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NVH Engineering


基于西门子Simcenter Test Solution的软硬件组合,联合西门子和客户完成NVH测试系统的部署实施、培训以及技术服务与技术转移。

案例一混合动力系统的NVH分析:

环保型混合动力系统的集成为NVH工程师们带来了全新挑战。缩小了尺寸后的内燃机(ICE)的气缸压力会增大,遇到电机的高转矩波动会转成低频转矩振动,而该振动在动力传动系统中将被放大。由于机械组件和系统控制单元会严重影响上述现像,根据虚拟模型来进行故障排除通常是解决这些为的唯一可行方式。基于模型的系统工程解决方案可帮助工程师了解及解决NVH问题,还能实现混合动力传动系统的平衡集成。

混合动力集成的NVH分析需要结合测试与仿真技术,通常在车辆研发阶段以及有表示数据的情况下使用。如果有物理样机,则工程师可以先测量关键条件并找出对问题造成影响最大的声道与组件。之后,可在1D仿真模型中重现问题。

采用上述方式,可帮助您在故障排除阶段评估解决措施及控制策略优化。同时1D解决方案可帮助您定义最佳概念架构,以及在NVH和其他功能需求(如驾驶操控性)之间实现平衡。

采集实验数据阶段:服务团队利用其丰富的测试经验帮助客户测量动力传动系统的旋转动态数据,从中找出转矩振动的特性,并根据它来构建1D模型与验证仿真。同时通过模态分析、运行变形振型分析(ODS)和传递路径分析(TPA)对实际的整车进行故障排除。

动力传动系统和整车仿真阶段:服务团队帮助客户将系统模型与整车模型以及相应的变速箱、传动系统和控制器转矩模型结合在一起,构建出完整测1D系统模型。之后对车辆的分系统进行逐步优化,再加入了测试结果和简化版3D多主体数据之后,模型的细节白嫩的更加丰富,包含了悬架、连接件和柔性组件的精确描述。为了对各状态下的完整系统模型进行验证和更新,模态、力和加速度等1D仿真结果都与测试结果相关联。

解决措施与实施阶段:服务团队协助客户对机械系统(短期硬件维修)和控制策略(基于控制的解决方案)进行微调,从而减轻动力传动系统中的低频转矩振动,并进行预其他功能指标之间的平衡调整。并协助客户完成解决方案的实施验证与优化。

服务成果:

减少动力传动系统中的低频扭转振动

结合测试与仿真方式确定问题的根本原因

使用1D整车仿真,包括机械系统和控制系统

制定短期硬件修理计划或基于控制单元的有效解决方案

确保良好的功能性指标(例如驾驶操控性),同时优化动力系统NVH响应


案例二电动车电机噪声优化

为油电混合车辆研发电机需要面临许多挑战。工程师们需要从大量电机类型和配置中进行选择,还要对所有的可能性进行有效评估。除了通过概念性选择与控制策略优化效率外,优化电机的NVH性能也相当重要。电机容易发出恼人的高频纯噪声,通过在同一个流程中结合电磁方针与高端声学辐射研究,服务团队可在保持车辆性能不变的前提下,对其声学行为进行全面优化。

服务团队结合了测试与仿真方式,可在汽车设计阶段帮助电动车和电机厂商及供应商解决NVH难题,为了计算出电机噪声,专家们将电磁仿真中的各种力分别映射到结构性有限元模型(FEM)上,从而计算出电机壳上的振动。而高端仿真将该结果用于计算麦克风位置的声学响应。

通过将电磁仿真、结构仿真和声学仿真结合在一起,服务团队可有效评估NVH上所有可能的设计变更影响,从概念设计到控制策略和结构变更,一直到系统集成或故障排除。

电磁仿真阶段:服务团队帮助客户利用2D或3D电磁FEM软件计算磁滞力,通过应用电流波形并采用转子角度、转速和扭矩的函数关系描述相电流,可计算出电流密度与磁通量,从而转换为转子与定子间的切向力与径向力。实际电流、转速与扭矩可通过基于系统的功能模型计算得出,而功能模型基于引用表以及惯性和损失等电机数据。这有利于设计出调节相电流的控制单元。

振动声学仿真阶段:专家们将在软件环境中对定子和电机壳的结构元件划分网格,并对其进行装配。在该阶段,测试与仿真之间的相互关联以及模型更新显得尤为重要,因为只有这样才能精确再现相应频率范围内的系统动态。根据2D/D电磁模型计算出的力将被映射到3D装配网格上,以计算电机壳上的振动。这些振动值将在采用高级声学FEM技术的声辐射研究中用作边界条件。

噪声优化阶段:服务团队帮助客户挖掘噪声问题的原因,并制定相应的预防措施。再一个连续的过程中收集所有参数,可在噪声优化的同时保持车辆性能不变。还可对概念设计、控制策略或结构进行改善,主要为了确保电磁力不会过多激发某些结构性共振。

服务成果:

结合电磁学与声辐射,实施基于仿真的解决方案

将电机噪声降到目标水平

避免关键频率上的纯噪声

结合测试与仿真,创建出经过验证的仿真模型

深入分析概念性选择与控制策略对噪声行为的影响

分析对已验证仿真模型的修改

管理集成问题