基于聚类算法的汽车行驶工况构建方法研究

构建符合地区经济和交通发展状况的汽车行驶工况具有重要意义。文章采用主成分分析和聚类算法构建适应地区实际情况的汽车行驶工况。首先,根据问题实际对原始数据进行清洗,降低采集误差对结果的影响,再进行运动学片段划分;其次,采用主成分分析法和K-means聚类算法对运动学片段进行分类;最后,采用最小偏差采样方法分别选取每类的代表性片段以合成最终工况。文章所构建的工况的各特征值与原始数据之间的相对误差均值在5%以内,能够有效反映汽车实际行驶状况。

基于中国工况的轻型汽车油耗特性研究

通过对多辆上市轻型汽车开展中国工况油耗测试试验,研究了CLTC-P工况下冷起动基础油耗、开启空调条件下车辆油耗,对比分析了NEDC工况和CLTC-P工况下的综合油耗测试差异。结果表明:CLTC-P工况的油耗测试结果高于NEDC工况;开启空调对油耗测试结果影响较大。

基于道路行驶工况辨识的重型载货汽车排气制动系统主动控制研究

针对长下坡路段行驶的重型载货汽车因驾驶人路况不熟悉而行车制动系统使用不当引发制动器热衰退风险的问题,本文提出了基于道路行驶工况辨识的重型载货汽车排气制动系统主动控制策略。考虑到山区路段道路纵向坡度信息难准确获取,且制动踏板动作特征与其他路段存在显著的差异,文中选取时间窗内制动踏板平均开度、持续作用时间和制动踏板作用时间比例分别建立了下坡路段行驶制动工况和其他路面制动工况,利用制动踏板动作与开启排气制动系统的因果关系建立了具有连续时间序列特性隐马尔可夫模型。考虑到时间窗长度对控制效果的影响,文中建立时间窗长度为30、60、90和120 s的4种模型,利用京昆高速雅安-西昌段K25-K174左线和右线试验数据进行离线训练和在线辨识验证。道路试验和仿真结果表明:文中提出的控制策略能够准确辨识车辆行驶工况,能够实现排气制动系统主动控制,降低了对驾驶人的高度依赖,从而提高了重型载货汽车下坡路段行驶安全性。

引入油门开度的汽车续航测试工况构建研究

现有的用于续航测试的车速-时间汽车行驶工况未能考虑油门开度对油耗测试的影响,导致测定油耗相较于实际油耗偏差较大。引入油门开度构建汽车行驶工况可以综合考虑负荷与车速变化对行车油耗的影响。通过划分车速-油门开度行驶片段,利用主成分分析、聚类分析和相关性分析等方法筛选行驶片段,拼接行驶片段构建车速-油门开度-时间三维工况曲线。研究发现,相较于二维工况曲线,基于三维工况曲线测定油耗与实测油耗的偏差减少了12.673%。

基于马尔科夫链的示范线路燃料电池公交车行驶工况构建

为反映成都市燃料电池示范线路道路实际工况特征以及燃料电池公交车工况独特性,基于8个月的数据采集,采用聚类分析和马尔可夫链相结合的方法构建成都示范区燃料电池公交车行驶工况。为验证所用方法的有效性,将示范线路工况与数据库总体样本特征值进行对比。结果表明:所建工况与验证数据的平均绝对值偏差为4.66%,且各参数偏差均小于7%。为体现燃料电池公交车工况独特性,将其与国内外其他代表性工况进行比较。对比结果显示:燃料电池公交车工况速度比例分布不均,其平均车速、平均运行车速和怠速比例介于国内一、二线城市之间。匀速比例高,平均加速度和加速比例低于普通燃油公交车工况。该文所建工况符合燃料电池公交车运行特征,可作为示范区代表性行驶工况。

基于大数据驱动的山地环境纯电动汽车运行工况

针对纯电动汽车日益增多趋势,采用传统燃油车工况的方式已经不再适用于纯电动汽车工况研究。为获取专用于纯电动汽车的行驶工况并从数据的角度将其与传统工况进行比较,首先,根据重庆地区的纯电动汽车行驶数据,利用专有的大数据平台的整车和电池数据,采用了改进的短行程法,筛选出运动片段;然后,采用特征工程的相关方法构造运动片段特征,对高维特征数据采用主成分分析方法进行数据降维并计算特征权重,以消除特征的相关性影响;之后,采用K-means++聚类方法对行车速度和电池电流曲线进行结构划分,从而构建低速、中速、中高速、高速4种类型的工况类型。接下来,通过对每一类工况以聚类中心点为原点进行距离排序,筛选出最合适的短时工况,以数据集中各类工况的总时长与数据集总时长的比值作为各类工况的权重,采用加权组合的方式对工况进行拼接;然后通过误差分析,选取特征偏离误差最小的一条工况曲线作为代表工况,从而确定整车和电池的代表工况。最后,通过对比国际国内现有典型工况,证明了在山地环境下纯电动汽车工况曲线的可靠性。结果表明:与非山地环境相比,山地环境下纯电动汽车匀速行驶时间更短,怠速行驶时间更长,减速度更大,减速时间占比更小;电池放电效能更高;车速保持在适中水平。

轻型汽车实际行驶工况的排放研究

分别采用GPS和HEX+CAN系统,记录了实际道路汽车行驶的瞬时速度和其他相关行驶参数,通过对两组数据进行工况解析,得到了城市汽车实际行驶工况。结果表明,我国的城市道路实际行驶工况与ECE+EUDC标准工况相比,平均速度较低,怠速比例较高,加减速比例差别不大,但加减速较小,变化频繁,匀速比例较低。在整车排放试验台架上按得到的实际行驶工况进行排放试验,与ECE+EUDC工况的排放试验结果进行对比。分析发现,冷启动时,实际行驶工况与ECE+EUDC工况相比,CO排放高35.1%,HC高13.4%,NOx高23.1%;热启动时,实际行驶工况与ECE+EUDC工况相比,CO排放高21.4%,HC高26.3%,NOx高13.1%。研究表明,不论是在冷启动还是热启动状态,实际工况排放状况均与认证工况有一定的差别。因此,采用ECE+EUDC工况不能代表不同城市实际车辆的污染排放状况。

城市道路轻型汽车行驶工况构建

为了制定标准车辆能耗规范和标定车辆排放,优化汽车使用性能,以呼和浩特市区道路上轻型汽车为研究对象,对轻型汽车行驶工况进行了分析.首先通过中国汽车检测工况研究和开发(China automotive test cycle,CATC)专用数据采集设备,收集了74台车辆的行驶工况样本数据,数据采集覆盖所有时段类型、道路类型、轻型车类型和驾驶员类型;其次通过加权二次构建控制不同车辆类型的比例,采用主成分分析和聚类分析预处理数据,制定短行程规则;最后将运动学片段进行裁剪和特征值分类,构建了城市道路轻型汽车行驶工况.研究结果表明:CATC平均速度为25.87 km/h,运行平均速度为33.92 km/h、匀速比例为20.59%,怠速比例为23.72%,加速比例为28.56%,减速比例为27.13%.与欧盟提出的轻型车循环测试工况相对比,平均速度、运行平均速度、匀速比例低于欧洲工况,加速比例、减速比例、怠速比例高于欧洲工况.

汽车与二轮车十字路口垂向行驶工况的AEB系统优化

为研究汽车与二轮车十字路口垂向行驶工况汽车自动紧急制动(Automatic Emergency Braking,AEB)系统的效能,从国家车辆事故深度调查体系中筛选88起汽车与二轮车事故,运用PreScan搭建预碰撞场景,使用MATLAB/Simulink搭建AEB控制算法模型,分析优化触发宽度、制动提前时间后事故避撞情况。利用PC-Crash重建未避撞事故,研究优化前后二轮车骑车人损伤情况。结果表明:当触发宽度为3.75 m、部分制动提前时间为1.6 s、全力制动提前时间为0.6 s时,汽车速度小于30 km/h,避撞效果最优;当触发宽度为3.75 m、一级制动提前时间为1.6 s时,汽车速度小于40 km/h,事故均可避撞;当汽车及二轮车速度均大于40 km/h时,事故均未避撞。同时优化两参数也存在无法避撞的事故,二轮车速度对无法避撞影响最大,应将其纳入决策变量;未避撞的事故优化后较优化前骑车人身体各部位损伤大幅度降低。该研究结果可为AEB系统算法完善提供参考。

基于汽车能量流理论的纯电动汽车行驶工况能耗极值分析

在制动能量回收分析中,多就制动能量回收控制策略、制动能量回收测试等方面进行研究,但未对整车能耗、制动能量回收率,以及整车有效能量回收率的理论极限值进行评估。基于汽车能量流理论,梳理纯电动汽车能量流动路径,整理出汽车行驶阻力、整车惯性势能、制动能量回收、电机效率等因素在能耗计算中的相互关系,并转化为计算模型,可求解整车工况能耗、制动能量回收率及整车有效能量回收率的理论极限值。某纯电动厢式运输车实测结果表明,整车工况能耗及整车有效能量回收率的理论极限值与实际偏差在2%以内,制动能量回收率极限值与实际偏差在6%以内,计算模型较为准确,为降低整车能耗、优化制动能量回收控制策略、平衡乘员舒适性与制动能量回收强度提供理论依据。

基于k-means++聚类的轻型汽车行驶工况构建

为了优化汽车使用性能,推进绿色交通发展,以福州市轻型汽车作为研究对象,对轻型汽车工况构建方法进行了研究.将采集的496467条数据进行预处理,从中提取了1340个短行程片段;利用主成分分析法和k-means++聚类算法对特征参数矩阵进行降维和分类处理,并以Silhouette指数作为衡量聚类结果的标准,构建具有代表性的福州市轻型汽车行驶工况并与实测数据及国外工况进行对比分析.结果表明:构建的工况与NEDC和FTP-15工况均存在显著差异,平均相对误差分别达到24.49%和30.57%;与实测数据的平均相对误差为3.12%,各个特征参数偏差均小于6.5%,能够满足开发需求.

基于聚类分析与0-1规划轻型汽车行驶工况构建方法

针对汽车行驶工况构建的问题,文中对福州市实际汽车行驶数据进行数据挖掘,提出一种结合聚类分析和“0-1”规划的汽车行驶工况的构建方法.其步骤为:对原始数据预处理,并将行驶数据划分为共1751条运动学片段;对所有片段主成分分析,以其中前两个主成分为特征作K均值聚类;选取具有代表性的片段为备选并作“0-1”规划,得到最优行驶工况构建方案.实验结果表明:该方案与实际数据相比,平均误差比约为4.5%;与国际五项典型工况相比,该方案误差仅为其他方案误差的约10%,证明了构建新型的、符合所在城市的车辆行驶工况的必要性.

基于中国工况的轻型汽车车外噪声测量方法研究

中国工况反映中国汽车在道路上行驶实际工况,包含汽车的各种驾驶行为。现行GB 1495(方法A)和ISO 362–1:2007(方法B)均关注汽车单一工况的噪声水平,无法全面反映汽车实际行驶工况的噪声水平。基于中国工况开展轻型汽车车外噪声测量方法研究,将多种工况与汽车噪声控制相关联。基于中国工况和相关试验数据分析结果,提出汽车多工况噪声测量方法,包括起步噪声、加速噪声、匀速噪声3类噪声测量方法,并对测量方法进行论证,可为轻型车噪声相关标准的研究提供依据,同时也可为汽车制造企业、科研院所等研发机构研究轻型汽车多工况车外噪声提供更全面的技术参考。

中国六城市汽车行驶工况的测试统计分析

介绍在北京、上海、广州、武汉、重庆和汕头这6个具有典型特征的代表城市进行的汽车行驶工况测试结果及交通状况调查结果。通过对车辆行驶速度、发动机转速、制动踏板力的测试以及油耗、交通流量的统计,运用统计学的方法合成了6个城市的汽车行驶工况。

基于中国工况的纯电动续驶里程测试方法优化

GB/T 18386.1—2021对纯电动轻型汽车的续驶里程测试采用中国工况,且在流程中引入了缩短法,其里程预估策略严重依赖于预先开展摸底试验提供的参考里程,经济负担较大。本文提出以能量预估法来替代缩短法中的里程预估法,以免去摸底试验,降低试验成本,也为后续相关标准制修订提供参考。

天津市道路汽车行驶工况的研究

本文研究了天津市的道路行驶工况。将一套车载实测系统安装在一辆华利牌微型面包车上研究天津市不同道路的行驶状况。用速度、加速度等行驶特征参数为准则数,对天津市各种道路行驶状况作了详细的描述和分析,得出了一个基于实际汽车速度、加速度等准则数的行驶工况,并做了这个行驶工况和欧洲的ECE15、美国的FTP75和日本的10-15工况的对比。结果表明,天津市有它自己的道路行驶特征:市区平均速度低,怠速时间长,加减速频繁,平均加减速度小。

香港城区汽车行驶工况的研究

对香港的汽车行驶工况进行了研究 .将一套汽车行驶速度和尾气排放浓度的测量系统安装在一辆轻型车上 ,选择两个代表性路线研究了香港地区的行驶模式 .得出了一个基于实际汽车速度的行驶工况 ,这个行驶工况与美国、日本、欧洲已有的行驶工况有很大不同 ,建议香港地区车辆排放检测法规中采用该行驶工况 .

基于行驶工况的纯电动汽车比能耗分析及传动比优化

通过分析长沙市市区行驶工况,根据汽车行驶方程,对采样点处汽车的微小能耗进行分析,并计及电动机制动能量的回收,推导出行驶工况下纯电动汽车的比能耗表达式。以环线行驶工况和市内行驶工况的比能耗和动力因数作为优化目标函数,根据电动机最高转速、峰值转矩和地面附着力对汽车性能的影响建立了传动系传动比的边界约束条件,同时为保证纯电动汽车在电池低荷电状态下仍具有一定的动力性和经济性,引入了电池低荷电状态时的传动比边界约束条件。引入加权系数,利用基于模拟退火的粒子群优化算法对所设计的纯电动汽车传动系的传动比进行了优化,在某组加权系数下,优化结果使得动力因数提高、比能耗降低。

基于短行程法的轻型乘用车行驶工况构建

针对轻型车行驶特征与能耗的关联性进行分析时直接进行大量实测数据比对会造成数据分析时间倍增及比对结果失真。机动车行驶工况是车辆实际道路行驶特征的集中体现,是分析机动车油耗及排放的重要手段。以私家车和出租车为轻型车研究对象,在采集了大量车辆的实际行驶数据的基础上采用短行程法为构建方法分别构建了私家车和出租车的行驶工况。最后对所构建的工况的有效性进行了验证,分别比对了所构建的私家车和出租车行驶工况和实际行驶工况的速度及加速度概率分布,结果显示了良好的一致性,表明了所构建的轻型车行驶工况在表征车辆实际道路行驶特征方面的有效性。

基于行驶工况识别的纯电动汽车续驶里程估算

本文中采用主成分分析和模糊聚类相结合的行驶工况识别方法进行纯电动汽车续驶里程的估算。首先选取20个具有代表性的循环工况数据,将其划分为215个工况片段,并选用12个特征参数对其进行主成分分析、模糊C聚类分析和行驶工况识别;然后在MATLAB/Simulink下建立纯电动汽车整车模型,进行行驶工况识别、整车能量消耗和续驶里程仿真估算;最后在转鼓试验台上进行ECE15工况下实车测试验证,结果表明:续驶里程仿真估算值与测试值的最大绝对误差为1.905km,平均绝对误差为0.742km,相对误差小于3%。