CN106114233A

CN106114233A - 一种纯电动汽车剩余里程估算方法

Info

Publication number: CN106114233A
Application number: CN201610671724.8A
Authority: CN
Inventors: 江浩斌; 张旺; 王亚平; 栗欢欢
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2016-11-16

Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车剩余里程的估算方法，通过行驶速度u和放电电流I，结合当前电池的SOC、SOH计算出电池剩余容量C_remain，根据t＝C_remain/I计算出以该放电电流持续放电至结束的时间t，最后根据S＝ut计算出剩余可行驶里程；其中在技术电池剩余容量时，出于安全考虑通常会设置一个下限值SOC_截止。该方法简单方便，能够对在当前情况下保持现有驾驶模式还能行驶的里程进行实时在线的准确估算，对驾驶员给定的不同车速，此算法可以实时给出不同的剩余行驶里程，适用范围更广，从而使驾驶员能够对当前车速下电动汽车所能行驶的距离有准确的把握，提高纯电动汽车的可利用性。

Description

一种纯电动汽车剩余里程估算方法

技术领域

本发明涉及纯电动汽车技术领域，特别是涉及到纯电动汽车剩余里程的估算方法。

背景技术

汽车是人们生活的重要交通工具，随着人们生活水平的提高，越来越多的人开始购买汽车。与此同时，汽车的大量使用也带来了能源消耗、资源短缺、环境污染等一系列问题，与传统汽车相比，电动汽车以电能为能源，通过电动机将电能转化为机械能，能达到减少排放、降低能耗的目的，因而得到了快速发展。但由于车用动力电池容量的限制，电动汽车的行驶里程还不能达到传统汽车的水平，因此必须实时准确地了解电动汽车的剩余可行驶里程数，才能保证在使用电动汽车时不会因为电池电量耗尽而发生半路抛锚等状况，进而提高电动汽车的可利用性。

国家EV863-标准法规规定，电动汽车的续驶里程是指：电动汽车从动力电池满电状态开始到标准规定的试验结束时所走的里程，而电动汽车的剩余里程是指汽车在当前情况下保持现有驾驶模式还能行驶的里程，电动汽车剩余里程不仅受动力电池的剩余容量的限制，还与驾驶方式和运行工况等有着密切的关系。已有的文献侧重于对几种典型工况下的剩余行驶里程进行研究，尚且不能够根据实时车速对剩余里程做出实时、在线的估算，这也在一定程度上限制了纯电动汽车的可利用性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种简单的计算纯电动汽车剩余里程的估算方法，根据电动汽车的实时车速和剩余电量对纯电动汽车剩余里程进行实时在线的估算，以使驾驶员能够实时准确的知道按照当前的实时车速继续行驶还能行驶的距离，对于驾驶员给定的每一个不同的车速值，该估算方法可以提供相对应的剩余行驶里程，所述的行驶车速，不局限于典型工况下的车速，而对任意的行驶车速普遍适用，能够根据当前的行驶车速，对剩余里程进行实时、在线的估算，改变车速时，剩余行驶里程随之改变，大大提高纯电动汽车的利用性。实现本发明的技术方案包括如下步骤：

A：踩下加速踏板一段时间后，待车载速度传感器读数稳定，得到电动汽车当前实时车速u，并由电池管理系统得到当前车速下的电池放电电流I；

B：根据电池管理系统获取的SOC和SOH值，以及可以得到的新出厂的电池额定容量C_N，计算出动力电池的剩余容量C_remain＝C_N×SOH×SOC；

C：根据公式t＝C_remain/I计算出以该放电电流持续放电至结束的放电时间t；

D：根据公式S＝ut＝u×C_remain/I＝u×C_N×SOH×SOC/I计算出剩余行驶里程S。

具体的原理如下：

电动汽车以电能为能源，通过电动机将电能转化为机械能，其驱动力完全是由车载动力电池提供的，电动汽车的行驶过程对应着动力电池的放电过程。对于同一种驾驶工况而言，动力电池以较大的电流放电时，对应着一个较大的行驶速度；而动力电池以较小的电流放电时，对应着一个较小的行驶速度。

以最简单的匀速工况为例，此工况下，电动汽车行驶速度为一恒定值，其动力电池的放电电流也为一恒定值，也就是说，行驶速度u和放电电流I存在着一种对应关系，在动力电池放电电流I增大时，驱动电机输出功率P＝UI增大，忽略电压U和牵引力F变化，由P＝Fu，得到u增大。此工况下，在时间t内，动力电池的放电容量为：C＝I*t，所行驶过的里程为：S＝u*t，因而在时间t内，除了行驶速度和放电电流有一定的对应关系外，行驶里程和放电容量也存在着一定的对应关系。因此，可以考虑使用它们之间的对应关系进行类比，通过剩余容量C_remain和恒定的放电电流I计算出放电时间t，再结合当前速度值u，即可计算出纯电动汽车在当前情况下保持现有驾驶模式还能行驶的里程。对于驾驶员给定的每一个不同的车速值，该估算方法可以提供相对应的剩余行驶里程，本发明中的行驶车速，不局限于典型工况下的车速，而对任意的行驶车速普遍适用，适用范围更广，能够根据当前的行驶车速，对剩余里程进行实时、在线的估算。

进一步，虽然行驶速度u和放电电流I存在着一定的对应关系，即放电电流I增大时，行驶速度u也随之增大，但电动汽车可行驶的剩余里程却会相应减小。借用Peukert方程：Int＝常数(n为Peukert系数，n>1)，可以得到可放电容量C和放电电流I之间的关系：C*I^n-1＝常数，则剩余里程当行驶速度u和放电电流I都增大时，由于n>1，导致可行驶的剩余里程S有所减小。事实上，当放电电流从I₁增大到I₂时，电池可放电容量之间的关系为：C₂＝C₁(I₁/I₂)^n-1，有C₂<C₁，也就是说，随着放电电流的增大，动力电池的可放电容量有一定程度的减小，由t＝C/I知，放电时间进一步减小，会使得电动汽车可行驶的剩余里程减小。

另外，为保护电池，防止电池过度放电，影响电池寿命和性能特性，上述步骤B中，不宜将动力电池容量全部耗尽，即SOC值应当有一个下限值SOC_截止，计算剩余容量的计算公式就变为：C_remain＝C_N×SOH×(SOC-SOC_截止)。针对某种动力电池，可预先在电池管理系统中设置好SOC_截止的大小，以便整个系统运行时，直接使用。

本发明的有益效果：

1、本发明方法简单有效，不惜要使用传统的功率平衡或能量平衡等复杂原理。

2、本发明的方法能够实时根据不同的车速给出不同的剩余行驶里程，不局限于特定工况，适用范围更广，从而使驾驶员能够对当前车速下电动汽车所能行驶的距离有准确的把握，提高纯电动汽车的可利用性。

附图说明

图1是用于估算纯电动汽车剩余里程的原理示意图。

具体实施方式

在估算纯电动汽车剩余可行驶里程时，需要利用速度传感器、电池管理系统、ECU、CAN总线、仪表等车载部件。具体而言，车速传感器通过CAN总线将采集到的实时车速传递给ECU，与此同时，电池管理系统时刻检测动力电池的电压、电流值，并计算电池的SOC和SOH值，连同检测到的放电电流I一起提供给ECU，ECU根据系统提供的数据信息，计算出当前电动汽车剩余行驶里程，然后通过CAN总线将剩余里程信息传递给仪表显示，使驾驶员可以知道在当前车速下，能够连续行驶的剩余里程，必要时，可及时改变自己的驾驶方式，当可行驶的剩余里程不能满足驾驶员的期望里程时，可适当减小车速，以获得较大的剩余行驶里程，满足驾驶员的要求。

下面结合附图来详细说明本发明所述的估算剩余里程的计算步骤，如图1所示，本发明方法包括如下步骤：

A：踩下加速踏板一段时间后，车载速度传感器读数稳定后，即车速稳定后，得到电动汽车当前车速u，并由电池管理系统输出当前车速下的电池放电电流I，速度传感器和电池管理系统分别把车速u和放电电流I送到ECU中存储；

B：ECU根据电池管理系统获取的SOC和SOH值，以及可以得到的新出厂的电池额定容量C_N,结合预设的下限值SOC_截止，计算出动力电池的剩余容量：C_remain＝C_N×SOH×(SOC-SOC_截止)，在本实施例中，SOC_截止取20％，可用的SOC值最大可取80％；

C：ECU根据公式t＝C_remain/I计算以该放电电流持续放电至结束的放电时间t；

D：ECU根据公式S＝ut＝u×C_remain/I＝u×C_N×SOH×(SOC-SOC_截止)/I计算出剩余可行驶里程S，并通过CAN总线将计算出的剩余里程S提供给仪表显示，以供驾驶员读取。

上述步骤C、D中，虽然行驶速度u和放电电流I存在着一定的对应关系，即放电电流I增大时，行驶速度u也随之增大，但电动汽车可行驶的剩余里程却会相应减小，原理如下：

借用Peukert方程：Iⁿt＝常数(n为Peukert系数，n>1)，可以得到可放电容量C和放电电流I之间的关系：C*I^n-1＝常数，则剩余里程当行驶速度u和放电电流I都相应增大时，由于n>1，导致可行驶的剩余里程S有所减小。事实上，当放电电流从I₁增大到I₂时，电池可放电容量之间的关系为：C₂＝C₁(I₁/I₂)^n-1，有C₂<C₁，即随着放电电流的增大，动力电池的可放电容量有一定程度的减小，由t＝C/I知，放电时间进一步减小，会使得电动汽车可行驶的剩余里程减小。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种纯电动汽车剩余里程的估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

B：由电池管理系统获取SOC和SOH值，以及电池额定容量C_N，计算出动力电池的剩余容量C_remain＝C_N×SOH×SOC；

2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车剩余里程的估算方法，其特征在于，所述步骤B中的SOC值设有下限值SOC_截止，则计算剩余容量的公式为：C_remain＝C_N×SOH×(SOC-SOC_截止)。

3.根据权利要求2所述的一种纯电动汽车剩余里程的估算方法，其特征在于，所述步骤D中计算剩余里程的公式为：S＝u×C_N×SOH×(SOC-SOC_截止)/I。

4.根据权利要求2或3所述的一种纯电动汽车剩余里程的估算方法，其特征在于，所述SOC_截止的值设为20％。

5.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车剩余里程的估算方法，其特征在于，所述车速u由车速传感器检测并通过CAN总线输送至车载ECU，所述电池的SOC、SOH以及放电电流I均送给车载ECU，由车载ECU计算剩余里程并通过仪表显示。

6.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车剩余里程的估算方法，其特征在于，所述剩余里程S能够通过降低车速u或降低电池放电电流I来延长。