NVH测量技术,塑造汽车革新新方案

如今,出于对环境问题的关注,各国开始实施愈加严格的二氧化碳排放法规,这为汽车行业产品研发带来了翻天覆地的变化。就汽车动力系统而言,从传统内燃机向电力动力总成的转变,使NVH工程开发面临诸多挑战。为此,奇石乐推出具备超高灵活性的高效测量解决方案,积极应对新时代挑战。

NVH,即“噪声、振动与声振粗糙度平顺性”,涵盖汽车声音和振动表现的各个方面。对汽车或动力总成的NVH表现进行优化,有助于生产商产出具有更长使用寿命的可靠产品,因此,业界对该等问题的关注度越来越高。此外,优化NVH表现,也能够在很大程度上影响车辆驾乘者对汽车质量的评价。新时代汽车革新的终极目标是将驾驶舒适度、驾驶趣味性和品牌形象提升到前所未有的水平,而上述变化,也使NVH成为汽车革新的核心因素之一。

NVH的视角出发,内燃机和电动机的特性存在根本上的差异。然而,即使是外行也不难分辨,内燃机运动性能和机械功率普遍会产生刺耳的机械声,而电动机推进力却仅产生类似哨声的柔和声音,如今,后者正渐渐取代前者。对于最终客户而言,电动机发出的高频音调是一种全新的听觉体验,但却不一定能为其带来悦耳的感受。另一方面,在汽车运行过程中,内燃机噪音能够带来“遮蔽效应”;而电动汽车显然不具备这一特点,因此,道路、轮胎、风和通风系统产生的噪音都显得更加清晰,这势必会对用户的乘坐舒适度产生负面影响。

电动出行为车辆NVH优化带来哪些转变?

NVH工程师的主要任务包括量化动力总成产生的噪声和振动,以及了解它们对乘客的影响。加深对该问题的理解,对于满足用户对车辆设计的期望而言至关重要。按照工程惯例,噪声一般被分为两类:空气噪声和结构噪声。空气噪声主要来自动力总成,经发动机舱通过空气传播,进而对乘客产生影响;结构噪声则主要由振动产生,结构噪声经轴承和安装点从动力系统传递至车辆框架,对乘客产生影响。分离这两类噪声的传输路径并非易事,但如果能在设计阶段解决该问题,车辆的NVH性能将得到根本改善。

在实际应用中,我们不难发现这样一种现象:由于内燃机与电动机的动力系统性质不同,使用电动机替换内燃机后,空气噪声会得到显著减少。但电动机的噪音表现可能导致某些局部高频噪音的产生。此外,替换发动机后,尽管不明显,但结构噪声也会有所降低;更重要的是,低噪水平得到了显著改善。事实上,上述优化均源于电动机和内燃机在动态行为上的巨大差异。因此,动力系统到车辆框架的力传导路径是改善车辆噪音的关键,对该路径进行测量和研究势在必行。

除了上述因素之外,结构噪声的传输还受到车辆结构的影响——而这方面的技术变革也正在进行当中。电动汽车以电池为能量源,笨重的电池组会对车辆的整体NVH足迹产生较大影响。目前,各大OEM正致力于提高电动汽车的可行驶里程和电池容量,减轻电池组的重量并非短期内可实现的目标。因此,振动影响评估对NVH性能的有效优化至关重要。如何测量结构噪声传输路径上的震动,是亟需解决的首要难题——想要在震动频率范围内有效测量震动,就必须设计专门的声学解决方案。

除了影响车辆架构和开发流程外,这些变化和挑战也对测量链准确性和可靠性提出了新的要求。首当其冲的要求便是提高测量的灵活性。为此,奇石乐时刻准备为汽车制造商和开发商提供性能优异、简单易用的NVH测量解决方案。

针对特定应用的定制化测力解决方案

要准确评估结构噪声传输,就必须了解振动源(如动力总成)和车辆框架连接处的受力情况。受力分析结果也是白车身结构优化、传输路径分析(TPA)和阻塞力测量等常用流程的关键输入数据。该等测量应用需要特定的几何约束和独特的工作负载条件,而这很大程度上超出了传统力传感器的测量能力。

为了满足这些苛刻的要求,奇石乐推出基于压电(PE)测量技术的定制化解决方案。每套方案都根据特定应用量身定制,可精准测量连接处受力情况。PE传感器刚性高,因此具有高固有频率,且测量范围广,可捕获不同量级的动态力。此外,PE测量技术还具有过载保护设计和超长循环加载寿命等优势,是适用于NVH测量应用的强大测量设备。当下,就应对移动出行带来的挑战而言,PE测量技术可谓理想的解决方案;而即便在未来,其先进性也无可取代。

奇石乐凭借其在PE测量技术领域60多年的经验,为业界提供完整的测量解决方案,该解决方案可对多达六个分量(三个力和三个力矩)进行精确测量,满足每位客户的几何和载荷要求。奇石乐解决方案涵盖完整应用流程,从设计、工程到生产,再到调试和服务,为客户带来全方位一站式体验。

应对加速度测量新挑战

加速度传感器是奇石乐汽车NVH产品家族的一员。奇石乐提供多型号加速度传感器,适用于各种车辆和动力总成测量应用。基于奇石乐独特的PiezoStar晶体技术研发而成的加速度计特别适用于内燃动力总成的高温环境测量。例如,8766A传感器凭借卓越的热稳定性,可帮助工程师获得可靠、准确的测量数据,即使在极端条件下也发挥出色的性能。随着内燃机向电动机过渡步伐的加快,接地隔离、低量程和宽频率等功能正变得愈加重要。

奇石乐传感器(如8764B、8763B和8766A)已整合上述功能,时刻准备为电动机的应用开辟道路,并为迎接电动机测量领域的各种挑战提供可靠的技术。电动汽车在设计上具有电池重、车身轻的特点,因此,需要慎重评估其驾驶特性和行驶稳定性。为应对该情况,奇石乐电容式MEMS传感器(如8316A和8396A)应运而生——即便在振动频率极低的情况下,MEMS传感器也能保证测量精度。

高度灵活的数据采集和分析

想要在NVH领域实现新的发展目标,就需要高效、开箱即用的分析流程。为支持该领域的开发人员,奇石乐近期推出了KiSUITE Analysis,一款强大的直观数据分析平台,为数据评估和流程定制提供了高度的自由性和灵活性。该软件包集成全面的通用NVH功能,旨在为客户创建一个激发革新思维和创造力的分析环境。此前,KiSUITE软件已整合多个以应用为导向的解决方案,支持全面的车辆和动力总成NVH分析;如今,KiSUITE Analysis与KiSUITE软件相辅相成,共同为客户的测量应用带来突破。

在硬件方面,奇石乐升级了NVH数据采集系统。定制化KiNOVA Pro系统可采用不同板卡,以扩展输入和输出的数据类型;同时,凭借集成式独立功能,其原有的功能多样性也得到了保持。

新时代的NVH:做好准备,迎接未来

汽车行业的典范转移引发了业界关于共享工程方法和固有信念的讨论。为迎接全新的时代,我们需要在产品开发和性能衡量方法上寻求改变。如何在车辆设计和最终用户期望的声学舒适性之间找到一个平衡点,是当今NVH工程师面临的主要挑战之一。最终,这种开放式流程将为车辆舒适性、驾驶体验和品牌认同节点全新新的典范。一个属于汽车和动力总成NVH的黄金时代即将到来。奇石乐时刻做好充分准备,为客户提供定制化高效测量解决方案。

 

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