隔離電池管理系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明為隔離電池管理系統(tǒng)及其方法。系統(tǒng)(100、200、300、400、500和600)和方法(700)涉及隔離電池管理系統(tǒng)(101)的低功率電路系統(tǒng)的電路系統(tǒng)(106、108、112、114、118、120)。一個或多個電路(106、108、112、114、118、120)與電池管理系統(tǒng)(101)一起來提供隔離電池管理系統(tǒng)(101)的低功率電路系統(tǒng)與高電壓、從電池模塊(102、502)的噪聲干擾、從高電壓的噪聲干擾、傳感器信號、控制信號等的至少一個的隔離。電路系統(tǒng)(106、108、112、114、118、120)還從電網(wǎng)提供高電壓以降壓到電路系統(tǒng)、端口和/或處理器(116)可使用電壓電平。
【專利說明】隔離電池管理系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文所公開主題的實施例涉及電池管理電路系統(tǒng)設(shè)計。

【背景技術(shù)】
[0002] 電池管理系統(tǒng)能夠包括各種組件、電路系統(tǒng)、硬件等。電池管理系統(tǒng)常常具有高電 位（hipot)故障、信號噪聲、傳感器噪聲、逆變器接地干擾和電壓泄漏。常規(guī)電池系統(tǒng)使用 處理器，其使用與能夠影響性能的噪聲或其它干擾混雜的信號。
[0003] 可期望具有與當(dāng)前可用的那些系統(tǒng)和方法不同的系統(tǒng)和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在一實施例中，提供一種包括第一電路的系統(tǒng)，其中第一電路配置成將DC母線的 第一電壓轉(zhuǎn)換成較低第二電壓，并且將第二電壓與第一電壓隔離。該系統(tǒng)還包括第三電路 或第四電路中的至少一個。第三電路在操作上連接到第一電路的輸出，以及配置成將第二 電壓轉(zhuǎn)換成較低第四電壓，將第四電壓與第二電壓隔離，并且調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān)的至少 第一監(jiān)測信號，以形成第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號。第三電路的至少信號調(diào)節(jié)部分由第四電壓來供 電。第四電路在操作上連接到第一電路的輸出，以及配置成將第二電壓轉(zhuǎn)換成較低第五電 壓，將第五電壓與第二電壓隔離，并且調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān)的至少第二監(jiān)測信號，以形成第 二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號。第四電路的至少信號調(diào)節(jié)部分由第五電壓來供電。該系統(tǒng)還包括處理器， 其配置成至少接收第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號或者第二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號。
[0005] 在一實施例中，提供一種方法，其至少包括下列步驟：從電力網(wǎng)接收DC母線電壓； 將DC母線電壓從第一電壓降低到隔離第二電壓；將第二電壓降低到隔離第三電壓或者隔 離第四電壓中的至少一個；將第二電壓降低到隔離第五電壓；使用第五電壓來調(diào)節(jié)與電池 模塊相關(guān)的被監(jiān)測電池信號，以形成調(diào)節(jié)電池信號；將調(diào)節(jié)電池信號傳遞給處理器；以及 響應(yīng)調(diào)節(jié)電池信號而采用處理器來控制電池模塊的操作。
[0006] 在一實施例中，提供一種包括第一電路的系統(tǒng)，其中第一電路配置成將DC母線的 第一電壓轉(zhuǎn)換成較低的隔離第二電壓。該系統(tǒng)包括第三電路或第四電路中的至少一個。第 三電路在操作上連接到第一電路的輸出，以及配置成將第二電壓轉(zhuǎn)換成較低的隔離第四電 壓，并且調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān)的至少第一監(jiān)測信號，以形成第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號。第三電路的 至少信號調(diào)節(jié)部分由第四電壓來供電。第四電路在操作上連接到第一電路的輸出，以及配 置成將第二電壓轉(zhuǎn)換成較低的隔離第五電壓，并且調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān)的至少第二監(jiān)測信 號，以形成第二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號。第四電路的至少信號調(diào)節(jié)部分由第五電壓來供電。該系統(tǒng) 還能夠包括用于向電池管理系統(tǒng)的處理器傳遞至少第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號或者第二調(diào)節(jié)監(jiān)測 信號的部件。
[0007] 按照本公開的第一方面，提供一種系統(tǒng)，包括： 第一電路，配置成將DC母線的第一電壓轉(zhuǎn)換成較低第二電壓，并且將所述第二電壓與 所述第一電壓隔離； 處理器；以及 下列至少一個： 第三電路，在操作上連接到所述第一電路的輸出，以及配置成將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成 較低第四電壓，將所述第四電壓與所述第二電壓隔離，并且調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān)的至少第 一監(jiān)測信號，以形成第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號，其中所述第三電路的至少信號調(diào)節(jié)部分由所述第 四電壓來供電；或者 第四電路，在操作上連接到所述第一電路的所述輸出，以及配置成將所述第二電壓轉(zhuǎn) 換成較低第五電壓，將所述第五電壓與所述第二電壓隔離，并且調(diào)節(jié)與所述電池模塊相關(guān) 的至少第二監(jiān)測信號，以形成第二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號，其中所述第四電路的至少信號調(diào)節(jié)部分 由所述第五電壓來供電； 其中所述處理器配置成至少接收所述第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號或者所述第二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號。
[0008] 按照第一方面的系統(tǒng)，還包括第二電路，其在操作上連接到所述第一電路的所述 輸出，以及配置成將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成較低第三電壓，并且將所述第三電壓與所述第二 電壓隔離。
[0009] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中，所述處理器由所述第三電壓來供電。
[0010] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中，所述第三電壓為大約3. 3伏或者大約5伏。
[0011] 按照第一方面的系統(tǒng)，還包括由所述第三電壓來供電的端口。
[0012] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中，所述端口是風(fēng)扇控制、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)盒、以太網(wǎng)端 口、編程端口、通信端口、調(diào)試端口、RS-232端口或者RS-485端口中的至少一個。
[0013] 按照第一方面的系統(tǒng)，還包括配置成向所述第三電路和所述第四電路提供第六電 壓的輔助端口，其中所述第六電壓近似與所述第二電壓相同。
[0014] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中，所述第一電壓為大約600伏。
[0015] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中，所述第二電壓或者所述第六電壓中的至少一個為大 約24伏。
[0016] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中，所述第四電壓或者所述第五電壓中的至少一個為大 約5伏。
[0017] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中，所述第一監(jiān)測信號是正極性DC母線電壓信號、來自 所述電池模塊的正極性電池電壓信號、來自所述電池模塊的中電池電壓信號、來自所述電 池模塊的電阻溫度檢測器信號、電池加熱器分路器信號、正極性接觸器信號或者負(fù)極性接 觸器信號中的至少一個。
[0018] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中，所述第二監(jiān)測信號是正極性DC母線電壓信號、來自 所述電池模塊的正極性電池電壓信號、來自所述電池模塊的中電池電壓信號、來自所述電 池模塊的電阻溫度檢測器信號、電池加熱器分路器信號、正極性接觸器信號或者負(fù)極性接 觸器信號中的至少一個。
[0019] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中： 所述第三電路與所述DC母線的負(fù)側(cè)關(guān)聯(lián)； 所述第四電路與所述DC母線的正側(cè)關(guān)聯(lián)； 所述第一監(jiān)測信號是來自所述DC母線的被監(jiān)測負(fù)電流母線信號；以及 所述第二監(jiān)測信號是來自所述DC母線的被監(jiān)測正電流母線信號。
[0020] 按照第一方面的系統(tǒng)，其中，所述第四電壓為大約12伏或者大約5伏。
[0021] 按照本公開的第二方面，提供一種方法，包括： 從電力網(wǎng)接收DC母線電壓； 將所述DC母線電壓從第一電壓降低到隔離第二電壓； 將所述第二電壓降低到隔離第三電壓或者隔離第四電壓中的至少一個； 將所述第二電壓降低到隔離第五電壓； 使用所述第五電壓來調(diào)節(jié)來自電池模塊的被監(jiān)測電池信號，以形成調(diào)節(jié)電池信號； 向處理器傳遞所述調(diào)節(jié)電池信號；以及 響應(yīng)所述調(diào)節(jié)電池信號而采用所述處理器來控制所述電池模塊的操作。
[0022] 按照第二方面的方法，還包括： 使用所述第三電壓向所述處理器供電；以及 使用所述第四電壓向端口供電。
[0023] 按照第二方面的方法，其中，所述端口是風(fēng)扇控制、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)盒、以太網(wǎng)端 口、編程端口、通信端口、調(diào)試端口、RS-232端口或者RS-485端口中的至少一個。
[0024] 按照第二方面的方法，其中，所述第一電壓為大約600伏，所述第二電壓為大約24 伏，所述第三電壓為大約3. 3伏，所述第四電壓為大約5伏，以及所述第五電壓為大約5伏。
[0025] 按照第二方面的方法，還包括將正DC母線被監(jiān)測電流信號與負(fù)DC母線被監(jiān)測電 流信號隔離。
[0026] 按照本公開的第三方面，提供一種系統(tǒng)，包括： 第一電路，配置成將DC母線的第一電壓轉(zhuǎn)換成較低的、隔離第二電壓； 下列至少一個： 第三電路，在操作上連接到所述第一電路的輸出，以及配置成將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成 較低的、隔離第四電壓，并且調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān)的至少第一監(jiān)測信號，以形成第一調(diào)節(jié)監(jiān) 測信號，其中所述第三電路的至少信號調(diào)節(jié)部分由所述第四電壓來供電；或者 第四電路，在操作上連接到所述第一電路的所述輸出，以及配置成將所述第二電壓轉(zhuǎn) 換成較低的、隔離第五電壓，并且調(diào)節(jié)與所述電池模塊相關(guān)的至少第二監(jiān)測信號，以形成第 二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號，其中所述第四電路的至少信號調(diào)節(jié)部分由所述第五電壓來供電；以及 用于向電池管理系統(tǒng)的處理器傳遞至少所述第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號或者所述第二調(diào)節(jié)監(jiān) 測信號的部件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 參照附圖，其中示出如以下描述更詳細(xì)所說明的本發(fā)明的具體實施例和其它有益 效果，附圖包括： 圖1是控制當(dāng)電網(wǎng)未運行時向負(fù)載供電的電池模塊的電池管理系統(tǒng)的一實施例的框 圖的圖不； 圖2是用于將DC母線電壓降低到較低的隔離電壓的電路的一實施例的圖示； 圖3是用于將DC母線電壓降低到較低的隔離電壓的電路的一實施例的圖示； 圖4是用于降低和隔離電壓的電路的一實施例的圖示； 圖5是用于隔離電池管理系統(tǒng)的低功率電路系統(tǒng)的電路的一實施例的圖示； 圖6是用于隔離電池管理系統(tǒng)的低功率電路系統(tǒng)的電路的一實施例的圖示；以及 圖7示出用于隔離電池管理系統(tǒng)的低功率電路系統(tǒng)的方法的一實施例的流程圖。

【具體實施方式】
[0028] 按常規(guī)，電池管理系統(tǒng)使用反激電源拓?fù)洌╢lybackpowersupplytopology),其 中傳感器電路沒有與處理器隔離。這些常規(guī)系統(tǒng)對基于到控制器的高電壓的連通性綁定到 控制器的其它裝置或接口電路提供高電壓風(fēng)險。此外，用于編程、通信、調(diào)試以及其它方面 的（一個或多個）常規(guī)端口也綁定到高電壓，這提供可能損害與（一個或多個）端口一起 操作的個體的接觸危險。常規(guī)電池管理系統(tǒng)還包括對逆變器電力系統(tǒng)中的其它設(shè)備的接地 干擾問題。這些常規(guī)電池管理系統(tǒng)包括接地通路，其綁定到底架并且使接地故障保護(hù)從逆 變器或者電池管理系統(tǒng)中的其它設(shè)備脫扣。另外，高電位測試因接地泄漏電流（例如電流 干擾）而會提供誤報（falsepositive)。常規(guī)電池管理系統(tǒng)還因影響感測并且最終影響來 自處理器的控制的共模耦合而引入來自感測電路的噪聲。本主題創(chuàng)新提供一種電池管理系 統(tǒng)，其經(jīng)過高度隔離，并且減輕常規(guī)電池管理系統(tǒng)的問題。
[0029] 本文所公開的系統(tǒng)為電池管理系統(tǒng)電源以及為感測信號和/或控制信號提供隔 離。本文所述的系統(tǒng)增加可靠性，降低噪聲，并且允許接地或未接地逆變器電力。由系統(tǒng)提 供以下方面：歸因于隔離的可靠電路；來自隔離感測電路的調(diào)節(jié)電路；接地或者未接地逆 變器電力系統(tǒng)方案；增加高電位測試的一致性；增加的調(diào)度效率；或者對調(diào)節(jié)電池管理系 統(tǒng)的增加的效率。
[0030] 本發(fā)明的實施例涉及隔離電池管理系統(tǒng)的低功率電路系統(tǒng)的電路系統(tǒng)的方法和 系統(tǒng)。一個或多個電路能夠與電池管理系統(tǒng)一起用來提供與高電壓、來自電池的噪聲干擾、 來自高電壓的噪聲干擾、傳感器信號、控制信號等等的隔離。該電路系統(tǒng)還從電網(wǎng)（例如AC 電網(wǎng)）提供高電壓，以便降壓到電路系統(tǒng)、（一個或多個）端口和/或控制電池管理系統(tǒng)的 處理器可使用的電壓電平。
[0031] 參照附圖，相同似參考標(biāo)號在若干視圖中通篇表示相同或?qū)?yīng)的部件。但是，相似 元件包含在不同視圖中并不是表示給定實施例必然包括這類元件或者本發(fā)明的所有實施 例均包括這類元件。
[0032] 如本文所使用的術(shù)語"組件"能夠定義為硬件的一部分、軟件的一部分或者其組 合。硬件的一部分能夠至少包括處理器以及存儲器的一部分，其中存儲器包括要運行的指 令。如本文所使用的"軟件"或"計算機程序"包括但不限于一個或多個計算機可讀和/或 可執(zhí)行指令，其使計算機或其它電子裝置執(zhí)行功能、動作和/或以預(yù)期方式運行。指令可按 照各種形式來體現(xiàn)，例如例程、算法、模塊或者包括獨立應(yīng)用或來自動態(tài)鏈接庫的代碼的程 序。軟件還可按照各種形式來實現(xiàn)，例如獨立程序、函數(shù)調(diào)用、小服務(wù)程序、應(yīng)用、存儲器中 存儲的指令、操作系統(tǒng)的組成部分或者其它類型的可執(zhí)行指令。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理 解，軟件的形式取決于例如預(yù)期應(yīng)用的要求、它所運行的環(huán)境和/或設(shè)計人員/編程人員的 期望等。如本文所使用的"計算機"、"處理器"或"處理元件"或者"計算機裝置"包括但不 限于能夠存儲、檢索和處理數(shù)據(jù)的編程或者可編程電子裝置。"非暫時計算機可讀介質(zhì)"包 括但不限于CD-ROM、可拆卸或者不可拆卸閃速存儲卡、硬盤驅(qū)動器、磁帶和軟件。如本文所 使用的"計算機存儲器"表示配置成存儲能夠由計算機或處理元件來檢索的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或信 息的存儲裝置。如本文所使用的"控制器"表示控制能量存儲系統(tǒng)或電池管理系統(tǒng)中涉及 的邏輯電路系統(tǒng)和/或處理元件及關(guān)聯(lián)軟件或程序。術(shù)語"信號"、"數(shù)據(jù)"和"信息"可在 本文中可互換地使用，并且可表示數(shù)字或模擬形式。"高電位"測試定義為檢驗產(chǎn)品或組件 的絕緣，以防止觸電或漏電。高電位測試又能夠稱作介電耐受電壓（DWV)測試。
[0033] 圖1-5示出用于電池管理系統(tǒng)的電路系統(tǒng)，其為電池管理系統(tǒng)101的低功率電路 系統(tǒng)的一部分提供隔離。來看圖1，示出系統(tǒng)100,其包括電力網(wǎng)1〇4(本文中稱作電網(wǎng)104)， 從其中，變壓器106和逆變器108向DC母線110提供DC電壓。要理解，電網(wǎng)能夠是AC電 網(wǎng)。DC母線能夠包括正極性和負(fù)極性（圖2和圖5所示）。DC母線用來向電池模塊102和 負(fù)載103提供電壓。電網(wǎng)用來向負(fù)載供電，除非未運行，在這種情況下，電池模塊102向負(fù)載 供電。該系統(tǒng)包括電路，其將DC母線上的高電壓與處理器隔離以及控制信號、傳感器信號 等的隔離。電池模塊能夠包括"X"個電池，其中"X"為正整數(shù)。例如，各電池能夠包括與其 相關(guān)的一個或多個相應(yīng)信號（例如電池電壓信號、中電池電壓信號（mid-batteryvoltage signal)等）。此外，該系統(tǒng)能夠包括處理器116,其結(jié)合到電池管理系統(tǒng)中（如所示）、作 為獨立組件和/或其組合。
[0034] 該系統(tǒng)包括第一電路112,其把來自DC母線的電壓（第一電壓）隔離并且轉(zhuǎn)換 (例如降低）成較低電壓（例如第二電壓）。例如，第一電路能夠是如圖3所示的隔離降壓 DC-DC轉(zhuǎn)換器電路（以下所述）。作為舉例而不是限制，第一電路能夠把來自DC母線的大 約600伏隔離并轉(zhuǎn)換成大約24伏隔離。此外，第一電路能夠結(jié)合到電池管理系統(tǒng)中、作為 與電池管理系統(tǒng)分離的獨立電路或者其組合。
[0035] 該系統(tǒng)還包括第二電路114,其將第二電壓隔離并轉(zhuǎn)換（例如降低）成第三電壓， 其中第三電壓低于第二電壓。在一實施例中，第二電路將第二電壓隔離并轉(zhuǎn)換為第三電壓 和附加電壓，其中附加電壓低于第三電壓。具體來說，第三電壓能夠由處理器或者至少一個 輔助端口 204(圖2所示）來使用。作為舉例而不是限制，第三電壓能夠為大約5伏或者大 約3.3伏。例如，5伏能夠由至少一個端口來使用，并且3.3伏能夠由處理器來使用。此外， 第二電路能夠是如圖4所示的隔離降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器電路。在一實施例中，第二電路能夠 接地到電池模塊的底架（未示出）。
[0036] 第二電壓能夠由第三電路118或第四電路120中的至少一個來使用。在一實施例 中，第三電路能夠與DC母線的負(fù)極性（例如來自DC母線的負(fù)電流母線信號）關(guān)聯(lián)，并且第 四電路能夠與DC母線的正極性（例如來自DC母線的正電流母線信號）關(guān)聯(lián)。此外，第三電 路和第四電路能夠調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān)的監(jiān)測信號，并且向處理器提供調(diào)節(jié)監(jiān)測信號。作 為舉例而不是限制，調(diào)節(jié)能夠涉及信號的濾波、信號的噪聲降低、信號的隔離等。例如，信號 的調(diào)節(jié)能夠非限制性地由光耦合器、變壓器等等執(zhí)行。第三電路能夠調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān) 的第一監(jiān)測信號，并且提供第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號（由處理器使用）。第四電路能夠調(diào)節(jié)與電池 模塊相關(guān)的第二監(jiān)測信號，并且提供第二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號（由處理器使用）。要理解，第三電 路和/或第四電路能夠調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān)的多個監(jiān)測信號。例如，第一監(jiān)測信號和/或 第二監(jiān)測信號能夠來自電池模塊（例如電池電壓信號526、中電池電壓信號524、來自RTD 518的信號、來自RTD520的信號等等）、與電池模塊中的電池相關(guān)、與DC母線相關(guān)等等。
[0037] 在一實施例中，第三電路能夠?qū)⒌诙妷焊綦x并轉(zhuǎn)換成第四電壓，其中第三電路 由第四電壓來供電，以提供信號調(diào)節(jié)。例如，第四電壓能夠為大約5伏。在一實施例中，第 四電路能夠?qū)⒌诙妷焊綦x并轉(zhuǎn)換成第五電壓并且，其中第四電路由第五電壓來供電，以 提供信號調(diào)節(jié)。例如，第五電壓能夠為大約5伏。要理解，能夠存在不只一個第三電路和/ 或不只一個第四電路（參見圖6)。在一實施例中，（一個或多個）第三電路和（一個或多 個）第四電路的數(shù)量能夠基于例如供處理器調(diào)節(jié)的監(jiān)測信號。
[0038] 基于第一電路、第二電路、第三電路和第四電路的采用，提供各種隔離層。在一實 施例中，處理器與來自DC母線的高電壓隔離。與電池模塊相關(guān)的（一個或多個）監(jiān)測信號 在由處理器來傳遞和/或使用之前經(jīng)過調(diào)節(jié)。DC母線的高電壓基于與第四電路關(guān)聯(lián)的正極 性以及與第三電路關(guān)聯(lián)的負(fù)極性來隔離，其中第三電路和第四電路與處理器隔離。第二電 路通過隔離從第一電路所輸入的電壓，來隔離并且向處理器提供電壓。第二電路隔離提供 給處理器和（一個或多個）端口的電力，其中處理器還與（一個或多個）端口隔離和分離。
[0039] 本主題創(chuàng)新提供到DC母線110的正（+)極性或者DC母線的負(fù)（_)極性的接地。 常規(guī)技術(shù)要求所有組件或元件到DC母線110的負(fù)極性的接地。在本文所提供的系統(tǒng)和方 法中，高電壓能夠接收并且與較低電壓分離（例如隔離）。例如，處理器的地與用于第三電 路和/或第四電路的地隔離。在一實施例中，處理器能夠包括數(shù)字地，而其它電路能夠包括 模擬地。此外，來自電池管理系統(tǒng)的噪聲能夠與一個或多個端口 204隔離。
[0040] 來看圖2,系統(tǒng)200示出用作電池管理的電源的DC母線。如上所述，第三電壓能 夠用來向處理器提供電力。除了第三電壓之外，第二電路還能夠?qū)⒌诙妷焊綦x并轉(zhuǎn)換成 向至少一個端口供電的附加電壓。要理解，能夠存在任何適當(dāng)數(shù)量的端口，例如 p〇rti至 portN，其中"N"為正整數(shù)。作為舉例而不是限制，端口能夠是風(fēng)扇控制、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (CAN)盒、以太網(wǎng)端口、編程端口、通信端口、調(diào)試端口、RS-232端口、RS-485端口等等。
[0041] 系統(tǒng)200能夠包括輔助端口 202,其能夠向第二電路、第三電路和/或第四電路提 供第六電壓，其中第六電壓接近第二電壓。例如，第六電壓能夠為大約24伏。在一實施例 中，輔助端口在操作上連接到電池（未示出），以提供24伏。
[0042] 圖3示出第一電路112的電路系統(tǒng)300。將會理解，第一電路配置是一個示例，并 且電路的變化將被認(rèn)為處于本主題創(chuàng)新的范圍之內(nèi)。一般來說，第一電路能夠?qū)㈦妷簭牡?一電壓隔離并轉(zhuǎn)換成或者降壓到第二電壓，其中第一電壓大于第二電壓。作為舉例而不是 限制，電路系統(tǒng)300能夠包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、電感器、電容器（例如極化電容器、電解 電容器等）、變壓器、二極管、電阻器、電容器等等。電路系統(tǒng)300中的組件的配置能夠是按 照使得電壓輸入降壓以提供低電壓輸出的各種方式的組合，其中這種轉(zhuǎn)換被隔離。
[0043] 圖4示出第二電路114的電路系統(tǒng)400。將會理解，第二電路配置是一個示例，并 且電路的變化將被認(rèn)為處于本主題創(chuàng)新的范圍之內(nèi)。一般來說，第二電路能夠?qū)㈦妷焊綦x 并從第二電壓轉(zhuǎn)換成或者降壓到第三電壓并且，其中第二電壓大于第三電壓。在另一個示 例中，第二電路能夠?qū)⒌诙妷恨D(zhuǎn)換為第三電壓和附加電壓，其中第二電壓大于第三電壓 和附加電壓。具體來說，第三電壓或附加電壓能夠由處理器或者至少一個輔助端口來使用。 作為舉例而不是限制，第三電壓或附加電壓能夠為大約5伏或者大約3. 3伏。作為舉例而 不是限制，電路系統(tǒng)400能夠包括變壓器、電感器、電容器（例如極化電容器、電解電容器、 反向電容器等）、二極管、電阻器等等。電路系統(tǒng)400中的組件的配置能夠是按照使得電壓 輸入降壓以提供低電壓輸出的各種方式的組合，其中這種轉(zhuǎn)換被隔離。第二電路能夠接地 到電池管理系統(tǒng)的底架或殼體（未示出）。
[0044] 來看圖5,系統(tǒng)500示出用于隔離電池管理系統(tǒng)的低功率電路系統(tǒng)的一個或多個 電路。該系統(tǒng)能夠包括：電池模塊502;用于DC母線的負(fù)極性的接觸器504(K2);用于DC 母線的正極性的接觸器506 (K1);用于DC母線的正極性的分路器508 (i_bus+);用于DC母 線的負(fù)極性的分路器510(i_bus-);用于電池模塊的加熱器（heater) 522的接觸器512,其 中接觸器用于DC母線的正極性；用于加熱器的開關(guān)514 ;用于DC母線的負(fù)極性上的加熱器 的分路器516 ;第一電阻溫度檢測器（RTD) 518 ;第二電阻溫度檢測器（RTD) 520 ;用于DC母 線的正極性的熔斷器532 ;用于DC母線的正極性的熔斷器530 ;等等。要理解，電池模塊和 組件（例如接觸器504、接觸器506、分路器508、分路器510、接觸器512、加熱器522、開關(guān) 514、分路器516、第一RTD518、第二RTD520、熔斷器532、熔斷器530等）是各種配置其中 之一，并且這類變化將包含在本主題創(chuàng)新的范圍之內(nèi)。要理解，系統(tǒng)500能夠包括模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路系統(tǒng)，以向處理器提供兼容信號。
[0045] 第三電路和第四電路能夠調(diào)節(jié)任何適當(dāng)數(shù)量的信號，其中信號能夠基于某個標(biāo)準(zhǔn) 來指配給電路之一。要理解，第三電路和/或第四電路能夠包括那些元件、電路、其中指定 的子電路或者子元件、所指定元件、電路、子電路或子元件的一些和/或附加元件或電路。 一個或多個元件、電路、子電路和/或子元件又可組合為單個組件，以提供聚合功能性。元 件或電路還可與本文中沒有具體描述的一個或多個其它元件進(jìn)行交互。以下所述的配置涉 及采用第三電路的信號調(diào)節(jié)，以及第四電路只用于示例，并且能夠采用由第三電路或第四 電路對信號調(diào)節(jié)的任何指配。
[0046] 第三電路能夠調(diào)節(jié)第一監(jiān)測信號，以提供第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號，其中第一監(jiān)測信號 由處理器用來控制電池、電池管理系統(tǒng)的一部分、加熱器、接觸器等等中的至少一個。作為 舉例而不是限制，第一監(jiān)測信號能夠是正極性DC母線電壓信號、來自電池模塊的正極性電 池電壓信號（經(jīng)由正極性電壓526)、來自電池模塊的中電池電壓信號（經(jīng)由中電池電壓 524)、來自電池模塊的電阻溫度檢測器（RTD)信號（經(jīng)由RTD518或RTD520)、電池加熱器 分路器信號（經(jīng)由分路器516)、正極性接觸器信號（經(jīng)由接觸器506)、正極性的DC母線電 壓信號（經(jīng)由DC正極性母線528)、負(fù)極性接觸器信號（經(jīng)由接觸器504)等等。另外，第三 電路能夠向開關(guān)514提供控制（例如信號、電壓等），以便在處理器的控制下啟用或停用加 熱器。
[0047] 第四電路能夠調(diào)節(jié)第二監(jiān)測信號，以提供第二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號，其中第二監(jiān)測信號 由處理器用來控制電池、電池管理系統(tǒng)的一部分、加熱器、接觸器等等中的至少一個。作為 舉例而不是限制，第二監(jiān)測信號能夠是正極性DC母線電壓信號（經(jīng)由DC正極性母線528)、 來自電池模塊的正極性電池電壓信號（經(jīng)由電池電壓526)、來自電池模塊的中電池電壓 信號（經(jīng)由中電池電壓524)、來自電池模塊的電阻溫度檢測器（RTD)信號（經(jīng)由RTD518 或RTD520)、電池加熱器分路器信號（經(jīng)由分路器516)、正極性接觸器信號（經(jīng)由接觸器 512)、負(fù)極性接觸器信號（經(jīng)由接觸器504)、正極性接觸器信號（經(jīng)由接觸器506)等等。 在另一個實施例中，第三電路的第一被監(jiān)測信號能夠是經(jīng)由分路器510的負(fù)電流信號，以 及第四電路的第二被監(jiān)測信號能夠是經(jīng)由分路器508的正電流信號。
[0048] 在一個具體示例中，第三電路調(diào)節(jié)來自與DC母線的負(fù)極性關(guān)聯(lián)的分路器510的信 號（例如來自DC母線的負(fù)電流母線信號），以及第四電路調(diào)節(jié)來自與DC母線的正極性關(guān)聯(lián) 的分路器508的信號（來自DC母線的正電流母線信號）?；贒C母線的負(fù)極性和DC母線 的正極性的這種分離，能夠測量各電流。在一實施例中，第三電路與負(fù)DC母線的負(fù)側(cè)關(guān)聯(lián)， 第四電路與DC母線的正側(cè)關(guān)聯(lián)，第一監(jiān)測信號是來自DC母線的被監(jiān)測負(fù)電流母線信號，以 及第二監(jiān)測信號是來自DC母線的被監(jiān)測正電流母線信號。
[0049] 來看圖6,示出系統(tǒng)600。與圖5的系統(tǒng)500相比，該系統(tǒng)包括作為許多子電路的第 三電路和第四電路。在一實施例中，能夠通過將第二電路、第三電路或第四電路中的至少一 個提供到子電路中，來提供附加隔離。例如，第三電路和/或第四電路能夠分離為電路601、 電路602、電路606、電路609、電路612、電路622、電路634等等，其中各電路提供對被監(jiān)測 信號的調(diào)節(jié)，和/或能夠共享地636。
[0050] 電路601能夠?qū)⒌诙妷恨D(zhuǎn)換成較低第三電壓和/或附加電壓并隔離。在一實施 例中，電路601能夠與第二電路114基本上相似。例如，第三電壓能夠為大約3. 3伏，以及附 加電壓能夠為大約5伏。第三電壓和/或附加電壓能夠向處理器116、端口 616(例如TTL/ RS-232)、端口 618 (以太網(wǎng)端口）等等中的至少一個供電。處理器116能夠與端口 616、端 口 618、調(diào)制解調(diào)器620(由第二電壓供電）等等中的至少一個進(jìn)行通信。
[0051] 電路602能夠?qū)⒌诙妷恨D(zhuǎn)換成較低第四電壓并隔離。第四電壓能夠向A-D電路 604供電，其中A-D電路能夠接收經(jīng)由分路器510來自DC母線的負(fù)電流母線信號、正極性 DC母線電壓信號或者負(fù)極性DC母線電壓信號中的至少一個。按照一實施例，A-D電路604 還能夠接收來自處理器116的控制信號，其經(jīng)由光耦合器（圖6中示為中斷線路的雙曲線） 來隔離。
[0052] 電路606能夠?qū)⒌诙妷恨D(zhuǎn)換成較低第五電壓并隔離。第五電壓能夠向A-C電路 608供電，其中A-D電路能夠接收經(jīng)由分路器508來自DC母線的正電流母線信號中的至少 一個。按照一實施例，A-D電路608還能夠接收來自處理器116的控制信號，其經(jīng)由光耦合 器（圖6中示為中斷線路的雙曲線）來隔離。
[0053] 電路609能夠?qū)⒌诙妷恨D(zhuǎn)換成較低第五電壓并隔離。第五電壓能夠向A-D電路 610供電，其中A-D電路能夠接收一個或多個電池的中電池電壓信號、來自RTD518的信號、 來自RTD520的信號、來自電池模塊的正極性電壓信號526等等中的至少一個。按照一實 施例，A-D電路610還能夠接收來自處理器116的控制信號，其經(jīng)由光耦合器（圖6中示為 中斷線路的雙曲線）來隔離。
[0054] 電路612能夠?qū)⒌诙妷恨D(zhuǎn)換成較低第三電壓并隔離，以便向非限制性地諸如 RS-485、CAN等的端口供電。系統(tǒng)600還能夠包括電路634,其能夠向附加端口、組件、元件 等提供隔離電力。處理器116能夠與端口 614、端口 616等等中的至少一個進(jìn)行通信。
[0055] 電路622能夠?qū)⒌诙妷焊綦x并轉(zhuǎn)換成較低第四電壓，其中第四電壓能夠為大約 12伏或5伏。第四電壓能夠向差分放大器626和/或門控624供電。在一實施例中，門控 能夠經(jīng)由來自處理器116的隔離控制信號來控制開關(guān)514。在一實施例中，差分放大器626 能夠接收來自分路器516的信號，以便與開關(guān)514 -起使用，其中信號與處理器116 -起用 于控制加熱器。差分放大器能夠用來創(chuàng)建參考信號，以促進(jìn)控制加熱器。
[0056] 處理器116能夠接收信號，其由系統(tǒng)中的各種電路來調(diào)節(jié)。此外，處理器能夠傳遞 控制信號。處理器116能夠基于經(jīng)由第三電路、第四電路、第三電路的子電路、第四電路的 子電路或者其組合中的至少一個所接收的一個或多個調(diào)節(jié)信號來傳遞控制信號。在一實施 例中，處理器能夠為接觸器504傳遞與開關(guān)電路630相關(guān)的控制信號。在另一個實施例中， 處理器能夠為接觸器506傳遞與開關(guān)電路632相關(guān)的控制信號。此外，系統(tǒng)600包括由處 理器116來控制的鼓風(fēng)機628,其中鼓風(fēng)機通過第一電路112所提供的第二電壓來供電。
[0057] 針對若干組件和/或元件之間的交互描述了上述系統(tǒng)、電路、組件等。應(yīng)當(dāng)理解， 這類裝置和元件能夠包括其中指定的那些元件或者子元件、所指定元件或者子元件的一部 分和/或附加元件。一個或多個元件和/或子元件又可組合為單個組件，以提供聚合功能 性。元件還可與本文沒有具體描述的一個或多個其它元件進(jìn)行交互。
[0058] 有鑒于上述示范裝置和元件，參照圖7的流程圖來描述按照所公開主題可實現(xiàn)的 方法。方法示為和描述為一系列框，要求保護(hù)的主題并不局限于框的順序，因為某些框可按 照與本文所示和所述的不同順序進(jìn)行和/或與其它框并發(fā)地進(jìn)行。此外，可能并非需要全 部所示框來實現(xiàn)下文所述的方法。方法能夠通過至少包括處理器、存儲器以及存儲器中存 儲以供處理器運行的指令的組件或者組件的一部分來實現(xiàn)。
[0059] 圖7示出隔離電池管理系統(tǒng)的低功率電路系統(tǒng)的方法700。在參考標(biāo)號702,從DC 母線接收DC母線電壓。在參考標(biāo)號704，DC母線電壓從第一電壓降低到隔離第二電壓。在 參考標(biāo)號706,第二電壓降低到隔離第三電壓或者隔離第四電壓中的至少一個。在參考標(biāo) 號708,第二電壓降低到隔離第五電壓。在參考標(biāo)號710,與電池模塊相關(guān)的被監(jiān)測電池信 號使用第五電壓來調(diào)節(jié)，以形成調(diào)節(jié)電池信號。在參考標(biāo)號712,將調(diào)節(jié)電池信號傳遞給處 理器。在參考標(biāo)號714,響應(yīng)調(diào)節(jié)電池信號而米用處理器來控制電池模塊的操作。在一實施 例中，用于向電池管理系統(tǒng)的處理器傳遞至少第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號或者第二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號的 部件。在一示例中，傳遞部件非限制性地能夠是總線、導(dǎo)線、無線系統(tǒng)、通信總線、傳遞信號 的組件等等。
[0060]在一實施例中，該方法還能夠包括使用第四電壓向端口供電以及使用第三電壓向 處理器供電。在一實施例中，端口是風(fēng)扇控制、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN)盒、以太網(wǎng)端口、編程 端口、通信端口、調(diào)試端口、RS-232端口或者RS-485端口中的至少一個。在一實施例中，第 一電壓為大約600伏，第二電壓為大約24伏，第三電壓為大約3. 3伏，第四電壓為大約5伏， 以及第五電壓為大約5伏。在一實施例中，該方法還能夠包括將正DC母線被監(jiān)測電流信號 與負(fù)DC母線被監(jiān)測電流信號隔離。
[0061]在一實施例中，該系統(tǒng)能夠包括第二電路，其在操作上連接到第一電路的輸出，以 及配置成將第二電壓轉(zhuǎn)換成較低第三電壓，并且將第三電壓與第二電壓隔離。在本實施例 中，處理器由第三電壓來供電。在本實施例中，第三電壓是大約3. 3伏或者大約5伏中的至 少一個。在本實施例中，該系統(tǒng)能夠包括由第三電壓來供電的端口。在本實施例中，端口是 風(fēng)扇控制、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN)盒、以太網(wǎng)端口、編程端口、通信端口、調(diào)試端口、RS-232 端口或者RS-485端口中的至少一個。
[0062]在一實施例中，該系統(tǒng)能夠包括輔助端口，其配置成向第二電路、第三電路或第四 電路中的至少一個提供第六電壓，其中第六電壓接近第二電壓。在一實施例中，第一電壓為 大約600伏。在本實施例中，第二電壓或第六電壓中的至少一個為大約24伏。在本實施例 中，第四電壓或第五電壓中的至少一個為大約5伏。
[0063] 在一實施例中，第一監(jiān)測信號是正極性DC母線電壓信號、來自電池模塊的正極性 電池電壓信號、來自電池模塊的中電池電壓信號、來自電池模塊的電阻溫度檢測器（RTD) 信號、電池加熱器分路器信號、正極性接觸器信號或者負(fù)極性接觸器信號中的至少一個。在 一實施例中，第二監(jiān)測信號是正極性DC母線電壓信號、來自電池模塊的正極性電池電壓信 號、來自電池模塊的中電池電壓信號、來自電池模塊的電阻溫度檢測器（RTD)信號、電池加 熱器分路器信號、正極性接觸器信號或者負(fù)極性接觸器信號中的至少一個。
[0064]在一實施例中，第三電路與負(fù)DC母線的負(fù)側(cè)關(guān)聯(lián)，第四電路與DC母線的正側(cè)關(guān) 聯(lián)，第一監(jiān)測信號是來自DC母線的被監(jiān)測負(fù)電流母線信號，以及第二監(jiān)測信號是來自DC母 線的被監(jiān)測正電流母線信號。在一實施例中，第四電壓是大約12伏或者大約5伏中的至少 一個。
[0065]在本說明書和權(quán)利要求書中，參照具有下列含意的多個術(shù)語。單數(shù)形式"一"、"一 個"和"該"包括復(fù)數(shù)對象，除非上下文另加明確規(guī)定。本文所使用的近似語言在本說明書 和權(quán)利要求書中通篇可適用于修改可準(zhǔn)許改變的定量表示，而沒有引起與其相關(guān)的基本功 能的變化。相應(yīng)地，通過例如"大約"等術(shù)語所修飾的值并不局限于所指定的精確值。在一 些情況下，近似語言可對應(yīng)于用于測量該值的儀器的精確度。此外，除非另加具體說明，否 則術(shù)語"第一"、"第二"等的使用并不表示任何順序或重要性，術(shù)語"第一"、"第二"等而是 用來區(qū)分各個元件。
[0066] 本文所使用的術(shù)語"可"和"可以是"表示一組情況中發(fā)生的可能性；擁有所指定 性質(zhì)、特性或功能；和/或通過表示與被限定動詞關(guān)聯(lián)的能力、才能或可能性中的一個或多 個來限定另一個動詞。相應(yīng)地，"可"和"可以是"的使用表示修飾術(shù)語對于所表示性能、功 能或使用是明顯適當(dāng)、能夠和適合的，同時考慮在一些情況下修飾術(shù)語有時可能不是適當(dāng)、 能力或適合的。例如，在一些情況下，能夠預(yù)計事件或性能，而在其它情況下，該事件或性能 不能發(fā)生一這種區(qū)別通過術(shù)語"可"和"可以是"來引起注意。
[0067]本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，其中包括最佳模式，以及還使本領(lǐng)域的技術(shù) 人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行結(jié)合方法。本發(fā)明的專利范圍 由權(quán)利要求書來定義，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果這類其它示例 具有與權(quán)利要求書的文字語言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求書 的文字語言的非實質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意在落入權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
[0068]附圖標(biāo)記說明

【權(quán)利要求】
1. 一種系統(tǒng)，包括： 第一電路，配置成將DC母線的第一電壓轉(zhuǎn)換成較低第二電壓，并且將所述第二電壓與 所述第一電壓隔離； 處理器；W及 下列至少一個： 第H電路，在操作上連接到所述第一電路的輸出，W及配置成將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成 較低第四電壓，將所述第四電壓與所述第二電壓隔離，并且調(diào)節(jié)與電池模塊相關(guān)的至少第 一監(jiān)測信號，W形成第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號，其中所述第H電路的至少信號調(diào)節(jié)部分由所述第 四電壓來供電；或者 第四電路，在操作上連接到所述第一電路的所述輸出，W及配置成將所述第二電壓轉(zhuǎn) 換成較低第五電壓，將所述第五電壓與所述第二電壓隔離，并且調(diào)節(jié)與所述電池模塊相關(guān) 的至少第二監(jiān)測信號，W形成第二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號，其中所述第四電路的至少信號調(diào)節(jié)部分 由所述第五電壓來供電； 其中所述處理器配置成至少接收所述第一調(diào)節(jié)監(jiān)測信號或者所述第二調(diào)節(jié)監(jiān)測信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二電路，其在操作上連接到所述第一電路的所 述輸出，W及配置成將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成較低第H電壓，并且將所述第H電壓與所述第 二電壓隔離。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器由所述第H電壓來供電。
4. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第H電壓為大約3. 3伏或者大約5伏。
5. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括由所述第H電壓來供電的端口。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述端口是風(fēng)扇控制、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)盒、W太網(wǎng) 端口、編程端口、通信端口、調(diào)試端口、RS-232端口或者RS-485端口中的至少一個。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括配置成向所述第H電路和所述第四電路提供第六 電壓的輔助端口，其中所述第六電壓近似與所述第二電壓相同。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一電壓為大約600伏。
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第二電壓或者所述第六電壓中的至少一個為 大約24伏。
10. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第四電壓或者所述第五電壓中的至少一個為 大約5伏。
【文檔編號】H02J7/00GK104348221SQ201410354637
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】朱慧斌, H.周 申請人:通用電氣公司