汽車底盤優化設計的案例
智能駕駛中的底盤控制技術優化設計方案
智能駕駛汽車的發展中往往需要充分考慮到關聯系統的執行能力是否能夠滿足其頂層控制的期望值，這就要求在整車級規控、執行階段中充分掌握主動權。比如在轉向控制中，通過取消方向盤與轉向輪之間的傳統機械連接，可以擺脫傳統轉向系統限制，通過數據總線傳輸信號，轉向電機協調其運動關系，并從轉向控制系統中獲取反饋命令。最終實現智能駕駛系統的主動轉向控制。這也是智能駕駛汽車實現路徑跟蹤與避障避險的關鍵技術。又如引入全新設計的車輛概念的機會，例如直接使用電動機作為車輪驅動的電動汽車和混合動力汽車，肯定比配備內燃機的經典汽車更大。再如，將傳統的整體縱向控制模塊整體上移至頂層自動駕駛控制單元中，通過頂層調諧可以很好的適配車輛縱向運動控制。
下面我們將就如上典型的兩種技術方案進行有效的說明。
智能駕駛中的線控轉向技術
迄今為止為汽車開發的所有標準轉向系統
都
基于方向盤和車輪之間的可靠機械耦合。因此，在車輛的所有操作條件下，駕駛員都具有與轉向輪的直接機械連接，使車輛能夠直接遵循其預期的駕駛路線。
近幾十年來，轉向制造商和車輛工業在轉向領域的持續發展主要與轉向助力或轉向角疊加有關。例如，液壓或機電動力轉向系統可為所有可能的駕駛狀態提供完美調整的轉向動力，但仍基于機械傳動機構。特別是在出現錯誤的情況下，即當動力系統切換到所謂的故障安全或故障降級音模式時，機械部件會執行駕駛員的轉向命令，將其傳輸到車輪的執行任務。即使在具有角度疊加（主動轉向）的轉向系統中，這一方面仍然很重要。但是在引入這項技術之前，需要更改最新的法定法規，并且成本/收益比必須朝著可接受和盈利的范圍發展。
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作者 | Aimee
出品 | 焉知
智能駕駛汽車的發展中往往需要充分考慮到關聯系統的執行能力是否能夠滿足其頂層控制的期望值，這就要求在整車級規控、執行階段中充分掌握主動權。
比如
在轉向控制中，通過取消方向盤與轉向輪之間的傳統機械連接，可以擺脫傳統轉向系統限制，通過數據總線傳輸信號，轉向電機協調其運動關系，并從轉向控制系統中獲取反饋命令。最終實現智能駕駛系統的主動轉向控制。這也是智能駕駛汽車實現路徑跟蹤與避障避險的關鍵技術。
又如
引入全新設計的車輛概念的機會，例如直接使用電動機作為車輪驅動的電動汽車和混合動力汽車，肯定比配備內燃機的經典汽車更大。
再如
，將傳統的整體縱向控制模塊整體上移至頂層自動駕駛控制單元中，通過頂層調諧可以很好的適配車輛縱向運動控制。
下面我們將就如上典型的兩種技術方案進行有效的說明。
智能駕駛中的線控轉向技術
迄今為止為汽車開發的所有標準轉向系統
都
基于方向盤和車輪之間的可靠機械耦合。因此，在車輛的所有操作條件下，駕駛員都具有與轉向輪的直接機械連接，使車輛能夠直接遵循其預期的駕駛路線。
近幾十年來，轉向制造商和車輛工業在轉向領域的持續發展主要與轉向助力或轉向角疊加有關。例如，液壓或機電動力轉向系統可為所有可能的駕駛狀態提供完美調整的轉向動力，但仍基于機械傳動機構。特別是在出現錯誤的情況下，即當動力系統切換到所謂的故障安全或故障降級音模式時，機械部件會執行駕駛員的轉向命令，將其傳輸到車輪的執行任務。即使在具有角度疊加（主動轉向）的轉向系統中，這一方面仍然很重要。但是在引入這項技術之前，需要更改最新的法定法規，并且成本/收益比必須朝著可接受和盈利的范圍發展。
展開 汽車底盤設計研發流程
汽車底盤設計研發流程
基于耗散性理論的汽車底盤集成非線性魯棒約束優化控制
因此,相對于DYC控制,本文提出的集成控制器既可以提高汽車操縱穩定性,又可以減小其對汽車乘坐舒適性的影響。
結論
(１)將汽車底盤集成控制模型建模誤差考慮成系統的加性不確定性,并且將汽車整車質量、汽車縱向速度等信息測量誤差考慮成系統的乘性不確定性,建立了包含車身側向和橫擺運動自由度的汽車底盤集成控制模型。
(２)基于耗散性理論和投影修正法設計了汽車主動前輪轉向子系統和直接橫擺力矩控制子系統集成非線性L２增益控制律,抑制系統加性不確定性和乘性不確定性對系統性能輸出的影響,并采用逐步二次規劃法來實現了所設計控制律輸出的校正橫擺力矩約束優化分配。
(３)結合車輛動力學仿真軟件對所設計的汽車底盤集成非線性魯棒控制器的可行性和有效性進行仿真驗證。
結果表明:本文設計的汽車底盤集成非線性魯棒控制器對系統加性不確定性和乘性不確定性具有強魯棒性,既可以提高汽車操縱穩。定性,又可以減小其對汽車乘坐舒適性的影響。后續將搭建硬件在環試驗平臺,進一步驗證所設計的汽車底盤集成非線性魯棒控制器的可行性和有效性。
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汽車底盤智能化設計分析系統的研發
，已應用在 實際的底盤開發項目中，產品設計工程師在項目 選型階段，即可對底盤零部件進行快捷 CAE 分析， 對產品結構進行快捷評估和結構優化，設計分析 系統界面如圖 3 所示。
新能源汽車底盤輕量化設計思路
現有汽車的底盤懸架，以非獨立懸架較為常見，該懸架主要分為兩部分，由穩定桿、減振器等部件組成的前懸架以及由緩沖塊、平衡軸等部件構成的后懸架，其中，后懸架結構以平衡結構為主。
優化策略
要想使底盤懸梁達到輕量化設計所提出的要求，有關人員應著重考
慮結構、工藝及材料的優化，以下將逐一對其進行介紹，希望能夠給人以啟發。
結構優化
對于底盤懸架而言，結構優化既能夠實現輕量化設計目標，又可使零件質量與成本處于平衡狀態。
在計算機技術滲透到各行各業的當下，利用計算機對結構進行仿真設計和優化成為大勢所趨。
隨著尺寸優化及形狀優化手段被引入，汽車業可在成本維持不變的前提下，盡量降低結構質量。
經由CAE 確定材料密度分布優化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過對尺寸加以優化，掌握結構、管梁厚度的最佳參數，可使汽車質量顯著降低，這也是輕量化設計被提出的初衷。
工藝優化
要想使輕質材料得到廣泛運用，其前提不僅是保證產品可靠且穩定，對制造工藝進行優化也很有必要。
例如，由于不同部件需要達到的承載力、功能結構要求通常有顯著差異，只有運用不同工藝，完成設計輸入的相關工作，才能避免不必要問題出現。
對鋁合金部件而言，工藝優化方向可被概括為：
以現有工藝為依托，同步開發零件承載力與結合方案，確保設計工藝優勢均可得到充分發揮，由此而獲得設計方案，自然可使行業要求得到最大程度滿足。
材料優化
設計底盤懸架部件時，“出鏡率”較高的方法是運用輕質材料，該法擁有良好的發展前景，這是因為其既能為汽車運行的可靠性提供保證，還可使底盤質量減小。
展開 汽車底盤電子控制系統的安全性設計及質量保障
汽車底盤電子控制系統的安全性設計及質量保障
汽車底盤懸架關鍵部件輕量化設計分析
1.底盤懸架概述
底盤懸架是彈性連接車輪和承載系統的裝置，其作用不僅有衰減振動、傳遞載荷，還有緩和沖擊，另外，對處于行駛狀態的汽車而言，底盤懸架往往可用來調節車身位置，避免安全事故出現。
現將其核心功能概括如下：①向車架傳遞車輪受路面作用所產生應力，如支承力、制動力、驅動力和側向反力，當然，上述應力帶來的力矩同樣經由底盤懸架向車架進行傳遞，這點易被忽視；②緩沖并吸收不平路面給行駛中汽車帶來的沖擊、振動，為車載貨物的安全性提供保證，乘坐體驗也會得到一定程度優化；③確保車輪和車身的關系始終滿足動態幾何特征，具體來說，就是車輪按照特定規律跳動，車身自然可以按照預期軌跡運動?，F有汽車的底盤懸架，以非獨立懸架較為常見，該懸架主要分為兩部分，由穩定桿、減振器等部件組成的前懸架以及由緩沖塊、平衡軸等部件構成的后懸架，其中，后懸架結構以平衡結構為主。
2.輕量化設計探究
2.1 優化策略
要想使底盤懸梁達到輕量化設計所提出的要求，有關人員應著重考慮結構、工藝及材料的優化，以下將逐一對其進行介紹，希望能夠給人以啟發。
2.1.1 結構優化
對于底盤懸架而言，結構優化既能夠實現輕量化設計目標，又可使零件質量與成本處于平衡狀態。在計算機技術滲透到各行各業的當下，利用計算機對結構進行仿真設計和優化成為大勢所趨。隨著尺寸優化及形狀優化手段被引入，汽車業可在成本維持不變的前提下，盡量降低結構質量。經由CAE 確定材料密度分布優化方向，得出符合扭力梁主體需求的方案，通過對尺寸加以優化，掌握結構、管梁厚度的最佳參數，可使汽車質量顯著降低，這也是輕量化設計被提出的初衷。
展開 設計仿真 | ?？怂箍敌履茉?em>汽車底盤與電驅動技術研討會
?？怂箍倒I軟件（MSC+Romax）在新能源汽車仿真與開發領域具有豐富的產品和經驗，能夠為新能源汽車提供整車開發解決方案——從底盤性能開發、車身NVH性能提升、電驅動設計開發、汽車聲品質提升、整車輕量化新材料開發再到自動駕駛解決方案，幫助新能源車企縮短研發周期降低研發成本，加速創新進程，驅動新能源汽車行業的數字化轉型。
我們誠摯邀您參加2023年6月15至16日在海克斯康大中華總部（青島市華貫路885號）舉辦的海克斯康新能源汽車底盤與電驅動技術研討會——?？怂箍?em>設計仿真專家團隊將聚焦底盤與電驅動設計開發以及仿真領域的最新技術發展和解決方案，為您帶來一場技術與干貨的分享。
期待您的參會！
展開 集度汽車：高精度駕駛模擬技術加速電控底盤性能開發 | 蓋世汽車2021中國汽車智能底盤大會
由蓋世汽車主辦的2021中國汽車智能底盤大會將于11月18-19日在上海汽車城瑞立酒店舉辦。
嘉賓信息
舒進 博士
集度汽車整車集成總監
舒進女士畢業于北京理工大學車輛工程專業，工學博士
從業17年，主要從事車輛性能開發，底盤及整車架構開發，電控懸架及轉向系統開發，智能底盤相關產品研發等；
負責過上汽通用多個自主車型及整車架構的整車動力學性能及底盤架構開發；獲得多項上汽集團及中國汽車工業科學技術獎等重要獎項，并有多個專利及論文發表。
展開 為什么說汽車底盤真不是個東西？ 附汽車底盤基礎完整版下載
我們經常在汽車展廳看到的那種“底盤模型”、“底盤展具”，多數只是為了方便展示和理解，而將車身的下半部分切割出來。這種切割其實非常隨意，純粹看怎樣操作方便美觀。
像特斯拉經典的Model X“底盤展具”，前懸架塔頂就留下了部分車身結構，而后懸架則直接“裸奔”。實際上，后減震器頂端也是像前輪那樣連接在車身結構（即“塔頂”）上的。
豐田對于TNGA架構GA-B平臺的展具，多保留了A柱底部、防火墻、地板、后輪拱等在內的一部分車身結構，可以看到后避震器彈簧與車身的連接。這自然也不能稱之為“底盤”（本來就是用來展示平臺而非底盤），此狀態下的車身缺失了上部，不具備完整的受力結構。
請忽略裝沒裝輪子的差異
所謂底盤，一定是擁有完整獨立的應力承載能力，這是非承載車身時代的底盤（比如大梁）所定義的。路面應力由車輪傳遞給懸架，由懸架傳遞到塔頂，由塔頂傳導至整個車身。車身的剛度會決定車輪受力時，懸架是否能按照設計中的軌跡運動，二者緊密相關。
也有例外，比如超跑常見的澡盆型碳纖維車架，在開發之初就沒有將車頂納入應力結構（或是不作為主要結構）。這樣的車身無論硬頂還是敞篷，剛度都不會有顯著區別，也就無所謂是否將車頂部分車身納入“底盤”范疇了。
真正意義上的完整底盤，這是保時捷918
車身大概是汽車行業最被低估的子系統了。以至于當人們討論底盤之種種，經常會對懸架轉向談笑風生，而完全無視了車身也是底盤系統的重要乃至基礎部分。
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基于AMESim的純電動汽車熱管理系統的優化設計 附AMESim優化過程基礎操作及DOE&遺傳算法G
基于AMESim軟件建立了完整的純電動汽車的熱管理系統模型，并通過整車實驗驗證了模型的正確性．在此模型的基礎上，本文分別對水冷系統、高溫環境下的熱管理系統及爬坡工況下的熱管理系統進行了優化設計，并對熱管理系統的控制策略進行了優化，使熱管理系統能適應不同工況和環境溫度的整車熱管理要求．本文基于AMESim軟件對純電動汽車的熱管理系統進行優化設計的方法為研究和開發純電動汽車的熱管理系統提供了思路和參考。
0引言
純電動汽車是未來汽車發展的重要方向，也是目前發展最快的新能源汽車之一．為了系統地研究純電動汽車的能量流動，需要對它建立完整的熱管理系統．這不僅是汽車零部件散熱的需求，更是提高整車能源效率的重要手段．
本文利用AMESim軟件搭建了一套比較完整的純電動汽車熱管理系統的仿真模型，并通過實驗驗證模型的正確性，并在此模型基礎上對整車熱管理系統進行優化設計．
1純電動汽車熱管理的要求
本文研究的純電動汽車的參數如表1所示．
本文研究的整車熱管理系統主要包括兩部分：電動汽車前艙水冷系統和電池包風冷系統．其中水冷系統的結構如圖1所示。
展開 優化技術在汽車設計中的應用
一張圖，了解優化技術在汽車設計中的應用。
應用范圍：車身、底盤、開閉件、動力系統；
應用方法：拓撲優化、形貌優化、尺寸優化、形狀優化，包括多種方法聯合優化。
隨著汽車市場競爭越來越激烈，汽車企業在滿足用戶不斷提高的對可靠性、安全性、NVH等性能指標要求的同時，還希望通過降低成本來創造利潤，同時縮短開發周期以便搶得市場先機。
?? ??相對于中后期的結構優化，早期設計成本更低，設計自由度更高，CAE工程師一直在探索將CAE分析提前，改變對一個不理想模型狀態進行優化的弊端，實現CAE驅動設計。???
?CAE的早期介入，綜合考慮對產品有較大影響的結構設計，通過科學的分析計算，建立較為理想的設計模型，減少設計中后期因為性能提升而進行大量反復的修改，降低成本和縮短開發周期。
展開 關于汽車內飾優化設計的幾點思考
在汽車內飾燈光的設計中，為了滿足駕駛者與車的互動性，積極采用觸屏LED 技術和實感增強技術，對汽車燈光的設計具有創新的意義，如何將 LED 燈光完美的融入到汽車內飾的設計中， 能夠有效的提升汽車品牌的影響力，彰顯出設計師的靈感和公司的設計理念。這些問題也逐漸成為汽車制造企業的設計師在進行汽車內飾設計中重要的工作之一，隨著科技的進步，汽車不在只是一種交通工具，更是一種體驗生活的方式和途徑，通過駕駛給人們帶來的舒適感以及得到人們的廣泛還總是。所以，高品質的汽車內飾燈光對于汽車制造廠商來說具有重要意義。
3 汽車內飾件設計的要點
結構設計
汽車的內飾主要選用的材質包括以下三種，皮革、塑料以及纖維，因此，為了實現汽車整體的優化，就需要對人們的需求進行綜合考慮，對汽車內飾進行科學的設計。一方面，為了確保內飾材料的耐用性，避免出現腐蝕現象，需要在汽車內飾設計中采取不銹鋼和玻璃等材料進行設計， 從而確保內飾材料的耐用程度。同時，為了滿足內飾結構的人性化需求，汽車制造廠商還應該合理的運用現代化技術，對汽車內部結構進行優化設計，實現人性化的內飾結構。例如：在進行汽車座椅設計時，在充分考慮車體結構的基礎上，對汽車座椅的彎曲度進行合理設計。
展開 汽車輪轂的拓撲優化設計
摘要：為了實現汽車鋁合金輪轂的結構輕量化設計，本文以拓撲優化方法為理論依據，結合有限元分析技術，針對特定的鋁合金輪轂結構進行了輕量化研究。建立了以輪輻和輪轂中心區域為設計變量的有限元分析模型，分別對輪輻和輪轂中心部位進行拓撲優化，并依據優化結果對模型進行重新設計和性能驗證。結果表明新設計的模型在滿足性能要求的前提下比優化前減重了10%，材料性能進一步得到有效應用，輪轂結構輕量化的目的得以實現。
關鍵字：拓撲優化，鋁合金輪轂，HyperWorks
0 引言
在能源、環境和安全三大問題的迫切要求下，現代汽車節能降耗要求不斷高漲，安全和環保法規日趨嚴格，汽車輕量化是必然趨勢[1]。輪轂是汽車的一個重要部件，關系著汽車行駛的安全和舒適性，鋁合金輪轂具有諸多優越性已經得到廣泛應用，短時期內很難找到替換材料，因此合理的輪轂結構就變得尤為重要，良好的輪轂結構具有重量輕，性能好，材料利用率高，便于加工等優點。傳統的優化是在設計經驗的基礎上反復試驗，計算和校核，其優化周期長，并且耗費大量的人力和物力，近幾年出現了采用結構拓撲優化思想和有限元模擬相結合的優化方法，能夠更科學和高效的實現結構的輕量化設計。本文以蘇州三基鑄造裝備股份有限公司生產的輪轂為例，以輪輻和輪轂中心區域為設計變量，采用有限元模擬的方法對輪轂進行拓撲優化設計，并依據最終的拓撲優化結果建立了新輪轂幾何及有限元分析模型，對此模型進行了靜態力學分析，驗證了優化結果的準確性。
1 拓撲優化技術簡介
拓撲優化技術能在給定的設計空間內找出最佳的材料分布，拓撲的改進可大大改善結構的性能和減小結構的質量[2]。目前連續體結構拓撲優化技術比較成熟的是均勻化方法、變密度方法和變厚度方法。
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