CN110226275B - 电气系统和用于使电气系统通电的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电气系统。电气系统包括第一电池子组件和第二电池子组件、断续器和系统控制器。断续器经由与开关非限流路径并联的开关限流路径将第一电池子组件串联连接至第二电池子组件。当通电触发被施加至电气系统时，第一电池子组件使开关限流路径闭合。系统控制器在由第一电池子组件和第二电池子组件通电时使开关非限流路径闭合。电气系统可以被集成在电动交通工具中。还公开了一种用于使电气系统通电的方法。

Description

电气系统和用于使电气系统通电的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月30日提交的美国临时专利申请第62/428,281号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本技术涉及在交通工具中使用的可充电电池系统。
背景技术
包括混合动力交通工具的电动交通工具使用二次电池诸如例如锂离子电池来给电动马达供电以进行推进。这些交通工具还携带有12V铅酸辅助电池以在存在时提供备用电源、系统唤醒、软件更新和内燃机(ICE)的启动。
图1是现有电动交通工具的简化电路图。电路100包括电池组102，电池组102包括串联连接的四(4)个模块组104、106、108和110。在于2016年8月4日公布的Lebreux等人的国际专利公开号WO2016/120857A1中描述了这样的电池组和模块组的示例，其公开内容以其全部通过引用并入本文。在该示例中，每个模块组104、106、108和110包括多个电池单元(未示出)，每个电池单元可以提供24伏的电力。总之，电池组102能够提供96伏的电力。
根据SAE地上交通工具标准J1673MAR2012，包含在50伏(DC)以上操作的电路的交通工具系统被认为是“高电压”并且超过低电压范围的上限。其他地区也存在类似的技术标准和/或规范，例如关于在75伏(DC)以上的电路的欧盟指令2006/95/EC以及关于在60伏(DC)以上的电路的用于M&N类交通工具的联合国UNECE R100或用于L类交通工具的联合国UNECE R136。为此，位于模块组106与108之间的维修开关(service switch)112通常是闭合的，以确保模块组104、106、108和110之间的连续性。当需要对交通工具进行维护时，维修开关112可以由维护人员手动断开。通过断开维修开关112，电路100的任何点都不会处于超过两(2)个模块组的电压，例如图1上的48V的电压，该电压由模块组104和106的组合或者由模块组108和110的组合来限定。
当由电池组102通电时，DC-DC转换器114将96V电力转换为12V以对12V铅酸电池116进行充电。转而，铅酸电池116给交通工具控制模块(VCM)118供电。当用户例如使用启动钥匙(未示出)来闭合启动开关120启动交通工具时，VCM 118给继电器线圈122通电。继电器线圈122的激活引起电源开关124和126的闭合使由电池组102对马达控制模块(MCM)128通电。MCM 128将来自电池组的96V电力转换为三相交流(AC)电流以用于给电动马达130供电。熔丝132和134被设置成在发生故障的情况下保护电路100。电路100的变型可以不同，但通常以类似的方式操作。
虽然铅酸电池相对便宜，但其重，具有不良的能量密度并且占据交通工具内的相当大的体积。考虑到这些因素，铅酸电池的集成总体上给交通工具带来相当可观的成本。
由于电动交通工具的若干关键部件需要12V电源以用于正常操作，包括用于系统启动，铅酸电池仍然存在于当今的电动交通工具中。继续使用常规的12V铅酸电池的原因中的一些包括对于如果使用12V锂离子电池验证目前依赖于当前的12V铅酸电池的许多交通工具功能是必要的重要的开发工作和成本。一些交通工具制造商认为，通过用锂离子电池代替铅酸电池可以获得的更低的拥有成本和减轻重量不会弥补这样的成本和工作。
随着时间的推移铅酸电池会失去其电荷；这在交通工具用于休闲目的的情况下尤其成为问题，原因是交通工具可能很少使用。辅助铅酸电池的过度放电是当前电动交通工具的故障的常见原因。保持铅酸电池116的电荷的一种方式需要将启动开关120移动至电路100中的另一位置(未示出)，使得在电池组102与DC-DC转换器114之间保持连续连接。利用这样的配置，只要电池组102保持电荷DC-DC转换器114就使铅酸电池116保持充电。然而，当交通工具在长时间段内保持未使用时，铅酸电池116的缓慢放电可能导致电池组102的完全放电。例如，当适于在夏天中使用的休闲交通工具在整个冬天都没有使用时，可能出现该情况。在休闲交通工具的背景下，使系统级的电流泄漏最小化尤为重要。
因此，需要一种用于补偿与电动交通工具中的铅酸电池的使用相关的问题的电池系统。
发明内容
本技术的目的是改善现有技术中存在的不便之处中的至少一些。本文所公开的系统和方法尤其但不限于可以适于在可再充电的电动交通工具例如摩托车、全地形车辆、雪地车、个人船只等中使用。
本技术提供了一种用于为电动交通工具供电的电气系统。电气系统可以包括现代可再充电电池组件，而不需要使用传统的辅助铅酸电池。电池组件包括两个电池子组件，所述两个电池子组件在串联连接时可以为电动马达提供高电压电力。当电气系统不使用且未连接至充电器时，两个电池子组件是可分离的。断续器将第一电池子组件连接至第二电池子组件。在为电气系统供电或充电时，断续器在两(2)个阶段闭合。首先，在预充电阶段开始时，断续器将限流路径置于两个电池子组件之间以形成限流电池源。此后，在预充电阶段完成之后，断续器将非限流路径置于两个电池子组件之间以形成非限流电池源。在一方面中，第一电池子组件启动两个电池子组件之间的限流路径的建立，从而允许对系统控制器的供电。此后，系统控制器启动两个电池子组件之间的非限流路径的建立。
根据本技术的第一方面，提供了一种电气系统，该电气系统包括：第一电池子组件；第二电池子组件；断续器，其适于串联连接第一电池子组件和第二电池子组件，该断续器包括与开关非限流路径并联的开关限流路径；以及系统控制器，其电连接至第一电池子组件并且电连接至第二电池子组件；以及第一电池子组件适于在通电触发被施加至电气系统时使开关限流路径闭合；以及系统控制器适于在由第一电池子组件和第二电池子组件通电时使开关非限流路径闭合。
在本技术的一些实现中，该系统还包括：第一线圈和开关限流路径的第一接触器，第一电池子组件适于使第一线圈通电以闭合第一接触器和开关限流路径；以及第二线圈和开关非限流路径的第二接触器，系统控制器适于使第二线圈通电以闭合第二接触器和开关非限流路径。
在本技术的一些实现中，断续器还包括维修开关。
在本技术的一些实现中，限流路径包括电阻器，该电阻器适于限制在第一电池子组件与第二电池子组件之间流动的电流并且具有适于消散由流经电阻器的电流引起的能量的额定功率。
在本技术的一些实现中，第一电池子组件包括串联连接至第二电池模块的第一电池模块；以及第二电池子组件包括串联连接至第四电池模块的第三电池模块。
在本技术的一些实现中，第一电池模块包括可操作地连接至激活开关的第一电池管理系统(BMS)，通电触发被施加至激活开关。
在本技术的一些实现中，第二电池模块包括第二BMS；第三电池模块包括第三BMS；以及第四电池模块包括第四BMS。
在本技术的一些实现中，第一BMS适于将通电触发级联至第二BMS；第二BMS适于将通电触发级联至第三BMS；第三BMS适于将通电触发级联至第四BMS；以及第一BMS、第二BMS、第三BMS和第四BMS中的至少一个通信上耦接至系统控制器，并且适于向系统控制器通知通电触发。
在本技术的一些实现中，第一BMS、第二BMS、第三BMS和第四BMS中的至少一个适于检测异常状况并且向系统控制器通知异常状况。
在本技术的一些实现中，第一BMS、第二BMS、第三BMS和第四BMS中的至少一个适于记录异常状况的日志。
在本技术的一些实现中，系统控制器适于检测异常状况并且向第一BMS、第二BMS、第三BMS和第四BMS中的至少一个通知异常状况。在本技术的一些实现中，系统控制器适于记录异常状况的日志。
在本技术的一些实现中，异常状况选自：第一电池模块、第二电池模块、第三电池模块和第四电池模块中的一个或更多个的异常电压；第一电池模块、第二电池模块、第三电池模块和第四电池模块中的一个或多更个的异常温度；由电气系统供电的马达的异常温度；流经第一电池模块、第二电池模块、第三电池模块和第四电池模块中的一个或更多个的过量水平的电流；检测到用户激活紧急停止开关；以及检测到用户激活危险开关。
在本技术的一些实现中，电气系统适于在异常状况是严重异常状况时断开开关非限流路径以关闭电气系统。
在本技术的一些实现中，第一电池子组件和第二电池子组件中的每一个的最大操作电压分别小于高电压限制；以及当将开关非限流路径闭合时，第一电池子组件和第二电池子组件的组合电压大于高电压限制。
在本技术的一些实现中，高电压限制是60伏。
在本技术的一些实现中，第一电池子组件和第二电池子组件的组合电压是96伏。
在本技术的一些实现中，第一电池子组件和第二电池子组件在串联连接时提供标称系统电压。
在本技术的一些实现中，该系统还包括：电压转换器，其适于将标称系统电压转换为控制电压，该标称系统电压大于控制电压；系统控制器适于用控制电压通电。
在本技术的一些实现中，该系统还包括：马达；以及马达控制器，其适于用控制电压通电并且在标称系统电压下将来自第一电池子组件和第二电池子组件的电力输送至马达。
在本技术的一些实现中，马达是AC马达；马达控制器是AC马达控制器，该AC马达控制器还包括逆变器，该逆变器适于将标称系统电压转换为AC电压并且在AC电压下将来自第一电池子组件和第二电池子组件的电力输送至AC马达。
在本技术的一些实现中，AC马达是多相马达；以及逆变器适于在多相AC电压下将来自第一电池子组件和第二电池子组件的电力输送至多相马达。
在本技术的一些实现中，马达适于在制动力被施加至马达时将电力输送至马达控制器；以及马达控制器适于在制动力被施加至马达时将电力输送至第一电池子组件和第二电池子组件。
在本技术的一些实现中，系统控制器适于在满足条件时闭合开关非限流路径，该条件选自以下中的至少一个：在开关限流路径闭合之后已经经过最小时间延迟；在电气系统的负载侧上感测到的电压已达到最小电压阈值；以及流经第一电池子组件和第二电池子组件的电流已降至最大电流阈值以下。
在本技术的一些实现中，该系统还包括可操作地连接至第一电池子组件的启动按钮，启动按钮适于提供用于启动电气系统的通电触发。
在本技术的一些实现中，该系统还包括可操作地连接至第一电池子组件的充电器开关，该充电器开关适于提供通电触发并且输送对第一电池子组件和第二电池子组件进行充电的电力。
在本技术的一些实现中，系统控制器适于在开关非限流路径闭合时向第一电池子组件发信号，并且第一电池子组件适于响应于接收到信号断开开关限流路径。
在本技术的一些实现中，系统控制器适于断开开关非限流路径以关闭电气系统。
根据本技术的第二方面，提供了一种包括电气系统的交通工具，该电气系统包括：第一电池子组件；第二电池子组件；断续器，其适于串联连接第一电池子组件和第二电池子组件，断续器包括与开关非限流路径并联的开关限流路径；以及系统控制器，其电连接至第一电池子组件和第二电池子组件；以及第一电池子组件适于在通电触发被施加至电气系统时使开关限流路径闭合；以及系统控制器适于在由第一电池子组件和第二电池子组件通电时使开关非限流路径闭合，该交通工具是电动交通工具或混合动力交通工具。
根据本技术的第三方面，提供了一种用于使电气系统通电的方法。该方法包括：将通电触发施加至第一电池子组件；响应于通电触发，经由限流路径将第一电池子组件串联连接至第二电池子组件；输送来自第一电池子组件和第二电池子组件的电力以使系统控制器通电；以及一旦系统控制器被通电，经由非限流路径将第一电池子组件串联连接至第二电池子组件。
在本技术的一些实现中，第一电池子组件和第二电池子组件在串联连接时提供标称系统电压。
在本技术的一些实现中，该方法还包括：将标称系统电压转换为控制电压，标称系统电压大于控制电压；以及用控制电压使系统控制器通电。
在本技术的一些实现中，电气系统包括马达和马达控制器，该方法还包括：用控制电压使马达控制器通电；以及在标称系统电压下将电力从马达控制器输送至马达。
在本技术的一些实现中，马达是AC马达以及马达控制器，该方法还包括：用控制电压使马达控制器通电；将标称系统电压转换为AC电压；以及在AC电压下将电力从马达控制器输送至AC马达。
在本技术的一些实现中，AC马达是多相马达；以及电力在多相AC电压下被输送至多相马达。
在本技术的一些实现中，第一电池子组件包括串联连接至第二电池模块的第一电池模块；第二电池子组件包括串联连接至第四电池模块的第三电池模块。
在本技术的一些实现中，通电触发被施加至第一电池模块，该方法还包括将通电触发从第一电池模块连续地级联至第二电池模块、第三电池模块和第四电池模块。
在本技术的一些实现中，由第一电池模块控制将第一电池子组件连接至第二电池子组件。
在本技术的一些实现中，限流路径与非限流路径并联，该方法还包括闭合与限流路径和非限流路径串联的维修开关。
在本技术的一些实现中，通电触发是启动命令；第一电池子组件或第二电池子组件将启动命令的指示转发至系统控制器；以及系统控制器响应启动命令的指示控制电气系统的操作。
在本技术的一些实现中，启动命令是瞬态命令。
在本技术的一些实现中，通电触发是充电命令；第一电池子组件或第二电池子组件将充电命令的指示转发至系统控制器；以及系统控制器响应于充电命令的指示控制第一电池子组件和第二电池子组件的充电。
在本技术的一些实现中，充电命令是连续命令。
在本技术的一些实现中，经由非限流路径将第一电池子组件串联连接至第二电池子组件被延迟直到满足条件，该条件选自以下中的至少一个：在经由限流路径连接第一电池子组件和第二电池子组件之后已经经过最小时间延迟；由第一电池子组件和第二电池子组件提供的电压已经达到最小电压阈值；以及流经第一电池子组件和第二电池子组件的电流已经降至最大电流阈值以下。
在本技术的一些实现中，该方法还包括在经由非限流路径连接第一电池子组件和第二电池子组件之后断开第一电池子组件与第二电池子组件之间的限流路径。
在本技术的一些实现中，该方法还包括断开非限流路径以关闭电气系统。
根据本技术的第四方面，提供一种电气系统，该电气系统包括电池组件；限流器；以及第一电池管理系统(BMS)，其适于在预充电阶段的启动时利用限流器使电池组件使电气系统通电，以及在预充电阶段完成之后不利用限流器使电池组件使电气系统通电。
根据本技术的第五方面，提供了一种使电气系统通电的方法。该方法包括：将通电触发施加至电气系统；响应于通电触发，在预充电阶段期间从限流电池源使电气系统通电；以及在预充电阶段完成之后，从非限流电池源使电气系统通电。
根据本技术的第六方面，提供了一种电气系统，该电气系统包括：第一电池模块，其包括至少一个第一电池单元、第一电池管理系统(BMS)和第一BMS开关电源，当第一BMS处于非激活状态时将至少一个第一电池单元和第一BMS开关电源断开，当第一BMS处于供电状态时将至少一个第一电池单元和第一BMS开关电源连接；第二电池模块，其可以电连接至第一电池模块，第二电池模块包括至少一个第二电池单元、第二BMS和第二BMS开关电源，当第二电池模块处于非激活状态时将至少一个第二电池单元和第二BMS开关电源断开，当第二BMS处于供电状态时将至少一个第二电池单元和第二BMS开关电源连接；以及用户控制开关，其适于使至少一个第一电池单元连接至第一BMS开关电源以用于使第一BMS通电并且用于将第一BMS从非激活状态变为供电状态；第一BMS适于使至少一个第二电池单元连接至第二BMS开关电源以用于使第二BMS通电，并且当第一BMS处于供电状态时用于将第二BMS从非激活状态变为供电状态；第一BMS还适于闭合串联地处于第一电池模块与第二电池模块之间的限流路径以便一旦建立第一BMS与第二BMS之间的通信就启动电气系统的预充电阶段。
在本技术的一些实现中，第一BMS还适于在闭合限流路径之前执行初始验证。
在本技术的一些实现中，初始验证包括第一BMS与第二BMS之间的通信的确认。
根据下面的描述和附图，本技术的实现的附加和/或替选特征、方面和优势将变得明显。
附图说明
为了更好地理解本技术以及本技术的其他方面和另外的特征，参考以下要结合附图使用的描述，在附图中：
图1是现有电动交通工具的简化电路图；
图2是根据一种实现的包括电池模块的电气系统的框图；
图3是图2的电气系统的局部图，其示出了电池模块的内部细节；
图4是图2的电气系统的具有AC马达控制模块(MCM)和AC马达的实现的另一局部图；
图5是电池管理系统(BMS)的有限状态图；
图6是电动交通工具模块(EVM)的有限状态图；以及
图7是用于使根据一种实现的图2的电气系统通电的方法的逻辑图。
具体实施方式
本技术描述了电气系统和用于使电气系统通电的方法。电气系统和方法可以被集成到具有电动马达的可充电电动交通工具中。电气系统和方法还可以被集成到包括电动马达和内燃机的可充电混合动力交通工具中。
现在参照附图，图2是根据一种实现的包括电池模块202、204、206和208的电气系统200的框图。电气系统200包括电池组件，该电池组件包括两(2)个电池子组件282和284。一个电池子组件282还包括串联连接至电池模块204的电池模块202。电池模块202是“主”模块而电池模块204是“从”模块。另一电池子组件284还包括串联连接至电池模块208的电池模块206，电池模块206、208是另外的从模块。电池模块202是主模块是因为其是这四(4)个电池模块202、204、206、208中的第一个，在电气系统200启动时或者在电气系统200充电时对电池模块202施加通电触发，以开始(initiate)电池组件的预充电阶段。尽管在图2中呈现了四(4)个电池模块202、204、206、208，但是设想包括少至两(2)个电池模块的电气系统200的实现。其他设想的实现可以包括更多的电池模块，并且对可以是电气系统200的一部分的电池模块的数目没有先验限制。
每个电池模块202、204、206、208分别包括电池控制器或电池管理系统(BMS)210、212、214和216。各个BMS 210、212、214和216根据电池模块202、204、206、208的相应特征可以是相同的或可以是不同的。在一种实现中，BMS 210、212、214和216可以包括具有用于控制电池模块202、204、206、208的特征的可执行代码的处理器(未示出)。设想并非每个电池模块202、204、206、208都设置有其自己的BMS，即BMS 210、212、214和216的功能可以被组合为容纳在电池模块202、204、206、208中的三(3)个或更少的电池模块内部或者实际上在电池模块202、204、206、208外部的三(3)个或更少的BMS。还设想，BMS 210、212、214和216的功能被分为位于电池模块202、204、206、208内部或外部的多于四(4)个BMS。
每个电池模块202、204、206、208包括以串联和/或并联布置连接的多个电池单元222，用于在其正极端子224与其负极端子226之间提供额定电压例如24伏。第一电池模块202的正极端子2241连接至第二电池模块204的负极端子2262，使得第一电池子组件282在第一电池模块202的负极端子2261与第二电池模块204的正极端子2242之间的最大操作电压为48伏。同样地，第三电池模块206的正极端子2243连接至第四电池模块208的负极端子2264，使得第二电池子组件284在第二电池模块206的负极端子2263与第四电池模块208的正极端子2244之间的最大操作电压为48伏。当以下文描述的方式串联连接时，所有四(4)个电池模块202、204、206和208在电气系统200的负载侧上，在DC引线278与280之间提供96伏的标称系统电压。也设想通过连接不同的电池模块或者通过连接不同数目的电池模块来提供另一个标称系统电压的实现。在各种实现中，当串联连接两个电池子组件282、284时获得的标称系统电压超过标准高电压限制例如60伏，然而在彼此隔离时每个电池子组件282、284的最大操作电压小于该高电压限制。
第一电池子组件282和第二电池子组件284连接至断续器228。断续器228包括具有接触器230和电阻器232的开关限流路径286。断续器228还包括具有接触器234的开关非限流路径288。开关限流路径286并联连接至开关非限流路径288，这两个路径286、288都串联连接至通常闭合的维修开关236并且连接至系统熔丝238。维修开关236可以被置于断开位置以用于维修电气系统200，使得在电气系统200中不存在超过高电压限制的电压。系统熔丝238保护电气系统200防止电流过载。
可以设想其他技术来实现断续器228的开关限流路径286和开关非限流路径288。在非限制性示例中，可以单独地或者与功率晶体管(未示出)和固态继电器(未示出)组合地用电感(未示出)代替电阻器232，可以使用脉冲宽度调制同时利用电气系统200的固有电感逐渐地接通功率晶体管(未示出)。
在包括大量电池模块的实现中，这些电池模块可以被分组成若干个电池子组件，每个电池子组件包括一个或更多个电池模块，在每对电池子组件之间插入诸如断续器228的另外的断续器。
开关限流路径286形成电池组件的限流器。当接触器230闭合时，在预充电阶段开始时，电池子组件282、284和开关限流路径286形成限流电池源。当接触器234闭合时，电池子组件282、284和开关非限流路径288形成非限流电池源。当然，接触器234、维修开关236、系统熔丝238以及其之间的连接都可以提供低的但可测量的电阻。同样地，电池模块202、204、206、208各自可以具有其自己的输出阻抗，并且因此可能无法以无限电流水平提供系统电压。在本公开内容的上下文中，表述“非限流路径”和“非限流电池源”将被理解为鉴于表述“限流路径”和“限流电池源”的相对术语。
各个BMS 210、212、214、216经由连接218通信上耦接。连接218可以串联地在连续的电池模块202至208之间延伸，或者可替选地可以提供从主模块至从模块的星形连接。第一电池模块202的BMS 210使用连接218来通知其他BMS 212、214、216使预充电阶段开始的通电触发。
在两(2)种不同的情况下，通电触发可以通过用户控制开关被施加至BMS 210。一个用户控制开关是连接至BMS 210的启动按钮240。另一个用户控制开关是充电器242的接触器246，接触器246也连接至BMS 210。充电器242包括用于连接至外部电源，例如连接至110伏AC插座或连接至220伏AC插座(未示出)的插头244。当充电器242连接至外部电源时，接触器246闭合。当电气系统200的用户按下启动按钮242时，通电触发可以以瞬态启动命令的形式被施加至BMS 210。当接触器246闭合时，通电触发可以可替选地以连续充电命令或锁存命令的形式被施加至BMS 210。
在一种实现中，通电触发以启动按钮240或接触器246的干触点闭合的形式被施加，该动作闭合允许来自电池模块202中包含的电池单元的能量馈给并唤醒BMS 210的电力路径。图3是图2的电气系统的局部图，其示出了电池模块的内部细节。在一种实现中，电池模块202、204、206、208都以图3中所示的方式来构造。具体地，图3示出了电池模块202及其与启动按钮240的连接。BMS 210包括开关电源650、处理器652和通信接口250。当BMS 210处于未激活状态时，开关电源650与电池单元222断开，并且因此是惰性的(inert)。当启动按钮240或接触器246闭合时，提供通电触发，开关电源650的内部触点654闭合并允许开关电源650连接至电池单元222。因此，开关电源650变为由电池单元222通电。尽管内部触点654可以再次断开，但是如果释放通电触发，则开关电源650的内部控制逻辑允许BMS 210通过保持与电池单元222的接触而保持在供电状态中。开关电源650使通信接口250和处理器652通电。一旦被通电，处理器652执行下面描述的初始化操作。处理器652使内部线圈656通电以使电连接至连接218的内部触点658闭合。BMS 210的该动作模拟启动按钮240或接触器246的干触点闭合并且有效地使BMS 212内的相应的内部触点例如触点654闭合，用于激活BMS 212。通过该动作，通电触发从BMS 210级联至BMS 212、214和216。更广泛地说，内部触点658的闭合通过连接218在BMS 210、212、214和216之间建立通信。
在一种实现中，第一电池模块202包括激活开关220，对该激活开关220施加上述通电触发。激活开关220可以是不同于BMS 210的物理开关，或者可以替代地被集成到BMS 210内。用于实现通电触发的其他设想的技术包括检测在激活开关220与启动按钮240或接触器246之间流动的电流，或者从启动按钮240或接触器246向激活开关220提供数字信号信息。在相同或另一实现中，通电触发可以通过电子装置(未示出)代替启动按钮240和接触器246被施加至激活开关220，该电子装置包括小的电池(未示出)，例如锂离子手表电池。
在从BMS 210至BMS 212、214、216的连接218上发送的关于通电触发的信息的格式可以与由BMS 210接收到的通电触发的格式不同。在一种实现中，连接218是BMS 210、212、214、216之间的电连接并且BMS 210模拟干触点的闭合，使得BMS 212、214、216可以以与图3的前述描述中所示的方式相同的方式唤醒。在另一种实现中，在连接218上发送的信息可以被实现为数字信号。
由于对第一电池模块202的BMS 210施加通电触发，BMS 210使可操作地连接至第一接触器230的线圈248通电。第一接触器230闭合，有效地闭合开关限流路径286，使得两个电池子组件282、284变得经由包括电阻器232的限流器串联连接，用于对电气系统200进行预充电。电阻器232在预充电阶段期间限制流经电池模块202、204、206、208的电流。电阻器232具有适于通过流经电阻器232的电流耗散在电阻器232中产生的能量的限流值和额定功率。该电流本质上是瞬时的并且随着第四电池模块208的正极端子2244与第一电池模块202的负极端子2261之间的电压达到96V标称系统电压同时对电气系统200的元件的电容(未示出)进行充电而快速地减小。因此，第四电池模块208的正极端子2244与第一电池模块202的负极端子2261之间的可用电压朝向96伏标称系统电压快速地增加。
电池模块202、204、206、208中的至少一个包括通信接口250，该通信接口250由相应的BMS 210、212、214、216控制并且经由系统总线254通信上耦接至电气系统200的系统控制器例如电动交通工具模块(EVM)252。至少一个通信接口250经由系统总线254向EVM 252通知通电触发。如果施加至BMS 210的通电触发是指示电气系统200的启动的瞬态启动命令，则转发至EVM 252的该信息是启动命令的指示的形式，或者如果通电触发是指示电气系统200的电池模块202、204、206和208正在被再充电的连续充电命令或锁存，则转发至EVM252的该信息是充电命令的指示的形式。在系统总线254上转发的指示的格式可以与施加至BMS 210的通电触发的格式不同。一般而言，转发的指示可以包括指示通电触发的性质的二进制信息元素。另有说明，当电气系统200的电池模块202、204、206和208正在被再充电时，该指示不需要连续地存在于系统总线254上。
在电池模块202、204、206、208中，通信接口250可以可操作地连接至相应的BMS210、212、214、216。可替选地，通信接口250可以形成BMS 210、212、214、216的主要部分。由于所有BMS 210、212、214、216互连，并且因为关于通电触发的信息从BMS 210被转发至其他BMS 212、214、216，所以电池模块202、204、206、208中的任何一个可以经由其通信接口250并且经由系统总线254向EVM 252通知通电触发。在一种实现中，EVM 252经由系统254知道由BMS 212、214、216中的每一个对关于通电触发的信息的正确处理。
在一种实现中，EVM 252由电压转换器256例如DC/DC转换器通电，该电压转换器256将96伏的标称系统电压转换为存在于DC引线290与292之间的12伏的控制电压。在操作模式下，在第一接触器230闭合以闭合开关限流路径286之后，电压转换器256快速地向EVM252提供12伏控制电压。转而，EVM 252使可操作地连接至第二接触器234的线圈258通电。该动作闭合第二接触器234，转而闭合断续器228的开关非限流路径288。包括四(4)个电池模块202、204、206、208的两个电池子组件282、284现在准备好在不利用限流器的情况下、以电池模块202、204、206、208的96伏标称系统电压和额定电流向电气系统200输送电力。一旦被通电，EVM 252一般控制电气系统200的各个部件。
一旦EVM 252被通电，就可以发生给线圈258通电以闭合第二接触器234。可替选地，在一种实现中，EVM 252可以等待直到其在系统总线254上接收到关于通电触发的信息，并且在通过给线圈258通电而在不利用限流器的情况下触发电气系统200的通电之前执行各种系统验证任务。在同一或另一实现中，可以在BMS 210、212、214、216中的每一个已经向EVM 252通知其成功初始化之后发生给线圈258通电。在相同或其他实现中，EVM 252可以延迟线圈258的通电直到满足以下条件中的一个或更多个：在通过闭合第一接触器230而闭合开关限流路径286之后已经经过最小时间延迟；在电气系统200的负载侧上在DC引线278、280上在第四电池模块208的正极端子2244与第一电池模块202的负极端子2261之间感测到的电压已达到接近标称系统电压的最小电压阈值、或者流经第一电池子组件282和第二电池子组件284的电流已降至最大电流阈值以下。
在一种实现中，一旦处于“运行”状态，EVM 252可以经由系统总线254向电池模块202的BMS 210发信号以进入关闭序列。可替选地，EVM 252可以从BMS 210接收信号并且进入关闭序列。EVM 252在关闭序列的结束时使线圈258断电，导致第二接触器234的断开以及EVM 252上的控制电压的去除。
在所示的实现中，电气系统200还包括具有马达控制模块(MCM)128和马达130的附加部件。MCM 128通过在DC引线294与292之间提供的控制电压通电以用于在MCM 128中发生的逻辑操作，并且通过经由DC引线278和280的标称系统电压通电以用于向马达130的电力输送。马达130可以是额定操作在标称系统电压处的DC马达。可替选地，马达130可以是在由MCM 128的逆变器提供的AC电压下操作的AC马达，例如三相AC马达或多相AC马达。在稍后的附图中示出了逆变器的示例。EVM 252经由驱动总线260向MCM 128提供命令以基于由用户提供并且在EVM 252处接收的节流命令来控制马达130的操作，例如用于马达130的加速和减速。在一种实现中，当通电触发是指示充电器242连接至外部电源以对电池模块202、204、206、208再充电的连续启动命令的形式时，EVM 252可以避免经由驱动总线260向MCM 128发送任何可能导致马达130的操作的命令。
在一种实现中，当马达130受到制动力时，其可以将电力返回至MCM 128。转而，MCM128将接收到的电力转换为施加的标称系统电压以对电池模块202、204、206、208再充电。在电气系统200被集成在混合动力交通工具中的实现中，当内燃机(未示出)机械地驱动马达130时，马达130可以将电力返回至MCM 128。
在所示的实现中，电气系统200的其他部件包括由DC引线290、292上的控制电压供电并且经由系统总线254与EVM 252通信上耦接的仪表组262。仪表组262可以例如显示关于电池组件的当前电荷的信息以及其他有用信息例如当前环境温度、一天中的时间等。在图2的电气系统200中还包括驻车制动模块(PBM)264、可操作地连接至EVM 252以用于提供激活交通工具推进的授权并且向EVM 252提供紧急或停止命令的交通工具防盗模块(VIM)266、可以由电气系统200的用户操作以用于向EVM 252提供紧急停止命令的紧急停止开关268例如摩托车上的常规“红色按钮”、可以由电气系统200的用户操作以用于经由EVM 252控制经由危险继电器线圈272接通闪光危险灯的危险开关270。在一种实现中，当危险开关270被用来接通闪光危险灯时，关闭序列的变型可以包括保持线圈258通电，使得EVM 252保持通电并且使危险继电器线圈272保持通电直到危险开关270去除其命令。
连接至被集成电气系统200的交通工具的交通工具钥匙(未示出)的钥匙开关274被设置为通过在交通工具开关不存在时断开DC引线290与294之间的连接来防止用控制电压为MCM 128供电。该交通工具钥匙还可以连接至VIM 266并且附接至用户，使得交通工具将在用户从交通工具掉落时停止。在交通工具钥匙保持附接至交通工具的情况下，MCM 128可以定期地向EVM 252发送连续性消息例如心跳消息。对于一些应用，次级电压转换器276可以提供辅助电压，特别是但不仅仅是提供高于控制电压的辅助电压例如13.5伏，以用于为要求苛刻的配件例如辅助电动助力转向(未示出)供电。
图4是图2的电气系统的具有AC马达控制模块(MCM)600和AC马达606的实现的另一局部图。图4示出了具有输入电容器610、处理器602和用于驱动AC马达606的逆变器604的MCM 600。在预充电阶段期间，输入电容器610最初在标称系统电压下充电。处理器602由电压转换器256在DC引线294、292上的12伏电压下供电，而逆变器在DC引线278、280上的96伏下被供电。处理器602经由驱动总线260接收来自EVM 252的命令以控制马达606的操作。处理器602又将这些命令转换为施加至逆变器604的晶体管T1-T6的栅极G1-G6的控制信号。如图4中所示，逆变器604还包括用于使在接通和断开晶体管T1-T6时发生的瞬态过电压衰减的续流二极管D1-D6。AC马达606具有以星形布置连接至中性点608的三(3)个相A、B和C，相A、B和C中的每一个连接在晶体管T1-T6中的相应对之间。来自电池模块202、204、206、208的96伏电力由逆变器604转换为施加至AC马达606的三个相A、B和C的三相AC电压。
图5是电池管理系统(BMS)的有限状态图。在一种实现中，图5中所示的有限状态图300适用于第一电池模块202的BMS 210。在同一或另一实现中，有限状态图300也适用于BMS212、214和216。图300示出了BMS 210的许多可能的状态变化。在一种实现中，图300中示出的状态是BMS 210的软件状态。考虑到图2及其描述，将最好地理解这些状态的以下描述。
当电气系统200未正操作(即，未由用户接通)时并且当充电器242未连接至外部电源时，BMS 210的初始状态是“断开”状态302。BMS 210在断开状态302中没有被供电。在该初始状态下，电池模块202、204、206、208可以被充电、部分地被充电或不被充电。
当启动按钮240或接触器246中的一个将通电触发施加至BMS 210时，BMS 210在电气系统200的唤醒状态下从断开状态302转变至“初始化”状态304。现在通电并唤醒，BMS210在处于初始化状态304时执行系统验证任务。由BMS 210进行的验证中的一个可以包括经由连接218与其他BMS 212、214和216的通信的确认。由在处于初始化状态304时的BMS210执行的任务中的任何故障都使BMS 210移动至“关闭”状态314，这在下文中描述。在关闭状态314的任务完成之后，BMS 210终止其处理功能、切断电池单元222之间的连接并返回至断开状态302。
当BMS 210经由系统总线254接收电气系统200连接至计算机或类似设备(未示出)的指示时，可以存在唤醒状态，在这种情况下BMS 210从初始化状态304转变至用于接收固件更新或校准更新的“引导加载程序”状态306。一旦更新完成，BMS 210通常返回至断开状态302。
可替选地，当以上述方式中的一种方式将通电触发施加至BMS 210时，可以存在唤醒状态，之后BMS 210移动至“预充电”状态308。在预充电状态308下，BMS 210使线圈248通电以闭合接触器230，从而闭合断续器228的开关限流路径286一段时间，通常直到最小时间段到期或者直到流经电池模块202、204、206、208和流经电阻器232的电流降至预定值以下为止。代替电流测量，还设想电池模块202的电压测量或若干电池模块202、204、206、208的电压测量以用于确定BMS 210何时准备好移动至下一个状态。此后，如果通电触发是指示电气系统200的电池模块202、204、206和208正被再充电的连续充电命令，则BMS 210可以从预充电状态308移动至“充电”状态310。可替选地，如果通电触发是指示电气系统200的启动的瞬态启动命令，则BMS 210可以移动至“运行”状态312。在一种实现中，BMS 210从预充电状态308至充电状态310或至运行状态312的状态改变的时序可以至少部分地通过经由系统总线254从EVM 252接收的信号来控制。在充电状态310下或在运行状态312下，BMS 210使线圈248断电以断开接触器230，从而断开断续器228的开关限流路径286。
如果BMS 210在处于预充电状态308时经由系统总线254接收电气系统连接至固件更新源或校准更新源的指示，则BMS 210可以从预充电状态308移动至引导加载程序状态306。
已经进入充电状态310，只要充电器242连接至外部电源并且施加通电触发，BMS210就可以保持在该状态下。当BMS 210处于充电状态310时，可以发生电池模块202、204、206、208的涓流充电。在充电器242断开之后，BMS 210移动至关闭状态314，在关闭状态314期间BMS 210在系统总线254上将断开指示发送至EVM 252，然后移动至断开状态302。
在电气系统200启动之后已经进入运行状态312，只要电气系统200没有被用户或被异常状况停止，BMS 210就可以保持在该状态下。在混合动力交通工具实现中，在该实现中马达130被配置成在受到制动力时将电力返回至MCM 128(或至MCM 600)并且MCM 128被配置成将接收到的电力转换为被施加的标称系统电压以对电池模块202、204、206、208再充电，在电池模块202、204、206、208通过马达130的动作再充电时BMS 210可以采用“再生”状态316。当马达130停止对电气系统312再充电时，BMS 210返回至运行状态312。BMS 210可以在电气系统200的操作期间在运行状态312与再生状态316之间重复地交替。当由用户或由异常状况使电气系统200停止时，BMS 210移动至关闭状态314，在关闭状态314期间，如果首先由BMS 210检测到停止或异常状况，则BMS 210可以在系统总线254上向EVM 252发送断开指示，并且然后移动至断开状态302。
当BMS 210处于先前描述的状态中的任何一个时，最终可以由电气系统200的各个部件或由用户检测异常状况。可以由BMS 210或由其他BMS 212、214或216中的一个来检测异常状况。如果由BMS 210检测到异常状况，则BMS 210可以经由系统总线254通知EVM 252。也可以直接地由EVM 252或由VIM 266、紧急停止开关268或危险开关270的动作检测异常状况。还可以由MCM 128检测异常状况，该MCM 128又经由驱动总线260向EVM 252提供信息。BMS 210经由系统总线254被通知由EVM 252或者由BMS 212、214或216检测到的异常状况。在一种实现中，BMS 210、212、214、216中的一个或更多个可以被配置成检测相应电池模块202、204、206、208的异常电压和/或温度，或者流经其的过量电流。可以设想其他异常状况的源的使用，包括例如控制电压的传感器和/或标称系统电压的传感器、耦接至马达130以用于检测马达130的温度的传感器等。
在检测到异常状况时，BMS 210的状态在图5中被示出为“任何”状态318。一些异常状况并不严重并且仅需要记录在BMS 210的日志中以便在稍后时间进行故障排除。这样的异常状况的可能示例包括但不限于流经电池模块202、204、206、208的电流水平超过第一电流阈值，或者电池模块202、204、206、208的温度超过第一温度阈值。异常状况也可能与电池模块202、204、206、208的异常低温或电压相关。当检测到低严重性的异常状况时，BMS 210移动至“故障”状态320并且记录关于异常状况的信息。然后，BMS 210返回至被示出为“任何先前”状态322的先前状态。在一种实现中，BMS 210在返回至运行状态320之前可以经由系统总线254向EVM 252发送信号使得EVM 252知道异常状况。然而，如果检测到的异常状况具有高严重性，例如当异常状况可能导致电气系统200的损坏或不安全操作时，则BMS 210移动至“错误”状态324。这样的错误状况的可能示例包括但不限于流经电池模块202、204、206、208的电流水平超过大于第一电流阈值的第二电流阈值，或者电池模块202、204、206、208的温度超过大于第一温度阈值的第二温度阈值。错误状况还可以与电池模块202、204、206、208的异常低温或电压相关。BMS 210的日志记录关于异常状况的信息以用于故障排除目的。在一种实现中，BMS 210可以经由系统总线254向EVM 252发送信号，使得向EVM 252通知异常状况。然后，BMS 210移动至关闭状态314，接着是断开状态302。
BMS 210在关闭状态314下的操作的细节可以根据进入该状态的原因而变化。电气系统200的关闭可以由BMS 210、由EVM 252或由电气系统200的向BMS 210或向EVM 252转发错误指示的另一部件来发起。如果BMS 210发起电气系统200的关闭，则BMS 210向EVM 252提供关闭指示。如果EVM 252发起电气系统200的关闭，则EVM 252向BMS 210提供关闭指示。在一种实现中，当BMS 210处于关闭状态314时，可以在BMS 210与EVM 252之间交换多个信号。当电池模块202的所有活动准备好终止时，BMS 210离开关闭状态314并且进入断开状态302。
图6是电动交通工具模块(EVM)的有限状态图。图6中所示的有限状态图400适用于EVM 252。图400示出了EVM 252的大多数可能的状态变化。在一种实现中，在图400中示出的状态是EVM 252的软件状态。考虑到图2及其描述，将最好地理解这些状态的以下描述。
当电气系统200未在操作(即，未由用户接通)时并且当充电器242未连接至外部电源时，EVM 252的初始状态是“断开”状态402。在电气系统200唤醒时，EVM 252从断开状态402转变至“初始化”状态404。EVM 252在处于初始化状态404时执行系统验证任务。当处于初始化状态404时由EVM 252执行的任务中的任何故障使EVM 252移动至“关闭”状态412，这在下文中描述。在关闭状态412的任务完成之后，EVM 252返回至断开状态402。
当EVM 252经由系统总线254接收电气系统200连接至计算机或类似设备(未示出)的指示时，可以存在唤醒状态，在这种情况下EVM 252从初始化状态404转变至用于接收软件更新、固件更新或校准更新的“引导加载程序”状态406。一旦更新完成，EVM 252通常返回至断开状态402。
可替选地，唤醒状态可以是施加至BMS 210的通电触发以及在BMS 210中和在电池模块202、204、206、208中所产生的操作的结果。EVM 252当在断续器228中的开关限流路径286闭合之后不久，变成由电压转换器256基本上以控制电压供电时进入初始化状态404。EVM 252当其经由系统总线254从BMS 210、212、214、216中的一个接收到关于通电触发的信息时从初始化状态404移动至“充电”状态408或者移动至“运行”状态410。在一种实现中，EVM 252在移动至充电状态408或运行状态410之前等待直到所有BMS 210、212、214、216已经报告了其成功初始化。EVM 252根据通电触发的性质从初始化状态404移动至充电状态408或者移动至运行状态410。如果通电触发是指示电气系统200的电池模块202、204、206和208正在被再充电的连续充电命令，则EVM 252移动至充电状态408。如果通电触发是指示电气系统200的启动的瞬态启动命令，则EVM 252移动至运行状态410。在一种实现中，当交通工具钥匙被旋转并锁定在交通工具钥匙芯(未示出)的“行驶”位置中以闭合钥匙开关274时，EVM 252可以进入运行状态410。无论是处于充电状态408还是处于运行状态410，EVM252都使线圈258通电以闭合接触器234，从而闭合断续器228的开关非限流路径288。线圈258将保持通电直到电气系统200关闭。在断续器228的开关非限流路径288闭合之后，EVM252经由系统总线254向BMS 210发送信号以允许电池模块202、204、206、208的充电或者以允许电气系统200的运行。作为响应，BMS 210根据从EVM 252接收到的信号的性质从其预充电状态308移动至其充电状态310或移动至其运行状态312。
已经进入充电状态408，只要充电器242连接至外部电源并且将通电触发施加至BMS 210，EVM 252就可以保持在该状态下。在充电器242断开之后，作为在BMS 210的关闭状态314中执行的任务的一部分，BMS 210经由系统总线254将断开指示转发至EVM 252。EVM252移动至关闭状态412，这在下文中描述。在关闭状态412的任务完成之后，EVM 252返回至断开状态402。
在电气系统200的启动之后已经进入运行状态410，只要电气系统200没有被用户或被异常状况停止，EVM 252就可以保持在该状态下。当电气系统200被用户或被异常状况停止时，EVM 252移动至关闭状态412并且然后移动至断开状态402。如果首先由BMS 210检测到停止或异常状况，则EVM 252在系统总线254上接收到来自BMS 210的断开指示之后可以进入关闭状态412。
当EVM 252处于先前描述的状态中的任何一种状态时，最终可以由电气系统200的各个部件或由用户检测异常状况。在图5的前述描述中描述了可能导致检测到异常状况的事件。如果由BMS 201、212、214、216中的一个检测到异常状况，则经由系统总线254将关于异常状况的信息，例如以断开指示的形式转发至EVM 252。
在检测到异常状况时，EVM 252的状态在图6中被示出为“任何”状态414。一些异常状况并不严重并且仅需要记录在EVM 252的日志中以便在稍后时间进行故障排除。当检测到低严重性的异常状况时，EVM 252移动至故障状态“416”并且记录关于异常状况的信息。然后，EVM 252返回至被示出为“任何先前”状态418的先前状态。根据使EVM 252移动至故障状态416的异常状况的类型，EVM 252可以在使经由驱动总线260发送至MCM 128的命令的限制的改变的情况下返回至运行状态410，以便控制马达130的有限性能；当检测到电池模块202、204、206、208的低电压状况时可以例如应用这样的改变。然而，如果检测到的异常状况具有高严重性，例如当异常状况可能导致电气系统200的损坏或不安全操作时，则EVM 252移动至“错误”状态420。EVM 252的日志记录关于异常状况的信息以用于故障排除目的，然后移动至关闭状态412，接着是断开状态402。
当用户激活紧急停止开关268以停止电气系统200时，“紧急停止”状态422也可以跟随任何先前状态414。同样地，导致钥匙开关274断开的交通工具钥匙从交通工具中移除将使MCM 128与控制电压断开，并且该事件将例如通过检测来自MCM 128的信号的丢失由EVM 252检测到，并且使EVM 252进入紧急停止状态422。关闭状态412和断开状态402也跟随紧急停止状态422。
EVM 252在关闭状态412下的操作的细节可以根据进入该状态的原因而变化。电气系统200的关闭可以由BMS 210、由EVM 252或由电气系统200的向BMS 210或向EVM 252转发错误指示的另一部件启动。如果BMS 210启动电气系统200的关闭，则BMS 210向EVM 252提供关闭指示。如果EVM 252启动电气系统200的关闭，则EVM 252向BMS 210提供关闭指示。在一种实现中，当EVM 252处于关闭状态412时，可以在BMS 210与EVM 252之间交换多个信号。当电气系统200的所有部件中的活动准备好终止时，EVM 252使线圈258断电并离开关闭状态412并且进入断开状态402。
图7是用于使根据一种实现的图2的电气系统通电的方法的逻辑图。图7中所示的序列包括多个操作，所述多个操作中的一些操作可以以可变顺序执行，所述操作中的一些操作可以同时执行，以及所述操作中的一些操作是可选的。
当通电触发被施加至图2的示例中的包括电池模块202、204的第一电池子组件282时，序列在操作500处启动。响应于通电触发，在操作502处，第一电池子组件282经由断续器228的开关限流路径286被串联连接至包括电池模块206、208的第二电池子组件284。在操作504处，可以通过电压转换器256将由第一电池子组件282和第二电池子组件284提供的标称系统电压转换为控制电压。在操作506处，可能以控制电压使系统控制器例如EVM 252通电。然后，在操作510处，第一电池子组件282和第二电池子组件284经由断续器228的开关非限流路径288串联连接。该操作510可以紧接着跟随操作506，或者可以跟随操作508，该操作508包括电气系统200等待以下条件中的至少一个：在经由开关限流路径286连接第一电池子组件282和第二电池子组件284之后已经经过最小时间延迟、电气系统200验证由第一电池子组件282和第二电池子组件284提供最小组合电压、或者电气系统200验证流经第一电池子组件282和第二电池子组件284的电流小于最大值。在一个实现中，操作508的验证由BMS 210、212、214、216中的一个或更多个来执行。
在操作510处经由开关非限流路径288连接第一电池子组件282和第二电池子组件284之后，在操作512处，第一电池子组件282与第二电池子组件284之间的开关限流路径286断开。操作514考虑在操作500处施加的通电触发是启动命令还是充电命令。如果通电触发是启动命令，则在操作516处将启动指示转发至系统控制器。在操作518处，利用控制电压使马达控制器例如MCM 128通电。在操作520处，随后以标称电压将电力从马达控制器输送至马达。如果通电触发是充电命令，则在操作522处将充电指示转发至系统控制器。在操作524处，对第一电池子组件282和第二电池子组件284进行充电。然后，电气系统200可以保持在其当前状态下直到关闭为止。
根据本技术的一些非限制性实现实现的电气系统和用于使电气系统通电的方法可以如下表示，以编号的条款呈现。
条款
[条款1]一种电气系统，包括：
第一电池子组件；
第二电池子组件；
断续器，其适于串联连接所述第一电池子组件和所述第二电池子组件，所述断续器包括与开关非限流路径并联的开关限流路径；以及
系统控制器，其电连接至所述第一电池子组件并且电连接至所述第二电池子组件；以及
所述第一电池子组件适于在通电触发被施加至所述电气系统时使所述开关限流路径闭合；以及
所述系统控制器适于在由所述第一电池子组件和所述第二电池子组件通电时使所述开关非限流路径闭合。
[条款2]根据条款1所述的电气系统，还包括：
第一线圈和所述开关限流路径的第一接触器，所述第一电池子组件适于使所述第一线圈通电以用于闭合所述第一接触器和所述开关限流路径；以及
第二线圈和所述开关非限流路径的第二接触器，所述系统控制器适于使所述第二线圈通电以用于闭合所述第二接触器和所述开关非限流路径。
[条款3]根据条款1或2中任一条款所述的电气系统，其中，所述断续器还包括维修开关。
[条款4]根据条款1至3中任一条款所述的电气系统，其中，所述限流路径包括电阻器，所述电阻器适于限制在所述第一电池子组件与所述第二电池子组件之间流动的电流并且具有适于消散由流经所述电阻器的电流引起的能量的额定功率。
[条款5]根据条款1至4中任一条款所述的电气系统，其中：
所述第一电池子组件包括串联连接至第二电池模块的第一电池模块；以及
所述第二电池子组件包括串联连接至第四电池模块的第三电池模块。
[条款6]根据条款5所述的电气系统，其中：
所述第一电池模块包括可操作地连接至激活开关的第一电池管理系统BMS，所述通电触发被施加至所述激活开关。
[条款7]根据条款5或6中任一条款所述的电气系统，其中：
所述第二电池模块包括第二BMS；
所述第三电池模块包括第三BMS；以及
所述第四电池模块包括第四BMS。
[条款8]根据条款7所述的电气系统，其中：
所述第一BMS适于将所述通电触发级联至所述第二BMS；
所述第二BMS适于将所述通电触发级联至所述第三BMS；
所述第三BMS适于将所述通电触发级联至所述第四BMS；以及
所述第一BMS、所述第二BMS、所述第三BMS和所述第四BMS中的至少一个通信上耦接至所述系统控制器并且适于向所述系统控制器通知所述通电触发。
[条款9]根据条款8所述的电气系统，其中，所述第一BMS、所述第二BMS、所述第三BMS和所述第四BMS中的至少一个适于检测异常状况并且向所述系统控制器通知所述异常状况。
[条款10]根据条款9所述的电气系统，其中，所述第一BMS、所述第二BMS、所述第三BMS和所述第四BMS中的至少一个适于记录所述异常状况的日志。
[条款11]根据条款8至10中任一条款所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于检测异常状况并且向所述第一BMS、所述第二BMS、所述第三BMS和所述第四BMS中的至少一个通知所述异常状况。
[条款12]根据条款11所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于记录所述异常状况的日志。
[条款13]根据条款9至12中任一条款所述的电气系统，其中，所述异常状况选自：所述第一电池模块、所述第二电池模块、所述第三电池模块和所述第四电池模块中的一个或更多个的异常电压；所述第一电池模块、所述第二电池模块、所述第三电池模块和所述第四电池模块中的一个或更多个的异常温度；由所述电气系统供电的马达的异常温度；流经所述第一电池模块、所述第二电池模块、所述第三电池模块和所述第四电池模块中的一个或更多个的过量水平的电流；检测到用户激活紧急停止开关；以及检测到用户激活危险开关
[条款14]根据条款9至13中任一条款所述的电气系统，其中，所述电气系统适于在所述异常状况是严重异常状况时，断开所述开关非限流路径以关闭所述电气系统。
[条款15]根据条款1至14中任一条款所述的电气系统，其中：
所述第一电池子组件和所述第二电池子组件中的每一个的最大操作电压各自小于高电压限制；以及
在所述开关非限流路径闭合时，所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的组合电压大于所述高电压限制。
[条款16]根据条款15所述的电气系统，其中，所述高电压限制是60伏。
[条款17]根据条款1至16中任一条款所述的电气系统，其中，所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的组合电压是96伏。
[条款18]根据条款1至17中任一条款所述的电气系统，其中，所述第一电池子组件和所述第二电池子组件在串联连接时提供标称系统电压。
[条款19]根据条款18所述的电气系统，还包括：
电压转换器，其适于将所述标称系统电压转换为控制电压，所述标称系统电压大于所述控制电压；
其中，所述系统控制器适于用所述控制电压通电。
[条款20]根据条款19所述的电气系统，还包括：
马达；以及
马达控制器，其适于用所述控制电压通电，并且以所述标称系统电压将来自所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电力输送至所述马达。
[条款21]根据条款20所述的电气系统，其中：
所述马达是交流马达；以及
所述马达控制器是交流马达控制器，所述交流马达控制器还包括逆变器，所述逆变器适于将所述标称系统电压转换为交流电压，并且以所述交流电压将来自所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电力输送至所述交流马达。
[条款22]根据条款21所述的电气系统，其中：
所述交流马达是多相马达；以及
所述逆变器适于以多相交流电压将来自所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电力输送至所述多相马达。
[条款23]根据条款20至22中任一条款所述的电气系统，其中：
所述马达适于在制动力施加至所述马达时，将电力输送至所述马达控制器；以及
所述马达控制器适于在所述制动力施加至所述马达时，将电力输送至所述第一电池子组件和所述第二电池子组件。
[条款24]根据条款1至23中任一条款所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于在满足条件时闭合所述开关非限流路径，所述条件选自以下中的至少一个：在所述开关限流路径闭合之后已经经过最小时间延迟；由所述第一电池子组件和所述第二电池子组件提供的电压已经达到最小电压阈值；以及流经所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电流已经降至最大电流阈值以下。
[条款25]根据条款1至24中任一条款所述的电气系统，还包括可操作地连接至所述第一电池子组件的启动按钮，所述启动按钮适于提供用于启动所述电气系统的所述通电触发。
[条款26]根据条款1至24中任一条款所述的电气系统，还包括可操作地连接至所述第一电池子组件的充电器开关，所述充电器开关适于提供所述通电触发并且输送用于对所述第一电池子组件和所述第二电池子组件进行充电的电力。
[条款27]根据条款1至26中任一条款所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于在所述开关非限流路径闭合时向所述第一电池子组件发信号，并且其中，所述第一电池子组件适于响应于接收到信号断开所述开关限流路径。
[条款28]根据条款27所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于断开所述开关非限流路径以关闭所述电气系统。
[条款29]一种包括根据条款1至28中任一条款所述的电气系统的交通工具，所述交通工具是电动交通工具或混合动力交通工具。
[条款30]一种用于使电气系统通电的方法，包括：
将通电触发施加至第一电池子组件；
响应于所述通电触发，经由限流路径将所述第一电池子组件串联连接至第二电池子组件；
输送来自所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电力以使系统控制器通电；以及
一旦所述系统控制器被通电，经由非限流路径将所述第一电池子组件串联连接至所述第二电池子组件。
[条款31]根据条款30所述的方法，其中，所述第一电池子组件和所述第二电池子组件在串联连接时提供标称系统电压。
[条款32]根据条款31所述的方法，还包括：
将所述标称系统电压转换为控制电压，所述标称系统电压大于所述控制电压；以及
用所述控制电压使所述系统控制器通电。
[条款33]根据条款32所述的方法，其中，所述电气系统包括马达和马达控制器，所述方法还包括：
用所述控制电压使所述马达控制器通电；以及
以所述标称系统电压将电力从所述马达控制器输送至所述马达。
[条款34]根据条款33所述的方法，其中，所述马达是交流马达，所述方法还包括：
用所述控制电压使所述马达控制器通电；
将所述标称系统电压转换为交流电压；以及
以所述交流电压将电力从所述马达控制器输送至所述交流马达。
[条款35]根据条款34所述的方法，其中：
所述交流马达是多相马达；以及
所述电力以多相交流电压被输送至所述多相马达。
[条款36]根据条款30至35中任一条款所述的方法，其中：
所述第一电池子组件包括串联连接至第二电池模块的第一电池模块；以及
所述第二电池子组件包括串联连接至第四电池模块的第三电池模块。[条款37]根据条款36所述的方法，其中，所述通电触发被施加至所述第一电池模块，所述方法还包括将所述通电触发从所述第一电池模块连续地级联至所述第二电池模块、所述第三电池模块和所述第四电池模块。
[条款38]根据条款36或37所述的方法，其中，由所述第一电池模块控制将所述第一电池子组件连接至所述第二电池子组件。
[条款39]根据条款30至38中任一条款所述的方法，其中，所述限流路径与所述非限流路径并联，所述方法还包括闭合与所述限流路径和所述非限流路径串联的维修开关。
[条款40]根据条款30至39中任一条款所述的方法，其中：
所述通电触发是启动命令；
所述第一电池子组件或所述第二电池子组件将所述启动命令的指示转发至所述系统控制器；以及
所述系统控制器响应于所述启动命令的指示控制所述电气系统的操作。
[条款41]根据条款40所述的方法，其中，所述启动命令是瞬态命令。
[条款42]根据条款30至39中任一条款所述的方法，其中：
所述通电触发是充电命令；
所述第一电池子组件或所述第二电池子组件将所述充电命令的指示转发至所述系统控制器；以及
所述系统控制器响应于所述充电命令的指示控制所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的充电。
[条款43]根据条款42所述的方法，其中，所述充电命令是连续命令。
[条款44]根据条款30至43中任一条款所述的方法，其中，经由所述非限流路径将所述第一电池子组件串联连接至所述第二电池子组件被延迟直到满足条件，所述条件选自以下中的至少一个：在经由所述限流路径连接所述第一电池子组件和所述第二电池子组件之后已经经过最小时间延迟；在所述电气系统的负载侧上感测到的电压已经达到最小电压阈值；以及流经所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电流已经降至最大电流阈值以下。
[条款45]根据条款30至44中任一条款所述的方法，还包括在经由所述非限流路径连接所述第一电池子组件和所述第二电池子组件之后切断所述第一电池子组件与所述第二电池子组件之间的所述限流路径。
[条款46]根据条款45所述的方法，还包括断开所述非限流路径以关闭所述电气系统。
[条款47]一种电气系统，包括：
电池组件；
限流器；以及
第一电池管理系统(BMS)，其适于在预充电阶段开始时利用所述限流器使所述电池组件给所述电气系统通电，以及在所述预充电阶段完成之后不利用所述限流器使所述电池组件给所述电气系统通电。
[条款48]一种用于使电气系统通电的方法，包括：
将通电触发施加至所述电气系统；
响应于所述通电触发，在预充电阶段期间从限流电池源给所述电气系统通电；以及
在所述预充电阶段完成之后，从非限流电池源给所述电气系统通电。
[条款49]一种电气系统，包括：
第一电池模块，其包括至少一个第一电池单元、第一电池管理系统(BMS)和第一BMS开关电源，在所述第一BMS处于未激活状态时将所述至少一个第一电池单元和所述第一BMS开关电源断开，在所述第一BMS处于供电状态时将所述至少一个第一电池单元和所述第一BMS开关电源连接；
第二电池模块，其能够电连接至所述第一电池模块，所述第二电池模块包括至少一个第二电池单元、第二BMS和第二BMS开关电源，在所述第二BMS处于未激活状态时将所述至少一个第二电池单元和所述第二BMS开关电源断开，在所述第二BMS处于供电状态时将所述至少一个第二电池单元和所述第二BMS开关电源连接；以及
用户控制开关，其适于使所述至少一个第一电池单元连接至所述第一BMS开关电源以用于使所述第一BMS通电，并且将所述第一BMS从所述未激活状态变为所述供电状态；
所述第一BMS适于使所述至少一个第二电池单元连接至所述第二BMS开关电源以用于使所述第二BMS通电，并且在所述第一BMS处于所述供电状态时将所述第二BMS从所述未激活状态变为所述供电状态；
所述第一BMS还适于闭合串联地处于所述第一电池模块与所述第二电池模块之间的限流路径，以便一旦建立所述第一BMS与所述第二BMS之间的通信就启动所述电气系统的预充电阶段。
[条款50]根据条款49所述的电气系统，其中，所述第一BMS还适于在闭合所述限流路径之前执行初始验证。
[条款51]根据条款50所述的电气系统，其中，所述初始验证包括所述第一BMS与所述第二BMS之间的通信的确认。
对本领域技术人员而言，对本技术的上述实现的修改和改进会变得明显。前述描述旨在是示例性的而非限制性的。

Claims (46)

1.一种电气系统，包括：
第一电池子组件；
第二电池子组件；
断续器，其适于串联连接所述第一电池子组件和所述第二电池子组件，所述断续器包括与开关非限流路径并联的开关限流路径；以及
系统控制器，其电连接至所述第一电池子组件并且电连接至所述第二电池子组件；以及
所述第一电池子组件适于在通电触发被施加至所述第一电池子组件时使所述开关限流路径闭合；以及
所述系统控制器适于在由所述第一电池子组件和所述第二电池子组件通电时使所述开关非限流路径闭合。
2.根据权利要求1所述的电气系统，还包括：
第一线圈和所述开关限流路径的第一接触器，所述第一电池子组件适于使所述第一线圈通电以用于闭合所述第一接触器和所述开关限流路径；以及
第二线圈和所述开关非限流路径的第二接触器，所述系统控制器适于使所述第二线圈通电以用于闭合所述第二接触器和所述开关非限流路径。
3.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述断续器还包括维修开关。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电气系统，其中，所述开关限流路径包括电阻器，所述电阻器适于限制在所述第一电池子组件与所述第二电池子组件之间流动的电流并且具有适于消散由流经所述电阻器的电流引起的能量的额定功率。
5.根据权利要求1所述的电气系统，其中：
所述第一电池子组件包括串联连接至第二电池模块的第一电池模块；以及
所述第二电池子组件包括串联连接至第四电池模块的第三电池模块。
6.根据权利要求5所述的电气系统，其中：
所述第一电池模块包括可操作地连接至激活开关的第一电池管理系统BMS，所述通电触发被施加至所述激活开关。
7.根据权利要求6所述的电气系统，其中：
所述第二电池模块包括第二BMS；
所述第三电池模块包括第三BMS；以及
所述第四电池模块包括第四BMS。
8.根据权利要求7所述的电气系统，其中：
所述第一BMS适于将所述通电触发级联至所述第二BMS；
所述第二BMS适于将所述通电触发级联至所述第三BMS；
所述第三BMS适于将所述通电触发级联至所述第四BMS；以及
所述第一BMS、所述第二BMS、所述第三BMS和所述第四BMS中的至少一个通信上耦接至所述系统控制器并且适于向所述系统控制器通知所述通电触发。
9.根据权利要求8所述的电气系统，其中，所述第一BMS、所述第二BMS、所述第三BMS和所述第四BMS中的至少一个适于检测异常状况并且向所述系统控制器通知所述异常状况。
10.根据权利要求9所述的电气系统，其中，所述第一BMS、所述第二BMS、所述第三BMS和所述第四BMS中的至少一个适于记录所述异常状况的日志。
11.根据权利要求8所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于检测异常状况并且向所述第一BMS、所述第二BMS、所述第三BMS和所述第四BMS中的至少一个通知所述异常状况。
12.根据权利要求11所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于记录所述异常状况的日志。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的电气系统，其中，所述异常状况选自：所述第一电池模块、所述第二电池模块、所述第三电池模块和所述第四电池模块中的一个或更多个的异常电压；所述第一电池模块、所述第二电池模块、所述第三电池模块和所述第四电池模块中的一个或更多个的异常温度；由所述电气系统供电的马达的异常温度；流经所述第一电池模块、所述第二电池模块、所述第三电池模块和所述第四电池模块中的一个或更多个的过量水平的电流；检测到用户激活紧急停止开关；以及检测到用户激活危险开关。
14.根据权利要求9至12中任一项所述的电气系统，其中，所述电气系统适于在所述异常状况是严重异常状况时，断开所述开关非限流路径以关闭所述电气系统。
15.根据权利要求1所述的电气系统，其中：
所述第一电池子组件和所述第二电池子组件中的每一个的最大操作电压各自小于高电压限制；以及
在所述开关非限流路径闭合时，所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的组合电压大于所述高电压限制。
16.根据权利要求15所述的电气系统，其中，所述高电压限制是60伏。
17.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的组合电压是96伏。
18.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述第一电池子组件和所述第二电池子组件在串联连接时提供标称系统电压。
19.根据权利要求18所述的电气系统，还包括：
电压转换器，其适于将所述标称系统电压转换为控制电压，所述标称系统电压大于所述控制电压；
其中，所述系统控制器适于用所述控制电压通电。
20.根据权利要求19所述的电气系统，还包括：
马达；以及
马达控制器，其适于用所述控制电压通电并且以所述标称系统电压将来自所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电力输送至所述马达。
21.根据权利要求20所述的电气系统，其中：
所述马达是交流马达；以及
所述马达控制器是交流马达控制器，所述交流马达控制器还包括逆变器，所述逆变器适于将所述标称系统电压转换为交流电压并且以所述交流电压将来自所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电力输送至所述交流马达。
22.根据权利要求21所述的电气系统，其中：
所述交流马达是多相马达；以及
所述逆变器适于以多相交流电压将来自所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电力输送至所述多相马达。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的电气系统，其中：
所述马达适于在制动力被施加至所述马达时，将电力输送至所述马达控制器；以及
所述马达控制器适于在所述制动力被施加至所述马达时，将电力输送至所述第一电池子组件和所述第二电池子组件。
24.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于在满足条件时闭合所述开关非限流路径，所述条件选自以下中的至少一个：在所述开关限流路径闭合之后已经经过最小时间延迟；由所述第一电池子组件和所述第二电池子组件提供的电压已经达到最小电压阈值；以及流经所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电流已经降至最大电流阈值以下。
25.根据权利要求1所述的电气系统，还包括可操作地连接至所述第一电池子组件的启动按钮，所述启动按钮适于提供用于启动所述电气系统的所述通电触发。
26.根据权利要求1所述的电气系统，还包括可操作地连接至所述第一电池子组件的充电器开关，所述充电器开关适于提供所述通电触发并且输送用于对所述第一电池子组件和所述第二电池子组件进行充电的电力。
27.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于在所述开关非限流路径闭合时向所述第一电池子组件发信号，并且其中，所述第一电池子组件适于响应于接收到信号断开所述开关限流路径。
28.根据权利要求27所述的电气系统，其中，所述系统控制器适于断开所述开关非限流路径以关闭所述电气系统。
29.一种包括根据权利要求1所述的电气系统的交通工具，所述交通工具是电动交通工具或混合动力交通工具。
30.一种用于使电气系统通电的方法，包括：
将通电触发施加至第一电池子组件；
响应于所述通电触发，经由限流路径将所述第一电池子组件串联连接至第二电池子组件；
输送来自所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电力以使系统控制器通电；以及
一旦所述系统控制器被通电，经由非限流路径将所述第一电池子组件串联连接至所述第二电池子组件。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第一电池子组件和所述第二电池子组件在串联连接时提供标称系统电压。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括：
将所述标称系统电压转换为控制电压，所述标称系统电压大于所述控制电压；以及
用所述控制电压使所述系统控制器通电。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述电气系统包括马达和马达控制器，所述方法还包括：
用所述控制电压使所述马达控制器通电；以及
以所述标称系统电压将电力从所述马达控制器输送至所述马达。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述马达是交流马达，所述方法还包括：
用所述控制电压使所述马达控制器通电；
将所述标称系统电压转换为交流电压；以及
以所述交流电压将电力从所述马达控制器输送至所述交流马达。
35.根据权利要求34所述的方法，其中：
所述交流马达是多相马达；以及
所述电力以多相交流电压被输送至所述多相马达。
36.根据权利要求30所述的方法，其中：
所述第一电池子组件包括串联连接至第二电池模块的第一电池模块；以及
所述第二电池子组件包括串联连接至第四电池模块的第三电池模块。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述通电触发被施加至所述第一电池模块，所述方法还包括将所述通电触发从所述第一电池模块连续地级联至所述第二电池模块、所述第三电池模块和所述第四电池模块。
38.根据权利要求36所述的方法，其中，由所述第一电池模块控制将所述第一电池子组件连接至所述第二电池子组件。
39.根据权利要求30所述的方法，其中，所述限流路径与所述非限流路径并联，所述方法还包括闭合与所述限流路径和所述非限流路径串联的维修开关。
40.根据权利要求30所述的方法，其中：
所述通电触发是启动命令；
所述第一电池子组件或所述第二电池子组件将所述启动命令的指示转发至所述系统控制器；以及
所述系统控制器响应于所述启动命令的指示控制所述电气系统的操作。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述启动命令是瞬态命令。
42.根据权利要求30所述的方法，其中：
所述通电触发是充电命令；
所述第一电池子组件或所述第二电池子组件将所述充电命令的指示转发至所述系统控制器；以及
所述系统控制器响应于所述充电命令的指示控制所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的充电。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述充电命令是连续命令。
44.根据权利要求30至43中任一项所述的方法，其中，经由所述非限流路径将所述第一电池子组件串联连接至所述第二电池子组件被延迟直到满足条件，所述条件选自以下中的至少一个：在经由所述限流路径连接所述第一电池子组件和所述第二电池子组件之后已经经过最小时间延迟；在所述电气系统的负载侧上感测到的电压已经达到最小电压阈值；以及流经所述第一电池子组件和所述第二电池子组件的电流已经降至最大电流阈值以下。
45.根据权利要求30所述的方法，还包括在经由所述非限流路径连接所述第一电池子组件和所述第二电池子组件之后切断所述第一电池子组件与所述第二电池子组件之间的所述限流路径。
46.根据权利要求45所述的方法，还包括断开所述非限流路径以关闭所述电气系统。
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