CN103507644A - 里程装置和方法、及电动车控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于计算电动车的剩余里程数的里程装置和方法、及电动车控制器。所述里程装置包括：估算器，用于计算所述电动车在行驶预设距离的过程中消耗的第一电量，其中，所述第一电量根据所述电动车的速度和初始剩余电量计算得到；里程计算器，与所述估算器耦合，用于根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数，其中，平衡电量为行驶当前行驶距离后的瞬时电量；滤波器，与所述估算器和所述里程计算器耦合，用于平滑所述估算的剩余里程数，并输出剩余里程数。根据所述里程装置，可以使用户及时获知电动车可行驶的剩余里程数，方便规划出行计划。

Description

里程装置和方法、及电动车控制器
技术领域
本发明涉及电动车领域，特别是涉及一种用于计算电动车剩余里程数的里程装置和方法、以及电动车控制器。
背景技术
电动车由于其环保且经济的特点越来越得到广泛应用。通常，电动车由内部电动车电池（electric vehicle battery，简称EVB）供电。该类电池包括且不限于铅酸电池、镍氢电池和锂电池等。然而，电动车的用户只能以百分比的形式得知EVB的充电状态信息（state of charge，简称SOC），而无法获知电动车的可行驶剩余里程数。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于计算电动车剩余里程数的装置和方法及电动车控制器，使用户及时获知电动车可行驶的剩余里程数，方便规划出行计划。
为解决上述问题，本发明提供了一种里程装置，所述里程装置包括：估算器，用于计算所述电动车在行驶预设距离的过程中消耗的第一电量，其中，所述第一电量根据所述电动车的速度和初始剩余电量计算得到；里程计算器，与所述估算器耦合，用于根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数，其中，平衡电量为行驶当前行驶距离后的瞬时电量；滤波器，与所述估算器和所述里程计算器耦合，用于平滑所述估算的剩余里程数，并输出剩余里程数。
本发明还提供了一种电动车控制器，所述电动车控制器包括：监测器，用于获得所述电动车的速度；电量计，用于获得所述电动车的初始剩余电量；里程装置，用于根据所述速度和所述初始剩余电量确定所述电动车的剩余里程数；及显示单元，用于显示所述剩余里程数。
本发明还提供了一种方法，用于计算电动车的剩余里程数，所述方法包括：计算所述电动车在行驶预设距离的过程中消耗的第一电量，其中所述第一电量根据所述电动车的速度和初始剩余电量确定；根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数，其中平衡电量为行驶当前行驶距离后的瞬时电量；及平滑所述估算的剩余里程数，并输出剩余里程数。
本发明提供的用于计算电动车的剩余里程数的里程装置和方法、及电动车控制器，可通过计算当前的驱动速度和电动车的电量信息以得到电动车的剩余里程数。同时，每当电动车行驶特定距离后，里程装置重新计算剩余里程数，可以实时更新剩余里程数。
附图说明
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1所示为根据本发明实施例的电动车控制器的示意图；
图2所示为根据本发明实施例的里程装置的示意图；
图3所示为根据本发明实施例的用于计算电动车的剩余里程数的操作流程图；及
图4所示为根据本发明实施例的用于计算电动车的剩余里程数的方法流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
图1所示为根据本发明实施例的电动车控制器100的示意图。电动车控制器100包括监测器108、电池管理***（battery management system，简称BMS）110、里程装置102和显示单元112。监测器108用于提供电动车的速度V。BMS110包括电量计，用于提供电动车的初始剩余电量QINI。初始剩余电量QINI为电动车电池的剩余里程数计算周期开始时的初始时刻的瞬时电池电量。根据电动车行驶的特定距离，可以周期性计算剩余里程数。
里程装置102耦合至监测器108和BMS 110，用于从监测器108接收速度V和从BMS 110接收初始剩余电量QINI，并产生电动车的剩余里程数L'。里程装置102包括估算器120、滤波器104、里程计算器106和存储器122。估算器120用于计算电动车在以速度V行驶预设距离D（例如100km）的过程中消耗的第一电量Q1。估算器120的具体计算过程将在后文中描述。
滤波器104耦合至估算器120和里程计算器106，用于接收并平滑表示第一电量Q1的信号，并将平滑后的第一电量Q1'输出至里程计算器106。里程计算器106在接收平滑后的第一电量Q1'后，对平滑后的第一电量Q1'进行分析，并指示BMS 110向滤波器104输出平衡电量QB。平衡电量QB为电动车在行驶当前行驶距离S后的瞬时电量。滤波器104平滑来自BMS 110的平衡电量QB，并将平滑后的平衡电量QB'输出至里程计算器106。
在一个实施例中，滤波器104为一阶滤波器，使用的一阶滤波算法如下式（1）所示：
Y(n)=αX(n)(1-α)Y(n-1)    （1）
其中α为滤波系数，X(n)为当前计算周期的样本值，Y(n)为当前计算周期的滤波后的输出值，Y(n-1)为上一轮计算周期的滤波后的输出值。采用一阶滤波算法，滤波器104通过加权当前计算周期的样本值和上一轮计算周期的滤波后的输出值，以产生当前计算周期的滤波后的输出值。在一个实施例中，每当电动车行驶一特定距离（例如100m）后，里程装置102重新计算剩余里程数。因此，里程装置102和滤波器104能够运行多个计算周期以更新剩余里程数。
滤波器104采用公式（1）以平滑第一电量Q1和平衡电量QB。具体而言，当前计算周期的平滑后的第一电量Q1'按照公式（1），根据由估算器120得到的当前计算周期的第一电量Q1和上一轮计算周期的平滑后的第一电量Q1'计算得到。类似地，当前计算周期的平滑后的平衡电量QB'可按照公式（1），根据由BMS110得到的当前计算周期的平衡电量QB和上一轮计算周期的平滑后的平衡电量QB'计算得到。
里程计算器106与估算器120耦合，根据平滑后的第一电量Q1'、平滑后的平衡电量QB'和预设距离D以产生估算的剩余里程数L。估算的剩余里程数L通过如下公式（2）计算得到：
L = Q B ′ Q 1 ′ * D - - - ( 2 )
估算的剩余里程数L反馈回滤波器104，滤波器104平滑估算的剩余里程数L，并输出电动车的剩余里程数L'。在一个实施例中，剩余里程数L'通过滤波器104利用公式（1）得到。具体而言，当前计算周期的剩余里程数L'根据由里程计算器106得到的当前计算周期的估算的剩余里程数L和上一轮计算周期的剩余里程数L'计算得到。
存储器122用于存储由滤波器104输出的剩余里程数L'。如上所述，每当电动车行驶一特定距离后，里程装置102重新计算剩余里程数。具体而言，每当电动车行驶一特定距离（例如100m）后，里程装置102开始新的计算周期，并产生新的剩余里程数L'。存储器122随之更新新的剩余里程数L'。
显示单元112用于显示剩余里程数。在一个实施例中，显示单元112周期性地读取存储器122内存储的剩余里程数，以预设频率（例如每1s）更新并显示剩余里程数。
有利地是，里程装置102可以通过当前的行驶速度和电动车的电量信息计算得到电动车的剩余里程数。同时，里程装置102可以周期性地计算剩余里程数，实时更新剩余里程数，并将电动车的剩余里程数持续提供给电动车的用户。
图2所示为根据本发明实施例的图1中的里程装置102的示意图。图2结合图1描述。图2中与图1编号相同的部件具有类似的功能。估算器120包括积分器210、比较器208、第一计算器204、第二计算器206和存储器212。
积分器210接收来自监测器108的速度V，并根据速度V计算电动车的当前行驶距离S。电动车的当前行驶距离S按如下公式（3）计算得到：
S＝∫vdt   （3）
比较器208耦合至积分器210，用于周期性地将电动车的当前行驶距离S与距离阈值STH（例如100m）进行比较。当检测到电动车的当前行驶距离S大于距离阈值STH时，比较器208输出与当前行驶距离S相等的第一距离S1。
第一计算器204耦合至比较器208，用于接收第一距离S1和电动车在行驶第一距离S1的过程中消耗的第二电量Q2，并根据这些数据计算第一电量Q1。第一电量Q1由如下公式（4）计算得到：
Q 1 = D S 1 * Q 2 - - - ( 4 )
其中D为预设距离。
滤波器104平滑估算的剩余里程数L，并输出电动车的剩余里程数L'。在一个实施例中，滤波器104按照公式（1）计算剩余里程数L'。具体而言，当前计算周期的剩余里程数L'可以根据由里程计算器106得到的当前计算周期的估算的剩余里程数L和上一轮计算周期的剩余里程数L'计算得到。存储器122用于存储剩余里程数L'。如上所述，每当电动车行驶一特定距离后，重新计算剩余里程数。具体而言，电动车行驶一特定距离后，里程装置102开始新一轮的计算周期，并产生新的剩余里程数L'。存储卡122随之更新当前剩余里程数L'。
第二计算器206耦合至第一计算器204，用于根据电动车的初始剩余电量QINI和平衡电量QB来计算第二电量Q2。当第一计算器204接收到第一距离S1后，第一计算器204指示第二计算器206计算第二电量Q2。第二电量Q2可以根据初始剩余电量QINI与平衡电量QB之差计算得到。在一个实施例中，存储器212存储用于计算第二电量Q2的初始剩余电量QINI。
如上所述，每当电动车行驶一特定距离后，重新计算剩余里程数。在一个实施例中，该特定距离为距离阈值STH。
图3所示为根据本发明实施例的用于计算电动车的剩余里程数的操作流程图300。图3结合图1和图2描述。尽管图3公开了具体的步骤，但这些步骤仅仅是示例性的，本发明公开的实施例同样适用于图3中所示步骤的变形或其它步骤。
在步骤302中，里程装置102获得来自监测器108的速度V和来自BMS110的初始剩余电量QINI。
在步骤304中，积分器210按照公式（3）根据速度V计算当前行驶距离S。
在步骤306中，比较器208将由积分器210计算得到的当前行驶距离S与距离阈值STH进行比较。如果当前行驶距离S小于距离阈值STH，则流程图再次转回步骤304。当当前行驶距离S大于距离阈值STH时，比较器208输出与当前行驶距离S相等的第一距离S1。
在步骤308中，第一计算器204接收到第一距离S1，并指示第二计算器206计算第二电量Q2，然后第二计算器206根据电动车的初始剩余电量QINI和平衡电量QB来计算第二电量Q2。
在步骤310中，第二计算器206计算初始剩余电量QINI与平衡电量QB之差以得到第二电量Q2。
在步骤312中，第一计算器204接收来自比较器208的第一距离S1和来自第二计算器206的第二电量Q2，并利用公式（4）来计算第一电量Q1。其中，第二电量Q2表示电动车在行驶第一距离S1的过程中消耗的电量。
在步骤314中，滤波器104平滑第一电量Q1，并将平滑后的第一电量Q1'输出至里程计算器106。
在步骤316中，当里程计算器106接收到平滑后的第一电量Q1'后，里程计算器106指示滤波器104从BMS110中获得电动车的平衡电量QB。
在步骤318中，滤波器104平滑平衡电量QB，并将平滑后的平衡电量QB'输出至里程计算器106。
在步骤320中，里程计算器106按照公式（2），根据平滑后的第一电量Q1'、平滑后的平衡电量QB′’和预设距离D以产生估算的剩余里程数L。
在步骤322中，滤波器104平滑估算的剩余里程数L，并输出电动车的剩余里程数L'。
图4所示为根据本发明实施例的用于计算电动车的剩余里程数的方法流程图400。图4结合图1和图2描述。尽管图4公开了具体的步骤，但这些步骤仅仅是示例性的，本发明公开的实施例同样适用于图4中所示步骤的变形或其它步骤。
在步骤410中，估算器120计算电动车在行驶预设距离D的过程中消耗的第一电量Q1。估算器120根据电动车的速度V和初始剩余电量QINI计算第一电量Q1。具体而言，积分器210根据速度V计算当前行驶距离S。比较器208将当前行驶距离S和距离阈值STH进行比较，当当前行驶距离S大于距离阈值STH时，比较器208输出与当前行驶距离S相等的第一距离S1。第一计算器204根据第一距离S1和电动车在行驶第一距离S1的过程中消耗的第二电量Q2来计算第一电量Q1。第一计算器204接收到第一距离S1并指示第二计算器206计算第二电量Q2后，由第二计算器206根据电动车的初始剩余电量QINI和平衡电量QB计算得到该第二电量Q2。
在步骤420中，里程计算器106根据电动车的第一电量Q1、预设距离D和平衡电量QB计算估算的剩余里程数L。该估算的剩余里程数L按照公式（2）计算得到。
在步骤430中，滤波器104平滑估算的剩余里程数L，并输出电动车的剩余里程数L'。在一个实施例中，滤波器104按照公式（1）计算剩余里程数L'。
在步骤440中，将剩余里程数L'存储在存储器122中。如上所述，每当电动车行驶一特定距离后，重新计算剩余里程数，相应地周期性更新存储器122。
本发明的方法可由处理器和/或其他可编程器件实施。处理器和/或其他可编程器件借助具有存储指令的可读媒介执行本发明的方法。存储媒介包括各种实体媒介，例如，各种类型的磁盘，包括软盘、光盘、光盘只读存储器（CD-ROMs）、可重写光盘（CD-RWs）和磁光盘，半导体器件，例如只读存储器（ROMs）、动态/静态随机存储器（RAMs）、可擦除可编程只读存储器（EPROMs）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROMs）、闪存、磁卡或光卡，或者其他合适的可存储电子指令的媒介。
除非特殊说明，然而，应该理解为所有这些相类的术语对应相应的物理数量，且为这些数量的简易标记。除非特别说明，否则如下列描述，本发明中使用如“操作”、“处理”、“计算”、“确定”等术语的描述意为计算机***或与其类似的电子计算装置的动作和过程。该计算机***或与其类似的电子计算装置对如计算机***寄存器和内存中的物理（电子）数量的数据进行操作，使其转换成计算机***内存或寄存器或其它类似的信息存储、转换或显示装置中的其他类似于物理数量的数据。
在此使用之措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此图示和描述的特性之任何等同物或部分等同物排出在发明范围之外，在权利要求的范围内可能存在各种修改。其他的修改、变体和替代物也可能存在。因此，权利要求旨在涵盖所有此类等同物。

Claims (24)

1.一种里程装置，用于计算电动车的剩余里程数，其特征在于，所述里程装置包括：
估算器，用于计算所述电动车在行驶预设距离的过程中消耗的第一电量，其中，所述第一电量根据所述电动车的速度和初始剩余电量计算得到；
里程计算器，与所述估算器耦合，用于根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数，其中，平衡电量为行驶当前行驶距离后的瞬时电量；
滤波器，与所述估算器和所述里程计算器耦合，用于平滑所述估算的剩余里程数，并输出剩余里程数。
2.根据权利要求1所述的里程装置，其特征在于，所述滤波器包括一阶滤波器。
3.根据权利要求1所述的里程装置，其特征在于，所述滤波器还用于在所述里程计算器确定所述估算的剩余里程数之前，平滑所述第一电量，并向所述里程计算器提供平滑后的第一电量；其中，所述里程计算器根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数替换为所述里程计算器根据所述平滑后的第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数。
4.根据权利要求1所述的里程装置，其特征在于，所述滤波器还用于在所述里程计算器确定所述估算的剩余里程数之前，平滑所述平衡电量，并向所述里程计算器提供平滑后的平衡电量；其中，所述里程计算器根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数替换为所述里程计算器根据所述第一电量、所述预设距离和所述平滑后的平衡电量确定估算的剩余里程数。
5.根据权利要求1所述的里程装置，其特征在于，所述估算器包括：
积分器，用于根据所述速度计算当前行驶距离；
比较器，与所述积分器耦合，用于周期性地将所述当前行驶距离与距离阈值比较，并当所述当前行驶距离大于所述距离阈值时，输出与所述当前行驶距离相等的第一距离；及
第一计算器，与所述比较器耦合，用于根据所述第一距离和所述电动车在行驶所述第一距离的过程中消耗的第二电量计算所述第一电量。
6.根据权利要求5所述的里程装置，其特征在于，所述估算器还包括：
第二计算器，与所述第一计算器耦合，用于根据所述电动车的所述初始剩余电量和平衡电量计算所述第二电量。
7.根据权利要求5所述的里程装置，其特征在于，所述估算器还包括：
第一存储器，用于存储所述初始剩余电量。
8.根据权利要求1所述的里程装置，其特征在于，所述里程装置还包括：
第二存储器，与所述滤波器耦合，用于存储所述剩余里程数，其中每当所述电动车行驶特定距离后，重新计算所述剩余里程数，同时更新所述存储器。
9.一种电动车控制器，其特征在于，所述电动车控制器包括：
监测器，用于获得所述电动车的速度；
电量计，用于获得所述电动车的初始剩余电量；
里程装置，用于根据所述速度和所述初始剩余电量确定所述电动车的剩余里程数；及
显示单元，用于显示所述剩余里程数。
10.根据权利要求9所述的电动车控制器，其特征在于，所述里程装置包括：
估算器，用于计算所述电动车在行驶预设距离的过程中消耗的第一电量，其中所述第一电量根据所述电动车的所述速度和所述初始剩余电量计算得到；
里程计算器，与所述估算器耦合，用于根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数，其中，平衡电量为行驶当前行驶距离后的瞬时电量；及
滤波器，与所述估算器和所述里程计算器耦合，用于平滑所述估算的剩余里程数，并输出剩余里程数。
11.根据权利要求10所述的电动车控制器，其特征在于，所述滤波器包括一阶滤波器。
12.根据权利要求10所述的电动车控制器，其特征在于，所述滤波器还用于在所述里程计算器确定所述估算的剩余里程数之前，平滑所述第一电量，并向所述里程计算器提供平滑后的第一电量；其中，所述里程计算器根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数替换为所述里程计算器根据所述平滑后的第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数。
13.根据权利要求10所述的电动车控制器，其特征在于，所述滤波器还用于在所述里程计算器确定所述估算的剩余里程数之前，平滑所述平衡电量，并向所述里程计算器提供平滑后的平衡电量；其中，所述里程计算器根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数替换为所述里程计算器根据所述第一电量、所述预设距离和所述平滑后的平衡电量确定估算的剩余里程数。
14.根据权利要求9所述的电动车控制器，其特征在于，所述里程装置包括：
第二存储器，与所述显示单元耦合，用于存储所述剩余里程数，其中每当所述电动车行驶特定距离后，重新计算所述剩余里程数，同时更新所述存储器。
15.根据权利要求14所述的电动车控制器，其特征在于，所述显示单元用于读取所述第二存储器，提取所述剩余里程数，并以预设频率显示所述剩余里程数。
16.根据权利要求10所述的电动车控制器，其特征在于，所述估算器包括：
积分器，用于根据所述速度计算当前行驶距离；
比较器，与所述积分器耦合，用于周期性地将所述当前行驶距离与距离阈值比较，并当所述当前行驶距离大于所述距离阈值时，输出与所述当前行驶距离相等的第一距离；及
第一计算器，与所述比较器耦合，用于根据所述第一距离和所述电动车在行驶所述第一距离的过程中消耗的第二电量计算所述第一电量。
17.根据权利要求16所述的电动车控制器，其特征在于，所述估算器还包括：
第二计算器，与所述第一计算器耦合，用于根据所述电动车的所述初始剩余电量和平衡电量计算所述第二电量。
18.根据权利要求16所述的电动车控制器，其特征在于，所述估算器还包括：
第一存储器，用于存储所述初始剩余电量。
19.一种方法，用于计算电动车的剩余里程数，其特征在于，所述方法包括：
计算所述电动车在行驶预设距离的过程中消耗的第一电量，其中所述第一电量根据所述电动车的速度和初始剩余电量确定；
根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数，其中平衡电量为行驶当前行驶距离后的瞬时电量；及
平滑所述估算的剩余里程数，并输出剩余里程数。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在确定所述估算的剩余里程数之前，平滑所述第一电量，并提供平滑后的第一电量；其中，根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数替换为根据所述平滑后的第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在确定所述估算的剩余里程数之前，平滑所述平衡电量，并提供平滑后的平衡电量；其中，根据所述第一电量、所述预设距离和平衡电量确定估算的剩余里程数替换为根据所述第一电量、所述预设距离和所述平滑后的平衡电量确定估算的剩余里程数。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，计算所述电动车在行驶预设距离的过程中消耗的第一电量的步骤进一步包括：
根据所述速度计算当前行驶距离；
周期性地将所述当前行驶距离与距离阈值比较，并当所述当前行驶距离大于所述距离阈值时，输出与所述当前行驶距离相等的第一距离；及
根据所述第一距离和所述电动车在行驶所述第一距离的过程中消耗的第二电量计算所述第一电量。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述电动车的所述初始剩余电量和平衡电量，计算所述第二电量。
24.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在存储器里存储所述剩余里程数，其中每当所述电动车行驶特定距离后，重新计算所述剩余里程数，并更新所述存储器。
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