汽车工程

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1. 汽车安全性测评规程现状及趋势展望

胡林,谷子逸,王丹琦,王方,邹铁方,黄晶

汽车工程 2024, 46 (2): 187-200. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.001

摘要（641）

HTML （45）

PDF（pc）（1854KB）（992）

在汽车产业电动化和智能化进程中，汽车安全测试评价技术也从单纯被动安全向主被动安全融合方向延伸和扩展。本文从车内乘员保护、车外弱势道路使用者保护与主动安全三方面，深入对比分析了全球主流汽车安全测评规程的差异，总结了针对各测评工况的车辆安全开发技术要点，探讨了新能源与智能网联汽车安全测评规程的发展趋势。研究认为，主流汽车安全测评规程在被动安全评价方面越来越严格，主动安全测评工况比重在逐步增加，未来测评规程的发展重心将集中于主被动安全融合及针对复杂工况的虚拟测评两方面。此外，针对新能源汽车的电池安全测试已相对完善，未来研究重点可向电控系统测试、底盘稳定性测试和充换电设施与配套设备统一标准化认证等方向拓展；而构建合理、可靠的智能网联汽车OTA（over the air）测试、HMI（human machine interface）安全性和舒适性等测评方法，在中长期内将成为行业关注的重难点问题，且可借助自动驾驶模拟器等工具搭建虚实结合的复合测评体系。

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2. 不确定性环境下的自动驾驶汽车行为决策方法

付新科,蔡英凤,陈龙,王海,刘擎超

汽车工程 2024, 46 (2): 211-221. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.003

摘要（387）

HTML （42）

PDF（pc）（2036KB）（643）

在真实驾驶环境中，由于感知数据的噪声和其他交通参与者难以预测的行为意图，自动驾驶汽车如何在高度交互的复杂驾驶环境中考虑不确定性因素的影响，做出合理的决策，是当前决策规划系统须解决的主要问题之一。本文提出了一种不确定性环境下的自动驾驶汽车行为决策方法，为消除不确定性的影响，将行为决策过程转化为部分可观察马尔可夫决策过程（POMDP）。同时为解决POMDP模型计算复杂度过高的问题，首次将复杂网络理论应用于自动驾驶汽车周围微观的驾驶环境，对自动驾驶汽车驾驶环境进行动态建模，实现了车辆节点间交互关系的有效刻画，并对重要车辆节点进行科学筛选，用于指导自车的行为决策，实现对关键车辆节点的精准识别和决策空间的剪枝。在仿真环境中验证了所提方法的有效性，实验结果表明，与现有最先进的行为决策方法相比，所提出的方法拥有更高的计算效率，且拥有更好的性能和灵活性。

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3. 商用车电控转向系统的发展现状与趋势

董梒,季学武,陶书鑫,蒋体通,何祥坤,王恒,刘亚辉

汽车工程 2024, 46 (5): 816-829. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.008

摘要（344）

HTML （21）

PDF（pc）（1806KB）（609）

商用车转向系统的电控化是实现商用车节能化和智能化的必由之路，为此商用车转向系统从传统的液压助力转向系统发展到以电液耦合助力转向系统为代表的电控转向系统。本文将对商用车电控转向技术进行综述，从电控转向系统的典型构型、智能转向控制和功能安全设计3个方面对商用车电控转向技术的研究进行梳理，总结电控转向技术的重点研究领域和未来发展方向。梳理总结发现：（1）在系统构型方面，商用车电控转向系统以电液耦合转向助力技术为主，着重于实现商用车智能转向功能，同时兼顾节能化需求；商用车电动助力转向系统是未来理想的电控转向技术方案。（2）在智能控制方面，为了适应商用车智能化的发展，转向执行控制着重于解决液压系统所造成的非线性与时滞性问题以及轨迹跟随过程中的横向动力学控制难题；辅助驾驶功能着重于克服液压系统的非线性导致的转向力矩不连续以及人机控制权的分配；自动驾驶功能着重于提升安全性与燃油经济性。（3）在系统功能安全设计方面，商用车电控转向系统着重于设计符合功能安全标准的故障诊断与容错控制策略。

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4. 氨-生物燃料双燃料发动机的燃烧与排放特性

蔡开源,王巍,赵自庆,马骁,齐运亮,李莉,王志

汽车工程 2024, 46 (4): 626-633. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.04.008

摘要（143）

HTML （3）

PDF（pc）（2325KB）（524）

针对双碳目标，应用低碳/零碳燃料是实现内燃机高效清洁燃烧的有效途径。本研究基于一个双燃料柴油机台架开展，缸内直喷燃料分别选用柴油、生物柴油/汽油混合燃料（BG70）和生物柴油/汽油/乙醇混合燃料（BG50E20）；氨为进气道喷射，能量替代率为0~28%。试验工况为1 200 r/min、0.8 MPa指示平均有效压力（IMEP）。对比分析了不同燃料的一氧化碳（CO）、总碳氢（THC）、氮氧化物（NO _x ）排放以及颗粒物粒径分布。结果表明：单燃料模式下，BG70和BG50E20的指示热效率高于柴油。BG70的CO排放相比柴油降低30%，但THC和NO _x 排放在3种燃料中最高。BG70和BG50E20的总颗粒物数量（TPN）排放低于柴油。相比各燃料单燃料模式的燃烧与排放性能，添加氨后的3种燃料的指示热效率降低1%~2%； CO排放增加约1倍；柴油和BG70的NO _x 排放减少接近50%，BG50E20的NO _x 排放减少约30%。另外，氨的加入对BG70和BG50E20的TPN有显著影响，当氨能量替代率从0增长至28%时，BG70的TPN排放增加20倍。

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5. 考虑CDC系统时滞的半主动悬架控制器设计研究

李靖玮,罗建南,黄震

汽车工程 2024, 46 (5): 913-922. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.017

摘要（264）

HTML （9）

PDF（pc）（3668KB）（490）

针对某高级轿车研制的CDC减振器原理样机，通过实验测试及其数据分析，建立了考虑CDC系统时滞影响的非线性系统模型。分别对单、双电磁阀两种模式CDC减振器进行了研究。充分考虑复杂多变的车辆实际运行工况及系统非线性因素（包括路面激励较大时可能导致的悬架缓冲块撞击，以及轮胎跳离地面等情况），基于建立的非线性车辆系统模型及不同激励水平输入下的非线性系统仿真，研究了减振器系统时滞对车辆性能的影响。结合NSGA-Ⅱ算法优化结果，设计了一个改进的天棚控制算法，分别对单、双阀减振器进行了车辆性能分析与对比。研究结果表明，采用最优天棚控制的双阀CDC减振器相比于单阀CDC减振器有更好的控制效果，且对CDC系统时滞适应能力更强。研究结果可为自主研发的减振器设计和改进提供指导，并为CDC半主动悬架控制算法设计提供重要依据。

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6. 基于场景划分的智能网联汽车协同换道避障方法

周俊宇,李克强,任晗啸,于杰,罗禹贡

汽车工程 2024, 46 (5): 745-753. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.001

摘要（469）

HTML （48）

PDF（pc）（3398KB）（485）

为解决传统基于V2V通信的两车协同换道对于前方交通存在未知交通情况，及周围车辆信息获知不准确情况下换道成功率低且无法保证交通效率最优的问题，本文提出了一种基于场景划分的ICV两阶段协同换道避障方法。首先，将换道过程划分为纵向间距调整阶段与横向换道阶段，分别使用四次多项式与五次多项式描述两个阶段ICV的轨迹；其次，根据纵向间距调整结束时刻车辆的相对位置设计了4种场景，并设计以车辆调整末速度、距离与换道时间为目标函数的换道模型，在保证换道成功率的同时减少换道行为对上游交通产生的影响；最后，为了验证算法的有效性，在4种场景下分别设计可行工况，并对间距调整过程进行速度-时间与距离-时间关系图进行分析，证明间距调整过程均满足安全约束；同时，本文通过遍历循环计算换道避障算法的边界值，说明了ICV换道避障成功率与车间距、车辆与障碍物间距之间具有相关性。

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7. 依托多风格强化学习的车辆轨迹跟踪避撞控制

肖礼明,张发旺,陈良发,闫昊琪,马飞,李升波,段京良

汽车工程 2024, 46 (6): 945-955. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.06.001

摘要（394）

HTML （41）

PDF（pc）（4181KB）（453）

轨迹跟踪避撞是车辆智能性的重要体现，针对现有控制方法面对同一场景的控制风格单一问题，本文中提出了一种多风格型强化学习控制方法。为实现控制风格多样性，首次将风格指标引入值网络和策略网络，搭建了多风格跟踪避撞策略网络，并结合值分布强化学习理论构建了多风格策略迭代框架，依托该框架推导提出了多风格值分布强化学习算法。仿真和实车试验表明：所提出方法可以多种驾驶风格（激进、中性、保守）完成轨迹跟踪避撞任务，实车稳态轨迹跟踪误差小于5 cm，具备较高的控制精度，实车平均单步决策耗时仅为6.07 ms，满足实时性要求。

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8. 基于学习的无人驾驶车辆模型预测路径跟踪控制研究

韩陌,何洪文,石曼,刘伟,曹剑飞,吴京达

汽车工程 2024, 46 (7): 1197-1207. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.07.007

摘要（299）

HTML （20）

PDF（pc）（3435KB）（452）

针对无人驾驶车辆路径跟踪控制问题中预测模型准确性与计算成本平衡制约问题，本文提出了一种基于学习的模型预测（learning-based model predictive control， LB-MPC）路径跟踪控制策略。建立了车辆2自由度单轨动力学模型，深入分析了其与IPG TruckMaker模型单步响应误差随车速、踏板开度及前轮转向角的变化规律，设计了误差数据集构建和滚动更新方法，基于高斯过程回归（Gaussian process regression， GPR）建立了误差拟合模型，对标称单轨模型进行实时误差补偿修正。将误差修正模型作为预测模型，设计了路径跟踪代价函数，构建了二次规划优化问题，提出了一种基于学习的模型预测路径跟踪控制架构。基于IPG TruckMaker & Simulink联合仿真平台与实车平台，验证了所提GPR模型误差修正与LB-MPC路径跟踪控制策略的实时性与有效性。结果表明，相较于传统模型预测（model predictive control， MPC）路径跟踪控制策略，所提LB-MPC策略路径跟踪平均误差降低了23.64%。

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9. 自动驾驶仿真多逻辑场景综合评价方法

张培兴,秦孔建,朱冰,赵健,范天昕,赵文博

汽车工程 2024, 46 (3): 375-382. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.03.001

摘要（514）

HTML （62）

PDF（pc）（1658KB）（451）

基于场景的仿真测试方法已成为解决自动驾驶汽车性能验证的核心思路，该方法将车辆连续驾驶过程进行分割获取非重复的独立场景片段，并在仿真环境中进行测试。与测试过程相贴合，本文提出了一种自动驾驶仿真多逻辑场景综合评价方法。首先建立自动驾驶汽车多逻辑场景综合评价方法，明确兼顾场景自身特征信息及仿真过程信息的场景权重分析流程；通过暴露度、失控度、危害度建立逻辑场景自身特征信息权重；建立包含仿真精度信息、要素种类信息、参数空间信息、离散步长信息的仿真过程信息权重；基于HighD数据集抽取前车制动、前车左侧切入、前车右侧切入场景信息，并基于本文提出的方法及基准算法测试结果计算场景权重，最终获取两种被测算法在多逻辑场景中的综合评价结果。

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10. 面向车-路-图协同的分布式自动驾驶仿真平台架构及应用

张佳楠,胡钊政,孟杰,胡华桦,左洁

汽车工程 2024, 46 (8): 1335-1345. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.08.001

摘要（361）

HTML （31）

PDF（pc）（6412KB）（436）

为解决车路图协同仿真环境下的单机式测试平台效率低下、系统可扩展性不足的问题，本文提出了一种面向车-路-图协同的分布式自动驾驶仿真平台架构，并将该平台命名为VIMS（vehicle-infrastructure-map system）。VIMS平台以CARLA作为虚拟仿真引擎，通过引入真实高精地图，接入驾驶模拟器、信号机等硬件在环设备，形成了虚实结合的交通场景；考虑功能的交互作用，VIMS平台分为主世界、智能车、智能路侧和高精地图4个模块，采用ROS分布式架构实现模块内部的相对独立和模块间的互联互通；考虑到平台的计算可靠性与可用性，采用分布式计算实现4个模块间的独立计算。通过车道保持和车路图协同定位算法为例进行应用验证，通过平台实现了数据采集、传输和算法的验证测试与评价，结果表明，本文所提出的平台可以实现车、路、图协作的实时仿真，保证模块的有机运行，系统架构可扩展性高。

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11. 混合动力轿车热泵系统NVH控制技术研究

赵彤航,王俊光,田蜀东,陈祥祯

汽车工程 2024, 46 (2): 337-345. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.016

摘要（249）

HTML （11）

PDF（pc）（5290KB）（415）

热泵系统的振动噪声性能在新能源汽车整车NVH舒适性评估中起到至关重要的作用。本文根据热泵系统的结构和工作特点，结合汽车振动噪声控制原理，从振动噪声激励源、结构模态分布、传递路径、评价工况等多个维度开展了热泵系统振动噪声控制方法研究。通过分析某国产混合动力轿车在热泵产品开发中的NVH问题，提出相应的解决方案。结果表明：热泵NVH控制是一个系统工程，压缩机、空调管路、HVAC箱体、声学包以及压缩机控制策略是NVH的重要影响因素，为新能源汽车热泵系统的振动噪声性能控制提供了清晰的技术参考。

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12. 面向强制换道场景的智能网联汽车协同换道策略

关书睿,李克强,周俊宇,石佳,孔伟伟,罗禹贡

汽车工程 2024, 46 (2): 201-210. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.002

摘要（348）

HTML （32）

PDF（pc）（4054KB）（414）

智能网联汽车的协同换道技术已得到广泛研究，但现有协同换道策略难以解决强制换道场景下的车辆协同问题，或对上游交通造成的负面影响较大。本文旨在面向强制换道场景需求，提出一种考虑理论最小安全距离的两阶段协同换道策略。首先，提出了两车协同换道系统控制架构，并面向车辆强制换道场景制定了协同换道方案。随后，设计了间距调整、协同换道两阶段的滚动时域轨迹规划方法，并求解理论最小安全距离作为间距调整阶段末态约束，解决了现有研究间距策略保守的问题。最后，通过仿真与硬件在环试验验证了所提策略的有效性、优越性与计算实时性。结果表明，所提策略可有效提升换道成功率，在保障换道安全性的条件下降低了换道行为对交通的影响，且在实际边缘云平台的实时计算、通信环境下具备可用性。

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13. 自动驾驶车辆乘坐舒适性评价研究综述

张国娟,胡宏宇,李浩淼,王明剑,高菲,高镇海

汽车工程 2024, 46 (9): 1617-1627. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.09.009

摘要（211）

HTML （27）

PDF（pc）（1222KB）（402）

随着自动驾驶技术的快速发展，乘坐舒适性已成为影响自动驾驶车辆用户接受度和体验感的关键因素。本文针对自动驾驶车辆乘坐舒适性评价的研究现状进行系统性综述。首先，阐述了舒适性的含义，并分析了影响乘坐舒适性的主要因素。其次，对自动驾驶车辆的量化指标和评价模型进行了分类与详细阐述。其中，量化指标分为主观量化指标、基于车辆参数的量化指标、基于生理信号的量化指标以及基于驾驶员行为的量化指标；评价模型包括心理物理学模型、生物力学模型、统计学模型以及基于学习的评价模型。最后，提出了自动驾驶车辆舒适性研究的未来发展趋势，为进一步研究自动驾驶车系统设计与用户体验提升提供了技术参考。

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14. 高速公路混合交通环境下的智能网联汽车换道策略研究

刘永涛,孙斐然,袁诗泉,高隆鑫,曹莹,陈轶嵩,乔洁

汽车工程 2024, 46 (5): 754-765. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.002

摘要（265）

HTML （25）

PDF（pc）（4013KB）（379）

为推动智能网联汽车应用落地，提出高速公路混合交通环境下智能网联汽车换道策略。首先，改进NaSch元胞自动机模型，并采用马尔科夫链算法计算道路通行能力；其次，针对目标车道为专用车道和普通车道分别建立基于车速引导的决策模型和基于博弈论的双矩阵决策模型；最后，采用多目标轨迹优化算法优化换道轨迹。结果表明：目标车道为专用车道和普通车道时，所提出的策略可分别提高换道效率6%、3.38%。

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15. 考虑风险时空分布特征的跟驰工况行车风险预测

宋东鉴,赵健,朱冰,佟静,韩嘉懿,刘斌

汽车工程 2024, 46 (5): 766-775. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.003

摘要（176）

HTML （12）

PDF（pc）（4461KB）（373）

行车风险预测对提升智能汽车行车安全性至关重要，为此本文提出了一种跟驰工况下的行车风险预测模型（car-following risk prediction model， CRPM）。跟驰中车辆的减速能够反映驾驶人的认知风险，故根据车辆纵向加速度标注跟驰风险等级，并构建基于各向异性行车风险场的风险时空分布特征以用作CRPM的输入。CRPM通过卷积神经网络提取风险的空间分布特性，利用双向长短期记忆网络和注意力机制处理风险的时序依赖关系，最终输出跟驰风险等级。CRPM在航拍数据集AD4CHE上进行训练和测试。结果表明，CRPM具有良好的预测精度和提前预测时间，预测准确率达99.67%，在风险发生前2 s预测准确率为96.73%。

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16. 基于单片阻抗一致性吹扫的燃料电池低温冷启动策略研究

孔维峰,方川,刘继红,李建秋,李飞强,黄圣涛,赵兴旺,石焱,袁殿,徐梁飞,孙鹏,周恩飞,欧阳明高

汽车工程 2024, 46 (2): 260-268. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.008

摘要（182）

HTML （4）

PDF（pc）（2963KB）（364）

车用石墨板燃料电池低温冷启动能力弱，是影响燃料电池技术在北方寒冷地区大规模推广的重要瓶颈。饥饿自升温是一种常见的低温冷启动策略，其基本原理是通过降低反应物供应速率来增加过电势，短时间在电池内部产生大量热量从而实现快速升温。该方法原理简单，但对电堆单体初始含水量一致性要求高、且易出现单片反极和尾排氢浓度超标的情况，影响系统安全性和电堆耐久性。针对上述问题，课题组研制了单体多通道交流阻抗在线测试装置，提出了面向单片阻抗一致性的电堆优化吹扫策略，建立了基于定电压变流量泵氢控制的低温冷启动方法，实现了低温启动瞬态过程的高产热、高安全、高动态的电压、电流、进堆/旁通空气流量的多目标多参数的耦合协调控制。台架实验结果表明，采用优化吹扫策略后，单片阻抗间最大差值由0.7降低至0.2 mΩ以下；燃料电池发动机系统可实现124 s内-40 ℃下快速启动，且重复性好。相关技术在北京冬奥会燃料电池示范中获得了应用，验证了其有效性。

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17. 基于时空风险的智能驾驶车辆避险决策规划

杨超,杨帆,王伟达,郄天琪,王彦松,王宏伟

汽车工程 2024, 46 (6): 975-984. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.06.004

摘要（253）

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PDF（pc）（5100KB）（356）

为完善复杂道路场景下智能驾驶车辆的碰撞风险评估方法，实时生成有效避险轨迹，本文提出了一种基于时空风险的智能驾驶车辆避险决策规划方法。首先，采用时空耦合的多域风险度量作为评估指标，监督智能驾驶车辆横纵向碰撞风险，同时实时监测行车风险指标变化，通过与典型避险场景风险数据库间的相关性分析，判断潜在碰撞风险大小，从而提前规避风险。然后，依据行车风险场对车辆目标状态进行不均匀采样，规避行车风险较高的驾驶区域，提高避险规划的安全性和实时性。试验结果表明，所提出的避险决策规划方法可安全有效地避开横纵向碰撞风险，并且根据风险指标的时域相关性分析可提前0.5 s发现潜在碰撞风险，从而提前平稳规避风险，不均匀采样可将避险轨迹平均规划时间由0.13 缩短到0.07 s。

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18. 基于多模态轨迹预测的智能车轨迹规划研究

黄晶,刘祥臻,邓潇阳,陈然

汽车工程 2024, 46 (6): 965-974. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.06.003

摘要（353）

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PDF（pc）（4225KB）（344）

混合交通流下由于驾驶员意图的不确定性行驶轨迹将呈现多模态属性，为了提高安全性并实现个性化驾驶，本文提出一种基于环境车辆多模态轨迹预测的智能车轨迹规划算法。首先，结合图卷积神经网络（GCN）和长短期记忆网络（LSTM）并加入注意力机制建立轨迹预测模型，预测不同行驶意图下的未来轨迹概率分布。然后，针对环境车辆的多意图概率下预测轨迹集合，根据自动驾驶风格偏好，设定一定的概率阈值挑选出确信轨迹，将其投影到规划路径上生成S-T图，并通过动态规划和二次规划进行基于碰撞风险规避的速度规划。最后，基于模型预测控制（MPC）对本文模型在典型换道场景和NGSIM真实道路场景下进行仿真测试并与现有模型进行对比验证。结果表明：本文提出的模型在安全性、舒适性和行车效率等方面均优于对比模型，能够在准确预测环境车辆未来轨迹的前提下实现最优轨迹规划，保证自动驾驶汽车安全、高效的行驶。

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19. 自动驾驶汽车避撞极限研究

王国栋,刘立,孟宇,杜海平,白国星,顾青

汽车工程 2024, 46 (6): 985-994. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.06.005

摘要（197）

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PDF（pc）（3016KB）（339）

精确计算不同避撞控制策略的极限避撞距离是自动驾驶汽车避撞决策与控制的基础。为厘清差动制动控制对避撞距离的影响，探究转向和差动制动集成控制的极限避撞能力，提高极限避撞距离的计算精度，本研究基于非线性车辆集成动力学和最优控制理论提出一种自动驾驶汽车极限避撞距离计算方法。首先，建立了非线性 7自由度车辆动力学模型和复合滑移工况的Pacejka轮胎模型。进一步地，基于上述模型构建了极限避撞距离求解问题，并将其转化为最优控制问题。然后，设计了高斯伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题并求解。最后，分析了转向控制、制动控制、转向和制动集成控制、转向和差动制动集成控制的极限避撞距离，并与基于质点模型计算和CarSim测试的结果进行了对比。结果表明：转向和差动制动集成控制能够进一步减少自动驾驶汽车的避撞距离，显著提高其避撞能力；本研究所提方法能够显著提高极限避撞距离的计算精度和避撞决策结果的可靠性。

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20. 驾驶场景下结合运动速度以及外观特征的多类多目标跟踪方法

王海,丁玉轩,罗彤,邱梦,蔡英凤,陈龙

汽车工程 2024, 46 (6): 956-964. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.06.002

摘要（197）

HTML （12）

PDF（pc）（4411KB）（323）

基于相机传感器的多目标跟踪算法是自动驾驶的重要组成部分。驾驶场景下，基于交并比进行前后帧关联的方案一直存在大量的身份切换，此现象在对向来车以及自车转弯时更加明显。本文将目标在二维平面上的运动速度作为扩展匹配空间的变量，设计了基于目标速度变化的交并比算法：Velocity IoU，从而优化前后帧目标关联。同时，使用自监督的外观模型提取不同目标的外观特征编码。基于上述的运动模型以及外观模型，提出了一种互补的关联策略，最终实现驾驶场景下多类别多目标跟踪。在BDD100K上验证了该方法，对应mMOTA为45.2，mIDF1为55.2，IDs为8 793，优于大部分跟踪算法。

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