纯电动汽车低压电源管理优化策略研究

随着汽车技术的不断发展,汽车的电气设备种类越来越多,电器消耗的电能占整车能量比重不断上升,对汽车低压电源管理提出更高要求。为满足用户日益增长的汽车电子设备用电需求,达到减少整车能量消耗、提高电池充电效率的目的,在对纯电动汽车负载进行分类的基础上,利用遗传算法对用于电量安全分级的低压电池荷电状态(state of charge,SOC)进行优化,并提出一种基于SOC的4级恒流低压锂电池充电管理策略;利用AVL-Cruise和MATLAB-Simulink软件联合仿真搭建车辆模型,采用不同工况进行仿真验证和对比分析。结果表明,低压锂电池电源管理策略能够满足纯电动汽车的电量安全性要求,在一定程度上提高了整车经济性;优化后的锂电池充电效率有一定的提高,充电时间也有所减少。

汽车起重机液压泵支架有限元分析与结构改进设计

液压泵支架连接底盘车架与固定液压泵,是汽车起重机的主要零部件之一。本文应用Hypermesh软件建立液压泵支架、液压泵和车架的有限元模型,并进行模态分析与动刚度分析。根据仿真结果,对原结构进行结构改进,制定了三种优化设计方案。通过数值分析比较三种方案的动力学力学性能,确定方案三为最优方案。同时,通过原方案和方案三的试验测试证明了改进方案的合理性,改进后的结构Y、Z方向的动刚度均有明显的提升。

吸振器在汽车振动噪声控制中的应用和实验测试研究

吸振器是振动控制的重要手段,在汽车NVH设计中得到广泛应用。在某车型开发过程中,发现在特定频率下,由于频率耦合产生了较大的轰鸣声。为解决这一问题,通过对整车的车内噪声测试,确定了安装吸振器的位置。然后,基于振动理论建立吸振器数学模型,推导出单自由度动力吸振器的解析解,并采用Lms.Test.lab和MATLAB软件对吸振器质量参数进行设计。并通过有限元进行初步验证和优化,根据计算结果,制作动力吸振器并应用于某车型的研发中。整车实验测试结果显示,安装吸振器后,汽车振动噪声皆有了显著改善,整车的NVH特性得到提高。

新能源汽车与智能控制技术的创新教学实践

阐述新能源汽车与智能控制技术方向的相关课程在研究生新和实践能力培养中占有重要地位。从新能源汽车与智能控制技术的发展现状出发,探讨存在的问题,结合研究生教育中,缺乏创新性思维以及实践经验的问题,提出提高研究生创新和实践能力培养的措施,制定新的教改方案,从而实现培养方式、企业合作、实践基地的建设。

基于等效源法的单全息面声场分离机理及技术

声场分离是实现声场精确重建的一种前处理技术。为改进双全息面分离声场技术采用的测点数目多、分离精度受两全息面之间距离影响等问题。提出了一种等效源法的单全息面声场分离方法。利用空间变换的声全息技术识别出声源的大致位置,结合等效源法中声压和法向振速之间的关系,建立起声压和法向振速的分离公式。仿真分析了脉动球作为声源的分离结果,结果表明,该方法具有较好的分离精度。可见该方法能在单测量面下实现多相干声源声场的有效分离。

改进CS优化RBF神经网络的汽车热舒适性预测

针对汽车驾驶环境热舒适性指标预测平均热感觉(predicted meanvote,PMV)计算复杂、预测精度不高的问题,提出了改进布谷鸟搜索(cuckoo search,CS)算法优化RBF神经网络的汽车热舒适性预测模型(改进CSRBFNN)。采用自适应步长和高斯扰动因子对CS算法进行改进,并用其对RBF神经网络的中心点c和宽度参数b进行优化。将改进CS-RBFNN与CS-RBFNN和PSO-RBFNN模型的预测结果进行对比,结果表明:改进CSRBFNN模型的均方根误差(root meansquareerror,RMSE)值分别降低了9.2%和35.5%,具有更高的预测精度。当RBFNN隐含层神经元个数增加时,预测精度有所提高,但收敛速度降低,运行时间变长。

铸造铝合金汽车副车架的显微组织与力学性能

为满足副车架轻量化要求,探究一体铸造铝合金副车架铸造质量。对某车型砂型一体铸造铝合金副车架样件本体取样,用光学金相显微镜(OM)、拉伸试验机、维氏硬度计、扫描电镜(SEM)分析铝合金副车架本体显微组织和力学性能。结果表明:经T6态热处理,固溶538℃/12 h+时效155℃/6 h,铝合金副车架铸件的显微组织主要由α-Al基体和分布在晶界的共晶Si组成,平均抗拉强度为247.3 MPa,平均伸长率为1.9%,平均硬度为113HV,断裂形式为脆性断裂。一体铸造铝合金副车架经过疲劳耐久台架试验,纵向力耐久试验达到目标值35万次不开裂,侧向力耐久试验达到目标值30万次不开裂,顺利通过台架疲劳耐久试验。

纯电动汽车能量回收的复合制动控制策略研究

为了提高电动汽车再生制动能量回收率,缓解电动汽车给人们带来的里程焦虑问题,以某款纯电动汽车为研究对象,在分析电动汽车制动时出现的情况和符合法规要求的基础上,设计了一种基于I曲线、ECE法规的切线以及f线的复合制动力分配策略,确保汽车在制动过程中的安全性和稳定性。首先搭建以制动强度、车速、电池荷电状态(state ofcharge,SOC)为输入,以再生制动分配比例为输出的Mamdani型模糊控制模型;同时考虑电机性能和电池充电对再生制动能量回收的制约,提出了电动汽车再生制动控制优化策略;最后将Simulink中建立的再生制动控制策略与AVLCruise整车仿真模型进行联合仿真。仿真结果表明:相比车速查表法控制策略,所设计的模糊控制策略在CLTC-P工况下,电池SOC贡献度提高22.08%,制动能量回收率提高3.11%。

基于ADHDP的插电式混合动力汽车能量管理策略

为降低插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)燃油消耗量与尾气排放量,提出了一种基于执行依赖启发式动态规划(action dependent heuristic dynamic programming,ADHDP)的能量管理控制策略。针对整车驱动系统具有复杂非线性、不确定性的问题,采用3层BP神经网络分别设计了ADHDP能量管理控制器的执行网络和评价网络,通过ADHDP神经网络的学习和训练过程,可最终获取最优控制量。利用MATLAB/Simulink和ADVISOR平台,在CYC_UDDS、CYC_NEDC及CYC_WVUSUB 3种循环工况下对ADHDP能量管理控制策略进行联合仿真验证,并与经典电辅助能量管理控制策略进行了对比和分析。结果表明:在保证汽车良好驾驶性能的情况下,ADHDP控制策略在3种循环工况下的整车百公里油耗分别下降了19.2%、15.0%和19.5%;尾气HC、CO和NOx的排放量均大幅度降低;CYC_NEDC工况下的CO下降了47.5%。效果较为显著,所设计的能量管理控制策略可有效提升整车的燃油经济性和环保性。

改进CS优化支持向量回归的汽车热舒适性预测

热舒适性指标PMV参数间互相迭代、计算复杂、不易实时预测,而采用支持向量回归(SVR)进行数据拟合时,预测效果易受SVR参数的影响。针对以上问题,提出一种改进布谷鸟算法(CS)优化SVR参数的PMV预测模型。改进CS算法采用自适应步长对Lévy全局随机游动的步长进行调节,并用非洲野狗算法(DOA)的生存行为替换CS算法偏好局部随机游动行为,以提高CS算法寻优能力。实验结果表明,CS优化SVR模型预测值的RMSE为0.00742,比DOA优化SVR模型的RMSE低0.00481;使用自适应步长或DOA算法改进CS优化SVR模型比CS优化SVR模型的RMSE分别降低了32.34%和40.83%;融合两种策略改进CS优化SVR模型预测值的RMSE整体降低了60.52%。融合两种策略改进CS算法优化SVR预测模型具有更高的PMV预测精度。

汽车非线性悬架系统的无模型自适应控制方法研究

针对非线性悬架系统的控制问题,建立1/2车数学模型,提出一种双输入-双输出结构的改进型无模型自适应控制方法。该方法以车身的垂直振动加速度和俯仰角加速度为反馈量,以零加速度为控制期望,前后悬架的作动力为控制器输出。工作从双输入-双输出的紧格式动态线性化模型出发,引入一种加权改进的控制准则函数,推导出控制器数学表达式,并理论分析了悬架控制系统的稳定性。不同路面和车速的控制仿真对比结果表明,该方法相比传统的无模型自适应控制能进一步降低车身垂直振动加速度、动行程、轮胎形变,以及车身的俯仰角加速度,能更好地改善车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

汽车非线性主动悬架系统的分数阶模糊控制

针对非线性主动悬架系统的控制问题,提出一种分数阶模糊控制方法。该方法采用分数阶微分信号作为模糊控制器输入,并根据悬架系统综合性能指标函数最小准则获得分数阶次。仿真结果表明:相比整数阶的模糊控制情形,即使车辆在不同车速和不同等级道路的行驶工况下,该分数阶模糊控制方法可以使得非线性悬架系统能够获得更优的控制效果,能进一步降低车身垂直振动加速度、动行程及轮胎形变,有效提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性。

二维复杂弹性空腔的边光滑有限元建模及分析

在弹性空腔结构上敷设被动约束层阻尼(passive constraint layer damping, PCLD)可达到减振降噪的效果,针对这类复杂结构建立了二维复合弹性空腔的边光滑有限元耦合动力学模型。其中,PCLD结构采用两节点四自由度的PCLD梁单元,声场采用边光滑有限元模型。以二维全敷设复合矩形空腔模型为数值算例,以精细网格下的有限元法结果作为参考解,对比研究了在相同背景网格下,边光滑有限元法和有限元法的频响结果,发现前者更接近参考解,说明同样的计算成本下,边光滑有限元法具有更高的精确性,特别是在中频计算中。最后,分析了PCLD结构对某汽车驾驶舱的降噪效果,以及黏弹层和约束层厚度参数的影响规律,发现黏弹层厚度增大,可一定程度上降低空腔噪声,而约束层厚度增大,并不能在整个频段得到很好的降噪效果。

耦合边界元法和等效源法的稳健CHIEF法

针对声学边界元法中解的非唯一性和奇异积分问题,基于组合亥姆霍兹积分方程公式(combined helmholtz integral equation formulation,CHIEF)法思想,将常规边界元方程和等效源方程进行联立,并利用两者方程系数矩阵间的耦合等价关系,间接替换计算常规边界元法中的奇异系数矩阵,进而提出一种具有全频域唯一解、高计算精度和高稳定性的耦合CHIEF法。该方法将等效源方程作为补充方程,不仅解决了传统CHIEF法内点补充方程失效的问题,而且矩阵的间接替换计算避免了直接计算奇异积分,显著提高了计算效率和精度。通过声辐射和声散射的典型算例对比了所提方法、常规边界元法、常规Burton-Miller法和等效源法的计算效果。结果表明,所提方法不仅在全波数域内均能获得唯一解,且其计算精度和效率均优于常规边界元法和常规Burton-Miller方法,其系数矩阵条件数远低于等效源法。

矩形单元声场波函数构造及其应用

在波叠加法中,结构外部声场是在离散边界上对Green函数进行积分并叠加得到,但数值积分的计算效率较低。而等效源法虽然提高了计算效率,但其面源简化为点源的过程中存在较大的积分近似误差。针对上述两种方法的缺陷,构造了一种波函数以替代离散单元关于Green函数积分的声场。首先,利用球坐标系下Helmholtz方程的解,推导了替代矩形单元积分的一般形式波函数及效率更高的内推波函数。其次,当离散单元为正方形时,将其近似成圆形域,进一步简化了内推波函数的表达式。最后,将所构造的波函数应用于声场计算。数值结果表明,在计算单个矩形单元外部辐射声场时,构造的波函数不仅保证了计算精度,而且相比于直接积分大幅度提高了计算效率。其中,矩形域一般形式和内推形式的波函数计算效率是直接积分的5∼6倍,圆形域内推波函数计算效率达到了直接积分的12∼13倍。在简支板声源和立方箱体辐射声源数值算例中,圆形域内推波函数在整个计算频段的声场计算精度均高于等效源法。

轧制应变速率对Mg-1%Al合金组织、阻尼和力学性能的影响

在不同应变速率下轧制Mg-1%Al合金板材,研究了轧制应变速率对Mg-1%Al合金显微组织、力学性能和阻尼性能的影响。随着轧制应变速率增加,Mg-1%Al合金的平均晶粒尺寸和再结晶体积分数增加;抗拉强度、屈服强度和织构强度减小;延伸率先升高后降低,在应变速率20 s^(-1)时达到最高,为25.33%。随着应变速率增加,室温阻尼性能增加,应变速率30 s^(-1)下应变振幅0.1%时阻尼值为0.061,是应变速率15 s^(-1)时的1.5倍。应变速率一定时,阻尼性能随着频率增加而降低。

轧后退火时间对轧制ZK60镁合金显微组织及力学和阻尼性能的影响

对大应变轧制态ZK60镁合金进行350℃退火处理,研究了退火时间(0~3 h)对其显微组织、阻尼性能和力学性能的影响。结果表明:随着轧后退火时间由0延长到3 h,ZK60镁合金发生静态再结晶的程度增大,平均晶粒尺寸由6.86μm增大至23.35μm,位错密度由3.5391×10^(15) m^(-2)减小至1.3368×10^(15) m^(-2),(0002)基面织构强度由12.782弱化至1.715,抗拉强度由309 MPa降低到291 MPa,断后伸长率由22.60%增大到28.60%。在应变振幅小于0.01时,轧后退火处理对合金阻尼性能的影响较小;在应变振幅大于0.01时,随着退火时间的延长,轧后退火态合金的阻尼性能提升。

汽车悬架系统混沌运动的自适应反演滑模控制

从存在干扰作用的不确定性汽车悬架系统出发,结合反演设计理论,提出悬架系统混沌运动的自适应滑模控制方法。该方法利用自适应律对系统所受不确定性因素进行估计,采用Lyapunov函数理论证明该控制器的渐进稳定性。仿真结果表明:即使存在悬架系统参数时变、模型不确定以及不同等级路面激励干扰情况,该控制方法也能对悬架系统混沌运动进行有效控制,使无序的振动位移和速度向稳定状态转变,且其数值大幅降低,同时悬架系统的垂直振动加速度也明显减小,车辆行驶的平顺性和安全性提高。由于控制器不依赖汽车悬架系统模型中的非线性项,且控制器中的自适应干扰估计能有效抵消不确定性因素所带来的影响,具有良好的自适应性和鲁棒性,因此研究结果可望为设计汽车可控悬架系统、提高乘坐舒适性,提供有用的控制方法参考。

基于遗传算法权值优化的汽车悬架最优模糊控制

结合车辆非线性主动悬架系统数学模型,首先设计出悬架系统的线性二次型整定(LQR)最优控制器,其中控制器的加权系数利用遗传算法优化搜索获得,然后设计悬架系统的模糊控制器,进而开展LQR最优控制、模糊控制以及两者并联结合的复合控制方法对比研究.利用遗传算法对加权系数进行搜索优化,可有效解决传统LQR控制器加权系数不易确定的问题.该复合控制方法可获得相比单一控制方法更优的悬架系统控制效果,在车辆不同行驶工况条件下,能进一步降低车身垂直振动加速度、悬架动挠度和轮胎形变,明显提高了汽车的行驶平顺性和操纵稳定性.

复合材料易碎弹实验测试与仿真分析研究

基于分离式霍普金森压杆(SHPB)实验获取复合材料易碎弹及航空有机玻璃的材料动态力学参数,选择合理描述易碎弹与有机玻璃材料的本构模型;采用显示动力学分析软件LS-DYNA中的光滑粒子流体动力学(SPH)方法对易碎弹侵彻靶板全过程进行仿真分析。通过仿真分析研究易碎弹着靶速度、入射角度对弹体破碎和靶板毁伤的影响规律,对比不同工况下子弹的破碎效果及毁伤性能,分析总结相关规律。结果表明:子弹的破碎效果及毁伤性能随着入射速度的增大提高明显;相同速度下,子弹垂直入射靶板其破碎与毁伤效果均要优于倾斜入射靶板。数值模拟方法及结果为易碎弹的研制提供了一定的理论参考依据。