【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电动汽车能耗分析管理，具体涉及一种电动汽车区域能耗地图绘制方法。
技术介绍
1、目前，电动汽车能耗水平受使用环境、驾驶习惯等多种因素的影响，在同车型的不同车辆之间存在较大差异，并且同一车辆在不同季节、温度条件下的能耗表现也不尽相同，使得电动汽车存在的里程焦虑问题还难以消除。由于车用动力电池的电化学反应机理十分复杂，难以通过传感器测量参数简单直接地获取精确能耗。因此在现阶段，基于数据驱动的电动汽车能耗分析方法具有对理论知识依赖度较低、实现起来相对简单且反映真实情况的优点，被逐渐应用到在线实时获取电动车能耗的场景中。为了探究车辆在不同区域能耗的差异，本领域内现已出现了一些数据驱动的相关技术，譬如专利公开号为cn111785012a的中国专利申请，其公开了一种车云协同计算的能耗路谱分析方法，用于计算各路段车辆能耗。然而，该方案未涉及大量车辆数据的汇总与统计，所得能耗路谱缺乏泛用性；另一专利公开号为cn114925155a的中国专利申请公开了一种基于电动汽车行驶数据的分时能耗地图提取方法及系统，尽管其建立了数据库以汇总统计多车辆多工况下的能耗数据，在方案的泛用性方面有所改善，但其同样存在与前一现有技术所共有的缺陷，如算力与数据采集频率要求高，计算开销巨大等，并且这些现有技术均在自定义采集的非标准化数据基础上开展统计与计算，难以推广普及至当前已有的新能源汽车公共数据平台。因此，如何提供精确实用且能体现不同区域差异的电动车能耗分析管理方式，并充分利用目前已十分成熟、数据量巨大、得到行业内公认的国标实车数据，是本领域中迫切需要解
技术实现思路
1、有鉴于此，针对本领域中所存在的技术问题，本专利技术提供了一种电动汽车区域能耗地图绘制方法，具体包括以下步骤：
2、步骤一、提取各电动汽车在使用中的gb/t 32960格式的实车原始数据，各原始数据帧由vin、车辆型号、车辆状态、充电状态、经度、纬度、时间、累计里程、soc、车速字段组成；
3、步骤二、针对每一辆电动汽车从实车原始数据中提取出一个与其对应的数据集；
4、步骤三、从每车对应的数据集中的车辆行驶或停车充电状态中提取出行驶状态对应的行驶帧；
5、步骤四、基于行驶帧进行初步行驶片段切分，为全部数据帧增加其所隶属片段对应的编号字段；
6、步骤五、基于各行驶片段的经纬度数据并选用数字地图开放平台的逆地理编码服务，获取各行驶片段对应的行政区划数据并新增相应字段；基于行政区划包含的各等级区域对行驶片段进行最终切分，使切分后的每个行驶片段分别唯一地对应一个区域，将此区域定义为组成区域能耗地图的区域微元，并新增一区域微元标签字段；
7、步骤六、对完成最终行驶片段切分后的数据检测是否存在片段过短，并将过短的行驶片段去除；
8、步骤七、对去除过短行驶片段后保留的数据检测是否存在片段空缺值、片段有超出合理范围的数据异常，针对具体的异常情况进行包括空值填充、删除行驶片段的数据清洗处理；
9、步骤八、针对各区域微元从相应行驶片段中提取用于绘制区域能耗地图的特征数据，包括：车型、vin、区域微元标签、开始时间、结束时间、开始里程、结束里程、开始soc、结束soc、单位里程能耗以及平均车速，整合全部行驶片段提取的特征数据，构建起区域微元对应的行驶片段数据库；
10、步骤九、利用特征数据设定区域中包括车型、车辆数、区域范围和时间范围的一系列约束条件，并基于这些约束条件从行驶片段数据库中提取符合要求的数据帧；
11、步骤十、针对区域中的不同车型将其能耗执行标准化处理，使能耗的分布近似统一化；
12、步骤十一、对各区域微元中各车辆的能耗进行统计，得到区域微元所对应的能耗水平；基于各区域微元的能耗水平生成分级统计地图，即区域能耗地图。
13、进一步地，步骤二中提取每一辆电动汽车对应的数据集，具体基于原始数据中的vin字段；步骤三中提取行驶帧具体是从原始数据中基于车辆状态和充电状态两字段值进行提取；在执行初步片段切分时，具体选取120s为片段切分时间间隔阈值，在将某车行驶帧数据按时间顺序排列后，遍历全部数据帧，当前后帧时间间隔超出上述时间间隔阈值即认定前一帧为当前片段的结束帧，后一帧为新片段起始帧，对所有片段编号，为全部数据帧增添一个记录所属片段编号的新字段，完成初步片段切分；之后按行驶片段对应的所属区域增加所属区域字段。
14、进一步地，步骤五中具体按照设定的识别步长h，在行驶片段中每隔h帧取一关键帧中gb/t 32960格式的经度和纬度信息，利用高德地图开放平台的坐标转换服务将该关键帧经纬度数据向高德经纬度坐标系下转化，再输入逆地理编码服务接口，获取对应行政区划数据(含省级、地级、县级、乡级行政区划名称及编码)，记录在一新增字段中；根据需要设定区域微元所对应的行政区划等级，遍历片段中关键帧，当某关键帧与前一关键帧所属该等级区划不同时，认定该关键帧为新片段的起始帧，二次切分行驶片段并增设两个新字段，分别记录切分所得片段的区域微元标签也即该等级区划编码，与新的唯一片段编号，从而完成最终行驶片段切分。
15、进一步地，步骤六中具体基于行驶片段中预设的soc变化量阈值来判断片段是否过短，将soc变化量小于该阈值的行驶片段删除。
16、进一步地，步骤七中针对不同异常情况分别执行以下清洗处理：①无异常时，不对该行驶片段数据做任何处理；②单帧异常时，对于非片段始末帧的连续型变量(如累计里程、soc)，使用前后帧数据做线性插值填充空值，或使用最邻近帧的数据直接填充空值；③连续多帧异常时，删除该行驶片段。
17、进一步地，步骤八中提取特征数据时针对任意包含n+1个数据帧的行驶片段，将各数据帧按时序分别编号为0、1、2…n-1、n，并将数据帧i的某字段数据表示为“字段名i”的形式。
18、进一步地，步骤十中对于某区域微元内的任意车型基于以下公式对能耗执行标准化处理：
19、
20、式中，ecstd为标准化单位里程能耗，ec为某一行驶片段单位里程能耗，μec与σec分别为该车型全部片段ec值的均值与标准差。
21、进一步地，步骤十一对各区域微元中各车辆的能耗进行统计时，对各区域微元所含行驶片段进行计数，若行驶片段数量大于等于阈值λ，则根据约束条件中仅包含单一车型还是多种车型，选择计算其所有片段单位里程能耗平均值或者标准化后的单位里程能耗平均值，以反映区域微元的能耗水平；若区域微元包含的行驶片段数量小于阈值λ，则不计算区域微元的能耗水平。
22、进一步地，区域能耗地图的绘制生成具体基于python中的pyecharts库，使用map类生成分级统计地图，以不同颜色填充地图中各区域微元，配合色彩条直观展现不同区域能耗高低；将行驶片段切分过程所得区域微元标签及统计所得各区域微元能耗水平数据一一对应，组合形成键—值对，以字典形式输入map类的add方法，创建图像对象，生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电动汽车区域能耗地图绘制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中提取每一辆电动汽车对应的数据集，具体基于原始数据中的VIN字段；步骤三中提取行驶帧具体是从原始数据中基于车辆状态和充电状态两字段值进行提取；在执行初步片段切分时，具体选取120s为片段切分时间间隔阈值，在将某车行驶帧数据按时间顺序排列后，遍历全部数据帧，当前后帧时间间隔超出上述时间间隔阈值即认定前一帧为当前片段的结束帧，后一帧为新片段起始帧，对所有片段编号，为全部数据帧增添一个记录所属片段编号的新字段，完成初步片段切分；之后按行驶片段对应的所属区域增加所属区域字段。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤五中具体按照设定的识别步长h，在行驶片段中每隔h帧取一关键帧中GB/T 32960格式的经度和纬度信息，利用高德地图开放平台的坐标转换服务将该关键帧经纬度数据向高德经纬度坐标系下转化，再输入逆地理编码服务接口，获取对应行政区划数据记录在一新增字段中；根据需要设定区域微元所对应的行政区划等级，遍历片段中关键帧，当某关键帧与前一关键帧所属
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤六中具体基于行驶片段中预设的SOC变化量阈值来判断片段是否过短，将SOC变化量小于该阈值的行驶片段删除。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤七中针对不同异常情况分别执行以下清洗处理：①无异常时，不对该行驶片段数据做任何处理；②单帧异常时，对于非片段始末帧的连续型变量，使用前后帧数据做线性插值填充空值，或使用最邻近帧的数据直接填充空值；③连续多帧异常时，删除该行驶片段。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤八中提取特征数据时针对任意包含n+1个数据帧的行驶片段，将各数据帧按时序分别编号为0、1、2…n-1、n，并将数据帧i的某字段数据表示为“字段名i”的形式。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤十中对于某区域微元内的任意车型基于以下公式对能耗执行标准化处理：
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤十一对各区域微元中各车辆的能耗进行统计时，对各区域微元所含行驶片段进行计数，若行驶片段数量大于等于阈值λ，则根据约束条件中仅包含单一车型还是多种车型，选择计算其所有片段单位里程能耗平均值或者标准化后的单位里程能耗平均值，以计算结果反映区域微元的能耗水平；若区域微元包含的行驶片段数量小于阈值λ，则不计算区域微元的能耗水平。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：区域能耗地图的绘制生成具体基于Python中的pyecharts库，使用Map类生成分级统计地图，以不同颜色填充地图中各区域微元，配合色彩条直观展现不同区域能耗高低；将行驶片段切分过程所得区域微元标签及统计所得各区域微元能耗水平数据一一对应，组合形成键—值对，以字典形式输入Map类的add方法，创建图像对象，生成不同区域微元能耗的分级统计地图，即区域能耗地图。
...【技术特征摘要】
1.一种电动汽车区域能耗地图绘制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中提取每一辆电动汽车对应的数据集，具体基于原始数据中的vin字段；步骤三中提取行驶帧具体是从原始数据中基于车辆状态和充电状态两字段值进行提取；在执行初步片段切分时，具体选取120s为片段切分时间间隔阈值，在将某车行驶帧数据按时间顺序排列后，遍历全部数据帧，当前后帧时间间隔超出上述时间间隔阈值即认定前一帧为当前片段的结束帧，后一帧为新片段起始帧，对所有片段编号，为全部数据帧增添一个记录所属片段编号的新字段，完成初步片段切分；之后按行驶片段对应的所属区域增加所属区域字段。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤五中具体按照设定的识别步长h，在行驶片段中每隔h帧取一关键帧中gb/t 32960格式的经度和纬度信息，利用高德地图开放平台的坐标转换服务将该关键帧经纬度数据向高德经纬度坐标系下转化，再输入逆地理编码服务接口，获取对应行政区划数据记录在一新增字段中；根据需要设定区域微元所对应的行政区划等级，遍历片段中关键帧，当某关键帧与前一关键帧所属该等级区划不同时，认定该关键帧为新片段的起始帧，二次切分行驶片段并增设两个新字段，分别记录切分所得片段的区域微元标签也即该等级区划编码，与新的唯一片段编号，从而完成最终行驶片段切分。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤六中具体基于行驶片段中预设的soc变化量阈值来判断片段是否过短，将soc变化量小于该阈值的行驶片段删除。
5.如权利要求1所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张照生，王震坡，王瑞阳，刘鹏，贺一凡，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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