CN108471151A - 供电***和电机驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的供电***和电机驱动方法，涉及电池技术领域。其中，供电***包括电池包、控制设备和多个采集执行器。该电池包包括多个单体电池，各采集执行器与各单体电池对应连接设置，以使多个单体电池串联连接后能够对电机供电，该控制设备与各采集执行器分别连接。控制设备用于在接收到驱动电机的请求信息时，根据该请求信息计算得到需要对电机进行供电的单体电池的数量，并在多个单体电池中确定对应数量个单体电池，并向确定的各单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制确定的各单体电池串联连接后向电机供电。通过上述设置，可以改善现有技术中对电机的驱动电压的调节范围较小的问题。

Description

供电***和电机驱动方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种供电***和电机驱动方法。

背景技术

为了达到更高的节能减排，纯电动汽车或油电混合的电动汽车被广泛应用。其中，供电***作为电动汽车的动力源，其性能在很大程度上影响着电动汽车的性能。一般，供电***会通过多个单体电池的串并联组合形成。

经发明人研究发现，在现有技术中，一般通过变压设备对供电***的输出电压进行调节以得到用于驱动电机的驱动电压，因而，存在对电机的驱动电压的调节范围较小的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种供电***和电机驱动方法，以改善现有技术中对电机的驱动电压的调节范围较小的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种供电***，用于驱动电动汽车的电机，所述供电***包括：

电池包，该电池包包括多个单体电池；

多个采集执行器，各所述采集执行器与各所述单体电池对应连接设置，以使所述多个单体电池串联连接后能够对所述电机供电；

控制设备，该控制设备与各所述采集执行器分别连接；

其中，所述控制设备用于在接收到驱动所述电机的请求信息时，根据该请求信息计算得到需要对所述电机进行供电的单体电池的数量，并在多个所述单体电池中确定对应数量个单体电池，并向确定的各单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制确定的各单体电池串联连接后向所述电机供电。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述供电***中，还包括：

电压检测器，该电压检测器设置于所述电池包的输出端口，且与所述控制设备连接，以检测所述电池包的输出电压并发送至所述控制设备。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述供电***中，还包括：

电流检测器，该电流检测器设置于所述电池包的输出端口，且与所述控制设备连接，以检测所述电池包的输出电流并发送至所述控制设备。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述供电***中，所述电池包为多个，各所述电池包并联连接；

其中，所述控制设备还用于根据所述请求信息计算得到需要对所述电机进行供电的电池包的数量，并在多个所述电池包中确定对应数量个电池包，并向确定的各电池包中的单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制确定的各电池包并联连接后向所述电机供电。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述供电***中，所述控制设备包括：

第一控制器，该第一控制器为多个，且每个第一控制器与一个电池包中的各单体电池对应的各采集执行器分别连接；

第二控制器，该第二控制器与各所述第一控制器分别连接，以通过各所述第一控制器向各所述采集执行器发送控制信号。

在上述基础上，本发明实施例还提供了一种电机驱动方法，应用于上述供电***的控制设备，以驱动电动汽车的电机，所述供电***还包括单体电池以及采集执行器，所述单体电池为多个，所述采集执行器为多个且与各所述单体电池对应设置，其中，所述方法包括：

获取驱动所述电机的第一请求信息，并根据该第一请求信息计算得到对应的驱动电压；

根据所述驱动电压和单个所述单体电池的供电电压计算得到需要对所述电机进行供电的单体电池的第一数量；

在多个所述单体电池中确定所述第一数量个单体电池，并向确定的各单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制确定的各单体电池串联连接后向所述电机输出所述驱动电压。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电机驱动方法中，还包括：

判断所述第一请求信息是否发生变化，若发生变化，则根据变化后的第一请求信息计算得到新的驱动电压；

根据所述新的驱动电压和单个单体电池的供电电压计算得到当前需要对所述电机进行供电的单体电池的第二数量，并计算所述第二数量与所述第一数量之间的第一差值；

若所述第一差值大于零，则在当前未进行供电的各单体电池中确定所述第一差值个单体电池，并向确定的各单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制所述第一差值个单体电池与所述第一数量个单体电池串联连接后向所述电机输出所述新的驱动电压；

若所述第一差值小于零，则在当前进行供电的各单体电池中确定所述第一差值个单体电池，并向确定的各单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制确定的各单体电池断开与其它单体电池的串联连接，以使所述第二数量个单体电池串联连接后向所述电机输出所述新的驱动电压。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电机驱动方法中，所述供电***还包括电压检测器，以检测所述电池包的输出电压，所述方法还包括：

获取所述电压检测器检测到的输出电压；

判断所述输出电压与根据第一请求信息计算得到的驱动电压之间的电压差值是否属于第一预设范围内，并在所述电压差值不属于第一预设范围时，判定对所述电机的供电存在异常。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电机驱动方法中，所述供电***还包括电流检测器，以检测所述电池包的输出电流，所述方法还包括：

获取所述电流检测器检测到的输出电流；

判断所述输出电流与所述电机的额定工作电流之间的电流差值是否属于第二预设范围内，并在所述电流差值不属于第二预设范围时，判定对所述电机的供电存在异常。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述电机驱动方法中，还包括：

判断是否接收到停止所述电机的第二请求信息；

若接收到所述第二请求信息，则向当前进行供电的各单体电池对应采集执行器分别发送控制信号，以通过各采集执行器控制对应的单体电池断开与其它单体电池的串联连接，以使各所述单体电池停止向所述电机供电。

本发明提供的供电***和电机驱动方法，通过设置多个采集执行器，可以分别控制各单体电池是否向电机进行供电，以实现对电机的驱动电压的调节范围在零与各单体电池串联后的总电压之间，极大地提高了对电机的驱动电压的调节范围，从而改善现有技术中对电机的驱动电压的调节范围较小的问题，进而提高了供电***和电机驱动方法的适用范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例提供的供电***的应用框图。

图2为本发明实施例提供的供电***的结构框图。

图3为本发明实施例提供的供电***的另一结构框图。

图4为本发明实施例提供的供电***的连接示意图。

图5为本发明实施例提供的供电***的另一连接示意图。

图6为本发明实施例提供的电机驱动方法的流程示意图。

图7为本发明实施例提供的电机驱动方法的另一流程示意图。

图8为本发明实施例提供的电机驱动方法的另一流程示意图。

图9为本发明实施例提供的电机驱动方法的另一流程示意图。

图10为本发明实施例提供的电机驱动方法的另一流程示意图。

图标：100-供电***；110-电池包；111-单体电池；120-控制设备；121-第一控制器；123-第二控制器；130-采集执行器；140-电压检测器；150-电流检测器；200-电机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

如图1所示，本发明实施例提供了一种供电***100，用于驱动电动汽车的电机200。其中，所述电动汽车既可以是纯电动汽车，也可以是油电混合的电动汽车。

结合图2，在本实施例中，所述供电***100可以包括电池包110、控制设备120以及多个采集执行器130。所述电池包110可以包括多个单体电池111。各所述采集执行器130与各所述单体电池111对应连接设置，以使所述多个单体电池111串联连接后能够对所述电机200供电。

其中，所述控制设备120与各所述采集执行器130分别连接，在接收到驱动所述电机200的请求信息时，根据该请求信息计算得到需要对所述电机200进行供电的单体电池111的数量，并在多个所述单体电池111中确定对应数量个单体电池111，并向确定的各单体电池111对应的采集执行器130发送控制信号，以通过各采集执行器130控制确定的各单体电池111串联连接后向所述电机200供电。

可选地，根据请求信息确定需要供电的单体电池111的数量不受限制，可以根据实际应用需要进行设置。例如，可以计算出电机200当前需要的驱动电压，然后根据各单体电池111的供电电压进行排列组合，以使确定的各单体电池111进行串联连接后可以输出所述驱动电压。

进一步地，为便于对所述电池包110输出的电压和电流进行直接有效地监控，在本实施例中，结合图3，所述供电***100还可以包括电压检测器140和电流检测器150。

其中，所述电压检测器140设置于所述电池包110的输出端口，且与所述控制设备120连接，以检测所述电池包110的输出电压并发送至所述控制设备120。所述电流检测器150设置于所述电池包110的输出端口，且与所述控制设备120连接，以检测所述电池包110的输出电流并发送至所述控制设备120。

结合图4，在本实施例中，所述电池包110可以为多个，各所述电池包110可以并联连接。所述控制设备120还用于根据所述请求信息计算得到需要对所述电机200进行供电的电池包110的数量，并在多个所述电池包110中确定对应数量个电池包110，并向确定的各电池包110中的单体电池111对应的采集执行器130发送控制信号，以通过各采集执行器130控制确定的各电池包110并联连接后向所述电机200供电。

其中，所述请求信息可以包括所述电机200的额定的驱动电流值、转子的阻抗值等信息，所述控制设备120可以基于所述驱动电流值和所述阻抗值，计算得到需要进行供电的电池包110的数量。例如，所述驱动电流值为50A、所述阻抗值为20Ω，一个电池包110的输出电压为100V，可以计算得到一个电池包110的输出电流为5A，可以通过并联的10个电池包110以输出50A的电流。

结合图5，在本实施例中，为便于对各所述电池包110对应的采集执行器130进行控制，在本实施例中，所述控制设备120可以包括第一控制器121和第二控制器123。

其中，所述第一控制器121为多个，且每个第一控制器121与一个电池包110中的各单体电池111对应的各采集执行器130分别连接。所述第二控制器123与各所述第一控制器121分别连接，以通过各所述第一控制器121向各所述采集执行器130发送控制信号。

结合图6，本发明实施例还提供一种可应用于上述供电***100的电机驱动方法。其中，所述电机驱动方法包括的各流程步骤可以通过所述控制设备120执行。下面将结合图6对所述电机驱动方法进行解释说明。

步骤S110，获取驱动所述电机200的第一请求信息，并根据该第一请求信息计算得到对应的驱动电压。

在本实施例中，所述第一请求信息可以包括电机200的转速，以通过该转速计算得到需要对所述电机200施加的驱动电压。

步骤S120，根据所述驱动电压和单个所述单体电池111的供电电压计算得到需要对所述电机200进行供电的单体电池111的第一数量。

在本实施例中，考虑到一个电池包110中串联的各单体电池111的供电电压之间的差值较小，因此可以通过将单个单体电池111的供电电压作为计算需要供电的单体电池111的数量的参数。例如，在驱动电压为100V、单个单体电池111的供电电压为10V时，计算得到的第一数量可以为10。

其中，所述单个单体电池111的供电电压，可以是预设的一固定值，也可以是采集的任意一单体电池111的当前电压，还可以是采集的各单体电池111的当前电压的均值，在本实施例中不做具体限定，根据实际应用需求进行设置即可。

步骤S130，在多个所述单体电池111中确定所述第一数量个单体电池111，并向确定的各单体电池111对应的采集执行器130发送控制信号，以通过各采集执行器130控制确定的各单体电池111串联连接后向所述电机200输出所述驱动电压。

可选地，在多个单体电池111中确定第一数量个单体电池111的方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，既可以是随机选择，也可以是预设对各个单体电池111进行优先级设置，也可以是根据各单体电池111的当前容量进行选择。

进一步地，考虑到电动汽车在使用过程中存在着变速的问题，对应的驱动电机200的电压会发生变化，因此，在本实施例中，结合图7，所述电机驱动方法还可以包括步骤S140、步骤S150、步骤S160以及步骤S170。

步骤S140，判断所述第一请求信息是否发生变化，若发生变化，则根据变化后的第一请求信息计算得到新的驱动电压。

在本实施例中，在电动汽车的使用过程中，会存在着加速或减速的情况，因此，会导致所述第一请求信息发生变化，也就是说第一请求信息中电机200的转速会发生变化，以使基于该转速计算得到的驱动电压发生变化。

步骤S150，根据所述新的驱动电压和单个单体电池111的供电电压计算得到当前需要对所述电机200进行供电的单体电池111的第二数量，并计算所述第二数量与所述第一数量之间的第一差值。

在本实施例中，步骤S150可以参照对步骤S120的解释说明。

步骤S160，若所述第一差值大于零，则在当前未进行供电的各单体电池111中确定所述第一差值个单体电池111，并向确定的各单体电池111对应的采集执行器130发送控制信号，以通过各采集执行器130控制所述第一差值个单体电池111与所述第一数量个单体电池111串联连接后向所述电机200输出所述新的驱动电压。

在本实施例中，若需要对电动汽车进行加速，也就是需要电机200的转速增大，可以通过增大电机200的驱动电压，例如，可以在上述100V的基础上增加至120V，对应地，需要进行供电的单体电池111的第二数量可以为12。也就是说，所述第一差值为2，因此，可以在当前未进行供电的各单体电池111中确定2个单体电池111，并将该2个单体电池111与当前进行供电的10个单体电池111串联连接，以共同输出120V的驱动电压。

步骤S170，若所述第一差值小于零，则在当前进行供电的各单体电池111中确定所述第一差值个单体电池111，并向确定的各单体电池111对应的采集执行器130发送控制信号，以通过各采集执行器130控制确定的各单体电池111断开与其它单体电池111的串联连接，以使所述第二数量个单体电池111串联连接后向所述电机200输出所述新的驱动电压。

在本实施例中，若需要对电动汽车进行减速，也就是需要电机200的转速减小，可以通过降低电机200的驱动电压，例如，可以在上述100V的基础上减小至80V，对应地，需要进行供电的单体电池111的第二数量可以为8。也就是说，所述第一差值为-2，因此，可以在当前进行供电的各单体电池111中确定2个单体电池111，并断开该2个单体电池111与当前进行供电的其它8个单体电池111的串联连接，以通过该8个单体电池111共同输出80V的驱动电压。

其中，执行步骤S160和步骤S170，以确定所述第一差值个单体电池111的方式可以参照对步骤S130的解释说明。

进一步地，考虑到电动汽车在使用过程中，例如，遇到紧急情况需要在较短的时间内停车，也就是说需要在较快地切断电池包110中各单体电池111对电机200的供电，在本实施例中，结合图8，所述电机驱动方法还可以包括步骤S180和步骤S190。

步骤S180，判断是否接收到停止所述电机200的第二请求信息。

步骤S190，接收到所述第二请求信息，则向当前进行供电的各单体电池111对应采集执行器130分别发送控制信号，以通过各采集执行器130控制对应的单体电池111断开与其它单体电池111的串联连接，以使各所述单体电池111停止向所述电机200供电。

通过上述方法，可以避免通过执行步骤S140、步骤S150以及步骤S170以实现减速至零而存在的处理过程较长，不能在较短时间内停止对电机200进行供电的问题，极大地提高了应对紧急情况的应变能力。

进一步地，考虑到在电池包110的供电过程中可能由于各单体电池111之间的差异或单体电池111的故障，而导致确定的用于供电的各单体电池111串联连接后输出的电压与计算得到驱动电压之间或输出的电流与电机200的额定工作电流之间存在较大的误差，进而难以按照请求信息可靠、有效地对电机200进行驱动，因此，在本实施例中，结合图9和图10，针对电压误差，所述电机驱动方法还可以包括步骤S210和步骤S220，针对电流误差，所述电机驱动方法还可以包括步骤S230和步骤S240。

步骤S210，获取所述电压检测器140检测到的输出电压。

步骤S220，判断所述输出电压与根据第一请求信息计算得到的驱动电压之间的电压差值是否属于第一预设范围内，并在所述电压差值不属于第一预设范围时，判定对所述电机200的供电存在异常。

在本实施例中，可以将所述电压检测器140的两个检测端口分别与所述电池包110的正极和负极连接，以检测所述电池包110的输出电压。其中，在判定供电存在异常后，可以对每一个单体电池111进行检测以排除异常的单体电池111的供电，也可以生成提示信息并通过通信装置发送至关联的终端设备，以使用户可以及时得知存在供电异常的情况。

步骤S230，获取所述电流检测器150检测到的输出电流。

步骤S240，判断所述输出电流与所述电机200的额定工作电流之间的电流差值是否属于第二预设范围内，并在所述电流差值不属于第二预设范围时，判定对所述电机200的供电存在异常。

在本实施例中，既可以将所述电流检测器150串联在所述电池包110与所述电机200之间，以检测所述电池包110的输出电流，也可以将所述电池包110的输出端口附近区域设置电流检测器150以通过电磁感应检测电池包110的输出电流。其中，在判定供电存在异常后，可以对每一个单体电池111进行检测以排除异常的单体电池111的供电，也可以生成提示信息并通过通信装置发送至关联的终端设备，以使用户可以及时得知存在供电异常的情况。

可选地，所述第一预设范围和所述第二预设范围的具体大小不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，各单体电池111的性能越高或一致越高，所述第一预设范围和所述第二预设范围可以越小。

综上所述，本发明提供的供电***100和电压驱动方法，通过设置多个采集执行器130，可以分别控制各单体电池111是否向电机200进行供电，以实现对电机200的驱动电压的调节范围在零与各单体电池111串联后的总电压之间，极大地提高了对电机200的驱动电压的调节范围，从而改善现有技术中对电机200的驱动电压的调节范围较小的问题，进而提高了供电***100和电机驱动方法的适用范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电***，用于驱动电动汽车的电机，其特征在于，所述供电***包括：

电池包，该电池包包括多个单体电池；

多个采集执行器，各所述采集执行器与各所述单体电池对应连接设置，以使所述多个单体电池串联连接后能够对所述电机供电；

控制设备，该控制设备与各所述采集执行器分别连接；

其中，所述控制设备用于在接收到驱动所述电机的请求信息时，根据该请求信息计算得到需要对所述电机进行供电的单体电池的数量，并在多个所述单体电池中确定对应数量个单体电池，并向确定的各单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制确定的各单体电池串联连接后向所述电机供电。

2.根据权利要求1所述的供电***，其特征在于，还包括：

电压检测器，该电压检测器设置于所述电池包的输出端口，且与所述控制设备连接，以检测所述电池包的输出电压并发送至所述控制设备。

3.根据权利要求1所述的供电***，其特征在于，还包括：

电流检测器，该电流检测器设置于所述电池包的输出端口，且与所述控制设备连接，以检测所述电池包的输出电流并发送至所述控制设备。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的供电***，其特征在于，所述电池包为多个，各所述电池包并联连接；

其中，所述控制设备还用于根据所述请求信息计算得到需要对所述电机进行供电的电池包的数量，并在多个所述电池包中确定对应数量个电池包，并向确定的各电池包中的单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制确定的各电池包并联连接后向所述电机供电。

5.根据权利要求4所述的供电***，其特征在于，所述控制设备包括：

第一控制器，该第一控制器为多个，且每个第一控制器与一个电池包中的各单体电池对应的各采集执行器分别连接；

第二控制器，该第二控制器与各所述第一控制器分别连接，以通过各所述第一控制器向各所述采集执行器发送控制信号。

6.一种电机驱动方法，应用于权利要求1-5任意一项所述的供电***的控制设备，以驱动电动汽车的电机，其特征在于，所述供电***还包括单体电池以及采集执行器，所述单体电池为多个，所述采集执行器为多个且与各所述单体电池对应设置，其中，所述方法包括：

获取驱动所述电机的第一请求信息，并根据该第一请求信息计算得到对应的驱动电压；

根据所述驱动电压和单个所述单体电池的供电电压计算得到需要对所述电机进行供电的单体电池的第一数量；

在多个所述单体电池中确定所述第一数量个单体电池，并向确定的各单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制确定的各单体电池串联连接后向所述电机输出所述驱动电压。

7.根据权利要求6所述的电机驱动方法，其特征在于，还包括：

判断所述第一请求信息是否发生变化，若发生变化，则根据变化后的第一请求信息计算得到新的驱动电压；

根据所述新的驱动电压和单个单体电池的供电电压计算得到当前需要对所述电机进行供电的单体电池的第二数量，并计算所述第二数量与所述第一数量之间的第一差值；

若所述第一差值大于零，则在当前未进行供电的各单体电池中确定所述第一差值个单体电池，并向确定的各单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制所述第一差值个单体电池与所述第一数量个单体电池串联连接后向所述电机输出所述新的驱动电压；

若所述第一差值小于零，则在当前进行供电的各单体电池中确定所述第一差值个单体电池，并向确定的各单体电池对应的采集执行器发送控制信号，以通过各采集执行器控制确定的各单体电池断开与其它单体电池的串联连接，以使所述第二数量个单体电池串联连接后向所述电机输出所述新的驱动电压。

8.根据权利要求6或7所述的电机驱动方法，其特征在于，所述供电***还包括电压检测器，以检测所述电池包的输出电压，所述方法还包括：

获取所述电压检测器检测到的输出电压；

判断所述输出电压与根据第一请求信息计算得到的驱动电压之间的电压差值是否属于第一预设范围内，并在所述电压差值不属于第一预设范围时，判定对所述电机的供电存在异常。

9.根据权利要求6或7所述的电机驱动方法，其特征在于，所述供电***还包括电流检测器，以检测所述电池包的输出电流，所述方法还包括：

获取所述电流检测器检测到的输出电流；

判断所述输出电流与所述电机的额定工作电流之间的电流差值是否属于第二预设范围内，并在所述电流差值不属于第二预设范围时，判定对所述电机的供电存在异常。

10.根据权利要求6或7所述的电机驱动方法，其特征在于，还包括：

判断是否接收到停止所述电机的第二请求信息；

若接收到所述第二请求信息，则向当前进行供电的各单体电池对应采集执行器分别发送控制信号，以通过各采集执行器控制对应的单体电池断开与其它单体电池的串联连接，以使各所述单体电池停止向所述电机供电。