题目：基于运动学片段的电动汽车剩余里程估计

纯电动汽车作为清洁能源汽车，具有起步快、噪音小、无污染等优点。随着动力电池相关技术的进步，成本的下降以及基础充电设施的逐步完善，纯电动汽车受到了世界各国政府、企业和科研机构的广泛关注，已成为当前汽车业的重点研发对象。而受到当前车载动力电池技术的制约，电动汽车的续驶里程较低，在满电情况下，大多数电动汽车的续驶里程在120-180km之间。目前充电站分布较为局限，车辆不易随时充电，在这种情况下，正确的估计电动汽车剩余里程具有重大意义。

本课题以“863”合作项目—“下一代高性能纯电动轿车动力系统平台研发”为背景，为减小电动汽车剩余里程估计的综合误差，给驾驶员提供准确的出行规划依据，本文提出了一种基于运动学片段估计电动汽车剩余里程的方法，该方法由车辆初始上电剩余里程估计及行驶过程中的剩余里程估计两部分组成。本文基于Cruise和Simulink软件联合仿真，验证了算法的可行性，基于简单循环工况初步计算出估计值的误差，对误差较大的地方进行分析，调整系统的某些参数。最终，将算法应用于实验平台车辆，通过特征工况的实时构建及卡尔曼滤波对电池剩余能量的平滑处理，实现了整体车辆剩余里程的准确估计，并可以将计算结果传输到有线及无线显示屏端显示、更新，为驾驶员提供出行规划的依据。经过试验测试，可保证初始上电的剩余里程估计值与行驶过程中的剩余里程估计值综合误差低于10%。

论文的主要研究内容包括：

1.基于车辆行驶过程中的运动学片段，通过合理选取分析因子，使用主成分分析、聚类分析方法，构建出可以反映车辆整体或区段运行状态的特征工况。

2.分析现有剩余里程估计方法的不足，提出了一种基于特征工况的，单位里程能量消耗率的计算及选取方法。同时基于特征工况的能量消耗率，提出电动汽车初始上电的剩余里程估计方法。

3.使用卡尔曼滤波方法，针对车辆电池的剩余能量进行平滑滤波估计。结合电池剩余能量及单位里程能量消耗率，计算出车辆行驶过程中的剩余里程。

4.结合整套估计算法，完成车载验证机的硬件开发，并实现有线及无线显示端与车载验证机的数据传输，在车辆行驶过程中可在线更新剩余里程值。

研究结果表明，本文提出的剩余里程估计方法可以较准确的计算出电动汽车剩余里程。在试验测试中，等速工况下的剩余里程估计误差不超过5%，综合工况下的剩余里程估计误差不超过10%，并且在多次仿真及试验测试后，修改系统的某些参数，可进一步提高算法的估计精度。