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  • 2012年 第3卷 第2期 刊出日期:2012-06-18 上一期    下一期
    综述与展望
    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
    2012, 3(2):  87-104.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.001
    摘要 ( 2995 )   PDF (2451KB) ( 7242 )  
    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。
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    汽油机均质压燃实际应用的最新进展
    森吉泰生,窪山达也
    2012, 3(2):  105-115.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.002
    摘要 ( 2565 )   PDF (3653KB) ( 3070 )  
    内燃机被广泛用于乘用车、卡车和公交车,其中燃用汽油的火花点火发动机主要用于乘用车。
    随着世界上乘用车的迅猛增长,亟待以最小的代价来改进汽油机的热效率。均质压燃(HCCI) 燃烧技
    术一直被看作是有前途的新技术。为了解决这一挑战性课题,尽管许多研究人员一直在努力,但是其
    实际应用可行性至今还不清楚。本综述涵盖了至今检验过的技术方法,包括作者本人在“下吹式增压”
    (blow-down super-charged, BDSC)的HCCI 方面的思想,以便帮助那些在这项技术方面愿意寻求新
    方法或者启动新研究的人员,为全球范围的节能而加快HCCI 技术的实际应用。
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    汽车安全
    用于设计和评估汽车主动安全及一体化安全系统的开发方法
    Martijn TIDEMAN, Thijs VERSTEEGH, Roy BOURS, Xuejun LIU
    2012, 3(2):  116-122.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.003
    摘要 ( 2559 )   PDF (6896KB) ( 2543 )  
    汽车主动安全和一体化安全系统的开发复杂且费时。荷兰国家应用科学研究院(TNO)发明
    了一种基于仿真工具和测试设备的无缝结合,用于设计和评估主动安全及一体化安全系统的新方法,
    以保证开发流程的有效性和高效率。该方法使用的主要工具包括: PreScan 软件、VeHIL 试验室和
    MADYMO 软件。该方法将真实生活中的事故统计数据和用户需求转换成系统设计,进而预测真实生活
    的事故发生率和损伤等级。试验结果已被用来验证仿真模型。经过验证的仿真模型,可用于设计和
    测试系统,预测系统在真实生活中的作用效果,定义最终验证该系统所需的试验矩阵。案例演示了
    如何将这些工具一起应用于主动安全及一体化安全系统的开发流程中。
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    基于台车试验的不同国家鞭打试验评价体系的相关性
    杨运生,张晓龙*,娄磊
    2012, 3(2):  123-128.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.004
    摘要 ( 2121 )   PDF (3177KB) ( 2353 )  
    汽车低速后碰是一种常见的交通事故。为防止该事故中乘员颈部挥鞭伤,各国都在促进被动
    安全技术的发展。该文对比了中国、欧洲、日本和美国不同鞭打试验程序在试验方法、评分方法和
    评分体系的差异。2012 新版中国新车评价规程(C-NCAP)将鞭打试验纳入评价体系,它不同于欧洲
    新车评价规程(Euro-NCAP)、日本新车评价规程(J-NCAP)和美国公路安全保险协会(IIHS)的规程。
    用上述各评价体系和评分方法,对同一组试验数据进行评分,把评分结果进行3 分制转换,然后进
    行分析。结果表明:上述各评价体系虽然有差异,但评价结果具有高度的一致性。C-NCAP 评价得分
    高于其他体系评价得分。
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    美国NHTSA 2010 年版新车评价规程的实例解析
    岳国辉,陈现岭,张凯
    2012, 3(2):  129-135.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.005
    摘要 ( 1976 )   PDF (3056KB) ( 2081 )  
    美国高速公路安全管理局(NHTSA)2008 年发布了2010 版新车评价规程(NCAP),并已于2011
    年正式开始实施。为对长城汽车股份有限公司或其他欲进入美国市场的车型研发提供支持,以应对
    NHTSA-NCAP 的要求, 该文对新版NHTSA-NCAP 进行解析。结果表明:新版NHTSA-NCAP 在试验项目
    增加、新款假人应用、评价指标优化、最终星级评定等方面都发生了较大变化。以某款已通过2011
    年NHTSA-NCAP 星级评定的车型为例,按照解析内容进行星级评定,并与NHTSA 官方网站发布结果进
    行比对,用实例的形式对解析内容进行了准确性验证。结果表明应更加重视车辆抗翻滚性能。
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    侧风干扰下半挂汽车列车行驶稳定性仿真
    张翼鹏,丁能根*
    2012, 3(2):  136-141.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.006
    摘要 ( 2154 )   PDF (2283KB) ( 1967 )  
    为研究半挂汽车列车的行驶稳定性受侧风干扰的影响,采用TruckSim 软件,建立其动力学
    模型和侧风模型。在不同风向、不同风速以及不同车速条件下,仿真分析整车在阶跃转向输入下侧倾
    角、横摆角速度和牵引销转角等的响应;得到了稳定行驶的风速及车速的临界值。侧风风速超过临界
    值,挂车首先发生侧翻;车速超过临界值,整车进入严重折叠甩尾和侧翻等不稳定状态。仿真结果
    表明:对阶跃转向工况行驶的半挂汽车列车而言,逆向侧风比顺向侧风的影响更大,加剧了半挂车的
    侧倾。该结果可对半挂车侧向风稳定性提供参考和借鉴。
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    Euro-NCAP 行人保护试验规程(v5.3.1 和v6.0)分析
    刘洋,孙小光,杨占军,陈现玲,师玉涛*,杨劲松
    2012, 3(2):  142-150.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.007
    摘要 ( 2381 )   PDF (4663KB) ( 2428 )  
    欧盟新车评价规程(Euro-NCAP)是目前最具影响力的新车测试机构,是由各国的非政府、
    民间消费团体等构成的组织,该组织对欧盟市场上销售的新车进行安全性能测试,并将测试结果公布
    于众,为消费者购车提供参考。为了给中国制造商在进行Euro-NCAP 测试时提供一定的参考,该文
    分析和对比了Euro-NCAP 行人保护试验规程v5.3.1 和v6.0,以取得较好的测试成绩。阐述了Euro-
    NCAP 行人保护试验规程v5.3.1 和v6.0 之间的主要区别,包括网格点、修正系数、头部伤害标准HIC
    容差和评分原则等,总结了供中国车辆制造商参考的建议。Euro NCAP v6.0 更加强调了车辆制造商必
    须具备CAE( 计算机辅助工程) 仿真能力和行人保护试验能力,否则将影响其产品研发。
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    汽车节能与环保
    动力锂离子电池的安全性控制策略及其试验验证
    李建军, 王莉,高剑,何向明 *,田光宇,张剑波
    2012, 3(2):  151-157.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.008
    摘要 ( 2267 )   PDF (3851KB) ( 3253 )  
    锂离子动力电池的安全性决定了它的市场生存,而控制电池热失控是锂离子电池安全性研究
    的最具挑战的课题。该文介绍了动力锂离子电池的现场失效安全性和滥用安全性现状,探究了动力电
    池发生热失控的内在演变过程,并从电池的正负极、电解液、隔膜和集流体等方面分析了材料对电池
    热失控安全性的影响;提出了控制大型动力电池安全性的一般策略;并通过关键材料的改性,研制了
    标称容量12 Ah 的三元材料 (LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2) 体系动力锂离子电池,其比能量为160 Wh/kg,比功
    率达1.25 kW/kg。进行了该电池的0.5 C 倍率、20 V 过充电测试和150 ℃、4 h 的4.2 V 满电态热箱
    试验。结果表明:电池具有较高安全性,验证了安全性控制策略的有效性;安全性电池的自放电和化
    学稳定性均优于普通电池。
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    锂离子电池各向异性导热的实验与建模
    冯旭宁, 李建军, 王莉, 高剑, 何向明, 欧阳明高
    2012, 3(2):  158-164.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.009
    摘要 ( 1815 )   PDF (2448KB) ( 2799 )  
    锂离子电池热特性影响其性能、安全和寿命,需要进行专门研究。该文建立了锂离子电池的
    热模型,其中的锂离子电池被简化为具有各项异性导热的长方体。以实验确定电池的各向异性导热
    系数。在导热系数和对流换热系数未知的前提下,基于建模仿真结果, 发现了3 个特征温度点对应
    的等温线与导热系数和对流换热系数的关系,即“三线共点”图解法。利用该图解法所进行的仿真结果,
    与单体电池的实验值相吻合。这证明:垂直于电池内部叠层方向的导热系数小于平行方向的导热系数。
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    汽车节能与环保
    具有实时运算潜力的并联混合动力汽车模型预测控制
    曾祥瑞, 黄开胜*, 孟凡博
    2012, 3(2):  165-172.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.010
    摘要 ( 1961 )   PDF (2994KB) ( 2540 )  
    混合动力车辆(HEV)的控制策略对提高燃油经济性和排放性能十分重要。该文基于简化过的
    一阶柴油发动机动态模型,提出了一种并联混合动力汽车模型预测控制(MPC)转矩分配策略。该策略
    提出了基于驾驶员加速踏板位置的需求转矩预测方法,在考虑用电机补偿发动机转矩响应延迟的情况
    下,设计了优化问题的约束条件以及目标函数,把非线性的混合动力汽车转矩分配问题转化成为线性
    规划问题并进行求解。该模型预测控制转矩分配算法在计算机仿真中的运算时间小于150 ms,具有
    实时运算的潜力。仿真结果表明:与一套基于规则的控制策略相比,该模型预测控制策略能将混合动
    力车辆的燃油经济性提高2.5 %。
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    汽油-DMF 和汽油-醇混合燃料的发动机试验
    马志炎,沈海青,魏建勤,许沧粟 *
    2012, 3(2):  173-178.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.011
    摘要 ( 2113 )   PDF (2539KB) ( 1584 )  

    为减少对石油的依赖和环境的污染,在不改变汽油机点火提前角特性和供油系的前提下能
    够在内燃机中使用生物质燃料; 用单缸四冲程汽油机对汽油-二甲基呋喃(DMF) 以及汽油-醇混合燃
    料进行了试验研究。研究表明:汽油-DMF 的动力性优于汽油-醇。当汽油-醇中甲醇掺混质量分数为
    10% 时输出扭矩最高,但比在DMF 掺混质量分数为10% 时下降了5.2% ;同样,汽油-醇中甲醇掺混质
    量分数为10% 时输出功率最高,比DMF 质量分数为10% 下降了11.3%;汽油-DMF 的油耗率要优于汽油-
    醇,其中DMF掺混质量分数为10%时在各种转速下油耗率皆最低,而比能耗则稍高于汽油-醇;汽油-DMF
    的常规排放物总体上低于汽油-醇。

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    生物柴油掺混比例对柴油机颗粒排放微观特性的影响
    张小玉,马志豪*,马凡华,徐斌,吴建
    2012, 3(2):  179-183.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.02.012
    摘要 ( 2290 )   PDF (2813KB) ( 1626 )  

    为研究燃用生物柴油发动机排放颗粒的微观特性,在一台电控高压共轨柴油机上进行试验。
    发动机在转速2 000 r/min、扭矩225 Nm 的工况稳定运转时,燃用不同掺混比例的黄连木籽生物柴油—
    柴油。利用高分辨率透射电镜(HRTEM),按照Brasil 算法,计算排放颗粒的分形维数。结果表明:
    生物柴油体积掺混比为0、10% 和50% 的3 种燃料的颗粒由粒径为26.56~28.61 nm 球形原始粒子构成,
    具有分形特性;而生物柴油掺混比为100% 时,原始粒子直径为45.57 nm,与其余3 种燃料相差较大。
    随掺混比例的增加,分形维数逐渐增加,结构逐渐紧凑;原始粒子的层面间距逐渐减小,氧化活性
    逐渐降低。

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