一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法，包括以下步骤：S1，获取车辆行进过程中的坡道数据和行车数据；S2，根据所述坡道数据和行车数据计算车辆的能耗；S3，计算车辆通过坡道的最优驱动力和车速，使得车辆在预定时间段内通过坡道的能耗累计值最低。本发明专利技术基于5G物联网技术实时获取坡道数据，以车辆在预定时间段内通过坡道的最低能耗为目标函数，对车辆的实时速度和驱动力进行优化，从而降低了车辆通过坡道的能耗；同时减少了电动汽车在交坡道启停、怠速、急减速和急加速等现象，从而提高了车辆通行效率。从而提高了车辆通行效率。从而提高了车辆通行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法


[0001]本专利技术属于电动汽车能耗优化
，具体涉及一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法。

技术介绍

[0002]自环境和能源问题受到关注以来，汽车的经济性一直都是国内外的一个研究重点。汽车的经济性除了与车辆本身的性能有关，还受行驶道路和工况的影响。因此，近年来有学者研究考虑道路坡度信息的预测巡航控制，对于重型卡车在坡度变化较大、较为频繁的路段，经济性提升效果非常明显。Daimler Chrysler公司基于传统的自适应巡航系统，根据GPS导航，结合3D数字地图，提前获取前方道路坡度的信息，进行预测巡航控制，运行优化算法，优化车辆的速度变化轨迹，从而提高车辆经济性。
[0003]同时电动汽车目前被认为是解决环境和能源问题的一个重要途径，四轮驱动电动汽车由于其更好的动力学可控性，近年来越来越受到关注。利用电动化和线控化的驱动系统，考虑道路和工况，研究四轮驱动电动汽车的速度优化控制，降低行驶路径上的能量消耗，对于提高四轮驱动电动汽车的经济性具有重要意义。
[0004]公开号为CN107097791B的中国专利公开了一种四驱电动汽车行驶车速优化控制方法，该方法综合考虑行驶路径范围内的道路坡度和曲率信息，使汽车在保证安全性的前提下，在给定路径行驶过程中的能量消耗最小。包括以下步骤：通过GPS和GIS等信息系统获取道路坡度和曲率信息；考虑道路坡度信息，结合车辆状态，建立纵向动力学预测模型，建立能耗目标函数；考虑道路曲率信息，设计安全性的约束条件，描述模型预测控制问题；利用动态规划算法求解模型预测控制问题，得到车速优化轨迹。通过上述方式，该专利能够综合道路工况信息，得到优化目标车速和转矩，用于四驱电动汽车的动力学控制，提高行驶经济性和安全性。但是此专利仅针对考虑坡度的车速进行优化，未能综合考虑动态坡度和动态限速的交通场景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法，包括以下步骤：S1，获取车辆行进过程中的坡道数据和行车数据；S2，根据所述坡道数据和行车数据计算车辆的能耗；S3，计算车辆通过坡道的最优驱动力和车速，使得车辆在预定时间段内通过坡道的能耗累计值最低。
[0007]具体地，步骤S1中，所述坡道数据包括坡度和坡长；所述行车数据包括当前车速和驱动力。本专利技术的车辆基于5G物联网技术与GPS建立通信连接，获取车辆经纬度及高程数
据，从而估算出坡道的坡度及坡长数据。
[0008]具体地，步骤S2中，所述车辆的能耗计算公式如下：其中，分别为车辆在t时的瞬时能耗、功率、电机效率、电机转速、电机转矩；为单位换算系数；所述电机转速的计算公式为：根据车辆的驱动力和驾驶阻力的平衡方程，计算电机转矩：其中，为车辆在t时的速度；为车辆的最终比率；r为车轮滚动半径；为传输效率；f为滚动阻力系数；m为车辆的重量；g为重力加速度；为车辆行驶里程为s时坡道的坡度；为车辆的正面面积空气阻力系数；为车辆旋转质量系数；均为单位换算系数。
[0009]具体地，步骤S3中，所述车辆的驱动力计算公式如下：其中，为车辆的驱动力；为电机转矩；为变速器速比；为主减速器速比；vT为车辆传动系统的机械效率；r为车轮滚动半径。
[0010]进一步地，步骤S3中，通过以下函数计算车辆的最优驱动力和车速：其中，为预定时间段；为车辆在预定时间段内的行驶里程；为车辆能耗关于车速和驱动力的函数。
[0011]进一步地，步骤S3中，所述车辆的车速满足以下约束条件：其中，为车辆在t时的速度；为道路最低限速值；为道路最高限速值；本专利技术出于驾驶安全考虑，需要在满足道路限速要求的前提下来进行车速优化，保证车辆驾驶安全的同时，提高坡道车辆通行效率。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于5G物联网技术实时获取坡道数据，以车辆在预定时间段内通过坡道的最低能耗为目标函数，对车辆的实时速度和驱动力进行优化，从而降低了车辆通过坡道的能耗；同时减少了电动汽车在交坡道启停、怠速、急减速和急加速等现象，从而提高了车辆通行效率；且本专利技术是基于实时坡度来对车辆的
速度和驱动力进行优化的，能最大限度地降低车辆能耗。
附图说明
[0013]图1为本专利技术一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法流程图。
[0014]图2为本专利技术实施例中车辆在坡道上行驶的模型示意图。
[0015]图3为本专利技术实施例中车辆分别在上坡段和下坡段行驶时驾驶时间对油耗的影响示意图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]如图1、2所示，本实施例提供了一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法，包括以下步骤：S1，获取车辆行进过程中的坡道数据和行车数据；S2，根据所述坡道数据和行车数据计算车辆的能耗；S3，计算车辆通过坡道的最优驱动力和车速，使得车辆在预定时间段内通过坡道的能耗累计值最低。
[0018]具体地，步骤S1中，所述坡道数据包括坡度和坡长；所述行车数据包括当前车速和驱动力。本专利技术的车辆基于5G物联网技术与GPS建立通信连接，获取车辆经纬度及高程数据，从而估算出坡道的坡度及坡长数据；图2中，为坡道底部高程，为坡道顶部高程；为初始时刻（坡道底部时）车辆的行驶里程；为坡道顶部时车辆的行驶里程；dh为t时刻车辆高程与坡道底部的高程差；ds为t时刻车辆行驶里程与坡道底部的里程差。
[0019]具体地，步骤S2中，所述车辆的能耗计算公式如下：其中，分别为车辆在t时的瞬时能耗、功率、电机效率、电机转速、电机转矩；9550为单位换算系数；所述电机转速的计算公式为：根据车辆的驱动力和驾驶阻力的平衡方程，计算电机转矩：其中，为车辆在t时的速度；为车辆的最终比率；r为车轮滚动半径；为传输
效率；f为滚动阻力系数；m为车辆的重量；g为重力加速度；为车辆行驶里程为s时坡道的坡度；为车辆的正面面积空气阻力系数；为车辆旋转质量系数；0.377、21.15、3.6均为单位换算系数。
[0020]本实施例中车辆的上述参数如下表1所示：表1 车辆参数表具体地，步骤S3中，所述车辆的驱动力计算公式如下：其中，为车辆的驱动力；为电机转矩；为变速器速比；为主减速器速比；vT为车辆传动系统的机械效率；r为车轮滚动半径。
[0021]进一步地，步骤S3中，通过以下函数计算车辆的最优驱动力和车速：其中，为预定时间段；为车辆在预定时间段内的行驶里程；为车辆能耗关于车速和驱动力的函数，表示如下：其中，可表示为关于车速的函数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取车辆行进过程中的坡道数据和行车数据；S2，根据所述坡道数据和行车数据计算车辆的能耗；S3，计算车辆通过坡道的最优驱动力和车速，使得车辆在预定时间段内通过坡道的能耗累计值最低。2.根据权利要求1所述的一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法，其特征在于，步骤S1中，所述坡道数据包括坡度和坡长；所述行车数据包括当前车速和驱动力。3.根据权利要求1所述的一种基于5G技术的电动汽车坡道驾驶速度优化方法，其特征在于，步骤S2中，所述车辆的能耗计算公式如下：其中，分别为车辆在t时的瞬时能耗、功率、电机效率、电机转速、电机转矩；为单位换算系数；所述电机转速的计算公式为：根据车辆的驱动力和驾驶阻力的平衡方程，计算电机转矩：其中，为车辆在t时的速度；为车辆的最终比率；r为车轮滚动半径；为传输效率；f为滚动阻力系数；m为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志军，邵逸宾，刘姗栩，杨弼凱，柴世欣，刘泓宇，张学为，刘洋，林观果，朱兴盛，鲁哲，陈秋实，张晶明，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：