預(yù)充電快速鑰匙循環(huán)保護(hù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種預(yù)充電快速鑰匙循環(huán)保護(hù)。所公開的一種車輛包括預(yù)充電電路，預(yù)充電電路包括選擇性地將牽引電池連接到電阻抗的電阻器。所述控制器被配置為：當(dāng)在先前的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)發(fā)生了預(yù)定數(shù)量的預(yù)充電循環(huán)時(shí)，禁止預(yù)充電一段時(shí)間。所述預(yù)定數(shù)量的預(yù)充電循環(huán)可基于在先前的預(yù)充電循環(huán)期間電阻器兩端的電壓幅值或流過(guò)電阻器的電流幅值?？苫谙惹暗某晒Φ念A(yù)充電循環(huán)和失敗的預(yù)充電循環(huán)來(lái)修改所述預(yù)定數(shù)量。所公開的一種限制預(yù)充電電阻器的溫度升高的方法包括：對(duì)先前的預(yù)充電循環(huán)的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)在先前的時(shí)間段內(nèi)之前的預(yù)充電循環(huán)的數(shù)量超出閾值時(shí)，禁止預(yù)充電。
【專利說(shuō)明】預(yù)充電快速鑰匙循環(huán)保護(hù)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及通過(guò)牽引電池對(duì)車輛的電力負(fù)載進(jìn)行預(yù)充電，以防止由于重復(fù)的鑰匙循環(huán)導(dǎo)致的預(yù)充電組件過(guò)熱。

【背景技術(shù)】
[0002]典型的純電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力電動(dòng)車輛從牽引電池中汲取用于推進(jìn)的電力。在事故期間以及當(dāng)不需要來(lái)自牽引電池的電力時(shí)，電池的端子可以與其他組件斷開連接。通常使用主接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)牽引電池與車輛的高壓總線的隔離。在主接觸器閉合期間，由于附著到高壓總線的裝置的大的涌流所導(dǎo)致的電流流動(dòng)可損壞主接觸器。為了消除閉合主接觸器時(shí)出現(xiàn)大的涌流，大多數(shù)系統(tǒng)采用預(yù)充電電路來(lái)限制通電時(shí)流到高壓總線的電流。典型的預(yù)充電電路可由預(yù)充電接觸器和電阻器組成。
[0003]預(yù)充電電路的電阻器限制電流從牽引電池流到高壓總線。一旦高壓總線達(dá)到特定的電壓，主接觸器就會(huì)閉合。主接觸器閉合伴隨有接觸器兩端小得多的電壓，降低電流流動(dòng)，使電弧作用以及對(duì)主接觸器的可能的損壞最小化。僅在車輛起動(dòng)期間使用預(yù)充電組件。然而，為了防止由于點(diǎn)火開關(guān)的快速的開關(guān)循環(huán)而導(dǎo)致的損壞，預(yù)充電組件可被設(shè)計(jì)為具有持續(xù)使用屬性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種車輛包括牽引電池、電阻抗、包括電阻器的預(yù)充電電路和至少一個(gè)控制器。所述預(yù)充電電路被設(shè)置為使得電阻器選擇性地連接在牽引電池與電阻抗之間。所述控制器被配置為:響應(yīng)于電阻器在先前的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連接預(yù)定次數(shù)，在隨后的預(yù)定時(shí)間段期間在出現(xiàn)請(qǐng)求連接電阻器時(shí)禁止連接電阻器，以限制電阻器的溫度升高。所述預(yù)定次數(shù)可基于在先前的預(yù)定時(shí)間段期間流過(guò)電阻器的電流的幅值或電流的峰值的持續(xù)時(shí)間。所述預(yù)定次數(shù)可基于在先前的預(yù)定的時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的幅值或電壓的幅值的持續(xù)時(shí)間。所述預(yù)定次數(shù)可基于在先前的預(yù)定的時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的峰值的持續(xù)時(shí)間。隨著在先前的預(yù)定時(shí)間段期間通過(guò)電池放電的安培小時(shí)增加，所述預(yù)定次數(shù)可減少。隨著在先前的預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的幅值超出預(yù)定的過(guò)電流閾值持續(xù)預(yù)定的過(guò)電流檢測(cè)時(shí)間，所述預(yù)定次數(shù)可減少。在預(yù)定的最大預(yù)充電時(shí)間之后，當(dāng)電阻抗兩端的電壓沒(méi)有接近在先前的預(yù)定時(shí)間段期間牽引電池兩端的預(yù)定量的電壓時(shí)，所述預(yù)定次數(shù)可減少。
[0005]一種限制電阻器的溫度升高的方法包括下列步驟:對(duì)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)電阻器連接在牽引電池與電阻抗之間的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；在所述預(yù)定時(shí)間段后，接收連接電阻器的請(qǐng)求；響應(yīng)于接收到請(qǐng)求，如果所述次數(shù)超出了預(yù)定的數(shù)量，則禁止電阻器連接在牽引電池與電阻抗之間。所述方法還可包括:在另一預(yù)定時(shí)間段之后響應(yīng)于接收到所述請(qǐng)求而連接電阻器。所述預(yù)定的數(shù)量可基于在先前的預(yù)定時(shí)間期間內(nèi)流過(guò)電阻器的電流的幅值。所述預(yù)定的數(shù)量可基于在所述預(yù)定時(shí)間段期間流過(guò)電阻器的電流的幅值。所述預(yù)定的數(shù)量可基于在先前的預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的幅值。所述預(yù)定的數(shù)量可基于在所述預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的幅值。所述預(yù)定的數(shù)量可基于在先前的預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的峰值的持續(xù)時(shí)間。所述預(yù)定的數(shù)量可基于在所述預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的峰值的持續(xù)時(shí)間。
[0006]一種車輛包括:預(yù)充電電路，包括電阻器，并被設(shè)置為使得電阻器選擇性地連接在牽引電池和電阻抗之間；至少一個(gè)控制器。所述至少一個(gè)控制器被配置為:響應(yīng)于請(qǐng)求連接電阻器，基于在所述請(qǐng)求之前的預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的幅值而阻止連接電阻器。所述至少一個(gè)控制器還可被配置為:基于在所述預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的幅值的減小而阻止連接電阻器。所述至少一個(gè)控制器還可被配置為:基于在所述預(yù)定時(shí)間段期間電阻器連接的次是否超出預(yù)定的數(shù)量而阻止連接電阻器。在先前的電阻器的連接期間，當(dāng)電阻器兩端的電壓朝向零減小時(shí)，所述預(yù)定的數(shù)量可達(dá)到最大值。在先前的電阻器的連接期間，當(dāng)電阻器兩端的電壓的幅值高于預(yù)定的過(guò)電流閾值持續(xù)預(yù)定的過(guò)電流時(shí)間時(shí)，所述預(yù)定的數(shù)量可小于最大值。在先前的電阻器的連接期間，當(dāng)電阻器兩端的電壓的幅值保持高于預(yù)定的電壓持續(xù)允許的最大預(yù)充電時(shí)間時(shí)，所述預(yù)定的數(shù)量可小于最大值。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是示出典型的動(dòng)力傳動(dòng)系和能量?jī)?chǔ)存組件的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的示意圖。
[0008]圖2是在車輛內(nèi)用于將高壓電池組連接到電力負(fù)載的可能的布置的示意圖。
[0009]圖3是可能的預(yù)充電情景和相應(yīng)的預(yù)充電電路兩端的電壓波形的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]根據(jù)需要，在此描述了本公開的具體實(shí)施例；然而，應(yīng)理解的是，所公開的實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以多種和替代的形式實(shí)施。附圖無(wú)需按比例繪制；可放大或縮小一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)該解釋為限制，而僅為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式應(yīng)用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0011]圖1描繪了典型的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛。典型的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛2可包括機(jī)械地連接至混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置6的一個(gè)或更多個(gè)電動(dòng)機(jī)4。此外，混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置6機(jī)械地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)8?；旌蟿?dòng)力傳動(dòng)裝置6還可被機(jī)械地連接至驅(qū)動(dòng)軸10，驅(qū)動(dòng)軸10機(jī)械地連接至車輪12。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)8開啟或關(guān)閉時(shí)，電動(dòng)機(jī)4能夠提供推進(jìn)和減速能力。電動(dòng)機(jī)4還可以用作發(fā)電機(jī)，并且可通過(guò)回收在摩擦制動(dòng)系統(tǒng)中通常將作為熱損失的能量而提供燃料經(jīng)濟(jì)性效益。由于混合動(dòng)力電動(dòng)車輛2可以在特定狀況下按照電動(dòng)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，因此電動(dòng)機(jī)4還可提供減少的污染物排放。
[0012]電池組(battery pack) 14儲(chǔ)存可以由電動(dòng)機(jī)4使用的能量。電池組14通常被稱為牽引電池。車輛電池組14通常提供高壓直流(DC)輸出。電池組14電連接到至少一個(gè)電力電子模塊16。電力電子模塊16還電連接至電動(dòng)機(jī)4，并且提供在電池組14和電動(dòng)機(jī)4之間雙向傳輸能量的能力。例如，典型的電池組14可以提供DC電壓，而電動(dòng)機(jī)4可能需要三相交流(AC)電流來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。電力電子模塊16可以將DC電壓轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)4所需要的三相AC電流。在再生模式下，電力電子模塊16將來(lái)自用作發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)4的三相AC電流轉(zhuǎn)換為電池組14所需要的DC電壓。在此描述的方法同樣可應(yīng)用到純電動(dòng)車輛。
[0013]電池組14除了提供用于推進(jìn)的能量之外，還可以提供用于其它車輛電氣系統(tǒng)的能量。典型的系統(tǒng)可包括將電池組14的高壓DC輸出轉(zhuǎn)換為與其它車輛負(fù)載兼容的低壓DC電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊18。其它高壓負(fù)載(諸如加熱器和壓縮機(jī))可無(wú)需使用DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊18而被直接連接。在典型的車輛2中，低壓系統(tǒng)電連接至12V電池20。全電動(dòng)車輛可具有相似的結(jié)構(gòu)，但不具有發(fā)動(dòng)機(jī)8。
[0014]車輛2可以是電池組14可通過(guò)外部電源26進(jìn)行再充電的插電式混合動(dòng)力車輛。外部電源26可以通過(guò)經(jīng)由充電端口 24進(jìn)行電連接而向車輛2提供AC或DC電力。充電端口 24可以是被配置為從外部電源26向車輛2傳輸電力的任何類型的端口。充電端口 24可以電連接至電力轉(zhuǎn)換模塊22。電力轉(zhuǎn)換模塊22可以調(diào)節(jié)來(lái)自外部電源26的電力，以向電池組14提供適合的電壓和電流水平。在一些應(yīng)用中，外部電源26可被配置為用于向電池組14提供適合的電壓和電流水平，并且電力轉(zhuǎn)換模塊22可以不是必需的。下面的描述同樣適用于利用電池組14的任何車輛2。
[0015]圖2示出了一種用于車輛的可能的高壓DC總線控制結(jié)構(gòu)。高壓電池40可以具有任意化學(xué)物質(zhì)(諸如NMH、鉛酸、鋰離子)。高壓電池40可以電連接到主接觸器42。主接觸器42可默認(rèn)處于斷開位置，使得高壓電池40與負(fù)載阻抗72斷開連接。負(fù)載阻抗72可被表不為具有電容部分48和電阻/電感部分46。當(dāng)主接觸器42處于斷開位置時(shí)，聞壓電池40不能向負(fù)載阻抗72提供電力。
[0016]車輛中典型的電阻抗72可包括一些電容48。阻抗72可包括連接到高壓總線的任何裝置(例如，逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器等)。負(fù)載阻抗72可包括單獨(dú)的電力電子裝置，每個(gè)電力電子裝置具有與其相關(guān)聯(lián)的自己的電容48。電容48可實(shí)際上包括彼此并聯(lián)或串聯(lián)的多個(gè)電容。還可增添電容48，以對(duì)總線電壓進(jìn)行平滑或?yàn)V波。電容48可表示電氣系統(tǒng)的整個(gè)負(fù)載端的等效電容。負(fù)載阻抗72表示可連接至高壓總線的所有模塊的總阻抗。
[0017]響應(yīng)于駕駛者點(diǎn)火的請(qǐng)求，可以發(fā)出閉合主接觸器42的信號(hào)或請(qǐng)求。響應(yīng)于連接充電器，還可以發(fā)出閉合主接觸器42的信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，每當(dāng)需要高壓電池40連接至其他裝置時(shí)，便可以發(fā)出閉合主接觸器42的請(qǐng)求。在發(fā)生車輛事故的情況下，可發(fā)出斷開主接觸器42的請(qǐng)求，以限制高壓暴露于車輛乘坐者和救援者。斷開或閉合主接觸器42的信號(hào)可由一個(gè)或更多個(gè)控制器54接收，控制器54控制主接觸器42和預(yù)充電電路44的操作?？梢酝ㄟ^(guò)離散信號(hào)或串行通信總線(例如，CAN)進(jìn)行斷開信號(hào)和閉合信號(hào)的通信。
[0018]主接觸器42的最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式是手動(dòng)操作的開關(guān)。出于許多原因，實(shí)際上并不使用這一類型的開關(guān)。主接觸器42還可包括當(dāng)其被其激活時(shí)可以閉合主接觸器42的控制機(jī)構(gòu)(諸如繼電器)。例如，當(dāng)繼電器被通電(energize)時(shí)，可使主接觸器42移動(dòng)至閉合位置，并允許電流流過(guò)主接觸器42。當(dāng)主接觸器42閉合時(shí)，高壓電池40電連接至電阻抗72。當(dāng)主接觸器42閉合時(shí)，電阻抗72可通過(guò)主接觸器42從高壓電池40汲取電流。
[0019]主接觸器42的控制機(jī)構(gòu)可連接至控制器54。例如，用于控制主接觸器42的繼電器的線圈可電連接(由68表示)至控制器54?？刂破?4可被構(gòu)造為對(duì)線圈通電或斷電，以驅(qū)動(dòng)主接觸器42斷開和閉合?？刂破?4還可被構(gòu)造為測(cè)量各種系統(tǒng)電壓。可使用電壓感測(cè)電路52測(cè)量負(fù)載兩端的電壓60，電壓感測(cè)電路52可被構(gòu)造為隔離來(lái)自控制器54的高壓，并針對(duì)控制器54按比例將電壓60確定至適當(dāng)?shù)乃健０凑障嗨频姆绞?，還可以測(cè)量高壓電池兩端的電壓58?？梢允褂脝为?dú)的電壓感測(cè)電路50來(lái)隔離來(lái)自控制器54的高壓，并針對(duì)控制器54按比例將電壓58確定至適當(dāng)?shù)乃健?br> [0020]當(dāng)閉合主接觸器42時(shí)主接觸器42兩端的電壓處可能出現(xiàn)問(wèn)題。主接觸器42兩端的電壓可被表示為1。64。在電容48被完全放電的典型的情況下，在接通主接觸器42之前會(huì)存在大的Vme64。電容負(fù)載48的一個(gè)特性是電壓不會(huì)瞬間改變。然而，流經(jīng)電容負(fù)載48的電流會(huì)迅速改變。當(dāng)將高壓施加到電容負(fù)載48時(shí),會(huì)產(chǎn)生大的涌流(inrush current)。所述大的涌流可在開關(guān)期間導(dǎo)致跨過(guò)主接觸器42的電弧。這一電弧作用可損壞主接觸器42。理想地，期望一種限制這一電弧作用的方法。
[0021]為了最小化主接觸器42的電弧作用，可跨過(guò)主接觸器42實(shí)現(xiàn)預(yù)充電電路44。典型的預(yù)充電電路44可使用與阻抗76串聯(lián)的預(yù)充電接觸器74，其中，阻抗76被選擇以控制當(dāng)預(yù)充電接觸器74閉合時(shí)可流動(dòng)的電流的量?？刂破?4可使用感測(cè)的負(fù)載和電池兩端的電壓(60和58)來(lái)確定何時(shí)結(jié)束預(yù)充電操作以及閉合主接觸器42。當(dāng)兩個(gè)電壓(60和58)之間的差異下降到低于閾值時(shí)，可閉合主接觸器42。
[0022]預(yù)充電電路44可以與主接觸器42并聯(lián)地設(shè)置。預(yù)充電電路44的一側(cè)可以電連接至高壓電池40。預(yù)充電電路44的另一側(cè)可以電連接至電阻抗72?？刂破?4可被構(gòu)造為控制預(yù)充電電路44內(nèi)的接觸器74的操作。注意:接觸器74也可以是固態(tài)開關(guān)器件。接觸器74也可以是基于如前面針對(duì)主接觸器42討論的接觸器的繼電器。當(dāng)高壓電池連接時(shí)，預(yù)充電電路44可限制電流流入電阻抗72中?？刂破?4可以提供一個(gè)或更多個(gè)控制信號(hào)70來(lái)控制預(yù)充電電路44的操作。控制信號(hào)70可以是控制開關(guān)器件74 (例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的柵極驅(qū)動(dòng)器、繼電器的線圈)的信號(hào)。預(yù)充電電路44的期望效果是當(dāng)主接觸器42接通時(shí)，使主接觸器42兩端的電壓Vmc64最小化。
[0023]在車輛起動(dòng)時(shí)，主接觸器42最初斷開，以將電池與高壓總線78隔離。高壓總線78表示主接觸器42到車輛的高壓負(fù)載72的輸出連接。駕駛者可通過(guò)接通點(diǎn)火開關(guān)啟動(dòng)預(yù)充電循環(huán)?？赏ㄟ^(guò)控制器54監(jiān)測(cè)點(diǎn)火開關(guān)輸入，以確定高壓總線78何時(shí)需要電池電力。點(diǎn)火信號(hào)可啟動(dòng)閉合主接觸器42的請(qǐng)求。閉合主接觸器42的請(qǐng)求可啟動(dòng)閉合預(yù)充電接觸器74以限制電流在高壓總線78上從電池40流到電力負(fù)載72的請(qǐng)求。流經(jīng)預(yù)充電電阻器76的電流可快速上升到由電阻值確定的峰值水平，并且流經(jīng)預(yù)充電電阻器76的電流將隨著高壓總線兩端的電壓60朝著電池組的電壓58升高而降低。一旦高壓總線兩端的電壓60達(dá)到預(yù)定的水平，主接觸器42便可閉合，并且預(yù)充電接觸器74便可斷開?，F(xiàn)在電流可流過(guò)主接觸器42。
[0024]可通過(guò)關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)來(lái)關(guān)閉車輛。當(dāng)車輛關(guān)閉時(shí)，可命令高壓總線78上的負(fù)載72汲取較少的電流。系統(tǒng)可在點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉之后保持主接觸器42閉合一段時(shí)間，以允許完成各種功能。示例的功能可以是電池單元平衡或電池?zé)峁芾?。在點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉一段時(shí)間之后，可斷開主接觸器42以隔離電池。一些系統(tǒng)可采用連接到地的放電電阻器(未示出)，以確保在主接觸器42閉合時(shí)高壓總線兩端的電壓60衰減到零。
[0025]由于電流流過(guò)預(yù)充電電阻器76，因此在預(yù)充電電阻器76中能量被消散為熱。每當(dāng)閉合預(yù)充電接觸器74時(shí)，電流都可流過(guò)預(yù)充電電阻器76并產(chǎn)生熱?？赡艿氖牵捎谶^(guò)高的溫度，過(guò)度的循環(huán)可損壞預(yù)充電電阻器76。預(yù)充電電阻器76可典型地被過(guò)度設(shè)計(jì)(overdesign)為消散比在正常操作條件下所需的熱更多的熱。在正常操作條件下，在下次需要的循環(huán)之前進(jìn)行了延遲后一旦點(diǎn)火，預(yù)充電接觸器74就可被預(yù)計(jì)操作。所述延遲通常足夠長(zhǎng)以使電阻器76冷卻至近似于周圍環(huán)境溫度。一旦預(yù)充電接觸器74斷開，電流不再流過(guò)電阻器76。例如，駕駛者啟動(dòng)車輛并在關(guān)閉車輛之前駕駛一段時(shí)間。可采用被設(shè)計(jì)為僅在正常的期望溫度下進(jìn)行操作的預(yù)充電電阻器76。然而，為了確保持久的方案，可采用措施來(lái)確保溫度不會(huì)超出損壞水平。
[0026]遺憾的是，可能出現(xiàn)在短時(shí)間段內(nèi)預(yù)充電接觸器74循環(huán)操作的情況。點(diǎn)火循環(huán)可被實(shí)現(xiàn)為切換車輛的點(diǎn)火狀態(tài)的按鈕。按鈕可被重復(fù)的按壓以導(dǎo)致預(yù)充電接觸器74的快速循環(huán)。圖3中的(a)可表示當(dāng)預(yù)充電電路44和負(fù)載72正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主接觸器/預(yù)充電電路兩端的電壓波形(由64表示)。這可表示高壓總線78最初完全放電的情形。當(dāng)充電接觸器74閉合時(shí)，電流開始通過(guò)預(yù)充電電阻器76流到負(fù)載72。由于負(fù)載72的涌流，電流最初是最大值。預(yù)充電電路兩端的電壓64迅速增大到峰值100，峰值100是電池兩端的電壓58、負(fù)載兩端的電壓60、預(yù)充電電阻器76的電阻值的函數(shù)。隨著高壓負(fù)載兩端的電壓60升高，預(yù)充電電路兩端的電壓64降低。當(dāng)高壓負(fù)載兩端的電壓60接近電池電壓58時(shí)，主接觸器42可被閉合，迫使預(yù)充電電路兩端的電壓64接近于零。
[0027]圖3中的(b)可表示當(dāng)負(fù)載72短接到地時(shí)主接觸器/預(yù)充電電路兩端的電壓波形(由64表示)。在這一狀況下，可檢測(cè)到預(yù)充電過(guò)流故障狀況。在這一情形下，流過(guò)預(yù)充電電路44的電流可升高到最大值108，并保持在近似常數(shù)值。高壓總線78兩端的電壓保持接近于零，并且最大電流僅受到預(yù)充電電阻器76的限制而流過(guò)電路?？刂破?4可通過(guò)計(jì)算或測(cè)量傳遞給負(fù)載的電流66、負(fù)載電壓60或者預(yù)充電電阻器兩端的電壓64來(lái)檢測(cè)這一狀況。如果所測(cè)量或計(jì)算的值沒(méi)有在預(yù)定的過(guò)電流時(shí)間(Ts102或者更短)內(nèi)上升到高于預(yù)定的過(guò)電流，則可終止預(yù)充電操作，并且可斷開預(yù)充電接觸器74。這會(huì)表現(xiàn)為預(yù)充電電阻器76的熱負(fù)荷的最壞情形。如果檢測(cè)到預(yù)定數(shù)量的過(guò)電流故障，則會(huì)在預(yù)定量的時(shí)間內(nèi)禁止預(yù)充電接觸器74的進(jìn)一步閉合嘗試。
[0028]圖3中的(C)可表示當(dāng)負(fù)載72通過(guò)非零電阻短接到地時(shí)主接觸器/預(yù)充電電路兩端的電壓波形(由64表示)。這可表現(xiàn)系統(tǒng)未能預(yù)充電的情形。在這種情形下，流過(guò)預(yù)充電電路44的電流可上升到最大值104并且?guī)缀跻栽撝当３趾愣?。該情形下的最大?04不會(huì)像短接情形下的最大值108或正常操作情形下的最大值100 —樣高。高壓負(fù)載兩端的電壓60保持在非零值，并且電流僅受預(yù)充電電阻器76和短接電阻的限制而流過(guò)電路?？刂破?4可通過(guò)測(cè)量或計(jì)算傳遞給負(fù)載的電流66或通過(guò)測(cè)量負(fù)載電壓60來(lái)檢測(cè)這一狀況。如果負(fù)載電壓60沒(méi)有在預(yù)定的過(guò)電流時(shí)間(?；106或者更短)內(nèi)在預(yù)定值內(nèi)接近電池電壓58，則可終止預(yù)充電操作，并且可斷開預(yù)充電接觸器74。注意:圖3中的示意圖不一定按照相同的時(shí)間標(biāo)度進(jìn)行繪制。
[0029]保護(hù)預(yù)充電電路44的一種可能的方法可以是監(jiān)視預(yù)充電接觸器74在特定的時(shí)窗內(nèi)的閉合事件的數(shù)量。預(yù)充電接觸器74的閉合事件的數(shù)量表現(xiàn)了電阻器在牽引電池40和電阻抗72之間的選擇性地連接的次數(shù)。預(yù)充電接觸器74的每個(gè)循環(huán)可以預(yù)期為在電阻器76中耗散一定量的能量。所述系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)為對(duì)在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)的預(yù)充電接觸器74閉合事件的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。所述時(shí)窗可以是在持續(xù)的預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)檢測(cè)預(yù)充電接觸器74的閉合事件的數(shù)量的移動(dòng)窗口。
[0030]如果在給定的間隔內(nèi)預(yù)充電接觸器74的閉合事件的數(shù)量超出預(yù)定數(shù)量，則系統(tǒng)可在隨后的請(qǐng)求閉合預(yù)充電接觸器74期間阻止預(yù)充電接觸器74的閉合。在過(guò)了校準(zhǔn)停工時(shí)間段以前，駕駛者可能暫時(shí)不能對(duì)高壓總線78充電。另外，在溫度下降到可接受的水平以前，預(yù)充電接觸器74的循環(huán)會(huì)被暫時(shí)禁止。預(yù)充電接觸器74的閉合的這一禁止可保護(hù)預(yù)充電組件(74、76)不受損壞。益處是:預(yù)充電組件(74、76)可被設(shè)計(jì)為較低的要求，導(dǎo)致節(jié)約成本。所述保護(hù)方案確保了預(yù)充電組件(74、76)不被損壞，降低了車輛故障時(shí)間以及維修成本。
[0031]預(yù)充電接觸器74的閉合事件的預(yù)定數(shù)量可被設(shè)計(jì)為限制通過(guò)電阻器76的電力，使得電阻器76不會(huì)過(guò)熱。可以選擇所述數(shù)量來(lái)確保在百分之九十五的顧客使用假設(shè)中不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱。
[0032]預(yù)充電接觸器74的閉合事件的預(yù)定數(shù)量可以取決于在先前的預(yù)充電事件期間檢測(cè)的狀況。所述系統(tǒng)可檢測(cè)預(yù)充電事件是否正?；蛘呤欠癯霈F(xiàn)了故障狀況。當(dāng)在先前的閉合事件期間檢測(cè)到了正常運(yùn)行時(shí)，閉合的預(yù)定數(shù)量可被設(shè)置為最大值。正常運(yùn)行可以如圖3中的(a)中所描繪。當(dāng)在先前的閉合事件期間檢測(cè)到了故障狀況時(shí)，閉合的預(yù)定數(shù)量可被設(shè)置為小于最大值。
[0033]預(yù)充電時(shí)間是否正?；虬l(fā)生故障的檢測(cè)可以取決于電流或電壓的行為。所述檢測(cè)可取決于預(yù)充電電阻器76兩端的電壓64的幅值或流過(guò)預(yù)充電電阻器76的電流的幅值。所述檢測(cè)也可基于預(yù)充電電阻器76兩端的電壓64峰值或流過(guò)預(yù)充電電阻器76的電流的峰值。此外，可考慮幅值或峰值的持續(xù)時(shí)間。所述檢測(cè)可基于負(fù)載兩端的電壓60和牽引電池兩端的電壓58。
[0034]例如，高壓總線78上的負(fù)載72可被短接到地(在圖3中的(b)中描繪了響應(yīng))。在這種情形下，因?yàn)樨?fù)載72不限制電流，所以可以觀察到最大電流。另外，高壓總線的電壓60不會(huì)增大，所以電流可保持高值，而沒(méi)有衰減。在這種情形下，可以期望在間隔內(nèi)允許較少的預(yù)充電接觸器74的閉合事件，以保護(hù)組件。通常，電阻器76在先前的事件期間消耗的功率越大，可允許的循環(huán)的數(shù)量越少。
[0035]作為另一示例，在負(fù)載電路72上可以存在電阻短接(在圖3中的(C)中描繪了響應(yīng))。這將導(dǎo)致電流或電壓分布在預(yù)充電間隔期間幾乎為常數(shù)。因?yàn)槌霈F(xiàn)分壓器網(wǎng)絡(luò)，所以高壓總線兩端的電壓60不會(huì)達(dá)到電池電壓。效果是:預(yù)充電事件在斷開預(yù)充電接觸器74之前可運(yùn)行最大預(yù)充電時(shí)間。在這種情形下，可以期望在間隔內(nèi)允許較少的預(yù)充電接觸器74的閉合事件，以保護(hù)組件。通常，隨著在先前的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)電池放電的安培小時(shí)增加，可減少預(yù)定的次數(shù)以保護(hù)電阻器。
[0036]控制器54可實(shí)現(xiàn)禁止預(yù)充電接觸器74閉合的邏輯。每當(dāng)預(yù)充電接觸器74閉合時(shí)，可保持計(jì)數(shù)?？墒褂弥甘鹃]合時(shí)間的時(shí)間戳來(lái)保存預(yù)充電接觸器74的每次閉合?？刂破?4可產(chǎn)生絕對(duì)時(shí)間或從另一模塊接收絕對(duì)時(shí)間。時(shí)間戳可以是電流絕對(duì)時(shí)間值的示例。可檢查預(yù)充電接觸器74的閉合數(shù)據(jù)，以確定時(shí)間戳是否在持續(xù)的預(yù)定量的時(shí)間內(nèi)。如果時(shí)間戳在持續(xù)的預(yù)定量的時(shí)間內(nèi)，則計(jì)數(shù)器的數(shù)值遞增。持續(xù)的預(yù)定量的時(shí)間之前發(fā)生的閉合會(huì)從計(jì)數(shù)中被消除。當(dāng)控制器54已經(jīng)關(guān)閉時(shí)，預(yù)充電接觸器閉合時(shí)間戳可被存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中以被保留。
[0037]此外，可將相關(guān)的預(yù)充電閉合的狀態(tài)的指示存儲(chǔ)到時(shí)間戳。狀態(tài)可指示相關(guān)的預(yù)充電閉合是否正常、是否不成功或者是否檢測(cè)到過(guò)電流。在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)允許預(yù)充電接觸器74閉合的最大數(shù)量可取決于先前閉合的狀態(tài)。例如，如果正常地出現(xiàn)預(yù)充電，則在間隔內(nèi)可允許最大25次閉合事件。如果預(yù)充電不成功，則在間隔內(nèi)可允許最大5次閉合事件。如果檢測(cè)到過(guò)電流，則在間隔內(nèi)可允許最大3次閉合事件。實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)裝置的其它示例是可能的。
[0038]可通過(guò)監(jiān)視與預(yù)充電電阻器76相關(guān)聯(lián)的電壓或電流確定預(yù)充電操作的狀態(tài)。可直接測(cè)量預(yù)充電電阻器76兩端的電壓，或按照高壓電池兩端的電壓40與負(fù)載兩端的電壓60之間的差來(lái)計(jì)算預(yù)充電電阻器76兩端的電壓。同樣，可以通過(guò)預(yù)充電電阻器兩端的電壓64除以電阻值來(lái)計(jì)算流經(jīng)預(yù)充電電阻器的電流。可以隨著時(shí)間監(jiān)視與預(yù)充電電阻器76相關(guān)聯(lián)的電壓或電流的幅值，以確定相關(guān)的行為(諸如減小或增大響應(yīng))。此外，與預(yù)充電電阻器76相關(guān)聯(lián)的電壓或電流的峰值可被檢測(cè)，并可用于確定預(yù)充電操作的狀態(tài)。通過(guò)測(cè)量峰值存在的時(shí)間，還可以使用峰值的持續(xù)時(shí)間。
[0039]在禁止預(yù)充電閉合的事件中，可以選擇禁止預(yù)充電事件的預(yù)定的時(shí)間?？梢赃x擇禁止時(shí)間，以確保電阻器溫度已經(jīng)降低到使得電阻器76不會(huì)被進(jìn)一步的預(yù)充電循環(huán)損壞的水平。禁止時(shí)間可以是基于測(cè)試或仿真結(jié)果的預(yù)定的數(shù)量。禁止時(shí)間也可以基于先前的預(yù)充電閉合事件的數(shù)量以及那些先前的預(yù)充電事件的狀態(tài)。例如，大量的預(yù)充電閉合事件可指示用戶正在沒(méi)有駕駛目的地輪轉(zhuǎn)點(diǎn)火開關(guān)，因此，較長(zhǎng)的禁止時(shí)間可以是適當(dāng)?shù)摹Ａ硐Σ?，如果先前的閉合事件指示過(guò)電流情形，則禁止時(shí)間可以長(zhǎng)到保護(hù)預(yù)充電電阻器76以及將會(huì)導(dǎo)致短接狀況的電力負(fù)載。
[0040]可以基于測(cè)試或仿真結(jié)果選擇用于對(duì)預(yù)充電閉合事件進(jìn)行計(jì)數(shù)的預(yù)定量時(shí)間?？梢赃x擇預(yù)定的間隔和閉合的數(shù)量以保護(hù)預(yù)充電電阻器76不經(jīng)受過(guò)高的溫度?？稍试S的嘗試的數(shù)量和時(shí)間間隔可經(jīng)車輛確定并可取決于選擇的預(yù)充電電路組件。
[0041]預(yù)充電接觸器74的閉合數(shù)量可與預(yù)定的值相比較。如果數(shù)量大于預(yù)定的值，則可禁止預(yù)充電接觸器74的閉合持續(xù)一段時(shí)間，以允許預(yù)充電電阻器76冷卻。過(guò)了禁止時(shí)間段以后，可允許預(yù)充電接觸器74的另外閉合。
[0042]雖然上面已經(jīng)描述了示例性實(shí)施例，但是并非意指這些實(shí)施例描述了本發(fā)明的所有可能的實(shí)施例。更確切地說(shuō)，說(shuō)明書中所使用的詞語(yǔ)是描述性的詞語(yǔ)，而非限制性的詞語(yǔ)，并且應(yīng)該理解在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變。另外，各種實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的特征可組合以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛,包括: 牽引電池； 電阻抗； 預(yù)充電電路，包括電阻器，并被設(shè)置為使得電阻器選擇性地連接在牽引電池與電阻抗之間； 至少一個(gè)控制器，被配置為響應(yīng)于電阻器在先前的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)被連接預(yù)定次數(shù)，在隨后的預(yù)定時(shí)間段期間在出現(xiàn)請(qǐng)求連接電阻器時(shí)禁止連接電阻器，以限制電阻器的溫度升聞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述預(yù)定次數(shù)基于在先前的預(yù)定時(shí)間段期間流過(guò)電阻器的電流的幅值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其中，所述預(yù)定次數(shù)基于在先前的預(yù)定時(shí)間段期間流過(guò)電阻器的電流的峰值的持續(xù)時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述預(yù)定次數(shù)基于在先前的預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的幅值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，所述預(yù)定次數(shù)基于在先前的預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的幅值的持續(xù)時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，隨著在先前的預(yù)定時(shí)間段期間通過(guò)所述電池放電的安培小時(shí)增加，所述預(yù)定次數(shù)減少。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，隨著在先前的預(yù)定時(shí)間段期間電阻器兩端的電壓的幅值超出預(yù)定的過(guò)電流閾值持續(xù)預(yù)定的過(guò)電流檢測(cè)時(shí)間，所述預(yù)定次數(shù)減少。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，其中，在預(yù)定的最大預(yù)充電時(shí)間之后，當(dāng)電阻抗兩端的電壓沒(méi)有接近在先前的預(yù)定時(shí)間段期間牽引電池兩端的預(yù)定量的電壓時(shí)，所述預(yù)定次數(shù)減少。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104426211SQ201410377851
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】德里克·哈特爾, 凱文·范德·萊昂 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司