寬敞的后排,安靜的車廂,一個「成功人士」在享受車里的靜謐…... 把時間推回十年前,這是很多豪華汽車廣告的標配場景。甚至早在 60 年前,勞斯萊斯就在廣告中寫到,「在 60 英里的時速下,這輛最新款勞斯萊斯車內最大的噪音來自于電子鐘。」
把舒適靜謐跟奢華掛鉤,是豪華品牌的傳統操作了,汽車行業通常把它概括成一個指標 NVH(Noise、Vibration、Harshness,噪聲、振動和聲振粗糙度)。
豪華品牌為什么喜歡把 NVH 性能跟奢華體驗聯系到一起呢?
一方面是因為 NVH 跟人的生理感受密切相關,直接決定了用戶在車上是否舒服;另一方面,要提供更好的 NVH 性能,難度不亞于造發動機。如果說發動機是燃油時代豪華品牌們的硬核實力,那 NVH 就是隱形的技術壁壘,車企通常需要 20%的研發預算投入在 NVH 上。
不過,如今優越的 NVH 性能好像已經不是豪華品牌的專屬了,越來越多自主品牌同樣能提供靜謐、舒適的體驗。比如,理想汽車就曾透露在 NVH 方面的研發投入迄今已經在一個小目標左右。
那 NVH 到底有什么學問?想讓一輛車更舒服點兒,有多難呢?理想這一個小目標都花在哪里了呢?
汽車的 NVH,是玄學?還是系統科學?
汽車行業里一直有個說法:「汽車的 NVH 是玄學。」
對這種「玄學」,感受頗深的不只是汽車工程師們,很多車主也有同感。比如,某一天自己的車突然出現「異響」,也可能某天這種「異響」就自己消失了,這種「異響」都屬于 NVH 的范疇。
NVH 通常包含了一輛車的噪音、振動、聲振粗糙度,比如:
一輛車行駛時,輪胎發出的聲音、氣流沖擊車身的聲音,散熱空調運行的噪聲;
發動機、電驅動系統、底盤振蕩引起的振動;
聲振粗糙度,人對于不同頻率、分貝的噪聲和振動的主觀感受。
雖然只有三個指標,但要解決 NVH 問題,往往是一個龐大的系統工程。
一方面,每個人對 NVH 的感受非常主觀。
比如,同樣是噪聲,成年人能接受的頻率通常是 30~16000Hz,但兒童因為沒完全發育,對高頻率更敏感,有時候能聽到 30000~40000Hz;遇到低頻噪聲時,大多數人可能聽不到,但部分對低頻敏感的人可能會感到悶悶的「耳壓感」。
每個人對噪聲和振動對敏感度不同,決定了 NVH 要照顧到絕大多數的感受時,不能用簡單的「平均水平」來衡量。
另一方面,要解決振動、噪聲的問題,找到問題的源頭往往非常困難。
比如,當一輛車的振動、噪聲讓人不舒服時,可能是由于路噪、風躁導致的空氣噪聲;也有可能由于發動機、增程器、底盤振動產導致。面對前者,可以通過類似隔音棉、密封條來減少噪聲;但是對于后者,隔音棉可不管用。
在不同工況、溫度、天氣下,微小的振動可能引起零部件之間的共振,一輛車 30%的零部件都與 NVH 有關,車身剛度、材質、結構設計都有影響,可以說是牽一發而動全身。這時候隔音棉只是治標不治本,要從根源上解決 NVH,需要把車當整一個整體的系統科學來解決。
比如,就在理想 L9 量產前夕,李想曾在試制車上發現空調有 4000~8000Hz 的「hiss 聲」。這個聲音對于大多數人來說可能都察覺不到,但是對于聽覺敏感的人,特別是小朋友來說,就會導致不舒服的感覺。類似空調的噪音、電子元件的高頻噪音、連桿的摩擦聲,顯然不是隔音材料能隔住的。為此,理想 NVH 團隊對空調系統來了次大體檢,最終找到了噪聲源頭,優化了冷媒膨脹閥。
一直以來,因為在成本和支出的極致控制,外界調侃理想是「摳廠」;但是為了讓理想 L9 的噪聲降低,L9 的單車 BOM 成本提升了 140 元,效果是 8000Hz 高頻噪聲下降了 15dB。這 15dB 的優化,讓很多一家老小可以在車廂擁有一個更安靜、舒適的環境。
新能源汽車的 NVH,摸著自己過河
前幾年,網上不少人吐槽:「電車更容易暈車」、「新能源汽車容易暈車」。
很多時候,「暈車」往往是由于車上振動和噪聲導致的不舒服,跟一輛車的 NVH 水平直接有關。那為什么新能源汽車一度被吐槽容易暈車呢?還得從新能源汽車的 NVH 開始說。
以往,我們通常覺得一輛汽車的振動和噪聲,發動機是「元兇」,如果發動機沒了,NVH 就簡單多了?現實中還真不是。
很多時候,沒有了發動機的「掩護」,風躁和路噪更明顯,更考驗汽車的「降噪」能力,這也是很多純電動車被吐槽「路躁太大」的原因。同時,發動機、增程器通常是低頻振動,電動車的電驅動系統往往是高頻振動。對于一輛增程汽車來說,整車零部件既要避免低頻共振,也要避免高頻共振,難度加倍。
直接套用燃油車的 NVH 方案,就導致了早期很多人吐糟新能源汽車容易暈車。要讓新能源汽車有更好的 NVH 性能,不能照抄豪華品牌的作業,只能自己摸著石頭過河。
比如,理想 L9 的增程器發電功率比之前增加了 20kW,要做到同樣優秀的 NVH 性能,要對增程器的振動進行優化,不能簡單粗暴的增加減振墊,而是需要對整車的零部件進行 NVH 優化:讓整車既能兼顧增程器的低頻振動,也能兼顧電驅系統的高頻振動。
為此,理想的 NVH 團隊在硬件上給冷箱體和管路換上新結構的隔振墊和支架,來隔絕振動;動力總成懸置、散熱總成襯套進行多次設計,改變振動頻率,避免共振;同時,在軟件層面上,讓增程器噪聲和車速做了更好的適配,減少振動引起的噪聲;甚至在開發前期,通過 NVH 仿真軟件對 NVH 性能進行優化。
類似的 NVH 問題不僅跟發動機、增程器和驅動電機有關,很多時候我們不太能感受到的電池熱管理系統,也跟一輛車的振動和噪聲密切相關。
比如,不少網友曾在網上反饋過,自己的車在超充時有明顯的聲音,在慢充時聲音就消失了。之所以會有聲音,是因為超充功率高,電池散熱需求大,相應地電池熱管理系統的風扇規格要更大,不同規格的風扇可能產生的額外的振動、噪聲。
以理想 MEGA 為例,為支持 5C 超充,要配備一個 100W 功率、535mm 直徑的大風扇。如果直接采用供應商現成的方案,就有可能像游戲本開機時一樣,發出巨大的風扇聲和振動。為了降低振動和噪聲,理想 NVH 團隊只能自己做仿真、出優化方案,自己優化了葉片數、間距、擋風罩形狀等,把風扇的突突聲消滅在設計環節,讓 5C 超充時的靜音水平可以跟 250kW 功率的 Model Y(參數丨圖片) 相當。
MEGA 上類似的 NVH 優化可以說全副武裝。比如,全鋁材質的底盤和襯套優化,不僅能讓結構剛度提升 30%,還能讓隔振性能提升 10 倍;覆蓋了座艙 95%面積的聲包,能讓第三排的隔聲優于行業水平 2 分貝;專門優化的車架地板振動傳遞系數更低等等。
這一系列 NVH 優化的結果,從理想的 NVH 表現能看出來效果:在汽車博主@鄭博士巴頓 的 NVH 排行榜中,理想 ONE 的 NVH 水平 40km/h 排名第 15 位,80km/h 排名第 22 位,120km/h 排名到第 29 位;到了理想 MEGA, 在 40km/h、80km/h、120km/h 時速下,均奪得第 1 名;NVH 排行榜不再被豪華品牌霸榜。
最后
前幾年,李想曾在一次采訪中說,自己能感受到 3mm 座椅墊子帶來的變化,當時被不少網友調侃是「豌豆公主」。
但是,在 NVH 這個領域里,各家車企最需要的正是類似的「豌豆公主」。那些被稱為「金耳朵」、「金屁股」的專家們,對感受特別敏感,才能察覺一些偶發的噪聲和振動帶來的不舒適,才能讓一輛車在各種小概率場景下、盡可能讓所有人都感到舒適和靜謐。
很多時候,提到理想,提到如今的國內車企,我們往往第一時間想到冰箱彩電大沙發,想到堆料。堆料堆不出豪華體驗,堆不出技術壁壘,但是解決了 NVH 這個龐大的系統工程,能讓用戶感受到潤物細無聲的體驗升級。
曾經,NVH 是豪華品牌旗艦車型們引以為傲的技術壁壘,不過,在理想這樣的國產汽車上,我們看到 NVH 不再是品牌溢價的代名詞,曾經的壁壘逐漸被技術平權。
本文作者:米其林
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