续航里程显示方法及设备、热管理方法及控制系统、车辆与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种续航里程显示方法及设备、热管理方法及控制系统、车辆。


背景技术：

2.随着经济和技术的发展，电动汽车越来越受到人们的青睐，但其续航里程也成为人们的重点关注参数。现在电动汽车的续航里程一般是通过soc预测出来。
3.其中，soc估算是电池管理系统bms的关键技术之一，电池的soh、sop等策略甚至包括整车的控制策略也都是以soc为基础，所以它的精度就非常重要。目前整车上采用的几乎都是以安时积分+静态校准+动态校准的soc估算策略，其中静态校准非常重要，是保证soc估算精度的关键。低温容量校准是soc静态校准非常重要的一部分，主要原因是锂电池在低温情况下，材料特性变化导致的容量损失，应用在整车上的典型工况就是用户在低温下浸车之后，电芯温度突变导致的容量损失修正。
4.目前，考虑低温容量损失的soc策略主要有两种，一种是soc随温度的变化而变化，soc计算直接砍掉冻住的容量，能有效避免用户行驶中途soc跳变导致的车辆动力中断的风险，但上电soc的跳变易引起客户的不适；一种是soc不随温度变化而变化，而是根据电池低温容量保持率快速修正，此种策略的风险就是若行驶过程中，温度回升慢，soc修正速度会很快或末端跳变，很容易导致客户行驶不到目的地，车辆中途趴窝。并且，目前软件集成电池低温容量保持率未充分考虑用户全soc段的浸车场景，soc低温修正不够精确，导致依靠soc策略制定的sop策略也与实际电芯能力出现偏差，导致电池过放。


技术实现要素：

5.针对现有技术中低温下电动汽车soc及续航里程跳变的问题，本发明提出一种续航里程显示方法及设备、热管理方法及控制系统、车辆，通过根据电池在不同温度下的容量保持率对电池的soc进行校准，从而提高续航里程显示的精确度，同时避免用户用车过程中soc及续航里程的跳变；另外通过热管理系统方案优化客户用车安全性及体验感。
6.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
7.续航里程显示方法，具体包括以下步骤：
8.s1：获取电动车辆电池的实际容量和实际能量，以及在不同温度下对应的容量保持率和能量保持率；
9.s2：电动车辆上电初始化后，实时采集每个电池的初始温度，再以最低温度的电池对应的容量保持率为基准进行soc校准；
10.s3：根据校准后的soc计算续航里程。
11.优选地，所述s2包括：
12.s2-1：采集每个电池的温度形成初始温度集合t，t＝t1,t2,...,tn,，tn表示第n个电池的初始温度，再确定最低初始温度的电池作为校准基准，获取该电池在最低初始温度
对应的容量保持率；
13.s2-2：根据容量保持率k对电池进行soc校准。
14.优选地，所述s2-1中，每隔一段时间t重新采集温度，对初始温度集合t进行实时更新，形成实时温度集合t'。
15.优选地，所述s2-2中，电池的soc校准公式为：
[0016][0017]
公式(1)中，soc表示电池经过校准的电量百分比；v
实
表示电池在最低初始温度下的实际剩余容量；v
标
表示电池的标称容量；k表示初始温度集合t中最低温度的电池对应的容量保持率。
[0018]
优选地，所述s3中，续航里程的计算公式为：
[0019][0020]
公式(2)中，s表示车辆显示的续航里程；esum为电池包标称能量，为定值；soc表示电池经过校准的电量百分比；p
平
表示百公里平均电耗。
[0021]
本发明还提供一种设备，包括：
[0022]
存储单元，用于存储电动车辆上电池包实时的剩余实际容量和剩余实际能量、以及在不同温度下对应的容量保持率和能量保持率；
[0023]
温度采集单元，用于实时采集每个电池的温度；
[0024]
soc校正单元，用于根据最低温度电池对应的容量保持率对电池的soc进行校准；
[0025]
用户学习单元，用于根据用户的驾驶习惯输出平均百公里电耗；
[0026]
续航里程输出单元，用于根据校准后的soc和平均百公里电耗输出续航里程。
[0027]
本发明提供一种热管理方法，具体包括以下步骤：
[0028]
a1：获取整车的可用能量和目标里程电耗，若可用能量大于目标里程电耗，则乘员舱以最大制热功率制热；若可用能量小于或等于目标里程电耗，则进入a2；
[0029]
a2：判断整车实际能量是否大于目标里程电耗：若否则发出报警提示；若是则进入a3；
[0030]
a3：对电池包加热功率和乘员舱制热功率进行分配。
[0031]
优选地，所述a3中，分配方法为：
[0032]
乘员舱和电池包由同一个制热模块控制：
[0033]
先使电池包以最大加热功率p1进行加热，再将剩余功率分配给乘员舱进行制热；当实时可用能量大于剩余里程电耗，则分配最大制热功率到乘员舱制热，再将剩余的功率分配到电池包加热；
[0034]
或乘员舱和电池包由不同的制热模块控制：
[0035]
先使电池包以最大加热功率p1加热，乘员舱以d％
×
p2的功率制热，p2为乘员舱最大制热功率，d表示制热功率百分比，0＜d＜100。
[0036]
本发明提供一种控制系统，包括：
[0037]
第一比对单元，用于将从设备中获取的可用能量和目标里程电耗进行比对；
[0038]
第二比对单元，用于将从设备中获取的整车实际能量和目标里程电耗进行比对；
[0039]
控制单元，用于根据第一比对单元和第二比对单元的结果对电池包和乘员舱的功率进行分配。
[0040]
本发明提供一种车辆，所述车辆上搭载有所述设备和所述控制系统。
[0041]
综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0042]
本发明通过获取最低温度的电池对应的容量保持率，从而对电池的soc进行校准，避免soc以及续航里程出现跳变为用户带来的不良体验，也提高soc估算的准确性，进而提高续航里程的显示精度；
[0043]
再根据电池包实时可用能量和目标里程电耗的比较，对热管理系统功率进行统筹分配，在满足车辆达到目的地的情况下，启动制热功能，避免用户长期处于低温环境(低温环境会影响人员的身体状态，反应度减低，影响驾驶安全性)，提高安全性及体验感。
附图说明：
[0044]
图1为根据本发明示例性实施例的一种续航里程显示方法示意图。
[0045]
图2为根据本发明示例性实施例的一种续航里程显示设备示意图。
[0046]
图3为根据本发明示例性实施例的一种热管理方法示意图。
[0047]
图4为根据本发明示例性实施例的一种控制系统示意图。
具体实施方式
[0048]
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
[0049]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0050]
如图1所示，本发明提供一种续航里程显示方法，具体包括以下步骤：
[0051]
s1：获取电动车辆电池的实际容量和实际能量，以及在不同温度下对应的容量保持率和能量保持率。
[0052]
本实施例中，容量保持率和能量保持率为模拟整车使用环境测得，可匹配整车的使用环境及保证soc的修正准确性，见表1。
[0053]
表1.电池在不同温度下的容量保持率和能量保持率
[0054]
[0055][0056]
s2：电动车辆上电初始化后，bms实时采集每个电池的初始温度，再以最低温度的电池对应的容量保持率为基准进行soc校准。
[0057]
本实施例中，电池包中电池是协同供电的，当最低容量的电池无法供电时，则电池包也无法对外提供能量，因此需要以最低容量的电池为供电基准。电池包中每个电池的标准容量相同，但温度越低其容量保持率越低，电池的实际容量越低，所以才需要以最低温度的电池为soc校准基准。
[0058]
若不以最低温度的电池为soc校准基准即以其他温度的电池为基准，则会导致电池组的可用能量偏高，在电池电量消耗过程中，soc偏高，显示续航里程也偏高，到电池放电末端，整车soc会触发满放修正，导致soc和续航里程跳变，或者会触发欠压故障，导致动力中断。
[0059]
例如每个电池的标准容量为60ah，电池1的温度为-20℃，容量保持率为80％，可用容量为60*80％＝48ah；电池2的温度为-22℃，容量保持率为75％，可用容量为60*75％＝45ah；若以电池1的温度对应的容量保持率80％进行soc校准，那电池2经过校准后的容量为60*80％＝48ah，就会大于电池2的可用容量45ah。
[0060]
s2-1：采集每个电池的温度形成初始温度集合t，t＝t1,t2,...,tn,，tn表示第n个电池的初始温度，再确定最低初始温度的电池作为校准基准，获取该电池对应的容量保持率k。
[0061]
例如电池1的温度为-20℃，电池2的温度为-22℃，电池3的温度为-25℃，则选择温度为-20℃的电池1作为校准基准，调取电池1在-20℃时的容量保持率k＝80％。
[0062]
本实施例中，每隔一段时间t，则会采集一次温度，对初始温度集合t进行实时更新，重新形成温度集合t'。
[0063]
s2-2：根据容量保持率k对每个电池进行soc校准，输出经过校准的电量百分比。
[0064]
现有技术中，对soc进行校准的方式为：
[0065][0066]
公式(1)中，soc表示电池电量百分比；v
实
表示电池组的实际剩余容量(从存储单元获得)；v
标
表示电池的标称容量，k表示最低温度电池对应的容量保持率。
[0067]
当电池温度变低后，车辆上电后，以现有技术对soc进行校准，会导致soc会出现跳
变，进而导致续航里程跳变，对用户的体验造成不适。
[0068]
例如中国专利(cn111660816a)公开一种纯电动车续驶里程预测方法，其中当温度-20℃时容量保持率kt＝65％，且随着车辆使用，电池电量不断消耗减低，此时当前电池容量socstate＝50％，则修正电池当前剩余电量为soc＝socstate
×
kt＝50％
×
65％＝32.5％。即当车辆上电时，soc直接从上电前的50％跳变到32.5％，这就导致给用户不好的用车体验。
[0069]
本实施例中，为防止跳变，在公式(1)的基础上，将分子和分母同时用容量保持率进行校准，电池的soc校准公式为：
[0070][0071]
公式(2)中，soc表示电池经过校准的电量百分比；v
实
表示电池在最低初始温度下的实际剩余容量(从存储单元获得)；v
标
表示电池的标称容量；k表示初始温度集合t中最低温度的电池对应的容量保持率。
[0072]
当电池温度变低后，车辆上电后，本技术以公式(2)进行校准，可以防止soc发生跳变，同时对soc校准公式中分子即可用容量作了低温校正，在电池包放电过程中，soc可正常以安时积分往下修正。同时，随着温度的回升，容量剩余率实时变化，保证电池放电过程中计算准确且不会过放。
[0073]
例如电池的标准容量v
i标
为60ah，当前电池实际剩余容量v
i实
为30ah，则没有校准前soc为30/60*100％＝50％。当温度下降到-20℃时上电时，容量保持率k＝80％，现有技术校准后soc为40％，soc由上电前的50％跳变到上电后soc的40％；当采用本发明后，soc校准为准后soc为40％，soc由上电前的50％跳变到上电后soc的40％；当采用本发明后，soc校准为即上电前和上电后soc没有出现跳变。但经过本发明的soc校准后，分子变了，由30ah变化为校准后的24ah，如果温度不回升，电池放24ah就放完了，soc＝0，避免把30ah放完，从而避免电池过放。
[0074]
随后，电池开始放电，假设放电5ah，电池的最低温度回升到-10℃，容量保持率k＝85％，则soc实时校准为
[0075]
s3：根据校准后的soc计算显示续航里程s。
[0076]
本实施例中，续航里程的计算公式为：
[0077][0078]
公式(3)中，s表示车辆显示的续航里程；esum为电池包标称能量，为定值；soc表示电池经过校准的电量百分比；p
平
表示百公里平均电耗(用户学习单元中获取)。因为soc不会上电跳变，所以显示续航里程也不会跳变。
[0079]
例如，整车实际能量百分比为50％，esum为45kwh，p
平
为15kwh/百公里，则整车的续航里程
[0080]
如图2所示，本发明还提供一种续航里程显示设备，用于校正续航里程，包括存储单元、温度采集单元、soc校正单元、用户学习单元、续航里程输出单元；温度采集单元的输
出端与存储单元的输入单连接，存储单元的输出端和soc校正单元的输入端连接，soc校正单元的输出端与续航里程输出单元的输入端连接；其中，
[0081]
存储单元，用于存储电动车辆上电池包实时的剩余实际容量和剩余实际能量、以及在不同温度下对应的容量保持率和能量保持率；
[0082]
温度采集单元，用于实时采集每个电池的温度；
[0083]
soc校正单元，用于根据最低温度电池对应的容量保持率对电池的soc进行校准；
[0084]
用户学习单元，用于根据用户的驾驶习惯输出平均百公里电耗；
[0085]
续航里程输出单元，用于根据校准后的soc和平均百公里电耗输出续航里程。
[0086]
基于上述的一种续航里程显示方法，如图3所示，本发明还提供一种热管理方法，具体包括以下步骤：
[0087]
a1：获取整车的可用能量(实际能量
×
能量保持率)和目标里程电耗，若可用能量大于目标里程电耗(或续航里程与目标里程的差值大于预设阈值)，则整车统筹功率分配优先乘员舱加热(乘员舱以最大制热功率制热，剩余功率分配到电池包加热)；若可用能量小于或等于目标里程电耗(或续航里程与目标里程的差值小于或等于预设阈值)，则进入a2。
[0088]
本实施例中，目标里程、预计行驶时长等均可从整车网络上根据实时位置和目标位置获取，整车网络包括高德地图、百度地图、腾讯地图等。
[0089]
本实施例中，可用能量为电池包剩余实际能量
×
能量保持率，电池包剩余实际能量与当前电池包对应能量保持率通过查询存储单元获得；
[0090]
本实施例中，目标里程电耗为(目标里程*p
平
)/100+热管理系统功率*预计行驶时长。若电池包与乘员舱由不同的制热模块控制，例如加热膜加热方案，不属于整车热管理系统，则热管理系统功率＝加热膜最大功率+制热最大功率，例电池加热膜；若电池包与乘员舱由同一个制热模块控制，例如液冷方案，则热管理系统功率为制热最大功率。
[0091]
例如，整车的可用能量为20kwh，若目标里程电耗为25kwh，则进入a2；若目标里程电耗为15kwh，整车统筹功率分配优先乘员舱制热。
[0092]
a2：判断整车的实际能量是否大于目标里程电耗：若否则发出报警提示，例如仪表提示目标里程太远，请补电；若是则进入a3。
[0093]
例如，整车的实际能量为45kwh，若目标里程需求能量为40kwh则进入a3，若目标里程需求能量为48kwh则发出报警提示。
[0094]
a3：在优先满足电池包加热功率基础上，将剩余功率分配到乘员舱制热；并实时采集电池包中的实时温度集合t'，得到实时能量保持率，从而计算实时可用能量(实际能量
×
能量保持率)；电池包加热后，温度将逐渐升高，对应的容量保持率变大(被冻住的部分被释放)，即实时可用容量变大；当实时可用能量大于剩余里程电耗(剩余里程＝目标里程-行驶里程)，则乘员舱中以允许的最大制热功率进行制热，剩余功率再分配到电池包加热，提高驾驶安全性和体验感。
[0095]
本实施例中，若乘员舱和电池包由同一个制热模块控制，则先使电池包以最大加热功率p1进行加热，再将剩余功率分配给乘员舱进行制热，例如总的热管理系统功率为4kw(电池包最大加热功率p1为3kw，乘员舱最大制热功率p2为2kw)，则先分配3kw到电池包加热，再将剩余的1kw分配到乘员舱制热；当实时可用能量大于剩余里程电耗，则分配最大制热功率2kw到乘员舱制热，再将剩余的2kw分配到电池包加热。
[0096]
若乘员舱和电池包由不同的制热模块控制，不属于整车热管理系统，则电池包以最大加热功率p1加热，乘员舱以部分最大制热功率d％
×
p2(0＜d＜100)制热，例如电池包以最大加热功率p1为3kw进行加热，乘员舱最大制热功率为2kw，则使得乘员舱以50％
×
2kw＝1kw进行制热。
[0097]
本实施例中，在行驶过程中，目标里程是越来越小的，在功率分配时，电池的温度也在逐渐提升，其容量保持率逐渐提高，被冻住的容量逐渐回复，因此在行驶一段时间后，整车的实时续航里程是会大于剩余里程的，就可以使得乘员舱中以空调的最大制热功率进行制热。
[0098]
如图4所示，本发明提供一种控制系统，用于对电池包和乘员舱的制热功率进行管理分配，包括控制单元、第一比对单元、第二比对单元、
[0099]
第一比对单元，用于将从设备中获取的可用能量和目标里程电耗进行比对；
[0100]
第二比对单元，用于将从设备中获取的整车实际能量和目标里程电耗进行比对；
[0101]
控制单元，用于根据第一比对单元和第二比对单元的结果对电池包和乘员舱的功率进行分配。
[0102]
本发明还提供一种车辆，所述车辆上搭载有续航里程显示设备和控制系统。
[0103]
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

技术特征：
1.续航里程显示方法，其特征在于，具体包括以下步骤：s1：获取电动车辆电池的实际容量和实际能量，以及在不同温度下对应的容量保持率和能量保持率；s2：电动车辆上电初始化后，实时采集每个电池的初始温度，再以最低温度的电池对应的容量保持率为基准进行soc校准；s3：根据校准后的soc计算续航里程。2.如权利要求1所述的续航里程显示方法，其特征在于，所述s2包括：s2-1：采集每个电池的温度形成初始温度集合t，t＝t1,t2,...,t
n
,，t
n
表示第n个电池的初始温度，再确定最低初始温度的电池作为校准基准，获取该电池在最低初始温度对应的容量保持率；s2-2：根据容量保持率k对电池进行soc校准。3.如权利要求2所述的续航里程显示方法，其特征在于，所述s2-1中，每隔一段时间t重新采集温度，对初始温度集合t进行实时更新，形成实时温度集合t'。4.如权利要求2所述的续航里程显示方法，其特征在于，所述s2-2中，电池的soc校准公式为：公式(1)中，soc表示电池经过校准的电量百分比；v
实
表示电池在最低初始温度下的实际剩余容量；v
标
表示电池的标称容量；k表示初始温度集合t中最低温度的电池对应的容量保持率。5.如权利要求1所述的续航里程显示方法，其特征在于，所述s3中，续航里程的计算公式为：公式(2)中，s表示车辆显示的续航里程；esum为电池包标称能量，为定值；soc表示电池经过校准的电量百分比；p
平
表示百公里平均电耗。6.基于权利要求1-5任一项所述续航里程显示方法的一种设备，其特征在于，包括：存储单元，用于存储电动车辆上电池包实时的剩余实际容量和剩余实际能量、以及在不同温度下对应的容量保持率和能量保持率；温度采集单元，用于实时采集每个电池的温度；soc校正单元，用于根据最低温度电池对应的容量保持率对电池的soc进行校准；用户学习单元，用于根据用户的驾驶习惯输出平均百公里电耗；续航里程输出单元，用于根据校准后的soc和平均百公里电耗输出续航里程。7.一种热管理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：a1：获取整车的可用能量和目标里程电耗，若可用能量大于目标里程电耗，则乘员舱以最大制热功率制热；若可用能量小于或等于目标里程电耗，则进入a2；a2：判断整车实际能量是否大于目标里程电耗：若否则发出报警提示；若是则进入a3；a3：对电池包加热功率和乘员舱制热功率进行分配。
8.如权利要求7所述的一种热管理方法，其特征在于，所述a3中，分配方法为：乘员舱和电池包由同一个制热模块控制：先使电池包以最大加热功率p1进行加热，再将剩余功率分配给乘员舱进行制热；当实时可用能量大于剩余里程电耗，则分配最大制热功率到乘员舱制热，再将剩余的功率分配到电池包加热；或乘员舱和电池包由不同的制热模块控制：先使电池包以最大加热功率p1加热，乘员舱以d％
×
p2的功率制热，p2为乘员舱最大制热功率，d表示制热功率百分比，0＜d＜100。9.基于权利要求7-8任一项所述热管理方法的控制系统，其特征在于，包括：第一比对单元，用于将从设备中获取的可用能量和目标里程电耗进行比对；第二比对单元，用于将从设备中获取的整车实际能量和目标里程电耗进行比对；控制单元，用于根据第一比对单元和第二比对单元的结果对电池包和乘员舱的功率进行分配。10.一种车辆，其特征在于，所述车辆上搭载有权利要求6所述的设备和权利要求9所述的控制系统。

技术总结
本发明公开一种续航里程显示方法及设备、热管理方法及控制系统、车辆，包括S1：获取电动车辆电池的实际容量和实际能量，以及在不同温度下对应的容量保持率和能量保持率；S2：电动车辆上电初始化后，实时采集每个电池的初始温度，再以最低温度的电池对应的容量保持率为基准进行SOC校准；S3：根据校准后SOC计算续航里程。发明综合考虑用户的实际用车情况，通过获取最低温度的电池对应的容量保持率对电池的SOC进行校准及续航里程计算，提高SOC及续航里程的估算精度，同时避免SOC及续航里程跳变为用户带来的不良体验，再结合热管理方法，提高了用户的体验感及安全性。了用户的体验感及安全性。了用户的体验感及安全性。


技术研发人员：曾林杰 张超 杨远航 罗兵 周世明 王文伟
受保护的技术使用者：东风小康汽车有限公司重庆分公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/6/27