基于安全、轻量化、可靠性多目标的新能源汽车电池包壳体开发

电池包作为新能源汽车的动力源,是新能源汽车最重要的部件之一,而电池包壳体对电池包乃至整车起重要保护作用,是新能源汽车的关键部件。电池包壳体质量占整车的2%~6%,电池包壳体对汽车轻量化同样起到重要作用。基于全球汽车产业的节能减排发展目标,从安全性、轻量化、可靠性3个角度出发,论述了新能源汽车电池包壳体开发的行业发展现状,展望其未来的发展趋势,同时针对这一领域存在的共性关键技术问题进行了讨论。

基于中国乘员的汽车座椅乘坐姿态舒适性评价分级模型

为研究汽车座椅乘员姿态舒适性问题,针对影响乘员舒适性的矢状面姿态角度指标,文中提出了一种基于中国人群覆盖范围和博弈组合赋权的评价分级方法。首先,采用动作捕捉技术获取乘员各舒适姿态角度,得到角度覆盖的人群范围,从而计算各姿态角度指标得分;采用G1法和熵权法分别计算各指标的主客观权重,基于博弈组合赋权得到各指标的综合最优权重;最终,根据各指标得分及最优权重,按照加权平均方式得到汽车座椅整体姿态舒适性评分;制订5级分级标准获取汽车座椅乘坐姿态舒适性等级。通过被试乘坐汽车座椅的主观体验评分验证建立的分级模型的可行性,为国内智能座舱的座椅姿态调节模式优化设计提供指导和依据。

共享汽车驾驶员适宜H点和座椅参数实验研究

共享汽车具有车型统一、用户多变且使用频率高的特点,为提升共享汽车使用效率和驾乘体验,研发一种能根据驾驶员特征自动调节舒适坐姿的智能座椅意义重大。本文针对用户座椅调节存在的主观任意性导致的座椅舒适性问题,结合共享汽车智能座椅项目,以座椅H点前后位置、H点高低位置、坐垫角和靠背角4个变量为研究因子进行台架实验,分别研究5th、50th和95th百分位驾驶员的座椅舒适性受座椅参数的影响规律。首先,每个研究因子在参考车型范围内均匀选取3个实验水平,采用正交实验表对实验次数进行简化,确定正交实验须进行的组数并进行正交台架实验。实验人员对每组的座椅舒适性进行主观评价,同时通过压力测量仪和数显角度尺测量实验人员的体压分布信息和关节角度信息;其次,通过聚类分析确定了本文采用的以关节角度为客观参数的主客观舒适性评价体系,通过正交实验分析,得出了不同座椅参数对座椅舒适性的影响存在差异的结论,且随着驾驶员百分位的变化,对座椅舒适性造成影响的参数也在发生变化;最后,对正交实验所得数据进行修正拟合,构建了座椅适宜H点位置预测模型和靠背角度预测模型。

车身模态及接附点动刚度分析

为在新车研发阶段预测车辆的噪声、振动与声振粗糙(NVH)性能,以某电动汽车车身为研究对象,建立其有限元模型,求取车身在频率为0~100 Hz内的自由模态及16处接附点的动刚度,以前副车架左前、右前接附点为例进行动刚度分析,并结合车身模态确定测点加速度响应出现峰值的原因。研究结果表明:两测点的加速度导纳(IPI)曲线在27 Hz和83 Hz频率下出现峰值的原因是产生了共振,在35、54、62、78 Hz频率下产生峰值的原因是接附点处动刚度不足。

汽车半主动座椅悬架自适应模糊神经滑模控制

针对含有人体模型的5自由度座椅悬架系统,设计一种基于自适应模糊神经网络(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)的滑模控制器(ANFIS-SMC)。首先,设计一种时变滑模面,通过调整其斜率使系统状态点快速到达滑模面,从而提升系统控制速度;其次,通过ANFIS对切换增益在线调节,用切换项消除干扰,实现控制器在复杂多源干扰下精确控制;最后,仿真验证采用双曲正切函数代替切换项中的符号函数,使得输出更连续,有效降低抖振。仿真结果表明:该控制器能有效提高系统的跟踪性能和响应速度,对不确定性干扰具有较好的鲁棒性,带有该控制器的座椅悬架乘坐舒适性明显改善。

极值服从广义Pareto分布的扭转载荷外推方法研究

提出了一种极值样本服从广义Pareto分布(generalized pareto distribution,GPD)函数的扭转载荷时域外推方法,基于极值样本的均值超出函数,首先确定一个区间范围,并以形状参数最小的均方误差为目标,通过自抽样法确定最佳阈值,再采用极大似然估计法对GPD函数的形状参数和尺度参数进行估计,获取扭转随机载荷谱的极值样本,服从GPD分布规律。以商用车驾驶室的稳定杆为研究对象,介绍了扭转载荷采集的方法,基于所提出的扭转载荷时域外推方法进行外推研究,并分别从穿级计数、功率谱密度、雨流图和潜在伪损伤量等方面对外推前后的载荷谱进行了对比分析。结果表明:所构建的载荷外推算法对商用车驾驶室稳定杆扭转载荷外推有较好适应性。

回热器对CO_(2)驻车空调系统制热性能影响的研究

为了提升驻车空调的制热性能,搭建了一套带回热器的跨临界CO_(2)驻车空调系统,在焓差室中实验研究了有无回热器时气冷器出口温度与排气压力对系统的性能影响。结果表明:在排气压力分别为8.5、9.0、9.5 MPa时,气冷器出口温度从20℃升高至35℃时,制热COP_(h)降低幅度分别为29.7%、19.9%、16.4%;系统使用回热器后最优排气压力下降,下降幅度分别为4.4%、6.1%,对应的最大COP_(h)增加幅度分别为3.2%、3.7%。通过曲面拟合得到了系统使用回热器时提升制热性能的排气压力与气冷器出口温度关联式,该式对回热器在跨临界CO_(2)驻车空调系统制热模式下的实际应用有一定指导意义。

风量对纯电动汽车低温热泵空调系统结融霜的影响

纯电动汽车在低温制热环境下出现结霜快、难除霜的问题,可导致汽车空调系统运行性能下降,提出采用准双级压缩技术的纯电动汽车低温热泵空调系统的实验装置,使用新型制冷剂R1234yf,在中压补气方式下,分析不同风量对系统制热性能与结霜的影响,并分析在逆循环除霜法下不同风量的融霜效果。结果显示:在车外环境温度为1℃、车外相对湿度为70%、主阀和补阀的过热度分别为5 K和10 K的条件下,车内风机送风量为80%时,蒸发温度由0.46℃下降到-22.55℃,制热量降低42.2%,COP降低28.8%,结霜时间和融霜时间分别比60%风量时减少4.85%和8.82%;车内风机送风量为100%时,蒸发温度由-0.26℃下降到-23.55℃,制热量降低42.8%,COP降低26.8%,结霜时间和融霜时间分别比60%风量时减少7.77%和13.24%。

新能源汽车空调出风中白色粉沫的形成机理分析

通过能谱、金相检测,对路试车空调出风中夹杂的白色粉末进行了分析,确认该粉末是蒸发器腐蚀后形成的铝氧化物。红外检测和耐腐蚀性试验结果表明,在潮湿环境中,蒸发器在Cu的催化作用下发生了电偶腐蚀。采取了更换材料和采用耐腐蚀性更强的钝化、亲水药水的解决措施,有效解决了蒸发器腐蚀,导致空调出风时吹出白色粉末的问题。

白车身骨架模态研究与结构优化设计

为了提高某承载式车身骨架的模态,解决其在汽车行驶过程中与外界激励频率重合产生共振和异响,改善白车身骨架的NVH性能,对某轿车白车身进行研究并对关键零部件进行了结构优化设计,并进行有限元分析验证。根据有限元分析及实车验证,这些结构优化方案对改善车身模态频率具有良好的效果,为其他车型提供设计参考。

钢-铝混合驾驶室材料-结构轻量化设计

为了得到更为完善的商用车驾驶室轻量化设计,提出了钢-铝混合驾驶室材料-结构一体化轻量化方法。首先基于灵敏度分析、等刚度近似理论与等强度理论建立了性能驱动的材料选择方法,并针对钢制驾驶室初步设计了钢-铝混合材料方案。然后通过折衷规划法的拓扑优化识别了驾驶室关键传力路径,并加强了相关结构。其次考虑驾驶室零件厚度、截面尺寸设计参数,建立了驾驶室质量、刚度及模态性能的径向基函数的代理模型,并采用多目标粒子群优化方法对驾驶室进行多目标优化设计。优化结果表明,在满足驾驶室刚度、模态和碰撞性能的要求下,驾驶室质量减轻了12.8%。该方法对钢-铝混合驾驶室轻量化有实际的工程指导价值。

汽车空调涡旋压缩机排气孔优化研究

针对汽车空调涡旋压缩机排气孔处气体流动变化产生的流动损失问题,对排气孔结构进行优化,以期降低流动损失并提高排气压力。通过三维动网格模型对不同排气孔结构的涡旋压缩机排气过程进行瞬态仿真,发现腰果形排气孔更大的截面积使其拥有更好的开启特性,可有效降低排气损失,提高排气稳定性。在对腰果形排气孔采取进一步扩压式优化后,发现其可以更加有效地降低排气速度并提高排气压力。

汽车空调控制策略与算法综述

文章对汽车热管理系统中空调的控制算法进行概述,对PID、模糊PID、带前馈反馈的控制算法以及模型预测控制算法(MPC)等控制理论在汽车空调中的应用进行介绍,并对不同控制算法在汽车空调中的优点和缺点进行分析,也对控制算法在应用层面上还存在的问题进行总结。与传统的机械式元器件相比,电子化的元器件在结合智能的控制算法后,能大大提高系统的节能水平和控制的准确性。最后,结合当前新能源汽车的发展方向,得出汽车空调系统中控制算法和电子元器件协同发展对节能和智能化的重要意义。

某纯电车型空调PTC不制热故障分析与改进

为分析电动汽车空调系统不制热故障原因,以某车企收到的4S店空调故障案例为例,使用质量管理工程师常用的检测方法和仪器对加热零部件进行分析与诊断,结果表明是由于软件问题导致熔断器开路,造成空调故障,提出对软件控制的临界值进行改进的故障排除建议。

基于通用生成函数法的CFRP防撞梁碰撞可靠性设计优化

为满足汽车耐撞性与轻量化的要求,对碳纤维增强复合材料(CFRP)防撞梁进行可靠性优化设计(RBDO)。以CFRP防撞梁关键控制点横坐标、厚度以及铺层角度为设计变量,以碰撞力峰值为约束条件,以比吸能最大为目标构建优化模型。采用拉丁超立方法与克里金(Kriging)代理模型法相结合拟合出目标及约束函数的Kriging近似模型,采用通用生成函数(UGF)-直接映射法来进行碰撞可靠性优化设计。结果表明:在随机变量非正态、功能函数高度非线性的情况下,传统矩方法无法保证收敛,蒙特卡罗法精度最高但计算成本过大,使用UGF进行可靠性分析优化时收敛稳定,在保证精度的同时效率较高;引入非均匀聚类技术的UGF法效率进一步提高,采用UGF法得到的优化结果相较于初始目标值优化幅度达21.6%,达到预期效果。

基于参数化建模的负泊松比微结构性能分析与优化

为提高分析微结构单胞结构参数对其力学性能影响的效率,提出一种基于ABAQUS二次开发的参数化建模方法。该文以双箭头负泊松比微结构为研究对象:基于ABAQUS二次开发设计参数化建模的图形用户界面(GUI),且采用3D打印方法制造样件开展准静态压缩试验,以验证上述参数化平台所建立有限元模型的准确性;基于此,建立峰值力和比吸能的响应面模型,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传优化算法,以峰值力最小、比吸能最大为目标,以θ_(1)、θ_(2)、T_(L)、T_(M)为设计变量,对微结构的冲击性能进行优化,获得最优的微结构拓扑参数。与优化前微结构的冲击性能进行对比分析,结果表明峰值力降低了14.36%,比吸能增加了33.72%。

汽车冲压材料成本控制策略探讨

为从材料成本控制角度降低冲压成本,从材料利用率提升、钣金制造新工艺应用、合理选材3个方面,结合具体的应用案例,探讨了汽车冲压材料成本的控制策略。首先,针对材料利用率可从产品协同开发、冲压工艺优化及冲压废料再利用3个方面进行提升。其次,钣金制造新工艺方面可采用辊压、集成式热成形等工艺代替单件冲压或多件单独冲压后点焊的工艺。最后,针对合理选材,给出了同强度钢材选择原则、烘烤硬化钢代替无间隙原子钢和高强度钢的应用建议。

基于FMEA-FTA的汽车头道密封条粘贴失效分析

为了保证头道密封条在产品全生命周期内的粘贴可靠性,从零件设计、制造、装配等全流程入手,建立了头道密封条粘贴失效全流程故障树分析(FTA)模型,对头道粘贴存在的各种失效事件进行分析,并找到40个相应的底事件,利用底事件进行失效模式及影响分析(FMEA),评估各个脱胶失效模式的风险指数和行动优先级(AP),找到改进的高优先级2个,中优先级4个,并实施相关改进措施解决脱胶问题。

基于仿真分析的座椅护板模具优化研究

为解决汽车座椅护板生产过程中毛刺多、熔接痕、麻点明显的问题,利用Moldflow流体仿真分析软件对座椅护板的注射成型流程进行仿真分析,从填充时间、充注压力、熔接痕设计等方面对模具结构合理性进行分析。根据分析结果,有针对性地进行模具结构优化设计,使座椅护板的生产一次合格率提升至99%,有效提高产品品质。

跨临界CO_(2)汽车空调中润滑油影响特性研究进展

应对新能源汽车复杂应用环境和应用需求,润滑油是影响跨临界CO_(2)热泵空调性能、可靠性的关键因素。油品及油充注量对于充分发挥系统性能,保障系统安全稳定运行具有重要作用。讨论了跨临界CO_(2)汽车热泵空调中润滑油的作用与影响。总结了应用于CO_(2)汽车热泵空调的几种常用润滑油,并对各种润滑油的各项应用性能进行了对比。分析了加入润滑油对跨临界CO_(2)热泵空调系统中各部件性能产生的作用与影响,以及对空调系统整体性能的影响。润滑油在压缩机中起到减小运动件磨损和工作噪声,防止制冷剂泄漏和排温过高等作用,但过量的油积聚于压缩腔中会导致容积效率降低和功耗升高;在换热器及管路中,油在流动壁面上形成的油膜增大了流动流阻及换热热阻,同时油在蒸发器中起到抑制核态沸腾和气泡扰动的效果,对换热起到恶化作用。总结了相关领域现有研究成果与结论,并对领域内关键研究方向进行了展望。