CN104348221A - 隔离电池管理系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为隔离电池管理系统及其方法。系统(100、200、300、400、500和600)和方法(700)涉及隔离电池管理系统(101)的低功率电路系统的电路系统(106、108、112、114、118、120)。一个或多个电路(106、108、112、114、118、120)与电池管理系统(101)一起来提供隔离电池管理系统(101)的低功率电路系统与高电压、从电池模块(102、502)的噪声干扰、从高电压的噪声干扰、传感器信号、控制信号等的至少一个的隔离。电路系统(106、108、112、114、118、120)还从电网提供高电压以降压到电路系统、端口和/或处理器(116)可使用电压电平。

Description

隔离电池管理系统及其方法
技术领域
本文所公开主题的实施例涉及电池管理电路系统设计。
背景技术
电池管理系统能够包括各种组件、电路系统、硬件等。电池管理系统常常具有高电位（hipot）故障、信号噪声、传感器噪声、逆变器接地干扰和电压泄漏。常规电池系统使用处理器，其使用与能够影响性能的噪声或其它干扰混杂的信号。
可期望具有与当前可用的那些系统和方法不同的系统和方法。
发明内容
在一实施例中，提供一种包括第一电路的系统，其中第一电路配置成将DC母线的第一电压转换成较低第二电压，并且将第二电压与第一电压隔离。该系统还包括第三电路或第四电路中的至少一个。第三电路在操作上连接到第一电路的输出，以及配置成将第二电压转换成较低第四电压，将第四电压与第二电压隔离，并且调节与电池模块相关的至少第一监测信号，以形成第一调节监测信号。第三电路的至少信号调节部分由第四电压来供电。第四电路在操作上连接到第一电路的输出，以及配置成将第二电压转换成较低第五电压，将第五电压与第二电压隔离，并且调节与电池模块相关的至少第二监测信号，以形成第二调节监测信号。第四电路的至少信号调节部分由第五电压来供电。该系统还包括处理器，其配置成至少接收第一调节监测信号或者第二调节监测信号。
在一实施例中，提供一种方法，其至少包括下列步骤：从电力网接收DC母线电压；将DC母线电压从第一电压降低到隔离第二电压；将第二电压降低到隔离第三电压或者隔离第四电压中的至少一个；将第二电压降低到隔离第五电压；使用第五电压来调节与电池模块相关的被监测电池信号，以形成调节电池信号；将调节电池信号传递给处理器；以及响应调节电池信号而采用处理器来控制电池模块的操作。
在一实施例中，提供一种包括第一电路的系统，其中第一电路配置成将DC母线的第一电压转换成较低的隔离第二电压。该系统包括第三电路或第四电路中的至少一个。第三电路在操作上连接到第一电路的输出，以及配置成将第二电压转换成较低的隔离第四电压，并且调节与电池模块相关的至少第一监测信号，以形成第一调节监测信号。第三电路的至少信号调节部分由第四电压来供电。第四电路在操作上连接到第一电路的输出，以及配置成将第二电压转换成较低的隔离第五电压，并且调节与电池模块相关的至少第二监测信号，以形成第二调节监测信号。第四电路的至少信号调节部分由第五电压来供电。该系统还能够包括用于向电池管理系统的处理器传递至少第一调节监测信号或者第二调节监测信号的部件。
按照本公开的第一方面，提供一种系统，包括：
第一电路，配置成将DC母线的第一电压转换成较低第二电压，并且将所述第二电压与所述第一电压隔离；
处理器；以及
下列至少一个：
第三电路，在操作上连接到所述第一电路的输出，以及配置成将所述第二电压转换成较低第四电压，将所述第四电压与所述第二电压隔离，并且调节与电池模块相关的至少第一监测信号，以形成第一调节监测信号，其中所述第三电路的至少信号调节部分由所述第四电压来供电；或者
第四电路，在操作上连接到所述第一电路的所述输出，以及配置成将所述第二电压转换成较低第五电压，将所述第五电压与所述第二电压隔离，并且调节与所述电池模块相关的至少第二监测信号，以形成第二调节监测信号，其中所述第四电路的至少信号调节部分由所述第五电压来供电；
其中所述处理器配置成至少接收所述第一调节监测信号或者所述第二调节监测信号。
按照第一方面的系统，还包括第二电路，其在操作上连接到所述第一电路的所述输出，以及配置成将所述第二电压转换成较低第三电压，并且将所述第三电压与所述第二电压隔离。
按照第一方面的系统，其中，所述处理器由所述第三电压来供电。
按照第一方面的系统，其中，所述第三电压为大约3.3伏或者大约5伏。
按照第一方面的系统，还包括由所述第三电压来供电的端口。
按照第一方面的系统，其中，所述端口是风扇控制、控制器区域网络盒、以太网端口、编程端口、通信端口、调试端口、RS-232端口或者RS-485端口中的至少一个。
按照第一方面的系统，还包括配置成向所述第三电路和所述第四电路提供第六电压的辅助端口，其中所述第六电压近似与所述第二电压相同。
按照第一方面的系统，其中，所述第一电压为大约600伏。
按照第一方面的系统，其中，所述第二电压或者所述第六电压中的至少一个为大约24伏。
按照第一方面的系统，其中，所述第四电压或者所述第五电压中的至少一个为大约5伏。
按照第一方面的系统，其中，所述第一监测信号是正极性DC母线电压信号、来自所述电池模块的正极性电池电压信号、来自所述电池模块的中电池电压信号、来自所述电池模块的电阻温度检测器信号、电池加热器分路器信号、正极性接触器信号或者负极性接触器信号中的至少一个。
按照第一方面的系统，其中，所述第二监测信号是正极性DC母线电压信号、来自所述电池模块的正极性电池电压信号、来自所述电池模块的中电池电压信号、来自所述电池模块的电阻温度检测器信号、电池加热器分路器信号、正极性接触器信号或者负极性接触器信号中的至少一个。
按照第一方面的系统，其中：
所述第三电路与所述DC母线的负侧关联；
所述第四电路与所述DC母线的正侧关联；
所述第一监测信号是来自所述DC母线的被监测负电流母线信号；以及
所述第二监测信号是来自所述DC母线的被监测正电流母线信号。
按照第一方面的系统，其中，所述第四电压为大约12伏或者大约5伏。
按照本公开的第二方面，提供一种方法，包括：
从电力网接收DC母线电压；
将所述DC母线电压从第一电压降低到隔离第二电压；
将所述第二电压降低到隔离第三电压或者隔离第四电压中的至少一个；
将所述第二电压降低到隔离第五电压；
使用所述第五电压来调节来自电池模块的被监测电池信号，以形成调节电池信号；
向处理器传递所述调节电池信号；以及
响应所述调节电池信号而采用所述处理器来控制所述电池模块的操作。
按照第二方面的方法，还包括：
使用所述第三电压向所述处理器供电；以及
使用所述第四电压向端口供电。
按照第二方面的方法，其中，所述端口是风扇控制、控制器区域网络盒、以太网端口、编程端口、通信端口、调试端口、RS-232端口或者RS-485端口中的至少一个。
按照第二方面的方法，其中，所述第一电压为大约600伏，所述第二电压为大约24伏，所述第三电压为大约3.3伏，所述第四电压为大约5伏，以及所述第五电压为大约5伏。
按照第二方面的方法，还包括将正DC母线被监测电流信号与负DC母线被监测电流信号隔离。
按照本公开的第三方面，提供一种系统，包括：
第一电路，配置成将DC母线的第一电压转换成较低的、隔离第二电压；
 下列至少一个：
第三电路，在操作上连接到所述第一电路的输出，以及配置成将所述第二电压转换成较低的、隔离第四电压，并且调节与电池模块相关的至少第一监测信号，以形成第一调节监测信号，其中所述第三电路的至少信号调节部分由所述第四电压来供电；或者
第四电路，在操作上连接到所述第一电路的所述输出，以及配置成将所述第二电压转换成较低的、隔离第五电压，并且调节与所述电池模块相关的至少第二监测信号，以形成第二调节监测信号，其中所述第四电路的至少信号调节部分由所述第五电压来供电；以及
用于向电池管理系统的处理器传递至少所述第一调节监测信号或者所述第二调节监测信号的部件。
附图说明
参照附图，其中示出如以下描述更详细所说明的本发明的具体实施例和其它有益效果，附图包括：
图1是控制当电网未运行时向负载供电的电池模块的电池管理系统的一实施例的框图的图示；
图2是用于将DC母线电压降低到较低的隔离电压的电路的一实施例的图示；
图3是用于将DC母线电压降低到较低的隔离电压的电路的一实施例的图示；
图4是用于降低和隔离电压的电路的一实施例的图示；
图5是用于隔离电池管理系统的低功率电路系统的电路的一实施例的图示；
图6是用于隔离电池管理系统的低功率电路系统的电路的一实施例的图示；以及
图7示出用于隔离电池管理系统的低功率电路系统的方法的一实施例的流程图。
具体实施方式
按常规，电池管理系统使用反激电源拓扑（flyback power supply topology），其中传感器电路没有与处理器隔离。这些常规系统对基于到控制器的高电压的连通性绑定到控制器的其它装置或接口电路提供高电压风险。此外，用于编程、通信、调试以及其它方面的(一个或多个)常规端口也绑定到高电压，这提供可能损害与(一个或多个)端口一起操作的个体的接触危险。常规电池管理系统还包括对逆变器电力系统中的其它设备的接地干扰问题。这些常规电池管理系统包括接地通路，其绑定到底架并且使接地故障保护从逆变器或者电池管理系统中的其它设备脱扣。另外，高电位测试因接地泄漏电流(例如电流干扰)而会提供误报（false positive）。常规电池管理系统还因影响感测并且最终影响来自处理器的控制的共模耦合而引入来自感测电路的噪声。本主题创新提供一种电池管理系统，其经过高度隔离，并且减轻常规电池管理系统的问题。
本文所公开的系统为电池管理系统电源以及为感测信号和/或控制信号提供隔离。本文所述的系统增加可靠性，降低噪声，并且允许接地或未接地逆变器电力。由系统提供以下方面：归因于隔离的可靠电路；来自隔离感测电路的调节电路；接地或者未接地逆变器电力系统方案；增加高电位测试的一致性；增加的调度效率；或者对调节电池管理系统的增加的效率。
本发明的实施例涉及隔离电池管理系统的低功率电路系统的电路系统的方法和系统。一个或多个电路能够与电池管理系统一起用来提供与高电压、来自电池的噪声干扰、来自高电压的噪声干扰、传感器信号、控制信号等等的隔离。该电路系统还从电网(例如AC电网)提供高电压，以便降压到电路系统、(一个或多个)端口和/或控制电池管理系统的处理器可使用的电压电平。
参照附图，相同似参考标号在若干视图中通篇表示相同或对应的部件。但是，相似元件包含在不同视图中并不是表示给定实施例必然包括这类元件或者本发明的所有实施例均包括这类元件。
如本文所使用的术语“组件”能够定义为硬件的一部分、软件的一部分或者其组合。硬件的一部分能够至少包括处理器以及存储器的一部分，其中存储器包括要运行的指令。如本文所使用的“软件”或“计算机程序”包括但不限于一个或多个计算机可读和/或可执行指令，其使计算机或其它电子装置执行功能、动作和/或以预期方式运行。指令可按照各种形式来体现，例如例程、算法、模块或者包括独立应用或来自动态链接库的代码的程序。软件还可按照各种形式来实现，例如独立程序、函数调用、小服务程序、应用、存储器中存储的指令、操作系统的组成部分或者其它类型的可执行指令。本领域的技术人员将会理解，软件的形式取决于例如预期应用的要求、它所运行的环境和/或设计人员/编程人员的期望等。如本文所使用的“计算机”、“处理器”或“处理元件”或者“计算机装置”包括但不限于能够存储、检索和处理数据的编程或者可编程电子装置。“非暂时计算机可读介质”包括但不限于CD-ROM、可拆卸或者不可拆卸闪速存储卡、硬盘驱动器、磁带和软件。如本文所使用的“计算机存储器”表示配置成存储能够由计算机或处理元件来检索的数字数据或信息的存储装置。如本文所使用的“控制器”表示控制能量存储系统或电池管理系统中涉及的逻辑电路系统和/或处理元件及关联软件或程序。术语“信号”、“数据”和“信息”可在本文中可互换地使用，并且可表示数字或模拟形式。“高电位”测试定义为检验产品或组件的绝缘，以防止触电或漏电。高电位测试又能够称作介电耐受电压(DWV)测试。
图1-5示出用于电池管理系统的电路系统，其为电池管理系统101的低功率电路系统的一部分提供隔离。来看图1，示出系统100，其包括电力网104(本文中称作电网104)，从其中，变压器106和逆变器108向DC母线110提供DC电压。要理解，电网能够是AC电网。DC母线能够包括正极性和负极性(图2和图5所示)。DC母线用来向电池模块102和负载103提供电压。电网用来向负载供电，除非未运行，在这种情况下，电池模块102向负载供电。该系统包括电路，其将DC母线上的高电压与处理器隔离以及控制信号、传感器信号等的隔离。电池模块能够包括“X”个电池，其中“X”为正整数。例如，各电池能够包括与其相关的一个或多个相应信号(例如电池电压信号、中电池电压信号（mid-battery voltage signal）等)。此外，该系统能够包括处理器116，其结合到电池管理系统中(如所示)、作为独立组件和/或其组合。
该系统包括第一电路112，其把来自DC母线的电压(第一电压)隔离并且转换(例如降低)成较低电压(例如第二电压)。例如，第一电路能够是如图3所示的隔离降压DC-DC转换器电路(以下所述)。作为举例而不是限制，第一电路能够把来自DC母线的大约600伏隔离并转换成大约24伏隔离。此外，第一电路能够结合到电池管理系统中、作为与电池管理系统分离的独立电路或者其组合。
该系统还包括第二电路114，其将第二电压隔离并转换(例如降低)成第三电压，其中第三电压低于第二电压。在一实施例中，第二电路将第二电压隔离并转换为第三电压和附加电压，其中附加电压低于第三电压。具体来说，第三电压能够由处理器或者至少一个辅助端口204(图2所示)来使用。作为举例而不是限制，第三电压能够为大约5伏或者大约3.3伏。例如，5伏能够由至少一个端口来使用，并且3.3伏能够由处理器来使用。此外，第二电路能够是如图4所示的隔离降压DC-DC转换器电路。在一实施例中，第二电路能够接地到电池模块的底架(未示出)。
第二电压能够由第三电路118或第四电路120中的至少一个来使用。在一实施例中，第三电路能够与DC母线的负极性(例如来自DC母线的负电流母线信号)关联，并且第四电路能够与DC母线的正极性(例如来自DC母线的正电流母线信号)关联。此外，第三电路和第四电路能够调节与电池模块相关的监测信号，并且向处理器提供调节监测信号。作为举例而不是限制，调节能够涉及信号的滤波、信号的噪声降低、信号的隔离等。例如，信号的调节能够非限制性地由光耦合器、变压器等等执行。第三电路能够调节与电池模块相关的第一监测信号，并且提供第一调节监测信号(由处理器使用)。第四电路能够调节与电池模块相关的第二监测信号，并且提供第二调节监测信号(由处理器使用)。要理解，第三电路和/或第四电路能够调节与电池模块相关的多个监测信号。例如，第一监测信号和/或第二监测信号能够来自电池模块(例如电池电压信号526、中电池电压信号524、来自RTD 518的信号、来自RTD 520的信号等等)、与电池模块中的电池相关、与DC母线相关等等。
在一实施例中，第三电路能够将第二电压隔离并转换成第四电压，其中第三电路由第四电压来供电，以提供信号调节。例如，第四电压能够为大约5伏。在一实施例中，第四电路能够将第二电压隔离并转换成第五电压并且，其中第四电路由第五电压来供电，以提供信号调节。例如，第五电压能够为大约5伏。要理解，能够存在不只一个第三电路和/或不只一个第四电路(参见图6)。在一实施例中，(一个或多个)第三电路和(一个或多个)第四电路的数量能够基于例如供处理器调节的监测信号。
基于第一电路、第二电路、第三电路和第四电路的采用，提供各种隔离层。在一实施例中，处理器与来自DC母线的高电压隔离。与电池模块相关的(一个或多个)监测信号在由处理器来传递和/或使用之前经过调节。DC母线的高电压基于与第四电路关联的正极性以及与第三电路关联的负极性来隔离，其中第三电路和第四电路与处理器隔离。第二电路通过隔离从第一电路所输入的电压，来隔离并且向处理器提供电压。第二电路隔离提供给处理器和(一个或多个)端口的电力，其中处理器还与(一个或多个)端口隔离和分离。
本主题创新提供到DC母线110的正(+)极性或者DC母线的负(-)极性的接地。常规技术要求所有组件或元件到DC母线110的负极性的接地。在本文所提供的系统和方法中，高电压能够接收并且与较低电压分离(例如隔离)。例如，处理器的地与用于第三电路和/或第四电路的地隔离。在一实施例中，处理器能够包括数字地，而其它电路能够包括模拟地。此外，来自电池管理系统的噪声能够与一个或多个端口204隔离。
来看图2，系统200示出用作电池管理的电源的DC母线。如上所述，第三电压能够用来向处理器提供电力。除了第三电压之外，第二电路还能够将第二电压隔离并转换成向至少一个端口供电的附加电压。要理解，能够存在任何适当数量的端口，例如port1至portN，其中“N”为正整数。作为举例而不是限制，端口能够是风扇控制、控制器区域网络(CAN)盒、以太网端口、编程端口、通信端口、调试端口、RS-232端口、RS-485端口等等。
系统200能够包括辅助端口202，其能够向第二电路、第三电路和/或第四电路提供第六电压，其中第六电压接近第二电压。例如，第六电压能够为大约24伏。在一实施例中，辅助端口在操作上连接到电池(未示出)，以提供24伏。
图3示出第一电路112的电路系统300。将会理解，第一电路配置是一个示例，并且电路的变化将被认为处于本主题创新的范围之内。一般来说，第一电路能够将电压从第一电压隔离并转换成或者降压到第二电压，其中第一电压大于第二电压。作为举例而不是限制，电路系统300能够包括第一开关、第二开关、电感器、电容器(例如极化电容器、电解电容器等)、变压器、二极管、电阻器、电容器等等。电路系统300中的组件的配置能够是按照使得电压输入降压以提供低电压输出的各种方式的组合，其中这种转换被隔离。
图4示出第二电路114的电路系统400。将会理解，第二电路配置是一个示例，并且电路的变化将被认为处于本主题创新的范围之内。一般来说，第二电路能够将电压隔离并从第二电压转换成或者降压到第三电压并且，其中第二电压大于第三电压。在另一个示例中，第二电路能够将第二电压转换为第三电压和附加电压，其中第二电压大于第三电压和附加电压。具体来说，第三电压或附加电压能够由处理器或者至少一个辅助端口来使用。作为举例而不是限制，第三电压或附加电压能够为大约5伏或者大约3.3伏。作为举例而不是限制，电路系统400能够包括变压器、电感器、电容器(例如极化电容器、电解电容器、反向电容器等)、二极管、电阻器等等。电路系统400中的组件的配置能够是按照使得电压输入降压以提供低电压输出的各种方式的组合，其中这种转换被隔离。第二电路能够接地到电池管理系统的底架或壳体(未示出)。
来看图5，系统500示出用于隔离电池管理系统的低功率电路系统的一个或多个电路。该系统能够包括：电池模块502；用于DC母线的负极性的接触器504(K2)；用于DC母线的正极性的接触器506(K1)；用于DC母线的正极性的分路器508(i_bus+)；用于DC母线的负极性的分路器510(i_bus-)；用于电池模块的加热器（heater）522的接触器512，其中接触器用于DC母线的正极性；用于加热器的开关514；用于DC母线的负极性上的加热器的分路器516；第一电阻温度检测器(RTD)518；第二电阻温度检测器(RTD)520；用于DC母线的正极性的熔断器532；用于DC母线的正极性的熔断器530；等等。要理解，电池模块和组件(例如接触器504、接触器506、分路器508、分路器510、接触器512、加热器522、开关514、分路器516、第一RTD 518、第二RTD 520、熔断器532、熔断器530等)是各种配置其中之一，并且这类变化将包含在本主题创新的范围之内。要理解，系统500能够包括模数转换电路系统，以向处理器提供兼容信号。
第三电路和第四电路能够调节任何适当数量的信号，其中信号能够基于某个标准来指配给电路之一。要理解，第三电路和/或第四电路能够包括那些元件、电路、其中指定的子电路或者子元件、所指定元件、电路、子电路或子元件的一些和/或附加元件或电路。一个或多个元件、电路、子电路和/或子元件又可组合为单个组件，以提供聚合功能性。元件或电路还可与本文中没有具体描述的一个或多个其它元件进行交互。以下所述的配置涉及采用第三电路的信号调节，以及第四电路只用于示例，并且能够采用由第三电路或第四电路对信号调节的任何指配。
第三电路能够调节第一监测信号，以提供第一调节监测信号，其中第一监测信号由处理器用来控制电池、电池管理系统的一部分、加热器、接触器等等中的至少一个。作为举例而不是限制，第一监测信号能够是正极性DC母线电压信号、来自电池模块的正极性电池电压信号(经由正极性电压526)、来自电池模块的中电池电压信号(经由中电池电压524)、来自电池模块的电阻温度检测器(RTD)信号(经由RTD 518或RTD 520)、电池加热器分路器信号(经由分路器516)、正极性接触器信号(经由接触器506)、正极性的DC母线电压信号(经由DC正极性母线528)、负极性接触器信号(经由接触器504)等等。另外，第三电路能够向开关514提供控制(例如信号、电压等)，以便在处理器的控制下启用或停用加热器。
第四电路能够调节第二监测信号，以提供第二调节监测信号，其中第二监测信号由处理器用来控制电池、电池管理系统的一部分、加热器、接触器等等中的至少一个。作为举例而不是限制，第二监测信号能够是正极性DC母线电压信号(经由DC正极性母线528)、来自电池模块的正极性电池电压信号(经由电池电压526)、来自电池模块的中电池电压信号(经由中电池电压524)、来自电池模块的电阻温度检测器(RTD)信号(经由RTD 518或RTD 520)、电池加热器分路器信号(经由分路器516)、正极性接触器信号(经由接触器512)、负极性接触器信号(经由接触器504)、正极性接触器信号(经由接触器506)等等。在另一个实施例中，第三电路的第一被监测信号能够是经由分路器510的负电流信号，以及第四电路的第二被监测信号能够是经由分路器508的正电流信号。
在一个具体示例中，第三电路调节来自与DC母线的负极性关联的分路器510的信号(例如来自DC母线的负电流母线信号)，以及第四电路调节来自与DC母线的正极性关联的分路器508的信号(来自DC母线的正电流母线信号)。基于DC母线的负极性和DC母线的正极性的这种分离，能够测量各电流。在一实施例中，第三电路与负DC母线的负侧关联，第四电路与DC母线的正侧关联，第一监测信号是来自DC母线的被监测负电流母线信号，以及第二监测信号是来自DC母线的被监测正电流母线信号。
来看图6，示出系统600。与图5的系统500相比，该系统包括作为许多子电路的第三电路和第四电路。在一实施例中，能够通过将第二电路、第三电路或第四电路中的至少一个提供到子电路中，来提供附加隔离。例如，第三电路和/或第四电路能够分离为电路601、电路602、电路606、电路609、电路612、电路622、电路634等等，其中各电路提供对被监测信号的调节，和/或能够共享地636。
电路601能够将第二电压转换成较低第三电压和/或附加电压并隔离。在一实施例中，电路601能够与第二电路114基本上相似。例如，第三电压能够为大约3.3伏，以及附加电压能够为大约5伏。第三电压和/或附加电压能够向处理器116、端口616(例如TTL/RS-232)、端口618(以太网端口)等等中的至少一个供电。处理器116能够与端口616、端口618、调制解调器620(由第二电压供电)等等中的至少一个进行通信。
电路602能够将第二电压转换成较低第四电压并隔离。第四电压能够向A-D电路604供电，其中A-D电路能够接收经由分路器510来自DC母线的负电流母线信号、正极性DC母线电压信号或者负极性DC母线电压信号中的至少一个。按照一实施例，A-D电路604还能够接收来自处理器116的控制信号，其经由光耦合器(图6中示为中断线路的双曲线)来隔离。
电路606能够将第二电压转换成较低第五电压并隔离。第五电压能够向A-C电路608供电，其中A-D电路能够接收经由分路器508来自DC母线的正电流母线信号中的至少一个。按照一实施例，A-D电路608还能够接收来自处理器116的控制信号，其经由光耦合器(图6中示为中断线路的双曲线)来隔离。
电路609能够将第二电压转换成较低第五电压并隔离。第五电压能够向A-D电路610供电，其中A-D电路能够接收一个或多个电池的中电池电压信号、来自RTD 518的信号、来自RTD 520的信号、来自电池模块的正极性电压信号526等等中的至少一个。按照一实施例，A-D电路610还能够接收来自处理器116的控制信号，其经由光耦合器(图6中示为中断线路的双曲线)来隔离。
电路612能够将第二电压转换成较低第三电压并隔离，以便向非限制性地诸如RS-485、CAN等的端口供电。系统600还能够包括电路634，其能够向附加端口、组件、元件等提供隔离电力。处理器116能够与端口614、端口616等等中的至少一个进行通信。
电路622能够将第二电压隔离并转换成较低第四电压，其中第四电压能够为大约12伏或5伏。第四电压能够向差分放大器626和/或门控624供电。在一实施例中，门控能够经由来自处理器116的隔离控制信号来控制开关514。在一实施例中，差分放大器626能够接收来自分路器516的信号，以便与开关514一起使用，其中信号与处理器116一起用于控制加热器。差分放大器能够用来创建参考信号，以促进控制加热器。
处理器116能够接收信号，其由系统中的各种电路来调节。此外，处理器能够传递控制信号。处理器116能够基于经由第三电路、第四电路、第三电路的子电路、第四电路的子电路或者其组合中的至少一个所接收的一个或多个调节信号来传递控制信号。在一实施例中，处理器能够为接触器504传递与开关电路630相关的控制信号。在另一个实施例中，处理器能够为接触器506传递与开关电路632相关的控制信号。此外，系统600包括由处理器116来控制的鼓风机628，其中鼓风机通过第一电路112所提供的第二电压来供电。
针对若干组件和/或元件之间的交互描述了上述系统、电路、组件等。应当理解，这类装置和元件能够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。一个或多个元件和/或子元件又可组合为单个组件，以提供聚合功能性。元件还可与本文没有具体描述的一个或多个其它元件进行交互。
有鉴于上述示范装置和元件，参照图7的流程图来描述按照所公开主题可实现的方法。方法示为和描述为一系列框，要求保护的主题并不局限于框的顺序，因为某些框可按照与本文所示和所述的不同顺序进行和/或与其它框并发地进行。此外，可能并非需要全部所示框来实现下文所述的方法。方法能够通过至少包括处理器、存储器以及存储器中存储以供处理器运行的指令的组件或者组件的一部分来实现。
图7示出隔离电池管理系统的低功率电路系统的方法700。在参考标号702，从DC母线接收DC母线电压。在参考标号704，DC母线电压从第一电压降低到隔离第二电压。在参考标号706，第二电压降低到隔离第三电压或者隔离第四电压中的至少一个。在参考标号708，第二电压降低到隔离第五电压。在参考标号710，与电池模块相关的被监测电池信号使用第五电压来调节，以形成调节电池信号。在参考标号712，将调节电池信号传递给处理器。在参考标号714，响应调节电池信号而采用处理器来控制电池模块的操作。在一实施例中，用于向电池管理系统的处理器传递至少第一调节监测信号或者第二调节监测信号的部件。在一示例中，传递部件非限制性地能够是总线、导线、无线系统、通信总线、传递信号的组件等等。
在一实施例中，该方法还能够包括使用第四电压向端口供电以及使用第三电压向处理器供电。在一实施例中，端口是风扇控制、控制器区域网络(CAN)盒、以太网端口、编程端口、通信端口、调试端口、RS-232端口或者RS-485端口中的至少一个。在一实施例中，第一电压为大约600伏，第二电压为大约24伏，第三电压为大约3.3伏，第四电压为大约5伏，以及第五电压为大约5伏。在一实施例中，该方法还能够包括将正DC母线被监测电流信号与负DC母线被监测电流信号隔离。
在一实施例中，该系统能够包括第二电路，其在操作上连接到第一电路的输出，以及配置成将第二电压转换成较低第三电压，并且将第三电压与第二电压隔离。在本实施例中，处理器由第三电压来供电。在本实施例中，第三电压是大约3.3伏或者大约5伏中的至少一个。在本实施例中，该系统能够包括由第三电压来供电的端口。在本实施例中，端口是风扇控制、控制器区域网络(CAN)盒、以太网端口、编程端口、通信端口、调试端口、RS-232端口或者RS-485端口中的至少一个。
在一实施例中，该系统能够包括辅助端口，其配置成向第二电路、第三电路或第四电路中的至少一个提供第六电压，其中第六电压接近第二电压。在一实施例中，第一电压为大约600伏。在本实施例中，第二电压或第六电压中的至少一个为大约24伏。在本实施例中，第四电压或第五电压中的至少一个为大约5伏。
在一实施例中，第一监测信号是正极性DC母线电压信号、来自电池模块的正极性电池电压信号、来自电池模块的中电池电压信号、来自电池模块的电阻温度检测器(RTD)信号、电池加热器分路器信号、正极性接触器信号或者负极性接触器信号中的至少一个。在一实施例中，第二监测信号是正极性DC母线电压信号、来自电池模块的正极性电池电压信号、来自电池模块的中电池电压信号、来自电池模块的电阻温度检测器(RTD)信号、电池加热器分路器信号、正极性接触器信号或者负极性接触器信号中的至少一个。
在一实施例中，第三电路与负DC母线的负侧关联，第四电路与DC母线的正侧关联，第一监测信号是来自DC母线的被监测负电流母线信号，以及第二监测信号是来自DC母线的被监测正电流母线信号。在一实施例中，第四电压是大约12伏或者大约5伏中的至少一个。
在本说明书和权利要求书中，参照具有下列含意的多个术语。单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文另加明确规定。本文所使用的近似语言在本说明书和权利要求书中通篇可适用于修改可准许改变的定量表示，而没有引起与其相关的基本功能的变化。相应地，通过例如“大约”等术语所修饰的值并不局限于所指定的精确值。在一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精确度。此外，除非另加具体说明，否则术语“第一”、“第二”等的使用并不表示任何顺序或重要性，术语“第一”、“第二”等而是用来区分各个元件。
本文所使用的术语“可”和“可以是”表示一组情况中发生的可能性；拥有所指定性质、特性或功能；和/或通过表示与被限定动词关联的能力、才能或可能性中的一个或多个来限定另一个动词。相应地，“可”和“可以是”的使用表示修饰术语对于所表示性能、功能或使用是明显适当、能够和适合的，同时考虑在一些情况下修饰术语有时可能不是适当、能力或适合的。例如，在一些情况下，能够预计事件或性能，而在其它情况下，该事件或性能不能发生—这种区别通过术语“可”和“可以是”来引起注意。
本书面描述使用示例来公开本发明，其中包括最佳模式，以及还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用装置或系统并且执行结合方法。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求书的文字语言没有区别的结构要素，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构要素，则它们意在落入权利要求书的范围之内。
附图标记说明
100 系统 528 DC母线电压
101 电池管理系统 530 熔断器
102 电池模块 532 熔断器
103 负载 600 系统
104 电网 601 电路
106 变压器 602 电路
108 逆变器 604 A-D电路
110 DC母线 606 电路
112 第一电路 608 A-D电路
114 第二电路 609 电路
116 处理器 610 A-D电路
118 第三电路 612 电路
120 第四电路 614 端口
200 系统 616 端口
202 辅助端口 618 端口
204 端口 620 调制解调器
300 电路 622 电路
400 电路 624 门控
500 系统 626 差分放大器
502 电池 628 鼓风机
504 接触器 630 开关电路
506 接触器 632 开关电路
508 分路器 634 电路
510 分路器 636 地
512 接触器 700 方法
514 开关 702 方法步骤
516 分路器 704 方法步骤
518 电阻温度检测器(RTD) 706 方法步骤
520 电阻温度检测器(RTD) 710 方法
522 加热器 712 方法步骤
524 中电池电压 714 方法步骤
526 电池电压    

Claims (10)

1.一种系统，包括：
第一电路，配置成将DC母线的第一电压转换成较低第二电压，并且将所述第二电压与所述第一电压隔离；
处理器；以及
下列至少一个：
第三电路，在操作上连接到所述第一电路的输出，以及配置成将所述第二电压转换成较低第四电压，将所述第四电压与所述第二电压隔离，并且调节与电池模块相关的至少第一监测信号，以形成第一调节监测信号，其中所述第三电路的至少信号调节部分由所述第四电压来供电；或者
第四电路，在操作上连接到所述第一电路的所述输出，以及配置成将所述第二电压转换成较低第五电压，将所述第五电压与所述第二电压隔离，并且调节与所述电池模块相关的至少第二监测信号，以形成第二调节监测信号，其中所述第四电路的至少信号调节部分由所述第五电压来供电；
其中所述处理器配置成至少接收所述第一调节监测信号或者所述第二调节监测信号。
2.如权利要求1所述的系统，还包括第二电路，其在操作上连接到所述第一电路的所述输出，以及配置成将所述第二电压转换成较低第三电压，并且将所述第三电压与所述第二电压隔离。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述处理器由所述第三电压来供电。
4.如权利要求2所述的系统，其中，所述第三电压为大约3.3伏或者大约5伏。
5.如权利要求2所述的系统，还包括由所述第三电压来供电的端口。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述端口是风扇控制、控制器区域网络盒、以太网端口、编程端口、通信端口、调试端口、RS-232端口或者RS-485端口中的至少一个。
7.如权利要求1所述的系统，还包括配置成向所述第三电路和所述第四电路提供第六电压的辅助端口，其中所述第六电压近似与所述第二电压相同。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一电压为大约600伏。
9.如权利要求7所述的系统，其中，所述第二电压或者所述第六电压中的至少一个为大约24伏。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述第四电压或者所述第五电压中的至少一个为大约5伏。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108281953A (zh) * 2017-01-04 2018-07-13 威士多公司 电力系统及其控制方法和设备
CN109407012A (zh) * 2018-12-05 2019-03-01 上海翌芯电子科技有限公司 一种电池管理系统和电池管理方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9720049B2 (en) * 2014-07-22 2017-08-01 Robert Bosch Battery Systems Llc System and method for high voltage system isolation resistance measurement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100142195A1 (en) * 2005-11-08 2010-06-10 Eveready Battery Company, Inc. Enhanced Portable Battery Powered Electrical Appliance
CN102017357A (zh) * 2008-04-22 2011-04-13 Sk能源株式会社 用于串联电池串的两级充电均衡化方法和装置
US20110296218A1 (en) * 2010-05-31 2011-12-01 Seong-Joong Kim Battery management system, method of controlling the same, and energy storage system including the battery management system
US20120139477A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 Motorola, Inc. Power supply circuit having lowidle power dissipation

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3240020B2 (ja) 1993-09-16 2001-12-17 本田技研工業株式会社 電動車用電源装置
US20050094330A1 (en) 2003-11-05 2005-05-05 Guenther Robert A. Intermediate bus power architecture
US20050151513A1 (en) 2004-01-14 2005-07-14 Alexander Cook Vehicle power and battery management system
US20100266875A1 (en) * 2006-11-13 2010-10-21 Ryan Somogye Fuel Cell Power Management Module
JP5167645B2 (ja) 2007-01-30 2013-03-21 富士通株式会社 電子機器および直流電圧変換システム
US20080291879A1 (en) 2007-05-22 2008-11-27 Duff Adam C Man-Portable Incident Command Platform
DE102008055862A1 (de) 2008-11-05 2010-05-06 Tridonicatco Gmbh & Co. Kg Leuchtmittel-Betriebsgerät mit Potentialtrennung
FI123892B (fi) 2009-03-13 2013-12-13 Finnish Electric Vehicle Technologies Ltd Oy Akuston varaushallinta
WO2012068734A1 (en) * 2010-11-25 2012-05-31 Kenneth Hamilton Norton Battery management system and method
US9393433B2 (en) * 2011-07-20 2016-07-19 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Battery management for an implantable medical device
US8829722B2 (en) * 2011-10-31 2014-09-09 General Electric Company Apparatus and method for rapidly charging an electric vehicle
FR2995736B1 (fr) * 2012-09-20 2015-10-30 Renault Sas Systeme et procede d'alimentation pour un vehicule electrique

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100142195A1 (en) * 2005-11-08 2010-06-10 Eveready Battery Company, Inc. Enhanced Portable Battery Powered Electrical Appliance
CN102017357A (zh) * 2008-04-22 2011-04-13 Sk能源株式会社 用于串联电池串的两级充电均衡化方法和装置
US20110296218A1 (en) * 2010-05-31 2011-12-01 Seong-Joong Kim Battery management system, method of controlling the same, and energy storage system including the battery management system
US20120139477A1 (en) * 2010-12-03 2012-06-07 Motorola, Inc. Power supply circuit having lowidle power dissipation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108281953A (zh) * 2017-01-04 2018-07-13 威士多公司 电力系统及其控制方法和设备
CN108281953B (zh) * 2017-01-04 2023-07-18 丹佛斯移动电气化公司 电力系统及其控制方法和设备
CN109407012A (zh) * 2018-12-05 2019-03-01 上海翌芯电子科技有限公司 一种电池管理系统和电池管理方法

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