CN111398828B - 电动汽车剩余电量和剩余行驶里程估计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车剩余电量和剩余行驶里程估计方法。所述剩余电量估计方法包括:实时检测电动汽车动力电池的当前电池电流和当前电池电压,利用所述当前电池电流、所述当前电池电压及开路电压模型估计动力电池的当前开路电压;根据估计出的所述当前开路电压和已知的开路电压与剩余电量的对应关系,确定与所述当前开路电压所对应的当前剩余电量。所述剩余行驶里程估计方法包括:估计当前行驶距离n*L时的剩余电量;确定行驶第n个L时电池剩余电量的改变量平均值;基于剩余电量和剩余电量的改变量平均值估计剩余行驶里程。应用本发明,能够提高剩余电量估计及剩余行驶里程估计的准确性。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域,具体地说,是涉及电动汽车剩余电量和剩余行驶里程估计方法。
背景技术
以电动汽车为代表的新能源车辆被普遍认为是解决当前能源及污染问题的最有效途径之一,引起国内外的广泛关注。一般认为,电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。与传统燃油汽车相比,电动汽车具有高性能、低能耗和低污染的特点以及技术、经济和环境等方面的综合优势,其前景被广泛看好。
无论何种形式的电动汽车,电池都是其动力***中不可缺少的一部分。电池剩余电量的准确、实时监测都关系着动力***的稳定可靠运行,是实际应用的关键问题之一。随着电动汽车动力电池的深度放电以及电池老化,都会影响到剩余行驶里程,因此,估算电动汽车的剩余行驶里程,对于电动汽车使用者规划最优节能路线、寻找充电设施等具有重要指导价值,且对于促进电动汽车的使用和推广具有非常重要的意义。
电动汽车剩余电量是指电池的荷电状态(State of Charge,简称为SOC),通俗的解释就是电动汽车动力电池中剩余电荷的状态。剩余电量的精确估算是EMF(电池管理***)的重点和难点,EMF以电池SOC为基础,对电池进行能量均衡管理,电动汽车上的很多功能都依赖于SOC的估算结果。所以动力电池SOC精确估算有着重要的意义和作用,SOC通过电压、电流、温度等物理量进行估算,但是SOC估算的精确度受到很多因素的影响,例如传感器精确度不高的影响,电磁干扰的影响,过去和未来运行工况不确定的影响,温度对精度的影响,等等。这些因素都是不可避免的,但又确实存在的,所以电池的SOC受各种因素的影响,所以很难能够实时、准确地估算出电池真正的剩余电量,只能通过各种措施和方法来逼近电池剩余电量的真值。
现有技术中存在很多的估算剩余电量的方法,例如电荷累计法、开路电压法、开路电压法和安时计量法结合的方法等,应用这些方法有很多的因素没有考虑到,导致估算出的值精确度不够。例如,电荷累计法,此方法存在累计误差的问题,运行时间越长误差越大。关于开路电压法,当电池在工作时不能使用,当电池停止工作并且静止一段时间后才能使用此方法,局限性比较大。而这两种方法的结合现在很多人都在大量的使用,也有很多优点,可以互补两者的缺点,但是这种结合的方法仍不能解决开路电压法的缺点,并且这种方法也不能去除电磁干扰。而电动汽车剩余行驶里程的估计又与剩余电量密切相关,若剩余电量估计不准确,则剩余行驶里程也难以准确估计,影响电动汽车的使用性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车剩余电量和剩余行驶里程的估计方法,以提高估计的准确性。
为实现上述发明目的,本发明采用下述技术方案予以实现:
一种电动汽车剩余电量估计方法,包括:
实时检测电动汽车动力电池的当前电池电流和当前电池电压,利用所述当前电池电流、所述当前电池电压及开路电压模型估计动力电池的当前开路电压;所述开路电压模型为:
U0(t)=A11*U0(t-1)+A12*U1(t-1)+B11*Ib(t)+B12*Ubus(t),
U1(t)=A21*U0(t-1)+A22*U1(t-1)+B21*Ib(t)+B22*Ubus(t);
其中,U0(t)和U0(t-1)分别为当前开路电压和上次循环开路电压,U1(t)和U1(t-1)分别为当前等效电容电压和上次循环等效电容电压,Ib(t)和Ubus(t)分别为所述当前电池电流和所述当前电池电压,A11、A12、B11、B11、A21、A22、B21、B22均为系数;
根据估计出的所述当前开路电压和已知的开路电压与剩余电量的对应关系,确定与所述当前开路电压所对应的当前剩余电量;
系数A11、A12、B11、B11、A21、A22、B21、B22通过下述方式确定系数值:
建立电动汽车动力电池的等效电路模型;
获得动力电池在多个已知剩余电量时对应的输出电流、输出电压和开路电压,形成离线数据,利用所述离线数据对所述等效电路模型中的元器件进行参数辨识,确定元器件辨识参数;
对所述元器件辨识参数作离散化处理,估算出开路电压模型中的系数A11、A12、B11、B11、A21、A22、B21、B22。
一种电动汽车剩余行驶里程估计方法,包括:
采用上述方法估计当前行驶距离n*L时的剩余电量SOC(n);n为自然数,L为设定间隔里程;
确定行驶第n个L时电池剩余电量的改变量平均值SOCdeltmean(n);
根据下述公式估计电动汽车剩余行驶里程Srem(n):
Srem(n)=SOC(n)/ SOCdeltmean(n)。
与现有技术相比,本发明的优点和积极效果是:本发明提供的电动汽车剩余电量估计方法,建立与电池电流和电池电压相关的、包含有递推关系的等效电容电压计算公式和开路电压计算公式的开路电压模型,以离线方式完成开路电压模型中系数的辨识,在电池使用过程中,基于开路电压模型,仅需根据实时电池电流、实时电池电压以及容易确定的初始开路电压,即可实现开路电压的实时估计,进而根据估计的实时开路电压完成实时剩余电量的估计;采用该方法估计剩余电量,无论电池处于静止状态还是工作状态均适用;而且,采用该方法不依赖于初始值,即使初始值不准确,递推过程中也能够进行快速地修正,使得最终的估计值始终处于真值附近,准确度高;基于高准确度的电池剩余电量的估计,还能提高基于电池剩余电量估计电池剩余行驶里程的准确度。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后,本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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他的附图。
图1是基于本发明电动汽车剩余电量估计方法一个实施例的流程图;
图2是电动汽车动力电池一个实施例的等效电路模型;
图3是基于本发明电动汽车剩余行驶里程估计方法一个实施例的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下将结合附图和实施例,对本发明作进一步详细说明。
请参见图1,该图示出了基于本发明电动汽车剩余电量估计方法一个实施例的流程图。具体来说,为提高电动汽车剩余电量的估计,该实施例采用下述方法实现电动汽车剩余电量的在线实时估计。
步骤11:实时检测电动汽车动力电池的当前电池电流和当前电池电压,利用当前电池电流、当前电池电压及开路电压模型估计动力电池的当前开路电压。
其中,开路电压模型是已知的模型,该模型满足:
U0(t)=A11*U0(t-1)+A12*U1(t-1)+B11*Ib(t)+B12*Ubus(t),
U1(t)=A21*U0(t-1)+A22*U1(t-1)+B21*Ib(t)+B22*Ubus(t);
其中,U0(t)和U0(t-1)分别为当前开路电压和上次循环开路电压,U1(t)和U1(t-1)分别为当前等效电容电压和上次循环等效电容电压,A11、A12、B11、B11、A21、A22、B21、B22均为值已经确定的系数。Ib(t)和Ubus(t)分别为当前电池电流和当前电池电压,可以直接测量并方便地读取,譬如,通过电池控制***的CAN总线读取获得。
对于开路电压模型,还需要确定循环开始时的初始开路电压U0_init和初始等效电容电压U1_init。对于初始开路电压U0_init,默认为上次电动汽车关机时保存的开路电压值;若为电池充满后首次开机计算开路电压,则初始开路电压为电池充满状态下的开路电压值,该值是能够获知的。对于初始等效电容电压U1_init,默认为0。因此,对于系数和初始值已经确定的上述开路电压模型,在获得了当前电池电流数据Ib(t)和当前电池电压数据Ubus(t)之后,基于开路电压模型的递推关系,循环计算,即可确定出当前开路电压U0(t)。该过程在电池使用过程中也能够实时进行,因此,能够实现开路电压的在线实时估计。
对于开路电压模型中的系数A11、A12、B11、B11、A21、A22、B21、B22,通过离线方式辨识。具体来说,通过下述方式确定各系数值:
首先,建立电动汽车动力电池的等效电路模型。
等效电路模型可以采用现有技术中的RC等效电路模型,作为优选实施方式,该实施例采用如图2所示的二阶RC等效电路模型,该模型结构简单,精确度高。
然后,获得动力电池在多个已知剩余电量时所对应的输出电流、输出电压和开路电压,形成离线数据,利用离线数据对等效电路模型中的元器件进行参数辨识,确定元器件辨识参数。
如图2所示的等效电路模型,输出电流为Ib,输出电压为Ubus,开路电压为储能电容C0两端的电压。在离线状态下,控制电池工作在不同的剩余电量下,测量不同剩余电量时所对应的输出电流、输出电压及开路电压,形成对应的多组离线数据。然后,利用离线数据对等效电路模型中的元器件进行参数辨识,具体来说,是辨识等效电路模型中的储能电容C0、欧姆内阻R0、极化内阻R1和极化电容C1。在一些优选实施方式,利用离线数据对等效电路模型中的元器件进行参数辨识时,可以利用最小二乘算法,借助于MATLAB软件中具有最小二乘意义的polyfit函数进行参数辨识,确定出元器件辨识参数。
最后,对辨识出的各元器件的参数作离散化处理,估算出开路电压模型中的系数。譬如,将辨识出的参数运用MATLAB软件进行离散化处理,估算出模型中的系数。通过离散化处理,可以很好地规避由于数据中的极端值对模型效果的影响,对异常的数据有很好的鲁棒性,可以提高估算精确度。
在一个优选实施例中,拟合出开路电压模型中的各系数值如下:
A11=0.996;A12=-0.004;B11=0.0001;B12=0.004;A21=-0.0048;A22=0.9926; B21=0.0001;B22=0.0048。
步骤12:根据估计出的当前开路电压和已知的开路电压与剩余电量的对应关系,确定与当前开路电压所对应的当前剩余电量。
开路电压与剩余电量的对应关系是已知并预先存储的,而且,是在电池静止状态下获得的。
在一些实施例中,开路电压与剩余电量的对应关系采用下述过程确定:
将满电状态的电池的剩余电量确定为最大值1,在电池静止状态下,测量并记录满电状态下对应的电池开路电压。
控制电池按照设定倍率恒流放电并持续设定时间,使得电池的剩余电量减少已知的设定值,计算并记录此时的电池的剩余电量,测量并记录此时的电池的剩余电量所对应的电池开路电压。譬如,控制电池按照1C倍率恒流放电3min,电池的剩余电量减少5%。循环执行该过程,直至电池完全放电,剩余电量为0。从而,获得多个剩余电量及一一对应的多个电池开路电压。
所有的剩余电量及一一对应的电池开路电压存储为二维表格,构成开路电压与剩余电量的对应关系。
一个具体实例的开路电压与剩余电量的对应关系表格如下所示,表格中,OCV表示开路电压值,单位为V;SOC表示剩余电量,1.0000表示剩余电量为满电量的100%,0.95表示剩余电量为满电量的95%,其余SOC的值的含义以此类推。
在开路电压与剩余电量的对应关系为上述方式确定的二维表格时,根据步骤11实时估计的当前开路电压确定所对应的当前剩余电量,具体为:
从二维表格中查找与当前开路电压相等或相近的电池开路电压,将表格内与相等或相近的电池开路电压所对应的剩余电量确定为当前剩余电量。举例而言,当前开路电压值为6.416V,在上述二维表格中,与该电压值相近的电压为6.4193V,该相近的电压所对应的剩余电量为0.8。由此,确定电池的当前剩余电量为满电量的80%。
采用表格的形式作为开路电压与剩余电量的对应关系,查找方便,确定剩余电量速度快。当然,为了提高对应关系的准确性,要求表格内数据尽可能多,剩余电量间隔尽可能小。
在另外一些实施例中,开路电压与剩余电量的对应关系采用下述过程确定:
将满电状态的电池的剩余电量确定为最大值1,在电池静止状态下,测量并记录满电状态下对应的电池开路电压。
控制电池按照设定倍率恒流放电并持续设定时间,使得电池的剩余电量减少已知的设定值,计算并记录此时的电池的剩余电量,测量并记录此时的电池的剩余电量所对应的电池开路电压;循环执行该过程,直至电池完全放电,剩余电量为0,获得多个剩余电量及一一对应的多个电池开路电压。
根据所有的剩余电量及一一对应的电池开路电压进行曲线拟合,获得剩余电量与电池开路电压的函数关系,将所述函数关系确定为开路电压与剩余电量的对应关系。一般的,剩余电量与电池开路电压的函数关系设为7次函数关系,既可以保证精度,又可以保持合理的运算速度。
与上述一些实施例中以二维表格形式表示开路电压和剩余电量的对应关系不同的是,在这些实施例中,获得多个剩余电量与相对应的电池开路电压,形成多个数据对,基于多个数据对作曲线拟合,获得剩余电量与电池开路电压的函数关系,以函数关系表征开路电压与剩余电量的对应关系。
在对应关系为函数关系时,根据步骤11实时估计的当前开路电压确定所对应的当前剩余电量,具体为:根据函数关系计算当前开路电压所对应的剩余电量,计算值确定为当前剩余电量。
采用上述各实施例的电动汽车剩余电量估计方法,建立与电池电流和电池电压相关的、包含有递推关系的等效电容电压计算公式和开路电压计算公式的开路电压模型,以离线方式完成开路电压模型中系数的辨识。在电池使用过程中,基于开路电压模型,仅需根据实时电池电流、实时电池电压以及容易确定的初始开路电压,即可实现开路电压的实时估计,进而根据估计的实时开路电压完成实时剩余电量的估计。采用该方法估计剩余电量,无论电池处于静止状态还是工作状态均适用。而且,采用该方法不依赖于初始值,即使初始值不准确,递推过程中也能够进行快速地修正,使得最终的估计值始终处于真值附近,准确度高。
基于上述实施例估计出电动汽车剩余电量后,可以基于剩余电量进一步估计电动汽车剩余行驶里程。
图3所示为基于本发明电动汽车剩余行驶里程估计方法一个实施例的流程图,具体来说,是基于图1实施例及其优选实施例估计出电动汽车剩余电量后,基于剩余电量估计剩余行驶里程的一个实施例。
如图3所示,该实施例采用下述方法实现电动汽车剩余行驶里程估计。
步骤21:估计当前行驶距离n*L时的剩余电量,记为SOC(n)。
其中,n为自然数,L为设定间隔里程。设定间隔里程可根据实际情况和估计精度要求来确定,譬如,L取为1Km、2Km等。该实施例中,为便于表述,以L=1Km为例进行描述。那么,L=1Km时,电动汽车当前行驶距离为n*L,可以表示为电动汽车当前行驶距离为nKm。而且,该当前行驶距离是指从电动汽车启动行驶时开始计算。
在估计剩余行驶里程时,首先需要估计当前行驶距离n*L时的剩余电量。该剩余电量的估计采用图1实施例及其优选实施例描述的方法实现。
步骤22:确定行驶第n个L时电池剩余电量的改变量平均值,记为SOCdeltmean(n)。
剩余电量改变量的平均值,是指行驶第n个L时的改变量平均值,譬如,L为1Km时,是指行驶第n个1Km这个里程时电池剩余电量的改变量平均值。现有技术存在着多种获得行驶某个里程间隔内电池剩余电量的改变量平均值的确定方法,譬如,根据功率积分确定某个里程间隔内电动汽车的总耗电量,计算电动汽车除电机以外各个耗电设备在该里程间隔内的耗电量,进而计算出该里程间隔内电机的耗电量;电机的耗电量与里程间隔相除,获得该里程间隔内电池剩余电量的改变量平均值。
在一些优选实施例中,采用递推法估算电池剩余电量的改变量平均值,具体实现过程如下:
确定行驶每个L时电池剩余电量的改变量:
SOCdelt(n)=SOC(n)-SOC(n-1)
SOCdelt(n-1)=SOC(n-1)-SOC(n-2)
.......
SOCdelt(1)=SOC(1)-SOC(0)。
其中,SOCdelt(n)、SOCdelt(n-1)分别为行驶第n个L、行驶第n-1个L时电池剩余电量的改变量,SOCdelt(1)为行驶第1个L时电池剩余电量的改变量;SOC(n)、SOC(n-1)、SOC(n-2)、SOC(1)分别为行驶距离为n*L、(n-1)*L、(n-2)*L、L时的剩余电量,SOC(0)为电动汽车开机时的剩余电量。电动汽车开机时的剩余电量SOC(0),为上次关机时记录的剩余电量。不同行驶距离时的剩余电量SOC(n)、SOC(n-1)、SOC(n-2)、……、SOC(1),采用图1实施例及其优选实施例描述的方法估计获得。在获得不同行驶距离时的剩余电量后,根据上述递推公式,则可获得行驶每个L时电池剩余电量的改变量。
基于行驶每个L时电池剩余电量的改变量,用递推法估算行驶第n-1个L时电池剩余电量的改变量平均值SOCdeltmean(n-1):
SOCdeltmean(n-1)=[SOCdeltmean(n-2)*(n-1)+ SOCdelt(n-1)*1]/(n)
SOCdeltmean(n-2)=[SOCdeltmean(n-3)*(n-2)+ SOCdelt(n-2)*1]/(n-1)
......
SOCdeltmean(1)=SOCdeltmean(0)*0+SOCdelt(0)*1]/(1)。
其中,SOCdeltmean(n-2)、SOCdeltmean(n-3)、SOCdeltmean(1)分别为行驶第n-2个L、行驶第n-3个L、行驶第1个L时电池剩余电量的改变量平均值,SOCdelt(0)=SOCdeltmean(0)为电动汽车上次关机时记录的电池剩余电量的改变量平均值,SOCdelt(n-2)为行驶第n-2个L时电池剩余电量的改变量。
再根据行驶第n-1个L时电池剩余电量的改变量平均值SOCdeltmean(n-1)和行驶第n个L时电池剩余电量的改变量SOCdelt(n)确定行驶第n个L时电池剩余电量的改变量平均值SOCdeltmean(n):
SOCdeltmean(n)= [SOCdeltmean(n-1)*n+ SOCdelt(n)*1]/(n+1)。
在计算行驶每个L时电池剩余电量的改变量平均值时,均考虑行驶该个里程间隔L时电池剩余电量的改变量,以该改变量作为调整量来调整改变量平均值,以尽可能减小剩余电量改变量平均值的估计误差,提高估计准确性。
步骤23:根据剩余电量和剩余电量的改变量平均值估计剩余行驶里程Srem(n)。
具体来说,剩余行驶里程Srem(n)的计算方法为:
Srem(n)=SOC(n)/ SOCdeltmean(n)。
在该实施例的电动汽车剩余行驶里程估计过程中,剩余电量SOC(n)采用图1实施例及其优选实施例的方法估计,估计准确性高。由此,基于高准确性估计出的剩余电量而估计的剩余行驶里程,准确性也高,能够为驾驶员提供准确、可靠的剩余行驶里程,便于根据剩余行驶里程指导行驶过程。
在其他一些优选实施方式中,在估计出电动汽车剩余行驶里程Srem(n)之后,还包括下述过程:
将估计出的行驶距离为n*L时的电动汽车剩余行驶里程Srem(n)与行驶距离为(n-1)*L时估计的电动汽车剩余行驶里程Srem(n-1)作差,获得剩余行驶里程减少量S:S=Srem(n-1)-Srem(n)。
将S与设定上限值作比较。设定上限值是已知的里程值,是预先设定的,譬如,设定上限值为2Km。
若剩余行驶里程减少量S不大于设定上限值,则将估计出的剩余行驶里程Srem(n)实时显示。若S大于设定上限值,则将行驶距离为(n-1)*L时估计的电动汽车剩余行驶里程Srem(n-1)与设定上限值之差作为当前剩余行驶里程实时显示。譬如,设定上限值为2Km,行驶距离为(n-1)*L时估计的电动汽车剩余行驶里程Srem(n-1)=55Km,估计出的当前剩余行驶里程Srem(n)=48Km,则剩余行驶里程减少量S=Srem(n-1)-Srem(n)=55-48=7(Km)。该里程减数量S大于设定上限值2Km。一般地,出现里程减少量突然大改变,是因为存在瞬时大电量消耗所致,譬如上坡,而恰恰是在存在瞬时大电量消耗的时刻估计了剩余电量,进而估计了剩余行驶里程,但实际剩余行驶里程并不会产生较大改变。该情况下,该瞬时大电量消耗所估计的剩余行驶里程并不准确,如果直接显示该估计出的剩余行驶里程,容易对不了解电池输出性能的驾驶员造成误判和较大的压力,影响正常行驶。因此,该实施例根据实际情况设置一个合适的设定上限值,对剩余行使里程的变化进行限定,既能为驾驶员提供合理准确的剩余里程估计,还能避免给驾驶员造成不必要的压力,提升驾驶体验。
在其他一些优选实施方式中,为了降低电动汽车估计剩余里程造成的***工作负担,还可以在估计动力电池的开路电压时作一些限定,譬如,如果所估计出的开路电压与上次估计值相比,改变量小于设定值,判定电池无电量消耗,或者电量消耗很少,可以忽略。这种情况下,不再继续估计剩余电量及剩余行驶里程,而保持剩余行驶里程不变。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种电动汽车剩余行驶里程估计方法,其特征在于,所述方法包括:
估计当前行驶距离n*L时的剩余电量SOC(n);n为自然数,L为设定间隔里程;
确定行驶第n个L时电池剩余电量的改变量平均值SOCdeltmean(n);
根据下述公式估计电动汽车剩余行驶里程Srem(n):
Srem(n)=SOC(n)/ SOCdeltmean(n);
确定行驶第n个L时电池剩余电量的改变量平均值SOCdeltmean(n),具体为:
确定行驶每个L时电池剩余电量的改变量:
SOCdelt(n)=SOC(n)-SOC(n-1)
SOCdelt(n-1)=SOC(n-1)-SOC(n-2)
.......
SOCdelt(1)=SOC(1)-SOC(0);
其中,SOCdelt(n)、SOCdelt(n-1)分别为行驶第n个L、行驶第n-1个L时电池剩余电量的改变量,SOCdelt(1)为行驶第1个L时电池剩余电量的改变量,SOC(n)、SOC(n-1)、SOC(n-2)、SOC(1)分别为行驶距离为n*L、(n-1)*L、(n-2)*L、L时的剩余电量,SOC(0)为电动汽车开机时的剩余电量;
用递推法估算行驶第n-1个L时电池剩余电量的改变量平均值SOCdeltmean(n-1):
SOCdeltmean(n-1)=[SOCdeltmean(n-2)*(n-1)+ SOCdelt(n-1)*1]/(n)
SOCdeltmean(n-2)=[SOCdeltmean(n-3)*(n-2)+ SOCdelt(n-2)*1]/(n-1)
......
SOCdeltmean(1)=SOCdeltmean(0)*0+SOCdelt(0)*1]/(1);
其中,SOCdeltmean(n-2)、SOCdeltmean(n-3)、SOCdeltmean(1)分别为行驶第n-2个L、行驶第n-3个L、行驶第1个L时电池剩余电量的改变量平均值,SOCdelt(0)=SOCdeltmean(0)为电动汽车上次关机时记录的电池剩余电量的改变量平均值,SOCdelt(n-2)为行驶第n-2个L时电池剩余电量的改变量;
根据行驶第n-1个L时电池剩余电量的改变量平均值SOCdeltmean(n-1)和行驶第n个L时电池剩余电量的改变量SOCdelt(n)确定行驶第n个L时电池剩余电量的改变量平均值SOCdeltmean(n):
SOCdeltmean(n)= [SOCdeltmean(n-1)*n+ SOCdelt(n)*1]/(n+1);
估计当前的剩余电量,具体包括:
实时检测电动汽车动力电池的当前电池电流和当前电池电压,利用所述当前电池电流、所述当前电池电压及开路电压模型估计动力电池的当前开路电压;所述开路电压模型为:
U0(t)=A11*U0(t-1)+A12*U1(t-1)+B11*Ib(t)+B12*Ubus(t),
U1(t)=A21*U0(t-1)+A22*U1(t-1)+B21*Ib(t)+B22*Ubus(t);
其中,U0(t)和U0(t-1)分别为当前开路电压和上次循环开路电压,U1(t)和U1(t-1)分别为当前等效电容电压和上次循环等效电容电压,Ib(t)和Ubus(t)分别为所述当前电池电流和所述当前电池电压,A11、A12、B11、B11、A21、A22、B21、B22均为系数;
根据估计出的所述当前开路电压和已知的开路电压与剩余电量的对应关系,确定与所述当前开路电压所对应的当前剩余电量;
系数A11、A12、B11、B11、A21、A22、B21、B22通过下述方式确定系数值:
建立电动汽车动力电池的等效电路模型;
获得动力电池在多个已知剩余电量时对应的输出电流、输出电压和开路电压,形成离线数据,利用所述离线数据对所述等效电路模型中的元器件进行参数辨识,确定元器件辨识参数;
对所述元器件辨识参数作离散化处理,估算出开路电压模型中的系数A11、A12、B11、B11、A21、A22、B21、B22。
2.根据权利要求1所述的电动汽车剩余行驶里程估计方法,其特征在于,所述方法还包括:
将估计出的所述电动汽车剩余行驶里程Srem(n)与行驶距离为(n-1)*L时估计的电动汽车剩余行驶里程Srem(n-1)作差,获得剩余行驶里程减少量S:S=Srem(n-1)-Srem(n);
将S与设定上限值作比较;
若所述S不大于所述设定上限值,将所述Srem(n)实时显示;若所述S大于所述设定上限值,将所述Srem(n-1)与所述设定上限值之差作为当前剩余行驶里程实时显示。
3.根据权利要求1所述的电动汽车剩余行驶里程估计方法,其特征在于,所述等效电路模型为二阶RC等效电路模型。
4.根据权利要求1所述的电动汽车剩余行驶里程估计方法,其特征在于,所述开路电压与剩余电量的对应关系采用下述过程确定:
将满电状态的电池的剩余电量确定为最大值1,在电池静止状态下,测量并记录满电状态下对应的电池开路电压;
控制电池按照设定倍率恒流放电并持续设定时间,使得电池的剩余电量减少已知的设定值,计算并记录此时的电池的剩余电量,测量并记录此时的电池的剩余电量所对应的电池开路电压;循环执行该过程,直至电池完全放电,剩余电量为0,获得多个剩余电量及一一对应的多个电池开路电压;
所有的剩余电量及一一对应的电池开路电压存储为二维表格,构成开路电压与剩余电量的对应关系。
5.根据权利要求4所述的电动汽车剩余行驶里程估计方法,其特征在于,根据估计出的所述当前开路电压和已知的开路电压与剩余电量的对应关系,确定与所述当前开路电压所对应的当前剩余电量,具体包括:
从所述二维表格中查找与所述当前开路电压相等或相近的电池开路电压,将所述表格内与所述相等或相近的电池开路电压所对应的剩余电量确定为所述当前剩余电量。
6.根据权利要求1所述的电动汽车剩余行驶里程估计方法,其特征在于,所述开路电压与剩余电量的对应关系采用下述过程确定:
将满电状态的电池的剩余电量确定为最大值1,在电池静止状态下,测量并记录满电状态下对应的电池开路电压;
控制电池按照设定倍率恒流放电并持续设定时间,使得电池的剩余电量减少已知的设定值,计算并记录此时的电池的剩余电量,测量并记录此时的电池的剩余电量所对应的电池开路电压;循环执行该过程,直至电池完全放电,剩余电量为0,获得多个剩余电量及一一对应的多个电池开路电压;
根据所有的剩余电量及一一对应的电池开路电压进行曲线拟合,获得剩余电量与电池开路电压的函数关系,将所述函数关系确定为开路电压与剩余电量的对应关系。
7.根据权利要求6所述的电动汽车剩余行驶里程估计方法,其特征在于,根据估计出的所述当前开路电压和已知的开路电压与剩余电量的对应关系,确定与所述当前开路电压所对应的当前剩余电量,具体包括:
根据所述函数关系计算当前开路电压所对应的剩余电量,计算值确定为所述当前剩余电量。
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