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军工品质如何炼成?走进长安UNI-K研发中心
pcauto    2021-04-30 10:34

【太平洋汽车网 技术频道】要说当今市场最火的自主品牌大五座SUV,非长安UNI-K莫属。凭着15.39-18.49万的价格、比肩冠道的超大后排空间和新一代蓝鲸2.0T发动机强劲高效的动力,3月刚刚上市就斩获了9108张订单。作为长安UNI系列的第二款重磅车型,长安为UNI-K倾注了非常多的心血。为此我们走进了重庆长安研发中心,看看长安为了研发UNI-K用了哪些新鲜技术。

虚拟试验

降低成本

在汽车研发过程中,如果所有的试验均基于实车实物试验,对于车企的钱袋子而言无疑会是一次大出血,因此通过虚拟试验提前进行分析,能够有效地节省研发成本,并减少研发过程中所走的弯路。长安汽车基于系统工程思维和方法建立了正向的CAE仿真体系,基本覆盖产品研发的全生命周期。总的来说,CAE的手段主要用于系统工程的目标分解和目标验证。使用CAE仿真分析的手段,可在产品开发的早期实现多方案选型、性能验证及性能优化等,也可以取代部分实车试验,使产品开发的周期进一步缩短,成本进一步降低。针对UNI-K的414项性能指标,CAE部门开展了7轮分析、7轮优化。

前期研发过程中,UNI-K充分利用虚拟试验场技术,开展耐久性能仿真分析、风险预测与管控。虚拟试验场(VPG)主要用于对车辆的是进行有关整车系统全部试验项目仿真,包括道路条件下,整车系统疲劳寿命分析、柔性和刚性体组合体(含整车系统)的非线性系统动力学分析、整车系统NVH 分析和碰撞仿真和乘员保护及评价。

虚拟试验场构建十分复杂,将试验场搬进电脑、到仿真成熟应用至少1年以上,首先通过3D激光扫描垫江试验场路面点云,将点云清洗、建立数字路面模型,基于云端数字路面,深入仿真技术研究、精度提升,最终打造成一个产业化的虚拟试验场仿真技术平台。

UNI-K前期耐久性能设计开发,是虚拟试验场技术的典型应用场景之一,40多种路面工况组合、并行仿真计算,分析车身底盘的钣金、焊点、焊缝的疲劳损伤,没有样车也可以开展风险预测、风险管控、目标达成,提前规避实车耐久路试的开裂失效问题,满足用户10年26万公里使用寿命目标。

缺乏VPG技术之前,车辆平顺性的开发主要基于随机激励特征路面,以选择不同等级的功率谱密度逆向生成,其类型单一、覆盖不全面,且与试验路面在激励幅值、频率、能量等方面存在差异,无法支撑前期性能开发,主要以后期匹配调校为主,难以兼顾与操稳的性能平衡。

长安的VPG技术,将垫江试验场搬进电脑,统一了仿真与测试的激励,使得平顺性能的早期开发和性能平衡变为现实。在项目前期便可与操稳同步进行性能设计,规避后期顾此失彼的性能冲突痛点。而且基于VPG技术的平顺性设计,路面多样,工况覆盖全面,实现了全面提升车辆平顺性的可能。

UNIK在项目前期借助VPG技术,完成车辆平顺性的虚拟开发并落地应用,包括架构选型、硬点和底盘弹性件的正向设计。分别在初级平顺性、次级平顺性和冲击平顺性3个方面评价的VPG路面上进行仿真分析,在样车生产之前就已获得车辆的平顺性表现。经过多轮次VPG仿真与兼顾操稳的性能平衡开发,以正向设计悬架弹性件、阻尼件、簧上簧下偏频以及敲定设计参数边界等完成性能提升冲突点的规避,筛选出多渠道优化技术方案。

风阻控制与热管理

给庞大的车身减阻

作为一款中大型五座SUV,UNI-K的霸气造型在路上显然是最吸睛的存在,但较为高大肥胖的车身会提高整车的迎风面积,从而对整车燃油经济性造成不利的影响。因此在保证车身尺寸不受影响的情况下减小风阻就显得尤为重要。

UNI-K造型初期风阻高达0.38,这一数据意味着油耗面临严峻的考验,工程师前后经过近十轮分析,数百例算例优化,开展数次风洞试验,抓住每一个造型细节,与产品和造型不断论证,最终将风阻降低到0.33。开发过程中,从造型草图到效果图、从体态模型到CAS数据,空气动力贯穿始终。长安具有全年1.5亿CPU时计算量的HPC支持空气动力开发,结合中国汽研的整车风洞实验室,全面支持UNIK空气动力性能开发。

风噪优化过程也不是顺风顺水,方案的推进涉及造型、总布置、法规、尺寸工程、产品等多个部门。如何权衡各板块的需求? 仅后期的后视镜风噪优化专题会就开了五次,造型当面对接了4次;UNI-K整个开发阶段发布造型数据超过77版,技术人员通过CAE技术手段对造型持续优化迭代,使得风噪性能逐步提升;整个开发计算方案超过300个,涵盖了迎风和横风的工况,涉及风噪、侧窗风振和天窗风振性能,最大限度提升驾驶舒适性。以后视镜为例,到工装车出来仍在进行造型优化,再开发后期仅后视镜提出方案就超过了30个。

另外针对整车热管理,UNI-K设计开发采用了完善的热管理闭环体系策略,首先基于整车热管理开发需求,建立包括空调、冷却、动力、制动及热保护系统的整车热管理系统架构;其次采用DOE、1D/3D联合仿真、RBM高精度风扇模型等有效技术手段进行精准仿真,最后通过多学科优化、多属性平衡及动态管控热管理性能目标表、方案成本目标表、布置及材料约束表等实现整车热管理综合性能最优。

通过完善的整车热管理CFD闭环体系策略,实现了UNI-K整车热管理精准管理,确保UNI-K车型提前规避了所有热管理风险项,无产生任何后期设计变更。确保了工装车热害试验一次性无整改通过,极大提升了研发效率。

悬挂性能优化

工程是一门取舍的艺术

常言道“工程是一门取舍的艺术”,放在汽车工程上更是如此。

产品开发过程中性能平衡迭代效率低、目标兼容性冲突以及车身轻量化等都是难点问题,多学科性能集成优化平台综合考虑NVH、CFD、强度耐久、行驶性能和碰撞安全等多个领域相关性能、冲突性能以及关重性能的集成,通过并行云端仿真、模型降阶表征、大数据挖掘和多学科集成优化等关键技术,从而解决各学科性能之间的冲突问题,同时缩短研发周期、减少样车和人力投入并最终达到性能、成本、轻量化等因素的平衡。目前,长安已经建立了车身结构、副车架、梁系、闭合件、焊点布置等近30项多学科优化设计流程,初步实现了多学科集成优化体系的构建。

以车辆过减速带时悬架产生的颤振为例,如果颤振控制得不够好,会给顾客留下车子松散、品质不高多的感觉。很多车企的做法是单独优化颤振性能,但这样做又会引起NVH性能的恶化,如“按下葫芦浮起瓢”,最后只好对性能控制选择保守设计。

而长安是国内率先自主开发颤振集成分析流程的车企,这套分析流程也是目前国内最完善的解决方案。通过CAE手段,基于数字样车同时对颤振和怠速振动进行多学科多目标控制,通过多样本分析和大数据挖掘,设计出最佳匹配方案,将颤振和怠速振动性能同时控制在优秀水平。

小结

长安凭借着军工的过硬品质在中国汽车市场上早已站稳了脚跟,但是面对层出不穷的新竞争者,长安必须拥有更加强大的研发能力。为了打造UNI-K这款重磅车型,长安可以说用上了当今汽车研发最先进的技术,包括电脑模拟仿真、热管理系统和产品开发过程中的优化等,均做到了自主品牌中的领先水平,甚至比一些合资品牌更加优秀。凭借着这样过硬的研发能力,也就不难理解长安UNI-K在上市短短几天就获得如此多的客户青睐了。

 

责任编辑: 4126TJ

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