自动驾驶汽车可以使所有汽车更加高效

自动驾驶汽车 备受期待，因为它们可能会极大地 减少甚至消除碰撞 导致超过 每年有一百万人死亡. 但安全并不是唯一的潜在好处 自动驾驶汽车 可以提供：世界各地的研究团队正在证明自动驾驶汽车也能比人类驾驶得更有效率。 美国能源部 程序称为 下一辆车 例如，《联网和自动道路车辆的下一代能源技术》认为，多种新型智能汽车技术可以将燃油效率提高 30%。

作为 NEXTCAR 计划的一部分，总部位于德克萨斯州圣安东尼奥的 西南研究院 （SwRI）展示 自动驾驶汽车技术的进步 这将提高车辆的燃油经济性——包括燃油效率 非-自动驾驶汽车恰好与自动驾驶汽车一起行驶在交通中。此次演示在 ARPA-E 能源创新峰会 五月下旬在达拉斯。

打造高效的自动驾驶汽车

SwRI 团队改装了 2021 本田 Clarity 混合动力汽车具备感知和定位等基本自主功能。峰会当天，他们驾驶汽车沿着峰会举办地会议中心停车场周围的路线行驶。SWRI 的 游骑兵定位系统研究人员在本田上安装的这款机器人配备了一个向下的摄像头，可以捕捉地面图像。通过最初绘制行驶路面地图，Ranger 随后可以利用地面独特的“指纹”结合 全球定位系统 数据。这种精度可确保车辆以出色的控制行驶。

“这几乎就像在铁轨上行驶一样，” 斯塔斯·甘科夫是 SwRI 动力系统工程小组的研究员。为了这个项目，他的团队与研究所的其他部门合作，例如智能系统部门，该部门开发了本田 Clarity 中增加的自动驾驶软件堆栈。

但同样重要的是增加了生态驾驶模块，这是 SwRI 的一项重要创新。生态模式通过考虑交通信号灯和周围车辆等各种因素来确定最经济的驾驶速度。该系统采用预测控制算法来帮助解决棘手的优化问题：汽车如何在保持高效交通流量的同时最大限度地降低能耗？SwRI 的生态模式旨在减少不必要的加速和减速，以优化能源使用，而不会妨碍其他车辆。

“以生态模式运行的自动驾驶汽车会影响其后方所有汽车的驾驶行为。” —Stas Gankov，西南研究所

为了说明该技术的工作原理，该团队在演示路径上安装了一个交通信号灯。Gankov 说，交通信号柜中的实际交通信号灯计时器连接到电视屏幕，为与会者提供视觉效果。 专用短程通信 (DRSC) 无线电 还安装了一台计算机，向车辆广播信号的相位和时间信息。这种设置使车辆能够比人类驾驶员更准确地预测交通信号灯的行为。

例如，Gankov 表示，如果本田 Clarity 正在接近即将变绿的红灯，它就会知道信号灯即将变绿，从而避免刹车然后再次加速而浪费能源。相反，如果汽车在即将从绿灯变为黄灯再变为红灯时接近信号灯，车辆就会松开油门，让摩擦力将车速减慢到缓慢，避免为了抢在信号灯前进行不必要的加速。

这些自动驾驶策略可以显著节省能源，不仅使自动驾驶汽车本身受益，还使整个交通生态系统受益。

“在正常交通情况下，以环保模式运行的自动驾驶汽车会影响其后方所有车辆的驾驶行为，”Gankov 说道。“结果是，即使是 0 级自动驾驶汽车也会更节省燃料。”

宏伟的汽车能源计划

SwRI 一直是 NEXTCAR 计划的参与者 自 2017 年起该项目的初始阶段涉及 11 个团队，包括 SwRI、 密歇根理工大学， 俄亥俄州立大学，以及 加州大学伯克利分校. SwRI 与 密歇根大学专注于优化以燃油效率闻名的丰田普锐斯 Prime，通过优化算法将能源使用率提高 20%，并 与周围环境进行无线通信。这一目标的实现无需修改丰田的动力系统，也无需降低其排放。该团队利用功率分配优化，平衡燃气发动机和电池推进系统的使用，以实现最高效率。

基于 NEXTCAR 第一阶段的成功，该项目进入 第二阶段将于2021年启动，只剩下 SwRI、加州大学伯克利分校、密歇根理工大学和俄亥俄州立大学。NEXTCAR 2 的重点是确定自动化程度可以进一步提高能源效率。Gankov 解释说，虽然第一阶段展示了 能源效率提高20% 在不具备自动驾驶功能的 2016 年或 2017 年款车型基础上，增加了 车联网 第二阶段正在探索通过融入自主功能实现额外 10% 改进的潜力。

Gankov 表示，SwRI 最初打算与 本田 NEXTCAR 第二阶段的开发工作由非营利组织负责，但当合同问题出现时，该非营利组织独立进行。NEXTCAR 团队利用 SwRI 智能系统部门开发的自动驾驶平台，为本田 Clarity 配备了相当于 4级自动驾驶 装在盒子里。该自动驾驶系统采用线控驱动系统，允许车辆根据自动驾驶软件堆栈和生态驾驶模块的输入自动调整速度和转向。这确保车辆在优化能源效率的同时优先考虑安全性。

采用高效高速公路合并等技术是他们充分利用每箱燃料或电池电量的关键策略。“例如，在高速公路交通拥堵的情况下，计算出最佳的合并方式，同时又不会对高速公路上已有车辆的能源效率产生负面影响，这一点至关重要，”Gankov 指出。

随着 NEXTCAR 2 进入最后一年，ARPA-E 峰会上的演示证明了自动驾驶汽车技术的进步及其大幅提高交通能源效率的潜力。