[发明专利]一种混合动力拖拉机电池组用加热控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种混合动力拖拉机电池组用加热控制系统，该控制系统包括控制机构、发动机、发电机、高压箱、充电机和电池组，在电池组的内部设置有动力电池和用于对动力电池进行加热的加热装置，其特征在于：所述的控制机构包括相互之间通过CAN总线实现通讯交互的整车控制器、发动机控制器、发电机控制器、电池管理组件和显示组件，其中，电池管理组件和显示组件分别用于监控和显示电池组的工作状态，整车控制器用于获取发动机控制器、发电机控制器、电池管理组件和显示组件的控制信息，并发出相应的控制指令，所述的控制机构可调控电池组在混合动力拖拉机工作时或停车插电时进行充电加热；

所述的发动机与发电机和发动机控制器连接，发动机能够在发动机控制器的控制下，驱动发电机进行发电或驱动拖拉机进行行驶；所述的发电机与发动机和发电机控制器连接，发电机能够在发电机控制器的控制下，为发动机提供动力供给、为动力电池进行充电或通过加热装置对动力电池进行加热；所述的高压箱与动力电池、加热装置、充电机、发电机控制器、整车控制器和电池管理组件连接，高压箱能在整车控制器和电池管理组件的控制下，经由其内部设置的多个高压接触器的通断，实现动力电池的充电和放电、加热装置的电能供给，以及对发电机的驱动。

2.根据权利要求1所述的一种混合动力拖拉机电池组用加热控制系统，其特征在于：所述的发电机控制器包括转矩控制模式和电压维持控制模式。

3.根据权利要求1所述的一种混合动力拖拉机电池组用加热控制系统，其特征在于：所述的加热装置为PTC或加热薄膜电阻。

4.根据权利要求1所述的一种混合动力拖拉机电池组用加热控制系统，其特征在于：所述的高压箱包括连接铜排、保险丝和多个高压接触器，多个高压接触器分别与电池管理组件或整车控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种混合动力拖拉机电池组用加热控制系统，其特征在于：所述高压箱内高压接触器的个数为5个，其中2个与整车控制器控制连接，另外3个与电池管理组件控制连接，5个高压接触器的通断，能够在高压箱的内部组构成了加热通道、主动力通道、充电通道和电池通道四个高压分配通道；其中，加热通道与加热装置连接，用于为加热装置提供电能供给，进而实现动力电池的升温加热；电池通道与动力电池连接，用于实现动力电池的充电和放电；主动力通道与发电机控制器连接，用于驱动发电机或通过发电机为动力电池进行充电；充电通道与充电机连接，用于实现充电机经由外接充电插座为动力电池进行充电或加热。

6.根据权利要求1所述的一种混合动力拖拉机电池组用加热控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、设定动力电池的实时温度为T，充电允许温度为T₁，当电池控制组件检测到动力电池的实时温度T小于T₁时，电池控制组件将发送信息给显示组件，提示需对动力电池进行升温加热充电；

步骤二、当混合动力拖拉机需要进行停车插电充电加热时，通过充电机连接外设的充电插座，充电插座中的CC和CP信号将进入到电池管理组件中，电池管理组件通过这两个信号判断到混合动力拖拉机已经连接外部220V市电，将充电连接的信号和动力电池的加热信号发送给整车控制器；

步骤三、整车控制器控制高压箱内与发电机控制器连接的高压接触器K1和高压接触器K3断开，并请求发电机控制器快速放电到安全电压，之后，整车控制器向电池管理组件发送高压系统开关已断开信号；

步骤四、电池管理组件接收到高压系统开关已断开信号后，控制高压箱内与充电机连接的高压接触器K2以及与加热装置连接的高压接触器K4闭合，控制高压箱内与动力电池连接的高压接触器K5断开，使充电机的正负两端连接到电池组内加热装置的两端；

步骤五、电池管理组件再次检测到充电插座内的CC和CP信号正常后，向充电机提出充电请求，充电机将按照加热装置的额定电压和电流对加热装置进行供电，以加热动力电池，过程中，电池管理组件将监控动力电池的实时温度T，并将监控到的信息通过显示组件实时显示出来；

步骤六、当电池管理组件检测到动力电池的实时温度T大于充电允许温度T₁时，控制高压接触器K4断开，高压接触器K5闭合，使充电机的正负两端连接到动力电池的两端，电池管理组件向充电机提出充电请求，充电机将按照电池管理组件自身的电流承受能力对动力电池进行充电，直到达到动力电池的SOC上限或充电插座断开；

步骤七、当混合动力拖拉机需要进行工作充电加热时，整车控制器通过发电机启动发动机，整车控制器和电池控制组件分别调控高压接触器K1和高压接触器K5闭合，使动力电池可通过发电机进行充放电，之后，电池管理组件向整车控制器发送动力电池的加热请求；

步骤八、整车控制器接收到加热请求后，向发电机控制器发送电压维持控制模式请求，并请求当前电压为目标电压，整车控制器接收到发电机控制器发来的完成电压维持控制模式切换的反馈后，控制高压接触器K1断开，高压接触器K3闭合，整车控制器向电池管理组件发送允许加热的CAN报文；

步骤九、电池管理组件接收到允许加热的指令后，将高压接触器K2断开，高压接触器K4闭合，使电池组内加热装置的两端连接到发电机控制器的直流端，电池管理组件将加热装置的额定电压发送给整车控制器，整车控制器再以加热装置的额定电压为目标电压发送给发电机控制器，发电机控制器调整输出电压后，对加热装置以额定功率进行供电，以加热动力电池，过程中，电池管理组件将监控动力电池的实时温度T，并将监控到的信息通过显示组件实时显示出来；

步骤十、当电池管理组件检测到动力电池的实时温度T大于充电允许温度T₁时，控制高压接触器K4断开，并向整车控制器发送加热完成的指示；

步骤十一、整车控制器接收到加热完成的指示后，控制高压接触器K3断开，高压接触器K1闭合，整车控制器向发电机控制器请求略高于当前动力电池电压的电压为目标电压，发电机控制器调整输出电压后，整车控制器将向电池管理组件发送闭合高压接触器K5的指令；

步骤十二、电池管理组件接收到该指令后，控制高压接触器K5闭合，使动力电池可通过发电机进行正常的充放电工作。