CN103158716B

CN103158716B - 用于计算电动车中的燃料耗尽距离的方法

Info

Publication number: CN103158716B
Application number: CN201210120470.2A
Authority: CN
Inventors: 金尚准
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: US20130158758A1; KR20130068242A; CN103158716A; US8666576B2; JP6128747B2; JP2013126368A; DE102012206410A1; DE102012206410B4; KR101315714B1

Abstract

本发明公开一种用于计算电动车中的燃料耗尽距离的方法。在所公开的技术中，计算过去驾驶平均燃料效率。计算过去驾驶期间的空调平均能量消耗率。根据过去驾驶平均燃料效率与空调平均能量消耗率来计算假设不使用空调时的过去驾驶平均燃料效率。计算当前驾驶燃料效率。然后将假设不使用空调装置时的过去驾驶平均燃料效率与当前驾驶燃料效率混合，并且根据混合的驾驶燃料效率来计算DTE。

Description

用于计算电动车中的燃料耗尽距离的方法

技术领域

本发明涉及一种用于计算电动车中的燃料耗尽距离(DTE)的系统方法。更具体地，本发明涉及通过从电池的总能量消耗中排除由空调装置使用的能量消耗来更精确地计算DTE的方法。

背景技术

通常，电动车通过电动机提供动力，所述电动机经由电池中充的电驱动。在电动车中，了解并监测电池的瞬时特性，例如电池的温度和电池的充电状态(SOC)是非常重要的。通过监测这些特性，车辆控制系统能够将电池的状态更好地保持在提供最好的效率和性能的水平。

电池管理系统(BMS)是将这些特性考虑进去以辅助车辆有效运行的电子系统。通过防止因电池耐久性降低所引起的电池寿命的缩短并向对电池状态的SOC信息进行整体控制的车辆控制器提供信息来运行BMS。

特别重要的是，检查使用高电压电池的电动车中电池的SOC，并在运行过程中监测并向驾驶者报告电池的剩余电容。例如，在内燃机车辆中，驾驶者基于当前燃料状态获悉估算的燃料耗尽距离(Distance to Empty，DTE)。然而，在电动车中，是根据当前电池的能量状态来估算DTE，然后显示在仪表群(cluster)上告知驾驶者，使驾驶者可以估算在需要对车辆再充电之前还能够行驶多远。

通常地，通过利用SOC(％)(高电压电池中剩余能量值)与能量消耗率/距离之间的关系来估计DTE来计算电动车中的DTE。

图1是示出计算DTE的典型方法的流程图。下文将参考图1描述计算DTE的典型方法。更具体地，通过如下步骤来计算电动车中的DTE：首先计算过去的平均燃料效率(S1)，然后计算当前燃料效率(S2)，以及通过将过去平均燃料效率与当前燃料效率混合来计算最终的燃料效率(S3)，最后由最终燃料效率计算DTE(S4)。

此处，通过对过去驾驶周期(即，将从上一次充电到下一次充电的间隔定义成一个驾驶周期)的燃料效率取平均值来计算过去驾驶平均燃料效率。在每个驾驶周期结束(即，开始充电时结束前一个驾驶周期)时计算并存储燃料效率(km/％)，然后对所存储的燃料效率求平均值。

在此情况下，驾驶周期的燃料效率(km/％)被表示为驾驶周期中的累积驾驶距离(km)/ΔSOC(％)，其中ΔSOC(％)＝上次充电之后即刻的SOC(％)-刚好在当前充电之前的SOC(％)。

在计算最终燃料效率时，基于燃料效率计算DTE，然后将其显示在仪表群等上。在此情况下，DTE可以被表示成最终燃料效率(km/％)×当前SOC(％)。因而，在计算电动车的DTE时，需要电池的SOC。更具体地，在计算过去驾驶周期的燃料效率时，反映周期中总的电池消耗(对应于上述ΔSOC)。

在电动车中，用于计算电池SOC的方法已经广为人知。例如，通过测量每单位小时放电电流的量来计算电池SOC的方法。这些计算的SOC值目前被广泛应用于电池管理、DTE计算以及车辆的其它用途上。

然而，很多时候，使用上述已知方法向驾驶者提供的所得到的DTE易受错误值影响并导致错误值，该错误值由估计困难和不正确的估计值引起。具体地，应当在计算DTE时反映过去驾驶周期的能量消耗，并且在此情况下，应当反映出总的电池消耗。然而，由于总的电池消耗还包括在过去驾驶周期中由空调装置消耗的能量，因此难以计算排除这类能量消耗的精确DTE。

上述在该背景技术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

本发明提供一种通过从电池的总能量消耗中排除由空调装置使用的能量消耗来更精确地计算燃料耗尽距离(DTE)的系统和方法。

一方面，本发明提供一种用于计算电动车中的燃料耗尽距离(DTE)的方法，包括：计算过去驾驶平均燃料效率；计算过去驾驶周期中的空调平均能量消耗率；根据过去驾驶平均燃料效率和空调平均能量消耗率计算假设不使用空调装置时的过去驾驶平均燃料效率；计算当前驾驶燃料效率；将假设不使用空调装置时的过去驾驶平均燃料效率和当前驾驶燃料效率混合；以及根据混合的驾驶燃料效率计算DTE。

在一个示例性实施方式中，根据混合的驾驶燃料效率计算DTE可以包括：计算与由空调装置消耗的当前功率相应的燃料效率；通过在混合的驾驶燃料效率上反映与空调装置中消耗的当前功率相应的燃料效率；以及根据最终燃料效率来计算DTE。

下面讨论本发明的其它方面和示例性实施方式。

附图说明

现在将参考附图图示的本发明的某些示例性实施方式来详细地描述本发明的上述和其它特征，下文给出的这些实施方式仅仅用于示例说明，因此不是对本发明的限制，其中：

图1是示出计算燃料耗尽距离(DTE)的常规方法的流程图；

图2是示出根据本发明的实施方式计算DTE的方法的流程图；并且

图3是示出根据本发明的实施方式的DTE计算的各个步骤的计算方法的流程图。

应当理解的是，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本发明基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方向、位置和形状将部分取决于具体的既定用途和使用环境。

在附图中，附图标记在几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

下面将详细地参照本发明的各个实施方式，其实施例图示在所附附图中，并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。

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。

下面讨论本发明的上述和其它特征。

下文将参考附图详细地描述本发明的示例性实施方式。

本发明涉及一种用于计算电动车中的燃料耗尽距离(DTE)的方法，其可以通过去除由空调装置消耗的能量并校正过去驾驶周期的平均燃料效率来更精确地计算DTE。此外，由于最终燃料效率是通过在驾驶燃料效率上反映与空调装置中当前消耗的功率相应的燃料效率来计算的，因此可以更加精确地计算DTE，其中所述驾驶燃料效率是通过将过去平均燃料效率与当前燃料效率混合来计算的。

可以利用处理器或控制器来执行这些计算。然而，执行和运行特征不限于此。即，下述的技术可被实施在独立控制器上或者通过控制器局域网络(CAN)可通信地连接的多个控制器上。

图2是示出根据本发明一个实施方式计算DTE的方法的流程图。图3是示出根据本发明一个实施方式的DTE计算的各步骤的计算方法的流程图。

如图2所示，用于计算DTE的方法可以包括计算至少一个过去驾驶周期的过去驾驶平均燃料效率(S11)，计算在过去驾驶周期中空调装置中的平均能量消耗率(S12)，通过假设不使用空调装置来校正过去驾驶平均燃料效率(S13)，计算当前驾驶燃料效率(S14)，将校正的过去驾驶平均燃料效率与当前驾驶燃料效率混合(S15)，以及根据混合的驾驶燃料效率计算DTE(S16至S18)。

在此，根据混合的驾驶燃料效率计算DTE可以包括计算与空调装置中消耗的功率量相对应的当前燃料效率(S16)，通过在驾驶燃料效率上反映与空调装置中消耗的功率量相对应的燃料效率来计算最终燃料效率(S17)，以及通过最终燃料效率计算DTE。

如上所述，为了执行上述计算处理，可以设置控制器，该控制器执行含有与上述方法相关的程序指令的计算机可读介质。控制器可以包括存储装置和用于执行各个处理的计算的计算块。在此情况下，由于必须将最终计算出的DTE显示在仪表群上，因此控制器可以包括行程计算机(tripcomputer)、或用于计算DTE并将DTE传输给行程计算机的独立控制器。

而且，由于控制器使用电池SOC信息，所以控制器可被配置成从电池管理系统接收电池SOC信息并从空调控制器接收与空调装置的运行状态和开/关信号有关的信息。

在下文中将参考图3详细地描述图2的计算过程。

过去驾驶平均燃料效率的计算(S11)

最初，可以通过对多个过去驾驶周期(例如，将从上次充电到下次充电的各个单独间隔限定为一个驾驶周期)的燃料效率取平均值来计算过去驾驶平均燃料效率R0(km/％)。可以在每个驾驶周期结束时(例如，在充电时结束前次驾驶周期)计算并存储燃料效率(km/％)，然后可以对所存储的燃料效率取平均值。

在此情况下，驾驶周期的燃料效率(km/％)可被表示为相应驾驶周期的累积驾驶距离(km)/ΔSOC(％)，其中ΔSOC(％)＝上次充电之后即刻的SOC(％)-刚好在电池当前充电之前的SOC(％)。

以上计算的燃料效率可被存储在存储装置的n缓冲区中。由于所有驾驶周期的燃料效率可被存储在n缓冲区中，因此在存储新的燃料效率数据时，可以删除最老的燃料效率数据。

经证明(certificated)的燃料效率(例如，通过在相应车型上的燃料效率测试而计算和输入的值)可被存储在存储装置的一个缓冲区中，并且可以通过驾驶周期的燃料效率和经证明的燃料效率来计算过去驾驶平均燃料效率R0。

为了计算平均燃料效率，可以使用加权平均法，其中加权值用于各燃料效率。例如，平均燃料效率可表示为等式(1)。

R0＝{A1×a[0]+A2×a[1]+A3×a[2]+...+An×a[n-1]+B×b[0]}/(A1+A2+A3+...An+B)...(1)

其中，R0是过去驾驶平均燃料效率，A1、A2、A3、An和B表示加权值，a[0]、a[1]、a[2]、和a[n-1]表示各个驾驶周期的燃料效率，而b[0]表示经证明的燃料效率。

过去驾驶中空调装置的平均能量消耗率的计算(S12)

可以通过对至少一个过去驾驶周期中的空调装置的能量消耗取平均值来计算过去驾驶空调平均能量消耗率R_AC(％)。例如，每当各个驾驶周期结束时，可以计算和存储空调装置的能量消耗率(％)，然后可以对所存储的能量消耗率取平均值以获得过去驾驶的空调平均能量消耗率R_AC。

在此，各个驾驶周期的空调能量消耗率可被限定成空调装置相对于相应驾驶周期的总电池能量消耗的能量消耗率。如上计算的比率可被存储在存储装置的n缓冲器中。所有驾驶周期的能量效率可被存储在n缓冲器中，并且在存储新的比率数据时可以删除最老的比率数据，以保持存储效率。

假设不使用空调装置时的预定值(例如，0％)可被存储在存储装置的一个缓冲区中，并且可以使用驾驶周期的比率和预定值来计算过去驾驶空调平均能量消耗率R_AC。

为计算平均能量消耗率，可使用加权平均法，其中将加权值用于各个能量消耗率并且可以使用预定值。例如，过去驾驶空调平均能量消耗率R_AC可以表示为式(2)。

R_AC＝C1×c[0]+C2×c[1]+C3×c[2]+...+Cn×c[n-1]+D×d[0]}/(C1+C2+C3+...Cn+D)...(2)

其中R_AC表示过去驾驶空调平均能量消耗率，C1、C2、C3、Cn、和D表示加权值，c[0]、c[1]、c[2]、和c[n-1]表示各个驾驶周期的比率，并且d[0]表示不使用空调装置时的假设值。

当前驾驶燃料效率的计算(S14)

可以通过充电后的累积驾驶距离(km)、充电后即刻的SOC(％)、和当前SOC(％)来计算当前驾驶燃料效率R2(km/％)。当前驾驶燃料效率R2可以表示为式(3)：

R2＝充电后的累积驾驶距离/(充电后即刻的SOC-当前SOC)...(3)

与空调装置中的功率消耗相应的当前燃料效率的计算(S16)

与空调装置中消耗的功率相应的当前燃料效率R4(km/％)可以包括计算燃料效率，所述燃料效率可使用在驾驶者操作空调装置时由空调装置消耗的功率来驱动车辆(例如，将功率消耗转化为与车辆驾驶相应的燃料效率的过程)。空调装置的功率消耗可变成例如空调压缩机的空气冷却装置和例如电动加热器(例如，PTC加热器)的空气加热装置中消耗的功率。与空调装置的功率消耗相应的燃料效率可以表示为式(4)，将其计算为通过输入空调装置中消耗的当前功率来获得的表格值(table value)。

R4＝Func2(冷却器的功率消耗+加热器的功率消耗)...(4)

其中Func2可被实现为表格，并且可以获得其中根据功率消耗预先确定燃料效率值的表格。

在本发明的示例性实施方式中，可以使用在上述过程中计算的值来校正过去驾驶平均燃料效率(S13)，并且可以将过去驾驶平均燃料效率与当前驾驶燃料效率混合(S15)。接下来，可以计算最终的燃料效率(S17)，然后可以从中计算更精确的最终DTE(S18)。

过去驾驶平均燃料效率的校正(S13)

可以进行过去驾驶平均燃料效率的校正，以便从前述过程中计算的过去驾驶平均燃料效率R0中去除在空调装置中消耗的能量，并且过去驾驶平均燃料效率的校正可以包括通过假设不使用空调装置而获得过去驾驶平均燃料效率R1(km/％)。

过去驾驶平均燃料效率R1可被表示为式(5)，其中在上述过程中获得的过去驾驶平均燃料效率R0与空调平均能量消耗率R AC被用作输入映射值。

R1＝Func1(R0，R_AC)...(5)

其中Func1可被实施为映射，并且可以根据R_AC(0至100％)进行R0的校正。

过去驾驶平均燃料效率和当前驾驶燃料效率的混合(S15)

在将过去驾驶平均燃料效率与当前驾驶燃料效率混合时，在上述过程中得到的燃料效率，具体地为通过假设不使用空调装置而获得的过去驾驶平均燃料效率R1(km/％)，与当前驾驶燃料效率R2(km/％)可以混合以获得燃料效率R3(km/％)。燃料效率R3(km/％)可被用于计算最终燃料效率R5，其反映出空调装置中的当前功率消耗。

在此，通过上述混合步骤获得的燃料效率R3可以是通过假设不使用空调装置而获得的过去驾驶燃料效率R1与当前驾驶燃料效率R2的平均值。为了计算平均值，可以使用将加权值应用于各燃料效率的加权平均技术。燃料效率R3可被表示为式(6)：

R3＝(R1×F1+R2×F2)/(F1+F2) (6)

最终燃料效率的计算(S17)和DTE计算(S18)

可以通过从混合的燃料效率R3中减去与空调装置中消耗的当前功率相应的燃料效率R4来获得最终的燃料效率R5(km/％)。接下来，可以根据最终燃料效率R5与当前电池SOC(％)最终获得DTE(km)。

最终的燃料效率R5和DTE可以表示为式(7)和(8)：

R5＝R3-R4 ...(7)

DTE＝R5×(SOC-5) ...(8)

其中‘5’是设定值，并且是可以改变的。

此外，本发明上述示例性实施方式的控制逻辑可被实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非短暂计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括，但不局限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、闪存盘、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在连接计算机系统的网络中，以使计算机可读介质可以以分布式方式，例如，通过电信息通信服务器或控制器区域网(CAN)，被存储和执行。

因而，由于过去驾驶平均燃料效率是通过去除空调装置中消耗的能量来校正，并且最终的燃料效率是通过在驾驶燃料效率(通过将过去驾驶平均燃料效率和当前驾驶燃料效率混合来计算的)上反映与由空调装置消耗的当前功率相对应的燃料效率来计算的，因此与常规技术相比，可以更精确地计算DTE。

因此，根据本发明的示例性实施方式，可以通过去除在空调装置中消耗的能量并且校正过去驾驶平均燃料效率来更加精确地计算DTE。而且，由于最终燃料效率是通过在驾驶燃料效率上反映与空调装置中当前消耗的功率相应的燃料效率来计算的，因此可以更精确地计算DTE，其中所述驾驶燃料效率是通过将过去的平均燃料效率与当前的燃料效率混合来计算的。

本发明参考其示例性实施方式进行了详细描述。然而，本领域技术人员能够理解，可以在不偏离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式进行改变，本发明的范围由所附的权利要求及其等同方式限定。

Claims

1.一种用于计算电动车中的燃料耗尽距离DTE的方法，包括：

通过至少一个控制器，计算过去驾驶平均燃料效率；

通过至少一个控制器，计算在至少一个过去驾驶周期中的空调平均能量消耗率；

通过至少一个控制器，根据所述过去驾驶平均燃料效率和所述空调平均能量消耗率来计算假设不使用空调装置的过去驾驶平均燃料效率；

通过至少一个控制器，计算当前驾驶燃料效率；

通过至少一个控制器，将所述假设不使用空调装置的过去驾驶平均燃料效率与所述当前驾驶燃料效率混合；以及

根据所混合的驾驶燃料效率计算所述DTE，

其中，通过应用加权平均法来计算所述过去驾驶平均燃料效率与所述当前驾驶燃料效率的混合，其中所述加权平均法将加权值应用到所述假设不使用空调装置的过去驾驶平均燃料效率和所述当前驾驶燃料效率，

所述过去驾驶平均燃料效率表示为：

R0＝{A1×a[0]+A2×a[1]+A3×a[2]+...+An×a[n-1]+B×b[0]}/(A1+A2+A3+...An+B)

这里，R0是过去驾驶平均燃料效率，A1、A2、A3、An和B表示加权值，a[0]、a[1]、a[2]、和a[n-1]表示各个驾驶周期的燃料效率，而b[0]表示经证明的燃料效率。

2.如权利要求1所述的方法，其中通过对过去驾驶周期的空调能量消耗率取平均值来计算过去驾驶期间的所述空调平均能量消耗率，所述驾驶周期被定义为从上次充电到下次充电的间隔，并且每个驾驶周期的空调能量消耗率是在所述空调装置中消耗的能量与相应驾驶周期的总电池能量消耗的比率。

3.如权利要求2所述的方法，其中通过加权平均法来计算所述空调平均能量消耗率，其中所述加权平均法将加权值应用于假设在不使用所述空调装置时的预定值和所述每个驾驶周期的所述空调能量消耗率。

4.如权利要求1所述的方法，其中使用所述过去驾驶平均燃料效率和所述空调平均能量消耗率作为输入值，将所述假设不使用空调装置时的过去驾驶平均燃料效率计算成映射值。

5.如权利要求1所述的方法，其中根据所述混合的驾驶燃料效率计算所述DTE的步骤包括：

计算与所述空调装置中消耗的当前功率相对应的燃料效率；

通过在所述混合的驾驶燃料效率上反映与由所述空调装置消耗的所述当前功率相对应的燃料效率，来计算最终燃料效率；和

根据所述最终燃料效率计算所述DTE。

6.如权利要求5所述的方法，其中与所述空调装置中消耗的所述当前功率相对应的所述燃料效率根据表格来计算，在所述表格中，根据功率消耗来限定燃料效率值。

7.如权利要求5所述的方法，其中通过从利用混合获得的所述驾驶燃料效率中减去与在所述空调装置中消耗的功率相对应的所述燃料效率，来获得所述最终燃料效率。

8.一种用于计算电动车中的燃料耗尽距离(DTE)的系统，包括：

用于计算过去驾驶平均燃料效率的单元；

用于计算在至少一个过去驾驶周期中的空调平均能量消耗率的单元；

用于根据所述过去驾驶平均燃料效率和所述空调平均能量消耗率计算假设不使用空调装置的过去驾驶平均燃料效率的单元；

用于计算当前驾驶燃料效率的单元；

用于将所述假设不使用空调装置的过去驾驶平均燃料效率与所述当前驾驶燃料效率混合的单元；以及

用于根据所述混合的驾驶燃料效率计算DTE的单元，

所述过去驾驶平均燃料效率表示为：

R0＝{A1×a[0]+A2×a[1]+A3×a[2]+...+An×a[n-1]+B×b[0]}/(A1+A2+A3+...An+B)

9.如权利要求8所述的系统，其中用于根据所述混合的驾驶燃料效率计算所述DTE的单元还包括：

用于计算与所述空调装置中消耗的当前功率相对应的燃料效率的单元；

用于通过在所述混合的驾驶燃料效率上反映与由所述空调装置消耗的所述当前功率相对应的所述燃料效率来计算最终燃料效率的单元；和

用于根据所述最终燃料效率计算所述DTE的单元。