CN113910911B - 电动车辆剩余行驶里程估算方法及应用其的电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动车辆剩余行驶里程估算方法及应用其的电动车辆，在不改变电动车辆硬件的情况下，用车辆历史里程内的每公里加权平均真实能耗和电池剩余能量来预估剩余行驶里程，并根据运行的状态及时调整预测数值以更加准确地估算剩余里程；同时，在电池低电量时，对电驱***的功率进行限制优化，能够把电池的剩余能量充分释放完毕，避免在剩余电量未耗尽和仪表还未显示0公里剩余里程时，车辆被切断动力输出，保证用户的驾驶体验。
Description
技术领域
本发明涉及电动车辆技术领域，尤其涉及一种电动车辆剩余行驶里程估算方法及应用其的电动车辆。
背景技术
剩余行驶里程是指电动车辆的动力电池当前电量状态运行至电池截止电压过程中，电动车辆所能行驶的里程。剩余行驶里程可以为车主制定出行计划提供参考，避免在车辆行驶过程中出现能量不足的情况，对提升用户体验、减轻里程焦虑起着重要作用。
现有轻型电动车辆一般不提供剩余行驶里程信息给用户，仅提供电池的SOC(State of Charge，荷电状态)信息；或者直接根据SOC估算剩余行驶里程，其估算表达式如下：
RM＝K1*SOC，0<SOC<SOC拐点
RM＝K2*SOC，SOC拐点<SOC<100％
即认为SOC与剩余行驶里程呈现分段单调线性关系，将该关系曲线预存在某个设备，比如BMS(Battery Management System，电池管理***)中，根据当前的SOC采用直接查询表的方式求得续航里程。
另外也有基于电池剩余能量SOE(State of Energy，电池能量状态)和单位里程能量消耗量，计算当前时刻的预测值、真实值、及它们的置信区间以及协方差，然后使用卡尔曼滤波的算法预估剩余里程并显示。
然而，上述剩余里程估算存在以下问题：
(1)仅提供SOC信息的方法，使用户无法判断剩余行驶里程，特别是刚接触车辆的用户；
(2)基于SOC信息，分段线性估计剩余里程，无论从理论角度还是试验角度考虑，续航里程与SOC之间并不是单纯的线性关系，能量使用端受道路条件、交通状况、环境因素、***效率、车辆重量和载重、胎压等影响，能量提供端受电池类型、电池倍率、电池内阻、电池温度、电池SOH(State of Health，电池健康状况)等因素影响，以上因素的叠加可能对基于此办法的剩余里程估计产生非常大的偏差；
(3)利用卡尔曼滤波等算法需要较强的硬件算力，当前很多硬件配置支持不了如此大的算力需求，需要进行升级，这会带来兼容性问题和成本的上升；
(4)不管哪种方案，都未考虑车辆运行功率对电池剩余可输出能量的影响。在电池电量较低时，用户如施加较大的油门，车辆的驱动***以较大放电倍率从电池抽电，导致电池电压过早降低到低压保护的阈值，从而BMS可能会在电池还有较多电量并还有较多剩余里程可行驶时切断电源输出，导致不好的驾驶体验。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种电动车辆剩余行驶里程估算方法及应用其的电动车辆。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种电动车辆剩余行驶里程估算方法，包括以下步骤：
S1.计算电池消耗能量和电池剩余能量；
S2.根据电池消耗能量和已行驶里程预估单位里程能量消耗量；
S3.根据电池剩余能量和单位里程能量消耗量计算剩余行驶里程。
较佳地，步骤S1中，通过以下公式计算电池消耗能量：
通过以下公式计算电池剩余能量：
其中，Q1、Q2为电池电量，OCV为电池开路电压。
较佳地，步骤S2包括以下步骤：
S21.设置历史行驶里程的预设值；
S22.检测历史行驶里程的实际值是否小于预设值，若是，通过以下公式计算车辆实际单位里程消耗量：
其中，S′是已销售车辆的单位里程能量消耗量，γ和ε为比例因子，γ随实际行驶里程的增加而减小，而ε随实际行驶里程的增加而增加，γ和ε按如下公式计算：
若否，通过以下公式计算车辆实际单位里程消耗量：
进一步地，步骤S22前还包括以下步骤：
设置电池荷电状态的预设值，若电池荷电状态的实际值小于预设值，按以下公式对车辆的输出功率进行限制和优化：
P＝PRATED*SOC+Pmin。
较佳地，步骤S3中，通过以下公式计算车辆的剩余行驶里程：
本发明还提供了一种电动车辆，该车辆包括计算单元和显示单元，计算单元应用如上所述的电动车辆剩余行驶里程估算方法，显示单元的输入端与计算单元的输出端连接以接收并显示剩余行驶里程。
较佳地，计算单元包括处理模块、存储模块和通讯模块，处理模块通过通讯模块与存储模块连接，处理模块的输出端与显示模块的输入端连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：在不改变电动车辆硬件的情况下，用车辆历史里程内的每公里加权平均真实能耗和电池剩余能量来预估剩余行驶里程，并根据运行的状态及时调整预测数值以更加准确地估算剩余里程；同时，在电池低电量时，对电驱***的功率进行限制优化，能够把电池的剩余能量充分释放完毕，避免在剩余电量未耗尽和仪表还未显示0公里剩余里程时，车辆被切断动力输出，保证用户的驾驶体验。
附图说明
图1为本发明的电动车辆剩余行驶里程估算方法的流程图；
图2为本发明一实施例的电动车辆的结构示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参照图1，本发明的一种电动车辆剩余行驶里程估算方法，包括以下步骤：
S1.计算电池消耗能量和电池剩余能量。
在车辆的控制***中存储电池开路电压OCV和电池SOC的关系二维表。车辆运行过程中，实时从动力电池BMS通过通讯读取电池的实际容量Q和SOC，通过以下公式计算电池电量从Q1到Q2的能量消耗量：
通过以下公式计算电池剩余能量：
S2.根据电池消耗能量和已行驶里程预估单位里程能量消耗量。
第一次使用的新车单位里程能量消耗量的预估采用以下方式：基于已销售车辆的单位里程能量消耗量S′，在新车的控制***中写入默认S′。个别车辆由于各种因素，起始某段行驶里程L′内单位里程能量消耗量差别比较大，为了满足这种差别需求，又不让表显里程跳变太大造成用户困扰，通过以下公式计算车辆在行驶L′公里内实际单位里程消耗量：
γ随实际行驶里程的增加而减小，而ε随实际行驶里程的增加而增加，γ和ε按如下公式计算：
当车辆实际行驶里程达到或超过L′时，通过以下公式计算车辆的实际单位里程消耗量：
S3.根据电池剩余能量和单位里程能量消耗量计算剩余行驶里程，即通过以下公式计算车辆的剩余行驶里程：
当动力电池的SOC小于某个阈值SOCTH时，为了保证动力电池的BMS能把电量完全放出，避免在剩余电量未耗尽和仪表还未显示0公里剩余里程时车辆被切断动力输出，通过以下公式对车辆的输出功率进行限制和优化：
P＝PRATED*SOC+Pmin。
请参照图2，本发明还提供一种电动车辆，该车辆包括计算单元1和显示单元2，计算单元1应用如上所述的电动车辆剩余行驶里程估算方法，显示单元2的输入端与计算单元1的输出端连接以接收并显示剩余行驶里程，为用户出行提供参考，提升用户使用体验。
优选地，计算单元1包括处理模块11、存储模块12和通讯模块13，处理模块11通过通讯模块13与存储模块12连接，处理模块11的输出端与显示单元2的输入端连接。
在实际使用时，存储模块12包括暂存子模块和长存子模块，暂存子模块用以存储计算的中间数值，如电池剩余能量、电池消耗能量等可变的数据，长存子模块用以存储固定数值，如本发明中提到的电池开路电压OCV和电池SOC的关系二维表等，以防止数据的丢失，处理模块11从存储模块12获取到所需数据后，计算得到剩余行驶里程，并将剩余行驶里程数据发送给显示单元2进行显示。
本发明的电动车辆剩余行驶里程估算方法及应用其的电动车辆，在不改变电动车辆硬件的情况下，用车辆历史里程内的每公里加权平均真实能耗和电池剩余能量来预估剩余行驶里程，并根据运行的状态及时调整预测数值以更加准确地估算剩余里程；同时，在电池低电量时，对电驱***的功率进行限制优化，能够把电池的剩余能量充分释放完毕，避免在剩余电量未耗尽和仪表还未显示0公里剩余里程时，车辆被切断动力输出，保证用户的驾驶体验。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
Claims (5)
1.一种电动车辆剩余行驶里程估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.计算电池消耗能量和电池剩余能量；
S2.根据电池消耗能量和已行驶里程预估单位里程能量消耗量；
S3.根据电池剩余能量和单位里程能量消耗量计算剩余行驶里程；
步骤S1中，通过以下公式计算电池消耗能量：
通过以下公式计算电池剩余能量：
其中，Q1、Q2为电池电量，OCV为电池开路电压；
步骤S2包括以下步骤：
S21.设置历史行驶里程的预设值；
S22.检测历史行驶里程的实际值是否小于预设值，若是，通过以下公式计算车辆实际单位里程消耗量：
其中，S′是已销售车辆的单位里程能量消耗量，γ和ε为比例因子，γ随实际行驶里程的增加而减小，而ε随实际行驶里程的增加而增加，γ和ε按如下公式计算：
若否，通过以下公式计算车辆实际单位里程消耗量：
2.如权利要求1所述的电动车辆剩余行驶里程估算方法，其特征在于，步骤S22前还包括以下步骤：
设置电池荷电状态的预设值，若电池荷电状态的实际值小于预设值，按以下公式对车辆的输出功率进行限制和优化：
P＝PRATED*SOC+Pmin。
3.如权利要求1所述的电动车辆剩余行驶里程估算方法，其特征在于，步骤S3中，通过以下公式计算车辆的剩余行驶里程：
4.一种电动车辆，其特征在于，包括计算单元和显示单元，所述计算单元应用如权利要求1至3任意一项所述的电动车辆剩余行驶里程估算方法，所述显示单元的输入端与所述计算单元的输出端连接以接收并显示剩余行驶里程。
5.如权利要求4所述的一种电动车辆，其特征在于，所述计算单元包括处理模块、存储模块和通讯模块，所述处理模块通过所述通讯模块与所述存储模块连接，所述处理模块的输出端与所述显示单元的输入端连接。
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