新能源汽車整車NVH金字塔開發(fā)流程

新能源汽車整車NVH金字塔開發(fā)流程辛雨國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心2019.0911 44NVHNVH開發(fā)流程的進化現(xiàn)有NVH流程的不足NVH金字塔開發(fā)流程總結(jié)及展望1個人介紹2002年參加工作，機械設(shè)計/機制工藝工程師2006年合工大振動噪聲研究所近場聲全息研究2009年北汽福田汽車工程研究院整車NVH開發(fā)/NVH試驗調(diào)校2013年北京新能源汽車技術(shù)股份有限公司整車NVH開發(fā)/電驅(qū)動+懸置系統(tǒng)仿真/動力電池系統(tǒng)仿真2018年國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心整車集成(性能集成/物理集成/電氣集成/車身/底盤)工作經(jīng)驗NVH發(fā)經(jīng)驗/增程式NVH開發(fā)經(jīng)驗發(fā)經(jīng)驗NVH性能開發(fā)NVH匹配開PadB(A)Amplitude 1NVH開發(fā)流程的進化PadB(A)Amplitude1.1解決車輛異常的NVH開發(fā)在汽車工業(yè)設(shè)計開發(fā)早期，主要解決的是生產(chǎn)、制造、裝配的問題；設(shè)計問題、裝配干涉、試驗后破壞都可能引起異常的振動噪聲，此時需要振動檢測、故障排查手段；哪怕是最近5-10年，也有部分廠家因為沒有NVH測試和仿真手段，只能以人體作為傳感器，通過人的經(jīng)驗判斷，來解決生產(chǎn)、制很大，按照慣常的思維，對真空泵傳遞路徑進行了振動噪聲測試真空泵安裝點拆下來做是否結(jié)構(gòu)傳遞的過程中發(fā)現(xiàn)真空泵與支很大，按照慣常的思維，對真空泵傳遞路徑進行了振動噪聲測試真空泵安裝點拆下來做是否結(jié)構(gòu)傳遞的過程中發(fā)現(xiàn)真空泵與支架干涉！拆開后車內(nèi)噪聲立馬從53.6dB(A)降到40dB(A)。置此圖片來自網(wǎng)絡(luò)搜索案置案案置案案案案案案案小案案案8小時工作日！置此圖片來自網(wǎng)絡(luò)搜索案置案案置案案案案案案案小案案案8小時工作日！。做一個振動噪聲水平測試或者查找NVH問題源的測試，周期也需要2-3個案案270%43小1.2試驗調(diào)校為主的NVH開發(fā)題，而不是某輛車個別存在的異常現(xiàn)象。主要仍為解決設(shè)計后期樣車試驗時發(fā)現(xiàn)的振動噪聲問題，以試驗調(diào)校為主，以達到或超越競爭車的振動噪聲水平為目的。-30%-30%-30%方40%方方60%30%30%方930%方-30%方-30%方0%方0%方0%方30%方30%方-30%方方-30%方-30%方0%0%0%30%30%30%懸置需81次試驗0%-30%30%30-30%0%-30%0%0%30%分析-仿真報告，零部件需要1-2天，整車需要分析-仿真報告，零部件需要1-2天，整車需要2-4周，只需要。做一個激勵響應(yīng)分析或其它仿真，需要的周期和費用1.3加入CAE驗證的NVH開發(fā)ECAE技術(shù)可以在尚未出現(xiàn)試制樣車的時候即開始數(shù)字化設(shè)計驗證，減少開發(fā)周期，降低開發(fā)費用。CAE試驗次數(shù)，從而驗費用；以降低1/3試驗次數(shù)論，每項目預(yù)計CAE可減少試驗-整改輪次，提高問題定試驗受天氣(例如刮風(fēng)下雨下雪結(jié)冰等)影響，導(dǎo)或試驗結(jié)果失真，仿真無此類問題。驗或設(shè)計中發(fā)現(xiàn)問題時，經(jīng)驗法/試錯法設(shè)計優(yōu)大量時間和精力，使用仿真優(yōu)化方法可提供，一項項驗證或優(yōu)化，出現(xiàn)A性能變優(yōu)B性能變差問題；仿真優(yōu)仿真目標達成概念開發(fā)量產(chǎn)整車仿真整車試驗仿真&試驗驗證早期正向開發(fā)流程：重視后期的試驗設(shè)計系統(tǒng)仿真系統(tǒng)試驗量產(chǎn)概念開發(fā)部件仿真部件試驗計現(xiàn)代正向開發(fā)流程：重視前期的仿真設(shè)計&仿真擬驗證證 1NVH仿真目標達成概念開發(fā)量產(chǎn)整車仿真整車試驗仿真&試驗驗證早期正向開發(fā)流程：重視后期的試驗設(shè)計系統(tǒng)仿真系統(tǒng)試驗量產(chǎn)概念開發(fā)部件仿真部件試驗計現(xiàn)代正向開發(fā)流程：重視前期的仿真設(shè)計&仿真擬驗證證1.4仿真與試驗并重的現(xiàn)代V型NVH開發(fā)流程仿真和試驗各有其優(yōu)缺點，由于基礎(chǔ)材料參數(shù)、建模方法等的限制，整車仿真模型計算結(jié)果與實車試驗結(jié)果仍有不小的誤差，因此NVH雙V驗證可以為整車開發(fā)提供較好的支撐。整車目標達成試驗試驗驗證現(xiàn)代V型整車NVH正向開發(fā)流程ltair 1NVH開發(fā)流程的進化ltair1.4仿真與試驗并重的現(xiàn)代V型NVH開發(fā)流程AE11 44NVHNVH開發(fā)流程的進化現(xiàn)現(xiàn)有NVH流程的不足NVH金字塔開發(fā)流程總結(jié)及展望驗證需求發(fā)計證0%70%40x校準設(shè)計引入幾率幾率成本驗證需求發(fā)計證0%70%40x校準設(shè)計引入幾率幾率成本2.1大量NVH缺陷的引入在概念開發(fā)階段H必須形成概念開發(fā)階段NVH仿真評估的手段，在概念設(shè)計階段具備一個概念仿真模型，對設(shè)計指標進行評估。問題優(yōu)問題優(yōu)化2.5x30%20%成計110x50%據(jù)Airbus在NAFEMS2015發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示：方案設(shè)計階段修復(fù)缺陷的成本高出方案設(shè)計階段近45倍。產(chǎn) 2現(xiàn)有NVH流程的不足產(chǎn)2.2仿真分析的作用被周期及輸入所限制項目中仿真分析的數(shù)模及材料輸入有時不能及時獲得，需要與設(shè)計工程師、供應(yīng)商、仿真工程師的共同努力項目階段項目階段產(chǎn)品立項概念開發(fā)設(shè)計開發(fā)試制試驗與認證生產(chǎn)準備開發(fā)節(jié)點裝車計劃SOPFP樣車EP1樣車EP2樣車車NVH計劃工作策劃對標分析SSTS凍結(jié)調(diào)校1調(diào)校2凍結(jié)NVH驗收NVH總結(jié)NVHCAE計劃仿真策劃真仿真總結(jié)EP1仿真EP2仿 2現(xiàn)有NVH流程的不足2.3所有不考慮成本的NVH措施都是耍流氓NVH企業(yè)的日常工作，不能只是因為市場壓力，必須而是在每一個新產(chǎn)品定義的第一天起，就要做DesigntoCost(按目標成本進行設(shè)計)，要做成本工程管理下的設(shè)計變更，因為85%的產(chǎn)品成本已經(jīng)在產(chǎn)品如果基礎(chǔ)的車身內(nèi)飾件可以解決聲學(xué)包的吸聲隔聲問題，那么整車聲學(xué)包的成本將降低30%以上。但在NVH性能沒有前期設(shè)計時，哪怕加上很多聲包，想獲得很好的NVH性能也是很困難的。同時，聲學(xué)包也占據(jù)了一部分整車重量，需要與整車輕量化的需求進行PK。布置/EMC程發(fā)碰撞安全傳統(tǒng)燃油車輛整車16性能布置/EMC程發(fā)碰撞安全傳統(tǒng)燃油車輛整車16性能電池細化久蝕全理能性理2.4不考慮其它性能的NVH措施難免受抵制多性能匹配需要很多詳細設(shè)計的工作，更需要在概念設(shè)計階段進行規(guī)劃，建立其設(shè)計指導(dǎo)思想和匹配策略能車準備產(chǎn)試制試驗與認證發(fā)試制試驗與認證發(fā)試制試驗與認證發(fā)試制試驗與認證發(fā)試制試驗與認證源開發(fā)試制試驗與認證準備產(chǎn)試制試驗與認證發(fā)試制試驗與認證發(fā)試制試驗與認證發(fā)試制試驗與認證發(fā)試制試驗與認證源開發(fā)試制試驗與認證2.5未充分考慮新能源汽車NVH開發(fā)特點新能源車輛電驅(qū)、電池、電控三電系統(tǒng)與車身等系統(tǒng)同時開發(fā)匹配，具有更多的零部件同時開發(fā)及互相之間的匹配問題整整車NVH匹配產(chǎn)品立項概念開發(fā)設(shè)計開發(fā)11 44NVHNVH開發(fā)流程的進化現(xiàn)現(xiàn)有NVH流程的不足NVHNVH金字塔開發(fā)流程總結(jié)及展望Work整車級系統(tǒng)級概念設(shè)計詳細設(shè)計試驗驗證量產(chǎn)系統(tǒng)量產(chǎn)及質(zhì)量管控系統(tǒng)試驗驗證系統(tǒng)概念仿真及匹配系統(tǒng)設(shè)計及仿真驗證Time概念設(shè)計詳細設(shè)計試驗驗證量Work整車級系統(tǒng)級概念設(shè)計詳細設(shè)計試驗驗證量產(chǎn)系統(tǒng)量產(chǎn)及質(zhì)量管控系統(tǒng)試驗驗證系統(tǒng)概念仿真及匹配系統(tǒng)設(shè)計及仿真驗證Time概念設(shè)計詳細設(shè)計試驗驗證量產(chǎn)整車量產(chǎn)及質(zhì)量管控整車試驗驗證整車概念仿真匹配整車設(shè)計仿真3.1金字塔開發(fā)流程介紹V型開發(fā)流程向金字塔開發(fā)流程的遷移和轉(zhuǎn)變，代表將整車開發(fā)流程并行進行，不再有直線串行階段，從而節(jié)約周期Work整Work整車級系統(tǒng)級概念設(shè)計概念設(shè)計量產(chǎn)Time傳統(tǒng)燃油車輛V型開發(fā)流程能源車金字塔開發(fā)流程懸置優(yōu)化車身密封動踏板真空泵上方懸置優(yōu)化車身密封動踏板真空泵上方3.1金字塔開發(fā)流程介紹—來自實際案例的流程變革思路某純電動汽車項目振動噪聲測試試驗中，踩制動踏板、真空泵運轉(zhuǎn)時車內(nèi)可明顯聽到真空泵運行聲音。經(jīng)測試，主駕內(nèi)耳噪聲為42.45dB(A)，后右乘客內(nèi)耳噪聲為43.92dB(A)。在傳統(tǒng)燃油車輛中，由于發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)的遮蔽效應(yīng)，該類噪聲可被掩蓋；但測點方向優(yōu)化前(m/s2)優(yōu)化后(m/s2)制動踏板X0.180.05Y0.090.06Z0.170.05方向盤X0.40.18Y0.20.13Z0.08座椅導(dǎo)軌Z0.020.01儀表板Z0.070.02輸入輸出 3NVH金字塔開發(fā)流程輸入輸出3.1金字塔開發(fā)流程介紹—來自實際案例的流程變革思路仿真方法仿真時解決此問題，需建立動力總成、真空泵及懸置及管路、真空泵支架、動總懸置、車身、聲腔等模型，然后示意模型(示意模型(已調(diào)通)，計劃將真空泵-動力總成-車身系統(tǒng)更詳細建模NVH問題整改NVH性能開發(fā)車輛DNA開發(fā)NVH正向設(shè)NVH問題整改NVH性能開發(fā)車輛DNA開發(fā)NVH正向設(shè)計NVH能開發(fā)進化趨勢從對標開發(fā)到正向開發(fā)，是NVH性能開發(fā)展現(xiàn)重要性的第一步；但很多正向開發(fā)中的性能(例如NVH性能)仍然是對標開發(fā)新能源汽車電動化、智能化為NVH-DNA設(shè)計提供了更好的基礎(chǔ)和更便利的路徑—主動聲音設(shè)計消音提供算法支持，車內(nèi)聲音想設(shè)計成什么樣子就么樣子，甚至還可以通過選擇改變車輛聲音模式，像手 3NVH金字塔開發(fā)流程3.3金字塔開發(fā)流程的重點—重視概念開發(fā)建立經(jīng)驗NVH概念開發(fā)模型，在設(shè)計初始階段進行NVH性能匹配車身概念模型可使用梁—接頭模型，并根據(jù)接頭剛度、車身梁截面設(shè)計、梁長度等的改變對車身NVH概念開發(fā)提供依據(jù)即使到設(shè)計后期，仍可參考建立的概念模型對新設(shè)計方案進行快速評估懸置系統(tǒng)概念分析可使用多體動力學(xué)模型，也可建立有限元模型進行分析綜合聲學(xué)包吸隔聲性能及車型駕駛艙形狀，可建立車身聲學(xué)概念模型，初步預(yù)測車內(nèi)噪聲水平進行概念設(shè)計概念開發(fā)模型 (可通過概念開發(fā)模型 (可通過Adams/armsim/念開發(fā)模型勻速工況加速工況減速工況庫 3NVH金字塔開發(fā)流程勻速工況加速工況減速工況庫3.4金字塔開發(fā)流程的基礎(chǔ)—技術(shù)積累和數(shù)據(jù)庫較大的困難技術(shù)積累和數(shù)據(jù)庫可依據(jù)公司內(nèi)外部(包含供應(yīng)商)資源共同開發(fā)，增加技術(shù)積累速度，特別對零部件和系統(tǒng)級的技術(shù)積累在汽車行業(yè)大聯(lián)合(例如國外大眾和福特共享MEB平臺，國內(nèi)長安一汽東風(fēng)聯(lián)合等)的背景下，整車企業(yè)之間也可以取長補短行業(yè)性組織將提供技術(shù)積累和數(shù)據(jù)庫服務(wù)，例如國創(chuàng)中心將建立輕量化材料數(shù)據(jù)庫等標數(shù)據(jù)庫車外噪聲—牌號—牌號牌號料配…… 3NVH金字塔開發(fā)流程3.5金字塔開發(fā)流程的實現(xiàn)途徑—零部件仿真及試驗要得到較精確的整車仿真模型和仿真結(jié)果，需進行大量的零部件仿真和試驗，對標零部件的仿真模型精度念模型中零部件參數(shù)，根據(jù)整車模型對零部件進行匹配設(shè)計開發(fā)程很難實現(xiàn)振型某特斯拉電驅(qū)總成某非一體化電驅(qū)總成某非一體化電驅(qū)總成某一體化電驅(qū)總成某一體化電驅(qū)總成對比頻率830.2Hz478.7Hz420.8Hz730Hz770.8Hz總成1階電機-減速器方向彎曲石汽化氣車液油氣汽然料車天燃柴車物汽生油燃車醇汽乙料 3NVH金字塔開發(fā)流程石汽化氣車液油氣汽然料車天燃柴車物汽生油燃車醇汽乙料3.6金字塔開發(fā)流程的優(yōu)勢—更適合新能源汽車對于同步開發(fā)的對于同步開發(fā)的整車與零部件系統(tǒng)，金字塔開發(fā)流程純電動汽車混動汽車HEV純電動汽車混動汽車HEV車車車車混動汽動車BEV燃料電池混動總成車身底盤高電壓系統(tǒng)動力總成車身?NVH(動力總成、車身)?經(jīng)濟性?精細化?可靠耐久性?重量?燃油+電池的安全?發(fā)動機+排氣影響高壓安全?電+油的能量切換?動力性?環(huán)保性?NVH燃料電池混動總成車身底盤高電壓系統(tǒng)動力總成車身?NVH(動力總成、車身)?經(jīng)濟性?精細化?可靠耐久性?重量?燃油+電池的安全?發(fā)動機+排氣影響高壓安全?電+油的能量切換?動力性?環(huán)保性?NVH(車身、空壓機、底盤等)?總布置及功效性?人機工程?熱適應(yīng)性?操縱穩(wěn)定性?重量?成本?可靠耐久性?碰撞安全?高氣壓系統(tǒng)的安全?電+氣的能量切換?熱對高氣壓系統(tǒng)/氫安全影響?NVH?動力性?經(jīng)濟性?環(huán)保性?精細化?可靠耐久性?總布置及功效性?人機工程?熱適應(yīng)性?操縱穩(wěn)定性?重量?成本?動力性?經(jīng)濟性?平順性?功能/配置?安全性?可靠耐久性3.6金字塔開發(fā)流程的優(yōu)勢—更適合多性能匹配綜合新能源車部車車身動力總成車身底盤動力總成電子電器電子電器整車級系統(tǒng)級V開發(fā)流程，也重視發(fā)，但仍有大量工在樣車試制之后的金字塔開發(fā)流程整車級系統(tǒng)級V開發(fā)流程，也重視發(fā)，但仍有大量工在樣車試制之后的金字塔開發(fā)流程早期數(shù)字設(shè)計和仿真證概念設(shè)計詳細設(shè)計試驗驗證量產(chǎn)e概念設(shè)計詳細設(shè)計試驗驗證量產(chǎn)—節(jié)約更多開發(fā)周期新能源車輛電驅(qū)、電池、電控三電系統(tǒng)與車身等系