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2022 年 8 期封面

2022, 42(8).

摘要(30) PDF(3)

摘要:

2022 年 8 期目录

2022, 42(8): 1-2.

摘要(80) HTML(57) PDF(16)

摘要:

混合动力电动汽车能量管理技术研究综述

何洪文, 孟祥飞

2022, 42(8): 773-783. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.161

摘要(432) HTML(105) PDF(93)

摘要:
能量管理策略对于提高混合动力电动汽车的燃油经济性、保护系统的健康状态、以及减少温室气体排放具有至关重要的作用，但由于动力系统复杂的非线性结构以及在线应用的实时性要求，开发高效的能量管理策略仍是一项极具挑战性的任务. 为此，本文对能量管理技术的研究进展进行了全面的总结. 首先，综述目前混合动力电动汽车广泛采用的机电耦合系统，总结各类系统的拓扑结构与运行特点；其次，综合分析近年来能量管理策略的研究进展以及发展趋势；同时从最优性以及实时性等关键技术指标出发，评价各类方法的技术优势与不足，为进一步的工程应用提供参考；最后，展望能量管理技术未来的研究方向，希望为能量管理策略在智能网联环境下的发展提供借鉴.

基于贪心策略的电动车AMT换挡点实时优化方法研究

雷雨龙, 侯博宁, 付尧, 李兴忠, 李宇奇

2022, 42(8): 784-790. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.298

摘要(181) HTML(60) PDF(17)

摘要:
电动车机械式自动变速器（automated mechanical transmission，AMT）系统换挡点对整车动力性和经济性水平具有重要影响，针对电动车AMT查表式换挡规律工况适应性差，无法基于工况进行定量求解以及兼顾动力性和经济性等问题，提出了一种基于贪心策略的电动车AMT换挡点实时优化控制方法. 通过马尔可夫链对电动车行驶工况进行预测，并基于贪心策略对换挡点进行优化控制. 在世界轻型车辆测试工况与中国汽车行驶工况下，仿真结果表明，采用贪心策略的电动汽车相比采用经济性换挡策略的电动汽车耗电量分别减少了2.56%、1.07%，电池SOC值下降分别减少了2.06%、1.81%，经济性得到提升.

基于电化学模型的锂离子电池健康状态估算

高仁璟, 吕治强, 赵帅, 黄现国

2022, 42(8): 791-797. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.310

摘要(205) HTML(77) PDF(20)

摘要:
针对电动汽车锂离子电池健康状态在线估算问题，提出了一种基于伪二维模型参数的估算方法. 该方法通过拆解同类估算目标电池，以扫描电镜测量电池结构参数，利用遗传算法辨识其他未知电化学模型参数，建立一种新的基于化学计量比的电池正极容量计算法则，估算电池健康状态. 同时考虑老化对电池正极化学计量比的影响，进一步提高健康状态估算精度. 采用电池老化数据集验证该方法的有效性，结果表明所提出的估算方法能在短时动态工况下实现电池健康状态的准确在线估算.

考虑网络诱导时延的电动汽车主动安全控制策略

魏洪乾, 王洪荣, 赵文强, 艾强, 赖晨光, 张幽彤, 邹喜红

2022, 42(8): 798-808. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.322

摘要(158) HTML(66) PDF(15)

摘要:
为了解决汽车CAN网络的消息处理、数据丢包等行为会引起汽车控制系统的时间迟滞效应，从而影响整车动力学控制的准确性的问题，提出了基于鲁棒模型预测控制的汽车横摆稳定性控制策略. 首先分析了CAN网络的消息时延特点，以此为基础构建多胞时滞动力学模型描述汽车网络的参数不确定性. 进一步设计了包含不确定参数的鲁棒模型预测控制器，提高了汽车主动安全控制器的抗干扰能力. 此外，横摆稳定控制策略还使用基于渐进稳定不变椭圆集的变时域最优控制律提高了鲁棒控制算法的在线求解效率，平衡了系统控制鲁棒性和最优性的矛盾. 结果表明，提出的控制策略能够抵抗CAN网络时延诱导的参数不确定性，缓解鲁棒控制算法的保守性，提高汽车转向时的主动安全性能.

一种铝-空气燃料电池能量重整技术的研究

魏满晖, 王克亮, 裴普成, 左亚宇, 王恒威, 张鹏飞, 陈卓

2022, 42(8): 809-815. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.327

摘要(169) HTML(82) PDF(15)

摘要:
为探究4 mol/L氢氧化钾电解液中不同锌离子浓度对铝-空气燃料电池负极自腐蚀的影响，提高其放电性能，采用6061铝合金作为负极，氧化锌作为电解液添加剂，进行了析氢失重分析. 利用网包负极结构完成了能量的重新整合，并测试了电池的放电性能. 结果表明：当4 mol/L氢氧化钾电解液中含0.3 mol/L锌离子时，6061铝合金的抑氢效率最高，约为64.364%. 在该电解液下，使用网包负极结构的燃料电池以20 mA/cm²电流密度放电时的电极效率和比容量最高，分别约为41.633%和1240.665 A·h/kg，较优化前提升了64.440%. 燃料因腐蚀耗散的能量被存储于其表面的沉积锌中，并在负极网的辅助下转化成电能，达到了能量重整的目的，使电池性能得到了显著提升.

混合动力系统发动机停机过程控制策略

刘辉, 张伟, 张万年, 马余伟

2022, 42(8): 816-823. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.340

摘要(164) HTML(37) PDF(15)

摘要:
针对混联式混合动力系统，为减小其由混合驱动模式切换至纯电驱动模式过程中发动机停机引起的整车纵向冲击，利用模型预测控制算法可以在线滚动优化获得最优控制序列的特点，提出了一种基于模型预测控制的发动机停机优化控制策略. 首先，采用理论与试验相结合的研究方法，建立了发动机阻力矩模型；其次，依据动力元件工作状态的不同，将发动机停机过程划分为发动机工作点调整阶段和电机反拖发动机阶段，设计了分段式发动机停机控制策略；最后，通过仿真对所设计的控制策略进行了验证，并与传统基于比例-积分-微分的控制方法进行了对比. 仿真结果表明，所提出的控制策略能有效抑制发动机停机过程中的输出转矩波动，降低整车冲击度，提高车辆行驶的平顺性.

电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰建模

翟丽, 杨霜洁, 胡桂兴, 王淑靓

2022, 42(8): 824-833. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2022.003

摘要(175) HTML(76) PDF(25)

摘要:
电磁干扰是当前电动汽车电机驱动系统设计所面临的一大挑战. 为了在系统设计初期验证电磁干扰抑制技术的有效性和可行性，文中提出了一种基于端口阻抗测量的电机驱动系统SPICE等效电路建模方法. 根据系统部件的物理结构，建立了高压屏蔽线缆模型、电机控制器模型和驱动电机模型,通过实验验证模型的精度. 将部件模型组合在一起，构建了完整的电机驱动系统传导电磁干扰预测模型. 依据GB/T 18655-2016《车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》和GB/T 36282-2018《电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法》进行了系统带载传导电磁干扰仿真和实验，验证模型的准确性.

机翼表面脉动压力的空间和频域特性数值研究

雷娟棉, 郭牧天, 赵小见, 张华

2022, 42(8): 834-841. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.200

摘要(189) HTML(72) PDF(31)

摘要:
机翼表面脉动压力是大型客机近场噪声的主要来源之一，对其空间和频域分布特性开展研究有重要意义. 采用大涡模拟方法对弦长1 m、后掠角45°的无限翼展NLF(2)-0415机翼的绕流场在 $R{e_{\rm{C}}} = 2.42 \times {10^6}$ 的条件下开展了数值研究，分析了不同湍流来流条件及不同流动状态对机翼上表面时均流场及脉动压力声压级和功率谱的影响. 计算结果表明：在本文条件下，机翼上表面脉动压力在转捩位置处有明显突增，湍流区声压级比层流区高出约20～30 dB；来流湍流强度对壁面脉动压力的影响主要集中在层流区，湍流区的壁面脉动压力对来流湍流强度变化反应不敏感；层流区脉动压力功率谱整体较低，且随频率的增加衰减较快，而湍流区脉动压力功率谱相比层流区在全频段均提升了约2～3个数量级，且谱级在低频段随频率的变化较小，在高频段则随频率增加以一定斜率下降.

陆空平台旋翼叶型参数气动性能多目标优化研究

魏巍, 王若琳, 徐彬, 范康迪, 赵之然, 邹波

2022, 42(8): 842-849. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.207

摘要(146) HTML(55) PDF(21)

摘要:
陆空平台兼具旋翼无人机和无人车的特点，对各种室内外复杂作业环境均有较佳的适应性，但不同作业环境对旋翼的升力、悬停效率等气动性能的需求并不一致，单一叶型难以满足这种差异化需求. 针对此问题，基于类函数/形函数方法，以伯恩斯坦多项式对翼型弦长、扭转角和旋翼前缘位置沿径向的分布进行了参数化表述，实现原旋翼叶型的三维参数建模重构，随后采用数值方法进行了关键叶型参数对气动性能的敏感性分析. 计算结果表明，翼尖附近的弦长和扭转角对气动性能影响较大，且弦长和扭转角间存在明显的交互效应. 据此以升力和品质因子为目标，对原旋翼叶型进行了多目标优化设计并进行了试验验证，试验结果表明，高升力叶型的旋翼升力系数提高了13.2%，高品质因子叶型的旋翼品质因子提高了37.8%，基于伯恩斯坦多项式与类函数/形函数方法结合的叶型三维参数化优化方法，能够有效提升旋翼升力或品质因子等气动性能指标.

电控液压直驱多片离合器非线性压力控制

张超, 于怀智, 石文通, 刘奇芳, 洪金龙, 高炳钊

2022, 42(8): 850-856. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.199

摘要(142) HTML(65) PDF(13)

摘要:
为解决自动变速器多片离合器液压执行机构质量与体积较大，介质通过电磁阀时会产生较大能量损失以及传统压力控制过程中振荡明显、误差大、鲁棒性差等问题，采用直接控制“电机&泵”的方式实现压力调节. “电机&泵”的显著优势在于结构简单，质量与体积小，效率更高. 文中以该种泵控执行机构为研究对象，提出了一种基于模型的非线性3步法控制器控制执行机构内部压力. 结果表明：该执行机构压力控制过程中振荡明显减弱，压力控制更加精确，并且具有更短的响应时间.

综合传动装置润滑油管故障分析与改进方案对比分析

李宏才, 程大庆

2022, 42(8): 857-863. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.208

摘要(112) HTML(51) PDF(7)

摘要:
分析了某综合传动装置的外接润滑油管故障的主要原因是由于振动引起的疲劳断裂. 因此，提出了油管的增加支承方案、加隔振结构方案和软管连接方案3种改进方案，并进行了对比验证. 分析及实验测试结果表明，3种改进方案都能有效地抑制振动，提高疲劳强度，改进方案效果优劣依次是增加支承、橡胶隔振、软管连接，幅值分别比改进前衰减了88.29%，77.87%和62.04%.

基于超材料技术的吸波型频选结构设计

任武, 王沛沛, 胡瑞欣

2022, 42(8): 864-870. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.194

摘要(198) HTML(62) PDF(18)

摘要:
提出了一种复合型吸波频率选择表面（absorptive frequency selective surface, AFSS）结构，由超材料吸波体（metamaterial absorber , MA）和频率选择表面（frequency selective surface , FSS）组成. 复合型MA由加载电阻的平面型方环结构和立体型双面开口C型环结构组成，吸波频段为4.79～30.57 GHz，具有极化不敏感特性，在斜入射45°内保持稳定吸波. FSS采用了圆环缝隙旋绕结构，通过6次旋绕枝节实现了1.96～2.16 GHz频段内小于1 dB的插入损耗，形成低频通带. 二者组合形成的复合型AFSS，能在1.28～1.38 GHz频段内良好透波，4.88～30.58 GHz频段内宽带吸波，实现了吸透波一体的性能.

基于XGBoost的多种生理信号评估心理压力等级方法

林艳飞, 龙媛, 张航, 刘志文, 张政波

2022, 42(8): 871-880. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.195

摘要(145) HTML(116) PDF(16)

摘要:
基于生理信号客观评估心理压力状态成为目前的研究热点，但最佳评估算法有待进一步探索. 本文选择心算任务诱发受试者的心理压力，采集了21位在校大学生的脑电、心电、皮肤电导、脉搏波4种生理信号. 提取各生理信号时域和频域的多种特征，使用方差分析(ANOVA)、最大相关最小冗余(mRMR)、单个特征支持向量机(SVM)分类准确率、随机森林(RF)特征重要性、梯度上升决策树(GBDT)特征重要性、极端梯度提升(XGBoost)特征重要性6种特征选择方法筛选出有效特征，利用SVM、K近邻(KNN)、高斯朴素贝叶斯(GNB)、自适应提升算法(Adaboost)、GBDT、XGBoost 6种分类器对提取的特征进行分类. 结果得出，GBDT特征筛选与XGBoost分类器的组合模型对心理压力的等级评估效果最佳.

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2022年第42卷第8期

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