主管:中国科学技术协会
主办:中国汽车工程学会
出版:《汽车之友》杂志社有限公司

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2021年, 第43卷, 第9期 刊出日期:2021-09-25 上一期   
基于专利分析的智能网联汽车技术与经济评价体系的研究
陈轶嵩,邢云翔,熊晓琴,兰利波,曹莹,刘永涛
2021 (9):  1271-1277.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.001
摘要 ( 142 )   HTML ( 11 )   PDF(535KB) ( 110 )  

本文旨在通过关键专利技术分析,对智能网联汽车的技术与经济评价体系进行研究。首先,从专利角度分析了智能网联汽车企业的环境感知技术、决策控制技术和V2X通信技术、云平台与大数据技术等关键技术的发展动向。然后,运用模糊综合评价和数据包络等统计学方法,构建智能网联汽车产品的技术与经济评价模型,并分别选取数款智能网联汽车,对它们从需求性、实用性、经济性和操作性进行技术评价,以及从投入与产出共5项指标进行经济评价。本研究为我国智能网联汽车技术路线规划、政策制定和相关企业的技术创新、新产品研发提供重要依据和支撑。

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区块链及其在汽车领域的应用
朱光钰,赵福全,郝瀚,刘宗巍
2021 (9):  1278-1284.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.002
摘要 ( 72 )   HTML ( 14 )   PDF(1730KB) ( 58 )  

区块链技术的去中心化、透明和信任,为解决当前汽车产业用户隐私泄露、维修保养服务散乱差、不透明、不规范等难题带来了契机。区块链在汽车领域的应用关键在于汽车身份和用户信用体系的构建与融合,通过构建汽车身份,完整记录汽车在制造和使用过程中的关键信息,促进传统汽车产业链规范化,为整车企业建立可靠的质量控制体系和优化的库存动态管理,为用户提供更好的维修、保养和二手车交易服务。将汽车身份与个人信用体系在区块链系统中关联打通,可改造原有汽车共享的业务流程。未来,区块链作为底层技术,与物联网、大数据等周边技术相互结合,将实现不同智能化设备的安全互联,并不断提高区块链技术的处理能力,加速其在自动驾驶和智慧交通的应用。

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基于表面温度和增量容量的锂电池健康状态估计
林名强,吴登高,郑耿峰,武骥
2021 (9):  1285-1290.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.003
摘要 ( 40 )   HTML ( 5 )   PDF(2110KB) ( 46 )  

本文中提出了一种基于电池表面温度和增量容量的健康状态(SOH)估计方法,分析了恒流充电过程中的温度变化曲线,从温度变化曲线中提取了3个几何特征作为健康因子,并与增量容量曲线的峰值结合作为反向传播神经网络的输入来建立模型估算SOH。试验结果验证了该方法的有效性,SOH平均估计误差仅在2%以下。

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基于实车数据的电动汽车电池健康状态预测
胡杰,朱雪玲,何陈,杨光宇
2021 (9):  1291-1299.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.004
摘要 ( 62 )   HTML ( 7 )   PDF(3180KB) ( 61 )  

鉴于现有电动汽车电池健康状态(SOH)预测方案多基于条件有限实验室的实验数据,且存在单指标预测精度低等问题,基于实车运行数据分析并提取电池健康状态因子,以电池容量、内阻和单体一致性为特征,构建机器学习模型,实现电池SOH多指标的准确预测;针对实车数据区间不完整、片段间隔大等问题,提出自适应状态估计法;利用非支配排序遗传算法(NSGA?II)进行精度与效率的多目标优化,获得最佳电压区间,提高电池容量的变区间估计精度。结果表明,该方法可有效实现基于实车数据的电池SOH准确预测,采用5-fold交叉验证计算测试集最大平均绝对误差小于2%。

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基于两级高能点火和被动预燃室的高压缩比汽油机燃烧及排放特性研究
施佳叶,王金秋,邓俊,缪新轲,刘逸晖,李理光
2021 (9):  1300-1307.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.005
摘要 ( 23 )   HTML ( 1 )   PDF(4337KB) ( 17 )  

基于一台自然吸气缸内直喷汽油机,研究了高能点火、被动预燃室和两者结合对当量比和稀薄燃烧工况下燃烧与排放特性的影响。结果表明,高能点火结合被动预燃室,能够在小负荷工况下显著降低循环波动、缩短点火延迟期和燃烧持续期,两者效果相互叠加,能够进一步提高热效率。高能点火的被动预燃室可将稀燃极限由1.4小幅拓宽至1.5~1.6之间;在当量比工况,可使热效率相对提升最高达17.9%。而在大负荷工况下,高能点火结合普通火花塞或被动预燃室均对燃烧性能无明显提升作用。对于排放性能而言,高能点火对于排放性能的影响较小,而被动预燃室对排放影响更为显著;小负荷工况下,被动预燃室倾向于降低NOx排放;中大负荷工况下,被动预燃室倾向于增加NOx排放;两种负荷下,受到火焰淬熄和燃油撞壁作用的影响,被动预燃室的HC排放相比普通火花塞均略有升高。

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SCR催化器温度在线预估算法及试验研究
岳广照,孙振茂,田广东
2021 (9):  1308-1313.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.006
摘要 ( 11 )   HTML ( 1 )   PDF(1196KB) ( 11 )  

为实时获取柴油机SCR催化器内部反应单元的温度,在分析SCR催化器传热过程的基础上,建立温度预估算法的Matlab/Simulink模型。使用RTW将温度预估算法转化为单片机可执行的嵌入式代码,并下载到SCR控制单元中。试验结果表明:所建模型适用于SCR控制单元,并能够在线预测催化器内部和催化器下游的温度;稳态工况和连续工况下,模型计算值与实测值之间的相对误差小于5%;阶跃工况下,最大相对误差为5.2%;整车测试工况下,最大相对误差为9.3%,相对误差小于6%的概率分布达91%。该算法可用于指导尿素喷射控制,提高SCR系统尿素喷射精度。

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基于交通风险评估的个性化换道触发研究
朱乃宣,高振海,胡宏宇,吕颖,赵伟光
2021 (9):  1314-1321.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.007
摘要 ( 32 )   HTML ( 3 )   PDF(1794KB) ( 29 )  

基于风险评估的结果,如何实现智能车安全、合理、个性化的自主换道触发,是当下自主驾驶领域的研究热点。本文中基于人工势场理论,建立了障碍物的静态和动态风险场,从而对车辆周围的风险进行评估。之后对驾驶员日常驾驶数据中的换道数据进行提取和分析,得到个性化的换道触发。实车试验验证结果表明,采用本方法可很好地评估交通环境中的风险,实现个性化的换道触发。

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基于AMMFO优化的MAFPF车辆跟踪方法
黄鹤,吴琨,李昕芮,王珺,王会峰,茹锋
2021 (9):  1322-1327.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.008
摘要 ( 25 )   HTML ( 2 )   PDF(2150KB) ( 19 )  

针对粒子滤波算法的在车辆跟踪应用中跟踪精度较差及样本贫化问题,提出了一种利用自适应变异更新策略飞蛾扑火优化的多特征粒子滤波车辆跟踪算法。首先,利用目标纹理与颜色特征的互补性,融合两种特征来提高粒子滤波算法在复杂场景跟踪的稳定性。其次,改进飞蛾扑火算法的更新机制,将自适应权值引入飞蛾的螺旋更新策略,并使随机变异策略与其交替更新,增大算法的搜索空间,使得算法更快速地搜索到全局最优。最后,根据阈值分层样本粒子,并使适应变异更新策略飞蛾扑火优化低权值粒子的分布状态,避免样本贫化现象发生。实验表明,本文算法能够在低样本粒子数下有效地提升粒子滤波算法的性能,并在车辆受到阴影、遮挡、尺度和角度变化等复杂背景下,仍能稳定精确地跟踪目标车辆。

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基于车辆模型紧耦合的封闭园区车辆定位方法
秦晓辉,王哲文,庞涛,史维清,孙宁,胡满江
2021 (9):  1328-1335.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.009
摘要 ( 21 )   HTML ( 6 )   PDF(2621KB) ( 25 )  

自主定位是自动驾驶车辆的一项基本能力,全球导航卫星系统(GNSS)可在开阔环境提供定位解决方案,然而在封闭园区环境如港口或工业园区等,高密度的植被和建筑等环境因素会导致GNSS信号不稳定,从而影响定位精度,对自动驾驶系统的安全造成严重威胁。为解决这一问题,本文中提出融合激光雷达(LiDAR)和惯性测量单元(IMU)的自动驾驶定位方法,通过引入车辆运动学模型以约束车辆位姿优化方向,同时采用模块化设计思路构建系统残差并基于紧耦合方法联合优化获得车辆准确位姿。试验结果表明,所提出的方法能够提高弱GNSS信号环境中自动驾驶车辆的定位精度和鲁棒性。

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汽车风阻系数灵敏度分析方法研究
郑鑫,苏东海
2021 (9):  1336-1342.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.010
摘要 ( 25 )   HTML ( 0 )   PDF(2120KB) ( 24 )  

通过对风阻系数敏感度的理论推导,寻找影响风阻系数的车身造型面关键部位,根据获得的灵敏度,采用自动变形技术,实现网格对影响风阻系数的造型面变化的自学习和自判断,最终达到汽车风阻自动优化的目的。对某款SUV风阻的灵敏度分析,验证了灵敏度方法和自动变形技术在空气动力学风阻计算中应用的有效性,计算全过程无需人工介入,即可使风阻系数达到预设的目标值。

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双离合变速器车传动系统撞击声建模与仿真
张志军,唐禹,杨宪武,田雄,徐建春
2021 (9):  1343-1349.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.011
摘要 ( 24 )   HTML ( 5 )   PDF(3602KB) ( 43 )  

基于AMESim仿真平台,建立某双离合变速器车型传动系统全阶撞击声模型,并通过试验验证了模型的精度。分析在4挡急踩油门工况下,传动系统各间隙的撞击声响应,发现非承载零部件也是冲击的主要贡献部件。通过分析系统部件的运动关系,确定潜在影响参数,得出各参数对系统撞击声的影响。最终结果表明,发动机转矩是系统撞击声最主要的影响参数,控制发动机转矩上升斜率是降低撞击声的重要手段。

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基于BP神经网络算法预测的重型半挂汽车列车AEB控制策略研究
郭祥靖,孙攀,邓杰,刘勇,刘壮,刘双平
2021 (9):  1350-1359.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.012
摘要 ( 46 )   HTML ( 0 )   PDF(3250KB) ( 43 )  

我国商用车AEB性能要求和试验方法标准的发布,推动了AEB在商用车领域的发展与应用。本文针对半挂汽车列车制动距离长、质心高等特点,结合驾驶员紧急制动的经验,提出了一种基于BP神经网络预测碰撞时间TTC的AEB控制策略。首先,设计了上层控制器,基于不同驾驶员在不同紧急制动场景下碰撞时间的数据,利用BP神经网络算法得到预测模型,从而计算出触发AEB系统的预警时间阈值和紧急制动时间阈值;再以前车与本车的相对距离、相对速度和前车的减速度为输入,通过模糊控制规则得到本车期望的减速度;接着,设计了下层控制器,采用期望减速度前馈控制和减速度偏差PID反馈控制相结合的方式,得到各车轮所需的轮缸制动压力;并基于滑移率滑模控制防止车轮抱死,提高紧急制动时的安全性、舒适性和横摆稳定性。最后,在TruckSim中建立CCRb、CCRm、CCRs 3种测试场景,对控制策略进行了验证。结果表明,本文所提出的控制策略能有效避免碰撞的发生,为半挂汽车列车AEB系统的设计和研究提供了理论依据。

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儿童安全座椅侧面碰撞头部保护研究
吕孟宽,杨欣,许述财,黄彬兵,李少鹏,霍鹏,边永亮
2021 (9):  1360-1366.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.013
摘要 ( 19 )   HTML ( 1 )   PDF(2405KB) ( 18 )  

根据欧洲儿童乘员约束系统法规(ECE R129)要求,建立台车座椅约束系统模型,施加法规中规定的速度曲线,以模拟汽车在侧面碰撞事故中后排儿童乘员的头部损伤情况。通过台车侧撞试验,验证了所建有限元仿真模型的有效性。通过压缩试验,对30倍发泡率EPP材料力学性能进行测定,确定采用包含应变率效应的MAT83材料卡片,以模拟EPP材料头枕在碰撞工况下的力学响应。以儿童乘员头部3 ms加速度和HPC作为评价指标,对比分析EPP材料和普通材料对儿童乘员头部的保护效果。结果表明:与普通材料相比,采用EPP材料后,Q3假人模型HPC降低24.9%,头部3 ms加速度降低8.1%,有效降低了汽车侧面碰撞对儿童头部的损伤。

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基于线性自抗扰控制的汽车ABS滑移率控制研究
苑磊,何仁
2021 (9):  1367-1374.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.014
摘要 ( 40 )   HTML ( 2 )   PDF(1428KB) ( 55 )  

针对目前滑移率控制的鲁棒性、复杂性与实际应用之间的矛盾,提出基于线性自抗扰控制的ABS滑移率控制方法。首先,对建立的ABS模型进行动态补偿线性化;接着,设计了以观测带宽为参数的扩张状态观测器和以控制带宽为参数的动态补偿控制器,并通过在线估计和补偿未知扰动,提高了系统的鲁棒性;然后,优化带宽系数,实现滑移率零稳态误差的跟踪;最后,通过仿真,验证ABS滑移率的线性自抗扰控制方法的可行性和有效性。结果表明,该方法不仅不依赖于模型,参数调节简单,且具有容错性,在产生噪声和未知扰动时仍能有效跟踪最佳滑移率;滑移率控制器会受ABS制动系统带宽的影响而出现高频振荡现象,在低附着路面上尤为严重,因此ABS设计须充分考虑执行器带宽对ABS滑移率控制的影响。

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基于用户大数据的电子助力制动器可靠性工况特征研究
赵礼辉,周驰,徐侃峰,王震,郑松林
2021 (9):  1375-1382.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.015
摘要 ( 27 )   HTML ( 1 )   PDF(4071KB) ( 46 )  

本文中以不同地域和车型的实际用户运行数据为基础,通过提取制动工况片段对制动时间、制动距离和制动强度分布进行分析;根据台架试验数据,建立制动强度与工况载荷之间的关系,实现用户运行数据向工况载荷的转换,并分析用户载荷下典型部件的损伤和损伤贡献,进一步将用户工况与标准工况在频次和损伤方面进行对比,结果表明现有的可靠性试验规范难以有效复现用户实际制动水平。因此建议及早制定更加合理的电子助力制动系统可靠性评价规范。

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多轮分布式电驱动车辆双重转向分层控制系统设计
陈路明,廖自力,张征
2021 (9):  1383-1393.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.016
摘要 ( 22 )   HTML ( 0 )   PDF(3618KB) ( 43 )  

为了提高多轮分布式电驱动车辆在复杂机动环境下的转向能力,设计了一种基于直接横摆力矩控制的双重转向系统。该控制系统采用分层结构,上层为横摆力矩决策层,下层为驱动力分配层。在控制系统上层,基于无迹卡尔曼滤波和递归最小二乘结合算法进行路面辨识;根据车辆状态信息和路面条件自适应调节滑移转向比,由车辆动力学模型和滑移转向比确定双重转向参考模型;针对滑模面附近非连续特性造成的控制信号抖动现象,将滑模控制算法进行改进,设计了滑模条件积分控制器,使车辆实际横摆角速度追踪双重转向参考模型计算出期望横摆角速度。系统下层在保证车辆总驱动力的前提下,基于控制分配规则将上层广义目标控制力需求分配至各执行器。最后,利用硬件在环实时仿真平台进行控制策略验证。结果表明,分层控制系统较好地实现了路面识别功能和车辆双重转向功能,针对不同路面工况对车辆进行了有效地行驶控制,减小了车辆在狭小弯曲地区的转弯半径,抑制了车辆状态参数及电机转矩的颤振和抖动,改善了车辆小半径行驶的转向机动性和高速行驶稳定性。

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新型电控空气悬架系统集成控制策略研究
马英照,严天一,赵燕乐
2021 (9):  1394-1401.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.017
摘要 ( 30 )   HTML ( 0 )   PDF(1832KB) ( 50 )  

为顺应汽车底盘电子电气(E/E)架构集中化发展趋势,并解决传统电控空气悬架系统中悬架刚度调节范围窄、侧倾稳定性欠佳等问题。本文中以具有电机式主动横向稳定器的新型电控空气悬架系统为被研究对象,首先利用Matlab/Simulink搭建电控空气悬架系统整车动力学模型与电机式主动横向稳定器模型,开发基于模型设计的新型电控空气悬架系统集成控制策略;然后开发基于英飞凌32位TC275主控芯片的并行多核电子控制单元,并利用转向盘角阶跃输入工况和双移线工况开展离线仿真与硬件在环试验研究。相关研究结果表明,新型电控空气悬架系统集成控制策略及并行多核电子控制单元可改善车辆操纵稳定性,并有效提高车辆抗侧倾性能。

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机电复合传动系统扭转振动主从控制方法
张伟,刘辉,张勋,张万年,王珍,严鹏飞
2021 (9):  1402-1410.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.018
摘要 ( 158 )   HTML ( 48 )   PDF(3448KB) ( 114 )  

针对车用大功率机电复合传动系统(EMT)在负载波动和发动机力矩脉动等复杂激励作用下易产生冲击振动等问题,提出了机电复合传动系统扭振主从控制方法。该方法利用主从控制策略使两台驱动电机之间建立起耦合约束,通过优化虚拟杠杆系数改善EMT系统特性,实现低频扭振“削峰”。首先建立了混联式机电复合传动系统多自由度集中参数动力学模型,分析了系统固有振动特性。然后设计了HEV驱动控制和扭振主动抑制的串级控制架构。其次基于主从控制算法设计了EMT扭振主动控制算法(M?SAC),分析了杠杆系数对系统振动特性的影响,在MATLAB中进行仿真并与最优模态控制算法(IMSOC)进行了对比。结果表明,主从控制器参数与系统力学参数具有耦合关系,主从控制参数会改变系统共振频率点的位置,进而显著改变系统振动响应幅值。选择合适的控制参数可以实现EMT扭转共振幅值削峰,对提升系统的NVH性能具有重要意义。

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基于某纯电动车的低频制动噪声优化研究
祝丹晖,杨乐,Zhang Charles
2021 (9):  1411-1417.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.09.019
摘要 ( 33 )   HTML ( 3 )   PDF(3130KB) ( 45 )  

由于纯电动车加速快、质量大、制动力要求高和制动散热量需求大等特征的综合作用,使常用的通风盘式制动系统产生一种从高速到低速均能被清晰感知的低频噪声,显著影响车内乘客舒适度。本文中针对这类制动噪声进行了整车和系统级分析,提出了通风盘位移波动量是引起通风盘表面振动并导致车内噪声的机理假设,利用数值模拟方法验证了假设的正确性;并对影响通风盘位移波动量的关键参数进行了研究,结果显示散热筋跨距是其核心优化参数,文中还给出了位移波动量的经验值;据此提出了综合优化方案,将方案进行了仿真、整车样件试验和主观评价三重验证。结果表明,优化样件可完全解决此类制动噪声问题,同时也论证了关键设计参数的有效性,为各类型电动车的通风盘设计及其多参数优化奠定了基础。

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