德国声学专家使用西门子解决方案改进电动汽车和自动驾驶汽车的开发

应对新兴的 NVH 挑战

AZL 是一家成立于 1999 年的德国声学试验台制造商兼汽车行业工程咨询服务公司，该公司已经注意到与电动汽车 (EV) 和自动驾驶汽车 (AV) 开发相关的持续挑战。为了应对新的噪声、振动与声振粗糙度 (NVH) 开发需求，AZL 正在实施基于组件的传递路径分析 (TPA) 和基于模型的系统测试 (MBST) 等创新技术。

有了这些技术，AZL 就能构建专用试验台，应对新兴的 NVH 挑战来为客户提供创新测试过程，从而获得如何在开发阶段提前优化 AV 和 EV NVH 性能方面的相关信息。

AV 和 EV 开发中出现的新 NVH 难题

AZL-Technology Center GmbH 常务董事安德烈亚斯·施利普认为，AV 和 EV 开发主要带来以下三方面的挑战和机遇：

首先，高频结构噪声对于电动汽车更加重要，这就意味着，需要开发这一频率范围内硬度特性适当的衬套和支座。必须开发能够应对这一需求的新型试验台。

其次，由于内燃机作为重要低速缸盖声源已经消失，结构路面噪声变得更加明显。因此，开发优良的悬架系统成为客户的当务之急。AZL 积极开发适宜的试验台，以便更好地应对路面噪声并努力获取验证仿真模型所必需的数据。公司不仅在整车级别进行测试，还在独立的悬架系统级别进行测试，譬如仅测试底盘动力计上的前悬架系统或后悬架系统。

最后，AZL 还在探索如何将这些组件和系统测试结果作为产品数字孪生的一部分传递到仿真之中。为了实现准确的数字孪生，仿真模型必须具备准确数据。

新一代汽车需要全新的开发过程

数字孪生概念与行业中的新兴趋势齐头并进。物理测试并不是在最终的整车级别进行，而是提前在系统和组件级别进行。此方法可以明显缩短车辆开发周期，因为它会推动 AV 和 EV 制造商重新思考开发过程并对其加以创新。

“对于 EV 开发，我们试图避开整车层面开发，转向加强系统和组件层面的开发；由于新认证流程的原因，开发周期优化也是如此，”施利普说道。

在典范做法中，开发从设置仿真模型开始。AZL 建造了专用的试验台，能够在组件和系统级别按照严谨规定的边界条件来测试 NVH。“作为试验台制造商，我们为客户提供明确的指导，”施利普说道。

为了准确获得试验台数据，AZL 依托 Siemens Digital Industries Software 解决方案 Simcenter™ Testlab™ 软件和 Simcenter™ SCADAS 硬件，此硬件可兼容大量的传感器和数据接口。

“Simcenter 产品组合的独到之处在于，它将测试结果与仿真结果紧密集成，并在完全相同的环境里对其进行比较，”施利普说道。

车辆开发 NVH 中的阻塞力

随着系统级别开发趋势的兴起，一种基于组件的 TPA 的新方法应运而生。TPA 包括对作为系统特性表征的阻塞力（和力矩）进行评估。

“阻塞力对于我们开发的重要性在于，它支持您将各个系统彼此分开，”施利普说。“我们需要从作用力和作用力矩方面分开它们。这些作用力并非一成不变，而是依赖于完整装配；而阻塞力则描述系统本身的特性表征。”

拥有与后续集成无关的系统特性表征描述具有巨大的优势，可以挖掘汽车行业原始设备制造商 (OEM) 与供应商贸易关系中的巨大潜力。

“采用阻塞力方法，无需对整车组件先行集成并让供应商对整车结果负责，”施利普说道。“但可以让供应商对系统负责并让其直接测试组件。”

AZL 帮助客户开发合适的试验台，让他们可以准确识别阻塞力。所有这些都是实现根本目标的关键步骤，即为虚拟车辆装配铺平道路。

“根据阻塞力计算交界面力的功能是实现虚拟车辆装配的一个构成要素，”施利普说道。“这种功能可以通过系统的阻塞力得出仿真或测试结果并将这些结果整合起来以预测虚拟车辆的性能。我坚信，有了仿真过程的正确融合和系统级别的可靠测试结果，定然可以实现强大的低频段，高至 500 赫兹的向下级联目标。相反，如果将这些结果整合起来，就可以对虚拟原型实现较高的预测质量。”

基于组件的 TPA 流程完全受 Simcenter Testlab 软件和 Simcenter SCADAS 数据采集系统支持。除以工作流程为导向的分析工具外，它还提供了集成式解决方案，能够确保工作数据和频率响应函数 (FRF) 数据达到理想的测量质量。此功能帮助用户确定阻塞力，将阻塞力转化为交界面力，并以非常迅速而高效的方式进行目标预测。

在要求较高的应用中，譬如在基于组件的 TPA 数据中，一致性至关重要，已经添加了诸如矩阵热图之类能够提高工作效率的功能，这样用户只需点击一下，就可以理解大量数据集。这种显示方式可以迅速验证数据质量，并为不同组件的声振行为提供大量见解信息。此外，用户可以通过多种集成式功能来验证数据不一致性，例如方向错误和相互作用问题。

Simcenter Testlab 完全支持基于组件的 TPA 以及阻塞力向交界面力的转化。

掌控路面噪声

AZL 通过开发带有可变表面的定制底盘动力计来提供优化的测试环境。称为 AZL 悬架和轮胎力测验台的附加试验台可在完全相同的激励下执行整车测试、前悬架、后悬架和轮辋组合测试。因此，V 模型方法应高度可复制化环境的需求而生。

根据优秀的测量数据库，测试验证过的模型会为进一步的虚拟车辆开发提供强大的环境。