纯电动汽车车身多目标拓扑优化设计

为解决纯电动汽车车身设计中仍沿用传统车身,未同时考虑碰撞相容性和正面碰撞安全性的问题,基于混合元胞自动机拓扑优化方法,以在约束条件下吸收碰撞能量最大化为优化目标,对车身结构进行多工况概念设计,从而确定出合理的电动汽车车身布局,设计出了一种满足正面碰撞安全性与碰撞相容性的车身头部结构.结合拓扑优化结果进行有限元模型验证与厚度分析,结果表明:2~3mm的汽车头部厚度可在满足正面碰撞安全性条件下平衡碰撞过程中车体结构的纵向错位,保证碰撞力的均匀分布,实现车身轻量化.     

纯电动汽车正面抗撞结构耐撞性拓扑优化方法

为了解决纯电动汽车正面碰撞安全性差的问题,文章提出了一种综合考虑5种典型碰撞工况下整车优化区域以及动力电池布置分析的多目标耐撞性拓扑优化方法。基于混合元胞自动机(hybrid cellular automata,HCA)算法,耐撞性拓扑优化以单元相对密度为设计变量、结构内能密度分布统一为目标,运用固体各向同性微结构材料惩罚模型(solid isotropic material with penalization model,SIMP)下的变密度法进行材料分布;迭代收敛后,最终得到了传力路径优越、构型明朗清晰的耐撞性车身结构,同时得到符合整车性能要求的吸能纵梁形状。对优化后的整车模型进行的耐撞性验证表明,该优化结构让碰撞加速度与结构变形量同步最优化,大大增加了纯电动汽车正面碰撞的安全性,优化出的抗撞结构为纯电动汽车正面耐撞性设计提供了一定的参考。     

HEV侧面碰撞安全性仿真和试验

针对混合动力电动汽车(HEV)的结构和特点,建立了车辆侧面碰撞有限元仿真模型,并对其侧面碰撞安全性进行了相关研究。以仿真分析结果为参考基础,以提高整车侧面碰撞安全性为优化目标,运用径向基函数神经网络技术建立了某款混合动力电动汽车的优化计算函数,对车辆侧面碰撞安全性能相关的结构参数和乘员约束系统进行优化计算和影响性分析;以优化计算的结果为指导,对该款混合动力电动汽车的安全结构设计方案进行了调整和优化,以全面提高侧面碰撞的被动安全性;将优化设计后的混合动力电动汽车进行实车侧面碰撞试验,并将实车碰撞试验结果与仿真侧面碰撞试验计算结果进行对比分析。研究结果表明:建立的混合动力电动汽车的仿真优化模型具有较高的计算精度,如非碰撞侧B柱实测碰撞加速度值与仿真分析值相差仅2.2%,优化计算函数的仿真计算结果是可靠的,优化设计后的混合动力电动汽车侧面碰撞安全性明显提高。     

基于Euro-NCAP评价规程的行人头部碰撞安全性能评估与优化

为提高行人头部碰撞安全性能,本文以欧洲新车评价规程为基础,利用计算机辅助工程与试验方法对某车型行人头部碰撞安全性能进行评估.对影响行人头部碰撞性能的关键因素进行详细分析,优化了发动机舱、翼子板、前围上部等结构.最终评估结果表明,采用优化后的前端结构满足Euro-NCAP行人保护头部碰撞开发要求,有利于行人保护性能提高,为车辆前端结构设计提供参考.     

HEV后碰撞安全性仿真和试验研究

针对国内某款混合动力电动汽车(HEV)的结构特点,建立了车辆后碰撞有限元仿真模型,利用有限元理论分析和优化车辆的安全性能方案,对比新能源车和原型车的弯曲模态、扭转模态和扭转刚度,并通过控制动力电池箱的X向位移和后排座椅靠背上部 的Z向挂钩位移,对现有的结构方案和整车后碰撞安全性进行优化和改进.结果表明,该HEV的...     

基于城市干道的纯电动汽车多目标优化

纯电动汽车技术逐渐成熟,在城市工况中行驶也不断增加。为提高纯电动汽车在城市工况下的运行效率。研究某纯电动汽车在城市双向四车道交叉口场景下四种运行轨迹的安全、节能、舒适多目标问题,建立纯电动汽车安全、节能、和舒适多目标数学模型,并结合Advisor2002中的美国城市驱动工况(CYC_UDDS)仿真验证整车性能参数的影响,利用含有精英策略的NSGA-Ⅱ算法对车速、加速度、总加权加速度均方根值等约束条件下进行优化,得到最优解。结果表明,该多目标函数很好兼顾了纯电动汽车安全、节能、舒适性,提出了纯电动汽车在双向四车道交叉口下的最优运行轨迹和最佳道路宽度,为纯电动汽车检测提供了一种依据。     

纯电动汽车动力系统参数匹配及优化研究

对纯电动汽车的电机参数、电池组参数以及传动系速比参数进行匹配和优化研究,达到提高车辆动力性和经济性的目的。论文采用GA算法,以行使续驶里程和能量消耗作为目标函数对参数进行了优化,得到了优化后的动力系统参数,同时借助Advisor软件对纯电动汽车进行了仿真分析。结果表明,动力系统参数优化后的纯电动车动力性和经济性均有明显的改善。     

考虑碰撞安全性的电动客车车身截面尺寸优化

针对承载式车身结构的客车在正面碰撞中安全性较差的问题,结合有限元网格变形技术对客车前端管梁结构进行碰撞安全性和轻量化多目标优化设计。建立了客车碰撞分析有限元模型并对碰撞后的评价指标进行了分析,选取了在正面碰撞中吸能量占比较大的管梁结构作为优化区域,以选取出的管梁截面的长度、宽度和厚度作为设计变量,引入驾驶舱4个关键位置的侵入量、前端结构的吸能量、峰值侵入速度和设计区域总质量作为优化响应,通过灵敏度分析得到各设计变量对优化响应的贡献度值,基于熵权法和TOPSIS综合权重方法,筛选出对优化响应综合贡献度较高的设计变量,最后结合拉丁超立方实验设计、响应面法(RSM)和NSGA-Ⅱ算法对客车前部区域结构进行了多目标优化,研究结果表明：多目标优化后,驾驶员胸部生存空间提升6.28%,腿部生存空间提升9.7%,选取点峰值侵入速度降低6.1%,客车前端吸能结构吸能量提升8.3%,同时实现客车前端结构质量减轻15.187kg,减重率为6.58%。     

纯电动客车侧碰撞有限元建模及仿真分析

以有效开展纯电动客车侧碰撞仿真为目标,建立了纯电动客车BK6122EV整车骨架、覆盖件、动力电池包有限元模型以及移动壁障有限元模型,按照碰撞法规对车体后部(后轮后)位置进行了侧后碰撞仿真,分析了电动客车车身、动力电池包在碰撞过程中的变形情况,评价了动力电池包在碰撞过程中的安全性,指出了电池箱门骨架刚度小、电池模块固定能力差、碰撞区侧围骨架缓冲吸能能力弱等影响安全性的缺陷.      

纯电动汽车白车身拓扑优化设计及性能验证

基于变密度结构拓扑优化方法,以柔度最小化为目标建立了汽车白车身拓扑优化数学模型。对其白车身结构在静载荷、弯曲载荷,以及扭转载荷工况下分别进行拓扑优化设计,得到相应的最优拓扑结构。通过建立基于优化结果的白车身线框模型对其弯曲和扭转刚度进行验证。数值算例结果证明,拓扑优化方法能够得到具有工程实用价值的纯电动汽车白车身最优结构,在满足车身结构刚度要求的同时实现车身轻量化。     

四轮独立电驱动车辆全轮纵向力优化分配方法

为了充分发挥四轮独立电驱动型式在直接横摆力矩控制系统中对改善车辆动力学性能的优势,提出了一种新的全轮纵向力优化分配方法。基于四轮独立驱动特点建立了侧重提高稳定性和侧重改善机动性的两种目标函数,分别用于降低整车路面附着负荷和降低整车横摆响应滞后。综合直接横摆力矩需求、地面附着及电机驱动限制得出全轮纵向力优化分配的约束条件。基于模糊理论设计了以车辆质心侧偏角为变量的权重函数,并对约束优化两种目标函数得出的纵向力分配值进行实时动态调整。该方法进一步提高了车辆在直接横摆力矩控制下的整车路面附着潜力并改善横摆响应速度,提升了车辆稳定性和机动性。     

纯电动车车用复合储能装置控制策略及参数优化

为解决目前纯电动车动力电池比功率不足的缺陷,对纯电动车的储能装置进行了研究。根据复合储能装置的特点和目的,制定了复合储能装置的工作模式,提出了基于速度与电流约束的模糊控制策略。为了进一步提高整车性能并降低蓄电池的输出电流,对复合储能装置的关键参数进行了线性优化,仿真结果表明:加装复合储能装置的纯电动车的加速时间缩短了12%,制动能量回收效率提高了39%,百公里耗电量减少了8.55%,并显著降低了蓄电池的输出电流,有效延长了蓄电池使用寿命和整车的续驶里程。     

基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响研究

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。本文以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。     

基于多目标的纯电汽车全铝车身轻量化设计

为了提高全铝车身整体轻量化水平,提高纯电汽车续航里程,在汽车概念设计阶段引入轻量化开发理念。首先利用SFE参数化建模软件,建立全铝车身的参数化模型;进一步结合车身灵敏度分析及Isight集成优化技术找出对刚度、模态、安全等性能目标参数影响明显的零部件,确定各零部件对性能的敏感程度,再进行多学科优化分析。结果表明：通过优化分析,白车身质量减轻5.3 kg,整体性能水平满足设计要求,达到轻量化目标。     

基于人机工程学的汽车驾驶室内仪表板的数字化参数优化设计

为提高汽车驾驶的安全性,使车辆在遇到突发情况时能采取合理的预防性措施,避免事故发生。提出一种基于人机工程学的汽车驾驶室内仪表板的数字化参数优化设计。首先构建了汽车仪表盘的主体模型,简单描述了仪表盘的数字化参数设计过程。测定汽车驾驶室内仪表盘主体框架的规格,计算生产过程中仪表盘在样板垂直投影区域的锁模力;依据锁模力设计仪表盘侧盖板结构。基于人机工程学理论确定最优数字化参数,设计仪表盘中心、角度及位置的数字化参数。实验发现,所设计的汽车驾驶室内仪表盘的重要按钮及信息几乎没有被遮挡,实现了仪表盘的数字化参数优化设计,提高了汽车驾驶室内的安全性能。     

纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真

以某款普及型轿车为改装对象,对纯电动汽车系统进行了设计.根据设计目标对其动力参数进行了理论计算,并对驱动装置合理选型.利用电动汽车仿真软件ADVISOR建立了该电动汽车模型,最后进行了动力性能仿真.仿真结果表明：设定动力参数合理,电动汽车能良好运行,达到了预期期望.     

Parameters matching and optimization of parallel hybrid electric vehicle powertrain

Aiming at the development of parallel hybrid electric vehicle (PHEV) powertrain, parameter matching and optimization are presented. According to the performance of PHEV, the optimization range of engine, motor, driveline gear ratio and battery parameters are determined. And then a two-level optimization problem is formulated based on analytical target cascading (ATC). At the system level, the optimization of the whole vehicle fuel economy is carried out, while the tractive performance is defined as the constraints. The optimized parameters are cascaded to the subsystem as the optimization targets. At the subsystem level, the final drive and transmission design are optimized to make the ratios as close to the targets as possible. The optimization result shows that the fuel economy had improved significantly, while the tractive performance maintains the former level.     

目标分流法理论及其在汽车开发中的应用

针对汽车开发工作特点,提出采用目标分流法进行汽车总体方案优化. 某电动汽车总体设计被考虑为两个层次的优化问题:整车和子系统层次. 在整车层次,电机参数、动力电池组参数、变速器速比及主减速器速比等设计变量通过求解一个针对整车动力性和能耗经济性的多目标优化问题得以确定;在子系统层次,主减速器主动齿轮、从动齿轮有关参数得以优化设计,以实现其所构成的主减速器速比与整车层次所需最佳主减速比尽可能一致. 优化设计结果表明,在满足各种约束条件前提下,整车层次所期望性能指标及子系统层次设计方案可行性均能得以保证.