具有高压系统锁闭功能的电气系统技术方案

一种电气系统包括电池断开单元(BDU)，所述电池断开单元经由高压总线连接到可充电能量储存系统(RESS)。所述BDU具有一个或多个接触器，所述接触器响应于低压驱动电流而关闭，从而将所述RESS连接到所述高压总线。低压驱动电路将驱动电流传导到所述接触器。低压连接的打开会中断所述驱动电流，并且使所述接触器从所述关闭状态转换到打开状态。所述接触器响应于驱动电流的中断而打开，从而断开所述RESS。所述接触器可以在锁闭安全程序之后再次关闭，使得重新建立电连接本身不会使所述高压总线重新通电。一种电气化动力系包括变速器、电机、功率逆变器模块、以及上述电气系统。

Electrical system with high voltage system locking function

【技术实现步骤摘要】
具有高压系统锁闭功能的电气系统引言电气化动力系、发电厂或其它高压系统的电气系统可以包括单独的高压和低压总线。通常，术语"“辅助电压”和“低电压”包含高达12-15伏特的电压电平，而术语“高电压”描述远高于辅助电压电平的电压电平。在具有电气化动力系的车辆的推进系统中，例如，“高电压”可以指60-300伏特或更高的电压水平，某些新型电池组具有约500-800伏特的电压容量。在双总线电气系统的高压总线上，策略性定位的保险丝和电接触器用于在电气故障的情况下帮助维持适当的电压隔离，接触器也在电气系统的紧急或常规关闭期间被命令打开。保险丝是例如响应于阈值电流而默认为开路状态的可替换电路元件。因此，维护工作可能涉及操作者为了更换保险丝而接近高压部件。与保险丝相反，电接触器是具有机械开关元件的可控且可复位的电磁开关装置。开关元件的二元打开/关闭状态取决于接触器的相应螺线管线圈的通电状态。另外，通常称为“高压联锁”(HVIL)的基于软件和硬件的组合过程可以用于监测尝试访问的高压总线，诸如连接的高压电气组件的维护。通常，HVIL过程涉及使用控制器监测低压电路的电连续性。响应于检测到的不连续性，控制器通过传输开关控制信号来命令打开位于高压总线上的一个或多个接触器。用于降低双总线电气系统中的高电压暴露风险的其它方法包括使用手动服务断开(MSD)。MSD是一种大容量保险丝，在接入高压总线之前，诸如在执行上述保险丝更换任务时，由维修人员手动移除。MSD的物理移除有效地将RESS分成多个低压电池部分，从而降低了高压总线上的最大电压。
技术实现思路
r>公开了一种具有高压系统锁闭(HVSL)功能的电气系统。该电气系统配置为减少对上述手动服务断开(MSD)和/或高压联锁(HVIL)监测过程的依赖，并且可能消除这种依赖。虽然MSD和HVIL方法有效地降低了无意中暴露于例如电气化动力系中的高压电的风险，但是通过消除预编程HVIL控制逻辑、基于逻辑的接触器控制和/或与MSD相关联的实质封装空间和质量，可以享有某些优点。另外，内部MSD保险丝结构往往是专用的。转而，所公开的方法提供了一种简化且稳健的高压系统锁闭(HVSL)拓扑，该拓扑可以适用于广泛应用。根据一个示例性实施例的电气系统包括高压可充电能量储存系统(RESS)、高压总线和电池断开单元(BDU)。BDU包括一个或多个高压接触器。接触器的打开/关闭状态由接触器的通电状态确定，通电状态又取决于例如在示例性螺线管驱动实施例中接触器的相应螺线管线圈内是否存在低压接触器驱动电流。本方法的特征在于不存在控制器启动的开关控制信号来命令位于BDU内的接触器的打开或关闭状态。由低压/辅助电池单独提供的低压接触器驱动电流经由低压接触器驱动电路(例如多线导体)来传导，该电流使接触器通电进入关闭状态。关闭状态将RESS电连接到高压总线。当接触器驱动电路断开并且驱动电流因此中断时，各个接触器自动打开。虽然在一些实施例中可以命令接触器打开而不中断驱动电流，但是驱动电流的中断总是会使接触器打开。在一个非限制性示例性实施例中的高压总线具有60伏的最小电压电平，而在该实施例中的接触器驱动电路具有12-15伏的最大电压电平，例如低电压/辅助电压。在两个示例性配置中，低压接触器驱动电流可以经由12伏辅助电池或辅助电源模块的12伏输出来提供。电气系统可以包括电池系统管理器(BSM)形式的控制器、功率逆变器模块和经由功率逆变器模块连接到高压总线的多相电机。作为可选的控制动作，BSM可以通过功率逆变器模块的开关控制自动地对高压总线放电，这样做是响应接触器的打开。因此，接触器驱动电路的电压电平可以是BSM的反馈变量，用于做出该确定。还公开了一种电气化动力系统。根据另一个示例性实施例，该动力系统包括变速器和电机，该变速器具有联接到负载(例如车辆的驱动轮)的输入构件，该电机具有联接到输入构件的转子。功率逆变器模块连接到电机。该动力系统还包括高压总线、经由高压总线连接到功率逆变器模块的可充电能量储存系统(RESS)、以及经由高压总线电连接到RESS的高压部件。具有一个或多个接触器的BDU位于RESS与高压总线之间，接触器配置为响应于接触器驱动电流而关闭，从而将RESS连接到高压总线。该电气化动力系统还包括低压辅助电池和连接到辅助电池的接触器驱动电路。接触器驱动电路配置为将低压接触器驱动电流传导至接触器，从而使接触器通电。电连接位于接触器驱动电路中。打开电连接通过中断接触器驱动电流来防止接近高压总线上的高压。可以在打开后通过挂锁或其它锁闭装置来防止电连接的重新连接，从而防止接触器重新通电，直到相关的电压锁闭安全程序完成。也就是说，在断开RESS之后，仅在低压接触器驱动电路中的电连接的重新连接不足以使高压总线重新通电，需要诸如将锁闭装置从电连接移除和/或命令接触器进入关闭状态等可能动作来使高压总线重新通电。上述摘要并不旨在表示本文公开的每个可能的实施例或每个方面。相反，前面的摘要旨在举例说明本文所公开的一些新颖性方面和特征。通过结合以下附图和所附权利要求对用于实施本专利技术的代表性实施例和模式的详细描述，本专利技术的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。附图说明图1是一种示例性双总线电气系统的示意图，该双总线电气系统具有可充电能量储存系统、单独的高压和低压总线、以及包含高压电接触器的电池断开单元(BDU)，该电气系统配置为经由本文所述的BDU提供无源高压系统锁闭(HVSL)功能。图2是图1的双总线电气系统的一部分的示意性电路图。图3是描述用于在图1和图2所示的电气系统中实现HVSL功能的方法的流程图。易于对本公开采取修改和替代形式，其中代表性实施例通过附图中的示例示出并在下面详细描述。本公开的创造性方面不限于所公开的特定形式。相反，本公开旨在覆盖落入由所附说明要求限定的公开范围内的修改、等同物、组合和替换。具体实施方式参照附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1中示出了一种双总线电气系统10。电气系统10可以用作如本文所述的示例性车辆12的一部分或用作发电厂或其它移动或固定设备或系统的一部分，电气系统10提供高压系统锁闭(HVSL)功能，该高压系统锁闭功能可以消除如上所述的手动服务断开(MSD)和/或高压联锁(HVIL)过程10。电气系统10包括连接到可充电能量储存系统(RESS)14的高压(HV)总线13。本文中使用的术语"高电压"是指远远超过12-15伏低电压/辅助电压电平的电压电平，例如60-300伏或更高。同样如本文中使用的术语"RESS"是指具有锂离子、镍金属氢化物或其它适合应用的电池化学物质的多单元可充电电池组，以及适当控制和热调节这种电池组所需的相关电力电子器件。如下面将参照图2和图3详细描述的，在图1的电气系统10内，将低压接触器驱动电流(箭头i30)提供给电池断开单元(BDU)25。BDU25包括电接触器形式的机电开关，例如图2的示例性电接触器30、30和230，该机电开关打开或关闭RESS14与电气系统10的高压部分之间的相应高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气系统，包括：/n可充电能量储存系统(RESS)；/n高压总线；/n电池断开单元(BDU)，所述电池断开单元经由所述高压总线连接到所述RESS，所述BDU具有高压接触器，所述高压接触器配置为响应于接收到低压接触器驱动电流而关闭，从而将所述RESS连接到所述高压总线；/n低压辅助电池；以及/n低压接触器驱动电路，所述低压接触器驱动电路连接到所述辅助电池，并且配置为将所述接触器电流传导到所述高压接触器，从而使所述高压接触器通电进入关闭状态；/n其中所述高压接触器配置为响应于所述低压接触器驱动电流的中断而打开，从而使所述RESS与所述高压总线断开。/n

【技术特征摘要】
20180807 US 16/0570191.一种电气系统，包括：
可充电能量储存系统(RESS)；
高压总线；
电池断开单元(BDU)，所述电池断开单元经由所述高压总线连接到所述RESS，所述BDU具有高压接触器，所述高压接触器配置为响应于接收到低压接触器驱动电流而关闭，从而将所述RESS连接到所述高压总线；
低压辅助电池；以及
低压接触器驱动电路，所述低压接触器驱动电路连接到所述辅助电池，并且配置为将所述接触器电流传导到所述高压接触器，从而使所述高压接触器通电进入关闭状态；
其中所述高压接触器配置为响应于所述低压接触器驱动电流的中断而打开，从而使所述RESS与所述高压总线断开。


2.如权利要求1所述的电气系统，进一步包括：低压电连接，所述低压电连接位于所述接触器驱动电路中，其中所述电连接的打开状态在所述低压接触器驱动电路中产生开路状态，并且由此使所述高压接触器从所述关闭状态转变到打开状态。


3.如权利要求1所述的电气系统，进一步包括：电池系统管理器(BSM)，所述BSM经由专用低压BSM驱动电路连接到所述辅助电池，使得所述BSM在所述低压接触器驱动电路中的开路状态期间保持经由所述BSM驱动电路供电。


4.如权利要求3所述的电气系统，其中所述低压BSM驱动电路与所述低压接触器驱动电路并联设置。


5.如权利要求3的电气系统，进一步包括：功率逆变器模块、以及经由所述功率逆变器模块连接到所述高压总线的多相电机。


6.如权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·M·赛耶，F·王，C·华，A·K·钱德勒，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US