案例分析

在五年内打造 25 至 250 千瓦的新一代电驱动产品系列

Emotors 使用 Simcenter NVH 测试工具实现出色的汽车电驱动工程设计

Emotors

作为 Stellantis 和 Nidec Leroy-Somer 的合资企业,Emotors 成立于 2018 年,总部位于法国并拥有 300 多名员工。其员工拥有丰富的专业知识、勇于开拓的精神和实现可持续制造的热情,以为领先的汽车品牌生产出色的电驱动产品。

https://emotors.com/

总部:
Carrières-sous-Poissy, France
产品:
Simcenter Testing Solutions
工业板块:
汽车及交通运输行业

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我们的 NVH 测试工程师对市场上的所有工具进行了基准测试,很快就发现西门子的工具是理想选择。
塞德里克·普拉斯, 首席技术官, Emotors

开发新一代电驱动产品

制造电动汽车 (EV) 和电驱动 (e-drive) 系统面临着各种复杂的挑战,包括原材料采购、行驶里程、性能、使用寿命和安全问题。在许多情况下,还存在公众对充电和改变驾驶习惯的接受度问题。

总部位于法国的 Emotors 成立于 2018 年,作为 Stellantis 和 Nidec Leroy-Somer 的合资企业,是一家致力于克服这些挑战的独立创新电驱动制造商。

“良好的开发是我们知识的关键,能够帮助我们的电动汽车客户设计新一代电驱动产品并制造原型,但除此之外,大规模制造同样是我们知识的关键组成,”Emotors 首席技术官 (CTO) 塞德里克·普拉斯 (Cédric Plasse) 说。“对此,我们利用平台开发这一著名的汽车行业战略来帮助我们保持竞争力。”

为了帮助克服这些挑战并实现他们的目标,Emotors 寻求 Siemens Digital Industries Software 的帮助并采用了其 Simcenter™ 软件,该软件是 Siemens Xcelerator 软硬件和服务业务平台的一部分。

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克服电驱动开发的声学挑战

Emotors 工程师面临的众多挑战之一是满足严格且不断发展的规范,尤其是噪声、振动和声振粗糙度 (NVH) 声学性能方面的规范。由于车辆的数字化程度远胜以往,因此 NVH 测试和电动汽车声学似乎并不那么重要。

然而,曾几何时,几乎每位驾驶员都习惯了内燃机 (ICE) 的轰鸣。当时,NVH 发动机技术非常先进,声学工程师花费了大量时间为原始设备制造商 (OEM) 品牌精心打磨标志性声音。

当更安静的电动汽车投入市场时,消费者感到震惊,声学专家对车辆声音的变化感到担忧,尤其是道路噪声和更加数字化的涡旋和嗡鸣声。另一个问题是行人安全,因为走在街上时更难听到电动汽车的声音。

近二十年后,专家们似乎更好地控制了电动汽车的音景,为电动汽车、电动传动系统和电驱动创造了一系列声音,包括定制的内部和外部音景、增强的静音驾驶体验和行人警告系统 (PWS) 或车辆声学警告系统 (AVAS)。

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考虑 NVH 因素

每个 Emotors 系统都需要满足电驱动声音和车内集成方面的规范。Emotors 的 NVH 测试经理博纳文图尔·恩东·古梅佐 (Bonaventure Ndong Gumedzoe) 及其在 NVH 测试实验室的团队帮助完成了这项任务。

Emotors 的 NVH 工程师达乌达·图夫 (Daouda Teuw) 帮助运行了测试。这包括在他们的 72 通道 Simcenter SCADAS™ 硬件数据采集单元上设置每次测试运行。这些基于实验室的设置包括粘贴和连接加速度计、将专用的 Simcenter Qsources™ 硬件安装到 Emotors 系统、在消声室中测试、监控测试运行以及在 Simcenter Testlab™ 软件和 Simcenter Testlab Neo 软件中分析噪声或结构响应。

Emotors 的 NVH 设计工程师法特玛·阿比德 (Fatma Abid) 深入解释了这一过程。“我负责对电驱动系统进行建模和仿真,以确保尽量降低噪声。这需要与电磁工程师、设计团队和测试团队等多个技术团队密切合作。”

“我为测试团队提供初始仿真以优化他们的测试网格,然后他们为我提供测试结果,以便我可以优化自己的模型,提高其预测性。在项目的早期阶段拥有具备出色预测性的模型非常重要,因为我们必须在电磁噪声等不同的噪声源和结构行为之间取得平衡。”

通过使用 NVH 设计团队优化的仿真,达乌达·图夫确定了 Emotors 系统上的特定区域,并使用经典的 NVH 方法来识别结构共振。然后,达乌达·图夫将其匹配到具体属性(例如数字孪生中的磁力谐波)以预测 NVH 行为。

“为了满足客户的 NVH 要求,我们在 Simcenter Testlab 中进行了经典的实验模态分析,”博纳文图尔·恩东·古梅佐说。“我们提取如频率、模态形状和阻尼等模态参数,并将这些信息提供给仿真团队,以便他们能自信地预测我们 Emotors 产品的 NVH 行为。”

“通过使用 Simcenter 测试解决方案,我们可以轻松完成从通道设置到最终测量分析的所有主要任务。”

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整体工作和协同

与其他行业一样,Emotors 深知摆脱 NVH 孤岛进行工作的重要性。

“我们需要与电气工程师、控制法工程师和电磁专家合作,了解电驱动的声源,并在可接受的噪声水平上达成一致,”博纳文图尔·恩东·古梅佐说。

通过将准确的数据输入数字孪生,该公司可以在设计过程的早期进行权衡取舍。通过使用 Simcenter Testlab,NVH 团队可以通过色彩图从测试和数字孪生两个方面确认频率和谐波是否正确。

“我们的核心挑战是彻底测试所有的必要领域,以改善我们产品的 NVH 行为,”博纳文图尔·恩东·古梅佐说。“我们与仿真团队密切合作,寻找符合 NVH 要求以及电磁学和电力驱动控制等其他领域的合适解决方案。然后,在实施之前,我们将其重新放入循环中进行测试,检查它在实验条件下是否与在仿真中一样有效。”

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尽管是一支较新的团队,NVH 团队仍努力从各个角度审视其流程,以确保这些流程运作正常且高效。为了帮助实现这一目标,Emotors 借助了西门子的技术支持。

“我们对西门子的技术支持非常满意,”达乌达·图夫说。“当我们要实施一些新的测量方法时,或者当我们开始使用 Simcenter Qsources 等新设备进行下一次测试活动时,我们通常会电话联系他们。”

“Simcenter 测试硬件对用户非常友好。即便使用所有 72 个通道,我们也能非常快速地执行测试。”

“通过利用 Simcenter SCADAS 硬件,我们在每个通道都能实现非常高的采样频率,”博纳文图尔·恩东·古梅佐说。“我们工作的准确性水平非常理想。Simcenter Testlab 使每一步都合乎逻辑且易于遵循。几何体与通道设置的紧密结合提供了很大优势。”通过这种方式,达乌达·图夫可以检查一切是否顺利并快速修复任何错误。我们在准备和测试运行过程中节省了大量时间。”

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从 Simcenter 产品获益

得益于塞德里克·普拉斯的经验,Emotors 团队了解了研发 (R&D) 和高级工程在早期产品开发中的重要性。凭借这些知识和西门子的解决方案,Emotors 在五年内创造了从 25 到 250 千瓦不等的新一代电驱动产品系列,广泛用于 Stellantis 旗下的标致、欧宝、DS Automobile 和吉普等品牌。这得益于将电驱动集成到电动汽车中并实现制造模块化。

“我们需要在工厂中实现高产量,并且希望产品种类不要过于繁多,所以我们有两个平台,分别覆盖我们的小型和大型电机,”塞德里克·普拉斯说。“这两个平台可以用同一生产过程生产从 25 到 250 千瓦的电驱动产品。我们开发的标准产品能够快速适应客户的需求。根据我们的持续开发流程和平台制造战略,我们能够快速进入市场。”

在使用 Simcenter 测试解决方案进行模态分析后,该团队发现西门子还提供了研究心理声学的工具,能够了解电动汽车驾驶员以及乘客在驾驶时的感受。

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“人不能像我们在消声室中测量谐波那样客观,”塞德里克·普拉斯说。“只有西门子的解决方案能够帮助我们将驾驶员的感受与我们在消声室中的测量数据成功联系起来。作为工程师,我们只能改进我们的测量。

“我们以数字方式完成了许多设计,但不能仅靠数字模型完成所有工作。为确保快速上市和保持准确性,我们需要使用测试的测量数据来校准我们的模型。我们的 NVH 测试工程师对市场上的所有工具进行了基准测试,很快就发现西门子的工具是理想选择。

“在声学方面,我们可以借助我们的西门子工具测量噪声,然后校准我们的模型。因此,我们能够为客户在噪声、性能和成本之间实现理想的平衡。”

另一个好处是让理性和感性的人为因素相匹配。

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“我们进行车内测试的原因是,尽管我们目前在测试台上取得了很好的结果,但对于车内测试,结果有所不同,”博纳文图尔·恩东·古梅佐说。“我们已经从西门子发现了一些很好的工具,比如 Simcenter SCADAS XS 和 Simcenter SCADAS 3D 双耳头戴式设备。这些设备可以与平板电脑配合使用,而且体积小巧,我们可以在车内使用它们来轻松进行测试。”

团队一直在寻找新的方法来扩大其在 NVH 工程方面的卓越性承诺,并寻找令人兴奋的工具以添加到他们的流程中。

“当我与我的 NVH 团队交谈时,他们说西门子的支持非常专业,沟通也很顺畅,”塞德里克·普拉斯说。“我们正在尝试在所有领域使用西门子的工具。这是一件好事,因为我们可以利用仿真和测试双方人员之间更广泛的交流。这是改善沟通的良好驱动力。我们将利用西门子和 Emotors 之间的成功合作,在未来向市场推出更多电机。”

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只有西门子的解决方案能够帮助我们将驾驶员的感受与我们在消声室中的测量数据成功联系起来。
塞德里克·普拉斯, 首席技术官, Emotors