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稀燃条件下甲烷-空气预混射流的着火特性

同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 815-821页

作者：于洋瞿宗举谢巍邓俊吴志军同济大学汽车学院上海201804

基于可控热氛围燃烧试验系统,探究射流当量比、射流速率和协流速率对甲烷-空气预混射流着火特性的影响。根据试验规律对天然气发动机稀薄燃烧的控制策略提出优化建议,以减少失火现象的发生。结果表明:随着协流温度的升高,甲烷-空气预混... 详细信息

基于可控热氛围燃烧试验系统,探究射流当量比、射流速率和协流速率对甲烷-空气预混射流着火特性的影响。根据试验规律对天然气发动机稀薄燃烧的控制策略提出优化建议,以减少失火现象的发生。结果表明:随着协流温度的升高,甲烷-空气预混射流的稀燃极限降低而富燃极限升高,符合大多数碳氢燃料预混合气的着火界限分布规律。不同的射流速率和协流速率下均存在临界当量比,当低于临界当量比时,着火温度随射流当量比的升高而显著降低,当高于临界当量比时,着火温度趋于稳定。在较低的射流当量比工况(0.20~0.62)下,提高射流速率可以降低着火温度从而优化着火性能。

关键词：动力机械工程天然气发动机稀薄燃烧着火温度失火

基于阴极再循环的燃料电池系统建模与动态性能分析

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 619-627页

作者：刘泽许思传同济大学汽车学院上海201804

阴极再循环通过调节电堆进气中的氧分压和水蒸气分压特别适合解决车用燃料电池系统在低怠速工况下的缺水和高电势问题。建立了一个带阴极再循环功能的燃料电池非线性系统控制模型,使用阴极再循环泵将阴极出口的气体引回到空压机出口实... 详细信息

阴极再循环通过调节电堆进气中的氧分压和水蒸气分压特别适合解决车用燃料电池系统在低怠速工况下的缺水和高电势问题。建立了一个带阴极再循环功能的燃料电池非线性系统控制模型,使用阴极再循环泵将阴极出口的气体引回到空压机出口实现了进气加湿和氧分压调节。该模型可捕捉由阴极再循环带来的一系列动态响应。结果表明,阴极再循环可以极大地改善小电流密度下的进气湿度,随着阴极再循环比的增加,加湿动态响应加快;氧分压调节的动态响应较慢,但通过合理的阴极再循环策略仍能将小电流密度下的高电势限制在0.8V以下。通过抑制小电流密度下的电压,实现了50%的怠速功率降幅。

关键词：车用燃料电池系统阴极再循环面向控制建模动态性能

国Ⅵ直喷汽油机颗粒数量及微观形貌排气输运演变特性

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 628-636页

作者：胡志远高鑫舜陆张颖谭丕强楼狄明同济大学汽车学院上海201800

开展了某一国Ⅵ直喷汽油机三元催化转化器(TWC)前、TWC后、汽油机颗粒捕集器(GPF)后3个位置的颗粒物采样及微观形貌研究,分析了发动机工况、TWC、GPF对国Ⅵ直喷汽油机尾气颗粒数量、粒径分布、微观形貌的影响。结果表明,该直喷汽油机尾... 详细信息

开展了某一国Ⅵ直喷汽油机三元催化转化器(TWC)前、TWC后、汽油机颗粒捕集器(GPF)后3个位置的颗粒物采样及微观形貌研究,分析了发动机工况、TWC、GPF对国Ⅵ直喷汽油机尾气颗粒数量、粒径分布、微观形貌的影响。结果表明,该直喷汽油机尾气颗粒数量排放整体上呈单峰分布,低转速小负荷工况下,粒径<23nm的颗粒数量较高。随着发动机转速和负荷的增大,峰值粒径向大粒径方向移动。直喷汽油机尾气颗粒物由“核‒壳”结构基本碳粒子堆积形成,呈链状、枝状、簇状等结构;负荷增大,颗粒物尺寸略有增大,基本碳粒子重叠度增强,分形维数增大;转速增大,颗粒物尺寸减小,基本碳粒子重叠度减弱,分形维数减小。随着排气输运的进行,颗粒数量逐渐降低;TWC不影响颗粒的粒径分布形态,颗粒数量净化效率41.6%~94.2%,对<23 nm的小粒径颗粒净化效果较好,低转速小负荷工况的颗粒数量净化效率较高;GPF的颗粒数量净化效率约80%,23~100 nm颗粒数量净化效率较高,对粒径<10nm的颗粒净化作用不大。TWC和GPF不影响颗粒物结构形式,TWC和GPF后颗粒物基本碳粒子重叠度减弱,分形维数减小。

关键词：直喷汽油机颗粒物数量微观形貌排气输运

功率分流混合动力系统模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价

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汽车工程 2024年第4期46卷 669-681页

作者：李豪迪赵治国唐鹏侯永平同济大学汽车学院上海201804

针对功率分流混合动力系统模式切换过程连续瞬态冲击机理尚不明确且缺乏客观评价指标和方法的问题,本文探究了模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价方法。首先,结合动力传动系统高动态性能测试台架,建立了考虑转矩过零、齿轮副啮... 详细信息

针对功率分流混合动力系统模式切换过程连续瞬态冲击机理尚不明确且缺乏客观评价指标和方法的问题,本文探究了模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价方法。首先,结合动力传动系统高动态性能测试台架,建立了考虑转矩过零、齿轮副啮合时变刚度、齿隙及驱动电机转矩脉动的功率分流混合动力专用变速器(DHT)瞬态扭振模型;其次,研究了DHT模式切换过程转矩过零变化机理,提出了考虑转矩过零次数和模式切换时间的连续瞬态冲击性能时域评价指标,并采用短时傅里叶变换方法建立了基于冲击度时频特性的频域评价指标;最后,以纯电动向功率分流混动模式切换过程为例,采用变异系数法对不同加速踏板开度和齿隙影响下的连续瞬态冲击性能进行了客观分析评价。结果表明,功率分流DHT动力输出端转矩频繁过零和齿隙间的耦合作用是引发模式切换过程连续瞬态冲击的主要原因,减小齿隙可降低最大振幅频率100~200 Hz范围内的连续瞬态冲击;同时,根据综合评价得分对比,得到了模式切换过程连续瞬态冲击性能优化参数,本研究可为功率分流混合动力系统模式切换平顺性协调控制策略优化提供支撑。

关键词：功率分流混合动力系统模式切换连续瞬态冲击客观评价

ADAS系统视觉与毫米波雷达分布式抗差卡尔曼滤波融合算法

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汽车工程 2024年第5期46卷 805-815页

作者：邓云红赵治国杨一飞于勤同济大学汽车学院上海201804

自动驾驶车辆常常利用多传感器对周围目标进行检测和跟踪,但受限于传感器多源异构特性和复杂多变的驾驶环境,准确的多目标检测和跟踪仍是实现自动驾驶的一大困难和挑战。本文面向高级驾驶辅助系统(ADAS)的多目标检测与跟踪任务,采用了基... 详细信息

自动驾驶车辆常常利用多传感器对周围目标进行检测和跟踪,但受限于传感器多源异构特性和复杂多变的驾驶环境,准确的多目标检测和跟踪仍是实现自动驾驶的一大困难和挑战。本文面向高级驾驶辅助系统(ADAS)的多目标检测与跟踪任务,采用了基于1个视觉传感器和5个毫米波雷达(1V5R)的传感器配置方案,且设计了基于分布式抗差卡尔曼滤波器的多传感器信息融合算法以实现对周围目标的准确感知。首先,针对不同传感器数据特征,采用不同的线性卡尔曼滤波器和扩展卡尔曼滤波器进行数据融合,并基于分布式卡尔曼滤波建立了1V5R多传感器信息融合框架。其次,为降低传感器动态误差对于融合精度的影响,在卡尔曼加权观测融合的基础上,引入抗差估计方法,实现了对传感器动态误差的实时估计和修正。最后,通过离线仿真和实车道路试验对所提出的基于分布式抗差卡尔曼滤波的多传感器融合算法进行了验证。试验结果表明,与单一传感器的测量值相比,所提出的算法能有效融合多个传感器的信息以提升目标的检测与跟踪精度,且鲁棒性较好。

关键词：多目标检测与跟踪传感器信息融合分布式卡尔曼滤波抗差估计

考虑环境因素的电动汽车充电站实时负荷预测模型

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 962-969页

作者：李波王宁吕叶林陈宇同济大学汽车学院上海201804

为了减少电动汽车大规模集成到电网造成的不利影响,提出了一种能够实现充电站充电负荷精准预测的方法。该方法利用LightGBM(light gradient boosting machine)与XGBoost(eXtreme gradient boosting)模型构建线下-线上组合模型。考虑充... 详细信息

为了减少电动汽车大规模集成到电网造成的不利影响,提出了一种能够实现充电站充电负荷精准预测的方法。该方法利用LightGBM(light gradient boosting machine)与XGBoost(eXtreme gradient boosting)模型构建线下-线上组合模型。考虑充电负荷、时间、温度、天气等历史数据,利用LightGBM模型初步建立充电负荷线下预测模型;基于XGBoost模型,以线下预测模型输出负荷和实际负荷的误差为优化目标,实时变化的交通流量为协变量,建立线上预测模型,并对初步预测结果进行误差修正。某市实际充电站预测结果表明,相比于随机森林(RF)、LightGBM模型、XGBoost模型、多层感知机(MLP)以及LightGBM-RF组合模型,该组合模型具有更高的预测精度,同时可以准确预测不同充电站的实时充电负荷。

关键词：电动汽车充电负荷预测 LightGBM(light gradient boosting machine) XGBoost(eXtreme gradient boosting) 在线学习

基于几何约束优化的重复控制器及PMSM电流谐波抑制应用

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电工技术学报 2024年第4期39卷 1059-1073页

作者：朱元朱醴亭肖明康孟令同济大学汽车学院上海201804

重复控制器凭借其具有多个谐振峰而广泛应用于电流谐波抑制领域,然而在实际电机控制系统中,由于系统采样频率固定而电流谐波频率随电机转速而变化,会导致重复控制器中出现分数阶延时环节,而该环节在实际控制器中无法实现。对此,该文针... 详细信息

重复控制器凭借其具有多个谐振峰而广泛应用于电流谐波抑制领域,然而在实际电机控制系统中,由于系统采样频率固定而电流谐波频率随电机转速而变化,会导致重复控制器中出现分数阶延时环节,而该环节在实际控制器中无法实现。对此,该文针对现有分数阶处理方法进行讨论,分析了插值逼近方法中插值系数对重复控制器整体频率特性的作用,据此提出基于几何约束优化的分数阶重复控制器,通过优化各插值系数,电机在全转速范围内都可以保证谐振频率和电流谐波频率相吻合,并且谐振峰值更符合电机谐波组成规律;还分析了滤波器所处反馈回路位置对频率特性的影响,作为组合滤波器设计依据;为保证系统稳定,对包含PI、重复控制器以及离散电机模型的电流控制系统进行稳定性分析,并作为控制参数选取依据。最后,通过台架实验验证了该文所提出的方法的谐波抑制性能是更优的。

关键词：分数阶延时环节重复控制器控制稳定性谐波抑制永磁同步电机(PMSM)

基于动态运动基元的车辆高速公路换道轨迹规划

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机械工程学报 2024年第10期60卷 192-206页

作者：梁凯冲赵治国颜丹姝赵坤同济大学汽车学院上海201804

为提高驾乘人员对自动驾驶车辆换道轨迹的接受度,解决轨迹规划中路径与速度解耦的问题,以高速公路自然驾驶数据集为依托,提出一种基于动态运动基元(Dynamic movement primitives,DMPs)的车辆高速公路换道轨迹规划方法。首先,利用极大似... 详细信息

为提高驾乘人员对自动驾驶车辆换道轨迹的接受度,解决轨迹规划中路径与速度解耦的问题,以高速公路自然驾驶数据集为依托,提出一种基于动态运动基元(Dynamic movement primitives,DMPs)的车辆高速公路换道轨迹规划方法。首先,利用极大似然估计对车辆高速公路历史换道轨迹信息进行分析与处理,得到能够表征自然驾驶员换道特性的换道示教轨迹;其次,采用DMPs算法对换道示教轨迹进行学习,完成对示教轨迹的复现并构建运动基元库;之后,基于运动基元库及换道需求,可泛化出多条适应高速公路驾驶场景的换道轨迹;最后,基于Prescan/Matlab/Carsim联合仿真和实车试验对规划轨迹的实时性和可跟踪性进行验证。结果表明,所提出的换道轨迹规划算法具有计算效率高、泛化能力强、驾乘人员接受度好的优点,并实现了换道路径与速度的协同规划。

关键词：自动驾驶车辆轨迹规划动态运动基元示教轨迹

碳纤维层合板胶接接头在湿热环境下的性能演变

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中国机械工程 2024年第5期35卷 895-903页

作者：余海燕章代昕楚遵康同济大学汽车学院上海201804

为了研究碳纤维复合材料(CFRP)胶接接头对汽车涂装过程中的高温高湿环境的适应性,对单搭接CFRP胶接接头进行了烘烤和加速吸湿实验,对经历不同湿热环境的胶接接头进行了剪切拉伸和正向拉伸试验,对连接强度改变及接头的失效模式演变进行... 详细信息

为了研究碳纤维复合材料(CFRP)胶接接头对汽车涂装过程中的高温高湿环境的适应性,对单搭接CFRP胶接接头进行了烘烤和加速吸湿实验,对经历不同湿热环境的胶接接头进行了剪切拉伸和正向拉伸试验,对连接强度改变及接头的失效模式演变进行了讨论,对环氧树脂与聚氨酯两种胶粘剂连接的接头对烘烤的适应性进行了比较,并研究了在搭接区域边缘增加胶瘤对提高连接强度的效果。研究结果表明:单搭接CFRP胶接接头的剪切拉伸强度远高于正向拉伸强度。烘烤处理后CFRP层合板及CFRP胶接接头的强度不但没有下降,反而有所提高。DP420环氧树脂胶比DP6330聚氨酯胶具有更好的耐烘烤性。吸湿后,CFRP胶接接头的强度、刚度以及最大断裂位移出现了减小。接头的失效模式从胶层内聚失效逐渐演变为与CFRP层合板的层间失效。在搭接区域边缘增加胶瘤能有效提高CFRP胶接接头的剪切拉伸强度。

关键词：碳纤维复合材料胶接接头烘烤湿热连接强度