本期目录

• 2019年 第10卷 第1期
  刊出日期：2019-03-31 上一期    下一期
  综述与展望

  自动紧急制动（AEB）技术的研究与进展

  何 仁，冯海鹏

  2019, 10(1):  1-15.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.001

  摘要 ( 881 )   PDF (1599KB) ( 5338 )  

         为了促进汽车自动紧急制动（AEB）技术朝着更加安全与高效的方向发展，该文从AEB系统的工作原理、发展历程、应用现状、法规标准等方面，综述了AEB 技术的研究进展，总结了与AEB系统综合性能密切相关的关键技术，包括AEB系统避撞策略、制动执行机构和环境感知机构。研究表明：自动紧急制动系统能够有效避免或者缓解追尾碰撞，可提高车辆主动安全性能；受制于目前制动执行技术和前端感知技术水平，AEB系统无法实现汽车在更高车速范围以及更复杂多交通场景下的完全避撞。自动紧急制动系统未来研究的重点在于：复杂多交通场景下避撞策略综合性能优化；基于更快响应时间目标的制动执行机构研发；危险行驶工况下与多种主动安全技术的深度融合及协调控制。

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  重型柴油车满足近零排放法规的技术分析

  帅石金，刘世宇，马 骁，等

  2019, 10(1):  16-31.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.002

  摘要 ( 296 )   PDF (2294KB) ( 1527 )  

         为满足未来越来越严格的排放法规，重型柴油车需要缸内净化和高效排气后处理的协同优化。该文对比了欧洲、美国及中国重型柴油车现行排放法规。分析结果表明：满足国Ⅵ、欧Ⅵ、US 2010 法规的重型柴油车有害物排放对空气质量影响可以忽略不计；由此，上述法规可定义为近零排放法规。为达到这些近零排放法规的要求，介绍了部分缸内清洁燃烧技术及后处理技术，据此总结出两条满足近零排放法规的技术路线：废气再循环(EGR) 和纯选择性催化还原(SCR)。为满足美国加州超低氮氧化物(NO_x) 排放法规，对比了NO_x 被动吸附器（PNA）路线和紧耦合SCR 路线。结果表明：EGR 路线对低温NO_x 排放控制效果好；纯SCR 技术路线的燃油经济性好；PNA 路线的NO_x排放更低，系统结构简单；紧耦合SCR 技术路线成本低，耐久性好。

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  汽车安全

  中国儿童坐姿三维几何人体模型数据库的研发

  曹立波，陶武康，谭力凡，等

  2019, 10(1):  32-36.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.003

  摘要 ( 165 )   PDF (1281KB) ( 501 )  

         基于微软的Kinect 扫描设备和相应算法软件，建立了一个中国儿童人体坐姿的三维几何数据库。该数据库使用第二代微软的Kinect 所搭载的坐姿扫描实验平台，采集各种特征( 年龄在6~12 岁之间的各百分位) 的89 个儿童志愿者的坐姿模型；对这些所得模型，使用C++ 编写的人体模型处理程序，进行光顺、去噪等算法处理；使用Microsoft Access 2016 软件，对于所得的二维及三维数据，整合处理。对这些儿童志愿者的扫描结果表明：该人体模型的长度平均误差为6.6 mm，精度较高, 可信度较高。因此，可用于儿童座椅等中国产品的研究、设计和开发的数据基础。

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  驾驶员加速度分布特性及其应用

  刘 瑞，朱西产

  2019, 10(1):  37-45.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.004

  摘要 ( 255 )   PDF (1366KB) ( 857 )  

         为提高智能汽车的类人驾驶能力，使用自然驾驶数据(NDD) 研究了驾驶员的加速行为特性。采用约5 800 万观测数据组成的数据库，探讨了驾驶员加速度分布的收敛性；使用多维核密度估计得到了驾驶员加速度分布，并使用相对熵描述不同数据量的数据集之间的差异；使用稳定收敛的数据集分析了驾驶员的加速度分布特性，提取了驾驶员加速度分布的特征参数；讨论了驾驶员加速度分布在智能汽车中的应用。结果表明：驾驶员的纵向加速度和侧向加速度二维分布服从双三角形分布特征；纵向加速度和侧向加速度随速度增大而先增大后减小；驾驶员加速度分布特性可以应用于智能汽车驾驶能力测试、智能汽车安全测试、人机共驾控制、危险估计算法等方面。

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  基于视觉的护栏清洗车偏离预警系统

  廖家才，曹立波，夏家豪, 等

  2019, 10(1):  46-53.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.005

  摘要 ( 162 )   PDF (1858KB) ( 379 )  

         为了获得护栏清洗车与护栏之间的准确距离信息，避免驾驶员进行观察护栏位置的同时操作车辆而导致分心驾驶和疲劳驾驶，提出一种基于视觉的护栏检测方法并应用在护栏清洗车偏离预警系统。使用双目立体视觉获得护栏的准确距离值；结合摄像头标定和标记分水岭算法分割护栏所在区域，并使用Hough 变换直线检测算法提取护栏分割区域内的直线特征；通过约束直线检测参数和直线检测数量实现护栏检测。使用恒定速运模型条件下的Kalman 滤波器跟踪护栏位置，结合特征检测信息和位置跟踪信息进行决策和预警。结果表明：偏离预警系统平均预警准确率为89.40%，因此在工程环卫车辆 上具有一定的实用价值。

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  基于数据挖掘的汽车运行数据采集设备故障诊断方法

  张 宏

  2019, 10(1):  54-59.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.006

  摘要 ( 230 )   PDF (1215KB) ( 621 )  

          提出了一种基于大数据挖掘技术的、用于汽车运行工况数据采集设备的故障诊断方法。该方法依托中国汽车测试工况（CATC）项目和内蒙古道路运输企业节能降耗监控技术研究(NJ-2017-8)，运用了k-means 故障模式聚类算法、诊断状态参数Apriori 关联规则、及相关性分析算法。并进行了案例实证分析。结果表明：采用k-mean 算法能有效分析数据采集设备的故障模式，Apriori 算法挖掘出的数据采集设备特征参数之间的关联规则与相关性能，有效地找出数据采集设备的故障环节和原因；与设备实际维修试验结果相符。因此，该方法可为数据采集设备的运行维护与管控提供参考。

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  基于Kriging 模型PA6-GF30 车门外把手壁膜的吸水性

  杨 岩，曹立雄，李良军，等

  2019, 10(1):  60-66.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.007

  摘要 ( 176 )   PDF (1755KB) ( 519 )  

         该文研究了PA6-GF30 型号（30% 玻璃纤维的聚酰胺）材质的车门外把手壁膜的吸水特性。试验样品片厚度为3 mm。总结出湿度决定材料饱和吸水率、温度决定吸水速度、时间决定吸水程度的规律；利用Kriging 插值原理，建立了PA6-GF30 材料外把手吸水率数学模型，并用最小二乘法，建立了使用环境反求函数。试验和计算结果误差在5%以内。利用此模型，预测了不同使用环境下的 外把手壁膜吸水率及吸水条件；应用于外把手结构优化设计，消除外把手壁膜因吸水导致的作动不回 位等不良问题；并制定出新的吸湿性加速实验评价基准。该结果可为类似吸水性材料的汽车部品的研究和设计来提供参考。

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  低附着工况自动驾驶汽车纵横向耦合控制

  高 凯，余家旺，张金城

  2019, 10(1):  67-73.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.008

  摘要 ( 256 )   PDF (1975KB) ( 581 )  

         为提高低附着工况下自动驾驶电动汽车的运动性能，设计了一种车辆串级纵横向耦合控制策略。建立车辆动力学模型，设计了纵向和横向前级控制器，以保证能够跟随规划层的目标行驶路径。设计了后级稳定控制器；计算横摆角速度，补偿横摆力矩。利用Carsim和Simulink 软件进行联合仿真，验证不同附着系数下车辆的跟随精度和稳定性。结果表明：横摆角速度、质心侧偏角、轨迹跟随精度的最大误差较非耦合控制前分别减小了约38.6%、45.83%、5.58%；设计的纵横向耦合控制器能够有效改善低附着工况下自动驾驶车辆的跟随精度和稳定性。

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  充气式安全带对后排女性乘员的保护效果

  黄 杰, 刘 西, 胡远志, 等

  2019, 10(1):  74-81.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.009

  摘要 ( 182 )   PDF (1956KB) ( 335 )  

          研究了充气式安全带对后排乘员的保护效果。采用Madymo 软件建立某车型后排女性乘员仿真模型。并将仿真结果与试验结果进行对比，以验证仿真模型的准确性。在此模型的基础上，建立充气式安全带仿真模型并分析对后排女性假人的保护效果。从限力等级和预紧器两方面，分析充气式安全带对后排女性假人的保护效果。结果表明：充气式安全带能够很好的约束假人运动，显著降低后排假人各伤害指标以及假人头部与前排座椅的接触风险，其中胸部压缩变形量由34.8 mm 降低为29.9 mm。但在充气限力式安全带的基础上添加预紧器，会增大胸部压缩量，不利于乘员保护。

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  过冷水对质子交换膜燃料电池零下启动能力与特性的影响

  黄福森, 汪尚尚, 李 哲, 等

  2019, 10(1):  82-87.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.010

  摘要 ( 219 )   PDF (2992KB) ( 592 )  

         为了寻找有效的质子交换膜燃料电池（PEMFC）零下启动策略以及探究利用过冷水移动提升零下启动能力的可行性，对PEMFC 内过冷水的移动和结冰特征进行了研究。对其零下启动储水容量、零下启动能力进行了估算，实验测量了启动过程累计产水量。 结果表明：在–10 ℃及–20 ℃启动时，过冷水移动可扩展PEMFC 零下启动储水空间、提升零下启动能力；降低零下启动电流密度、提高启动温度、减小单池活性面积均可延缓过冷水结冰的发生、延长单池存活时间。但过冷水的存在会导致零下启动随机特征的出现，影响过冷水利用的稳定性。

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  汽车节能与环保

  48 V 车型换档提醒装置的国家标准分析与节能性

  王学平，刘志超，陆 春，等

  2019, 10(1):  88-94.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.011

  摘要 ( 167 )   PDF (1654KB) ( 433 )  

         为研究换档提醒装置（GSI）对48 V 车型的节油效果，开展了相关国家标准分析及试验。分析了48 V 系统的加速性能，对比了搭载GSI 前后，车辆在实际档位选取及新欧洲行驶工况 (NEDC) 下发动机的瞬态转速扭矩的差异；并依据国家标准，基于标准换档及GSI 换档2 种换档策略，进行了4 款车型的油耗试验。综合国家标准分析及试验研究，结果表明：对于同一款48 V 车型，在相同的试验设置及NEDC 测试循环下，搭载GSI 后可使100 km 油耗降低0.38 L，相当于节油5.80 %；GSI 对48 V 车型的油耗改善大于对传统车型的影响。因此，通过调节发动机的转速和扭矩，可以改善油耗。GSI 是一项新兴节能技术，希望有关国家标准中得到体现。

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  质子交换膜燃料电池阳极相对湿度对压力降影响的渐近分析

  刘永峰，白世杰，裴普成，等

  2019, 10(1):  95-100.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.012

  摘要 ( 195 )   PDF (1333KB) ( 370 )  

          阐述了质子交换膜燃料电池（PEMFC）阳极相对湿度和阳极压力降之间的关系。根据PEMFC实际尺寸，运用气体摩尔比与局部压力比相同的原理，考虑了阳极水蒸气的摩尔流率和质子交换膜的水通率对阳极压力降的影响，建立了阳极相对湿度– 压力降（RHPD）模型，并通过自定义函数将其导入软件FLUENT 中进行仿真。在PEMFC 工作温度为60℃、阴极相对湿度为25%、阳极相对湿度25%~75%的工况下进行试验并与仿真结果比较，进行渐进分析。结果表明：阳极压力降随着阳极相对湿度的增加而减小；当阴极和阳极相对湿度分别为25% 和75%，相变阶段时间为70 s 时，仿真值和试验值相对误差最小值为0.19%。

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  基于大数据的电池健康状态（SoH）的估算及应用

  肖 伟，钟卫东，舒小农，等

  2019, 10(1):  101-105.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.013

  摘要 ( 520 )   PDF (1459KB) ( 2138 )  

         为了突破因电池管理系统(BMS) 存储和计算能力不足导致的传统电池健康状态(SoH) 估算方法的局限，提出了基于互联网平台在线大数据的SoH 估算方法。研究了数据离散特性、电池单体一致性等因素对此估算方法的影响；结合某平台的在线大数据进行了此方法的集成应用，对单车以及分车辆品牌、分地域、分时域进行了多维度的电池SoH 衰减比较验证。结果表明：此方法能够有效估算单个动力电池系统的SoH 及其变化，并且能够与其他数据类型进行多维度整合，对动力电池进行大数据画像分析。

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  三元锂离子动力电池挤压损伤容限的试验研究

  许 万，周大永

  2019, 10(1):  106-111.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.014

  摘要 ( 217 )   PDF (1339KB) ( 423 )  

        电动汽车发生碰撞后动力电池受到挤压变形时，存在热失控风险。为得到电池的挤压损伤容限，该文基于某镍钴锰（Li-NiCoMnO2，NCM）三元锂离子动力电池进行挤压试验。对电芯不同方向进行挤压试验，分析不同方向抗挤压能力以及发生挤压热失控的失效模式；对模组分别进行2 个方向的挤压试验，研究其挤压失效形式。结果表明：电芯在长度方向比宽、高方向，更易发生挤压失效；挤压失效模式具有不确定性；该电芯挤压损伤容限为10 mm；模组长度方向挤压更易发生热失控，与电池单体一致。该结果可为动力电池包的安全布置设计及仿真失效判定提供参考。

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  电动汽车全新架构前期开发中的多学科集成优化设计

  方 健，史国宏

  2019, 10(1):  112-118.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.01.015

  摘要 ( 171 )   PDF (1622KB) ( 605 )  

         提出了一种满足电动汽车（EV）各项性能要求的全新车身、底盘、动力电池框架一体化的结构集成设计方案。基于物理尺寸建立拓扑优化设计空间，采用变密度拓扑优化方法，结合等效静态载荷方法（ESL），综合考虑静、动态载荷工况，以最小加权应变能为优化目标，通过对整车拓扑优化结果的解读，找到电动车架构主要载荷路径，并进行结构集成设计及计算机辅助工程设计（CAE）仿真验证。结果表明：整车刚度、电池安装在车身上的整体模态满足设计要求；32 km/h 刚性柱垂直侧面碰撞工况下电池框架未发生明显变形；架构载荷路径在满足整车布置的要求下，同时满足整车性能及电池局部性能要求，并实现系统的最优解和轻量化。

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