汽车工程

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石佳, 罗禹贡, 齐蕴龙, 李克强

2020 (11): 1449-1457. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.001

摘要 ( 555 )

PDF(1282KB) ( 535 )

针对目前车辆队列间通信系统的研究中,缺乏基于模型的通信性能指标描述方法,本文中根据无线网络通信延迟特点,基于三参数Burr分布对端到端时延进行了描述;根据无线信号功率强度的概率分布规律,并考虑视距传播内障碍物遮挡的影响,基于Nakagami-m分布建立了丢包率的描述方法。针对车辆队列应用制定了通信协议,并基于DSRC开发了队列通信系统平台。开展了多场景实车试验,验证了通信性能指标描述方法的正确性。结果表明,本文中提出的方法能表征实际情况下车辆队列通信系统的性能特点,并能反映环境因素对通信性能的影响,适用于车辆队列的控制。

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面向多维度逻辑场景的自动驾驶安全性聚类评价方法^*

朱冰, 张培兴, 赵健

2020 (11): 1458-1463. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.002

摘要 ( 559 )

PDF(801KB) ( 555 )

准确可靠的安全性测试评价是自动驾驶汽车推广应用的基础,但自动驾驶汽车行驶环境复杂多变,传统方法无法满足其安全性评价需求。本文中建立了一种面向多维度逻辑场景的自动驾驶安全性聚类评价方法。首先基于高斯模型对多维度逻辑场景下的遍历测试危险参数结果进行聚类;然后利用聚类结果,提出危险域离散度、危险域范围两个基本评价指标,并将其耦合形成自动驾驶安全性聚类评价参数——场景危险率;最后应用本文提出的方法对一种黑盒自动驾驶算法进行了测试评价。结果表明,本文提出的自动驾驶安全性聚类评价方法可综合考虑算法在多维度逻辑场景下的统计学规律,获得量化指标,实现更为全面的科学评价。

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无人驾驶汽车周边车辆行为识别算法研究^*

蔡英凤, 邰康盛, 王海, 李祎承, 陈龙

2020 (11): 1464-1472. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.003

摘要 ( 606 )

PDF(1173KB) ( 886 )

周边车辆行为识别对于提升无人驾驶汽车决策规划的合理性和控制安全性至关重要。传统的周边车辆行为识别方法识别精度普遍不高,且缺乏对交通主体相互之间邻域影响的考虑,算法鲁棒性较差。针对此,本文中提出了一种SLSTMAT(Social-LSTM-Attention)算法,创新性地引入目标车辆社交特征并通过卷积神经网络提取,建立了基于深度学习的车辆行为识别模型,应用注意力机制来捕捉行为时窗中的多时步信息,实现了周边车辆行为准确识别。采用HighD轨迹数据集和实车数据进行算法验证。结果表明,所提算法对周边车辆行为识别的准确率达94.01%,在目标车辆到达换道点的前1　s时刻行为识别精度达90%,具有较高的工程应用价值。

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机器人驾驶车辆深度强化学习换挡策略^*

周楠, 陈刚

2020 (11): 1473-1481. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.004

摘要 ( 311 )

PDF(1035KB) ( 465 )

为提高机器人驾驶车辆的动力性能,提出了一种基于深度神经网络强化学习的机器人驾驶车辆偏向动力性的换挡策略。首先建立了车辆纵向动力学模型、驾驶机器人运动学模型、用马尔可夫过程描述的机器人驾驶车辆换挡策略强化学习模型,并以车速、加速度和油门开度为状态变量、挡位为动作变量,设计了状态空间、动作空间和奖惩机制。然后通过深度神经网络强化学习算法求解了机器人驾驶车辆动力性换挡策略。最后对比本文中提出策略与其他换挡策略的仿真与试验结果,验证了提出策略的有效性。

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基于神经网络与数据融合的行人检测方法^*

朱波, 黄茂飞, 谈东奎, 胡旭东, 顾家鑫

2020 (11): 1482-1489. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.005

摘要 ( 361 )

PDF(1934KB) ( 404 )

针对毫米波雷达对行人识别不够理想、摄像头对距离检测不准确的缺点,本文中提出一种基于神经网络与数据融合的行人检测方法。利用神经网络算法从毫米波雷达检测到的目标中筛选出疑似行人目标,并与Mobileye检测到的行人目标进行匹配;然后通过卡尔曼滤波算法对毫米波雷达和Mobileye匹配成功的行人目标进行数据融合。实车试验结果表明:基于神经网络与数据融合的行人检测方法能对两个传感器检测到的行人目标进行准确匹配,并提高了行人位置检测的精度。

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基于自适应动态规划的HEV能量管理研究综述^*

金辉, 张子豪

2020 (11): 1490-1496. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.006

摘要 ( 443 )

PDF(758KB) ( 1004 )

混合动力汽车集成了燃油汽车和纯电动汽车各自的优势,既能在满足动力需求的同时有效降低燃油消耗,又可实现长途行驶。混合动力汽车的能量管理策略可实现较好的功率分配,以使发动机和电动机处于高效的工作区间。目前能量管理策略可分为基于规则、基于优化和基于人工智能的控制策略3类,本文中对人工智能类的自适应动态规划算法进行了总结,分析了该算法的结构发展、算法实现方式和在能量管理策略研究中的应用,并指出其当前的不足和未来的发展趋势。

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基于组合聚类的智能汽车横向稳定性判别方法^*

谷先广, 孟科委, 姚鑫鑫, 汪洪波

2020 (11): 1497-1505. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.007

摘要 ( 256 )

PDF(1094KB) ( 811 )

在研究传统车辆稳定性判别方法的基础上,基于神经网络和聚类分析的理论,提出了一种车辆横向稳定性判别方法。采用SOFM神经网络和K均值聚类相结合的组合聚类法,对采集的车辆行驶参数进行离线聚类分析,得到各聚类中心及其稳定性等级。应用均值法在线更新聚类中心,计算实时数据与聚类中心的距离,根据距离最小准则进行车辆稳定性实时判别。以轮胎力法为基准对该稳定性判别方法性能进行分析,最后将判别结果作为稳定性控制策略介入控制的依据,通过CarSim/Simulink联合仿真和硬件在环试验,验证了该稳定性判别方法的有效性和准确性。

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分布式四驱电动汽车并联制动控制研究^*

朱绍鹏, 江旭东, 王燕然, 叶星宇, 余慨, 徐林峰

2020 (11): 1506-1512. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.008

摘要 ( 290 )

PDF(965KB) ( 781 )

针对分布式四驱电动汽车,考虑再生制动系统的工程应用需求,以制动安全性、稳定性为主,兼顾制动经济性,提出了分布式并联制动控制策略。该策略采用分层控制结构,包括期望横摆力矩制定层、四轮电制动力分配层、制动力约束条件层。设计的并联制动控制策略基于直接横摆力矩控制优化了车辆制动时的稳定性,并综合考虑制动强度、电池SOC值、车速等约束条件,提高了制动经济性。最后,进行了分布式四驱电动汽车实车试验,验证了设计的并联制动控制策略在直角弯制动和单移线制动工况下的有效性。

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四轮轮毂电机独立驱动电动汽车轨迹跟踪与横摆稳定性协调控制研究^*

张雷, 赵宪华, 王震坡

2020 (11): 1513-1521. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.009

摘要 ( 482 )

PDF(984KB) ( 1295 )

为了提高智能汽车在高速、低附着等极限工况下轨迹跟踪的精度和车辆稳定性,本文中依托四轮轮毂电机独立驱动电动汽车平台,提出了一种基于分层架构的轨迹跟踪与直接横摆力矩协调控制策略,包含上层控制器和下层控制器。首先,上层控制器基于3自由度车辆动力学模型建立了模型预测控制器,考虑多种非线性约束,利用理论分析优化预测时域和控制时域,并通过优化求解得到前轮转角和附加横摆力矩。然后,下层控制器以轮胎负荷率最小化为目标函数进行车轮纵向力优化分配,考虑到控制策略实时性要求,运用有效集算法求解最佳转矩分配。最后,采用CarSim & Simulink联合仿真,在不同车速与不同附着条件下验证了所设计的轨迹跟踪与横摆稳定性协调控制器的有效性。

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基于EKF-SVM算法的动力电池SOC估计^*

刘兴涛, 李坤, 武骥, 何耀, 刘新天

2020 (11): 1522-1528. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.010

摘要 ( 411 )

PDF(925KB) ( 664 )

针对单一SOC估计算法无法同时满足多项指标要求的问题,提出一种扩展卡尔曼滤波(EKF)与支持向量机(SVM)相结合的算法。通过动态跟踪模型参数和对开路电压(OCV)的实时估计,由EKF算法得到初步SOC估计值;通过对EKF算法滤波输出的DST工况数据进行训练,得到SVM模型,并利用其回归预测能力对初步估计值进行误差补偿,进一步地降低了估计误差。仿真结果表明,相比EKF算法和EKF-BP算法,所提EKF-SVM算法具有良好鲁棒性和泛化性,可实现电池SOC的准确估计,其最大绝对误差为1%左右。

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基于改进CNN和信息融合的动力电池组故障诊断方法^*

彭运赛, 夏飞, 袁博, 王志成, 罗志疆

2020 (11): 1529-1536. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.011

摘要 ( 311 )

PDF(830KB) ( 506 )

本文中提出一种基于改进CNN和信息融合的锂离子电池组故障诊断方法。首先,在全连接层前加入Concat层,以融合不同层次的特征,建立改进的CNN模型。然后,采用MCE准则来优化交叉熵损失函数,解决其在非标签维梯度不做处理的问题。针对人工确定CNN卷积核结构存在的不够实用的问题,利用BIC准则确定模型最优卷积核结构。采用以上改进CNN进行诊断后,引入确诊条件进行判断。对不符合确诊条件的诊断结果,进一步采用一般CNN网络进行辅助诊断。通过将初步诊断结果和辅助诊断结果采用D-S证据理论进行融合的方法,得到最终的诊断结果。测试结果表明,本文中提出的方法可有效提高动力电池组的故障诊断准确率。

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螺旋/切向气道相异气门稳流试验与燃烧分析^*

张韦, 王应肖, 彭益源, 陈朝辉, 蒋倩昱

2020 (11): 1537-1544. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.012

摘要 ( 226 )

PDF(1358KB) ( 470 )

利用气道稳流试验台,结合CFD模拟,对D19四气门、双进气道发动机进行相异气门稳流试验与燃烧分析。结果显示:相同气门最大开度,双气道间气流严重干涉,限制了涡流比和流量系数的提升;围绕气门最大开度设计的相异气门可充分利用缸内空间,使缸内气流形成相互交错的流动,避免气道间气流的严重干涉,实现流量系数与涡流比的提升,进气量的增加可使大部分燃油与空气进行更充分的混合,涡流比的提升使油气混合更加均匀,燃烧更充分,缸内放热量增加,Soot和CO大幅减少,NO_x略有增加。

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润滑油添加剂对柴油机颗粒物微观物理特性的影响研究^*

许广举, 高鉴, 李铭迪, 赵洋, 林玲

2020 (11): 1545-1551. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.013

摘要 ( 178 )

PDF(1132KB) ( 335 )

本文选用3种不同的润滑油添加剂配置了试验燃油,开展了柴油机台架试验并采集了颗粒物样品,综合运用SEM/TEM/Raman spectra等分析手段,研究了润滑油添加剂对颗粒物形貌特征、结构特征和石墨化程度的影响规律。研究结果表明,颗粒物直径取决于燃料多环芳香烃的含量。颗粒物的微晶尺寸随着燃料十六烷值的增加而减小,微晶尺寸越大,碳层结构的有序化程度越高。颗粒物基本碳粒子的曲率越大,碳层的电子共振稳定性越差。

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主动侧倾车辆设计与试验^*

刘平义, 柯呈鹏, 高偌霖, 李海涛, 魏文军, 王亚

2020 (11): 1552-1557. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.014

摘要 ( 274 )

PDF(1571KB) ( 489 )

针对目前城市中存在的车辆交通拥堵、停车困难、污染排放大等问题,本文中提出一种适用于城市交通的窄型车辆侧倾方法,实时获取车辆行驶时转向盘转角信息与车速信息,计算车辆在保持稳定情况下所需侧倾角度,并在转向同时进行侧倾工作,可避免转向行驶过程中的车辆侧翻。本文中设计了一种采用新型侧倾机构的主动侧倾车辆,分析了车辆侧倾角度参数与侧倾执行策略,可通过该侧倾机构实现主动侧倾,并利用样机在户外道路上进行S形轨迹与O形轨迹转向试验验证。试验结果表明,主动侧倾样机在转向过程中横向加速度能减少95%,有效防止了车辆转向时由于离心力而产生的侧翻危险,验证了主动侧倾方法以及主动侧倾机构方案的可行性。

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某车型aPLI腿型碰撞性能提升的研究

侯松, 罗昆, 谢斌, 吴长鹏

2020 (11): 1558-1565. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.015

摘要 ( 502 )

PDF(1773KB) ( 386 )

针对全新的行人保护aPLI腿型应用难点,基于某车型的行人保护开发进行了相关应用研究。首先将Flex-PLI和aPLI进行参数对比,分析aPLI腿型的特征和损伤机理。然后通过同平台车型的对标研究,将仿真与试验的损伤误差控制在10%以内,为该车型改进奠定基础。最后针对某车型aPLI腿型得分率较低的问题,提出增设副保险杠吸能块、调整主副吸能块刚度和增加发动机罩前横梁等改进方案来匹配车辆前端刚度,显著改善了该车型的行人保护性能。

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基于声阵列技术的汽车同步带噪声源识别^*

史尧臣, 陈国平, 李占国, 唐武生, 赵希禄

2020 (11): 1566-1570. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.016

摘要 ( 212 )

PDF(1308KB) ( 435 )

通过分析汽车同步带传动噪声产生机理,指出啮合冲击噪声和横向振动噪声是汽车同步带传动噪声的主要声源。基于声阵列测量原理为ZA型汽车同步带设计了传动噪声试验装置。通过不同转速的噪声试验得到了噪声声压分布云图和传动噪声频域特性曲线,验证了汽车同步带噪声产生机理和声源位置。试验结果表明,声阵列技术用于汽车同步带传动噪声源识别准确、可靠,本研究为汽车同步带传动的噪声控制提供了理论依据。

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基于扭转减振的新型换挡同步机构设计与分析^*

罗玉涛, 程志豪, 许晓通

2020 (11): 1571-1576. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.017

摘要 ( 179 )

PDF(1092KB) ( 512 )

针对电动汽车上的机械式自动变速器换挡时,接合套与接合齿圈在接合过程中产生较大冲击、部件易磨损等问题,提出了一种用于换挡同步、具备扭转减振功能的扭振接合器。以车辆冲击度、换挡接合时长和滑摩功作为指标,采用Adams仿真软件对扭振接合器、惯性式同步器和无同步器电机调速同步方案的换挡过程进行了对比仿真,结果表明,扭振接合器除换挡接合时间比惯性同步器长外,在同步接合过程中的各项指标为最优。

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基于离散伴随法与代理模型的整车气动阻力优化^*

贺岩松, 曹礼鹏, 张志飞, 李云, 陈钊

2020 (11): 1577-1584. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.018

摘要 ( 283 )

PDF(1574KB) ( 387 )

本文中引入离散伴随法与代理模型,提出一种快速有效的汽车气动减阻优化策略。首先,通过对整车进行气动建模和仿真分析,得到风阻系数与测点压力的变化趋势,与风洞试验结果对比,二者吻合良好,表明模型精度满足要求;然后,以风阻系数为目标,采用离散伴随法对汽车表面进行灵敏度分析,进而确定前保险杠、后视镜、尾翼和后保险杠等灵敏度较高的部件作为优化对象;接着,以哈默斯雷试验设计法构建样本空间,利用网格自由变形技术参数化样本点模型并计算出与之对应的风阻系数;最后,采用Kriging插值法建立代理模型,选择多岛遗传算法对代理模型进行全局寻优。优化结果显示,整车风阻系数下降3.29%。

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干式DCT同步器作动电机位置传感器故障诊断^*

赵治国, 付十豪, 姜斯文, 陈家毅

2020 (11): 1585-1594. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2020.11.019

摘要 ( 294 )

PDF(1498KB) ( 981 )

考虑到干式双离合器自动变速器(DCT)同步器作动电机霍尔位置传感器易受环境影响和维修不便,本文中在选挡过程对其进行故障诊断和容错控制,以保证DCT车辆平稳换挡和安全行车。首先搭建并验证了干式DCT同步器作动电机仿真模型,设计模糊滑模观测器对其线反电动势进行实时估计,并利用无刷直流电机线反电动势与转角信号间的关系,实现了对同步器作动电机位置的间接估计。接着,基于估计值与传感器实际输出的偏差对霍尔传感器进行了故障诊断,通过解析冗余实现了对同步器作动电机霍尔传感器故障的主动容错控制。最后,对所提出的霍尔位置传感器故障诊断方法分别进行了仿真和试验验证,结果表明,所重构的霍尔位置信号延迟小于5.5%,该方法可用于同步器作动电机霍尔传感器的故障诊断和相应的容错控制。

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