CN117246188A - 一种电动汽车剩余续航里程的估算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车剩余续航里程的估算方法及系统，涉及新能源整车控制技术领域，包括获取电动汽车必要数据信息，使用融合模型计算电动汽车电池剩余电量；根据行驶数据，计算续航里程百公里平均电耗；计算获取电动汽车剩余续航里程，执行续航里程显示策略。本发明通过持续监测车辆电池状态，提供更准确的续航里程估算，有助于驾驶者更好地规划行程，减少不准确估算而导致的焦虑；提前发现电池问题帮助驾驶者更好地维护电池，并准确估算可用续航里程；增加驾驶者对电动车的信心，驾驶者更容易规划长途行程，减少不必要的担忧，提高电动车的实际可用性；有助于改善驾驶体验，减少因续航不确定性而导致的驾驶者不适感。
Description
技术领域
本发明涉及新能源整车控制技术领域，特别是一种电动汽车剩余续航里程的估算方法及系统。
背景技术
目前，电动车续航里程的计算主要基于动力电池的剩余电量和前期的平均电耗。这种方法使用电池容量和电池状态来估算车辆剩余的可行驶里程。通常，电动车会根据车辆的电池容量和电池电压来确定电池的剩余能量。然后，通过参考先前的驾驶数据，例如电耗、驾驶习惯、环境条件等，计算出估算的续航里程。
尽管目前的电动车续航里程估算方法在一定程度上为驾驶者提供了有用的信息，但它存在一些不足之处：目前的估算方法仅基于历史数据和静态参数来计算续航里程，没有实时考虑到驾驶环境、车辆状态和充电设施的变化，可能导致续航里程估算的不准确性，特别是在特殊驾驶条件下；由于电动车驾驶者对续航里程的高度关注，估算不准确会增加驾驶者的焦虑感，驾驶者可能会因为不确定的续航信息而不敢进行长途驾驶，这影响了电动车的实际可用性；现有方法通常不考虑电池的健康状况，而电池健康状况会随着时间和充电周期而变化，因此，即使电池容量保持不变，电池健康问题也可能导致实际可用续航里程的减少。
发明内容
鉴于现有的电动汽车剩余续航里程的估算方法存在的问题，提出了本发明，以提高电动车续航里程估算的准确性，考虑更多的实时因素，包括车辆状态、驾驶环境和电池健康状况，以提供更可靠的续航信息，减轻驾驶者的焦虑感。
因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种电动汽车剩余续航里程的估算方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种电动汽车剩余续航里程的估算方法，其包括，获取电动汽车必要数据信息，使用融合模型计算电动汽车电池剩余电量；根据电动汽车车速，获取平电流、电压和行驶时间，计算续航里程百公里平均电耗；计算获取电动汽车剩余续航里程，执行续航里程显示策略，完成电动汽车剩余续航里程的估算。
作为本发明所述电动汽车剩余续航里程的估算方法的一种优选方案，其中：所述电动汽车必要数据包括电池初始SOC0值、电池额定容量、电池充放电效率、汽车运行期间电池电流值和电压值、显示的续航里程。
作为本发明所述电动汽车剩余续航里程的估算方法的一种优选方案，其中：所述融合模型具体包括，当汽车启动时，获取初始SOC0值；使用安时积分法计算新的SOC1值，相关计算公式如下：
式中，CN为电池的额定容量；η为电池的充放电效率；I为电池放电电流；使用优化算法计算得出SOC2修正值，将修正值SOC2与SOC1值进行比较，根据比较结果综合得出电动汽车电池剩余电量。
作为本发明所述电动汽车剩余续航里程的估算方法的一种优选方案，其中：所述优化算法具体包括，初始化状态变量x0、P0；
式中，x0为变量，为均值；P0为协方差；构造s点和权值；
式中，为N维下三角平方根矩阵，i为第i列；
式中，为均值权值，/>为协方差权值；α为预测模型值的分布；β为系统分布情况；计算获取系统状态的均值/>和方差/>
式中，Pk/k-1为系统状态协方差预测值；Qk为协方差；进行变换得出新的s点，得出最终模型预测值、协方差矩阵和K值；
K＝P(xy)k/k-1P(y)k/k-1
式中，为预测的观测值；/>为预测观测值的均值；P(xy)k/k-1为预测的观测协方差；P(y)k/k-1为预测的协方差；获取新的测量数据，将预测的状态估计与新的测量数据进行融合，以生成新的状态估计；更新状态协方差矩阵以反映测量后的误差，当测量数据可靠时，将测量数据作为最终数据；当测量数据不可靠时，将系统模型数据作为最终数据。
作为本发明所述电动汽车剩余续航里程的估算方法的一种优选方案，其中：所述比较结果包括，当使用优化算法计算得出的SOC2修正值与SOC1值的差值低于SOC1值的5％以内时，使用优化算法计算得出的SOC2修正值作为最终SOC值，根据修正值计算获取电动汽车电池剩余电量；当使用优化算法计算得出的SOC2修正值与SOC1值的差值高于SOC1值的10％以上时，废除此次计算结果，重复计算流程，重新进行计算，并发出报警信号，警告此次计算结果为非正常；计算获取电池剩余电量Er，相关计算公式如下：
E＝E-E
Er＝E-Ec
式中，E为电池总电量；Ec为汽车的总能耗；Ub为电池组端电压；Ib为放电电流，t为行驶时间。
作为本发明所述电动汽车剩余续航里程的估算方法的一种优选方案，其中：所述电动汽车剩余续航里程相关计算公式如下，
式中，P为行驶x距离的平均能耗；ΔE为行驶此段路程消耗的能量；Range为电动汽车剩余续航里程。
作为本发明所述电动汽车剩余续航里程的估算方法的一种优选方案，其中：所述续航里程显示策略具体包括，计算获取△Range1和△Range2数值情况，计算公式如下：
△Range1＝Range实际-Range显示
△Range2＝Range显示-Range实际
根据续航续航里程实际计算值与显示值数值关系，结合车辆行驶速度，执行预先设定续航里程显示策略；数值关系包括续航里程实际计算值比显示值增加、续航里程实际计算值比显示值减少、车辆处于怠速状态、续航里程计算值小于50Km或电池剩余电量≤10kw.h。
第二方面，本发明实施例提供了一种电动汽车剩余续航里程的估算系统，其包括：获取模块，用于获取电动汽车必要数据信息，使用融合模型计算电动汽车电池剩余电量；计算模块，用于根据电动汽车车速、获取的电流、电压和行驶时间数据，计算续航里程百公里平均电耗；估算模块，用于计算获取电动汽车剩余续航里程，执行续航里程显示策略，完成电动汽车剩余续航里程的估算。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的任一步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的任一步骤。
本发明有益效果为考虑实时驾驶环境、车辆状态和充电设施的变化。通过持续监测车辆的周围条件和驾驶行为，例如路况、气温、行驶速度等，以及电池状态，可以提供更准确的续航里程估算，有助于驾驶者更好地规划行程，减少因不准确估算而导致的焦虑感；还监测电池的健康状况，包括电池容量随时间和充电周期的变化，电池健康监测可以提前发现电池问题，如容量下降或充电效率降低，从而帮助驾驶者更好地维护电池，并准确估算可用续航里程；通过提供更准确的续航里程估算，这种方法可以增加驾驶者对电动车的信心，驾驶者更容易规划长途行程，减少不必要的担忧，从而提高电动车的实际可用性；准确的续航里程估算可以帮助驾驶者更有效地规划充电时间和地点，避免过度充电或充电不足的情况，提高充电效率；有助于改善驾驶体验，减少因续航不确定性而导致的驾驶者不适感，驾驶者可以更自信地选择驾驶模式，更好地适应电动车的特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为电动汽车剩余续航里程的估算方法的流程图。
图2为电动汽车剩余续航里程的估算方法的估计策略图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1和图2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种电动汽车剩余续航里程的估算方法，包括：
S1：获取电动汽车必要数据信息，使用融合模型计算电动汽车电池剩余电量。
具体的，电动汽车必要数据包括电池初始SOC0值、电池额定容量、电池充放电效率、汽车运行期间电池电流值和电压值、显示的续航里程等。
融合模型具体包括，当汽车启动时，获取初始SOC0值。
使用安时积分法计算新的SOC1值，相关计算公式如下：
式中，CN为电池的额定容量；η为电池的充放电效率；I为电池放电电流。
使用优化算法计算得出SOC2修正值，将修正值SOC2与SOC1值进行比较，根据比较结果综合得出电动汽车电池剩余电量。
优化算法具体包括，初始化状态变量x0、P0。
式中，x0为变量，为均值；P0为协方差，构造s点和权值。
式中，为N维下三角平方根矩阵，i为第i列。
式中，为均值权值，/>为协方差权值；α为预测模型值的分布；β为系统分布情况；计算获取系统状态的均值/>和方差/>
式中，Pk/k-1为系统状态协方差预测值；Qk为协方差；进行变换得出新的s点，得出最终模型预测值、协方差矩阵和K值。
K＝P(xy)k/k-1P(y)k/k-1
式中，为预测的观测值；/>为预测观测值的均值；P(xy)k/k-1为预测的观测协方差；P(y)k/k-1为预测的协方差。
获取新的测量数据，将预测的状态估计与新的测量数据进行融合，以生成新的状态估计；更新状态协方差矩阵以反映测量后的误差，当测量数据可靠时，将测量数据作为最终数据；当测量数据不可靠时，将系统模型数据作为最终数据。
比较结果包括，当使用优化算法计算得出的SOC2修正值与SOC1值的差值低于SOC1值的5％以内时，使用优化算法计算得出的SOC2修正值作为最终SOC值，根据修正值计算获取电动汽车电池剩余电量。
当使用优化算法计算得出的SOC2修正值与SOC1值的差值高于SOC1值的10％以上时，废除此次计算结果，重复计算流程，重新进行计算，并发出报警信号，警告此次计算结果为非正常。
计算获取电池剩余电量Er，相关计算公式如下：
E＝E-E
Er＝E-Ec
式中，E为电池总电量；Ec为汽车的总能耗；Ub为电池组端电压；Ib为放电电流，t为行驶时间。
S2：根据电动汽车车速，获取平电流、电压和行驶时间，计算续航里程百公里平均电耗。
具体的，电动汽车剩余续航里程相关计算公式如下，
式中，P为行驶x距离的平均能耗；ΔE为行驶此段路程消耗的能量；Range为电动汽车剩余续航里程。
S3：计算获取电动汽车剩余续航里程，执行续航里程显示策略，完成电动汽车剩余续航里程的估算。
具体的，续航里程显示策略具体包括，计算获取△Range1和△Range2数值情况，计算公式如下：
△Range1＝Range实际-Range显示
△Range2＝Range显示-Range实际
根据续航续航里程实际计算值与显示值数值关系，结合车辆行驶速度，执行预先设定续航里程显示策略；数值关系包括续航里程实际计算值比显示值增加、续航里程实际计算值比显示值减少、车辆处于怠速状态、续航里程计算值小于50Km或电池剩余电量≤10kw.h。
当续航里程实际计算值比显示值增加时，若0km＜△Range1＜5km，V＞1km/h时，续航里程显示策略为续航里程不更新，不进行变化；若△Range1＞5km，V＞1km/h时，续航里程显示策略为每行驶里程增加2km，Range显示上升1km。
当续航里程实际计算值比显示值减少时，当V＞1km/h时，若1≤△Range2≤3时，续航里程显示策略为每行驶1KM续航里程显示值下降1KM；若3<△Range2≤7时，续航里程显示策略为每行驶0.8km续航里程显示值下降1KM；若7<△Range2≤12时，续航里程显示策略为每行驶0.6km续航里程显示值下降1KM；若12<△Range2≤18时，续航里程显示策略为每行驶0.5km续航里程显示值下降1KM；若18<△Range2≤25时，续航里程显示策略为每行驶0.4km续航里程显示值下降1KM；若25<△Range2≤45时，续航里程显示策略为每行驶0.2km续航里程显示值下降1KM；若△Range2>45时，续航里程显示策略为Range显示与Range实际同步。
当车辆处于怠速状态时，若△Range≠0，V＝0km/h时，续航里程显示策略为Range实际依据电池剩余电量实时计算，Range显示每40s变化1km趋近Range实际；若续航里程计算值小于50Km或电池剩余电量≤10kw.h，续航里程显示策略为立即显示警告数值。
当车辆处于怠速状态时，若△Range≠0，V＝0km/h时，续航里程显示策略为Range实际依据电池剩余电量实时计算，Range显示每40s变化1km趋近Range实际；若续航里程计算值小于50Km或电池剩余电量≤10kw.h，续航里程显示策略为立即显示警告数值。
进一步的，本实施例还提供一种电动汽车剩余续航里程的估算系统，包括：获取模块，用于获取电动汽车必要数据信息，使用融合模型计算电动汽车电池剩余电量；计算模块，用于根据电动汽车车速，获取平电流、电压和行驶时间，计算续航里程百公里平均电耗；估算模块，用于计算获取电动汽车剩余续航里程，执行续航里程显示策略，完成电动汽车剩余续航里程的估算。
本实施例还提供一种计算机设备，适用于电动汽车剩余续航里程的估算方法的情况，包括：存储器和处理器；存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行计算机可执行指令，实现如上述实施例提出的本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。
本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static RandomAccess Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read OnlyMemory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
本实施例提出的存储介质与上述实施例提出的数据存储方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例与上述实施例具有相同的有益效果。
本发明考虑实时驾驶环境、车辆状态和充电设施的变化。通过持续监测车辆的周围条件和驾驶行为，例如路况、气温、行驶速度等，以及电池状态，可以提供更准确的续航里程估算，有助于驾驶者更好地规划行程，减少因不准确估算而导致的焦虑感；还监测电池的健康状况，包括电池容量随时间和充电周期的变化，电池健康监测可以提前发现电池问题，如容量下降或充电效率降低，从而帮助驾驶者更好地维护电池，并准确估算可用续航里程；通过提供更准确的续航里程估算，这种方法可以增加驾驶者对电动车的信心，驾驶者更容易规划长途行程，减少不必要的担忧，从而提高电动车的实际可用性；准确的续航里程估算可以帮助驾驶者更有效地规划充电时间和地点，避免过度充电或充电不足的情况，提高充电效率；有助于改善驾驶体验，减少因续航不确定性而导致的驾驶者不适感，驾驶者可以更自信地选择驾驶模式，更好地适应电动车的特性。
实施例2
参照表1，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种电动汽车剩余续航里程的估算方法，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。
本发明考虑实时驾驶环境、车辆状态和充电设施的变化，通过持续监测车辆的周围条件和驾驶行为，以及电池状态，可以提供更准确的续航里程估算，有助于驾驶者更好地规划行程，减少因不准确估算而导致的焦虑感；还监测电池的健康状况，包括电池容量随时间和充电周期的变化，电池健康监测可以提前发现电池问题，如容量下降或充电效率降低，从而帮助驾驶者更好地维护电池，并准确估算可用续航里程；通过提供更准确的续航里程估算，这种方法可以增加驾驶者对电动车的信心，驾驶者更容易规划长途行程，减少不必要的担忧，从而提高电动车的实际可用性；准确的续航里程估算可以帮助驾驶者更有效地规划充电时间和地点，避免过度充电或充电不足的情况，提高充电效率；有助于改善驾驶体验，减少因续航不确定性而导致的驾驶者不适感，驾驶者可以更自信地选择驾驶模式，更好地适应电动车的特性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种电动汽车剩余续航里程的估算方法，其特征在于：包括，
获取电动汽车必要数据信息，使用融合模型计算电动汽车电池剩余电量；
根据电动汽车车速、获取的电流、电压以及行驶时间数据，计算续航里程百公里平均电耗；
计算获取电动汽车剩余续航里程，执行续航里程显示策略，完成电动汽车剩余续航里程的估算。
2.如权利要求1所述的电动汽车剩余续航里程的估算方法，其特征在于：所述电动汽车必要数据包括电池初始SOC0值、电池额定容量、电池充放电效率、汽车运行期间电池电流值和电压值、显示的续航里程。
3.如权利要求2所述的电动汽车剩余续航里程的估算方法，其特征在于：所述融合模型具体包括，
当汽车启动时，获取初始SOC0值；
使用安时积分法计算新的SOC1值，相关计算公式如下：
式中，CN为电池的额定容量；η为电池的充放电效率；I为电池放电电流；
使用优化算法计算得出SOC2修正值，将修正值SOC2与SOC1值进行比较，根据比较结果综合得出电动汽车电池剩余电量。
4.如权利要求3所述的电动汽车剩余续航里程的估算方法，其特征在于：所述优化算法具体包括，
初始化状态变量x0、P0；
式中，x0为变量，为均值；P0为协方差；
构造s点和权值；
式中，为N维下三角平方根矩阵，i为第i列；
式中，为均值权值，/>为协方差权值；α为预测模型值的分布；β为系统分布情况；
计算获取系统状态的均值和方差/>
式中，Pk/k-1为系统状态协方差预测值；Qk为协方差；
进行变换得出新的s点，得出最终模型预测值、协方差矩阵和K值；
K＝P(xy)k/k-1P(y)k/k-1
式中，为预测的观测值；/>为预测观测值的均值；P(xy)k/k-1为预测的观测协方差；P(y)k/k-1为预测的协方差；
获取新的测量数据，将预测的状态估计与新的测量数据进行融合，以生成新的状态估计；更新状态协方差矩阵以反映测量后的误差，当测量数据可靠时，将测量数据作为最终数据；当测量数据不可靠时，将系统模型数据作为最终数据。
5.如权利要求4所述的电动汽车剩余续航里程的估算方法，其特征在于：所述比较结果包括，
当使用优化算法计算得出的SOC2修正值与SOC1值的差值低于SOC1值的5％以内时，使用优化算法计算得出的SOC2修正值作为最终SOC值，根据修正值计算获取电动汽车电池剩余电量；
当使用优化算法计算得出的SOC2修正值与SOC1值的差值高于SOC1值的10％以上时，废除此次计算结果，重复计算流程，重新进行计算，并发出报警信号，警告此次计算结果为非正常；
计算获取电池剩余电量Er，相关计算公式如下：
Er＝E-Ec
式中，E为电池总电量；Ec为汽车的总能耗；Ub为电池组端电压；Ib为放电电流，t为行驶时间。
6.如权利要求5所述的电动汽车剩余续航里程的估算方法，其特征在于：所述电动汽车剩余续航里程相关计算公式如下，
式中，P为行驶x距离的平均能耗；ΔE为行驶此段路程消耗的能量；Range为电动汽车剩余续航里程。
7.如权利要求6所述的电动汽车剩余续航里程的估算方法，其特征在于：所述续航里程显示策略具体包括，
计算获取△Range1和△Range2数值情况，计算公式如下：
△Range1＝Range实际-Range显示
△Range2＝Range显示-Range实际
根据续航续航里程实际计算值与显示值数值关系，结合车辆行驶速度，执行预先设定续航里程显示策略；所述数值关系包括续航里程实际计算值比显示值增加、续航里程实际计算值比显示值减少、车辆处于怠速状态、续航里程计算值小于50Km或电池剩余电量≤10kw.h。
8.一种电动汽车剩余续航里程的估算系统，基于权利要求1～7任一所述的电动汽车剩余续航里程的估算方法，其特征在于：包括，
获取模块，用于获取电动汽车必要数据信息，使用融合模型计算电动汽车电池剩余电量；
计算模块，用于根据电动汽车车速、获取电流、电压以及行驶时间数据，计算续航里程百公里平均电耗；
估算模块，用于计算获取电动汽车剩余续航里程，执行续航里程显示策略，完成电动汽车剩余续航里程的估算。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述电动汽车剩余续航里程的估算方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述电动汽车剩余续航里程的估算方法的步骤。
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