飞行汽车能有效拓展交通系统的立体化维度，为缓解地面拥堵与拓展出行空间提供创新解决思路。近年来，我国积极推动飞行汽车发展，政策支持持续加强，企业研发加速推进。在此背景下，飞行汽车相关研究逐年增多，但多数集中于飞控系统、能源系统或单一路径规划方法的技术突破，缺乏面向整机运行过程的综合视角，以及对子系统协同关系的深入分析。为弥补这一不足，本文从飞行汽车运行核心支撑技术角度出发，围绕飞行汽车在实际运行中所面临的安全性、能效性与决策复杂性问题，构建了由底层故障容错与安全保障、中层能量管理与功率分配、顶层路径规划与自主决策组成的三级协同架构。系统综述了各层关键技术与相互依赖关系，并梳理典型研究进展与工程方案。本文旨在为飞行汽车实现规模化、安全化运行提供理论支撑与系统参考。

随着低空经济的快速发展，电动垂直起降飞行器（electric vertical take-off and landing，eVTOL）对动力电池提出了更高的性能要求。固态电池因较液态锂离子电池具有更高的能量密度和安全性，成为解决eVTOL动力系统问题的关键技术。本文分析了eVTOL不同飞行阶段的特性及对动力电池的需求，概述了聚合物、氧化物和硫化物3类固态电解质的技术进展，并结合eVTOL的实际应用，从电、热、力角度探讨了固态电池管理系统的优化路径。本文旨在为构建满足eVTOL极端工况需求的高性能固态电池及其管理系统提供理论依据与技术参考。

作为一种新型交通工具，飞行汽车具有空中快速飞行和地面稳定行驶的优势。在当前飞行汽车路径规划的研究中，大多算法都采用空中和地面分别规划、组合叠加，这导致状态切换过程缓慢，甚至出现状态切换点频繁起降等问题。针对上述问题，本文提出了一种基于采样点状态增广的陆空一体化路径规划方法，根据飞行汽车的陆空状态和空间环境的差异，构建路径采样点分类策略，在此基础上引入陆空状态信息，通过对传统路径采样点进行状态增广，实现了飞行汽车运动过程中陆空状态的快速高效切换，缩短了路径规划的计算时间。试验结果表明，相比于组合式路径规划算法，本文提出的路径规划方法行驶路程长度降低了22.3%，路径规划求解时间减少了34.2%。相比于无状态增广的一体式路径规划算法，本文方法的路径长度降低了8.4%，运动代价减少了11.1%。

半固态锂电池因其兼具液态电解质的高离子导电率和固态电解质的安全优势，成为新一代航空电源系统的重要选择之一。充放电过程中的膨胀特性是影响电池电化学性能和安全性的重要因素之一，而半固态锂电池充放电过程中的膨胀变形及膨胀力演化规律和机理尚不清晰。本文以一款商用半固态电池为研究对象，通过实验分析了两种不同场景下（恒间隙与自由膨胀）的电池膨胀特性，并建立了半固态锂电池电-热-力多场耦合模型，模拟了不同温度和倍率下电池的膨胀特性变化，仿真结果与实验测试数据吻合良好。实验结果表明：恒间隙条件下，固定约束将负极材料膨胀转化为应力累积；自由膨胀条件下，负极材料膨胀直接以位移形式呈现。在恒流充电阶段，膨胀力或膨胀位移迅速增加，到恒压充电阶段略有下降，在恒流放电阶段其值又逐渐减小。在两种条件下，构建的多场耦合模型仿真与实验值的MAPE分别为4.69%和5.37%（25 ℃，1C）。该结果为预测和控制半固态锂电池机械失效风险，优化机械约束设计提供理论依据。

本文提出一种嵌入三角形伞状负泊松比微结构（triangle umbrella-shaped cellular structure， TUCS）的新型飞行汽车电池包。首先，推导锂电池生热模型并建立锂电池单体有限元模型，对锂电池单体开展放电试验，验证了锂电池生热模型及有限元模型的准确性。其次，推导了TUCS理论热学模型，并对其开展优化设计获取了具备最优性能的TUCS参数，并将其嵌入飞行汽车液冷电池包内部，探究了冷却液流速、冷却液流向、TUCS内部变密度梯度及层间变密度梯度对电池包散热性能的影响，获取散热性能最优的新型飞行汽车电池包。该电池包在飞行汽车典型工况下的最高温度及最大温差分别为32.0及4.01 ℃，处于正常工作范围。相较于传统飞行汽车电池包，分别降低了24.24%及71.72%，验证了新型飞行汽车电池包散热性能的优异性。最后，开展了新型飞行汽车电池包样件试制及放电试验，验证了本文理论模型和数值模拟的准确性。

针对深度强化学习型能量管理策略（EMS）训练效率低、更新不及时的问题，本文以燃料电池客车为研究对象，提出了一种融合优先经验回放（PER）和迁移学习（TL）的智能EMS更新方法，设计了一种采样机理增强型柔性行动者-评论家（ESAC）算法，通过在SAC架构中集成PER机制，提升EMS的训练效率；提出了一种基于TL的EMS更新方法，通过研究知识共享机制，对基于ESAC的EMS进行跨工况知识迁移和策略复用，提高EMS的策略更新效率和长期优化性能。将更新后的EMS部署至能量管理控制器，以在线优化功率分配。仿真实验结果表明，相较于SAC，所提ESAC算法将训练效率提升了58.33%；相较于基准方法，所提更新方法将EMS的更新效率和燃油经济性分别提高了63.01%和5.24%，同时展现出了实时应用潜力。

质子交换膜燃料电池中双极板在高温、高电位工况下的腐蚀问题成为制约其耐久性的关键挑战。本文通过电化学测试定量研究了不同温度和电位对双极板腐蚀加速因子的影响，通过建立3类双极板的腐蚀加速因子模型，揭示了温度与电位对腐蚀速率的协同作用机制。结果表明，电位因素对双极板电化学腐蚀的影响尤为突出。研究结果为双极板材料选型、运行参数优化及PEMFC耐久性提升提供了理论支撑。

车用燃料电池温度控制可靠性对其高效长寿命运行至关重要，为能对温度传感器进行合理性诊断或在温度传感器失效后仍能准确获取燃料电池出入口冷却液温度，避免控制失效导致的动力中断甚至燃料电池快速过热损伤，本文基于产热散热原理，引入环境温度修正，建立了燃料电池出入口冷却液温度在线估算模型。基于实车实验的有效性验证结果表明，出入口温度估算瞬态误差≤2 ℃，稳态误差≤1 ℃，满足估算精度的要求，该估算模型对提高燃料电池热管理系统的可靠性具有重要意义。

氢燃料电池汽车被视为零碳交通的最终解决方案。近年来，关键组件的技术不断迭代，使其能够满足短途交通运输的基本需求。然而，未来多样的商业应用场景对制造成本和电堆这一核心组件的耐久性提出了更高的要求。燃料电池的阴极Pt基催化剂在本质上可以提高电堆的功率密度，但其高昂的价格成为电堆成本增加的主要原因，降低Pt的含量同时提高催化性能已成为催化剂的重要研究方向。然而，一旦Pt含量降低，催化剂的耐久性就会面临新的挑战。因此，设计和开发高耐久性低Pt催化剂对于提升电堆和燃料电池汽车的寿命至关重要。本文从分析Pt基催化剂的催化反应机理以及在燃料电池汽车实际工况下低Pt催化剂的衰减机理出发，重点基于Pt活性位点的优化探讨了提升其耐久性的原理。此外，对现有研究成果进行了综述，最后展望了未来高性能低Pt氧还原催化剂的设计和开发方向。

由车辆远光灯、日光等光源产生的强光环境会对智能汽车相机功能产生较大影响，建立面向强光环境准确且可控的测试方法对提高智能汽车环境适应性具有重要意义。然而，基于实车道路或封闭场地进行强光实景测试存在测试成本高、周期长且场景难以精准可控复现的问题。本文提出一种面向强光环境的智能汽车相机功能仿真测试方法，通过几何-物理融合仿真模型模拟强光环境中的图像响应，并利用强光模拟图像测试智能汽车相机功能。首先，构建强光光源的几何位置和影响区域范围模型；其次，利用相机成像物理模型和强光光源物理特性确定强光影响对应的像素强度，基于强光影响区域和强光像素值将实车采集的无强光图像合成为强光模拟图像；最后，以真实强光环境测试结果作为真值，对比传统仿真软件、大模型方法和本文方法针对强光环境下相同相机功能的测试结果。实验结果表明，本文提出的方法能够提高强光环境仿真测试的性能，相较于传统仿真软件和大模型方法实现了更有效且准确的强光环境相机功能测试，同时相较于物理实景测试具有测试成本低、效率高且仿真模拟参数精准可控的优势。

高速行驶的车辆单侧碾过低附着系数路面（如积水或沙土）极易引发大幅度偏航失控，传统控制系统依赖驾驶员操作且鲁棒性不足，导致紧急工况下误操作风险加剧。针对这一问题，本文提出了一种基于径向基函数神经网络滑模控制（radial basis function neural network sliding mode control，RBF-SMC）的主动前轮转向策略。首先建立车辆2自由度模型，并将RBF神经网络与滑模控制融合，通过自适应律逼近系统不确定性，有效抑制传统滑模控制的抖振问题。其次，基于魔术轮胎公式建立非线性轮胎模型求解车辆动力学微分方程获得车辆相平面动态稳定域，实现控制器仅在车辆濒临失控时自适应介入，减少对驾驶员正常操作的干扰。最后，通过双移线工况来比较不同控制器的控制性能，以及设计一种对开路面工况来模拟上述紧急工况来验证本文控制器的有效性。仿真结果表明，该方法比传统的滑模控制器（sliding mode control， SMC）、线性二次型调节器（linear quadratic regulator， LQR）具有更好的偏航稳定性控制效果。

线控转向（steer-by-wire，SBW）系统由于取消了转向盘和转向器之间的机械连接，路面与轮胎之间的相互作用力矩、路面不平度等信息无法直接传递到转向盘，驾驶员在操控转向盘时就无法获得真实的“路感”，因此，路感模拟是线控转向系统的关键技术之一。目前关于线控转向系统在平坦路面工况的路感模拟方法已较为成熟，对于颠簸路面工况的路感模拟仍面临困难和挑战。本文首先基于线控转向执行机构模型设计了扩张状态观测器对转向齿条力进行估计，参照电动助力转向系统（EPS）的助力特性规律确定了随车速变化的SBW系统路感主力矩，对常规路况下SBW路感模拟需要估计的系统摩擦力矩、阻尼力矩、主动回正力矩与限位力矩进行分析；考虑到颠簸路面路感模拟的特殊性，须根据转向盘振动频率对驾驶员的影响规律来确定相应的补偿力矩，基于振动信号小波分解来掌握驾驶员对颠簸路面不同频率的接受程度，并通过对齿条力信号的筛选、衰减或放大来重构颠簸路面振动，从而对颠簸路面的路感模拟力矩进行合理的补偿计算。仿真和台架实验结果表明，基于小波分解与重构的颠簸路面路感模拟方法，既不影响驾驶员的转向操纵舒适性，又能使驾驶员清晰地感受到路面不平度，获得良好的路感。

针对城市物流混合车队调度的现实需求，本文结合电动汽车车队调度问题的典型特征，系统构建融合电动物流车与传统燃油车的混合车队调度模型，并引入服从联合累积分布函数的需求不确定性因素，建立混合整数规划模型。为高效求解该模型，提出一种改进海星优化算法，在邻域解生成阶段融合模拟退火机制对新解进行接受判定，从而增强全局搜索能力，避免算法陷入局部最优。在算法有效性验证部分，分别与海星优化算法、模拟退火算法和遗传算法进行对比实验。结果表明：所提出的算法在总成本控制与收敛效率方面具有明显优势。在混合车队调度效率验证方面，通过与单一电动物流车队方案对比，验证混合车队在多种工况下的调度优势，最优运营成本降低幅度达7.73%。灵敏度分析进一步指出，电池容量与充电速率的提升均有助于降低总成本，但呈现边际效应递减趋势，此外，充电速率比电池容量更加敏感。

近年来我国汽车芯片产业虽取得长足的进步，但在推动国产汽车芯片上车应用方面仍然面临着巨大挑战。以整车控制器的核心器件——车规级MCU（微控制器）芯片为例，虽然传统的ATE测试能够模拟实车行驶的环境条件来验证芯片的功能、性能及可靠性，但是自主研制的车规级MCU芯片是否匹配实际车辆在复杂行驶条件和恶劣工作环境下的功能、性能、可靠性及功能安全等方面严苛的技术要求，存在技术空白，主要表现为我国缺少车规级MCU芯片的整车匹配试验方法，相关测试系统和实验数据统计分析方法缺失，无法开展车规级MCU芯片在实车行驶工况条件下的整车匹配评价。针对上述问题，本文提出了一种车规级MCU芯片的整车匹配性测试理念和实车试验方法。经试验证明，该试验方法可实现典型车规级MCU芯片的基本功能100%覆盖测试，整车匹配测试设备系统数据采样同步周期小于1 ms，可覆盖整车典型工况下的数据采集周期需求。此外，本文还定义了车规级MCU芯片整车环境测试性能数据的稳定性和一致性，建立了一种基于车规级MCU芯片整车环境测试性能数据的稳定性和一致性评价指标体系，提出了一种集成整车测试数据准备、分析与评价的数据统计分析方法，针对其中的变异系数进行研究并给出推荐值，填补了车规级MCU芯片在实车行驶工况条件下整车匹配评价的技术空白。

为探究接触对几何形状对三球销式等速万向节多维度动力学特性的影响，本文提出了一种考虑接触几何的动态行为分析方法。首先，基于共轭曲面原理，建立了球环-滚道副的接触几何模型，求解了二者间的约束关系；随后，基于ADAMS软件平台，建立了集成接触几何特性的多体动力学模型，并通过融合接触点自动检测算法与几何投影约束方程，提升了球环-滚道接触点位置的计算精度，以更精确地模拟二者间的接触力学特性。通过台架试验，验证模型的准确性。结果表明，球环与滚道间的接触压力角增至20°时，可在不增加万向节尺寸的前提下，降低约29%的轴向派生力，显著减少对汽车横向振动的激励。本文为解决三球销式等速万向节高NVH性与轻量化之间的矛盾提供了新思路。

复合材料是实现汽车轻量化最具潜力的材料之一。热固性树脂具有优异的力学性能和化学稳定性，但其再成型和回收是一个难题。本文研究汽车B柱热固性树脂基复合材料加强板的制造与回收方法，基本思路是在热固性树脂中引入动态共价键，通过碳纤维预浸料的逐层铺设和热压成型，实现热固性树脂基复合材料加强板的制造和回收。与钢制加强板相比，制备的热固性复合材料加强板轻量超过50%，复合B柱的冲击力峰值降低超过30%，实现了热固性复合材料加强板中碳纤维的无损全回收，回收树脂的单轴拉伸强度保持率超过95%。本文研究为轻质可回收热固性树脂基复合材料汽车构件制造提供了新思路，可推广到其它相关领域。

为兼顾乘用车轻量化设计与碰撞安全性能提升的需求，本研究以直接承载纵向载荷的一体压铸铝制纵梁为研究对象，系统探究聚脲涂层厚度（0 - 7 mm）与界面强度（6 - 14 MPa）对其抗冲击性能的协同强化机制。通过开展材料层级的聚脲静动态拉伸试验、聚脲-铝合金界面双悬臂梁（DCB）试验，以及零部件层级的纵梁静动态压溃等试验，结合基于LS-DYNA平台构建的三维有限元模型，实现了涂层参数的多维度验证与优化分析。研究结果表明，聚脲材料具有显著的应变率强化特性；当涂层厚度为6 mm时，纵梁冲击峰值载荷可提升16.53%；然而参数优化显示，3 mm厚度区间能实现最优能量吸收效率。界面强度在12 MPa左右时能量传递效率最高，强度不足则易引发界面剥离失效。仿真与试验结果对比显示，冲击峰值误差控制在10%以内，且失效模式高度一致。综上所述，通过合理匹配聚脲涂层厚度与界面强度，可有效提升纵梁的承载能力、吸能效率及结构完整性（如减少碎片飞溅），同时改善其冲击过程中的变形模式，抑制局部脆性断裂与失稳屈曲，从而为汽车轻量化与安全性协同设计提供理论依据与工程实践支撑。

为提高电动商用车轻量化水平，本文提出了一种车联网大数据驱动的铝合金车架多级多工况拓扑优化设计方法。首先，分析车联网大数据得到工况比例确定客观权重，通过层次分析法得出主观权重。接着，采用博弈论方法综合两者并采用折衷规划法归一化处理各工况，建立多工况拓扑优化目标函数。然后以某牵引车铝合金车架作为研究对象，利用SIMP变密度惩罚法进行车架第1级总体多工况拓扑优化设计，得到了横梁的数量和相对位置信息。最后，通过多体动力学模型提取各纵、横梁间的多工况载荷，对车架进行了第2级横梁断面拓扑优化，得到了横梁的断面形状。研究结果显示，拓扑优化后，在性能提升的前提下，车架实现了31.4%的轻量化。

针对复杂汽车结构可靠性分析中计算精度不足和求解效率低的问题，提出了一种基于极限状态逼近和响应标准化的主动学习Kriging可靠性分析方法。首先，基于高斯分布假设的概率密度函数和改善期望准则，推导了极限状态逼近程度发生改善时的距离期望，并结合当前最大距离提出了预期改进指数；然后，考虑了模型预测值的不确定性，结合Kriging标准差提出了修正的预期改进学习函数，用于自适应增加训练样本；接着，引入一种响应标准化方法优化收敛阈值，有效缓解有量纲学习函数收敛的不稳定性问题；最后，通过4个应用算例验证所提出方法的有效性。结果表明，所提方法能以较少的功能函数调用次数实现对极限状态曲面的较强拟合，在多个可靠性分析场景中具有良好的适用性。