用于操作开关装置的方法与流程

专利检索2026-03-01  9


本发明涉及一种用于操作车辆的能量存储系统的开关装置的方法。本发明还涉及一种用于车辆中的能量存储系统的开关装置。本发明适用于车辆,特别是重型车辆,例如,诸如卡车。然而,虽然本发明将主要关于卡车进行描述,但是所述方法还适用于其他类型的车辆,诸如公共汽车、乘用车、工业建筑机器、轮式装载机等。


背景技术:

1、车辆通常包括用于推进车辆的发动机。发动机可以是由例如液体或气态燃料提供动力的内燃发动机,或者其可以是由电力供电的电机。此外,存在混合动力解决方案,其中车辆由内燃发动机和电机两者推进。无论哪种方式,能量存储装置都用于存储推进车辆所需的能量。能量存储装置还可以用于为车辆中的辅助负载供电。

2、对于许多车辆,能量存储装置包括在能量存储系统中,其中能量存储系统被配置为对用于推进车辆的电机以及任何辅助负载提供动力。例如,对于电动车辆,能量存储装置可以是电池或电池包,其被配置为操作电机以及电驱动辅助设备。电机和/或电驱动辅助设备通常可以称为负载。多个电池、或者多个串联连接和/或并联连接的电池电芯可以被分组到电池包中。电池包需要定期充电,然后例如经由直接连接到电网的插头或通过车载充电器电连接到电能源。这种充电器通常可以称为电源。

3、在许多应用中,多个电池包通过并联连接到公共牵引电压总线(或公共牵引电力总线)而包括在能量存储系统中。负载和/或电源也连接到公共牵引电压总线。由此,可以基于电池包的数量来调整所供应的电力,和/或可以满足车辆的更高电力要求。通常,每个电池包与开关或接触器相关联,使得电池包能够与公共牵引电压总线以及负载和/或电源连接和断开。因此,当接触器闭合时,相关联的电池包连接到公共牵引电压总线并且可以对负载供电或从电源接收充电电力,并且当接触器断开时,相关联的电池包与公共牵引电压总线断开。然而,每当接触器的状态从闭合变为断开时,或反之亦然,接触器都会遭受机械和电气磨损。

4、接触器的电气磨损通常高于机械磨损,因此对于确定接触器的寿命长短更为重要。电气磨损可能例如源于电池包连接到公共牵引电压总线期间(即,当闭合接触器时)的浪涌电流。

5、上述接触器磨损可能导致接触器故障。具体地,单个接触器的过早接触器故障是不期望的,因为有时需要的不只是更换发生故障的接触器,这可能非常昂贵。


技术实现思路

1、本发明的目的是至少在一定程度上减轻上面讨论的与已知能量存储系统和电池包相关的缺点,并且改进将电池包连接到公共牵引电压总线的操作。

2、根据本发明的至少第一方面,提供了一种用于操作能量存储系统的开关装置的方法,能量存储系统包括公共牵引电压总线和可连接到公共牵引电压总线的多个并联布置的电池包,并且开关装置包括用于每个电池包的相关联的接触器,接触器被配置为通过闭合将电池包连接到公共牵引电压总线,并通过断开将电池包与公共牵引电压总线断开。所述方法包括:

3、-识别要连接到公共牵引电压总线的未连接的电池包,

4、-确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差,

5、-调整公共牵引电压总线的电流,以减小公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差,

6、-响应于公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差低于预定阈值,闭合与所识别的电池包相关联的接触器以将所识别的电池包连接到公共牵引电压总线。

7、因此,连接所识别的电池包的接触器遭受较低的接触器磨损,因为与在公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差高于预定阈值时闭合接触器相比,所识别的电池包的电流(例如浪涌电流或连续电流)在公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差低于预定阈值时减小。应理解,未连接的电池包被识别为接下来要连接到公共牵引电压总线的电池包,并且可以简称为所识别的电池包。因此,当相关联的接触器闭合时,这种所识别的电池包将经历从未连接的电池包到连接的电池包的变化。调整公共牵引电压总线的电流的步骤通常包括主动调整电流。通过在闭合与所识别的电池包相关联的接触器之前主动调整公共牵引电压总线的电流,对于相同水平的接触器磨损,与不主动调整电流相比,可以更快地或更早地闭合接触器。根据至少一个示例性实施方案,预定阈值在3v至7v之间,例如5v。

8、尽管连接到公共牵引电压总线的所有负载(或电源)都被切断或已经被关闭,但上述的有害电流或浪涌电流仍可能存在于包括多个并联连接的电池包的能量存储系统中,或者由于以下原因而处于逐渐减小的过程中:电流响应于公共牵引电压总线与所识别的电池包(当连接到公共牵引电压总线时)之间的电压差而流动,即,电流从已经连接的电池包流到从未连接状态连接到公共牵引电压总线的电池包。这样的电流可以被称为能量存储系统内部电流或多组平衡电流。通过主动调整公共牵引电压总线的电流,可以减小公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差,并且可以连接所识别的电池包,而减少接触器磨损。

9、通过减少接触器磨损,可以延长开关装置的总寿命。因此,可以减少导致接触器故障的例如单个接触器的过度接触器磨损,以及开关装置的整体接触器磨损。接触器磨损可以例如由于电弧的形成(电弧放电)而导致,并且可以被称为电气接触器磨损。这种电弧可能在完全闭合接触器之前的瞬间形成,并且由于公共牵引电压总线与接下来要连接的所识别的电池包之间的电压差而形成。

10、所述方法通常在能量存储系统的至少一个电池包已经连接到公共牵引电压总线的状态下执行。因此,所述方法可以包括识别能量存储系统的至少一个电池包(例如第一电池包)已经连接到公共牵引电压总线的状态的步骤,并且随后执行识别要连接到公共牵引电压总线的未连接的电池包的步骤。因此,已经连接的电池包和未连接的电池包都是能量存储系统的电池包。通过调整公共牵引电压总线的电流使得公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差减小,与不调整公共牵引电压总线的电流相比,减少了与闭合所识别的电池包的接触器相关联的接触器磨损。通过调整公共牵引电压总线上的电流,已经连接到公共牵引电压总线的电池包的电压将发生变化。在将第一电池包连接到公共牵引电压总线(即,将电池包连接到尚未连接电池包的公共牵引电压总线)期间,通常没有浪涌电流从公共牵引电压总线流到第一电池包的相关联的接触器,这是当将第一电池包连接到公共牵引电压总线时不需要主动调整公共牵引电压总线的电流的原因。所述方法可以包括将第一电池包连接到公共牵引电压总线的步骤,其中在连接第一电池包之前没有电池包连接到公共牵引电压总线。因此,当第一电池包已经连接到公共牵引电压总线时,执行闭合与所识别的电池包相关联的接触器以将所识别的电池包连接到公共牵引电压总线的步骤。也就是说,并且根据至少一个示例性实施方案,在所识别的电池包连接到公共牵引电压总线期间,至少一个电池包连接到公共牵引电压总线,其中已经连接的电池包是不同于所识别的电池包的另一电池包。

11、所述方法可以包括交替地将能量存储系统的电池包连接到公共牵引电压总线和从公共牵引电压总线断开,其中在将第一电池包连接到公共牵引电压总线之后将电池包连接到公共牵引电压总线的步骤包括调整公共牵引电压总线的电流,以减小公共牵引电压总线与接下来要连接的电池包(即,所识别的电池包)之间的电压差,如前所述,通常直到能量存储系统中的所有电池包都连接为止。

12、根据至少一个示例性实施方案,所述方法包括将能量存储系统中电池包的至少两者连接到公共牵引电压总线(例如,在调整或不调整公共牵引电压总线的电流以减小公共牵引电压总线与第一电池包之间的电压差的情况下将第一电池包连接到公共牵引电压总线之后),其中如先前所述针对至少两个电池包中的每一者执行调整公共牵引电压总线的电流以减小公共牵引电压总线与接下来要连接的电池包(即,所识别的电池包)之间的电压差。因此,并且根据一个示例,第二电池包被识别为接下来要连接到公共牵引电压总线的电池包(例如,在连接第一电池包之后),确定公共牵引电压总线与所识别的第二电池包之间的电压差,调整公共牵引电压总线的电流以减小公共牵引电压总线与所识别的第二电池包之间的电压差,并且响应于公共牵引电压总线与所识别的第二电池包之间的电压差低于预定阈值,闭合与所识别的第二电池包相关联的接触器以将所识别的第二电池包连接到公共牵引电压总线,此后,在连接第二电池包之后,将第三电池包识别为接下来要连接到公共牵引电压总线的电池包,确定公共牵引电压总线与所识别的第三电池包之间的电压差,调整公共牵引电压总线的电流以减小公共牵引电压总线与所识别的第三电池包之间的电压差,并且响应于公共牵引电压总线与所识别的第三电池包之间的电压差低于预定阈值,闭合与所识别的第三电池包相关联的接触器以将所识别的第二电池包连接到公共牵引电压总线。可以执行该过程直到能量存储系统中的所有电池包都被连接。例如,如果能量存储系统包括六个电池包,则在连接第一电池包之后连接所有六个电池包中的下一个电池包或至少五个电池包中的下一个电池包之前,执行调整公共牵引电压总线的电流以减小公共牵引电压总线与接下来要连接的电池包之间的电压差的过程,如先前所描述的。

13、应当理解,确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差的步骤可以包括在识别接下来要连接的电池包之前或之后测量(或确定)这样的电压差的步骤。也就是说,确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差或者公共牵引电压总线与每个未连接的电池包之间的电压差的步骤可以作为第一步骤来执行,此后,响应于确定公共牵引电压总线与每个未连接的电池包之间的电压差的步骤,确定接下来要连接到公共牵引电压总线的电池包。例如,可以将接下来要连接到公共牵引电压总线的电池包确定为未连接的电池包中与公共牵引电压总线的电压差为最低的电池包。作为替代方案,识别接下来要连接到公共牵引电压总线的电池包的步骤作为第一步骤被执行,此后,测量或确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差。例如,接下来要连接到公共牵引电压总线的电池包可以被确定为在能量存储系统中具有特定位置或与特定编号相关联的电池包。例如,能量存储系统中电池包的每一者与预定的单独编号相关联,并且所述方法包括以预定的编号顺序将电池包连接到公共牵引电压总线。根据一个示例,将电池包连接到公共牵引电压总线的顺序独立于差异(即,不是响应于差异而确定),诸如电池包之间的电压差或荷电状态差异。此外,所述顺序可以独立于电池包之间的电荷容量差异、通过电池包传导的电流的差异或者通过电池包传导的电流的极性的差异。

14、根据至少一个示例性实施方案,用于开关装置的每个电池包的所述相关联的接触器被称为主接触器,其中开关装置还包括用于电池包的每一者的辅助接触器。根据至少一个示例性实施方案,每个辅助接触器与对应的主接触器相比布置在电池包的相对侧上。换句话说,主接触器可以布置在电池包的正极端子侧处并且因此可以被称为正极接触器,并且辅助接触器可以布置在电池包的负极端子侧处并且因此可以被称为负极接触器。辅助接触器可以例如被提供用于主接触器的冗余,并且可以根据至少一个示例性实施方案布置在电池包的与对应的主接触器相同的侧上(例如,与对应的主接触器串联地布置)。

15、根据至少一个示例性实施方案,每个电池包包括多个串联连接的电池电芯。电池电芯可以聚集成电池模块,其中每个电池包包括多个串联连接的电池模块。

16、根据至少一个示例性实施方案,所述方法还包括:

17、-确定公共牵引电压总线的电压高于所识别的电池包,

18、其中调整电流的步骤是通过公共牵引电压总线的放电电流来实现的。

19、通过放电电流,已经连接到公共牵引电压总线的电池包被放电,并且可以使公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差低于预定阈值。

20、根据至少一个示例性实施方案,通过公共牵引电压总线的放电电流调整电流的步骤被执行预定时间间隔,例如在5ms至300ms期间,或者在5ms至3000ms期间。在该预定时间间隔期间,可以通过放电电流使公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差低于预定阈值,并且可以闭合与所识别的电池包相关联的接触器以将所识别的电池包连接到公共牵引电压总线。此外,这种预定时间间隔使得损耗低,因为放电电流仅被提供相对较短的时间。

21、根据至少一个示例性实施方案,所述方法还包括:

22、-确定公共牵引电压总线的电压低于所识别的电池包的电压,

23、其中调整电流的步骤是通过公共牵引电压总线的充电电流来实现的。

24、通过充电电流,已经连接到公共牵引电压总线的电池包被充电,并且可以使公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差低于预定阈值。

25、根据至少一个示例性实施方案,通过公共牵引电压总线的充电电流调整电流的步骤被执行预定时间间隔,例如在5ms至300ms期间,或者在5ms至3000ms期间。在该预定时间间隔期间,可以通过充电电流使公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差低于预定阈值,并且可以闭合与所识别的电池包相关联的接触器以将所识别的电池包连接到公共牵引电压总线。此外,这种预定时间间隔使得电荷低,因为充电电流仅被提供相对较短的时间。

26、根据至少一个示例性实施方案,可以组合两个先前描述的实施方案,并且所述方法因此包括:

27、-确定公共牵引电压总线的电压高于或低于所识别的电池包的电压,

28、-响应于公共牵引电压总线的电压低于所识别的电池包的电压,通过公共牵引电压总线的充电电流来调整电流,以及响应于公共牵引电压总线的电压高于所识别的电池包的电压,通过公共牵引电压总线的放电电流来调整电流。

29、根据至少一个示例性实施方案,调整公共牵引电压总线的电流以减小公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差(例如通过公共牵引电压总线的充电或放电电流)的步骤被执行预定的时间间隔,例如在5ms至300ms期间,或者在5ms到3000ms期间。

30、根据至少一个示例性实施方案,响应于公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的所确定的电压差高于预定阈值来执行调整电流的步骤。

31、因此,在公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差高于预定阈值的情况下,执行调整公共牵引电压总线的电流以减小公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差的步骤。在公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差低于预定阈值的情况下,不需要执行调整公共牵引电压总线的电流的这种步骤。

32、根据至少一个示例性实施方案,开关装置包括控制单元,所述控制单元被配置为接收能量存储系统中电池包的每一者的电池电流和电池电压。

33、电池包的电流通常可以指电池包的电流输入(正)或电流输出(负)。电池电流可以是测量的电流,通常是指测量的电流的绝对值或者电流的测量值的模数。电池电压可以是测量的电压,通常是对应电池包的正极端子与负极端子之间的测量的电压差的绝对值。

34、此外,控制单元可以被配置为接收或确定多个电池包的各种电池包数据,例如,诸如荷电状态(soc)、健康状态(soh)等。

35、根据至少一个示例性实施方案,所述方法还包括:

36、-响应于电池包的每一者的接收到的电池电流和电池电压,评估多个未连接的电池包,其中响应于这种评估而执行识别要连接到公共牵引电压总线的未连接的电池包的步骤。

37、因此,通过评估电池包的每一者或至少多个未连接的电池包的接收到的电池电流和电池电压,可以相应地选择接下来要连接的电池包(即所识别的电池包)。例如,如果一个未连接的电池包的连接与另一个未连接的电池包的连接相比使得对公共牵引电压总线的电流的调整较低(或者由于公共牵引电压总线与这种未连接的电池包之间的电压差早已低于预定阈值而不进行调整),则这种电池包可以被识别为接下来要连接到公共牵引电压总线的电池包。

38、根据至少一个示例性实施方案,并且对于使用放电电流来调整公共牵引电压总线的电流的实施方案,多个未连接的电池包按照从最高电池电压到最低电池电压的顺序连接。也就是说,根据这样的实施方案,所识别的电池包(接下来要连接的)是多个未连接的电池包中具有最高电池电压的电池包。

39、根据至少一个示例性实施方案,所述方法还包括:响应于多个电池包的电池包数据,评估多个未连接的电池包,其中响应于这种评估而识别要连接到公共牵引电压总线的未连接的电池包的步骤。

40、例如,具有最低soc或soh的未连接的电池包可以被忽略而不作为接下来要连接的所识别的电池包。此外,如果某个电池包已被确定为有故障,则这种电池包通常可以被忽略而不作为接下来要连接的所识别的电池包。例如,所述方法可以包括识别多个电池包中的一个电池包中的预定义错误,所述预定义错误包括在一组预定义错误中,并且响应于识别预定义错误,将这种电池包忽略而不作为接下来要连接的所识别的电池包。

41、根据至少一个示例性实施方案,公共牵引电压总线连接到作为负载和/或电源的电力设备。

42、也就是说,连接到公共牵引电压总线的负载可以由连接到公共牵引电压总线的电池包供电。相应地,连接到公共牵引电压总线的电源可以向连接到公共牵引电压总线的电池包提供电力。公共牵引电压总线可以是用于车辆的负载和电源的共享总线。

43、根据至少一个示例性实施方案,电力设备是可控负载和/或可控电源。

44、因此,可以控制电力设备来调整公共牵引电压总线的电流。也就是说,电力设备可以用于减小公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差,如先前所描述的。换句话说,并且根据至少一个示例性实施方案,通过控制电力设备的操作来执行调整公共牵引电压总线上的电流的步骤。先前描述的放电电流可以例如通过可控负载来实现,并且先前描述的充电电流可以例如通过可控电源来实现。

45、根据至少一个示例性实施方案,电力设备为负载,所述负载为马达和/或逆变器;或者电力设备为电源,所述电源为外部充电器、车载充电器或燃料电池。例如,通过控制电力设备的操作来调整公共牵引电压总线上的电流的步骤可以意味着电力设备以0%效率控制来操作。因此,公共牵引电压总线上的电流可以由马达和/或逆变器控制,而无需机械地移动马达。然而,负载或电源(诸如24v dcdc转换器)可能仍通过牵引电压总线上的电流才操作。

46、因此,作为负载和/或电源的电力设备可以是外部电源,例如连接到电网的外部充电器。

47、根据至少一个示例性实施方案,电力设备是车载充电器、燃料电池或电机。例如,电机可以作为电动马达操作,消耗由电池包提供的电力(即,连接到公共牵引电压总线的电池包对电动马达供电),例如以提供推进动力,并且可以作为发电机操作以进行发电来给电池包充电(即连接到公共牵引电压总线的电池包由发电机供电)。因此,电机是作为负载和/或电源的电力设备的示例。因此,电力设备可以是负载、电源或组合的负载/电源。例如,电力设备可以是不可控负载和可控充电器的组合。根据至少一个示例性实施方案,电力设备是制动电阻器或加热器。

48、任何这样的负载和/或电源可以容易地被控制以调整公共牵引电压总线上的电流。

49、根据至少一个示例性实施方案,在电力设备的无电力操作期间执行确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差的步骤。

50、例如,电力设备为车辆的牵引电机或车载充电器。因此,在车辆的牵引电机或车载充电器的无电力操作期间执行确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差的步骤。电力设备的无电力操作可以对应于电力设备切断。对于负载,这意味着不消耗由连接到公共牵引电压总线的电池包提供的电力,例如,电机没有输出扭矩;并且对于电源,这意味着不产生电力来对连接到公共牵引电压总线的电池包充电。然而,确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差的步骤可以在车辆正在操作时执行,例如在驾驶车辆时(即,当车辆暂时空转时,例如当在换挡时减小扭矩时)。

51、通过调整公共牵引电压总线上的电流,当所识别的电池包连接到公共牵引电压总线时,可以减少从公共牵引电压总线到所识别的电池包的电流,如先前所描述的。因此,提供了用于调整公共牵引电压总线上的电流的有效装置。也就是说,电力设备可以是可控电力设备并且可以被操作来脱离其切断状态,以便调整公共牵引电压总线上的电流。电流的调整可以例如基于内阻的感应变化。

52、根据至少一个示例性实施方案,在电力设备的电力逐渐减小的操作期间执行确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差的步骤。

53、根据至少一个示例性实施方案,当连接到公共牵引电压总线的所有负载或电源处于无电力操作时,执行确定公共牵引电压总线和所识别的电池包之间的电压差的步骤。这可以被称为负载的空载功率和电源的非充电事件。

54、根据至少一个示例性实施方案,所述方法还包括闭合与最后一个未连接的电池包相关联的接触器的步骤,使得能量存储系统的所有电池包都连接到公共牵引电压总线。

55、由此,所有电池包可以以有效的方式连接到公共牵引电压总线。在将第一电池包连接到公共牵引电压总线之后,可以对电池包的每一者或至少电池包的每一者实施前述的连接电池包的方法,使得每当连接电池包时调整公共牵引电压总线的电流以减小公共牵引电压总线与接下来要连接的电池包(即所识别的电池包)之间的电压差。

56、根据至少一个示例性实施方案,连续地确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差。

57、根据至少一个示例性实施方案,电池包的每一者由控制单元控制,并且电池包的所确定或测量的电池电流和电池电压被连续地提供给控制单元。此外,控制单元可以接收多个电池包的各种其他电池包数据,例如,诸如荷电状态(soc)、健康状态(soh)等。此后,控制单元识别接下来要连接到公共牵引电压总线的未连接的电池包。控制单元可以基于决策算法来识别这样的电池包。例如,决策算法可以被配置为基于未连接的电池包的电池电压(或soc)来识别接下来要连接的电池包。随后,控制单元可以例如通过经由can通信控制可控电力设备(例如电机/逆变器)来启动公共牵引电压总线上的放电电流。在这样的示例中,电机/逆变器在0%效率控制下操作(即,没有实现不期望的输出扭矩)。这通常是响应于公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差高于预定阈值而执行的。此后,控制单元向所识别的电池包的相关联的接触器发送指令以使其闭合。这种动作通常是响应于公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差低于预定阈值而执行的。

58、根据本发明的至少第二方面,提供了一种用于车辆中的能量存储系统的开关装置,所述能量存储系统包括公共牵引电压总线和可连接到公共牵引电压总线的多个并联布置的电池包。所述开关装置包括:

59、-用于每个电池包的相关联的接触器,所述接触器被配置为通过闭合将电池包连接到公共牵引电压总线,并通过断开将电池包从公共牵引电压总线断开,

60、-控制单元,所述控制单元被配置为:

61、-识别要连接到公共牵引电压总线的未连接的电池包,

62、-确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差,

63、-调整公共牵引电压总线的电流,以减小公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差,

64、-响应于公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差低于预定阈值,闭合与所识别的电池包相关联的接触器以将电池包连接到公共牵引电压总线。

65、本发明的第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上面结合本发明的第一方面描述的那些效果和特征。关于本发明的第一方面提到的实施方案在很大程度上与本发明的第二方面兼容,其中一些实施方案在下面举例说明。

66、例如,所识别的电池包的连接通常在能量存储系统的至少一个电池包已经连接到公共牵引电压总线的状态下进行。因此,控制单元可以被配置为识别或接收能量存储系统的至少一个电池包已经连接到公共牵引电压总线的状态的信息。

67、开关装置的控制单元可以被配置为通过接触器将电池包连接到公共牵引电压总线,并且通过接触器将电池包从牵引电压总线断开。此外,控制单元可以交替地将电池包连接到公共牵引电压总线和从公共牵引电压总线断开,其中在连接期间,控制单元被配置为在连接所识别的电池包(接下来要连接的)之前调整公共牵引电压总线的电流,如前所述。

68、根据至少一个示例性实施方案,控制单元被配置为通过控制连接到公共牵引电压总线的电力设备的操作来调整公共牵引电压总线上的电流。

69、因此,电力设备可以是可控负载和/或可控电源,控制单元可以控制所述可控负载和/或可控电源来调整公共牵引电压总线上的电流。

70、根据本发明的第三方面,提供了一种车辆。车辆包括根据本发明的第二方面的开关装置。此外,车辆通常包括如前所述的能量存储系统。

71、根据本发明的第四方面,提供了一种计算机程序。计算机程序包括用于当程序在计算机上运行时执行本发明的第一方面的方法的程序代码装置。

72、这样的计算机程序可以例如在车辆的ecu中实施,或者例如包括开关装置的先前描述的控制单元中。

73、因此,应当理解,本发明的第一方面的方法可以被称为用于操作车辆的能量存储系统的开关装置的计算机实施的方法。

74、根据本发明的第五方面,提供了一种承载计算机程序的计算机可读介质,所述计算机程序包括用于当程序产品在计算机上运行时执行本发明的第一方面的方法的程序代码装置。

75、本发明的第三方面至第五方面的效果和特征在很大程度上类似于上面结合本发明的第一方面和第二方面描述的那些效果和特征。关于本发明的第一方面和第二方面提到的实施方案在很大程度上与本发明的第三方面至第五方面兼容。

76、根据适用于本发明的第一方面至第五方面中的任一者的至少一个示例性实施方案,电池包适用于车辆,例如,诸如重型卡车。由于能量存储系统的电池包并联布置,所以开关装置的接触器可以被称为并联布置。也就是说,至少用于将电池包与电力设备断开的接触器可以被称为并联布置。

77、根据至少一个示例性实施方案,术语断开可以被称为电断开,并且术语连接可以被称为电连接。

78、根据至少一个示例性实施方案,多个并联布置的电池包是至少两个或至少三个并联布置的电池包。因此,开关装置包括多个并联布置的接触器,其中每个接触器能够连接和断开相关联的电池包。多个并联布置的接触器为至少两个或至少三个并联布置的接触器。

79、控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程装置。控制单元还可包括或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置或数字信号处理器。在控制单元包括可编程装置(诸如上文所提及的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器)的情况下,处理器还可以包括控制可编程装置的操作的计算机可执行代码。尽管在本技术中仅描述了一个(公共)控制单元,但是应当理解,控制单元可以被划分为若干子单元,例如每个电池包可以与对应的子单元相关联。此外,主控制单元可以与开关装置或能量存储系统相关联,并且被配置为与子单元(例如电池包的每个子单元)通信。

80、在下面的描述和附图中公开和讨论了本发明的另外的优点和特征。


技术特征:

1.一种用于操作能量存储系统的开关装置的方法,所述能量存储系统包括公共牵引电压总线和可连接到所述公共牵引电压总线的多个并联布置的电池包,并且所述开关装置包括用于每个电池包的相关联的接触器,所述接触器被配置为通过闭合将所述电池包连接到所述公共牵引电压总线,并通过断开将所述电池包从所述公共牵引电压总线断开,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其还包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其还包括:

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中响应于所述公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的所确定的电压差高于所述预定阈值来执行调整所述电流的步骤。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述开关装置包括控制单元,所述控制单元被配置为接收所述能量存储系统中所述电池包的每一者的电池电流和电池电压。

6.根据权利要求5所述的方法,其还包括:

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述公共牵引电压总线连接到作为负载和/或电源的电力设备。

8.根据权利要求7所述的方法,其中所述电力设备为负载,所述负载为马达和/或逆变器;或者其中所述电力设备为电源,所述电源为外部充电器、车载充电器或燃料电池。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其还包括闭合与最后一个未连接的电池包相关联的所述接触器的步骤,使得所述能量存储系统的所有电池包都连接到所述公共牵引电压总线。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中连续地确定所述公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的所述电压差。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在所识别的电池包连接到所述公共牵引电压总线期间,至少第一电池包连接到所述公共牵引电压总线,其中所述第一电池包是不同于所识别的电池包的另一电池包。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其还包括将所述能量存储系统中所述电池包的至少两者连接到所述公共牵引电压总线,其中对所述两个电池包的每次连接执行调整所述公共牵引电压总线的所述电流以减小所述公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的所述电压差。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中针对所述能量存储系统的至少两个电池包或针对所述能量存储系统的所有所述电池包,执行以下步骤直到所有所述电池包都连接到所述公共牵引电压总线为止:识别要连接到所述公共牵引电压总线的未连接的电池包;确定所述公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的所述电压差;调整所述公共牵引电压总线的所述电流以减小所述公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的所述电压差;以及响应于所述公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的所述电压差低于预定阈值而闭合与所识别的电池包相关联的所述接触器以将所识别的电池包连接到所述公共牵引电压总线。

14.根据权利要求13所述的方法,其中所述能量存储系统中所述电池包的每一者与预定的单独编号相关联,并且所述方法包括以预定的编号顺序将所述电池包连接到所述公共牵引电压总线。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中调整所述公共牵引电压总线的所述电流以减小所述公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的所述电压差的步骤被执行预定的时间间隔,例如在5ms至300ms期间,或者在5ms至3000ms期间。

16.一种用于车辆中的能量存储系统的开关装置,所述能量存储系统包括公共牵引电压总线和可连接到所述公共牵引电压总线的多个并联布置的电池包,

17.根据权利要求16所述的开关装置,其中所述控制单元被配置为通过控制连接到所述公共牵引电压总线的电力设备的所述操作来调整所述公共牵引电压总线上的所述电流。

18.一种计算机程序,其包括用于当所述程序在计算机上运行时执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法的程序代码装置。

19.一种承载计算机程序的计算机可读介质,所述计算机程序包括用于在所述程序产品在计算机上运行时执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法的程序代码装置。

20.一种车辆,其包括根据权利要求16至17中任一项所述的开关装置。


技术总结
用于操作开关装置的方法,尤其是一种用于操作能量存储系统的开关装置的方法,所述能量存储系统包括公共牵引电压总线和可连接到公共牵引电压总线的多个并联布置的电池包。开关装置包括用于每个电池包的相关联的接触器,所述接触器被配置为通过闭合和断开将电池包连接到公共牵引电压总线以及从公共牵引电压总线断开。所述方法包括:识别要连接到公共牵引电压总线的未连接的电池包;确定公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差;调整公共牵引电压总线的电流以减小公共牵引电压总线与所识别的电池包之间的电压差;闭合与所识别的电池包相关联的接触器以将所识别的电池包连接到公共牵引电压总线。

技术研发人员:埃米尔·利德斯特伦,阿纳·多拉多
受保护的技术使用者:沃尔沃卡车集团
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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