專利名稱：混合動力汽車電池暖機(jī)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池的使用方法，尤其是涉及一種在混合動力汽車中，使動力電池的溫度保持高于某一閾值，使電池獲得高的效率和壽命的一種暖機(jī)方法。' 背景技術(shù)混合動力車輛通過來自諸如內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)和諸如旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電動機(jī)中 的至少一個的驅(qū)動力行駛。根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)選擇性地使用混合動力車輛 的發(fā)動機(jī)和電動機(jī)以有效利用發(fā)動機(jī)和電動機(jī)各自的特性。與僅利用發(fā)動機(jī) 行駛的車輛相比，混合動力車輛通常消耗較少的燃料并排放較少的排氣(廢 氣)。動力電池是混合動力汽車上非常重要的部件。有證據(jù)證明，當(dāng)動力電池 只在某些特定溫度范圍內(nèi)可獲得較高的效率和較長的使用壽命，例如酸鉛電池在溫度越高其壽命就越長，但當(dāng)超過5crc時，再升高溫度將縮短其使用壽命，在3(TC 45。C范圍內(nèi)電池的充/放電的效率比較高，而且允許的充/放電電流也比較大，電池的壽命也常。因此如果電池的溫度過低，則電池的效率會很低；并且如果此時的充/放電電流也比較大的話，電池的壽命會受到嚴(yán)重影響。，隨著混合動力汽車產(chǎn)品和市場的日趨成熟，人們?yōu)榫S護(hù)保養(yǎng)電池、保證 電池的使用壽命，對混合動力汽車的動力電池的暖機(jī)也提出了很多方法。現(xiàn) 有的方法主要考慮電池不宜在太高溫度環(huán)境下工作而提出的使用控制方法。中國發(fā)明專利申請?zhí)?00610137882. 1公開了一種混合動力車輛用的一體化電 源控制平臺，在該平臺中就為保證電池工作在一定溫度以下設(shè)置有冷卻系統(tǒng)， 但沒有考慮動力電池在多種情形下有可能溫度過低，特別是在氣候寒冷的地
方/時候，例如冬季第二天起來早上起來剛啟動發(fā)動機(jī)的時候，或者在擁擠的 街道/路口，車輛較長時間行進(jìn)緩慢甚至停滯不前，動力電池由于使用頻率太 低而由于散熱導(dǎo)致溫度變得很低等的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中使用混合動力汽車電 池時只考慮高溫對動力電池的影響，而不考慮低溫對動力電池的影響的不足， 提供一種動力電池在低溫時對電池進(jìn)行暖機(jī)的方法。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是 一種混合動力汽車蓄電 池暖機(jī)方法，所述混合動力汽車具有通過燃料的燃燒產(chǎn)生驅(qū)動力的發(fā)動機(jī)、 既可產(chǎn)生驅(qū)動力又可發(fā)電的混合動力電機(jī)、以及向所述混合動力電機(jī)提供電 力和接受其充電的蓄電池，車輛通過來自發(fā)動機(jī)和混合動力電機(jī)的至少一個 相應(yīng)驅(qū)動力行駛，包括以下步驟(1) 、檢測所述蓄電池的溫度，確定其是否低某一閾值；(2) 、若步驟(l)中結(jié)果是肯定的，則進(jìn)行步驟(3)，否則返回步驟(l);(3) 、確定車輛是處于怠速/暖機(jī)狀態(tài)，還是處于正常行駛狀態(tài)；(4) 、若步驟(l)中結(jié)果是確定車輛是處于怠速/暖機(jī)狀態(tài)，則進(jìn)行步驟 (5)，確定車輛是處于正常行駛狀態(tài)進(jìn)行步驟(6);(5) 、檢測所述蓄電池的SOC(電池容量)，若SOC低于某一設(shè)定值，則提 高所述發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速以驅(qū)動所述混合動力電機(jī)對所述蓄電池進(jìn)行充電；如果 S0C高于某一設(shè)定值，則由所述蓄電池向所述混合動力電機(jī)提供電力以驅(qū)動所 述發(fā)動機(jī)，將電能消耗掉，直至當(dāng)SOC變低時，則提高所述發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速以驅(qū) 動所述混合動力電機(jī)對所述蓄電池進(jìn)行充電，使電池的充/放電被反復(fù)進(jìn)行， 直到電池的溫度高于某一閾值；(6) 、檢測所述蓄電池的S0C，如果所述蓄電池的S0C低于某一設(shè)定值， 則所述發(fā)動機(jī)將輸出高過車輛行駛所需的扭矩，驅(qū)動所述混合動力電機(jī)進(jìn)行發(fā) 電，來對的述蓄電池進(jìn)行充電；如果電池的SOC高于某一設(shè)定值，則減小所述
發(fā)動機(jī)的輸出力矩，利用所述混合動力電機(jī)通過使用所述蓄電池的電能來為車 輛提供驅(qū)動力矩；電池的充/放電被反復(fù)進(jìn)行，直到電池的溫度高于某一閾值。 本發(fā)明的積極效果是，由于利用對蓄電池進(jìn)行充/放電工作，使電池的溫 度升高到合適的溫度，沒有增加硬件，方法簡單有效，具有很強(qiáng)的操作性和 實(shí)用性。下面結(jié)合實(shí)施例和附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明混合動力系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。圖2為本發(fā)明混合動力系統(tǒng)的控制電路圖。圖3為本發(fā)明一種混合動力汽車蓄電池暖機(jī)方法流程圖。圖中1、發(fā)動機(jī)，2、混合動力電機(jī)，3、離合器，4、變速箱，5、車輪，6、傳動軸。
具體實(shí)施方式
如圖l所示，所述混合動力汽車具有通過燃料的燃燒產(chǎn)生驅(qū)動力的發(fā)動 機(jī)l，既可產(chǎn)生驅(qū)動力又可發(fā)電的混合動力電機(jī)2，發(fā)動機(jī)l和混合動力電機(jī) 2串聯(lián)后接離合器3，通過離合器3實(shí)現(xiàn)與變速箱4的連接與脫離，變速箱4 通過傳動軸6與車輪5相連，將發(fā)動機(jī)1和混合動力電機(jī)2中至少一個輸出 的扭矩通過變速以后帶動車輪5旋轉(zhuǎn)，使汽車行駛。如圖2所示，本混合動 力汽車的控制系統(tǒng)以混合動力控制器(HCU)為中心，分別通過發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng) (EMS)管理發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)控制器(MCU)通過驅(qū)動電路控制逆變的輸出電壓 和電流控制混合動力電機(jī)的工作、電池管理系統(tǒng)(BMS)管理電池的使用，本發(fā) 明混合動力汽車的電池的暖機(jī)方法就是由BMS實(shí)現(xiàn)的。這里EMS、 HCU、 BMS 和MCU之間是通過CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。如圖3所示一種混合動力汽車蓄電池暖機(jī)方法流程圖。分述如下
1. 在混合動力系統(tǒng)中，電機(jī)與發(fā)動機(jī)、變速箱同軸布置。該電機(jī)可以作 為發(fā)電機(jī)使用，由發(fā)動機(jī)驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，對動力電池進(jìn)行充電；電機(jī)也可以作為驅(qū)動器使用，通過使用動力電池的電力來為車輛提供驅(qū)動力。2. 電池管理系統(tǒng)可以通過溫度傳感器獲知動力電池的溫度，并且將溫度 信號發(fā)送給混合動力控制器。當(dāng)動力電池的溫度超出預(yù)定范圍，電池管理系 統(tǒng)將會自動將電池斷開，使電池停止工作，以保護(hù)電池。例如范圍預(yù)定為[T1， T2]，如果電池溫度小于T1，電池將被斷開， 一般情況下[Tl, T2]為[-2(TC, 50 。C]。3. 混合動力控制器通過向電池管理系統(tǒng)發(fā)出指令來控制電池的使用。混 合動力控制器需要通過合理地使用電池來使電池的溫度維持在一個合理的范 圍。當(dāng)電池的溫度低于某一閾值T3 (Tl 〈 T3 〈 T2)，比如T3為35。C，混合 動力控制器會更積極地使用動力電池，讓電池以一個較小的功率更頻繁地工 作；在對所術(shù)蓄電池充/放電的過程中，應(yīng)當(dāng)限制電池的充/放電功率，要比 正常情況下所能允許的充/放電功率小，當(dāng)電池溫度大于某一閾值T4 (T1〈T4 〈T2且T3〈T4)，比如T4為48。C，混合動力控制器應(yīng)當(dāng)減少對動力電池的使 用避免由于溫度過高而損壞電池。[T3， T4]的溫度范圍是動力電池比較理想 的工作范圍，混合動力控制器應(yīng)當(dāng)使動力電池的溫度維持在此范圍之內(nèi)。4. 電池管理系統(tǒng)可以根據(jù)相關(guān)參數(shù)計算出電池的S0C，并將S0C數(shù)據(jù)通過 CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給混合動力控制器。如果電池的SOC超出某一范圍，如大于90%， 電池管理系統(tǒng)將會把電池斷開，因為過度的充電(SOC過高)和過度的放電(SOC 過低)都會嚴(yán)重影響到動力電池的壽命。假設(shè)電池管理系統(tǒng)認(rèn)定的S0C范圍 是[S0C1， S0C2], [S0C1， S0C2]為[40。/。， 80%]如果實(shí)際測量到的S0C低于S0C1 或者高于S0C2，電池管理系統(tǒng)將會把電池斷開，使電池停止工作。
5. 混合動力控制器在車輛工作的過程中，將盡可能使電池的S0C保持在某一范圍[S0C3， S0C4]，如[65%, 75%]，以便使電池能夠獲得較高的效率、 功率和壽命。當(dāng)測得的電池S0C在這一范圍內(nèi)且比較靠近S0C3，則混合動力 控制器會更多的偏向于讓電機(jī)發(fā)電來給動力電池充電。當(dāng)測得的電池SOC出 在[S0C3， S0C4]的范圍內(nèi)并且比較靠近S0C4，則混合動力控制器會傾向于讓 電機(jī)使用動力電池的電能來輔助發(fā)動機(jī)驅(qū)動車輛。6. 混合動力控制器根據(jù)來自電池管理系統(tǒng)的電池溫度信號來判斷動力電 池是否需要暖機(jī)。動力電池的暖機(jī)根據(jù)車輛的當(dāng)前工況可以分為兩種， 一種 是車輛處于怠速/暖機(jī)狀態(tài)， 一種是車輛處于正常行駛狀態(tài)。7. 混合動力控制器通過檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，冷卻液溫度以及車速，離合器 信號，空擋信號等來判斷車輛是處于怠速/暖機(jī)狀態(tài)，還是正常行駛狀態(tài)，或 是其它的狀態(tài)。8. 當(dāng)車輛處于怠速/暖機(jī)狀態(tài)，且動力電池需要暖機(jī)的話，混合動力控制 器會根據(jù)電池溫度的高低來計算新的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，適當(dāng)提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 原則上電池溫度越低，要求發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高?；旌蟿恿刂破魍ㄟ^CAN網(wǎng)絡(luò) 將新的轉(zhuǎn)速指令發(fā)動給發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)。但是提高了的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不會超過 發(fā)動機(jī)怠速/暖機(jī)的需求界限，避免影響到發(fā)動機(jī)壽命和使排放變差。9. 當(dāng)車輛處于怠速/暖機(jī)狀態(tài)，且動力電池需要暖機(jī)的話，混合動力控制 器會進(jìn)一步檢測電池的SOC，根據(jù)SOC的大小來判斷是應(yīng)當(dāng)讓發(fā)動機(jī)驅(qū)動電機(jī) 來對動力電池進(jìn)行充電，還是讓電機(jī)使用動力電池的電力來提供驅(qū)動力矩， 并將指令發(fā)動給電機(jī)控制器，電機(jī)控制器選擇發(fā)電或驅(qū)動模式。10. 混合動力控制器根據(jù)SOC和電池溫度等參數(shù)來計算電機(jī)的發(fā)電或驅(qū)動 力矩的大小，并將指令發(fā)送給電機(jī)控制器，電機(jī)控制器控制電機(jī)輸出對應(yīng)的 扭矩或用相應(yīng)的扭矩進(jìn)行發(fā)電。電機(jī)發(fā)電/驅(qū)動的扭矩會被限制在一個相對于 正常工作情況下較小的范圍，因為過大的發(fā)電扭矩可能會使處于怠速/暖機(jī)工 況下的發(fā)動機(jī)熄火；而過大的驅(qū)動力矩可能會使發(fā)動機(jī)脫離了怠速/暖機(jī)工 況；并且由于電池的溫度較低，不能承受大的充電/放電電流。11. 當(dāng)車輛處于怠速/暖機(jī)狀態(tài)，且動力電池需要暖機(jī)的話，動力電池的充電和放電會是一個反復(fù)進(jìn)行的過程。當(dāng)動力電池的soc由于充電而變得較高之后，混合動力控制器會讓電機(jī)轉(zhuǎn)換到驅(qū)動模式；到動力電池的S0C由于 放電而變得較低之后，混合動力控制器會讓電機(jī)轉(zhuǎn)入發(fā)電模式，對電池進(jìn)行 充電，如此反復(fù)，直到電池溫度被提高到高于某一閾值，或者車輛退出怠速/ 暖機(jī)工況。12. 當(dāng)車輛處于正常行駛工況下，且動力電池需要暖機(jī)的話，混合動力控 制器可以調(diào)整發(fā)動機(jī)的輸出扭矩，并根據(jù)電池S0C的大小，讓發(fā)動機(jī)輸出過 多的扭矩驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，給動力電池充電;或者讓發(fā)動機(jī)輸出較少的扭 矩，然后讓電機(jī)使用動力電池的電能來提供一些驅(qū)動力矩。若電池的S0C較 低，則讓發(fā)動機(jī)驅(qū)動電機(jī)發(fā)電對電池進(jìn)行充電；若電池的S0C較高，則用電 池的電力來提供驅(qū)動車輛的部分力矩。13. 當(dāng)車輛處于正常行駛工況下，且動力電池需要暖機(jī)的話，混合動力控 制器會根據(jù)電池S0C和電池的溫度等參數(shù)來計算電機(jī)應(yīng)當(dāng)輸出的力矩或者電 機(jī)應(yīng)當(dāng)用于發(fā)電的力矩。原則上是電池溫度越低，力矩越大；S0C越靠近下限， 發(fā)電力矩越大，S0C越靠近上限，驅(qū)動力矩越大。與正常工作狀態(tài)相比，電機(jī) 的驅(qū)動/發(fā)電力矩會被限制在一個較小范圍，以防止因電池在低溫下充電/放 電電流過大而損害電池壽命。14. 混合動力控制器會根據(jù)電機(jī)的力矩來調(diào)整相應(yīng)調(diào)整發(fā)動機(jī)的力矩，若
電機(jī)要進(jìn)行發(fā)電，則發(fā)動機(jī)會提供比驅(qū)動車輛所需的更大的力矩；若電機(jī)要 提供驅(qū)動力矩，則發(fā)動機(jī)會減少輸出力矩。15.當(dāng)車輛處于正常行駛工況下，且動力電池需要暖機(jī)的話，電池的充電 和放電是一個反復(fù)的過程，直到電池溫度被提高到高于某一閾值，或者車輛 工況中出現(xiàn)不允許電機(jī)進(jìn)行發(fā)電或驅(qū)動的情形，例如ABS正在起作用。
權(quán)利要求
1. 一種混合動力汽車蓄電池暖機(jī)方法，所述混合動力汽車具有通過燃料的燃燒產(chǎn)生驅(qū)動力的發(fā)動機(jī)、既可產(chǎn)生驅(qū)動力又可發(fā)電的混合動力電機(jī)、以及向所述混合動力電機(jī)提供電力和接受其充電的蓄電池，車輛通過來自發(fā)動機(jī)和混合動力電機(jī)的至少一個相應(yīng)驅(qū)動力行駛，它包括以下步驟(1)、檢測蓄電池的溫度，確定其是否低某一設(shè)定閾值；(2)、若步驟(1)中結(jié)果是肯定的，則進(jìn)行步驟(3)；否則返回步驟(1)；(3)、確定車輛是處于怠速/暖機(jī)狀態(tài)，還是處于正常行駛狀態(tài)；(4)、若步驟(3)中結(jié)果是確定車輛是處于怠速/暖機(jī)狀態(tài)，則進(jìn)行步驟(5)，若確定車輛是處于正常行駛狀態(tài)則進(jìn)行步驟(6)；(5)、檢測蓄電池的SOC，若SOC低于某一設(shè)定值，則提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速以驅(qū)動混合動力電機(jī)對蓄電池進(jìn)行充電；如果SOC高于某一設(shè)定值，則由蓄電池向混合動力電機(jī)提供電力以驅(qū)動所述發(fā)動機(jī)，將電能消耗掉到低于某一設(shè)定值，則提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速以驅(qū)動混合動力電機(jī)對蓄電池進(jìn)行充電，使電池的充/放電被反復(fù)進(jìn)行，直到電池的溫度高于某一閾值；(6)、檢測蓄電池的SOC，若SOC低于某一設(shè)定值，則發(fā)動機(jī)將輸出高過車輛行駛所需的扭矩，驅(qū)動混合動力電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，來對蓄電池進(jìn)行充電；如果SOC高于某一設(shè)定值，則減小發(fā)動機(jī)的輸出力矩，利用混合動力電機(jī)通過使用蓄電池的電能來為車輛提供驅(qū)動力矩；電池的充/放電被反復(fù)進(jìn)行，直到電池的溫度高于某一閾值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力汽車蓄電池暖機(jī)方法，其特征在于 所述的怠速/暖機(jī)狀態(tài)表示車輛正處于停止?fàn)顟B(tài)，包括怠速工況和暖機(jī)工況。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動力汽車蓄電池暖機(jī)方法，其特征在于 所述暖機(jī)工況表示車輛正在冷啟動，發(fā)動機(jī)啟動后，低速運(yùn)行，以提高本身 的溫度，同時可以帶動混合動力電機(jī)發(fā)電，但車輛還沒有移動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力汽車蓄電池暖機(jī)方法，其特征在于所述的步驟(5)中，所述的S0C低于某一設(shè)定值是S0C小于60%， S0C高于 某一設(shè)定值表示S0C大于60%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力汽車蓄電池暖機(jī)方法，其特征在于 所述的步驟(6)中，所述的S0C低于某一設(shè)定值是S0C小于60%， S0C高于 某一設(shè)定值表示S0C大于60%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力汽車蓄電池暖機(jī)方法，其特征在于 在對所述蓄電池充/放電的過程中，應(yīng)當(dāng)限制電池的充/放電功率，要比正常 情況下所能允許的充/放電功率小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合動力汽車的電池暖機(jī)方法，該方法是在汽車電池溫度較低時，通過對電池進(jìn)行小容量的充/放電來使電池內(nèi)部溫度升高，以達(dá)到使電池在其最佳使用溫度范圍內(nèi)工作。主要步驟是檢測蓄電池的溫度及確定車輛行駛狀態(tài)；檢測蓄電池的SOC，若SOC低于某一設(shè)定值，則提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速以驅(qū)動混合動力電機(jī)對蓄電池進(jìn)行充電；如果SOC高于某一設(shè)定值，則由蓄電池向混合動力電機(jī)提供電力以驅(qū)動所述發(fā)動機(jī)，將電能消耗掉到低于某一設(shè)定值，再提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速以驅(qū)動混合動力電機(jī)對蓄電池進(jìn)行充電。該方法由于利用對汽車蓄電池進(jìn)行充/放電工作，使電池的溫度升高到合適的溫度，沒有增加硬件，方法簡單有效，具有很強(qiáng)的操作性和實(shí)用性。
文檔編號B60W10/08GK101397008SQ20071007732
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者楊上東, 敬 黃 申請人:奇瑞汽車股份有限公司