多绕组纯电动汽车动力电源控制系统研究

摘要：本系统为采用三路电池同时或者单独给九绕组电机供电的电动汽车动力系统，在主控制单元TSM2812的控制下并行工作，从而保证输出的三组电压同步，当某组蓄电池出现故障时，系统可以自动检测到其故障原因，通过主控单元封锁逆变器驱动脉冲使相应的逆变器停止工作，保证各组电池组独立，减弱了电池的成组效应，提高系统可靠性，保障行车安全；同时，该系统有效避免蓄电池放电时间过长，影响蓄电池使用寿命。为新能源纯电动汽车的推广提供了一种全新的控制理念和技术保障。

0引言

我国正在成为全球最大的汽车生产和消费国。汽车逐渐成为人们必需的代步工具，汽车对能量的消耗逐年增加。到2020年，车用燃油的缺口将达到1.24亿吨。我国汽车行业面临能源危机，节能减排是新一代新能源汽车的重大挑战。同时汽车尾气排放已成为贡献PM2.5的主要来源之一。新能源汽车将成为能源动力系统的一次技术革命，是摆脱汽车对石油资源依赖、实现可持续发展的根本途径之一。在中国，新能源汽车的发展重点是电动汽车。发展电动汽车被普遍认为是实现动力系统转型、解决能源和环境危机的根本途径。电动汽车的技术不成熟和电动汽车未来几年的发展需求的矛盾，形成了目前纯电动汽车产业推进缓慢的被动局面。

1系统工作原理

本系统为采用三路磷酸铁锂电池供电的电动汽车动力系统。它包括微电脑处理器、SPWM发生器、门极驱动模块（三路）、逆变模块（三路）、动力电池组（三组）、多绕组电动机、故障检测保护模块、显示模块、告警模块以及设定输入模块。

其中每一组动力电池组通过对应逆变模块向多绕组电机中的一组绕组独立提供能量。各逆变模块受控于对应门极驱动模块的控制。系统总体结构如图1所示，三组逆变器分别由三组锂电池组供电，在主控制单元的控制下并行工作，从而保证输出的三组电压同步，当某组蓄电池出现故障时，系统可以自动检测到其故障原因，通过主控单元封锁逆变器驱动脉冲使相应的逆变器停止工作，保证各组电池组独立，可有效防止因为某一组电池组出现故障，影响其余电池工作，减弱了电池的成组效应，提高系统可靠性，保障行车安全；同时，通过智能的电池管理系统可有效避免蓄电池过充、过放电问题，使磷酸铁锂电池的使用寿命延长三倍以上。

该系统采用三组蓄电池并联供电和多绕组电机驱动的方法，在不降低驱动功率的前提下，降低了系统工作电压，提高了安全性，降低了安装调试难度。

采用三组蓄电池并联供电，能够有效解决蓄电池成组效应导致的电池寿命缩短、供电可靠性降低等问题，可防止蓄电池过放电，延长蓄电池使用寿命；使系统供电连续可靠，保障行车安全。

2系统硬件设计

本次设计采用三组电池同时对九绕组异步电动机进行供电，在故障时通过封锁逆变器，切断故障电路的供电。逆变器由驱动模块进行驱动。在整个工作过程中故障检测模块对系统的参数如电压、电流和电机转速等进行检测，并将检测结果传送到DSP控制中心进行处理，DSP针对处理结果做出相应反应。结构框图如图2所示。