本期目录

• 2019年 第10卷 第3期
  刊出日期：2019-09-30 上一期    下一期
  综述与展望

  锂离子电池荷电状态不同估算方法的综述及讨论（英文）

  Gregory L. Plett

  2019, 10(3):  249-272.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.001

  摘要 ( 502 )   PDF (3113KB) ( 1509 )  

         综述了锂离子电池荷电状态（SOC）的不同估算方法，希望能够结合作者在该领域的经验为读 者提供一些见解和研究视角。电池管理系统 （BMS） 需要不断更新电池SOC的估计值，用于计算和 修正电池健康状态、能量状态以及功率状态（功能状态），并防止电池出现过充或者过放情况。已有 许多方法用于估计电池的SOC，其中有些方法更具优势。该文解说了电池SOC的物理含义，有助于 区分真实SOC以及工程SOC的估算方法；对于不同的估计方法进行了较为详细的讨论；并介绍了电 池包SOC指标的定义问题以及电池包中每个单体电池的SOC计算方法；最后，评述了目前该领域的 研究前沿，并展望了未来需要开展的工作。

  相关文章 | 计量指标

  汽车电动化与汽车交通电－氢二元二次能源网络构建

  余卓平，杜润本，王学远，魏学哲

  2019, 10(3):  273-284.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.002

  摘要 ( 225 )   PDF (1730KB) ( 721 )  

         对新能源汽车技术现状、现有氢、电能源基础及基础设施建设等能源转型的先决条件进行 了分析，提出了汽车交通“电－氢二元二次”能源网络的概念，以期实现交通运输中能量转换效率链的 优化和物质利用的封闭循环，并对能源网络转换带来的可再生能源发电入网的稳定性、能源消纳和电 动汽车大规模并发充电这3个关键技术问题进行了分析，提出了相应的解决方案。由于电能和氢能具 备来源广泛、可再生、排放及污染可控的特征，构建以电动化为核心的汽车动力系统和以电、氢两种 二次能源为核心的能源网络成为未来汽车交通体系的关键策略。

  相关文章 | 计量指标

  基于分段仿射模型的非线性悬架预测控制

  胡启国, 陆 伟

  2019, 10(3):  285-292.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.003

  摘要 ( 140 )   PDF (3238KB) ( 344 )  

         为了避免车辆通过不平路面时发生悬架击穿，提出了一种基于多模型预测控制的车辆非线性 悬架主动控制方法。建立了1/4非线性悬架模型，采用基于改进粒子群算法的数据聚类和参数辨识， 建立了主动力和车身位移关系的线性分段仿射(PWA) 模型。通过多模型预测控制理论研究半主动悬架 PWA模型的滚动时域优化控制问题，得到最优控制信号。利用Matlab/Simulink 进行随机路面和正 弦凸起路面仿真。结果表明：采用多模型预测控制可以使得车辆在遇到不平路面时保持稳定的车身姿 态，同时很好地控制悬架动行程，减小了悬架击穿的概率。

  相关文章 | 计量指标

  汽车安全

  表征平纹编织碳纤维复合材料特性的两种连续损伤模型

  刘 增，魏新奇，夏 勇

  2019, 10(3):  293-299.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.004

  摘要 ( 239 )   PDF (2685KB) ( 322 )  

         为表征平纹编织碳纤维复合材料的力学特性，对比了商业软件Ls-Dyna中两种连续损伤力学 内置材料模型Mat58和Mat261。用准静态偏角度拉伸及穿孔实验与有限元（FE）仿真相结合的方法， 分析比较了这两种模型的特点。结果表明：由于Mat261允许面内剪切应力应变曲线的直接输入，其偏 角度拉伸的仿真结果明显优于Mat58的仿真结果。Mat261相较于Mat58具有非常复杂的失效准则， 对于具有复杂失效应力状态的穿孔仿真，Mat261的表现得更为优异。使用Mat261进行了波纹板压 溃的仿真，实验与仿真的比吸能相差4.2%，验证了该模型的优势。
  关

  相关文章 | 计量指标

  双前轴转向机构的运动分析及优化设计

  王成志，王云超

  2019, 10(3):  300-307.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.005

  摘要 ( 239 )   PDF (2287KB) ( 317 )  

  为完成转向杆系的优化设计，用空间坐标变换理论，推导了双前轴转向系统控制的各轮转角 解析关系式。根据Ackermann定理，以最大绝对误差为目标函数作数学优化，以最大绝对误差及最 小传动角的等值线图等可视化技术为辅助，对双前轴转向车辆转向杆系，进行了优化分析。结果表明： 该方法可以在保证最小传动角的情况下，使双前轴的转向车轮在一定的转角范围内的最大转角误差皆 小于1.18?。该方法减少优化过程的盲目性，容易获得符合实际需求的机构参数。建议：应选择合适 的梯形臂长作为数学优化下限；转向机构应保证车轮能在三个运动位置精确实现纯滚动。

  相关文章 | 计量指标

  两车斜角碰撞工况下的约束系统优化趋势分析

  曹立波，张 超，颜凌波，戴宏亮，张瑞锋

  2019, 10(3):  308-316.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.006

  摘要 ( 158 )   PDF (4095KB) ( 353 )  

         为了探究两车斜角碰撞工况下约束系统优化趋势，建立了30°斜角碰撞工况下的运动型实用 汽车（SUV），中型车，小型车的驾驶员约束系统模型，对其约束系统灵敏因子分别进行目标车和同 伴车的单车参数优化和对两车乘员加权损伤准则（WIC）值之和最低进行碰撞兼容性组合优化。结果 表明：在车车斜角碰撞中，无论何种车型，约束系统参数优化呈现气囊排气孔面积趋于增大、气体质 量流率趋于增大、安全带限力值趋于降低、预紧器作用时间趋于推迟的趋势；组合优化后，更接近碰 撞中初始乘员WIC值更大的车辆参数优化趋势。

  相关文章 | 计量指标

  结合应变能分析的车身刚度链设计方法

  庄鸿杰，刘子建，钟浩龙，刘 瑜

  2019, 10(3):  317-325.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.007

  摘要 ( 172 )   PDF (2281KB) ( 421 )  

          鉴于概念设计在车身设计中具有重要地位，提出了车身结构概念设计流程，构建了车身简化 空间框架模型，采用半刚性梁和传递矩阵法建立车身刚度链模型。求解仅约束静动态性能的优化模型， 分析优化后梁单元的应变能和应变能密度。为协调优化多工况下材料的利用和分配，引入变异系数作为 约束指标。该设计方法，考虑了应变能因素的车身半刚性梁刚度链，以车身轻量化为目标，以弯扭刚 度、固有频率和各工况应变能密度的均匀程度为约束条件，运用遗传算法，优化主断面参数。与标杆 车仿真结果进行了对比。结果表明：应变能密度均匀化可以提高车身材料的效用，改善车身性能。因此， 该设计方法具有可行性。

  相关文章 | 计量指标

  基于模型预测控制的无人驾驶汽车横纵向运动控制

  谢 辉，刘爽爽

  2019, 10(3):  326-333.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.008

  摘要 ( 291 )   PDF (1910KB) ( 1422 )  

          针对具有高度非线性、强耦合的无人驾驶汽车运动控制问题，提出了一种基于模型预测控制 (MPC)的横纵向综合控制方法。参考速度曲线由参考路径弯曲度确定，再通过分层纵向控制器，实 现速度跟踪。通过MPC，用纵向上位控制器来计算期望加速度；基于逆纵向动力学模型，用下位控 制器来协调驱动和制动。基于运动学模型，以当前系统状态和纵向速度预测序列为输入，用横向控制 器来预测出系统状态变化，以便求解车辆前轮转角。仿真结果表明：与参考速度和参考路径相比，纵 向速度均方根误差为0.086 km/h，横向位置均方根误差为94 mm。因而，该方法可实现车辆运动的 有效控制。

  相关文章 | 计量指标

  基于全卷积网络的车道区域分割算法

  魏民祥，滕德成

  2019, 10(3):  334-341.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.009

  摘要 ( 190 )   PDF (1755KB) ( 415 )  

         为智能车辆的轻量化、实时性检测，提高车道识别的准确度、鲁棒性，提出了一种利用全卷 积网络(FCN)实现车道区域分割的方法。采用一种对称结构的全卷积网络对车道区域作逐像素预测： 利用卷积、池化提取车道特征，利用池化索引辅助上采样，用卷积来恢复特征信息。在既定网络结构下， 比较3×3、5×5和7×7尺寸的卷积核对模型性能的影响。基于FCN-32s 和FCN-16s，分别设计混 叠结构的FCN和无混叠结构的FCN与本网络作测试对比。结果表明：该算法对车道分割准确、鲁 棒性强、实时处理能力优秀，分割效果优于传统FCN；在3种不同尺寸中，小尺寸(3×3)卷积核的 实时处理速率最高，达53 帧/s。因此，该算法适合自动驾驶道路感知任务。

  相关文章 | 计量指标

  影响锂离子电池荷电状态估算精度的因素分析

  张 茁, 刘建宇, 王璐平, 金 鹏

  2019, 10(3):  342-348.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.010

  摘要 ( 169 )   PDF (2607KB) ( 278 )  

         为了考察引起荷电状态（SOC）估算误差各因素的不同作用，以3块磷酸铁锂电池组成的电池 组为对象进行混合脉冲功率特性（HPPC）实验，二阶Thevenin电池模型为基础构建状态方程，利用 无迹Kalman滤波（UKF）算法估算SOC，分析模型参数及输入电流、端电压、开路电压（OCV）误 差对SOC估算的影响。结果表明：当在OCV、端电压及输入电流中各加入1%的噪声，或在电池的 参数（欧姆内阻，极化电阻，极化电容）固定时，SOC估计的误差分别为19.1%、20.6%和小于3%； 可见OCV和端电压对SOC估算精度影响较大，提高端电压的测量精度和OCV曲线拟合的准确性， 可大幅减小锂电池SOC的估算误差。

  相关文章 | 计量指标

  汽车节能与环保

  双三相永磁同步电机控制算法仿真分析

  李伟超，孟永刚，高大威

  2019, 10(3):  349-356.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.011

  摘要 ( 304 )   PDF (4327KB) ( 432 )  

         鉴于双三相永磁同步电机在自然坐标系下电磁耦合性强，控制模型复杂；利用空间矢量解耦 理论和双dq变换理论，探究了该类电机的矢量控制算法，建立了该电机的数学模型。理论分析了这 两种矢量控制算法的联系与差异。在仿真平台上，搭建了类该电机的控制模型，实现了这两种矢量控 制算法的恒转速控制。通过仿真结果的分析，比较了这两种矢量控制算法在控制性能方面差异性。结 果表明：在理论上，空间矢量解耦控制与双dq变换控制具有高度一致性；与双dq变换控制算法相比， 空间矢量解耦控制算法能更好地实现能量解耦控制。

  相关文章 | 计量指标

  全速域自适应巡航控制方法研究

  胡远志，丁晓木，刘 西, 李 浩

  2019, 10(3):  357-365.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.012

  摘要 ( 187 )   PDF (2923KB) ( 521 )  

         为了提高自适应巡航系统的实用性，在满足《BS ISO-15622》的基本要求下，设计了满足 0~120 km/h的全速域自适应巡航控制（FSRA）方法。基于已有的跟车车间距策略，将前车加速度作 为参考因素，设计了一种符合驾驶员特性的跟车策略。以跟车效率、行车安全性、舒适性、经济性 等作为控制目标，利用模型预测控制（MPC）的方法设计满足多目标优化的控制器，并在SCANeR、 Matlab/Simulink、veDYNA以及NI实时系统的环境下搭建测试平台上对控制方法进行测试和验证。 结果表明：在全速域区间内，该控制方法能较好地完成车辆控制。

  相关文章 | 计量指标

  深度 Miller循环在增压直喷汽油机上的仿真和试验

  陈 虎, 贾 宁, 刘小平, 刘永亮, 李泽峰, 胡国锐

  2019, 10(3):  366-373.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.013

  摘要 ( 146 )   PDF (5273KB) ( 374 )  

        为降低某款2.0-L直列四缸涡轮增压直喷（GDI）原型汽油机的油耗水平，研究了深度Miller 循环(DMC)对油耗、动力和排放的影响。采用一维仿真、计算流体力学（CFD）和试验设计（DOE）， 分别优化了深度Miller的凸轮升程、相位和与凸轮匹配的高压缩比，分析了缸内滚流运动及喷雾特性， 通过试验研究了深度Miller循环对汽油机的燃烧性能、泵气损失、燃油消耗率、动力、排放等方面 的影响。结果表明：应用深度Miller循环后，发动机在中小负荷区域能够大幅降低燃油消耗率；搭载 该机型的整车在新标欧洲循环（NEDC）下油耗减少4.1%。

  相关文章 | 计量指标

  汽车节能与环保

  某前置前驱车油耗一致性的试验与仿真

  梁 玮，满兴家，王 伟

  2019, 10(3):  374-382.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.014

  摘要 ( 122 )   PDF (2246KB) ( 216 )  

         为满足四阶段油耗限值和企业平均燃料消耗量(CAFC)指标，对于一款油耗(FC)一致性较 差的发动机前置、前轮驱动(FF)车型，分析其油耗一致性问题。采用整车能量流方法，对怠速油耗 和子系统互换，进行了仿真与测试，从而排除发动机、变速箱、排气系统等影响因素。通过断电机试验， 将油耗差异来源聚焦在电气系统。测试发电机效率，排除发电机对电耗差异的影响。结果表明：电器 功耗占比34%，蓄电池充电功耗占比66%。因此，电耗差异来源于电器和蓄电池，蓄电池的初始电 量又是主要因素。

  相关文章 | 计量指标

  基于三段优化法的车载锂电池的快速充电方法

  陈德海，邹争明，王 超，华 铭

  2019, 10(3):  383-390.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2019.03.015

  摘要 ( 167 )   PDF (1619KB) ( 286 )  

         为提高车载锂电池的充电速度及充电效率，提出了一种用于恒压恒流充电(CCCV)的三段优 化法。在“新一代汽车合作计划(PNGV)”电池充电模型的基础上，结合电池容量衰减过程对三段优 化法进行修正；以极化电压和开路电压，来修正恒流恒压过程的控制对象，使电流、电压随着电池的 实际充电状态实时变化。基于嵌入式芯片STM32F103开发平台，设计了实施方案。进行了4组不同 充电方法的实验。结果表明：对比其他3组充电方法，该三段优化法可使充电效率提高到94.25 %， 且充电时间可达900 s，锂电池容量衰减值较未优化前下降45%。因此，该快速充电方法效果良好。

  相关文章 | 计量指标