新能源汽车整车NVH金字塔开发流程

新能源汽车整车NVH金字塔开发流程辛雨国家新能源汽车技术创新中心2019.0911 44NVHNVH开发流程的进化现有NVH流程的不足NVH金字塔开发流程总结及展望1个人介绍2002年参加工作，机械设计/机制工艺工程师2006年合工大振动噪声研究所近场声全息研究2009年北汽福田汽车工程研究院整车NVH开发/NVH试验调校2013年北京新能源汽车技术股份有限公司整车NVH开发/电驱动+悬置系统仿真/动力电池系统仿真2018年国家新能源汽车技术创新中心整车集成(性能集成/物理集成/电气集成/车身/底盘)工作经验NVH发经验/增程式NVH开发经验发经验NVH性能开发NVH匹配开PadB(A)Amplitude 1NVH开发流程的进化PadB(A)Amplitude1.1解决车辆异常的NVH开发在汽车工业设计开发早期，主要解决的是生产、制造、装配的问题；设计问题、装配干涉、试验后破坏都可能引起异常的振动噪声，此时需要振动检测、故障排查手段；哪怕是最近5-10年，也有部分厂家因为没有NVH测试和仿真手段，只能以人体作为传感器，通过人的经验判断，来解决生产、制很大，按照惯常的思维，对真空泵传递路径进行了振动噪声测试真空泵安装点拆下来做是否结构传递的过程中发现真空泵与支很大，按照惯常的思维，对真空泵传递路径进行了振动噪声测试真空泵安装点拆下来做是否结构传递的过程中发现真空泵与支架干涉！拆开后车内噪声立马从53.6dB(A)降到40dB(A)。置此图片来自网络搜索案置案案置案案案案案案案小案案案8小时工作日！置此图片来自网络搜索案置案案置案案案案案案案小案案案8小时工作日！。做一个振动噪声水平测试或者查找NVH问题源的测试，周期也需要2-3个案案270%43小1.2试验调校为主的NVH开发题，而不是某辆车个别存在的异常现象。主要仍为解决设计后期样车试验时发现的振动噪声问题，以试验调校为主，以达到或超越竞争车的振动噪声水平为目的。-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%悬置需81次试验0%-30%30%30-30%0%-30%0%0%30%分析-仿真报告，零部件需要1-2天，整车需要分析-仿真报告，零部件需要1-2天，整车需要2-4周，只需要。做一个激励响应分析或其它仿真，需要的周期和费用1.3加入CAE验证的NVH开发ECAE技术可以在尚未出现试制样车的时候即开始数字化设计验证，减少开发周期，降低开发费用。CAE试验次数，从而验费用；以降低1/3试验次数论，每项目预计CAE可减少试验-整改轮次，提高问题定试验受天气(例如刮风下雨下雪结冰等)影响，导或试验结果失真，仿真无此类问题。验或设计中发现问题时，经验法/试错法设计优大量时间和精力，使用仿真优化方法可提供，一项项验证或优化，出现A性能变优B性能变差问题；仿真优仿真目标达成概念开发量产整车仿真整车试验仿真&试验验证早期正向开发流程：重视后期的试验设计系统仿真系统试验量产概念开发部件仿真部件试验计现代正向开发流程：重视前期的仿真设计&仿真拟验证证 1NVH仿真目标达成概念开发量产整车仿真整车试验仿真&试验验证早期正向开发流程：重视后期的试验设计系统仿真系统试验量产概念开发部件仿真部件试验计现代正向开发流程：重视前期的仿真设计&仿真拟验证证1.4仿真与试验并重的现代V型NVH开发流程仿真和试验各有其优缺点，由于基础材料参数、建模方法等的限制，整车仿真模型计算结果与实车试验结果仍有不小的误差，因此NVH双V验证可以为整车开发提供较好的支撑。整车目标达成试验试验验证现代V型整车NVH正向开发流程ltair 1NVH开发流程的进化ltair1.4仿真与试验并重的现代V型NVH开发流程AE11 44NVHNVH开发流程的进化现现有NVH流程的不足NVH金字塔开发流程总结及展望验证需求发计证0%70%40x校准设计引入几率几率成本验证需求发计证0%70%40x校准设计引入几率几率成本2.1大量NVH缺陷的引入在概念开发阶段H必须形成概念开发阶段NVH仿真评估的手段，在概念设计阶段具备一个概念仿真模型，对设计指标进行评估。问题优问题优化2.5x30%20%成计110x50%据Airbus在NAFEMS2015发布的数据显示：方案设计阶段修复缺陷的成本高出方案设计阶段近45倍。产 2现有NVH流程的不足产2.2仿真分析的作用被周期及输入所限制项目中仿真分析的数模及材料输入有时不能及时获得，需要与设计工程师、供应商、仿真工程师的共同努力项目阶段项目阶段产品立项概念开发设计开发试制试验与认证生产准备开发节点装车计划SOPFP样车EP1样车EP2样车车NVH计划工作策划对标分析SSTS冻结调校1调校2冻结NVH验收NVH总结NVHCAE计划仿真策划真仿真总结EP1仿真EP2仿 2现有NVH流程的不足2.3所有不考虑成本的NVH措施都是耍流氓NVH企业的日常工作，不能只是因为市场压力，必须而是在每一个新产品定义的第一天起，就要做DesigntoCost(按目标成本进行设计)，要做成本工程管理下的设计变更，因为85%的产品成本已经在产品如果基础的车身内饰件可以解决声学包的吸声隔声问题，那么整车声学包的成本将降低30%以上。但在NVH性能没有前期设计时，哪怕加上很多声包，想获得很好的NVH性能也是很困难的。同时，声学包也占据了一部分整车重量，需要与整车轻量化的需求进行PK。布置/EMC程发碰撞安全传统燃油车辆整车16性能布置/EMC程发碰撞安全传统燃油车辆整车16性能电池细化久蚀全理能性理2.4不考虑其它性能的NVH措施难免受抵制多性能匹配需要很多详细设计的工作，更需要在概念设计阶段进行规划，建立其设计指导思想和匹配策略能车准备产试制试验与认证发试制试验与认证发试制试验与认证发试制试验与认证发试制试验与认证源开发试制试验与认证准备产试制试验与认证发试制试验与认证发试制试验与认证发试制试验与认证发试制试验与认证源开发试制试验与认证2.5未充分考虑新能源汽车NVH开发特点新能源车辆电驱、电池、电控三电系统与车身等系统同时开发匹配，具有更多的零部件同时开发及互相之间的匹配问题整整车NVH匹配产品立项概念开发设计开发11 44NVHNVH开发流程的进化现现有NVH流程的不足NVHNVH金字塔开发流程总结及展望Work整车级系统级概念设计详细设计试验验证量产系统量产及质量管控系统试验验证系统概念仿真及匹配系统设计及仿真验证Time概念设计详细设计试验验证量Work整车级系统级概念设计详细设计试验验证量产系统量产及质量管控系统试验验证系统概念仿真及匹配系统设计及仿真验证Time概念设计详细设计试验验证量产整车量产及质量管控整车试验验证整车概念仿真匹配整车设计仿真3.1金字塔开发流程介绍V型开发流程向金字塔开发流程的迁移和转变，代表将整车开发流程并行进行，不再有直线串行阶段，从而节约周期Work整Work整车级系统级概念设计概念设计量产Time传统燃油车辆V型开发流程能源车金字塔开发流程悬置优化车身密封动踏板真空泵上方悬置优化车身密封动踏板真空泵上方3.1金字塔开发流程介绍—来自实际案例的流程变革思路某纯电动汽车项目振动噪声测试试验中，踩制动踏板、真空泵运转时车内可明显听到真空泵运行声音。经测试，主驾内耳噪声为42.45dB(A)，后右乘客内耳噪声为43.92dB(A)。在传统燃油车辆中，由于发动机怠速运转的遮蔽效应，该类噪声可被掩盖；但测点方向优化前(m/s2)优化后(m/s2)制动踏板X0.180.05Y0.090.06Z0.170.05方向盘X0.40.18Y0.20.13Z0.08座椅导轨Z0.020.01仪表板Z0.070.02输入输出 3NVH金字塔开发流程输入输出3.1金字塔开发流程介绍—来自实际案例的流程变革思路仿真方法仿真时解决此问题，需建立动力总成、真空泵及悬置及管路、真空泵支架、动总悬置、车身、声腔等模型，然后示意模型(示意模型(已调通)，计划将真空泵-动力总成-车身系统更详细建模NVH问题整改NVH性能开发车辆DNA开发NVH正向设NVH问题整改NVH性能开发车辆DNA开发NVH正向设计NVH能开发进化趋势从对标开发到正向开发，是NVH性能开发展现重要性的第一步；但很多正向开发中的性能(例如NVH性能)仍然是对标开发新能源汽车电动化、智能化为NVH-DNA设计提供了更好的基础和更便利的路径—主动声音设计消音提供算法支持，车内声音想设计成什么样子就么样子，甚至还可以通过选择改变车辆声音模式，像手 3NVH金字塔开发流程3.3金字塔开发流程的重点—重视概念开发建立经验NVH概念开发模型，在设计初始阶段进行NVH性能匹配车身概念模型可使用梁—接头模型，并根据接头刚度、车身梁截面设计、梁长度等的改变对车身NVH概念开发提供依据即使到设计后期，仍可参考建立的概念模型对新设计方案进行快速评估悬置系统概念分析可使用多体动力学模型，也可建立有限元模型进行分析综合声学包吸隔声性能及车型驾驶舱形状，可建立车身声学概念模型，初步预测车内噪声水平进行概念设计概念开发模型 (可通过概念开发模型 (可通过Adams/armsim/念开发模型匀速工况加速工况减速工况库 3NVH金字塔开发流程匀速工况加速工况减速工况库3.4金字塔开发流程的基础—技术积累和数据库较大的困难技术积累和数据库可依据公司内外部(包含供应商)资源共同开发，增加技术积累速度，特别对零部件和系统级的技术积累在汽车行业大联合(例如国外大众和福特共享MEB平台，国内长安一汽东风联合等)的背景下，整车企业之间也可以取长补短行业性组织将提供技术积累和数据库服务，例如国创中心将建立轻量化材料数据库等标数据库车外噪声—牌号—牌号牌号料配…… 3NVH金字塔开发流程3.5金字塔开发流程的实现途径—零部件仿真及试验要得到较精确的整车仿真模型和仿真结果，需进行大量的零部件仿真和试验，对标零部件的仿真模型精度念模型中零部件参数，根据整车模型对零部件进行匹配设计开发程很难实现振型某特斯拉电驱总成某非一体化电驱总成某非一体化电驱总成某一体化电驱总成某一体化电驱总成对比频率830.2Hz478.7Hz420.8Hz730Hz770.8Hz总成1阶电机-减速器方向弯曲石汽化气车液油气汽然料车天燃柴车物汽生油燃车醇汽乙料 3NVH金字塔开发流程石汽化气车液油气汽然料车天燃柴车物汽生油燃车醇汽乙料3.6金字塔开发流程的优势—更适合新能源汽车对于同步开发的对于同步开发的整车与零部件系统，金字塔开发流程纯电动汽车混动汽车HEV纯电动汽车混动汽车HEV车车车车混动汽动车BEV燃料电池混动总成车身底盘高电压系统动力总成车身•NVH(动力总成、车身)•经济性•精细化•可靠耐久性•重量•燃油+电池的安全•发动机+排气影响高压安全•电+油的能量切换•动力性•环保性•NVH燃料电池混动总成车身底盘高电压系统动力总成车身•NVH(动力总成、车身)•经济性•精细化•可靠耐久性•重量•燃油+电池的安全•发动机+排气影响高压安全•电+油的能量切换•动力性•环保性•NVH(车身、空压机、底盘等)•总布置及功效性•人机工程•热适应性•操纵稳定性•重量•成本•可靠耐久性•碰撞安全•高气压系统的安全•电+气的能量切换•热对高气压系统/氢安全影响•NVH•动力性•经济性•环保性•精细化•可靠耐久性•总布置及功效性•人机工程•热适应性•操纵稳定性•重量•成本•动力性•经济性•平顺性•功能/配置•安全性•可靠耐久性3.6金字塔开发流程的优势—更适合多性能匹配综合新能源车部车车身动力总成车身底盘动力总成电子电器电子电器整车级系统级V开发流程，也重视发，但仍有大量工在样车试制之后的金字塔开发流程整车级系统级V开发流程，也重视发，但仍有大量工在样车试制之后的金字塔开发流程早期数字设计和仿真证概念设计详细设计试验验证量产e概念设计详细设计试验验证量产—节约更多开发周期新能源车辆电驱、电池、电控三电系统与车身等系