基于车联网大数据的纯电动汽车行程识别算法.pdf
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1、Newenergy/新能源5汽车电器2 0 2 3年第8 期基于车联网大数据的纯电动汽车行程识别算法卓丽,张亮,程登,黎飞,谢燕芳(上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西新能源汽车实验室,广西汽车新四化重点实验室,广西柳州5450 0 7)【摘要】当前,车联网大数据驱使着智能汽车的发展,基于车联网大数据分析用户驾驶行为已成为必然趋势,但直接分析底层数据是非常困难的,需结合用户驾驶过程来分析。基于此目的,本课题提出一种基于车联网大数据的纯电动汽车行程识别算法,来实现对整车数据的聚合。【关键词】车联网;汽车;大数据;行程识别中图分类号:U469.72文献标志码:A又Trip Recognition A
2、lgorithm of Pure Electric Vehicle Based on Big Data of Internet of VehiclesZHUO Li,ZHANG Liang,CHENG Deng,LI Fei,XIE Yan-fang(SAIC GM Wuling Automobile Co.,Ltd.,Guangxi Laboratory of New Energy Automobile,Guangxi Key Laboratory of Automobile Four New Features,Liuzhou 545007,China)Abstract At present
3、,the big data of the Internet of vehicles drives the development of intelligent vehicles.Ithas become an inevitable trend to analyze users driving behavior based on the big data of the Internet of vehicles.However,it is very difficult to directly analyze the underlying data,which needs to be analyze
4、d in combination withthe users driving process.For this purpose,this topic proposes a pure electric vehicle travel recognition algorithmbased on the big data of the Internet of vehicles to realize the aggregation of vehicle data.Key words vehicle networking;automobile;big data;travel identification作
5、者简介卓丽(19 9 9 一),女,助理工程师,主要从事车联网大数据应用相关工作。1绪论汽车行业已经从机械1.0 时代和电子2.0 时代,步入智能3.0时代,在未来智能车载系统及自动驾驶技术必将引发一场革命,以汽车制造技术为代表的工业技术和以互联网技术为代表的信息技术势必将紧密融合,从而推动汽车行业技术创新。当前,车联网大数据驱使着智能汽车的发展。所谓车联网,是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础,按照约定的通信协议和数据交互标准,实现车与车、人、路、服务平台之间的网络连接。车辆的运行往往涉及多项开关量、传感器模拟量、CAN信号数据等,驾驶员在操作车辆运行过程中,产生的车辆数据不断回发到后台
6、数据库,由云计算平台实现对数据的“过滤清洗”,数据分析平台对数据进行报表式处理,供管理人员查看。2研究背景及意义2.1 研究背景经过报表式处理的车辆数据,虽然记录了车辆在行驶过程中产生的数据,但是直接分析该数据是十分困难且效率低下的。以某热门纯电动汽车为例,每台车每天产生的数据可达十亿数量级,直接对底层数据分析用户特征值显收稿日期:2 0 2 2-12-30文章编号:10 0 3-8 6 39(2 0 2 3)0 8-0 0 0 5-0 3然是不现实的。而在数据分析的角度,一个车辆行程表征一个用户特征,用户的驾驶线路、驾驶行为以及出行习惯等数据标签都是基于一个行程来计算的。在此背景下,本课题针
7、对CAN信号数据,提出一种基于车联网大数据的纯电动汽车行程识别算法,以满足海量的数据分析需求。2.2研究意义该算法主要解决以下几个技术问题。1)精准判断行程过程:当车辆处于行驶状态时,通过车联网获取车辆状态数据,再通过编写一套完整的算法逻辑,精确地判断每一个行程过程,并将其记录。2)提升数据分析效率:对每辆车上传的车联网数据,将其以单个行程为颗粒度聚合,即将每天1万多条的数据汇总成几条行程数据,通过分析用户的行程数据,即可快速提取用户特征值,极大地提升了数据分析效率。3)为标签体系建设打下基础:判断出一个完整的行程后,在单次行程中通过算法设计、算法开发以及离线任务计算,可获得更多有价值的数据,
8、例如行驶里程、时长、速度等,这些计算好的数据称之为标签。将各类标签进行整合加工,同时对标签属性加以定义,建立起标签之间的网络联系,从而搭建起一个完善、动态的标签体系。3算法设计由上一章节,本课题的主要目标为:基于车联网大数据,通过算法设计来判断车辆的行驶过程,将CAN信号数据汇总成行程数据。新能源/Newenergy6AutoelectricpartsNo.08,20233.1纯电动汽车整车上下电的流程在上电流程中,首先是VCU被唤醒(钥匙唤醒、网络唤醒、或者充电cc信号硬线唤醒),启动后发送请求闭合HVIL回路使能线和必要的12 V低压继电器的CAN报文,同时监控HVIL回路状态,然后DCU
9、、D C/D C、BM S被唤醒(VCU发送的网络管理报文或者IGON信号唤醒)并进行自检,监控HVIL回路状态,对于BMS还需计算绝缘阻值,确认绝缘是否正常,无故障后进人待机模式(standby状态)。随后VCU请求BMS闭合主继电器,BMS则先后闭合主负继电器和预充继电器,当检测到母线电压达到阈值后,判断预充电成功,然后闭合主正继电器,并断开预充继电器,则高压上电完成。在正常下电流程中,当检测到钥匙信号、硬线信号关闭或网络唤醒信号停发,VCU立即请求DCU离开工作模式,并且功率器件迅速降低功率,随后VCU请求DC/DC离开工作模式,然后VCU在请求BMS断开高压继电器,BMS完成响应后,V
10、CU断开HVIL回路和低压继电器,各节点进入下电休眠流程。在车辆上下电的过程中,还可能包含着车辆行驶过程,即车辆上电后,有可能行驶一段时间后再下电,也有可能一直保持静止直至下电。基于整车上下电的原理,整个行程识别算法设计将车辆的单次行程过程划分为4个时间节点:车辆上电、车辆行驶开始、车辆行驶结束、车辆下电。3.2算法整体设计思路按照数据上传的时间先后顺序,依次读取整车CAN信号数据。在遍历数据的过程中,首先判断数据是否满足车辆上电条件,当读取到数据满足车辆上电条件时,记录车辆上电时间,同时开始计算行程数据。在车辆上电时间之后,依次判断车辆行驶开始条件、车辆行驶结束条件、车辆下电条件,当判断到满
11、足车辆下电的条件时,整个行程过程结束。以上4个节点的判断算法如下。1)车辆上电判断:按照整车CAN信号数据上传的先后顺序,依次读取数据,当读取到某一条数据满足整车高压状态为“动力预备”且电池包主正继电器连接状态为“连接”时,判断此时车辆处于上电状态,首条满足上电状态条件的数据对应的数据采集时间定义为车辆上电时间。如图1所示,车辆在11:0 7:53时首次满足整车高压状态=“动力预备”且电池包主正继电器连接状态=“连接”,则该车辆的上电时间为2 0 2 2/5/9 11:0 7:53。采集时间整车高压状态电池包主正继电器状态整车运行模式2022/5/911:07:49动力断开2022/5/911
12、:07:51动力断开2022/5/911:07:53动力预备2022/5/911:07:55动力预备2022/5/911:07:57动力预备图1车辆上电条件2)车辆行驶开始判断:车辆上电后,在判断到车辆上电后,持续判断至数据满足整车高压状态为“动力预备”且整车运行状态为“行驶”且整车车速 0 时,车辆开始行驶,其对应的首条数据采集时间定义为车辆行驶开始时间。如图2 所示,车辆在53s时上电,但车速=0,即表示此时采集时间整车高压状态电池包主正继电器状态整车运行模式车速2022/5/911:07:49动力断开2022/5/911:07:51动力断开2022/5/911:07:53动力预备2022
13、/5/911:07:55动力预备2022/5/911:07:57动力预备图2 车辆行驶开始条件车辆属于静止状态;在55s时车速=0.2 8 12 5km/h且整车运行模式=“行驶”,表示此时车辆处于行驶状态,则车辆行驶开始时间为2 0 2 2/5/9 11:0 7:53。3)车辆行驶结束判断:若车辆下电时间对应的整车车速0(此时可能是车辆上传数据丢失导致,也可能是因为数据采集频率导致),则车辆行驶结束时间=车辆下电时间。如图3所示,车辆在17:44:19 时的车速为0.48 437 5km/h,表示在数据上传时车辆仍处于运行状态,但此时车辆已下电,所以车辆行驶结束时间应等于车辆下电时间。采集时
14、间整车高压状态电池包主正继电器状态 整车运行模式2022/5/3117:44:15动力预备2022/5/3117:44:17动力预备2022/5/3117:44:19动力断开2022/5/3117:44:21动力断开2022/5/3117:44:23动力断开2022/5/3117:44:25动力断开2022/5/3117:44:27动力断开图3车辆行驶结束条件1若车辆下电时间对应的整车车速=0,则在车辆行驶开始时间至下电时间中寻找满足整车车速全部=0 的最后一个片段,该片段的首条数据采集时间为车辆行驶结束时间。如图4所示,车辆在11:0 9:39 时下电,且下电时对应的车速为0,从下电时间往前
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