自動(dòng)駕駛汽車(chē)一直備受期待，因?yàn)樗鼈冇锌赡艽蟠鬁p少或消除每年導(dǎo)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(tuán)隊(duì)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(guó)能源部（U.S. Department of Energy）的一項(xiàng)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(jì)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(jì)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(jì)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(dá)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(tuán)隊(duì)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(dāng)天，他們駕駛車(chē)輛沿著環(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(tǒng)，該系統(tǒng)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(dú)特的“指紋”與GPS數(shù)據(jù)相結(jié)合，以厘米級(jí)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(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，他的團(tuán)隊(duì)與該研究所的其他部門(mén)合作，例如情報(bào)系統(tǒng)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(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新。省油模式通過(guò)考慮交通信號(hào)燈和周?chē)?chē)輛等各種因素來(lái)確定最經(jīng)濟(jì)的行駛速度。該系統(tǒng)采用預(yù)測(cè)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(jié)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(yùn)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(tuán)隊(duì)在演示路徑上安裝了交通信號(hào)燈。Gankov說(shuō)，來(lái)自交通信號(hào)柜的實(shí)際交通信號(hào)燈計(jì)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(hào)的相位和定時(shí)信息廣播到車(chē)輛。這種設(shè)置使車(chē)輛能夠比人類(lèi)駕駛員更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)交通信號(hào)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(fèi)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(hào)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(hào)燈。
這些自動(dòng)駕駛策略可以顯著節(jié)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(tǒng)。
“在正常的交通情況下，以環(huán)保模式運(yùn)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(jié)果是，即使是具有 0 級(jí)自動(dòng)駕駛的車(chē)輛也更節(jié)約地使用燃料?！?br/>大汽車(chē)能源計(jì)劃
自 2017 年以來(lái)，SwRI 一直是 NEXTCAR 計(jì)劃的參與者。該計(jì)劃的初始階段涉及 11 個(gè)團(tuán)隊(duì)，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(xiàn)的。該團(tuán)隊(duì)利用功率分配優(yōu)化，平衡燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和電池推進(jìn)系統(tǒng)的使用，以實(shí)現(xiàn)最大效率。
在NEXTCAR第一階段成功的基礎(chǔ)上，該項(xiàng)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(dāng)合同問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，非營(yíng)利組織獨(dú)立進(jìn)行。利用SwRI智能系統(tǒng)部門(mén)開(kāi)發(fā)的自動(dòng)駕駛平臺(tái)，NEXTCAR團(tuán)隊(duì)為本田Clarity配備了相當(dāng)于4級(jí)自動(dòng)駕駛的盒子。該自動(dòng)駕駛系統(tǒng)采用線(xiàn)控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，允許車(chē)輛根據(jù)自動(dòng)駕駛軟件堆棧和環(huán)保駕駛模塊的輸入自動(dòng)調(diào)整速度和轉(zhuǎn)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(jì)算出在不對(duì)高速公路上已有車(chē)輛的能源效率產(chǎn)生負(fù)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。