本申请总体上涉及车辆中的牵引电池与高电压电组件之间的预充电电路。
背景技术：
电气化车辆包括连接到高电压总线的高电压组件。电气化车辆还包括连接到高电压总线以向高电压组件提供电力的高电压电池。当车辆未处于运转模式时，高电压电池与高电压总线断开连接。一个或更多个主接触器可以以电方式设置在高电压总线与高电压电池之间。主接触器被控制为使高电压电池与高电压总线连接以及使高电压电池与高电压总线连接断开连接。当将高电压电池连接到高电压总线时，可能会产生大的浪涌电流。
技术实现要素：
一种车辆包括预充电电路，预充电电路被配置为：选择性地将电阻器连接到第一接触器的两端或第二接触器的两端，第一接触器或第二接触器被配置为选择性地将电池的端子连接到负载总线。所述车辆还包括控制器，控制器被配置为：响应于在第一接触器在被命令断开时被闭合并且第二接触器被断开的情况下的预充电请求，将电阻器连接到第二接触器的两端，以对负载总线进行预充电。
控制器还可被配置为：响应于在第一接触器被断开并且第二接触器在被命令断开时被闭合的情况下的预充电请求，将电阻器连接到第一接触器的两端，以对负载总线进行预充电。控制器还可被配置为：响应于在第一接触器和第二接触器两者都断开的情况下的预充电请求并且预充电请求紧接在导致电阻器连接到第一接触器的两端的先前预充电请求之后，将电阻器连接到第二接触器的两端，以对负载总线进行预充电。控制器还可被配置为：响应于在第一接触器和第二接触器两者都断开的情况下的预充电请求并且预充电请求紧接在导致电阻器连接到第二接触器的两端的先前预充电请求之后，将电阻器连接到第一接触器的两端，以对负载总线进行预充电。
根据本发明的一个实施例，预充电电路包括：第一开关器件，被配置为选择性地将电阻器连接在电池的正极端子与负载总线的正极端子之间；第二开关器件，被配置为选择性地将电阻器连接在电池的负极端子与负载总线的负极端子之间。
根据本发明的一个实施例，第一开关器件是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，第二开关器件是n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。
根据本发明的一个实施例，预充电电路还包括：第一二极管，连接在负载总线的正极端子与电阻器之间，并且被配置为当第一开关器件选择性地连接电阻器时，使电流流过第一二极管；第二二极管，连接在负载总线的负极端子与电阻器之间，并且被配置为当第二开关器件选择性地连接电阻器时，使电流流过第二二极管。
一种方法包括：响应于预充电请求以及第二接触器在被命令为断开时被短路闭合，将电阻器连接到第一接触器的两端，其中，第一接触器连接在电池的负极端子与负载总线的负极端子之间，第二接触器连接在电池的正极端子与负载总线的正极端子之间。所述方法还包括：响应于预充电请求以及第二接触器断开，将电阻器连接到第二接触器的两端。
将电阻器连接到第二接触器的两端的步骤还可响应于预充电请求紧接在导致电阻器连接到第一接触器的两端的先前预充电请求之后。所述方法还可包括：响应于预充电请求以及第一接触器在被命令断开时被短路闭合，将电阻器连接到第二接触器的两端。所述方法还可包括：响应于第一接触器和第二接触器两者都断开并且预充电请求紧接在导致电阻器连接到第二接触器的两端的先前预充电请求之后，将电阻器连接到第一接触器的两端。
一种车辆包括预充电电路，预充电电路被配置为：选择性地将电阻器连接到第一接触器的两端或第二接触器的两端，第一接触器或第二接触器被配置为选择性地将电池的端子连接到负载总线。所述车辆还包括控制器，控制器被配置为：响应于紧接在导致电阻器连接到第一接触器的两端的先前预充电请求之后的预充电请求，将电阻器连接到第二接触器的两端，以对负载总线进行预充电。
控制器还可被配置为：响应于紧接在导致电阻器连接到第一接触器的两端的先前预充电请求之后的预充电请求并且第二接触器在被命令断开时被闭合，将电阻器连接到第一接触器的两端。控制器还可被配置为：响应于紧接在导致电阻器连接到第二接触器的两端的先前预充电请求之后的预充电请求，将电阻器连接到第一接触器的两端，以对负载总线进行预充电。控制器还可被配置为：响应于紧接在导致电阻器连接到第二接触器的两端的先前预充电请求之后的预充电请求并且第一接触器在被命令断开时被闭合，将电阻器连接到第二接触器的两端。
预充电电路可包括：第一开关器件，被配置为选择性地将电阻器连接在电池的正极端子和负载总线的正极端子之间；第二开关器件，被配置为选择性地将电阻器连接在电池的负极端子和负载总线的负极端子之间。第一开关器件可以是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，第二开关器件可以是n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管。预充电电路还可包括：第一二极管，连接在负载总线的正极端子与电阻器之间，并且被配置为当第一开关器件选择性地连接电阻器时，使电流流过第一二极管；第二二极管，连接在负载总线的负极端子和电阻器之间，并且被配置为当第二开关器件选择性地连接电阻器时，使电流流过第二二极管。
附图说明
图1描绘了用于电气化车辆的可行配置。
图2描绘了用于具有用于每个总线接触器的预充电电阻器的车辆高电压系统的可行配置。
图3描绘了用于具有单个电阻器的车辆高电压系统的可行配置，所述单个电阻器可连接到总线接触器中的任何一个的两端。
图4描绘了用于具有单个预充电电阻器的车辆高电压系统的可行配置，所述单个预充电电阻器可使用固态开关器件连接到总线接触器中的任何一个的两端。
图5描绘了用于控制高电压系统的预充电操作的可行操作序列的流程图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采取各种可替代形式。附图不需要按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化，以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
图1描绘了可被称为插电式混合动力电动车辆(phev)的电气化车辆112。插电式混合动力电动车辆112可包括一个或更多个电机114，所述一个或更多个电机114机械地连接到齿轮箱或混合动力变速器116。电机114能够作为马达和发电机运行。另外，混合动力变速器116机械地连接到发动机118。混合动力变速器116还机械地连接到驱动轴120，所述驱动轴120机械地连接到车轮122。电机114可在发动机118开启或关闭时提供推进能力和减速能力。电机114还可用作发电机并且可以通过回收在摩擦制动系统中通常作为热量而损失的能量来提供燃料经济性的益处。在特定状况下，电机114还可通过允许发动机118以更有效的速度运转并且允许混合动力电动车辆112以发动机118关闭的电动模式运转来减少车辆排放。电气化车辆112还可以是电池电动车辆(bev)。在bev配置中，发动机118可能不存在。在其它配置中，电气化车辆112可以是没有插电能力的全混合动力电动车辆(fhev)。在其它配置中，车辆112可以是燃料电池电动车辆(fcev)。
电池包或牵引电池124存储可由电机114使用的能量。牵引电池124可提供高电压直流(dc)输出。接触器模块142可包括一个或更多个接触器，所述一个或更多个接触器被配置为：当其被断开时，将牵引电池124与高电压总线或负载总线152隔离，当其被闭合时，将牵引电池124连接到高电压负载总线152。高电压负载总线152可包括用于通过高电压负载总线152传输电流的供电导线和返回导线。接触器模块142可设置在牵引电池124中。一个或更多个电力电子模块126(也被称为逆变器)可电连接到高电压负载总线152。电力电子模块126也电连接到电机114并且在牵引电池124与电机114之间提供双向传递能量的能力。例如，牵引电池124可提供dc电压，而电机114可以以三相交流电(ac)运转以起作用。电力电子模块126可将dc电压转换成三相ac电流以使电机114运转。在再生模式中，电力电子模块126可将来自充当发电机的电机114的三相ac电流转换成与牵引电池124兼容的dc电压。
牵引电池124除了提供用于推进的能量之外，还可为其它车辆电气系统提供能量。车辆112可包括dc/dc转换器模块128，所述dc/dc转换器模块128将来自高电压负载总线152的高电压dc输出转换为与低电压负载156兼容的低电压负载总线154的低电压dc电平。dc/dc转换器模块128的输出可电连接到辅助电池130(例如，12v电池)，以给辅助电池130充电。低电压负载156可经由低电压负载总线154电连接到辅助电池130。一个或更多个高电压电负载146可连接到高电压负载总线152。高电压电负载146可具有相关联的控制器，所述控制器在适当的时候对高电压电负载146进行操作和控制。高电压电负载146的示例可以是风扇、电加热元件和/或空调压缩机。
电气化车辆112可被配置为通过外部电源136来给牵引电池124再充电。外部电源136可以是到电插座的连接。外部电源136可电连接到充电站或电动车辆供电设备(evse)138。外部电源136可以是由公共电力公司提供的配电网络或电网。evse138可提供电路和控制以对电源136与车辆112之间的能量传递进行调节和管理。外部电源136可向evse138提供dc电力或ac电力。evse138可具有用于连接到车辆112的充电端口134的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将电力从evse138传输到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可电连接到车载电力转换模块或充电器132。充电器132可对从evse138供应的电力进行调节，以向牵引电池124和高电压负载总线152提供合适的电压电平和电流电平。充电器132可与evse138进行接口连接，以协调对车辆112的电力传输。evse连接器140可具有与充电端口134的相应凹入匹配的管脚。可选地，被描述为电耦合或电连接的各种组件可使用无线感应耦合来传输电力。
可提供一个或更多个车轮制动器144用于使车辆112减速并且防止车辆112运动。车轮制动器144可以是液压致动的，电致动的或它们的某种组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可包括用于操作车轮制动器144的其它组件。为了简单起见，该图描绘了制动系统150与车轮制动器144中的一个之间的单个连接。隐含了制动系统150与其它车轮制动器144之间的连接。制动系统150可包括用于对制动系统150进行监视和协调的控制器。制动系统150可监视制动器组件并且控制车轮制动器144以用于车辆减速。制动系统150可对驾驶员命令做出响应并且还可自主地操作，以实现诸如稳定性控制的功能。制动系统150的控制器可实现在被其它控制器或其它子功能请求时施加所请求的制动力的方法。
车辆112中的电子模块可经由一个或更多个车辆网络进行通信。车辆网络可包括用于通信的多个通道。车辆网络的一个通道可以是诸如控制器区域网(can)的串行总线。车辆网络的一个通道可包括由电气和电子工程师协会(ieee)802标准族定义的以太网网络。车辆网络中的附加通道可包括模块之间的离散连接，并且可包括来自辅助电池130的功率信号。不同的信号可通过车辆网络的不同通道传送。例如，视频信号可通过高速通道(例如，以太网)传送，而控制信号可通过can或离散信号传送。车辆网络可包括有助于在模块之间传输信号和数据的任何硬件组件和任何软件组件。车辆网络未在图1中被示出，但是这意味着车辆网络可连接到存在于车辆112中的任何电子模块。可提供车辆系统控制器(vsc)148以协调各个组件的操作。
图2描绘了用于车辆的高电压配电系统200的配置，所述用于车辆的高电压配电系统200的配置包括用于将牵引电池124连接到高电压电负载218的多个接触器。接触器模块242可包括正极侧预充电开关204，所述正极侧预充电开关204与正极侧预充电电阻器202串联电连接。接触器模块242可包括主接触器206，所述主接触器206被配置为选择性地将牵引电池124的正极端子222电连接到高电压负载总线152的正极侧导线152a。包括正极侧预充电开关204和正极侧预充电电阻器202的电路路径可与主接触器206并联地连接在正极端子222与正极侧导线152a之间。
接触器模块242可包括返回接触器208，所述返回接触器208被配置为选择性地将牵引电池返回端子224(牵引电池124的返回端子)电连接到高电压负载总线152的返回侧导线152b。接触器模块242可包括返回侧预充电开关212，所述返回侧预充电开关212与返回侧预充电电阻器210串联电连接。包括返回侧预充电开关212和返回侧预充电电阻器210的电路路径可与返回接触器208并联连接在返回端子224与返回侧导线152b之间。当牵引电池124初始连接到高电压负载总线152时，正极侧预充电电阻器202和返回侧预充电电阻器210可被配置为在启动期间对流过高电压负载总线152的电流进行限制。
接触器(例如，接触器206和208)和开关(例如，开关204和212)可以是诸如继电器的电磁开关。电磁开关可包括用于在通电时使相关联的开关断开或闭合的线圈。例如，接触器和开关可以是常开器件，使得当线圈断电时，电路路径断开，并且当线圈通电时，电路路径闭合。可通过在线圈两端施加电压以使得电流在线圈中流动来对线圈通电。线圈可电连接到接触器控制器220，所述接触器控制器220被配置为向线圈提供电压和电流。在一些配置中，接触器和开关可以是固态器件，诸如，绝缘栅双极型晶体管(igbt)或者类似的器件。接触器控制器220可被配置为使用硬件组件和软件功能来驱动线圈和/或固态器件。在一些配置中，接触器控制器220可与车辆中的另一个控制器(例如，系统控制器148)集成。
电负载218可包括尚未被充电的电容元件。例如，电容器可连接在高电压负载总线152的端子之间，以使电压平滑。当将电负载218连接到高电压负载总线152时，可执行预充电操作。预充电操作的目的是限制在将电压切换到电容性负载时出现的大的初始电流(例如，浪涌电流)。预充电操作保护主接触器206和返回接触器208免受过大的浪涌电流。在没有预充电操作的情况下，主接触器206和返回接触器208将被闭合并且经受全部浪涌电流。作为结果，当主接触器206和返回接触器208正在闭合时，电弧可能随着接触器闭合而出现。这种电弧可对接触器造成不利影响。例如，过大的浪涌电流可导致接触器变得被焊接成闭合位置。执行预充电操作以减少这种事件的发生。另外，当在电流正在流动时接触器被命令断开时，可能会出现电弧和焊接。正常的关闭过程可在断开接触器之前对电流低于阈值进行检查。
可在牵引电池124与高电压负载总线断开连接持续超过预定时间时执行预充电循环。可在高电压负载总线152的电压比牵引电池电压低一定量(所述一定量大于预定量)时执行预充电循环。可在紧接着的先前时间间隔期间，在接触器(例如，接触器206和208)断开时启动预充电操作。也可在车辆通电或点火开关接通时启动预充电操作。
在系统通电时，所有的接触器可处于断开状态。也就是说，使牵引电池124与高电压负载总线152断开连接或者将牵引电池124与高电压负载总线152隔离。预充电操作可包括在闭合主接触器206和返回接触器208之前闭合正极侧预充电开关204和返回侧预充电开关212中的一个或更多个。闭合正极侧预充电开关204将导电路径中的正极侧预充电电阻器202连接在牵引电池124与高电压负载总线152之间。正极侧预充电电阻器202限制从牵引电池124流到电负载218的电流。
可通过闭合正极侧预充电开关204和返回接触器208来执行预充电操作。在完成预充电操作时，主接触器206可被闭合并且正极侧预充电开关204可被断开。也可通过闭合主接触器206和返回侧预充电开关212来执行预充电操作。在完成预充电操作时，返回接触器208可被闭合并且返回侧预充电开关212可被断开。在完成预充电之后，主接触器206和返回接触器208可被保持在闭合位置。
接触器模块242可包括接触器控制器220，接触器控制器220被配置为对接触器和开关进行操作和定序。尽管接触器控制器220被描绘为接触器模块242的一部分，但是接触器控制器220也可以是外部控制器(例如，系统控制器148或牵引电池控制器)的一部分。接触器控制器220可包括处理器以及包括易失性存储器和非易失性存储器的存储器。接触器控制器220可包括与接触器和开关进行接口连接的硬件。例如，接触器控制器220可包括被配置为向接触器线圈提供电压和电流以使接触器通电的输出。
接触器模块242可包括连接在牵引电池124的端子之间的电池侧电压感测器件214。接触器模块242可包括连接在高电压负载总线152的端子之间的负载侧电压感测器件216。例如，电压感测器件可以是调节电压电平以与接触器控制器220兼容的电阻网络。电压感测器件214、216还可包括用于对电压信号进行滤波并且将接触器控制器220与高电压隔离的电路。接触器控制器220可从电池侧电压感测器件214接收指示牵引电池电压的信号。接触器控制器220可从负载侧电压感测器件216接收指示高电压负载总线电压的信号。
当牵引电池电压与高电压负载总线电压之间的差小于预定阈值时，可完成预充电操作。当高电压负载总线电压在牵引电池电压的预定范围内(例如，20v以内)时，可完成预充电操作。可在自预充电操作开始起经过预定时间间隔之后完成预充电操作。接触器控制器220可对所述电压和时间间隔进行监测，以确定预充电操作被完成。
在此描述的配置对于主接触器206或返回接触器208中的任意一个被焊接成闭合状态的状况而言是稳健的。当主接触器206或返回接触器208中的一个被永久闭合时，仍然可跨过其它接触器执行预充电操作。例如，如果主接触器206被焊接成闭合状态，则可使用跨返回接触器208的预充电电路(例如，返回侧预充电电阻器210和返回侧预充电开关212)执行预充电操作。作为结果，牵引电池124可在没有过大的电流流过返回接触器208的情况下连接到电负载218。
图3描绘了用于包括多个接触器的车辆的高电压配电系统300的配置。接触器模块342可包括主接触器306，所述主接触器306被配置为选择性地将牵引电池124的正极端子222电连接到高电压负载总线152的正极侧导线152a。接触器模块342可包括返回接触器308，所述返回接触器308被配置为选择性地将牵引电池返回端子224(牵引电池124的返回端子)电连接到高电压负载总线152的返回侧导线152b。接触器模块342可包括预充电电阻器302，所述预充电电阻器302可被选择性地连接到主接触器306或返回接触器308中的任意一个的两端。
第一开关304可连接在牵引电池124的正极端子222与预充电电阻器302的第一端子之间。第一开关304可以是电磁接触器。第一二极管322可连接在高电压负载总线152的正极侧导线152a与预充电电阻器302的第二端子之间。第一二极管322可被布置为使得电流被允许从预充电电阻器302流向正极侧导线152a。
第二开关310可连接在牵引电池返回端子224与预充电电阻器302的第一端子之间。第二开关310可以是电磁接触器。第二二极管324可连接在高电压负载总线的返回侧导线152b与预充电电阻器302的第二端子之间。第二二极管324可布置在电路中，使得电流被允许从返回侧导线152b流向预充电电阻器302。
接触器模块342可包括接触器控制器320，接触器控制器320被配置为对接触器和开关进行操作和定序。尽管接触器控制器320被描述为接触器模块342的一部分，但是接触器控制器320也可以是外部控制器(例如，系统控制器148或牵引电池控制器)的一部分。接触器控制器320可包括处理器以及易失性存储器和非易失性存储器。接触器控制器320可包括与接触器和开关进行接口连接的硬件。例如，接触器控制器320可包括被配置为向接触器线圈提供电压和电流以使接触器通电的输出。
接触器模块342可包括连接在牵引电池124的端子之间的电池侧电压感测器件314。接触器模块342可包括连接在高电压负载总线152的端子之间的负载侧电压感测器件316。例如，电压感测器件可以是调节电压电平以与接触器控制器320兼容的电阻网络。电压感测器件314、316还可包括用于对电压信号进行滤波并且将接触器控制器320与高电压隔离的电路。接触器控制器320可从电池侧电压感测器件314接收指示牵引电池电压的信号。接触器控制器320可从负载侧电压感测器件316接收指示高电压负载总线电压的信号。
可通过操作第一开关304和第二开关310来执行预充电操作。根据第一开关304的状态和第二开关310的状态，预充电电阻器302可连接在主接触器306或返回接触器308的两端。例如，为了在主接触器306断开时进行预充电，返回接触器308被闭合并且第一开关304被闭合，以将预充电电阻器302连接在主接触器306的两端。来自牵引电池124的电流流过第一开关304、预充电电阻器302、第一二极管322、电负载218和返回接触器308。为了在返回接触器308断开时进行预充电，主接触器306被闭合并且被第二开关310被闭合，以将预充电电阻器302连接在返回接触器308的两端。来自牵引电池124的电流流过主接触器306、电负载218、第二二极管324、预充电电阻器302和第二开关310。
图4描绘了用于包括多个接触器的车辆的高电压配电系统400的配置。接触器模块442可包括主接触器406，所述主接触器406被配置为选择性地将牵引电池124的正极端子222电连接到高电压负载总线152的正极侧导线152a。接触器模块442可包括返回接触器408，所述返回接触器408被配置为选择性地将牵引电池返回端子224(牵引电池124的返回端子)电连接到高电压负载总线152的返回侧导线152b。接触器模块442可包括预充电电阻器402，所述预充电电阻器402可选择性地连接到主接触器406或返回接触器408中的任意一个的两端。
第一固态开关404可连接在牵引电池124的正极端子222与预充电电阻器402的第一端子之间。第一固态开关404可以是p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。第一二极管422可连接在高电压负载总线152的正极侧导线152a与预充电电阻器402的第二端子之间。第一二极管422可被布置为使得电流被允许从预充电电阻器402流向正极侧导线152a。
第二固态开关410可连接在牵引电池返回端子224与预充电电阻器402的第一端子之间。第二固态开关410可以是n沟道mosfet。第二二极管424可连接在高电压负载总线的返回侧导线152b与预充电电阻器402的第二端子之间。第二二极管424可被布置在电路中，使得电流被允许从返回侧导线152b流向预充电电阻器402。mosfet可包括未被示出的本征二极管。
接触器模块442可包括接触器控制器420，接触器控制器420被配置为对接触器和固态开关进行操作和定序。尽管接触器控制器420被描绘为接触器模块442的一部分，但是接触器控制器420也可以是外部控制器(例如，系统控制器148或牵引电池控制器)的一部分。接触器控制器420可包括处理器以及易失性存储器和非易失性存储器。接触器控制器420可包括与接触器和开关进行接口连接的硬件。例如，接触器控制器420可包括被配置为向接触器线圈提供电压和电流以使接触器通电的输出。接触器控制器420可包括用于向固态开关(404、410)提供栅极驱动信号的电路。
接触器模块442可包括连接在牵引电池124的端子之间的电池侧电压感测器件414。接触器模块442可包括连接在高电压负载总线152的端子之间的负载侧电压感测器件416。例如，电压感测器件可以是调节电压电平以与接触器控制器420兼容的电阻网络。电压感测器件414、416还可包括用于对电压信号进行滤波并且将接触器控制器420与高电压隔离的电路。接触器控制器420可从电池侧电压感测器件414接收指示牵引电池电压的信号。接触器控制器420可从负载侧电压感测器件416接收指示高电压负载总线电压的信号。
可通过操作第一固态开关404和第二固态开关410来执行预充电操作。根据第一固态开关404的状态和第二固态开关410的状态，预充电电阻器402可连接到主接触器406的两端或者返回接触器408的两端。例如，为了在主接触器406断开的情况下进行预充电，使返回接触器408闭合，并且操作第一固态开关404以使预充电电阻器402连接在主接触器406的两端。来自牵引电池124的电流流过第一固态开关404、预充电电阻器402、第一二极管422、电负载218和返回接触器408。为了在返回接触器408断开的情况下进行预充电，使主接触器406闭合，并且操作第二固态开关410以使预充电电阻器402连接到返回接触器408的两端。来自牵引电池124的电流流过主接触器406、电负载218、第二二极管424、预充电电阻器402和第二固态开关410。
将参考在图4中描绘的配置来描述特定方面。另外，关于每个配置描述的特征和功能适用于每个配置，并且不一定重复。将要描述的概念也适用于在此描述的其它配置。请注意，图中所描述的配置提供了将预充电电阻器连接到主接触器的两端或返回接触器的两端的能力。接触器控制器420可被配置为检测焊接成闭合位置的接触器。例如，接触器控制器420可被配置为对即使主接触器406被命令断开而主接触器406也被闭合的情况进行检测。类似地，接触器控制器420可被配置为对即使返回接触器408被命令断开而返回接触器408也被闭合的情况进行检测。各种用于检测焊接的接触器的技术是可用的。所描述的接触器模块424的操作不限于用于检测焊接的接触器的特定方案。
可通过监测电池侧电压感测器件414和负载侧电压感测器件416的输出来检测焊接的接触器。例如，接触器控制器420可接收或产生断开接触器请求以将牵引电池124与高电压负载总线152隔离。在车辆运转期间，主接触器406和返回接触器408两者都闭合。响应于断开接触器请求，接触器控制器420可命令主接触器406断开。在命令主接触器406断开之后，可将牵引电池电压与负载侧电压进行比较。在命令主接触器406断开以允许负载侧电压衰减之后的预定延迟时间，所述比较可被执行。如果牵引电池电压与负载侧电压之间的差大于预定量，则主接触器406有可能按照命令断开。如果负载侧电压在牵引电池电压的预定电压范围内，则主接触器406有可能仍然闭合。以这种方式，可检测到焊接闭合的主接触器406。例如，如果负载侧电压没有衰减(例如，大致等于牵引电池电压)，则主接触器406有可能仍然闭合。
响应于断开接触器请求，接触器控制器420可仅命令返回接触器408断开。在命令返回接触器408断开之后，可将牵引电池电压与负载侧电压进行比较。在命令返回接触器408断开以允许负载侧电压衰减之后的预定延迟时间，所述比较可被执行。如果牵引电池电压与负载侧电压之间的差大于预定量，则返回接触器408有可能按照命令断开。如果负载侧电压在牵引电池电压的预定电压范围内，则返回接触器408有可能仍然闭合。以这种方式，可检测到焊接闭合的返回接触器408。其它技术可包括被配置为提供主接触器406两端和返回接触器408两端的电阻测量值的电路。例如，高电阻值可指示断开的接触器，而低电阻值可指示闭合的接触器。
接触器控制器420可在预充电操作期间监测负载侧电压的上升时间。例如，在预充电操作期间，除了闭合返回接触器408，预充电电阻器402还可连接在主接触器406的两端。负载侧电压的变化率大于预定上升时间的变化率可指示被短路闭合的主接触器406。表明主接触器406和/或返回接触器408在被命令断开时被短路闭合的指示可被存储在非易失性存储器中以供以后使用。在其它配置中，可在预充电过程之前立即执行对于短路的接触器的测试。
在主接触器406或返回接触器408被短路闭合的情况下，可改变预充电操作。响应于预充电请求，预充电电阻器402可连接在未短路闭合的接触器的两端。例如，如果主接触器406被短路闭合，则预充电电阻器402可连接在返回接触器408的两端，以执行预充电。当预充电电阻器402连接在电路中时，来自牵引电池124的电流被限制。随后可使用正常的预充电终止条件来终止预充电操作。当预充电完成时，返回接触器408可被闭合，并且预充电电阻器402可与电路断开连接。
如果返回接触器408被短路闭合，则预充电电阻器402可连接在主接触器406的两端，以执行预充电。当预充电电阻器402连接在电路中时，来自牵引电池124的电流被限制。随后可使用正常预充电终止条件来终止预充电操作。当预充电完成时，主接触器406可被闭合，并且预充电电阻器402可与电路断开连接。
通过将接触器模块442配置为具有多个预充电路径，即使当接触器中的任意一个被短路闭合时，预充电也可起作用。这样可防止在仍然在正常操作的接触器中可能产生的电弧，并且允许车辆正常运行。诊断指示可被提供以指示短路的接触器状况。例如，可将诊断消息或诊断灯输出到显示器以通知操作者应尽快对接触器模块进行维修。
图5描绘了用于可由高电压总线预充电系统执行的可行操作序列的流程图500，所述高电压总线预充电系统包括用于控制接触器和开关的操作的接触器控制器420。在操作502，可执行检查以确定接触器是否将被闭合。例如，可监测用于将牵引电池124连接到高电压负载总线的请求。如果不存在使接触器闭合的状况，则可重复操作502。如果存在使接触器闭合的状况，则可执行操作504。
在操作504，可检索关于短路的接触器的数据。当接触器在被命令断开的情况下被闭合时，接触器被短路闭合。例如，先前执行的诊断测试可将短路接触器信息存储在非易失性存储器中。在操作506，可基于短路接触器数据来选择预充电路径。预充电路径可定义为将被闭合的接触器以及两端连接预充电电阻器402的接触器。预充电电阻器402可连接到未短路闭合的接触器(例如，主接触器406或返回接触器408)的两端。
另外，操作506可选择预充电路径以使接触器上的耗损最小化。即使在预充电操作之后，接触器在闭合期间也可能经受通过该接触器的电流。接触器控制器420可被配置为交替地将预充电电阻器402连接到主接触器406的两端和返回接触器408的两端。接触器控制器420可确定用于最近的先前预充电循环的预充电路径并且针对每个预充电请求使预充电路径交替。例如，响应于紧接在导致将预充电电阻器402连接到主接触器406的两端的先前预充电请求之后的预充电请求，预充电电阻器402可连接到返回接触器408的两端。类似地，响应于紧接在导致将预充电电阻器402连接到返回接触器408的两端的先前预充电请求之后的预充电请求，预充电电阻器402可连接到主接触器406的两端。紧接着的先前预充电请求指的是最近的前一个预充电请求。紧接着的先前预充电请求可出现在先前的点火循环中。接触器控制器420可将用于每个预充电循环的信息存储在非易失性存储器中，使得所述信息可在随后的操作循环期间被利用。以这种方式，接触器之间会分担接触器上的任何电弧。
在操作508，可执行预充电操作。预充电操作可包括闭合所选择的接触器并且操作开关以连接所选择的路径中的预充电电阻器402。预充电操作可包括监视预充电期间的电压和电流。
在操作510，可执行检查以确定预充电是否完成。例如，当负载侧电压在牵引电池电压的预定量之内时，预充电可完成。在预定时间间隔期满之后预充电操作可被认为完成。预定时间间隔可被选择以防止预充电电阻器过热。如果预充电未完成，则可在预定时间间隔期间重复操作508和操作510。如果预充电完成，则可执行操作512。
在操作512，主接触器406和返回接触器408两者可被命令闭合。另外，通过开关的操作使得预充电电阻器402可与电路断开连接，使得预充电电阻器402不再处于电流路径中。
在操作514，可针对断开接触器请求执行检查。点火开关断开命令可产生断开接触器请求。如果不存在断开接触器请求，则可重复操作514。如果存在断开接触器请求，则可执行操作516以断开接触器。在断开接触器之前，可命令电负载218减小电流消耗，使得主接触器406和返回接触器408在最小电流流动的情况下断开。可执行操作518以检测和识别短路的接触器。这可以作为断开接触器的一部分来被执行。例如，可对接触器的断开进行定序以检测短路的接触器。存储的数据可包括短路的接触器的标识。在操作520，可将短路接触器数据存储在非易失性存储器中以供以后检索。随后执行可返回到操作502。
在此描述的配置提供了用于在接触器短路的情况下对电力系统进行预充电的选项。具有对跨接在两个接触器上的系统进行预充电的能力减小了在正常工作的接触器上产生电弧和焊接的可能性。另外，在存在故障接触器的情况下，可保持车辆运转，而不会使操作者困扰。
在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机，或者由处理装置、控制器或计算机来实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或者专用的电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于信息被永久地存储在非可写存储介质(诸如，只读存储器(rom)装置)上以及信息被可变地存储在可写存储介质(诸如，软盘、磁带、致密盘(cd)、随机存取存储器(ram)装置以及其它磁介质和光学介质)上。所述处理、方法或算法还可被实现在软件可执行对象中。可选地，所述处理、方法或算法可使用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置)或者硬件组件、软件组件和固件组件的组合来被整体或部分地实现。
虽然以上描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种改变。如前所述，各个实施例的特征可被组合，以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或更多个期望的特性方面优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、装配的容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。