[发明专利]基于实际工况提取的电动公交车能耗估计方法

说明书

本发明提出了一种基于实际工况提取的电动公交车能耗估计方法，能够基于全球广泛使用和发布的通用公交提要规范数据，考虑了道路类型和交通状况，提取公交线路的实际行驶工况，基于汽车动力学原理构建包括制动回收能量在内的公交车能耗估计模型。该方法极大地降低能耗预测方法对高频率、高精度数据采集技术的依赖，减小模型计算负担，具有广泛的适用性。

技术领域

本发明属于城市公共交通运营管理技术领域，具体涉及基于实际工况提取的电动公交车能耗估计方法。

背景技术

城市公共交通系统是传统化石能源消耗和温室气体排放的重要领域，在我国实现双碳战略目标的进程中具有巨大潜能。公共交通系统的电动化转型是城市交通系统可持续性低碳转型中最有效的措施之一。

然而，相比于传统的燃油公交车，电动公交存在续航里程短、充电时间长等明显缺陷，公交系统的电动化转型、电动公交系统的资源配置和运营(如用于替换传统车辆的电动公交车数量、充电基础设施配置等)，高度依赖可靠和易于计算的公交车能耗估计算法。

电动公交车的能耗受到多种因素的影响，按影响因素的不同大致可以分为两大类——与车辆本身相关的内部因素和与驾驶条件相关的外部因素。前者包括车辆部件的特性，车辆设计参数，效率和惯性，辅助设备使用等；后者包括道路类型和条件，环境和交通状况，驾驶行为等。

现有电动汽车能耗估计模型主要包含分析模型、统计模型和计算模型。其中，分析模型以车辆纵向动力学为基础，由可用效率图预估电机损耗。车辆纵向动力学从车辆动力学理论出发建模，计算在车轮处克服对立力所需的功率。后两种模型虽然精度更高，但往往需要提前收集更加全面和高精度微观汽车行驶数据，且由于模型构建往往脱离汽车动力学原理，无法有效估计制动或下坡行驶时回收的能量，难以具有普遍适用性。

现有技术中，别一鸣等公开了一种基于多元非线性回归的电动公交车行程能耗估计方法(CN 113361792A)，能够一定程度上降低能耗预测方法对输入较高数据采集频率和精度的依赖，但采用的能耗估计算法中包含了有限的影响因素，未考虑道路坡度、车辆速度等造成的额外电量消耗。

肖大伟等公开了一种纯电动汽车能耗计算方法(CN 105426672A)，基于电动汽车行车记录仪采集的数据提取车辆工况速度信息，进而构建了动力功耗模型和辅助系统功耗模型来计算汽车能耗，采用的算法多针对单车能耗计算，基于行车记录仪数据提取车速信息的方法在大规模电动汽车能耗估算场景中计算负担较大。

现有电动汽车能耗估计方法对收集的数据质量和数据采集设备均有较高的要求。然而实际运营过程中，不同公交公司对车辆数据的收集精细度和质量参差不齐；在电动化转型过程中，一些线路甚至无法收集电动公交车行驶数据，因此提出的方法也无法估计电动公交车能耗。因此，基于汽车动力学理论和基础行驶工况数据的分析模型，应用能够普遍获得的数据格式，能更好地满足能耗估计模型普遍适用性的要求。

发明内容

为了克服上述电动公交能耗估计方法的缺陷和不足，本发明提出了一种电动公交车能耗估计方法，能够基于全球广泛使用和发布的通用公交提要规范数据，考虑了道路类型和交通状况等外在因素，提取公交线路的实际行驶工况，基于汽车动力学原理构建包括制动回收能量在内的公交车能耗估计模型。该方法极大地降低了能耗估计模型对数据精细度的要求，具有广泛的适用性。

基于实际工况提取的电动公交车能耗估计方法，具体步骤如下：

步骤一、采集电动公交车基础运行数据；

步骤二、基于步骤一的数据估计电动公交车牵引力；

步骤三、采集电动公交车辅助负载功率数据；

步骤四、基于路线段的电动公交车能耗计算；

步骤五、基于步骤二、步骤三和步骤四的数据估算电动公交车行程能耗。