汽车工程

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1. 动力电池热失控特征及防控技术研究分析

李致远, 鲁锐华, 余庆华, 颜伏伍

汽车工程 2024, 46 (1): 139-150. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.015

摘要（495）

HTML （32）

PDF（pc）（3633KB）（4281）

近年来，锂离子电池热失控问题已成为抑制新能源汽车动力电池发展的主要瓶颈。本文针对新能源汽车动力电池热失控问题的研究展开了全面综述，阐述了锂离子电池热失控的诱因，介绍了锂离子电池热失控过程以及不同变量条件下锂离子电池的热失控特征。基于锂离子电池的热失控特征参数综述了适用于锂离子电池火灾的早期预警方法和火灾抑制方法，总结了目前新能源汽车动力电池热失控问题研究的不足和发展趋势，为新能源汽车动力电池领域的发展提供一定的参考。

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2. 车用操作系统技术现状及发展趋势

汪志鸿,于德营,马天泽,陈炳全,李宗阳,李红燕

汽车工程 2023, 45 (6): 910-921. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.06.002

摘要（590）

HTML （44）

PDF（pc）（2374KB）（3841）

随着汽车向电动化、智能化发展，其电子电气架构正从传统分布式架构向域集中式架构以及中央计算架构转变，汽车软件由面向信号的架构朝面向服务的软件架构升级。车用操作系统是汽车软件生态的重要基础，大力发展车用操作系统技术对保障我国智能汽车产业安全具有重要意义。基于此背景，本文对车用操作系统技术架构、典型产品以及发展现状进行了梳理，对比了国内外主流虚拟化技术产品、内核、中间件，并提出了车用操作系统发展趋势。

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3. 基于逆强化学习的混合动力汽车能量管理策略研究

齐春阳,宋传学,宋世欣,靳立强,王达,肖峰

汽车工程 2023, 45 (10): 1954-1964. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.016

摘要（200）

HTML （12）

PDF（pc）（4925KB）（1906）

能量管理策略是混合动力汽车关键技术之一。随着计算能力与硬件设备的不断升级，越来越多的学者逐步开展了基于学习的能量管理策略的研究。在基于强化学习的混合动力汽车能量管理策略研究中，智能体与环境相互作用的导向是由奖励函数决定。然而，目前的奖励函数设计多数是主观决定或者根据经验得来的，很难客观地描述专家的意图，所以在该条件不能保证智能体在给定奖励函数下学习到最优驾驶策略。针对这些问题，本文提出了一种基于逆向强化学习的能量管理策略，通过逆向强化学习的方法获取专家轨迹下的奖励函数权值，并用于指导发动机智能体和电池智能体的行为。之后将修改后的权重重新输入正向强化学习训练。从油耗值、SOC变化曲线、奖励训练过程、动力源转矩等方面，验证该权重值的准确性以及在节油能力方面具有一定的优势。综上所述，该算法的节油效果提高了5%~10%。

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4. 智能汽车轨迹跟踪多目标显式模型预测控制

赵树恩,王盛,冷姚

汽车工程 2024, 46 (5): 784-794. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.005

摘要（242）

HTML （24）

PDF（pc）（6967KB）（1344）

针对现有智能汽车轨迹跟踪控制算法难以同时保证跟踪精确性、横向稳定性、舒适性以及控制实时性的问题，提出了一种基于多目标优化和显式模型预测控制理论的轨迹跟踪控制策略（MO-EMPC）。首先，建立考虑跟踪精确性、横向稳定性、舒适性的多目标函数及约束。然后，针对传统MPC控制实时性低的问题，设计基于EMPC的多目标优化轨迹跟踪控制器，通过引入多参数二次规划（MPQP）理论，将反复在线优化求解过程转化为等价的分段仿射系统（PPWA），离线计算得到最优显式控制律以供实时控制调用，减少在线运算时间。最后，基于CarSim/Simlink联合仿真方法，将所设计控制器的轨迹跟踪多目标优化效果与MPC控制效果进行对比验证。研究结果表明，所提出的轨迹跟踪策略在保证良好的跟踪精度前提下，横向稳定性、舒适性方面的表现更优于MPC控制器，且算法在线运行速度提高56.63%。

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5. 基于实例分割的车道线检测算法

武志斐,李守彪

汽车工程 2023, 45 (2): 263-272. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.011

摘要（275）

HTML （19）

PDF（pc）（4551KB）（1598）

为实现在自动驾驶复杂场景下检测数量变化的车道线，提出一种基于实例分割的车道线检测算法。首先以ResNet18网络作为主干网络提取图像特征，采用特征金字塔网络进行特征融合。同时设计一种扩张卷积残差模块来提高检测的精度；然后基于车道线的位置进行实例分割，利用语义分割出的车道线点位置预测对应的聚类点位置，通过对聚类点采用DBSCAN聚类算法实现车道线实例区分。结果表明，该算法能够在复杂的自动驾驶场景下有效地进行多车道线检测，在CULane数据集和TuSimple数据集上的调和平均值分别达到75.2%和97.0%。

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6. 并联混合动力系统构型筛选及参数优化设计

王泽兴,何洪文,彭剑坤,张炀,季双,张媛

汽车工程 2024, 46 (3): 464-475. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.03.010

摘要（215）

HTML （11）

PDF（pc）（5440KB）（1142）

针对采用拉维娜行星齿轮机构和传统多挡变速器的并联混合动力构型选择，采用基于杠杆法以挡位设计规则、动力特性规则、工作模式规则、可制造性规则相结合的一种综合评价方法，对混合动力系统构型进行分析和筛选，并确定了构型方案和该方法的筛选流程。其次针对整车的设计目标，对发动机、电机的参数进行了选择，并运用GT-SUITE软件搭建整车纵向动力学模型。在此基础上，采用Pareto前沿对变速器参数进行了优选，最终在确定混合动力构型的基础上，优选确定了混合动力系统的设计参数，并通过仿真验证了方案的可行性，为采用拉维娜行星齿轮机构和传统多挡变速器的并联混合动力系统研究提供了理论依据。

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7. 基于车辆轨迹预测对抗性攻击与鲁棒性研究

桑海峰,赵梓杉,王金玉,陈旺兴

汽车工程 2024, 46 (3): 407-417. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.03.004

摘要（267）

HTML （13）

PDF（pc）（4238KB）（1280）

针对常规车辆轨迹预测数据集中较少包含极端交通场景信息的问题，本文提出一种新型对抗性攻击框架来模拟此类场景。首先，为了判定不同场景中对抗性攻击是否有效提出了一种阈值判定的方式；然后，针对攻击目的的不同分别设计了两种对抗性轨迹生成算法，在遵守物理约束和隐蔽性前提下，生成更具对抗性的轨迹样本；此外，提出3个新的评价指标全面评估攻击效果；最后，探究了不同的防御策略来减轻对抗攻击影响。实验结果显示，基于扰动阈值的快速攻击算法（attack algorithm based on perturbation threshold for fast attack，PTFA）和基于动态学习率调整的攻击算法（attack algorithm based on dynamic learning rate adjustment， DLRA）在NGSIM数据集上的攻击时间和扰动效果均优于现有算法，更高效发现模型弱点。本研究通过模拟极端情况丰富了轨迹样本，深入评估了模型鲁棒性，为后续优化奠定了基础。

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8. 计及参数摄动的EMB电机改进型高阶线性自抗扰控制

王国栋,王丽芳,吴艳,张俊智

汽车工程 2024, 46 (5): 923-934. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.018

摘要（159）

HTML （10）

PDF（pc）（6386KB）（898）

为了提高EMB的安全性和可靠性，提高EMB驱动系统的容错性和抗扰能力，提出一种基于改进型高阶线性自抗扰控制器的串级矢量控制系统。首先，提出改进型高阶线性自抗扰控制器的设计方法，通过改进型高阶线性自抗扰控制器提高系统低频抗扰能力，同时降低对高频噪声的敏感度；其次，分析归纳EMB驱动系统内存在的扰动类型，并理论分析改进型高阶线性自抗扰控制器对电机参数摄动的鲁棒性。仿真和实验结果表明：该控制策略和控制算法可以实现对EMB驱动系统内电机参数变化、负载扰动、电流交叉耦合和宽频域扰动等多种扰动类型的抑制，验证了其有效性。最终，EMB驱动系统实现了5倍电机参数摄动下的抗扰控制。通过动态解耦，提高了EMB驱动系统在高速时的动态性能。该控制策略和控制算法显著提高了EMB驱动系统的容错性和鲁棒性。

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9. SFW-YOLOv8复杂场景视频车辆检测模型

祝琴,韩沈阳,曾明如,赖平红,吴垂茂,胡玮轶

汽车工程 2024, 46 (12): 2290-2302. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.12.015

摘要（160）

HTML （6）

PDF（pc）（5522KB）（562）

针对复杂交通监控场景中视频车辆检测模型难以提取丰富的目标特征的问题，本文从充分利用视频图像时空特征信息的角度，新建时空特征融合模块SF-Module，运用Transformer模型中的多头自注意力机制实现视频车辆图像当前帧和历史帧时空特征信息的提取和融合，丰富目标的特征信息；在此基础上，基于YOLOv8网络，在其颈部网络融合新建的时空特征融合模块SF-Module，挖掘视频图像序列的时空特征信息；同时，引入WIoU损失函数作为预测框回归损失，减少低质量标注框产生的有害梯度，设计SFW-YOLOv8视频车辆检测模型。最后，新建的SFW-YOLOv8复杂场景视频车辆检测模型在UA-DETRAC数据集上进行实验，对数据集中的部分图片进行了模拟雨天和雾天的数据增强，提高车辆检测模型的泛化性。实验结果表明，SFW-YOLOv8视频车辆检测模型的MAP50和MAP50：5：95值为79.1%和63.6%，较YOLOv8模型分别提高了1.7%和3.3%，推理速度为11 ms/帧，具有较为优秀的检测性能。

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10. 面向自动驾驶道路场景中异常案例的多模态数据挖掘算法

王海,张桂荣,罗彤,邱梦,蔡英凤,陈龙

汽车工程 2024, 46 (7): 1239-1248. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.07.011

摘要（273）

HTML （23）

PDF（pc）（5240KB）（844）

基于深度学习的视觉感知技术的发展有利于自动驾驶系统中环境感知技术的进步。然而，对于自动驾驶场景中的异常案例，目前的感知模型还存在一些问题。这是因为基于深度学习的感知模型的能力取决于训练数据集的分布。尤其是驾驶场景中的类别从未出现在训练集中，感知系统也往往很脆弱。因此识别未知类别和极端场景仍然是自动驾驶感知技术安全性的挑战。本文从处理数据集的角度出发，提出了一种新颖的多模态异常案例自动挖掘流程（corner case mining pipeline， CCMP）。为验证CCMP的有效性，在Waymo开放数据集的基础上构建了异常案例子集“Waymo-Anomaly”，该子集共有3 200个图像，每个图像都将包含文本中定义的异常案例场景。并且基于私有数据集Waymo-Anomaly，证明了CCMP针对异常案例场景挖掘的召回率可以达到91.7%。此外，还通过实验验证了目标检测器在包含异常案例的数据集中针对长尾分布的有效性。最终，希望从处理数据集的角度来提高自动驾驶感知模型在现实世界中的真实性。

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11. 基于改进混合A*的智能汽车时空联合规划方法

胡杰, 张志豪, 陈瑞楠, 陈锐鹏, 刘昊岩, 朱琪, 陈晖

汽车工程 2023, 45 (7): 1123-1133. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.07.003

摘要（1048）

HTML （42）

PDF（pc）（4436KB）（1833）

运动规划是自动驾驶系统生成轨迹的关键模块，现有运动规划多采用路径和速度解耦的方法，但解耦的规划方法在复杂动态场景下易陷入轨迹次优。本文提出了一种基于搜索和数值优化结合的时空联合运动规划方法，直接求解可行驶轨迹。首先使用改进混合A*在时空范围内进行轨迹粗搜索获得初始轨迹，然后以初始轨迹为参考构建可行驶时空走廊，并综合考虑车辆动力学和轨迹连续性约束等条件，使用数值优化的方法进一步平滑初始轨迹。选取换道超车和旁车切入两类典型复杂动态场景进行仿真测试，结果表明，所提时空联合规划方法相较于传统时空解耦规划方法更加灵活、规划结果更加合理，同时具有较好的计算实时性。

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12. 车联网环境下基于Stacking集成学习的车辆异常行为检测方法

薛宏伟,刘赢,庄伟超,殷国栋

汽车工程 2021, 43 (4): 501-508. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.04.007

摘要（298）

HTML （16）

PDF（pc）（3021KB）（1484）

针对车联网中的车辆异常行为的威胁，本文中融合了多种机器学习方法，提出了一种新型的适用于车联网的车辆异常行为检测方法。首先，基于Veins车联网仿真平台，模拟了DoS、Sybil等多种网络攻击，搭建了真实路况环境下遭受网络攻击的车联网场景，构建了车联网异常检测数据集；其次，采用Stacking集成学习思想，融合K近邻、决策树、多层感知机、AdaBoost、随机森林5种初级分类器建立集成检测模型；最后，利用交叉验证思想，使用5种初级分类器对训练集进行训练，并将初级分类器在验证集上的预测结果作为次级分类器的输入，将次级分类器的输出作为最终的预测结果。结果表明，本文提出的方法在不同攻击密度场景下对不同网络攻击都具有良好的检测效果，与其他单一分类器相比具有更好的检测结果，验证了本方法的有效性。

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13. 基于NSGA-Ⅱ算法和模糊控制的纯电动汽车2DCT换挡规律研究

殷学冰,陈勇,代青林,刘海,田乃利,贺伯林

汽车工程 2022, 44 (10): 1571-1580. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.10.012

摘要（192）

HTML （15）

PDF（pc）（3827KB）（1159）

换挡规律是影响汽车动力性和经济性的关键因素。针对自主研发的纯电动汽车两挡干式双离合变速器（2DCT），以不同踏板开度下的换挡车速作为优化变量，通过NSGA-Ⅱ算法得出换挡速度的Pareto前沿，利用线性加权法求出兼顾经济性和动力性的踏板开度和车速两参数换挡规律。引入加速度构建一种三参数模糊控制器，对换挡速度进行动态调整，得到综合性换挡规律。结果表明，综合换挡规律能同时兼顾整车的经济性和动力性，并且相较于经济性换挡规律较大程度减少换挡频率。

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14. 基于样本熵的车载CAN网络入侵检测

崔英祥, 张幽彤, 魏洪乾

汽车工程 2023, 45 (7): 1184-1191. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.07.009

摘要（250）

HTML （10）

PDF（pc）（3185KB）（1036）

汽车的智能化和无人化发展增加了对汽车总线网络的依赖，如汽车的实时动力控制、操纵控制等均需要借助车载CAN网络作为信息传递的媒介。然而不像工业互联网等具有完善的信息鉴别和身份认证机制，车载CAN网络缺乏足够的安全防护措施，容易被不法分子入侵。因此，为提高车载CAN网络的安全通信保障，本文提出一种基于样本熵的入侵检测系统（sample entropy-intrusion detection system， SE-IDS）。具体地，通过实时采样汽车的总线数据构建样本熵测试集，利用样本熵的计算方法统计样本熵值，通过观察熵值的突变情况确定该时刻是否有攻击发生。此外，利用实际汽车ECU（electronic control unit）进行了硬件在环测试，分别验证了提出的方法对DOS（denial of service）攻击、模糊攻击、bus-off攻击的检测能力。测试结果表明，DOS攻击、模糊攻击、bus-off攻击均会使稳定的样本熵值出现不可导点，可以据此作为通信异常的标志，从而确定CAN网络遭受的入侵行为。此外，嵌入式设备的在线检测同样验证了该方法在实际ECU上的实时执行能力。

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15. 后倾乘员碰撞损伤与防护研究综述

沈文轩,戴睿,谭普元,周青

汽车工程 2024, 46 (12): 2241-2256. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.ep.004

摘要（155）

HTML （2）

PDF（pc）（5533KB）（686）

在智能汽车和自动驾驶技术的发展背景下，以乘员舒适性为核心的零重力座椅开始配置于部分乘用车。与直立坐姿相比，后倾坐姿乘员在碰撞事故中存在较高的损伤风险，使得其碰撞安全解决方案的研发迫在眉睫。本文围绕后倾坐姿乘员碰撞安全问题，从损伤机理、约束系统、研究工具3个方面综述了相关研究现状及发展趋势。梳理总结发现：（1）后倾坐姿乘员碰撞损伤形式有别于直立坐姿乘员，其腰椎、髂骨等特征部位损伤机理尚未完全明确；（2）以三点式安全带为核心的传统乘员约束系统经改进与优化后仍难以对后倾乘员提供有效的整体保护，在主被动安全一体化体系下研发能够合理兼顾下潜损伤与脊柱损伤的新型防护手段是后倾乘员碰撞防护研究的关键问题；（3）作为主要研发和评测工具的碰撞假人和人体模型须针对后倾工况改善其可用性和生物逼真度。

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16. 基于服务的多域电子电气架构安全访问控制

杨震宇,罗峰,王子通,任毅,张晓先

汽车工程 2023, 45 (9): 1626-1636. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.09.011

摘要（182）

HTML （10）

PDF（pc）（2795KB）（777）

在面向服务的多域电子电气架构下，大量的异构服务被部署在车内，用于自主驾驶、安全、舒适和远程诊断等目的。随着与外界交互的增多，车载网络存在递增的安全风险。本文提出了一种安全访问控制机制，以防止车内域控制器受到未经认证和授权的访问请求。首先，文中基于智能网联汽车的安全需求分析，提出了一个基于属性的访问控制的访问控制架构，该架构不仅支持细粒度和灵活的授权还支持基于逐流过滤与监测的在线权限检测。其次，用一个五元组给出形式化的访问控制模型，该模型用数学方法描述了主体、客体、策略和请求，并提出了一个基于哈希的策略评估引擎。最后，安全访问序列通过会话建立和安全通信保证了访问控制过程中的机密性、完整性和可用性。

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17. 功能架构在电子电气架构开发中的应用和实践

付朝辉,王华阳

汽车工程 2021, 43 (12): 1871-1880. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.018

摘要（287）

HTML （20）

PDF（pc）（6905KB）（977）

在软件定义汽车的时代，功能体验日新月异，采用面向信号的架构开发模式不能满足用户对于功能快速交付的期待，正初步地被面向服务架构所取代。本文讨论了面向功能开发流程中的核心元素，以及功能、系统和零件之间的关系，提出了在系统层建立以功能架构为基础的建模方法。同时结合吉利汽车的开发实践经验，提出功能导向开发模式的组织分工，建议由系统工程师来主抓功能架构在系统层建模并推动落地。最后展望了功能架构在面向服务架构和敏捷开发流程中的重要作用。

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18. 乘员晕车的生理表征与缓解方法

吴盈章, 林颖, 李文博, 余亚岚, 李国法, 郭钢

汽车工程 2024, 46 (1): 50-60. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.006

摘要（503）

HTML （23）

PDF（pc）（5363KB）（1244）

为保证智能网联汽车的乘坐舒适性与用户接受度，建立乘员晕车缓解认知过程模型，提出一种基于嗅觉刺激的乘员晕车缓解方法。首先充分考虑乘员满意度和晕车缓解功能性要求，设计开展晕车缓解嗅觉刺激材料筛选实验，选定嗅觉刺激材料的气味类型和浓度。接着为探究不同晕车程度与生理表征之间的映射关系，验证嗅觉缓解方案的有效性，设计开展乘员晕车缓解实车实验。结果表明：乘员主观晕车程度与皮电激活度指标呈正相关，与脑电不对称值呈负相关。同时，20%浓度的姜花气味经10 s释放能够有效缓解乘员晕车症状，平均缓解效果达到22.17%，在主客观维度上得到了一致性验证。

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19. 智能网联汽车多域电子电气架构技术发展研究

邹渊,孙文景,张旭东,刘佳慧,温雅,马文斌

汽车工程 2023, 45 (6): 895-909. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.06.001

摘要（757）

HTML （58）

PDF（pc）（3130KB）（3693）

随着汽车智能化、网联化技术不断发展，传统电子电气架构已难以满足面向未来的车路云网一体化发展新需求。本文中聚焦面向未来的智能网联汽车多域电子电气架构，分别从总体设计、硬件系统、通信系统和软件系统4个方面对现有技术进行了详细的综述并对我国电子电气架构的发展进行展望。本文可对汽车电子电气架构技术研究提供重要的参考价值。

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20. 基于虚拟点云的二阶段多模态融合网络

程腾,倪昊,张强,王文冲,石琴

汽车工程 2024, 46 (2): 222-229. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.004

摘要（159）

HTML （5）

PDF（pc）（2104KB）（546）

针对点云的稀疏性和无序性对目标检测准确率的影响，本文提出了一种基于虚拟点云的二阶段多模态融合网络VPC-VoxelNet。首先，利用图像检测目标信息构造虚拟点云，增加点云的密集程度，从而提高目标特征的表现；其次，增加点云特征维度以区分真实和虚拟点云，并使用含置信度编码的体素，增强点云的相关性；最后，采用虚拟点云的比例系数设计损失函数，增加图像检测有监督训练，提高二阶段网络训练效率，避免二阶段端到端网络模型存在的模型误差累计问题。该目标检测网络VPC-VoxelNet在KITTI数据集上进行了测试，检测精度优于经典三维点云检测网络和某些多传感器信息融合网络，车辆检测精度达到了86.9%。

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