本發(fā)明涉及在車輛上使用的電能存儲裝置。

背景技術(shù)：

地面車輛采用電能存儲裝置，其包括低壓裝置(例如鉛酸電池)和高壓裝置(例如鋰離子裝置)。低壓儲能裝置可被用于為發(fā)動機起動和低壓電負載(例如，照明、HVAC、信息娛樂和其它車載負載)供應(yīng)電力。高壓儲能裝置可以被用于向用于車輛推進和牽引作用的電動機/發(fā)電機供應(yīng)電力。已知車輛所有者會長時間地停放和存儲車輛，例如用于冬季相關(guān)的存儲。車載寄生負載會降低低壓儲能裝置和高壓儲能裝置的充電狀態(tài)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

描述了一種用于混合動力車輛的高壓電池組件，并且其包括與包括正軌和負軌的高壓總線電連接的高壓電池，其中負軌包括可控接觸器開關(guān)。升壓充電模塊電連接在高壓總線兩端，并且包括DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器、低壓電力輸入線、升壓開關(guān)和升壓控制器。DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器通過升壓開關(guān)的激活而電連接到低壓電力輸入線。DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器包括電力輸出線，并且電力輸出線電連接到高壓總線的正軌。低壓電連接器電連接到DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器的低壓電力輸入線。升壓控制器包括指令集，該指令集可執(zhí)行以從低壓電連接器檢測低壓電力輸入線上的低壓電力，檢測負軌的可控接觸器開關(guān)處于打開狀態(tài)，閉合升壓開關(guān)，以及控制DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器以將低壓電力輸入線上的低壓電力轉(zhuǎn)換為高壓電力以對高壓電池充電。

從下面結(jié)合附圖對用于執(zhí)行如所附權(quán)利要求中限定的本教導(dǎo)的一些最佳模式和其他實施例的詳細描述中，本教導(dǎo)的上述特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點顯而易見。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖通過示例的方式描述一個或多個實施例，在附圖中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的高壓(HV)電池組件的實施例，該高壓電池組件包括可使用車外低功率AC/DC電源適配器進行充電的HV電池；

圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的低功率充電例程的實施例，該低功率充電例程可以由電池系統(tǒng)管理器執(zhí)行以實現(xiàn)參考圖1所描述的高壓電池組件的實施例的低功率車輛停駛維護充電；以及

圖3至圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的高壓電池組件的其他實施例，該高壓電池組件包括可使用車外低功率AC/DC電源適配器進行充電的HV電池。

具體實施方式

現(xiàn)在參考附圖，其中描述僅出于說明某些示例性實施例的目的，而不是出于限制本發(fā)明的目的，圖1示意性地示出了高壓電池組件110的實施例，該高壓電池組件包括使用車外低功率AC/DC電源適配器(AC/DC適配器)160進行充電的HV電池120。高壓電池組件110可以有利地應(yīng)用在混合動力車輛、電動車輛或采用高壓電力的其他車輛系統(tǒng)上。作為非限制性示例，車輛可以包括乘客車輛、輕型或重型卡車、多用途車輛、農(nóng)用車輛、工業(yè)/倉庫車輛，或休閑越野車輛。高壓電池組件110包括多單元高壓儲能裝置(HV電池)120，其電連接到高壓總線112以向功率逆變器模塊124、電力升壓模塊130和輔助電力模塊140供應(yīng)高壓DC電力。相同數(shù)字和相同術(shù)語在幾幅視圖中指示相同或相應(yīng)的部分。如本文所使用的，術(shù)語“線”是指由銅、鋁或其他合適材料制成的電線電纜，其具有足夠的直徑或橫截面面積用于輸送電力。

HV電池120可以是任何高壓電能存儲裝置，例如多單元鋰離子裝置或不受限制地其他合適的使用電化學(xué)過程來存儲電能以供車輛操作消耗的裝置，并且在某些實施例中可以具有接近300V DC的電壓電平。高壓總線112包括正高壓軌(HV+)114和負高壓軌(HV-)116。HV-116優(yōu)選地包括電流傳感器117、負接觸器開關(guān)118和預(yù)充電接觸器電路119?？梢圆贾秒妷簜鞲衅?22以監(jiān)測HV+114和HV-116兩端的電壓電平。

功率逆變器模塊124電連接在HV+114和HV-116兩端，與功率開關(guān)125串聯(lián)布置。功率逆變器模塊124可以配置有包括功率晶體管(例如，IGBT)的合適的控制電路，并且能夠響應(yīng)于由相關(guān)聯(lián)的控制器126產(chǎn)生的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制信號而將高壓DC電力轉(zhuǎn)換為高壓AC電力，以及將高壓AC電力轉(zhuǎn)換為高壓DC電力。在某些實施例中，高壓AC電力可被傳遞到電機以產(chǎn)生用于車輛推進的機械動力。

升壓模塊130包括將低壓DC電力轉(zhuǎn)換為高壓DC電力的增壓DC/DC電力轉(zhuǎn)換器132。DC/DC轉(zhuǎn)換器132可以采用開關(guān)模式DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、磁DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、線性DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)或其他合適的DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)?？煽厣龎洪_關(guān)134串聯(lián)布置在第一低壓電力線137和升壓模塊130的電入口之間，并且電池系統(tǒng)管理器138布置成經(jīng)由控制線139控制升壓開關(guān)134的激活。電池系統(tǒng)管理器138是可以通過第一低壓電力線137上的電力的存在來激活的控制器。因此，第一低壓電力線137可以被用作接近線，從而消除有關(guān)用于與電池系統(tǒng)管理器138通信的單獨線路的需要。

電池系統(tǒng)管理器138包括算法代碼，該算法代碼包括低功率充電例程200形式的指令集，該低功率充電例程可在特定條件下執(zhí)行，例如當車輛處于鑰匙關(guān)閉狀態(tài)時。用于操作電池系統(tǒng)管理器138的電力可以從第二低壓電力線136供應(yīng)。當升壓開關(guān)134閉合時，即由電池系統(tǒng)管理器138激活時，來自第一低壓電力線137的電力經(jīng)由被激活的升壓開關(guān)134輸入到升壓模塊130。DC/DC電力轉(zhuǎn)換器132將來自第一低壓DC電力線137的低壓DC電力在經(jīng)由線路133供應(yīng)到HV+114的增加的電壓電平下轉(zhuǎn)換為經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電力，以對HV電池120充電。

輔助電力模塊140是DC/DC降壓電力轉(zhuǎn)換器，其例如在經(jīng)調(diào)節(jié)的12V DC電壓電平下將高壓DC電力轉(zhuǎn)換為低壓DC電力。高壓DC電力可以包括經(jīng)由線路133從升壓模塊130供應(yīng)的更高電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電力。輔助電力模塊140經(jīng)由第三低壓電力線144電連接，以經(jīng)由高壓電池組件110外部的線路163向車載低壓電池155提供電力。

優(yōu)選地，升壓模塊130與輔助電力模塊140位于同一位置，并且它們電并聯(lián)地布置在HV+114和HV-116之間。這提供了一種有效的低功率裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)采用低功率AC/DC適配器160的HV電池120的過夜充電和/或長期存儲保護的靈活性。

低壓連接器150提供到高壓電池組件110的第二低壓DC電力線136和第一低壓電力線137的外部電連接。高壓電池組件110的第二低壓DC電力線136電連接到低功率AC/DC適配器160的線路162，并且高壓電池組件110的第一低壓DC電力線137電連接到AC/DC適配器160的線路164。

低功率AC/DC適配器160將AC電力變換為DC電力，該DC電力經(jīng)由線路162、163和164供應(yīng)到與低壓連接器150匹配的連接器。在某些實施例中，低功率AC/DC適配器160將從電力插座65供應(yīng)的120V AC電力轉(zhuǎn)換為12V DC電力。低功率AC/DC適配器160可以經(jīng)由獨立線路163連接到低壓電池155，該獨立線路還可以連接到第三低壓電力線144。由低功率AC/DC適配器160供應(yīng)的12V DC電力可以被用于經(jīng)由升壓模塊130對高壓電池組件110充電，并且還對車載低壓電池155充電。低功率AC/DC充電模塊對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。

術(shù)語控制器、控制模塊、模塊、控制、控制單元、處理器和類似術(shù)語是指專用集成電路(ASIC)、電子電路、中央處理單元(例如微處理器)、以及相關(guān)聯(lián)的存儲器和存儲裝置(只讀、可編程只讀、隨機存取、硬盤驅(qū)動等)形式的非暫時性存儲器部件的任何一種或各種組合。非暫時性存儲器部件能夠存儲為一個或多個軟件或固件程序或例程、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、信號調(diào)節(jié)和緩沖電路，以及可由一個或多個處理器訪問以提供所描述的功能的其它部件形式的機器可讀指令。輸入/輸出電路和裝置包括監(jiān)測來自傳感器的輸入的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和相關(guān)裝置，其中這樣的輸入以預(yù)設(shè)的采樣頻率或響應(yīng)于觸發(fā)事件被監(jiān)測。軟件、固件、程序、指令、控制例程、代碼、算法和類似術(shù)語指包括校準和查找表的任何控制器可執(zhí)行的指令集。每個控制器執(zhí)行控制例程以提供期望的功能，其包括監(jiān)測來自感測裝置和其他網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入以及執(zhí)行控制和診斷指令以控制致動器的操作。例程可以以規(guī)則的間隔執(zhí)行，例如在進行操作期間每100微秒。替代地，例程可以響應(yīng)于觸發(fā)事件的發(fā)生來執(zhí)行。控制器之間的通信以及控制器、致動器和/或傳感器之間的通信可使用直接有線鏈路、網(wǎng)絡(luò)通信總線鏈路、無線鏈路或任何其它合適的通信鏈路來實現(xiàn)。通信包括以任何合適的形式交換數(shù)據(jù)信號，包括例如經(jīng)由導(dǎo)電介質(zhì)的電信號、經(jīng)由空氣的電磁信號、經(jīng)由光波導(dǎo)的光信號等。數(shù)據(jù)信號可以包括表示來自傳感器的輸入的信號、表示致動器命令的信號，以及控制器之間的通信信號。術(shù)語“模型”是指基于處理器的或處理器可執(zhí)行的代碼以及模擬裝置或物理過程的物理存在的相關(guān)校準。如本文所使用的，術(shù)語“動態(tài)”和“動態(tài)地”描述實時執(zhí)行并且以監(jiān)測或以其它方式確定參數(shù)的狀態(tài)并在例程執(zhí)行期間或在例程的執(zhí)行迭代之間定期或周期性地更新參數(shù)狀態(tài)為特征的步驟或過程。數(shù)據(jù)信號可以包括表示來自傳感器的輸入的信號、表示致動器命令的信號，以及控制器之間的通信信號。術(shù)語“模型”是指基于處理器的或處理器可執(zhí)行的代碼以及模擬裝置或物理過程的物理存在的相關(guān)校準。

圖2示意性地示出了低功率充電例程200的實施例，其可駐留在電池系統(tǒng)管理器138中并由電池系統(tǒng)管理器執(zhí)行以實現(xiàn)高壓電池組件110的實施例的低功率車輛停駛維護充電。優(yōu)選地，低功率充電例程200采用源自車外AC電源的充電電力，例如從固定電源接收AC線路電力的低功率AC/DC適配器160的實施例。低功率充電例程200可以容易地結(jié)合到系統(tǒng)中，而不需要關(guān)于采用上面參考圖1描述的高壓電池組件110的實施例的車輛的實施例的額外的高壓開關(guān)裝置，例如電壓、電流感測和HV熔斷。表1作為對應(yīng)于低功率充電例程200的線索來提供，其中數(shù)字標記的方框和相應(yīng)的功能如下所述。

表1

低功率充電例程200可以僅在車輛停駛時開始執(zhí)行，如由處于打開狀態(tài)的負接觸器開關(guān)118以及處于打開狀態(tài)的預(yù)充電接觸器電路119所指示的。在車外充電裝置(例如，低功率AC/DC適配器60)電連接到低壓連接器150以向高壓電池組件110和低壓電池155供應(yīng)低壓DC電力時，低功率充電例程200開始執(zhí)行。因此，當?shù)谝坏蛪弘娏€137上的信號響應(yīng)于第二低壓DC電力線136處的低壓DC電力的存在而從低狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦郀顟B(tài)時，低功率充電例程200開始執(zhí)行(202)，這激活電池系統(tǒng)管理器138(204)。通過第一低壓電力線137傳送的信號可以指示低功率AC/DC適配器160已經(jīng)插入到低壓連接器150中以實現(xiàn)充電，而不需要與電池系統(tǒng)管理器138的其他通信。電池系統(tǒng)管理器138被設(shè)置為監(jiān)測高壓電池組件110和低壓電池155。

當電池系統(tǒng)管理器138確定低壓電池155的電壓小于最小電壓閾值(206)(1)時，電池系統(tǒng)管理器138設(shè)置用于在預(yù)設(shè)延遲時間(208)之后重新激活(即喚醒)的時間報警，然后去激活(210)。這允許低功率AC/DC適配器160向低壓電池155供應(yīng)低壓DC電力以實現(xiàn)維護充電(212)。監(jiān)測經(jīng)過的時間(214)，并且當預(yù)設(shè)延遲時間已經(jīng)到期(214)(1)時，電池系統(tǒng)管理器138被重新激活(204)并執(zhí)行本文所述的過程步驟。

當電池系統(tǒng)管理器138確定低壓電池155的電壓大于最小電壓閾值(206)(0)時，它監(jiān)測來自高壓電池組件110的指示其充電狀態(tài)(SOC)的輸入(218)。

當高壓電池組件110的SOC大于低閾值SOC并且沒有檢測到相關(guān)故障代碼(218)(0)時，電池系統(tǒng)管理器138設(shè)定用于在預(yù)設(shè)的延遲天數(shù)之后重新激活(即喚醒)的日期數(shù)報警(224)，然后去激活。監(jiān)測天數(shù)(216)，并且當日期數(shù)已到期(216)(1)時，電池系統(tǒng)管理器138被重新激活(204)。

當高壓電池組件110的SOC小于低閾值SOC并且沒有檢測到相關(guān)故障代碼(218)(1)時，電池系統(tǒng)管理器138開始對高壓電池組件110充電，這包括激活升壓開關(guān)134和命令升壓模塊130執(zhí)行DC/DC電力轉(zhuǎn)換(220)，其包括使用電流傳感器117監(jiān)測升壓模塊130的操作。

該操作繼續(xù)，其中電池系統(tǒng)管理器138監(jiān)測高壓電池組件110的SOC(222)。當高壓電池組件110的SOC大于高閾值SOC(222)(1)時，電池系統(tǒng)管理器138設(shè)定用于在預(yù)設(shè)的延遲天數(shù)之后重新激活(即喚醒)的日期報警(224)，然后去激活。

圖3示意性地示出了高壓電池組件310的另一實施例，其可以有利地應(yīng)用在混合動力車輛、電動車輛或采用高壓電力的其他車輛系統(tǒng)上。高壓電池組件310包括多單元高壓儲能裝置(HV電池)320，其電連接到高壓總線312以向功率逆變器模塊324、電力升壓模塊330和輔助電力模塊340供應(yīng)高壓DC電力。HV電池320可以是任何高壓電能存儲裝置，例如多單元鋰離子裝置或不受限制地其他使用電化學(xué)過程來存儲電能以供車輛操作消耗的適當裝置，并且在某些實施例中可以具有接近300V DC的電壓電平。高壓總線312包括正高壓軌(HV+)314和負高壓軌(HV-)316。HV-316優(yōu)選地包括電流傳感器317、負接觸器開關(guān)318和預(yù)充電接觸器電路319。可以布置電壓傳感器322以監(jiān)測HV+314和HV-316兩端的電壓電平。功率逆變器模塊324、相關(guān)聯(lián)的控制器326和功率開關(guān)325類似于參考圖1所描述的功率逆變器模塊124、控制器126和功率開關(guān)125。

升壓模塊330包括將低壓DC電力轉(zhuǎn)換為高壓DC電力的增壓DC/DC電力轉(zhuǎn)換器332。DC/DC轉(zhuǎn)換器332可以采用開關(guān)模式DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、磁DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、線性DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)或其他合適的DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)?？煽厣龎洪_關(guān)334串聯(lián)布置在第一低壓電力線337和升壓模塊330的電入口之間，并且電池系統(tǒng)管理器338布置成經(jīng)由控制線339控制升壓開關(guān)334的激活。電池系統(tǒng)管理器338是可以通過第一低壓電力線337上的電力的存在來激活的控制器。因此，第一低壓電力線337可以用作接近線，從而消除對用于與電池系統(tǒng)管理器338通信的單獨線路的需要。

電池系統(tǒng)管理器338包括算法代碼，該算法代碼包括低功率充電例程200形式的指令集，該低功率充電例程可在特定條件下執(zhí)行，例如當車輛處于鑰匙關(guān)閉狀態(tài)時。用于操作電池系統(tǒng)管理器338的電力可以從第二低壓電力線336供應(yīng)。當升壓開關(guān)334閉合時，即由電池系統(tǒng)管理器338激活時，來自第一低壓電力線337的電力經(jīng)由被激活的升壓開關(guān)334輸入到升壓模塊330。DC/DC電力轉(zhuǎn)換器332將來自第一低壓DC電力線337的低壓DC電力在經(jīng)由線路333供應(yīng)到HV+314的增加的電壓電平下轉(zhuǎn)換為經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電力，以對HV電池320充電。

輔助電力模塊340是DC/DC降壓電力轉(zhuǎn)換器，其例如在經(jīng)調(diào)節(jié)的12V DC電壓電平下將高壓DC電力轉(zhuǎn)換為低壓DC電力。高壓DC電力可以包括經(jīng)由線路333從升壓模塊330供應(yīng)的更高電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電力。輔助電力模塊340經(jīng)由第三低壓電力線344電連接以向高壓電池組件310外部的車載低壓電池355供應(yīng)電力。輔助電力模塊340優(yōu)選地是單向DC/DC轉(zhuǎn)換器，即，電力僅從高壓DC電力流到低壓DC電力。

優(yōu)選地，升壓模塊330與輔助電力模塊340位于同一位置，并且它們電并聯(lián)地布置在HV+314和HV-316之間。

低壓連接器350提供到高壓電池組件310的第二低壓DC電力線336和第一低壓電力線337的外部電連接。高壓電池組件310的第一低壓DC電力線337電連接到低功率AC/DC適配器360的線路364。高壓電池組件310的第二低壓DC電力線336借助中間二極管335電連接到AC/DC適配器360的線路362，該中間二極管335布置成禁止電力從高壓電池組件310流到低功率AC/DC適配器360。

低功率AC/DC適配器360將AC電力變換為DC電力，該DC電力經(jīng)由線路362、363和364供應(yīng)到與低壓連接器350匹配的連接器。在某些實施例中，低功率AC/DC適配器360將從電力插座65供應(yīng)的120V AC電力轉(zhuǎn)換為12V DC電力。低功率AC/DC適配器360可以經(jīng)由獨立線路363連接到低壓電池355，該獨立線路還可以連接到第三低壓電力線344。由低功率AC/DC適配器360供應(yīng)的12V DC電力可以被用于經(jīng)由升壓模塊330對高壓電池組件310充電，并且還對車載低壓電池355充電。這種布置允許HV電池320和低壓電池355的并行低壓充電。

圖4示意性地示出了高壓電池組件410的另一實施例，其可以有利地應(yīng)用在混合動力車輛、電動車輛或采用高壓電力的其他車輛系統(tǒng)上。高壓電池組件410包括多單元高壓儲能裝置(HV電池)420，其電連接到高壓總線412以向功率逆變器模塊424、電力升壓模塊430和輔助電力模塊440供應(yīng)高壓DC電力。HV電池420可以是任何高壓電能存儲裝置，例如多單元鋰離子裝置或不受限制地其他使用電化學(xué)過程來存儲電能以供車輛操作消耗的適當裝置，并且在某些實施例中可以具有接近300V DC的電壓電平。高壓總線412包括正高壓軌(HV+)414和負高壓軌(HV-)416。HV-416優(yōu)選地包括電流傳感器417、負接觸器開關(guān)418和預(yù)充電接觸器電路419?？梢圆贾秒妷簜鞲衅?22以監(jiān)測HV+414和HV-416兩端的電壓電平。功率逆變器模塊424、相關(guān)聯(lián)的控制器426和功率開關(guān)425類似于參考圖1所描述的功率逆變器模塊124、控制器126和功率開關(guān)125。

升壓模塊430包括將低壓DC電力轉(zhuǎn)換為高壓DC電力的增壓DC/DC電力轉(zhuǎn)換器432。DC/DC轉(zhuǎn)換器432可以采用開關(guān)模式DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、磁DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、線性DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)或其他合適的DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)?？煽厣龎洪_關(guān)434串聯(lián)布置在第一低壓電力線437和升壓模塊430的電入口之間，并且電池系統(tǒng)管理器438布置成經(jīng)由控制線439控制升壓開關(guān)434的激活。電池系統(tǒng)管理器438是可以通過第二低壓電力線436上的電力的存在來激活的控制器。

電池系統(tǒng)管理器438包括算法代碼，該算法代碼包括低功率充電例程200形式的指令集，該低功率充電例程可在特定條件下執(zhí)行，例如當車輛處于鑰匙關(guān)閉狀態(tài)時。用于操作電池系統(tǒng)管理器438的電力可以從第二低壓電力線436供應(yīng)。當升壓開關(guān)434閉合時，即由電池系統(tǒng)管理器438激活時，來自第一低壓電力線437的電力經(jīng)由被激活的升壓開關(guān)434輸入到升壓模塊430。DC/DC電力轉(zhuǎn)換器432將來自第一低壓DC電力線437的低壓DC電力在經(jīng)由線路433供應(yīng)到HV+414的增加的電壓電平下轉(zhuǎn)換為經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電力，以對HV電池420充電。

輔助電力模塊440是類似于參考圖1所描述的輔助電力模塊140的DC/DC降壓電力轉(zhuǎn)換器。輔助電力模塊440經(jīng)由第三低壓電力線444電連接以將電力供應(yīng)到輸出線463，該輸出線可連接到高壓電池組件410外部的車載低壓電池455。輔助電力模塊440優(yōu)選地是單向DC/DC轉(zhuǎn)換器，即，電力僅從高壓DC電力流到低壓DC電力。優(yōu)選地，升壓模塊430與輔助電力模塊440位于同一位置，并且它們電并聯(lián)地布置在HV+414和HV-416之間。

低壓連接器450提供到高壓電池組件410的第一低壓電力線437的外部電連接。高壓電池組件410的第一低壓DC電力線437電連接到低功率AC/DC適配器460的線路464。內(nèi)部低壓電池(未示出)經(jīng)由線路462連接到高壓電池組件410的第二低壓DC電力線436，以供應(yīng)用于操作電池系統(tǒng)管理器438的電力。在該實施例中，低壓連接器450可以通過乘客艙中的點煙器出口。

低功率AC/DC適配器460將AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力，該DC電力經(jīng)由線路464供應(yīng)到與低壓連接器450匹配的連接器。在某些實施例中，低功率AC/DC適配器460將從電力插座65供應(yīng)的120V AC電力轉(zhuǎn)換為12V DC電力。由低功率AC/DC適配器460供應(yīng)的12V DC電力可以被用于經(jīng)由升壓模塊430對高壓電池組件410充電，并且還在電力線444連接到低壓電池455時對車載低壓電池455充電。

圖5示意性地示出了高壓電池組件510的另一實施例，其可以有利地應(yīng)用在混合動力車輛、電動車輛或采用高壓電力的其他車輛系統(tǒng)上。高壓電池組件510包括多單元高壓儲能裝置(HV電池)520，其電連接到高壓總線512以向功率逆變器模塊524、電力升壓模塊530和輔助電力模塊540供應(yīng)高壓DC電力。HV電池520可以是任何高壓電能存儲裝置，例如多單元鋰離子裝置或不受限制地其他使用電化學(xué)過程來存儲電能以供車輛操作消耗的適當裝置，并且在某些實施例中可以具有接近300V DC的電壓電平。高壓總線512包括正高壓軌(HV+)514和負高壓軌(HV-)516。HV-516優(yōu)選地包括電流傳感器517、負接觸器開關(guān)518和預(yù)充電接觸器電路519?？梢圆贾秒妷簜鞲衅?22以監(jiān)測HV+514和HV-516兩端的電壓電平。功率逆變器模塊524、相關(guān)聯(lián)的控制器526和功率開關(guān)525類似于參考圖1所描述的功率逆變器模塊124、控制器126和功率開關(guān)125。

升壓模塊530包括將低壓DC電力轉(zhuǎn)換為高壓DC電力的增壓DC/DC電力轉(zhuǎn)換器532。DC/DC轉(zhuǎn)換器532可以采用開關(guān)模式DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、磁DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、線性DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)或其他合適的DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)?？煽氐膬晌恢蒙龎洪_關(guān)534串聯(lián)布置在第一低壓電力線537和升壓模塊530的電入口之間以及在第一低壓電力線537和第三低壓電力線544之間。第三低壓電力線544電連接到外部線路563，以向高壓電池組件510外部的另一裝置(例如，車載低壓電池555)供應(yīng)電力。電池系統(tǒng)管理器538布置成經(jīng)由控制線539控制升壓開關(guān)534的激活，包括控制升壓開關(guān)534至第一位置以向第三低壓電力線544供應(yīng)電力，以及控制升壓開關(guān)534至第二位置以向DC/DC電力轉(zhuǎn)換器532供應(yīng)電力。電池系統(tǒng)管理器538是可以通過第一低壓電力線537上的電力的存在來激活的控制器。因此，第一低壓電力線537可以用作接近線，從而消除對用于與電池系統(tǒng)管理器538通信的單獨線路的需要。

電池系統(tǒng)管理器538包括算法代碼，該算法代碼包括低功率充電例程200形式的指令集，該低功率充電例程可在特定條件下執(zhí)行，例如當車輛處于鑰匙關(guān)閉狀態(tài)時。用于操作電池系統(tǒng)管理器538的電力可以從第二低壓電力線536供應(yīng)。當升壓開關(guān)534閉合時，即由電池系統(tǒng)管理器538激活時，來自第一低壓電力線537的電力經(jīng)由被激活的升壓開關(guān)534輸入到升壓模塊530。DC/DC電力轉(zhuǎn)換器532將來自第一低壓DC電力線537的低壓DC電力在經(jīng)由線路533供應(yīng)到HV+514的增加的電壓電平下轉(zhuǎn)換為經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電力，以對HV電池520充電。

輔助電力模塊540是例如在經(jīng)調(diào)節(jié)的12V DC電壓電平下將高壓DC電力轉(zhuǎn)換為低壓DC電力的DC/DC降壓電力轉(zhuǎn)換器，并且類似于參考圖1所描述的輔助電力模塊140。高壓DC電力可以包括經(jīng)由線路533從升壓模塊530供應(yīng)的更高電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電力。輔助電力模塊540經(jīng)由第三低壓電力線544電連接以供應(yīng)電力，包括供應(yīng)電力至高壓電池組件510外部的車載低壓電池555。輔助電力模塊540優(yōu)選地是單向DC/DC轉(zhuǎn)換器，即，電力僅從高壓DC電力流到低壓DC電力。優(yōu)選地，升壓模塊530與輔助電力模塊540位于同一位置，并且它們電并聯(lián)地布置在HV+514和HV-516之間。

低壓連接器550提供到高壓電池組件510的第二低壓DC電力線536和第一低壓電力線537的外部電連接。高壓電池組件510的第一低壓DC電力線537電連接到低功率AC/DC適配器560的線路564。高壓電池組件510的第二低壓DC電力線536借助中間二極管535電連接到線路562，該線路562可以是任何合適的12V電源，其中中間二極管535布置成禁止電力從高壓電池組件510流到線路562。

低功率AC/DC適配器560將AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力，該DC電力經(jīng)由線路564供應(yīng)到與低壓連接器550匹配的連接器。在某些實施例中，低功率AC/DC適配器560將從電力插座65供應(yīng)的120V AC電力變換為12V DC電力。由低功率AC/DC適配器560供應(yīng)的12V DC電力可以用于經(jīng)由升壓模塊530對高壓電池組件510充電，并且還對車載低壓電池555充電。這種布置允許HV電池520和低壓電池555的并行低壓充電。

圖6示意性地示出了高壓電池組件610的另一實施例，其可以有利地應(yīng)用在混合動力車輛、電動車輛或采用高壓電力的其他車輛系統(tǒng)上。高壓電池組件610包括多單元高壓儲能裝置(HV電池)620，其電連接到高壓總線612以向功率逆變器模塊624、電力升壓模塊630和輔助電力模塊640供應(yīng)高壓DC電力。HV電池620可以是任何高壓電能存儲裝置，例如多單元鋰離子裝置或不受限制地其他使用電化學(xué)過程來存儲電能以供車輛操作消耗的適當裝置，并且在某些實施例中可以具有接近300V DC的電壓電平。高壓總線612包括正高壓軌(HV+)614和負高壓軌(HV-)616。HV-616優(yōu)選地包括電流傳感器617、負接觸器開關(guān)618和預(yù)充電接觸器電路619。可以布置電壓傳感器622以監(jiān)測HV+614和HV-616兩端的電壓電平。功率逆變器模塊624、相關(guān)聯(lián)的控制器626和功率開關(guān)625類似于參考圖1所描述的功率逆變器模塊124、控制器126和功率開關(guān)125。

升壓模塊630包括將低壓DC電力轉(zhuǎn)換為高壓DC電力的增壓DC/DC電力轉(zhuǎn)換器632。DC/DC轉(zhuǎn)換器632可以采用開關(guān)模式DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、磁DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)、線性DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)或其他合適的DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)。可控的二位置升壓開關(guān)634串聯(lián)布置在第一低壓電力線637和升壓模塊630的電入口之間以及在第一低壓電力線637和可向車載系統(tǒng)供應(yīng)電力的第三低壓電力線644之間。電池系統(tǒng)管理器638布置成經(jīng)由控制線639控制升壓開關(guān)634的激活，包括控制升壓開關(guān)634至第一位置以向第三低壓電力線644供應(yīng)電力，以及控制升壓開關(guān)634至第二位置以向DC/DC電力轉(zhuǎn)換器632供應(yīng)電力。電池系統(tǒng)管理器638是可以通過第二低壓電力線636上的電力的存在來激活的控制器。

電池系統(tǒng)管理器638包括算法代碼，該算法代碼包括低功率充電例程200形式的指令集，該低功率充電例程可在特定條件下執(zhí)行，例如當車輛處于鑰匙關(guān)閉狀態(tài)時。用于操作電池系統(tǒng)管理器638的電力可以從第二低壓電力線636供應(yīng)。當升壓開關(guān)634閉合時，即由電池系統(tǒng)管理器638激活時，來自第一低壓電力線637的電力經(jīng)由被激活的升壓開關(guān)634輸入到升壓模塊630。DC/DC電力轉(zhuǎn)換器632將來自第一低壓DC電力線637的低壓DC電力在經(jīng)由線路633供應(yīng)到HV+614的增加的電壓電平下轉(zhuǎn)換為經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電力，以對HV電池620充電。

輔助電力模塊640是例如在經(jīng)調(diào)節(jié)的12V DC電壓電平下將高壓DC電力轉(zhuǎn)換為低壓DC電力的DC/DC降壓電力轉(zhuǎn)換器。高壓DC電力可以包括經(jīng)由線路633從升壓模塊630供應(yīng)的更高電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電力。輔助電力模塊640經(jīng)由第三低壓電力線644電連接以向高壓電池組件610外部的車載低壓電池655供應(yīng)電力。輔助電力模塊640優(yōu)選地是單向DC/DC轉(zhuǎn)換器，即，電力僅從高壓DC電力流到低壓DC電力。

優(yōu)選地，升壓模塊630與輔助電力模塊640位于同一位置，并且它們電并聯(lián)地布置在HV+614和HV-616之間。這提供了一種有效的低功率裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)采用低功率AC/DC適配器660的HV電池620的過夜充電和/或長期存儲保護的靈活性。

低壓連接器650提供到高壓電池組件610的第二低壓DC電力線636和第一低壓電力線637的外部電連接。高壓電池組件610的第一低壓DC電力線637電連接到低功率AC/DC適配器660的線路664。高壓電池組件610的第二低壓DC電力線636電連接到線路662，該線路電連接到車載低壓電池655。

低功率AC/DC適配器660將AC電力變換為DC電力，該DC電力經(jīng)由線路664供應(yīng)到與低壓連接器650匹配的連接器。在某些實施例中，低功率AC/DC適配器660將從電力插座65供應(yīng)的120V AC電力轉(zhuǎn)換為12V DC電力。低功率AC/DC適配器660可以經(jīng)由獨立線路663連接到低壓電池655，該獨立線路還可以連接到第三低壓電力線644。由低功率AC/DC適配器660供應(yīng)的12V DC電力可以用于經(jīng)由升壓模塊630對高壓電池組件610充電，并且還對車載低壓電池655充電。這種布置允許HV電池620和低壓電池655的低壓充電。

參考圖1和圖3至圖6所描述的高壓電池組件的實施例提供了一種使用低功率AC/DC適配器對HV電池充電的系統(tǒng)。這樣的配置提供了用于長期車輛存儲和方便的低功率充電的魯棒、經(jīng)濟和無縫的系統(tǒng)，其對HV和LV電池系統(tǒng)具有安全冗余和診斷能力。該系統(tǒng)在HV總線上采用公共高壓軌，同時在相對軌上提供獨立的HV開關(guān)裝置。預(yù)充電電路被設(shè)置在公共側(cè)軌上，從而允許獨立的HV分支功率升高。這允許在需要時對逆變器/轉(zhuǎn)換器模塊進行組合的靈活性，同時減少了冗余繼電器循環(huán)、HV感測和電力電子壽命以及減少了車輛模式切換時間。與升壓模塊位于同一位置的輔助電力模塊的并聯(lián)組合提供了有效的低功率裝置，其為駕駛員提供了車載HV電池系統(tǒng)的過夜充電和/或長期存儲保護的靈活性。這樣的系統(tǒng)為電池提供了低壓電池充電，同時最小化HV硬件，降低了診斷復(fù)雜性，并且在增加或維持車輛可用性的同時維持可用的充電模式。這還可以提供診斷冗余并維持系統(tǒng)可靠性，同時允許靈活地執(zhí)行較低功率的高壓升壓系統(tǒng)。

本文所描述的系統(tǒng)提供了經(jīng)由低壓開關(guān)的充電斷開、向升壓控制供電和主接觸器的三種魯棒模式。低壓電池充電維護與HV電池充電維護分離，但在某些實施例中兩者在操作中不相互排斥。借助充電的車載控制，高壓充電和LV充電可以同時發(fā)生。替代地，借助充電的車載控制，HV充電和LV充電可以順序發(fā)生。此外，操作者可以使用具有電耦聯(lián)到電池的單個連接器的車外AC/DC充電模塊來實施高壓電池和低壓電池的長期電池維護。

流程圖和流程框圖中的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)方式的架構(gòu)、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以表示代碼的模塊、區(qū)段或部分，其包括用于實現(xiàn)特定邏輯功能的一個或多個可執(zhí)行指令。還將注意到，框圖和/或流程圖圖示中的每個方框，以及框圖和/或流程圖圖示中的方框的組合可以由執(zhí)行特定功能或動作的專門的基于硬件的系統(tǒng)，或者專門的硬件和計算機指令的組合來實現(xiàn)。這些計算機程序指令還可存儲在計算機可讀介質(zhì)中，它們可指導(dǎo)計算機或其它可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式運行，使得存儲在計算機可讀介質(zhì)中的指令產(chǎn)生包括實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框指定的功能/動作的指令手段的制品。

詳細描述和附圖或圖是對本教導(dǎo)的支持和描述，但是本教導(dǎo)的范圍僅由權(quán)利要求限定。雖然已經(jīng)詳細描述了用于實施本教導(dǎo)的一些最佳模式和其他實施例，但是存在用于實踐所附權(quán)利要求中限定的本教導(dǎo)的各種替代設(shè)計和實施例。