CN103213504B - 一种电动汽车续驶里程估算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车续驶里程估算方法，包括以下步骤：1.1、根据设定的出发地、目的地以及出发时间获得规划的路径以及该路径未来的微观交通状态；1.2、基于获取的逐秒速度、加速度计算综合变量；1.3、根据不同的行驶工况选取已建立好的电动汽车电能消耗率模型，结合计算得到的综合变量，计算得到逐秒的电能消耗；1.4、获取当前电池的剩余电量，计算电池的剩余能量，结合车辆的电能消耗，经过循环计算得到剩余里程。本发明考虑了真实的交通状态对电动汽车能耗的影响，克服了现有方法估计结果不够精确的缺点。

Description

一种电动汽车续驶里程估算方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其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。然而，有限的电池容量使得电动汽车的续驶里程较短，在出行的过程中需要进行多次充电。因此，准确地估算电动汽车的续驶里程可以使驾驶员实时地获取电动汽车的剩余里程，进而合理地选择行驶路线，及时地给汽车充电。现有的估计方法大多以当前电池的放电电流和端电压作为估算剩余里程的主要参数，但未考虑未来真实交通状态下的放电电流和端电压所发生的变化，使得估计结果不够精确。

发明内容

本发明解决的技术问题在于如何准确估计电动汽车续驶里程，为驾驶员合理选择行驶路线、及时充电提供依据。

本发明实施例公开了一种电动汽车续驶里程估算方法，包括以下步骤：

1.1、根据设定的出发地、目的地以及出发时间获得规划的路径以及该路径未来的微观交通状态；

1.2、基于获取的逐秒速度、加速度计算综合变量；

1.3、根据不同的行驶工况选取已建立好的电动汽车电能消耗率模型，结合计算得到的综合变量，计算得到逐秒的电能消耗；

1.4、获取当前电池的剩余电量，计算电池的剩余能量，结合车辆的电能消耗，经过循环计算得到剩余里程。

进一步，作为优选，所述综合变量包括：交通状态、道路坡度、电动车重量、挡风玻璃以及滚动阻力，A＝f(V,a,grade,m,S,C)，其中，A为综合变量；V为电动汽车瞬时速度；a为电动汽车瞬时加速度；grade为坡度；m为电动汽车质量；S为电动汽车挡风面积；C为滚动阻力。

进一步，作为优选，所述行驶工况包括加速工况、减速工况、匀速工况和怠速工况。

进一步，作为优选，所述步骤1.3中电动汽车电能消耗率模型建立步骤如下：

4.1、引入综合变量，该综合变量是交通状态、道路坡度、电动汽车重量以及外形参数影响电能的参数的合成；基于预先得到的电动汽车逐秒的速度、加速度、道路坡度、重量等，计算每秒的综合变量值以及每秒的电能消耗；A＝f(V,a,grade,m,S,C)，其中，A为综合变量；V为电动汽车瞬时速度；a为电动汽车瞬时加速度；grade为道路坡度；m为电动汽车质量；S为电动汽车挡风面积；C为电动汽车滚动阻力；

4.2、按照行驶参数特征将车辆行驶工况划分为加速工况、减速工况、匀速工况、怠速工况等四种模式；

4.3、根据统计得到的不同工况下逐秒综合变量和所对应的电能消耗，运用统计回归的方法，建立最终的基于综合变量的电动汽车电能消耗率模型。

本发明针对实际的车辆运行状况，划分不同的车辆行驶工况。并基于综合考虑交通状态、道路坡度、电动汽车重量以及外形参数等电能消耗影响因素的综合变量，建立了不同工况下的电动汽车电能消耗率模型。基于电能消耗率模型，考虑实际交通状态参数对电动汽车电能消耗的影响，提出了一种续驶电动汽车续驶里程的估算方法，能够更为细致地描述电动汽车在未来实际道路环境中的电能消耗特点，更为精确地估算电动汽车的续驶里程，进而为驾驶员选择合理的出行路线、及时地对电动汽车进行充电提供了保障。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1是本实施例提供的电动汽车续驶里程估算方法的流程图。

图2是本实施例提供的续驶里程计算的流程图。

具体实施方式

参照图1-2对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供的电动汽车续驶里程估计方法，其流程如图1所示，包括以下步骤：

S1、根据设定的出发地、目的地以及出发时间获得规划的路径以及该路径未来的微观交通状态(如结合交通状态历史数据库以及当前交通状态预测未来该规划路径的交通状态)，即电动汽车的逐秒速度V，单位是m/s，逐秒加速度a，单位是m/s²；

S2、基于获取的逐秒速度、加速度等计算综合变量(在本实例中以机动车比功率(VSP)为例)，该变量结合了交通状态、道路坡度、电动车重量以及挡风玻璃等影响电动汽车电能消耗的因素；

$\begin{array}{c}\mathrm{VSP}=V\·[a+g\·\mathrm{grad}e+g\·C_R]+\frac{1}{2}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\σ}}\frac{C_D\·S}{m}{V}^3\\ =V\·(1.1\·a+0.132)+0.000302\·V^3\end{array}$

其中，V为电动汽车瞬时速度，km/h；a为电动汽车瞬时加速度，m/s²；g为重力加速度，取9.81m/s²；grade为道路坡度，无量纲；C_R——滚动阻力系数，无量纲，取0.0135；ρ_σ为空气密度，20℃时取1.207kg/m³；C_D为风阻系数，无量纲；S为车辆前横截面积，m²；m为车重，kg，其中(C_D×S)/m整体取为0.0005。

S3、根据速度(V)与加速度(a)对将行驶状态划分为不同的行驶工况，并将综合变量代入相应的电动汽车电能消耗率模型，计算得到逐秒的电能消耗e，单位是J/s；

其中，当V>0，a>0时，行驶状态为加速工况，模型具体如下所示：e_ac＝-62.96·VSP²+2271·VSP+788.3；

当V>0，a<0时，行驶状态为减速工况，模型具体如下所示：

e_de＝0.007·VSP⁵+0.554·VSP⁴+15.05·VSP³+173.2·VSP²+747.2·VSP+2518；

当V>0，a＝0时，行驶状态为匀速工况，模型具体如下所示：

e_cr＝-10.80·VSP²+2047·VSP+1052；

当V＝0，a＝0时，行驶状态为怠速工况，模型具体如下所示：

e_id＝1439.73w。

S4、获取当前电池的剩余电量SOC_r，根据SOC_r与电能消耗率e，S5、经过循环计算得到剩余里程S，单位是km。计算流程如图2所示。S31、获得电动汽车剩余电量SOC_r和当前电压U，计算所对应的电池的剩余能量并令i＝1；

S32、根据速度和加速度划分不同的时间片段，使得每一时间片段中具有同样的速度V_i和加速度a_i；

S33、提取第i个时间片段的逐秒综合变量值，计算得到第i个时间片段的逐秒能耗e_i；

S34、计算第i个时间片段的电能消耗E_i＝e_i·t_i,以及该时间片段的行驶距离S_i＝V_i·t_i；

S35、判断上一时间片段所剩余的电池能量与该时间片段的电能消耗的关系，即E_r ^i-1>E_i是否成立，如果成立，则通过E_r ⁱ＝E_r ^i-1-E_i，S＝S+S_i，i＝i+1,跳转到S33；如果不成立，则执行S37、续驶里程程S＝S+V_i·E_r ^i-1/e_i。

其中，步骤S3中电能消耗率模型通过以下方法建立：

1)引入综合变量(在本实例中以机动车比功率(VSP)为例)，该变量结合了交通状态、道路坡度、电动车重量以及挡风玻璃等影响电动汽车电能消耗的因素。

$\begin{array}{c}\mathrm{VSP}=V\&CenterDot;[a+g\&CenterDot;\mathrm{grad}e+g\&CenterDot;C_R]+\frac{1}{2}{\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{\&sigma;}}\frac{C_D\&CenterDot;S}{m}{V}^3\\ =V\&CenterDot;(1.1\&CenterDot;a+0.132)+0.000302\&CenterDot;V^3\end{array}$

其中，V为电动汽车瞬时速度，km/h；a为电动汽车瞬时加速度，m/s²；g为重力加速度，取9.81m/s²；grade为道路坡度，无量纲；C_R——滚动阻力系数，无量纲，取0.0135；ρ_σ为空气密度，20℃时取1.207kg/m³；C_D为风阻系数，无量纲；S为车辆前横截面积，m²；m为车重，kg，其中(C_D×S)/m整体取为0.0005。

2)基于预先得到的瞬时电动汽车行驶数据，计算每秒的VSP(单位是kw/t)，结合对应的每秒电能消耗率形成基础数据库。

3)基于不同的速度、加速度将车辆行驶划分为加速工况、减速工况、匀速工况以及怠速工况。

4)根据统计得到不同工况下的综合变量和对应的电能消耗率，运用回归模型，确定最终的综合变量的电动汽车电能消耗率模型，电能消耗率e，单位是J/s；

加速工况：e_ac＝-62.96·VSP²+2271·VSP+788.3

减速工况：

e_de＝0.007·VSP⁵+0.554·VSP⁴+15.05·VSP³+173.2·VSP²+747.2·VSP+2518

匀速工况：e_cr＝-10.80·VSP²+2047·VSP+1052

怠速工况：e_id＝1439.73w。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和***的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (2)

1.一种电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1、根据设定的出发地、目的地以及出发时间获得规划的路径以及该路径未来的微观交通状态；

1.2、基于获取的逐秒速度、加速度计算该路径中各时间点的综合变量，该综合变量为机动车比功率VSP；

$\begin{array}{c}VSP=V\&CenterDot;\&lsqb;a+g\&CenterDot;grade+g\&CenterDot;C_R\&rsqb;+\frac{1}{2}{\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{\&sigma;}}\frac{C_D\&CenterDot;S}{m}{V}^3\\ =V\&CenterDot;(1.1\&CenterDot;a+0.132)+0.000302\&CenterDot;V^3\end{array}$

其中，V为电动汽车瞬时速度，km/h；a为电动汽车瞬时加速度，m/s²；g为重力加速度，grade为道路坡度，C_R为滚动阻力系数，ρ_σ为空气密度，C_D为风阻系数，S为车辆前横截面积，m为车重；

1.3、根据不同的行驶工况选取已建立好的电动汽车电能消耗率模型，结合计算得到的综合变量，计算得到逐秒的电能消耗e；

其中，当V>0，a>0时，行驶状态为加速工况，

当V>0，a<0时，行驶状态为减速工况，

$e_{de}=f(\underset{i=0}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&beta;}}_i\&CenterDot;{\mathrm{VSP}}^i);$

当V>0，a＝0时，行驶状态为匀速工况，

$e_{cr}=f(\underset{i=0}{\overset{n}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&mu;}}_i\&CenterDot;{\mathrm{VSP}}^i);$

当V＝0，a＝0时，行驶状态为怠速工况，

e_id＝ρ

1.4、获取当前电池的剩余电量SOC_r和当前电压U，根据SOC_r与电能消耗率e，经过循环计算得到剩余里程S，计算过程如下：

S31、获得电动汽车剩余电量SOC_r和当前电压U，计算所对应的电池的剩余能量并令i＝1；

S32、根据速度和加速度划分不同的时间片段，使得每一时间片段中具有同样的速度V_i和加速度a_i；

S33、提取第i个时间片段的逐秒综合变量值，计算得到第i个时间片段的逐秒能耗e_i；

S34、计算第i个时间片段的电能消耗E_i＝e_i·t_i,以及该时间片段的行驶距离S_i＝V_i·t_i；

S35、判断上一时间片段所剩余的电池能量与该时间片段的电能消耗的关系，即是否成立，如果成立，则通过S＝S+S_i，i＝i+1,跳转到S33；如果不成立，则续驶里程程

2.根据权利要求1所述电动汽车续驶里程估算方法，其特征在于，所述步骤1.3中电动汽车电能消耗率模型建立步骤如下：

4.1、引入综合变量，该综合变量是交通状态、道路坡度、电动汽车重量以及外形参数影响电能的参数的合成；基于预先得到的电动汽车逐秒的速度、加速度、道路坡度、重量，计算每秒的综合变量值以及每秒的电能消耗；A＝f(V,a,grade,m,S,C)，其中，A为综合变量；V为电动汽车瞬时速度；a为电动汽车瞬时加速度；grade为道路坡度；m为电动汽车质量；S为电动汽车挡风面积；C为电动汽车滚动阻力；

4.2、按照行驶参数特征将车辆行驶工况划分为加速工况、减速工况、匀速工况、怠速工况等四种模式；

4.3、根据统计得到的不同工况下逐秒综合变量和所对应的电能消耗，运用统计回归的方法，建立最终的基于综合变量的电动汽车电能消耗率模型。