專利名稱：混合動力汽車電池暖機方法
技術領域：
本發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方法。' 背景技術混合動力車輛通過來自諸如內燃機的發動機和諸如旋轉電機的電動機中 的至少一個的驅動力行駛。根據車輛的行駛狀態選擇性地使用混合動力車輛 的發動機和電動機以有效利用發動機和電動機各自的特性。與僅利用發動機 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。有證據證明，當動力電池 只在某些特定溫度范圍內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重影響。，隨著混合動力汽車產品和市場的日趨成熟，人們為維護保養電池、保證 電池的使用壽命，對混合動力汽車的動力電池的暖機也提出了很多方法。現 有的方法主要考慮電池不宜在太高溫度環境下工作而提出的使用控制方法。中國發明專利申請號200610137882. 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置有冷卻系統， 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動機的時候，或者在擁擠的 街道/路口，車輛較長時間行進緩慢甚至停滯不前，動力電池由于使用頻率太 低而由于散熱導致溫度變得很低等的問題。 發明內容本發明要解決的技術問題在于，為了彌補現有技術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行暖機的方法。本發明為解決其技術問題而采用的技術方案是 一種混合動力汽車蓄電 池暖機方法，所述混合動力汽車具有通過燃料的燃燒產生驅動力的發動機、 既可產生驅動力又可發電的混合動力電機、以及向所述混合動力電機提供電 力和接受其充電的蓄電池，車輛通過來自發動機和混合動力電機的至少一個 相應驅動力行駛，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)中結果是肯定的，則進行步驟(3)，否則返回步驟(l);(3) 、確定車輛是處于怠速/暖機狀態，還是處于正常行駛狀態；(4) 、若步驟(l)中結果是確定車輛是處于怠速/暖機狀態，則進行步驟 (5)，確定車輛是處于正常行駛狀態進行步驟(6);(5) 、檢測所述蓄電池的SOC(電池容量)，若SOC低于某一設定值，則提 高所述發動機的轉速以驅動所述混合動力電機對所述蓄電池進行充電；如果 S0C高于某一設定值，則由所述蓄電池向所述混合動力電機提供電力以驅動所 述發動機，將電能消耗掉，直至當SOC變低時，則提高所述發動機的轉速以驅 動所述混合動力電機對所述蓄電池進行充電，使電池的充/放電被反復進行， 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低于某一設定值， 則所述發動機將輸出高過車輛行駛所需的扭矩，驅動所述混合動力電機進行發 電，來對的述蓄電池進行充電；如果電池的SOC高于某一設定值，則減小所述
發動機的輸出力矩，利用所述混合動力電機通過使用所述蓄電池的電能來為車 輛提供驅動力矩；電池的充/放電被反復進行，直到電池的溫度高于某一閾值。 本發明的積極效果是，由于利用對蓄電池進行充/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，具有很強的操作性和 實用性。下面結合實施例和附圖來進一步說明本發明。
圖1為本發明混合動力系統的構造示意圖。圖2為本發明混合動力系統的控制電路圖。圖3為本發明一種混合動力汽車蓄電池暖機方法流程圖。圖中1、發動機，2、混合動力電機，3、離合器，4、變速箱，5、車輪，6、傳動軸。
具體實施方式
如圖l所示，所述混合動力汽車具有通過燃料的燃燒產生驅動力的發動 機l，既可產生驅動力又可發電的混合動力電機2，發動機l和混合動力電機 2串聯后接離合器3，通過離合器3實現與變速箱4的連接與脫離，變速箱4 通過傳動軸6與車輪5相連，將發動機1和混合動力電機2中至少一個輸出 的扭矩通過變速以后帶動車輪5旋轉，使汽車行駛。如圖2所示，本混合動 力汽車的控制系統以混合動力控制器(HCU)為中心，分別通過發動機管理系統 (EMS)管理發動機系統、電機控制器(MCU)通過驅動電路控制逆變的輸出電壓 和電流控制混合動力電機的工作、電池管理系統(BMS)管理電池的使用，本發 明混合動力汽車的電池的暖機方法就是由BMS實現的。這里EMS、 HCU、 BMS 和MCU之間是通過CAN網絡進行通訊。如圖3所示一種混合動力汽車蓄電池暖機方法流程圖。分述如下
1. 在混合動力系統中，電機與發動機、變速箱同軸布置。該電機可以作 為發電機使用，由發動機驅動電機進行發電，對動力電池進行充電；電機也可以作為驅動器使用，通過使用動力電池的電力來為車輛提供驅動力。2. 電池管理系統可以通過溫度傳感器獲知動力電池的溫度，并且將溫度 信號發送給混合動力控制器。當動力電池的溫度超出預定范圍，電池管理系 統將會自動將電池斷開，使電池停止工作，以保護電池。例如范圍預定為[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發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；在對所術蓄電池充/放電的過程中，應當限制電池的充/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，混合動力控制器應當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，混合動力控制器應當使動力電池的溫度維持在此范圍之內。4. 電池管理系統可以根據相關參數計算出電池的S0C，并將S0C數據通過 CAN網絡發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)都會嚴重影響到動力電池的壽命。假設電池管理系統認定的S0C范圍 是[S0C1， S0C2], [S0C1， S0C2]為[40。/。， 80%]如果實際測量到的S0C低于S0C1 或者高于S0C2，電池管理系統將會把電池斷開，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。當測得的電池S0C在這一范圍內且比較靠近S0C3，則混合動力 控制器會更多的偏向于讓電機發電來給動力電池充電。當測得的電池SOC出 在[S0C3， S0C4]的范圍內并且比較靠近S0C4，則混合動力控制器會傾向于讓 電機使用動力電池的電能來輔助發動機驅動車輛。6. 混合動力控制器根據來自電池管理系統的電池溫度信號來判斷動力電 池是否需要暖機。動力電池的暖機根據車輛的當前工況可以分為兩種， 一種 是車輛處于怠速/暖機狀態， 一種是車輛處于正常行駛狀態。7. 混合動力控制器通過檢測發動機轉速，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/暖機狀態，還是正常行駛狀態，或 是其它的狀態。8. 當車輛處于怠速/暖機狀態，且動力電池需要暖機的話，混合動力控制 器會根據電池溫度的高低來計算新的發動機轉速，適當提高發動機的轉速。 原則上電池溫度越低，要求發動機轉速越高。混合動力控制器通過CAN網絡 將新的轉速指令發動給發動機管理系統。但是提高了的發動機轉速不會超過 發動機怠速/暖機的需求界限，避免影響到發動機壽命和使排放變差。9. 當車輛處于怠速/暖機狀態，且動力電池需要暖機的話，混合動力控制 器會進一步檢測電池的SOC，根據SOC的大小來判斷是應當讓發動機驅動電機 來對動力電池進行充電，還是讓電機使用動力電池的電力來提供驅動力矩， 并將指令發動給電機控制器，電機控制器選擇發電或驅動模式。10. 混合動力控制器根據SOC和電池溫度等參數來計算電機的發電或驅動 力矩的大小，并將指令發送給電機控制器，電機控制器控制電機輸出對應的 扭矩或用相應的扭矩進行發電。電機發電/驅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，因為過大的發電扭矩可能會使處于怠速/暖機工 況下的發動機熄火；而過大的驅動力矩可能會使發動機脫離了怠速/暖機工 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. 當車輛處于怠速/暖機狀態，且動力電池需要暖機的話，動力電池的充電和放電會是一個反復進行的過程。當動力電池的soc由于充電而變得較高之后，混合動力控制器會讓電機轉換到驅動模式；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轉入發電模式，對電池進行 充電，如此反復，直到電池溫度被提高到高于某一閾值，或者車輛退出怠速/ 暖機工況。12. 當車輛處于正常行駛工況下，且動力電池需要暖機的話，混合動力控 制器可以調整發動機的輸出扭矩，并根據電池S0C的大小，讓發動機輸出過 多的扭矩驅動電機進行發電，給動力電池充電;或者讓發動機輸出較少的扭 矩，然后讓電機使用動力電池的電能來提供一些驅動力矩。若電池的S0C較 低，則讓發動機驅動電機發電對電池進行充電；若電池的S0C較高，則用電 池的電力來提供驅動車輛的部分力矩。13. 當車輛處于正常行駛工況下，且動力電池需要暖機的話，混合動力控 制器會根據電池S0C和電池的溫度等參數來計算電機應當輸出的力矩或者電 機應當用于發電的力矩。原則上是電池溫度越低，力矩越大；S0C越靠近下限， 發電力矩越大，S0C越靠近上限，驅動力矩越大。與正常工作狀態相比，電機 的驅動/發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電機的力矩來調整相應調整發動機的力矩，若
電機要進行發電，則發動機會提供比驅動車輛所需的更大的力矩；若電機要 提供驅動力矩，則發動機會減少輸出力矩。15.當車輛處于正常行駛工況下，且動力電池需要暖機的話，電池的充電 和放電是一個反復的過程，直到電池溫度被提高到高于某一閾值，或者車輛 工況中出現不允許電機進行發電或驅動的情形，例如ABS正在起作用。
權利要求
1. 一種混合動力汽車蓄電池暖機方法，所述混合動力汽車具有通過燃料的燃燒產生驅動力的發動機、既可產生驅動力又可發電的混合動力電機、以及向所述混合動力電機提供電力和接受其充電的蓄電池，車輛通過來自發動機和混合動力電機的至少一個相應驅動力行駛，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定閾值；(2)、若步驟(1)中結果是肯定的，則進行步驟(3)；否則返回步驟(1)；(3)、確定車輛是處于怠速/暖機狀態，還是處于正常行駛狀態；(4)、若步驟(3)中結果是確定車輛是處于怠速/暖機狀態，則進行步驟(5)，若確定車輛是處于正常行駛狀態則進行步驟(6)；(5)、檢測蓄電池的SOC，若SOC低于某一設定值，則提高發動機的轉速以驅動混合動力電機對蓄電池進行充電；如果SOC高于某一設定值，則由蓄電池向混合動力電機提供電力以驅動所述發動機，將電能消耗掉到低于某一設定值，則提高發動機的轉速以驅動混合動力電機對蓄電池進行充電，使電池的充/放電被反復進行，直到電池的溫度高于某一閾值；(6)、檢測蓄電池的SOC，若SOC低于某一設定值，則發動機將輸出高過車輛行駛所需的扭矩，驅動混合動力電機進行發電，來對蓄電池進行充電；如果SOC高于某一設定值，則減小發動機的輸出力矩，利用混合動力電機通過使用蓄電池的電能來為車輛提供驅動力矩；電池的充/放電被反復進行，直到電池的溫度高于某一閾值。
2. 根據權利要求1所述的混合動力汽車蓄電池暖機方法，其特征在于 所述的怠速/暖機狀態表示車輛正處于停止狀態，包括怠速工況和暖機工況。
3. 根據權利要求2所述的混合動力汽車蓄電池暖機方法，其特征在于 所述暖機工況表示車輛正在冷啟動，發動機啟動后，低速運行，以提高本身 的溫度，同時可以帶動混合動力電機發電，但車輛還沒有移動。
4. 根據權利要求1所述的混合動力汽車蓄電池暖機方法，其特征在于所述的步驟(5)中，所述的S0C低于某一設定值是S0C小于60%， S0C高于 某一設定值表示S0C大于60%。
5. 根據權利要求1所述的混合動力汽車蓄電池暖機方法，其特征在于 所述的步驟(6)中，所述的S0C低于某一設定值是S0C小于60%， S0C高于 某一設定值表示S0C大于60%。
6. 根據權利要求1所述的混合動力汽車蓄電池暖機方法，其特征在于 在對所述蓄電池充/放電的過程中，應當限制電池的充/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
本發明公開了一種混合動力汽車的電池暖機方法，該方法是在汽車電池溫度較低時，通過對電池進行小容量的充/放電來使電池內部溫度升高，以達到使電池在其最佳使用溫度范圍內工作。主要步驟是檢測蓄電池的溫度及確定車輛行駛狀態；檢測蓄電池的SOC，若SOC低于某一設定值，則提高發動機的轉速以驅動混合動力電機對蓄電池進行充電；如果SOC高于某一設定值，則由蓄電池向混合動力電機提供電力以驅動所述發動機，將電能消耗掉到低于某一設定值，再提高發動機的轉速以驅動混合動力電機對蓄電池進行充電。該方法由于利用對汽車蓄電池進行充/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，具有很強的操作性和實用性。
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 優先權日2007年9月25日
發明者楊上東, 敬 黃 申請人:奇瑞汽車股份有限公司