西门子LMS解决方案:新能源汽车电驱动系统NVH开发的关键引擎

在新能源汽车时代,NVH(噪声、振动与声振粗糙度)性能已成为衡量车辆品质的核心指标之一。随着传统发动机的消失,电驱动系统产生的独特噪声问题------如高频电磁啸叫、齿轮啮合异响等------直接影响了驾乘舒适性和品牌高端形象。面对这一挑战,西门子LMS解决方案为新能源汽车电驱动系统的NVH开发提供了从诊断、预测到优化的全流程技术支持。

精准诊断:让电驱系统噪声"看得见、听得清"

西门子LMS解决方案首先通过高精度测试技术实现对电驱系统NVH问题的精准诊断。其中,LMS Test.Lab 系统结合SCADAS数据采集前端,能够同步采集电驱动系统在多工况下的振动和噪声信号,进行实时的阶次分析、频谱分析和相干性分析,精确识别出与电机转速相关的电磁激励噪声和与齿轮传动相关的机械噪声。

更为直观的是声学摄像机技术,这一创新工具能够在半消声室或实际路试中,实时生成声音的热力图谱,让工程师"看见"噪声的准确来源位置。无论是电机端盖的辐射噪声、减速器壳体的结构传声,还是逆变器的高频啸叫,都能被快速定位和可视化呈现,极大提升了问题诊断的效率和准确性。

LMS Test.Lab

仿真预测:在设计阶段预见NVH性能

在问题诊断的基础上,西门子LMS解决方案进一步通过先进的仿真技术,实现在产品设计阶段对NVH性能的精准预测。Simcenter 3D 平台集成了多物理场仿真能力,能够建立电驱动系统的"数字孪生"模型。

这一过程中,工程师首先通过电磁仿真计算电机在不同负载下的径向和切向电磁力;接着将电磁力作为激励源映射到结构有限元模型上,进行振动响应分析;最后通过声学边界元法,预测电驱动系统在整车内外的噪声辐射特性。这种多学科耦合仿真方法,使得在产品设计阶段就能评估不同设计方案(如电机极槽配合、齿轮修形参数、壳体加强筋布局等)对NVH性能的影响,实现"设计即优化"。

测试-仿真闭环:构建持续改进的NVH开发体系

西门子LMS解决方案最具价值的优势在于形成了测试与仿真的完整闭环。通过将高精度测试数据与仿真模型进行对标和校准,不断修正和完善"数字孪生"模型的准确性。这种闭环流程不仅解决了当前产品的NVH问题,更重要的是积累了宝贵的工程数据,为后续产品开发提供了经验和参考。

借助Simcenter HEEDS 等优化工具,工程师可以在庞大的设计空间中进行自动探索,寻找满足多项性能约束下的NVH最优解。这种基于数据的智能优化,将NVH开发从传统的"经验驱动"转变为"数据驱动"和"模型驱动"。

Simcenter HEEDS

工程价值:加速高品质电驱动系统开发

在实际工程应用中,西门子LMS解决方案为新能源汽车企业带来了显著的商业价值:

  • 缩短开发周期:将NVH问题的发现和解决从物理样机阶段提前到数字样机阶段,减少设计迭代次数
  • 降低开发成本:避免后期昂贵的硬件修改和模具重制,单项目可节约大量开发费用
  • 提升产品品质:从源头确保电驱动系统的NVH性能,增强产品市场竞争力
  • 积累核心知识:形成企业独有的NVH开发数据库和方法论,构建长期技术优势

Simcenter 测试数采系统

行业应用展望

随着新能源汽车向更高转速、更高功率密度方向发展,电驱动系统的NVH挑战将更加复杂。西门子LMS解决方案正在不断融合最新的测试技术、仿真算法和人工智能方法,为行业提供更先进的解决方案。从简单的噪声控制,到主动声音设计;从单一部件的优化,到整个电驱动总成的系统级匹配,这一技术平台正推动着新能源汽车NVH开发向着更智能、更精准、更高效的方向发展。

结语:在新能源汽车产业从"有"到"优"的转型升级过程中,电驱动系统的NVH性能已成为技术竞争的重要战场。西门子LMS解决方案通过其完整的测试-仿真-优化技术链,不仅帮助工程师解决当前的产品问题,更重要的是构建了面向未来的NVH开发体系,为中国新能源汽车产业的高质量发展提供了坚实的技术支撑。

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