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車輛電動化與智能化進程中的輕量化設計——挑戰、路徑與方法 版權信息
- ISBN：9787568081603
- 條形碼：9787568081603 ; 978-7-5680-8160-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
車輛電動化與智能化進程中的輕量化設計——挑戰、路徑與方法 內容簡介
本書從新能源汽車和智能網聯汽車的典型特征出發，分析車輛在電動化和智能化進程中面臨的新的設計問題；以節能、安全和高效為目標，從系統角度闡述輕量化的內涵，對機械領域、電氣領域、能源領域、智能控制領域的相關問題進行分析。本書具體內容包括復雜物理系統的分析與設計、面向智能系統的廣義輕量化、電驅動系統輕量化設計方法、車輛結構輕量化設計方法等。本書可為電動汽車和智能汽車的物理系統輕量化設計提供參考。
車輛電動化與智能化進程中的輕量化設計——挑戰、路徑與方法 目錄
第1章緒論1
1.1車輛輕量化2
1.2車輛電動化對輕量化設計的影響3
1.3車輛智能化對輕量化設計的影響5
1.4結構輕量化6
1.5材料的輕量化潛力7
1.6輕量化結構的制造和連接問題8
1.7智能電動車輛輕量化設計的本質問題9
第2章復雜物理系統分析與設計方法11
2.1智能電動車輛物理系統架構11
2.1.1智能電動車輛子系統劃分11
2.1.2智能電動車輛各子系統組成14
2.2物理系統架構與功能實現方式14
2.3復雜物理系統的描述方法15
2.3.1基于物理的模型16
2.3.2數值模型16
2.3.3數據驅動的模型17
2.3.4復雜物理系統各類模型之間的相互關系17
2.4復雜物理系統的輕量化18
2.4.1輕量化體系的構成18
2.4.2輕量化體系框圖20
2.5本章小結20
本章參考文獻21
第3章與電動化和智能化相關的若干關鍵問題22
3.1電動汽車碰撞后起火問題22
3.1.1研究的現實意義23
3.1.2現有研究成果及進展24
3.1.3研究的難點與挑戰27
3.2電動汽車碰撞后起火的研究路徑與預測方法28
3.2.1碰撞后起火研究的目標28
3.2.2碰撞后起火研究的關鍵內容28
3.2.3碰撞后起火過程中的關鍵科學問題32
3.2.4碰撞后起火的研究框架33
3.2.5研究方法分析及技術路線34
3.2.6碰撞后起火研究的科學意義35
3.3無人系統的狀態失效問題36
3.3.1無人系統狀態失效的特征37
3.3.2現有研究成果及進展38
3.3.3無人系統狀態失效研究的難點與挑戰42
3.4面向狀態失效的無人系統數字孿生架構與預測43
3.4.1無人系統數字孿生的研究內容43
3.4.2研究中的關鍵科學問題47
3.4.3數字孿生與失效研究框架48
3.4.4研究方法建議與技術路線49
3.4.5無人系統狀態失效研究的科學意義與貢獻50
3.5本章小結51
本章參考文獻51
第4章智能化與廣義輕量化53
4.1車輛智能化特征與系統分析54
4.1.1智能車輛物理系統設計54
4.1.2智能車輛的功能對輕量化的影響56
4.2智能車輛物理系統的輕量化設計57
4.3智能系統能耗與輕量化59
4.3.1車輛智能化等級59
4.3.2智能系統能耗情況60
4.4車輛驅動決策與智慧交通系統協同規劃61
4.4.1交通擁堵與能源消耗61
4.4.2交通狀態預測的關鍵問題62
4.4.3驅動與交通協同優化的可行方法與路徑64
4.5基于大數據的動態交通狀態預測65
4.5.1智能交通預測的總體思路65
4.5.2交通數據獲取及預處理66
4.5.3基于智能算法的交通預測模型構建69
4.5.4不同已知條件下的交通信息預測對比73
4.6智能車輛主動安全系統集成設計75
4.6.1主動安全系統功能分析76
4.6.2主動安全系統設計78
4.6.3主動安全系統分層控制器設計81
4.6.4討論與分析84
4.7本章小結89
本章參考文獻90
第5章電驅動系統輕量化設計91
5.1電動系統輕量化設計的三個層級91
5.1.1物理部件的設計92
5.1.2子系統集成與一體化92
5.1.3動力系統匹配優化93
5.2一種輕量化高效率車用輪轂電機設計94
5.2.1設計需求分解與設計方法選擇95
5.2.2電機運行高頻區與高效區96
5.2.3電磁方案及本體設計參數100
5.2.4電機本體初始電磁方案設計102
5.2.5基于組合代理模型的輪轂電機優化103
5.3一種電機控制器傳熱學反問題的求解方法108
5.3.1問題描述108
5.3.2反饋模糊推理算法109
5.3.3基于分散模糊推理的設計方法112
5.4一種高可靠性低成本輕量化電池箱體設計116
5.5本章小結119
本章參考文獻119
第6章車輛結構輕量化設計的基本方法120
6.1結構輕量化基本思想120
6.2材料結構性能的關系指標122
6.2.1結構件122
6.2.2板件125
6.3多工況條件下非參數化結構設計方法125
6.3.1工程問題描述126
6.3.2工況分析127
6.3.3涵蓋多工況條件的綜合目標函數128
6.3.4基于*優化方法的各工況權重比確定129
6.3.5優化方法與求解過程130
6.3.6多工況拓撲優化的計算結果及分析132
6.4結構優化設計的一般流程133
6.5多工況條件下可參數化結構設計方法138
6.5.1車輛正面碰撞的多工況問題138
6.5.2單工況條件下的耐撞性優化139
6.5.3基于正面碰撞及偏置碰撞的結構耐撞性優化方法141
6.5.4耦合工況的設計變量選取142
6.5.5構建代理模型144
6.5.6耐撞性結構優化設計146
6.6本章小結148
本章參考文獻148
第7章多材料輕量化設計方法150
7.1多材料混合輕量化設計途徑150
7.2車輛正面碰撞性能約束下多材料結構低成本輕量化151
7.2.1正面碰撞的基本要求151
7.2.2設計總體流程152
7.2.3模型及有效性驗證153
7.2.4基于析因設計的設計變量選取154
7.2.5基于準則的材料替換及設計初值確定156
7.2.6優化模型的建立及求解157
7.3車輛側面碰撞性能約束下多材料結構低成本輕量化160
7.3.1側面碰撞的基本要求161
7.3.2流程與方法161
7.3.3碰撞模型建立與驗證162
7.3.4設計變量選擇164
7.3.5材料選型與成本165
7.3.6輕量化模型建立及求解166
7.4成本和性能約束條件下的多材料選型輕量化170
7.4.1考慮頂壓與側碰安全性的車身B柱結構輕量化設計要求171
7.4.2成本和性能約束下B柱結構輕量化方案173
7.4.3設計變量與優化目標175
7.4.4優化結果與分析175
7.5以結構性能提升為目標的多材料選型優化設計177
7.5.1車頂結構耐撞性要求177
7.5.2結構性能優化設計流程178
7.5.3設計變量與優化問題179
7.5.4優化結果與分析182
7.6本章小結183
本章參考文獻184
第8章與材料和制造工藝相關的設計185
8.1材料結構工藝一體輕量化的基本原理185
8.1.1復合材料結構的設計問題185
8.1.2復合材料的一體化設計原則187
8.1.3復合材料一體化設計研究途徑188
8.1.4復合材料一體化設計方案189
8.2等厚度碳纖維結構設計190
8.2.1懸架控制臂的基本設計要求191
8.2.2復合材料懸架控制臂方案193
8.2.3復合材料控制臂結構設計194
8.3變厚度變截面碳纖維結構設計198
8.3.1削層結構及變厚度實現199
8.3.2削層結構的力學基礎199
8.3.3B柱結構削層區域設計201
8.3.4削層結構優化方法204
8.4考慮制造工藝的纖維復合材料結構分級分區設計208
8.4.1復合材料車輪結構209
8.4.2基于自由尺寸優化的碳纖維輪輞結構分區211
8.4.3結構分區內不同鋪層方向纖維占比213
8.4.4碳纖維輪輞各分區厚度優化215
8.4.5碳纖維復合材料鋪層順序217
8.4.6結果分析219
8.5本章小結220
本章參考文獻220
第1章緒論1
1.1車輛輕量化2
1.2車輛電動化對輕量化設計的影響3
1.3車輛智能化對輕量化設計的影響5
1.4結構輕量化6
1.5材料的輕量化潛力7
1.6輕量化結構的制造和連接問題8
1.7智能電動車輛輕量化設計的本質問題9
第2章復雜物理系統分析與設計方法11
2.1智能電動車輛物理系統架構11
2.1.1智能電動車輛子系統劃分11
2.1.2智能電動車輛各子系統組成14
2.2物理系統架構與功能實現方式14
2.3復雜物理系統的描述方法15
2.3.1基于物理的模型16
2.3.2數值模型16
2.3.3數據驅動的模型17
2.3.4復雜物理系統各類模型之間的相互關系17
2.4復雜物理系統的輕量化18
2.4.1輕量化體系的構成18
2.4.2輕量化體系框圖20
2.5小結20
參考文獻21
第3章與電動化和智能化相關的若干關鍵問題22
3.1電動汽車碰撞后起火問題22
3.1.1研究的現實意義23
3.1.2現有研究成果及進展24
3.1.3研究的難點與挑戰27
3.2電動汽車碰撞后起火的研究路徑與預測方法28
3.2.1碰撞后起火研究的目標28
3.2.2碰撞后起火研究的關鍵內容28
3.2.3碰撞后起火過程中的關鍵科學問題32
3.2.4碰撞后起火的研究框架32
3.2.5研究方法分析及技術路線34
3.2.6碰撞后起火研究的科學意義與貢獻35
3.3無人系統的狀態失效問題36
3.3.1無人系統狀態失效的特征37
3.3.2現有研究成果及進展38
3.3.3無人系統狀態失效研究的難點與挑戰42
3.4面向狀態失效的無人系統數字孿生架構與預測43
3.4.1無人系統數字孿生的研究內容43
3.4.2研究中的關鍵科學問題47
3.4.3數字孿生與失效研究框架48
3.4.4研究方法建議與技術路線49
3.4.5無人系統狀態失效研究的科學意義與貢獻50
3.5小結51
參考文獻51
第4章智能化與廣義輕量化53
4.1車輛智能化特征與系統分析54
4.1.1智能車輛物理系統設計54
4.1.2智能車輛的功能對輕量化的影響56
4.2智能車輛物理系統的輕量化設計57
4.3智能系統能耗與輕量化59
4.3.1車輛智能化等級59
4.3.2智能系統能耗情況60
4.4車輛驅動決策與智慧交通系統協同規劃61
4.4.1交通擁堵與能源消耗61
4.4.2交通狀態預測的關鍵問題62
4.4.3驅動與交通協同優化的可行方法與路徑64
4.5基于大數據的動態交通狀態預測65
4.5.1智能交通預測的總體思路65
4.5.2交通數據獲取及預處理66
4.5.3基于智能算法的交通預測模型構建69
4.5.4不同已知條件下的交通信息預測對比73
4.6智能車輛主動安全系統集成設計75
4.6.1主動安全系統功能分析76
4.6.2主動安全系統設計78
4.6.3主動安全系統分層控制器設計81
4.6.4討論與分析84
4.7小結88
參考文獻89
第5章電動系統輕量化設計90
5.1電驅動系統輕量化設計的三個層級90
5.1.1物理部件的設計91
5.1.2子系統集成與一體化91
5.1.3動力系統匹配優化92
5.2一種輕量化高效率車用輪轂電機設計93
5.2.1設計需求分解與設計方法選擇94
5.2.2電機運行高頻區與高效區95
5.2.3電磁方案及本體設計參數99
5.2.4電機本體初始電磁方案設計101
5.2.5基于組合代理模型輪轂電機優化102
5.3一種電機控制器傳熱學反問題的求解方法107
5.3.1問題描述107
5.3.2反饋-模糊推理算法108
5.3.3基于分散模糊推理的設計方法111
5.4一種高可靠低成本輕量化電池箱體設計115
5.5小結118
參考文獻118
第6章車輛結構輕量化設計的基本方法120
6.1結構輕量化基本思想120
6.2材料結構性能的關系指標122
6.2.1結構件122
6.2.2板件125
6.3多工況條件下非參數化結構設計方法126
6.3.1工程問題描述126
6.3.2工況分析127
6.3.3涵蓋多工況條件的綜合目標函數128
6.3.4基于*優化方法的各工況權重比確定129
6.3.5優化方法與求解過程130
6.3.6多工況拓撲優化的計算結果及分析132
6.4結構優化設計的一般流程133
6.5多工況條件下可參數化結構設計方法138
6.5.1車輛正面碰撞的多工況問題138
6.5.2單工況條件下的耐撞性優化139
6.5.3基于正碰及偏置碰的結構耐撞性優化方法141
6.5.4耦合工況的設計變量選取143
6.5.5構建代理模型144
6.5.6耐撞性結構優化設計146
6.6小結148
參考文獻148
第7章多材料輕量化設計方法150
7.1多材料混合輕量化設計途徑150
7.2車輛正面碰撞性能約束下多材料結構低成本輕量化151
7.2.1正面碰撞的基本要求151
7.2.2設計總體流程152
7.2.3模型及有效性驗證153
7.2.4基于析因設計的設計變量選取154
7.2.5基于準則的材料替換及設計初值確定156
7.2.6優化模型的建立及求解157
7.3車輛側面碰撞性能約束下多材料結構低成本輕量化160
7.3.1側面碰撞的基本要求161
7.3.2流程與方法161
7.3.3碰撞模型建立與驗證162
7.3.4設計變量選擇164
7.3.5材料選型與成本165
7.3.6輕量化模型建立及求解166
7.4成本和性能約束條件下的多材料選型輕量化170
7.4.1考慮頂壓與側碰安全性的車身B柱結構輕量化設計要求171
7.4.2成本和性能約束下B柱結構輕量化方案173
7.4.3設計變量與優化目標175
7.4.4輕量化及結果分析176
7.5以結構性能提升為目標的多材料選型優化設計177
7.5.1車頂結構耐撞性要求177
7.5.2結構性能優化設計流程179
7.5.3設計變量與優化問題180
7.5.4優化結果與分析182
7.6小結183
參考文獻184
第8章與材料和制造工藝相關的設計185
8.1材料結構工藝一體輕量化的基本原理185
8.1.1復合材料結構的設計問題185
8.1.2復合材料的一體化設計原則187
8.1.3復合材料一體化設計研究途徑188
8.1.4復合材料一體化設計方案189
8.2等厚度碳纖維結構件設計190
8.2.1懸架控制臂的基本設計要求191
8.2.2復合材料懸架控制臂方案193
8.2.3復合材料控制臂結構設計194
8.3變厚度變截面碳纖維結構設計198
8.3.1削層結構及變厚度實現199
8.3.2削層結構的力學基礎199
8.3.3B柱結構削層區域設計201
8.3.4削層結構優化方法204
8.4考慮制造工藝的纖維復合材料結構分級分區設計方法208
8.4.1復合材料車輪結構209
8.4.2基于自由尺寸優化的碳纖維輪輞結構分區211
8.4.3結構分區內不同鋪層方向纖維占比213
8.4.4碳纖維輪輞各分區厚度優化215
8.4.5碳纖維復合材料鋪層順序217
8.4.6結果分析219
8.5小結220
1.1車輛輕量化2
1.2車輛電動化對輕量化設計的影響3
1.3車輛智能化對輕量化設計的影響5
1.4結構輕量化6
1.5材料的輕量化潛力7
1.6輕量化結構的制造和連接問題8
1.7智能電動車輛輕量化設計的本質問題9
第2章復雜物理系統分析與設計方法11
2.1智能電動車輛物理系統架構11
2.1.1智能電動車輛子系統劃分11
2.1.2智能電動車輛各子系統組成14
2.2物理系統架構與功能實現方式14
2.3復雜物理系統的描述方法15
2.3.1基于物理的模型16
2.3.2數值模型16
2.3.3數據驅動的模型17
2.3.4復雜物理系統各類模型之間的相互關系17
2.4復雜物理系統的輕量化18
2.4.1輕量化體系的構成18
2.4.2輕量化體系框圖20
2.5本章小結20
本章參考文獻21
第3章與電動化和智能化相關的若干關鍵問題22
3.1電動汽車碰撞后起火問題22
3.1.1研究的現實意義23
3.1.2現有研究成果及進展24
3.1.3研究的難點與挑戰27
3.2電動汽車碰撞后起火的研究路徑與預測方法28
3.2.1碰撞后起火研究的目標28
3.2.2碰撞后起火研究的關鍵內容28
3.2.3碰撞后起火過程中的關鍵科學問題32
3.2.4碰撞后起火的研究框架33
3.2.5研究方法分析及技術路線34
3.2.6碰撞后起火研究的科學意義35
3.3無人系統的狀態失效問題36
3.3.1無人系統狀態失效的特征37
3.3.2現有研究成果及進展38
3.3.3無人系統狀態失效研究的難點與挑戰42
3.4面向狀態失效的無人系統數字孿生架構與預測43
3.4.1無人系統數字孿生的研究內容43
3.4.2研究中的關鍵科學問題47
3.4.3數字孿生與失效研究框架48
3.4.4研究方法建議與技術路線49
3.4.5無人系統狀態失效研究的科學意義與貢獻50
3.5本章小結51
本章參考文獻51
第4章智能化與廣義輕量化53
4.1車輛智能化特征與系統分析54
4.1.1智能車輛物理系統設計54
4.1.2智能車輛的功能對輕量化的影響56
4.2智能車輛物理系統的輕量化設計57
4.3智能系統能耗與輕量化59
4.3.1車輛智能化等級59
4.3.2智能系統能耗情況60
4.4車輛驅動決策與智慧交通系統協同規劃61
4.4.1交通擁堵與能源消耗61
4.4.2交通狀態預測的關鍵問題62
4.4.3驅動與交通協同優化的可行方法與路徑64
4.5基于大數據的動態交通狀態預測65
4.5.1智能交通預測的總體思路65
4.5.2交通數據獲取及預處理66
4.5.3基于智能算法的交通預測模型構建69
4.5.4不同已知條件下的交通信息預測對比73
4.6智能車輛主動安全系統集成設計75
4.6.1主動安全系統功能分析76
4.6.2主動安全系統設計78
4.6.3主動安全系統分層控制器設計81
4.6.4討論與分析84
4.7本章小結89
本章參考文獻90
第5章電驅動系統輕量化設計91
5.1電動系統輕量化設計的三個層級91
5.1.1物理部件的設計92
5.1.2子系統集成與一體化92
5.1.3動力系統匹配優化93
5.2一種輕量化高效率車用輪轂電機設計94
5.2.1設計需求分解與設計方法選擇95
5.2.2電機運行高頻區與高效區96
5.2.3電磁方案及本體設計參數100
5.2.4電機本體初始電磁方案設計102
5.2.5基于組合代理模型的輪轂電機優化103
5.3一種電機控制器傳熱學反問題的求解方法108
5.3.1問題描述108
5.3.2反饋模糊推理算法109
5.3.3基于分散模糊推理的設計方法112
5.4一種高可靠性低成本輕量化電池箱體設計116
5.5本章小結119
本章參考文獻119
第6章車輛結構輕量化設計的基本方法120
6.1結構輕量化基本思想120
6.2材料結構性能的關系指標122
6.2.1結構件122
6.2.2板件125
6.3多工況條件下非參數化結構設計方法125
6.3.1工程問題描述126
6.3.2工況分析127
6.3.3涵蓋多工況條件的綜合目標函數128
6.3.4基于*優化方法的各工況權重比確定129
6.3.5優化方法與求解過程130
6.3.6多工況拓撲優化的計算結果及分析132
6.4結構優化設計的一般流程133
6.5多工況條件下可參數化結構設計方法138
6.5.1車輛正面碰撞的多工況問題138
6.5.2單工況條件下的耐撞性優化139
6.5.3基于正面碰撞及偏置碰撞的結構耐撞性優化方法141
6.5.4耦合工況的設計變量選取142
6.5.5構建代理模型144
6.5.6耐撞性結構優化設計146
6.6本章小結148
本章參考文獻148
第7章多材料輕量化設計方法150
7.1多材料混合輕量化設計途徑150
7.2車輛正面碰撞性能約束下多材料結構低成本輕量化151
7.2.1正面碰撞的基本要求151
7.2.2設計總體流程152
7.2.3模型及有效性驗證153
7.2.4基于析因設計的設計變量選取154
7.2.5基于準則的材料替換及設計初值確定156
7.2.6優化模型的建立及求解157
7.3車輛側面碰撞性能約束下多材料結構低成本輕量化160
7.3.1側面碰撞的基本要求161
7.3.2流程與方法161
7.3.3碰撞模型建立與驗證162
7.3.4設計變量選擇164
7.3.5材料選型與成本165
7.3.6輕量化模型建立及求解166
7.4成本和性能約束條件下的多材料選型輕量化170
7.4.1考慮頂壓與側碰安全性的車身B柱結構輕量化設計要求171
7.4.2成本和性能約束下B柱結構輕量化方案173
7.4.3設計變量與優化目標175
7.4.4優化結果與分析175
7.5以結構性能提升為目標的多材料選型優化設計177
7.5.1車頂結構耐撞性要求177
7.5.2結構性能優化設計流程178
7.5.3設計變量與優化問題179
7.5.4優化結果與分析182
7.6本章小結183
本章參考文獻184
第8章與材料和制造工藝相關的設計185
8.1材料結構工藝一體輕量化的基本原理185
8.1.1復合材料結構的設計問題185
8.1.2復合材料的一體化設計原則187
8.1.3復合材料一體化設計研究途徑188
8.1.4復合材料一體化設計方案189
8.2等厚度碳纖維結構設計190
8.2.1懸架控制臂的基本設計要求191
8.2.2復合材料懸架控制臂方案193
8.2.3復合材料控制臂結構設計194
8.3變厚度變截面碳纖維結構設計198
8.3.1削層結構及變厚度實現199
8.3.2削層結構的力學基礎199
8.3.3B柱結構削層區域設計201
8.3.4削層結構優化方法204
8.4考慮制造工藝的纖維復合材料結構分級分區設計208
8.4.1復合材料車輪結構209
8.4.2基于自由尺寸優化的碳纖維輪輞結構分區211
8.4.3結構分區內不同鋪層方向纖維占比213
8.4.4碳纖維輪輞各分區厚度優化215
8.4.5碳纖維復合材料鋪層順序217
8.4.6結果分析219
8.5本章小結220
本章參考文獻220
第1章緒論1
1.1車輛輕量化2
1.2車輛電動化對輕量化設計的影響3
1.3車輛智能化對輕量化設計的影響5
1.4結構輕量化6
1.5材料的輕量化潛力7
1.6輕量化結構的制造和連接問題8
1.7智能電動車輛輕量化設計的本質問題9
第2章復雜物理系統分析與設計方法11
2.1智能電動車輛物理系統架構11
2.1.1智能電動車輛子系統劃分11
2.1.2智能電動車輛各子系統組成14
2.2物理系統架構與功能實現方式14
2.3復雜物理系統的描述方法15
2.3.1基于物理的模型16
2.3.2數值模型16
2.3.3數據驅動的模型17
2.3.4復雜物理系統各類模型之間的相互關系17
2.4復雜物理系統的輕量化18
2.4.1輕量化體系的構成18
2.4.2輕量化體系框圖20
2.5小結20
參考文獻21
第3章與電動化和智能化相關的若干關鍵問題22
3.1電動汽車碰撞后起火問題22
3.1.1研究的現實意義23
3.1.2現有研究成果及進展24
3.1.3研究的難點與挑戰27
3.2電動汽車碰撞后起火的研究路徑與預測方法28
3.2.1碰撞后起火研究的目標28
3.2.2碰撞后起火研究的關鍵內容28
3.2.3碰撞后起火過程中的關鍵科學問題32
3.2.4碰撞后起火的研究框架32
3.2.5研究方法分析及技術路線34
3.2.6碰撞后起火研究的科學意義與貢獻35
3.3無人系統的狀態失效問題36
3.3.1無人系統狀態失效的特征37
3.3.2現有研究成果及進展38
3.3.3無人系統狀態失效研究的難點與挑戰42
3.4面向狀態失效的無人系統數字孿生架構與預測43
3.4.1無人系統數字孿生的研究內容43
3.4.2研究中的關鍵科學問題47
3.4.3數字孿生與失效研究框架48
3.4.4研究方法建議與技術路線49
3.4.5無人系統狀態失效研究的科學意義與貢獻50
3.5小結51
參考文獻51
第4章智能化與廣義輕量化53
4.1車輛智能化特征與系統分析54
4.1.1智能車輛物理系統設計54
4.1.2智能車輛的功能對輕量化的影響56
4.2智能車輛物理系統的輕量化設計57
4.3智能系統能耗與輕量化59
4.3.1車輛智能化等級59
4.3.2智能系統能耗情況60
4.4車輛驅動決策與智慧交通系統協同規劃61
4.4.1交通擁堵與能源消耗61
4.4.2交通狀態預測的關鍵問題62
4.4.3驅動與交通協同優化的可行方法與路徑64
4.5基于大數據的動態交通狀態預測65
4.5.1智能交通預測的總體思路65
4.5.2交通數據獲取及預處理66
4.5.3基于智能算法的交通預測模型構建69
4.5.4不同已知條件下的交通信息預測對比73
4.6智能車輛主動安全系統集成設計75
4.6.1主動安全系統功能分析76
4.6.2主動安全系統設計78
4.6.3主動安全系統分層控制器設計81
4.6.4討論與分析84
4.7小結88
參考文獻89
第5章電動系統輕量化設計90
5.1電驅動系統輕量化設計的三個層級90
5.1.1物理部件的設計91
5.1.2子系統集成與一體化91
5.1.3動力系統匹配優化92
5.2一種輕量化高效率車用輪轂電機設計93
5.2.1設計需求分解與設計方法選擇94
5.2.2電機運行高頻區與高效區95
5.2.3電磁方案及本體設計參數99
5.2.4電機本體初始電磁方案設計101
5.2.5基于組合代理模型輪轂電機優化102
5.3一種電機控制器傳熱學反問題的求解方法107
5.3.1問題描述107
5.3.2反饋-模糊推理算法108
5.3.3基于分散模糊推理的設計方法111
5.4一種高可靠低成本輕量化電池箱體設計115
5.5小結118
參考文獻118
第6章車輛結構輕量化設計的基本方法120
6.1結構輕量化基本思想120
6.2材料結構性能的關系指標122
6.2.1結構件122
6.2.2板件125
6.3多工況條件下非參數化結構設計方法126
6.3.1工程問題描述126
6.3.2工況分析127
6.3.3涵蓋多工況條件的綜合目標函數128
6.3.4基于*優化方法的各工況權重比確定129
6.3.5優化方法與求解過程130
6.3.6多工況拓撲優化的計算結果及分析132
6.4結構優化設計的一般流程133
6.5多工況條件下可參數化結構設計方法138
6.5.1車輛正面碰撞的多工況問題138
6.5.2單工況條件下的耐撞性優化139
6.5.3基于正碰及偏置碰的結構耐撞性優化方法141
6.5.4耦合工況的設計變量選取143
6.5.5構建代理模型144
6.5.6耐撞性結構優化設計146
6.6小結148
參考文獻148
第7章多材料輕量化設計方法150
7.1多材料混合輕量化設計途徑150
7.2車輛正面碰撞性能約束下多材料結構低成本輕量化151
7.2.1正面碰撞的基本要求151
7.2.2設計總體流程152
7.2.3模型及有效性驗證153
7.2.4基于析因設計的設計變量選取154
7.2.5基于準則的材料替換及設計初值確定156
7.2.6優化模型的建立及求解157
7.3車輛側面碰撞性能約束下多材料結構低成本輕量化160
7.3.1側面碰撞的基本要求161
7.3.2流程與方法161
7.3.3碰撞模型建立與驗證162
7.3.4設計變量選擇164
7.3.5材料選型與成本165
7.3.6輕量化模型建立及求解166
7.4成本和性能約束條件下的多材料選型輕量化170
7.4.1考慮頂壓與側碰安全性的車身B柱結構輕量化設計要求171
7.4.2成本和性能約束下B柱結構輕量化方案173
7.4.3設計變量與優化目標175
7.4.4輕量化及結果分析176
7.5以結構性能提升為目標的多材料選型優化設計177
7.5.1車頂結構耐撞性要求177
7.5.2結構性能優化設計流程179
7.5.3設計變量與優化問題180
7.5.4優化結果與分析182
7.6小結183
參考文獻184
第8章與材料和制造工藝相關的設計185
8.1材料結構工藝一體輕量化的基本原理185
8.1.1復合材料結構的設計問題185
8.1.2復合材料的一體化設計原則187
8.1.3復合材料一體化設計研究途徑188
8.1.4復合材料一體化設計方案189
8.2等厚度碳纖維結構件設計190
8.2.1懸架控制臂的基本設計要求191
8.2.2復合材料懸架控制臂方案193
8.2.3復合材料控制臂結構設計194
8.3變厚度變截面碳纖維結構設計198
8.3.1削層結構及變厚度實現199
8.3.2削層結構的力學基礎199
8.3.3B柱結構削層區域設計201
8.3.4削層結構優化方法204
8.4考慮制造工藝的纖維復合材料結構分級分區設計方法208
8.4.1復合材料車輪結構209
8.4.2基于自由尺寸優化的碳纖維輪輞結構分區211
8.4.3結構分區內不同鋪層方向纖維占比213
8.4.4碳纖維輪輞各分區厚度優化215
8.4.5碳纖維復合材料鋪層順序217
8.4.6結果分析219
8.5小結220
展開全部
車輛電動化與智能化進程中的輕量化設計——挑戰、路徑與方法 作者簡介
湖南大學機械與運載工程學院副教授，博士生導師。2014-2015年加拿大University of Waterloo機械工程系訪問學者。主要研究領域為新能源汽車和智能網聯汽車的前沿技術研究，包括車輛結構輕量化設計與制造、電動汽車智能驅動與路徑規劃、整車熱管理與能量管理、能源-交通系統優化等。主持國家自然科學基金2項和新能源汽車國家重點研發計劃子任務1項，作為參與人獲得國家科技進步二等獎1項和湖南省科技進步一等獎1項。
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