本期目录

• 2021年 第12卷 第1期
  刊出日期：2021-03-31 上一期    下一期
  综述与展望

  煤基合成燃料及其在汽车发动机上的应用与技术进展

  孙万臣, 蒋梦奇

  2021, 12(1):  1-17.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.001

  摘要 ( 440 )   HTML ( 90)   PDF (1892KB) ( 388 )  

  随着汽车保有量不断增加,能源安全和低碳化发展日益受到国内外的广泛关注,鉴于中国富煤、贫油、少气的能源结构,基于煤炭Fischer-Tropsch合成工艺制取的煤基合成燃料因其良好的燃烧和排放特性已成为汽车理想的替代燃料。煤基合成燃料在汽车等动力机械上的推广应用,对于实现汽车能源多元化、减少中国石油对外依存度、实现煤炭资源的高效清洁利用、降低汽车排放污染物具有重要的战略意义和应用价值。该文介绍了煤基合成燃料的生产、合成工艺关键技术以及发展历程;基于众多研究者关于煤基合成燃料的相关研究成果,阐述了煤基合成柴油用于内燃机燃料的喷雾、混合、燃烧及排放特性;总结并预测了煤基合成燃料市场化应用存在的问题和未来发展趋势,为煤基合成燃料的推广及在内燃机上的高效清洁应用提出了合理建议。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  线控转向系统控制技术综述

  赵万忠, 张寒, 邹松春, 徐坤豪, 刘畅

  2021, 12(1):  18-34.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.002

  摘要 ( 534 )   HTML ( 48)   PDF (1404KB) ( 685 )  

  线控转向系统通过线控化、智能化可以实现个性驾驶、辅助驾驶、无人驾驶等目标,是智能网联汽车落地的关键技术,其相关动力学控制技术更是影响线控转向系统整体性能的核心技术。该文介绍了线控转向系统的基本结构类型及其动力学建模,分别对线控转向系统的路感控制技术、稳定性控制技术、容错控制技术等关键技术进行了全面概述,分析了线控转向技术的发展历程和研究现状及其在智能汽车上的应用状况;对线控转向系统的未来研究趋势进行了展望,指出线控转向系统的控制技术将向着执行精准、全工况覆盖、平行驾驶、安全可靠和智能网联的方向发展。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  汽车安全

  基于交通信息的电动汽车制动策略及仿真

  董振鹏, 祖炳锋, 周建伟, 徐佳晨

  2021, 12(1):  35-42.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.003

  摘要 ( 226 )   HTML ( 35)   PDF (2109KB) ( 157 )  

  为了提高滑行能量回收经济性和踏板制动安全性、舒适性,基于交通信息,提出了电动汽车(EV)制动协调策略。分析了滑行制动的经济性,由交通信息和汽车行驶状态确定滑行制动强度;由道路信息和前方车辆信息建立汽车安全距离模型和碰撞预警策略,利用预警信息对滑行制动和踏板制动强度进行协调。对本策略进行仿真验证。结果表明：利用交通信息的滑行策略,在通行良好工况下综合能耗减少1.1%,拥堵工况下减轻驾驶员的制动疲劳;预警和协调策略避免了频繁预警,减小了紧急避撞触发几率。因此,利用交通信息能够辅助驾驶员进行更加合理的制动。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  基于决策树模型的电动自行车与SUV碰撞中骑车人头部响应

  李欢, 白中浩, 高文睿, 周启峰, 蒋彬辉

  2021, 12(1):  43-51.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.004

  摘要 ( 357 )   HTML ( 39)   PDF (1117KB) ( 238 )  

  为提高对电动自行车(E-bike)骑车人头部的防护,利用运动型多功能车(SUV)与电动自行车碰撞的多刚体模型,调整相关参数开展仿真分析,获得不同工况下骑车人头部运动学响应。利用C4.5决策树算法挖掘仿真结果,建立骑车人头部运动学响应决策树模型。分析显示：影响骑车人头部响应的关键因素SUV碰撞初始速度越高,骑车人头部碰撞相对速度、 碰撞点包绕距离 （WAD）及损伤风险 （HIC₁₅）均增大;骑车人体型则对头部碰撞点WAD影响最为显著,体型越大,头部碰撞点WAD越高。因而,本决策树模型还具有预测和决策功能,可用于制定头部安全评估法规性实验及头部防护研究。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  基于交通时空特征的车辆全局路径规划算法

  杜茂, 杨林, 金悦, 涂家毓

  2021, 12(1):  52-61.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.005

  摘要 ( 327 )   HTML ( 36)   PDF (1283KB) ( 180 )  

  为降低混合动力汽车（HEV）的出行时间和出行能耗,提出了一种基于时空动态交通信息的路径规划算法。分析了影响车辆通行时间和全程最低能耗的因素。一种基于广义回归网络 （GRNN）模型,拟合计算了道路通行时间以及整体路径的全程能耗。构建了基于并行A*算法的车辆路径规划算法,为确定起终点位置后的车辆,规划了一条耗时更短、 更加节能的路径。进行了仿真对比试验。结果表明：相比于依据平均车速与道路功率的计算方法,该算法能够获得更优的出行路径,可降低车辆能耗11%以上,缩短行车时间13%以上。因而,该算法可为车辆规划更优的路径。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  基于LGSVL/ Apollo的网络延迟攻击下自动驾驶车辆定位估算

  冯敏健, 张辉, 巨志扬, 许庆

  2021, 12(1):  62-69.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.006

  摘要 ( 410 )   HTML ( 47)   PDF (1707KB) ( 253 )  

  为提高网络延迟攻击下自动驾驶车辆定位估计算法的精确度,研究了延迟模型下自动驾驶车辆定位的无偏差有限脉冲响应（UFIR）估计器设计方法, 并仿真实验。搭建延迟攻击下的车辆运动学模型,拓展模型至有限长度的时间窗口,推导UFIR算法按批处理式与迭代式表达形式,分析Apollo系统各功能模块的数据流动,基于LG开源自动驾驶仿真器（LGSVL）与Apollo系统,搭建联合仿真测试平台并开展实验。结果表明：与Kalman滤波器（KF）相比,该算法估计精确度更高;当延迟数据出现较大变化时,算法响应速度更快,波动幅值更小,鲁棒性更强。当数据延迟时间小于等于1 s时,估计效果良好。因而,验证了基于LGSVL与Apollo系统进行自动驾驶仿真实验的可行性。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  行人头部与车辆碰撞中旋转速度对颅脑组织响应影响

  刘金明, 马华星, 李奎, 李桂兵

  2021, 12(1):  70-78.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.007

  摘要 ( 229 )   HTML ( 32)   PDF (1041KB) ( 259 )  

  为了探究旋转速度在行人头部与车辆碰撞中对颅脑组织响应影响,对46例真实交通事故进行了运动学重建获得行人头部与车辆碰撞线性、旋转速度分布特征,并依此建立了头部与风挡、发动机罩碰撞有限元仿真模型,分析了头部旋转速度在不同线性速度和碰撞位置下对颅脑应力应变响应影响特征。结果表明：在行人头部与风挡碰撞中,当线性速度小于40 km/h时,颅脑最大主应力和Von Mises应力随头部旋转速度增加而增大, 头部线性速度大于40 km/h时,旋转速度对颅脑响应无显著影响;在行人头部与发动机罩碰撞中,所有工况下颅脑最大主应力和Von Mises应力均随头部旋转速度增加而增大,导致颅脑损伤风险显著增加。因此,在车辆安全性评价时应当考虑头部旋转速度作用及风挡玻璃和发罩碰撞差异。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  汽车节能与环保

  电价在风能和太阳能装机容量较高的国家会更高吗?（2019年数据）

  Gautam Kalghatgi

  2021, 12(1):  79-83.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.008

  摘要 ( 268 )   HTML ( 37)   PDF (481KB) ( 651 )  

  该文将欧洲、亚洲和美洲20个不同国家的国内电价（P）与2019年的总发电量、装机容量以及风能和太阳能提供的实际能源（间歇型能源，VER）的各种组合进行比较，发现各国国内电价与间歇型能源的人均装机容量之间存在正相关关系，但比过去报道的在欧洲的关系要弱一些。与各国国内电价相关性最强的是风和太阳能在额定容量下连续工作的最大可用能量与实际总发电量的比值，其R²值为0.71。各种相关性表明，尽管可能还有其他政策上的选择，但通过使用其他无CO₂的能源或用更高的容量因子获得更高效的间歇型能源以减少间歇型能源提供的电力比例，可以缓解可变可再生能源对各国国内电价的影响。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  系统综合效率优化的插电式混合动力车辆的能量管理策略

  童盛稳, 陈韬, 谢辉

  2021, 12(1):  91-99.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.009

  摘要 ( 273 )   HTML ( 39)   PDF (1580KB) ( 218 )  

  为了提升插电式混合动力汽车（PHEV）的动力系统的真实能效,从综合能效最优的角度,研究了插电式混合动力系统能量管理策略。针对系统综合效率的时变性和耦合性,建立了系统效率评价模型,对电池储存电能的效率进行评价和动态修正,以系统综合效率最优为目标,结合粒子群优化算法,构建了能量管理策略。基于GT-Suite和Simulink联合仿真平台,分析了对能量管理策略的应用效果。结果表明：在连续2个“全球统一轻型汽车测试循环(WLTC)”下,与未考虑综合能效的能量管理策略相比,综合能耗降低了10.6%;优化后发动机和电机工况分布均更加合理,且在不同的工况下均能有效降低系统能耗。因此,该能量管理策略能提高插电式混合动力系统能效。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  山路行驶的柴油车污染物排放特性试验

  彭美春, 廖清睿, 王海龙, 叶伟斌

  2021, 12(1):  100-105.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.010

  摘要 ( 183 )   HTML ( 28)   PDF (1837KB) ( 106 )  

  在山路和平路上,进行了不同载荷下国V柴油车的实际道路行驶排放（RDE）试验。采集车速、海拔、氮氧化物(NO_x)和颗粒物数量(PN)排放浓度等数据,分析了道路坡度、车辆载荷与输出功率对排放的影响。研究发现：测试柴油车辆,在平均坡度约6%山路行驶时NO_x排放因子高于平路20%以上,PN低于平路20%以上。道路坡度自0增大到8%,NO_x排放浓度升高1倍以上,PN排放浓度升高20%~60%;坡度进一步增大,NO_x与PN 排放浓度上升变缓,继而下降。载荷增大,NO_x与PN排放浓度升高;NO_x、PN排放速率在10~40 kW功率区较大;NO_x与PN高排放速率区随载荷增大变宽。该成果可为RDE测试车辆运行条件的设置提供参考。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  双电机混合动力车辆串并联驱动模式切换控制方法

  祝浩, 张天强, 刘元治, 徐家良

  2021, 12(1):  106-115.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.011

  摘要 ( 214 )   HTML ( 28)   PDF (2314KB) ( 104 )  

  为实现双电机混联构型混合动力车辆(HEV)的串并联切换控制,通过对双电机混联构型进行串并联驱动模式分析,提出一种通过三动力源协调控制的无动力中断切换方法。将串联到并联切换过程分为发动机工作点转移、离合器结合、动力源切换3个阶段,将并联到串联行驶切换过程划分为动力源切换、离合器打开、发动机工作点转移3个阶段,并通过仿真分析和实车测试对控制方法进行了验证。结果表明：在时速80 km/h进行串联到并联切换时,切换过程历时1.76 s,切换冲击度小于10 m/s ³,相同时速进行并联到串联切换时,切换过程历时2.57 s, 切换冲击度小于5 m/s ³,整个切换过程,均没有出现动力中断现象。因此,本控制方法,能够顺利地完成串并联切换控制。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  车用大尺寸锂离子动力电池性能的仿真与分析

  匡柯, 任东生, 韩雪冰, 郑岳久, 孙跃东

  2021, 12(1):  116-124.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.012

  摘要 ( 243 )   HTML ( 33)   PDF (2347KB) ( 193 )  

  为探究车用大尺寸锂离子动力电池内部性能不一致性,基于伪二维理论,建立了二维仿真模型。引入集流体区域电势分布及边界条件,对10~150 cm不同长度电极的电池建模仿真,分析了倍率性能、容量发挥率、阻抗等电性能及局部析锂。结果显示：长度为100 cm的电池在3 C大倍率充电时正极集流体压降高达0.1 V,充电容量发挥率仅为82.2 %,极化内阻接近10 cm的2倍;电流密度分布不均造成充电至85 s时就出现局部析锂;充电截止时刻极耳区域温度比中部高出8.6 K。因此,对车用大尺寸锂离子动力电池,亟需对结构进行优化设计和提高电池热管理能力。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  混合动力发动机与动力电池冷却余热双向循环预热

  丁鹏, 邹晔, 张美娟, 蒋豪, 张鹏博

  2021, 12(1):  125-132.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2021.01.013

  摘要 ( 257 )   HTML ( 31)   PDF (1154KB) ( 215 )  

  为了提高并联式混合动力汽车发动机和动力电池低温生存能力,探索发动机与电池冷却余热资源的利用新途径,提出了一种基于余热再利用的发动机和动力电池双向循环低温预热的新方法。建立发动机和动力电池余热数值模型,定量分析和研究余热系统的温升特点与温度分布状况,揭示了发动机与动力电池余热的传热规律,设计了基于相变材料的自动双向热控装置并进行了低温试验。结果表明：该方法实现了发动机与动力电池吸热冷却和发热加热的一体化应用,可将发动机冷却余热经热换器预热动力电池并使电池内部温度保持在29 ℃,又将动力电池冷却余热反向循环传输至发动机机体,使发动机内部冷却液温度预热至51 ℃,能够明显提高发动机和动力电池低温运行能力,节约了能量,验证了所提方法的优越性。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标