车辆能耗及续驶里程的仿真方法、系统及车辆与流程

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆能耗及续驶里程的仿真方法、系统及车辆。

背景技术：

目前，关于车辆能耗、油耗的仿真方法，如avlcruise、gtpower等大多不具有灵活的能量/功率控制策略设定，或很难在仿真过程中监控每个节点的能量流与仿真状态，很难适应不同能量回收策略的电动汽车的性能仿真，普遍存在如下缺点：

1.控制策略为黑匣子，仿真工程师无法查看/修改控制策略的节点设定或计算逻辑(如avlcruise，大多需要进行dll封包控制逻辑，呈现黑匣子状态，很难在黑匣子中设定监控节点)。

2.控制策略设定过于简单，无法体现策略细节(如gtpower在回收中，策略设定参数只有最低回收车速/回收比例，无法体现实车状态)。

3.仿真速度慢(如gtpower，完成一次仿真用时过多)。

4.大多需要进行联合仿真，将控制策略进行封包，一旦更换回收技术路线，则必须全新设计控制策略(如avlcruise+interface)。

5.仿真过程中，不能监控每个节点的能量流和状态，不利于进行控制策略调整(各个仿真软件都存在这样的问题)。

6.仿真模型部分参数接口缺失，导致与实际情况差异较大(如gtpower中电池电芯参数电机参数，温度参数设定困难)。

7.仿真模型开放性差，不能随工程师意愿进行更改逻辑和参数(各个仿真软件都存在这样的问题)。

8.如果采用简单的公式计算，则计算的误差过大，计算量过大。

另外，目前的仿真方法大多是基于正向仿真思路实现，即在车型开发前期的电池电机选型，因此，使用并不方便。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种车辆能耗及续驶里程的仿真方法，该方法能够准确有效地对车辆能耗及续驶里程进行仿真，且仿真过程开放性好，可以方便地对仿真计算逻辑进行更改和调整，且调整方式简单易操作。

本发明的第二个目的在于提出一种车辆能耗及续驶里程的仿真系统。

本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种车辆能耗及续驶里程的仿真方法，包括以下步骤：获取整车参数及车辆的循环工况；根据所述整车参数及所述循环工况得到车辆的需求功率及需求扭矩；根据所述需求功率及需求扭矩，得到车辆的回收扭矩和回收功率；根据所述需求功率、需求扭矩、回收功率及回收扭矩，得到电机的瞬时电流；根据所述需求功率、需求扭矩、回收功率、回收扭矩、所述瞬时电流及动力电池参数，得到动力电池的瞬时充放电电流及瞬时充放电功率；根据所述瞬时充放电电流及瞬时充放电功率进行仿真计算，得到动力电池的能耗及soc变化情况。

另外，根据本发明上述实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，还包括：在仿真结束时，根据仿真时长对车速进行积分运算，得到车辆的续驶里程。

在一些示例中，还包括：在仿真过程中，对整车参数和动力电池参数进行监测。

在一些示例中，所述根据所述需求功率及需求扭矩，得到车辆的回收扭矩和回收功率，包括：设定不同的能量回收策略；在不同的所述能量回收策略下，根据所述需求功率及需求扭矩，计算车辆瞬时的回收扭矩和回收功率。

在一些示例中，所述动力电池参数包括动力电池的电芯电压特性及电芯电阻特性。

根据本发明实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真方法，能够准确有效地对车辆能耗及续驶里程进行仿真，且仿真过程开放性好，可以方便地对仿真计算逻辑进行小幅度或大幅度的更改和调整，调整简单易操作；另外，仿真界面友好，所见即所得，可不设定监视器，也可逐节点设定监视器，非常便于总成选型；另外，不同于其他仿真方法，该方法是在驾驶员对动力总成的操作上进行计算，此计算方法为逆向的，十分便于车型开发初期的选型工作，也非常便于技术路线选定的可行性分析。

为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种车辆能耗及续驶里程的仿真系统，包括：获取模块，用于获取整车参数及车辆的循环工况；第一计算模块，用于根据所述整车参数及所述循环工况得到车辆的需求功率及需求扭矩；第二计算模块，用于根据所述需求功率及需求扭矩，得到车辆的回收扭矩和回收功率；第三计算模块，用于根据所述需求功率、需求扭矩、回收功率及回收扭矩，得到电机的瞬时电流；第四计算模块，用于根据所述需求功率、需求扭矩、回收功率、回收扭矩、所述瞬时电流及动力电池参数，得到动力电池的瞬时充放电电流及瞬时充放电功率；仿真模块，用于根据所述瞬时充放电电流及瞬时充放电功率进行仿真计算，得到动力电池的能耗及soc变化情况。

另外，根据本发明上述实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述仿真模块还用于：在仿真结束时，根据仿真时长对车速进行积分运算，得到车辆的续驶里程。

在一些示例中，所述仿真模块还用于：在仿真过程中，对整车参数和动力电池参数进行监测。

在一些示例中，所述第二计算模块用于：设定不同的能量回收策略；在不同的所述能量回收策略下，根据所述需求功率及需求扭矩，计算车辆瞬时的回收扭矩和回收功率。

根据本发明实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真系统，能够准确有效地对车辆能耗及续驶里程进行仿真，且仿真过程开放性好，可以方便地对仿真计算逻辑进行小幅度或大幅度的更改和调整，调整简单易操作；另外，仿真界面友好，所见即所得，可不设定监视器，也可逐节点设定监视器，非常便于总成选型；另外，不同于其他仿真系统，该系统是在驾驶员对动力总成的操作上进行计算，此计算方法为逆向的，十分便于车型开发初期的选型工作，也非常便于技术路线选定的可行性分析。

为了实现上述目的，本发明第三方面的实施例提出了一种车辆，包括本发明上述实施例所述的车辆能耗及续驶里程的仿真系统。

根据本发明实施例的车辆，能够准确有效地对车辆能耗及续驶里程进行仿真，且仿真过程开放性好，可以方便地对仿真计算逻辑进行小幅度或大幅度的更改和调整，调整简单易操作；另外，仿真界面友好，所见即所得，可不设定监视器，也可逐节点设定监视器，非常便于总成选型；另外，不同于其他车辆的仿真方式，该车辆是在驾驶员对动力总成的操作上进行计算，此计算方法为逆向的，十分便于车型开发初期的选型工作，也非常便于技术路线选定的可行性分析。

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是根据本发明一个实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真系统的结构框图。

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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真方法、系统及车辆。

图1是根据本发明一个实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真方法的流程图。该方法根据车辆动力学，创建车辆行驶过程的驱动力、阻力动力学模型，简化或省略驾驶员在仿真过程中的作用，在车辆行驶需求端反推到驱动模块，再反推到动力总成乃至动力电池上，将此动力学模型搭建在成熟的编程软件中(比如matlab-simulink)，创建开放性的仿真环境和模型。如图1所示，该车辆能耗及续驶里程的仿真方法，包括以下步骤：

步骤s1：获取整车参数及车辆的循环工况。

步骤s2：根据整车参数及循环工况得到车辆的需求功率及需求扭矩。

也即是说，本发明的实施例放弃驾驶员油门踏板及制动踏板控制策略，在车辆行驶的需求端，通过获取整车参数及车辆的循环工况，诸如整车阻力参数、循环工况/稳定工况等，反推计算车辆动力系统的需求功率及需求扭矩。

步骤s3：根据需求功率及需求扭矩，得到车辆的回收扭矩和回收功率。

具体地，根据需求功率及需求扭矩，得到车辆的回收扭矩和回收功率的过程，包括：设定不同的能量回收策略；在不同的能量回收策略下，根据需求功率及需求扭矩，计算车辆瞬时的回收扭矩和回收功率。在具体实施例中，例如设定不同的、开放性的能量回收策略(并联、串联)，根据车辆行驶端的需求功率及需求扭矩，计算得到车辆瞬时的回收扭矩和回收功率。

步骤s4：根据需求功率、需求扭矩、回收功率及回收扭矩，得到电机的瞬时电流。

步骤s5：根据需求功率、需求扭矩、回收功率、回收扭矩、瞬时电流及动力电池参数，得到动力电池的瞬时充放电电流及瞬时充放电功率。其中，动力电池参数包括动力电池的电芯电压特性及电芯电阻特性。也即是说，根据需求功率、需求扭矩、回收功率、回收扭矩、瞬时电流、动力电池的电芯电压特性及电芯电阻特性，计算得到动力电池的瞬时充放电电流及瞬时充放电功率。

步骤s6：根据瞬时充放电电流及瞬时充放电功率进行仿真计算，得到动力电池的能耗及soc变化情况。具体地，例如，根据动力电池的瞬时充放电电流及瞬时充放电功率，对时间积分，计算得到动力电池的能耗及soc变化情况，并输出动力电池的能耗及soc变化情况，从而实现对车辆能耗的仿真。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：在仿真结束时，根据仿真时长对车速进行积分运算，得到车辆的续驶里程，从而实现对车辆续驶里程的仿真。具体的说，即根据仿真过程的用时(即仿真时长)，对车速进行积分，以得到续驶里程的仿真结果。进一步地，可根据总能耗与续驶里程的比值，得到车辆的平均能耗。其中，可通过soc中止或设定电池峰值电流阈值来终止仿真，进而可得到上述仿真时长。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：在仿真过程中，对整车参数和动力电池参数进行监测。具体的说，即对仿真的每个节点设置监视器，既不影响仿真速度，同时具有友好的仿真界。

综上，根据本发明实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真方法，能够准确有效地对车辆能耗及续驶里程进行仿真，且仿真过程开放性好，可以方便地对仿真计算逻辑进行小幅度或大幅度的更改和调整，调整简单易操作；另外，仿真界面友好，所见即所得，可不设定监视器，也可逐节点设定监视器，非常便于总成选型；另外，不同于其他仿真方法，该方法是在驾驶员对动力总成的操作上进行计算，此计算方法为逆向的，十分便于车型开发初期的选型工作，也非常便于技术路线选定的可行性分析。

本发明的进一步实施例还提出了一种车辆能耗及续驶里程的仿真系统。该方法根据车辆动力学，创建车辆行驶过程的驱动力、阻力动力学模型，简化或省略驾驶员在仿真过程中的作用，在车辆行驶需求端反推到驱动模块，再反推到动力总成乃至动力电池上，将此动力学模型搭建在成熟的编程软件中(比如matlab-simulink)，创建开放性的仿真环境和模型。

图2是根据本发明一个实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真系统的结构框图。如图2所示，该车辆能耗及续驶里程的仿真系统100，包括：获取模块110、第一计算模块120、第二计算模块130、第三计算模块140、第四计算模块150及仿真模块160。

其中，获取模块110用于获取整车参数及车辆的循环工况。

第一计算模块120用于根据整车参数及循环工况得到车辆的需求功率及需求扭矩。

也即是说，本发明的实施例放弃驾驶员油门踏板及制动踏板控制策略，在车辆行驶的需求端，通过获取整车参数及车辆的循环工况，诸如整车阻力参数、循环工况/稳定工况等，反推计算车辆动力系统的需求功率及需求扭矩。

第二计算模块130用于根据需求功率及需求扭矩，得到车辆的回收扭矩和回收功率。

具体地，第二计算模块130根据需求功率及需求扭矩，得到车辆的回收扭矩和回收功率的过程，包括：设定不同的能量回收策略；在不同的能量回收策略下，根据需求功率及需求扭矩，计算车辆瞬时的回收扭矩和回收功率。在具体实施例中，例如设定不同的、开放性的能量回收策略(并联、串联)，根据车辆行驶端的需求功率及需求扭矩，计算得到车辆瞬时的回收扭矩和回收功率。

第三计算模块140用于根据需求功率、需求扭矩、回收功率及回收扭矩，得到电机的瞬时电流。

第四计算模块150用于根据需求功率、需求扭矩、回收功率、回收扭矩、瞬时电流及动力电池参数，得到动力电池的瞬时充放电电流及瞬时充放电功率。其中，动力电池参数包括动力电池的电芯电压特性及电芯电阻特性。也即是说，根据需求功率、需求扭矩、回收功率、回收扭矩、瞬时电流、动力电池的电芯电压特性及电芯电阻特性，计算得到动力电池的瞬时充放电电流及瞬时充放电功率。

仿真模块160用于根据瞬时充放电电流及瞬时充放电功率进行仿真计算，得到动力电池的能耗及soc变化情况。具体地，例如，根据动力电池的瞬时充放电电流及瞬时充放电功率，对时间积分，计算得到动力电池的能耗及soc变化情况，并输出动力电池的能耗及soc变化情况，从而实现对车辆能耗的仿真。

在本发明的一个实施例中，仿真模块160还用于：在仿真结束时，根据仿真时长对车速进行积分运算，得到车辆的续驶里程，从而实现对车辆续驶里程的仿真。具体的说，即根据仿真过程的用时(即仿真时长)，对车速进行积分，以得到续驶里程的仿真结果。进一步地，可根据总能耗与续驶里程的比值，得到车辆的平均能耗。其中，可通过soc中止或设定电池峰值电流阈值来终止仿真，进而可得到上述仿真时长。

在本发明的一个实施例中，仿真模块160还用于：在仿真过程中，对整车参数和动力电池参数进行监测。具体的说，即对仿真的每个节点设置监视器，既不影响仿真速度，同时具有友好的仿真界。

需要说明的是，本发明实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真系统的具体实现方式与本发明实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。

根据本发明实施例的车辆能耗及续驶里程的仿真系统，能够准确有效地对车辆能耗及续驶里程进行仿真，且仿真过程开放性好，可以方便地对仿真计算逻辑进行小幅度或大幅度的更改和调整，调整简单易操作；另外，仿真界面友好，所见即所得，可不设定监视器，也可逐节点设定监视器，非常便于总成选型；另外，不同于其他仿真系统，该系统是在驾驶员对动力总成的操作上进行计算，此计算方法为逆向的，十分便于车型开发初期的选型工作，也非常便于技术路线选定的可行性分析。

本发明的进一步实施例还提出了一种车辆。该车辆包括本发明上述任意一个实施例所描述的车辆能耗及续驶里程的仿真系统。

根据本发明实施例的车辆，能够准确有效地对车辆能耗及续驶里程进行仿真，且仿真过程开放性好，可以方便地对仿真计算逻辑进行小幅度或大幅度的更改和调整，调整简单易操作；另外，仿真界面友好，所见即所得，可不设定监视器，也可逐节点设定监视器，非常便于总成选型；另外，不同于其他车辆的仿真方式，该车辆是在驾驶员对动力总成的操作上进行计算，此计算方法为逆向的，十分便于车型开发初期的选型工作，也非常便于技术路线选定的可行性分析。

另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。