插电式混合动力车油箱内置立柱结构优化研究

王帅，苏卫东，陈学宏 ，李志敏

(亚普汽车部件股份有限公司，江苏扬州 225009)

0 引言

随着世界经济的发展，能源危机与环境污染问题日益严重，为降低汽车排放，各大主机厂重点研究新能源汽车，在众多新能源汽车中，插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV)既可以改善燃油经济性，也可以降低排放，与纯电动汽车相比具有充电时间短、行驶里程长、不依赖充电桩配套设备等优点，被认为是近期最有希望替代传统汽车的方案，广泛受到市场上消费者欢迎[1]。

PHEV汽车含有电池和燃油箱两套系统，当用户使用纯电模式时，发动机不会工作，燃油箱内部由于燃油晃动、周围环境温度变化等因素，使得燃油蒸汽挥发，造成燃油蒸汽逐渐增多，这将导致燃油蒸汽充满碳罐后溢出到大气中，不仅污染环境，还会导致碳罐性能下降[2-3]。为了降低碳罐的脱附次数，减少污染物的排放，需要将燃油蒸汽密封在燃油系统内。这就需要采用油箱隔离阀(Fuel Tank Isolation Valve，FTIV)将油箱内的高压气体隔离在油箱内，但这会导致油箱变形过大，因此内置立柱作为一种解决方案，可通过承受油箱内压载荷，减小油箱变形。本文作者首先对油箱内置立柱进行受力分析，随后运用Tosca优化软件中拓扑优化功能，优化立柱形状，使其体积最小的情况下，刚度最大化。

1 优化原理

传统结构设计，要求设计者经验丰富，工作繁琐，效率低，受到设计者经验限制，确定的方案往往不是最优方案，结构优化设计是将所有参与计算的量以变量形式出现，在满足规范和规定的前提下，形成全部可能的结构设计方案域，在众多可行的方案域中求解最优的方案。……