【韓系動向1631】現代汽車告訴你,什么叫車規級!
這里是全網最專業和權威的韓系車和韓國車市系列內容,《韓系動向》第1631期。
汽車被譽為現代工業技術的結晶。盡管它只是一臺不斷重復行駛、轉彎、停止動作的機器,但人類卻伴隨著汽車一同發展。然而,關注汽車制造過程或對其有深入了解的人,其實比想象中要少。一輛汽車的制造涉及超過 4 萬個獨立零部件、追求穩定性與效率的尖端軟件,以及適應多種環境的硬件,投入的人力更是多達數千人。

現代汽車集團去年在全球售出約 723 萬輛汽車,連續 3 年位居全球汽車銷量第三。這是韓國躋身曾被歐洲、美國、日本壟斷的汽車生產領域約 60 年后取得的成果。從亞洲的一個偏遠小國,到如今成為汽車生產大國,現代汽車集團的實力并非一蹴而就。這背后離不開持續的挑戰、研究與反復的失敗,而 1996 年成立的韓國南陽技術研究所,正是這一切的核心。
汽車公司的技術研究所,其出入流程從一開始就極為嚴格。因此,普通人大多無法知曉自己乘坐的汽車是如何制造出來的,研究所這個空間也極為隱秘,其中誕生的技術或信息,往往要等到汽車完全成型后才會傳遞給消費者。所以,能有機會參觀南陽技術研究所,是一件非常特別的事。雖然向媒體公開的空間僅占整個設施的 10% 不到,但考慮到這里是研究電動化車型核心技術的地方,其象征意義足以讓人們感受到這里的神秘。

此次向媒體公開的空間包括 5 個設施,它們堪稱汽車研發的核心所在:所有汽車公司都將其列為一級機密的風洞試驗樓、研究不同氣候條件下熱管理性能的環境試驗樓、開發操控性與乘坐舒適性的 R&H 性能開發樓、分析噪音與振動并研究感性品質的 NVH 樓等。

溫度在零下 30 度至零上 50 度間切換的環境試驗樓
環境試驗樓,是驗證汽車在各種氣候條件下性能的起點。這里負責所有與汽車熱能高效管理相關系統的性能開發,具體而言,涵蓋了發動機與變速箱的冷卻性能、冷暖空調性能,乃至車內舒適性等所有汽車主要熱相關系統的研究。特別是隨著電動化比重的擴大,其職責范圍也進一步拓展,包括電動車和混合動力車的電池、氫電汽車的電堆、電子部件、自動駕駛控制器等對熱敏感的電氣、電子部件的電路設計與性能驗證,以及空調能耗的改善等。

環境試驗樓的核心設施是能夠精確模擬全球各種氣候和行駛條件的環境風洞 chamber。環境風洞 chamber 可以細致設定溫度、濕度、風速、光照等多種環境條件,甚至能精確控制汽車的行駛負載和速度。

根據試驗環境的不同,環境風洞 chamber 分為高溫風洞、低溫風洞、風雪風洞,以此模擬各種使用條件。實際上,這里能真實再現中東地區 50 攝氏度的高溫環境、零下 30 攝氏度嚴寒地區的降雪環境等全球各地的極端氣候,從而驗證冷暖空調系統和電池熱管理性能。通過這些獲得的數據,不僅能用于提升熱效率,還能優化包括行駛穩定性、車內舒適性、能耗效率在內的整體車輛性能。

在高溫環境風洞 chamber 中,高性能電動化車型 Ioniq 6 N 的評估驗證工作正進行得如火如荼。Ioniq 6 N 被牢牢固定在底盤測功機上,正按照設定的每小時 50 公里的速度轉動車輪。上方,無數照明裝置發出耀眼的強光,這是被稱為 “Solar” 的人工太陽光控制燈,能以最大 1200W/㎡的日照量模擬陽光照射環境。
chamber 內安裝的電子屏實時顯示著高溫試驗環境:氣溫高達 50℃,行駛風速為每小時 50 公里。試驗車輛內坐著一個 “熱人體模型(Thermal Manikin)”,這是在人體模型上安裝了多個溫度傳感器的設備。
與 50℃高溫環境風洞 chamber 相對的低溫環境風洞 chamber 里,最近推出的起亞 PV5 正在進行試驗。chamber 內部溫度設定為零下 20℃,表面覆蓋著一層薄薄的白霜。PV5 在冰冷的行駛風中,在測功機上運轉,仿佛行駛在嚴寒的北歐冬季道路上。

這里主要測試車內供暖性能、電機及電池的低溫控制性能等。身著厚重防寒服的研究員們仔細觀察車輛在嚴寒條件下的狀態,認真核對供暖性能和低溫控制系統的相關數據。冬季電動車電池效率的驗證也在這里進行。據負責研究員介紹,這里會對高效熱泵等技術進行試驗和評估,這些技術旨在以最小的電力實現最大的供暖效果。
在眾多環境 chamber 中,最引人注目的是風雪環境風洞 chamber。這里除了能模擬之前提到的低溫環境,還額外配備了人工造雪和降雨的裝置。chamber 內部溫度設定為零下 30℃,Ioniq 9 正在試驗臺上接受測試。試驗開始后,前方掀起了猛烈的暴風雪,沒過多久,暴風雪就大到幾乎填滿了整個 chamber。

我們還能在降低降雪量和行駛風速后進入 chamber 內部。進門前穿上了厚重的防寒服,但零下 30℃的嚴寒依然刺骨。研究員們在這里仔細觀察降雪對汽車的影響。
對于電動車來說,充電口和前備箱是否進雪至關重要,研究員們細致檢查了積雪的位置和密封結構的密閉狀態。當天室外因發布高溫預警,氣溫高達 35℃,我們還意外體驗了在短時間內往返于零下 30℃和零上 35℃的奇特經歷。

不放過任何細微噪音!聲學魔法師們的空間 ——NVH 樓
在汽車領域,以 NVH(Noise, Vibration, Harshness,噪音、振動與聲振粗糙度)統稱的這一領域,是與負面影響作斗爭并尋找解決方案的領域,或許也是最主觀、最具挑戰性的領域。隨著時代發展,行駛過程中的靜謐性和舒適性成為決定消費者滿意度的核心因素,這一點在電動化時代也不例外。特別是電動化車型沒有發動機噪音,消費者會對細微的風噪聲、路面噪音、輕微振動等更加敏感。
南陽技術研究所的道路噪音試驗室,是精確分析行駛中必然產生的路面噪音的地方。這里通過模擬輪胎與路面之間產生的路面激勵(行駛中的汽車因路面不平整而受到的振動),來評估汽車內部聽到的噪音。

道路噪音試驗室規模為 10×14 米,墻面被厚厚的吸音材料完全覆蓋,因此試驗室內部是一個無聲音反射的消聲空間。室內安裝的底盤測功機,其與輪胎接觸的滾筒表面貼有模擬真實道路的貼片,可根據試驗條件更換成模擬瀝青、混凝土、顛簸路面等真實道路質感的貼片。噪音振動技術團隊的徐在俊隊長解釋道:“為了盡可能創造與真實道路相同的條件,我們會結合 3D 掃描和材料反彈系數來制作這些貼片。”
當天的試驗使用了模擬普通國道粗糙路面的貼片。測試開始后,能聽到輪胎在滾筒上滾動時發出的特有低頻噪音。隨著行駛速度變化,噪音的音調與音量也隨之改變,并通過顯示器上的圖表實時顯示。試驗中,在駕駛座和后座安裝了麥克風,用于測量不同頻率的噪音。特別是電動車,由于沒有發動機噪音,這類路面噪音會顯得更加明顯。
道路噪音試驗的目的不僅僅是測量噪音,更重要的是準確找出噪音產生的原因,并通過設計和材料改進,從根本上減少噪音源。道路噪音試驗室會分析輪胎與路面摩擦產生的微小振動在懸架或車身結構中如何被放大,并為了減少這種振動,對零部件的材料和設計進行調整。

接下來探訪的是沉浸式聲學工作室。這里開展的沉浸式虛擬評估環境(VR)通過模擬與真實道路相似的視覺、聽覺環境,來驗證聲學性能。評估室內安裝了大型顯示器和 VR 設備,研究員們戴著 VR 頭顯,模擬各種道路場景并對聲音進行評估。
VR 能夠模擬外部測試道路、交叉路口、隧道、室內停車場等多種環境。基于虛幻引擎(Unreal Engine)構建的 VR 系統,設計成可與全球研究機構進行實時聯合評估。
特別是虛擬環境評估室不僅能播放聲音,還能再現反映特定車型聲學傳遞特性的虛擬聲音。例如,電動車的行人保護聲(Acoustic Vehicle Alerting System)會因揚聲器安裝位置不同而讓行人聽到不同的聲音,而在 VR 環境中,能真實再現汽車行駛狀態、聲音方向和距離感。這種評估方式在設計符合各國標準且不會讓消費者感到不適的聲音方面,發揮著重要作用。

沉浸式聲學聆聽室是一個能提供如同坐在真實汽車中般聽覺體驗的空間。以聆聽座椅為中心,數十個揚聲器被精確布置,一面墻上還裝有大型顯示器。戴上 VR 頭顯,就能在虛擬道路環境中體驗行駛場景,同時還能聽到杜比全景聲(7.1.4 聲道)和 4 階 Ambisonic(25 聲道)的音效,這一點十分引人注目。這里的目的是真實再現消費者實際感受到的聲音。特別是 Ambisonic 模式通過對測量空間的聲場進行立體分析,能實現與真實行駛環境最接近的聲學效果,而杜比全景聲則用于開發娛樂聲學。

在這里,能同時審查電動車行人保護聲(AVAS)、行駛中室內傳入的噪音、道路噪音等多種 NVH 性能。特別是通過 64 通道麥克風陣列和自主研發的頭盔麥克風陣列設備,利用在真實汽車上測量的數據來構建虛擬聲音,因此能進行與消費者在實際行駛中聽到的聲音幾乎一致的評估。

運用客觀數據滿足人類五感的 R&H 性能開發樓
汽車的行駛質感是一個無法僅用數值來評估的領域。路面沖擊被過濾得有多柔和、轉彎時車身反應如何,都會讓駕駛者在感受到穩定性的同時,體驗到駕駛的樂趣。特別是 R&H(Ride & Handling,行駛與操控)性能,是所有車型無論動力總成類型如何,都共同要求的基本能力。無論是內燃機汽車、電動車還是氫電汽車,R&H 性能都是評估車輛完善度的核心指標。
尤其是進入電動車時代后,R&H 性能已成為決定汽車競爭力的重要因素。因為電動車能實現過去只有超級跑車才能達到的加速能力,高速行駛時的穩定性至關重要,而且由于整車重量增加,懸架和輪胎承受的負擔比傳統內燃機汽車大得多。

南陽技術研究所的 R&H 性能開發樓,是擁有世界頂尖精密試驗設施、用于驗證和開發汽車行駛性能與穩定性的地方。我們詳細了解了從與地面接觸的輪胎,到懸架模塊再到實車評估,現代?起亞的 R&H 研發過程。

決定行駛性能的 R&H 開發,從作為所有行駛性能基礎的輪胎開發開始。首先看到的是高速輪胎均勻性(Uniformity)試驗機。試驗室里,固定在巨大滾筒上的輪胎正高速旋轉。
試驗機通過讓輪胎在最高時速 320 公里的滾筒上滾動,來測量是否產生振動。此外,還能在滾筒上安裝小凸塊(Cleat),模擬輪胎經過凹凸路面時的運動,進而評估乘坐舒適性特性。

旁邊的輪胎特性試驗機,重點在于分析輪胎的剛性和接地特性。與前面看到的試驗機不同,它是讓輪胎在模擬真實道路的平坦皮帶面上滾動。通過改變旋轉輪胎的轉向角和外傾角,精確測量輪胎產生的力和反應速度。試驗過程中獲得的數據將用于構建模擬用的虛擬模型。
用于研究開發操控特性的操控行駛試驗機,在韓國僅此一臺,極為珍貴。巨大的機械裝置上固定著現代 KONA Electric。前方的 120 英寸顯示器實時顯示著虛擬的行駛環境,駕駛座上安裝著代替人類駕駛員的駕駛機器人,據說它不僅能操作方向盤和踏板,還能精確操作手動變速箱。

試驗開始后,Kona Electric 開始在原地轉動車輪,展現出如同在真實道路上行駛般的動作,隨后根據行駛模擬再現了轉彎場景。這是通過模擬車身與地面之間的滑移角(Slip angle)來測量操控性能。
乘坐舒適性行駛試驗機是為在各種路面條件下精確評估車身反應而開發的設備。該試驗機由平坦皮帶和液壓執行器組成,能真實再現實際道路的路面變化,并傳遞到輪胎接地面上。平坦皮帶上沒有放置整車,只安裝了 Ioniq 5 的后輪軸模塊(由后懸架和輪胎組成)。不久后,平坦皮帶開始旋轉并上下移動,上面的輪胎和懸架隨著試驗機的運動快速做出反應。
乘坐舒適性行駛試驗機每秒最多能輸入 40 次信號,可測試從平坦瀝青路面到凹凸不平路面等多種行駛環境。此外,它不僅能測試整車,還能對模塊進行單獨測試,從而更精確地實現目標乘坐舒適性。
乘坐舒適性行駛試驗機的另一個特點是,能真實再現全球各地的路面環境。將北美、歐洲、中國等各個市場的代表性路面數據輸入試驗機,就能在與當地相同的條件下評估乘坐舒適性。南陽技術研究所積累的這些數據,不僅用于改善乘坐舒適性,還作為核心資料,幫助確保汽車能滿足全球市場對行駛品質的需求。
聲明:本文由太平洋號作者撰寫,觀點僅代表個人,不代表太平洋汽車。文中部分圖片來源網絡,感謝原作者。
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