《汽车安全与节能学报》入选“百佳科技期刊案例”

2022年9月中国高校科技期刊研究会启动了“2022年度中国高校科技期刊建设示范案例库·杰出/百佳/优秀科技期刊案例”征集工作。参评期刊经高校科技期刊出版单位推荐,通过国内外相关数据库、评价机构和计量结果等评价,经第三方客观数据加权计算以及后续评选程序,最终确定示范案例共479个,其中杰出科技期刊案例30个、百佳科技期刊案例172个、优秀科技期刊案例277个。

稀混合气火花辅助压燃中着火温度影响及其控制参数研究

为了实现对着火时刻的调控,解耦关键控制参数对压燃程度和压燃时刻的影响,采用小升程凸轮轴,在负气门重叠角下,过量空气系数为1.2时,通过实验和计算,进行了火花辅助压燃着火温度影响及其关键控制参数研究。结果表明:以循环压燃部分放热量相对循环放热量占比定义压燃率,可以反映压燃程度;压燃率可以回归为以有效压缩比、废气再循环(EGR)率、点火提前角等关键控制参数为自变量的解析关系;提取压燃时刻未燃部分混合气的温度958.13(±15)K作为压燃着火温度。总之,可以将压燃率的影响因素分解到操作参数和结构参数,在某一具体参数下,通过压燃率与关键控制参数解析关系,对着火时刻进行预判和调控。

基于边缘计算的交叉路口无人驾驶车辆通行轨迹预测算法

为给无人驾驶车辆精确制定城市路口通行轨迹提供先验信息,提出了在边缘计算平台中基于驾驶员意图分类和Bezier曲线相结合的轨迹预测算法。分析2个路口230辆车的真实通行数据,提出了基于支持向量机的驾驶员意图识别算法,预测路口车辆直行、左转及右转的概率;用基于Bezier曲线和代价函数相结合的通行轨迹预测方法,预测其路口通行轨迹。结果表明:经过与采集的120辆车的实际数据对比,驾驶员意图分类算法准确度在92.5%以上,车辆预测轨迹与真实轨迹间最大偏差范围在22.3~57.9 cm之间,所有车辆预测轨迹与真实轨迹间平均偏差为21.4 cm。因此,本方法能够满足城市路口车辆通行轨迹预测需求。

汽车车载油气回收技术的研究与发展

随着汽车保有量不断增大,汽车燃油蒸发排放问题愈发突出,相较于第2阶段加油站油气回收系统,车载油气回收(ORVR)系统效率更高,有利于汽车节能减排。为了明确车载油气回收技术亟需解决的关键技术难题、开发优化车载油气回收装置,该文分析了汽车车载油气回收技术的发展历程,介绍了典型的车载油气回收系统结构及工作原理;通过对加油管和炭罐的研究现状分析,指出加油管的设计是一个自液封的设计,合理的炭罐脱附机制能够减少炭罐的脱附对发动机空燃比的影响;通过对油气蒸发排放数学模型研究现状分析,明确汽车燃油蒸发排放影响因素并预测蒸发排放量;特别地,针对混合动力汽车发动机工作特性与传统汽油车发动机的不同,讨论了混合动力汽车的炭罐脱附控制策略。最后,总结并预测了汽车车载油气回收技术存在的问题及未来发展趋势,指出为减少汽车蒸发排放直至达到“零排放”的标准,车载油气回收技术需要走向自动化,提高精度控制。

基于Bayes正则化的柴油机神经网络燃烧预测模型

针对Wiebe燃烧模型需要大量的逐点参数整定、普适性较差、不具备预测性的问题,该文提出一种建立基于Bayes正则化的神经网络燃烧预测模型的多重Wiebe放热率模型标定方法。利用modeFRONTIER对多重Wiebe燃烧模型进行部分工况的预标定,为燃烧预测模型建立提供数据;进行工况边界参数和模型标定参数之间的敏感性分析,并利用基于Bayes正则化的神经网络建立两者之间关系,赋予多重Wiebe燃烧模型预测性,降低燃烧模型标定工作量。结果表明:该燃烧预测模型的平均精度达到93.2%,部分工况点的预测精度达到97%以上,表明该神经网络燃烧预测模型具备较高的模型精度和模型泛化能力。

电辅助涡轮增压柴油机进气氧气质量分数的主动抗扰控制

为提高电辅助涡轮增压柴油机对进气氧气质量分数控制的响应速度,设计了一种主动抗扰控制算法。建立了面向控制的进排气氧气质量分数观测算法,作为虚拟氧传感器使用。利用GT-Power柴油机模型,对控制算法进行仿真测试。进行了台架实验平台的测试。结果表明:在目标进气氧气质量分数仿真变化中,相较于传统比例-积分-微分(PID)控制,该主动抗扰控制算法的平均响应时间降低了0.86 s;在发动机瞬态实验中,进气氧气质量分数控制响应迅速,与目标值的最大相对误差为2.33%。因而,该主动抗扰控制算法,可获得柴油机进气氧气质量分数的快速响应。

纤维增强复合材料断裂模型综述(英文)

聚合物基质复合材料由于其优异的机械性能自20世纪60年代就越来越广泛地应用于航空业和汽车业。然而,由于复合材料的断裂模式非常多样和复杂,对于复合材料损伤以及断裂的预测仍然是一个很大的挑战。该文总结了复合材料断裂的主要模型和方法。方法可分为3类:断裂准则法、连续介质损伤力学法和塑性法。断裂准则法主要考虑复合材料的起始或者最终的断裂极限;连续介质损伤力学法考虑了材料弹性模量的衰减;塑性法则是把材料的非线性性能当做塑性来考虑。复合材料分层的模型法,作为一种很特殊的失效模式,也包括在这篇综述中,这种失效跟纤维的方向和层板的组合方式很有关系。该文对这些模型的相对优势和劣势也进行了总结。

小排量增压天然气发动机的燃烧特性

为在不影响发动机性能指标的前提下,减少尾气中的二氧化碳和其他气体污染物排放,开发了一款由小型增压汽油发动机经过二次开发而成的压缩天然气(CNG)气道喷射(PFI)点燃式发动机。定量分析了小型增压天然气发动机的燃料性能优势,降低爆震强度,优化了压缩比,提高了燃烧效率。爆发压强控制在12 MPa以下,最大扭矩为180 Nm;在转速为3 000 r/min时,该天然气发动机的扭矩与原型机处于同一水平。当采用优化后的压缩比应用于CNG模式时,有效热效率达到了38%。因此,与汽油相比,CNG模式能够令二氧化碳排放减少24.2%,里程燃油成本节省46.4%。

基于Euro-NCAP评价规程行人柔性腿型碰撞试验

为了减少行人小腿碰撞伤害,参考2014年版的欧盟新车评价规程(Euro-NCAP),对某车型进行柔性腿型(Flex-PLI)碰撞试验;评估了行人小腿碰撞得分,以此来分析影响胫骨伤害及膝部伤害的关键因素。结果表明:车辆前端与胫骨接触位置结构刚度对胫骨弯矩值影响较大;膝部韧带伸长量与膝关节上部及下部相对运动有关。因此设计时,应避免因车辆前端结构刚度过强导致胫骨弯矩超标准;应通过调整膝关节上部及下部侵入量来改善膝部韧带伸长量。这些结论,可为改进车辆前端设计提供参考。

中国和美国校车国家标准对比及校车座椅动态试验

学童乘车安全受到公众广泛关注。该文对比了中国和美国校车国家标准中关于车辆结构耐撞性和乘员保护相关内容。在保证乘员生存空间和有效减轻学生乘员二次碰撞伤害方面,两国标准有不同解释。依据中国新国家标准中相关的试验方法,在清华大学汽车碰撞试验室,采用减速台车,对中国某校车和美国某校车的座椅系统分别进行了30次的抗前倾性能动态试验。试验结果表明:两种座椅的假人头部、胸部、腿部的伤害允许指标HIC、ThAC、FAC等的各种指标,均能达到中国校车国家标准相关规定;但在骨架型式、制造工艺和结构强度方面,中美校车座椅有诸多不同之处。

考虑参数变化的车用永磁同步电机的自适应控制(英文)

为提高电动车(EV)传动系统的整体性能,设计了用于内埋式永磁同步电机(IPMSM)的自适应控制器。根据IPMSM的交、直轴电感随着定子电流的变化而变化的特点,为实现最小损耗的电流控制,进行了电机参数的有限元(FEM)计算。控制器参数被保存在一个二维表中,根据定子电流自行校正电机的交、直轴电感值,并以查表法获得相应的控制器参数。部分控制系统组件实现在现场可编程门阵列(FPGA)中。结果表明:自适应控制器可以很好地抑制电流的超调,同时由于FPGA也部分地取代了微控制器的功能,使得该系统具有更快的响应速度。

基于DMPC的无信控交叉口智能网联车辆多车协同轨迹规划

为了解决智能网联自动驾驶环境下无信控十字交叉口多车协同通行的冲突问题,该文提出了一种基于分布式模型预测控制(DMPC)的多车协同轨迹规划方法。采用分布式模型预测框架实现多车协同轨迹规划的分布式独立计算,利用滚动时域预测周车轨迹实现车-车未来状态交互,基于智能网联环境车-车交互通信功能实现规划结果共享;引入道路边界约束、加速度约束与碰撞约束等车辆安全约束条件,通过二次规划求解可以安全通行十字路口的多车轨迹;基于MATLAB驾驶场景生成模块建立无信控十字交叉口环境,并在2种场景下验证了该方法的有效性。结果表明:在直行工况和左转工况下多车间最小距离分别为2.58 m和2.99 m,均满足避撞的安全距离约束,实现了多车之间的协同避撞并且能够保证通行效率。

考虑PEMFC动态降载特性的FCV制动能量回收协调控制

为使燃料电池汽车(FCV)更大程度回收制动能量,基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态降载特性,研究了一种FCV制动能量回收控制策略。建立燃料电池汽车动态特性模型,提出考虑PEMFC动态降载特性时基于协调的制动能量回收控制策略,用自行搭建燃料电池汽车制动能量回收硬件在环(HIL)仿真平台进行仿真。结果表明:与基于规则的控制策略相比,本文提出的基于协调的控制策略下,动力电池荷电状态(SOC)在城市工况下提高1.3%,在高速工况下,提高2.0%;对应的最大冲击度分别降低3.2%、2.1%。因而,燃料电池汽车回收更多的制动能量的同时,制动舒适性有一定程度的提高。

基于深度强化学习的智能网联车辆换道轨迹规划方法

以提高智能网联车辆换道安全和效率,降低燃油消耗为目的,该文提出了一种基于深度强化学习的智能网联车辆(ICV)换道轨迹规划方法。分析复杂交通场景智能网联车辆换道功能需求,设计了分层式智能网联车辆换道轨迹规划架构;兼顾车辆安全和换道效率,设计了基于完全信息纯策略博弈的换道行为决策模型;解耦车辆纵横向运动状态,构造了以燃油消耗和乘客舒适度为目标的联合优化函数,提出了基于双延迟深度确定性策略梯度(TD3)的智能网联车辆纵横向换道轨迹规划方法,得到了车辆纵横向优化换道轨迹,并利用搭建的3个典型换道仿真场景,验证了算法的有效性。结果表明:与深度确定性策略梯度(DDPG)算法相比,提出的方法在左换道和右换道实验中的训练效率平均提升了约10.5%,平均油耗分别减少了65%和44%,而且单步轨迹规划时间在10 ms内,能够实时获取安全、节能、舒适的换道轨迹。

基于一维混合元胞自动机模型的汽车变厚度B柱设计

为了将连续变厚度轧制工艺更好地应用于车身轻量化设计和耐撞性设计,针对连续变厚度轧制(TRB)B柱不同区域厚度分布的设计问题,提出一维混合元胞自动机(ODHCA)模型。建立变厚度B柱的ODHCA模型,提取元胞厚度作为设计变量,确定其局部更新规则;根据连续变厚度轧制工艺的特点定义设计区域的约束条件,确定ODHCA方法的迭代方式与收敛准则。结果表明:应用ODHCA方法,在等质量情况下,胸部、腹部、骨盆位置侵入量分别降低了8.8%、13.4%、14.6%;而在质量降低14.2%时,上述各部位的位置侵入量分别降低了5.8%、9.6%、10.3%。因而,该方法可以改善B柱的变形模式,提高侧面碰撞安全性能,并满足轻量化要求。

纯电动汽车的复合制动与主动悬架的协同控制

为提高纯电动汽车底盘的综合性能,以能量回收性能和制动安全性能为控制目标,提出一种实现纯电动汽车复合制动与主动悬架协同控制方法。完成轮胎纵向力学特性试验,建立轮胎纵向力学模型和车辆动力学模型,并设计模糊协同控制策略,通过Carsim软件和Simulink软件的联合仿真,验证协同控制的性能。结果显示:采用协同控制后,低附着系数路面轻度制动时,制动回收能量提升13.11%,电池充电状态(SOC)上升9.96%,悬架二次型综合性能指标上升8.61%;高附着系数路面紧急制动时,制动距离减小9.08%,悬架二次型综合性能指标上升5.93%。因此,在较少牺牲悬架性能的条件下,本控制策略提升了复合制动性能。

乘用车轮胎动态冲击的试验与仿真分析

乘用车整车碰撞仿真分析中,轮胎仿真精度影响轮胎的变形、姿态及车体响应。为提升轮胎的仿真精度,该文设计了乘用车轮胎动态冲击试验系统。采用实体与壳单元结合的轮胎建模方法,通过Hypermesh建立动态冲击试验有限元模型,使用LS-Dyna仿真分析,并与试验对标。用GB/T20072-2006中规定的台车,以10 km/h的速度对轮胎进行2次冲击对比试验。同时验证了对标轮胎模型对整车碰撞的影响。结果表明:仿真中轮胎变形及冲击特性、台车加速度与试验一致。应用于整车碰撞中,轮胎姿态、A柱变形、B柱加速度与试验一致。因而,乘用车轮胎动态冲击试验系统设计有效。轮胎建模方法合理。

基于自然驾驶数据的驾驶员紧急变道行为开环模型

基于"中国大型实车路试先行实验(China Pilot-FOT)"所采集的自然驾驶数据,提出了一种开环模型,它可以描述驾驶员紧急变换车道行为。将方向盘转角和方向盘转角变化率作为变道紧急程度的筛选条件,从中筛选出228例紧急变换车道工况。基于最大方向盘转角与最大方向盘转角变化率的线性关系,分析了紧急变换车道的持续时间。利用其中50百分位驾驶数据,来拟合模型参数。使用相关性和显著性检验,验证了真实驾驶数据与驾驶计算模型的关系。结果表明:该模型的输出结果与真实驾驶员操作结果一致性良好。因此,该模型可以描述中国一般驾驶员紧急变道行为。

乘用车电控转向系统的发展趋势

本文介绍了乘用车电控转向系统的发展概况。转向系统是汽车上驾驶者与其紧密接触的操控装置,其发展应考虑人因工程和驾驶安全两个方面。转向系统电控化是汽车技术发展对转向系统提出的必然要求,也是提高驾驶舒适性和安全性的基本途径。按照电控转向系统的发展历程,本文综述了电动助力转向系统、前轮主动转向系统、前轮线控转向系统以及后轮线控转向系统的结构及工作原理、关键技术以及进一步发展所面临的挑战;从结构简洁、布置方便、修正驾驶者过渡操作等方面来看,线控转向系统是电控转向系统的发展趋势。