用数字科技保证品质 解读奥迪品质科技日

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一直以来,豪华车市场都是德系“三强”的天下。在这之中,奔驰注重的是车辆豪华的设计和氛围、宝马关注的是极致的运动感、而处于豪华和运动之间的奥迪则在科技感上下足了功夫。绝大部分时候,我们只能看到“灯厂”的酷炫的矩阵LED大灯,全液晶仪表盘,甚至全新A8上已经达到3级的自动驾驶等等……但其实在这背后,奥迪有着一套严密的质量把控体系,这套体系中应用的各项科技同样令人惊叹。这次我们远赴位于德国英戈尔施塔特的奥迪总部,探寻奥迪在质量控制上运用的科技。

奥迪品质科技
奥迪品质科技

汽车已经走入了数码化的时代,新时代带来的变革是显著的:自动驾驶将逐渐替代人工,以电力等新能源为基础的驱动单元将逐步取代传统内燃机,而基于互联网的各项功能也会让人与车、车与车、物与车之间的联系更加紧密。变革的产生意味着更为复杂的结构,以全新一代的奥迪A8L为例,其全车拥有500种以上的功能、100个交互控制器、20个基于互联的配置、总线会传输12000个信号,这些数字比10年前的车型增加了数十倍。

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众所周知,一个结构越是复杂和精密,它出现故障的可能性就越高,因此在这个时代,对于汽车质量的把控也需要对应的升级。首先就是更精密的数字化测量技术。

数字化测量技术—“严丝合缝”的保证
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车辆在研发过程中要经历外部钣金件的适配工作:将钣金样件安装在车辆样架上,细微调整各部件的相互作用、修正部件公差、优化接缝的宽度。在过去,对于这种适配工作的测量都采用纯手工方式,通过眼看、手摸和借助卡尺等工具来判断车身是否符合质量要求。这种传统方法不但实现起来精度不够高,而且极度耗时,因此奥迪引入了数字化的精测样架。

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这种全新的数字化精测样架采用了两个带有光学传感器的八轴机器人,仅需4个小时就能完成整个车身的3D扫描,并自动通过电脑软件用不同颜色标出各部件与标准设计的差异程度。结合设计时的全车CAD模型和数字化精测采样出的3D扫描图,就可以更精确的找出样件的瑕疵,还可以进一步的模拟和分析各部件不同位置的应力,以便于及时调整。

用数字科技保证品质 解读奥迪品质科技日
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在数字化精测样架中,测量的精度可小于0.1mm,这在面对车身接缝时尤为关键。为了营造自然和谐的感官,车身各处的接缝宽度并不是相同的。比如全新A4系列的油箱盖上下接缝宽度就是上窄下宽,可以给人以更强的比例感,当然这个差异也是0.1mm级别的。

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而对于内饰来说,内饰设计由旋钮和按键到触控屏的升级更对测量提出了挑战。为了使触控屏幕达到与旋钮和按键一样的易用性和手感,首次搭载在全新A8车型上的触控屏幕具备多级可调的触摸反馈功能,使得点击屏幕能获得与点击鼠标类似的手感。奥迪采用的内饰功能精测样架不但可以测量触摸屏与周边饰件的接缝宽度、并监测这些震动反馈的大小,还能模拟车辆内部的所有功能。

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半导体技术—“灯厂”的看家本领
全新TT RS上的OLED尾灯
全新TT RS上的OLED尾灯
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奥迪作为灯厂,其最新的产物是搭载在TT RS车型和全新A8等车型上的OLED尾灯。这种尾灯就依托于最新的半导体技术研制而成,其有着点亮速度快、发光均匀、能耗低(发热量低)、结构轻薄的特点,可支持更复杂的形状设计和点亮方式,让车灯更有辨识度、进一步提升了安全性。

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其实半导体技术是目前一切电子控制器的基础,因此在车辆电气化程度越来越高、电子设备越来越多的今天,半导体技术无疑是研发的重中之重。这里有一组数字:如今的汽车有多达100个互联控制单元,其中包括多达8000个以上的活跃半导体,可以说除了车体本身以外的各个区域都有半导体的存在。半导体的研究方向一直是减小体积、提升传输效率,但放在汽车上,对其制造工艺的要求则要明显更高。因为汽车运行的环境对于各种精密微电子芯片来说极为恶劣,它们必须能承受极端温度、湿度、震动、化学腐蚀等各种考验,并保持至少15年的寿命。

用数字科技保证品质 解读奥迪品质科技日
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为了提升在半导体方面的研发实力,奥迪在英戈尔施塔特总部设立了半导体实验室,与各大供应商密切合作。除了著名的OLED尾灯外,让全新A8实现3级自动驾驶的核心硬件激光雷达也依托于最新的半导体技术。激光雷达由一个体积比图钉还小的大功率激光二极管、可旋转的镜面反射单元和控制器组成,它不但能在几分之一秒内探测物体的距离、还能识别出物体的大小,同时体积和功率又控制在合理范围内,让自动驾驶成为可能。

采用新一代半导体技术的逆变器
采用新一代半导体技术的逆变器
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电动车的发展同样离不开半导体技术。以电动车上影响能量转换的关键装置逆变器为例,这是个负责把电池输出的直流电转化为电动机所用的交流电的装置。从第一代量产的插电式混合动力车型Q5 hybrid Quattro2011)开始到如今的Q7 e-tron Quattro再到未来的纯电动车e-tron2018),逆变器的体积在不断下降、电压(传输效率)不断提高、发热量不断降低,这在电池容量一定的情况下进一步提升了续航里程。

材料分析技术—新材料研发的幕后英雄
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车辆技术的不断升级离不开材料技术的发展,新型材质的应用也得益于材质分析技术的不断提升。通过更精度更高、更严密的材料分析技术,可观察新材料在测试后产生的各种变化,为提升材料的制造工艺提供了参考依据。在观察方法上,除传统的光学显微镜外,奥迪的材料专家们同样引入了放大倍数更高的电子扫描显微镜(SEM),以便于对材料断层和化学元素进行微观维度的观察和分析。

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用数字科技保证品质 解读奥迪品质科技日聚焦离子束(FIB)技术可对汽车上的大部分材料进行分析

奥迪还从4年前开始采用聚焦离子束(FIB)技术,该技术可以用离子束在材料表面切削出微米级的断面,可配合电子显微镜观察材料的内部情况。这种材料分析技术可以用于车辆包括引擎、悬架、车身、内饰、外饰和电子元件在内的各类材料,其中在对电子显示屏、LED技术、微电子芯片方面的分析有独特的优势。因为这类材料的结构更为细小和紧凑,用传统方法分析精度不足;同时,这种分析方法还不会破坏材料的性质。

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FIB技术和SEM技术之外,奥迪还将医学中常用的CT—计算机断层扫描技术运用到材料分析中。一个例子就是奥迪旗下g-tron压缩天然气(CNG)车型采用的高强度安全储气罐,这个气罐采用了碳纤维增强塑料(CFRP)和玻璃纤维增强聚合塑料混合制成,可承受200bar的压力,让天然气的密度尽可能高,以提升续航里程。这种气罐的可靠性分析就是由CT来完成的,可通过观察CT扫描出来的气罐截面图,寻找是否有可见的损伤。

奥迪A3 Sportback g-tron(2016)
奥迪A3 Sportback g-tron(2016)
整车道路测试技术—保证全球统一的高品质
全新A8L路试
全新A8L路试

在进行完车辆的前期设计和装配之后,接下来的重点就是整车的道路测试环节。路测需要衡量车辆在不同的温度(-30-+50 )和各类道路条件、交通状况下的适应情况,以求在全球各个地区都能保证高品质。每年,奥迪要在全球17个试验站用600辆测试车行驶约3500万测试公里,这将会收集到数量极为庞大的数据,这些数据不仅包括车辆各机械部件的状态,还涵盖了电子元件的功能记录和噪音记录。因此,数据记录和分析技术将在路测环节起到关键作用。

测试车后备厢中的数据采集设备
测试车后备厢中的数据采集设备
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数据记录仪往往体积庞大,需要占据到后备箱、后排座椅的大量位置,并通过繁杂的电路与车辆的各传感器相连以收集数据。最新的数据收集器可实现无线通讯,并与奥迪质保数据库输入的数据进行实时比对以分析问题产生的原因。奥迪还开发出了一套名为CarPad的移动App,可安装在平板电脑上,让测试人员以更简便的操作评估测试事件。比如在测试自动泊车时,测试员可选择自动泊车是否泊车成功、泊车位置是否端正、车内是否有警报声等等,这些数据都会上传到总部数据库,并可以集合成大数据进行分析,有效提升了分析的效率和效果。

车内的隔音性同样值得特别关注
车内的隔音性同样值得特别关注

作为豪华品牌,奥迪车内的噪音必须要控制在最低的范围内,因此奥迪专门设立有噪音和声学系统的分析团队。这个团队的工程师不但拥有训练有素的耳朵,还有各类定位噪声、分析声波传输路径的实验仪器。他们一方面找出因内饰各种材质之间搭配而产生的噪音,另一方面分析驾驶过程中车厢内产生的各种噪音。

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在电气化时代,这种工作会变得更为重要,因为传统内燃机发出的低频声音可覆盖掉很多常规噪音;而电动机更偏向高频的噪音不但本身隔绝起来难度更大,以往被掩盖的常规噪音也会更加明显。因此,声学系统的工程师会在整车的开发设计阶段就开始与开发部门进行合作,力求保证电动车拥有与汽油车相同的隔音性能。

售后技术服务—现代化的故障诊断

在整车的研发和测试中,各类新技术在品质控制上起到了不可或缺的作用。在整车售出后,售后的维修服务同样需要保证质量。

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车辆维修的难点之一是确定问题来源,通常情况下,车辆的某种异常表现可能会由很多种不同原因导致。为此,奥迪引入了一套移动NVH工具辅助进行问题来源的确定工作,这套工具包括一系列声音&震动传感器、GPS模块、耳机和摄像头等输入设备和一套记录应用程序。

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这样可将在问题车中主观感觉到的异常声音和震动通过客观数据记录下来,便于进行与原始数据的比对分析和对问题记录的分享。同时,摄像头记录和GPS模块的加入让试车记录得以保存,方便确定各种需要在行驶过程中才会产生的问题。

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得益于发动机控制电脑(ECU)的发展,接驳OBD接口的故障诊断器如今已经广泛推广。但大部分的诊断器功能还比较有限,仅能确定车辆的少部分故障,而且必须使用专用设备。奥迪为售后维修部门提供了一款名为CAR ASYST的手机app,只需将智能手机与OBD接口的无线发射器相连,即可迅速诊断故障,并可联网确定故障原因,适用范围更广,使用起来也更方便。

总结
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过硬的品质是豪华汽车的竞争力,在汽车不断数码化、电子元器件不断增多的今天,奥迪的质量把控体系也随之进行了数字化的革新,以便于在未来依旧保证顶级的品质。从研发阶段的内外样件精测、半导体和新材料的分析与检测,到整车测试阶段的无数路试和现代化数据收集和分析软、硬件,最后到售后技术服务采用的新型故障诊断方法,奥迪在一台汽车生命周期的各个环节均采用最新科技,做到了对质量的严格把控,展现出了品牌对高质量的追求。

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