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2023年, 第45卷, 第2期　刊出日期：2023-02-25 上一期    下一期

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电动汽车锂离子电池脉冲加热技术研究进展 廉玉波,凌和平,马晴婵,任强,贺斌 2023 (2):  169-174.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.001 摘要 ( 867 )   HTML ( 83 )   PDF(708KB) ( 862 )   低温环境下，电动汽车锂离子电池存在可用容量降低、充电困难和循环寿命衰减等问题，严重制约了锂离子电池的应用，因此，确保锂离子电池在合适的温度范围内运行至关重要。电池脉冲加热技术具有加热速率快、温度均匀性好和系统结构简单等优势，是解决锂离子电池低温应用难题的有效手段。本文中从脉冲加热方案、脉冲控制参数和脉冲加热策略3个方面对脉冲加热技术的研究进展进行了综述。首先，介绍现有脉冲加热方案优劣势，其次，总结不同脉冲控制参数下锂离子电池的温升和容量衰减特性，最后，对比不同脉冲加热策略对锂离子电池低温性能的影响，指出脉冲加热技术未来发展的方向。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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实车数据驱动的锂电池剩余使用寿命预测方法研究 兰凤崇,陈继开,陈吉清,蒋心平,李子涵,潘威 2023 (2):  175-182.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.002 摘要 ( 321 )   HTML ( 32 )   PDF(2985KB) ( 395 )   锂离子动力电池剩余使用寿命（RUL）预测对于认识全生命周期电动汽车的安全和可靠性、改善电池管理系统的设计具有重要意义。通常基于深度学习的时序预测方法，本质上是一个递推的过程，每一次预测的误差会随预测次数增加而累积，难以保证预测精度和预测效率。基于深度学习序列预测和误差分析理论，建立一种ARIMA-EDLSTM融合模型的锂电池RUL预测方法，使用编码器-解码器（ED）框架改进长短时记忆神经网络模型（LSTM）构建从序列到序列预测的EDLSTM模型，并融合ARIMA模型预测误差趋势，进而修正最终预测结果。理论分析和实车采集数据验证表明，该方法在预测比例超过历史数据总量35%的情况下，仍然能较好地拟合实车SOH衰退曲线，有效提高锂电池剩余使用寿命的预测精度。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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分层优化测定锂离子电池比热容参数的实验研究 吕又付,罗卫明,陈荐,吴锡鸿,李传常 2023 (2):  183-190.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.003 摘要 ( 268 )   HTML ( 12 )   PDF(2212KB) ( 162 )   锂离子电池比热容作为电池模组及系统热设计的关键参数，对所建立的电池热管理系统仿真模型和控制策略的准确性至关重要。本文中基于量热法搭建了一个成本低廉、实施简单和测量准确性高的测试平台，系统研究了量热装置的热损失、量热方式以及分层计算优化对测试结果的影响。在黄铜、304不锈钢、铸铁以及高密度聚乙烯标准件样品校验测试中，实验结果表明该量热装置测定比热容误差小于3%，且不受被测样品导热系数大小的影响。通过本实验装置测定32650磷酸铁锂电池的平均比热容为1.022 J·g-1·K-1，这为其他类型电池甚至下一代固态电池精确测量比热容热物性参数提供了一种可行的方法。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于容量增量曲线与充电容量差的电池组微短路诊断方法 张健豪,高兴奇,张莉 2023 (2):  191-198.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.004 摘要 ( 197 )   HTML ( 16 )   PDF(1405KB) ( 172 )   目前还没有一种有效的手段针对处于前期演化阶段的锂离子电池微短路进行检测，为此本文提出了一种基于电池充电容量增量（IC）曲线和充电容量差（DCC）变化规律的微短路故障诊断方法。首先确立锂电池短路故障与充电容量增量的关系，利用小波变换对IC曲线进行降噪，得出在不同电流倍率和温度下IC曲线最高峰（ICPV）与电池荷电状态（SOC）唯一对应。然后提出利用充电容量差DCC描述存在内短路的故障电池与正常电池的SOC差异，并据此得出锂电池微短路的量化方法。最后通过仿真分析与实验验证表明，在不同工况下循环测试均可获得电池微短路的量化信息，且诊断最大误差均小于8.12%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于非线性降维IC特征的实车电池SOH估计 陈吉清,李子涵,兰凤崇,蒋心平,潘威,陈继开 2023 (2):  199-208.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.005 摘要 ( 196 )   HTML ( 12 )   PDF(3844KB) ( 187 )   基于实车电池复杂的运行数据，本文使用增量容量分析方法提取IC峰特征作为电池充电片段的有效特征，使用t-SNE非线性降维方法处理IC峰特征，消除多维特征冗余性，以解决实车数据难以提取可靠特征的问题。另外构建支持向量回归模型，实现对电池健康状态的估计。结果表明，本文使用的增量容量曲线峰特征能有效表征电池健康状态衰退变化；对实车数据的平滑、降噪方法可以较好地提升训练数据质量；基于t-SNE降维特征的SVR模型提升了对电池健康状态的估计精度，保证了有限样本数据集上实现准确估计。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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PA/EG耦合风冷电池热管理系统轻量研究 李贵敬,谷青锴,杨昊鑫,黄健齐,邸立明 2023 (2):  209-218.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.006 摘要 ( 206 )   HTML ( 11 )   PDF(3723KB) ( 236 )   本文提出了一种将复合相变材料（石蜡（PA）混合膨胀石墨（EG））与空冷相耦合的电池热管理方案（简称APE-BTMS），该系统中电池中部采用PA/ EG进行冷却，电池的上下端采用空冷（空气流速为1.23 m/s）。APE-BTMS的主要目的是，将电池的工作温度冷却到最佳温度范围的同时，减轻整个电池热管理系统的质量。实验结果表明：APE-BTMS-45模型在相同的条件下展现了最佳的冷却性能；同时，基于COMSOL建立APE-BTMS数值模型，进行更加精细地轴向厚度和不同环境温度下对APE-BTMS冷却性能加以对比，经数值模拟结果进一步验证，APE-BTMS-45在对比数据中具有最佳的冷却性能，并可最大轻量216.71 kg。本文的研究结果可为基于相变材料的电池热管理系统的设计开发提供参考和数据支撑。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于单电流调节器的永磁同步电机深度弱磁控制及模式切换控制策略 王国栋,王丽芳,吴艳,张俊智 2023 (2):  219-230.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.007 摘要 ( 328 )   HTML ( 10 )   PDF(6646KB) ( 206 )   为解决传统双电流调节器弱磁控制策略因交叉耦合和电流调节器饱和导致的系统不稳定问题，提高电流动态响应速度，本文提出一种稳定的永磁同步电机深度弱磁控制策略——基于电压相角的改进型单电流调节器弱磁控制及模式切换控制策略。该控制策略集成了动态性能优异、控制结构简单、不依赖电机参数、电压利用率高和可移植性强等优点。在分析了不同单电流调节器的稳定运行范围后，根据系统控制需求的不同，规划了不同的电流轨迹，设计了不同单电流调节器弱磁控制策略，优化改进了恒转矩区和弱磁区切换条件，确定了恒转矩区和弱磁区切换时保持电压相角不变的关键，提出了不同单电流调节器切换时，可根据控制需求的不同，设计不同的切换方法，但须确保切换时交轴电压保持不变的切换关键，使控制策略便于工程应用。仿真和实验验证了所提方法的稳定深度弱磁能力和切换控制策略的有效性，最终实现了6.3倍深度弱磁控制和弱磁区不同单电流调节器在电动工况和发电工况下的平滑切换。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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数据驱动的智能车个性化场景风险图构建 崔格格,吕超,李景行,张哲雨,熊光明,龚建伟 2023 (2):  231-242.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.008 摘要 ( 252 )   HTML ( 22 )   PDF(4137KB) ( 329 )   为实现智能车辆危险预警辅助功能，精确建立个体驾驶员的个性化辅助系统，提出一种数据驱动的智能车个性化场景风险图构建方法。构建复杂交通场景中动静态要素属性与要素之间隐含交互关系的图表征，使用图核方法对图表征数据进行相似性度量，处理分析驾驶员操作数据并获取驾驶员个性化场景危险程度评价标签。基于支持向量机训练识别模型，建立驾驶员个性化危险评价机理与场景特征之间的映射关系，以模型输出的危险程度评价标签与真实值进行实验对比。结果表明，基于场景风险图构建的驾驶员个性化危险场景识别模型识别准确率可达95.8%，比特征向量表示法提高了38.2%，能够有效地做出基于驾驶员驾驶风格的个性化场景危险程度评价。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于有限状态机的代客泊车决策规划系统研究 胡杰,刘昊岩,张敏超,张志豪,朱琪,陈锐鹏,骆嫚 2023 (2):  243-252.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.009 摘要 ( 244 )   HTML ( 23 )   PDF(4379KB) ( 283 )   针对当前代客泊车研究中对泊车规划起始点的位姿要求较高的问题，提出一种基于分层有限状态机的代客泊车系统决策方法，设计车辆上层功能状态机与下层行为状态机，根据车辆所处环境与定义规则，建立车辆各行为状态之间的逻辑切换关系，完成车辆代客泊车与定点召回功能。为确保车辆在进入泊车状态前处于不确定状态与位姿的情况下，针对垂直车位完成车辆泊入路径的规划，采用多段路径规划，同时对行车与泊车切换区域进行计算，保证车辆在不同位姿情况下，均可以规划出泊车路径。最终通过实车试验，验证了该代客泊车系统方案的可行性与可靠性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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四轮独立驱动电动汽车路径跟踪鲁棒控制 张新荣,谭宇航,贾一帆,黄晋,许权宁 2023 (2):  253-262.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.010 摘要 ( 338 )   HTML ( 20 )   PDF(1697KB) ( 376 )   针对四轮独立驱动电动汽车具有结构参数、外部干扰不确定性与非线性和过驱动等特征，提出了一种分层控制框架，以实现前轮转向与直接横摆力矩控制系统协同的车辆路径跟踪控制。首先，基于路径跟踪运动学模型，将车辆的路径跟踪问题转化为约束跟随问题；其次，设计了基于约束跟随的自适应鲁棒上层控制算法，该方法可以有效处理由模型不确定性和外部干扰引起的失配问题，并保证闭环系统的一致有界性和一致最终有界性；最后，设计了一种基于二次规划的下层分配算法满足所需的直接横摆力矩，并在Simulink-Carsim平台进行联合仿真。通过不同工况的仿真结果表明，所设计的自适应鲁棒控制算法具有良好的路径跟踪精度和鲁棒性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于实例分割的车道线检测算法 武志斐,李守彪 2023 (2):  263-272.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.011 摘要 ( 217 )   HTML ( 17 )   PDF(4551KB) ( 354 )   为实现在自动驾驶复杂场景下检测数量变化的车道线，提出一种基于实例分割的车道线检测算法。首先以ResNet18网络作为主干网络提取图像特征，采用特征金字塔网络进行特征融合。同时设计一种扩张卷积残差模块来提高检测的精度；然后基于车道线的位置进行实例分割，利用语义分割出的车道线点位置预测对应的聚类点位置，通过对聚类点采用DBSCAN聚类算法实现车道线实例区分。结果表明，该算法能够在复杂的自动驾驶场景下有效地进行多车道线检测，在CULane数据集和TuSimple数据集上的调和平均值分别达到75.2%和97.0%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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凸凹不平道路几何参数识别和模型重构方法研究 伍文广,田双岳,张志勇,金斌,邱增华 2023 (2):  273-284.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.012 摘要 ( 161 )   HTML ( 9 )   PDF(9130KB) ( 136 )   自动驾驶汽车的凸凹不平道路和异常路面行驶，不仅要考虑道路曲率等因素，还需要对路面凸起、凹坑等特征和病害进行识别建模，提高车辆通过性、安全性和舒适性。为此，本文提出了一种基于激光雷达的凸凹不平道路几何参数识别和模型重构方法。首先，将局部加权散点平滑方法（Lowess）首次应用于激光雷达点云处理，提高了激光雷达点云数据的平滑性；其次，提出了基于斜率阈值分割的路面几何参数识别方法，通过设置斜率阈值对道路凸起与凹坑进行识别提取；再次，通过识别特征点云边界构建了带约束的分段多项式函数路面连续典型特征拟合数学模型。最后，通过建立的室内路面典型特征沙盘模型及路面实测数据，应用本文提出的方法，对凸凹不平道路的凹坑和凸起等特征进行了识别和模型重构。结果表明，分段多项式拟合方法在拟合次数5~6次时达到拟合效果极限位置，此时各个场景中92%的数据点拟合均方根误差在0~0.015 m范围内，本文提出的方法能准确完成凸凹不平道路几何参数识别，实现路面典型特征三维数学模型重构。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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TTR汽车等效燃油消耗最小的能量管理策略研究 刘晋霞,梁志豪,王强,温明星 2023 (2):  285-292.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.013 摘要 ( 277 )   HTML ( 12 )   PDF(3722KB) ( 219 )   为改善通过路面实现动力耦合与电池充电的TTR汽车经济性，分析TTR汽车结构及工作模式，基于等效油耗最小的能量管理策略（ECMS），计算固定等效因子（CECMS）；为使电池SOC保持稳定并控制发动机工作于低燃油消耗区，将行驶所需发动机等价总转矩及电池SOC模糊化，制定等效因子的模糊控制规则，而提出模糊自适应等效燃油消耗最小控制策略（FAECMS）。利用MATLAB/Simulink建立包含TTR汽车动力学的CECMS、FAECMS模型，选取FTP75、CLTC、WLTP 3种标准工况，当电池SOC初始值为60%时进行仿真计算，得出FAECMS相对CECMS在3种工况下电池SOC更稳定，并分别节约燃油5.5%、2.6%、8.3%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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多工况碰撞载荷下点阵结构填充吸能盒设计策略研究 梁鸿宇,刘百川,马芳武,王登峰 2023 (2):  293-303.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.014 摘要 ( 214 )   HTML ( 12 )   PDF(4995KB) ( 435 )   由于点阵结构优异的比吸能特性，其在新能源汽车被动安全方面具有广阔的应用前景。本文中以点阵结构填充吸能盒为研究对象，分别建立了具有不同点阵结构内芯的汽车吸能盒有限元模型，对比分析了不同填充吸能盒与传统吸能盒在多角度斜向碰撞工况下的耐撞性能，阐明点阵结构与吸能盒本体之间的相互作用机理及内芯选择依据。在此基础上，进一步考虑本体诱导槽对多工况变形模式的影响，开展了基于改进本体结构的点阵结构填充式汽车吸能盒抗撞性多目标优化设计。结果表明：具有正六边形点阵结构填充的汽车吸能盒具有稳定且优异的吸能性，基于改进诱导槽的点阵结构填充式吸能盒优化方案相对于原始吸能盒结构减质量32.05%，在保证最大冲击力小于阈值的前提下，其各项综合性能指标均得到显著提升。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于SHCA-T算法的车身骨架多工况耐撞性优化设计 段利斌,周华锦,杜展鹏,张雨,徐伟,刘星,江浩斌 2023 (2):  304-312.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.015 摘要 ( 163 )   HTML ( 9 )   PDF(2625KB) ( 264 )   为解决多变量非线性动态结构优化效率低、难以收敛等问题，提出求解车身骨架厚度优化的子区域混合元胞自动机（SHCA-T）算法以及多工况SHCA-T算法，实现车身骨架多工况耐撞性高效优化设计。该方法包括内外两层循环：外层循环主要开展碰撞仿真分析、计算输出响应，更新目标质量，实现结构质量的最小化；内层循环主要根据当前元胞及其邻胞的内能密度，按照PID控制策略调整元胞厚度，使内层循环的当前质量收敛于目标质量；最终使元胞内能密度分布尽可能逼近阶跃式目标内能密度函数。为了验证SHCA-T和多工况SHCA-T算法的精度和效率，将其用于求解侧面碰撞和侧面柱碰工况下车身骨架的厚度优化问题，并与基于伪CEI准则的并行约束EGO（EGO-PCEI）算法的优化结果进行对比。结果表明：在收敛精度相当的条件下，SHCA-T和多工况SHCA-T算法具有更高的全局搜索效率。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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参数扰动下基于制动控制的人地碰撞损伤防护风险 邹铁方,周靖 2023 (2):  313-323.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.016 摘要 ( 117 )   HTML ( 5 )   PDF(4440KB) ( 191 )   为了解首次松开制动时刻（t1）扰动下基于制动控制的人地碰撞损伤防护方法的使用风险，基于一个包括3种速度、4种行人尺寸和2个行人步态的虚拟仿真系统，设计并用MADYMO开展1 920次仿真。对比分析后发现：车辆制动控制方法在无参数扰动时能有效降低人地碰撞损伤且不增大车辆所致损伤；t1扰动下，WIC降低、车辆所致HIC15不变、地面所致HIC15降低、落地姿态不变的案例占比分别为86.1%、98.61%、90.16%和90.97%，表明车辆制动控制方法具有很强的抗扰能力；t1越早越可能增大车辆所致损伤，而t1越晚越可能降低头地碰撞损伤防护效果。进一步分析发现，t1扰动下人地碰撞损伤增加的主要原因有人车长时间不分离、人体从车体边缘掉落、落地姿态改变、完全制动组中伤害已经极低等；而保险杠长度、发动机罩盖倾斜角等参数显著影响制动控制方法的抗扰能力，其中保险杠长度越小、发动机罩盖倾斜角越大，制动控制方法的抗扰动能力越强。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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滚动速度对轮胎面内径向振动及路噪的影响研究与验证 张奔,唐腊梅,郭岩峰,毛杰,姚再起 2023 (2):  324-332.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.017 摘要 ( 189 )   HTML ( 9 )   PDF(4060KB) ( 323 )   为了研究行驶速度对路噪的影响，详细解析了滚动速度与柔性环轮胎模型的模态固有频率及振动响应之间的关系。建立了某款SUV轮胎的CDtire模型，通过模态测试验证了模型准确性；然后分析了不同滚动速度中，CDtire在主要方向的轮心振动频响。结果表明：对比该款轮胎以40和60 km/h的速度滚动，轮胎面内径向2阶模态对应的振动响应前者更大，前者对应频率的路噪水平也更高，并在实车路噪测试中得到了验证。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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新能源汽车综合经济性对比分析及预测研究 朱成,刘頔,滕欣余,张国华,于丹,刘沙,胡苧丹 2023 (2):  333-340.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.018 摘要 ( 516 )   HTML ( 42 )   PDF(2954KB) ( 434 )   传统车辆经济性对比分析方法受车辆配置、大小、质量等因素影响，容易得出普通车辆经济性远高于豪华车辆的结论。为了对新能源汽车和传统燃油汽车的综合经济性进行深入客观的对比分析研究，本文中建立了一套搭载不同动力系统车辆的综合经济性预测模型，并基于该模型进行了新能源汽车（纯电动和燃料电池商用车）与传统燃油汽车的综合经济性对比分析及预测研究，从车辆的不同续驶里程和质量两个维度要求考虑，建立了搭载不同动力系统车辆的成本预测模型，并对纯电动汽车、燃料电池汽车、传统燃油汽车在当下、2025年、2030年、2035年的动力系统成本和全生命周期使用成本进行数据计算和经济性预测。预测结果表明：未来纯电动汽车和燃料电池汽车动力系统成本和全生命周期成本将会进一步下降，甚至会逐步优于传统燃油汽车；燃料电池汽车成本下降速度更快，在长续驶里程和高重载条件要求下，燃料电池商用车的全生命周期成本将逐步低于同类型传统燃油汽车和纯电动汽车，建议我国优先发展对续驶里程要求较长的重型商用车。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标