CN111164849A - 智能电池电路 - Google Patents

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A·亨德里克斯
M·伯克尔
R·E·萨默斯
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Abstract

一种电气系统可以包括：配置成提供电力输出的电源电路；第一和第二电池；以及配置成将第一和第二电池分别并联连接至电力输出以及将第一和第二电池从电力输出断开的第一和第二开关。电气系统还可以包括控制器，该控制器电连接至第一开关和第二开关，并且被配置成控制第一开关和/或第二开关的操作。电气系统还可以包括与控制器通信的负载预测器，该负载预测器被配置成预测电源电路上的电负载的电力需求，并将指示预测的电力需求的信号发送给控制器，该控制器可以激活第一开关和/或第二开关，以至少部分地基于指示预测的负载的信号将第一电池和/或第二电池连接至电力输出。

Description

智能电池电路
优先权要求
本PCT国际专利申请要求2017年8月10日提交的美国专利申请15/674,098的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
许多设备和机器由电池供电。例如，电子设备，诸如相机、智能电话、平板电脑、便携式扬声器系统和计算机，可以通过使用电池来操作而没有电源线的不便。另外，医疗设备，诸如除颤器、生命体征监测设备和生命支持系统，可以是便携式的并且由电池供电或包括备用电池。至少部分依赖于电池供电的电动车辆的普及也已经增加。
附图说明
参照附图进行详细描述。在附图中，附图标记的最左侧数字标识该附图标记首次出现的附图。不同附图中的相同附图标记表示相似或相同的项目。
图1是包括以框图形式示出的示例性电气系统的示例性车辆的透视图。
图2是示出了用于车辆系统的示例性架构和用于示例性电气系统的示例性架构的框图。
图3是包括具有示例性电源电路的示例性电气系统的示意性电路图。
图4是包括示例性电气系统的示意性电路图，该示例性电气系统包括另一个示例性电源电路。
图5是用于操作具有两个或更多个电池的电气系统的示例性过程的流程图。
具体实施方式
本公开总体上涉及一种被配置成向电负载供应电力的电气系统。例如，电气系统可用于向至少部分地依靠电池供电的设备和机器(例如电子设备、医疗设备和电动车辆)供应电力。
在一些示例中，电气系统可以包括被配置成提供电力输出的电源电路。该电气系统还可以包括：第一电池，其可电连接至电源电路的电力输出；以及第一开关，其被配置成选择性地将第一电池电连接至电力输出，以及将第一电池与电力输出断开。所述电源电路还可包括：第二电池，其可电连接至所述电力输出；以及第二开关，其被配置成选择性地将所述第二电池电连接至所述电力输出，以及将所述第二电池与所述电力输出断开。在一些示例中，电源电路可以被配置成使得当第一开关和第二开关分别将第一电池和第二电池电连接至电源电路时，第一电池和第二电池在电源电路中彼此并联。在一些示例中，电源电路的电力输出可以被配置成仅从电连接至电力输出的第一电池而不是第二电池向负载供应电力。在一些示例中，电源电路的电力输出可以被配置成仅从电连接至电力输出的第二电池而不是第一电池向负载供应电力。在一些示例中，第一电池和第二电池都可以电连接至电力输出并且向负载供应电力。电气系统的某些示例可能包括两个以上的电池。
在一些示例中，电气系统还可包括电连接至第一开关和第二开关的控制器。控制器可以被配置成控制第一开关或第二开关中的一个或多个的操作。电气系统的一些示例可以包括用于第一电池和第二电池中的每个的单独的控制器，并且例如包括多于两个的电池，电气系统可以包括多于两个的控制器，例如，每个电池一个控制器。
电气系统还可包括电负载，该电负载连接至电源电路的电力输出，从而第一电池或第二电池中的至少一个向电负载供应电力。电负载可包括例如本文所述的任何电动设备或机器。
电气系统还可包括与控制器通信的负载预测器。在一些示例中，负载预测器可以被配置成预测电负载的电力需求，并且向控制器发送指示所预测的电力需求的一个或多个信号。如本文所述，负载预测器可以使用各种信息，例如历史、地理和/或实时信息，以预测电负载的未来的负载需求。在一些示例中，控制器可以被配置成至少部分地基于指示预测的电力需求的一个或多个信号来激活第一开关或第二开关中的一个或多个，以将第一电池或第二电池中的一个或多个分别连接至电源电路的电力输出。
本文描述的电气系统的一些示例可以导致供应电力冗余，例如，使得如果一个电池不能提供必要的电力(例如，具有低电量，电量耗尽或电压不足)，系统的另一个电池可能会继续为设备或机器供应电力。例如，如果电动车辆的一个电池不能供电，则另一电池可以供电，从而车辆可以继续运行。与具有与本文所述电气系统的组合电池的容量相似的容量的单个电池的电气系统相比，本文所述电气系统的一些示例可以更有效地操作。例如，本文描述的电气系统的相对较小的电池可利用相对减少的低效率，诸如相对于具有与较小电池的组合容量相对应的容量的单个较大的电池的减小的内电阻。例如，由于相对于单个较大电池的相对较小的容量，本文所述的电气系统的一些示例可具有相对减少的充电时间。这对于反复使用和充电的设备和机器可能是有益的。另外，相对于单个较大的电池，本文所述的一些电气系统可能能够在较低的荷电状态下有效地运行，这对于给定的全充电可以提高有用的电池寿命。一些示例可以提供在设备或机器内分配电池重量的机会，例如通过分离本文所述的电气系统的各个电池的位置。这样的特性对于电动车辆可能是有益的，为此，定制的重量分配可以有助于改善车辆的运作和/或操纵。
在一些示例中，负载预测器可以被配置成从被配置成确定耦合至电力输出的车辆的轨迹的计划器或从被配置成确定与耦合至电力输出的车辆的电动机相关联的电力需求的车辆控制器中的至少一个接收一个或多个信号。负载预测器还可被配置成至少部分地基于一个或多个信号来预测电力需求。
在一些示例中，负载预测器可以被配置成从计划器接收一个或多个信号，该计划器被配置成确定耦合至电力输出的车辆的轨迹。所确定的轨迹可以包括与在高速公路上的车辆的运作相关联的轨迹，与在边道上的车辆的运作相关联的轨迹，与在坡道上的车辆的运作相关联的轨迹和/或与在包括多个交通信号灯的街道上行驶的车辆的运作相关联的轨迹。可以考虑其他类型的轨迹。在一些示例中，负载预测器可以被配置成预测用于与在高速公路上的车辆的运作相关联的轨迹的相对高的电力需求，用于与在边道上的车辆的运作相关联的轨迹的相对较低的电力需求，与在坡道上的车辆的运作相关联的轨迹相关联的相对较高的电力需求，和/或用于与在包括多个交通信号灯的街道上的车辆的运作相关联的轨迹的相对较高的电力需求中的一个。
在一些示例中，控制器可以被配置成接收指示与第一电池相关联的第一荷电状态的第一信号和指示与第二电池相关联的第二荷电状态的第二信号。电池的荷电状态可以与电池的电压相关。控制器可以控制第一开关或第二开关中的一个或多个的操作，以使第一荷电状态和第二荷电状态相等。在一些示例中，第一电池和第二电池可以彼此并联，并且如果第一电池的荷电状态和第二电池的荷电状态之间的差过大(例如，大于阈值差)，将第一电池和第二电池彼此并联电连接可能会导致大电流浪涌，从而可能损坏电气系统的部分。因此，期望控制第一电池和第二电池的荷电状态相等。可以根据已知方法来确定电池的荷电状态，例如，确定电池的电压，从能够提供这种信号的电池控制器接收指示荷电状态的信号，确定电池的内电阻和电流输出(例如，通过基于历史数据的估计)，和/或基于其他因素(例如温度等)估计荷电状态。
电气系统的一些示例还可以包括与第一开关并联电连接的第一辅助开关和第一负载，以及与第二开关并联电连接的第二辅助开关和第二负载。在一些这样的示例中，控制器可以被配置成确定第一电池或第二电池具有较高的荷电状态，并且将具有较高荷电状态的电池指定为较高荷电状态的电池并且将具有较低荷电状态的电池指定为较低荷电状态的电池。控制器还可以被配置成使得与较高荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关将较高荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出。控制器还可以使第一辅助开关或第二辅助开关将较低荷电状态的电池电连接至较高荷电状态的电池，从而通过较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池充电。
在一些示例中，控制器可以被配置成确定较低荷电状态的电池的荷电状态与较高荷电状态的电池的荷电状态之间的差低于阈值差，并且使与较低荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关将较低荷电状态的电池连接至电源电路的电力输出。在荷电状态的差高于阈值差的那些示例中，该控制器可以选择性地使较高荷电状态的电池通过负载放电，直到荷电状态在指定的阈值内。例如，可以仅通过较高荷电状态的电池为负载供电，直到荷电状态在指定的阈值差之内。阈值差可能受到具有较高荷电状态的电池的内电阻的影响。例如，当较高荷电状态的电池向负载供电时，由于较高荷电状态的电池的内电阻，其视在电压低于未加载时的视在电压。当较高荷电状态的电池的视在电压(或荷电状态)下降到基本等于较低荷电状态的电池的电压水平(或荷电状态)的水平时，先前较低荷电状态的电池可能电连接至电源电路的电力输出，例如，与先前较高荷电状态的电池并联。
在一些示例中，控制器可以被配置成至少部分地基于一个或多个指示预测电力需求的信号，使第一辅助开关或第二辅助开关将较低荷电状态的电池电连接至较高荷电状态的电池。例如，负载预测器可以被配置成在第一时间段预测第一水平的预测电力需求，并在第二时间段预测第二水平的预测电力需求。在一些这样的示例中，控制器可以被配置成将第一水平或第二水平识别为较低，并且在与较低水平相关联的第一时间段或第二时间段内使第一辅助开关或第二辅助开关将较低荷电状态的电池电连接至较高荷电状态的电池，从而在较低水平的预测的电力需求的时间段期间通过较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池充电。这可以导致在相对于其他时间段，电源电路上的电负载被减少的时间段期间对具有较低荷电状态的电池进行充电。相对于在电源电路上有较高电负载的时间段期间对电池充电，这可以导致对具有较低荷电状态的电池更有效地充电。
电气系统的一些示例还可以包括：第一充电电路，其与第一电池并联地电耦合到电源电路的电力输出以向第一电池供应电力；以及第二充电电路，其与第二电池并联地电耦合到电力输出以向第二电池供电。在一些这样的示例中，控制器可以被配置成操作第一开关或第二开关中的一个或多个以同时(例如，基本上同时)或彼此独立地对第一电池或第二电池中的一个或多个充电。在一些示例中，单个充电器可以用于同时(例如，基本上同时)对第一电池和第二电池之一或二者进行充电。在具有多于两个电池的示例中，电气系统可以包括多于两个的充电电路，其可以连接至多于两个的充电器以及每个电池。
电气系统的一些示例可以包括一个以上的控制器。例如，第一控制器可以电连接至第一开关，并且第二控制器可以电连接至第二开关。第一控制器可以被配置成至少部分地基于指示预测的电力需求的一个或多个信号来激活第一开关以将第一电池连接至电力输出。第二控制器可以被配置成至少部分地基于指示预测的电力需求的一个或多个信号来激活第二开关以将第二电池连接至电源电路的电力输出。在一些示例中，第一控制器和第二控制器可以被配置成例如彼此通信，使得它们可以协调第一开关和第二开关的操作。
本公开总体上还涉及一种车辆，该车辆包括底盘和耦合至该底盘并被配置成提供用于推动车辆的扭矩的一个或多个电动机。车辆还可包括被配置成向车辆的一个或多个电动机和/或其他电动设备和系统供应电力的电气系统，例如本文所述的电气系统。在一些示例中，车辆可以是被配置成在两个位置之间不受驾驶员控制的情况下行驶的自动驾驶车辆。可以考虑其他类型的车辆。
在车辆的一些示例中，负载预测器可以被配置成预测一个或多个电动机的电力需求，并且向控制器发送指示预测的电力需求的一个或多个信号。例如，如本文所述，负载预测器可以接收与车辆的预测路径和/或预测操作相关联的一个或多个信号，并且至少部分地基于信号来确定预测电力需求。例如，在边道的操作期间，当车辆的速度大多数情况下较低时(例如，45mph或更低)，一个或多个电动机的电力需求可能低于以高速公路速度(例如，55mph至70mph)行驶时的电力需求。负载预测器的一些示例可以使用车辆的预测路径向控制器提供指示预测的电力需求的一个或多个信号，控制器可以控制电气系统的一个或多个开关的操作以在降低的电力需求的时间段期间使用具有较高荷电状态和/或电压的电池对具有较低荷电状态和/或电压的电池进行充电。在一些示例中，车辆可以被配置成改变其预测路径和/或操作以调整(例如，降低)预测的电力需求，例如在用一个或多个具有较高电量的电池对一个或多个电池充电期间。例如，如果电气系统正在使用具有较高荷电状态和/或电压的电池对电池之一进行充电，则车辆的控制系统可以将其路径改变为预测具有较低电力需求的路径。例如，可以将高速公路上到达目的地的计划路径改变为使用边道到达目的地的路径。在一些示例中，指示道路状况(例如，倾斜、摩擦阻力等)的地图数据和/或车载传感器数据或表示道路上有障碍物的这种车辆上的感知系统(例如，可以解释相机、LIDAR、RADAR数据的那些系统等)可能需要大量电力才能立即执行车辆的动作、操纵等。在这样的示例中，这种负载预测器可以使用地图数据、感知数据和/或车载传感器数据来优化电池单元平衡。
在一些示例中，车辆还可以包括配置成确定用于车辆的运作的轨迹的计划器。在一些这样的示例中，负载预测器可以被配置成接收指示所确定的轨迹的一个或多个信号，并且至少部分地基于一个或多个信号来预测与相应的所确定的轨迹相关联的电力需求。负载预测器还可以被配置成从与各个确定的轨迹相关联的预测的电力需求中识别出最低的预测的电力需求，并将指示最低的预测的电力需求和各自的确定轨迹的一个或多个信号发送给计划器以用于选择用于运作车辆的轨迹。以这种示例方式，负载预测器可以将信息提供给计划器，从而计划器选择具有较低的预测负载的轨迹用于车辆的运作。这可以有助于在车辆运行期间从较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池进行更有效的充电。
在一些示例中，控制器可以被配置成确定第一电池的第一荷电状态和第二电池的第二荷电状态，并发送指示第一荷电状态和/或第二荷电状态的一个或多个信号给计划器，用于选择用于运作车辆的轨迹。以这种示例方式，负载预测器可以向计划器提供信息，使得计划器选择考虑电池的荷电状态的轨迹(或基于电池的荷电状态而被定制的轨迹)。
在一些示例中，车辆的电气系统可包括与第一开关并联电连接的第一辅助开关和第一限流装置。电气系统还可包括与第二开关并联电连接的第二辅助开关和第二限流装置。在车辆的一些此类电气系统中，控制器可以配置成确定第一电池或第二电池具有较高的荷电状态，并将具有较高荷电状态的电池指定为较高荷电状态的电池，并且将其他电池指定为较低荷电状态的电池。限流装置可以包括用于调节电流的任何装置或装置组，例如一个或多个电阻器、一个或多个电负载和/或消散电负载的一个或多个装置。控制器还可以使与较高荷电状态的电池相关联的开关将较高荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出，并且使与较低荷电状态的电池相关联的辅助开关将较低荷电状态的电池与较高荷电状态的电池连接，从而通过较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池充电。控制器还可以确定较低荷电状态的电池的荷电状态与较高荷电状态的电池的荷电状态之间的差低于阈值差，并使与较低荷电状态的电池相关联的开关(例如，第一开关或第二充电开关)将较低荷电状态的电池连接至电源电路的电力输出，例如，以输出电力至电源电路的电力输出。在一些示例中，阈值差可以是预定的电压差，或者是实时计算的电压差，该电压差足够低以防止当较低荷电状态的电池耦合到电力输出和较高荷电状态的电池时电气系统的组件的过热和/或损坏。在一些示例中，这可以至少部分地基于电气系统的组件的电压和/或电流容量和/或工程安全系数。在一些示例中，控制器可以被配置成至少部分地基于指示预测的电力供应的信号，使与较低荷电状态的电池相关联的辅助开关将较低荷电状态的电池电连接至较高荷电状态的电池，例如，如本文所述。
在一些示例中，控制器可以被配置成使得与较高荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关将较高荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出以供应电力用于车辆的运作，以及使与较低荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关中的另一个将较低荷电状态的电池与电源电路的电力输出断开，直到较高荷电状态的电池的荷电状态和较低荷电状态的电池的荷电状态基本相等。在一些示例中，控制器可以被配置成使辅助开关通过限流装置将较高荷电状态的电池电连接至较低荷电状态的电池，以从较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池进行充电，直到电池的荷电状态基本相等。在一些示例中，此后，控制器可以被配置成使得与较低荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关中的另一个将较低荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出，例如，无需将(以前的)较低荷电状态的电池通过限流装置连接至电力输出。
在一些车辆中，车辆可包括两个或更多个电动机，包括至少第一电动机和第二电动机，其被配置成提供用于驱动车辆的扭矩。控制器可以被配置成激活第一开关或第二开关中的一个或多个，以将第一电池或第二电池中的一个或多个连接至电力输出，以向两个或多个电动机中的至少一个供应电力。在一些示例中，电池中的一个或两个可以将电力供应到第一电动机和第二电动机中的一个或两个。这可以提供系统冗余，使得如果电池中的任何一个或电动机中的任何一个不能操作，则可以使用电池中的另一个和/或电动机中的另一个运作车辆。
在一些示例中，车辆还可以包括车辆系统以自动地控制车辆的运作。在一些这样的示例中，电气系统可以包括第三开关，该第三开关被配置成将车辆系统选择性地电连接至电源电路的电力输出，以及将车辆系统与电源电路的电力输出断开。在此类系统的其他示例中，提供给车辆系统的电压可以不同于(例如，低于)提供给其他系统(例如，电动机)的电压。
本公开还总体上涉及一种用于操作电气系统的方法，该电气系统包括配置成提供电力输出的电源电路和至少两个电池。该方法可以包括：识别电气系统的第一电池的荷电状态高于电气系统的第二电池的荷电状态，以及将第一电池电连接至电源电路的电力输出。在一些示例中，第一电池和第二电池可以彼此并联连接。该方法还可包括通过限流装置将第一电池与第二电池电连接以自第一电池提高第二电池的荷电状态(例如，通过从第一电池对第二电池充电)，以及将第二电池电连接至电源电路的电力输出，例如，当电池的各自电压之间的电压差足够低(例如，低于阈值差)时，以将第二电池连接至电源电路而不会使电气系统的其他组件过热或损坏。在一些示例中，将第二电池电连接至电力输出包括在不在第二电池和电力输出之间提供限流装置的情况下将第二电池连接至电力输出。
该方法的一些示例可以包括预测电源电路上的负载，以及至少部分基于电源电路的电力输出上的预测负载，将第一电池电连接至第二电池。该方法的一些示例可以包括在第一时间段内识别电力输出上的第一预测负载；以及在第二时间段内识别电力输出上的第二预测负载。该方法还可以包括在第二时间段内将第一电池电连接至第二电池，例如，如本文所述。
本文描述的技术和系统可以以多种方式来实现。下面参考附图提供示例实施方式。
图1是包括以框图形式示出的示例性电气系统102的示例性车辆100的透视图。示例性车辆100可以被配置成承载一个或多个乘员通过道路网络104从一个地理位置行进至目的地。为了说明的目的，车辆100可以是无人驾驶车辆，诸如被配置成根据美国国家公路交通安全管理局发布的5级分类运行的自动驾驶车辆，其描述了能够执行整个行程的安全关键的功能，而驾驶员(或乘员)则不会随时控制车辆。在这样的示例中，因为车辆100可以被配置成从旅程的开始到完成控制所有功能，包括所有停车功能，所以它可以不包括驾驶员和/或用于驱动车辆100的控件，诸如方向盘、加速踏板和/或制动踏板。这仅是示例，并且本文描述的系统和方法可以被结合到任何电力设备或机器中，例如包括任何地面、空中或水上车辆，包括那些需要始终由驾驶员手动控制的车辆，也可以部分或全部自动控制。
示例性车辆100可以是任何配置的车辆，例如厢式货车、运动型多用途车辆、越野车辆、卡车、公共汽车、农用车辆和建筑车辆。车辆100可以由一个或多个内燃机、一个或多个电动机、氢动力、其任何组合和/或任何其他合适的动力源提供动力。尽管示例性车辆100具有四个车轮106，但是本文描述的系统和方法可以结合到具有更少或更多数量的车轮、轮胎和/或履带的车辆中。示例性车辆100可以具有四轮转向，并且可以在所有方向上大体以相同的性能特性操作，例如，使得当在第一方向110上行驶时，车辆100的第一端108是车辆100的前端，当在相反的第二方向112上行驶时第一端108成为车辆100的后端，如图1所示。类似地，当在第二方向112行驶时，车辆100的第二端114是车辆100的前端，并且当在相反的第一方向110行驶时，第二端114成为车辆100的后端。这些示例特性可以实现更大的可操作性，例如，在狭小空间或拥挤的环境中，例如停车场和市区。
如图1所示，车辆100包括底盘116，底盘116耦合至四个车轮106，并且被配置成在车辆100通过道路网络104上的路径从一个位置行进至目的地时承载和保护车辆100的乘员。车辆100的示例性电气系统102包括电源电路118，该电源电路118包括彼此并联连接的两个或更多个电池120。图1中所示的示例性电气系统102包括在电源电路118中彼此并联连接的第一电池120A、第二电池120B、...以及第N电池120N，例如，如本文中所描述的，示例性电气系统102还包括耦合到电源电路118的车辆系统122并且被配置成向车辆100供应电力。另外，示例性电气系统102包括一个或多个电动机124，电动机124耦合至底盘116并且被配置成向车轮106中的一个或多个提供扭矩以推动车辆100。尽管未示出，但是车辆100还可包括一个或多个内燃机和/或其他类型的发动机以向车辆100提供动力。在一些示例中，电气系统102可以包括附加的电动设备和/或系统，并且车辆系统122、电动机124和/或其他电动设备和/或系统可以在电源电路118的电力输出上形成电负载，为此电源电路118提供用于操作的电力。
图1所示的示例性电气系统102还包括电气系统控制器126，该电气系统控制器126可以被配置成选择性地控制电池120、车辆系统122、电动机124和/或其他电动设备和/或系统的电气连接。例如，电气系统控制器126可以通过通信链路128与电池120、车辆系统122、电动机124和/或其他电动设备中的一个或多个通信。尽管示出了单个电气系统控制器126，但是电气系统控制器126可以包括多个控制器，例如，以提供控制器冗余。例如，每个电池120可以与仅控制相关联电池的连接和/或操作的控制器相关联。在一些示例中，电气系统控制器126可以包括一个或多个配置成控制电池120的操作的电池管理系统。在一些示例中，每个电池120可以与仅控制相关联的电池的操作的电池管理系统相关联，在一些示例中，单个电池管理系统可以控制一个以上电池120的操作。在一些示例中，可以将电池管理系统并入一个或多个控制器中。在一些示例中，电池管理系统可以彼此通信地耦合，使得任何一个电池管理系统可以从任何或所有其他电池管理系统接收信号，该信号指示所连接电池的一个或多个参数。作为非限制性示例，这样的参数可以包括荷电状态、电压、内电阻等。
图2是示例性架构200的框图，该架构包括用于控制提供与车辆100的操作相关联的数据的系统的操作以及控制车辆100的操作的车辆系统122。在各种实施方式中，架构200可以使用包括一个处理器的单处理器系统，或包括几个处理器(例如，两个、四个、八个或另一个合适数量)的多处理器系统实现。处理器可以是能够执行指令的任何合适的处理器。例如，在各种实施方式中，处理器可以是实现诸如x86、PowerPC、SPARC或MIPS ISA之类的各种指令集架构(ISA)或任何其他合适的ISA的通用或嵌入式处理器。在多处理器系统中，每个处理器可以共同但不一定是必须地实现相同的ISA。在一些示例中，处理器可以包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或其组合。
示例性架构200可以包括非暂时性计算机可读介质，其被配置成存储可执行的指令/模块、数据和/或处理器可访问的数据项。在各种实施方式中，可以使用任何适当的存储技术来实现非暂时性计算机可读介质，例如静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、非易失性/闪存类型的存储器或任何其他类型的存储器。在所示的实施方式中，示出了实现所需功能(例如，上述功能)的程序指令和数据被存储在非暂时性计算机可读存储器内。在其他实施方式中，程序指令和/或数据可以在不同类型的计算机可访问介质(例如，非暂时性介质)上或在与非暂时性计算机可读介质分开的类似介质上接收、发送或存储。一般而言，非暂时性计算机可读存储器可以包括存储介质或存储器介质，诸如通过I/O接口耦合到架构200的闪存(例如，固态存储器)、磁或光介质(例如，磁盘)。通过非暂时性计算机可读介质存储的程序指令和数据可以通过传输介质或诸如电、电磁或数字信号之类的信号来传输，其可以通过诸如网络和/或无线链路之类的通信介质来传送，例如可以通过网络接口来实现。
在一些实施方式中，I/O接口可以被配置成协调处理器、非暂时性计算机可读介质与任何外围设备、网络接口或其他外围接口(诸如输入/输出设备)之间的I/O业务。在一些实施方式中，I/O接口可以执行任何必要的协议，定时或其他数据转换，以将来自一个组件(例如，非暂时性计算机可读介质)的数据信号转换成适合于另一组件(例如，处理器)使用的格式。在一些实施方式中，I/O接口可以包括对通过各种类型的外围总线连接的设备的支持，该外围总线诸如是外围组件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变体。在一些实施方式中，例如，可以将I/O接口的功能分成两个或更多个单独的组件，例如北桥接件和南桥接件。而且，在一些实施方式中，可以将I/O接口(诸如到非暂时性计算机可读介质的接口)的一些或全部功能直接合并到处理器中。
在图2所示的示例性架构200中，示例性车辆系统122包括多个车辆传感器204，例如，其被配置成感测车辆100在环境中的运动，感测环境数据，诸如环境温度、压力和湿度，和/或感测在车辆100周围的环境中的对象。在一些示例中，车辆传感器204可以包括被配置成识别地图上的位置的传感器。车辆传感器204可以包括例如一个或多个光检测和测距传感器(LIDAR)、一个或多个相机(例如，RGB相机、强度(灰度)相机、红外相机、深度相机、立体相机等)、一个或多个无线电检测和测距传感器(RADAR)、一个或多个声音导航和测距传感器(SONAR)、一个或多个用于感测环境中声音的麦克风，诸如来自执法和紧急车辆的警报器，以及与车辆100的操作有关的其他传感器。其他传感器可以包括速度传感器、与内燃机和/或电动机的操作有关的传感器、与轮胎有关的传感器以检测轮胎温度、轮胎压力和胎面深度和/或用于检测制动温度和/或磨损的制动器相关传感器，以及在具有再生制动的车辆中，用于检测与再生制动系统的操作有关的参数的传感器。车辆传感器204还可以包括例如惯性测量单元(IMU)、加速度计和陀螺仪。车辆传感器204可以被配置成通过例如输入/输出(I/O)接口208向车辆系统122提供表示感测到的对象和信号的传感器数据206。可以考虑其他类型的传感器和传感器数据。
示例性车辆系统122还包括定位系统210，其被配置成从车辆传感器204和/或外部源接收定位信息，包括位置和方向数据(例如，本地位置或本地姿态)，并通过I/O接口208向车辆系统122的其他部分提供定位数据212。外部源可以包括用于实现全球定位系统(GPS)的全球卫星，和/或用于传送和接收与车辆定位有关的信息，诸如地图数据的无线网络。定位系统210还可包括被配置成辅助车辆100导航的传感器，诸如用于感测车轮旋转的车轮编码器，诸如陀螺仪和/或加速计的惯性导航传感器，磁力计和/或用于获取用于视觉里程计或视觉惯性导航的图像数据的相机。
示例性车辆系统122还可以包括计划器214、对象数据计算器216、对象分类器218、碰撞预测器系统220、运动学计算器222和安全系统致动器224中的一个或多个。车辆系统122可以被配置成访问一个或多个数据存储，包括但不限于对象类型数据存储226。对象类型数据存储226可以包括表示与在环境中检测到的对象的对象分类相关联的对象类型的数据。
图2所示的示例性车辆系统122还包括车辆控制器228，其被配置成接收车辆控制数据230，并且基于车辆控制数据230与驱动系统232(例如，转向系统、推进系统、悬架系统和/或制动系统)通信以控制车辆100的操作。例如，车辆控制数据230可以从车辆传感器204中的一个或多个和计划器214、对象数据计算器216、对象分类器218、碰撞预测器系统220、运动学计算器222和安全系统致动器224中的一个或多个接收的数据中导出，以及控制驱动系统232的操作，从而执行车辆100的操作和操纵。
在一些示例中，计划器214可被配置成生成表示车辆100的轨迹的数据，例如使用包括在定位数据212中的表示车辆100在环境中的位置的数据和诸如本地姿态数据之类的其他数据。在一些示例中，计划器214还可被配置成确定预期轨迹，其中至少一条轨迹将由车辆100执行。作为非限制性示例，计划器214可以同时(例如，基本同时)计算数十、数百或数千个预期轨迹，每个轨迹与可信度水平相关。这种可信度水平(或值)指示车辆100穿过相关轨迹的能力。在一些示例中，可以根据滚动时域技术来计算这样的预期轨迹，使得每个预期轨迹仅跨越进入未来的很短的一段时间(例如，从大约2秒到大约10秒)。在一些示例中，计划器214可以被配置成计算与环境中的对象的预测运动相关联的数据，并且可以确定与对象的预测运动相关联的预测对象路径。在一些示例中，对象路径可以包括预测的对象路径。在一些示例中，对象路径可以包括预测的对象轨迹。在一些示例中，计划器214可以被配置成预测多于单个预测的对象轨迹。例如，计划器214可以被配置成基于例如与对象相关联的预测位置、轨迹和/或速度的概率确定或多模态分布来预测多个对象轨迹。
在一些示例中，对象数据计算器216可以被配置成提供表示例如车辆100周围的环境中的对象的姿势(例如，位置和方位)、与对象关联的对象迹道(例如，一段时间(例如5秒)内对象的历史位置、速度、加速度和/或前进方向)、以及与对象关联的对象分类(例如，行人、车辆、自行车骑行者等)中的一个或多个的数据。例如，对象数据计算器216可以被配置成接收从一个或多个车辆传感器204接收的传感器信号形式的数据，并确定代表对象环境中的位置和/或方位、对象迹道和对象分类中的一个或多个数据。
在一些示例中，对象分类器218可以被配置成访问来自对象类型数据存储226的数据，该对象类型数据存储226可以被配置成存储表示对象类型的数据，诸如对象分类的一类、对象分类的子类和/或对象分类的子集。在一些示例中，对象分类器218可以被配置成用表示对象分类的数据来分析表示对象迹道的数据和具有表示对象类型的数据，并且至少部分地基于对象迹道和分类数据来确定对象类型。例如，具有“汽车”的对象分类的检测的对象可以具有“轿车”、“轿跑车”、“两厢轿车”、“运动型多用途车辆”、“皮卡车”或“小型货车”的对象类型。对象类型可以包括其他子类、名称或子集。例如，停放的“轿车”在移动时可能具有“静态”或“动态”的附加子类名称。在一些示例中，这样的对象分类器还可以基于传感器数据或对象类型的一部分中的一个或多个来确定预测的对象行为。
在一些示例中，碰撞预测器系统220可以被配置成使用预测的对象行为、表示对象类型的数据、表示对象的轨迹的数据和/或表示车辆100的轨迹的数据，来预测车辆100与对象之间的碰撞。
在一些示例中，运动学计算器222可以被配置成确定表示与环境中的对象的运动相关联的一个或多个标量和/或矢量的量的数据，包括但不限于速率、速度、加速度、动量、本地姿势和/或力。来自运动学计算器222的数据可以用于计算其他数据，包括但不限于表示对象与车辆100之间发生撞击的估计时间的数据以及表示对象与车辆100之间的距离的数据。在一些示例中，计划器214可以使用运动学计算器222产生的数据来估计预测的对象数据。例如，计划器214可以使用与对象相关联的当前标量和/或矢量的量来确定环境中其他对象(例如，汽车、摩托车、行人、骑自行车的人和动物)正在以警报或受控状态而不是非警报或不受控制的状态移动的可能性。例如，运动学计算器222可以被配置成估计其他对象正在运动的可能性，好像它们正在被控制和/或以可预测的方式行事，或者是否他们没有正在被控制和/或以可预测的方式行事，例如，通过观察对象随时间推移以及相对于环境中其他对象的运动。例如，如果对象在不规律地移动，或者在环境中似乎未适应其他对象的存在或运动，则这可能表示对象不受控制或以不可预测的方式移动。这可以基于随时间接收的传感器数据来推断，该传感器数据可以用于估计或预测对象相对于车辆100的当前或未来轨迹的未来位置。
在一些示例中，安全系统致动器224可被配置成当碰撞预测器220预测到碰撞和/或发生其他安全相关事件(例如，车辆100执行应急机动，诸如硬制动或急加速)时，激活自动驾驶车辆100的一个或多个安全系统。安全系统致动器224可以被配置成激活内部安全系统(例如，包括向乘员保护系统的部署控制系统发送一个或多个信号)、外部安全系统(例如，包括警告声和/或警告灯)、可被配置成执行紧急操作以避免碰撞的驱动系统232、和/或其任何组合。例如，驱动系统232可以接收用于使车辆100的转向系统改变车辆100的行驶方向，并且使车辆100的推进系统改变车辆100的速度以改变车辆100的轨迹从初始轨迹到避免碰撞的轨迹的数据。
车辆系统122的一些示例可以根据以下示例进行操作。车辆控制器228可以接收表示环境中的车辆100的轨迹的数据。可以计算与环境中的对象相关联的对象数据。来自一个或多个车辆传感器204的传感器数据206可以用于计算这样的对象数据。对象数据可以包括表示对象在环境中的位置的数据，与对象相关联的对象迹道(诸如对象是静止的还是运动的)以及与对象相关联的对象分类(诸如对象是否为其他车辆、行人、骑自行车的人、动物或静止的对象)。在一些示例中，基于对象数据，对象数据计算器216可以用于确定表示对象在环境中的定位的数据、表示对象是否在移动的数据以及表示与对象相关联的分类的数据。
在一些示例中，计划器214可以使用对象数据例如基于表示对象位置的数据来确定环境中对象的预测路径，并且可以处理该数据以生成表示预测对象路径的数据。可以基于表示对象是否正在移动的数据、表示对象的分类的数据和/或表示对象的类型的数据来确定表示对象的类型的数据。不运动的行人、运动的车辆和交通标志、车道标志或消防栓，其都是不运动的，是具有相关运动数据的对象类型的示例。
在一些示例中，碰撞预测器系统220可以用于基于对象类型、对象是否在移动、车辆100的轨迹、从计划器214获得的对象的预测路径来预测车辆100与环境中的对象之间的碰撞。例如，由于对象的移动、对象的轨迹与车辆100的轨迹潜在冲突、以及具有表明该对象可能是碰撞威胁的对象分类的对象，可以部分基于对象的类型来预测碰撞。在一些示例中，这种碰撞预测还可以基于预测的对象行为。在一些示例中，对象的每个分类或子分类可以具有对应的关联行为。作为非限制性示例，自行车的预测行为是将以具有最大速度的相对直线行进。
在一些示例中，安全系统致动器224可以被配置成在预测到碰撞时致动车辆100的安全系统的一个或多个部分。例如，安全系统致动器224可以通过车辆控制器228激活一个或多个内部安全系统、一个或多个外部安全系统以及驱动系统232(例如，转向系统、推进系统和/或制动系统)的一个或多个组件。在一些示例中，车辆控制器228可以基于环境中对象的某些动作来确定将激活内部安全系统，并且车辆控制数据230可以包括配置成使车辆控制器228激活内部安全系统、外部安全系统和驱动系统232的一个或多个功能的信息。
如图2所示，示例性体系结构200还包括电气系统102，其例如通过输入/输出接口208与车辆系统122通信。图2中的示例性电气系统102包括电池120、电气系统控制器126以及例如通过通信链路128(图1)与电气系统控制器126通信的多个开关234。开关234可以被配置成被操作以选择性地电连接车辆100的电池120、车辆系统122、电动机124(图1)和/或其他电动设备和/或系统中的一个或多个至电源电路118(图1)，以及将车辆100的电池120、车辆系统122、电动机124(图1)和/或其他电力设备和/或系统中的一个或多个与电源电路118(图1)断开，例如，如本文所述。开关234可以包括被配置成将前述设备和/或系统选择性地电连接至电源电路118的电力输出的电气操作的设备的任何单个或组合，例如继电器和/或数字开关，诸如晶体管和MOSFET。可以考虑其他类型的开关。
示例性架构200还包括负载预测器236，其被配置成预测电源电路118上的电负载的电力需求，并且例如通过输入/输出接口208将一个或多个信号发送到电气系统控制器126。在一些示例中，负载预测器236可以例如通过输入/输出接口208与车辆系统122的不同部分(例如，计划器214)通信，该车辆系统122可以提供指示与车辆100的操作相关联的信息的一个或多个信号，例如历史、地理和/或实时信息。至少基于该信息，负载预测器236可以被配置成预测电源电路118上的电负载的未来负载需求。
例如，负载预测器236可以接收指示车辆100可行驶以到达其目的地的路径和/或车辆100的预测操作的一个或多个信号，并且至少部分地基于该信息，负载预测器236可以确定预测的电力需求。例如，在边道上的操作期间，当车辆100的速度大多数情况下较低时(例如45mph或以下)，一个或多个电动机124的电力需求可能低于以高速公路速度(例如55mph至70mph)行驶时的电力需求。至少部分基于车辆100的计划路径，负载预测器236可以确定预测的电力需求。例如，负载预测器236可以从计划器214接收一个或多个信号，该信号指示与车辆100在高速公路上的操作、车辆100在边道上的操作、车辆在坡道上的操作，或车辆100在包括多个交通信号灯的街道上的操作相关联的确定的轨迹。在接收到一个或多个信号时，负载预测器236可预测用于与车辆100在高速公路上的操作相关联的轨迹的相对较高的电力需求(例如，由于较高的空气阻力)，用于与车辆100在边道上的操作相关联的轨迹的相对较低的电力需求(例如，以不超过约45mph的速度并且不包括反复地从停车启动加速)，用于与车辆100在坡道上的操作相关联的轨迹相关联的相对较高的电力需求，或用于与车辆100在包括多个交通信号的街道上的操作相关联的轨迹的相对较高的电力需求(例如，由于反复地从停车启动加速)。作为其他非限制性示例，增加的负载可能与地图数据所指示的区域的坡度上升，由于具有不同摩擦系数的路段(无论是由于气候还是地形)导致的可变扭矩要求，避免障碍物进入车辆的路径的紧急机动等相关联。
负载预测器236的一些示例可以使用车辆100的预测路径向电气系统控制器126提供指示预测电力需求的一个或多个信号，该电气系统控制器126可以控制电气系统102的一个或多个开关234的操作，以在电力需求降低的时间段内对具有较低电荷的电池充电。在一些示例中，例如，在用具有高电量的一个或多个电池120中给一个或多个电池120充电期间，车辆100可以配置成改变其预测路径和/或操作以调整(例如，降低)预测的电力需求。例如，如果电气系统102正在使用具有较高荷电状态的电池对电池120中的一个进行充电，则车辆100的车辆系统122可以将车辆100的计划路径和/或操作改变为预测具有较低电力需求的路径和/或操作。例如，可以将高速公路上到达目的地的计划路径改变为使用边道到达目的地的路径。尽管被示为车辆系统122的一部分，但是负载预测器236可以被认为是电气系统102的一部分。在一些示例中，车辆系统122可以被认为是电气系统102的一部分。
图3是包括示例性电气系统102的至少一部分的示例性电路300的示意性电路图。示例性电路300包括配置成向示例性电负载302供应电力的示例性电源电路118。例如，电气系统102可以用于向设备和机器供应电力，诸如，本文先前描述的那些。所示的示例性电气系统102包括示例性电源电路118，该示例性电源电路118包括可电连接至电源电路118的电力输出的第一电池120A，以及被配置成选择性地将第一电池120A电连接至电源电路118的电力输出以及将第一电池120A和电源电路118的电力输出断开的第一开关234A。示例性电源电路118还包括可电连接至电源电路118的电力输出的第二电池120B，以及被配置成选择性地将第二电池120B电连接至电源电路118的电力输出以及将第二电池120B和电源电路118的电力输出断开的第二开关234B。在所示的示例中，电源电路118被配置成使得当第一开关234A和第二开关234B分别将第一电池120A和第二电池120B电连接至电源电路118的电力输出时，第一电池120A和第二电池120B在电源电路118中彼此并联。在一些示例中，电源电路118可以被配置成在仅第一电池120A电连接至电源电路118的电力输出的情况下供应电力。在一些示例中，电源电路118的电力输出可以被配置成在仅第二电池120B电连接至电源电路118的电力输出的情况下供应电力。在一些示例中，第一电池120A和第二电池120B都可以电连接至电源电路118的电力输出并向电源电路118的电力输出供应电力。电力系统102的一些示例可以包括两个以上的电池。在一些示例中，电气系统102还可以包括第三开关234C，第三开关234C被配置成选择性地将电负载302电连接至电源电路118的电力输出以及将电负载302与电负载302与电源电路118的电力输出断开。
图3所示的示例性电气系统102还包括电气系统控制器126，该电气系统控制器126分别通过例如第一通信链路128A、第二通信链路128B和第三通信链路128C电连接至第一开关234A、第二开关234B和第三开关234C。这样的通信链路128A，128B和128C可以是有线的或无线的。在一些示例中，电气系统控制器126可以被配置成控制第一开关234A、第二开关234B或第三开关234C中的一个或多个的操作。电气系统102的一些示例可以包括用于第一电池120A和第二电池120B中的每个的单独的控制器，并且例如包括两个以上的电池时，电气系统102可以包括两个以上的控制器，例如每个电池120对应一个控制器。在一些示例中，电气系统102可以包括用于电负载302的一个或多个单独的控制器。其他电气设备和/或电气系统可以耦合到电源电路118的电力输出。虽然在图3中未示出，电气系统102还可包括其他组件，诸如保险丝、断路器、电涌保护器、电阻器、电容器、晶体管、电流传感器、电压传感器等，以增加安全性、便于操作和/或改善运作。
如图3所示，电气系统102还可以包括与电气系统控制器126通信的负载预测器236。负载预测器236的一些示例可以是车辆系统122的一部分，例如，如图3所示。在一些示例中，负载预测器236可以与车辆系统122分离，但是例如可以如本文所述与车辆系统122通信。在一些示例中，负载预测器236可被配置成预测电负载302的电力需求，并将指示预测的电力需求的一个或多个信号发送至电气系统控制器126。例如，负载预测器236可使用各种信息，例如，从车辆系统122和/或从远离车辆100的一个或多个源接收的历史、地理和/或实时信息，以预测电负载302的未来负载需求。在一些示例中，电气系统控制器126可以配置成激活第一开关234A、第二开关234B、第三开关234C或其他开关中的一个或多个，以至少部分地基于指示预测的电力需求的一个或多个信号将第一电池120A、第二电池120B和/或另外的电池中的一个或多个分别连接至电池电路118的电力输出。
在一些示例中，电气系统控制器126可以被配置成接收指示与第一电池120A相关联的荷电状态(例如，电压)的一个或多个第一信号以及指示与第二电池120B相关联的荷电状态(例如，电压)的一个或多个第二信号。在一些示例中，电气系统控制器126可以控制第一开关234A或第二开关234B(和/或另外的开关)中的一个或多个的操作，使得与第一电池120A相关联的电压以及与第二电池120B相关联的电压基本上相等(例如，在技术公差内)。在所示的示例中，第一电池120A和第二电池120B彼此并联电连接，并且如果第一电池120A的电压与第二电池120B的电压之间的差过大(例如，大于阈值差)，将第一电池120A和第二电池120B彼此并联电连接可能会导致大电流浪涌，这可能会使电气系统102的组件过热和/或损坏。因此，控制第一电池120A和第二电池120B的电压相等可能是期望的。
图4是包括示例性电气系统102的至少一部分的示例性电路400的示意性电路图。示例性电路400包括被配置成向示例性电负载(例如，与车辆相关联的电负载，诸如本文所述的示例性车辆100)供应电力的示例性电源电路118。例如，电负载可以包括一个或多个电动机124、电压转换器402(例如，低压转换器，高压转换器或用于任何电压的转换器)、车辆系统122和/或任何其他与电路400相关联的电动设备和/或系统。另外，电气系统102可用于向其他设备和机器供应电力，例如本文先前描述的那些。电压转换器402可以被配置成将由第一电池120A和/或第二电池120B提供的电压转换成较低电压电力供应，以用于操作使用降低的电压的电动设备，例如，车辆系统122的一些示例。例如，第一电池120A和/或第二电池120B可向电源电路118的电力输出的电力总线404提供80伏(或任何其他期望的电压，例如400伏)的电力，并且电压转换器402可以被配置成将从电力总线404供应的电压降低到24伏。可以考虑其他电力总线电压和降低的电压。
图4中所示的示例性电源电路118可以包括第一电池120A，其可电连接至电源电路118的电力输出；以及第一开关234A，其配置成选择性地将第一电池120A电连接至电源电路118的电力输出以及将第一电池120A和电源电路118的电力输出断开。示例性电气系统102还包括第二电池120B和第二开关234B，第二电池120B可电连接至电源电路118的电力输出，第二开关234B被配置成选择性地将第二电池120B电连接至电源电路118的电力输出，以及将第二电池120B和电源电路118的电力输出断开。在所示的示例中，电源电路118被配置成使得当第一开关234A和第二开关234B分别将第一电池120A和第二电池120B电连接至电源电路118的电力输出时，第一电池120A和第二电池120B在电源电路118中彼此并联。例如，如本文概述的，图4中示出的电源电路118可以被配置成通过第一电池120A和第二电池120B中的一个或两个来供应电力。
图4所示的示例性电源电路118还包括第三开关234C，其被配置成选择性地将电动机124电连接至电源电路118的电力输出，以及将将电动机124与电源电路118的电力输出断开；第四开关234D，其被配置成选择性地将电压转换器402电连接至电源电路118的电力输出，以及将电压转换器402与电源电路118的电力输出断开。一些示例可以包括第五开关234E，第五开关234E被配置成选择性地将车辆系统122电连接至电源电路118的电力输出，以及将车辆系统122与电源电路118的电力输出断开。在一些示例中，电气系统控制器126可以与第一开关234A、第二开关234B、第三开关234C、第四开关234D或第五开关234E中一个或多个通信，例如通过分离或组合的通信链路128，例如如图4所示，因此电气系统控制器126可以发送一个或多个信号以操作一个或多个开关234。
图4中所示的示例性电源电路可以被配置成控制第一电池120A和第二电池120B的荷电状态的相等。参照图4概述的概念可以扩展到两个以上的电池。图4中所示的示例性电气系统102包括与第一开关234A并联电连接的第一辅助开关406A和第一限流装置408A(例如，电阻器)，以及与与第二开关234B并联电连接的第二辅助开关406B和第二限流装置408B(例如电阻器)。在图4中，为了清楚起见，限流装置408A和408B被示意性地示出为电阻器，但是如本文中所描述的，限流装置可以不必须是电阻器。限流装置408A和/或408B可以包括用于调节电流的任何装置或装置组，例如一个或多个电阻器、一个或多个电负载和/或一个或多个消耗电负载的装置。在一些这样的示例中，电气系统控制器126可以被配置成确定第一电池120A或第二电池120B具有较高的荷电状态，并且将具有较高荷电状态的电池指定为较高荷电状态的电池，以及将具有较低荷电状态的电池指定为较低荷电状态的电池。电气系统控制器126还可被配置成使得与较高荷电状态的电池相关联的第一开关234A或第二开关234B将较高荷电状态的电池电连接至电源电路118的电力输出。电气系统控制器126还可以使第一辅助开关406A或第二辅助开关406B将较低荷电状态的电池电连接至较高荷电状态的电池，从而通过较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池充电。在一些示例中，电气系统控制器126可以通过例如单独的或组合的通信链路128与第一辅助开关406A或第二辅助开关406B中的一个或多个通信，如图4所示，因此电气系统控制器126可以发送一个或多个信号以操作一个或多个辅助开关406。
例如，在电气系统102的正常操作期间，第一电池120A和第二电池120B可以电连接至电源电路118的电力输出，以向电源电路118的电力输出供应电力。然而，在某些情况下，第一电池120A的荷电状态可能与第二电池120B的荷电状态不同和/或第一电池120A的电压输出可能与第二电池120B的电压输出不同。如果存在足够大的差，则当第一电池和第二电池彼此电连接时，会在电气系统102中产生电流浪涌，这可能导致电气系统102的组件的过热和/或损坏。例如，如果其中一个电池被具有相对于电气系统102的其他电池更高或更低的荷电状态和/或电压输出的电池替换，则如果其中一个电池已经被充电，另一个电池尚未充电，和/或其中一个电池出现故障，则这样的差异可能会出现。
在一些示例中，电气系统102可以被配置成确定电气系统102的两个电池之间的荷电状态和/或电压输出之间是否存在差，如果是，则使用具有较高的荷电状态和/或电压输出的电池以受控的方式对具有较低的荷电状态和/或电压输出的电池充电，其不会导致电气系统102的其他组件过热和/或损坏。
例如，在电气系统102启动时，电气系统控制器126可以确定第一电池120A或第二电池120B是否具有较高的荷电状态和/或较高的输出电压，并指定它作为较高荷电状态的电池。如果电气系统控制器126确定荷电状态和/或输出电压之间的差大于阈值差(例如，当第一电池120A和第二电池120B彼此连接时，可能导致电气系统102的组件中的一个或多个过热和/或损坏的差)，电气系统控制器126可以被配置成使用第一电池120A的电压输出以受控方式为第二电池120B充电，例如，直到该差达到或小于该阈值差。该阈值差可以是预定的电压差，或者是实时计算的电压差，该电压差足够低，以当较低荷电状态的电池连接至电源电路118的电力输出和较高荷电状态的电池时，防止电气系统10的部分过度加热和/或损坏。
例如，电气系统控制器126可以配置成确定第一电池120A的荷电状态和/或电压输出高于第二电池120B。电气系统控制器126还可被配置成使第一开关234A将第一电池120A电连接至电源电路118的电力输出(例如，通过闭合第一开关234A)，同时使第二开关234B继续保持第二电池120B与电源电路118的电力输出断开(例如，通过保持第二开关234B断开)。此后，电气系统控制器126可使第二辅助开关406B通过第二限流装置408B将第二电池120B连接至第一电池120A，从而开始使用第一、较高荷电状态的电池120A对第二、较低荷电状态的电池120B进行充电。第二限流装置408B可以被配置成当第二辅助开关406B使第一电池120A和第二电池120B彼此连接时，防止电气系统102中的电流浪涌。在一些示例中，当电气系统控制器126确定荷电状态和/或电压输出差低于阈值差时，电气系统控制器126可以被配置成将第二电池120B连接至电源电路118的电力输出，通过使第二开关234B将第二电池120B连接至电源电路118的电力输出(例如，通过闭合第二开关234B)，并使第二辅助开关406B将第二限流装置与电源电路118的电力输出断开(例如，通过断开第二辅助开关406B)。
在一些示例中，当电气系统控制器126确定第二电池120B的荷电状态和/或输出电压比第一电池120A高时，电气系统控制器126可使第一开关234A和第一辅助开关406A相对于第二开关234B和第二辅助开关406B如上所述地操作，其中第一限流装置408A起到与以上对于第二限流装置408B所述的功能相同或相似的功能。以这种示例方式，电气系统102的一些示例可以被配置成使用具有较高荷电状态和/或输出电压的一个或多个电池来对具有较低荷电状态和/或输出电压的一个或多个电池进行充电，例如，当该差大于该阈值差时，不会导致电流浪涌，其可能损坏电气系统102的组件。
图4中所示的示例性电气系统102还包括通过例如通信链路128与电气系统控制器126通信的负载预测器236。在一些示例中，负载预测器236可以被配置成预测一个或多个电动机124、电压转换器402、车辆系统122和/或其他电动设备和/或系统的电力需求。在一些示例中，负载预测器236可以被配置成向电气系统控制器126发送指示预测的电力需求的一个或多个信号。负载预测器236可以使用各种信息，例如历史、地理和/或实时信息来预测电源电路118上电负载的未来负载需求，例如，如本文所述。
在一些示例中，电气系统控制器126可以被配置成激活第一开关234A或第二开关234B中的一个或多个，以至少部分地基于指示预测的电力需求的一个或多个信号将第一电池120A或第二电池120B中的一个或多个分别连接至电源电路118的电力输出。例如，电气系统102可以被结合到诸如本文描述的示例性车辆100的车辆中，并且负载预测器236可以被配置成预测与车辆100相关联的电力需求。例如，电气系统控制器126可以被配置成确定电气系统102的两个电池之间的荷电状态和/或电压输出之间是否存在差，如果是，则以受控的方式使用具有较高荷电状态和/或电压输出的电池对具有较低荷电状态和/或电压输出的电池进行充电，其不会引起电气系统102的其他部件的过热和/或损坏，例如，如本文所公开的。在一些示例中，电气系统控制器126可被配置成至少部分地基于从负载预测器236接收的指示预测的电力需求的一个或多个信号，使用较高荷电状态的电池来控制较低荷电状态的电池的充电。在一些示例中，这可以导致使用较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池进行更有效的充电。
例如，当电气系统102使用较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池进行充电，并且两个电池之间的荷电状态之差大于阈值差时，电气系统控制器126通过继续防止较低荷电状态的电池连接至电源电路118的电力输出并闭合与较低荷电状态的电池相关联的第二辅助开关，使得较高荷电状态的电池通过与辅助开关和较低荷电状态的电池相关联的限流装置电连接至较低荷电状态的电池，使较低荷电状态的电池被充电。如本文中所讨论的，这可以当较高荷电状态的电池和较低荷电状态的电池之间的荷电状态和/或电压差大于阈值差时，如果较低荷电状态的电池电连接至电源电路118的电力输出，防止可能发生的电流浪涌。与较低荷电状态的电池相关联的限流装置可以防止这些的发生。然而，依靠限流装置可能导致能量损失，该能量损失降低了电气系统102的运行效率，特别是在电源电路118上的电力需求相对较高的情况下。例如，如果电力需求相对较低，则较低荷电状态的电池可以由较高荷电状态的电池更有效地充电。
在一些示例中，当电源电路118上的电力需求相对较低时，负载预测器236可以用于使用较高荷电状态的电池来更有效地对较低荷电状态的电池充电。例如，在包括示例性电气系统102的车辆100的操作期间，在边道上，当车辆100的速度大多数情况下较低时，一个或多个电动机124的电力需求可能低于以高速公路的速度行驶期间的电力需求。因此，相对于车辆100在高速公路上操作时对较低荷电状态的电池充电，车辆100在边道上操作时使用较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池充电可能更有效。其他操作考虑因素也可能需要相对较低的电力需求，因此，也可以用于提高较低荷电状态的电池的充电效率。负载预测器236的一些示例可以使用车辆100的预测路径向电气系统控制器126提供指示预测的电力需求的一个或多个信号，该信号可以控制电气系统102的一个或多个开关234的操作，以在电力需求降低的时间段内对具有较低荷电状态的电池120充电。在一些示例中，一旦电气系统控制器126确定应该使用较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池充电的时间段，则电气系统控制器126可以发起和/或控制在所确定的时间段内对较低荷电状态的电池的充电，例如，如本文前面所述的，通过选择性地使第一开关234A、第二开关234B、第一辅助开关406A或第二辅助开关406B中的一个或多个将第一电池120A和第二电池120B电连接至电源电路118的电力输出和/或彼此之间电连接，以及将第一电池120A和第二电池120B与电源电路118的电力输出断开和/或彼此之间断开。
在一些示例中，例如，在用具有较高荷电状态的一个或多个电池120给一个或多个电池120充电期间，车辆100可以被配置成改变其预测路径和/或操作以调整(例如，降低)预测的电力需求。例如，如果电气系统102使用具有较高荷电状态的电池对电池120之一进行充电，则车辆100的控制系统(例如，车辆系统122)可以将其路径改变为将被预测具有较低的电力需求的路径。例如，可以将高速公路上到达目的地的计划路径改变为使用边道到达目的地的路径。例如，电气系统控制器126可以与车辆系统122通信，并且车辆系统122可以相应地改变路径。
在一些示例中，电气系统102还可以包括第一充电电路410A，其与第一电池120A并联地电耦合至电源电路118的电力输出，以将向第一电池120A供应电力，以及第二充电电路410B，其与第二电池120B并联地电耦合至电源电路118的电力输出，以向第二电池120B供应电力，例如，如图4所示。在一些这样的示例中，电气系统控制器126可以被配置成操作第一开关234A或第二开关234B中的一个或多个以同时(例如，基本上同时)或彼此独立地对第一电池120A或第二电池120B中的一个或多个进行充电。在一些示例中，单个充电器可用于同时(例如，基本上同时)对第一电池120A和第二电池120B之一或二者进行充电。例如，图4中所示的电气系统102可以被配置成例如与第一电池120A并联地电耦合至第一充电器412A，以及例如与第二电池120B并联地电耦合至第二充电器412B。在所示的示例中，分别电连接至第一充电器412A和第二充电器412B的相应的第一电连接器414A和第二电连接器414B(例如，插头)可以被配置成选择性地连接第一充电器412A和/或第二充电器412B至第一充电电路410A和第二充电电路410B。在一些示例中，第一充电电路410A和/或第二充电电路410B可以分别包括分别被配置成选择性地将第一充电电路410A和/或第二充电器电路410B电连接至电源电路118的电力输出，以及将第一充电电路410A和/或第二充电器电路410B与电源电路118的电力输出断开的第一充电器开关416A和/或第二充电器开关416B。在一些示例中，第一充电器开关416A和/或第二充电器开关416B可以通过分离的或组合的通信链路128与电气系统控制器126通信。在一些示例中，电气系统控制器126可以被配置成使第一充电器开关416A和/或第二充电器开关416B操作，使得第一电池120A和第二电池120B可以彼此独立地充电，和/或彼此同时(例如，在技术公差范围内基本上彼此同时)充电，例如不会产生不期望的电流浪涌，如本文所描述的。在一些示例中，电气系统控制器126可以被配置成在第一电池120A和/或第二电池120B的充电期间例如如本文所述地操作第一开关234A、第一辅助开关406A、第二开关234B和/或第二辅助开关406B，以避免不期望的电流浪涌。在一些示例中，在第一电池120A和第二电池120B的充电期间，第一辅助开关406A和第二辅助开关406B可以被激活(例如，同时地)以分别通过第一和第二限流装置408A和408B将第一电池120A和第二电池120B电连接至电源电路118的电力输出，并且可以激活第一开关234A或第二开关234B以将第一电池120A或第二电池120B电连接至电源电路118的电力输出。该示例策略有助于对第一和第二电池120A和120B进行同时充电，同时仍为车辆系统122提供电力。可以设想，这些概念可以扩展到具有两个以上电池和/或两个以上的充电电路的电气系统。
在各种实施方式中，本文所示的参数值和其他数据可以被包括在一个或多个数据存储中，并且可以与未描述的其他信息组合，或者可以被不同地划分为更多、更少或不同的数据结构。在一些实施方式中，数据存储可以物理地位于一个存储器中或者可以分布在两个或更多个存储器中。
本领域技术人员将理解，示例性架构200以及示例电路300和400仅仅是说明性的，并不旨在限制本公开的范围。特别地，计算系统和设备可以包括可以执行所指示的功能的硬件或软件的任何组合，包括计算机、网络设备、互联网装置、平板计算机、PDA、无线电话、寻呼机等。架构200和示例电路300和400也可以连接至未示出的其他设备，或者可以作为独立系统运行。另外，在一些实施方式中，由所示出的组件提供的功能可以在更少的组件中组合或者在其他组件中分布。类似地，在一些实施方式中，可以不提供一些所示组件的功能和/或其他附加功能可以是可用的。
本领域技术人员还将理解，尽管示出了各种项目在使用时被存储在存储器或存储设备中，但是出于存储器管理和数据完整性的目的，这些项目或它们的一部分可以在存储器和其他存储设备之间传输。替代地，在其他实施方式中，一些或全部软件组件可以在另一设备上的存储器中执行，并且与所示的架构200和/或电路300和400通信。一些或全部系统组件或数据结构也可以被存储(例如，作为指令或结构化数据)在待由适当的驱动器读取的非暂时性计算机可访问介质或便携式制品上，上面描述了其各种示例。在一些实施方式中，可以将存储在与架构200分离的计算机可存取介质上的指令通过传输介质或经由通信介质(诸如无线链接)传达的信号(诸如电、电磁或数字信号)传输至架构200和/或电路300和400。各种实施方式可以进一步包括在计算机可存取介质上接收、发送或存储根据前述描述实现的指令和/或数据。因此，本文描述的技术可以与其他控制系统配置一起实施。下面讨论关于车辆100的模块的操作的另外的信息。
图5是被图示为逻辑流程图中的方框的集合的示例性过程的流程图，其表示可以以硬件、软件或其组合来实现的一系列操作。在软件的情境中，方框表示存储在一个或多个计算机可读存储介质上的计算机可执行指令，当由一个或多个处理器执行时，执行所述操作。通常，计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。描述操作的顺序不旨在被理解为限制，并且可以以任何顺序和/或并行地组合任意数量的所描述的方框以实现该过程。
图5是用于操作电气系统的示例性过程500的流程图，该电气系统包括配置成提供电力输出的电源电路和至少两个电池。在502处，示例性过程500可以包括：识别电气系统的第一电池的荷电状态高于电气系统的第二电池的荷电状态。在一些示例中，电气系统控制器可以接收指示第一电池的荷电状态和第二电池的荷电状态的一个或多个信号，并确定第一电池或第二电池中的哪个具有较高的荷电状态，例如，如本文所述。
在504处，示例性过程500可以包括将具有较高荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出。例如，电气系统控制器可以将一个或多个信号发送到一个或多个开关，该一个或多个开关被配置成选择性地将第一和第二电池电连接至电源电路的电力输出，以及将第一和第二电池与电源电路的电力输出断开，其中一个或多个信号使具有较高荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出。
在506处，示例性过程500可包括将具有较高荷电状态的电池电连接至具有较低荷电状态的电池(例如，通过限流装置)以通过具有较高荷电状态的电池来提高具有较低荷电状态的电池的荷电状态。例如，电气系统控制器可以向一个或多个开关发送一个或多个信号，以使一个或多个开关将较高荷电状态的电池和较低荷电状态的电池彼此电连接。在一些示例中，例如，如本文所述，电气系统控制器可以以防止或降低当较高电压的电池和较低电压的电池彼此连接时电源电路将遭受电流浪涌的可能性的方式执行此操作。
在508处，示例性过程500还可包括将先前确定为具有较低荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出，例如，而无需通过限流装置将先前具有较低荷电状态的电池电连接至电力输出。在过程500的一些示例中，电气系统控制器可以使用较高荷电状态的电池来提高较低荷电状态的电池的荷电状态，直到较高荷电状态的电池的荷电状态与较低荷电状态的电池的荷电状态之间的差小于荷电状态的阈值差，如本文所描述的。
过程500的一些示例还可以包括预测电源电路上的负载。例如，电气系统可以包括负载预测器，该负载预测器被配置成预测电源电路上的电负载的电力需求，并且在电气系统控制器上发送指示所预测的电力需求的一个或多个信号。在一些这样的示例中，过程500还可包括至少部分地基于电源电路上的预测的负载将较高荷电状态的电池和较低荷电状态的电池彼此电连接。例如，过程500可以包括：在第一时间段上识别电源电路上的第一预测负载；在第二时间段期间识别电源电路上的第二预测负载；以及确定何时预测的负载较低。在一些示例中，电气系统控制器可以在与相对较低的预测的负载一致的时间段期间将较高荷电状态的电池电连接至较低荷电状态的电池。例如，电气系统控制器可以被配置成当电源电路上的负载相对较低，而不是当电源电路上的负载相对较高时，将较高荷电状态的电池和较低荷电状态的电池彼此连接和/或连接至电源电路，例如，如本文中所描述的。作为非限制性示例，预测的负载可以响应于由车辆(例如电动车)的一个或多个传感器或系统确定的一个或多个环境条件(例如，由于天气导致的表面摩擦的变化、上升的倾斜、小孩跳跃在车辆前方需要紧急机动等)。
过程500的一些示例可以被结合到电气系统的启动过程中，例如，如本文所述。该过程的一些示例可以被合并到用于使电气系统的两个或更多个电池的荷电状态基本相等的过程中，例如，如本文所述。过程500的一些示例可以被合并到用于为包括两个或更多个电池的电气系统的一个或更多个电池充电的过程中，例如，如本文所述。过程500的一些示例可以被合并到用于向电动设备和/或机器(例如，本文描述的示例性车辆100)供应电力的过程中。其他过程可以合并示例性过程500。
应当理解，本文提出的主题可以被实现为计算机过程、计算机控制的装置、计算系统或诸如计算机可读存储介质之类的制品。尽管本文描述的主题是在一个或多个计算设备上执行的程序模块的情境中呈现的，但本领域技术人员将认识到，可以结合其他类型的程序模块来执行其他实现方式。通常，程序模块包括例程、程序、组件，数据结构以及执行特定任务或实现特定抽象数据类型的其他类型的结构。
本领域技术人员还将意识到，本文描述的主题的各方面可以在本文描述之外的其他计算机系统配置上或与其结合实施，其包括多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子产品、小型计算机、大型计算机、手持计算机、移动电话设备、平板计算设备、专用硬件设备、网络设备等。
基于前述内容，应当理解，本文已经提出了用于操作电气系统的技术。而且，尽管已经用计算机结构特征、方法动作和计算机可读介质专用的语言描述了本文介绍的主题，但是应该理解，所附权利要求书中定义的本发明不必限于特定的特征、动作、或本文描述的介质。相反，公开了特定的特征、动作和介质作为实现权利要求中记载的主题的示例形式。
上面描述的主题仅以举例说明的方式提供，并且不应解释为限制性的。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分中指出的任何或所有缺点的实施方式。可以在不遵循所图示和描述的示例和应用并且不脱离在所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，对本文所述的主题进行各种变型和改变。
示例条款
A、一种被配置成向电负载供应电力的示例性电气系统，该电气系统包括：
电源电路，其被配置成提供电力输出；
第一电池，其可电连接至电源电路的电力输出；
第一开关，其被配置成选择性地将第一电池电连接至电源电路的电力输出，以及将第一电池从电源电路的电力输出断开；
第二电池，其可电连接至电源电路的电力输出；以及
第二开关，其被配置成选择性地将第二电池电连接至电源电路的电力输出，以及将第二电池从电源电路的电力输出断开；
电负载，其连接至电源电路的电力输出，使得第一电池或第二电池中的至少一个向电负载供应电力；
控制器，其电连接至第一开关和第二开关，该控制器被配置成控制第一开关或第二开关中的至少一个的操作，使得当第一开关和第二开关分别将第一电池和第二电池电连接至电源电路的电力输出时，第一电池和第二电池彼此并联；以及
负载预测器，其与控制器通信，该负载预测器被配置成预测电负载的电力需求，并向控制器发送指示预测的电力需求的信号，
其中控制器被配置成至少部分地基于指示预测的电力需求的信号来激活第一开关或第二开关中的至少一个，以将第一电池或第二电池中的至少一个连接至电源电路的电力输出。
B、示例A的电气系统，其中，负载预测器被配置成：
接收来自计划器或车辆控制器中的至少一个的信号，该计划器被配置成确定耦合至电力输出的车辆的轨迹，该车辆控制器被配置成确定与耦合至电力输出的车辆的电动机相关联的电力需求；以及
至少部分地基于至少一个信号来预测电力需求。
C、示例A或示例B的电气系统，其中，负载预测器被配置成：
接收来自计划器的信号，该计划器被配置成确定耦合至电力输出的车辆的轨迹，其中，所确定的轨迹包括与在高速公路上车辆的运作相关联的轨迹、与在边道上车辆的运作相关联的轨迹、与在坡道上的车辆的运作相关联的轨迹、或与在包括多个交通信号灯的街道上的车辆的运作相关联的轨迹中的一个；以及
预测用于与在高速公路上的车辆的运作相关联的轨迹的相对较高的电力需求，用于与在边道上的车辆的运作相关联的轨迹的相对较低的电力需求，用于与在坡道上的车辆的运作相关联的轨迹相关联的相对较高的电力需求，或者用于与在包括多个交通信号灯的街道上车辆的运作相关联的轨迹的相对较高的电力需求中的一个。
D、示例A至示例C中的任一项的电气系统，其中，控制器被配置成：
接收指示与第一电池相关联的第一荷电状态的第一信号和指示与第二电池相关联的第二荷电状态的第二信号；以及
控制第一开关或第二开关中的至少一个的操作，使得第一荷电状态和第二荷电状态相等。
E、示例A至示例D中的任一个的电气系统，其中，控制器被配置成控制第一开关或第二开关中的至少一个的操作，使得至少部分地基于指示预测的电力需求的信号使第一荷电状态和第二荷电状态相等。
F、示例A至示例E中任一项的电气系统，还包括：
第一辅助开关和第一限流装置，其彼此串联地电连接并与第一开关并联；以及
第二辅助开关和第二限流装置，其彼此串联地电连接并与第二开关并联。
G、根据示例A至示例F中任一项所述的电气系统，其中，所述控制器被配置成：
确定第一电池或第二电池中的一个具有比第一电池或第二电池中的另一个更高的荷电状态，并且将第一电池或第二电池中的一个指定为较高荷电状态的电池，并且将第一电池或第二电池中的另一个指定为较低荷电状态的电池；
使与较高荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关中的一个将较高荷电状态的电池电连接至电力输出；以及
使第一辅助开关或第二辅助开关中的一个将较低荷电状态的电池电连接至较高荷电状态的电池，从而用较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池进行充电。
H、根据示例A至示例G中任一项所述的电气系统，其中，所述控制器被配置成：
确定较低荷电状态的电池的荷电状态与较高荷电状态的电池的荷电状态之间的差不满足阈值差；以及
使与较低荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关中的一个将较低荷电状态的电池连接至电力输出。
I、根据示例A至示例H中的任一项所述的电气系统，其中，所述负载预测器被配置成：
预测在第一时间段的预测的电力需求的第一水平；以及
预测在第二时间段的预测的电力需求的第二水平，
其中第一水平不同于第二水平；以及
其中控制器被配置成：
识别第一水平或第二水平中的一个低于第一水平或第二水平中的另一个；以及
在与较低水平相关联的第一时间段或第二时间段期间，使第一辅助开关或第二辅助开关中的一个将较低荷电状态的电池电连接至较高荷电状态的电池，从而用较高荷电状态的电池对较低的荷电状态的电池进行充电。
J、根据示例A至示例I中任一项所述的电气系统，还包括：
第一充电电路，其与第一电池并联电耦合以向第一电池供应电力；以及
第二充电电路，其与第二电池并联电耦合以向第二电池供应电力，
其中，控制器被配置成操作第一开关或第二开关中的至少一个以同时或彼此独立地对第一电池或第二电池中的至少一个进行充电。
K、一种示例性车辆，包括：
底盘；
电动机，其耦合至底盘并被配置成提供用于推动车辆的扭矩；以及
电气系统，其被配置成向电动机供应电力，该电气系统包括：
电源电路，其电连接至电动机并被配置成提供电力输出；
第一电池，其可电连接至电源电路的电力输出；
第一开关，其被配置成选择性地将第一电池电连接至电源电路的电力输出，以及将第一电池从电源电路的电力输出断开；
第二电池，其可电连接至电源电路的电力输出；以及
第二开关，其被配置成选择性地将第二电池电连接至电源电路的电力输出，以及将第二电池从电源电路的电力输出断开；
控制器，其电连接至第一开关和第二开关，该控制器被配置成控制第一开关或第二开关中的至少一个的操作；以及
负载预测器，其与控制器通信，该负载预测器被配置成预测电负载的电力需求，并向控制器发送指示预测的电力需求的信号，控制器被配置成至少部分地基于指示预测的电力需求的信号来激活第一开关或第二开关中的至少一个，以将第一电池或第二电池中的至少一个连接至所述电源电路的电力输出。
L、示例K的车辆，还包括：
计划器，其被配置成确定车辆的轨迹；以及
车辆控制器，其被配置成至少部分地基于轨迹来确定与电动机相关联的电力需求，
其中，负载预测器配置成接收来自计划器的信号或来自车辆控制器的信号中的至少一个，并至少部分地基于至少一个信号来预测电力需求。
M、示例K或示例L的车辆，还包括计划器，其被配置成确定用于车辆的运作的轨迹，其中，负载预测器配置成：
接收指示所确定的轨迹的信号；
至少部分地基于信号，预测与各自确定的轨迹相关联的电力需求；
从与各个确定的轨迹相关联的预测的电力需求中识别最低的预测的电力需求；以及
向计划器发送指示最低的预测的电力需求和相应确定的轨迹的信号，以用于选择用于运作车辆的轨迹。
N、根据示例K至示例M中任一项所述的车辆，还包括计划器，其被配置成确定用于所述车辆的运作的轨迹，其中，所述控制器被配置成：
确定第一电池的第一荷电状态和第二电池的第二荷电状态；以及
将指示第一荷电状态或第二荷电状态中的至少一个的信号发送给计划器，以用于选择用于运作车辆的轨迹。
O、示例K至示例N中任一项的车辆，还包括：
第一辅助开关和第一限流装置，其彼此串联地电连接并与第一开关并联；以及
第二辅助开关和第二限流装置，其彼此串联地电连接并与第二开关并联，
其中控制器被配置成：
确定第一电池或第二电池中的一个具有比第一电池或第二电池中的另一个更高的荷电状态，并且将第一电池或第二电池中的一个指定为较高荷电状态的电池，并且将第一电池或第二电池中的另一个指定为较低荷电状态的电池；
使与较高荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关中的一个将较高荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出；以及
使第一辅助开关或第二辅助开关中的一个将较低荷电状态的电池电连接至较高荷电状态的电池，从而用较高荷电状态的电池对较低荷电状态的电池进行充电。
P、根据示例K至示例O中任一项所述的车辆，其中，所述控制器被配置成：
确定第一电池或第二电池中的一个具有比第一电池或第二电池中的另一个更高的荷电状态，并且将第一电池或第二电池中的一个指定为较高荷电状态的电池，并且将第一电池或第二电池中的另一个指定为较低荷电状态的电池；
使与较高荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关中的一个将较高荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出，以提供用于车辆的运作的电力；
使与较低荷电状态的电池相关联的第一开关或第二开关中的另一个将较低荷电状态的电池与电源电路的电力输出断开，直到较高荷电状态的电池的荷电状态与较低荷电状态的电池的荷电状态基本相等；以及
使与较低充电电池状态相关联的第一开关或第二开关中的另一个将较低荷电状态的电池电连接至电源电路的电力输出。
Q、示例K至示例P中的任一项的车辆，还包括：
电负载，其包括车辆系统，该车辆系统被配置成自动控制车辆的运作；
第三开关，其被配置成选择性地将电负载电连接至电源电路的电力输出，以及将电负载从电源电路的电力输出断开，
其中，控制器电连接至第三开关，并且被配置成至少部分地基于指示预测的电力需求的信号来激活第三开关以将电负载连接至电源电路的电力输出。
R.一种用于操作电气系统的示例方法，该电气系统包括被配置成提供电力输出的电源电路和至少两个电池，该方法包括：
识别电气系统的第一电池的荷电状态高于电气系统的第二电池的荷电状态，其中第一电池和第二电池彼此并联连接；
将第一电池电连接至电源电路的电力输出；
通过限流装置将第一电池与第二电池电连接，以从第一电池提高第二电池的荷电状态；
预测电源电路的电力输出上的负载；以及
将第二电池电连接至电源电路的电力输出。
S、示例R的方法，还包括：
至少部分地基于电源电路的电力输出上的预测的负载将第一电池电连接至第二电池。
T、示例R或示例S的方法，还包括：
在第一时间段识别电源电路的电力输出上的第一预测负载；
在第二时间段期间识别电源电路的电力输出上的第二预测负载，其中，第一预测负载大于第二预测负载；以及
在第二时间段期间将第一电池与第二电池电连接。

Claims (15)

1.一种电气系统，其被配置成向电负载供应电力，所述电气系统包括：
电源电路，其被配置成提供电力输出；
第一电池，其可电连接至所述电源电路的电力输出；
第一开关，其被配置成选择性地将所述第一电池电连接至所述电源电路的电力输出，以及将所述第一电池从所述电源电路的电力输出断开；
第二电池，其可电连接至所述电源电路的电力输出；以及
第二开关，其被配置成选择性地将所述第二电池电连接至所述电源电路的电力输出，以及将所述第二电池从所述电源电路的所述电力输出断开；
电负载，其连接至所述电源电路的所述电力输出，使得所述第一电池或第二电池中的至少一个向所述电负载供应电力；
控制器，其电连接至所述第一开关和所述第二开关，所述控制器被配置成控制所述第一开关或所述第二开关中的至少一个的操作，使得当所述第一开关和所述第二开关分别将所述第一电池和所述第二电池电连接至所述电源电路的所述电力输出时，所述第一电池和所述第二电池彼此并联；以及
负载预测器，其与所述控制器通信，所述负载预测器被配置成预测所述电负载的电力需求，并向所述控制器发送指示预测的电力需求的信号，
其中所述控制器被配置成至少部分地基于指示所述预测的电力需求的信号来激活所述第一开关或所述第二开关中的至少一个，以将所述第一电池或所述第二电池中的至少一个连接至所述电源电路的所述电力输出。
2.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述负载预测器被配置成：
接收来自计划器或车辆控制器中的至少一个的信号，所述计划器被配置成确定耦合至所述电力输出的车辆的轨迹，所述车辆控制器被配置成确定与耦合至所述电力输出的所述车辆的电动机相关联的电力需求；以及
至少部分地基于所述至少一个信号来预测所述电力需求。
3.根据权利要求1所述的电气系统，其中，所述负载预测器被配置成：
接收来自计划器的信号，所述计划器被配置成确定耦合至所述电力输出的车辆的轨迹，其中，所确定的轨迹包括与在高速公路上所述车辆的运作相关联的轨迹、与在边道上所述车辆的运作相关联的轨迹、与在坡道上的所述车辆的运作相关联的轨迹、或与在包括多个交通信号灯的街道上的所述车辆的运作相关联的轨迹中的一个；以及
预测用于与在高速公路上的所述车辆的运作相关联的所述轨迹的相对较高的电力需求，用于与在边道上的所述车辆的运作相关联的所述轨迹的相对较低的电力需求，和与在坡道上的所述车辆的运作相关联的所述轨迹相关联的相对较高的电力需求，或者用于与在包括多个交通信号灯的街道上所述车辆的运作相关联的所述轨迹的相对较高的电力需求中的一个。
4.根据权利要求1所述的电气系统，其中所述控制器被配置成：
接收指示与所述第一电池相关联的第一荷电状态的第一信号和指示与所述第二电池相关联的第二荷电状态的第二信号；以及
控制所述第一开关或所述第二开关中的至少一个的操作，使得所述第一荷电状态和所述第二荷电状态相等。
5.根据权利要求4所述的电气系统，其中，所述控制器被配置成控制所述第一开关或所述第二开关中的至少一个的操作，使得至少部分地基于指示所述预测的电力需求的所述信号，所述第一荷电状态和所述第二荷电状态相等。
6.根据权利要求1所述的电气系统，还包括：
第一辅助开关和第一限流装置，它们彼此串联地电连接并与所述第一开关并联；以及
第二辅助开关和第二限流装置，它们彼此串联地电连接并与所述第二开关并联。
7.根据权利要求6所述的电气系统，其中，所述控制器被配置成：
确定所述第一电池或第二电池中的一个具有比所述第一电池或所述第二电池中的另一个更高的荷电状态，并且将所述第一电池或所述第二电池中的一个指定为较高荷电状态的电池，并且将所述第一电池或所述第二电池中的另一个指定为较低荷电状态的电池；
使与所述较高荷电状态的电池相关联的所述第一开关或所述第二开关中的一个将所述较高荷电状态的电池电连接至所述电力输出；以及
使所述第一辅助开关或所述第二辅助开关中的一个将所述较低荷电状态的电池电连接至所述较高荷电状态的电池，从而自所述较高荷电状态的电池对所述较低荷电状态的电池进行充电。
8.根据权利要求7所述的电气系统，其中，所述控制器被配置成：
确定所述较低荷电状态的电池的荷电状态与所述较高荷电状态的电池的荷电状态之间的差不满足阈值差；以及
使与所述较低荷电状态的电池相关联的所述第一开关或所述第二开关中的一个将所述较低荷电状态的电池连接至所述电力输出。
9.根据权利要求7所述的电气系统，其中，所述负载预测器被配置成：
预测在第一时间段的预测的电力需求的第一水平；以及
预测在第二时间段的预测的电力需求的第二水平，
其中所述第一水平不同于所述第二水平；以及
其中所述控制器被配置成：
识别所述第一水平或所述第二水平中的一个低于所述第一水平或所述第二水平中的另一个；以及
在与所述较低水平相关联的所述第一时间段或所述第二时间段期间，使所述第一辅助开关或所述第二辅助开关中的一个将所述较低荷电状态的电池电连接至所述较高荷电状态的电池，从而自所述较高荷电状态的电池对所述较低的荷电状态的电池进行充电。
10.根据权利要求1所述的电气系统，还包括：
第一充电电路，其与所述第一电池并联电耦合以向所述第一电池供应电力；以及
第二充电电路，其与所述第二电池并联电耦合以向所述第二电池供应电力，
其中，所述控制器被配置成操作所述第一开关或所述第二开关中的至少一个以同时或彼此独立地对所述第一电池或所述第二电池中的至少一个进行充电。
11.一种车辆，包括：
底盘；
电动机，其耦合至所述底盘并被配置成提供用于推动所述车辆的扭矩；以及
根据权利要求1-10中任一项所述的电气系统，所述电气系统被配置成向所述电动机供应电力。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述车辆是自动驾驶车辆，所述自动驾驶车辆还包括计划器，其被配置成确定用于所述自动驾驶车辆的运作的轨迹，其中，所述控制器被配置成：
确定所述第一电池的第一荷电状态和所述第二电池的第二荷电状态；以及
将指示所述第一荷电状态或所述第二荷电状态中的至少一个的信号发送给所述计划器，以用于选择用于控制所述自动驾驶车辆的轨迹。
13.一种用于操作电气系统的方法，所述电气系统包括被配置成提供电力输出的电源电路和至少两个电池，该方法包括：
识别所述电气系统的第一电池的荷电状态高于所述电气系统的第二电池的荷电状态，其中所述第一电池和所述第二电池彼此并联连接；
将所述第一电池电连接至所述电源电路的所述电力输出；
通过限流装置将所述第一电池与所述第二电池电连接，以从所述第一电池提高所述第二电池的荷电状态；
预测所述电源电路的所述电力输出上的负载；以及
将所述第二电池电连接至所述电源电路的所述电力输出。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
至少部分地基于所述电源电路的所述电力输出上的所述预测的负载将所述第一电池电连接至所述第二电池。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
识别在第一时间段的所述电源电路的所述电力输出上的第一预测的负载；
识别在第二时间段期间所述电源电路的所述电力输出上的第二预测的负载，其中，所述第一预测的负载大于所述第二预测的负载；以及
在所述第二时间段期间将所述第一电池电连接至所述第二电池。
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