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2025年, 第47卷, 第11期　刊出日期：2025-11-25 上一期   

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飞行汽车关键技术及应用研究综述 马嘉欣,汪志鸿,刘卓,李宗阳,陈炳全 2025 (11):  2049-2069.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.001 摘要 ( 409 )   HTML ( 41 )   PDF(2532KB) ( 268 )   飞行汽车作为汽车功能的立体化拓展，在缓解交通拥堵、重塑出行生态、构建高效低碳的立体交通运输体系方面备受关注。业内普遍认为，飞行汽车与电动汽车具有超过70%的技术同源性。在回溯飞行汽车历史发展的基础上，本文深入对比了全球主流飞行汽车产品的构型及指标差异，凝炼了电动化发展的6大特点，进而结合电动汽车技术同源性与差异性分析，深入剖析动力系统、智能驾驶、轻量化、NVH等关键技术。研究认为，电动汽车的发展经验、技术积累及产业链优势已为飞行汽车提供了较好的产业基础。与电动汽车不同，飞行汽车应聚焦具有更高能量密度、更高放电倍率的动力电池，更高转矩密度、低转速大转矩的电机以及考虑低空复杂气象环境、障碍物、鸟类碰撞等影响的高安全性智能驾驶技术。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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飞行汽车多模态任务路径高效学习规划方法 赵靖,杨超,王伟达,李颖,项昌乐 2025 (11):  2070-2082.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.002 摘要 ( 179 )   HTML ( 12 )   PDF(5016KB) ( 67 )   飞行汽车在城市交通、救援运输等领域备受关注。高效的多模态任务路径规划有效提高其在上述领域中的作业效率。为此，本文提出一种用于飞行汽车多模态任务路径规划的高效学习方法。首先，优化了飞行汽车的动作空间，保留起飞、降落及朝向目标位置方向的动作，同时设计了一种针对非目标方向动作的概率选择机制。其次，考虑飞行汽车的空地协同特点，设计一种新型的Q-learning奖励函数，并提出一种针对历史最优路径经验的奖励增强机制。最后，提出一种路径平滑方法，获得一条光滑连续的空地协同任务路径。研究结果表明：所提方法规划的多模态路径依次比A*、Q-learning和D* Lite所规划的多模态路径减少了10.35、126.75和162.10 m的运行距离。在学习效率方面，所提方法比Q-learning缩短了45.97%的学习时间。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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城市场景下飞行汽车决策-规划-跟踪分层运动控制研究 严永俊,张宸硕,陶世龙,薛鹏宇,王洪亮,皮大伟 2025 (11):  2083-2092.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.003 摘要 ( 149 )   HTML ( 13 )   PDF(3276KB) ( 71 )   飞行汽车技术为缓解城市交通压力带来了解决方案，但城市低空交通的三维障碍物较为密集，如何实现飞行汽车安全高效的智能控制仍是亟待解决的问题。本文设计了一种适用于城市场景的飞行汽车决策-规划-跟踪分层运动控制系统。在上层决策规划模块中，基于安全与能耗的目标设计了最优路径决策机制，建立了城市场景下的纵-横-垂综合风险场，基于设计的纵-横-垂综合风险场并结合模型预测控制进行实时轨迹规划，实现了满足能耗要求且安全的轨迹规划控制。在下层路径跟踪控制器中，运用串级控制器实现路径跟踪控制，控制器依据期望轨迹解算出电机转速控制量，实现了对飞行汽车的精准操控。搭建了Matlab/Simulink仿真环境，仿真结果表明，提出的飞行汽车分层运动控制系统能够规划出安全舒适的行驶轨迹，并且控制器的实时性符合要求，每步长求解时间小于10 ms。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于改进TD3算法的混动飞行汽车空地协调能量管理策略研究 栾众楷,沈钰焜,赵万忠,王春燕,周健豪,姜朋昌 2025 (11):  2093-2102.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.004 摘要 ( 152 )   HTML ( 14 )   PDF(4787KB) ( 77 )   针对飞行汽车在空地协调环境下存在的功率波动剧烈、电池SOC轨迹与电池温度控制困难、发动机频繁启停与燃油经济性差等问题，本文构建了基于涡轴发动机-发电机组与动力电池协同供能的串联式架构，提出了一种融合结构经验引导的改进型TD3算法能量管理策略（KI-TD3）。通过结合发动机经济工作区先验信息，构建正向工作点奖励、动态探索机制及动作空间限制方法，提升策略性能。仿真结果表明，KI-TD3策略实现了更合理的功率分配与电池调控。相比传统TD3，其SOC更精准地收敛至目标值0.25，温升更稳定，发动机工作点更集中于高效区，燃油消耗降低3.5%；相较DP策略，KI-TD3进一步降低燃油消耗5.2%，有效抑制启停频繁和功率跳变，运行点高度集中于最低比油耗区，整体燃油经济性显著提升。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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复合翼构型电动垂直起降飞行器气动特性数值研究 周铨,贾青,夏超,莫礽,韦欢夏,张英朝,胡强强,杨志刚 2025 (11):  2103-2112.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.005 摘要 ( 140 )   HTML ( 9 )   PDF(5447KB) ( 71 )   本研究建立了适用于不同构型电动垂直起降 （electric vertical take-off and landing， eVTOL）飞行器的简化气动模型，并采用增强延迟分离涡模拟方法，对不同构型eVTOL在起飞、降落、巡航和爬升等典型飞行阶段的气动特性进行了数值仿真。结果表明，起飞阶段复合翼构型的升阻比约为多旋翼构型的1/3，降落阶段两者相近。巡航阶段复合翼构型的升阻比相较于固定翼构型低20.52%，爬升阶段低17.14%。综合比较可知，复合翼构型在起飞阶段逊色于多旋翼构型，降落阶段略优，而在巡航和爬升阶段表现均不及固定翼构型。研究结果为eVTOL的构型方案选择与气动性能优化提供了科学参考与工程依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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结构安全与共情差异对飞行汽车使用意愿的影响研究 刘朱紫,李银,李奇奇,胡林,邹铁方 2025 (11):  2113-2125.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.006 摘要 ( 97 )   HTML ( 6 )   PDF(752KB) ( 27 )   飞行汽车（eVTOL）的使用意愿受多种因素影响，目前关于结构安全与共情对使用意愿的作用研究仍有限。本研究基于技术接受模型（TAM），提出包含潜变量“结构安全”的飞行汽车使用意愿框架，并通过问卷调查收集760份数据，经信效度检验后，建立不同共情群体的技术接受模型。结果表明，共情水平显著影响用户对飞行汽车的感知与接受程度，且不同共情群体在使用意愿、感知有用、结构安全等潜变量上存在极显著差异，导致模型框架完全不同。所有模型均显示，感知有用对态度有显著正向影响，结构安全通过提升感知有用间接影响态度；分析表明，感知有用须通过实际应用验证，结构安全须在轻量化与安全之间协调，并加强碰撞测试规程的制定。研究结果从技术与情感两个维度拓展了TAM理论，将为eVTOL的安全设计及差异化推广提供跨学科支持。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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多工况下质子交换膜燃料电池物理场分布均匀性与运行状态研究 乔鹏宇,吴思远,包志铭,焦道宽,刘学良,朱凯歌,杜浩然,罗炜睿,杜青,焦魁 2025 (11):  2126-2140.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.007 摘要 ( 91 )   HTML ( 3 )   PDF(16000KB) ( 24 )   质子交换膜燃料电池（PEMFC）在复杂工况下易出现物理场分布不均，长期运行将导致局部“水淹”、“热点”或“欠气”等非健康状态，严重影响系统性能与耐久性。为深入揭示多工况下内部物理场的演化特征及其对电池运行状态的影响，本文构建了全尺寸三维多物理场耦合仿真模型，系统分析了进气化学计量比、运行温度和进气湿度3种关键工况参数对PEMFC内部水含量、氧气浓度、电流密度及温度分布的影响规律。进一步，提出了运行状态指标 Hi，结合物理场的分布特性对电池运行健康性进行量化评估。结果表明：3种工况参数均显著影响各物理场的分布均匀性及整体水平；高温、高湿或极端计量比工况下更易出现局部分布均匀性失衡，从而诱发非健康状态。研究成果可为PEMFC的运行优化与寿命管理提供理论支撑和仿真依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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变海拔环境对燃料电池性能影响的仿真分析 李明阳,朱秀丽,史明杰,贾宝娟,赵小军,潘凤文 2025 (11):  2141-2149.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.008 摘要 ( 115 )   HTML ( 8 )   PDF(4339KB) ( 40 )   现有氢燃料电池发动机（FCE）和固定式发电装置的匹配设计以平原为主，对高海拔低气压、氧气稀薄等带来的性能影响研究较少。本文从化学反应理论、Cruise M建模仿真角度，分析了0~4 000 m海拔变化对燃料电池的影响。结果表明，当海拔增加时，空压机须补偿空气流量才能维持电池功率稳定，特别在燃料电池高功率区间空压机运行时容易触及甚至超出高压比边界，低功率区间容易造成空压机喘振故障。因此，本文提出燃料电池变海拔适应性控制方法，通过自动调整空气过量比和入堆压力，提升燃料电池发动机海拔适应性，同时提升空气子系统及空压机的运行稳定性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于动态特征参数和改进GOA-BP神经网络的车用PEMFC退化趋势预测 薛发俊,杨继斌,邓鹏毅,武小花,陈丽,王文龙,胡怀祥 2025 (11):  2150-2158.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.009 摘要 ( 79 )   HTML ( 2 )   PDF(2838KB) ( 26 )   针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）剩余使用寿命（RUL）预测中动态工况表征不足及传统优化算法易陷入局部最优的问题，提出一种融合动态特征参数及改进蚱蜢优化算法（IGOA）与BP神经网络相结合的预测方法。首先，通过季节趋势分解方法提取电压数据的季节性分量，同时量化工况周期内的功率波动率，并采用灰色关联度分析筛选关键特征参数。然后，利用IGOA优化BP神经网络的超参数组，构建IGOA-BP神经网络预测模型。最后，基于实车数据和实验室测试数据集验证了模型性能。结果表明，提出的方法具有更高的预测精度，平均绝对百分比误差小于0.06%，能够实现更精确的燃料电池RUL预测。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于扩展状态观测的燃料电池空气供应系统容错控制研究 曾升,岳美玲,李昕彤 2025 (11):  2159-2167.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.010 摘要 ( 80 )   HTML ( 4 )   PDF(2154KB) ( 21 )   为解决车用质子交换膜燃料电池（PEMFC）空气供应系统的容错控制问题，提出了一种基于扩展状态观测和输入-输出反馈线性化（IOFL）的自适应控制方法，能够有效观测系统在故障条件下的状态变化，自适应调整控制量，保证系统的可靠稳定运行。首先，基于文献中的PEMFC系统状态空间模型，构建了线性化反馈控制器，进而，基于扩展观测器对系统状态进行重构，实现对故障参数的有效估计。根据已构建模型和控制器，对压缩机过热故障、机械摩擦因数增大故障以及歧管空气泄漏故障，研究IOFL控制器和本文提出的自适应控制器对过氧比的控制效果。结果表明：自适应控制器在应对单一及多重故障时，均能有效消除稳态误差，确保系统稳定运行，并提供可靠的状态估计，显著提升空气供应系统控制的鲁棒性和可靠性。此外，控制结果还验证了所提出的自适应控制策略能够有效避免空压机电压振荡，从而进一步提升燃料电池系统的稳定性和延长其使用寿命。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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固态储氢重型货车结合热管理的动力系统研究 梁昱,谢福寿,解伟阔,周亿,王恒 2025 (11):  2168-2177.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.011 摘要 ( 81 )   HTML ( 3 )   PDF(3133KB) ( 18 )   为论证固态储氢在重型货车上应用的可行性，本文基于固态储氢方式，结合热泵系统提出了一套重型货车用动力系统与热管理系统耦合的新系统。针对该系统采用Amesim软件建模，对系统可行性及各个部件关键参数进行匹配特性研究。结果表明：本文所提的动力耦合系统可行、有效，可保障重型货车长距离稳定运行。以搭载的固态储罐可以容纳110 kg氢的工况为例，载货量约为36.8 t，重型货车可稳定行驶超过1 100 km。对比分析了热泵性能对系统效率的影响，发现热泵性能对重型货车续航和能效有较大影响。同时，比较高压储氢、液态储氢和固态储氢，发现固态储氢重型货车的参数均在合理的范围内。研究结果表明固态储氢在氢能重型货车上的应用具有一定的可行性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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单原子催化剂赋能下一代燃料电池：从计算筛选到实际应用 刘好年,蔡鑫,Harenbrock Michael,林瑞 2025 (11):  2178-2186.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.012 摘要 ( 64 )   HTML ( 0 )   PDF(3456KB) ( 13 )   质子交换膜燃料电池是能源领域中备受关注的绿色发电技术，具有能量转换效率高、环境友好等优点。然而，高成本的贵金属催化剂限制了其规模化应用。单原子催化剂凭借其高原子利用率、低成本、选择性好等优点在燃料电池的催化反应中展现出巨大应用潜力，是未来燃料电池催化剂的重要发展方向。本文系统阐述了单原子催化剂在质子交换膜燃料电池阳极抗毒化与阴极氧还原中的构效关系及实际应用，详细介绍了铂基和非铂基单原子催化剂的结构特点与应用优势；总结了基于第一性原理和机器学习的高通量计算方法，为燃料电池催化剂的高效筛选和从原子尺度的精准设计提供了思路借鉴；并对燃料电池单原子催化剂的未来发展机遇和挑战进行了总结和展望，可为质子交换膜燃料电池单原子催化剂的未来发展应用提供理论依据和技术参考。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向用户体验改善的HMI触控交互测评方法 曹婷婷,张海伦,袁泉 2025 (11):  2187-2201.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.013 摘要 ( 103 )   HTML ( 10 )   PDF(7090KB) ( 38 )   随着智能座舱技术的快速发展，触控交互系统逐渐成为人车交互的核心组成部分，用户体验已成为其设计与优化的重要目标。为提升现有测评体系在交互体验维度的适用性，本文旨在构建一种面向用户体验改善的人机交互界面（human-machine interface， HMI）触控交互测评方法。本文在分析C-SAE、C-ICAP和I-VISTA等典型评估方法的基础上，设计了涵盖视觉协调性、操作合理性、人机便利性、信息易读性、功能完整性和安全性等6个维度的综合评价体系。融合主观用户评价与客观交互性能数据，采用层次分析法进行指标权重设定。通过静态模拟实验与实车动态测试相结合的方法，在中型智能电动车型上开展验证，结果表明所构建方法可有效反映触控交互系统对用户体验的综合影响。研究成果可为智能座舱交互设计、人因工程评价与测评体系优化提供参考依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向极限侧偏场景的四轮转向车辆无偏全状态反馈路径跟踪控制方法研究 陈国迎,董佳豪,王鑫煜,王佳琦,卢磊,李论 2025 (11):  2202-2211.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.014 摘要 ( 140 )   HTML ( 9 )   PDF(6357KB) ( 54 )   针对四轮转向车辆广泛采用的基于反馈机制的运动控制方法在极限侧偏场景下存在路径跟踪横向及航向误差无法收敛的问题，提出一种无偏前馈与迟滞修正全状态反馈相结合的控制方法。首先，设计考虑路径预瞄和迟滞修正的全状态反馈控制器，并基于此进行四轮转向车辆横向运动闭环分析，推导出稳态下横向和航向误差为零的无偏前馈转角，从而建立无偏前馈与迟滞修正全状态反馈相结合的控制算法。最后，对提出的控制算法进行实车试验，并与纯反馈控制算法和比例前馈加全状态反馈控制算法进行对比验证。结果表明，本文提出的控制算法在大曲率工况下最大横向误差分别降低26.6%和20.5%，最大航向误差分别降低21.9%和15.7%。在高速蛇行工况下，最大横向误差分别降低29.9%和15.6%，最大航向误差分别降低37.8%和32%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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分布式电驱动角模块车辆横摆稳定性鲁棒协同控制 张新荣,张毓栋,李星宇,苏炎召,王昊钰,黄晋 2025 (11):  2212-2223.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.015 摘要 ( 119 )   HTML ( 4 )   PDF(2576KB) ( 56 )   在紧急避障或急转弯等极限工况下，车辆可能出现横摆失稳现象。分布式电驱动角模块车辆具备四轮独立驱动（4WID）和独立转向（4WIS）的高机动性优势，但由于取消了轮间物理约束，极限工况下容易出现横摆失稳问题。为了提高极限工况下角模块车辆的横摆稳定性，本文提出了一种基于约束动力学的车辆横摆稳定性控制策略，设计了嵌入等式约束驱动的自适应鲁棒直接横摆力矩控制（ARC）和纵向车速控制，同时设计了满足稳态转弯等式约束的主动后轮转向控制策略（ARS），融合四轮转矩优化分配策略，实现了ARC+ARS的协同控制机制，提高了角模块车辆在极限工况下的横摆稳定性。联合仿真结果表明，在高速高附双移线工况下，所提出的控制策略使横摆角速度误差和质心侧偏角的均方根分别至少减小53.1%和15.3%；在中速低附工况下，均方根分别至少减小77.5%和15.2%，并在处理系统不确定性和外部干扰时展现出较强的鲁棒性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于临界转角的分布式电驱动车辆AFS+DYC协同控制 夏旭,任国全,张众杰,王瑞萱,潘世举,李子先 2025 (11):  2224-2237.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.016 摘要 ( 79 )   HTML ( 8 )   PDF(6292KB) ( 36 )   为了提高分布式电驱动车辆在极限工况下的操纵稳定性，本文设计了一种基于临界转角划分区域的主动前轮转向（AFS）和直接横摆力矩控制（DYC）协同控制系统。首先，提出了一种基于临界转角阈值的轮胎状态区域判定方法，将轮胎状态区域划分为线性区域、过渡区域和饱和区域；然后在此基础上分区域分别建立了AFS和DYC控制器，并基于“线性距离系数”实现两种控制器自适应协同控制；接着根据车辆状态所处相平面区域来分配各轮转矩；最后，基于MATLAB/Simulink 和CarSim 联合仿真平台，在蛇行工况和双移线工况下开展了实验验证。结果表明，基于临界转角的判定方法能够准确识别轮胎状态区域，解决了实车中轮胎状态难以直接测量的问题，显著提升了控制器在未知轮胎参数或复杂工况下的适用性，在此基础上所设计的协同控制系统能够有效弥补单一控制器的不足，显著提高了车辆的操纵稳定性，具有一定的工程应用价值。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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考虑轮胎侧偏特性的汽车线控转向系统前轮转角估计方法 孙晓强,丁佳伟,汤浩然,蔡英凤,陈龙 2025 (11):  2238-2249.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.017 摘要 ( 103 )   HTML ( 8 )   PDF(3230KB) ( 45 )   前轮转角是汽车线控转向系统（SBW）的主要跟踪控制目标，其精准估计是线控转向系统冗余设计的重要内容。针对传统方法无法保证汽车大范围行驶工况下前轮转角估计精度的问题，本文提出了一种考虑轮胎非线性侧偏特性的SBW前轮转角估计方法。首先，构建了2自由度横摆-侧倾车辆动力学模型和SBW执行模型，并完成了轮胎非线性侧偏特性的分段仿射（PWA）辨识；随后，推导了PWA系统状态方程，并采用最大相关熵平方根容积卡尔曼滤波（MCSCKF）算法，设计了汽车SBW前轮转角估计策略，以提升系统大范围状态切换时的估计精度；最后，基于CarSim和Simulink建立了汽车SBW前轮转角估计性能联合仿真验证平台，结合两种典型工况，对前轮转角估计效果进行了验证。结果表明，正弦转向工况下，MCSCKF算法相较于EKF、MCEKF算法，估计误差最大降幅分别为66.3%和41.1%；双移线转向工况下，MCSCKF算法相较于EKF、MCEKF算法，估计误差最大降幅分别为64.3%和38.2%，验证了所提出方法能够有效提升汽车大范围行驶工况下的前轮转角估计精度。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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用户数据下电动汽车驱-制动载荷特性研究 赵礼辉,沈少杰,翁硕,陈德胜,张东东 2025 (11):  2250-2264.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.018 摘要 ( 99 )   HTML ( 6 )   PDF(10166KB) ( 62 )   基于用户运行数据的电动汽车驱-制动载荷特性研究是电驱动系统可靠性正向设计的重要基础。本文通过融合车联网大数据与车辆纵向动力学建模，系统研究了电动汽车典型工况特征、用户行为差异及用户目标与规范标准差异。首先，基于7个地域累计100万km的实车运行数据，构建了车辆纵向动力学模型并验证其有效性，实现了用户运行数据向驱-制动载荷的转化。其次，开展了不同工况下的运行时间、里程与加速度特征分析，结果表明，中低速频繁变速工况是关键部件损伤的重要影响因素。最后，比较分析各地域用户使用差异，构建适应中国道路条件的用户目标，并与现有标准对比，发现中低载荷区间频次存在显著差异。研究成果可为电驱动系统的可靠性正向设计与验证标准制定提供数据支持与方法参考。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于速度预测的电动无人车再生制动控制方法 吕学勤,翟鑫睿,钱沈晨,吴涛,王佩吟泉,顾家威 2025 (11):  2265-2275.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.019 摘要 ( 105 )   HTML ( 6 )   PDF(14771KB) ( 47 )   为了提高电动无人车在运行过程中的能量回收率，确保车辆运行的安全性和经济性，提出了一种基于速度预测的电动无人车再生制动控制策略。采用基于离线训练神经网络模型的路况识别算法和基于改进马尔可夫链的车速预测方法，使预测值更加准确。使用滑动采样窗方法对车辆行驶状态进行在线模式识别，并将预测的速度值转换为车辆运行的功率要求，然后通过模型预测控制器对车辆轮胎施加的转矩进行解算，从而确定电动无人车制动力矩控制的最优解。试验结果表明，使用再生制动控制策略的电动无人车可以有效控制制动过程中的能量回收效率，并扩大续航里程。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标