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新能源整车性能集成开发在整车开发中的具体应用

2020-04-18 499 上传者：管理员

摘要：在新能源整车开发中，在整车正向“V”字型开发流程上建立整车性能集成开发流程，按照客户的使用要求将整车性能划分为七大类24项整车性能，明确整车性能集成开发在整车项目开发各阶段的主要工作和职责，介绍整车性能以及性能与系统之间的关系。对建立的流程进行应用，在整车产品的概念设计阶段运用QFD法搜集、展开和转化客户语言，实现整车性能目标。

关键词：
QFD
性能集成
整车开发
新能源
概念设计
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整车性能是新能源汽车开发中的重要组成部分，整车的性能表现直接关系到顾客的购买选择和使用满意度。目前，国内已建立起完善的整车开发体系和流程，但整车性能开发的流程和体系还不成熟，需要确立一套科学的管理流程和方法，以保证新能源整车性能的集成开发，满足客户对新能源车型的性能需求。

根据新能源汽车的使用需求，对整车性能集成开发工作进行工作分解，建立适用于BEV、FCV等新能源车型的整车性能集成开发管理流程，并运用于某纯电动车型开发。在该纯电动车型开发的概念设计阶段，采用质量功能展开(Quality Function Deployment，QFD)法进行客户需求分析，将客户语言转化成工程语言，掌握客户对性能的主要需求。将客户需求进行功能展开和转换，作为整车开发的性能指标，并作为整车性能开发的主要目标进行开发。实践表明，该性能集成开发管理流程适用于自主新能源整车的开发，能够有效提高整车性能表现，缩小与合资品牌的性能差异，最终提高客户对整车性能的满意度。

1、整车性能集成开发流程及职责

1.1 整车性能的定义及分类

整车性能集成开发是对整车开发过程中各性能的开发、集成和管理，以保证新开发车型能够按照项目计划满足各项性能指标和成本等要求。根据消费者的需求，将整车性能划分为动态性能、能量管理性能、安全性、整车耐久性、整车电性能、环保性、日常使用性七大类共计24项整车性能，如图1所示。

图1 整车性能分类

根据上述24项整车性能，在新能源整车性能集成开发中建立了100多项一级性能指标和1000多项二级和三级性能指标。一级性能指标主要是项目级整车性能开发指标，可用于项目开发全过程的项目级监控、试驾、评审等;二级和三级性能指标主要是整车性能专业工程师级性能指标，主要用于整车性能集成开发的全过程。

1.2 整车性能集成开发流程

在新能源整车新产品开发流程的基础上，建立如图2所示的新能源整车性能集成开发流程。

图2 新能源整车性能集成开发流程

整车开发流程主要包含G8~G1等项目阀点里程碑，主要为项目启动、方案批准、工程设计、产品验证、工程冻结、试生产等主要阀点。整车性能集成开发流程在上述各阀点的主要工作内容包含性能开发团队的建立、性能方案的确定、性能目标的设定、性能的虚拟验证、整性能的实物验证、一致性验证和性能的最终验收等。

在整车性能的目标值设定、分解和达成过程中，由于各性能与整车系统的要求存在一定的冲突，应根据客户的需求、整车产品的定义、品牌的DNA、成本等因素确定需要舍弃的部分，以确保主要性能目标和总体性能目标的达成。在上述各项内容中，根据对市场的洞察完成并输入产品定义，品牌的DNA作为公司的技术积累也有着明确的要求，而客户的需求则相对较难掌握，通常采用QFD法对客户需求进行搜集、转换、展开和分解。

1.3 整车性能的匹配和平衡

在进行整车性能的集成匹配和平衡时，还需要考虑不同性能和系统之间的冲突。图3说明了整车的经济性开发中需要重点考虑和平衡的性能模块。在新能源整车经济性的目标设定、分解和达成开发中，同时需要进行整车动力性、驾驶性、重量、安全性、NVH和整车热管理等相关性能的确认。

图3 整车经济性与相关性能之间的关系

在新能源整车经济性开发过程中，通常可通过采用低滚阻轮胎降低整车的滑行阻力，但会降低整车的操稳性能和制动性能等，并导致整车成本增加。因此，需要在综合考虑上述各项影响因素的基础上确定开发方案。

整车性能的最终实现是以各系统和零部件的目标实现为基础的。因此，在整车性能集成开发的过程中，需要协调如图4所示的不同性能和系统之间的冲突。例如，底盘系统不但与动态性能、能量管理性能等整车性能相关，与电驱动系统等也有很大关系，所以从项目的概念设计阶段就要做好性能与性能、性能与系统以及性能与成本之间的平衡，而足够的经验和数据库则是实现上述平衡的重要支撑。

图4 整车性能与系统之间的关系

1.4 整车性能的职责与定义

在整车性能集成开发过程中，整车性能集成经理主要负责管理和监控各性能模块的性能开发工作，在各性能模块开发出现冲突时进行性能的平衡和方案的推动实施。除此之外，整车性能集成经理的职责还包括:带领团队制订和实施整车性能开发计划，设定、分解和实现目标值，判断在性能各阶段验证中发现问题的重要度，进行问题管理。

在整车性能开发中，由性能开发工程师、仿真分析工程师、试验测试工程师和其他相关系统工程师等共同组成PAT，由性能工程师牵头担任PAT组长。PAT负责所承担性能的目标值设定、分解和达成，性能开发计划的制订，性能开发方案的实施等，遇到与相关性能冲突的情况时汇报给性能集成经理进行平衡。整车性能集成开发组织机构如图5所示。

图5 整车性能集成开发组织机构

2、整车性能集成开发在整车开发中的应用

2.1 整车概念设计中的整车性能集成开发

2.1.1 概念设计的定义

整车新项目的G7和G8阀点为预研和启动后的产品概念设计，需要根据产品的定位和顾客的需求等制订产品开发方案，并从各种开发方案中确定最优的开发方案。顾客需求是产品设计的起点，也是产品设计的最终目标。整车产品的概念设计要始终以顾客的需求为导向进行顾客需求分析、产品性能目标值设定和方案制订等。在整车项目的概念设计阶段，需要搜集客户需求，并将之转化为各项性能指标作为整车开发的性能目标，确立满足要求的最优方案，最终通过项目批准，并进入下一步整车设计阶段。

2.1.2 概念设计的定义

整车性能集成开发在概念设计阶段，通常通过市场调研的方式获取客户或市场对车辆的期许，而将客户语言转化为工程语言应并用于产品开发则需通过QFD法实现。

在某纯电动汽车的整车性能开发中，为设定整车舒适性目标值，开发团队通过QFD法获取了客户对舒适性的定义、表述、喜好等信息作为整车舒适性能目标值设定的输入。具体做法是:选取约40名志愿者进行采访，其中约一半为女性客户。采访者全部由整车操稳性能工程师担任，并选定不同舒适性表现的车辆进行评价。在选定的路线上进行试乘试驾，搜集客户语言。在客户采访中，首先询问客户对试驾车辆的第一感觉是舒适、一般还是不舒适，然后再询问客户的具体感受。在数据处理中，“1分”对应特别不舒适，“9分”对应特别舒适，如图6所示。

图6 整车舒适性客户语言打分

在完成客户语言搜集后，由各整车性能开发工程师结合整车动力学性能专业内容进行客户语言整理，整理后的客户语言分类如图7所示。其中，客户对整车舒适性的评价主要集中在整车的冲击、车身的控制和方向盘的振动等方面。在后期的性能开发中，应进一步结合专业主观评价和客观测试数据来验证该调查统计结果。

图7 整车舒适性客户语言分类

根据车辆状态的不同表现对客户评语进行整理的结果如图8所示，柱形的数量为相应车辆在评价中的正面评语的数量减去负面评语的数量。整车舒适性能表现均衡车辆的正面评语数量要明显多于其余类型的车辆。

图8 整车舒适性客户语言分类

在本次调查中，客户的部分评语不属于整车舒适性的开发范畴，如“这辆车的视野比较开阔，我认为比较舒适”属于整车空间及人机范畴;“座椅坐着比较舒适”属于座椅舒适性能;“这辆车加速声音比较小，觉得比较舒适”属于整车NVH等。对于这些评语的了解，有助于整车性能集成开发经理对整车性能开发的总体把控，在处理客户投诉时能及时区分和把控客户的真正诉求。

2.2 整车工程开发中的整车性能集成开发

完成整车的概念设计后，进入整车的工程开发阶段，整车性能的集成开发主要是以达成概念设计阶段所定义的目标为主要目的。在数据设计阶段，通过CAE(Computer Aided Engineering)法进行虚拟性能开发和集成。通过CAE虚拟性能开发，可在提高整车性能的同时有效缩短整车的开发周期。在CAE虚拟性能开发过程中，应尽可能发现各种性能问题，特别是各属性相互冲突、属性与成本等相互冲突的问题。提前平衡与解决各类冲突问题，可大大缩短后期的实车验证时间和节约项目开发成本。在样车试制阶段，主要是通过样车的实物验证进行整车的性能集成开发，以确保整车性能目标的最终达成和性能的一致性。

3、结语

本文在整车项目开发流程的基础上建立了整车性能集成开发流程，确定了项目开发各阶段性能集成开发的主要活动。根据消费者对整车性能的需求，建立了包括七大类24项整车性能的性能集成开发体系。在整车概念设计阶段，运用QFD法将客户语言转换为工程语言，并进行性能开发的功能展开，为整车性能集成开发满足客户需求提供了有效的保障。

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