汽车性能集成开发实战手册

序言

前言

第1篇运 动 性 能

第1章整车动力性和经济性……3

1.1动力性和经济性概述……3

1.1.1动力性的定义和指征……3

1.1.2经济性的定义和指征及整车能耗测试工况……3

1.2动力性和经济性设计理论和方法……8

1.2.1牵引力、阻力与车辆动力学方程……8

1.2.2轮胎-道路力学模型……12

1.2.3动力性和经济性理论计算……13

1.2.4车辆模型构建及性能设计……16

1.2.5驱动单元性能设计……20

1.2.6传动系统性能设计……30

1.2.7储能系统性能设计……35

1.2.8高压电系统性能设计……44

1.3动力性和经济性开发案例……46

1.3.1特定节气门和换档策略的性能分析……47

1.3.2特定档位和坡度的性能分析……48

1.4展望……49

1.4.1内燃机性能提升技术……49

1.4.2高压平台提升技术……50

第2章整车驾驶性……52

2.1驾驶性概述……52

2.1.1驾驶性定义……52

2.1.2驾驶性理论基础……54

2.1.3驾驶性典型工况……55

2.2驾驶性设计理论与方法……56

2.2.1指标体系……56

2.2.2开发方法……63

2.2.3开发工具……72

2.2.4客观测试……79

2.3驾驶性开发案例……90

2.3.1传统动力车型开发案例……90

2.3.2新能源车型开发案例……94

2.4展望……97

2.4.1先进驾驶辅助系统……98

2.4.2自适应巡航控制系统……98

2.4.3“人-车-环境”协同自适应驾驶辅助……99

2.4.4整车控制策略……100

第3章制动性能……102

3.1电子制动系统概述……102

3.2电子制动系统动力学理论基础……104

3.2.1制动力分配与制动稳定性……104

3.2.2制动滑移率和驱动滑转率……106

3.2.3轮胎摩擦圆……107

3.2.4不足转向和过度转向特性……108

3.3电子制动系统理论基础……108

3.3.1防抱死制动系统(ABS)理论基础……110

3.3.2驱动防滑控制系统（TCS)理论基础……115

3.3.3车身电子稳定系统（ESP)理论基础……117

3.3.4电子驻车制动系统(EPB)理论基础……132

3.3.5电子制动系统（EBS)总布置设计……134

3.4电子制动系统整车集成……139

3.4.1电子控制系统匹配设备……139

3.4.2电子控制系统试验准备……141

3.4.3电子控制系统山路试验……141

3.4.4电子控制系统标准……142

3.5展望……143

3.5.1集成化发展历程……143

3.5.2集成化技术方案……144

第4章操纵稳定性和平顺性……147

4.1操纵稳定性和平顺性概述……147

4.1.1操纵稳定性和平顺性基本原理……147

4.1.2关键子系统及零部件……148

4.1.3性能集成的关联性……152

4.2操纵稳定性和平顺性设计理论与方法……153

4.2.1仿真分析……153

4.2.2客观试验……154

4.2.3主观评估和调试……159

4.2.4开发流程……162

4.3操纵稳定性、平顺性及整车开发案例……167

4.3.1操纵稳定性开发案例……167

4.3.2平顺性开发案例……171

4.3.3整车开发案例……174

4.4展望……180

4.4.1连续减振控制（CDC）……180

4.4.2主动电磁感应悬架（MRC）……181

4.4.3主动前轮转向（AFS）……182

4.4.4主动后轮转向（ARS）……182

4.4.5主动转矩控制（AYC）……183

第5章空气动力学性能……185

5.1空气动力学概述……185

5.2汽车空气动力学设计理论……185

5.2.1流体力学基本概念……185

5.2.2流体力学控制方程……189

5.2.3声学基本概念……190

5.2.4气动声学控制方程……191

5.2.5汽车空气动力学六分力……192

5.2.6气动噪声……197

5.3汽车空气动力学开发方法……200

5.3.1风洞试验……200

5.3.2道路试验……204

5.3.3计算流体力学仿真……206

5.4汽车空气动力学开发案例……211

5.4.1汽车低风阻形体……211

5.4.2汽车风阻组成……212

5.4.3汽车周围流场……213

5.4.4汽车各部位流场及减阻措施……216

5.4.5气动升力控制……222

5.4.6侧风稳定性控制……223

5.4.7风噪控制……224

5.4.8开发流程……225

5.5展望……227

第2篇结 构 性 能

第6章整车结构强度……231

6.1结构强度概述……231

6.1.1国内轿车强度开发现状……231

6.1.2面向我国用户的轿车强度开发……232

6.2结构强度设计理论与方法……233

6.2.1国内外轿车强度设计准则对比分析……233

6.2.2全球主要汽车工业国轿车强度水平分析……235

6.2.3我国市场轿车行驶里程调研分析……236

6.2.4轿车强度开发准则定义……237

6.3结构强度开发案例……240

6.3.1轿车强度试验标准体系构建……241

6.3.2轿车强度模拟计算原理与方法……242

6.3.3基于试验和仿真的结构强度优化……243

6.3.4底盘零部件强度开发流程与认可评价249

6.4展望……251

第7章整车安全性能……252

7.1整车安全性能概述……252

7.1.1交通事故调查与事故分析……252

7.1.2事故重建技术及应用……255

7.2汽车安全性能评价法规及标准……257

7.2.1全球车辆安全法规……257

7.2.2新车评价规程（NCAP）……258

7.2.3保险安全指数规程……261

7.2.4电动汽车的电安全法规……263

7.3汽车安全设计机理……265

7.3.1整车结构耐撞性设计……265

7.3.2约束系统防护机理……270

7.3.3行人碰撞保护设计机理……273

7.3.4主动安全技术与系统原理……276

7.4汽车安全集成开发技术……278

7.4.1整车正面碰撞安全开发技术……278

7.4.2整车侧面碰撞安全开发技术……282

7.4.3行人保护安全开发技术……286

7.4.4主动安全集成开发技术……288

7.5展望……292

7.5.1高逼真度生物人体模型……292

7.5.2自动驾驶的安全挑战……295

7.5.3电动汽车安全……297

第8章整车可靠性与耐久性……300

8.1可靠性与耐久性概述……300

8.1.1可靠性设计理论基础……300

8.1.2疲劳理论基础……302

8.2关键技术及应用案例……306

8.2.1用户用途关联技术……306

8.2.2可靠性验证策略……306

8.2.3用户目标设定关键技术……309

8.2.4整车可靠性加速试验规范……313

8.2.5动态载荷分解技术……316

8.2.6道路模拟试验技术……318

8.2.7振动台试验规范制定技术……320

8.3展望……321

8.3.1基于网联技术的用户目标获取……321

8.3.2虚拟路面技术……322

第3篇舒 适 性 能

第9章车内环境品质……327

9.1车内环境品质概述……327

9.1.1汽车车内环境污染……327

9.1.2汽车车内污染物危害……327

9.2车内环境品质控制标准……328

9.2.1国外标准……328

9.2.2国内标准……332

9.3车内污染物的成因分析……334

9.3.1来源分析……334

9.3.2影响因素……336

9.4车内环境品质开发与管控……337

9.4.1汽车内外饰用材开发……337

9.4.2车内环境研发体系与管控方式……355

9.4.3车内环境量产一致性管制……360

9.5展望……362

9.5.1车内环境净化……362

9.5.2车载香氛系统……366

第10章整车NVH性能……367

10.1NVH概述……367

10.2NVH设计理论与方法……368

10.2.1振动控制理论基础……368

10.2.2噪声控制理论基础……371

10.2.3振动噪声测量技术……373

10.2.4主观评价与心理声学……376

10.2.5试验与仿真分析……379

10.3NVH工程应用案例……382

10.3.1NVH目标设定……382

10.3.2动力总成噪声……385

10.3.3路面激励噪声……387

10.3.4振动舒适性……390

10.3.5空气动力噪声（风噪）……390

10.3.6机电辅助系统噪声……393

10.3.7车外噪声……395

10.3.8异响……398

10.4展望……399

10.4.1轻量化与NVH……399

10.4.2主动降噪与减振……400

10.4.3声品质设计……402

第11章空调性能……404

11.1汽车空调性能概述……404

11.2汽车空调性能设计理论与方法……405

11.2.1整车热负荷的计算……405

11.2.2空调系统型式及零件匹配计算……408

11.2.3空调风道设计……412

11.2.4空调系统台架试验规范……417

11.2.5汽车空调性能试验……422

11.3空调性能开发案例……426

11.4展望……428

第12章整车热管理……430

12.1热管理概述……430

12.2热管理设计理论与方法……430

12.2.1传热学基础……430

12.2.2热管理开发内容……431

12.2.3热管理虚拟仿真技术……434

12.2.4热管理试验开发技术……437

12.3热管理开发案例……439

12.3.1热管理开发目标设定……439

12.3.2热管理开发流程……440

12.3.3传统动力总成冷却性能开发……442

12.3.4零件热保护性能开发……445

12.3.5热管理控制与标定……449

12.3.6自燃风险预防……450

12.4展望……451

12.4.1混合动力车型热管理性能开发……452

12.4.2纯电动车型热管理性能开发……452

12.4.3燃料电池车型热管理性能开发……452

第13章座椅舒适性……454

13.1座椅舒适性概述……454

13.1.1静态舒适性……454

13.1.2动态舒适性……456

13.1.3舒适性功能……456

13.1.4主观评价……458

13.1.5客观评价……460

13.2座椅舒适性设计理论与方法……461

13.2.1汽车-座椅-人系统介绍……461

13.2.2座椅动态舒适性的设计原则……461

13.2.3座椅动态特性参数……462

13.3座椅舒适性开发案例……463

13.3.1座椅隔振、吸振性能开发……463

13.3.2侧翼支撑技术开发……465

13.3.3人-椅系统模态与共振频率开发……466

13.3.4座椅舒适性仿真技术……468

13.4展望……470

13.4.1座椅动态舒适性的发展方向……470

13.4.2座椅动态舒适性支撑技术……472

第14章汽车人机工程……475

14.1汽车人机工程概述……475

14.1.1人机工程发展历史……475

14.1.2人机工程开发职责及研究范围……475

14.1.3人机工程法规及设计规范……476

14.2乘员布置及人机工程尺寸定义……478

14.2.1二维假人模板……478

14.2.2乘员布置及核心硬点确定过程……483

14.2.3整车人机工程视野舒适性开发……487

14.2.4乘员上下车方便性开发……493

14.3视觉舒适性设计……494

14.3.1视觉舒适性定义……495

14.3.2视觉舒适性开发方法……496

14.3.3视觉舒适性主观评价……499

14.4操作舒适性设计……500

14.4.1操作舒适性开发流程及范围……500

14.4.2操作舒适性开发策略……501

14.4.3操作舒适性开发方法……501

14.5储物及多功能性设计……506

14.5.1储物空间定义……506

14.5.2储物空间开发流程……507

14.5.3整车储物功能评价指标……511

第4篇综 合 性 能

第15章整车性能主观评价……515

15.1整车性能主观评价概述……515

15.2准备工作……516

15.3常用道路……517

15.3.1汽车试车场……517

15.3.2社会道路……520

15.4评分标准……521

15.4.1评分标准选择……521

15.4.2实施方法……522

15.5主观评价方法……522

15.5.1动力性主观评价……523

15.5.2驾驶性主观评价……524

15.5.3NVH主观评价……532

15.5.4制动性能主观评价……537

15.5.5转向性能主观评价……541

15.5.6操纵稳定性主观评价……545

15.5.7平顺性主观评价……548

15.5.8空调性能主观评价……551

15.6评价结果展示……553

15.7主观评价能力建设……555

15.8展望……557

第16章整车性能融合开发……559

16.1整车性能概述……559

16.2整车性能融合的理论与特点……560

16.2.1整车性能融合的物理学基础……561

16.2.2整车性能融合的特点……563

16.3整车性能融合开发案例……565

16.3.1轻量化与性能融合……565

16.3.2热管理与NVH……566

16.3.3操纵稳定性与NVH……567

16.3.4经济性与NVH……569

16.3.5安全性、耐久性与NVH……570

16.3.6水管理与热管理……572

16.4展望……573

16.4.1性能融合深度……573

16.4.2性能融合广度……573

参考文献……574