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  • 2018年 第9卷 第4期 刊出日期:2018-12-31 上一期    下一期
    综述与展望
    增压直喷三缸汽油机的NVH 开发与优化
    沈 源,杨 陈,邓晓龙,等
    2018, 9(4):  359-369.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.001
    摘要 ( 196 )   PDF (2032KB) ( 797 )  

            为了满足日益严格的排放和油耗法规要求,体积小的小排量三缸发动机已成为各主要汽车企业节能减排的关键技术。该文从三缸机的振动机理出发,对行业内的三缸机存在的各类NVH ( 噪声、振动和声振粗糙度) 问题进行了分析,并对各个主机厂解决三缸机NVH 的措施进行了归纳和总结。在此基础上,该文以吉利1.0 L 增压直喷三缸发动机为例,从发动机本体振源和整车传递路径两个大方向上,对于发动机曲轴、平衡轴、双模扭转减振器、整车悬置、排气系统等进行了系统的分析和优化。通过以上措施,吉利汽车将该发动机的NVH 性能做到最佳,以最大限度地给客户提供舒适的驾乘体验。

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    汽车安全
    考虑边缘松弛效应的直齿圆柱齿轮加载接触分析
    陈长亮,周 驰,王 琪,等
    2018, 9(4):  370-378.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.002
    摘要 ( 168 )   PDF (2479KB) ( 374 )  

            提出了一种考虑到边缘松弛效应的直齿圆柱齿轮加载接触分析(LTCA)方法,改进了传统分析方法。基于齿面公式计算齿面点坐标,根据啮合关系计算完整啮合周期内啮合印迹,基于Newton-Raphson 法,求解齿轮副平衡状态下啮合状态。引入了边缘修正函数及边缘因子,考虑了边缘松弛效应的抛物线形式,提出了一种齿宽边缘接触刚度修正方法;用有限元方法(FEM),对完整啮合周期的载荷分配系数、接触应力分布、传动误差曲线、计算效率等进行对比验证。结果表明:采用本方法能够对等宽度线接触直齿圆柱齿轮进行加载接触分析。

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    集成主动预紧式安全带的乘员可接受度与优化措施
    吴 俊,宋志强,曹立波,等
    2018, 9(4):  379-385.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.003
    摘要 ( 185 )   PDF (1751KB) ( 308 )  

           集成主动预紧式安全带(IAPS) 是集成了若干高级驾驶辅助系统(ADAS) 的乘员约束保护系统。为开发和应用IAPS,该文研究了乘员对IAPS 的可接受度,提出了提高接受度的措施。进行了装有50% th 男性假人的座椅台架试验和20 名志愿者参与的实车道路实验;分析了IAPS 的一级预紧力、预紧频次、预紧噪音值3 因素对乘员可接受度的影响。结果表明:不同志愿者对一级预紧力感觉不舒适的最小阈值存在差异,可将一级预紧力定为124 N ;原IAPS 有较高的预紧频次,可优化触发一级预紧功能的即碰时间(TTC) 来降低此阈值;预紧噪音值不会对乘员造成额外的干扰。因而,这些优化措施,可提升乘员对IAPS 的可接受度。

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    动态冲击下泡沫能量吸收对头盔防护性能的影响
    韩 勇,何 伟,石亮亮,等
    2018, 9(4):  386-394.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.004
    摘要 ( 157 )   PDF (2145KB) ( 304 )  

            为摩托车头盔的安全性设计,需要研究在冲击载荷下内衬泡沫的能量吸收能力对摩托车头盔防护性能的影响。该文建立了有限元数值分析头盔模型,依据欧洲经济委员会(ECE) 的法规ECER22.05 的动态测试方法,验证该模型的有效性。改变头盔不同测试点下的泡沫密度,进行了12 个跌落的仿真试验。结果表明:在头盔的前部、冠部和后部测试点区泡沫密度由40 kg/m3 增加到80 kg/m3 时,泡沫的能量吸收能力逐渐增大,头部冲击能量衰减得更快,导致3 个测试点头部颅骨骨折的风险从25%、55%、39% 分别增大至53%、96%、96%。头盔右侧部测试点区域下的泡沫密度与颅骨骨折风险没有显著的关系。因而,头盔的安全性设计应同时兼顾内衬泡沫密度与尺寸。

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    基于模糊集合理论的汽车电喇叭缺陷风险可能性判定
    王 楠,王 琰,肖凌云,等
    2018, 9(4):  395-400.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.005
    摘要 ( 110 )   PDF (1241KB) ( 290 )  

           在中国缺陷汽车产品召回中,非标问题的缺陷均采用风险评估方法进行判定。为了保证风险可能性判定的合理性,采用模糊理论与事故树相结合的方法,开展了风险可能性分析。应用梯形模糊理论,求得基本事件发生概率。建立了汽车电喇叭事故树模型。计算了顶上事件电喇叭失效的发生概率。对基本事件重要度进行分析,查找了故障易发部位,追溯缺陷原因。将模糊事故树的电喇叭失效率与Weibull 分布失效概率对比分析。结果表明:模糊事故树与Weibull 失效概率预测结果相对吻合。因而,模糊事故树可用于分析风险诱因,为风险可能性定量计算提供一个新的思路。

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    汽车自动紧急制动(AEB)行人检测系统的开发与测试
    吴 俊,向国梁,杨俊辉,等
    2018, 9(4):  401-409.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.006
    摘要 ( 396 )   PDF (1851KB) ( 556 )  

           开发了一种汽车主动安全技术的汽车自动紧急制动(AEB) 行人检测系统。该系统包含软体假目标、假人驱动装置及其控制系统,可按照2018 版中国新车评价规程(C-NCAP) 的AEB 行人系统测试场景的要求,驱动假人目标行走,并可与操控测试车辆的驾驶机器人实时通讯。开展了对假人目标行走距离、假人目标行走速度和与驾驶机器人的联动实验。结果表明:该系统实验一次成功率达90%以上,对假人速度控制的准确度96%,对假人与车辆碰撞位置的准确度达96%;该系统可准确复现行人危险工况。因此,该AEB 行人检测系统可用于开展C-NCAP(2018) 行人测试实验,作为车辆AEB系统功能评测及相关产品开发工具。

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    基于竹节结构的保险杠横梁仿生优化及仿真分析
    林云成,宋家锋,刘升福,等
    2018, 9(4):  410-417.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.007
    摘要 ( 161 )   PDF (2581KB) ( 382 )  

            为提高汽车保险杠的耐撞性和轻量化,基于工程仿生学和冲击动力学原理,本文根据竹子茎秆以及竹节结构特征,设计了3 类共6 种仿生保险杠横梁结构。在准静态条件下进行了5 mm / min 压缩试验,试验与仿真中的载荷曲线基本吻合,峰值载荷误差仅为3.9%,验证了仿真分析的有效性;采用Hypermesh 和LS-DYNA 有限元软件对6 种仿生保险杠横梁进行了正面100% 碰撞仿真分析。结果表明:仿生1 型( 带有仿生筋板) 横梁的比吸能(SEA) 最高,较原横梁结构提高了13.85%,同时较原横梁的质量少23.82%。仿生筋板和仿生变间距是其中较好的仿生设计方法,其相应的横梁较普通横梁峰值载荷低,比吸能高,质量也较普通横梁低,且具有更好的变形模式。

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    基于主动轮胎力的汽车稳定性协调控制系统
    黄开启,王新健,瞿桂鹏
    2018, 9(4):  418-426.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.008
    摘要 ( 161 )   PDF (2089KB) ( 289 )  

           提出一种基于质心侧偏角逻辑门和横摆角速度跟踪的电子稳定程序(ESP)和主动前轮转向(AFS)主动轮胎力模糊协调控制策略。该控制系统采用分层结构,设计了ESP 单神经元自适应比例微分积分(PID)控制器、理想变传动比前馈加横摆角速度滑模反馈AFS 控制器作为下层控制器;根据不同行驶工况,上层模糊协调控制器决策各子系统的最优分配权重,实现车辆动力学集成控制解耦;应用软件ADMAS/Car 和Simulink 建立整车动力学稳定性控制联合仿真模型。结果表明:与单独控制和并存控制相比,该协调控制器改善了车辆对期望路径的跟踪性能,提高了车辆操纵稳定性控制系统的全局鲁棒性。

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    汽车节能与环保
    基于同步串行通信的汽车TPMS 低功耗设计
    欧伟明,凌 云,李圣清
    2018, 9(4):  427-432.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.009
    摘要 ( 148 )   PDF (1308KB) ( 293 )  

           为了满足轮胎压力监测系统(TPMS)的低功耗设计要求,开展了对TPMS 同步串行通信技术的研究。提出了TPMS 硬件系统设计方案,给出了信源串行编码方法和解码方法,从而构造了一种特殊的信息帧,所述信息帧的数据波形中隐含了同步信号。结果表明:与异步接收机/ 发射机 (UART) 串行通信技术相比较,TPMS 轮胎传感发射器的无线传输效率提高29.4%,平均功耗降低2.62%。因而,本设计无线通信效率高,并且误码率低,能够满足所述的低功耗设计要求,具有推广应用价值。

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    用轻量化卷积神经网络图像语义分割的交通场景理解
    白 傑,郝培涵,陈思汉
    2018, 9(4):  433-440.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.010
    摘要 ( 285 )   PDF (1798KB) ( 933 )  

           为提高汽车自动驾驶系统中视觉感知模块的鲁棒性,提出了使用图像语义分割方法进行交通场景理解。采用基于深度学习的语义分割方法,设计了兼顾运行速度和准确率的轻量化卷积神经网络。在特征提取部分,用轻量化特征提取模型MobileNetV2 结构,用可变形卷积代替步长为2 的卷积层;在特征解码部分,缩减卷积核数目、引入多尺度的空洞可变形卷积,补充低层特征细节。用扩充的Pascal VOC 2012 数据集进行预训练和评估,用交通场景数据集Cityscapes 进行测试。结果表明:该网络结构的准确率达到了平均交互比(mean IoU) 69.2%,超过了用MobileNetV2 的DeepLab 语义分割网络,运行速度127 ms/ 帧,占内存1.073 GB,优于使用VGG-16、ResNet-101 的结果。

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    纯电动汽车的复合制动与主动悬架的协同控制
    黄 晨,洪 俊,李克强,等
    2018, 9(4):  441-448.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.011
    摘要 ( 123 )   PDF (2099KB) ( 474 )  

           为提高纯电动汽车底盘的综合性能,以能量回收性能和制动安全性能为控制目标,提出一种实现纯电动汽车复合制动与主动悬架协同控制方法。完成轮胎纵向力学特性试验,建立轮胎纵向力学模型和车辆动力学模型,并设计模糊协同控制策略,通过Carsim 软件和Simulink 软件的联合仿真,验证协同控制的性能。结果显示:采用协同控制后,低附着系数路面轻度制动时,制动回收能量提升3.11%,电池充电状态(SOC) 上升9.96%,悬架二次型综合性能指标上升8.61%;高附着系数路面紧急制动时,制动距离减小9.08%,悬架二次型综合性能指标上升5.93%。因此,在较少牺牲悬架性能的条件下,本控制策略提升了复合制动性能。

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    基于UTMD 的汽车自动驾驶的路径规划寻优算法
    李学鋆
    2018, 9(4):  449-455.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.012
    摘要 ( 154 )   PDF (1868KB) ( 251 )  

           为在汽车自动驾驶中路径规划中能兼顾运算的实时性和可靠性,设计了一种智能仿生算法的路径寻优算法。该算法基于超声靶向微泡破坏(UTMD) 算法的原理。迭代运算分为靶标圈定、微泡迭代、微小核糖核酸(miRNAs) 迭代。圈定靶标,以便有效减小路径搜索范围。利用非线性函数Rastrigin 对该算法进行验证。分析了迭代次数的设定方式,并采用程序自检的方式进行自行跳转。将该算法运用到二维路径规划中,并在Matlab 中进行模拟。结果表明:与Dijkstra 算法相比,该UTMD 算法所规划的路径长度缩减4.52%。因此,该算法可有效地应用于汽车自动驾驶。

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    发动机舱盖的多学科设计优化方法
    刘 莹,杨 旭,乔 鑫
    2018, 9(4):  456-462.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.013
    摘要 ( 132 )   PDF (2003KB) ( 447 )  

           利用一种包含结构刚度、声-振-粗糙度(NVH) 特性和行人保护性能等多个学科的自动计算流程,建立了一个用于发动机舱盖的优化设计方法。该流程借助隐式参数化方法,使用SFE Concept 软件构建发动机舱盖参数化模型;以发动机舱盖内板纵梁位置等为变量,依托iSight 软件平台,调用仿真计算队列,基于多学科“试验设计(DOE)”统计样本计算结果,对发动机舱盖性能进行全局优化。结果表明:改进后的发动机舱盖,以较小的结构调整,使其按照新版中国新车评价规程
    (C-NCAP) 的行人保护性能测试得分由7.42 提升至7.72,优化效果明显。因而,该优化方法可用于发动机舱盖的正向多学科设计优化。

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    48 V 混动控制系统仿真与试验
    张应兵,靳素华,黄 伟,等
    2018, 9(4):  463-468.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.014
    摘要 ( 142 )   PDF (1909KB) ( 503 )  

           为了探究降低某型多用途车(MPV) 综合油耗的技术路线和实现方法,该文建立了一个48 V 混动系统控制模型,设计了启停、快速启动发动机、电机助力和制动能量回收等核心控制策略。在硬件在环(HIL)台架上开展了模型仿真测试,基于提出的控制策略,在实车上完成了策略的验证和优化。结果表明:48 V 混动系统可以实现新欧洲行驶工况(NEDC)综合油耗降低14%,显示出48 V 系统在基本不影响排放的前提下对于降低整车油耗的优势。

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    电动汽车用混合励磁电机交流励磁对振动特性的影响
    樊 英,邬占川,高大威,等
    2018, 9(4):  469-476.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.04.015
    摘要 ( 142 )   PDF (2022KB) ( 300 )  

           为了研究交流励磁电流对混合励磁电机电磁力与振动等特性的影响,以一台转子交替极双定子混合励磁电机为对象,利用二维有限元法对不同励磁条件下电机内的磁通分布及气隙磁密进行计算;基于Maxwell 应力张量法计算作用在电机外定子上的径向电磁力,通过二维快速Fourier 变换(2DFFT) 对径向电磁力波的时间和空间分布进行分解;建立该电机的磁固耦合模型,采用模态叠加法计算出不同励磁条件下电机的振动特性。结果表明:励磁电流相位角对电机电磁力谐波幅值和振动峰值具有重要影响,且弱磁控制时振动在一定程度得到削弱。本研究结果对混合励磁电机的优化和振动抑制有参考价值。

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