[发明专利]一种基于电池并联的电动汽车模块化动力系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于电池并联的电动汽车模块化动力系统，其特征在于：包括电池系统和电机控制系统，所述的电池系统包括供电电池组和电池管理系统，所述的电机控制系统包括逆变器和逆变控制模块，所述的电池管理系统对供电电池组进行管理采样及控制，所述的供电电池组与逆变器通过导线连接，逆变器将直流电逆变为可调电压、可调频率的三相交流电提供给牵引电动机，所述的逆变控制模块对逆变器进行控制，且通过总线与电池管理系统通讯。

2.如权利要求1所述的模块化动力系统，其特征在于：所述的供电电池组包括并联连接的若干电池组，每个电池组包括若干串联连接的电池单元，且每个电池组各自连接一个逆变模块，即所述的逆变器由与电池包相同数量的逆变模块并联组成，所述的每个逆变模块采用独立直流母线为牵引电动机供电。

3. 如权利要求2所述的模块化动力系统，其特征在于：所述的每组电池所采用的逆变模块可以为桥式逆变拓扑、三电平桥式逆变拓扑、多电平桥式逆变拓扑或软开关桥式逆变拓扑。

4. 如权利要求2所述的模块化动力系统，其特征在于：所述的每个逆变模块结构相同，每个逆变模块都输出三相交流电，每个逆变模块的三个桥臂中点与一个输出电抗器连接，各个电抗器并联连接至牵引电动机。

5. 如权利要求1所述的模块化动力系统，其特征在于，所述的电池管理系统负责监测充电情况、电机启动，同时对电池单元进行实时数据采集，对所采集的数据分析及计算，根据采集的数据进行SOC及SOH计算，进行均衡管理，根据电池状态选择控制策略，确定实施具体动作以利于电池的运行。

6. 如权利要求6所述的模块化动力系统，其特征在于，所述的电池管理系统控制策略如下：

电池温度过高时启动散热风机进行散热，电池充电之前温度过低时，先对电池包加热至设定温度，再进行充电；检测充电枪接入信号，充电时闭合充电回路，监测充电过程中充电电流、电池电压，实现过流保护、过压保护，完成充电后断开充电回路；检测电动汽车钥匙开关状态，检测启动信号，监测放电过程中放电电流、电池电压，完成过流保护，过放保护；针对电机控制系统大电容进行预充电，预充完成后闭合主继电器，断开预充继电器；显示电池组的详细信息，包括：总电压、总电流、SOC、单体电压、电池温度；当电池管理保护启动、电池电压低于设定值、电池剩余容量SOC或电池健康状况SOH低于设定值、继电器未能正确执行控制命令时报警。

7. 如权利要求1所述的模块化动力系统的控制方法，其特征在于： 

针对新启用的电池组，其采用独立直流母线的并联逆变模块，逆变控制模块同时监测所有并联逆变模块的电流值，当电动汽车总驱动电流要求较小，即所有供电电池组的并联回路电流都小于单个回路所能够提供的总电流时，供电电池组放电电流通过自均衡功能，逆变控制模块不必进行均流控制；当电动汽车总驱动电流要求较大，即有并联回路电流大于单个回路所能够提供的总电流时，逆变控制模块进行均流控制将各模块电流限制在电池允许最大放电电流范围内；当电动汽车总驱动电流要求很大，即超过并联电池所能够提供的总电流时，逆变控制模块进行均流控制，当将各模块电流限制在电池允许最大放电电流范围内，同时与电池管理系统通信，要求发出报警信号并告知用户；

针对电池剩余容量SOC或电池健康状况SOH差别超过设定值的并联电池组，所述的电池管理系统采集，根据每供电电池组的剩余容量及健康状态分配其输出电流，从而控制每组供电电池组的放电电流大小和放电深度，避免过放和过流；逆变控制模块根据电池管理系统分配的电流大小进行控制，这样不仅可使整个电池组中电池的放电时间同步，而且确保系统不因为某一组电池出现问题而导致系统故障，甚至损害电池组，提高了系统的稳定裕度；

当电池状态不正常时，亦即当供电电池组并联回路出现过放、SOC过低、SOH过低情况时，电池管理系统通知逆变控制模块，通知电机控制系统调整控制策略，将相应出现过放、SOC过低、SOH过低情况的并联回路逆变模块控制信号锁死，亦即将相应并联回路从动力系统中切除，保证个别电池状态不佳时电动汽车能正常运行同时也能防止出现电池损坏，同时电池管理系统显示报警，通告电动汽车动力系统运行状态，提醒操作人员注意。