[发明专利]混合动力汽车电池加热和充电装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源汽车领域，尤其是一种混合动力汽车电池加热和充电装置及其控制方法。

背景技术

混合动力汽车一般由一个内燃机结合一个或多个电池和电机来形成混合动力驱动系统。内燃机消耗燃料，将燃料的化学能转换成动能和热能，动能用于驱动车辆行驶，热能往往以废气等形式耗散至周围环境。电池负责向电机供电，将电能转化为动能驱动车辆行驶。电池的性能会受到温度的影响，当电池的周围环境温度或者电池温度低于预定温度值，如-8℃，电池的性能会显著下降，从而影响混动动力系统的性能，如：能量回收、起/停功能。当车辆处于纯电动状态时，蓄电池温度以及电荷状态的降低还会对整车动力性造成影响。为了提升电池性能，一些插电式混合动力系统可以让车辆接入外接充电装置充电，同时利用电阻型加热器加热电池，然而在许多地方如车站、机场或者商业停车场，往往没有外接充电装置，而且目前绝大部分的混合动力系统不具备外界充电功能。此外，还有一些驾驶员会通过让发动机怠速空转来让车辆其他部件升温，但对于电池尤其是锂电池而言，其温度往往不会随着发动机的运行而增加。因此如果能够利用车辆本身的热能来确保电池温度和电荷状态始终处于理想状态，将对混合动力汽车整车性能的提高具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种混合动力汽车电池加热和充电装置及其控制方法，利用车辆排放出的废气中的热能给电池加热和/或者充电，使电池温度和电荷状态一直处于理想状态，保证电池的高性能，提升混合动力汽车整车性能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

混合动力汽车电池加热和充电装置，包括废气热量回收装置、热能传递回路、第一热交换器、第二热交换器、热电装置、电池盖板、温度传感器、电荷状态指示器、控制器，所述废气热量回收装置包括设置在废气管上并与排气管相通的分支气管、设置在分支气管上的废气热交换器、设置废气管与分支气管之间的第一分流阀，所述热能传递回路包括与废气交换器的出口相连的第一管路、与废气交换器的进口相连的第二管路，所述第一管路分别与第一热交换器、第二热交换器的入口相连，所述第二管路分别与第一热交换器、第二热交换器的出口相连，所述第一管路上设置有循环泵和第二分流阀，第二分流阀设置在第一管路的分支处；所述第一热交换器通过传热管与电池盖板连接，所述电池盖板包裹在电池外部，所述第二热交换器通过导热材料与热电装置连接，热电装置通过导线与电池连接；温度传感器、电荷状态指示器安装在电池上、并分别与控制器连接，所述控制器还与第一分流阀、第二分流阀连接。

优选地，所述电池盖板由导热材料制成。

混合动力汽车电池加热和充电装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）温度传感器和电荷状态指示器实时监测电池的温度和电荷状态，并将电池的实时温度和电荷状态信号传输到控制器；

（2）控制器根据电池的实时温度、电荷状态信号分别与电池的最高温度预设值、电荷状态预设值进行比较，当电池的实时温度低于最高温度预定值或者电荷状态低于电荷状态预定值时，控制器控制第一分流阀将废气分流至分支气管，废气热交换器将废气中的热量转移至传热流体中；否则，控制器控制第一分流阀将废气直接导入排气管排至车外；

（3）控制器进一步判断电池的实时温度是否低于电池的最低温度预定值，若是，控制器控制第二分流阀仅导通第一管路与第一热交换器；若不是，则控制器进一步判断电池的实时温度是否介于电池的最低温度预定值与最高温度预定值之间，若不是，控制器控制第二分流阀仅导通第一管路与第二热交换器；若是，则控制器进一步判断电池的实时电池电荷状态是否大于电荷状态预设值，若是，控制器控制第二分流阀仅导通第一管路与第一热交换器；若不是，控制器控制第二分流阀同时导通第一管路与第一热交换器、第二热交换器。

本发明在车辆排气系统上增设废气热量回收装置，将废气中的热能通过热能传递回路转移至第一热交换器和第二热交换器，第一热交换器可以利用热能给电池加热，第二热交换器可以和热电装置配合利用热能给电池充电，从而实现利用车辆排放出的废气中的热能给电池加热和/或充电。

通过安装在电池上的温度传感器和电荷状态指示器实时监测电池的温度和电荷状态，控制器根据电池的温度和电荷状态、以及根据电池的具体参数确定的最低温度预定值、最高温度预定值和电荷状态预定值，通过对第一分流阀和第二分流阀的控制，来控制所述混合动力汽车电池加热和充电装置的运行，确定是否给电池加热或者充电。