本發(fā)明涉及純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及到純電動(dòng)汽車(chē)剩余里程的估算方法。
背景技術(shù):
汽車(chē)是人們生活的重要交通工具,隨著人們生活水平的提高,越來(lái)越多的人開(kāi)始購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)。與此同時(shí),汽車(chē)的大量使用也帶來(lái)了能源消耗、資源短缺、環(huán)境污染等一系列問(wèn)題,與傳統(tǒng)汽車(chē)相比,電動(dòng)汽車(chē)以電能為能源,通過(guò)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,能達(dá)到減少排放、降低能耗的目的,因而得到了快速發(fā)展。但由于車(chē)用動(dòng)力電池容量的限制,電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程還不能達(dá)到傳統(tǒng)汽車(chē)的水平,因此必須實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解電動(dòng)汽車(chē)的剩余可行駛里程數(shù),才能保證在使用電動(dòng)汽車(chē)時(shí)不會(huì)因?yàn)殡姵仉娏亢谋M而發(fā)生半路拋錨等狀況,進(jìn)而提高電動(dòng)汽車(chē)的可利用性。
國(guó)家EV863-標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)規(guī)定,電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程是指:電動(dòng)汽車(chē)從動(dòng)力電池滿電狀態(tài)開(kāi)始到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)結(jié)束時(shí)所走的里程,而電動(dòng)汽車(chē)的剩余里程是指汽車(chē)在當(dāng)前情況下保持現(xiàn)有駕駛模式還能行駛的里程,電動(dòng)汽車(chē)剩余里程不僅受動(dòng)力電池的剩余容量的限制,還與駕駛方式和運(yùn)行工況等有著密切的關(guān)系。已有的文獻(xiàn)側(cè)重于對(duì)幾種典型工況下的剩余行駛里程進(jìn)行研究,尚且不能夠根據(jù)實(shí)時(shí)車(chē)速對(duì)剩余里程做出實(shí)時(shí)、在線的估算,這也在一定程度上限制了純電動(dòng)汽車(chē)的可利用性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)單的計(jì)算純電動(dòng)汽車(chē)剩余里程的估算方法,根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)時(shí)車(chē)速和剩余電量對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)剩余里程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的估算,以使駕駛員能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的知道按照當(dāng)前的實(shí)時(shí)車(chē)速繼續(xù)行駛還能行駛的距離,對(duì)于駕駛員給定的每一個(gè)不同的車(chē)速值,該估算方法可以提供相對(duì)應(yīng)的剩余行駛里程,所述的行駛車(chē)速,不局限于典型工況下的車(chē)速,而對(duì)任意的行駛車(chē)速普遍適用,能夠根據(jù)當(dāng)前的行駛車(chē)速,對(duì)剩余里程進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線的估算,改變車(chē)速時(shí),剩余行駛里程隨之改變,大大提高純電動(dòng)汽車(chē)的利用性。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟:
A:踩下加速踏板一段時(shí)間后,待車(chē)載速度傳感器讀數(shù)穩(wěn)定,得到電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前實(shí)時(shí)車(chē)速u(mài),并由電池管理系統(tǒng)得到當(dāng)前車(chē)速下的電池放電電流I;
B:根據(jù)電池管理系統(tǒng)獲取的SOC和SOH值,以及可以得到的新出廠的電池額定容量CN,計(jì)算出動(dòng)力電池的剩余容量Cremain=CN×SOH×SOC;
C:根據(jù)公式t=Cremain/I計(jì)算出以該放電電流持續(xù)放電至結(jié)束的放電時(shí)間t;
D:根據(jù)公式S=ut=u×Cremain/I=u×CN×SOH×SOC/I計(jì)算出剩余行駛里程S。
具體的原理如下:
電動(dòng)汽車(chē)以電能為能源,通過(guò)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,其驅(qū)動(dòng)力完全是由車(chē)載動(dòng)力電池提供的,電動(dòng)汽車(chē)的行駛過(guò)程對(duì)應(yīng)著動(dòng)力電池的放電過(guò)程。對(duì)于同一種駕駛工況而言,動(dòng)力電池以較大的電流放電時(shí),對(duì)應(yīng)著一個(gè)較大的行駛速度;而動(dòng)力電池以較小的電流放電時(shí),對(duì)應(yīng)著一個(gè)較小的行駛速度。
以最簡(jiǎn)單的勻速工況為例,此工況下,電動(dòng)汽車(chē)行駛速度為一恒定值,其動(dòng)力電池的放電電流也為一恒定值,也就是說(shuō),行駛速度u和放電電流I存在著一種對(duì)應(yīng)關(guān)系,在動(dòng)力電池放電電流I增大時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率P=UI增大,忽略電壓U和牽引力F變化,由P=Fu,得到u增大。此工況下,在時(shí)間t內(nèi),動(dòng)力電池的放電容量為:C=I*t,所行駛過(guò)的里程為:S=u*t,因而在時(shí)間t內(nèi),除了行駛速度和放電電流有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系外,行駛里程和放電容量也存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此,可以考慮使用它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行類(lèi)比,通過(guò)剩余容量Cremain和恒定的放電電流I計(jì)算出放電時(shí)間t,再結(jié)合當(dāng)前速度值u,即可計(jì)算出純電動(dòng)汽車(chē)在當(dāng)前情況下保持現(xiàn)有駕駛模式還能行駛的里程。對(duì)于駕駛員給定的每一個(gè)不同的車(chē)速值,該估算方法可以提供相對(duì)應(yīng)的剩余行駛里程,本發(fā)明中的行駛車(chē)速,不局限于典型工況下的車(chē)速,而對(duì)任意的行駛車(chē)速普遍適用,適用范圍更廣,能夠根據(jù)當(dāng)前的行駛車(chē)速,對(duì)剩余里程進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線的估算。
進(jìn)一步,雖然行駛速度u和放電電流I存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即放電電流I增大時(shí),行駛速度u也隨之增大,但電動(dòng)汽車(chē)可行駛的剩余里程卻會(huì)相應(yīng)減小。借用Peukert方程:Int=常數(shù)(n為Peukert系數(shù),n>1),可以得到可放電容量C和放電電流I之間的關(guān)系:C*In-1=常數(shù),則剩余里程當(dāng)行駛速度u和放電電流I都增大時(shí),由于n>1,導(dǎo)致可行駛的剩余里程S有所減小。事實(shí)上,當(dāng)放電電流從I1增大到I2時(shí),電池可放電容量之間的關(guān)系為:C2=C1(I1/I2)n-1,有C2<C1,也就是說(shuō),隨著放電電流的增大,動(dòng)力電池的可放電容量有一定程度的減小,由t=C/I知,放電時(shí)間進(jìn)一步減小,會(huì)使得電動(dòng)汽車(chē)可行駛的剩余里程減小。
另外,為保護(hù)電池,防止電池過(guò)度放電,影響電池壽命和性能特性,上述步驟B中,不宜將動(dòng)力電池容量全部耗盡,即SOC值應(yīng)當(dāng)有一個(gè)下限值SOC截止,計(jì)算剩余容量的計(jì)算公式就變?yōu)椋篊remain=CN×SOH×(SOC-SOC截止)。針對(duì)某種動(dòng)力電池,可預(yù)先在電池管理系統(tǒng)中設(shè)置好SOC截止的大小,以便整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),直接使用。
本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明方法簡(jiǎn)單有效,不惜要使用傳統(tǒng)的功率平衡或能量平衡等復(fù)雜原理。
2、本發(fā)明的方法能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)不同的車(chē)速給出不同的剩余行駛里程,不局限于特定工況,適用范圍更廣,從而使駕駛員能夠?qū)Ξ?dāng)前車(chē)速下電動(dòng)汽車(chē)所能行駛的距離有準(zhǔn)確的把握,提高純電動(dòng)汽車(chē)的可利用性。
附圖說(shuō)明
圖1是用于估算純電動(dòng)汽車(chē)剩余里程的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
在估算純電動(dòng)汽車(chē)剩余可行駛里程時(shí),需要利用速度傳感器、電池管理系統(tǒng)、ECU、CAN總線、儀表等車(chē)載部件。具體而言,車(chē)速傳感器通過(guò)CAN總線將采集到的實(shí)時(shí)車(chē)速傳遞給ECU,與此同時(shí),電池管理系統(tǒng)時(shí)刻檢測(cè)動(dòng)力電池的電壓、電流值,并計(jì)算電池的SOC和SOH值,連同檢測(cè)到的放電電流I一起提供給ECU,ECU根據(jù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)信息,計(jì)算出當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)剩余行駛里程,然后通過(guò)CAN總線將剩余里程信息傳遞給儀表顯示,使駕駛員可以知道在當(dāng)前車(chē)速下,能夠連續(xù)行駛的剩余里程,必要時(shí),可及時(shí)改變自己的駕駛方式,當(dāng)可行駛的剩余里程不能滿足駕駛員的期望里程時(shí),可適當(dāng)減小車(chē)速,以獲得較大的剩余行駛里程,滿足駕駛員的要求。
下面結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明所述的估算剩余里程的計(jì)算步驟,如圖1所示,本發(fā)明方法包括如下步驟:
A:踩下加速踏板一段時(shí)間后,車(chē)載速度傳感器讀數(shù)穩(wěn)定后,即車(chē)速穩(wěn)定后,得到電動(dòng)汽車(chē)當(dāng)前車(chē)速u(mài),并由電池管理系統(tǒng)輸出當(dāng)前車(chē)速下的電池放電電流I,速度傳感器和電池管理系統(tǒng)分別把車(chē)速u(mài)和放電電流I送到ECU中存儲(chǔ);
B:ECU根據(jù)電池管理系統(tǒng)獲取的SOC和SOH值,以及可以得到的新出廠的電池額定容量CN,結(jié)合預(yù)設(shè)的下限值SOC截止,計(jì)算出動(dòng)力電池的剩余容量:Cremain=CN×SOH×(SOC-SOC截止),在本實(shí)施例中,SOC截止取20%,可用的SOC值最大可取80%;
C:ECU根據(jù)公式t=Cremain/I計(jì)算以該放電電流持續(xù)放電至結(jié)束的放電時(shí)間t;
D:ECU根據(jù)公式S=ut=u×Cremain/I=u×CN×SOH×(SOC-SOC截止)/I計(jì)算出剩余可行駛里程S,并通過(guò)CAN總線將計(jì)算出的剩余里程S提供給儀表顯示,以供駕駛員讀取。
上述步驟C、D中,雖然行駛速度u和放電電流I存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即放電電流I增大時(shí),行駛速度u也隨之增大,但電動(dòng)汽車(chē)可行駛的剩余里程卻會(huì)相應(yīng)減小,原理如下:
借用Peukert方程:Int=常數(shù)(n為Peukert系數(shù),n>1),可以得到可放電容量C和放電電流I之間的關(guān)系:C*In-1=常數(shù),則剩余里程當(dāng)行駛速度u和放電電流I都相應(yīng)增大時(shí),由于n>1,導(dǎo)致可行駛的剩余里程S有所減小。事實(shí)上,當(dāng)放電電流從I1增大到I2時(shí),電池可放電容量之間的關(guān)系為:C2=C1(I1/I2)n-1,有C2<C1,即隨著放電電流的增大,動(dòng)力電池的可放電容量有一定程度的減小,由t=C/I知,放電時(shí)間進(jìn)一步減小,會(huì)使得電動(dòng)汽車(chē)可行駛的剩余里程減小。
上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明,它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。