重庆理工大学学报（自然科学）

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1. 基于穷举法的双电机插混动力耦合装置传动比优化

罗勇, 李小凡, 陈国芳, 刘增癑, 邓涛

重庆理工大学学报（自然科学） 2023, 37 (5): 1-11.

摘要（541）

PDF （3768KB）（443）

动力耦合装置速比优化可采用遗传算法、粒子群算法、ＰＡＲＥＴＯ算法等优化算法，但以上算法均有陷入到局部最优的可能。此外，在不同的速比组合下，动力耦合装置的换挡规律将发生变化，在每种速比组合下都需要重新计算换挡规律，才能进行动力性和经济性评价，这给各类优化算法的实施带来了挑战。提出了一种基于穷举法的动力耦合装置速比优化方法，让程序计算所有速比组合的换挡规律，进行动力性和经济性评价，二者均衡后选出最优的速比组合。针对穷举法计算量大的问题，通过引入速比分配中的多重约束以减少计算量，并利用多线程方法设计程序以缩短计算时间。以该方法对一款搭载ＡＭＴ的双电机动力耦合装置进行速比优化，获得其优化速比，并建立系统仿真模型对优化前后系统的动力性和经济性进行对比分析。结果显示，优化后系统的能耗降低了４．４％，验证了此种优化方法的合理性。

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2. 纯电动汽车驱动控制策略快速集成研究

沈峘, 周福亮, 毛建国, 陈伟, 闫志伟

重庆理工大学学报（自然科学） 2023, 37 (5): 12-18.

摘要（376）

PDF （3005KB）（414）

为解决汽车电控系统开发过程中应用层代码和底层驱动代码需要手动集成的问题，以纯电动汽车控制器为研究对象，利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ设计应用层控制策略，包括整车上下电、钥匙信号解析、挡位管理、扭矩解析、扭矩仲裁。底层驱动利用ＳＴＭ３２ＭＡＴ／Ｔａｒｇｅｔ工具包和ＳＴＭ３２Ｃｕｂｅｍｘ完成配置，配置好的底层驱动能以图形化的模块拖拽到Ｓｉｍｕｌｉｎｋ界面，从而实现与应用层控制策略在同一平台上的搭建。利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ自动代码生成功能一键生成所有嵌入式Ｃ代码，并以ＳＴＭ３２Ｆ４０７ＺＧＴＥ单片机为硬件平台，选取几种典型的驾驶工况进行实时算法验证。结果表明：生成的代码在目标系统中运行良好，可按照设计逻辑运行。与手动集成方式相比，这种全自动的开发方式减少了人工输入错误，提升了开发效率，加快了从设计到实现的速度。

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3. 车用锂离子电池冷却技术研究进展

胡远志, 赖贞行, 刘西, 妥吉英, 齐创

重庆理工大学学报（自然科学） 2023, 37 (5): 60-69.

摘要（363）

PDF （1751KB）（532）

推广新能源汽车是实现我国“碳达峰”和“碳中和”目标，应对全球气候危机的有效途径之一。与其他类型的电池（如镍氢电池、铅酸电池）相比，锂离子电池具有能量密度高、效率高、寿命长、环保等优势，得到了广泛的应用。因此，以锂离子电池为能源系统的新能源汽车得到了快速发展。然而，合适的运行环境是保证锂离子电池高效运行的关键。过高的环境温度，锂离子电池可能会发生热失控，进而导致燃烧爆炸等安全问题。过低的环境温度，锂离子电池充放电性能会受到影响，负极表面容易析锂产生枝晶，造成容量衰退，甚至刺穿隔膜形成内部短路。因此，开发有效的热管理系统，使锂离子电池运行在合适的温度范围是保证新能源汽车安全稳定运行的关键。系统地分析了现有的锂离子电池热管理系统冷却技术，对比了它们的优缺点。根据目前锂离子电池热管理系统的发展现状，探讨了未来电动汽车热管理系统的发展趋势。

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4. 核级ＤＣＳ机箱设备散热性能研究及影响因素分析

李华桥, 田文喜, 陈伟, 李发强, 王东伟

重庆理工大学学报（自然科学） 2023, 37 (5): 273-282.

摘要（116）

PDF （6703KB）（115）

为研究核安全级ＤＣＳ机箱的散热性能和影响因素，建立起某核级ＤＣＳ机箱的有限元模型，进行热学仿真分析。研究结果表明，稳定阶段Ｕ１芯片的最高温度为９０℃，与实际采集温度８７．９℃基本一致，所建立的有限元模型有效可靠。机箱表面温度受内部安装功能模块的影响，功能模块热功耗越高，其表面温度越大。在同一功能模块位置，机箱顶部的表面温度高于底部的表面温度。机箱在自然对流状态下，空气以“下进上出”的方式流动，且机箱顶部的空气流速大于底部的空气流速。进一步地，通过改变取热方式、通风率、进风方式、风量等因素研究对机箱散热性能的影响，结果表明：通过芯片导热垫翅片式壳体机箱的取热方式散热效果最优，相比于自然散热，关键器件的表面温度降低了５５．４℃。通风率与机箱散热性能呈现出正相关的关系，当机箱的通风率逐步上升时，器件温度呈现出近似线性下降的关系。当风扇安装于机箱上方进行吸风时，关键器件温度为５９．８℃。相比之下，当风扇安装于机箱下方送风时，关键器件温度为６３℃，故风扇安装于机箱上方为较优的选择。机箱的散热性能受风扇送风量的影响，风扇风量越大，机箱的散热性能越好。

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5. 车辆质点系交通流参数描述及仿真分析

储江伟, 韩媛媛, 李红

重庆理工大学学报（自然科学） 2023, 37 (3): 1-11.

摘要（160）

PDF （5065KB）（206）

基于车辆质点系表征交通流状态，并以瞬时特定路段区域内车辆质点系质心参数为基础表达交通流参数。设定３种交通流量变化趋势和２种路段车辆类型构成，应用仿真分析方法，对比分析车辆质点系质心参数表达的交通流参数与传统参数在时空状态上的异同。结果表明：基于质心参数所表征的交通流速度ｖｃ与区间平均速度珋ｖｓ趋势相同，且质心速度ｖｃ更能实时反映交通流速度的时空同步变化特征，同时能反映车辆质量特征（即惯性特征）及分布特征对交通流态势的影响，而区间平均速度珋ｖｓ有时间滞后性；对比２种方法表征的交通流密度参数，其空间分布状态基本一致；传统的交通流流量参数的时变过程，相对于质心参数所表征的交通流流量具有时间滞后性。

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6. 融合ＦＣＭ-ＲＢＦ的短时交通拥堵状态预测模型

张生瑞, 连江南, 焦帅阳

重庆理工大学学报（自然科学） 2023, 37 (3): 12-21.

摘要（225）

PDF （3866KB）（195）

针对高速公路常发性拥堵路段，提出一种融合模糊Ｃ均值聚类算法和径向基函数神经网络的短时交通拥堵状态预测模型。模型基于ＦＣＭ聚类算法获取历史交通流的拥堵状态标签以及不同交通状态的聚类中心；基于ＲＢＦ神经网络算法实现短时交通流参数预测。将ＲＢＦ神经网络预测得到的短时交通流参数代入ＦＣＭ聚类结果中，得到短时交通拥堵状态标签。通过交通流参数与交通状态的隐含关系，搭建出融合模型的基本计算架构。结果表明：ＦＣＭ聚类算法训练后的分类结果更加稳定有效；ＲＢＦ神经网络比对照方法具有更高的预测精度，预测相对误差基本低于１．２％；建立的ＦＣＭＲＢＦ模型对短时交通拥堵状态预测的分类正确率达到９５％，预测结果准确可靠。

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7. 基于ＧＴ-ｐｏｗｅｒ的五冲程发动机多目标优化

赖晨光, 王思政, 胡博

重庆理工大学学报（自然科学） 2023, 37 (3): 77-85.

摘要（104）

PDF （5299KB）（135）

五冲程发动机独特的二次膨胀冲程提升了发动机的热效率，独特的工作特性使其适合应用于增程式汽车。为探究高／低压缸进排气正时和点火时间对五冲程发动机性能的影响，基于ＧＴＰｏｗｅｒ建立五冲程发动机一维模型，并在限制扭矩的条件下运用ＤＯＥ工具开展目标为功率最大、比燃油消耗率和ＮＯｘ排放最低的多目标优化。结果表明：适当地增大低压缸气门重叠角可以有效降低排气流动损失，提升废气做功的效率；最终，各个目标值分别实现了３２６％、２．５０％和０．４７％的优化。多目标优化方法在五冲程发动机参数优化上的应用，保证了变量在可行域范围内实现多目标改善。

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8. 中熵合金粉末对铝／钢熔钎焊接头组织性能影响

吴玮, 殷相杰, 蒋启明

重庆理工大学学报（自然科学） 2023, 37 (3): 147-154.

摘要（35）

PDF （4121KB）（199）

采用涂敷和预制２种方式加入ＣｏＣｒＮｉ中熵粉末，研究该合金化粉末对铝／钢ＴＩＧ熔钎焊接头形貌和组织性能的影响。试验结果表明：钢侧坡口涂敷中熵合金粉时，钎接面有椭球状未熔ＣｏＣｒＮｉ颗粒层存在，颗粒周围缝隙由灰色的Ａｌ基体和Ａｌ０．７Ｓｉ３Ｆｅ０．３填充，界面两侧Ａｌ、Ｆｅ无明显元素扩散，残余ＣｏＣｒＮｉ颗粒一定程度上起到了增强相作用，但是其大小和分布的不均匀性影响了液态ＡｌＳｉ５焊丝的流动，背面焊缝包覆性差，形成了较高余高和底部未熔合缺陷。预制方式下ＣｏＣｒＮｉ粉熔化与钢界面结合良好，熔敷金属在铝和钢表面有较好铺展，接头成形好，界面两侧各元素发生相互扩散，界面生成了Ａｌ０．７Ｓｉ３Ｆｅ０．３、Ｃｏ３Ｆｅ７、Ｆｅ（Ｃｒ，Ｎｉ）和Ａｌ０．９Ｎｉ１．１，金属间化合物（ＩＭＣ）层平均厚３．１５μｍ。ＣｏＣｒＮｉ中熵粉末有效阻隔了Ａｌ－Ｆｅ金属间化合物生成，２种方式下接头强度均大于未添加中熵合金粉的接头，其中预制中熵合金粉的强度较高（８６ＭＰａ）。涂敷中熵合金粉的接头维氏硬度最高达到４６７ＨＶ，位于钎接界面近焊缝侧，预制中熵合金粉的钢侧出现软化区，接头维氏硬度最高为２４８ＨＶ，位于近钎接界面钢侧。

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9. Ｖ２Ｇ应用进展综述

谭泽富, 周正洋, 高树坤

重庆理工大学学报（自然科学） 2023, 37 (3): 222-229.

摘要（170）

PDF （1662KB）（417）

从电网与电动汽车用户２个角度出发，介绍了国内外Ｖ２Ｇ技术应用现状，分析了基于电网侧Ｖ２Ｇ技术带来的负面影响以及负荷预测的变化；阐述了激励电动汽车用户参与Ｖ２Ｇ的两大因素：一是分时电价，二是电池损耗，并提出了引导Ｖ２Ｇ的构想；探讨了未来ＥＶ在可再生能源和虚拟电厂方面的应用；总结了Ｖ２Ｇ在实际应用方面的难点，提出了展望。

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10. 车用甲醇燃料发动机性能优化研究

杜丹丰，高富新

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (4): 1-8.

摘要（428）

PDF （2901KB）（549）

以四冲程单缸汽油发动机结构参数为基础，利用GT-POWER软件进行建模仿真，验证了所建模型的正确性。通过改变燃料、压缩比和空燃比将原模型优化改进为单缸甲醇发动机模型。针对单缸发动机2 000~9 000 r/min的转速，将甲醇发动机与汽油发动机的性能进行对比分析，以及在甲醇发动机最大扭矩转速(5 000 r/min)时，对甲醇发动机与汽油机进行缸内环境的对比分析。结果表明:优化改进后的单缸甲醇发动机充气效率、缸压比原单缸汽油机高，缸内温度比原单缸汽油机低。最大扭矩和最大功率比单缸汽油机提高6%和10%,燃油经济性也得到了改善。通过优化匹配发动机结构参数，为进一步推动甲醇车用燃料作为发动机替代燃料提供了一定的理论参考。

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11. 多目标智能算法的某轿车空调风道改进及乘员热舒适性优化

赖晨光，李亮，周毓婷

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (4): 19-27.

摘要（204）

PDF （3525KB）（216）

轿车空调风道结构设计的好坏将直接影响着乘员热舒适性。为提高乘员热舒适性，采用CFD数值模拟与智能算法相结合，以太阳辐射下高速行驶的某轿车乘员舱为研究对象，选取空调出风口速度均匀系数、人体当量温度为优化目标，基于Kriging近似模型对空调风道结构进行多目标优化设计。同时，应用数据挖掘技术对优化变量与优化目标之间潜在的关系进行分析，并通过乘员舱热环境试验对仿真模型的准确性进行验证。研究结果表明：通过多目标优化算法优化后的空调出风口速度均匀系数提高7.5%,人体当量温度降低5.9%,乘员热舒适性得到明显改善。

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12. 考虑结构差异的城市区域路网交通状态评价

陆百川，王鑫，杨杰毅

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (4): 50-58.

摘要（123）

PDF （1428KB）（144）

考虑了不同微观单元对路网交通整体运行状态影响的差异，提出了一种基于结构差异的城市区域路网交通状态评价方法。以所获交通数据为基础，建立了微观单元交通状态模型，结合节点邻接关系矩阵建立了区域路网交通状态模型；根据路网结构差异性和交通流分布不均衡性，建立了微观单元权重优化模型和区域路网交通状态评价模型，得出反应路网综合交通状态指数PI;然后分析路网PI与交通状态系数的相互关系，确定路网PI所对应的交通状态等级；仿真实例表明，该评价方法能有效地判别区域路网交通运行状态。

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13. 某列车用动力电池系统风冷散热流场研究

赖晨光１，余琴２，宋洁２，陈祎３，孙友长２，谭伟２

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (3): 1-8.

摘要（217）

PDF （3917KB）（266）

利用计算流体力学的方法，对某款列车用空调强制风冷动力电池系统进行数值模拟，计算出该动力电池在指定工况下充放电结束点的温度和压力，并得到电池系统的温度场、速度场以及压力场，以探究空调制冷对整个电池系统的散热效果。研究发现：当电池组在不同工况下工作时，若根据电池的发热情况对空调工作状态进行调整，则空调无论是全制冷还是半制冷，均能有效保证电池温度保持在合理的工作范围内，这种改变空调工作状态的方法为解决电池组强制风冷的温度控制问题提供了参考。同时将仿真结果与实验结果进行对比，分析电池系统的热量传递过程与散热效果，验证了仿真结果的准确性以及电池系统的设计合理性。

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14. 方形动力锂电池ＣＰＣＭ／翅片液冷式散热系统性能优化

安治国，祝惠，张显，罗雨诗

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (3): 9-18.

摘要（207）

PDF （3157KB）（257）

为了降低方形锂电池在高温、高倍率放电下的最高温度和温差，提出了一种复合相变材料（ＣＰＣＭ）／翅片液冷式复合冷却结构。对提出的电池热管理系统进行了３Ｃ放电工况下的数值模拟，分析了ＣＰＣＭ中膨胀石墨（ＥＧ）质量分数、冷却液流速及入口温度对系统散热性能的影响规律。结果表明：１２％ＥＧ质量分数的ＣＰＣＭ表现出良好的散热性能，继续增大质量分数对最高温度及温差几乎没影响。增大冷却液流速降低了电池最高温度，但是也增加了电池温度的不均匀性。考虑到流速对ＣＰＣＭ液相率影响，流速为０．０２２ｍ／ｓ已满足散热需求。当入口温度为４０℃时，ＣＰＣＭ与液冷的协同效率更好，最大温差达到最小值，仅为２．７８℃

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15. 嵌入式角位移传感器动态测量误差建模与补偿

孙世政１，韩宇１，党晓圆２，李洁２

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (3): 78-85.

摘要（119）

PDF （2855KB）（197）

针对嵌入式角位移传感器在工作过程中受到机械结构、电气系统以及外界环境等因素影响导致的原始测量误差较大，传统单一算法难以适用的问题，提出了一种基于集合经验模态分解和极限学习机的嵌入式角位移传感器动态测量误差补偿方法。通过对转子在整周范围内的原始测量误差进行集合经验模态分解，得到了一系列本征模态函数，利用相关性系数阈值法对本征模态函数进行筛选，选出其中对测量误差影响较大的分量，并对其进行希尔伯特变换，计算相应的瞬时幅值和瞬时频率，重构误差序列，利用极限学习机对残余误差进行预测补偿，得到传感器最终测量误差。实验结果表明：嵌入式角位移传感器的原始测量误差的峰峰值由１１７．９″降至４．５″，大幅提高了传感器的测量精度。

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16. 智能车辆车道线识别方法研究

王源隆，井志强，张峻玮，王亮国，季子杰，赵万忠

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (2): 1-10.

摘要（447）

PDF （4637KB）（564）

针对基于特征的车道线识别算法识别不佳的问题，提出了一种基于开源计算机视觉库（ＯｐｅｎＣＶ）的车道线识别算法来改进车道线的识别。首先对图像进行感兴趣区域划分，其次根据ＲＧＢ颜色空间将图像三通道以５∶５∶０的比例转化为灰度图，经过高斯滤波后用积分图法将图像转换为二值图像，再进行形态学去噪并将二值化图像转换为鸟瞰图，使用滑动窗多项式拟合法拟合车道线。同时，为了解决车道线突然消失的问题提出了一种重构缺失边车道线的方法。结果表明：该检测方法在ｃａｌｔｅｃｈ车道线数据集达到了９２．５２％的准确率，处理单帧图像耗时约６５．８０ｍｓ，具有较好的准确率和实时性。提出的车道线重构方法重构效果良好，能有效提高智能车辆的行车安全。

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17. 自动泊车系统测试场景的提取与转换方法研究

张胜根１，２，张强１，２，杨良义１，２，邢春鸿１，２，黄俊富１，２

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (2): 68-75.

摘要（181）

PDF （2567KB）（354）

为解决现有标准法规中的自动泊车系统测试场景不能有效反映国内典型泊车位类型及其特征参数的问题，提出了基于机器视觉的泊车场景数据提取方法并转换成相应的测试场景。采集国内３０００余个泊车位的场景数据并进行聚类分析，提取出代表国内典型泊车环境的车位类型及特征参数；根据提取的泊车场景类型和特征，依据所占比例转换成相应的测试场景。对转换后的测试场景、现有标准法规中的测试场景进行对比分析和实车测试。研究结果表明，使用新方法得到的测试场景能更客观地反映国内泊车环境及其参数，区分自动泊车系统的性能优劣。

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18. 支柱沉降作用下球形储罐的屈曲研究

黄思１，易天坤１，欧晨希１，林冠堂２

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (2): 238-244.

摘要（89）

PDF （2614KB）（121）

选取一台５０００ｍ３的在役丙烷球罐为研究对象，球罐的充装率为９０％。分别建立了单根沉降、蝶形沉降和两根沉降３种情形下的屈曲有限元模型，在ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ平台进行了屈曲响应分析，得到了沉降的极限值，掌握了球罐在支柱沉降下的屈曲变形规律。研究表明：单根支柱沉降的极限值最大，蝶形沉降的极限值最小，球罐在蝶形沉降下更容易屈曲；球罐在单根沉降时屈曲变形最小，在蝶形沉降时屈曲变形最大，球罐在蝶形沉降下屈曲变形更严重；在球罐屈曲分析的前期阶段主要是小幅度的弹性变形，而当沉降量超过极限值后，球罐将产生较大幅的屈曲变形，且屈曲变形最大的位置在拉杆处；球罐在３种不均匀沉降下的屈曲响应均符合典型的分支屈曲的特点。

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19. 考虑最大制动能量回收功率的再生制动模糊控制

何仁，朱思宇

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (1): 1-11.

摘要（293）

PDF （3549KB）（330）

为了提高电动车辆再生－液压复合制动控制过程中制动能量的回收效率，在分析最大制动能量回收功率特性的基础上，设计了一种用于再生－液压复合制动控制的模糊控制策略。建立了包含车辆纵向动力学、轮胎和再生－液压复合制动系统的动力学模型；分析了再生制动过程中制动能量回收功率和充电电压之间的关系，然后设计了以车速、制动强度和一个新的模糊控制输入（最大制动能量回收功率下的再生制动力矩与单轮理想总制动力矩的比值）为输入，实际再生力矩占总制动力矩的比值为输出的再生制动模糊控制策略；基于Matlab/Simulink软件进行了不同制动强度工况的仿真分析，结果表明：相比于传统的再生制动模糊控制策略，所提出的考虑了最大制动能量回收功率的再生制动模糊控制策略能够有效提高系统的制动能量回收效率。

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20. 安全距离－时间模型的汽车紧急制动分层控制策略研究

敖宏伟，陈学文，荣同康

重庆理工大学学报（自然科学） 2022, 36 (1): 31-38.

摘要（262）

PDF （2682KB）（366）

为提高汽车紧急制动系统对复杂工况的适应能力，提出安全距离－时间模型相结合的汽车紧急制动系统分层控制策略，分析了危险目标判断控制器的判断逻辑。基于安全时间模型，采用模糊控制理论设计了以本车、相邻车辆的侧向相对距离与相对速度为输入变量，以相邻车道车辆切入本车道的概率为输出变量的车辆换道模糊判断控制器，对相邻车道换道车辆进行判断。通过安全时间模型分别计算换道车辆的“横向碰撞时间 TTCy”和本车道前方车辆的“纵向碰撞时间TTCx”，综合判断系统前方危险目标车辆。根据本车与危险目标的相对位置，设计了安全距离和安全时间模型相结合的自动紧急制动系统上层控制器，获得本车期望加速度。构建了基于PID控制的汽车紧急制动系统下层控器，实现期望加速度与本车制动主缸压力的转化，完成预警／分级制动功能。利用Matlab中Stateflow模块构建了本车安全行驶状态、预警状态及分级制动状态间的切换逻辑状态流模块，在CarSim中设置了车辆纵向动力学及其逆向模型，并在Matlab/Simulink中设计了节气门／制动压力控制分配逻辑仿真模块。基于C NCAP典型测试工况，进行了控制策略的CarSim与Matlab/Simulink联合仿真验证，结果表明：该策略能够准确地判别换道行为并识别危险目标，具备预警／分级制动功能，可有效避免追尾事故。

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