CN101374688A - 混合动力控制设备 - Google Patents

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Abstract

在一种对混合动力车辆的二次电池执行冷却控制的混合动力控制设备中，混合动力控制设备根据对二次电池进行冷却的冷却风扇的空气流量来限制二次电池的充电/放电量，二次电池冷却风扇的工作控制模式被从普通控制模式改变到动力模式，从而改变二次电池的充电/放电量来扩大二次电池的可用范围，冷却风扇的空气流量在所述动力模式中比在所述普通控制模式中更大。因此，在操作者需要改善驱动动力性能更甚于降低车内噪声的时候，二次电池的充电/放电量不受冷却风扇限制，从而实现了更好的驱动动力性能。

Description

混合动力控制设备
技术领域
本发明涉及混合动力控制设备，该设备对安装在混合动力车辆中的二次电池执行冷却控制。
背景技术
混合动力车辆使用从作为车辆推进电源的电动发电机获得的驱动动力，器通常设有在工作中使用的可充电(可充电/可放电)二次电池。这种二次电池中积累的电能被逆变器电路转化成驱动电能，然后被提取以驱动上述电动发电机，而由所产生的电能对二次电池进行充电。由于这样的二次电池具有内阻，所以充电/放电涉及到热量的产生。因此，随着二次电池的充电/放电重复进行，二次电池的温度升高。
另外，这样的二次电池在高温状态下连续使用通常会造成电池的寿命缩短。因此，为了保护二次电池，在二次电池的温度较高时充电/放电电流受到限制。结果，不能获得足够的车辆推动动力，在混合动力车辆的情况下减少了燃料的行程。
考虑到这种问题，混合动力车辆通常设有用于对二次电池进行冷却的冷却风扇。通常，随着二次电池的充电/放电电流增大，二次电池的温度升高也变大。因此，如图7所示，随着二次电池的充电/放电量增大，需要更大的冷却空气流量。
另一方面，在混合动力车辆中，当车辆内部的背景噪声被保持在较低水平时(例如驻车或以低速行驶时)，二次电池的充电/放电量通常也较小，所以只需要较小的空气流量；当车辆内部的背景噪声较大(例如以高速行驶)时，二次电池的充电/放电量也较大。因此，在日本专利早期公开No.2004-48981中，提出了一种控制设备，该设备如图6所示执行下述控制：当低速行驶中车辆内部背景噪声较低时，根据背景噪声水平1的直线来减小冷却空气流量；当高速行驶中车辆内部背景噪声较高时，根据车辆内部背景噪声水平2或3的直线来增大空气流量，从而有效地冷却二次电池而不增大来自冷却风扇的可识别噪声。另外，随着二次电池的温度水平增大，二次电池需要更大的冷却空气流量。因此，在日本专利早期公开No.2004-48981中，还提出了一种技术，其中如图6所示执行控制以随着二次电池的温度水平升高而增大二次电池冷却风扇的空气流量。
但是，根据上述二次电池冷却控制，在需要进行从低速行驶状态加速的迅速变化时，由于已经因为车辆内的噪声而将冷却风扇的空气流量抑制得较低，所以出现了这样的问题：二次电池的充电/放电量受到限制，以防止二次电池温度过度升高，因此不能从电动发电机获得加速所需的输出。特别是在需要“运动型(sporty)”驱动时(例如在山路上等情况)，出现了有时由于对风扇噪声进行抑制的控制而不能实现足够加速性能的问题。另一方面，有时候操作者希望改善驱动的动力性能更甚于降低车内噪声。
考虑到这种情况，本发明有利地提供了一种控制设备，在操作者认为改善驱动动力性能比降低车内噪声更重要时，该设备不需由冷却风扇限制二次电池的充电/放电量即可实现更好的驱动动力性能。
发明内容
根据本发明，提供了一种对混合动力车辆的二次电池执行冷却控制的混合动力控制设备，所述混合动力控制设备根据对所述二次电池进行冷却的冷却风扇的空气流量来限制所述二次电池的充电/放电量，其中，所述二次电池冷却风扇的工作控制模式被从普通控制模式改变到动力模式，从而改变所述二次电池的充电/放电量的限制值以使所述二次电池的可用范围扩大，所述冷却风扇的空气流量在所述动力模式中比在所述普通控制模式中更大。这里，可以根据所述二次电池的温度水平以及对所述二次电池进行冷却的冷却风扇的空气流量来对所述二次电池的充电/放电量进行限制，或者也可以在油门开度超过预定值时改变到所述动力模式。
因此，在操作者需要提高驱动动力性能更甚于降低车内噪声的时候，二次电池的充电/放电量不受冷却风扇的限制，从而改善了驱动动力性能。
附图说明
图1是根据本发明一种实施例的控制设备的控制示意图；
图2的流程图图示了根据本发明实施例的控制设备的操作；
图3是根据本发明实施例的冷却风扇工作模式示意图，图示了在普通模式和动力模式下二次电池温度水平与冷却风扇工作水平之间的关系；
图4是根据本发明实施例的冷却风扇空气流量限制曲线数据对车辆速度的示意图，图示了各种冷却风扇工作模式下车辆速度与冷却风扇指令空气流量之间的关系；
图5是根据本发明实施例的二次电池充电/放电限制曲线数据对于冷却风扇工作状态的示意图，图示了冷却风扇空气流量与二次电池充电/放电限制值之间的关系；
图6的示意图图示了根据传统技术在各个背景噪声水平下二次电池温度水平与冷却风扇工作水平之间的关系；
图7的示意图图示了二次电池的充电/放电量与风扇噪声水平及电池冷却性能(冷却风扇空气流量)之间的关系。
具体实施方式
图1的示意图图示了根据本发明的混合动力设备15的构造。如图1所示，二次电池16安装在车辆10中的后车座12的下方背面。二次电池16由预定数目的电池模块20组成，这些电池模块串联以实现200V至300V的高压输出，每个电池模块由多个(例如六个)单独的单元(例如具有1.2V输出电压的电池单元)组成，这些单元被连接并一体结合以获得所需的电气能力(电压值)。这些电池单元20之间形成有用于冷却的各个空气通道。二次电池16的冷却空气从设在后车座12侧面的进气口18流向进气导管22并被引入冷却风扇26，由冷却风扇26施压并随后被压入二次电池16中。被压入二次电池16中的冷却空气流经电池模块20之间的间隙以使电池模块20冷却，然后经过排气导管24被排放到车辆10外部。二次电池16设有用于对二次电池温度进行测量的二次电池温度传感器28，车辆10设有对车辆速度进行测量的车辆速度传感器30。也可以用车辆10的速度计的输出来代替车辆速度传感器。车辆中布置有用于对电动发电机进行驱动的逆变器电路33。此外，车辆中还安装有动力模式(power mode)选择开关32，操作者用动力模式选择开关来提供是否选择动力模式的指令。
混合动力控制设备15包括：控制单元40，其执行信号处理和计算；储存单元50，其储存控制数据(例如控制曲线)；接口单元34，其用于提供对各个硬件单元的接口；数据总线60，其连接各个单元。
接口单元34包括：动力模式开关接口35，其将从动力模式选择开关32的输入转换成对控制单元40的输入信号；二次电池温度传感器接口36，其将从二次电池温度传感器28的输入转换成对控制单元40的输入信号；车辆速度传感器接口37，其将从车辆速度传感器30的输入信号转换成对控制单元40的输入信号；冷却风扇驱动接口38，其将来自控制单元40的用于控制风扇26的驱动指令信号转换成向冷却风扇26输出的驱动指令；逆变器控制电路39，其根据来自控制单元40的指令信号输出对逆变器电路33进行控制的信号。
储存单元50储存了：冷却风扇工作模式数据51，该数据表示图3的二次电池温度水平和冷却风扇工作控制水平；车辆速度对冷却风扇工作控制模式数据52，该数据是图4所示的车辆速度对冷却风扇空气流量的控制曲线数据；冷却风扇工作状态对二次电池充电/放电限制数据53，该数据是图5所示的冷却风扇空气流量与二次电池充电/放电限制曲线的数据。
控制单元40包括：动力模式信号获取装置41，用于获取来自动力模式选择开关32的信号；冷却风扇工作模式数据获取装置42，用于获取来自冷却风扇工作模式数据51的数据；二次电池温度获取装置43，用于获取来自二次电池温度传感器28的信号；车辆速度对冷却风扇工作控制模式获取装置44，用于由车辆速度对冷却风扇工作控制模式数据52获取数据；车辆速度获取装置45，用于获取车辆速度；冷却风扇工作指令工作状态获取装置46，用于由所获取的车辆速度获取冷却风扇26的指令工作状态；冷却风扇工作状态指令装置47，用于产生给冷却风扇26的驱动指令信号；二次电池可允许充电/放电值获取装置48，用于由冷却风扇工作状态对二次电池充电/放电限制数据53获取充电/放电限制数据；二次电池充电/放电改变指令装置49，用于改变二次电池可允许充电/放电的值并产生给逆变器控制电路的值。
下面将参考图2至图5对上述混合动力控制设备15的操作进行说明。
控制单元40从动力模式选择开关32获取动力模式选择信号，然后根据所选择的动力模式由储存在储存单元50中的冷却风扇工作模式数据51获取工作模式(图2，步骤S102至S103)。
如图3所示，冷却风扇工作模式数据51是定义了各个二次电池的温度水平与冷却风扇26的工作水平之间关系的数据；二次电池16的温度从温度水平A升高到温度水平E，冷却风扇26的具有更大数字的工作水平表示更大的空气流量。在普通模式下，当二次电池16的温度水平处于最低水平A时，冷却风扇26不被激活，随着二次电池16的温度从A向E上升，冷却风扇26的工作水平(空气流量)从水平1向水平4以台阶方式增大。这里，在操作者选择了动力模式1时，工作模式被改变到图3中由正方形标记表示的动力模式1的控制线。在动力模式1中，与普通模式相比，冷却风扇26的工作水平(空气流量)在二次电池16的每个温度范围(A至D)中提高了两个水平；在这种模式下，当二次电池16的温度处于水平E时，冷却风扇26以水平5工作，水平5是冷却风扇26的最大工作水平。因此，在动力模式1中，即使二次电池16的温度水平处于最低水平A，风扇26也以水平2工作，并且随着二次电池16的温度从A向E升高，冷却风扇26的工作水平(空气流量)以台阶方式从水平2向水平5增大，同时冷却风扇26的噪声也增大。另外，在操作者选择了动力模式2时，不管二次电池16的温度如何，冷却风扇26总是以最高工作水平5工作。
随后，控制单元40以来自二次电池温度传感器28的信号的形式获取二次电池温度(图2，步骤S104)，然后根据所获得的冷却风扇工作水平，由车辆速度对冷却风扇工作模式数据选择图4所示的车辆速度对冷却风扇空气流量曲线(图2，步骤S105)。然后，控制单元40以来自车辆速度传感器30的信号的形式获取车辆速度数据信号(图2，步骤S106)。根据所获得的车辆速度和所选择的曲线，获取冷却风扇的指令工作状态(图2，步骤S107)。
当操作者在二次电池16的温度水平处于水平B时选择了动力模式1的时候，冷却风扇26的工作水平被从处于普通模式的水平1改变到水平3(图3，从点a至点b)。另一方面，对于各个冷却风扇工作水平，如图4所示定义了车辆速度与冷却风扇的空气流量之间的关系。这里，在处于普通模式的工作水平1，根据由图4中正方形标记表示的水平1的直线来执行控制；在工作水平被改变到动力模式3时，根据由图4中三角形标记表示的水平3的直线来执行控制。因此，在由车辆速度传感器30获取的车辆速度为V时，冷却风扇26的指令空气流量从对于普通模式的r0改变至对于动力模式的r1(图4，从点a′至点b′)。类似地，在选择了动力模式2时，冷却风扇26的工作水平被改变到水平5，这样图4的点c′表示冷却风扇26的指令空气流量。
控制单元40产生用于使冷却风扇26的指令空气流量增大的冷却风扇工作状态指令，以实现冷却风扇26的指令空气流量(图2，步骤S108)。冷却风扇驱动接口38根据该指令信号向冷却风扇26输出用于使冷却风扇26的转速增大的输出。如上所述，在选择了动力模式选择开关32时，冷却风扇26的转速变得大于每单位时间内的普通转速，因此由冷却风扇26推动的空气流量增大。
在由冷却风扇26推动的空气流量增大时，控制单元40由冷却风扇工作状态对二次电池充电/放电限制数据53获取与冷却风扇26的空气流量对应的二次电池充电/放电限制值，并向逆变器控制电路39产生改变二次电池充电/放电限制值的指令。逆变器控制电路使逆变器电路的充电/放电限制值改变，以允许流过更大电流(图2，步骤S109至S110)。
如图5所示，对于普通模式，当冷却风扇26的指令空气流量为r0时，二次电池16的充电/放电限制值为P0；但在选择了动力模式1时，二次电池16的充电/放电限制值改变为与指令空气流量r1对应的P1。这样，二次电池16的充电/放电限制值增大，使得在动力形式过程中防止了电动发电机输出被冷却风扇26的工作状态限制。此外，在选择了动力模式2时，二次电池16的充电/放电限制值被改变为与冷却风扇26的指令空气流量r2对应的P2。P2是最低温度下的最大充电/放电限制值，是不能被超越的限制值。因此，在选择了动力模式2时，二次电池充电/放电限制值被增大到最大值，因而也防止了电动发电机输出受到冷却风扇空气流量的限制。
控制单元40一直对是否已选择了动力模式进行监视，并在尚未选择动力模式时将控制模式返回到普通模式(步骤S111至S113)。
如上所述，根据本实施例，实现了这样的有利效果：在例如由于操作者需要驱动动力性能更甚于减少车内噪声而用动力模式选择开关32选择了动力模式时，二次电池16的充电/放电量不受冷却风扇26限制，实现了更好的驱动动力性能。
根据本发明的这种实施例，为了在各种模式下执行控制，操作者用动力模式选择开关32选择动力模式1或动力模式2，在动力模式2中二次电池16的充电/放电限制值进一步增大。但是，也可以使用这样的构造：根据车辆的工作状态(例如油门开度、加速度)或由导航系统提供的地理信息来从几种动力模式中自动选择一种动力模式。

Claims (3)

1.一种对混合动力车辆的二次电池执行冷却控制的混合动力控制设备，所述混合动力控制设备根据对所述二次电池进行冷却的冷却风扇的空气流量来限制所述二次电池的充电/放电量，其中，所述二次电池冷却风扇的工作控制模式从普通控制模式被改变到动力模式，从而改变所述二次电池的充电/放电量的限制值以使所述二次电池的可用范围扩大，所述冷却风扇的所述空气流量在所述动力模式中比在所述普通控制模式中更大。
2.根据权利要求1所述的混合动力控制设备，其中，所述二次电池的所述充电/放电量根据所述二次电池的温度水平以及对所述二次电池进行冷却的所述冷却风扇的所述空气流量而受到限制。
3.根据权利要求1所述的混合动力控制设备，其中，在加速器开度的值大于或等于预定值时进行到所述动力模式的改变。
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