CN111731147B - 模块化动态分配容量存储系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种模块化动态分配容量存储系统（MODACS），并且该模块化动态分配容量存储系统包括壳体和控制模块。壳体包括源端子、开关、电芯和感测模块。源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一多个负载并将处于第二电压电位的功率供应给第二多个负载。电芯被构造成基于开关的状态将功率供应给源端子中的每一者。感测模块被构造成确定电芯中的每一者的参数并产生对应的状态信号。控制模块被构造成接收功率请求信号，并且基于该功率请求信号和电芯中的每一者的参数来确定电芯相对于彼此和所述多个源端子的连接构型，以及根据该连接构型来设置开关的状态。

Description

模块化动态分配容量存储系统
技术领域
引言
本节中提供的信息是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。当前署名的发明人的工作，就其在本节中所描述的程度而言，以及在提交的时候可不被另作为现有技术的该描述的各方面，既不明确地也不隐含地被认可为是本公开的现有技术。
本公开涉及车辆，且更特别地涉及车辆的电池系统。
背景技术
传统车辆包括产生推进扭矩的内燃发动机。混合动力车辆可以既包括用于推进的内燃发动机又包括一个或多个电动马达。所述一个或多个电动马达用于改进燃料效率。电动马达和内燃发动机可以组合地使用，以实现比仅使用内燃机更大的扭矩输出。
混合动力车辆的示例类型是并联式混合动力车辆和串联式混合动力车辆。在并联式混合动力车辆中，电动马达可以与发动机并行工作，以将发动机的功率和范围优势与电动马达的效率和再生制动优势相组合。在串联式混合动力车辆中，发动机驱动发电机来为电动马达产生电，该电动马达驱动变速器。这允许电动马达承担发动机的一些功率职责，这进而允许使用更小的燃料效率更高的发动机。
发明内容
提供了一种模块化动态分配容量存储系统（MODACS），并且其包括壳体和第一控制模块。壳体包括源端子、开关、电芯和感测模块。源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一负载并将处于第二电压电位的功率供应给第二负载。电芯被构造成基于开关的状态将功率供应给源端子中的每一者。感测模块被构造成确定电芯中的每一者的参数并产生对应的状态信号。第一控制模块被构造成接收功率请求信号，并且基于该功率请求信号和电芯中的每一者的参数：（i）确定电芯相对于彼此和源端子的连接构型，以及（ii）根据该连接构型来设置开关的状态。
在其他特征中，第一控制模块被构造成将电芯连接成电池组（pack），其中所述电池组中的每一者包括电芯中的一者或多者。第一控制模块或感测模块中的至少一者被构造成确定对应于所述电池组中的每一者的电池组特定参数。第一控制模块被构造成基于所述电池组中的每一者的电池组特定参数来确定连接构型。
在其他特征中，第一控制模块被构造成将电芯连接成电池组以及将电池组连接成群组，其中：所述电池组中的每一者包括电芯中的一者或多者；并且所述群组中的每一者包括电池组中的一者或多者。第一控制模块或感测模块中的至少一者被构造成确定所述群组中的每一者的群组特定参数。第一控制模块被构造成基于所述群组中的每一者的群组特定参数来确定连接构型。
在其他特征中，第一控制模块被构造成将电芯连接成电池组、将电池组连接成群组以及连接所述群组以形成整体电路。所述电池组中的每一者包括电芯中的一者或多者。所述群组中的每一者包括电池组中的一者或多者。第一控制模块或感测模块中的至少一者被构造成确定特定于整体电路的参数。第一控制模块被构造成基于特定于整体电路的参数来确定连接构型。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：确定电芯中的每一者的电压、温度、电流水平和电量状态；以及基于电压、温度、电流水平和电量状态来确定连接构型。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：将电芯连接成电池组，其中所述电池组中的每一者包括电芯中的一者或多者；确定电压、温度、电流水平和电量状态，它们是所述电池组中的每一者的电池组特定参数；以及基于所述电池组特定参数来确定连接构型。
在其他特征中，第一控制模块被构造成将电芯连接成电池组以及将电池组连接成群组，其中：所述电池组中的每一者包括电芯中的一者或多者；并且所述群组中的每一者包括电池组中的一者或多者。第一控制模块被构造成：确定电压、温度、电流水平和电量状态，它们是所述群组中的每一者的群组特定参数；以及基于所述群组特定参数来确定连接构型。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：确定电芯中的每一者、多个电池组中的每一者、多个群组中的每一者以及所述群组的整体电路的电量状态、健康状态或功能状态中的至少一者。所述电池组中的每一者包括电芯中的一者或多者。所述群组中的每一者包括电池组中的一者或多者。整体电路包括所述群组。第一控制模块被构造成基于电量状态、健康状态或功能状态中的所述至少一者来确定连接构型。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：确定连接构型，以在满足针对源端子中的每一者的需求的同时并且在不超过预定电压、预定的热极限、预定的电量状态极限、预定的健康状态极限或预定的功能状态极限中的至少一者的同时，最大化源端子中的每一者处的功率水平和电流水平。
在其他特征中，第一控制模块被构造成确定电芯、电池组、群组和整体电路的电压、温度和电流水平。所述电池组中的每一者包括电芯中的一者或多者。所述群组中的每一者包括电池组中的一者或多者。整体电路包括所述群组。第一控制模块被构造成：确定电芯、电池组、群组或整体电路中的至少一者的瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及延长时段的功率和电流极限；以及基于瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及延长时段的功率和电流极限来确定连接构型。
在其他特征中，瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及延长时段的功率和电流极限包括充电极限或放电极限。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：在多种模式下操作，所述多种模式包括再生模式、增压模式和自动起动模式；以及基于功率请求信号和参数来选择所述模式中的一者；以及基于所述模式中的所选择的一者、功率请求信号和参数来确定连接构型。
在其他特征中，对于所述模式中的每一者来说，连接构型是不同的。
在其他特征中，第一控制模块被构造成选择性地串联连接电芯以形成多个系列的电芯块。所述电芯块中的每一者包括一个或多个电芯。所述系列的电芯块中的每一者包括两个或更多个电芯块。
在其他特征中，第一控制模块被构造成并联连接所述系列的电芯块。
在其他特征中，第一控制模块附接到壳体或被实施在壳体中，并且与车辆控制模块通信。车辆控制模块在MODACS外部，并且从MODACS远程地定位。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：将电芯中的每一者连接在多个群组中的一者或多者中；以及并联连接所述群组以将功率供应给源端子中的一者。
在其他特征中，源端子包括第一源端子和第二源端子。第一控制模块被构造成：连接电芯中的第一多者以将功率供应给第一源端子；以及连接电芯中的第二多者以将功率供应给第二源端子。
在其他特征中，第一控制模块被构造成连接第一电芯中的所述第一多者中的一些，以将功率供应给第一源端子和第二源端子两者。
在其他特征中，源端子包括第三源端子；并且第一控制模块被构造成选择电芯中的第三多者以将功率供应给第三源端子。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：连接电芯中的所述第一多者中的一些以将功率供应给第一源端子和第二源端子两者；以及连接电芯中的所述第一多者中的其他电芯以将功率供应给第一源端子、第二源端子和第三源端子。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：确定各组电芯的电压、温度和电流水平，其中，所述各组中的每一者包括一个或多个电芯；确定所述各组电芯中的每一者的瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及连续的功率和电流极限；以及基于电压、温度、电流水平、瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及连续的功率和电流极限，将所述各组电芯中的每一者选择性地连接到源端子中的一者或多者。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：将电芯连接成群组；确定所述群组中的每一者的电量状态；确定所述群组的电量状态之间的差异；以及基于所述差异来并联连接所述群组中的所选择的各者。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：如果所述差异中的一者大于预定范围，则避免并联连接对应的两个群组。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：将电芯连接成群组；确定所述群组中的每一者的电量状态；以及针对放电电流需求，基于所述群组的电量状态，确定要并联连接的群组的数量并且将所述群组中具有最高电量状态的各者选择为并联连接以形成并联电路，同时不将所述群组中的其他各者连接到并联电路。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：将电芯连接成群组；确定所述群组中的每一者的电量状态；以及针对充电电流需求，基于所述群组的电量状态，确定要并联连接的群组的数量并且将所述群组中具有最低电量状态的各者选择为并联连接以形成并联电路，同时不将所述群组中的其他各者连接到并联电路。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：周期性地更新电芯、电芯中的电芯的电池组、电池组的群组或群组的整体电路中的至少一者的功率和电流极限；以及基于更新的功率和电流极限来将电芯重新构造成群组，以满足针对源端子中的每一者的充放电需求。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：确定源端子的优先等级；基于优先等级来将电芯连接成群组；确定所述群组的电量状态；基于电量状态来确定要并联连接的群组的数量以满足高优先级安全负载；以及并联连接具有最高电量状态的所述数量的群组以满足高优先级安全负载。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：确定12 V负载需求是否小于预定量；以及如果12 V负载需求小于预定量，则将电芯连接成群组以及并联连接所述群组，以最大化至源端子中的一者的功率。源端子中的所述一者是48 V源端子。
在其他特征中，每一行或每一列电芯中的最后一个电芯块并联，以满足12 V负载需求。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：确定源端子的优先等级；基于优先等级将电芯连接成群组；确定所述群组的电量状态；基于电量状态来确定要并联连接的群组的数量以满足48 V负载；以及并联连接具有最低电量状态的所述数量的群组以满足48 V负载。
在其他特征中，第一控制模块被构造成：监测电芯的状态并控制开关的状态，以防止电芯的电量状态、电压或温度中的至少一者超出一个或多个预定范围。
在其他特征中，提供了一种MODACS，并且其包括壳体和控制模块。壳体包括：源端子，其经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二负载；开关；电芯，其被构造成基于开关的状态将功率供应给源端子中的每一者；以及感测模块，其被构造成确定对应于电芯中的每一者的一个或多个参数。控制模块被构造成接收充电请求信号，并且基于该充电请求信号和所述一个或多个参数：（i）确定要并联连接的电芯的群组的数量以接收再生功率；（ii）在满足针对第一源端子的再生负载要求之前，满足针对第二源端子的再生负载要求；以及（iii）针对第一源端子利用具有最低电量状态的电芯的一个或多个群组并对电芯的其他群组充电。其他群组包括电芯的所述数量的群组，并且不包括所述一个或多个群组。
在其他特征中，提供了一种MODACS，并且其包括壳体和控制模块。壳体包括：源端子，其经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二负载；开关；电芯，其被构造成基于开关的状态将功率供应给源端子中的每一者；以及感测模块，其被构造成确定对应于电芯中的每一者的一个或多个参数。控制模块被构造成接收放电请求信号，并且基于该放电请求信号和所述一个或多个参数：（i）确定要并联连接的电芯的群组的数量以放出功率；（ii）在满足针对第一源端子的负载要求之前，满足针对第二源端子的负载要求；以及（iii）针对第一源端子利用具有最高电量状态的电芯的一个或多个群组并对电芯的其他群组放电。所述其他群组包括电芯的所述数量的群组，并且不包括所述一个或多个群组。
在其他特征中，提供了一种MODACS，并且其包括壳体和控制模块。壳体包括源端子、开关、电芯和感测模块。源端子经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二负载。电芯被构造成基于开关的状态将功率供应给源端子中的每一者。感测模块被构造成确定对应于电芯中的每一者的一个或多个参数。控制模块被构造成：（i）确定是否使用预定类型的起动器来起动发动机；以及（ii）基于所述一个或多个参数以及是否使用预定类型的起动器，（a）并联连接电芯的电池组以最大化针对第二源端子的电流能力；或（b）并联连接多个系列的电芯块，从而为第一源端子提供最大起动电流。
控制模块被构造成：确定电芯中的每一者的电量状态、电压和温度极限；确定多个系列的块或电池组中哪一者或多者要并联连接，从而为自动起动提供命令式功率和电流；基于多个系列的块或电池组中要并联连接以提供命令式功率和电流的所述一者或多者，来确定开关的连接构型以提供命令式功率和电流；以及将开关的状态设置为处于连接构型以提供命令式功率和电流。
在其他特征中，提供了一种MODACS，并且其包括壳体和控制模块。壳体包括源端子，所述源端子经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二负载。电芯被构造成基于开关的状态将功率供应给源端子中的每一者。感测模块被构造成确定对应于电芯中的每一者的一个或多个参数。控制模块被构造成执行算法以基于参数和以下各者中的至少一者来控制针对源端子的容量分配：车辆操作状态；源端子的功率轨的状态；负载电流的量；功率轨保持时间；供应给负载的功率量；源端子中的每一者的容量变化率；功率域的优先等级；或针对源端子中的一者或多者的最小容量要求。
在其他特征中，控制模块被构造成针对源端子中的每一者使用相应的电压调节窗口来控制容量分配。
在其他特征中，控制模块被构造成基于以下各者来控制针对源端子的容量分配：车辆操作状态；源端子的功率轨的状态；负载电流的量；功率轨保持时间；供应给负载的功率量；源端子中的每一者的容量变化率；功率域的优先等级；以及针对源端子中的一者或多者的最小容量要求。
在其他特征中，控制模块被构造成：检测对应于源端子中的一者的故障；以及切断源端子中的所述一者，直到针对源端子中的所述一者不存在欠电压条件和过电压条件。
在其他特征中，控制模块被构造成：检测对应于发电机的故障；将负载优先级设置为发电机故障设置；以及将针对源端子中的一者的最小块分配设置为第二发电机故障设置。
在其他特征中，提供了一种MODACS，并且其包括壳体和控制模块。壳体包括源端子、电芯和多组开关。源端子包括第一源端子、第二源端子和第三源端子。第一源端子的预设电压不同于第二源端子和第三源端子的预设电压。所述多组开关中的每一者包括至少四个开关，并且将电芯中的一者连接到第一源端子、第二源端子和第三源端子。控制模块被构造成：确定电芯相对于源端子的连接构型，包括确定电芯中的哪些电芯要连接到第一源端子、第二源端子和第三源端子中的每一者；以及根据连接构型来控制所述多组开关的状态。
在其他特征中，所述多组开关中的每一者仅包括四个开关。
在其他特征中，壳体包括被构造成确定电芯的参数的感测模块。控制模块被构造成基于参数来确定连接构型。
本发明提供如下技术方案：
1. 一种模块化动态分配容量存储系统（MODACS），其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其将处于第一电压电位的功率供应给第一多个负载并将处于第二电压电位的功率供应给第二多个负载，
多个开关，
多个电芯，其被构造成基于所述多个开关的状态将功率供应给所述多个源端子中的每一者，以及
多个感测模块，其被构造成确定所述多个电芯中的每一者的参数并产生对应的状态信号；以及
控制模块，其被构造成接收功率请求信号，并且基于所述功率请求信号和所述多个电芯中的每一者的所述参数：（i）确定所述多个电芯相对于彼此和所述多个源端子的连接构型，以及（ii）根据所述连接构型来设置所述多个开关的状态。
2. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
将所述多个电芯连接成多个电池组并将所述多个电池组连接成多个群组，其中，所述电池组中的每一者包括所述多个电芯中的一者或多者，并且其中，所述多个群组中的每一者包括所述多个电池组中的一者或多者；
确定所述多个电池组中的每一者、所述多个群组中的每一者和所述多个群组的整体电路的电压、温度、电流水平和电量状态，包括特定于所述多个电池组中的每一者的电池组特定参数、特定于所述多个群组中的每一者的群组特定参数和特定于所述整体电路的参数；以及
基于所述电池组特定参数、所述群组特定参数和特定于所述整体电路的所述参数来确定所述连接构型。
3. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
确定所述多个电芯中的每一者、多个电池组中的每一者、多个群组中的每一者和所述多个群组的整体电路的电量状态、健康状态或功能状态中的至少一者，其中，所述多个电池组中的每一者包括所述多个电芯中的一者或多者，其中，所述多个群组中的每一者包括所述多个电池组中的一者或多者，并且其中，所述整体电路包括所述多个群组；以及
基于所述电量状态、所述健康状态或所述功能状态中的所述至少一者来确定所述连接构型。
4. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：确定所述连接构型，以在满足针对所述多个源端子中的每一者的需求的同时并且在不超过预定电压、预定的热极限、预定的电量状态极限、预定的健康状态极限或预定的功能状态极限中的至少一者的同时，最大化所述多个源端子中的每一者处的功率水平和电流水平。
5. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
确定所述多个电芯、多个电池组、多个群组和整体电路的电压、温度和电流水平，其中，所述电池组中的每一者包括所述多个电芯中的一者或多者，其中，所述多个群组中的每一者包括所述多个电池组中的一者或多者，并且其中，所述整体电路包括所述多个群组；
确定所述多个电芯、所述多个电池组、所述多个群组或所述整体电路中的至少一者的瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及延长时段的功率和电流极限；以及
基于所述瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及延长时段的功率和电流极限来确定所述连接构型。
6. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
在多种模式下操作，所述多种模式包括再生模式、增压模式和自动起动模式；
基于所述功率请求信号和所述参数来选择所述多种模式中的一者；以及
基于所述多种模式中的所选择的所述一者、所述功率请求信号和所述参数来确定所述连接构型。
7. 根据技术方案1所述的MODACS，其中：
所述控制模块被构造成将所述多个电芯中的每一者连接成多个群组；以及
并联连接所述多个群组，以将功率供应给所述多个源端子中的一者。
8. 根据技术方案1所述的MODACS，其中：
所述多个源端子包括第一源端子和第二源端子；并且
所述控制模块被构造成：连接所述多个电芯中的第一多者以将功率供应给所述第一源端子；以及连接所述多个电芯中的第二多者以将功率供应给所述第二源端子。
9. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
确定各组电芯的电压、温度和电流水平，其中，所述各组中的每一者包括一个或多个电芯；
确定所述各组电芯中的每一者的瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及连续的功率和电流极限；以及
基于所述电压、温度、电流水平、瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及连续的功率和电流极限，将所述各组电芯中的所述每一者选择性地连接到所述多个源端子中的一者或多者。
10. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
将所述多个电芯连接成群组；
确定所述群组中的每一者的电量状态；以及
针对放电电流需求，
基于所述群组的所述电量状态，确定要并联连接的所述群组的数量，以及
所述群组中具有最高电量状态的各者选择为并联连接以形成并联电路，同时不将所述群组中的其他各者连接到所述并联电路。
11. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
将所述多个电芯连接成群组；
确定所述群组中的每一者的电量状态；以及
针对充电电流需求，
基于所述群组的所述电量状态，确定要并联连接的所述群组的数量，以及
将所述群组中具有最低电量状态的各者选择为并联连接以形成并联电路，同时不将所述群组中的其他各者连接到所述并联电路。
12. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
确定所述多个源端子的优先等级；
基于所述优先等级来将所述多个电芯连接成群组；
确定所述群组的电量状态；
基于所述电量状态来确定要并联连接的所述群组的数量以满足高优先级安全负载；以及
并联连接具有最高电量状态的所述数量的所述群组以满足所述高优先级安全负载。
13. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
确定12 V负载需求是否小于预定量；以及
如果所述12 V负载需求小于所述预定量，则将所述多个电芯连接成群组以及并联连接所述群组，以最大化至所述多个源端子中的一者的功率，
其中，所述多个源端子中的所述一者是48 V源端子。
14. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：
确定所述多个源端子的优先等级；
基于所述优先等级将所述多个电芯连接成群组；
确定所述群组的电量状态；
基于所述电量状态来确定要并联连接的所述群组的数量以满足48 V负载；以及
并联连接具有最低电量状态的所述数量的所述群组以满足所述48 V负载。
15. 根据技术方案1所述的MODACS，其中，所述控制模块被构造成：监测所述多个电芯的状态并控制所述多个开关的状态，以防止所述多个电芯的电量状态、电压或温度中的至少一者超出一个或多个预定范围。
16. 根据技术方案1所述的MODACS，其中：
所述多个源端子包括第一源端子和第二源端子；并且
所述控制模块被构造成：（i）确定是否使用预定类型的起动器来起动发动机；以及（ii）基于所述参数以及是否使用所述预定类型的起动器，（a）并联连接所述多个电芯的电池组以最大化针对所述第二源端子的电流容量，或（b）并联连接所述多个电芯的多个系列的块，以为所述第一源端子提供最大起动电流。
17. 一种模块化动态分配容量存储系统（MODACS），其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一多个负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二多个负载，
多个开关，
多个电芯，其被构造成基于所述多个开关的状态将功率供应给所述多个源端子中的每一者，以及
多个感测模块，其被构造成确定对应于所述多个电芯中的每一者的一个或多个参数；以及
控制模块，其被构造成接收充电请求信号，并且基于所述充电请求信号和所述一个或多个参数：（i）确定要并联连接的电芯的群组的数量以接收再生功率；（ii）在满足针对所述第一源端子的再生负载要求之前，满足针对所述第二源端子的再生负载要求；以及（iii）针对所述第一源端子利用具有最低电量状态的所述多个电芯的一个或多个群组并对所述多个电芯的其他群组充电，其中，所述其他群组包括所述数量的电芯的群组，并且不包括所述一个或多个群组。
18. 一种模块化动态分配容量存储系统（MODACS），其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一多个负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二多个负载，
多个开关，
多个电芯，其被构造成基于所述多个开关的状态将功率供应给所述多个源端子中的每一者，以及
多个感测模块，其被构造成确定对应于所述多个电芯中的每一者的一个或多个参数；以及
控制模块，其被构造成接收放电请求信号，并且基于所述放电请求信号和所述一个或多个参数：（i）确定要并联连接的电芯的群组的数量以放出功率；（ii）在满足针对所述第一源端子的负载要求之前，满足针对所述第二源端子的负载要求；以及（iii）针对所述第一源端子利用具有最高电量状态的所述多个电芯的一个或多个群组并对所述多个电芯的其他群组放电，其中，所述其他群组包括所述数量的电芯的群组，并且不包括所述一个或多个群组。
19. 一种模块化动态分配容量存储系统（MODACS），其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一多个负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二多个负载，
多个开关，
多个电芯，其被构造成基于所述多个开关的状态将功率供应给所述多个源端子中的每一者，以及
多个感测模块，其被构造成确定对应于所述多个电芯中的每一者的一个或多个参数；以及
控制模块，其被构造成执行算法以基于所述参数和以下各者中的至少一者来针对所述多个源端子控制容量分配：车辆操作状态；所述多个源端子的功率轨的状态；负载电流的量；功率轨保持时间；供应给负载的功率量；所述多个源端子中的每一者的容量变化率；功率域的优先等级；或针对所述多个源端子中的一者或多者的最小容量要求。
20. 一种模块化动态分配容量存储系统（MODACS），其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其包括第一源端子、第二源端子和第三源端子，其中，所述第一源端子的预设电压不同于所述第二源端子和所述第三源端子的预设电压，
多个电芯，
多组开关，其中，所述多组开关中的每一者包括至少四个开关，并且将所述多个电芯中的一者连接到所述第一源端子、所述第二源端子和所述第三源端子；以及
控制模块被构造成：
确定所述多个电芯相对于所述多个源端子的连接构型，包括确定所述多个电芯中的哪些电芯要连接到所述第一源端子、所述第二源端子和所述第三源端子中的每一者；以及
根据所述连接构型来控制所述多组开关的状态。
本公开的另外的适用领域将从详细描述、权利要求和附图变得显而易见。详细描述和特定示例仅旨在用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本公开将从详细描述和附图得到更充分地理解，在附图中：
图1是根据本公开的实施例的包括模块化动态分配容量存储系统（MODACS）的示例车辆控制系统的功能框图；
图2是根据本公开的实施例的示例MODACS的功能框图；
图3A至图3B是根据本公开的实施例的包括MODACS的示例实施方式的示意图；
图4是根据本公开的实施例的车辆控制系统的另一个示例的功能框图；
图5是根据本公开的实施例的包括MODACS的车辆的功能框图；
图6是根据本公开的实施例的与12 V起动器和起动器发电机单元一起使用的示例MODACS的功能框图；
图7是根据本公开的实施例的与48 V起动器和起动器发电机单元一起使用的示例MODACS的功能框图；
图8是根据本公开的实施例的示例MODACS监测电路的功能框图；
图9是根据本公开的实施例的用于电池组的示例电池监测（或管理）系统（BMS）模块的功能框图；
图10是根据本公开的实施例的用于电池组的群组的示例BMS模块的功能框图；
图11是根据本公开的实施例的用于整个MODACS的示例BMS模块的功能框图；
图12图示了根据本公开的实施例的重新构造MODACS的示例方法；
图13图示了根据本公开的实施例的在再生/充电模式期间控制MODACS的示例方法；
图14图示了根据本公开的实施例的在增压/放电模式期间控制MODACS的示例方法；
图15图示了根据本公开的实施例的在自动起动模式期间控制MODACS的示例方法；
图16是图示根据本公开的实施例的针对MODACS的容量重新分配的状态图的示例；
图17是根据本公开的实施例的示例MODACS电路的示意图；
图18是根据本公开的实施例的示例开关控制电路的示意图；
在附图中，附图标记可被重复使用以识别相似和/或相同的元件。
具体实施方式
本文中公开了多个MODACS和对应的操作方法。MODACS可被实施为具有对应壳体的单个电池，其具有负（或接地参考）端子和多个源端子。MODACS的源端子中的每一者可具有预设的直流（DC）电压（例如，12伏（V）或48 V），并且可在充电期间供应（或放电）电流或接收电流。作为示例，MODACS可包括单个48 V源端子、第一12 V源端子和第二12 V源端子。
MODACS包括多个电池电芯（下文中被称为电芯）和MODACS控制模块。MODACS控制模块可附接到MODACS的壳体，被实施在MODACS的壳体中，或从外部连接到MODACS的壳体。MODACS控制模块可部分地或完全地被实施在壳体处或远程位置处。作为示例，MODACS控制模块可被实施为车辆内的控制模块和/或被实施为车辆控制模块的一部分。
壳体可包括开关和电池监测（或管理）模块（BMS）。开关和BMS可连接到电芯和/或被实施为与电芯分离。MODACS控制模块基于来自BMS的信息来控制开关的操作状态，以将电芯的所选多者连接到源端子。可选择任何数量的电芯并将其连接到源端子中的每一者。可在任何时刻将相同或不同的电芯连接到源端子中的每一者。如下文进一步描述的，电芯可：串联和/或并联连接；以不同的连接构型连接；并且可组织成块、电池组和/或群组。每个块可包括一个或多个电芯，所述电芯可串联和/或并联连接。每个电池组可包括一个或多个块，所述块可串联和/或并联连接。每个群组可包括一个或多个电池组，所述电池组可串联和/或并联连接。所述群组可串联和/或并联连接。BMS中的每一者可被指派给一个或多个电芯、一个或多个块、一个或多个电池组和/或一个或多个群组并监测对应的参数，诸如电压、温度、电流水平、SOX、瞬时功率和/或电流极限、短期功率和/或电流极限和/或连续功率和/或电流极限。
首字母缩略词“SOX”指代电量状态（SOC）、健康状态（SOH）和/或功能状态（SOF）。电芯的SOC可指代存储在电芯中的电压、电流和/或可用的功率量。电芯的SOH可指代：年龄（或操作时间）；是否存在短路；在某些操作条件期间被供应给电芯或来源于电芯的温度、电压和/或电流水平；和/或描述电芯的健康状况的其他参数。电芯的SOF可指代被供应给电芯或来源于电芯的当前温度、电压和/或电流水平、和/或描述电芯的当前功能状态的其他参数。
瞬时的功率和电流极限可指代短时间段（例如，小于2秒）内的功率和电流极限。短期的功率和电流极限可指代中间时间长度（例如，2至3秒）内的功率和电流极限。连续的功率和电流极限指代延长的时间段（例如，大于3秒的时段）内的功率和电流极限。
MODACS控制模块控制开关的状态以将电芯连接到源端子，同时满足目标电压、电流和功率容量和/或请求的电压、电流和功率容量。MODACS控制模块和/或车辆控制模块可例如基于操作模式来设置目标电压、电流和功率容量和/或请求的电压、电流和功率容量。如下文所描述，MODACS可在不同的操作模式下操作，这些操作模式对应于车辆操作模式。MODACS操作模式可包括例如再生模式、增压模式、自动起动模式或其他MODACS充电或放电模式。车辆操作模式可包括电动车辆起步模式、发动机起动模式、发动机辅助模式、机会充电模式、减速燃料切断（DFCO）再生模式、电动车辆再生模式（例如，发电机DFCO再生模式或制动器再生模式）、电动车辆巡航模式和/或其他车辆操作模式。所述车辆操作模式中的每一者对应于MODACS模式中的一者。下文进一步描述所描述的模式。
本文公开的实施方式可应用于全电动车辆、电池电动车辆（BEV）、混合动力电动车辆（包括插电式混合动力电动车辆（PHEV））、部分或完全自主车辆以及其他类型的车辆。
现在参考图1，呈现了示例动力总成系统100的功能框图。车辆的动力总成系统100包括发动机102，该发动机燃烧空气/燃料混合物以产生扭矩。车辆可以是非自主的、部分自主的或完全自主的。
空气通过进气系统108被吸入发动机102中。进气系统108可包括进气歧管110和节气门112。仅作为示例，节气门112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机（或车辆）控制模块（ECM）114控制节气门致动器模块116，并且节气门致动器模块116调节节气门112的开度以控制进入进气歧管110中的气流。
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可包括任何数量的气缸，但是出于说明的目的，示出了单个代表性气缸118。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，这可改进燃料效率。
发动机102可使用四冲程循环或另一个合适的发动机循环来操作。下文所描述的四冲程循环的四个冲程被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）的每周旋转期间，气缸118内发生四个冲程中的两个冲程。因此，气缸118要经历所有四个冲程，需要两周曲轴旋转。对于四冲程发动机，一个发动机循环可对应于两周曲轴转动。
当气缸118被激活时，来自进气歧管110的空气在进气冲程期间通过进气门122被吸入气缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块调节燃料喷射以实现期望的空气/燃料比。燃料可在中心位置处或在多个位置处（诸如，在气缸中的每一者的进气门122附近）被喷射到进气歧管110中。在各种实施方式（未示出）中，燃料可直接喷射到气缸中或喷射到与气缸相关联的混合室/端口中。燃料致动器模块124可停止向停用的气缸喷射燃料。
所喷射的燃料与空气混合，并且在气缸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可以是压燃式发动机，在这种情况下，压缩引起空气/燃料混合物的点火。替代地，发动机102可以是火花点火式发动机，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，其使空气/燃料混合物点火。发动机102可以是执行压缩点火和火花点火两者的均质充量压燃（HCCI）发动机。火花的正时可相对于当活塞处于其最高位置时的时间来指定，所述最高位置将被称为上止点（TDC）。
火花致动器模块126可由指定TDC之前或之后多久产生火花的正时信号控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，因此火花致动器模块126的操作可与曲轴的位置同步。火花致动器模块126可禁止向停用的气缸提供火花或可将火花提供给被停用的气缸。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可被定义为活塞到达TDC和活塞返回到最底部位置（其将被称为下止点（BDC））时的时间之间的时间。在排气冲程期间，活塞从BDC开始向上移动，并且通过排气门130排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆中排出。
进气门122可由进气凸轮轴140控制，而排气门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的多个进气门（包括进气门122）和/或可控制多排气缸（包括气缸118）的进气门（包括进气门122）。相似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可控制气缸118的多个排气门和/或可控制多排气缸（包括气缸118）的排气门（包括排气门130）。虽然示出且已讨论了基于凸轮轴的气门致动，但是也可实施无凸轮气门致动器。虽然示出了独立的进气凸轮轴和排气凸轮轴，但是可使用具有用于进气门和排气门两者的凸角的一个凸轮轴。
气缸致动器模块120可通过禁止进气门122和/或排气门130的打开来停用气缸118。进气门122打开时的时间可通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC而改变。排气门130打开时的时间可通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC而改变。相位器致动器模块158可基于来自ECM 114的信号来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，可省略凸轮定相。可变气门升程（未示出）还可由相位器致动器模块158控制。在各种其他实施方式中，进气门122和/或排气门130可由除凸轮轴之外的致动器（诸如，机电致动器、电动液压致动器、电磁致动器等）控制。
发动机102可包括零个、一个、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示出了涡轮增压器，其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。超级增压器是另一种类型的增压装置。
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驱动并且压缩引入到节气门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，以减小由涡轮增压器提供的进气压缩。ECM 114可经由废气门致动器模块164来控制涡轮增压器。废气门致动器模块164可通过控制废气门162的开度来调制涡轮增压器的增压。
冷却器（例如，增压空气冷却器或中间冷却器）可耗散包含在压缩空气充量中的一些热量，这些热量可在空气被压缩时产生。虽然为了说明目的而示为独立的，但是涡轮增压器涡轮160-1和涡轮增压器压缩机160-2可彼此机械连结，从而使进气空气紧密靠近热排气。压缩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，该EGR阀将排气选择性地重新引导回到进气歧管110。EGR阀170可在排气系统134中接收来自涡轮增压器涡轮160-1上游的排气。EGR阀170可由EGR致动器模块172控制。
可使用曲轴位置传感器180来测量曲轴位置。可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速度。可使用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182来测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可位于发动机102内或者冷却剂在其中循环的其他位置（诸如，散热器（未示出））处。
可使用歧管绝对压力（MAP）传感器184来测量进气歧管110内的压力。在各种实施方式中，可测量发动机真空度，发动机真空度是环境空气压力和进气歧管110内的压力之间的差异。可使用质量空气流量（MAF）传感器186来测量流入进气歧管110中的空气的质量流率。在各种实施方式中，MAF传感器186可位于还包括节气门112的壳体中。
可使用一个或多个节气门位置传感器（TPS）190来测量节气门112的位置。可使用进气空气温度（IAT）传感器192来测量被吸入发动机102中的空气的温度。还可实施一个或多个其他传感器193。其他传感器193包括油门踏板位置（APP）传感器、制动踏板位置（BPP）传感器，可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），并且可包括一种或多种其他类型的传感器。APP传感器测量在车辆的乘客舱内的油门踏板的位置。BPP传感器测量在车辆的乘客舱内的制动踏板的位置。CPP传感器测量在车辆的乘客舱内的离合器踏板的位置。其他传感器193还可包括测量车辆的纵向（例如，前/后）加速度和车辆的横向加速度的一个或多个加速度传感器。加速度计是示例类型的加速度传感器，不过可使用其他类型的加速度传感器。ECM 114可使用来自传感器的信号来为发动机102做出控制决策。
ECM 114可与变速器控制模块194通信，以例如使发动机操作与变速器195中的换挡协调。ECM 114可与混合动力控制模块196通信，以例如协调发动机102和电动马达198的操作。虽然提供了一个电动马达的示例，但是可实施多个电动马达。电动马达198可以是永磁电动马达或者在自由旋转时基于反电动势（EMF）来输出电压的另一种合适类型的电动马达，诸如直流（DC）电动马达或同步电动马达。在各种实施方式中，ECM 114、变速器控制模块194以及混合动力控制模块196的各种功能可被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可被称为发动机致动器，并且节气门开度面积可被称为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调整节气门112的叶片的角度来实现节气门开度面积。
火花致动器模块126也可被称为发动机致动器，而对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以及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、燃料供应速率、进气和排气凸轮相位器角度、目标废气门开度以及EGR阀开度。
ECM 114可控制致动器值，以便引起发动机102基于扭矩请求来输出扭矩。ECM 114可例如基于一个或多个驾驶员输入（诸如APP、BPP、CPP和/或一个或多个其他合适的驾驶员输入）来确定扭矩请求。ECM 114可例如使用将（一个或多个）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控制电动马达198以输出扭矩，以例如补充发动机扭矩输出。混合动力控制模块196还可控制电动马达198在发动机102关断的时候输出用于车辆推进的扭矩。
混合动力控制模块196将来自MODACS 208的电功率施加到电动马达198，以引起电动马达198输出正扭矩。下文进一步描述MODACS 208。电动马达198可将扭矩输出到例如变速器195的输入轴、变速器195的输出轴、或另一个部件。离合器200可被实施成将电动马达198联接到变速器195以及使电动马达198从变速器195断开。可在电动马达198的输出和变速器195的输入之间实施一个或多个传动装置，以在电动马达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，可省略电动马达198。
ECM 114经由起动器马达202来起动发动机102。ECM 114或车辆的另一个合适的模块将起动器马达202与发动机102接合，以进行发动机起动事件。仅作为示例，当接收到按键ON命令时，ECM 114可使起动器马达202与发动机102接合。驾驶员可例如经由致动车辆或车辆的密钥卡的一个或多个点火键、按钮和/或开关来输入按键ON命令。起动器马达202可接合联接到曲轴或者驱动曲轴旋转的一个或多个其他合适的部件的飞轮。
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者响应于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、驾驶员已经压下制动踏板以及驾驶员还没有输入按键OFF命令的同时关断发动机102。可在因自动停止/起动事件而关断发动机102（例如，当驾驶员释放制动踏板和/或踩下油门踏板时）的同时产生自动起动命令。
航行事件可包括ECM 114在车辆正在移动（例如，车辆速度大于预定速度，诸如每小时50英里）、驾驶员未致动油门踏板、以及驾驶员还未输入按键OFF命令时关断发动机102。可在发动机102因航行事件而关断（例如，当驾驶员踩下油门踏板时）的同时产生发动机起动命令。如上文所讨论的，驾驶员可例如经由致动一个或多个点火键、按钮和/或开关来输入按键OFF命令。
起动器马达致动器（诸如，螺线管）可致动起动器马达202以使其与发动机102接合。仅作为示例，起动器马达致动器可使起动器小齿轮与联接到曲轴的飞轮接合。在各种实施方式中，起动器小齿轮可经由驱动轴和单向离合器联接到起动器马达202。起动器致动器模块204基于来自起动器控制模块的信号来控制起动器马达致动器和起动器马达202，如下文进一步讨论的。在各种实施方式中，起动器马达202可保持与发动机102接合。
响应于用于起动发动机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、或者当接收到按键ON命令时），起动器致动器模块204将电流供应给起动器马达202以起动发动机102。起动器致动器模块204还可致动起动器马达致动器以使起动器马达202与发动机102接合。起动器致动器模块204可在起动器马达202与发动机102接合（例如，以允许齿啮合）之后将电流供应给起动器马达202。
向起动器马达202施加电流驱动起动器马达202的旋转，并且起动器马达202驱动曲轴的旋转（例如，经由飞轮）。起动器马达202驱动曲轴以起动发动机102的时间段可被称为发动机曲柄起动（cranking）。
起动器马达202从MODACS 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，起动器马达202就脱离发动机102或从发动机102脱离，并且流向起动器马达202的电流可被中断。例如，当发动机速度超过预定速度（诸如，预定怠速）时，可认为发动机102正在运行。仅例如，预定的怠速可以是大约每分钟700转（rpm）或另一个合适的速度。当发动机102正在运行时，可以说发动机曲柄起动完成。
发电机206将发动机102的机械能转换为交流（AC）功率。例如，发电机206可联接到曲轴（例如，经由齿轮或皮带），并且通过将负载施加到曲轴而将发动机102的机械能转换为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MODACS 208中。替代地，可实施在发电机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，诸如在带式交流发电机起动器（BAS）的情况下，起动器马达202和发电机206可一起实施。
图2是MODACS 208的功能框图。MODACS 208可被实施为具有多个源端子的单个电池。示出了三个示例源端子210、214、216，不过可包括任何数量的源端子。可被称为正输出端子的源端子提供相应的直流（DC）操作电压。MODACS可包括仅一个负端子，或者可针对每个源端子包括一个负端子。仅例如，MODACS 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，第一12 V）端子214、第三正（例如，第二12 V）端子216和第二负端子220。虽然提供了具有一个48 V操作电压和两个12 V操作电压的MODACS 208的示例，但是MODACS 208可具有一个或多个其他操作电压，诸如仅两个12 V操作电压、仅两个48 V操作电压、两个48 V操作电压和一个12 V操作电压、或者两个或更多个其他合适的操作电压的组合。
MODACS 208包括电芯和/或电芯块，诸如第一块224-1至第N块224-N（“块224”），其中N是大于或等于2的整数。块224中的每一者可包括一个或多个电芯，并且在MODACS 208内可以是可独立更换的。仅例如，块224中的每一者可以是被单独容纳的12 V DC电池。单独更换块224的能力可使得MODACS 208能够包括较短的保修期并具有较低的保修成本。例如，在块中发生故障的情况下，块224也可单独地隔离。在各种实施方式中，MODACS 208可具有标准汽车级12 V电池的形状因数。
块224中的每一者具有其自己独立的容量（例如，以安培小时（Ah）为单位）。MODACS208包括开关，诸如第一开关232-1至232-N（统称为“开关232”）。开关232使得块224能够串联、并联或以串联和并联的组合的方式连接，以在输出端子处提供期望的输出电压和容量。
MODACS控制模块240控制开关232以在源端子处提供期望的输出电压和容量。MODACS控制模块240基于车辆的当前操作模式来控制开关232以改变在源端子处提供的容量，如下文进一步讨论的。
图3A至图3B示出了包括MODACS 208的示例实施方式的车辆电气系统300。MODACS208包括：源端子210、214、216；相应的功率轨301、302、303；MODACS控制模块304；以及功率控制电路305，其可连接到MODACS控制模块304和车辆控制模块（VCM）和/或BCM 306。VCM和/或BCM 306可与图1的ECM 114相似地操作，包括图1的ECM 114和/或被实施为图1的ECM114。功率轨303可以是冗余功率轨和/或用于与功率轨302不同的负载。MODACS控制模块304、电源控制电路305以及VCM和/或BCM 306可经由控制器局域网（CAN）、本地互连网络（LIN）、串行网络、无线地和/或另一种合适的网络和/或接口来彼此通信。MODACS控制模块304可直接地或如图所示经由功率控制电路305间接地与VCM和/或BCM 306通信。
在图3A的示例中，块224（例如，12 V块）的组（每组4个块224）可串联（经由开关232中的一者）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，48 V）。块224中的各个块可（经由开关232中的多者）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，12 V）。有多少个块224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MODACS 208的总容量在这些正端子中的每一者处的可用的部分。
如图3B中所示，第一组车辆电气部件使用MODACS 208的两个或更多个操作电压中的一者来操作。例如，第一组车辆电气部件可连接到第二正端子214和第三正端子216。第一组车辆电气部件中的一些可连接到第二正端子214，并且第一组车辆电气部件中的一些可连接到第三正端子216。第一组车辆电气部件可包括例如但不限于VCM和/或BCM 306以及车辆的其他控制模块、起动器马达202和/或其他电气负载，诸如第一12 V负载307、第二12 V负载308、其他控制模块312、第三12 V负载316和第四12 V负载320。在各种实施方式中，开关装置324可连接到第一正端子和第二正端子214两者。开关装置324可将其他控制模块312和第三12 V负载316连接到第二正端子214或第三正端子216。
如图3A中所示，第二组车辆电气部件使用MODACS 208的两个或更多个操作电压中的另一者来操作。例如，第二组车辆电气部件可连接到第一正端子210。第二组车辆电气部件可包括例如但不限于发电机206和各种电气负载，诸如48 V负载328。可控制发电机206以对MODACS 208再充电。
开关232中的每一者可以是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、场效应晶体管（FET）（诸如，金属氧化物半导体FET（MOSFET））或另一种合适类型的开关。
图4示出了可应用于本文公开的MODACS的另一个车辆控制系统400的示例。车辆控制系统400包括MODACS 402、车辆控制模块404、内燃发动机（ICE）406、高压负载408和低压负载410。高压负载408可包括电动马达、压缩机和/或其他高压负载。低压负载可包括灯、座椅加热器、电风扇、音频系统、视频系统、电动车窗马达、电动门锁马达、电子电路等。MODACS402具有壳体420，并且包括MODACS控制模块422、第一源端子424、第二源端子426和负（或参考接地）端子428。MODACS 402可具有任何数量的源端子。
ICE 406可经由皮带轮431、432和皮带434来驱动水泵430。ICE 406可驱动主齿轮436，该主齿轮驱动离合器C1、C2和变速器438以经由差速器442来驱动轮440。第一离合器C1可用于接合皮带轮444、446和皮带448，所述皮带轮和皮带驱动马达发电机单元（MGU）450。第二离合器C2可用于接合变速器438。AC-DC转换器452将来自MGU 450的交流（AC）功率转换为DC功率，该DC功率用于为MODACS 402的电芯充电。当曲柄起动ICE 406时，可由第二齿轮454经由起动器456来转动主齿轮436。
图5示出了车辆500，其图示了MODACS的另一个示例实施方式，该MODACS可代替和/或与图1至图4的MODACS 208和402相似地操作。车辆500可包括具有MODACS控制模块503的MODACS 502、车辆控制模块504、信息娱乐模块506和其他控制模块508。模块503、504、506、508可经由控制器局域网（CAN）总线510和/或其他合适的接口彼此通信。车辆控制模块504可控制车辆系统的操作。车辆控制模块504可包括模式选择模块512、参数调整模块514以及其他模块。模式选择模块512可选择车辆操作模式，诸如上文所陈述的车辆操作模式中的一者。参数调整模块514可用于调整车辆500的参数。
车辆500还可包括：存储器518；显示器520；音频系统522；一个或多个收发器523，其包括传感器526；以及导航系统527，其包括全球定位系统（GPS）接收器528。传感器526可包括传感器、相机、物体检测传感器、温度传感器、加速度计、车速传感器和/或其他传感器。GPS接收器528可提供车辆的车速和/或方向（或前进方向）和/或全球时钟定时信息。
存储器518可存储传感器数据530和/或车辆参数532、MODACS参数534和应用程序536。应用程序536可包括由模块503、504、506、508执行的应用程序。虽然存储器518和车辆控制模块504被示为独立的装置，但是存储器518和车辆控制模块504可被实施为单个装置。
车辆控制模块504可根据由模块503、504、506、508设置的参数来控制发动机540、转换器/发电机542、变速器544、窗/门系统550、照明系统552、座椅系统554、反射镜系统556、制动系统558、电动马达560和/或转向系统562的操作。车辆控制模块504可基于从传感器526接收到的信号来设置一些参数。车辆控制模块504可从MODACS 502接收功率，该功率可被提供给发动机540、转换器/发电机542、变速器544、窗/门系统550、照明系统552、座椅系统554、反射镜系统556、制动系统558、电动马达560和/或转向系统562等。车辆控制操作中的一些操作可包括解锁窗/门系统550的门、启用发动机540的燃料和火花、起动电动马达560、为系统550、552、554、556、558、562中的任一者供电和/或执行如本文进一步描述的其他操作。
发动机540、转换器/发电机542、变速器544、窗/门系统550、照明系统552、座椅系统554、反射镜系统556、制动系统558、电动马达260和/或者转向系统562可包括致动器，所述致动器由车辆控制模块504控制以例如调整燃料、火花、空气流量、方向盘角度、节气门位置、踏板位置、门锁、窗位置、座椅角度等。该控制可基于传感器526、导航系统527、GPS 528的输出以及存储在存储器518中的上文所陈述的数据和信息。
车辆控制模块504可确定各种参数，包括车辆速度、发动机速度、发动机扭矩、齿轮状态、加速度计位置、制动踏板位置、再生（充电）功率的量、增压（放电）功率的量、自动起动/停止放电功率的量和/或其他信息，诸如MODACS 502的源端子的优先等级、每个源端子的功率、电流和电压需求等。车辆控制模块504可与MODACS控制模块503共享该信息和车辆操作模式。MODACS控制模块503可确定其他参数，诸如：每个源端子处的充电功率的量；每个源端子处的放电功率的量；源端子处的最大电压和最小电压；功率轨、电芯、块、电池组和/或群组处的最大电压和最小电压；电芯、块、电池组和/或群组的SOX值；电芯、块、电池组和/或群组的温度；电芯、块、电池组和/或群组的电流值；电芯、块、电池组和/或群组的功率值；等。MODACS控制模块503可基于由车辆控制模块504和/或MODACS控制模块503确定的参数来确定如本文中所描述的电芯的连接构型和对应的开关状态。
以下图6至图12与以下相关联：重新构造MODACS内的块以最大化再生、增压和自动起动功率容量，同时将电芯的参数保持在预定极限内（例如，在热极限内）以保持电芯的健康和正常运行并改进电芯的预期寿命。这包括经由基于车辆操作条件和操作模式的电芯重新构造来最大化MODACS的充放电能力。提供了用于最大化充放电功率和电流能力以在不同的MODACS操作模式期间提供适当的功率和电流充放电特性的实施方式。这包括在使用12 V或48 V起动器的自动起动期间最大化功率和电流输出。监测SOX、电压、温度和电流极限，并且针对每种模式选择电芯构型以实现MODACS的安全操作。所公开的MODACS能够支持所描述的操作模式，同时使燃料经济性最大化。
图6示出了包括负（或接地参考）端子602、源端子604、606、608和MODACS控制模块610的MODACS 600。虽然示出了三个源端子，但是MODACS 600可包括任何数量的源端子。负端子602连接到负端子612。源端子604、606、608供应和/或接收处于相应电压的功率。在所示的示例中，源端子604、606、608是48 V、12 V、12 V端子。在实施例中，端子606、608被称为12 VA和12 VB端子。源端子604可连接到起动器发电机单元（SGU）620和48 V负载622。48 V负载可包括例如马达、压缩机和/或其他高压负载。SGU 620被示为示例。在一个实施例中，包括一个或多个48 V起动器、一个或多个48 V发电机和/或48 V SGU。源端子606、608可连接到12 V起动器630和12 V负载632。
图7示出了包括负（或接地参考）端子702、源端子704、706、708和MODACS控制模块710的MODACS 700。虽然示出了三个源端子，但是MODACS 700可包括任何数量的源端子。负端子702可连接到接地参考端子712。源端子704、706、708供应和/或接收处于相应电压的功率。在所示的示例中，源端子704、706、708是48 V、12 V、12 V端子。端子706、708可被称为12VA和12 VB端子。源端子704可连接到起动器发电机单元（SGU）720、48 V负载722和48 V负载724。源端子706、708可连接到12 V负载730。
基于车辆操作模式和MODACS操作模式，当对应发动机的温度高于预定温度时，可将以上SGU、48 V起动器和/或12 V起动器用于热起动。作为示例，当在纯电动模式（发动机断开）下操作并且SGU正提供功率以驱动车辆时，可使用12 V起动器或48 V起动器来起动发动机。当对应发动机的温度低于预定温度时，可使用48 V起动器或12 V起动器进行冷起动。
图6至图7不使用DC-DC转换器来实施。
图8示出了电芯块或电池组802、804的MODACS监测电路800。电芯块或电池组802、804中的每一者可包括一个或多个电芯。电芯块或电池组802处于第一群组中。电芯块或电池组804处于第二群组中。为每个电芯块或电池组802提供BMS模块806。为每个电芯块或电池组804提供BMS模块808。BMS模块810被提供为监测第一群组的块和/或电池组，并且连接到BMS模块806。BMS模块812被提供为监测最后一个群组的块和/或电池组，并且连接到BMS模块808。BMS模块814被提供为监测这些群组，并且连接到BMS模块810、812。
参考以下图9至图12来描述BMS模块806、808、810、812、814的操作。BMS模块806、808、810、812、814中的每一者可输出针对电芯、块、电池组、群组和/或作为整体的MODACS监测电路800的充放电功率和电流极限。该极限可包括瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及连续的功率和电流极限。BMS模块进行操作，以在不超过预定极限（例如，电压、温度、电流和SOX极限）的同时最大化对应MODACS的源端子处的功率和/或电流。
串联连接成一个块或电池组的电芯的数量可取决于电芯化学性质。每个块或电池组可包括串联连接的任何数量的电芯。作为示例，对于48 V系统，可串联连接四个12 V电池组。在实施例中，一个MODACS包括3个系列的电池组，其中每个系列包括串联连接4个12 V电池组。所述系列的电池组中的每一者可与其他系列的电池组中的一者或多者并联连接。并联连接的群组的总数取决于整个MODACS和对应负载的目标功率和电流容量和/或请求的功率和电流容量。当在电芯、块、电池组和/或群组中出现误差和/或故障时，其他电芯、块、电池组和/或群组可被连接起来并用于更换。
图9示出了用于块或电池组902的BMS模块900。在所示的示例中，BMS模块900监测块或电池组902的对应的一个或多个电芯的电压、温度和电流水平，并且确定某些参数。所述参数可包括瞬时的充放电功率和电流极限、短期的充放电功率和电流极限以及连续的充放电功率和电流极限。所述参数还可包括最小电压和最大电压、最小操作温度和最大操作温度以及SOX极限和/或值。可基于所监测的电压、温度和/或电流水平来确定由BMS模块900输出的参数。12 V块或电池组的充放电功率和电流能力受到对应电芯的最小电压和最大电压、最小操作温度和最大操作温度以及SOX极限和/或值的影响。BMS模块900可监测各个电芯电压、温度和电流水平，并且基于该信息来确定所陈述的参数。
作为示例，BMS模块900可包括传感器和/或连接到传感器，所述传感器诸如是电流传感器904和温度传感器906，所述电流传感器和温度传感器可用于检测通过块或电池组902的电芯的电流水平以及块或电池组902的温度。作为示例，如图所示，可检测块或电池组两端的电压。在实施例中，可包括一个或多个电压传感器以检测块或电池组902的电压。电流传感器904可例如连接在块或电池组902和源端子908之间，源端子908可连接到负载910。
图10示出了用于块和/或电池组的群组的BMS模块1000。BMS模块1000可在12 V电平下和/或在48 V电平下监测参数。BMS模块1000可在块和/或电池组级别下接收对应的BMS模块的输出（例如，图9的BMS模块900的输出），并且基于该信息产生针对群组级别的瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及连续的功率和电流极限。这可包括计算对应群组（例如，串联连接的电池组的群组）的电芯的连接构型的最大电压、功率水平和电流水平。在其中多个电池组串联连接的串联构型中，充电或放电电流极限基于该系列中最弱的电池组。
图11示出了用于整个MODACS的BMS模块1100。BMS模块1100可在12 V电平下和/或在48 V电平下监测参数。BMS模块1100可在群组级别下接收对应的BMS模块的输出（例如，图10的BMS模块1000的输出），并且基于该信息产生针对整个MODACS的瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及连续的功率和电流极限。
图9至图11的BMS模块可与图1至图4的MODACS 208、330、402、502和/或对应的MODACS控制模块中的一者独立地实施或被实施为其一部分。
在实施例中，当充电或放电功率需求处于MODACS的满容量的预定范围或在该预定范围内时，并联连接MODACS的群组。在冷起动期间，可发生这种情况以例如将48 V提供给48V起动器。在另一个实施例中，当并联连接一定数量的群组时，电池组级别下的BMS模块计算充放电功率和电流极限。该构型取决于并联连接的群组的数量来提供部分功率和电流输出。
当并联连接多个群组时，MODACS控制模块（例如，图2、3和5的模块240、304、503中的一者）可确定最弱群组和最强群组之间的SOC差异。如果SOC差异大于预定阈值，则MODACS控制模块可避免并联连接最弱群和最强群组，以避免所述群组之间的大的循环电流。最弱群组可具有例如最低的电压和/或电流水平，而最强群组可具有最高的电压和/或电流水平。
在实施例中并且针对电池组级别放电电流需求，MODACS控制模块确定要并联连接的群组的数量。然后，MODACS控制模块选择具有最高SOC水平的MODACS的群组，所述群组在并联连接时满足放电电流需求并且同时不超过预定的参数阈值，如上文所描述的。在另一个实施例中并且针对电池组级别充电电流需求，MODACS控制模块确定要并联连接的群组的数量。然后，MODACS控制模块选择具有最低SOC水平的MODACS的群组，所述群组在并联连接时满足充电电流需求并且同时不超过预定的参数阈值，如上文所描述的。电池组级别下的BMS模块可周期性地（例如，每10秒）更新各个群组的充放电功率和电流极限，并且取决于充放电需求来选择最合适的群组。
MODACS控制模块可基于对应车辆的使用时间、温度、电压、电流水平、当前操作条件和/或那一时刻的其他相关参数来为连接构型选择电芯。使用时间可指代在电芯的整个寿命中电芯已接收到电流的时间量与电芯已经放出电流的时间量之和。MODACS控制模块还可优先化负载和/或源端子。作为示例，某些12 V负载可具有比48 V负载更高的优先等级，且因此在满足48 V负载的功率需求之前满足与12 V负载相关联的功率需求。相似地，其他12 V负载可具有比48 V负载更低的优先等级。
作为另一个示例，可在比其他负载更高的级别下优先化安全车辆操作所需的负载。至马达、转向助力装置（power steering）、制动器和/或自主驾驶系统的功率可具有比例如座椅加热器、收音机、舱灯等更高的优先等级。MODACS控制模块可确定将对应车辆从当前位置驾驶到安全位置所需的功率的量并在针对其他负载分配电芯之前分配电芯以满足该功率。如果源功率存在损失，则MODACS控制模块可在预定的时间段（被称为“保持时间”）内保持一定的可用的备用功率。这提供了足以使车辆从当前位置驾驶到安全位置的功率。在实施例中，在电源（例如，发电机）的功率损失的情况下，保持时间被最大化。可为安全负载和/或其他负载提供保持时间。
MODACS控制模块可监测电芯的健康状态并使用具有较高健康状态的电芯，但是限制被提供给使用过的电芯或从使用过的电芯中提取的功率，以防止使用过的电芯和其他电芯之间的大的差异（被称为“弱电芯强电芯”条件）。冷电芯往往比温热的电芯性能更差。
MODACS控制模块还可确定要并联连接的群组的数量，以满足具有高优先等级的12V负载。可基于车辆操作参数、MODACS参数、负载优先化、源端子优先化等来确定群组的数量。可选择具有最高SOC的MODACS的群组以并联连接，以便将功率供应给12 V负载。这使至12 V负载的电压最大化。出于安全和性能优化两种原因，可能会这样做。为了对电芯充电，可对具有最低SOC的群组充电。当12 V负载处于最小水平时，可并联连接MODACS的所有群组，以提供处于48 V的充电或放电功率。在该条件下，可以并联连接每个所连接的系列的块中的最后一个块以支持12 V负载。例如，可使用图17的电路的底行中的块。
对应于安全负载的功率轨可具有比与其他负载相关联的功率轨更高的优先级。每个功率轨可具有最小功率容量，MODACS控制模块可操作以满足该最小功率容量。在将功率提供给具有较低优先级的功率轨之前，将功率提供给具有较高优先级的功率轨。在实施例中，满足针对具有最高优先等级的功率轨的功率要求，并且然后满足针对具有次最高优先等级的功率轨的功率要求。具有最低优先等级的功率轨中的一者或多者可不接收功率。
本文公开的系统可使用许多方法来操作，图12至图15中图示了示例方法。虽然主要参考图1至图11以及图17的实施方式来描述图12至图15的以下操作，但是可容易地修改这些操作以应用于本公开的其他实施方式。可迭代地执行图12至图15中的操作。在图12中，示出了重新构造MODACS的方法。
该方法可在1200处开始。在1202处，BMS模块（例如，图9至图11中的BMS模块）可接收12 V电池组级别参数，包括SOX值、最大电压和功率极限以及最小电压和功率极限。
在1204处，BMS模块中的某些BMS模块可计算针对每个群组的最大充放电电流极限。在1206处，BMS模块中的某些BMS模块可确定这些群组的SOC。在1208处，BMS模块计算并联连接的电池组的每一组群组的最大充电和/或放电电流极限。
在1210处，对应的MODACS控制模块设置开关的状态，从而针对48 V源端子而不是针对12 VA或12 VB源端子分配具有最低SOC的群组和/或各组群组。在1212处，MODACS控制模块计算并联连接的12 V电池组的每个群组的最大充电和/或放电电流极限。
在1214处，MODACS控制模块基于最大充电和/或放电电流极限来设置开关的状态，从而针对12 VA或12 VB源端子而不是针对48 V源端子分配具有带有最高SOC的12 V电池组的群组。在1216处，MODACS控制模块基于电芯的电池组中的每一者的电压、温度和/或SOX值来更新充电和/或放电电流极限。
在1218处，针对MODACS电路和开关状态的现有构型，MODACS控制模块准许在48 V、12 VA、12 VB源端子处放电且具有对应的可用功率水平和电流水平，或者在48 V、12 VA、12VB源端子处充电。可在执行操作1218之后执行操作1202。
图13至图15的以下方法是用于最大化MODACS的充放电能力以支持双电压混合动力车辆应用的再生、增压和自动起动操作模式的方法，其中由MODACS提供2个或更多个源电压。电芯块被重新构造成提供最大水平的充放电值，同时将电芯保持在热操作范围内。在这些操作模式期间，电芯的SOC、电压和温度保持在对应的预定极限内，以实现MODACS的安全操作。
MODACS再生模式可与车辆的车辆惯性滑行（coast down）、机会充电、DFCO再生和/或电动车辆再生模式相关联。MODACS增压模式可对应于车辆的发动机辅助模式。MODACS自动起动模式可对应于车辆的电动车辆起步、发动机起动和/或电动车辆巡航模式。
以下方法包括：MODACS控制模块从车辆控制模块获得呈请求信号形式的充放电功率需求；以及确定MODACS的电芯的连接构型。MODACS允许电芯的块、电池组和群组被重新构造成提供最大充放电电流，而不超过电压和热极限。MODACS确定开关的状态以提供电池组和/或群组来满足需求。提供双电压输出，同时防止超过电压、SOC和温度极限。作为示例，具有最低SOC的群组可被连接以吸收再生能量。具有最高SOC的群组可被连接以提供最大马大运行（motoring）功率。具有最高SOC的群组可被连接以在发动机起动期间提供最大功率。
图13示出了在再生/充电模式期间控制MODACS的方法。该方法可用于最大化MODACS的充电功率和电流能力，以在车辆惯性滑行（或充电）模式期间吸收再生能量。虽然主要针对电芯的群组来描述以下操作，但是可针对电芯块和/或电池组执行相似的操作。
该方法可在1300处开始。在1302处，MODACS控制模块可从车辆控制模块接收再生功率和电流请求信号。车辆控制模块可在例如机会充电模式期间将再生功率和电流需求发送给MODACS控制模块。
在1304处，MODACS控制模块计算针对每个群组的最大充电电流极限。在1306处，MODACS控制模块确定针对群组中的每一者的SOC。这可包括产生表格，该表格包括按SOC顺序的群组的列表。
在1308处，MODACS控制模块基于在1304和1306处确定的参数来确定要并联连接的电芯块的群组和/或系列的数量，以接收再生功率。MODACS控制模块利用第一群组来满足一个或多个12 V源端子的12 V再生负载，同时将具有最低SOC的群组用于48 V源端子（如果可能的话）。
在1310处，MODACS控制模块可如在1308处确定的那样来构造电芯，以满足12 V再生负载，并且如果可能的话满足48 V再生负载。在1312处，MODACS控制模块可对并联连接的电芯块的群组和/或系列再充电。
在1314处，MODACS控制模块确定每个剩余电芯、块、电池组和/或群组的SOC、电压和热极限。
在1316处，MODACS控制模块基于所确定的SOC、电压和热极限并且在确保满足12 V再生负载要求的同时确定要并联连接并充电的电芯块的一组确定数量的群组或系列。
在1318处，MODACS控制模块可如在1316处确定的那样来构造电芯，以满足12 V再生负载，并且如果可能的话满足48 V再生负载。在1320处，MODACS控制模块可对并联连接的电芯块的群组和/或系列再充电。
在1322处，MODACS控制模块可将信号输出到车辆控制模块，该信号指示可用的再生功率和电流极限。该方法可在1324处结束。
图14示出了在增压/放电模式期间控制MODACS的方法。该方法可用于最大化MODACS的放电功率和电流能力，以在发动机扭矩辅助模式期间提供增压功率。
该方法可在1400处开始。在1402处，MODACS控制模块从车辆控制模块接收增压功率和电流请求信号。
在1404处，MODACS控制模块计算针对每个群组的最大充电电流极限。在1406处，MODACS控制模块确定针对群组中的每一者的SOC。在1408处，MODACS控制模块基于针对每个群组的电流极限来确定要并联连接的电芯块的群组和/或系列的数量，以提供命令式增压功率和电流。在1410处，MODACS控制模块利用第一群组来满足一个或多个12 V源端子的12V负载，同时将具有最高SOC的群组用于48 V源端子（如果可能的话）。MODACS控制模块如所确定的那样来构造电芯，以满足12 V负载需求并提供命令式增压功率和电流。
在1412处，MODACS控制模块确定电芯中的每一者的SOC、电压和热极限。在1414处，MODACS控制模块基于在1412处确定的参数来确定要并联连接的电芯块的群组和/或系列，以提供命令式增压功率和电流。在1416处，MODACS控制模块如所确定的那样来构造电芯，以满足12 V负载需求并提供命令式增压功率和电流。在1418处，MODACS控制模块在源端子中的一者处提供命令式增压功率和电流。
在1420处，MODACS控制模块将可用的增压功率和/或电流极限提供给车辆控制模块。该方法可在1422处结束。
图15示出了在自动起动模式期间控制MODACS的方法。该方法可用于最大化MODACS的放电功率和电流能力，以提供自动起动事件期间所需的功率，从而利用12 V或48 V起动器来起动发动机。
该方法可在1500处开始。在1502处，MODACS控制模块检查对应车辆是采用12 V起动器还是48 V起动器。如果车辆采用12 V起动器，则执行操作1504，否则执行操作1506。如果执行了操作1506，则可使用48 V起动器来起动发动机。
在1504处，MODACS控制模块并联连接12 V电池组，以提供12 V下的最大起动电流能力。在1506处，MODACS控制模块并联连接电芯块的群组和/或系列，以提供48 V下的最大起动电流能力。在1508处，MODACS控制模块并联连接预定的12 V块和/或电池组或者第一行最靠近接地参考被连接的12 V块和/或电池组（诸如，图17的电路的底行中的块），以提供12V负载。
在1510处，MODACS控制模块基于在1510处确定的参数来确定电芯中的每一者的SOC、电压和热极限。在1512处，MODACS控制模块确定电芯块和/或电池组的哪一个或多个系列要并联连接，从而为自动起动提供命令式功率和电流。在1514处，MODACS控制模块构造电芯（包括连接构型和设置MODACS的开关的状态），以提供命令式功率和电流。在1516处，MODACS控制模块提供命令式功率和电流以执行自动起动。该方法可在1518处结束。
图12至图15的上述操作意在为说明性示例。取决于应用，所述操作可循序地、同步地、同时地、连续地、在重叠时间段期间或者以不同顺序执行。而且，取决于实施方式和/或事件的序列，可不执行或跳过所述操作中的任一者。
以下图16和对应的描述涉及针对MODACS提供自主容量分配。这样做是为了满足针对源端子的电压调节要求、安全电源可用性和备用电源时间要求。这包括：基于车辆操作模式、电压调节要求、功率需求、负载和源端子优先化等级以及安全电源可用性和备用电源时间要求来确定电芯、块、电池组和群组分配。可监测每个功率轨处的功率，并且可基于车辆操作模式的变化自动重新分配容量以满足对应负载。
基于车辆操作状态构型来实施容量分配算法。容量分配算法利用两个或更多个电压调节窗口，并且在源端子处在适当时间间隔内提供适当的电压。利用负载电流和保持时间来分配容量（可用的功率和电流）。还利用功率域优先化来分配容量。功率域指代在MODACS的功率轨和/或源端子处的功率。MODACS可具有任何数量的功率域。两个或更多个功率域可具有相同的优先等级。不同的功率域可具有相同的优先等级，但具有不同的备用和/或保持时间要求，这些要求可随时间而变化。当将容量分配给源端子时，也可考虑针对源端子中的每一者的最小容量要求。容量确定可包括针对每个源端子确定要串联和/或并联连接的电芯、块、电池组和/或群组的数量。
算法允许多源端子动态容量系统在系统处（或硬件级别）抑或利用集成到MODACS控制模块中的控制逻辑来分配容量。MODACS控制模块基于从传感器收集到的信息使用MODACS开关电路来分配电压和功率以满足需求，如图2或图17中所示。
图16示出了图示针对MODACS的容量重新分配的状态图。MODACS控制模块可在任何操作状态（表示为状态1600）和状态（或模式）1602、1604、1606、1608、1610中的一者之间进行转变。该转变可基于容量分配算法以及负载和/或源端子的对应的优先等级、电压域调节要求、电压域平衡比、每个源端子的12 V块的最小数量和/或其他参数。所陈述的参数可被不同地加权，并且所得加权可用于确定源端子的容量分配。这可在状态1602、1604、1606、1608、1610中的每一者处完成。对于状态1602、1604、1606、1608、1610中的每一者来说，加权方案可以不同。
作为示例，算法可包括针对正常操作模式设置负载平衡（或优先级排序）。在正常操作模式下，12 VA源端子可具有最高优先等级（优先级1），12 VB源端子可具有中间优先等级（优先级2），并且48 V源端子可具有最低优先等级（优先级3）。基于该优先级方案，可用的功率、可用电流、可用容量和负载需求（针对每个源端子）、功率、电流和/或容量首先被分配给12 VA源端子，然后被分配给12 VB源端子，并且最后被分配给48 V源端子。取决于可用的功率、电流和/或容量，功率首先被提供给优先级1负载，并且如果剩余任何可用的功率，则向优先级2负载提供功率。如果在满足针对优先级2负载的功率需求后剩余任何功率，则将功率提供给优先级3负载。该功率提供可包括将功率供应给优先级1负载，同时将功率供应给优先级2负载和/或优先级3负载。
MODACS控制模块可监测源端子的每个功率轨处的功率，并且分配和重新分配容量以满足针对每个车辆和/或MODACS操作模式的对应负载需求。基于在源端子中的每一者处提供的功率，车辆控制模块可确定哪些负载将接收功率。这可基于由MODACS控制模块向车辆控制模块报告的功率、电流和/或容量水平。在另一个实施例中，如果MODACS不具有足够的功率来满足针对源端子的功率需求，则MODACS模块可不将功率提供给该源端子，或者可提供增量以满足针对连接到该源端子的负载的一部分的功率需求。MODACS控制模块可向车辆控制模块报告针对对应的源端子部分地供应功率，然后车辆控制模块可准许由（一个或多个）适当的负载接收功率，这可基于从部分地得到功率源端子接收功率的所述（一个或多个）负载的优先等级。
MODACS模块监测故障，诸如电源（例如，发电机）的故障以及与功率轨和/或源端子相关联的故障。作为示例，如果存在来自发电机的功率损耗，则MODACS控制模块最大化使安全负载能够将功率供应给车辆驱动负载（例如，转向、制动、电动马达等）的保持时间，以允许车辆驾驶到安全位置。在这种情况下，较小优先级的其他负载可能未被供应有功率。
作为示例，电压域调节要求可包括：（i）将优先级1的最大电压变化设置成等于12VA最大电压变化；（ii）将优先级3的最大电压变化设置成等于12 VB最大电压变化；以及（iii）将优先级2的最大电压变化设置成等于48 V最大电压变化。针对优先级1至3的电压域平衡比可分别由等式1至3表示。
功率PR1=ABS（电流PR1）*（目标电压PR1/最大电压变化PR1） （1）
功率PR2=ABS（电流PR2）*（目标电压PR2/最大电压变化PR2） （2）
功率PR3=ABS（电流PR3）*（目标电压/最大电压变化PR3） （3）
可通过以下方式来确定每个源端子的12 V块的最小数量：将优先级1的块最小数量设置成等于12 VA块最小数量；将优先级3的块最小数量设置成等于12 VB块最小数量；以及将优先级2的块最小数量设置成等于48 V块最小数量。
作为示例，块指派（或针对优先级1至2的分配）可由等式4至5表示，其中：MAX （A，B）是A和B的最大数量；Round是四舍五入到最接近整数的函数；MIN（x， y）是x和y的最小数量；MINPR1是优先级1的块最小数量；并且MINPR2是优先级2的块最小数量。
块指派PR1=MAX（Round（功率PR1/（功率PR1+功率PR2+功率PR3）*块总数），MINPR1） （4）
块指派PR2=MAX（Round（功率PR2/（功率PR2+功率PR3）*（块总数-优先级1的块数量）），MIN（优先级2的块最小数量，（块总数–优先级1的块数量））） （5）
如果块总数减去优先级1的块数量减去优先级2的块数量小于优先级3的块最小数量，则将优先级3的块指派设置成等于0（即，12 VB源端子断开），否则将优先级3的块指派设置成等于块总数减去优先级1的块数量减去优先级2的块数量。
负载电流可等于外部负载电流与流向负载平衡电芯的电流之和，所述负载平衡电芯将功率供应在其他功率轨上。代替使用功率比（或与源端子相关联的功率水平）进行计算的是或除此之外，可将SOC变化和/或耗用电流（current drain）用于上述计算。针对任何数量的功率域（即，源端子和/或功率轨），可相似地执行本文描述的计算。可由MODACS控制模块调整与检测到的参数相关联的采样率和平均时间，以改进算法功耗、充电功率、负载需求和电压调节精度。充放电可独立地处理而不是使用绝对电流消耗，同时允许针对最大电压增加和最大电压减少的范围不同。所陈述的计算可基于和/或包括针对最小保持时间的计算，以获取针对每个功率域的备用功率保持时间要求。
再次参考图16，例如，当自主容量分配接通并且未检测到发电机和/或源端子的故障时，当前状态（例如，状态1600）可转变到正常操作状态1602（或正常操作模式）。自主容量分配可指代MODACS控制模块自动确定如上文所描述的连接构型并设置开关状态。正常模式可包括预定的一组负载优先级和设置。上文描述了示例正常模式优先级。可根据正常模式优先级和设置来设置最小12 V块分配。当自主容量分配断开时，MODACS控制模块可转变为退出正常操作模式。
当在发电机（或SGU）处检测到故障并且自主容量分配接通时，MODACS控制模块可转变到发电机故障状态1604。车辆控制模块可向MODACS控制模块报告这种情况。MODACS控制模块将负载优先级设置为发电机故障设置，并且将最小12 V块分配设置为发电机故障设置。如上文所描述，这可包括将功率分配给安全负载以及最小化和/或停止向其他负载递送功率。
当存在与48 V（或第一电压电位）功率轨和/或第一源端子相关联的故障并且自主容量分配接通时，MODACS控制模块可转变到48 V（或第一源端子）故障状态1606。在48 V故障状态下，MODACS控制模块切断48 V源端子，将48 V电流设置为0，并且将48 V的块最小数量设置为0。当在对应的功率轨处不存在48 V欠电压或48 V过电压条件和/或将引起在对应的功率轨处存在48 V欠电压或48 V过电压条件时，则MODACS控制模块从48 V故障状态1606转变。
当存在与12 VA（或第二电压电位）功率轨和/或第二源端子相关联的故障并且自主容量分配接通时，MODACS控制模块可转变到12 VA（或第二源端子）故障状态1608。在12VA故障状态下，MODACS控制模块切断12 VA源端子，将12 VA电流设置为0，并且将12 VA的块最小数量设置为0。当在对应的功率轨处不存在12 VA欠电压或12 VA过电压条件和/或将引起在对应的功率轨处存在12 VA欠电压或12 VA过电压条件时，则MODACS控制模块从12 VA故障状态1608转变。
当存在与12 VB（或第三电压电位）功率轨和/或第三源端子相关联的故障并且自主容量分配接通时，MODACS控制模块可转变到12 VB（或第三源端子）故障状态1610。在12VB故障状态下，MODACS控制模块切断12 VB源端子，将12 VB电流设置为0，并且将12 VB的块最小数量设置为0。当在对应的功率轨处不存在12 VB欠电压或12 VB过电压条件和/或将引起在对应的功率轨处存在12 VB欠电压或12 VB过电压条件时，则MODACS控制模块从12 VB故障状态1610转变。
上述算法在被实施时包括基于以下各者的容量分配：车辆操作状态（或模式）；功率轨的状态；负载电流；功率轨保持时间；供应给负载的功率；每个源端子、功率轨和/或作为整体的MODACS的容量变化率；功率域（或轨）优先级；以及针对源端子中的每一者的最小容量要求。该算法包括针对每个源端子使用所允许的电压调节窗口。
以下图17至图18涉及如图17中所示的示例MODACS电路1700。这些示例是针对包括一个或多个源端子的MODACS。MODACS电路1700可包括多功能固态开关、开关驱动电路、电流和电压感测电路，它们以最小开关计数拓扑布置以使得能够针对具有相似或不相似的预设（或目标）电压的源端子来按需分配容量。MODACS电路1700是灵活的、模块化的，并且具有最小的尺寸、复杂性、重量和部件计数。至少由于这些原因，MODACS电路1700使制造难度最小化。
如图所示，MODACS电路1700包括块，其中每个块包括一个或多个电芯、4个或更多个开关、一个BMS模块和具有对应的功率轨的源端子。概述了示例块1702，并且其包括一个或多个电芯1704、4个开关1706和一个BMS模块1708。开关1706中的三者将（一个或多个）电芯1704分别连接到源端子（例如，示出了48 V、12 VA和12 VB源端子）。4个开关1706中的第四者将（一个或多个）电芯1704连接到接地参考（或负端子）1712。
如图所示，块可布置成具有行和列的阵列。块中的每一者可被构造成相同，除了这些行中最靠近接地参考的一者之外。在该行中，块中的每一者包括三个开关，而不是四个开关。结果，如图所示，在不使用开关的情况下，对应的电芯连接到接地参考。
如从图17中可以看出，块中的每一者的（一个或多个）电芯可连接到源端子中的每一者。任何电芯均可连接到源端子中的任何一者或多者。在这些行中的一者（或第一行）中的块中的第一开关可连接到第一源端子（48 V源端子）。在一个或多个中间行（例如，第二行和第三行）中的块中的第一开关可连接到前一行中的（一个或多个）电芯。这允许串联连接每一列中的块中的电芯。在某些条件下，串联连接这些列中的块以形成两个或更多个系列的块，并且并联连接所述多个系列的块以使至第一源端子的功率最大化。
MODACS电路1700还包括控制块的状态的MODACS控制模块1720。MODACS控制模块1720从BMS模块接收BMS信号以及从车辆控制模块接收系统容量请求信号。基于电压源端子的优先级、参数以及由系统容量请求信号指示的功率和电流需求，MODACS控制模块1720确定连接构型并设置块的开关的状态。参数可包括BMS信号中指示的电压、功率电平、电流水平和温度。MODACS控制模块1720产生指示针对源端子的容量分配的实际容量分配信号。实际容量分配可能与请求的容量分配不匹配，这取决于：MODACS的状态，包括是否存在任何故障或短路；以及电芯的SOH。实际容量分配信号可从MODACS控制模块1720传输到车辆控制模块。
MODACS电路1700包括12 V开关矩阵、架构和开关控制，以使得能够消除使用DC-DC转换器（诸如，48 V至12 V DC-DC降压或增压转换器）进行的12 V稳定化，和/或消除12 V和/或48 V冗余备用电源。MODACS电路1700针对一个高功率、高电压（例如，大于或等于24 V的V1）源端子和至少两个低功率、低电压（例如，两个12 V）源端子具有最小电路、块、开关构型。开关可以是用于快速无噪声重新构造的固态开关。开关可被构造成用于双向电压和电流阻断功能，以防止高压源端子和低压源端子之间发生短路。被构造成用于单向电压和电流阻断的开关可用于选择性地将损耗最小化。
开关可被实施在单芯片或多芯片封装中。开关可包括增强模式金属硅氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、氮化镓（GaN）FET、碳化硅（SiC）MOSFET、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和/或其他开关。出于阻抗匹配的目的，开关可处于接通状态、断开状态或线性操作状态。开关可与驱动器和互锁逻辑集成在一起，以防止块之间、不同的源端子之间以及源端子和接地参考之间发生短路。基于车辆控制模块需求和状态更新（呈来自块的BMS模块的反馈信号形式）来控制开关，以在每个源端子处实现期望的容量。
在实施例中，电芯是锂电池电芯，但是可以是其他类型的电芯。示出了图17的示例，以图示具有块和每个块的开关的最小数量的简约架构，以提供48 V、12 VA和12 VB的输出而没有DC-DC转换器。
作为示例，MODACS电路1700可包括12 V、6安培小时（Ah）块，所述块可如上文描述的那样串联和并联连接以提供达72Ah的48 V输出。表格1提供了针对三个源端子和对应的车辆操作模式的示例安培小时分配。该表格还指示待机、曲柄、稳定化、能量、安全和/或其他操作特性是否被优先化和/或最大化。
车辆操作模式 48 V – 第一源端子 12 VA – 稳定的第二源端子 12 VB – 第三源端子 操作特性
断开测试模式 0 Ah 0 Ah 72 Ah 待机负载具有最高优先等级
辅助模式 0 Ah 0 Ah 72 Ah 待机负载具有最高优先等级
冷曲柄起动模式 0 Ah 0 Ah 72 Ah 曲柄负载具有最高优先等级
运行模式 6 Ah 24 Ah 24 Ah 安全负载具有最高优先等级
12 V自动起动模式 0 Ah 24 Ah 48 Ah 稳定化被给予最高优先等级
再生或增压模式 12 Ah 12 Ah 12 Ah 能量被最大化
12 V稳定的故障模式 6 Ah 0 Ah 48 Ah 安全负载具有最高优先等级
12V故障模式 6 Ah 48 Ah 0 Ah 安全负载具有最高优先等级
充电源故障模式（发电机高级电源管理（APM），或其他故障） 基于负载优先化的分配 基于负载优先化的分配 基于负载优先化的分配 安全负载具有最高优先等级
表格1–每种车辆操作模式的安培小时分配。
可基于块的大小（即，每个块中的一个或多个电芯的电芯数量、额定电压、额定电流等）来确定针对每个源端子的某些最小量化安培小时。可执行制造和保修测试以在单个12 V模式下测试MODACS，从而简单地进行测试和维修。
图18示出了示例开关控制电路1800。可在MODACS控制模块中实施开关控制电路1800的一部分或全部。图17的MODACS电路1700中的每个开关可具有如图18中所示的对应的开关控制电路1800。
开关控制电路1800可包括脉冲宽度调制（PWM）滤波和限幅电路1802、比例和积分回路1804以及电流调节电路1806，以上各者用于控制开关电路1808的状态。开关电路1808可表示和/或代替图17中的开关中的任一者。
PWM滤波和限幅电路1802可从图17的MODACS控制模块1720接收PWM控制信号，对PWM控制信号进行滤波和放大以产生输出信号，并且将输出信号限幅在预定范围内。输出信号被提供给比例和积分回路1804，所述比例和积分回路包括使电流误差最小化的放大器。比例和积分回路1804使PWM滤波和限幅电路1802的输出和电流调节电路1806的输出之间的误差最小化，同时产生被提供给开关电路1808的一个或多个开关的输出信号。
开关电路1808可包括一个或多个开关（示出了两个开关1810、1812）和可串联连接的电流传感器1814，如图所示。电流传感器1814检测传递通过一个或多个开关的电流并产生电流信号。电流调节电路1806对电流信号进行滤波和放大，以产生被提供给比例积分回路1804的输出。
开关电路1808的开关可包括上文所陈述的开关中的任一者。开关可以是单向或双向开关。当开关是单向时，开关用于阻断电压和电流以达到充电抑或放电的目的，而不是达到既充电又放电的目的。在一个实施例中，开关包括两个双向开关，这两个双向开关用于在充电时沿第一方向以及在放电时沿第二方向阻断电压和电流。开关可包括如图所示的N沟道FET或者其他类型的晶体管。
在实施例中，开关可处于接通状态、断开状态或线性操作状态。当由开关的控制端子接收到的信号具有在第一范围内（例如，0至10％）的占空比时，开关处于断开状态以阻断电压和电流。当开关接收到具有在第二范围内（例如，90至100％）的占空比的信号时，开关处于接通状态。当开关接收到具有在第三范围内（例如，10至90％）的占空比的信号时，开关可被线性地操作。这允许调整传递通过开关的电流量。
行、列、块、每个块的开关的数量、开关总数、优先等级数、功率轨和/或源端子的数量、串联连接的块的数量、以及MODACS电路的并联连接的块的数量决定了将功率分配给源端子中的每一者时的粒度、选择性和灵活性。每个块可具有任何数量的电芯以及相关联的安培小时、电压、功率水平和电流水平。
表格2提供了图17的MODACS电路针对不同车辆操作模式的示例开关状态，包括每种操作模式的对应的安培小时。
车辆操作模式 48V–第一源端子 12VA–第二源端子 12VB–第三源端子 开关接通 开关断开或被锁闭
断开测试模式 0 Ah 0 Ah 72 Ah S3、S6、S9、S12、S13、S14、S15、S18、S19、S22、S23、S26、S27、S30、S33、S34、S37、S38、S41、S42、S45 块的其他开关
辅助模式 0 Ah 0 Ah 72 Ah S3、S6、S9、S12、S13、S14、S15、S18、S19、S22、S23、S26、S27、S30、S33、S34、S37、S38、S41、S42、S45 块的其他开关
冷曲柄起动模式 0 Ah 0 Ah 72 Ah S3、S6、S9、S12、S13、S14、S15、S18、S19、S22、S23、S26、S27、S30、S33、S34、S37、S38、S41、S42、S45 块的其他开关
运行模式 6 Ah 24 Ah 24 Ah S1、S4、S7、S10、S17、S19、S21、S23、S25、S27、S29、S33、S34、S37、S38、S41、S42、S45 块的其他开关
12V自动起动模式 0 Ah 24 Ah 48 Ah S2、S5、S8、S11、S13、S14、S15、S18、S19、S22、S23、S26、S27、S30、S33、S34、S37、S38、S41、S42、S45 块的其他开关
再生增压模式 12 Ah 12 Ah 12 Ah S1、S4、S7、S10、S16、S20、S24、S28、S32、S34、S36、S38、S41、S42、S45 块的其他开关
12 VA故障模式 6 Ah 0 Ah 48 Ah S1、S4、S7、S10、S17、S19、S22、S23、S26、S27、S30、S33、S34、S37、S38、S41、S42、S45 块的其他开关
12 VB故障模式 6 Ah 48 Ah 0 Ah S1、S4、S7、S10、S17、S19、S21、S23、S25、S27、S29、S32、S34、S36、S38、S40、S42、S44 块的其他开关
表格2 – 针对车辆操作模式的开关状态。
虽然与表格2相关联的示例性开关逻辑是每种车辆操作模式的开关接通状态的一个可能的开关组合示例，但是可通过提供具有对应的不同开关状态的其他连接构型来满足所陈述的模式。例如，在运行模式中，代替使开关S1、S4、S7和S10处于接通状态的做法是，可使另一列中的开关（诸如，开关S16、S20、S24、S28）处于接通状态。
前述描述本质上仅仅是说明性的，并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的宽泛教导可以以各种形式来实施。因此，虽然本公开包括特定实例，但是本公开的真实范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和以下权利要求书时，其他修改将变得显而易见。应理解的是，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按不同顺序（或同时）执行。进一步地，虽然每个实施例在上文被描述为具有某些特征，但是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均可以在任何其他实施例的特征中实施和/或与任何其他实施例的特征组合来实施，即使没有明确描述所述组合也是如此。换句话说，所描述实施例并不相互排斥，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。
使用各种术语来描述元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系，所述术语包括“连接”、“接合”、“联接”、“邻近”、“紧靠”、“在……顶部上”、“在……上方”、“在……下方”和“设置”。除非明确描述为“直接”，否则当在以上公开中描述第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以是其中第一元件和第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但是也可以是其中第一元件和第二元件之间（空间上或功能上）存在一个或多个中间元件的间接关系。如本文所使用的，短语A、B和C中的至少一者应被理解为意指使用非排他性逻辑OR的逻辑（A OR B OR C），并且不应被解释为意指“A中的至少一者、B中的至少一者和C中的至少一者”。
在图式中，如由箭头指示的箭头的方向一般地表示图示感兴趣的信息流（诸如，数据或指令）。例如，当元件A和元件B交换各种信息但从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，箭头可从元件A指向元件B。此单向箭头并未暗示没有其他信息从元件B传输到元件A。进一步地，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可向元件A发送对信息的请求或对信息的接收确认。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”来代替。术语“模块”可指代以下各者或是以下各者的一部分或包括以下各项：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合式逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器电路（共享、专用或群组）；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路（共享、专用或群组）；提供所描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述各者中的一些或所有组合，诸如在芯片上系统中。
模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接到局域网（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分布在经由接口电路连接的多个模块当中。例如，多个模块可允许负载平衡。在另外的示例中，服务器（也被称为远程或云）模块可完成代表客户端模块的一些功能。
如上文所使用的术语“代码”可包括软件、固件和/或微代码，并且可指代程序、例程、功能、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“群组处理器电路”涵盖与附加的处理器电路组合，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。对多个处理器电路的引用涵盖分立管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器单元的多个核、单个处理器电路的多个线程或以上各者的组合。术语“共享存储器电路”涵盖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“群组存储器电路”涵盖与附加的存储器组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。如本文中所使用的术语“计算机可读介质”不涵盖通过介质（诸如在载波上）传播的暂时性电或电磁信号；术语“计算机可读介质”可因此被视为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码只读存储器电路）、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）、磁性存储介质（诸如，模拟或数字磁带或硬盘驱动）和光存储介质（诸如，CD、DVD或蓝光光盘）。
本申请中描述的设备和方法可部分地或全部由通过将通用计算机构造成执行计算机程序中具体实施的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来实施。上文所描述的功能块、流程图部件和其他元件用作软件规范，其可以通过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。计算机程序还可包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可涵盖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装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、背景服务、后台应用程序等。
计算机程序可包括：（i）待解析的描述性文本，诸如HTML（超文本标记语言）、XML（可扩展标记语言）或JSON（JavaScript对象符号化）；（ii）汇编代码；（iii）由编译器从源代码生成的目标代码；（iv）由解译器执行的源代码；（v）由即时编译器编译并执行的源代码，等。仅作为示例，可使用来自包括以下各者的语言的语法来编写源代码：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®。

Claims (20)

1.一种模块化动态分配容量存储系统，其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一多个负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二多个负载，
多个开关，
多个电芯，其被构造成基于所述多个开关的状态将功率供应给所述多个源端子中的每一者，以及
多个感测模块，其被构造成确定所述多个电芯中的每一者的参数并产生对应的状态信号；以及
控制模块，其被构造成接收功率请求信号，并且基于所述功率请求信号和所述多个电芯中的每一者的所述参数：(i)确定所述多个电芯相对于彼此和所述多个源端子的连接构型，(ii)根据所述连接构型来设置所述多个开关的状态，以及在满足针对所述第一源端子的再生负载要求之前，满足针对所述第二源端子的再生负载要求。
2.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：将所述多个电芯连接成多个电池组并将所述多个电池组连接成多个群组，其中，所述电池组中的每一者包括所述多个电芯中的一者或多者，并且其中，所述多个群组中的每一者包括所述多个电池组中的一者或多者；
确定所述多个电池组中的每一者、所述多个群组中的每一者和所述多个群组的整体电路的电压、温度、电流水平和电量状态，包括特定于所述多个电池组中的每一者的电池组特定参数、特定于所述多个群组中的每一者的群组特定参数和特定于所述整体电路的参数；以及
基于所述电池组特定参数、所述群组特定参数和特定于所述整体电路的所述参数来确定所述连接构型。
3.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：确定所述多个电芯中的每一者、多个电池组中的每一者、多个群组中的每一者和所述多个群组的整体电路的电量状态、健康状态或功能状态中的至少一者，其中，所述多个电池组中的每一者包括所述多个电芯中的一者或多者，其中，所述多个群组中的每一者包括所述多个电池组中的一者或多者，并且其中，所述整体电路包括所述多个群组；以及
基于所述电量状态、所述健康状态或所述功能状态中的所述至少一者来确定所述连接构型。
4.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：确定所述连接构型，以在满足针对所述多个源端子中的每一者的需求的同时并且在不超过预定电压、预定的热极限、预定的电量状态极限、预定的健康状态极限或预定的功能状态极限中的至少一者的同时，最大化所述多个源端子中的每一者处的功率水平和电流水平。
5.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：确定所述多个电芯、多个电池组、多个群组和整体电路的电压、温度和电流水平，其中，所述电池组中的每一者包括所述多个电芯中的一者或多者，其中，所述多个群组中的每一者包括所述多个电池组中的一者或多者，并且其中，所述整体电路包括所述多个群组；
确定所述多个电芯、所述多个电池组、所述多个群组或所述整体电路中的至少一者的瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及延长时段的功率和电流极限；以及
基于所述瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及延长时段的功率和电流极限来确定所述连接构型。
6.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：在多种模式下操作，所述多种模式包括再生模式、增压模式和自动起动模式；
基于所述功率请求信号和所述参数来选择所述多种模式中的一者；以及
基于所述多种模式中的所选择的所述一者、所述功率请求信号和所述参数来确定所述连接构型。
7.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中：
所述控制模块被构造成将所述多个电芯中的每一者连接成多个群组；以及
并联连接所述多个群组，以将功率供应给所述多个源端子中的一者。
8.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中：
所述控制模块被构造成：连接所述多个电芯中的第一多者以将功率供应给所述第一源端子；以及连接所述多个电芯中的第二多者以将功率供应给所述第二源端子。
9.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：确定各组电芯的电压、温度和电流水平，其中，所述各组中的每一者包括一个或多个电芯；
确定所述各组电芯中的每一者的瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及连续的功率和电流极限；以及
基于所述电压、温度、电流水平、瞬时的功率和电流极限、短期的功率和电流极限以及连续的功率和电流极限，将所述各组电芯中的所述每一者选择性地连接到所述多个源端子中的一者或多者。
10.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：将所述多个电芯连接成群组；
确定所述群组中的每一者的电量状态；以及
针对放电电流需求，
基于所述群组的所述电量状态，确定要并联连接的所述群组的数量，以及
所述群组中具有最高电量状态的各者选择为并联连接以形成并联电路，同时不将所述群组中的其他各者连接到所述并联电路。
11.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：将所述多个电芯连接成群组；
确定所述群组中的每一者的电量状态；以及
针对充电电流需求，
基于所述群组的所述电量状态，确定要并联连接的所述群组的数量，以及
将所述群组中具有最低电量状态的各者选择为并联连接以形成并联电路，同时不将所述群组中的其他各者连接到所述并联电路。
12.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：确定所述多个源端子的优先等级；
基于所述优先等级来将所述多个电芯连接成群组；
确定所述群组的电量状态；
基于所述电量状态来确定要并联连接的所述群组的数量以满足高优先级安全负载；以及
并联连接具有最高电量状态的所述数量的所述群组以满足所述高优先级安全负载。
13.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：确定12V负载需求是否小于预定量；以及
如果所述12V负载需求小于所述预定量，则将所述多个电芯连接成群组以及并联连接所述群组，以最大化至所述多个源端子中的一者的功率，
其中，所述多个源端子中的所述一者是48V源端子。
14.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：确定所述多个源端子的优先等级；
基于所述优先等级将所述多个电芯连接成群组；
确定所述群组的电量状态；
基于所述电量状态来确定要并联连接的所述群组的数量以满足48V负载；以及
并联连接具有最低电量状态的所述数量的所述群组以满足所述48V负载。
15.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中，所述控制模块被构造成：监测所述多个电芯的状态并控制所述多个开关的状态，以防止所述多个电芯的电量状态、电压或温度中的至少一者超出一个或多个预定范围。
16.根据权利要求1所述的模块化动态分配容量存储系统，其中：
所述控制模块被构造成：(i)确定是否使用预定类型的起动器来起动发动机；以及(ii)基于所述参数以及是否使用所述预定类型的起动器，(a)并联连接所述多个电芯的电池组以最大化针对所述第二源端子的电流容量，或(b)并联连接所述多个电芯的多个系列的块，以为所述第一源端子提供最大起动电流。
17.一种模块化动态分配容量存储系统，其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一多个负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二多个负载，
多个开关，
多个电芯，其被构造成基于所述多个开关的状态将功率供应给所述多个源端子中的每一者，以及
多个感测模块，其被构造成确定对应于所述多个电芯中的每一者的一个或多个参数；以及
控制模块，其被构造成接收充电请求信号，并且基于所述充电请求信号和所述一个或多个参数：(i)确定要并联连接的电芯的群组的数量以接收再生功率；(ii)在满足针对所述第一源端子的再生负载要求之前，满足针对所述第二源端子的再生负载要求；以及(iii)针对所述第一源端子利用具有最低电量状态的所述多个电芯的一个或多个群组并对所述多个电芯的其他群组充电，其中，所述其他群组包括所述数量的电芯的群组，并且不包括所述一个或多个群组。
18.一种模块化动态分配容量存储系统，其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一多个负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二多个负载，
多个开关，
多个电芯，其被构造成基于所述多个开关的状态将功率供应给所述多个源端子中的每一者，以及
多个感测模块，其被构造成确定对应于所述多个电芯中的每一者的一个或多个参数；以及
控制模块，其被构造成接收放电请求信号，并且基于所述放电请求信号和所述一个或多个参数：(i)确定要并联连接的电芯的群组的数量以放出功率；(ii)在满足针对所述第一源端子的负载要求之前，满足针对所述第二源端子的负载要求；以及(iii)针对所述第一源端子利用具有最高电量状态的所述多个电芯的一个或多个群组并对所述多个电芯的其他群组放电，其中，所述其他群组包括所述数量的电芯的群组，并且不包括所述一个或多个群组。
19.一种模块化动态分配容量存储系统，其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其经由第一源端子将处于第一电压电位的功率供应给第一多个负载并经由第二源端子将处于第二电压电位的功率供应给第二多个负载，
多个开关，
多个电芯，其被构造成基于所述多个开关的状态将功率供应给所述多个源端子中的每一者，以及
多个感测模块，其被构造成确定对应于所述多个电芯中的每一者的一个或多个参数；以及
控制模块，其被构造成执行算法以基于所述参数和以下各者中的至少一者来针对所述多个源端子控制容量分配：车辆操作状态；所述多个源端子的功率轨的状态；负载电流的量；功率轨保持时间；供应给负载的功率量；所述多个源端子中的每一者的容量变化率；功率域的优先等级；或针对所述多个源端子中的一者或多者的最小容量要求；以及在满足针对所述第一源端子的再生负载要求之前，满足针对所述第二源端子的再生负载要求。
20.一种模块化动态分配容量存储系统，其包括：
壳体，其包括：
多个源端子，其包括第一源端子、第二源端子和第三源端子，其中，所述第一源端子的预设电压不同于所述第二源端子和所述第三源端子的预设电压，
多个电芯，
多组开关，其中，所述多组开关中的每一者包括至少四个开关，并且将所述多个电芯中的一者连接到所述第一源端子、所述第二源端子和所述第三源端子；以及
控制模块被构造成：
确定所述多个电芯相对于所述多个源端子的连接构型，包括确定所述多个电芯中的哪些电芯要连接到所述第一源端子、所述第二源端子和所述第三源端子中的每一者；
根据所述连接构型来控制所述多组开关的状态；以及
在满足针对所述第一源端子的再生负载要求之前，满足针对所述第二源端子的再生负载要求。
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