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机械工程学报 2023年第22期59卷 46-58页

作者：何洪文王浩宇王勇李双歧北京理工大学电动车辆国家工程研究中心北京100081 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

准确估计锂离子电池健康状态(State of health,SOH)对电动汽车安全管理具有重要意义,针对实车数据存在电池状态不完整、工况复杂、数据质量差的问题,提出面向实车数据的多工况健康因子提取SOH联合估计方法。首先,提出实车运行数据工况... 详细信息

准确估计锂离子电池健康状态(State of health,SOH)对电动汽车安全管理具有重要意义,针对实车数据存在电池状态不完整、工况复杂、数据质量差的问题,提出面向实车数据的多工况健康因子提取SOH联合估计方法。首先,提出实车运行数据工况重构方法,将数据划分为行驶片段和充电片段,降低电池工况复杂性。然后,分别构建行驶工况和充电工况的SOH评价模型用于SOH估计。对于行驶工况,选择内阻作为SOH评价指标,通过等效电路模型辨识内阻参数,基于Auto-Light GBM的电池内阻建模方法估算SOH;对于充电工况,选择容量作为SOH评价指标并通过提取恒流充电片段计算电池容量,再提取容量的影响特征,建立容量模型并估计电池SOH。结果表明,基于内阻和容量的建模方法平均绝对百分比误差均小于9%。最后,建立结合充电与放电的SOH综合评价模型,提出融合充放电片段的电池SOH联合估计方法,基于实车运行数据的SOH误差在2%以内,并在实验室数据和多辆实车数据上验证方法的可靠性和适应性。

关键词：锂离子电池健康状态估计健康因子提取实车运行数据机器学习

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智能网联汽车多域电子电气架构技术发展研究

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汽车工程 2023年第6期45卷 895-909页

作者：邹渊孙文景张旭东刘佳慧温雅马文斌北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学电动车辆国家工程研究中心北京100081

随着汽车智能化、网联化技术不断发展,传统电子电气架构已难以满足面向未来的车路云网一体化发展新需求。本文中聚焦面向未来的智能网联汽车多域电子电气架构,分别从总体设计、硬件系统、通信系统和软件系统4个方面对现有技术进行了详... 详细信息

随着汽车智能化、网联化技术不断发展,传统电子电气架构已难以满足面向未来的车路云网一体化发展新需求。本文中聚焦面向未来的智能网联汽车多域电子电气架构,分别从总体设计、硬件系统、通信系统和软件系统4个方面对现有技术进行了详细的综述并对我国电子电气架构的发展进行展望。本文可对汽车电子电气架构技术研究提供重要的参考价值。

关键词：电子电气架构软件定义汽车基于服务的架构软硬件解耦时间敏感网络

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基于图像识别与动力学融合的路面附着系数估计方法

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汽车工程 2023年第7期45卷 1222-1234,1262页

作者：张雷关可人丁晓林郭鹏宇王震坡孙逢春北京理工大学北京电动车辆协同创新中心北京100081 北京理工大学电动车辆国家工程研究中心北京100081

准确的路面附着系数估计是车辆主动安全控制的前提。首先,建立了单轮动力学模型,利用卡尔曼滤波实现了轮胎纵向力精准估计,并结合魔术轮胎模型建立了基于粒子滤波的路面附着系数估计器;其次,提出了基于图像识别的前向路面附着系数预测方... 详细信息

准确的路面附着系数估计是车辆主动安全控制的前提。首先,建立了单轮动力学模型,利用卡尔曼滤波实现了轮胎纵向力精准估计,并结合魔术轮胎模型建立了基于粒子滤波的路面附着系数估计器;其次,提出了基于图像识别的前向路面附着系数预测方法,通过DeeplabV3+、语义分割网络和MobilNetV2轻量化卷积神经网络实现路面分割和路面类型辨识,并利用查表获取前向路面附着系数。最后,建立了图像识别与动力学估计时空同步方法和融合规则,实现了两种估计方法的有效关联与可靠融合。CarSim-Simulink联合仿真表明,本文所提出的基于图像识别与动力学融合的方法可有效提高不同工况下的路面附着系数估计精度。

关键词：路面附着系数粒子滤波图像识别语义分割卷积神经网络

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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年第10期60卷 463-475页

作者：张雷王祺王震坡丁晓林孙逢春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

车辆制动时车身俯仰角变化,尤其是停车前的“制动点头”现象,是造成制动舒适性下降的主要原因之一,显著影响车辆乘坐舒适性。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... 详细信息

车辆制动时车身俯仰角变化,尤其是停车前的“制动点头”现象,是造成制动舒适性下降的主要原因之一,显著影响车辆乘坐舒适性。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,设计制动模式切换流程;然后,在舒适制动模式下,设计基于模型预测控制的前后轴制动力控制算法;另外,设计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,且制动距离增加不超过20 cm,显著改善了制动舒适性。

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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电动汽车充电站规划研究综述

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中国公路学报 2022年第12期35卷 230-252页

作者：王震坡张瑾刘鹏张照生北京理工大学电动车辆国家工程研究中心北京100081 北京理工大学电动车辆协同创新中心北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

新能源汽车尤其是电动汽车已在全球范围内得到广泛推广应用,从而带来了巨大的充电需求。同时,部分充电站规划不合理导致充电站空间布局和服务容量与实际充电需求不匹配,充电站利用率低和用户充电不便并存的现象已经成为了电动汽车产业... 详细信息

新能源汽车尤其是电动汽车已在全球范围内得到广泛推广应用,从而带来了巨大的充电需求。同时,部分充电站规划不合理导致充电站空间布局和服务容量与实际充电需求不匹配,充电站利用率低和用户充电不便并存的现象已经成为了电动汽车产业痛点。充电站的合理布局规划是优化电动汽车使用体验和充电体验、降低用户“里程焦虑”、提高充电桩利用率、优化城市电动汽车交通网络和电力网络的关键,也成为当前电动汽车及智能交通领域急需解决的问题。为提供该领域较为全面的综述视角,首先概述电动汽车充电站的发展情况、设施类型、相关标准,总结从“车端”、“站端”出发的电动汽车充电需求估计方法,然后从选址、定容、求解算法维度分析充电站规划模型,列举国内外在多优化目标、多约束条件、多阶段规划的覆盖模型、截流模型等规划模型中的研究成果,以及在各经典模拟网络和实际城市环境中的测试、应用情况,最后对目前充电站规划领域存在的充电需求估计准确性、充电站与未来需求的匹配度等问题进行总结,对“车-桩-路-网”互联时代下充分利用电动汽车的分布式储能、灵活充放电的特征进行有序充电引导、新能源消纳、电网削峰填谷的协同规划发展应用前景进行展望。

关键词：汽车工程电动汽车综述充电站选址定容规划方法

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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

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电动车辆动力电池安全预警策略研究综述

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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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基于电压频域特征和异常系数的动力电池故障诊断方法

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中国公路学报 2022年第8期35卷 89-104页

作者：刘鹏吴志强张照生孙振宇北京理工大学电动车辆国家工程研究中心北京100081 北京理工大学电动车辆协同创新中心北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

动力电池系统是电动汽车(EV)的关键部件和主要故障源,因而提高动力电池故障诊断的效率和准确率显得尤为重要。基于此提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)和异常系数评估(ACE)的动力电池电压不一致性故障诊断方法。针对6辆发生故障或热失控... 详细信息

动力电池系统是电动汽车(EV)的关键部件和主要故障源,因而提高动力电池故障诊断的效率和准确率显得尤为重要。基于此提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)和异常系数评估(ACE)的动力电池电压不一致性故障诊断方法。针对6辆发生故障或热失控事故的电动汽车和1辆电压一致性良好的电动汽车,基于其在新能源汽车国家监管平台的全生命周期运行数据,经过电压数据的数据清洗、数据变换等大数据预处理后,利用FFT技术时频变换,提取频域中的幅值作为故障诊断的特征参数;然后,引进基于Z分数理论的异常系数对故障程度进行定量评估,以实现故障单体的检测和定位;此外,针对存在多个故障单体的情况,基于单体异常率的计算,实现单体故障程度的判定和排序;在此基础上,详细分析电压数据长度及采样间隔、FFT采样点数对模型的影响;最后,与基于熵和Z分数的电压故障诊断方法进行比较。研究结果表明:在上述研究条件下,该诊断方法对于电压一致性良好的车辆未产生误报警,且可以有效地检测出事故车辆动力电池系统存在的电压不一致性故障;相比之下,模型平均计算准确率提高了3.25%,模型平均耗时仅为熵值模型的0.55%;验证了该方法故障单体定位更精准、数据适用性更好及计算速度更快的优点。该研究成果能有效实现动力电池电压不一致性故障诊断,具有较高的工程应用价值。

关键词：汽车工程故障诊断快速傅里叶变换电压不一致性异常系数大数据

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面向变曲率道路的自动驾驶汽车换道博弈运动规划与协同控制研究

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汽车工程 2023年第7期45卷 1099-1111,1122页

作者：林程汪博文吕沛原宫新乐于潇北京理工大学电动车辆国家工程研究中心北京100081 清华大学车辆与运载学院北京100084

当多辆自动驾驶车辆在结构化道路上执行换道合流任务时,需要综合考虑转向和合流动作以避免事故的发生,同时曲率和周车车速的变化也增大了协同控制的难度。本文聚焦上述问题,提出了面向变曲率道路的多车换道博弈运动规划与协同控制方法... 详细信息

当多辆自动驾驶车辆在结构化道路上执行换道合流任务时,需要综合考虑转向和合流动作以避免事故的发生,同时曲率和周车车速的变化也增大了协同控制的难度。本文聚焦上述问题,提出了面向变曲率道路的多车换道博弈运动规划与协同控制方法。首先,建立曲率坐标系下的多车模型来解析车间安全距离及动力学状态。其次,通过系统地考虑道路曲率变化及周围车辆信息,提出基于博弈的多车换道运动规划算法,采用分布式框架快速求解兼顾个性化驾驶的最优速度轨迹及换道时机。最后,基于B样条曲线高效识别道路曲率及规划轨迹,构建了自适应时变预测控制算法实现轨迹跟踪,其特点在于单步参数矩阵实时更新,消除车速和曲率频繁变化带来的控制偏差累积。实验结果表明,相比斯坦利(Stanley)方法,能降低58%的跟踪误差;相较协同自适应巡航方法,能减少74%的合流时间;另外计算求解效率也仅为集中式模型预测控制方法的10%。

关键词：自动驾驶汽车多车博弈模型预测控制换道运动规划

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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

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