用于估計(jì)電動(dòng)汽車的剩余電量的設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于估計(jì)電動(dòng)汽車的剩余電量的設(shè)備，包括：行駛路線計(jì)算單元，被配置為基于初始參數(shù)來計(jì)算電動(dòng)汽車的行駛路線；操作模式確定單元，被配置為基于所述行駛路線來確定電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的操作模式；行駛路線劃分單元，被配置為基于時(shí)間片段的長(zhǎng)度和電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的速度，將所述行駛路線劃分為相應(yīng)的多個(gè)路段；電量消耗計(jì)算單元，被配置為針對(duì)每一個(gè)路段，基于電動(dòng)汽車在該路段中的速度和加速度以及初始剩余電量來計(jì)算電動(dòng)汽車在該路段上的電量消耗；以及剩余電量計(jì)算單元，被配置為基于所述電量消耗依次計(jì)算每個(gè)路段的終點(diǎn)處的剩余電量。本發(fā)明可以更加準(zhǔn)確地估計(jì)電動(dòng)汽車在未來行駛路線中每個(gè)時(shí)間片段處的剩余電量。
【專利說明】用于估計(jì)電動(dòng)汽車的剩余電量的設(shè)備和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及電動(dòng)汽車領(lǐng)域，具體涉及一種用于估計(jì)電動(dòng)汽車的剩余電量的設(shè)備和 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著燃油車造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，電動(dòng)車以其零污染、低噪音、高能效比、易 維護(hù)等特點(diǎn)受到了越來越多的關(guān)注。但是，由于電池容量有限，電動(dòng)車的路徑規(guī)劃、行駛范 圍估計(jì)等應(yīng)用都受到剩余電量的限制。在電動(dòng)車的行駛過程中，駕駛員希望能隨時(shí)了解剩 余電量的情況。另外，在出行之前，駕駛員也希望能夠了解在未來的行程中剩余電量的變化 情況，以便提前安排出行規(guī)劃。
[0003] 剩余電量百分比（S0C)是電池管理系統(tǒng)最重要的參數(shù)之一，如果希望合理利用電 池、延長(zhǎng)電池使用壽命以及提高電能利用率，都必須將S0C控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。因 此，在行駛過程中對(duì)電動(dòng)車S0C的估計(jì)以及對(duì)未來行程中電動(dòng)車的S0C的預(yù)測(cè)是重要的。
[0004] 參考文獻(xiàn)1(CN102162836A，標(biāo)題為"一種汽車電池的S0C估算方法"）提出了一種 汽車電池的S0C的估算方法。該方法首先判斷電池?cái)R置時(shí)間的長(zhǎng)短，若擱置時(shí)間大于設(shè)定 時(shí)間?；，則利用開路電壓法得到S0C ;如果擱置時(shí)間小于設(shè)定時(shí)間?；，則以上次電池停止使 用時(shí)的S0C作為此時(shí)的S0C，然后判斷電池是否處于動(dòng)態(tài)。如果電池不是處于動(dòng)態(tài)，則返回 上次的S0C ;如果電池處于動(dòng)態(tài)，則采用安時(shí)（Ah)積分法估算S0C。最后，對(duì)估算出的S0C 進(jìn)行校正。具體地，圖1示出了該方法的流程。
[0005] 如圖1所示，參考文獻(xiàn)1中提出的方法10在步驟S110處開始。之后，在步驟S120, 從電池管理系統(tǒng)中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，例如電池的輸出電流、電壓、前一次的S0C，等等。
[0006] 在步驟S130,根據(jù)電池的擱置時(shí)間，確定采用哪種方法計(jì)算S0C。具體地，如果擱 置時(shí)間小于設(shè)定時(shí)間I，并且電池狀態(tài)為靜態(tài)，則以上次電池停止使用時(shí)的S0C作為此時(shí)的 S0C。如果擱置時(shí)間小于設(shè)定時(shí)間?；，并且電池狀態(tài)為動(dòng)態(tài)，則選用安時(shí)積分法估算S0C。如 果擱置時(shí)間大于設(shè)定時(shí)間?；，則選用開路電壓法估算S0C。
[0007] 在步驟S140,基于步驟S130處選擇的方法，可以計(jì)算出S0C。其中，安時(shí)積分法基 于測(cè)量到的瞬時(shí)電流數(shù)據(jù)，通過累積充電或放電時(shí)的電流來估算S0C。開路電壓法常用于當(dāng) 電池長(zhǎng)時(shí)間放置后，利用端電壓與S0C的關(guān)系來估算S0C。
[0008] 在步驟S150,考慮到影響S0C的各種因素對(duì)估算出的S0C值進(jìn)行校正，例如包括： (1)電流校正，基于不同的庫(kù)侖效率產(chǎn)生的電流對(duì)S0C進(jìn)行校正；（2)溫度校正，根據(jù)溫度的 不同采用溫度系數(shù)對(duì)S0C進(jìn)行校正；以及（3)老化補(bǔ)償，對(duì)S0C進(jìn)行老化補(bǔ)償。
[0009] 在步驟S160,輸出當(dāng)前的S0C值。之后，方法10在步驟S170處結(jié)束。
[0010] 然而，上述方法只考慮了電池的電流、電壓對(duì)S0C的影響，沒有考慮實(shí)際行駛環(huán)境 對(duì)S0C的影響。因此，該方法無法估算在實(shí)際環(huán)境下的S0C，也無法預(yù)測(cè)行駛路線中每一路 段終點(diǎn)處的S0C。


【發(fā)明內(nèi)容】
toon] 本發(fā)明考慮到實(shí)際行駛環(huán)境中的行駛參數(shù)（例如每個(gè)時(shí)間片段中的速度、加速 度），并建立了行駛參數(shù)與電量消耗之間的關(guān)系模型?；谖磥淼慕煌顟B(tài)，可以預(yù)測(cè)每個(gè) 時(shí)間片段中的電量消耗。然后，可以基于電量消耗和初始S0C來估計(jì)每個(gè)時(shí)間片段的S0C。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于估計(jì)電動(dòng)汽車的剩余電量的設(shè)備，包括： 行駛路線計(jì)算單元，被配置為基于初始參數(shù)來計(jì)算電動(dòng)汽車的行駛路線；操作模式確定單 元，被配置為基于所述行駛路線來確定電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的操作模式；行駛路線 劃分單元，被配置為基于時(shí)間片段的長(zhǎng)度和電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的速度，將所述行 駛路線劃分為相應(yīng)的多個(gè)路段；電量消耗計(jì)算單元，被配置為針對(duì)每一個(gè)路段，基于電動(dòng)汽 車在該路段中的速度和加速度以及初始剩余電量來計(jì)算電動(dòng)汽車在該路段上的電量消耗； 以及剩余電量計(jì)算單元，被配置為基于所述電量消耗依次計(jì)算每個(gè)路段的終點(diǎn)處的剩余電 量。
[0013] 優(yōu)選地，初始參數(shù)包括起點(diǎn)、終點(diǎn)、出發(fā)時(shí)間和用戶偏好。
[0014] 優(yōu)選地，操作模式確定單元還被配置為：基于所述行駛路線和出發(fā)時(shí)間來計(jì)算電 動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的速度和加速度，并基于計(jì)算得到的速度和加速度來確定電動(dòng)汽 車在每個(gè)時(shí)間片段中的操作模式，所述操作模式包括加速、減速、勻速和怠速。
[0015] 優(yōu)選地，電量消耗計(jì)算單元還被配置為：采用多項(xiàng)式統(tǒng)計(jì)回歸模型來計(jì)算電量消 耗。
[0016] 優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括：剩余電量校正單元，被配置為對(duì)剩余電量計(jì)算單元計(jì)算 得到的剩余電量進(jìn)行校正，所述校正包括電流校正、溫度校正和老化補(bǔ)償中的至少一項(xiàng)。
[0017] 優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括剩余電量比較單元，所述剩余電量比較單元被配置為：將 當(dāng)前路段的終點(diǎn)處的剩余電量與剩余電量閾值相比較；如果該剩余電量小于剩余電量閾 值，則指示電量消耗計(jì)算單元停止計(jì)算下一路段的電量消耗。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于估計(jì)電動(dòng)汽車的剩余電量的方法，包括： 基于初始參數(shù)來計(jì)算電動(dòng)汽車的行駛路線；基于所述行駛路線來確定電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間 片段中的操作模式；基于時(shí)間片段的長(zhǎng)度和電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的速度，將所述行 駛路線劃分為相應(yīng)的多個(gè)路段；針對(duì)每一個(gè)路段，基于電動(dòng)汽車在該路段中的速度和加速 度以及初始剩余電量來計(jì)算電動(dòng)汽車在該路段上的電量消耗；以及基于所述電量消耗依次 計(jì)算每個(gè)路段的終點(diǎn)處的剩余電量。
[0019] 優(yōu)選地，初始參數(shù)包括起點(diǎn)、終點(diǎn)、出發(fā)時(shí)間和用戶偏好。
[0020] 優(yōu)選地，基于所述行駛路線和出發(fā)時(shí)間來計(jì)算電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的速度 和加速度，并基于計(jì)算得到的速度和加速度來確定電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的操作模 式，所述操作模式包括加速、減速、勻速和怠速。
[0021] 優(yōu)選地，采用多項(xiàng)式統(tǒng)計(jì)回歸模型來計(jì)算電量消耗。
[0022] 優(yōu)選地，所述方法還包括：對(duì)計(jì)算得到的剩余電量進(jìn)行校正,所述校正包括電流校 正、溫度校正和老化補(bǔ)償中的至少一項(xiàng)。
[0023] 優(yōu)選地，所述方法還包括：將當(dāng)前路段的終點(diǎn)處的剩余電量與剩余電量閾值相比 較；如果該剩余電量小于剩余電量閾值，則停止計(jì)算下一路段的電量消耗。
[0024] 本發(fā)明通過考慮實(shí)際行駛環(huán)境來建立行駛參數(shù)與電量消耗之間的關(guān)系模型，可以 更加準(zhǔn)確地估計(jì)和預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車在未來行駛路線中每個(gè)時(shí)間片段處的剩余電量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 通過下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它特征將會(huì)變得更加明顯，其 中：
[0026] 圖1是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種汽車電池的剩余電量S0C估算方法的流程圖。
[0027] 圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例實(shí)施例的剩余電量估計(jì)設(shè)備的框圖。
[0028] 圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例實(shí)施例的剩余電量估計(jì)設(shè)備的框圖。
[0029] 圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例實(shí)施例的剩余電量估計(jì)設(shè)備的框圖。
[0030] 圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例實(shí)施例的剩余電量估計(jì)方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面，通過結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述，本發(fā)明的原理和實(shí)現(xiàn)將會(huì)變 得明顯。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明不應(yīng)局限于下文所述的具體實(shí)施例。另外，為了簡(jiǎn)便起見， 省略了與本發(fā)明無關(guān)的公知技術(shù)的詳細(xì)描述。
[0032] 圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例實(shí)施例的剩余電量估計(jì)設(shè)備20的框圖。如圖2 所示，剩余電量估計(jì)設(shè)備20包括行駛路線計(jì)算單元210、操作模式確定單元220、行駛路線 劃分單元230、電量消耗計(jì)算單元240和剩余電量計(jì)算單元250。下面，詳細(xì)描述剩余電量 估計(jì)設(shè)備20中的各個(gè)單元的操作。
[0033] 行駛路線計(jì)算單元210可以基于初始參數(shù)201來計(jì)算電動(dòng)汽車的行駛路線。在一 個(gè)示例中，初始參數(shù)201可以包括起點(diǎn)、終點(diǎn)、出發(fā)時(shí)間和用戶偏好。相應(yīng)地，行駛路線計(jì) 算單元210可以獲取起點(diǎn)、終點(diǎn)、出發(fā)時(shí)間和用戶偏好，并采用常用的路徑規(guī)劃算法（例如 Dijkstra或A*算法，但不限于此）來計(jì)算電動(dòng)車的行駛路線。
[0034] 操作模式確定單元220可以基于行駛路線計(jì)算單元210計(jì)算得到的行駛路線來 確定電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的操作模式。在一個(gè)不例中，操作模式確定單兀220基于 行駛路線和出發(fā)時(shí)間來計(jì)算電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的速度v和加速度a，并基于計(jì)算 得到的速度和加速度來確定電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的操作模式。操作模式可以包括加 速、減速、勻速和怠速。具體地，操作模式的判斷方法可以是：如果v = 0且a = 0,操作模 式為怠速；如果v > 〇且a > 0,操作模式為加速；如果v > 0且a < 0,操作模式為減速； 如果v > 0且a = 0,操作模式為勻速。
[0035] 行駛路線劃分單元230可以基于每個(gè)時(shí)間片段202的長(zhǎng)度將所述行駛路線劃分為 多個(gè)路段。在一個(gè)示例中，行駛路線劃分單元230可以基于時(shí)間片段的長(zhǎng)度和電動(dòng)汽車在 每個(gè)時(shí)間片段中的速度，將行駛路線劃分為相應(yīng)的多個(gè)路段。要注意，對(duì)于劃分出的最后一 個(gè)路段，電動(dòng)車在該路段上的行駛時(shí)間可能不足一個(gè)時(shí)間片段。如果是這樣，可以用在該路 段上的行駛時(shí)間代替時(shí)間片段的長(zhǎng)度以便進(jìn)行后續(xù)計(jì)算。
[0036] 在本申請(qǐng)中，時(shí)間片段可以是一秒、一分鐘或者其他長(zhǎng)度。每個(gè)時(shí)間片段的長(zhǎng)度可 以相同，也可以有所不同。需要說明的是，時(shí)間片段的長(zhǎng)度越短，則最后計(jì)算出的精度越高。 然而，如果時(shí)間片段的長(zhǎng)度較短，可能導(dǎo)致較大的計(jì)算量。在應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際情況在 計(jì)算精度和計(jì)算負(fù)荷之間做出折衷。
[0037] 電量消耗計(jì)算單元240可以基于每個(gè)時(shí)間片段中的操作模式依次計(jì)算相應(yīng)路段 上的電量消耗。在一個(gè)示例中，電量消耗計(jì)算單元240針對(duì)每一個(gè)路段，基于電動(dòng)汽車在該 路段中的速度和加速度以及初始剩余電量來計(jì)算電動(dòng)汽車在該路段上的電量消耗。
[0038] 優(yōu)選地，電量消耗計(jì)算單元240采用以下多項(xiàng)式統(tǒng)計(jì)回歸模型來計(jì)算電量消耗：
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于估計(jì)電動(dòng)汽車的剩余電量的設(shè)備，包括： 行駛路線計(jì)算單元，被配置為基于初始參數(shù)來計(jì)算電動(dòng)汽車的行駛路線； 操作模式確定單元，被配置為基于所述行駛路線來確定電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的 操作模式； 行駛路線劃分單元，被配置為基于時(shí)間片段的長(zhǎng)度和電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的速 度，將所述行駛路線劃分為相應(yīng)的多個(gè)路段； 電量消耗計(jì)算單元，被配置為針對(duì)每一個(gè)路段，基于電動(dòng)汽車在該路段中的速度和加 速度以及初始剩余電量來計(jì)算電動(dòng)汽車在該路段上的電量消耗；以及 剩余電量計(jì)算單元，被配置為基于所述電量消耗依次計(jì)算每個(gè)路段的終點(diǎn)處的剩余電 量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述初始參數(shù)包括起點(diǎn)、終點(diǎn)、出發(fā)時(shí)間和用戶 偏好。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述操作模式確定單元還被配置為：基于所述行 駛路線和出發(fā)時(shí)間來計(jì)算電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的速度和加速度，并基于計(jì)算得到的 速度和加速度來確定電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的操作模式，所述操作模式包括加速、減 速、勻速和怠速。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述電量消耗計(jì)算單元還被配置為：采用多項(xiàng)式 統(tǒng)計(jì)回歸模型來計(jì)算電量消耗。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括： 剩余電量校正單元，被配置為對(duì)剩余電量計(jì)算單元計(jì)算得到的剩余電量進(jìn)行校正，其 中，所述校正包括電流校正、溫度校正和老化補(bǔ)償中的至少一項(xiàng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括剩余電量比較單元，所述剩余電量比較單元被 配置為：將當(dāng)前路段的終點(diǎn)處的剩余電量與剩余電量閾值相比較；如果該剩余電量小于剩 余電量閾值，則指示電量消耗計(jì)算單元停止計(jì)算下一路段的電量消耗。
7. -種用于估計(jì)電動(dòng)汽車的剩余電量的方法，包括： 基于初始參數(shù)來計(jì)算電動(dòng)汽車的行駛路線； 基于所述行駛路線來確定電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的操作模式； 基于時(shí)間片段的長(zhǎng)度和電動(dòng)汽車在每個(gè)時(shí)間片段中的速度，將所述行駛路線劃分為相 應(yīng)的多個(gè)路段； 針對(duì)每一個(gè)路段，基于電動(dòng)汽車在該路段中的速度和加速度以及初始剩余電量來計(jì)算 電動(dòng)汽車在該路段上的電量消耗；以及 基于所述電量消耗依次計(jì)算每個(gè)路段的終點(diǎn)處的剩余電量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述初始參數(shù)包括起點(diǎn)、終點(diǎn)、出發(fā)時(shí)間和用戶 偏好。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，基于所述行駛路線和出發(fā)時(shí)間來計(jì)算電動(dòng)汽車 在每個(gè)時(shí)間片段中的速度和加速度，并基于計(jì)算得到的速度和加速度來確定電動(dòng)汽車在每 個(gè)時(shí)間片段中的操作模式，所述操作模式包括加速、減速、勻速和怠速。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，采用多項(xiàng)式統(tǒng)計(jì)回歸模型來計(jì)算電量消耗。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括： 對(duì)計(jì)算得到的剩余電量進(jìn)行校正，其中，所述校正包括電流校正、溫度校正和老化補(bǔ)償 中的至少一項(xiàng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括：將當(dāng)前路段的終點(diǎn)處的剩余電量與剩余電量 閾值相比較；如果該剩余電量小于剩余電量閾值，則停止計(jì)算下一路段的電量消耗。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK104062588SQ201310086107
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月18日
【發(fā)明者】潘征, 李曼, 胡衛(wèi)松, 劉曉煒 申請(qǐng)人:日電（中國(guó)）有限公司