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北理新源驾驶行为分析模型助力新能源公交车节能减排

发布时间:2020-08-31 09:41:38 来源: 北理新源

纯电动汽车相比传统燃油车辆,具有更强的动力性、环境友好性和能量利用率等优点。目前纯电动汽车已成城市公共用途的发展主流,很多城市公交逐渐使用纯电动汽车代替原有的燃油汽车。相比于一般纯电动汽车驾驶状态,纯电动公交在路线上更具有规律性,驾驶员行为更具有特色性。

查找相关资料可以发现,美国林肯大学的Chris Bingham教授对不同司机行为特征与电动汽车能耗关系进行了分析研究,该研究表明司机在行驶相同的距离条件下驾驶同一辆电动轿车,其净能量损耗差别可达到 32%。英国沃里克大学的学者Cheng研究发现,即使平均车速一样,司机操作的差异也会导致踏板变化频率不同,从而影响最终能耗,且缓慢的踏板变化节能效果较优,且电池寿命较长。美国Idaho国家实验室研究指出,司机操作特性与电动汽车能耗密切相关,可以利用踏板开度等信息来辨识司机驾驶类型,为能量管理策略提供司机的驾驶特性信息。由此可知,相当一部分的新能源公交车能耗属于不当能耗,而这主要和司机驾驶行为的不规范造成的。


01新能源公交车能耗与驾驶行为息息相关


随着社会环境问题的日益凸显,粗放式的能耗管理成为了整个社会亟待解决的问题,发展纯电动公交客车是改善能源与环境问题的重要途径。北理新源依托北京理工大学电动车辆国家工程实验室积极开展相关数据分析和挖掘,发现纯电动公交车固定路线下不同司机行驶能耗存在较大差异,具体表现为以下两方面:


(1)司机驾驶习惯的不同,使得相同线路下电动公交的能耗表现差异很大,由此降低了电动公交的实际续驶里程和能耗改善效果,也限制了新能源公交车的发展和推广。


(2)驾驶员良好的驾驶习惯,使电池、电机的工作点尽量位于其高效区,可充分挖掘能量回馈的潜力,提高车载能源利用率,延长车辆续驶里程。


在此行业背景下,北理新源研究了固定线路下的司机驾驶行为特征及其对能耗的影响规律,可以用于改善司机的驾驶行为,该方法的应用是提高电动公交实际续驶里程的重要途径。


02分析能耗相关驾驶特征,识别不良驾驶行为


北理新源深入挖掘营运车辆驾驶行为相关的运行规律:首先根据车联网数据提取涉及驾驶行为特征的参数,基于因子分析将多个驾驶行为特征参数转换为少数几个蕴含明确驾驶行为信息的综合变量,其次以此为指标作为输入因子,研究各个驾驶行为因素与能耗之间的潜在机理,再次对影响能耗大小的特征进行重点监控,最后完善驾驶行为与能耗大小之间的完整评估体系,对公交公司重点监控营运车辆能耗较高的驾驶员提供一定的参考依据。通过将实时监测的不良驾驶行为及时反馈给驾驶员,可以有效矫正驾驶员的不良行为。


图1 北理新源新能源公交车驾驶行为分析流程


以下为根据某新能源公交车驾驶员的出勤记录,统计该人员在一天内的驾驶行为及发生次数如表1。



基于控制变量的实验方法,选取同一段公交路线的7天的驾驶数据,不考虑气候因素的影响,统计其不良驾驶行为发生的次数及对应的能耗值,详细数据见表2。并可根据各个变量与能耗之间的关系,建立相关关系,研究各种不良驾驶行为对能耗的影响程度。


03改善不良驾驶行为,对公交运营企业意义重大


(1)改善不良驾驶行为,降低道路安全隐患在驾驶行为智能检测过程中,实时采集的车辆行驶车速、制动踏板、加速踏板、发动机温度等数据,跟能耗存在密切联系;如空档滑行、超速、急起急停等状况又是影响安全性与舒适性的潜在危险因素。通过实时采集车辆行驶数据、远程识别驾驶行为,可以随时全面监控驾驶员的不当驾驶行为,既可以规避大量的高能耗操作行为,还能在舒适性、安全性等方面起到作用。(2)改善不良驾驶行为,降低整车运行能耗规范公交司机的不当驾驶行为,有助于对不当驾驶行为进行纠正,减少能耗和废气排放,节约财政资金,提高公交企业能耗管理效率,同时提升公交车辆的舒适度和安全性,从而增加公共交通出行率。通过对驾驶员驾驶行为进行分析,识别不良驾驶行为、优化能耗结果,达到节能的目标,从而能进一步提升城市纯电动公交的能量利用率。通过现阶段固定路线的纯电动客车进行数据采集和分析,就驾驶员驾驶行为进行优化,可降低整车能耗5.16%。 根据现阶段固定路线的纯电动公交车进行数据分析和挖掘,对驾驶员驾驶行为进行优化,提升整车驾驶性能,对城市纯电动公交和其他固定路线公交的性能优化具有指导意义。

撰稿:姜   磊审核:陈奕昆