[發(fā)明專利]一種純電動汽車實(shí)際行駛能耗測試、評價和預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611246090.8
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106596135B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁新枚;黃雪琪;張傳譜;殷悅;夏靜林;洪國凱;何陽;邢增臻;孫科;李海湘
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責(zé)任公司22001
• 代理人: 馬守忠

1.純電動汽車實(shí)際行駛能耗測試、評價和預(yù)測方法，其特征在于, A.使用的儀器設(shè)備包括行駛數(shù)據(jù)采集單元（104）和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）；行駛數(shù)據(jù)采集單元（104），其包括車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（101）和充電能量測量設(shè)備（102）；車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（101）包括車速采集單元（201）、主控制器（202）、數(shù)據(jù)輸出單元（203），由電源模塊（204）供電；電源模塊（204）的輸入來源于車載弱電蓄電池；數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）包括行駛數(shù)據(jù)前處理單元（105）、能耗特征提取單元（106）和能耗率預(yù)測單元（107），數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）中存儲和運(yùn)行專用軟件，用于處理車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（101）和充電能量測量設(shè)備（102）獲取的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行純電動汽車實(shí)際行駛能耗測試、評價和預(yù)測；B.所述的純電動汽車實(shí)際行駛能耗測試、評價和預(yù)測方法的步驟和條件如下：

定義：a.行駛數(shù)據(jù)包括時間、車速和行程消耗的電能信息，行駛數(shù)據(jù)的采集以“行程”計(jì)，一個“行程”的行駛數(shù)據(jù)定義為記錄從車速為0起動直至某一時刻車速降為0全過程的時間、車速和能耗數(shù)據(jù)；

行駛數(shù)據(jù)采集和傳輸:（a）時間和車速數(shù)據(jù)的采集是通過車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（101）實(shí)現(xiàn)的，要求等間隔采樣， 1Hz≤采樣頻率≤100Hz,數(shù)據(jù)無中斷且全過程時間≥20分鐘；車速采集單元（201）用于獲取車速信息，采用GPS、整車 CAN總線或慣導(dǎo)的方式，其中GPS方式通過GPS定位信息計(jì)算獲得車速信息，CAN總線方式通過讀取車輛CAN總線中的報(bào)文直接獲取車速信息，慣導(dǎo)通過陀螺儀的加速度信息計(jì)算獲得車速信息；主控制器（202）用于控制車速采集單元，從車速采集單元讀取車速，并將時間、速度信息傳遞給數(shù)據(jù)輸出單元（203）；數(shù)據(jù)輸出單元（203）采用無線傳輸方式的GPRS、3G或4G網(wǎng)絡(luò)，或SD卡存儲后手動拷貝的方式將信息傳給數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103），行駛數(shù)據(jù)前處理單元（105）通過數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）存儲和運(yùn)行的專用軟件，對采集到的時間、車速信息進(jìn)行校驗(yàn)、剔除不完整及不符合要求的行程，并對車速數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，去除由于采集車速的波動產(chǎn)生的不合理的數(shù)據(jù)；

（b）行程消耗的電能信息的采集是由充電能量測量設(shè)備（102）獲得的：在一個行程開始前，保證電動汽車的動力蓄電池充滿電；在行程結(jié)束后馬上將車輛與電網(wǎng)連接，再次將車輛的動力蓄電池充滿電；在電網(wǎng)與車輛充電機(jī)之間連接充電能量測量設(shè)備（102），在行程結(jié)束后的充電過程中測量并記錄來自電網(wǎng)的電能，該能量即為該行程中電動汽車消耗的電能，將信息傳給數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）；

行駛工況的F₁和F₂兩個參數(shù)計(jì)算：能耗特征提取單元（106）通過數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）存儲和運(yùn)行的專用軟件，利用工況數(shù)據(jù)前處理單元（105）得到的時間、速度的數(shù)據(jù)，根據(jù)式1和式2得到F₁和F₂兩個參數(shù)：

式中 v(i)為第i個采樣時刻的車速，n為一個行程的采樣點(diǎn)數(shù)，t_s為采樣周期k_brk為一個參數(shù)，單位同速度，該參數(shù)通過試驗(yàn)標(biāo)定獲得，用于通過整車的減速度即相鄰速度數(shù)據(jù)的之差判斷是否在第i個采樣時刻計(jì)算整車制動力，只有當(dāng)相鄰速度差即近似該采樣點(diǎn)的減速度差大于設(shè)定值k_brk時，計(jì)算制動能量，否則認(rèn)為該時刻減速非制動造成，所以不在式2中計(jì)算,F₁、F₂分別用于表征車輛的對應(yīng)行程中，整車風(fēng)阻和制動在整車能耗上的比例關(guān)系，上述表達(dá)式可以通過整車縱向動力學(xué)理論推導(dǎo)得到，每個行程都可以計(jì)算出一組F₁、F₂，表征該行程車速對風(fēng)阻、制動能耗的影響；

行駛工況能耗率的計(jì)算：因?yàn)槊總€行程對應(yīng)一個由充電能量測量設(shè)備（102）測量到的行程消耗的電能，用該電能除以該行程車速數(shù)據(jù)累加獲得的總行程，記為該行程的能耗率，如式3所示：

式中，Ce為該行程的能耗率，E為該行程消耗的電能；

純電動汽車三個能耗評價系數(shù)β₀、β₁、β₂的獲得：利用整車縱向動力學(xué)原理推導(dǎo)得出式4，式4所示的Ce與F₁、F₂的數(shù)學(xué)關(guān)系，其中β₀、β₁、β₂為三個能耗評價系數(shù)，若數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）獲得k個行程的行駛數(shù)據(jù)，k≥3，可以利用式1和式2計(jì)算獲得的k組F₁、F₂數(shù)據(jù)，和對應(yīng)行程利用式3計(jì)算得到的k組能耗率Ce，獲取純電動汽車的能耗評價系數(shù)β₀、β₁、β₂；根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知，當(dāng)k≥3時，利用這k組數(shù)據(jù)，通過最小二乘法對式4的參數(shù)進(jìn)行線性擬合，通過數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）存儲和運(yùn)行的專用軟件，計(jì)算得到三個能耗評價系數(shù)β₀、β₁、β₂：

式中，β₀、β₁、β₂即為表征整車能耗特性的三個能耗評價系數(shù)，分別表征整車滾動阻力、風(fēng)阻和制動的特性對整車能耗率的影響，使用得到的β₀、β₁、β₂表達(dá)不同工況下的純電動汽車能耗Ce；

預(yù)測工況的F₁和F₂兩個參數(shù)計(jì)算：能耗率預(yù)測單元（107）通過數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）存儲和運(yùn)行的專用軟件，基于需要預(yù)測工況（108）的時間、速度數(shù)據(jù)，利用式1和式2計(jì)算預(yù)測工況下的F₁和F₂兩個參數(shù)；

所述的需要預(yù)測的工況（108）包括已知工況和未知工況，已知工況是已行駛的行程，未知工況指的是未行駛的行程；工況數(shù)據(jù)包含時間、速度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源分為兩種，一種為已知工況數(shù)據(jù)，一種為未知工況數(shù)據(jù)；已知工況的能耗率的預(yù)測，數(shù)據(jù)來源于車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（101），通過行駛數(shù)據(jù)前處理單元（105）得到的有效行程的已知工況數(shù)據(jù)；

未知工況數(shù)據(jù)和已知工況數(shù)據(jù)同樣包含時間、速度數(shù)據(jù)，要求等間隔采樣，1Hz≤采樣頻率≤100Hz,數(shù)據(jù)無中斷且全過程時間≥20分鐘；

純電動汽車實(shí)際行駛能耗率預(yù)測：能耗率預(yù)測單元（107）通過數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)（103）存儲和運(yùn)行的專用軟件，將基于能耗特征提取單元（106）得到的數(shù)值β₀、β₁、β₂，和預(yù)測工況（108）數(shù)據(jù)計(jì)算得到的F₁和F₂帶入式5，得到需要預(yù)測的行程下的行駛能耗率預(yù)測值；

式中，代表F₁和F₂對應(yīng)行程的行駛能耗率預(yù)測值。