用于DC总线的预充电的电池组选择的制作方法

用于dc总线的预充电的电池组选择
技术领域
1.本公开涉及电动或混合动力车辆中的dc总线的预充电。更具体地，本公开涉及选择用于对电动或混合动力车辆的dc总线进行预充电的电池组的系统和方法。


背景技术：

2.在具有以并联配置连接的多个电池组的车辆中，在该配置内的任何电池组可以闭合其接触器以允许车辆操作之前，对高压dc总线进行预充电必须由至少一个电池组完成。每个电池组包括一个预充电电路，该预充电电路包括通过热耗散功率的电阻器。结果，电阻器的过度使用导致过度使用的电阻器烧毁。
3.因为每个电池组包括单个预充电电路，使用相同的电池组对高压dc总线进行快速连续地重复预充电将损坏电阻器，导致不可操作的电池组，其替换是昂贵的并且修理是复杂的。该问题在电动车辆中特别普遍和显著，特别是在操作者行为确定对高压dc总线的预充电将发生的频率的情况下。例如，如果每个电池组中的接触器必须在每次钥匙接通时闭合以操作车辆，则对高压dc总线的预充电必须在每次钥匙接通时发生。为了避免过早的电阻器烧毁和电池组故障，已经提出了包括用于各个电池组的附加硬件或软件或硬件附加物的解决方案。然而，这些解决方案并不理想并且需要改进。


技术实现要素：

4.本公开提供了一种用于选择用于对电动车辆的高压dc总线进行预充电的电池组的系统和方法。公开了一种防止重复选择电池组以防止由快速后续预充电事件导致的电池组的电阻器烧毁的循环结构。所提供的系统和方法包括容易的解决方案，该解决方案可扩展到具有任何数量的电池组的系统，不需要任何额外的硬件，并且是保护电动车辆的昂贵组件的廉价技术。
5.在本公开的实施方式中，公开了一种用于选择车辆的电池组的系统。该系统包括：多个彼此并联连接的电池组；控制器，其可操作地联接到所述多个电池组；存储器，其可操作地联接到所述控制器；以及dc总线，其可操作地联接到所述多个电池组，使得所述多个电池组中的至少一者被配置为在dc总线预充电事件中选择性地对所述dc总线进行预充电。所述控制器被配置为根据所述多个电池组的使用来组装队列以对所述dc总线进行预充电，并且将所述队列保存到所述存储器以供后续使用。
6.队列的头部可以包括多个电池组中的与其余电池组相比具有最低充电状态的电池组。控制器可以被配置为从存储器接收保存的队列以用于后续dc总线预充电事件。所述控制器可以被配置为接收所述多个电池组中的任一个电池组的健康指数，以确定所述多个电池组中的任一个电池组是否有故障。在每个dc总线预充电事件之后，可以相对于紧接在前使用的队列组装不同的队列。
7.在本公开的另一个实施方式中，公开了一种用于选择用于车辆的电池组的方法，该方法包括：从存储器中检索队列；请求识别位于队列的头部处的电池组；指示所识别的电
池组完成对dc总线的预充电；以及将所识别的电池组推送到所述队列的尾部以创建第二队列。
8.该方法还可以包括确定对dc总线的预充电是否成功完成。当对dc总线的预充电未成功完成时，该方法还可以包括请求对位于第二队列的头部的第二电池组的第二识别；指示所述第二电池组完成对所述dc总线的预充电；确定对dc总线的预充电是否成功完成；将所述第二电池组推送到所述第二队列的尾部以创建第三队列；以及重复直到对dc总线的预充电成功完成。当对dc总线的预充电成功完成时，该方法还可以包括启动车辆的操作。
9.该方法还可以包括在指示所识别的电池组完成对dc总线的预充电之前检查所识别的电池组的健康指数，以确定所识别的电池组是否有故障。当该电池组有故障时，该方法还可以包括请求对位于该第二队列的头部处的第二电池组的第二识别；检查第二电池组的健康指数；以及确定所述第二电池组是否有故障。当第二电池组有故障时，该方法还可以包括将第二电池组推送到第二队列的尾部以创建第三队列，并且重复直到可操作电池组被识别。当所识别的电池组可操作时，该方法还可以包括在对dc总线的预充电完成之后启动车辆操作。
10.在本公开的又一个实施方式中，公开了一种用于选择用于车辆的电池组的方法，该方法包括：识别多个电池组中的与其余电池组相比具有最低充电状态的电池组；指示所识别的电池组对dc总线进行预充电；将所识别的电池组存储在存储器中；创建队列，其中，所标识的电池组位于所述队列的头部；以及将所识别的电池组推送到所述队列的尾部以创建后续队列。该方法还可以包括检查所识别的电池组的健康指数以确定所识别的电池组是否有故障。
11.对于本领域技术人员来说，在考虑了以下对本发明的示例性实施方式的详细描述之后，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
12.附图的详细说明具体参考附图，其中：
13.图1示出了用于对高压dc总线进行预充电的本公开的示例性系统，该系统包括并联连接的多个电池组、控制器和存储器；
14.图2示出了用于从并联连接的多个电池组中选择电池组以在由用户进行的第一车辆操作启动期间完成对高压dc总线的预充电的本公开的示例性方法；
15.图3示出了用于从并联连接的多个电池组中选择电池组的示例性队列；
16.图4a示出了用于从并联连接的多个电池组中选择电池组以在用户进行的后续车辆操作启动期间完成对高压dc总线的预充电的本公开的示例性方法；
17.图4b示出了图4a的示例性方法的另一实施方式；
18.图5a示出了用于从并联连接的多个电池组中选择电池组以在用户进行的后续车辆操作启动期间完成对高压dc总线的预充电的本公开的另一示例性方法，其中，控制器检查多个电池组中的每个电池组的健康指数；
19.图5b示出了图5b的示例性方法的另一实施方式。
20.在这几个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。虽然附图表示根据本公开的各种特征和组件的实施方式，但是附图不一定是按比例的，并且某些特征可以被放大以便
更好地示出和解释本公开。在此提出的示例说明了本发明的实施方式，并且这种示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
21.首先参考图1，公开了车辆的系统100。系统100包括电池主控制器102、非易失性存储器104和多个电池组106，其中，电池组106示意性地以并联配置连接。尽管所示实施方式公开了六个电池组106，但是本文所述的方法和系统是可扩缩的，并且可以应用于具有任何数量的电池组106的车辆。电池组106可以具有不同水平的充电状态百分比。例如，如图所示，电池组106a可以具有比电池组106b更低的充电状态百分比。任何电池组106相对于任何其它电池组106可以具有更低、更高或相等的充电状态百分比。
22.电池组106与电池主控制器102可操作地连接，并且选择性地与高压dc总线108可操作地连接，其中，电池主控制器102可以与每个相应的电池组106通信，以使用所选择的电池组106启动对dc总线108的预充电，如这里进一步讨论的。一旦对高压dc总线108的预充电完成，电池主控制器102就还可以与每个相应的电池组106通信，以便控制电池组106的接触器的闭合，以用于车辆的操作。电池主控制器102还可操作地连接到存储器104以存储预充电事件，如在此进一步讨论的。
23.现在参考图2，鉴于图1中公开的组件，公开了用于启动第一dc总线预充电事件的方法200。在框202，用户启动车辆的操作。用户可以使用本领域已知的用于启动车辆的操作的任何方法来启动预充电事件。例如，用户可以利用开关、按钮、使用标准按键的按键-接通、远程启动机制、智能设备应用的使用、智能助理的使用、蓝牙、密钥卡、指纹识别、数字键、语音启动、物联网的应用、或其它机制来启动预充电事件。在车辆的操作发生之前，dc总线108必须使用多个电池组106中的一个电池组来进行预充电。
24.在框202处用户启动之后，控制器102在框204处识别具有最低充电状态百分比的电池组106。例如，简要地参考图1，控制器102选择电池组106a，因为电池组106a在电池组106中具有最低充电状态百分比。再次参考图2，考虑到图1中公开的组件，控制器102然后在框206向所选电池组106a发送指令，以在框208指示的dc总线预充电事件期间对dc总线108进行预充电。在框204处选择电池组106之后的任何时刻，控制器102将电池组106a的身份存储在存储器104中以在框210处跟踪预充电事件的完成。在框212处，在框204处选择电池组106之后的任何时刻，控制器102另外创建队列302(图3)，如框212所示，队列302被存储在存储器104中。一旦预充电事件完成，在框214处就开始车辆操作。理想地，在框214处，其余电池组106的接触器闭合以允许整个车辆操作。
25.然而，这种接触器仅在控制器102确定其余电池组106可操作时闭合，如本文进一步论述的。在一些情况下，控制器102可以确定比其余电池组106更少的任何数量的电池组106是不可操作的。如果任何电池组106被认为是不可操作的，则仅可操作电池组106的接触器闭合以用于车辆操作。在不是所有电池组106可操作的情况下，车辆以对应于可操作的电池组106的百分比的性能百分比操作。
26.图3示出了循环结构300，包括所提及的队列302和利用用户启动的重复实例生成的附加队列304、306。例如，参考图1至图3，在控制器102在方法200的框204处选择具有最低充电状态百分比的电池组106(即，电池组106a)之后，控制器102生成如上所述的队列302。
因为电池组106a是第一个选择的电池组，所以电池组106a最初位于队列302的头部308。在对dc总线108进行预充电时，控制器102指示存储器104将电池组106a移动到队列的尾部310，如队列304所示，以避免在下一用户启动时立即重复使用电池组106a。例如，如果存储器104存储了队列304以便在下一用户启动时使用，则下一用户启动将使控制器102指示电池组106b对dc总线进行预充电。在对dc总线108进行预充电时，控制器102指示存储器将电池组106b移动到队列的尾部310，如队列306所示，以避免在下一用户启动时立即重复使用电池组106b。控制器102继续以此方式指示在队列的头部308处的电池组106，直到所有电池组106已被用于dc总线预充电事件。在该时段，队列重新开始并且电池组106a被再次选择。
27.现在参考图4a，考虑到图1和图3的组件，提供了一种方法400，该方法用于在图2的初始dc总线预充电事件方法200之后完成后续dc总线预充电事件。换言之，方法200被用于车辆的第一用户启动，即，第一车辆使用、在系统复位之后的第一车辆使用、在系统的组件已经被替换之后的第一车辆使用、或者队列不被保存到存储器的任何其它实例。在方法200完成之后，后续用户启动事件引起图4a的方法400的启动，直到情况需要系统复位或指示使用方法200的其它事件。
28.当用户启动车辆的操作时，方法400开始于框402。用户启动可以以这里参考方法200讨论的任何方式发生。在框402处用户启动之后，控制器102在框404处从存储器104检索队列(即，队列302，304，306中的任一个或另一后续队列)。在框406还请求识别在队列的头部308处的电池组106。一旦在框404处识别出适当的电池组106，则在框408处，控制器102指示相应的电池组106完成对dc总线108的预充电。在预充电事件应当完成的预定时间段之后，在框410，控制器102确定对dc总线108的预充电是否已经完成。
29.如果在框410处已完成预充电事件，则在框412处将在预充电事件期间使用的电池组106推送到队列的尾部310，且在框416处将所得队列保存到存储器104。如果在框410处预充电事件尚未完成，则在框414处发生预充电错误并将有故障的电池组106推送到队列的尾部310。在框416处，将所得到的队列保存到存储器104，并且方法400在框404处重新开始，直到成功完成预充电事件为止。一旦成功地完成了预充电事件，则在框418处关闭其余可操作电池组106的接触器以允许车辆操作，如上所述。
30.在一些实施方式中，如图4b所示，可以使用方法400b。方法400b基本上与图4a所示的方法400相同，除了这里所述的例外情况。在方法400b中，如果在框410处预充电事件尚未完成，则处理器102可以在框406b处立即检索下一电池组106的识别，其同时将故障电池组106推送到队列的尾部310，如框414处所示。重复方法400b，直到在框410处成功地完成预充电事件。一旦成功完成预充电事件，就在框412处将在预充电事件期间使用的电池组106推送到队列的尾部310，并且在框416处将得到的队列保存到存储器。其余可操作电池组106的接触器闭合以允许在框418处的车辆操作，如上所述。方法400b的使用可以在对车辆的dc总线进行预充电时产生更高效率。
31.在一些实施方式中，控制器102可以在启动预充电事件之前抢先识别任何电池组问题以避免预充电失败。例如，参考图5a，考虑到图1和图3的组件，提供了方法500，该方法用于在图2的初始dc总线预充电事件方法200之后完成后续dc总线预充电事件，其中，控制器102在启动对dc总线的预充电之前检查所选电池组106的电池组健康指数。
32.方法500开始于框502处的用户启动，其中，用户启动502类似于方法400的用户启
动402和方法200的用户启动202。在框504处，控制器102从存储器104检索预充电队列(即，队列302、304、306中的任一个或另一后续队列)，并进一步请求识别队列的头部308处的电池组106。然后，控制器102在框506处检查所识别的电池组106的健康指数。如果在框508处确定所识别的电池组106有故障，则在框510处将所识别的电池组106推送到队列的尾部310，从而得到在框516处保存到存储器104的后续队列。方法500然后在框504处重新开始，直到预充电事件被成功地完成，如在此进一步描述的。
33.如果在框508处确定所识别的电池组106没有故障，则控制器102在框512处指示所识别的电池组106完成对dc总线的预充电。然后，在框514处，将电池组106推送到队列的尾部310，从而得到在框516处保存到存储器104的后续队列。一旦成功地完成了预充电事件，其余可操作电池组106的接触器就被闭合以允许在框518处的车辆操作，如上所述。
34.在一些实施方式中，如图5b所示，可以使用方法500b。方法500b基本上与图5a所示的方法500相同，除了这里所述的例外情况。在方法500b中，如果在框508处已将电池组识别为有故障，则处理器102可以在框505b处立即检索下一电池组106的识别，其同时将有故障电池组106推送到队列的尾部310，如框510处所示。重复方法500b，直到在框508处识别出可操作电池组106。一旦识别出可操作电池组，方法500b的其余部分就遵循与上述方法500相同的步骤。
35.虽然已经参考各种具体实施方式描述了本发明，但是应当理解，在所描述的发明概念的精神和范围内可以进行许多改变，因此，本发明不限于所描述的实施方式，而是将具有由所附权利要求的语言定义的全部范围。