[發明專利]電動汽車電池組單元通斷與電動機驅動系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310686640.8
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104709102A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 王震坡;孫培坤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;B60L15/00;H02J7/00
• 代理公司: 北京乾誠五洲知識產權代理有限責任公司 11042
• 代理人: 付曉青;楊玉榮

1.一種電動汽車電池組單元通斷與電動機驅動的系統，其特征在于，所述電池組單元連接系統包括電動機（2）、電池組（1）、傳感器（3）和控制器（4）；其中：

電池組（1）包括多個電池單元（5）和在連接線路之間的固態繼電器（6），固態繼電器（6）用于控制電池單元（5）導通與斷開、數量和時間、電壓的大小、并控制單個或多個電池單元（5）在A、B端輸出的極性、以及控制在A、B端輸出大小、方向以及頻率可變的電壓信號；

控制器（4）獲得起動、加速、減速及制動信號并結合傳感器（3）的信息，控制器（4）控制固態繼電器（6）以控制電池組電池單元（5）的導通與斷開，并控制器（4）從電池組（1）中獲得電源的剩余電量情況，電池組（1）輸出的相應電壓信號，驅動電動機（2）運轉，在制動環節電動機（2）對電源反饋充電。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，電池組（1）的連接方式為多個電池單元（5）并列排布，相鄰的兩個電池單元（5）之間的極性在空間方向上相反；在每個電池單元（5）的兩個極性端，分別連接有固態繼電器（6）；相鄰的兩個電池單元（5）在空間方向的同一側，通過連接導線相互連接，并在連接導線中連入固態繼電器（6）；從相鄰兩個電池單元（5）的空間方向同一側的連接導線上，分別引出一條引出導線，并在所述引出導線中加入固態繼電器（6）；將同一側兩個電池單元（5）的極性端的連接導線中接入的固態繼電器（6）放在接入位置的同一側；通過導線將引出導線的端點連接在一起，并在相鄰的兩個引出導線的端點之間也加入固態繼電器（6）；從引出導線的端點連接線上引出兩條導線，從而構成電池組（1）的A、B兩個端線。

3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，電池組（1）不經過功率轉換器直接與所述電動汽車電動機驅動系統的電動機（2）電連接，以向電動機（2）輸出電壓信號。

4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，傳感器（3）包括電機電壓傳感器、電機電流傳感器、電機速度傳感器、電機轉矩傳感器、電機溫度傳感器。

5.如權利要求1所述的系統，其特征在于，電動機（2）為直流電動機或交流電動機。

6.一種如權利要求1～5任一所述的系統的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟：

(1)當控制器（4）獲得起動信息時，采用他勵直流電動機（2），結合傳感器（3）接收的信號，通過控制固態繼電器（6）的通斷，使得電池組（1）的電池單元（5）在保證最低電壓所對應的起動轉矩大于負載轉矩的情況下，逐步增加電池組的電池單元（5）導通的個數，以獲得逐級升高的正向電壓；起動后，隨著轉速的上升，控制器（4）控制固態繼電器（6）的通斷，使得多個電池單元（5）起作用，以提高電動機（2）電樞兩端的正向電壓，獲得所需要的加速轉矩；

(2)當控制器（4）獲得加速信號時，采用他勵直流電機（2），結合傳感器（3）接收的信號，控制器（4）控制固態繼電器（6）的通斷，獲得周期的矩形波，在一個周期內，正向電壓和反向電壓的絕對值大小相等，且所述正向電壓和反向電壓的絕對值大小對應為電動機（2）的額定電壓，通過控制正向時間比反向時間足夠長，使得在一個周期內，正向電壓的平均值對應的電機轉矩大于負載轉矩，獲得汽車的加速；反之，若在一個周期內，正向電壓的平均值對應的電機轉矩小于負載轉矩，獲得汽車的減速；

(3)當控制器（4）獲得制動信號時，采用他勵直流電機（2），結合傳感器（3）接收的信號，控制器（4）控制固態繼電器（6）的通斷，使得電池組的電池單元（5）的輸出電壓小于電樞電動勢，迫使電流從電樞流向電池，形成制動轉矩，電動機（2）再生發電；對于電樞電動勢因轉速下降而減小，控制器（4）相應逐步減少起作用的電池單元（5）；對于最終電動機的反饋電壓不足于對單個電池單元充電，則將電動機轉向電阻負載，以消耗殘余電動機內的電量。

7.如權利要求6所述的控制方法，其特征在于，在起動過程中，控制器（4）控制固態繼電器（6）高頻通斷，使得電池組單元（5）在單位時間內高頻交替作用，以使電池均衡放電，當工作一段時間后，電池的輸出能力下降，要獲得相同的等級的電壓，則要增加電池導通的數量。