专利名称：电池的再生能力控制方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种具有电控无级变速器的车辆，更具体而言，涉及控制用于 电控无级变速器的电池的再生的系统。
背景技术：
具有电控无级变速器的车辆通常部分地由包括相关联的电池和电动机/发电机 的变速器驱动。车辆的过量能量被用于使电池的储存功率再生。例如，在制动期间消耗的 能量被用于使电池荷电再生。然而，过快地对电池再充电可能具有不合期望的副作用，例如电池温度被升高到 期望的工作范围以上和对电池过充电。对电池过充电可导致车辆的不稳定驱动并降低燃料 效率。经常的是，电池能够在再充电期间作为缓冲器，以维持车辆的稳定驱动的效果。然而， 如果电池已经接近容量或者电池很热时，电池的再充电对于电池来说可能发生得太快而不 能提供缓冲作用。这特别发生在产生大量的电能用于对电池再充电的事件中，例如制动期 间。电池的期望再生的量依赖于多个因素，包括电池的温度、当前由电池所存储的电荷量、 给定时间的可用充电功率的量。
发明内容
提供一种确定用于电控无级变速器的电池的再生能力的方法。用于控制电池的再 生的方法包括确定电池的荷电状态的换算值和确定电池温度的换算值。还可确定电池的最 大充电功率的换算值。随后将实际电池温度与预定工作温度进行比较。当实际电池温度低于预定工作温 度时，基于电池的荷电状态和电池温度的换算值计算实际再生量。当实际电池温度高于预 定工作温度时，基于电池的荷电状态、电池温度和电池的最大充电功率的换算值计算实际
再生量。本发明还提供如下方案方案1、一种用于控制具有电控无级变速器的车辆的电池再生的方法，所述方法包 括确定所述电池的荷电状态的换算值，其中所述换算值与所述电池的实际荷电状态 成比例；确定电池温度的换算值，其中所述换算值与实际电池温度成比例；将所述实际电池温度与预定工作温度进行比较；和当所述实际电池温度低于所述预定工作温度时，基于所述电池的所述荷电状态的 换算值和所述电池温度的所述换算值计算实际再生量。方案2、如方案1所述的方法，其特征在于，计算所述实际再生量还包括乘以所请 求的再生值。方案3、如方案1所述的方法，其特征在于，还包括
确定所述电池的最大充电功率的换算值，其中所述换算值与所述电池的可用实际 充电功率成比例；和当所述实际电池温度高于或等于所述预定工作温度时，基于所述电池的所述荷电 状态的所述换算值、电池温度的所述换算值和所述电池的最大充电功率的所述换算值计算 所述实际再生量。方案4、如方案3所述的方法，其特征在于，计算所述实际再生量还包括乘以所请 求的再生值。方案5、如方案3所述的方法，其特征在于，确定所述电池的所述最大充电功率的 所述换算值还包括将所述可用实际充电功率与预定最小充电功率和预定最大充电功率进 行比较。方案6、如方案5所述的方法，其特征在于，还包括当所述实际充电功率小于或等于所述预定最小充电功率时，将所述最大充电功率 的所述换算值设定为1 ；当所述实际充电功率大于或等于所述预定最大充电功率时，将所述最大充电功率 的所述换算值设定为0 ；和当所述实际充电功率小于所述预定最大充电功率且大于所述预定最小充电功率 时，将所述最大充电功率的所述换算值设定为0和1之间的比值。方案7、如方案1所述的方法，其特征在于，确定所述电池的荷电状态的换算值还 包括将所述电池的所述实际荷电状态与预定最小荷电状态和预定最大荷电状态进行比较。方案8、如方案7所述的方法，其特征在于，还包括当所述电池的所述实际荷电状态小于或等于所述电池的所述预定最小荷电状态 时，将所述电池的所述荷电状态的所述换算值设定为1 ；当所述电池的所述实际荷电状态大于或等于所述电池的所述预定最大荷电状态 时，将所述电池的所述荷电状态的所述换算值设定为0 ；和当所述电池的所述实际荷电状态小于所述电池的所述预定最大荷电状态且大于 所述电池的所述预定最小荷电状态时，将所述电池的所述荷电状态的所述换算值设定为0 和1之间的比值。方案9、如方案1所述的方法，其特征在于，确定所述电池温度的所述换算值还包 括将所述实际电池温度与预定最低温度和预定最高温度进行比较。方案10、如方案9所述的方法，其特征在于，还包括当所述实际电池温度低于或等于所述预定最低电池温度时，将所述电池温度的所 述换算值设定为1 ；当所述实际电池温度高于或等于所述预定最高电池温度时，将所述电池温度的所 述换算值设定为0 ；和当所述电池温度地低于所述预定最高电池温度且高于所述预定最低电池温度时， 将所述电池温度的所述换算值设定为0和1之间的比值。方案11、一种用于控制电池再生的方法，所述方法包括提供所请求的再生量；确定所述电池的荷电状态的换算值；
确定所述电池温度的换算值；确定所述电池的最大充电功率的换算值；将实际电池温度与预定工作温度进行比较；当所述实际电池温度低于所述预定工作温度时，基于所述电池的所述荷电状态的 换算值、所述电池温度的所述换算值和所述所请求的再生量计算实际再生量；和当所述实际电池温度高于或等于所述预定工作温度时，基于所述电池的所述荷电 状态的所述换算值、所述电池温度的所述换算值、所述电池的最大充电功率的所述换算值 和所述所请求的再生量计算所述实际再生量。方案12、如方案11所述的方法，其特征在于，确定所述电池的所述最大充电功率 的所述换算值还包括将可用实际充电功率与预定最小充电功率和预定最大充电功率进行 比较。方案13、如方案12所述的方法，其特征在于，还包括当所述实际充电功率小于或等于所述预定最小充电功率时，将所述最大充电功率 的所述换算值设定为1 ；当所述实际充电功率大于或等于所述预定最大充电功率时，将所述最大充电功率 的所述换算值设定为0 ；和当所述实际充电功率小于所述预定最大充电功率且大于所述预定最小充电功率 时，将所述最大充电功率的所述换算值设定为0和1之间的比值。方案14、如方案11所述的方法，其特征在于，确定所述电池的荷电状态的换算值 还包括将所述电池的所述实际荷电状态与预定最小荷电状态和预定最大荷电状态进行比较。方案15、如方案14所述的方法，其特征在于，还包括当所述电池的所述实际荷电状态小于或等于所述电池的所述预定最小荷电状态 时，将所述电池的所述荷电状态的所述换算值设定为1 ；当所述电池的所述实际荷电状态大于或等于所述电池的所述预定最大荷电状态 时，将所述电池的所述荷电状态的所述换算值设定为0 ；和当所述电池的所述实际荷电状态小于所述电池的所述预定最大荷电状态且大于 所述电池的所述预定最小荷电状态时，将所述电池的所述荷电状态的所述换算值设定为0 和1之间的比值。方案16、如方案11所述的方法，其特征在于，确定所述电池温度的所述换算值还 包括将所述实际电池温度与预定最低温度和预定最高温度进行比较。方案17、如方案16所述的方法，其特征在于，还包括当所述实际电池温度低于或等于所述预定最低电池温度时，将所述电池温度的所 述换算值设定为1 ；当所述实际电池温度高于或等于所述预定最高电池温度时，将所述电池温度的所 述换算值设定为0 ；和当所述电池温度低于所述预定最高电池温度且高于所述预定最低电池温度时，将 所述电池温度的所述换算值设定为0和1之间的比值。结合附图，根据下面对执行本发明的最佳模式的详细说明，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得明显。
图1为具有电控无级变速器和再生控制系统的车辆的示意图；和图2为通过图1的再生控制系统确定实际再生值的方法的示意图。
具体实施例参见附图，其中相似的附图标记在全部若干视图中表示相同或相似的部件，图1 示意性地描绘出包括发动机12和电控无级变速器14的车辆10。电子控制单元(ECU) 16连 接到发动机12和变速器14，用于控制发动机12和变速器14的工作。变速器14包括至少一个电动机/发电机18和电池20。再生控制系统22包括变 速器14、E⑶16、电池20，并且还可包括车辆10的向电池20提供充电功率的其它部件(未 示出)。为了防止电池20的过充电，再生控制系统22计算在给定的一组车辆10工作条件 下所期望的实际再生(Ract)量。电池20的实际再生(Ract)量依赖于多个因素，包括但不限 于，电池20的实际温度、电池20的当前荷电状态(SOC)以及电池20的最大充电功率(Pmax)。 作为再生控制系统22的一部分，ECU 16可执行为确定电池20的实际再生(Ract)量所需求 的必要计算，并且从不同的车辆10部件收集必要的数据。参见图1和图2，进一步详细讨论再生控制系统22。在步骤24，在车辆10的工 作期间，向再生控制系统22发送请求以确定电池再生的量。用来确定电池20的实际再生 (Ract)量的请求包括所请求的再生(Rkeq)值。所请求的再生(Rkeq)基于传送到电池20的可 用功率的量。所请求的再生(Rkeq)值与从各种车辆10部件和功能为电池20所提供的功率 有关，而与电池20的当前条件无关。在步骤26，再生控制系统22从各种车辆10部件收集数据，包括确定电池20的荷 电状态(SOC)的换算值。电池20的实际荷电状态(SOCact)是实际电池20的电荷占总的电 池20电荷容量的百分比。荷电状态(SOC)的换算值是在0和1之间的值，其与电池20在 当时所包含的实际荷电状态(SOCact)成比例。电池20的荷电状态(SOC)具有理想工作范围，其由车辆10对电池20的各种需求 最低限度地提供足够的电荷，同时防止电池20过充电。然而，电池可能会工作在“理想”工 作范围之外。因此，电池20具有可接受工作范围，在该可接受工作范围内，需要电池20的 一些再生或者不需要电池20的再生。因此，将预定最小荷电状态(S1)设定为与总的电池 20电荷容量相比的最低可接受的电池电荷百分比，在该状态下，电荷仍然应该以完全的再 生速度被增加到电池20。在预定最小荷电状态以下，以完全的可用再生功率向电池20充电 是可接受的和所期望的。另外，将预定最大荷电状态(S2)设定为与总的电池20电荷容量 相比的最高期望的电池电荷百分比。例如，电池20的理想荷电状态(SOC)是50%-70%的 范围。用于再生能力控制的期望最小荷电状态(S1)被设定为70%，而期望的最大荷电状态 (S2)被设定为75%。当电池20处于70%时，电池处于向电池20增加电荷的可接受范围的 最小值处。当电池已经达到75%的实际荷电状态(SOCact)时，电池处于可接受范围的外限， 不希望对电池20充电。可接受荷电状态(SOC)也可被设定为其它范围。本领域技术人员 应该知道根据具体车辆10和电池20的组合的可接受荷电状态(SOC)的合适范围。
下面是用于设定荷电状态(SOC)的换算值的示例。测量出电池20的实际荷电状 态(SOCact)。如果实际荷电状态(SOCact)小于或等于预定最小荷电状态(S1),那么荷电状态 (SOC)的换算值被设定为等于1。这表示为公式S0CACT SS1，则换算值SOC= 1。如果实 际荷电状态(SOCact)大于或等于预定最大荷电状态(S2)，则荷电状态(SOC)的换算值被设 定为等于0。这表示为公式S0CACT彡S2，则SOC = 0。最后，如果电池20的实际荷电状态 (SOCact)在预定最小荷电状态(S1)与预定最大荷电状态(S2)之间，则荷电状态(SOC)的换 算值通过使用下面的公式被设定成比值=S1 < SOCact < S2，则SOC = (S2-SOCactV(S2-S1)。在步骤26，再生控制系统22还为电池20的温度(Tbatt)确定换算值。测量出电池 20的实际温度(Tact)。电池20的温度(Tbatt)的换算值是0和1之间的值，其与电池20在 当时的实际温度(Tact)成比例。电池20的温度(Tbatt)具有理想工作范围，其提供使电池20具有最优性能的最低 温度，以及提供防止电池20过热的最高温度。然而，电池可能工作在“理想”温度范围之外。 因此，电池20具有可接受工作范围，在该可接受工作范围内，需要电池20的一些再生或者 不需要再生。因此，预定最低电池20温度(T1)被设定为用于向电池20引导再生功率的可 接受工作范围的最小值。另外，设定预定最高电池20温度(T2)。例如，理想的电池20温度 (Tbatt)的范围为20-40摄氏度。期望的最低电池温度(T1)被设定为40摄氏度，期望的最高 电池温度(T2)被设定为45摄氏度。当电池20处于40摄氏度时，电池20处于用于向电池 20增加任何电荷的可接受范围的最小值处。当电池已经达到45摄氏度时，电池20处于可 接受范围的外限，并且不期望对电池20充电。可接受电池温度(Tbatt)也可被设定为其它范 围。本领域技术人员应该知道根据具体车辆10和电池20的组合的电池20温度的合适范 围。下面是设定电池20的温度(Tbatt)的换算值的示例。测量出电池20的实际温度 (Tact)。如果实际温度(Tact)低于或等于预定最低温度(T1),那么电池20的温度(Tbatt)的 换算值被设定为等于1。这表示为公式TACT彡T1，则Tbatt = 1。如果实际温度(Tact)高于 或等于预定最大温度(T2),则电池20的温度(Tbatt)的换算值被设定为等于0。这表示为 公式TACT彡T2,则Tbatt = 0。最后，如果电池20的实际温度(Tact)在T1与T2值之间，则电 池20的温度(Tbatt)的换算值通过使用下面的公式被设定成比值=T1 < Tact < T2，则Tbatt = (T2-Tact) / (T2-!1) ο在步骤30，再生控制系统22还确定用于向电池20充电的最大充电功率(Pmax)的 换算值。最大充电功率(Pmax)是在对电池20充电时应应用的最大功率量。测量出对电池 20充电可用的实际充电功率(PACT)。最大充电功率(Pmax)的换算值是0和1之间的值，其与 在当时可用来为电池20充电的实际功率(Pact)成比例。电池20的理想最大充电功率(Pmax)是这样的范围，即提供足够的充电功率以对 电池20快速充电，同时防止电池20充电过快以及过热或过充电。当电池20的最大充电功 率(Pmax)能力低时，这会在制动转换和变速器换挡期间导致驱动质量问题。因此，预定最小 充电功率(P1)被设定为与电池20的总的充电功率容量相比的最低限度期望充电功率。在 最小充电功率(P1)以下时将以最大充电功率(Pmax)能力进行充电。另外，预定期望最大充 电功率(P2)被设定为与电池20的总的充电功率容量相比的最大限度期望充电功率。例如， 电池20的理想最大充电功率(Pmax)是5-10千瓦之间的范围。预定最小充电功率(P1)被设定为5千瓦，而预定最大充电功率(P2)被设定为10千瓦。理想最大充电功率(Pmax)也可被 设定为其它范围。本领域技术人员应该知道根据具体车辆10和电池20的组合的电池20 的理想最大充电功率(Pmax)的合适范围。下面是设定最大充电功率(Pmax)的换算值的示例。测量出可用的实际充电功率 (Pact)。实际充电功率(Pact)是负值。因此，如果实际充电功率(Pact)的绝对值小于或等于 预定最小充电功率(P1),那么最大充电功率(Pmax)的换算值被设定为等于1。这表示为公 式PACT ^ P1，则Pmax = 1。如果实际充电功率(Pact)的绝对值大于或等于预定最大充电功率 (P2)，则最大充电功率(Pact)的换算值被设定为等于0。这表示为公式PACT彡P2,则Pmax = 0。最后，如果电池20的实际充电功率(Pact)在预定最小充电功率(P1)与预定最大充电功 率(P2)之间，则最大充电功率(Pmax)的换算值通过使用下面的公式被设定成比值=P1 > Pact > P2，则 Pbatt = (P2-PaCt)Z(P2-P1)0一旦再生控制系统22在步骤26确定了荷电状态(SOC)的换算值、在步骤28确定 了电池温度(Tbatt)的换算值以及在步骤30确定了最大充电功率(Pmax)的换算值，则系统22 在步骤32将电池20的实际温度(Tact)与电池20的工作温度(T3)进行比较。电池20的 工作温度(T3)是电池20的最低工作温度。电池20的工作温度(T3)低于由最低工作温度 (T1)和最高工作温度(T2)设定的电池20的可接受性能范围。如果电池20的实际温度(Tact)低于或等于电池20的工作温度(T3)，则在步骤34， 电池20的荷电状态(SOC)的换算值和温度(Tbatt)的换算值与原始所请求的再生值(Rkeq) 相乘，以确定实际再生(Ract)量。在步骤36，系统22将实际再生量(Ract)发送给E⑶16，用 于使电池20再生。当电池20的实际温度(Tact)低于或等于电池20的工作温度(T3)时，电 池20的再生帮助将电池温度增加到电池20的优化温度(T3)。然而，如果实际温度(Tact)高于电池20的工作温度(T3)时，则不期望增加电池20 的温度。电池20的再生将由于荷电状态(SOC)小的换算值、电池温度(Tbatt)小的换算值和 最大充电功率(Pmax)小的换算值而减小。这帮助将电池20保持在可接受工作范围内。在 此情况下，在步骤38，荷电状态(SOC)的换算值、电池温度(Tbatt)的换算值和最大充电功率 (Pmax)的换算值与原始所请求的再生值(Rkeq)相乘，以确定实际再生(RAeT)量。在步骤36， 系统22将实际再生量(Ract)发送给E⑶16，用于对电池20再充电。通过基于荷电状态(SOC)、电池温度(Tbatt)和最大充电功率(Pmax)来设定实际再 生值(Ract)，电池20的再生可被控制为将荷电状态(SOC)和电池温度(Tbatt)保持在可接受 工作范围内，同时仍然具有可用再生功率的优点。尽管上述实施例包括电控无级变速器，但这里教导的再生能力控制方法可用于需 要电池再生的任何混合动力车辆中，而不被限制于具有电控无级变速器的车辆。尽管已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明涉及领域的技术人 员将认识到在所附权利要求的范围内的用于实践本发明的各种变形设计和实施例。
权利要求
一种用于控制具有电控无级变速器的车辆的电池再生的方法，所述方法包括确定所述电池的荷电状态的换算值，其中所述换算值与所述电池的实际荷电状态成比例；确定电池温度的换算值，其中所述换算值与实际电池温度成比例；将所述实际电池温度与预定工作温度进行比较；和当所述实际电池温度低于所述预定工作温度时，基于所述电池的所述荷电状态的换算值和所述电池温度的所述换算值计算实际再生量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述实际再生量还包括乘以所请求的再生值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定所述电池的最大充电功率的换算值，其中所述换算值与所述电池的可用实际充电 功率成比例；和当所述实际电池温度高于或等于所述预定工作温度时，基于所述电池的所述荷电状态 的所述换算值、电池温度的所述换算值和所述电池的最大充电功率的所述换算值计算所述实际再生量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述实际再生量还包括乘以所请求的再生值。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述电池的所述最大充电功率的所述 换算值还包括将所述可用实际充电功率与预定最小充电功率和预定最大充电功率进行比 较。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括当所述实际充电功率小于或等于所述预定最小充电功率时，将所述最大充电功率的所 述换算值设定为1 ；当所述实际充电功率大于或等于所述预定最大充电功率时，将所述最大充电功率的所 述换算值设定为0 ；和当所述实际充电功率小于所述预定最大充电功率且大于所述预定最小充电功率时，将 所述最大充电功率的所述换算值设定为0和1之间的比值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述电池的荷电状态的换算值还包括 将所述电池的所述实际荷电状态与预定最小荷电状态和预定最大荷电状态进行比较。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括当所述电池的所述实际荷电状态小于或等于所述电池的所述预定最小荷电状态时，将 所述电池的所述荷电状态的所述换算值设定为1 ；当所述电池的所述实际荷电状态大于或等于所述电池的所述预定最大荷电状态时，将 所述电池的所述荷电状态的所述换算值设定为0 ；和当所述电池的所述实际荷电状态小于所述电池的所述预定最大荷电状态且大于所述 电池的所述预定最小荷电状态时，将所述电池的所述荷电状态的所述换算值设定为0和1 之间的比值。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述电池温度的所述换算值还包括将 所述实际电池温度与预定最低温度和预定最高温度进行比较。
10. 一种用于控制电池再生的方法，所述方法包括提供所请求的再生量；确定所述电池的荷电状态的换算值；确定所述电池温度的换算值；确定所述电池的最大充电功率的换算值；将实际电池温度与预定工作温度进行比较；当所述实际电池温度低于所述预定工作温度时，基于所述电池的所述荷电状态的换算 值、所述电池温度的所述换算值和所述所请求的再生量计算实际再生量；和当所述实际电池温度高于或等于所述预定工作温度时，基于所述电池的所述荷电状态 的所述换算值、所述电池温度的所述换算值、所述电池的最大充电功率的所述换算值和所 述所请求的再生量计算所述实际再生量。
全文摘要
本发明涉及电池的再生能力控制方法。具体地，提供了一种用于控制电池的再生的方法，包括确定所述电池的荷电状态的换算值、电池温度的换算值和所述电池的最大充电功率的换算值。随后将实际电池温度与预定工作温度进行比较。当所述实际电池温度低于所述预定工作温度时，基于所述电池的荷电状态的换算值和所述电池温度的换算值计算实际再生量。当所述实际电池温度高于所述预定工作温度时，所述实际再生量基于所述电池的荷电状态的换算值、所述电池温度的换算值和所述电池的最大充电功率的换算值。
文档编号H02J7/00GK101902057SQ20101019429
公开日2010年12月1日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年5月29日
发明者A·M·巴齐, G·塔梅, R·穆努库尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司