电动汽车续驶里程的仿真方法和装置与流程

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车续驶里程的仿真方法和装置。

背景技术：

目前，电动汽车作为一种新能源汽车，已经被越来越多的人群使用。续驶里程是电动汽车性能的一个重要指标，牵涉到整车动力系统的参数匹配，对于前期整车的设计非常关键。因此，需要对电动汽车的续驶里程进行仿真计算，进而为整车设计提供参考。然而，目前的续驶里程的仿真计算主要针对传统汽车进行的，鉴于传统汽车与电动汽车在工作时能量需求差异，目前的续驶里程进行仿真方法在应用于电动汽车时，存在计算精度低、结果不准确的问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电动汽车续驶里程的仿真方法，计算速度快，计算精度高，且重复度高，仿真建模成本低。

本发明的第二个目的在于提出一种电动汽车续驶里程的仿真装置。

为达上述目的，根据本发明第一方面实施例提出了一种电动汽车续驶里程的仿真方法，包括以下步骤：获取行驶工况的仿真参数，所述仿真参数包括多个行驶时间和与所述多个行驶时间分别对应的多个行驶车速；根据所述多个行驶时间和所述多个行驶车速确定各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离；根据各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求；根据所述动力电池的可用电量、每个行驶时间对应的动力电池的能量需求和行驶距离确定所述动力电池在所述行驶工况下的续驶里程。

本发明实施例的电动汽车续驶里程的仿真方法，可根据行驶工况的行驶时间和对应的行驶车速等仿真参数确定各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离，进而确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求，并根据动力电池的可用电量和各行驶时间对应的动力电池的能量需求计算续驶里程，在仿真过程中续驶里程的计算速度快，计算精度高，且重复度高，仿真建模成本低。

本发明第二方面实施例提供了一种电动汽车续驶里程的仿真装置，包括：获取模块，用于获取行驶工况的仿真参数，所述仿真参数包括多个行驶时间和与所述多个行驶时间分别对应的多个行驶车速；第一确定模块，用于根据所述多个行驶时间和所述多个行驶车速确定各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离；第二确定模块，用于根据各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求；第三确定模块，用于根据所述动力电池的可用电量、每个行驶时间对应的动力电池的能量需求和行驶距离确定所述动力电池在所述行驶工况下的续驶里程。

本发明实施例的电动汽车续驶里程的仿真装置，可根据行驶工况的行驶时间和对应的行驶车速等仿真参数确定各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离，进而确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求，并根据动力电池的可用电量和各行驶时间对应的动力电池的能量需求计算续驶里程，在仿真过程中续驶里程的计算速度快，计算精度高，且重复度高，仿真建模成本低。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的电动汽车续驶里程的仿真方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的电动汽车续驶里程的仿真装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的实施例中，可在假设电动汽车满足道路行驶工况请求的前提下，对电动汽车中各个部件的性能进行仿真。下面参考附图描述根据本发明实施例的电动汽车续驶里程的仿真方法和装置。

图1为根据本发明一个实施例的电动汽车续驶里程的仿真方法的流程图。

如图1所示，根据本发明实施例的电动汽车续驶里程的仿真方法，包括：

S101，获取行驶工况的仿真参数，所述仿真参数包括多个行驶时间和与所述多个行驶时间分别对应的多个行驶车速。

其中，行驶工况是一组由行驶时间与行驶速度组成的对应关系，该对应关系的形式可以是关系曲线、关系列表等。

在本发明的一些实施例中，行驶工况可包括但不限于：加速工况、减速工况、匀速工况和停车工况等。行驶时间与行驶速度的对应关系在不同的行驶工况中有所不同。

S102，根据所述多个行驶时间和所述多个行驶车速确定各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离。

在本发明的一个实施例中，可根据每个行驶时间对应的行驶车速、电动汽车自身的质量、轮胎属性参数以及流场参数等确定各时间对应的行驶阻力。

其中，轮胎属性参数可包括轮胎的滚阻系数、滚动半径等，可根据仿真的目标电动汽车的属性参数直接获取；流场参数可包括迎风面积、风阻系数等，可根据仿真过程中的需要进行设定。

举例来说，可通过公式(1)确定各行驶时间对应的行驶阻力：

$F_t=mgf+\frac{C_{d}A}{21.15}{v_t}^2+\mathrm{\δ}macc---\left(1\right)$

其中，F_t是行驶时间t对应的行驶阻力，m是电动汽车的质量，g是重力加速度，f是滚阻系数，C_d是流场的风阻系数，A是流场的迎风面积，v_t是行驶时间t对应的行驶车速，δ是旋转质量换算系数，acc是在该行驶工况下的行驶加速度。

其中，可通过公式(2)确定行驶加速度acc：

$acc=\frac{dv}{dt}---\left(2\right)$

在本发明的一个实施例中，可根据初始时间对应的初始行驶车速、每个行驶时间对应的行驶车速、以及行驶工况下车速与位移的关系确定各行驶时间对应的行驶距离。

举例来说，对于匀速工况、匀加速工况或匀减速工况来说，可通过公式(3)计算各行驶时间对应的行驶距离：

$s_t=\frac{v_0+v_t}{2}t---\left(3\right)$

其中，s_t是行驶时间t对应的行驶距离，v₀是初始时间对应的行驶车速(即初始行驶车速)，v_t是行驶时间t对应的行驶车速。

S103，根据各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求。

动力电池的电能主要用于为驱动电机供电以带动车轮转动，以及用于为汽车中的用电设备供电。因此，动力电池的能量需求包括驱动电机的第一能量需求和用电设备的第二能量需求。

因此，在本发明的一个实施例中，步骤S103可包括：根据各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离确定各行驶时间对应的驱动电机的第一能量需求；根据各行驶时间对应的辅助系统参数确定各行驶时间对应的用电设备的第二能量需求；根据所述第一能量需求和所述第二能量需求确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求。

也就是说，在各个行驶工况中，可将整车的行驶阻力转换成驱动电极的第一能量需求。具体地，可根据各个行驶时间对应的行驶阻力、行驶距离、变速器的传动效率和驱动电机的系统效率确定各行驶时间对应的驱动电机的第一能量需求。对于各行驶时间对应的用电设备的第二能量需求，可根据辅助系统的低压功耗和DC/DC效率来确定。

举例来说，可通过公式(4)确定上述第一能量需求：

$me=\frac{F_t{s}_t}{3600000{\mathrm{\η}}_g{\mathrm{\η}}_{mot}}---\left(4\right)$

并可通过公式(5)确定上述第二能量需求：

$pe=\frac{p_{au}t}{3600{\mathrm{\η}}_p}---\left(5\right)$

其中，me是所述第一能量需求，F_t是行驶时间t对应的行驶阻力，s_t是行驶时间t对应的行驶距离，η_g是变速器的传动效率，η_mot是所述驱动电机的系统效率。pe是所述第二能量需求，p_au是辅助系统的低压功耗，η_p是所述辅助系统的DC/DC效率。

由此，各行驶时间对应的动力电池的能量需求可如公式(6)所示：

${\mathrm{be}}_t=\frac{F_t{s}_t}{3600000{\mathrm{\η}}_g{\mathrm{\η}}_{mot}}+\frac{p_{au}t}{3600{\mathrm{\η}}_p}---\left(6\right)$

其中，be_t是行驶时间t对应的动力电池的能量需求。

S104，根据所述动力电池的可用电量、每个行驶时间对应的动力电池的能量需求和行驶距离确定所述动力电池在所述行驶工况下的续驶里程。

在本发明的一个实施例中，可根据个行驶时间对应的动力电池的能量需求和行驶距离确定一个工况循环内的动力电池的总能量需求和总行驶距离，然后，可根据动力电池的可用电量确定在该行驶工况下的续驶里程。

具体地，在本发明的一个实施例中，步骤S104可包括：根据每个行驶时间对应的动力电池的能量需求确定一个工况循环对应的动力电池的总能量需求；根据每个行驶时间对应的行驶距离确定一个工况循环对应的总行驶距离；根据所述总能量需求和总行驶距离以及所述动力电池的可用电量确定动力电池在所述行驶工况下的续驶里程。

举例来说，可通过公式(7)确定动力电池在该行驶工况下的续驶里程：

$R=\frac{En}{1000{\mathrm{\Σ}}_t{\mathrm{be}}_t}{\mathrm{\Σ}}_t{s}_t---\left(7\right)$

其中，R是动力电池在该行驶工况下的续驶里程动力电池在该行驶工况下的续驶里程，En是动力电池的可用电量，∑_tbe_t是一个工况循环对应的动力电池的总能量需求，∑_ts_t是一个工况循环对应的总行驶距离。

本发明实施例的电动汽车续驶里程的仿真方法，可根据行驶工况的行驶时间和对应的行驶车速等仿真参数确定各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离，进而确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求，并根据动力电池的可用电量和各行驶时间对应的动力电池的能量需求计算续驶里程，在仿真过程中续驶里程的计算速度快，计算精度高，且重复度高，仿真建模成本低。

与上述电动汽车续驶里程的仿真方法实施例，本发明还提出一种电动汽车续驶里程的仿真装置。

图2为根据本发明一个实施例的电动汽车续驶里程的仿真装置的结构示意图。

如图2所示，根据本发明实施例的电动汽车续驶里程的仿真装置，包括：获取模块10、第一确定模块20、第二确定模块30和第三确定模块40。

具体地，获取模块10用于获取行驶工况的仿真参数，所述仿真参数包括多个行驶时间和与所述多个行驶时间分别对应的多个行驶车速。

其中，行驶工况是一组由行驶时间与行驶速度组成的对应关系，该对应关系的形式可以是关系曲线、关系列表等。

在本发明的一些实施例中，行驶工况可包括但不限于：加速工况、减速工况、匀速工况和停车工况等。行驶时间与行驶速度的对应关系在不同的行驶工况中有所不同。

第一确定模块20用于根据所述多个行驶时间和所述多个行驶车速确定各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离。

在本发明的一个实施例中，第一确定模块20可根据每个行驶时间对应的行驶车速、电动汽车自身的质量、轮胎属性参数以及流场参数等确定各时间对应的行驶阻力。

其中，轮胎属性参数可包括轮胎的滚阻系数、滚动半径等，可根据仿真的目标电动汽车的属性参数直接获取；流场参数可包括迎风面积、风阻系数等，可根据仿真过程中的需要进行设定。

举例来说，可通过公式(1)确定各行驶时间对应的行驶阻力：

$F_t=mgf+\frac{C_{d}A}{21.15}{v_t}^2+\mathrm{\δ}macc---\left(1\right)$

其中，F_t是行驶时间t对应的行驶阻力，m是电动汽车的质量，g是重力加速度，f是滚阻系数，C_d是流场的风阻系数，A是流场的迎风面积，v_t是行驶时间t对应的行驶车速，δ是旋转质量换算系数，acc是在该行驶工况下的行驶加速度。

其中，可通过公式(2)确定行驶加速度acc：

$acc=\frac{dv}{dt}---\left(2\right)$

在本发明的一个实施例中，第一确定模块20可根据初始时间对应的初始行驶车速、每个行驶时间对应的行驶车速、以及行驶工况下车速与位移的关系确定各行驶时间对应的行驶距离。

举例来说，对于匀速工况、匀加速工况或匀减速工况来说，可通过公式(3)计算各行驶时间对应的行驶距离：

$s_t=\frac{v_0+v_t}{2}t---\left(3\right)$

其中，s_t是行驶时间t对应的行驶距离，v₀是初始时间对应的行驶车速(即初始行驶车速)，v_t是行驶时间t对应的行驶车速。

第二确定模块30用于根据各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求。

动力电池的电能主要用于为驱动电机供电以带动车轮转动，以及用于为汽车中的用电设备供电。因此，动力电池的能量需求包括驱动电机的第一能量需求和用电设备的第二能量需求。

因此，在本发明的一个实施例中，第二确定模块30可用于：根据各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离确定各行驶时间对应的驱动电机的第一能量需求；根据各行驶时间对应的辅助系统参数确定各行驶时间对应的用电设备的第二能量需求；根据所述第一能量需求和所述第二能量需求确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求。

也就是说，在各个行驶工况中，第二确定模块30可将整车的行驶阻力转换成驱动电极的第一能量需求。具体地，第二确定模块30可根据各个行驶时间对应的行驶阻力、行驶距离、变速器的传动效率和驱动电机的系统效率确定各行驶时间对应的驱动电机的第一能量需求。对于各行驶时间对应的用电设备的第二能量需求，第二确定模块30可根据辅助系统的低压功耗和DC/DC效率来确定。

举例来说，可通过公式(4)确定上述第一能量需求：

$me=\frac{F_t{s}_t}{3600000{\mathrm{\η}}_g{\mathrm{\η}}_{mot}}---\left(4\right)$

并可通过公式(5)确定上述第二能量需求：

$pe=\frac{p_{au}t}{3600{\mathrm{\η}}_p}---\left(5\right)$

其中，me是所述第一能量需求，F_t是行驶时间t对应的行驶阻力，s_t是行驶时间t对应的行驶距离，η_g是变速器的传动效率，η_mot是所述驱动电机的系统效率。pe是所述第二能量需求，p_au是辅助系统的低压功耗，η_p是所述辅助系统的DC/DC效率。

由此，各行驶时间对应的动力电池的能量需求可如公式(6)所示：

${\mathrm{be}}_t=\frac{F_t{s}_t}{3600000{\mathrm{\η}}_g{\mathrm{\η}}_{mot}}+\frac{p_{au}t}{3600{\mathrm{\η}}_p}---\left(6\right)$

其中，be_t是行驶时间t对应的动力电池的能量需求。

第三确定模块40用于根据所述动力电池的可用电量、每个行驶时间对应的动力电池的能量需求和行驶距离确定所述动力电池在所述行驶工况下的续驶里程。

在本发明的一个实施例中，第三确定模块40可根据个行驶时间对应的动力电池的能量需求和行驶距离确定一个工况循环内的动力电池的总能量需求和总行驶距离，然后，可根据动力电池的可用电量确定在该行驶工况下的续驶里程。

具体地，在本发明的一个实施例中，第三确定模块40可用于：根据每个行驶时间对应的动力电池的能量需求确定一个工况循环对应的动力电池的总能量需求；根据每个行驶时间对应的行驶距离确定一个工况循环对应的总行驶距离；根据所述总能量需求和总行驶距离以及所述动力电池的可用电量确定动力电池在所述行驶工况下的续驶里程。

举例来说，可通过公式(7)确定动力电池在该行驶工况下的续驶里程：

$R=\frac{En}{1000{\mathrm{\Σ}}_t{\mathrm{be}}_t}{\mathrm{\Σ}}_t{s}_t---\left(7\right)$

其中，R是动力电池在该行驶工况下的续驶里程动力电池在该行驶工况下的续驶里程，En是动力电池的可用电量，∑_tbe_t是一个工况循环对应的动力电池的总能量需求，∑_ts_t是一个工况循环对应的总行驶距离。

本发明实施例的电动汽车续驶里程的仿真装置，可根据行驶工况的行驶时间和对应的行驶车速等仿真参数确定各行驶时间对应的行驶阻力和行驶距离，进而确定各行驶时间对应的动力电池的能量需求，并根据动力电池的可用电量和各行驶时间对应的动力电池的能量需求计算续驶里程，在仿真过程中续驶里程的计算速度快，计算精度高，且重复度高，仿真建模成本低。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。