CN104260642B - 一种电动车、其动力系统以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动车、其动力系统以及控制方法，电动车动力系统，包括至少一个驱动电机，所述驱动电机的定子绕组分成至少两套相互绝缘的分支绕组，每套分支绕组均由一个对应的供电系统供电，所述供电系统由一个对应的电池单元和一个逆变器构成；所述各电池单元之间相互独立。本发明提出的供电系统，驱动电机的定子绕组由若干套分支绕组构成，而每个分支绕组能够由对应的电池单元独立供电，使得各电池单元之间不需要有电气连接，所以从根本上解决了庞大串并联电池组的均衡、电压高等问题。

Description

一种电动车、其动力系统以及控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动车动力系统，以及基于该动力系统的电动车和控制方法。
背景技术
在电动汽车领域，动力电池是重要的储能部件。为了满足动力需求，通常需要大量的动力电池串并联形成动力电池组为整车提供动力。
串联的动力电池带来了许多问题，如：
1，动力电池串并联，为了保证使用寿命和稳定性，必须对各电池包进行均衡。串联的电池包数量越大，其所需要的均衡电路就越复杂，电池管理系统消耗的管理成本与资源也越多。
2，串联的电池数目越多，电压越高，绝缘和安全问题越严重，更容易发生危险。
3，电池及电池管理系统由于存在电气联系，通常集成、集中设置，而且必须进行散热处理，导致占用更多的空间和导致成本增加。
针对上述问题，本发明提出了新的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动车、其动力系统以及控制方法，用以解决现有技术中动力电池供电系统越发复杂的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种电动车动力系统，包括至少一个驱动电机，所述驱动电机的定子绕组分成至少两套相互绝缘的分支绕组，每套分支绕组均由一个对应的供电系统供电，所述供电系统包括一个对应的电池单元和一个逆变器；所述各电池单元之间相互独立。
所述电池单元为动力电池包或由至少两个动力电池包构成的动力电池组。
所述驱动电机为轮毂电机。
一种电动车，其动力系统包括至少一个驱动电机，所述驱动电机的定子绕组分成至少两套相互绝缘的分支绕组，每套分支绕组均由一个对应的供电系统供电，所述供电系统包括一个对应的电池单元和一个逆变器；所述各电池单元之间相互独立。
所述电池单元为动力电池包或由至少两个动力电池包构成的动力电池组。
所述驱动电机为轮毂电机。
动力系统控制方法，至少包括如下步骤：按照动力需求确定对应的驱动电机投入的分支绕组数量；在车辆运行过程中，按照对应的电池单元的性能确定是否切断该电池单元的输出。
所述电池单元的性能包括温度性能和/或耐压性能，当电池单元温度、电压超过对应阈值、或者故障时，切断该电池单元的输出。
在车辆巡航时，每个电池单元均有设定的工作周期与非工作周期，每个电池单元在其工作周期进行工作，在其非工作周期切断输出；在任一时刻，至少有一个电池单元处于非工作周期。
本发明提出的供电系统，驱动电机的定子绕组由若干套分支绕组构成，而每个分支绕组能够由对应的电池单元独立供电，使得各电池单元之间不需要有电气连接，所以从根本上解决了庞大串并联电池组的均衡、电压高等问题。
这也为电池包在车体内的配置提供了一定的灵活性，可以考虑根据需要集中配置或者分散配置。
本发明所提出的电池单元是指电池包，或者是两个或两个以上动力电池包构成的电池组。本发明相当于是将现有技术中作为整体的一个电池系统分成若干个电池单元，由于各电池单元相互独立，所以在整个电池系统层面不需要均衡电路，电池管理策略也可以更加灵活；而且独立的电池单元也更容易散热。
本发明适用于单驱动的动力系统，也适用于多驱动的动力系统，如本发明的驱动电机可以是轮毂电机，每个轮毂电机均采用多分支绕组独立供电的方式。
在控制方法层面，可以根据需要独立选择特定的分支绕组工作，为控制提供了很大的灵活性。如本发明提出的巡航控制方式，能够保证每个电池单元每隔一定时间均切断输出，以利于电池单元的散热。
附图说明
图1是实施例1的原理图；
图2是实施例2的原理图；
图3是实施例3的原理图；
图4是实施例4的原理图；
图5是实施例5的原理图；
图6是电池组示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
电动车及其动力系统实施例1
如图1所示的电动车动力系统，包括驱动电机，驱动电机的定子绕组分成两套相互绝缘的分支绕组，第一套分支绕组U1、V1、W1，第二套分支绕组U2、V2、W2；第一套分支绕组连接逆变器N1，第二套分支绕组连接逆变器N2；逆变器N1连接电池包B1，逆变器N2连接电池包B2。电池包B1与电池包B2是电气隔离、相互独立的，因此，电池包B1与电池包B2的布局、安装、配置都非常灵活。
根据电机工作模式，在车辆回收能量时上述逆变器也可以工作在整流状态。电机可以采用同步机或者异步机。电池包是指一个蓄电池。电动车包括电动汽车和其他各种电力车辆，以及采用电池供电的混合动力车辆。
电动车及其动力系统实施例2
如图2所示的电动车动力系统，包括驱动电机，驱动电机的定子绕组分成两套相互绝缘的分支绕组，第一套分支绕组U1、V1、W1，第二套分支绕组U2、V2、W2；第一套分支绕组连接逆变器N1，第二套分支绕组连接逆变器N2；逆变器N1连接电池组D1，逆变器N2连接电池组D2。电池组D1与电池组D2是电气隔离、相互独立的。电池组是由若干个电池包的串并联构成的。如图6所示，一个电池组包括两个或者两个以上串联的电池包。
实施例2与实施例1区别仅在于，将电池包替换为电池组，允许根据逆变器输入电压对电池包串联个数进行选择。
电动车及其动力系统实施例3
如图3所示，与实施例1类似，区别仅在于，实施例3将一个驱动电机中分支绕组的数量扩展至n个，对应的逆变器、电池包也扩展为n个。
电动车及其动力系统实施例4
如图4所示，与实施例2类似，区别仅在于，实施例4将一个驱动电机中分支绕组的数量扩展至n个，对应的逆变器、电池组也扩展为n个。
电动车及其动力系统实施例5
以上实施例只涉及一个驱动电机的情况，本实施例中，可以设置多个驱动电机，如图5所示，第一套分支绕组(对应逆变器N1，电池组D1)、第二套分支绕组(对应逆变器N2，电池组D2)、第三套分支绕组(对应逆变器N3，电池组D3)共同构成第一驱动电机的定子绕组。第四套分支绕组(对应逆变器N4，电池组D4)、第五套分支绕组(对应逆变器N5，电池组D5)、第六套分支绕组(对应逆变器N6，电池组D6)共同构成第二驱动电机的定子绕组。依次类推，还可以有更多的驱动电机，各驱动电机的对应分支绕组数目可以相同，也可以不同。
有多个驱动电机时，可以每个电机独立驱动，也可以多个驱动电机为整体共同驱动。
本实施例中，驱动电机可以为轮毂电机，例如，每个轮毂电机带有若干套分支绕组、逆变器和电池组。各轮毂电机的电池组可以集中布置，也可以分开布置，布局非常灵活方便。
控制方法实施例
按照动力需求确定对应的驱动电机投入的分支绕组的数量；在车辆运行过程中，按照对应的电池单元的性能确定是否切断该电池单元的输出。
例如，对于实施例4的情况，当电动汽车起步等需要获得大扭矩的场合，需要每个驱动电机的所有分支绕组均投入，所以动力控制器控制第1至第n逆变器全部开始工作，电机的第1至第n套分支绕组全部得到供电；在电动汽车进入正常巡航行驶状态时，需要扭矩减少，可以将一些电池、逆变器和分支绕组退出运行；具体退出哪些驱动电机的哪些分支绕组，可以根据需要进行选择；如第一驱动电机投入一个分支绕组，第二驱动电机投入两个分支绕组。
电池单元的性能包括温度性能和/或耐压性能，当电池单元温度、电压超过对应阈值、或者故障时，切断该电池单元的输出。
比如：切断电压、温度过高的电池单元供电。再比如，切断电压过低的电池单元供电。
在车辆巡航时，每个电池单元均有设定的工作周期与非工作周期，每个电池单元在其工作周期进行工作，在其非工作周期切断输出；在任一时刻，至少有一个电池单元处于非工作周期。
譬如：某一段时间，第1动力电池组、第2动力电池组、…、第n-1动力电池组工作，第n组电池不工作；下一段时间，第2电池组、…第n电池组工作，第1电池组不工作，如此循环往复。这样能够保证每个电池单元每隔一定时间均切断输出，以利于电池单元的散热。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电动车动力系统，包括至少一个驱动电机，其特征在于，所述驱动电机的定子绕组分成至少三套相互绝缘的分支绕组，每套分支绕组均由一个对应的供电系统供电，所述供电系统包括一个对应的电池单元和一个逆变器；
所述各电池单元之间相互独立；所述电池单元为动力电池包或由至少两个动力电池包构成的动力电池组；所述动力电池包是指一个蓄电池；
所述电动车动力系统中作为整体的一个电池系统分成了至少三个电池单元。
2.根据权利要求1所述的一种电动车动力系统，其特征在于，所述驱动电机为轮毂电机。
3.一种电动车，其特征在于，其动力系统包括至少一个驱动电机，所述驱动电机的定子绕组分成至少三套相互绝缘的分支绕组，每套分支绕组均由一个对应的供电系统供电，所述供电系统包括一个对应的电池单元和一个逆变器；
所述各电池单元之间相互独立；所述电池单元为动力电池包或由至少两个动力电池包构成的动力电池组；所述动力电池包是指一个蓄电池；
所述动力系统中作为整体的一个电池系统分成了至少三个电池单元。
4.根据权利要求3所述的电动车，其特征在于，所述驱动电机为轮毂电机。
5.一种电动车动力系统的控制方法，所述电动车动力系统包括至少一个驱动电机，其特征在于，所述驱动电机的定子绕组分成至少三套相互绝缘的分支绕组，每套分支绕组均由一个对应的供电系统供电，所述供电系统包括一个对应的电池单元和一个逆变器；所述各电池单元之间相互独立；所述电池单元为动力电池包或由至少两个动力电池包构成的动力电池组；所述动力电池包是指一个蓄电池；所述电动车动力系统中作为整体的一个电池系统分成了至少三个电池单元，该控制方法至少包括如下步骤：按照动力需求确定对应的驱动电机投入的分支绕组数量；在车辆运行过程中，按照对应的电池单元的性能确定是否切断该电池单元的输出。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述电池单元的性能包括温度性能和/或耐压性能，当电池单元温度、电压超过对应阈值、或者故障时，切断该电池单元的输出。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在车辆巡航时，每个电池单元均有设定的工作周期与非工作周期，每个电池单元在其工作周期进行工作，在其非工作周期切断输出；在任一时刻，至少有一个电池单元处于非工作周期。
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