用于选择转换器以传递非零电流的系统和方法与流程

该申请总体涉及一种用于通过平行布置的一个或多个功率转换器为低压总线供电的系统。

背景技术：

混合动力和电动车辆向连接到高压电力总线和低压电力总线的各种部件分配能量。能量源包括连接到高压总线的电池以及也连接到高压总线的发电机。车辆通常包括用于将能量从高压电力总线传递到低压电力总线的单个功率转换器。

技术实现要素：

一种车辆包括牵引电池，所述牵引电池包括多个电池单元。所述车辆还包括功率转换器，每个功率转换器电联接在对应组的电池单元与电力总线之间。所述车辆还包括控制器，所述控制器被编程为通过操作所述功率转换器的子集使其各自汲取超过与超过预定效率的功率转换器效率对应的阈值的电流并且通过在零电流下操作其余的功率转换器而满足所述电力总线的电流需求。

所述控制器还可被编程为使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例，使得所述电流在所述子集中的功率转换器中均匀分布。所述控制器还可被编程为根据与每个对应组的电池单元相关联的参数的相对值而使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例。所述参数可为荷电状态和/或电池电力容量。所述控制器还可被编程为响应于所述子集中的所述功率转换器中的每一个汲取所述电流持续超过预定时间的时间，重新分配至所述子集的功率转换器并且根据与每个对应组的电池单元相关联的参数的相对值而使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例。所述控制器还可被编程为响应于与所述子集相关联的所述对应组的电池单元的平均荷电状态低于参考荷电状态，重新分配至所述子集的功率转换器，使得汲取电流的所述功率转换器中的至少一个不被分配至所述子集。所述参考荷电状态可为所述牵引电池的所述电池单元的中值荷电状态。所述控制器还可被编程为将具有带有最高平均电池单元荷电状态的对应组的电池单元的功率转换器分配至所述子集。

一种车辆电气系统包括多个功率转换器，每个功率转换器电联接在一组电池单元与电力总线之间。所述车辆电气系统还包括控制器，所述控制器被编程为响应于所述电力总线的电流需求，操作所述功率转换器的子集使得输入每个功率转换器的电流超过与超过预定效率的效率对应的阈值，并且在零电流下操作其余的功率转换器。

所述控制器还可被编程为使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例，使得所述电流在所述子集中的功率转换器中均匀分布。所述控制器还可被编程为根据与每个对应组的电池单元相关联的荷电状态的相对值而使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例。所述控制器还可被编程为响应于所述子集中的每一个汲取所述电流持续超过预定时间的时间，重新分配至所述子集的功率转换器。所述控制器还可被编程为响应于与所述子集相关联的所述组的电池单元的平均荷电状态低于参考荷电状态，重新分配至所述子集的功率转换器，使得汲取电流的所述功率转换器中的至少一个不被分配至所述子集。所述参考荷电状态可为所有电池单元的中值荷电状态。

一种方法包括：由控制器操作电联接在对应组的电池单元与电力总线之间的功率转换器以满足所述电力总线的电流需求，使得功率转换器的第一子集汲取零电流并且功率转换器的第二子集中的每一个汲取超过与超过预定效率的效率对应的阈值的电流。

所述方法可还包括由所述控制器根据与所述对应组的电池单元相关联的参数的相对值而使所述电流需求在所述第二子集中的所述功率转换器中成比例。所述方法可还包括由所述控制器响应于所述第二子集汲取电流持续超过预定时间的时间而重新分配介于第一子集和第二子集之间的功率转换器。所述方法可还包括由所述控制器将具有带有最高平均电池单元荷电状态的对应组的电池单元的功率转换器分配至所述第二子集。所述方法可还包括由所述控制器重新分配介于第一子集和第二子集之间的功率转换器，使得响应于与第二子集相关联的组的平均荷电状态低于所有电池单元的中值荷电状态值预定的量而将所述第二子集中的功率转换器中的至少一个重新分配到所述第一子集。

附图说明

图1是示出包括电机的动力传动系统和能量存储部件的电气化车辆的图。

图2为包括旁路转换器的车辆电气系统的图。

图3为用于操作旁路转换器以满足电力总线上的电流需求的操作的可能序列的流程图。

图4为相对于转换器输入电流的可能转换器效率曲线的曲线图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采用多种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征进行组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方式，可能期望根据本公开的教导对这些特征做出各种组合和修改。

图1描绘可被称为插电式混合动力电动车辆(phev)的电气化车辆112。插电式混合动力电动车辆112可以包括机械地联接到混合动力变速器116的一个或多个电机114。电机114可以能够作为马达或发电机操作。此外，混合动力变速器116机械地联接到发动机118。混合动力变速器116还机械地联接到驱动轴120，所述驱动轴120机械地联接到车轮122。电机114可以在发动机118开启或关闭时提供推进和减速能力。电机114还可以充当发电机，并且可以通过回收原本通常将在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机114还可以通过允许发动机118以更有效的转速操作以及允许在某些条件下在发动机118关闭的情况下以电动模式操作混合动力电动车辆112来减少车辆排放。电气化车辆112也可以是电池电动车辆(bev)。在bev配置中，可能不存在发动机118。

牵引电池或电池组124存储可以由电机114使用的能量。牵引电池124可能可电联接到高压电力总线154。高压总线154可包括电力导线和回路导线。车辆电池组124可以提供高压直流(dc)输出。一个或多个接触器142可以在打开时将牵引电池124与高压总线154隔离，并且在闭合时将牵引电池124连接到高压总线154。牵引电池124可电联接到一个或多个电力电子模块126(也可称为牵引逆变器)。电力电子模块126还电联接到电机114，并且提供在牵引电池124与电机114之间双向传递能量的能力。例如，牵引电池124可以提供dc电压，而电机114可以利用三相交流电(ac)操作以起作用。电力电子模块126可以将dc电压转换为三相ac电流来操作电机114。在再生模式中，电力电子模块126可以将来自充当发电机的电机114的三相ac电流转换成与牵引电池124兼容的dc电压。

车辆112可包括在牵引电池124与电力电子模块126之间电联接的可变电压转换器(vvc)(未示出)。vvc可以是被配置为增大或升高由牵引电池124提供的电压的dc/dc升压转换器。通过增加电压，可以降低电流要求，从而导致电力电子模块126和电机114的布线尺寸减小。此外，电机114可以在更高的效率和更低的损耗下操作。

除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可以为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可包括旁路转换器模块128，所述旁路转换器模块128将牵引电池124的高压dc输出转换成与低压车辆负载152兼容的低压dc电源。旁路转换器模块128的输出端可以电联接到低压电力总线156并电联接到辅助电池130(例如，12v电池)，以用于对辅助电池130充电。低压系统152可电联接到低压总线156。低压总线156可包括电力导线和回路导线。一个或多个电负载146可以联接到高压总线154。电负载146可以具有在适当时操作和控制电负载146的相关联的控制器。电负载146的示例可以是风扇、电加热元件和/或空调压缩机。

电气化车辆112可以被配置为从外部电源136对牵引电池124再充电。外部电源136可以是与电插座的连接。外部电源136可以电联接到充电器或电动车辆供电装备(evse)138。外部电源136可以是由电力公用事业公司提供的配电网络或电网。evse138可以提供电路和控件来调节并管理电源136与车辆112之间的能量传递。外部电源136可以向evse138提供dc或ac电力。evse138可以具有用于插入到车辆112的充电端口134中的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将电力从evse138传递到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可以电联接到充电器或车载功率转换模块132。

功率转换模块132可以调节从evse138供应的电力，以向牵引电池124提供适当的电压和电流电平。功率转换模块132可以与evse138交互以协调到车辆112的电力输送。evse连接器140可以具有与充电端口134的对应凹口配对的针脚。替代地，被描述为电联接或电连接的各种部件可以使用无线电感耦合来传递电力。

可以提供一个或多个车轮制动器144，以用于使车辆112减速并阻止车辆112的运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或者它们的某一组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可以包括用以操作车轮制动器144的其他部件。出于简单起见，附图描绘了制动系统150与车轮制动器144中的一个之间的单个连接。意含制动系统150与其他车轮制动器144之间的连接。制动系统150可以包括用以监测和协调制动系统150的控制器。制动系统150可以监测制动部件并控制车轮制动器144以进行车辆减速。制动系统150可以对驾驶员命令做出响应并且还可以自主地操作以实施诸如稳定性控制的特征。制动系统150的控制器可以在由另一控制器或子功能请求时实施施加所请求的制动力的方法。

车辆112中的电子模块可以经由一个或多个车辆网络进行通信。车辆网络可包括用于通信的多个信道。车辆网络的一个信道可以是诸如控制器局域网(can)的串行总线。车辆网络的信道中的一个可以包括由电气和电子工程师协会(ieee)802系列标准定义的以太网。车辆网络的附加信道可以包括模块之间的离散连接，并且可以包括来自辅助电池130的功率信号。不同的信号可以经由车辆网络的不同信道传递。例如，视频信号可以经由高速信道(例如，以太网)传递，而控制信号可以经由can或离散信号传递。车辆网络可以包括有助于在模块之间传递信号和数据的任何硬件和软件部件。图1中并未示出车辆网络，但可以意含车辆网络可以连接到车辆112中存在的任何电子模块。可以存在车辆系统控制器(vsc)148以协调各种部件的操作。

电气化车辆(例如，bev、phev)经由高压总线154和低压总线156分配电力。先前的布置方式通常利用电联接在高压总线154和低压总线156之间的单个dc/dc转换器来向低压总线156提供电力。dc/dc转换器可被配置为将高压总线154的电压减小到低压总线156的电压电平(例如，12v)。本文所述的系统用旁路转换器模块128替换传统dc/dc转换器以向低压总线156提供电力并提供将在本文描述的附加益处。

图2描绘车辆电气系统200的可能配置。牵引电池124可由多个电池单元202构成。电池单元202可由各种化学配方构造。典型的电池组化学物质可为铅酸、镍金属氢化物(nimh)或锂离子。牵引电池124可由n个电池单元202的一系列配置构成。然而，其他配置也是可能的，并且牵引电池124可由串联或并联连接或以它们的某个组合连接的任何数量的单独的电池单元202构成。系统可包括被配置为监测和控制牵引电池124的性能的一个或多个控制器，诸如电池能量控制模块(becm)208。becm208可监测若干牵引电池电平特性，诸如组电流、组电压和组温度。becm208可包括非易失性存储器，使得在becm208处于关闭状态时，数据可被保留。保留的数据可在下一个钥匙循环中可用。

除了组电平特性，还存在被测量和监测的电池单元电平特性。例如，可测量电池单元202中的每一个的端电压、电流和温度。车辆电气系统200可使用一个或多个传感器模块204来测量电池单元202的特性。传感器模块204可包括被配置为测量电池单元202中的每一个上的电压的电压传感器。根据所述能力，传感器模块204可测量一个电池单元202和/或电池单元202组的特性。牵引电池124可利用多个传感器模块204来测量所有电池单元202的特性。每个传感器模块204可将测量值传递至becm208以用于进一步处理和协调。传感器模块204可以模拟或数字形式将信号传递至becm208。在一些配置中，传感器模块204的功能性可在内部整合到becm208。即，传感器模块204硬件可集成为becm208中的电路的一部分并且becm208可进行对原始信号的处理。

可计算牵引电池124和/或电池单元202的各种特性。诸如电池电力容量和电池荷电状态的量对于控制对牵引电池124的操作以及任何电负载146从牵引电池124接收电力可为有用的。电池电力容量为牵引电池124可提供的最大功率的量度或牵引电池124可接收的最大功率的量度。电池单元202中的每一个的特征可在于电池电力容量。已知电池电力容量允许电负载146被管理，使得所请求的电力在牵引电池124可处理的限值内。

电池荷电状态(soc)给出电池中剩余多少电荷的指示。电池soc可被输出以告知驾驶员牵引电池124中剩余多少电荷，与燃油表类似。电池soc还可用于控制对电气化车辆的操作。电池soc的计算可通过多种方法实现。计算电池soc的一种可能的方法是执行电池组电流随时间的积分。这在本领域中熟知为安时积分。电池单元202中的每一个的soc可以类似方式计算。

牵引电池124的另一个特征可为平衡电池单元202的能力。平衡电池单元202可为给单独的电池单元202充电和放电的过程，使得电池单元202的荷电状态或电力容量均衡。该操作对于防止单独的电池单元过度充电和/或充电不足是有用的。为了有利于电池单元平衡，牵引电池124和/或传感器模块204可包括联接到电池单元202中的每一个的开关元件214和电阻器212。开关元件214和电阻器212可被布置成使得电阻器212可与电池单元202并联联接以使电流从电池单元202流动通过电阻器212。通过激活开关元件214，电流可从电池单元202流动通过电阻器212以使得电池单元的soc降低。开关元件214可为经由控制信号通过传感器模块204可控的。开关元件214可处于正常打开位置。开关元件214可为固态元件(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet))。

becm208可被编程为管理电池单元平衡。用于管理电池单元平衡的各种方法可为可用的。例如，电池单元平衡可在充电事件之后执行。可以比较电池单元202中的每一个的soc。通过激活相关联的开关元件214以从电池单元排出电流，具有较高soc的电池单元202可被放电以匹配其余电池单元的soc。

旁路转换器模块128可包括被配置为提供与低压总线156兼容的输出电压的多个dc/dc旁路转换器206。旁路转换器206的电压输出端可并联连接，使得旁路转换器206中的每一个可对电流流动通过低压总线156做出贡献。至旁路转换器206中的每一个的电压输入端可跨预定数量的电池单元202联接。例如，至旁路转换器206的输入端可跨m个电池单元202。m个电池单元可被称为一组电池单元。至旁路转换器206的电压输入可为跨m个电池单元202的电压的总和。电压输入还可被称为跨该组电池单元的电压。此外，每组电池单元可具有可从组成该组的单独的电池单元得到的相关联的soc。例如，该组soc可为平均电池单元soc、该组中电池单元的最低电池单元soc或该组的电池单元的最高soc。

根据电压输入，旁路转换器206可被配置为增加(升高)或减少(降低)电压以提供输出电压。在一些配置中，旁路转换器206可包括在输入电压电平和输出电压电平类似时以高效率将输入端联接到输出端的旁路模式。例如，旁路模式可通过避免转换器内的开关损耗来增加效率。旁路转换器206可包括用于管理电压转换操作的内部控制器。由于存在多个旁路转换器206，因此becm208可管理和协调对旁路转换器206的操作以供应提供给低压总线156的总电流。例如，旁路转换器206中的每一个可通过车辆网络或专用通信信道与becm208通信。

从牵引电池124向低压总线156供应的总电流可根据lv负载152所需要的电流而变化以便将lv总线电压调节成目标电压。低压总线156上的电流需求在电气化车辆中可在几安培到超过数百安培之间变化。如此，旁路转换器128的总电流汲取在相同的范围内变化。具有多个dc/dc旁路转换器206的车辆电气系统不仅能够单独地调节流动通过旁路转换器206中的每一个的电流，而且还可以降低旁路转换器输入与输出之间的电压转换率。该比率可能接近1以便转换器以较高的转变效率(例如，接合转换器的旁路模式)工作。如图2所示，旁路转换器206的输入电压可由预定数量的电池单元202确定，并且转换器的输出电压可由车辆的标称为12v左右的lv总线电压确定。考虑到转换器效率上的电压转换率的影响，该比率可被选择为在1-2的范围内。针对该比率范围，可存在串联连接在电池上或旁路转换器206的输入侧上的3至6个电池单元202。影响转换器效率的另一个因素可为在确定输入电压和输出电压的范围之后流动通过旁路转换器206的电流。作为一个示例，图4中示出了旁路转换器206的可能的效率曲线402的曲线图400。在高于阈值(例如，正电流阈值404和负电流阈值406)的电流大小处，该效率通常超过85％。当输入电流大小落在限定在正电流阈值404和负电流阈值406之间的窗口内时，转换器效率变得更低，并且在输入电流大小接近零时，该转换器效率接近零。当从效率角度来看时，期望在较高的电流电平(例如，>2a)下操作旁路转换器206以实现大于预定效率水平408的效率。

当多个dc/dc旁路转换器206用于从牵引电池124向电气化车辆的低压总线156供电时，被使用的旁路转换器206的数量可由旁路转换器206的最大允许电流以及在考虑到电压转换率和平衡要求之后连接到旁路转换器206的电池单元202的数量来确定。例如，如果高压总线154的标称电压为约300v，则在电压转换率在1-2的范围内时该系统可需要13-26个转换器。操作的一个模式可为使电流负载在dc/dc旁路转换器206中均匀分布。作为一个示例，系统可包括转换率为2(例如，输入/输出为2)的14个旁路转换器并且所述转换器可被操作成各自提供相同电平的电流。在该示例中，当连接到旁路转换器的输出端的低压总线156的电流负载在10a至200a的范围内时，旁路转换器的平均输入电流可在小于0.5a至大于7a之间的范围内。当均匀分配电流时，在低压总线156的电流负载小于约30a时，转换器效率可低于75％。如果低压总线156的电流负载小于约15a，则该效率可低于50％。转换器较低的工作效率不仅影响车辆的等效燃料经济而且导致较高的热发生。

可由旁路转换器206的分布式操作实现更好的结果，使得转换器中的每一个在高效区中进行操作。在该操作模式下，电流负载可在dc/dc旁路转换器206之间均匀分布。解决方法包括选择传递非零电流的旁路转换器的数量，以确保旁路转换器206的输入电流在高效区(例如，效率大于90％)内。使用该策略，旁路转换器206中的一些可在零电流下进行操作。即，旁路转换器206中的一些可为无源的并且不传递电流。可以认识到，当旁路转换器206正提供不同的电流时，电池单元202可正提供可导致电池单元不平衡的不同的电流。一般操作策略可为在旁路转换器206的子集中分配电流，同时在零电流下操作其余的旁路转换器。包括在子集中的旁路转换器206可被命令传递使转换器效率大于预定阈值的电流。

当选择旁路转换器电流电平时，可考虑电池单元或电池单元组的soc。电池单元组之间的soc差值可用于调整分配至旁路转换器206中的每一个的电流的比例。考虑到soc差值可降低电池soc与参考soc的差异。

正提供电流的旁路转换器(例如，子集)可在传递电流预定时间之后或当相关联的soc已经相对于参考soc改变时被周期性地重新选择。旁路转换器206可被重新分配到正提供电流的转换器的子集，使得曾正提供电流的旁路转换器中的至少一个被命令为零电流。通过使旁路转换器206周期性地重新分配到子集，电池单元可在窄范围内保持平衡。

旁路转换器206中的每一个可被操作成向低压总线156提供电流。低压总线156上的电流需求可通过操作旁路转换器206而得到满足。由于存在多个旁路转换器206，因此电流可在旁路转换器206中的每一个中被分配或成比例。可存在nc个转换器，其中每个转换器被分配以1至nc范围内的整数指数。becm208可管理通过旁路转换器206提供给低压总线156的总电流。becm208可被编程为将总电流的一部分分配给旁路转换器206中的每一个。becm208可实现电流分配功能。电流分配功能可基于与旁路转换器206中的每一个相关联的电池单格202(电池单元)的荷电状态将总电流分配给单独的旁路转换器206。

旁路转换器206可与相关联的传感器模块204通信。例如，旁路转换器206和传感器模块204可连接到串行外围接口(spi)总线。spi总线可为介于旁路转换器206和相关联的传感器模块204之间的专用通信链路。

becm208可与传感器模块204和旁路转换器206通信。例如，becm208和传感器模块204经由can通信信道。在一些配置中，becm208与旁路转换器206之间的通信可为间接的并且穿过传感器模块204。例如，becm208可经由can通信信道与传感器模块204通信。然后传感器模块204可将针对旁路转换器206的消息传递到spi总线。

旁路转换器206可包括用于测量旁路转换器206的输入和/或输出电流的一个或多个电流传感器。电流测量值可用于控制转换操作。此外，电流测量值可被传送到becm208。旁路转换器206或相关联的传感器模块204可包括用于测量旁路转换器206的输入和/或输出电压的一个或多个电压传感器。在一些配置中，输出电压可由becm208测量，并且输出电压值可被传送到旁路转换器206。在一些配置中，传感器模块204可测量或计算跨该组电池单元202的电压，并将该值传送到旁路转换器206作为输入电压。

becm208可被编程为实现使电流在旁路转换器206中分配或成比例的策略。当低压总线的电流需求高时，电流可在旁路转换器206之间均匀地成比例。旁路转换器206中的每一个可以大于电流限值的电流操作，从而导致操作高于所选择的效率限值。当低压总线156的电流需求低时，电流可在旁路转换器206之间不均匀地成比例。在这种情况下，均匀分配总电流可导致旁路转换器在低于期望效率的电流限值的电流下操作。该解决方案可为在零电流电平下操作旁路转换器206中的一些。这样，电流可被重新分配以增加由其余的转换器提供的电流，使得该电流高于电流限值。这可提高系统的总体效率。作为一个示例，电流的低电流电平可被分配给在高效区操作的旁路转换器206中的一个。随着时间的推移，电流可被重新分配至旁路转换器206中的另一个，以便平衡电池单元202的使用。

图3描绘了使至旁路转换器206的电流成比例的操作的可能序列的流程图300。所述操作可在一个或多个控制器中诸如becm208中实现。在操作302处，becm208可实现总电流控制功能以确定将被提供给低压总线156的总电流。becm208可调节低压总线156的电压并确定将由旁路转换器206提供的总电流流。当从牵引电池124供应至低压总线156时，电流可为正。否则，电流可为负。

总电流控制功能可输入期望lv总线电压与实际lv总线电压之间的电压误差。总电流控制功能还可输入低压总线156的期望电流。总电流控制功能可确定总lv总线电流以降低电压误差。

针对旁路转换器206的转换器效率与转换器输入电流之间的关系可为已知的。根据这个关系，可确定输入电流(例如，图4的404、406)的最小大小以实现高于预定值(例如，图4的408)的效率。预定值可基于车辆性能要求。效率的限值(例如，图4的408)可被选择为优选的操作点。当效率的限值被选择时，可确定电流限值。

在操作304处，becm208可被编程为确定被命令传递非零电流的旁路转换器的数量。可被命令输出非零电流(nnz)的旁路转换器的数量可被计算为：

其中，i总为低压总线的电流需求，i限值为用以实现预定效率(例如，图4的404、406)的最小电流大小，并且k为参数。参数k可被选择为满足以下条件：

其中，imax为旁路转换器的最大允许电流。nnz的值可被限制为介于1与nc之间的值，以确保选择至少一个转换器并且不超过可用转换器。

当i总/(ki限值)<nc时，仅选择nc个旁路转换器206的子集以传递非零电流，从而保证选择的旁路转换器的输入电流落在较高效率的操作区中。

becm208可周期性地检查以确定有源转换器的数量nnz是否应被重新计算。在操作306处，becm208可被编程为检查携带非零电流的旁路转换器的数量是否已改变。如果转换器的数量已改变，则可执行操作314以选择转换器。选择转换器可确定旁路转换器206中的哪一个被分配到非零电流供应者的子集。例如，如果nnz的值(在当前时间t处)与先前时间t-1的步骤中使用的值不同，则控制器可重新选择转换器并重新确定将允许旁路转换器中的哪一个传递非零电流。

在操作314处，becm208可被编程为选择将被命令具有非零电流的旁路转换器。becm208可比较与每组电池单元相关联的电池参数。用于确定有源旁路转换器的电池参数可为电池单元soc、电力容量、健康状况或其他电池属性。当使用多于一个电池单元时，参数的值可为电池参数的平均值、中值、最大值或最小值。例如，可使用该组电池单元的平均soc。在该示例中，可选择与具有最高平均soc的电池单元相关联的nnz个旁路转换器来分配电流。

在操作316处，becm208可被编程为使总电流在选择的旁路转换器中分配或成比例。在计算出与选择的转换器相关联的电池参数之间的差值之后，可基于所述差值来计算选择的旁路转换器的电流分配率。在一些配置中，电流需求可在选择的转换器中均匀分布。在一些配置中，根据与对应组的电池单元相关联的一个或多个参数的相对值而可使所述电流需求在所述功率转换器中成比例。例如，与具有较高soc水平的电池单元连接的旁路转换器可被分配以导致较高分配电流的较高分配比例。针对所有选择的旁路转换器的分配比例的总和为1，并且针对所有选择的转换器所分配的电流的总和可为i总。分配给有源子集中的旁路转换器206中的每一个的总负载电流的比例可被配置为均衡预定时间间隔内电池参数(例如，soc)。例如，可预期每组电池单元在预定时间间隔内提供分配的电流之后具有相同的soc。

在操作318处，becm208可被编程为命令旁路转换器具有分配的电流分布。becm208可向旁路转换器中的每一个发送指示分配的电流的控制信号。控制信号可包括电流大小和电流流的方向。所分配的电流可为指示电流从电池单元202流动至低压总线156的正值或指示电流从低压总线156流动至电池单元202的负值。旁路转换器206中的每一个可被操作成实现命令的电流电平。

电流的比例可被实现为被编程为向旁路转换器206中的每一个输出电流命令的电流分配功能。电流分配功能可将总电流的一部分分布或分配给旁路转换器206中的每一个。所分配的电流不一定彼此相等。进一步地，电流分配功能可确定旁路转换器206中的一些不应传递任何电流(例如，零电流)。

如果旁路转换器的数量已经改变，则可执行操作308。在操作308处，becm208可被编程为更新重新选择条件。用于确定有源转换器的电池单元参数可为电池单元soc、电力容量、健康状况或其他电池属性。当使用多于一个电池单元时，参数的值可为电池单元属性的平均值、中值、最大值或最小值。至旁路转换器206的电流需求可触发对连接到旁路转换器的该组电池单元的soc的更新。由于旁路转换器中的每一个可被命令至不同的电流，因此针对该组电池单元中的每一个的soc变化可不同。针对每组电池单元，可计算单独的电池单元的soc的中值。此外，可计算每组电池单元的最大soc和最小soc。可计算电池单元中的每一个和/或每组电池单元的soc。

还可根据命令的电流改变与电池转换器相关联的所述组电池单元中的soc差值。当系统正在运行时，该soc差值可逐渐减小并接近零(例如，电池单元被平衡)。为了确保所分配的电流具有足够的时间来降低电池单元的soc失衡，如果nnz的值不变，则在每个时间步骤处被选择传递非零电流的旁路转换器以及这些旁路转换器的分配比例也可不变。重新选择条件可包括预定时间间隔的结束。例如，当前电流分配可被应用预定时间间隔。重新选择转换器的条件可包括与选择的旁路转换器相关联的电池单元的平均soc变成小于牵引电池中所有电池单元的中值soc。

在操作310处，becm208可被编程为检查重新选择旁路转换器的条件。如果条件不被满足，则可执行操作312。在操作312处，系统可基于先前比例向旁路转换器分配电流。如果条件得到满足，则可执行操作314以重新选择旁路转换器206。重新选择传递非零电流的旁路转换器206的条件可包括在电池单元的soc或组的soc不平衡时，比较选择的旁路转换器的相应电池单元组的soc的量值(诸如平均soc)与所有转换器的相应电池单元的soc的相同或另一个量值(诸如soc中值)的相对变化。例如，转换器的重新分配可响应于与供电的转换器中的每一个相关联的对应组的电池单元的平均荷电状态低于参考荷电状态。所述参考荷电状态可低于所有电池单元的中值荷电状态值预定的量。重新分配可使得汲取电流的功率转换器中的至少一个被重新分配至不供应电流的集合。当联接到旁路转换器206的电池单元或组不平衡时，重新选择旁路转换器的条件还可通过累积时间超过预定时间限值(累积_t>时间_限值)来确定。预定时间限值可为可校准参数。重新选择决策还可检查到在该时间段期间不存在显著的电池单元soc变化。

在旁路转换器在较高水平的效率下操作时，所公开的操作策略提高了系统的总体效率。此外，该策略提供了用于在车辆运行期间平衡电池单元的机会。

本文中公开的过程、方法或算法可以提供给处理装置、控制器或计算机/由其实现，所述处理装置、控制器或计算机可以包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，过程、方法或算法可以存储为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令，所述形式包括但不限于永久存储在诸如rom装置等不可写存储介质上的信息和可改动地存储在诸如软盘、磁带、cd、ram装置和其他磁性和光学介质等可写存储介质上的信息。所述过程、方法或算法也可以在软件可执行对象中实施。替代地，可以使用合适的硬件部件整体地或部分地实施所述过程、方法或算法，所述硬件部件诸如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置，或硬件、软件和固件部件的组合。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不旨在这些实施例描述由权利要求涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变。如前所述，可以组合各种实施例的特征来形成本发明的可能并未明确描述或示出的另外的实施例。虽然各种实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维修性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言，描述为期望性不及其他实施例或现有技术实施方式的实施例不在本公开的范围之外并且对于特定应用可以为所期望的。

根据本发明，提供了一种车辆，其具有：牵引电池，所述牵引电池包括多个电池单元；功率转换器，每个功率转换器电联接在对应组的电池单元与电力总线之间；和控制器，所述控制器被编程为通过操作所述功率转换器的子集使其各自汲取超过与超过预定效率的功率转换器效率对应的阈值的电流并且通过在零电流下操作其余的功率转换器而满足所述电力总线的电流需求。

根据一个实施例，所述控制器还被编程为使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例，使得所述电流在所述子集中的功率转换器中均匀分布。

根据一个实施例，所述控制器还被编程为根据与每个对应组的电池单元相关联的参数的相对值而使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例。

根据一个实施例，所述参数为荷电状态。

根据一个实施例，所述参数为电池电力容量。

根据一个实施例，所述控制器还被编程为响应于所述子集中的所述功率转换器中的每一个汲取所述电流持续超过预定时间的时间，重新分配至所述子集的功率转换器并且根据与每个对应组的电池单元相关联的参数的相对值而使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例。

根据一个实施例，所述控制器还被编程为响应于与所述子集相关联的所述对应组的电池单元的平均荷电状态低于参考荷电状态，重新分配至所述子集的功率转换器，使得汲取电流的所述功率转换器中的至少一个不被分配至所述子集。

根据一个实施例，所述参考荷电状态为所述牵引电池的所述电池单元的中值荷电状态。

根据一个实施例，所述控制器还被编程为将具有带有最高平均电池单元荷电状态的对应组的电池单元的功率转换器分配至所述子集。

根据本发明，提供了一种车辆电气系统，其具有：多个功率转换器，每个功率转换器电联接在一组电池单元与电力总线之间；和控制器，所述控制器被编程为响应于所述电力总线的电流需求，操作所述功率转换器的子集使得输入每个功率转换器的电流超过与超过预定效率的效率对应的阈值，并且在零电流下操作其余的功率转换器。

根据一个实施例，所述控制器还被编程为使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例，使得所述电流在所述子集中的功率转换器中均匀分布。

根据一个实施例，所述控制器还被编程为根据与每个对应组的电池单元相关联的荷电状态的相对值而使所述电流需求在所述子集中的所述功率转换器中成比例。

根据一个实施例，所述控制器还被编程为响应于所述子集中的每一个汲取所述电流持续超过预定时间的时间，重新分配至所述子集的功率转换器。

根据一个实施例，所述控制器还被编程为响应于与所述子集相关联的所述组电池单元的平均荷电状态低于参考荷电状态，重新分配至所述子集的功率转换器，使得汲取电流的所述功率转换器中的至少一个不被分配至所述子集。

根据一个实施例，所述参考荷电状态为所有电池单元的中值荷电状态。

根据本发明，一种方法包括：由控制器操作电联接在对应组的电池单元与电力总线之间的功率转换器以满足所述电力总线的电流需求，使得功率转换器的第一子集汲取零电流并且功率转换器的第二子集中的每一个汲取超过与超过预定效率的效率对应的阈值的电流。

根据一个实施例，本发明的特征还在于由所述控制器根据与所述对应组的电池单元相关联的参数的相对值而使所述电流需求在所述第二子集中的所述功率转换器中成比例。

根据一个实施例，本发明的特征还在于由所述控制器响应于所述第二子集汲取电流持续超过预定时间的时间而重新分配介于第一子集和第二子集之间的功率转换器。

根据一个实施例，本发明的特征还在于由所述控制器将具有带有最高平均电池单元荷电状态的对应组的电池单元的功率转换器分配至所述第二子集。

根据一个实施例，本发明的特征还在于由所述控制器重新分配介于第一子集和第二子集之间的功率转换器，使得响应于与第二子集相关联的组的平均荷电状态低于所有电池单元的中值荷电状态值预定的量而将所述第二子集中的功率转换器中的至少一个重新分配到所述第一子集。