CN103395375B - 基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，包括：系统获取电动汽车的停放时间信息、环境温度信息、电池组信息、电动汽车能耗信息和电池组相关参数，并确定k个电池组加热的目标温度；选择消耗电量最小的加热电流变化曲线，作为最优加热电流变化曲线和最优电池组消耗电量；计算电池组的荷电状态，并计算剩余可用容量，进而计算剩余可用能量，最终计算续驶里程，并计算在目标温度T_{goal_0}下的续驶里程Range_T₀；选择出最长的续驶里程；电池组加热系统使电动汽车达到最长的续驶里程。本发明的方法以延长电动汽车续驶里程为目标，提出了电池组目标温度和加热电流变化曲线的最优计算方法，具有算法简便、实现资源的优化配置等优点。

Description

基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法

技术领域

本发明属于车用动力电池技术领域，具体涉及一种基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法。

背景技术

电动汽车在行驶经济性和环境友好程度上有很大优势，有很好的发展前景。但是电动汽车的续驶里程较短，在日常使用中很不方便。随着温度的降低，特别是外界温度低于0℃时，动力电池组的剩余可用能量大大降低，使电动汽车的续驶里程有很大缩减。电动汽车的续驶里程取决于动力电池组的剩余可用能量和电动汽车的能量消耗。其中动力电池组的剩余可用能量受温度的影响较大，因此可以在电动汽车的使用过程中调节电池组温度，从而优化电动汽车的续驶里程。

为了提升电动汽车在低温下的使用性能，同时保证电池组达到允许的充电温度，可以用加热装置对电池组进行加热。专利CN201985213U、CN202111197U和CN102055042A等公开了一些电池组加热装置和相关的控制方法。然而现有方法的目标是保证电池组的温度在一定的温度范围内，而不是从优化电池组温度的角度出发，进而延长电动汽车续驶里程。

在接入外部充电机的情况下，电池组加热的能量来源是外部电源。然而由于城市充电桩资源紧缺，经常会出现电动汽车在室外停放而未接外界充电桩的情况，比如上班之后将电动汽车停放，直至下班后再次使用。这种情况下就需要动力电池组为自身提供能量，保证电池组的温度。电池组温度的提升会提高电池组总体的可用能量和放电效率，但加热过程会消耗电池组本身的能量，造成用于电动汽车行驶的电池组能量降低。因此在这种情况下，需要对电池组的加热过程进行优化，确定最优的目标温度，使得电动汽车的续驶里程达到最长。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，包括以下步骤：S1：在所述电动汽车的停放时刻t₀，电池组加热系统获取所述电动汽车的停放时间信息、环境温度信息、电池组信息、电动汽车能耗信息和电池组相关参数，并确定k个电池组加热的目标温度，记为T_{goal_0}、T_{goal_1}、T_{goal_2}、……、T_{goal_k}，k为正整数；S2：对于第i个目标温度T_{goal_i}，计算出n条加热电流变化曲线，记为I_{Ti_1}、I_{Ti_2}、……、I_{Ti_n}，并根据n条所述加热电流变化曲线计算n个电池组消耗电量，记为C_{cons_Ti_1}、C_{cons_Ti_2}、……、C_{cons_Ti_n}，选择电池组消耗电量最小的加热电流变化曲线，作为所述目标温度T_{goal_i}下的最优加热电流变化曲线，记为I_{Ti_opt}，对应的最优电池组消耗电量记为C_{cons_Ti_opt}，其中i∈[1,k]且i为整数，n为正整数；S3：在第i个目标温度T_{goal_i}下，计算所述电池组在所述电动汽车的启动时刻t₁的荷电状态SOC_{end_Ti}，并根据所述SOC_{end_Ti}计算所述电池组的剩余可用容量C_{bat_remain_Ti}，进而根据所述C_{bat_remain_Ti}计算所述电池组的剩余可用能量E_{bat_remain_Ti}，最终根据所述E_{bat_remain_Ti}计算所述续驶里程Range_T_i，并计算在目标温度T_{goal_0}下的续驶里程Range_T₀；S4：比较k个目标温度下对应的所述续驶里程，选择出最长的续驶里程记为Range_T_opt，对应的目标温度记为最优加热目标温度T_{goal_opt}，对应的加热电流变化曲线记为总体最优加热电流变化曲线I_opt；S5：所述电池组加热系统按照所述总体最优加热电流变化曲线I_opt对电池组进行加热，使所述电池组在启动时刻t₁达到最优加热目标温度T_{goal_opt}，并使所述电动汽车达到最长的续驶里程Range_T_opt。

优选的，所述电动汽车的停放时间信息包括停放时刻t₀、启动时刻t₁，以及停放时间长度t_stay=t₁-t₀，所述环境温度信息为所述电动汽车在停放时刻t₀至启动时刻t₁期间的环境温度T_env，所述电池组信息为在所述停放时刻t₀时的所述电池组的初始荷电状态SOC_init和电池组初始温度T_init，所述电动汽车能耗信息为在所述停放时刻t₀前所述电动汽车的平均能耗e_avg。

优选的，所述电池组相关参数包括：所述电池组的标称容量C_{bat_nom}，所述电池组的标称放电电压U_{bat_dch}，所述电池组在不同温度下的满电放电容量C_{bat_full_T}，所述电池组的总质量m_bat，电池组的热容C_p，所述电池组和环境的等效换热系数h_bat和换热面积A，所述电池组加热系统的加热效率η。

优选的，所述电动汽车在停放时刻t₀至启动时刻t₁期间的环境温度T_env＜0℃，设置所述电池组的加热目标温度T_{goal_0}=T_env，即无所述加热电流对所述电池组加热，设置所述电池组的加热目标温度T_{goal_1}=0℃，设置所述电池组的加热目标温度T_{goal_k}≤25℃，为所述电池组的加热目标温度的上限值。

优选的，对于步骤S2，在第i个目标温度T_{goal_i}下，第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}满足P_{Ti_m}=I_{Ti_m}×U_{bat_dch}，P_{Ti_m}为在第i个目标温度T_{goal_i}，第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}对应的电池组的能量消耗功率，P_{Ti_m}满足 $m_{\mathrm{bat}}\×C_p\×\frac{{\mathrm{dT}}_{\mathrm{Ti}\_m}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\η}\×P_{\mathrm{Ti}\_m}-h_{\mathrm{bat}}\×A\×(T_{\mathrm{Ti}\_m}-T_{\mathrm{env}}),$ T_{Ti_m}为在第i个目标温度T_{goal_i}、第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}下电池组的温度变化，为电池组的温度变化率，用于有效提升电池组温度的功率P_{Ti_m_eff}=η×P_{Ti_m}，m∈[1，n]且m为整数。

优选的，在第i个目标温度T_{goal_i}、第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}下的电池组消耗电量为 $C_{\mathrm{cons}\_\mathrm{Ti}\_m}={\∫}_{t_0}^{t_1}{I}_{\mathrm{Ti}\_m}\×\mathrm{dt}.$

优选的，对于步骤S3，在第i个目标温度T_{goal_i}下，在所述电动汽车的启动时刻t₁，所述电池组的荷电状态 ${\mathrm{SOC}}_{\mathrm{end}\_\mathrm{Ti}}={\mathrm{SOC}}_{\mathrm{init}}-\frac{C_{\mathrm{cons}\_\mathrm{Ti}\_\mathrm{opt}}}{C_{\mathrm{bat}\_\mathrm{nom}}}.$

优选的，在第i个目标温度T_{goal_i}下，根据所述SOC_{end_Ti}计算所述电池组的剩余可用容量C_{bat_remain_Ti}=C_{bat_full_Ti}-(1-SOC_{end_Ti})×C_{bat_nom}，C_{bat_full_Ti}为在第i个目标温度T_{goal_i}下所述电池组的满电放电容量。

优选的，在第i个目标温度T_{goal_i}下，根据所述C_{bat_remain_Ti}计算所述电池组的剩余可用能量E_{bat_remain_Ti}=C_{bat_remain_Ti}×U_{bat_dch}。

优选的，在第i个目标温度T_{goal_i}下，根据所述E_{bat_remain_Ti}计算所述续驶里程 $\mathrm{Range}\_T_i=\frac{E_{\mathrm{bat}\_\mathrm{remain}\_\mathrm{Ti}}}{e_{\mathrm{avg}}}.$

优选的，对于步骤S3,在目标温度T_{goal_0}下，续驶里程 $\mathrm{Range}\_T_0=\frac{[C_{\mathrm{bat}\_\mathrm{full}\_T0}-(1-{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{init}})\×C_{\mathrm{bat}\_\mathrm{nom}}]\×U_{\mathrm{bat}\_\mathrm{dch}}}{e_{\mathrm{avg}}},$ C_{bat_full_T0}为在目标温度T_{goal_0}下所述电池组的满电放电容量。

本发明的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法适用于无外接加热源的电动汽车电池组加热系统，考虑电池组在不同温度下的性能差异，以延长电动汽车续驶里程为目标，提出了电池组目标温度和加热电流变化曲线的最优计算方法，可用于电动汽车电池组的热管理和能量优化之中，具有算法简便、实现资源的优化配置等优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法的流程图；

图2是本发明实施例的最优加热目标温度和总体最优加热电流变化曲线的选择过程图；

图3是本发明实施例的电池组在不同温度下的满电放电容量图；

图4是本发明实施例的电池组在目标温度T_{goal_1}和加热电流变化曲线I_{T1_1}下的温度变化图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，为本发明实施例的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法的流程图，本发明实施例适用于电动汽车在室外低温环境下停放而未接外界充电的情况，结合图2所示的最优加热目标温度和总体最优加热电流变化曲线的选择过程图，包括以下步骤：

S1：在电动汽车的停放时刻t₀，电池组加热系统获取电动汽车的停放时间信息、环境温度信息、电池组信息、电动汽车能耗信息和电池组相关参数，并确定k个电池组加热的目标温度，记为T_{goal_0}、T_{goal_1}、T_{goal_2}、……、T_{goal_k}，k为正整数。

电动汽车的停放时间信息包括停放时刻t₀、启动时刻t₁，以及停放时间长度t_stay=t₁-t₀，环境温度信息为电动汽车在停放时刻t₀至启动时刻t₁期间的环境温度T_env，电池组信息为在停放时刻t₀时的电池组的初始荷电状态SOC_init和电池组初始温度T_init，电动汽车能耗信息为在停放时刻t₀前电动汽车的平均能耗e_avg，电池组相关参数包括：电池组的标称容量C_{bat_nom}，电池组的标称放电电压U_{bat_dch}，电池组在不同温度下的满电放电容量C_{bat_full_T}，电池组的总质量m_bat，电池组的热容C_p，电池组和环境的等效换热系数h_bat和换热面积A，电池组加热系统的加热效率η，η为电池组在自加热过程中，用于有效提升电池组温度的功率与能量消耗功率的比值。

电池组在不同温度下的满电放电容量图如图3所示，电池组的满电放电容量是指将电池组充电至荷电状态为100%以后，在一定的温度下按一定的电流对电池组进行放电，电池组电压达到截止电压时放出的电量。在电池组的工作温度范围内，电池组的满电放电容量随温度的上升而上升。具体来说，当温度低于0℃时，电池组的满电放电容量受温度影响较大。当温度高于25℃时，电池组的满电放电容量受温度的影响很小。

确定k个电池组加热的目标温度，记为T_{goal_0}、T_{goal_1}、T_{goal_2}、……、T_{goal_k}。本发明实施例主要用于低温环境下，因此设定无加热情况下，电池组在t₁时刻的温度为T_{goal_0}，T_{goal_0}一般小于0℃。由电池组试验可知，在25℃以上时，电池组的性能受温度影响不大，因此在本发明的实施例中，设置k取值为6，目标温度设置为：T_{goal_0}为无加热情况下的目标温度，T_{goal_1}设为0℃，T_{goal_2}设为5℃，T_{goal_3}设为10℃，T_{goal_4}设为15℃，T_{goal_5}设为20℃，T_{goal_6}设为25℃，本发明实施例的方法使电池组在外界环境温度低于0℃时，电动汽车无外界加热的情况下，下一次启动时刻t₁达到这一目标温度。

在这里需要说明的是，关于目标温度的设定，在一般情况下，电动汽车在停放时刻t₀至启动时刻t₁期间的环境温度T_env＜0℃，设置电池组的加热目标温度T_{goal_0}=T_env，即无加热电流对电池组加热，设置电池组的加热目标温度T_{goal_1}=0℃，设置电池组的加热目标温度T_{goal_k}≤25℃，为电池组的加热目标温度的上限值。

S2：对于第i个目标温度T_{goal_i}，计算出n条加热电流变化曲线，记为I_{Ti_1}、I_{Ti_2}、……、I_{Ti_n}，并根据n条加热电流变化曲线计算n个电池组消耗电量，记为C_{cons_Ti_1}、C_{cons_Ti_2}、……、C_{cons_Ti_n}，选择电池组消耗电量最小的加热电流变化曲线，作为目标温度T_{goal_i}下的最优加热电流变化曲线，记为I_{Ti_opt}，对应的最优电池组消耗电量记为C_{cons_Ti_opt}，其中i∈[1,k]且i为整数，n为正整数。

在每个目标温度下，计算几种不同的加热电流变化曲线，使得电池组加热系统按照其中的一种加热电流变化曲线对电池组进行加热，在电动汽车下次启动时刻t₁电池组的温度达到这一目标温度。即在第i个目标温度T_{goal_i}下，第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}满足P_{Ti_m}=I_{Ti_m}×U_{bat_dch}，P_{Ti_m}为在第i个目标温度T_{goal_i}，第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}对应的电池组的能量消耗功率，P_{Ti_m}满足 $m_{\mathrm{bat}}\×C_p\×\frac{{\mathrm{dT}}_{\mathrm{Ti}\_m}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\η}\×P_{\mathrm{Ti}\_m}-h_{\mathrm{bat}}\×A\×(T_{\mathrm{Ti}\_m}-T_{\mathrm{env}}),$ T_{Ti_m}为在第i个目标温度T_{goal_i}、第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}下电池组的温度变化，为电池组的温度变化率，用于有效提升电池组温度的功率P_{Ti_m_eff}=η×P_{Ti_m}，m∈[1，n]且m为整数。

在这里以目标温度T_{goal_1}为例，取n=3，即在目标温度T_{goal_1}下计算三种不同的加热电流变化曲线，使得电池组在电动汽车的下次启动时刻t₁的温度达到目标温度T_{goal_1}的三种加热电流变化曲线记为I_{T1_1}、I_{T1_2}和I_{T1_3}。以加热电流变化曲线I_{T1_1}为例，在目标温度T_{goal_1}下，加热电流变化曲线I_{T1_1}对应的电池组的能量消耗功率P_{T1_1}满足P_{T1_1}=I_{T1_1}×U_{bat_dch}，并且根据电池组传热模型，P_{T1_1}还满足 $m_{\mathrm{bat}}\×C_p\×\frac{{\mathrm{dT}}_{T1\_1}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\η}\×P_{T1\_1}-h_{\mathrm{bat}}\×A\×(T_{T1\_1}-T_{\mathrm{env}}),$ T_{T1_1}为在目标温度T_{goal_1}、加热电流变化曲线I_{T1_1}下电池组的温度变化，为电池组的温度变化率，积分的起始时间为停放时刻t₀，截止时间为启动时刻t₁，用于有效提升电池组温度的功率P_{T1_1_eff}=η×P_{T1_1}。

在第i个目标温度T_{goal_i}、第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}下的电池组消耗电量为即在目标温度T_{goal_1}、加热电流变化曲线I_{T1_1}下，电池组消耗电量为在目标温度T_{goal_1}下，三条加热电流变化曲线I_{T1_1}、I_{T1_2}和I_{T1_3}对应的电池组消耗电量分别为：C_{cons_T1_1}、C_{cons_T1_2}和C_{cons_T1_3}，选择电池组消耗电量最小的加热电流变化曲线，作为目标温度T_{goal_1}下的最优加热电流变化曲线，记为I_{T1_opt}，对应的最优电池组消耗电量记为C_{cons_T1_opt}。

同理，在目标温度T_{goal_2}、T_{goal_3}、T_{goal_4}、T_{goal_5}和T_{goal_6}下对应的最优加热电流变化曲线分别为：I_{T2_opt}、I_{T3_opt}、I_{T4_opt}、I_{T5_opt}和I_{T6_opt}，对应的最优电池组消耗电量分别为C_{cons_T2_opt}、C_{cons_T3_opt}、C_{cons_T4_opt}、C_{cons_T5_opt}和C_{cons_T6_opt}。

S3：在第i个目标温度T_{goal_i}下，计算电池组在电动汽车的启动时刻t₁的荷电状态SOC_{end_Ti}，并根据SOC_{end_Ti}计算电池组的剩余可用容量C_{bat_remain_Ti}，进而根据C_{bat_remain_Ti}计算电池组的剩余可用能量E_{bat_remain_Ti}，最终根据E_{bat_remain_Ti}计算续驶里程Range_T_i，并计算在目标温度T_{goal_0}下的续驶里程Range_T₀。

在第i个目标温度T_{goal_i}下，在电动汽车的启动时刻t₁，电池组的荷电状态例如在目标温度T_{goal_1}下，在电动汽车的启动时刻t₁，电池组的荷电状态 ${\mathrm{SOC}}_{\mathrm{end}\_T1}={\mathrm{SOC}}_{\mathrm{init}}-\frac{C_{\mathrm{cons}\_T1\_\mathrm{opt}}}{C_{\mathrm{bat}\_\mathrm{nom}}}.$

在第i个目标温度T_{goal_i}下，根据SOC_{end_Ti}计算电池组的剩余可用容量C_{bat_remain_Ti}=C_{bat_full_Ti}-(1-SOC_{end_Ti})×C_{bat_nom}，C_{bat_full_Ti}为在第i个目标温度T_{goal_i}下电池组的满电放电容量。例如在目标温度T_{goal_1}下，根据SOC_{end_T1}计算电池组的剩余可用容量C_{bat_remain_T1}=C_{bat_full_T1}-(1-SOC_{end_T1})×C_{bat_nom}，C_{bat_full_T1}为在目标温度T_{goal_1}下电池组的满电放电容量。

在第i个目标温度T_{goal_i}下，根据C_{bat_remain_Ti}计算电池组的剩余可用能量E_{bat_remain_Ti}=C_{bat_remain_Ti}×U_{bat_dch}。例如在目标温度T_{goal_1}下，根据C_{bat_remain_T1}计算电池组的剩余可用能量E_{bat_remain_T1}=C_{bat_remain_T1}×U_{bat_dch}。

在第i个目标温度T_{goal_i}下，根据E_{bat_remain_Ti}计算续驶里程例如在目标温度T_{goal_1}下，根据E_{bat_remain_T1}计算续驶里程同理目标温度T_{goal_2}、T_{goal_3}、T_{goal_4}、T_{goal_5}和T_{goal_6}下对应的续驶里程分别为：Range_T₂、Range_T₃、Range_T₄、Range_T₅和Range_T₆。

在目标温度T_{goal_0}下，续驶里程 $\mathrm{Range}\_T_0=\frac{[C_{\mathrm{bat}\_\mathrm{full}\_T0}-(1-{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{init}})\×C_{\mathrm{bat}\_\mathrm{nom}}]\×U_{\mathrm{bat}\_\mathrm{dch}}}{e_{\mathrm{avg}}},$ C_{bat_full_T0}为在目标温度T_{goal_0}下电池组的满电放电容量。

S4：比较k个目标温度下对应的续驶里程，选择出最长的续驶里程记为Range_T_opt，对应的目标温度记为最优加热目标温度T_{goal_opt}，对应的加热电流变化曲线记为总体最优加热电流变化曲线I_opt。

在这里需要说明的是，如果最优加热目标温度选为T_{goal_0}，在这种情况下，加热电流为0，无需加热即能达到最长的续驶里程，那么此时不存在总体最优加热电流变化曲线I_opt。

S5：电池组加热系统按照总体最优加热电流变化曲线I_opt对电池组进行加热，使电池组在启动时刻t₁达到最优加热目标温度T_{goal_opt}，并使电动汽车达到最长的续驶里程Range_T_opt。

在这里仍以目标温度T_{goal_1}为例，电池组在目标温度T_{goal_1}和加热电流变化曲线I_{T1_1}下的温度变化如图4所示。加热电流变化曲线I_{T1_1}如图中右侧的纵坐标所示。对于I_{T1_1}，此处假设停放时刻t₀开始时加热电流为0，从t_in开始，加热电流为固定值I₁。相应的电池温度变化T_{T1_1}如图中左侧的纵坐标所示。T_init为停放时刻t₀电池组初始温度，T_env为环境温度，T_{goal_1}为此处的电池组的目标温度。电池组在下次启动时刻t₁达到目标温度T_{goal_1}。

本发明的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法适用于无外接加热源的电动汽车电池组加热系统，考虑电池组在不同温度下的性能差异，以延长电动汽车续驶里程为目标，提出了电池组目标温度和加热电流变化曲线的最优计算方法，可用于电动汽车电池组的热管理和能量优化之中，具有算法简便、实现资源的优化配置等优点。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在所述电动汽车的停放时刻t₀，电池组加热系统获取所述电动汽车的停放时间信息、环境温度信息、电池组信息、电动汽车能耗信息和电池组相关参数，并确定k个电池组加热的目标温度，记为T_{goal_0}、T_{goal_1}、T_{goal_2}、……、T_{goal_k}，k为正整数；

S2：对于第i个目标温度T_{goal_i}，计算出n条加热电流变化曲线，记为I_{Ti_1}、I_{Ti_2}、……、I_{Ti_n}，并根据n条所述加热电流变化曲线计算n个电池组消耗电量，记为C_{cons_Ti_1}、C_{cons_Ti_2}、……、C_{cons_Ti_n}，选择电池组消耗电量最小的加热电流变化曲线，作为所述目标温度T_{goal_i}下的最优加热电流变化曲线，记为I_{Ti_opt}，对应的最优电池组消耗电量记为C_{cons_Ti_opt}，其中i∈[1,k]且i为整数，n为正整数；

S3：在第i个目标温度T_{goal_i}下，计算所述电池组在所述电动汽车的启动时刻t₁的荷电状态SOC_{end_Ti}，并根据所述SOC_{end_Ti}计算所述电池组的剩余可用容量C_{bat_remain_Ti}，进而根据所述C_{bat_remain_Ti}计算所述电池组的剩余可用能量E_{bat_remain_Ti}，最终根据所述E_{bat_remain_Ti}计算所述续驶里程Range_T_i，并计算在目标温度T_{goal_0}下的续驶里程Range_T₀；

S4：比较k个目标温度下对应的所述续驶里程，选择出最长的续驶里程记为Range_T_opt，对应的目标温度记为最优加热目标温度T_{goal_opt}，对应的加热电流变化曲线记为总体最优加热电流变化曲线I_opt；

S5：所述电池组加热系统按照所述总体最优加热电流变化曲线I_opt对电池组进行加热，使所述电池组在启动时刻t₁达到最优加热目标温度T_{goal_opt}，并使所述电动汽车达到最长的续驶里程Range_T_opt。

2.如权利要求1所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，所述电动汽车的停放时间信息包括停放时刻t₀、启动时刻t₁，以及停放时间长度t_stay＝t₁-t₀，所述环境温度信息为所述电动汽车在停放时刻t₀至启动时刻t₁期间的环境温度T_env，所述电池组信息为在所述停放时刻t₀时的所述电池组的初始荷电状态SOC_init和电池组初始温度T_init，所述电动汽车能耗信息为在所述停放时刻t₀前所述电动汽车的平均能耗e_avg。

3.如权利要求1所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，所述电池组相关参数包括：所述电池组的标称容量C_{bat_nom}，所述电池组的标称放电电压U_{bat_dch}，所述电池组在不同温度下的满电放电容量C_{bat_full_T}，所述电池组的总质量m_bat，电池组的热容C_p，所述电池组和环境的等效换热系数h_bat和换热面积A，所述电池组加热系统的加热效率η。

4.如权利要求1或2所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，所述电动汽车在停放时刻t₀至启动时刻t₁期间的环境温度T_env＜0℃，设置所述电池组的加热目标温度T_{goal_0}＝T_env，即无所述加热电流对所述电池组加热，设置所述电池组的加热目标温度T_{goal_1}＝0℃，设置所述电池组的加热目标温度T_{goal_k}≤25℃，为所述电池组的加热目标温度的上限值。

5.如权利要求1所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，对于步骤S2，在第i个目标温度T_{goal_i}下，第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}满足P_{Ti_m}＝I_{Ti_m}×U_{bat_dch}，P_{Ti_m}为在第i个目标温度T_{goal_i}，第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}对应的电池组的能量消耗功率，P_{Ti_m}满足 $m_{\mathrm{bat}}\×C_p\×\frac{{\mathrm{dT}}_{\mathrm{Ti}\_m}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\η}\×P_{\mathrm{Ti}\_m}-h_{\mathrm{bat}}\×A\×(T_{\mathrm{Ti}\_m}-T_{\mathrm{env}}),$ T_{Ti_m}为在第i个目标温度T_{goal_i}、第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}下电池组的温度变化，为电池组的温度变化率，用于有效提升电池组温度的功率P_{Ti_m_eff}＝η×P_{Ti_m}，m∈[1，n]且m为整数。

6.如权利要求5所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，在第i个目标温度T_{goal_i}、第m条加热电流变化曲线I_{Ti_m}下的电池组消耗电量为 $C_{\mathrm{cons}\_\mathrm{Ti}\_m}={\∫}_{t_0}^{t_1}{I}_{\mathrm{Ti}\_m}\×\mathrm{dt}.$

7.如权利要求1所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，对于步骤S3，在第i个目标温度T_{goal_i}下，在所述电动汽车的启动时刻t₁，所述电池组的荷电状态 ${\mathrm{SOC}}_{\mathrm{end}\_\mathrm{Ti}}={\mathrm{SOC}}_{\mathrm{init}}-\frac{C_{\mathrm{cons}\_\mathrm{Ti}\_\mathrm{opt}}}{C_{\mathrm{bat}\_\mathrm{nom}}}.$

8.如权利要求7所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，在第i个目标温度T_{goal_i}下，根据所述SOC_{end_Ti}计算所述电池组的剩余可用容量C_{bat_remain_Ti}＝C_{bat_full_Ti}-(1-SOC_{end_Ti})×C_{bat_nom}，C_{bat_full_Ti}为在第i个目标温度T_{goal_i}下所述电池组的满电放电容量。

9.如权利要求8所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，在第i个目标温度T_{goal_i}下，根据所述C_{bat_remain_Ti}计算所述电池组的剩余可用能量E_{bat_remain_Ti}＝C_{bat_remain_Ti}×U_{bat_dch}。

10.如权利要求8所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，在第i个目标温度T_{goal_i}下，根据所述E_{bat_remain_Ti}计算所述续驶里程 $\mathrm{Range}\_T_i=\frac{E_{\mathrm{bat}\_\mathrm{remain}\_\mathrm{Ti}}}{e_{\mathrm{avg}}}.$

11.如权利要求1所述的基于电池组加热的电动汽车续驶里程优化方法，其特征在于，对于步骤S3,在目标温度T_{goal_0}下，续驶里程 $\mathrm{Range}\_T_0=\frac{[C_{\mathrm{bat}\_\mathrm{full}\_T0}-(1-{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{init}})\×C_{\mathrm{bat}\_\mathrm{nom}}]\×U_{\mathrm{bat}\_\mathrm{dch}}}{e_{\mathrm{avg}}},$ C_{bat_full_T0}为在目标温度T_{goal_0}下所述电池组的满电放电容量。