CN113782871A - 混动车型电池加热控制方法及*** - Google Patents

混动车型电池加热控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混动车型电池加热控制方法及***，所述方法包括：判断高压电池的温度是否低于预设温度阈值；若是，则启动发动机，进入电池加热状态；在进入电池加热状态后，判断高压电池的电荷容量是否高于预设电荷容量阈值；若是，则关闭发动机，保持PTC水加热器处于工作状态，通过高压电池向PTC水加热器放电；若否，则启动发动机，在满足PTC水加热器工作的同时，通过发电机为高压电池充电；若高压电池的温度高于或等于预设温度阈值，则关闭PTC水加热器，退出电池加热状态。本发明提供的混动车型电池加热控制方法，在利用PTC水加热器作为电池外部加热源对电芯进行传导加热的同时，利用电芯内阻充放电进行自加热。

Description

混动车型电池加热控制方法及***
技术领域
本发明涉及电动混合汽车的动力电池技术领域，尤其涉及一种混动车型电池加热控制方法及***。
背景技术
随着混动车型作为介于传统燃油车型和纯电动车型的中间产品，既能提供较大的续航里程，不存在纯电动车型的续航焦虑问题，又能实现较大的节能性能，是未来一段时间内的发展方向。混动车型的高压电池电量较小，通过大放电倍率提供车型驱动电机所需的功率，而电池的放电功率对温度比较敏感，在低温下电池放电功率急剧下降，在-30℃时放电功率会下降到最大可放电功率的10％以下。混动车型在串联模式下，发动机工作带动发电机发电，再带动电机工作，当电池的可放电功率严重下降后，在电池温度恢复到适宜温度前会限制驱动电机的功率，将影响车型性能。中国冬季的南北温差大，要开发可适用于全国的车型，需要增加高压电池加热回路，以期望在较短的时间内将电池加热到合适温度。
因此，亟需一种混动车型电池加热控制方法及***。
发明内容
本发明的目的是提供一种混动车型电池加热控制方法及***，以解决上述现有技术中的问题，能够在利用PTC水加热器作为电池外部加热源对电芯进行传导加热的同时，利用电芯内阻充放电进行自加热。
本发明提供了一种混动车型电池加热控制方法，包括：
判断高压电池的温度是否低于预设温度阈值；
若高压电池的温度低于预设温度阈值，则启动发动机，进入电池加热状态；
在进入电池加热状态后，判断高压电池的电荷容量是否高于预设电荷容量阈值；
若高压电池的电荷容量高于预设电荷容量阈值，则关闭发动机，保持PTC水加热器处于工作状态，通过高压电池向PTC水加热器放电；
若高压电池的电荷容量低于或等于预设电荷容量阈值，则启动发动机，在满足PTC水加热器工作的同时，通过发电机为高压电池充电；
若高压电池的温度高于或等于预设温度阈值，则关闭PTC水加热器，退出电池加热状态。
如上所述的混动车型电池加热控制方法，其中，优选的是，所述判断高压电池的温度是否低于预设温度阈值，具体包括：
通过电池管理单元采集高压电池的温度，得到电池温度信息；
所述电池管理单元向混动控制器反馈所述电池温度信息；
所述混动控制器根据所述电池管理单元反馈的所述电池温度信息，判断高压电池的温度是否低于预设温度阈值。
如上所述的混动车型电池加热控制方法，其中，优选的是，所述若高压电池的温度低于预设温度阈值，则启动发动机，进入电池加热状态，具体包括：
在高压电池的温度低于预设温度阈值时，通过混动控制器控制发动机启动，进入电池加热状态。
如上所述的混动车型电池加热控制方法，其中，优选的是，所述在进入电池加热状态后，判断高压电池的电荷容量是否高于预设电荷容量阈值，具体包括：
通过电池管理单元采集高压电池的电荷容量，得到电池电量信息；
所述电池管理单元向混动控制器反馈所述电池电量信息；
所述混动控制器根据所述电池管理单元反馈的所述电池电量信息，判断高压电池的电荷容量是否高于预设电荷容量阈值。
如上所述的混动车型电池加热控制方法，其中，优选的是，所述若高压电池的电荷容量高于预设电荷容量阈值，则关闭发动机，保持PTC水加热器处于工作状态，通过高压电池向PTC水加热器放电，具体包括：
在高压电池的电荷容量高于预设电荷容量阈值时，通过混动控制器控制发动机停机，此时PTC水加热器继续供能，向高压电池提供热能；同时，由高压电池向PTC水加热器提供所需电能，高压电池放电，高压电池的放电电流在内阻作用下发热。
如上所述的混动车型电池加热控制方法，其中，优选的是，所述若高压电池的电荷容量低于或等于预设电荷容量阈值，则启动发动机，在满足PTC水加热器工作的同时，通过发电机为高压电池充电，具体包括：
在高压电池的电荷容量低于或等于预设电荷容量阈值时，通过混动控制器启动发动机；
通过发动机带动发电机发电，以使发电机向PTC水加热器提供电能，以使PTC水加热器向高压电池提供热能；同时，通过发电机为高压电池充电，并且在充电过程中，高压电池的充电电流在内阻的作用下发热。
如上所述的混动车型电池加热控制方法，其中，优选的是，所述若高压电池的温度高于或等于预设温度阈值，则关闭PTC水加热器，退出电池加热状态，具体包括：
在高压电池的温度高于或等于预设温度阈值时，通过混动控制器关闭PTC水加热器，以使PTC水加热器停止向高压电池提供热能，退出电池加热状态。
本发明还提供一种采用上述方法的混动车型电池加热控制***，包括：
混动控制器、发动机、发电机、高压电池和PTC水加热器，所述混动控制器与所述发动机、所述发电机、所述高压电池和所述PTC水加热器连接，所述发动机与所述发电机连接，所述发电机与所述高压电池和所述PTC水加热器连接，其中：
所述混动控制器用于控制所述发动机、和/或所述发电机、和/或所述高压电池和/或所述PTC水加热器的工作状态；
所述发动机用于驱动所述发电机发电，以产生电能；
所述发电机用于向所述PTC水加热器提供电能，并为所述高压电池充电；
所述PTC水加热器用于向所述高压电池提供热能；
所述高压电池用于向所述PTC水加热器提供工作所需电能，并在放电过程中，在内阻作用下发热，向所述高压电池提供热能。
如上所述的混动车型电池加热控制***，其中，优选的是，所述混动车型电池加热控制***还包括电池管理单元，设置在所述高压电池中，用于采集所述高压电池的温度和/或电荷容量。
如上所述的混动车型电池加热控制***，其中，优选的是，所述混动车型电池加热控制***还包括高压配电盒，与所述混动控制器、所述高压电池和所述PTC水加热器连接，用于在所述高压电池和所述PTC水加热器之间实现高压电的分配。
本发明的混动车型电池加热控制方法及***，在利用PTC水加热器作为电池外部加热源对电芯进行传导加热的同时，利用电芯内阻充放电进行自加热；在发动机启动阶段，整车的高压负载除了PTC水加热器，还增加了高压电池的充电负载，使得发电机和发动机的输出功率增加，进而提升了从燃油到电能的转换效率；在发动机停机阶段不消耗燃油，与发动机一直工作在低负载状态相比，提升了燃油经济性。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明提供的混动车型电池加热控制方法的实施例的流程图；
图2为本发明提供的混动车型电池加热控制***的实施例的结构框图。
附图标记说明：
1-混动控制器 2-发动机 3-发电机
4-高压电池 5-PTC水加热器 6-电池管理单元
7-高压配电盒 8-电池冷却换热器 9-循环水泵
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、***和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、***和设备应当被视为说明书的一部分。
目前发动机启动，发电机持续处于发电状态，提供电能给PTC水加热器，以对电池进行加热。采用PTC水加热器加热时，发动机启动带动发电机发电，PTC水加热器加热电池循环水，利用循环水的热传递来加热电池。在加热过程中，发电机持续处于发电状态，当电池电量充满后，车辆的高压电气负载只有PTC水加热器，整车的高压负载功率低，发电机的输出功率小，发电效率下降，同时发动机负荷低燃油消耗高，从燃油到电能的转换效率低。电池的加热方式只依靠循环水的热传递，较热速率慢，加热时间长。
如图1所示，本实施例提供的混动车型电池加热控制方法在实际执行过程中，具体包括：
步骤S1、判断高压电池的温度是否低于预设温度阈值。
在本发明的混动车型电池加热控制方法的一种实施方式中，所述步骤S1具体可以包括：
步骤S11、通过电池管理单元采集高压电池的温度，得到电池温度信息。
步骤S12、所述电池管理单元向混动控制器反馈所述电池温度信息。
步骤S13、所述混动控制器根据所述电池管理单元反馈的所述电池温度信息，判断高压电池的温度是否低于预设温度阈值。
步骤S2、若高压电池的温度低于预设温度阈值，则启动发动机，进入电池加热状态。
具体地，在高压电池的温度低于预设温度阈值时，通过混动控制器控制发动机启动，进入电池加热状态。
步骤S3、在进入电池加热状态后，判断高压电池的电荷容量(State Of Charge，SOC)是否高于预设电荷容量阈值。
在本发明的混动车型电池加热控制方法的一种实施方式中，所述步骤S3具体可以包括：
步骤S31、通过电池管理单元采集高压电池的电荷容量，得到电池电量信息。
步骤S32、所述电池管理单元向混动控制器反馈所述电池电量信息。
步骤S33、所述混动控制器根据所述电池管理单元反馈的所述电池电量信息，判断高压电池的电荷容量是否高于预设电荷容量阈值。
步骤S4、若高压电池的电荷容量高于预设电荷容量阈值，则关闭发动机，保持PTC水加热器处于工作状态，通过高压电池向PTC水加热器放电。
具体地，在高压电池的电荷容量高于预设电荷容量阈值时，通过混动控制器控制发动机停机，此时PTC水加热器继续供能，向高压电池提供热能；同时，由高压电池向PTC水加热器提供所需电能，高压电池放电，高压电池的放电电流在内阻作用下发热。
步骤S5、若高压电池的电荷容量低于或等于预设电荷容量阈值，则启动发动机，在满足PTC水加热器工作的同时，通过发电机为高压电池充电。
在本发明的混动车型电池加热控制方法的一种实施方式中，所述步骤S5具体可以包括：
步骤S51、在高压电池的电荷容量低于或等于预设电荷容量阈值时，通过混动控制器启动发动机。
步骤S52、通过发动机带动发电机发电，以使发电机向PTC水加热器提供电能，以使PTC水加热器向高压电池提供热能；同时，通过发电机为高压电池充电，并且在充电过程中，高压电池的充电电流在内阻的作用下发热。
在具体实现中，发动机根据电池管理单元反馈的电池可接受充电功率和PTC水加热器的功率，控制发电机的输出功率，以满足PTC水加热器工作的同时，满足为高压电池充电的需求。
由此可见，在高压电池的电荷容量高于预设电荷容量阈值时，执行步骤S4，在高压电池的电荷容量低于或等于预设电荷容量阈值时，执行步骤S5，如此反复，根据高压电池的电荷容量动态调整发动机、PTC水加热器和高压电池的工作状态，在此过程中既通过利用电池外部的加热源PTC水加热器对电芯进行传导加热的同时，同时，利用电芯内阻充放电进行自加热，高压电池处于充放电循环状态，有电流通过，可以利用内阻发热原理进行加热，而PTC水加热器也处于工作状态，通过热传导给电池加热，通过电池内外两个热源可以实现更换的加热。
步骤S6、若高压电池的温度高于或等于预设温度阈值，则关闭PTC水加热器，退出电池加热状态。
具体地，在高压电池的温度高于或等于预设温度阈值时，通过混动控制器关闭PTC水加热器，以使PTC水加热器停止向高压电池提供热能，退出电池加热状态。
本发明实施例提供的混动车型电池加热控制方法，在利用PTC水加热器作为电池外部加热源对电芯进行传导加热的同时，利用电芯内阻充放电进行自加热；在发动机启动阶段，整车的高压负载除了PTC水加热器，还增加了高压电池的充电负载，使得发电机和发动机的输出功率增加，进而提升了从燃油到电能的转换效率；在发动机停机阶段不消耗燃油，与发动机一直工作在低负载状态相比，提升了燃油经济性。
如图2所示，本实施例提供的混动车型电池加热控制***包括：混动控制器(Hybrid Control Unit，HCU)1、发动机2、发电机3、高压电池4和PTC水加热器5，所述混动控制器1与所述发动机2、所述发电机3、所述高压电池4和所述PTC水加热器5连接，所述发动机2与所述发电机3连接，所述发电机3与所述高压电池4和所述PTC水加热器5连接，其中：
所述混动控制器1用于控制所述发动机2、和/或所述发电机3、和/或所述高压电池4和/或所述PTC水加热器5的工作状态；
所述发动机2用于驱动所述发电机3发电，以产生电能；
所述发电机3用于向所述PTC水加热器5提供电能，并为所述高压电池4充电；
所述PTC水加热器5用于向所述高压电池4提供热能；
所述高压电池4用于向所述PTC水加热器5提供工作所需电能，并在放电过程中，在内阻作用下发热，向所述高压电池4提供热能。
其中，发动机2和发电机3之间以机械传递方式连接，例如可以通过齿轮箱连接。
进一步地，所述混动车型电池加热控制***还包括电池管理单元(Batterymanagement system，BMS)6，设置在所述高压电池4中，用于采集所述高压电池4的温度和/或电荷容量。
所述混动车型电池加热控制***还包括高压配电盒7，与所述混动控制器1、所述高压电池4和所述PTC水加热器5连接，用于在所述高压电池4和所述PTC水加热器5之间实现高压电的分配。具体地，高压配电盒7和发电机3之间，高压配电盒7和高压电池4之间，以及高压配电盒7和PTC水加热器5之间通过高压电路连接。
更进一步地，所述混动车型电池加热控制***还包括电池冷却换热器8，设置在所述高压电池4和所述PTC水加热器5之间，用于在所述高压电池4和所述PTC水加热器5之间进行换热，以对所述高压电池4进行冷却。
所述混动车型电池加热控制***还包括循环水泵9，设置在所述高压电池4与所述电池冷却换热器8之间，用于驱动循环水在高压电池4和PTC加热器5之间，以及PTC加热器5和电池冷却换热器8之间通过电池加热水路进行循环。
本发明实施例提供的混动车型电池加热控制***，在利用PTC水加热器作为电池外部加热源对电芯进行传导加热的同时，利用电芯内阻充放电进行自加热；在发动机启动阶段，整车的高压负载除了PTC水加热器，还增加了高压电池的充电负载，使得发电机和发动机的输出功率增加，进而提升了从燃油到电能的转换效率；在发动机停机阶段不消耗燃油，与发动机一直工作在低负载状态相比，提升了燃油经济性。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种混动车型电池加热控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
判断高压电池的温度是否低于预设温度阈值；
若高压电池的温度低于预设温度阈值，则启动发动机，进入电池加热状态；
在进入电池加热状态后，判断高压电池的电荷容量是否高于预设电荷容量阈值；
若高压电池的电荷容量高于预设电荷容量阈值，则关闭发动机，保持PTC水加热器处于工作状态，通过高压电池向PTC水加热器放电；
若高压电池的电荷容量低于或等于预设电荷容量阈值，则启动发动机，在满足PTC水加热器工作的同时，通过发电机为高压电池充电；
若高压电池的温度高于或等于预设温度阈值，则关闭PTC水加热器，退出电池加热状态。
2.根据权利要求1所述的混动车型电池加热控制方法，其特征在于，所述判断高压电池的温度是否低于预设温度阈值，具体包括：
通过电池管理单元采集高压电池的温度，得到电池温度信息；
所述电池管理单元向混动控制器反馈所述电池温度信息；
所述混动控制器根据所述电池管理单元反馈的所述电池温度信息，判断高压电池的温度是否低于预设温度阈值。
3.根据权利要求1所述的混动车型电池加热控制方法，其特征在于，所述若高压电池的温度低于预设温度阈值，则启动发动机，进入电池加热状态，具体包括：
在高压电池的温度低于预设温度阈值时，通过混动控制器控制发动机启动，进入电池加热状态。
4.根据权利要求1所述的混动车型电池加热控制方法，其特征在于，所述在进入电池加热状态后，判断高压电池的电荷容量是否高于预设电荷容量阈值，具体包括：
通过电池管理单元采集高压电池的电荷容量，得到电池电量信息；
所述电池管理单元向混动控制器反馈所述电池电量信息；
所述混动控制器根据所述电池管理单元反馈的所述电池电量信息，判断高压电池的电荷容量是否高于预设电荷容量阈值。
5.根据权利要求1所述的混动车型电池加热控制方法，其特征在于，所述若高压电池的电荷容量高于预设电荷容量阈值，则关闭发动机，保持PTC水加热器处于工作状态，通过高压电池向PTC水加热器放电，具体包括：
在高压电池的电荷容量高于预设电荷容量阈值时，通过混动控制器控制发动机停机，此时PTC水加热器继续供能，向高压电池提供热能；同时，由高压电池向PTC水加热器提供所需电能，高压电池放电，高压电池的放电电流在内阻作用下发热。
6.根据权利要求1所述的混动车型电池加热控制方法，其特征在于，所述若高压电池的电荷容量低于或等于预设电荷容量阈值，则启动发动机，在满足PTC水加热器工作的同时，通过发电机为高压电池充电，具体包括：
在高压电池的电荷容量低于或等于预设电荷容量阈值时，通过混动控制器启动发动机；
通过发动机带动发电机发电，以使发电机向PTC水加热器提供电能，以使PTC水加热器向高压电池提供热能；同时，通过发电机为高压电池充电，并且在充电过程中，高压电池的充电电流在内阻的作用下发热。
7.根据权利要求1所述的混动车型电池加热控制方法，其特征在于，所述若高压电池的温度高于或等于预设温度阈值，则关闭PTC水加热器，退出电池加热状态，具体包括：
在高压电池的温度高于或等于预设温度阈值时，通过混动控制器关闭PTC水加热器，以使PTC水加热器停止向高压电池提供热能，退出电池加热状态。
8.一种采用权利要求1-7中任一项所述方法的混动车型电池加热控制***，其特征在于，包括：混动控制器、发动机、发电机、高压电池和PTC水加热器，所述混动控制器与所述发动机、所述发电机、所述高压电池和所述PTC水加热器连接，所述发动机与所述发电机连接，所述发电机与所述高压电池和所述PTC水加热器连接，其中：
所述混动控制器用于控制所述发动机、和/或所述发电机、和/或所述高压电池和/或所述PTC水加热器的工作状态；
所述发动机用于驱动所述发电机发电，以产生电能；
所述发电机用于向所述PTC水加热器提供电能，并为所述高压电池充电；
所述PTC水加热器用于向所述高压电池提供热能；
所述高压电池用于向所述PTC水加热器提供工作所需电能，并在放电过程中，在内阻作用下发热，向所述高压电池提供热能。
9.根据权利要求8所述的混动车型电池加热控制***，其特征在于，所述混动车型电池加热控制***还包括电池管理单元，设置在所述高压电池中，用于采集所述高压电池的温度和/或电荷容量。
10.根据权利要求8所述的混动车型电池加热控制***，其特征在于，所述混动车型电池加热控制***还包括高压配电盒，与所述混动控制器、所述高压电池和所述PTC水加热器连接，用于在所述高压电池和所述PTC水加热器之间实现高压电的分配。
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