节能汽车:协同式自动驾驶(智能交通先进技术译丛 碳达峰碳中和 为智能交通及自动驾驶领域研发、工程人员提供参考)

前言

第1章CAV的节能潜力1

1.1绪论1

1.2能耗*小的路径导航3

1.3CAV驾驶预测5

1.3.1道路状态预测5

1.3.2信号相位与时序预测7

1.3.3跟车状态预测10

1.3.4车道选择与并线预测13

1.4协同驾驶机会的增加14

1.4.1跟车协同控制14

1.4.2变道与并线协同控制17

1.4.3交叉路口协同控制18

1.4.4交通协调的间接效益20

参考文献20

第2章车辆建模基础29

2.1道路行驶载荷30

2.1.1道路车辆的作用力31

2.1.2车轮驱动能量需求32

2.1.3动力总成能量需求34

2.2内燃机汽车35

2.2.1传动系统（变速器）35

2.2.2发动机36

2.2.3ICEV的燃料消耗39

2.3电动汽车39

2.3.1传动系统40

2.3.2电机与逆变器40

2.3.3电气连接41

2.3.4电池42

2.3.5电动汽车的电能消耗43

2.4混合动力汽车44

2.4.1传动系统与动力传递45

2.4.2能量管理策略46

2.4.3混合动力汽车的能量消耗48

2.5人力驱动车辆（自行车）48

2.5.1传动系统49

2.5.2骑行者消耗模型49

2.5.3骑行者行为模型51

参考文献51

第3章网联自动驾驶汽车的感知与控制53

3.1V2X通信技术54

3.2自动驾驶的感知与定位技术55

3.2.1感知与定位传感器55

3.2.2感知与定位算法57

3.2.3网络服务60

3.3运动规划及控制60

3.3.1任务规划60

3.3.2模式规划61

3.3.3运动规划61

3.3.4运动控制61

3.3.5动力总成控制63

3.3.6规划与控制算法64

参考文献66

第4章道路与交通69

4.1路网建模69

4.1.1路网拓扑70

4.1.2路网属性72

4.1.3交叉口简介73

4.1.4充电站简介74

4.2交通流微观模型76

4.2.1跟车模型76

4.2.2高级巡航控制功能78

4.2.3车道变更模型79

4.3交通流宏观模型80

4.3.1基础交通流图81

4.3.2运动学模型82

4.4路网能耗预测方法83

4.4.1运行速度模型84

4.4.2综合速度轨迹84

4.4.3牵引能耗85

4.4.4热管理能耗87

参考文献88

第5章节能性路径导航91

5.1节能性*短路径问题91

5.1.1问题公式化91

5.1.2路径算法96

5.1.3数值结果101

5.2*优能耗行驶里程估计102

5.2.1问题公式化103

5.2.2求解方法103

5.2.3数值结果104

5.3实际应用104

参考文献106

第6章节能性速度曲线（协同式自动驾驶）107

6.1协同式自动驾驶技术107

6.1.1协同式自动驾驶场景107

6.1.2协同式自动驾驶规则108

6.1.3协同式自动驾驶系统110

6.2协同式自动驾驶的*优控制问题110

6.2.1问题公式化111

6.2.2求解方法115

6.3基于距离的车轮效率*大化120

6.3.1问题公式化120

6.3.2数值结果120

6.3.3解析结果122

6.4内燃机汽车效率*大化124

6.4.1问题公式化125

6.4.2数值结果125

6.4.3解析结果128

6.5电动汽车效率*大化132

6.5.1问题公式化132

6.5.2数值结果133

6.5.3解析结果134

6.6混合动力汽车效率*大化138

6.6.1问题公式化138

6.6.2数值结果139

6.6.3解析结果141

参考文献144

第7章特殊场景与应用146

7.1加速场景146

7.1.1数值分析146

7.1.2解析方法147

7.2减速场景149

7.2.1数值分析149

7.2.2解析方法150

7.3道路坡度场景152

7.3.1数值分析153

7.3.2解析方法154

7.4受约束的协同式自动驾驶155

7.5车速限制场景155

7.5.1数值分析156

7.5.2解析方法157

7.6交叉路口场景160

7.6.1数值分析161

7.6.2解析方法161

7.7交通信号灯场景164

7.7.1数值分析165

7.7.2解析方法166

7.8跟车场景168

7.8.1数值分析168

7.8.2解析方法169

第8章协同式自动驾驶的实际应用174

8.1协同式自动驾驶概念的实现174

8.1.1节能性评估174

8.1.2预测巡航控制176

8.1.3节能性自适应巡航控制176

8.1.4预测型节能驾驶178

8.2实用性问题179

8.2.1速度与路径记录179

8.2.2断点检测180

8.2.3前车位置预测181

8.2.4交通信号灯概率预测183

8.2.5模型预测控制（MPC）方案185

8.2.6边界条件设置186

8.3车载应用188

8.3.1人机交互188

8.3.2驾驶员反馈191

8.3.3自动驾驶192

参考文献192

第9章详细案例研究195

9.1信号灯交叉路口的节能方法195

9.1.1数值方法195

9.1.2仿真结果198

9.2交叉路口协同控制201

9.2.1优化问题公式化202

9.2.2数值方法203

9.2.3仿真结果204

9.2.4试验结果206

9.3预期的跟车状态207

9.3.1优化问题公式化207

9.3.2数值方法209

9.3.3仿真结果210

9.4预期的路径选择211

9.4.1优化问题公式化211

9.4.2数值方法213

9.4.3仿真结果213

9.5节能性路径与节能性评估213

9.5.1试验设置214

9.5.2试验结果215

参考文献220

附录A内燃机汽车协同式自动驾驶的参数优化222

附录B电动汽车解析*优速度曲线的可行域225