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2024年 第15卷 第2期 刊出日期:2024-04-30 上一期   
综述与展望
欧洲汽车动力系统多元化的发展趋势和展望
徐宏明
2024, 15(2):  137-153.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.001
摘要 ( 152 )   HTML ( 20)   PDF (3142KB) ( 185 )  

当前,全球能源结构处在变革时期,低碳和零碳化是包括汽车行业在内的所有经济运行和规划活动中的重中之重。汽车动力系统的能源呈现多元化的发展趋势,始于轻型车的电动化已成为不可逆转的总体方向,而氢时代在到来之前面临各种技术和非技术类等诸多问题的挑战。电动化带来的一个更为广泛应用的新技术是人工智能(AI),从而使得汽车动力系统逐步突破传统设计方法的局限得以适应更加复杂的环境条件并获得高效率。该文介绍欧洲汽车动力系统电动化和多元化的发展趋势, 针对欧盟正在考虑中的电力合成燃料等问题并结合动力系统智能化等发展趋势,对欧洲汽车技术领域在2035年前的研发动向作出相关思考以及展望。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
汽车安全
基于中国汽车-行人事故数据的老龄人与青壮年行人损伤特征对比分析
刘贽, 林淼, 代兵, 王文霞, 孟庆南, 莫富灏
2024, 15(2):  154-160.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.002
摘要 ( 117 )   HTML ( 9)   PDF (1260KB) ( 72 )  

为明确老龄与青壮年行人事故损伤特征及损伤风险之间的差异并为行人碰撞安全法规提升提供理论基础,对中国交通事故深度调查(CIDAS)数据库中提取的496例老龄行人和431例青壮年行人事故样本进行了研究。对比分析了老龄与青壮年行人损伤部位分布及具体部位损伤类型的异同;建立了基于车辆碰撞速度的老龄与青壮年行人头部AIS3+、胸部AIS3+及下肢AIS2+的损伤风险曲线。结果表明:老龄与青壮年行人胸部损伤比例差异高达20.9%;在40 km/h碰撞车速时,2类行人头部、胸部和下肢损伤风险差异分别为38.9%,39%、21.2%。因此,中国行人碰撞安全法规的提升可差异性考虑老龄人与青壮年行人的测试方法或损伤准则,尤为必要考虑纳入汽车-老龄人胸部碰撞测试评价方法。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
面向新法规的的卡车驾驶室顶压性能提升
朱海芸, 柳青云, 李奇, 宋慧斌, 郭瑞武, 赵杨
2024, 15(2):  161-168.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.003
摘要 ( 45 )   HTML ( 7)   PDF (3425KB) ( 34 )  

某重卡驾驶室在碰撞摸底试验中生存空间、顶部承载力均无法满足《商用车驾驶室乘员保护》(GB26512-2021)的要求。为了提高顶部承载力,增大乘员的头部生存空间,建立该驾驶室的侧压-顶压碰撞有限元分析(FEA)模型,并通过仿真与试验对标验证模型的有效性。根据车身框架结构能量传递和闭合腔体传力特点精准锁定A柱、后围、顶盖的薄弱部位并制定有效优化方案。结果表明:疏通A柱、顶盖和后围等关键传力路径,形成闭合腔体截面能有效提升顶部承压力,使驾驶室在满足生存空间的前提下,顶压承载力由70 kN提升至102 kN,承载性能提升了31.3%。该结构优化思路可为白车身结构设计开发提供理论指导。

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在侧面碰撞中电动汽车电池模块破损的预测
王居闯, 曹清林, 邱睿, 宋刘伟, 郭平安, 赵港
2024, 15(2):  169-177.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.004
摘要 ( 48 )   HTML ( 5)   PDF (2553KB) ( 62 )  

为增强电动汽车在侧面碰撞事故中的电池安全性,以某新能源汽车电池箱为研究对象,创建侧面碰撞情况下的有限元模型。通过LS-DYNA进行5种速度侧面碰撞仿真,提取电池箱侧壁几何中心点的应力曲线以及电池模块破损情况,根据两者之间的相关关系,建立预测电池模块碰撞破损的反向传播(BP)神经网络模型。模型的输入量为应力曲线,输出向量为模块破损情况。结果表明:5种速度碰撞后预测错误3块,其余177块预测均正确;准确率达到98.33%。因而,通过对算法的设计可预测出电动汽车在受到侧面碰撞时将要破损的具体模块,有利于提高电动汽车安全性。

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基于交通事故重建的行人过街安全岛高度设计
张晨, 魏嵬, 陈家星, 马正伟
2024, 15(2):  178-187.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.005
摘要 ( 47 )   HTML ( 5)   PDF (2374KB) ( 28 )  

为了研究道路交通安全岛高度设计对于碰撞事故中行人和车内人员的防护效果,调研并选取典型的安全岛事故案例,运用PC-CRASH软件进行事故过程重建。在事故重建的基础上,基于LS-DYNA软件,研究不同车辆碰撞速度、不同安全岛高度对行人和车内人员安全防护的影响。结果表明:安全岛高度过低是导致汽车碰撞安全岛行人伤亡的主要原因。在城市道路的常见车速(30~50 km/h)范围内,350 mm以上的安全岛高度设计可以有效防止车辆驶上安全岛,起到行人保护效果;但车辆3 ms峰值减速度远超72 g,会导致较高的车内人员头部损伤风险。未来安全岛设计应兼顾岛内行人和车内人员的双重防护,可以考虑在提升安全岛高度的同时,通过安全岛外围设计吸能缓冲装置实现对车内人员的安全防护。

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24 Model在道路运输事故成因中的应用
刘晓露, 梁志星, 吴君安, 严玉琼, 张苏
2024, 15(2):  185-195.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.006
摘要 ( 26 )   HTML ( 2)   PDF (846KB) ( 31 )  

为预防道路运输事故,基于事故致因“2-4”(24 Model)模型,对2015—2021年发生的215起道路运输事故的行为原因进行研究。从个人层面和组织层面分析导致事故发生的直接原因、间接原因、根本原因及其根源原因。结果表明:发生频次最多的不安全动作是驾驶员超速行驶(占10.67%);22.33%的道路运输事故存在管理者违章安排无资质员工上岗作业;管理者和领导者对57.67%的道路运输事故的发生有重要影响;由人为因素产生的不安全物态占比达71.53%;驾驶员、车辆安全生产管理制度欠缺或执行不到位在根本原因中尤为突出(占20.92%)。基于此,提出道路运输事故预防对策并构建出道路运输系统各因素关系图。

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汽车节能与环保
基于钴酸锂/镍酸锂体系的18650锂离子电池针刺滥用热失控颗粒喷发物特性
薛耀, 刘洁, 李伟峰, 高镇海, 王贺武
2024, 15(2):  193-198.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.007
摘要 ( 34 )   HTML ( 3)   PDF (1618KB) ( 22 )  

为揭示锂离子电池热失控颗粒喷发物特性,以钴酸锂/镍酸锂体系的圆柱型18650锂离子电池为研究对象,在满电状态下进行了针刺滥用实验研究。收集颗粒喷发物并按照粒径区间0~0.1、0.10~0.25、0.25~0.5和>0.5 mm分成4份样品,表征和分析颗粒喷发物质量、形貌、粒径和元素组成等理化特性。结果表明:热失控后电池质量损失了40.22%,颗粒喷发物占电池损失质量的40.64%;粒径区间为0~0.1 mm的颗粒喷发物主要为球形或不规则状的黑色固体粉末,表面粗糙有裂痕;累计体积百分比为10%、50%和90%的颗粒喷发物分别对应的颗粒直径为15.66、131.46和481.64 μm;颗粒喷发物中主要金属元素为镍、铝、钴、铜和锂,共占总元素含量的49.98%。该研究为揭示圆柱型18650锂离子电池颗粒喷发物形成机理以及合理处置提供参考。

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锂电池与燃料电池混合观光车动力系统的优化设计
关权, 涂正凯
2024, 15(2):  199-207.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.008
摘要 ( 40 )   HTML ( 5)   PDF (2158KB) ( 56 )  

为了解决传统电动车续航焦虑的问题,对燃料电池观光车进行了功率匹配设计与仿真验证,提出了一种功率跟随型能量管理策略。对比了纯锂电池观光车(LI)、纯燃料电池观光车(FC)、LI 与FC的混合动力观光车(LI-FC)的输出特性,并仿真试验。结果表明:LI-FC的爬坡度与纯锂电池观光车不相上下,续航里程较纯锂电池观光车提升了15%,等效氢耗较纯锂电池观光车减少了53%,动力电池荷电状态(SOC)能保持在0.5~0.9之间稳定工作,燃料电池也会在额定工况与怠速工况下稳定切换。因此,燃料电池锂电池混合动力观光车具有这3种观光车中最优续航能力、较好的使用经济性、最好的使用稳定性,燃料电池与动力电池都能在期望工况下稳定工作,有较好的竞争力。

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水轮型翅片组耦合均温板的多目标及拓扑优化
李龙辉, 张甫仁, 黄郅凯, 李雪, 赵浩东, 史亚洲, 孙世政, 赵海波
2024, 15(2):  208-217.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.009
摘要 ( 32 )   HTML ( 4)   PDF (3529KB) ( 21 )  

为解决传统通道型液冷板功耗高、散热效率低等问题,提出了用于电动车的一种异形化的水轮形扰流翅片组耦合均温板电池热管理系统。水轮组的组合方式、布置位置和数量等因素确定基础模型后,使用多目标优化方法,分析了翅片长度、翅片倾角、中心距离出口边距离和两出口间距离。为了进一步提升液冷板均温性,在液冷板外侧添加均温板,以温度为目标函数对其进行拓扑优化。结果表明:与初始模型相比平均温度和标准差分别降低了1.83 ℃和0.45,综合评价指标—热性能因子(TPF)提升77.8%。翅片长度、倾角、出口位置及其附件扰流对液冷板各项性能有着显著影响。在流体通道所占体积分数为0.8时,液冷板的平均温度进一步下降2.6 ℃,温度标准差下降0.206,TPF相较添加前继续提升18.9%。

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21700锂离子电池在不同SOC下的热失控实验研究
朱亚宁, 张振东, 盛雷, 陈龙, 朱泽华, 付林祥, 毕青
2024, 15(2):  218-225.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.010
摘要 ( 27 )   HTML ( 2)   PDF (3114KB) ( 21 )  

为提升电池热安全、减少新能源汽车热灾害,揭示不同荷电状态(SOC)下对电池热失控危害的影响机制。在SOC为100%~0%几个荷电状态下研究了21700锂电池的热失控特性,包括电池在热失控当中的表面温度、工作电压、质量损失、能量、TNT当量和破坏半径等。结果表明:电池的温升幅度随SOC的增大而升高,高电量电池热失控触发所需的时间更短,100%SOC电池在603 s触发热失控,相比于25%SOC缩短了59.1%,其危险系数更大;SOC越大,电池热失控后的质量损失也越大;电池热失控过程释放的能量、TNT当量与破坏半径均随SOC的增加而增大,电池的热失控危害性与SOC之间呈现出正相关关系。

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二硝酰胺铵液滴微爆特性的试验研究
何帆, 赵锦胜, 宁智, 吕明
2024, 15(2):  226-234.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.011
摘要 ( 18 )   HTML ( 3)   PDF (3324KB) ( 11 )  

该研究旨在揭示绿色无毒航天推进剂二硝酰胺铵(ADN)液滴在燃烧室内的微爆特性,以期提高发动机燃烧效率并减少污染物排放。通过建立挂滴式试验系统,研究了ADN液滴微爆过程中的形态变化,并分析了环境温度和液滴初始直径对微爆特性的影响。结果表明:环境温度升高并未缩短微爆延迟时间,但导致微爆强度和持续时间减小;液滴微爆持续时间与环境温度无显著负相关性,而当量蒸发速率随温度升高而增加,增加速率逐渐减缓;着火时刻随环境温度升高而提前;液滴初始直径的增大导致微爆延迟时间增加,微爆强度、持续时间和当量蒸发速率与初始直径无明显正相关关系,着火时刻则随之延迟,但趋势逐渐减弱。研究表明,环境温度和液滴初始直径是影响ADN液滴微爆特性的关键因素,对优化ADN作为航天推进剂的使用具有重要理论和工程意义。

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智能驾驶与智慧交通
基于DMPC的无信控交叉口智能网联车辆多车协同轨迹规划
金立生, 魏青嵩, 谢宪毅, 石业玮, 雒国凤, 李克强
2024, 15(2):  235-241.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.012
摘要 ( 53 )   HTML ( 3)   PDF (2198KB) ( 29 )  

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。

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基于KL散度工况识别的混合动力汽车队列的分层控制
尹燕莉, 王福振, 詹森, 黄学江, 张鑫新, 张富椿
2024, 15(2):  242-252.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.013
摘要 ( 31 )   HTML ( 4)   PDF (40253KB) ( 16 )  

针对混合动力汽车队列行驶过程中工况的适应性问题,提出了一种基于KL(Kullback- Leibler)散度工况识别的分层控制方法。上层控制器利用车—车通信技术,获取队列中前车状态信息,采用模型预测控制(MPC)算法,实现队列纵向控制,并计算出最优跟车车速;下层控制器基于典型工况,离线求解需求功率的转移概率矩阵,并通过Q-Learning算法训练最优Q表嵌入整车模型中;在行驶中以固定时间长度在线更新转移概率矩阵,采用KL散度进行工况识别,根据识别的工况类型,结合当前时刻车速、需求功率和电池荷电状态(SOC),通过在线查表实现转矩分配。结果表明:与未考虑工况识别策略相比,本策略的油耗降低了8.6%;与作为基准的动态规划(DP)相比,增加了4.8%;在与DP油耗基本保持相同的前提下,该策略离线仿真时间缩短21%,不仅能够在线应用,还能实时适应工况变化。

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基于图搜索的陆空两栖平台3D路径规划算法
孟庆京, 司俊德, 张新钰, 孙弘麟, 王小宇, 荣松松
2024, 15(2):  253-260.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.014
摘要 ( 28 )   HTML ( 3)   PDF (3452KB) ( 22 )  

为了解决陆空两栖平台路径规划能效与寻径效率问题,提出了一种基于图搜索算法的全局路径规划算法。考虑了空中飞行能耗与地面行驶能耗模型的不同,结合起飞阈值、地面移动成本系数、空中移动成本系数等参数决定模态切换机制,在遇到难以越过的障碍时使用逃脱算法脱困,当允许地面通过时优先采用地面行驶的方式到达目标点以提升寻径效率与能效。为验证该算法,分别建立了针对陆空2种模式下的能耗模型,在现有交通规则约束下完成城市场景和虚拟迷宫测试。结果表明:本算法的搜索效率相较于对照组算法提升了30%以上,有效提升搜寻效率的同时降低了能量消耗。

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一种基于目标点云分布特性的动态聚类算法
李彩虹, 何晨阳, 高锋, 陈佳欣
2024, 15(2):  261-267.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.015
摘要 ( 28 )   HTML ( 5)   PDF (1819KB) ( 21 )  

激光雷达在自动驾驶系统的目标检测任务中发挥着重要作用,但其扫描机理会使得点云分布不均匀,常规聚类算法由于参数固定会导致较多的错误聚类。为解决该问题,该文以椭圆形状作为邻域空间,设计基于采样点位置的邻域自适应调整策略,提出一种基于目标点云分布特性的动态聚类算法。通过正确聚类、过聚类等综合结果评估算法的性能,在KITTI数据集上进行了数值分析得到算法参数,并在校园环境中进行了实车对比实验。结果表明:所提算法能减少基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)中固定邻域所造成的70.60%过聚类、49.76%欠聚类等错误结果,从而有效提高算法的综合聚类性能。

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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3014)      PDF (2451KB)(7272)   
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3058)      PDF (1518KB)(7127)   
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
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1244)   HTML104)    PDF (1247KB)(6858)   

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。

图表 | 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1393)      PDF (2587KB)(6592)   
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980)      PDF (2285KB)(6124)   

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1348)      PDF (2806KB)(5979)   

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1964)      PDF (2996KB)(5830)   
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2128)      PDF (2391KB)(5503)   
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738)      PDF (1538KB)(5373)   

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3129)      PDF (1917KB)(5010)   
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2586)      PDF (2516KB)(4868)   
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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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2210)      PDF (1954KB)(4793)   
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2292)      PDF (3857KB)(4771)   
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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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1467)      PDF (1365KB)(4588)   
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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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2280)      PDF (1760KB)(4428)   
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481)      PDF (2781KB)(4026)   

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3076)      PDF (1740KB)(4014)   
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2779)      PDF (2382KB)(3894)   
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2577)      PDF (8392KB)(3834)   
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1340)      PDF (3316KB)(3778)   

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2261)      PDF (4938KB)(3641)   

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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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2884)      PDF (1907KB)(3578)   
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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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2069)      PDF (2734KB)(3552)   
        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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碳中和背景下内燃机低碳和零碳技术路径及关键技术
帅石金, 王志, 马骁, 徐宏明, 何鑫, 王建昕
汽车安全与节能学报    2021, 12 (4): 417-439.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.04.001
摘要5061)   HTML633)    PDF (4021KB)(3552)   

自2020年9月中国在七十五届联合国大会上承诺“2030年碳达峰、2060年碳中和”以来,世界主要国家和地区2016年签署的《巴黎协定》控制全球气温上升幅度及采取碳中和政策和行动进入加速期。内燃机作为量大面广的道路、非道路移动机械和国防装备主导动力,在近中期肩负节能减排重要使命的同时,也面临着未来如何实现碳中和的巨大挑战和重要机遇。本文在分析欧、美、日、中等主要地区和国家碳中和政策和行动的基础上,提出并论述了内燃机近中期低碳和中远期零碳的两条技术路径及其可行性,以及内燃机使用生物质燃料、绿氢、绿氨和绿电合成液体燃料(e-fuel)等碳中和燃料需要解决的关键技术,旨在为内燃机的未来探索可持续发展之路。现有研究表明:内燃机作为一种高效高功率密度的燃料化学能转化为机械能的热力机,通过与电动化和智能化技术结合仍有较大的节能提升空间;内燃机相比氢燃料电池动力,产业链更完整,技术成熟度更高,成本更低,未来通过燃用碳中和燃料的新能源内燃机,仍可以在重型卡车、工程机械、船舶、航空等大型动力装备以及混合动力系统中得到大规模应用,促进中国能源和交通领域早日实现碳中和。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
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2744)      PDF (3466KB)(3523)   
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。
相关文章 | 多维度评价
“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1015)      PDF (1124KB)(3493)   

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。

相关文章 | 多维度评价
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2253)      PDF (2170KB)(3469)   
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。
相关文章 | 多维度评价
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2943)      PDF (1445KB)(3431)   
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
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3003)      PDF (2128KB)(3430)   

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。

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3137)      PDF (2466KB)(3430)   
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。
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
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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229)   HTML24)    PDF (4252KB)(517)   

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。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
电动汽车与清洁能源融合发展技术研究与展望
朱明, 季金华, 金盛, 季毓婷, 别一鸣
汽车安全与节能学报    2024, 15 (1): 1-19.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.01.001
录用日期: 2024-01-28
预出版日期: 2024-02-29
摘要162)   HTML22)    PDF (2593KB)(120)   

以光电、风电为代表的清洁能源发电技术可为电动汽车提供清洁的电力供给,减少全生命周期碳排放,助力交通领域“双碳”战略目标的实现, 因此近年来得到迅猛发展。为了推动交能融合技术的应用,明确相关研究中的关键问题,该文综述了国内外学者过去10年在电动汽车与清洁能源融合技术方面的研究进展。首先,介绍了二者融合发展的必要性与现实意义;其次,将已有研究成果分为公路环境与城市道路环境两类,分别从电网、充电站、车辆3个层面归纳了当前电动汽车与清洁能源融合技术的研究成果;最后,考虑到清洁能源发电以及电动汽车充电存在较强的随机波动,对未来发展提出了加强公共领域交能融合发展、构建多种互补型清洁能源发电策略、建立“源—网—荷—储”集成优化技术、强化分布式微电网能源自洽调度、加强无线光伏充电公路运营管理等建议。

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欧洲汽车动力系统多元化的发展趋势和展望
徐宏明
汽车安全与节能学报    2024, 15 (2): 137-153.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.001
摘要152)   HTML20)    PDF (3142KB)(185)   

当前,全球能源结构处在变革时期,低碳和零碳化是包括汽车行业在内的所有经济运行和规划活动中的重中之重。汽车动力系统的能源呈现多元化的发展趋势,始于轻型车的电动化已成为不可逆转的总体方向,而氢时代在到来之前面临各种技术和非技术类等诸多问题的挑战。电动化带来的一个更为广泛应用的新技术是人工智能(AI),从而使得汽车动力系统逐步突破传统设计方法的局限得以适应更加复杂的环境条件并获得高效率。该文介绍欧洲汽车动力系统电动化和多元化的发展趋势, 针对欧盟正在考虑中的电力合成燃料等问题并结合动力系统智能化等发展趋势,对欧洲汽车技术领域在2035年前的研发动向作出相关思考以及展望。

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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147)   HTML22)    PDF (4727KB)(126)   

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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基于中国汽车-行人事故数据的老龄人与青壮年行人损伤特征对比分析
刘贽, 林淼, 代兵, 王文霞, 孟庆南, 莫富灏
汽车安全与节能学报    2024, 15 (2): 154-160.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.02.002
摘要117)   HTML9)    PDF (1260KB)(72)   

为明确老龄与青壮年行人事故损伤特征及损伤风险之间的差异并为行人碰撞安全法规提升提供理论基础,对中国交通事故深度调查(CIDAS)数据库中提取的496例老龄行人和431例青壮年行人事故样本进行了研究。对比分析了老龄与青壮年行人损伤部位分布及具体部位损伤类型的异同;建立了基于车辆碰撞速度的老龄与青壮年行人头部AIS3+、胸部AIS3+及下肢AIS2+的损伤风险曲线。结果表明:老龄与青壮年行人胸部损伤比例差异高达20.9%;在40 km/h碰撞车速时,2类行人头部、胸部和下肢损伤风险差异分别为38.9%,39%、21.2%。因此,中国行人碰撞安全法规的提升可差异性考虑老龄人与青壮年行人的测试方法或损伤准则,尤为必要考虑纳入汽车-老龄人胸部碰撞测试评价方法。

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智能电动浪潮下的汽车产业格局重塑
许英博, 李景涛, 高飞翔, 武平乐, 李铮
汽车安全与节能学报    2023, 14 (6): 651-663.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.06.001
摘要104)   HTML15)    PDF (1577KB)(80)   

汽车产业正经历智能电动浪潮,产品定义和产业格局正在被重塑。2023年1—11月,中国新能源汽车销量达830万辆,同比增长37%,新能源汽车渗透率达31%。特斯拉引领汽车技术变革和产业演进趋势,2022年,特斯拉销售整车131万辆,虽然较丰田(约1 048万辆)等厂商仍有较大差距,但其市值已突破7 000亿美元,居全球车企首位,体现出投资者对其发展的乐观态度。复盘特斯拉发展历程,笔者分析其成功的3点主要原因为:全栈技术自主研发;第一性原理定义产品;持续降成本推动销量增长。造车新势力和科技公司积极跟进,传统车企加速转型。2022年,本土品牌占中国新能源汽车市场份额约80%。未来,中国和全球新能源汽车渗透率将持续提升。智能电动浪潮下,汽车产业格局将持续变化。具备全栈自主研发能力、产品定义和重构能力、产业链协调能力的公司有望持续获得更多市场份额。

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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
汽车安全与节能学报    2023, 14 (5): 536-543.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.002
摘要89)   HTML5)    PDF (1176KB)(95)   

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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男性老龄乘员年龄增长对损伤风险的影响
唐友名, 谢祥键, 孙贵斌, 王平, 张义, 孙冠豫
汽车安全与节能学报    2023, 14 (4): 413-420.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.002
录用日期: 2022-12-12
预出版日期: 2023-08-31
摘要78)   HTML13)    PDF (1168KB)(59)   

为了研究年龄增长对男性老龄乘员损伤风险的影响规律,以Hybrid Ⅲ 50th男性假人为基础,结合中国60~79岁男性老年人身体尺寸,采用MADYMO软件建立具有中国老龄人体特征的多体假人模型。通过耦合乘员座椅约束系统模型,对比分析了4个年龄组(60~64、65~69、70~74、75~79岁)乘员头部、胸部、大腿和综合伤害指标WIC值与年龄因素之间的影响关系,提出了随年龄增长的老龄乘员损伤风险概率模型。结果表明:随着老龄乘员年龄的增长,头部HIC值和合成加速度值、胸部加速度值和压缩量、综合伤害WIC值呈线性上升趋势;当年龄超过74岁时,胸部3 ms加速度值呈“陡峭”指数上升趋势;随着年龄的增长,老龄乘员伤害程度与年龄呈显著的强正相关性(r > 0.97, p < 0.05)。

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基于非线性空气弹簧模型的整车仿真与主客观评价
邬明宇, 郭沛林, 李耀超, 王仕伟, 侯杰, 危银涛
汽车安全与节能学报    2024, 15 (1): 20-28.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.01.002
录用日期: 2022-11-28
摘要77)   HTML9)    PDF (1573KB)(61)   

应用非线性空气弹簧模型,研究了空气悬架整车的动力学仿真和主观评价。结合空气弹簧频率、振幅相关性模型与Simulink仿真,给出了空气悬架整车7自由度模型,对比了不同路面情形下悬架动行程和簧上加速度的均方根值和功率谱密度。从时域和频率2个角度分析了不同速度、路面及减振器阻尼情形下空气悬架整车的动态特性。对装有不同空气弹簧的整车进行主、客观试验测试。结果表明:悬架动行程预测误差小于7%,簧上位置加速度共振峰值预测误差小于6%,共振频率预测误差小于6%;从而验证了所提模型的普适性和精确性;反映了带空气悬架整车的动态特性,解释了平顺性主客观试验的机理。

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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
汽车安全与节能学报    2023, 14 (5): 580-590.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.007
摘要72)   HTML7)    PDF (3744KB)(112)   

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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中国语境下纯电动微型车全生命周期碳排放
郝旭, 刘成荫, 姜禹彤, 王贺武, 邹岱江, 钟锐恒, 戴锋
汽车安全与节能学报    2024, 15 (1): 47-53.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.01.005
摘要71)   HTML13)    PDF (947KB)(55)   

为回答中国语境下纯电动微型车能够减碳多少,建立了针对中国语境下的纯电动微型车的全生命周期碳排放的评估模型。基于一组1 030车·天 的纯电动微型车的典型出行数据,使用了与交通有关的温室气体、排放及能耗的全生命周期碳排放核算模型—GREET,该模型包括:制造环节(CTG)、能源周期(WTW)和回收环节(GTC)。结果表明:中国大陆纯电动微型车的日均出行里程37.2 km,73.1%的日出行里程低于50.0 km;在2021年平均电网、采用新欧洲驾驶循环(NEDC)的条件下,纯电动微型车全生命周期CO2当量碳排放为26.8 t,比同级别内燃机汽车低约33%。其中的72%的排放来自纯电动微型车WTW环节,其CO2当量碳排放为19.3 t。电网清洁化程度的提升和动力电池回收比例的增加,将有助于进一步降低纯电动微型车的碳排放。

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基于集成深度强化学习的自动驾驶车辆行为决策模型
张新锋, 吴琳
汽车安全与节能学报    2023, 14 (4): 472-479.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.009
录用日期: 2023-04-11
预出版日期: 2023-08-31
摘要70)   HTML7)    PDF (1754KB)(69)   

提出一种基于集成的深度强化学习的自动驾驶车辆的行为决策模型。基于Markov决策过程(MDP)理论,采用标准投票法,将深度Q学习网络 (DQN)、双DQN (DDQN)和竞争双DDQN (Dueling DDQN)等3种基础网络模型集成。在高速公路仿真环境、在单向3车道、4车道、5车道数量场景下,对向左换道、车道保持、向右换道、同车道加速和减速等5种车辆驾驶行为,进行测试和泛化性验证。结果表明:与其它3种网络模型相比,该模型的决策成功率分别提高了6%、3%和6%;平均车速也有提升;100回合的测试,耗时小于1 ms,满足决策实时性要求。因而,该决策模型提高了行车安全和决策效率。

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正面100%碰撞试验中后排小身材女性乘员损伤分析
李海岩, 胡静, 贺丽娟, 吕文乐, 崔世海, 阮世捷
汽车安全与节能学报    2023, 14 (4): 421-430.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.003
摘要65)   HTML9)    PDF (2920KB)(155)   

研究后排小身材女性乘员在正面100%碰撞试验中的损伤风险,为提升汽车约束系统的防护性能提供参考数据。应用已验证的符合中国人体特征的第五百分位女性乘员损伤仿生模型(TUST IBMs F05-O)搭载某款经验证的汽车有限元模型,依据C-NCAP(2021年版)正面100%重叠刚性壁障碰撞试验要求,着重对乘坐于后排的小身材女性乘员进行头部、颈部、胸腹部及腰椎损伤分析。结果表明:TUST IBMs F05-O模型脊柱的高生物逼真度能充分表现头颈部围绕安全带的侧向屈曲运动;头部与前排座椅碰撞造成头颈部严重损伤,胸部黏性准则 (VC) 值为0.34,且压缩量较高,肺部受挤压而造成损伤,腰椎损伤指标 (LSI)及腰椎损伤评定参数 (Lfx) 未超出相应的损伤阈值。应用具有高生物逼真度的第五百分位中国女性乘员损伤仿生模型进行汽车碰撞仿真试验,对智能座舱和零重力座椅开发、汽车主被动安全一体研究及未来数字测评方法等针对中国小身材女性乘员的安全防护研究具有重要的应用价值。

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基于ISSA的燃料电池多电源模糊能量管理策略
罗闯, 许亮
汽车安全与节能学报    2023, 14 (4): 496-504.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.012
录用日期: 2023-04-25
预出版日期: 2023-08-31
摘要65)   HTML4)    PDF (1933KB)(35)   

为了提高燃料电池(FC)混合动力汽车(HEV)的经济性,提出一种利用模糊逻辑控制(FLC)的方法对其实现能量管理策略(EMS)。以氢耗量最优为目标,加入超级电容器作为辅助能源,考虑汽车驱动与制动2种状态,把需求功率、超级电容荷电状态、燃料电池的工作效率,添加为模糊控制器输入变量,对模糊规则进行改进。引入改进的麻雀搜索算法(ISSA)对模糊控制器的隶属度函数进行优化,采用Circle映射初始化麻雀种群,同时引入随机游走策略对全局最优解扰动。采用Advisor软件和Matlab/Simulink环境建模并进行联合仿真。结果表明:本文能量管理策略,在城市道路循环工况(UDDS)和高速公路燃油经济性测试工况(HWFET)下,等效氢耗量分别减低了29.38%和29.88%,同时,也减少了燃料电池在运行时的变载次数,使得燃料电池寿命得到延长。

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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
汽车安全与节能学报    2023, 14 (5): 563-569.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.005
摘要65)   HTML4)    PDF (1345KB)(32)   

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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行人过街模拟及车辆右转避障路径规划方法
李文礼, 任勇鹏, 肖凯文, 孙圆圆
汽车安全与节能学报    2024, 15 (1): 99-110.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.01.011
摘要65)   HTML4)    PDF (3411KB)(23)   

为解决无信号十字路口右转车辆与同侧过街行人的交互冲突问题,提出一种模拟过街行为的行人过街运动模型,设计了车辆横纵向解耦避障路径规划算法,并进行了仿真实验。使车辆面向动、静态行人时能合理切换避障路径规划策略;同时,将过街运动模型驱动下的行人作为车辆避障对象,以过街模型输出的行人未来轨迹生成车辆纵向速度规划障碍位移—时间区域,从而让行人未来运动状态反馈到车辆避障中。结果表明: 本文的行人过街运动模型相对观测值的准确率达到了90%,因此,该模型复现了行人过街过程;能根据行人运动状态切换避障方案,使车辆安全避让过街行人。

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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
汽车安全与节能学报    2023, 14 (5): 544-554.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.05.003
预出版日期: 2023-10-26
摘要64)   HTML4)    PDF (3352KB)(61)   

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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基于多指标耦合的自动驾驶汽车实时轨迹规划算法
黄鹏程, 裴晓飞, 周洪龙, 陈词
汽车安全与节能学报    2023, 14 (4): 480-487.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.010
录用日期: 2023-06-29
预出版日期: 2023-08-31
摘要62)   HTML8)    PDF (2113KB)(65)   

城市交通环境对自动驾驶汽车的安全性、舒适性、合规性、通行效率等指标提出了更高的要求。该文提出了一种时空耦合的实时轨迹规划方法,在其评价函数中引入上述多种量化指标。该算法在一组驾驶走廊内生成轨迹,根据结合横纵向舒适性、安全性和效用性的多指标评价函数选择最优轨迹,并在模拟环岛中进行了测试。结果表明:当舒适性优先时,加速度曲线较为平滑,最大值为0.66 m/s2; 当安全性优先时,产生的轨迹平均偏离0.19 m,避免与附近障碍物发生碰撞; 当效用性优先时,生成的轨迹最大速度为9.97 m/s,并表现出较积极的加速度场。该算法可使自动驾驶汽车在保持横纵向加速度的同时安全避开动态障碍物,且每次迭代平均耗费47.45 ms,满足实时性的要求。

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假人与人体模型在AEB作用下的驾驶员离位响应对比
任立海, 罗志秦, 陈浩, 蒋成约
汽车安全与节能学报    2023, 14 (4): 448-456.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.006
摘要62)   HTML4)    PDF (2744KB)(127)   

为研究假人与人体模型在不同制动强度下驾驶员离位响应差异性,进行假人与人体模型的仿真实验。构建人体乘员约束测试装置(THOR)假人和人体安全模型(THUMS)的驾驶员约束系统模型,将MADYMO的主动人体模型(AHM)与LS-DYNA有限元约束系统耦合构建AHM模型的驾驶员约束系统模型,提取假人与人体模型头部、肩部、胸部及膝部的位移―时间历程曲线,并开展假人与人体模型离位差异性分析和不同安全带约束下驾驶员离位分析。结果表明:参考志愿者实验数据,3个模型离位都在志愿者响应通道范围内,人体模型AHM和THUMS具有更高的离位运动生物逼真度;相较于标准安全带,主动预紧安全带能够有效降低驾驶员在自动紧急制动(AEB)工况下离位响应。

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车用CFRP层压圆柱壳冲击损伤分析及最小穿透能量预测
王丹琦, 吴霖滔, 聂冰冰, 车文传, 邹铁方, 张君媛
汽车安全与节能学报    2024, 15 (1): 29-38.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2024.01.003
摘要61)   HTML6)    PDF (2705KB)(50)   

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)在汽车曲面零部件上的应用前景,该文以碳纤维增强复合材料(CFRP)层压圆柱壳作为对象,研究其在落锤冲击工况下的损伤与吸能特性。基于复合材料均质化方法,建立CFRP层压圆柱壳落锤冲击的多尺度模型,探究曲率半径对冲击损伤和能量吸收的影响;并采用非线性拟合方法建立了最小穿透能量与层压圆柱壳材料参数、结构参数及落锤参数之间的函数关系,实现概念设计阶段最小穿透能量的快速预测,对比仿真结果拟合公式的误差在20%以内。结果表明:相较于平板,层压圆柱壳的峰值载荷宽度更大、更平稳。在60 J冲击作用下,层压圆柱壳各铺层损伤面积相对均匀,其中纤维损伤与曲率半径无关,基体损伤面积随曲率半径增大而增大;当曲率半径为100 mm时,层压壳承载及抵抗变形能力较好,具有较好的抗冲击性;当曲率半径为200 mm时,层压壳耗散能量最多,吸能效果较好。

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