一种纯电动车续航里程的估算方法与流程

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种纯电动汽车续航里程估算方法。

背景技术：

随着传统化石燃料的资源的枯竭，全球各国政府都大力推动新能源汽车的发展，来解决能源、环保等危机。电动汽车成为了当前最理想的选择，但相比于传统汽车，其续航里程的不足，增加了电动汽车推广的难度。

此外，电池、电机技术存在着很大的不足，导致对电动汽车续航里程估算难以十分精确，另外当前电动汽车续航里程的估算方法也不尽完善：有些方法过于粗糙，预测误差大，导致用户体验感差；有些方法过于复杂，难以在汽车上得到应用。

技术实现要素：

鉴于上述原因，本发明提出了一种简单、实用的纯电动汽车续航里程估算的方法，解决纯电动汽车续航里程精度不足的问题，提升用户的良好驾驶体验感。

本发明提供的一种纯电动车续航里程估算方法，其特征在于，包括步骤：

电动车上电后按照给定的平均能耗和电池的剩余电量估算出初始续航里程；

电动车行驶后，实时计算出行驶距离和电池的总能耗，按照一定周期进行采样、存储和更新，分类计算出平均能耗；

电动车上电后，利用电池的特性，构造电池充电的衰减系数和划分电池能量区间，求解区间相对于电池额定电能的占比，并构造和简化能量密度函数，根据实时的soc值估算出电池的剩余能量；

根据所得的平均能耗和估算出的电池剩余能量，计算出续航里程，并进行滤波处理，发送给仪表；

根据soc划分的采样坐标值，对电池总能耗进行采样，计算出坐标值区间内的存储能量占额定能量的占比，并按规则更新此占比系数。

优选地，所述电动车行驶后，实时计算出行驶距离和电池的总能耗，并按照一定周期进行采样存储，分类计算出平均能耗包括以下步骤：

步骤一，实时计算行驶距离和电池总能耗：

当电动车开始行驶时，对电动汽车的车速进行离散积分得到行驶距离dev＝δt(v0+v1+…+vn-1++vn)，δt为采样间隔时间，vn是第n次采样点的速度；

当电动车开始行驶时，利用动力电池输出的总电压ubat和电池输出的总电流ibat，进行离散积分计算出行驶消耗的能量eout＝δt(u0i0+u1i1+…+un-1in-1+unin)，δt是采样间隔时间，un是第n次采样时刻电池的输出电压值，in是第n次采样时刻电池的输出电流值；当汽车停车时，暂停计算eout；同时由于电池存在内阻损耗和极化效应损耗，所以给定一个补偿系数αinner，用来表示内阻损耗和极化效应损耗的占比，那么电池输出的总能耗为eall＝(αinner+1)*eout；

设计计时器count，并设置行驶距离存储变量和电池总能耗存储变量，分别记为sdriv1，sdriv2，sdriv3，sdriv4...sdrivn、eloss1，eloss2，eloss3，eloss4...elossn；对行驶距离dev和电池实时总能耗eall数据进行存储刷新，其中设置的存储变量数目n根据实际情况而定；数据刷新的规则：规定数据刷新的计时周期为ttimer秒，当汽车行驶后，count开始累加计时，当计时到达ttimer时，count清零并重新开始计，并进行数据刷新：sdriv1＝sdriv2，sdriv2＝sdriv3，sdriv3＝sdriv4...sdrivn-1＝sdrivn，sdrivn＝dev，eloss1＝eloss2，eloss2＝eloss3，eloss3＝eloss4...elossn-1＝elossn，elossn＝eall；停车时，暂停计时和数据更新；

步骤二，分类计算电动汽车的平均能耗：

根据行驶距离sdrivn的更新程度来分类计算电动汽车行驶的平均能耗eavg，平均能耗分类计算的规则为：

当sdrivn＝0，表明count第一次计时未达到给定周期ttimer，平均能耗采用标定值eset，即eavg＝eset；当sdrivn-1＝0，表明count第二次计时还未达到给定ttimer，得到平均能耗eavg＝elossn/sdrivn；当sdrivn-2＝0，得到平均能耗eavg＝0.5*(elossn-elossn-1)/(sdrivn-sdrivn-1)+0.5*elossn-1/sdrivn-1......同理当sdriv1＝0时，得到平均能耗为

当sdriv1≠0时，得到平均能耗

优选地，所述存储变量数目n取值为3到10中的整数。

优选地，所述电动车上电后，利用电池的特性，构造电池充电的衰减系数和划分电池能量区间，求解区间占额定电能的占比，并构造和简化能量密度函数，根据实时的soc值估算出电池的剩余能量包括以下步骤：

步骤一，计算电池的充电次数和构造电池的电池充放电衰减特性系数：

当汽车正常上电后，利用上次断电的电池的soc值，记为bat_soc_save和目前实时监测的电池soc值记为bat_soc，来累计电池的充电次数bat_chrg_num，并保存：当bat_soc-bat_soc_save≥δ时bat_chrg_num＝bat_chrg_num+1，否则bat_chrg_num＝bat_chrg_num，其中δ的大小由电池充放电性能决定；

利用电池充电次数bat_chrg_num与电池存储电能能力的100％-70％的相互关系，来构造电池充放电衰减特性系数，记为βbat，即βbat＝γ(bat_soc_num)，其中0＜βbat≤1；

步骤二，估算电池的剩余能量：

利用电池的soc与充放电的数据关系，构造电池能量密度与soc的关系，记为ξbat＝f(soc)，所以对于当前soc值的电池考虑其衰减因素，获得的剩余能量为：

由于ξbat计算不方便，采用构造线性比例函数来简化求解erest。把电池的能量区间按照soc划分为n个区间，(n1，n2)，(n2，n3)…(nn-1，nn)，(nn，nn+1)。对所划分的n个区间存储能量记为e1，e2...en-1，en，每个区间对应存储的能量占额定储能的比例分别为κ1，κ2...κn-1，κn，其中nn和nn+1分别代表该划分区间的soc下限值和soc上限值，可以得出每个区间的所占的能量为en＝κn*e额，e额为电池的额定电能；

进一步，对应的n个划分区间线性比例函数统一表达式为ψn＝kpn*xsoc+m，其中kpn为比例系数，n∈1、2、3、4.......表征电池电量消耗的快慢，xsoc代表soc值，m为根据所在区间而设置的常量；

进一步，根据划分区间的条件来估算电池的剩余能量：

当电池的实时soc值soct落在所划分区间内，则此时占该区间的能量计算式为：epn＝en*(soct*kpn+nn*kpn+m+m)*(soct-nn)/{[(nn+1+nn)*kpn+m+m]*(nn+1-nn)}＝κn*e额*[(soct+nn)*kpn+2m]*(soct-nn)/{[(nn+1+nn)*kpn+2m]*(nn+1-nn)}，此时电池的剩余能量计算式为：erest＝βbat*(epn+en-1+...+e2+e1)＝βbat*en*[(soct+nn)*kpn+2m]*(soct-nn)/{[(nn+1+nn)*kpn+2m]*(nn+1-nn)}+βbat*(en-1+en-2+...+e2+e1)＝βbat*e额*

优选地，其中δ的大小由电池充放电性能决定，取值范围为电池额定能量的40％以上；电池充放电衰减特性系数βbat的表达式βbat＝γ(bat_soc_num)中的bat_soc_num的最高次数是根据实际工程上电池限制使用时电池已充电次数加上参数n，n的取值为(100，1000)的整数。

优选地，所述根据所得的平均能耗和估算出的电池剩余能量，计算出续航里程，并进行滤波处理，发送给仪表包括以下步骤：

步骤一，估算电动汽车的续航里程：

根据计算出来电动汽车的平均能耗eavg和动力电池的剩余能量erest，按以下公式计算续航里程edm_s：

edm_s＝erest/eavg；

步骤二，对输出续航里程滤波，滤波的规则为：

当sdrivn＝0时edm_s＝edm_s/0.75；当sdrivn-1＝0时edm_s＝edm_s/0.85；当sdrivn-3＝0...sdriv1＝0或sdriv1≠0时，edm_s＝edm_s。

优选地，续航里程edm_s＝erest/eavg的传送给仪表更新的周期和平均能耗保持一致，为ttimer。

优选地，续航里程edm_s＝erest/eavg的传送给仪表更新的周期根据实际需求进行设置。

优选地，所述根据soc划分的采样坐标值，对电池总能耗采样，计算出坐标值区间内的存储能量占额定能量的占比，并按规则更新此占比系数进一步包括以下步骤：

更新划分的能量区间占比系数κn：

根据能量划分区间记录当电池soc为划分节点时刻的电池总消耗ealln；

进一步，计算出各区间对应的能量占比新系数κnn，即κnn＝ealln/e额’并更新能量占比系数，即κn＝κnn，并存储，等到下一次行驶时更新使用；当电池soc没有到达规定时刻值时，对应的ealln不作记录，对应的区间内的κn不更新。

优选地，更新能量占比系数时，根据需要调整所选择的更新的能量区间和更新的时间。

附图说明

图1所示为本发明的纯电动车续航里程估算方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供的一种纯电动车续航里程估算方法，包括步骤：

电动车上电后按照给定的平均能耗和电池的剩余电量估算出初始续航里程；

电动车行驶后，实时计算出行驶距离和电池的总能耗，并按照一定周期进行采样、存储和更新，分类计算出平均能耗；

电动车上电后，利用电池的特性，构造电池充电的衰减系数和划分电池能量区间，求解区间占额定电能的占比，并构造和简化能量密度函数，根据实时的soc值估算出电池的剩余能量；

根据所得的平均能耗和电池的实时估算的电池剩余能量，计算出续航里程，并进行滤波处理，发送给仪表；

根据soc划分的采样坐标值，对电池总能耗进行采样，计算出坐标值区间内的存储能量占额定能量的占比，并按规则更新此占比系数。

本发明的技术方案的软件实现的总流程如图1所示。

电动车上电后按照给定的平均能耗和电池的剩余电量估算出初始续航里程。初始续航里程是在正常上电后，新的续航里程未计算出时在仪表显示的临时参照数据。

电动车行驶后，实时计算出行驶距离和电池的总能耗，并按照一定周期进行采样、存储和更新，分类计算出平均能耗包括：

步骤一，实时计算行驶距离和电池输出总能耗：

当电动车开始行驶时，对电动汽车的车速进行离散积分得到行驶距离dev＝δt(v0+v1+…+vn-1+vn)；δt为采样间隔时间，vn是第n次采样点的速度。

当电动车开始行驶时，利用动力电池输出的总电压ubat和电池输出的总电流ibat，进行离散积分计算出行驶消耗的能量eout＝δt(u0i0+u1i1+…+un-1in-1+unin)，δt是采样间隔时间，un是第n次采样时刻电池的输出电压值，in是第n次采样时刻电池的输出电流值；当汽车停车时，暂停计算eout；同时由于电池存在内阻损耗和极化效应损耗，所以给定一个补偿系数αinner，用来表示内阻损耗和极化效应损耗的占比，那么电池输出的总能耗为eall＝(αinner+1)*eout。

设计计时器count和设置行驶距离存储变量、电池总能耗存储变量，记为sdriv1，sdriv2，sdriv3，sdriv4...sdrivn、eloss1，eloss2，eloss3，eloss4…elossn；对行驶距离dev和电池实时总能耗eall数据进行存储刷新，其中设置的存储变量数目n根据实际情况而定。数据刷新的规则：规定数据刷新的计时周期为ttimer秒，当汽车行驶后，count开始累加计时，当计时到达ttimer时，count清零并重新开始计，并进行数据刷新：sdriv1＝sdriv2，sdriv2＝sdriv3，sdriv3＝sdriv4...sdrivn-1＝sdrivn，sdrivn＝dev，eloss1＝eloss2，eloss2＝eloss3，eloss3＝eloss4...elossn-1＝elossn，elossn＝eall；停车时，暂停计时和数据更新。

步骤二，分类计算电动汽车的平均能耗；

根据行驶距离sdrivn的更新程度来分类计算电动汽车行驶的平均能耗eavg，平均能耗分类计算的规则为：

当sdrivn＝0，表明count第一次计时未达到给定周期ttimer，平均能耗采用标定值eset，即eavg＝eset；当sdrivn-1＝0，表明count第二次计时还未达到给定ttimer，得到平均能耗eavg＝elossn/sdrivn；当sdrivn-2＝0，得到平均能耗eavg＝0.5*(elossn-elossn-1)/(sdrivn-sdrivn-1)+0.5*elossn-1/sdrivn-1......同理当sdriv1＝0时，得到平均能耗为

当sdriv1≠0时，得到平均能耗

设置行驶距离存储变量、电池总能耗存储变量sdriv1，sdriv2，sdriv3，sdriv4...sdrivn、eloss1，eloss2，eloss3，eloss4...elossn的存储变量数目n根据实际情况而定，不作限制值，但n∈3、4、5....10之间为宜；规定数据更新的周期为ttimer秒，ttimer可根据工程实践取值，也可是其他形式的规定，如一定的行驶距离等。

根据sdrivn的数值的更新程度来分类计算电动汽车行驶的平均能耗eavg。

电动车上电后，利用电池的特性，构造电池充电的衰减系数和划分电池能量区间，求解能量区间相对于电池额定电能的占比，并构造和简化能量密度函数，根据实时的soc值估算出电池的剩余能量包括：

步骤一，计算电池的充电次数和构造电池的电池充放电衰减特性系数：：

当汽车正常上电后，利用上次断电的电池的soc值，记为bat_soc_save和目前实时监测的电池soc值记为bat_soc，来累计电池的充电次数bat_chrg_num，并保存：当bat_soc-bat_soc_save≥δ时bat_chrg_num＝bat_chrg_num+1，否则bat_chrg_num＝bat_chrg_num，其中δ的大小由电池充放电性能决定。

利用电池充电次数bat_chrg_num与能量存储100％-70％的数据关系，来构造电池充放电衰减特性系数，记为βbat，即βbat＝γ(bat_soc_num)，其中0＜βbat≤1。

步骤二，估算电池的剩余能量：

利用电池的soc与充放电的相互关系，构造电池能量密度与soc的关系，记为ξbat＝f(soc)，所以对于当前soc值的电池考虑其衰减因素，获得的剩余能量为：

由于ζbat计算不方便，采用构造线性比例函数来简化求解erest。把电池的能量区间按照soc划分为n个区间，(n1，n2)，(n2，n3)...(nn-1，nn)，(nn，nn+1)，比如划分4个区间形式为：(0，20％)、(20％，40％)、(40％，90％)、(90％，100％)。对所划分的n个区间存储能量记为e1，e2...en-1，en，每个区间对应存储的能量占额定储能的比例分别为κ1，κ2...κn-1，κn，其中nn和nn+1分别代表该划分区间的soc下限值和soc上限值，可以得出每个区间的所占的能量为en＝κn*e额，e额为电池的额定电能。

进一步，对应的n个划分区间线性比例函数统一表达式为ψn＝kpn*xsoc+m，其中kpn为比例系数，n∈1、2、3、4......表征电池电量消耗的快慢，xsoc代表soc值，m为标定值，每个区间的m值可以不相同。

进一步，根据划分区间的条件来估算电池的剩余能量：

当电池的实时soc值soct落在所划分区间内，则此时占该区间的能量计算式为：epn＝en*(soct*kpn+nn*kpn+m+m)*(soct-nn)/{[(nn+1+nn)*kpn+m+m]*(nn+1-nn)}＝κn*e额*[(soct+nn)*kpn+2m]*(soct-nn)/{[(nn+1+nn)*kpn+2m]*(nn+1-nn)}，此时电池的剩余能量计算式为：erest＝βbat*(epn+en-1+...+e2+e1)＝βbat*en*[(soct+nn)*kpn+2m]*(soct-nn)/{[(nn+1+nn)*kpn+2m]*(nn+1-nn)}+βbat*(en-1+en-2+...+e2+e1)＝βbat*e额*

其中δ的大小由电池充放电性能决定，取值范围通常为电池额定能量的40％以上。电池充放电衰减特性系数βbat，表达式βbat＝γ(bat_soc_num)中的bat_soc_num最高充电次数是根据实际工程上电池限制使用时的电池已充电次数加上参数n，n的取值为(100，1000)的整数。

把电池的能量区间按照soc划分为n个区间，n的取值根据需求而定但建议小于10；每个区间对应存储的能量占额定储能的比例系数为κn，其计算可以按电池能量相关公式计算，也可试凑。

划分区间线性比例函数统一表达式为ψn＝kpn*xsoc+m，其中kpn为比例系数，n∈1、2、3、4.......表征电池电量消耗的快慢，xsoc代表soc值，m为标定值；kpn值可根据电池消耗特性来计算，m可根据电池的充放电特性曲线来标定。

根据所得的平均能耗和电池的实时估算的电池剩余能量，计算出续航里程，并进行滤波处理，发送给仪表包括：

步骤一，估算电动汽车的续航里程：

根据以上步骤得出电动汽车的平均能耗值和动力电池的剩余能量，续航里程的计算式为edm_s＝erest/eavg。

步骤二，对输出续航里程滤波：

为了保证仪表显示的数据波动不大，增强司机的舒适感，对输出的续航里程数据进行滤波，根据实验滤波的规则为：当sdrivn＝0时edm_s＝edm_s/0.75；当sdrivn-1＝0时edm_s＝edm_s/0.85；当sdrivn-3＝0…sdriv1＝0或sdriv1≠0时，edm_s＝edm_s。

续航里程edm_s＝erest/eavg的传送给仪表更新的周期和平均能耗保持一致，为ttimer。也可以根据实际需求，更改仪表续航里程的刷新周期。

对于输出续航里程的滤波方式，本文只是给定一个范例，在本技术阐述的规则之下，改变滤波方式也在权利要求的保护范围内。

根据soc划分的采样坐标值，对电池总能耗采样，计算出坐标值区间内的存储能量占额定能量的占比，并按规则更新此占比系数包括：

更新划分的能量区间占比系数kn：

根据能量划分区间记录当电池soc为划分节点时刻的电池总消耗ealln。比如划分4个区间(0，20％)、(20％，40％)、(40％，90％)、(90％，100％)时，记录soc为0、20％、40％、90％时的电池总消耗采样值。

进一步，计算出各区间对应的能量占比新系数κnn，即κnn＝ealln/e额，并更新能量占比系数，即κn＝κnn，并存储，等到下一次行驶时更新使用。当电池soc没有到达规定时刻值时，对应的ealln不作记录，对应的区间内的κn不更新。

更新能量占比系数时，选择更新的能量区间和更新的时间，可以根据需要调整；并且某些能量区间采样计算后也可以选择不更新。

最后应当说明的是：以上实施实例仅阐述了本案的一种技术方案，虽然本文通过附图等对本方案进行了详细说明，但所属领域的普通技术人员应当理解：通过对本案的一些具体实施方式进行修改或对其部分技术特征进行等同替换，而不脱离本技术方案的设计思路，由此产生的类似方案依然属于本案请求保护范围当中。