一种新型轻型车电控系统及车辆多组电池电量均衡方法

本发明涉及车辆电控系统，尤其涉及一种新型轻型车电控系统及车辆多组电池电量均衡方法。

背景技术：

1、电动自行车和电动汽车已完成产业化，催生了一些适合该领域的电控系统的发展。电动自行车的国家标准限定电机功率为400w，电动汽车的功率是几十kw以上。以摩托车为代表的轻型车辆，亦逐渐走向电动化，而电动摩托车的功率在几kw的数量级，这与电动自行车和电动汽车两个领域的电控系统有明显的区别。电动摩托车领域的电控技术积累较少，处于快速发展的时期。现有的电动摩托车电控技术从较小功率发展，逐步增加功率替代传统燃油摩托车。主要思路是增加电机功率、增加电池容量。多驱动、单电机电控系统，是一种既增加电机功率，又能实现多个电池同时工作的理想方案。但存在以下问题：

2、1)两个电池电量相差大时，整车不能以最大功率进行动力驱动：

3、在两个电池电量不平衡时，由于各个电控系统之间没有能量交互，只能通过限制每个电控系统功率的方法，对电池进行被动平衡，无法实现电池的快速的均衡。两个电池电量相差大时，会出现较长时间才能平衡电量，在此期间，整车不能以最大功率进行动力驱动。

4、2)系统要求两个电池电压不能低于阈值，否则电控系统有故障风险：

5、由于耦合单电机，在绕组匝数完全一致时，两个电控系统的反电动势一样。两个电池电量相差极大时，有可能出现低电量电池电压低于电控系统的反电池，导致系统故障。

6、基于此，实时调控多组电池电量，以保持均衡成为本领域技术人员的当务之急。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种新型轻型车电控系统及车辆多组电池电量均衡方法，能够在电池模块电量相差较大时，快速对电池模块进行电量均衡，在单个电池模块电压低于阈值时，通过系统控制，避免了系统故障的产生，进而避免了反电动势的出现。

2、为达到上述目的，本发明提出一种新型轻型车电控系统，包括控制模块、电机和相互并联的至少两组电池控制模组；

3、每一组所述电池控制模组均包括一个电池模块和一个电机控制器，所述电池模块与所述电机控制器电连接后，通过所述电机控制器与所述电机控制连接；

4、每一个所述电机控制器和电池模块均与所述控制模块信号连接；所述控制模块实时侦测所述电池模块的电信参数，并反馈至所述电机控制器。

5、进一步的，所述控制模块为包括多个独立电控部件的电控控制器，所述电机控制器和所述电池模块均通过总线与所述电控控制器实现信号连接。

6、进一步的，所述电机控制器包括功率电路、采样电路、通信电路和算法控制电路，所述功率电路用于驱动所述电机或向所述电池模块储存能量，所述采样电路用于实时侦测所述电机控制器的输出功率，所述通信电路用于接收所述电控控制器的信号，所述算法控制电路用于计算所述电机的目标功率，以及比较各部件的电性参数。

7、进一步的，所述控制模块为智能化的控制单元，所述电机、电机控制器和电池模块均通过总线或直接与所述控制模块相连。

8、进一步的，所述电机控制器包括功率电路、采样电路和通信电路，所述功率电路用于驱动所述电机或向所述电池模块储存能量，所述采样电路用于实时侦测所述电机控制器的输出功率，所述通信电路用于接收所述控制单元的信号或向所述控制单元发送信号。

9、进一步的，所述电机控制器或其电连接的线路上设置电压表，所述电压表通信连接至所述控制模块；或者，所述电机控制器中集成电压侦测单元，所述电压侦测单元通信连接至所述控制模块。

10、进一步的，所述电池模块或其电连接的线路上设置电压表，所述电压表通信连接至所述控制模块；或者，所述电池模块中集成电压侦测单元，所述电压侦测单元通信连接至所述控制模块。

11、本发明还提出一种车辆多组电池电量均衡方法，包括以下步骤：

12、s1：实时获取各电池模块的电压和电压变化率；

13、s2：设定电压差u12的阈值uth，并判断高电压电池模块和低电压电池模块的电压差u12是否达到过超过阈值uth；如果是，则进入s3；如果否，则返回s1；

14、s3：获取电机的最小工作电压umotor，并判断除去低电压电池模块的电压ubat2之后其他电池模块的电压ubat2的最小值ubat_min是否大于最小工作电压umotor；如果是，则进入s4；

15、如果否，则高电压电机控制器进入弱磁状态，以低电压电池模块的电压为实时控制对象，控制电机电动势；同时，低电压电机控制器进入发电模式，并实时调整发电功率，使高电压电池模块的电压快速下降，低电压电池模块的电压快速上升，直至ubat_min大于最小工作电压umotor，并进入s4；

16、s4：计算电机的目标功率ptarget，并判断电机的目标功率ptarget是达到或超过除低电压电机控制器之外其他电压电机控制器的最大输出功率pmax；

17、如果是，则高电压电机控制器进入最大功率输出模式，低电压电机控制器进入电动模式，并实时调整输出功率，使高电压电池模块的电压快速下降，低电压电池模块的电压缓慢下降，直至电压差u12小于阈值uth，并进入s5；

18、如果否，高电压电机控制器进入最大功率输出模式，低电压电机控制器进入发电模式，并实时调整发电功率，使高电压电池模块的电压快速下降，低电压电池模块的电压快速上升，直至电压差u12小于阈值uth，并进入s5；

19、s5：计算其他电池模块与高电压电池模块之间的压差，重复上述步骤s1-s4,直至所有电池模块的电压差u12小于阈值uth，并进入s6；

20、s6：控制模块退出当前工作模式，并进入到正常工作模式，且电机控制器的输出功率相等，输出功率之和为目标功率ptarget。

21、与现有技术相比，本发明的优势之处在于：

22、1、针对多组电池的各种压差较大情况，整车能够快速的对电量相关较大的电池模块进行电量均衡，使整车能够以最大功率进行动力驱动。

23、2、在单个电池模块的电压低于阈值时，能够快速的进行调整，避免低电量电池电压低于电控系统的反电池现象导致的系统故障，提高了系统的可靠性和安全性。

技术特征：

1.一种新型轻型车电控系统，其特征在于，包括控制模块、电机和相互并联的至少两组电池控制模组；

2.根据权利要求1所述的新型轻型车电控系统，其特征在于，所述控制模块为包括多个独立电控部件的电控控制器，所述电机控制器和所述电池模块均通过总线与所述电控控制器实现信号连接。

3.根据权利要求2所述的新型轻型车电控系统，其特征在于，所述电机控制器包括功率电路、采样电路、通信电路和算法控制电路，所述功率电路用于驱动所述电机或向所述电池模块储存能量，所述采样电路用于实时侦测所述电机控制器的输出功率，所述通信电路用于接收所述电控控制器的信号，所述算法控制电路用于计算所述电机的目标功率，以及比较各部件的电性参数。

4.根据权利要求1所述的新型轻型车电控系统，其特征在于，所述控制模块为智能化的控制单元，所述电机、电机控制器和电池模块均通过总线或直接与所述控制模块相连。

5.根据权利要求4所述的新型轻型车电控系统，其特征在于，述电机控制器包括功率电路、采样电路和通信电路，所述功率电路用于驱动所述电机或向所述电池模块储存能量，所述采样电路用于实时侦测所述电机控制器的输出功率，所述通信电路用于接收所述控制单元的信号或向所述控制单元发送信号。

6.根据权利要求1所述的新型轻型车电控系统，其特征在于，所述电机控制器或其电连接的线路上设置电压表，所述电压表通信连接至所述控制模块；或者，所述电机控制器中集成电压侦测单元，所述电压侦测单元通信连接至所述控制模块。

7.根据权利要求1所述的新型轻型车电控系统，其特征在于，所述电池模块或其电连接的线路上设置电压表，所述电压表通信连接至所述控制模块；或者，所述电池模块中集成电压侦测单元，所述电压侦测单元通信连接至所述控制模块。

8.一种车辆多组电池电量均衡方法，使用如权利要求1-7中任意一项所述的新型轻型车电控系统，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提出一种新型轻型车电控系统及车辆多组电池电量均衡方法，包括控制模块、电机和相互并联的至少两组电池控制模组；每一组电池控制模组均包括一个电池模块和一个电机控制器，电池模块与电机控制器电连接后，通过电机控制器与电机控制连接；每一个电机控制器和电池模块均与控制模块信号连接；控制模块实时侦测电池模块的电信参数，并反馈至电机控制器。本发明能够在电池模块电量相差较大时，快速对电池模块进行电量均衡，在单个电池模块电压低于阈值时，通过系统控制，避免了系统故障的产生，进而避免了反电动势的出现。

技术研发人员：孔庆刚,钱挺
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29