基于容差控制的电动汽车动力系统动态负载模拟

电动汽车动力系统动态负载模拟通过在试验台上再现动力系统受载和运动状态,使得电动汽车动力系统、电池组和整车能量管理策略测试、研究和开发可以在实验室内进行,是经济而高效的台架测试的核心技术。针对该动态负载模拟中模拟精度和控制算法复杂度的协调问题,本文借鉴传统内燃机动态试验台的评价指标,研究分析了电动汽车动力系统动态负载模拟控制器容许的误差范围,据此设计了适当的动态负载模拟容差控制器,并进行了实物对比测试。测试结果表明,所设计的容差模拟控制器能够满足电动汽车经济性评价要求,简便易行利于推广应用。

面向用户认知的汽车产品族前脸造型设计方法

为了帮助新兴的自主汽车企业形成家族特征前脸,提高消费者的产品认知度,提出了面向用户认知的汽车产品族前脸造型设计的方法。阐述了汽车前脸造型及产品族的定义、概念与作用,并将具体设计过程划分为完形设计、识别特征设计与细节设计3个步骤,进一步阐释了前脸造型特征在产品族中运用的方式,最后以实例进行了说明。

应用驾驶仿真系统的驾驶员道路险情应对测试(英文)

基于虚拟现实技术的驾驶仿真系统在实验环境的安全性和可重复性上具有较多优势,因此可被广泛应用于道路交通安全研究和驾驶员培训中。通常有经验驾驶员通常比无经验驾驶员应对险情的能力更强,因此本研究通过焦点小组讨论和问卷调查法筛选出五类重要险情,据此开发出包含15例险情场景的虚拟环境,并在自行研发的固定底座式驾驶仿真器上对新老驾驶员各16人进行了测试。系统自动记录和分析驾驶员应对险情时的速度、刹车及转向信息,结果表明有经验驾驶员的碰撞次数远少于新驾驶员,通过险情时速度更慢,驾驶更安全。本研究为虚拟现实技术在新驾驶员培训计划中的应用以及开发险情预警装置提供了参考。

基于机理的磁流变减震器滞回特性魔术公式模型

为了发展一种新的、简单通用的磁流变减震器模型,以适用于半主动悬架的动力学分析与控制。通过对磁流变减震器进行运动学和流变学分析,将减震器的作用力分为剪切项、黏性项、摩擦项、弹性项和惯性项。对于其中表征磁流变液特性的剪切项,使用魔术公式进行描述,变化魔术公式中的系数可以适应不同使用工况,达到精度和适应性的统一。以魔术公式描述剪切项是该文的特色,因此将所提出的模型称为魔术公式模型。通过参数辨识获得各项参数与施加电流的关系,建立起磁流变减震器滞回特性魔术公式模型。该模型形式简单、参数一致且参数物理意义明确,方便用于半主动悬架系统动力学分析与控制器开发。通过试验数据与仿真结果对比,证明模型有较好的精度和适用性。

干式双离合自动变速器分段优化换挡策略研究

综合离合器滑摩功和冲击度作为换挡过程性能的评价指标,基于该性能指标分析了干式双离合器自动变速器(DCT)换挡过程中的关键节点,将换挡过程划分为4个阶段,并根据各个阶段的特点采用相应的控制策略,来达到换挡过程整体优化。在扭矩交互阶段采用微滑摩转速跟随策略,在调速阶段采用基于离散动态规划的策略。将该换挡策略应用于试验车辆,验证了其在改善干式双离合自动变速器换挡综合性能上的有效性。

全承载大型客车车身骨架梁单元与壳单元模型有限元计算对比

建立某款全承载大客车车身骨架梁单元、壳单元有限元模型并分析计算,对比模态、扭转静刚度和静强度分析结果并进行了试验验证。从反映整车性能的模态和扭转静刚度分析结果看,两种模型吻合较好,且与试验结果的相对误差小;从反映整车局部性能的静强度分析结果看,两种模型计算结果存在差异,壳单元模型计算结果与试验结果较吻合,梁单元模型计算得到的应力值普遍低于试验结果。

轿车白车身扭转静刚度试验平台约束方案设计与开发

为了确保轿车满足安全性和舒适性方面的要求,在车型研发期需要对白车身扭转静刚度进行测试。测试白车身扭转静刚度时,应首先约束白车身,再模拟真实驾驶环境施加外载荷。约束方案的选择非常重要,应保证在对白车身施加外载荷时,约束装置不会对白车身的变形造成影响。通过分析理论约束模型,提出一种理想的约束方案,最后通过有限元方法进行分析,验证了此约束方案的合理性。

基于光学单缸机的含水乙醇汽油直喷燃烧特性分析

含水乙醇与汽油混合能有效改善发动机的燃烧和排放性能,而混合燃料的微观火焰发展能够揭示宏观表现的机理。该研究以此为切入点,采用光学单缸发动机试验,研究了不同喷油策略下,E10W(含水乙醇体积分数为10%)、E20W(含水乙醇体积分数为20%)和E100W(含水乙醇体积分数为100%)3种含水乙醇汽油燃料的燃烧特性、火焰发展及碳烟生成特性。结果表明:正常喷油时,缸压峰值、放热率、火焰传播速度随含水乙醇比例的上升逐渐增大,其中E100W相比E10W缸压峰值增加10%,燃烧相位提前2°CA,火焰传播速度增加15%,燃烧持续期缩短,E100W的循环变动相比E10W下降了20%;推迟喷油后,燃烧相位相比正常喷油时大幅提前,燃烧循环变动增大。火焰发展过程表明,火焰亮度在火焰充满燃烧室以后达到最大,前锋面向燃油湿壁量较高一侧偏置,池火燃烧剧烈区域黄褐色火焰较多,碳烟生成量较高。推迟喷油后缸内火焰分区现象明显,燃烧不均匀现象加剧,池火燃烧明显增多,含水乙醇的添加使火焰传播更均匀,剧烈燃烧池火区域减少,碳烟相对含量可降低90%。因此,缸内直喷汽油机燃用含水乙醇与汽油的混合燃料,可以有效改善发动机燃烧特性,加快火焰传播速度,减少碳烟生成量,对提升直喷汽油机性能和改善颗粒物排放有较好的作用。

轮胎近场噪声与远场噪声的相关性研究

采用自开发轮胎半消声室混合噪声试验方法,将不同花纹类型试验轮胎依次安装在测试车辆右前轮位上,利用转鼓驱动测试轮胎,并利用放置在待测轮胎一侧的距轮胎接地中心1m、呈半圆形放置的9个传声器获取轮胎的近场噪声数据;利用放置在同侧但距离轮胎接地中心线7.5m、呈直线放置的5个传声器获取轮胎的远场噪声数据。相关性分析表明,60°位置处传声器测得的近场噪声与远场噪声之间的相关性最高,且两者之间的数值关系符合点声源的衰减规律,平均绝对误差不超过1dB。该相关性模型为用轮胎的室内近场噪声预测远场噪声提供了理论数据,使室内近场试验部分替代远场试验成为可能。

轮胎噪声和滚动阻力标签数据的综述及分析

依据公开资料,通过搜集整理米其林、固特异、大陆、倍耐力、普利司通品牌的轿车轮胎和载重轮胎的噪声和滚动阻力标签数据,采用条形图对5个不同品牌轮胎的噪声等级和滚动阻力进行分析;采用数据透视图给出不同规格轮胎的噪声等级和滚动阻力级别,并分析不同规格区间轿车轮胎的噪声标签达标情况。分析结果表明:轮辋直径与轮胎噪声水平间无明显相关性;轮胎断面宽与其噪声水平呈正相关;轮胎高宽比与其滚动阻力呈正相关,但轮辋直径与轮胎滚动阻力呈负相关。载重轮胎的噪声水平与滚动阻力水平有一定程度的正相关性,但轿车轮胎的噪声水平与滚动阻力间的相关性并不显著。

含水乙醇多孔直喷喷油器喷雾特性试验研究

含水乙醇在具有现有燃料乙醇优点的同时,还可以降低生产过程中的能源消耗和排放。应用高速摄像机和定容弹系统,在五孔直喷汽油喷油器上研究体积分数95%的含水乙醇在不同燃油温度和喷射背压下的喷雾特性,分析其喷雾形态、贯穿距、喷雾锥角、喷雾宽度、喷雾投影面积及闪沸现象,并与纯汽油的喷雾特性进行对比。研究结果表明:含水乙醇喷雾处于冷态射流状态时,贯穿距大于汽油并随背压升高而降低、油温升高而升高;喷雾锥角小于汽油,并随着背压升高而减小;在完全闪沸状态下,喷雾坍塌成单束油束,喷雾贯穿距明显增长,喷雾锥角明显减小,在靠近喷孔区域喷雾宽度增加,远离喷孔区域喷雾宽度减小,此时喷雾投影面积主要受喷射背压影响。

负泊松比结构力学设计、抗冲击性能及在车辆工程应用与展望

轻量化多功能负泊松比结构由于具有优异的可设计性、拉胀特性、剪切模量、断裂韧性、抗冲击吸能、减震降噪等特性,在车辆吸能结构设计和多功能优化方面具有巨大的应用潜力.本文详细综述了负泊松比结构的力学设计及其在车辆工程中的典型应用:(1)负泊松比基本概念及其力学特性,以及近几十年来的快速发展趋势;(2)负泊松比材料与结构构型设计方法的基本分类、负泊松比泡沫材料微结构特征及制备工艺、负泊松比复合材料设计方法的基本发展历程以及前沿人工智能设计方法;(3)针对典型负泊松比结构的力学设计进行详细介绍,主要包括手性结构、方格旋转结构、双箭头内凹结构、内凹蜂窝结构、拉伸扭转效应负泊松比结构等;(4)负泊松比材料与结构的冲击吸能特性及相关的实验、理论和模拟研究;(5)负泊松比材料与结构在汽车轻量化设计领域的典型应用,主要包括汽车吸能盒、B柱、发动机罩、安全带、悬架、免充气轮胎等典型吸能结构件;(6)负泊松比结构在汽车工程中的应用前景,所面临技术挑战和巨大应用潜力.

基于LabVIEW与Trucksim联合仿真的地面转向阻力跟踪策略

为了解决商用车驾驶过程中转向力矩跟踪精度不高,反馈给驾驶员的路感出现偏差与滞后问题,通过选取两轴商用车二自由度车辆模型对Trucksim内置阻力矩的计算进行推导,采用高精度正交编码传感器对方向盘转角进行解析,将解析后的前轮转角通过CAN(controller area network)发送器发送到LabVIEW的CAN接收模块,借助转向系统实验台实现LabVIEW与Trucksim的联合仿真。结果表明,LabVIEW通过控制PXI(PCI extensions for instrumentation)驱动伺服电机产生的模拟地面转向阻力矩能够很精确地跟踪上Trucksim输出的前轮地面转向阻力矩,并且及时反馈给驾驶员适当的路感,为商用车转向系统助力的设计提供依据。

基于DoE方法的二冲程点燃式煤油发动机爆震试验

针对二冲程航空煤油发动机单参数调整喷油量或点火提前角来抑制发动机爆震,提出了一种喷油-点火协同控制的发动机爆震抑制策略,以一台二冲程点燃式发动机为对象,利用一维性能仿真计算平台对其建模与仿真分析,根据试验设计方法(design of experiment,DoE)得到基于喷油-点火协同控制策略下的喷油量和点火提前角的MAP图,并开展了试验研究。结果表明:在转速为4800 r/min时,相比于单参数控制点火提前角抑制煤油发动机爆震,采用优化策略后发动机爆震燃烧得到有效抑制,油耗率小幅度增加,功率损失减小且排气温度显著降低,并且在不同负荷下的发动机功率恢复最低能够达到汽油机的88.3%;在转速为5000~6500 r/min、全负荷工况下,发动机功率恢复最高能够达到汽油机的96.2%,排气温度控制在475℃以内,能够有效改善发动机性能。

基于分层控制的线控制动系统压力控制策略

线控制动系统作为自动驾驶车辆的关键执行部件,其安全性和响应精度直接影响车辆的运行安全。为满足系统安全性要求,线控制动系统通常具备两套独立的建压单元以满足单点失效下的建压能力。柱塞泵式建压单元具备结构简单、成本低的特点,成为线控制动系统中广泛采用的构型。为保证柱塞泵式建压单元在温度干扰影响下的压力控制稳定性和精度,提出一种考虑线圈温度估计的分层式压力控制策略。首先,建立柱塞泵式建压单元传热模型和液压模型;其次,在系统压力状态可观和不可观状态下分别采用递归最小二乘法和开环方法估计线圈温度;最后,设计基于滑模控制器的系统压力分层控制策略。台架试验结果表明,所提出的温度估计器在不同测试工况下估计误差小于8℃,在相同控制策略下引入温度估计器将有效提升压力控制精度,所提出的分层式压力控制策略在正弦、脉冲和三角目标压力时均可实现压力跟随。

稀薄环境自燃与压力振荡关系的实验研究

利用快速压缩机光学诊断,研究了压缩着火和火花点火辅助压缩着火方式下,当量比为0.4的异辛烷混合气的自燃特征与相应的爆震强度。通过分析燃烧过程图像和压力振荡特征讨论了混合气自燃与产生压力振荡的关系。结果表明:在有效温度为730~830 K的低压区,混合气自燃与压力振荡解耦;相近工况条件下,火花点火辅助压缩着火能够大幅缩短滞燃期并增加爆震强度;有效温度大于850 K时,"爆而不震"区域消失,但爆震强度对热力状态不敏感。

干式双离合器自动变速器自适应起步控制

干式双离合器自动变速器(DCT)的起步过程对其驾驶体验和使用寿命有很大影响;而车辆起步路况和驾驶员操作极其多样化,因此需要随之调整起步控制策略,来实现起步性能优化。该文基于车辆动力学从车速、等效坡度、路面附着和驾驶员意图4方面对起步工况进行识别,其中驾驶员意图识别结合了模糊推理模型。在起步工况识别基础上进行起步自适应控制,根据车速和路面附着选择最优的起步挡位,根据等效坡度和驾驶员意图控制双离合器的结合方式和结合速度。应用该识别方法和自适应起步控制策略进行仿真和实车测试,结果表明:车辆能有效识别不同的起步工况并采用适合该工况的起步方式,该控制策略有效提升了DCT的起步性能。

受限大规模路网中货车国道模式路径规划

为减少高速花费,满足货车驾驶人尽量多地在国道上行驶的需求,提出一种货车国道模式下的目标引导路径规划算法,使车辆尽量在国道行驶。算法在不同等级路网中采用社区分块和行政区域分块相结合的方法;在高层路网中结合路段标志算法对路网进行预处理,提高规划速度;并针对货车在禁行区域的规划提出了解决思路。研究结果表明:货车国道模式下的目标引导算法在中长距离路径规划中优势明显,与传统的A*算法相比,拓展节点数减少60%以上,寻路耗时减少70%,最优路径中国道的比例增加了17%,最优路径更符合货车驾驶人的驾驶倾向;货车屏障代价模型可以满足起点或终点在禁行区域内的货车路径规划问题,使货车尽量减少在禁行区域内行驶,并寻找最近的国道快速离开禁行区域。该方法在提高规划速度的同时,可以保证车辆尽量在国道上行驶,满足货车驾驶经济性及禁行区域路径规划的需求。

基于自适应预瞄路径的自动驾驶车辆寻迹和避障控制

寻迹控制作为自动驾驶车辆横向控制中最基本环节,其稳定性和跟踪精度通常与车速、转弯曲率等相关,直接影响车辆在复杂行驶工况中的安全性。为提高自动驾驶车辆在复杂工况下的稳定性和跟踪精度,结合路径规划、寻迹控制并考虑车辆稳定性提出基于自适应预瞄路径的自动驾驶车辆寻迹和避障控制方法。首先,基于车辆二自由度模型设计出预瞄距离自适应算法,其根据车辆动力学状态和路面附着调节预瞄距离;其次,通过三次多项式拟合方法给出给定预瞄距离下的预瞄路径;最后,基于避障能力、跟踪精度、车辆稳定性指标设计出粒子群优化算法(PSO),实现了算法参数的寻优。通过硬件在环试验和实车试验验证了算法在寻迹、换道和避障工况下效果,结果表明算法以小运算量实现了跟踪时的预瞄路径自适应调节,兼顾跟踪精度和车辆稳定性。