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电动车辆动力电池安全预警策略研究综述

汽车工程 2023年第8期45卷 1392-1407页

作者：李达邓钧君张照生刘鹏王震坡北京理工大学机械与车辆学院电动车辆国家工程研究中心北京100081 北京电动车辆协同创新中心北京100081

动力电池安全问题已经成为制约电动车辆发展的关键要素。准确及时的电池安全预警可以保障乘员生命财产安全以及提升电动车辆安全水平。本文对电动车辆电池安全预警策略进行了全面综述。首先,综述了电池安全状态的定义,并提出了本综述框... 详细信息

动力电池安全问题已经成为制约电动车辆发展的关键要素。准确及时的电池安全预警可以保障乘员生命财产安全以及提升电动车辆安全水平。本文对电动车辆电池安全预警策略进行了全面综述。首先,综述了电池安全状态的定义,并提出了本综述框架;之后,详细梳理了电池安全特征与安全影响因素分析、电池建模方法、电池安全风险评估/预测方法,总结了各类方法的优缺点;最后,总结了目前的进展与不足,提出了电动车辆动力电池安全预警技术发展趋势,并阐述了新型传感器技术、多因素融合的电池安全预警方法和“端-边-云”融合的电池安全预警体系。本综述为电动车辆动力电池安全预警策略的进一步研究提供参考。

关键词：电动车辆动力电池安全预警安全风险评估电池建模

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结构化道路下智能汽车自主换道轨迹规划研究

机械工程学报 2023年第24期59卷 271-281页

作者：刘鹏贾寒冰张雷王震坡北京理工大学电动车辆国家工程实验室北京100081 北京电动车辆协同创新中心北京100081

自主换道系统是智能汽车关键技术之一。针对自主换道系统的轨迹规划,提出基于路径-速度分解的分层换道轨迹规划方法。在路径规划层,基于改进二维正态分布函数建立道路、固定障碍物、周围车辆势场并生成环境总势场,采用五次多项式曲线构... 详细信息

自主换道系统是智能汽车关键技术之一。针对自主换道系统的轨迹规划,提出基于路径-速度分解的分层换道轨迹规划方法。在路径规划层,基于改进二维正态分布函数建立道路、固定障碍物、周围车辆势场并生成环境总势场,采用五次多项式曲线构建换道路径簇,并基于环境总势场确定车辆的最优换道路径;在速度规划层,考虑换道效率、平顺性、安全性、动力学响应、换道时间窗、路径约束等多重影响因素,提出基于凸优化的速度规划方法并对方法有效性进行验证;最后,建立Prescan-Simulink联合仿真环境,在不同场景下对所提出的轨迹规划方法进行仿真验证。结果表明,该方法能够有效处理换道过程中的复杂约束,保证换道过程的安全性、舒适性与换道效率。

关键词：路径规划多项式曲线环境势场速度规划凸优化

新能源汽车动力电池热失控机理和安全风险管控方法的研究

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汽车工程 2022年第11期44卷 1689-1705页

作者：贾子润王震坡王秋诗黎小慧孙逢春北京理工大学机械与车辆学院电动车辆国家工程研究中心北京100081 北京电动车辆协同创新中心北京100081

针对新能源汽车动力电池的热失控与安全风险问题,本文从热失控的诱发与反应机理出发,通过分析现有动力电池安全管控方法,归纳了动力电池安全问题的研究现状与最新进展,分析了当前动力电池安全管控研究中存在的主要问题,指出了新能源汽... 详细信息

针对新能源汽车动力电池的热失控与安全风险问题,本文从热失控的诱发与反应机理出发,通过分析现有动力电池安全管控方法,归纳了动力电池安全问题的研究现状与最新进展,分析了当前动力电池安全管控研究中存在的主要问题,指出了新能源汽车安全风险管控技术发展趋势,旨在推动动力电池安全风险预警和管控技术提升,保障驾乘人员生命财产安全,消除消费者安全焦虑,促进新能源汽车产业发展。

关键词：新能源汽车动力电池热失控安全管控

基于规则与机器学习融合的换道决策建模方法研究

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机械工程学报 2022年第4期58卷 212-221页

作者：贾寒冰刘鹏张雷王震坡北京理工大学电动车辆国家工程实验室北京100081 北京电动车辆协同创新中心北京100081

自主换道系统是智能车辆技术的重要发展方向,而换道决策是自主换道系统的关键。针对结构化道路下的自由换道场景,提出基于规则与机器学习融合的换道决策模型。针对换道决策过程中存在的多参数与非线性问题,提出基于支持向量机的换道决... 详细信息

自主换道系统是智能车辆技术的重要发展方向,而换道决策是自主换道系统的关键。针对结构化道路下的自由换道场景,提出基于规则与机器学习融合的换道决策模型。针对换道决策过程中存在的多参数与非线性问题,提出基于支持向量机的换道决策模型,并引入贝叶斯优化算法确定决策模型的最优参数。从基于规则的角度出发,分析换道决策过程中的影响因素,包括换道必要性、安全性与换道收益,并将上述规则转化为模型训练数据的新特征与安全约束,对原有训练样本进行增广,以提升支持向量机模型的分类准确率。在NGSIM数据集上进行测试验证,结果表明,仅利用周围车辆基本行驶信息进行模型训练,对换道行为预测的准确率为73.05%,而引入基于换道规则计算得到的新特征后,模型预测准确率提升至83.83%。

关键词：智能车辆换道行为决策支持向量机贝叶斯优化融合建模

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基于卷积神经网络的逆变器故障诊断方法

汽车工程 2022年第1期44卷 142-151页

作者：于海邓钧君王震坡孙逢春北京理工大学电动车辆国家工程实验室北京100081 北京电动车辆协同创新中心北京100081

针对车用永磁同步电机驱动系统在长期运行过程中存在的逆变器故障风险,本文中提出了一种基于卷积神经网络的逆变器故障诊断方法。首先,对三相定子电流数据进行标幺化和单位电周期电流数据筛选处理,降低电机驱动系统变转矩、变转速工况... 详细信息

针对车用永磁同步电机驱动系统在长期运行过程中存在的逆变器故障风险,本文中提出了一种基于卷积神经网络的逆变器故障诊断方法。首先,对三相定子电流数据进行标幺化和单位电周期电流数据筛选处理,降低电机驱动系统变转矩、变转速工况对故障诊断效果的影响;然后,结合卷积神经网络,发挥其提取故障特征和抗噪优势,实现逆变器故障诊断。在MATLAB/Simulink环境中搭建了车用永磁同步电机驱动系统模型,通过故障注入仿真数据和实验数据构建用于卷积神经网络训练的数据集,验证了所提出故障诊断方法的有效性。同时,探究了训练样本数据集稀疏化和电机型号差异化情况的适用性。仿真结果表明:在噪声数据和稀疏数据条件下,本文中提出的故障诊断方法具有很好的鲁棒性和普适性。

关键词：逆变器三相定子电流卷积神经网络故障诊断

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电驱动系统台架负载模拟精度补偿算法研究

汽车工程 2022年第3期44卷 426-433页

作者：王冠峰宋强赵卢楷北京理工大学电动车辆国家工程实验室北京100081 北京电动车辆协同创新中心北京100081

为保证道路负载的模拟精度并实现电驱动系统的硬件在环试验,本文中提出一种台架试验的动态补偿算法。首先,基于对负载模拟问题的分析,采用了台架逆模型算法。接着,为改善转矩的动态响应,采用卡尔曼滤波来实现模型误差的精确补偿。最后,... 详细信息

为保证道路负载的模拟精度并实现电驱动系统的硬件在环试验,本文中提出一种台架试验的动态补偿算法。首先,基于对负载模拟问题的分析,采用了台架逆模型算法。接着,为改善转矩的动态响应,采用卡尔曼滤波来实现模型误差的精确补偿。最后,基于对台架精度的分析,提出了精度耦合补偿算法,并经台架试验验证。结果表明:循环工况下,补偿算法能很好地实现转速跟随,而在起步工况可提高台架试验精度。

关键词：电动汽车电驱动系统负载模拟台架控制补偿算法

基于线控制动的分布式驱动电动汽车制动俯仰角舒适控制研究

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机械工程学报 2024年

作者：张雷王祺王震坡丁晓林孙逢春北京电动车辆协同创新中心北京理工大学电动车辆国家工程研究中心

车辆制动时车身俯仰角变化，尤其是完全停车前的“制动点头”现象，是造成制动舒适性下降的主要原因之一，极大影响了车辆乘坐舒适性。以配备线控制动系统的分布式驱动电动汽车为研究对象，提出一种基于线控制动系统的制动俯仰角舒适控... 详细信息

车辆制动时车身俯仰角变化，尤其是完全停车前的“制动点头”现象，是造成制动舒适性下降的主要原因之一，极大影响了车辆乘坐舒适性。以配备线控制动系统的分布式驱动电动汽车为研究对象，提出一种基于线控制动系统的制动俯仰角舒适控制策略。首先根据驾驶员输入与车速参数判断制动意图。然后根据制动意图与车辆参数，设计了制动模式切换流程；然后，在舒适制动工况下，设计了基于模型预测控制的前后轴制动力控制算法；另外，设计了双闭环反馈电液复合制动力平顺切换控制算法；最后，通过Simulink-Carsim联合仿真平台在轻度制动、正弦信号制动等多种工况下进行仿真验证。结果表明，所提出的控制策略能够在保证制动性能的前提下，明显减小制动过程中的车身俯仰角、角速度、角加加速度，且制动距离增加不高于20 cm，在保证制动性能的前提下极大改善了制动舒适性。

关键词：线控制动制动舒适性制动意图分布式驱动电动汽车复合制动

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柴油机冷起动工况附壁油膜生成特性研究

工程热物理学报 2022年第8期43卷 2186-2194页

作者：何旭符璐鑫许锴于艳鹏刘聪杨青北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京电动车辆协同创新中心北京100081

柴油机冷起动时缸内压缩上止点的温度和密度低,喷雾撞壁量大,且形成的油膜蒸发缓慢,在后续燃烧过程中极易产生池火,不利于碳烟排放控制。本研究在流动式定容燃烧弹中结合背光法和折射率匹配法,研究了柴油机冷起动过程中不同环境温度和... 详细信息

柴油机冷起动时缸内压缩上止点的温度和密度低,喷雾撞壁量大,且形成的油膜蒸发缓慢,在后续燃烧过程中极易产生池火,不利于碳烟排放控制。本研究在流动式定容燃烧弹中结合背光法和折射率匹配法,研究了柴油机冷起动过程中不同环境温度和密度对附壁油膜生成特性的影响。研究表明环境温度对附壁油膜面积、体积和厚度分布的影响较大,环境温度为500 K时附壁油膜的峰值体积为600 K时的6倍,高环境温度下油膜厚度减小且分布趋向于均匀,600 K条件下不同厚度油膜占比均低于15%。不同环境密度工况下,附壁油膜的蒸发速率较为稳定,高环境密度会促进油膜的蒸发。

关键词：柴油机冷起动附壁油膜折射率匹配法

面向极限工况的分布式驱动电动汽车动力学集成控制方法

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汽车工程 2022年第9期44卷 1372-1385页

作者：林程梁晟宫新乐于潇汪博文北京理工大学电动车辆国家工程研究中心北京100081 北京电动车辆协同创新中心北京100081 清华大学车辆与运载学院北京100084

为了改善分布式驱动电动汽车在低附着路面行驶、高速转向等极限工况下的主动安全性,本文提出了一种基于预测控制的动力学集成控制方法。首先,为了均衡预测模型的建模精度与控制器的计算负担,通过分段仿射将非线性横摆动力学模型进行简化... 详细信息

为了改善分布式驱动电动汽车在低附着路面行驶、高速转向等极限工况下的主动安全性,本文提出了一种基于预测控制的动力学集成控制方法。首先,为了均衡预测模型的建模精度与控制器的计算负担,通过分段仿射将非线性横摆动力学模型进行简化,进而建立了混杂系统预测模型。其次,分析了多时变参数系统的失稳机理,将系统发生分岔现象后极易失稳的工况定义为极限工况,统一了低附着、高速等不同极限工况下的车辆稳定性判别方法,制定了控制模式的切换机制。然后,提出了基于鲁棒混杂模型预测控制算法的动力学集成控制策略,系统地考虑了极限工况下的车速变化与轮胎非线性侧偏特性,协同优化了车辆的驱动防滑性能、横摆稳定性等安全性指标。处理器在环试验表明,提出的集成控制策略能够满足低附着路面行驶与高速转向工况的控制需求,显著提高了车辆在极限工况下的主动安全性。

关键词：分布式驱动电动汽车极限工况车辆动力学控制模型预测控制