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当期目录

    2021年, 第43卷, 第8期 刊出日期:2021-08-25 上一期    下一期
    电驱动系统再生制动工况动力学特性研究
    刘坤,杜长虹,吴维,卢国成,苑士华
    2021 (8):  1121-1127.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.001
    摘要 ( 581 )   HTML ( 33 )   PDF(1945KB) ( 618 )  

    为研究再生制动过程中电动汽车驱动系统的动力学特性,在考虑静态传动误差、齿侧间隙和时变啮合刚度等基础上,进一步耦合轮胎扭转特性,建立了永磁同步电机-两级传动机构-轮胎的机电耦合模型,并进行试验验证。分析了轮胎扭转特性和再生制动转矩对电驱动系统动力学的影响。结果表明:轮胎扭转特性为电驱动系统引入了1阶新的模态,改变了系统1阶模态振型;再生制动转矩较小时,传动机构发生齿轮持续拍击现象;随着再生制动转矩的增加,拍击现象逐渐消失,但电磁转矩反向时传动机构动载荷逐渐增大。研究为电驱动系统动态载荷研究和寿命预测提供理论支持。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    电动汽车用双层永磁体IPMSM解析与优化设计
    刘细平,伏结盛,杜隆鑫,郭高胜,朱文健
    2021 (8):  1128-1135.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.002
    摘要 ( 365 )   HTML ( 12 )   PDF(1987KB) ( 315 )  

    为准确快速地获取气隙磁密波形,采用等效磁路法对双层永磁体结构内置式永磁同步电机(IPMSM)气隙磁场进行了解析计算。考虑到定子开槽效应的影响,利用改进的卡特系数修正气隙长度。为降低气隙磁通密度波形畸变率和转矩脉动,引入了一种Taguchi方法对电机铁心进行多目标快速优化设计分析。利用有限元仿真分析与数值计算,阐述了双层永磁体IPMSM多变量和多目标优化设计过程。分析表明,优化后的双层永磁体IPMSM输出转矩提升2%,转矩脉动减少2.77%,空载气隙磁密谐波畸变率降低4.28%。试制样机验证了有限元的可靠性和理论分析的有效性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    串并联永磁对共轨高速电磁阀电磁力的影响
    刘鹏,邓家福,范立云,吴钢,胡林
    2021 (8):  1136-1142.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.003
    摘要 ( 176 )   HTML ( 6 )   PDF(2832KB) ( 249 )  

    高速电磁阀性能直接影响高压共轨柴油机燃油喷射系统的特性,为揭示新型高速电磁阀串并联永磁与电磁混合励磁的作用机理,采用数值模拟方法分析了串、并联永磁体对系统电磁力的影响。首先采用ANSYS Maxwell软件建立了新型高速电磁阀仿真模型并验证了模型的精度;然后通过仿真分析了全工况下串、并联永磁环参数及其交互作用对高速电磁阀电磁力的影响。结果表明:电磁力与并联永磁环高度正相关,而与串联永磁环高度负相关;随着驱动电流的增加,串联永磁环高度与并联永磁环高度之间的交互作用逐步减弱。

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    预喷策略耦合EGR对DN双燃料发动机工作过程的影响
    陈贵升,魏峰,肖仁鑫,张敬贤,王震江,张涵
    2021 (8):  1143-1151.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.004
    摘要 ( 174 )   HTML ( 5 )   PDF(5284KB) ( 248 )  

    基于三维流体力学软件,模拟研究了不同预喷策略耦合EGR对柴油/天然气(DN)双燃料发动机燃烧和排放特性的影响,研究表明:柴油预喷射量(FDIR)固定,预喷时刻(FDIT)提前至-10(°)CA ATDC以前时,燃烧质心(CA 50)更加靠近上止点,有利于降低CH4、HC、CO和Soot排放,但NOx排放大于单次喷射且在-20(°)CA ATDC时达到峰值;FDIT提前至-10(°)CA ATDC时,FDIR的增加对排放影响不大,FDIT提前至-10(°)CA ATDC以前时,较大的FDIR使CH4、HC、CO和Soot排放保持在较低水平;随EGR率增加,不同预喷策略下CH4、HC、Soot、CO排放总体呈上升趋势;当EGR率达到15%、FDIT提前至-20(°)CA ATDC、FDIR为30%时各项排放值均低于单次喷射;当EGR率达到25%时,缸内燃烧变差,不同预喷策略下NOx排放均降至最低,CO、Soot排放都超过了单次喷射。

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    PEMFC分区电流测量的关键影响因素分析
    刘旭东,魏学哲,陶建建
    2021 (8):  1152-1160.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.005
    摘要 ( 265 )   HTML ( 15 )   PDF(1478KB) ( 446 )  

    车载质子交换膜燃料电池(PEMFC)在较大的有效面积内存在明显的电流密度不一致性,分区测量是研究电流密度分布的常用方法。为了研究测量精度的关键影响因素,在COMSOL中建立印制电路板和电池部件模型,进行有限元数值仿真。结果表明,装配压力在0.5-3.0 MPa内影响很小,电阻在1-100 mΩ内增大使测量精度大幅下降,电阻安装方式和分区数量影响有限,双极板电导率在xy方向的影响更为显著,温漂几乎无影响。故为了提高测量精度,无须优化温漂和改变最佳装配压力,应选择小阻值电阻,按需选择电阻安装方式和分区数量,选用xy方向电导率较小而z方向较大的双极板。

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    基于相变材料的电池模组热失控传播过程研究
    杨娜,仝义鑫,赵立军,王剑锋
    2021 (8):  1161-1167.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.006
    摘要 ( 250 )   HTML ( 5 )   PDF(2423KB) ( 500 )  

    为研究电池热失控传播过程中的热量传递路线,建立了由一维电化学模型、内短路模型、三维传热模型和副反应模型相耦合而形成的电池组热失控模型,并用针刺实验进行了验证;提出了一种基于相变材料和液体冷却的电池模组热管理方案,并分析了它对电池模组热失控传播的抑制作用。结果表明:所提出的电池热管理方案可使电池模组各个电池发生热失控的时间间隔延长,各电池温度下降的速度加快,能很好地起到抑制电池模组热失控传播的作用。

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    自动驾驶汽车乘员个性化乘坐舒适性辨识方法
    兰凤崇,李诗成,陈吉清,沈宗卯
    2021 (8):  1168-1176.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.007
    摘要 ( 440 )   HTML ( 20 )   PDF(1820KB) ( 545 )  

    针对自动驾驶车辆轨迹规划控制算法无法满足乘员个性化舒适性问题,结合自然驾驶数据和乘员乘坐舒适性需求,建立乘员个性化舒适性辨识方法。首先确定主观舒适性评价方式,基于标准ISO2631搭建频域和时域加权滤波函数,提取自动驾驶汽车乘员舒适性主客观特征参数,辨识乘员个性化舒适性与自动驾驶车辆行驶规划参数关系;随后搭建自然驾驶数采平台,采集影响舒适性的行驶参数和主客观参数;利用因子分析对行驶参数降维,得到三向运动(横向冲击、纵向加速、垂向振动)、行驶风险和效率影响因子;最后运用加权分析方法辨识模型,并通过卡尔曼滤波算法快速准确识别乘员个性化需求,得到舒适度加权方均根阈值。辨识结果表明:乘员主客观舒适度相关性达85.8%;三向运动因子对乘员舒适性影响大于行驶风险和效率因子;乘员个性化舒适性辨识率高达93.9%。本研究可为搭建考虑乘员舒适性的个性化轨迹规划控制算法提供理论支持。

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    基于DMPC的智能汽车协同式自适应巡航控制
    鲁若宇,胡杰,陈瑞楠,徐文才,曹恺
    2021 (8):  1177-1186.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.008
    摘要 ( 482 )   HTML ( 22 )   PDF(3211KB) ( 611 )  

    本文中针对单向通信拓扑的非线性车辆队列协同式自适应巡航(CACC)控制问题,提出一种保证队列稳定且满足队列各车跟随性、安全性和乘员舒适性的分布式模型预测控制(DMPC)策略。首先建立了车辆队列的动力学模型和通信拓扑结构模型,并基于队列系统的多项优化性能设计代价函数和系统约束,使队列中每一辆跟随车基于其接收到的有限信息求解一个开环局部最优问题,计算出当前时刻的最优控制量作为输入并不断重复这个过程,达到滚动优化的目的,实现车辆队列的协同式自适应巡航控制。其次通过CACC系统局部代价函数之和构建Lyapunov候选函数,证明了车辆队列系统渐进稳定性的充分条件。最后通过CarSim和Simulink联合仿真,分析了算法在理想状态下对不同形式单向通信拓扑车辆队列的控制性能;通过实车试验,验证了算法在实车条件下感知层存在抖动、底层控制存在延迟和误差时的控制性能。仿真和实车试验的结果表明,本文提出的控制策略能使队列车辆实现各项优化性能,同时对外部干扰有较好的鲁棒性。

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    基于动力学模型预测控制的铰接车辆多点预瞄路径跟踪方法
    李斯旭,徐彪,胡满江,边有钢,陈晓龙,孙宁
    2021 (8):  1187-1194.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.009
    摘要 ( 395 )   HTML ( 32 )   PDF(1814KB) ( 819 )  

    现有的铰接车辆路径跟踪控制方法在模型线性化和预瞄误差过程均产生较大误差,导致跟踪精度降低。针对铰接车辆路径跟踪控制,构建了铰接车辆动力学模型,采用基于状态轨迹的线性化方法补偿动力学误差,提出了考虑路径多点预瞄误差的控制目标,设计了基于动力学模型的模型预测控制器,用以优化铰接点处转向力矩。为验证该方法的有效性,采用Matlab/Simulink和Adams软件构建了联合仿真平台,对控制算法进行了仿真验证。仿真结果表明,本文中设计的控制器可有效提升铰接车辆路径跟踪精度。

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    基于RetinaNet及优化损失函数的夜间车辆检测方法
    张炳力,秦浩然,江尚,郑杰禹,吴正海
    2021 (8):  1195-1202.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.010
    摘要 ( 364 )   HTML ( 26 )   PDF(1243KB) ( 445 )  

    为解决智能驾驶系统中夜间车辆检测误检多、远处小目标检测效果差的问题,在RetinaNet的基础上对损失函数进行全面优化。在分类损失函数方面,分析了负样本与正样本交并比的产生机理和对训练的影响,构造了关联交并比的分类损失函数,利用负样本交并比使网络注重于训练难分类负样本,同时利用正样本交并比提高了检测框的定位精度;在定位损失函数方面,改进了传统L1损失的归一化方式,提高了小目标检测能力。此外,针对夜间场景中的车辆特征对网络结构进行了优化设计,并在夜间车辆数据集上进行了测试验证,结果表明模型优化后的平均检测精度提升了14.6%。

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    基于改进长短时记忆网络的驾驶行为检测方法研究
    施冬梅,肖锋
    2021 (8):  1203-1209.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.011
    摘要 ( 267 )   HTML ( 14 )   PDF(2430KB) ( 370 )  

    疲劳驾驶和不安全驾驶行为是引起交通事故的主要原因,随着智能交通技术的发展,利用深度学习算法进行驾驶行为检测已成为研究的热点之一。在卷积神经网络和长短时记忆神经网络的基础上,结合注意力机制改进网络结构,提出一种混合双流卷积神经网络算法,空间流通道采用卷积神经网络提取视频图像的空间特征值,以空间金字塔池化代替均值池化,统一了特征图的尺度变换,时间流通道采用SSD算法计算视频序列相邻两帧光流图像,用于人眼等脸部小目标的检测,再进行图像特征融合与分类,在LFW数据集和自建数据集中进行了实验,结果表明本方法的人脸识别和疲劳驾驶的检测准确率分别高于其他方法1.36和2.58个百分点以上。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    车辆乘员眼部损伤风险仿真评估
    李少鹏,许述财,陈爽,黄彬兵,殷绩伟
    2021 (8):  1210-1215.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.012
    摘要 ( 177 )   HTML ( 12 )   PDF(1415KB) ( 190 )  

    基于中国50百分位成年男性人体测量学参数,开发了具有眼组织生物力学响应的中国体征安全假人头部模型。在LS?DYNA软件中验证了跌落标定试验中头部模型的加速度响应,探究了正面碰撞工况下气囊对眼组织损伤的影响。并利用仿真数据建立了归一化能量与眼组织损伤概率的损伤风险曲线。结果表明,在头部跌落仿真试验中,中国体征碰撞假人头部加速度响应高于Hybrid Ⅲ假人;在正面碰撞工况下乘员约束系统仿真试验结果表明,当碰撞速度高于55 km/h时,视网膜脱落风险将增大,巩膜von Mises应力、变形量均达到引发眼球破裂损伤的阈值。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    车辆斜角碰撞中不同百分位假人伤害对比研究
    武永强,张爱法,娄磊
    2021 (8):  1216-1222.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.013
    摘要 ( 404 )   HTML ( 3 )   PDF(3573KB) ( 312 )  

    斜角碰撞是交通事故中最常见的碰撞类型之一。然而,目前针对斜角碰撞的研究和标准较少,且保护对象主要以50th假人为主,对5th假人和95th假人的重视程度不足。为完善汽车碰撞安全标准,进一步减少斜角碰撞事故中乘员伤亡,搭建了18°斜角碰撞工况试验平台,建立了3种工况试验方法,并通过15个车型、69次试验数据对比,分析了斜角碰撞中5th假人、50th假人和95th假人各部位的伤害情况。结果表明:50th假人颈部、骨盆和右大腿伤害风险最大,而5th假人的头部和胸部损伤指标比50th假人分别高了12.2%和34.1%,95th假人的左大腿力比50th假人高了456.8%,表明18°斜角碰撞中不同身材的驾驶员均会受到不同程度损伤;本研究为完善汽车安全相关标准提供了数据支撑和技术支持,也对车企优化车型设计具有指导意义。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    整车MPDB试验中THOR假人损伤的研究
    刘明,商博,赵清江
    2021 (8):  1223-1227.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.014
    摘要 ( 353 )   HTML ( 12 )   PDF(1705KB) ( 288 )  

    针对新的MPDB碰撞工况,通过整车试验研究了碰撞强度和车辆质量之间的关系、假人损伤的特点和碰撞强度与安全带限力对THOR假人损伤的影响。结果表明,碰撞强度与车辆质量成负相关关系,THOR假人的损伤与碰撞强度成正相关关系。THOR假人的胸部是损伤风险最高的区域,安全带的限力等级是影响胸部压缩量的关键因素。最后基于试验数据分析计算出为减小THOR假人胸部压缩量所要求的安全带限力等级。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    激光雷达的内参建模与点云修正方法
    张晓龙,江昆,孙恺,刘茂林,邵振雷,肖鹏川,杨殿阁
    2021 (8):  1228-1237.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.015
    摘要 ( 395 )   HTML ( 17 )   PDF(4649KB) ( 432 )  

    本文中建立了一种针对机械式激光雷达参数较少的内参模型;考虑到偏心结构对于点云的影响,提出了角度修正和距离修正两种点云修正方法,对两种方法的修正效果进行仿真,并通过实际点云加以验证。最后还用位姿估计算法验证修正算法的有效性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    跨海大桥上厢式货车侧风稳定性的研究
    袁志群,吕恒庆,林立,林晓波,高秀晶
    2021 (8):  1238-1247.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.016
    摘要 ( 154 )   HTML ( 5 )   PDF(8374KB) ( 291 )  

    建立了跨海桥上厢式货车的空气动力学和系统动力学单向耦合数值计算模型,并经风洞试验验证。对该模型进行仿真,以研究桥上货车在阶跃阵风作用下的高速气动稳定性,比较分析了不同类型和结构参数的挡风屏障的抗风性能及其对汽车气动稳定性的影响规律。最后提出了桥上汽车风致行车安全和桥梁抗风设计的量化评价方法。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    商用车发动机舱流场仿真与风罩优化设计
    石岩,李耀,许佩佩
    2021 (8):  1248-1253.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.017
    摘要 ( 252 )   HTML ( 10 )   PDF(3360KB) ( 306 )  

    为提升某商用车最大转矩点工况下的散热能力,利用CFD技术对机舱流场特性和冷却性能进行了研究。通过仿真结果与风洞试验对比分析,验证了网格尺寸和模型的可靠性。针对散热器上部和左右侧出现的热风回流现象,在原机标配护风圈的基础上,增添了导流罩,并基于CFD技术结合试验设计对其结构参数进行优化,仿真结果显示,加装导流罩后热风回流量大幅降低,并伴随冷却风量稍有提升。最后进行热平衡道路试验。结果表明:最大转矩工况下,加装导流罩后许用极限环境温度提升3.4 ℃,验证了导流罩的有效性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    轴向磁通轮毂电机新型冷却系统涡流损耗优化
    常九健,王晨,郑昕昕,方建平,王晓林,康鹏
    2021 (8):  1254-1262.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.018
    摘要 ( 203 )   HTML ( 9 )   PDF(4463KB) ( 428 )  

    针对定子无磁轭轴向磁通电机内部冷却系统存在涡流损耗,导致电机效率降低、温升高的问题。本文以车用轮毂电机为研究对象,对一种定子无磁轭轴向磁通电机冷却系统进行建模;通过对电机运行过程中冷却系统涡流损耗进行仿真分析,并对电机进行二维有限元等效,研究翅片涡流损耗产生机理。在此基础上,从3个不同角度对涡流损耗进行优化,通过优化定子齿形以降低翅片处磁场强度,通过磁热耦合分析优化翅片高度,通过对翅片开槽以增大电涡流路径电阻,最终将涡流损耗降至原来的32.7%。通过对试制样机进行实验测试,结果表明:有限元仿真和实验测试一致性较高,通过优化后的电机在不同转速下效率均有所提升,转速4 000 r/min下优化后的电机效率较未优化高出3.1%。

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    汽车座椅振动舒适性主客观测试及关联性分析
    陈良松,宋俊,邱毅,王遵铭
    2021 (8):  1263-1269.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.019
    摘要 ( 481 )   HTML ( 20 )   PDF(2271KB) ( 582 )  

    汽车座椅的振动特性直接影响乘坐舒适性。为综合评估座椅的振动舒适性,本文对座椅客观舒适性与乘员主观舒适性之间的关联性进行研究和分析。首先,进行不同激励幅值下的垂向振动试验,测量从座椅地板到与人体接触面的振动传递来表征人-椅耦合系统的动态性能。然后,设计相对幅值估计法用于主观评价,并进行主客观关联性分析。最后,提出一种能够表征座椅隔振性能的参数。结果表明:(1)随着振动量级的增大,人-椅耦合系统的共振频率会向低频移动,垂直同轴与交叉轴振动传递在第1阶共振频率处具有较强的关联性;(2)主客观测试关联性较好(拟合精度为99.05%),验证了相对幅值估计法的有效性;(3)提出的座椅隔振性能参数与主观评价一致性较好,可为汽车座椅振动舒适性的优化改进提供理论依据。

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