汽车工程

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王骞, 李顶根, 苗华春

2019 (12): 1347-1355. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.001

摘要 ( 640 )

PDF(2802KB) ( 956 )

针对燃料电池汽车频繁过度放电导致其使用寿命缩短、需求模组功率过高急剧增加经济成本的问题,以燃料电池汽车结合动力电池模组的方式,提出了基于微小变量模糊逻辑控制的燃料电池补偿动力电池放电的能量管理控制策略模型。通过对ADVISOR进行二次开发优化,仿真验证了所制定的电电混动模型能量管理控制策略的合理性,保证了整车的动力性和经济性,又以汽车结束行驶时系统总的能量利用效率为优化目标对其进行了优化,结果表明基于微小变量模糊逻辑控制的电电混动新能源汽车动力性满足要求,经济性得以提高。

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伴随发动机起动的混合动力模式切换控制

杨业, 张幽彤, 单小明

2019 (12): 1356-1364. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.002

摘要 ( 295 )

PDF(1538KB) ( 586 )

插电式混合动力客车有两种动力源,不同动力源之间切换会导致纵向冲击,影响车辆的动力性和舒适性。以同轴并联混合动力客车为研究对象,分析了其从纯电动模式向混合驱动模式的动态切换过程,基于状态空间理论将模式转换过程划分为4个子状态,设计了动态协调控制策略。以整车运行纵向冲击度和模式切换时间为评价指标,通过台架实验对所提出的动态协调控制策略进行验证,并与传统的电机转矩补偿策略进行对比,实验结果表明,所设计的控制策略有效抑制了转速波动,缩短了模式切换时间,减小了整车纵向冲击度,改善了驾驶性能。

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CDPF被动再生特性及再生平衡条件研究^*

褚国良, 王国仰, 祁金柱, 杨波, 帅石金

2019 (12): 1365-1369. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.003

摘要 ( 315 )

PDF(865KB) ( 681 )

根据Arrhenius方程建立催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)被动再生化学反应模型。通过在一台重型柴油发动机上进行台架试验,对建立的CDPF被动再生模型进行标定和验证,标定后的CDPF被动再生模型可很好地预测CDPF中碳烟被NO₂氧化的反应速率。结果表明,碳烟氧化速率随CDPF初始碳载量的增大和床温的升高而提高;在初始碳载量为3.8 g/L、NO_x含量为550×10^-6的工况下CDPF平衡温度约为283 ℃;增加NO_x排放可促进CDPF被动再生的进行,降低被动再生平衡点碳载量和平衡温度;再生平衡曲线与预设碳载量有关,随着预设碳载量的增大,再生平衡曲线下移,被动再生区域增大。

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逆流式混合器的设计及尿素结晶风险评估方法研究

韩峰, 张晓丽, 王意宝, 胡晓艳, 王霞, 石代龙

2019 (12): 1370-1376. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.004

摘要 ( 282 )

PDF(2359KB) ( 502 )

传统双层管SCR混合器在排气温度低的工况易在混合器壁面形成尿素结晶。为解决此问题,设计了一种新型逆流式SCR混合器及其与喷嘴座的集成布置方案。利用CFD技术和台架试验相结合验证了逆流式混合器的预防尿素结晶能力和对NO_x排放的影响,并对尿素结晶机理及尿素结晶风险评估方法进行了深入研究,提出了基于“尿素结晶能量因子”比较不同工况尿素结晶风险的方法。对逆流式SCR催化器进行台架瞬态排放测试试验和30 h发动机台架尿素结晶验证试验,台架试验结果表明:逆流式结构混合器的瞬态NO_x转化率提高了1.8%,30 h台架尿素结晶试验表明逆流式混合器壁面未出现尿素结晶。

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基于改进粒子滤波算法实现锂离子电池RUL预测^*

韦海燕, 安晶晶, 陈静, 王惠民, 潘海鸿, 陈琳

2019 (12): 1377-1383. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.005

摘要 ( 380 )

PDF(1218KB) ( 800 )

鉴于采用传统粒子滤波算法来预测锂离子电池剩余使用寿命(RUL)过程中,存在粒子多样性丧失现象而导致RUL预测精度较低的问题,引入线性优化重采样思想,建立了基于线性优化重采样粒子滤波(LORPF)的电池RUL预测方法。该方法以双指数模型作为电池老化模型,通过LORPF算法对模型参数进行迭代更新,实现电池RUL预测并给出预测结果的不确定性表达,最后使用美国国家航空航天局PCoE研究中心的电池数据和自主搭建实验平台的电池数据对所提方法与传统PF方法进行对比验证,结果表明该方法有效提高了RUL预测精度,其误差小于5%。

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轮毂电机驱动车辆线控差动转向的研究^*

王其东, 曹也, 陈无畏, 赵林峰, 谭洪亮, 谢有浩

2019 (12): 1384-1393. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.006

摘要 ( 381 )

PDF(1793KB) ( 800 )

针对轮毂电机驱动电动汽车各轮转矩独立可控且转矩响应迅速精确的特点,进行差动转向的相关研究。首先,构建了线控差动转向系统,并经过等效简化,建立了系统动力学方程。接着,进行了线控差动转向控制系统的设计。以系统模型为基础,以转向齿条位移为闭环控制量,分3步进行非线性控制器控制律的设计。确定转矩分配方案,实现各轮转矩的协调分配。然后,进行了经典工况下的仿真验证,结果表明,线控差动转向能较好地驱动车辆按照驾驶员意愿进行转向,所设计的非线性控制器控制效果良好,且差动转向的介入会影响车辆的稳定性和转向性能。最后,基于NI PXI实时平台和双轮毂电机试验台进行了硬件在环试验,验证了所构建线控差动转向系统的有效性。

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基于驾驶员经验的自动泊车规划算法研究^*

胡文, 谭运生, 康龙云, 于宗光

2019 (12): 1394-1400. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.007

摘要 ( 477 )

PDF(1087KB) ( 1066 )

为解决现有泊车算法中的原地转向和泊车实时性差与精度不足的问题,在借鉴熟练驾驶员泊车经验的基础上,对泊车过程的各个阶段进行机理分析,并建立相应的数学模型,设计了一种新的自动泊车规划算法。该算法包括泊车控制、转向控制和速度控制3个部分:泊车控制用于规划泊车路径,输出转向角和期望速度;转向控制用于控制转向盘反向转向的时机;速度控制用于控制车辆在泊车过程中的速度。仿真结果表明:所提出的算法能实现精确的自动泊车过程,既满足精度要求,又达到泊车控制的实时性要求。

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基于分段高斯伪谱法的平行自主泊车路径规划^*

钱立军, 吴冰, 仇多洋, 胡伟龙

2019 (12): 1401-1409. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.008

摘要 ( 500 )

PDF(1833KB) ( 676 )

本文中提出一种在不同泊车空间采用分段高斯伪谱法的自主泊车路径规划方法。首先,通过建立车辆运动学模型,结合动力学约束、端点约束和路径避障约束,将自主泊车路径规划问题转换为最优控制问题,而在不同泊车区域内采用分段高斯伪谱法将最优控制问题离散化为非线性问题。接着,以最短泊车完成时间为优化目标函数,采用内点法对非线性问题进行优化求解得到最优泊车路径。然后,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,并设定了5种不同泊车位长度的平行自主泊车工况,其泊车位长度分别为车长的1.1~1.8倍。仿真结果表明,所提出的方法可统一有效对自主泊车路径规划问题进行求解,且与传统伪谱法相比仿真收敛速度更快,泊车时间更短。最后,通过实车试验进一步验证采用所提出方法的有效性。

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基于KDTree树和欧式聚类的越野环境下行人识别的研究^*

范晶晶, 王力, 褚文博, 罗禹贡

2019 (12): 1410-1415. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.009

摘要 ( 298 )

PDF(1108KB) ( 555 )

越野环境下行人的识别是班组伴随自动驾驶车辆的基础要求。本文中针对激光雷达点云数据中的行人识别问题,特别是越野环境下的特殊问题,提出基于聚类思想的解决方案。在理论分析的基础上,结合人的几何物理特征,设计了基于KDTree和欧式聚类的行人识别算法,并在越野环境下履带式车辆上进行试验。结果表明,所设计的激光雷达行人识别算法能准确识别激光雷达点云数据中的行人,在越野环境下有良好的识别率。

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基于改进YOLOv2模型的驾驶辅助系统实时行人检测^*

白中浩, 李智强, 蒋彬辉, 王鹏辉

2019 (12): 1416-1423. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.010

摘要 ( 399 )

PDF(2588KB) ( 508 )

为解决驾驶辅助系统(ADAS)对复杂背景行人和小尺寸行人检测精度较低的问题,基于深度神经网络模型YOLOv2建立了ADAS实时行人检测模型YOLOv2-P。首先在特征提取网络中采用参数化修正线性单元激活函数,以从训练数据中自适应地学习参数,并在行人检测网络中采用多层特征图融合方法,将低层特征图信息与高层特征图信息进行融合;然后使用交叉熵损失函数替代YOLOv2模型中的sigmoid激活函数,并对宽度、高度损失函数进行归一化处理;最后采用迭代自组织数据分析算法对行人数据集中行人边界框尺寸进行聚类。试验结果表明:相比于YOLOv2,YOLOv2-P对复杂背景行人及小尺寸行人的检测精度有明显提升,能够满足ADAS行人检测准确性和实时性需要。

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基于整车性能的复合材料板簧阻尼特性研究^*

柯俊, 史文库, 袁可

2019 (12): 1424-1429. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.011

摘要 ( 356 )

PDF(1293KB) ( 621 )

为了研究复合材料板簧的阻尼特性,对具有典型铺层角度的E玻璃纤维/聚氨酯层合板试样进行损耗因子试验。根据试验结果,计算了0°铺层层合板试样各个方向上的损耗因子和比阻尼。对复合材料板簧进行阻尼性能的台架试验和装车试验,获取了复合材料板簧的阻尼参数区间。层合板阻尼试验结果与复合材料板簧总成的阻尼试验结果在同一数量级,因此试验结果可信。基于试验结果和相关理论,分析了复合材料板簧的阻尼特性对整车操纵稳定性和平顺性的影响规律。装车试验结果表明,换装复合材料板簧后,样车的操纵稳定性维持原有水平,平顺性有一定的改善,与理论分析结果一致。

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预压缩对DP590汽车钢板疲劳性能影响研究^*

王青峡, 王光耀, 赵奕炳, 范培耕, 赵岩

2019 (12): 1430-1434. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.012

摘要 ( 257 )

PDF(1838KB) ( 618 )

为分析压缩变形对钢板疲劳性能的影响规律,对汽车用DP590钢板热轧原始态与预压缩10%后的疲劳性能和断口形貌进行试验研究。结果表明:施加10%的预压缩变形后材料的疲劳极限从热轧原始态的282提升到312 MPa,增幅达到10.6%。同时,对两种状态下的试样断口进行分析,清晰可见起源区、扩展区和瞬断区。疲劳裂纹的萌生皆始于试样的角部,瞬断区存在大量韧窝和长度不等的显微裂纹。

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车内噪声品质的时域传递路径分析^*

鲁媛, 金鹏, 王玉雷, 廖毅

2019 (12): 1435-1441. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.013

摘要 ( 337 )

PDF(1520KB) ( 529 )

传统的频域传递路径分析方法容易获取振动信号的频谱特性,但难以与车内主观感受相结合,导致分析效率低和误判的缺陷。为了解决此问题,研究了基于时域传递路径分析的方法与车内噪声品质的相关性。利用声品质主观评价和客观数据的回归方程建立了声品质评审模型,设定了目标参数,再利用时域传递路径分析的方法得到了可靠的传递路径的分析模型。最终通过对动力总成噪声的时域特性进行分析与计算,得到了不同激励源的车内贡献量,对传递路径进行优化后,降低了5 dB(A)的发动机2阶噪声声压级,提高了车内声品质。

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变分模态分解的Volterra模型和形态学分形维数在发动机故障诊断中的应用^*

周小龙, 刘薇娜, 姜振海, 马风雷

2019 (12): 1442-1449. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.014

摘要 ( 455 )

PDF(1740KB) ( 346 )

针对实测发动机故障信号的非线性和形态学分形维数难以对其有效估计的问题,提出一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)的Volterra模型和形态学分形维数相结合的发动机故障诊断方法。首先采用VMD方法对发动机故障信号进行分解,通过基于互信息熵能量熵增量的虚假固有模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量剔除算法,将噪声和虚假干扰成分从信号内分离,对含有故障信息的敏感IMF分量重构,然后通过对重构信号相空间的重构,建立Volterra自适应预测模型,获取模型参数,最后计算模型参数向量的形态学分形维数,并将其作为量化的特征参数用于发动机工作状态和故障类型的识别。通过对实测发动机声振信号的分析,结果表明,该方法可有效提取发动机的状态特征信息,实现发动机异响的故障诊断。

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基于Monte-Carlo拟合的二维随机载荷作用下汽车弹簧疲劳耐久性研究

藤瑞品, 宋晓琳, 刘国云, 曾俊伟

2019 (12): 1450-1458. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.015

摘要 ( 450 )

PDF(1473KB) ( 385 )

提出了一种采用二维随机载荷的当量载荷的概率密度函数进行数值积分的疲劳寿命计算方法。采集一款城市SUV在试验场强化路面的载荷谱数据,采用样本截除方法进行参数估计和分布检验,结果表明,在中高载荷段,采用该方法可很好地实现对所采载荷谱数据的拟合。同时运用蒙特卡罗法生成随机序列来拟合二维随机载荷的当量载荷的概率密度函数,采用载荷谱分级法和蒙特卡罗概率密度函数拟合法对所采集的悬架4个螺旋弹簧二维随机载荷进行外推并计算其累积损伤和疲劳寿命。对比分析结果表明,所采用的疲劳寿命计算方法是可行的,它能很好地解决分布情况较复杂的二维随机载荷的概率密度函数无法推导的问题。

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基于仿真的鞭打试验影响因素分析

陈长亮, 董玉德, 陈超, 李龙庆

2019 (12): 1459-1465. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.016

摘要 ( 469 )

PDF(2345KB) ( 730 )

为获得汽车座椅一些关键参数对鞭打试验结果的影响规律,同时进行了计算机仿真与试验,并将仿真结果与鞭打试验结果进行对比,在确认了计算机仿真可行且准确的基础上,进行了多轮的仿真计算。结果表明:靠背刚度越小和靠背转动刚度越大,则鞭打试验得分越高,且靠背刚度比其转动刚度影响更明显;头枕刚度和头枕转动刚度越大,则鞭打试验得分越高,其中,头枕转动刚度的影响更明显;而头枕越高和头后间隙越小,则越有利于鞭打试验得分。

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CVDA序贯采样法在全铝车架轻量化设计上的应用^*

王哲阳, 王震虎, 张松波, 李落星

2019 (12): 1466-1472. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2019.012.017

摘要 ( 422 )

PDF(2336KB) ( 428 )

在铝合金车架的轻量优化设计中,通常建立近似模型代替有限元模型,以减少计算量。为进一步提高计算效率,用较少的样本点建立高精度近似模型,提出了一种改进的序贯采样方法—CVDA法,并通过一个算例将其与现有的3种采样方法(OLHD、MDA和CVA)进行对比。结果表明,在样本点数量均为21个的情况下,采用CVDA法采样建立近似模型的预测精度比另3种采样方法建立的近似模型分别高出11.1%,11.1%和30.3%,R²值达到了0.95。将CVDA法运用到全铝车架弯扭刚度和弯扭模态工况的近似模型建立中,在相同数量的样本点下,采用CVDA法采样建立的近似模型,其预测精度明显高于其余方法。在此基础上对铝合金车架进行轻量优化,结果弯曲刚度、扭转刚度、1阶弯曲模态频率和1阶扭转模态频率分别提升了2.54%,3.38%,0.68%和2.75%,质量减轻7.47 kg,减重率达7.20%,优化效果明显。

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