[發明專利]一種基于電池并聯的電動汽車模塊化動力系統及控制方法

有效

• 申請號: 201310410349.8
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103441553A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 賀冬梅;喬昕;劉廣敏;侯恩廣;李楊;崔立志;張云;欒朋;宋春雷
• 申請（專利權）人: 山東省科學院自動化研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02P27/06;B60L11/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

1.一種基于電池并聯的電動汽車模塊化動力系統，其特征在于：包括電池系統和電機控制系統，所述的電池系統包括供電電池組和電池管理系統，所述的電機控制系統包括逆變器和逆變控制模塊，所述的電池管理系統對供電電池組進行管理采樣及控制，所述的供電電池組與逆變器通過導線連接，逆變器將直流電逆變為可調電壓、可調頻率的三相交流電提供給牽引電動機，所述的逆變控制模塊對逆變器進行控制，且通過總線與電池管理系統通訊。

2.如權利要求1所述的模塊化動力系統，其特征在于：所述的供電電池組包括并聯連接的若干電池組，每個電池組包括若干串聯連接的電池單元，且每個電池組各自連接一個逆變模塊，即所述的逆變器由與電池包相同數量的逆變模塊并聯組成，所述的每個逆變模塊采用獨立直流母線為牽引電動機供電。

3.?如權利要求2所述的模塊化動力系統，其特征在于：所述的每組電池所采用的逆變模塊可以為橋式逆變拓撲、三電平橋式逆變拓撲、多電平橋式逆變拓撲或軟開關橋式逆變拓撲。

4.?如權利要求2所述的模塊化動力系統，其特征在于：所述的每個逆變模塊結構相同，每個逆變模塊都輸出三相交流電，每個逆變模塊的三個橋臂中點與一個輸出電抗器連接，各個電抗器并聯連接至牽引電動機。

5.?如權利要求1所述的模塊化動力系統，其特征在于，所述的電池管理系統負責監測充電情況、電機啟動，同時對電池單元進行實時數據采集，對所采集的數據分析及計算，根據采集的數據進行SOC及SOH計算，進行均衡管理，根據電池狀態選擇控制策略，確定實施具體動作以利于電池的運行。

6.?如權利要求6所述的模塊化動力系統，其特征在于，所述的電池管理系統控制策略如下：

電池溫度過高時啟動散熱風機進行散熱，電池充電之前溫度過低時，先對電池包加熱至設定溫度，再進行充電；檢測充電槍接入信號，充電時閉合充電回路，監測充電過程中充電電流、電池電壓，實現過流保護、過壓保護，完成充電后斷開充電回路；檢測電動汽車鑰匙開關狀態，檢測啟動信號，監測放電過程中放電電流、電池電壓，完成過流保護，過放保護；針對電機控制系統大電容進行預充電，預充完成后閉合主繼電器，斷開預充繼電器；顯示電池組的詳細信息，包括：總電壓、總電流、SOC、單體電壓、電池溫度；當電池管理保護啟動、電池電壓低于設定值、電池剩余容量SOC或電池健康狀況SOH低于設定值、繼電器未能正確執行控制命令時報警。

7.?如權利要求1所述的模塊化動力系統的控制方法，其特征在于：?

針對新啟用的電池組，其采用獨立直流母線的并聯逆變模塊，逆變控制模塊同時監測所有并聯逆變模塊的電流值，當電動汽車總驅動電流要求較小，即所有供電電池組的并聯回路電流都小于單個回路所能夠提供的總電流時，供電電池組放電電流通過自均衡功能，逆變控制模塊不必進行均流控制；當電動汽車總驅動電流要求較大，即有并聯回路電流大于單個回路所能夠提供的總電流時，逆變控制模塊進行均流控制將各模塊電流限制在電池允許最大放電電流范圍內；當電動汽車總驅動電流要求很大，即超過并聯電池所能夠提供的總電流時，逆變控制模塊進行均流控制，當將各模塊電流限制在電池允許最大放電電流范圍內，同時與電池管理系統通信，要求發出報警信號并告知用戶；

針對電池剩余容量SOC或電池健康狀況SOH差別超過設定值的并聯電池組，所述的電池管理系統采集，根據每供電電池組的剩余容量及健康狀態分配其輸出電流，從而控制每組供電電池組的放電電流大小和放電深度，避免過放和過流；逆變控制模塊根據電池管理系統分配的電流大小進行控制，這樣不僅可使整個電池組中電池的放電時間同步，而且確保系統不因為某一組電池出現問題而導致系統故障，甚至損害電池組，提高了系統的穩定裕度；

當電池狀態不正常時，亦即當供電電池組并聯回路出現過放、SOC過低、SOH過低情況時，電池管理系統通知逆變控制模塊，通知電機控制系統調整控制策略，將相應出現過放、SOC過低、SOH過低情況的并聯回路逆變模塊控制信號鎖死，亦即將相應并聯回路從動力系統中切除，保證個別電池狀態不佳時電動汽車能正常運行同時也能防止出現電池損壞，同時電池管理系統顯示報警，通告電動汽車動力系統運行狀態，提醒操作人員注意。