1. 前言

出行前對行駛路線進行規(guī)劃，衡量車輛剩余電量能否滿足出行要求是駕駛員上車后的首要工作，如何計算汽車能量消耗以及汽車的續(xù)駛里程是本文將要論述的內(nèi)容。

純電汽車的續(xù)駛里程分為兩類：標定續(xù)駛里程以及實際續(xù)駛里程。標定續(xù)駛里程是以指定循環(huán)工況在規(guī)定工況下所能行駛的最長距離。實際續(xù)駛里程是指實原運行過程，車輛在電池滿電狀態(tài)運行至電池截止電壓過程中，車輛接連行駛的最大距離。由于車輛運行過程中，車輛動力電池并不一定處于充滿狀態(tài)，將車輛在當(dāng)前電量下（SOC不足100%時）所能行駛的里程稱為剩余續(xù)駛里計算。

在運行過程中影響車輛續(xù)駛里程的因素多種多樣，大體上可歸納為3類：

1.駕駛員操縱特性，不同的駕駛員操縱會使車輛呈現(xiàn)不同的行駛狀態(tài)，受駕駛員自身性格、駕駛經(jīng)驗的影響不同駕駛風(fēng)格駕駛員的操縱特性會使車輛續(xù)駛里程相差較大。

2.車輛自身參數(shù)，如車輛自身結(jié)構(gòu)（本身重量、額外載重、迎風(fēng)面積、空阻系數(shù)等）、零部件性能參數(shù)（電池容量、內(nèi)阻、充放電倍率等、輪胎、傳動系統(tǒng)等）都會影響車輛的續(xù)駛里程。

3.道路環(huán)境，道路條件、交通狀況影響著車輛的行駛速度、車輛需求扭矩，車輛速度、扭矩不同，車輛受到行駛阻力不同，天氣、濕度影響著車輪摩擦系數(shù)，溫度影響著電池極性材料的活性、純電動車輛潤滑油粘度，空調(diào)等附件的輸出功率。

2. 剩余放電能量、續(xù)駛里程

對于整車來說，人們往往關(guān)注的是續(xù)駛里程，續(xù)駛里程與剩余放電能量息息相關(guān)。關(guān)注剩余放電能量往往離不開兩個兩個電池狀態(tài)信息，分別為電池的功率能力和剩余放電能量。電池功率能力對應(yīng)車輛的加速爬坡能力和制動能量回收能力，而剩余放電能量是對應(yīng)車輛的續(xù)駛里程。
電池的剩余放電能量對應(yīng)從當(dāng)前時刻開始直至電池電量耗盡的過程中，電池累計能提供的能量。與其他電池狀態(tài)估計問題相比，剩余放電能量問題對應(yīng)的時間范圍和電池SOC運行范圍很寬，影響因素較多，需要進行綜合考慮。
電池的剩余放電能量受到未來放電過程的電壓變化和剩余放電容量的影響，需要一個準確的電池模型進行電池電壓和SOC估計。由于電池剩余能量對應(yīng)整個放電過程，因此對應(yīng)的電池模型需要在全SOC范圍內(nèi)保持電壓估計精度。
作為電化學(xué)元件，電池的使用性能受環(huán)境溫度的影響很大。電池在不同溫度下的內(nèi)阻參數(shù)和可用容量相差較大，影響放電效率和剩余能量剩余放電能量。在電池充放電過程中，電池溫度會隨自身產(chǎn)熱而變化，導(dǎo)致電池參數(shù)和放電性能的變化。因此在實車運行過程中，有必要對電池的產(chǎn)熱進行分析，預(yù)測未來過程的溫度變化，才能保證剩余放電能量的估計精度。
以基于電壓、SOC和溫度等電池狀態(tài)估計結(jié)果，可以對電池剩余放電能量進行預(yù)測，其中常用的方法是將剩余放電能量直接與SOC對應(yīng)。然而電池剩余放電能量受很多因素的影響，而實車使用中運行條件變化較多，使得基于SOC的方法很難保證剩余放電能量的計算精度。為了提高電池能量預(yù)測精度，需要對電池未來的放電過程進行更細致的預(yù)測，考慮放電過程中的電池狀態(tài)和參數(shù)的變化過程，得到精確的剩余放電能量結(jié)果。

3. 續(xù)駛里程計算方法

第二小節(jié)目的為說明剩余放電能量與汽車續(xù)使歷程之間必要的聯(lián)系，雖然它們經(jīng)?；鞛橐徽?，但他們實際并不代表一個意思，由于本文重點旨在如何計算汽車能量消耗以及汽車的續(xù)駛里程，因此假定得到的電池SOC值為準確的值。

傳統(tǒng)汽車根據(jù)油箱內(nèi)剩余的汽油數(shù)量和當(dāng)前油耗計算出剩余汽油還能行駛多少公里，根據(jù)此原理，計算純電動汽車剩余續(xù)駛里程。

1.首先根據(jù)平均功耗法計算平均能耗，方法可分為按照時間累積和按照里程累積。選取按照一定的行駛里程累積為例來計算剩余續(xù)駛里程。首先獲取一定行駛里程ΔS（km）內(nèi)車輛所消耗的能量ΔE（kWh）；再計算出此時車輛的平均能耗  AvePC（（kWh）/km）；最后用剩余能量以及平均能耗計算出剩余續(xù)駛里程。其具體表達式如下：

式中，Etotal為車輛上電時的總能量（kWh）。

若車輛完成下電流程后存在充電，則車輛再次上高壓時的剩余續(xù)駛里程由當(dāng)前BMS估算的SOC來計算，其具體表達式如下：

式中，SOC為電池荷電狀態(tài)；SOH為電池健康狀態(tài)；C為電池的額定電量（kWh）；U為電池電壓（V）；AvePC_Init為初始時車輛的平均能耗（（kWh）/km），即根據(jù)車輛在指定行駛工況下的平均行駛里程得出的平均能耗。

若以勻速工況的平均能耗，計算電動汽車的平均能耗首先要計算運動過程中所需求的功率，設(shè)定汽車以勻速ua行駛在平坦的道路上所需功率為：

設(shè)定車輛平均能耗不變，因車速恒定，從而得出該車輛按照車速為ua行駛的總時間為：

因此，在勻速行駛下的總里程為：

AvePC_Init平均能耗為，

若以循環(huán)工況的平均能耗計算，則在進行循環(huán)工況測試時，需要按照指定的行駛工況一直循環(huán)行駛，直到動力電池放電電量達到截止值為止。設(shè)定所選取的循環(huán)工況總行駛時間為t0，任意時刻的車速為u(t)，根據(jù)以下公式得出電池組功率的變化，

即在一個完整循環(huán)工況下所消耗的能量為。

在該工況下所能行駛的工況個數(shù)n為,

單個循環(huán)工況下汽車行駛的里程S1為

因此可計算該循環(huán)工況下的續(xù)駛里程和平均能耗分別為：

2.若以循環(huán)迭代計算剩余續(xù)駛里程，按照每行駛1km儀表更新一次剩余續(xù)駛里程，其平均能耗按照每循環(huán)迭代10km計算一次。每行駛1km更新一次剩余續(xù)駛里程是為了提高顯示剩余續(xù)駛里程的精度；一般一個標準循環(huán)工況的里程為10km左右，因此，采用10km能更準確的得到真實平均能耗。在循環(huán)迭代過程中，根據(jù)已經(jīng)行駛的里程未滿10km和已經(jīng)超過10km采用不同的計算方法，其具體方法如下，

若行駛里程未滿10km，當(dāng)車輛的實際行駛里程低于10 km時需要人為累加至10 km來計算平均能耗。設(shè)定當(dāng)前已經(jīng)行駛的里程數(shù)為Sa，已經(jīng)消耗的能耗為Ecost_all，式中，U、I分別為電池包電壓和電流。

還需要彌補的公里數(shù)為（10—Sa）km。此時10km的總能耗如式所示，

因此，該時刻的平均能耗和剩余續(xù)駛里程分別為：

若行駛里程超過10km，當(dāng)實際行駛里程超過10km時，每行駛1km獲取最近一個片段10km的數(shù)據(jù)，即采用循環(huán)迭代的方法，每行駛1km就舍棄最后1km數(shù)據(jù)，新增最近一次1km數(shù)據(jù)，始終保持一個最新的10km片段數(shù)據(jù)。設(shè)定當(dāng)前一個10km片段數(shù)據(jù)的起始時間分別為：t1、tn，則已經(jīng)消耗的總能耗和該片段消耗的能耗分別為：

因此，該時刻的平均能耗和剩余續(xù)駛里程分別為：

4. 一種基于工況識別的剩余續(xù)使歷程估計

由于不同的工況類型影響汽車剩余續(xù)駛里程估計，在此介紹一種基于工況識別的剩余續(xù)駛里程估計方法，具體的估計算法圖如圖所示。

圖中的黃框部分為離線部分，主要是計算各類典型工況的單位里程電耗（kW.h），白框部分為在線部分，主要包括工況識別和基于工況識別結(jié)果實時計算剩余續(xù)駛里程。算法中最關(guān)鍵的就是單位里程電耗的計算，為了更好地反映車輛行駛電耗的最新變化，采用調(diào)整當(dāng)前行駛工況的單位里程電耗與歷史單位里程電耗的權(quán)值的方法，即當(dāng)前時刻路段工況類型平均電耗采用較大的權(quán)重，而歷史單位里程電耗采用較小的權(quán)重，計算公式如下：

其中，