(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣバスの第１電圧を、より低い第２電圧に変換し、前記第１電圧から前記第２電圧を絶縁するように構成される第１の回路と、
プロセッサと、
第３の回路であって、前記第１の回路の出力に有効に接続され、かつ、前記第２電圧を、より低い第４電圧に変換して、前記第２電圧から前記第４電圧を絶縁すると共に、バッテリーモジュールに関連する少なくとも第１の監視信号を調整して、第１の調整された監視信号を形成するように、構成され、前記第３の回路の少なくとも信号調整部は前記第４電圧によって給電される、第３の回路と、
第４の回路であって、前記第１の回路の前記出力に有効に接続され、かつ、前記第２電圧を、より低い第５電圧に変換して、前記第２電圧から前記第５電圧を絶縁すると共に、前記バッテリーモジュールに関連する少なくとも第２の監視信号を調整して、第２の調整された監視信号を形成するように、構成され、前記第４の回路の少なくとも信号調整部は前記第５電圧によって給電される、第４の回路と、
を含み、
前記プロセッサは、少なくとも前記第１の調整された監視信号または前記第２の調整された監視信号を受信するように構成され、
前記第３の回路は前記ＤＣバスの負側と関連し、前記第４の回路は前記ＤＣバスの正側と関連する、
システム。
【請求項２】
前記第１の回路の前記出力に有効に接続され、かつ、前記第２電圧を、より低い第３電圧に変換すると共に前記第２電圧から前記第３電圧を絶縁するように、構成される第２の回路を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プロセッサは前記第３電圧によって給電される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第３電圧は約３．３ボルトまたは約５ボルトである、請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第３電圧によって給電されるポートを更に含む、請求項２から４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記ポートは、送風機制御部、コントローラ・エリア・ネットワーク・ボックス、イーサネットポート、プログラミング・ポート、通信ポート、デバッグ・ポート、ＲＳ−２３２ポート、またはＲＳ−４８５ポートの少なくとも１つである、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第３の回路および前記第４の回路に第６電圧を供給するように構成される補助ポートを更に含み、前記第６電圧は前記第２電圧とほぼ同一である、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記第１電圧は約６００ボルトである、請求項１から７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記第２電圧または前記第６電圧の少なくとも１つは約２４ボルトである、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第４電圧または前記第５電圧の少なくとも１つは約５ボルトである、請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の監視信号は、正極性ＤＣバス電圧信号、前記バッテリーモジュールからの正極性バッテリー電圧信号、前記バッテリーモジュールからの中央バッテリー電圧信号、前記バッテリーモジュールからの抵抗温度検出器信号、バッテリー・ヒーター・シャント信号、正極性接触器信号、または負極性接触器信号の少なくとも１つである、請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２の監視信号は、正極性ＤＣバス電圧信号、前記バッテリーモジュールからの正極性バッテリー電圧信号、前記バッテリーモジュールからの中央バッテリー電圧信号、前記バッテリーモジュールからの抵抗温度検出器信号、バッテリー・ヒーター・シャント信号、正極性接触器信号、または負極性接触器信号の少なくとも１つである、請求項１から１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
電力送電線網からＤＣバス電圧を受けるステップと、
第１電圧から絶縁された第２電圧まで前記ＤＣバス電圧を減少させるステップと、
前記ＤＣバスの負側と関連する絶縁された第３電圧および前記ＤＣバスの正側と関連する絶縁された第４電圧の少なくとも１つまで前記第２電圧を減少させるステップと、
前記第２電圧を絶縁された第５電圧まで減少させるステップと、
前記第５電圧を使用して調整されたバッテリー信号を形成するように、バッテリーモジュールからの監視されたバッテリー信号を調整するステップと、
前記調整されたバッテリー信号をプロセッサに伝達するステップと、
前記調整されたバッテリー信号に応答して前記プロセッサにより前記バッテリーモジュールの動作を制御するステップと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記プロセッサに給電するために前記第３電圧を使用するステップと、ポートに給電するために前記第４電圧を使用するステップと、を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポートは、送風機制御部、コントローラ・エリア・ネットワーク・ボックス、イーサネットポート、プログラミング・ポート、通信ポート、デバッグ・ポート、ＲＳ−２３２ポート、またはＲＳ−４８５ポートの少なくとも１つである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１電圧は約６００ボルトであり、前記第２電圧は約２４ボルトであり、前記第３電圧は約３．３ボルトであり、前記第４電圧は約５ボルトであり、かつ、前記第５電圧は約５ボルトである、請求項１３から１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示される主題の実施形態は、バッテリー管理回路の設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリー管理システムは、様々な構成要素、回路、ハードウェアなどを含むことができる。バッテリー管理システムは、高圧試験不良、信号音、センサ雑音、インバータ接地障害、および電圧リークを有することが多い。従来のバッテリーシステムは、性能に影響を及ぼす可能性がある、雑音または他の障害と混合する信号を取り扱うプロセッサを使用する。
【０００３】
現在利用可能なそれらのシステムおよび方法とは異なるシステムおよび方法があることが望ましいだろう。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態において、ＤＣバスの第１電圧を、より低い第２電圧に変換し、第２電圧を第１電圧から絶縁するように、構成される第１の回路を含むシステムが提供される。システムは、第３の回路または第４の回路のうち少なくとも１つを更に含む。第３の回路は、第１の回路の出力に有効に接続され、かつ、第２電圧を、より低い第４電圧に変換して、第２電圧から第４電圧を絶縁すると共に、バッテリーモジュールに関連する少なくとも第１の監視信号を調整して、第１の調整された監視信号を形成するように、構成される。第３の回路の少なくとも信号調整部は、第４電圧によって給電される。第４の回路は、第１の回路の出力に有効に接続され、かつ、第２電圧を、より低い第５電圧に変換し、第２電圧から第５電圧を絶縁すると共に、バッテリーモジュールに関連する少なくとも第２の監視信号を調整して、第２の調整された監視信号を形成するように、構成される。第４の回路の少なくとも信号調整部は、第５電圧によって給電される。システムは、少なくとも第１の調整された監視信号または第２の調整された監視信号を受信するように構成されるプロセッサを更に含む。
【０００５】
一実施形態において、少なくとも次のステップを含む方法が提供される：電力送電線網からＤＣバス電圧を受けるステップ；第１電圧から絶縁された第２電圧までＤＣバス電圧を減少させるステップ；絶縁された第３電圧または絶縁された第４電圧の少なくとも１つまで第２電圧を減少させるステップ；第２電圧を絶縁された第５電圧まで減少させるステップ；第５電圧を使用して調整されたバッテリー信号を形成するように、バッテリーモジュールに関連する監視されたバッテリー信号を調整するステップ；調整されたバッテリー信号をプロセッサに伝達するステップ；および、調整されたバッテリー信号に応答してプロセッサによりバッテリーモジュールの動作を制御するステップ。
【０００６】
一実施形態において、ＤＣバスの第１電圧を、より低い、絶縁された第２電圧に変換するように構成される第１の回路を含むシステムが提供される。システムは、第３の回路または第４の回路の少なくとも１つを含む。第３の回路は、第１の回路の出力に有効に接続され、かつ、第２電圧を、より低い、絶縁された第４電圧に変換すると共に、バッテリーモジュールに関連する少なくとも第１の監視信号を調整して、第１の調整された監視信号を形成するように、構成される。第３の回路の少なくとも信号調整部は、第５電圧によって給電される。第４の回路は、第１の回路の出力に有効に接続され、かつ、第２電圧を、より低い、絶縁された第５電圧に変換すると共に、バッテリーモジュールに関連する少なくとも第２の監視信号を調整して、第２の調整された監視信号を形成するように、構成される。第４の回路の少なくとも信号調整部は、第５電圧によって給電される。システムは、少なくとも第１の調整された監視信号または第２の調整された監視信号を、バッテリー管理システムのプロセッサに伝達するための手段を更に含むことができる。
【０００７】
下記の記述において更に詳細に説明されるように、本発明の具体的な実施形態および更なる利点が例示されている添付図面を以下に参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】送電線網が機能していない場合、負荷に給電するバッテリーモジュールを制御するバッテリー管理システムの一実施形態のブロック図を示す図である。
【図２】ＤＣバス電圧を、より低い、絶縁された電圧に減少させる回路の一実施形態を示す図である。
【図３】ＤＣバス電圧を、より低い、絶縁された電圧に減少させる回路の一実施形態を示す図である。
【図４】電圧を減少させ、絶縁する回路の一実施形態を示す図である。
【図５】バッテリー管理システムの低消費電力回路を絶縁する回路の一実施形態を示す図である。
【図６】バッテリー管理システムの低消費電力回路を絶縁する回路の一実施形態を示す図である。
【図７】バッテリー管理システムの低消費電力回路を絶縁する方法の一実施形態のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
従来は、センサ回路がプロセッサから絶縁されていないフライバック電源トポロジが、バッテリー管理システムにおいて使用されていた。これらの従来システムは、コントローラに高電圧を接続する可能性があることにより、コントローラに接続された他の装置またはインターフェース回路を高電圧の危険にさらしていた。さらに、とりわけ、プログラミング、通信、デバッグのための従来のポート（１つまたは複数）も高電圧に接続され、これにより、ポート（１つまたは複数）の作業者を傷つけ得る接触の危険にさらしていた。従来のバッテリー管理システムには更に、インバータ電力システム内で他の機器との接地障害の問題がある。これらの従来のバッテリー管理システムは、シャシーに接続して、バッテリー管理システム内のインバータまたは他の機器から遮断する地絡保護を生じさせる接地経路を含んでいた。加えて、高圧試験では、接地リーク電流（例えば、電流障害）のため偽陽性が示される場合がある。従来のバッテリー管理システムは、共通ノード結合に起因する、センシング回路からの雑音を更に誘導し、これがセンシング、および最終的にはプロセッサによる制御に影響を及ぼしていた。本発明は、良好に絶縁されるバッテリー管理システムを提供して、従来のバッテリー管理システムの問題を軽減する。
【００１０】
本明細書において開示されるシステムは、センシング信号および／または制御信号と同様にバッテリー管理システム電源を、絶縁する。本明細書において記載されているシステムは、信頼性を向上し、雑音を減らし、接地された、または接地されないインバータ電力を可能とする。以下が、システムによって提供される：絶縁による高信頼性回路；絶縁されたセンシング回路から調整された回路；接地された、または接地されないインバータ電力システム方式；高圧試験の整合性の向上；向上したデバッグ効率；またはバッテリー管理システムのスケーリングにより向上する効率。
【００１１】
本発明の実施形態は、バッテリー管理システムの低消費電力回路を絶縁する回路のための方法およびシステムに関する。とりわけ、高電圧、バッテリーからの雑音障害、高電圧からの雑音障害、センサ信号、制御信号の少なくとも１つから絶縁するために、１つまたは複数の回路がバッテリー管理システムによって利用することができる。回路は更に送電線網（例えば、交流送電線網）から高電圧を提供され、回路、ポート（１つまたは複数）、および／またはバッテリー管理システムを制御するプロセッサによって、使用可能な電圧レベルまで電圧を段階的に減少させる。
【００１２】
図面に関して、同じ参照番号は、いくつかの図の全体にわたって、同一であるか対応する要素を示す。しかしながら、異なる図における同一素子の具備は、所与の実施形態がこのような素子を必ずしも含む、または、本発明のすべての実施形態がこのような素子を含むことを、意味しない。
【００１３】
本明細書で用いられる用語「構成要素」は、一部のハードウェア、一部のソフトウェアまたはそれらの組み合わせと定義することができる。一部のハードウェアは少なくともプロセッサおよび一部の記憶装置を含むことができ、ここで記憶装置は実行される命令を含む。本明細書で用いられる「ソフトウェア」または「コンピュータプログラム」は、コンピュータまたは他の電子装置に、機能、動作を実行させ、および／または望ましい方法で作用させる１つまたは複数のコンピュータの可読命令および／または実行可能命令を含むが、これに限定されるものではない。命令は、別々のアプリケーションまたは動的にリンクされたライブラリからのコードを含む、ルーチン、アルゴリズム、モジュール、またはプログラムなどの様々な形態で実施される場合がある。ソフトウェアは、スタンドアロン・プログラム、関数呼び出し、サーブレット、アプレット、アプリケーション、記憶装置内に格納される命令、オペレーティングシステムの一部または他のタイプの実行可能命令などの様々な形態で、実行される場合もある。ソフトウェアの形態が、例えば、所望のアプリケーションの要件、それが動作する環境、および／または設計者／プログラマ等の要望に依存していることは、当業者によって理解されるだろう。本明細書で用いられる「コンピュータ」「プロセッサ」または「処理素子」または「コンピュータ装置」は、データを格納、検索および加工することができる、プログラムされた、またはプログラマブルな電子装置を含むが、これに限定されるものではない。「非一時的コンピュータ可読媒体」は、ＣＤ−ＲＯＭ、着脱可能または固定のフラッシュメモリ・カード、ハードディスクドライブ、磁気テープ、およびフロッピー(登録商標）ディスクを含むが、これに限定されるものではない。本明細書中で使用する「コンピュータ・メモリ」とは、コンピュータまたは処理素子によって読み出すことができるデジタルデータまたは情報を格納するように構成される記憶装置を意味する。本明細書中で使用する「コントローラ」とは、エネルギー蓄積システムまたはバッテリー管理システムを制御することに携わる、論理回路および／または処理素子および付随するソフトウェアまたはプログラムを意味する。用語「信号」、「データ」および「情報」は、本明細書において、交換可能なように使用され、デジタルまたはアナログ形式を意味することがある。「高圧」試験は、感電または漏電を防止する製品または構成要素の絶縁検証と定義されている。高圧試験は、耐電圧（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｗｉｔｈｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｖｏｌｔａｇｅ：ＤＷＶ）試験と呼ぶこともできる。
【００１４】
図１〜図５は、バッテリー管理システム１０１の一部の低消費電力回路を絶縁するバッテリー管理システムの回路を示す。図１を参照して、電力送電線網１０４（本明細書において送電線網１０４と呼ぶ）を含むシステム１００が例示され、トランス１０６およびインバータ１０８は、この送電線網１０４からＤＣバス１１０に直流電圧を提供する。送電線網は交流送電線網であってもよいと理解されたい。ＤＣバスは、（図２および図５に示される）正極性および負極性を含むことができる。ＤＣバスは、バッテリーモジュール１０２および負荷１０３に電圧を供給するために使用される。送電線網が有効である限り、送電線網は負荷に給電するために用いられるが、その場合、バッテリーモジュール１０２が負荷に給電する。システムは、とりわけ、制御信号、センサ信号のために絶縁するばかりでなく、プロセッサからＤＣバス上の高電圧を絶縁する回路を含む。バッテリーモジュールは、「Ｘ」個のバッテリーを含むことができ、ここで、「Ｘ」は正整数である。例えば、各バッテリーは、それに関連する１つまたは複数のそれぞれの信号（例えば、バッテリー電圧信号、中央バッテリー電圧信号など）を含むことができる。さらに、システムは、バッテリー管理システム（図示される）、スタンドアロン構成要素、および／またはそれらの組み合わせに、組み込まれるプロセッサ１１６を含むことができる。
【００１５】
システムは、ＤＣバスからの電圧（第１電圧）をより低い電圧（例えば、第２電圧）まで変換し（例えば減少させ）、かつ該より低い電圧（例えば、第２電圧）を絶縁する第１の回路１１２を含む。例えば、第１の回路は、図３にて図示するように、絶縁型ステップダウン式ＤＣ／ＤＣコンバータ回路であってもよい（後述する）。例えば、この例に限定されないが、第１の回路は、ＤＣバスからの約６００ボルトを約２４ボルトまで変換し、かつ後者を絶縁することができる。さらにまた、第１の回路は、バッテリー管理システム、バッテリー管理システムとは別のスタンドアロン回路、またはそれらの組み合わせに組み込むことができる。
【００１６】
システムは、第２電圧を第３電圧に変換し（例えば減少させ）、かつ第３電圧を絶縁する第２の回路１１４を更に含み、ここで第３電圧は第２電圧より低い。一実施形態において、第２の回路は第２電圧を第３電圧および付加電圧に変換し、かつ第３電圧および付加電圧を絶縁するが、ここで、付加電圧は第３電圧より低い。特に、第３電圧は、プロセッサまたは少なくとも１つの補助ポート２０４（図２に示す）を介して利用することができる。例えば、この例に限定されないが、第３電圧は、約５ボルトまたは約３．３ボルトであってもよい。例えば、５ボルトは少なくとも１つのポートによって使用することができ、３．３ボルトはプロセッサによって使用することができる。さらにまた、第２の回路は、図４に示すように、絶縁型ステップダウン式ＤＣ／ＤＣコンバータ回路であってもよい。一実施形態において、第２の回路を、バッテリーモジュールのシャシー（図示せず）に接地することができる。
【００１７】
第２電圧は、第３の回路１１８または第４の回路１２０の少なくとも１つによって利用することができる。一実施形態において、第３の回路はＤＣバスの負極性（例えば、ＤＣバスからの負電流のバス信号）と関連させてもよく、第４の回路はＤＣバスの正極性（例えば、ＤＣバスからの正電流のバス信号）と関連させてもよい。さらに、第３の回路および第４の回路は、バッテリーモジュールに関連した監視信号を調整し、調整された監視信号をプロセッサに提供することができる。例えば、この例に限定されないが、調整は、信号のフィルタリング、信号のノイズ低減、信号の絶縁などに関連させてもよい。例えば、信号の調整は、とりわけ、オプティカルカップラ、トランスによって実行することができるが、これに限定されない。第３の回路は、バッテリーモジュールに関連した第１の監視信号を調整し、第１の調整された監視信号（プロセッサによって利用される）を提供することができる。第４の回路は、バッテリーモジュールに関連した第２の監視信号を調整し、第２の調整された監視信号（プロセッサによって利用される）を提供することができる。第３の回路および／または第４の回路が、バッテリーモジュールと関連した多くの監視信号を調整することができると理解されたい。例えば、第１の監視信号および／または第２の監視信号は、バッテリーモジュールからのものであって、とりわけ、ＤＣバスに関連したバッテリーモジュール内のバッテリーに関連するもの（例えば、とりわけ、バッテリー電圧信号５２６、中央バッテリー電圧信号５２４、ＲＴＤ５１８からの信号、ＲＴＤ５２０からの信号）であってもよい。
【００１８】
一実施形態において、第３の回路は、第２電圧を第４電圧に変換し、かつ第４電圧を絶縁することができ、ここで、第３の回路は信号調整を提供するために第４電圧によって給電される。例えば、第４電圧は、約５ボルトであってもよい。一実施形態において、第４の回路は、第２電圧を第５電圧に変換し、かつ第５電圧を絶縁することができ、ここで、第４の回路は信号調整を提供するために第５電圧によって給電される。例えば、第５電圧は、約５ボルトであってもよい。２つ以上の第３の回路および／または２つ以上の第４の回路があってもよいと理解されたい（図６を参照）。一実施形態において、第３の回路（１つまたは複数）および／または第４の回路（１つまたは複数）の数は、例えば、プロセッサのために調整される監視信号に基づいてもよい。
【００１９】
第１の回路、第２の回路、第３の回路、および第４の回路の使用に基づいて、様々な階層の絶縁が提供される。一実施形態において、プロセッサは、ＤＣバスからの高電圧から絶縁される。バッテリーモジュールに関連する監視信号（１つまたは複数）は、プロセッサによって伝達され、および／または使用される前に、調整されている。第４の回路と関連している正極性、および第３の回路と関連している負極性に基づいて、ＤＣバスの高電圧は絶縁される。ここで、第３の回路および第４の回路はプロセッサから絶縁されている。第２の回路は、電圧入力を第１の回路から絶縁することによって、プロセッサに電圧を提供し、かつ絶縁する。第２の回路は、プロセッサおよびポート（１つまたは複数）へ供給される電力を絶縁し、ここで、プロセッサはポート（１つまたは複数）からも絶縁および分離されている。
【００２０】
本発明は、ＤＣバス１１０の正（＋）極性またはＤＣバス１１０の負（−）極性のどちらかの接地を行う。従来技術は、すべての構成要素またはＤＣバス１１０の負極性の素子の接地を必要とした。本明細書において提供されるシステムおよび方法において、高電圧は、接地され、かつより低い電圧から分離（例えば、絶縁）することができる。例えば、プロセッサの接地部は、第３の回路および／または第４の回路で使用される接地部から絶縁される。一実施形態において、プロセッサはデジタル接地部を含むことができ、その他の回路はアナログ接地部を含むことができる。さらに、バッテリー管理システムからの雑音は、１つまたは複数のポート２０４から絶縁することができる。
【００２１】
図２を参照して、システム２００は、バッテリー管理のための電源として使用される、ＤＣバスを例示する。上記のように、第３電圧は、プロセッサに電力を供給するために使用することができる。第２の回路は第２電圧を、第３電圧の他に、少なくとも１つのポートに給電する付加電圧に変換し、かつ付加電圧を絶縁することができる。ポート１からポートＮなどの任意の適切な数のポートがあってもよいと理解されたい。ここで「Ｎ」は正整数である。例えば、この例に限定されないが、ポートは、とりわけ、ファン制御、コントローラ・エリア・ネットワーク（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＣＡＮ）ボックス、イーサネット(登録商標）ポート、プログラミング・ポート、通信ポート、デバッグ・ポート、ＲＳ−２３２ポート、ＲＳ−４８５ポートであってもよい。
【００２２】
システム２００は、第２の回路、第３の回路、および／または第４の回路に第６電圧を供給可能な補助ポート２０２を含むことができる。ここで、第６電圧は、ほぼ第２電圧と同じである。例えば、第６電圧は、約２４ボルトであってもよい。一実施形態において、補助ポートは、２４ボルトを供給するために、バッテリー（図示せず）に有効に接続されている。
【００２３】
図３は、第１の回路１１２のための回路３００を示す。第１の回路構成は一例であり、その回路の変形形態は本発明の範囲内とみなされるべきであることを理解されたい。概して、第１の回路は、第１電圧から第２電圧まで、電圧を変換させ、または段階的に減少させ、かつ第２電圧を絶縁させることができる。ここで第１電圧は第２電圧より大きい。例えば、この例に限定されないが、回路３００は、とりわけ、第１のスイッチ、第２のスイッチ、インダクタ、コンデンサ（例えば、有極コンデンサ、電解コンデンサなど）、トランス、ダイオード、抵抗器を含むことができる。回路３００内の構成要素の構成は、電圧入力が、より低い電圧出力を提供するために段階的に減少するような、様々な方法の組み合わせであってもよい。ここで、このような変換は絶縁されている。
【００２４】
図４は、第２の回路１１４のための回路４００を示す。第２の回路構成は一例であり、その回路の変形形態は本発明の範囲内とみなされるべきであることを理解されたい。概して、第２の回路は、第２電圧から第３電圧まで、電圧を変換し、または段階的に減少させ、かつ第３電圧を絶縁することができる。ここで第２電圧は第３電圧より大きい。別の例において、第２の回路は、第２電圧を第３電圧および付加電圧に変換することができ、ここで、第２電圧は第３電圧および付加電圧より大きい。特に、第３電圧または付加電圧は、プロセッサまたは少なくとも１つの補助ポートによって利用することができる。例えば、この例に限定されないが、第３電圧または付加電圧は、約５ボルト、または約３．３ボルトであってもよい。例えば、この例に限定されないが、回路４００は、とりわけ、トランス、インダクタ、コンデンサ（例えば、有極コンデンサ、電解コンデンサ、反転コンデンサ（ｉｎｖｅｒｔｅｄ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）など）、ダイオード、抵抗器を含むことができる。回路４００内の構成要素の構成は、電圧入力が、より低い電圧出力を提供するために段階的に減少するような、様々な方法の組み合わせであってもよい。ここで、このような変換は絶縁されている。第２の回路は、バッテリー管理システムまたは筐体（図示せず）のシャシーに接地することができる。
【００２５】
図５を参照して、システム５００は、バッテリー管理システムの低消費電力回路を絶縁する１つまたは複数の回路を例示する。とりわけ、システムは、バッテリーモジュール５０２、ＤＣバスの負極性用接触器５０４（Ｋ２）、ＤＣバスの正極性用接触器５０６（Ｋ１）、ＤＣバスの正極性用シャント５０８（ｉ＿ｂｕｓ＋）、ＤＣバスの負極性用シャント５１０（ｉ＿ｂｕｓ−）、接触器がＤＣバスの正極性用であるバッテリーモジュールのヒーター５２２用接触器５１２、ヒーター用のスイッチ５１４、ＤＣバスの負極性上のヒーター用シャント５１６、第１の抵抗温度検出器（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＲＴＤ）５１８、第２の抵抗温度検出器（ＲＴＤ）５２０、ＤＣバスの正極性用ヒューズ５３２、ＤＣバスの正極性用ヒューズ５３０を含むことができる。バッテリーモジュール、および構成要素（例えば、接触器５０４、接触器５０６、シャント５０８、シャント５１０、接触器５１２、ヒーター５２２、スイッチ５１４、シャント５１６、第１のＲＴＤ５１８、第２のＲＴＤ５２０、ヒューズ５３２、ヒューズ５３０など）が、様々な構成の１つであり、かつ、このような変形形態は本発明の範囲内に含まれるべきであることを理解されたい。システム５００が、プロセッサと互換性を持つ信号を提供するために、アナログ・デジタル変換回路を含むことができることを理解されたい。
【００２６】
第３の回路および第４の回路は任意の適切な数の信号を調整することができ、ここで、信号はある基準に基づいて回路の１つに割り当てることができる。第３の回路および／または第４の回路が、それらの素子、回路、サブ回路、またはその中で特定されるサブエレメント、いくつかの特定の、素子、回路、サブ回路、またはサブエレメント、および／または、付加的な素子または回路、を含むことができることを理解されたい。さらに、１つまたは複数の素子、回路、サブ回路、および／またはサブエレメントは、集約機能を提供するために、単一の構成要素に結合する場合がある。素子または回路は、本明細書に特に記載されていない１つまたは複数の他の素子と、相互に作用する場合もある。後述する構成は第３の回路による信号調整に関し、第４の回路は単なる例であり、第３の回路または第４の回路により信号調整を任意に割り当てることが利用可能である。
【００２７】
第３の回路は、第１の監視信号を調整し、第１の調整された監視信号を提供することができる。ここで、第１の監視信号は、とりわけ、バッテリー、バッテリー管理システムの一部、ヒーター、接触器の少なくとも１つを制御するために、プロセッサによって使用される。例えば、この例に限定されないが、第１の監視信号は、とりわけ、正極性ＤＣバス電圧信号、バッテリーモジュールからの（正極性電圧５２６を経由した）正極性バッテリー電圧信号、バッテリーモジュールからの（中央バッテリー電圧５２４を経由した）中央バッテリー電圧信号、バッテリーモジュールからの（ＲＴＤ５１８またはＲＴＤ５２０を経由した）抵抗温度検出器（ＲＴＤ）信号、（シャント５１６を経由した）バッテリー・ヒーター・シャント信号、（接触器５０６を経由した）正極性接触器信号、（ＤＣ正極性バス５２８を経由した）正極性のＤＣバス電圧信号、（接触器５０４を経由した）負極性接触器信号、であってもよい。加えて、プロセッサの制御下のヒーターを起動させるかまたは停止させるために、第３の回路は、スイッチ５１４に対して制御作用（例えば、信号、電圧など）を提供することができる。
【００２８】
第４の回路は、第２の監視信号を調整し、第２の調整された監視信号を提供することができる。ここで、とりわけ、バッテリー、バッテリー管理システムの一部、ヒーター、接触器の少なくとも１つを制御するために、第２の監視信号は、プロセッサによって使用される。例えば、この例に限定されないが、第２の監視信号は、とりわけ、（ＤＣ正極性バス５２８を経由した）正極性ＤＣバス電圧信号、バッテリーモジュールからの（バッテリー電圧５２６を経由した）正極性バッテリー電圧信号、バッテリーモジュールからの（中央バッテリー電圧５２４を経由した）中央バッテリー電圧信号、バッテリーモジュールからの（ＲＴＤ５１８またはＲＴＤ５２０を経由した）抵抗温度検出器（ＲＴＤ）信号、（シャント５１６を経由した）バッテリー・ヒーター・シャント信号、（接触器５１２を経由した）正極性接触器信号、（接触器５０４を経由した）負極性接触器信号、（接触器５０６を経由した）正極性接触器信号、であってもよい。別の実施形態において、第３の回路のための第１の監視された信号は、シャント５１０を経由した負電流信号であってよく、第４の回路のための第２の監視された信号は、シャント５０８を経由した正電流信号であってもよい。
【００２９】
特定の例では、第３の回路は、ＤＣバスの負極性（例えば、ＤＣバスからの負電流バス信号）と関連しているシャント５１０からの信号を調整し、かつ、第４の回路は、ＤＣバスの正極性（ＤＣバスからの正電流バス信号）と関連しているシャント５０８からの信号を調整する。ＤＣバスの負極性とＤＣバスの正極性のこのような分離に基づいて、各電流を測定することができる。一実施形態において、第３の回路はＤＣバスの負側と関連し、第４の回路はＤＣバスの正側と関連し、第１の監視信号はＤＣバスからの監視された負電流バス信号であり、かつ第２の監視信号はＤＣバスからの監視された正電流バス信号である。
【００３０】
図６を参照して、システム６００は例示される。このシステムは、図５のシステム５００と比較すると、多数のサブ回路として第３の回路および第４の回路を含む。一実施形態において、第２の回路、第３の回路、または第４の回路の少なくとも１つをサブ回路にすることによって、付加的に絶縁を提供することができる。例えば、第３の回路および／または第４の回路は、とりわけ、回路６０１、回路６０２、回路６０６、回路６０９、回路６１２、回路６２２、回路６３４に分離することができる。ここで各回路は監視された信号に調整を提供し、および／または、接地部６３６を共有することができる。
【００３１】
回路６０１は、第２電圧を、より低い第３電圧および／または付加電圧に変換し、かつ第３電圧および／または付加電圧を絶縁することができる。一実施形態において、回路６０１は、第２の回路１１４と実質的に同様であってもよい。例えば、第３電圧は約３．３ボルトであってもよく、付加電圧は約５ボルトであってもよい。第３電圧および／または付加電圧は、とりわけ、プロセッサ１１６、ポート６１６（例えば、ＴＴＬ／ＲＳ−２３２）、ポート６１８（イーサネット(登録商標）ポート）の少なくとも１つに給電することができる。プロセッサ１１６は、とりわけ、ポート６１６、ポート６１８、モデム６２０（第２電圧によって給電される）の少なくとも１つと通信することができる。
【００３２】
回路６０２は、第２電圧を、より低い第４電圧に変換し、かつ第４電圧を絶縁することができる。第４電圧は、アナログ・デジタル回路６０４に給電することができる。ここで、アナログ・デジタル回路は、ＤＣバスからシャント５１０を経由した負極性ＤＣバス電圧信号、正極性ＤＣバス電圧信号、または負電流バス信号のうち少なくとも１つを受信することができる。アナログ・デジタル回路６０４は、一実施形態に従って、（図６において線を破断する二重曲線として示される）オプティカルカップラを介して絶縁されるプロセッサ１１６から、制御信号を更に受信することができる。
【００３３】
回路６０６は、第２電圧を、より低い第５電圧に変換し、かつ第５電圧を絶縁することができる。第５電圧は、アナログ・デジタル回路６０８に給電することができる。ここで、アナログ・デジタル回路は、シャント５０８を経由して、ＤＣバスから少なくとも１つの正電流バス信号を受信することができる。アナログ・デジタル回路６０８は、一実施形態に従って、（図６において線を破断する二重曲線として示される）オプティカルカップラを介して絶縁されるプロセッサ１１６から、制御信号を更に受信することができる。
【００３４】
回路６０９は、第２電圧を、より低い第５電圧に変換し、かつ第５電圧を絶縁することができる。第５電圧はアナログ・デジタル回路６１０に給電することができる。ここで、アナログ・デジタル回路は、とりわけ、１つまたは複数のバッテリー用の中央バッテリー電圧信号、ＲＴＤ５１８からの信号、ＲＴＤ５２０からの信号、バッテリーモジュールからの正極性電圧信号５２６、の少なくとも１つを受信することができる。アナログ・デジタル回路６１０は、一実施形態に従って、（図６において線を破断する二重曲線として示される）オプティカルカップラを介して絶縁されるプロセッサ１１６から、制御信号を更に受信することができる。
【００３５】
限定はされないが、とりわけ、ＲＳ−４８５、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）などのポートに給電するために、回路６１２は、第２電圧を、より低い第３電圧に変換し、かつ第３電圧を絶縁することができる。システム６００は、付加的なポート、構成要素、素子などに絶縁された電力を提供可能な回路６３４を更に含むことができる。プロセッサ１１６は、とりわけ、ポート６１４、ポート６１６の、少なくとも１つと通信することができる。
【００３６】
回路６２２は、第２電圧を、より低い第４電圧に変換し、かつ第４電圧を絶縁することができる。ここで、第４電圧は、約１２ボルトまたは５ボルトであってもよい。第４電圧は、差動増幅器６２６および／またはゲート制御部６２４に給電することができる。一実施形態において、ゲート制御部は、プロセッサ１１６からの絶縁された制御信号を介してスイッチ５１４を制御することができる。一実施形態において、差動増幅器６２６は、スイッチ５１４と共に利用するシャント５１６から、信号を受けることができる。ここで、信号は、ヒーターを制御するプロセッサ１１６によって使用される。差動増幅器は、ヒーターを容易に制御するための基準信号を作成するために、用いることができる。
【００３７】
プロセッサ１１６は、システム内の様々な回路によって調整されている信号を受信することができる。さらに、プロセッサは、制御信号を伝達することができる。プロセッサ１１６は、第３の回路、第４の回路、第３の回路のサブ回路、第４の回路のサブ回路、またはそれらの組み合わせ、の少なくとも１つを経由して受信される、１つまたは複数の調整された信号に基づく制御信号を伝達することができる。一実施形態において、プロセッサは、接触器５０４のためのスイッチ回路６３０に関連した制御信号を伝達することができる。別の実施形態において、プロセッサは、接触器５０６のためのスイッチ回路６３２に関連した制御信号を伝達することができる。さらに、システム６００は、プロセッサ１１６によって制御される送風機６２８を含む。ここで、送風機は、第１の回路１１２によって供給される第２電圧によって、給電される。
【００３８】
上述のシステム、回路、構成要素などについては、いくつかの構成要素および／または素子間相互の作用に関して記載されていた。このような装置および素子は、それらの素子またはその中で特定されるサブエレメント、いくつかの特定された素子またはサブエレメント、および／または、付加的素子を含むことができることを理解すべきである。さらに、１つまたは複数の素子および／またはサブエレメントは、集約機能を提供するために、単一構成要素に結合する場合がある。素子は、本明細書に特に記載されていない１つまたは複数の他の素子と、相互に作用する場合もある。
【００３９】
上記に記載されている例示的な装置および素子を考慮して、開示された主題に従って実行することができる手順は、図７のフローチャートに記載されている。手順は、一連のブロックとして表示および記載され、かつ、請求された主題は、いくつかのブロックが異なる順序で出現することがあるようにブロックの順序によって、および／または、同時に本明細書に図示および記載されているもの以外のブロックによって、制限されない。さらに、例示したすべてのブロックが、以下に記載されている方法を実行するために、必要ではない場合がある。手順は、少なくともプロセッサ、記憶装置、およびプロセッサが実行する記憶装置に格納される命令を含む構成要素または構成要素の一部によって実行することができる。
【００４０】
図７は、バッテリー管理システムの低消費電力回路を絶縁する方法７００を示す。参照番号７０２において、ＤＣバスからＤＣバス電圧を受け取る。参照番号７０４において、ＤＣバス電圧は、第１電圧から絶縁された第２電圧まで減少する。参照番号７０６において、第２電圧は、絶縁された第３電圧または絶縁された第４電圧の少なくとも１つまで減少する。参照番号７０８において、第２電圧は、絶縁された第５電圧まで減少する。参照番号７１０において、第５電圧を使用して、バッテリーモジュールに関連した監視されたバッテリー信号が調整され、調整されたバッテリー信号を形成する。参照番号７１２において、調整されたバッテリー信号は、プロセッサに伝達される。参照番号７１４において、バッテリーモジュールの動作は、調整されたバッテリー信号に応答して、プロセッサによって制御される。一実施形態において、少なくとも第１の調整された監視信号または第２の調整された監視信号を、バッテリー管理システムのプロセッサに伝達するための手段が使用される。一例において、伝達手段は、限定されていないが、とりわけ、バス、有線、無線システム、通信バス、信号を伝達する構成要素であってもよい。
【００４１】
一実施形態において、方法は、ポートに給電するために第４電圧を使用すること、および、プロセッサに給電するために第３電圧を使用することを更に含むことができる。一実施形態において、ポートは、送風機制御部、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）ボックス、イーサネット(登録商標）ポート、プログラミング・ポート、通信ポート、デバッグ・ポート、ＲＳ−２３２ポート、またはＲＳ−４８５ポートの少なくとも１つである。一実施形態において、第１電圧は約６００ボルトであり、第２電圧は約２４ボルトであり、第３電圧は約３．３ボルトであり、第４電圧は約５ボルトであり、かつ、第５電圧は約５ボルトである。一実施形態において、方法は、ＤＣバス監視負電流信号からＤＣバス監視正電流信号を絶縁することを更に含むことができる。
【００４２】
一実施形態において、システムは、第１の回路の出力に有効に接続され、かつ、第２電圧を、より低い第３電圧に変換すると共に、第２電圧から第３電圧を絶縁するように構成される、第２の回路を含むことができる。本実施形態において、プロセッサは、第３電圧によって給電される。本実施形態において、第３電圧は、約３．３ボルトまたは約５ボルトの少なくとも１つである。本実施形態において、システムは、第３電圧によって給電されるポートを含むことができる。本実施形態において、ポートは、送風機制御部、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）ボックス、イーサネット(登録商標）ポート、プログラミング・ポート、通信ポート、デバッグ・ポート、ＲＳ−２３２ポート、またはＲＳ−４８５ポートの少なくとも１つである。
【００４３】
一実施形態において、システムは、第２の回路、第３の回路、または第４の回路の少なくとも１つに第６電圧を供給するように構成される補助ポートを含むことができる。ここで、第６電圧は第２電圧とほぼ同一である。一実施形態において、第１電圧は、約６００ボルトである。本実施形態において、第２電圧または第６電圧の少なくとも１つは、約２４ボルトである。本実施形態において、第４電圧または第５電圧の少なくとも１つは、約５ボルトである。
【００４４】
一実施形態において、第１の監視信号は、正極性ＤＣバス電圧信号、バッテリーモジュールからの正極性バッテリー電圧信号、バッテリーモジュールからの中央バッテリー電圧信号、バッテリーモジュールからの抵抗温度検出器（ＲＴＤ）信号、バッテリー・ヒーター・シャント信号、正極性接触器信号、または負極性接触器信号の少なくとも１つである。一実施形態において、第２の監視信号は、正極性ＤＣバス電圧信号、バッテリーモジュールからの正極性バッテリー電圧信号、バッテリーモジュールからの中央バッテリー電圧信号、バッテリーモジュールからの抵抗温度検出器（ＲＴＤ）信号、バッテリー・ヒーター・シャント信号、正極性接触器信号、または負極性接触器信号の少なくとも１つである。
【００４５】
一実施形態において、第３の回路はＤＣバスの負側と関連し、第４の回路はＤＣバスの正側と関連し、第１の監視信号はＤＣバスからの監視された負電流バス信号であり、かつ第２の監視信号はＤＣバスからの監視された正電流バス信号である。一実施形態において、第４電圧は、約１２ボルトまたは約５ボルトの少なくとも１つである。
【００４６】
本明細書と請求項において、以下の意味を有する多くの用語が参照されるだろう。別の方法で状況（ｃｏｎｔｅｘｔ）がはっきり規定されない限り、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は複数の指示対象を含む。用語を近似することは、本明細書と請求項の全体にわたってここで用いられるように、それに関する基本機能を結果として変えることなく、変更することが許されるだろう量に関する表現を変更するために、実施される場合がある。したがって、「約（ａｂｏｕｔ）」などの用語によって変更された値は、明記された正確な値に限定しない。いくつかの例では、近似用語は、値を測定するための機器の精度に対応する場合がある。さらに、別の方法で特に述べられない限り、用語「第１の（ｆｉｒｓｔ）」「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などの使用は順序または重要性を意味しないが、むしろ、用語「第１の（ｆｉｒｓｔ）」「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などは１つの要素ともう一方を区別するために使用される。
【００４７】
本明細書において、用語「かもしれない（ｍａｙ）」「であってもよい（ｍａｙ  ｂｅ）」は、一連の状況の範囲内で発生する可能性；指定された性質、特性、または機能の所有を表し；および／または、修飾される動詞と関連している１つまたは複数の能力、力量、または可能性を表現することによって、別の動詞を修飾する。したがって、「かもしれない（ｍａｙ）」および「であってもよい（ｍａｙ  ｂｅ）」の使用は、修正された用語が、示された能力、機能、用法に対して明らかに適当であり、可能であり、適切であることを表す一方、一部の状況において、修正された用語が、しばしば、適当でなく、可能でなく、適切でない場合があることを考慮する。例えば、一部の状況において、事象または能力は期待することができる一方で、他の状況において、事象または能力は起こりえない。つまり、この差異は用語「かもしれない（ｍａｙ）」および「であってもよい（ｍａｙ  ｂｅ）」によって取り込まれる。
【００４８】
最良の形態を含んでいる本発明を開示して、更に、装置またはシステムを製作および使用することと共に統合された方法を実行すること、を含む本発明を当業者が実施することができるように、この明細書はいくつかの例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、請求項によって定義されており、当業者において発生する他の例を含む場合がある。それらが請求項の文字通りの用語から分化しない構成要素を有する場合、または、それらが請求項の文字通りの用語との実体のない違いを有する等価な構成要素を含む場合、このような他の例は請求項の範囲内であることを意味する。
【符号の説明】
【００４９】
１００、２００、５００、６００  システム
１０１  バッテリー管理システム
１０２  バッテリーモジュール
１０３  負荷
１０４  送電線網
１０６  トランス
１０８  インバータ
１１０  ＤＣバス
１１２  第１の回路
１１４  第２の回路
１１６  プロセッサ
１１８  第３の回路
１２０  第４の回路
２０２  補助ポート
２０４  ポート
３００、４００、６０１、６０２、６０６、６０９、６１２、６２２、６３４  回路
５０２  バッテリーモジュール
５０４  ＤＣバスの負極性用接触器
５０６  ＤＣバスの正極性用接触器
５０８  ＤＣバスの正極性用シャント
５１０  ＤＣバスの負極性用シャント
５１２  接触器
５１４  ヒーター用のスイッチ
５１６  ヒーター用シャント
５１８  第１の抵抗温度検出器
５２０  第２の抵抗温度検出器
５２２  ヒーター
５２４  中央バッテリー電圧
５２６  バッテリー電圧
５２８  ＤＣ正極性バス
５３０、５３２  ヒューズ
６０４、６０８、６１０  アナログ・デジタル回路
６１４、６１６、６１８  ポート
６２０  モデム
６２４  ゲート制御部
６２６  差動増幅器
６２８  送風機
６３０、６３２  スイッチ回路
６３６  接地部
【図１】
0005890868.tif 000002
【図２】
0005890868.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005890868.tif 000005
【図５】
0005890868.tif 000006
【図６】
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【図７】
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