CN110901468A - 一种电动教练车剩余续航里程计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车续航里程计算技术领域，具体地指一种电动教练车剩余续航里程计算方法。计算动力电池的剩余电量Q_剩余；依据电机控制系统的电压、电流信息和采样工况下的累计的行驶里程计算驱动系统在单位里程上的能耗

计算车辆的非驱动单元在单位里程上的能耗Q_里程；通过叠加

以及Q_里程获得车辆在单位里程上的能耗Q^总均耗；依据Q^总均耗和Q_剩余计算车辆的剩余续航里程；所述采样工况是指一段采样时间内平均车速高于第一阈值和制动时间占比时间系数低于第二阈值时的车辆运行情况。本发明充分考虑电动教练车的工况特点，通过对长时间过低的车速或制动等工况设置采样，将非驱动能耗分开计算后用标准车速校正，并将空调开启或关闭的情况分别计算，从而使计算结果更加准确。

Description

一种电动教练车剩余续航里程计算方法

技术领域

本发明涉及电动汽车续航里程计算技术领域，具体地指一种电动教练车剩余续航里程计算方法。

背景技术

为了节能减排，电动教练车已逐步开始被采用。一般电动汽车在计算单位里程上的平均能量消耗时，都是通过累积之前一段时间内的能量消耗，再除以这段时间内的累计行驶里程，从而获得平均里程消耗，再剩余电量除以平均里程消耗即获得续航里程。但考虑到电动教练车使用工况与普通电动轿车使用工况有很大差异，比如电动教练车进行科目二的倒车入库、坡道定点停车与起步、直角转弯、侧方位停车、曲线行驶训练或考试时，有大量低速行驶、刹车频繁工况造成单位里程上平均能耗很高。如果依据相关公开文献(专利号：CN201810558994.7、CN201610592963.4等)所述算法进行计算，将导致续航里程的预测计算过小。这不符合人们对续航里程的一般认知 (国标NEDC循环中测试续航里程的平均速度为34Km/h)，引发驾驶者里程焦虑。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种电动教练车剩余续航里程计算方法。

本发明的技术方案为：一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：待车辆发出“ready”指示后，计算动力电池的剩余电量Q_剩余；依据电机控制系统的电压、电流信息和采样工况下累计的行驶里程计算驱动系统的单位里程能耗

计算车辆非驱动单元的单位里程能耗Q_里程；通过叠加

以及Q_里程获得车辆在单位里程上的能耗Q^总均耗；依据Q^总均耗和Q_剩余计算车辆的剩余续航里程；所述采样工况是指一段采样时间内平均车速高于第一阈值和制动时间占比时间系数低于第二阈值时的车辆运行情况。

进一步的所述采样工况的判断条件为：30秒内的平均车速v_30s不小于3km/h，且制动占比时间系数β不大于0.2；

并按照以下公式进行计算：

sign_采集使能＝1(v_30s≥3km/h andβ≤0.2)

其中：v_30s——30秒内的平均车速；

v——汽车车速；

β——制动时间占比系数；

n——过去30秒时间内，制动发生的次数；

T_{制动时间1}…T_{制动时间n}——第1次至n次的制动持续时间；

Sign_采集使能——为采样使能讯号，由0至1时，即采样工况采样开始时刻，由1至0时，为采样工况采样结束时刻。

进一步的所述驱动系统在单位里程上的能耗

的计算方法为：计算设定时间内符合采样工况的次数m，计算每次符合采样工况时汽车驱动系统消耗的能量Q_采样m，然后计算设定时间内每次符合采样工况时汽车的行驶里程S_采样m以及在设定时间内符合采样工况条件下汽车总的行驶里程S_采样累计，按照下列公式计算在设定时间内驱动系统在单位里程上的

其中：

——驱动系统在单位里程上的能耗；

Q_采样1…Q_采样m——为第一次符合采样工况时驱动系统消耗能量至第m次符合采样工况时驱动系统消耗能量；

S_采样1…S_采样m——为第一次符合采样工况时汽车行驶里程至第m 次符合采样工况时汽车行驶里程；

S_采样累计——设定时间内在符合采样工况的情况下汽车总的行驶里程。

进一步的所述每次符合采样工况条件下汽车驱动系统能耗Q_采样m以及每次符合采样工况条件下汽车行驶里程的计算方法为：

其中：m——为设定时间内符合采样工况的次数；

Q_采样1…Q_采样m——为第一次符合采样工况时驱动系统消耗能量至第m次符合采样工况时驱动系统消耗能量至；

u——电机驱动系统输入端的电压；

i——电机驱动系统输入端的电流；

其中：v——汽车行驶速度；

且设定时间内汽车在采样工况下总的行驶里程S_采样累计为：

S_采样累计＝S_采样1+S_采样2+…S_采样m

其中：S_采样1…S_采样m——为第一次符合采样工况时汽车行驶里程至第m次符合采样工况时汽车行驶里程；

S_采样累计——设定时间内在符合采样工况的情况下汽车总的行驶里程。

进一步的所述计算车辆的非驱动单元在单位里程上的能耗Q_里程的方法为：所述非驱动单元在单位里程上的能耗Q_里程为动力电池的总功率减去电机驱动系统消耗功率在单位小时上的平均值，且分别计算汽车在空调开启情况下和空调关闭情况下非驱动单元在单位时间上的能耗；空调开启时，t1时间内非驱动单元在单位小时内的能耗为 Q_AC开，t1：

其中：Q_AC开，t1——空调开启时，在t1时间内汽车非驱动单元的能耗；

P_总-电池——动力电池总功率；

u——电机驱动系统输入端的电压；

i——电机驱动系统输入端的电流；

空调关闭时，t2时间内非驱动单元在单位小时内的能耗为 Q_AC关，t2：

其中：Q_AC关，t2——空调关闭时，在t2时间内汽车非驱动单元的能耗；

sign_AC为空调的工作状态，当sign_AC＝1时，表示空调为开启状态，当sign_AC＝0时，表示空调为关闭状态。

进一步的所述计算车辆的非驱动单元在单位里程上的能耗Q_里程，在空调开启时其表示为Q_{AC开，1公里}，在空调关闭时其表示为Q_{AC关，1公里}，其方法为：

其中：Q_{AC开，1公里}——空调开启时，非驱动单元单元里程上的能耗；

Q_{AC关，1公里}——空调关闭时，非驱动单元单元里程上的能耗；

v_设定时速——设定在单位小时内，汽车的行驶里程。

进一步的所述计算车辆单位里程上的能耗Q^总均耗的方法为：按照下列公式分别计算车辆在空调开启情况下的单位里程能耗

和车辆在空调关闭情况下的单位里程能耗

其中：

——车辆在空调开启情况下的单位里程能耗；

——车辆在空调关闭情况下的单位里程能耗；

Q_{AC开，1公里}——空调开启时，非驱动单元单元里程上的能耗；

Q_{AC关，1公里}——空调关闭时，非驱动单元单元里程上的能耗；

Q_采样——驱动系统在单位里程上的能耗。

进一步的所述计算续航里程的方法为：将

和

同此款车辆在NEDC续航测试实验中获取的

和

进行加权计算，计算公式如下：

其中：S_{剩余续航，AC开}——空调开启时，汽车剩余续航里程；

S_{剩余续航，AC关}——空调关闭时，汽车剩余续航里程；

δ——加权系数；

——此款车辆在NEDC续航测试实验中在空调开启时获取的单位里程能耗；

——此款车辆在NEDC续航测试实验中在空调关闭时获取的单位里程能耗。

进一步的所述加权系数δ计算按照下表进行查询获取：

S<sub>采样累计</sub>(km)	0	3	5	10	15	20	30
								δ	0	0.3	0.6	0.6	0.4	0.3	0.1

进一步的所述动力电池的剩余电量Q_剩余按照以下公式进行计算：

Q_剩余＝Q_额定×SOH×SOE×μ

其中：Q_剩余——动力电池的剩余电量；

Q_额定——动力电池总额定电能容量；

SOH——动力电池的健康度系数；

SOE——基于当前动力电池剩余电量占比总额定电能容量的百分比；

μ——剩余电量修正系数。

本发明充分考虑电动教练车的工况特点，通过对长时间过低的车速或制动等工况设置采样，将非驱动能耗分开计算后用标准车速校正，并将空调开启或关闭的情况分别计算，从而使计算结果更加准确。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

选取车型为电动富康的电动汽车作为驾校车辆，该型号的电动汽车为单电机前驱车辆，固定减速器减速比为8.74，车辆标称重量 1240Kg，车辆电池包容量33.4Kw.h，公告续航里程250Km。学员驾驶该车辆进行驾校学习，根据该车辆的使用情况对车辆剩余续航里程进行计算。

第一步，从车辆“ready”开始，根据动力电池管理系统的信息，计算动力电池剩余电量Q_剩余，按照下列公式计算：

Q_剩余＝Q_额定×SOH×SOE×μ

其中：Q_剩余——动力电池的剩余电量；

Q_额定——动力电池总额定电能容量；

SOH——动力电池的健康度系数；

SOE——基于当前动力电池剩余电量占比总额定电能容量的百分比；

μ——剩余电量修正系数。

μ为剩余电量修正系数，通过动力电池的荷电状态(SOC)和动力电池温度(T_电池)查表获取，如表1所述：

表1：动力电池的荷电状态和温度对应的剩余电量修正系数

该学员驾驶的车辆的在SOE为0.70，SOH为0.996，μ通过查询表1可知为1，按照上述公式计算动力电池剩余电量Q_剩余为22.45Kw.h。

第二步，依据计算电机控制系统的电压、电流信息和采样工况下的累计行驶里程计算驱动系统单位里程能耗。采样工况时是指一段采样时间内平均车速高于第一阈值和制动时间占比系数低于第二阈值时即对相关采样信息纳入计算，否则不纳入计算。本实施例的采样工况的判断谈条件为：30秒内的平均车速v_30s不小于3Km/h，且制动占比时间系数β不大于0.2，即第一阈值为3km/h，第二阈值为0.2，具体的计算方法为：

sign_采集使能＝1(v_30s≥3km/h andβ≤0.2)

其中：v_30s——30秒内的平均车速；

v——汽车车速；

β——制动时间占比系数；

n——过去30秒时间内，制动发生的次数；

T_{制动时间1}…T_{制动时间n}——第1次至n次的制动持续时间；

Sign_采集使能——为采样使能讯号，由0至1时，即采样工况采样开始时刻，由1至0时，为采样工况采样结束时刻。

在设定时间内，可能有m次符合条件的采样工况(若m为0，即未发生符合采样条件工况)，且每次驱动能量消耗计算方法为：计算设定时间内符合采样工况的次数m，计算每次符合采样工况时汽车驱动系统消耗的能量Q_采样m，然后计算设定时间内每次符合采样工况时汽车的行驶里程S_采样m以及在设定时间内符合采样工况条件下汽车总的行驶里程S_采样累计，按照下列公式计算在设定时间内驱动系统在单位里程上的

其中：

——驱动系统在单位里程上的能耗；

Q_采样1…Q_采样m——为第一次符合采样工况时驱动系统消耗能量至第m次符合采样工况时驱动系统消耗能量；

S_采样1…S_采样m——为第一次符合采样工况时汽车行驶里程至第m 次符合采样工况时汽车行驶里程；

S_采样累计——设定时间内在符合采样工况的情况下汽车总的行驶里程。

每次符合采样工况条件下汽车驱动系统能耗Q_采样m以及每次符合采样工况条件下汽车行驶里程的计算方法为：

其中：m——为设定时间内符合采样工况的次数；

Q_采样1…Q_采样m——为第一次符合采样工况时驱动系统消耗能量至第m次符合采样工况时驱动系统消耗能量至；

u——电机驱动系统输入端的电压；

i——电机驱动系统输入端的电流；

其中：v——汽车行驶速度；

且设定时间内汽车在采样工况下总的行驶里程S_采样累计为：

S_采样累计＝S_采样1+S_采样2+…S_采样m

其中：S_采样1……S_采样m——为第一次符合采样工况时汽车行驶里程至第m次符合采样工况时汽车行驶里程；

S_采样累计——设定时间内在符合采样工况的情况下汽车总的行驶里程。

该学员驾驶的车辆在1小时的时间内，一共存在5次符合条件的采样工况，按照上述计算流程计算，获得该学员驾驶的车辆在该段时间内的驱动系统的单位里程上的能耗

为0.1263Kw.h/Km。

第三步，计算空调开启和空调关闭时的非驱动单元在单位时间上的能耗。这里所指非驱单元的单位能耗即动力电池的总功减去电机驱动系统消耗功在单位小时上的平均值。开启空调时，t1内的非驱动单元的单位小时能耗用Q_AC开，t1表示，并按照下列公式计算：

其中：Q_AC开，t1——空调开启时，在t1时间内汽车非驱动单元的单位小时能耗；

P_总-电池——动力电池总功率，由动力电池控制单元发出；

u——电机驱动系统输入端的电压；

i——电机驱动系统输入端的电流；

空调关闭时，t2时间内非驱动单元在单位小时上能耗Q_AC关，t2为：

其中：Q_AC关，t2——空调关闭时，在t2时间内汽车非驱动单元的单位小时能耗；

sign_AC为空调的工作状态，当sign_AC＝1时，表示空调为开启状态，当sign_AC＝0时，表示空调为关闭状态。

当空调开启和空调关闭的时间不足10分钟，用初始值代替输出。

学员驾驶车辆空调开启时间为40分钟，按照上述计算流程计算，最后得出该车辆的Q_AC开，t1为2.079Kw，Q_AC关，t2为0.07581Kw。

第四步，计算非驱动单元在单位里程上的能耗。这里计算空调开启或关闭两种情况下的能耗，将第三步计算获得当前单位时间上的能耗转化为单位里程上的能耗，按照下列公式计算非驱动单元在空调开启情况下单位里程上的能耗Q_{AC开，1公里}以及在空调关闭情况下单位里程上的能耗Q_{AC关，1公里}：

其中：Q_{AC开，1公里}——空调开启时，非驱动单元单元里程上的能耗；

Q_{AC关，1公里}——空调关闭时，非驱动单元单元里程上的能耗；

v_设定时速——设定在单位小时内，汽车的行驶里程，本实施例的设定时速为34km/h。

根据第三步计算得出的Q_AC开，t1和Q_AC关，t2计算Q_{AC开，1公里}和Q_{AC关，1公里}，获得该车辆的Q_{AC开，1公里}和Q_{AC关，1公里}为0.0611Kw.h/Km和0.0223Kw.h/Km。

第五步，计算开空调时和不开启空调时车辆的单位里程能耗。通过叠加非驱动单元的单位里程能耗和驱动单元在采样工况下的单位里程能耗获得，计算车辆在空调开启情况下的单位里程能耗

和车辆在空调关闭情况下的单位里程能耗

计算公式如下：

其中：

——车辆在空调开启情况下的单位里程能耗；

——车辆在空调关闭情况下的单位里程能耗；

Q_{AC开，1公里}——空调开启时，非驱动单元单元里程上的能耗；

Q_{AC关，1公里}——空调关闭时，非驱动单元单元里程上的能耗；

——驱动系统在单位里程上的能耗。

根据上述公式计算该学员驾驶车辆的

和

分别为 0.1875Kw.h/Km和0.1486Kw.h/Km。

第六步，依据采用工况累计行驶里程查表计算权重系数，自车辆“ready”15分钟后，可以进行查表，所获权重系数δ可以输出，否则为0。加权系数δ依据采样距离S_采样累计值查表方法如表2所示：

表2：加权系数与采样距离对照表

S<sub>采样累计</sub>(km)	0	3	5	10	15	20	30
								δ	0	0.3	0.6	0.6	0.4	0.3	0.1

本实施例的车辆采样距离位0.6Km，按照表2计算的加权系数为 0.06。

第七步，计算剩余续航里程。将在NEDC循环中测量得到此款车辆在空调开启时单位里程能耗

和空调关闭时单位里程能耗

同车辆在空调开启情况下的单位里程能耗

和车辆在空调关闭情况下的单位里程能耗

进行加权计算，计算公式如下：

其中：S_{剩余续航，AC开}——空调开启时，汽车剩余续航里程；

S_{剩余续航，AC关}——空调关闭时，汽车剩余续航里程；

δ——加权系数；

——在NEDC循环中测量得到此款车辆在空调开启时单位里程能耗；

——在NEDC循环中测量得到此款车辆在空调关闭时单位里程能耗。

本实施例的车辆的

和

分别为0.1701Kw.h/Km和 0.1352Kw.h/Km，加权系数0.06，最后计算的S_{剩余续航，AC开}和S_{剩余续航，AC关}分别为131.2Km和165.0Km。

按照本实施例的计算方法计算的剩余续航里程为131.2Km(空调打开)，但是按照传统的续航里程计算方法计算得到的数据为 86.4Km，实际运行情况发现本实施例计算的剩余续航里程更能体现车辆的实际情况。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：待车辆发出“ready”指示后，计算动力电池的剩余电量Q_剩余；依据电机控制系统的电压、电流信息和采样工况下的累计的行驶里程计算驱动系统在单位里程上的能耗

计算车辆的非驱动单元在单位里程上的能耗Q_里程；通过叠加

以及Q_里程获得车辆在单位里程上的能耗Q^总均耗；依据Q^总均耗和Q_剩余计算车辆的剩余续航里程；所述采样工况是指一段采样时间内平均车速高于第一阈值和制动时间占比时间系数低于第二阈值时的车辆运行情况。

2.如权利要求1所述的一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：所述采样工况的判断条件为：30秒内的平均车速v_30s不小于3km/h，且制动占比时间系数β不大于0.2；

并按照以下公式进行计算：

sign_采集使能＝1(v_30s≥3km/h and β≤0.2)

其中：v_30s——30秒内的平均车速；

v——汽车车速；

β——制动时间占比系数；

n——过去30秒时间内，制动发生的次数；

T_{制动时间1}…T_{制动时间n}——第1次至n次的制动持续时间；

Sign_采集使能——为采样使能讯号，由0至1时，即采样工况采样开始时刻，由1至0时，为采样工况采样结束时刻。

3.如权利要求2所述的一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：所述驱动系统在单位里程上的能耗

的计算方法为：计算设定时间内符合采样工况的次数m，计算每次符合采样工况时汽车驱动系统消耗的能量Q_采样m，然后计算设定时间内每次符合采样工况时汽车的行驶里程S_采样m以及在设定时间内符合采样工况条件下汽车总的行驶里程S_采样累计，按照下列公式计算在设定时间内驱动系统在单位里程上的

其中：

——驱动系统在单位里程上的能耗；

Q_采样1…Q_采样m——为第一次符合采样工况时驱动系统消耗能量至第m次符合采样工况时驱动系统消耗能量；

S_采样1…S_采样m——为第一次符合采样工况时汽车行驶里程至第m次符合采样工况时汽车行驶里程；

S_采样累计——设定时间内在符合采样工况的情况下汽车总的行驶里程。

4.如权利要求3所述的一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：所述每次符合采样工况条件下汽车驱动系统能耗Q_采样m以及每次符合采样工况条件下汽车行驶里程的计算方法为：

其中：m——为设定时间内符合采样工况的次数；

Q_采样1…Q_采样m——为第一次符合采样工况时驱动系统消耗能量至第m次符合采样工况时驱动系统消耗能量至；

u——电机驱动系统输入端的电压；

i——电机驱动系统输入端的电流；

其中：v——汽车行驶速度；

且设定时间内汽车在采样工况下总的行驶里程S_采样累计为：

S_采样累计＝S_采样1+S_采样2+…S_采样m

其中：S_采样1…S_采样m——为第一次符合采样工况时汽车行驶里程至第m次符合采样工况时汽车行驶里程；

S_采样累计——设定时间内在符合采样工况的情况下汽车总的行驶里程。

5.如权利要求4所述的一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：所述计算车辆的非驱动单元在单位里程上的能耗Q_里程的方法为：所述非驱动单元在单位里程上的能耗Q_里程为动力电池的总功率减去电机驱动系统消耗功率在单位小时上的平均值，且分别计算汽车在空调开启情况下和空调关闭情况下非驱动单元在单位时间上的能耗；空调开启时，t1时间内非驱动单元在单位小时内的能耗为Q_AC开，t1：

其中：Q_AC开，t1——空调开启时，在t1时间内汽车非驱动单元的能耗；

P_总-电池——动力电池总功率；

u——电机驱动系统输入端的电压；

i——电机驱动系统输入端的电流；

空调关闭时，t2时间内非驱动单元在单位小时内的能耗为Q_AC关，t2：

其中：Q_AC关，t2——空调关闭时，在t2时间内汽车非驱动单元的能耗；

sign_AC为空调的工作状态，当sign_AC＝1时，表示空调为开启状态，当sign_AC＝0时，表示空调为关闭状态。

6.如权利要求5所述的一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：所述计算车辆的非驱动单元在单位里程上的能耗Q_里程的方法为：按照下列公式计算非驱动单元在空调开启情况下单位里程上的能耗Q_{AC开，1公里}以及在空调关闭情况下单位里程上的能耗Q_{AC关，1公里}：

其中：Q_{AC开，1公里}——空调开启时，非驱动单元单元里程上的能耗；

Q_{AC关，1公里}——空调关闭时，非驱动单元单元里程上的能耗；

v_设定时速——设定在单位小时内，汽车的行驶里程。

7.如权利要求6所述的一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：所述计算车辆单位里程上的能耗Q^总均耗的方法为：按照下列公式分别计算车辆在空调开启情况下的单位里程能耗

和车辆在空调关闭情况下的单位里程能耗

其中：

——车辆在空调开启情况下的单位里程能耗；

——车辆在空调关闭情况下的单位里程能耗；

Q_{AC开，1公里}——空调开启时，非驱动单元单元里程上的能耗；

Q_{AC关，1公里}——空调关闭时，非驱动单元单元里程上的能耗；

——驱动系统在单位里程上的能耗。

8.如权利要求7所述的一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：所述计算续航里程的方法为：将在NEDC循环中测量得到此款车辆在空调开启时单位里程能耗

和空调关闭时单位里程能耗

同车辆在空调开启情况下的单位里程能耗

和车辆在空调关闭情况下的单位里程能耗

进行加权计算，计算公式如下：

其中：S_{剩余续航，AC开}——空调开启时，汽车剩余续航里程；

S_{剩余续航，AC关}——空调关闭时，汽车剩余续航里程；

δ——加权系数；

——在NEDC循环中测量得到此款车辆在空调开启时单位里程能耗；

——在NEDC循环中测量得到此款车辆在空调关闭时单位里程能耗。

9.如权利要求8所述的一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：所述加权系数δ计算按照下表进行查询获取：

S_采样累计(km) 0 3 5 10 15 20 30 δ 0 0.3 0.6 0.6 0.4 0.3 0.1

10.如权利要求1所述的一种电动教练车剩余续航里程计算方法，其特征在于：所述动力电池的剩余电量Q_剩余按照以下公式进行计算：

Q_剩余＝Q_额定×SOH×SOE×μ

其中：Q_剩余——动力电池的剩余电量；

Q_额定——动力电池总额定电能容量；

SOH——动力电池的健康度系数；

SOE——基于当前动力电池剩余电量占比总额定电能容量的百分比；

μ——剩余电量修正系数。