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当期目录

    2025年, 第47卷, 第2期 刊出日期:2025-02-25 上一期   
    基于多粒度关系推理的自动驾驶域自适应视觉目标检测算法
    索锦辉, 王晓伟, 蒋沛文, 丁驰, 高铭, 边有钢
    2025 (2):  201-210.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.001
    摘要 ( 297 )   HTML ( 39 )   PDF(2316KB) ( 290 )  

    现有域自适应视觉目标检测算法大多基于两阶段检测器设计,且未能利用图像空间中不同元素之间的语义拓扑关系,导致次优的跨域适应性能。为此,本文提出一种基于多粒度关系推理的域自适应视觉目标检测算法。首先,提出粗粒度图块关系推理模块,使用粗粒度图块图结构来捕获前景和背景之间的拓扑关系,对前景区域进行跨域适配。然后,设计细粒度语义关系推理模块,推理细粒度语义图结构来增强跨域多类别语义依赖关系。最后,提出粒度诱导的特征对齐模块,根据节点的亲和性调节特征对齐的权重,提升检测模型面对场景整体变化时的适应性。多个自动驾驶跨域场景上的实验结果验证了所提算法的鲁棒性和实时性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    自动驾驶样本库中多模态雨天场景融合构建方法
    董兆龙, 黄鹤, 李战一, 杨澜, 王会峰
    2025 (2):  211-221.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.002
    摘要 ( 198 )   HTML ( 12 )   PDF(6827KB) ( 198 )  

    针对训练无人驾驶感知性能过程中,现有雨天场景样本数据采集难度大、不可控以及样本库数量较少等问题,提出了一种基于多模态融合的雨天交通场景构建算法。首先,分析雨天场景,将其划分为雨线模型和雨滴模型两种模型进行重构;其次,提出一种基于随机多源融合的雨线模型,由多个方向、多个感知密度融合得出雨线效果;然后,提出了一种基于异构映射的雨滴模型,实现对单个雨滴的凸透效果映射,并结合防碰撞设计,避免多雨滴累加在相同区域造成误差;最后,融合两种模型,并利用多种基础形态实现对雨天场景的重构。实验结果表明,构建的雨天场景随着雨量的增加,部分细节信息变丰富,信息熵、平均梯度等指标先增加后减少,而图像质量则持续降低,接近于实际雨天场景。随着雨量的增加,图像干扰信息和细节都明显增强,信息熵、平均梯度等都有所上升,PSNR、SSIM等参数明显降低,图像质量显著下降。

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    智能汽车自动紧急转向作用下乘员主被动安全研究
    王方,谢一帆,胡林,刘张弛,刘煜,Zhou Zhou
    2025 (2):  222-235.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.003
    摘要 ( 145 )   HTML ( 15 )   PDF(12544KB) ( 102 )  

    本文针对智能汽车自动紧急转向(AES)作用引发的多种典型碰撞工况,采用有限元方法深入研究了驾驶员因AES介入导致的离位及主被动融合损伤特征。研究表明,AES会使驾驶员产生明显横向离位,且离位程度随初速度增加略微增大;斜角和侧面近端碰撞工况因速度较高和硬接触等原因,易产生较高的HIC15和BrIC值;侧面碰撞中颅脑损伤风险较大,肝脏和肺部应变大于其他内脏。总体而言,AES介入在斜角和侧面近端碰撞中会导致更显著的头部、颈部和胸部损伤。

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    高速换道场景下角模块车辆的多项式位姿轨迹规划研究
    祝军军,庞锦涛,周华鹏
    2025 (2):  236-247.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.004
    摘要 ( 93 )   HTML ( 8 )   PDF(4922KB) ( 209 )  

    角模块车辆的侧向/纵向/横摆运动可以相对独立地规划并控制,然而传统的轨迹规划思路未能充分考虑轨迹对车辆横摆运动造成的影响。本文以角模块车辆为研究对象,提出了一种多项式位姿轨迹规划方法。首先,建立基于五次多项式的位姿轨迹参数模型,并生成位姿轨迹簇;其次,考虑路面附着状态约束、运动学模型约束、质心侧偏角约束,建立包括换道效率、侧向性能、横摆角偏差、横摆性能的评价函数,生成最优多项式位姿轨迹以及最优传统位置轨迹;最后,在高速换道场景下,将两种最优轨迹进行对比,并利用MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真,验证了多项式位姿轨迹的可跟踪性。仿真结果表明:多项式位姿轨迹可以提高换道效率,并大幅改善车辆的横摆舒适性与稳定性。

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    一种循迹控制参数调节器及其训练集构建方法
    赵克刚,区伟麟,张政,梁志豪
    2025 (2):  248-258.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.005
    摘要 ( 75 )   HTML ( 7 )   PDF(5920KB) ( 98 )  

    为提升智能车循迹控制器在变工况应用时的控制精度,控制器一般采用基于工况特征的多维控制参数表。工程师在对多维控制参数表进行人工整定时,工作量较大且整定效果不尽如人意。为了能使循迹控制器获得参数动态调整能力,本文基于径向基(radial basis function, RBF)神经网络提出了车速与曲率自适应参数调节器。针对构建调节器训练集过程中遇到的实车测试交互次数过多、整定工作量过大的问题,本文提出了一种基于蒙特卡洛学习控制概率推理(Monte-Carlo probabilistic inference for learning control, MC-PILCO)算法的训练集构建方法,根据车速对训练集构建过程中涉及到的典型工况进行分组,每个车速工况分组内所有不同曲率工况均使用该车速下跟踪直线场景采集到的数据训练出来的动力学模型进行参数整定,通过共享模型的方式实现了实车交互次数的减少。实车实验表明,在中低速工况下,本文提出的参数自适应循迹控制器相比参数固定的控制器有更好的横向轨迹跟踪效果。

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    湿滑低附路面多轴商用车制动稳定控制技术
    石轩宇,蔡英凤,王海,孙晓强,陈龙,杨超
    2025 (2):  259-268.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.006
    摘要 ( 113 )   HTML ( 6 )   PDF(3101KB) ( 126 )  

    雨雪天气常会导致湿滑低附路面,由此引发的车辆制动技术瓶颈亟待突破。其中,复杂的对开路面工况由于其路面附着存在差异,对多轴商用车的紧急制动控制提出了更高的稳定性要求。为提升制动效能,基于无模型自适应控制(MFAC)算法将各轮胎滑移率控制在理想值附近,并提出了面向分布式驱动技术的电、液耦合制动力矩分配策略。为降低制动过程产生的横向误差,基于PID-滑模观测器(PID-SMO)对各轮制动的纵向力进行准确观测,并通过中后轴辅助转向对纵向力差异产生的附加横摆力矩进行补偿。经联合仿真分析,基于MFAC的紧急制动控制策略降低了制动距离并避免了制动末期的滑移率波动,确保了各轮轮速的一致性控制。中后轴转向的引入,显著提升了制动过程中车辆的横向稳定性。

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    非稳态工况下开关磁阻电驱动系统机电耦合动力学研究
    宋健,刘长钊,王坤,李峥琪
    2025 (2):  269-280.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.007
    摘要 ( 98 )   HTML ( 3 )   PDF(7503KB) ( 64 )  

    综合考虑铁芯磁饱和、转矩波动和构件柔性等因素,以平移位移和角位移作为广义坐标,建立了适用于非稳态工况的开关磁阻电机-行星齿轮电驱动系统机电耦合动力学模型,并通过实验进行了验证。通过仿真分析,研究了加速、变载荷工况下系统的动态特性。结果表明:加速工况下,电驱动系统最易发生共振的转速为3 900 r/min,此时多个激励频率跨越系统固有频率,其中以齿轮啮频激发第15阶固有频率产生的振动能量最大,振动能量主要集中在行星架的θy 方向上。在载荷突变的瞬间,系统产生了以第5阶固有频率为主的低阶自由振动,振动能量主要集中在内齿圈及齿轮箱体的θxθy 方向上。

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    柴油机增程器机电耦合作用下的扭振特性分析
    雷基林,杨雄专,王伟超,邱越,杨钊乾,毕玉华,莫瑞
    2025 (2):  281-291.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.008
    摘要 ( 92 )   HTML ( 6 )   PDF(5442KB) ( 101 )  

    动力系统扭振问题是增程式电动汽车NVH领域研究的热点和难点。为了探讨增程器机电耦合作用下的扭振特性,以某款柴油机增程器为研究对象,对轴系进行系统当量化,建立了8自由度轴系扭振动力学模型,并采用非接触式测量方法在增程器台架上进行扭振试验验证了模型的准确性。讨论了轴系结构参数、电磁参数以及激励力矩的获取方法,对增程器轴系进行了解耦计算并与原机进行对比分析得出电机转子系统的加入使轴系固有频率降低了27.6 Hz,最大振幅降低约21%,共振转速在原机的基础上整体向前推移了约200 r/min,且在前12阶内会增加一个固有频率。并根据增程器工况的特殊性重点分析了电磁参数对轴系的扭振特性影响,结果表明电磁阻尼与扭振振幅呈线性负相关,但其并不改变轴系的固有频率和共振转速;电磁刚度对扭振振幅影响不明显,主要影响零频的大小,会导致轴系出现低频滚振现象。

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    增强双流Transformer的柴油发动机剩余寿命预测模型
    张曦,杨颖,陈超君,王春风,杨磊
    2025 (2):  292-300.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.009
    摘要 ( 129 )   HTML ( 4 )   PDF(3353KB) ( 108 )  

    基于Transformer的模型在剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)预测方面取得了显著的进展。然而,现有Transformer模型主要存在以下不足:模型在提取局部特征方面有所欠缺,且没有同时考虑输入特征的不同时间和不同空间的重要性。针对以上问题,提出一种增强的双流Transformer模型,通过局部特征提取模块和交互融合模块对模型进行增强。首先,通过局部特征提取模块分别在时间流和空间流提取局部特征,以弥补Transformer在局部特征提取方面的不足。然后,使用双流Transformer分别在时间和空间维度提取长期依赖,增强双流分支的互补学习。最后,构建交互融合模块,通过双线性融合方法捕获流级交互,进一步提升预测效果。使用多个模型在某柴油发动机制造商两个真实的数据集上进行实验,其结果表明评价指标RMSE和Score至少分别降低3.23%和5.89%。

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    不同测试循环下的制动鼓磨损排放研究
    危红媛,白凤月,王宠,王珊,王凤滨,张琳,吴春玲,杜天强,汪晓伟,张新峰,马尧,常鹏,郭守峰,贾春富,刘俊霆
    2025 (2):  301-308.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.010
    摘要 ( 78 )   HTML ( 4 )   PDF(4016KB) ( 70 )  

    随着汽车排放标准的日益严格,汽车非尾气颗粒物排放特别是制动磨损颗粒物排放日益凸显。为了探究不同测试循环下的制动磨损颗粒物排放特征,本研究选取了一套鼓式制动器在基于制动惯量台改造的制动排放测试系统上开展了WLTP-Brake、WLTP、C-WTVC和CHTC-LT这4个不同测试循环下的PM2.5、PN10排放研究工作。研究结果显示,制动鼓在不同测试循环下的平均制动初始/终了温度存在较大差异,最高制动终了温度基本上均出现在循环中最大制动初速度对应的制动事件中;试验制动鼓在WLTP-Brake循环下的PM2.5排放因子为 1.67 mg/km/wheel(欧七整车排放限值7 mg/km/vehicle),因此制动鼓的颗粒物排放控制与制动盘一样需要引起重视;此外,各循环的制动初速度对制动颗粒物排放的影响明显大于平均制动减速度等制动特征参数。该研究对制动器企业进行低排放制动器的研发测试工作具有实际参考价值。

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    基于车身电池一体化的车身正面碰撞研究
    廉玉波,衣本钢,田洪生,闫军飞,全毅
    2025 (2):  309-314.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.011
    摘要 ( 191 )   HTML ( 12 )   PDF(3213KB) ( 178 )  

    为进一步扩大电动汽车乘员空间并提升其安全性能,车身电池一体化技术(cell to body,CTB)将电池作为结构件集成到车身底部,不仅有效减少车身零件及连接数量,且有助于实现新能源汽车的轻量化及增加续航里程。针对CTB结构可能带来的碰撞安全问题和传力路径中断风险,本文提出了一套基于CTB结构的车身正面碰撞安全设计流程。采用“传力分解-仿真分析-试验对标”的设计方法,首先确保电池在正面碰撞中的安全性,然后设计多级传力路径以优化车身结构,并根据碰撞力值规划设计车身前部结构。通过有限元仿真分析及试验测试,验证了该方法的可行性,为未来的车身设计及应用提供了一种有效的设计方法及思路。

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    电驱转矩过0的整车防抖控制设计
    周重光,莫崇相
    2025 (2):  315-325.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.012
    摘要 ( 106 )   HTML ( 9 )   PDF(4701KB) ( 189 )  

    在研究结合整车应用场景和电驱转矩过0的整车防抖控制需求的基础上,本文从整车控制防抖的角度提出了包括传动间隙、转矩限制、电驱转矩过0以及转速波动高频去噪4个整车防抖控制需求和软件实现架构。基于防抖控制需求设计了电驱转矩过0的整车防抖控制算法架构及控制策略,并给出相应控制过程及计算分析。通过对所设计的防抖控制策略进行仿真及实车测试,证明该控制算法架构及算法策略能有效实现整车的防抖功能。同时根据实车测试车辆的纵向加速度曲线和电驱的转速波动值可知,所设计的算法架构及控制策略在车辆驾驶性上取得了很好的效果。

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    车用功率模块液冷板多目标拓扑优化设计研究
    凌和平,杨家培,王汉治,刘海军,贺斌
    2025 (2):  326-331.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.013
    摘要 ( 122 )   HTML ( 8 )   PDF(2079KB) ( 94 )  

    随着电动汽车动力性与集成度的不断提升,电控功率模块热负荷问题日益突出,这对功率模块的热管理技术提出了更高的要求。功率模块液冷板的拓扑优化设计因其高换热量、低压降损失等特点,正在成为实现高热流密度散热的关键技术。为此,本文基于密度拓扑方法,构建了功率模块液冷板流道结构拓扑优化设计模型,通过流动与传热多物理场耦合,对液冷板的流道进行多目标拓扑优化设计。结果表明,基于拓扑优化的液冷板设计呈现出多层级仿生流道结构,该结构显著降低了压降损失,并提高了散热能力。与基准的传统翅片式液冷板结构相比,拓扑优化后的流道结构压降损失降低72.8%,液冷板最高温度降低33.28 K,为车用电控功率模块高性能液冷板提供了新的设计思路。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于分数阶天棚的车辆ISD悬架动态性能分析
    沈钰杰,季凯,黄荣楠,杨晓峰,刘雁玲
    2025 (2):  332-341.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.014
    摘要 ( 90 )   HTML ( 1 )   PDF(6059KB) ( 93 )  

    以提升车辆乘坐舒适性为目标,基于分数阶微积分理论提出分数阶天棚控制策略。首先,建立分数阶天棚车辆悬架动力学模型,推导得到分数阶天棚阻尼力和分数阶天棚惯性力的解析表达式,采用粒子群算法优化求解悬架的关键参数;针对分数阶力无法物理实现的问题,以应用机电惯容器的车辆ISD(inerter-spring-damper)悬架为被控模型,设计了基于分数阶天棚的模型参考自适应控制器跟踪分数阶悬架的力学性能输出。分别从频域与时域的角度对分数阶天棚惯容和分数阶天棚阻尼悬架进行了动态性能分析。仿真结果表明,分数阶天棚惯容悬架在降低乘坐舒适性方面相比于整数阶天棚惯容悬架具有更加显著的优势。在随机路面输入下,分数阶天棚阻尼悬架的车身加速度均方根值降低18.3%,而分数阶天棚惯容悬架降低20.6%,台架实验结果表明本文提出的基于分数阶天棚的车辆ISD悬架进一步提升了乘坐舒适性,为车辆ISD悬架的设计提供新思路。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    侧倾角对轮胎转偏力学特性影响研究
    尹珩沣,卢荡,闵海涛,吴海东,张彦东
    2025 (2):  342-355.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.015
    摘要 ( 107 )   HTML ( 7 )   PDF(12939KB) ( 80 )  

    为实现不依赖于轮胎物理样胎的轮胎力学特性估计以及轮胎模型辨识,加速满足轮胎虚拟送样的技术与精度需求,本文基于有限元软件ABAQUS提出了轮胎侧倾转偏仿真的方法,并分析了侧倾角对转偏力学特性的影响。首先,进行轮胎有限元模型搭建,结合台架测试数据对模型的仿真精度进行验证,提出了使用隐式求解器的轮胎侧倾转偏仿真方法;其次,针对转偏特殊情况的原地转向工况,分析了侧倾角对原地转向回正力矩的影响;最后,进行不同载荷的侧倾转偏仿真,并分析侧倾角对转偏力学特性侧向力、回正力矩刚度区和全域的影响。结果表明,侧倾角使转偏侧向力、回正力矩刚度区具有明显非线性,且会影响转偏侧向力衰减速率、转偏回正力矩过渡区曲率等曲线特征。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    BFRP/AA5052胶粘接头力学性能及工艺参数影响研究
    王大勇,崔俊佳,王绍螺,王书豪,蒋浩,李光耀
    2025 (2):  356-366.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.016
    摘要 ( 87 )   HTML ( 0 )   PDF(5051KB) ( 68 )  

    本文研究了胶粘剂、基材和尺寸等重要参数对玄武岩纤维增强塑料(BFRP)-铝合金(AA5052)和BFRP-BFRP单搭接胶粘接头力学性能的影响。基于响应面分析法(RSM)建立了工艺参数(AA5052基板厚度、搭接区长度、加载方向与玄武岩纤维主方向的夹角)对接头机械性能影响的预测模型。结果表明胶粘接头的强度和刚度受到被粘基材的屈服强度和刚度影响,BFRP-BFRP胶粘接头具有更高的峰值载荷,而BFRP-AA5052胶粘接头的整体刚度更大。使用脆性结构胶可以显著提升胶粘接头的强度和断裂吸收能,最高分别达到了57.4%与1 128.5%。引入了剪切强度Y作为评估胶粘剂强度利用率的评价指标,基于RSM建立了Y的强度预测模型,得到了具有良好显著性的回归方程,并对最佳工艺参数的区间进行了预测。根据强度预测模型分析了工艺参数的耦合作用,发现纤维方向与接头强度呈负相关,而搭接区长度和铝合金基板厚度与接头强度呈正相关。综合考虑接头强度、胶粘剂使用成本和轻量化效果,应使加载方向和纤维主方向一致,并控制搭接区长度在20-25 mm区间内,AA5052基板的厚度在2-2.5 mm区间内。本文为BFRP-AA5052胶粘结构在载运装备中的应用提供了理论和数据支持。

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    高韧性铝硅镀层热成形钢电阻点焊性能研究
    李峥先,程菲,陈仪霖,杨达朋,易红亮
    2025 (2):  367-375.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.017
    摘要 ( 73 )   HTML ( 0 )   PDF(7795KB) ( 58 )  

    镀层厚度在8~18 μm的铝硅镀层热成形钢具有更高的韧性,已在汽车行业引起广泛关注。然而,对于减薄镀层后的铝硅镀层热成形钢的电阻点焊性能评价却较少。本文对比了强度级别分别为1 000、1 500和2 000 MPa的薄铝硅镀层热成形钢的焊接性能。研究发现,3种材料的可焊性电流范围及焊点的力学性能均能够满足生产需求。进一步分析发现,焊点力学性能和熔核区马氏体的强度和韧性有关。随着3种材料强度提高,熔核区马氏体的强度(硬度)增加,韧性降低,拉剪极限载荷随焊点强度提升而增大,而十字拉伸极限载荷随着焊点韧性降低而减小。

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    基于能量法的薄壁管压缩失稳褶皱预测模型
    贺宏伟,吴航宇,余海燕
    2025 (2):  376-382.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.018
    摘要 ( 87 )   HTML ( 3 )   PDF(2062KB) ( 72 )  

    薄壁管具有质量轻、强度高等优势,是汽车轻量化和工业生产的常用结构。研究薄壁管的轴压失稳特性有助于其在优化结构设计和安全性上的应用。因此,本文基于能量法提出了一种新的薄壁圆管轴压褶皱模型,用于描述薄壁管轴压变形褶皱的形貌特征和平均压缩载荷。通过试验和有限元模拟验证了新理论模型和塑性铰模型对褶皱长度和压缩平均载荷的预测精度。结果表明:相比塑性铰模型,新理论模型预测的褶皱长度更接近试验和有限元结果,预测平均误差减少55.2%。采用摩擦因数修正后,新理论模型对压缩平均载荷的预测精度提升29.7%。指导工程实践时,应采用考虑摩擦效应修正的褶皱预测模型。

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    基于主动学习PC-Kriging模型的复杂结构可靠性分析方法
    陈吉清,张钰奇,兰凤崇,周云郊,王俊峰
    2025 (2):  383-390.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.02.019
    摘要 ( 124 )   HTML ( 5 )   PDF(3091KB) ( 185 )  

    对于复杂结构可靠性设计中多维设计变量和隐式非线性响应的问题,构造准确的代理模型是一种有效的解决方法。然而,基于预设样本量的试验设计来构建代理模型,可能面临效率低下或准确性不足的挑战。为此,提出一种主动学习PC-Kriging模型的可靠性分析方法,结合多项式混沌展开增强全局近似精度以及Kriging捕捉局部特征的优点,利用主动学习策略,自适应地选择最佳样本点,最大程度减少训练样本量,即减少结构性能分析的计算成本,提高分析效率。进一步构建主动学习PC-Kriging模型驱动的多软件协同设计框架,对前、后处理软件进行二次开发,实现参数化建模、性能分析和后处理的无缝连接,形成一套自动化分析流程。最后,以电池包结构为例进行可靠性分析,验证本文方法的高效性和准确性。

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