一种道路循环工况的构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电动车辆的道路循环工况构建领域，具体涉及纯电动车辆、混合动力 车辆的道路循环工况构建方法。 技术背景
[0002] 道路循环工况是针对某一类型车辆制定用来代表特定的交通环境下（如城区、高 速公路）车辆行驶特征的时间-速度历程，是评价车辆排放性能和检测燃油消耗量的重要 依据，亦是车辆动力匹配、经济性优化过程中的重要参数。
[0003] 从目前可见的工况构建方法来看，道路循环工况的构建大多基于传统燃油汽车构 建。电动车辆由于其驱动系统的结构和驱动模式，决定了其与传统车辆在运行过程中有很 大不同。用针对传统汽车构建的工况来进行电动车辆的控制策略研宄，难以真实地反映其 实际排放特性和燃料消耗特性，因此需要构建针对电动车辆的循环工况。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明针对电动车辆在低速行驶时和启停过程中采用驱动电机纯 电动驱动的特点，基于马尔科夫链的相关理论，提供了一种适用于电动车辆的道路循环工 况构建方法。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案步骤如下：
[0006] (1)车辆道路行驶数据采集试验。采用GPS/INS组合导航系统，实时采集电动车辆 的行驶数据，主要包括车辆的速度、加速度以及海拔高度。试验时间应包含交通早高峰、晚 高峰和畅通时段，试验以周一至周日七天为一个周期，试验时间应至少为两个周期。
[0007] (2)车辆道路行驶数据的处理分析。主要包括四个步骤：速度片段的划分，速度片 段的状态归属，马尔科夫转移矩阵的计算以及车辆行驶数据的特征参数分析。其中马尔科 夫转移矩阵是数据处理分析，乃至循环工况构建的关键点；速度片段的划分及其状态归属 决定了马尔科夫状态转移矩阵的准确度；而车辆行驶数据的特征参数分析是明确构建的循 环工况是否能够代表车辆行驶数据的判断准则。
[0008] (3)道路循环工况的构建。在循环工况的构建过程中，由马尔科夫链的性质，工况 后一时刻采样点的速度状态，完全取决于当前时刻采样点所处速度状态以及和该状态相对 应的转移概率。但是在循环工况的起始和结束部分，车辆必然从静止逐渐加速或从其他运 行状态逐渐减速到静止，即车辆的运动趋势已经确定，使用具有随机性质的马尔科夫状态 转移矩阵来构建这两部分不具备适用性。因此，将循环工况的构建分为三个部分，即起始部 分、中间部分和结束部分，中间部分使用蒙特卡洛法不断生成随机数，根据随机数的取值， 结合马尔科夫转移矩阵的概率分布，确定下一速度片段所要归属的状态。最后将起始部分、 中间部分、结束部分按时间顺序组合，从而完成循环工况的构建。
[0009] 本发明的技术方案可如图1所示。
【附图说明】
[0010] 图1本发明的总体技术方案
[0011] 图2滤波前的道路坡度估计结果
[0012] 图3滤波后的道路坡度估计结果
[0013] 图4本发明的速度片段划分方法流程示意图
[0014] 图5本发明构建的循环工况起始部分
[0015] 图6本发明构建的循环工况中间部分
[0016] 图7本发明构建的循环工况结束部分
[0017] 图8本发明构建的道路循环工况
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图，将本发明所述的一种道路循环工况的构建方法按照车辆道路行驶 数据采集、车辆道路行驶数据的处理分析、道路循环工况的构建过程进行分别描述：
[0019] 一、车辆道路行驶数据采集试验：
[0020] (1)车辆道路行驶数据采集的参数
[0021] 采用GPS/INS组合导航系统来进行试验数据采集，采集的参数包括：车辆的速度、 加速度、海拔高度。
[0022] 传统的车辆道路行驶数据采集，主要通过读取汽车ABS模块中的车速信号获取车 辆的速度，对相邻采样点之间速度做差分计算车辆的加速度。传统测量方法缺点在于加速 度值是计算值而非测量值，速度的测量误差将通过计算式带入加速度，从而影响速度片段 的划分；此外试验采样频率不能过大，采样频率过大时，速度的波动会引起加速度值偏大， 也不利于速度片段的划分，采样频率一般仅能取到IHz。
[0023] 本发明采用GPS/INS组合导航系统测量车辆的速度和加速度。车辆的速度由GPS 系统测量，相较于读取ABS速度信号的方法，测量精度提高。车辆的加速度由惯导系统测 量，其误差不会随着采样频率的增加而变大。因此，为保留速度片段中更多的细节，试验中 采样频率设置为5Hz。
[0024] 道路坡度一般无法直接用传感器测量，因而大都采用估计的方法来获得。通过计 算采样周期内两个采样点之间海拔高度差与车辆行驶的水平直线距离的比值，得道路坡度 的正切值。车辆当前行驶道路坡度可按下式计算得到：
【主权项】
1. 一种道路循环工况的构建方法，其特征在于包括w下=个步骤： 1) 车辆道路行驶数据采集试验； 2) 车辆道路行驶数据的处理分析； 3) 道路循环工况的构建。
2. 根据权利要求1所述的一种道路循环工况的构建方法，其特征在于所述的步骤1中， 采用GPS/INS组合导航系统来进行试验数据采集，采集的参数包括；车辆的速度、加速度、 海拔高度。道路坡度通过计算采样周期内两个采样点之间海拔高度差与车辆行驶的水平直 线距离的比值，再求其反正切值，用公式可表示为：
式中，i为道路坡度，Ah为当前时刻与前一采样时刻车辆所处海拔高度的变化量；V, 为当前时刻车辆水平速度；T为试验数据的采样周期。 计算获得的坡度通常会有很大波动，因此需要对坡度值进行必要的滤波处理，滤波分 为S个步骤；第一步，剔除低速采样点的坡度计算值；第二步，利用限幅滤波进行处理，即 根据城市道路设计规范中的要求，如果坡度计算值超过9%，则剔除该时刻的坡度，而用前 一时刻坡度代替；第S步，利用均值滤波对坡度计算值进行滤波。
3. 根据权利要求1所述的一种道路循环工况的构建方法，其特征在于所述的步骤1中， 道路行驶数据采集试验时间确定为每天上午7:00~9:30,中午10:30~13:00W及下午 15:00~18:00, 一个试验周期为周一至周日走天，试验应至少为两个周期，使试验采集到 的路况数据能够全面反映城市交通的变化情况。
4. 根据权利要求1所述的一种道路循环工况的构建方法，其特征在于所述的步骤2中， 车辆道路行驶数据的处理分析包括四个步骤： 1) 速度片段的划分； 速度片段可划分为停止片段、加速片段、匀速片段和减速片段，具体的划分标准按照如 下方法：
式中，为车辆的速度，a为车辆的加速度。 2) 速度片段的状态归属； 速度片段的状态通过车辆的输出功率作为其归属的重要依据，车辆的输出功率可W根 据W下方法得到： 当加速度a> 0. 15时，即加速片段的车辆输出功率；
当加速度a《0. 15时，不考虑车辆加速功率，即非加速片段的车辆输出功率为：
式中，U。为车辆的速度；G为整车重力；m为整车质量；f为路面滚动阻力系数；C