CN101468610A - 一种用于混合动力车辆的充电控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合动力车辆的充电控制装置及其方法，所述混合动力车辆包括电池和发动机，所述方法包括：预先存储单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L；实时检测车辆当前位置与固定充电站之间的里程L_X；实时检测电池中的有效荷电量SOC_X；以及当L×SOC_X≥L_X或者SOC_X≥SOC_H时，控制发动机停止充电。采用本发明提供的充电控制装置和方法可以最大程度上利用市电对车辆中的电池进行充电，使车辆在行驶中更加省油。

Description

一种用于混合动力车辆的充电控制装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆的充电控制装置及其方法。

背景技术

如图1所示，混合动力车辆的驱动系统包括顺序连接的发动机、第一电机(用作发电机)、逆变器和电池，以及通过逆变器与电池相连的第二电机(用作电动机)，第二电机通过变速机构(未示出)与车轮相连从而为车辆提供动力驱动其行驶。所述电池可以通过发动机或者外部电源来进行充电。混合动力车辆中的驱动系统所使用的能源主要为燃油和电能。在一般情况下，所述第二电机通过消耗电池中的电能来驱动车辆，而当电池电量不足时，则启动发动机带动第一电机转动来给电池充电。混合动力车辆相对于传动的燃油车辆的主要优势就在于可以通过使用市电对车辆中的电池充电，从而减少了燃油使用。

然而，混合动力车辆在行驶过程中可能会出现这样的情况：当电池的有效荷电量SOC到达下限阈值时，发动机通过消耗燃油来给电池充电，而当车辆到达固定充电站时，电池刚好被发动机充满，此时无法在固定充电站使用市电对电池进行充电，这样将不利于燃油的节省。

发明内容

本发明针对现有技术中的充电控制不利于节省燃油的缺陷，提供了一种能够最大程度减小燃油使用的充电控制装置及其方法。

根据本发明提供一种混合动力车辆的充电控制装置，所述充电控制装置包括控制单元以及与该控制单元相连的存储单元、里程检测单元、电量检测单元，所述存储单元用于存储单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L；里程检测单元用于实时检测车辆当前位置和固定充电站之间的里程L_X，并将该里程L_X发送到控制单元；电量检测单元用于实时检测该混合动力车辆的电池中的有效荷电量SOC_X，并将该有效荷电量SOC_X发送到控制单元；控制单元用于接收所述里程L_X和有效荷电量SOC_X，并从所述存储单元中读取单位有效荷电量所维持的行驶里程L，当L×SOC_X≥L_X时，控制该混合动力车辆的发动机停止充电。

本发明还提供一种混合动力车辆的充电控制方法，所述方法包括：预先存储单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L；实时检测车辆当前位置与固定充电站之间的里程L_X；实时检测该混合动力车辆的电池中的有效荷电量SOC_X；以及当L×SOC_X≥L_X时，控制该混合动力车辆的发动机停止充电。

使用本发明提供的充电控制方法进行混合动力车辆的充电控制时，可以使车辆在到达固定充电站时，电池中的电量刚好用完，从而可以在固定充电站使用市电对电池进行充电，这样可以减小燃油的使用，降低了车辆行驶的成本，而且减少了污染物的排放，有利于环保。

附图说明

图1为显示混合动力车辆的驱动系统的结构图；

图2为显示本发明的一种混合动力车辆的充电控制装置的框图；

图3为显示本发明的一种混合动力车辆的充电控制方法的流程图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本发明。

如图2所示，本发明提供了一种混合动力车辆的充电控制装置，其中，所述充电控制装置包括控制单元1以及与该控制单元1相连的存储单元3、里程检测单元4、电量检测单元5，存储单元3用于存储单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L；里程检测单元4用于实时检测车辆当前位置和固定充电站之间的里程L_X，并将该里程L_X发送到控制单元1；电量检测单元5用于实时检测该混合动力车辆的电池中的有效荷电量SOC_X，并将该有效荷电量SOC_X发送到控制单元1；控制单元1用于接收所述里程L_X和有效荷电量SOC_X，并从所述存储单元3中读取单位有效荷电量所维持的行驶里程L，当L×SOC_X≥L_X时，控制该混合动力车辆的发动机停止充电。

由于电池过度放电或者过度充电都会对电池造成损害，一般情况下，电池具有放电下限SOC_L以及充电上限SOC_H，因此，所述有效荷电量SOC_X可以指总荷电量SOC_X1或总荷电量SOC_X1与电池放电下限SOC_L的差值。但为了保护电池，优选情况下，所述有效荷电量SOC_X指总荷电量SOC_X1与电池放电下限SOC_L的差值。所述放电下限SOC_L以及充电上限SOC_H可以根据电池属性及其具体使用情况来进行调整，一般情况下所述放电下限SOC_L为10％，所述充电上限SOC_H为90％。

所述单位有效荷电量所维持的行驶里程L可以根据车辆的属性以及一般路面情况来定，然而由于单位有效荷电量所维持的行驶里程L会因为路况、驾驶员的驾驶习惯、交通状况等而不同，因此，如图2所示，优选情况下，所述存储单元3存储有与不同行车区间相对应的多个单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L；所述控制单元1还根据行车区间，从所述存储单元3中选取与该行车区间对应的单位有效荷电量所维持的行驶里程L。所述与不同行车区间相对应的单位荷电量SOC所维持的行驶里程L可以通过在行驶过程中反复自学习获得。以从家到工作地站附近的固定充电站这段区间为例，可以记录这段区间的里程以及行驶完这段区间所消耗的有效荷电量，从而计算单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L。

车辆当前的行车区间可以通过以下两种方式来确定：

(1)所述控制单元1可以根据卫星导航系统确定行车区间，并根据所确定的行车区间，从所述存储单元3中选取与该行车区间对应的单位有效荷电量所维持的行驶里程L。所述卫星导航系统可以检测车辆的当前位置，从而根据当前位置和目标位置来确定行车区间。

(2)所述充电控制装置还可以包括输入单元2，该输入单元2用于输入行车区间，并将该行车区间发送到控制单元1。此时，行车区间可以由驾驶员手动输入。所述输入单元2可以是键盘或者触摸屏等等。

所述里程检测单元4可以为卫星导航系统。当然车辆当前位置和固定充电站之间的里程L_X还可以通过这样的方式实现：可以通过在行驶过程中反复自学习获得特定行车区间(例如，从住宅到办公点附近的充电站)的总里程，然后通过汽车仪表实时读取当前行车区间中已经行驶的里程，然后两者相减，从而可以实时获取车辆当前位置和固定充电站之间的里程L_X。

所述电量检测单元5可以为电流传感器或者电压传感器等。

其中，所述控制单元1还包括以下操作：当所述电池中的有效荷电量SOC_X为零时，控制混合动力车辆中的发动机对电池进行充电，所需要充入的荷电量SOC_X′为 ${\mathrm{SOC}\&prime;}_X\&GreaterEqual;\frac{L_X}{L},$ 如果所述荷电量SOC_X′超过了电池容量，则可以分多次将所述荷电量SOC_X′充入电池中。当然，为了达到车辆行驶到固定充电站时电池的有效荷电量SOC_X为0的目的，优选情况下，所充电量的荷电量SOC_X′应该为 ${\mathrm{SOC}\&prime;}_X=\frac{L_X}{L}.$ 这样可以按照预先计算所需的充电量对电池进行充电，从而防止因充电过多而造成燃油浪费。以车辆初始启动时为例，此时X＝0，如果L×SOC₀<L₀，则在整个行程中需要对电池补充的荷电量SOC₀′为 ${\mathrm{SOC}}_0^{\&prime;}\&GreaterEqual;\frac{L_0}{L}-{\mathrm{SOC}}_0,$ 否则不需要对电池充电。当然，在电池中的有效荷电量SOC_X不为零时，也可以控制混合动力车辆中的发动机对电池充电，所需充入的电量SOC_X′应该为 ${\mathrm{SOC}}_X^{\&prime;}\&GreaterEqual;\frac{L_X}{L}-{\mathrm{SOC}}_X,$ 优选为 ${\mathrm{SOC}}_X^{\&prime;}=\frac{L_X}{L}-{\mathrm{SOC}}_X.$

所述控制单元1可以为单片机、可编程逻辑阵列等，或可集成于车辆的主控ECU中。

如图3所示，本发明还提供了一种混合动力车辆的充电控制方法，该方法包括：预先存储单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L；实时检测车辆当前位置与固定充电站之间的里程L_X；实时检测该混合动力车辆的电池中的有效荷电量SOC_X；以及当L×SOC_X≥L_X时，控制该混合动力车辆的发动机停止充电。

由于电池过度放电或者过度充电都会对电池造成损害，一般情况下，电池具有放电下限SOC_L以及充电上限SOC_H，因此，所述有效荷电量SOC_X可以指总荷电量SOC_X1或总荷电量SOC_X1与电池放电下限SOC_L的差值。但为了保护电池，优选情况下，所述有效荷电量SOC_X指总荷电量SOC_X1与电池放电下限SOC_L的差值。

然而，存在多种因素影响所述预先存储的单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L，例如路面状况、驾驶员驾驶习惯等等，因此，如图3所示，优选情况下，所述方法还包括：预先存储与不同行车区间相对应的多个单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L；确定行车区间；选取与该行车区间对应的单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L。

其中，所述行车区间可以通过卫星导航系统或者由驾驶员手动输入来确定。

为了知晓车辆所需的充电量，优选情况下，所述方法还包括：当所述电池中的有效荷电量SOC_X为零时，控制混合动力车辆的中的发动机对电池进行充电，所需要充入的荷电量SOC_X′为 ${\mathrm{SOC}}_X^{\&prime;}\&GreaterEqual;\frac{L_X}{L}.$ 当然，为了达到车辆行驶到固定充电站时电池的有效荷电量SOC_X为0的目的，所充电量的荷电量SOC_X′应该为 ${\mathrm{SOC}}_X^{\&prime;}=\frac{L_X}{L}.$ 以车辆初始启动时为例，此时X＝0，如果L×SOC₀<L₀，则在整个行程中需要对电池补充的有效荷电量SOC₀′为 ${\mathrm{SOC}}_0^{\&prime;}=\frac{L_0}{L}-{\mathrm{SOC}}_0,$ 否则不需要对电池充电。当然，在电池中的有效荷电量SOC_X不为零时，也可以控制混合动力车辆中的发动机对电池充电，所需充入的电量SOC_X′应该为 ${\mathrm{SOC}}_X^{\&prime;}\&GreaterEqual;\frac{L_X}{L}-{\mathrm{SOC}}_X,$ 优选为 ${\mathrm{SOC}}_X^{\&prime;}=\frac{L_X}{L}-{\mathrm{SOC}}_X.$

下面接合混合动力车辆的具体工作方式详细描述上述方法。

车辆中的电池具有放电下限SOC_L以及充电上限SOC_H，根据用户输入的行车区间来获取与该行车区间相对应的单位荷电量SOC所维持的行驶里程L，实时检测车辆当前位置与固定充电站之间的里程L_X以及电池中的有效荷电量SOC_X。

当SOC_X>SOC_L时，车辆处于纯电动行驶状态，此时发动机不对电池充电；

当SOC_X≤SOC_L时，车辆处于串联充电状态，此时发动机对电池进行充电，再分两种情况进行控制：

(1)当SOC_X≥SOC_H时，控制发动机停止充电；

(2)当SOC_X<SOC_H时：

如果L×SOC_X<L_X，控制发动机继续充电，此时还需要的充电量的有效荷电量为 ${\mathrm{SOC}}_X^{\&prime;}=\frac{L_X}{L}-{\mathrm{SOC}}_X;$

如果L×SOC_X≥L_X时，控制发动机停止充电。

下面对上述方法进行举例说明。

假设混合动力车辆中电池的放电下限为SOC_L＝20％并且充电上限为SOC_H＝90％，假设每个单位有效荷电量SOC(也就是1％)可以维持的行驶里程L＝1km，在以下的换算中，应该将“％”看作为SOC的单位。正常充电一次可以维持的行驶里程为L×(SOC_H-SOC_L)＝70km。在车辆启动前，车辆当前位置与固定充电站之间的里程L₀为170km，电池的当前有效荷电量SOC₀＝90％，那么L×(SOC₀-SOC_L)＝1×(90-20)＝70，因此L×(SOC₀-SOC_L)<L₀，计算得出在整个行驶过程中所需要的充电量 ${\mathrm{SOC}}_0^{\&prime;}=\frac{L_0}{L}-{\mathrm{SOC}}_0+{\mathrm{SOC}}_L=\frac{170}{1}-90+20=100.$

整个行驶过程如下，先行驶70km将电池中的电能用完，在使用发动机将电池中的电充满，即充70％的有效荷电量，再行驶70km，此时距离固定充电站还有30km，此时再充30％的有效荷电量刚好可以到达固定充电站，总共充电量为100％。

采用本发明提供的充电控制装置和方法可以最大程度上利用市电对车辆中的电池进行充电，使车辆在行驶中更加省油。

Claims (13)

1、一种混合动力车辆的充电控制装置，其中，所述充电控制装置包括控制单元(1)以及与该控制单元(1)相连的存储单元(3)、里程检测单元(4)、电量检测单元(5)，

存储单元(3)用于存储单位有效荷电量所维持的行驶里程L；

里程检测单元(4)用于实时检测车辆当前位置和固定充电站之间的里程L_X，并将该里程L_X发送到控制单元(1)；

电量检测单元(5)用于实时检测该混合动力车辆的电池中的有效荷电量SOC_X，并将该有效荷电量SOC_X发送到控制单元(1)；

控制单元(1)用于接收所述里程L_X和有效荷电量SOC_X，并从所述存储单元(3)中读取单位有效荷电量所维持的行驶里程L，当L×SOC_X≥L_X时，控制该混合动力车辆的发动机停止充电。

2、根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，所述有效荷电量SOC_X指总荷电量SOC_X1或总荷电量SOC_X1与电池放电下限SOC_L的差值。

3、根据权利要求2所述的充电控制装置，其中，所述有效荷电量SOC_X指总荷电量SOC_X1与电池放电下限SOC_L的差值。

4、根据权利要求1所述的充电控制装置，其中所述存储单元(3)存储有与不同行车区间相对应的多个单位有效荷电量所维持的行驶里程L；所述控制单元(1)还根据行车区间，从所述存储单元(3)中选取与该行车区间对应的单位有效荷电量所维持的行驶里程L。

5、根据权利要求4所述的充电控制装置，所述控制单元(1)根据卫星导航系统确定行车区间，并根据所确定的行车区间，从所述存储单元(3)中选取与该行车区间对应的单位有效荷电量所维持的行驶里程L。

6、根据权利要求4所述的充电控制装置，所述充电控制装置还包括输入单元(2)，该输入单元(2)用于输入行车区间，并将该行车区间发送到控制单元(1)。

7、根据权利要求1或4所述的充电控制装置，其中所述控制单元(1)还包括以下操作：

当所述电池中的有效荷电量SOC_X为零时，控制混合动力车辆的中的发动机对电池进行充电，所需要充入的荷电量SOC_X′为 ${\mathrm{SOC}\&prime;}_X\&GreaterEqual;\frac{L_X}{L}.$

8、一种混合动力车辆的充电控制方法，其中，所述方法包括：

预先存储单位有效荷电量SOC所维持的行驶里程L；

实时检测车辆当前位置与固定充电站之间的里程L_X；

实时检测该混合动力车辆的电池中的有效荷电量SOC_X；以及

当L×SOC_X≥L_X时，控制该混合动力车辆的发动机停止充电。

9、根据权利要求8所述的方法，其中，所述有效荷电量SOC_X指总荷电量SOC_X1或总荷电量SOC_X1与电池放电下限SOC_L的差值。

10、根据权利要求9所述的方法，其中，所述有效荷电量SOC_X指总荷电量SOC_X1与电池放电下限SOC_L的差值。

11、根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括：

预先存储与不同行车区间相对应的多个单位有效荷电量所维持的行驶里程L；

确定行车区间；

选取与该行车区间对应的单位有效荷电量所维持的行驶里程L。

12、根据权利要求11所述的方法，其中，所述行车区间通过卫星导航系统或者手动输入来确定。

13、根据权利要求8或11所述的方法，其中所述方法还包括：

当所述电池中的有效荷电量SOC_X为零时，控制混合动力车辆的中的发动机对电池进行充电，所需要充入的荷电量SOC_X′为 ${\mathrm{SOC}\&prime;}_X\&GreaterEqual;\frac{L_X}{L}.$

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