一种风阻能耗估算方法、系统、设备及介质与流程

本发明属于风阻能耗估算的，特别是涉及一种风阻能耗估算方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、在电动车辆智能驾驶领域，电动汽车相比于燃油车的优势之一是节能。在高速、高温和/或低温的环境下，电动车辆能量消耗量较大，续驶里程降低，用户常常希望看到电动车辆的能量主要损耗在何处。在目前的技术条件下，主要是将车辆能量损耗拆解为行驶能耗、空调能耗、低压电器能耗和其他能耗。其中，行驶能耗包含传动系统损耗、轮胎滚动阻力损耗和风阻损耗，上述行驶能耗占比能达到能量损耗的70％，但是用户不能直观从车载屏幕上不能显示能量损耗的主要去向，难以通过车载设备和云端分析电动车辆的传动系统是否处在正常的能耗工作范围内，不利于尽早排除零部件潜在受损的安全隐患。与此同时用户行程大部分均处在顺风状态时，行程能耗降低，用户的车载屏幕上不能显示顺风状态时段所节省的能量损耗；当用户的行程大部分均处在逆风状态时，行程能耗增大，用户的车载屏幕上不能显示逆风状态时段所增多的能量损耗的主要去向，不利于用户辨识出行能耗较高的主要原因；另外不能显示的上述能量损耗的主要去向，难以通过上述显示数据指导用户用车过程中排除车辆零部件故障或老化导致的高能耗，不利于提供节能驾驶习惯的指导意见以降低用户节能出行的问题。

2、鉴于此，本发明提供了一种风阻能耗估算方法、系统、设备及介质，以解决电动车辆行驶过程中用户不能直观从车载屏幕上不能显示能量损耗去向的缺陷。

技术实现思路

1、本发明提供一种风阻能耗估算方法、系统、设备及介质，以解决现有电动车辆行驶过程中用户不能从车载屏幕上直观获取能量损耗主要去向的问题。本发明该风阻能耗估算方法的风阻能量损耗包括无风状态下的第一风阻能量损耗和有风状态下因风速引起的第二风阻能量损耗，估算方法包括：获取目标车辆风阻能量损耗的数据；基于获取的车辆风阻能量损耗的数据估算目标车辆的第一风阻能量损耗和/或第二风阻能量损耗；将获取的风阻能量损耗对外输出，其中，获取车辆风阻能量损耗的数据包括：获取目标车辆的车速数据；获取目标车辆的位置和运行状态数据；运行状态数据包括目标车辆的海拔高度和行驶方向；位置采用经度和纬度的形式表示；获取气象站或外部网络提供的目标车辆当前的环境温度、风速和风向数据。在当车速为非零时，将目标车辆风阻能量损耗的数据和车型参数输入基于车型参数构建的第一风阻能量损耗估算模型，并根据第一风阻能量损耗估算模型估算车辆风阻能量损耗的结果；车型参数包括车辆风阻系数和车辆迎风面积，第一风阻能量损耗估算模型如式(1)所示：

2、

3、其中，p表示目标车辆的风阻损耗功率，单位w；cd表示车辆风阻系数；s表示车辆迎风面积单位m2；v表示车速，单位km/h；vw表示风速，单位m/s；θ表示车速与风速的夹角，取值范围0～2π，单位弧度；h表示目标车辆位置的海拔高度，单位m；t表示目标车辆位置的环境温度，单位℃。

4、本发明基于第一风阻能量损耗估算模型提取空气风速影响的功率获取第二风阻能量损耗估算模型，并根据第二风阻能量损耗估算模型估算车辆风阻能量损耗的结果；第二风阻能量损耗估算模型如式(2)所示：

5、

6、其中，pw表示空气风速影响的功率，单位w；pw在时间上的积分值为正时，表示车辆顺风行驶，车辆因空气风速而节能；pw在时间上的积分值为负时，表示车辆逆风行驶，车辆因空气风速而耗能；sng[·]函数为取整函数；环境温度包括第一环境温度和第二环境温度；风速包括第一风速和第二风速。

7、本发明通过估算和显示风阻能耗，并采用通讯联网获取风速与风向信息，提高了风阻能耗估算的精度，降低了风阻能耗估算的成本，实现了电动车辆在行驶过程中,用户能从车载屏幕上直观获取显示的风阻能量损耗及其能量损耗的主要去向。

8、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

9、本发明提供一种风阻能量损耗估算方法，风阻能量损耗包括无风状态下的第一风阻能量损耗和有风状态下因风速引起的第二风阻能量损耗，估算方法包括：

10、获取目标车辆风阻能量损耗的数据；

11、基于获取的车辆风阻能量损耗的数据估算目标车辆的第一风阻能量损耗和/或第二风阻能量损耗；

12、将获取的风阻能量损耗对外输出。

13、可选的，获取车辆风阻能量损耗的数据包括：

14、获取目标车辆的车速数据；

15、获取目标车辆的位置和运行状态数据；运行状态数据包括目标车辆的海拔高度和行驶方向；位置采用经度和纬度的形式表示；

16、获取气象站或外部网络提供的目标车辆当前的环境温度、风速和风向数据。

17、可选的，基于获取的车辆风阻能量损耗的数据估算目标车辆的第一风阻能量损耗和/或第二风阻能量损耗包括：

18、当车速为非零时，将目标车辆风阻能量损耗的数据和车型参数输入基于车型参数构建的第一风阻能量损耗估算模型，并根据第一风阻能量损耗估算模型估算车辆风阻能量损耗的结果；车型参数包括车辆风阻系数和车辆迎风面积，第一风阻能量损耗估算模型如式(1)所示：

19、

20、其中，p表示目标车辆的风阻损耗功率，单位w；

21、cd表示车辆风阻系数；

22、s表示车辆迎风面积单位m2；

23、v表示车速，单位km/h；

24、vw表示风速，单位m/s；

25、θ表示车速与风速的夹角，取值范围0～2π，单位弧度；

26、h表示目标车辆位置的海拔高度，单位m；

27、t表示目标车辆位置的环境温度，单位℃。

28、可选的，基于第一风阻能量损耗估算模型提取空气风速影响的功率获取第二风阻能量损耗估算模型，并根据第二风阻能量损耗估算模型估算车辆风阻能量损耗的结果；第二风阻能量损耗估算模型如式(2)所示：

29、

30、其中，pw表示空气风速影响的功率，单位w；

31、pw在时间上的积分值为正时，表示车辆顺风行驶，车辆因空气风速而节能；

32、pw在时间上的积分值为负时，表示车辆逆风行驶，车辆因空气风速而耗能；

33、sng[·]函数为取整函数；

34、环境温度包括第一环境温度和第二环境温度；风速包括第一风速和第二风速。

35、可选的，基于获取的车辆风阻能量损耗的数据估算目标车辆的第一风阻能量损耗和/或第二风阻能量损耗包括：

36、在vw＝0的无风状态，估算无风状态下的第一风阻能量损耗；

37、在vw≠0的有风状态，估算有风状态下的第二风阻能量损耗。

38、可选的，基于获取的车辆风阻能量损耗的数据估算目标车辆的第一风阻能量损耗和/或第二风阻能量损耗还包括：

39、基于车辆驱动电机输出的转速和扭矩获取车辆总输出能量损耗ps；

40、基于车辆总输出能量损耗ps和风阻能量损耗pk获取机械传动能量损耗pj。

41、可选的，获取气象站或外部网络提供的目标车辆当前的环境温度、风速和风向数据包括：

42、基于与气象站或外部网络通讯获取第一环境温度、第一风速和第一风向。

43、可选的，基于当前车载采集设备获取的第二环境温度、第二风速和第二风向分别校正第一环境温度、第一风速和第一风向。

44、可选的，将获取的风阻能量损耗对外输出包括：

45、对外输出车辆总输出能量损耗、机械传动能量损耗，以及风阻能量损耗、无风状态下的空气阻力能量损耗、有风状态下的空气阻力能量损耗中的至少一种；和/或

46、获取的环境温度、风速和风向；以及

47、车速、风速、车速与风速的夹角、海拔高度和环境温度中的至少一种。

48、本发明还提供一种风阻能量损耗估算系统，风阻能量损耗包括无风状态下的第一风阻能量损耗和有风状态下因风速引起的第二风阻能量损耗，估算系统包括：

49、车辆风阻能量损耗数据采集单元，用于获取目标车辆风阻能量损耗的数据；

50、车辆风阻能量损耗估算单元，用于基于获取的车辆风阻能量损耗的数据估算目标车辆的第一风阻能量损耗和/或第二风阻能量损耗；

51、输出单元，用于将获取的风阻能量损耗对外输出。

52、可选的，车辆风阻能量损耗数据采集单元还包括：

53、轮速传感器模块，用于获取目标车辆的车速数据并输至车辆风阻能量损耗估算单元；

54、全球导航卫星系统测量模块，用于获取目标车辆的位置和运行状态数据并输至车辆风阻能量损耗估算单元；运行状态数据包括目标车辆的海拔高度和行驶方向；位置采用经度和纬度的形式表示；

55、车机通讯模块，用于获取气象站或外部网络提供的目标车辆当前的环境温度、风速和风向数据并输至车辆风阻能量损耗估算单元。

56、可选的，车辆风阻能量损耗估算单元包括：

57、第一风阻能量损耗估算模型模块，用于当车速为非零时，将目标车辆风阻能量损耗的数据和车型参数输入基于车型参数构建的第一风阻能量损耗估算模型模块，并根据第一风阻能量损耗估算模型估算车辆风阻能量损耗的结果；车型参数包括车辆风阻系数和车辆迎风面积，第一风阻能量损耗估算模型如式(1)所示：

58、

59、其中，p表示目标车辆的风阻损耗功率，单位为w；

60、cd表示车辆风阻系数；s表示车辆迎风面积，单位m2；

61、v表示车速，单位km/h；

62、vw表示风速，单位m/s；

63、θ表示车速与风速的夹角，取值范围0～2π，单位弧度；

64、h表示目标车辆位置的海拔高度，单位m；

65、t表示目标车辆位置的环境温度，单位℃。

66、可选的，车辆风阻能量损耗估算单元包括：

67、第二风阻能量损耗估算模型模块，用于基于第一风阻能量损耗估算模型提取空气风速影响的功率获取第二风阻能量损耗估算模型，并根据第二风阻能量损耗估算模型估算车辆风阻能量损耗的结果；第二风阻能量损耗估算模型如式(2)所示：

68、

69、其中，pw表示空气风速影响的功率，单位为w；

70、pw在时间上的积分值为正时，表示车辆顺风行驶，车辆因空气风速而节能；

71、pw在时间上的积分值为负时，表示车辆逆风行驶，车辆因空气风速而耗能；

72、sng[·]函数为取整函数；

73、环境温度包括第一环境温度和第二环境温度；风速包括第一风速和第二风速。

74、本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括：

75、存储器，用于存储非暂时性计算机可读指令；以及

76、处理器，用于运行计算机可读指令，使得计算机可读指令被处理器执行时实现上述的方法。

77、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括计算机指令，当计算机指令在设备上运行时，使得设备执行上述的方法。

78、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明至少具有以下优点及有益效果之一：

79、一、本发明提供一种风阻能耗估算方法，该风阻能耗估算方法的风阻能量损耗包括无风状态下的第一风阻能量损耗和有风状态下因风速引起的第二风阻能量损耗，估算方法包括：获取目标车辆风阻能量损耗的数据；基于获取的车辆风阻能量损耗的数据估算目标车辆的第一风阻能量损耗和/或第二风阻能量损耗；将获取的风阻能量损耗对外输出，其中，获取车辆风阻能量损耗的数据包括：获取目标车辆的车速数据；获取目标车辆的位置和运行状态数据；运行状态数据包括目标车辆的海拔高度和行驶方向；位置采用经度和纬度的形式表示；获取气象站或外部网络提供的目标车辆当前的环境温度、风速和风向数据。在当车速为非零时，将目标车辆风阻能量损耗的数据和车型参数输入基于车型参数构建的第一风阻能量损耗估算模型，并根据第一风阻能量损耗估算模型估算车辆风阻能量损耗的结果；车型参数包括车辆风阻系数和车辆迎风面积，第一风阻能量损耗估算模型如式(1)所示：

80、

81、其中，p表示目标车辆的风阻损耗功率，单位w；cd表示车辆风阻系数；s表示车辆迎风面积单位m2；v表示车速，单位km/h；vw表示风速，单位m/s；θ表示车速与风速的夹角，取值范围0～2π，单位弧度；h表示目标车辆位置的海拔高度，单位m；t表示目标车辆位置的环境温度，单位℃。本发明基于第一风阻能量损耗估算模型提取空气风速影响的功率获取第二风阻能量损耗估算模型，并根据第二风阻能量损耗估算模型估算车辆风阻能量损耗的结果；第二风阻能量损耗估算模型如式(2)所示：

82、

83、其中，pw表示空气风速影响的功率，单位w；pw在时间上的积分值为正时，表示车辆顺风行驶，车辆因空气风速而节能；pw在时间上的积分值为负时，表示车辆逆风行驶，车辆因空气风速而耗能；sng[·]函数为取整函数；环境温度包括第一环境温度和第二环境温度；风速包括第一风速和第二风速。本发明通过估算和显示风阻能耗，并采用通讯联网获取风速与风向信息，提高了风阻能耗估算的精度，降低了风阻能耗估算的成本，实现了电动车辆在行驶过程中用户能从车载屏幕上直观看到显示的风阻能量损耗及其能量损耗的主要去向。

84、二、本发明提供了一种风阻能量损耗估算系统，该风阻能量损耗估算系统风阻能量损耗包括无风状态下的第一风阻能量损耗和有风状态下因风速引起的第二风阻能量损耗，估算系统包括：车辆风阻能量损耗数据采集单元，用于获取目标车辆风阻能量损耗的数据；车辆风阻能量损耗估算单元，用于基于获取的车辆风阻能量损耗的数据估算目标车辆的第一风阻能量损耗和/或第二风阻能量损耗；输出单元，用于将获取的风阻能量损耗对外输出。本发明通过风阻能量损耗估算系统估算和显示风阻能耗，并采用通讯联网获取风速与风向信息，提高了风阻能耗估算的精度，降低了风阻能耗估算的成本，实现了电动车辆在行驶过程中用户能从车载屏幕上直观看到显示的风阻能量损耗及其能量损耗的主要去向。

85、三、本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器，用于存储非暂时性计算机可读指令；以及处理器，用于运行计算机可读指令，使得计算机可读指令被处理器执行时实现上述的方法。本发明通过该电子设备包括的存储器，用于存储非暂时性计算机可读指令；以及处理器，用于运行计算机可读指令，使得计算机可读指令被处理器执行时实现上述的风阻能耗估算方法，本发明提高了风阻能耗估算的精度，降低了风阻能耗估算的成本，实现了电动车辆在行驶过程中用户能从车载屏幕上直观看到显示的风阻能量损耗及其能量损耗的主要去向。

86、四、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括计算机指令，当计算机指令在设备上运行时，使得设备执行上述的方法。本发明通过该计算机可读存储介质包括的计算机指令，当计算机指令在设备上运行时，使得设备执行上述的风阻能量损耗估算方法，提高了风阻能耗估算的精度，降低了风阻能耗估算的成本，实现了电动车辆在行驶过程中用户能从车载屏幕上直观看到显示的风阻能量损耗及其能量损耗的主要去向。

87、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。