一种坡度速度组合工况开发装置及开发方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种坡度速度组合工况开发装置及开发方法，包括电源模块、时钟模块、微控制器、存储模块、GPS/SINS组合导航模块、CAN解析模块、GPRS/4G模块和人机交互模块。本发明专利技术所述的一种坡度速度组合工况开发装置及开发方法针对传统道路坡度采集困难的问题，提出一种利用GPS采集道路坡度的方法，能够更加准确计算道路坡度，适用于大范围道路坡度采集，为坡度工况开发奠定了基础；基于车辆实际行驶数据片段和道路坡度

【技术实现步骤摘要】
一种坡度速度组合工况开发装置及开发方法


[0001]本专利技术属于交通运输领域，尤其是涉及一种坡度速度组合工况开发装置及开发方法。

技术介绍

[0002]汽车行驶工况是汽车行业的一项重要的共性基础技术，是车辆能耗/排放测试方法和限值标准的基础。但传统汽车运行工况中没考虑道路坡度，而道路坡度对于汽车的动力性、经济性和排放特性有重要的影响。一方面，车辆的能耗和排放随着坡度的增加而明显增加；另一方面，道路坡度会使得车辆的动力需求显著提高，部分情况下会迫使车辆转换到较低的挡位以保证足够爬坡能力。
[0003]虽然坡度很重要，但现行工况中却很少纳入坡度，主要原因可归结为以下两点：
[0004]首先，精确坡度采集对车载终端要求高，行业通常有两种方法获取坡度，第一种是通过建立GNSS基站，通过GPS RTK模式获取高程信息得到坡度信息，该方法存在基站信息难以提供(工作量大、成本高)、获取及数据处理硬软件资源消耗大问题，第二种是结合地理信息，通过海拔计算坡度，但是海拔信号精度较低，计算出的坡度值误差较大；其次，坡度工况的开发难度较大，需要同时兼顾坡度、速度和时间，但三者间存在复杂的耦合关系。
[0005]目前，坡度工况开发方法主要包括短行程分析法和时间序列预测法，多数坡度工况主要以短片段划分为基础，但只适合于牵引车这类运行片段持续时间较长、行驶工况较为简单的车型，属于直接截取方法，并未解决坡度、速度和时间复杂的耦合问题。时间序列分析方法，主要利用马尔科夫、模糊逻辑等算法进行预测，最终构建的工况含有坡度信息，由于并非采集车辆实际运行数据，会存在明显的失真、阶跃式不连续等问题。
[0006]综上所述，研究坡度数据的采集方法，建立符合实际的坡度、速度和时间耦合工况具有重要的学术意义和工程应用价值。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种一种坡度速度组合工况开发装置，以解决现有装置的不足。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0009]一种坡度速度组合工况开发装置，包括电源模块、时钟模块、微控制器、存储模块、GPS/SINS组合导航模块、CAN控制器、CAN收发模块、GPRS/4G模块和人机交互模块，所述时钟模块分别与电源模块、微控制器、GPRS/4G模块全双工连接，所述时钟模块、微控制器、CAN控制器三者集成在一个控制模块内，所述集成模块分别与GPS模块、人机交互模块、存储模块全双工连接，所述CAN控制器与CAN收发模块一端全双工连接，CAN收发模块另一端全双工连接至车辆CAN/OBD接口。
[0010]相对于现有技术，本专利技术所述的一种坡度速度组合工况开发装置具有以下优势：
[0011](1)本专利技术所述的一种坡度速度组合工况开发装置，结构简单，设计合理，可以采
集车辆实际行驶数据，利用坡度速度组合工况构建方法进行工况开发，并与服务器平台进行交互数据传输，而且易于操作，易于推广。
[0012]本专利技术的另一目的在于提出一种坡度速度组合工况开发方法，以解决传统的坡度采集方法存在采集精度差、成本高、受限条件较多等缺点，及传统工况开发方法不能有效解决时间、速度、坡度复杂耦合关系的不足，为了更好的检测车辆能耗和排放提供支撑。
[0013]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0014]一种坡度速度组合工况开发方法，包括以下步骤：
[0015]S1、通过坡度速度组合工况开发装置采集车辆行驶数据；
[0016]S2、切割短片段；
[0017]S3、计算坡度及筛选运动片段；
[0018]S4、对坡度进行滤波；
[0019]S5、确定城市、城郊、高速的权重系数及计算阈值；
[0020]S6、分析城市、城郊、高速工况库构建及运动特征、坡度特征；
[0021]S7、构建速度坡度组合工况。
[0022]进一步的，在步骤S1中的车辆行驶数据采集包括以下步骤：
[0023]S11、确定采集城市和线路；
[0024]S12、通过坡度速度组合工况开发装置进行数据采集。
[0025]进一步的，在步骤S2中的短片段切割包括以下步骤：
[0026]S21、将车辆行驶片段切分为运动片段和怠速片段；
[0027]S22、判断运动片段时长是否小于10秒，是，则删除该运动片段，否，则切换下一个运动片段。
[0028]进一步的，在步骤S3中的坡度计算及运动片段筛选包括以下步骤：
[0029]S31、通过坡度计算公式计算出坡度值θ；
[0030]S32、通过波动度计算公式计算出片段波动度值F；
[0031]S33、设置速度波动程度阈值，并将速度波动度大于阈值的运动片段删除，筛选出非激烈驾驶片段。
[0032]进一步的，在步骤S5中的确定城市、城郊、高速的权重系数及计算阈值包括以下步骤：
[0033]S51、通过不同道路平均流量乘以对应道路长度得到不同道路车辆出行里程；
[0034]S52、分别计算城市、城郊、高速三等级道路车辆总出行里程占全路网道路车辆出行里程占比，将各等级道路车辆出行里程占比作为各速度区间权重因子；
[0035]S53、统计得到城市、城郊、高速三等级道路的速度
‑
出行里程累计分布，并将城市、城郊道路的90％速度分位点作为速度区间阈值。
[0036]进一步的，在步骤S6中的城市、城郊、高速工况库构建及运动特征、坡度特征分析包括以下步骤：
[0037]S61、将驾驶片段按照最大速度不同分为城市、城郊和高速短片段库；
[0038]S62、计算城市、城郊和高速工况库的运动特征；
[0039]S63、分别计算城市、城郊和高速工况库的道路坡度
‑
坡度变化率联合分布。
[0040]进一步的，在步骤S7中的速度坡度组合工况构建包括以下步骤：
[0041]S71、根据车辆的日均出行时长设置工况总时长；
[0042]S72、通过总时长乘以不同路面权重因子得到不同速度区间时长；
[0043]S73、通过短行程分析方法构建速度工况；
[0044]S74、根据速度工况中不同速度区间运动片段时长挑选坡度工况片段，利用误差平方和最小方法确定最优的片段组合作为各速度区间运动片段的坡度工况。
[0045]S75、在两个含坡度的运动片段之间设置怠速片段，怠速片段坡度通过线性差值得到；
[0046]S76、通过线性插值的方法设置怠速片度的坡度工况曲线，将所有的运动片段和怠速片段进行组合得到坡度工况曲线；
[0047]S77、将坡度工况和速度工况进行组合得到坡度速度组合工况。
[0048]相对于现有技术，本专利技术所述的一种坡度速度组合工况开发方法具有以下优势：
[0049](1)本专利技术所述的一种坡度速度组合工况开发方法，针对传统道路坡度采集困难的问题，提出了一种利用GPS/S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种坡度速度组合工况开发装置，其特征在于：包括电源模块、时钟模块、微控制器、存储模块、GPS/SINS组合导航模块、CAN控制器、CAN收发模块、GPRS/4G模块和人机交互模块，所述时钟模块分别与电源模块、微控制器、GPRS/4G模块全双工连接，所述时钟模块、微控制器、CAN控制器三者集成在控制模块内，所述集成模块分别与GPS模块、人机交互模块、存储模块全双工连接，所述CAN控制器与CAN收发模块一端全双工连接，CAN收发模块另一端全双工连接至车辆CAN/OBD接口。2.一种应用权1中一种坡度速度组合工况开发装置的开发方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、通过所述一种坡度速度组合工况开发装置采集车辆行驶数据；S2、切割短片段；S3、计算坡度及筛选运动片段；S4、对坡度进行滤波；选择低通滤波器，降低干扰信号对坡度值的影响；滤波频率和阶数根据里程
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坡度功率谱密度和滤波效果进行标定；S5、确定城市、城郊、高速的权重系数及计算阈值；S6、城市、城郊、高速工况库构建及运动特征、坡度特征分析；S7、构建速度坡度组合工况。3.根据权利要求2所述的一种坡度速度组合工况开发方法，其特征在于：在步骤S1中的车辆行驶数据采集包括以下步骤：S11、确定采集城市和线路；S12、通过坡度速度组合工况开发装置进行数据采集。4.根据权利要求2所述的一种坡度速度组合工况开发方法，其特征在于：在步骤S2中的短片段切割包括以下步骤：S21、将车辆行驶片段切分为运动片段和怠速片段；S22、判断运动片段时长是否小于10秒，是，则删除该运动片段，否，则切换下一个运动片段。5.根据权利要求2所述的一种坡度速度组合工况开发方法，其特征在于：在步骤S3中的坡度计算及运动片段筛选包括以下步骤：S31、通过坡度计算公式计算出坡度值θ；S32、通过波动度计算公式计算出片段波动度值F；S33...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昱，李菁元，于晗正男，杨正军，梁永凯，吕恒绪，安晓盼，马琨其，张诗敏，王宵阳，李宇宁，王雨，
申请(专利权)人：中国汽车技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：