CN113085655B - 一种车载电动汽车综合服务系统 - Google Patents

Abstract

一种车载电动汽车综合服务系统，本发明涉及一种车载电动汽车的综合服务系统，本发明为了解决纯电动汽车续航里程估算准确度低；纯电动汽车充电提示功能不完备；电动汽车无专用的导航软件；电动汽车电池监测功能不完善；电动汽车需几个软件同时切换使用的问题。它包括包括剩余里程核算系统、充电规划系统和充电状态显示与电池状态监测系统，充电状态显示与电池状态监测系统与电动汽车连接，用于对电池健康状态进行记录和分析，剩余里程核算系统与充电状态显示与电池状态监测系统连接，用于获取的当前状态下的续航里程，充电规划系统同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程核算系统连接，用于获取的用户充电数据，给用户合理的充电方案。

Description

一种车载电动汽车综合服务系统

技术领域

本发明涉及一种车载电动汽车的综合服务系统。

背景技术

当前，由于纯电动汽车不直接消耗一次能源，具有环保节能等优势，纯电动汽车的使用越来越普及。但是作为动力的锂离子电池，由于其原理特性与传统车辆使用的汽油有很大区别，故在使用、充电、续航上，需要用户适应和调整使用习惯，对用户带来了一定的困难。

目前的车载纯电动汽车管理系统，往往只显示车辆电池电量情况，有些对续航里程有粗略的估计功能，但并不能达到使用要求；同时，目前用于驾驶的相关导航软件只针对传统的汽油车辆进行多功能展示；汽车充电监测APP功能也较为单一；对于纯电动汽车用户，由于纯电动汽车续航里程往往不及传统汽油车辆，且电池的使用受到温度等因素影响较大，出行时使用者就需要同时参考车载管理系统和多个手机APP，这对出行的便利性产生了较大的影响。

综上所述，现有技术存在以下问题：

1、纯电动汽车续航里程估算准确度不高，手段较简单没有综合考虑影响因素；

2、纯电动汽车充电提示功能不够完备；

3、没有电动汽车专用的导航软件；

4、电动汽车电池监测功能不够完善；

5、电动汽车辅助软件功能单一，往往需要几个软件同时切换使用；

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的以上问题，进而提供一种车载电动汽车综合服务系统。

本发明采取的技术方案是：

它包括剩余里程计算系统、充电规划系统和充电状态显示与电池状态监测系统；

充电状态显示与电池状态监测系统，与电动汽车连接，用于在电动汽车充电时对电池进行监控、记录和分析用户的充电行为、对电池健康状态进行分析，通过历次充电时的起始电量，获取用户习惯、充电数据及当前状态。

剩余里程计算系统，与充电状态显示与电池状态监测系统连接，用于利用电动汽车的续航里程预测模型计算所述电动汽车在充电状态显示与电池状态监测系统获取的当前状态下的续航里程。

充电规划系统，同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程计算系统连接，用于根据剩余里程计算系统得到续航里程和充电状态显示与电池状态监测系统获取的用户习惯充电数据，进行充电规划，给用户合理的充电提醒、获取充电方案。

有益效果：

1、本发明集合了续航里程计算、电动汽车导航、充电规划和充电状态显示与电池状态监测四方面功能，将“车-站-网”紧密的联系在一起，打破三者之间的信息壁垒、业务壁垒和数据壁垒，续航里程计算系统通过输入大量的数据，利用数据挖掘算法，建立模型算出当前状态下的续航里程，电动汽车导航系统增加了充电方案推荐，充电规划系统通过得到的续航里程与用户习惯数据进行充电规划，充电状态显示与电池状态监测系统对电池进行监控，记录和分析，本发明为电动汽车用户提供更加精细化的服务，使电动汽车的使用更加便捷，对电动汽车的使用起到推动作用。

2、本系统采用C/S体系技术架构，充分利用客户和服务器两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，形成建立在互联网、移动互联网、电力信息系统和电动汽车监控系统基础上的大型分布式网络信息系统。

附图说明

图1是电动汽车综合服务系统技术架构图；

图2是剩余里程计算过程示意图；

图3是电动汽车导航数据关系示意图；

图4是电动汽车导航功能流程图；

图5是即时充电功能地图显示示意图，图5在地图上标注出了当前续航里程的半径范围，以及半径范围内存在的充电站位置，每个充电站位置上均显示设备占用率，并设置权重，显示距离最近的并且占用率低于一定值的充电站导航路径；

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式所述一种车载电动汽车综合服务系统，包括剩余里程计算系统、充电规划系统和充电状态显示与电池状态监测系统；

充电状态显示与电池状态监测系统，与电动汽车连接，用于在电动汽车充电时对电动汽车的电池电量、检测到的充电设备的充电功率、电池当前温度、电池电压情况进行监控，对温度和电压超过阈值的情况进行警示，系统还会对用户的充电行为进行记录和分析，通过历次充满电时的容量和里程数对电池健康状态进行分析，通过历次充电时的起始电量，获取用户习惯、充电数据及当前状态，为充电规划系统提供数据。

充电状态显示与电池状态监测系统中进行监测监控与记录分析的电动汽车相关数据如下表所示，通过数据采集对温度和电压超过阈值的情况进行警示，通过相邻两次充电之间的电量和行驶里程，计算车辆平均单位里程耗电量，获取车辆行驶特性，为充电规划系统以及剩余里程计算系统提供数据支撑。

表1 系统进行监测监控与记录分析的电动汽车相关数据

剩余里程计算系统，与充电状态显示与电池状态监测系统连接，用于利用电动汽车的续航里程预测模型计算所述电动汽车在充电状态显示与电池状态监测系统获取的当前状态下的续航里程，剩余续航里程用于提醒用户电动汽车在当前状态下可继续行驶的里程数，便于用户做下一步的计划，也为充电规划系统提供数据，提高了电动汽车的使用方便性，剩余里程计算系统在计算前首先会通过数据采集系统会从多个方面采集到有关电动汽车的各种数据，其次，剩余里程计算系统在利用数据采集系统采集到的各种数据，配合续航里程预测模型的计算得出电动汽车在当前状态下的续航里程。

充电规划系统，同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程计算系统连接，在通过续航里程预测模型得到续航里程后，根据剩余里程计算系统得到续航里程和充电状态显示与电池状态监测系统获取的用户习惯充电数据，进行充电规划，给用户合理的充电提醒、获取最优的充电方案，充电规划系统用于提醒用户当前状态下的电动汽车是否需要充电，如何充电，去哪里充电以及充电站的使用情况等，便于后续电动汽车的使用，充电规划系统包含三大系统，分别是充电判断系统、日前充电规划系统和即时充电规划系统，充电判断系统通过计算判断电动汽车在当前状态下的是否需要充电，日前充电规划系统和即时充电规划系统接收到来自充电判断系统的充电指令后根据各自的计算模型进行计算，得出最后的充电提醒。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种车载电动汽车综合服务系统，剩余里程计算系统中的续航里程预测模型的获取方法为：

建立训练集，所述训练集包括输入数据和输出数据，如表1所示，输入数据包括当前日期、当前时间、当前温度和天气预报预测温度、气象条件、截至目前电池使用时间、上次充满电载荷状态和电池额定容量，输出数据为可用续航里程，模型中要考虑到用户的使用习惯、天气气候、电池老化对续航里程的影响，通过多元回归，根据训练集利用数据拟合或者人工智能算法(机器学习算法等)等数据挖掘算法，建立模型并计算得出车辆在当前状态下的续航里程。

表1 各变量对应名称

其中，通过数据采集系统和其他车辆上传的电动汽车充电数据，得到数据集D＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),……,(x_n,y_n)}。其中，X＝{x₁,x₂,……,x_n}，在输入变量X中任意一个时刻对应的自变量可以表示为x_i＝{date_i,week_i,seas_i,holi_i,time_i,rush_i,temp_i,mete_i,Rcap_i,totm_i,Lcap_i,Soc_i}。任意一个因变量表示为y_i＝range_i，表示某一时刻的续航里程。利用车辆采集得到的训练集作为训练数据，将D带入模型，建立各自变量和续航里程之间的关系，保存模型。对于待预测续航里程yj，则通过外部数据和车辆行驶数据得到自变量xj，带入模型从而计算出xj条件下对应的续航里程yj，从而实现多目标续航里程预测。

自变量中，日期、星期几、季节、节假日、时间、高峰期、气象条件可以通过车辆自带或联网的日历和时钟获得，温度、电池使用时间可以通过充电状态显示与电池状态监测系统直接获得，电池额定容量通过车辆装载动力电池规格确定，上次充满时容量通过充电状态显示与电池状态监测系统的初始充电容量、充电功率和计时器计算得出，电池剩余电量通过上次充满时容量、使用时间、电池电压电流计算获得。

在车辆行驶初期，车辆采集到数据有限，无法较好的训练模型，可以通过云平台上上传的其他同型号车辆驾驶数据进行补充，再通过不断积累车辆自身的充电数据，将该数据替代从云平台上获取的其他车辆数据，不断更新数据集D，得到适用于每辆电动汽车的续航里程预测模型，进而提高预测的精度，提高电动汽车的使用方便性，使电动汽车的使用更加便捷，其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述一种车载电动汽车综合服务系统，充电规划系统包括充电判断系统、日前充电规划系统和即时充电规划系统，

充电判断系统，同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程计算系统、日前充电规划系统和即时充电规划系统连接，用于根据电动汽车的充电数据及当前状态与当前状态下的续航里程，确定进行日前充电规划或即时充电规划，当确定进行日前充电规划时，向日前充电规划系统发出日前充电指令，当确定进行即时充电规划时，向即时充电规划系统发出即时充电指令；

日前充电规划系统，同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程计算系统连接，日前充电方式的功率较小对电网的冲击较小，在经济性上具有一定的优势，但适用于在电动汽车的续航里程和充电时间有设定裕度时，在接收到充电判断系统给出的日前充电指令后，根据电动汽车的续航里程和用户习惯驾驶数据,获取充电提醒,所述充电提醒为纯电动汽车的可持续使用时间提醒。

即时充电规划系统，同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程计算系统连接，在电动汽车需要立即充电时，接收到充电判断系统给出的即时充电指令后，即时充电规划系统利用即时充电规划模型获取充电位置、合理的充电时间提醒、合适的充电方案，对车辆能够到达的充电站位置和该站充电设备使用率进行标注，用户自行选择目标，系统提供导航路线，进行电动汽车即时充电导航。所述即时充电规划系统的即时充电规划模型获取方法为：

建立训练集，所述训练集包括输入数据和输出数据，输入数据包括电动汽车的续航里程、常用充电地点、用户习惯充电数据、用户习惯驾驶数据、电动汽车当前位置、电动汽车剩余电量、当前路况、当前范围内的充电设备和充电设备的使用情况，输出数据包括准确的充电位置、合理的充电日期提醒和合适的充电方案，得出排队时间尽可能少，且对局部电网输送功率压力不大的充电站作为推荐的充电站，此时电动汽车的续航里程可以采用功能联动或者手动输入两种方式获得，其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述一种车载电动汽车综合服务系统，所述充电判断系统确定进行日前充电规划或即时充电规划的过程为：

用户在剩余电量百分比为α时进行充电，则充电提示条件为：

为充电提示系数，代表预估的电量可用日；

range为当前状态的续航里程，通过剩余里程计算系统的模型计算得出；

dayri为每日行驶里程，通过充电状态显示与电池状态监测系统中采集的车辆行驶里程数、车辆行驶时间获得；

Rcap为电池额定容量；

n为统计时间段内的总时长，单位为日；

当

时，向即时充电规划系统发出即时充电指令，当

时，则发出电量即将耗尽提醒，当

时，向日前充电规划系统发出日前充电指令，其它与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式所述一种车载电动汽车综合服务系统，充电状态显示与电池状态监测系统中电池充满电时的荷电状态＝当次充满电后的电量/额定容量*100％，并设定阈值，当低于设定阈值时提示电池老化，需进行电池状态检测，其它与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种车载电动汽车综合服务系统，它还包括电动汽车导航系统，电动汽车导航系统与充电规划系统连接，用于进行路线导航、给用户合理的充电提醒并获取充电方案，在传统导航软件基础上增加了充电站导航功能，能搜索规定里程范围内的充电站并根据用户选择，提供行程需要增加的时间，充电方案推荐和去往该充电站的合理路径，其它与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式所述一种车载电动汽车综合服务系统，它采用C/S体系为技术架构，将整个C/S体系包括云端层与相关数据、数据传输层和终端层。

云端层与相关数据：针对电动汽车充电和行驶产生的海量数据，结合气象数据(如温度、天气情况、湿度等)和当前日期(工作日或休息日、节日)，通过数据挖掘技术、云计算技术、大数据技术进行数据分析处理，建立电动汽车的续航里程和路况、气象、使用习惯的模型，提供准确的续航里程计算结果；通过计算得出的续航里程、当前路况信息和充电站使用情况，给出日前充电或即时充电的合理充电方案，以及需要到导航目的地的充电必要性；通过自身和上传至云平台的车辆充电信息，在进行充电电池状态监测同时，分析电池健康状态评价。

数据传输层：实现云端数据及模型计算结果和终端之间的双向数据传输，将车辆的当前状态、电池信息、充电状态信息、驾驶习惯、充电站功率电力功率输出情况、充电站充电设备配置情况、充电站人员流动规律上传云端，并将通过大数据和数据挖掘计算分析得出的结果显示在终端中。数据传输层既包括诸如Wi-Fi形式的高速无线网络，也包括广域铺设的互联网。

终端层：包括电动汽车(BMS)系统、充电设备终端(充电桩)、移动终端(手机、平板电脑等)。电动汽车充电终端可以将车辆的充电信息通过网络层发送给远端平台，也可以接收平台下发的控制指令。充电终端含有Wi-Fi通信模块，可与Wi-Fi路由器进行通信；Wi-Fi路由器通过4G或光纤网络等将信息发送给云平台服务器，实现多平台跨数据联动，其它与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

Claims (6)

1.一种车载电动汽车综合服务系统，其特征在于：包括剩余里程计算系统、充电规划系统和充电状态显示与电池状态监测系统；

充电状态显示与电池状态监测系统，与电动汽车连接，用于在电动汽车充电时对电池进行监控、记录和分析用户的充电行为、对电池健康状态进行分析，通过历次充电时的起始电量，获取用户习惯、充电数据及当前状态；

剩余里程计算系统，与充电状态显示与电池状态监测系统连接，用于利用电动汽车的续航里程预测模型计算所述电动汽车在充电状态显示与电池状态监测系统获取的当前状态下的续航里程；

充电规划系统，同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程计算系统连接，用于根据剩余里程计算系统得到续航里程和充电状态显示与电池状态监测系统获取的用户习惯充电数据，进行充电规划，给用户合理的充电提醒、获取充电方案；

充电规划系统包括充电判断系统、日前充电规划系统和即时充电规划系统；

充电判断系统，同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程计算系统、日前充电规划系统和即时充电规划系统连接，用于根据电动汽车的充电数据及当前状态与当前状态下的续航里程，确定进行日前充电规划或即时充电规划，当确定进行日前充电规划时，向日前充电规划系统发出日前充电指令，当确定进行即时充电规划时，向即时充电规划系统发出即时充电指令；

日前充电规划系统，同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程计算系统连接，用于当接收到日前充电指令时，根据电动汽车的续航里程和用户习惯驾驶数据,获取充电提醒,所述充电提醒为纯电动汽车的可持续使用时间提醒；

即时充电规划系统，同时与充电状态显示与电池状态监测系统和剩余里程计算系统连接，用于当接收到即时充电指令时，利用即时充电规划模型获取充电位置、合理的充电提醒、合适的充电方案，所述即时充电规划模型的输入包括电动汽车的续航里程、常用充电地点、用户习惯充电数据、用户习惯驾驶数据、电动汽车当前位置、电动汽车剩余电量、当前路况、当前范围内的充电设备和充电设备的使用情况，输出数据包括准确的充电位置、合理的充电时间提醒和合适的充电方案。

2.根据权利要求1中所述的一种车载电动汽车综合服务系统，其特征在于：所述剩余里程计算系统中的续航里程预测模型的获取方法为：

建立训练集，所述训练集包括输入数据和输出数据，输入数据包括当前日期、当前时间、当前温度和天气预报预测温度、气象条件、截至目前电池使用时间、上次充满电载荷状态和电池额定容量，输出数据为可用续航里程；

根据训练集利用数据拟合或者人工智能算法进行训练，得到续航里程预测模型。

3.根据权利要求2中所述的一种车载电动汽车综合服务系统，其特征在于：所述充电判断系统确定进行日前充电规划或即时充电规划的过程为：

用户在剩余电量百分比为α时进行充电，则充电提示条件为：

为充电提示系数；

range为当前状态的续航里程；

dayr_i为每日行驶里程；

Rcap为电池额定容量；

n为统计时间段内的总时长，单位为日；

当

时，向即时充电规划系统发出即时充电指令，当

时，则发出电量即将耗尽提醒，当

时，向日前充电规划系统发出日前充电指令。

4.根据权利要求1中所述的一种车载电动汽车综合服务系统，其特征在于：充电状态显示与电池状态监测系统中电池充满电时的荷电状态＝当次充满电后的电量/额定容量*100％。

5.根据权利要求1中所述的一种车载电动汽车综合服务系统，其特征在于：它还包括电动汽车导航系统，电动汽车导航系统与充电规划系统连接，用于进行路线导航、给用户合理的充电提醒并获取充电方案。

6.根据权利要求1中所述的一种车载电动汽车综合服务系统，其特征在于：它采用C/S体系为技术架构。

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