汽车工程

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1. 自动驾驶汽车测试场景构建关键技术综述

徐向阳,胡文浩,董红磊,王琰,肖凌云,李鹏辉

汽车工程 2021, 43 (4): 610-619. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.04.019

摘要（1429）

HTML （98）

PDF（pc）（1499KB）（2744）

面向自动驾驶汽车测试场景构建，本文首先对现有场景定义与架构进行了对比分析，并提出测试场景应涵盖场景要素和测试要素的共计10层信息；其次，归纳提出了包括具体场景直接构建、典型逻辑场景挖掘分析与推理演绎和具体场景重构衍生的场景构建方法体系；再次，从单一片段测试、组合片段测试和融合交通流的测试3个维度，系统梳理了主流虚拟场景测试应用方法；最后，从场景构建方法链和工具链的角度提出了研究展望。综述研究成果将为自动驾驶汽车测试与评价提供参考。

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2. 碱性水电解制氢系统建模综述及展望

李洋洋,邓欣涛,古俊杰,张涛,郭斌,杨福源,欧阳明高

汽车工程 2022, 44 (4): 567-582. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.04.012

摘要（1373）

HTML （91）

PDF（pc）（4913KB）（2381）

本文中以建模为重点对碱性水电解制氢系统的现状与展望进行综述。首先，对水电解制氢多种方式进行了对比分析，并重点阐述了碱性水电解制氢系统现状：碱性水电解制氢技术存在投资成本低、寿命长、规模大的特点，是现阶段实现“碳达峰”目标的重要手段。接着，在碱性水电解制氢系统建模方面定量地深入分析了电解槽能耗、气体纯度和温度与系统控制的影响机制。本研究为碱性水电解制氢技术的发展提供理论和技术支撑。

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3. 电子机械制动器构型及控制技术发展现状

熊璐,李聪聪,卓桂荣,程玉林,乔乐,王心坚

汽车工程 2023, 45 (12): 2187-2199. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.12.001

摘要（421）

HTML （42）

PDF（pc）（3849KB）（936）

电子机械制动（EMB）作为真正意义上的线控制动，具有系统结构精简、制动响应迅速等诸多优势。为了对EMB构型的研发现状进行全面梳理，本文在大量专利调研的基础上对各种构型的发展和产业化进程进行了总结，并对滚珠丝杠、楔式自增力、滚珠坡道和凸轮4种基本构型方案进行了分析和对比。针对执行器非线性特性和慢时变参数摄动下的控制难题，本文首先对各种执行器建模方法进行了整理，然后以有无压力传感器为分类依据，从基于夹紧力反馈值的控制和基于夹紧力估计值的控制两大层面分别对国内外的研究进展进行综述。最后，提出了对于执行器构型设计、夹紧力控制以及整车协调冗余控制的发展展望。

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4. 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（541）

HTML （40）

PDF（pc）（1854KB）（818）

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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5. 新能源汽车动力电池安全管理技术挑战与发展趋势分析^*

王震坡, 袁昌贵, 李晓宇

汽车工程 2020, 42 (12): 1606-1620. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.12.002

摘要（1306）

PDF（pc）（1831KB）（1714）

动力电池安全管理是保证新能源汽车安全运行的重要手段,直接影响着整车耐久性和可靠性。本文从动力电池安全概念、关键技术和未来发展趋势3方面进行综述,将动力电池安全研究关键技术归纳为热失控的机理与控制措施和防护结构分别展开阐述,并对比剖析现有关键技术的成就及不足;针对当前动力电池安全管理所面临的挑战,提出未来电池安全管理发展趋势——从机理分析到系统优化设计,从被动安全防护到主动风险预测。

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6. 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（294）

HTML （18）

PDF（pc）（3633KB）（709）

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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7. 基于强化学习的自动驾驶决策研究综述

金立生,韩广德,谢宪毅,郭柏苍,刘国峰,朱文涛

汽车工程 2023, 45 (4): 527-540. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.04.001

摘要（667）

HTML （59）

PDF（pc）（1155KB）（1049）

强化学习的发展推动了自动驾驶决策技术的进步，智能决策技术已成为自动驾驶领域高度关注的要点问题。本文以强化学习算法发展为主线，综述该算法在单车自动驾驶决策领域的深入应用。对强化学习传统算法、经典算法和前沿算法从基本原理和理论建模等方面进行归纳总结与对比分析。针对不同场景的自动驾驶决策方法分类，分析环境状态可观测性对建模的影响，重点阐述了不同层次强化学习典型算法的应用技术路线，并对自动驾驶决策方法提出研究展望，以期为自动驾驶决策方案研究提供有益参考。

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8. 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（597）

HTML （53）

PDF（pc）（3130KB）（1480）

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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9. 基于关键场景的预期功能安全双闭环测试验证方法

吴思宇,于文浩,邢星宇,张玉新,李楚照,李雪轲,古昕昱,李云巍,马小涵,路伟,王政,郝圳茂,王红,李骏

汽车工程 2023, 45 (9): 1583-1607. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.09.008

摘要（248）

HTML （14）

PDF（pc）（3139KB）（685）

预期功能安全作为道路运行安全的重要组成，是智能网联汽车的核心挑战。全面高效的预期功能安全测试验证方法能够有效支撑系统安全开发流程。本文提出一种以关键场景为载体、由封闭验证和开放论证双闭环构建的测试验证框架，并综合论述关键场景构建技术，进一步建立接受准则的量化方法。最后，本文展望在预期功能安全测试验证领域亟待推进的关键研究。本文旨在为智能网联汽车预期功能安全测试验证的工程实践提供兼具可操作性和理论充分性的参考依据。

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10. 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（708）

HTML （32）

PDF（pc）（4436KB）（686）

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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11. 基于OEDR和ODC的自动驾驶汽车实际道路测试评价技术研究

孙航,李志军,张琳琳,陈振宇,李世龙

汽车工程 2022, 44 (6): 842-850. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.06.005

摘要（272）

HTML （8）

PDF（pc）（1226KB）（791）

本文中提出了基于自动驾驶目标和事件探测与响应（OEDR）的测试道路分类方法，构建基于设计运行范围的道路元素基础模型，改进Jaccard Similarity有效相似度算法用于测试道路符合性评估。本文中还根据测试道路选取，提出了基于设计运行条件（ODC）边界的测试方法，结合乘员主观评价形成自动驾驶汽车实际道路测评体系。选取我国典型道路开展的试验结果表明，本文中提出的测评体系具有可行性和普适性，可作为一种标准化方法广泛应用。

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12. 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（302）

HTML （33）

PDF（pc）（2036KB）（530）

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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13. 电动汽车锂离子电池脉冲加热技术研究进展

廉玉波,凌和平,马晴婵,任强,贺斌

汽车工程 2023, 45 (2): 169-174. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.001

摘要（775）

HTML （81）

PDF（pc）（708KB）（811）

低温环境下，电动汽车锂离子电池存在可用容量降低、充电困难和循环寿命衰减等问题，严重制约了锂离子电池的应用，因此，确保锂离子电池在合适的温度范围内运行至关重要。电池脉冲加热技术具有加热速率快、温度均匀性好和系统结构简单等优势，是解决锂离子电池低温应用难题的有效手段。本文中从脉冲加热方案、脉冲控制参数和脉冲加热策略3个方面对脉冲加热技术的研究进展进行了综述。首先，介绍现有脉冲加热方案优劣势，其次，总结不同脉冲控制参数下锂离子电池的温升和容量衰减特性，最后，对比不同脉冲加热策略对锂离子电池低温性能的影响，指出脉冲加热技术未来发展的方向。

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14. 大功率型氢燃料电池重卡动力系统匹配设计

刘世闯,孙桓五,王瑞鑫,李昊,张东光

汽车工程 2021, 43 (2): 196-203. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.02.006

摘要（664）

HTML （44）

PDF（pc）（1578KB）（958）

针对大功率型氢燃料电池重卡动力系统设计尚无成熟控制策略问题，提出了动力系统匹配设计中大功率型氢燃料电池保护优先的控制策略。根据该策略确定设计流程、零部件选型、参数匹配和计算。在此基础上，进行了动力系统构型优化，并基于稳态工况进行了燃料电池选型，同时综合考虑重卡实际工况特性和效率特性对氢燃料电池、动力电池和电机的功率以及传动比等参数进行匹配设计和零部件参数确定。基于设计结果，在 Cruise中建立大功率型氢燃料电池重卡整车模型进行分析和优化，根据设计和优化结果完成了原型车的设计和制造，并初步进行了总体性能参数的验证。本研究为大功率型氢燃料电池重卡动力系统的匹配设计提供了参考。

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15. 车用锂离子电池低温特性与加热方法研究进展^*

朱建功, 孙泽昌, 魏学哲, 戴海峰, 房乔华, 唐轩

汽车工程 2019, 41 (5): 571-581. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.05.014

摘要（839）

PDF（pc）（2530KB）（2102）

鉴于低温条件下动力电池功率特性变差,充放电效率下降,制约了电动汽车的发展,一方面通过对不同规格、不同材料体系的动力电池进行低温放电、充电、交流阻抗谱特性测试,分析制约锂离子动力电池低温性能的关键因素;另一方面,从动力电池热管理角度出发,对目前低温加热技术的研究进展进行综述,旨在为改善动力电池低温性能和对动力电池低温热管理技术的进一步研究提供指导。

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16. 考虑预碰撞时间的自动紧急制动系统分层控制策略研究^*

兰凤崇, 余蒙, 李诗成, 陈吉清

汽车工程 2020, 42 (2): 206-214. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.02.010

摘要（414）

PDF（pc）（1028KB）（946）

为提升汽车的主动安全,对车辆自动紧急制动系统控制策略进行研究。利用分层控制的思想对控制策略进行建模,上层控制器为对车辆制动减速度进行决策的预碰撞时间模型,根据汽车追尾事故深度调查的驾驶员紧急制动数据分析制动系统的制动减速度,在考虑舒适性的条件下确定预碰撞时间阈值。下层控制器按照上层控制器输出的制动减速度,分析车辆轮胎模型和制动系统的关系,通过PID控制调节制动压力对车辆进行控制。在安全评价规程标准工况下验证控制策略的可靠性,通过追尾事故场景的重建来验证控制策略的有效性。仿真结果表明:设计的控制策略在相对车速65 km/h以内时能有效避撞,而高于65 km/h时能最大程度地降低碰撞车速,减小伤害。

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17. 基于多模态特征融合的行人穿越意图预测方法

陈龙,杨晨,蔡英凤,王海,李祎承

汽车工程 2023, 45 (10): 1779-1790. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.001

摘要（391）

HTML （37）

PDF（pc）（4689KB）（464）

行人行为预测是城市环境智能汽车决策规划系统面临的主要挑战之一，提升行人穿越意图的预测准确率对于行车安全意义重大。针对现有方法过度依赖行人的边界框位置信息，且很少考虑交通场景中环境信息及交通对象间的交互关系等问题，本文提出一种基于多模态特征融合的行人过街意图预测方法。首先结合多种注意力机制构建了一种新型全局场景上下文信息提取模块和局部场景时空特征提取模块来增强其提取车辆周边场景时空特征的能力，并依赖场景的语义解析结果来捕获行人与其周围环境之间的交互关系，解决了交通环境上下文信息与交通对象之间的交互信息应用不充分的问题。此外，本文设计了一种基于混合融合策略的多模态特征融合模块，根据不同信息源的复杂程度实现了对视觉特征和运动特征的联合推理，为行人穿越意图预测模块提供可靠信息。基于JAAD数据集的测试表明，所提出方法的预测Accuracy为0.84，较基线方法提升了10.5%，相比于现有的同类型模型，所提出方法的综合性能最佳，且具有更广泛的应用场景。

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18. 类脑学习型自动驾驶决控系统的关键技术

李升波,占国建,蒋宇轩,兰志前,张宇航,邹文俊,陈晨,成波,李克强

汽车工程 2023, 45 (9): 1499-1515. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.ep.006
录用日期: 2023-04-25
预出版日期: 2023-04-25

摘要（622）

HTML （40）

PDF（pc）（3942KB）（722）

作为高级别自动驾驶的下一代技术方向，类脑学习以深度神经网络为策略载体，以强化学习为训练手段，通过与环境的交互探索实现策略的自我进化，最终获得从环境状态到执行动作的最优映射。目前，类脑学习方法主要用于自动驾驶的决策与控制功能设计，它的关键技术包括：界定策略设计的系统框架、支持交互训练的仿真平台、决定策略输入的状态表征、定义策略目标的评价指标以及驱动策略更新的训练算法。本文重点梳理了自动驾驶决策控制的发展脉络，包括两类模块化架构（分层式和集成式）和3种技术方案（专家规则型、监督学习型和类脑学习型）；概述了当前主流的自动驾驶仿真平台；分析了类脑决控的3类环境状态表征方法（目标式、特征式和组合式）；同时介绍了自动驾驶汽车的五维度性能评价指标（安全性、合规性、舒适性、通畅性与经济性）；然后详述了用于车云协同训练的典型强化学习算法及其应用现状；最后总结了类脑自动驾驶技术的问题挑战与发展趋势。

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19. 超大尺寸一体式压铸铝合金后段车身疲劳仿真与试验研究

曾维和, 苟黎刚, 罗宇, 张俊, 廖慧红

汽车工程 2023, 45 (7): 1263-1275. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.07.017

摘要（182）

HTML （8）

PDF（pc）（7302KB）（538）

针对某车型一体压铸铝合金超大尺寸后段车身耐久开发问题，测试了压铸车身用铸态铝合金应变-寿命（E-N）数据，并对疲劳试样实测数据拟合得到合金E-N曲线关键参数；搭建Trim Body有限元模型，基于模态瞬态法计算了压铸车身应力动态响应，对应力时程响应信号雨流统计，结合实测拟合的E-N曲线和Miner损伤累积原理，对比分析了车身初始设计和优化设计方案的疲劳损伤；最后将优化设计的一体压铸件装车进行整车四立柱强化耐久测试。研究结果表明：压铸铝合金E-N关系曲线可用Manson-Coffin-Basquin方程描述；与初始方案比，改进设计的一体压铸铝合金车身最大损伤由2.67降低至0.32，疲劳开裂风险消除，经四立柱强化耐久试验验证一体压铸铝车身未见开裂。研究成果可为一体压铸铝合金车身达成耐久属性开发目标提供参考依据。

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20. 面向极限工况的分布式驱动电动汽车动力学集成控制方法

林程,梁晟,宫新乐,于潇,汪博文

汽车工程 2022, 44 (9): 1372-1385. DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.008

摘要（476）

HTML （29）

PDF（pc）（5184KB）（796）

为了改善分布式驱动电动汽车在低附着路面行驶、高速转向等极限工况下的主动安全性，本文提出了一种基于预测控制的动力学集成控制方法。首先，为了均衡预测模型的建模精度与控制器的计算负担，通过分段仿射将非线性横摆动力学模型进行简化，进而建立了混杂系统预测模型。其次，分析了多时变参数系统的失稳机理，将系统发生分岔现象后极易失稳的工况定义为极限工况，统一了低附着、高速等不同极限工况下的车辆稳定性判别方法，制定了控制模式的切换机制。然后，提出了基于鲁棒混杂模型预测控制算法的动力学集成控制策略，系统地考虑了极限工况下的车速变化与轮胎非线性侧偏特性，协同优化了车辆的驱动防滑性能、横摆稳定性等安全性指标。处理器在环试验表明，提出的集成控制策略能够满足低附着路面行驶与高速转向工况的控制需求，显著提高了车辆在极限工况下的主动安全性。

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