CN106882059A - 用于将电池串连接至dc总线的***和方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于将多个电池串连接至直流(DC)总线的方法。方法可以包括以基于电池串的各自输出电压值的次序对多个电池串进行排序。所排序的多个电池串包括以该次序的至少第一电池串和第二电池串。方法还可以包括将第一电池串连接至预充电电路。方法可以进一步包括使用第一电池串和预充电电路预充电DC总线。方法可以进一步包括将第一电池串连接至DC总线。方法可以进一步包括将第二电池串连接至DC总线。

Description

用于将电池串连接至DC总线的***和方法
技术领域
本公开主要涉及用于将电池串连接至直流(DC)总线的***和方法，及更具体地，涉及用于在多个电池串具有不同输出电压时将多个电池串连接至车辆的DC总线的***和方法。
背景技术
诸如电动车辆或混合动力车辆的电池供电车辆可以包含连接至DC总线的一个或多个高压电池组。高压电池组可以用作车辆的主电源来驱动各个主负载(如，牵引电动机)和各个辅助负载(如，HVAC、照明、泵，等)。为了改善***稳定性和可用性，高压电池组可以被配置作为并联连接至DC总线的多个电池串。然而，随着电池串数量的增加，***复杂度也在提高。例如，由于负载的输入电容，至DC总线的电池的初始连接可能产生可能损坏车辆的电气组件的严重的涌入电流。涌入电流的电平可以由电池串的输出电压与DC总线的电压的差值来确定。因为电池串可能具有不同的输出电压并且将每一个电池串连接至DC总线的时间可能不同，所以需要一种用于将不平衡的电池串连接至DC总线的成熟***以限制涌入电流。
所公开的***旨在克服以上所描述的问题中的一者或多者和/或现有技术的其他问题。
发明内容
与本公开的一个所公开的实施方式一致，提供了用于将多个电池串连接至直流(DC)总线的方法。方法可以包括以基于电池串的各自输出电压值的次序对所述多个电池串进行排序。所排序的多个电池串可以包括以所述次序的至少第一电池串和第二电池串。方法还可以包括将所述第一电池串连接至预充电电路。方法还可以包括使用所述第一电池串和所述预充电电路预充电所述DC总线。方法可以进一步包括将所述第一电池串连接至所述DC总线。方法可以进一步包括将所述第二电池串连接至所述DC总线。
与本公开的另一所公开的实施方式一致，提供了用于将多个电池串连接至DC总线的***。***可以包括一个或多个预充电电路。***可以包括控制器，被配置为：以基于电池串的各自输出电压值的次序对所述多个电池串进行排序，所排序的多个电池串包括以所述次序的至少第一电池串和第二电池串；将所述第一电池串连接至预充电电路；使用所述第一电池串和所述预充电电路预充电所述DC总线；将所述第一电池串连接至所述DC总线；以及将所述第二电池串连接至所述DC总线。
本公开的又一所公开的实施方式针对用于将电池串连接至DC总线的方法。方法可以包括以根据所述电池串的性能参数的次序对多个电池串进行排序。所述多个电池串包括以所述次序的第一电池串和第二电池串。方法还可以包括将所述第一电池串连接至预充电电路。方法还可以包括使用所述第一电池串和所述预充电电路预充电所述DC总线。方法可以进一步包括将所述第一电池串连接至所述DC总线。方法可以进一步包括将所述第二电池串连接至所述DC总线。
以上一般的说明和以下具体的说明是示例性的且仅是解释性的并且不限制权利要求书。
附图说明
结合在本公开中及构成本公开一部分的所附附图示出了各个所公开的实施方式。在附图中：
图1是包括用于将多个电池串连接至DC总线的***的示例性车辆的示意性图解；
图2是根据示例性实施方式的示出了在图1所示出的车辆中使用的示例性电路的示意性图示；
图3是与图2中所示出的电路一致的用于将多个电池串连接至DC总线的***的框图；以及
图4是由图3所示的***执行的方法的流程图。
具体实施方式
出于讨论的目的，本公开的原理与图1所描述的示例性车辆在一起进行描述。本领域技术人员将意识到本公开的原理可以应用于任何类型的车辆或机器来将电池串连接至DC总线。
图1是示出了示例性车辆100的部分视图的示意性图示。图1将使用作为车辆100的示例性实施方式的电动车辆进行描述，但是车辆100可以是其他类型的车辆。例如，车辆100可以是至少部分由电力提供动力的车辆，诸如混合动力车辆。车辆100可以具有任何车体种类，诸如轿车、小轿车、跑车、卡车、旅行车、SUV、小型货车或转换型厢式货车。参考图1，车辆100可以包括动力传动机构110(由图1中的实线示出)，动力传动机构110可以进一步包括连接至公共DC总线的一个或多个高压电池组112和电驱动***114。
虽然图1显示了位于底盘中且接近车辆100后部的电池组112，但是电池组112可以位于车辆100的任何其他分隔空间中，诸如，例如在引擎盖区域内或均匀分布在底盘中。电池组112可以包括并联连接的多个高压电池串。每一个电池串可以进一步包括串联或并联连接的多个电池单元。每一个电池串可以供给高压DC(如，400V)至电驱动***114。车辆100可以使用并联连接的多个电池串来改善***稳定性和功率可用性。电池串的并联配置可以有助于确保一个电池串与车辆100的DC总线的连接或断开连接不会对其他电池串的操作产生很大影响。因而，每一个电池串可以独立于其他电池串操作，以便于连续的车辆操作，尽管其他电池串中的一者或多者故障。
电池组112可以与用于以安全且可靠的方式管理电池串的使用和充电的电池管理***(BMS，未示出)相关联。BMS可以包括专用于各个任务的几个功能模块。特别地，BMS可以包括配置为监控电池充电状态(SOC)和健康状态(SOH)的一个或多个模块。例如，由于电池串内的电池单元可以具有不同的容量，所以电池单元的SOC可以随着多个充电和放电循环而逐步相互出现差异。在没有密切监控和周期性平衡电池单元的SOC的情况下，一些电池单元可能被驱动至导致损坏的深度放电，并最终电池串彻底故障。此外，不平衡的电池单元可能引起多个电池串具有不同的输出电压，这要求对将电池串连接至DC总线进行特别的关照。因而，BMS可能不断地监控每一个电池串的输出电压、电池串中各个单元的电压、电池串输入和/或输出电流等。如以下所描述的，该信息与关于DC总线的条件的信息一起可以用于管理电池串至DC总线的连接。
电驱动***114可以包括各种负载和控制单元，诸如具有动力电子设备(如，逆变器***)和冷却***的电动机、包括差动齿轮的传动装置、制动***、用于车辆内部气候控制的高压空调等等。例如，当车辆100加速或维持在恒定速度时，逆变器***可以将由电池组112供给的DC转变为用于驱动电动机的交流电(AC)。然而，当车辆100以再生制动模式操作时，电动机可以操作作为输出AC的发电机，AC由逆变器***转变为用于充电电池组112和/或驱动动力传动机构110的其他负载的DC。
电驱动***114可以包括作为各种目的的许多负载电容器。例如，逆变器***可以将滤波电容器用于移除不需要的频率。作为另一示例，大的集成电容器可以在车辆100中提供以为一个或多个负载提供电力。因此，电驱动***114可以具有大输入电容。
为了防止电池组112至电驱动***114的初始连接时的严重涌入电流流，BMS可以包括一个或多个预充电电路(未示出)以对负载电容器进行预充电。在一些示例性实施方式中，BMS可以分别针对每一个电池串提供一个预充电电路。每一个预充电电路可以包括高功率接触器或继电器来切换高电压。然而，因为接触器包含移动部分并且是巨大的组件，所以接触器可能很难包装在车辆100的有限空间中，并且可能为其他部件和组件留下很小的空余。因此，在与本公开一致的优选实施方式中，预充电电路中的接触器或继电器可以用功率晶体管替代。小型晶体管可以在包装上提供更大的灵活性。
图2是根据示例性实施方式的用于将多个电池串连接至DC总线的示例性电路200的示意性图示。例如，电路200可以在图1所示出的车辆100中使用。参考图2，电路200可以包括DC总线210、多个高压电池串220、电池电压监控模块221、多个接触器230、监控电路250、接触器螺线管驱动器263、一个或多个栅极驱动器267、一个或多个预充电电路270、各种负载280、负载电容器281和放电电路290。
DC总线210可以包括电连接车辆100的动力传动机构的各个组件的正极供电线和负极供电线，诸如高压电池串220、负载280和负载电容器281，这可以与以上所描述的高压电池组112和电驱动***114类似。
诸如电池串220-1、220-2、220-3的多个电池串220可以具有不同的输出电压电平。这种电压不一致可能由设计造成和/或由电池单元的不平衡引起，并可能随着电池串老化和/或用新的电池串替代老的电池串而扩大化。与本公开一致，电池串220可以以由电池串220的性能参数各自的值所确定的次序连接至DC总线210，性能参数诸如输出电压电平或最大功率输出。例如，该次序可以是各自输出电压电平的上升次序或下降次序。作为另一示例，电池串可以被排序以使得电池串的组合提供最大功率输出。此外，当具有相同输出电压电平时，电池串220可以同时或以随机分配的次序连接至DC总线210。
作为车辆100的BMS的一部分，电池电压监控模块221可以包括配置为紧密监控每一个电池串220的输出电压的一个或多个电压表。电池电压监控模块221可以测量电池串220中每一个单元的电压以确定电池串的整体输出电压。可替换地，电池电压监控模块221可以在每一个电池串220的端子测量输出电压。电池电压监控模块221可以通信连接至控制器并向控制器报告所测量的输出电压电平以按次序排序电池串220。
每一个高压电池串220可以与切换设备配对，诸如接触器230，以在不同条件下将电池串220与DC总线210连接和/或断开连接。例如，如果车辆100的操作者发动车辆，那么这会闭合接触器230(即，将电池串220连接至DC总线210)并激活其他操作***。并且，例如，车辆100可能仅需要以电池串220中的一些电池串运行。然而，当需要更多电力时，车辆100可以通过闭合各自的接触器230将另外的电池串220连接至DC总线210。
每一个高压电池串220可以与两个接触器230配对，两个接触器230包括配置为连接(接触器闭合)或断开连接(接触器断开)电池串220的正极端子的一个接触器230及配置为连接或断开连接电池串220的负极端子的另一接触器230。同样地，电池串220可以在两个接触器230断开时完全与车辆电动***分隔开。相反，电池串220可以通过按次序闭合各自接触器230对来按该次序连接至DC总线210。
每一个接触器230可以是包括可活动触点和固定触点的高功率接触器。可活动触点可以机械耦合至与线圈相关联的电枢。线圈可以进一步连接至接触器螺线管驱动器263。当接触器螺线管驱动器263激励线圈时，可以在线圈中引起磁场。磁场可以与电枢中的金属材料相互作用并使电枢和可活动触点移动。因而，接触器螺线管驱动器263可以控制接触器230的闭合和断开。虽然图2显示了与一对接触器230连接的接触器螺线管驱动器263，但是其他接触器230可以连接至相同或不同接触器螺线管驱动器263并由相同或不同接触器螺线管驱动器263控制。
虽然图2仅显示了一个预充电电路270，但是每一个电池串220可以与其自身预充电电路270连接。在示例性实施方式中，在每一个电池串220或一组有次序的电池串220中至少第一电池串连接至DC总线210之前，相应的预充电电路270可以连接至预充电负载电容器291，以限制涌入电流。
预充电电路270可以放置在电池串220的正极端子或负极端子。每一个预充电电路270可以串联连接至第一接触器230，并且并联连接至第二接触器230’。在示例性实施方式中，预充电电路270可以包括预充电晶体管271或预充电晶体管271与预充电电阻器272的组合。
预充电晶体管271可以是高功率晶体管，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。每一个预充电晶体管271连接至栅极驱动器267，栅极驱动器267可以接通和切断预充电晶体管271和/或在线性区域中控制预充电晶体管271。虽然图2显示了一个预充电晶体管271与栅极驱动器267之间的连接，但是其他预充电晶体管271可以连接至相同或不同的栅极驱动器267并由相同或不同的栅极驱动器267控制。在电池串220正常操作期间和/或当车辆100关闭时，栅极驱动器267可以切断预充电晶体管271以防止电流流过预充电电路270。然而，在负载电容器281的预充电期间，栅极驱动器267可以接通预充电晶体管271以允许涌入电流流过预充电电路270。
对于选择在电路200中使用的适当的预充电晶体管来说可以给出各种考虑。预充电晶体管271可以具有高额定电流(即，MOSFET的ID和IGBT的IC)以允许高涌入电流当晶体管271接通时流过且电池串220对电容器281进行预充电。此外，预充电电容器271还可以具有高额定电压(即，MOSFET的VDSS和IGBT的VCES)并且能够当晶体管271切断时阻止与整个总线电压一样高的电压。额定电流和额定电压可以留下足够的余量来考虑在车辆电动***中常见的电压和电流尖峰。在一些实施方式中，作为功率模块中离散组件的或集成在一起的多个晶体管可以用于切换高电流。例如，多个MOSFET可以并行连接以增加电流处理和效率。
当涌入电流流过预充电电路270时，预充电电阻器272的存在可以限制涌入电流的电平。预充电电阻器272的阻值可以基于电容器281的总电容和用于对电容器281进行预充电的时间来选择。
电路200还可以包括配置为检测DC总线210的电压的监控电路250。监控电路250可以连接至接触器螺线管驱动器263和栅极驱动器267。在负载电容器281的预充电期间，在检测DC总线210的电压达到稳定状态之后，监控电路250可以发送信号至接触器螺线管驱动器263和栅极驱动器267以分别闭合接触器230和切断预充电晶体管271。以这种示例性方式，可以完成预充电阶段并且电池串220可以完全连接至DC总线210。
在一些实施方式中，为了防止预充电晶体管271过压，监控电路250可以进一步配置为检测预充电晶体管271上的电压。当预充电晶体管271接通且大量涌入电流流过预充电晶体管271时，可以使用去饱和机制来确保不会达到预充电晶体管271的最大饱和限制。例如，如果预充电晶体管271上的电压接近或超过MOSFET的VDS(饱和)或IGBT的VBE(饱和)，那么监控电路250可以触发栅极驱动器267立即或以最小延迟切断预充电晶体管271，和/或触发接触器螺线管驱动器263立即或以最小延迟断开第一接触器230。
因为预充电晶体管271在其切断状态可能产生漏电流，所以电路200可以进一步包括放电电路290，放电电路290连接至DC总线210并配置为在电池串220从DC总线210分离之后移除漏电流。放电电路290可以包括串联连接的放电晶体管291和放电电阻器292。放电晶体管291可以是与预充电晶体管271类似的功率晶体管。放电晶体管291可以连接至栅极驱动器267并由栅极驱动器267控制。在示例性实施方式中，在车辆100关闭之后，栅极驱动器267可以接通放电晶体管291以允许漏电流流过放电电阻器292并作为热量消耗。相反，在电池串220正常操作期间或当预充电晶体管271接通时，可以切断放电晶体管291以防止功率损失。监控电路250可以进一步被配置为检测流过放电电路290的漏电流。当漏电流已经减小至接近零时，监控电路250可以发送信号至栅极驱动器267以切断放电晶体管291。
图3是与图2中所示出的电路一致的用于将包括如电池串320-1、320-2和320-3(未示出)的电池串320连接至DC总线310的示例性***300的框图。例如，***300可以用于图1所示出的车辆100中。参考图3，***300可以包括电池电压监控模块321、多个接触器330、监控电路350、控制器360、一个或多个预充电电路370(包括如分别与电池串320-1、320-2和320-3相关联的预充电电路370-1、370-2和370-3)及放电电路390。
与图2一致，DC总线310、电池串320、电池电压监控模块321、接触器330、监控电路350、预充电电路370及放电电路390的结构和功能分别与DC总线210、电池串220、电池电压监控***221、接触器230、监控电路250、预充电电路270及放电电路290的结构和功能类似。
控制器360可以被配置为确定电池串320的输出电压电平和基于输出电压电平控制每一个电池串320至DC总线310的连接。如果电池串320不平衡，即具有不同的输出电压电平，那么控制器可以以由各自输出电压电平所确定的次序和/或电池串320的任何其他性能参数(例如各自最大功率输出)对电池串320进行排序。控制器360然后可以根据所确定的次序将电池串320一个接着一个地连接至DC总线310。至少在第一电池串320连接之前，控制器360可以结合放电电路390使用相应的预充电电路370，以预充电DC总线310。可替换地，控制器360可以在连接每一个电池串310之前执行预充电。
控制器360可以采取多种形式，包括例如基于计算机的***、基于微处理器的***、与存储器操作耦合的微控制器或微处理器、电子控制模块(ECM)、电子控制单元(ECU)或任何其他合适的控制电路或***。控制器360根据所公开的实施方式还可以包括配置为允许控制器360运行的专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和逻辑电路中的一者或多者。在一些实施方式中，控制器360特别地被配置有用于执行***300的功能的硬件和/或软件模块。例如，控制器360可以包括电压确定模块362、接触器驱动模块364和栅极控制模块368。模块可以实现为集成在控制器360内的专用电路***和/或控制器360可执行的专用软件/固件。模块的功能在关于图4的进一步描述中进行讨论。
在示例性实施方式中，控制器360可以包括以下组件(未示出)中的一者或多者：存储器、诸如与存储器操作耦合的微控制器或微处理器的处理组件、存储设备、输入/输出(I/O)接口及通信组件。
处理组件可以被配置为从车辆100的板上或板外其他电子线路接收信号并处理信号以确定***300的一个或多个操作条件。例如，处理组件可以从电池电压监控模块321接收所测量的输出电压电平并以基于电池串的性能参数的次序对电池串320进行排序，性能参数诸如输出电压电平和/或最大功率输出。处理组件可以进一步被配置为产生控制信号并经由例如I/O接口传送控制信号以将电池串320连接至DC总线310。例如，处理组件可以产生信号以控制闭合各自接触器330的时间，从而以所排序的次序将电池串320连接至DC总线310。在操作中，处理组件可以执行储存在存储器和/或存储设备中的计算机指令。例如，处理组件可以执行计算机指令将来协调预充电电路370和放电电路390的操作，从而对DC总线310进行预充电。
存储器和存储设备可以包括任何合适类型的存储媒介。存储器可以包括非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质包括用于处理组件可执行的应用或方法的指令。存储器还可以储存用于将电池串320连接至DC总线310的数据，该数据诸如每一个电池串320的输出电压、负载的输入电容等。例如，非暂时性计算机可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存存储器、存储器芯片(或集成电路)等。存储设备可以包括易失性的或非易失性的、磁的、半导体、磁带、光的、可移除的、不可移除的或其他类型的存储设备或计算机可读介质以为控制器360提供额外的存储空间。
I/O接口可以包括允许控制器360与其他***和设备通信的一个或多个数字和/或模拟通信设备。例如，I/O接口可以从电池电压监控模块321接收指示了每一个电池串320的输出电压值的信号，并发送信号至处理组件以进行进一步处理。I/O接口还可以从处理组件接收一个或多个控制信号，并发送控制信号至接触器330、预充电电路370和/或放电电路390以用于将电池串320连接至DC总线310。
通信组件可以被配置为便于在控制器360与包括BMS和/或用户接口的其他设备之间进行有线或无线通信。通信组件可以基于诸如WiFi、LTE、2G、3G、4G、5G等的一个或多个通信标准接入无线网络。在一个示例性实施方式中，通信组件包括近场通信(NFC)模块以便于在控制器360与其他设备之间进行近距离通信。在其他实施方式中，通信组件可以基于射频识别(RFID)技术、红外数据关联(IrDA)技术、超宽带(UWB)技术、蓝牙(BT)技术或其他技术来实现。
图4是用于将多个电池串连接至DC总线的示例性方法400的流程图。例如，方法400可以由***300执行。***300可以确定每一个电池串的输出电压并以基于各自的输出电压值的次序对电池串进行排序，该次序诸如各自输出电压值的上升次序或下降次序。然后***300可以以所排的次序将电池串连接至DC总线。特别地，***300可以使用预充电电路连接至少第一电池串。示例性***300的操作现在将结合图4进行描述。
在步骤402中，控制器360可以确定电池串320的输出电压值。当车辆100发动时，电压确定模块362可以获得每一个活动电池串320的输出电压。例如，电池电压监控模块321可以测量每一个电池串320的输出电压并向控制器360报告。可替换地，控制器360可以从其存储器检索在车辆100最后关闭之前所测量的输出电压值。
电压确定模块362然后可以确定电池串320是否处于平衡状态，即是否具有基本上相同的输出电压。如果输出电压之间的差值在预定阈值内，例如1V，那么电压确定模块362可以确定电池串320处于平衡状态并且控制器360可以同时或以随机次序将电池串320连接至DC总线310。否则，电压确定模块362可以确定电池串320是不平衡的并且控制器360可以继续进行至步骤404。
在步骤404中，控制器360可以以基于电池串320各自的性能参数的值的次序对电池串320进行排序。性能参数可以是输出电压、电池串320的最大功率输出或任何其他合适的参数。仅出于说明的目的，以下描述假定电池串320以基于输出电压电平的次序进行排序。例如，电压确定模块362可以以各自输出电压值的上升次序或各自电压值的下降次序对电池串320进行排序。如果电池串320的子群组具有基本上相同的输出电压值，那么电压确定模块362可以对子群组的成员分配随机次序或相同次序。例如，如果电池串320的子群组具有近似相等的输出电压值，例如，小于1V的差值，那么电压确定模块362可以向子群组的成员分配相同次序。仅出于说明的目的，方法400余下的说明假定电池串以电池串320-1、320-2、320-3等的次序进行排序。
在一些示例性实施方式中，在排序之前，电压确定模块362可以基于输出电压值评估电池串320不平衡状态。通常，并联电池串可以连接至相同DC总线，即使其输出电压电平不同。然而，电压不一致应当保持在校准阈值以下以确保车辆100的合适运行。这是因为随着电压不一致增加，诸如电流流通和不平衡电池使用的不利影响可能快速增强。因此，电压确定模块362可以基于其电压不一致确定是否所有活动电池串320都适于连接至DC总线310。如果电池串的输出电压电平与其余电池串的差异在预定程度以上，那么电压确定模块362可以确定该电池串不适于连接。例如，如果三个并联电池串的输出电压分别是370V、390V和396V，那么电压确定模块362可以确定仅390V和396V的两个电池串适于连接至DC总线310，并且因而仅对这两个电池串进行排序。
在步骤406中，控制器360可以使用第一电池串320-1和相应的预充电370-1来预充电DC总线310。特别地，控制器360可以通过将在所排序的电池串之中的第一电池串320-1连接至相应的预充电电路370-1来启动预充电。在第一电池串320-1连接至DC总线310之前，与第一电池串320-1相关联的两个接触器330-1可以保持断开以将第一电池串320-1与车辆100的其他设备隔离。为了连接预充电电路370-1，接触器螺线管驱动器362可以闭合串联连接至预充电电路370-1的第一接触器330-1，并维持断开并联连接至预充电电路370-1的第二接触器330-1’。
随后，控制器360可以减小预充电电路370-1的第一阻抗并增加放电电路390的第二阻抗。栅极控制模块368可以通过分别接通或切断预充电晶体管371-1和放电晶体管391来调节第一阻抗和第二阻抗。为了开始预充电过程，栅极控制模块368可以接通预充电晶体管371-1以允许涌入电流流过预充电电路370-1。包括在预充电电路370-1中的电阻器可以将涌入电流限制在期望水平。在一些示例性实施方式中，栅极控制模块368还可以在线性区域中控制预充电晶体管371-1以进一步增加和/或减小第一阻抗，从而调节预充电时间和控制涌入电流电平。
栅极控制模块368还可以通过切断放电晶体管391来增加第二阻抗。所增加的第二阻抗可以防止涌入电流通过放电电路390消耗，从而限制能量损失并缩短预充电时间。
在预充电阶段期间，监控电路350可以不断地监控DC总线310的电压。在电压达到指示预充电已经完成的稳定状态之后，控制器360可以继续进行至步骤408。
在步骤408中，控制器360可以将第一电池段320-1连接至DC总线310。在DC总线310的电压达到稳定状态之后，监控电路350可以发送信号至接触器螺线管驱动器363以触发闭合并联连接至预充电电路370-1的第二接触器330-1’。因此，两个接触器330-1闭合并且第一电池串320-1完全连接至DC总线310。为了减小预充电电路370-1中的能量损失，栅极控制模块368可以切断预充电晶体管371-1以进一步防止电流流过预充电电路370-1。
在步骤410中，控制器360可以将所排序的电池串中的第二电池串320-2连接至DC总线310。因为负载电容器已经由第一电池串320-1进行预充电，所以控制器360可以在不使用预充电电路370的情况下将第二电池串320-2连接至DC总线310。例如，如果在步骤404中电池串320以各自电压值的下降次序进行排序，那么第二电池串320-2的连接可以不改变负载电容器的充电状态并因而不引起涌入电流。因为随后电池串320的连接不需要预充电步骤，以各自电压值的下降次序对电池串320进行排序可以增加连接电池串320的整体速度。
作为另一示例，电压确定模块321可以计算第一电池串320-1与第二电池串320-2的输出电压值的差值。该差值可以确定将由第二电池串320-2的连接引起的涌入电流。如果差值超过对应于高涌入电流的预定阈值，那么控制器360可以重复步骤406-408以使用其对应的预充电电路370-2来连接第二电池串320-2。否则，在不用预充电负载电容器的情况下，控制器360可以通过闭合相关联的接触器330-2直接将第二电池串320-2连接至DC总线310。
在步骤412中，控制器360可以确定是否存在即将连接至DC总线310的另外的电池串320。如果是，那么控制器360可以重复步骤412直至所有剩余电池串320连接至DC总线310。在所有适于连接的电池串连接至DC总线310时，方法400结束。
如在步骤404中所描述的，具有相同或近似相等的输出电压值的电池串320可以被分配相同的次序。方法400可以同样以相同的次序来对待电池串320。因此，术语“第一电池串”和“第二电池串”中的每一者可能意为相同次序中的多于一个的电池串320。同样，控制器360可以基本同时以相同的次序连接电池串320。
以上所公开的***提供了将多个不平衡电池串连接至DC总线的可行的且灵活的解决方案。***可以以输出电压值的上升次序或输出电压值的下降次序来将电池串连接至DC总线。在上升次序的情况下，因为DC总线的电压递增地增加，所以***可以减小有害的涌入电流的峰值。在下降次序的情况下，因为预充电步骤仅需要用于第一电池串，所以***可以实现所有电池串的快速连接。
对本领域技术人员显而易见的是可以对所公开的***和方法进行各种修改和改变。通过考虑本公开的说明和实例，其他实施方式对本领域技术人员来说将是显而易见的。本说明书和示例仅应被视为是示例性的，实际范围由以下权利要求书及其等同所指示。

Claims (20)

1.一种用于将多个电池串连接至直流(DC)总线的方法，所述方法包括：
以基于电池串的各自输出电压值的次序对所述多个电池串进行排序，所排序的多个电池串包括以所述次序的至少第一电池串和第二电池串；
将所述第一电池串连接至预充电电路；
使用所述第一电池串和所述预充电电路预充电所述DC总线；
将所述第一电池串连接至所述DC总线；以及
将所述第二电池串连接至所述DC总线。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个电池串以所述各自输出电压值的上升次序进行排序。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个电池串以所述各自输出电压值的下降次序进行排序。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述排序之前测量所述多个电池串的输出电压值。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定所述第一电池串和所述第二电池串的输出电压值的差值；以及
如果所述差值超过预定阈值，那么在连接所述第二电池串之前预充电所述DC总线。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定具有近似相等的输出电压值的两个电池串；以及
基本上同时将所述两个电池串连接至所述DC总线。
7.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一电池串连接至所述DC总线进一步包括：
闭合在所述第一电池串与所述DC总线之间的一个或多个接触器。
8.根据权利要求1所述的方法，其中预充电所述DC总线进一步包括：
减小所述预充电电路的第一阻抗；以及
增加连接至所述DC总线的放电电路的第二阻抗。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：
在DC总线电压达到稳定状态之后增加所述第一阻抗。
10.一种用于将多个电池串连接至DC总线的***，所述***包括：
一个或多个预充电电路；以及
控制器，配置为：
以基于电池串的各自输出电压值的次序对所述多个电池串仅排序，所排序的多个电池串包括以所述次序的至少第一电池串和第二电池串；
将所述第一电池串连接至预充电电路；
使用所述第一电池串和所述预充电电路预充电所述DC总线；
将所述第一电池串连接至所述DC总线；以及
将所述第二电池串连接至所述DC总线。
11.根据权利要求10所述的***，其中所述控制器进一步被配置为以所述各自输出电压值的上升次序排序所述多个电池串。
12.根据权利要求10所述的***，其中所述控制器进一步被配置为以所述各自输出电压值的下降次序排序所述多个电池串。
13.根据权利要求10所述的***，进一步包括电压表，被配置为在所述排序之前测量所述多个电池串的输出电压值。
14.根据权利要求10所述的***，其中所述控制器进一步被配置为：
确定所述第一电池串和所述第二电池串的输出电压值的差值；以及
如果所述差值超过预定阈值，那么在连接所述第二电池串之前预充电所述DC总线。
15.根据权利要求10所述的***，其中所述控制器进一步被配置为：
确定具有近似相等的输出电压值的两个电池串；以及
基本上同时将所述两个电池串连接至所述DC总线。
16.根据权利要求10所述的***，其中所述控制器进一步被配置为：
减小所述预充电电路的第一阻抗；以及
增加连接至所述DC总线的放电电路的第二阻抗。
17.根据权利要求16所述的***，其中所述控制器进一步被配置为：
在DC总线电压达到稳定状态之后增加所述第一阻抗；以及
减小所述第二阻抗。
18.根据权利要求16所述的***，其中：
所述预充电电路包括第一晶体管；以及
所述放电电路包括第二晶体管，其中所述控制器进一步被配置为：
操作所述第一晶体管以改变所述第一阻抗；以及
操作所述第二晶体管以改变所述第二阻抗。
19.一种用于将电池串连接至直流(DC)总线的方法，所述方法包括：
以根据所述电池串的性能参数的次序对多个电池串进行排序，所述多个电池串包括以所述次序的第一电池串和第二电池串；
将所述第一电池串连接至预充电电路；
使用所述第一电池串和所述预充电电路预充电所述DC总线；
将所述第一电池串连接至所述DC总线；以及
将所述第二电池串连接至所述DC总线。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述性能参数是所述电池串的输出电压或最大功率输出中的至少一者。
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