CN107696896A

CN107696896A - 电动汽车续驶里程估算方法

Info

Publication number: CN107696896A
Application number: CN201710911832.2A
Authority: CN
Inventors: 刘俊宇; 沈祖英; 俞钟兢; 杨洪吉; 黄思文
Original assignee: Jiangxi Jiangling Group New Energy Automobile Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Jiangling Group New Energy Automobile Co Ltd
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2018-02-16

Abstract

本发明公开了一种电动汽车续驶里程估算方法，包括：根据动力电池的健康状态和电池模型计算所述动力电池的剩余电量，所述电池模型为所述动力电池在不同放电倍率下可放电电量的关系曲线，所述关系曲线中包含所述动力电池的电压、电流、电池最高温度、电池最低温度的关系曲线；分别获取所述电动汽车的当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量以及历史耗电量，并根据所述当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量以及历史耗电量计算未来耗电量；根据所述剩余电量和所述未来耗电量计算所述电动汽车的续驶里程。相比现有技术，本发明提供的方法估算更加精准。

Description

电动汽车续驶里程估算方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车续驶里程估算方法。

背景技术

面对日趋严重的能源短缺与环境恶化问题，纯电动汽车因具有低能耗、零排放、低噪音、高能源利用率、结构简单以及易于维修等优点，受到广泛关注，也是目前汽车行业发展的方向。

传统燃油汽车由于单次加油的行驶里程较长，驾驶员根据油量表可预估出可行驶的距离，因此不显示出目前的续驶里程对驾驶员的影响不大。但对于电动汽车来说，由于单次充电行驶里程短，驾驶员需要得到直观准确的剩余续驶里程信息，以便于其规划行驶路线，否则驾驶员会时刻在担心剩余的电量能够支持其到达可充电地点。

电动汽车的续驶里程(对纯电动汽车指其全部续驶里程，对里程延长式混合动力车指其纯电续驶里程)取决于电池在未来行驶工况下的剩余可用能量和整车未来的能量消耗。现有的电动汽车的续驶里程估算方法大多以当前动力电池的放电电流和端电压作为估算剩余里程的主要参数，计算方法较为简单，估算结果精确度较差，与驾驶员实际驾驶时的里程相比，相差较远，造成驾驶员的里程焦虑。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种更加精准的电动汽车续驶里程估算方法。

一种电动汽车续驶里程估算方法，包括：

根据动力电池的健康状态和电池模型计算所述动力电池的剩余电量，所述电池模型为所述动力电池在不同放电倍率下可放电电量的关系曲线，所述关系曲线中包含所述动力电池的电压、电流、电池最高温度、电池最低温度的关系曲线；

分别获取所述电动汽车的当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量以及历史耗电量，并根据所述当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量以及历史耗电量计算未来耗电量；

根据所述剩余电量和所述未来耗电量计算所述电动汽车的续驶里程。

根据本发明提供的电动汽车续驶里程估算方法，基于电池模型和健康状态计算剩余电量，而电池模型为动力电池在不同放电倍率下可放电电量的关系曲线，且关系曲线中包含了动力电池的电压、电流、电池最高温度、电池最低温度的关系曲线，因此，该方法全面考虑了电池电压变化、电池温度、电池衰减过程中的容量的变化等因素，同时，该方法还获取了当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量及历史耗电量，作为未来耗电量的计算基础，即综合评估了车辆综合能耗、行车历史能耗、实际驾驶工况、标准工况等情况对未来耗电量，保证最终续驶里程计算的准确度，相比现有技术，上述方法能够有效减少续驶里程计算值与实际值的差别，从而避免造成驾驶员的里程焦虑。

另外，根据本发明上述实施例的电动汽车续驶里程估算方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述根据动力电池的健康状态和电池模型计算所述动力电池的剩余电量的步骤中，采用以下公式计算所述剩余电量E_{bat_rest}：

E_{bat_rest}＝E_{bat_mod_rest}*SOH；

其中，E_{bat_mod_rest}为根据所述电池模型计算出的理想剩余电量，SOH为剩余电量预估修正系数，所述剩余电量预估修正系数来自所述动力电池的健康状态中电池健康指数。

进一步地，所述获取所述电动汽车的当前耗电量的步骤具体包括：

计算所述电动汽车行驶10min产生的当前耗电量E_avg1，计算公式为：

其中，U为所述动力电池的电压，I为所述动力电池的电流，P_AC为所述电动汽车的空调的功率，S_cur为所述电动汽车在10min前的里程数，S_old为所述电动汽车在行驶10min后的里程数，t为所述电动汽车的行驶时间，t₁为所述空调开启的总时长，E_avg1的单位为kwg/10km。

进一步地，所述未来实际工况的耗电量E_avg2为考虑以下一种或多种情况下的实际工况下行驶10公里的耗电量：交通情况、道路坡度情况、气温情况、海拔情况，E_avg2的单位为kwg/10km。

进一步地，所述标准工况的耗电量E_avg3为NEDC或ECE或UDC或EUDC仿真工况下行驶10公里的耗电量，E_avg3的单位为kwg/10km。

进一步地，所述历史耗电量E_avg4为整车控制器装入所述电动汽车开始一直累加计算得出的耗电量，E_avg4的单位为kwg/10km。

进一步地，采用以下公式计算所述未来耗电量E_{avg_future}。

其中，a、b、c、d分别为所述当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量、历史耗电量的权重值，且a+b+c+d＝1，Δt为10min。

进一步地，所述根据所述剩余电量和所述未来耗电量计算所述电动汽车的续驶里程的步骤中，采用以下公式计算所述电动汽车的续驶里程S_range。

其中，K为行驶模式对应的修正系数。

进一步地，所述行驶模式至少包括经济模式、运动模式、标准模式，且不同行驶模式对应的K的数值不同。

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，或通过本发明的实施例了解到。

附图说明

本发明实施例的上述和/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是根据本发明实施例的电动汽车续驶里程估算方法的流程图；

图2是某三元电池在不同放电倍率下可放电电量的关系曲线图；

图3是某三元电池在充电至充电截止过程中的同倍率不同温度情况下的电量关系曲线图。

注：图2中不同的曲线对应不同的放电倍率，图3中不同的曲线对应不同的温度。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的在于提出一种更加精准的电动汽车续驶里程估算方法。

为了达到上述目的，请参阅图1，根据本发明实施例的电动汽车续驶里程估算方法，包括以下步骤：

S101，根据动力电池的健康状态和电池模型计算所述动力电池的剩余电量，所述电池模型为所述动力电池在不同放电倍率下可放电电量的关系曲线，所述关系曲线中包含所述动力电池的电压、电流、电池最高温度、电池最低温度的关系曲线；

S102，分别获取所述电动汽车的当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量以及历史耗电量，并根据所述当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量以及历史耗电量计算未来耗电量；

S103，根据所述剩余电量和所述未来耗电量计算所述电动汽车的续驶里程。

由于本实施例提供的电动汽车续驶里程估算方法，是基于电池模型和健康状态计算剩余电量，而电池模型为动力电池在不同放电倍率下可放电电量的关系曲线，且关系曲线中包含了动力电池的电压、电流、电池最高温度、电池最低温度的关系曲线，因此，该方法全面考虑了电池电压变化、电池温度、电池衰减过程中的容量的变化等因素，同时，该方法还获取了当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量及历史耗电量，作为未来耗电量的计算基础，即综合评估了车辆综合能耗、行车历史能耗、实际驾驶工况、标准工况等情况对未来耗电量，保证最终续驶里程计算的准确度，相比现有技术，上述方法能够有效减少续驶里程计算值与实际值的差别，从而避免造成驾驶员的里程焦虑。

为便于本领域技术人员理解，下面对本发明实施方式做进一步详细说明。

首先对以下术语进行解释：

电池的荷电状态(State Of Charge)，简称电池SOC，是指在特定倍率放电条件下，电池剩余电量占相同条件下额定容量的百分比。SOC反映了当前电池所存储电量的多少，即剩余电量。由电池管理系统进行监测和计算。

电池的健康状态(State Of Health)，简称电池SOH，在标准条件下动力电池从充满状态以一定倍率放电到截止电压所放出的电量与其所对应的额定容量的比值，由电池管理系统进行监测和计算。

电池管理系统(Battery Management System)，简称BMS，用于准确估测SOC：对电池进行动态监测，即在电池充放电过程中，实时采集电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象；还可以用于电池间的均衡。

放电倍率，电池在规定时间内放出其额定容量时所需的电流值与其额定容量的比值。

整车控制器(VCU)，是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置，VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态(车速、温度等)信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。

需要指出的是，本发明实施例提出的电动汽车续驶里程估算方法，执行主体即为电动汽车的VCU。

在步骤S101中，根据动力电池的健康状态和电池模型计算所述动力电池的剩余电量，所述电池模型为所述动力电池在不同放电倍率下可放电电量的关系曲线，所述关系曲线中包含所述动力电池的电压、电流、电池最高温度、电池最低温度的关系曲线；

具体采用以下公式计算剩余电量E_{bat_rest}：

E_{bat_rest}＝E_{bat_mod_rest}*SOH；

其中，E_{bat_mod_rest}为根据所述电池模型计算出的理想剩余电量，SOH为剩余电量预估修正系数，所述剩余电量预估修正系数来自所述动力电池的健康状态中电池健康指数。具体实施时，电池模型建模需提供电池放电MAP曲线，曲线中电压、电流只用实时值，不然E_{bat_mod_rest}跳动较快，用户体验不好，可以采用5min累加积分平均值。

需要指出的是，由于现有技术的BMS对于SOC的估算是基于电流积分，求得的电池包剩余电量，但是由于新能源汽车使用的锂电池特性(包括磷酸铁锂，三元材料等)，电池的可放电电量对温度以及放电电流十分敏感，因此现有技术的估算精度较差，而本实施例中，以某三元电池为例，如图2，需要测算出三元电池在不同放电倍率下可放电电量的关系曲线图。

此外，作为一个具体示例，请参阅图3，在建立电池模型过程中，在对电池预处理后，充电至充电截止条件(例如，恒流0.5C充电至4.2V转恒压充电，截止电流0.02C)；在不同放电倍率情况下记录总放电电能与温升，以及同倍率不同温度情况下记录总放电电能。

然后根据输入量温度、放电倍率及输出量放电电能，建立二维表格。

表格在经过标定验证以及算法处理(卡尔曼滤波)，再被采用在此电池模型。

在步骤S102中，获取所述电动汽车的当前耗电量的步骤具体包括：

其中，U为所述动力电池的电压，I为所述动力电池的电流，P_AC为所述电动汽车的空调的功率，S_cur为所述电动汽车在10min前的里程数，S_old为所述电动汽车在行驶10min后的里程数，S_cur-S_old即电动汽车行驶10min产生的实际里程数，t为所述电动汽车的行驶时间，t₁为所述空调开启的总时长，E_avg1的单位为kwg/10km，本实施例中的耗电量都以10km为单位进行计算。这里考虑空调的功率，是为了进一步提升估算的精度。

所述未来实际工况的耗电量E_avg2为考虑以下一种或多种情况下的实际工况下行驶10公里的耗电量：交通情况、道路坡度情况、气温情况、海拔情况，E_avg2的单位为kwg/10km。需要指出的是，交通情况需要考虑GPS等因素，气温情况是为了计算环境温度多电池的影响。具体实施时，可以通过大量的实际工况下行驶10公里的耗电量的数值进行统计，以获取一个最贴近实际驾驶过程中面临的交通情况、道路坡度情况、气温情况、海拔情况的参考值。

所述标准工况的耗电量E_avg3为NEDC(新欧洲行驶工况)或ECE(联合国欧洲经济委员会汽车法规)或UDC(城市行驶工况)或EUDC(额外城市行驶工况)仿真工况下行驶10公里的耗电量，E_avg3的单位为kwg/10km。

所述历史耗电量E_avg4为整车控制器装入所述电动汽车开始一直累加计算得出的耗电量，E_avg4的单位为kwg/10km。

具体采用以下公式计算所述未来耗电量E_{avg_future}。

此外，在步骤S103中，具体可以采用以下公式计算所述电动汽车的续驶里程S_range。

其中，K为行驶模式对应的修正系数。

进一步地，所述行驶模式至少包括经济模式(ECO)、运动模式(SPO)、标准模式(Normal)，且不同行驶模式对应的K的数值不同，该数值可根据不同模式下汽车发动机的功率及耗电情况进行人工设置。

需要说明的是本发明的电动汽车续驶里程估计方法，适用于纯电动汽车的续驶里程估计，以及适用于里程延长式混合动力车的纯电续驶里程估计。

为了说明本发明实施例的动汽车续驶里程估算方法的效果，对型号相同(产品的结构相同，只是VCU的计算方法不同)、且剩余电量相同的电动汽车进行续驶里程估算，并与实际驾驶情况(相同驾驶工况)进行对比，结果请参阅表1。

表1续驶里程对比

从表1中可明显看出采用本发明的估算方法，其估计精度明显高于传统的估算方法。

综上所述，根据本发明实施例的电动汽车续驶里程估算方法，全面考虑了电池电压变化、电池温度、电池衰减过程中的容量的变化等因素，同时，该方法还获取了当前耗电量、未来实际工况的耗电量、标准工况的耗电量及历史耗电量，作为未来耗电量的计算基础，即综合评估了车辆综合能耗、行车历史能耗、实际驾驶工况、标准工况等情况对未来耗电量，保证最终续驶里程计算的准确度，相比现有技术，能够有效减少续驶里程计算值与实际值的差别，从而避免造成驾驶员的里程焦虑。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，所述根据动力电池的健康状态和电池模型计算所述动力电池的剩余电量的步骤中，采用以下公式计算所述剩余电量E_{bat_rest}：

E_{bat_rest}＝E_{bat_mod_rest}*SOH；

3.根据权利要求2所述的电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，所述获取所述电动汽车的当前耗电量的步骤具体包括：

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4.根据权利要求3所述的电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，所述未来实际工况的耗电量E_avg2为考虑以下一种或多种情况下的实际工况下行驶10公里的耗电量：交通情况、道路坡度情况、气温情况、海拔情况，E_avg2的单位为kwg/10km。

5.根据权利要求4所述的电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，所述标准工况的耗电量E_avg3为NEDC或ECE或UDC或EUDC仿真工况下行驶10公里的耗电量，E_avg3的单位为kwg/10km。

6.根据权利要求5所述的电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，所述历史耗电量E_avg4为整车控制器装入所述电动汽车开始一直累加计算得出的耗电量，E_avg4的单位为kwg/10km。

7.根据权利要求6所述的电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，采用以下公式计算所述未来耗电量E_{avg_future}。

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8.根据权利要求7所述的电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，所述根据所述剩余电量和所述未来耗电量计算所述电动汽车的续驶里程的步骤中，采用以下公式计算所述电动汽车的续驶里程S_range。

其中，K为行驶模式对应的修正系数。

9.根据权利要求8所述的电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，所述行驶模式至少包括经济模式、运动模式、标准模式，且不同行驶模式对应的K的数值不同。