CN111640996B - 用于调节电池系统内的开关电阻的系统 - Google Patents

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Abstract

在示例中，公开了一种电池控制系统。电池控制系统可以包括多个电池、第一端子、第二端子和第三端子。电池控制系统还包括多个开关，所述多个开关被配置为将所述多个电池中的第一电池连接至和自第一端子和第三端子以及将所述多个电池中的第二电池连接至和自第二端子和第三端子。电池控制系统还公开了开关电阻调节模块，其被配置为基于电池参数和控制信号将多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节。

Description

用于调节电池系统内的开关电阻的系统
背景技术
在本部分中提供的信息是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。在本部分中描述的程度上，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不构成现有技术的描述的各方面，既不明示地也不暗示地被认为是本公开的现有技术。
本发明涉及车辆，更具体地涉及车辆的电池系统。
一些类型的车辆仅包括产生推进扭矩的内燃机。其它类型的车辆包括电池系统和一个或多个电动机。混合动力车辆包括内燃机以及一个或多个电动机。某些车辆负载在较高电压下更有效地操作，而其它车辆负载在较低电压下更有效地操作。
发明内容
在示例中，公开了一种电池控制系统。电池控制系统可以包括多个电池、第一端子、第二端子和第三端子。电池控制系统还包括多个开关，所述多个开关被配置为将所述多个电池中的第一电池连接至和自第一端子和第三端子以及将所述多个电池中的第二电池连接至和自第二端子和第三端子。电池控制系统还公开了开关电阻调节模块，其被配置为基于电池参数和控制信号将多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节。
在其他特征中，开关电阻调节模块被配置为调节至少一个开关的电阻以引导第一电池和第二电池之间的电流流动。
在其他特征中，开关电阻调节模块被配置为调节至少一个开关的电阻以减轻锂电镀。
在其它特征中，控制信号由发动机控制模块产生。
在其他特征中，开关电阻调节模块还被配置为验证与电池相对应的一个或多个操作条件，其中验证基于电池参数与预定阈值的比较。
在其他特征中，所述多个开关包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)或场效应晶体管(FET)中的至少一者。
在其他特征中，开关电阻调节模块包括索引与第一电池相关联的电流值的第一查找表和索引与第二电池相关联的电流值的第二查找表。
在其他特征中，开关电阻调节模块被配置为基于第一查找表和第二查找表之间的最小公共值生成调制信号。
在示例中，公开了一种电池控制系统。电池控制系统包括多个电池、第一端子、第二端子和第三端子。电池控制系统还包括多个开关，所述多个开关被配置为将所述多个电池中的第一电池连接至和自第一端子和第三端子以及将所述多个电池中的第二电池连接至和自第二端子和第三端子。该电池控制系统还包括开关电阻调节模块，该开关电阻调节模块被配置为基于电池参数和控制信号将多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节。开关电阻调节模块包括索引与第一电池相关联的电流值的第一查找表和索引与第二电池相关联的电流值的第二查找表，其中开关电阻模块被配置为基于在第一查找表中索引的电流值和在第二查找表中索引的电流值根据最小公共值来调节电阻。
在其他特征中，开关电阻调节模块被配置为调节至少一个开关的电阻以引导第一电池和第二电池之间的电流流动。
在其他特征中，开关电阻调节模块被配置为调节至少一个开关的电阻以减轻锂电镀。
在其它特征中，控制信号由发动机控制模块产生。
在其他特征中，开关电阻调节模块还被配置为验证与电池相对应的一个或多个操作条件，其中验证基于电池参数与预定阈值的比较。
在其他特征中，所述多个开关包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)或场效应晶体管(FET)中的至少一者。
在示例中，公开了一种方法。该方法包括：接收电池参数，接收控制信号，以及基于电池参数和控制信号将多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节。多个开关被配置为将多个电池中的第一电池连接至和自第一端子和第三端子以及将多个电池中的第二电池连接至和自第二端子和第三端子。
在其它特征中，该方法包括调节至少一个开关的电阻以引导第一电池和第二电池之间的电流流动。
在其他特征中，调节所述至少一个开关的电阻减轻锂电镀。
在其它特征中，控制信号由发动机控制模块产生。
在其他特征中，该方法包括通过将电池参数与预定阈值进行比较来验证与电池相对应的一个或多个操作条件。
在其他特征中，所述多个开关包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)或场效应晶体管(FET)中的至少一者。
本申请还包括以下方案。
1. 一种电池控制系统，包括：
多个电池；
第一端子；
第二端子；
第三端子；
多个开关，被配置为将所述多个电池中的第一电池连接至和自所述第一端子和所述第三端子以及将所述多个电池中的第二电池连接至和自所述第二端子和所述第三端子；以及
开关电阻调节模块，被配置为基于电池参数和控制信号将所述多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节。
2. 根据方案1所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块被配置为调节所述至少一个开关的电阻以引导所述第一电池和所述第二电池之间的电流流动。
3. 根据方案1所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块被配置为调节所述至少一个开关的电阻以减轻锂电镀。
4. 根据方案1所述的电池控制系统，其中，所述控制信号由发动机控制模块产生。
5. 根据方案1所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块还被配置为验证与所述电池相对应的一个或多个操作条件，其中所述验证基于所述电池参数与预定阈值的比较。
6. 根据方案1所述的电池控制系统，其中，所述多个开关包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)或场效应晶体管(FET)中的至少一者。
7. 根据方案1所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块包括索引与第一电池相关联的电流值的第一查找表和索引与第二电池相关联的电流值的第二查找表。
8. 根据方案7所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块被配置为基于所述第一查找表和所述第二查找表之间的最小公共值来生成调制信号。
9. 一种电池控制系统，包括：
多个电池；
第一端子；
第二端子；
第三端子；
多个开关，被配置为将所述多个电池中的第一电池连接至和自所述第一端子和所述第三端子以及将所述多个电池中的第二电池连接至和自所述第二端子和所述第三端子；以及
开关电阻调节模块，被配置为基于电池参数和控制信号将所述多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节，
其中所述开关电阻调节模块包括索引与所述第一电池相关联的电流值的第一查找表和索引与所述第二电池相关联的电流值的第二查找表，其中所述开关电阻模块被配置为基于在所述第一查找表中索引的所述电流值和在所述第二查找表中索引的所述电流值根据最小公共值来调节所述电阻。
10.根据方案9所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块被配置为调节所述至少一个开关的电阻以引导所述第一电池和所述第二电池之间的电流流动。
11. 根据方案9所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块被配置为调节所述至少一个开关的电阻以减轻锂电镀。
12. 根据方案9所述的电池控制系统，其中，所述控制信号由发动机控制模块产生。
13. 根据方案9所述的电池控制系统，其中所述开关电阻调节模块还被配置为验证与所述电池相对应的一个或多个操作条件，其中所述验证基于所述电池参数与预定阈值的比较。
14. 根据方案9所述的电池控制系统，其中，所述多个开关包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)或场效应晶体管(FET)中的至少一者。
15. 一种方法，包括：
接收电池参数；
接收控制信号；以及
基于所述电池参数和所述控制信号将多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节，
其中所述多个开关被配置为将多个电池中的第一电池连接至和自第一端子和第三端子以及将所述多个电池中的第二电池连接至和自第二端子和第三端子。
16. 根据方案15所述的方法，还包括：调节所述至少一个开关的电阻以引导所述第一电池与所述第二电池之间的电流流动。
17. 根据方案15所述的方法，其中，所述调节所述至少一个开关的电阻减轻锂电镀。
18. 根据方案15所述的方法，其中，所述控制信号由发动机控制模块产生。
19. 根据方案15所述的方法，还包括：通过将所述电池参数与预定阈值进行比较来验证与所述电池相对应的一个或多个操作条件。
20. 根据方案15所述的方法，其中，所述多个开关包括绝缘栅双极晶体管IGBT或场效应晶体管FET中的至少一者。
本公开的进一步的应用领域从详细描述、权利要求和附图将变得显而易见。详细描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而不是要限制本公开的范围。
附图说明
本公开从详细描述和附图将变得更完整地被理解，其中：
图1是根据本公开的示例实施方式的动力系系统的示例框图；
图2是根据本公开的示例实施方式的电池的示例框图；
图3A、3B是根据本公开的示例实施方式的电池系统的示例框图；
图4是根据本公开的示例实施方式的电池控制系统的示例框图；
图5A至5D是根据本公开的示例实施方式的电池-开关连接的示例示意图；
图6是示出根据本公开的示例实施方式的使用电池控制系统调节开关的电阻的示例方法的流程图；以及
图7是示出根据本公开的示例实施方式的使用电池控制系统调节开关的电阻的示例方法的流程图。
在附图中，可以重复使用附图标记来标识类似和/或相同的元件。
具体实施方式
本公开涉及一种电池控制系统，用于基于电池参数和由一个或多个车辆控制模块产生的控制信号来调节开关电阻。在示例实施方式中，与电池控制系统相关联的电池包括用于输出相应电压的多组输出端子。例如，电池包括在电池的外壳上用于输出第一工作电压(例如，12V或48V)的一组或多组第一输出端子和在外壳上用于输出第二工作电压(例如，12V或48V)的一组或多组第二输出端子。电池可以包括多个开关以控制输出到端子的工作电压。电池控制系统还可包括开关电阻调节模块，其可根据所测量的电池参数和/或由一个或多个车辆控制模块产生的控制信号调节一个或多个开关的电阻。
例如，开关电阻可以被动态地调节以减轻电池系统内的不期望的状况，诸如锂电镀、热失控等。另外，开关电阻可以被动态地调节以确保电池功率限制被遵守，在指定环境中提供电池单元加温，以及提供电池系统内的一个或多个参数的实时验证。
参照图1，示出了示例动力系系统100的功能框图。车辆的动力系系统100包括燃烧空气/燃料混合物以产生扭矩的发动机102。车辆可以是非自主的或自主的。
空气通过进气系统108被吸入发动机102。进气系统108可以包括进气歧管110和节气门阀112。仅作为示例，节气门阀112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM) 114控制节气门致动器模块116，节气门致动器模块116调节节气门阀112的开度以控制进入进气歧管110的气流。
来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸中。虽然发动机102包括多个气缸，但为了说明的目的，示出了单个代表性气缸118。仅作为示例，发动机102可包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM 114可指示气缸致动器模块120在一些情况下选择性地停用一些气缸，这可提高燃料效率。
发动机102可以使用四冲程循环或另一合适的发动机循环来操作。下面描述的四冲程循环的四个冲程将被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每次旋转期间，四个冲程中的两个发生在气缸118内。因此，对于气缸118经历所有四个冲程，需要两圈曲轴旋转。对于四冲程发动机，一个发动机循环可对应于两圈曲轴旋转。
当气缸118被致动时，在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122被吸入气缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，其调节燃料喷射以实现期望的空气/燃料比。燃料可以在中心位置或多个位置处喷射到进气歧管110中，所述位置例如在每个气缸的进气阀122附近。在各种实施方式(未示出)中，燃料可以直接喷射到气缸中或与气缸相关联的混合室/端口中。燃料致动器模块124可以停止向停用的汽缸喷射燃料。
所喷射的燃料与空气混合，并在气缸118中产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在这种情况下，压缩导致空气/燃料混合物的点火。替代性地，发动机102可以是火花点火发动机，在这种情况下，火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号给气缸118中的火花塞128供能，这点燃空气/燃料混合物。一些类型的发动机，例如均质充量压缩点火(HCCI)发动机，可以执行压缩点火和火花点火。火花的正时可以相对于活塞处于其最高位置时的时间来指定，该最高位置将被称为上止点(TDC)。
火花致动器模块126可由正时信号控制，该正时信号指定TDC之前或之后多远产生火花。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的操作可以与曲轴的位置同步。火花致动器模块126可以禁止向停用的汽缸提供火花或向停用的汽缸提供火花。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲轴。燃烧冲程可以定义为活塞到达TDC和活塞返回到最底部位置的时刻之间的时间，该最底部位置将被称为下止点(BDC)。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀130排出燃烧的副产物。燃烧的副产物经由排气系统134从车辆排出。
进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可控制气缸118的多个进气阀(包括进气阀122)和/或可控制多排气缸(包括气缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可控制气缸118的多个排气阀和/或可控制多排气缸(包括气缸118)的排气阀(包括排气阀130)。虽然示出并讨论了基于凸轮轴的阀致动，但是可以实施无凸轮阀致动器。虽然示出了分离的进气和排气凸轮轴，但是可以使用用于进气和排气阀两者的具有凸角的一个凸轮轴。
气缸致动器模块120可通过禁止进气阀122和/或排气阀130的打开来停用气缸118。进气阀122打开的时间可以通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC改变。排气阀130打开的时间可以通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC改变。相位器致动器模块158可基于来自ECM 114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。在各种实施方式中，可以省略凸轮定相。可变阀升程(未示出)也可由相位器致动器模块158控制。在各种其他实施方式中，进气阀122和/或排气阀130可由除凸轮轴之外的致动器控制，例如机电致动器、电动液压致动器、电磁致动器等。
发动机102可包括零个、一个或多于一个的增压装置，其向进气歧管110提供加压空气。例如，图1示出了包括由流过排气系统134的排气驱动的涡轮增压器涡轮160-1的涡轮增压器。机械增压器是另一种增压装置。
涡轮增压器还包括涡轮增压器压缩机160-2，其由涡轮增压器涡轮160-1驱动并压缩引入到节气门阀112中的空气。废气门(WG) 162控制通过和绕过涡轮增压器涡轮160-1的排气流。废气门也可以被称为(涡轮增压器)涡轮旁通阀。废气门162可允许排气绕过涡轮增压器涡轮160-1以减少由涡轮增压器提供的进气压缩。ECM 114可通过废气门致动器模块164控制涡轮增压器。废气门致动器模块164可通过控制废气门162的打开来调节涡轮增压器的增压。
冷却器(例如，充量空气冷却器或中间冷却器)可以消散包含在压缩空气充量中的一些热量，所述热量可以在空气被压缩时产生。尽管为了说明的目的而分开示出，但涡轮增压器涡轮160-1和涡轮增压器压缩机160-2可以彼此机械地连接，从而将进气置于热排气附近。所压缩的空气充量可从排气系统134的部件吸收热量。
发动机102可包括排气再循环(EGR)阀170，其将排气选择性地重新引导回到进气歧管110。EGR阀170可以从排气系统134中的涡轮增压器涡轮160-1的上游接收排气。EGR阀170可以由EGR致动器模块172控制。
曲轴位置可以使用曲轴位置传感器180测量。发动机速度可以基于使用曲轴位置传感器180测量的曲轴位置来确定。发动机冷却剂的温度可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可位于发动机102内或位于冷却剂循环所在的其它位置，例如散热器(未示出)处。
进气歧管110内的压力可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量。在各种实施方式中，可以测量发动机真空度，发动机真空度是环境空气压力和进气歧管110内的压力之间的差。可以使用质量空气流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110的空气的质量流率。在各种实施方式中，MAF传感器186可以位于还包括节气门阀112的外壳中。
节气门阀112的位置可使用一个或多个节气门位置传感器(TPS) 190来测量。被吸入发动机102的空气的温度可使用进气空气温度(IAT)传感器192测量。也可以实现一个或多个其它传感器193。其它传感器193包括加速踏板位置(APP)传感器、制动踏板位置(BPP)传感器，可以包括离合器踏板位置(CPP)传感器(例如，在手动变速器的情况下)，并且可以包括一个或多个其它类型的传感器。APP传感器测量车辆的乘客舱内的加速踏板的位置。BPP传感器测量车辆的乘客舱内的制动踏板的位置。CPP传感器测量车辆的乘客舱内的离合器踏板的位置。其它传感器193还可以包括测量车辆的纵向(例如，前/后)加速度和车辆的纬度加速度的一个或多个加速度传感器。加速度计是加速度传感器的示例类型，尽管可以使用其他类型的加速度传感器。ECM114可使用来自传感器的信号来作出用于发动机102的控制决策。
ECM 114可与变速器控制模块194通信，例如，以协调发动机操作与变速器195中的换档。ECM 114可与混合动力控制模块196通信，例如，以协调发动机102和电动机198的操作。虽然提供了一个电动机的示例，但是可以实施为多个电动机。电动机198可以是永磁电动机或在自由旋转时基于反电磁力(EMF)输出电压的另一合适类型的电动机，例如直流(DC)电动机或同步电动机。在各种实施方式中，ECM 114、变速器控制模块194和混合动力控制模块196的各种功能可以集成到一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个系统可被称为发动机致动器。每个发动机致动器具有相关联的致动器值。例如，节气门致动器模块116可以被称为发动机致动器，并且节气门打开面积可以被称为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调节节气门阀112的叶片的角度来实现节气门打开面积。
火花致动器模块126也可以称为发动机致动器，而相应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他发动机致动器可包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、废气门致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些发动机致动器，致动器值可分别对应于气缸激活/停用序列、燃料供给速率、进气和排气凸轮相位器角度、目标废气门开度和EGR阀开度。
ECM 114可以控制致动器值，以便使发动机102基于扭矩请求输出扭矩。ECM114可以例如基于一个或多个驾驶员输入（例如，APP、BPP、CPP和/或一个或多个其他合适的驾驶员输入）确定扭矩请求。ECM 114可以例如使用将驾驶员输入与扭矩请求相关联的一个或多个函数或查找表来确定扭矩请求。
在一些情况下，混合动力控制模块196控制电动机198以输出扭矩，例如以补充发动机扭矩输出。混合动力控制模块196还可控制电动机198以在发动机102关闭时输出用于车辆推进的扭矩。
混合动力控制模块196将来自电池208的功率施加至电动机198，以使电动机198输出正转矩。根据本公开的原理的电池208包括如下更详细讨论的一个或多个可调节电池系统。电动机198可以将扭矩输出到例如变速器195的输入轴、变速器195的输出轴或另一部件。离合器200可被实施为将电动机198联接到变速器195以及将电动机198从变速器195断开联接。一个或多个齿轮装置可以在电动机198的输出和变速器195的输入之间实现，以在电动机198的旋转和变速器195的输入的旋转之间提供一个或多个预定的传动比。在各种实施方式中，可以省略电动机198。
ECM 114通过起动机马达202起动发动机102。ECM 114或车辆的另一合适模块将起动机马达202与发动机102接合以用于发动机起动事件。仅作为示例，当接收到钥匙开启命令时，ECM114可使起动机马达202与发动机102接合。驾驶员可以例如通过致动车辆或车辆的钥匙挂扣的一个或多个点火钥匙、按钮和/或开关来输入钥匙开启命令。起动机马达202可以接合飞轮，该飞轮联接到曲轴或驱动曲轴旋转的一个或多个其他合适的部件。
ECM 114还可响应于自动停止/起动事件期间的自动起动命令或用于航行事件的发动机起动命令来起动发动机。自动停止/起动事件包括在车辆停止时关闭发动机102，驾驶员已经压下制动踏板，以及驾驶员还没有输入钥匙关闭命令。当发动机102关闭以用于自动停止/起动事件时，例如当驾驶员释放制动踏板和/或压下加速踏板时，可产生自动起动命令。
航行事件可包括当车辆正在移动(例如，车辆速度大于预定速度，例如50英里每小时)、驾驶员未致动加速踏板以及驾驶员未输入钥匙关闭命令时ECM 114关闭发动机102。当发动机102关闭以用于航行事件时，例如当驾驶员压下加速踏板时，可以产生发动机起动命令。驾驶员可以例如通过致动一个或多个点火钥匙、按钮和/或开关来输入钥匙关闭命令，如上所述。
起动机马达致动器，例如螺线管，可以将起动机马达202致动为与发动机102接合。仅作为示例，起动机马达致动器可使起动机小齿轮与联接到曲轴的飞轮接合。在各种实施方式中，起动机小齿轮可以经由驱动轴和单向离合器联接到起动机马达202。起动机致动器模块204基于来自起动机控制模块的信号控制起动机马达致动器和起动机马达202，如下面进一步讨论的。在各种实施方式中，起动机马达202可以保持与发动机102接合。
响应于起动发动机102的命令(例如，自动起动命令、用于航行事件结束的发动机起动命令，或当接收到钥匙开启命令时)，起动机致动器模块204将电流供应到起动机马达202以起动发动机102。起动机致动器模块204还可以致动起动机马达致动器以将起动机马达202与发动机102接合。起动机致动器模块204可以在将起动机马达202与发动机102接合例如以允许齿啮合之后将电流供应到起动机马达202。
向起动机马达202施加电流驱动起动机马达202旋转，并且起动机马达202驱动曲轴旋转(例如，经由飞轮)。起动机马达202驱动曲轴以起动发动机102的时间段可以被称为发动机曲柄旋转。
起动机马达202从电池208汲取功率以起动发动机102。一旦发动机102在发动机起动事件之后运行，起动机马达202就从发动机102脱离接合或脱离连接，并且可以中断流向起动机马达202的电流。例如，当发动机速度超过预定速度例如预定怠速时，可认为发动机102正在运行。仅作为示例，预定怠速速度可以是大约700转/分钟(rpm)或另一合适的速度。当发动机102运行时可以说完成发动机曲柄旋转。
发电机206将发动机102的机械能转换成交流(AC)功率。例如，发电机206可(例如，经由齿轮或带)联接到曲轴，并通过向曲轴施加负载而将发动机102的机械能转换成AC功率。发电机206将AC功率整流成DC功率，并将DC功率存储在电池208中。替代性地，可实施发电机206外部的整流器以将AC功率转换成DC功率。发电机206可以是例如交流发电机。在各种实施方式中，例如在带式交流发电机起动机(BAS)的情况下，起动机马达202和发电机206可以一起实施。
图2是车辆的示例电气系统的功能框图。电气系统包括上述电池208。电池208具有两组或更多组不同的输出端子，以提供两个或更多个直流(DC)工作电压。每组输出端子包括正端子和负端子。两组或更多组输出端子可以共享负端子，或者两组或更多组的负端子可以内部地连接在电池208内或外部地连接。仅作为示例，电池208可具有第一正(例如48伏(V))端子210、第一负端子212、第二正(例如第一12V)端子214、第三正(例如第二12V)端子216和第二负端子220。虽然提供了具有48V工作电压和两个12V工作电压的电池208的示例，但是电池208可以具有一个或多个其他工作电压，诸如仅两个12V工作电压、仅两个48V工作电压、两个48V工作电压和一个12V工作电压、或两个或更多个其他合适的工作电压的组合。
电池208包括多个单独的电池，例如可调节电池系统226的第一电池224-1、...和第N电池224-N ("电池224")，其中N是大于或等于2的整数。在各种实施方式中，N可以等于6、8、10或12。每个电池224可包括一个或多个电池单元，并且每个电池224可在电池208内单独更换。仅作为示例，每个电池224可以是单独容纳的12V DC电池。单独更换电池224的能力可以使电池208包括更短的保修期并且具有更低的保修成本。电池224例如在电池模块中发生故障的情况下也可以单独地隔离。在各种实施方式中，电池208可以具有标准汽车等级12V电池的形状因子。在一些实施方式中，电池224是机械分离的电池组和/或电隔离的。
每个电池224具有其自己的单独容量(例如，以安培小时Ah为单位)。电池208包括多个开关，例如第一开关232-1, ...，第N开关232-N (统称为"开关232")。开关232使得电池224能够串联、并联或串联和并联的组合连接，以在输出端子处提供期望的输出电压和容量。
开关电阻调节模块240控制开关232以在输出端子处提供期望的输出电压和电容。开关电阻调节模块240控制开关232的电阻，以基于车辆的当前操作模式改变在输出端子处提供的容量，如下面进一步讨论的。
在一些示例中，电池208可包括一个或多个单独的标准电池，例如第一电池244-1、...和第M电池244-M ("电池244")，其中M是大于或等于2的整数。如本文所用，"标准"电池对应于具有固定输出电压的不可调节电池，例如单个单元或包括多个单元的模块。电气系统还包括一个或多个传感器250-1至250-4。传感器250-1至250-4可包括电流传感器、温度传感器、电压传感器等，其测量电池参数并提供指示电池参数的信号。
图3A和3B是包括电池208的可调节电池系统226的示例实施方式的示意图。如图所示，多组4个电池224 (例如，12V电池)可串联(经由开关232中的一些)连接到第一正端子210和第一负端子212以提供第一输出电压(例如，48V)。电池224中的各个电池可(经由开关232中的一些开关)连接到第二正端子214或第三正端子216和第二负端子220，以在第二正端子214和第三正端子216处提供第二输出电压(例如，12V)。电池224中有多少电池连接到第一正端子210、第二正端子214和第三正端子216决定了电池208的总容量中的多大部分在每个正端子处可用。
第二组车辆电气部件可以使用电池208的两个或更多个工作电压中的另一个工作电压来工作。例如，第二组车辆电气部件可以连接到第一正端子210。第二组车辆电气部件可以包括例如但不限于发电机206和各种电气负载，例如48V负载328。发电机206可以被控制以对电池208再充电。图3B是可经由一个或多个开关232-1至232-14串联连接的第一组电池224-1至224-4的示意图。
每个开关232可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)、场效应晶体管(FET)，例如金属氧化物半导体FET (MOSFET)，或其它合适类型的开关。在各种实施方式中，每个开关232的电阻可以基于动力系系统100的一个或多个条件来调节。因此，每个开关232可以包括电位计、变阻器等。
图4示出了调节一个或多个开关232的电阻的开关电阻调节模块240。如图所示，开关电阻调节模块240包括验证模块402、电阻确定模块404和查找表406。
电阻确定模块404从一个或多个电池传感器、电池管理系统等接收指示一个或多个电池参数的电池参数信号。电池参数可包括但不限于电池温度、电池电荷、电池电流、电池电压等。电阻确定模块404还从一个或多个车辆模块接收控制信号，所述车辆模块例如ECM 114、混合动力控制模块(HCM) 196、电池管理模块(BMM)、车身控制模块等。
电阻确定模块404确定一个或多个开关232的电阻值，并基于该确定生成调制信号。然后，调制信号经由总线410被提供给所选择的开关232，以调节所选择的开关232的电阻。电阻的范围可以从零(0)欧姆到开路，包括其间的离散电阻值。例如，调制信号可以在第一时间段内将开关232的电阻调节到第一值(即，五十(50)欧姆)，然后在第二时间段内将开关的电阻调节到第二值(即，五百(500)兆欧姆)。因此，应当理解，调制信号可以调制该信号，可以将开关的电阻调节到范围在零欧姆与开路之间的期望电阻。
图5A示出了连接在电池208和可再充电能量源502之间的开关232-15的示例示意图。可以理解，可再充电能量源502可以包括发电机、外部充电器等。在该实施方式中，开关电阻调节模块240动态地调节开关232-15的电阻，以基于电池参数和/或控制信号来减轻锂电镀和/或确保遵守充电限制和放电限制。基于电池参数信号和/或控制信号，电阻确定模块404动态地生成调制信号以控制开关232-15的电阻。
在实施方式中，电阻确定模块404使用电池参数信号和/或控制信号来访问查找表406，以确定开关232-15的期望电阻。查找表406存储一个或多个查找表，所述查找表包括电阻参数以基于所接收的信号提供电阻确定模块404。表1和2示出了示例查找表，其中表1与车辆内的第一组电池相关联，表2与车辆内的第二组电池相关联。
电阻确定模块240可访问查找表以确定与特定电池组相关联的特定开关232的开关电阻。例如，基于车辆内的电池组的数量，电阻确定模块240建立每个块的最大允许值，然后建立电池组之间的最小公共值以确定开关电阻。
在实施方式中，表1和2基于以安培(amps)为单位的电流并且被应用于再生制动事件。电阻确定模块240确定与特定电池组相关联的开关232的开关电阻。所接收的电池参数可以部分地指示"限制类型"。例如，电池参数，例如电池温度和/或电荷状态(SoC)，可以用于确定操作条件(例如，"安全性"、"可靠性"、"性能")。
在该实施方式中，车辆以"性能"模式运行，并且如果第一组电池(表1)被连接，则发动机控制模块将95安培作为目标。如果连接第二组电池(表2)，发动机控制模块将70安培作为目标。基于这些值，电阻确定模块240将最大允许值建立为95安培和70安培，然后将最小公共值建立为70安培(表2)。基于最小公共值，电阻确定模块240确定(例如，选择)电阻，使得第一电池组和第二电池组提供由最小公共值建立的70安培。
图5B示出了如下示例示意图，其中电阻确定模块404调节开关232-16、232-17、232-18的电阻，以在电池208和地之间产生放电路径。例如，基于电池参数和控制信号，电阻确定模块404调节开关232-16、232-17、232-18的电阻，使得电池208内的存储能量被放电到地(而不是到负载517)，以减轻在特定电池温度和/或电荷状态环境中的热失控。
图5C示出了如下示例示意图，其中电阻确定模块404调节开关232-19的电阻，以在第一电池224-1和第二电池224-2之间产生电流，从而使用从电池208内的另一单独单元放电的功率来加热一个单独单元。
图5D示出了如下示例示意图，其中电阻确定模块404调节开关232-20、232-21、232-22的电阻，以验证与电池208相对应的一个或多个操作条件。例如，一个或多个开关232-20、232-21、232-22用作开路，使得电流在电池208和选定负载518、520、522之间的特定路径中流动。
在实施方式中，电阻确定模块404与验证模块406通信以确定要调节的一个或多个开关232。例如，验证模块406可以包括用于指定控制开关电阻的顺序的一个或多个预定调节协议。
在实施方式中，验证模块406使电阻确定模块404断开一个或多个并联路径并改变单个开关232的电阻。例如，电阻确定模块404调节开关232-20、232-21的电阻，使得这些开关在调节开关232-22的电阻时用作开路。当电阻被调节时，验证模块406从电池参数接收模块402接收电池参数信号。
基于所接收的电池参数信号和由电阻确定模块404提供的调节电阻值，验证模块406可以验证零电流偏移和/或确定与电池208和/或负载518、520、522相关联的电流传感器的校准值。在一些情况下，验证模块将测量的电流与编程的电流值进行比较，以确定差值是否大于预定阈值。
在一些实例中，验证模块406和电阻确定模块404调节每个开关232的电阻以验证开关和/或负载功能。例如，验证模块406可以使电阻确定模块404使第一开关232作为闭合开关操作，而其余开关232作为断开开关操作。验证模块406可以将所接收的电池参数信号与预定阈值进行比较，以确定与闭合的开关和/或所连接的负载相关联的功能和/或健康状态(SoH)。
验证模块406可以输出指示所确定的功能和/或SoH的验证信号。验证信号可以被发送到ECM 114，其可以用于诊断目的。此外，当电池参数在预定阈值之外时，验证模块406可以生成警报。
在一些实施方式中，电阻确定模块404调节开关232的子组或所有开关232的电阻，使得开关用作开路以重置高寄生负载。例如，基于电池参数信号，电阻确定模块404可确定一个或多个电池参数偏离对应的电池参数阈值。作为响应，电阻确定模块404可以临时重置每个开关232，使得开关232用作开路以减轻寄生电池消耗。
图6是示出用于调节电池208内的一个或多个开关232的电阻的示例方法600的流程图。方法600在图4所示的开关电阻调节模块240的示例实施方式中包括的模块的上下文中被描述，以便进一步描述由那些模块执行的功能。然而，执行该方法的步骤的特定模块可以与以下描述不同和/或该方法可以与图4的模块分开地实现。例如，该方法可以由单个模块实现。
方法600开始于602。在604处，在电阻确定模块处接收一个或多个电池参数信号。在606处，在电阻确定模块处接收一个或多个控制信号。在608处，电阻确定模块404基于电池参数和控制信号访问查找表406。基于所接收的信号，在610处，电阻确定模块404使用查找表406来确定电阻参数。在实施方式中，电阻确定模块404访问查找表以确定最低公共值，并且基于最低公共值来计算电阻参数。电阻参数可以对应于电池208的电压除以电流的最低公共值。
在612处，电阻确定模块404基于电阻参数生成用于一个或多个开关232的调制信号。在614处，电阻确定模块404确定车辆是否仍然"在行驶"或正在操作。如果车辆仍然在行驶，则方法600返回到604。如果车辆没有操作，则方法600在616处结束。
图7是示出用于调节电池208内的一个或多个开关232的电阻的示例方法700的流程图。方法700在包括在图4所示的开关电阻调节模块240的示例实施方式中的模块的上下文中被描述，以便进一步描述由那些模块执行的功能。然而，执行该方法的步骤的特定模块可以与以下描述不同和/或该方法可以与图4的模块分开地实现。例如，该方法可以由单个模块实现。
方法700开始于702。在704处，在电池参数接收模块402处接收一个或多个电池参数信号。在706处，在控制数据接收模块404处接收一个或多个控制信号。在708处，电阻确定模块404与验证模块406通信，以根据存储在验证模块406中的调节协议来调节一个或多个开关232的开关电阻。
在710处，验证模块406确定与调节电阻相对应的一个或多个参数是否在预定阈值内。例如，验证模块406将对应于调节电阻的一个或多个接收的电池参数与对应的预定阈值进行比较。在712处，当比较指示一个或多个参数在预定阈值之外时，验证模块406生成指示该参数在预定阈值之外的警报。
在714处，当比较指示参数在预定阈值之外时，验证模块406记录参数。电阻确定模块404在716处确定车辆是否"在行驶"。如果车辆"在行驶"，则方法700返回到708。否则，方法700在718处结束。
前述描述本质上仅是说明性的，并且决不意图限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求书之后，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行。此外，尽管上文将实施例中的每一者描述为具有某些特征，但关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一者或多者可在其它实施例中实施及/或与其它实施例中的任一者的特征组合，即使未明确地描述所述组合。换句话说，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，包括"连接"、"接合"、"联接"、"相邻/邻近"、"紧挨着"、"在顶部"、"之上"、"之下"和"设置"。除非明确地描述为"直接的"，当第一和第二元件之间的关系在上述公开中描述时，该关系可以是其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件的直接关系，但是也可以是其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件的间接关系。如在此使用的，短语"A、B和C中的至少一个"应该被解释为表示使用非排他逻辑OR（或）的逻辑(A或B或C)，并且不应该被解释为表示"A中的至少一个、B中的至少一个、以及C中的至少一个"。
在附图中，箭头的方向，如箭头所指示的，通常表示图示感兴趣的信息(例如数据或指令)的流动。例如，当元素A和元素B交换各种信息，但是从元素A传输到元素B的信息与图示相关时，箭头可以从元素A指向元素B。该单向箭头不暗示没有其它信息从元素B传输到元素A。此外，对于从元素A发送到元素B的信息，元素B可以向元素A发送对该信息的请求或对该信息的接收确认。
在本申请中，包括下面的定义，术语"模块"或术语"控制器"可以用术语"电路"代替。术语"模块"可以指以下各项、作为以下各项的一部分或者包括以下各项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；存储器电路(共享、专用或群组)，其存储由所述处理器电路执行的代码；提供所述功能的其他合适的硬件部件；或者上述中的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在进一步的示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块完成一些功能。
如上所使用的术语"代码"可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包含与附加处理器电路结合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多处理器电路的引用涵盖离散管芯上的多处理器电路、单个管芯上的多处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程、或以上的组合。术语"共享存储器电路"包括存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包括与附加存储器结合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语计算机可读介质不涵盖通过介质(诸如在载波上)传播的暂时性的电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性、有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(诸如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可以部分地或完全地由通过配置通用计算机以执行计算机程序中包含的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来实现。上述功能块、流程图部件和其它元件用作软件规范，其可以由熟练技术人员或程序员的例行工作转换成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。
计算机程序可以包括：(i)要解析的描述性文本，诸如HTML (超文本标记语言)、XML (可扩展标记语言)或JSON (JavaScript对象符号)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码，等等。仅作为示例，可以使用来自包括C、C + +、C #、Objective C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5 (超文本标记语言第5次修订)、Ada、ASP (活动服务器页面)、PHP (PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK和Python®的语言的语法来编写源代码。

Claims (17)

1.一种电池控制系统，包括：
多个电池；
第一端子；
第二端子；
第三端子；
多个开关，被配置为将所述多个电池中的第一电池连接至和自所述第一端子和所述第三端子以及将所述多个电池中的第二电池连接至和自所述第二端子和所述第三端子；以及
开关电阻调节模块，被配置为基于电池参数和控制信号将所述多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节；
其中，所述开关电阻调节模块被配置为调节所述至少一个开关的电阻以引导所述第一电池和所述第二电池之间的电流流动。
2.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块被配置为调节所述至少一个开关的电阻以减轻锂电镀。
3.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述控制信号由发动机控制模块产生。
4.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块还被配置为验证与所述电池相对应的一个或多个操作条件，其中所述验证基于所述电池参数与预定阈值的比较。
5.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述多个开关包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)或场效应晶体管(FET)中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块包括索引与第一电池相关联的电流值的第一查找表和索引与第二电池相关联的电流值的第二查找表。
7.根据权利要求6所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块被配置为基于所述第一查找表和所述第二查找表之间的最小公共值来生成调制信号。
8.一种电池控制系统，包括：
多个电池；
第一端子；
第二端子；
第三端子；
多个开关，被配置为将所述多个电池中的第一电池连接至和自所述第一端子和所述第三端子以及将所述多个电池中的第二电池连接至和自所述第二端子和所述第三端子；以及
开关电阻调节模块，被配置为基于电池参数和控制信号将所述多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节，
其中所述开关电阻调节模块包括索引与所述第一电池相关联的电流值的第一查找表和索引与所述第二电池相关联的电流值的第二查找表，其中所述开关电阻模块被配置为基于在所述第一查找表中索引的所述电流值和在所述第二查找表中索引的所述电流值根据最小公共值来调节所述电阻；
其中，所述开关电阻调节模块被配置为调节所述至少一个开关的电阻以引导所述第一电池和所述第二电池之间的电流流动。
9.根据权利要求8所述的电池控制系统，其中，所述开关电阻调节模块被配置为调节所述至少一个开关的电阻以减轻锂电镀。
10.根据权利要求8所述的电池控制系统，其中，所述控制信号由发动机控制模块产生。
11.根据权利要求8所述的电池控制系统，其中所述开关电阻调节模块还被配置为验证与所述电池相对应的一个或多个操作条件，其中所述验证基于所述电池参数与预定阈值的比较。
12.根据权利要求8所述的电池控制系统，其中，所述多个开关包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)或场效应晶体管(FET)中的至少一者。
13.一种用于调节开关的电阻的方法，所述方法使用根据权利要求1-12中任一项所述的电池控制系统来执行，所述方法包括：
接收电池参数；
接收控制信号；以及
基于所述电池参数和所述控制信号将多个开关中的至少一个开关的电阻在零欧姆和无穷大欧姆之间调节，
其中所述多个开关被配置为将多个电池中的第一电池连接至和自第一端子和第三端子以及将所述多个电池中的第二电池连接至和自第二端子和第三端子；
所述方法还包括：调节所述至少一个开关的电阻以引导所述第一电池与所述第二电池之间的电流流动。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述调节所述至少一个开关的电阻减轻锂电镀。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述控制信号由发动机控制模块产生。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：通过将所述电池参数与预定阈值进行比较来验证与所述电池相对应的一个或多个操作条件。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个开关包括绝缘栅双极晶体管IGBT或场效应晶体管FET中的至少一者。
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