增程式電動汽車動力系統(tǒng)及懸置解耦設(shè)計

無論是對于傳統(tǒng)燃油車輛還是純電動汽車、增程式電動車，動力總成都是其最重要的振動噪聲激勵源。為對其振動噪聲進行隔離設(shè)計，獲得整車更好的NVH性能，懸置系統(tǒng)及動力總成的設(shè)計匹配和解耦都非常重要，為其設(shè)計重點和難點。

1. 增程器-電驅(qū)動分開布置下的解耦設(shè)計

考慮到增程式電動汽車動力系統(tǒng)激勵源的復(fù)雜度較高，僅從動力總成激勵源及響應(yīng)特性的角度出發(fā)，推薦增程器（發(fā)動機+發(fā)電機）系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)（電機+減速器+傳動軸）分開布置。其缺點為需要占用更多布置空間，需要設(shè)計兩套懸置減振系統(tǒng)，有可能需要付出更多的零部件重量、成本等；其優(yōu)點為大大降低了動力系統(tǒng)整體設(shè)計匹配難度，易于獲得更好的NVH性能，實現(xiàn)整車質(zhì)量分布的均勻性等。

增程器-電驅(qū)動分開布置后，電驅(qū)動系統(tǒng)懸置解耦設(shè)計可根據(jù)純電動車動力總成激勵源特點進行匹配開發(fā)。而對于增程器的懸置匹配和解耦設(shè)計，主要考慮增程器本身主要工作工況點與動力總成剛體模態(tài)的避頻，可根據(jù)傳統(tǒng)燃油車懸置設(shè)計理論進行匹配開發(fā)。

圖1 增程器-電驅(qū)動分開布置

2. 一體化增程器-電驅(qū)動系統(tǒng)的解耦設(shè)計

考慮到布置空間、重量、成本等因素，增程式電動車動力系統(tǒng)采用了較多一體化設(shè)計，即發(fā)動機+發(fā)電機+驅(qū)動電機+減速器+控制器一體化設(shè)計為一個動力系統(tǒng)，進行整體布置設(shè)計和優(yōu)化，并共用一套懸置系統(tǒng)。其缺點為集成度高帶來激勵頻率復(fù)雜，設(shè)計難度高，不易獲得較好的NVH性能。

圖2 一體化增程器-電驅(qū)動系統(tǒng)集成舉例

由于動力總成激勵的復(fù)雜性，懸置系統(tǒng)的設(shè)計及解耦非常重要，對增程式電動車整車NVH性能影響很大。作為解耦計算的方法，懸置系統(tǒng)解耦計算可采用類似純電動車或傳統(tǒng)燃油車輛計算方法；增程式電動車相比純電動車或傳統(tǒng)燃油車輛不同之處在于，由于其激勵源特性，其解耦結(jié)果判斷標準，需要避開的頻率需要特殊設(shè)計。

圖3 懸置6自由度和13自由度解耦模型舉例

增程式電動車動力總成及懸置系統(tǒng)解耦結(jié)果的避頻原則建議如下，需要注意的是，基于驅(qū)動電機扭矩響應(yīng)快的特點，需合理設(shè)計懸置襯套剛度以達到控制動力總成位移量及瞬態(tài)響應(yīng)，這可能造成解耦頻率較高，從而與車身模態(tài)、增程器工作工況點共振的風(fēng)險；而增程器發(fā)動機的往復(fù)慣性力和爆震的振動噪聲隔離要求，需要對動力總成懸置的隔振性能進行優(yōu)化，可能造成需要解耦頻率較低，從而與驅(qū)動電機對懸置系統(tǒng)的要求造成矛盾。

• 偏頻

• 簧下固有頻率

• 人體前后方向敏感頻率：4Hz

• 人體胃部上下固有頻率：8Hz

• 剛體模態(tài)之間固有頻率需隔離1Hz以上

• 增程器發(fā)動機各工況點頻率

• 增程式發(fā)電機各工況點頻率

• 驅(qū)動電機/減速器階次頻率（無法完全隔開，但可避開常用或敏感頻率）

• 空壓機運行頻率

• 真空泵運行頻率

• 車身模態(tài)

• 其他……

解決驅(qū)動電機與增程器發(fā)動機對懸置系統(tǒng)的不同要求，一般方法為設(shè)計一個較高的繞驅(qū)動軸方向模態(tài)和一個較低的Z向平動模態(tài)。具體到懸置系統(tǒng)布置和設(shè)計方面，一個較常用的推薦為增程器發(fā)動機側(cè)布置液壓懸置，減速器前后方向各布置一個橡膠懸置，驅(qū)動電機側(cè)布置一個橡膠懸置；另外一種較為常見的布置型式為在常用的左右后懸置之外，布置一個拉桿懸置限制動力總成扭轉(zhuǎn)沖擊和位移。

圖4 懸置布置舉例