新能源汽車電驅(qū)總成NVH及優(yōu)化

1、新能源汽車電驅(qū)總成 NVH及優(yōu)化1、電驅(qū)總成噪聲問題以某雙模車為研究對象，其后驅(qū)為電驅(qū)動總成。在純電模式 下，整車全油門加速和松油門滑行過程中，電驅(qū)總成噪聲較大，且 噪聲尖銳刺耳，主觀評價為不可接受，需要改進。初步分析電驅(qū)總 成噪聲為電機電磁噪聲、減速器齒輪嘯叫和電控開關(guān)高頻噪聲。通過測試電機圓柱殼體中間、減速器軸承端和電控上蓋處的振 動加速度、近場噪聲，以及車內(nèi)駕駛員和后排人耳處噪聲，發(fā)現(xiàn)電 機24階和48階振動及電磁噪聲較大，超出工程目標，在起步階段 尤為明顯；減速器1級傳動齒輪嚙合階次27階和其倍頻54階聲壓 級超出目標；電控的IGBT開關(guān)高頻噪聲通過電控上蓋板輻射明 顯。針對以上噪聲問

2、題，分工況分階次，從電驅(qū)總成激勵源（自身 結(jié)構(gòu)）、控制策略、結(jié)構(gòu)傳遞路徑和聲學包裹等方案著手，實測各 方案效果，同時考慮時間周期和成本因素，明確最終解決方案。2、噪聲解決方案結(jié)構(gòu)殼體加強對電驅(qū)總成的殼體加強包括：對電機端蓋、圓柱殼體、減速器 殼體加筋，在電機和減速器軸承座處以及懸置安裝點加強剛度等。 通過這些措施，可減弱電驅(qū)總成的表面振動及輻射噪聲。本案例中 通過CAE優(yōu)化，對減速器殼體加筋，如圖1綠色部分所示，提高其 模態(tài)和軸承、懸置安裝點處動剛度。在純電全油門加速工況下，加 強前后的車內(nèi)噪聲頻譜，如圖2所示。圖1某新能源車減速器殼體加強方案5 5(WI4 (XX)2 4XN)Hi)5 50

3、05對中4f)4 (mki3 OHJ第3 A3仙6 fKJO頻# *b加強后如H三三w二三七ciH:潮二1但明l, II，可工 IMH圖2某新能源車減速器殼體加強前后車內(nèi)噪聲頻譜從圖2可見：優(yōu)化后，車內(nèi)噪聲在 7001400Hz頻段內(nèi)整體改善非常明顯，主要改善的階次為 24階、27階，對應的轉(zhuǎn)速段在200cH 3000r/min; 48階噪聲在100cH2000r/min轉(zhuǎn)速段有明顯改善；81階噪聲在350cH4500r/min轉(zhuǎn)速段有明顯改善。電機斜極設(shè)計定子斜梢或轉(zhuǎn)子斜極使徑向力沿電機長度方向出現(xiàn)相位移，降低平均徑向力，減小電機振動和噪聲。對轉(zhuǎn)子進行4段式斜極優(yōu)化設(shè)計后，純電加速工況下，車

4、內(nèi) 48階噪聲和電驅(qū)總成48階振動都有明顯的改善，如圖3和圖4所示圖3某新能源車電機斜極優(yōu)化前后車內(nèi)48階噪嚴對比.珈串ME1 (KK1 L 2 011(1 23 5no圖4某新能源車電機轉(zhuǎn)子斜極優(yōu)化前后電驅(qū) 48階振動對比齒輪改進純電模式下，整車以6020km/h的速度帶擋滑行，電驅(qū)27階 嘯叫明顯，如圖5所示，識別為減速器1級傳動齒輪嚙合階次。通 過對此齒輪進行修形，使其接觸斑更合理，同時為齒輪輪輻增加減 重孔。優(yōu)化后，27階嘯叫改善整體均超過10dB; 54階噪聲在 3000r/min以上轉(zhuǎn)速段改善明顯（約 46dB）,如圖5所示。齒輪修形要兼顧不同工況和階次優(yōu)化，盡量改善多數(shù)工況嘯叫，

5、且不能使某一工況或階次大幅惡化On I non2 a。 3 KI 4 no( 5 m圖5某新能源車帶擋滑行車內(nèi)噪聲頻譜圖6某新能源車27階噪聲改進情況控制策略優(yōu)化電控載波頻率提升電機控制器的噪聲，主要來自于里面的IGBT開關(guān)頻率，其頻 譜特征在Colormap圖中以傘狀階次出現(xiàn)，傘狀階次的起始點頻率是 電控的載波頻率，這些開關(guān)頻率及其諧頻隨著轉(zhuǎn)速的增加而逐漸遠 離載波頻率，從而形成了傘狀階次線。有 2種方法改變這些開關(guān)頻 率，從而降低其噪聲水平：1）提高開關(guān)的基頻，振動速度降低，輻 射噪聲減少，但載波頻率不能無限制提高，具有物理特性限制。圖 7示出某電控載波頻率從7300Hz提高到8000Hz

6、時的噪聲頻譜圖。 從圖7可以看出，噪聲明顯降低，主觀感受較好。 2）也有行業(yè)內(nèi)專 家提出用隨機化的PWM開關(guān)策略來替代離散的方式，使離散的階 次噪聲變成寬帶噪聲，降低幅值和純聲成分。IIJNI?配【1 H：la占:：.i /I ka優(yōu)化前CCT.N ()M) IL 就波-2O.flO2( NN 也b優(yōu)化后圖7某新能源車電控噪聲 Colormap圖優(yōu)化起步加載扭矩純電模式起步階段（電機轉(zhuǎn)速為 10卜410r/min）,電驅(qū)總成“嗚嗚”聲較明顯，對應頻率段為 50145Hz,其主要貢獻為電機24階和48階噪聲，相對應階次電機本體振動也嚴重超標。通過試驗，電機起步噪聲隨扭矩加載速率的降低而減小，但同

7、時會降低整 車的動力性。綜合考慮，在起步瞬間將原加載速率由360N - m/s降低到194N , m/s,噪聲改善明顯，如圖8所示，且對動力性影響可 接受。a 360 -nvs圖8某新能源車加載速率車內(nèi)噪聲頻譜圖傳遞路徑優(yōu)化傳遞路徑優(yōu)化主要是從電驅(qū)總成的懸置隔振率、懸置支架動剛 度、副車架模態(tài)等方面進行提升，降低通過結(jié)構(gòu)傳遞到車內(nèi)的振動 噪聲。本案例中通過CAE分析，識別出前懸置被動端動剛度較低、 隔振率差，如圖9所示，主要是由于懸置支架及副車架前橫梁模態(tài)較低導致，通過對其結(jié)構(gòu)進行加強，提升剛度及模態(tài)，最終使中低 頻噪聲傳遞有所改善。163 -100 加（I前l(fā)i押.Y向前懸:置向一前 E T

8、 /一左懸置V向一恬妹濘Y向2 向一 1；打置工J08 Y 向hL 7, Zii2言空M打1 h圖9某新能源車前懸置被動端支架動剛度曲線聲學包裹方案從前面分析可知，整車純電模式下加速過程中主要存在 24階、 27階、48階和54階噪聲。對電驅(qū)總成增加聲學包裹，如圖10所示，其可阻隔電驅(qū)噪聲傳遞到車內(nèi)。圖 11示出電驅(qū)總成加包裹前后 的車內(nèi)噪聲，從圖11b可以看出，各主要階次噪聲都有降低，其中 高頻范圍內(nèi)最大降幅達到8dB,總噪聲降低約3dB。同時，增加聲 學包裹需考慮成本、散熱和可靠性等問題。圖10某新能源車電驅(qū)總成聲學包裹5加4 600 4 200 4 0003 400 / U N 2葉卜。2 4001 171.74 52.1E算率，H*a加包史莉I 2(3.21；,1匹b加包后金百3宴堂4 430.79圖11某新能源車電驅(qū)總成加包裹前后車內(nèi)噪聲對比3、結(jié)論電驅(qū)總成在整車起步、加速、減速等各工況運行中，表現(xiàn)出不同的噪聲問題?；谠囼灪?CAE分析，識別出具體原因，并加以針對性解決。通過采取總成殼體結(jié)構(gòu)加強、電機轉(zhuǎn)子斜極設(shè)計、減速器齒輪修形、控制策略調(diào)試、傳遞路徑優(yōu)化和加聲學包裹等措施，最終實現(xiàn)電驅(qū)總成降噪：2