自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以使所有汽車(chē)更加高效

自動(dòng)駕駛汽車(chē)一直備受期待，因為它們有可能大大減少或消除每年導致超過(guò)100萬(wàn)人死亡的碰撞。但安全并不是自動(dòng)駕駛汽車(chē)所能提供的唯一潛在好處：世界各地的研究團隊正在證明，自動(dòng)駕駛汽車(chē)也可以比人類(lèi)更高效地駕駛。例如，美國能源部（U.S. Department of Energy）的一項名為NEXTCAR（下一代聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)駕駛道路車(chē)輛能源技術(shù)）的計劃押注，新的智能汽車(chē)技術(shù)的組合可以將燃油效率提高30%。
作為NEXTCAR計劃的一部分，總部位于德克薩斯州圣安東尼奧的西南研究所（SwRI）展示了自動(dòng)駕駛汽車(chē)技術(shù)的進(jìn)步，這些技術(shù)將提高車(chē)輛的燃油經(jīng)濟性，包括非自動(dòng)駕駛汽車(chē)的燃油效率，這些汽車(chē)恰好與自動(dòng)駕駛汽車(chē)一起行駛。該演示于5月下旬在達拉斯舉行的ARPA-E能源創(chuàng )新峰會(huì )上舉行。
制造高效的自動(dòng)駕駛汽車(chē)
SwRI 團隊改裝了 2021 款本田 Clarity 混合動(dòng)力車(chē)，具有感知和定位等基本自動(dòng)駕駛功能。在峰會(huì )當天，他們駕駛車(chē)輛沿著(zhù)環(huán)繞峰會(huì )舉辦地會(huì )議中心停車(chē)場(chǎng)的路線(xiàn)行駛。研究人員在本田上安裝了SWRI的Ranger定位系統，該系統有一個(gè)向下的攝像頭，可以捕捉地面圖像。通過(guò)最初繪制駕駛表面地圖，Ranger可以使用地面獨特的“指紋”與GPS數據相結合，以厘米級的精度定位車(chē)輛。這種精度確保了車(chē)輛的駕駛具有出色的控制力。
“這幾乎就像騎在鐵軌上一樣，”SwRI動(dòng)力總成工程小組的研究員Stas Gankov說(shuō)。對于這個(gè)項目，他的團隊與該研究所的其他部門(mén)合作，例如情報系統部門(mén)，該部門(mén)開(kāi)發(fā)了添加到本田Clarity的自動(dòng)駕駛軟件堆棧。

然而，同樣重要的是增加了一個(gè)生態(tài)駕駛模塊，這是SwRI的一項關(guān)鍵創(chuàng )新。省油模式通過(guò)考慮交通信號燈和周?chē)?chē)輛等各種因素來(lái)確定最經(jīng)濟的行駛速度。該系統采用預測控制算法來(lái)幫助解決一個(gè)棘手的優(yōu)化問(wèn)題：汽車(chē)如何在保持高效交通流量的同時(shí)最大限度地降低能耗？SwRI的節能模式旨在減少不必要的加速和減速，以便在不妨礙其他車(chē)輛的情況下優(yōu)化能源使用。
“在環(huán)保模式下運行的自動(dòng)駕駛汽車(chē)會(huì )影響其后面所有汽車(chē)的駕駛行為?！猄TAS GANKOV，西南研究所

為了說(shuō)明該技術(shù)的工作原理，該團隊在演示路徑上安裝了交通信號燈。Gankov說(shuō)，來(lái)自交通信號柜的實(shí)際交通信號燈計時(shí)器連接到電視屏幕，為與會(huì )者提供了視覺(jué)效果。還連接了一個(gè)專(zhuān)用的短程通信 （DRSC） 無(wú)線(xiàn)電，將信號的相位和定時(shí)信息廣播到車(chē)輛。這種設置使車(chē)輛能夠比人類(lèi)駕駛員更準確地預測交通信號燈的動(dòng)作。
例如，Gankov 說(shuō)，如果本田 Clarity 接近即將變綠的紅燈，它會(huì )知道燈是由于變化而產(chǎn)生的，因此避免通過(guò)制動(dòng)然后再次加速來(lái)浪費能量。相反，如果汽車(chē)在即將從綠色變?yōu)辄S色再到紅色時(shí)接近信號燈，車(chē)輛將松開(kāi)油門(mén)并讓摩擦減慢其速度，避免不必要的加速以試圖擊敗信號燈。
這些自動(dòng)駕駛策略可以顯著(zhù)節省能源，不僅有利于自動(dòng)駕駛汽車(chē)本身，也有利于整個(gè)交通生態(tài)系統。
“在正常的交通情況下，以環(huán)保模式運行的自動(dòng)駕駛汽車(chē)會(huì )影響其后面所有汽車(chē)的駕駛行為，”Gankov說(shuō)?！敖Y果是，即使是具有 0 級自動(dòng)駕駛的車(chē)輛也更節約地使用燃料?！?br/>大汽車(chē)能源計劃
自 2017 年以來(lái)，SwRI 一直是 NEXTCAR 計劃的參與者。該計劃的初始階段涉及 11 個(gè)團隊，包括 SwRI、密歇根理工大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校。SwRI與密歇根大學(xué)合作，專(zhuān)注于優(yōu)化以燃油效率著(zhù)稱(chēng)的豐田普銳斯Prime，通過(guò)優(yōu)化算法和與周?chē)h(huán)境的無(wú)線(xiàn)通信，將能源使用量提高20%。這是在不修改豐田的動(dòng)力總成或影響其排放的情況下實(shí)現的。該團隊利用功率分配優(yōu)化，平衡燃氣發(fā)動(dòng)機和電池推進(jìn)系統的使用，以實(shí)現最大效率。
在NEXTCAR第一階段成功的基礎上，該項目于2021年進(jìn)入第二階段，只剩下SwRI、加州大學(xué)伯克利分校、密歇根理工大學(xué)和俄亥俄州立大學(xué)。NEXTCAR 2 的重點(diǎn)是確定自動(dòng)化程度可以進(jìn)一步提高能源效率。Gankov解釋說(shuō)，雖然第一階段比沒(méi)有自動(dòng)駕駛功能的2016年或2017年車(chē)型相比，能源效率提高了20%，但僅通過(guò)增加車(chē)輛到萬(wàn)物的連接，第二階段正在探索通過(guò)整合自動(dòng)駕駛功能來(lái)額外提高10%的潛力。
Gankov說(shuō)，SwRI最初打算與本田合作開(kāi)展NEXTCAR的第二階段，但當合同問(wèn)題出現時(shí)，非營(yíng)利組織獨立進(jìn)行。利用SwRI智能系統部門(mén)開(kāi)發(fā)的自動(dòng)駕駛平臺，NEXTCAR團隊為本田Clarity配備了相當于4級自動(dòng)駕駛的盒子。該自動(dòng)駕駛系統采用線(xiàn)控驅動(dòng)系統，允許車(chē)輛根據自動(dòng)駕駛軟件堆棧和環(huán)保駕駛模塊的輸入自動(dòng)調整速度和轉向。這確保了車(chē)輛在優(yōu)化能源效率的同時(shí)將安全放在首位。
采用高效的高速公路合并等技術(shù)是他們充分利用每箱燃料或電池充電的關(guān)鍵策略?！袄?，在高速公路上交通繁忙的情況下，計算出在不對高速公路上已有車(chē)輛的能源效率產(chǎn)生負面影響的情況下并入高速公路的最佳方式至關(guān)重要，”Gankov 指出。
隨著(zhù)NEXTCAR 2進(jìn)入最后一年，ARPA-E峰會(huì )上的演示證明了自動(dòng)駕駛汽車(chē)技術(shù)的進(jìn)步及其大幅提高交通能源效率的潛力。