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基于VA概率分布的电动汽车能耗实时计算模型研究

作　者: 赖祥翔
导　师: 隗海林
学　校: 吉林大学
专　业: 交通环境与安全技术
关键词: 电动汽车 VA概率分布遍历性能耗计算效率
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

汽车保有量的迅速增加，加剧了能源的消耗与环境污染，节能减排已经成为现今汽车领域的一个重要课题，电动汽车的出现为此开辟了一条新途径。电动汽车是以电力驱动为基础，可以实现清洁、高效道路运输的一个全新系统。但其本身也存在诸多问题，其中很重要的一点就是由于蓄电池技术的限制导致续驶里程相对较短。在现有技术条件下路径选择是提高电动汽车续驶里程的有效方法，通过选择节能的路径，在蓄电池总能量不变的情况下，依靠减少单位时间的能耗来提高续驶里程。这个过程离不开电动汽车能耗的计算。本文开发了基于VA（速度—加速度）概率分布的电动汽车能耗实时计算模型。该模型的计算精度和时间效率都较好。本文具体研究内容如下：1）建立了基于速度时间序列的电动汽车能耗计算模型，并利用该模型分析计算了长春市具有代表性的相同起讫点间不同路段的电动汽车能耗情况。在分析计算电动汽车能耗过程中发现基于速度时间序列的能耗计算模型计算时间效率较低，计算时间随速度时间序列的时间长度的增加而不断增大。2）用概率统计的方法分析了速度时间序列，建立了基于VA概率分布的电动汽车能耗实时计算模型。通过建立基于VA概率分布的电动汽车能耗计算模型有效的解决了计算实时性的问题。在研究速度时间序列时发现城市道路的汽车速度状态服从VA概率分布并且具有马尔可夫性，这就使速度时间序列本身具有遍历性的性质。根据随机过程遍历性的相关理论，就有与速度相关的能耗在时间轴上的时间平均等于各个速度状态出现概率对应能耗的统计平均。基于速度时间序列的能耗计算模型计算能耗是逐点计算，速度时间序列时间长度的增加导致数据点增多，从而运算时间会相应增加。而基于VA概率分布的能耗计算模型是建立在VA状态划分的基础之上的，由于汽车在城市道路中的运行状态是有限的，即使速度时间序列时间长度的增加会带来数据点的增长，但其运行状态不会随之产生剧烈变化，所以计算时间会在一段时间后趋于饱和。3）验证了基于速度时间序列的能耗计算模型与基于VA概率分布的能耗计算模型之间的等价关系，在此基础上分析得到了产生相对误差较小的VA划分状态。基于VA概率分布的电动汽车能耗实时计算模型的计算精度受VA状态空间划分的影响，VA状态划分过少，则无法涵盖所有的汽车运行状态，这就会产生计算误差；而如果VA状态划分过多，虽然能包含所有的汽车运行状态，但会加大计算时对VA状态空间处理的时间，降低了计算的效率。4）利用道路实车试验采集的数据，通过将不同能耗计算模型的能耗计算结果与试验数据的测试结果作对比，验证了基于VA概率分布的能耗计算模型具有相对高的计算精确度。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-18
  1.1 研究意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 国外研究现状  11-15
    1.2.2 国内研究现状  15-16
    1.2.3 国内外研究现状总结  16
  1.3 研究内容  16-18
    1.3.1 研究问题的提出  16-17
    1.3.2 具体的研究内容  17-18
第2章基于速度时间序列的能耗模型  18-35
  2.1 城市工况下汽车运行的速度时间序列  18-24
    2.1.1 道路试验采集的速度时间序列  18-19
    2.1.2 依据道路试验数据设计的速度时间序列  19-24
  2.2 基于速度时间序列的能耗模型  24-34
    2.2.1 模型的建立  26-27
    2.2.2 城市电动汽车运行工况的分析  27-31
    2.2.3 相同起讫点间不同路径的分析  31-32
    2.2.4 基于速度时间序列能耗模型存在的问题  32-34
  2.3 本章小结  34-35
第3章基于 VA 概率分布的能耗模型研究  35-49
  3.1 基本理论  35-41
    3.1.1 概率空间  35-36
    3.1.2 随机过程  36-37
    3.1.3 平稳过程与遍历性  37-39
    3.1.4 马尔可夫链的遍历性  39-41
  3.2 速度时间序列的 VA 相空间变换  41-45
    3.2.1 VA 相空间的特性  41-43
    3.2.2 VA 概率分布的获得  43-45
  3.3 基于 VA 概率分布的能耗计算模型  45-48
    3.3.1 能耗模型的理论推导  45-47
    3.3.2 能耗模型具体表达  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第4章基于 VA 概率分布的能耗模型验证  49-73
  4.1 道路试验数据的采集  49-55
    4.1.1 试验路线  49-50
    4.1.2 试验设备  50-52
    4.1.3 试验数据  52-55
  4.2 VA 能耗模型的仿真验证  55-71
    4.2.1 不同能耗模型的对比分析  55-66
    4.2.2 仿真能耗与仪器试验能耗的对比分析  66-68
    4.2.3 基于 VA 概率分布能耗模型的时间效率分析  68-71
  4.3 本章小结  71-73
第5章全文总结  73-75
  5.1 论文总结  73
  5.2 展望  73-75
参考文献  75-79
致谢  79-80

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