汽车安全与节能学报

危银涛，冯希金，冯启章，刘源，何园

2014, 5(04): 311-323. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.001

摘要 ( 362 )

PDF (3647KB) ( 2557 )

轮胎是汽车唯一接地部件，它提供汽车运动需要的所有驱动、转向和制动力。轮胎力学是汽
车动力学的基础。汽车动力学及其控制技术的进一步发展有赖于精确的轮胎动态模型技术。该文综
述了轮胎动态模型发展历史与现状，这包括：汽车操稳仿真模型、汽车舒适性仿真模型和汽车疲劳载
荷仿真模型。从建模方法的角度，即基于物理的、基于实验的和基于结构的三类方法，对轮胎动态
模型的优缺点进行了梳理。可以预计：轮胎动态模型的未来发展将以基于结构的先进轮胎模型为主，
与汽车动力学仿真、汽车主动安全系统开发深度融合，并最终走向汽车—轮胎—道路相互作用定量
化理论。

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基于正交试验设计和多目标遗传算法的HEV 参数优化

周云山，贾杰锋

2014, 5(04): 324-330. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.002

摘要 ( 318 )

PDF (2085KB) ( 1260 )

为在满足动力性前提下，降低混合动力汽车（HEV）的油耗和排放，提出了一种新的参数优化
方法。以ADVISOR 为仿真平台，应用正交试验设计，找出了对油耗和排放性能影响最显著的5 个动
力系统部件及控制策略的系统参数。建立了HEV 多目标优化模型。用多目标遗传算法和最小二乘意义
下的主客观组合赋权法，得到该模型的Pareto 最优解集合，并从中选出了最优参数组合。结果表明：
与优化前相比较，优化后的参数下，每100 km 的油耗降低25.3%，每1 km 的CO 的排放质量降低
35.5%，每1 km 的HC+NOx 的排放质量降低13.7%。因而，验证了该方法的有效性。

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基于角点检测估算车辆间即碰时间

朱西产，高学敏，许宇能，李霖

2014, 5(04): 331-335. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.003

摘要 ( 405 )

PDF (2306KB) ( 1357 )

车辆间即碰时间（TTC）是驾驶辅助系统控制策略的基础，也是分析驾驶员驾驶行为的主要依
据。为分析行车记录仪视频危险工况中驾驶员紧急制动时的TTC，提出了一种基于单目视觉估算算法。
该算法先检测及跟踪车辆，判断前方有无车辆及其具体方位；再检测并匹配车辆角点，计算不同帧
之间车辆图像的尺寸变化率，进而估算TTC。用最小二乘法、Kalman 滤波方法处理数据；用多层金字
塔图像来处理图像，实现了大运动的角点匹配。结果表明：该算法丰富了视频危险工况参数的分析方法，
拓展了单目视觉的应用场景，为低成本驾驶辅助系统，提供了新的解决方案。

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基于有限元- 多刚体耦合方法的儿童座椅结构改进

曹立波，赵净，陈志宇

2014, 5(04): 336-342. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.004

摘要 ( 311 )

PDF (2410KB) ( 1288 )

对某反向安装儿童安全座椅的结构进行了改进设计。采用有限元- 多刚体耦合的方法，依
据欧洲经济委员会(ECE) 的法规R44 的要求，建立了改进前后的儿童安全座椅正面碰撞台车试验模型，
并进行了模型验证。完成了改进后的儿童安全座椅结构正面台车碰撞实验。仿真结果表明：座椅改进
后的儿童假人头部综合加速度峰值约降低15 g ；胸部综合加速度超过55 g 的时间缩短为2 ms ；胸
部垂向加速度超过30 g 的时间约为2.4 ms。台车试验结果与仿真结果一致，胸部综合加速度超过
55 g 的时间缩短为1.7 ms ；胸部垂向加速度超过30 g 的时间约为2.85 ms，且台车实验中座椅结构
未产生明显破坏。

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基于上海市嘉定区交通事故的小偏置碰撞特征分析

王宏雁，贾志功，陈君毅，何宇桐

2014, 5(04): 343-348. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.005

摘要 ( 296 )

PDF (2440KB) ( 1209 )

总结了小偏置碰撞在这些事故中的基本特征。从上海市嘉定区的交通事故统计集合中，采集
了其中45 辆小偏置事故车辆和车上57 名前排乘员的信息，分析了事故的实际道路交通状况、车损情
况、乘员伤情和运动响应4 个方面。结果表明：87% 的事故车辆并未明显侵入到座舱；88% 的乘员未
伤或轻伤；碰撞后车辆的爆胎和旋转响应对乘员伤情有显著影响。这可为将来制定与车辆小偏置碰撞
相关的中国试验规范和中国评估标准提供数据支持。

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交通事故中乘员从侧面弹出的模拟试验和评估方法

王浩浩，黄勇，刘晖，张桂明

2014, 5(04): 349-353. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.006

摘要 ( 346 )

PDF (2218KB) ( 1271 )

在车辆发生翻滚或受到侧面碰撞的情况下，乘员有从侧窗弹出的危险。为降低这种危险性，
需要改进造型、结构及材料等。该文依据2011 年美国联邦机动车安全标准（FMVSS）的226 法规，对
于乘员侧面弹出进行模拟试验和评估。试验中，标定了碰撞器，确定碰撞目标点，对夹层侧窗玻璃进
行了预破碎处理。结合一个典型的试验案例的试验结果，直观地反映了碰撞头型与侧气帘的整个碰
撞过程，包括加速度、速度和位移等。结果表明：碰撞器越过0 基准平面的位移小于规范限值100
mm。这说明：该案例试验结果符合试验法规要求。

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Euro-NCAP 行人大腿新测试规程对前端造型和布置的影响

刘军勇，刘奇，王大志

2014, 5(04): 354-359. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.007

摘要 ( 364 )

PDF (2032KB) ( 1609 )

2014 年新颁布的8.0 版欧盟新车评价规程（Euro NCAP）的测试规程，为行人安全对车辆设
计做了重大调整。有鉴于此，该文总结了行人大腿保护测试规程变化前后的要点，对新老测试规程的
差异进行了对比分析，采用新老两种测评方法，评估了对不同造型车型的设计，分析了这些变化给汽
车前端造型、硬点布置以及发盖等结构设计所带来的影响。结果表明：新测评方法虽然降低了汽车前
端造型设计的限制，但是对前端硬点布置以及结构设计提出了新的要求。该结论可为主机厂的汽车
安全、布置、造型设计提供参考。

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盘式制动器摩擦片形状设计对高频尖叫的影响

李清，管迪华，杜永昌，王霄锋

2014, 5(04): 360-366. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.008

摘要 ( 309 )

PDF (2207KB) ( 1272 )

恰当的制动片形状设计，可抑制盘式制动器的高频尖叫。为分析发生噪声的原因和抑制方法，
对一个存在13 kHz 尖叫的制动器，建立了一个截止到27 kHz、含300 自由度的模型。该模型用复特
征值分析、子结构模态构成分析、能量馈入分析等方法，分析了对制动片开槽、倒角及其组合等4
种形状修改模式降噪的机制。结果表明：双开槽的制动片修改，对抑制噪声效果不明显；但对两端做
倒角的制动片修改，效果明显，其特征值实部与原设计相比，下降50%，这一结果与试验定性一致。
这表明：制动片倒角导致各阶模态振型的改变及其叠加，因此，降低了对噪声模态的能量馈入。

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正面偏置碰撞中降低假人膝盖滑动位移的结构优化

杨笠，顾玉龙

2014, 5(04): 367-370. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.009

摘要 ( 335 )

PDF (1830KB) ( 1333 )

在某次整车正面偏置碰撞试验中发现，根据中国新车评价规程(C-NCAP) 的评分规则，膝盖
滑动位移超标，得分较低。为改进相关部件的结构，根据实际的试验状态，建立约束系统模型，用
多刚体与有限元分析相结合的方法，仿真分析仪表板造型、结构强度以及约束系统；确定了一种仪
表板面板和杂物箱面板的结构优化方案；并进行了试验验证。结果表明：和原方案比较，该方案的膝
盖滑动位移由12.7 mm 降低到6.5 mm，膝部得分提高2.76 分。因此，该研究方法可用于结构优化，
缩短产品开发时间。

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某车型正面40% 偏置碰撞的车体结构优化

王月，尹高纪，周大永,刘卫国，孙立志

2014, 5(04): 371-377. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.010

摘要 ( 264 )

PDF (2381KB) ( 1205 )

某车型在64 km/h 正面40% 偏置碰撞试验中，出现踏板和转向管柱的侵入量超标问题。其
原因是：更换动力后，前机舱变形空间减小，车体纵梁变形模式不合理，及前围板附近位置的强度较低。
为此，该文提出了优化方案：调整纵梁的材料及修改纵梁内加强板的结构，来提高纵梁总成整体结构
强度，增加加强件，来提高前围的总体强度。运用Hyperworks 及LS-DYNA 软件进行仿真分析。结
果表明：优化后，改善了纵梁的变形模式，前围板侵入量减小了42 mm ；乘员的伤害也得到改善，整
体得分提高1 分。因此，该优化方案合理，车身结构的加强对乘员起到很好的保护作用。

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超多喷孔喷射对高压共轨柴油机晚喷燃烧特性的影响

罗马吉，李辉，缪雪龙，魏明锐

2014, 5(04): 378-384. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.011

摘要 ( 280 )

PDF (2640KB) ( 1261 )

为实现柴油机的高效低排放燃烧，研究了在晚喷条件下的超多喷孔喷射对高压共轨柴油机喷
雾、燃烧和排放特性的影响。利用KIVA-3V 程序，对一台6 缸高压共轨柴油机进行三维模拟，并对
其进行了试验验证。结果表明：与传统喷油器相比，超多喷孔喷油器上、下层油束的干涉作用使喷雾
形态显得分散很多，这有利于雾化和蒸发。采用超多喷孔喷油器后，呈预混燃烧。与传统喷油器方案
相比，放热率峰值增大60%，NOx 排放增大36%，碳烟生成区域明显减小、峰值下降48%。在保证动
力性的前提下，采用超多喷孔喷油器和废气再循环技术、推迟喷油、提高喷射压力，NOx 降低64%，
碳烟降低46%。因而，这种柴油机能够实现高效清洁预混燃烧。

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电动汽车驱动用IPM 电机全工况控制策略整合

贾要勤, 曹慧敏

2014, 5(04): 385-390. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.012

摘要 ( 380 )

PDF (2085KB) ( 1321 )

建立了一套完整的电动汽车驱动控制算法，以便在满足电机大转矩启动、高效率运行、宽范
围调速的前提下，使电动汽车的动力自动适应不同的行驶工况。在凸极式永磁（IPM）同步电机启动、
运行、调速等矢量控制策略的前期研究基础上，整合了面对不同行驶工况的驱动电机控制算法；利用
矢量控制的电压限制和电流限制，在IPM 电机的不同运行区域，在不同控制策略之间，可随工况变化
而相互切换。在电动汽车实际负载、工况条件下，搭建仿真模型和实验平台。结果表明：该切换算法
实现了不同工况对应控制策略的平滑切换条件和控制策略。因而，验证了这种全工况控制策略整合
的有效性和可行性。

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锂离子电池低温放电性能及电池间一致性（英文）

张剑波，黄俊，陈璐凡，李哲

2014, 5(04): 391-400. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.013

摘要 ( 491 )

PDF (2505KB) ( 2010 )

用实验方法研究了锂离子电池在低温下的放电性能以及电池间一致性。在不同温度下，测量
了多节18650 型号的锂离子电池的恒流放电与电化学阻抗谱（EIS）。当环境温度从25 ℃降至－ 20 ℃
时，4 节电池的平均容量降低了58.4%，而容量的标准方差增大了6 倍。EIS 结果表明：降低环境温度
会明显增大电池的阻抗，特别是电荷转移阻抗(RCT)，同时，电池间的阻抗差异也被放大。15 节电池
的统计结果表明：电池放电容量与其阻抗之间存在线性关系。因此，低温下电池容量方差的增大是由
于电池阻抗方差的增大引起的，而其中，电荷转移阻抗(RCT) 起了主要作用。

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重型柴油机涡轮复合增压技术的研究与应用

殷勇，赵艳婷，米娇，陈镇，诸葛伟林，赵荣超

2014, 5(04): 401-406. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.014

摘要 ( 398 )

PDF (2032KB) ( 1436 )

研究了动力涡轮与曲轴之间的传动比对柴油机动力性和经济性的影响，以便将带可变截面增
压器(VGT) 的涡轮复合系统应用于重型柴油机上。构建了一维模型，以便模拟涡轮复合增压发动机，
并优化动力涡轮和涡轮增压器与发动机的匹配。在某一台常规11 L 的重型柴油机的基础上，研制了
涡轮复合柴油机试验样机，并进行试验，以研究增压器开度对柴油机性能的影响，并寻求最优控制
策略。结果表明：该涡轮复合增压发动机的全工况外特性优于原机，比油耗(BSFC) 平均改善3%，最
大改善8%。这表明：涡轮复合增压是一项能够满足未来柴油机节能减排要求的关键技术。

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等热值替代的天然气双燃料发动机的改装和控制策略

杨博，尉星，习成训，宁小康，曾科*

2014, 5(04): 407-412. doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2014.04.015

摘要 ( 344 )

PDF (2000KB) ( 1568 )

为提高经济性和降低排放，开发了双燃料发动机电控单元（ECU）；对一高压共轨柴油发动
机进行了双燃料改装，以实现柴油引燃天然气的燃烧模式。用实验方法，验证了基于柴油等热值替
代的双燃料控制策略。结果表明：相比纯柴油模式原机，双燃料模式下给定替代率的实时控制的误
差不超过5.2% ；外特性曲线基本一致，最大扭矩增加了2.6% ；CO2 排放降低了40%，NOx 排放降低了
33% ；但总碳氢化合物排放的最大值比原机高出20 倍，CO 排放的最大值高出6 倍。这说明，本控制
策略合理可行, 适合天然气双燃料发动机。

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