用於混合動力車的電池充電狀態平衡控制方法

2023-06-02 00:30:11

專利名稱：用於混合動力車的電池充電狀態平衡控制方法
技術領域：
本公開涉及一種用於混合動力車的電池充電狀態(SOC)平衡控制方法，其中在確 定SOC策略值時考慮行駛目的地處的外部空氣溫度。
背景技術：
混合動力車採用作為輔助動力源的電動機以及內燃發動機以減少廢氣並提高燃 料效率。通過電池的充電和放電來驅動電動機以提高混合動力系統的效率(負荷調整 (load leveling))。而且，通過減速期間的再生制動來對電池進行充電，其中在其它情況下 由制動系統耗散為摩擦熱的動能通過電動機的發電而被轉變成電能，從而提高燃料效率。多種因素會影響混合動力車的燃料效率和驅動性能。其中一個因素是電池的充電 狀態(SOC)。電池是用於使混合動力車的電動機和DC/DC變換器運轉的能量源，並且電池控 制器監視電池的電壓、電流和溫度並控制電池的總S0C(% )。電池的工作點應該受到控制 使得電池SOC維持在正常範圍中，並且如果電池的SOC處於正常範圍以外，應該控制電池的 SOC使其恢復到正常範圍。在高壓電池的SOC帶控(band control)中，當電池的SOC低於預設值時，發動機 應該工作在高於期望的功率水平的工作點以控制電池的SOC向著充電方向。相反，當電池 的SOC高於預設值時，應該通過增加從電動機釋放的能量的量來控制電池的SOC向著放電 方向。參考圖3和4描述高壓電池的常規SOC帶控方法。如圖4所示，常規SOC帶控方法包括監視當前SOC值的步驟，利用預定遲滯確定 SOC值的取向的步驟，基於當前SOC值確定SOC策略值的步驟，以及基於SOC策略值控制車 輛的工作點的步驟。例如，如圖3所示，SOC策略值被劃分成嚴重低範圍(critical lowrange) 0 (S0C 0 至25)、低範圍1(S0C 25至40)、正常範圍2 (S0C40至70)、高範圍3 (S0C 70至80)和嚴重 高範圍(critical high range) 4 (SOC 80 至 100)。SOC策略值基於從電池控制器(BMS)發送的SOC值來確定，並且確定遲滯使得SOC 策略值不被當前SOC值突然改變。即，預先確定遲滯使得SOC策略值不被當前SOC值突然 改變，並且通過預先確定的遲滯來確定SOC值的取向。然而，當僅基於當前SOC值確定SOC策略值時，如果預期諸如空調的輔助電力負載 會使用相當大的電量的特定目的地處的外部空氣溫度發生突然改變，則難以將SOC策略值 維持在正常範圍2中。本背景技術部分中公開的上述信息只是為了增強對本發明的背景的理解，並且因 此可能包含不構成在該國對本領域普通技術人員而言已知的現有技術的信息。

發明內容
在一個方面中，本發明提供了一種用於混合動力車的電池充電狀態(SOC)平衡控制方法，該方法包括監視當前SOC值；識別行駛目的地處的外部空氣溫度；基於行駛目的 地處的外部空氣溫度來計算SOC補償值；根據計算的SOC補償值來確定SOC策略值；以及基 於所確定的SOC策略值來控制車輛的工作點。優選地，基於預定的遲滯(hysteresis)來確定SOC值的取向。優選地，所確定的SOC策略值具有通過從當前SOC值中減去與在行駛目的地處由 空調消耗的功率的估計量相對應的SOC比較值而獲得的值，使得所確定的SOC策略值落入 低範圍內，從而使電池能夠得到充電。適當地，可以在特定目的地被輸入到導航系統中時，自動地識別目的地處的外部
空氣溫度。應該理解的是，本文中使用的術語「車輛」或「車輛的」或其它類似術語包括一般的 機動車輛(諸如包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內的客車)、 包括各種艇和船在內的水運工具、飛行器等，並且包括混合動力車、電動車、插電式混合電 動車、氫動力車以及其它代用燃料車(例如從除石油以外的資源中取得的燃料)。如本文中 所述，混合動力車是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如既有汽油動力又有電動力的車 輛。在下文中討論本發明的上述及其它特徵。


現在將參考通過附圖示出的本發明的某些示例性實施例來詳細描述本發明的上 述及其它特徵，其中附圖將在下文中僅通過例證的方式給出，並且因此並非對本發明進行 限制，其中圖1是示出根據本發明的示例性實施例的用於混合動力車的電池充電狀態(SOC) 平衡控制方法的控制框圖；圖2是示出根據本發明的示例性實施例的用於混合動力車的電池SOC平衡控制方 法的流程圖；圖3是示出用於混合動力車的常規電池SOC平衡控制方法的控制框圖；並且圖4是示出用於混合動力車的常規電池SOC平衡控制方法的流程圖。應該理解的是，附圖不一定要依比例，而是呈現出說明本發明的基本原理的各種 優選特徵的稍微簡化的表示。本文中公開的本發明的特定設計特徵，包括例如特定尺寸、方 向、位置和形狀，將部分地由期望的特定應用和使用環境來確定。在附圖中，附圖標記在附圖的幾幅圖中始終指代本發明的相同或等效部分。
具體實施例方式現在將在下文中詳細參考本發明的各種實施例，其實例在附圖中示出並在下面描 述。雖然將結合示例性實施例來描述本發明，但應理解的是，本說明並非旨在將本發明限於 那些示例性實施例。相反，本發明旨在不僅涵蓋這些示例性實施例，而且涵蓋可包括在所附 權利要求所限定的本發明的精神和範圍內的各種替代形式、改型、等效形式和其它實施例。為了更好地理解本發明，參考圖3描述在常規SOC平衡控制方法中如何確定SOC 策略值。根據常規SOC平衡控制方法，例如，在當前SOC值是42、當前外部空氣溫度是25°C並且特定行駛目的地處的外部空氣溫度是35°C的狀態下，通過考慮從電池控制器(BMS)發 送的當前SOC值而不考慮特定行駛目的地處的外部空氣溫度來確定SOC策略值。結果，將 SOC策略值42確定為落入正常範圍2 (S0C 40至70)內。即，根據常規方法，在當前SOC策略值是42但是在行駛目的地處或朝向行駛目的 地行駛時用於使空調(即輔助電力負載)運轉的電能的量會增加的狀態下，會確定目前不 需要對電池進行充電。結果，當車輛到達目的地並且在當前SOC值落入正常範圍2 (S0C40至70)內的狀 態下開啟空調時，混合動力車工作在放電工作點，並且由此電池的SOC可能會被降低到正 常範圍以下的點。根據本發明，另一方面，通過除了考慮當前SOC值之外，還考慮特定目的地處的外 部空氣溫度，來確定SOC策略值。下面將參考圖1和2來描述根據本發明的示例性實施例的用於在高壓電池的SOC 平衡控制中確定SOC策略值的方法。首先，電池控制器監視電流SOC值並識別特定目的地處的外部空氣溫度。優選地， 特定目的地處的外部空氣溫度可以由駕駛者直接輸入，或者在駕駛者將目的地輸入到導航 系統中時被自動地識別。根據基於目的地處的外部空氣溫度而計算的最終SOC補償值來確定SOC策略值， 使得通過考慮目的地處的外部空氣溫度而從當前SOC值中減去SOC補償值而獲得的SOC值 落入0至100的範圍內。例如，在當前SOC值是42、當前外部空氣溫度是25°C並且目的地 處的外部空氣溫度被識別為35°C時，執行這樣的策略控制(前饋控制)預期到在車輛到達 目的地時空調的使用會增加，而預先對電池進行充電。即，如果在目的地的溫度下由空調消 耗的功率的估計量(即SOC比較值S0C_Comp)是5，則用於確定SOC策略值的策略確定輸入 值是37 (即處於低範圍1中的值)，其是通過從當前SOC值42中減去SOC比較值S0C_Comp 5而獲得的。在SOC策略值在正常範圍2 (S0C 40至70)以上的情況下，混合動力車工作在放電 工作點。然而，當SOC策略值位於正常範圍以下時，混合動力車工作在充電工作點。因此，由於這樣確定的SOC策略值落入低範圍1 (S0C 25至40)內，所以混合動力 車工作在充電工作點，並且基於所確定的SOC策略值向著充電方向控制電池的S0C，從而對 電池進行充電。結果，可以控制SOC值以使其維持在正常範圍中。根據本發明，由於通過除了考慮當前SOC值之外，還考慮特定目的地處的外部空 氣溫度來確定SOC策略值，所以可以提供高效的SOC平衡控制。即，由於預期輔助電力負載 的增加而確定SOC策略值，所以可以將SOC策略值維持在正常範圍中，從而提供高效的SOC 平衡控制。已經參考本發明的優選實施例對本發明進行了詳細描述。然而，本領域技術人員 應該理解的是，可以在這些實施例中做出變更而不脫離本發明的原理和精神，其中本發明 的範圍在所附權利要求及其等價形式中限定。
權利要求
1.一種用於混合動力車的電池充電狀態(SOC)平衡控制方法，該方法包括 監視當前SOC值；識別行駛目的地處的外部空氣溫度；基於所述行駛目的地處的所述外部空氣溫度來計算SOC補償值； 根據計算的SOC補償值來確定SOC策略值；以及 基於所確定的SOC策略值來控制車輛的工作點。
2.如權利要求1所述的方法，還包括基於預定的遲滯來確定SOC值的取向。
3.如權利要求1所述的方法，其中所確定的SOC策略值具有通過從所述當前SOC值中 減去與在所述行駛目的地處由空調消耗的功率的估計量相對應的SOC比較值而獲得的值， 使得所確定的SOC策略值落入低範圍內，從而使電池能夠得到充電。
4.如權利要求1所述的方法，其中在特定目的地被輸入到導航系統中時，自動地識別 所述目的地處的所述外部空氣溫度。
全文摘要
本發明提供了用於混合動力車的電池充電狀態(SOC)平衡控制方法，其中反映行駛目的地處的外部空氣溫度以執行控制。該方法包括監視當前SOC值；識別行駛目的地處的外部空氣溫度；基於行駛目的地處的外部空氣溫度來計算SOC補償值；根據計算的SOC補償值來確定SOC策略值；以及基於所確定的SOC策略值來控制車輛的工作點。
文檔編號H01M10/44GK102064360SQ201010189699
公開日2011年5月18日 申請日期2010年5月24日 優先權日2009年11月17日
發明者金庭殷 申請人:現代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社