为全面梳理纯电动汽车电驱动系统故障诊断的发展现状，明确未来发展趋势，本文首先介绍了纯电动汽车电驱动系统的基本架构、功能及发展历程；然后详细总结了纯电动汽车电驱动系统关键部件的故障类型及原因，分析了纯电动汽车电驱动系统关键部件故障诊断方法的主要研究现状；接着将诊断方法从专家知识驱动、模型驱动、信号驱动和数据驱动4个方面详细综述了纯电动汽车电驱动系统国内外研究进展和发展动态，并针对不同方法的优缺点进行了对比；最后对纯电动汽车电驱动系统故障诊断所面临的问题及发展方向进行了分析和展望，进一步讨论并指出未来纯电动汽车电驱动系统故障诊断研究可以集中在变工况耦合故障诊断、微小故障诊断和前期故障诊断研究、实时在线故障诊断、基于故障诊断的智能运维、未知故障诊断与系统自愈技术等方面。
本文面向汽车电子电气架构中的时间敏感网络（TSN）流量调度问题开展研究。针对实际应用需求，提出一种车载TSN网络拓扑建立方法。针对网络中多类型信息流调度问题，提出一种基于时间感知整形器（TAS）机制的流量调度策略并建立相应的数学模型，在降低网络总延时的同时，兼顾高优先级信息流的时间敏感性和低优先级信息流的数据完整性。为解决模型中信息流转发过程复杂导致求解效率不稳定和流量调度方案众多导致寻优困难的问题，提出一种改进的遗传算法（IGA），从设置自适应交叉概率公式、引入禁忌搜索变异、多种群联合3个方面进行了优化。实验结果表明，本文所提出的算法在端到端延时优化方面提升了43.47%，在生成方案稳定性方面提升了76.96%，该算法可得到低延时、高可靠的车载TSN流量调度方案。本文的研究成果为智能网联汽车领域的研究和车载网络通信算法的优化提供了思路。
针对智能车辆在实际交通环境中面临的目标密集、边缘严重遮挡和前景背景模糊的问题，本文提出了一种融合图像显著性特征的轻量级目标检测算法。首先基于灰度图像提取出显著性特征图，和彩色图像分别输入卷积神经网络。其次采用轻量化模块（ghost model）搭建轻量级融合网络，并使用EIoU优化模型的边框定位损失。在网络后端将非极大值抑制算法进行改进，以此提高网络对同类别遮挡目标的检测准确率。最后在KITTI数据集上进行训练和测试。实验表明，改进后的网络mAP达到92.7%，相比原始网络YOLOv5平均精度提高3.8%，精确率和召回率分别提高3%和6.2%。
为有效抑制馈能式半主动悬架在不确定因素下的振动，建立悬架机电耦合动力学模型，研究悬架能量转换效率随电参数的变化规律；推导自适应最优容错控制增益，分别在时域和频域中研究悬架的隔振能力；通过构建Lyapunov方程，建立悬架自适应最优容错控制策略的鲁棒性能指标，研究关键参数对鲁棒性能指标的影响规律。研究结果表明：电参数对悬架能量转换效率影响显著，悬架在第2阶固有频率处能量转换效率较高；所提出的自适应最优容错控制策略能够在时域和频域有效抑制振动，其隔振能力明显优于被动控制和自供能模式，控制策略鲁棒性指标受发电模块电感和永磁体外径变化的影响最为显著。
为消除参数不确定和外部不确定扰动对四轮转向车辆操纵稳定性的影响，提出了一种基于卡尔曼扩张状态观测器的四轮主动转向非线性积分滑模控制（KFESO-ISMC）方法。首先设计了一种卡尔曼扩张状态观测器（KFESO），实现了车辆状态观测以及外部扰动估计，克服了传统卡尔曼滤波算法对模型参数精度的依赖的缺点。其次为降低外部扰动引起的车辆状态的跟踪误差，将KFESO观测的系统总扰动补偿到控制输入；并为实现全局鲁棒控制和抑制积分饱和现象，设计了四轮主动转向非线性积分滑模控制方法。最后，硬件在环试验结果表明：在存在内外部不确定扰动情况下，KFESO观测器具有较高的观测精度；在四轮主动转向操纵稳定性的控制方面，KFESO-ISMC方法相比LQR和ISMC方法具优良的抗扰性能。
常规的制动安全检测通常采用长时间、极端工况，但可能会失去准确的工作范围。针对这一不足，首先提出一种踏板稳定模式的短时工况试验方法，该方法结合了现有的测试标准，并不限于单一的极端制动模式，而是可以考虑电动汽车的快速稳态运行。在此基础上，基于机器学习对运行片段回归并通过连续拼接构建短时工况。利用短时工况提出一种改进的制动安全检测方法，该方法通过主成分分析对制动片段的特征参数进行降维，同时根据特征参数计算制动片段的重复性距离判断安全隐患。最后，通过在测试台架上跟随短时工况，验证所提出的短时工况和制动安全检测方法的有效性。
在车身前期设计阶段，为了考核车辆在极限坑洼路面的冲击下对车身结构的影响，根据通用全球相关方坑道路试验标准，本文针对极限冲击的方坑#3路面，以某车型在方坑#3路试中出现了车身结构失效的问题为研究对象，找出了传统钣金失效准则CAE方法的不足，不能复现出试验失效的问题，进而通过大量料片试验建立了断裂成形极限图（fracture forming limit diagram，FFLD），来作为钣金失效准则的CAE新方法。随后基于该CAE新方法，通过车辆动力学科计算的方坑#3虚拟路谱作为载荷输入，对车身结构进行有限元仿真分析，成功复现了试验失效。根据CAE新方法分析的结果，对车身结构进行改进，最终通过了方坑#3路试验证，且试验和CAE仿真结果对标具有良好的一致性。证明了基于该方法，可以在车身开发前期阶段，准确预测出钣金在复杂变形条件下的真实破坏情况，从而减少了后期试验中出现的车身结构失效的风险。
针对电动汽车电池管理系统从控板服役过程中因温度过高和不均影响整车动力性、安全性问题，本文基于CFD理论，采用Icepak软件建立并验证了某商用BMS从控板热分析模型。首次在车载服役条件下，基于热分析模型开展了温度场分析和热均匀性优化研究。BMS从控板热仿真分析表明，均衡模块及供电模块因局部积热温度均超过BMS的设计温度限值60 ℃，整个BMS从控板最大温差为21.0 ℃。为此，进一步开展了BMS从控板散热路径分析，并通过改变均衡电阻间距、布局、PCB基材以及增设导热硅胶垫进行散热优化设计。提高了BMS从控板的散热能力，使BMS从控板的最高温度控制在设计规定值60 ℃以下，同时整个电路板的温差降为6.9 ℃，提高了BMS从控板在实际车载服役条件下的安全性和可靠性，可望为BMS从控板热设计与优化提供理论方法。
近年来，锂离子电池热失控问题已成为抑制新能源汽车动力电池发展的主要瓶颈。本文针对新能源汽车动力电池热失控问题的研究展开了全面综述，阐述了锂离子电池热失控的诱因，介绍了锂离子电池热失控过程以及不同变量条件下锂离子电池的热失控特征。基于锂离子电池的热失控特征参数综述了适用于锂离子电池火灾的早期预警方法和火灾抑制方法，总结了目前新能源汽车动力电池热失控问题研究的不足和发展趋势，为新能源汽车动力电池领域的发展提供一定的参考。
利用PEMS对6辆典型国六重型柴油车开展实际道路排放测试，基于功基窗口法（中国和欧盟）、NTE法（美国EPA）和3B-MAW法（美国CARB）研究了重型柴油车实际道路NO x 排放特性，探讨了不同分析方法的特点及适用性。结果表明：基于功基窗口法的NO x 排放结果符合中国和欧盟的监管要求，但基于NTE法和3B-MAW法的NO x 排放合规性具有不确定性。NO x 排放数据利用率低导致NTE法无法有效分析实际道路NO x 排放，3B-MAW法对NO x 排放分类管理值得借鉴。冷起动NO x 排放占PEMS试验的47.3%~80.7%，重型柴油车冷起动NO x 排放应被重视。然而目前中国、欧盟和美国的重型车实际道路NO x 排放分析方法均无法有效评估冷起动NO x 排放。因此，下阶段排放法规对冷起动NO x 排放的监管应当提出相应测试循环、分析方法和排放限值，切实降低重型柴油车NO x 实际排放。
本文提出一种针对车辆复杂耦合故障的故障码（DTC）解耦方法。首先由车辆故障自诊断原理及故障信号传播过程分析故障码的复杂关联性，结合关联规则技术挖掘故障码间强关联关系，并定义故障码多维关联规则；其次由故障码数据集特征，改进适用于故障码多维关联规则挖掘的FP-Growth算法；最后由多维关联规则构建故障码关联知识图谱，结合图论实现复杂故障码解耦。结果表明，该方法能有效降低故障码的数量及复杂度，提升基于故障码检修故障的效率。
有限元分析作为一种重要的计算机辅助工程技术，在汽车零部件开发中起着极为重要的作用，但是在分析复杂问题时耗时长，影响开发周期。为此，本文提出了一种以有限元仿真提供样本数据、以图网络技术建立有限元输入与输出间的映射关系的神经网络方法，将该图网络方法应用于座椅骨架总成的应力场预测。该预测方法中采用图节点和图边模拟了有限元模型中节点间的连接关系，由此表达有限元模型中单元之间的拓扑关系，并将预测结果与有限元仿真结果进行了对比。结果表明该方法能准确预测座椅骨架总成的最大应力及其出现的位置，对应力分布一致性均有较好的预测能力，且计算速度比相应有限元求解度快3个数量级以上。
铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计；其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本、研制周期，较原钢制件大幅度降低；最后对加装一体化精密铸铝件的白车身进行刚度与模态的有限元仿真分析及台架试验。结果表明，一体化设计后，前副车架及仪表板横梁分别轻量36.6%、30.8%，同时白车身性能均满足设计要求。
随着环境污染和能源消耗问题的日益严重，寻求清洁可替代燃料与新型燃烧技术已经逐渐成为当今发动机的研究重点。本文对一台柴油-天然气-氢气三燃料RCCI发动机进行数值模拟计算，探究了不同氢气添加比例对发动机整机性能的影响。研究结果表明，随着氢气添加比例的增加，缸内混合气的燃烧速率显著提升，缸内压力峰值逐渐增加且出现峰值的相位提前，缸内平均温度增加；同时，发动机指示热效率增加，等效指示燃油消耗率减小，发动机的燃油经济性得到提升；由于压力升高率与声响强度在可允许的范围内，发动机的运行工况良好；另外，排气温度会随氢气添加比例的增加而降低，废气能量呈现下降趋势。综合来看，适当增加氢气添加比例，对改善发动机的整机性能有利。
针对固定状态观测器难以保证路面自适应悬架状态观测精度的问题，本文中在交互式多模型卡尔曼滤波（IMMKF）的基础上，建立了悬架状态观测器与控制器。首先基于LQG算法与模糊控制算法建立了路面自适应主动悬架系统。结合谐波叠加法，生成A-B-D-C级空间域路面不平度模型，作为仿真系统的输入。其次以各级路面的最优LQG模型为子模型建立了3种IMMKF悬架状态观测器与控制器。仿真对比表明：14模型的IMMKF悬架状态观测器相对于普通卡尔曼滤波观测器的观测精度最大可提升98.17%，并可用于识别路面等级，并且基于14模型IMMKF的自适应主动悬架控制器的车身加速度相对于被动悬架降低了75.99%、相对于普通LQG主动悬架降低了47.16%，验证了模型的优越性。
以车辆横向运动过程中的行驶状态精确估计为目标，提出了一种考虑轮胎非线性侧偏力学特性的行驶状态估计算法。为准确反映特殊行驶工况下车辆横向动力学行为演化规律，采用分段仿射辨识方法建立了轮胎非线性侧偏力学特性模型，进而实现整车横向动力学分段仿射模型的构建。在此基础上，基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波算法设计了针对系统分段仿射模型的“多模切换”行驶状态估计策略，以期当系统状态发生突变时依然能够保持良好的状态估计精度。基于CarSim和Matlab/Simulink建立了车辆行驶状态估计性能联合仿真验证平台，通过设置两种典型工况，对车辆横摆角速度和质心侧偏角的状态估计效果进行了验证。结果表明，所提出的估计算法能够实现特殊行驶工况下车辆行驶状态的高精度估计。
准确的路面附着系数估计是车辆主动安全控制的前提。首先，建立了单轮动力学模型，利用卡尔曼滤波实现了轮胎纵向力精准估计，并结合魔术轮胎模型建立了基于粒子滤波的路面附着系数估计器；其次，提出了基于图像识别的前向路面附着系数预测方法，通过DeeplabV3+、语义分割网络和MobilNetV2轻量化卷积神经网络实现路面分割和路面类型辨识，并利用查表获取前向路面附着系数。最后，建立了图像识别与动力学估计时空同步方法和融合规则，实现了两种估计方法的有效关联与可靠融合。CarSim-Simulink联合仿真表明，本文所提出的基于图像识别与动力学融合的方法可有效提高不同工况下的路面附着系数估计精度。
为解决低速工况下轮速传感器测量精度低、更新周期长的问题，利用现有的底盘域传感器的信号，本文提出了一种基于多传感器信号的电驱动汽车低速车速估计方法。为准确估计车速，建立了基于多轮速脉冲信号的车速估算模型（模型I）和基于电机转速信号的车速估算模型（模型II）。在估算轮速时，模型I可以有效地避免噪声干扰，但在极低速的情况下，其更新周期较长；而模型II估算得到的轮速信息更新周期短、精度高，但其无法克服传动系统中由于齿隙所产生的冲击干扰。为充分发挥两种估算模型的优势，本文采用交互多模型融合算法对两个模型的输出结果进行加权融合，并通过实车对比测试，验证了所提出的低速车速估计算法在不同行驶路面下的准确性和可靠性。结果表明，相较于传统轮速估算方法，该方法在低速工况下具有更高的估计精度和实时性。
车用电机为满足不同驱动结构的需求，通常会在高转速和高转矩之间做出选择。为实现车用电机的高效区优化，多样化的电枢结构被应用于各类电机。相对于静态电器中使用的电枢，车用电机电枢最显著的特征在于其普遍需要使用非金属材料进行封装。但目前对于具有封装工艺的各类电枢，鲜有模型能够对其轴向热导率进行合理的预测。本文选取包括发卡绕组、圆形漆包线、换位漆包线、圆形利兹线和矩形利兹线在内的9款车用电机常见的电枢结构进行了研究。首先设计了一款用于测量电枢轴向热导率的实验台架，并提出一种补偿实验台架误差的数学方法。之后测量了9款电枢在封装前后的轴向热导率差异。最后基于各类电枢的加工方法和实验结果，分别对“平行电枢”和“绞合电枢”提出了考虑封装工艺对其影响的轴向热导率数学模型和经验公式。
汽车在高温环境下高负荷行驶后怠速或熄火，会导致位于发动机舱和下车体的部分零件温度瞬间升高，造成零件的热害。四驱车型由于四驱传动系统与排气系统在下车体中通道并行布置，使排气管和周边需要温度保护的零件之间的距离进一步压缩，零件的热害风险加大。本文中采用瞬态CFD仿真方法，模拟车辆在高温环境、高负荷行驶后怠速工况下零部件热害的发展过程。车辆环境风洞测试结果表明，高温瞬态热害CFD仿真误差基本在10%以内；把导致零件温度发生变化的对流换热功率和辐射换热功率分离，能准确地确定零件高温的原因，有利于快速找到优化方案。
针对某车型一体压铸铝合金超大尺寸后段车身耐久开发问题，测试了压铸车身用铸态铝合金应变-寿命（E-N）数据，并对疲劳试样实测数据拟合得到合金E-N曲线关键参数；搭建Trim Body有限元模型，基于模态瞬态法计算了压铸车身应力动态响应，对应力时程响应信号雨流统计，结合实测拟合的E-N曲线和Miner损伤累积原理，对比分析了车身初始设计和优化设计方案的疲劳损伤；最后将优化设计的一体压铸件装车进行整车四立柱强化耐久测试。研究结果表明：压铸铝合金E-N关系曲线可用Manson-Coffin-Basquin方程描述；与初始方案比，改进设计的一体压铸铝合金车身最大损伤由2.67降低至0.32，疲劳开裂风险消除，经四立柱强化耐久试验验证一体压铸铝车身未见开裂。研究成果可为一体压铸铝合金车身达成耐久属性开发目标提供参考依据。
为研究某型车辆滚翻过程中车内副驾驶乘员的颈部运动损伤类型，采用LS-Dyna软件模拟被测车辆坡度滚翻、平台车滚翻和螺旋滚翻过程，分析车辆滚翻过程中乘员颈部力和力矩响应情况，判断乘员颈部损伤状态。结合颈部力与力矩建立一种判断某时刻乘员颈部姿态的假设，可在试验中无假人运动录像的情况下再现假人运动姿态。对某型车辆进行整车坡面滚翻试验，验证坡度滚翻仿真结果的准确性。分析结果表明：结合颈部力与颈部力矩的响应情况可以准确判断副驾驶乘员在滚翻过程中的颈部运动状态，表明乘员头部与车体的接触碰撞对乘员颈部损伤有重要影响。
角度冲击在车辆事故中较为常见，具有合理诱导结构的吸能装置对综合耐撞性能的发挥至关重要。本文研究了基于铝/CFRP复合管诱导结构的设计问题。为此，首先建立铝/CFRP复合管的高精度有限元模型，并进行试验验证。然后，基于多角度压缩工况，分别研究了诱导槽的位置参数、数量参数、形状参数以及尺寸参数对铝/CFRP复合管耐撞性能的影响规律。结果表明：诱导槽的位置参数对于综合耐撞性能影响最大，在复合管靠近顶端的位置处开设一个矩形诱导槽，可以大幅降低峰值力水平，同时兼顾吸能稳定性。最后，基于第二代非劣解排序遗传算法（NSGA-II）开展了复合管诱导槽的多目标优化设计。优化结果表明：在保证各工况权重方案的综合吸能性不降低的前提下，复合管的峰值力降低了35.5%，很好地解决了高吸能性与低峰值力难以兼顾的问题。该研究结果对于车辆碰撞吸能部件的设计应用具有重要的指导意义。
