[发明专利]一种混合动力汽车的电池荷电状态SOC的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车上的多能源管理系统，进一步涉及一种电池荷电状态(SOC)的控制方法，是将电池SOC控制在某些特定范围内的控制方法。

背景技术

混合动力汽车本质上是一个多能源系统，如何协调各个能源系统的工作，是混合动力汽车开发上一个关键的问题，直接影响到车辆的性能和燃油经济性。

从电池的角度来说，过度的充电(SOC过高)和过度的放电(SOC过低)都会对电池的寿命造成影响，这是由电池的特性决定的。因此，将电池的SOC控制在一定范围是必要的。但是，这只是最基本的考虑。

就目前而言，电池的容量是非常有限的。如果过多地使用电池的能量，造成车辆行使过程中电池常常处于SOC过低的状态，从而在很多情况下无法提供辅助驱动等功能，就会让用户觉得车辆性能极其不稳定，造成用户的抱怨；如果电池电量使用得过少，行使过程中电池总是处于SOC过高的状态，当刹车等情形下，可以进行能量回收时，却由于过高的SOC造成回收的能量很少，可利用的电池能量也就少，不利于提高燃油经济性。因此，用一种合理的SOC控制方法，对能量的回收(给电池充电)和使用(放电)规划和控制，是非常重要的。

混合动力汽车的SOC控制，实际上是对混合动力汽车的发电和辅助驱动的控制，实现合理的能量回收和利用，避免出现过度的不平衡。这方面的技术目前较少，专利KR20040022745只是提出了在不同条件下所需充电电流的计算方法，本发明相比而言，实现方法不一样，性能更佳。

发明内容

本发明提出一种SOC的控制方法，将发电的不同形式和能量使用的不同形式分开处理，控制在不同的SOC区间进行，以提高整车的燃油经济型和动力性。解决了混合动力汽车上电池SOC的控制问题，将电池SOC稳定在特定工作区域，实现合理的电池能量的回收和使用。

本发明中的发电形式可以分为两种：一种是由发动机驱动电机进行发电，即调整发动机的工作点，输出额外的扭矩进行发电，另外一种是在减速或刹车过程中由车辆的动能驱动电机进行发电，称为再生制动(regenative brake)。其中第一种形式的发电又可以细分为怠速工况下的发电和非怠速工况下的发电；第二中形式的发电可以分为松开油门但是不踩下刹车的情形，和松开油门并且踩下刹车的情形。根据不同的情形，结合当前的SOC数值，计算出合适的发电电流。

本发明中，电机通过电池的电能提供辅助功能，这些辅助功能可以分为几种情形：一种是调整发动机的工作点，让其工作在高效的区域，同时电机输出辅助扭矩为整车提供足够的动力，称之为效率辅助；另外一种是电机输出额外的辅助扭矩，使得电机的输出扭矩加上发动机的输出扭矩，大于发动机在该转速下所能提供的最大扭矩，以提高整车的动力性，称之为性能辅助。性能辅助也还包括车辆起步及换档时的辅助。辅助扭矩的大小也需要根据SOC的数值来进行计算。

本发明中，将SOC分为4个区间，分别为A，B，C和D区。理想的SOC工作区域是A区和B区。C区和D区是为了防止对电池过度地放电或者充电，当SOC处于C区时，需要禁止继续使用电池的电能，应当给电池充电。当SOC处于D区时，为了防止过度的充电，需要禁止继续对电池进行充充电，而只能使用电池的电能。

本发明中，通过合理的控制电机的发电和驱动，使电池的SOC能够被控制在A区和B区内。如果是通过发动机带动电机进行发电，电池SOC允许升高到A区的上限。而通过再生制动进行发电，可以允许电池的SOC升高的B区的上限。当电池的SOC高于C区，只要其它条件满足，都可以进行性能辅助驱动；只有当电池的SOC高于A区的上限时，才能进行效率辅助驱动。

本发明通过将电池的SOC划分成不同的区间，然后在不同的区间里，针对不同的工况，分别控制是否允许发电/驱动，并计算出相应的发电/驱动扭矩。不同SOC区间的划分可以使混合动力汽车各项功能在各自特定的区间内和一定条件下，得到很好的实现。在A区间内允许允许所有的发电/驱动功能，在B区间内则只允许再生制动，和提供为了提高发动机效率的辅助驱动。很好地将电池SOC稳定在预定区域，在车辆形式过程中能够找到更加合理的发电和辅助驱动时机，保证车辆能够比较稳定地提供辅助驱动功能，提高车辆的性能，降低排放。

附图说明

图1——混合动力系统的机械连接示意图

图2——混合动力系统的电气连接示意图

图3——SOC区域的划分

图4——SOC控制方法流程图

图5——电机效率辅助计算流程图