專利名稱：混合動力車的三元催化器預(yù)熱裝置和方法以及混合動力車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三元催化器的預(yù)熱裝置和方法以及混合動力車，更具體 地，涉及一種用于混合動力車的三元催化器的預(yù)熱裝置及預(yù)熱方法以及具有 該預(yù)熱裝置的混合動力車。
背景技術(shù)：
為了減少以汽油、柴油等為主要燃料的燃油汽車尾氣排放的有害氣體的 含量，目前汽車工業(yè)中大多在汽車排氣管上安裝三元催化器。三元催化器能 有效地減少汽車尾氣中有害氣體的含量。但是，三元催化器只有工作在最佳
工作溫度250°C 300°C才能有效地發(fā)揮作用，因此在汽車發(fā)動機冷啟動時， 由于三元催化器的溫度很低，不能有效地減少尾氣中有害氣體的含量。
現(xiàn)有技術(shù)中有用于在發(fā)動機冷啟動前對三元催化器進行預(yù)熱的裝置，該 裝置包括溫度傳感器、控制器、加熱裝置，該裝置在發(fā)動機冷啟動前用溫度 傳感器檢測三元催化器的溫度并將溫度信號傳送給控制器，控制器將該溫度 信號與控制器中的設(shè)定值進行比較，如果三元催化器的溫度低于設(shè)定溫度， 控制器就控制加熱裝置給加熱裝置中的氣體加熱，并將加熱后的氣體送到三 元催化器中從而給三元催化器加熱；如果三元催化器的溫度大于設(shè)定值，控 制器控制加熱裝置停止加熱并啟動發(fā)動機。
但是，上述裝置只適用于純?nèi)加推嚒Ｔ诨旌蟿恿囍?，當蓄電池剩?電量低于一個設(shè)定值時，汽車的ECU就會控制發(fā)動機啟動，使發(fā)動機帶動 發(fā)電機給蓄電池充電。而發(fā)動機的這種啟動方式不同于現(xiàn)有技術(shù)中的冷啟 動，如將上述適用于純?nèi)加推嚴鋯拥娜呋黝A(yù)熱裝置應(yīng)用到這種混 合動力車中時，在這種啟動情況下該預(yù)熱裝置是不工作的，因此三元催化器在發(fā)動機啟動時不能達到最佳工作溫度，就使得在發(fā)動機啟動時排出的尾氣 幾乎不能得到凈化處理，大部分有害氣體直接排到大氣中，造成環(huán)境的污染。 基于這一點，上述適用于純?nèi)加推嚨娜呋黝A(yù)熱裝置并不適用于混合 動力車中。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于混合動力車的三元催化 器的預(yù)熱裝置及預(yù)熱方法，以及具有該預(yù)熱裝置的混合動力車。該裝置和方 法能在混合動力車蓄電池電量低、需要啟動發(fā)動機時有效預(yù)熱三元催化器， 從而有效地減少尾氣中有害氣體的排放。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于混合動力車的三元催化器的預(yù)熱 裝置，該裝置包括溫度傳感器、控制器和加熱器，所述溫度傳感器用于檢測 三元催化器的溫度并輸出溫度信號到控制器，控制器用于控制加熱器的工作
狀態(tài)，加熱器用于對三元催化器加熱；其中，該裝置還包括電量采集單元， 該電量采集單元用于采集混合動力車中蓄電池的剩余電量并輸出剩余電量 信號到所述控制器，所述控制器用于分別根據(jù)剩余電量信號和溫度信號確定 蓄電池的剩余電量和三元催化器的溫度，分別比較剩余電量與設(shè)定的蓄電池 參考電量、三元催化器的溫度與設(shè)定的三元催化器最佳工作溫度，根據(jù)比較 結(jié)果控制加熱器的工作狀態(tài)。
本發(fā)明還提供一種混合動力車，該汽車包括車輛主體、三元催化器和用 于該三元催化器的預(yù)熱裝置，其中，所述預(yù)熱裝置為上述用于混合動力車的 三元催化器的預(yù)熱裝置。
本發(fā)明還提供一種用于混合動力車的三元催化器的預(yù)熱方法，該方法包
括
Sl)采集混合動力車中蓄電池的剩余電量，并檢測三元催化器的溫度；52) 分別比較采集到的剩余電量與設(shè)定的蓄電池參考電量、檢測到三元 催化器的溫度與設(shè)定的三元催化器最佳工作溫度；
53) 根據(jù)步驟S2)的比較結(jié)果來控制對三元催化器的預(yù)熱。 本發(fā)明提供的一種用于混合動力車的三元催化器預(yù)熱裝置及預(yù)熱方法，
工作時，該裝置的控制器接收溫度傳感器傳送過來的溫度信號和電量采集單 元采集到的反映汽車中蓄電池剩余電量大小的剩余電量信號，根據(jù)所述信 號，控制器作出控制步驟如果蓄電池剩余電量低于設(shè)定值，控制器判斷三 元催化器的溫度是否低于三元催化器最佳工作溫度(即設(shè)定溫度)，如果三 元催化器的溫度大于最佳工作溫度，控制器啟動發(fā)動機；如果三元催化器的 溫度等于或小于最佳工作溫度，控制器控制加熱器工作，加熱器對三元催化 器加熱。本發(fā)明提供的預(yù)熱方法能根據(jù)混合動力車中蓄電池剩余電量的大小 和三元催化器溫度的高低來控制加熱器是否給三元催化器加熱，并優(yōu)選情況 下在達到三元催化器最佳工作溫度時控制發(fā)動機的啟動。因此，本發(fā)明提供 的裝置及方法在發(fā)動機需要啟動時，只在三元催化器的溫度達到最佳工作溫 度的情況下啟動發(fā)動機。本發(fā)明還提供一種混合動力車，因其包括上述預(yù)熱 裝置，因此在該汽車發(fā)動機需要啟動時，該汽車中的三元催化器已經(jīng)達到最 佳工作溫度，這樣能有效地減少尾氣中有害氣體的排放，保護環(huán)境。


圖1為本發(fā)明提供的一種用于混合動力車的三元催化器預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu) 框圖2為圖1的預(yù)熱裝置的工作流程圖3為本發(fā)明提供的一種用于混合動力車的三元催化器預(yù)熱方法的流程圖。
具體實施例方式
如圖l所示，本發(fā)明提供的用于混合動力車的三元催化器的預(yù)熱裝置，
該裝置包括溫度傳感器12、控制器10和加熱器13，所述溫度傳感器12用 于檢測三元催化器11的溫度并輸出溫度信號到控制器10，控制器10用于控 制加熱器13的工作狀態(tài)，加熱器13用于對三元催化器11加熱；其中，該 裝置還包括電量采集單元14，該電量采集單元14用于采集混合動力車中蓄 電池18的剩余電量并輸出剩余電量信號到所述控制器10，所述控制器10 用于分別根據(jù)剩余電量信號和溫度信號確定蓄電池18的剩余電量和三元催 化器11的溫度，分別比較剩余電量與設(shè)定的蓄電池參考電量、三元催化器 11的溫度與設(shè)定的三元催化器最佳工作溫度，根據(jù)比較結(jié)果控制加熱器13 的工作狀態(tài)。
其中，所述控制器10可以包括AD轉(zhuǎn)換器，用于分別根據(jù)剩余電量信 號和溫度信號確定蓄電池18的剩余電量和三元催化器11的溫度。
所述控制器IO還可以包括比較單元，分別比較所述剩余電量與舉定的 蓄電池參考電量、三元催化器11的溫度與設(shè)定的三元催化器最佳工作溫度， 并輸出用于控制加熱器13的控制信號。
其中，當比較結(jié)果為剩余電量低于蓄電池參考電量且三元催化器11的 溫度等于或小于三元催化器11最佳工作溫度時，比較單元輸出控制加熱器 13工作的控制信號，控制器IO控制加熱器13工作；當比較結(jié)果為剩余電量 低于蓄電池參考電量且三元催化器11的溫度大于三元催化器11最佳工作溫 度時，比較單元輸出控制加熱器13停止工作的控制信號，控制器10控制加 熱器13停止工作。
所述控制器10為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的可編程的控制器，例如單片機、 DSP芯片及其外圍電路、ECU等。
所述控制器10可以為單片機或DSP芯片及其外圍電路，在控制器10 控制加熱器13停止工作的同時向控制發(fā)動機19啟動的ECU發(fā)出啟動信號，ECU接收該啟動信號啟動發(fā)動機19?？刂破?0也可以為ECU，在控制加熱 器13停止工作的同時啟動發(fā)動機19。
優(yōu)選地，所述控制器10為控制發(fā)動機19啟動的ECU。 通常，在現(xiàn)有的混合動力車中，當蓄電池18的電量低于一設(shè)定電量時， ECU就會啟動發(fā)動機19，該設(shè)定電量通常為蓄電池18的滿載電量的20% 80%，優(yōu)選情況下為25% 40。％。蓄電池參考電量可以設(shè)置為略大于上述設(shè) 定電量，可以為該設(shè)定電量的140% 160%，即可以為所述滿載電量的35 % 60%。所述蓄電池參考電量可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方法通過 實驗來測定。蓄電池參考電量的值主要取決于蓄電池18的性能。高于設(shè)定 電量的部分用于給加熱器13空出一定的加熱時間(本裝置加熱時間為2分 鐘左右)。應(yīng)當理解的是，不同廠家的混合動力車由于其蓄電池及整車性能 的不同，行駛過程中電量的下降速度也不同，所以所述蓄電池參考電量的值 也會因生產(chǎn)廠家而異。值得說明的是，蓄電池參考電量略大于所述設(shè)定電量 可以為加熱器13贏取一定的加熱時間而不影響到汽車的正常運行，也不會 造成發(fā)動機19的滯后啟動。
所述三元催化器最佳工作溫度根據(jù)不同的三元催化器11所需要的最佳 工作溫度而設(shè)定， 一般來說，所述三元催化器最佳工作溫度為280°C 350 。C。
所述溫度傳感器12為本領(lǐng)域人員所知，可以優(yōu)選為熱電阻類傳感器中 的銅電阻傳感器。
所述加熱器13為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的加熱器13，加熱器13包括加熱 室，用于容納一定量的氣體以及加熱元件，用于給加熱室中的氣體加熱。所 述加熱元件可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的加熱絲，加熱絲可以纏繞在加熱室 周圍；也可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的加熱片，貼附在加熱室的側(cè)壁上。
優(yōu)選地，所述加熱器13可選為居里溫度在100'C 20(TC的蜂窩狀PTC 發(fā)熱體自熱型加熱器。所述電量采集單元14可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的常見的電量采集器， 用于采集蓄電池電量信號，主要包括電壓電流采集放大模塊、功率轉(zhuǎn)換模塊、 A/D轉(zhuǎn)換模塊、MCU模塊、485接口模塊及電源等，通過對信號的采集、 放大、轉(zhuǎn)換得到蓄電池的當前電量信息。電量采集單元14也可以為一些采 集模塊，例如R—820X系列智能電量采集模塊等。
所述加熱器13與三元催化器11的連接方式為管路連接，所述加熱室具 有出氣口，加熱室的出氣口通過管路與三元催化器11的進氣口連接。
優(yōu)選地，所述加熱器13的出氣口與三元催化器11的進氣口的連接管路 上連有單向閥16，該單向閥16只允許加熱器13和三元催化器11之間的連 接管路中的氣體從加熱器13的出氣口流向三元催化器11的進氣口。所述單 向閥16為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，不多作描述。
本發(fā)明提供的裝置還包括氣泵15，用于給加熱室供氣，所述控制器10 在控制加熱器13工作的同時控制氣泵15工作?？刂破?0在啟動加熱器13 的同時啟動氣泵15。所述氣泵15為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的具有控制端的 氣泵，氣泵15可以和加熱器13—體形成，也可以作為單獨器件。
優(yōu)選地，本發(fā)明提供的裝置還包括空氣濾清器17，該空氣濾清器17為 本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。所述空氣濾清器17防止空氣中的顆粒、灰塵進入三 元催化器11對其功能造成影響例如堵塞、黏附其表面，降低其催化效率。 所述空氣濾清器17優(yōu)選為干式濾芯材料(如濾紙)的濾清器。
下面參照圖2描述本發(fā)明提供的預(yù)熱裝置的工作過程。
可以對所述控制器10進行編程和初始值的設(shè)定。例如，在混合動力車 中，當蓄電池18的剩余電量為所述蓄電池參考電量時，將所述電量采集單 元14傳送給控制器10的信號設(shè)定為參考電量信號；當所述三元催化器11 的溫度達到最佳工作溫度時，將此時所述溫度傳感器12傳送到控制器10的 溫度信號設(shè)定為參考溫度信號，該參考溫度信號對應(yīng)的溫度為三元催化器最 佳工作溫度(例如280。C 350。C，可以在該溫度范圍內(nèi)選取一溫度點作為三元催化器最佳工作溫度)。
所述控制器10控制方法為控制器10根據(jù)所述電量采集單元14傳送 過來的信號與所述設(shè)定的參考電量信號進行比較，來判斷蓄電池18剩余電 量是否低于蓄電池參考電量。如果蓄電池18剩余電量低于蓄電池參考電量， 控制器10將所述溫度傳感器12傳送過來的溫度信號與設(shè)定的參考溫度信號 (該信號與三元催化器最佳工作溫度相對應(yīng))進行比較。如果三元催化器11 溫度大于三元催化器最佳工作溫度，控制器10輸出控制信號給氣泵15和加 熱器13，使氣泵15和加熱器13停止工作，同時輸出控制信號給發(fā)動機19 以啟動發(fā)動機19;如果三元催化器11溫度等于或小于三元催化器最佳工作 溫度，控制器10輸出控制信號給氣泵15和加熱器13，控制氣泵15和加熱 器13工作。
氣泵15開始為加熱器13充氣，加熱器13給氣泵15充入的氣體加熱并 將加熱后的氣體通過連接管道輸送到所述三元催化器11中，加熱后的氣體 在通過三元催化器11時給三元催化器11加熱。由于加熱器13和三元催化 器11之間的管道上連有所述單向閥16，因此，氣體只能從加熱器13流向三 元催化器11而不發(fā)生回流。等到三元催化器11升溫后的溫度達到所述最佳 工作溫度，控制器IO輸出控制信號關(guān)閉氣泵15和加熱器13，同時啟動發(fā)動 機19。
本發(fā)明還提供一種混合動力車，該汽車包括車輛主體、三元催化器ll， 和用于該三元催化器11的預(yù)熱裝置，其中，所述預(yù)熱裝置為上述用于混合 動力車的三元催化器的預(yù)熱裝置。
所述車輛主體為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，不多做描述。
如圖3所示，本發(fā)明還提供一種用于混合動力車的三元催化器11的預(yù) 熱方法，該方法包括S1)采集混合動力車中蓄電池18的剩余電量，并檢測 三元催化器11的溫度；S2)分別比較采集到的剩余電量與設(shè)定的蓄電池參 考電量、檢測到三元催化器11的溫度與設(shè)定的三元催化器11最佳工作溫度；S3)根據(jù)步驟S2)的比較結(jié)果來控制對三元催化器11的預(yù)熱。
其中，步驟S3)包括當比較結(jié)果為剩余電量低于蓄電池參考電量、三元催化器11的溫度等于或小于三元催化器最佳工作溫度時，則對三元催化器11進行預(yù)熱；當比較結(jié)果為剩余電量低于蓄電池參考電量、三元催化器11的溫度大于三元催化器最佳工作溫度時，停止對三元催化器11進行預(yù)熱。其中，該方法還包括S4)在步驟S3)中所述剩余電量低于蓄電池參考電量且檢測到三元催化器11的溫度大于三元催化器最佳工作溫度從而停止對三元催化器ll進行預(yù)熱的同時，啟動發(fā)動機19。
其中，所述三元催化器11最佳工作溫度范圍為280。C一35(TC。下面闡述本發(fā)明提供的一種用于混合動力車的三元催化器的預(yù)熱裝置是如何減少發(fā)動機19冷啟動時有害氣體排放。
對控制器10設(shè)定參考電量信號和參考溫度信號，所述控制器10將電量采集單元14傳送過來的剩余電量信號與參考電量信號進行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷蓄電池18剩余電量是否低于所述蓄電池參考電量，如果剩余電量低于蓄電池參考電量，控制器10將溫度傳感器12傳送過來的溫度信號與所述參考溫度信號進行比較，如果所述溫度信號大于(或小于)參考溫度信號，說明三元催化器11的溫度已經(jīng)達到三元催化器最佳工作溫度，控制器10控制所述發(fā)動機19啟動；如果所述溫度信號小于(或大于)參考溫度信號，說明三元催化器11的溫度低于三元催化器最佳工作溫度，控制器IO控制所述加熱器13和氣泵15工作，加熱器13對三元催化器11加熱。這樣，在發(fā)動機19需要啟動時，所述用于混合動力車的三元催化器的預(yù)熱裝置只在三元催化器11達到最佳工作溫度時才啟動發(fā)動機19，因而能有效地減少發(fā)動機19冷啟動時有害氣體的排放。
權(quán)利要求
1、一種用于混合動力車的三元催化器的預(yù)熱裝置，該裝置包括溫度傳感器(12)、控制器(10)和加熱器(13)，所述溫度傳感器(12)用于檢測三元催化器(11)的溫度并輸出溫度信號到控制器(10)，控制器(10)用于控制加熱器(13)的工作狀態(tài)，加熱器(13)用于對三元催化器(11)加熱；其中該裝置還包括電量采集單元(14)，該電量采集單元(14)用于采集混合動力車中蓄電池(18)的剩余電量并輸出剩余電量信號到所述控制器(10)，所述控制器(10)用于分別根據(jù)剩余電量信號和溫度信號確定蓄電池(18)的剩余電量和三元催化器(11)的溫度，分別比較剩余電量與設(shè)定的蓄電池參考電量、三元催化器(11)的溫度與設(shè)定的三元催化器最佳工作溫度，根據(jù)比較結(jié)果控制加熱器(13)的工作狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱裝置，其中，所述控制器(10)用于當 比較結(jié)果為剩余電量低于蓄電池參考電量且三元催化器(11)的溫度等于或 小于三元催化器最佳工作溫度時，控制加熱器(13)工作；當比較結(jié)果為剩余電量低于蓄電池參考電量且三元催化器(11)的溫度 大于三元催化器最佳工作溫度時，控制加熱器(13)停止工作。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)熱裝置，其中，所述控制器(10)為ECU， 還用于在控制加熱器(13)停止工作的同時，啟動發(fā)動機(19)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項權(quán)利要求所述的預(yù)熱裝置，其中，三元 催化器最佳工作溫度為280°C 350°C,所述蓄電池參考電量為所述蓄電池(18)的滿載電量的35% 60%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)熱裝置，其中加熱器(13)包括加熱室和 加熱元件，加熱室用于容納氣體并與三元催化器(11)連接，向三元催化器(11)輸送加熱后的氣體；加熱元件用于給加熱室中的氣體加熱。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)熱裝置，其中，該裝置還包括氣泵(15)， 用于給加熱室供氣，所述控制器(10)在控制加熱器(13)工作的同時控制 氣泵(15)工作。
7、 一種混合動力車，該汽車包括車輛主體、三元催化器(11)和用于 該三元催化器(11)的預(yù)熱裝置，其特征在于，所述預(yù)熱裝置為根據(jù)權(quán)利要 求1-6中任一項權(quán)利要求所述的用于混合動力車的三元催化器的預(yù)熱裝置。
8、 一種用于混合動力車的三元催化器的預(yù)熱方法，該方法包括51) 采集混合動力車中蓄電池(18 )的剩余電量，并檢測三元催化器(11) 的溫度；52) 分別比較采集到的剩余電量與設(shè)定的蓄電池參考電量、檢測到三元 催化器(11)的溫度與設(shè)定的三元催化器最佳工作溫度；53) 根據(jù)步驟S2)的比較結(jié)果控制對三元催化器(11)的預(yù)熱。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，步驟S3)包括 當比較結(jié)果為剩余電量低于蓄電池參考電量、三元催化器(11)的溫度等于或小于三元催化器最佳工作溫度時，則對三元催化器(11)進行預(yù)熱；當比較結(jié)果為剩余電量低于蓄電池參考電量、三元催化器(11)的溫度 大于三元催化器最佳工作溫度時，停止對三元催化器(11)進行預(yù)熱。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，該方法還包括54) 在步驟S3)中所述剩余電量低于蓄電池參考電量且檢測到三元催 化器(11)的溫度大于三元催化器最佳工作溫度從而停止對三元催化器(11) 進行預(yù)熱的同時，啟動發(fā)動機(19)。
全文摘要
一種用于混合動力車的三元催化器預(yù)熱裝置和方法以及混合動力車，該裝置包括溫度傳感器、控制器和加熱器，所述溫度傳感器用于檢測三元催化器的溫度并輸出溫度信號到控制器，控制器用于控制加熱器的工作狀態(tài)，加熱器用于對三元催化器加熱；其中該裝置還包括電量采集單元，該電量采集單元用于采集混合動力車中蓄電池的剩余電量并輸出剩余電量信號到所述控制器，所述控制器用于分別根據(jù)剩余電量信號和溫度信號確定蓄電池的剩余電量和三元催化器的溫度，分別比較剩余電量與設(shè)定的蓄電池參考電量、三元催化器的溫度與設(shè)定的三元催化器最佳工作溫度，根據(jù)比較結(jié)果控制加熱器的工作狀態(tài)。該裝置能有效地減少尾氣中有害氣體的排放，保護環(huán)境。
文檔編號F02D45/00GK101550882SQ20081008950
公開日2009年10月7日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者于海龍, 偉 姚, 王新鋒 申請人:比亞迪股份有限公司