整车级NVH分析技术在北汽研发中的应用概述
A Brief Summary for Applications of Full Vehicle Level AnalysisTechnigues on Vehicle NVH Performance Development in BAiC WU, LIE 吴列 现任职务：北汽股份汽车研究院NVH领域总工、NVH部部长Current Position: Chief Engineer for NVH Field & Director forNVH Department, R&D Center, BAIC Motor Corporation 北汽自主NVH技术关注点历程回顾 北汽自主开发整车级NVH分析技术盘点 、NVH车身架构设计和SFE参数轻量化 ■世界一流车企车身NVH架构发展趋势 针对近几年欧洲车身年会及开件年会100余份会议报告的解读和思考 口车身总体静弯扭刚度与车身模态正相关，多款车型车身同时具有较高的总体风度和较低的轻量化系数 口大部分车型的结构胶长度在50-100m之问，北汽对结构胶研究发现50m以内结构胶对静扭刚度和模态的提升有贡献，但进一步增加结构胶长度对整体刚度的影响不大，但在关键部位增加结构，可有效提升局部刚度口提炼总结了大量车身骨架结构典型设计案例 、NVH车身架构设计和SFE参数轻量化 ■车身架构对NVH性能影响 某油车加速轰鸣问题 车身架构主要是指前机舱（纵梁+炮塔+副车架）A/BCD性环，是汽车的核心，真性能决定了汽车的性能汽车加速、路噪、异响等NVH性能与车身架构密切相关。 的机舱架构设计不满足动力升级要求，问题频率存在结构模态和声腔模态噪声耦合，多路径加连麦鸣整改提升方案成不校高 某电车路噪问题 C佳环架构前期规划不足，搭载后思架拍力梁后，路噪性能差几难于整改提升 一、NVH车身架构设计和SFE参数轻量化 ■北汽车身NVH架构设计 持绩进行车身结构对标，建立了北汽车身NVH架构数据库，形成了车身NVH架构的关键控制要素 形成车身NVH架构方案要求，在车型开发概念阶段可以指导车身数据开发，实现NVH性能引领 关键控制要素 、NVH车身架构设计和SFE参数轻量化 基于SFENVH参数化整备车身的NVH轻量化技术应用 SFE在行业内应用情况 1.针对白车身以弯扭刷度和弯担模态为约束的轻量化！设计案例较多；！2.整车础方面也有应用，但是在以NVH专业其他！性能为约束的工程化索例胶少 1.概念阶股快速评估不同设计方案 2.平衡充余性能以实现轻量化、粘盗成本 3.从BIW白车身向TB整备车身拓展 4.从NVH相关的静刚度、低价模态向IPI、NTF、VTF指标项石展 索例：北汽项目-SFE后副车架安装点动刷度IPI优化 SFE-Concept隐式全参数化建模方法： 1点-线-战面-梁-接头-由面+拓扑映射连接的隐式建模实现设计模型可变，具有全车身设计截面可变、设计位置可变、材料属性可变三大特点， 2.设计参数的关联参数同步变化，连接拓扑关系保持一致，模型保持连续性， 3.SFE全参数化模型结合多目标优化方法，设计早期实现对车身重量以及性能的整体控制，以突破传统研发思路仅在设计后期人工优化性能的局限 小结：1优化前23.89Kg，优化后21.82Kg信·能@AE之家%58-]2.降低性能余设计，提升不足性能设计， 2020年第十七属汽车NVH控制技术国际研讨会（天津） 、整车级阻尼布置仿真分析 整车阻尼布置仿真分析方法 1、传统基于应变最叠加的用尼布置方法：>应变能量级尺度把提依赖于工程师经验、难以准确量化： 不能考惠板伸对声压的正负责献，负责献的限伴区，应变能世会比段牛中，进行理 尼布置会导数声压恶化，这世是物理样车调校价段，有的大面积设随尼反而效果不佳的原因之一>无法通过仿真模拟阻尼的性能，即无法基于声压进行阻尼布置优化，2、基于能量法的阻尼布置方法： 采用半功率法可得阻尼材科随频率变化的尾因子与复数模量，作为参故输入高精度 阻尼模型，并计算车内响应>将地板可以施加阻尼的区域分成多块，施加阻尼，并进行声振合分析的能量分析， 得到所有板块分别加阻尼材科对声腔总声压级的效更，找出对阻尼布置最敏感、量优布置方案：>针对最优布置方案进行阻尼厚度优化，得到最佳位否和厚度布置方案， 整车阻尼布置仿真分析 阻尼布置优化案例 三、整车级路噪仿真分析 整车路噪仿真分析方法 1、基于模态轮胎+实际路造：轮胎接地面加载 优点：在数据设计初期的整车模型上即可体现轮胎的载荷特性，早！缺点：路课仿真精度依赖于模态轮胎精度，尚未达到理想，精准？当轮钢更换时，需新测试、对标、拟合模态轮胎，扩展性低！ 2、基于逆矩阵法轴头力：试验VTF或者仿真VTF，轴头加载，源分离 传函定义：NTF=p/F;VTF=a/F构建阵：应陈[aa.Pp]传图超[VTF,VTFVTFNTF,NTF]传通求：[VTFVTF,VTFNTFNTF]力线有解F,[aP]"[VIFVTF2.VTF,NTF,NTF,]- 优点：路噪仿真结果与试验结果对标相对较好缺点：依赖于物理样车的开发时间和样车状态 三、整车级路噪仿真分析 整车级加速结构传递振动噪声仿真分析 北京汽车行套道·達天下ROIcmOTne 整车加速结构传递振动噪声仿真分析方法 1、基于逆趣阵法力载荐：试验VTF或者仿真VTF，接附点被动端加载，源分离 送矩阵方法基本原理同轴头力：力载荷求解过程不需要进行PCA（主分量求解）：力载荷求解点包活是置、排气吊购、前减氧器、前控制胃和模向稳定杆等 优点：路噪仿真结果与试验结果对标相对较好快点：依于物理样车搭载的发动机标状态 2、基于缸压法-输出等效力载荷：仿真或实测缸压，曲轴中心点加载 >基于发动机多体动力学模型及缸压曲线，计算出不同传连下曲轴中心和轴承座载荷，并进行时域到频域的传化，包含6个自由度方向每限0.5阶次的载荷橙值和相位，加速振动噪声 优点：仿真或发动机台架测试江压输入即可，早！缺点：仿真精度仍然需要更多的对标数据检验， 中国汽车工程学会BAE整车级加速结构传递振动噪声仿真分析北京汽车振动层声分会ROICMOTOE 风噪声仿真分析 整车风噪声仿真分析技术方案 风噪声激励组成：瑞流压力、声压 口利用CFD的Star-CCM+软件提供整车外造型流场压力脉动数据，通过波数分解技术将具分解； 口整车SEA仿真分析，搭接整车SEA模型并调教：口利用SEA方法结合声学内饰，将风障声分析计算到车内：口通过优化热车客部位声学包吸隔声特性来降低车内风博声 波数分解R(.t) E(p(x,r) -p(x+.t+t)表面脉动压力至相关透数 五、风噪SEA仿真分析 应用案例 外造型优化： 声学包优化： 优化部位：车门玻璃、车内吸音棉、座椅、顶盖等 典型优化区域：前三角窗饰板、后视镜区域、A桂区域、隐藏式雨刮等 六、整车级传动系统扭振分析 插电混动汽车的优势与挑战 优势：插电动汽车（PHEV)在传统燃油车基础上增加了驱动电机并进行了动力传动系统的适应性匹配，能够充分利用发动机输出功率和电机驱动力矩，因此具有更好的动力性和燃油经济性 NVH挑战：插电混动汽车与传统燃油车在动力传动系扭振NVH特性上有显著的差异，整车传动系扭振风险面临新的挑战 1）电机驱动与发动机驱动模式频紧切换，动力传递过程中扭矩波动增大导致传动系扭辰，引起汽车抖动，影响驾乘感受：2）电机惯量引入会使传动系扫振模态及振型发生改变，在发动机与电机耦合的混动模式（电机作为发电机或驱动电机）中可能导致新的传动系扭振问题：3）电动行驶时，在电机轻裁驱动或发电或不带载时（发动机关闭与传动系无连接），永磁电机的齿槽扭矩波动会导致汽车的扭转振动问题。 卓限动汽车Tip-in工况下，传动系眼儿眼导致自迪转造波动即品现大，主现度受整车出现shuffle闯质sy cententofindicated tne uindow (-tBDe rpen) 六、整车级传动系统扭振分析 某P2.5架构插电混动车型EP1样车NVH性能调教过程中发现在电机驱动车辆Tip-in发动机启动过程中座椅X向振动较大，主观感觉车辆存在动问题。 插电识动汽车传动不扭用整车防真模型包活： ①自由·飞伦·离合器模型发动机·感置模型@集成电机的DCT变造器模型O前、后恩模型?半轴·车轮模型?车身模型 模型校正案例：Tip-in工况下插电混动车辆传动系扭振整车模 六、整车级传动系统扭振分析 插电混动汽车传动系扭振仿真优化验证案例 第一步：基于标定后整车传动系拍辰模型，进行了传动系设计参数灵敏度分析，发现飞轮惯量和离合器减振器刚度对Tip-in工况下传动系担振响应影响最大，增大飞轮惯量能明显改善动力总成后悬置支反力 第二步：协同动力系统专业提出增大飞轮惯量等样车改进建议，并通过CAE仿真顶测和实车测试验证，改善了EP2样车曲轴转速波动、飞轮角加速度以及座椅导轨振动，提高了插电混动汽车传动系NVH性能。M 方法优点： 混动传动系扭振整车仿真模型，通过适应性修改可以为具它混动架构车型传动系CAE分析优化所应用，具有一定的通用性： 可以提高样车传动系NVH性能调教的效率，缩短开发周期。 七、方向盘摆振分析 ■高速方向盘摆振（shimmy） 汽车方尚盘的摆振，表现为方尚盘持续的回转累动或动，方尚盘摆振易发生在车辆线行验时，自车辆在高速行驶时（80~130Km/h）更容易出现。方向盘摆派严重影响车辆的舒适性，操稳性能乃至行驶安全性、整车零部件的寿命等。 北汽早期车型高速方向盘摆振问题整改，是单纯依靠试验方法调校，存在试验方案效果无法顶测且整改周期长，甚至问题整改后原因依然不明确等问题。 B车型电车/油车间题排查 A样车间题整改 样车在车速110km/h~120km/h直线行驶存在明显方向盘摆振现象，该车型整车方向盘摆振问题较为严重，架参数后期整改难度大，需严格控制轮胎均匀性才能消除， 同平台油车、电车转向系EPS装无刷电机后，均在车速110km/h直线行驶均出现过方向盘摆振现象，该车型整车方向盘摆振问题属于轻度偶发情况 七、方向盘摆振分析 方向盘摆振仿真分析研究 通过建立整车多体模型（包括转向系统、易架系统和车轮）并经过试验-模型校正，对某车型整车方向盘摆振发生的诱因进行了研究，建立了方尚盘摆振自标值、控制要素和分析流程。 七、方向盘摆振分析 ■北汽方向盘摆振NVH前期控制方案 自前北汽通过整车方向盘前期控制清单、整车方向盘摆振仿真分析优化及关键系统性能验证对整车方尚盘高速摄振性能进行开发控制 建立了北汽方向盘摆辰前期控制清单，包活对轮胎、轮钢、制动盘、传动轴、悬架时套等十余项技术要求，在项目开发前期对设计方案及零部件质量进行控制， 八、ANC主动降噪技术应用 1.主动降噪实现的原理 3.主动障噪技术系统分类 动降厚（简你ANC）实现的声学基础是声波的消于步，利用人为中的次级声通，产生与切级声预值相、指位反的声波，两声波在空间干性查加，形成消声静区”，从而消除指定空间内的低频碍声， 车内现声生动控制方面的研究主要采用以下三种方案： 前领控制系统 逼用于等声落少，且易于获取相关度高的餐考信号的场合，如发动机障声控制 适用于目标操声较为随机，无法预的场合，知耳抗障声控制 ANC的控物日标可以注为求J()首最小值：上述均方差适数有唯一极小重(）位于由面的是底部，ANC控过程中，真法的权系敌9，，不新更新，是终达到均方误更曲适是底恶极小值 FLMS算法的基本原起如下：1. X, () - X()*(0)2.c(n) -d(0) +> (0)3.W (n+1) -W(n)-2μe(n)X, (n) 为了让仅系数以较快给违度更新，每一时则导前应治音课差出面的带魔向量的反方向，这种导家最优解的方法称为是速下降法， 适用于目标障声股为复余，降声
