纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法技术

本发明专利技术涉及一种纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法

【技术实现步骤摘要】
纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法


[0001]本专利技术属于交通碳排放
，具体涉及一种纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法
。

技术介绍

[0002]纯电动汽车采用车载电源提供驱动力，从而在行驶过程中实现近似零排放，预期为降低道路交通碳排放提供有效的改善手段
。
道路作为承载车辆工具行驶的重要载体，其线形特征对传统内燃机汽车及纯电动汽车的运行状态均有显著影响
。
例如，具有流畅线形且路况
、
视距条件良好的道路能够极大保证车辆行驶过程中的运动
/
动力学稳定性并提升行驶效率；但具有复杂严苛线形条件的山区公路却令驾驶人视线及操作受限，不可避免地导致车辆产生频繁的加减速，从而增加车辆能耗
(
燃油
、
电能
)。
需要注意，纯电动汽车完全由可充电电池提供动力源，采用电机驱动，在制动时，电机将制动产生的能量收回以供再利用，即动能回收，省略了传统内燃机汽车在行驶过程中产生的尾气排放；但纯电动汽车在行驶时消耗的电能同样伴随着在其生产过程中形成的碳排放
。
因此，如何量化该电能消耗并计算其当量碳排放显得尤为重要
。
[0003]针对此，领域内已有研究利用实车试验
、
虚拟仿真测试及理论分析等方法，主要探索不同道路线形组合条件对传统内燃机汽车尾气排放的影响机理
。
鲜有研究将纯电动汽车作为研究对象，并量化其较传统内燃机汽车的节能减排
。
因此，有效计算纯电动汽车在复杂道路线形条件下的能耗成为了量化其节能减排效果亟需解决的关键问题，并具有重要的现实意义
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法，提供纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法，有助于有效获取纯电动汽车在复杂道路线形条件下的电力能耗，并评价纯电动汽车的节能减排效果
。
[0005]其通过获取纯电动汽车相关信息与实际道路线形信息，采用虚拟测试方法获取纯电动汽车运行工况数据，建立纯电动汽车电力能耗计算模型并计算电力能耗，在此基础上计算二氧化碳排放当量评价纯电动汽车节能减排效果
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法，获取纯电动汽车相关信息与实际复杂道路线形设计信息，采用虚拟测试方法获取纯电动汽车运行工况数据，建立纯电动汽车电力能耗计算模型并计算电力能耗，在此基础上计算二氧化碳排放当量，评价纯电动汽车节能减排效果
。
[0007]在本专利技术一实施例中，该方法具体包括如下步骤：
[0008]步骤
S1、
获取纯电动汽车相关信息与实际复杂道路线形设计信息；
[0009]所述纯电动汽车相关信息至少包括：最大功率
、
最大扭矩
、
车辆变速箱类型
、
车辆尺寸
、
轴距
、
前轮距
、
后轮距
、
总载质量
、
电池容量
、
前轮胎规格尺寸
、
后轮胎规格尺寸；
[0010]所述实际复杂道路线形设计信息至少包括：平面线形设计信息
、
纵断面线形设计信息
、
横断面线形设计信息，以及存在视线遮挡可能的交通标志
、
照明
、
交通监控设施位置与形状信息；
[0011]所述平面线形设计信息至少包括：直线长度
、
圆曲线长度
、
圆曲线半径
、
缓和曲线长度
、
缓和曲线角；
[0012]所述纵断面线形设计信息至少包括：竖曲线长度
、
竖曲线半径
、
纵坡坡度；
[0013]所述横断面线形设计信息至少包括：车道宽度
、
横断面超高
、
路面加宽
、
路拱横坡度；
[0014]步骤
S2、
利用步骤
S1
获取的纯电动汽车相关信息与实际复杂道路线形设计信息，采用虚拟测试方法获取纯电动汽车运行工况数据；
[0015]所述纯电动汽车运行工况数据至少包括：虚拟测试时间戳
t
时的瞬时速度
V
e
、
瞬时加速度
a
e
、
测试总时长
T
；
[0016]步骤
S3、
利用步骤
S2
获取的纯电动汽车运行工况数据，建立纯电动汽车电力能耗计算模型并计算电力能耗；
[0017]步骤
S4、
基于步骤
S3
获取的纯电动汽车电力能耗，计算二氧化碳排放当量，评价纯电动汽车节能减排效果
。
[0018]在本专利技术一实施例中，步骤
S2
的具体过程如下：
[0019]步骤
S21、
针对获取的实际复杂道路线形设计信息，采用虚拟测试方法在软件中搭建虚拟复杂道路线形及交通基础设施模型，构建映射实际复杂线形道路路段的汽车行驶分析场景；
[0020]步骤
S22、
针对获取的纯电动汽车相关信息，配置虚拟纯电动汽车与之性能相当的传统内燃机汽车模型；其中，传统内燃机汽车模型与虚拟纯电动汽车的动力性能一致；
[0021]步骤
S23、
基于搭建的汽车行驶分析场景，令纯电动汽车
、
传统内燃机汽车分别作为测试对象，开展对照虚拟测试；其中，试验组采用纯电动汽车作为测试对象，对照组采用传统内燃机汽车作为测试对象，两组采用的汽车行驶分析场景保持一致；
[0022]步骤
S24、
输出试验组中的纯电动汽车运行工况数据，以及匹配对照组中的传统内燃机汽车运行工况数据；其中，传统内燃机汽车运行工况数据包括虚拟测试时间戳
t
时的瞬时速度
V
i
、
瞬时加速度
a
i
。
[0023]在本专利技术一实施例中，步骤
S3
的具体过程如下：
[0024]步骤
S31、
采用纯电动汽车运行工况数据作为排放数据链输入端参数集，采用车辆比功率
(Vehicle
‑
specific power
，
VSP)
作为数据链输出端参数，匹配排放数据链输入
‑
输出端参数，构建纯电动汽车车辆比功率
VSP
数据库
VSP
＝
{VSP
i
}
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法，其特征在于，获取纯电动汽车相关信息与实际复杂道路线形设计信息，采用虚拟测试方法获取纯电动汽车运行工况数据，建立纯电动汽车电力能耗计算模型并计算电力能耗，在此基础上计算二氧化碳排放当量，评价纯电动汽车节能减排效果
。2.
根据权利要求1所述的纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：步骤
S1、
获取纯电动汽车相关信息与实际复杂道路线形设计信息；所述纯电动汽车相关信息包括：最大功率
、
最大扭矩
、
车辆变速箱类型
、
车辆尺寸
、
轴距
、
前轮距
、
后轮距
、
总载质量
、
电池容量
、
前轮胎规格尺寸
、
后轮胎规格尺寸；所述实际复杂道路线形设计信息包括：平面线形设计信息
、
纵断面线形设计信息
、
横断面线形设计信息，以及存在视线遮挡可能的交通标志
、
照明
、
交通监控设施位置与形状信息；所述平面线形设计信息包括：直线长度
、
圆曲线长度
、
圆曲线半径
、
缓和曲线长度
、
缓和曲线角；所述纵断面线形设计信息包括：竖曲线长度
、
竖曲线半径
、
纵坡坡度；所述横断面线形设计信息包括：车道宽度
、
横断面超高
、
路面加宽
、
路拱横坡度；步骤
S2、
利用步骤
S1
获取的纯电动汽车相关信息与实际复杂道路线形设计信息，采用虚拟测试方法获取纯电动汽车运行工况数据；所述纯电动汽车运行工况数据包括：虚拟测试时间戳
t
时的瞬时速度
V
e
、
瞬时加速度
a
e
、
测试总时长
T
；步骤
S3、
利用步骤
S2
获取的纯电动汽车运行工况数据，建立纯电动汽车电力能耗计算模型并计算电力能耗；步骤
S4、
基于步骤
S3
获取的纯电动汽车电力能耗，计算二氧化碳排放当量，评价纯电动汽车节能减排效果
。3.
根据权利要求2所述的纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法，其特征在于，步骤
S2
的具体过程如下：步骤
S21、
针对获取的实际复杂道路线形设计信息，采用虚拟测试方法在软件中搭建虚拟复杂道路线形及交通基础设施模型，构建映射实际复杂线形道路路段的汽车行驶分析场景；步骤
S22、
针对获取的纯电动汽车相关信息，配置虚拟纯电动汽车与之性能相当的传统内燃机汽车模型；其中，传统内燃机汽车模型与虚拟纯电动汽车的动力性能一致；步骤
S23、
基于搭建的汽车行驶分析场景，令纯电动汽车
、
传统内燃机汽车分别作为测试对象，开展对照虚拟测试；其中，试验组采用纯电动汽车作为测试对象，对照组采用传统内燃机汽车作为测试对象，两组采用的汽车行驶分析场景保持一致；步骤
S24、
输出试验组中的纯电动汽车运行工况数据，以及匹配对照组中的传统内燃机汽车运行工况数据；其中，传统内燃机汽车运行工况数据包括虚拟测试时间戳
t
时的瞬时速度
V
i
、
瞬时加速度
a
i
。4.
根据权利要求2所述的纯电动汽车在复杂道路线形条件下的节能减排评价方法，其特征在于，步骤
S3
的具体过程如下：
步骤
S31、
采用纯电动汽车运行工况数据作为排放数据链输入端参数集，采用车辆比功率
VSP
作为数据链输出端参数，匹配排放数据链输入
‑
输出端参数，构建纯电动汽车车辆比功率
VSP
数据库
VSP
＝
{VSP
i
}
n
；其中，
i
＝
1,2,
…
；
n
为
VSP
数据链序数；车辆比功率
VSP
公式为：式中，
g
为重力加速度；
s
为路段平均纵坡；
C
R
为滚动阻力系数；
ρ
a
为空气密度；
C
D
为风阻系数；
A
e
为纯电动汽车最大横截面积；
M
e
为纯电动汽车总载重量；步骤
S32、
基于纯电动汽车车辆比功率
VSP
数据库
VSP
＝

【专利技术属性】
技术研发人员：赖元文，丘勋涛，王书易，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：