CN112078805A - 一种电驱系统和一种电能驱动设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电驱系统和一种电能驱动设备，涉及新能源领域。所述系统应用于电能驱动设备，包括：至少两个电池、至少一个驱动器以及至少一个电机；至少两个电池以预设数量为一组，在同一组中的电池之间形成的链路上设有电控开关，电控开关受控于电能驱动设备的整机控制器；整机控制器在同一组中任一电池故障时，控制电控开关闭合，使得同一组中的电池处于相互冗余工作模式；在同一组中所有电池均正常时，控制电控开关断开，使得同一组中电池处于独立工作模式。本发明实施例提出的电驱系统的技术方案对电能驱动设备的整机安全性、稳定性以及可靠性有极大的提升，具有较高的使用价值。

Description

一种电驱系统和一种电能驱动设备

技术领域

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种电驱系统和一种电能驱动设备。

背景技术

目前随着城市空间不断扩大，城市人口不断聚集，地面交通拥堵已经成为制约城市发展和居住舒适度的严重问题，因此，普及新型城市空中交通工具-飞行的士例如：UrbanAir Mobility(简称UAM)等，已经在研发并试验性应用了。而对于城市UAM而言，考虑到环境等因素，一般多数都使用电池等新能源作为驱动能源，这也是城市UAM未来发展的方形。

城市UAM使用的飞行器的安全性需超过传统通航指标，一旦运营失控，将对城市密集人口和建筑造成更大威胁，这样除了对空中运营管理系统的软硬件方面提出更高要求外，对飞行器自身全部构成也提出更高要求。其中以电池(如锂电池、氢燃料电池等)作为驱动能源的飞行器的安全性尤为重要，其既不能断电，又不能热失控。

目前，飞行器大多数都采用一块电池包(锂电或燃料电池等)，因连续大倍率放电，该电池包存在高失控风险(短路、断路或热失控等)，一旦能源失控丧失动力，飞行器极有可能失速坠毁，在城市应用后果将不堪设想。而目前市面上的电动飞行器，其内部以电池作为能源动力的系统，其传动链过于简单，尤其针对电池系统，缺乏很好的安全性、稳定性设计，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明提供电驱系统和一种电能驱动设备，较好的解决了目前电池系统的安全性、稳定性问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面提供了一种电驱系统，所述系统应用于电能驱动设备，所述系统包括：至少两个电池、至少一个驱动器以及至少一个电机；

所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接，用于为所述至少一个驱动器和所述至少一个电机提供电能；

所述至少一个驱动器与所述至少一个电机连接，用于调节与自身连接电机的功率大小；

所述至少一个电机与所述电能驱动设备的推进装置连接，用于驱动与自身连接的推进装置，进而驱动所述电能驱动设备运行；

其中，所述至少两个电池以预设数量为一组，在同一组中的电池之间形成的链路上设有电控开关，所述电控开关受控于所述电能驱动设备的整机控制器；

所述整机控制器在所述同一组中任一电池故障时，控制所述电控开关闭合，使得所述同一组中的电池处于相互冗余工作模式；

所述整机控制器在所述同一组中所有电池均正常时，控制所述电控开关断开，使得所述同一组中电池处于独立工作模式。

可选地，若将所述至少两个电池中所有电池作为第一大组，则所述第一大组中任一电池与其相邻的电池之间形成的链路上均设有电控开关；

所述整机控制器在所述第一大组中的任一电池故障时，以离发生故障电池的距离远近为标准，按照由近及远的顺序控制所述电控开关闭合，使得所述电控开关闭合后的多个电池处于相互冗余工作模式；

所述整机控制器在所述第一大组中所有电池均正常时，控制所述电控开关断开，所述至少两个电池中的电池处于独立工作模式。

可选地，若将所述至少两个电池中所有电池作为第二大组，所述第二大组中的任一电池与其余每一个电池之间形成的链路上均设有电控开关；

所述整机控制器在所述第二大组中的任一电池故障时，控制任一个或者多个所述电控开关闭合，使得所述电控开关闭合后的多个电池处于相互冗余工作模式；

所述整机控制器在所述第二大组中所有电池均正常时，控制所述电控开关断开，所述至少两个电池中的电池处于独立工作模式。

本发明实施例第二方面提供一种电驱系统，所述系统应用于电能驱动设备，所述系统包括：至少两个电池、至少一个驱动器以及至少一个电机；

所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接，用于为所述至少一个驱动器和所述至少一个电机提供电能；

所述至少一个驱动器与所述至少一个电机连接，用于调节与自身连接电机的功率大小；

所述至少一个电机与所述电能驱动设备的推进装置连接，用于驱动与自身连接的推进装置，进而驱动所述电能驱动设备运行；

其中，所述至少两个电池中的每一个电池的输出端并联后输出电能至所述至少一个驱动器；

在所述至少两个电池中的任一电池故障时，其余电池共同输出电能至所述至少一个驱动器；

在所述至少两个电池中所有电池均正常时，所述至少两个电池中的所有电池共同输出电能至所述至少一个驱动器。

可选地，所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接方式还包括：

所述至少两个电池中的每一个电池的输出端设有电池电控开关，通过所述电池电控开关后采用并联输出电能至所述至少一个驱动器，所述电控开关受控于所述电能驱动设备的整机控制器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中的任一电池故障时，控制故障电池输出端的电池电控开关断开，使得其余电池共同输出电能至所述至少一个驱动器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中所有电池均正常时，控制所述电池电控开关闭合，所述至少两个电池中的所有电池共同输出电能至所述至少一个驱动器。

可选地，所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接方式还包括：

所述至少两个电池中的每一个电池的输出端设有所述电池电控开关，通过所述电池电控开关后采用并联输出电能所述至少一个驱动器，所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接形成的每一个支路上设有驱动电控开关，所述电池电控开关和所述驱动电控开关均受控于所述电能驱动设备的整机控制器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中的任一电池故障时，控制故障电池输出端的电池电控开关断开，使得其余电池共同输出电能所述至少一个驱动器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中所有电池均正常时，控制所述电池电控开关闭合，所述至少两个电池中的所有电池共同输出电能所述至少一个驱动器；

所述整机控制器在所述至少一个驱动器中的任一驱动器故障，或者任一驱动器所在支路故障时，控制故障驱动器所在支路上驱动器电控开关断开，或者控制故障支路上驱动器电控开关断开；

所述整机控制器在所述至少一个驱动器中的所有驱动器正常，或者所有驱动器所在支路正常时，控制所述驱动器电控开关闭合。

本发明实施例第三方面提供一种电驱系统，所述系统应用于电能驱动设备，所述系统包括：至少两个电池、至少二个驱动器以及至少二个电机；

所述至少两个电池与所述至少二个驱动器一对一连接，用于为所述至少二个驱动器和所述至少二个电机提供电能；

所述至少二个驱动器与所述至少二个电机一对一连接，用于调节与自身连接电机的功率大小；

所述至少二个电机与所述电能驱动设备的推进装置连接，用于驱动与自身连接的推进装置，进而驱动所述电能驱动设备运行；

其中，在所述至少两个电池中的任一电池故障时，故障电池连接的驱动器停止工作；

在所述至少两个电池中所有电池均正常时，所有电池各自连接的驱动器正常工作。

可选地，所述至少两个电池与所述至少二个驱动器一对一连接方式还包括：

所述至少两个电池中的每一个电池的输出端设有电控开关，通过所述电控开关后将所述电能传输至各自连接的驱动器，所述电控开关受控于所述电能驱动设备的整机控制器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中的任一电池故障时，控制故障电池输出端的电控开关断开，使得所述故障电池连接的驱动器停止工作；

所述整机控制器在所述至少两个电池中所有电池均正常时，控制所述电控开关闭合，使得所有电池各自连接的驱动器正常工作。

本发明实施例第四方面提供一种电能驱动设备，所述电能驱动设备包括：整机控制器、推进装置以及如以上三个方面任一项所述的电驱系统；

或者，所述电能驱动设备包括：整机控制器、推进装置以及以上第一方面中任一项电驱系统和以上第二方面中任一项电驱系统组合之后的电驱系统；

或者，所述电能驱动设备包括：整机控制器、推进装置以及以上第一方面中任一项电驱系统和以上第三方面中任一项电驱系统组合之后的电驱系统；

或者，所述电能驱动设备包括：整机控制器、推进装置以及以上第二方面中任一项电驱系统和以上第三方面中任一项电驱系统组合之后的电驱系统；

其中，所述整机控制器用于控制所述电驱系统的工作方式，所述电驱系统用于驱动所述推进装置，进而驱动所述电能驱动设备运行。

本发明提供的电驱系统，至少两个电池以预设数量为一组，在同一组中的电池之间形成的链路上设有电控开关，电控开关受控于电能驱动设备的整机控制器；整机控制器在同一组中任一电池故障时，控制电控开关闭合，使得同一组中的电池处于相互冗余工作模式；整机控制器在同一组中所有电池均正常时，控制电控开关断开，使得同一组中电池处于独立工作模式。本申请的电池系统中，按照预设数量将所有电池分组，在同一组的电池之间形成的链路上设置受控于整机控制器的电控开关，电池正常工作时，电控开关断开，每一个电池按照设定好的工作逻辑为驱动器和电机提供电能。当任一一个电池出现故障时，只需要闭合电控开关，那么和故障电池处于同一组的其它正常工作的电池就可以代替故障电池继续提供电能，即，同一组中的电池处于相互冗余工作模式，这样就保证了电池系统的安全性和稳定性，也间接保障了飞行器的安全性和稳定性，同时，在电池出现故障后，也使得操控飞行器的人员安全的将飞行器停靠，不会出现失速坠毁的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中第一种电驱系统的示意图；

图2是本发明实施例中第二种电驱系统的示意图；

图3是本发明实施例中第三种电驱系统的示意图；

图4是本发明实施例中第四种电驱系统的示意图；

图5是本发明实施例中第五种电驱系统的示意图；

图6是本发明实施例中第六种电驱系统的示意图；

图7是本发明实施例中第七种电驱系统的示意图；

图8是本发明实施例中第八种电驱系统的示意图；

图9是本发明实施例中第八种电驱系统和第五种电驱系统组合之后的方案示意图；

图10是本发明实施例中第二种电驱系统和第五种电驱系统组合之后的方案示意图；

图11是本发明实施例中第一种电驱系统和第五种电驱系统组合之后的方案示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人发现，目前对于飞行器的电池系统的设计和运行大多以电动汽车的架构为基础进行，一般由电池、电控和电机(简称三电)及传动机构组成。目前市面上出现的电动飞行器(如电动无人机等)，从现有电动系统构成来看，电动汽车和飞行器的基本工作原理没有本质区别，但两者应用场景却有本质区别。电动汽车地面行驶遇到问题可以随时停车(电池系统切断输出电能)，而飞行器在空中即便悬停也不可以随意切断电池系统输出电能。

这样，从能源动力角度出发，电动汽车可以仅使用一块电池包(内部有多个单节电池)即可安全运行，但如果飞行器也只采用一块电池包(锂电或燃料电池等)，因连续大倍率放电，该电池包存在高失控风险(短路、断路或热失控等)，一旦能源失控丧失动力，飞行器极有可能失速坠毁，在城市应用后果将不堪设想。

发明人进一步研究发现，目前已经有部分飞行器在设计时考虑到上述问题，因此采用了多电池包的方案，来避免上述问题。但目前针对多电池包的方案，还是存在诸多问题。例如：

多电池包只是简单的互为备用，通过电池包内部的电池管理系统(BMS)实现电池包的控制，但是由于电池包自身特性的影响，内部单节电池发生短路等故障时，温度急剧升高，很容易发生着火等问题，进而会造成BMS失效等问题，无法再控制电池包，并且由于飞行器本申请结构问题，多个电池包之间距离很近，故障电池包引发的问题很容易波及到正常的电池包，无法保证整个电池系统的安全性以及运行的稳定性。

针对上述问题，发明人进过大量研究、计算、仿真以及实地测试，创造性的提出本发明的电驱系统，以下对本发明电驱系统的技术方案进行详细描述和说明。

图1示出了本发明实施例中第一种电驱系统的示意图。该系统应用于电能驱动设备，电驱系统包括：至少两个电池、至少一个驱动器以及至少一个电机。需要说明的是，本发明实施例中的电驱系统可以适用于所有以电池为驱动能源的设备，包括但不限于：电动飞行器、混合动力飞行器、电动汽车、电动船舶等。本发明实施例中“电池”一词可以理解为单节电池，也可以理解为由多个单节电池组成的电池包，但无论是单节电池还是电池包，其均配有BMS以实现对单节电池或者电池包控制、检测，BMS具体如何实现控制、检测等功能参照目前已有技术即可，在此不做赘述。

本发明实施例中，至少两个电池与至少一个驱动器连接，用于为至少一个驱动器和至少一个电机提供电能；至少一个驱动器与至少一个电机连接，用于调节与自身连接电机的功率大小；至少一个电机与电能驱动设备的推进装置连接，用于驱动与自身连接的推进装置，进而驱动电能驱动设备运行。

结合图1所示，图1中Battery1、Battery2…即为电池，Driver1、Driver2…即为驱动器，Motor1、Motor2…即为电机，电池与驱动器之间、驱动器与电机之间均为电力连接方式，而电机与推进装置之间为机械连接方式。此外，图1中VCU即为电能驱动设备的整机控制器，用于向电控开关发送控制信号，同时还用于通过CAN BUS(控制器局域网络总线)向驱动器发送控制信号，整机控制器与电控开关之间、CAN BUS与驱动器之间均为信号连接方式。后续图2-图9中相同英文所指代含义与图1中英文所指代含义相同，不再单独描述。

还需要说明的是，在实际应用中，电池与驱动器之间可以为一对一关系、多对一关系以及一对多关系中的任意一种。可以理解为：一个电池只与一个驱动器连接，或者是两个及两个以上的电池同时与一个驱动器连接，或者是一个电池同时与两个及两个以上的驱动器连接。

类似的，驱动器和电机之间可以为一对一关系、多对一关系中的任意一种。可以理解为：一个驱动器只与一个电机连接，或者是两个及两个以上的驱动器同时与一个电机连接。一般为了保证电机的控制准确性以及电能驱动设备安全性、稳定性，不推荐一个驱动器同时与两个及两个以上的电机连接，当然这取决于电能驱动设备的整体设计，只要可以满足对电机控制的准确性以及电能驱动设备的安全性、稳定性，也可以一个驱动器同时与两个及两个以上的电机连接。

电机与推进装置之间也可以为一对一关系、多对一关系以及一对多关系中的任意一种。可以理解为：一个电机只与一个推进装置连接，或者是两个及两个以上的电机同时与一个推进装置连接。与驱动器和电机连接相同的考虑，为了保证电机输出到推进装置的动力以及电能驱动设备安全性、稳定性，不推荐一个电机同时与两个及两个以上的推进装置连接，当然这同样取决于电能驱动设备的整体设计，只要可以满足对电机输出到推进装置的动力以及电能驱动设备的安全性、稳定性，也可以一个电机同时与两个及两个以上的推进装置连接。

由于上述电池、驱动器、电机以及推进装置之间的连接关系比较自由，可以按照电能驱动设备的整体设计来决定具体的连接方式，为了说明书和图示的简洁，本发明实施例中，图示中仅以一对一关系表征电驱系统的连接关系，但并不代表本发明电驱系统的技术方案只能适用于图示中一对一连接关系，本领域技术人员根据本发明电驱系统的技术方案，只需要简单的变形即可实现多对一、一对多连接方式对应的技术方案。

本发明实施例中，电驱系统的结构中，将所有电池按照预设数量为一组，划分为多组，预设数量可以根据实际的需求来决定，可以以2个电池为一组，也可以以3个、4个…N个电池为一组，图1中，以2个电池为一组进行示例。在同一组中的电池之间形成的链路上设有一个常开的电控开关，自然可以理解的是，两个电池之间只有一个链路，若是3个电池为一组，那么3个电池之间有两个链路，但无论是几个链路，在每一个链路上均需要设置一个常开的电控开关。

常开的电控开关受控于电能驱动设备的整机控制器；在同一组中所有电池均正常时，整机控制器将控制电控开关断开，使得同一组中电池处于独立工作模式，每一个电池只为与其连接的驱动器和电机提供电能。而在同一组中任一电池故障时，整机控制器将控制电控开关闭合，使得同一组中的电池处于相互冗余工作模式，此时相当于一个电池同时为两个驱动器和两个电机提供电能，其中一对驱动器和电机是原本自身就连接的，另一对驱动器和电机是故障电池原本连接的；由于电池在设计时，其所能提供的电能肯定是高于驱动器和电机两者之和需求的，因此，一般情况下，一个电池同时为两个驱动器和两个电机提供电能也是可以的。自然假若是3个电池为一组，当其中一个电池故障时，其余两个电池同时为3对驱动器和电机提供电能，这样更可以保证足够的电能。

通过上述方式，在电池系统出现故障时，依然可以保证电池系统的安全性、稳定性，以及保障驱动器和电机正常工作，自然就保障了推进装置的正常工作，使得控制电能驱动设备的人员安全、稳定的将电能驱动设备停靠在合适的位置，处理故障，而不会发生类似飞行器失速坠毁、电动汽车无动力失控等问题。

上述第一种电驱系统虽然可以保证电池系统的安全性、稳定性，但是依然存在一个问题：随着电池使用年限的增长，其所能提供电能下降，或者是同一组电池中不只一个电池发生故障，此时正常工作的电池提供的电能可能无法满足驱动器和电机所需求的。

发明人基于第一种电驱系统存在的问题，基于第一种电驱系统提出了改进，参照图2，示出了本发明实施例中第二种电驱系统的示意图，其本质上是将所有电池作为一个大组，其中每一个电池与其相邻的电池之间形成的链路上均设置一个电控开关。这样，当任一电池故障时，按照距离发生故障电池的远近，按照由近及远的顺序，整机控制器控制电控开关闭合，使得电控开关闭合后的多个电池处于相互冗余工作模式。具体来说：若电池3发生故障，那么首先闭合电池3与电池2链路之间的电控开关、电池3与电池4链路之间的电控开关，这样就使得电池1、2、4处于冗余工作模式，三个电池共同为4对驱动器和电机提供电能，假若电池1、2、4提供的电能依然无法满足需求，那么再闭合电池1与电池2链路之间的电控开关，电池4与电池5链路之间的电控开关，直至满足需求为止。

但发明人继续研究发现，第二种电驱系统存在较大的限制性，其只能按照距离发生故障电池的远近，按照由近及远的顺序控制电控开关闭合，不够灵活，因此，发明人又提出了第三种电驱系统，参照图3，示出了本发明实施例中第三种电驱系统的示意图，其同样也是将所有电池作为一个大组，不同的是，任一电池与其余每一个电池之间形成的链路上均设置一个电控开关，这样就避免了第二种电驱系统不够灵活的问题。当任一电池故障时，不需要按照距离发生故障电池的远近，按照由近及远的顺序控制电控开关闭合，整机控制器可以灵活的闭合任意电控开关，使得电控开关闭合后的多个电池处于相互冗余工作模式。具体来说：若电池3发生故障，那么闭合电池3与电池5链路之间的电控开关，这样就使得电池5同时为2对驱动器和电机提供电能，若再闭合电池3与电池1链路之间的电控开关，这样就使得电池1、5处于冗余工作模式共同为3对驱动器和电机提供电能，假若电池15提供的电能依然无法满足需求，那么再任意闭合电控开关，直至满足需求为止。这样的方案还有一个好处，因为电池自身的特性，以及使用过程中不可避免的损耗，每一个电池在使用一段时间后，所能提供的电能是有差异的，有些可能相对较高，有些可能相对较低，那么当需要闭合电控开关时，整机控制器可以根据电池所能提供的电能高低，来自由选择闭合哪个电控开关，以更好的为驱动器和电机提供电能，同时也实现对电池系统所能提供电能的利用做到合理优化。

上述第一种、第二种以及第三种电驱系统保证了电池系统的安全性和稳定性，也间接保障了飞行器的安全性和稳定性，但电驱系统内部接线较多且密集，整机控制器的计算、控制等能力需求较强，自然电能驱动设备的整体控制逻辑也比较复杂，为了更进一步的满足实际市场需求，本发明实施例还提供了第四种电驱系统，相较于前三种电驱系统，在同样保证电池系统的安全性和稳定性，也间接保障飞行器的安全性和稳定性的同时，相对简化的电驱系统。

参照图4，示出了本发明实施例中第四种电驱系统，第四种电驱系统中，电池系统中的所有电池不分组，而是将每一个电池的输出端并联，并联之后按照驱动器的数量，与每一个驱动器分别连接，即一个驱动器对应一个支路。可以理解为：假设有10个电池，10个驱动器，那么10个电池的输出端并联后，再分别与10个驱动器连接，每一个驱动器对应一个支路。10个电池共同为10个驱动器提供电能。若10个电池中任一电池故障，故障电池内部的BMS切段该电池的输出，其余9个电池共同输出电能至10个驱动器，若10个电池中任两个电池故障，故障电池内部的BMS切段该电池的输出，其余8个电池共同输出电能至10个驱动器。可以理解的是，这种方式虽然电驱系统内部接线少，控制方式间洁，但是只靠电池内部BMS来控制可靠性不够高，因此，发明人在此基础上进一步改进提出第五种电驱系统。

参照图5，示出了本发明实施例中第五种电驱系统的示意图，基于第四种电驱系统的基础，在每一个电池的输出端设置一个电池电控开关，通过电池电控开关后，再采用并联的方式输出电能至驱动器，电池电控开关受控于整机控制器。该电池电控开关是一个常闭的电池电控开关，电池正常工作时，电池电控开关常闭，所有电池共同提供电能。当任一电池故障时，整机控制器控制故障电池输出端的电池电控开关断开，使得其余电池共同输出电能至驱动器；之所以设置电池电控开关的原因与前述方案的一样，虽然电池内部都有BMS来控制，但是电池出现故障失控可能会导致该电池内部的开关或BMS故障，无法切断输出，或者电池内部短路，电流很大也可能导致内部开关粘连故障等，而通过外部电控开关切断该电池的输出，可以将电池的故障限制在故障电池，而不会出现故障蔓延。

上述第五种电驱系统可以保证电池系统的安全性和稳定性，但有时故障可能会发生的驱动器侧，基于这个问题，发明人提出了第六种电驱系统，参照图6，示出了本申请实施例中第六种电驱系统的示意图，与第五种启动系统的不同之处是：在并联之后的输出端与每一个驱动器连接形成的支路上设置一个驱动电控开关，该驱动电控开关实质上是与电池电控开关一样的常闭开关，其作用原理也与电池电控开关一样，当所有驱动器中的任一驱动器故障时，控制故障驱动器所在支路上驱动器电控开关断开，同理，当任一驱动器所在支路故障时，控制故障支路上驱动器电控开关断开；这样做是为了保护与驱动器连接的电机，而假若是驱动器所在支路故障时，断开其支路上驱动器电控开关则可以保护驱动器和电机两个设备。

需要说明的是，在电池与驱动器连接形成的每一个支路上设有驱动电控开关的方案，可以扩展通用在第一种、第二种、第三种、第四种以及第五种电驱系统上，只是使用该方案时，会增加整个电能驱动设备的逻辑控制、计算量以及电能驱动设备内部接线的数量。

上述六种电驱系统都可以保证电池系统的安全性和稳定性，也间接保障飞行器的安全性和稳定性。一般情况下，一对一连接方式的电驱系统是最基础也是最简洁的架构系统，即，一个电池只为一个驱动器和一个电机提供电能，一个驱动器只为一个电机调节功率，一个电机只驱动一个推进装置。可以理解的是，这种方式适用于有多个推进装置的电能驱动设备，该电能驱动设备可以只使用其中一部分推进装置即可满足动力需求，或者当使用全部推进装置时，每一个电池可以只输出小部分电能，提升电能驱动设备的续航里程，假若每一个电池都全力输出电能，则该电能驱动设备可以得到最大的驱动动力。参照图7，示出了本发明实施例中第七种电驱系统的示意图，第七种电驱系统即为一对一连接方式的电驱系统，当任一电池故障时，有该故障电池内部的BMS控制断开输出，与该电池连接的驱动器以及与驱动器连接的电机自然就停止工作，但由于其余电池依然正常工作，且可以保证提供满足需求的电能，因此，电能驱动设备依然可以进行运行。

发明人考虑到BMS可能失控或者电池内部开关失控等问题，基于第七种电驱系统的基础，提出了第八种电驱系统，参照图8，示出了本发明实施例中第八种电驱系统的示意图，即在每一个电池的输出端设置一个常闭的电控开关，通过电控开关后将电池的电能传输至各自连接的驱动器，这样，当任一电池故障时，整机控制器直接控制电控开关断开，自然就切断了故障电池的输出，其连接的驱动器以及与驱动器连接的电机也就停止了工作。

上述第七种、第八种电驱系统相较于前六种电驱系统，其电池系统的安全性和稳定性相对较差，但依然保证了电池系统的安全性和稳定性，也间接保障了飞行器的安全性和稳定性。并且第六种电驱系统中，在驱动器所在支路上设置驱动器电控开关的方案也可适用于第七种、第八种电驱系统中，具体原理可参照前述内容，不再赘述。

本发明实施例中，还可以将第一种、第二种以及第三种电驱系统中任一电驱系统与第四种、第五种以及第六种电驱系统中任一电驱系统相互组合，得到组合的电驱系统，可以理解的是，第一种、第二种以及第三种电驱系统中任一电驱系统也可以与第七种和第八种电驱系统中任一电驱系统组合，第四种、第五种以及第六种电驱系统中任一电驱系统也可以与第七种和第八种电驱系统中任一电驱系统组合。例如：参照图9，示出了本发明实施例中第八种电驱系统和第五种电驱系统组合之后的方案示意图，其按照两个电池为一组，每一组电池中的每一个电池的输出端设有一个常闭的电控开关，经过电控开关后采用并联输出，并联之后至驱动器的支路上设有一个常闭的电控开关，任一电池故障后，整机控制器控制故障电池输出端的电控开关打开，由同一组的另一个电池提供电能，假设两个电池均故障，断开两个故障电池各自输出端电控开关的同时，还需要将支路上的电控开关断开，以确保电池故障不会蔓延。

参照图10，示出了本发明实施例中第二种电驱系统和第五种电驱系统组合之后的方案示意图，其按照两个电池为一组，每一组电池中的每一个电池的输出端设有一个常闭的电控开关，经过电控开关后采用并联输出，相邻两组电池并联之后至驱动器的支路之间形成的链路上设有一个常开的电控开关，任一电池故障后，整机控制器控制故障电池输出端的电控开关打开，由同一组的另一个电池提供电能，若该电池提供的电能不足时，首先闭合与该组相邻的电池组链路上常开的电控开关，闭合顺序和第二种电驱系统中描述的一样，按照由近及远的顺序闭合。假设两个电池均故障，断开两个故障电池各自输出端电控开关的同时，将链路上常开的电控开关闭合，以确保故障组电池对应的驱动器以及驱动器连接的电机正常工作，闭合顺序也是按照由近及远的顺序闭合。

参照图11，示出了本发明实施例中第一种电驱系统和第五种电驱系统组合之后的方案示意图，其按照两个电池为一组，每一组电池中的每一个电池的输出端设有一个常闭的电控开关，经过电控开关后采用并联输出，任一组电池并联之后至驱动器的支路，与其余任一组电池并联之后至驱动器的支路之间形成的链路上设有一个常开的电控开关，任一电池故障后，整机控制器控制故障电池输出端的电控开关打开，由同一组的另一个电池提供电能，若该电池提供的电能不足时，任意闭合一个或多个链路上常开的电控开关。假设两个电池均故障，断开两个故障电池各自输出端电控开关的同时，将任意一个或多个链路上常开的电控开关闭合，以确保故障组电池对应的驱动器以及驱动器连接的电机正常工作。

其余组合可以借鉴上述方式，为了说明书和图示的简洁，不做过多赘述，本领域技术人员依据以上描述，进行简单组合即可得到其余组合方案。

通过上述实施例，本发明的第七种、第八种电驱系统中，所有电池独立并行工作，相互没有关联，在多推进装置的电能驱动设备中，即便其中一个电池或两个电池失效，对整个电能驱动设备操控性也不造成致命影响；第四种、第五种以及第六种电驱系统的电池系统先进行并联，再共同给所有驱动器以及电机供电，这几种电驱系统对于电池系统安全性、稳定性要求较高时具有较好的效果；第一种、第二种以及第三种电驱系统实现电池系统彼此关联耦合，控制方式灵活多变，对电池系统所能提供电能的利用做到合理优化。另外，还可以在驱动器支路上设置电控开关，实现单独对驱动器或者驱动器支路的保护。无论是上述哪种驱动系统均保证了电池系统的安全性和稳定性，也间接保障了飞行器的安全性和稳定性。

本发明实施例的电驱系统涉及的技术方案方法不仅仅适用于电能驱动的飞行器，也适用于其他各类交通工具的电能能源组合，尤其是针对多推进装置的分布式动力的飞行器、电动汽车、电动船舶等，本发明实施例提出的电驱系统的技术方案对电能驱动设备的整机安全性、稳定性以及可靠性有极大的提升，具有较高的使用价值。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种电驱系统，其特征在于，所述系统应用于电能驱动设备，所述系统包括：至少两个电池、至少一个驱动器以及至少一个电机；

所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接，用于为所述至少一个驱动器和所述至少一个电机提供电能；

所述至少一个驱动器与所述至少一个电机连接，用于调节与自身连接电机的功率大小；

所述至少一个电机与所述电能驱动设备的推进装置连接，用于驱动与自身连接的推进装置，进而驱动所述电能驱动设备运行；

其中，所述至少两个电池以预设数量为一组，在同一组中的电池之间形成的链路上设有电控开关，所述电控开关受控于所述电能驱动设备的整机控制器；

所述整机控制器在所述同一组中任一电池故障时，控制所述电控开关闭合，使得所述同一组中的电池处于相互冗余工作模式；

所述整机控制器在所述同一组中所有电池均正常时，控制所述电控开关断开，使得所述同一组中电池处于独立工作模式。

2.根据权利要求1所述的电驱系统，其特征在于，若将所述至少两个电池中所有电池作为第一大组，则所述第一大组中任一电池与其相邻的电池之间形成的链路上均设有电控开关；

所述整机控制器在所述第一大组中的任一电池故障时，以离发生故障电池的距离远近为标准，按照由近及远的顺序控制所述电控开关闭合，使得所述电控开关闭合后的多个电池处于相互冗余工作模式；

所述整机控制器在所述第一大组中所有电池均正常时，控制所述电控开关断开，所述至少两个电池中的电池处于独立工作模式。

3.根据权利要求1所述的电驱系统，其特征在于，若将所述至少两个电池中所有电池作为第二大组，所述第二大组中的任一电池与其余每一个电池之间形成的链路上均设有电控开关；

所述整机控制器在所述第二大组中的任一电池故障时，控制任一个或者多个所述电控开关闭合，使得所述电控开关闭合后的多个电池处于相互冗余工作模式；

所述整机控制器在所述第二大组中所有电池均正常时，控制所述电控开关断开，所述至少两个电池中的电池处于独立工作模式。

4.一种电驱系统，其特征在于，所述系统应用于电能驱动设备，所述系统包括：至少两个电池、至少一个驱动器以及至少一个电机；

所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接，用于为所述至少一个驱动器和所述至少一个电机提供电能；

所述至少一个驱动器与所述至少一个电机连接，用于调节与自身连接电机的功率大小；

所述至少一个电机与所述电能驱动设备的推进装置连接，用于驱动与自身连接的推进装置，进而驱动所述电能驱动设备运行；

其中，所述至少两个电池中的每一个电池的输出端并联后输出电能至所述至少一个驱动器；

在所述至少两个电池中的任一电池故障时，其余电池共同输出电能至所述至少一个驱动器；

在所述至少两个电池中所有电池均正常时，所述至少两个电池中的所有电池共同输出电能至所述至少一个驱动器。

5.根据权利要求4所述的电驱系统，其特征在于，所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接方式还包括：

所述至少两个电池中的每一个电池的输出端设有电池电控开关，通过所述电池电控开关后采用并联输出电能至所述至少一个驱动器，所述电控开关受控于所述电能驱动设备的整机控制器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中的任一电池故障时，控制故障电池输出端的电池电控开关断开，使得其余电池共同输出电能至所述至少一个驱动器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中所有电池均正常时，控制所述电池电控开关闭合，所述至少两个电池中的所有电池共同输出电能至所述至少一个驱动器。

6.根据权利要求5所述的电驱系统，其特征在于，所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接方式还包括：

所述至少两个电池中的每一个电池的输出端设有所述电池电控开关，通过所述电池电控开关后采用并联，输出电能所述至少一个驱动器，所述至少两个电池与所述至少一个驱动器连接形成的每一个支路上设有驱动电控开关，所述电池电控开关和所述驱动电控开关均受控于所述电能驱动设备的整机控制器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中的任一电池故障时，控制故障电池输出端的电池电控开关断开，使得其余电池共同输出电能所述至少一个驱动器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中所有电池均正常时，控制所述电池电控开关闭合，所述至少两个电池中的所有电池共同输出电能所述至少一个驱动器；

所述整机控制器在所述至少一个驱动器中的任一驱动器故障，或者任一驱动器所在支路故障时，控制故障驱动器所在支路上驱动器电控开关断开，或者控制故障支路上驱动器电控开关断开；

所述整机控制器在所述至少一个驱动器中的所有驱动器正常，或者所有驱动器所在支路正常时，控制所述驱动器电控开关闭合。

7.一种电驱系统，其特征在于，所述系统应用于电能驱动设备，所述系统包括：至少两个电池、至少二个驱动器以及至少二个电机；

所述至少两个电池与所述至少二个驱动器一对一连接，用于为所述至少二个驱动器和所述至少二个电机提供电能；

所述至少二个驱动器与所述至少二个电机一对一连接，用于调节与自身连接电机的功率大小；

所述至少二个电机与所述电能驱动设备的推进装置连接，用于驱动与自身连接的推进装置，进而驱动所述电能驱动设备运行；

其中，在所述至少两个电池中的任一电池故障时，故障电池连接的驱动器停止工作；

在所述至少两个电池中所有电池均正常时，所有电池各自连接的驱动器正常工作。

8.根据权利要求7所述的电驱系统，其特征在于，所述至少两个电池与所述至少二个驱动器一对一连接方式还包括：

所述至少两个电池中的每一个电池的输出端设有电控开关，通过所述电控开关后将所述电能传输至各自连接的驱动器，所述电控开关受控于所述电能驱动设备的整机控制器；

所述整机控制器在所述至少两个电池中的任一电池故障时，控制故障电池输出端的电控开关断开，使得所述故障电池连接的驱动器停止工作；

所述整机控制器在所述至少两个电池中所有电池均正常时，控制所述电控开关闭合，使得所有电池各自连接的驱动器正常工作。

9.一种电能驱动设备，其特征在于，所述电能驱动设备包括：整机控制器、推进装置以及如权利要求1-8任一项所述的电驱系统；

或者，所述电能驱动设备包括：整机控制器、推进装置以及如权利要求1-3中任一项电驱系统和权利要求4-6中任一项电驱系统组合之后的电驱系统；

或者，所述电能驱动设备包括：整机控制器、推进装置以及如权利要求1-3中任一项电驱系统和权利要求7-8中任一项电驱系统组合之后的电驱系统；

或者，所述电能驱动设备包括：整机控制器、推进装置以及如权利要求4-6中任一项电驱系统和权利要求7-8中任一项电驱系统组合之后的电驱系统；

其中，所述整机控制器用于控制所述电驱系统的工作方式，所述电驱系统用于驱动所述推进装置，进而驱动所述电能驱动设备运行。

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