汽车安全与节能学报

胡敬文, Jonathan D. RUPP, Matthew P. REED

2012, 3(4): 295-307. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.001

摘要 ( 2035 )

PDF (2058KB) ( 2460 )

在汽车碰撞中，相对于平均身高的年轻男性，儿童、矮小女性、老人和肥胖者是易受伤害的
人群，因而会有较高的死亡率和重伤率。但包括碰撞假人和人体有限元模型在内的现有伤害评价工具，
一般未考虑人群中体型和身材组成的多样性。参数化人体有限元模型能够代表广泛人体属性，最大
地拓宽碰撞安全所保护的人群。本综述发现：关于人体测量学、人体有限元模型、网格变换、人体
材料试验和尸体试验的最新研究，为建立参数化人体有限元模型奠定了基础。本文提出了建立这样
一个参数化的人体有限元模型的方案。该模型可模拟不同人群，对汽车进行安全优化设计，这是现
有伤害评价工具所无法做到的。

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基于台车后碰撞试验与模拟的铝合金座椅骨架的设计

崔文英, 尹荣汉, 韩琬熙

2012, 3(4): 308-312. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.002

摘要 ( 2014 )

PDF (1667KB) ( 1985 )

为满足节能与环保的需要，汽车轻量化是一个重要解决方案。该文探讨应用镁合金代替钢作
为座椅骨架的可行性，以便改善其强度，并保持其低密度和较高吸振能力。进行原型座椅的台车后碰
撞实验和LS-DYNA 的有限元仿真计算，应用Taguchi 方法进行三水平正交数值试验，进行了应力分布、
加速度等参数的敏感性分析。通过仿真计算与灵敏度分析，得到了影响应力水平的主要设计变量；得
到了一款最佳化的镁合金座椅骨架结构设计。结果表明：与常规钢座椅骨架相比较，使用该方法的质
量节省可达40 %。

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汽车生产年份和乘员乘坐位置对侧面碰撞下乘员伤害的影响

刘洋, 赖兴华, 马春生

2012, 3(4): 313-318. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.003

摘要 ( 1812 )

PDF (1698KB) ( 1610 )

研究了不同年份生产的四门轿车对不同乘坐位置乘员在侧面碰撞中的保护效果。碰撞数据来
源于NHTSA NCAP 的可移动变形壁障碰撞试验(MDB) 数据库。分析了被测试车辆的几何特征和碰撞后
的压溃变形。用头部伤害指标HIC、胸部伤害指标TTI 和骨盆横向加速度峰值PPLA 等损伤参数，评
估碰撞过程中乘员不同身体部位遭受严重伤害风险。结果表明：不同乘坐位置乘员的所有伤害指标均
随着汽车生产年份的增加而降低；新车型中后排乘员的胸部和头部伤害风险比前排乘员高；乘员约束
系统的有效性和乘员的乘坐位置紧密相关。因此，应加强汽车后排乘员的伤害机理的研究和保护胸
部和头部安防设计。

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电动汽车直形收缩梁的轻量化设计与耐撞性分析

王秋成, 刘卫国, 葛东东

2012, 3(4): 319-325. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.004

摘要 ( 1412 )

PDF (2479KB) ( 1553 )

电动车续航里程过短是影响推广应用的主要瓶颈因素之一，而电动汽车车身结构的轻量化是
提高续航里程的有效途径。该文提出了两款新型梁——直形收缩梁和锥形收缩梁，对某款电动汽车
原吸能部件，进行轻量化设计。建立了电动汽车正面碰撞结构模型，运用Hypermesh 和LS-DYNA 软件，
对新型吸能梁和原吸能梁进行低速(16 km/h) 碰撞和高速(50 km/h) 碰撞模拟，研究了其碰撞能量吸
收、刚性墙撞击力、车身加速度等碰撞行为。仿真计算结果表明：新型直形收缩梁在高速碰撞时吸
能提高了18.0 %，同时吸能部件的质量减轻了23.6 %，兼顾了电动汽车零部件的轻量化和耐撞性。

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汽车碰撞中锥形晶胞薄壁金属管吸能特性的仿真研究

邹猛, 魏灿刚, 许述财

2012, 3(4): 326-331. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.005

摘要 ( 1537 )

PDF (2109KB) ( 1634 )

薄壁金属管是汽车碰撞时为安全性所设置的吸能结构件。为优化设计金属薄壁管，该文研
究了不同锥度、晶胞数的LD2 铝合金锥管的吸能特性。用Hypermesh 和Ls-Dyna 软件，在轴向和偏
斜方向动态载荷两种作用下，以初始峰值载荷（IPL）和比吸能（SEA）来表征吸能特性，进行仿真分析。
结果是：对于单、双、四晶胞的锥管，IPL 均随着锥度的增加而降低；锥管的IPL 均低于直管的IPL，
SEA 随着锥度的增加而提高；随着斜碰角度的增大，锥度为0.3 的四晶胞锥管在斜碰的峰值载荷和比
吸能均降低。因此，合理地调整锥度和晶胞数，可以提高薄壁管的吸能特性。

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基于RCAR的保险杠低速碰撞的分析与应对措施

孙晴, 高保才, 陈现玲

2012, 3(4): 332-338. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.006

摘要 ( 2208 )

PDF (2623KB) ( 2709 )

欧盟自2011 年1 月份新增RCAR（汽车修理研究协会）保险杠低速碰撞的测试评估。为了解
新增RCAR 测试将如何影响保险等级的评估，本文根据RCAR 保险杠低速碰撞试验及评价方法，以及
低速碰撞车辆的设计思路和方法，用Oasys 和Hypwork 等模拟软件，对某SUV 实车进行了仿真分析。
结果为：该实车防撞梁本体的刚度差，且防撞梁和保险杠之间没有支撑物，因此不足以提供碰撞过
程中的支撑力; 该实车防撞梁的中心线高度与壁障可变形部分的中心线高度没有在同一条直线上，故
车体损坏件较多，降低了该车的保险等级。提出了一些改善汽车被动安全的措施。

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正面小重叠碰撞工况模拟研究与实车优化分析

刘珍海, 乔磊磊, 岳国辉

2012, 3(4): 339-346. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.007

摘要 ( 1923 )

PDF (2479KB) ( 1986 )

美国高速公路安全保险协会( Insurance Institute for Highway Safety, IIHS) 2012 年颁
布的正面小重叠碰撞试验方法及评价规程，对进军美国市场的中国车企提出了挑战。本文根据IIHS
协会的试验方法及评价规程，用相关性分析后的有限元模型，对某实车进行了正面小重叠碰撞仿真
分析。试验中，汽车以64.4 km/h 的速度撞击刚性壁障，重叠率为25 %。试验后对碰撞车的车体结构、
约束系统/ 假人运动学、假人伤害测量三方面进行评价，加权得到正面小重叠碰撞工况的总等级。分
析结果为：车体结构得到“边缘”的评级；针对初始结果，从车体结构和材料两方面进行优化，优化
后车体结构评级为“良好”。提出结构耐撞性能、约束系统集成方面的建议，为后续车辆安全性能开
发提供参考。

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使用不同方法对甲醇汽油车非常规污染物排放的测量

张凡, 王建海, 于津涛

2012, 3(4): 347-354. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.008

摘要 ( 1562 )

PDF (2482KB) ( 1516 )

非常规污染物排放成为制约甲醇替代燃料规模发展的制约因素。该文作者使用一辆分别燃
用纯汽油、汽油中掺混10% 和20% 体积分数甲醇燃料的轻型汽油车，在底盘测功机上进行了在中
国国家标准GB18352.3—2005 中规定的Ⅰ型排放试验。使用高效液相色谱仪、气相- 质谱联用仪、
Fourier 变换红外光谱仪分别测量了不同比例甲醇汽油的甲醇、甲醛、乙醛、丙酮、苯、甲苯、二甲
苯等排放。结果表明：使用Fourier 变换红外光谱仪瞬时值积分和袋采化学分析两种方法都能较为
准确地测量汽车尾气中的甲醛、苯、甲苯等排放。随着燃料中甲醇含量的增加，CH4、未燃甲醇和甲
醛排放成比例增加，苯和甲苯排放略有增加，乙醛、丙酮和二甲苯排放基本不变。

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宽范围调速电动汽车用IPM电机驱动控制算法

贾要勤, 龙飞, 曹慧敏

2012, 3(4): 355-363. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.009

摘要 ( 1642 )

PDF (2563KB) ( 2791 )

凸极式永磁（IPM）同步电机被广泛用于电动汽车驱动系统。为实现IPM 电机的大转矩启动、
宽范围调速和高效率运行，该文研究了用于电动汽车的带有Hall 位置传感器的IPM 电机驱动控制策
略。该控制策略联合了改进的Hall 预估算法与一阶Hall 位置算法结合的方法。仿真和实验研究表明：
在电机启动时，估算出的转子位置与实际转子位置最大误差减小到0.3 rad。与普通弱磁扩速控制方
法相比，采用改进的弱磁扩速控制方法，增强了控制算法的鲁棒性。采用离线制表—查表的运行控制
策略和平均误差电压死区补偿方法后，与交轴电流为零的控制算法相比较，电机效率提高了1 %。

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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

2012, 3(4): 364-370. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.010

摘要 ( 2323 )

PDF (1954KB) ( 5102 )

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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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

2012, 3(4): 371-380. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.011

摘要 ( 2039 )

PDF (2996KB) ( 5877 )

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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基于模型预测控制的废气循环HCCI发动机的多变量控制

李顶根, 王迪

2012, 3(4): 381-389. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.012

摘要 ( 1347 )

PDF (2171KB) ( 2158 )

为了协调控制均质压燃（HCCI）发动机的峰值压力及燃烧相位，建立了压力—燃烧相位的两
输入两输出的物理模型。基于Shaver 提出的废气循环HCCI 发动机物理模型，该模型加入了适用于
HCCI 燃烧模式的定壁温传热模型。采用模型预测控制（MPC) 理论，设计了压力及燃烧相位的协同控
制器。以可变气门正时（VVT）为控制手段，进行了GT-Power 与Matlab/Simulink 联合仿真实验。结
果表明：该控制模型能够满足发动机的需求，实现了压力—燃烧相位的协同控制，控制准确度分别为
±30 kPa 和±0.6°，响应时间约6~7 个发动机循环。

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AZ31B-H24镁合金钣金件在多向加载下的力学性能实验研究

贾越阡, 龙翔, 白远利

2012, 3(4): 390-400. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2012.04.013

摘要 ( 1600 )

PDF (3001KB) ( 2956 )

镁合金在汽车轻量化设计中富有前景。基于单向、双向和等双向拉伸的实验数据，本文研
究了AZ31B 镁合金钣金件的塑性和断裂特性；结果显示：在这两方面, AZ31B 有显著各向异性。标
定了Hill 1948、Barlat 1989 和Barlat 2003 的塑性本构模型，结果表明：在应用联合流动法则时，
上述模型均不能同时准确地预测不同材料方向下的强度和塑性流动；因此对于这种材料，推荐使用非
联合塑性流动法则。可用数字图像相关（DIC）技术和测量断裂处面积收缩技术来得到AZ31B 镁合金的
断裂应变；可用修正的 Mohr-Coulomb 断裂准则(MMC) 和断裂成形极限图(FFLD) 来预测材料断裂。

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