分布式电池组绕组独立供电的多相电机驱动系统的制作方法

本实用新型涉及能源动力与电机控制技术领域，尤其涉及分布式电池组绕组独立供电的多相电机驱动系统。

背景技术：

目前，电动汽车的动力集成和电机驱动方案一般采用：动力电池串联获得高电压，通过电机控制器驱动电机，采用电池管理系统监控电池状态。为了获得更高的电压，需要串联更多的电池，对电池的一致性要求较高，每个单体电池的损坏都会影响整个电池包使用，串联的电池越多可靠性越低。串联电池组始终存在高电压，形成安全隐患。电机控制器均采用传统三相桥式逆变电路，通过PWM斩波方式调制出三相正弦交流电压波形，这种控制器存在：成本高，效率低，电路结构复杂，对控制算法要求高、开关元件要求:耐压高、导通电压低、开关速度高等缺点。

多相电机具有高可靠性、转矩脉动小、低压大功率和高控制灵活度等特点。在传统的三相桥式逆变电路结构的基础上增加桥臂的方法来实现对多相电机的控制，不能克服桥式逆变电路的缺点，不能发挥多相电机的高可靠性等特点，却增加了电路的复杂度。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供分布式电池组绕组独立供电的多相电机驱动系统，所有电池组都采用电池并联连接成组，对电池一致性要求较低，可以选用一致性较差的梯次电池或者B级电池。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

分布式电池组绕组独立供电的多相电机驱动系统，多相电机包括多相绕组，每相绕组单独连接一个供电单元，所有的供电单元通过通信总线连接主控制单元；

所述供电单元包括电池组电压转换模块，所述电池组电压转换模块的正极连接电容C后连接绕组的一端；

所述电池组电压转换模块的负极连接绕组的另一端；

电池组电压转换模块输出电压偏移的正弦电压波形，经过所述电容C后输出标准的正弦电压波形。

所述多相电机的定子多相绕组能够头尾独立分别引出。

所述电池组电压转换模块包括由多个单体电池并联组成的并联电池组，并联电池组的正极为所述电池组电压转换模块的负极输出端，并联电池组的正极与电容C1的一端和电感L1的一端连接，并联电池组的负极与开关管Q1的一端连接；

开关管Q1的另一端、电感L1的另一端以及开关管Q2的一端连接在一起；

电容C1的另一端与开关管Q2的另一端在一点，且该点为所述电池组电压转换模块的正极输出端。

多个所述单体电池是同型号的可充电锂电池或者为不同型号的可充电锂电池。

主控制单元控制各个所述电池组电压转换模块的电压波形输出。

每个供电单元中包括一个所述电池组电压转换模块。

每个供电单元中包括多个串联的所述电池组电压转换模块。

本实用新型的有益效果：

1、所有电池组都采用电池并联连接成组，与现有的电池串联成组的技术相比，对电池一致性要求较低，可以选用一致性较差的梯次电池或者B级电池，对单体电池的放电倍率要求低，可以选用能量密度较大放电倍率较低的储能电池；不同的并联电池组模块可以选用不同型号的电池，系统更加灵活，适应性强，更换维修方便。

2、系统的存储的能量和输出的功率分布式分散在所有的电池组电压转换模块上，与现有的三相桥式逆变电路的电机控制器相比，没有大电流大电压的应力点，元器件的选取更加灵活，成本更低，电路结构简单，系统可靠性高，系统装配更加方便，散热问题更好解决。

3、系统与电池直接串联技术相比，没有一直存在的高压电，系统不输出功率时，系统中只存在单节电池电压，系统更加安全；系统任何一个电池组电压转换模块出现故障时，此模块可以退出系统，系统可以正常工作，能够发挥多相电机高可靠性等特点。

4、本系统自身具备电池管理功能，无需在增加电池管理系统。

5、本系统输出的多相正弦波电压的幅值、相位和频率，可有由主控制单元自主设定，对电机的控制更加灵活高效。

附图说明

图1为本实用新型的系统图；

其中，1.多相电机，2.绕组，3.电容C，4.电池组电压转换模块，5.主控制单元，6.通信总线。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，分布式电池组绕组独立供电的多相电机驱动系统，多相电机1包括多相绕组，每相绕组2单独连接一个供电单元，所有的供电单元通过通信总线6连接主控制单元5；

所述供电单元包括电池组电压转换模块4，所述电池组电压转换模块4的正极连接电容C3后连接绕组的一端；

所述电池组电压转换模块4的负极连接绕组的另一端；

电池组电压转换模块4输出电压偏移的正弦电压波形，经过所述电容C 3后输出标准的正弦电压波形。

所述多相电机，是多相绕组电机，其定子多相绕组能够头尾独立分别引出。

所述电容C，连接电池组电压转换模块的输出正极和多相绕组。

所述电池组电压转换模块，包含有并联电池组、开关管Q1、Q2、电感L1和电容C1。所述电池组电压转换模块有两个输出端，分别是正极和负极。所述并联电池组由若干节单体电池并联连接组成，电池正极与电感连接，电池负极与开关管Q1连接。所述单体电池可以是各种型号的可充电锂电池。

所述电池组电压转换模块，可以将电池电压转换输出，能够输出一个电压偏移的正弦电压波形。

所述电池组电压转换模块与所述主控制单元，通过通信总线相互连接，能够相互间通信。

本实用新型包含n个电池组电压转换模块。

本实用新型的每相绕组对应连接一个或者多个电池组电压转换模块。

本实用新型的每相绕组对应连接多个电池组电压转换模块时，多个电池组电压转换模块输出端串联，最后与电容串联，然后再连接到每相绕组。

所述主控制单元是一个智能控制单元，包含有数字信号输入接口或者模拟信号输入接口，与通信总线连接。所述主控制单元通过通信总线可以与所述电池组电压转换模块进行通信，实现对输出电压波形的控制，最终实现对多相电机的转矩和转速的控制。

所述通信总线，是一种可以连接多个终端的通信总线，它可以是CAN总线，可以是RS-485总线，也可以是其他可以连接多个终端的通信总线。

采用所述分布式电池组绕组独立供电的多相电机驱动系统的驱动方法，包括：

一、电池组电压转换模块中开关管Q1闭合时电池能量存储在电感L1中，开关管Q1断开同时开关管Q2闭合电感中存储的能量对外释放，通过电容C1的滤波输出一个稳定的电压；

二、主控制单元通过通信总线发出指令，让每一个电池组电压转换模块输出一个指定的电压，每个绕组对应的串联的电池组电压转换模块可以产生一个电压偏移的正弦电压波形，电压偏移的正弦电压波形通过电容后，产生一个标准的正弦电压波形，输出到多相电机的每相绕组上；

三、多相电机的每相绕组都会获得一个标准的正弦电压波形，它们的幅值、频率和相位都受到主控制单元的控制。主控制单元通过控制它们的幅值、频率和相位，实现对多相电机的转矩和转速的控制。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。