清华大学苏州汽车研究院产业创新孵化模式研究

清华大学苏州汽车研究院是以汽车应用技术研发、科技成果转化为基础的应用型研究院。经过多年实践,累计孵化汽车产业相关企业50余家,逐步形成了特色鲜明的产业创新孵化模式,本文从科技创新、科技金融、科技产业三个方向介绍工作思路与做法。

新能源汽车换电技术研究

为了解决新能源汽车的里程焦虑,提出了一种方便快捷的底盘换电方案。首先,通过分析现有换电方案的优劣确定了换电方案的研究方向;其次,设计了一种新的换电方案,对换电电池包设计、换电小车设计、电池包拆除与安装机构进行了重点阐述;最后,试制了原理样机并对原理样机进行了测试与主观评价。结果表明,新的换电方案可以实现换电的功能,换电时间短、投入少、方便便捷,有降本增效作用。

基于流固耦合的轮胎花纹滑水性能研究

以205/55 R16型号轮胎为研究对象,基于Abaqus CEL流固耦合方法构建轮胎滑水有限元模型。将模拟得到的轮胎垂直刚度与实验数据进行对比,验证轮胎模型可靠性的前提下,优化欧拉域,更好地捕捉并分析轮胎滑水时水流印迹特征。结合NASA经验公式评估模拟得到的临界滑水速度,验证轮胎滑水模型可靠性,分析不同充气压力和水膜厚度对轮胎临界滑水速度的影响。通过引入V型横向花纹和增加F1 Nose结构优化轮胎花纹结构,验证花纹沟槽子模型优化合理性,对比优化前、后轮胎临界滑水速度和水流压力。结果表明:此优化方法能有效提高轮胎的滑水性能。

仿枪虾虾螯纵向混合负泊松比结构设计与耐撞性研究

为提高汽车安全防护结构耐撞性,以枪虾虾螯(大螯)作为仿生原型,通过生物实验提取虾螯微观结构,设计了24种仿生混合负泊松比吸能结构。以质量比吸能(SEA)、结构平均压溃效率(CFE)、初始峰值载荷(IPF)作为评价结构耐撞性的主要指标,借助经过验证的有限元模型对设计结构仿真模拟,经过结果数据分析确定影响结构耐撞性指标的关键参数a(胞元内凹深度),结合实际工况利用加权组合综合评价方法选出最优耐撞性结构。结果显示,当a=6.80 mm时的BCDA型混合结构耐撞性能最优,优化后SEA=3.21 kJ/kg,IPF=8.58 kN,CFE=31.29%。与单一胞元结构相比,优化后混合模型IPF最高降低35.24%,SEA最高提升35.72%,CFE有所下降,最多降低47.20%。

自主车辆前馈NMPC路径跟踪控制方法研究

在弯道等大曲率场景中,车辆转向系统的迟滞和车辆模型的线性化会导致转向不足和稳态误差,从而影响自主车辆路径跟踪精度和响应速度。为了解决这一问题,提出了一种路径跟踪框架。该框架在弯道等大曲率场景,触发前馈控制控制器,输出理想转角序列,提前使转向机构到达最优转角附近;随后将引入排斥目标函数的非线性模型预测控制器优化求解出的最优控制序列作用于车辆,刷新理想转角序列。搭建自主车辆实验平台,在不同场景下进行仿真验证,结果表明,与忽略滞后的传统模型预测控制相比,前馈非线性模型预测控制器跟踪精度和响应速度方面的性能有所提高。特别是在弯道等大曲率场景中,所提出的框架将横向均方根误差降低了近30%。

汽车碰撞驾驶员下肢行为响应及损伤分析

当前汽车碰撞试验中所用假人为标准姿态,忽略了驾驶员本能应急行为对自身损伤的影响。基于此问题,通过搭建沉浸式驾驶模拟器获取碰撞环境下驾驶员下肢姿态的变化特征并利用有限元方法对碰撞场景进行模拟仿真,最终通过数据分析对比驾驶员应急行为下人体各部位损伤情况。研究结果表明:当脚部位于油门踏板上时驾驶员头部以及大腿损伤较为严重,脚部踩压制动踏板时,胸部压缩量相较于其他姿态峰值增大了22.3%,脚部位于制动踏板上时颈部伸张力矩峰值最大,粘性指数峰值减小了25%。驾驶员下肢行为变化时其身体运动姿态、各部位的损伤程度有明显差异且与标准姿态相比各部位损伤情况也有显著不同。研究结果能够为针对中国驾乘人员的车辆安全防护设计提供新思路,同时对国内碰撞法规的完善具有很好的参考价值。

基于ABAQUS的积水路面轮胎滑水性能研究

随着道路交通网络的不断发展,行车安全已经成为当今社会关注的焦点之一。特别是在恶劣天气条件下,如:雨天,车辆在积水路面上高速行驶时,由于动水升力的存在,很容易出现“滑水”现象,从而导致事故的发生。文章深入分析了轮胎在积水路面上的滑水性能,以提高车辆的行驶稳定性和安全性。首先,使用ABAQUS建立205/55R16子午线轮胎有限元模型,并且对其进行了静力学分析。接着,基于流固耦合方法,构建了一个包含轮胎、水层和路面的复杂耦合模型。在这个模型中,考虑了轮胎充气压力、水层厚度、轮胎垂向负载以及胎面磨损4个关键因素。有限元模拟分析结果表明,轮胎充气压力和垂向载荷的增大都会导致车辆在积水道路上的极限滑水速度增大;相反,胎面磨损和水层厚度的增大,则会导致车辆在积水道路上的极限滑水速度减小。其中,充气压力对滑水性能影响较大,相同条件下,车辆的极限滑水速度从1.7 bar下的72.43 km/h上升到了2.9 bar下的102.23 km/h。所以,雨天适当增大轮胎充气压力更有利于车辆行驶安全。

基于轻量化设计的新能源汽车车身设计研究

车身设计是汽车设计的重要组成部分。对于新能源汽车而言,车身约占总质量的35%。通过对车身进行轻量化设计,能够有效延长新能源汽车的续航里程,使新能源汽车迈向新的发展高峰。该文探究基于轻量化设计的新能源汽车车身设计理念,分析基于轻量化设计的新能源汽车车身设计材料选择,提出新能源汽车车身轻量化设计路径,以减小新能源汽车车身质量。

汽车车身用钢设计应用及发展趋势研究

随着人们对汽车能耗、安全性与低碳环保等要求日益提升,汽车车身用钢发生较大改变。汽车轻量化设计可以满足节能降耗、低碳环保与安全性等要求,已经成为当前汽车行业的主要发展趋势。作为汽车车身主要用材,高强钢在汽车车身中的应用可以实现安全环保与“增力减重”,应用前景非常广阔。该文对汽车车身用钢性能要求与类型进行分析,探讨汽车车身用钢设计应用案例,并从轻量化、低碳环保、技术创新、安全性与智能化等方面分析汽车车身用钢的发展趋势,从而更好地促进汽车车身用钢的制造及应用。

飞行汽车总体技术及应用研究

随着新能源智能网联汽车的高速发展,飞行器与汽车跨界融合的飞行汽车成为未来的发展趋势。首先,通过分析飞行汽车的国内外发展现状,总结了飞行汽车的发展趋势;其次,设想了一种新的飞行汽车构型,对飞行系统、陆地系统、能源及管理系统、智能飞行驾驶系统进行了重点阐述;最后,对飞行汽车在民用和军用领域的应用进行了展望。

润滑油发动机试验中部件评分项目与方法研究

用于润滑油评价的发动机试验结束后,拆解发动机并对核心部件进行评分的方法,已在润滑油性能评价中得到广泛应用。由于部件评分具有主观性,故需要通过标准方法规范部件评价项目与评分计算方法,实现主观评分的客观化,从而保证部分评分的一致性。通过部件评分结合客观的部件测量以及油样理化测试分析,可以更全面的反映发动机状态及润滑油性能水平。文章回顾了国内外润滑油发动机试验中部件评分方法、分类和项目,重点介绍了活塞沉积物评分和油泥评分,分析了汽油机油和柴油机油产品规格中的部件评分考核项目的质量指标,为我国自主润滑油标准体系的发动机台架测试提供参考。

机械外载下新能源汽车高压线束失效风险试验研究

新能源汽车的普及和发展急需解决电池系统的碰撞安全问题。文中选取动力电池系统的典型碰撞失效工况,设计了高压线束剪切和穿刺试验装置,使用万能试验机进行不同速度的加载和失效载荷测量,使用数字图像相关法(DIC,Digital Image Correlation)测量线束变形及失效位移,获得了高压线束在不同载荷工况下的力学特性和失效行为。研究结果表明:电池高压线束的失效特性与载荷工况、加载速度及加载接触面积高度相关。剪切试验中随着加载速度的增大,失效载荷也不断增大;穿刺试验失效载荷随着冲头直径增大而显著增加。

新能源汽车高压线束在机械外载下失效试验及仿真研究

随着新能源汽车的发展和普及,针对其电池系统碰撞安全研究的重要性日益凸显。高压线束作为新能源汽车高压电气系统的关键零件,研究其在碰撞工况下的电安全性能尤为重要。本文基于电池系统在碰撞工况下其高压线束可能遭受的典型挤压外载,选取直径15.8 mm的线束设计了D5柱面和V60楔面两种工况动静态挤压试验,试验过程中实时监测冲头与线束内部导体之间短路的发生,并对护套、绝缘层、导体3种组份材料进行拉伸、压缩等试验标定相应材料模型。通过线束结构试验和组份材料试验分别标定线束的单组份均质化模型和导体-等效绝缘层双组份模型。研究结果表明:线束在机械载荷下有很强的动态效应,动态下的力学响应升高。线束的短路行为与外载工况、加载速度高度相关。两种高压线束仿真模型利用单元删除来预测线束短路的仿真结果与试验结果基本一致,两种模型均可准确地预测线束在挤压工况下的短路风险。

汽车研发项目绩效评价体系研究

随着智能化技术、新能源技术的发展与应用,汽车产业得到迅速发展,对国内车企既是机遇也是挑战。如何采用正确的方法选择有价值的项目并有效的落实成为关键。基于此背景,本文以Q汽车研究院为调研对象,对其业务方向,评价体系的现状进行了研究并发现存在的不足,通过借鉴国内外车企及研究机构的先进管理经验及文献资料,采用理论结合实际的方式,对Q汽车研究院项目绩效评价体系的目的、原则、内容及办法等提出了改善建议。

面向智能汽车的地下停车场定位与路径规划

为了解决智能车辆在全球定位系统(Global Positioning System,GPS)信号缺失的地下停车场中的定位与路径规划问题,本文使用双目离线建图、单目在线定位的视觉方法在场景中进行定位,并使用改进的路径规划算法规划全局行驶路线。首先,利用双目相机在地下停车场中的多个节点位置进行场景采集,节点的不同信息分层存储入视觉多层级地图。然后,利用单目相机进行由粗到精的地图匹配和位姿计算实现快速高精度定位。最后,使用改进的路径规划算法在地图中对各路口位置进行检测并生成路口路径图(Intersection Roadmap,IRM),全局可行驶路线根据定位结果和路径图规划得到。实验结果表明:使用单目相机的视觉定位平均误差为1.3 m,平均误差率为7.4%,基于路口路径图的规划算法相比概率路径图(Probabilistic Roadmap,PRM)算法,规划时间由5 s左右缩短至0.2 s以内,路径长度缩短了约9.56%。定位导航系统能够实时准确地实现车辆在停车场环境中的定位与路径规划,具备良好的实用性。

多声源定位的关联模糊消除方法研究

基于到达时差(Time Difference of Arrival,TDOA)的多声源定位中,由于麦克风阵列对测量的TDOA值无法与目标声源进行关联,声源定位过程会产生关联模糊,从而影响多声源定位结果的精度。针对这一问题,提出基于阵列重构的多声源关联模糊消除方法。通过广义互相关(Generialized Cross⁃Correlation,GCC)算法估计麦克风阵列的TDOA值,再利用排序算法获得定位麦克风阵列所有可能的TDOAs序列,并基于Chan算法估计所有可能的声源。通过轮换定位麦克风阵列的参考麦克风,构造多组校验子阵列,利用真实声源与阵列麦克风的相对位置关系来滤除虚假声源。对于不同校验子阵列筛选出的所有声源位置,以出现频数最大化原则再次进行冗余校验,从而提升最终筛选真实声源的准确性。仿真及实验结果表明,该方法能够以最少数量常规麦克风有效消除多声源定位中的虚假声源。在同等麦克风数量的情况下,该方法的定位精度及定位鲁棒性高于对比方法。

道路交通事故责任智能化在线快速划分方法研究

为提高智慧交管建设水平,提升执法效率、降低执法成本,对交通事故中当事人责任智能快速划分进行研究。使用Pearson相关系数来计算全部特征与事故责任的相关系数,挑选出与事故责任划分高度相关的数据特征;基于道路交通事故数据及挑选出与事故责任划分明显相关的10个因素为评价指标,使用高效梯度提升决策树(XGBoost)算法对事故责任进行建模预测,结果相对准确,为78.9%,但存在模型对缺失样本分裂方向的处理能力有限及模型过拟合问题;通过参数优化和模型融合方法对XGBoost算法进行优化。结果表明:优化后的算法能有效地自动学习出缺失样本的分裂方向,模型融合对缺失值的处理率已提升至94.8%,处理率提升了50%,缺失样本的分裂方向通过模型融合基本全部得到有效学习,预测结果对比原始算法准确度提升至87.2%,交叉验证结果也表明该算法在交通事故责任智能认定中的适用性。

超混杂纤维金属层板成形方法研究进展

纤维金属层板(Fiber Metal Laminate,FMLs)作为一类兼具金属和复合材料优势的超混杂材料,凭借其优异的性能在航空航天和汽车领域应用广泛,其中商业化最成功的是玻璃纤维增强铝合金层板。首先按照组成金属与增强纤维的种类将纤维金属层板的分类进行介绍,并对其历史背景与研究进展进行了回顾。由于各成形方法涉及的变形机理不同,结合成形过程中几何尺寸和工艺参数对FMLs成形性能的影响,对其回弹、起皱、分层和开裂等成形缺陷和成形难点进行了分析。综述了现阶段国内外自成形、冲压成形、喷丸成形、充液成形和激光成形等技术的发展与应用现状,并对每种技术的优缺点及适用零件的类型进行探究。深入讨论了现有成形技术所遇到的挑战,其中重点对充液成形与冲压成形进行介绍。此外,简要介绍了FMLs在成形过程中的变形机理、变形模式和成形质量。在对各方面因素进行全面分析的基础上,讨论了FMLs成形技术未来的发展方向与挑战,此工作对科研人员未来开发新的成形方法具有一定意义。

低碳出行导向下城市居民共享交通方式选择行为研究

共享交通出行方式对合理分配城市运输资源、完善城市交通体系、降低交通领域碳排放具有重要意义。基于随机效用最大化理论,考虑出行行为心理属性等在内的4方面属性因素,构建基于能够反映个体异质性偏好的混合Logit模型,并利用贝叶斯MCMC算法对模型求解。以南昌市为例进行实证分析,结果表明:共享出行的选择行为和选择意向存在较大差异;交通方式相互作用机理明显,衔接性不够成熟;乘客对网约车的安全性关注度较高,性别和自然因素对网约车选择行为影响水平显著;单车停放点的不确定性降低了单车共享出行的依赖性水平。

车身设计及制造工艺新技术研究

我国在不断实现碳中和与碳达峰的发展目标中,汽车行业的发展迎来新局面。节能减排、轻量化、安全舒适成为当前汽车主要发展方向,为了满足这些需求,在汽车车身设计与制造工艺方面逐渐研发出新技术,为汽车行业的发展增添新动力。本文分别对车身设计新技术与制造工艺新技术进行分析,并探究新技术在新能源汽车中的应用,及时掌握新能源汽车的发展趋势,以便推动汽车行业可持续发展。