CN110077283B - 电动汽车控制方法 - Google Patents

电动汽车控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110077283B
CN110077283B CN201910245199.7A CN201910245199A CN110077283B CN 110077283 B CN110077283 B CN 110077283B CN 201910245199 A CN201910245199 A CN 201910245199A CN 110077283 B CN110077283 B CN 110077283B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery pack
electric quantity
electric
charging
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910245199.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110077283A (zh
Inventor
李亚伦
郭东旭
欧阳明高
卢兰光
杜玖玉
李建秋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201910245199.7A priority Critical patent/CN110077283B/zh
Publication of CN110077283A publication Critical patent/CN110077283A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110077283B publication Critical patent/CN110077283B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/27—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本申请提供一种电动汽车控制方法。所述控制方法通过第一控制器控制配电器。以使所述配电器可以实现对各个电池组单独可控的供电方式。所述控制方法通过所述电池管理电路确定最高电量电池组和最低电量电池组。并所述控制方法通过所述电池管理电路判断是否需要进行电量均衡。当需要进行电量均衡时，通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述电动汽车电量。所述驻车均衡方式或所述行车均衡方式均通过所述第一控制器控制所述逆变电路的三个桥臂的开闭，以实现三个电池组之间的能量输出和能量回收，避免了能源浪费问题。所述控制方法在均衡过程中无需添加专门的储能元器件，因而减少了电动汽车动力系统成本。

Description

电动汽车控制方法
技术领域
本申请涉及新能源汽车领域，特别是涉及一种电动汽车控制方法。
背景技术
目前，电动汽车的能量储存装置可以为锂离子电池。电动汽车的动力装置可以采用三相同步电机或三相异步电机。单节锂离子电池标称电压一般小于5V，通过一节或多节电池并联，几十节或上百节电池串联组成电压为几十到几百伏的电池包用于驱动车辆。乘用车母线电压范围为275V-550V，商用车母线电压范围为450V-820V。
电动汽车在使用过程中，由于电池包内初始容量差异、内阻差异、电流分配差异，会造成各电池组的不一致衰减。电池包需要通过均衡减少各电池组间的容量差异，发挥电池的最大可用电量。传统的电池均衡方案包括对电池进行被动均衡，将电量多的电池组中的能量进行耗散。传统的电池均衡方案还包括主动均衡方案，通过增加电容、电感等储能元器件实现对电池组间的能量转移。传统的电池均衡方案存在能量浪费或成本增加等问题。
发明内容
基于此，有必要针对传统电池的均衡方案存在能量浪费或成本增加问题，提供一种电动汽车控制方法。
一种电动汽车控制方法，所述控制方法包括均衡所述电动汽车电池电量的控制方法，采用电动汽车驱动系统实现所述均衡所述电动汽车电池电量的控制方法；
所述电动汽车驱动系统包括驱动电路、与所述驱动电路电连接的电池管理电路以及与所述驱动电路电连接的第一控制器；
所述驱动电路包括：通过母线连接的供电单元、逆变电路以及三相电机；所述供电单元包括三个电池组；所述逆变电路包括三个桥臂；每一个电池组的正极与一个桥臂的上桥臂母线连接；所述三个电池组的负极共线后，与所述三个桥臂的下桥臂母线连接；所述三相电机的每一相母线连接一个所述桥臂的输出端；
所述均衡所述电动汽车电池电量的控制方法包括：
当所述电动汽车完成充电或在使用过程中，通过所述电池管理电路依次检测所述三个电池组的电量状态，确定最高电量电池组和最低电量电池组；
通过所述电池管理电路判断所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值是否大于电量均衡阈值；
若所述电量差值大于电量均衡阈值，则通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述供电单元中每个电池组的电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值。
在其中一个实施例中，所述若所述电量差值大于电量均衡阈值，则通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述供电单元中每个电池组的电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值的步骤包括：
当采用所述驻车均衡方式时，通过所述电池管理电路判断驻车均衡电流是否小于所述驱动电路中允许的电流阈值；
若所述驻车均衡电流小于所述电流阈值，则通过所述第一控制器控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，并控制与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，以使所述最高电量电池组向所述最低电量电池组充电。
在其中一个实施例中，所述均衡所述电动汽车电池电量的控制方法还包括：
若所述驻车均衡电流大于等于所述电流阈值，则通过所述第一控制器控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，并控制与所述最低电量电池组连接的桥臂的下桥臂导通，以使所述最高电量电池组向所述三相电机充电。
在其中一个实施例中，所述均衡所述电动汽车电池电量的控制方法还包括：
当所述三相电机完成充电后，通过所述第一控制器控制与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，并控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的下桥臂导通，以使所述三相电机向所述最低电量电池组充电。
在其中一个实施例中，所述驻车均衡电流的计算公式满足：
I0＝(Emax-Emin)/Rtotal
其中，Emax和Emin分别为所述最高电量电池组初始开路电压和所述最低电量电池组初始开路电压；Rtotal为所述最高电量电池组电阻、所述最低电量电池组电阻、导线线阻以及所述三相电机线阻之和。
在其中一个实施例中，所述若所述电量差值大于电量均衡阈值，则通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述供电单元中每个电池组的电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值的步骤包括：
当采用所述行车均衡方式，并且所述电动汽车处于启动状态或处于行驶状态时，通过所述第一控制器控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间大于与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间，以控制所述最高电量电池组输出电量的时间大于所述最低电量电池组输出电量的时间，进而合成驱动电压，确保所述电动汽车正常启动或正常行驶的情况下，均衡所述电动汽车电池电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值。
在其中一个实施例中，所述若所述电量差值大于电量均衡阈值，则通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述供电单元中每个电池组的电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值的步骤包括：
当采用所述行车均衡方式，并且所述电动汽车处于制动状态时，所述第一控制器控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间小于等于与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间，以控制所述最低电量电池组吸收电量时间大于所述最高电量电池组吸收电量时间，确保所述电动汽车正常制动的情况下，均衡所述电动汽车电池电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值。
在其中一个实施例中，所述通过所述电池管理电路判断所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值是否大于电量均衡阈值的步骤包括：
将所述电量均衡阈值存储于所述电池管理电路的存储单元中。
在其中一个实施例中，所述当所述电动汽车完成充电后，通过所述电池管理电路依次检测所述三个电池组的电量状态，确定最高电量电池组和最低电量电池组的步骤之前，
所述控制方法还包括通过电动汽车充电拓扑电路实现对所述电动汽车的充电的控制方法；
所述电动汽车充电拓扑电路包括：
供电单元，包括第一电池组、第二电池组和第三电池组；
配电器，包括第一充电开关、第二充电开关、第三充电开关、第四充电开关、第五充电开关和第六充电开关；
所述第一电池组的正极与所述第一充电开关的一端母线连接；
所述第二电池组的正极与所述第二充电开关的一端母线连接；
所述第三电池组的正极与所述第三充电开关的一端母线连接；
所述第一电池组的负极、所述第二电池组的负极和所述第三电池组的负极共线，以形成第一端，所述第一端分别与所述第四充电开关的一端、所述第五充电开关的一端和所述第六充电开关的一端母线连接；以及
充电接口，包括第一充电枪口、第二充电枪口和第三充电枪口；
所述第一充电开关的另一端连接至所述第一充电枪口的正极；
所述第二充电开关的另一端连接至所述第二充电枪口的正极；
所述第三充电开关的另一端连接至所述第三充电枪口的正极；
所述第四充电开关的另一端连接至所述第一充电枪口的负极；
所述第五充电开关的另一端连接至所述第二充电枪口的负极；
所述第六充电开关的另一端连接至所述第三充电枪口的负极；
所述控制方法包括：
通过所述第一控制器控制所述配电器，以对所述供电单元中至少一个电池组进行充电。
在其中一个实施例中，所述通过所述第一控制器控制所述配电器，以对所述供电单元中至少一个电池组进行充电的步骤包括：
将所述第一充电枪口、所述第二充电枪口和所述第三充电枪口连接至三个充电枪；
通过所述第一控制器控制所述第一充电开关和所述第四充电开关闭合，以实现对所述第一电池组的充电；
通过所述第一控制器控制所述第二充电开关和所述第五充电开关闭合，以实现对所述第二电池组的充电；
通过所述第一控制器控制所述第三充电开关和所述第六充电开关闭合，以实现对所述第三电池组的充电。
本申请提供一种电动汽车控制方法。所述控制方法通过所述电池管理电路确定最高电量电池组和最低电量电池组。并所述控制方法通过所述电池管理电路判断是否需要进行电量均衡。当需要进行电量均衡时，通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述电动汽车电池电量。所述驻车均衡方式或所述行车均衡方式均通过所述第一控制器控制所述逆变电路的三个桥臂的开闭，以实现三个电池组之间的能量输出和能量回收，避免了能源浪费问题。所述控制方法在均衡过程中无需添加专门的储能元器件，因而减少了电动汽车动力系统成本。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的一种驱动电路图；
图2为本申请一个实施例提供的一种驱动电路图；
图3为本申请一个实施例提供的一种驱动电路的电压空间矢量图；
图4为本申请一个实施例提供的一种电动汽车驱动系统图；
图5为本申请一个实施例提供的一种电动汽车驱动系统图；
图6为本申请一个实施例提供的一种电动汽车驱动方法流程图；
图7为本申请一个实施例提供的一种电动汽车电池加热方法流程图；
图8为本申请一个实施例提供的一种电流电压状态图；
图9为本申请一个实施例提供的一种电动汽车快充及均衡方法流程图；
图10为本申请一个实施例提供的一种充电过程中电流变化图；
图11为本申请一个实施例提供的一种电动汽车充电拓扑图。
主要元件附图标号说明
驱动电路 100 第二桥臂 22 第一控制器 50
供电单元 10 第三桥臂 23 配电器 60
第一电池组 11 第二端 201 第一充电开关 61
第二电池组 12 功率开关器件 211 第二充电开关 62
第三电池组 13 三相电机 30 第三充电开关 63
第一端 101 电动汽车驱动系统 200 第四充电开关 64
电池单元 110 电池管理电路 40 第五充电开关 65
电芯 111 检测电路 41 第六充电开关 66
第一旁路开关 120 电压检测单元 411 充电接口 70
第二旁路开关 130 电流检测单元 412 第一充电枪口 71
逆变电路 20 温度监测单元 413 第二充电枪口 72
第一桥臂 21 第二控制器 42 第三充电枪口 73
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1，本申请一个实施例提供一种驱动电路100。所述驱动电路100包括供电单元10和逆变电路20。
所述供电单元10包括第一电池组11、第二电池组12和第三电池组13。所述逆变电路20包括第一桥臂21、第二桥臂22和第三桥臂23。所述第一电池组11的第一电极与所述第一桥臂21的上桥臂母线连接。所述第二电池组12的第一电极与所述第二桥臂22的上桥臂母线连接。所述第三电池组13的第一电极与所述第三桥臂23的上桥臂母线连接。所述第一电池组11的第二电极、所述第二电池组12的第二电极和所述第三电池组13的第二电极共线以形成第一端101。所述第一桥臂21的下桥臂、所述第二桥臂22的下桥臂和所述第三桥臂23的下桥臂共线以形成第二端201。所述第一端101与所述第二端201母线连接。所述第一电池组11具有等效电阻R1。所述第二电池组12具有等效电阻R2。所述第三电池组13具有等效电阻R3。
本实施例中，所述供电单元10包括三个电池组。每个电池组的一端相互独立。所述每个电池组的另一端与另外两个电池组的另一端共线。所述逆变电路20包括三个桥臂。三个所述桥臂的一个电位点共线。共线的电位点与所述电池组共线的一端相连。每个所述桥臂的另一个电位点连接一个电池组相互独立的一端。所述三个电池组相互独立，三个桥臂相互独立，使得所述驱动电路100具有更多自由度。所述驱动电路100能够在不增加其他器件的基础上实现电池的加热功能、快充功能、均衡功能。
请参见图2，在其中一个实施例中，所述供电单元10中的每个电池组包括一个电池单元110和一个第一旁路开关120。
一个所述电池单元110和一个所述第一旁路开关120串联连接。所述供电单元10内包括多个电芯111。所述多个电芯111的型号、标称容量可以相同。所述多个电芯111可以平均分成三组。每组中多个电芯111相互连接以形成一个电池单元110。一个所述电池单元110中的所述电芯111的连接方式与另两个所述电池单元110中的所述电芯111的连接方式相同。所述连接方式为多个所述电芯111串联、多个所述电芯111并联后串联、多个所述电芯111并联或多个所述电芯111串联后并联中的一种。
所述第一旁路开关120可以为一个继电器。所述第一旁路开关120还可以为一个继电器与串联的预充继电器、预充电组并联后的开关电路。所述第一旁路开关120为电磁继电器、绝缘栅双极型晶体管或者金属-氧化物半导体场效应晶体管中的一种。
本实施例中，每个电池组连接一个第一旁路开关120，可以实现对所述每个电池组的单独控制。当其中一个电池组故障时，通过断开与故障电池组连接的第一旁路开关120，可以实现故障电池组与正常电池组的隔离。故障电池组与正常电池组的隔离，避免了由于一个电池组的故障导致整个供电单元10无法工作的问题。
在其中一个实施例中，所述驱动电路100还包括第二旁路开关130。
所述第二旁路开关130电连接于所述第一端101与所述第二端201之间。所述第二旁路开关130可以为一个继电器。所述第二旁路开关130还可以为一个继电器与串联的预充继电器、预充电组并联后的开关电路。所述第二旁路开关130为电磁继电器、绝缘栅双极型晶体管或者金属-氧化物半导体场效应晶体管中的一种。通过断开所述第二旁路开关130，可以达到断开所述供电单元10与所述逆变电路20的目的。
在其中一个实施例中，所述逆变电路20中的每个桥臂包括两个串联的功率开关器件211。
所述两个串联的功率开关器件211中的一个功率开关器件211的集电极端与一个电池组的正极母线连接。所述两个串联的功率开关器件211中的另一个功率开关器件211的发射极端与一个电池组的负极母线连接。所述每个桥臂的一个功率开关器件211可以构成一个桥臂的上桥臂。所述每个桥臂的另一个功率开关器件211可以构成一个桥臂的下桥臂。所述桥臂可以为绝缘栅双极型晶体管。所述逆变电路20的三相输出端分别与三相电机30的三相母线W、U、V相连。所述三相电机30可以为三相同步电机。所述三相电机30还可以为三相异步电机。
当第一电池组11的负载电流为I1，第二电池组12的负载电流为I2，第三电池组13的负载电流为I3时，三相独立桥臂的电压分别为u1、u2、u3。所述u1、所述u2以及所述u3满足如下公式：
u1＝E1-I1R1
u2＝E2-I2R2
u3＝E3-I3R3 公式组(1)
在控制过程中，所述逆变电路20的每一桥在任意时刻仅有一个开关导通。可以通过三维向量来表征所述逆变电路20状态。将所述第一桥臂21的下桥臂导通，所述第二桥臂22的下桥臂导通，所述第三桥臂23的上桥臂导通记为U1(001)。以此类推可得到U0(000)、U1(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)、U7(111)。由于所述逆变电路20的三个桥臂的电压相互独立，因此所述驱动电路100在不同桥臂开关状态下的电压矢量表如下表1所示。
表1中，所述uab代表所述第一桥臂21与所述第二桥臂22之间的电势差。所述ubc代表所述第二桥臂22与所述第三桥臂23之间的电势差。所述uca代表所述第三桥臂23与所述第一桥臂21之间的电势差。通过对以上状态矢量进行空间矢量变换，可以得到如图3所示的驱动电路的电压空间矢量图。
表1驱动电路在不同桥臂开关状态下的电压矢量表
Figure GDA0002492888150000111
在本实施例中的电压空间矢量图中，八种桥臂开关状态对应六种电压输出空间矢量、一种零空间向量U0、一种由于各电池组差异空间矢量产生的空间矢量U7。其中基本矢量U4(100)仅受电压u1影响，基本矢量U2(010)仅受电压u2影响，基本矢量U1(001)仅受电压u3影响；基本矢量U6(110)受电压u1、u2影响，基本矢量U3(011)受电压u2、u3影响，基本矢量U5(101)受电压u1、u3影响。
当向量U6(110)幅值大于向量U4(100)幅值，并需要合成电动汽车目标驱动电压矢量时，为了确保所述电动车进行均衡驱动，即为了确保所述电动汽车启动的同时可以均衡电池电量，可以延长基本电压矢量U6(110)合成目标驱动矢量的作用时间。即需要合成电动汽车目标驱动电压矢量时，让电量较高的子电池组输出更多能量。当向量U6(110)幅值大于向量U4(100)幅值，并需要合成电动汽车目标制动电压矢量时，可以延长基本电压矢量U4(100)合成目标驱动矢量的作用时间，即合成电动汽车目标制动电压矢量时。让当前电量较低的子电池组吸收更多能量。当电动汽车出现第一电池组11失效这一严重故障时，基本矢量U2(010)，U1(001)，U3(011)，U0(000)不受影响。可通过U2(010)、U1(001)、U3(011)或U0(000)中的一个功率器件开关组合继续合成目标矢量，确保电动汽车动力不中断，并具备跛行回家的功能。当所述电池组间需要电量均衡时，可以利用空间矢量U7进行充放电，进而均衡各电池组间的电量。
请参见图4，本申请一个实施例提供一种电动汽车驱动系统200。所述电动汽车驱动系统200包括驱动电路100、电池管理电路40和第一控制器50。
所述电池管理电路40与所述驱动电路100电连接。所述第一控制器50与所述驱动电路100电连接。本实施例中的所述驱动电路100与上述实施例中的所述驱动电路100的驱动方式相似，此处不再赘述。所述电池管理电路40用于检测所述供电单元10的荷电状态和所述供电单元10的工作状态。所述电池管理电路40还用于对所述供电单元10进行管控。例如，所述电池管理电路40可以控制所述供电单元10中的所述第一旁路开关120和所述第二旁路开关130的开闭。所述第一控制器50用于控制所述逆变电路20固定导通功率开关器件211组合。所述电池管理电路40与所述第一控制器50之间通过隔离信号电路连接。
本实施例中，所述电动汽车驱动系统200包括驱动电路100、电池管理电路40和第一控制器50。所述驱动电路100中的所述供电单元10包括三个电池组。每个电池组的一端相互独立。所述每个电池组的另一端与另外两个电池组的另一端共线。所述逆变电路20包括三个桥臂。三个所述桥臂的一个电位点共线。共线的电位点与所述电池组共线的一端相连。每个所述桥臂的另一个电位点连接一个电池组相互独立的一端。所述三个电池组相互独立，三个桥臂相互独立，使得所述驱动电路100具有更多自由度。所述电动汽车驱动系统200能够在不增加其他器件的基础上实现电动汽车电池的加热功能、快充功能、均衡功能。
请参见图5，在其中一个实施例中，所述电动车具有控制中心。所述电池管理电路40包括检测电路41和第二控制器42。
所述检测电路41包括电压检测单元411、电流检测单元412和温度检测单元413，所述电压检测单元411、所述电流检测单元412和所述温度检测单元413分别与所述供电单元10电连接。所述第二控制器42与所述供电单元10电连接。
所述检测电路41将检测到的电压、电流以及温度信号上报给所述电动汽车的控制中心。所述控制中心根据接收到的所述信号，通过所述第一控制器50和所述第二控制器42对所述驱动电路100驱动、制动、加热以及均衡进行控制。
请参见图6，本申请一个实施例中基于上述电动汽车驱动系统200提供一种电动汽车驱动方法。采用如上述实施例中任一项所述的电动汽车驱动系统200实现电动汽车驱动方法，所述驱动方法包括：
S10，所述电池管理电路40检测所述供电单元10是否处于正常供电状态。
步骤S10中，所述第一电池组11具有等效电阻R1。所述第二电池组12具有等效电阻R2。所述第三电池组13具有等效电阻R3。所述供电单元10内包括多个电芯111。所述多个电芯111的型号、标称容量可以相同。所述多个电芯111可以平均分成三组。每组中多个电芯111相互连接以形成一个电池单元110。一个所述电池单元110中的所述电芯111的连接方式相同与另两个所述电池单元110中的所述电芯111的连接方式相同。所述连接方式为多个所述电芯111串联、多个所述电芯111并联后串联、多个所述电芯111并联或多个所述电芯111串联后并联中的一种。
S20，若所述第一电池组11、所述第二电池组12和所述第三电池组13均处于正常供电状态时，所述电池管理电路40依次检测所述第一电池组11、所述第二电池组12和所述第三电池组13的电量状态，确定最高电量电池组和最低电量电池组。
步骤S20中，所述电池管理电路40包括检测电路和判断单元。所述检测电路用于检测所述每个电池组的电压、电流、电量以及温度。
S30，当电动汽车处于启动状态或处于行驶状态时，通过所述第一控制器50控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间大于与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间，以控制所述最高电量电池组输出电量的时间大于所述最低电量电池组输出电量的时间，进而合成驱动电压，确保所述电动汽车进行均衡驱动。
步骤S30中，当向量U6(110)幅值大于向量U4(100)幅值，并需要合成电动汽车目标驱动电压矢量时，可以延长基本电压矢量U6(110)合成目标驱动矢量的作用时间。
本实施例中，采用所述的电动汽车驱动系统200实现电动汽车驱动方法。所述电动汽车驱动方法可以确保所述电动汽车启动或行驶过程中，可以均衡所述供电单元10中的三个电池组的电量。
在其中一个实施例中，所述S10，所述电池管理电路40检测所述供电单元10是否处于正常供电状态的步骤包括：
所述电池管理电路40检测并判断所述供电单元10的输出电压是否大于等于故障阈值电压。若所述输出电压大于等于所述故障阈值电压，则所述供电单元10处于正常供电状态。所述故障阈值电压可以为所述电池管理电路40中的存储的故障阈值电压。
在另一个实施例中，所述S10，所述电池管理电路40检测所述供电单元10是否处于正常供电状态，所述供电单元10包括第一电池组11、第二电池组12和第三电池组13的步骤包括：
所述电池管理电路40检测并判断所述供电单元10的电芯温度是否小于故障阈值温度。若所述电芯温度小于所述故障阈值温度，则所述供电单元10处于正常供电状态。所述故障阈值温度可以为所述电池管理电路40中的存储的故障阈值温度。
本实施例中，所述供电单元10发生故障时，可能会引起输出电压、输出电流以及电芯温度的变化。因此，通过检测所述供电单元10的输出电压或通过检测所述供电单元10的电芯温度，可以检测所述供电单元10是否处于正常供电状态。还可以通过检测所述供电单元10的输出电流，检测所述供电单元10是否处于正常供电状态。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
若所述输出电压小于所述故障阈值电压，或所述电芯温度大于等于所述故障阈值温度，则所述供电单元10处于非正常供电状态。当所述供电单元10处于非正常供电状态时，所述电池管理电路40通过检测每个电池组的输出电压或每个电池组的温度，以确定所述每个电池组是否处于正常供电状态。当一个电池组处于非正常供电状态时，控制正常供电的电池组合成驱动电压，以确保所述电动汽车具有跛行回家功能。
在一个可选实施例中，当电动汽车出现第一电池组11失效这一严重故障时，基本矢量U2(010)，U1(001)，U3(011)，U0(000)不受影响。可通过U2(010)、U1(001)、U3(011)或U0(000)中的一个开关组合继续合成目标矢量，确保电动汽车动力不中断，并具备跛行回家的功能。
本实施例中，当所述电动汽车动力系统出现严重故障时(如一个电池组发生失效)，可以采用未受故障影响的基本电压矢量合成目标驱动/制动电压矢量，确保电动汽车动力不中断，并具备跛行回家的功能。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
当确定最高电量电池组和最低电量电池组，并且所述电动汽车处于制动状态。所述第一控制器50控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间小于等于与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间。所述第一控制器50用于控制所述最低电量电池组吸收电量时间大于所述最高电量电池组吸收电量时间，进而确保所述电动汽车进行均衡制动。
在一个可选实施例中，向量U6(110)幅值大于向量U4(100)幅值。需要合成电动汽车目标制动电压矢量时，可以延长基本电压矢量U4(100)合成目标制动矢量的作用时间。即合成电动汽车目标制动电压矢量时，让当前电量较低的子电池组吸收更多能量。
本实施例中，合成电动汽车目标制动电压矢量时，提高幅值较小的基本电压矢量的作用时间，可以在保证所述电动汽车制动的情况下，让当前电量较低的子电池组吸收更多能量。
请参见图7，本申请一个实施例中提供一种电动汽车电池加热方法。采用电动汽车驱动系统200实现所述电动汽车电池加热方法。
所述电动汽车驱动系统200包括驱动电路100、与所述驱动电路100电连接的电池管理电路40以及与所述驱动电路100电连接的第一控制器50。
所述驱动电路100包括通过母线连接的供电单元10、逆变电路20以及三相电机30。所述供电单元10包括三个电池组。所述逆变电路20包括三个桥臂。每一个电池组的正极与一个桥臂的上桥臂母线连接。所述三个电池组的负极共线后，与所述三个桥臂的下桥臂母线连接。所述三相电机30的每一相母线连接一个所述桥臂的输出端。
所述电池加热方法包括：
所述电动汽车启动前，通过所述电池管理电路40判断所述电动汽车是否需要进行电池加热。当确认所述电动汽车需要进行电池加热后，通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20，以使所述供电单元10向所述三相电机30充电，所述三相电机30存储电量。
当所述三相电机30中的电量达到存储阈值后，通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20，以使所述三相电机30向所述供电单元10充电，所述供电单元10在充电和放电过程中自身发生极化，从而实现所述供电单元10中每个电池组的可控升温。
所述电池加热方法包括任意两个所述电池组之间的能量相互转移。所述电池加热方法还包括三个所述电池组之间的能量相互转移。在能量转移过程中，所述电池组在三相电机的线圈中储存的能量未发生耗散。所述电池组在所述三相电机30的线圈中储存的能量可以转移到另一个所述电池组中。即所述供电单元10输出的功率仅有极少在线组上消耗，其余功率都回到所述供电单元10中。所述供电单元10在能量转移过程中，由于所述电池组自身极化，在电芯内部会产生热量，该热量可以用于加热电池。
为实现上述能量转移，所述功率开关器件211先后接通和关闭。所述功率开关器件211开关状态在上述开关状态U0(000)、U1(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)、U7(111)中切换。所述切换方法可以是四种开关状态step1、step2、step3、step4的按时序切换构成循环。所述循环可以为step1→step2→step3→step4→step1。所述循环还可以为step1→step4→step3→step2→step1。所述的四种开关状态组合基本途径可以如表2所示。
表2四种开关状态组合基本途径
Figure GDA0002492888150000181
所述的切换方法可以通过上述的一种基本途径实现能量转移。所述的切换方法还可以通过上述两种或多种基本途径的组合。所述基本途径的组合方法包括在一种基本途径中的某个step直接切换到另一途径中相同开关状态的step。在一个可选的实施例中，所述基本途径的组合方法可以为U4→U6→U2→U0→U4。图8为在这一开关组合下的电流电压状态图。图8中，通过控制所述逆变电路20的开关组合及开关时间，可以将方形的线电压施加到所述三相电机30的电感上。所述线电压下的线电流为近似三角波的形式。
在一个可选的实施例中，每个电池组采用电池技术参数电压400V、容量42Ah、能量16.8kWh、重量67kg、比热容1300J/(kg*℃)、内阻132mΩ(25℃)396mΩ(0℃)1188mΩ(-20℃)。所述三相电机30采用电机技术参数额定功率60kW，额定直流母线电压400V，额定电流115A，峰值电流230A，线电阻15.4mΩ，线电感1.44mH。
在上述技术参数下，通过所述电池加热方法进行的电池加热温升速率为14.4℃/min(-20℃)、4.8℃/min(0℃)、1.6℃/min(25℃)。
本实施例中，所述电池加热方法通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20的三个桥臂的开闭，以完成对所述三相电机30的反复驱动、制动。所述三相电机30的反复驱动、制动实现了所述供电单元10的能量输出和能量回收。进而通过所述供电单元10自身发生极化，从而实现所述供电单元10的电池可控升温。所述逆变电路20中的功率开关器件211的最大工作电流和所述三相电机30的最大工作电流较高。所述电池加热方法可以实现大功率加热，有效提高了加热效率。所述功率开关器件211作为控制元件，所述三相电机30作为储能元件。电池加热过程中无需添加专门的加热元件，因而减少了电动汽车动力系统成本。
在其中一个实施例中，所述当确认所述电动汽车需要进行电池加热后，通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20，以使所述供电单元10向所述三相电机30充电，所述三相电机30存储电量的步骤包括：
通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20中的至少一个桥臂的上桥臂导通。并通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20剩余桥臂中的至少一个桥臂的下桥臂导通，以使与所述上桥臂导通的桥臂连接的电池组向所述三相电机30充电。本实施例中，通过所述逆变电路20实现了所述供电单元10中至少一个电池组的放电。
在其中一个实施例中，所述当所述三相电机30中的电量达到存储阈值后，通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20，以使所述三相电机30向所述供电单元10充电，所述供电单元10在充电和放电过程中自身发生极化，从而实现所述供电单元10中每个电池组的可控升温的步骤包括：
通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20中的至少一个桥臂的上桥臂导通。并通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20剩余桥臂中至少一个桥臂的下桥臂导通，以使所述三相电机30向与所述上桥臂导通的桥臂连接的电池组充电。本实施例中，通过所述逆变电路20实现了所述三相电机30向所述供电单元10中至少一个电池组的充电。
在其中一个实施例中，所述当所述三相电机30中的电量达到存储阈值后，通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20，以使所述三相电机30向所述供电单元10充电，所述供电单元10在充电和放电过程中自身发生极化，从而实现所述供电单元10中每个电池组的可控升温的步骤包括：
通过所述第一控制器50控制与放电的电池组连接的桥臂的上桥臂断开，与放电的电池组连接的桥臂的下桥臂导通。并通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20剩余桥臂中的至少一个桥臂的上桥臂导通，以使所述三相电机30向与所述上桥臂导通的桥臂连接的电池组充电。本实施例中，通过所述逆变电路20实现了所述三相电机30向除所述放电电池组外的所述供电单元10中至少一个电池组的充电。
在其中一个实施例中，所述当所述三相电机30中的电量达到存储阈值后，通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20，以使所述三相电机30向所述供电单元10充电，所述供电单元10在充电和放电过程中自身发生极化，从而实现所述供电单元10中每个电池组的可控升温的步骤包括：
通过所述第一控制器50控制与放电的电池组连接的桥臂的上桥臂导通，并通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20剩余桥臂中至少一个桥臂的下桥臂导通，以使所述三相电机30向与所述放电的电池组充电。本实施例中，通过所述逆变电路20实现了所述三相电机30向除所述放电电池组充电。
在其中一个实施例中，所述当确认所述电动汽车需要进行电池加热后，通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20，以使所述供电单元10向所述三相电机30充电，所述三相电机30存储电量的步骤还包括：
通过所述电池管理电路40依次检测所述三个电池组的电量状态，确定最高电量电池组和最低电量电池组。通过所述第一控制器50控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，并控制所述逆变电路20剩余桥臂中的至少一个桥臂的下桥臂导通，以使所述最高电量电池组向所述三相电机30充电。本实施例中，通过所述逆变电路20实现了所述供电单元10中最高电量电池组的放电。所述电池加热方法在加热所述电池组的同时也实现了所述电池组之间的电量均衡。
在其中一个实施例中，所述当所述三相电机30中的电量达到存储阈值后，通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20，以使所述三相电机30向所述供电单元10充电，所述供电单元10在充电和放电过程中自身发生极化，从而实现所述供电单元10中每个电池组的可控升温的步骤包括：
当所述三相电机30完成充电后，通过所述第一控制器50控制与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，并控制所述逆变电路20剩余桥臂中的至少一个桥臂的下桥臂导通，以使所述三相电机30向所述最低电量电池组充电。本实施例中，通过所述逆变电路20实现了所述三相电机30向所述供电单元10中最低电量电池组的充电。所述电池加热方法在加热所述电池组的同时也实现了所述电池组之间的电量均衡。
在其中一个实施例中，所述电动汽车启动前，通过所述电池管理电路40判断所述电动汽车是否需要进行电池加热的步骤包括：
通过所述电池管理电路40检测所述供电单元10的电芯温度是否小于驱动阈值温度。当所述电芯温度小于所述驱动阈值温度时，则确认所述电动汽车需要进行电池加热。当所述电芯温度大于等于所述驱动阈值温度时，所述电动汽车正常启动。
在其中一个实施例中，所述当所述三相电机30中的电量达到存储阈值后，通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20，以使所述三相电机30向所述供电单元10充电，所述供电单元10在充电和放电过程中自身发生极化，从而实现所述供电单元10中每个电池组的可控升温的步骤之后还包括：
通过所述电池管理电路40检测所述供电单元10的电芯温度是否小于驱动阈值温度。当所述电芯温度小于所述驱动阈值温度时，则确认所述电动汽车需要继续进行电池加热。当所述电芯温度大于等于所述驱动阈值温度时，所述电动汽车正常启动。
请参见图9，本申请一个实施例中基于上述电动汽车驱动系统提供一种电动汽车控制方法。所述电动汽车控制方法包括首先通过充电拓扑电路实现所述电动汽车与现有基础充电设施和车载器件相兼容的大功率充电。充电结束后，检测每个电池组之间的最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值。若所述每个电池组之间无最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值或每个电池组之间的最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于电量均衡阈值，所述电动汽车可直接等待驾驶员启动进入正常行驶模式。若所述每个电池组之间最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值大于电量均衡阈值，则需要进行电量均衡。
当所述电动汽车完成充电或在使用过程中，通过所述电池管理电路40依次检测所述三个电池组的电量状态，确定最高电量电池组和最低电量电池组。通过所述电池管理电路40判断所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值是否大于电量均衡阈值。若所述电量差值大于电量均衡阈值，则通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述供电单元10中每个电池组的电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值。所述电量均衡阈值存储于所述电池管理电路40的存储单元中。
本实施例中，所述控制方法通过所述电池管理电路40确定最高电量电池组和最低电量电池组。并所述控制方法通过所述电池管理电路40判断是否需要进行电量均衡。当需要进行电量均衡时，通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述电动汽车电池电量。所述驻车均衡方式或所述行车均衡方式均通过所述第一控制器50控制所述逆变电路20的三个桥臂的开闭，以实现三个电池组之间的能量输出和能量回收，避免了能源浪费问题。所述控制方法在均衡过程中无需添加专门的储能元器件，因而减少了电动汽车动力系统成本。
所述电量均衡方法还包括检测是否有时间进行驻车工况下的均衡。若无时间进行所述驻车工况下的电量均衡，则所述电动汽车直接等待启动。如有时间进行所述驻车下的电量均衡，则需要计算驻车均衡电流I0，若所述驻车均衡电流I0小于所述驱动电路100中允许的电流阈值Imax，则采用电感短接均衡。若驻车下均衡电流I0大于所述驱动电路100中允许的电流阈值Imax，则采用电量转移均衡。
所述驻车情况下的电池组均衡方法在所述电动汽车具有足够的驻车时间下使用。所述驻车下均衡电流I0的计算公式为：
I0＝(Emax-Emin)/Rtotal 公式(2)
其中，Emax和Emin分别为所述最高电量电池组初始开路电压和所述最低电量电池组初始开路电压；Rtotal为所述最高电量电池组电阻、所述最低电量电池组电阻、导线线阻以及所述三相电机(30)线阻之和。
所述电感短接均衡方法包括直接闭合与需要均衡的电池组连接的所述桥臂的上桥臂的功率开关器件211。此时，最高电量电池组放电，电流流经所述桥臂的上桥臂的功率开关器件211和所述三相电机30的电感，向最低电量电池组充电。随着均衡过程，电流逐渐减小实现对电池的均衡。充电过程满足方程：
Figure GDA0002492888150000231
Figure GDA0002492888150000241
Figure GDA0002492888150000242
其中，Emax Emin分别为最高电量电池组初始开路电压、最低电量电池组初始开路电压。emax(t)、emin(t)分别为最高电量电池组实时开路电压、最低电量电池组实时开路电压。i(t)为实时电流。Rtotal为最高电量电池组电阻、最低电量电池组电阻、导线线阻，电机线阻之和。L为回路电感。
Figure GDA0002492888150000243
为开路电压随电量变化的变化速率。
在本实施例的一种情况中，所述电动汽车具有足够的驻车时间，且所述驻车下均衡电流I0小于所述驱动电路100中允许的电流阈值Imax。所述的电感短接均衡方法需要均衡所述第一电池组11和所述第二电池组12的最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值。均衡过程中可以直接闭合所述第一桥臂21的上桥臂和所述第二桥臂22的上桥臂。此时，电压高的所述第一电池组11放电，电流流经所述第一桥臂21的上桥臂和所述第二桥臂22的上桥臂和所述三相电机30，向电压低的所述第二电池组12充电。充电过程的电流变化如附图10所示。
所述电量转移均衡包括闭合与电量高的电池组连接的所述桥臂的上桥臂和与电量低的电池组连接的所述桥臂的下桥臂。此时，电量高电池组为所述三相电机30充电。当电感电流达到最大允许电流前，关断电量高的电池组连接的所述桥臂的上桥臂，闭合电量高的电池组连接的所述桥臂的下桥臂。关断电量低的电池组连接的所述桥臂的下桥臂，闭合电量低的电池组连接的所述桥臂的上桥臂。此时所述三相电机30为所述电量低的电池组充电。电感放电结束后，关断电量低的电池组连接的所述三相电机30上桥臂，闭合电量低的电池组连接的所述三相电机30下桥臂。上述步骤不断循环，直至电量高电池组与电量低电池组的最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值。
所述的驱动/制动情况下的电池组均衡方法包括，通过矢量控制的方法由附图3所示的基本电压空间矢量合成目标驱动电压矢量。合成电动汽车目标驱动电压矢量时，提高幅值较大的基本电压矢量的作用时间，即让当前电量较高的子电池组输出更多能量。合成电动汽车目标制动电压矢量时，提高幅值较小的基本电压矢量的作用时间，即让当前电量较低的子电池组吸收更多能量。以上驱动过程不断重复，直至电量高电池组与电量低电池组的最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值。之后，电动汽车进入正常驱动/制动模式。
当所述电动汽车不进行所述驻车均衡或所述驻车均衡结束后，所述电动汽车等待启动。当所述电动汽车启动后，需要根据所述每个电池组之间的最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值判断是否需要进行行车均衡。如果所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值大于电量均衡阈值则进行所述行车均衡。所述行车均衡进一步包括驱动过程均衡和放电过程均衡。直到判断所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值时，所述电动汽车进入正常驱动模式。
本申请一个实施例提供一种电动汽车充电方法。所述电动汽车充电过程中使用的充电路拓扑如附图11所示。
所述电路拓扑结构包括供电单元10、配电器60和充电接口70。
所述供电单元10包括第一电池组11、第二电池组12和第三电池组13。所述配电器60包括第一充电开关61、第二充电开关62、第三充电开关63、第四充电开关64、第五充电开关65和第六充电开关66。所述第一电池组11的正极与所述第一充电开关61的一端母线连接。所述第二电池组12的正极与所述第二充电开关62的一端母线连接。所述第三电池组13的正极与所述第三充电开关63的一端母线连接。所述第一电池组11的负极、所述第二电池组12的负极和所述第三电池组13的负极共线，以形成第一端101。所述第一端101分别与所述第四充电开关64的一端、所述第五充电开关65的一端和所述第六充电开关66的一端母线连接。所述充电接口70包括第一充电枪口71、第二充电枪口72和第三充电枪口73。所述第一充电开关61的另一端连接至所述第一充电枪口71的正极。所述第二充电开关62的另一端连接至所述第二充电枪口72的正极。所述第三充电开关63的另一端连接至所述第三充电枪口73的正极。所述第四充电开关64的另一端连接至所述第一充电枪口71的负极。所述第五充电开关65的另一端连接至所述第二充电枪口72的负极。所述第六充电开关66的另一端连接至所述第三充电枪口73的负极。
所述电动汽车充电方法包括将所述第一充电枪口71、所述第二充电枪口72和所述第三充电枪口73连接至三个充电枪。所述充电枪可以是单个充电桩提供的三个充电枪。所述充电枪还可以是多个充电桩提供的三个充电桩。三个充电枪口连接后，所述第一控制器50控制所述第一充电开关61和所述第四充电开关64闭合。所述电池管理电路40与所述第一充电枪口71连接的充电装置的控制系统建立通讯。完成信息交互后，闭合第一电池组11对应的第一旁路开关120、第二旁路开关130，以实现对所述第一电池组11的充电。所述第一控制器50控制所述第二充电开关62和所述第五充电开关65闭合。所述电池管理电路40与所述第二充电枪口72连接的充电装置的控制系统建立通讯。完成信息交互后，闭合第二电池组12对应的第一旁路开关120、第二旁路开关130，以实现对所述第二电池组12的充电。所述第一控制器50控制所述第三充电开关63和所述第六充电开关66闭合。所述电池管理电路40与所述第三充电枪口73连接的充电装置的控制系统建立通讯。完成信息交互后，闭合第三电池组13对应的第一旁路开关120、第二旁路开关130，以实现对所述第三电池组13的充电。
本申请通过上述的拓扑结构和控制方法实现了三个充电枪同时为电池组充电的功能。该充电方法避免了单枪大功率充电时载流能力的限制，提升了电池组总充电电流，实现了与现有充电设施和车载元器件电压等级的兼容。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动汽车控制方法，其特征在于，所述控制方法包括均衡所述电动汽车电池电量的控制方法，采用电动汽车驱动系统(200)实现所述均衡所述电动汽车电池电量的控制方法；
所述电动汽车驱动系统(200)包括驱动电路(100)、与所述驱动电路(100)电连接的电池管理电路(40)以及与所述驱动电路(100)电连接的第一控制器(50)；
所述驱动电路(100)包括：通过母线连接的供电单元(10)、逆变电路(20)以及三相电机(30)；所述供电单元(10)包括三个电池组；所述逆变电路(20)包括三个桥臂；每一个电池组的正极与一个桥臂的上桥臂母线连接；所述三个电池组的负极共线后，与所述三个桥臂的下桥臂母线连接；所述三相电机(30)的每一相母线连接一个所述桥臂的输出端；
所述均衡所述电动汽车电池电量的控制方法包括：
当所述电动汽车完成充电或在使用过程中，通过所述电池管理电路(40)依次检测所述三个电池组的电量状态，确定最高电量电池组和最低电量电池组；
通过所述电池管理电路(40)判断所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值是否大于电量均衡阈值；
若所述电量差值大于电量均衡阈值，则通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述供电单元(10)中每个电池组的电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值。
2.根据权利要求1所述的电动汽车控制方法,其特征在于，所述若所述电量差值大于电量均衡阈值，则通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述供电单元(10)中每个电池组的电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值的步骤包括：
当采用所述驻车均衡方式时，通过所述电池管理电路(40)判断驻车均衡电流是否小于所述驱动电路(100)中允许的电流阈值；
若所述驻车均衡电流小于所述电流阈值，则通过所述第一控制器(50)控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，并控制与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，以使所述最高电量电池组向所述最低电量电池组充电。
3.根据权利要求2所述的电动汽车控制方法，其特征在于，所述均衡所述电动汽车电池电量的控制方法还包括：
若所述驻车均衡电流大于等于所述电流阈值，则通过所述第一控制器(50)控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，并控制与所述最低电量电池组连接的桥臂的下桥臂导通，以使所述最高电量电池组向所述三相电机(30)充电。
4.根据权利要求3所述的电动汽车控制方法，其特征在于，所述均衡所述电动汽车电池电量的控制方法还包括：
当所述三相电机(30)完成充电后，通过所述第一控制器(50)控制与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通，并控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的下桥臂导通，以使所述三相电机(30)向所述最低电量电池组充电。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的电动汽车控制方法，其特征在于，所述驻车均衡电流的计算公式满足：
I0＝(Emax-Emin)/Rtotal
其中，Emax和Emin分别为所述最高电量电池组初始开路电压和所述最低电量电池组初始开路电压；Rtotal为所述最高电量电池组电阻、所述最低电量电池组电阻、导线线阻以及所述三相电机(30)线阻之和。
6.根据权利要求1所述的电动汽车控制方法，其特征在于，所述若所述电量差值大于电量均衡阈值，则通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述供电单元(10)中每个电池组的电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值的步骤包括：
当采用所述行车均衡方式，并且所述电动汽车处于启动状态或处于行驶状态时，通过所述第一控制器(50)控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间大于与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间，以控制所述最高电量电池组输出电量的时间大于所述最低电量电池组输出电量的时间，进而合成驱动电压，确保所述电动汽车正常启动或正常行驶的情况下，均衡所述电动汽车电池电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值。
7.根据权利要求1所述的电动汽车控制方法，其特征在于，所述若所述电量差值大于电量均衡阈值，则通过驻车均衡方式或行车均衡方式均衡所述供电单元(10)中每个电池组的电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值的步骤包括：
当采用所述行车均衡方式，并且所述电动汽车处于制动状态时，所述第一控制器(50)控制与所述最高电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间小于等于与所述最低电量电池组连接的桥臂的上桥臂导通的时间，以控制所述最低电量电池组吸收电量时间大于所述最高电量电池组吸收电量时间，确保所述电动汽车正常制动的情况下，均衡所述电动汽车电池电量，以使所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值小于等于所述电量均衡阈值。
8.根据权利要求1所述的电动汽车控制方法，其特征在于，所述通过所述电池管理电路(40)判断所述最高电量电池组和所述最低电量电池组之间的电量差值是否大于电量均衡阈值的步骤包括：
将所述电量均衡阈值存储于所述电池管理电路(40)的存储单元中。
9.根据权利要求1所述的电动汽车控制方法，其特征在于，所述当所述电动汽车完成充电后，通过所述电池管理电路(40)依次检测所述三个电池组的电量状态，确定最高电量电池组和最低电量电池组的步骤之前，
所述控制方法还包括通过电动汽车充电拓扑电路实现对所述电动汽车的充电的控制方法；
所述电动汽车充电拓扑电路包括：
供电单元(10)，包括第一电池组(11)、第二电池组(12)和第三电池组(13)；
配电器(60)，包括第一充电开关(61)、第二充电开关(62)、第三充电开关(63)、第四充电开关(64)、第五充电开关(65)和第六充电开关(66)；
所述第一电池组(11)的正极与所述第一充电开关(61)的一端母线连接；
所述第二电池组(12)的正极与所述第二充电开关(62)的一端母线连接；
所述第三电池组(13)的正极与所述第三充电开关(63)的一端母线连接；
所述第一电池组(11)的负极、所述第二电池组(12)的负极和所述第三电池组(13)的负极共线，以形成第一端(101)，所述第一端(101)分别与所述第四充电开关(64)的一端、所述第五充电开关(65)的一端和所述第六充电开关(66)的一端母线连接；以及
充电接口(70)，包括第一充电枪口(71)、第二充电枪口(72)和第三充电枪口(73)；
所述第一充电开关(61)的另一端连接至所述第一充电枪口(71)的正极；
所述第二充电开关(62)的另一端连接至所述第二充电枪口(72)的正极；
所述第三充电开关(63)的另一端连接至所述第三充电枪口(73)的正极；
所述第四充电开关(64)的另一端连接至所述第一充电枪口(71)的负极；
所述第五充电开关(65)的另一端连接至所述第二充电枪口(72)的负极；
所述第六充电开关(66)的另一端连接至所述第三充电枪口(73)的负极；
所述控制方法包括：
通过所述第一控制器(50)控制所述配电器(60)，以对所述供电单元(10)中至少一个电池组进行充电。
10.根据权利要求9所述的电动汽车控制方法，其特征在于，所述通过所述第一控制器(50)控制所述配电器(60)，以对所述供电单元(10)中至少一个电池组进行充电的步骤包括：
将所述第一充电枪口(71)、所述第二充电枪口(72)和所述第三充电枪口(73)连接至三个充电枪；
通过所述第一控制器(50)控制所述第一充电开关(61)和所述第四充电开关(64)闭合，以实现对所述第一电池组(11)的充电；
通过所述第一控制器(50)控制所述第二充电开关(62)和所述第五充电开关(65)闭合，以实现对所述第二电池组(12)的充电；
通过所述第一控制器(50)控制所述第三充电开关(63)和所述第六充电开关(66)闭合，以实现对所述第三电池组(13)的充电。
CN201910245199.7A 2019-03-28 2019-03-28 电动汽车控制方法 Active CN110077283B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910245199.7A CN110077283B (zh) 2019-03-28 2019-03-28 电动汽车控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910245199.7A CN110077283B (zh) 2019-03-28 2019-03-28 电动汽车控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110077283A CN110077283A (zh) 2019-08-02
CN110077283B true CN110077283B (zh) 2020-07-07

Family

ID=67413840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910245199.7A Active CN110077283B (zh) 2019-03-28 2019-03-28 电动汽车控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110077283B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110600819B (zh) * 2019-09-19 2022-08-05 上海电气国轩新能源科技有限公司 电池系统的电量均衡控制系统及方法
AT523331A1 (de) * 2019-12-19 2021-07-15 Avl List Gmbh Verfahren zur Ansteuerung eines Batteriesystems und Batteriesystem
CN112060977B (zh) * 2020-09-28 2022-02-11 恒大恒驰新能源汽车研究院(上海)有限公司 车载电池加热方法、装置及电子设备
CN115378066A (zh) * 2022-06-06 2022-11-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池组电压均衡方法、装置、电子设备及存储介质

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005210871A (ja) * 2004-01-26 2005-08-04 Toshiba Corp モータ駆動制御装置及びモータ電流検出方法
JPWO2012002082A1 (ja) * 2010-06-29 2013-08-22 本田技研工業株式会社 電気自動車
CN102651563B (zh) * 2011-02-25 2014-06-18 香港理工大学 电池能量平衡电路
CN103795094A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 恩力能源科技（南通）有限公司 电池能量均衡电路、方法、装置及储能系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110077283A (zh) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110015202B (zh) 电动汽车电池加热方法
CN110116653B (zh) 电动汽车驱动系统、驱动电路及电动汽车电池加热方法
CN110077283B (zh) 电动汽车控制方法
US11358492B2 (en) Self-balancing switching control of dual-pack rechargeable energy storage system with series and parallel modes
CN102468673B (zh) 转换电路、电池单元均衡系统及方法
CN210760284U (zh) 电动汽车驱动系统及驱动电路
WO2018196732A1 (zh) 新能源汽车电力驱动系统及其电池电量主动均衡方法
CN109962660B (zh) 驱动电路、电动汽车驱动系统及驱动方法
CN103326439A (zh) 电池组的均衡电路及方法
CN105958570A (zh) 一种锂电池电压均衡电路拓扑
CN105034991A (zh) 车载电网和用于运行车载电网的方法
CN104578316A (zh) 电池组分布多模式均衡充电方法及均衡充电电路
CN112737015B (zh) 一种基于soc的锂电池均衡控制系统及控制方法
CN216389527U (zh) 电池加热系统、电池包和用电装置
CN209982383U (zh) 驱动电路及电动汽车驱动系统
CN111098760B (zh) 用于为电动汽车的电池包加热的装置和方法及电动汽车
EP3274210A1 (en) Auxiliary battery charging apparatus and method
WO2023087331A1 (zh) 充放电电路、系统及其控制方法
CN209823441U (zh) 动力电池的电压转换控制装置和电动汽车
CN115864555A (zh) 车辆、能量均衡装置及其均衡方法
CN101471576A (zh) 一种充电装置及充电方法
JP2019161721A (ja) 車両用電源システム
CN114374024A (zh) 动力电池的加热控制方法、控制装置以及电动汽车
Jabbour et al. Improved monitoring and battery equalizer control scheme for electric vehicle applications
WO2022269828A1 (ja) 放電システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant