新能源汽車樣車對(duì)標(biāo)benchmarking技術(shù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)為了加速新產(chǎn)品研發(fā)、減少開(kāi)發(fā)成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，開(kāi)始使用benchmarking技術(shù)作為主要管理方法，也逐步建立起較為完善的技術(shù)制度。新能源汽車技術(shù)加速進(jìn)步，隨著相關(guān)政策的支持和配套設(shè)施的完善，逐步被廣大消費(fèi)者所接受，市場(chǎng)占有量逐年提高。通過(guò)benchmarking技術(shù)研究，了解和掌握國(guó)外電動(dòng)汽車的核心技術(shù)，可以為我國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)突破提供技術(shù)參考。文章通過(guò)對(duì)新能源汽車，包括對(duì)混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車benchmarking技術(shù)進(jìn)行梳理和分析，形成一套完善的新能源汽車的benchmarking技術(shù)方案。方案包括競(jìng)爭(zhēng)目標(biāo)的選擇、整車評(píng)價(jià)、工藝評(píng)價(jià)、性能測(cè)試、參數(shù)測(cè)量、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)掃描獲取、逆向建模、專業(yè)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)建立等內(nèi)容。文章重點(diǎn)對(duì)各工作內(nèi)容、步驟和要求等做出規(guī)范說(shuō)明。

1.benchmarking技術(shù)簡(jiǎn)介

benchmarking技術(shù)起源于70年代末80年代初美國(guó)學(xué)習(xí)日本的運(yùn)動(dòng)中，首開(kāi)標(biāo)桿管理先河的是施樂(lè)公司。面對(duì)世界性的越來(lái)越激烈的競(jìng)爭(zhēng)，施樂(lè)公司使用了“競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)桿方法”（competitive benchmarking），從成本、周期、價(jià)格等領(lǐng)域，制定出一些明確的衡量標(biāo)準(zhǔn)或項(xiàng)目，找出了和競(jìng)爭(zhēng)目標(biāo)的差距，進(jìn)而調(diào)整了經(jīng)營(yíng)研發(fā)策略，收到顯著成效。 國(guó)內(nèi)外汽車企業(yè)在做新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，需要通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，對(duì)市場(chǎng)熱銷的成熟車型進(jìn)行評(píng)價(jià)測(cè)量和分析，為自主研發(fā)車型設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累，確保新產(chǎn)品在投放市場(chǎng)時(shí)具有相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2.benchmarking的開(kāi)發(fā)步驟

汽車企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)汽車的benchmarking技術(shù)開(kāi)發(fā)開(kāi)展的時(shí)間較久，也較為完善。對(duì)于新能源汽車，在標(biāo)桿管理與傳統(tǒng)車型具有通用性，但也有其獨(dú)特性。通過(guò)對(duì)新能源汽車新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)目標(biāo)定位，選擇競(jìng)爭(zhēng)目標(biāo)車型，采購(gòu)樣車，組織開(kāi)展對(duì)標(biāo)項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)對(duì)benchmarking技術(shù)的分析和歸納，可以簡(jiǎn)單概括和總結(jié)，如圖1所示。

圖1 汽車benchmarking技術(shù)開(kāi)發(fā)步驟

3.benchmarking在新能源汽車領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容

為了能建立一套完善的目標(biāo)車型信息數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和專家系統(tǒng)，需要對(duì)目標(biāo)車型進(jìn)行必要數(shù)據(jù)搜集和資料儲(chǔ)備，結(jié)合計(jì)算機(jī)信息管理技術(shù)，從而建立完整的對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。然而汽車本身是具有多輸入、多輸出、不確定及多干擾源的復(fù)雜非線性系統(tǒng)，在進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，要考慮多種復(fù)雜因素的綜合作用，參數(shù)的選擇需要在考慮眾多因素的基礎(chǔ)上做出，因此需要建立起規(guī)范化的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。特別是新能源汽車領(lǐng)域的benchmarking開(kāi)發(fā)，與傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域相比，增加了電驅(qū)動(dòng)、能量存儲(chǔ)集成系統(tǒng)等電控系統(tǒng)零部件，特別是隨著消費(fèi)者對(duì)科技感的要求不斷提升，車載娛樂(lè)和通訊系統(tǒng)日趨便捷化和多聯(lián)化，因此，在新能源汽車領(lǐng)域的多媒體控制也成為新的特點(diǎn)。 文章著重介紹新能源汽車領(lǐng)域的benchmarking工作內(nèi)容。分別從測(cè)試評(píng)價(jià)階段、建模分析階段、數(shù)據(jù)管理階段進(jìn)行介紹。

3.1 評(píng)價(jià)測(cè)試階段 評(píng)價(jià)測(cè)試階段主要包括主觀評(píng)價(jià)、整車性能測(cè)試和功能分析、各專業(yè)測(cè)量、關(guān)鍵零部件檢測(cè)等幾個(gè)方面。

3.1.1 主觀評(píng)價(jià) 整車主觀評(píng)價(jià)的目的主要是通過(guò)非客觀的角度去了解樣車在外觀造型、布置及人機(jī)方面的優(yōu)劣勢(shì)，能夠直接表達(dá)用戶的態(tài)度。人機(jī)工程主觀評(píng)價(jià)作為本階段的重要環(huán)節(jié)，在整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中起著重要作用。 在傳統(tǒng)汽車的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，通常在前期設(shè)計(jì)階段和后期階段需要分別進(jìn)行一次人機(jī)工程主觀評(píng)價(jià)，檢驗(yàn)車輛是否達(dá)到之前所設(shè)定的目標(biāo)，并通過(guò)與樣車再次對(duì)標(biāo)，查看哪些地方還需要進(jìn)行改進(jìn)，是否可以凍結(jié)設(shè)計(jì)方案。除了人機(jī)工程項(xiàng)目之外，新能源汽車越來(lái)越側(cè)重于科技感和多媒體的設(shè)計(jì)，包括：自動(dòng)泊車、可變懸架、前后駐車?yán)走_(dá)、轉(zhuǎn)向隨動(dòng)大燈、日間行車燈、一鍵啟動(dòng)、中控彩色主屏及人機(jī)語(yǔ)言交互等。

3.1.2 整車性能測(cè)試及功能分析 整車性能測(cè)試是對(duì)標(biāo)車的基本性能測(cè)試，獲得對(duì)標(biāo)車在整車性能方面達(dá)到的技術(shù)水平。需測(cè)試的新能源標(biāo)桿車基本性能測(cè)試與傳統(tǒng)汽車相同的測(cè)試內(nèi)容為：NVH、操縱穩(wěn)定性、動(dòng)力性、通過(guò)性、平順性、滑行阻力、操縱穩(wěn)定性等。由于傳統(tǒng)汽車整車性能測(cè)試應(yīng)用比較廣泛，且相關(guān)指導(dǎo)文件比較齊全，文中不再重復(fù)介紹，僅介紹新能源汽車特有測(cè)試內(nèi)容。相關(guān)測(cè)試內(nèi)容，如表1所示。 表1 整車性能及功能測(cè)試內(nèi)容

表2 CAN控制信息測(cè)量?jī)?nèi)容

3.1.3 各專業(yè)領(lǐng)域測(cè)試

對(duì)標(biāo)桿車進(jìn)行各個(gè)系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)量，掌握原始信息，傳統(tǒng)汽車的專業(yè)測(cè)量主要包括：整車測(cè)量（外形尺寸參數(shù)、通過(guò)性參數(shù)、整備質(zhì)量等）；車身專業(yè)測(cè)量（外表面間隙/段差測(cè)量、開(kāi)閉件密封間隙測(cè)量、開(kāi)閉件開(kāi)啟力度測(cè)量）；電器測(cè)量（車載用電器電流測(cè)量）；底盤(pán)專業(yè)測(cè)量（四輪定位參數(shù)、轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)向角、操縱件行程/操縱力測(cè)量、底盤(pán)非標(biāo)測(cè)量：加速踏板自由狀態(tài)上表面距地距離和下限位置距地距離、加速踏板力等）。由于新能源汽車車載更多的電控系統(tǒng)單元，因此關(guān)于CAN信號(hào)的測(cè)試項(xiàng)目需要更加完善，具體內(nèi)容，如表2所示。

3.1.4 關(guān)鍵零部件的檢測(cè)

新能源汽車的能量來(lái)源是動(dòng)力電池提供的電能，動(dòng)力電池的能量來(lái)源是通過(guò)市電將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)備在電池中，再通過(guò)放電電化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并且通過(guò)電機(jī)控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，從而為整車提供動(dòng)力系統(tǒng)。電池及電機(jī)的測(cè)試內(nèi)容，如表3所示。 表3 新能源汽車電機(jī)和電池測(cè)試內(nèi)容

4、建模和逆向分析

標(biāo)桿車逆向建模在整個(gè)benchmarking開(kāi)發(fā)過(guò)程中，工作量最大。工作主要包括整車掃描、零部件拆解/掃描、點(diǎn)云處理、坐標(biāo)系建立以及零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，主要工作內(nèi)容與傳統(tǒng)汽車一致，包括整車掃描、拆解零部件掃描以及模型建立，其中整車掃描包括：外表面掃描→開(kāi)閉件掃描→后視鏡掃描→刮刷面積掃描→人機(jī)工程掃描→底盤(pán)掃描→內(nèi)表面掃描；樣車拆解掃描包括：開(kāi)閉件拆解/掃描→內(nèi)飾拆解/掃描→外飾拆解/掃描→車身底部零件拆解/掃描；模型建立包括：點(diǎn)云處理→整車坐標(biāo)建立→內(nèi)外A面建立→各總成建模。

逆向分析主要包括車身工藝分析、成本分析、材料分析、CAE分析等內(nèi)容，車身工藝分析的主要內(nèi)容是沖壓件工藝、焊接工藝、涂裝工藝等。CAE分析傳統(tǒng)汽車比較成熟全面，包括：汽車碰撞與安全性分析、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與疲勞強(qiáng)度分析、CFD分析、多體動(dòng)力學(xué)分析、NVH分析等。在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)增設(shè)：電池包冷卻系統(tǒng)CFD分析、電池包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、模態(tài)及振動(dòng)特性分析、耐沖擊特性分析等。

5、benchmarking數(shù)據(jù)管理建立

隨著逆向數(shù)據(jù)、分析文檔和對(duì)標(biāo)車型數(shù)據(jù)的不斷增多，為增加保密性，利于方便查找，避免參考資料和文檔的流失，通過(guò)建立和使用數(shù)據(jù)管理軟件使得benchmarking開(kāi)發(fā)更加合理，同時(shí)也提升了效率。通過(guò)信息化建設(shè)，根據(jù)對(duì)標(biāo)流程體系，將前期準(zhǔn)備階段、測(cè)試評(píng)價(jià)階段及建模分析階段的參數(shù)、文檔、照片、曲線、代碼、模型、仿真結(jié)果等，建立查詢共享化的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，為逐步向正向化設(shè)計(jì)提供有效支持。

6、結(jié)論

文章總結(jié)、歸納了新能源汽車樣車對(duì)標(biāo)開(kāi)發(fā)的具體研究，通過(guò)前期的準(zhǔn)備和相關(guān)資料的查詢、中期的評(píng)價(jià)檢測(cè)和仿真建模以及后期的數(shù)據(jù)庫(kù)建立等，形成一套規(guī)范化的新能源汽車整車對(duì)標(biāo)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)標(biāo)車型數(shù)據(jù)的采集和經(jīng)驗(yàn)積累，為我國(guó)汽車行業(yè)逐步向正向化設(shè)計(jì)發(fā)展提供了必要的支持，提升了自主研發(fā)能力，完善了知識(shí)信息化。

編輯：黃飛