通过虚拟测试和优化电动汽车的声学性能，创造最佳的驾乘体验

电动汽车越来越受欢迎，问题也越来越多

随着电动汽车继续受到消费者的欢迎，新的电动汽车（EV）制造商以及传统汽车制造商正在迅速更新其整个车队 - 驾驶员似乎很高兴转向向传统内燃机说“告别”。但随着公众对电动汽车的兴趣增加，一些抱怨也随之增加，特别是与内部噪音有关的不满情绪— — 来自道路和轮胎、其他车辆、声学车辆警报系统（AVAS）、风或其他渗入车辆舱室的新来源的噪音。无论车辆装有何种发动机，驾驶员在购买新车时都希望获得最舒适的驾驶体验，包括安静的内饰，但可能在购买电动车等高科技产品时尤其如此。

当然，这给电动汽车制造商带来了一系列新的问题，更不用说后期干预可能会为每种车型花费高昂的成本。




电动汽车带来了……噪音？
传统汽车和电动汽车最明显的区别在于推进系统— — 一个使用传统的内燃机，另一个使用电动机。尽管传统的内燃机和动力系统会产生自己的噪音问题，但用电力推进系统取代它对电动汽车制造商提出了全新的挑战。由于没有辅助排气和进气系统，轮胎和风噪声等因素更占主导地位。除此之外，电动机和辅助系统，如泵、暖通空调、电池冷却系统和压缩机，可能会增加不受欢迎的音调和非常恼人的噪音。

电动汽车的另一个经典痛点是续航里程有限。增加续航里程的最佳方法是什么？通过制造更轻的车辆。但当车辆变得更轻、更硬时，通常随着质量和阻尼抵消噪声的减小，噪声会更大。这样就变成了一个迭代过程：移除重量，评估噪音的增加，有选择地添加处理措施、质量和阻尼来纠正问题。这对汽车制造商来说是一个相当大的优化挑战...

让我们把注意力转移到乘客身上。如今，几乎所有新车（尤其是高端豪华电动车）都有一个典型的功能，那就是语音识别。语音识别系统的发明是为了让司机集中注意力在路上，而不是经常被手持设备分散我们的眼神。这些系统可以做任何事情，从要求Siri®为您朗读收到的短信或给家里打电话。但是，当噪音干扰驾驶员使用系统时，这就否定了完全使用系统的好处，因为驾驶员可能会重新拿起电话，从而导致非常沮丧和分心的情况。制造商最优先考虑的是驾驶员安全，这是由有效的语音识别系统支持的。

本着安全的主题，我们不能忘记包括行人和自行车在内的弱势道路使用者（VRU）的安全。到目前为止，我们大多数人都听说过有人因为听不到电动车驶来而受重伤甚至死亡的事件。这很快导致了声学车辆警报系统（AVAS）。自2019年起，该系统是多个国家电动汽车制造商的一项要求，旨在发出车辆警告声音，并提醒车辆识别单元低速行驶时电动汽车的存在。虽然没有人会反对拥有这一重要功能，但原始设备制造商仍然需要确保，在外部达到最低噪声级标准的同时，不会对机舱内的乘客造成另一种声音干扰。

为了与安全主题保持一致，我们不能忘记包括行人和骑自行车者在内的弱势道路使用者（VRU）的安全。到目前为止，我们大多数人都听说过有人因为听不到电动车驶来而受重伤甚至死亡的事件。这很快导致了声学车辆警报系统（AVAS）。自2019年起，该系统是多个国家电动汽车制造商的一项要求，旨在发出车辆警告声音，并提醒VRUs低速行驶的电动汽车的靠近。虽然没有人会反对拥有这一重要功能，但原始设备制造商仍然需要确保，在外部达到最低噪声级标准的同时，不会对车内的乘客造成另一种声音干扰。

如何对抗噪音
由于所需工程学科的互操作性和互连性，解决这些挑战中的每一个都是一项复杂的任务。然而，让新技术首先进入市场，并在市场推出前和整个生命周期内建立对其性能的信任，原始设备制造商必须平等的找出所有这些结果，并尽早作出承诺。这是在复杂性之上增加复杂性。工程师们只有在现实生活中能够真实地评估最终车辆的全貌，才能有效地管理日益复杂的情况。同时用真实数据和真实物理进行虚拟实验的能力，给了工程师们在第一时间达到噪音目标所需的额外自由度：虚拟原型通过虚拟复制产品开发，带来了取代物理测试和原型的自由，模拟测试和制造。

一个虚拟原型，在这种情况下，我们的虚拟新车，是基于多领域的仿真模型，捕捉在材料物理方面的独特经验，并配备了内部和外部噪声分析的声学模拟能力。宾利（Bentley）等领先汽车制造商的声学工程师依靠虚拟样机对电动汽车特有的噪声路径和噪声源进行了数字预测，并在开发周期中提前演示声学性能：

- 对影响车内声学性能的最重要的噪声路径进行量化和排序；
- 确定空气声对车内噪声的贡献；
- 在降低重量、成本和降噪的成本效益基础上，设计和优化满足品牌噪音目标的声学包；
- 使用电动机声学封装减轻音噪；
- 评估轮胎对内部和外部噪音的结构和声学的贡献。

法国ESI集团与行业领导者合作，利用先进的数字技术实现其大胆的可持续发展目标。以宾利为例，他们开始从单点数值模拟转向100%虚拟原型。宾利汽车公司声学工程师Simon Noble分享了这一点：

“通过使用虚拟原型，宾利成功地实现了我们的目标— — 在创建物理部件之前，首先优化虚拟世界中飞驰的每个组件。同时，我们减少了物理原型，为我们的客户创造了最安静的车内体验。虚拟原型意味着构建更少的原型并减少我们的测试里程。它还有助于在早期影响汽车的设计和工程，并在广泛的测试阶段提供显著的好处。”

图文来源于ESI GROUP，

原文链接:https://blog.esi-group.com/waging-war-noise