用于管理机动车辆的混合动力传动系的方法与流程

本发明涉及混合动力型(也就是说具有热力和电动马达驱动器)的机动车辆的领域。

本发明的主题更具体地是一种用于管理机动车辆的动力传动系的方法，该动力传动系包括热力发动机以及电气链接至动力电池的电动马达。

背景技术：

在混合动力机动车辆(也就是说，装备有热力发动机和由电池供能的电动马达，并且两者均旨在推动该机动车辆)的领域中，已知的是，电池的温度影响所述电池的性能水平。

因此，当电池是凉的时，应努力将其加热以优化其性能水平。

文件ep1065354描述了一种回收热力发动机所损失的热量以将其传递给电池的热交换器。其结果是，电池的温度升高没有任何控制地完全且被动地受制于热力发动机的温度升高。

然而，这种解决方案明显没有考虑驾驶者的驾驶方式并且涉及受到仅与热量损失相关联的卡路里输出所限制的恒定热量交换。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种弥补了以上列出的这些缺点的解决方案。

这个目的尤其针对性地在于，该方法包括根据对代表该热力发动机的运行的温度的至少一次测量来控制用于对该动力电池进行加热的加热系统的步骤。

具体地，该热力发动机与第一最优运行温度相关联，并且该动力电池与第二最优运行温度相关联，该控制步骤使得其将该动力电池的温度升高与该热力发动机的温度升高同步，从而同时达到该第一最优运行温度和该第二最优运行温度。

根据一个实施例，该方法针对测量代表该热力发动机的运行的温度的每个步骤都包括产生设定点温度的步骤，并且，所述控制该加热系统的步骤包括激活该加热系统以使该动力电池的实际温度趋向于所产生的设定点温度的步骤，尤其是如果该电池的实际温度低于该设定点温度的话。

具体地，所述控制步骤包括测量该动力电池的当前温度的步骤、以及根据所产生的设定点温度和该动力电池的当前测量温度来确定该加热系统有待施加的加热功率的步骤。

例如，对代表该热力发动机的运行的温度的每次测量包括测量该热力发动机的冷却剂的温度。

根据一个实施例，所述控制该动力电池的加热系统的步骤包括从该机动车辆的由于该热力发动机运行而产生热量的构件获取卡路里的步骤、以及将所获取的卡路里的至少一部分重新恢复至该动力电池的步骤。

例如，所述获取卡路里的步骤以及所述重新恢复卡路里的至少一部分的步骤使用热耦合元件，该热耦合元件将所述热量-产生构件链接至该动力电池。

此外，所述控制该动力电池的加热系统的步骤可以包括使该动力电池充电或放电以通过焦耳效应激起其再加热的步骤。

此外，所述控制该动力电池的加热系统的步骤可以包括激活该动力电池内部的电阻装置。

本发明还涉及一种包括动力传动系的机动车辆，该动力传动系包括热力发动机以及电气链接至动力电池的电动马达，所述车辆包括用于对该动力电池进行加热的加热系统，以及用于控制该加热系统的模块，该模块被配置成根据对代表该热力发动机的运行的温度的至少一次测量来控制所述加热系统。

具体地，该控制模块可以包括实施如所阐述的方法所必需的元件。

附图说明

其他优点和特征从以下作为非限制性实例给出并在附图中表示的本发明的具体实施例的说明中将更加清楚地显现，在附图中：

-图1是在管理方法的执行模式的背景下使用的不同部件的示意图，

-图2代表给出了根据动力电池的温度tbat、作为机动车辆电动马达的动力电池的电量状态(soc)的函数的、以kw为单位的放电功率的图，

-图3给出了作为代表热力发动机的温度的温度(在此为t水)的函数的动力电池的设定点温度t设定点的趋势，

-图4展示了管理方法的不同步骤，

-图5和图6展示了根据两种不同的驾驶方式的、作为时间的函数的动力电池和热力发动机的两种温度升高，

-图7展示了在-20℃起动之后作为时间的函数的、代表热力发动机的温度的温度(在此为热力发动机的冷却水的温度)的趋势的实例，

-图8通过叠加在图7上展示了相关联的设定点温度趋势，

-图9展示了在实施管理方法时与设定点温度的趋势相叠加的动力电池的测量温度(被称为受制)的趋势，

-图10展示了在未实施管理方法时与设定点温度的趋势相叠加的动力电池的测量温度的趋势，

-图11在图9的背景下展示了作为时间的函数的、由加热系统供应的功率的趋势。

具体实施方式

下文中描述的方法与现有技术的不同之处尤其在于，会努力确定代表热力发动机的运行的温度(也被称为代表热力发动机的温度的温度)并且在于尤其通过测量确定的这个温度将影响对电动马达的动力电池进行重新加热的策略。

热力发动机基于使用诸如柴油或汽油的燃料来参与推动机动车辆。电动马达基于使用电动马达的动力电池来参与推动机动车辆。

将在下文中进行描述的方法尤其适用于在起动之后的阶段中的混合动力机动车辆，其中热力发动机和电动马达尚未达到最优运行温度。

在本说明书中，“推动机动车辆”应通过广泛意义上的定义来进行理解，也就是说，对机动车辆输入能量以允许其移动。在这种意义上，推动涵盖后-轮驱动车辆和/或前-轮驱动车辆。

如图1中所展示的，本发明尤其涉及一种用于管理机动车辆的动力传动系1的方法，该动力传动系包括热力发动机2以及电气链接至动力电池4的电动马达3。换言之，动力电池4可以使电动马达3运行成使得后者为机动车辆的车轮提供转矩。

该管理方法包括根据对代表热力发动机2的运行的温度的至少一个测量值来控制动力电池4的加热系统5的步骤。

根据具体实施例，热力发动机2与第一最优运行温度相关联，并且动力电池4与第二最优运行温度相关联。在此背景下，控制步骤使得其将动力电池4的温度升高与热力发动机2的温度升高同步，从而同时达到第一最优运行温度和第二最优运行温度。

第一最优运行温度和第二最优运行温度优选不同。具体地，第一最优运行温度低于第二最优运行温度。

事实上，由于热力发动机3运行其温度升高是自动的。因此，管理方法可以根据热力发动机2的温度升高来控制动力电池4的温度升高。

学习图2会理解热力发动机3的动力电池4的适当温度升高的重要性。实际上，可以看出，动力电池4的温度升高得越高(针对经试验的温度-20℃、0℃、25℃和45℃而言)，10秒放电可获得的功率就越高。在这个意义上，为了使得电动马达对驾驶体验的输入最大化，重要的是匹配动力电池的温度。

在这个意义上，这种管理方法通过允许机动构件同时达到它们的最优运行状态而尤其可以获得最优的驾驶体验。因此，隐含地，在此考虑了驾驶者的驾驶模式，例如，在灵活驾驶与运动驾驶之间选择的驾驶模式。具体地，热力发动机2的温度升高一般缓慢(几分钟)或如果驾驶者驾驶得非常缓慢则会甚至非常缓慢。因此，如果热力发动机2的温度升高缓慢，那么过快地加热动力电池4就没有意义。另一方面，如果热力发动机2的温度升高较快(也就是说，驾驶者具有“运动”驾驶模式)，则动力电池4的温度升高必须加速。

优选地，对代表热力发动机2的运行的温度的每次测量包括测量热力发动机2的冷却剂的温度。具体地，在热力发动机2的输出处测量的冷却剂的温度提供的优点是成为对于热力发动机2自身温度的良好指标。

具体地，管理方法针对测量代表热力发动机2的运行的温度的每个步骤都包括产生设定点温度的步骤。例如，针对测量出的温度，根据代表热力发动机2的测量温度t水查找给出设定点温度t设定点的表或函数就足够了。图3展示了这种函数。此外，控制加热系统5的步骤包括激活加热系统5以使动力电池4的实际温度趋向于所产生的设定点温度的步骤。具体地，如果电池的实际温度低于设定点温度，则使动力电池4的实际温度趋向于设定点温度。于是将理解的是，管理方法更具体地适用于在机动车辆起动之后在加热期间的机动车辆。

通过适用于以上已述的全部内容的方式，该控制步骤可以包括：测量动力电池的当前温度的步骤、以及根据所产生的设定点温度和动力电池4的当前测量温度来确定该加热系统有待施加的加热功率的步骤。更具体地，通过知晓动力电池4的当前测量温度并且知晓设定点温度，就可以计算期望的温度变化。由期望的温度变化并且知晓给出功率相对于摄氏度或开氏度的调整常数，就可以推导出期望的加热功率。

具体地，图4示意性地展示了管理方法的逻辑，该管理方法用作为输入采用了代表热力发动机2的运行的温度(在所展示的实例中为t水)，以及动力电池4的测量温度(在所展示的实例中为t电池测量)。应用函数f可以获得设定点温度t设定点。然后，尤其如下来计算与所期望的热量输入相关的ε：

ε＝t设定点-t电池测量

如果ε是正的，则检测到需要对动力电池4进行加热，然后将ε发送至调节器6，该调节器可以适当地控制加热系统5的加热功率。

根据由以上已述内容推导的具体实例，仅当热力发动机2被认为是热的时混合动力车辆才需要动力电池4的全功率。例如，当在热力发动机2的输出处的冷却水的温度为15℃时，认为热力发动机2是热的。然后，目的是使热力发动机和电动马达的性能水平同步。为此，提出使动力电池4的全功率温度与热力发动机2的“目标”温度(之前提及是15℃)同步。因此，当在热力发动机2的输出处的水温超过阈值(举例：15℃)时，则热力发动机2被认为足够热来递送其优良功率部分。在这个实例中，当机动车辆起动时，冷却水的温度和动力电池4的温度相同并等于-20℃。一旦热力发动机2的水温变得高于15℃就认为热力发动机是热的，并且一旦动力电池4的温度超过25℃动力电池就能够递送其所有功率。因为驾驶者通过他或她的驾驶方式来掌控着热力发动机2的温度升高，所以当热力发动机2达到15℃时对动力电池4的温度升高进行控制以使动力电池达到25℃。应注意的是，通过之前提及的现有技术的被动控制解决方案不可能实现这点。图5和图6根据针对平顺驾驶(图5，其中在20分钟后达到最优温度)和针对运动驾驶(图6，其中在7分钟后达到最优温度)实施管理方法展示了冷却水的温度t水以及动力电池4的温度t电池的趋势。在实例中，尽管没有限制，但在动力电池4的温度升高与热力发动机2的温度升高之间选择应用线性趋势。图3的图示出了这种线性趋势。

为了验证以上应用实例中给出的原理，可以设定以下方程：

其中，是动力电池4的惰性，pctp是在加热系统5被激活时由该加热系统供应的加热功率，(hs)ext是在外部空气与动力电池4之间的热交换，text是外部温度，t电池是动力电池4的测量温度，并且ri²是动力电池4循环中的藉由焦耳效应的功率(也就是说，动力电池自身借助于其运行而增加的热量)。

关联初始条件t电池(t＝0)＝-20℃＝t初始，通过以下方程给出方程1的解：

其中

没有加热系统输出的情况下，方程1的解(其中pptc＝0)应为：

其中

清楚的是，τ是电池类型的函数，并且因此相应地适配。

来自加热ε(尤其通过ptc(对应“正热系数(positivethermalcoefficient)”))的输入例如可以是单个电阻器，并且因此是解1(没有热输入的温度t电池_有ptc)与解2(没有热输入的温度t电池没有ptc)之间的差值：

ε代表上述期望温度变化，也就是说，在动力电池的测量温度与评估的设定点温度之间的差值。

因为动力电池4反应缓慢，所以具有快速调节器是没有意义的。在应用实例中，我们采用30s的调节器时间t(这意味着，每30s由加热系统重新评估加热功率需求)。

仍在应用实例中，我们采用以下值：

·时间常数值τ＝619s

·在外部空气与电池之间的热交换：(hs)ext＝1.319w/k。

来自加热的输入根据方程4将因此是

其中ε如之前描述的为动力电池4的设定点温度与动力电池4的当前测量温度之间的差值。

通过控制步骤执行的对加热系统5的调整因此可以通过比例增益kp的形式来进行：

pptc＝kp.ε

其中

因此已知如何作为ε的函数来控制由加热系统5输入到动力电池4的加热功率。

以上给出的方程可以应用于任何类型的动力电池来对其进行特征表述，从而发现对应的值kp。

现在描述具体实例，对该具体实例实施管理方法。图7展示了-20℃车库停放的车辆(其结果是在起动时热力发动机的水处于-20℃)起动之后30分钟的时间段上机动车辆的运行对热力发动机2的水温的影响。图8针对图7的曲线展示了期望的设定点温度的趋势。图9示出了在应用管理方法的背景下根据设定点温度的动力电池4的实际温度的趋势，而图10示出了在没有应用管理方法时动力电池的实际温度的趋势。清楚的结果是，没有温度输入，动力电池4即便在30-分钟运转阶段结束时也不能供应其全部功率。此外，图11展示了为使动力电池4的实际温度趋向于设定点温度，加热系统5随时间的输入(以w为单位)。

一般而言，控制动力电池4的加热系统5的步骤包括从机动车辆的由于热力发动机运行而产生热量的构件获取卡路里的步骤、以及将所获取的卡路里的至少一部分重新恢复至动力电池4的步骤。明显的是，这个卡路里-获取步骤是在所产生的设定点温度高于动力电池4的测量温度时(换言之，当检测到需要对动力电池4进行加热时)执行的。具体地，获取卡路里的步骤以及重新恢复卡路里的所述至少一部分的步骤使用热耦合元件，该热耦合元件将所述热量-产生构件链接至动力电池4。

一般而言，为了优化管理方法的操作，每次产生了设定点温度，就对动力电池4的温度进行测量以具有与同一时间瞬时相匹配的观察。

机动车辆由于热力发动机的运行而产生热量的构件例如可以选自热交换器、机动车辆排气管线、尤其在thp(“涡轮高压(turbohighpressure)”的缩写)发动机背景下的水回路等。

替代性地或与热量-产生构件相组结合，动力电池4的温度升高可以通过激励所述动力电池4来产生(循环可以增加其内部电阻)。换言之，控制动力电池4的加热系统的步骤可以包括使动力电池4充电或放电以通过焦耳效应激起其再加热的步骤。这种使用(动力电池的充电或放电)可以通过应用具体的能量管理法则来执行，例如在将运动中的车辆设定成从动力电池4中进行汲取的背景下通过故意增加电动马达3的转矩输入。

替代性地或与热量-产生构件和/或激励动力电池4相组合，控制动力电池4的加热系统5的步骤包括激活动力电池4内部的电阻装置。

以上描述的方法可以通过一次或多次测量代表热力发动机温度的温度将热力发动机的温度升高与电池的温度升高相关联来根据车辆的使用最佳地控制卡路里到电池的输入。例如，在热力发动机将保持冷的短期使用的情况下，电池的温度升高将能够受到限制，因为它对驾驶无用。在这个意义上，可以减少车辆的消耗并且因此有利于以电池对电动马达供能的行程。

本发明当然还涉及一种包括动力传动系的机动车辆，该动力传动系包括热力发动机2以及电气链接至动力电池4的电动马达，所述车辆包括用于对动力电池4进行加热的加热系统5。该车辆包括用于控制加热系统的模块7，该模块被配置成根据对代表热力发动机的运行的温度的至少一次测量来控制所述加热系统。

具体地，该控制模块包括实施如所描述的管理方法所必需的元件。为此，控制模块可以包括计算机程序，该计算机程序包括对于进行管理程序的步骤所必需的代码手段。此外，控制模块可以包括链接至传感器(尤其是电池温度传感器、针对代表热力发动机的温度的温度的传感器)的输入以及能够将实施或不-实施动力电池加热的指令传输至加热系统的至少一个输出。