基于惩罚函数法车辆冷却风扇数值优化设计

冷却风扇是发动机正常散热的重要保证,同时也是耗能单元,在满足散热模块对风量、风压要求的前提下,降低冷却风扇对发动机的能量消耗。针对车辆用冷却风扇相关性能参数进行分析,根据结构特点建立数学模型,参考设计空间尺寸和其他参数要求,设定优化设计的目标函数和约束条件,基于惩罚函数法对冷却风扇进行结构优化设计。基于冷却风扇风洞试验和发动机冷却系统台架试验,对比优化前后冷却风扇的性能差异。结果可知,冷却风扇的能耗降低,而效率提高,散热效果基本不变;优化设计达到提高效率降低功耗的目的,风扇效率提高约6%,静压变化小于1%,可认为基本无变化;发动机台架试验表明应用该优化设计方法后,冷却风散与发动机匹配性良好,散热效果达到优化前设计要求;可以在保证风量风压要求的前提下,通过优化风扇相关性能参数,降低冷却风扇自身能耗。     

重型商用车冷却系统性能优化

针对某商用车冷却系统散热性能不足,发动机出水温度偏高问题,运用数值模拟仿真方法对该车发动机机舱内的流场与温度进行仿真分析。经过分析发现冷却余量不足主要由冷却风量不足和散热器部分热风回流所导致。分别对冷却系统重要部件散热器、风扇和导风罩进行优化改进,并加以匹配分析得到最优组合方案,有效解决了问题。仿真结果显示,组合方案有效提高了冷却系统的冷却性能,通过实车测试验证模型可靠性误差率为1.1%,散热器冷却常数K值较原型降低了8.3℃,有效改善了发动机舱的散热环境。     

纯电动公交客车电动化辅助系统控制方法研究

针对纯电动公交客车电动化辅助系统能耗大的问题,提出了基于行驶状况的纯电动公交客车电动化辅助系统控制方法。建立了某款纯电动公交客车的电动化辅助系统仿真模型,根据汽车的行驶工况、车内外环境、乘员数目等行驶状况对电动化辅助系统进行统一控制和管理,并在汽车试验用城市运转循环(普通道路)下进行仿真。仿真结果表明,和常用的对各个电动附件进行单独控制的控制方式相比,对电动化辅助系统进行集中控制能有效减小系统能耗,其中电动化辅助系统百公里能耗下降了18.56%,整车百公里能耗下降了6.74%,续驶里程上升了7.23%。     

无人驾驶客车电机冷却系统设计

以一款无人驾驶纯电动客车为例,根据其电机所需最大散热器及相关控制器所需散热量,对冷却系统关键参数进行计算校核,达到缩短冷却系统开发周期的目的,为以后快速响应有变化的冷却系统散热要求提供基础,为后续无人驾驶客车电机冷却系统设计提供参考思路。     

基于单位里程能耗的PEB起步加速曲线优化设计

针对常用的纯电动公交客车起步加速过程所需转矩大和耗能多的问题,以某款纯电动公交客车为研究对象,分析了其起步加速曲线与能耗和路程之间关系,提出了基于单位里程能耗的PEB起步加速曲线优化设计方法。在此基础上,建立了纯电动公交客车起步加速优化模型和运用Matlab/Simulink对纯电动公交客车起步加速曲线进行了优化设计,得到了优化后的加速系数,获取了给定工况下的纯电动公交客车起步加速优化曲线。为了验证其可行性,对该优化曲线进行了整车起步加速仿真实验,研究结果表明,该优化曲线在满足纯电动公交客车动力性要求的基础上,能有效地降低其单位里程能耗和提高续驶里程,具有较大的实用价值。     

基于AMESim发动机冷却系统的参数匹配仿真分析

应用AMESim软件建立了某排量为1.5L的发动机冷却系统的一维仿真模型,利用该模型进行发动机冷却系统各工况点冷却性能的计算,分析了该冷却系统在不同工况下的冷却能力。研究发现,在高温长时间爬坡的工况下,发动机冷却系统的冷却能力难以满足散热要求,易引起发动机出现"开锅"现象。通过对冷却系统的零部件参数进行重新匹配,提出了对原有冷却系统中节温器、风扇的相关参数进行重新匹配的解决方案,并验证了该方案的有效性,研究结果为整车厂和配套厂对冷却系统零部件的选型和开发提供了参考。     

基于AMT纯电动客车动力总成设计

以中型纯电动客车为研究对象,对动力总成匹配关键技术进行研究,主要包括驱动电机、动力电池、以及变速器参数的匹配设计及选型,并通过AVL cruise软件搭建整车动力学模型,进行动力系统仿真试验,验证了仿真模型建立的准确性及动力系统参数匹配的合理性,同时,搭建动力总成试验台架,对匹配完成的系统进行动力性与经济性试验,并与仿真结果进行对比,为纯电动客车动力总成系统的设计选型提供依据。     

纯电动公交客车电动空调系统建模及其影响分析

为了得到纯电动公交客车电动空调对整车性能的影响,对电动空调工作原理及其制冷负荷进行了分析研究;根据某款纯电动公交客车及其电动空调的基本参数,利用MATLAB/simulink建立了较高精度的电动空调模型,与AVLCruise中建立的整车模型进行了联合仿真实验,研究了在不同行驶工况下,电动空调的使用对纯电动公交客车整车性能的影响。研究结果表明,夏季条件下,不同行驶工况下电动空调的使用会使整车的续驶里程和经济性大幅度降低。     

插电式混合动力电动城市客车油耗·能耗与排放的研究

分析插电式混合动力电动城市客车在各种不同的纯电动模式续驶里程下的油耗、能耗与排放,为插电式混合动力电动城市客车的设计提供参考。     

中型纯电动客车空气弹簧悬架Modelica模型的研究

针对国内中、小型纯电动客车上尚未使用空气弹簧双横臂式独立悬架的问题,在中、小型纯电动客车上进行空气弹簧双横臂式前独立悬架的设计,并基于多领域统一建模语言Modelica,在仿真平台MWorks环境下以7米级中型纯电动客车为例对所提出的设计进行了动力学仿真分析。通过分析前轮主要定位参数随车轮跳动行程的运动特性变化规律,可知这一创新式设计所得的客车前轮定位参数特性与同类型的热动力客车设计参数基本相符,满足设计要求。所做研究为空气弹簧悬架在中、小型纯电动客车的推广使用提供了理论基础,对纯电动客车的研发改进具有较高的指导意义。     

电动客车制动和转向复合驱动机组研制

为了实现电动客车有效利用电能、减轻自身质量、合理优化布局和降低成本等目标,对电动客车技术现状做了分析,提出了一种电动客车空压机和转向油泵复合机组,即采用一台电机同时驱动气压制动系统的空压机和动力转向系统的液压油泵.运用底盘优化布置、负载检测主动适配控制、动态优化设计和防震隔振控制等技术进行设计,通过能耗对比、动态性能、零部件匹配性和控制系统可靠性等试验,结果表明,具有减轻整车质量、节省成本、降低能耗和方便布置等特点.     

基于虚拟正交试验的发动机冷却风扇设计参数优化

汽车冷却风扇的设计参数决定其工作性能,进而对整车散热性能有直接影响。采用计算流体力学的方法,分析风扇轴向伸入距离、风扇与风扇罩径向间隙和风扇旋转中心偏移距离三种不同参数对散热器进风量和风扇有效功率的影响规律。在此基础上,通过虚拟正交试验的多目标耦合分析,得到风扇设计参数的优化方案。并通过数值仿真与整车热平衡试验对优化方案进行验证。结果显示,优化后车型在模拟爬坡工况下,散热器,冷凝器进风量和风扇有效功率分别提升10.89%、4.08%和12.78%,发动机表面温度降低0.91℃,发动机舱散热性能显著提升,内部温度分布状况明显改善。     

基于上海市道路工况电动汽车能耗特性研究

针对四驱分布式电动汽车,基于上海市道路工况分析并优化驱制动系统的能耗特性。从系统能耗最优的角度确定优化目标函数,并提出能耗最优的扭矩分配控制策略。采用AMESim/Simulink软件建立了电动汽车能耗特性研究仿真平台,针对上海市道路工况进行了能量消耗的仿真分析。仿真结果表明该策略能够明显改善驱制动系统能耗特性,总体能效提高约9.94%。     

辅助蓄能器式电液动力助力转向系统节能优化及仿真分析

针对某A型纯电动客车的常流式电液动力助力转向(Elecho Hydraulic Power Steering,EHPS)系统,为了克服非转向工况下系统能量浪费较大的问题,提出了一种辅助蓄能器式EHPS系统的技术方案。阐述该系统的工作原理、工作特点和优势;基于MATLAB/Simulink和AMESim建立系统仿真模型,研究蓄能器预充压力和容积对系统助力响应特性的影响,确定不同工况下蓄能器的预充压力,并分析计算系统能耗。仿真表明:提出的技术方案不仅满足转向系统在助力电机及液压泵建立回路压力过程中的助力需求,还满足系统助力平顺性的要求,并且系统能耗降低。     

面向换挡点的电动公交客车变速器传动比设计方法

针对基于固定换挡点的电动汽车变速器传动比设计方法存在的,没有综合考虑换挡点与变速器传动比和电机工作效率之间的关系,而导致电机能耗增大的难题,以电机电能消耗量最小为设计目标,提出了基于换挡点的电动公交客车的变速器传动比设计方法。为了验证方法的可行性,以某型号电动公交客车为研究对象,建立了基于Matlab/Simulink的整车模型。通过对其进行城市客车用运转循环(普通道路)工况的动力学仿真,得到了行驶过程中的变速器中间挡位传动比与电机电能消耗量的关系,同时得到中间挡位传动比取2.784时,电机电能消耗量最低,可以减少50kJ的结论。     

空调水系统变流量的运行特性

为了降低空调能耗,探明空调水系统变流量工况下冷水机组性能参数和系统能耗的变化规律,对空调水系统变流量的运行特性进行了研究。利用DOE-2软件对某建筑模型进行了负荷预测,建立了适于变流量模拟的改进冷水机组和水泵模型,利用TRNSYS软件对空调系统在变流量运行工况下的系统总能耗、冷水机组能耗与COP值、水泵能耗和节能率进行了模拟和分析。结果表明,当冷冻水或冷却水流量分别从100%降至50%时,冷水机组COP值分别降低了8.04%和9.96%;而系统总能耗相对定流量系统而言,分别降低了15.79%和13.56%。这表明,无论是冷却水变流量还是冷冻水变流量均降低了冷水机组的COP值,但同时也能降低系统总能耗;采用冷冻水变流量技术比冷却水变流量的节能率高,冷却水变流量范围不宜过大。     

不同入住率下住宅小区复合式地源热泵系统运行策略的研究

针对住宅小区不同入住率条件下复合式地源热泵系统运行策略优化问题,以合肥市的某住宅小区为研究对象,应用TRNSYS模拟软件建立小区复合式地源热泵系统仿真模型,分别对入住率为100%、70%、50%、30%4种情况进行了仿真模拟,以地源热泵系统全年能耗及土壤温升为优化依据。结果表明:在高入住率情况下,当地埋管出口水度大于22℃时开启冷却塔为最优运行策略;在低入住率情况下,夏季靠地埋管+冷却塔散热、冬季从地埋管吸热的运行控制策略最优,极低入住率(30%以下)情况下,采用夏季靠地埋管散热、冬季从地埋管吸热的地埋管地源热泵系统更加经济。研究内容对住宅小区的复合式地源热泵系统设计和运行有一定的参考价值。     

直燃型溴化锂吸收式机组与风冷热泵机组在变工况下运行的一次能耗及环境影响比较

对直燃型溴化锂吸收式机组和电动风冷热泵机组在变工况下的一次能源利用率PER作了比较。在不考虑冷却系统能耗的条件下 ,直燃机的一次能源利用率比风冷热泵高。而在冷却系统水泵扬程较大时 ,直燃机的综合能耗高于风冷热泵。提高直燃机的冷水出水温度可以提高直燃机运行经济性。同时指出了火电厂调峰情况下风冷热泵的能耗更高 ,而在我国以煤为主的能源结构及供电效率较低的现状下风冷热泵机组的环境影响也是不可忽视的。     

基于伺服电机驱动泵控缸技术的挖掘机性能研究

为了降低工程机械动力系统的能耗、噪声和废油处理对环境的影响，以某型号液压挖掘机为研究对象，采用无节流损失的伺服电机驱动定量泵的直驱液压技术替代传统的发动机-变量泵-多路阀-执行元件的阀控技术；建立工作装置动力学、泵控缸液压系统、伺服电机、控制系统多学科领域的系统模型，通过典型挖掘循环下的仿真分析研究其系统跟踪性能、能耗和系统效率。研究成果对工程机械的新能源化(纯电驱动或混合动力化)具有理论和实际意义。     

小排量赛车冷却系统的优化计算及性能预测

通过发动机台架试验确定了仿真计算的边界条件数据;利用GT-SUITE系列软件建立了大学生方程式赛车冷却系统的计算模型,并首次建立赛车的赛道速度循环工况,通过仿真模拟发动机冷机起动暖机过程及循环工况中发动机温度变化,并对标实车试验进行验证;针对现有赛车冷却系统存在的暖机时间长、停机后发动机出现热浸现象、发动机工作温度过低等问题,从散热器、水泵、节温器三方面开展优化,并对其结果进行性能预测。结果表明,优化后的冷却系统可使发动机处于最佳工作温度附近,怠速暖机时间减少16%,停机后未出现热浸现象,耐久赛油耗降低1.7%。