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摘要：本文介绍了开发纯电动汽车续航里程估算系统的技术路线，通过该系统实现相对准确的续航里程估算，并分析了纯电动汽车续航里程的影响因素。

关键字：纯电动汽车、数据分析、续航里程

随着能源、环保等理念的深入发展，电动汽车也日渐受到各国的关注和支持。2021年全球电动汽车市场继续呈现强势增长状态，纯电动汽车销量再创新高，达到420万台，增长率达到1.6倍。

在产销量突飞猛进的同时，厂商宣传的续航里程也在不断增长，但普遍存在不实的问题。2021年12月，有机构对41款新能源汽车在冬季严寒情况下的续航里程表现进行了测试，结果普遍存在50%左右的里程折扣。纯电动汽车行驶里程低于官方公布的续航里程、续航估值不准确和续航里程突然下降，是车主产生焦虑的主要原因。

为了解决续航里程估算不准确的问题，减少车主的里程焦虑，作者研究开发了纯电动汽车续航里程估算与分析系统。该系统可以根据用户的用车习惯，分析车辆参数对续航里程的影响，并相对准确的估算续航里程。本系统主要由数据采集与传输系统、数据监控系统和数据分析系统组成。

1.数据采集与传输系统

作者与大连理工大学汽车工程学院合作，将数据采集与传输系统安装在大连市300辆公交车上，对运行的纯电动公交车进行数据采集。将采集到的动力电池的电量、温度、电压和电流等参数传输到数据库中，以备数据分析使用。

数据采集与传输系统包括数据采集模块、卫星定位（GPS）模块和数据传输模块。数据采集模块通过车辆CAN总线与动力电池管理系统（BMS）以及电机控制器相连接，获取相关数据。GPS模块负责记录电动公交车当前的位置、路线和车速。数据传输模块通过4G无线网络将采集到的相关数据发送到数据监控系统中。

2.数据监控系统

数据监控系统作用是储存和显示采集到的相关数据，同时可以给数据采集与传输系统发送相关指令。数据监控系统采用SQL Server2005数据库作为数据储存平台。通过LabView软件编程建立可视化人机交互界面，直观的实现数据存储、监控和显示的功能，通过该系统可以实时查看电池组运行状态和历史状态曲线，同时可以位数据分析系统导出数据。

3.数据分析系统

数据分析系统通过PowerBuilder软件编程，建立人机交互界面，实现数据导入、采样控制、影响因素分析和续航里程预测等功能。

（1）续航里程的计算建模

续航里程的估算，采用MATLAB软件对相关数据进行建模，选择最小二乘法作为计算依据。通过偏相关计算分析得出，电池的荷电状态（SOC）与行驶里程呈现明显的负线性相关关系。荷电状态是指电池目前电量与额定电量的比，也就是我们常说的剩余电量。于是我们可以依据这种负线性相关关系，建立基于电池SOC的续航里程模型，表达式为，式中，表示电动汽车的行驶里程，单位是km;表示电池SOC值，单位是%;为白噪声。将采集到的相关数据数据导入MATLAB软件进行参数辨识，来计算此公式中的，等系数。通过多轮分析及计算，最终可以获得续航里程的模型公式，导入数据分析系统即可进行估算。

（2）数据分析的推理机制以及分析结论

为了研究各参数对于续航里程的影响，引入每公里电量消耗率（）的概念。通过数据分析系统建立分析模型，绘制不同温度、车速、电压和电流下的值的散点图，寻找规律，从而分析各参数对续航里程的影响。

设数据分析系统以时间为间隔采集数据，计算出平均速度，然后以车速为横坐标、为纵坐标建立坐标系，将计算得的坐标点绘制在坐标系中。重复上述步骤，即可得出车速和的关系图，图中数据以散点的形式表示。具体推理过程如图所示。

而电池温度（T）、平均电流、电压（U）与续航里程关系的分析方法与车速相同，不再赘述。

最终通过分析纯电动公交车的数据，可以得出如下结论：1. 车速会对续航里程造成一定的影响，在平均速度不高于60km/h的情况下，车速越高续航里程越长;2. 当温度处于10℃-30℃时，温度对行驶里程没有明显的影响。10℃以下目前缺乏数据，将会补充数据继续分析;3. 在电流在10A-100A的区间内，单位里程的电耗随电流升高呈现缓慢上升的趋势，因此电流增加会降低续航里程;4. 电压对续航里程没有明显影响。

4.误差分析与应用价值

为了验证续航里程估算的准确性，本文选取了10天的纯电动公交行驶数据进行验证测试。对比系统估算与实际续航里程的数据，误差都在3km之内，说明建模所获得的计算公式较为准确，可以进行应用。将此系统装在用户的电动汽车上，通过一段时间对用户驾驶习惯和行驶工况的学习，可以更加准确的估算出续航里程，并根据不同情况，给与用户以节电建议。此外，智能网联汽车发展迅速，无人驾驶的公交车和出租车在未来会广泛应用，通过该系统合理规划行驶路线、充电次数和充电时间，可以发挥出电动化和智能化汽车的优势，获得更好的应用前景。

参考文献：

[1] 郑宁安.纯电动汽车能耗预测与续驶里程估算.大连理工大学，2016.

[2] 杨晓力.车用动力电池组SOC估算策略与在线测试平台研究[D].中南大学，2012.