[发明专利]一种混合动力车辆的结构优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力车辆的结构优化设计技术，特别指出一种针对该车型的结构优化设计方法。

背景技术

随着现代社会发展，汽车保有量增长的同时，城市环境污染加剧、交通事故频发、石油资源日益匮乏等问题突出，混合动力车辆成为解决以上社会问题的重要途径之一。由于混合动力车辆集成了发动机、电动机以及复杂的“机械-电子-液压”耦合系统，造成车辆系统结构复杂，各系统功能与结构之间存在大量耦合与重叠，给车辆设计和生产带来了困难，因此采取一种合理的结构优化模式，对系统部件构型进行结构优化设计，将简化混合动力车辆的结构，便于实现其安全、节能、环保与舒适的综合性能指标。

发明内容

因此，针对现有的社会环境和能源发展问题，以及车辆的结构优化问题，本发明的目的是提出一种混合动力车辆的结构优化设计方法，以实现对其复杂系统的结构简化和优化。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种混合动力车辆的结构优化设计方法，其特征在于，包括：

首先，将整车执行系统的复杂功能进行定义；

其次，对复杂功能下的执行系统逐级分解，并向执行器件转化落实；

再次，针对单一功能执行器件进行原理性建模；

最后，对各执行器件进行结构耦合优化，合并同类结构。

进一步地：在对各执行器件进行结构耦合优化，合并同类结构之后，进行系统测试与评价、循环修正的步骤：

首先在仿真模型中得到最优的系统参数，并进行功能的仿真验证；

然后在台架上调试各种功能能否实现，并确定齿轮排的传动比等关键参数；

再次进行实车测试试验，验证该齿轮排形式在实车上的运行效果；

最后根据验证效果，循环修正执行器的结构。

进一步地：将整车执行系统进行复杂功能定义的过程是，将车辆执行系统划分为驱动、制动、助力转向和制动能量回收功能模块，然后依据这些功能模块分为驱动系统、制动系统、储能系统、转向系统、悬挂系统、车身及附件。

进一步地：对复杂功能下的执行系统逐级分解，并向执行器件转化落实的方法是：

采用行星齿轮排、电机、发动机提供纵向驱动力矩、制动力矩、助力转向力矩，和制动能量回收，其中，

①利用发动机、电机和行星齿轮排耦合提供驱动力矩；

②利用电机提供制动力矩的同时，进行制动能量回收；

③利用行星齿轮排及电机，实现左、右侧车轮独立驱动的同时，提供助力转向；

④利用发动机、电机、液压制动器的耦合共同提供制动力矩。

进一步地：对单一功能执行器件进行原理性建模的方法是：

根据车辆行驶过程中的目标最高速度、最大加速度、加速时间、最大制动减速度、电池容量、转弯半径等信息，根据车辆动力学方程对发动机、电机、电源等进行参数初次匹配；然后以所实现的功能作为筛选条件，根据行星齿轮排结构的动力学方程，对多行星齿轮排机构进行选型、建模；最终根据动态规划算法进行结构参数最优化。

进一步地：对各个执行器件进行结构优化，合并同类结构的最终选择是，采取“三个电机+一个发动机+三个行星齿轮排+一个液压制动器”的结构。

本发明所实现的有益效果是：本发明采用自上而下设计和自下而上修正的技术路线，首先，将混合动力车辆执行系统按功能进行划分；其次，对执行系统进行结构分解，如有驱动/制动/转向等；再次，对各分执行器件功能进行原理建模和多功能一体化设计，对多个部件功能相互耦合的情况进行结构优化，合并同类结构；最后，进行系统测试评价和循环修正。通过结构优化设计方法，能够简化车辆结构总布置，降低整车各个系统的结构与功能的冗余，提高部件结构的利用率，在满足车辆预期设计指标的同时，有效降低车辆生产制造的成本。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是多耦合执行系统的结构划分和优化设计流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。