新能源汽车样车对标benchmarking技术开发设计

国内汽车企业为了加速新产品研发、减少开发成本、提高产品竞争力，开始使用benchmarking技术作为主要管理方法，也逐步建立起较为完善的技术制度。新能源汽车技术加速进步，随着相关政策的支持和配套设施的完善，逐步被广大消费者所接受，市场占有量逐年提高。通过benchmarking技术研究，了解和掌握国外电动汽车的核心技术，可以为我国电动汽车技术突破提供技术参考。文章通过对新能源汽车，包括对混合动力汽车和纯电动汽车benchmarking技术进行梳理和分析，形成一套完善的新能源汽车的benchmarking技术方案。方案包括竞争目标的选择、整车评价、工艺评价、性能测试、参数测量、信号采集、数据扫描获取、逆向建模、专业分析、数据库建立等内容。文章重点对各工作内容、步骤和要求等做出规范说明。

1.benchmarking技术简介

benchmarking技术起源于70年代末80年代初美国学习日本的运动中，首开标杆管理先河的是施乐公司。面对世界性的越来越激烈的竞争，施乐公司使用了“竞争标杆方法”（competitive benchmarking），从成本、周期、价格等领域，制定出一些明确的衡量标准或项目，找出了和竞争目标的差距，进而调整了经营研发策略，收到显著成效。 国内外汽车企业在做新产品研发时，需要通过市场调研，对市场热销的成熟车型进行评价测量和分析，为自主研发车型设计提供参考依据和经验积累，确保新产品在投放市场时具有相当竞争力。

2.benchmarking的开发步骤

汽车企业对传统汽车的benchmarking技术开发开展的时间较久，也较为完善。对于新能源汽车，在标杆管理与传统车型具有通用性，但也有其独特性。通过对新能源汽车新产品开发目标定位，选择竞争目标车型，采购样车，组织开展对标项目。经过对benchmarking技术的分析和归纳，可以简单概括和总结，如图1所示。

图1 汽车benchmarking技术开发步骤

3.benchmarking在新能源汽车领域的研究内容

为了能建立一套完善的目标车型信息数据库、知识库和专家系统，需要对目标车型进行必要数据搜集和资料储备，结合计算机信息管理技术，从而建立完整的对标数据库。然而汽车本身是具有多输入、多输出、不确定及多干扰源的复杂非线性系统，在进行开发时，要考虑多种复杂因素的综合作用，参数的选择需要在考虑众多因素的基础上做出，因此需要建立起规范化的产品开发系统。特别是新能源汽车领域的benchmarking开发，与传统汽车领域相比，增加了电驱动、能量存储集成系统等电控系统零部件，特别是随着消费者对科技感的要求不断提升，车载娱乐和通讯系统日趋便捷化和多联化，因此，在新能源汽车领域的多媒体控制也成为新的特点。 文章着重介绍新能源汽车领域的benchmarking工作内容。分别从测试评价阶段、建模分析阶段、数据管理阶段进行介绍。

3.1 评价测试阶段 评价测试阶段主要包括主观评价、整车性能测试和功能分析、各专业测量、关键零部件检测等几个方面。

3.1.1 主观评价 整车主观评价的目的主要是通过非客观的角度去了解样车在外观造型、布置及人机方面的优劣势，能够直接表达用户的态度。人机工程主观评价作为本阶段的重要环节，在整车开发过程中起着重要作用。 在传统汽车的设计开发中，通常在前期设计阶段和后期阶段需要分别进行一次人机工程主观评价，检验车辆是否达到之前所设定的目标，并通过与样车再次对标，查看哪些地方还需要进行改进，是否可以冻结设计方案。除了人机工程项目之外，新能源汽车越来越侧重于科技感和多媒体的设计，包括：自动泊车、可变悬架、前后驻车雷达、转向随动大灯、日间行车灯、一键启动、中控彩色主屏及人机语言交互等。

3.1.2 整车性能测试及功能分析 整车性能测试是对标车的基本性能测试，获得对标车在整车性能方面达到的技术水平。需测试的新能源标杆车基本性能测试与传统汽车相同的测试内容为：NVH、操纵稳定性、动力性、通过性、平顺性、滑行阻力、操纵稳定性等。由于传统汽车整车性能测试应用比较广泛，且相关指导文件比较齐全，文中不再重复介绍，仅介绍新能源汽车特有测试内容。相关测试内容，如表1所示。 表1 整车性能及功能测试内容

表2 CAN控制信息测量内容

3.1.3 各专业领域测试

对标杆车进行各个系统参数的测量，掌握原始信息，传统汽车的专业测量主要包括：整车测量（外形尺寸参数、通过性参数、整备质量等）；车身专业测量（外表面间隙/段差测量、开闭件密封间隙测量、开闭件开启力度测量）；电器测量（车载用电器电流测量）；底盘专业测量（四轮定位参数、转向轮最大转向角、操纵件行程/操纵力测量、底盘非标测量：加速踏板自由状态上表面距地距离和下限位置距地距离、加速踏板力等）。由于新能源汽车车载更多的电控系统单元，因此关于CAN信号的测试项目需要更加完善，具体内容，如表2所示。

3.1.4 关键零部件的检测

新能源汽车的能量来源是动力电池提供的电能，动力电池的能量来源是通过市电将电能转化为化学能储备在电池中，再通过放电电化学反应，将化学能转化为电能，用来驱动电机，并且通过电机控制器控制电机转速和转向，从而为整车提供动力系统。电池及电机的测试内容，如表3所示。 表3 新能源汽车电机和电池测试内容

4、建模和逆向分析

标杆车逆向建模在整个benchmarking开发过程中，工作量最大。工作主要包括整车扫描、零部件拆解/扫描、点云处理、坐标系建立以及零部件结构设计等，主要工作内容与传统汽车一致，包括整车扫描、拆解零部件扫描以及模型建立，其中整车扫描包括：外表面扫描→开闭件扫描→后视镜扫描→刮刷面积扫描→人机工程扫描→底盘扫描→内表面扫描；样车拆解扫描包括：开闭件拆解/扫描→内饰拆解/扫描→外饰拆解/扫描→车身底部零件拆解/扫描；模型建立包括：点云处理→整车坐标建立→内外A面建立→各总成建模。

逆向分析主要包括车身工艺分析、成本分析、材料分析、CAE分析等内容，车身工艺分析的主要内容是冲压件工艺、焊接工艺、涂装工艺等。CAE分析传统汽车比较成熟全面，包括：汽车碰撞与安全性分析、结构强度与疲劳强度分析、CFD分析、多体动力学分析、NVH分析等。在新能源汽车领域应增设：电池包冷却系统CFD分析、电池包结构强度分析、模态及振动特性分析、耐冲击特性分析等。

5、benchmarking数据管理建立

随着逆向数据、分析文档和对标车型数据的不断增多，为增加保密性，利于方便查找，避免参考资料和文档的流失，通过建立和使用数据管理软件使得benchmarking开发更加合理，同时也提升了效率。通过信息化建设，根据对标流程体系，将前期准备阶段、测试评价阶段及建模分析阶段的参数、文档、照片、曲线、代码、模型、仿真结果等，建立查询共享化的数据库软件，为逐步向正向化设计提供有效支持。

6、结论

文章总结、归纳了新能源汽车样车对标开发的具体研究，通过前期的准备和相关资料的查询、中期的评价检测和仿真建模以及后期的数据库建立等，形成一套规范化的新能源汽车整车对标开发系统，实现了对标车型数据的采集和经验积累，为我国汽车行业逐步向正向化设计发展提供了必要的支持，提升了自主研发能力，完善了知识信息化。