• 2022年第S1期文章目次
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    • >整车与发动机技术
    • 电动汽车悬架运动学优化方法

      2022, 50(S1):1-9. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23702

      摘要 (4) HTML (3) PDF 1.39 M (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:电池电动汽车(BEV)的主要挑战之一是续航里程是否足够,因此在任何最近的车辆概念中,最大化的电池体积是合乎需要的。悬架作为最大的电动汽车子系统之一,对这一点有着重要的影响。本研究目的是使用自动化方法进行悬架开发,主要是引入一种新的可转向后悬架概念与电力推进系统,即从配备内燃机(ICE)的传统汽车开始,开发一种悬架,以满足纯电动汽车的新装配要求,同时保持有关驾驶动力学的典型要求。悬架概念是为具有大电池尺寸的高级汽车而优化的,此外还考虑了先进的主动系统,如空气弹簧和大转向角的主动后轮转向。该概念还提出了一种具有良好调整运动学性能的封装解决方案,符合原始设备制造商的调整理念。为解决由此产生的高复杂性,使用了新开发的方法,即运动学优化是用一种创新的方法完成的,该方法根据给定的要求自动提出新的硬点。在设计中,使用简化模型来表示复杂零件的形状,因此可以从包装的角度自动判断运动学概念是否可行。结果表明,新的悬架概念可以处理具有挑战性的装配问题和复杂的运动学要求。

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    • 汽车半主动悬架对整车耐久性的影响

      2022, 50(S1):10-15. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23724

      摘要 (7) HTML (3) PDF 956.25 K (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着智能网联汽车的发展,半主动悬架系统的应用范围也更加广泛,因此有必要针对半主动悬架系统对车辆耐久性的影响进行深入研究。首先基于实际天棚阻尼控制模型建立了半主动悬架振动模型,并将其运用到车辆悬架七自由度模型中;其次确定了基于该七自由度模型的悬架性能评价指标,标定出了最优天棚阻尼控制系数;然后以悬架输出的四通道垂向力作为激励,基于一典型轿车的有限元模型,使用惯性释放法进行了静应力分析;之后使用准静态叠加法,对其疲劳损伤进行了分析,确定了该车身的疲劳损伤关键位置,对比了使用半主动悬架和被动悬架时疲劳损伤值,结果发现前者的疲劳寿命得到了较大的优化。

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    • 湿式双离合变速器动力学特性与失效机理

      2022, 50(S1):16-25. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23705

      摘要 (4) HTML (3) PDF 1.31 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某6挡变速湿式双离合变速箱失效问题展开分析,发现扭转减振器中的树脂滑块碎裂是导致车辆失去动力的主要原因。为分析失效原因,首先进行了车辆启动及全油门加速试验,发现冷冻启动(发动机温度-2~5 ℃)时扭转减振器承受的冲击力矩值最大为928 N·m,加速工况下最大冲击力矩多发生在换挡和低档位全油门加速过程中;其次,建立了驱传动系统扭振动力学模型,进行动力学特性分析,发现系统一档未接合状态的第二阶固有频率(11.51 Hz)与试验中启动工况峰值频率(8~13 Hz)较为接近,系统产生共振,滑块容易损坏。研究表明,车辆启动过程中较大的瞬时冲击力矩以及行驶过程中产生的系统共振,是导致滑块疲劳失效的主要原因。

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    • 基于小波散射深度序列神经网络的制动噪声分类识别

      2022, 50(S1):26-31. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23703

      摘要 (5) HTML (2) PDF 906.34 K (10) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现对制动噪声的智能化识别,研究了一种小波散射结合深度序列神经网络的识别方法。采用3层小波散射变换构造出制动噪声相应卡钳振动信号的小波散射多维特征向量。首先,以单层一维卷积神经网络(1DCNN)和单层双向长短时记忆网络(BiLSTM)为基础,将小波散射特征以序列形式和分别输入方式进行训练和测试;结果显示,与短时能量和短时平均过零率这类一维序列输入相比,小波散射变换多维特征输入能够大幅提高分类准确率。其次,针对网络欠拟合状况,建立的4层深度1DCNN与3层深度BiLSTM网络相比,其基础网络具有更强的特征捕捉能力,均进一步提高了制动噪声分类准确率。根据分类性能指标F1,4层1DCNN的整体性能均超过3层BiLSTM网络,并且具有训练参数数量较少的优越性。

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    • 湍流模型和离散格式在汽车外流场计算中的对比

      2022, 50(S1):32-41. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23730

      摘要 (6) HTML (3) PDF 1.60 M (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:以35° Ahmed汽车标准模型为对象,基于OpenFOAM软件研究Realizable k-ε (RKE), Spalart-Allmaras (SA)和Shear Stress Transport k-ω (SST)3种湍流模型以及Linear Upwind (LU), Linear UpwindV (LUV), Localblend, Total Variation Diminishing (TVD)4种速度对流离散格式在Ahmed模型外流场计算中的表现。同时,对比了OpenFOAM、 FLUENT和STARCCM+这3个软件平台的差异。结果表明:OpenFOAM中RKE和SST湍流模型预测的阻力系数较SA模型更接近实验结果;LUV和Localblend等更稳定的格式可以一定程度上减弱计算不稳定性带来的尾迹振荡问题,但只有TVD格式能够完全的抑制这种震荡行为。3种软件平台计算的阻力系数均与实验吻合较好,其中OpenFOAM采用TVD格式的计算误差最小,仅为0.7%。此外, OpenFOAM和STARCCM+可以得到较为合理和相近的三维尾迹流场结构,而FLUENT则会高估流向C柱涡的强度。

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    • 某高端轿车综合空气动力学性能开发

      2022, 50(S1):42-48. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23727

      摘要 (6) HTML (4) PDF 1.37 M (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某高端运动型轿车进行包括风阻、升力和风噪等内容的综合空气动力学性能研究与产品优化。以半油泥材料全尺寸模型及其1∶1数模为研究对象,采用整车风洞试验与数值模拟仿真相结合的技术方法,对该车型的外形面、底部护板、轮毂及密封条等进行空气动力学研究,获得了风阻系数值为0.269,且行驶稳定性与风噪水平都有大幅提升的最终优化车型。此外,介绍了开发过程中获得的具体工程经验与相关理论支撑。

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    • 汽车车型对三车队列行驶气动阻力的影响

      2022, 50(S1):49-58. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23732

      摘要 (4) HTML (3) PDF 2.35 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用数值模拟方法研究3种MIRA汽车车型(方背车、快背车和阶背车)对三车队列在一倍车长间距下气动阻力的影响。通过对27种编队工况下的整体队列和单车各部位气动阻力以及车间流场进行详细分析,结果表明:头车受到中车阻塞造成其背部压力回升,3种车型作为头车,自身均可实现减阻;中车由于头尾车和自身车型的共同作用,会受到背部压力回升,前部正压以及前缘圆弧负压减弱的综合影响,3种车型的中车阻力有减有增;尾车受中车和自身车型共同作用,压力变化同中车类似,阻力也有减有增。前车的低速尾流区会对后车起到庇护作用,但也会造成后车前缘圆弧部位吸力减小,不利于队列减阻,甚至造成增阻。三车队列最佳编队是快背头车—方背中车—方背尾车,减阻量可达0.12(120 counts)。

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    • 低阻附件对某低风阻车型气动影响研究

      2022, 50(S1):59-66. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23731

      摘要 (4) HTML (2) PDF 1.37 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:以某低风阻电动汽车为研究对象,分别对有无前轮扰流板、后轮侧板及后轮导流罩展开数值研究,通过对比不同工况气动力、表面压力、流场计算结果,评估了3种低阻附件对低风阻车型气动特性的影响。研究表明:相较于基础工况,仅去掉前轮扰流板、后轮侧板、后轮导流罩以及同时去掉后轮侧板及导流罩时,该车总风阻力分别增大3.0%、6.5%、-1.8%、1.2%;低阻车总风阻力变化的主要贡献来自于前后轮区域、车底和背部;低阻附件主要通过改变车轮区域的流场间接影响车底阻塞度,进而改变车轮-车身空气动力学的相互作用,从而给低阻车整车气动特性带来影响。

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    • 缩比模型轮胎转速对整车风阻影响分析

      2022, 50(S1):67-72. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23728

      摘要 (5) HTML (3) PDF 953.23 K (10) 评论 (0) 收藏

      摘要:在缩比模型风洞试验中,若车轮转速设置与气体来流相同,会使轮胎旋转角速度倍增,导致缩比模型设计难度增大,同时试验中的不稳定因素也会增加,因此需要对缩比模型风洞试验中轮胎转速对风阻的影响进行分析,以探究轮胎降转速试验的可行性。本文基于某MPV车型,通过风洞试验及计算流体动力学(CFD)仿真方法对轮胎转速对整车风阻的影响进行分析,结果表明:轮胎转速对风阻测试结果有影响;缩比模型车轮速度设定与来流相同时,缩比模型与全尺寸风阻结果更一致。

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    • 紧凑型缩尺模型风洞流道设计及其仿真验证

      2022, 50(S1):73-78. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23712

      摘要 (4) HTML (3) PDF 1.02 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:汽车风洞设计中,地面积不足是常见的工程难题,因此为了符合风洞喷口和试验段长度设计的标准,不得不采用紧凑型流道设计来减小风洞占地面积,以保证流场品质和风洞能量比等风洞核心技术指标不降低。应用计算流体动力学仿真方法,分析评估被压缩的扩散段内流动分离及二次流风险,优化转角导流片尺寸和间距,确保转角4出口的流场均匀性和湍流度指标最优。提出汽车风洞工程经济性指标风洞占地面积比,对比基础设计方案,紧凑型流道设计风洞占地面积减少近30%。

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    • 开放式喷射汽车风洞的尺寸和效率

      2022, 50(S1):79-88. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23701

      摘要 (3) HTML (4) PDF 721.16 K (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,世界各地汽车企业已建成许多汽车风洞,并在不久的将来会有更多汽车风洞的规划与建设。在风洞规划设计阶段确定的许多功能与参数决定了其整个运行生命周期,并影响建设和运行成本。本文研究通过适当选择3/4开口风洞的试验段几何尺寸,可以使早期的传统风洞中因有限截面发生的流动干扰在很大程度上得到补偿或减少到可忽略不计的程度。研究表明:对于具有不同堵塞度的各种车辆,流动干扰误差出乎意料地可以忽略,因此不需要对试验数据进行修正,这使得汽车风洞试验形成“自由”气流条件;试验阶段的初步尺寸可以比如今常见的情况小很多,也不影响测量结果的准确度,这带来了更低的建设成本,也降低了风洞系统运行的能源需求;自由射流的不稳定性必须被考虑,且射流长度不应该超过某个上限。

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    • 汽车环境风洞和环境舱流场品质的对比研究

      2022, 50(S1):89-96. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23725

      摘要 (4) HTML (4) PDF 1.85 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:汽车环境风洞和环境舱的流场品质直接影响汽车的各项热气动性能测试结果的准确性。采用试验与计算流体动力学(CFD)仿真相结合的方法研究对比了环境风洞和环境舱的流场品质。试验测试了环境风洞和环境舱试验段特定区域的风速均匀性、边界层厚度、轴向静压梯度和动压稳定性等流场参数,使用CFD方法对环境风洞和环境舱进行流场三维数值模拟。通过对比环境风洞和环境舱的整体流场特征,分析了影响环境风洞和环境舱内流场差异的原因。试验和数值仿真结果表明:汽车环境风洞试验段流场的风速均匀性、边界层、轴向静压梯度、动压稳定性以及气流和风速分布等流场品质明显优于汽车环境舱。

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    • 基于波束形成的声源识别方法及其风洞内应用

      2022, 50(S1):97-106. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23729

      摘要 (4) HTML (2) PDF 2.17 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于波束形成的声源识别方法是风洞内研究汽车气动噪声问题重要的实验手段。为了更好地研究及应用这一测试技术,首先通过仿真计算,考察麦克风阵型、声源频率、测试距离、声波入射角等因素对阵列性能的影响,并通过系统设计完成了实验验证。结果表明:随着测试距离和入射角增大,系统空间分辨率变差;随着声源频率增大,系统空间分辨率更好,但动态范围变差;随着测试距离偏差的增大,识别的声源强度不断降低;不同声源频率、测试距离与阵列阵型对测试距离偏差引起的声源幅值误差的敏感度不同,声源频率越高,测试距离越小则敏感度越高;多声源的相互影响使阵列的有效动态范围降低,同时声源强度增大。然后,基于DrivAer整车油泥模型,在整车气动声学风洞内应用波束形成技术进行车外声源识别,分析车外气动噪声源的分布。最后,应用声源相减方法,分析了不同造型后视镜声源识别结果的差异。

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    • 整车气动声学风洞数值模拟

      2022, 50(S1):107-113. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23733

      摘要 (4) HTML (1) PDF 1.44 M (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过实际测量建立气动声学风洞计算域模型,考虑了试验段与外界的联通、脉动压力和瞬态气流交换,以便更好地重现风洞试验段流场的流动特性和非定常特性。将数值模拟结果与风洞实测结果在速度分布、静压梯度、风洞压力平衡口流场、缓冲口流场等具有代表性的流动和压力等特征物理量进行对比分析,结果表明:风洞计算域的数值模拟结果能够较好的贴合风洞的实际流动特征。使用实车模型分别在风洞计算与传统长方体计算域进行数值模拟计算,并与风洞试验结果进行对比分析,结果显示:应用风洞计算域的数值模拟结果更接近风洞试验结果。

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    • 重型卡车实车风洞试验结果修正

      2022, 50(S1):114-118. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23734

      摘要 (4) HTML (3) PDF 644.07 K (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:重型卡车牵引车及载货状态属于“非连续体”(形体不连续),传统的修正方法不完全适用于该类形体的结果修正,因此建议使用道路试验和数值模拟相结合的方式进行深入研究。为此,介绍了重型卡车风洞试验的特点及某车型在加拿大NRC风洞的试验过程,基于试验报告的部分信息和闭式风洞标定方法对NRC风洞的修正方法进行推导,获得了修正公式。使用推导得到的修正公式对原始数据进行处理,结果与试验报告有较高吻合度,证明推导公式的有效性,因此可为闭式风洞进行重型卡车的空气动力学试验提供参考。

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    • >智能汽车与网联技术
    • 基于卷积神经网络感知功能的极端场景生成方法

      2022, 50(S1):119-127. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23707

      摘要 (7) HTML (3) PDF 736.90 K (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,基于卷积神经网络深度学习的感知算法在自动驾驶车辆环境感知系统中发挥着越来越重要的作用。由于在神经网络训练过程中,训练数据无法覆盖所有极端场景,因此如何保证基于深度学习的感知算法在极端场景下的安全性和可靠性,仍是一个亟待解决的问题。传统的基于真实行驶里程的验证方法,在获取极端场景数据上危险性高,经济性差,因此很难检验驾驶功能在极端场景下的性能。基于虚拟场景的仿真验证方法,虽然可以通过设置场景参数来生成大量测试场景,但是通过简单的参数组合并不能有效的生成极端场景。本文展示了一种在虚拟环境中生成极端场景的方法,用于训练和测试基于深度卷积神经网络的车道线识别算法。首先将场景特征用参数进行表示,然后使用deep Q-learning强化学习的方法,来生成极端场景的参数组合。通过与随机组合以及成对组合场景参数的方法进行对比,可以看出该基于强化学习的场景生成方法可以更有效地生成极端场景,因此可提高自动驾驶感知功能的测试效率,同时可为卷积神经网络提供更多的极端场景训练数据。

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    • 基于多约束随机模型预测控制的无人车运动规划与控制

      2022, 50(S1):128-134. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23719

      摘要 (3) HTML (3) PDF 1.02 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于随机模型预测控制的无人车运动规划方法。在道路坐标系下,采用质点运动模型和高斯分布对周围动态车辆的预测轨迹进行位置不确定性表征,并使用随机模型预测控制(SMPC)中的机会约束进行描述,以此建立车辆空间位置的约束。通过变步长求解方式获得基于运动学模型的初始控制序列。基于此初始解,考虑车辆动力学信息,引入基于横摆角速度和质心侧偏角关系的稳定性约束,求解最优控制量。在多种工况下,通过仿真试验验证了所提出方法的有效性和稳定性。

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    • 基于多属性决策的多车自主泊车路径全局规划方法

      2022, 50(S1):135-139. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23718

      摘要 (4) HTML (3) PDF 668.86 K (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:虽然自主代客泊车技术已经可以代替驾驶员完成泊车操作,但在多车辆且缺乏调度的情况下,容易造成交通混乱。为此,提出了一种基于多属性决策的多车自主泊车路径全局规划方法,旨在解决泊位分配不合理问题并降低泊车整体成本。首先,建立停车场泊位拓扑地图,基于直线和回旋线构建引导路径;然后,设计引导路径择优的准则和子准则,构建层次分析(AHP)择优体系,确定最优泊位及其引导路径;最后,确定泊车起终点位置,以回旋线为基准,根据泊位的碰撞约束条件计算泊车路径。此外,模拟了多车同时进入停车场的场景,仿真结果表明,该方法可以有效降低泊车成本,提高泊车效率。

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    • 考虑执行器时滞不确定的车辆编队网联巡航鲁棒模型预测控制

      2022, 50(S1):140-144. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23723

      摘要 (4) HTML (2) PDF 636.03 K (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对车辆编队中执行器时滞的不确定性,提出了一种基于鲁棒模型预测控制的新的车辆编队网联巡航控制方法。该方法能够实时处理编队安全约束,并兼顾车辆编队的弦稳定性与对执行器时滞的鲁棒性。首先,建立车辆编队的数学模型与网联巡航模型预测控制的控制架构,分析无约束条件下网联巡航模型预测控制的线性反馈特性。其次,基于H控制分析网联巡航线性系统对执行器时滞不确定的鲁棒性,得到车辆编队L2弦稳定性的实现条件。然后,通过控制器参数匹配,根据满足编队稳定性、鲁棒性要求的线性反馈参数对模型预测控制器的优化权重进行调整。通过不同执行器时滞的车辆编队系统仿真,结果表明,本文提出的控制方法简化了工程应用中相应的控制器参数匹配工作,进一步提高了车辆编队网联巡航控制系统的功能稳定性与安全性。

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    • 低速巡航工况非线性车速跟踪控制

      2022, 50(S1):145-150. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23706

      摘要 (4) HTML (4) PDF 921.85 K (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:电控机械式自动变速器(AMT)车辆在车速较低时,其跟车巡航控制的性能对于车辆安全有重要影响,为此,提出三步法控制策略对离合器滑差进行精确控制,从而确保AMT车辆在低速巡航工况下的车速跟踪性能。三步法控制利用参考跟踪轨迹的前馈信息和车辆速度的反馈信息,控制器推导过程中采用李雅普诺夫函数法,以保证控制系统的渐近稳定性。仿真和实车试验结果表明,采用所提出的三步法控制策略,可使AMT车辆在各种工况下均能保持良好的速度跟踪性能。

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    • 基于 MPSoC 平台的自动驾驶车辆故障运行控制

      2022, 50(S1):151-155. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23717

      摘要 (4) HTML (3) PDF 814.47 K (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:在德国联邦研发项目UNICARagil中,开发了一个ECU,作为UNICARagil新颖的大脑架构的一部分。应用所谓的脑干部件,通过面向服务的架构,对全自动驾驶车辆进行安全关键的实时控制。本文介绍了该设备的硬件架构和基本软件架构,并列举了一些安全措施。重点是MPSoC和OS配置、ECU的更新过程和启动过程。回退实例系统可以保护它免受引导加载程序、内核或根文件系统以及开发过程中和应用现场中的严重错误的影响。最后,列举了设备在车辆环境中的功能。在众多的科学内容出版物和社交媒体上,笔者展示了以使用脑干为核心部件的车辆通过试验场的测试情况。

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    • 基于势场理论的路口区域车辆群体安全模型

      2022, 50(S1):156-164. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23711

      摘要 (3) HTML (3) PDF 1.69 M (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:群体安全是车路协同环境下智能网联汽车研究的重要组成部分。在具有强结构和弱规则特性的路口区域,车辆行驶的群体安全表征可以提高路口区域安全性。首先,基于势场理论构建车辆势能场模型,通过边界势能、车辆势能、速度势能对单一车辆行为进行安全泛化表征;然后,通过势能场密度等高线分布特性构建群体车辆安全特征参数和边界范围;最后,采用自然驾驶数据进行虚拟仿真,结果显示,路口区域直行、左转、右转等场景下的车辆群体安全势能阈值为2 500,并且安全势能周期性变化规律与交通信号相位变化规律一致,表明所建模型可以准确表征路口区域群体车辆的行为和安全状态,从而验证了路口区域车辆群体安全模型的正确性与有效性。

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    • 基于电阻器耦合的电动汽车感应充电定位

      2022, 50(S1):165-169. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23721

      摘要 (3) HTML (2) PDF 518.38 K (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,市场上出现越来越多的以电池为动力的电动汽车,其中大多数电动汽车必须通过有线充电装置进行充电。与之相对应的感应式无线充电系统,可以让充电过程更加舒适。无线充电系统一般由初级线圈和次级线圈组成,其中初级线圈可以建立在停车场,将电能转化为场能;次级线圈安装在车辆中,接收初级线圈能量并转化为电能,为车辆电池充电。为保证充电过程安全有效,初级线圈和次级线圈必须充分耦合,这可通过将车辆准确定位在初级线圈上方来实现。本文提出了一种简单而经济的方法来验证线圈之间的耦合是否足以满足充电条件。通过安装在次级线圈侧的电阻,来模拟在确定工作条件下无线充电系统的电池负载;电阻两端电压可以用来估计线圈之间的耦合度,以反映车辆与初级线圈的相对位置。本文在数学和物理原理的基础上解释了这个概念,并在一个真实的无线电传输线路上进行了试验评估。

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    • >燃料电池与电驱动技术
    • 带燃料电池增程器的插电式混合动力电动车

      2022, 50(S1):170-175. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23709

      摘要 (6) HTML (3) PDF 1001.06 K (9) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于日益严格的立法和公司面临的巨大社会压力,城市配送运输车队的电气化变得越来越重要。本文介绍了一款最大总重为7.5 t的3.5 t改装轻型车。该车有一个串行混合电动动力系统,最大电力牵引功率为150 kW,还有一个60 kW的燃料电池增程器。该车使用一个46 kW·h的电池,平均电压水平为400 V,从而使全电动范围达到120 km。电力驱动由一个感应电机和一个锂锰铁磷酸盐(LMFP)电池以及一个2速变速箱实现。燃料电池系统有一个容量为95 L的燃料箱,压力水平为70 bar,这使得车辆的总里程达400 km。一个质子交换膜(PEM)用于直接使用氢气,其额定功率为1.0 W/cm2。质子交换膜被集成在一个60 kW的燃料电池系统中,用于车辆的车载能源生产。对于空气通道,燃料电池系统有一个电动辅助涡轮增压器,以利用废气的热能。吸入空气的加湿是通过一个水喷射器实现的,该喷射器使用来自排气除湿的水。氢气路径是通过一个喷射器电路和一个用于处理氮气的清洗阀实现的。在下文中,将介绍燃料电池系统的设计和控制。最后,介绍了燃料电池系统运行过程中最重要的影响。

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    • 电动车I-AMT挡位切换电机-离合器协同控制

      2022, 50(S1):176-180. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23720

      摘要 (4) HTML (3) PDF 901.02 K (13) 评论 (0) 收藏

      摘要:纯电动汽车匹配两挡变速箱能够改善整车动力性和经济性,由于其具有结构精简和无动力中断的优越性,因此高挡位摩擦离合器与低挡位单向离合器组合的传动构型成为电动汽车两档变速器的主流方案。然而,车辆在倒挡行驶时,需要挂入牙嵌离合器才能克服单向离合器只能传递单方向扭矩的问题。本文以一款基于牙嵌式离合器的新型无动力中断两挡自动变速器(I-AMT)为研究对象,协同控制驱动电机和倒挡执行机构电机使牙嵌式离合器平稳快速结合。针对驱动电机系统响应延时问题,使用史密斯预估器算法对控制系统进行预估补偿,并通过实验对控制策略进行验证。结果表明,该控制策略可有效避免牙嵌式离合器挂入时的冲击,保证了变速器可在短时间内在各个挡位之间平顺切换。

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    • 基于横向磁通电机的派生能量收集研究

      2022, 50(S1):181-185. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23713

      摘要 (5) HTML (3) PDF 488.19 K (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了监测汽车电机的工作情况需要应用各类传感器,其中的挑战之一是为在旋转部件上布置的传感器提供电能。通过使用能量收集器,可以将电机中的寄生能量如电磁能和动能收集、转化为电能并储存,存储的电能可用来操作传感器。因此,本文以电机转子为重点,对一台横向磁通机进行研究,其中能量收集器用于收集足够的能量,并为一个温度传感器以及低功耗蓝牙非接触数据传输供电。为此,本文计算了当能量收集器被放置在横向磁通电机转子上时,在运行和生产过程中可望收集到的能量值。

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    • 一种自动驾驶电动汽车线束布局优化方法

      2022, 50(S1):186-191. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23708

      摘要 (3) HTML (5) PDF 856.68 K (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着汽车自动驾驶、数字化、电动化技术的不断发展,汽车的功能不断增加,车辆内部线束也随之增加。由于过多的线束导致车辆自重增加的问题日益突出。为了实现能源的高效利用和出行方式的可持续性,开发人员需要通过优化线束布置来尽可能多的减轻车辆自重,同时降低成本。由于与线束相连的车辆零件位置固定,因此需要一个算法在车辆零件位置为限制条件下,优化车辆线束布局。之前的研究方法通常只考虑线束设计的部分限制因素,且没有考虑线束三维结构。在本文研究中,开发了一种新型的优化线束布局的方法,该方法考虑了与包装,温度负载以及装配难易相关的各种限制因素。该方法可以根据设计需求来控制线束布置方法,如在沿着车辆纵轴方向布置更多线束,以避免在车辆外围布置线束。通过该方法,可以高效地计算出线束长度、直径,以及精确的布线路径。

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    • 硬件在环测试台模拟车辆电池的电压分布

      2022, 50(S1):192-199. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23704

      摘要 (5) HTML (3) PDF 1.08 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:驾驶辅助系统不仅是为了辅助驾驶员进行一般的驾驶活动,而且要能在关键情况下接管驾驶。使用原型车进行试驾是测试该系统最现实的方式,试驾可使驾驶辅助系统暴露在各种实际环境下,从而检查其可靠性。由于带有原型的测试驱动器成本很高,而且难以完全相同方式复制驾驶活动,因此在系统开发和测试过程中经常使用硬件在环(HiL)测试台。HiL测试台不仅提供相关硬件,还可以为这些被测系统(SUT)提供模拟环境。在实际车辆的试驾过程中,由于不同的环境影响,电气系统的电压会发生变化,这些变化是基于不断变化的电气负载影响。目前,车辆电气系统的电压变化无法在硬件在环测试台上模拟。为了确定电压变化的原因和潜在现象,需要对实际试驾记录数据进行检查,以了解潜在现象。然后将这些结果用于推导唯象激励,该唯象激励可用于模拟测试台上的真实电压曲线。本文分析了车辆测量结果,目的是找出车载电压长期和短期热变化的可能原因,提出一种在HiL测试台上进行虚拟测试驱动的情况下真实模拟电压变化的方法。

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    • 车用大功率自增湿燃料电池系统控制与应用

      2022, 50(S1):200-204. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23715

      摘要 (4) HTML (3) PDF 1.30 M (10) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对100 kW级乘用车燃料电池一体化系统,开发了一种高效、长寿命的系统控制器。结合Matlab/Simulink软件和Motohawk平台快速控制原型开发了完整的系统控制程序;以空气子系统为代表,讨论了控制器的闭环控制性能;通过开发FC系统控制器,研究了整个系统的动态性能。结果表明,FC系统在净功率、系统效率和一致性方面表现出极好的潜力。系统最高效率达到62%,电压变化系数(Cv)在负载动态变化期间控制在1%以下。

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    • 质子交换膜燃料电池过氧比LQR最优控制策略

      2022, 50(S1):205-210. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23710

      摘要 (4) HTML (2) PDF 918.72 K (14) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了质子交换膜燃料电池空气供给系统六阶模型。将神经网络前馈控制分别结合PID控制及线性二次型调节器(LQR)控制,来比较两种复合控制策略在燃料电池变载情况下过氧比的快速响应情况。在LQR控制策略中,首先通过单一平衡点进行模型线性化以获取状态反馈增益及降维状态观测器增益。仿真结果表明,基于单平衡点线性化的LQR结合神经网络前馈的复合控制策略在全工况范围内明显优于神经网络前馈加PID的控制策略。针对偏离平衡点较远工况处控制效果有所下降的情况,进一步采用多平衡点线性化的方法,优化设计LQR以动态调整相应增益,结果表明多平衡点LQR控制方法在过氧比控制中展现出最佳的快速响应性和稳定性。

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    • 基于真实孔隙结构的质子交换膜燃料电池氢空吹扫研究

      2022, 50(S1):211-217. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23714

      摘要 (4) HTML (3) PDF 962.58 K (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:停机吹扫是提高燃料电池低温启动成功率的重要方法,为此建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)二维瞬态模型,重点研究氢空吹扫策略下PEMFC的停机吹扫过程。基于蒙特卡洛算法构建气体扩散层(GDL)真实孔隙结构、PEMFC各个守恒方程、离聚物气相转移相关方程,用于研究不同吹扫气体湿度对吹扫速度、吹扫结束后膜结合水含量的影响,以及GDL真实孔隙结构对停机吹扫阶段GDL内部传质现象的影响规律。研究结果表明:吹扫气体湿度的降低能够有效地促进停机吹扫过程中膜结合水的气相转移,从而使最终水含量降低;真实孔隙结构能够更加真实的解释停机吹扫过程中水气传质规律。

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    • 真实驾驶循环中的发动机电基合成燃料评估

      2022, 50(S1):218-236. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.16-SSS1-23717

      摘要 (4) HTML (2) PDF 2.97 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:电基合成燃料(E-Fuels)是实现环境和气候目标的一个重要组成部分。其中C1含氧化合物因其具备清洁燃烧的特性而备受关注,包括氧化亚甲基醚(OME)、碳酸二甲酯(DMC)和甲酸甲酯(MeFo)。为探索新型燃料在内燃机中的潜力,对汽油和柴油燃烧、排放模型进行了优化和扩展。在成功验证和标定模型后,对虚拟测试车辆进行了研究,重点关注燃料的效率潜力、排放水平和经济性。首先,基于现代汽油、柴油和天然气发动机,开发了不同概念的OME和DMC/MeFo发动机;其次,在真实驾驶循环(RDE)中对这些发动机概念在E级乘用车和40 t卡车上的应用进行了评估。结果表明,通过调整喷射策略和匹配废气再循环,OME发动机能实现最佳的热效率和极低的排放;混合燃料DMC/MeFo由于高抗爆性,结合先进的发动机技术,能达到接近柴油机的热效率,且发动机复杂性大大降低,这使得DMC/MeFo燃料在重型卡车应用中具有广阔的前景。

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    • 直流有刷电机电磁干扰建模及预测

      2022, 50(S1):237-246. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23726

      摘要 (6) HTML (3) PDF 1.40 M (11) 评论 (0) 收藏

      摘要:直流有刷电机作为汽车摇窗中的一个重要的零部件,其产生的电磁干扰容易与其他车载电器产生电磁耦合,给汽车的安全驾驶造成一定的隐患。针对直流有刷电机电磁干扰的建模和预测问题,通过深入研究直流有刷电机换向过程和电机传导干扰系统模型以及电机绕组等效电路模型,建立电源和线路阻抗稳定网络(line impedance stabilization networks, LISN)的等效电路模型,对电机的传导干扰强度进行模型仿真预测,结果较为准确;基于电机辐射干扰测试流程,利用CST软件建立电机辐射干扰的三维模型,将三维模型与二维模型进行联合仿真,利用电流钳测试得到频域上的激励源以及CST仿真得到辐射干扰系统的传递函数,对电机的辐射干扰强度进行模型仿真预测,结果较为准确。

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    • 基于ISO 26262安全要求的汽车电子电气架构优化模型

      2022, 50(S1):247-251. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22-SSS1-23751

      摘要 (6) HTML (2) PDF 532.48 K (12) 评论 (0) 收藏

      摘要:在开发汽车电子电气(E/E)架构时,考虑安全要求是实现未来技术(如自动驾驶)的先决条件之一。按照ISO 26262标准,安全分析必须在产品开发生命周期的早期阶段进行,以检测设计缺陷并采取行动改善设计。本文提出了一种基于模型的方法,在汽车E/E架构的设计阶段解决符合ISO 26262的安全要求;同时,基于这些要求,提取了一组与安全相关的约束条件,并通过整数线性规划(ILP)模型将这些约束用于E/E架构的优化。

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    • 多维度纳米三元过渡金属氧化物用于双功能电解水制氢催化剂

      2022, 50(S1):252-257. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23735

      摘要 (3) HTML (3) PDF 1.28 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于低廉的成本、简易的制备方法和优异的电化学性能,过渡金属氧化物被认为是一种有前景的碱性电解水制氢催化剂,但其形貌的电化学性能研究目前尚少。本文设计了一种多维度(一维、二维)齿轮形貌的纳米过渡金属氧化物碱性电解水制氢催化剂(NF/NCFO-g)。在1M KOH溶液、100 mA cm-2电流密度的条件下,NF/NCFO-g展现出了0.23 V的阳极过电位和0.29 V的阴极过电位,以及196 mV dec-1(阳极)和233 mV dec-1(阴极)的Tafel斜率,优于一维纳米针状结构(NF/NCFO-n)和二维纳米片状结构(NF/NCFO-s)催化剂。NF/NCFO-g具备优异的电催化性能得益于一维纳米针的“顶端优势”和二维片状结构的表面电荷效应的协同作用。“顶端优势”使得电荷大量聚集在尖端处,从而压缩了内层电容宽度,而二维表面电荷有助于形成更多的氧空位活性位点,进而优化过渡态的反应能量。此外,在高电流密度下,一维纳米针结构能够增强亲水性而减小气泡半径,从而加速了气泡的释放。

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