前言

最近的十幾年時(shí)間里，汽車工業(yè)的技術(shù)發(fā)展非常迅速，由之前機(jī)械化逐步轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎饣?，同時(shí)，汽車的零部件也是越來越多，由之前的純發(fā)動(dòng)機(jī)向純電動(dòng)、混合動(dòng)力發(fā)展，無論是我國還是歐美、日本等眾多車企均給出了自己的燃油車停售時(shí)間表，而很多國家同樣也給出了燃油車禁售時(shí)間計(jì)劃在此就列舉了。對(duì)于車企來說，如何向消費(fèi)者推出具有競爭力的產(chǎn)品是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，所以，設(shè)計(jì)研發(fā)一款既有“外在美”又有“內(nèi)涵的”且買得起的車是車企成功的不二法門。那么，今天就淺談在一下如何做到在“有內(nèi)涵”，但是呢，也得考慮買得起，畢竟錢是萬能的，可以不計(jì)代價(jià)地砸出來內(nèi)涵來。

不同的動(dòng)力架

今天給大家介紹一下創(chuàng)成式工程，創(chuàng)成式工程（Generative Engineering）是一個(gè)創(chuàng)新的架構(gòu)設(shè)計(jì)過程。它是在給定一些約束條件下，根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，通過創(chuàng)成式設(shè)計(jì)來產(chǎn)生多種可能的可行性架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，然后通過機(jī)器推理技術(shù)（Machine Reasoning）或其他技術(shù)進(jìn)行綜合對(duì)比，通過設(shè)計(jì)者進(jìn)行最后的決策并篩選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程我們也可以稱為創(chuàng)造或創(chuàng)新過程，因?yàn)樵O(shè)計(jì)過程需要極強(qiáng)的創(chuàng)造力，而創(chuàng)成式工程在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，完全可以幫助企業(yè)通過創(chuàng)成和驗(yàn)證滿足需求的創(chuàng)新解決方案來有效地進(jìn)行設(shè)計(jì)空間的探索，利用算法和基于知識(shí)的推理方法來自動(dòng)生成選項(xiàng)，并且協(xié)助用戶向下選擇替代方案并驗(yàn)證最佳概念和設(shè)計(jì)，也就是說創(chuàng)成式工程旨在支持從產(chǎn)品創(chuàng)意到最終產(chǎn)品的工作流程。

車輛開發(fā)V流程（早期設(shè)計(jì)）

創(chuàng)成式架構(gòu)主要用于項(xiàng)目早期或者預(yù)研項(xiàng)目中，對(duì)車輛動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)或熱管理系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行初步的仿真分析，并評(píng)估不同的架構(gòu)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。大致的流程如下：

1) 通過使用Amesim搭建部件模型（如電機(jī)、電控、發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器以及熱管理部件水泵、閥門、換熱器等）

2) 然后通過Simcenter Studio軟件進(jìn)行架構(gòu)創(chuàng)成設(shè)計(jì)，并基于零部件數(shù)量的限定（如限定雙電機(jī)車型），如果有其他限定條件也可以進(jìn)行定義

3) 然后通過Studio內(nèi)部的算法進(jìn)行模型的組合搭建

4) 通過大量的模擬計(jì)算，提取關(guān)鍵性能指標(biāo)，并打分

5) 對(duì)不同的架構(gòu)的得分情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并排名，得出一定數(shù)量的且滿足性能要求的系統(tǒng)架構(gòu)

創(chuàng)成式架構(gòu)開發(fā)流程

 動(dòng)力架構(gòu)創(chuàng)成

下面我們以某混合動(dòng)力車型的動(dòng)力架構(gòu)為參考架構(gòu)，進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)成 

某混合動(dòng)力車型的動(dòng)力架構(gòu)

基于，發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)的數(shù)量和位置及相關(guān)組合，用于進(jìn)行動(dòng)力架構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括：

1. 發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)的連接方式(并聯(lián),串聯(lián))

2. 發(fā)動(dòng)機(jī)的位置 

3.電機(jī)的位置

4. 驅(qū)動(dòng)形式（前驅(qū)、后驅(qū)或者四驅(qū)）

下圖展示的便是生成的不同驅(qū)動(dòng)架構(gòu)類型，有26中方案 ：

不同的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)類型

在完成動(dòng)力部件數(shù)量和拓?fù)溥B接的定后，我們變可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及電機(jī)的性能設(shè)定不同的參數(shù)，該混合動(dòng)力車型的基礎(chǔ)參數(shù)，當(dāng)然了，我們可以基于某些參考車去定義，就那前文中所提到的某混動(dòng)車為參數(shù)基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)參數(shù)為：1.5 L的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為96kW,額定扭矩為250 Nm，基礎(chǔ)參數(shù)及調(diào)整變化參數(shù)的具體數(shù)值見下表。

基礎(chǔ)參數(shù)及變化參數(shù)

這些參數(shù)將被用于創(chuàng)建不同的Amesim零部件模型，并以這些零部件的模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行后續(xù)動(dòng)力架構(gòu)的性能仿真。對(duì)于動(dòng)力架構(gòu)，大家都會(huì)比較關(guān)心油耗及零百加速時(shí)間，我們可以提取對(duì)應(yīng)的結(jié)果，并進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)性能及驅(qū)動(dòng)方式的組合的油耗及加速時(shí)間，另外，由于進(jìn)行了大量的計(jì)算，我們也能尋找到一定的規(guī)律，比如四驅(qū)的油耗相對(duì)兩驅(qū)的油耗高，但是加速時(shí)間短。有了這些規(guī)律，我們便可以做更進(jìn)一步的詳細(xì)分析。 

百公里油耗及零百加速時(shí)間

不同配置下車輛速度

如果想要提取最高車速、高速超車、最大爬坡能力等，只需要根據(jù)我們自己的需求進(jìn)行定義就可以了，我們也可以把相關(guān)的結(jié)果數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在Excel中進(jìn)行結(jié)果比對(duì)比，并結(jié)合零部件的成本、性能及系統(tǒng)表現(xiàn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

 熱管理架構(gòu)創(chuàng)成

當(dāng)然，除了可以做動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)，也可以做熱管理系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)成。如下是某EV車型的熱管理架構(gòu)，我們基于該套架構(gòu)下的零部件參數(shù)，將這些零部件參數(shù)作為基礎(chǔ)參數(shù)，進(jìn)行了部分參數(shù)的數(shù)值調(diào)整，并進(jìn)行不同熱管理部件的物理拓?fù)溥B接。

某EV熱管理系統(tǒng)架構(gòu)模型

關(guān)鍵零部件參數(shù)及子模型如下：

我們完成架構(gòu)配置設(shè)定后，便可進(jìn)行仿真，進(jìn)行快充模擬、動(dòng)力冷卻、電池冷卻等公開進(jìn)行模擬，如下是該電動(dòng)車快充是充電溫度達(dá)到30攝氏度，電池SOC的狀態(tài)：

快充SOC在電池達(dá)到最高溫度30攝氏度的時(shí)間

不同熱管理架構(gòu)的成本 

不同架構(gòu)電池包最高溫度變化

在這里只是拋磚引玉地展示了部分結(jié)果，我們可以依據(jù)實(shí)際項(xiàng)目中所關(guān)心的參數(shù)進(jìn)行大量的性能模擬預(yù)測，以此來評(píng)估不同架構(gòu)的性能、價(jià)格等屬性。

 技術(shù)展望

打破常規(guī)，不能被我們過去的一些觀念所限制，我們要以開放的、自由的、包容的心態(tài)去做技術(shù)創(chuàng)新，本文雖然只粗獷地介紹了汽車的動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)和熱管理系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)成，但是創(chuàng)成的行業(yè)可以拓展到船舶、航空、航天，當(dāng)然，其他很多行業(yè)也是適用的。筆者個(gè)人是對(duì)于Tesla多款車型所帶來的技術(shù)創(chuàng)新是非常佩服的，某些技術(shù)創(chuàng)新，甚至是可以稱得上是技術(shù)革命。當(dāng)然了，筆者也接觸過很多國內(nèi)車企，很多車企也在積極努力地創(chuàng)新（具備真正的創(chuàng)新、研發(fā)的企業(yè)才有活下去的資本，也才配活下去），我相信有一天，部分國內(nèi)車企必然會(huì)成為眾多國內(nèi)外車企的標(biāo)桿，最終實(shí)現(xiàn)從“一直在模仿，從未有超越”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙恢北荒７?，從未被超越”。那我們就從車輛架構(gòu)的創(chuàng)新開始吧。