全周期整车性能开发及优化研究

孙伟伟

摘 要： 当下，消费者不再满足于只追求车辆美观的造型及豪华的内饰，对于整车性能提出了更高的要求。整车性能和车的外部感观、内部的装饰有所区别，它是一个隐性的、不明显的指标，消费者在感官上不易直接看到或者感觉到，但是在消费者的日常用车操作过程中会受到很大的影响。所以，在整车研发时对车的整体性能进行全面的研究、探讨和设计在整车开发中显得尤为重要。近几年，汽车企业在整车研发水平上逐渐得到提升，尤其是内外饰零件的开发设计逐渐取得核心技术并向世界先进水平靠近，但在整车性能的仿真、验证与调教上还与世界先进水平存在较大差异。

关键词： 全周期;整车性能;开发及优化研究

【中图分类号】U416.1      【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）13-0175-01

引言

车型试制预算的管理贯穿于整个车型项目的开发流程，包括车型项目预研阶段、可研阶段、概念设计阶段、详细设计阶段、产品设计验证阶段、产品生产准备阶段、量产阶段。在车型开发的不同阶段，试制预算的管理侧重点不同，试制预算的管理工作主要有：试制预算编制、目标设定、预算执行与控制阶段、预算执行情况总结。

1 设定合理的整车性能目标

设定合理的整车性能目标对于整车性能的开发尤为重要，是整车性能开发中的核心阶段之一，对于产品市场竞争力及各性能相关零部件的工程开发具有指导意义。整车性能目标的设定以满足法规并具有行业竞争性为准则。设定目标通常分为两个阶段：第一阶段是需求收集阶段，在本阶段主要工作为收集法规要求及预测法规趋势、收集市场需求及竞争对手情况。众所周知，汽车的开发周期4～5年，在建立性能目标阶段能对4～5年之后的将来市场进行合理而准确的预测具有重要意义。在整车企业中，在前期项目中通过市场部输入新研发车辆的市场定位，目标客户定义及车辆卖点等信息。通过竞争车主观、客观性能测试及竞争车技术路线投放等信息预测竞争对手在本产品投放年份的性能情况。通过对国家法规升级和技术路线的预测等方法预测将来法规。以上3点相结合为整车性能目标输入提供依据。第二个是平衡及确定阶段，这个阶段是是性能平衡阶段，比如重量和安全、油耗和驾驶性等性能之间的平衡取舍，比如整车性能和物料成本之间的平衡取舍等。同时需要建立起实现这些目标的细分条目目标，比如要达到油耗目标，重量、滚阻、空气动力学等的要求是多少。同时整车级别目标的建立，也涉及相关零部件的技术要求，发放给供应商作为开发要求和目标。同时，子系统及零件的技术水平及成本信息也会在整车性能平衡取舍起到循环反馈的影响作用。整车、子系统及零部件之间的相互反馈平衡构成了性能目标平衡的主题。另一方面，如何在没有实车的情况下准确预测性能及优化工程方案确定合理的技术要求具有重要的意义，通常会同步引入CAE仿真对车辆各性能模块建立分析模型，以得到更加准确的整车性能虚拟状态，对整车性能目标提供有利支撑。当整个体系规范说明文件发布，意味着整车性能目标基本确定。

2 车型开发各阶段性能工作内容

2.1 产品预研阶段。该阶段试验领域主要完成目标市场用车环境分析、对标车分析等工作。目标市场用车环境分析主要针对准入法律法规、道路、气候、目标人群用车习惯等开展调查，例如在国内需要重点考察东北极寒、西部山区等较恶劣的用车环境，北美市场需要重点考察冬季融雪盐以及东部海岸的腐蚀问题、准入法律法规等，俄罗斯和中东市场主要考察气候环境。此外，油品分析、用车便利性分析等也应作为目标市场用车环境分析的一部分。通过对目标市场数据的收集整理，最终形成《目标市场用车环境分析报告》，进而对现有试验能力和标准体系进行对比分析，以分析现有试验能力和标准体系是否能满足目标市场产品开发需求。对标车分析工作主要根据产品战略规划，选择与预开发的车型定位相近的市场在售车型进行性能测试和主观评价，形成对标车分析报告，为产品企划和项目任务书制定做准备。此项工作的开展，如果有对标车数据库的支撑，分析报告将更加充分。

2.2 立项批准阶段。该阶段试验领域主要完成可试验性需求分析等工作。可试验性需求分析主要是为了在项目早期识别试验需求风险，避免后期设计验证阶段无法实施试验验证，保证项目顺利进行。新技术在各工程设计领域层出不穷，对于设计工程师而言，他们主要的职责是技术实现，可能忽视如何有效验证;尤其是智能网联和新能源领域，相关的试验规范和试验能力都还不完善、健全，更需要在此阶段对验证方案进行早期研讨。可试验性需求分析的开展，其输入除了《目标市场用车环境分析报告》、《对标车分析报告》外，还包括《商品企划书》、《试验基线库》、《目标市场法规清单》、《市场高发质量问题清单》等。在信息输入后，试验经理（试验领域负责人）组织各工程设计领域和质量、市场企划等部门，针对预开发车型提出试验需求并根据自有和能整合的外界试验资源进行可试验性需求分析，对试验技术水平、人财物资源等风险进行评估，撰写《可试验性需求分析报告》，并作为整车技术方案可行性分析的一部分，纳入立项报告。

2.3 概念设计阶段。该阶段试验领域主要协助工程设计部门完成概念方案验证工作。方案验证主要针对骡车或改制车进行，验证底盘和关键系统、总成的方案合理性，如懸架调校、动总搭载、轮胎开发等。例如对于每一轮轮胎开发，工程师需要在试车场内道路上进行舒适性的评估，同时需要驾驶车辆进行轮胎极限工况的评估，例如紧急变线，弯道极限甩尾等;相对于前驱车，后驱车的驾驶需要更为细腻的油门和转向控制，在每一圈的赛道操控中保持高度的一致性，并通过驾驶找出每条轮胎中细微的差别，这些对驾驶者的能力是非常大的考验。每一轮轮胎评估间隔大约为2～3个月，因此每轮轮胎评估都要针对更新状态的车辆进行舒适性，操控性及转向性能进行细致的评估及打分。零部件供应商每轮轮胎开发会交送3～5种样胎，包括了配方或结构的不同供调试使用。在每一轮的轮胎开发中，车辆动力学工程师需要将轮胎的优缺点及不足的方面细致的反馈给供应商，供应商对调试方向严格的把控，为下一轮的轮胎开发再交送样胎，这样确保每一轮的轮胎开发，交送的样胎均有不同程度的提高。

3 结束语

随着科技的发展和汽车行业的优化，越来越高的汽车发展需求也提高了对汽车性能测试水平的要求。全周期整车性能开发及优化研究必然向着高性能、高自由度、高扩展性的方向发展。

参考文献

[1] 王辉，吴传洋，张进.汽车研发过程中的试验管理研究[C].“广汽丰田杯”广东省汽车行业第七期学术会议论文集，2013年.

[2] 沈浩明.基于工作流的整车产品开发项目管理系统[D].上海交通大学，2016年.