[发明专利]用于估计电动汽车的剩余电量的设备和方法

说明书

技术领域

本申请涉及电动汽车领域，具体涉及一种用于估计电动汽车的剩余电量的设备和方法。

背景技术

随着燃油车造成的环境污染日益严重，电动车以其零污染、低噪音、高能效比、易维护等特点受到了越来越多的关注。但是，由于电池容量有限，电动车的路径规划、行驶范围估计等应用都受到剩余电量的限制。在电动车的行驶过程中，驾驶员希望能随时了解剩余电量的情况。另外，在出行之前，驾驶员也希望能够了解在未来的行程中剩余电量的变化情况，以便提前安排出行规划。

剩余电量百分比(SOC)是电池管理系统最重要的参数之一，如果希望合理利用电池、延长电池使用寿命以及提高电能利用率，都必须将SOC控制在一个合理的范围内。因此，在行驶过程中对电动车SOC的估计以及对未来行程中电动车的SOC的预测是重要的。

参考文献1(CN102162836A，标题为“一种汽车电池的SOC估算方法”)提出了一种汽车电池的SOC的估算方法。该方法首先判断电池搁置时间的长短，若搁置时间大于设定时间T₀，则利用开路电压法得到SOC；如果搁置时间小于设定时间T₀，则以上次电池停止使用时的SOC作为此时的SOC，然后判断电池是否处于动态。如果电池不是处于动态，则返回上次的SOC；如果电池处于动态，则采用安时(Ah)积分法估算SOC。最后，对估算出的SOC进行校正。具体地，图1示出了该方法的流程。

如图1所示，参考文献1中提出的方法10在步骤S110处开始。之后，在步骤S120，从电池管理系统中获取相关数据，例如电池的输出电流、电压、前一次的SOC，等等。

在步骤S130，根据电池的搁置时间，确定采用哪种方法计算SOC。具体地，如果搁置时间小于设定时间T₀，并且电池状态为静态，则以上次电池停止使用时的SOC作为此时的SOC。如果搁置时间小于设定时间T₀，并且电池状态为动态，则选用安时积分法估算SOC。如果搁置时间大于设定时间T₀，则选用开路电压法估算SOC。

在步骤S140，基于步骤S130处选择的方法，可以计算出SOC。其中，安时积分法基于测量到的瞬时电流数据，通过累积充电或放电时的电流来估算SOC。开路电压法常用于当电池长时间放置后，利用端电压与SOC的关系来估算SOC。

在步骤S150，考虑到影响SOC的各种因素对估算出的SOC值进行校正，例如包括：(1)电流校正，基于不同的库仑效率产生的电流对SOC进行校正；(2)温度校正，根据温度的不同采用温度系数对SOC进行校正；以及(3)老化补偿，对SOC进行老化补偿。

在步骤S160，输出当前的SOC值。之后，方法10在步骤S170处结束。

然而，上述方法只考虑了电池的电流、电压对SOC的影响，没有考虑实际行驶环境对SOC的影响。因此，该方法无法估算在实际环境下的SOC，也无法预测行驶路线中每一路段终点处的SOC。

发明内容

本发明考虑到实际行驶环境中的行驶参数(例如每个时间片段中的速度、加速度)，并建立了行驶参数与电量消耗之间的关系模型。基于未来的交通状态，可以预测每个时间片段中的电量消耗。然后，可以基于电量消耗和初始SOC来估计每个时间片段的SOC。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于估计电动汽车的剩余电量的设备，包括：行驶路线计算单元，被配置为基于初始参数来计算电动汽车的行驶路线；操作模式确定单元，被配置为基于所述行驶路线来确定电动汽车在每个时间片段中的操作模式；行驶路线划分单元，被配置为基于时间片段的长度和电动汽车在每个时间片段中的速度，将所述行驶路线划分为相应的多个路段；电量消耗计算单元，被配置为针对每一个路段，基于电动汽车在该路段中的速度和加速度以及初始剩余电量来计算电动汽车在该路段上的电量消耗；以及剩余电量计算单元，被配置为基于所述电量消耗依次计算每个路段的终点处的剩余电量。

优选地，初始参数包括起点、终点、出发时间和用户偏好。

优选地，操作模式确定单元还被配置为：基于所述行驶路线和出发时间来计算电动汽车在每个时间片段中的速度和加速度，并基于计算得到的速度和加速度来确定电动汽车在每个时间片段中的操作模式，所述操作模式包括加速、减速、匀速和怠速。

优选地，电量消耗计算单元还被配置为：采用多项式统计回归模型来计算电量消耗。