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基于虚拟点云的二阶段多模态融合网络

汽车工程 2024年第2期46卷 222-229页

作者：程腾倪昊张强王文冲石琴合肥工业大学自动驾驶汽车安全技术安徽省重点实验室合肥230009 安徽省智慧交通车路协同工程研究中心合肥230000 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230000 奇瑞汽车股份有限公司芜湖241000

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... 详细信息

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%。

关键词：目标检测多模态感知虚拟点云损失函数

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基于注意力机制与线锚信息传递的车道线检测

汽车工程学报 2024年

作者：姜俊昭彭彬杨文豪徐业凯合肥工业大学安徽省自动驾驶汽车安全技术重点实验室

车道线检测是自动驾驶领域的关键技术，目前仍面临较多挑战。车道线监督信号的稀疏性以及复杂场景下的遮挡、阴影等因素会影响检测的准确率与实时性。基于此，提出了一种融合CBAM注意力机制与线锚特征聚合模块的车道线检测模型，文中提... 详细信息

车道线检测是自动驾驶领域的关键技术，目前仍面临较多挑战。车道线监督信号的稀疏性以及复杂场景下的遮挡、阴影等因素会影响检测的准确率与实时性。基于此，提出了一种融合CBAM注意力机制与线锚特征聚合模块的车道线检测模型，文中提出的算法在Tusimple和CULane数据集分别达到96.19%的准确率和76.24%的综合F1得分，并通过实车测试表明，该算法检测帧率为67 fps，可以在复杂交通场景下进行实时检测，较好地解决车道线遮挡问题。

关键词：车道线检测线锚注意力机制信息传递

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单双电机机械变速器直连系统性能对比研究

汽车工程 2024年第2期46卷 310-319页

作者：卢紫旺田光宇李润峰纪文菲孙毅文喻云昶清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

双电机无同步器多挡机械变速器系统可以有效改善重型商用车经济性和动力性。为分析系统在最优参数下的最优性能,并综合考虑车质量和空满载差异的影响,本研究同时优化驱动电机参数和机械变速器速比参数,对比最优参数下单/双电机多挡驱动... 详细信息

双电机无同步器多挡机械变速器系统可以有效改善重型商用车经济性和动力性。为分析系统在最优参数下的最优性能,并综合考虑车质量和空满载差异的影响,本研究同时优化驱动电机参数和机械变速器速比参数,对比最优参数下单/双电机多挡驱动系统的经济性和动力性。结果表明:双电机驱动系统降低了车辆经济性对车质量以及空满载差异的敏感度;双电机驱动系统最高车速提高约8%,加速时间可节省约28%。

关键词：单电机双电机机械变速器参数优化性能对比

基于场景划分的智能网联汽车协同换道避障方法

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汽车工程 2024年第5期46卷 745-753页

作者：周俊宇李克强任晗啸于杰罗禹贡清华大学车辆与运载学院汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

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... 详细信息

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。

关键词：智能网联汽车换道避障轨迹规划边界分析

智能网联汽车预期功能安全风险评估3σ接受准则

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机械工程学报 2024年

作者：白先旭潘宇翔陈浩李维汉石琴合肥工业大学自动驾驶汽车安全技术安徽省重点实验室合肥工业大学车辆工程系自适应结构与智能系统实验室合肥工业大学安徽省智慧交通车路协同工程研究中心

预期功能安全(Safety of the Intended functionality, SOTIF)问题是智能网联汽车商业化推广的最大难题之一。在对智能网联汽车进行SOTIF分析的过程中，建立合适的风险接受准则能为危害识别和风险评估提供更准确的判别标准，有助于降低... 详细信息

预期功能安全(Safety of the Intended functionality, SOTIF)问题是智能网联汽车商业化推广的最大难题之一。在对智能网联汽车进行SOTIF分析的过程中，建立合适的风险接受准则能为危害识别和风险评估提供更准确的判别标准，有助于降低开发成本、提高整车的SOTIF信心度和开发效率。为建立合适的风险接受准则，对自然驾驶数据中部分驾驶人交通特性关键参数进行了提取以验证驾驶人行为的“极值特性”和参数的正态分布，并分析建立安全接受准则需要遵循的三类基本原则。在结合6标准差(6sigma, 6σ)理论在工科领域中的实际应用的基础上，提出将6σ理论用于建立SOTIF风险评估的3σ接受准则，并基于该接受准则重新定义了行车安全场(Driving safety field, DSF)中驾驶安全系数(Driving safety index, DSI)标准值的计算方法。利用TrafficNet数据库计算不同基础场景下的DSI的标准值(DSI~*)，量化了基础场景下的SOTIF风险接受准则。研究结果完善了智能网联汽车的SOTIF评价体系，有利于从源头提升智能网联汽车安全水平，对避免无止境地推高累积测试里程具有指导意义。

关键词：智能网联汽车 SOTIF 风险评估驾驶安全系数接受准则

基于降维机理模型的储能电池安全充电在线控制技术

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电力工程技术 2024年第1期43卷 2-10页

作者：钱广俊王鲁彦欧阳明高卢宇芳卢兰光韩雪冰清华大学(汽车安全与节能国家重点实验室)

大倍率充电会引起储能电池负极析锂，进一步可能会诱发电池热失控并导致安全事故。而析锂副反应与电池负极电位直接相关，通过模型精确预测负极电位，传输至储能电池管理系统调整充电工况，可以有效抑制负极析锂。因此，文中提出一种基... 详细信息

大倍率充电会引起储能电池负极析锂，进一步可能会诱发电池热失控并导致安全事故。而析锂副反应与电池负极电位直接相关，通过模型精确预测负极电位，传输至储能电池管理系统调整充电工况，可以有效抑制负极析锂。因此，文中提出一种基于降维机理简化伪二维(simplified pseudo two-dimensional, SP2D)模型的储能电池安全充电在线控制技术。首先，对伪二维(pseudo two-dimensional, P2D)模型中部分偏微分方程进行降维简化，建立SP2D模型，同时采用不同的方法获取相应的模型参数。其次，使用实验数据的端电压和负极电位对模型进行验证，结果表明模型在不同倍率恒流工况下精度较高。再次，基于SP2D模型结合比例控制器开展电池无析锂安全充电的仿真工作，结果表明，电池经过1 895 s充电即达到截止电压4.3 V,且充电过程中负极电位均处于无析锂安全电位区间。最后，对仿真得到的充电策略进行循环和拆解验证，结果表明提出的充电方法能够实现电池无析锂安全充电。

关键词：储能电池负极电位析锂简化伪二维(SP2D)模型比例控制器安全充电

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基于参比电极的析锂电池安全充电控制

电力工程技术 2024年第3期43卷 71-77页

作者：钱广俊汪宇卢兰光韩雪冰清华大学(汽车安全与节能国家重点实验室) 北京100084

电池系统是支撑下一代新型电网的关键,然而不合理的充放电策略会使电池发生析锂副反应,导致电池充放电性能大幅减弱。因此,文中针对三元锂离子电池,基于参比电极揭示了析锂后电池的充电性能变化情况,并对其安全充电电流进行控制。首先,... 详细信息

电池系统是支撑下一代新型电网的关键,然而不合理的充放电策略会使电池发生析锂副反应,导致电池充放电性能大幅减弱。因此,文中针对三元锂离子电池,基于参比电极揭示了析锂后电池的充电性能变化情况,并对其安全充电电流进行控制。首先,设计不同温度下的充放电循环实验,得到低温循环与高温循环后的电池;其次,通过植入参比电极标定安全充电曲线对比电池的负极电位,发现高温循环后的电池发生了析锂,且平均充电电流相比新电池降低了61.7%;最后,对析锂后的电池建立安全充电荷电状态-温度-电流等高线图,对比新电池等高线图后发现,200 A以上的充电电流区域减少了69.84%。文中提供了一个析锂后电池充电性能衰减的量化指标,需要在实际的锂离子电池全寿命周期管理中予以考虑。

关键词：析锂电池参比电极负极电位充电标定充电性能等高线图

分布式电驱动汽车原地转向机理与控制方法研究

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中国公路学报 2024年第3期37卷 231-244页

作者：吕皓玉王翔宇谢斌李全通中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

分布式电驱动汽车能够通过原地转向功能提高车辆的机动性。原地转向下车辆的4个车轮均处于滑移状态,极易发生车身偏移甚至失控。为了实现稳定精准的原地转向控制,分析了原地转向的动力学机理,并提出横摆角速度与滑转率协同的控制策略。... 详细信息

分布式电驱动汽车能够通过原地转向功能提高车辆的机动性。原地转向下车辆的4个车轮均处于滑移状态,极易发生车身偏移甚至失控。为了实现稳定精准的原地转向控制,分析了原地转向的动力学机理,并提出横摆角速度与滑转率协同的控制策略。基于纵向动力学设计路面附着估计算法,完成原地转向前的路面状况判断;采用了分层式控制架构,上层控制器基于车辆状态协调转矩控制策略,下层控制设计横摆角速度决策框架,根据油门开度计算原地转向的名义横摆角速度,基于二次性能指标的单神经元自适应PID控制算法计算四轮驱动转矩,以实现横摆角速度的跟踪控制,并引入模糊逻辑推理得到四轮期望滑转率,通过PID算法计算驱动转矩调节量,配合横摆角速度转矩控制以抑制转向中心的偏移。仿真测试和实车试验表明:在附着系数一定的情况下,稳态原地转向的轮胎视为刚体,侧偏角与地面侧向反作用力基本不变,试验结果符合所推断的原地转向动力学机理;并验证横摆角速度跟踪控制算法在不同附着系数下具有理想的跟踪效果和鲁棒性,响应速度相比于PID提高46%,最大超调量减小24.0%,平均调节时间缩短1.3 s,平均稳态误差均在0.01 (°)·s^(-1);横摆角速度与滑转率协同控制减小横、纵坐标偏移量2.94、1.69 m,对转向中心偏移起到了抑制作用。

关键词：汽车工程原地转向协同控制分布式驱动汽车单神经元自适应PID

基于钴酸锂/镍酸锂体系的18650锂离子电池针刺滥用热失控颗粒喷发物特性

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汽车安全与节能学报 2024年第2期15卷 193-198页

作者：薛耀刘洁李伟峰高镇海王贺武吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室长春130022 清华大学绿色智能车辆与交通全国重点实验室(原汽车安全与节能国家重点实验室)北京100083

为揭示锂离子电池热失控颗粒喷发物特性,以钴酸锂/镍酸锂体系的圆柱型18650锂离子电池为研究对象,在满电状态下进行了针刺滥用实验研究。收集颗粒喷发物并按照粒径区间0~0.1、0.10~0.25、0.25~0.5和>0.5 mm分成4份样品,表征和分析颗粒... 详细信息

为揭示锂离子电池热失控颗粒喷发物特性,以钴酸锂/镍酸锂体系的圆柱型18650锂离子电池为研究对象,在满电状态下进行了针刺滥用实验研究。收集颗粒喷发物并按照粒径区间0~0.1、0.10~0.25、0.25~0.5和>0.5 mm分成4份样品,表征和分析颗粒喷发物质量、形貌、粒径和元素组成等理化特性。结果表明:热失控后电池质量损失了40.22%,颗粒喷发物占电池损失质量的40.64%;粒径区间为0~0.1 mm的颗粒喷发物主要为球形或不规则状的黑色固体粉末,表面粗糙有裂痕;累计体积百分比为10%、50%和90%的颗粒喷发物分别对应的颗粒直径为15.66、131.46和481.64μm;颗粒喷发物中主要金属元素为镍、铝、钴、铜和锂,共占总元素含量的49.98%。该研究为揭示圆柱型18650锂离子电池颗粒喷发物形成机理以及合理处置提供参考。

关键词：锂离子电池安全性热失控颗粒喷发物