CN116587891A

CN116587891A - 一种纯电动车续航能力提升方法及装置

Info

Publication number: CN116587891A
Application number: CN202310203322.5A
Authority: CN
Inventors: 赵世超; 王诗瑶; 刘亚洲; 荆俊雅; 刘文峰
Original assignee: Yutong Bus Co Ltd
Current assignee: Yutong Bus Co Ltd
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2023-08-15

Abstract

本发明涉及纯电动车技术领域，具体为一种纯电动车续航能力提升方法及装置。包括如下步骤：1)根据车速和制动踏板开度计算理论回馈电量，进而根据理论回馈电量计算得到理论回馈需求电流；2)若步骤1)计算得到的理论回馈需求电流小于当前的电池自加热阈值对应的电池充电能力，则降低电池自加热阈值至目标值，目标值为理论回馈需求电流对应的电池温度，以提升电池的续航能力。根据纯电动车辆实际使用工况，实时自动调节制动系统电制动、机械制动分配，调节电池自加热温度，提高车辆续航能力。

Description

一种纯电动车续航能力提升方法及装置

技术领域

本发明涉及一种纯电动车续航能力提升方法及装置，属于纯电动车技术领域。

背景技术

2021年，纯电动车辆的单月销量已突破44万辆，在民用、军用等领取均占据较大份额，但冬季续航能力打折是所有纯电动车辆的痛点。车辆的续航能力，除与整车配电辆、车重、动力输出、空调、车灯等必要用电零部件相关外，还受回馈电量、电池自身耗电量影响。回馈电量越多，续航里程越长，在常规市区工况条件下，回馈电量最大可达到放电电量的40％以上。针对个别空载持续上坡，重载持续下坡的工况，回馈电量甚至大于放电电量；电池自身耗电量越小，车辆续航能力越长。冬季，回馈电量减少可能达到15％以上，续航能力减少可能在15％以上。

现有新能源车技术，缺乏整车控制系统、制动系统、电池控制系统(BMS)的智能交互及场景预判，而车辆实际使用工况多变，固定阈值设置导致制动回馈电量能力不能充分发挥、或者电池自加热耗电量偏大，最终导致整车续航能力降低，如以下几种情况：

①工况导致电制动请求需求大，但电池加热温度阈值低，造成电制动回馈能量浪费，

续航里程缩短；

②工况导致电制动请求需求小，但电池加热温度阈值高，造成电池自加热能量浪费，

续航里程缩短；

③车辆使用末端，整车产生回馈时间短，回馈总电量已小于电池加热耗电量，但自加热依然正常开启，造成自加热能量浪费，续航里程缩短。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯电动车续航能力提升方法及装置，用以解决现有技术中各种电池电量控制阈值基本为固定阈值，导致车辆续航能力低的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明提供了一种纯电动车续航能力提升方法，包括如下步骤：

1)根据车速和制动踏板开度计算理论回馈电量，进而根据理论回馈电量计算得到理论回馈需求电流；

2)若步骤1)计算得到的理论回馈需求电流小于当前的电池自加热阈值对应的电池充电能力，则降低电池自加热阈值至目标值，目标值为理论回馈需求电流对应的电池温度，以提升电池的续航能力。

有益效果：本发明方法考虑了理论回馈需求电流与当前的电池自加热阈值对应的电池充电能力的大小关系，当理论回馈需求电流小于当前的电池自加热阈值对应的电池充电能力时，降低电池自加热阈值至理论回馈需求电流对应的电池温度以减少电池自加热耗电量，最终使整车少耗电，提升整车续航能力。

进一步地，所述方法还包括：

根据理论回馈需求电流和电池MAP模型得到满足理论需求的电池最低温度；

计算满足理论需求的电池最低温度与当前电池温度的差值，得到电池提升温度，进而根据电池提升温度、环境温度以及电池提升温度和环境温度与电池自加热耗电量之间的关系得到与电池提升温度对应的电池自加热耗电量；

计算理论回馈电量与实际回馈电量之间的差值，得到回馈富余电量；当回馈富余电量大于所述电池自加热耗电量时，根据满足理论需求的电池最低温度提升电池自加热温度，以提升电池的续航能力。

有益效果：本发明方法还考虑了当回馈富余电量和自加热耗电量之间的大小关系，当回馈富余电量大于自加热耗电量时，自动提升电池温度，最终使整车获得更多的回馈电量，提升整车电池的续航能力。

进一步地，所述理论回馈电量的计算公式为：

其中，b、c、d、e均为常数，K_{制动踏板开度}为制动踏板开度，N_{电机峰值扭矩}为电机峰值扭矩，V_速度为车速，t_时间为数据最小记录单元时间，W₁为理论回馈电量。

有益效果：通过上述公式完成理论回馈电量的计算，保障了理论回馈电流的计算，从而保障了电池续航能力的提升。

进一步地，电池提升温度和环境温度与电池自加热耗电量之间的关系的获取方法为：在车辆运营初期，测试不同电池自加热阈值条件下的电池自加热耗电量，得到基准数据，基准数据为电量额定值和相应系数的乘积，且不同电池提升温度和不同环境温度时相应的系数不同；随着车辆运营，记录车辆运营环境及自加热数据，以对所述基准数据进行修正，达到完善电池自加热耗电量的目的。

有益效果：完成电池提升温度和环境温度与电池自加热耗电量之间的关系的获取，并不断更新数据，保障了计算结果的准确性。

进一步地，理论回馈需求电流的计算公式为：

其中，W₁为理论回馈电量，U_实际值为实际电压，I_理论值为理论回馈需求电流，t_时间为数据最小记录单元时间。

有益效果：通过上述公式完成理论回馈需求电流的计算，保障了理论回馈需求电流与当前的电池自加热阈值对应的电池充电能力大小关系的判断，从而保障了电池续航能力的提升。

进一步地，电池提升温度、环境温度以及电池提升温度和环境温度与自加热耗电量之间的关系以表格形式进行存储。

有益效果：通过对于电池提升温度、环境温度以及电池提升温度和环境温度与自加热耗电量关系的存储，保障了电池提升温度的获取。

本发明还提供了一种纯电动车续航能力提升装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现上述的纯电动车续航能力提升方法，并达到与该方法相同的有益效果。

附图说明

图1是本发明的纯电动车续航能力提升方法流程图。

具体实施方式

本发明的构思在于：通过智能管理，模拟客户实际使用需求，智能调整电池温度控制策略，实现制动能量回收最大化。当电池理论回馈电量大，理论回馈电量大于电池自加热耗电量时，则自动提升电池温度，最终使整车获得更多的回馈电量，提升续航能力。当电池温度可满足车辆理论回馈电流需求时，则降低电池温度，减少自加热耗电量，最终使整车少耗电，提升整车续航能力。

方法实施例：

在介绍本方法实施例之前，对本方法实施例中的专用名词概念进行解释。

1、制动系统：制动控制系统。制动系统可根据刹车踏板开度，智能分配电制动力和机械制动力。

2、整车控制系统：根据动力电池MAP、制动系统制动请求、整车能力(车桥、电机)、车速等实现输出电制动回馈电流的控制系统。

动力电池MAP如表1所示：

表1

3、制动回馈电量：刹车时，车辆动能通过制动系统、电机把机械能转换为电能，用于动力电池充电，提升车辆续航能力。

4、电池MAP：动力电池在不同温度条件下，允许的最大充电能力。

5、BMS：电池管理系统。

本方法实施例提供了一种纯电动车续航能力提升方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1、建立回馈电量基础模型。回馈电量主要取决于工况(车速、刹车)，根据车速、制动踏板开度提出回馈富余电量模型W_回馈。

模型：W_回馈＝W₁-W₂。其中，W₁为理论回馈电量值，W₂为实际回馈电量值。

理论回馈电量由如下4个公式推导得出：

公式1：

公式2：N_{制动请求扭矩}*R_电机转速/a＝U_实际值*I_理论值。

公式3：N_{制动请求扭矩}＝(-b*K_{制动踏板开度}+c)N_{电机峰值扭矩}。

公式4：R_电机转速＝d*V_车速+e。

其中，b、c、d、e均为常数，K_{制动踏板开度}为制动踏板开度，N_{电机峰值扭矩}为电机峰值扭矩，V_速度为车速，t_时间为数据最小记录单元时间，W₁为理论回馈电量。不同车型，不同的电机参数对应不同的常数。常数通过新车标定或者客户实际运营数据拟合均可准确得到。

W₂为实际回馈电量值。其中，U、I、t分别为车辆产生回馈电流时的实时电压、电流及数据最小记录单元时间，由车辆BMS系统实时记录。

步骤2、电源系统自加热耗电量模型建立。基于电源系统标定值结合车辆所在地的环境温度，形成完善的，符合车辆运营场所的自加热耗电量模型。自加热耗电量W(T_环境温度，T_{电池提升温度})通过模型查询所得。T_环境温度指实际运营环境温度。T_{电池提升温度}指在当时的环境温度下，提升电池温度需要耗费的电量。模型建立方法如下：

1)制动回收能力模型基于车辆使用电源系统，测试不同电池加热阈值条件下的电池自加热耗电量，基准数据如表2所示。

表2

2)车辆运营初期，不同环境温度下的耗电量可通过基准数据初步计算。随着车辆运营，整车控制系统自动记录车辆运营环境及自加热数据，进一步完善并修正自加热耗电量。

步骤3、分别对回馈富余电量模型和电源系统自加热耗电量模型进行修正。

对于回馈富余电量模型，可采集客户实际运营数据。针对每辆车的实际运营情况准确得出W_回馈；

对于电源系统自加热耗电量模型，采集车辆的自加热数据，结合基础自加热耗电量模型，准确得出车辆在每个温度下的自加热耗电量。例如在0-5℃区间，在模型基础上，结合实际使用情况，计算出1℃、2℃、3℃、4℃的实际耗电量。

步骤4、结合W_回馈模型和电池系统加热耗电量模型，判断电源系统是否提升电池自加热阈值。

根据W_回馈模型，计算出理论回馈需求电流，理论回馈需求电流通过上述公式1计算得到，通过MAP模型查出需求的电池最低温度。T_{理论需求电池最低温度}-T_当前温度＝T_{电池提升温度}。结合当前的环境温度，根据模型可查询W(T_环境温度，T_{电池提升温度})；当W_回馈＞W(T_环境温度，T_{电池提升温度})时，按照T_{理论需求电池最低温度}提升电池自加热温度；否则不提升。

步骤5、结合W_回馈模型和电池系统自加热耗电量模型，判断电源系统是否降低电池自加热阈值。

根据W_回馈模型、电池MAP数据，当W_回馈模型对应I_理论值小于当前电池自加热阈值对应的电池MAP时，则降低电池自加热阈值，电源系统自加热阈值可直接减低至模型所需的电池最低温度，电池自加热阈值降低目标值为I_理论值对应的电池温度。从而节省电池自加热耗电量，达到提升续航能力的目的。

本发明通过智能管理，结合客户实际使用需求，智能调整电池温度控制策略，实现制动能量回收最大化。减小电池自加热耗电，提升整车回馈电量，提升了车辆的续航里程。

装置实施例：

本发明的一种纯电动车续航能力提升装置，包括存储器、处理器和内部总线，处理器、存储器之间通过内部总线完成相互间的通信和数据交互。其中，处理器可以为微处理器MCU、可编程逻辑器件FPGA等处理装置；存储器可以为利用电能方式存储信息的各式存储器，例如RAM、ROM等。处理器用于执行存储在存储器中的程序指令以实现本发明的方法实施例中介绍的一种纯电动车续航能力提升方法。且该方法已在方法实施例中做了详细的叙述，此处不再赘述。

Claims

1.一种纯电动车续航能力提升方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的纯电动车续航能力提升方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的纯电动车续航能力提升方法，其特征在于，所述理论回馈电量的计算公式为：

4.根据权利要求2所述的纯电动车续航能力提升方法，其特征在于，所述电池提升温度和环境温度与电池自加热耗电量之间的关系的获取方法为：在车辆运营初期，测试不同电池自加热阈值条件下的电池自加热耗电量，得到基准数据，基准数据为电量额定值和相应系数的乘积，且不同电池提升温度和不同环境温度时相应的系数不同；随着车辆运营，记录车辆运营环境及自加热数据，以对所述基准数据进行修正，达到完善电池自加热耗电量的目的。

5.根据权利要求1所述的纯电动车续航能力提升方法，其特征在于，所述理论回馈需求电流的计算公式为：

6.根据权利要求4所述的纯电动车续航能力提升方法，其特征在于，所述电池提升温度、环境温度以及电池提升温度和环境温度与自加热耗电量之间的关系以表格形式进行存储。

7.一种纯电动车续航能力提升装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现如权利要求1～6任一项所述纯电动车续航能力提升方法。