CN115753132A - 一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,包括以下步骤:数据采集与处理;确定测试温度;确定测试工况TTC;确定测试方法;计算试验结果加权因子;依据测试工况TTC的典型工况、测试温度、测试方法、试验结果加权构成典型用车场景低温测试规程。本发明有益效果:通过该方法建立符合电动汽车用车场景的低温测试规程,其场景适用性扩大、测试结果偏差小,同时通过量化各种用途车型低温续驶里程劣化幅度,对于缓解消费者里程焦虑、降低企业研发测试成本、为政府部门监管提供有利手段具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于交通运输领域,尤其是涉及一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法。
背景技术
目前,新能源汽车被建议大力推广,然而在东北寒区新能源汽车产业的发展仍面临着一些突出的难题,如冬季电动汽车续驶里程衰减严重。针对这一问题,工信部提出要制定符合用车场景的相关技术规范。
目前我国规定电动汽车低温续驶里程可以通过GB/T18386.1-2021附录A提供的-7℃常规工况法试验获得。而东北寒区车主实际使用中的续驶里程较该测试结果仍有不同程度的劣化。产生这种差异的原因主要有三个:一是东北寒区的实际温度较规程相比更加恶劣,而超低温正是影响动力电池性能的重要因素;二是测试程序的设置与实际不完全相符,现行的常规工况法是连续不间断运行n个中国工况循环(CLTC)直至达到终止条件,没有考虑车辆长时间的低温静置、中途停车后重复开关空调等的电能损耗;三是计算结果时的权重系数设置并非适用于所有车型,现行的权重分配方式默认为从第3个循环开始直至第n个电耗率基本稳定,但某续驶里程400km车型,SOC降至30%时为电池包加热导致该循环电耗率升高,而某续驶里程600km车型试验数据显示直至第4个循环电耗率才能达到基本稳定状态。因此,为了减小测试续驶里程与实际场景用车续驶里程结果的偏差,应该针对不同容量、控制策略的车型和多种典型用车场景,因地制宜的开发用于试验室转毂测试的低温测试规程。
本专利提出一种电动汽车低温测试规程的开发方法,首先调研寒区车辆行驶温度,识别车辆运行场景匹配测试循环结构,车辆运行数据特征匹配测试循环,其次依据电耗变化特征调整计算公式中的循环权重系数,最终组成电动汽车低温测试规程。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,以针对现有续驶里程测试规程测不适于评价寒区纯电动汽车续驶里程的问题。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,包括以下步骤:
S1、数据采集与处理;
S2、确定测试温度;
S3、确定测试工况TTC;
S4、确定测试方法;
S5、计算试验结果加权因子;
S6、依据测试工况TTC的典型工况、测试温度、测试方法、试验结果加权构成典型用车场景低温测试规程。
进一步的,在步骤S1中的所述数据采集与处理包括以下步骤:
S11、在寒区冬季典型城市,采集车辆实际道路行驶车速、时间、SOC、环境温度数据,其中,采样频率不低于1Hz,数据本地存储至数采设备;
S12、将采集车辆的一个充-放电周期定义为一次出行链,依据采集车辆放电过程的SOC变化情况,将采集车辆连续的行驶数据切分为多个出行链,对于每个放电过程,计算以下特征:
停车次数C:将断电超过1个小时的停车记为一次,统计采集车辆每个放电过程的停车次数;
停车时长分布H:计算以上停车的停车时长分布H;
出行:采集车辆从上电起步出发至目的地停车断电的过程为一次出行,一个出行链包括一个或多个出行;计算每次出行的时长T;
日出行强度:一天内的出行总里程DVKT;
S13、每个出行过程由多个怠速片段和运动片段过程组成,将出行数据切分为片段,计算片段的速度特征;
S14、提取每个出行的环境平均温度,计算出行的温度频率分布。
进一步的,所述速度特征包括最大速度、平均速度、平均加/减速度、最大加/减速度。
进一步的,在步骤S2中的确定测试温度中,依据步骤S14提取温度频率分布峰值点对应环境温度值,将其向下取整确定为测试温度;测试温度不高于-7℃。
进一步的,在步骤S3中的所述确定测试工况TTC中,对步骤S13的速度特征带入实际数据,得到实际数据速度特征,将实际数据速度特征与典型循环工况的速度特征相对比,选择与实际数据速度特征相近的典型循环工况作为测试工况TTC。
进一步的,在步骤S4中的所述确定测试方法包括以下步骤:
S41、依据设置规则通过步骤S1的停车次数、日出行强度识别采集车辆的使用场景;
设置规则:平均停车次数<5次且日均出行强度≥100km;若符合,则识别为典型营运车场景,否则为通勤车场景;
S42、匹配测试方法:
对于营运车场景采用连续法,连续法为测试工况TTC循环连续进行测试的方法;
对于通勤车场景采用分段法,分段法为循环段和静置段交叉组合测试的方法;
S43、对于分段法,按照以下规则设置循环段和静置段时长:
计算停车时长分布H,停车时长分布H的峰值为Hc;
静置段时长:按照Hc向上取整确定静置段时长,向上取整以小时为单位,设置静置段时长上限为10;
循环段时长:计算出行时长平均值Fi,并计算测试工况TTC的循环时长t的倍率值数组T{T=p*t,p=1,2,…,n},取T≥Fi的最小整数倍数p作为循环段的循环个数。
进一步的,在步骤S5中的所述计算试验结果加权因子包括以下步骤:
S51、在低温环境试验舱内设置测试温度,将采集车辆置于底盘测功机上,连接功率分析仪记录瞬态数据,按照测试工况TTC和测试方法完成续驶里程试验;测试过程中,记录每个循环的电能量变化ΔEi、里程di和所有循环的总电能量变化TEC;
S52、Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,按以下步骤计算Ki:
A1、采集车辆完成n个完整的测试工况TTC循环,计算对应的n个循环电耗率ECi,其中i=1~n;
其中,ECi为n个循环电耗率,ΔEi为每个循环的电能量变化,di为每个循环的里程;
A2、、判断循环电耗率是否会随着n的增大而逐渐稳定至某一个值;首先,将ECi分成n-2个组,每组包含3个值ECi-1、ECi、ECi+1,计算每组数据极差N;
A3、如果N收敛至0.5以内,则记录收敛至0.5时刻的第m个循环;
则Ki设置规则为:前m-1个循环的Ki通过循环能量变化占比计算,第m至最后一个完整循环的Ki为剩余权重平均分配,Ki设置规则的公式如下:
其中,Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,即权重系数,ΔEi为每个循环的电能量变化,TEC为所有循环的总电能量变化,n为n个循环数,m为收敛时刻的循环次数;
A4、如果N无法收敛至0.5以内,Ki设置规则为
其中,Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,ΔEi为每个循环的电能量变化,TEC为所有循环的总电能量变化。
进一步的,在步骤S6中的典型用车场景低温测试规程的构成中,按照以下公式计算续驶里程:
其中,BER为续驶里程,Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,TEC为所有循环的总电能量变化,n为n个循环数,ECi为每个循环的循环电耗率。
相对于现有技术,本发明所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法具有以下优势:
本发明所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,通过该方法建立符合电动汽车用车场景的低温测试规程,其场景适用性扩大、测试结果偏差小,同时通过量化各种用途车型低温续驶里程劣化幅度,对于缓解消费者里程焦虑、降低企业研发测试成本、为政府部门监管提供有利手段具有重要意义。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,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。在附图中:
图1为本发明实施例所述的本电动汽车低温测试规程开发流程示意图;
图2为本发明实施例所述的车辆放电数据的SOC变化及划分出行链示意图;
图3为本发明实施例所述的停车时长分布示意图;
图4为本发明实施例所述的车辆实际运行数据与WLTC、CLTC-P工况数据的速度特征对比示意图;
图5为本发明实施例所述的车辆实际运行数据与WLTC、CLTC-P工况数据的加速度特征对比示意图;
图6为本发明实施例所述的分段法测试速度片段示意图;
图7为本发明实施例所述的循环电耗率及极差计算示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示,一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,主要确定温度、工况、测试方法、试验结果加权因子四个因素,包含以下几个步骤:
1、数据采集与处理
(1)在寒区冬季典型城市,采集不同用途、电池容量的电动汽车实际道路行驶车速、时间、SOC、环境温度。包括但不限于私家车、出租车、网约车等,采样频率不低于1Hz,数据本地存储至数采设备。
(2)受到搭载动力电池容量的限制,车辆在行驶一段时间或里程后需要进行充电。将一个充-放电周期定义为一次出行链,放电过程SOC持续降低。依据SOC变化情况,将采集车辆连续的行驶数据切分为多个出行链,对于每个放电过程,计算以下特征:
停车次数C:将断电超过1个小时的停车记为一次,统计每个放电过程的停车次数。
停车时长分布H:计算以上停车的停车时长分布H。
出行:车辆从上电起步出发至目的地停车断电的过程为一次出行,一个出行链包括一个或多个出行。计算每次出行的时长T。
日出行强度:一天内的出行总里程(DVKT)。
(3)每个出行过程由多个怠速片段和运动片段过程组成。将出行数据切分为片段,计算片段的速度特征。
速度特征包括:最大速度、平均速度、平均加/减速度、最大加/减速度。
(4)提取每个出行的环境平均温度,计算所有出行的温度频率分布。
2、确定测试温度。
提取温度频率分布峰值点对应环境温度值,将其向下取整确定为测试温度。测试温度不高于-7℃。本发明获取的温度为温度数据集,用来确定试验室测试时所用的典型温度。
3、确定测试工况。
根据步骤1的速度、加速度特征,从国内外现行法规中选择特征最相近的典型循环工况作为测试工况(TTC,typical test cycle)。国内外现行法规包括但不限于:CLTC、WLTC、NEDC、JC08等。
4、确定测试方法。
(1)识别车辆使用场景。
车辆在不同场景下使用,其放电特征存在显著差异。例如,营运车日出行强度大,放电过程为连续不间断放电,一个出行链内的停车次数少,停车目的主要为轮休和充电。通勤车日出行强度低,初始电量相同的通勤车与营运车相比,放电过程是不连续的,停车次数多、长时间停车比例高。因此,通过步骤1的停车次数、日出行强度识别车辆使用场景为典型营运车或者典型通勤车场景。
设置规则:平均停车次数<5次且日均出行强度≥100km。若符合,则识别为典型营运车场景,否则为通勤车场景。
(2)匹配测试方法。
对于营运车场景采用连续法,即工况循环连续进行测试。
对于通勤车场景采用分段法,即循环段和静置段交叉组合测试的方法。
(3)对于分段法,应按照以下规则设置循环段和静置段时长:
计算停车时长分布H,停车时长分布峰值为Hc。
静置段时长:按照Hc向上取整(以小时为单位)确定静置段时长,考虑到试验成本,设置静置段时长上限为10。
循环段时长:计算出行时长平均值Fi,并计算测试工况TTC的循环时长t的倍率值数组T{T=p*t,p=1,2,…,n},取T≥Fi的最小整数倍数p作为循环段的循环个数。
5、确定计算结果加权因子。
应按照以下流程完成试验:在低温环境仓内设置测试温度,将采集车辆置于底盘测功机上,连接功率分析仪记录瞬态数据,按照测试工况和测试方法完成续驶里程试验。测试过程中,记录每个循环的电能量变化ΔEi、里程di和所有循环的总电能量变化TEC。
Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,按以下步骤计算Ki:
(1)共完成了n个完整的测试工况TTC循环,计算对应的n个循环电耗率ECi。
(2)判断循环电耗率是否会随着n的增大而逐渐稳定至某一个值;首先,将ECi(i=1~n)分成(n-2)组,每组包含3个值ECi-1、ECi、ECi+1。计算每组数据极差N。
(3)如果随电能量降低,N收敛至0.5以内,则认为电耗率随电能量降低没有波动。记录收敛至0.5时刻的第m个循环。
则循环权重系数Ki设置规则为:前m-1个循环的权重系数通过该循环能量变化占比计算,第m至最后一个完整循环的权重系数为剩余权重平均分配。
其中,Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,即权重系数,ΔEi为每个循环的电能量变化,TEC为所有循环的总电能量变化,n为n个循环数,m为收敛时刻的循环次数。
(4)如果N无法收敛至0.5以内,权重系数Ki设置规则为
其中,Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,ΔEi为每个循环的电能量变化,TEC为所有循环的总电能量变化。
6、最终,典型工况、测试温度、测试方法、试验结果加权计算方案共同构成特定车型典型用车场景低温测试规程。
按照以下公式计算续驶里程:
其中,BER为续驶里程,Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,TEC为所有循环的总电能量变化,n为n个循环数,ECi为每个循环的循环电耗率。
本发明是用于开发与车辆实际行驶规律相似的、用来试验室做测试的测试规程,属于测试规程。
本发明提出低温的试验室测试规程,测试温度是基于寒区冬季车辆运行时的温度分布进行提取的典型温度,测试方法是通过车辆在不同场景的运行规律来对应选择合适的方法,包括分段法适用于通勤场景,连续法适用于营运场景。
实施例1
图1为电动汽车低温测试规程开发流程。
1、数据采集与处理
(1)长春选择1辆纯电动车,利用车载数据采集终端持续采集1月份的行驶车速、时间、SOC、温度数据,数据存储至终端本地。
(2)依据SOC变化情况,将采集车辆的行驶数据切分为多个出行链。原始数据的SOC变化图及出行链切分如图2所示。共计5次完整的出行链。对于每个放电过程,计算停车次数、停车时长、出行时长、出行里程特征。
停车次数C:C={6,10,7,11,14},平均一次出行链内停车次数为9.6次。
停车时长分布H:停车时长分布H如图3所示。
出行:车辆从上电起步出发至目的地停车断电的过程为一次出行,计算每次出行的时长T。
日出行强度DVKT:平均日出行强度34.6km。
(3)将出行数据切分为片段,从片段维度计算车辆最大速度、平均速度和加速度。
(4)提取每个出行的环境平均温度,计算所有出行的温度频率分布。
2、确定-10℃为测试温度。
温度频率分布峰值点对应环境温度值-9.7℃,将其向下取整确定-10℃为测试温度。
3、确定CLTC-P为测试工况。
将车辆总体运行速度、加速度特征与CLTC-P、WLTC特征进行对比,结果与CLTC-P特征较为相近,如图4和图5所示。
4、确定测试方法为分段法。
(1)识别车辆使用场景为典型通勤车场景。
步骤1的数据显示,平均停车次数9.6次,平均日出行强度34.6km。符合典型通勤车场景。
(2)确定测试方法为分段法,并设置循环段和静置段时长。
对于通勤车场景采用分段法,即循环段和静置段交叉组合测试的方法。
计算得到平均停车时长Hc为11.2h,已超过上限,故设置静置段时长为10h。
循环段时长:出行时长平均值Fi为0.65h。测试工况CLTC-P的循环时长t为0.5h,其倍率值数组T{T=0.5,1,1.5,2,...,p=1,2,3.4…}。取T≥Fi的最小整数倍数p=2作为循环段的循环个数。设置循环段时长为1h。
分段法的速度片段如图6所示。
5、确定计算结果加权因子。
按照以下流程完成试验:在低温环境仓内设置测试温度,将采集车辆置于底盘测功机上,连接功率分析仪记录瞬态数据,按照测试工况和测试方法完成续驶里程试验。测试过程中,记录每个循环的电能量变化ΔEi、里程di和所有循环的总电能量变化TEC。
(1)共完成了15个完整的测试工况循环,计算对应的循环电耗率ECi。
(2)将EC分成13组,每组包含3个值ECi-1、ECi、ECi+1。计算每组数据极差N。循环电耗率及计算的每组数据的极差如图7所示。
(3)数据显示随电能量降低,N收敛至0.5以内,认为电耗率随电能量降低没有波动。记录收敛至0.5时刻的循环次数m=4。
(4)计算结果加权因子Ki为:前3个循环的权重系数通过该循环能量变化占比计算,第4至最后一个完整循环的权重系数为剩余权重平均分配。
按照以下公式计算续驶里程:
6、最终,典型工况、测试温度、测试方法、加权计算方案共同构成特定车型典型用车场景低温测试规程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1、数据采集与处理;
S2、确定测试温度;
S3、确定测试工况TTC;
S4、确定测试方法;
S5、计算试验结果加权因子;
S6、依据测试工况TTC的典型工况、测试温度、测试方法、试验结果加权构成典型用车场景低温测试规程。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,其特征在于:在步骤S1中的所述数据采集与处理包括以下步骤:
S11、在寒区冬季典型城市,采集车辆实际道路行驶车速、时间、SOC、环境温度数据,其中,采样频率不低于1Hz,数据本地存储至数采设备;
S12、将采集车辆的一个充-放电周期定义为一次出行链,依据采集车辆放电过程的SOC变化情况,将采集车辆连续的行驶数据切分为多个出行链,对于每个放电过程,计算以下特征:
停车次数C:将断电超过1个小时的停车记为一次,统计采集车辆每个放电过程的停车次数;
停车时长分布H:计算以上停车的停车时长分布;
出行:采集车辆从上电起步出发至目的地停车断电的过程为一次出行,一个出行链包括一个或多个出行;计算每次出行的时长T;
日出行强度:一天内的出行总里程DVKT;
S13、每个出行过程由多个怠速片段和运动片段过程组成,将出行数据切分为片段,计算片段的速度特征;
所述速度特征包括最大速度、平均速度、平均加/减速度、最大加/减速度;
S14、提取每个出行的环境平均温度,计算出行的温度频率分布。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,其特征在于:在步骤S2中的确定测试温度中,依据步骤S14提取温度频率分布峰值点对应环境温度值,将其向下取整确定为测试温度;测试温度不高于-7℃。
4.根据权利要求2所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,其特征在于:在步骤S3中的所述确定测试工况TTC中,对步骤S13的速度特征带入实际数据,得到实际数据速度特征,将实际数据速度特征与典型循环工况的速度特征相对比,选择与实际数据速度特征相近的典型循环工况作为测试工况TTC。
5.根据权利要求2所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,其特征在于:在步骤S4中的所述确定测试方法包括以下步骤:
S41、依据设置规则通过步骤S1的停车次数、日出行强度识别采集车辆的使用场景;
设置规则:平均停车次数<5次且日均出行强度≥100km;若符合,则识别为典型营运车场景,否则为通勤车场景;
S42、匹配测试方法:
对于营运车场景采用连续法,连续法为测试工况TTC循环连续进行测试的方法;
对于通勤车场景采用分段法,分段法为循环段和静置段交叉组合测试的方法;
S43、对于分段法,按照以下规则设置循环段和静置段时长:
计算停车时长分布H,停车时长分布H的峰值为Hc;
静置段时长:按照Hc向上取整确定静置段时长,向上取整以小时为单位,设置静置段时长上限为10;
循环段时长:计算出行时长平均值Fi,并计算测试工况TTC的循环时长t的倍率值数组T{T=p*t,p=1,2,…,n},取T≥Fi的最小整数倍数p作为循环段的循环个数。
6.根据权利要求2所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法,其特征在于:在步骤S5中的所述计算试验结果加权因子包括以下步骤:
S51、在低温环境试验舱内设置测试温度,将采集车辆置于底盘测功机上,连接功率分析仪记录瞬态数据,按照测试工况TTC和测试方法完成续驶里程试验;测试过程中,记录每个循环的电能量变化ΔEi、里程di和所有循环的总电能量变化TEC;
S52、Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,按以下步骤计算Ki:
A1、采集车辆完成n个完整的测试工况TTC循环,计算对应的n个循环电耗率ECi,其中i=1~n;
其中,ECi为n个循环电耗率,ΔEi为每个循环的电能量变化,di为每个循环的里程;
A2、判断循环电耗率是否会随着n的增大而逐渐稳定至某一个值;首先,将ECi分成n-2个组,每组包含3个值ECi-1、ECi、ECi+1,计算每组数据极差N;
A3、如果N收敛至0.5以内,则记录收敛至0.5时刻的第m个循环;
则Ki设置规则为:前m-1个循环的Ki通过循环能量变化占比计算,第m至最后一个完整循环的Ki为剩余权重平均分配,Ki设置规则的公式如下:
其中,Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,即权重系数,ΔEi为每个循环的电能量变化,TEC为所有循环的总电能量变化,n为n个循环数,m为收敛时刻的循环次数;
A4、如果N无法收敛至0.5以内,Ki设置规则为
其中,Ki为计算续驶里程结果时每个循环的加权因子,ΔEi为每个循环的电能量变化,TEC为所有循环的总电能量变化。
8.一种电子设备,包括处理器以及与处理器通信连接,且用于存储所述处理器可执行指令的存储器,其特征在于:所述处理器用于执行上述权利要求1-7任一所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法。
9.一种服务器,其特征在于:包括至少一个处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述处理器执行,以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法。
10.一种计算机可读取存储介质,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任一项所述的一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法。
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CN202211346780.6A CN115753132A (zh) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | 一种电动汽车低温续驶里程测试规程开发方法 |
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