CN114884048A - 直流电池组的管理电压分配方法及其应用 - Google Patents

直流电池组的管理电压分配方法及其应用 Download PDF

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CN114884048A CN202210629824.XA CN202210629824A CN114884048A CN 114884048 A CN114884048 A CN 114884048A CN 202210629824 A CN202210629824 A CN 202210629824A CN 114884048 A CN114884048 A CN 114884048A
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Abstract

直流电池组的管理电压分配方法及其应用，包含有电池组分组的算法，其算法的核心是电池组所包含的具有独立供电的单体电池组数最少，电池组的组数被等分的组数最多，使用6组串联的电池组划分为由1组、2组、3组、6组所组成电池组，在控制开关电路的控制下形成输出电压为总电压
Figure DDA0003678008370000011
U的4种电压输出模式，为负载提供更多的动力分配模式。

Description

直流电池组的管理电压分配方法及其应用
一、技术领域
该技术涉及电池直流供电领域，属于电池直流供电领域对电池组的管理及动力分配技术。
二、背景技术
在直流供电的应用当中负载要求功率恒定的应用场景比较少，尤其在直流供电驱动物体移动的应用当中负载要求获得更宽泛的动力，例如电动车要求其功率的变化非常大，现在使用的永磁直流电机在额定电压的驱动下获得一个变化的功率一般采用调占空比或齿轮升、降速的方式，这些技术其工艺复杂、成本高、电损和机械损耗比较大，例如在电动车的应用中，通过调占空比的方式实现可变功率的输出，从而使直流电动机处于间歇性工作，影响了电动车的运动平稳性能，并且非有用功以外的损耗大，经过测算一个大功率电机如果采用调占空比的方法得到
Figure BDA0003678008350000011
的功率输出，那么大功率电机比小功率电机在输出同样的能量情况下电池组损耗大
Figure BDA0003678008350000012
倍，该技术通过电压调节，改善了电动车的间歇性工作技术缺陷减少了损耗缓解了电池组发热的问题。
三、发明内容
一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用，包含有电池组分组的算法，其算法的核心是电池组所包含的具有独立供电的单体电池组数最少，电池组的组数被等分的组数最多，使用6组串联的电池组划分为由1组、2组、3组、6组所组成电池组，在控制开关电路的控制下形成输出电压为总电压
Figure BDA0003678008350000013
U的4种电压输出模式，为负载提供更多的动力分配。
1.1一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用中具有被最多整数的除数整除的最小整数为6，及电池组具有6组独立的供电电源组成，总供电电压为U其6的除数为6、3、2、1，6组电池组被6、3、2、1分解得到的分电池组为1组、2组、3组、6组，如图(1)所示：1组的供电电压为
Figure BDA0003678008350000021
如图(2)所示：2组的供电电压为
Figure BDA0003678008350000022
如图(3)所示：3组的供电电压为
Figure BDA0003678008350000023
如图(4)所示：6组的供电电压为U，
1.2一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用中如图(5)所示：6组供电电池的第1组的负极记为E1，第1组的正极与第2组的负极相连记为E2，第2组的正极与第3组的负极相连记为E3，第3组的正极与第4组的负极相连记为E4，第4组的正极与第5组的负极相连记为E5，第5组的正极与第6组的负极相连记为E6，第6组的正极记为E7，
1.3一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用中如图(1)所示：E1与E2组成电池组11组、E2与E3组成电池组12组、E3与E4组成电池组13组、E4与E5组成电池组14组、E5与E6组成电池组15组、E6与E7组成电池组16组，E1与E2、E2与E3、E3与E4、E4与E5、E5与E6组、E6与E7组的输出端构成
Figure BDA0003678008350000024
的电池组；如图(2)所示：E1与E3组成电池组21组、E3与E5组成电池组22组、E5与E7组成电池组23组，E1与E3、E3与E5、E5与E7的输出端构成
Figure BDA0003678008350000025
的电池组；如图(3)所示：E1与E4组成电池组31组、E4与E7组成电池组32组，E1与E4、E4与E7的输出端构成
Figure BDA0003678008350000031
的电池组；如图(4)所示：E1与E7组成电池组41组，E1与E7的输出端构成U的电池组,
1.4一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用中如图(5)所示：电池组E1端与外控电路控制开关K11的一端相连，电池组E2端与外控电路控制开关K22的一端相连，电池组E3端与外控电路控制开关K13、K23的一端相连，电池组E4端与外控电路控制开关K24的一端相连，电池组E5端与外控电路控制开关K15的一端相连，电池组E6端与外控电路控制开关K26的一端相连，电池组E7端与外控电路控制开关K17、K27的一端相连，外控电路控制开关K11、K13、K15、K17的另一端相连至桥式整流器输入端的D1端，K22、K23、K24、K26、K27的另一端相连至桥式整流器输入端的D2端，
1.5一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用的工作原理：如图(5)所示
Figure BDA0003678008350000032
电池组的工作原理，K11、K22闭合，11电池组E1端的负极通过K11送至整流器的输入端的D1端，11电池组E2端的正极通过K22送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure BDA0003678008350000033
的电压，电路工作△t的时长，K11断开，K13闭合，12电池组E3端的正极通过K13送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure BDA0003678008350000034
的电压，电路工作△t的时长，K22断开，K24闭合，13电池组E4端的正极通过K24送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure BDA0003678008350000035
的电压，电路工作△t的时长，K13断开，K15闭合，14电池组E5端的正极通过K15送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure BDA0003678008350000036
的电压，电路工作△t的时长，K24断开，K26闭合，15电池组E6端的正极通过K26送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure BDA0003678008350000041
的电压，电路工作△t的时长，K15断开，K17闭合，16电池组E7端的正极通过K17送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure BDA0003678008350000042
的电压，电路工作△t的时长，重复以上工作过程，使输出端获得
Figure BDA0003678008350000043
的电压分配；如图(5)所示
Figure BDA0003678008350000044
电池组的工作原理，K11、K23闭合，21电池组E1端的负极通过K11送至整流器的输入端的D1端，21电池组E3端的正极通过K23送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure BDA0003678008350000045
的电压，电路工作△t的时长，K11断开、K15闭合，22电池组E5端的正极通过K15送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure BDA0003678008350000046
的电压，电路工作△t的时长，K23断开、K27闭合，23电池组E7端的正极通过K27送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure BDA0003678008350000047
的电压，电路工作△t的时长，重复以上工作过程，使输出端获得
Figure BDA0003678008350000048
的电压分配；如图(5)所示
Figure BDA0003678008350000049
电池组的工作原理，K11、K24闭合，31电池组E1端的负极通过K11送至整流器的输入端的D1端，31电池组E4端的正极通过K24送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure BDA00036780083500000410
的电压，电路工作△t的时长，K11断开、K17闭合、32电池组E7端的正极通过K17送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure BDA00036780083500000411
的电压，电路工作△t的时长，重复以上工作过程，使输出端获得
Figure BDA00036780083500000412
的电压分配；如图(5)所示U电池组的工作原理，K11、K27闭合，41电池组E1端的负极通过K11送至整流器的输入端的D1端，41电池组E7端的正极通过K27送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出U的电压，电路工作△t的时长，重复以上工作过程，使输出端获得U的电压分配。
需要说明的是△t可根据实际情况设置其工作时长，但必须保证在每一个循环当中时长相等，使每组电池输出能量均衡。普通的技术人员应当明白使用该技术增加或减少电池组的组数可得到不同的电压分配方式。
2.1一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用的实施例是一种永磁直流电动机的功率分配方法的应用如图(6)所示，实施例是基于权利要求书所述的一种动力分配实施例，一种基于权利要求书的动力分配方法可广泛应用在电动自行车、电动汽车以及需要动力输出变化的负载装置，由于现有的电动汽车中，通过调占空比的方式实现可变功率的输出，从而使直流电动机处于间断性工作，影响了电动汽车的运动平稳性能，并且非有用功以外的损耗大，经过计算一个大功率电机如果采用调占空比的方法得到
Figure BDA0003678008350000051
的功率输出，那么大功率电机比小功率电机在输出同样的能量情况下损耗大
Figure BDA0003678008350000052
倍，本发明通过电压分配在电动机不间断工作下实现动力分配输出，消除了直流电动机间断性工作技术缺陷，如图(6)为本发明的一个实施例，结合附图具体说明本实施例，该实施例依据电动汽车通用星形连接的永磁直流电动机原理图加以说明：包含有永磁直流电动机工作电源接线端子1记为La、Lb、Lc，具有第一控制开关21、第二控制开关22、第三控制开关23的控制开关组2，具有第一电池31、第二电池32、第三电池33、第四电池34、第五电池35和第六电池36的电池组3，在电源接线端子1与电池组3之间设置有控制开关组2。
在本实施例中，永磁直流电动机1中的三个端头分别设置为端口La、Lb、Lc,端口La分别设置为与控制开关Ka1的另一个端部、控制开关Ka2的另一个端部、控制开关Ka3的另一个端部、控制开关Ka4的另一个端部、控制开关Ka5的另一个端部、控制开关Ka6的另一个端部和控制开关Ka7的另一个端部相连，端口Lb分别设置为与控制开关Kb1的另一个端部、控制开关Kb2的另一个端部、控制开关Kb3的另一个端部、控制开关Kb4的另一个端部、控制开关Kb5的另一个端部、控制开关Kb6的另一个端部和控制开关Kb7的另一个端部相连，端口Lc分别设置为与控制开关Kc1的另一个端部、控制开关Kc2的另一个端部、控制开关Kc3的另一个端部、控制开关Kc4的另一个端部、控制开关Kc5的另一个端部、控制开关Kc6的另一个端部和控制开关Kc7的另一个端部相连。
接口E1分别设置为与控制开关Ka1有连接端部、与控制开关Kb1有连接端部、与控制开关Kc1有连接端部，接口E2分别设置为与控制开关Ka2有连接端部、与控制开关Kb2有连接端部、与控制开关Kc2有连接端部,接口E3分别设置为与控制开关Ka3有连接端部、与控制开关Kb3有连接端部、与控制开关Kc3有连接端部，接口E4分别设置为与控制开关Ka4有连接端部、与控制开关Kb4有连接端部、与控制开关Kc4有连接端部，接口E5分别设置为与控制开关Ka5有连接端部、与控制开关Kb5有连接端部、与控制开关Kc5有连接端部，接口E6分别设置为与控制开关Ka6有连接端部、与控制开关Kb6有连接端部、与控制开关Kc6有连接端部，E7分别设置为与控制开关Ka7有连接端部、与控制开关Kb7有连接端部、与控制开关Kc7有连接端部，
在本实施例中，一种永磁直流电动机功率分配方法，其步骤是：由控制开关组2中控制开关开闭实现供电电压分配置换、电极转换，把电池组3与永磁直流电动机1的La、Lb、Lc端口实现非单一状态连接，
在本实施例中，一种永磁直流电动机功率分配方法，其特征是：1)控制器根据当前电动机负载计算所需的功率分配所需供电电压，2)控制器发出控制信号控制开关组2的导通和断开，改变接入永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc与电池组3的连接关系，并根据磁钢的位置由控制开关组2来改变永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc的工作电源的极性，同时保证永磁直流电动机的旋转运动并实现了变功率输出；3)控制器继续监测负载端的变化，如有变化则根据负载变化调整所述永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc的供电电压，如无变化则保持当前运行状态，
永磁直流电动机工作在f1模式下的描述：a)将动力分配方式1记为f1，电池组3中的每组电池31、32、33、34、35、36分别为负载提供
Figure BDA0003678008350000071
电压，在此工作模式下其动力分配功率输出是电动机额定功率的
Figure BDA0003678008350000072
永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc在f1工作模式下的动力分配过程：该工作方式分别使用电池组3，起始工作从31起循环至32、33、34、35、36，
a1)当控制开关Ka2闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E2端口，Kb2闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E2端口，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时La、Lb为正，Lc为负，转子旋转60°控制开关Kb2断开、Kb1闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E1端口，Lb为负，转子旋转60°，Kc1断开，Kc2闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E2端口,此时Lc为正，转子旋转60°控制开关Ka2断开，Ka1闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E1端口，此时La为负，转子旋转60°Kb1断开、Kb2闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E2端口，此时Lb为正，转子旋转60°，Kc2断开、Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时Lc为负，转子旋转60°，a2)控制开关Ka1、Kb2、Kc1断开，Ka3、Kb3、Kc2闭合,永磁直流电动机使用电池组3中的32连续工作,电动机工作过程与a1)中描述相同，a3)、a4)、a5)、a6)的工作过程为电动机励磁线圈La、Lb、Lc依次使用电池组3中的33、34、35、36，工程过程与a1)相同。
永磁直流电动机工作在f2模式下的描述：b)将动力分配方式2记为f2，电池组3中的每组电池(31、32)、(33、34)、(35、36)分别为负载提供
Figure BDA0003678008350000081
电压，在此工作模式下其动力分配功率输出是电动机额定功率的
Figure BDA0003678008350000082
永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc在f2工作模式下的动力分配过程：该工作方式分别使用电池组3，起始工作从(31、32)起循环至(33、34)、(35、36)，
b1)当控制开关Ka3闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E3端口，Kb3闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E3端口，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时La、Lb为正，Lc为负，转子旋转60°控制开关Kb3断开、Kb1闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E1端口，Lb为负，转子旋转60°，控制开关Kc1断开、Kc3闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E3端口，Lc为正，转子旋转60°，控制开关Ka3断开、Ka1闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E1端口，La为负，转子旋转60°，控制开关Kb1断开、Kb3闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E3端口，Lb为正，转子旋转60°，控制开关Kc3断开，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时Lc为负，转子旋转60°,b2)控制开关Ka1、Kb3、Kc1断开，Ka5、Kb5、Kc3闭合，永磁直流电动机使用电池组3中的(33、34)连续工作，电动机工作过程与b1)中描述相同，电动机依次使用电池组3中的(33、34)、(35、36)连续工作。
永磁直流电动机工作在f3模式下的描述：c)将动力分配方式3记为f3，电池组3中的每组电池(31、32、33)、(34、35、36)分别为负载提供
Figure BDA0003678008350000091
电压，在此工作模式下其动力分配功率输出是电动机额定功率的
Figure BDA0003678008350000092
永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc在f3工作模式下的动力分配过程：该工作方式分别依次使用电池组3，起始工作从(31、32、33)起循环至(34、35、36)，
C1)当控制开关Ka4闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E4端口，Kb4闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E4端口，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时La、Lb为正，Lc为负，转子旋转60°,控制开关Kb4断开、Kb1闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E1端口，Lb为负，转子旋转60°，Kc1断开，Kc4闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E4端口,转子旋转60°,控制开关Ka4断开，Ka1闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E1端口，此时La为负，转子旋转60°,Kb1断开、Kb4闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E4端口，此时Lb为正，转子旋转60°，Kc4断开、Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时Lc为负，转子旋转60°，C2)控制开关Ka1、Kb4、Kc1断开，Ka7、Kb7、Kc4闭合，永磁直流电动机使用电池组3中的(34、35、36)连续工作，电动机工作过程与c1)中描述相同，电动机依次使用电池组3中的(34、35、36)连续工作。
永磁直流电动机工作在f4模式下的描述：d)将动力分配方式4记为f4，该工作方式整体串联使用电池组3，起始工作以(31、32、33、34、35、36)循环工作，该工作方式电动机输出功率等于电动机的额定功率，
d1)当控制开关Ka7闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E7端口，Kb7闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E7端口，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时La、Lb为正，Lc为负，转子旋转60°，控制开关Kb7断开、Kb1闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E1端口，Lb为负，转子旋转60°，Kc1断开，Kc7闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E7端口,此时Lc为正，转子旋转60°，控制开关Ka7断开，Ka1闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E1端口，此时La为负，转子旋转60°，Kb1断开、Kb7闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E7端口，此时Lb为正，转子旋转60°，Kc7断开、Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时Lc为负，转子旋转60°，Ka1断开，Ka7闭合，重复以上工作过程永磁直流电动机使用电池组3中的(31、32、33、34、35、36)连续工作，
该实施例是基于星型连接永磁直流电动机具有一组(La、Lb、Lc)励磁线圈为基础进行的原理描述，在实际应用中该动力分配技术方案电动机绕组可包含一组以上的多组与以上的四种(f1、f2、f3、f4)动力分配模式进行组合使用，例如(La、Lb、Lc)有四组励磁线圈(La1、Lb1、Lc1)、(La2、Lb2、Lc2)、(La3、Lb3、Lc3)、(La4、Lb4、Lc4)与(f1、f2、f3、f4)动力分配模式进行组合使用可使永磁直流电动机功率输出达到35级差如下表：
Figure BDA0003678008350000111
Figure BDA0003678008350000121
Figure BDA0003678008350000131
Fx是指电动机输出功率的级数；
La1、Lb1、Lc1是指永磁直流电动机星型连接的第一组；
La2、Lb2、Lc2是指永磁直流电动机星型连接的第二组；
La3、Lb3、Lc3是指永磁直流电动机星型连接的第三组；
La4、Lb4、Lc4是指永磁直流电动机星型连接的第四组；
Wx是指电动机输出功率；
按其功率输出大小排列顺序。
四、附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用的1组的供电电压为
Figure BDA0003678008350000141
的示意图，权利要求书所述的具有
Figure BDA0003678008350000142
的直流供电单元是指如图(1)所标注的电池组11、12、13、14、15、16组成。
图2为一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用是由2组直流供电单元的供电电压为
Figure BDA0003678008350000143
的示意图，如图(2)所示共有3组
Figure BDA0003678008350000144
的供电组21、22、23组成。
图3为一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用是由3组直流供电单元的供电电压为
Figure BDA0003678008350000145
的示意图，如图(3)所示共有2组
Figure BDA0003678008350000146
的供电组31、32组成。
图4为一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用是由6组直流供电单元的供电电压为U的示意图，如图(4)所示共有1组U的供电组41组成。
图5为一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用工作原理的示意图，在实际应用当中控制开关K11、K13、K15、K17、K22、K23、K24、K26、K27可以替代永磁直流电动机控制开关，为了使控制开关在平面电路图中位置对应其控制开关的序号未按连续的数字标注。
图6为一种永磁直流电动机功率分配方法实施例的示意图
图6包括励磁线圈组1、控制开关组2、电池组3，其中：
第一励磁线圈La、第二励磁线圈Lb、第三励磁线圈Lc，
第一控制开关21、第二控制开关22、第三控制开关23，
第一电池31、第二电池32、第三电池33、第四电池34、第五电池35和第六电池36、
端口La、端口Lb、端口Lc、
控制开关Ka1、控制开关Ka2、控制开关Ka3、控制开关Ka4、控制开关Ka5、控制开关Ka6、控制开关Ka7、
控制开关Kb1、控制开关Kb2、控制开关Kb3、控制开关Kb4、控制开关Kb5、控制开关Kb6、控制开关Kb7、
控制开关Kc1、控制开关Kc2、控制开关Kc3、控制开关Kc4、控制开关Kc5、控制开关Kc6、控制开关Kc7、
接口E1、接口E2、接口E3、接口E4、接口E5、接口E6、接口E7。
五、具体实施方式
根据审查指南，对本发明所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语应当理解为不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合，另外，除非特别说明，在下面的实施例中所采用的设备和材料均是市售可得的，如没有明确说明处理条件，请参考购买的产品说明书或者按照本领域常规方法进。
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仅仅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做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。
实施例一：
一种永磁直流电动机功率分配方法的实施例是由一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用的原理与永磁直流电动机结合实现的永磁直流电动机变功率输出，一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用中的控制开关组替代了永磁直流电动机的控制开关组，为负载的功率变化要求比较宽泛的应用场景提供了一种功率分配方式，一种永磁直流电动机功率分配方法，图6为本发明的一个实施例，结合附图具体说明本实施例，
一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用的实施例是一种永磁直流电动机的功率分配方法的应用如图(6)所示，实施例是基于权利要求书所述的一种动力分配实施例，一种基于权利要求书的动力分配方法可广泛应用在电动自行车、电动汽车以及需要动力输出变化的负载装置，由于现有的电动汽车中，通过调占空比的方式实现可变功率的输出，从而使直流电动机处于间断性工作，影响了电动汽车的运动平稳性能，并且非有用功以外的损耗大，经过计算一个大功率电机如果采用调占空比的方法得到
Figure BDA0003678008350000172
的功率输出，那么大功率电
机比小功率电机在输出同样的能量情况下损耗大
Figure BDA0003678008350000171
倍，本发明通过电压分配在电动机不间断工作下实现动力分配输出，消除了直流电动机间断性工作技术缺陷，如图(6)为本发明的一个实施例，结合附图具体说明本实施例，该实施例依据电动汽车通用星形连接的永磁直流电动机原理图加以说明：包含有永磁直流电动机工作电源接线端子1记为La、Lb、Lc，具有第一控制开关21、第二控制开关22、第三控制开关23的控制开关组2，具有第一电池31、第二电池32、第三电池33、第四电池34、第五电池35和第六电池36的电池组3，在电源接线端子1与电池组3之间设置有控制开关组2。
在本实施例中，永磁直流电动机1中的三个端头分别设置为端口La、Lb、Lc,端口La分别设置为与控制开关Ka1的另一个端部、控制开关Ka2的另一个端部、控制开关Ka3的另一个端部、控制开关Ka4的另一个端部、控制开关Ka5的另一个端部、控制开关Ka6的另一个端部和控制开关Ka7的另一个端部相连，端口Lb分别设置为与控制开关Kb1的另一个端部、控制开关Kb2的另一个端部、控制开关Kb3的另一个端部、控制开关Kb4的另一个端部、控制开关Kb5的另一个端部、控制开关Kb6的另一个端部和控制开关Kb7的另一个端部相连，端口Lc分别设置为与控制开关Kc1的另一个端部、控制开关Kc2的另一个端部、控制开关Kc3的另一个端部、控制开关Kc4的另一个端部、控制开关Kc5的另一个端部、控制开关Kc6的另一个端部和控制开关Kc7的另一个端部相连。
接口E1分别设置为与控制开关Ka1有连接端部、与控制开关Kb1有连接端部、与控制开关Kc1有连接端部，接口E2分别设置为与控制开关Ka2有连接端部、与控制开关Kb2有连接端部、与控制开关Kc2有连接端部,接口E3分别设置为与控制开关Ka3有连接端部、与控制开关Kb3有连接端部、与控制开关Kc3有连接端部，接口E4分别设置为与控制开关Ka4有连接端部、与控制开关Kb4有连接端部、与控制开关Kc4有连接端部，接口E5分别设置为与控制开关Ka5有连接端部、与控制开关Kb5有连接端部、与控制开关Kc5有连接端部，接口E6分别设置为与控制开关Ka6有连接端部、与控制开关Kb6有连接端部、与控制开关Kc6有连接端部，E7分别设置为与控制开关Ka7有连接端部、与控制开关Kb7有连接端部、与控制开关Kc7有连接端部，
在本实施例中，一种永磁直流电动机功率分配方法，其步骤是：由控制开关组2中控制开关开闭实现供电电压分配置换、电极转换，把电池组3与永磁直流电动机1的La、Lb、Lc端口实现非单一状态连接，
在本实施例中，一种永磁直流电动机功率分配方法，其特征是：1)控制器根据当前电动机负载计算所需的功率分配所需供电电压，2)控制器发出控制信号控制开关组2的导通和断开，改变接入永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc与电池组3的连接关系，并根据磁钢的位置由控制开关组2来改变永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc的工作电源的极性，同时保证永磁直流电动机的旋转运动并实现了变功率输出；3)控制器继续监测负载端的变化，如有变化则根据负载变化调整所述永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc的供电电压，如无变化则保持当前运行状态，
永磁直流电动机工作在f1模式下的描述：a)将动力分配方式1记为f1，电池组3中的每组电池31、32、33、34、35、36分别为负载提供
Figure BDA0003678008350000191
电压，在此工作模式下其动力分配功率输出是电动机额定功率的
Figure BDA0003678008350000192
永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc在f1工作模式下的动力分配过程：该工作方式分别使用电池组3，起始工作从31起循环至32、33、34、35、36，
a1)当控制开关Ka2闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E2端口，Kb2闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E2端口，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时La、Lb为正，Lc为负，转子旋转60°控制开关Kb2断开、Kb1闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E1端口，Lb为负，转子旋转60°，Kc1断开，Kc2闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E2端口,此时Lc为正，转子旋转60°控制开关Ka2断开，Ka1闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E1端口，此时La为负，转子旋转60°Kb1断开、Kb2闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E2端口，此时Lb为正，转子旋转60°，Kc2断开、Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时Lc为负，转子旋转60°，a2)控制开关Ka1、Kb2、Kc1断开，Ka3、Kb3、Kc2闭合,永磁直流电动机使用电池组3中的32连续工作,电动机工作过程与a1)中描述相同，a3)、a4)、a5)、a6)的工作过程为电动机励磁线圈La、Lb、Lc依次使用电池组3中的33、34、35、36，工程过程与a1)相同。
永磁直流电动机工作在f2模式下的描述：b)将动力分配方式2记为f2，电池组3中的每组电池(31、32)、(33、34)、(35、36)分别为负载提供
Figure BDA0003678008350000201
电压，在此工作模式下其动力分配功率输出是电动机额定功率的
Figure BDA0003678008350000202
永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc在f2工作模式下的动力分配过程：该工作方式分别使用电池组3，起始工作从(31、32)起循环至(33、34)、(35、36)，
b1)当控制开关Ka3闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E3端口，Kb3闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E3端口，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时La、Lb为正，Lc为负，转子旋转60°控制开关Kb3断开、Kb1闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E1端口，Lb为负，转子旋转60°，控制开关Kc1断开、Kc3闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E3端口，Lc为正，转子旋转60°，控制开关Ka3断开、Ka1闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E1端口，La为负，转子旋转60°，控制开关Kb1断开、Kb3闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E3端口，Lb为正，转子旋转60°，控制开关Kc3断开，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时Lc为负，转子旋转60°,b2)控制开关Ka1、Kb3、Kc1断开，Ka5、Kb5、Kc3闭合，永磁直流电动机使用电池组3中的(33、34)连续工作，电动机工作过程与b1)中描述相同，电动机依次使用电池组3中的(33、34)、(35、36)连续工作。
永磁直流电动机工作在f3模式下的描述：c)将动力分配方式3记为f3，电池组3中的每组电池(31、32、33)、(34、35、36)分别为负载提供
Figure BDA0003678008350000211
电压，在此工作模式下其动力分配功率输出是电动机额定功率的
Figure BDA0003678008350000212
永磁直流电动机1中的La、Lb、Lc在f3工作模式下的动力分配过程：该工作方式分别依次使用电池组3，起始工作从(31、32、33)起循环至(34、35、36)，
C1)当控制开关Ka4闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E4端口，Kb4闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E4端口，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时La、Lb为正，Lc为负，转子旋转60°,控制开关Kb4断开、Kb1闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E1端口，Lb为负，转子旋转60°，Kc1断开，Kc4闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E4端口,转子旋转60°,控制开关Ka4断开，Ka1闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E1端口，此时La为负，转子旋转60°,Kb1断开、Kb4闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E4端口，此时Lb为正，转子旋转60°，Kc4断开、Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时Lc为负，转子旋转60°，C2)控制开关Ka1、Kb4、Kc1断开，Ka7、Kb7、Kc4闭合，永磁直流电动机使用电池组3中的(34、35、36)连续工作，电动机工作过程与c1)中描述相同，电动机依次使用电池组3中的(34、35、36)连续工作。
永磁直流电动机工作在f4模式下的描述：d)将动力分配方式4记为f4，该工作方式整体串联使用电池组3，起始工作以(31、32、33、34、35、36)循环工作，该工作方式电动机输出功率等于电动机的额定功率，
d1)当控制开关Ka7闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E7端口，Kb7闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E7端口，Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时La、Lb为正，Lc为负，转子旋转60°，控制开关Kb7断开、Kb1闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E1端口，Lb为负，转子旋转60°，Kc1断开，Kc7闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E7端口,此时Lc为正，转子旋转60°，控制开关Ka7断开，Ka1闭合，永磁直流电动机1中的La端口接电源组3中的E1端口，此时La为负，转子旋转60°，Kb1断开、Kb7闭合，永磁直流电动机1中的Lb端口接电源组3中的E7端口，此时Lb为正，转子旋转60°，Kc7断开、Kc1闭合，永磁直流电动机1中的Lc端口接电源组3中的E1端口，此时Lc为负，转子旋转60°，Ka1断开，Ka7闭合，重复以上工作过程永磁直流电动机使用电池组3中的(31、32、33、34、35、36)连续工作，
该实施例是基于星型连接永磁直流电动机具有一组(La、Lb、Lc)励磁线圈为基础进行的原理描述，在实际应用中该动力分配技术方案电动机绕组可包含一组以上的多组与以上的四种(f1、f2、f3、f4)动力分配模式进行组合使用，例如(La、Lb、Lc)有四组励磁线圈(La1、Lb1、Lc1)、(La2、Lb2、Lc2)、(La3、Lb3、Lc3)、(La4、Lb4、Lc4)与(f1、f2、f3、f4)动力分配模式进行组合使用可使永磁直流电动机功率输出达到35级差如下表：
Figure BDA0003678008350000231
Figure BDA0003678008350000241
Fx是指电动机输出功率的级数；
La1、Lb1、Lc1是指永磁直流电动机星型连接的第一组；
La2、Lb2、Lc2是指永磁直流电动机星型连接的第二组；
La3、Lb3、Lc3是指永磁直流电动机星型连接的第三组；
La4、Lb4、Lc4是指永磁直流电动机星型连接的第四组；
Wx是指电动机输出功率，按其功率输出大小排列顺序。
上述实施例只是本发明所提供的一种基于直流电池组的管理电压分配方法及其应用的一种实现形式，根据本发明所提供的方案的其他变形，增加或者减少其中的成份或步骤，或者将本发明用于其他的与本发明接近的技术领域，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.直流电池组的管理电压分配方法及其应用的基本特征是：把多个具有独立的直流供电单元的电池串联组成具有被最多整数的除数整除的最小供电电池组，把这个电池组的组数被所有的整数除数分解，得到的商作为负载的供电电池组。
2.根据权利要求1所述的直流电池组的管理电压分配方法及其应用其特征是：得到的具有被最多整数的除数整除的最小整数为6，即电池组具有6组串联的供电电池组组成，总供电电压为U，并且6的整数除数为6、3、2、1，因此6组电池组被6、3、2、1分解得到4种分组，分组后的电池组为1组电池、2组电池、3组电池、6组电池，1组电池提供的供电电压为
Figure FDA0003678008340000011
2组电池提供的供电电压为
Figure FDA0003678008340000012
3组电池提供的供电电压为
Figure FDA0003678008340000013
6组电池提供的供电电压为U。
3.根据权利要求2所述的直流电池组的管理电压分配方法及其应用其特征是：6组供电电池的第1组的负极记为E1，第1组的正极与第2组的负极相连记为E2，第2组的正极与第3组的负极相连记为E3，第3组的正极与第4组的负极相连记为E4，第4组的正极与第5组的负极相连记为E5，第5组的正极与第6组的负极相连记为E6，第6组的正极记为E7。
4.根据权利要求3所述的直流电池组的管理电压分配方法及其应用其特征是：E1与E2组成电池组11组、E2与E3组成电池组12组、E3与E4组成电池组13组、E4与E5组成电池组14组、E5与E6组成电池组15组、E6与E7组成电池组16组，E1与E2、E2与E3、E3与E4、E4与E5、E5与E6组、E6与E7组的输出端构成
Figure FDA0003678008340000014
的电池组；E1与E3组成电池组21组、E3与E5组成电池组22组、E5与E7组成电池组23组，E1与E3、E3与E5、E5与E7的输出端构成
Figure FDA0003678008340000021
的电池组；E1与E4组成电池组31组、E4与E7组成电池组32组，E1与E4、E4与E7的输出端构成
Figure FDA0003678008340000022
的电池组；E1与E7组成电池组41组，E1与E7的输出端构成U的电池组。
5.根据权利要求3所述的直流电池组的管理电压分配方法及其应用其特征是：电池组E1端与外控电路控制开关K11的一端相连，电池组E2端与外控电路控制开关K22的一端相连，电池组E3端与外控电路控制开关K13、K23的一端相连，电池组E4端与外控电路控制开关K24的一端相连，电池组E5端与外控电路控制开关K15的一端相连，电池组E6端与外控电路控制开关K26的一端相连，电池组E7端与外控电路控制开关K17、K27的一端相连，外控电路控制开关K11、K13、K15、K17的另一端相连至桥式整流器输入端的D1端，K22、K23、K24、K26、K27的另一端相连至桥式整流器输入端的D2端。
6.根据权利要求3、4、5所述的直流电池组的管理电压分配方法及其应用的工作原理的特征是：
Figure FDA0003678008340000023
电池组的工作特征，K11、K22闭合，11电池组E1端的负极通过K11送至整流器的输入端的D1端，11电池组E2端的正极通过K22送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000024
的电压，电路工作△t的时长，K11断开，K13闭合，12电池组E3端的正极通过K13送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000025
的电压，电路工作△t的时长，K22断开，K24闭合，13电池组E4端的正极通过K24送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure FDA00036780083400000314
的电压，电路工作△t的时长，K13断开，K15闭合，14电池组E5端的正极通过K15送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure FDA00036780083400000313
的电压，电路工作△t的时长，K24断开，K26闭合，15电池组E6端的正极通过K26送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure FDA00036780083400000312
的电压，电路工作△t的时长，K15断开，K17闭合，16电池组E7端的正极通过K17送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure FDA00036780083400000311
的电压，电路工作△t的时长，控制电路重复以上工作过程整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000039
的电压；
Figure FDA00036780083400000310
电池组的工作特征，K11、K23闭合，21电池组E1端的负极通过K11送至整流器的输入端的D1端，21电池组E3端的正极通过K23送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000038
的电压，电路工作△t的时长，K11断开、K15闭合，22电池组E5端的正极通过K15送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000037
的电压，电路工作△t的时长，K23断开、K27闭合，23电池组E7端的正极通过K27送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000036
的电压，电路工作△t的时长，控制电路重复以上工作过程整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000034
的电压；
Figure FDA0003678008340000035
电池组的工作特征，K11、K24闭合，31电池组E1端的负极通过K11送至整流器的输入端的D1端，31电池组E4端的正极通过K24送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000033
的电压，电路工作△t的时长，K11断开、K17闭合、32电池组E7端的正极通过K17送至整流器的输入端的D1端，整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000032
的电压，电路工作△t的时长，控制电路重复以上工作过程整流器对外输出
Figure FDA0003678008340000031
的电压；U电池组的工作特征，K11、K27闭合，41电池组E1端的负极通过K11送至整流器的输入端的D1端，41电池组E7端的正极通过K27送至整流器的输入端的D2端，整流器对外输出U的电压，电路工作△t的时长，控制电路重复以上工作过程整流器对外输出U的电压。
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