串并联混合动力变速箱挡位对整车性能的影响

针对串并联混合动力车辆变速箱选型匹配问题,采用试验设计(DOE)方法选取变速箱最优速比并分析挡位对整车性能的影响。建立了整车仿真模型和控制策略并进行了台架验证,分析了该混合动力系统3种变速箱挡位配置对车辆的加速性能、爬坡性能和整车油耗的影响。仿真结果表明,挡位的增多可以提高整车动力性,降低整车对电池放电功率及电池容量的需求,但是对整车油耗改善较小。进一步仿真结果表明,即使改善发动机低转速中高负荷区域的燃油消耗率,变速箱挡位数对整车油耗的影响也不大。

新能源智能农机装备发展现状和趋势

推进新能源智能农机发展是延伸新能源汽车产业链、拓展新能源汽车技术在农用机械领域应用的重要举措。新能源农机作为农业生产中节能减排的重要工具,是未来农机装备的发展和转型方向之一。在界定新能源智能农机概念的基础上,以电动拖拉机为例,介绍了国内外进行的大量技术研究与产品尝试,并对其发展的各个阶段及其典型产品进行了梳理,归纳各发展阶段的技术特点与影响电动拖拉机技术发展的主要因素。研究发现,新能源智能农机动力系统经历了电轨、动力电池与混合动力3个阶段,其发展受到了电池成本较高、基础设施不足、功率需求错配、农机类型多样与缺乏科学评定指标等多因素制约,而以清洁能源技术、分布式大马力电驱动技术、电控液压悬挂系统技术等为代表的新一代技术成为未来新能源农机技术发展的方向。

摩托车散热器护罩结构对其进风量的影响分析

为保护散热器不被泥土污染,需在散热器进风端添加散热器护罩。散热器护罩添加后对散热器进风量有明显的影响。为获取较优的散热器护罩结构设计,采用CFD分析方法搭建摩托车整车外流场计算域模型,结合不同散热器护罩结构方案,分析散热器护罩结构对其进风量的影响,选取合适的散热器护罩方案开展整车实验验证。结果表明:散热器护罩上导流板角度130°且散热器护罩与芯体间的间隙为1 mm时,散热器进风量为281.7 g/s,与无护罩状态的进风量相当。护罩与芯体间存在间隙可提升散热器进风量,建议间隙控制在1~2.5 mm;散热器护罩网孔倾斜和导流板开孔不利于风量提升。经对比测试,怠速工况、最高车速工况及最大扭矩工况下,散热器添加护罩后的发动机出水温度与无护罩状态的发动机出水温度基本一致。适当减小风扇罩挡风面积可进一步提升散热器进风量,散热器添加护罩后,人体大腿两侧不会出现明显热风。研究结果可为摩托车散热器护罩结构设计及优化提供理论参考。

基于MPC的智能网联卡车队列最优能耗控制

针对高速公路智能网联卡车队列的能耗优化问题,提出了一种基于模型预测控制的双层控制算法。算法由速度规划层和跟踪控制层两部分构成,其中速度规划层结合道路坡度及车辆状态,通过线性能量守恒模型来消除动力学模型中的非线性项,并以发动机输出功率作为油耗优化指标,采用线性模型预测控制方法获得车队的规划速度;为减少简化车队模型引起的不确定性,跟踪控制层采用基于线性矩阵不等式的分布式鲁棒模型预测控制算法,设计状态反馈控制器对上层规划的最优速度进行跟踪。仿真结果验证了上述双层控制算法的可行性和有效性,可以在保证最优能耗控制的前提下实现车队安全稳定行驶。

摩托车整车冷却系统散热性能分析及优化

为评估某摩托车冷却系统散热性能,基于计算流体力学方法,采用GT-Suite软件中GT-COOL模块搭建摩托车整车冷却系统一维仿真分析模型,将零部件性能实验实测参数和整车三维流场计算获得的散热器表面风速作为一维分析输入参数,分析整车冷却系统在最大扭矩点、最大功率点、最高车速点3个工况下的发动机出水温度及发动机冷却液流量情况,并与整车热管理测试结果对比进行模型验证。结果表明:发动机出水温度、发动机冷却液流量的仿真值与整车实验测试值基本吻合,最大误差分别为3.25%、6.90%。为降低发动机出水温度,对散热器进行结构改进,散热器沿中心线向两边分别加宽10 mm和向上加高13 mm,发动机出水温度可以得到明显改善。经整车热管理验证测试,散热器改进后,3个工况点下的发动机出水温度都有降低,温度分别降低了5,8,5℃。研究结果可为冷却系统性能评估及散热器结构改进提供数据参考。

基于自适应平方根容积卡尔曼滤波算法的分布式驱动车辆状态估计

为了解决分布式驱动电动汽车在实时车辆行驶状态难以获取、估计精度较低的问题,提出了基于奇异值分解(SVD)的平方根容积卡尔曼滤波(SCKF)的分布式驱动车辆状态估计方法。SCKF算法通过奇异值分解优化误差协方差矩阵,以改善CKF在强非线性车辆系统或协方差矩阵非正定时状态估计精度降低甚至发散的问题,利用7自由度车辆动力学模型和Dugoff轮胎模型求得的参数信息准确估计车辆行驶状态。在Matlab/Simulink仿真平台上进行试验验证,并与基于CarSim数据的虚拟值进行了对比分析。结果表明:基于该算法的估计结果更接近真实值,并且响应速度快、实时性强。

基于CFD的某特种电动汽车空气动力学分析与改进设计

为降低某特种电动汽车空气阻力,对其车身造型进行了改进设计。对初始设计的汽车模型进行CFD外流场仿真分析,得出其风阻系数为0.4173,车顶前端、前窗和尾部等有明显的涡流。选择车顶倾斜角α(1)、前窗玻璃角α(2)、前唇倾角α(3)、后背角α(4)和尾部上翘角α(5)为设计变量,仿真分析车身外形局部结构参数对汽车气动特性的影响,并提出了改进设计方案。仿真结果表明:改进后车身升力系数的绝对值为0.1141,相对初始设计提高了41.92%;风阻系数为0.3937,相对初始设计降低了5.66%,有效改善了汽车的气动特性,提升了其续航能力。

柴油机高原典型隧道性能仿真分析

我国高原地区较多,随着经济发展,对机车性能的要求不断提高。因此,通过GT-SUITE一维仿真软件建立了6缸直列柴油机整机模型,在平原校准后分别在易贡、贡觉、邦达隧道3种高原典型隧道环境中进行仿真,研究分析柴油机在不同高原隧道与平原三工况(标定、中间、惰转)工作时的性能变化,功率补偿后根据循环F“轨道牵引”,利用比排放计算公式计算NO_(X)和SOOT比排放,并与UICⅢA机车排放限值对比。结果表明,功率补偿后柴油机在易贡、贡觉、邦达隧道下的NO_(X)比排放满足排放标准,SOOT比排放则分别高出标准0.367,1.233和2.210 g/(kW·h)。为该机型柴油机高原工作性能优化提供了参考。

并联式混合动力自卸车控制策略与经济性研究

针对并联式混合动力重型自卸车的经济性评价问题,文章提出了一种基于转矩因子的逻辑门限控制策略,建立了一套基于Cruise与MATLAB/Simulink的联合仿真模型,对并联式混合动力重型自卸车的经济性进行了深入研究。首先对关键动力总成进行了选型和参数匹配并建立了整车仿真模型。然后,采用基于转矩因子的逻辑门限的方法建立了混合动力控制策略模型,并将整车模型与混合动力控制策略模型进行联合仿真;重点分析了重型商用车瞬态工况(CWTVC)和自卸汽车行驶工况(CHTC-D)下的整车经济性,并将仿真和试验结果进行了对比分析。结果表明,CWTVC循环工况下,电量消耗模式(CD)和电量保持模式(CS)下分别节油16.7%和6.4%;CHTC-D循环工况下,CD和CS模式下分别节油39.6%和25.4%。仿真与试验结果的经济性误差在为0.49 L/100 km,节油率误差低于1.5%,所建立的经济性仿真模型具有较高的精度,所提出的策略能够显著提高混合动力重型自卸车的车辆燃油经济性。

长轴距车辆四轮转向控制算法设计

车辆长轴距设计在不增加车身长度的前提下可有效增大站立面积,增加单车载客量,在城市化发展的今天其设计已成为一种技术趋势,但对车辆的低速通过性和高速稳定性提出了新的挑战。对此,文章以长轴距商用车为研究对象,基于车辆动力学和汽车悬架设计理论,首先设计了长轴距车辆关键参数,搭建了整车18自由度动力学仿真模型;接着根据整车设计参数,以质心侧偏角度趋向于零为控制目标,设计了四轮转向控制算法;最后,研究了整车在不同转弯半径的稳态圆周工况和不同速度下的转角脉冲工况下,前轮转向控制和四轮转向控制对车辆动力学性能的影响。仿真结果表明,四轮转向设计在低速转弯半径为R15稳态圆周转弯工况下,通过空间从4.6 m降低到3.9 m,能有效地提升车辆前后轴的循迹能力,提升车辆行驶的通过性和安全性;在极速100 km/h脉冲工况下,侧向加速度峰值从4 m/s2降低到1.5 m/s2,横摆角速度峰值从11°/s降低到3°/s,因此,在高速转角脉冲工况下能够有效降低车辆侧偏角、侧向加速度和横摆角速度等动力学指标量,提升车辆的高速行驶的安全性、稳定性和舒适性。

基于选区激光熔化技术的空心变截面梁点阵建模与性能研究

针对点阵结构受力不均、材料分布不合理和功能性单一等问题,设计了一种空心变截面梁点阵。该点阵主要由空心变截面梁和无冠空心球体组成,优化了节点连接方式,改善了材料分布,相比于传统体心立方点阵更具优势。完成了空心变截面梁点阵结构几何分析,基于点阵的几何数据模型和铁木辛柯梁理论推导了点阵结构参数与相对密度和力学性能之间的函数关系。设计了单胞边长10 mm空心变截面梁点阵,在同一相对密度、不同曲率半径的变截面梁点阵进行了准静态压缩仿真模拟,采用选区激光熔化技术制备了变截面梁点阵,进行了形貌分析和准静态压缩试验。结果表明:压缩仿真结果与实验结果趋势吻合,空心变截面梁点阵相比于传统体心立方点阵性能更优,外轮廓曲率半径为4 mm时力学性能最优,相比于普通点阵承载能力提高43%;变截面梁外轮廓及内孔光洁度较高,扫描提取模型与原模型相比偏差在0.25 mm以内。

驱动系统效率最优的并联混合动力商用车模式切换及换挡控制策略

为提高搭载自动变速器的并联混合动力商用车燃油经济性,以驱动系统效率最优为目标,提出一种新的驱动模式边界划分和挡位边界划分方法。制定了基于效率最优的模式切换及换挡控制策略,并在中国重型商用车行驶工况下对所制定的控制策略进行了仿真验证。结果表明,所提出的策略不仅能够维持电池荷电状态的平衡,且百公里油耗比电辅助控制策略低11.2%,具有更好的燃油经济性。

基于数值仿真的十字型内高压成形吸能盒优化设计

目的实现吸能盒的高碰撞吸能性和低成本化设计。方法以传统的方形冲焊结构吸能盒为研究对象,将其优化为十字型冲焊和十字型内高压成形结构吸能盒,并利用成形数值仿真技术对十字型内高压成形吸能盒进行了成形性研究,还利用碰撞数值仿真技术对3种吸能盒结构进行了碰撞性能研究。结果为提高碰撞吸能性,将传统方形冲焊结构吸能盒的4条主吸能常规传力路径,优化为十字型冲焊和十字型内高压成形结构吸能盒的12条主吸能传力路径,十字型内高压成形吸能盒同时能实现减重6.4%;利用成形数值仿真技术对十字型内高压成形吸能盒进行了成形性研究,结果显示十字型内高压成形吸能盒通过一模十二件生产,能具备优良的可制造性和经济性,相比方形冲焊吸能盒,十字型内高压成形吸能盒可实现降成本5.7%;利用碰撞数值仿真技术对3种吸能盒进行正面100%碰撞和正面40%偏置碰撞性能研究,相比方形冲焊吸能盒,结果显示十字型内高压成形吸能盒吸收能量分别增加12.8%和32.0%,碰撞力峰值分别降低8.4%和39.2%,比吸能分别增加20.5%和41.0%。结论相比方形冲焊吸能盒,十字型内高压成形吸能盒可实现轻量化、低成本和高碰撞吸能性,同时还兼具优良的可制造性的特点。

低附着路面条件下四轮独立驱动转向电动车稳定性控制研究

针对四轮独立驱动转向车辆在低附着路面的稳定性问题,提出了一种协调稳定性控制器。首先,基于模糊理论设计了主动后轮转向(active rear wheel steering,ARS)控制器,实现减小质心侧偏角的效果;然后,基于等效滑模变结构设计了直接横摆力矩控制(direct yaw moment control,DYC)控制器,以控制横摆角速度为目标;最后,基于Carsim/Simulink仿真平台搭建稳定性算法模型,进行了低附着系数双移线工况仿真对比。结果表明,所提出ARS和DYC协调控制算法能有效改善车辆在低附着路面上的行驶稳定性。

纯电动客车驱动系统匹配设计与性能仿真分析

根据某纯电动客车基本参数,应用Simulink工具对驱动电机进行匹配设计,并通过AVL Cruise软件进行仿真分析,结果证明匹配设计满足要求。

基于改进A^(*)算法的自动驾驶电动叉车路径规划研究

通过建立某物料工厂环境信息,开展了基于改进A*算法的自动驾驶电动叉车全局路径规划研究。针对目前A*路径规划算法遍历节点多、计算时间长、转折角度较大以及在复杂环境中无法准确规划等问题,提出了改进评价函数提高了算法的搜索效率,去除冗余拐角减少了路径长度和搜索时间,采用八邻域搜索以及减少搜索方向提高搜索效率,接着使用二次A*搜索得到最优路径,最后,采用N阶贝塞尔曲线对路径进行平滑处理,确保叉车在运输作业中平稳行进,初步满足了实时性和平滑性需求,为实现物料运输作业环境下的多叉车协同路径规划提供了基础。

某轻型客车钢板弹簧断裂失效原因分析

某轻型客车钢板弹簧在整车耐久试验过程中频繁出现断裂问题。文章通过断口宏观和微观分析、化学成分分析、硬度测试、金相组织检测分析,以及铣削台阶位置和板簧受力特征分析,确定了钢板弹簧断裂的根本原因并制定了改进措施,结合台架试验及整车道路试验进行了验证。结果显示,钢板弹簧卷耳两侧铣削范围过长,导致板簧簧片R角处存铣削台阶,使得此处应力集中进一步提高,导致钢板弹簧在此处断裂。减小钢板弹簧卷耳两侧铣削长度,问题得以解决。

基于NCGA的悬架硬点多目标优化

为了有效且快速地选择悬架硬点坐标参数,以便提高车辆的操纵稳定性,文章采用响应面法和邻域培植遗传算法(NCGA)对某悬架系统进行了优化设计。首先构建了某微车麦弗逊悬架系统的动力学仿真模型,并对其悬架硬点坐标进行灵敏度分析,以便找出灵敏度较高的坐标参数;然后,根据响应面方法建立了定位参数与所选坐标参数之间的近似数学模型,并对此模型进行了精度验证,将定位参数进行合理分组并采用直接加权法建立统一目标函数;最后结合NCGA对所建立的目标函数进行了优化设计。结果表明,优化后各定位参数变化量均有不同程度的减小,从而进一步提高了车辆行驶时的操纵稳定性,验证了所采用的方法具有一定的有效性。

变构型液压互联悬架设计与仿真研究

针对越野汽车在非铺装路面上行驶时操纵稳定性和通过性的矛盾关系,提出了一种变构型液压互联悬架系统。介绍了该悬架系统的工作原理,并建立时域仿真模型;基于模态能量法和LQR算法提出了车辆运动状态辨识和悬架目标控制力的上层控制器,基于分层控制策略设计了悬架刚度-阻尼协同控制的下层控制器;利用MATLAB/Simulink软件搭建了该悬架系统的动力学模型,在不同工况下对装备该悬架的车辆的侧倾角、俯仰角、车身扭转载荷和车轮接地性等指标进行仿真。仿真结果表明,该悬架系统能有效提高车辆的行驶性能。

纯电车型前舱空调冷凝器的散热特性研究

由于前舱冷却模块布置方式及格栅开孔的影响,冷凝器迎风面的冷却空气呈现非均匀的速度与温度分布,影响其散热性能。文章以纯电车型前舱冷却模块为研究对象,基于AMESim软件的独立控制元件建立一层半与两层方案数学模型,通过理论计算验证数学模型的合理性,揭示两种布置方式下冷凝器各流程的散热量及总散热量随迎风面冷却空气参数的变化规律。研究发现:对于两层方案,均匀送风条件下冷凝器具有最优的散热性能,且随着过冷区送风量的增大其散热量显著降低;对于一层半方案,冷凝器上/中/下部被遮挡时,由于内部制冷剂状态发生变化,使得其总散热量依次降低10.53%、15.34%和17%,故采用一层半布置时,应尽可能使散热器位于冷凝器上部。文章研究工作为纯电车型前舱冷却模块的布置优化与性能提升提供技术支持与理论指导。