文 | Brandon Lu,某汽车品牌新能源项目工程师

今天主要是和大家一起聊一下整车性能的一些话题,内容主要有三块:

1.什么是整车性能

2.整车性能的开发方式

3.主要的车辆性能介绍

什么是整车性能

车辆的开发有点像拍电影。投资到位之后,在导演的指挥下最终呈现给客户的是演员、特效、道具、场景等等各个部分集合在一起的一个产品。观众在评价这个产品时往往有很多角度,比如演员是不是胸大屁股翘,场景是不是5毛特效等等。

除了这些一眼就能看到的东西之外,情节、音效、配乐等等不那么直接的东西也会影响观众对电影的评价。而这些东西就需要前后期的部门把各个元素结合起来,翻炒一下。

整车性能就是这么个意思。

除了车身造型、内饰造型、发动机型号、轮胎尺寸这些客户一眼就能看到的东西之外,还有很多客户关注的东西是属于整车性能的领域里的。

通常我们说的性能,是指产品适合用户要求的特性,具有功能质量两个方面:

功能是构成竞争力的首要要求。用户买车就是因为这辆车具有他期望的各种功能。不同的用户有不同的期望,而汽车厂则通过不同的产品定位来满足这些期望。

在汽车工业的早期阶段,尤其是福特T型车出来的时候,福特的目标是用同一款产品卖给绝大部分客户,后来,竞争自然导致了产品的分化。就好像有的人喜欢日系,所以我们有日系的女仆咖啡厅。

还有的人喜欢金发碧眼的,所以我们有Hooters。

这些不同定位的产品就是为了切合客户对不同功能的需求而开发出来的。

性能的另一个方面就是质量

质量是指产品能实现其功能的程度和使用期内功能的保持性。

我是在哈尔滨长大的,那里有很多金发碧眼的俄罗斯姑娘,其中有一些就嫁给了东北老乡。她们年轻时身段好,长的漂亮,但是过个几年之后就大多走样了,这个就是保持性不好。

性能工程师的工作范畴在每个企业中会有些差别,我这里简单归个类,大致可以分为九个方面:

2、整车性能的开发方式

整车性能集成团队一般是一个由性能集成经理负责的、由各性能功能块组成的横向的团队。所谓横向团队就是既不能打绩效,也没权利决定奖金,只能好言好语哄着干活的意思。

这家公司就把性能称为属性,除了名称不一样,工作方式都差不多。在汽车企业的组织中,有两大类组织方式:分权式和集权式。

集权式比较好理解,国内大部分公司其实都是集权式的一把手负责制。

美国的企业,尤其是通用,是典型的分权式的组织。简单说来,做项目管理的只要管钱和进度,做性能的只要负责性能,做零件的就按时交零件,做造型的只管好不好看。然后大家开始撕逼。

吵到最后,做出来的产品未必能有某一方面是最佳的,但一定是大家一起妥协接受的结果。这种方式的优缺点也很明显,不出彩但也不大会出错。所以整车性能集成一半的工作量在参加各种会议。

另一方面,整车性能集成是挺酷的工作,可以有机会接触各种产品和竞品,也会花大量的时间在实车评估和调试上。很多企业的性能部门的办公地点就在试车场内。我自己觉得研发中最开心的俩工种就是标定性能,都是可以一直到处开车的活。总的说来,做性能大概就是一半的时间开会,一半的时间开车吧

现在性能的开发主要通过两个途径——分析和试验。

现在CAE(Computer Aided Engineering,即工程设计中的计算机辅助工程)的技术已经非常成熟,在车辆开发的前期,主要的开发方法就是基于CAE的开发。成熟的企业内都有完善的流程在正式的数模发布前进行多轮的CAE分析和评审。

另一方面,汽车上有成千上万个零件,是一个极其复杂的系统工程,而CAE只是对物理世界的近似模拟,还远没有办法完全承担开发工作。所以零件和实车的试验也是必不可少的。

《复杂》 波特兰州立大学计算机科学教授梅拉尼·米歇尔著

这本书就是讲复杂系统的。当系统复杂到一定程度之后,就没办法完全准确的预测了。

在车辆的生命周期里,性能开发的工作是贯穿始终的。

在规划一个产品的时候,要定义出这个产品的目标市场目标客户主要竞品。基于这些定义,整车性能集成工程师会定性的制定车辆关键性能指标,一般是十几二十项吧,包括重量、油耗、安全要求、振动噪声水平、操稳性的偏向等等。一种常见的表达方式就是使用蜘蛛图来表明产品相对市场上竞品的竞争优势。

在这一阶段会开展对竞品的测试和评估,将主观的评价和客观的数据都记录下来。除此之外,还会根据法律法规、政策导向、JD Power反馈等等输入一起初步制定出简化的整车技术指标。

这一步也被称为将市场的声音转换为工程的语言。基于这个简化的整车技术指标,性能团队之间会开始启动撕逼,性能团队和项目管理、零部件工程师、总布置、造型等团队也会开始一段相当长时间的撕逼。说的好听点叫做平衡目标,基本上跟产品经理和程序员的关系差不多。

比如基于能耗的要求,整车要减重,而要提升NVH,就要增加隔音垫的克重和阻尼垫的面积。再比如空气动力学要求降低车顶,然而现在头部空间就已经处于同级别最差啦之类的事。或者空气动力学跑去跟造型说要去掉几个特征,造型一听就想抄起刮油泥的刀子动手之类的。再比如市场部提出要20寸的扁平胎,这玩意又重,滚阻又差还颠得一塌糊涂,我当然是拒绝的,然后就被告到老板那里教做人,只能乖乖回来研究方案。

撕累也打不动了之后,基本上整车的主要技术指标和大致的工程方案就确定的七七八八了。

确定了整车的技术指标之后,性能团队和零部件工程师会一起将整车技术指标分解到各个子系统和零部件上,制定出子系统和零部件的技术指标。这个过程基本上就是新的一轮撕逼…

比如NVH为了满足整车的目标,会定义出核心零部件的工作频率和固有模态。然而零部件部门两手一摊说做不到,要么加钱,要么降低点要求。能花钱解决的都不是大问题,问题是没钱…

在撕逼结束之后,性能工程师还得和零部件工程师一起开始产品的开发,评估开发过程中的分析和试验的结果等等。

我们美好的愿望总是设计出来装在一起就是完美的产品,然而这只是美好的愿望。英语里有句话叫Cat out of bag。意思是噩耗跑出来了。开发过程中每个袋子里都有一窝猫。有时候性能做不到,有时候交样时间来不及,有时候冒出来意想不到的性能问题,有时候太贵了要降低要求来降低成本。这个时候就需要平衡各种工程方案,制定出补救计划,甚至出设计变更来更改已经签发的整车技术指标。总的说来就是到处救火吧。

对整车性能工程师,在试验阶段很重要的就是要在各轮工程样车上进行调试和验证。各家公司叫法不同,但是主要的阶段都是这么几个:骡子车、软模样车、OTS样车、PV样车、NS样车、S车。

骡子车是拿前一代车型的上车体和新开发的架构件拼在一起,就像马和驴杂交之后生出骡子一样的意思。在骡子车上会进行架构件的验证和开发,比如NVH的动刚度和模态、操稳性能的初步调试、能耗的摸底等等。

软模样车已经初步具备了产品的样子,大部分性能团队都会在软模样车上进行调试和开发。比如VD的工程师就会不停的更换各种减震器阀系、衬套、弹簧、轮胎啥的。NVH工程师会换各种隔音垫、塞各种烂棉花啥的。能耗工程师会刷各种标定。安全工程师…会把车撞得稀烂,前面撞完后面撞…

在产品正式生产之前,一般来说各性能团队会完成所有性能的验证和开发,提交最终的验证报告。不过对于车辆这个产品,最终还是要在实际客户使用条件下来检验性能状态的。因此在车辆开发的各个阶段,整车性能团队会组织多次试驾验收,并基于试驾中的反馈来进行改进。

除此之外,还会配合公关参加媒体试驾。一般车辆正式量产前的媒体试驾用车都需要整车性能团队检验和翻修以达到设计状态。我也参加过很多这种媒体活动,基本上都是负责在前面根据媒体老师的指令开车拍个动态之类的,这个有些朋友应该在媒体活动时有过一面之缘。

3.主要的车辆性能介绍

1. 能耗、动力性和驾驶质量

车辆的能耗、动力性和驾驶质量往往是互相矛盾的,所以在组织结构设计时常把它们放在一起,免得撕出人命。

能耗:现在的能耗都是按照NEDC循环来执行的,现在WLTC以及中国工况也在讨论中,但是还没有明确的时间表。对能耗影响最大的因素是发动机的效率,但是这个到了整车开发时往往无能为力。除此之外,标定、车辆重量、内阻、轮胎滚阻、风阻都还有一点优化的空间。

前面问的一个问题:纯电动汽车的续航在整车优化上还有多大的上升空间?

这个就是属于能耗负责的领域,按照现在的技术和发展趋势,下一代的纯电动汽车会有很多600km以上续航里程的。主要的实现方式就是堆电池,以及提高电池的能量密度。其他方面的贡献和电池的能量比起来实在太有限了。同样1000块钱的成本,花在电池上效果最明显。

车辆的动力性:除了我们常说的0-100加速时间和最高车速之外,40-80,80-120等Passing的工况也需要考虑。

车辆的驾驶质量:就是我们常说的Drivability。体现了我们希望客户踩下或者松开油门踏板时车辆的响应。包括加速曲线的设定、换挡的顿挫等等。

这张图横坐标是踏板行程,纵坐标是加速度。红线是V8跑车的踏板-加速,完全就是线性的,毕竟动力足够。橙色的是1.5买菜车的,如果也做成线性的,客户就会觉得非常肉,考虑到买菜时基本上也就是低速开开,因此可以在踏板行程的前段把加速度调的高一些,但是由于总功率的限制,到后面就没啥加速感了。实际的踏板标定是一张Map。

大概看起来是这样的,对应不同车速,不同踏板行程有不同的加速度。

2. NVH

NVH中包括了很多工况,一般主要评估的由怠速、加速、匀速路噪、风噪、附件噪声、声音品质等等。这些工况的共同点就是 You will never get lucky in NVH,中国客户对NVH尤其敏感。

3. 安全

在国内,安全一般的目标就是满足国标和C-NCAP的要求。C-NCAP虽然被称为“五星批发”,但每三年升级一次,也不是那么容易满足了。现在安全除了传统的被动安全之外,主动安全也被纳入考核范围。

4. VD

大家平时评测时常常会提到操稳,这是车辆动力学性能主要的内容之一。一辆车的车辆动力学特性会倾向于与品牌的调性相一致,这也是产品早期定义时要指明的方向,下面这张图的背后是用质量屋的方法把很多指标汇总在一起标在这个坐标系上。

昨天讨论了奥迪A3,得出的结论就是我俩一致觉得这车操稳不咋样,然而他夫人就是喜欢,就是觉得好开。这说明一个问题,性能的开发都是在主机厂的体系里的,然而这个体系的评价方法与很多客户的感知是不一样的。

5. 其它方面还有

耐久、热管理、空调,热负荷、人机工程、座椅舒适性、客观指标和主观评分。