CN103660977A - 用于控制混合电动车电池充电的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及根据行驶状态控制电池充电的方法和系统，该电池向混合电动车供应动力。该方法包括：通过传感器，检测车辆的速度；通过发电机，根据车辆的行驶状态产生电力；通过控制器，基于车速检测器的信号使用发电机产生的电力，控制对电池的充电；通过控制器，计算设定时间的平均车速；通过控制器，以比设定时间更短的更新周期更新平均车速；基于平均车速，改变作为电池充电参考的充电状态(SOC)充电带；以及通过控制器，基于SOC充电带根据行驶状态对电池充电。

Description

用于控制混合电动车电池充电的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年9月6日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2012-0098869号的优先权和权益，其全部内容引入本文以供参考。
技术领域
本发明涉及用于控制电池充电的方法和系统，其根据行驶状态和行驶条件控制供应用于驱动混合电动车的动力的电池的充电。
背景技术
众所周知，由于油价和排气规定的增加，在车辆的开发中已研究了生态友好政策和燃料效率改善。因此，车辆制造商已经开发了用于减少燃料和降低排气的技术，以满足生态友好政策并改善燃料效率。此外，已开发了使用由高电压电池的电力驱动的电动机作为动力源的混合电动车(HEV)。
图1示出常规并联式混合电动车的示例性配置。
参考图1，混合电动车可包括：变速器22，用于改变和确定驱动轴12和轮轴14的速度比；电动机24，通过使用电能和利用车辆惯性的再生能，能够将动力传递到驱动轴12；发动机26，通过使用燃料产生动力；发动机侧离合器28，用于将发动机26的动力传递到驱动轴12或阻断发动机26到驱动轴12的动力传递；以及发动机起动/停止电动机32，用于起动和停止发动机26。
通过适当地结合并使用发动机26的动力和/或电动机24的动力，混合电动车可运行。此外，根据发动机26的启动时间、发动机26的操作点、以及用于控制和管理安装在混合电动车中的高电压电池的充电状态(SOC)的策略，混合电动车的燃料效率可变化。
此外，可使用平均车速来预测混合电动车的行驶条件。当混合电动车以平均车速行驶时，平均车速的更新时间和平均车速的监测时间对预测道路条件以及根据预测控制混合电动车而言是重要的。现有的混合电动车采用以每个设定参考时间间隔计算平均车速并更新平均车速的方法。
例如，当设定参考时间为五分钟时，通过使用之前(例如，过去的)五分钟的平均车速来确定混合电动车在未来五分钟所处的道路条件。
另外，如图2所示，假定车辆(在下文中，车辆等同于混合电动车使用)在之前五分钟内行驶于城市区域之后当前以高速行驶于公路上，使用平均车速的各种车辆控制系统可执行使用城市区域行驶期间的平均车速值的相应控制。因而，在混合电动车中可能不正确地设定SOC控制策略或发动机操作控制，从而导致燃料效率的劣化。
进一步，例如，如图2所示，由于现有混合电动车通过将车辆速度模式仅分类为城市行驶模式和公路行驶模式两种行驶模式来执行驱动控制，可能不可以根据道路交通条件的变化而有效地执行SOC控制和管理或燃料效率控制。
上述在该部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供用于控制混合电动车电池充电的方法和系统，其优点在于通过确定包括交通条件的当前行驶条件并控制混合电动车电池的充电和放电而提高充电状态(SOC)控制策略的效率并提高混合电动车的燃料效率。
本发明的示例性实施方式提供根据行驶状态控制向混合电动车供应动力的电池的充电的方法，该方法包括：计算设定时间的平均车速，并且以比设定时间更短的更新周期更新平均车速；基于平均车速改变起到电池充电参考的作用的SOC充电带；以及基于SOC充电带根据行驶状态对电池充电。
在本发明的示例性实施方式中，改变SOC充电带的步骤可包括改变SOC充电带的高值，该高值是仅在电池SOC等于或小于高值时才允许对电池充电的参考值。
在本发明的示例性实施方式中，平均车速大于预定高速值时的SOC带的高值可设定为比平均车速小于高速值时的SOC带的高值更大。
在本发明的示例性实施方式中，该方法还可包括在设定时间期间对停止数目进行计数，并且改变SOC带的高值的步骤可包括除平均车速之外还基于停止数目改变SOC带的高值。
在本发明的示例性实施方式中，该方法还可包括将停止数目与设定次数进行比较，并且停止数目小于设定次数目时的SOC带的高值可以设定为比停止数目大于设定次数时的SOC带的高值更大。进一步，当平均车速不大于高速值时，可以执行停止数目与设定次数的比较。
在本发明的示例性实施方式中，该方法还可包括将平均车速与小于高速值的拥堵速度值进行比较，并且平均车速大于拥堵速度值时的SOC带的高值可设定为比平均车速小于拥堵速度值时的SOC带的高值更大。进一步，当停止数目大于设定次数时，可以执行平均车速与拥堵速度值的比较。
在本发明的示例性实施方式中，更新平均车速的步骤可包括，通过从平均速度中减去与设定时间内更新周期初始阶段相应的车速，并且向平均值加上与设定时间内更新周期结束阶段相应的车速，来计算平均车速。
本发明的另一示例性实施方式提供用于控制电池充电的系统，该电池用于向混合电动车供应驱动动力，该系统包括：车速检测器(即，传感器)，配置成检测混合电动车的速度；发电机，配置成根据混合电动车的行驶状态发电；以及控制器，配置成基于车速检测器的信号通过使用发电机产生的电力控制电池充电，其中，控制器可以是由设定程序操作的一个或多个处理器或微处理器，并且设定程序包括用于执行控制混合电动车电池充电方法的一系列命令。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式，通过确定当前行驶条件而控制混合电动车电池充电，可以提高SOC控制策略的效率和混合电动车的燃料效率。此外，通过设定平均车速的更新时间以反映当前行驶条件，可以根据行驶条件对混合电动车的电池充电，从而有效管理电池控制。
附图说明
图1是典型混合电动车的示例性图。
图2是描述相关技术的问题的示例性图。
图3是根据本发明示例性实施方式的控制混合电动车电池充电的方法的示例性流程图。
图4是根据本发明示例性实施方式的控制混合电动车电池充电的系统的示例性框图。
图5是根据本发明示例性实施方式的混合电动车的示例性图。
图6是描述根据本发明示例性实施方式的操作的示例性图。
具体实施方式
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
此外，可以理解的是术语控制器是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置成存储模块/单元，并且处理器具体配置成执行所述模块以实施以下进一步描述的一个或多个操作。
进一步，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在网络耦合的计算机系统中分布计算机可读记录介质，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分散的方式存储并且执行计算机可读介质。
本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种(a、an)”和“该(the)”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
以下，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图1是示出应用根据本发明示例性实施方式的用于控制电池充电的系统的混合电动车的示例性图。
如图1所示，可应用根据本发明示例性实施方式的用于控制电池充电的系统的混合电动车可包括：变速器22，配置成改变和确定驱动轴12和轮轴14的速度比；电动机24，通过电能和使用车辆惯性的再生能，能够将动力传递到驱动轴12；发动机26，配置成使用燃料产生动力；发动机侧离合器28，配置成将发动机26的动力传递到驱动轴12或阻断发动机26到驱动轴12的动力传递；以及发动机起动/停止电动机32，配置成起动和停止发动机26。
公知的是混合电动车中的电动机24和发动机起动/停止电动机32作为对电池充电的发电机工作，因此在本说明书中省略其详细描述。
图4是示出根据本发明示例性实施方式的控制混合电动车电池充电的系统的示例性框图。图5是安装有根据本发明示例性实施方式的驱动控制系统的混合电动车(HEV)，并且可包括发动机26、电动机24、电池400以及充电控制系统500。
根据本发明示例性实施方式的用于控制混合电动车电池充电的系统是用于控制向混合电动车供应驱动动力的电池的充电的电池充电控制系统。
如图1和图4所示，用于控制混合电动车电池充电的系统可包括：车速传感器100(即，传感器)，配置成作为车速检测器检测混合电动车的速度；电动机24和发动机起动/停止电动机32，配置成根据混合电动车的行驶状态作为发电机工作；以及控制器200和300，配置成基于车速传感器100的信号通过发电机24和32产生的电压而控制电池400的充电。
车速检测器可以是安装到车轮以检测转动速度的车速传感器，或者可以是安装到变速器最终减速齿轮的车速传感器，但应当理解的是，本发明的范围不限于此。本发明的技术精神可应用于可以计算与实际车速相应的值的配置。
控制器可以是由设定程序操作的一个或多个处理器或微处理器，并且设定程序可包括用于执行根据本发明示例性实施方式的控制电池充电的方法的一系列命令。
在本发明的示例性实施方式中，控制器可包括电池管理系统(BMS)300和混合控制器(HCU)200，其中电池管理系统(BMS)300管理用于向混合电动车供应驱动动力的电池，并且混合控制器(HCU)200控制混合电动车的一般操作。在下面待描述的根据本发明示例性实施方式的控制电池充电的方法中，可通过BMS 300执行其部分操作，并且可通过HCU 200执行其其它部分操作。然而，应当理解的是，本发明的范围不限于以下待描述的示例性实施方式。可使用与本发明示例性实施方式中描述的组合不同的组合来实施控制器。BMS300和HCU 200可执行与示例性实施方式中描述的操作组合不同的操作组合。
在本发明的示例性实施方式中，BMS 300可以是用于管理电池400的系统，该电池400配置成向混合电动车供应驱动动力。BMS300的机械配置对本领域技术人员是明显的，因此省略其更详细的描述。进一步，HCU 200可以是用于控制混合电动车的一般操作的控制器，并且HCU 200的机械配置对本领域技术人员是明显的，因此省略其更详细的描述。
以下，参照附图详细描述根据本发明示例性实施方式的控制混合电动车电池充电的方法。
图3是示出根据本发明示例性实施方式的控制混合电动车电池充电的方法的流程图。如图3所示，HCU 200可接收车速传感器100的信号输出并计算混合电动车的当前车速(S100)。HCU 200可基于计算出的当前车速计算设定时间的平均车速，并且以比设定时间更短的更新周期更新平均车速(S200)，其中更新周期是控制器更新平均车速的时间段。
在本发明的示例性实施方式中，用于计算平均车速的设定时间和用于更新平均车速的更新周期可以不同。具体地，更新周期可设定为比设定时间更短。换句话说，设定时间可设定为基本上较长的时间(例如，五分钟或七分钟)，因此平均速度不会过度波动并且可作为指示行驶状况的平均值保持平均时间。然而，更新周期可设定为基本上较短的时间(例如，10秒或20秒)，以实时确定是否对电池充电。
在如上所述计算出平均车速之后，HCU 200对设定时间内的停止数目进行计数(S300)。在计数停止次数的步骤S300中，HCU 200对相同设定时间内的停止次数进行计数并更新与计算平均车速的步骤相同的更新周期。
可以不同地设定用于对停止数目进行计数的停止条件。在本发明示例性的实施方式中，当车速为1km/h或更低时可确定为停止。然而，本发明的范围不限于此。
当计算出平均车速和停止数目时，HCU 200可将平均车速与公路模式车速(例如，90km/h)进行比较(S410)，该公路模式车速可以是设定的高车速。当平均车速与公路模式车速的比较结果为平均车速超过公路模式车速时，HCU 200可通过控制BMS 300来控制电池400处于公路模式SOC(S440和S445)。
进一步，如图6所示，在公路模式中，发动机可具有通过发动机的动力将电池400充电到超过SOC控制上限的充电缓冲带的充电动力。因此，在公路模式SOC控制中，HCU 200在控制BMS 300将SOC控制上限提高到允许的最大范围(例如，第一上限范围)的同时可以对电池400充电。
在步骤S410中，当平均车速与公路模式车速的比较结果为平均车速等于或低于公路模式车速时，HCU 200可确定停止数目是否超过设定次数(例如，两次)(S420)。在步骤S420中，当停止数目未超过设定次数时，HCU 200可通过控制BMS 300来控制电池400处于城市模式SOC(S450和S455)。进一步，如图6所示，在城市模式中，发动机可具有将电池400充电到SOC控制上限与SOC控制下限之间的充电动力。因此，在城市模式SOC控制中，HCU 200可以在控制BMS 300将SOC控制上限提高到低于第一上限范围的范围(例如，第二上限范围)的同时对电池充电。
在步骤S420中，当停止数目超过设定次数时，HCU 200可将平均车速与拥堵模式车速(例如，25km/h)进行比较(S430)。在步骤S430中，当平均车速与拥堵模式车速的比较结果为平均车速超过拥堵模式车速时，HCU 200可通过BMS 300控制电池400处于拥堵模式SOC(S460和S465)。由于拥堵模式中的混合电动车经常可仅使用电动机的动力运行，所以电池400可大量放电。因此，在拥堵模式SOC控制中，通过控制BMS 300将SOC控制下限从允许的最大范围(例如，第一下限范围)降低到放电缓冲带，HCU 200可控制SOC。
另外，在拥堵模式SOC控制中，HCU 200可以在控制BMS 300将SOC控制上限提高到低于第二上限范围的范围(例如，第三上限范围)的同时对电池400充电。
在步骤S430中，当平均车速与拥堵模式车速的比较结果为平均车速未超过拥堵模式车速时，HCU 200可通过BMS 300控制电池400处于极度拥堵模式SOC(S470和S475)。与拥堵模式类似，由于极度拥堵模式中的混合电动车经常可仅使用电动机的动力运行，所以电池400可大量放电。因此，通过控制BMS 300将SOC控制下限从允许范围(例如，第二下限范围)降低到放电缓冲带，极度拥堵模式SOC中的HCU200可控制SOC。
另外，在极度拥堵模式SOC控制中，HCU 200可以在通过控制BMS 300将SOC控制上限提高到低于第三上限范围的范围(例如，第四上限范围)的同时对电池400充电。
尽管本发明结合目前认为的示例性实施方式进行了描述，但应当理解本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明意在涵盖包括在权利要求的精神和范围内的各种变更和等同布置。

Claims (19)

1.一种根据行驶状态控制电池充电的方法，所述电池用于向车辆供应动力，所述方法包括：
通过传感器，检测车辆的速度；
通过发电机，根据车辆的行驶状态产生电力；
通过控制器，基于车速检测器的信号使用所述发电机产生的电力，控制对所述电池的充电；
通过所述控制器，计算设定时间的平均车速；
通过所述控制器，以比所述设定时间更短的更新周期更新所述平均车速；
通过所述控制器，改变充电状态充电带，其中所述充电状态充电带是基于所述平均车速的电池充电参考；以及
通过所述控制器，基于所述充电状态充电带根据所述行驶状态对所述电池充电。
2.如权利要求1所述的方法，其中改变所述充电状态充电带的步骤还包括：通过所述控制器，当所述电池的充电状态等于或小于所述充电状态充电带的高值时，改变所述高值以对所述电池充电。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述平均车速大于预定高速值时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述平均车速小于所述高速值时的所述充电状态充电带的高值更大。
4.如权利要求2所述的方法，还包括：
通过所述控制器，对所述设定时间内的停止数目进行计数，其中，改变所述充电状态充电带的高值的步骤包括除所述平均车速之外还基于所述停止数目改变所述充电状态充电带的高值。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
通过所述控制器，将所述停止数目与设定次数进行比较，其中，所述停止数目小于所述设定次数时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述停止数目大于所述设定次数时的所述充电状态充电带的高值更大。
6.如权利要求4所述的方法，其中当所述平均车速小于所述高速值时，执行所述停止数目与所述设定次数的比较。
7.如权利要求3所述的方法，还包括：
通过所述控制器，将所述平均车速与小于所述高速值的拥堵速度值进行比较，其中，所述平均车速大于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述平均车速小于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的高值更大。
8.如权利要求6所述的方法，还包括：
通过所述控制器，将所述平均车速与小于所述高速值的拥堵速度值进行比较，其中，所述平均车速大于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述平均车速小于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的高值更大。
9.如权利要求8所述的方法，其中当所述停止数目大于所述设定次数时，执行所述平均车速与所述拥堵速度值的比较。
10.一种用于控制电池充电的系统，所述电池用于向车辆供应驱动动力，所述系统包括：
车速检测器，包括速度传感器，其中所述车速检测器配置成检测车辆的速度；
发电机，配置成根据车辆的行驶状态产生电力；以及
控制器，配置成：
基于所述车速检测器的信号使用所述发电机产生的电力，控制对所述电池的充电；
计算设定时间的平均车速；
以比所述设定时间更短的更新周期更新所述平均车速；
改变充电状态充电带，其中所述充电状态充电带是基于平均车速的电池充电参考；以及
基于所述充电状态充电带根据所述行驶状态对所述电池充电。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述控制器进一步配置成：
当所述电池的充电状态等于或小于所述充电状态充电带的高值时，改变所述高值以对所述电池充电，其中，所述平均车速大于预定高速值时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述平均车速小于所述高速值时的所述充电状态充电带的高值更大。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器进一步配置成：
对所述设定时间内的停止数目进行计数，其中，改变所述充电状态充电带的高值的步骤包括除所述平均车速之外还基于所述停止数目改变所述充电状态充电带的高值；
将所述停止数目与设定次数进行比较，其中，所述停止数目小于所述设定次数时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述停止数目大于所述设定次数时的所述充电状态充电带的高值更大；
将所述平均车速与小于所述高速值的拥堵速度值进行比较，其中，所述平均车速大于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的低值设定为比所述平均车速小于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的低值更大；以及
将所述平均车速与小于所述高速值的拥堵速度值进行比较，其中，所述平均车速大于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述平均车速小于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的高值更大。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述控制器配置成：
当所述平均车速小于所述高速值时，将所述停止数目与所述设定次数进行比较；以及
当所述停止数目大于所述设定次数时，将所述平均车速与所述拥堵速度值进行比较。
14.如权利要求10所述的系统，其中所述控制器进一步配置成：
通过从所述平均车速中减去与所述设定时间内更新周期初始阶段相应的车速并且向所述平均车速加上与所述设定时间内更新周期结束阶段相应的车速，计算更新的平均车速。
15.一种含有由处理器或控制器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：
控制车速检测器检测车辆的速度的程序指令；
控制发电机根据车辆的行驶状态产生电力的程序指令；以及
基于所述车速检测器的信号使用所述发电机产生的电力控制对电池的充电的程序指令；
计算设定时间的平均车速的程序指令；
以比所述设定时间更短的更新周期更新所述平均车速的程序指令；
改变充电状态充电带的程序指令，其中所述充电状态充电带是基于所述平均车速的电池充电参考；以及
基于所述充电状态充电带根据所述行驶状态对所述电池充电的程序指令。
16.如权利要求15所述的计算机可读介质，还包括：
当所述电池的充电状态等于或小于所述充电状态充电带的高值时改变所述高值以对所述电池充电的程序指令，其中，所述平均车速大于预定高速值时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述平均车速小于所述高速值时的所述充电状态充电带的高值更大。
17.如权利要求16所述的计算机可读介质，还包括：
对所述设定时间内的停止数目进行计数的程序指令，其中，改变所述充电状态充电带的高值的步骤包括除所述平均车速之外还基于所述停止数目改变所述充电状态充电带的高值；
将所述停止数目与设定次数进行比较的程序指令，其中，所述停止数目小于所述设定次数时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述停止数目大于所述设定次数时的所述充电状态充电带的高值更大；
将所述平均车速与小于所述高速值的拥堵速度值进行比较的程序指令，其中，所述平均车速大于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的低值设定为比所述平均车速小于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的低值更大；以及
将所述平均车速与小于所述高速值的拥堵速度值进行比较的程序指令，其中，所述平均车速大于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的高值设定为比所述平均车速小于所述拥堵速度值时的所述充电状态充电带的高值更大。
18.如权利要求17所述的计算机可读介质，还包括：
当所述平均车速小于所述高速值时将所述停止数目与所述设定次数进行比较的程序指令；以及
当所述停止数目大于所述设定次数时将所述平均车速与所述拥堵速度值进行比较的程序指令。
19.如权利要求15所述的计算机可读介质，还包括：
通过从所述平均车速中减去与所述设定时间内更新周期初始阶段相应的车速并且向所述平均车速加上与所述设定时间内更新周期结束阶段相应的车速，计算更新的平均车速的程序指令。
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