具有转换器源模块的基于模块的能量系统及其相关方法

摘要

提供了具有多个转换器‑源模块的基于模块的能量系统。转换器‑源模块可以均包括能量源和转换器。该系统可以进一步包括用于模块的控制电路。模块可以各种方式布置，以提供单相AC、多相AC和/或DC输出。每个模块可以独立地被监视和控制。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年3月29日提交的序列号为62/826，158的美国临时申请、2019年3月29日提交的序列号为62/826，238的美国临时申请和2019年9月25日提交的序列号为62/906，007的美国临时申请的权益和优先权，出于所有目的，所有这些申请通过引用并入本文中。

技术领域

本文中描述的主题总地涉及基于模块的能量系统和供在其中使用的模块，以及促进基于模块的能量系统中的模块的互连和控制的系统、设备和方法。

背景技术

在许多行业中，具有多个能量源或能量汇的能量系统是常见的。一个示例是汽车行业。如在过去的一个世纪里演进的，今天的汽车技术的特征除许多事物外还在于电机、机械元件和电子器件的相互作用。这些是影响车辆性能和驾驶员体验的关键组分。电机具有燃烧型或电动型，并且通常发现每个汽车有一个电机，具有混合动力传动系统的汽车是例外，混合动力传动系统的特征是内燃机与一个或两个电机的组合，或者配备有两个电机的面向性能的电动车辆。几乎在所有情况下，来自（一个或多个）电机的旋转能量都是经由一组高度复杂的机械元件（诸如离合器、变速器、差速器、驱动轴、扭矩管、耦合器等）递送的。这些零件在很大程度上控制轮的扭矩转换和功率分布，并且是限定汽车性能的关键要素。它们也影响道路处置。多年来，个体汽车制造商高度优化了这些机械零件，以提供更好的性能、更高的燃料效率，并最终在市场上提供差异化。在控制侧，除了诸如娱乐、导航和人机界面元素之类的驾驶员舒适性之外，通常只有几个专门的电子硬件和嵌入式软件群集，其控制/优化电机、离合器/变速器操作和道路保持/处置。

EV包括与动力传动系统相关的各种电气系统，其除了其他之外还包括电池、充电器和电机控制。下面描述了这些电气系统目前的能力和缺点的简要清单。

常规电池设计

高压电池包通常被组织成较低压电池模块的串联链。每个这样的模块进一步由串联连接的一组个体电池单元和简单的嵌入式电池管理系统组成，以调节基本的电池单元相关特性，诸如电荷状态和电压。缺乏具有更复杂能力或某种形式智能互连性的电子器件。因此，任何监视或控制功能都由单独的系统来处置，如果就算该系统存在于汽车中的其他地方，也缺少监视个体电池单元的健康、电荷状态、温度和其他影响性能的指标的能力。也没有能力以任何形式调整每个个体电池单元的功耗。一些主要的后果是：（1）最弱的电池单元约束了整个电池包的总体性能，（2）任何电池单元或模块的故障导致需要更换整个电池包，（3）电池的可靠性和安全性大幅降低，（4）电池寿命有限，（5）热管理困难，（6）电池包总是在最大能力之下操作，（7）再生制动衍生的电能突然涌入电池包不能容易地存储在电池中，并且将需要经由倾卸电阻器耗散。

常规充电器设计

充电电路通常在单独的车载系统中实现。它们将来自EV外部的功率以AC信号或DC信号的形式分级（stage），将其转换为DC并将其馈送给（一个或多个）电池包。充电系统监视电压和电流，并且通常供应稳定的恒定馈电。考虑到电池包和典型充电电路的设计，不太有能力基于电池单元的健康、性能特性、温度等为个体电池模块定制充电流程。充电周期通常也很长，因为充电系统和电池包缺少允许脉冲充电或将优化电荷转移或可实现的总电荷的其他技术的电路。

常规电机控制设计

常规控制包含DC到DC转换级，以将电池包电压电平调整到EV的电气系统的总线电压。然后，电机进而由简单的两电平多相转换器驱动，该两电平多相转换器向电机提供所需的（一个或多个）AC信号。传统上，每个电机都由单独的控制器控制，该单独的控制器以3相设计驱动电机。双电机EV将需要两个控制器，而使用四个轮内电机的EV将需要4个个体控制器。常规的控制器设计也缺乏驱动下一代电机的能力，下一代电机诸如是开关磁阻电机（SRM），其特征在于极片数量更多。自适应将需要更高的相位设计，从而使系统更复杂，并且最终无法解决电噪声和驱动性能，诸如高转矩涟波和声学噪声。

这些缺陷中的许多不仅适用于汽车，还适用于其他机动车辆，并且在一定程度上也适用于固定应用。出于这些和其他原因，存在针对用于车辆行业和其他领域的能量系统的改进系统、设备和方法的需要。

发明内容

本文中提供了用于与许多应用广泛相关的基于模块的能量系统的系统、设备和方法的示例实施例。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统包括多个模块，其中每个模块至少包括能量源和转换器。还公开了每个模块的更复杂的配置。该系统的模块可以以变化复杂性的不同布置连接在一起，以执行该系统所应用于的特定技术应用所特有的功能。该系统可以被配置为在系统使用期间重复监视每个模块的状态信息、至少一个操作特性或其他参数，基于该监视的状态信息、操作特性或其他参数评估每个模块的状态，并且独立地控制每个模块，以努力实现和/或维持一个或多个期望的目标，诸如电性能、热性能、寿命等等。该控制可以发生来促进来自该系统的能量供应（例如放电）和/或能量消耗（例如充电）。描述了这些系统、设备和方法的许多示例应用。

在许多示例实施例中，模块的至少一个能量源可以包括电容器（诸如超级电容器或超电容器）、电池和燃料电池单元。

在许多示例实施例中，该系统可以包括以一维阵列或以多维阵列连接的至少两个转换器-源模块。至少两个一维阵列可以例如在不同的行和列处直接或通过一个或多个附加的转换器-源模块连接在一起。在这样的配置中，可以在基于模块的能量系统的输出处生成任何形状和频率的输出电压，作为个体转换器-源模块的输出电压的叠加。

示例实施例的各种互连架构使能实现了单个基于模块的能量系统（例如电池包）内的相间功率管理和多个基于模块的能量系统（例如电池包）之间的系统间功率管理，以及辅助负载到（一个或多个）系统的连接，并维持从这样的系统的所有转换器-源模块提供给那些负载的能量的均匀分布。

示例实施例的各种互连架构还使能实现控制在转换器-源模块之间的功率共享。这样的控制使得例如转换器-源模块的能量源的参数（如电荷状态）的调节能够在循环期间以及静止时实时且持续地平衡，这促进了每个能量源的全部容量的利用，而不管它们的容量的可能差异如何。此外，这样的控制可以用于平衡转换器-源模块的能量源的温度。例如，温度平衡可以增加系统（例如电池包）的功率能力，并提供能量源更均匀的老化，而不管它们在系统内的物理位置和它们的热阻率的差异如何。

在研究以下各图和详细描述后，本文中描述的主题的其他系统、设备、方法、特征和优点对于本领域技术人员将是或将变得清楚。意图所有这样的附加系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内，在本文中所描述主题的范围内，并受所附权利要求的保护。在权利要求中缺少示例实施例的特征的明确记载的情况下，那些特征决不应当被解释为限制所附权利要求。

附图说明

通过研究附图，本文中阐述的主题的细节（关于其结构和操作两者）可以是清楚的，在附图中，相同的参考数字指代相同的部分。各图中的组件不一定是按比例的，取而代之，将重点放在说明本主题的原理上。此外，所有图示都意图传达概念，其中可以示意性地而不是字面上或精确地图示相对大小、形状和其他详细属性。

图1A、1B和1C是描绘基于模块的能量系统的示例实施例的框图。

图2是描绘了根据本公开实施例的具有互连到主控制设备（MCD）的本地控制设备（LCD）的转换器-源模块（ConSource V1）的示例实施例的框图。

图3是描绘了根据本公开实施例的具有互连到MCD的LCD的转换器-源模块（ConSource V2）的另一示例实施例的框图。

图4是描绘了根据本公开实施例的具有互连到MCD的LCD和可选辅助负载的转换器-源模块（ConSource V3）的另一示例实施例的框图。

图5A是描绘了根据本公开实施例的图2中所示的转换器（转换器V1）的示例实施例的示意图。

图5B是描绘了根据本公开实施例的图2和3中所示的转换器（转换器V2）的示例实施例的示意图。

图6A、6B和6C是描绘了根据本公开实施例的用作图1、2和3中所示能量源的能量存储元件的示例实施例的图。

图7A、7B和7C是描绘了根据本公开实施例的用作图1、2和3中所示的能量缓冲器的示例实施例的示意图。

图8A、8B、8C、8D、8E和8F是描绘了根据本公开实施例的用作图3中所示的能量源2的示例实施例的图。

图9是描绘了根据本公开实施例的示例转换器的输出电压的曲线图。

图10是描绘了根据本公开实施例的具有六个示例转换器-源模块的示例基于模块的能量存储系统的输出电压的曲线图。

图11是描绘了根据本公开实施例的用于图3中所示的示例转换器-源模块（ConSource V2）的功率流管理的示例实施例的框图。

图12A和12B是描绘了图3中所示的转换器-源（ConSource V2）模块的示例波形的曲线图，其中转换器V2提供了降低二阶电流谐波的次级功能。

图13是描绘了根据本公开实施例的图4中所示的转换器-源（ConSource V3）模块的功率流管理的示例实施例的框图。

图14A、14B、14C和14D是描绘了适用于基于模块的能量系统的示例实施例的脉宽调制的示例实施例的曲线图。

图15是描绘了根据本公开示例实施例的连接的示例转换器-源模块的示例一维阵列的示意图。

图16是描绘了根据本公开示例实施例的连接的示例转换器-源模块的示例二维阵列的示意图。

图17是描绘了根据本公开示例实施例的连接的示例转换器-源模块的另一示例二维阵列的示意图。

图18是描绘了根据本公开示例实施例的具有以三维阵列连接的多个示例转换器-源模块的示例系统的示意图。

图19是描绘了根据本公开示例实施例的具有以三维阵列连接的多个示例转换器-源模块的另一示例系统的示意图。

图20是描绘了根据本公开示例实施例的具有以三维阵列连接的多个示例转换器-源模块的另一示例系统的示意图。

图21是描绘了根据本公开示例实施例的具有以多维阵列连接的多个示例转换器-源模块的示例系统的示意图。

图22是描绘了根据本公开示例实施例的示例系统的示意图，该示例系统具有以三维阵列连接并连接到电机的多个示例转换器-源模块。

图23是描绘了根据本公开示例实施例的另一示例系统的示意图，该示例系统具有以三维阵列连接并且连接到电机的多个示例转换器-源模块。

图24是描绘了根据本公开示例实施例的另一示例系统的示意图，该示例系统具有以三维阵列连接并且连接到电机和辅助负载的多个示例转换器-源模块。

图25是描绘了根据本公开示例实施例的另一示例系统的示意图，该示例系统具有以三维阵列连接并且连接到电机和辅助负载的多个示例转换器-源模块。

图26是描绘了根据本公开示例实施例的另一示例系统的示意图，该示例系统具有以六维阵列连接并且连接到六相电机和辅助负载的多个示例转换器-源模块。

图27是描绘根据本公开示例实施例的另一示例系统的示意图，该系统具有以三维阵列连接并且连接到两个三相电机和辅助负载的多个示例转换器-源模块。

图28是描绘了根据本公开示例实施例的另一示例系统的示意图，该示例系统具有以三维阵列连接并且连接到三相开式绕组电机和辅助负载的多个示例转换器-源模块。

图29图示了描绘根据本公开示例实施例的另一示例系统的示意图，该示例系统具有以三维阵列连接并且连接到两个三相开式绕组电机和辅助负载的多个示例转换器-源模块。

图30是描绘了用于与本公开的示例实施例一起使用的单相平衡控制器的示例实施例的示意图。

图31描绘了用于与本公开的示例实施例一起使用的示例单相系统的均压控制的相量图。

图32描绘了描绘用于与本公开的示例实施例一起使用的单相平衡控制器的示例实施例的示意图。

图33A和33B描绘了用于（A）仅相内平衡和（B）相内和相间平衡的三相结构的均压控制的相量图。

图34A和34B描绘了具有公共模块的三相结构通过（A）公共模块和（B）公共模块和中性点偏移具有相内和相间平衡的均压控制的相量图。

图35A和35B描绘了四相系统利用（A）中性点偏移和（B）公共模块和中性点偏移具有相内和相间平衡的均压控制的相量图。

图36A和36B描绘了五相系统利用（A）中性点偏移和（B）公共模块和中性点偏移具有相内和相间平衡的均压控制的相量图。

图37A和37B描绘了六相系统利用（A）中性点偏移和（B）公共模块和中性点偏移具有相内和相间平衡的均压控制的相量图。

图38A和38B描绘了图27中所示的示例系统通过（A）公共模块和（B）公共模块和中性点偏移具有相内和相间平衡的均压控制的相量图。

图39A和39B描绘了图28中所示的系统通过（A）公共模块和（B）公共模块和中性点偏移具有相内和相间平衡的均压控制的相量图。

图40A和40B描绘了图29中所示的系统通过（A）公共模块和（B）公共模块和中性点偏移具有相内和相间平衡的均压控制的相量图。

图41和42是描绘转换器-源模块的示例实施例的框图。

图43A和43B是描绘了安装在一个或多个衬底上的转换器-源模块的组件的示例实施例的示意图。

具体实施方式

在详细描述本主题之前，要理解的是，本公开不限于所描述的特定实施例，因为这当然可以变化。还要理解的是，本文中使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，而不是意图是限制性的，因为本公开的范围将仅由所附权利要求来限制。

本文中描述了基于模块的能量系统的示例实施例，如下：这样的系统内的设备、电路、软件和组件的示例实施例；操作和使用这样的系统的方法的示例实施例；以及其中可以实现或并入这样的系统或者可以与这样的系统一起利用的应用的示例实施例（例如，装置、机器、电网、场所、结构、环境等）。在许多情况下，这些应用可以被分类为移动应用或固定应用。

应用示例

移动应用一般是这样的应用，其中基于模块的能量系统位于实体上或实体内，并存储和提供电能，以通过电机转换成动力来移动或辅助移动该实体。可以与本文中公开的实施例一起使用的移动实体的示例包括但不限于：在陆地上或下面、海洋上或下面、陆地上方或海洋上方以及与陆地或海洋脱离接触（例如，在空中飞行或盘旋）或通过外层空间移动的电动和/或混合动力实体。可以与本文中公开的实施例一起使用的移动实体的示例包括但不限于：车辆、火车、轮船、船只、航天器和宇宙飞船。可以与本文中公开的实施例一起使用的移动车辆的示例包括但不限于：仅具有一个轮或轨道的移动车辆、仅具有两个轮或轨道的移动车辆、仅具有三个轮或轨道的移动车辆、仅具有四个轮或轨道的移动车辆、以及具有五个或更多个轮或轨道的移动车辆。可以与本文中公开的实施例一起使用的移动实体的示例包括但不限于：汽车、公共汽车、卡车、摩托车、踏板车、工业车辆、采矿车辆、飞行器（例如，飞机、直升机、无人机等）、海上船只（例如，商业航运船只、轮船、游艇、小船或其他水运工具）、潜艇、机车或基于铁路的车辆（例如，火车等）、军用车辆、宇宙飞船和卫星。

固定应用一般是除移动应用以外的应用。一般地，在固定应用中，基于模块的能量系统驻留在静态位置中，同时提供电能供一个或多个其他实体消耗。本文中公开的实施例可以用于其中或与其一起使用的固定应用的示例包括但不限于：由一个或多个住宅结构或场所使用或在其内使用的能量系统、由一个或多个工业结构或场所使用或在其内使用的能量系统、由一个或多个商业结构或场所使用或在其内使用的能量系统，由一个或多个政府结构或场所使用或在其内使用的能量系统（包括军事和非军事用途两者），以及将太阳能、风能、地热能、化石燃料或核反应转换为电进行存储的系统。本文中公开的实施例可以用于其中或与其一起使用的固定应用的示例包括但不限于：用于对上述移动应用充电的能量系统（例如，充电站）。本文中公开的实施例可以用于其中或与其一起使用的固定应用的其他示例包括但不限于：数据中心存储系统、电网或微电网。固定能量系统可以以存储或非存储角色使用。

在描述本文中的实施例时，可以参考特定的移动应用（例如，电动车辆（EV））或固定应用（例如，电网）。这样的参考是为了便于解释，并且不意味着特定的实施例仅限用于该特定的移动或固定应用。向电机提供功率的系统的实施例可以用于移动和固定应用两者中。虽然某些配置可能比其他配置更适合于一些应用，但是除非另外指出，否则本文中公开的所有示例实施例都能够用于移动和固定应用两者中。

基于模块的能量系统的示例实施例

图1A描绘了基于模块的能量系统100的示例实施例。这里，系统100包括控制电路102，其分别通过通信路径或链路106-1至106-N与N个转换器-源模块108-1至108-N通信地耦合。在这些实施例中，可以使用任何数量的两个或更多个转换器-源模块（例如，N大于或等于二）。转换器-源模块108——本文中称为“ConSource”模块——可以以多种方式彼此连接，如将参考图15-29更详细描述的。为了便于说明，在图1A-1C中，ConSource模块被示为串联连接，或者作为一维阵列，其中第N个ConSource模块耦合到负载101。负载101是当系统100用于提供功率时向其输出功率的电负载。负载101可以是任何类型的负载，包括但不限于电机或电网。为了充电，附加于或代替于负载101，ConSource模块可以与充电源（未示出）耦合。如本文中将更详细描述的，系统100可以被配置为供应多个负载101，包括主要负载和辅助负载两者。

在图1A的实施例中，控制电路102被配置为基于从相同或不同的一个或多个ConSource模块接收的状态信息来控制一个或多个ConSource模块108。控制也可以基于一个或多个其他因素，诸如负载101的要求。在许多实施例中，被控制的方面是每个ConSource模块随时间的输出功率；然而，作为输出功率的替代或附加于此，可以控制其他方面。

在许多实施例中，系统100中的每个ConSource模块的状态信息将被传送到控制电路102，控制电路102将根据该状态信息独立地控制每个ConSource模块108-1……108-N。其他变型是可能的。例如，对特定ConSource模块（或ConSource模块的子集）的控制可以基于该特定ConSource模块（或ConSource模块的子集）的状态信息，基于不是特定ConSource模块（或ConSource模块的子集）的不同ConSource模块的状态信息，基于除特定ConSource模块（或ConSource模块的子集）之外的所有ConSource模块的状态信息，基于该特定ConSource模块（或ConSource模块的子集）的状态信息以及不是该特定ConSource模块（或ConSource模块的子集）的至少一个其他ConSource模块的状态信息，或者基于系统100中所有ConSource模块的状态信息。

如本文中将描述的，状态信息可以是关于每个ConSource模块的一个或多个方面的信息。状态信息可以是操作特性或其他参数。状态信息的类型包括但不限于ConSource模块或其组件的以下方面：电荷状态（SOC）（例如，能量源相对于其容量的充电水平，诸如分数或百分比）、健康状态（SOH）（例如，能量源的条件与其理想条件相比的品质因数）、容量、温度、电压、电流或故障的存在或不存在。每个ConSource模块108-1……108-N包括一个或多个传感器或其他测量元件，用于收集构成状态信息或可以被转换成状态信息的感测或测量信号或数据。不需要单独的传感器来收集每种类型的状态信息，因为可以利用单个传感器来感测或测量多于一种类型的状态信息，或者以其他方式通过算法来确定，而不需要附加的传感器。

图1B描绘了系统100的另一示例实施例。这里，控制电路102被实现为分别通过通信路径或链路115-1至115-N与N个不同的本地控制设备114-1至114-N通信地耦合的主控制设备112。每个本地控制设备114-1至114-N分别通过通信路径或链路116-1至116-N与一个转换器-源模块108-1至108-N通信地耦合，使得在本地控制设备114与转换器-源模块108之间存在1∶1的关系。

图1C描绘了系统100的另一示例实施例。这里，主控制设备112分别通过通信路径或链路115-1至115-M与M个不同的本地控制设备114-1至114-M通信地耦合。本地控制设备114可以与两个或更多个转换器-源模块108耦合并控制它们。在这里示出的示例中，每个本地控制设备114与两个转换器-源模块108通信地耦合，使得M个本地控制设备114-1至114-M分别通过通信路径或链路116-1至116-2M与2M个转换器-源模块108-1至108-2M耦合。

通信路径或链路106、115和116每个都可以是以并行或串行方式双向传送数据或信息的有线或无线通信路径或链路。数据可以以标准或自定义格式进行传送。在汽车应用中，通信路径或链路115可以被配置为根据FlexRay或CAN协议来传送数据。

在参考图1B和1C描述的实施例中，本地控制设备114从每个ConSource模块接收状态信息，或者根据从每个ConSource模块接收的感测或测量信号或数据确定状态信息，并将该信息传送给主控制设备112。在一些实施例中，本地控制设备114将测量或感测的数据传送给主控制设备112，然后主控制设备112在该原始数据的基础上通过算法确定状态信息。主控制设备112然后可以使用ConSource模块108的状态信息来相应地做出控制确定。控制确定可以采取可以由本地控制设备114解释或利用以维持或调整ConSource模块的操作或贡献的指令、命令或其他信息（诸如下面描述的调制指数）的形式。

例如，主控制设备112可以接收状态信息，该状态信息指示特定ConSource模块（或其组件）相对于系统100中的一个或多个其他ConSource模块正在其下操作的以下条件中的一个或多个：具有相对较低的SOC、具有相对较低的SOH、具有相对较低的容量、具有相对较低的电压、具有相对较低的电流、具有相对较高的温度或具有故障。在这样的示例中，主控制设备112可以输出控制信息，该控制信息引起该特定ConSource模块的功率输出减小（或者在一些情况下，取决于条件而升高）。以这种方式，可以降低以例如更高温度操作的ConSource模块的功率输出，以便引起该ConSource模块的温度朝向一个或多个其他ConSource模块的温度收敛。

在其他实施例中，是否调整特定ConSource模块的操作的确定可以通过将状态信息与预定阈值、极限或条件进行比较，而不一定通过与其他ConSource模块的状态进行比较来做出。预定阈值、极限或条件可以是静态阈值、极限或条件，诸如由制造商设置的在使用期间不改变的那些。预定阈值、极限或条件可以是动态阈值、极限或条件，它们在使用期间准许改变或确实改变。例如，如果ConSource模块的状态信息指示其正在违反（例如，高于或低于）预定阈值或限制的情况下操作，或者在可接受的操作条件的预定范围之外操作，则主控制设备112可以调整该ConSource模块的操作。类似地，如果ConSource模块的状态信息指示实际或潜在故障（例如，警报或警告）的存在，或者指示实际或潜在故障的不存在或移除，则主控制设备112可以调整该ConSource模块的操作。故障的示例包括但不限于组件的实际故障、组件的潜在故障、短路或其他过电流条件、开路、过电压条件、未能接收通信、接收损坏的数据等等。

本地控制设备114可以接收、处理和传输：来自转换器-源模块的各种传感器（例如，温度、电压和电流传感器）的信号；去往和来自半导体开关的开关（例如触发）和故障信号；能量存储和缓冲元件的基本电池单元的电压；和其他信号。本地控制设备可以与主控制设备112进行通信，以及向主控制设备112和从主控制设备112传输对应的控制信号。

以这种方式，主控制设备112可以控制系统100内的ConSource模块108，以实现期望的目标或朝向期望的目标收敛。例如，该目标可以是所有ConSource模块相对于彼此在相同或相似水平上的操作，或者在预定阈值极限或条件内的操作。该过程也被称为平衡或寻求实现ConSource模块的操作或操作特性中的平衡。如本文中使用的术语“平衡”不要求在ConSource模块108或其组件之间的绝对相等，而是在广义上使用，以向本领域普通技术人员传达系统100的操作可以用于主动减少原本将存在的ConSource模块之间的操作差异。

返回参考图1A，控制电路102可以被配置为使用软件（存储在存储器中的可由处理电路执行的指令）、硬件或其组合来操作和执行控制。如这里所示，控制电路102可以包括处理电路和存储器。处理电路和存储器的示例实现方式在下面进一步描述。通信路径或链路106还可以包括有线电源，以便从一个或多个转换器源模块108直接为控制电路102供应操作功率。在某些实施例中，用于控制电路102的功率仅从一个或多个转换器源模块108供应。

参考图1B-1C，主控制设备112和本地控制设备114可以类似地被配置为使用软件（存储在存储器中的可由处理电路执行的指令）、硬件或其组合来操作和执行控制，并且每个可以包括处理电路和存储器，如这里所示。处理电路120和存储器122的示例实现方式在下面进一步描述。通信路径或链路116还可以包括有线电源，以便从一个或多个转换器源模块108直接为本地控制设备114供应操作功率。在某些实施例中，用于每个本地控制设备114的操作功率仅由该本地控制设备114通过路径116连接到的一个或多个转换器源模块108供应。主控制设备112的操作功率可以从一个或多个转换器-源模块108间接供应（例如，诸如通过汽车的功率网络）。

在一些实施例中，控制电路102可以包括用于整个系统100的单个控制设备。在其他实施例中，控制电路可以分布在与模块108相关联的本地控制设备114之间，使得单独的主控制设备112不是必需的，并且可以从系统100中省略。

在一些实施例中，系统100的控制可以分布在系统100专用或本地的控制电路102和与应用的其他部分共享的控制电路之间。例如，在汽车应用中，主控制设备112可以被实现为对于一个或多个其他汽车功能（例如，电机控制、驾驶员界面控制、牵引力控制等）有责任的车辆的另一控制设备（例如，电子控制单元（ECU））的一部分。

控制电路102可以具有用于与应用的另一控制设备通信的通信接口。例如，在汽车应用中，控制电路102（例如，主控制设备112）可以向车辆的另一控制设备（例如，ECU）输出关于系统100的数据或信息。

基于模块的系统内的转换器-源模块的示例实施例

图2-4描绘了如图1B中所描绘的系统100内的转换器-源模块108或ConSource模块的示例实施例，其中每个ConSource模块具有一个本地控制设备114。除非另外指出，否则图2-4的实施例和本文中描述的任何和所有其他实施例可以根据图1A-1C的配置来实现。

ConSource模块108可以实现为电压转换器或电流转换器。为了便于描述，本文中描述的实施例是参考电压转换器来完成的，尽管实施例不限于此。

图2是描绘系统100内的ConSource模块108A的示例实施例的框图。ConSource模块108A的该实施例在本文中可以被称为示例ConSource模块的版本1（ConSource V1），并且是一种类型的转换器-源模块108的示例。还示出的是本地控制设备114（LCD）和主控制设备112（MCD）。ConSource V1 108A与LCD 114通信地耦合，LCD 114又与MCD 112通信地耦合。

ConSource V1 108A包括能量源202（能量源1），其可以包括一个或多个能量存储元件。能量源1可以是例如以下各项中的一个，但不限于超级电容器600（图6A）；包括至少一个电池单元或者串联和/或并联连接的多个电池单元的电池模块610（图6B）；或燃料、燃料电池单元或燃料电池单元模块620（图6C）。

能量源1的输出out1和out2可以分别连接到能量缓冲器的输入端子in1和in2，能量缓冲器可以包括但不限于例如以下元件和拓扑中的一个，以下元件和拓扑基于：电解和/或薄膜电容器CEB 700（图7A）；由两个电感器LEB1和LEB2以及两个电解和/或薄膜电容器CEB1和CEB2形成的Z源网络710（图7B）；由两个电感器LEB1和LEB2、两个电解和/或薄膜电容器CEB1和CEB2以及二极管DEB形成的准Z源网络720（图7C）。能量缓冲器的具体拓扑和组件的选择取决于能量缓冲器输出端子out1和out 2上高频电压脉动的最大可准许幅度。这些脉动可能使ConSource模块108的性能退化，因此可以通过设计合适的元件和拓扑作为其基础来高效地缓冲它们。

能量缓冲器的输出out1和out2分别连接到转换器V1的输入in1和in2。图5A中示出了转换器V1 206的示例实施例的示意表示。在许多实施例中，转换器V1 206可以包括至少四个开关S3、S4、S5、S6，它们可以被配置成半导体开关，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管或MOSFET（如图4中所示）。另一个开关示例是绝缘栅双极晶体管或IGBT。半导体开关可以在相对高的开关频率下操作，从而准许转换器V1在期望时以脉宽调制模式操作，并在相对短的时间间隔内响应于控制命令。这可以提供高输出电压调节容差和瞬态模式下的快速动态行为。

在该实施例中，转换器V1 206通过经由开关S3、S4、S5、S6的不同组合，将DC线电压VDCL在其端子in1和in2之间连接到其输出端子out1和out2，从而生成三个不同的电压输出+VDCL、0和–VDCL。为了获得+VDCL，开关S3和S6被接通，而–VDCL可以通过接通开关S4和S5来获得。通过接通S3和S5或S4和S6，输出电压被设置为零或参考电压。

半导体开关S3、S4、S5、S6的控制开关信号可以取决于LCD和MCD（如图2中所示）中采用的控制技术的灵活性和要求以不同的方式生成。一种方法是使用空间矢量脉宽调制SVPWM或正弦脉宽调制SPWM或其变型，来生成转换器V1的输出电压。图9中示出了转换器V1的输出电压波形900的示例。调制方法还取决于其应用于系统100的哪个版本，并且一种可能的调制解决方案将在本文中作为示例进一步呈现。

在使用脉宽调制的一些实施例中，LCD（而不是MCD）为ConSource模块中的开关生成开关信号。在一些实施例中，诸如那些使用滞后的实施例，开关信号的生成可以由MCD执行。图2中所示的LCD 114可以经由一组诊断、测量、保护和控制信号线连接到ConSource V1108A，并且可以执行三个主要功能中的一个或多个。第一个功能是能量源1的管理。第二个功能是能量缓冲器的保护，并且更具体地说，是保护其组件免受过流、过压和高温条件的影响。第三个功能是转换器V1 206的控制和保护。

在一个示例实施例中，由LCD 114对用于ConSource V1模块108A的能量源1进行管理的功能如下。LCD 114接受测量信号VES1、TES1、IES1，它们是：VES1——能量源1的至少一个、优选全部基本组件的电压或基本组件群组的电压，诸如例如并且不限于（个体或串联和/或并联连接的）电池单元、（个体或串联和/或并联连接的）超级电容器电池单元；TES1——能量源1的至少一个、优选全部基本组件的温度或基本组件群组的温度；IES1——能量源1的输出电流。基于这些测量信号，LCD 114可以执行以下各项中的一项或多项：基本组件或基本组件群组的真实容量、实际电荷状态（SOC）和健康状态（SOH）的计算或确定；基于测量和/或计算的数据设置警告或警报信号；和/或向MCD 112传输对应的信号。

在一个示例实施例中，LCD对ConSource V1模块108A的能量缓冲器的保护功能如下。LCD 114接受测量信号VEB、TEB、IEB，它们是：VEB ——能量缓冲器的至少一个主要组件的电压，例如并且不限于电容器CEB或电容器CEB1、CEB2（参见图7A-7C）；TEB——能量缓冲器的至少一个组件的温度；和/或IEB——通过能量缓冲器的至少一个组件的电流。基于这些测量信号，LCD 114可以执行以下各项：基于测量数据设置警告或警报信号；和/或向MCD112传输对应的警告或警报信号。

在一个示例实施例中，由LCD 114对ConSource V1模块108A的转换器V1 206的控制和保护的功能如下。LCD可以（例如，通过FlexRay或CAN）从MCD接收命令信号，在一些实施例中，该命令信号可以是调制参考信号和使能信号，或者是参考信号和调制指数，其可以与LCD中的脉宽调制技术一起使用，以生成用于半导体开关S3、S4、S5、S6的控制信号。来自转换器V1 206的集成电流传感器的电流反馈信号IOUT（图2中未示出）可以与来自转换器V1206的开关的驱动电路（图2中未示出）的一个或多个信号F一起用于过流保护，该一个或多个信号F可以携带关于转换器V1中所有开关的故障状态（例如，短路或开路故障模式）的信息。基于该数据，LCD可以做出关于如下的决定：哪个开关信号组合将被施加到对应的半导体开关S3、S4、S5、S6，以使转换器V1和整个ConSource V1模块108A绕过系统100或从系统100断连。（特定开关的开关信号可以使该开关接通或关断。）

图3是描绘了ConSource模块108B的另一个示例实施例的框图，该ConSource模块108B在本文中可以被称为ConSource模块的版本2（ConSource V2），并且是一种类型的转换器-源模块108的示例。ConSource V2 108B与LCD114通信地耦合，LCD114又与MCD 112通信地耦合。

在该实施例中，ConSource V2 108B处于具有主要能量源1 202和次级能量源2304的双能量源配置中。能源1可以包括例如以下中的一个，但不限于，超级电容器或超电容器600（图6A）、包括至少一个电池单元或串联和/或并联连接的多个电池单元的电池模块610（图6B）以及燃料、燃料电池单元或燃料电池单元模块620（图6C）。

能量源1 202的输出out1和out2可以连接到能量缓冲器204的输入端子in1和in2，能量缓冲器204可以包括但不限于例如以下元件和拓扑中的一个，以下元件和拓扑基于：电解和/或薄膜电容器CEB 700（图7A）、由两个电感器LEB1和LEB2以及两个电解和/或薄膜电容器CEB1和CEB2形成的Z源网络710（图7B）、由两个电感器LEB1和LEB2、两个电解和/或薄膜电容器CEB1和CEB2以及二极管DEB形成的准Z源网络720（图7C）。能量缓冲器204的输出out1和out2分别连接到转换器V2 308的输入in1和in3。

能量缓冲器204的输出out2也可以连接到能量源2 304的输出out2。能量源2的另一个输出out1连接到转换器V2 308的输入in2。能量源2可以包括但不限于例如以下存储元件中的一个，以下存储元件诸如是：电解和/或薄膜电容器CEB 800（图8A）；超级电容器或超电容器810（图8B）；电池模块820，包括串联和/或并联连接的至少一个电池单元或多个电池单元（图8C）；与超级电容器或超电容器810并联连接的电解和/或薄膜电容器CEB 800（图8D）；与电池模块820并联连接的电解和/或薄膜电容器CEB 800，包括串联和/或并联连接的至少一个电池单元或多个电池单元（图8E）；与超级电容器（或超电容器）810和电池模块820并联连接的电解和/或薄膜电容器CEB 800，包括串联和/或并联连接的至少一个电池单元或多个电池单元（图8F）。

图5B中示出了转换器V2 308的示例实施例的简化示意性表示。这里，转换器V2308包括六个开关S1、S2、S3、S4、S5、S6，它们可以被配置为半导体开关，诸如例如MOSFET（如图5B中所示）或IGBT。半导体开关可以在高开关频率下操作，从而准许转换器V2 308在需要时在脉宽调制模式下操作，并且在短时间间隔内响应于控制命令，从而提供高输出电压调节容差和瞬态模式下的快速动态行为。

转换器V2 308的左手侧包括两个开关S1和S2，并且可以在节点1处生成两个不同的电压，即+VDCL和0，参考输入In3，其可以处于虚拟零电势。耦合电感器L

转换器V2 308的右手侧包括四个开关S3、S4、S5、S6，并且通过经由开关S3、S4、S5、S6的不同组合将端子in1和in2之间的DCL-电压VDCL连接到输出端子out1和out2，能够生成三个不同的电压输出，即+VDCL、0和–VDCL。为了获得out1和out2之间的+VDCL电压，开关S3和S6接通，而out1和out2之间的–VDCL电压可以通过接通开关S4和S5获得。通过接通S3和S5或S4和S6，输出电压被设置为零或参考电势。

半导体开关S3、S4、S5、S6的控制开关信号可以取决于LCD 114和MCD 112中采用的控制技术的灵活性和要求以不同的方式生成。一种方法是使用脉宽调制，诸如空间矢量脉宽调制（SVPWM）或正弦脉宽调制（SPWM）（包括其附加变型），来生成转换器V2的输出电压。图9中示出了转换器V2 308的典型输出电压波形900。调制方法还取决于其应用于ACi电池包的哪个版本，并且一种可能的调制解决方案将作为示例进一步呈现。

在该示例ConSource V2模块108B中，能量源1 202充当主要能量源，并且因此供应负载所需的平均功率。能量源2 304可以是具有通过在负载功率峰值处提供附加功率或吸收过量功率来辅助能量源1的功能的次级能量源。

图10示出了来自具有六个示例转换器-源模块的示例基于模块的能量存储系统的输出电压波形1000。

图11是描绘了两个能量源（能量源1 202和能量源2 304）与ConSource V2模块108B的示例实施例的负载之间的功率流管理1100的示例实施例的框图。负载可以是例如但不限于电网或电动车辆电机的单相。该实施例允许每个能量源的电特性（端子电压和电流）和负载1102的电特性之间完全去耦。

在这些实施例中，功率流控制器1 1110和功率流控制器2 1120可以是分立的控制设备，与LCD 114和MCD 112分离，可以实现为LCD内的软件，可以实现为LCD内的硬件，或者可以实现为LCD内的硬件和软件的组合。在一些实施例中，功率流控制器1 1110和功率流控制器2 1120的功能可以在LCD 114和MCD 112之间共享或分布。

功率流控制器1 1110可以从LCD 114接收能量源1的参考功率流信号（P

在许多实施例中，能量源2 304可以是次级能量源，并且其功能是通过在负载功率峰值处提供功率和/或吸收过量功率来辅助能量源1。能量源2 304的次级功能可以是有源滤波，诸如减少（衰减）或消除由于例如单相系统的固有脉动功率性质而在转换器V2的输入in1和in3处流动的电流IDC_CONV中出现的任何二阶电流谐波。该谐波可能具有相当大的峰到峰值，其可以高达负载电流幅度的两倍。二阶电流分量展现一些缺点，例如，能量源1 202中的内部损耗与所得电流RMS值相关的增加。为了执行该次级功能，能量源2 304可以包括电解电容器或超级电容器（或超电容器）作为独立组件，或者如图8A、8B和8D-8F中所示与其他能量存储元件并联连接。

图12A和12B示出了在执行该有源滤波次级功能之前和期间出现的波形1200、1220的示例。在补偿开始之前（时刻t

由转换器V2执行并且上面描述的主要和次级功能两者可以单独或同时执行。如果同时，则能量源2 304优选包括与其他能量存储元件并联连接的电解电容器或超级电容器810（如图8A、8B和8D-8F中所示）。

图3中示出了用于ConSource V2模块的LCD 114，其经由一组诊断、测量、保护和控制信号线连接到ConSource V2模块108B，并且可以执行四个主要功能中的至少一个、优选全部。第一个功能是能量源1 202的管理。第二个功能是能量源2 304的管理。第三个功能是能量缓冲器204的保护，并且更具体地说，是保护其组件免受过流、过压和高温影响。第四个功能是转换器V2 308的控制和保护。

用于ConSource V2模块108B的能量源1的管理功能可以如下。LCD 114接受测量信号VES1、TES1、IES1，它们是：VES1——能量源1的所有基本组件/电池单元的电压或基本组件/电池单元群组的电压，诸如例如但不限于单独或串联和/或并联连接的电池单元、单独或串联和/或并联连接的超级电容器电池单元；TES1——能量源1所有基本组件的温度或基本组件群组的温度；IES1——能量源1的输出电流。基于这些测量信号，LCD可以执行以下各项：计算基本组件或基本组件群组的真实容量、实际电荷状态（SOC）和健康状态（SOH）；基于测量和计算的数据设置警告或警报信号；向MCD 112传输对应的信号。

用于ConSource V2模块108B的能量源2 304的管理功能可以如下。LCD 114可以接收测量信号VES2、TES2、IES2，它们是：VES2——能量源2的所有基本组件或电池单元的电压或基本组件或电池单元群组的电压，诸如例如但不限于单独或串联和/或并联连接的电池单元、单独或串联和/或并联连接的超级电容器电池单元；TES2——能量源2的所有基本组件的温度或基本组件群组的温度；IES2——能量源2的输出电流。基于这些测量信号，LCD可以执行以下各项：计算基本组件或基本组件群组的真实容量、实际电荷状态（SOC）和健康状态（SOH）；基于测量和计算的数据设置警告或警报信号；和/或向MCD传送对应的信号。

用于ConSource V2模块108B的能量缓冲器的保护功能可以如下。LCD 114接收测量信号VEB、TEB、IEB，它们是：VEB——能量缓冲器的至少一个主要组件的电压，所述主要组件例如并且不限于电容器CEB或电容器CEB1、CEB2（参见图7A-7C）；TEB——能量缓冲器的至少一个主要组件的温度；和/或IEB——通过能量缓冲器的至少一个主要组件的电流。基于这些测量信号，LCD可以执行以下各项：基于测量数据设置故障（例如，警告或警报）信号；和/或向MCD 112传输对应的故障信号。

用于ConSource V2模块108B的转换器V2 308的控制和保护功能可以如下。LCD114从MCD 112接收命令信号，该命令信号可以是调制参考信号和使能信号，或者是参考信号和调制指数，其可以用在LCD中的PWM和/或滞后功能中，以根据上述功率管理和/或二阶谐波降低技术生成半导体开关S1、S2、S3、S4、S5、S6的控制信号。来自转换器V2的集成电流传感器（图3中未示出）的电流反馈信号IES2、IOUT可以与例如来自转换器V2 308的半导体器件的驱动电路（图3中未示出）的信号F一起用于过流保护，该信号F携带关于一个或多个、优选所有半导体开关的故障状态（例如，短路或开路故障模式）的信息。基于该特定数据，LCD 114可以做出关于将开关信号S1、S2、S3、S4、S5、S6的哪个组合应用于对应的半导体开关的决定，以使转换器V2和整个ConSource V2模块绕过系统100（例如电池包等）或从系统100断连。

图4是描绘了ConSource模块108C的示例实施例的框图，该ConSource模块108C被称为ConSource模块的版本3（ConSource V3），并且是一种类型的转换器-源模块108的示例。ConSource V3 108C与LCD 114通信地耦合，LCD 114又与MCD 114通信地耦合。

ConSource V3模块108C可以包括能量源能量源1 202和转换器V2 308，转换器V2308具有用于连接辅助负载2 410的附加输入，如图4中所示，如果期望的话。ConSource V3模块108C具有输出端口1和2，用于与示例系统100内的其他ConSource（例如，V1/V2/V3）模块连接。如果需要，ConSource V3的所图示输出端口3和4用于将示例ConSource V3模块连接到示例系统100的其他ConSource V3模块的相同输出端口，和/或如图4中所示，如果期望，用于连接到辅助负载1 408。如果需要，ConSource V3 108C的所图示输出端口5和6用于将示例ConSource V3模块连接到示例系统100的其他ConSource V3模块的相同输出端口，和/或如图4中所示，如果期望，用于连接到辅助负载2 410。

能量源1可以包括但不限于例如根据图6的以下存储元件中的一个：超级电容器或超电容器600（图6A）、包括至少一个电池单元或多个串联和/或并联连接的电池单元的电池模块610（图6B）以及燃料、燃料电池单元或燃料电池模块620（图6C）

能量源1 202的输出out1和out2分别连接到能量缓冲器204的输入端in1和in2，能量缓冲器204可以包括但不限于例如以下元件和拓扑中的一个，以下元件和拓扑基于：电解和/或薄膜电容器CEB 700（图7A）、由两个电感器LEB1和LEB2以及两个电解和/或薄膜电容器CEB1和CEB2形成的Z源网络710（图7B）、由两个电感器LEB1和LEB2、两个电解和/或薄膜电容器CEB1和CEB2以及二极管DEB形成的准Z源网络720（图7C）。能量缓冲器204的输出out1和out2分别连接到转换器V2 308的输入in1和in3。

转换器V2 308的简化示意表示在图5B中所示。转换器V2包括六个开关S1、S2、S3、S4、S5、S6，它们可以被配置成半导体开关，诸如例如MOSFET（如图5B中所示）、JFET或IGBT。转换器V2的左手侧包括两个开关S1和S2，它们可以在节点1处生成两个不同的电压，即+VDCL和0，参考输入In3，其可以处于虚拟零电势。耦合电感器L

转换器V2 308的右手侧包括四个开关S3、S4、S5、S6，并且可以通过开关S3、S4、S5、S6的不同组合将端子in1和in2之间的DCL-电压VDCL连接到输出端子out1和out2来生成三个不同的电压输出+VDCL、0和–VDCL。为了获得out1和out2之间的+VDCL电压，开关S3和S6接通，而out1和out2之间的–VDCL电压可以通过接通开关S4和S5获得。通过接通S3和S5或S4和S6，输出电压被设置为零或参考电势。

半导体开关S3、S4、S5、S6的控制开关信号可以取决于LCD 114和MCD 112中采用的控制技术的灵活性和要求以不同的方式生成。

能量源1 202可以供应系统100的负载、辅助负载1 408和/或辅助负载2 410（如果连接的话）所需的对应部分功率。图13示出了ConSource V3模块的功率流管理的示例，其中可以调整能量源1、辅助负载1和辅助负载2之间的功率流。辅助负载的示例可以是例如电动车辆的车载电网络、电动车辆的HVAC系统。系统100的负载可以是例如电动车辆电机或电网的相位中的一个。该实施例可以允许能量源的电特性（端子电压和电流）和负载的电特性之间完全去耦。

在这些实施例中，参考图13，功率流控制器1 1310 （PFC 1）、功率流控制器2 1320（PFC 2）、功率流估计器1（PFE 1）和功率流估计器2（PFE 2）可以是分立的控制设备，与LCD114和MCD 112分离，可以实现为LCD内的软件，可以实现为LCD内的硬件，或者可以实现为LCD内的硬件和软件的组合。在一些实施例中，PFC 1、PFC 2、PFE 1和PFE 2的功能可以在LCD和MCD之间共享或分布。

PFE 1可以从LCD 114接收能量源1 202 P

PFE 2 1320可以从PFC 1接收能量源1的总功率流信号P

图4中示出了用于ConSource V3模块180C的LCD 114。它可以经由一组诊断、测量、保护和控制信号线连接到ConSource V2模块108B，并且可以执行四个主要功能中的至少一个、优选全部。第一个功能可以是能量源1 202的管理。第二个功能可以是辅助负载2 410的管理。第三个功能可以是能量缓冲器204的保护，并且更具体地说，是保护其组件免受过流、过压和高温影响。第四个功能可以是转换器V1的控制和保护。

在一些示例实施例中，用于ConSource V3模块108C的能量源1 202的能量管理功能可以如下。LCD 114接受测量信号VES1、TES1、IES1，它们是：VES1——能量源1 202的所有基本组件/电池单元的电压或基本组件/电池单元群组的电压，诸如例如但不限于单独或串联和/或并联连接的电池单元、单独或串联和/或并联连接的超级电容器电池单元；TES1——能量源1的所有基本组件的温度或基本组件群组的温度；IES1——能量源1的输出电流。基于这些测量信号，LCD可以执行以下各项：计算基本组件或基本组件群组的真实容量、实际电荷状态（SOC）和健康状态（SOH）；基于测量和计算的数据设置警告或警报信号；向MCD传输对应的信号。

ConSource V3模块108C的辅助负载2 410的管理功能可以如下。LCD接收测量信号VAL2、IAL2，它们是：VAL2——ConSource V3模块的端口5和6之间的电压；以及IAL2——转换器V2的耦合电感器LC中的电流，它是辅助负载2的电流。基于这些信号，LCD对LCD中的脉宽调制的参考信号执行校正，以稳定和/或控制辅助负载2上的电压。

ConSource V3模块108C的能量缓冲器204的保护功能可以如下。LCD可以接收测量信号VEB、TEB、IEB，它们是：VEB——能量缓冲器的至少一个主要组件的电压，所述主要组件例如并且不限于电容器CEB或电容器CEB1、CEB2（参见图7A-7C）；TEB——能量缓冲器的至少一个主要组件的温度；IEB——通过能量缓冲器的至少一个主要组件的电流。基于这些测量信号，LCD可以执行以下各项：基于测量数据设置故障（例如，警告或警报）信号；和/或向MCD传输对应的故障信号。

ConSource V3模块108C的转换器V2 308的控制和保护功能可以如下。LCD 114从MCD 112接收命令信号，该命令信号可以是调制参考信号和使能信号，或者是参考信号和调制指数，其可以用在LCD中的PWM和/或滞后功能中，以根据上述功率管理和/或二阶谐波降低技术生成半导体开关S1、S2、S3、S4、S5、S6的控制信号。来自转换器V2的集成电流传感器（图4中未示出）的电流反馈信号IES2、IOUT可以与来自转换器V2的半导体器件的驱动电路（图4中未示出）的一个或多个信号F一起用于过流保护，该一个或多个信号F携带关于一个或多个、优选所有半导体开关的故障状态（例如，短路或开路故障模式）的信息。基于该特定数据，LCD可以做出关于将开关信号S1、S2、S3、S4、S5、S6的哪个组合应用于对应的半导体开关的决定，以使转换器V2 308和整个ConSource V3模块绕过系统100（例如电池包等）或从系统100（例如电池包等）断连。

ConSource模块的一个示例是转换器-电池模块，其具有作为第一能量源的电池。转换器-电池模块可以被称为ConBatt模块。ConBatt模块可以用在例如移动应用（诸如电动车辆（EV））的电池包中。被配置为用作具有多个ConBatt模块的电池包的系统100可以被称为ConBatt包。

在其他示例实施例中，ConSource模块可以与诸如光伏板和/或无线充电接收器之类的附加功率源连接。在其他示例实施例中，系统100可以连接到与不同电压电平的其他辅助负载耦合的另一系统100（例如，另一ConBatt包），诸如例如，EV的车载电网络系统和空调。

基于模块的系统的模块布置的示例实施例

图15-29描绘了根据各种架构或配置布置的系统100的示例实施例。在这些实施例中，系统100被称为ConSource包，尽管实施例不限于包。为了便于说明，没有示出每个实施例中的MCD和LCD。如可以看出的，模块可以以许多方式布置，使得每个模块贡献的功率可以求和，以形成例如单相AC输出、多相AC输出和DC输出中的一个或多个。

图15示出了根据本公开的包括数量N个互连的ConSource模块108-1、108-2……108-N的一维阵列的ConSource包1500的示例实施例。阵列中的每个ConSource模块可以根据上面参考图2、3和4讨论的三个模块版本（V1、V2和V3）中的任何一个来配置。多个ConSource模块可以包括根据相同模块版本（V1、V2或V3）配置的模块，或者根据三个模块版本（V1、V2和V3）中的两个或更多个配置的模块的混合。一维阵列的第一行的ConSource V1/V2/V3模块（“第一ConSource V1/V2/V3模块”）的第一端口1连接到ConSource模块的一维阵列的第一输出端子out1。第一ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第二行中的ConSource V1/V2/V3模块（“第二ConSource V1/V2/V3模块”）的第一端口1。第二ConSourceV1/V2/V3模块的第二端口2连接到第三行中的ConSource V1/V2/V3模块（“第三ConSourceV1/V2/V3模块”）的第一端口，以相同的顺序以此类推进一步向下到第N行或最后一行中的第N个ConSource V1/V2/V3模块。第N个ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到一维阵列1500的第二输出端子out 2。该数量N个互连的ConSource模块的一维阵列可以用作DC或单相AC能量源，诸如例如电池包，用于DC或AC单相负载的固定能量存储应用。DC或AC单相负载可以连接在第一和第二输出端子out1和out2之间。

数量N个互连的ConSource模块的一维阵列的输出电压可以使用例如但不限于利用相移载波技术的空间矢量调制或正弦脉宽调制（“PWM”）来生成。然后，可以使用相移载波技术生成每个ConSource模块的转换器的开关信号。该技术确保了ConSource模块持续旋转，并且功率几乎相等地分布在它们之间。

相移技术的原理是使用增量偏移的两电平波形生成多电平输出PWM波形。因此，通过N-1个两电平PWM波形的求和来创建N电平PWM波形。这些两电平波形是通过将参考波形与增量偏移360º/(N-1)的三角形载波1400、1410（图14A、14B）进行比较而生成的。图14A中示出了9电平示例1400。载波增量偏移360º/(9-1) = 45º，并与参考波形进行比较。所得到的两电平PWM波形1420在图14C中示出。这些两电平波形可以用作每个ConSource模块108中转换器的半导体开关的开关信号。作为示例，对于包括四个互连的ConSource模块的一维阵列，每个ConSource模块具有转换器V1，0°信号用于S3，并且180°信号用于第一ConSource模块的S6，45°信号用于S3，并且225°信号用于第二ConSource模块的S6，以此类推。注意到，在所有转换器V1中，S3的信号与S4互补，并且S5的信号与S6互补，连同具有一定的死区时间，以避免每个支路的击穿。图14D描绘了由来自四个模块的输出电压叠加产生的示例AC波形1430。

图15中所示的系统100的该一维阵列1500实施例使得能够：在ConSource模块中以显著降低的开关和传导损耗使用低电压和/或中电压额定能量源元件和开关组件（MOSFET、JFET、IGBT等），在第一和第二端子out1和out2之间获得具有非常低的总谐波失真的任何形状的高电压。

图16示出了根据本公开的包括数量N个互连的ConSource V1/V2/V3模块108-1、108-2……108-N的二维阵列1600或两个一维阵列1500的ConSource包的第一版本的示例实施例。形成该二维阵列1600的两个一维阵列1500中的每一个的DC或AC电压生成的配置和输出原理在上面参考图15进行了描述。两个一维阵列的第N行或最后一行中的第N个ConSource V1/V2/V3模块中的每一个的第二端口2连接在一起，并连接到二维阵列的公共输出端子Out3。在第一和第二输出端子Out1和Out2以及公共输出端子Out3之间提供输出电压。

数量2N个互连的ConSource V1/V2/V3模块的该二维阵列可以用作两相AC能量源，用于DC或AC单相负载的固定能量存储应用。如果需要，负载可以连接在第一和第二输出端子Out1和Out2之间，而公共端子Out3可以连接到负载的中性点。

当公共输出端子out3连接到AC或DC负载的第二端子时，示例基于二维阵列的ConSource包的第一和第二输出端子out1和out2可以经由耦合电感器连接在一起，并且连接到AC或DC负载的相同第一端子。在该情况下，这样的具有N行的基于二维阵列的ConSource包的输出功率能力是具有相同数量N行的基于一维阵列的ConSource包的输出功率能力的两倍之高。

图16中所示的系统100的该二维阵列实施例使得能够获得具有90度相位移位的高电压的两相系统。例如，这样的系统可以用在电炉中。一般而言，在ConSource模块中以显著降低的开关和传导损耗使用低电压和/或中电压额定能量源元件和开关组件（MOSFET、JFET、IGBT等），可以在端子out1、out2和公共端子out3（其可以用作中性点）之间获得具有非常低的总谐波失真的任何形状的高电压。

图17示出了根据本公开的包括数量N和N+1个互连的ConSource模块108-1、108-2……108-N的二维阵列1700或两个一维阵列的ConSource包的第二版本的示例实施例。上面参考图15描述了两个一维阵列1500中的每一个的DC或AC电压生成的配置和输出原理，该两个一维阵列1500具有形成该二维阵列的数量N和N+1个互连的ConSource模块。在两个一维阵列的第N行或最后一行中的第N个ConSource V1/V2/V3模块的每一个的第二端口2连接到附加的或第N+1个ConSource V1/V2/V3模块的第一和第二端口1和2。

数量2N+1个互连的ConSource V1/V2/V3模块的该二维阵列可以用作用于DC或AC单相负载的固定能量存储应用的单相AC能量源。负载可以连接在每个一维阵列的第一行中的第一ConSource V1/V2/V3模块的第一和第二输出端子Out1和Out2之间。

图18示出了根据本公开的包括在三维阵列1800中互连的多个ConSource V1/V2/V3模块108-1、108-2……108-N的ConSource包的第一版本的示例实施例。ConSource包的第一、第二和第三输出端子out1、out2和out3连接到三个一维阵列1500的每一个的第一行的第一ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1，这三个一维阵列1500形成了该基于三维阵列1800的ConSource包。上面参考图15描述了形成该基于三维阵列1800的ConSource包的三个一维阵列1500中的每一个的DC或AC电压生成的配置和输出原理。三个一维阵列的每一个的第N行或最后一行中的第N个ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接在一起，并连接到三维阵列的公共输出端子out4。输出电压提供在第一、第二和第三输出端子out1、out2、out3和公共输出端子out4之间。

3N个互连的ConSource V1/V2/V3模块108-1、108-2……108-N的该三维阵列1800可以用作用于DC或AC单负载、三相负载、三相电网或三相电机2200的固定能量存储或电动车辆应用的三相AC能量源，如图22中所示。如果需要，三相负载可以连接在第一、第二和第三输出端子out1、out2、out3之间，而公共输出端子out4可以连接到负载的中性点。

当公共输出端子out4连接到DC或单相AC负载的第二端子时，基于三维阵列的ConSource包的第一、第二和第三输出端子out1、out2和out3可以经由耦合电感器连接在一起，并连接到DC或单相AC负载的相同第一端子。在该情况下，这样具有N行的基于三维阵列的ConSource包的输出功率能力是具有相同数量N行的基于一个一维阵列的ACi电池包的三倍之高。

图19中所示的系统100的该三维阵列1900实施例使得能够，在ConSource模块中以显著降低的开关和传导损耗使用低和/或中电压额定能量源元件和开关组件（MOSFET、JFET、IGBT等），在端子ou1、out2、out3和公共端子out3（其可以用作中性点）之间获得具有非常低的总谐波失真的任何形状的高电压三相系统。这样的系统可以连接到配电网，并且可以用作有源电源或缓冲器、无功功率补偿器和功率因数校正器、具有非常高动态响应的有源谐波滤波器以及out1、out2、out3和电网相位之间显著减小大小的无源滤波器。该系统还可以连接到从诸如电池、超电容器、燃料电池单元等之类的能量源元件提供能量的三相负载。

图19示出了根据本公开的包括以三维阵列1900互连的多个ConSource模块108的ConSource包的第二版本的示例实施例。

三个一维阵列1500中的每一个的第一行的ConSource V1/V2/V3模块108-1（“第一ConSource V1/V2/V3模块”）的第一端口1连接到三个一维阵列中的每一个的第一、第二和第三输出端子out1、out2和out3，这三个一维阵列形成了该基于三维阵列的ConSource包。上面参考图15描述了三个一维阵列中的每一个的DC或AC电压生成配置和输出原理，该三个一维阵列具有形成该三维阵列的数量N个互连的ConSource V1/V2/V3模块。第一ConSourceV1/V2/V3模块108-1的第二端口2连接到三个一维阵列的第二行中的ConSource V1/V2/V3模块108-2（“第二ConSource V1/V2/V3模块”）的第一端口1。第二ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到三个一维阵列的第三行中ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1（未示出），以相同的顺序以此类推进一步向下到数量M行的ConSource V1/V2/V3模块，其中M是2或更大。

第M+1行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1连接到第M行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2（未示出）。第M+1行中的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第M+2行中的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1（未示出）。第M+2行中的ConSourceV1/V2/V3模块的第二输出端口2连接到第M+3行中的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1（未示出），以相同的顺序以此类推进一步向下到数量M+N行的ConSource V1/V2/V3模块。

三维阵列的第一列1500的最后一行或第M+N行中的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到三维阵列的第二列1500’的第M+1行中的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1。三维阵列的第二列的最后一行或第M+N行中的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到三维阵列的第三列1500”的第M+1行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1。三维阵列的第三列的最后一行或第M+N行中的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到三维阵列的第一列的M+1行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1。

互连的ConSource V1/V2/V3模块的该三维阵列可以用作用于DC或AC单负载、三相负载、三相电网或三相电机的固定能量存储或电动车辆应用的三相能量源，如图23中所示。

除了关于图18提到的优点之外，图19中所示的系统100的该三相（三维阵列）配置的实施例——具有串联连接和德尔塔连接的ConSource模块的组合——使得能够在系统的所有ConSource模块和电网或负载的相位之间进行有效的能量交换（相间平衡）。德尔塔和串联连接的ConSource模块的组合允许减少阵列中ConSource模块的总数，以获得所期望的输出电压。

图20示出了根据本公开的包括以三维阵列2000互连的多个ConSource模块的ConSource包的第三版本的示例实施例。ConSource包的第一、第二和第三输出端子out1、out2和out3连接到三个一维阵列1500的第一行的ConSource V1/V2/V3模块108-1的第一端口1，该三个一维阵列1500形成了该基于三维阵列2000的ConSource包。上面参考图15描述了三个一维阵列中的每一个的DC或AC电压生成的配置和输出原理，该三个一维阵列具有形成该三维阵列的数量N个互连的ConSource V1/V2/V3模块108-1、108-2……108-N。三维阵列的第一列的第N行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第N+1行的第一附加ConSource V3模块108C的第一端口1。三维阵列的第二列的第N行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第N+1行的第一附加ConSource V3模块108C的第二端口2。三维阵列的第三列的第N行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第N+1行的第二附加ConSource V3模块108C的第一端口1。第二附加ConSource V3模块的第二端口2连接到ConSource包的第四输出端子Out4。第N+1行的第一和第二附加ConSource V3模块的第三和第四端口3和4互连，如图20中所示。

互连的ConSource V1/V2/V3模块的该三维阵列可以用作用于DC或AC单负载、三相负载、三相电网或三相电机的固定能量存储或电动车辆应用的三相能量源，如图24中所示。三相负载可以连接在第一、第二和第三输出端子out1、out2和out3之间，而第四输出端子out4可以用作一个充电端子。

除了关于图18提到的优点之外，图20中所示的系统100的该三相（三维阵列）配置的实施例——具有两个附加的互连ConSource V3模块108-C——使得能够在系统的所有ConSource模块和电网或负载的相位之间进行有效和快速的能量交换（相间平衡）。

图21示出了根据本公开的包括以多维阵列2100（包括K个一维阵列1500）互连的多个ConSource模块的ConSource包的第四版本的示例实施例，其中K作为示例是3或更大，并且仅出于呈现和参考的目的以具有多行和K列的示例取向图示。K个一维阵列1500中的每一个包括具有第一和第二端口的M+N个ConSource V1/V2/V3模块108-1……108-（M+N）。第一、第K个和其他奇数一维阵列中的每一个都包括具有第一、第二、第三和第四端口的第M+N+1个附加ConSource V3模块108C。

数量K个一维阵列中的每一个的第一行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1分别连接到第一和第二输出端子out1和out2中的个体输出端子，以此类推到形成该基于多维阵列的ConSource包的数量K个一维阵列中的第K个输出端子outK。第一行中的ConSourceV1/V2/V3模块的第二端口2连接到数量K个一维阵列的每一个的第二行中的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1（未示出）。第二行中的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到数量K个一维阵列中的每一个的第三行中的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1（未示出），以相同的顺序以此类推进一步向下到数量M行的ConSource V1/V2/V3模块，其中M是2或更大。

第M行的第一阵列列的ConSource V1/V2/V3模块108-M的第二端口2连接到第一行的第二阵列列的ConSource V1/V2/V3模块108-1的第一端口1。第M行的第二阵列列的ConSource V1/V2/V3模块108-M的第二端口2连接到第一行的第三阵列列的ConSource V1/V2/V3模块108-1的第一端口1，以相同的顺序以此类推到第K阵列列，其中第M行的第K阵列列中的ConSource V1/V2/V3模块108-M的第二端口2连接到第一行的第一阵列列的ConSource V1/V2/V3模块108的第一端口1。

第M+1行的所有第一到第K个阵列列的ConSource V1/V2/V3模块108-(M+1)的第一端口1连接到第M行的ConSource V1/V2/V3模块108-M的第二端口2。第M+1行的所有第一到第K个阵列列的ConSource V1/V2/V3模块108-(M+1)的第二端口2连接到第M+2行的所有第一到第K列的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1，以相同的顺序以此类推进一步向下到数量N行的ConSource V1/V2/V3模块，其中N是2或更大。

多维阵列的第一阵列列的第M+N行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第M+N+1行的第一附加ConSource V3模块的第一端口1。多维阵列的第二阵列列的第M+N行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第M+N+1行的第一附加ConSource V3模块的第二端口2。多维阵列的第K-2个阵列列的第M+N行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第M+N+1行的第((K-1)/2)个附加ConSource V3模块的第一端口1。多维阵列的第K-1列的第M+N行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第M+N+1行的第((K-1)/2)个附加的ConSource V3模块的第二端口2。多维阵列的第K列的第M+N行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第M+N+1行的(K+1)/2附加ConSource V3模块的第一端口1。第(K+1)/2个附加的ConSource V3模块的第二端口2连接到ConSource包的第K个输出端子outK+1。如图21中所示，第M+N+1行的所有(K+1)/2个附加ConSource V3模块的输出端口3和4连接在一起。

互连ConSource V1/V2/V3模块的该多维阵列可以用作用于DC负载、多相AC负载、多相电网或多相电机的固定能量存储或电动车辆应用的多相能量源。

除了关于图18提到的优点之外，图21中所示的系统100的该多维阵列2100实施例——具有德尔塔连接和串联连接的ConSource模块以及附加的互连ConSource V3模块的组合——使得能够在系统的所有ConSource模块和电网或负载的相位之间进行有效和快速的能量交换（相间平衡）。德尔塔和串联连接的ConSource模块的组合允许减少阵列中ConSource模块的总数，以获得所期望的输出电压。

图22和图23分别示出了分别如图18和图19中呈现的第一和第二版本的ConSource包1800、1900的示例实施例，并且进一步连接到任何类型的三相电机2200。

图22中所示的系统100的三维阵列1800（三相电机驱动系统）实施例使得能够以显著降低的开关和传导损耗使用低和/或中电压额定能量源元件和开关组件（MOSFET、JFET、IGBT等），在电机相位A、B和C之间获得具有非常低的总谐波失真的任何形状的高电压三相系统。这样的系统不需要如在2电平逆变器的情况中使用庞大的无源滤波器，并且具有高动态响应。

除了关于图22提到的优点之外，图23中所示的系统100（三维阵列）的三相电机驱动实施例1900——具有串联连接和德尔塔连接的ConSource模块108的组合——使得能够在系统的所有ConSource模块和电机2200的所有相位之间进行有效的能量交换（相间平衡）。德尔塔和串联连接的ConSource模块108的组合允许减少阵列中ConSource模块的总数，以获得期望的输出电机电压。

图24示出了连接到任何类型的三相电机2200的ConSource包的第三版本的示例实施例。ConSource包如图21中呈现的，其中K等于3，其中第N+1行的两个附加ConSource V3模块108C的第三和第四输出端口3和4连接在一起，并连接到第二辅助负载2。第N+1行的两个附加ConSource V3模块进一步包括连接在一起并连接到第一辅助负载1 408的第五和第六输出端口5和6。第一辅助负载1和第二辅助负载2 410具有不同的电压，并且分别表示例如但不限于电动车辆的车载网络系统和空调电源系统。

除了关于图21提到的优点之外，图24中所示的系统100（三维阵列）的该三相电机驱动实施例2400——具有串联连接和德尔塔连接的ConSource模块108和两个附加的互连ConSource V3模块108-C的组合——使得能够在系统的所有ConSource模块和电机2200的相位之间进行有效和快速的能量交换（相间平衡）。德尔塔和串联连接的ConSource模块的组合允许减少阵列中的ConSource模块的总数，以获得期望的输出电机电压。互连ConSource V3模块的附加输出端子3、4、5、6提供不同电平的低电压，该低电压可以用于为辅助负载提供功率，辅助负载又表示例如电动车辆的电车载网络和HVAC功率线。在该情况下，不需要额外的低电压电池；上面提到的系统的能量是由整个ConSource模块阵列递送的。

图25示出了连接到任何类型的三相电机2200的ConSource包的第四版本的示例实施例2500。ConSource包如图20中呈现的，其中第N+1行的两个附加ConSource V3模块108-C的第三和第四输出端口3和4连接在一起，并连接到第二辅助负载410。第N+1行的两个附加ConSource V3模块进一步包括连接在一起并连接到第一辅助负载408的第五和第六输出端口5和6。第一辅助负载和第二辅助负载410具有不同的电压，并且分别表示例如但不限于电动车辆的车载网络系统和空调电源系统。

除了关于图22提到的优点之外，图25中所示的系统100（三维阵列）的该三相电机驱动实施例——具有两个附加的互连ConSource V3模块108-C——使得能够在系统的所有ConSource模块和相位电机之间进行有效和快速的能量交换（相间平衡）。互连ConSourceV3模块108-C的附加输出端子3、4、5、6提供不同电平的低电压，其可以用于为辅助负载提供功率，辅助负载又表示例如电动车辆的电车载网络和HVAC功率线。在该情况下，不需要额外的低电压电池；上面提到的系统的能量是由整个ConSource模块阵列递送的。

图26示出了连接到任何类型的六相电机2650的ConSource包的第五版本的示例实施例2600。ConSource包如图25中呈现的，其中三维阵列2500的第一和第二阵列列重复两次，以形成包括图25中所示的3组第一和第二阵列列的六维阵列的六个阵列列。第N+1行的三个附加ConSource V3模块108C的第三和第四端口3和4连接在一起并连接到第二辅助负载410，并且第N+1行的三个附加ConSource V3模块108C的第五和第六端口5和6连接在一起并连接到第一辅助负载408。第一辅助负载408和第二辅助负载410具有不同的电压，并且分别表示例如但不限于电动车辆的车载网络系统和空调电源系统。

除了关于图22提到的优点之外，图26中所示的系统100（三维阵列）的该三相电机驱动实施例——具有三个附加的互连ConSource V3模块108-C——使得能够在系统的所有ConSource模块和所有六相电机之间进行有效和快速的能量交换（相间平衡）。互连ConSource V3模块的附加输出端子3、4、5、6提供不同电平的低电压，该低电压可以用于为辅助负载提供功率，辅助负载又表示例如电动车辆的电车载网络和HVAC功率线。在该情况下，不需要额外的低电压电池；上面提到的系统的能量是由整个ConSource模块的六维阵列递送的。

图27示出了根据本公开的包括以三维阵列互连的多个ConSource模块的ConSource包的第六版本的示例实施例2700，所述多个ConSource模块连接到两个三相电机2200、2200’和辅助负载。第一电机1 2200的第一、第二和第三输出端子A、B和C在第一行ConSource包的ConSource V1/V2/V3模块108-1的第一端口1处连接到ConSource包。ConSource包的所有三个阵列列的第N行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第N+1行的三个对应的ConSource V3模块108C的第一端口1，如图27中所示。第N+1行的所有三个ConSource V3模块108C的第二端口2连接到第N+2行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2。第N+2行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1连接到第N+3行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2，以相同的顺序以此类推进一步向下到ConSource包的最后一行或第M行，如图27中所示。第二电机2 2200’的第一、第二和第三输出端子A’、B’和C’在ConSource包的第M行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1处连接到ConSource包。

第N+1行的三个附加电ConSource V3模块108C的第三和第四端口3和4连接在一起，并连接到第二辅助负载410。第N+1行的三个附加ConSource V3模块108C的第五和第六端口5和6连接在一起，并连接到第一辅助负载408。第一辅助负载408和第二辅助负载410具有不同的电压，并且分别表示例如但不限于电动车辆的车载网络系统和空调电源系统。

系统100的该三维阵列实施例具有图27中所示的三个附加的互连ConSource V3模块，为两个独立的电机（双电机驱动系统）提供独立的电压和频率调节（控制），并且使得能够在这样的双电机系统的所有ConSource模块和两个电机的相位之间进行有效和快速的能量交换（相间平衡）。互连ConSource V3模块108C的附加输出端子3、4、5、6提供不同电平的低电压，该低电压可以用于为辅助负载提供功率，辅助负载又表示例如电动车辆的电动车载网络和HVAC功率线。在该情况下，不需要额外的低电压电池；上述系统的能量是由整个ConSource模块阵列提供的。

图28示出了根据本公开的包括以三维阵列互连的多个ConSource模块108的ConSource包的第七版本的示例实施例2800，所述多个ConSource模块108连接到三相开式绕组电机2850和辅助负载408、410。

所有三个阵列列2810的第一行的ConSource V1/V2/V3模块108-1的第一端口1连接在一起。所有三个阵列列的第一行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到所有三个阵列列2810的第二行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1（未示出），以相同的顺序以此类推进一步向下到每个阵列列的第N行。如图28中所示，所有三个阵列列的第N行的ConSource V1/V2/V3模块108-N的第二端口2连接到开式绕组电机2850的第一、第二和第三输入端子A、B、C。开式绕组电机2850的第一、第二和第三端子A’、B’、C’连接到所有三个阵列列的第N+1行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1。所有三个阵列列的第N+1行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到所有三个阵列列的第N+2行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1，以相同的顺序以此类推进一步向下到每个阵列列的第M行。第一列的第M行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第M+1行的第一个附加ConSourceV3模块108C的第一端口1。第二阵列列的第M行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2连接到第M+1行的第一附加ConSource V3模块108C的第二端口2。第三列的第M行的ConSourceV1/V2/V3模块的第二端口2连接到第M+1行的第二个附加ConSource V3模块108C的第一端口1。

第M+1行的两个附加ConSource V3模块的第三和第四端口3和4连接在一起，并连接到第二辅助负载410。第M+1行的两个附加ConSource V3模块的第五和第六端口5和6连接在一起，并连接到第一辅助负载408。第一辅助负载和第二辅助负载具有不同的电压，并且分别表示例如但不限于电动车辆的车载网络系统和空调电源系统。

除了关于图22提到的优点之外，图28中所示的系统100（三维阵列）的该三相电机驱动实施例——具有两个附加的互连ConSource V3模块——适合用于开式绕组电机，并且使得能够在系统的所有ConSource模块和相位电机之间进行有效和快速的能量交换（相间平衡）。互连ConSource V3模块的附加输出端子3、4、5、6提供不同电平的低电压，该低电压可以用于为辅助负载提供功率，辅助负载又表示例如电动车辆的电车载网络和HVAC功率线。在该情况下，不需要额外的低电压电池；上面提到的系统的能量是由整个ConSource模块阵列递送的。

图29示出了根据本公开的包括以三维阵列2900互连的多个ConSource模块的ConSource包的第八版本的示例实施例，所述多个ConSource模块连接到两个三相开式绕组电机2850、2850’和辅助负载408、410。

所有三个阵列列的第一行的ConSource V1/V2/V3模块108-1的第一端口1连接在一起。所有三个阵列列的第一行的ConSource V1/V2/V3模块108-1的第二端口2连接到所有三个阵列列的第二行的ConSource V1/V2/V3模块108-2的第一端口1（未示出），以相同的顺序以此类推进一步向下到第N行。所有三个阵列列的第N行的ConSource V1/V2/V3模块108-N的第二端口2连接到第一开式绕组电机2850的第一、第二和第三输入端子A、B、C，如图29中所示。第一开式绕组电机2850的第一、第二和第三输出端子A’、B’、C’连接到所有三个阵列列的第N+1行的ConSource V1/V2/V3模块108-(N+1)的第一端口1。所有三个阵列列的第N+1行的ConSource V1/V2/V3模块108-(N+1)的第二端口2连接到所有三个阵列列的第N+2行的ConSource V1/V2/V3模块108-(N+2)的第一端口1（未示出），以相同的顺序以此类推进一步向下到第M行。

ConSource包的所有三个阵列列的第M行的ConSource V1/V2/V3模块108-M的第二端口2连接到第M+1行的三个对应的ConSource V3模块108C的第一端口1，如图29中所示。第M+1行的所有三个ConSource V3模块108C的第二端口2连接到第M+2行的ConSource V1/V2/V3模块108-(M+2)的第二端口2。第M+2行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1连接到第M+3行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2（未示出），以相同的顺序以此类推进一步向下到第K行。所有三个阵列列的第K行的ConSource V1/V2/V3模块108-K的第一端口1连接到第二开式绕组电机2850’的第一、第二和第三输入端子A、B、C，如图29中所示。

第二开式绕组电机2850’的第一、第二和第三输出端子A’、B’、C’连接到所有三个阵列列的第K+1行的ConSource V1/V2/V3模块108-(K+1)的第一端口1。所有三个阵列列的第K+1行的ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1连接到所有三个阵列列的第K+2行的ConSource V1/V2/V3模块的第二端口2（未示出），以相同的顺序以此类推进一步向下到第L行。ConSource V1/V2/V3模块的第一端口1所有三个阵列列的第L行连接在一起。

第M+1行的两个附加ConSource V3模块的第三和第四端口3和4连接在一起，并连接到第二辅助负载410。M+1行的两个附加ConSource V3模块的第五和第六端口5和6连接在一起，并连接到第一辅助负载408。第一辅助负载和第二辅助负载410具有不同的电压，并且分别表示例如但不限于电动车辆的车载网络系统和空调电源系统。

具有图29中所示的三个附加互连ConSource V3模块的系统100的该三维阵列实施例为两个独立的开式绕组电机（双电机驱动系统）提供独立的电压和频率调节（控制），并允许在这样的双电机系统的所有ConSource模块和两个电机的相位之间进行有效和快速的能量交换（相间平衡）。互连ConSource V3模块的附加输出端子3、4、5、6提供不同电平的低电压，该低电压可以用于为辅助负载提供功率，辅助负载又表示例如电动车辆的电车载网络和HVAC功率线。在该情况下，不需要额外的低电压电池；上面提到的系统的能量是由整个ConSource模块阵列递送的。

转向图30-40B，示出了促进控制系统100以在不同系统配置中的ConSource模块之间提供电荷状态（SOC）和温度平衡的示例系统和方法。图1至图29中所示的示例实施例的互连架构使得能够控制ConSource模块之间的功率共享。这样的控制使得能够在循环和静止期间维持ConSource模块的能量源的SOC平衡，这可以帮助利用每个能量源的全部容量，而不管容量方面可能的差异。此外，平衡可以用于均衡ConSource模块的能量源温度。温度平衡增加了系统100的功率能力，并提供了更均匀的能量源老化，而不管它们在系统100内的位置和热阻率方面的差异。

图30描绘了单相AC或DC平衡控制器3000的示例实施例，其可以包括峰值检测器3010（“峰值检测”）、分频器3020（“分频”）和相内平衡控制器3030（“相内平衡控制器”）。峰值检测器检测参考电压Vr的峰值Vpk。分频器通过将参考电压Vr除以其检测到的峰值Vpk来生成归一化参考波形Vrn。相内平衡控制器使用峰值电压Vpk连同ConSource状态信息（例如，SOCi、Ti、Qi、Vi等）来为每个模块生成调制指数Mi。相内平衡控制器可以以硬件、软件或其组合的形式作为MCD的一部分实现为集中式控制器，或者可以部分或全部分布在本文中描述的LCD中。

在单相AC或DC的情况下，作为MCD的一部分，相内平衡控制器接收参考电压Vr，并从系统100的所有ConSource收集诸如电荷状态SOCi、温度Ti、容量Qi和电压Vi之类的状态信息。平衡控制器使用这些信号来生成调制指数Mi和归一化参考波形Vrn，然后将其发送到每个LCD以生成开关信号。参考波形Vrn可以持续发送，并且调制指数可以以规律间隔发送，诸如每个Vrn周期发送一次。LCD可以通过接收到的调制指数来调制或缩放归一化参考电压Vrn。（在一些示例中，调制指数可以是介于零和一之间的数字（包括零和一）。）根据参考图14A-14D描述的脉宽调制技术，该调制或缩放的Vrn可以用作Vref（或–Vref）。以这种方式，调制指数可以用于控制LCD生成的PWM开关信号，并且因此调节每个ConSource模块的操作。例如，被控制维持正常或完全操作的ConSource模块可以接收到为一的调制指数，而被控制小于正常或完全操作的ConSource模块可以接收到小于一的调制指数。被控制停止功率输出的ConSource模块可以接收到为零调制指数。本领域的普通技术人员在阅读本说明书后将容易认识到，调制指数的其他值可以用于实现类似的功能性。

相内平衡控制器可以以促进以下各项的方式根据本文中描述的任何数量的方面或操作特性——诸如其能量源的电荷状态、温度、容量和/或电压——为每个ConSource模块生成调制指数：生成的ConSource电压的总和不超过峰值电压Vpk。可以使用调制指数的不同组合，但是总生成电压应该保持相同，如图31的相量图3100中所示；ConSource的电池模块的电荷状态（SOC）保持平衡，或者如果它们不平衡，则收敛到平衡条件；并且当一个ConSource的至少一个电池模块的温度超过某个阈值时，ConSource的电池模块的温度平衡。

由于电荷状态和温度平衡可能在同时是不可能的，因此可以将两者组合应用，并取决于应用的要求给予其中一个优先权。

如图32中所示，三相平衡控制器3200可以包括一个相间平衡控制器3210和三个相内平衡控制器3220-1、3220-2、3220-3。相内平衡控制器的任务是平衡每个一维阵列内（特别地并且作为示例在一个相内）的ConSource模块的各方面。相间平衡控制器可以在整个多维阵列中（特别地并且作为示例在三个相之间）平衡ConSource模块的各方面。在相的Y型连接中，这可以通过向相注入共模（中性点偏移）或通过公共模块或通过两者来实现。相内平衡控制器3220-1、3220-2、3220-3和相间平衡控制器3210可以用硬件、软件或其组合作为MCD的一部分实现为集中式控制器，或者可以部分或全部分布在本文中描述的LCD中。

输入到该系统的参考信号可以是V

在相之间没有公共模块的Y型连接三相结构中（例如，参见如关于图18和22描述的系统100），可以通过控制每个相3300、3300’、3300”内的模块的调制指数来实现相内平衡，如图33A中所示。通过向相位参考添加某些共模，中性点“N”可以如图33B中所示被偏移3310。这提供了对每相份额的控制，以建立三相电压。例如，在图33B中，假设系统正在放电，并且A相的模块中可用的总能量小于相C的模块中可用的总能量，并且小于相B的模块中可用的总能量，对于SOC平衡，中性点应该如所示地偏移，以分别减少相A和相C的贡献，并且增加相B的贡献。

在Y型连接三相结构中，在相位3400、3400’之间具有公共模块，它们是ConSourceV3模块（例如，参见系统100，图20和图24），相内平衡可以通过控制每个相位内模块的调制指数来实现。相间平衡可以通过以下各项实现：仅控制（一个或多个）公共模块对每个相位的贡献，如图34A中所示；中性点偏移；或者如图34B中所示的两者。

在四相系统3500、3500’中，如关于没有公共模块（ConSource V3）的图35A和具有公共模块（ConSource V3）的图35B所描述的，可以通过控制每个相位内模块的调制指数来实现相内平衡。相间平衡可以通过中性点偏移和/或在适用的情况下通过控制公共模块对每个相位的贡献来实现。

在五相系统3600、3600’中，如关于没有公共模块（ConSource V3）的图36A和具有公共模块（ConSource V3）的图36B所述，可以通过控制每个相位内模块的调制指数来实现相内平衡。相间平衡可以通过中性点偏移和/或在适用的情况下通过控制公共模块对每个相位的贡献来实现。

在六相系统3700、3700’中，如关于没有公共模块（ConSource V3）的图37A和具有公共模块（ConSource V3）的图37B所描述的，（系统100的修改，图26），可以通过控制每个相位内模块的调制指数来实现相内平衡。相间平衡可以通过中性点偏移和/或在适用的情况下通过控制公共模块对每个相位的贡献来实现。

在如参考图27描述的系统100中，考虑了可以以不同电压和频率运行的三相结构的两个系统3810、3820。可以通过控制每个相位内模块的调制指数来实现相内平衡。每个系统内和两个系统之间的相间平衡可以通过控制公共模块（ConSource V3）对每个相位的电压贡献来实现，如图38A中所示。如图38B中所示，每个系统3810、3820内的相间平衡可以通过中性点偏移进一步改进。

在如参考图28描述的系统100中，考虑了以相似频率运行但可能具有不同电压的三相结构的两个系统。

在图39A中，由于两个系统3900、3900’中的互补相位成对工作，以跨每个电机绕组之上生成电压，因此相对中的模块可以被考虑用于相内平衡。例如，为了在A和Aʹ之间建立一定的电压，A相和Aʹ相中的所有模块都应该相应贡献于它们的状态信息。

相间平衡或者在该情况下相对之间的平衡可以通过如图39A中所示的公共模块和/或通过如图39B中所示的中性点偏移来实现。

在如参考图29描述的系统100中，两个ACi电池包系统通过公共模块连接，并用于驱动两个电机。因此，系统1和系统2可以在不同的电压和频率下操作，而在每个系统中，这两个部分以相等的频率操作，但是可以具有不同的电压。

在没有中性点偏移的情况下，可以实现每个系统4010、4020、4030的相对（例如A

可以增加如图40B中所示的中性点偏移，以改进相间和系统间4010、4020、4030平衡。

在本文中的许多实施例中，ConSource模块被示出或描述为与LCD分离。然而，在本文中所述的任何和所有实施例中，可以配置ConSource模块，使得LCD是其组件。例如，图41是描绘转换器-源模块108（其也可以被称为ConSource模块V1、V2或V3）的示例实施例的框图。在该实施例中，模块108具有容纳模块108的LCD 114，以及转换器V1或V2 206、308，能量缓冲器204和能量源1 202（以及可选的能量源2 304，如果存在的话）的公共外壳或物理包装4202。因此，在该实施例中，模块108被提供或制造为集成的或统一的设备或子系统。

图42是描绘转换器-源模块108的另一示例实施例的框图。在该实施例中，模块108具有容纳模块108的LCD以及转换器V1或V2和能量缓冲器的外壳或物理包装4203。能量源1202（以及可选的能量源2 304，如果存在的话）提供在单独的外壳4204中。外壳4203和4204可以在安装到系统100中之前物理联接或连接在一起，或者可以是单独的未连接实体。

在本文中描述的任何和所有实施例中，各种电路组件可以集成在一个或多个基板上，以降低形状因数。例如，如关于图41-42所描述的，LCD可以是ConSource模块的一部分。图43A是描绘示例实施例的示意性视图，其中LCD 114、转换器V1或V2 206、308和能量缓冲器204各自安装或固定到单个公共基板4302，该单个公共基板4302可以是单个印刷电路板（PCB）。这些组件可以与基板4302电耦合并且彼此电耦合以准许它们之间的信号或数据交换。其他无源或有源组件同样可以安装或固定到基板4302。

图43B是描绘示例实施例的示意图，其中转换器V1或V2 206、308和能量缓冲器204各自安装或固定到单个公共基板4304，该单个公共基板4304可以是单个印刷电路板（PCB）。这些组件可以与基板4304电耦合并且彼此电耦合以准许它们之间的信号或数据交换。LCD114安装或固定到不同的基板4306，该不同的基板4306也可以是单个PCB。其他无源或有源组件相同可以安装或固定到基板4304和4306。LCD和基板4304上的组件之间的通信可以通过一个或多个总线、导线或光纤进行。

在本文中描述的实施例中，相内平衡可以通过一个或多个相内平衡控制器来实现，并且相间平衡可以通过一个或多个相间平衡控制器来实现。这些相内平衡控制器和相间平衡控制器可以用硬件、软件或其组合来实现。这些相内平衡控制器和相间平衡控制器可以完全由诸如主控制设备的设备来实现。这些相内平衡控制器和相间平衡控制器可以在诸如主控制设备和一个或多个本地控制设备之类的多个设备之间以分布式方式实现。

在图1-8F、11、13、15-30、32和图1A-1C和图41-43B中，各图的各种组成部分（例如，元件、组件、设备、系统和/或功能块）被描绘为与一个或多个其他组成部分（例如，元件、组件、设备、系统和/或功能块）耦合或连接到一个或多个其他组成部分（例如，元件、组件、设备、系统和/或功能块）。这些组成部分通常被示出为在没有中间实体存在的情况下诸如在直接耦合或连接中被耦合或连接。鉴于本说明书，本领域普通技术人员将容易认识到，这些耦合或连接可以是直接的（没有一个或多个中间组件）或间接的（具有未示出的一个或多个中间组件）。因此，该段落用作作为直接耦合连接或者间接耦合或连接的所有耦合或连接的先行支持。

在题为“Systems And Methods For Power Management And Control”的2019年3月22日提交的公开号为WO 2019/183553的国际公开中提供了关于可以与本文中所述的系统、设备和方法结合使用的系统（例如，ACi电池包）、设备和方法的详细讨论，该国际公开出于所有目的通过引用并入本文中，如同完整阐述一样。

当在例如汽车行业中用作电池包时，本文中描述的实施例准许取消作为伴随每个电池模块的子系统的常规电池管理系统。通常由电池管理系统执行的功能性被本文中描述的系统实施例的不同且在许多方面更大的功能性所包含或替换。

本领域普通技术人员将理解，如本文中使用的术语“模块”是指系统100内的设备或子系统，并且系统100不必被配置为准许每个个体模块相对于其他模块在物理上是可移除和可替换的。例如，系统100可以封装在不准许移除和替换任何一个模块的公共外壳中，而不需要将系统作为一个整体来拆卸。然而，本文中的任何和所有实施例可以被配置成使得每个模块相对于其他模块以方便的方式是可移除和可替换的，诸如不需要拆卸系统。

本文中使用的术语“主控制设备”是广义的，并且不需要实现任何特定的协议，诸如与任何其他设备（诸如本地控制设备）的主和从关系。

本文使用的术语“输出”是广义的，并且不排除作为输出和输入两者以双向方式运转。类似地，本文中使用的术语“输入”是广义的，并且不排除作为输出和输入两者以双向方式运转。

本文中使用的术语“端子”和“端口”是广义的，可以是单向的或双向的，可以是输入或输出，并且不需要诸如凹形或凸形配置之类的特定物理或机械结构。

下面阐述了本主题的各个方面，以回顾和/或补充到目前为止描述的实施例，这里的重点是以下实施例的相互关系和可互换性。换句话说，重点在于如下事实：实施例的每个特征可以与各个和每个其他特征相组合，除非另外明确声明或者逻辑上不可信。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。在这些实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与转换器-源模块通信地耦合的本地控制设备，其中本地控制设备被配置为为多个开关生成多个开关信号。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。在这些实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与转换器-源模块通信地耦合的本地控制设备，其中第一能量源为本地控制设备提供操作功率。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。在这些实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与转换器-源模块通信地耦合的本地控制设备，其中本地控制设备被配置为检测转换器-源模块中的故障并生成故障信号。在这些实施例中，故障信号指示实际故障或潜在故障。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括通信地耦合到本地控制设备的主控制设备，其中本地控制设备被配置为向主控制设备输出故障信号。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。在这些实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与转换器-源模块通信地耦合的本地控制设备，其中本地控制设备、能量缓冲器和转换器一起实现在单个印刷电路板上。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。在这些实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与转换器-源模块通信地耦合的本地控制设备，其中本地控制设备、能量缓冲器和转换器容纳在不容纳第一能量源的公共外壳内。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。在这些实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与转换器-源模块通信地耦合的本地控制设备，其中本地控制设备、第一能量源、能量缓冲器和转换器容纳在不容纳另一转换器-源模块的公共外壳内。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。在这些实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与转换器-源模块通信地耦合的本地控制设备，其中本地控制设备、能量缓冲器和转换器容纳在不容纳第一能量源的公共外壳内。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关，并且其中能量缓冲器和转换器一起实现在单个印刷电路板上。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括包含燃料电池单元的第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中能量缓冲器包括包含两个电感器和两个电容器的Z源网络，或者包含两个电感器、两个电容器和二极管的准Z源网络。在这些实施例中，转换器-源模块进一步包括与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器、第二能量源以及包括第一输入、第二输入和第三输入的转换器，其中第一和第三输入与第一能量源和能量缓冲器耦合，其中第二和第三输入与第二能量源耦合，其中转换器进一步包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关，并且其中第一和第二能量源二者均包括电池，或者第一和第二能量源两者均不包括电池。

在这些实施例中的许多实施例中，第一和第二能量源均包括电容器或燃料电池单元。在这些实施例中的许多实施例中，转换器包括第一开关、电感器和第二开关，其中第一开关耦合在第一输入和第一节点之间，电感器耦合在第二输入和第一节点之间，并且第二开关耦合在第三输入和第一节点之间。在这些实施例中的许多实施例中，多个开关包括第三开关、第四开关、第五开关和第六开关。在这些实施例中的许多实施例中，第一和第二能量源两者均包括电池，其中第二能量源进一步包括与电池并联的第一电容器。在这些实施例中的许多实施例中，第一和第二能量源两者均包括电池，其中第二能量源进一步包括与电池并联的第一电容器和与电池并联的第二电容器。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块。在这些实施例中，转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及与第一能量源和能量缓冲器耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。在这些实施例中，转换器-源模块进一步包括用于连接到主要负载或另一转换器-源模块的第一输出端口和用于连接到辅助负载的第二输出端口。

在这些实施例中的许多实施例中，辅助负载是第一辅助负载，并且转换器-源模块包括用于连接到第二辅助负载的第三输出端口。在这些实施例中的许多实施例中，第一输出端口与主要负载或另一转换器-源模块耦合，第二输出端口与第一辅助负载耦合，并且第三输出端口与第二辅助负载耦合。在这些实施例中的许多实施例中，转换器包括第一输入、第二输入和第三输入，其中第一和第三输入与第一能量源、能量缓冲器和第二输出端口耦合，并且其中第二和第三输入与第三输出端口耦合。在这些实施例中的许多实施例中，转换器包括第一开关、电感器和第二开关，其中第一开关耦合在第一输入和第一节点之间，电感器耦合在第二输入和第一节点之间，并且第二开关耦合在第三输入和第一节点之间。在这些实施例中的许多实施例中，多个开关包括第三开关、第四开关、第五开关和第六开关。在这些实施例中的许多实施例中，第三开关、第四开关、第五开关和第六开关作为H桥耦合在一起。在这些实施例中的许多实施例中，第一输出端口包括第一输出和第二输出，其中第三开关耦合在第一输入和第一输出之间，第四开关耦合在第三输入和第一输出之间，第五开关耦合在第一输入和第二输出之间，并且第六开关耦合在第三输入和第二输出之间。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统进一步包括在阵列中与转换器-源模块耦合的多个转换器-源模块。

在这些实施例中的许多实施例中，多个转换器-源模块中的每个转换器-源模块包括第一能量源、与第一能量源耦合的能量缓冲器以及转换器，该转换器包括被配置为选择该转换器-源模块的输出电压的多个开关。在这些实施例中的许多实施例中，多个开关在具有正极性的第一电压、零电压或参考电压以及具有负极性的第一电压之间进行选择。在这些实施例中的许多实施例中，第一电压是直流（DC）电压。在这些实施例中的许多实施例中，阵列被配置为输出交流（AC）信号。

在许多前面提到的实施例中，转换器包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为输出指示第一能量源的温度、第一能量源的电荷状态、第一能量源的电压或电流的一个或多个感测信号。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与转换器-源模块通信地耦合的本地控制设备。

在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个转换器-源模块和多个本地控制设备，其中多个本地控制设备中的每个本地控制设备专用于与多个转换器-源模块中的一个转换器-源模块一起使用。在这些实施例中的许多实施例中，转换器-源模块是第一转换器-源模块，其中所述系统包括第二转换器-源模块，并且其中本地控制设备控制第一和第二转换器-源模块两者。

在许多前面提到的实施例中，本地控制设备包括处理电路和与处理电路通信地耦合的存储器，其中存储器包括可由处理电路执行的指令。

在许多前面提到的实施例中，本地控制设备被配置为使用脉宽调制为转换器生成开关信号。

在这些实施例中的许多实施例中，本地控制设备被配置为调制或缩放接收到的参考信号，并使用调制的参考信号用于开关信号的生成。在这些实施例中的许多实施例中，本地控制设备被配置为使用接收到的调制指数来调制接收到的参考信号。

在许多前面提到的实施例中，本地控制设备被配置为接收指示转换器-源模块或其组件的一个或多个以下操作特性的一个或多个信号：温度、电荷状态、容量、健康状态、电压或电流。

在这些实施例中的许多实施例中，本地控制设备被配置为向主控制设备传送指示转换器-源模块或其组件的一个或多个以下操作特性的信息：温度、电荷状态、容量、健康状态、电压或电流。

在许多前面提到的实施例中，本地控制设备仅由第一能量源供电。

在许多前面提到的实施例中，本地控制设备由不同于第一能量源的能量源供电。

在许多前面提到的实施例中，转换器-源模块包括第二能量源，其中本地控制设备被配置为使得转换器-源模块利用来自第二能量源的电流主动滤波来自第一能量源的输出电流中的二次谐波。

在这些实施例中的许多实施例中，第一能量源包括电池，并且第二能量源包括电容器。在这些实施例中的许多实施例中，第二能量源的电容器是超级电容器或超电容器。

在许多前面提到的实施例中，转换器-源模块包括第二能量源，其中本地控制设备被配置为控制转换器来管理功率传输：从第一能量源到转换器-源模块的累积负载，从第二能量源到转换器-源模块的累积负载，以及在第一能量源和第二能量源之间。

在这些实施例中的许多实施例中，第一能量源和第二能量源之间的功率传输包括从第一能量源到第二能量源的功率传输和从第二能量源到第一能量源的功率传输。在这些实施例中的许多实施例中，本地控制设备被配置为至少部分地基于第一辅助负载的功耗和第二辅助负载的功耗来控制转换器以管理功率传输。在这些实施例中的许多实施例中，本地控制设备包括处理器和存储器，其中存储器包括指令，该指令当由处理电路执行时，使得处理电路管理功率传输：从第一能量源到转换器-源模块的累积负载，从第二能量源到转换器-源模块的累积负载，以及在第一能量源和第二能量源之间。在这些实施例中的许多实施例中，本地控制设备被配置为通过为转换器生成开关信号来管理功率传输。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统进一步包括主控制设备，该主控制设备被配置为相对于系统内其他转换器-源模块的一个或多个操作参数来管理转换器-源模块的一个或多个操作参数。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与本地控制设备通信地耦合的主控制设备。

在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备通过串行数据线缆与本地控制设备通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备包括处理电路和与处理电路通信地耦合的存储器，其中存储器包括可由处理电路执行的指令。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个转换器-源模块耦合的多个本地控制设备，其中主控制设备与多个本地控制设备中的每个本地控制设备通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备被配置为读取指示多个转换器-源模块的一个或多个操作特性的数据，并确定多个转换器-源模块中的至少一个转换器-源模块的贡献。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备被配置为确定多个转换器-源模块中的每一个的贡献。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备被配置为输出用于多个转换器-源模块中的每一个的调制或缩放指数，其中调制或缩放指数指示功率流贡献。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备被配置为向每个本地控制设备输出参考信号，其中每个本地控制设备被配置为利用接收到的调制或缩放指数来调制或缩放参考信号，并且基于调制或缩放的参考信号生成开关信号。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统被配置用于在移动实体中操作。

在这些实施例中的许多实施例中，移动实体是以下各项中的一项：汽车、公共汽车、卡车、摩托车、踏板车、工业车辆、采矿车辆、飞行器、海上船只、机车、火车或基于铁路的车辆或军用车辆。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统被配置用于作为固定能量系统操作。

在这些实施例中的许多实施例中，固定能量系统是以下各项中的一项：住宅存储系统、工业存储系统、商业存储系统、数据中心存储系统、电网、微电网或充电站。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统被配置成用于电动车辆的电池包。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括多个转换器-源模块，每个转换器-源模块包括电耦合在一起的第一能量源、能量缓冲器和转换器，其中多个转换器-源模块在阵列中电耦合在一起。在这些实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个转换器-源模块通信地耦合的控制电路，其中控制电路被配置为监视多个转换器-源模块中的每一个的至少一个操作特性，并且基于监视的至少一个操作特性，独立地控制多个转换器-源模块内的每个转换器-源模块，以进行阵列的性能优化。

在这些实施例中的许多实施例中，至少一个操作特性选自：电荷状态、温度、健康状态、容量、故障存在、电压或电流。在这些实施例中的许多实施例中，温度是以下各项中的至少一项：第一能量源或其组件的温度、能量缓冲器或其组件的温度、转换器或其组件的温度。在这些实施例中的许多实施例中，容量是以下各项中的至少一项：第一能量源的容量或第一能量源的一个或多个组件的容量。在这些实施例中的许多实施例中，故障存在是以下各项中的至少一项：测量故障存在的指示、潜在故障存在的指示；警报状况存在的指示，或警告状况存在的指示。在这些实施例中的许多实施例中，电压是以下各项中的至少一项：第一能量源或其组件的电压、能量缓冲器或其组件的电压、转换器或其组件的电压。在这些实施例中的许多实施例中，电流是以下各项中的至少一项：第一能量源或其组件的电流、能量缓冲器或其组件的电流、转换器或其组件的电流。在这些实施例中的许多实施例中，每个转换器-源模块包括至少一个传感器来感测至少一个操作特性。在这些实施例中的许多实施例中，控制电路被配置为监视所有以下操作特性：电荷状态、温度、健康状态、容量、故障存在、电压和电流。在这些实施例中的许多实施例中，控制电路被配置为通过生成多个开关信号并将所述多个开关信号输出到每个转换器-源模块的转换器来独立地控制每个转换器-源模块的放电或充电。在这些实施例中的许多实施例中，控制电路被配置为利用脉宽调制或滞后来生成多个开关信号。

在这些实施例中的许多实施例中，多个转换器-源模块中的至少一个转换器-源模块是如许多前面提到的实施例中所述的转换器-源模块。

在这些实施例中的许多实施例中，多个转换器-源模块中的每个转换器-源模块都是如许多前面提到的实施例中所述的转换器-源模块。

在这些实施例中的许多实施例中，控制电路被配置为独立地控制多个转换器-源模块内的每个转换器-源模块的放电或充电，以进行阵列的性能优化。在这些实施例中的许多实施例中，控制电路被配置为基于与阵列耦合的负载的功率要求来独立地控制每个转换器-源模块的放电或充电。在这些实施例中的许多实施例中，负载是电机、商业结构、住宅结构、工业结构或能量网。在这些实施例中的许多实施例中，控制电路包括多个本地控制设备和与所述多个本地控制设备通信地耦合的主控制设备。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括N个转换器-源模块的阵列，其中N是2或更大，其中N个转换器-源模块中的每一个串联连接，其中N个转换器-源模块中的每一个根据前述实施例中的任何一个配置，并且其中该阵列包括第一转换器-源模块的第一输出端子和第N个转换器-源模块的第二输出端子。

在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与N个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在第一和第二输出端子之间的负载。在许多这样的系统中，负载是DC负载或单相AC负载中的一个。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块的M个阵列，其中M是2或更大，其中M个阵列中的每一个包括N个转换器-源模块，其中N是2或更大，其中N个转换器-源模块中的每一个串联连接在M个阵列中的每一个中，其中N个转换器-源模块中的每一个根据前述实施例中的任一个进行配置，其中M个阵列中的每一个包括第一转换器-源模块的个体输出端子，并且其中M个阵列中的每一个的第N个转换器-源模块连接到公共输出端子。

在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与M个阵列中的每一个的N个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。在这些实施例中的许多实施例中，M个阵列包括第一和第二阵列。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在第一和第二阵列的个体输出端子之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，公共输出端子耦合到负载的中性点。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在公共输出端子与第一和第二阵列的个体输出端子的联合耦合之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，负载是DC负载或单相AC负载中的一个。在这些实施例中的许多实施例中，M个阵列包括第一、第二和第三阵列。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在第一、第二和第三阵列的个体输出端子之间的三相负载。在这些实施例中的许多实施例中，公共输出端子耦合到负载的中性线。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在公共输出端子与第一、第二和第三阵列的个体输出端子的联合耦合之间的DC或单相AC负载。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块的第一和第二阵列，其中第一阵列包括N个转换器-源模块，并且第二阵列包括N-1个转换器-源模块，其中N是2或更大，其中N个转换器-源模块中的每一个串联连接在第一阵列中，并且N-1个转换器-源模块中的每一个串联连接在第二阵列中，其中N个转换器-源模块和N-1个转换器-源模块中的每一个包括能量源、能量缓冲器和转换器，其中第一和第二阵列中的每一个包括第一转换器-源模块的个体输出端子，并且其中第一阵列中的每一个的第N个转换器-源模块和第二阵列中的第N-1个转换器-源模块连接到公共输出端子。

在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与N个转换器-源模块和N-1个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在第一和第二阵列的个体输出端子之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，公共输出端子耦合到负载的中性线。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在公共输出端子和第一和第二阵列的个体输出端子的联合耦合之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，负载是DC负载或单相AC负载中的一个。在这些实施例中的许多实施例中，负载是DC负载或单相AC负载中的一个。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块的第一、第二和第三阵列，其中第一、第二和第三阵列中的每一个包括N+M个转换器-源模块，其中N等于或大于2且M等于或大于2，其中N+M个转换器-源模块中的每一个包括能量源、能量缓冲器和转换器，其中N+M个转换器-源模块中的每一个包括第一和第二端口，其中第一、第二和第三阵列中的每一个包括耦合到第一转换器-源模块的第一端口的个体输出端子，其中第一、第二和第三阵列中的每一个的第一转换器-源模块到第N个转换器-源模块串联连接，其中第一、第二和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块到第N+M个转换器-源模块串联连接，其中第一阵列的第N+M个转换器-源模块的第二端口连接到第二阵列的第N个转换器-源模块的第一端口，其中第二阵列的第N+M个转换器-源模块的第二端口连接到第三阵列的第N个转换器-源模块的第一端口，并且其中第三阵列的第N+M个转换器-源模块的第二端口连接到第一阵列的第N个转换器-源模块的第一端口。

在这些实施例中的许多实施例中，第一、第二和第三阵列中的每一个的第一转换器-源模块到第N个转换器-源模块串联连接包括第一、第二和第三阵列中的每一个的第二转换器-源模块到第N个转换器-源模块的第一端口连接到包括第一转换器-源模块到第N-1个转换器-源模块的一系列转换器-源模块中的前一个转换器-源模块的第二端口。在这些实施例中的许多实施例中，第一、第二和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块到第N+M个转换器-源模块的串联连接包括第一、第二和第三阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块到第N+M个转换器-源模块的第一端口，连接到包括第N个转换器-源模块到第N+(M-1)个转换器-源模块的一系列转换器-源模块中的前一个转换器-源模块的第二端口。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与N+M个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在第一、第二和第三阵列的个体输出端子之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，负载是DC或单相AC负载或三相AC负载中的一个。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块的第一、第二和第三阵列，其中第一和第三阵列中的每一个包括N+1个转换器-源模块，并且第二阵列包括N个转换器-源模块，其中N是2或更大，其中第一转换器-源模块到第N个转换器-源模块中的每一个包括能量源、能量缓冲器和转换器，其中第一和第三阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块包括能量源、能量缓冲器、转换器，并且被配置用于连接到一个或多个辅助负载，其中第一转换器-源模块到第N个转换器-源模块中的每一个包括第一和第二端口，其中第一和第三阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块包括第一、第二、第三和第四端口，其中第一、第二和第三输出端子分别耦合到分别第一、第二和第三阵列的第一转换器-源模块的第一端口，其中第一、第二和第三阵列中的每一个的第一转换器-源模块到第N个转换器-源模块串联连接，其中第一和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块的第二端口分别连接到分别第一和第三阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块的第一端口，其中第一阵列的第N+1个转换器-源模块的第二端口连接到第二阵列的第N个转换器-源模块的第二端口，其中第三阵列的第N+1个转换器-源模块的第二端口连接到第四输出端子，并且其中第一阵列的第N+1个转换器-源模块的第三和第四端口分别连接到第三阵列的第N+1个转换器-源模块的分别第三和第四端口。

在这些实施例中的许多实施例中，第三阵列的第二转换器-源模块的第二端口连接到第一阵列的第一转换器-源模块的第一端口。在这些实施例中的许多实施例中，第一和第三阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块进一步包括第五和第六端口，并且其中第一和第三阵列的第N+1个转换器-源模块的一个或多个辅助负载包括连接到第一和第三阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块的第五和第六端口的第一辅助负载以及连接到第一和第三阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块的第三和第四端口的第二辅助负载。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与第一和第三阵列的N+1个转换器-源模块和第二阵列的N个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与第一和第三阵列的N+1个转换器-源模块以及第二阵列的N个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在第一、第二和第三阵列的第一、第二和第三输出端子之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，负载是DC或单相AC负载或三相AC负载中的一个。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在第一、第二和第三阵列的第一、第二和第三输出端子之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在第一、第二和第三阵列的第一、第二和第三输出端子之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，负载是DC或单相AC负载或三相AC负载中的一个。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括转换器-源模块的第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列，其中第一、第三和第五阵列中的每一个包括N+1个转换器-源模块，并且第二、第四和第六阵列中的每一个包括N个转换器-源模块，其中N是2或更大，其中N个转换器-源模块和N+1个转换器-源模块中的每一个包括能量源、能量缓冲器和转换器，其中第一转换器-源模块到第N转换器-源模块中的每一个包括第一和第二端口，其中第一、第三和第五阵列中的每一个的第N+1转换器-源模块包括第一、第二、第三、第四、第五和第六端口，并且其中第一辅助负载连接到第一、第三和第五阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块的第五和第六端口，并且第二辅助负载连接到第一、第三和第五阵列中每一个的第N+1个转换器-源模块的第三和第四端口，其中第一、第二、第三、第四、第五和第六输出端子分别耦合到分别第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列的第一转换器-源模块的第一端口，其中第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列中的每一个的第一转换器-源模块到第N个转换器-源模块串联连接，其中第一、第三和第五阵列中的每一个的第N个转换器-源模块的第二端口分别连接到分别第一、第三和第五阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块的第一端口，其中第一阵列的第N+1个转换器-源模块的第二端口连接到第二阵列的第N个转换器-源模块的第二端口，其中第三阵列的第N+1个转换器-源模块的第二端口连接到第四阵列的第N个转换器-源模块的第二端口，并且其中第五阵列的第N+1个转换器-源模块的第二端口连接到第六阵列的第N个转换器-源模块的第二端口。

在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与第一、第三和第五阵列的N+1个转换器-源模块中的一个或多个以及第二、第四和第六阵列的N个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。在这些实施例中的许多实施例中，能量系统进一步包括连接在第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列的第一、第二、第三、第四、第五和第六输出端子之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，负载是六相AC负载。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括互连的转换器-源模块的K个一维阵列，其中K是3或更大并且是奇数，第一和第K个阵列中的每一个以及它们之间存在的每一个奇数阵列包括N+M+1个转换器-源模块，并且第二阵列和第K-1个阵列之间的每个偶数阵列中的每一个包括N+M个转换器-源模块，并且其中N和M是2或更大，其中第一转换器-源模块到第N+M个转换器-源模块中的每一个包括能量源、能量缓冲器和转换器，其中第一、第K个和其他奇数阵列中的每一个的第N+M+1个转换器-源模块包括能量源、能量缓冲器、转换器，并且被配置用于连接到一个或多个辅助负载，其中K个阵列中的每一个的第一转换器-源模块到第N+M个转换器-源模块中的每一个包括第一和第二端口，其中第一、第K个和其他奇数阵列中的每一个的第N+M+1个转换器-源模块包括第一、第二、第三和第四端口，其中K个个体输出端子分别耦合到K个阵列中的每一个的第一转换器-源模块的第一端口，其中K个阵列中的每一个的第一转换器-源模块到第N+M个转换器-源模块串联连接，其中第一、第K个和其它奇数阵列中的每一个的第N+M个转换器-源模块的第二端口分别连接到分别第一、第K个和其它奇数阵列中的每一个的第N+M+1个转换器-源模块的第一端口，其中它们之间的第二、第K-1个和其它偶数阵列的第N+M个转换器-源模块的第二端口连接到K个阵列的前一阵列的第N+M+1个转换器-源模块的第二端口，其中第K个阵列的第N+M+1个转换器-源模块的第二端口连接到第K+1个输出端子，并且其中第一、第M个和其他奇数阵列的第N+M+1个转换器-源模块的第三和第四端口分别彼此连接。

在这些实施例中的许多实施例中，第K个阵列的第N个转换器-源模块的第二端口连接到第一阵列的第一转换器-源模块的第一端口。在这些实施例中的许多实施例中，第二到第K个阵列中的第一转换器-源模块的第一端口连接到前一阵列的第N个转换器-源模块的第二端口。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与第一、第K个和其他奇数阵列的N+M+1个转换器-源模块中的一个或多个以及第二、第M-1个和其他偶数阵列的N+M个转换器-源模块中的每一个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信的主控制器。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在K个阵列的第一到第K个输出端子之间的多相负载。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在K个阵列的第一到第K个输出端子之间的多相负载。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在M个阵列的第一、第二和第三输出端子之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括连接在M个阵列的第一、第二和第三输出端子之间的负载。在这些实施例中的许多实施例中，负载是DC或单相AC负载或三相AC负载中的一个。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括N个转换器-源模块的第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列，其中N是2或更大，其中N个转换器-源模块中的每一个包括能量源、能量缓冲器和转换器，以及第一和第二端口，其中第一、第二、第三、第四、第五和第六输出端子分别耦合到分别第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列的第一转换器-源模块的第一端口， 其中第一个三相AC负载连接在第一、第二和第三阵列的第一、第二和第三输出端子之间，其中第二个三相AC负载连接在第四、第五和第六阵列的第四、第五和第六输出端子之间，其中第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列中的每一个的N个转换器-源模块串联连接，其中第一阵列的第N个转换器-源模块的第二端口连接到第四阵列的第N个转换器-源模块的第二端口，其中第二阵列的第N个转换器-源模块的第二端口连接到第五阵列的第N个转换器-源模块的第二端口， 其中第三阵列的第N个转换器-源模块的第二端口连接到第六阵列的第N个转换器-源模块的第二端口，其中第一、第二和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块进一步包括第三、第四、第五和第六端口，并且其中第一辅助负载连接到第一、第二和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块的第五和第六端口，并且第二辅助负载连接到第一、第三和第三阵列的每一个的第N个转换器-源模块的第三和第四端口。

在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列的N个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括N个转换器-源模块的第一、第二、第三和第五阵列以及N+1个转换器-源模块的第四和第六阵列，其中N是2或更大，其中N个转换器-源模块和N+1个转换器-源模块中的每一个包括能量源、能量缓冲器和转换器，以及第一和第二端口，其中第一、第二、第三、第四、第五和第六输出端子分别耦合到分别第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列的第一转换器-源模块的第一端口，其中六相AC负载连接在第一、第二、第三、第四、第五和第六阵列的第一、第二、第四、第四、第五和第六输出端子之间，其中第一、第二， 第三和第五阵列中的每一个的N个转换器-源模块以及第四和第六阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块串联连接，其中第四阵列的第N+1个转换器-源模块的第二端口连接到第五阵列的第N个转换器-源模块的第二端口，其中第六阵列的第N+1个转换器-源模块的第二端口连接到第四输出端子，其中第四和第六阵列中的每一个的第N+1个转换器-源模块进一步包括第三、第四、第五和第六端口，并且其中第一辅助负载连接到第一、第二和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块的第五和第六端口，并且第二辅助负载连接到第一、第三和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块的第三和第四端口。

在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与第一、第二和第三阵列的N个转换器-源模块以及第四和第六阵列的N+1个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括N个转换器-源模块的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二阵列，其中N是2或更大，其中N个转换器-源模块中的每一个包括能量源、能量缓冲器和转换器，以及第一和第二端口，其中第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二输出端子分别耦合到分别第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二阵列的第一转换器-源模块的第一端口，其中第一六相AC负载连接在第一、第二、第三、第七、第八和第九阵列的第一、第二、第三、第七、第八和第九输出端子之间，其中第二个三相AC负载连接在第四、第五、第六、第十、第十一和第十二阵列的第四、第五、第六、第十、第十一和第十二输出端子之间，其中第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二阵列中的每一个的N个转换器-源模块串联连接，其中第一阵列的第N个转换器-源模块的第二端口连接到第四阵列的第N个转换器-源模块的第二端口，其中第二阵列的第N个转换器-源模块的第二端口连接到第五阵列的第N个转换器-源模块的第二端口，其中第三阵列的第N个转换器-源模块的第二端口连接到第六阵列的第N个转换器-源模块的第二端口，其中第一、第二和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块进一步包括第三、第四、第五和第六端口， 并且其中第一辅助负载连接到第一、第二和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块的第五和第六端口，并且第二辅助负载连接到第一、第三和第三阵列中的每一个的第N个转换器-源模块的第三和第四端口。

在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括多个本地控制设备，每个本地控制设备与第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一和第十二阵列的N个转换器-源模块中的一个或多个通信地耦合。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统进一步包括与多个本地控制设备通信地耦合的主控制器。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括多个互连的转换器-源模块和控制电路，其中控制电路被配置为基于与一个或多个转换器-源模块相关联的状态信息来调整一个或多个转换器-源模块的贡献。

在这些实施例中的许多实施例中，转换器-源模块包括根据许多前面提到的实施例的转换器-源模块。

在这些实施例中的许多实施例中，转换器-源模块包括包含至少一个能量存储元件的能量源、能量缓冲器和转换器。在这些实施例中的许多实施例中，状态信息包括转换器-源模块或其组件的电荷状态、健康状态、温度、容量、电流或电压中的一个或多个。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备被配置为平衡多个互连的转换器-源模块的电荷状态（SOC）。在这些实施例中的许多实施例中，控制电路包括处理电路和至少一个其上存储有指令的存储器，该指令当被处理电路执行时，使得处理电路引起基于与一个或多个转换器-源模块相关联的状态信息对一个或多个转换器-源模块的贡献的调整。在这些实施例中的许多实施例中，处理电路和至少一个存储器是主控制设备、本地控制设备的组件，或者分布在主控制设备和一个或多个本地控制设备之间。

在这些实施例中的许多实施例中，控制电路被配置为基于第一转换器-源模块和一个或多个其他转换器-源模块的状态信息，使得第一转换器-源模块相对于一个或多个其他转换器-源模块的贡献降低。在这些实施例中的许多实施例中，与一个或多个其他转换器-源模块的状态信息相比，第一转换器-源模块的状态信息指示以下各项中的至少一项：相对较低的电荷状态、相对较低的健康状态、相对较低的容量、相对较低的电压、相对较低的电流、相对较高的温度或故障。

在这些实施例中的许多实施例中，控制电路被配置为基于第一转换器-源模块和一个或多个其他转换器-源模块的状态信息，使得第一转换器-源模块相对于一个或多个其他转换器-源模块的贡献提高。在这些实施例中的许多实施例中，与一个或多个其他转换器-源模块的状态信息相比，第一转换器-源模块的状态信息指示以下各项中的至少一项：相对较高的电荷状态、相对较高的健康状态、相对较高的容量、相对较高的电压、相对较高的电流、相对较低的温度或故障的不存在。

在这些实施例中的许多实施例中，贡献是第一转换器-源模块随时间的输出功率。在这些实施例中的许多实施例中，控制电路包括主控制设备和多个本地控制设备。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备被配置为为多个转换器-源模块生成多个调制指数，其中为多个转换器-源模块中的每个转换器-源模块独立地生成一个调制指数。

在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备包括相内平衡控制器。在这些实施例中的许多实施例中，相内平衡控制器被配置为为每个转换器-源模块生成调制指数。在这些实施例中的许多实施例中，基于以下各项中的一个或多个来确定转换器-源模块的调制指数：基于模块的能量系统的参考电压Vr的峰值电压Vpk、转换器-源模块的电荷状态、转换器-源模块的温度、转换器-源模块的容量、转换器-源模块的电流或转换器-源模块的电压。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备进一步包括峰值检测器，用于检测基于模块的能量系统的参考电压Vr的峰值电压Vpk。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备被配置为从参考电压Vr生成归一化参考波形Vrn。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备被配置为通过将参考电压Vr除以其峰值电压Vpk，从参考电压Vr生成归一化参考波形Vrn。在这些实施例中的许多实施例中，主控制设备被配置为向多个本地控制设备中的每一个输出归一化参考波形Vrn。在这些实施例中的许多实施例中，多个本地控制设备中的每个本地控制设备被配置为通过接收到的调制指数来调制接收到的归一化参考波形Vrn。在这些实施例中的许多实施例中，多个本地控制设备中的每个本地控制设备被配置为基于调制的参考波形为转换器-源模块生成开关信号。在这些实施例中的许多实施例中，多个本地控制设备中的每个本地控制设备被配置为基于利用调制的参考波形实现的脉宽调制技术为转换器-源模块生成开关信号。

在这些实施例中的许多实施例中，生成多个调制指数以确保来自多个转换器-源模块的生成电压的总和不超过峰值电压Vpk。在这些实施例中的许多实施例中，生成多个调制指数Mi以使得多个转换器-源模块的能量源的电荷状态（SOC）向平衡条件收敛。在这些实施例中的许多实施例中，生成多个调制指数Mi以使得多个转换器-源模块的健康状态（SOH）向平衡条件收敛。在这些实施例中的许多实施例中，生成多个调制指数Mi以使得多个转换器-源模块的容量向平衡条件收敛。在这些实施例中的许多实施例中，生成多个调制指数Mi以使得多个转换器-源模块的电压向平衡条件收敛。在这些实施例中的许多实施例中，生成多个调制指数Mi以使得多个转换器-源模块的电流向平衡条件收敛。在这些实施例中的许多实施例中，生成多个调制指数Mi以使得多个转换器-源模块的温度向平衡条件收敛。在这些实施例中的许多实施例中，生成多个调制指数Mi，以与不具有故障状况的一个或多个其他转换器-源模块相比，减少具有故障状况的一个或多个转换器-源模块的贡献。

在这些实施例中的许多实施例中，控制电路包括相间平衡控制器或相内平衡控制器中的一个或两者。在这些实施例中的许多实施例中，多个转换器-源模块被布置在多维阵列中。在这些实施例中的许多实施例中，相内平衡控制器被配置为调整多维阵列的一维阵列内的多个转换器-源模块的贡献。在这些实施例中的许多实施例中，相间平衡控制器被配置为控制对每个相位公共的转换器-源模块的贡献或者中性点偏移中的一个或多个。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统是单相或多相中的一个。在这些实施例中的许多实施例中，基于模块的能量系统是输出以三相、四相、五相或六相信号的多相基于模块的能量系统。

在许多前面提到的实施例中，多个转换器-源模块被布置在多维阵列中。

在许多前面提到的实施例中，根据许多前面提到的实施例中的任何一个来布置多个转换器-源模块。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统被配置用于在电动或混合动力移动车辆中操作。在这些实施例中的许多实施例中，电动或混合动力移动车辆是以下各项中的一个：汽车、公共汽车、卡车、摩托车、踏板车、工业车辆、采矿车辆、飞行器、海上船只、机车或基于铁路的车辆或军用车辆。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统被配置用于作为固定能量系统操作。在这些实施例中的许多实施例中，固定能量系统是以下各项中的一个：住宅系统、工业系统、商业系统、数据中心存储系统、电网、微电网或充电站。

在许多前面提到的实施例中，基于模块的能量系统被配置成用于电动车辆的电池包。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括多个互连的转换器-源模块和控制电路，其中控制电路被配置为基于与一个或多个转换器-源模块相关联的状态信息来调整对一个或多个转换器-源模块的功率供应。在这些实施例中的许多实施例中，每个转换器-源模块包括根据许多前面提到的实施例的转换器-源模块。

在这些实施例中的许多实施例中，每个转换器-源模块包括包含至少一个能量存储元件的能量源、能量缓冲器和转换器。在这些实施例中的许多实施例中，控制电路被配置为独立地确定系统的每个转换器-源模块从系统外部的电源接收到的电荷量。在这些实施例中的许多实施例中，控制电路被配置为基于与一个或多个转换器-源模块或其组件相关联的状态信息，独立地确定系统的每个转换器-源模块从系统外部的电源接收到的电荷量，其中状态信息包括以下各项中的一个或多个：电荷状态（SOC）、健康状态（SOH）、容量、温度、电压、电流、故障的存在或故障的不存在。在这些实施例中的许多实施例中，多个转换器-源模块被布置在多维阵列中。在这些实施例中的许多实施例中，根据许多前面提到的实施例来布置多个转换器-源模块。

在许多实施例中，转换器-源模块包括包含至少一个能量存储元件的能量源、能量缓冲器和包含多个的转换器，转换器被配置为基于多个开关的组合生成输出电压。

在这些实施例中的许多实施例中，能量源的输出可耦合到能量缓冲器的输入端子。在这些实施例中的许多实施例中，能量缓冲器的输出可耦合到转换器的输入端子。在这些实施例中的许多实施例中，能量存储元件是超级电容器、包括串联和/或并联连接的至少一个电池单元或多个电池单元的电池或者燃料电池单元中的一个。在这些实施例中的许多实施例中，能量缓冲器包括以下各项中的一个或多个：电解电容器、薄膜电容器、包括两个电感器和两个电容器的Z源网络或者包括两个电感器、两个电容器和二极管的准Z源网络。在这些实施例中的许多实施例中，多个开关中的每一个包括半导体MOSFET或半导体IGBT中的至少一个。在这些实施例中的许多实施例中，转换器被配置为通过多个开关的不同组合生成三个不同的电压输出。在这些实施例中的许多实施例中，能量源被配置为输出直流电压VDC，并且三个不同的电压输出是+VDC、0和–VDC。在这些实施例中的许多实施例中，转换器-源模块被配置为从本地控制设备接收用于多个开关的开关信号。

在许多实施例中，根据许多前面提到的实施例，能量系统包括至少两个转换器-源模块。

在这些实施例中的许多实施例中，至少两个转换器-源模块互连在一维阵列或多维阵列之一中。在这些实施例中的许多实施例中，至少两个一维阵列在不同的行和列处直接或经由附加的转换器-源模块连接在一起。在这些实施例中的许多实施例中，能量系统包括至少两个本地控制设备，每个转换器-源模块有一个本地控制设备。在这些实施例中的许多实施例中，每个本地控制设备管理来自能量源的能量，保护能量缓冲器，并控制转换器。

在许多实施例中，基于模块的能量系统包括本地控制设备和与本地控制设备互连的转换器-源模块，其中转换器-源模块包括具有存储元件的能量源，能量源的第一和第二输出连接到能量缓冲器的第一和第二输入，能量缓冲器的第一和第二输出连接到转换器的第一和第二输入， 该转换器包括至少四个开关以生成三个电压电平，该三个电压电平包括具有正极性的第一电压电平、零电压电平或参考电压电平以及具有负极性的第一电压电平，其中通过至少四个开关的不同组合将转换器的第一和第二输入之间的第一电压电平连接到转换器的第一和第二输出来生成三个电压电平。

在这些实施例中的许多实施例中，存储元件包括超级电容器、包括一个或多个互连电池单元的电池模块和燃料电池单元模块中的一个。在这些实施例中的许多实施例中，能量缓冲器包括电解和/或薄膜电容器、由两个电感器和两个电解和/或薄膜电容器形成的Z源网络以及由两个电感器、两个电解和/或薄膜电容器和二极管形成的准Z源网络中的一个。在这些实施例中的许多实施例中，开关被配置成半导体开关。在这些实施例中的许多实施例中，能量源包括主要能量源和次级能量源，其中主要能量源包括存储元件，该存储元件包括超级电容器、包括一个或多个互连电池单元的电池模块和燃料电池单元模块中的一个。在这些实施例中的许多实施例中，主要能量源的第一和第二输出耦合到能量缓冲器的第一和第二输入端子，其中能量缓冲器包括电解和/或薄膜电容器、由两个电感器和两个电解和/或薄膜电容器形成的Z源网络以及由两个电感器、两个电解和/或薄膜电容器和二极管形成的准Z源网络中的一个。在这些实施例中的许多实施例中，能量缓冲器的第二输出连接到次级能量源的第二输出，并且其中次级能量源的第一输出连接到转换器的第二输入。在这些实施例中的许多实施例中，次级能量源包括存储元件，该存储元件包括以下各项中的一个：电解和/或薄膜电容器、超级电容器、包括一个或多个互连电池单元的电池模块、与超级电容器并联连接的电解和/或薄膜电容器、与包括一个或多个互连电池单元的电池模块并联连接的电解和/或薄膜电容器、与超级电容器并联连接的电解和/或薄膜电容器以及包括一个或多个互连电池单元的电池模块。在这些实施例中的许多实施例中，转换器包括六个开关。在这些实施例中的许多实施例中，转换器-源模块被配置为向第一和第二辅助负载供电。

在这些实施例中的许多实施例中，所述系统进一步包括平衡控制器。在这些实施例中的许多实施例中，平衡控制器是单相平衡控制器。在这些实施例中的许多实施例中，平衡控制器包括峰值检测器、分频器和相内平衡控制器。在这些实施例中的许多实施例中，所述系统进一步包括多个转换器-源模块，并且平衡控制器被配置为在系统的多个转换器-源模块之间平衡电荷状态和温度。在这些实施例中的许多实施例中，平衡控制器是三相平衡控制器。在这些实施例中的许多实施例中，平衡控制器包括相间平衡控制器和多个相内控制器。在这些实施例中的许多实施例中，系统进一步包括多个转换器-源模块，并且平衡控制器被配置为在系统的多个转换器-源模块之间平衡电荷状态和温度。

在许多实施例中，提供了一种基于模块的能量系统，包括转换器-源模块，该转换器-源模块包括：第一能量源；以及与第一能量源耦合的转换器，其中转换器包括被配置为选择模块的输出电压的多个开关。

在许多实施例中，提供了一种从基于模块的能量系统供应输出功率的方法，所述方法包括：由系统的控制电路从系统的多个转换器-源模块中的至少一个接收状态信息，其中每个转换器-源模块包括能量源和转换器，并且其中每个转换器-源模块被配置为向系统的输出功率贡献功率；以及由控制电路基于状态信息控制多个转换器-源模块中的至少一个转换器-源模块的功率贡献。

在这些实施例中，控制电路可以包括主控制设备和多个本地控制设备。主控制设备可以从至少一个本地控制设备接收状态信息，并且该方法可以进一步包括从主控制设备向至少一个本地控制设备输出参考波形和调制指数。该方法可以进一步包括：由本地控制设备用调制指数调制参考波形；以及至少部分地基于调制的参考波形，为与本地控制设备相关联的转换器-源模块的转换器生成多个开关信号。开关信号可以利用脉宽调制生成。

在这些实施例中，由控制电路控制至少一个转换器-源模块的功率贡献可以包括：从控制电路生成多个开关信号并将其输出到至少一个转换器-源模块的转换器，其中所述方法进一步包括由转换器切换至少一个转换器-源模块的输出电压。

在这些实施例中，由控制电路控制至少一个转换器-源模块的功率贡献可以包括：降低至少一个转换器-源模块的功率贡献或者提高至少一个转换器-源模块的功率贡献。与至少一个转换器-源模块的先前功率贡献相比，或者与一个或多个其他转换器-源模块的功率贡献相比，可以降低或提高功率贡献。

在这些实施例中，控制电路可以控制多个转换器-源模块中的每个转换器-源模块的功率贡献。

在这些实施例中，控制电路可以根据脉宽调制或滞后技术来控制功率贡献。

在这些实施例中，控制电路可以重复接收每个转换器-源模块的状态信息，其中状态信息特定于每个个体的转换器-源模块。控制电路可以基于状态信息控制每个转换器-源模块，其中控制实时发生。

在许多实施例中，提供了一种对基于模块的能量系统充电的方法，该方法包括：由系统的控制电路从系统的多个转换器-源模块中的至少一个接收状态信息，其中每个转换器-源模块包括能量源和转换器，并且其中每个转换器-源模块被配置为由电源充电；以及由控制电路基于状态信息控制多个转换器-源模块中的至少一个转换器-源模块的功耗。

在这些实施例中，由控制电路控制至少一个转换器-源模块的功耗可以包括：从控制电路生成多个开关信号并将其输出到至少一个转换器-源模块的转换器，并且其中所述方法可以进一步包括由转换器切换多个开关，使得至少一个转换器-源模块的功耗降低或提高，可选地，其中与至少一个转换器-源模块的先前功耗相比，或者与一个或多个其他转换器-源模块的功耗相比，功耗被降低或提高。

处理电路可以包括一个或多个处理器、微处理器、控制器和/或微控制器，每个处理器、微处理器、控制器和/或微控制器可以是分立的或独立的芯片，或者分布在多个不同的芯片中（和其中的一部分）。可以实现任何类型的处理电路，诸如但不限于个人计算架构（例如，诸如用在台式PC、膝上型计算机、平板计算机等中）、可编程门阵列架构、专有架构、定制架构等。处理电路可以包括数字信号处理器，其可以用硬件和/或软件实现。处理电路可以执行存储在存储器上的软件指令，该软件指令使得处理电路采取许多不同的动作并控制其他组件。

处理电路也可以执行其他软件和/或硬件例程。例如，处理电路可以与通信电路对接，并执行模数转换、编码和解码、其他数字信号处理、多媒体功能、将数据转换成适合于提供给通信电路的格式（例如，同相和正交），和/或可以使得通信电路（有线或无线）传输数据。

本文中描述的任何和所有信号都可以无线通信，除非另有说明或逻辑上不合理。可以包括用于无线通信的通信电路。通信电路可以被实现为一个或多个芯片和/或组件（例如，发射器、接收器、收发器和/或其他通信电路），其在适当的协议（例如，Wi-Fi、蓝牙、蓝牙低能量、近场通信（NFC）、射频识别（RFID）、专有协议等）下通过链路执行无线通信。根据需要，一个或多个其他天线可以被包括在通信电路中，以与各种协议和电路一起操作。在一些实施例中，通信电路可以共享天线用于在链路上传输。处理电路还可以与通信电路对接，以执行接收无线传输并将其转换成数字数据、语音和/或视频所必需的反向功能。RF通信电路可以包括发射器和接收器（例如，集成为收发器）以及相关联的编码器逻辑。

处理电路也可以适用于执行操作系统和任何软件应用，并执行与传输和接收到的通信的处理无关的那些其他功能。

用于实行根据所述主题的操作的计算机程序指令可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写，所述一种或多种编程语言包括面向对象的编程语言——诸如Java、JavaScript、Smalltalk、C++、C#、Transact-SQL、XML、PHP等，以及常规的过程编程语言——诸如“C”编程语言或类似的编程语言。

存储器、存储装置和/或计算机可读介质可以由存在的各种功能单元中的一个或多个共享，或者可以分布在它们中的两个或更多个之间（例如，作为存在于不同芯片内的单独存储器）。存储器也可以是其自身的单独芯片。

就本文中公开的实施例包括存储器、存储装置和/或计算机可读介质或与存储器、存储装置和/或计算机可读介质相关联地操作的程度而言，该存储器、存储装置和/或计算机可读介质是非暂时性的。因此，就存储器、存储装置和/或计算机可读介质被一个或多个权利要求覆盖的程度而言，该存储器、存储装置和/或计算机可读介质仅仅是非暂时性的。如本文中使用的术语“非暂时性的”和“有形的”旨在描述除传播电磁信号之外的存储器、存储装置和/或计算机可读介质，但是不旨在依据存储装置的持久性或其他方面来限制存储器、存储装置和/或计算机可读介质的类型。例如，“非暂时性”和/或“有形”存储器、存储装置和/或计算机可读介质包括易失性和非易失性介质，诸如随机存取介质（例如，RAM、SRAM、DRAM、FRAM等）、只读介质（例如，ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存等）及其组合（例如，混合RAM和ROM、NVRAM等）及其变体。

应当注意，针对本文中提供的任何实施例描述的所有特征、元件、组件、功能和步骤旨在与来自任何其他实施例的特征、元件、组件、功能和步骤自由可组合和可替换。如果某个特征、元件、组件、功能或步骤仅针对一个实施例进行描述，则应当理解，该特征、元件、组件、功能或步骤可以与本文中描述的每隔一个实施例一起使用，除非另有明确说明。因此，该段落在任何时候都用作权利要求的引入的先行基础和书面支持，该权利要求组合了来自不同实施例的特征、元件、组件、功能和步骤，或者用来自一个实施例的特征、元件、组件、功能和步骤替换来自另一个实施例的特征、元件、组件、功能和步骤，即使以下描述在特定情况下没有明确声明这样的组合或替换是可能的。清楚承认的是，每一种可能的组合和替换的明确叙述都过于繁琐，尤其是考虑到各个和每个这样的组合和替换的准许性将容易被本领域普通技术人员认识到。

如本文中和所附权利要求中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确规定。

虽然实施例容许进行各种修改和替代形式，但是其具体示例已经在附图中示出并在本文中详细描述。然而，应当理解，这些实施例不限于所公开的特定形式，相反，这些实施例将覆盖落入本公开精神内的所有修改、等同物和替代物。此外，实施例的任何特征、功能、步骤或元素可以在权利要求中陈述或添加到权利要求，以及通过不在该范围内的特征、功能、步骤或元素来限定权利要求的发明范围的负面限制。