一种电动汽车剩余行驶里程估算方法
【专利摘要】本发明公开了一种电动汽车剩余行驶里程估算方法，包括以下步骤：S1、将动力电池的荷电状态划分成两个以上连续的荷电状态区间；S2、设置一里程存储表，存储表中设有与每个荷电状态区间一一对应的存储单元，每个存储单元中储存有电动汽车在对应的荷电状态区间内的续航里程；S3、检测动力电池当前的荷电状态，并判断当前的荷电状态所属的荷电状态区间；S4、查询所述里程存储表，获取当前的荷电状态以及低于当前荷电状态的所有荷电状态区间所对应的续航里程；S5、将所述续航里程进行累加，通过CAN总线将累加后的值发送给仪表显示。本发明有效减小电动汽车剩余里程估算误差，提高剩余里程的计算精度。
【专利说明】
一种电动汽车剩余行驶里程估算方法
技术领域
[0001]本发明涉及电动汽车领域，特别是涉及一种电动汽车剩余行驶里程估算方法。
【背景技术】
[0002]国家EV863-标准法规规定，电动汽车的续驶里程是指:电动汽车从动力蓄电池全充满状态开始到标准规定的试验结束时所走的里程。而剩余里程自然是指汽车在当前情况下，保持现有驾驶方式还能行驶的里程。由于电动汽车无法实现快速充电，因此电动汽车的剩余行驶里程计算的准确性由为重要。
[0003]公开号为US 20110166810A1的美国专利，其中描述了电动汽车剩余里程是根据行驶过程中平均能量消耗量实时计算、修正得到。在该专利中，由于车辆行驶过程中，受驾驶风格、道路条件等影响，整车平均能量消耗量波动起伏大，故基于该方法估算的计算的剩余里程会或增或减，给驾驶员容易造成一种恐慌心理，不能起到真正提示驾驶员整车当前实际剩余里程的目的。
[0004]公开号为CN 101879866A的中国专利，公开了一种“电动车剩余里程计算方法”，其中描述了电动汽车剩余里程是基于驱动功率平衡定量，根据电池当前的剩余电量计算得到剩余里程。该方法的缺陷在于实时计算的车辆驱动力瞬态变化大，且并不能很好的预测整个循环变化趋势，驾驶员短时的急加速或急减速都会导致剩余里程出现或增或减。且该专利中描述的滤波算法存在一定的不确定因素和滞后，会给剩余里程计算结果带来较大的误差。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车剩余行驶里程估算方法，用于减小电动汽车剩余里程估算误差，提高剩余里程的计算精度。
[0006]本发明是这样实现的:
[0007]—种电动汽车剩余行驶里程估算方法，包括以下步骤:
[0008]S1、将动力电池的荷电状态划分成两个以上连续的荷电状态区间；
[0009]S2、设置一里程存储表，存储表中设有与每个荷电状态区间一一对应的存储单元，每个存储单元中储存有电动汽车在对应的荷电状态区间内的续航里程；
[0010]S3、检测动力电池当前的荷电状态，并判断当前的荷电状态所属的荷电状态区间；
[0011]S4、查询所述里程存储表，获取当前的荷电状态以及低于当前荷电状态的所有荷电状态区间所对应的续航里程；
[0012]S5、将所述续航里程进行累加，通过CAN总线将累加后的值发送给仪表显示。
[0013]进一步的，在所述步骤S3之后还包括判断续航里程自学习条件是否成立，若成立，则进行续航里程自学习步骤:
[0014]S31、以自学条件满足为起点以自学条件不满足为终点，根据车速和驱动电机转速计算车辆在对应荷电状态区间的行驶里程，具体为:对车速信号进行积分，得到对应荷电状态区间的行驶里程；当然，如果车速信号无效，则切换选用电机转速，计算得到车速，然后再通过车速积分，得到车辆实际的行驶里程；
[0015]S32、根据设定的自学习算法计算荷电状态区间的有效行驶里程；
[0016]S33、以所得到的效行驶里程更新里程存储表里对应存储单元的续航里程。
[0017]进一步的，所述续航里程自学习条件为:
[0018]一、整车处于准备就绪READY状态，并且动力电池的荷电状态区间发生变化，或
[0019]二、整车处于准备就绪READY状态，并且上一个驾驶钥匙下电时动力电池的荷电状态与当前驾驶钥匙上电时动力电池的荷电状态误差小于设定的阀值，所述整车处于准备就绪READY状态是指整车已处于就绪状态，只要挂上档位并给油门，整车就可行驶。
[0020]进一步的，所述步骤S32包括以下具体步骤:
[0021]计算步骤S31所得到的各荷电状态区间的行驶里程与里程存储表中对应存储单元的续航里程的差值Λ S_Error ；
[0022]计算综合误差值Λ S，当步骤S31所得到的各荷电状态区间的行驶里程多对应的续航里程时，所述综合误差值Λ S取所述差值Λ S_Error与设定的正增加量Λ S_Increase中的较大值；当所述行驶里程<对应的续航里程时，所述综合误差值Λ S取所述差值Λ S_Error与设定的负减少量Λ S_Decrease中的较大值；
[0023]以荷电状态区间的行驶里程与对应的综合误差值Λ S之合为对应荷电状态区间的有效行驶里程。
[0024]进一步的，所述步骤SI中，动力电池的荷电状态被划分成10个等分的荷电状态区间。
[0025]进一步的，在所述步骤S5之后还包括:检测是否有整车高压负载上电或关闭，若是，则通过CAN总线发送给仪表显示提示信息。
[0026]进一步的，在所述步骤S3中，根据动力电池开路电压以及温度等信息计算出动力电池的荷电状态。
[0027]本发明的有益效果为:本发明将动力电池的荷电状态划分成多个荷电状态区间，通过自学习过程实时更新各荷电状态区间的续航里程，在行车时，根据动力电池的当前荷电状态，累计在当前荷电状态之下所有荷电状态区间的续航里程，作为整车的有效续航里程。本发明是对整车过去驾驶循环的实际行驶里程进行统计分析，运用自学习算法能够准确的估算出整车当前的剩余里程；基于电池的荷电状态和车速作为依据，自适应性和鲁棒性高，对于环境温度、行驶工况、驾驶习惯造成整车续航里程的差异，本发明的自学习算法均能够有效的检测并逐步修正估算结果。本发明具备很好的移植性，不仅适用于纯电动汽车，也完全适用于插电式混合动力、增程式电动车等新能源汽车。
【附图说明】
[0028]图1为本发明实施方式中电动汽车系统结构图；
[0029]图2为本发明实施方式电动汽车剩余行驶里程估算方法的流程图；
[0030]图3本发明实施方式中续航里程自学习步骤的流程图；
[0031]图4为本发明综合实施方式电动汽车剩余行驶里程估算方法的控制流程图；
[0032]图5为本发明对突变工况剩余里程自学习过程示意图；
[0033]图6为本发明对极限工况剩余里程自学习过程示意图。
[0034]标号说明:
[0035]1、制动踏板；2、制动踏板位置传感器；3、加速踏板；
[0036]4、加速踏板位置传感器；5、档位；6、手刹；
[0037]7、VMS ;8、BMS ;9、MCU ; 10、仪表；
[0038]11、速度传感器；；12、减速器；13、驱动电机；
[0039]14、驱动电机位置传感器；15、逆变器；16、动力电池；
[0040]17、外接充电。
【具体实施方式】
[0041]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0042]请参阅图1，本发明实施方式中电动汽车系统结构图，主要由驱动电机13及其控制器系统MCU9(以下简称:MCU)、动力电池16及其管理系统BMS8(以下简称:BMS)、整车控制器VMS7 (以下简称:VMS)、减速器12、仪表10、制动踏板1、加速踏板3等组成。VMS负责识别并解析驾驶员意图，通过加速踏板位置传感器4的信号、制动踏板位置传感器2的信号、档位5等信息，解析出驾驶员对驱动扭矩的需求。驾驶员对驱动扭矩的需求通过CAN总线发送给MCU9，MCU9接受到VMS7的扭矩请求后，控制驱动电机13使其输出驾驶员需求的扭矩，以满足整车动力需求。BMS8会时刻检测动力电池16的端电压并计算动力电池的S0C，也通过CAN总线发送给VMS7，VMS7根据动力电池S0C、车速、以及驾驶员加速踏板位置等信息，估算整车当前的剩余里程，并通过CAN总线，将计算得到的剩余里程发送给仪表10显示。驾驶员通过仪表10可以了解并掌握整车当前的剩余里程信息，从而起到提示并帮助驾驶员的作用，驾驶员可依据剩余里程信息采取正确的行驶路线，避免因电量不足而无法驶入充电站的情况发生。
[0043]请参阅图2，本发明电动汽车剩余行驶里程估算方法，包括以下步骤:
[0044]S1、将动力电池的荷电状态划分成两个以上连续的荷电状态区间；
[0045]S2、设置一里程存储表，存储表中设有与每个荷电状态区间一一对应的存储单元，每个存储单元中储存有电动汽车在对应的荷电状态区间内的续航里程；
[0046]S3、检测动力电池当前的荷电状态，并判断当前的荷电状态所属的荷电状态区间；
[0047]S4、查询所述里程存储表，获取当前的荷电状态以及低于当前荷电状态的所有荷电状态区间所对应的续航里程；
[0048]S5、将所述续航里程进行累加，通过CAN总线将累加后的值发送给仪表显示。
[0049]请参阅图3，在所述步骤S3之后还包括判断续航里程自学习条件是否成立，若成立，则进行续航里程自学习步骤:
[0050]S31、以自学条件满足为起点以自学条件不满足为终点，根据车速和驱动电机转速计算车辆在对应荷电状态区间的行驶里程；
[0051]S32、根据设定的自学习算法计算荷电状态区间的有效行驶里程；
[0052]S33、以所得到的效行驶里程更新里程存储表里对应存储单元的续航里程。
[0053]请参阅图4是本发明综合实施方式电动汽车剩余里程算法控制流程图。首先，驾驶员通过操作钥匙上电，VMS控制BMS将高压继电器吸合，BMS根据动力电池开路电压以及温度等信息计算出电池SOC JMtVMS控制程序进入步骤S201和S202，一方面完成仪表剩余里程显示；一方面进行自学习运算。
[0054]在步骤S201中，VMS根据上一个驾驶循环自学习的结果，将10个自定义的SOC区间对应的车辆行驶里程进行累加，再根据当前S0C，以查表的行驶得到当前车辆的剩余里程，通过CAN将剩余里程发送给仪表显示。
[0055]在步骤S202中，VMS根据电池SOC计算当前所处的区间，不同的区间将以不同的数值进行编码，这些编码数值与自定义的SOC区间一一对应，在后续自学习、存储过程中引用，此时，VMS程序进入步骤S203中。
[0056]在步骤S203中，VMS判断自学习条件是否成立，比如SOC所处的区间是否发生改变、整车高压负载是否打开等。如果自学习条件满足，则VMS程序进入步骤S204中，否则，VMS程序进入步骤S205中，同时对S204中计算结果进行复位操作。
[0057]当以下条件同时满足时，则自学习条件成立:
[0058]1、整车处于准备就绪READY状态；
[0059]2、荷电状态SOC区间发生变化时。
[0060]或
[0061]1、整车处于准备就绪READY状态；
[0062]2、上一个驾驶钥匙下电时SOC与当前驾驶钥匙上电时SOC误差小于设定的阀值，即上一停车下电时的荷电状态SOC与本次驾驶上电时的荷电状态SOC小于设定阀值。
[0063]在步骤S204中，VMS根据车速、驱动电机转速等信息计算车辆实际的行驶里程，计算的起始条件是自学习条件满足，计算的结束条件是自学习条件不满足。当自学习条件满足后，VMS程序将一直在步骤S204中进行计算，直到自学习条件不满足时候，VMS程序进入步骤S205中。
[0064]本实施方式利用车速信号积分，得到对应荷电状态区间的行驶里程；当然，如果车速信号无效，VMS就会自动切换选用电机转速，计算得到车速，然后再通过车速积分，得到车辆实际的行驶里程。
[0065]在步骤S205中，VMS根据上述计算的结果，根据设定的自学习算法规则对每一 SOC区间对应的车辆有效行驶里程进行运算，最终得到该SOC区间车辆有效的行驶里程，此时，VMS进入步骤S206中。
[0066]在步骤S206中，VMS从步骤S205中得到SOC区间对应的车辆有效的行驶里程，然后对VMS中存储的以往驾驶循环工况中该SOC区间对应的车辆行驶里程进行更新并存储，即:s_soc_存储=s_soc_有效。
[0067]通过步骤S201到步骤S206，VMS既完成车辆当前剩余里程的显示，也完成了剩余里程自学习，且自学习过程也是不断修正的过
[0068]本发明的特点及采取的主要算法:
[0069]1.SOC区间划分:将SOC物理区间按照一定的原则进行细分。如，原始SOC物理区间是
[0100]，按照等分的原则将SOC划分为10个区间，并记为S0C01区间:[010]，S0C02区间:
[1020]等。剩余里程估算将基于上述自定义的SOC区间分别进行。
[0070]2.记录并存储每一 SOC区间内实际行驶的里程:车辆行驶过程中，VMS根据SOC计算当前所处的区间。当SOC进入某一区间时，开始对该区间内车辆实际行驶的里程进行记录；当SOC退出该区间时，结束对该区间内车辆实际行驶的里程记录，这一过程所记录的里程称为该SOC区间车辆实际行驶的里程，记为s_soc。
[0071]3.自学习算法:VMS根据上述记录得到的S_S0C与存在芯片中与其对应的该SOC区间行驶里程进行自学习运算，最终得到该SOC区间有效的车辆行驶里程，并存储到VMS的芯片存储区。该数据即可被覆写也可被引用，VMS主要依据这些数据完成对当前车辆剩余里程进行估算。自学习算法如下:
[0072]S_S0C_ 有效=S_S0C_ 当前 + Λ S ;
[0073]Δ S_Error = S_S0C_ 当前-S_S0C_ 存储；
[0074]若ΛS_Error ^ 0，则Λ S = Max ( Δ S_Error, Δ S_Increase)；
[0075]若ΛS_Error < 0，则Λ S = Max ( Δ S_Error, Δ S_Decrease)；
[0076]S_S0C_有效:某一 SOC区间有效的车辆行驶里程；
[0077]S_S0C_当前:某一 SOC区间当前记录的车辆实际行驶里程；
[0078]S_S0C_存储:VMS存储的某一 SOC区间车辆的行驶里程；
[0079]Λ S:某一 SOC区间，自学习增减量；
[0080]Δ S_Error:某一 SOC区间，当前车辆实际行驶里程与VMS存储值差；
[0081]Δ S_Increase:设定的正增加量；
[0082]Δ S_Decrease:设定的负减少量。
[0083]其中，Λ S_Error是某一 SOC区间实际行驶的里程与存储在VMS中对应的里程的差值，而综合差值Λ S是综合考虑了Λ S_Error以及每次增减步长的限制，得到最终某一SOC区间，有增加或减少的里程，通过Λ S，可计算得到当前SOC区间有效的行驶里程，进而存储在VMS EEPROM中，用于下一次对比和自适应修正。
[0084]本自学习算法主要是根据当前某一 SOC区间实际的行驶里程与存在在VMS中该SOC区间行驶里程进行对比。如果当前某一 SOC区间实际的行驶里程大于存在在VMS中该SOC区间行驶里程，则将用当期实际行驶的里程取代存在在VMS中的里程，但不是直接取代，而是由一定的梯度，即Λ S0
[0085]例如，在S0C02区间里，当前实际行驶了 15公里，但存储在VMS中的值是10公里，所以将用更新VMS中存储的值，但不是直接用15代替10，而是用12代替10，这里的Λ S就是2公里。
[0086]按照本自学习算法对各存储单元中的里程进行逐步的修正、完善，最终达到自适应的目的。
[0087]请参阅图5，是本发明对突变工况剩余里程自学习过程示意图。电动汽车的实际续航里程受很多因素影响，比如环境温度、行驶工况、道路条件、驾驶员的驾驶风格等。本发明中，主要例举行驶工况对电动汽车实际续航里程的影响，并分析本发明对不同行驶工况剩余里程自学习效果。行驶工况分为郊区工况和城市工况，常温情况下，本发明例举的电动汽车在郊区工况下能够行驶80公里左右，城市工况下能够行驶110公里左右。图3可知，车辆前6个工况为郊区工况，本发明估算的剩余里程与车辆实际行驶的里程几乎接近，误差很小，车辆在第7个工况后为城市工况，车辆实际能够行驶的里程出现了突增，此时本发明估算的剩余里程在第7个工况后逐渐逼近车辆实际的行驶里程，大约在第10个工况时，本发明估算的剩余里程和车辆实际行驶的里程几乎接近。
[0088]请参阅图4，是本发明对极限工况剩余里程自学习过程示意图。如上所述，电动汽车实际续航里程受很多因素影响，图6例举的电动汽车在城市工况和郊区工况不停的变化时，本发明估算的剩余里程结果情况。从图4可知，车辆实际续航里程不停变化，且变化幅度大，VMS估算的剩余里程不会更随这大幅度变化，而是取2个驾驶工况实际续航里程的平均值，这样缩减了在这种极限工况下的剩余里程估算误差。
[0089]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种电动汽车剩余行驶里程估算方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、将动力电池的荷电状态划分成两个以上连续的荷电状态区间； 52、设置一里程存储表，存储表中设有与每个荷电状态区间一一对应的存储单元，每个存储单元中储存有电动汽车在对应的荷电状态区间内的续航里程； 53、检测动力电池当前的荷电状态，并判断当前的荷电状态所属的荷电状态区间； 54、查询所述里程存储表，获取当前的荷电状态以及低于当前荷电状态的所有荷电状态区间所对应的续航里程； 55、将所述续航里程进行累加，通过CAN总线将累加后的值发送给仪表显示。2.根据权利要求1所述的电动汽车剩余行驶里程估算方法，其特征在于，在所述步骤S3之后还包括判断续航里程自学习条件是否成立，若成立，则进行续航里程自学习步骤: 531、以自学条件满足为起点以自学条件不满足为终点，根据车速和驱动电机转速计算车辆在对应荷电状态区间的行驶里程； 532、根据设定的自学习算法计算荷电状态区间的有效行驶里程； 533、以所得到的效行驶里程更新里程存储表里对应存储单元的续航里程。3.根据权利要求2所述的电动汽车剩余行驶里程估算方法，其特征在于，所述续航里程自学习条件为: 一、整车处于准备就绪READY状态，并且动力电池的荷电状态区间发生变化，或 二、整车处于准备就绪READY状态，并且上一个驾驶钥匙下电时动力电池的荷电状态与当前驾驶钥匙上电时动力电池的荷电状态误差小于设定的阀值。4.根据权利要求2所述的电动汽车剩余行驶里程估算方法，其特征在于，所述步骤S32包括以下具体步骤: 计算步骤S31所得到的各荷电状态区间的行驶里程与里程存储表中对应存储单元的续航里程的差值Λ S_Error ； 计算综合误差值Λ S，当步骤S31所得到的各荷电状态区间的行驶里程多对应的续航里程时，所述综合误差值Λ S取所述差值Λ S_Error与设定的正增加量Λ S_Increase中的较大值；当所述行驶里程<对应的续航里程时，所述综合误差值Λ S取所述差值Λ S_Error与设定的负减少量Λ S_Decrease中的较大值； 以荷电状态区间的行驶里程与对应的综合误差值Λ S之合为对应荷电状态区间的有效行驶里程。5.根据权利要求1所述的电动汽车剩余行驶里程估算方法，其特征在于，所述步骤SI中，动力电池的荷电状态被划分成10个等分的荷电状态区间。6.根据权利要求1所述的电动汽车剩余行驶里程估算方法，其特征在于，在所述步骤S5之后还包括:检测是否有整车高压负载上电或关闭，若是，则通过CAN总线发送给仪表显示提示信息。7.根据权利要求1所述的电动汽车剩余行驶里程估算方法，其特征在于，在所述步骤S3中，根据动力电池开路电压以及温度等信息计算出动力电池的荷电状态。
【文档编号】B60L11/18GK105882435SQ201510513893
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年8月20日
【发明人】陈文强, 刘心文
【申请人】莆田市云驰新能源汽车研究院有限公司