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• 2023年 第14卷 第3期
  刊出日期：2023-06-30 上一期    下一期
  综述与展望

  面向自动驾驶的车路云一体化框架

  张亚勤, 李震宇, 尚国斌, 周谷越, 高果荣, 袁基睿

  2023, 14(3):  249-273.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.001

  摘要 ( 465 )   HTML ( 238)   PDF (10987KB) ( 163 )  

  近年来，尽管自动驾驶（AD）技术在研发和商业化方面已取得显著进展，但自动驾驶规模化商业落地仍面临巨大挑战：一方面单车智能自动驾驶存在一定的安全问题；另一方面由开放道路场景引发的感知长尾、混行博弈等问题造成自动驾驶车辆的可运行设计域（ODD）受限。车辆亟需融合车端、路端、云端多源多维信息，进行一体化协同感知、协同决策、协同控制，拓展单车智能自动驾驶的能力边界。该文提出面向自动驾驶的车路云一体化（VICAD）系统框架，将不同的车路云协同部署策略与自动驾驶算法进行统一建模；在此基础上开展模拟仿真及系统评价，利用评价结果反馈对VICAD系统进行持续迭代优化，从而提升自动驾驶能力。此外，还进一步结合场景案例及产业落地实践，阐述了车路云一体化协同对自动驾驶大规模商业化落地的意义，并为VICAD的后续发展提出建议。

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  汽车安全

  考虑动能回收的电动客车长下坡制动盘温升状态

  李子添, 李彬, 霍珅扬, 张晶, 吕小侠

  2023, 14(3):  274-281.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.002

  摘要 ( 123 )   HTML ( 214)   PDF (2672KB) ( 73 )  

  为了提高纯电动客车的安全性，研究了对中央驱动式纯电动客车，在长下坡工况制动盘温升过高的问题。采用模拟仿真和实际道路试验，对某电动客车的制动器和制动卡钳温升进行相关性研究，基于Ansys Workbench软件建立制动盘的热力耦合模型，利用Matlab根据实验数据拟合出制动钳与制动盘温升的相关函数。结果表明：该中央驱动式纯电动客车利用电机反拖持续制动坡度约为3.99%，坡度更大时需要行车制动参与。制动卡钳和制动盘温升相关系数高达0.9，从而，制动卡钳温度可用于监测制动盘热衰退和安全预警。这些结果，可为纯电动客车长下坡制动安全提供数据支撑。

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  头部旋转姿势下的颈部低速后碰响应

  武和全, 龚创业, 任启凡, 周惠来

  2023, 14(3):  282-289.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.003

  摘要 ( 109 )   HTML ( 213)   PDF (3126KB) ( 51 )  

  为研究车辆低速后碰撞时乘员头颈部旋转姿态对颈部损伤的影响, 使用全球人体模型联盟（GHBMC）头颈模型，通过柔性冲击器改变头颈部姿势，将不同姿势的头颈有限元模型颈部肌肉激活后，在第1块胸椎上施加加速度曲线进行低速后碰仿真。结果表明：头部右侧轴向旋转角度对低速后碰撞中乘员头部的运动影响很大；当头颈部处于旋转状态时，激活状态的颈部肌肉带动头部迅速回转，导致头部撞向头枕一侧；头部轴向旋转姿势并不会影响碰撞中颈部弯曲和后向伸展的过程，但会影响颈部的侧向弯曲和轴向旋转，其中第4节到第5节颈椎之间的水平侧向弯曲最为明显， 0°、20°和40°头部旋转姿态下的右侧侧弯颈部损伤峰值分别为0.11、2.66和5.6。

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  C1电动教练车动力系统设计与控制策略

  刘刊, 齐海波, 牛阿慧, 闫炳强, 秦军超

  2023, 14(3):  290-298.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.004

  摘要 ( 127 )   HTML ( 184)   PDF (1912KB) ( 240 )  

  为了减少教练车的燃油消耗以及尾气排放，该文设计了符合驾校使用要求的C1电动教练车动力系统。基于软件开发的V模式，研究了电机模拟发动机点火、怠速、起步、行驶的控制策略及软件实现；将设计的动力系统与控制策略软件以及改进的基于滑模控制的直接转矩控制算法装载到奇瑞凯翼车上，进行了仿真与标定。结果表明：怠速时电机最高转速比发动机低100~200 r/ min, 节省了能耗；起步转速电机比发动机快0.5 s，提高了动力性能；直角、S弯、侧方停车、倒车入库以及科三项目时，与燃油教练车的操控体验基本一致。在石家庄育华驾校进行的与燃油教练车的对比试验，验证了设计的该动力系统及其控制策略的技术可行性。

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  重型载货汽车长下坡制动工况辨识

  史培龙, 高艺鹏, 张子豪, 赵轩, 余强

  2023, 14(3):  299-309.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.005

  摘要 ( 170 )   HTML ( 78)   PDF (4051KB) ( 62 )  

  传统持续制动系统过度依靠驾驶人主观判断实现开启和关闭，易出现不当操作引起整车制动性能热衰退问题，为此该文提出了重型载货汽车长下坡制动工况构建及辨识方法，为持续制动系统介入或退出主动控制提供依据。以重型载货汽车长下坡试验数据为基础，包含制动踏板动作、车速及GPS数据，利用短行程划分、K聚类和编码技术，基于Markov- Monte Carlo方法构建了长下坡制动工况，总时长1 194 s，路程21.18 km；基于滚动时间窗原理建立反向传播（BP）神经网络工况辨识模型并进行离线训练和识别验证，结果表明：一般制动和强制动工况识别准确率达到89.30%，显示出提出的重型载货汽车长下坡制动工况构建及辨识方法能够有效识别车辆制动状态。

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  智能驾驶与智慧交通

  基于二维保修数据的汽车索赔及保修费用预测方法

  庞欢, 石东阳, 宫政, 刘敬一

  2023, 14(3):  310-318.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.006

  摘要 ( 114 )   HTML ( 76)   PDF (1955KB) ( 57 )  

  为了提高汽车索赔率预测精度并准确预测车企在未来时段的保修费用，考虑二维保修数据的删失特性和汽车的过保情形，提出了基于在保率修正的汽车索赔率计算方法。鉴于汽车保修时零件维修和更换两种模式下保修费用的差异，提出了基于索赔率和维修更换率的保修费用预测方法。结合某品牌汽车的实际二维保修数据，预测了车企未来一个季度的保修费用。结果表明：预测的保修费用与实际保修费用的相对误差在6.5%以内；相较于不考虑汽车在保率的方法，所提保修费用预测方法的预测精度提高了4.5%以上，可以为车企保修策略制定、产品定价及保修准备金规划等提供支撑。

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  面向非结构化道路场景的车辆全局速度规划

  李涵, 余贵珍, 周彬, 张煜笛, 张叶婧, 欧阳东哲, 田江涛

  2023, 14(3):  319-328.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.007

  摘要 ( 133 )   HTML ( 10)   PDF (4152KB) ( 240 )  

  为实现智能网联车辆在复杂非结构化道路场景下行驶速度规划，该文提出了一种基于分段匀加速模型的车辆全局速度规划方法。以驾驶安全平稳性为原则分析车辆动力学特性，计算侧翻与侧滑临界车速作为非结构道路上各路径点的极限行驶速度；设计分段匀加速模型建立全局速度规划问题，构建考虑效率、平稳性及能耗的综合损失函数，考虑非结构化道路的坡度曲率连续变化，设计车辆速度、加速度及加加速度变量边界来约束决策变量；结合重型电动车辆制动能量回收功能，针对性提出非结构化道路场景下电动车辆速度规划模型，并通过仿真对方法进行验证。结果表明：主车的加速度范围稳定在-1.0~1.0 m/s²，加加速度范围稳定在-0.5~0.8 m/s³；相比于基于动态规划的速度规划，所提出的速度规划算法保证车辆行驶平稳性的同时，减少了车辆控制输入, 0.8 s的计算时间可满足无人驾驶车载设备实时计算需求；将提出的算法应用于无人矿卡实车，车辆行驶平稳，最大加加速度不超过0.45 m/s³。

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  基于改进Bsdiff算法的车载诊断系统远程升级系统

  钱枫, 易齐, 祝能, 王洁

  2023, 14(3):  329-337.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.008

  摘要 ( 83 )   HTML ( 10)   PDF (1905KB) ( 251 )  

  设计了一种基于改进Bsdiff算法的车载诊断(OBD)系统远程升级系统，以便在OBD终端远程升级时，缩短耗时，减低功耗，固件升级稳定，操作简便，降低成本。该系统优化了Bsdiff算法生成差分文件时差分区域存在冗余零值的问题，并采用多线程机制，来提高带宽利用率；采用动态调整闪存分区的方式，对闪存分区进行了优化设计。通过搭建的测试环境，进行全量升级和差分升级对比测试。结果表明：相较于全量远程升级方式，该系统在文件大小性能指标上提升了81.2%，在文件编译耗时性能指标上提升了62.5%。从而，本系统提高了闪存空间的利用率，减少了固件更新所需时间。

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  基于轨迹预测最优侧向加速度的驾驶员模型

  周星, 刘夫云, 唐振天, 邓聚才

  2023, 14(3):  338-345.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.009

  摘要 ( 126 )   HTML ( 10)   PDF (2563KB) ( 136 )  

  为提高智能车辆行驶的主动安全性，提出了一种基于轨迹预测最优侧向加速度的驾驶员模型。假定汽车具有恒定的横摆角速度，根据当前汽车行驶姿态，采用该模型来预测汽车的轨迹；计算汽车在预瞄时间后的侧向偏差，决策出理想的方向盘转角；在双移线道路和圆形道路上的行驶工况下，仿真分析了该模型的路径跟踪效果；通过一系列实车测试，验证了该仿真模型。结果表明：汽车以54 km/h匀速行驶时，本模型仿真结果的最大跟踪侧向偏差，不超过10 cm；实车结果的最大跟踪侧向偏差，不超过25 cm。因而，在车辆行驶时，该模型能稳定地跟踪目标路径行驶，验证了模型的准确性。

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  5G蜂窝车联网(C-V2X)资源分配优化与性能评估

  洪莹, 沙宇晨, 丁飞, 陈竺, 张登银

  2023, 14(3):  346-354.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.010

  摘要 ( 95 )   HTML ( 5)   PDF (2387KB) ( 97 )  

  为改善蜂窝车联网(C-V2X)频谱利用效率，提出了一种针对系统下行吞吐量最大化、并保证车对车通讯(V2V)链路连接性的资源分配算法。定义蜂窝车联网信道模型，在最大发射功率、中断概率等约束条件下建立优化模型并对其进行分步求解，采用二分图最佳匹配(KM)算法动态调度信道资源，实现C-V2X通信系统中车辆到路边设施(V2I)下行链路与V2V链路之间动态分配网络资源，最后通过不同交通场景评估算法的优化性能。结果表明：本算法经7次迭代后进入稳态，在保证V2V链路连接性条件下实现了V2I链路资源的优化分配，下行链路频谱效率相较于贪心算法平均提升3.5%以上。

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  复杂环境下多传感器信息融合的无人驾驶汽车智能悬架自动控制方法

  丁鹏, 邹晔, 郭祥龙, 陈珣, 鲁福硕

  2023, 14(3):  355-364.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.011

  摘要 ( 125 )   HTML ( 6)   PDF (3480KB) ( 166 )  

  为提高无人驾驶汽车在破损和小型障碍物路面行驶的安全性和平顺性，提出了一种基于多传感器信息融合的半主动悬架控制方法。建立考虑多传感器信息融合的汽车1/4悬架振动模型，揭示路面不平信息与汽车振动量之间的关系；利用摄像头和雷达波扫描并识别不平路面状况，创建路面不平度数学模型，通过检测边缘交并比和图神经网络（GNN）算法对不平路面进行信息融合和匹配，得到复杂环境下可信度较高的路面不平数学模型；提出利用车速和路面不平信息计算半主动悬架最佳阻尼比，将悬架调节至该阻尼比以实时适应不同路面状况；开展典型路面输入工况下汽车平顺性试验，对比与分析不同悬架的振动加速度响应信号。结果表明：相同条件下多信息融合控制的无人驾驶悬架振动加速度最大峰值比被动悬架减少43%，验证了所提方法的优越性。

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  汽车节能与环保

  商用重载车尾气排放与驾驶行为的参数关系

  徐婷, 陈姝屹, 彭冲, 陈亦新, 梁泽恺, 赵磊

  2023, 14(3):  365-374.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.012

  摘要 ( 96 )   HTML ( 11)   PDF (1784KB) ( 78 )  

  为以生态驾驶行为来减少尾气排放，分析了商用重载车辆尾气排放量。针对CO₂、CO、氮氧化物(NO_x)、总碳氢化合物(THC)、颗粒物(PM)这5种排放物，测量了不同速度、工况下排放量；分析了异常驾驶行为对排放的影响。利用按速度聚类后的数据累计平均值，划分模型构建区间，选取速度、加速度、车辆比功率（VSP）作为模型自变量，构建了反映驾驶行为与排放关系的预测三元线性回归方程。结果表明：预测方程的多重判定系数均超过0.5，预测数据通过了配对T检验；对于5种排放物，预测方程的加速度对尾气排放影响显著。提出了减少污染物排放量的、优化驾驶行为以及生态驾驶行为建议。

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  基于远程监控三区移动平均窗口法的重型车排放特征

  任烁今, 张超, 李刚, 李腾腾, 于全顺, 关敏, 吉喆, 景晓军

  2023, 14(3):  375-384.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.013

  摘要 ( 86 )   HTML ( 5)   PDF (2562KB) ( 69 )  

  为了研究实际道路上重型车的排放特征，提出了一种基于远程监控数据的三区移动平均窗口（3B-MAW）模型，并与功基窗口法分析结果进行了对比。模型中远程监控无效数据主要包含NO_x传感器未正常传输的数据和发动机停机后仍然上传的数据。每个数据点有可能落在1种、2种或3种区内，三区划分的比例与车辆的实际行驶工况有关。为了同时兼顾排放结果计算的准确性和所需数据量不过大，最小窗口数、窗口宽度、第1划分线和第2划分线这4个模型主要参数应分别设置在2 400、300 s，6%和20%附近。由于不受窗口功率阈值限制，相对于功基窗口法，3B-MAW模型能够实现对低负荷排放更为有效的核查，适合对实际道路随机工况进行分析。

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  锂离子动力电池蛇形通道液体冷却板的性能优化

  李雪, 张甫仁, 路兴隆, 黄郅凯, 赵浩东, 史亚洲

  2023, 14(3):  385-392.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.014

  摘要 ( 144 )   HTML ( 14)   PDF (3726KB) ( 112 )  

  为使锂离子动力电池有更均匀的温度分布，改善热管理系统的散热性能，本文提出了一种蛇形通道结构液体冷却板。针对提出的蛇行通道液体冷却板进行初步优化，通过在通道内添加翅片、开设导流通道等方式改善液体冷却板的均温性；以冷却板的结构参数(翅片宽度所占通道的百分比、通道联通宽度、间隙)为变量，平均温度和压降为优化目标，通过多目标遗传算法优化得到液体冷却板通道结构的最优解；利用计算流体力学(CFD)软件验证优化结果的准确度。结果表明：与初始结构相比，经多目标优化后，液体冷却板的平均温度降低了6.19 K，温度标准差下降了5.19 K。因而，该液体冷却板散热性能有所提高。

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