基于行驶工况的纯电动汽车能耗建模及续驶里程估算研究

【摘要】：电动汽车以其使用过程中零污染、噪声低、能源效率高等特点,在各国的城市低碳交通建设中的作用备受期待。然而,由于电动汽车续驶里程普遍较短、充电配套设施建设滞后等原因,电动汽车的推广和使用受到了严重制约。因此,通过出行前或出行中的路径规划为驾驶员规划最优节能路线、准确估计续驶里程、寻找充电设施,对于促进电动汽车的使用和推广具有非常重要的意义。电动汽车能耗估算是路径规划的基础,然而目前国内外缺乏对电动汽车能量消耗与车辆运行工况以及实际路网中的交通参数关系的研究和量化模型,因而对预测电动汽车在实际路网中的能量消耗缺乏有效的解决方案。基于此,本文深入挖掘电动汽车能量消耗与车辆行驶参数的关系,提出了基于行驶工况的电动汽车能耗量化模型。 首先,利用电动汽车台架法能耗实验数据,分析了车辆的速度、加速度以及VSP (Vehicle Specific Power, VSP)等行驶参数对电动汽车能耗的影响,探索电动汽车的行驶参数与电能消耗的关系。 其次,在能耗影响因素分析的基础上,划分车辆不同的行驶工况,选取不同影响因素(速度、加速度以及VSP)分别建立了不同形式(多项式形式以及指数形式)的微观能耗模型。进一步地,将VSP作为中间变量,利用VSP所对应的电能消耗率能精确反映微观行驶参数对能耗影响的特点,分析不同平均速度区间下不同VSP的分布,将平均速度这一较易获取的中观交通状态参数与微观能耗特征结合起来,建立了既能充分反映电动汽车微观能耗特征、具有较高预测精度,又能够反映能耗随交通参数动态变化的中观层次的电动汽车能耗量化模型。 再次,以北京市作为案例,利用浮动车数据分析了北京市不同道路等级的机动车运行模式分布特点,建立了针对北京市不同道路等级的电动汽车能耗模型,进一步完善了电动汽车能耗建模方法。 最后,在建立的电动汽车能耗模型的基础上,提出基于微观交通信息的续驶里程估算以及基于中观交通信息的续驶里程估算两种电动汽车续驶里程估算方法,全面考虑车辆运行工况、动态交通信息对电动汽车续驶里程的影响,并通过道路实车试验对方法的合理性进行了验证。 【关键词】：电动汽车 能耗 行驶工况 行驶参数 机动车比功率 续驶里程
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-14
• 1 引言14-21
• 1.1 研究背景与意义14-16
• 1.2 研究目标与内容16-17
• 1.3 研究方法与技术路线17-19
• 1.4 论文框架结构19-21
• 2 国内外研究进展21-27
• 2.1 电动汽车能耗模型研究21-22
• 2.2 燃油汽车能耗模型研究22-23
• 2.3 电动汽车能耗模型在路径规划算法中的应用23-24
• 2.4 电动汽车续驶里程估算研究24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 3 基于行驶工况的电动汽车能耗模型27-56
• 3.1 电动汽车能耗数据收集28-35
• 3.1.1 实验方案29-30
• 3.1.2 数据采集特征分析30-35
• 3.2 电动汽车能耗特征分析35-39
• 3.2.1 速度对能耗的影响分析35-36
• 3.2.2 加速度对能耗的影响分析36-37
• 3.2.3 VSP对能耗的影响分析37-38
• 3.2.4 相关性分析38-39
• 3.3 基于微观行驶参数的电动汽车能耗模型39-44
• 3.3.1 基于瞬时速度、加速度的能耗模型39-42
• 3.3.2 基于VSP的能耗模型42-43
• 3.3.3 模型检验43-44
• 3.4 基于中观交通状态参数的电动汽车能耗模型44-54
• 3.4.1 行驶片段划分45-46
• 3.4.2 VSP-Bin能耗率的确定46-47
• 3.4.3 不同平均速度下VSP-Bin分布统计47-49
• 3.4.4 基于VSP-Bin分布的不同平均速度下的电能消耗率统计49-50
• 3.4.5 基于VSP-Bin分布的能耗因子模型建立50-53
• 3.4.6 模型检验53-54
• 3.5 模型对比及适用性分析54-55
• 3.6 本章小结55-56
• 4 面向北京市不同道路等级的电动汽车能耗模型56-66
• 4.1 北京市不同道路等级的机动车运行模式分布57-62
• 4.1.1 运行模式统计方法57
• 4.1.2 数据收集与分析方法57-58
• 4.1.3 北京市典型道路机动车运行模式分布特点58-62
• 4.2 面向北京市不同道路等级的电动汽车能耗模型62-65
• 4.2.1 北京市不同道路等级电动汽车电能消耗率模型62-63
• 4.2.2 北京市不同道路等级电动汽车能耗因子模型63-65
• 4.3 本章小结65-66
• 5 基于动态交通信息的电动汽车续驶里程估算研究66-74
• 5.1 研究思路及方法66-70
• 5.1.1 基于微观交通信息的电动汽车续驶里程估算66-68
• 5.1.2 基于中观交通信息的电动汽车续驶里程估算68-70
• 5.2 案例分析70-73
• 5.3 本章小结73-74
• 6 结论与展望74-77
• 6.1 论文的主要结论与创新点74-76
• 6.2 研究展望76-77
• 参考文献77-80
• 作者简历80-83
• 学位论文数据集83

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