专利名称：混合动力汽车电池暖机方法
技术领域：
本发明涉及一种电池的使用方法，尤其是涉及一种在混合动力汽车中，使动力电池的温度保持高于某一阈值，使电池获得高的效率和寿命的一种暖机方法。' 背景技术混合动力车辆通过来自诸如内燃机的发动机和诸如旋转电机的电动机中 的至少一个的驱动力行驶。根据车辆的行驶状态选择性地使用混合动力车辆 的发动机和电动机以有效利用发动机和电动机各自的特性。与仅利用发动机 行驶的车辆相比，混合动力车辆通常消耗较少的燃料并排放较少的排气(废 气)。动力电池是混合动力汽车上非常重要的部件。有证据证明，当动力电池 只在某些特定温度范围内可获得较高的效率和较长的使用寿命，例如酸铅电池在温度越高其寿命就越长，但当超过5crc时，再升高温度将縮短其使用寿命，在3(TC 45。C范围内电池的充/放电的效率比较高，而且允许的充/放电电流也比较大，电池的寿命也常。因此如果电池的温度过低，则电池的效率会很低；并且如果此时的充/放电电流也比较大的话，电池的寿命会受到严重影响。，随着混合动力汽车产品和市场的日趋成熟，人们为维护保养电池、保证 电池的使用寿命，对混合动力汽车的动力电池的暖机也提出了很多方法。现 有的方法主要考虑电池不宜在太高温度环境下工作而提出的使用控制方法。中国发明专利申请号200610137882. 1公开了一种混合动力车辆用的一体化电 源控制平台，在该平台中就为保证电池工作在一定温度以下设置有冷却系统， 但没有考虑动力电池在多种情形下有可能温度过低，特别是在气候寒冷的地
方/时候，例如冬季第二天起来早上起来刚启动发动机的时候，或者在拥挤的 街道/路口，车辆较长时间行进缓慢甚至停滞不前，动力电池由于使用频率太 低而由于散热导致温度变得很低等的问题。 发明内容本发明要解决的技术问题在于，为了弥补现有技术中使用混合动力汽车电 池时只考虑高温对动力电池的影响，而不考虑低温对动力电池的影响的不足， 提供一种动力电池在低温时对电池进行暖机的方法。本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是 一种混合动力汽车蓄电 池暖机方法，所述混合动力汽车具有通过燃料的燃烧产生驱动力的发动机、 既可产生驱动力又可发电的混合动力电机、以及向所述混合动力电机提供电 力和接受其充电的蓄电池，车辆通过来自发动机和混合动力电机的至少一个 相应驱动力行驶，包括以下步骤(1) 、检测所述蓄电池的温度，确定其是否低某一阈值；(2) 、若步骤(l)中结果是肯定的，则进行步骤(3)，否则返回步骤(l);(3) 、确定车辆是处于怠速/暖机状态，还是处于正常行驶状态；(4) 、若步骤(l)中结果是确定车辆是处于怠速/暖机状态，则进行步骤 (5)，确定车辆是处于正常行驶状态进行步骤(6);(5) 、检测所述蓄电池的SOC(电池容量)，若SOC低于某一设定值，则提 高所述发动机的转速以驱动所述混合动力电机对所述蓄电池进行充电；如果 S0C高于某一设定值，则由所述蓄电池向所述混合动力电机提供电力以驱动所 述发动机，将电能消耗掉，直至当SOC变低时，则提高所述发动机的转速以驱 动所述混合动力电机对所述蓄电池进行充电，使电池的充/放电被反复进行， 直到电池的温度高于某一阈值；(6) 、检测所述蓄电池的S0C，如果所述蓄电池的S0C低于某一设定值， 则所述发动机将输出高过车辆行驶所需的扭矩，驱动所述混合动力电机进行发 电，来对的述蓄电池进行充电；如果电池的SOC高于某一设定值，则减小所述
发动机的输出力矩，利用所述混合动力电机通过使用所述蓄电池的电能来为车 辆提供驱动力矩；电池的充/放电被反复进行，直到电池的温度高于某一阈值。 本发明的积极效果是，由于利用对蓄电池进行充/放电工作，使电池的温 度升高到合适的温度，没有增加硬件，方法简单有效，具有很强的操作性和 实用性。下面结合实施例和附图来进一步说明本发明。
图1为本发明混合动力系统的构造示意图。图2为本发明混合动力系统的控制电路图。图3为本发明一种混合动力汽车蓄电池暖机方法流程图。图中1、发动机，2、混合动力电机，3、离合器，4、变速箱，5、车轮，6、传动轴。
具体实施方式
如图l所示，所述混合动力汽车具有通过燃料的燃烧产生驱动力的发动 机l，既可产生驱动力又可发电的混合动力电机2，发动机l和混合动力电机 2串联后接离合器3，通过离合器3实现与变速箱4的连接与脱离，变速箱4 通过传动轴6与车轮5相连，将发动机1和混合动力电机2中至少一个输出 的扭矩通过变速以后带动车轮5旋转，使汽车行驶。如图2所示，本混合动 力汽车的控制系统以混合动力控制器(HCU)为中心，分别通过发动机管理系统 (EMS)管理发动机系统、电机控制器(MCU)通过驱动电路控制逆变的输出电压 和电流控制混合动力电机的工作、电池管理系统(BMS)管理电池的使用，本发 明混合动力汽车的电池的暖机方法就是由BMS实现的。这里EMS、 HCU、 BMS 和MCU之间是通过CAN网络进行通讯。如图3所示一种混合动力汽车蓄电池暖机方法流程图。分述如下
1. 在混合动力系统中，电机与发动机、变速箱同轴布置。该电机可以作 为发电机使用，由发动机驱动电机进行发电，对动力电池进行充电；电机也可以作为驱动器使用，通过使用动力电池的电力来为车辆提供驱动力。2. 电池管理系统可以通过温度传感器获知动力电池的温度，并且将温度 信号发送给混合动力控制器。当动力电池的温度超出预定范围，电池管理系 统将会自动将电池断开，使电池停止工作，以保护电池。例如范围预定为[T1， T2]，如果电池温度小于T1，电池将被断开， 一般情况下[Tl, T2]为[-2(TC, 50 。C]。3. 混合动力控制器通过向电池管理系统发出指令来控制电池的使用。混 合动力控制器需要通过合理地使用电池来使电池的温度维持在一个合理的范 围。当电池的温度低于某一阈值T3 (Tl 〈 T3 〈 T2)，比如T3为35。C，混合 动力控制器会更积极地使用动力电池，让电池以一个较小的功率更频繁地工 作；在对所术蓄电池充/放电的过程中，应当限制电池的充/放电功率，要比 正常情况下所能允许的充/放电功率小，当电池温度大于某一阈值T4 (T1〈T4 〈T2且T3〈T4)，比如T4为48。C，混合动力控制器应当减少对动力电池的使 用避免由于温度过高而损坏电池。[T3， T4]的温度范围是动力电池比较理想 的工作范围，混合动力控制器应当使动力电池的温度维持在此范围之内。4. 电池管理系统可以根据相关参数计算出电池的S0C，并将S0C数据通过 CAN网络发送给混合动力控制器。如果电池的SOC超出某一范围，如大于90%， 电池管理系统将会把电池断开，因为过度的充电(SOC过高)和过度的放电(SOC 过低)都会严重影响到动力电池的寿命。假设电池管理系统认定的S0C范围 是[S0C1， S0C2], [S0C1， S0C2]为[40。/。， 80%]如果实际测量到的S0C低于S0C1 或者高于S0C2，电池管理系统将会把电池断开，使电池停止工作。
5. 混合动力控制器在车辆工作的过程中，将尽可能使电池的S0C保持在某一范围[S0C3， S0C4]，如[65%, 75%]，以便使电池能够获得较高的效率、 功率和寿命。当测得的电池S0C在这一范围内且比较靠近S0C3，则混合动力 控制器会更多的偏向于让电机发电来给动力电池充电。当测得的电池SOC出 在[S0C3， S0C4]的范围内并且比较靠近S0C4，则混合动力控制器会倾向于让 电机使用动力电池的电能来辅助发动机驱动车辆。6. 混合动力控制器根据来自电池管理系统的电池温度信号来判断动力电 池是否需要暖机。动力电池的暖机根据车辆的当前工况可以分为两种， 一种 是车辆处于怠速/暖机状态， 一种是车辆处于正常行驶状态。7. 混合动力控制器通过检测发动机转速，冷却液温度以及车速，离合器 信号，空挡信号等来判断车辆是处于怠速/暖机状态，还是正常行驶状态，或 是其它的状态。8. 当车辆处于怠速/暖机状态，且动力电池需要暖机的话，混合动力控制 器会根据电池温度的高低来计算新的发动机转速，适当提高发动机的转速。 原则上电池温度越低，要求发动机转速越高。混合动力控制器通过CAN网络 将新的转速指令发动给发动机管理系统。但是提高了的发动机转速不会超过 发动机怠速/暖机的需求界限，避免影响到发动机寿命和使排放变差。9. 当车辆处于怠速/暖机状态，且动力电池需要暖机的话，混合动力控制 器会进一步检测电池的SOC，根据SOC的大小来判断是应当让发动机驱动电机 来对动力电池进行充电，还是让电机使用动力电池的电力来提供驱动力矩， 并将指令发动给电机控制器，电机控制器选择发电或驱动模式。10. 混合动力控制器根据SOC和电池温度等参数来计算电机的发电或驱动 力矩的大小，并将指令发送给电机控制器，电机控制器控制电机输出对应的 扭矩或用相应的扭矩进行发电。电机发电/驱动的扭矩会被限制在一个相对于 正常工作情况下较小的范围，因为过大的发电扭矩可能会使处于怠速/暖机工 况下的发动机熄火；而过大的驱动力矩可能会使发动机脱离了怠速/暖机工 况；并且由于电池的温度较低，不能承受大的充电/放电电流。11. 当车辆处于怠速/暖机状态，且动力电池需要暖机的话，动力电池的充电和放电会是一个反复进行的过程。当动力电池的soc由于充电而变得较高之后，混合动力控制器会让电机转换到驱动模式；到动力电池的S0C由于 放电而变得较低之后，混合动力控制器会让电机转入发电模式，对电池进行 充电，如此反复，直到电池温度被提高到高于某一阈值，或者车辆退出怠速/ 暖机工况。12. 当车辆处于正常行驶工况下，且动力电池需要暖机的话，混合动力控 制器可以调整发动机的输出扭矩，并根据电池S0C的大小，让发动机输出过 多的扭矩驱动电机进行发电，给动力电池充电;或者让发动机输出较少的扭 矩，然后让电机使用动力电池的电能来提供一些驱动力矩。若电池的S0C较 低，则让发动机驱动电机发电对电池进行充电；若电池的S0C较高，则用电 池的电力来提供驱动车辆的部分力矩。13. 当车辆处于正常行驶工况下，且动力电池需要暖机的话，混合动力控 制器会根据电池S0C和电池的温度等参数来计算电机应当输出的力矩或者电 机应当用于发电的力矩。原则上是电池温度越低，力矩越大；S0C越靠近下限， 发电力矩越大，S0C越靠近上限，驱动力矩越大。与正常工作状态相比，电机 的驱动/发电力矩会被限制在一个较小范围，以防止因电池在低温下充电/放 电电流过大而损害电池寿命。14. 混合动力控制器会根据电机的力矩来调整相应调整发动机的力矩，若
电机要进行发电，则发动机会提供比驱动车辆所需的更大的力矩；若电机要 提供驱动力矩，则发动机会减少输出力矩。15.当车辆处于正常行驶工况下，且动力电池需要暖机的话，电池的充电 和放电是一个反复的过程，直到电池温度被提高到高于某一阈值，或者车辆 工况中出现不允许电机进行发电或驱动的情形，例如ABS正在起作用。
权利要求
1. 一种混合动力汽车蓄电池暖机方法，所述混合动力汽车具有通过燃料的燃烧产生驱动力的发动机、既可产生驱动力又可发电的混合动力电机、以及向所述混合动力电机提供电力和接受其充电的蓄电池，车辆通过来自发动机和混合动力电机的至少一个相应驱动力行驶，它包括以下步骤(1)、检测蓄电池的温度，确定其是否低某一设定阈值；(2)、若步骤(1)中结果是肯定的，则进行步骤(3)；否则返回步骤(1)；(3)、确定车辆是处于怠速/暖机状态，还是处于正常行驶状态；(4)、若步骤(3)中结果是确定车辆是处于怠速/暖机状态，则进行步骤(5)，若确定车辆是处于正常行驶状态则进行步骤(6)；(5)、检测蓄电池的SOC，若SOC低于某一设定值，则提高发动机的转速以驱动混合动力电机对蓄电池进行充电；如果SOC高于某一设定值，则由蓄电池向混合动力电机提供电力以驱动所述发动机，将电能消耗掉到低于某一设定值，则提高发动机的转速以驱动混合动力电机对蓄电池进行充电，使电池的充/放电被反复进行，直到电池的温度高于某一阈值；(6)、检测蓄电池的SOC，若SOC低于某一设定值，则发动机将输出高过车辆行驶所需的扭矩，驱动混合动力电机进行发电，来对蓄电池进行充电；如果SOC高于某一设定值，则减小发动机的输出力矩，利用混合动力电机通过使用蓄电池的电能来为车辆提供驱动力矩；电池的充/放电被反复进行，直到电池的温度高于某一阈值。
2. 根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池暖机方法，其特征在于 所述的怠速/暖机状态表示车辆正处于停止状态，包括怠速工况和暖机工况。
3. 根据权利要求2所述的混合动力汽车蓄电池暖机方法，其特征在于 所述暖机工况表示车辆正在冷启动，发动机启动后，低速运行，以提高本身 的温度，同时可以带动混合动力电机发电，但车辆还没有移动。
4. 根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池暖机方法，其特征在于所述的步骤(5)中，所述的S0C低于某一设定值是S0C小于60%， S0C高于 某一设定值表示S0C大于60%。
5. 根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池暖机方法，其特征在于 所述的步骤(6)中，所述的S0C低于某一设定值是S0C小于60%， S0C高于 某一设定值表示S0C大于60%。
6. 根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池暖机方法，其特征在于 在对所述蓄电池充/放电的过程中，应当限制电池的充/放电功率，要比正常 情况下所能允许的充/放电功率小。
全文摘要
本发明公开了一种混合动力汽车的电池暖机方法，该方法是在汽车电池温度较低时，通过对电池进行小容量的充/放电来使电池内部温度升高，以达到使电池在其最佳使用温度范围内工作。主要步骤是检测蓄电池的温度及确定车辆行驶状态；检测蓄电池的SOC，若SOC低于某一设定值，则提高发动机的转速以驱动混合动力电机对蓄电池进行充电；如果SOC高于某一设定值，则由蓄电池向混合动力电机提供电力以驱动所述发动机，将电能消耗掉到低于某一设定值，再提高发动机的转速以驱动混合动力电机对蓄电池进行充电。该方法由于利用对汽车蓄电池进行充/放电工作，使电池的温度升高到合适的温度，没有增加硬件，方法简单有效，具有很强的操作性和实用性。
文档编号B60W10/08GK101397008SQ20071007732
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月25日 优先权日2007年9月25日
发明者杨上东, 敬 黄 申请人:奇瑞汽车股份有限公司