驾驶风格对纯电动公交车的能耗影响研究

纯电动公交车在实际运行过程中存在续驶里程有限的问题,且驾驶员驾驶行为对能耗的影响较大。为进一步探究驾驶员驾驶风格对能耗的影响,论文利用全球定位系统（GPS）车速表Pro采集纯电动公交车行驶数据,并用K-Means均值聚类法以加速度标准差为依据将驾驶风格分为激进型、普通型和保守型三类,然后基于理论能耗模型通过MATLAB软件得到各类驾驶风格的能耗,分析驾驶风格对纯电动公交车各行驶片段能耗的影响。结果表明,匀速行驶时能耗随着平均速度的增大先增后减,且与驾驶风格无关;非匀速行驶时随着速度平均值的增大,能耗呈现降低的趋势,而在同一平均速度区间内驾驶风格越激进能耗越高,其中单一加速行驶时,普通型驾驶风格具有更好的经济性,保守驾驶会导致加速行驶时的能耗升高24.8%以上,激进驾驶会导致加速行驶时的能耗升高47.6%以上。     

纯电动公交车交叉口节能驾驶策略

针对纯电动公交车在交叉口区域的高能耗问题，设计纯电动公交车通行交叉口区域的节能驾驶策略。根据公交车通行交叉口区域的驾驶行为将交叉口场景划分为4类，并根据运动学关系划分信号灯剩余时长区间，将其分为6种情况，综合考虑交叉口上游路段和下游路段设计节能驾驶策略。结合基于纯电动公交车能耗特征的单位里程能耗模型和纯电动公交车匀速、加速以及减速策略，在MATLAB中开展仿真试验，验证所提出的节能驾驶策略。研究结果表明：提出的节能驾驶策略至少可以降低8%以上的能耗；对划分的6种情况而言，到达调整段时信号灯为绿灯的驾驶策略可降低8.70%~42.63%的能耗，到达调整段时信号灯为红灯的驾驶策略可降低9.85%~51.65%的能耗。     

驾驶风格对驾驶行为的影响

为了揭示驾驶风格对驾驶行为的影响规律,进而提取表征驾驶风格的特征参数,对不同风格驾驶人在感知层和操作层的驾驶行为数据进行了量化分析。首先,基于驾驶行为问卷对18名中国非职业驾驶人进行了驾驶风格问卷调查,并采用主成分分析、K-均值聚类等方法将被试驾驶人分为谨慎型、正常型和激进型3种类型。接着,被试驾驶人在搭载了SmartEye眼动仪的驾驶模拟器上开展了高速公路行车环境下的驾驶试验,同步采集了感知层的视觉特性参数和操作层的驾驶绩效参数,并采用判断抽样的方式将驾驶样本按照驾驶风格和驾驶模式（换道意图和车道保持）进行了划分,共选取了810组有效样本。最后,采用方差分析法分析了不同风格驾驶人在不同驾驶模式下的注视行为、扫视行为、横向控制特性、纵向控制特性方面相关参数的差异显著性,并提取了不同风格间存在显著差异的参数作为表征驾驶风格的特征参数。研究结果表明：驾驶风格越激进,驾驶人对周围环境关注越少,对车辆的横向控制稳定性越差,急加速和急减速行为发生的频次越高;不同风格驾驶人在意图时窗内对后视镜的注视次数（p=0.002）、方向盘转角熵值（p=0.04）、加速踏板开度（p=0.01）、制动踏板开度（p=0.02）这4个参数的差异均较为显著,因此可作为表征驾驶风格的特征参数。     

基于运行数据的电动客车误踩加速踏板状态识别研究

驾驶人误踩加速踏板导致的电动客车交通事故时有发生,影响因素复杂。为准确识别误踩加速踏板行为,提醒电动客车驾驶人安全驾驶,基于电动客车车载终端采集的车辆运行状态数据,提取9项与误踩加速踏板行为相关的驾驶特征,采用随机森林算法模型对电动客车误踩加速踏板状态进行识别,结果表明整体的识别准确率为99%,召回率为0.99,表明99%的误踩加速踏板行为可被识别出来。实验表明采用随机森林算法进行误踩加速踏板状态识别具有较好的效果,且与逻辑回归、Adaboost等识别算法相比,具有准确率、召回率和精确率高等特点。该方法利用电动客车的运行数据进行分析,简单高效成本低,具有一定的可行性和实用性。     

山区公路纵坡段驾驶人脚操纵特征及驾驶负荷

为证实山区道路纵坡参数与驾驶人生理指标之间的相关性,明晰纵坡路段参数影响驾驶负荷的内在机制,在3条山区双车道公路上开展了小客车实车驾驶试验,采集道路纵坡参数、真实驾驶习惯条件下的驾驶人心电信号、加速踏板力和制动踏板力。基于实测数据,描述制动和加速踏板力幅值的分布特性,分析坡度值对踏板力的影响;探讨加速踏板力、制动踏板力与心率增长率H之间的关联度,并建立H与踏板力之间的回归模型,最终从体力和精神负担两方面揭示了纵坡路段驾驶负荷的形成机制。研究结果表明：制动踏板力的均值和特征分位值均高于加速踏板力,对应最高使用频率的制动踏板力幅值也高于加速踏板力,即下坡路段踩踏板操作的体力负荷更大;踏板力与H正相关,其中下坡制动踏板力与H之间的相关性更强,表明下坡路段尤其是陡坡路段的踏板操作更容易导致精神负担;当踏板力超过某幅值之后,部分驾驶人的H对踏板力的增加变得敏感;对纵坡单元各被试驾驶人的H和踏板力数据取均值,发现在消除驾驶人的个体差异之后,H踏板力的相关性变得更高。     

道路监控补光灯对青年驾驶员夜间行车安全影响研究

为了研究夜间环境道路监控补光灯对青年驾驶员驾驶行为的影响，考虑不同光照强度和是否存在行人横穿道路行为2个变量，通过UC-win/Road软件设计城市道路仿真场景，采用驾驶模拟器开展试验，并结合眼动仪、生理记录仪采集青年驾驶员的视觉、生理及驾驶操作3种特性指标。再利用重复测量方差分析方法，分析变量对青年驾驶员的3种特性的影响及其显著性水平。结果表明:①无论是否存在行人横穿道路行为，随着光照强度的增加，青年驾驶员的注视时间、瞳孔面积变化率及脑电(α+θ)/β均减小，心率增长率、制动踏板深度比例及制动反应距离均增加，表明光照强度越大对青年驾驶员的视觉、生理、驾驶操作特性越不利；②在存在行人横穿道路行为时，光照强度对青年驾驶员的视觉、生理及驾驶操作特性的影响更加明显；③当光照强度小于50 lx时，脑电(α+θ)/β和驾驶操作指标变化较缓，而光照强度大于50 lx时，脑电(α+θ)/β指标下降显著，变化率大于10%，其数值低于3.70，表明青年驾驶员产生情绪波动，警觉性显著增大，制动踏板深度比例显著增大，其数值大于0.55，制动反应距离超过13.40 m，制动操作力度较大，操作稳定性降低，且避让行人的成功率显著降低，不利于夜间行车。因此，建议道路监控补光灯的光照强度宜小于50 lx。      

基于车辆运行数据的纯电动汽车用户驾驶风格识别与驾驶能耗分析

驾驶风格是用来体现驾驶员在车辆运行状态下对车辆操作的行为特征,对用户驾驶风格进行识别与分析,有利于推进智能驾驶的发展。根据基于116 辆纯电动汽车的车辆运行数据,通过主成分分析方法与K-means 聚类算法,对用户驾驶行为进行分类分析,对驾驶风格进行了分类识别。利用XGBoost 算法构建纯电动汽车驾驶行为与能耗输入模型,利用SHAP 对模型进行解释。结果表明,将驾驶风格聚为3 类具有较好的分类效果,可分别对应冷静型、普通型与激进型;当驾驶员的驾驶风格趋向于激进型时时,车辆的驾驶能耗越高,驾驶风格激进一个层级,车辆百公里电耗增加3~4倍。当驾驶员行车时,其车速越高,油门踏板踩得越深,车辆加速度的绝对值越大,车辆的驾驶能耗越高。驾驶员的驾驶风格越激进,车辆的驾驶能耗越高。     

基于双状态动态规划混动汽车坡道生态驾驶策略

研究了车辆驶过坡道的驾驶时间对混合动力汽车(HEV)生态驾驶(ECO)策略的影响,通过调整车速来改善驾驶人的驾驶策略以减少车辆能耗.所构建ECO驾驶策略模型,采用以驾驶里程和车速为双状态、以驾驶时间为阶段变量的动态规划,以车辆驱动能量和制动能量之和为目标函数,这是由于在实际道路下HEV油耗主要受车辆需求能量影响.运行于...     

基于多分类监督学习的驾驶风格特征指标筛选

交通事故与驾驶风格具有强烈的相关性,而驾驶风格的直观体现是驾驶行为.为深入分析驾驶行为与驾驶风格的关联性,探索不同驾驶风格群体之间的差异,筛选驾驶风格分类与识别影响因素,建立驾驶风格识别模型并验证有效性.依托车联网实验数据,利用K-means++算法对驾驶员样本数据集进行驾驶风格聚类,设计支持向量机-递归特征消除(SV...     

基于SOM神经网络的多工况驾驶风格识别

不同的驾驶员对车辆的各项性能可能有个性化地要求,因此有必要对驾驶风格的分类与识别问题进行研究.首先在驾驶模拟器上采集不同驾驶员在多工况下的数据,利用主成分分析法选取驾驶员在各个工况下的特征参数,SOM神经网络分别对起步、加速及制动工况下的驾驶数据进行了聚类分析,然后以驾驶风格聚类分析结果为基础,建立了基于SOM神经网络...     

Energy recovery based on pedal situation for regenerative braking system of electric vehicle

ABSTRACT

Energy recovery is a key technology to improve energy efficiency and extend driving range of electric vehicle. It is still a challenging issue to maximise energy recovery. We present an energy recovery mode (mode A) which recovers braking energy under all situations that accelerator pedal (AP) is lifted, brake pedal (BP) is depressed, as well as AP and BP are released completely; and propose a control strategy of regenerative braking based on driver's intention identified by a fuzzy recognition method. Other two modes: (1) recovery braking energy only the BP is depressed (mode B), (2) no energy recovery, have been studied to compare with mode A. Simulations are carried out on different adhesion conditions. Recovered energy and driving range are also obtained under FTP75 driving cycle. Road test is implemented to validate simulation results. Results show that mode A can improve energy recovery by almost 15.8% compared with mode B, and extend driving range by almost 8.81% compared with mode B and 20.39% with the mode of no energy recovery; the control strategy of regenerative braking can balance energy recovery and braking stability. The proposed energy recovery mode provides a possibility to achieve a single-pedal design of the electric vehicle.     

AMT驱动构型对纯电动客车综合性能影响研究

为研究自动机械式变速器（AMT）驱动构型对纯电动客车综合性能的影响,以12 m电机直驱纯电动城市客车为研究对象,装备3挡AMT并对驱动电机重新选型,利用NSGA-Ⅱ多目标优化算法以0~50 km·h^-1加速时间最短和中国典型城市工况（普通道路和快速道路）下行驶能耗最低为目标对变速箱传动比进行优化,并制定基于车速和加速踏板开度的双参数动力性与经济性换挡规律,在中国典型城市工况不同道路下,采用2种换挡规律对整车驱动能耗与制动能量回收进行仿真,并利用最大爬坡度及加速时间对整车动力性能进行分析。研究结果表明：与原电机直驱构型下整车性能相比,AMT驱动构型在将驱动电机峰值转矩降低68.4%后,最大爬坡度从20.07%提高到20.3%,0~50 km·h^-1加速时间从14.19 s增加到18.69 s,整车动力性虽满足要求,但加速时间增加了31.7%;其驱动能耗有所降低,但制动能量回收能力有所减弱,且二者都受行驶工况和换挡规律的影响,普通道路行驶时,经济性和动力性换挡规律百公里驱动能耗分别降低了1.55%和0.55%,百公里制动能量回收分别减少了1.35%和1.53%,百公里综合能耗分别降低了-0.12%和1.62%,快速道路行驶时,经济性和动力性换挡规律百公里驱动能耗分别降低4.78%和3.72%,百公里制动能量回收分别减少了1.53%和5.1%,百公里综合能耗分别降低了5.63%和3.35%。可见,纯电动客车采用AMT驱动构型时,需综合考虑车辆设计要求及行驶工况与换挡规律的影响。     

考虑驾驶人风格的跟车预警规则研究

为研究驾驶人的跟车特性及探究可适用于不同风格驾驶人的跟车预警规则,为自动驾驶车辆开发可满足不同用户驾驶需求和驾乘体验的主动安全预警系统,选取50名被试驾驶人开展实车试验,采集驾驶人跟车行为表征参数并基于雷达数据确定跟车事件提取规则。选取平均跟车时距和平均制动时距为二维向量,使用基于K-means聚类结果的高斯混合模型将驾驶人聚类为3种风格类型(冒进型、平稳型、保守型)。通过分析3组驾驶人的跟车及制动数据,将不同类型驾驶人的制动时距分位数作为跟车预警阈值,结合实际预警数据及不同制动时距分位数对应的预警正确率,对现有跟车预警规则进行调整,以适应不同类型驾驶人的驾驶需求。研究结果表明:3组驾驶人的平均跟车时距和平均制动时距差异显著,冒进型驾驶人倾向于选择较小的跟车时距和制动时距,保守型驾驶人的跟车时距和制动时距则普遍较大;3组驾驶人的实际跟车预警次数为215次,驾驶人采取制动操作而系统未予以预警的次数为329次,系统整体预警正确率为21.9%,漏警率为87.5%,通过分析信息熵等判定当前预警规则并不合理;将每类驾驶人制动时距的10%分位数作为阈值时的预警效果较好,调整后的跟车预警规则能在一定程度上适应不同的驾驶人类型。     

基于电机最优回馈转矩曲线的制动控制策略

本文中首先基于电机等效电路模型,分析了车用内置式永磁同步电机的耗能制动状态和回馈制动状态;然后根据电机矢量控制原理,对控制电流指令进行解析,并经试验数据的验证;接着计算得到永磁同步电机最优回馈转矩曲线,并据此提出一种制动回馈能量最优的串联制动控制策略。最后针对某P4并联混合动力商用车,仿真分析了在C?WTVC、CHTC?TT循环工况和试验采集到的某段省道工况下,并联制动和所提出的串联最优制动控制策略下的百公里油耗和制动回收能量。结果表明,与并联制动控制相比,基于电机最优回馈转矩曲线的串联制动控制策略可降低油耗,并回收更多的制动能量,实现制动回收能量和燃油经济性的提升。     

Comparative study between Korea and UK: relationship between driving style and real-world fuel consumption

It is known that differences in driving styles have a significant impact on fuel efficiency and driving styles are affected by various factors such as driver characteristics, street environment, traffic situation, vehicle performance, and weather conditions. However, existing knowledge about the relationship between driving style and fuel consumption is limited. Thus, the aim of this study was to analyze the relationship beteen driving style and fuel consumption. The analysis presented in this paper used data from three on-road experiments were conducted independently in two different countries, i.e. South Korea and the United Kingdom. In this study, 91 participants, consisting 44 UK drivers and 47 Korean drivers, were asked to drive approximately 28 km of UK road and 21 km of Korean road, respectively. Driving data, including real-time fuel consumption, vehicle speed, and acceleration pedal usage were collected. The results suggested that driving styles including average vehicle speed and average throttle position were highly correlated with the real-world fuel consumption, and the cultural factors, e.g. road environment, traffic design, and driver’s characteristics affected the driving styles and, consequently, fuel efficiency.     

基于交通信息的电动汽车制动策略及仿真

为了提高滑行能量回收经济性和踏板制动安全性、舒适性,基于交通信息,提出了电动汽车(EV)制动协调策略。分析了滑行制动的经济性,由交通信息和汽车行驶状态确定滑行制动强度;由道路信息和前方车辆信息建立汽车安全距离模型和碰撞预警策略,利用预警信息对滑行制动和踏板制动强度进行协调。对本策略进行仿真验证。结果表明:利用交通信息的滑行策略,在通行良好工况下综合能耗减少1.1%,拥堵工况下减轻驾驶员的制动疲劳;预警和协调策略避免了频繁预警,减小了紧急避撞触发几率。因此,利用交通信息能够辅助驾驶员进行更加合理的制动。     

纯电动乘用车关键系统设计研究及分析验证

本文主要针对某纯电动乘用车进行关键系统选型及匹配分析,首先基于整车性能目标及整车性能参数,确定其动力驱动方式及制动能量回收策略和方案。其次为了更好提升整车能量管理水平,改善能耗,提升续航里程,本文研究的纯电动汽车制动系统采用电液助力系统(IBS)。IBS系统能够有效进行能量计算,确定液压系统是否介入工作,在满足制动需求的同时,改善整车能耗,提升续航里程。最后,在关键系统选型及设计分析上,利用MATLAB仿真软件进行性能初选及设计,结合AMEsim分析软件对选型结果进行加速性能及中国工况续驶里程数据校核,通过仿真与整车试验验证整车性能满足设计指标。     

一种电动汽车制动能量回收系统研究

文章以某款纯电动车制动能量回收系统为研究对象,首先,设计一种电液助力系统,阐述其结构方案和工作原理,接着基于该电液助力系统开展纯电动车串行制动能量回收系统设计研究,包括结构方案、控制方案、电气方案;实现在某款纯电动车产品上的搭载应用开发,结果表明,基于该电液助力系统的纯电动车能量回收系统,实现车辆在制动或减速阶段,机械-液压制动力与电机回馈制动力实时协调,最大限度地回收制动能量,并且获得较好的制动稳定性和“踏板感”,单个ECE循环工况经济性贡献率最高达28.9%。