本公开涉及与机动车辆和具有双充电端口的其它移动平台一起使用的直流快速充电(dcfc)架构和适应性充电方法。用于推进蓄电池电动或混合电动机动车辆的类型的电动动力传动系包括由缠绕定子和磁性转子构造而成的一个或多个旋转电机。定子绕组连接到功率逆变器的交流(ac)侧，其中同一功率逆变器的直流(dc)侧连接到dc电压母线的正轨和负轨。当电机在其能力范围内充当电动牵引马达时，对位于功率逆变器内的单独的半导体开关的接通/切断导通状态的控制产生处于适于充能定子绕组的水平的输出电压。定子绕组的顺序充能产生旋转磁场，所述旋转磁场最终与转子的磁场相互作用，以产生有用的机器旋转和转矩。
背景技术：
dc电压母线电连接到车载电压源。在例如上述蓄电池电动或混合电动车辆的高能移动应用中，电压源通常被实施为高能多单元蓄电池组。通常用于充能此类车辆上的推进功能的蓄电池组的电压能力继续增加，以便满足对扩展电动驾驶范围的需求。蓄电池充电基础设施和相关联的充电方法同样地继续发展。例如，某些新出现的dcfc站能够提供相对高的充电电压，例如，800-1000v或以上，而较旧“遗留”充电站通常能够提供较低充电电压，例如400-500v。因此，移动平台的蓄电池组和相关联的功率电子设备限于特定最大充电电压，所述特定最大充电电压在所遇到的dcfc站处可能可用或可能不可用。
技术实现要素：
在本文中描述双端口充电架构和伴随的充电方法，其共同使得可重新配置的多组蓄电池系统能够在直流快速充电(dcfc)事件期间接收最大充电功率。来自dcfc站的充电功率以相对高或低的电压水平提供到移动平台的一个或两个充电端口。如本文中所使用的，术语“高”和“低”是相对术语。在非限制性示例性实施例中，例如，800-1000v或以上可以视为高电压，而低电压是高电压水平的一半或以下，例如，400-500v。此类电压水平代表当前和新出现的dcfc站的充电电压。然而，更低或更高的充电电压可以涵盖在本公开的范围内，并且因此标称400v和800v充电电压仅是对本教示的说明并且不是限制性的。
在本方法中使用的蓄电池系统具有多个蓄电池组。在蓄电池组可以按并联（p-连接）配置或串联（s-连接）配置连接在一起的意义上来说，所述蓄电池系统是可重新配置的。当串联连接时，所述蓄电池组可以接收上述高充电电压。此蓄电池系统的简化变型包括两个蓄电池组。因此，在此实施例中，充电电压是低充电电压的大小的两倍。如将了解的，可以使用额外的蓄电池组，并且因此s-连接配置可以大于低充电电压的两倍。所公开的蓄电池系统还能够独立地给移动平台上的多个驱动系统（例如，前轮驱动系统和后轮驱动系统）供能，并且还根据dcfc站的配置使用低充电电压或高充电电压中的任一者迅速地充电。
在示例性实施例中，所述移动平台包括控制器、可重新配置的蓄电池系统、电动动力传动系、以及第一和第二充电端口。所述蓄电池系统包括第一和第二蓄电池组，以及具有相应接通/切断导通状态的第一、第二和第三开关。所述接通/切断导通状态由所述控制器单独地命令，以基于所期望的操作模式按并联连接（p-连接）配置或串联连接（s-连接）配置中的任一者选择性地连接所述第一和第二蓄电池组。所述第一和第二充电端口在所述第一和/或第二蓄电池组经由所述dcfc站再充电的dcfc事件期间各自可经由对应的充电电缆连接到所述dcfc站。所述第一充电端口被配置成从所述dcfc站接收低充电电压或高充电电压。所述第二充电端口被配置成接收小于所述高充电电压的一半的低充电电压。所述控制器被配置成：当所述dcfc站能够向所述第一充电端口供应所述高充电电压时，经由对所述开关的所述相应接通/切断导通状态的控制来选择性地建立所述s-连接配置，并且此后仅经由所述第一充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
所述控制器可以被配置成：当所述dcfc站能够向所述第一充电端口和所述第二充电端口供应所述低充电电压时，经由对所述开关的所述相应接通/切断导通状态的控制来选择性地建立所述s-连接配置，并且此后经由所述第一充电端口和所述第二充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
所述控制器还可以当所述dcfc站无法向所述第一充电端口供应所述高充电电压、并且无法向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，记录诊断错误代码。
在所述控制器的一些所公开的配置中，当所述dcfc站仅能够向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，所述控制器可操作成经由对所述开关的所述相应接通/切断导通状态的控制来建立所述p-连接配置，并且此后使用所述低充电电压经由所述第一充电端口给所述第一和第二蓄电池组顺序地充电。
在所述dcfc事件期间，附加负载可以连接到所述第二充电端口。在所述dcfc事件期间，所述控制器可以经由所述第二充电端口以所述低充电电压给所述附加负载供能，同时经由所述第一充电端口以所述高充电电压给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
可选的第四开关可以设置在所述第二蓄电池组与所述第二充电端口之间。所述控制器可以选择性地控制所述第四开关的所述接通/切断导通状态，以使得所述第二充电端口能够从所述dcfc站接收所述高充电电压。
第一和第二功率逆变器模块可以连接到所述可重新配置的蓄电池系统。第一电机可以连接到所述第一功率逆变器模块并且被配置成给前车轮供能，并且第二电机可以连接到所述第二功率逆变器模块并且被配置成给所述后车轮供能。或者，单个功率逆变器模块可以连接到所述可重新配置的蓄电池系统，其中多个电机各自分别连接到所述单个功率逆变器模块。
还公开了一种用于使用dcfc站给具有第一和第二蓄电池组的电气系统的可重新配置的蓄电池系统充电的方法。所述方法可以包括：经由上述控制器验证来自所述dcfc站的第一和第二充电电缆与所述电气系统的相应第一和第二充电端口的连接。所述第一充电端口被配置成从所述dcfc站接收低充电电压或高充电电压中的任一者，并且所述第二充电端口被配置成接收低于所述高充电电压的一半的低充电电压。
所述方法可以包括通过单独地命令所述可重新配置的蓄电池系统的第一、第二和第三开关的相应接通/切断导通状态经由所述控制器来选择性地建立所述第一和第二蓄电池组的s-连接配置，并且当所述dcfc站向所述第一充电端口供应所述高充电电压时，仅经由所述第一充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
本文中还公开一种机动车辆。此机动车辆的示例性实施例包括控制器、连接到车身的车轮、连接到所述车轮的旋转电机、以及连接到上述蓄电池系统的功率逆变器模块。
以上发明内容并不旨在表示本公开的每一个实施例或方面。而是，前述发明内容例示本文中阐述的某些新颖方面和特征。当结合附图和所附权利要求书考虑时，根据用于执行本公开的代表性实施例和模式的以下具体实施方式，将容易地显而易见到本公开的上述和其它特征和优点。
本发明还包括如下技术方案。
技术方案1.一种与直流快速充电(dcfc)站一起使用的系统，所述系统包括：
控制器；
可重新配置的蓄电池系统，所述可重新配置的蓄电池系统包括：
第一和第二蓄电池组；
具有相应的接通/切断导通状态的第一、第二和第三开关，所述接通/切断导通状态由所述控制器单独地命令，以便基于所期望的操作模式按并联连接（p-连接）配置或串联连接（s-连接）配置中的任一者选择性地连接所述第一和第二蓄电池组；
电动动力传动系，所述电动动力传动系具有经由所述可重新配置的蓄电池系统供能的一个或多个电机；以及
第一和第二充电端口，在所述可重新配置的蓄电池系统的所述第一和/或第二蓄电池组经由所述dcfc站再充电的dcfc事件期间，每一充电端口能够经由对应的充电电缆连接到所述dcfc站，其中，所述第一充电端口被配置成从所述dcfc站接收低充电电压或高充电电压，并且所述第二充电端口被配置成接收低于所述高充电电压的一半的低充电电压；
其中，所述控制器被配置成：当所述dcfc站能够向所述第一充电端口供应所述高充电电压时，经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制而选择性地建立所述s-连接配置，并且此后仅经由所述第一充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
技术方案2.根据技术方案1所述的系统，其中，当所述dcfc站能够向所述第一充电端口和所述第二充电端口供应所述低充电电压时，所述控制器被配置成经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制而选择性地建立所述s-连接配置，并且此后经由所述第一充电端口和所述第二充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
技术方案3.根据技术方案1所述的系统，其中，当所述dcfc站无法向所述第一充电端口供应所述高充电电压、并且无法向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，所述控制器被配置成记录诊断错误代码。
技术方案4.根据技术方案1所述的系统，其中，当所述dcfc站仅能够向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，所述控制器被配置成经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制而建立所述p-连接配置，并且此后使用所述低充电电压经由所述第一充电端口给所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组顺序地充电。
技术方案5.根据技术方案1所述的系统，其进一步包括在所述dcfc事件期间连接到所述第二充电端口的附加负载，其中，在所述dcfc事件期间，所述控制器被配置成经由所述第二充电端口以所述低充电电压给所述附加负载供能，同时经由所述第一充电端口以所述高充电电压给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
技术方案6.根据技术方案1所述的系统，其进一步包括设置在所述第二蓄电池组与所述第二充电端口之间的第四开关，其中，所述控制器被配置成选择性地控制所述第四开关的所述接通/切断导通状态，以使得所述第二充电端口能够从所述dcfc站接收所述高充电电压。
技术方案7.根据技术方案1所述的系统，其进一步包括：
车身；以及
连接到所述车身的车轮，其中，所述车轮与路面滚动接触。
技术方案8.根据技术方案7所述的系统，其进一步包括连接到所述可重新配置的蓄电池系统的第一和第二功率逆变器模块，其中，所述车轮包括前车轮和后车轮，并且其中，所述一个或多个电机包括：连接到所述第一功率逆变器模块并且被配置成给所述前车轮供能的第一电机，以及连接到所述第二功率逆变器模块并且被配置成给所述后车轮供能的第二电机。
技术方案9.根据技术方案7所述的系统，其进一步包括连接到所述可重新配置的蓄电池系统的单个功率逆变器模块，其中，所述车轮包括前车轮和后车轮，并且其中，所述一个或多个电机包括各自连接到所述单个功率逆变器模块的多个电机。
技术方案10.一种使用直流快速充电(dcfc)站给具有第一蓄电池组和第二蓄电池组的电气系统的可重新配置的蓄电池系统充电的方法，所述方法包括：
经由控制器验证来自所述dcfc站的第一和第二充电电缆与所述电气系统的相应的第一和第二充电端口的连接，其中，所述第一充电端口被配置成从所述dcfc站接收低充电电压或高充电电压中的任一者，并且所述第二充电端口被配置成接收低于所述高充电电压的一半的低充电电压；
通过单独地命令所述可重新配置的蓄电池系统的第一、第二和第三开关的相应的接通/切断导通状态经由所述控制器来选择性地建立所述第一和第二蓄电池组的串联连接（s-连接）配置；以及
当所述dcfc站向所述第一充电端口供应所述高充电电压时，仅经由所述第一充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
技术方案11.根据技术方案10所述的方法，其进一步包括：
当所述dcfc站能够向所述第一充电端口和所述第二充电端口供应所述低充电电压时，经由所述控制器、所述第一充电端口和所述第二充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
技术方案12.根据技术方案10所述的方法，其进一步包括：
当所述dcfc站无法向所述第一充电端口供应所述高充电电压、并且也无法向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，经由所述控制器记录诊断错误代码。
技术方案13.根据技术方案10所述的方法，其进一步包括：
当所述dcfc站仅能够向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制来建立所述可重新配置的蓄电池系统的所述第一和第二蓄电池组的并联连接（p-连接）配置；以及
此后，使用所述低充电电压经由所述第一充电端口给所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组顺序地充电。
技术方案14.根据技术方案10所述的方法，其中，所述电气系统包括在所述dcfc事件期间连接到所述第二充电端口的附加负载，所述方法进一步包括：
在所述dcfc事件期间，经由所述第二充电端口以所述低充电电压给所述附加负载供能，同时经由所述第一充电端口以所述高充电电压给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
技术方案15.根据技术方案10所述的方法，其中，所述电气系统包括设置在所述第二蓄电池组与所述第二充电端口之间的第四开关，所述方法进一步包括：
选择性地控制所述第四开关的所述接通/切断导通状态，以使得所述第二充电端口能够从所述dcfc站接收所述高充电电压；以及
使用所述高充电电压经由所述第二端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
技术方案16.根据技术方案10所述的方法，其中，所述电气系统是具有连接到车身的车轮的机动车辆的一部分，所述方法进一步包括：
经由所述可重新配置的蓄电池充能至少一个旋转电机，以借此产生马达转矩；以及
将所述马达转矩传递到所述车轮，以借此推进所述机动车辆。
技术方案17.根据技术方案16所述的方法，其中，所述车轮包括前车轮和后车轮，并且所述至少一个旋转电机包括连接到所述可重新配置的蓄电池系统的第一和第二旋转电机，所述方法进一步包括：
充能所述第一电机以产生第一马达转矩；
充能所述第二电机以产生第二马达转矩；
将所述第一马达转矩传递到所述前车轮；以及
将所述第二马达转矩传递到所述后车轮。
技术方案18.一种机动车辆，其包括：
控制器；
车身；
连接到所述车身的车轮，其中，所述车轮与路面滚动接触；
连接到所述车轮的旋转电机；
功率逆变器模块；
可重新配置的蓄电池系统，所述可重新配置的蓄电池系统连接到所述功率逆变器模块，并且包括：
第一和第二蓄电池组；
具有相应的接通/切断导通状态的第一、第二和第三开关，所述接通/切断导通状态由所述控制器单独地命令，以便基于所期望的操作模式按并联连接（p-连接）配置或串联连接（s-连接）配置中的任一者来选择性地连接所述第一和第二蓄电池组；
电动动力传动系，所述电动动力传动系具有经由所述可重新配置的蓄电池系统供能的一个或多个电机；以及
第一和第二充电端口，在所述可重新配置的蓄电池系统的所述第一和/或第二蓄电池组经由dcfc站再充电的dcfc事件期间，每一充电端口能够经由对应的充电电缆连接到所述dcfc站，其中，所述第一充电端口被配置成从所述dcfc站接收低充电电压或高充电电压，并且所述第二充电端口被配置成接收低于所述高充电电压的一半的低充电电压；
其中，所述控制器被配置成：
当所述dcfc站能够向所述第一充电端口供应所述高充电电压时，经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制而选择性地建立所述s-连接配置，并且此后仅经由所述第一充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电；
当所述dcfc站能够向所述第一充电端口和所述第二充电端口供应所述低充电电压时，经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制而选择性地建立所述s-连接配置，并且此后经由所述第一充电端口和所述第二充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电；并且
当所述dcfc站无法向所述第一充电端口供应所述高充电电压、并且无法向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，记录诊断错误代码。
技术方案19.根据技术方案18所述的机动车辆，其中，当所述dcfc站仅能够向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，所述控制器被配置成经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制来建立所述p-连接配置，并且此后使用所述低充电电压经由所述第一充电端口给所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组顺序地充电。
技术方案20.根据技术方案18所述的机动车辆，其进一步包括在所述dcfc事件期间连接到所述第二充电端口的附加负载，其中，在所述dcfc事件期间，所述控制器被配置成经由所述第二充电端口以所述低充电电压给所述附加负载供能，同时经由所述第一充电端口以所述高充电电压给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
附图说明
图1是经历直流快速充电(dcfc)操作的示例性移动平台的示意性图示，其中所述移动平台配备有双充电端口、电动动力传动系和如本文中所阐述的可重新配置的蓄电池系统。
图2a和图2b是可用作图1的代表性移动平台的一部分的不同蓄电池系统的示意性图示。
图3和图4是可以包括图2a和图2b的蓄电池系统的电动动力传动系的可能实施例的示意性图示。
图5和图6是描绘分别使用图2a和图2b的蓄电池系统的快速充电方法的可能实施例的流程图。
图7是所描绘的蓄电池系统的操作模式和对应开关状态的表。
图8是描绘使用额外的开关作为蓄电池系统的一部分的替代性充电方法的示例性实施例的另一流程图。
本公开容易有修改和替代形式，其中代表性实施例以示例方式示出在附图中并且在下文详细描述。本公开的发明性方面并不限于所公开的特定形式。相反，本公开旨在涵盖落入如由所附权利要求书限定的本公开的范围内的修改、等效方案、组合和替代方案。
具体实施方式
参考附图，其中在数个图中，相似的附图标记指代相同或相似的部件，具有电动动力传动系20的移动平台10按示例性机动车辆的形式示意性地描绘在图1中。在所示出的实施例中，移动平台10是客车，其具有与路面12滚动接触的相应前车轮14f和后车轮14r。然而，所描述的解决方案还可以用于各种各样的可再充电的电气系统中，例如但不限于动力装置、机器人、输送机和传送平台。当电动动力传动系20用于车辆应用中时，本教示可以容易地扩展到各种类型的机动车辆、飞机、船舶以及火车、有轨电车、地铁或其它类型的轨道车辆。为了说明的一致性，将在下文中在机动车辆的上下文中描述图1的移动平台10、但不限于本教示。
描绘图1的移动平台10经历直流快速充电(dcfc)操作，其中电动动力传动系20的可重新配置的蓄电池系统22（参见图2a和图2b）经由车外dcfc站30（箭头a）或130（箭头b）电气充电。此连接经由一段高压充电电缆32在dcfc站30或130与移动平台10的双充电端口11（即，相应的第一和第二充电端口p1和p2）之间进行。如本领域普通技术人员将了解的，形成充电电缆32的端部连接的充电插头34a和34b可以被配置为saej1772或其它合适的国家特有或应用特有的充电耦合器或插头，并且与双充电端口11中的相应一者接合。
双充电端口11中的指定一者可以被配置为能够从dcfc站30或130接收高充电电压(vh)或低充电电压(vl)中的任一者的主/主要充电端口。在某些所公开的实施例中，双充电端口11中的另一者可以被配置为仅能够接收低充电电压(vl)的辅助端口。在dcfc站30的可能双-电压实施例中，例如，充电插头34a可以输出低充电电压vl或高充电电压vh中的任一者，其中此双-电压能力在图1中由缩写“vl/vh”指示。在所示出的实施例中，充电插头34b可以输出低充电电压(vl)。
dcfc事件从充电插头34a和34b到相应的第一和第二充电端口p1和p2的连接开始，并且随后通过车载控制器(c)50（参见图3）检测和验证此连接。可替代地，dcfc站130可以包括能够输出高充电电压vh的dcfc站30a以及能够输出低充电电压vl的dcfc站30b。
参考图2a和图2b，蓄电池系统22可以用作图1的上述电动动力传动系20的组成部分。蓄电池系统22的简化实施例包括相应的第一和第二蓄电池组24a和24b，即，bat-1和bat-2。蓄电池组24a和24b可以各自被实施为由锂离子、锌-空气、镍-金属氢化物或另一适合应用的蓄电池化学物质构造而成的多单元高能能量存储设备。蓄电池组24a和24b的内部和外部硬件配置可以随预期应用而变化。虽然为了说明简单起见而省略了此硬件，但是代表性配置可以将箔袋式蓄电池单元的堆叠布置在刚性蓄电池壳体内，其中单独的单元经由导电汇流条连接在一起。经由安装到此蓄电池壳体的单元感测电路读取单元电压、温度和其它控制值，其中所述控制值被中继到蓄电池控制器以用于控制进出蓄电池系统22的功率流。
图2a和图2b中示意性地所示的第一和第二蓄电池组24a和24b分别经由一组开关25连接到第一和第二充电端口p1和p2。开关25包括至少第一、第二和第三开关s1、s2和s3。在一些实施例中包括可选的第四开关s4，以使得能够使用第一或第二充电端口p1或p2作为能够接收高充电电压(vh)的上述主或主要充电端口。为简单起见，示出为简化的接通/切断二进制开关的开关25可以不同地实施为机械开关或固态半导体开关，例如，igbt或mosfets。此类开关25对接通/切断状态控制信号（图3的箭头cci）做出响应，并且因此基于脉冲宽度调制或由图3的控制器50或单独的控制单元做出的其它合适开关控制命令而根据需要断开（不导通）或闭合（导通）。
在图2a和图2b的所示出的实施例中，第一充电端口p1电连接到第一蓄电池组24a的正极端子(﹢)。第二充电端口p2按类似方式连接到第二蓄电池组24b的正极端子。第一开关s1与相应的第一和第二充电端口p1和p2选择性地互连。蓄电池组24a和24b的负极端子(﹣)经由第二开关s2连接，其中第一蓄电池组24b的负极端子经由第三开关s3连接到第二蓄电池组24b的正极端子。经由图8中阐述的方法300控制的可选的第四开关s4将第二蓄电池组24b的正极端子连接到第二充电端口p2，以使得能够使用充电端口p1或p2中的任一者作为主/高压端口。
图2a的代表性电路拓扑结构允许高压快速充电经由第一充电端口p1发生。当相应的第一和第二开关s1和s2断开、并且第三开关s3闭合时，实现此充电。可替代地，第一和第二充电端口p1和p2可以如上所述接收低充电电压(vl)。对于双端口/低压充电，命令第一和第三开关s1和s3断开，并且命令第二开关s2闭合。同样地，经由第一充电端口p1实现单端口充电，以便最初给第一蓄电池组24a充电，这可以通过断开第一和第三开关s1和s3并且闭合第二开关s2来实施。此后，可以通过断开第二和第三开关s2和s3并且闭合第一开关s1来给第二蓄电池组24b充电。这些和其它开关状态也概述在图7中。作为单端口充电的替代方案，蓄电池组24a和24b两者都可以按p-连接配置同时充电，其中开关s1和s2闭合，并且开关s3断开。
可替代地，在使用第一充电端口p1来给多组蓄电池系统22充电的dcfc事件期间，可以使用图2b的电路拓扑结构来将可选的附加负载(acc)26连接到第二充电端口p2。即，使用图1的双充电端口11，根据当前充电模式，可以使用第一充电端口p1来给蓄电池组24a和/或24b中的一者或两者充电，而使用第二充电端口p2来以低充电电压vl的水平直接向所连接的附加负载26供应功率。此负载可以不同地实施为空气调节压缩机、加热器、泵或图1的移动平台10的操作者可能希望与相应的第一或第二蓄电池组24a或24b的正在进行的充电同时操作的另一附加件。在蓄电池组24a和24b因潜在锂镀覆暴露或蓄电池老化而无法充电的极端寒冷或炎热天气条件下，acc26可以直接从dcfc站30或130取得功率以加热或冷却蓄电池组和车厢。在蓄电池温度通过预加热或冷却达到所期望的充电温度之后，使用第一充电端口p1来给蓄电池组24a和/或24b充电。
参考图3和图4，图2a和图2b的蓄电池系统22可以用作例如机动车辆或另一移动平台10的电动动力传动系20的组成部分。经由控制器50的经编程操作来提供进出蓄电池系统22的功率流。在电动动力传动系20的简化实施例中，蓄电池系统22可以设置在单独的第一牵引功率逆变器模块27-1与第二牵引功率逆变器模块27-2之间，所述牵引功率逆变器模块连接到正负母线轨31 和31-。为清楚起见，牵引功率逆变器模块27-1和27-2分别标记为tpim-1和tpim-2。相应的链路电容器c1和c2以及电阻器r1和r2与tpim27-1和27-2并联连接。
tpim27-1和27-2中的每一者以交流电压(vac)充能相应的旋转电机28-1和28-2，其中电机28-1和28-2分别标记为m1和m2。然后，将来自电机28-1和28-2的马达转矩（箭头tm）引导到所连接的负载，例如，变速器（未示出）和/或图1的车轮14f和14r。图3的架构还可以通过使得具有不同配置、电压能力和/或蓄电池化学性质的蓄电池组24a和24b能够用于不同驱动系统中来提供增加的灵活性。例如，蓄电池组24b可以经由电机28-2给车轮14r供能，而蓄电池组24a可以经由电机28-1独立地给车轮14f供能。
作为图3和图4中所示的电动动力传动系20的一部分，控制器50配备有处理器(p)和存储器(m)，其中存储器(m)包括适合应用数量的有形非暂时性存储器，例如，只读存储器，无论其是光学的、磁性的、闪速的或其它。控制器50还包括应用足够数量的随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器等等，以及高速时钟、模数和数模电路系统以及输入/输出电路系统和设备，以及适当信号调节和缓冲电路系统。
控制器50被编程为执行实施如下文阐述的方法100、200和300的指令，其中控制器50控制图2a和图2b的各种开关25的接通/切断状态以作为此类方法的一部分。为此目的，控制器50被配置成接收指示第一和/或第二蓄电池组24a和/或24b的驱动请求的或自主请求的操作模式的输入信号（箭头cci），并且响应于此请求模式，将控制信号（箭头cco）输出到多组蓄电池系统22，并且由此建立开关25的开关状态的特定组合。
如本领域普通技术人员将了解的，可以在控制器50与图1的dcfc站30或130之间的正在进行的有线和/或无线通信期间、在dcfc事件期间确定所述输入信号中的一些（箭头cci）。此通信通常在移动平台10连接到dcfc站30或130时（例如当dcfc站30或130将其最大充电电压通信到控制器50时，并且当控制器50向dcfc站30或130提供关于当前充电状态、电压能力、化学物质的信息和其它蓄电池信息时）发生。
在驱动/推进模式中，操作者请求的或自主确定的推进请求可以同样地致使控制器50选择性地建立相应的第一和第二蓄电池组24a和24b的并联连接（p-连接）配置。在某些dcfc事件期间，控制器50可以选择性地将第一和第二蓄电池组24a和24b重新配置为串联连接（s-连接）配置，以利用可用的高充电电压vh。根据电动动力传动系20的特定配置，移动平台10在s-连接配置中以高充电电压vh的推进可以是可能的操作模式。
图4的电动动力传动系20a描绘图3中所示的电动动力传动系20的替代性配置，其中使用单个逆变器（例如tpim27-1）来给共享相同电压母线的多个电机28-1,…,28-n,…,28-m(m1,…,m2,…m3)供能。在相应的第一和第二开关s1和s2断开、并且第三开关s3闭合的情况下，此实施例可以使tpim27-1以较高电压水平vh运行。对于在p-连接配置中发生的以低充电电压vl的操作，命令相应的第一和第二开关s1和s2闭合，并且命令第三开关s3断开。可以使用各种电机28-1,…28-n,…28-m来给不同负载（例如图1的示例性移动平台10的单独的前车轮14f或后车轮14r或者移动平台10上的其它设备）供能。
参考图5，可以根据方法100经由控制器50来控制上文参考图2a-图4所述的蓄电池系统22。与下文所述方法200和300一样，方法100可以实施为记录在控制器50的存储器(m)中并且由处理器(p)执行的计算机-可执行指令。对应逻辑表示出在图7中，其描绘开关25的接通/切断开关状态以及所产生的操作模式。
在从块b102开始的方法100的示例性实施例中，控制器50验证来自dcfc站30或130的充电插头34a和34b（参见图1）与相应的第一和第二充电端口p1和p2的连接。此后，控制器50在此连接时验证第一和第二充电端口p1和p2的状态或充电能力(p1,p2stat)。如本领域普通技术人员将容易了解的，块b102中的验证可以经由控制器50与图1的dcfc站30或130之间的电子握手以及充电需求和能力信息的后续交换自动发生。用于后续信息交换的实际物理连接和通信协议取决于所采用的相关充电标准。块b102的结果被控制器50视为可以由dcfc充电站30或130供应到第一和第二充电端口p1和p2的最大充电电压。方法100前进到块b104。
在块b104，控制器50接下来确定第一充电端口p1是否被配置成接收高充电电压vh，即，dcfc站是否能够向第一充电端口p1供应高充电电压vh(是否p1=vh)。当第一充电端口p1被连接成接收高充电电压vh时，方法100前进到块b106；否则方法100前进到块b107。
当在dcfc事件期间未同时给附加负载26（图2b）供能时使用的方法100的块b106可能需要经由控制器50暂时停用第二充电端口p2(p2=deact)。即，在第一充电端口p1被配置和连接成接收高充电电压vh的情况下，在即将来临的dcfc事件期间不需要第二充电端口p2。第二充电端口p2的停用可以包括例如通过如下内容来防止电功率流向第二充电端口p2：指示dcfc站30或130第二充电端口p2不可用于充电和/或拔去插头或以其它方式使第二充电端口p2与dcfc站30或130断开连接等等。此后，方法100前进到块b108。
类似于块b106，块b107包括确定第一充电端口p1是否替代地被配置和连接成从图1的dcfc站30或130接收低充电电压vl(是否p1=vl)。当是这种情况时，方法100前进到块b109；否则在第一充电端口p1未被配置成接收低充电电压vl的情况下，方法100以块b113继续。
在块b108，控制器50建立蓄电池系统22的s-连接配置。例如，控制器50可以命令相应的第一和第二开关s1和s2断开，并且第三开关s3闭合(s1,s2=o,s3=x)，其中“o”和“x”指示相应断开和闭合状态。然后，方法100前进到块b110。
在块b109，控制器50确定第二充电端口p2是否被配置和连接成接收低充电电压vl(是否p2=vl)。如果是这样，则方法100前进到块b111；否则在第二充电端口p2未被配置成接收低充电电压vl的情况下，方法100以块b115继续。
在块b110，控制器50以高充电电压vh开始dcfc事件，其中到达蓄电池系统22的功率流通过第一充电端口p1发生。然后，方法100完成，以块b102重新开始。
在块b111，控制器50经由第一和第二充电端口p1和p2以低充电电压vl开启蓄电池系统22的双端口快速充电(p-vl-ch)。为了这样做，控制器50命令相应的第一和第三开关s1和s3断开、并且第二开关s2闭合，其中此状态也描绘在图7中。
当第一充电端口p1未被配置成接收高充电电压vh或低充电电压vl时，从块b107到达块b113。由于这并不通常发生，因此此结果可以由控制器50视为错误状态(e)。块b113可以包括响应于所述错误状态中断到达蓄电池系统22的功率流，并且从dcfc站30或130拔去插头。块b113还可以包括将指示所述错误状态的诊断错误代码记录在控制器50的存储器(m)中。方法100完成，此后在采取必要校正动作解决或清除异常之后以块b102重新开始。
在块b115，控制器50断开相应的第一和第三开关s1和s3并且闭合第二开关s2(s1,s3=o,s2=x)。一旦建立所指示的开关状态，控制器50便开始第一蓄电池组24a的充电(vl-bat-1)。一旦第一蓄电池组24a已经充满电，方法100便前进到块b117。
块b117类似于块b115，并且包括给第二蓄电池组24b充电(vl-bat-2)。在给第二蓄电池组24b充电之前，控制器50命令第一开关s1闭合，并且命令相应的第二和第三开关s2和s3断开(s1=x,s2,s3=o)。因此，方法100的块b115和b117共同需要给第一和第二蓄电池组24a和24b顺序地充电，即，首先给第一蓄电池组24a充电，随后给第二蓄电池组24b充电。然后，方法100完成，以块b102重新开始。
参考图6，只要图2b的可选附加负载26与dcfc事件同时被供能，便可以使用方法200来作为图5的方法100的替代性方法。除块b211以外，方法200的各种逻辑块类似于方法100的相应块，并且因此为简单起见而在下文进行概述。
在块b202，图3的控制器50首先验证图1中所示的移动平台10的第一和第二充电端口p1和p2的状态。作为块b202的一部分，控制器50可以确定图1的移动平台10的人类或自主操作者是否已经请求图2b的附加负载26的同时供能。控制器50前进到块b204，在块b204，控制器50确定第一充电端口p1是否被配置和连接成从dcfc站30或130接收高充电电压vh(是否p1=vh)。如果是这样，则方法200前进到块b209。只要第一充电端口p1未被配置和连接成接收高充电电压vh，方法200便替代地前进到块b205。
块b205需要再一次经由图3的控制器50的操作来确定第一充电端口p1是否被配置和连接成从图1的dcfc站30或130接收低充电电压vl(是否p1=vl)。当第一充电端口p1如此配置时，方法200前进到块b206；并且只要第一充电端口p1未被配置成接收低充电电压vl，方法200便按替代方案前进到块b213。
在块b206，控制器50断开相应的第一和第三开关s1和s3，并且闭合第二开关s2。此后，控制器50经由第一充电端口p1开启蓄电池系统22的快速充电(p1-vl-ch)。在此特定实施例中，充电可以在低充电电压vl下发生。
块b209需要经由控制器50确定第二充电端口p2是否被配置和连接成接收低充电电压vl。当第一和第二充电端口p1和p2两者都被配置成从dcfc站30或130接收低充电电压vl时，方法200前进到块b210；并且当第二充电端口p2未被配置成接收低充电电压vl时，方法200按替代方案前进到块b213。
控制器50同时执行块b210和b212。在块b210中，控制器50断开相应的第一和第二开关s1和s2，并且闭合第三开关s3。方法200前进到块b211，以便以高充电电压vh进行蓄电池系统22的串联/s-连接充电，其中此充电模式在图6和图7中缩写为“vh-ch”。
在此特定实施例中，从块b209到达块b212，并且需要以低充电电压vl的水平直接给图2b的附加负载(acc)26供能，其中这经由第二充电端口p2发生。例如，图1中描绘的移动平台10的操作者可能希望在正在进行的快速充电过程期间运行空气调节压缩机或鼓风机马达以调节移动平台10的乘客舱，其中在此特定实施例中，经由第二充电端口p2充能此附加负载26。
简要参考图7，在表中在模式列(md)下列举六个示例性操作模式，其中针对每一模式描绘图2a和图2b中所示的各种开关25的断开(o)和闭合(x)开关状态。模式1(vh-ch)是在高充电电压vh下发生的串联/s-连接充电模式，其中相应的第一和第二开关s1和s2处于断开状态，并且第三开关s3处于闭合状态。模式2(p-vl-ch)是在低充电电压vl下进行的并联/p-连接充电模式，其中在此特定模式中，相应的第一和第三开关s1和s3断开，并且第二开关s2闭合。模式3和模式4分别对应于第一和第二蓄电池组24a和24b在低充电电压vl下的单独的充电。
图7中还描绘了图1中所示的移动平台10的两种可能的电力推进模式，即，模式5和模式6。模式5(vh-s)是在高充电电压vh下进行的串联/s-连接推进模式。在此模式中，命令相应的第一和第二开关s1和s2断开，并且命令第三开关s3闭合。模式6(vl-p)是在低充电电压vl下进行的并联/p-连接推进模式，即，其中第一和第二蓄电池组24a和24b并联连接。在模式6中，开关s1、s2和s3的开关状态与模式5中的对应开关状态相反，即，由控制器50命令第一和第二开关s1和s2闭合，并且命令第三开关s3断开。
如上所述并且如图中2a和图2b中所示，蓄电池系统22可以可选地包括可选的第四开关s4。在使用时，开关s4可以定位在第二充电端口p2与第二蓄电池组24b之间。包含第四开关s4通过允许第一或第二充电端口p1或p2中的任一者从dcfc站30或130接收高充电电压vh（与为此目的依赖于第一充电端口p1相反）来提供增加的控制灵活性。因此，包含第四开关s4在经由图1的dcfc站30或130给蓄电池系统22充电时提供更大量的控制自由度，尽管是以编程复杂性的稍微增加为代价。
图8是方法300的流程图。只要包括可选的第四开关s4，方法300便适于与图2a和图2b的代表性电路拓扑结构一起使用。虽然图8的一些逻辑块类似于图5和图6的对应逻辑块，但是使用第一或第二充电端口p1或p2中的任一者来接收高充电电压vh的灵活性必须使用方法300的额外逻辑流程决策和可能的控制输出。
在此方法300的示例性实施例中，如本领域普通技术人员将了解并且如上文参考方法100所述的，块b302需要例如经由控制器50与dcfc站30或130之间的电子握手来自动地验证相应的第一和第二充电端口p1和p2的状态以及其到达图1的dcfc站30或130的连接。然后，方法300前进到块b304。
块b304包括使用控制器50来确定第一充电端口p1是否被配置和连接成从dcfc站30或130接收高充电电压vh(是否p1=vh)。如果是这种情况，则方法300前进到块b306；否则当第一充电端口p1未被配置成接收高充电电压vh时，方法300继续到块b305。
在块b305，控制器50确定第二充电端口p2是否被配置和连接成从dcfc站30或130接收高充电电压vh(是否p2=vh)。如果是这样，则方法300前进到块b307；否则当第二充电端口p2未被配置成接收高充电电压vh时，方法300继续到块b310。
块b306需要经由控制器50停用第二充电端口p2。即，在第一充电端口p1被配置成接收高充电电压vh的情况下，在后续充电动作中不需要第二充电端口p2。方法300前进到块b308。
在前进到块b309之前，块b307可能需要经由控制器50停用第一充电端口p1(deactp1)。
在块b308，控制器50断开第一、第二和第四开关s1、s2和s4，并且闭合第三开关s3。一旦已经建立所指示的开关状态，控制器50便前进到块b325。
在块b309，控制器50断开相应的第二和第四开关s2和s4，并且闭合第一和第三开关s1和s3。此后，控制器50前进到块b325。
块b310包括确定第一充电端口p1是否被配置成以低充电电压vl从图1的dcfc站30或130接收充电电压(是否p1=vl)。当是这种情况时，方法300前进到块b312；否则方法300以块b311继续。
在前进到块b315之前，块b3111需要经由控制器50停用第一充电端口p1(deactp1)。
块b312包括确定第二充电端口p2是否被配置成从dcfc站30或130接收低充电电压vl(是否p2=vl)。如果是这样，则方法300前进到块b314；否则当第二充电端口p2未被配置和连接成接收低充电电压vl时，方法300继续到块b325。
在块b314，控制器50断开相应的第一和第三开关s1和s3(s1,s3=o)，并且闭合相应的第二和第四开关s2和s4(s2,s4=x)。此后，控制器50前进到块b316。
在块b316，控制器50接下来以串联/p-连接配置开启蓄电池系统22的双-端口快速充电，其在图8中缩写为p-vl-ch。方法300完成，以块b302重新开始。
在块b317，控制器50可以记录对应于第二充电端口p2的错误状态的错误代码(e,p2)，并且然后，可以使第二充电端口p2断开连接(disconp2)。此后，方法300返回到块b302。
块b319需要闭合相应的第一和第二开关s1和s2(s1,s2=x)，并且断开相应的第三和第四开关s3和s4(s3,s4=o)。此后，控制器50以低充电电压vl给第一蓄电池组24a充电，即，vl-bat-1。然后，方法300前进到块b321。
在块b321，控制器50断开相应的第一和第三开关s1和s3(s1,s3=o)，并且闭合相应的第二和第四开关s2和s4(s2,s4–x)。此后，控制器50以低充电电压vl开启第二蓄电池组24b的充电，即，vl-bat-2。然后，方法300完成，以块b302重新开始。
块b325包括拔去插头或使充电端口p2断开连接(disconp2)，并且然后前进到块b327。
块b327需要断开相应的第一和第三开关s1和s3(s1,s3=o)，并且闭合相应的第二和第四开关s2和s4(s2,s4=x)。此后，控制器50以低充电电压vl开启第一蓄电池组24a的充电（即，vl-bat-1），并且然后前进到块b329。
在块b329，控制器50闭合相应的第一和第四开关s1和s4(s1,s4=x)，并且断开相应的第二和第三开关s2和s3(s2,s3=o)。此后，控制器50以低充电电压vl给第二蓄电池组24b充电，即，vl-bat-2。
虽然为清楚起见，上文分别参考图5、图6和图8单独描述方法100、200和300，但是方法100、200和300的集体逻辑可以被实现为单个控制算法或程序的替代性循环。例如，控制器50可以编程有蓄电池系统22中的开关25的数量，包括是否使用可选的第四开关s4。因此，控制器50被配置成确定操作者或自主逻辑是否已经请求图2b的附加负载26在蓄电池系统22的特定充电操作期间保持供能。使用此信息，控制器50然后可以确定待实现的特定控制逻辑子例程。
因此，以上公开提供了用于实现在图1的移动平台10上使用的蓄电池系统22的最大功率充电的柔性双-端口充电架构。充电可以分别使用低和/或高充电电压vl或vh以及使用dcfc站30或130中的任一者来发生。另外，所公开的解决方案为使用单独的第一和第二蓄电池组24a和24b来给独立的驱动系统供能提供了增加的灵活性。通过在移动平台10上使用所描述的第一和第二充电端口p1和p2，可以使用一个充电端口p1或p2来支撑图2b的附加负载26，而另一充电端口p2或p1接收用于给蓄电池系统22的单独的单元再充电的充电电压。鉴于前述公开，本领域普通技术人员将容易了解这些和其它优点。
虽然已经详细描述了一些最佳模式和其它实施例，但是存在用于实践所附权利要求书中限定的本教示的各种替代性设计和实施例。本领域技术人员将认识到，可以在不背离本公开的范围的情况下对所公开的实施例作出修改。此外，本构思明确地包括所描述元件和特征的组合和子组合。具体实施方式和附图是对本教示的支持和描述，其中本教示的范围仅由权利要求书限定。
1.一种与直流快速充电(dcfc)站一起使用的系统，所述系统包括：
控制器；
可重新配置的蓄电池系统，所述可重新配置的蓄电池系统包括：
第一和第二蓄电池组；
具有相应的接通/切断导通状态的第一、第二和第三开关，所述接通/切断导通状态由所述控制器单独地命令，以便基于所期望的操作模式按并联连接（p-连接）配置或串联连接（s-连接）配置中的任一者选择性地连接所述第一和第二蓄电池组；
电动动力传动系，所述电动动力传动系具有经由所述可重新配置的蓄电池系统供能的一个或多个电机；以及
第一和第二充电端口，在所述可重新配置的蓄电池系统的所述第一和/或第二蓄电池组经由所述dcfc站再充电的dcfc事件期间，每一充电端口能够经由对应的充电电缆连接到所述dcfc站，其中，所述第一充电端口被配置成从所述dcfc站接收低充电电压或高充电电压，并且所述第二充电端口被配置成接收低于所述高充电电压的一半的低充电电压；
其中，所述控制器被配置成：当所述dcfc站能够向所述第一充电端口供应所述高充电电压时，经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制而选择性地建立所述s-连接配置，并且此后仅经由所述第一充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述dcfc站能够向所述第一充电端口和所述第二充电端口供应所述低充电电压时，所述控制器被配置成经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制而选择性地建立所述s-连接配置，并且此后经由所述第一充电端口和所述第二充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述dcfc站无法向所述第一充电端口供应所述高充电电压、并且无法向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，所述控制器被配置成记录诊断错误代码。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述dcfc站仅能够向所述第一充电端口供应所述低充电电压时，所述控制器被配置成经由对所述开关的所述相应的接通/切断导通状态的控制而建立所述p-连接配置，并且此后使用所述低充电电压经由所述第一充电端口给所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组顺序地充电。
5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括在所述dcfc事件期间连接到所述第二充电端口的附加负载，其中，在所述dcfc事件期间，所述控制器被配置成经由所述第二充电端口以所述低充电电压给所述附加负载供能，同时经由所述第一充电端口以所述高充电电压给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
6.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括设置在所述第二蓄电池组与所述第二充电端口之间的第四开关，其中，所述控制器被配置成选择性地控制所述第四开关的所述接通/切断导通状态，以使得所述第二充电端口能够从所述dcfc站接收所述高充电电压。
7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：
车身；以及
连接到所述车身的车轮，其中，所述车轮与路面滚动接触。
8.根据权利要求7所述的系统，其进一步包括连接到所述可重新配置的蓄电池系统的第一和第二功率逆变器模块，其中，所述车轮包括前车轮和后车轮，并且其中，所述一个或多个电机包括：连接到所述第一功率逆变器模块并且被配置成给所述前车轮供能的第一电机，以及连接到所述第二功率逆变器模块并且被配置成给所述后车轮供能的第二电机。
9.根据权利要求7所述的系统，其进一步包括连接到所述可重新配置的蓄电池系统的单个功率逆变器模块，其中，所述车轮包括前车轮和后车轮，并且其中，所述一个或多个电机包括各自连接到所述单个功率逆变器模块的多个电机。
10.一种使用直流快速充电(dcfc)站给具有第一蓄电池组和第二蓄电池组的电气系统的可重新配置的蓄电池系统充电的方法，所述方法包括：
经由控制器验证来自所述dcfc站的第一和第二充电电缆与所述电气系统的相应的第一和第二充电端口的连接，其中，所述第一充电端口被配置成从所述dcfc站接收低充电电压或高充电电压中的任一者，并且所述第二充电端口被配置成接收低于所述高充电电压的一半的低充电电压；
通过单独地命令所述可重新配置的蓄电池系统的第一、第二和第三开关的相应的接通/切断导通状态经由所述控制器来选择性地建立所述第一和第二蓄电池组的串联连接（s-连接）配置；以及
当所述dcfc站向所述第一充电端口供应所述高充电电压时，仅经由所述第一充电端口给所述可重新配置的蓄电池系统充电。
技术总结