电动车辆行驶总里程预测方法及装置与流程

[0001]
本发明涉及电动车辆里程预测技术领域，具体地涉及一种电动车辆行驶总里程预测方法以及一种电动车辆行驶总里程预测装置。


背景技术：

[0002]
目前电动汽车的占有量呈现逐步加大的趋势，电动汽车在使用过程中受三方面因素限制：一、安全性，在使用中应避免动力电池起火爆炸；二、使用性，电动汽车的功率及续航里程满足要求；三、经济性，动力电池的寿命及里程需满足要求。从经济性上考虑，需要对电动汽车的总行驶里程做出预测。
[0003]
现阶段针对电动汽车行驶里程的预测精度较差。这主要是由于电动汽车的续航里程与动力电池性能、驾驶习惯及路况等多种因素相关。因此，需要一种准确预测电动汽车总行驶里程的方法。


技术实现要素：

[0004]
本发明实施方式的目的是提供一种电动车辆行驶总里程预测方法及装置，以准确预测电动汽车总行驶里程。
[0005]
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种电动车辆行驶总里程预测方法，所述方法包括：
[0006]
s1)获取测试车辆在不同行驶工况下的整车行驶数据，根据所述整车行驶数据统计得到所述测试车辆单位时间内的行驶速度及功率；
[0007]
s2)将所述单位时间内的行驶速度及功率输入电池仿真模型，计算得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量及对应的行驶里程；
[0008]
s3)利用所述电池仿真模型进行多次充放电循环仿真计算，得到所述测试车辆多次充放电循环的累积电池寿命衰减量，在所述累积电池寿命衰减量达到所述电池寿命终止时的衰减量时，计算对应的累积行驶里程，根据所述测试车辆的所述累积行驶里程预测电动车辆行驶总里程。
[0009]
进一步地，步骤s2)将所述单位时间内的行驶速度及功率输入电池仿真模型，计算得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量及对应的行驶里程，包括：
[0010]
s21)根据所述单位时间内的功率计算电池放电时的电流值，并根据所述电流值计算电池的温度；
[0011]
s22)统计所述电池在单次放电过程中电流值分布区间和温度分布区间，计算各电流值分布区间和温度分布区间的累计安时，并计算所述电池在单次放电过程中的电池寿命衰减量；
[0012]
s23)计算所述电池在单次充电过程中的电池寿命衰减量；
[0013]
s24)将所述单次放电过程中的电池寿命衰减量与所述单次充电过程中的电池寿命衰减量相加，得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量；
[0014]
s25)根据所述累计安时计算得到所述电池完成单次放电的时长，根据所述完成单次放电的时长、所述单位时间内的行驶速度及所述单位时间内的功率，计算得到所述测试车辆单次放电过程对应的行驶里程。
[0015]
进一步地，步骤s21)中所述根据所述单位时间内的功率计算电池放电时的电流值，包括：
[0016]
根据所述单位时间内的功率和所述电池的电芯电压，计算得到第一电流值；
[0017]
根据所述电池的电芯温度及所述电池当前的soc值，计算得到第二电流值；
[0018]
选择所述第一电流值和所述第二电流值中的较小者作为所述电池放电时的电流值。
[0019]
进一步地，步骤s21)中所述根据所述电流值计算电池的温度，包括：
[0020]
根据所述电池放电时的电流值，计算所述电池的电芯单位时间内的生热量；
[0021]
计算所述电池的散热量；
[0022]
根据所述生热量和所述散热量计算所述电池的温度。
[0023]
进一步地，步骤s22)中所述计算所述电池在单次放电过程中的电池寿命衰减量，计算公式为：
[0024][0025]
其中，i为所述电池放电的电流值分布区间，j为所述电池放电的温度分布区间，cycle
ij
为所述电池的电芯的循环寿命，capacity为所述电池的电芯的额定容量，m为所述电流值分布区间的数量，n为所述温度分布区间的数量。
[0026]
进一步地，步骤s23)计算所述电池在单次充电过程中的电池寿命衰减量，计算公式为：
[0027]
capaclty
loss-cha
＝loss
fast
*i1+loss
slow
*i2[0028]
其中，capacity
loss-cha
为所述电池在单次充电过程中的电池寿命衰减量，loss
fast
为所述电池在单次快充电过程中的电池寿命衰减值，loss
slow
为所述电池在单次慢充电过程中的电池寿命衰减值，i1为所述快充电在充电次数中的比例，i2为所述慢充电在充电次数中的比例，且i1+i2＝1。
[0029]
进一步地，步骤s25)根据所述累计安时计算得到电池完成单次放电的时长，根据所述完成单次放电的时长、所述单位时间内的行驶速度及所述单位时间内的功率，计算得到所述测试车辆单次放电过程对应的行驶里程，包括：
[0030]
根据所述累计安时计算所述电池放电时的实时soc值，统计所述实时soc值达到放电截止soc值的时长作为所述电池完成单次放电的时长，根据所述完成单次放电的时长、所述单位时间内的行驶速度及所述单位时间内的功率，计算得到所述测试车辆单次放电过程对应的行驶里程。
[0031]
进一步地，在步骤s2)将所述单位时间内的行驶速度及功率输入电池仿真模型之前，还包括：
[0032]
将所述单位时间内的行驶速度及功率转换为与所述电池仿真模型相匹配的仿真输入数据。
[0033]
本发明第二方面提供一种电动车辆行驶总里程预测装置，所述装置包括：
[0034]
获取模块，用于获取测试车辆在不同行驶工况下的整车行驶数据，根据所述整车行驶数据统计得到电动汽车单位时间内的行驶速度及功率；
[0035]
仿真计算模块，用于利用所述单位时间内的行驶速度及功率进行仿真计算，得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量及对应的行驶里程；进行多次充放电循环仿真计算，得到所述测试车辆多次充放电循环的累积电池寿命衰减量，在所述累积电池寿命衰减量达到所述电池寿命终止时的衰减量时，计算对应的累积行驶里程；
[0036]
预测模块，用于根据所述测试车辆的累积行驶里程预测电动车辆行驶总里程。
[0037]
进一步地，所述利用所述单位时间内的行驶速度及功率进行仿真计算，得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量及对应的行驶里程，包括：
[0038]
根据所述单位时间内的功率计算电池放电时的电流值，并根据所述电流值计算电池的温度；
[0039]
统计所述电池在单次放电过程中电流值分布区间和温度分布区间，计算各电流值分布区间和温度分布区间的累计安时，并计算所述电池在单次放电过程中的电池寿命衰减量；
[0040]
计算所述电池在单次充电过程中的电池寿命衰减量；
[0041]
将所述单次放电过程中的电池寿命衰减量与所述单次充电过程中的电池寿命衰减量相加，得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量；
[0042]
根据所述累计安时计算得到所述电池完成单次放电的时长，根据所述完成单次放电的时长、所述单位时间内的行驶速度及所述单位时间内的功率，计算得到所述测试车辆单次放电过程对应的行驶里程。
[0043]
本发明实施方式提供的电动车辆行驶总里程预测方法，采用测试车辆获得不同行驶工况下的整车行驶数据，基于电池放电工况与整车行驶里程关系将整车行驶数据作为仿真输入数据，采用电池仿真模型进行电池运行仿真，计算电池单次充放电对应的行驶里程及电池寿命衰减。利用电池仿真模型进行多次充放电循环仿真，计算动力电池衰减达到电池寿命终止时的衰减量时电动车辆的行驶总里程，从而准确预测在动力电池全生命周期下电动车辆可行驶的总里程。
附图说明
[0044]
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
[0045]
图1是本发明一种实施方式提供的电动车辆行驶总里程预测方法的流程图；
[0046]
图2是图1中步骤s2的流程图；
[0047]
图3是本发明一种实施方式提供的电动车辆行驶总里程预测装置的框图。
具体实施方式
[0048]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0049]
图1是本发明一种实施方式提供的电动车辆行驶总里程预测方法的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的一种电动车辆行驶总里程预测方法，包括以下步骤：
[0050]
s1)获取测试车辆在不同行驶工况下的整车行驶数据，根据所述整车行驶数据统计得到所述测试车辆单位时间内的行驶速度及功率。
[0051]
获取测试车辆在高速、城郊及市区等不同路况以及不同驾驶习惯下的行驶数据(包含速度、功率、时间)，提取不同行驶工况下的整车行驶数据，根据整车行驶数据统计得到测试车辆单位时间内的行驶速度及功率，以单次充电行驶里程为目标，选取相对严苛的工况数据(速度、功率)作为仿真输入数据。
[0052]
s2)将所述单位时间内的行驶速度及功率输入电池仿真模型，计算得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量及对应的行驶里程。
[0053]
在将所述行驶速度及功率输入电池仿真模型之前，将所述行驶速度及所述功率转换为与所述电池仿真模型相匹配的仿真输入数据。
[0054]
例如，测试车辆数据采集频率通常为0.2s，在该采集频率下采集测试车辆的行驶速度及功率，而电池仿真模型的数据采集频率为1s。因此，需要将测试车辆的不同采样频率下采集的行驶速度及功率转换为与电池仿真模型相匹配的行驶速度和功率。
[0055]
转换公式如下：
[0056][0057][0058]
式中，υ
is
为第秒的速度，p
is
为第秒的功率，υ
i-0.2j
为第i秒与第i-1秒间隔0.2s的速度，p
i-0.2j
为第i秒与第i-1秒间隔0.2s的功率。
[0059]
如图2所示，步骤s2)包括以下子步骤：
[0060]
s21)根据所述单位时间内的功率计算电池放电时的电流值，并根据所述电流值计算电池的温度。
[0061]
根据所述单位时间内的功率和所述电池的电芯电压，计算得到第一电流值i1；根据所述电池的电芯温度及所述电池当前的soc值，计算得到第二电流值i2；选择所述第一电流值和所述第二电流值中的较小者作为所述电池放电时的电流值。例如，若i1＞i2，则将i2作为电池充放电时的电流值，若i1＜i2，则将i1作为电池充放电时的电流值。此处，选择较小值作为电池充放电时的电流值，保证实际运行值较小，避免仿真模型计算得出的行驶里程超出动力电池本身能力。
[0062]
根据所述电池放电时的电流值，计算所述电池的电芯单位时间内的生热量q，计算公式为：q＝i2×
(r+r1)；式中，i为所述电池放电时的电流值，r为所述电池的电芯内阻，r1为所述电池的电气连接件的阻值。
[0063]
计算所述电池的散热量q
loss
，计算公式为：
[0064]
根据所述生热量和所述散热量计算所述电池的温度，计算公式为：
[0065]
上述公式中，t为下一时刻的温度，t
cell
为电池当前温度，t
tcoolant
为电池冷却液温度，t
amb
为当前环境温度，rth1为电池与水冷板之间的热阻，rth2为电池与整车之间的热阻，
cth为电池热容，m为电池质量。
[0066]
s22)统计所述电池在单次放电过程中电流值分布区间和温度分布区间，计算各电流值分布区间和温度分布区间的累计安时，并计算所述电池在单次放电过程中的电池寿命衰减量。
[0067]
在单次放电过程中的电池寿命衰减量，其计算公式为：
[0068][0069]
式中，i为所述电池放电的电流值分布区间，j为所述电池放电的温度分布区间，cycle
ij
为所述电池的电芯的循环寿命，capacity为所述电池的电芯的额定容量，m为所述电流值分布区间的数量，n为所述温度分布区间的数量。
[0070]
s23)计算所述电池在单次充电过程中的电池寿命衰减量。
[0071]
单次充电过程中的电池寿命衰减量，其计算公式为：
[0072]
capacity
loss-cha
＝loss
fast
*i1+loss
slow
*i2[0073]
式中，capacity
loss-cha
为所述电池在单次充电过程中的电池寿命衰减量，loss
fast
为所述电池在单次快充电过程中的电池寿命衰减值，loss
slow
为所述电池在单次慢充电过程中的电池寿命衰减值，i1为所述快充电在充电次数中的比例，i2为所述慢充电在充电次数中的比例，且i1+i2＝1。
[0074]
s24)将所述单次放电过程中的电池寿命衰减量与所述单次充电过程中的电池寿命衰减量相加，得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量(capacity
loss
+capacity
loss-cha
)。
[0075]
s25)根据所述累计安时计算得到所述电池完成单次放电的时长，根据所述完成单次放电的时长、所述单位时间内的行驶速度及所述单位时间内的功率，计算得到所述测试车辆单次放电过程对应的行驶里程。
[0076]
根据所述累计安时计算所述电池放电时的实时soc值，统计所述实时soc值达到放电截止soc值的时长作为所述电池完成单次放电的时长，根据所述完成单次放电的时长、所述单位时间内的行驶速度及所述单位时间内的功率，计算得到所述测试车辆单次放电过程对应的行驶里程。
[0077]
s3)利用所述电池仿真模型进行多次充放电循环仿真计算，得到所述测试车辆多次充放电循环的累积电池寿命衰减量，在所述累积电池寿命衰减量达到所述电池寿命终止时的衰减量时(例如电池容量衰减至额定容量的80％时)，计算对应的累积行驶里程，根据所述测试车辆的所述累积行驶里程预测电动车辆行驶总里程。
[0078]
本发明实施方式提供的电动车辆行驶总里程预测方法，采用测试车辆获得不同行驶工况下的整车行驶数据，基于电池放电工况与整车行驶里程关系将整车行驶数据作为仿真输入数据，采用电池仿真模型进行电池运行仿真，计算电池单次充放电对应的行驶里程及电池寿命衰减。利用电池仿真模型进行多次充放电循环仿真，计算动力电池衰减达到电池寿命终止时的衰减量时电动车辆的行驶总里程，从而准确预测在动力电池全生命周期下电动车辆可行驶的总里程。
[0079]
本实施方式基于整车恶劣工况预算动力电池生命周期内的整车行驶总里程，其中
电池生热模型考虑了电气连接件的内阻，对温度的预测更加准确。针对动力电池寿命的老化计算方法更为严苛，使行驶总里程预测更准确。
[0080]
图3是本发明一种实施方式提供的电动车辆行驶总里程预测装置的框图。如图3所示，本发明实施方式提供的一种电动车辆行驶总里程预测装置，包括获取模块、仿真计算模块以及预测模块。
[0081]
所述获取模块用于获取测试车辆在不同行驶工况下的整车行驶数据，根据所述整车行驶数据统计得到电动汽车单位时间内的行驶速度及功率。
[0082]
所述仿真计算模块用于利用所述单位时间内的行驶速度及功率进行仿真计算，得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量及对应的行驶里程。根据所述单位时间内的功率计算电池放电时的电流值，并根据所述电流值计算电池的温度；统计所述电池在单次放电过程中电流值分布区间和温度分布区间，计算各电流值分布区间和温度分布区间的累计安时，并计算所述电池在单次放电过程中的电池寿命衰减量；计算所述电池在单次充电过程中的电池寿命衰减量；将所述单次放电过程中的电池寿命衰减量与所述单次充电过程中的电池寿命衰减量相加，得到所述测试车辆单次充放电循环的电池寿命衰减量；根据所述累计安时计算得到所述电池完成单次放电的时长，根据所述完成单次放电的时长、所述单位时间内的行驶速度及所述单位时间内的功率，计算得到所述测试车辆单次放电过程对应的行驶里程。所述仿真计算模块还用于进行多次充放电循环仿真计算，得到所述测试车辆多次充放电循环的累积电池寿命衰减量，在所述累积电池寿命衰减量达到所述电池寿命终止时的衰减量时，计算对应的累积行驶里程。即计算单次充放电循环的电池寿命衰减量并记录对应的行驶里程，计算电池寿命衰减量减少到电池寿命终止时总的行驶里程。
[0083]
所述预测模块用于根据所述测试车辆的所述累积行驶里程预测电动车辆行驶总里程。
[0084]
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0085]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

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