【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道路能耗地图绘制方法。
技术介绍
1、受使用环境、驾驶习惯等多种因素的影响，不同类型的电动汽车实际能耗表现存在巨大差异，即便是对于同一车辆，其在不同季节、温度等工况条件下的能耗水平也不可能完全一致。由于车用动力电池内部电化学反应机理复杂，目前通过传感器仍无法精确获取能耗，现有技术普遍采用基于数据驱动的能耗分析方式，例如专利公开号为cn111785012a、cn114925155a等的中国专利申请。然而，这些现有技术在大数据的提取、统计与计算上均采用了各自提出的标准，通用性方面明显不足，同时还存在系统运算成本居高不下等的诸多缺点。因此，如何提供精确实用且能体现不同道路环境等差异的电动车能耗分析管理方式，并充分利用已较为成熟且通用性强国标实车大数据，是本领域中迫切需要解决的技术问题。
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道路能耗地图绘制方法，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、车型、车辆状态、充电状态、经度、纬度、时间、累计里程、soc、车速以及车载储能装置类型总能量字段组成；
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、停车或充电状态数据帧中提取出行驶状态对应的行驶帧；
5、步
6、步骤五、对初步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；
7、步骤六、对去除过短行驶片段后保留的数据检测是否存在空缺值和超出合理范围的数据异常，针对具体的异常模式进行包括空值填充、删除行驶片段的数据清洗处理，随后合并各车数据集；
8、步骤七、将初步切分的各行驶片段的经纬度数据，利用数字地图开放平台的坐标转换服务转换到该平台的坐标格式并存储在一新增字段中；之后遍历全部行驶片段，将转换后的坐标、数据采集时间以及车速输入平台提供的轨迹纠偏服务接口进行道路修正，并将修正后的经纬度坐标分别存储于两个新增字段中；将修正后的经纬度坐标、数据采集时间以及车速输入平台的轨迹道路属性查询服务接口，查询得到各数据帧对应的道路名称与道路等级数据并分别存储于同名新增字段中；将修正后的经纬度坐标输入平台提供的逆地理编码服务接口，获取各帧对应道路id数据并存储于同名新增字段，由此完成对初步切分的各行驶片段所途经道路的识别；
9、步骤八、遍历初步切分的行驶片段各帧的道路等级字段，将片段中道路等级相同的连续数据帧作为新的次级片段，随后检测并去除过短的次级片段，由此完成对所有行驶片段的二次切分，得到对应唯一道路等级的次级片段；
10、步骤九、针对任意车辆在单次连续行驶在同一等级道路的各段行程，从相应次级片段中提取包括：车型、vin、开始时间、结束时间、道路等级、单位里程能耗以及平均速度的特征数据，建立次级片段的基础能耗数据库；利用基础能耗数据库统计得到车型—道路等级—平均速度三维基础能耗查找表；
11、步骤十、遍历初步切分的行驶片段各帧的道路id字段，将片段中道路id相同的连续数据帧作为新的次级片段，由此完成对所有行驶片段的再度二次切分，得到对应唯一道路id的次级片段；遍历全部对应唯一道路id的次级片段，提取出包括：车型、vin、开始时间、结束时间、道路id、道路名称、道路等级、soc变化量、平均速度、基础能耗及单位里程能耗特征，存储于新建的片段特征数据帧的同名字段中；整合所得的全部片段特征数据帧，得到道路能耗数据库；
12、步骤十一、根据道路能耗地图绘制需求设定包括车型、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道路能耗数据库中提取符合要求的数据帧；针对不同车型，分别将各车型单位里程能耗数据执行标准化处理，使各车型能耗的分布近似统一化；
13、步骤十二、对相同道路上各车辆全部次级片段能耗进行统计，得到道路对应的能耗水平；基于各道路的能耗水平生成分级统计路网图，即道路能耗地图。
14、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。
15、进一步地，步骤五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，步骤六中针对不同异常模式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，否则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，步骤七中具体选用高德地图开放平台，通过依次执行经纬度坐标转换、坐标纠偏修正、道路名称与道路等级查询以及道路id获取，识别出各初步切分行驶片段所途经的道路。
18、进一步地，步骤十中所提取的单位里程能耗与平均速度特征数据的计算过程具体包括：
19、初步切分行驶片段f共包含m个对应唯一道路id的次级片段f1,f2,…,fm，对其中soc变化量大于等于规定阈值的次级片段fn+1,fn+2,…,fm，基于soc变化量与车载储能装置类型总能量直接计算得到相应的次级片段单位里程能耗与次级片段能耗ec(fn+1),ec(fn+2),…,ec(fm)：
20、ec(fi)＝(soc0-soca)×车载储能装置类型总能量0×0.01
21、式中，等号右侧的下标表示数据所在帧的时序编号，0为编号起始值，a为编号结束值。
22、对于soc变化量小于规定阈值的n个次级片段f1,f2,…,fn，则先基于初步切分行驶片段f的总能耗ec(f)与soc变化量大于等于规定阈值的次级片段能耗，来计算总能耗：
23、
24、式中，ec(f)为m个次级片段的总能耗；
25、之后由基础能耗查找表得到次级片段f1,f2,…,fn的基础能耗bec(f1),bec(f2),…,bec(fn)，
26、以次级片段f1为例，再通过以下方式得到相应的单位里程能耗：
27、l(fi)＝0.1×(累计里程a-累计里程0)
28、
29、式中，l(fi)为次级片段fi的里程变化量，单位为km，rec(f1)为次级片段本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电动汽车道路能耗地图绘制方法，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。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤五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。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤六中针对不同异常模式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，否则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
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤七中具体选用高德地图开放平台，通过依次执行经纬度坐标转换、坐标纠偏修正、道路名称与道路等级查询以及道路ID获取，识别出各初步切分行驶片段所途经的道路。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤十中所提取的单位里程能耗与平均速度特征数据的计算过程具体包括：
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤十一中对于各车型基于以下公式分别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：步骤十二对相同道路上各次级片段的能耗进行统计时，对每个道路ID所含次级片段进行计数，若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，以计算结果反映该道路的能耗水平；若道路包含的次级片段数量小于阈值λ，则不计算其能耗水平。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤十二在绘制道路能耗地图时，首先基于folium库的Map类生成瓦片底图；随后使用geopandas库读取路网数据，基于道路ID将道路能耗水平与路网数据进行匹配，得到包含道路ID、道路名称、能耗水平、道路全段坐标字段的GeoDataFrame表格；依据能耗水平分布范围，设定一色彩映射函数，将输入的能耗水平数值转化为特定颜色输出；遍历全部道路即表格全部行，对于任一道路，将能耗水平数据输入色彩映射函数，获取色彩数据并存储于新增的样式字段中；最后，将表格输入folium库的GeoJson类初始化函数，并指定样式字段数据为图像样式参数，获得路网图对象；将该对象添加至底图中，并依据色彩映射函数在图中增添色彩条，得到通过不同颜色直观呈现各道路能耗水平差异的能耗分级统计路网图，即道路能耗地图。
...【技术特征摘要】
1.一种电动汽车道路能耗地图绘制方法，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。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤五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。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤六中针对不同异常模式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，否则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。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤七中具体选用高德地图开放平台，通过依次执行经纬度坐标转换、坐标纠偏修正、道路名称与道路等级查询以及道路id获取，识别出各初步切分行驶片段所途经的道路。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤十中所...
【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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