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2023年 第14卷 第5期 刊出日期:2023-10-31 上一期   
综述与展望
甲醇燃料的应用现状及其展望
姚春德, 姚安仁
2023, 14(5):  521-535.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.001
摘要 ( 85 )   HTML ( 15)   PDF (4727KB) ( 60 )  

甲醇的物性与汽油、柴油相近,常温、常压下是液体,生产资料丰富,方便储存、运输和加注。绿色甲醇已经被国际航运界公认为低碳和碳中和的燃料,在船舶动力上应用日益增长。中国是具有全球最大甲醇产能以及最大产量的国家,产能和产量都占全球近60%。甲醇生产不仅可用煤炭和天然气做原料,更具有用可再生电力制氢,然后与二氧化碳合成绿色甲醇的能力。中国对甲醇用作替代石油燃料的研发工作由来已久,不仅在工农业领域得到大量应用,而且也大量应用在交通运输领域。自20世纪70年代以来开展的甲醇在内燃机上替代汽油、柴油研究,目前已经在应用技术上取得根本突破。不仅在乘用车、商用车得到规模应用,也在工程机械、内燃机车和中高速船舶动力应用上取得突破,实现甲醇应用技术完全独立自主。该综述简要介绍甲醇的生产、对甲醇毒性的认识、绿色甲醇的发展、甲醇在工农业和交通领域方面的应用概况,重点介绍在车辆、船舶、内燃机车、发电机组的汽油机和柴油机上应用甲醇的技术特点,指出其发展存在问题并展望甲醇应用的未来。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
汽车安全
基于CART决策树的车辆与行人碰撞中头部损伤风险预测
韩勇, 罗金镕, 何勇, 吴贺, 林旭洁, 蔡鸿瑜
2023, 14(5):  536-543.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.002
摘要 ( 51 )   HTML ( 4)   PDF (1176KB) ( 35 )  

为快速预测汽车碰撞行人头部损伤风险,建立了一种基于多刚体系统动力学仿真方法和分类回归决策树(CART)的预测模型。参考欧洲新车评价规程(Euro-NCAP),开发了具有精细化刚度特征的车辆前部结构多体模型;以行人尺寸、初始车辆速度和行人速度、人车碰撞位置、相对角度为变量,通过全因子设计试验方法,建立了4 500组多体仿真模型;采用CART模型,挖掘变量与动力学响应参数的关联性。结果表明:车辆初始碰撞速度是影响行人头部动力学响应的关键因素;该模型对于碰撞速度和头部损伤准则(HIC15)值的预测精度分别为87.5%和86.8%,平均预测耗时为42.7 ms,两者均具有较高的预测精度和决策能力。该结果可为制定行人头部损伤风险评估实验和损伤防护研究提供理论参考依据。

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车辆碰撞中驾驶员手部主动响应对人体损伤的特性
杨欣, 秦豪毅, 马帅, 宋家锋, 朱勇, 王瑞祥, 许述财
2023, 14(5):  544-554.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.003
摘要 ( 37 )   HTML ( 2)   PDF (3352KB) ( 24 )  

研究了车辆碰撞环境下驾驶员手部在方向盘上的主动响应及对人体损伤的影响,以便对于人体损伤标准完善及车辆安全防护设计,提供参考数据。将假人手部结构重建,使手部具备抓握能力。利用关节约束力矩模拟抓握力,设置手部具有抓握力及抓握方向盘不同位置的仿真模型,计算获得假人各部位损伤数值,与标准假人损伤对比。结果显示:抓握状态下,头部伤害指标(HIC)峰值增加37.5%,颈部伸张力矩最大值减少22.3%,胸部压缩量最大值减少3%,大腿压缩力峰值减少36.5%。将方向盘划分为表盘的位置方位,手部位置在11点和4点方位时,头部HIC峰值最大;手部位置在8点和4点方位时,胸部压缩量和大腿压缩力峰值最大。碰撞中驾驶员手部主动响应对人体损伤影响较大。

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事故工况下行人胸部与车辆碰撞的边界条件特征分析
高文博, 吕晓江, 肖志, 莫富灏, 李桂兵
2023, 14(5):  555-562.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.004
摘要 ( 25 )   HTML ( 1)   PDF (1462KB) ( 15 )  

研究了行人胸部与车辆碰撞边界条件特征。建立了基于中国道路事故工况的车辆与行人碰撞多体仿真矩阵,进行了仿真数据统计分析。结果表明:成年行人胸部绕转距离 (WAD)范围为0.957~1.808 m; 6岁儿童行人胸部绕转距离(WAD)为0.760~0.910 m;对于轿车、运动型多功能车(SUV)、多用途汽车(MPV)等3种车型碰撞,成年行人胸部中值碰撞角度为17°、34°、32°,中值速度为12.5、19.8、17.3 km/h; 6岁儿童速度 为20.5、38.4、25.4 km/h,胸部碰撞角度49°、90°、81°。轿车碰撞中的行人胸部绕转距离WAD高于SUV和MPV碰撞工况,但行人胸部与车辆碰撞速度和碰撞角度明显低于SUV和MPV碰撞工况。因而,本文作者建议:根据车辆WAD区域,分别开展成年和儿童行人胸部防护测评,并在测试中根据车型合理设定胸部冲击加载边界条件。

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载人机动两轮车事故及骑乘人员损伤特征分析
刘朱紫, 刘阳阳, 邹铁方, 曹太山
2023, 14(5):  563-569.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.005
摘要 ( 29 )   HTML ( 4)   PDF (1345KB) ( 12 )  

研究了载人机动两轮车(含摩托车和电动自行车)事故特征。分析了170例具有视频的载人机动两轮车事故,统计了一般事故特征,采用系统聚类法,提取了典型事故场景,挖掘不同场景下的人体损伤特征。结果表明:载人机动两轮车事故主要发生在不需照明且路面干燥的十字路口或直线路段;碰撞前的汽车速度多集中在10~50 km/h之间,机动两轮车速度多集中在10~40 km/h之间;所提取的8类典型事故场景,涵盖了全部样本的78.9%,78%以上不同场景间人体头部、胸部损伤之间有显著性差异,这表明所选场景具有代表性;总体上场景内骑乘人员损伤有显著差异,骑车人损伤重于乘员损伤;但当汽车速度为50 km/h直行与摩托车20~40 km/h直行侧面碰撞的场景中,乘员胸部损伤比骑车人更严重。这些结果可为载人机动两轮车事故特征提供先验知识。

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基于弹性FA算法的混凝土罐车自适应液压驱动优化控制
徐珊珊, 赵娜
2023, 14(5):  570-579.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.006
摘要 ( 24 )   HTML ( 2)   PDF (1805KB) ( 11 )  

混凝土罐车在行驶过程中罐内流体晃动引起的非轴对称问题受到复杂路面对车辆的激励影响,使得流体晃动与车身动态出现耦合。传统的液压驱动比例积分微分(PID) 控制方法在应对此类问题时效果欠佳,容易导致倾覆等事故的发生。为提升液压驱动控制系统的精度和稳定性,该文提出了基于弹性萤火虫(FA)算法的优化粒子滤波器PID自适应控制方法,加速控制参数优化的收敛速度,并分析其液压驱动控制特点和结构上的应用。结果表明:提出的自适应控制方法与传统PID控制相比,能够显著降低液压驱动控制平均速度误差至0.06 km/h,最大速度误差降至0.29 km/h,同时还提高了控制跟踪性能和稳定性,对混凝土罐车液压驱动控制优化的实际应用具有重要的参考价值。

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智能驾驶与智慧交通
智能汽车主动避撞工况的高实时预测控制
段京良, 陈良发, 王文轩, 焦春绚, 刘征宇, 马飞, 李升波
2023, 14(5):  580-590.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.007
摘要 ( 43 )   HTML ( 3)   PDF (3744KB) ( 44 )  

为满足复杂交通场景下智能汽车轨迹跟踪避撞控制的高实时性要求,该文采用了一种循环模型预测控制算法(RMPC)将在线优化问题转化为循环策略参数的离线求解,并进行了仿真试验。根据车辆主动避撞的约束条件,引入惩罚函数将约束型主动避撞优化控制问题转化为无约束有限时域最优控制问题;进而利用循环函数逼近得到不同预测步长控制问题的最优解;最后将算法部署到原型控制器,结合CarSim平台验证了算法的避撞性能以及在线计算的高效性。结果表明:预测步数从12增加到20步,避撞过程最小车距由0.34 m提升至1.38 m,千次实验碰撞次数由44下降到0;与常用在线优化求解器相比,该算法在预测步数为15时,其计算效率提升超过5.6倍。

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云支持的分层式车辆队列预测性巡航控制
王宙, 褚端峰, 高博麟, 梅润, 钟薇
2023, 14(5):  591-599.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.008
摘要 ( 25 )   HTML ( 1)   PDF (2059KB) ( 26 )  

为了提升队列行驶的经济性,提出了一种高速公路场景下的云支持的队列预测性巡航控制方法(CPPCC),并进行真实道路和车辆数据模型的仿真实验。该方法采用了分层式结构,上层为云端的队列速度规划层,下层为队列稳定控制层。云端的速度规划层,考虑了道路坡度的滚动域的动态规划(RDP)算法,实现队列行驶的经济性目标。下层的车端队列稳定控制层,搭载了分布式模型预测控制器(DMPC),来跟踪云端发送速度,同时考虑了队列的稳定控制。结果表明:与传统的前车与领航车跟随的定速巡航队列(PLF-CC)方法相比,在行驶时间减小0.24%的前提下,本文所提出的方法节省6.04%的能源。

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神经网络识别和Markov链预测的商用车APU控制策略
王君琦, 李勇滔, 郑伟光, 张彦会, 陈子邮, 许恩永, 李育方, 王善超
2023, 14(5):  600-608.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.009
摘要 ( 20 )   HTML ( 3)   PDF (1355KB) ( 11 )  

为改善商用车空气处理系统的燃油经济性,提出一种以基于电磁阀控制的电控空气处理单元(APU)控制策略,进行了Simulink系统仿真实验。该策略具有基础、低压和高压等3种工作模式;基于发动机工况识别和预测方法;利用Matlab/Simulink搭建车辆模型和空气处理系统模型;并构建了神经网络模式识别和Markov链预测控制模型对发动机的运行工况进行识别分类和需求扭矩百分比预测。结果表明:仿真实验验证了工况分类和电磁阀控制策略的有效性。在中国重型商用车瞬态工况(C-WTVC)下,与相同储气筒初始气压条件的机械APU相比较,应用该控制策略的电控APU的功率消耗下降480 Wh,下降比率34.7%,燃油经济性显著改善。

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高速多车多驾驶行为的冲突协同决策方法
张新锋, 吴琳, 李致远, 柳欢
2023, 14(5):  609-617.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.010
摘要 ( 23 )   HTML ( 1)   PDF (1594KB) ( 14 )  

为解决高速公路场景下多车多驾驶行为车辆空间位置冲突的问题,提出了一种基于二分图最优匹配的驾驶行为冲突协同决策方法。根据静态交通信息,创建车辆可行候选驾驶行为集,依据车道平均车速、车辆密度、行进空间、即碰时间(TTC)、行驶负担等5种评价指标构建效用函数,对候选驾驶行为定量评价;以车辆实施驾驶行为结束时刻的潜在空间位置为目标集合,驾驶行为评价效用为权值,构建基于车辆集合与目标集合的二分图;以全局总效用值最大为决策目标,采用Kuhn-Munkres(KM)算法求解最优匹配;搭建仿真场景,来验证该方法的有效性。结果表明:该协同决策方法可有效解决多车多驾驶行为冲突,保证车辆行车安全,提高道路上初末时刻车辆2%的效用值和8%的平均车速,增加了通行效率,且驾驶行为决策的准确性相比于遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)分别提高了11%和9%,同时KM算法的实时性远高于GA算法和PSO算法。

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汽车节能与环保
氨气影响乙烯层流扩散火焰颗粒微观结构的试验研究
钱伟伟, 石秀勇, 李松, 帅石金
2023, 14(5):  618-627.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.011
摘要 ( 29 )   HTML ( 2)   PDF (2400KB) ( 14 )  

为分析双燃料燃烧下氨气燃烧对所产生颗粒微观结构性质的影响,该文以乙烯和氨气/乙烯层流扩散火焰为研究对象,借助同轴扩散火焰设备和高倍透射电镜,通过探针取样的方法对层流扩散火焰中不同火焰高度(15 mm和30 mm)进行颗粒微观结构性质分析。结果表明:较于乙烯火焰,添加氨气后,火焰着火高度从7 mm上升至12 mm,颗粒形貌呈现葡萄状或者链状的团聚体结构;在火焰高度15 mm处,团聚体的分形维数由1.85增加至2.15左右,上升约16.2%,颗粒物堆叠程度增大;团聚体由数十至数百个基本碳粒子组成,平均直径分布在20~25 nm,使用氨气后,基本碳粒子平均直径增大约6%,同时其微晶间距减小,微晶长度增大,曲率减小,颗粒物更加稳定。

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基于三维光线投射算法的全车太阳辐照度的细致分析
龚友康, 许盛之, 王丽朝, 宁静, 马勍, 徐雨濛
2023, 14(5):  628-636.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.012.012
摘要 ( 17 )   HTML ( 2)   PDF (2053KB) ( 5 )  

车载集成光伏可有效减少汽车对化石燃料的依赖,有助于减少二氧化碳的排放,是推动可持续交通发展的一项重要措施。为了评估汽车全车的太阳能资源以及优化车上集成光伏系统的设计,该文分析了全车的辐照度,并计算出汽车的全年累计辐射。基于其三角网格面模型,依据Kasten晴空模型计算得到静态车辆特定时刻和位置的水平面辐射,利用三维空间中的光线投射算法分析倾斜面上的直射辐射,结合Perez模型计算其散射辐射,获得每个三角形网格上的总辐射,得出全车的辐照度分布;并计算分析了车辆在不同地区、不同行驶情况下所受到的辐射能量情况,以便为车载高效光伏系统的精细设计提供参考依据。结果表明:汽车各部分所受辐照度差异较大,引擎盖、车顶、前后挡风玻璃、左右侧车身以及车窗各部分的全年累计辐射差别为15.8%~42.5%;全年汽车全车的平均辐射能量约为水平面的75%,且在汽车处于不同朝向时的辐射能量差异不超过5%。

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仿生四叶草型翅片液冷板与传热特性
赵浩东, 张甫仁, 路兴隆, 黄郅凯, 李雪, 孙世政
2023, 14(5):  637-647.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.013
摘要 ( 24 )   HTML ( 2)   PDF (4517KB) ( 12 )  

温度和压降作为电池热管理的2个重要影响因素,对改善电池散热性能具有十分重要的意义。为进一步改善电池的散热性能,降低压降的同时使温度分布更加均匀,该文提出了一种仿生四叶草型翅片模型,并基于计算流体动力学(CFD)对基础模型进行了优化。分析冷板的进出口设计结构及基础模型中圆形翅片的尺寸的作用,并将基础模型四叶草化,探讨了优化后模型四叶草弧度以及翅片列数带来的影响;最后分析了3种模型的Nusselt数、压降以及综合评价指标(HTPF)随Reynolds数的变化趋势。结果表明:当四叶草型翅片的弧度为37.5°,翅片的行列数为5行11列时,与圆形翅片直径为4 mm的模型相比,综合性能达到最高,提高了1.54%;采用正交实验得出4片四叶草翅片的角度以及四叶草内圆半径的最优解,该优化模型综合性能提高了4.56%。随着雷诺数的增加,液冷板在经过正交实验优化后,Nusselt、压降,以及HTPF均达到最优。

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车用动力电池系统的关键技术与学科前沿
张剑波, 卢兰光, 李哲
汽车安全与节能学报    2012, 3 (2): 87-104.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.001
摘要2975)      PDF (2451KB)(7210)   
车用动力电池系统在性能、成本、寿命、安全性上的局限是制约电动汽车走向普及的瓶颈。
该文对42 款电动汽车的动力电池系统进行了统计和分析。整理出并综述了四大关键技术:电池组配
技术、热管理技术、电能管理技术、安全保障技术。提炼出这些关键技术的两个基础科学问题:1)
多约束、多尺度产热积层体复合系统的产热、传热、散热规律; 2)非线性、时变、非均一多个体混
联电池系统的建模、辨识及控制理论。展望了车用电池系统的智能化、网络化趋势。
相关文章 | 多维度评价
两种用于估计电动汽车锂离子电池寿命的内阻方法
顾伟军, 孙泽昌, 魏学哲, 戴海峰
汽车安全与节能学报    2011, 2 (2): 145-149.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2011.02.007
摘要3040)      PDF (1518KB)(7114)   
行人头部和风挡玻璃的碰撞是造成行人严重受伤和死亡的重要原因。本文进行了行人头部模块冲击风挡玻璃的有限元模拟和试验验证。有限元模型采用壳单元和体单元分别代表风挡玻璃的各夹层结构,假设中间夹层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)薄膜不失效,玻璃层采用最大主应变准则模拟其失效。运用头部伤害指标(HIC),将有限元模拟结果与欧洲新车评价规程(Euro NCAP)行人头部模块撞击风挡玻璃试验进行对比分析。结果表明:从HIC值和撞击裂纹产生的范围来看,本模拟方法可以较准确地预测行人头部受伤程度和风挡玻璃的失效模式,可为安全评价和车辆开发提供借鉴。
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
汽车轻量化技术的研究与进展
范子杰,桂良进,苏瑞意
汽车安全与节能学报    2014, 5 (01): 1-16.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.01.001
摘要1380)      PDF (2587KB)(6548)   
汽车轻量化是实现节能减排的重要措施之一,对汽车工业的可持续发展具有重要意义。本
文从结构优化设计、轻量化材料的应用和先进制造工艺这三个方面对汽车轻量化技术的国内外研究
现状和发展趋势进行了综述。这包括:汽车结构的尺寸优化、形状优化、拓扑优化和多学科设计优化
的基本原理和研究进展;高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料;以及液压成型和激光焊接
工艺在汽车中的使用现状。作者认为:汽车轻量化技术的未来研究方向是:汽车结构优化设计理论的
完善、多材料一体化、零部件的轻量化和轻量化技术的系统化与集成化。
相关文章 | 多维度评价
基于Matlab/Simulink 的PMSM 磁场定向控制算法的设计与应用(英文)
Pawel Stojaczyk [ 波兰],Dawid Woroch,洪波,危银涛*
汽车安全与节能学报    2014, 5 (02): 166-171.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.02.008
摘要978)      PDF (2285KB)(6106)   

随着微处理器的快速发展,永磁同步电动机(PMSM)驱动系统广泛应用于需要高精度控制的
工业领域。为了克服设计PMSM 系统的复杂和费时的局限性,提出一种PMSM 速度控制的磁场定向控
制算法(FOC)。该算法在MATLAB/Simulink 中实现,利用其中的标准模块,利用Matlab 的自动代码生
成工具,可在DSP 微处理器中实现。采用了STM32F4 微控制器。为处理电流反馈信号,引入主动式
电流读取误差补偿器。利用由3 个双向5-A Hall 传感器执行的模数转换器,使信号精度达10 mA、
10 Bit。在0~2 000 r/min 范围内,试验了带传感器的PMSM。对期望速度的阶跃响应实验表明:整
个系统的动态性能和稳态性能良好。

相关文章 | 多维度评价
智能网联汽车( ICV ) 技术的发展现状及趋势
李克强,戴一凡,李升波,边明远
JASE    2017, 08 (01): 1-14.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2017.01.001
摘要1321)      PDF (2806KB)(5952)   

综述了智能网联汽车 (ICV) 技术的发展现状及趋势。ICV 的体系架构包括价值链、技术链与产业链。ICV 的4 个发展阶段是:自主式驾驶辅助、网联式驾驶辅助、人机共驾、高度自动/ 无人驾驶;关键技术有:环境感知、智能决策、控制执行、人机共驾、通信与平台、信息安全等。由于ICV是未来汽车技术发展的一个重要方向,其技术与产业发展是中国汽车工业转型升级的重要机遇;因而,中国要发展智能网联汽车,就应该充分结合本国体制优势,依托顶层设计。

相关文章 | 多维度评价
基于液体冷却和加热的电动汽车热管理系统
袁昊, 王丽芳, 王立业
汽车安全与节能学报    2012, 3 (4): 371-380.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.011
摘要1956)      PDF (2996KB)(5812)   
电动汽车(EV) 电池系统的性能和寿命受到温度的影响。为了把电池系统的平均温度控制在
20 ℃到45 ℃范围内,同时把温度梯度控制在3 ℃内,该文设计了一种具有最优几何结构的液体冷
却和加热板的电池热管理(BTM)系统。根据BTM 系统的总体流量均衡,仿真模拟了不同结构参数的
冷却板,研究其冷却效果。在电池系统加热实验中,利用红外热像仪检测了加热板的表面温升情况。
试验结果与仿真结果显示出较好的一致性。研究发现:进出口在同一边的结构,流场均匀。利用联
合优化仿真所得的进口速度和温度的最优组合,可以将加热板表面的温度标准差降低至2.61 ℃,使
得电池系统获得均匀的加热。
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汽车工程的创新——展望未来(英文)
[ 德国] 亨宁·瓦伦托维兹
汽车安全与节能学报    2013, 4 (2): 95-108.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2013.02.001
摘要2123)      PDF (2391KB)(5394)   
为CO2 减排和减少燃料消耗,一些国家的政府制定了汽车工程的强制性法规。电动汽车是
工程师特殊努力的成果之一。该文纵观汽车工程的创新,展望未来。包括: 1)驾驶员辅助系统更加
智能,分为:安全功能、舒适功能、提高交通效率和减少环境影响; 2)车身技术受到材料的制约,
在复合材料、钢铁和碳纤维之间,存在着竞争;3)整车动力学控制、主动悬挂构件和材料的应用,
改进了底盘技术;4)动力链转变为混合驱动,包括四轮驱动在内,混合齿轮箱有了智能解决方案;5)
电子控制集中在中央控制模块、移动电话的最新应用、以及车灯的创新。
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汽车后排乘员保护——回顾与展望( 英文)
胡敬文
JASE    2016, 07 (04): 339-354.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2016.04.001
摘要729)      PDF (1538KB)(5361)   

事故数据显示,汽车后排乘员保护未能跟上前排乘员安全进步的步伐,可能因为其使用率不高和没有使用先进的安全技术。该文综述了后排乘员保护,旨在解决后排乘员多样化(从需要儿童座椅的儿童到不同身高、年龄和体型的成年人)造成的不同安全需求。基于事故数据分析、实验研究和计算机模拟的结果,正确使用适龄儿童约束系统和引入可调节、高级、或自适应的约束系统可以改善后排乘员安全。然而,缺乏具有足够人体真实度的代表儿童、老年人、和肥胖者的损伤评估工具或将成为进一步改善后排乘员安全的主要挑战之一。老年人和肥胖人口的比例增加、轻型车辆的增长、智能手机打车服务的普及、以及主动安全和无人驾驶车辆技术的进步将可能增加后座安全的重要性,同时也会对后排乘员保护带来额外的挑战。因而,未来需努力优化适应各种碰撞工况、乘员特性和坐姿的后排乘员约束系统。

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中国汽车安全技术的现状与展望
赵福全, 吴成明, 潘之杰, 刘卫国, 刘巍
汽车安全与节能学报    2011, 2 (2): 111-121.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2011.02.003
摘要3115)      PDF (1917KB)(4987)   
面对中国交通事故伤亡率高的现状,企业、学校、研究机构都加大了对汽车安全技术研究开发的投入,加快了安全技术研发能力的提升和产品化进程。自主品牌汽车C-NCAP五星高分的获得标志着中国被动安全技术的飞跃性发展。进一步开展对行人保护、后排乘员保护、防后碰鞭打保护以及骑自行车人保护等被动安全研究的同时,主动安全系统、预碰撞系统、智能化汽车网络系统的研究开发已经成为关注的热点,更高层次的乘员、车和环境等相关主被动安全技术的统合协调,将推动零碰撞零伤亡汽车安全理念的实现。国家级研究开发及产业化大课题的设立、法规标准的建立和完善将会成为汽车安全技术快速发展的动力。
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汽车安全技术的研究现状和展望
宋健, 王伟玮, 李亮, 于良耀
汽车安全与节能学报    2010, 1 (2): 98-106.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.02.002
摘要2578)      PDF (2516KB)(4851)   
约束系统关键技术、车身保护行人的安全装置、碰撞安全数据库平台和安全性能评估。主动安全技术包括:汽车动力学稳定性控制技术、汽车底盘一体化控制技术、智能安全辅助控制技术、基于人—车危险状态监控的安全预警技术。提出了先进安全汽车技术的发展模式,探讨了车路协调控制、智能公路和基础共性技术的研究趋势。
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燃用乙醇、汽油混合物和含水乙醇的GDI 发动机运行(英文)
Richard STONE, 陈龙飞, Nathan HINTON, Felix LEACH, 徐帆
汽车安全与节能学报    2012, 3 (3): 257-264.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.03.009
摘要2290)      PDF (3857KB)(4766)   
作为可再生燃料和改善能源安全的手段,乙醇被逐步推广使用。为研究含水的混合乙醇的燃
烧性能以及水与乙醇—汽油的溶混性,试验了含乙醇0~100%的汽油、乙醇混合物,评价了混合物的
喷雾特性、燃烧性能和颗粒物排放性能,进行了汽油、乙醇、水的三相图分析和试验。结果表明:
在含水量不大于40%时,汽油乙醇混合物中水的存在,不妨碍混合物用作汽油直喷发动机燃料。向
喷射汽油中加注乙醇,增大了喷射燃料的体积;以这种燃料注入并持续喷雾,尤其是在冷发动机情况
下,降低了混合物均匀性,减少了燃烧稳定性,对于当量比混合物,还增加了颗粒物的排放。向喷射
燃料的乙醇中加注水,在含水量不大于30%时,燃烧持续时间不明显增加,燃烧稳定性不明显减小。
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中国乘用车企业平均燃料消耗量(CAFC)及其限值标准
马东, 安锋, 康丽平
汽车安全与节能学报    2012, 3 (4): 364-370.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.010
摘要2206)      PDF (1954KB)(4754)   
提高中国汽车行业燃料经济性水平有利于节能减排。该文基于权威部门数据和标准,研究
了中国汽车市场上乘用车的企业平均燃料消耗量(CAFC)。结果发现:2011 年度中国汽车乘用车CAFC
平均为7.5 L/(100 km),生产车型总体满足中国《乘用车燃料消耗量限值》第二阶段(GB19578-2004,
2004-09-02)限值标准,尚不满足第三阶段(GB27999-2011, 2011-12-30)目标值。与合资品牌相比,
自主品牌汽车平均CAFC 较低,但是由于产品技术相对落后,CAFC 实际值与目标值的比值反而更大,
面临较大达标压力。与国产汽车相比,进口汽车平均CAFC 较高,而且CAFC 实际值与目标值的比值也
很大,因此第三阶段达标形势更加严峻。
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燃料电池汽车研究现状及发展
李建秋, 方 川, 徐梁飞
汽车安全与节能学报    2014, 5 (01): 17-29.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.01.002
摘要1462)      PDF (1365KB)(4573)   
车用燃料电池是一种高效、清洁的新能源技术。本文综述了中国、北美、欧盟、日本、韩
国等国家和地区在该领域的发展情况,进行了多个角度的比较分析,其中包括:燃料电池汽车各项技
术指标、燃料电池发动机的寿命、环境适应性、储氢系统、燃料电池关键材料、燃料电池辅助系统、
燃料电池汽车的示范运行、加氢基础设施建设等。结果表明:在国外,整车企业已经进入产业化燃
料电池汽车的准备,预计燃料电池汽车将在2015 年进入量产阶段;而在中国,燃料电池汽车还处于
性能改进和小规模示范阶段;下一代燃料电池汽车的研发重点是:延长电池寿命、降低系统成本、建
设加氢基础设施和推广商业示范。
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欧洲新能源汽车现状与发展趋势
汪善进, 程远
汽车安全与节能学报    2021, 12 (2): 135-149.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.02.001
摘要1178)   HTML99)    PDF (1247KB)(4556)   

该文介绍了欧洲新能源汽车的现状和发展趋势,内容涉及欧洲汽车市场、欧盟的碳排放法规、欧洲各国政府的新能源推动政策、欧洲车企的新能源汽车战略和技术路线。尽管欧洲各大车企的新能源汽车长远目标不同,但因为他们必须遵循相同的CO2排放法规,短期内的技术路线大同小异,即纯电动与插电式混合动力齐头并进。动力电池方面,欧洲车企都采用三元锂电池技术;纯电动驱动系统方面,欧洲车企基本都采用驱动电机加单速减速器的配置方式;混合动力方面,欧洲车企的选择以并联结构为主,既有利于优化能量传递效率,丰富工作模式,又能充分发挥欧洲车企在发动机和变速箱技术方面的传统优势。值得一提的是,混合动力专用变速箱(DHT)技术已经在欧洲成功上市。这种技术更能充分发挥电气化动力总成的优势,正在形成发展潮流。欧盟严格的CO2排放法规是保证新能源汽车在未来几十年里持续发展的最大推手。欧洲在传统汽车技术、生产、销售方面的雄厚实力也正在变成其新能源汽车发展的强大优势。预计在未来的10年里,欧洲的新能源汽车份额将会持续而稳定地增长,2040年前新能源汽车将主导欧洲市场。

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面向未来的燃油和车辆技术的燃油添加剂
Joseph W. ROOS, Larry J. CUNNINGHAM, 许富强
汽车安全与节能学报    2010, 1 (2): 107-114.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.02.003
摘要2270)      PDF (1760KB)(4416)   
回顾了燃料添加剂在生产优质运输燃料和优化车辆性能中的作用,研究了燃料添加剂在先进混合动力汽车和直喷发动机上的应用。为了满足法规和经济效益上对保证能液供给,提高燃油经济性和降低车辆排放的要求,运输燃料和车辆技术正快速发展。与之对应,要求燃料能够进行安全有效的运输和存储,并能满足车辆的正常使用。回顾了各种燃料添加剂,这些添加剂给燃料生产商提供了一种安全有效的燃料运输方式,且能够满足不断发展的发动机技术的要求,使新技术得到有效应用。
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基于交通事故数据的汽车安全技术发展趋势分析
李一兵, 孙岳霆, 徐成亮
汽车安全与节能学报    2016, 07 (03): 241-253.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2016.03.001
摘要476)      PDF (2781KB)(4006)   

随着社会经济的发展及汽车技术的进步,国内外交通事故呈现新的宏观特征,包括:弱势道路使用者及“非标准人群”的死亡率较高、存在车身碰撞相容性问题、单车事故致死率高、驾驶员感知缺陷引起的交通事故高发。基于2000 年以来中国、欧洲以及美国的交通事故统计数据的特征分析,阐述了汽车主被动安全技术各子系统的发展趋势。被动安全方面包括:弱势道路使用者的保护、自适应的乘员保护、车身碰撞的相容性与自适应性;主动安全方面包括:车辆动力学管理及智能辅助驾驶。未来汽车安全技术总体的发展方向是:主被动一体化的综合安全技术。

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质子交换膜燃料电池的现状以及在电动车应用上的挑战
李冰, 李辉, 马建新, 王海江
汽车安全与节能学报    2010, 1 (4): 260-269.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.04.002
摘要3070)      PDF (1740KB)(4003)   
质子交换膜燃(PEM) 料电池技术已经取得重大进步,但是质子交换膜电池性能、成本、耐久性是制约其商业
化的关键因素。基于公开发表的文献,该文综述了质子交换膜燃料电池的现状以及在电动车(EV) 应用上的挑战。在
现状方面,介绍了质子交换膜燃料电池技术在电动车上应用以及在关键技术上取得的进步,特别是电堆和系统的各
个部件在性能、成本、耐久性的进步,但是,燃料电池汽车(FCEV)的商业化面临的挑战仍然是性能、成本和而久性,
这些方面和美国能源部(DOE)2010—2015 目标还有差距。还综述了在未来商业化中燃料电池汽车的维护问题。
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用于电动汽车电池充电的非接触式动力转换系统
长塚裕一, 野口真伍, 金子裕良, 阿部茂, 保田富夫, 井田和彦, 铃木明, 山之内良一
汽车安全与节能学报    2011, 2 (2): 150-156.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2011.02.008
摘要2774)      PDF (2382KB)(3882)   
为了给电动汽车再次充电,需要结构紧凑、轻量化的非接触式动力转换系统。根据高效率、大气隙、有一定的误接宽容度的准则,开发了一种采用串并联电容器、具有矩形铁芯和双边缠绕的新型变换器,其尺寸为 240 mm×300 mm×40 mm, 气隙为(70±20) mm, 横向误接宽容度为 ±125 mm, 次级绕组质量为 4.6 kg。在次级绕组连接了充电控制电路和铅酸电池的情况下,测量了该系统的性能,在正常位置上获得了1.5 kW的输出功率和95%的效率。结果表明:该系统结构紧凑、轻量化,满足了上述判据。
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柴油车排放法规及后处理技术的现状与展望
帅石金,唐韬,赵彦光,华伦
汽车安全与节能学报    2012, 3 (3): 200-217.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.03.002
摘要2565)      PDF (8392KB)(3826)   
柴油车具有燃油消耗率低、转矩输出高、功率覆盖范围广等优点,在交通运输和工程机械
等领域得到广泛应用。随着汽车排放法规的加严,柴油车只有采用后处理装置才能满足未来严格的
排放法规。该文给出了欧洲、美国、日本和中国等国家或地区的汽车排放法规的发展趋势及其对油
品的要求;分析了满足相关法规的轻型柴油车和重型柴油车的排放控制技术路线;重点介绍了柴油车
氧化催化器(DOC)、氮氧化物选择性催化还原(SCR)、稀燃NOx 捕集器(LNT)和微粒捕集器(DPF)等
后处理技术的研究现状;对柴油车排放法规和后处理技术的未来发展进行了展望。
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电动汽车用锂离子电池的温度敏感性研究综述
李平,安富强,张剑波,王浩然
汽车安全与节能学报    2014, 5 (03): 224-237.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.03.002
摘要1338)      PDF (3316KB)(3744)   

在文献、专利调研基础上,统计和分析了电动汽车用锂离子电池的温度敏感性。结果表明:
低温和高温都影响电动车用锂离子电池的性能和寿命,从而影响其应用与市场普及。缓解该问题的技
术途径可以是:电池原材料改性、优化电池设计、电池系统热管理。当前的研究热点是:正负极材料
的微观改性,以提高其电子导电率和离子导电率;优化设计电极结构和电池结构,以均匀电池内部的
热分布和电分布;研发低温下电池交流预热与充电的新方法;联合应用液冷方案。

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汽车电磁制动技术的研究与进展
何仁,胡东海,张端军
汽车安全与节能学报    2013, 4 (3): 202-214.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2013.03.002
摘要2257)      PDF (4938KB)(3589)   

电磁制动器(EB) 具有非接触性、响应速度快、控制简单等特点,已应用于商用汽车。为了
扩大电磁制动的应用范围和功能,本文介绍了其原理和技术的研究现状。对于商用汽车上的电涡流缓
速器、转筒式缓速器和自励式缓速器,概述了其结构组成、工作原理和控制方法。其关键技术有:
电磁制动的外特性与内特性、电磁与摩擦联合制动系统的匹配设计、控制策略与控制器设计。其未来
研究重点是:电磁制动与摩擦制动的系统集成和电磁制动系统的功能扩展。

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受能源环境约束世界中车辆与燃料的发展
王全录, KODJAK Drew, 蔡皓
汽车安全与节能学报    2011, 2 (4): 271-293.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2011.04.001
摘要2059)      PDF (2734KB)(3543)   
        为了解决交通导致的空气污染、能源危机和气候变化问题,该文综述了在受能源环境约束世
界中,车辆与燃料的发展。分析结果表明:随着欧洲和北美最近转向减少机动车温室气体排放,高效
车辆技术和低碳燃料将在交通部门发挥日益重要的作用。全球正致力于追求多种方案。这些方案包
括高能效车辆技术、清洁燃料、替代燃料(包括生物燃料和先进生物燃料)以及电驱动技术(如氢燃
料电池汽车和电动车等)。机动车节能减排的强有力的政策将继续为上述车辆和燃料技术的研发和实
施提供平台和激励。
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汽车主动避撞系统的安全距离模型和目标检测算法
裴晓飞,刘昭度,马国成,叶阳
汽车安全与节能学报    2012, 3 (1): 26-33.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.01.004
摘要2875)      PDF (1907KB)(3505)   
为辅助汽车驾驶员安全驾驶,开发了一种汽车主动避撞系统。该系统以“碰撞时间倒数”TTC-1
作为评价指标,采用了基于危险系数ε 进行分级报警与主动制动的安全距离模型,其关键参数按照
驾驶员特性进行标定。基于自适应巡航系统(ACC) 目标检测算法,设计了适用于避撞系统的毫米波雷
达算法。基于捷达轿车,开发了用于避撞系统的软硬件平台,并在良好路面下分别进行了主动避撞试
验和人为切换试验。实车试验表明:本系统的分级报警和主动制动功能,符合期望的TTC-1 指标,提
高了汽车的主动安全性,体现了驾驶员控制的优先性和协调性。
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预混压燃发动机的现状与未来(英文)
徐宏明
汽车安全与节能学报    2012, 3 (3): 185-199.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.03.001
摘要2719)      PDF (3466KB)(3498)   
均质压燃(HCCI) 的概念已被延伸到了更广的含义,越来越多与之相关的研究对象是其衍生
出来的概念如非均质预混压燃(PPCI) 并采用多种燃料的多次喷射技术。未来的柴油机和汽油机的结
构设计( 例如压缩比) 逐渐接近,采用非均质预混压燃使得氮氧化物和颗粒排放物同时减少,而且可
以一机使用多种燃料,特别是柴油和汽油类燃料可以离线或在线混合喷入缸内。目前增压内燃机压缩
比逐渐降低的趋势可能在采用新的燃烧模式后会反向发展,以高压缩比和无节气门运行的预混压燃
模式并结合增压技术是今后发动机提高热效率的主要途径之一。
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“三网融合”的车联网概念及其在汽车工业中的应用
谢伯元,李克强,王建强, 赵树连
汽车安全与节能学报    2013, 4 (4): 348-355.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2013.04.007
摘要991)      PDF (1124KB)(3478)   

车联网(VNC)是车辆与“远程信息技术(Telematics)”的结合。针对当前存在的认识误区,该
文提出了一种新的基于“三网融合”的车联网概念。此“三网”即:车载移动互联网、车际网、车内网。
远程信息服务(Telematics)、车车通信(V2V)/ 车路通信(V2I) 和车内网(in-vehicle networking)这
3 种网络,正在逐渐融合;并向着V2X( 其中,X 替代车、路、行人及互联网等) 方向发展。提出了
VNC 的定义、内涵和包括“便捷、安全和环保”在内的核心价值,以及3 种应用性和4 种基础共性的
关键技术。指明了VNC 在汽车工业中的应用及前景。

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直喷汽油机燃烧系统开发中的喷雾激光诊断技术
张玉银, 张高明, 许敏
汽车安全与节能学报    2011, 2 (4): 294-307.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2011.04.002
摘要2215)      PDF (2170KB)(3454)   
我国的直喷汽油发动机(SIDI) 技术开发还不成熟。在SIDI 燃烧系统的研发中,激光诊断、
三维计算流体力学(3-D CFD) 和基于光学发动机的燃烧诊断是三种重要技术。激光诊断技术可对燃
油雾化与蒸发过程进行可视化以及定量测量,为数值计算和建模提供实验验证进而提高仿真的精确
性,为缸内混合气形成过程及燃烧诊断提供直观的物理描述和解释。该文综述了SIDI 喷雾的激光诊
断技术,它涵盖了对喷雾结构、流场、粒径、燃油蒸发、混合气浓度场等的测量技术,为直喷燃烧
系统中喷雾、气流运动和燃烧室形状三者的匹配与优化提供重要技术手段。
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国际合作情况下的锂电池的寿命测试程序
Mario Conte, Fiorentino V. Conte, Ira D. Bloom, Kenji Morita, Tomohiko Ikey
汽车安全与节能学报    2011, 2 (2): 134-144.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2011.02.006
摘要3000)      PDF (2128KB)(3425)   

为了满足不同的技术和经济目标,从轻度混合动力、插电式混合动力到全电池动力的电动汽车,都将依赖于新型的、先进的(如基于锂的)蓄电池。这些电池在各种应用条件下的性能预测和寿命表征费工、费时,目前尚未得到充分的发展。一些国家已投入资金和人力进行相关的研究,其实通过国际合作,这些努力和花费也许能发挥更大的作用,例如目前正在国际能源机构(The International Energy Agency,IEA)框架内开展的准备工作。正在致力于开发一套标准化的、加速的测试程序,将允许各个测试机构合作分析电池的测量数据。该文评述了欧洲、日本和美国在加速寿命测试程序上的最新进展。以国际合作为目标,搜集、对比和分析现有的测试程序。

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车用燃料发展和研究现状及其未来展望
姚春德, 许汉君
汽车安全与节能学报    2011, 2 (2): 101-110.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2011.02.002
摘要2934)      PDF (1445KB)(3417)   
为节能与减排,需要寻求性能良好的新燃料。该文对车用现用燃料以及各种可能的替代燃料发展应用中存在的问题和研究现状作了全面的回顾,并对今后燃料的发展前景进行了展望。结论是,在可见的未来,汽油、柴油仍将是车用主导燃料,气体燃料会在局部地区得到适当应用,醇醚类燃料会有适度发展,一些新兴燃料逐渐出现在车用燃料的可能范围内。多元化燃料将是未来的必然选择。
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
高效清洁车用汽油机燃烧的研究进展
王建昕, 王志
汽车安全与节能学报    2010, 1 (3): 167-178.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2010.03.001
摘要3132)      PDF (2466KB)(3393)   
分析了2000—2009年来中国汽车工业发展和与此相关的能源及排放法规的变迁,指出节能的重要性将会超过排放污染问题。缸内直喷汽油机(GDI)和小排量是目前汽油机节能的两条途径,在气道喷射式汽油机上采用小排量技术具有成本低的特点,而在GDI汽油机上采用小排量技术则可以获得更显著的节油效果。以均质当量比为特征的第二代GDI节油效果有限,第三代GDI必须解决爆震(高压缩比)、废气稀释燃烧稳定性以及微粒排放3个关键问题。均质压燃(HCCI)是汽油机节能减排理想的燃烧方法。汽油-柴油双燃料燃烧方式具有最高的节油效果,并为未来汽油机和柴油机的统一化奠定基础。
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车用燃料电池耐久性解决策略的思考
衣宝廉, 侯明
汽车安全与节能学报    2011, 2 (2): 91-100.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2011.02.001
摘要3301)      PDF (1428KB)(3371)   
车用燃料电池的耐久性是制约其商业化的技术挑战之一。该文从车用燃料电池材料与系统两方面论述了其衰减
机理与解决对策。系统方面主要分析了动态工况、启/ 停、低载怠速等过程中发生的反应气饥饿、动态电位循环以及
高电位对燃料电池的影响及解决对策;材料方面阐述了催化剂与载体、质子交换膜、膜电极组件以及双极板在提高
稳定性等方面的研究进展与发展方向。燃料电池的研发要坚持采用材料与系统改进并行的原则,现阶段可在原有材料
基础上利用系统控制策略的改进,提高车用燃料电池系统的使用寿命,但是这在一定程度上会增加系统复杂性;长
远地还要持续进行新材料的研发,最终形成材料创新、系统简化、满足商业化需求的新一代车用燃料电池技术体系,
为燃料电池汽车走向实用提供技术保障。
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氩气闭循环氢气发动机的研发动向与展望
陈之立
汽车安全与节能学报    2023, 14 (1): 1-16.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.01.001
摘要305)   HTML30)    PDF (3079KB)(78)   

内燃机为了顺应21世纪下半叶实现碳中和的趋势避免被淘汰,必须在运行时实现CO2的零排放。另外,由于发动机的最高有效热效率明显低于电动车或燃料电池车,这会使消费者逐渐疏远发动机车。1948年,F. M. Lewis发明的氩气(Ar)闭循环氢气发动机重新回到了人们的视野中。这是因为此种发动机不排出CO2,而且Ar的比热比高于空气,以Ar为工质的发动机的热效率可以有较大提升甚至匹敌电动车或燃料电池车。本文比较详细地介绍了这种发动机的原理、发展史、存在的优缺点以及研究动向和研发课题。同时也介绍了作者近年来的部分研究成果,探讨了Ar闭循环氢气发动机与氢气及燃料电池车的关系及其发展前景。

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重型车下阶段排放法规基本思路与发展趋势
景晓军, 任烁今, 汪晓伟, 李腾腾, 方茂东
汽车安全与节能学报    2023, 14 (2): 133-156.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.001
录用日期: 2022-11-29
预出版日期: 2023-04-27
摘要272)   HTML11)    PDF (3351KB)(349)   

在机动车污染治理不断加强和车辆动力持续电动化的趋势和背景下,近年来,世界多国正在讨论“禁燃令”,同时更严苛的排放法规陆续出台,这甚至已经关系到传统内燃机(ICE)动力的存亡问题。然而,由于运力和行驶距离需求,内燃机将仍然是重型商用车的主要动力形式。目前,欧盟、美国加利福尼亚州空气资源委员会(CARB)和美国环境保护署(EPA)均发布了新的重型车排放法规,中国也已经启动国七排放标准的研究工作。该文从尾气排放、实际道路测试、温室气体排放、车载诊断 (OBD)和远程监控、非尾气排放以及耐久要求等6个方面对比分析了目前欧美重型车和发动机下阶段排放法规的最新进展和发展趋势,阐明了各标准的具体要求,并指出了可能的技术路线,旨在为重型车和发动机行业及时应对排放标准升级和相关前瞻性研究提供借鉴。研究表明,重型车未来排放标准具有5大发展趋势:尾气排放测试向多种污染物超低排放发展,在有可能成为最终一代排放法规的情况下,下阶段排放法规需要考虑长期减排方案;更加注重车辆实际道路、低负荷、怠速和冷启动排放;加强温室气体和常规气体排放协同控制;通过远程大数据的方式实现在用车排放的高效监控;增加制动和轮胎磨损等非尾气排放的考核。总之,重型车下阶段排放标准将在排放物种类、排放测试方法及排放监控手段等方面融入新方法新理念,以不断推动重型车向清洁环保高效的目标发展。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
新能源汽车节能规划与控制技术研究综述
孙超, 刘波, 孙逢春
汽车安全与节能学报    2022, 13 (4): 593-616.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.04.001
摘要237)   HTML59)    PDF (2764KB)(315)   

通过车辆的运动规划与控制提升新能源汽车的节能效果,已经成为当前国内外聚焦的关键研究热点。该文总结了新能源汽车节能规划与控制技术的最新研究现状,分析了节能路径规划(eco-routing)、节能车速规划(eco-driving)、节能充电规划(eco-charging)、能量管理(energy management)和同时涉及以上多个领域的多任务优化技术。研究发现:虽然当前新能源汽车节能规划与控制技术已经取得了可观的研究进展,但在动态或随机交通行为场景下求解困难,综合考虑路径、速度和充电等深度关联行为的集成与协同优化仍需要探索,高价值的研究成果也有待从实验验证走向产业应用。今后新能源汽车节能规划与控制技术的未来发展趋势包括:1)考虑环境时变性和行为随机性的新问题;2)运用先进预测和高效求解等手段的新算法;3)系统解决多车多任务多维度问题的新方法;4)在真实场景下可复制推广的新应用。研究和解决以上问题对实现更高水平的新能源汽车节能控制具有重要意义。

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保险杠刚度特性对行人头部及下肢的损伤影响
刘天泉, 王丙雨, 吴贺, 邹俊, 毛明祥
汽车安全与节能学报    2023, 14 (1): 17-22.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.01.002
摘要208)   HTML11)    PDF (2170KB)(47)   

用(美国)高速公路安全管理局(NHTSA)的某车辆有限元(FE)数字模型,研究了车辆保险杠刚度特性对行人头部及下肢损伤的影响。获取了 20~60 km/h碰撞速度下的保险杠刚度特性曲线。用多刚体仿真方法,研究了刚度为0~1.27 MN/m的保险杠对行人头部和下肢损伤的影响。结果表明:保险杠刚度对行人的整体运动学响应几乎没有影响,但对行人头部及下肢损伤有影响,且对下肢损伤的影响尤为显著。轿车在20 km/h与60 km/h所对应的保险杠接触力—形变曲线的刚度下,对行人头部的最大接触力分别为4.28 kN和4.26 kN,与行人小腿的最大接触力分别为3.94 kN和9.36 kN。因而行人下肢损伤风险随着保险杠刚度的增加而升高。

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面向自动驾驶的车路云一体化框架
张亚勤, 李震宇, 尚国斌, 周谷越, 高果荣, 袁基睿
汽车安全与节能学报    2023, 14 (3): 249-273.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.001
摘要169)   HTML20)    PDF (10987KB)(101)   

近年来,尽管自动驾驶(AD)技术在研发和商业化方面已取得显著进展,但自动驾驶规模化商业落地仍面临巨大挑战:一方面单车智能自动驾驶存在一定的安全问题;另一方面由开放道路场景引发的感知长尾、混行博弈等问题造成自动驾驶车辆的可运行设计域(ODD)受限。车辆亟需融合车端、路端、云端多源多维信息,进行一体化协同感知、协同决策、协同控制,拓展单车智能自动驾驶的能力边界。该文提出面向自动驾驶的车路云一体化(VICAD)系统框架,将不同的车路云协同部署策略与自动驾驶算法进行统一建模;在此基础上开展模拟仿真及系统评价,利用评价结果反馈对VICAD系统进行持续迭代优化,从而提升自动驾驶能力。此外,还进一步结合场景案例及产业落地实践,阐述了车路云一体化协同对自动驾驶大规模商业化落地的意义,并为VICAD的后续发展提出建议。

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双碳目标下商用车动力传动系统技术特征与展望
徐向阳, 赵俊玮, 董鹏, 王书翰, 刘艳芳
汽车安全与节能学报    2023, 14 (4): 395-412.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.001
摘要161)   HTML22)    PDF (4252KB)(250)   

商用车是道路运输的重要力量和碳排放大户,实现商用车绿色转型发展是推动汽车产业快速实现双碳目标的重要突破点。然而,政策驱动和市场需求对商用车技术发展提出了新的挑战与要求,尤其是动力传动系统呈现出多种技术路线并存的发展局面。该文针对传统燃油、混合动力、纯电动和燃料电池商用车等采用不同动力来源方式下的中重卡、轻微卡和皮卡、客车等应用场景,对不同动力传动系统技术特征、产品谱系、场景适用性以及技术现状及发展趋势进行分析,并对商用车动力传动系统技术发展提出新的展望,以期为商用车动力传动系统技术路径选择和技术创新发展提供参考依据。

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主动进气格栅电控系统故障诊断策略
曹子健, 吴长水, 陈礼
汽车安全与节能学报    2023, 14 (1): 118-124.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.01.014
摘要124)   HTML3)    PDF (1890KB)(54)   

主动进气格栅(AGS)是当前提高汽车燃油经济性的一种重要技术手段,为提高其可靠性与稳定性,该文提出了一种应用于其电控系统的故障诊断策略。基于AGS电控系统软件架构,设计了4类故障诊断机制进行故障诊断,并提出相应的故障保护措施; 设计了格栅挡点位置自适应算法,消除因器件老化故障以及长期小角度、高频次状态下运转带来的误差累积,减少诊断过程中的故障误报;基于自主开发的台架进行故障注入试验与故障误报测试试验,验证了所设计的故障诊断策略。结果表明:该文所设计的故障诊断策略能够快速、准确识别故障并进行分级处理,保证正常运行过程中的格栅开度误差范围为限值5°,提高了整个系统运行的可靠度。

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高活性低辛烷值汽油压燃着火特性与表征燃料构建
果泽先, 王步宇, 王博远, 张启航, 蔡开源, 王志, 帅石金
汽车安全与节能学报    2022, 13 (4): 778-784.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.04.019
摘要112)   HTML4)    PDF (2012KB)(55)   

为了解析汽油压燃(GCI)模式的燃烧排放特性,针对一种高活性低辛烷值汽油(HRG)开展了表征燃料设计研究。基于快速压缩机(RCM)平台,在有效温度690~920 K内,对该汽油燃料进行着火滞燃期试验;基于Chemkin软件对正庚烷/异辛烷(PRF)、正庚烷/异辛烷/甲苯(TRF)以及异己烷/正庚烷/异辛烷/甲苯(iso-HS)等3种表征燃料的滞燃期进行模拟。结果表明:与PRF及TRF相比,iso-HS呈现出更加显著的负温度系数(NTC)现象,且随着异己烷含量的提高,其负温度系数区域滞燃期变化幅度近似线性提高;组成为(按摩尔分数计)49.63%异己烷、18.30%异辛烷、26.29%正庚烷及5.78%甲苯的表征燃料iso-HS2具有更好的表征效果。

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基于等效因子的Q学习燃料电池汽车能量管理策略
尹燕莉, 张鑫新, 潘小亮, 詹森, 黄学江, 王福振
汽车安全与节能学报    2022, 13 (4): 785-795.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.04.020
录用日期: 2023-01-01
预出版日期: 2023-01-01
摘要109)   HTML3)    PDF (3097KB)(78)   

为提高燃料电池混合动力汽车 (FCHEV) 燃料经济性以及维持蓄电池能量平衡,该文提出了基于等效因子的Q-learning算法的能量管理策略。构建等效耗氢量最小与维持蓄电池荷电状态(SOC)平衡的目标函数,建立FCHEV动力源能量流转化平衡模型,通过能量转化平衡机理得到耗氢量的等效因子;在城市循环+全球轻型汽车测试循环(UDDS+WLTC)工况下,对需求功率的转移概率矩阵进行求解,利用Q-learning算法离线优化燃料电池和蓄电池的输出功率;基于MATLAB/Simulink平台建立了前向仿真模型,进行整车性能的仿真试验。结果表明:在WLTC循环工况下,该策略的100 km等效耗氢量为0.730 kg,接近基于动态规则(DP)控制策略的耗氢量,且SOC保持在合理的范围内,验证了该策略的有效性;在西宁市实际工况下,验证了本文所提控制策略的适应性。

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重型货车与二轮车事故致因及其拓扑层级分析
张道文, 李敏, 庞劭荣, 罗崎瑞
汽车安全与节能学报    2023, 14 (2): 157-164.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.002
摘要109)   HTML8)    PDF (1950KB)(54)   

为探究重型货车与二轮车事故因素间的相互作用,提出了一种改进的DEMATEL-AISM方法(DEMATEL为决策试验与评价实验室分析法,AISM为对抗解释结构模型法)。结合文献分析法和 (中国)国家车辆深度调查体系(NAIS)数据,建立事故致因指标体系。据事故数据特征改进DEMATEL法,定量分析事故因素间的影响程度。基于AISM建立事故因素拓扑层级模型,分析事故系统的拓变性和因素间作用。结果表明:在重型货车与二轮车事故中,超载对其他因素间的影响只有0.150;结果因素是易受影响的关键因素,其中决策失误的中心度为5.25、被影响度为5.18;事故系统为活动系统,且事故发生受到驱动层、直接层和中间层因素的共同影响。

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高级辅助驾驶系统主动安全性评价方法
王银亭, 吴长水
汽车安全与节能学报    2023, 14 (1): 62-68.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.01.008
摘要106)   HTML5)    PDF (2574KB)(43)   

为满足高级辅助驾驶系统主动安全性的多方面评价需求,该文提出了一种基于裕度与不确定性量化(QMU)的高级辅助驾驶系统主动安全性评价方法。结合QMU基本工作原理制定了适用于高级辅助驾驶系统主动安全性的评价体系及评价流程,利用序关系分析法(G1)确定评价指标的权重系数,使用模糊综合评价方法得到综合评价结果;在封闭测试场地对高级辅助驾驶系统的自动紧急制动(AEB)功能进行测试评价。结果表明:测试车车速、加速度、与目标车的距离、方向盘转角速度的评价结果分别为3.660 1、2.670 4、1.767 8、1.819 2,综合结果为2.702;该评价方法弥补了单指标评价结果横向对比的缺失,客观地量化了高级辅助驾驶系统主动安全性的纵向评价结果。

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无人驾驶清扫车的路径跟踪及远程控制
孙智威, 裴晓飞, 刘一平, 雍成昊, 陈词
汽车安全与节能学报    2022, 13 (4): 729-737.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.04.014
摘要98)   HTML4)    PDF (3094KB)(62)   

开展了电动清扫车的无人化研究。研究了车辆路径跟踪和远程控制,并进行了实车实验。对原型车辆进行底盘线控化改装,设计了无人清扫车的软硬件架构。路径跟踪控制采用前馈加反馈方法,前馈控制采用纯跟踪方法,反馈控制以车辆和参考路径之间的位置偏差进行滑模控制。结果表明:相较于单纯的反馈控制方法,使用前馈加反馈控制方法下的车辆位置偏差减小67.41%,前轮转角整体波动减小7.56%,侧向加速度整体波动减小8.04%。前馈加反馈控制方法下的车辆跟踪精度更高,横向运动更加平滑。因而,本文所设计的路径跟踪及远程控制方案安全可靠,可望有较好的工程应用价值。

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基于深度强化学习的高速公路换道跟踪控制模型
李文礼, 邱凡珂, 廖达明, 任勇鹏, 易帆
汽车安全与节能学报    2022, 13 (4): 750-759.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.04.016
摘要97)   HTML4)    PDF (2809KB)(33)   

为解决自动驾驶汽车在高速公路安全换道问题,提出了一种基于深度强化学习算法的换道跟踪控制模型,并进行了仿真实验。采用五次多项式方法,建立车辆换道路径模型,并给出跟踪误差函数;将车辆三自由度动力学模型与深度强化学习框架相融合,搭建换道路径跟踪控制模型;通过深度确定性策略梯度(DDPG)算法来更新该模型;学习得到换道路径跟踪的最佳转向角,来控制车辆完成换道过程。结果表明:在100 km/h车速条件下,本方法控制的横向位置误差绝对值的最大值接近0,角偏差绝对值最大值为10 mrad;所提出的方法相比传统的模型预测控制方法而言,轨迹跟踪的横向位置误差和角误差更小。因而,该模型能够实现高速环境下的自主换道过程,这对保证交通安全和缓解交通有意义。

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基于驾驶员经验的无人驾驶车辆平行泊车操作模型
修国涛, 谢辉, 宋康, 毕凤荣
汽车安全与节能学报    2023, 14 (2): 191-201.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.006
录用日期: 2022-11-18
摘要92)   HTML5)    PDF (2988KB)(62)   

提出了一种充分融合驾驶员经验的、低能耗的无人驾驶车辆平行泊车操作模型。将驾驶员平行泊车经验,描述为双梯形曲线图像的方向盘转角操作模型;对模型轨迹关键点位上的3个构型参数,建立平行泊车品质评价体系,得出参数对泊车品质的影响规律;考虑车辆运动学约束以及无碰撞约束,实现双梯形操作模型的优化与校正。在一辆6.6 m的无人驾驶客车上,进行了不同算法的对比验证,并在不同变量条件下进行了适应性验证。结果表明:相比传统的五次多项式轨迹规划和比例—积分—微分控制的泊车方法,用本操作模型,省去了循迹环节,使泊车过程更加流畅,且能耗降低达44.7%。

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基于深度强化学习的智能网联车辆换道轨迹规划方法
冯耀, 景首才, 惠飞, 赵祥模, 刘建蓓
汽车安全与节能学报    2022, 13 (4): 705-717.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.04.012
摘要87)   HTML8)    PDF (2779KB)(34)   

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。

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交叉口车车碰撞事故车损程度的影响要素
肖乐, 周华, 王朝健, 刘鑫
汽车安全与节能学报    2023, 14 (1): 23-30.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.01.003
预出版日期: 2023-03-07
摘要87)   HTML11)    PDF (2146KB)(36)   

以国家车辆事故深度调查体系(NAIS)中528例事故数据为样本,分析了城市交叉口车车事故严重性的影响因素、事故发生的时间段分布及车辆损失分布;以车辆损失状态、伤亡状态作为因变量,建立了双变量有序Probit模型。结果表明:人为因素、车辆类型、碰撞位置、路灯和交通信号灯状态,均显著影响事故严重性;超速驾驶导致事故的死亡率上升15.49%、酒后驾驶导致车辆报废的可能性达5.92% ;无交通信号灯使交叉口事故严重性升级;碰撞位置显著影响车辆损坏严重性,左侧面碰撞造成车辆局部明显变形的概率比右侧高2.92%。因此,考虑车辆损失状态可为事故因素分析提供新的视角。

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重型载货汽车长下坡制动工况辨识
史培龙, 高艺鹏, 张子豪, 赵轩, 余强
汽车安全与节能学报    2023, 14 (3): 299-309.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.005
摘要86)   HTML8)    PDF (4051KB)(45)   

传统持续制动系统过度依靠驾驶人主观判断实现开启和关闭,易出现不当操作引起整车制动性能热衰退问题,为此该文提出了重型载货汽车长下坡制动工况构建及辨识方法,为持续制动系统介入或退出主动控制提供依据。以重型载货汽车长下坡试验数据为基础,包含制动踏板动作、车速及GPS数据,利用短行程划分、K聚类和编码技术,基于Markov- Monte Carlo方法构建了长下坡制动工况,总时长1 194 s,路程21.18 km;基于滚动时间窗原理建立反向传播(BP)神经网络工况辨识模型并进行离线训练和识别验证,结果表明:一般制动和强制动工况识别准确率达到89.30%,显示出提出的重型载货汽车长下坡制动工况构建及辨识方法能够有效识别车辆制动状态。

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甲醇燃料的应用现状及其展望
姚春德, 姚安仁
汽车安全与节能学报    2023, 14 (5): 521-535.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.001
摘要85)   HTML15)    PDF (4727KB)(60)   

甲醇的物性与汽油、柴油相近,常温、常压下是液体,生产资料丰富,方便储存、运输和加注。绿色甲醇已经被国际航运界公认为低碳和碳中和的燃料,在船舶动力上应用日益增长。中国是具有全球最大甲醇产能以及最大产量的国家,产能和产量都占全球近60%。甲醇生产不仅可用煤炭和天然气做原料,更具有用可再生电力制氢,然后与二氧化碳合成绿色甲醇的能力。中国对甲醇用作替代石油燃料的研发工作由来已久,不仅在工农业领域得到大量应用,而且也大量应用在交通运输领域。自20世纪70年代以来开展的甲醇在内燃机上替代汽油、柴油研究,目前已经在应用技术上取得根本突破。不仅在乘用车、商用车得到规模应用,也在工程机械、内燃机车和中高速船舶动力应用上取得突破,实现甲醇应用技术完全独立自主。该综述简要介绍甲醇的生产、对甲醇毒性的认识、绿色甲醇的发展、甲醇在工农业和交通领域方面的应用概况,重点介绍在车辆、船舶、内燃机车、发电机组的汽油机和柴油机上应用甲醇的技术特点,指出其发展存在问题并展望甲醇应用的未来。

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不同控制策略下新能源汽车跨临界CO2热泵最优运行特性
贾凡, 王谙词, 殷翔, 曹锋, 刘和成
汽车安全与节能学报    2022, 13 (4): 770-777.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.04.018
摘要84)   HTML3)    PDF (2667KB)(32)   

对于跨临界CO2汽车热泵系统,在不同控制策略下,研究了影响最优排气压力的主要因素。基于GT-Suite仿真平台建立仿真模型,并用制热性能实验数据对其进行校准。以恒定送风温度来约束制热量。数字模拟了在不同环境温度、不同送风温度和不同风量下的最优排气压力,与定转速控制方式进行对比。结果表明:在定转速控制模式下,没有最优排气压力;在定送风控制方式下,最优排气压力随室内风量增大、环境温度增加、出风温度增大而增大。送风温度影响最优排气压力变化13.09%;环境温度影响最优排气压力变化9.64%;风量影响最优排气压力变化5.95%。提出了基于仿真数据的最优排气压力关联式。

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基于无迹Kalman滤波的车辆速度和质心侧偏角的估计
刘兆勇, 刘武东, 邵卫澍, 谭小强, 吴光强
汽车安全与节能学报    2023, 14 (1): 31-37.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.01.004
摘要83)   HTML6)    PDF (2167KB)(42)   

为满足车辆主动安全控制功能需求,需提升车辆在强非线性特性下的状态观测精度,提出一种基于无迹Kalman滤波(UKF)的模块化车辆横纵向速度状态观测器结构。该结构利用车载传感器信息,结合UKF观测纵向和横向速度,根据质心侧偏角的定义,计算车辆质心侧偏角。在干燥路面上,进行数字仿真以及实车实验。结果表明:在强非线性状态下,基于UKF的车辆质心侧偏角估计的仿真结果的均方根误差(RMSE)为0.425°,实车实验的RMSE为0.001°,而使用扩展Kalman滤波(EKF)估计的仿真结果RMSE为0.968°,实车实验的RMSE为0.009°。因此,UKF可以抑制车辆行驶中的干扰对观测的影响,使本观测器结构有较高的观测精度,可满足工程需要。

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