汽车工程

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曾小华,王越,杨南南,宋大凤,李广含

2019 (3): 239-244. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.001

摘要 ( 234 )

PDF(943KB) ( 409 )

针对全局优化算法计算量大和优化目标中罚函数不确定性的问题,提出一种分层优化架构,利用瞬时最优控制策略实现底层控制的优化,而利用全局优化策略实现顶层控制的优化。同时,在全局优化策略中采用基于受约束终止状态的边界求解方法,有效避免了为实现电量平衡而进行的大量调试工作,提升了计算效率。仿真结果表明,该优化算法提升了系统综合效率,实现了整车油耗的进一步降低。

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基于贝叶斯网络的联网环境中跟车工况下的前车运动状态预测^*

张金辉,李克强,罗禹贡,张书玮,李红

2019 (3): 245-251. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.002

摘要 ( 343 )

PDF(1667KB) ( 491 )

车辆行驶过程中,前方车辆运动状态预测是车辆智能控制系统的重要研究部分。车辆运动状态受其驾驶员驾驶风格、道路状况、交通流、前方车辆运动速度和加速度等因素的影响,使车辆在未来一定时间段内的运动状态具有较大不确定性,给前方车辆的运动状态预测带来困难,因此本文中对跟车工况下前车运动状态预测进行研究。本文中在分析车辆跟车工况时的运动特性,采用贝叶斯网络对前方车辆运动速度进行预测,将获得的车辆跟车工况时的运动状态数据分为训练集和测试集。通过训练集辨识前车速度预测贝叶斯网络参数,通过测试集检验前车速度预测贝叶斯网络的预测效果。对前车未来0.1,0.5,1和2s时的运动速度进行预测,预测结果表明,前车的实际运动速度均在前车速度预测贝叶斯网络预测的95%置信区间内。

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车联网环境下CACC车辆信息传播安全性研究^*

魏磊,王云鹏,秦洪懋,余贵珍

2019 (3): 252-258. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.003

摘要 ( 362 )

PDF(2401KB) ( 448 )

针对CACC车辆与普通车辆混合行驶的道路环境,综合考虑交通流、信息流与病毒传播之间的相互关联,计算CACC车辆病毒感染概率,构建出车联网环境下的CACC车辆病毒信息传播动力学模型。之后分析了不同环境下CACC车辆病毒感染概率,并对病毒信息传播过程进行仿真。仿真结果表明:无论是在不同的通信范围限制条件下,还是在不同的交通流密度环境中,都可以通过降低CACC车辆病毒感染概率来有效控制病毒信息传播范围,提升CACC车辆信息传播安全性。

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起动工况驾驶性评价指标特征点识别方法^*

黄伟,刘海江,李敏

2019 (3): 259-265. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.004

摘要 ( 340 )

PDF(808KB) ( 421 )

针对车辆起动过程的驾驶性评价指标特征点会因发动机转速波形特异性强和外界干扰而造成识别不准确的问题,本文中提出了一种从信号预处理到特征点识别的一套方法。根据驾驶性评价指标和转速曲线时域特征确定了特征点;结合形态滤波经验模态组合方法对转速信号进行滤波处理;将D-S证据理论与句法模式相结合应用到特征点的识别中。实验结果表明,该方法能有效地识别起动工况发动机转速曲线的评价指标特征点,为后续驾驶性评价指标的获得提供了客观依据。

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基于能量计算模型的混合动力系统理论油耗分析^*

曾小华,李广含,宋大凤,朱光海,王印束

2019 (3): 266-274. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.005

摘要 ( 306 )

PDF(997KB) ( 735 )

本文中基于混合动力系统内部能量流,提出系统平均综合传动效率概念,并建立基于能量计算的混合动力系统理论油耗模型。结合混合动力系统基本节油途径,考虑再生制动、发动机平均燃油消耗率和平均综合传动效率变化因素,建立混合动力系统理论综合油耗增量计算模型,并针对功率分流式混联混合动力系统的油耗及其影响因素进行深入的定量分析。整车燃油经济性仿真结果和油耗影响因素理论分析结论验证了所提出方法的合理性。

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基于预测控制的PHEV能源管理策略^*

刘吉超,陈阳舟

2019 (3): 275-282. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.006

摘要 ( 241 )

PDF(2093KB) ( 383 )

提出一种基于预测控制的PHEV在线能源管理策略。它利用BP神经网络构建旅途预测模型,并采用遗传粒子群混合优化算法提升预测模型的车速预测精度;在此基础上,为保证预测模型对工况的适应性和策略的实时性,设计了基于动态规划的预测控制策略;最后以实际工况数据对提出的策略进行了仿真验证。结果表明,设计的旅途预测模型可有效地进行车速预测,预测精度超过93%;同时,与现有的实时策略和全局优化策略相比,采用提出的策略时油耗、排放和实时性得到了改善。

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基于仿生导流罩的厢式货车减阻研究^*

许建民

2019 (3): 283-288. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.007

摘要 ( 300 )

PDF(3895KB) ( 582 )

为降低某厢式货车的气动阻力,设计了6款驾驶室导流罩结构,加在厢式货车模型上进行空气动力特性的数值模拟,得到了货车模型外流场的速度分布、压力分布和湍动能分布等气动特性,详细分析了不同导流罩的减阻机理。在此基础上,通过模仿海豹的头部形状设计了一款仿生导流罩,安装在整车上进行数值模拟,对其减阻性能进行分析。结果表明:先行设计的6款导流罩均具有一定的减阻效果,但模仿海豹头部形状设计的仿生导流罩可大幅度改善驾驶室顶部的流场结构,减阻效果更好,其阻力系数比原始货车模型降低31.1%。

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正面碰撞中基于中国人体尺寸的假人损伤响应研究^*

颜凌波,解文娜,许伟,曹立波,戴宏亮,张恺

2019 (3): 289-297. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.008

摘要 ( 343 )

PDF(1973KB) ( 787 )

为探究中国乘员在汽车正面碰撞中的损伤响应,基于中国人体尺寸和现有混III 50百分位假人有限元模型,采用全体段缩放方法建立了符合中国人体尺寸特征的中国人50百分位男性假人有限元模型。采用LS-DYNA建立并验证了某量产车型的驾驶员侧约束系统模型,对比分析了中国人50百分位男性假人与混III 50百分位假人在同一正面碰撞工况下的损伤响应,并研究了安全气囊的起爆时间、排气孔直径和气体质量流率3个参数对两种假人的损伤影响。结果表明,与混III 50百分位男性假人相比,中国50百分位男性假人的头部损伤风险较大,而胸部损伤可能较小;对于混III 50百分位男性假人是最优的安全气囊参数未必能给对应的中国假人提供最优的保护,部分安全气囊参数对两种假人损伤的影响趋势甚至是相反的。

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基于驾驶员特性的主动避撞分级制动策略与验证^*

胡远志,杨喜存,刘西,黄玲

2019 (3): 298-306. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.009

摘要 ( 303 )

PDF(1948KB) ( 689 )

为准确而直观地判断当前工况的危险程度,充分利用已知的车间运动信息,以安全时距模型为基础,提出了一种新的碰撞时间(TTC)的建模方法。基于危险判定指标TTC开发了一种符合驾驶员避撞特性的主动避撞系统;设计了主动避撞分级制动策略,其关键参数根据驾驶员特性和实车试验结果确定;同时,引入了一个预警门限值T_w,设计了采用声、光预警的主动避撞预警策略,帮助驾驶员实现有效避撞。实车试验结果表明:该系统的分级制动和预警策略符合驾驶员的避撞特性,体现了驾驶员控制的优先性和协调性,可有效避免碰撞,满足汽车主动避撞的要求。

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基于外部动态环境的汽车碰撞危险估计算法研究^*

周兵,赵婳,吴晓建,陈晓龙,曾凡沂

2019 (3): 307-312. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.010

摘要 ( 272 )

PDF(1193KB) ( 436 )

针对现有紧急情况下车辆的碰撞危险评估算法大多只考虑量测噪声干扰带来的不确定性,提出一种综合考虑路面动态环境不确定性和量测噪声干扰的汽车碰撞危险估计算法。首先,构建“路面状况车速最大减速度”模糊推理模型,即由路面状况和自车车速,经模糊推理智能算法快速获取车辆制动最大减速度;建立基于运动学的预测模型,考虑上述路面附着状况动态变化和传感器量测噪声带来的不确定性,采用蒙特卡洛法实时计算自车当前行驶环境下的碰撞概率。根据汽车动力学和道路有关参数预测车辆紧急制动和转向的轨迹,从而得到制动避撞与换道避撞的碰撞概率。以交叉路口和追尾工况为例,对比分析了不同路面情况下制动避撞和转向避撞的碰撞概率,从而为车辆选择合理的避撞方式。结果表明,所提出的危险估计算法与真实交通动态环境下的紧急避撞行为比较相符,具有良好的有效性和可行性。

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基于弱磁控制的EPS模式切换中转矩波动的抑制^*

赵林峰,张锐陈,谢有浩,张荣芸,申雪

2019 (3): 313-319. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.011

摘要 ( 220 )

PDF(1823KB) ( 497 )

针对电动助力转向系统(EPS)用永磁同步电机在i_d=0控制与弱磁控制相互切换的过程中转矩波动对系统性能的影响,设计了负载转矩观测器,对速度环中的弱磁控制模式输出的转矩进行补偿;并在两种模式切换时加入了转矩平滑切换模块,解决了切换过程中由于转矩突变带来的操纵转矩波动问题。仿真与试验结果表明,通过负载转矩观测器进行负载前馈补偿,使系统对负载扰动有很强的鲁棒性;转矩平滑切换模块对工作模式切换过程中产生的操纵转矩波动有很好的抑制作用,改善了驾驶员操纵沉重和转矩波动等不良手感。

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电动轮汽车电液复合制动方向稳定性分层控制^*

马金麟,王新飞,张厚忠,江浩斌,徐兴

2019 (3): 320-326. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.012

摘要 ( 245 )

PDF(1558KB) ( 452 )

针对分布式驱动电动汽车(电动轮汽车)在复杂工况下紧急制动时易发生侧滑、甩尾和激转等问题,提出了电动轮汽车电液复合制动方向稳定性分层控制策略。该策略的决策层包含总制动转矩和修正横摆力矩的计算,分配层包含制动转矩最优分配和修正横摆力矩分配算法;协调层则对分配结果进行稳定协调。通过Simulink与Carsim联合仿真,分别对低附着路面转弯制动和对开路面紧急制动两种工况进行验证。结果表明,提出的分层控制策略在保证车辆制动效能的基础上,能有效地改善车辆制动时的方向稳定性。

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分布式驱动电动汽车复合制动系统转矩分配控制策略仿真^*

杜荣华,米思雨,胡林,孟灿

2019 (3): 327-333. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.013

摘要 ( 343 )

PDF(1003KB) ( 495 )

针对分布式驱动电动汽车,提出了一种复合制动系统控制策略。采用分层的制动转矩分配控制结构,上层控制器采用滑模控制策略,对目标纵向力和横摆力矩进行求解,以满足车辆在制动时制动效能和制动稳定性的要求;下层控制器采用加权最小二乘控制,对四轮液压制动转矩和电机制动转矩进行分配,通过增大电机制动力分配的权值达到能量回收的最大化,并采用有效集算法完成目标函数的求解。在此基础上,在Simulink中建立了7自由度整车动力学模型,在对开路面的工况下进行了仿真分析,结果表明:所制定的控制策略能满足要求,在保证车辆制动稳定性的同时,最大限度回收制动能量。

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考虑温度影响和滞回效应的锂电池特性建模^*

宋凯,陈旭,成艾国

2019 (3): 334-339. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.014

摘要 ( 444 )

PDF(1002KB) ( 829 )

为提高锂电池建模精度,对滞回电压引起的SOC估计误差进行分析,表明锂电池建模不可忽略滞回效应的影响。通过对不同温度下滞回电压变化规律和影响锂电池动态特性的内部电化学过程的分析,提出锂电池等效滞回模型。利用不同温度下小倍率恒流充放电实验和城市道路循环工况分别对电池模型开路电压和阻抗参数进行辨析。最后将模型输出端电压和SOC估计值与实验值进行对比,结果表明在锂电池建模时考虑滞回效应的影响可将模型精度提高一倍。

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基于时间系数的单点预瞄驾驶员模型分析^*

马芳武,佘烁,吴量,王佳伟,史津竹,代凯

2019 (3): 340-345. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.015

摘要 ( 297 )

PDF(889KB) ( 674 )

本文中建立了一种车辆新的单点预瞄驾驶员模型,分析了预瞄时间和误差反馈系数对跟踪效果的影响。提出稳态误差存在的根本原因是“纵向预瞄时间和侧向加速时间没有解耦”的假设。通过增设表征侧向加速时间与纵向预瞄时间之间关系的时间系数F,该模型在保证系统振动频率可调的前提下,可无差地跟踪给定的弧形弯道。

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基于动态摩擦因数磨损系数的先进高强钢模具寿命研究^*

聂昕,王成龙

2019 (3): 346-353. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.016

摘要 ( 374 )

PDF(1373KB) ( 602 )

为更精确地计算先进高强钢冲压模具的磨损,预测模具的寿命,和揭示冲压过程中不断变化的节点压力及相对滑动速度对摩擦因数和磨损系数的影响,以不同的压力和速度为条件进行正交摩擦磨损实验,得到对应的摩擦因数和磨损系数。再以压力和速度为自变量,摩擦因数和磨损系数为因变量分别进行曲线拟合,提出基于动态的摩擦因数和磨损系数的计算模型。由于模具表面镀层硬度随镀层厚度变化而变化,通过实验和理论推导,建立变化的模具表面硬度与磨损系数的耦合模具表面磨损方程,并以动态变化的摩擦因数模型代替库伦摩擦模型进行冲压过程的数值模拟,以耦合的模具表面磨损方程进行磨损计算,将计算结果与模具磨损型面的扫描数据进行对比。结果表明,与传统恒定摩擦因数、磨损系数计算结果相比,运用该方法计算得到磨损结果的精确度提高了15.05%,采用该方法对某先进高强钢零件拉延模具进行了寿命预测,显示该模具在冲压大约5.9万件时,模具表面局部区域镀层磨损严重,需要修模。

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基于效用函数理论的车身PP夹芯板结构参数优化与应用研究^*

崔岸,陈宠,张世广,于多年,张晗,孙文龙,郝裕兴

2019 (3): 354-359. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.03.017

摘要 ( 257 )

PDF(1058KB) ( 491 )

为使采用聚丙烯(polypropylene, PP)芯材的夹芯板替代车身钢板获得更好的结构性能,选取车身板件的刚度、强度、质量和成本等多种设计属性,基于多属性效用函数理论,建立夹芯板结构参数(厚度)优化模型。将夹芯板结构设计的多目标优化问题转化为单目标优化问题,采用MATLAB编写参数优化程序,进行优化和实验验证。将优化的夹芯板结构应用于某汽车前围板,采用有限元仿真方法对前围板替换前后的车身结构性能进行了分析与评价。结果表明,采用优化的夹芯板前围板后,车身结构性能有明显改善。

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