对双电池组可再充电能量存储系统的自平衡开关控制的制作方法

引言

可再充电能量存储系统(ress)是高压电气系统的关键部件。当被体现为电池电气系统时，充电模式中的ress将电化学能量存储在电池单元串中。ress在放电模式(诸如当ress用作电气化动力传动系统的一部分时的驱动模式)期间将所存储的能量输送到连接的负载。可以使用车外交流(ac)充电站对电池单元进行再充电。可选地，dc快速充电站可以用于向ress输送高压充电电流。

由于ress内的单个电池单元的电池温度和内部电阻的差异以及其他因素，给定的电池单元可能具有比ress中的其他电池更高或更低的电池电压或充电状态。此类电池单元不平衡可能对ress的性能有害。结果，电池控制器可以周期性地执行电池单元平衡操作。例如，每个电池单元可以连接到相应的电池平衡开关和串联旁路电阻器。通过闭合或断开电池单元串中的单个电池单元平衡开关，电池控制器能够均衡电池单元的电池电压或充电状态，由此优化ress性能。

技术实现要素：

本发明涉及用于具有由一对相同电池组构成的可再充电能量存储系统(ress)的电气系统中的电路拓扑和自动开关控制方法。电池组经由开关控制电路电互连，其中所述电路具有机械或固态开关，所述开关响应于来自控制器(例如，电池系统管理器)的开关控制信号。当开关控制电路被命令到第一状态时，电池组串联操作。响应于开关控制信号，所述电路的开关被命令到第二状态，此时所述电池组从串联操作转变到并联操作。

如果在互连电池组之间存在阈值单元不平衡的时间段期间发生上述串并联模式转变，则在ress内可能发生非所需的电流尖峰。因此，本方法提供了用于实现自平衡开关控制的各种电路拓扑和相关的控制方法作为在本文描述的双电池组ress的串联和并联操作模式之间转变的前奏。

本文公开了一种可以包括dc电压总线和ress的电气系统。所述ress具有连接到所述dc电压总线的第一和第二电池组，其中所述电池组具有相应的多个电池单元。每个电池单元具有相应的电池平衡电路。多个开关被配置为将所述第一和第二电池组彼此连接或断开以分别建立串联操作模式和并联操作模式。

所述电气系统还包括控制器，所述控制器被配置为检测从所述串联模式到所述并联模式的所请求的模式转变。响应于所述第一和第二电池组的充电状态或电池组电压相对于彼此的阈值不平衡，在执行所述请求的模式转变之前，所述控制器经由所述电池平衡电路的开关控制来自动地平衡所述充电状态或电池组电压。当所述充电状态或电池组电压平衡时，所述控制器可以执行所述请求的模式转变。

所述电气系统可以包括连接到所述dc电压总线的电感器。

具有半导体开关和电路元件的开关控制块可以连接到所述dc电压总线，其中所述半导体开关响应来自所述控制器的脉冲宽度调制(pwm)电压信号，使得当所述半导体开关处于接通/导通状态时，在所述阈值不平衡大于校准后的不平衡水平的情况下能量被传递到所述电路元件或从所述电路元件传递以平衡所述充电状态或电池组电压。

非限制性实施例中的电路元件可以是超级电容器、电阻性负载或第三电池组。

所述半导体开关可以包括：第一半导体开关，其响应于当所述第一电池组的所述充电状态超过所述第二电池组的所述充电状态时来自所述控制器的第一pwm电压信号；以及第二半导体开关，其响应于当所述第二电池组的所述充电状态超过所述第一电池组的所述充电状态时来自所述控制器的第二pwm电压信号。

所述多个开关包括位于所述负总线轨与所述第一电池组的负端子之间的第一开关、所述正总线轨与所述第二电池组的正端子之间的第二开关，以及位于所述第一电池组的所述负端子与所述第二电池组的所述正端子之间的第三开关，使得当所述第三开关断开并且所述第一和第二开关闭合时启用所述并联模式，而当所述第一和第二开关断开并且所述第三开关闭合时启用所述串联模式。

在一些配置中，所述第一、第二和第三开关可以是高压接触器或继电器。

在串联模式中，所述ress的最大电压容量可以大于600伏。

所述电气系统还可以包括连接到所述dc电压总线的功率逆变器模块(pim)、连接到所述pim的交流(ac)电压总线，以及连接到所述ac电压总线的电机，其中所述电机具有耦合到负载的转子。所述负载可以是变速器的输入构件，所述变速器具有联接到一组负重轮的输出构件。

还公开了一种用于平衡上述ress的充电状态或电池组电压的方法。所述方法可以包括经由控制器检测从所述串联模式到所述并联模式的所请求的模式转变，然后确定在所述第一和第二电池组的充电状态或电池组电压相对于彼此是否存在阈值不平衡水平。此后，所述方法可以包括响应于存在所述阈值不平衡水平，在执行所述请求的模式转变之前，使用所述电池单元平衡电路的断开/闭合状态控制来自动地平衡所述充电状态或电池组电压。

附图说明

图1是经历直流快速充电操作的示例性车辆的示意图，其中所述车辆具有由一对互连电池组构成的可再充电的能量存储系统(ress)，并且具有被配置为在如本文所述的串并联模式转变之前自平衡电池组的电池控制器。

图2是具有双电池组ress和相关控制器的车辆的示意图，所述双电池组ress和相关控制器可用作图1中所示的示例性车辆的一部分。

图2a是可用作图2的双电池组ress的一部分的示例性电池单元串的示意图。

图3是图2中所示的双电池组ress的替代实施例的示意性电路图。

图3a、3b和3c是可用作本文所述的双电池组ress的一部分的电路元件的替代实施例的示意图。

图4是描述用于平衡图3的双电池组ress的示例性方法的流程图。

图5是图2和3中所示的双电池组ress的替代实施例的示意性电路图。

图6是描述用于平衡图5的替代双电池组ress的示例性方法的流程图。

本发明易于修改和进行替换形式，其中已经通过附图中的并在下面详细描述的示例的方式示出了典型实施例。本发明的发明方面不限于所公开的实施例。更确切地，本发明旨在涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的修改、等同物、组合和替代。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记指代几个附图中的相同或相似的部件，图1中将车辆10描绘为具有可再充电的能量存储系统(ress)12的示例性系统。如下面参考图2至图6所述，ress12包括两个相同配置(即，具有相等的最大电压容量，但在一些配置中可能允许内部构建中有不同化学物质)的电池组12a和12b。例如，在说明性的高压实施例中，电池组12a和12b可以具有400伏的最大电压容量，其中ress12因此具有800伏的最大电压容量，或者在另一个实施例中具有大于600伏的电压容量。此类实施例对于其中ress12为车辆10上的高压牵引功能提供动力或为另一个负载(例如，船舶或飞机的螺旋桨，或固定发电厂的驱动轴)提供动力的应用可能是有益的。为了说明清楚，下面将没有限制地描述图1的示例性车辆10。

具有电池组12a和12b的ress12被配置为选择性地提供串联和并联操作模式。例如，在充电期间，ress12可以被配置为经历串联充电或并联充电，在所述串联充电中，电池组12a和12b以电串联连接，由此接收到作为电池组12a和12b的组合电压的充电电压，在所述并联充电中，电池组12a和12b中电并联连接，由此以电池组12a和12b的相应最大电压容量进行充电。控制器50(例如，电池系统管理器(bsm)或其他车载电子控制模块)用于在从串联模式转变到并联模式(反之亦然)之前在电池单元电压或充电状态方面适当地平衡电池组12a和12b。因此，控制器50被配置为检测从串联操作模式到并联操作模式的所请求的模式转变，无论此类请求是由操作者的动作发起的(例如，经由扭矩和/或制动请求间接发起的)还是通过控制器50或另一个控制单元自动发起的。响应于第一电池组12a和第二电池组12b的充电状态或电池组电压相对于彼此存在阈值不平衡，控制器50自动地平衡充电状态或电池组电压，使用图2a中所示的电池单元平衡电路的断开/闭合状态来这样做。当充电状态或电池组电压平衡时，控制器50也可以执行所请求的模式转变，或者另一个控制单元可以负责此类控制动作。

ress12可以用作图1的车辆10的一部分，或者用作另一个电气系统(诸如固定或移动发电厂、机器人或平台)的一部分。对于车辆应用，诸如飞机、船舶和铁路车辆等非机动车辆可以享有类似益处。为了说明一致性，在下文中将描述在机动车辆背景中作为车辆10的整体部分的ress12的示例性应用，而不将本发明限制于此类实施例。

图1的车辆10被描绘为经历直流(dc)快速充电操作，其中ress12经由位于车辆10的车身80的可访问部分中的充电端口100c电连接到车外dc快速充电站30。充电端口100c连接到设置在一定长度的充电电缆30c的一端的dc充电连接器(未示出)。此类连接器可以被体现为saej1772、chademo充电连接器或另一种合适的区域或国家标准充电插头或连接器。然而，本教导独立于最终在涉及dc快速充电站30的dc快速充电操作中采用的充电标准，因此上述示例仅仅是对本教导的说明。

图1的示例性车辆10分别包括前驱动轮14f和后驱动轮14r，它们分别围绕相应的前驱动轴11f和后驱动轴11r旋转。车辆10可以不同地体现为具有ress12(例如，多电池锂离子、锌-空气、镍-金属氢化物或铅酸类型)的插电式电动车辆，所述ress可以经由来自车外dc快速充电站30的dc快速充电电压(vfc)选择性地再充电。当车辆10正操作时，控制器50经由开关控制信号(箭头ccs)将ress12从串联操作模式转变到并联操作模式(反之亦然)来执行ress12的开关控制。

参考图2，车辆10包括具有ress12的电气化动力传动系统24、功率逆变器模块(pim)16、电机(me)18和变速器(t)20。如本领域普通技术人员所明白的，电气化动力传动系统24包括dc电压总线11和ac电压总线111(vac)，其中pim16可操作用于根据需要例如响应于如本领域普通技术人员所明白的脉冲宽度调制信号而将dc电压反相为ac电压，反之亦然。为此，pim16内部的三组上部和下部开关(未示出)(例如，igbt或mosfet)具有二进制通/断开关状态，所述开关状态被实时控制以从pim16生成所需的输出电压。

附加部件可以连接到dc电压总线11，诸如辅助电源模块(apm)25。低压/辅助电池(baux)26可以经由另一个dc电压总线13连接到apm25，在可能的实施例中，dc电压总线13具有12伏至15伏的电位。ac电压总线111连接到电机18的单个相绕组，图3描绘了电机18的三相实施例。通电的电机18将马达扭矩(箭头tm)输送到变速器20的输入构件19。输出扭矩(箭头to)最终被传递到变速器20的输出构件21，并且最终经由一个或多个驱动轴22传递到驱动轮14，例如图1中所示的前驱动轮14f和/或后驱动轮14r。

关于双电池组ress12的开关操作，控制器50使用处理器(p)和存储器(m)执行开关状态控制。经由开关控制信号的传输(箭头ccs)发生开关状态控制。存储器(m)包括有形非暂时性存储器，例如，只读存储器，无论是光学的、磁性的、闪存的还是其他的。控制器50还包括应用足够量的随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器等，以及高速时钟、模数转换和数模转换电路，以及输入/输出电路和装置，以及适当的信号调节和缓冲电路。

控制器50被编程为执行体现自平衡开关控制方法的指令100，其中控制器50接收指示电气化动力传动系统24的驾驶员请求的或自主请求的操作模式的输入信号(箭头cci)。作为响应，控制器50将开关控制信号(箭头ccs)输出到ress12的开关电路120。在充电期间可以确定输入信号(箭头cci)作为在车辆10连接到图1的dc快速充电站30时(诸如当dc快速充电站30将其最大充电电压传送到控制器50时以及在ress12的有效充电事件期间或在车辆10的正在进行的行驶操作期间)控制器50与所述充电站30之间的持续通信的一部分。

在图2的典型实施例中，开关电路120包括相应的第一开关s1、第二开关s2和第三开关s3。虽然为了说明简单而描绘为三个高压机械开关、螺线管驱动的接触器或继电器，但是开关s1、s2和s3可以替代地被体现为固态/半导体开关。在ress12内，电池组12a和12b分别具有第一电池组电压v1和第二电池组电压v2。在ress12的高压串联充电(例如其中ress12连接到图1的dc快速充电站30的600伏或更高的充电过程)期间，控制器50例如经由车载测量和/或计算来确定相应的第一电池组电压v1和第二电池组电压v2，如本领域普通技术人员所明白的。当第一电池组电压v1超过第二电池组电压v2达校准量时，控制器50可以进行自平衡。可选的电感器33(诸如在示例性800伏实施例中的20μh电感线圈或绕组)可以用于在从串联操作模式切换到并联操作模式时防止过电流状况和电压振荡。

简要地参考图2a，电池组12a(和电池组12b，为简单起见而省略)具有相应一串的电池单元35，其中电池单元35也被标记为c1、c2、c3、...、cn。这串中的电池单元35的数量(n)是应用所特有的。例如，在示例性实施例中可以使用96个这样的电池单元35。每个电池单元35的相应电池电压可以是约4.0伏至4.5伏。每个电池单元35继而具有相应的电池单元平衡电路40k，其包括单元平衡开关40和旁路电阻器43。因此，通过闭合相应的一个电池单元平衡开关40，可以通过控制器50的操作来使给定的电池单元35选择性地旁通。这使得能够从具有较高电池组电压的电池组12a或12b中汲取过量的能量，此类能量在旁路电阻器43中作为热量消散。如本领域普通技术人员所明白的，控制器50可以使用依据用于电池单元电压测量的比较器电路(未示出)，其中每个电池单元35在ress12的持续控制期间向控制器50报告其相应的电池单元电压。因此，当前的自平衡操作用作从所示的串联模式(即，开关s3闭合/导通并且开关s1和s2断开/不导通)转变到并联操作模式(开关s3断开并且开关s1和s2闭合)的前兆。

图3描绘了ress12的替换实施例包括另一个开关电路220，其中在从串联操作模式切换到并联模式之前进行自动电池单元平衡。当电池组12a和12b的相应充电状态彼此相差预定量(例如，大于5％)时，可以使用此类实施例。在不同的实施例中，可以作为图1的车辆10或dc快速充电站30的一部分的开关控制块52与比例积分微分(pid)逻辑块55结合使用。为了清楚起见而与控制器50分开示出但是可能被实施为其编程控制逻辑的pid逻辑块55以测量的充电状态(soc_mea)和所需的充电状态(soc_des)的形式接收控制输入，其中每个控制输入变量的标识对于控制器50是容易获得的并且在下面参考图4进行描述。

测量的充电状态(soc_meas)与所需的充电状态(soc_des)之间的差异在操作节点n1处确定并且馈送到pid逻辑块55。此后，pid逻辑块55生成pwm电压信号，并将pwm电压信号传输到开关控制块52。在开关控制块52内，半导体开关41(例如，如所示的mosfet、igbt或其他合适的基于半导体的/固态开关)与图2中所示的dc电压总线11的正(+)总线轨和负(-)总线轨两端的电路元件(ke)42串联放置。当从pid逻辑块55输出时接收pwm信号选择性地将半导体开关41转换到接通/导通状态。以此方式，来自电池组12a或12b的能量可以根据需要卸载到电路元件42或从电路元件中吸出。因此，半导体开关41响应于来自控制器50的pwm电压信号，使得当半导体开关41处于接通/导通状态时，能量被传递到电路元件42和/或从电路元件传递以平衡充电状态或电池组电压。

分别如图3a、3b和3c中所示，图3中描绘的电路元件(ke)42可以替代地被体现为超级电容器142、车辆10中的部件的电阻性负载242，或图1的dc快速充电站30(被示意性地表示为图3c中的电池342)。当图3的电路元件42被体现为图3a中所示的超级电容器142时，图3的控制器50可以使用超级电容器142来对两个电池组12a或12b中的较弱者进行充电/对较强者进行放电，其中在不同实施例中，术语“较弱”和“较强”是指较低或较高的充电状态或电池组电压。图3b的实施例使得电池组12a和12b中的较强者的多余能量能够被放电到电阻性负载242，而实施例图3c使得两个电池组12a和12b中的较弱者能够使用电池342进行充电。

参考图4，结合图3的示例性电路拓扑，上面提到的指令100体现了示例性自平衡开关控制方法，因此为了清楚起见，所述方法在下文中称为方法100。方法100的示例性实施例开始于框b102。控制器50经由开关控制信号(箭头ccs)的传输而断开开关s1、s2和s3。例如，二进制值0可以用于断开开关，如图4中的“s1、s2、s3＝0”所表示。当开关s1，s2和s3处于断开状态时，方法100前进到框b104。

在框b104处，控制器50确定电池组12a的电池组电压(v1)是否小于电池组12b的电池组电压(v2)。同时，控制器50确定电路元件42(在该示例中为图3a的超级电容器142)是否具有超过电池组12a的电池组电压(v1)的电容器电压(vcap)。当检测到该组合条件时，方法100前进到框b106，并且替代地前进到b109。

框b106包括经由将控制信号(箭头ccs)传输到开关s1(诸如通过传输二进制值1(“s1＝1”))来闭合开关s1。在框b106处，开关s2和s3保持断开。然后，方法100前进到框b108。

在确定电池组12b比电池组12a更强之后到达框b108，并且将多余的能量存储在超级电容器142中。框b108包括确定电池组12a的充电状态(soc)，即，soc_meas＝soc1，其中soc1是电池组12a的充电状态。在这种情况下，所需的soc是电池组12b的soc，使得soc_des＝soc2，其中soc2是电池组12b的充电状态。然后，方法100进行到框b110。

框b109包括经由控制器50确定电池组12a的电池组电压(v1)是否超过电池组12b的电池组电压(v2)。同时，控制器50确定图3的电路元件42是否具有小于电池组12b的电池组电压(v2)的电容器电压(vcap)。当检测到该组合条件时，方法100前进到框b111，并且替代地前进到b112。

在框b110处，控制器50接下来经由图3的pid逻辑块55实施比例-积分-微分(pid)控制以使用超级电容器142(图3a)中的多余存储能量对电池组12a进行充电。框b110继续，直到soc不平衡在校准阈值内，即：

|soc1-soc2|＜cal。

方法100完成(*)。

框b111包括经由控制信号(箭头ccs)传输到开关s1来闭合开关s1，其中再次在该示例中二进制1值用于闭合开关s1。开关s2和s3保持断开。然后，方法100进行到框b113。

框b112包括确定当前soc不平衡是否小于校准阈值(cal)，即：

|soc1-soc2|＜cal。

如果是，则方法100完成(*)。在当前soc不平衡超过校准后阈值(cal)时，方法100重复框b104。

在确定电池组12a比电池组12b更强之后，由控制器50执行框b113，并且可以将多余的能量存储在图3a的超级电容器142中。框b113包括确定电池组12a的soc，即，soc_meas＝soc1。在这种情况下，所需的soc是电池组12a的soc，即，soc_des＝soc2。然后，方法100进行到框b115。

在框b115处，控制器50经由图3的pid逻辑块55实施pid控制以将能量从电池组12a放电到超级电容器142(图3a)。框b115继续，直到soc不平衡在校准后(cal)阈值内，或如上所述，直到：

|soc1-soc2|＜cal。

方法100然后完成(*)。

图3中所示的在开关s3保持断开的同时在从串联模式切换到并联模式之前进行电荷平衡操作的电路拓扑的替代实施方案用电阻性负载242(图3b)或dc快速充电站30(图3c)替换图3a的超级电容器142。因此，如果dc快速充电站30提供800伏和400伏充电选项两者，则例如soc不平衡可以促使控制器50使用可用的400伏电荷对较弱的电池组12a或12b充电。

例如，如果电池组12a比电池组12b弱，则控制器50可以闭合开关s1并断开开关s2和s3，使用电池组12b的soc作为所需的soc(即，soc_des＝soc2)，然后使用电池组12a的soc作为pid逻辑块55的另一个控制输入，即，soc_meas＝soc1。如果充电站30在该示例中不提供400伏充电，则控制器50可以通过图3b的电阻性负载242以最少的浪费能量对较强电池组12a或12b放电。

图5描绘了图3中所示的电路拓扑的替代实施例，其中使用了开关电路320。在这里，使用pid逻辑块55和155，其中输入如所示般不同。即，如果电池组12a比电池组12b强，例如，soc1＞soc2，则pid逻辑块55有效。具有类似于节点n1的节点n2的pid逻辑块155存在相反条件(即，soc2＞soc1)时是有效的。

在另一个开关逻辑块152内，半导体开关41和141分别如所示被布置在正(+)总线轨和负(-)总线轨上。电路元件(ke)42用在开关逻辑块152内，其中电路元件42在节点n3处连接到正(+)总线轨和连接到位于电池组12a的负端子与开关s1之间的另一节点n4。开关s1继而连接到节点n4并连接到位于负(-)总线轨上的另一个节点n5。图5的拓扑结构可以用于节省附加的能量，保留使用车辆10的现有电气部件作为电阻性负载242(图3b)或如图3a中的超级电容器142的选项。

参考图6，方法200被示为方法100的替代实施例，特别是可用于图5的双pid电路拓扑的方法。方法200从框b202开始，其中控制器50命令开关s1和s2断开(“s1、s2＝0”)并且开关s3闭合(“s3＝1”)。然后，方法200前进到框b204。

在框b204处，控制器50比较电池模块12a和12b的充电状态(即，soc1和soc2)。当soc1＞soc2时，方法200前进到框b206，并且替代地前进到框b209。

在确定电池组12a的soc超过电池组12b的soc之后到达框b206。框b206包括将所需的soc设定为较强电池组12b的soc，即，在该示例中，soc_des＝soc2。因此，测量的soc是电池后部12a的soc，即，soc_meas＝soc1。然后，方法200前进到框b208。

在框b208处，控制器50接下来经由图5的pid逻辑块55实施pid控制以便将能量从电池组12a放电到电路部件42。框b208继续，直到soc不平衡在上述校准后阈值内：

|soc1-soc2|＜cal。

方法200然后完成(*)。

框b209包括确定电池组12b的充电状态是否超过电池组12a的充电状态达校准(cal)量，即：

|soc2＞soc2|＜cal。

如果是，则方法200完成(*)。当电池组12b的充电状态超过电池组12a的充电状态达校准量时，方法200前进到框b211。

在框b211处，控制器50将所需的soc设定为较弱电池组12b的soc，即，soc_des＝socl。因此，测量的soc是电池后部12b的soc，即，soc_meas＝soc2。然后，方法200前进到框b213。

框b213需要经由图5的pid逻辑块155实施pid控制以将能量从电池组12b放电到电路部件42。框b213继续，直到soc不平衡在上述校准后(cal)阈值内：

|soc1-soc2|＜cal。

方法200完成(*)。

因此，方法100和200可以用于提供自平衡作为图1和2中所示类型的双电池组ress12中的串并联模式切换操作的前奏。如所明白的，方法100和200实现自平衡过程，所述自平衡过程包括经由控制器检测如上所述的从串联模式到并联模式的所请求的模式转变，其中控制器50此后确定第一和第二电池组的充电状态或电池组电压相对于彼此是否存在不平衡。响应于存在阈值不平衡，控制器50可以使用图2a中所示的电池单元平衡电路的断开/闭合状态控制来自动平衡充电状态或电池组电压，在执行所请求的模式转变之前这样做。

两个相同的高压电池组(即，12a和12b)可以串联或并联连接以选择性地实现800伏串联和400伏并联充电或放电模式，或者在不同电压水平下以串联/并联模式连接，其中并联模式以串联模式的一半电压容量进行。拓扑结构使得当从高压串联模式转变到较低电压并联模式时发生“电压降挡”，以避免在充电和放电期间电池组12a和12b之间的频繁切换。因此，控制器50可以使用图3和5的开关控制块52作为可控平衡电路，以适当地平衡两个电池组12a和12b。

在可能的方法中，图2的简化实施例可以用于小幅度的不平衡，例如，3％至5％或更少。使用图3a的超级电容器142作为电路元件42的实施例图5的开关控制块152可以用于较大幅度的不平衡，以对两个电池组12a或12b中的较弱者进行充电或对较强者进行放电。使用已经存在于车辆10中并因此不需要附加硬件的图3b的电阻性负载242可以使得更强的电池组12a或12b能够放电，其中多余的能量被倾倒到电阻性负载142。图3c的实施例(dc快速充电站30)仍然可以用于对电池组12a和12b中的较弱者进行充电，因此在图5的实施例中仍然是可行选项。

虽然已详细地描述了一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践随附权利要求中限定的本发明的各种替代设计和实施例。本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所公开实施例进行修改。此外，当前概念明确地包括所述元件和特征的组合和子组合。详述和附图支持并且描述本教导，其中本教导的范围仅仅由权利要求限定。