本期目录

• 2019年 第10卷 第2期
  刊出日期：2019-06-29 上一期    下一期
  综述与展望

  深度神经网络的关键技术及其在自动驾驶领域的应用

  李升波, 关 阳，侯 廉，高洪波，段京良，梁 爽，汪 玉，成 波，李克强，任 伟，李 骏

  2019, 10(2):  119-145.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.001

  摘要 ( 672 )   PDF (2819KB) ( 2620 )  

          智能化是汽车的三大变革技术之一，深度学习具有拟合能力优、表征能力强和适用范围广的 特点，是进一步提升汽车智能性的重要途径。该文系统性总结了用于自动驾驶汽车的深度神经网络 （DNN）技术，包括发展历史、主流算法以及感知、决策与控制技术应用。 回顾了神经网络的历史及现状， 总结DNN的“神经元－层－网络”3级结构，重点介绍卷积网络和循环网络的特点以及代表性模型； 阐述了以反向传播（BP）为核心的深度网络训练算法，列举用于深度学习的常用数据集与开源框架，概 括了网络计算平台和模型优化设计技术；讨论DNN在自动驾驶汽车的环境感知、自主决策和运动控 制3大方向的应用现状及其优缺点，具体包括物体检测和语义分割、分层式和端到端决策、汽车纵 横向运动控制等；针对用于自动驾驶汽车的DNN技术，指明了不同问题的适用方法以及关键问题的 未来发展方向。

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  汽车动力变革中的内燃机发展趋势

  韩志玉，吴振阔，高晓杰

  2019, 10(2):  146-160.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.002

  摘要 ( 413 )   PDF (2445KB) ( 948 )  

         总结了过去30 年轻型车用汽油机技术与产品的进步以及近 20 年汽车动力多元化（包括混合 动力、纯电动、燃料电池等）的变革趋势，展望了内燃机在此变革中的发展趋势。在过去30年，汽油 机技术取得了长足的进步；汽油机产品在动力性、燃油经济性、排放控制方面获得了全方位的大幅度 提高。对动力技术多元化的分析指出内燃机在汽车动力中仍将起到关键作用，未来30 年里至少60% 以上的轻型汽车仍然需要使用内燃机，但是，内燃机的地位将逐步发生变化。汽车动力将从内燃机 单独驱动的“独唱”逐渐演变为内燃机和电机共同驱动的“二重唱”。轻型车用汽油发动机未来发展的 重点包括开发混合动力专用发动机、提高发动机热效率和应用低碳燃料（如天然气）等。最后，探讨了 提高汽油机热效率至45%的技术手段。

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  汽车安全

  基于分数阶PID 理论的汽车线控转向的主动控制

  赵树恩，刘秋杨

  2019, 10(2):  161-168.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.003

  摘要 ( 190 )   PDF (2154KB) ( 500 )  

          为实现更好的车辆稳定性，提出一种基于分数阶比例积分微分 (PID)理论的线控转向(SBW) 主动控制方法。建立了SBW系统Simulink动力学模型，设计了定横摆角速度增益的理想变传动比曲 线；基于横摆角速度反馈的状态跟踪校正控制策略，提出该算法；利用Oustaloup滤波器和粒子群优 化算法，进行了有理化和参数整定处理。在高速双移线和鱼钩工况下，进行了离线Carsim/Simulink 联合仿真分析。结果表明：相比于传统PID控制和模糊控制，该控制方法的横摆角速度降低了4.7% 和9%，侧向加速度降低了6.3% 和7.7%，质心侧偏角降低了9.8% 和19.5%；因而，该控制器具有 较好的SBW主动控制性能

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  轮毂驱动电动汽车差动助力转向变论域模糊 PID 控制

  张志勇，唐 磊，郝 威，袁 泉

  2019, 10(2):  169-177.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.004

  摘要 ( 138 )   PDF (3336KB) ( 441 )  

         为改善轮毂驱动电动汽车的转向轻便性，提出了一种基于变论域模糊比例-积分 - 微分（PID） 的差动助力转向控制方法。建立转向系统模型和理想助力特性模型，获得车辆转向行驶过程中的理 想方向盘力矩；根据方向盘力矩偏差和偏差变化率的大小，调整PID的3个控制参数，实现 4 个 车轮的转矩分配控制；利用PID对车轮的滑移率进行控制，以避免车轮过度滑转；基于CarSim和 MATLAB/Simulink软件的数字仿真进行了控制性能分析。结果表明：变论域模糊PID控制下车辆转 向轻便性改善 43.5%，横摆角速度误差均方根值为0.212 rad/s；该方法能提高方向盘力矩跟踪理想力 矩的精度，且有效地实现了车轮滑移率控制。

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  考虑路面附着因数的车辆向前碰撞预警时间的优化算法

  尹小庆，汪 浩，莫宇迪，胡攀峰

  2019, 10(2):  178-183.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.005

  摘要 ( 210 )   PDF (1676KB) ( 615 )  

         为有效避免碰撞事故，提高向前碰撞预警时间(CPWT)的准确率和通行效率，提出一种考 虑路面附着因数和车辆行驶状态的即碰时间(TTC)预警方法。利用改进双指数模型，获取不同路面 状况下车辆附着系数；根据前车分别处于静止、匀速、匀加速和变加速直线运动等不同行驶状态，构 建了对应的考虑路面附着因数的向前CPWT 模型；利用Matlab/ Simulink软件进行仿真。用该算法 分析了前车和跟驰车辆处于不同行驶状态下，积雪路面、潮湿路面、干燥路面的CPWT。结果表明： 与其他预警方法相比，该CPWT方法对车辆碰撞预警更加合理有效。因此，该方法可为自动驾驶和 车辆预警提供理论支撑。

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  新能源车动力电池冲击波形特征数值研究

  朱海涛，张向磊，杨佳璘，张 斌

  2019, 10(2):  178-183.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.006

  摘要 ( 145 )   PDF (2222KB) ( 284 )  

          为确定符合中国国情的新能源汽车动力电池碰撞测试条件，采集了实车碰撞试验动力电池机 械冲击响应数据，获得典型的新能源汽车动力电池所受平均冲击强度曲线；运用等效梯形波和最小二 乘法，对平均冲击强度曲线进行数学处理，得到冲击强度特征数值及容差，并与ISO 12405-3测试条 件进行了对标。结果表明：在冲击波形的上下限值和时间历程上，对于中国新能源车动力电池，应采 用与ISO标准差异化的冲击波形进行测试，且针对不同碰撞形态使用完全独立波形进行试验。

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  基于空间域压缩感知的车载雷达目标定位算法

  陈 桢

  2019, 10(2):  192-199.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.007

  摘要 ( 271 )   PDF (2524KB) ( 373 )  

         车载毫米波雷达(MWAR)是高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)中一种重要 的传感器。为了提高车载雷达的距离分辨率，降低对目标车的角度估算时对快拍数，该文构建了基于 压缩感知的车载雷达目标定位算法。该方法从空间域角度进行分析，考虑车载雷达探测范围内目标在 整个空间的稀疏分布，对目标的距离、速度和角度进行估算。相比传统车载雷达使用匹配滤波器无法 区分相近目标，该压缩感知雷达可以区分邻近的目标。结果表明：在快拍数为1的情况下，本算法可 以实现目标的角度估计，角度分辨率小于4°，该分辨率优于Music (多重信号分类)算法。

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  24 GHz盲区监测与变道辅助雷达系统的开发

  陈立伟，仝盼盼，熊 敏，白 傑，黄李波，毕 欣，赵天昊，谭 斌

  2019, 10(2):  200-210.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.008

  摘要 ( 198 )   PDF (2530KB) ( 571 )  

          提出一套含有盲区监测（BSD）与变道辅助(LCA)的24 GHz雷达系统，以便提醒驾驶员可 能出现的危险情况。定义了报警条件，设计了对雷达系统的波形，利用ADIsim PLL、SystemVue和 Matlab软件，对雷达的信号的生成及信号处理算法进行了仿真。设计和制作了由雷达壳体、信号处理 电路板、隔离信号处理电路板、雷达射频天线电路板等组成的雷达的硬件系统。对雷达系统的盲区监 测与变道辅助功能进行了实车测试实验。结果显示：雷达系统能够设定的危险工况下进行警告且不在 其他工况下进行警告。因此，本雷达系统开发符合相关的国际标准。

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  汽车节能与环保

  基于电池寿命的复合储能系统参数优化及能量管理

  王 峰，罗玉涛

  2019, 10(2):  211-218.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.009

  摘要 ( 169 )   PDF (1947KB) ( 285 )  

          为延长锂离子电池的使用寿命，提出了一种复合储能系统(HESS)参数优化及能量管理方法。 以某混合动力电动汽车(HEV)为目标，利用工况条件下电池寿命模型的动态规划算法，对一个复合 储能系统HESS进行参数优化，得到最低成本下的锂离子电池和超级电容参数。以车速、整车功率 需求、超级电容能量状态(SOE)为输入，设计了模糊控制器，对该HESS进行能量管理。对一个自 行设计的样机进行了实验验证。结果表明：加入超级电容后，在新欧洲行驶循环(NEDC)、美国城 市机动车行驶规程 (UDDS)、欧洲经济委员会 (ECE)等法规工况下，该电池寿命分别延长了18.0%、 31.2%、38.3%，每km成本下降了17.2%。

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  基于参数自适应的电动汽车整车质量辨识算法

  谢 辉, 张 宁

  2019, 10(2):  219-225.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.010

  摘要 ( 140 )   PDF (1838KB) ( 319 )  

         为减少电动汽车（EV）质量估算模型在工程应用中对车辆参数的依赖性，提出了一种整车质 量估算算法。该算法能适应空气阻力、迎风面积和传动比等部  分车辆参数变化。基于车载终端获得的 车辆运行信息，完成传动比和坡度的还原，并将空气阻力中的空气密度、迎风面积、风阻系数作为整体， 与整车质量一同借助扩展Kalman滤波算法完成联合辨识。 结果表明：在不同整车质量以及道路环境 下，质量参数辨识的平均误差为3.74%。因此，该算法可以实时得到质量辨识结果，且对车辆参数 具有较好的自适应能力。

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  汽车节能与环保

  无水与充水塑料燃油箱的振动试验模态分析

  王舒玉，侯之超，苏卫东，王 帅

  2019, 10(2):  226-232.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.011

  摘要 ( 174 )   PDF (2070KB) ( 435 )  

          为设计轻量化汽车，在自行设计的测试台架上，对塑料燃油箱进行振动测试和模态分析。 该测试台架具有足够的刚度，以测量得到有关频段内振动。在自由悬挂和安装两种状态下，在无水和 不同充液量条件下，采用锤击法，再现燃油箱实际工作状态下的约束条件。以频响函数、模态频率和 振型、模态相位共线性(MPC)和平均相位偏差(MPD)为指标，分析了边界条件对燃油箱振动特性 的影响和充液量对安装状态下燃油箱的模态频率和振型等的影响。结果表明：随着充水量的增加，燃 油箱的固有频率减小，振型也发生改变。

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  基于多学科优化的锂离子动力电池包轻量化设计

  于成龙，刘 莹，乔 鑫

  2019, 10(2):  233-240.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.012

  摘要 ( 256 )   PDF (1990KB) ( 346 )  

          为实现电动车锂离子动力电池包的轻量化、结构耐久性设计，依据国标要求，建立有限元模 型，并进行噪声振动粗糙度（NVH）、结构耐久性和碰撞安全工况的分析。将频域随机振动载荷等效 成时域随机信号，进行焊点疲劳分析。搭建多学科自动化样本计算流程，生成多学科近似模型，并进 行优化分析。疲劳寿命预测结果与实验结果一致。结果表明：采用该多学科优化设计方案，质量减少4.0 kg，减少率6.5%；模态降低了13.4%；最大焊点损伤值0.52，满足目标要求，在实验中未出现破坏。 因此，该多学科优化设计可以快速准确地找到全局最优解。

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  柴油喷雾初始阶段喷孔内流及油束破碎特性

  王字满，戴晓宇，李佳峰，吴 晗，李雁飞

  2019, 10(2):  241-248.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.02.013

  摘要 ( 134 )   PDF (2222KB) ( 343 )  

         喷孔内部流动对内燃机燃油雾化、燃烧及排放有显著影响。采用高速显微成像技术，捕捉了 气-液演变过程，研究了透明单孔柴油喷油器在初始阶段的喷孔内流及油束初次破碎特性；采用数值 模拟方法，解析了气泡与油膜耦合作用过程，剖析其速度场，阐明了不同条件下油束形态的形成机理 及破碎过程。研究发现：残余液体燃料体积、物性、压力冲击波强度及气泡之间的相互作用决定了油 束形态特性。低喷油压力下，气泡存储能量少，形成薄蘑菇头状油束。在高压条件下，气泡存储能量多， 有效促进油束的雾化并形成鼓状油束。

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