用于控制车辆中的电气系统的方法.pdf

一种用于控制车辆中的电气系统的方法。电气系统(11)包括：至少第一开关(ES2)，该至少第一开关(ES2)被布置成使得操作开关能够隔离电气系统的一部分；以及被布置成操作开关的控制单元。该方法包括：将控制单元置于第一操作模式，第一操作模式包括至少第一开关布置；接收进入第二操作模式的请求，第二操作模式包括至少第二开关布置；至少部分地通过查阅操作模式及其优先级的数据库来确定第一操作模式和第二操作模式的优先级；在第二操作模式比第一操作模式具有较高优先级的情况下，将控制单元切换至第二操作模式；以及否则，以第一操作模式继续。

1.  一种用于控制车辆中的电气系统的方法，所述电气系统包括：
至少第一开关和第二开关，所述至少第一开关和第二开关被布置成使得操作所述开关能够隔离所述电气系统的由所述开关控制的一部分；以及
控制单元，所述控制单元被布置成操作所述开关，
所述方法包括：
将所述控制单元置于第一操作模式，所述第一操作模式包括至少第一开关布置；
在所述控制单元中接收进入第二操作模式的请求，所述第二操作模式包括至少第二开关布置；
至少部分地通过查阅操作模式及其优先级的数据库来确定所述第一操作模式和所述第二操作模式的优先级；
在所述第二操作模式比所述第一操作模式具有较高优先级的情况下或者在所述第一操作模式停止时，将所述控制单元切换至所述第二操作模式；以及
否则，以所述第一操作模式继续。

2.  根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：
在操作周期内以所述第二操作模式操作；以及
当所述操作周期结束时将所述控制单元切换至所述第一操作模式。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括：
在处于所述第二操作模式的同时接收进入第三操作模式的请求，所述第三操作模式包括至少第三开关布置；
至少部分地通过查阅所述操作模式及其优先级的数据库来确定所述第二操作模式和所述第三操作模式的优先级；
在所述第三操作模式比所述第一操作模式具有较高优先级的情况下，在所述操作周期结束时，将所述控制单元切换至所述第三操作模式；以及
否则，在所述操作周期结束时，将所述控制单元切换至所述第一操作模式。

4.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：
在处于所述第二操作模式的同时接收进入第三操作模式的请求，所述第三操作模式包括至少第三开关布置；
至少部分地通过查阅所述操作模式及其优先级的数据库来确定所述第一操作模式、所述第二操作模式和所述第三操作模式的优先级；以及
仅在所述第三操作模式比所述第一操作模式和所述第二操作模式具有较高优先级的情况下，立即将所述控制单元切换至所述第三操作模式。

5.  根据权利要求4所述的方法，其中，除非所述第三操作模式具有比预定最小值高的优先级，否则，不能够在所述第二操作模式运行时用所述第三操作模式代替所述第二操作模式，其中，所述预定最小值的优先级高于所述第二操作模式的优先级。

6.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述第二模式没有运行的同时，在已经做出对于所述第二模式的请求之后，至少所述第二模式的优先级随时间增加。

7.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电气系统包括主电池和辅助电池，所述第一开关被布置成使得操作所述第一开关将所述辅助电池与所述电气系统内的至少一个部件隔离。

8.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少部分地通过请求来确定至少所述第二模式的优先级。

9.  根据从属于权利要求7时的权利要求8所述的方法，其中，所述请求包括与所述请求的紧迫性相关的因子，所述因子用于改变从所述数据库检索出的所述第二模式的优先级。

10.  根据权利要求9所述的方法，其中，所述因子与所述辅助电池的荷电状态有关。

11.  根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二操作模式包括第四开关布置，所述方法包括：在所述第二操作模式运行的同时，所述电气系统在所述第二开关布置与所述第四开关布置之间切换。

12.  一种用于在车辆中使用的电气系统，所述电气系统包括：
至少第一开关和第二开关，所述至少第一开关和第二开关被布置成使得操作所述开关能够隔离所述电气系统的一部分；
控制单元，所述控制单元被布置成操作所述开关；以及
操作模式及其优先级的数据库，所述操作模式包括至少不同的开关布置，
其中，所述控制单元被布置成根据前述权利要求中任一项所述的方法来控制所述电气系统。

13.  根据权利要求12所述的电气系统，其中，所述电气系统包括主电池和辅助电池，所述第一开关被布置成使得操作所述第一开关能够将所述辅助电池与所述电气系统内的至少一个部件隔离。

14.  一种车辆，包括根据权利要求12或13所述的电气系统。

15.  一种车辆，包括内燃发动机和具有以下部件的电气系统：
a)向所述发动机的起动电机提供电力的主电池；
b)电气负载；
c)发电机；
d)辅助电池；
e)第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关分别连接至所述主电池和所述辅助电池以选择性地将所述主电池和所述辅助电池连接至所述电气负载；以及
f)控制单元，
其中，所述控制单元适于在所述电气系统的不同操作模式之间操作所述开关，所述操作模式具有至少部分地根据所述操作模式及其优先级的数据库分配的不同的相对优先级，其中，所述控制单元适于：
i)将所述电气系统置于第一操作模式，所述第一操作模式包括至少第一开关布置；
ii)接收进入第二操作模式的请求，所述第二操作模式包括至少第二开关布置；
iii)至少部分地通过查阅所述数据库来确定所述第一操作模式和所述第二操作模式的优先级；
iv)在所述第二操作模式比所述第一操作模式具有较高优先级的情况下或者当所述第一操作模式停止时，将所述控制单元切换至所述第二操作模式；以及
v)否则，以所述第一操作模式继续。

16.  根据权利要求15所述的车辆，其中，所述操作模式选自：
a)正常驱动操作模式，在所述正常驱动操作模式下，所述主电池连接至所述电气负载，而所述辅助电池与所述电气负载隔离；
b)所述车辆的停止起动操作期间的发动机起动操作模式，在所述发动机起动操作模式下，所述主电池连接至所述起动电机，而所述辅助电池连接至所述电气负载；
c)辅助电池充电操作模式，在所述辅助电池充电操作模式下，所述主电池连接至所述电气负载，而所述辅助电池连接至所述发电机；
d)一系列的连接，其中：
vi)首先，所述主电池连接至所述电气负载，而所述辅助电池与所述电气负载断开，测量第一电池上消耗的第一电流，以及
vii)其次，所述主电池和所述辅助电池连接至所述电气负载，测量所 述第一电池上消耗的第二电流，
由此能够估计所述辅助电池的荷电量。

17.  一种基本上如本文中参照附图中的一个或更多个附图所描述的那样来构造和/或布置的系统、方法或车辆。

用于控制车辆中的电气系统的方法
技术领域
本发明涉及用于使用开关来控制车辆中的电气系统的方法，以及具体地涉及用于控制双电池电源系统的方法。本发明的各个方面涉及方法、系统以及车辆。
背景技术
由于对燃料使用的关注，采取生态思维对汽车制造商而言变得刻不容缓。在这种思维下，在开发新的车辆系统时效率起主导作用。新的汽车必须消耗尽可能少的燃料，由此增加汽车达到的里程，并因此降低运行车辆的成本和其对环境的影响。
可以被引入用以使化石燃料的使用最小化的一个具体特征是停止起动系统。停止起动系统在汽车不在使用状态时自动关闭汽车中的发动机，而在需要发动机的情况下立即再次起动发动机。停止起动系统中的关闭不是完全关闭，而是使得发动机能够在需要时立即重新起动的部分关闭。通过在汽车在例如交通灯处挂空挡时使用停止起动系统，能够降低燃料消耗。类似的系统在混合动力车辆中被频繁地使用，在混合动力车辆中，即使在汽车没有静止的情况下也能够使用类似的系统。例如，在车辆的低功率使用期间以及在高电压电池系统具有足够功率来驱动车辆时，可以不使用内燃发动机。停止起动系统还可以用在纯内燃发动机驱动车辆中以在静止挂空挡期间节约燃料。
在停止起动车辆中必须克服的一个主要问题是如何在需要时不易察觉地重新发动发动机以再次起动发动机。重新发动发动机需要来自汽车中的主电池——通常为12伏电池——的相当大的功率，并且这样的重新发动可能造成可用于其他系统的电压的下降。这可能造成控制模块重启，并且产生其他故障。如果车辆在起动前完全被关闭(例如当点火系统被停用时)，则这些问题不会出现，因为在初始发动期间由于电压下降而产生的任何故障代码没有被记录。因为初始发动不是安全关键场景，所以可以安全地忽略这些故障代码。然而，一旦车辆已经被驱动以及在重新发动过程 中，类似的错误不能忽略。因此，车辆中的许多系统需要可靠的电压以继续运转并且防止不准确的故障被记录。这些系统可以包括控制部件，具体地，发动机管理系统需要可靠的电压并且在发生预定的电压下降时通常会进入关闭状态。由于汽车中的电气系统中的若干电气系统是安全关键的，所以重要的是提供可靠的电压。安全关键系统包括一些制动系统、稳定控制等。如果汽车是混合动力的，则当发动机关闭时汽车仍然可以移动，因此转向系统也可以是安全关键的。
在驾驶员没有听觉或视觉障碍——如灯光变暗、收音机音量下降或任何类似的影响——的情况下执行重新发动也很重要。
为了解决这个问题，已经设计出一种新的硬件布局，其中两个电池并联，通常每个电池为12V。国际专利申请PCT/EP2012/051484描述了一种这样的系统。在两电池系统中，辅助电池可以用于支持控制模块和其他系统，而主电池用于重新发动发动机。这需要使主电池与车辆系统在重新发动期间隔离的控制系统，否则，会失去两个电池的效果。
在具有停止起动系统的传统车辆中，仅在重新发动期间短暂地使用辅助电池。理想的是，辅助电池不被显著地循环，使得其在需要更换之前持续较长时间。
相比之下，在混合动力车辆中，通常理想的是，只要内燃发动机被关闭，则将主电池与电气系统的其余部分隔离。因此，每当混合动力车辆处于电动模式时都使用12V辅助电池，以依赖于高压电池驱动电机而不是内燃发动机。混合动力车辆通常具有至少三个电池，其中两个是12V电池，一个是300V电池。
在PCT/EP2012/051484中建议，在正常操作期间隔离辅助电池以避免该循环问题，这通过将辅助电池与车辆的其他电气部件隔离的开关来实现。然而，必须将辅助电池保持在完全荷电状态以避免退化，并且确保电池可供停止起动系统使用。
在传统车辆中，通常通过从电池监测系统(BMS)获取的信号来监测电池的状态，电池监测系统测量电池温度、电池电压和电池电流。通过该信息，BMS得到电池的荷电状态(SOC)，使得能够在必要时对电池充电。
然而，管理通常被布置成彼此并联并且与车辆中的电气系统的其他部件并联的这两个电池不是一个简单的问题。将每个电池保持在荷电状态并 且处于良好的工作状态的需求必须与车辆的电气系统的功耗需求持续地保持平衡。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制车辆中的电气系统的方法。电气系统包括：至少第一开关和第二开关，至少第一开关和第二开关被布置成使得操作所述开关能够隔离电气系统的由所述开关控制的一部分；以及被布置成操作所述开关的控制单元。该方法包括：将控制单元置于第一操作模式，第一操作模式包括至少第一开关布置；在控制单元中接收进入第二操作模式的请求，第二操作模式包括至少第二开关布置；至少部分地通过查阅操作模式及其优先级的数据库来确定第一操作模式和第二操作模式的优先级；在第二操作模式比第一操作模式具有较高优先级的情况下或者在第一操作模式停止时，将控制单元切换至第二操作模式；否则，以第一操作模式继续。
以这一方式，该方法提供了一种能够容易地扩展的用于车辆中的电气系统的控制方法。操作模式可以与多于一种开关布置相关联，以及该方法可以包括在处于一种操作模式下的同时在开关布置之间变化。该方法能够处理尽可能多的模式之间的切换，并且新的操作模式能够简单地通过以下方式来被引入：使操作模式与一个或更多个开关布置相关联并且提供任何必要的优先级信息。优先级可以用于确保车辆在任意给定情况下都能采取正确的操作模式，并且具体地优先级可以用于确保安全关键操作模式的优先级总是高于其他操作模式。该方法还可以被扩展至在需要的情况下处理尽可能多的附加开关使得在必要时能够将多个不同的部件彼此隔离。
本发明中的至少第一开关和第二开关的使用是有利的，因为，通过使用多个开关，能够优先地隔离电气系统的单独的部分。这能够用于例如通过在不需要隔离另外的部件的情况下将电池与系统隔离来防止对电池的不需要的充电或放电。在两电池系统中，根据本发明的方法能够用作诸如在下文中详细描述的充电测试情况的一部分。
数据库包括操作模式的列表，每个操作模式与表示该操作模式的优先级的值相关联。因此可以通过比较第一操作模式和第二操作模式的相应的优先级的值来将第一操作模式与第二操作模式相比较。
开关可以是电子开关。电气系统可以是双电池电源系统。
上述方法可以包括：在操作周期内以第二操作模式操作；以及当操作周期结束时将控制单元切换至第一操作模式。可以对于某个操作模式预定义操作周期，或者操作周期可以根据车辆的状态而变化。
上述方法可以包括：将操作周期分配给第二操作模式，该操作周期包括其中第二操作模式能够运行的一段时间；以及在操作周期结束时将控制单元切换至第一操作模式。
以这一方式，一旦较高优先级的操作模式完成其操作，则被中断的操作模式能够继续。可以对于第二操作模式预设操作周期，或者对于第二操作模式的请求可以包括对于特定长度的操作周期的请求，操作周期的长度通过请求来确定。因此操作周期可以被分配例如作为操作模式的一部分，或者由控制单元来分配。
在使用操作周期的情况下，该方法可以包括：在处于第二操作模式的同时接收进入第三操作模式的请求，第三操作模式包括至少第三开关布置；至少部分地通过查阅操作模式及其优先级的数据库来确定第一操作模式和第三操作模式的优先级；以及在第三操作模式比第一操作模式具有较高优先级的情况下，在操作周期结束时，将控制单元切换至第三操作模式。
该方法可以包括：在处于第二操作模式的同时接收进入第三操作模式的请求，第三操作模式包括至少第三开关布置；至少部分地通过查阅操作模式及其优先级的数据库来确定第二操作模式和第三操作模式的优先级；以及在第三操作模式比第二操作模式具有较高优先级的情况下，立即将控制单元切换至第三操作模式。
这样，即使第二操作模式仍然运行，也能够将控制单元置于第三操作模式。这使得即使在其他模式仍然在操作周期内的情况下，足够高的优先级模式——如安全关键模式——也能够超越另一模式。
在第三操作模式代替第二操作模式的情况下，以及在第三操作模式与第三操作周期相关联的情况下，该方法可以包括：一旦第三操作模式完成则返回至第一操作模式。以这一方式，当切换至第三操作模式时，可以有效地终止第二操作模式，使得在第二操作模式要继续进行的情况下必须再次请求第二操作模式。替选地，该方法可以包括一旦第三操作模式完成则返回至第二操作模式。以这一方式，第二操作模式被有效地暂停，并且一旦第三操作模式完成则第二操作模式被恢复。在第二操作模式与第二操作周期相关联的情况下，一旦第二操作模式被恢复，则第二操作周期可以被 重置。替选地，第二操作模式可以从中断处继续，使得对于被中断的第二操作模式而言第二操作模式下所耗费的时间长度没有改变。
至少除非第三操作模式具有比预定最小值高的优先级，否则，可以不能够在第二操作模式运行时用第三操作模式代替第二操作模式，其中，预定最小值的优先级高于第二操作模式的优先级。这能够帮助防止除绝对必要的情况外发生模式切换，并且因此防止在接收到新请求时系统快速地在模式之间切换的“时断时续(stuttering)”，而没有任何给定模式能够完成其操作，同时还使得高优先级模式如安全关键模式能够立即执行。
如果第二模式仍然没有运行，则在已经做出对于第二模式的请求之后，至少第二模式的优先级可以随时间增加。以这一方式，如果第二模式没有变为运行，则其优先级会上升，直到其足够高以使第二模式运行，以确保第二模式最终被使用。一旦第二模式的优先级达到预定最大值，则第二模式的优先级可以停止上升。
通常，电气系统可以包括至少一个电池。电气系统可以包括主电池和辅助电池，第一开关被布置成使得操作第一开关可以将辅助电池与电气系统内的至少一个部件——如敏感电气负载——隔离。
可以至少部分地通过请求来确定至少第二模式的优先级。在请求由具体事件或一系列事件来触发的情况下，可以至少部分地通过对于请求的触发来确定至少第二模式的优先级。
请求可以包括与请求的紧迫性相关的因子，该因子用于改变从上述数据库检索出的第二模式的优先级。上述因子可以与辅助电池的荷电状态有关。
第二操作模式可以包括第四开关布置，上述方法包括：在第二操作模式运行的同时，电气系统在第二开关布置与第四开关布置之间切换。上述方法可以包括：在第二操作模式运行的同时，在第四开关布置与第二开关布置之间切换。
第一开关布置、第二开关布置、第三开关布置和第四开关布置可以全部不同，或者其中的一些可以相同。任意操作模式可以包括任意必要的开关布置或开关布置的组合。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在车辆中使用的电气系统，电气系统包括：至少第一开关和第二开关，所述至少第一开关和第二开关被布置成使得操作所述开关能够隔离电气系统的一部分；被布置成操作所 述开关的控制单元；以及操作模式及其优先级的数据库，上述操作模式包括上述开关的至少不同布置，控制单元被布置成根据以上描述的方法中的任意方法来控制电气系统。
电气系统可以包括主电池和辅助电池，第一开关被布置成使得操作第一开关能够将辅助电池与电气系统内的至少一个部件隔离。
本发明还提供了包括以上描述的电气系统的车辆。
根据本发明的另一方面，提供了包括电气系统的车辆，电气系统具有以下部件：内燃发动机；向发动机的起动电机提供电力的主电池；电气负载；发电机；辅助电池；分别连接至主电池和辅助电池以选择性地将主电池和辅助电池连接至电气负载的第一开关和第二开关；以及控制单元。控制单元适于在电气系统的不同操作模式之间操作开关，这些操作模式具有至少部分地根据上述操作模式及其优先级的数据库分配的不同的相对优先级。控制单元可以适于：将电气系统置于第一操作模式，第一操作模式包括至少第一开关布置；接收进入第二操作模式的请求，第二操作模式包括至少第二开关布置；至少部分地通过查阅数据库来确定第一操作模式和第二操作模式的优先级；在第二操作模式比第一操作模式具有较高优先级的情况下或者当第一操作模式停止时，将控制单元切换至第二操作模式；以及否则，以第一操作模式继续。
上述操作模式可以选自：
正常驱动操作模式，其中上述主电池连接至上述电气负载，而上述辅助电池与上述电气负载隔离；
车辆的停止起动操作期间的发动机起动操作模式，其中上述主电池连接至上述起动电机，而上述辅助电池连接至上述电气负载；
辅助电池充电操作模式，其中上述主电池连接至上述电气负载，而上述辅助电池连接至发电机；
一系列的连接，其中：
首先，上述主电池连接至上述电气负载，而上述辅助电池与上述电气负载断开，测量第一电池上消耗的第一电流，以及
其次，上述主电池和辅助电池连接至上述电气负载，测量第一电池上消耗的第二电流，
由此能够估计辅助电池的荷电量。
如以上所描述的方法的一种操作模式、或者如以上所描述的电气系统中的一种操作模式可以包括用于确定电池中的荷电状态的方法和系统。该方法包括提供主电池和辅助电池。该方法然后包括：将主电池连接至电气负载，测量当主电池连接至电气负载时从主电池汲取的电流I₁；将辅助电池与主电池和电气负载并联；测量当主电池连接至电气负载和辅助电池时从主电池汲取的电流I₂；以及基于至少I₁与I₂之间的差异来估计辅助电池中的荷电状态。
以这一方式，上述方法根据来自辅助电池的放电电流的大小来估计辅助电池的荷电状态。因此可以估计辅助电池中的荷电状态而不需要对辅助电池进行直接测量。相反，可以仅使用附接至主电池的设备如电池监测系统(BMS)来得到上述估计。不需要将专用监测设备附接至辅助电池，因此避免了第二BMS或专用电流传感器的费用。另外，电气负载始终被提供有电力，这表示采用这样的方法的车辆内的电气系统——包括安全关键系统如制动系统——会持续操作。上述方法可以用在车辆中，其中车辆包括主电池、辅助电池和电气负载。
这一方法的一个主要优势是在负载状态下检查电池的性能。这表示测试可以在包括上述系统的汽车的正常操作期间执行。由于上述方法的结果不是安全关键的，并且故障通常仅会引起电池的充电周期，所以测试的成功通过稳健地表示电池能够在需要时提供电源。
上述方法可以包括：得到I₁和I₂的多个测量值；以及使用I₁和I₂的多个测量值来得出对辅助电池中的荷电状态的多个估计。
由于电气负载的大小随时间变化，其可以在I₁的测量值与I₂的测量值之间变化。执行多次检测能够帮助补偿该误差来源。上述方法可以包括取多个荷电状态的估计的平均值，并且使用平均荷电状态来确定辅助电池是否需要经历充电周期。
上述方法可以包括：将每个荷电状态的估计分类为指示电池高于门限荷电量或电池低于该门限荷电量。上述方法然后可以包括：一旦预定数目的估计指示电池低于门限荷电量，则对电池充电。上述方法还可以或可以替选地包括：一旦预定数目的估计指示电池高于门限荷电量，则结束上述方法。
上述方法可以包括：确定主电池的温度；以及基于至少I₁与I₂之间的差异和主电池的温度来估计辅助电池中的荷电状态。
类似地，上述方法可以包括：确定辅助电池的温度；以及基于至少I₁与I₂之间的差异和辅助电池的温度来估计辅助电池中的荷电状态。
以这一方式，上述方法根据已知条件如温度下来自辅助电池的放电电流的大小来估计辅助电池的荷电状态。确定任一电池的温度可以包括使用传感器如热敏电阻器来直接测量温度。替选地，确定任一电池的温度可以包括使用热模型来计算估计温度。估计温度可以基于变量如车辆中其他位置的温度、环境温度以及汽车已经操作了多长时间。在具体的实施方式中，可以通过BMS来测量主电池的温度，可以使用热模型来估计辅助电池的温度。
上述方法可以包括：如果所估计的辅助电池中的荷电状态在预定电平以下，则开始辅助电池的充电周期。
上述方法可以包括：首先确定电气负载的大小；以及在电气负载在预定门限负载以下的情况下中断上述方法。一旦上述方法已经被中断，则上述方法可以包括：在负载上升至预定门限以上的情况下重新开始上述方法。替选地，上述方法可以包括：首先确定电气负载的大小；以及在电气负载在预定最小值以下的情况下增加电气负载的大小。
上述方法可以包括：在执行上述方法的同时确定电气负载的大小；以及在电气负载超过预定最大值的情况下中断上述方法。
可以通过直接测量来确定电气负载的大小，或者可以通过例如以下方式来估计电气负载的大小：识别哪些电气系统处于启动状态，并且基于每个系统的典型电气负载来得到估计。
上述方法可以包括在进行测量时停用第三电源如交流发电机或DC/DC转换器，以使得第三电源不以不可预测的方式改变车辆的电气特性。众所周知，在具有内燃发动机的车辆中采用交流发电机来对电池充电，而DC/DC转换器主要用在混合动力车辆中，在混合动力车辆中电动机可以以与比普通车辆系统高的电压运转，并且电源相应地被设置。另外，停用第三电源可以用于增加从主电池和辅助电池汲取的电流，这会倾向于使上述方法的结果更可靠。
上述方法可以包括：提供使I₁与I₂之间的差异与辅助电池中的荷电状态相关的表格；以及使用该表格来估计辅助电池中的荷电状态。
替选地，可以通过等式来使I₁和I₂与电池中的荷电状态相关。
上述方法可以包括：计算电流贡献率C，其中，C＝I₂/(I₁–I₂)；以 及基于至少C的值来估计辅助电池中的荷电状态。
估计辅助电池中的荷电状态可以包括将C与C的门限值相比较。
还描述了校准在以上描述的方法中使用的表格的方法，校准方法包括：在预定的一段时间内不对辅助电池充电或放电；测量跨越辅助电池的端子的电压；基于至少跨越端子的电压来估计辅助电池中的荷电状态；使用如以上所描述的方法来估计辅助电池中的荷电状态；比较两个估计；以及修改表格使得两个估计一致。
在使用等式而非表格的情况下，可以通过以下方式来校准等式：在预定的一段时间内不对辅助电池充电或放电；测量跨越辅助电池的端子的电压；基于至少跨越端子的电压来估计辅助电池中的荷电状态；使用如以上所描述的方法来估计辅助电池中的荷电状态；比较两个估计；以及修改等式中的至少一个常量使得两个估计一致。
在以上描述的两种方法中的任意一种方法中，在测量跨越辅助电池的端子的电压时，可以将辅助电池与其他电气部件如负载隔离。这可以帮助防止对可能改变结果的电池的充电或放电。
还提供了一种电源管理系统，其包括：控制单元；主电池；以及辅助电池。控制单元被布置成使用如以上所描述的方法来估计辅助电池的荷电状态。控制单元可以是现有的电源控制单元。以这一方式，可以在现有的硬件平台上实现本发明而不需要附加部件。
控制单元可以包括存储器，存储器包括使I₁与I₂之间的差异与辅助电池中的荷电状态相关的表格。
替选地，存储器可以包括使I₁与I₂之间的差异与辅助电池中的荷电状态相关的等式。
控制单元可以被布置成使用如以上所描述的方法来校准表格或等式。
本发明还提供了采用如以上所描述的方法和/或包括如以上所描述的电源管理系统的车辆。
因此，提供了一种车辆，其包括：电气负载；以及主电池和辅助电池，主电池和辅助电池能够通过控制单元独立地连接至电气负载和用于测量电气负载从主电池汲取的电流(I)的装置，其中，控制单元被布置成将主电池连接至电气负载，确定在主电池连接至电气负载时从主电池汲取的电流I₁，将辅助电池与主电池并联并且连接至电气负载，测量在主电池连 接至电气负载和辅助电池时从主电池汲取的电流I₂，以及基于至少I₁与I₂之间的差异来估计辅助电池中的荷电状态。
在一种实施方式中，车辆包括内燃发动机，并且具有停止起动操作模式，由此在发动机运转时使用主电池来起动发动机并且操作车辆电气负载，而在上述停止起动操作模式期间在发动机通过主电池被起动时使用辅助电池来操作车辆电气负载，其中，上述控制单元被布置成在发动机运转时估计辅助电池的荷电状态。车辆可以是混合电动车辆。在车辆是混合电动车辆的情况下，在处于任何电动车辆模式时可以使用辅助电池。
车辆的控制单元可以被布置成执行以上描述的方法步骤。
在本申请的范围内，可以明确地设想的是，可以独立地或以其任何组合来采用在前述段落、权利要求和/或下面的描述和附图中以及具体地在其各个特征中所阐述的各个方面、实施方式、示例、特征和替选方案。结合一种实施方式所描述的特征可应用于所有实施方式，除非这样的特征是不兼容的。
附图说明
现在将参照附图仅借助于示例描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中：
图1是安装有停止起动系统的汽车中的电气系统的一部分的图；
图2是混合电动汽车中的电气系统的一部分的图；
图3是示出了能够用于控制电气系统的控制单元中的软件的高级功能的图；以及
图4是示出了确定车辆中的荷电状态的方法的流程图。
具体实施方式
图1和图2是两种不同类型的车辆中的电气系统的图。图1示出了装配有停止起动系统的传统汽车中的电气系统11。图2示出了混合动力汽车中的电气系统21。传统汽车和混合动力汽车二者包括起动电机12、22、主电池13、23、各种负载如发动机管理系统、风挡刮水器等14、24、以及辅助电池15、25，其全部并联布置。主电池13、23二者设置有电池监 测系统(BMS)。传统汽车包括交流发电机16，交流发电机16在内燃发动机运转时能够向系统提供电力。混合动力汽车包括DC/DC转换器26，DC/DC转换器26从电动机/发电机(未示出)和高压电池(未示出)接收电力。DC/DC转换器26对电池23、25充电。每个系统还包括三个开关：ES1、ES2和ES3，其能够用于在必要时将部件彼此隔离。
尽管传统汽车和混合动力汽车配备有相似的双电池电源系统，但是开关ES1、ES2和ES3的操作以及辅助电池15、25的用途非常不同。尽管混合动力汽车能够停止和起动发动机以节省燃料，然而其还配备有适于以低速推动车辆的电动机。此外，DC/DC转换器26能够在混合动力汽车的内燃发动机被关闭时支持电气负载，而交流发电机16不能实现这一操作。
主电池13、23以及辅助电池15、25二者通常是12V铅酸电池。
图3是示出了能够用于控制电气系统如图1中示出的电气系统11和图2中示出的电气系统21的控制单元31中的软件的高级功能的图。控制单元31必须动态地改变电气系统11、21的网络配置以便使得能够以正确的方式执行所有不同的系统功能。
为了实现这个目的，控制单元31包括控制器32，控制器32能够操作开关ES1和ES2。第三开关ES3不由控制器32来直接控制。然而，控制器32能够向起动电机提供起动许可，以使得第三开关ES3能够操作。控制器32因此能够通过操作ES1和ES2来将各种部件切换入或切换出电力网络。控制器32设置有两个软件例程：模式管理器33和开关控制34。模式管理器33和开关控制34协同操作以选择ES1、ES2和ES3的正确配置。
模式管理器33和开关控制34包括各种软件子功能。为了清楚起见，图3中仅示出了两个示例子功能。这些示例子功能是停止起动子功能35和故障管理器子功能36。
每个子功能由外部操作请求来激发，而外部操作请求又根据一组内部和外部触发器来产生。子功能的触发器可以是现实生活中的变量，如传感器数据、在更广泛的控制功能内所计算的参数、或来自控制器32自身的反馈信号。所有这些共同确定子功能在什么时候能够或应当被执行。
转向图1，在停止起动子功能35期间，在车辆停止时，ES1可以闭合，而ES2和ES3断开，使得电气负载14仍然能够从主电池13汲取电力。这是必要的，因为停止起动子功能中的停止不是完全关闭，汽车内的 各种电气系统会需要连续供电。然后，当车辆准备再次起动时，ES2闭合而ES1断开，使得电气负载14能够从辅助电池15汲取电力。同时，或随后不久，ES3闭合，使得主电池13能够向起动电机12提供电力以重新起动车辆的发动机。
当在车辆内检测到故障尤其是电气系统的故障时，故障管理器子功能36被启动。例如，如果辅助电池15、25被检测到具有严重故障，则故障管理器子功能36可以使ES2断开并且保持断开，同时车辆在不以任何方式使用辅助电池15、25的情况下继续操作。在这种情况下，任何停止起动或混合动力功能都会被暂停。
许多其他子功能都是可能的或者可以是必需的。例如，可以提供检查辅助电池15、25的荷电状态的子功能。类似地，可以提供从交流发电机16或DC/DC转换器26对主电池13、23或辅助电池15、25充电的子功能。
转向图1和图2，汽车可以设置有在汽车关闭的同时起作用的关闭模式。当关闭模式开始时，关闭子功能在控制器32中操作。当关闭子功能被操作时，ES1和ES2作为关闭处理的一部分被断开。图中示出的二极管在需要时提供用于静态漏电流的线路。通常，关闭模式自然地根据开关的设计得出；当车辆关闭时，失去控制开关的电力，开关自动断开。
然而，驾驶员可能希望在发动机和汽车的大部分系统仍然关闭时使用汽车中的系统如收音机。因此，提供了附件模式。在附件模式中，附件子功能操作并且在闭合ES1的同时保持ES2断开。然后电力从主电池经由ES1被提供给电气负载，使得设备如收音机能够操作。
转向图2以及混合动力汽车，当操作点火装置以起动汽车时，可以选择不同的点火模式。在第一点火模式中，以与图1中示出的车辆相同的方式起动车辆。
替选地，可以在电动车辆(EV)模式下起动汽车，其中通过电动机来将扭矩提供给车轮。随后，当车辆已经移动时，可以使用第二点火模式，其中离合器被接合并且由车辆的动量来“推动”发动机起动。在第二点火模式下，第二点火子功能操作并且确保ES1闭合并且ES2断开。在这个模式下，DC/DC转换器26能够向负载24提供电力，以及用于对主电池23充电。在汽车移动不够快的情况下，或者在由于任何其他原因不能进行“推动起动”的情况下，起动电机可以用于发动发动机。这可以通过 ES1断开并且ES2闭合来完成。后者使得电力能够从辅助电池流入负载中。在此期间，DC/DC转换器也会支持负载。
在需要更多电力来起动内燃发动机的寒冷气候中可能很有用的第三点火模式下，ES1和ES2二者可以闭合使得在起动发动机时起动电机能够从这两个电池汲取电流。预期使用第三点火模式的车辆通常设置有较大的辅助电池，以期望将其用于帮助起动发动机。
一旦点火完成，混合动力汽车就可以进入第一发动机运行模式，在第一发动机运行模式下，第一发动机运行子功能操作并且确保ES1闭合并且ES2断开。因此，汽车的电气负载24由主电池1和DC/DC转换器26来提供电力，同时辅助电池25保持断开以便确保其保持完全充电并且可供使用。
在确定辅助电池25需要充电的情况下，混合动力汽车可以进入第二发动机运行模式，在第二发动机运行模式下，第二发动机运行子功能操作并且确保ES2闭合并且ES1也闭合。DC/DC转换器然后操作使得其对辅助电池25充电并且向电气负载24提供电力。
被称为模式管理器33的软件管理子功能的操作，以决定使用哪些子功能。使用每个子功能的时间长度由子功能本身来确定，受到任何较高优先级的子功能的打断。相比之下，开关控制是非常简单的软件。其唯一的工作是通过操作开关ES1和ES2以及间接地操作开关ES3来输出期望的控制目标。控制目标是任务特定的，并且其执行取决于模式管理器的运行许可。
对于子功能的请求可能发生冲突，因为不同的子功能需要开关ES1、ES2、ES3的不同配置。在请求多于一个子功能的情况下，模式管理器33可能因此需要决定执行哪个子功能。
例如，如果系统执行停止起动功能，并且检测到电池故障，触发对于故障管理器子功能35的请求，则故障管理器子功能35在这样的情况下就必需是高优先级的。这个优先级要设置系统以便防止对其部件造成损坏，同时仍然使得汽车能够安全地被驱动。然而，由于停止起动功能已经在执行中，所以控制器32需要等待，直到改变子功能而不中断车辆的操作是合理的。
为了在不同的子功能之间进行仲裁，模式管理器33使用被分配给每个子功能的优先级。子功能的优先级是预设的。然后根据子功能的优先级 对每个子功能发出令牌。令牌表示对于子功能操作的允许，并且指示开关ES1、ES2的布置以及间接地指示开关ES3的布置。除非子功能被另一更高优先级的子功能中断，否则，子功能操作直到其旨在促进的任务完成。
模式管理器33包括优先级表格，其确定每个子功能的优先级的至少一部分。该优先级的表格列出与控制车辆中的12V电池、电气负载以及交流发电机或DC/DC转换器之间的电流相关联的所有可能的子功能，并且为它们分配优先级。
可以收回或重新分配子功能的令牌。例如在出现对于具有足够高优先级的子功能的触发器的情况下，模式管理器33能够中断目前执行的子功能并且分配用于立即使用高优先级子功能的令牌。例如，在发生严重故障的情况下，可以通过给足够高的优先级分配立即令牌来请求故障管理子功能35并且中断另一正在操作的子功能，如用于从交流发电机16或DC/DC转换器26对主电池12、13充电的子功能。
通常，如果这样做是合理的，则最高优先级的功能会立即执行。否则，其会等待直到改变操作模式是安全的。
以下表1是示出了混合动力车辆中根据本发明的实施方式的示例的一组子功能及其优先级的表。表1因此是可以在本发明的实施方式中使用的数据库的一部分。所示出的该组子功能仅是一部分，并且对于车辆的成功操作通常需要更多子功能。


表1
标记为“可校准”的列中的值是各种子功能的名称，并且在标记为“描述”的列中提供对于每个子功能的描述。每个子功能的优先级由“值”列来表示，其中较小值表示较高的优先级。所以当在外部温度在预定最小值以下时接收到对于发动机发动的请求时执行的子功能ColdClimFcnFlg_Pt的值为1。因此ColdClimFcnFlg_Pt具有任意子功能的最高优先级，并且无论何时其被请求时都会执行。由于子功能的性质，ColdClimFcnFlg_Pt仅在车辆从关闭状态进入起动状态的情况下才会真正运行。
DfaltPostn_Pt是默认开关位置。当车辆在EV模式下操作时使用EVModeFlg_Pt，内燃发动机关闭并且通过电动机来将扭矩提供至车轮。如果在DfaltPostn_Pt下接收到对于EVModeFlg_Pt的请求，则EVModeFlg_Pt会立即执行。类似地，如果在EVModeFlg_Pt下接收到对于用于对辅助电池充电的Batt2ChrgFlg_Pt的请求，则EVModeFlg_Pt会被中断使得能够在Batt2ChrgFlg_Pt下对辅助电池充电。在改变模式之前可以请求发动机重新发动，并且一旦检测到发动机正在运行，则可以改变模式。
现代车辆中的电气系统通常非常复杂。在引入新功能以及在规章制度变得更严格时该复杂性倾向于升高。将每个子功能作为单个整体来处理使得非常易于扩展功能的数目或甚至改变它们相对于彼此的优先级。控制器32能够容易地将新的子功能考虑在内，只要在优先级表格中为新的子功能分配了优先级并且向模式管理器33提供了任何其他相关信息。这些简单的改变也使调整控制器32以优化其性能变得简单。
图4是示出了如何执行具体的子功能的流程图。
通常，通过从测量电池温度、电池电压和电池电流的电池监测系统(BMS)获取的信号来监测传统车辆中的电池的状态。通过该信息，BMS 得到电池的荷电状态(SOC)，使得能够在需要时对电池充电。
对于具有两个电池的汽车，如果要正确使用电池，则还需要测量辅助电池的属性。具体地，辅助电池的性能(进而在重新发动期间依赖于辅助电池的任意系统的性能)取决于辅助电池的SOC。出于这个原因，附接至辅助电池的另一BMS模块可以用于确定SOC。然而，BMS模块很昂贵，并且装配另一BMS模块增加了制造成本。因此，如果能够在不使用辅助BMS模块的情况下实现辅助电池SOC的估计，则可以产生成本节约。
在辅助电池15、25已经停用很长一段时间之后，可以通过测量跨越电池的端子的电压来估计其SOC。因此在汽车已经关闭超过8小时的情况下，可以通过简单的电压测量来直接测量辅助电池15、25的SOC。这被称为被动测试。
然而，在最近对电池进行了充电或放电的情况下，被动测试是没有用的，因为充电和放电引起电解液的扩散，电解液的扩散又阻碍电压提供荷电量的可靠指示。因此，当车辆关闭时间过短而不能使用在电池端子处测量的电压来估计SOC时，必须采用替选方法。
一种方法使用辅助电池的电流而不是电压来估计辅助电池的荷电状态。这被称为主动测试。
因此，图4是示出主动测试的流程图，其是可以由如图1中示出的车辆中的电源管理系统使用以估计辅助电池15的SOC的过程。(关于图2采用相同的方法，但是除非另有说明，否则，以下描述仅涉及图1。)
在第一步骤S1中，电源管理系统确定这样的测试是必要的并且提交对于要执行的测试的请求。请求被提交给电源控制系统内的控制器单元，控制器单元控制开关ES1、ES2的布置，并且因此控制是否能够将车辆置于用于执行测试的正确状态。在步骤S2中，控制器单元检查对于要执行的测试而言这些状态是否有效。如果这些状态有效，则测试继续进行。在步骤S3和S4中，发出令牌。令牌表示对于要进行的测试的许可。
然后，通过使用于交流发电机中的磁场的激励电流最小化来将交流发电机16设置成最小输出，以通常提供1到2安培的电流。尽管这在流程图中没有指出，然而该步骤很有帮助，因为其增加了随后从电池汲取的电流，这倾向于导致对辅助电池15中的荷电量的更可靠的测量。在步骤S5中，ES1闭合而ES2断开。在这个配置中，主电池13向负载14提供全 部电力。当在开关被操作之后电流经历突然改变时，电源管理系统然后等待5秒钟(步骤S6)。电源管理系统然后使用BMS来测量IB1，IB1是由主电池13在这个阶段产生的电流。这个测量结果被记录为IB1,0。
在步骤S7中，ES2闭合，使得主电池13和辅助电池15二者连接至负载14。再一次，电源管理系统等待5秒钟(步骤S8)，然后再次测量IB1。这个测量结果被记录为IB1,1。
然后可以如下计算由辅助电池贡献的电流IB2：
IB2＝IB1,0-IB1,1
如果IB2是负值，则表示在辅助电池15被连接的情况下从主电池13汲取的电流下降。因此，辅助电池15具有足够高的能力来有用地对负载做出贡献。
如果IB2是正值，则表示在辅助电池15被连接的情况下从主电池13汲取的电流升高。因此，辅助电池15不具有足够高的能力来有用地对负载做出贡献。
例如，在步骤S5和S6中，当I_LOAD(由负载汲取的电流)为40A而I_GEN(由交流发电机生成的电流)为0A时，则IB1,0＝-40A。然后，当ES2闭合时，IB1的变化取决于辅助电池的荷电状态。如果IB1从-40A下降至-60A，则IB2＝-40A–(-60A)＝20A，这表示辅助电池正在从主电池汲取电流并且充电。替选地，如果IB1从-40A升高至-20A，则IB2＝-40A–(-20A)＝-20A，这表示辅助电池正在放电。
因此，IB2与辅助电池15的SOC以及主电池的SOC相关。
然而，IB2还取决于主电池13的SOC而变化。因此，在步骤9中，电源管理系统计算由主电池13和辅助电池15贡献的电流的比率。这给出电流贡献率CCrt，其被定义为：
CCrt＝IB1,1/IB2
在步骤S10中，电源管理系统然后将比率CCrt与门限比率Ct相比较。如果CCrt大于或等于Ct，则表示辅助电池15中的荷电状态过低。如果CCrt低于或等于Ct，则表示辅助电池15中的荷电状态足够。
Ct的值取决于主电池13的大小和辅助电池15的大小。然而，它们是固定变量并且在设计汽车以及校准电源管理系统时可以被考虑在内。更成问题的是，Ct的理想值还取决于主电池13和辅助电池15的温度。具 体地，每个电池的内部电阻随着电解液的温度降低而升高。因此，CCrt与两个电池的荷电状态和温度相关。因此Ct关于电池13、15的温度可变化。
BMS能够提供主电池的温度。辅助电池的温度可以由专用温度传感器来提供或者根据关于汽车的其他已知事实来推断。
例如，在图1中示出的实施方式中，辅助电池15可以位于车辆的发动机盖下方主电池13的旁边。因此，主电池13的温度用作辅助电池15的温度的估计值。在其他设计的车辆中，可能需要基于例如环境温度、电池在车辆中的位置以及汽车已经运行多长时间来做出更复杂的计算。
一旦确定了两个温度，则能够使用使温度与具有主电池13和辅助电池15的已知特征的电池的Ct相关联的映射来确定Ct的适当值。
电气系统——如图1中示出的电气系统——中的负载14会随时间而变化。例如，当电源管理系统执行图4中示出的处理时，驾驶员可以启动座椅加热或前后挡风玻璃的加热，这二者会显著地改变负载。
为了将该误差源考虑在内，电源管理系统执行检查若干次。如图4中的步骤S11和S12处所示出的，在每次运行测试时，如果CCrt<Ct，则电源管理系统使计数器SOC2High递增，而如果CCrt≥Ct，则使计数器SOC2Low递增。
一旦SOC2High达到门限SOC2HighMax(步骤13)，则表示电池被充分地充电(步骤14)。在给出的示例中，目标SOC为80％荷电量，SOC2HighMax为3。因此，一旦电源管理系统接收到表示辅助电池15具有至少80％荷电量的三个累积结果，则认为辅助电池15被充电并且可供使用。
类似地，一旦SOC2Low达到门限SOC2LowMax(步骤S15)，则表示电池没有被充分地充电(步骤S16)。在给出的示例中，SOC2LowMax为3。因此，一旦电源管理系统接收到表示辅助电池15具有少于80％荷电量的三个累积结果，则认为辅助电池15需要充电。为了对辅助电池充电，交流发电机16被再次启动并且连接至辅助电池15。
在每次测量CCrt时，电源管理系统还使计数器SOC2Run递增(步骤S11和S12)。如果SOC2Run超过门限SOC2RunMax，则也表示电池没有被充分地充电(步骤S17)。
在主动测试过程中，电源管理系统监测车辆中哪些其他系统处于启动 状态。如果看起来负载14会上升至高于能够通过主电池13和辅助电池15来被安全地供电的程度，则电源管理系统中断主动测试并且重新启动交流发电机16。
电源管理系统还在测试过程中监测主电池13的荷电状态。如果主电池13的荷电状态下降至安全门限以下，则测试被中断并且交流发电机被用于支持负载。一旦主电池13的荷电状态再次为高，则可以重新初始化测试。
转向图2，可以使用如上所述的方法来监测该图中的辅助电池25。唯一的差别是，其为通过设置工作周期来关闭的DC/DC转换器26而非交流发电机16。
车辆中的电源管理系统能够出于多种原因而发起辅助电池15、25中的SOC检查。例如，电源管理系统可以被配置成距上次这样的检查预定时间段过去之后执行检查。此外，电源管理系统可以被配置成紧在辅助电池15、25经历充电周期之后执行检查。以这一方式，电源管理系统能够确认辅助电池15、25已经被成功地充电。
如果在充电周期之后执行检查，并且发现辅助电池15、25没有被充电，则电源管理系统将此记录为不成功充电事件并且开始第二充电周期。这种情况在负载14、24在充电周期期间较高、负载因此汲取的电流足以阻止辅助电池15、25的有效充电的情况下会发生。然而，不成功的充电周期还能够表示辅助电池需要维修或更换，尤其在接连发生若干不成功充电周期的情况下。为此，电源管理系统保留不成功和成功充电事件的记录，以用于在汽车的维修中使用。如果不成功充电事件的数目超过最小门限，则向驾驶员显示建议检查辅助电池15、25的消息。
通常，需要某个最小负载14、24来确保电源管理系统能够正确地估计辅助电池15、25的SOC。因此，如果负载过小，则电源管理系统可以推迟估计SOC，直到负载已经上升至预定最小值以上。在替选实施方式中，如果负载过小，则电源管理系统可以在测试周期期间启动其他功率消耗系统以便升高负载14、24。然而，这并不常见，因为对辅助电池15、25的SOC的准确估计所需的负载通常接近发动机的基本负载，即发动机运行时能够产生的最小负载。
如果汽车已经关闭足够长的一段时间——通常为8小时，则电源管理系统能够执行对所估计的辅助电池15、25中的荷电状态的校正。为了执 行校正，电源管理系统通过测量跨越辅助电池15、25的端子的电压来执行被动测试。然后电源管理系统将被动测试的结果与主动测试的上一已知结果相比较，如果有任何分歧则使用被动测试的结果。
在另一实施方式中，如果汽车已经关闭足够长的一段时间，则电源管理系统能够执行校准检查。为了执行校准检查，电源管理系统首先通过测量跨越辅助电池15、25的端子的电压来执行被动测试。电源管理系统然后通过如上所述断开和连接电池来执行主动测试。首先执行被动测试，使得主动测试期间发生的放电不使结果失真。电源管理系统然后将两个测试的结果相比较并且根据被动测试的结果来校准主动测试。
因此，在主电池13、23和辅助电池15、25的特性随着它们的老化而改变的情况下，电源管理系统能够适应。
贯穿本说明书的描述和声明，词语“包括(comprise)”和“包含(contain)”及其变型表示“包括但不限于(including but not limited to)”，并且不意在(并且不)排除其他组成部分、添加物、部件、整体或步骤。贯穿本说明书的描述和声明，单数包含复数，除非上下文另有要求。具体地，在使用不定冠词地方，说明书被理解为考虑复数和单数，除非上下文另有要求。
结合本发明的具体方面、实施方式或示例描述的特征、整体、特性、复合物、化学根或化学基团应当被理解为可适用于本文中描述的任何其他方面、实施方式或示例，除非与本文中描述的任何其他方面、实施方式或示例不兼容。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中所公开的所有特征、和/或因此公开的任何方法或过程的所有步骤可以被组合成任何组合，除非在组合中这样的特征和/或步骤中的至少一些特征和/或步骤相互排斥。本发明不限于任何前述实施方式的细节。本发明延伸至本说明书(包括任何所附权利要求、摘要、附图)中所公开的特征中的任何创造性特征或这些特征的任何创造性组合，或者延伸至因此公开的任何方法或过程的步骤中的任何创造性步骤或这些步骤的任何创造性组合。