[發(fā)明專利]一種多因素影響下的純電動(dòng)汽車百公里電耗計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110204556.2
• 申請(qǐng)日: 2021-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN112829591B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李琳輝;張?chǎng)瘟?/a>;連靜;陳實(shí);周雅夫;王習(xí)道
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B60L3/12
• 分類號(hào): B60L3/12;G06F30/20
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 魯保良;李洪福

1.一種多因素影響下的純電動(dòng)汽車百公里電耗計(jì)算方法，其特征在于：包括以下步驟：

A、建立純電動(dòng)汽車電耗計(jì)算模型

A1、查詢純電動(dòng)汽車使用車型下所對(duì)應(yīng)的中國(guó)汽車行駛工況即CATC，確定CATC下的參數(shù)，所述的參數(shù)包括速度、加速度、時(shí)間和行駛里程；

A2、確定純電動(dòng)汽車在標(biāo)準(zhǔn)工況下的溫度和坡度參數(shù)，選擇常溫25℃和無(wú)坡度下為標(biāo)準(zhǔn)工況下的溫度和坡度；

A3、借助純電動(dòng)汽車動(dòng)力模型，建立如下純電動(dòng)汽車電耗計(jì)算模型：

式中，E_b為純電動(dòng)汽車百公里電耗，P_e為電機(jī)輸出功率，P_a為附件能耗的功率，P_r為能量回收裝置回收的能量，t為純電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中的時(shí)間，η_mot為電機(jī)輸出效率，η_bat為庫(kù)倫轉(zhuǎn)換效率；

B、確定純電動(dòng)汽車實(shí)車數(shù)據(jù)中各個(gè)行駛片段的百公里電耗

B1、利用純電動(dòng)汽車上安裝的數(shù)據(jù)采集裝置，獲取純電動(dòng)汽車以秒為單位收集的實(shí)車數(shù)據(jù)，所述的實(shí)車數(shù)據(jù)包括行駛里程數(shù)據(jù)、檔位信號(hào)、坡度數(shù)據(jù)、動(dòng)力電池的電信號(hào)和氣候數(shù)據(jù)，所述的電信號(hào)包括電壓信號(hào)和電流信號(hào)；

B2、將純電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中的實(shí)車數(shù)據(jù)以汽車非空檔信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行行駛片段劃分；

B3、根據(jù)已劃分好的純電動(dòng)汽車的實(shí)車數(shù)據(jù)的行駛片段，確定純電動(dòng)汽車在各個(gè)行駛片段內(nèi)的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻；

B4、通過(guò)對(duì)純電動(dòng)汽車實(shí)車數(shù)據(jù)的檔位信息進(jìn)行篩選，確保各個(gè)連續(xù)時(shí)間內(nèi)的行駛片段處于汽車非靜止?fàn)顟B(tài)；在純電動(dòng)汽車各個(gè)行駛片段的開始時(shí)刻至結(jié)束時(shí)刻內(nèi)所對(duì)相應(yīng)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)的乘積積分，得到如下公式所示的純電動(dòng)汽車在各個(gè)行駛片段的電耗E：

式中，T₁為純電動(dòng)汽車各個(gè)行駛片段的開始時(shí)刻，T₂為純電動(dòng)汽車各個(gè)行駛片段的結(jié)束時(shí)刻，U₁為電壓信號(hào)，I₁為電流信號(hào)；

通過(guò)實(shí)車電耗公式計(jì)算各個(gè)行駛片段的電耗，為優(yōu)化百公里電耗提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

B5、按如下公式確定純電動(dòng)汽車各個(gè)行駛片段的平均百公里電耗E_bs：

式中，S為純電動(dòng)汽車各個(gè)行駛片段內(nèi)的行駛里程；

C、計(jì)算坡度對(duì)純電動(dòng)汽車百公里電耗的影響

C1、將純電動(dòng)汽車各個(gè)行駛片段進(jìn)一步按照坡度數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，將同一次上下坡行駛片段確定為坡度片段，在不同坡度下，依據(jù)純電動(dòng)汽車各個(gè)坡度片段時(shí)間內(nèi)對(duì)相應(yīng)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)乘積進(jìn)積分，得到純電動(dòng)汽車在各個(gè)坡度行駛里程內(nèi)的電耗，按以下公式確定純電動(dòng)汽車各個(gè)坡度片段內(nèi)的百公里電耗E_p：

式中，T₃為純電動(dòng)汽車各個(gè)坡度片段的開始時(shí)刻，T₄為純電動(dòng)汽車各個(gè)坡度片段的結(jié)束時(shí)刻，U₂為電壓信號(hào)，I₂為電流信號(hào)；

C2、統(tǒng)計(jì)并匯總不同的坡度片段的百公里電耗后，運(yùn)用3σ數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新處理，并對(duì)同一坡度下的不同的坡度片段的百公里電耗進(jìn)行平均值計(jì)算，按以下公式計(jì)算純電動(dòng)汽車在不同坡度下的平均百公里電耗E_pm：

式中，E_pi為同一坡度下的百公里電耗，n為同一坡度下的百公里坡度片段數(shù)量；

C3、選取無(wú)坡度的行駛片段計(jì)算其平均百公里電耗作為純電動(dòng)汽車的坡度基準(zhǔn)百公里電耗；

C4、將純電動(dòng)汽車的不同坡度信息和對(duì)應(yīng)的平均百公里電耗進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，利用最小二乘法算法，選擇均方誤差MSE、均方根誤差RMSE和擬合優(yōu)度R²三者均為最小的擬合曲線，通過(guò)對(duì)比無(wú)坡度下的純電動(dòng)汽車百公里電耗，將擬合曲線轉(zhuǎn)化為以純電動(dòng)汽車無(wú)坡度下的百公里電耗乘以坡度影響因子的表達(dá)式，完成坡度對(duì)純電動(dòng)汽車的百公里電耗影響曲線繪制；

E_PP＝k₁×E_p0

式中，E_PP為純電動(dòng)汽車在不同坡度下的百公里電耗，k₁為純電動(dòng)汽車在不同坡度下的影響因子，E_p0為純電動(dòng)汽車在無(wú)坡度下的百公里電耗；

D、計(jì)算氣溫對(duì)純電動(dòng)汽車的百公里電耗影響

D1、將純電動(dòng)汽車的實(shí)車數(shù)據(jù)以月為單位統(tǒng)計(jì)月均百公里電耗，并確定當(dāng)月的平均氣溫?cái)?shù)據(jù)；

D2、統(tǒng)計(jì)并匯總月平均百公里電耗后，運(yùn)用3σ數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新處理，并對(duì)同一氣溫條件下的不同行駛片段進(jìn)行平均值計(jì)算，獲取不同平均氣溫下的平均百公里電耗；

D3、選取常溫25℃的行駛片段計(jì)算其平均百公里電耗作為純電動(dòng)汽車的氣候基準(zhǔn)百公里電耗；

D4、將純電動(dòng)汽車的不同平均氣溫和對(duì)應(yīng)的百公里電耗進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，利用最小二乘法算法，選擇均方誤差MSE、均方根誤差RMSE和擬合優(yōu)度R²三者均為最小的擬合曲線，通過(guò)對(duì)比常溫25℃下的純電動(dòng)汽車百公里電耗，將擬合曲線轉(zhuǎn)化為如下以純電動(dòng)汽車常溫25℃下的百公里電耗乘以溫度影響因子的表達(dá)式，完成氣溫對(duì)純電動(dòng)汽車的百公里電耗影響曲線繪制：

E_Pt＝k₂×E_t0

式中，E_Pt為純電動(dòng)汽車在不同氣候條件下的百公里電耗，k₂為純電動(dòng)汽車在不同溫度條件下的影響因子，E_t0為純電動(dòng)汽車在常溫25℃下的百公里電耗；

E、計(jì)算電池老化對(duì)純電動(dòng)汽車的百公里電耗影響

E1、根據(jù)純電動(dòng)汽車實(shí)車數(shù)據(jù)動(dòng)力電池的電信息計(jì)算電池不同使用月份的放電容量，作為電池的月平均實(shí)際使用容量；電池的放電容量計(jì)算如下：

P_discharge(t)＝U_discharge(t)I_discharge(t)

式中，C_discharge為電池的放電容量，P_discharge(t)為放電時(shí)的功率，U_discharge(t)為放電時(shí)的電壓，I_discharge(t)為放電時(shí)的電流；

E2、根據(jù)以下雙指數(shù)方程表示的純電動(dòng)汽車容量衰退模型和實(shí)車初始可行駛里程計(jì)算汽車月平均續(xù)駛里程：

式中，S_x為純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程，S₀為初始可行駛里程，C_k表示電池在循環(huán)次數(shù)為k時(shí)的電池容量，參數(shù)r₁和r₂是與內(nèi)部阻抗有關(guān)的常數(shù)，參數(shù)v₁和v₂是和電池老化速率有關(guān)的常數(shù)，r₁、r₂、v₁和v₂為采用最小二乘法擬合出的參數(shù)；

E3、選取純電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)行駛里程數(shù)為零作為純電動(dòng)汽車的基準(zhǔn)，按下式確定純電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)行駛里程和百公里電耗關(guān)系的變化情況：

式中，W為純電動(dòng)汽車的百公里電耗，Q為電池實(shí)際可使用容量，S_d為純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，s_ac為純電動(dòng)汽車的累計(jì)行駛里程，a、b、c、d是根據(jù)實(shí)車電池?cái)?shù)據(jù)計(jì)算得到的放電容量后，利用最小二乘法對(duì)放電容量的變化趨勢(shì)擬合得到的擬合參數(shù)；e、f、g、h為汽車月平均續(xù)駛里程計(jì)算過(guò)程得到的擬合參數(shù)；

E4、將純電動(dòng)汽車的不同行駛里程的電池老化因素和百公里電耗進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，利用最小二乘法算法，選擇均方誤差MSE、均方根誤差RMSE和擬合優(yōu)度R²三者均為最小的擬合曲線，通過(guò)對(duì)比行駛里程數(shù)為零時(shí)的純電動(dòng)汽車百公里電耗，將擬合曲線轉(zhuǎn)化為如下以純電動(dòng)汽車基準(zhǔn)行駛里程下的百公里電耗乘以電池老化影響因子的表達(dá)式，完成電池老化因素對(duì)純電動(dòng)汽車的百公里電耗影響曲線繪制：

E_Pb＝k₃×E_b0

式中，E_pb為純電動(dòng)汽車在不同行駛里程下的百公里電耗，k₃為純電動(dòng)汽車在不同行駛里程下對(duì)應(yīng)電池老化影響因子，E_b0為純電動(dòng)汽車在基準(zhǔn)行駛里程下的百公里電耗；

F、對(duì)純電動(dòng)汽車能耗模型進(jìn)行百公里電耗優(yōu)化

在坡度因素、氣候因素和電池老化因素的作用下，對(duì)純電動(dòng)汽車能耗模型進(jìn)行百公里電耗優(yōu)化如下：

SPC＝k₁×k₂×k₃×E_b

式中，SPC表示優(yōu)化后的百公里電耗。