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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327)   HTML12)    PDF (3351KB)(738)   

    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。

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    中国氢燃料电池汽车技术路线选择与实践进展
    王贺武, 欧阳明高, 李建秋, 杨福源
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 211-224.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.001
    摘要1488)   HTML453)    PDF (4067KB)(618)   

    中国在2016年制定了氢燃料电池汽车发展路线图,规划了2020、2025和2030年的里程碑,并在随后的5年开展了进一步的技术研发和区域性示范推广应用,在2022北京冬奥会大规模使用了氢燃料电池汽车;2020年又对路线图和里程碑进行了修订,时间节点延展到2035年。该文对这一过程进行了全面回顾,并总结了代表性的进展。研究结果表明:中国氢燃料电池汽车和基础设置规模以及燃料电池系统和燃料电池堆关键性能技术指标超过2020年预期,部分接近2025年里程碑;在以张家口为代表的可再生能源丰富的寒冷区域,绿氢的制储运加注和氢燃料电池的推广应用取得了具有可借鉴性的成功经验,进一步可结合京津冀和河北省氢燃料电池汽车示范区的具体情况,开展氢燃料电池重型卡车的推广应用。

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    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260)   HTML60)    PDF (2764KB)(559)   

    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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    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206)   HTML22)    PDF (4252KB)(462)   

    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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    面向智能车辆的EMB系统功能安全分析及应用设计
    程洁, 郑凯, 秦嘉, 吴晓东
    汽车安全与节能学报    2023, 14 (1): 69-79.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.01.009
    摘要86)   HTML5)    PDF (2500KB)(393)   

    为提高电子机械制动(EMB)系统的可靠性,基于ISO 26262标准,开展EMB系统功能安全分析及设计。面向智能驾驶车辆,进行相关项定义;应用危害分析和风险评估(HARA)方法论,得到汽车安全完整性等级(ASIL)和系统安全目标,并建立系统安全机制,通过故障树(FTA)模型进行安全验证,实现安全目标的逐层分解;基于EMB系统安全机制搭建失效控制模块,设计制动力重构算法并利用联合仿真模型进行系统验证。结果表明:该系统设计方案同时满足应用于智能车辆的EMB系统的功能需求和安全需求。

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    搭配低温散热器的PHEV电池冷却系统的节能效果
    雍安姣, 项阳, 付永宏, 汪爽, 郭廷, 王勇
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (4): 796-803.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.04.021
    摘要57)   HTML8)    PDF (2524KB)(311)   

    评价了插电式混合动力车(PHEV)搭配电池低温散热器(LTR)的节能效果与投入成本。设计了配备LTR与不配备LTR的2种电池冷却架构及其控制逻辑,提出了通勤、差旅、郊游3种用户实际行车工况,分析了这2种电池冷却架构单一用户工况收益以及中国大陆典型城市年均节能量,对比了这2种电池冷却架构的性价比。结果表明:单一用户低负荷行车工况下,搭配电池低温散热器LTR具备收益的工作区间为24~27 ℃。在所讨论的用车频率下,配搭配电池低温散热器的电池冷却系统的年收益低于3.14元,这与其成本投入不匹配。建议取消在PHEV上电池冷却系统的LTR。

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    城市电动公交车辆运营管理:综述与展望
    曲小波, 刘亚君, 陈雨薇, 别一鸣
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (3): 407-420.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.03.001
    摘要313)   HTML27)    PDF (1985KB)(300)   

    随着公交车辆电动化进程的加快,中国电动公交车保有量迅速增加,已经成为中国城市规模最大的公交车型。科学的电动公交车辆运营管理对于降低公交系统碳排放以及公交企业运营成本具有重要意义。本文介绍了中国和主要西方国家的电动公交车辆发展历程,总结了当前实际运营管理存在的问题;给出了电动公交车辆运营管理的框架体系,从运行能耗估计、车辆调度、节能驾驶、系统资源配置以及效益评价等5个方面对当前的研究成果进行了概述,并对最新的运营管理技术与方法进行了梳理;系统总结了当前研究面临的问题与挑战,从电动公交系统线网规划、基于实际数据的电池寿命估计、智能化排班技术、引入新型供电与充电模式等4个方面对未来的发展趋势进行分析。

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    面向网联环境的汽车平视显示器人因测试研究综述与展望
    赵晓华, 李雪玮, 张钰, 李振龙, 李海舰, 张建华
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 225-241.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022
    摘要703)   HTML263)    PDF (4473KB)(276)   

    平视显示器(HUD)是网联环境下车内人机交互的新兴方式和未来发展的热点方向,开展汽车HUD人因测试是保证其预期安全效益的关键前提。该综述介绍了HUD的产品分类、现状应用及信息建议;绘制了HUD人因测试研究知识图谱以明晰现有研究的关键内容及其随时间和空间的变化趋势;从功能场景、测试变量和测试方法提出网联环境下HUD人因测试框架,并针对出行导航、安全辅助、自动驾驶及其他交互辅助场景的人因测试展开进一步论述;归纳总结了现有研究的不足,梳理和展望未来HUD人因领域的相关研究内容,为推进网联环境下人机交互及智慧座舱的建设提供参考。

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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61)   HTML8)    PDF (2920KB)(154)   

    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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    串联式和增程式混合动力轻型商用车的性能对比
    李敏清, 冯坚, 韩志玉
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (3): 550-559.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.03.017
    摘要139)   HTML7)    PDF (2354KB)(147)   

    为确定在串联式动力系统策略和增程式动力系统策略下的最优油耗和二氧化碳排放,以一辆日均行驶150 km、满载质量4.5 t的轻型商用厢式卡车为对象,对动力性、油耗及使用阶段的二氧化碳排放量进行了仿真。考虑比较的公平性和实用性,应用了规则式策略(RB)和动态等效燃油消耗最小策略(DECMS)。提出了改进的混合型能量管理策略(M-DECMS)。结果表明:在中国—全球瞬态整车循环(C-WTVC)工况下,对于1.2 L和1.5 L 两种量产发动机,相较于串联式电动汽车(SHEV),增程式电动汽车(REEV)平均可以降低30.1%的燃油消耗和16.65%的二氧化碳排放。因而,相较于串联式动力系统,增程式有助于降低燃油消耗和驾驶阶段二氧化碳排放。

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    考虑PEMFC动态降载特性的FCV制动能量回收协调控制
    鲁大钢, 衣丰艳, 胡东海, 程善
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 350-357.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.016
    摘要396)   HTML12)    PDF (4009KB)(123)   

    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。

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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253)   HTML20)    PDF (10987KB)(120)   

    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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    重型车远程监控与实际道路试验对比研究及统计分析
    任烁今, 仝畅, 李刚, 张超, 李腾腾, 刘栋, 张朋, 刘志伟, 关敏
    汽车安全与节能学报    2023, 14 (2): 239-248.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.011
    录用日期: 2022-11-29
    摘要89)   HTML2)    PDF (2672KB)(119)   

    为了研究重型车远程监控与实际道路试验数据的差异,该文通过对2辆样车拟合结果以及对100辆样车的统计结果分析,研究了远程监控平台接收数据与便携式排放测试系统(PEMS)测量数据的一致性。结果表明:PEMS设备的实测或计算结果可以应用于对重型车远程监控数据的数据一致性核查,二者车速数据一致性结果较好,燃料流量和进气量数据一致性结果次之;对于NOx排放应适当放宽数据一致性要求;远程监控数据可以较好地反映车辆实际道路中的运行工况;远程监控和PEMS试验数据的功基窗口基本一致,但NOx传感器精度误差有可能导致远程监控功基窗口法的计算结果与PEMS实测数据产生较大偏差。

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    融合车辆轨迹预测的学习型自动驾驶决策
    徐杰, 裴晓飞, 杨波, 方志刚
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 317-324.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.012
    摘要476)   HTML22)    PDF (1919KB)(119)   

    在考虑车辆未来轨迹的基础上,利用强化学习来实现在复杂场景下的驾驶决策问题。基于图结构和长短时记忆(LSTM)网络搭建周围车辆长期交互的轨迹预测模型,利用Rainbow DQN算法构建行为决策模型。在该模型中,状态空间包括当前时刻自车及旁车信息和未来的轨迹预测信息;从安全性、舒适性、行车效率等角度设计对应的奖励函数,并设定安全规则提高所选动作的安全性。结果表明:第5 s末车辆轨迹预测纵向位置误差为1.54 m,横向位置误差为0.32 m,效果较为准确。因而,加入轨迹预测有利于提高自动驾驶汽车决策的安全性和通行效率。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    两级式半主动磁流变抗冲击座椅悬架系统设计与仿真
    亓昌, 徐博, 余洁, 杨姝
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 242-249.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.003
    摘要600)   HTML190)    PDF (1875KB)(119)   

    为在爆炸冲击下保护特种车辆内乘员安全,利用自建的四自由度集中参数人体模型,提出了一种两级式半主动抗冲击软着陆控制座椅概念设计。通过垂向冲击动力学仿真,验证了模型的有效性;基于磁流变阻尼器Hysteretic模型,建立了阻尼器力学模型;通过振动测试台,辨识了阻尼器力学模型相关系数;用自建的两级式半主动座椅悬架系统仿真模型,研究了抗冲击座椅的抗冲击和减振性能。结果表明:相比原有设计,本文座椅可使乘员头部加速度峰值降低42.5%;使最大有效幅值传递率下降了19.4%。从而,提高了舒适性,降低了乘员头部损伤风险,满足抗爆性能要求。

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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107)   HTML4)    PDF (3094KB)(119)   

    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。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    基于质保数据的汽车可靠性评估及车企运营决策系统
    庞欢, 石东阳, 王道成, 刘敬一
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 250-258.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.004
    摘要517)   HTML31)    PDF (2359KB)(118)   

    从汽车质保数据出发,考虑用户实际需求,研发了一种支撑汽车可靠性评估及车企运营决策的系统。搭建了具有多任务管理和多维度分析功能的系统框架;设计了用于支撑数据分析挖掘的外部数据库,该系统具备数据自动清洗、故障统计分析、可靠性评估、科学决策分析和数据可视化等功能。结合3款实际车型的二维质保数据,应用本系统进行了汽车故障统计分析和可靠性评估,并预测了下个季度该车企的维修备件需求。结果表明:在车企维修备件预测中,预测值与实际值的相对误差小于5%。因此,该系统可以支撑车企的产品评估和运营决策。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    基于SSI-PSO的汽车碰撞试验时序数据处理与分类方法
    李晗, 刘钊, 朱平
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 259-268.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.005
    摘要368)   HTML61)    PDF (2184KB)(117)   

    为实现汽车碰撞试验假人响应曲线数据集的类别辨识,研究了面向智能优化算法的问题转换与构造方法。针对假人曲线数据的特征处理与分类过程,提出了一种基于社会蜘蛛粒子群优化算法(SSI-PSO)的碰撞试验多变量时序数据特征选择与分类方法;利用汽车碰撞试验采集的假人曲线数据,测试和验证了该方法。结果表明:本文方法可获得面向假人曲线数据分类的最佳特征组合方式与较小规模的神经网络结构;该方法的假人曲线分类模型性能提升17.5%、分类精度达到96.5%。因而,实现了对碰撞试验假人响应曲线标注信息的有效分类。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    不同光照不同偏置率碰撞场景的AEB系统测试与评价
    牛成勇, 吴昆伦, 周祥祥, 苏占领, 胡雄
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 269-275.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.006
    摘要459)   HTML18)    PDF (1829KB)(117)   

    为提升自动紧急制动(AEB)系统的安全性与稳定性,对两款同类型商用的AEB系统,进行了测试与评价。设置白天、夜间2种光线环境,50%、75%、100% 3种不同偏置程度的2种目标物(标准假车、骑自行车人模型),研究在光线变化条件下,系统的预警时机、制动效能、避免碰撞时的刹停距离、制动策略等性能表现。结果表明:与偏置场景相较,正碰撞场景下的预警时机较早,制动时机介入滞后,制动效能增大;与白天相比,夜晚场景下几种偏置率场景对AEB系统的预警时机的影响程度明显增加;车辆制动停止后与目标车的距离随偏置程度的增加、光线变暗而减小。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    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59)   HTML4)    PDF (2744KB)(116)   

    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。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    电动汽车CO2空调涡旋压缩机变工况工作特性
    安钟衍, 宋盼盼, 鲁振博, 郑思宇, 魏名山, 诸葛伟林, 张扬军
    汽车安全与节能学报    2023, 14 (4): 488-495.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.011
    录用日期: 2023-04-10
    预出版日期: 2023-08-31
    摘要58)   HTML2)    PDF (992KB)(113)   

    为了提升电动汽车续航里程,研究了CO2空调系统变工况运行性能及涡旋压缩机工作特性。构建了耦合涡旋压缩机一维通流模型的跨临界CO2空调系统的性能预测模型,并利用试验数据校核了模型有效性。对比了压缩机简单模型与通流模型变工况条件下对系统性能预测的差异,分析了涡旋压缩机吸气预压缩及排气非对称流动的变化规律。结果表明:变工况工作条件下,用恒定效率的压缩机简单模型所预测的系统工作特性指数(系统制冷量与压缩机功耗之比),比用一维通流模型,最多高20%;压缩机吸气真空度是影响吸气预压缩程度的主要因素,压缩机转速从2 500 r/min增至6 000 r/min,吸气预压缩程度增加1.92%,容积效率提高4.72%;排气口通流面积变化主导排气腔压力非对称分布,减小压缩机排气腔压力非对称度,有利于提高压缩机等熵效率。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    电动客车车门振动特征和加速寿命试验
    冯晓乐
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 276-281.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.007
    摘要306)   HTML11)    PDF (4196KB)(112)   

    为了保证电动客车车门的安全性和可靠性,采用汽车试验场模拟汽车行驶全寿命过程,进行加速寿命试验。对比分析了城市道路和试验场石块道路行驶过程中电动客车车门振动加速度信号的时域和频域特征。基于疲劳损伤可靠性理论,建立了加速寿命试验模型,计算了加速寿命试验时间。结果表明:车门振动以1~20 Hz的低频振动为主,顶部振动大于底部振动,3个方向振动大小依次为垂向、纵向、横向;客车石块道路的振动量级远大于城市道路的振动量级,振动频域分布特征基本相同。采用前车门支柱下安装点的振动数据,城市道路运行2.88 万h可缩短至石块道路运行8.11 h,即可达到全寿命可靠性验证效果。

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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114)   HTML4)    PDF (3097KB)(111)   

    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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    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136)   HTML19)    PDF (4727KB)(109)   

    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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    基于改进Bsdiff算法的车载诊断系统远程升级系统
    钱枫, 易齐, 祝能, 王洁
    汽车安全与节能学报    2023, 14 (3): 329-337.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.03.008
    摘要46)   HTML7)    PDF (1905KB)(108)   

    设计了一种基于改进Bsdiff算法的车载诊断(OBD)系统远程升级系统,以便在OBD终端远程升级时,缩短耗时,减低功耗,固件升级稳定,操作简便,降低成本。该系统优化了Bsdiff算法生成差分文件时差分区域存在冗余零值的问题,并采用多线程机制,来提高带宽利用率;采用动态调整闪存分区的方式,对闪存分区进行了优化设计。通过搭建的测试环境,进行全量升级和差分升级对比测试。结果表明:相较于全量远程升级方式,该系统在文件大小性能指标上提升了81.2%,在文件编译耗时性能指标上提升了62.5%。从而,本系统提高了闪存空间的利用率,减少了固件更新所需时间。

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    基于双流自适应图卷积神经网络的行人过街意图识别
    胡远志, 蒋涛, 刘西, 施友宁
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 325-332.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.013
    摘要468)   HTML21)    PDF (3124KB)(106)   

    对城市道路上的自动驾驶车辆,提出了一种判别行人过街意图的识别方法。该方法利用双流、时空自适应图卷积神经网络(2s-AGCN),联系了行人骨架的动力学与行人过街意图;以时空图卷积神经网络(ST-GCN)的动作识别为基础,加入自适应图卷积神经网络结构(AGCN);在骨骼的长度和方向上,设计了双流网络,将2个网络输出的 Softmax 分数融合,来预测行人过街意图。根据自动驾驶联合注意力公开数据集(JAAD),进行了仿真实验。结果表明:本文的2s-AGCN行人过街意图识别方法的准确率达到了89.36%,比ST-GCN神经网络的结果高3.36%。因此,该方法识别准确率较高。

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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118)   HTML4)    PDF (2012KB)(106)   

    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DRL的四轮独立驱动电动车辆的侧向车速估计
    郑阳俊, 贺帅, 帅志斌, 李建秋, 盖江涛, 李勇, 张颖, 李国辉
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (2): 309-316.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.02.011
    摘要337)   HTML14)    PDF (2076KB)(98)   

    为精确估计车辆行驶状态,提出了一种四轮独立驱动电动车辆侧向车速估计方法。基于深度强化学习(DRL)范式,设计了侧向车速估计方法的架构;基于深度确定性策略梯度(DDPG)算法,设计了DRL智能体;采用循环神经网络,搭建了DDPG算法中的Actor网络和Critic网络。基于设计的奖励函数和训练场景,借助Matlab/Simulink软件,完成了算法的实现和训练;并通过在车辆双车道变换等实际行驶工况的仿真,进行了验证。结果表明:在经过了630次的学习训练之后,与扩展Kalman滤波方法相比,本文方法的估计精度提升40%。因而,本文方法能够在常用行驶工况中对车辆侧向车速进行估计。

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    高速公路上自动超车过程的轨迹规划与跟踪控制
    张平, 陈一凡, 江书真, 韩毅
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (3): 463-472.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.03.007
    摘要94)   HTML8)    PDF (2805KB)(98)   

    研究了自动驾驶汽车在高速公路上超车过程中的轨迹规划和跟踪控制。基于纵向位移与时间(s-t)图,对超车过程进行建模和数字仿真分析,并应用多项式来规划车辆横纵向运动。采用集中式模型预测控制器,综合控制车辆横纵向的运动,以实现超车过程的轨迹跟踪。结果表明:相较于分散式控制方法,利用集中式控制方法下的车辆侧向加速度的整体波动减小19.0%,横摆角速度的整体波动减小11.6%。因而,集中式控制方法下的横向运动偏差更小,纵向加速过程更加平滑、稳定,符合高速公路超车过程安全平稳性的要求。

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    异构载货车辆队列高速换道分布式反馈线性化控制
    彭涛, 许庆, 陈强, 关志伟, 侯海晶, 王涛, 李佳林
    汽车安全与节能学报    2022, 13 (3): 473-481.   doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2022.03.008
    摘要87)   HTML5)    PDF (3429KB)(98)   

    针对异构载货车辆队列高速换道稳定性问题,提出了一种分布式反馈线性化控制器设计方法。以卡车和半挂汽车列车组成的异构载货车辆队列为研究对象,利用Gauss分布拟合方法,建立了一种考虑通信延迟和动力学差异性的车辆队列高速换道路径规划集,分析了高速换道过程中异构车辆及队列运动特性。构建了异构载货车辆队列非线性系统动力学模型,提出了车辆队列安全换道主动控制策略,设计了分布式反馈线性化控制器。利用VTD与Matlab/Simulink建立了高速换道交通场景并仿真。结果表明:相邻两车间距变化小于1%。因而,该控制器可保证异构载货车辆队列轨迹跟踪性和系统稳定性。

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