德国声学专家使用 Siemens 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

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 AZL，已经意识到与电动汽车 (EV) 和自动驾驶汽车 (AV) 开发相关的持续挑战。为了应对声振粗糙度 (NVH) 的新开发需求，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) 之类创新技术。

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，从而形成有关如何在开发阶段提前优化 AV 和 EV NVH 性能方面的信息。

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·斯奇尔普 (Andreas Schilp) 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化双胞胎的一部分传递到仿真之中。为了实现准确的数字化双胞胎，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

数字化双胞胎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。此方法可以显著缩短车辆开发周期，因为它会影响 AV 和 EV 制造商的重新思考并对开发过程进行创新。

“对于 EV 开发，我们试图回避整车级别开发，而是加强系统和组件级别的开发；由于新法规流程的原因，优化开发周期也一样，”斯奇尔普说道。

在最佳案例演示中，开发从设置仿真模型开始。AZL 构建专用试验台，能够在组件和系统级别以仔细规定的边界条件测试 NVH。“作为试验台制造商，我们为客户提供明确的指导，”斯奇尔普说道。

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，此硬件与大量传感器和数据接口兼容。

“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，”斯奇尔普说道。

车辆开发 NVH 中的钳制力

随着系统级别开发趋势的不断上升，引发了一种名为组件级别 TPA 的新方法。TPA 包括评估钳制力（和力矩）来对系统进行特性表征。

“钳制力对于我们开发的重要性在于，它允许拆分各个系统，”斯奇尔普说道。“我们需要从作用力和作用力矩方面进行拆分。这些作用力并非一成不变，而是依赖于完整装配；钳制力则可以对系统本身进行特性表征。”

对系统进行独立于后续集成的特性表征，挖掘了汽车行业原始设备制造商 (OEM) 与供应商贸易关系的巨大潜力。

“采用钳制力方法，无需对整车组件先行集成并让供应商对整车结果负责，”斯奇尔普说道。“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钳制力。所有这一切都是实现最终目标的关键步骤，也为虚拟车辆装配铺平道路。

“根据钳制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，”斯奇尔普说道。“这种功能可以通过系统的钳制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，最多 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。它所提供的集成式解决方案和工作流程导向的分析工具，能够提供测量质量最佳的工作数据和频率响应函数 (FRF) 数据。此功能帮助用户确定钳制力，将钳制力转化为交界面力，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 以及钳制力向交界面力的转化。

掌控路面噪声

AZL 通过开发表面可变的定制底盘动力计，提供优化的测试环境。其他称为 AZL 悬架和轮胎力测验台的试验台，让整车测试、前悬架、后悬架和轮辋组合测试都能在完全同阶激励下进行。因此，V 模型方法在一种极度可复制化的环境下应运而生。

根据最佳测量数据库，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。