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引言

增程式純電動一直被視為是傳統燃油到純電動過渡階段的一種解決方案，尤其是理想ONE在市場上的成功表現，讓主機廠看到了增程純電動的市場空間，增程純電動項目越來越多的被啟動起來，隨之而來的增程器噪聲和振動問題，也成為了主機廠在開發增程純電動過程中必須面對的一個挑戰。

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增程器在整車上的NVH風險

增程器通常在電池電量較低的時候啟動，工作時主要存在如下的三個NVH風險：

• 低電量充電車內聲音與振動大

• 低電量充電車內聲品質差

• 發動機高轉速運行車內噪聲與振動大

雖然同樣是由發動機工作，但是增程器不再是車輛能量的唯一提供來源，功率輸出不取決于行駛阻力及汽車功能附件的需求，而取決于整車對增程器的功率需求，增程器工作時，配合電池可實現發動機功率輸出的削峰填谷，可在大部分工作狀態下追求極致的燃油經濟性，下圖所示為某增程器的萬有特性曲線：

增程器工作點

為了所求極致的燃油經濟性，滿足整車對增程器功率需求的工作點通常會在綠色線附近選擇，從曲線可以看出，增程器工作時，低功率輸出對應低轉速高扭矩，而高功率對應高轉速中扭矩的思路才能實現較好的燃油經濟性。

發動機功率的理論計算公式如下：

發動機扭矩計算公式如下：

將式（1）代入式（2）可得：

以上公式中：

n為發動機轉速，隨發動機運行狀態變化；

p為缸內平均壓力Mpa，隨發動機運行狀態變化；

V為發動機排量，不隨發動機運行狀態變化；

t為發動機行程，不隨發動機運行狀態變化

從如上式中可以看出,  發動機轉速和缸壓變化對應輸出不同的發動機扭矩和發動機功率，增程器工作時，通過缸壓與發動機轉速的標定，實現不同的功率輸出。

NVH風險1—怠速充電或低電量低速行駛車內聲音與振動大

增程純電動中，低電量怠速充電或低電量低速行駛時會對應低的發動機輸出功率，通常會采用定轉速的發動機工作點，根據式（3）可看出，在轉速不變時，增大缸內平均壓力p可以增大輸出功率，發動機的輻射噪聲及結構振動是缸壓激勵再乘以傳遞函數的結果，因此，增大缸內平均壓力p，發動機工作時的最大缸壓增大，發動機的輻射噪聲及結構振動均會增大，導致車內聲音與振動增大。

缸壓與發動機振動和聲音關系

以某車型原地發電工況車內噪聲統計為例，在900RPM怠速轉速下，60N*M與20N*M（傳統燃油車怠速開空調發動機扭矩）扭矩輸出產生了5dB(A)的噪聲增大。

同轉速車內聲壓與發動機扭矩關系圖

風險2—怠速允電或低電量低速行駛車內聲品質差

同一發動機同一工作轉速，比對其更高的扭矩輸出時，需要特別關注發動機本體在200-600HZ頻段的振動噪聲變化。該頻段的振動噪聲與曲軸、輪系的頻響特性有很高的關聯性，伴有很強的半階律動，既能通過空氣聲，也能通過結構聲傳遞到乘員艙，是增程器最有挑戰的問題之一。

以某一增程器為例，下圖此為增程器在1000RPM時，4Kw充電和14Kw充電時懸置振動及車內噪聲對比，當充電功率增大至14Kw后，懸置振動及車內聲音整體變大，但200-500Hz之間的能量增大更明顯，使得車內中頻段聲特征更容易被人感知，主觀體驗變差。

同轉速不同充電功率懸置振動及車內聲音FFT

風險3—發動機高轉速運行車內噪聲大

發動機高功率輸出時，為了保證較好的燃油經濟性，需要在合適的高轉速運行。以下圖為例，發動機引起的噪聲隨發動機轉速增高總體呈現增大的趨勢，4000RPM與2500RPM整體聲壓級增加5dB(A)，二階噪聲增加10dB(A)，如增程器因為整車功率需求的原因，存在4000RPM前后的工作點，將帶來車內嚴重的噪聲問題；

增程器加速車內聲音曲線

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增程器NVH應對策略

增程器的NVH控制主要從基礎NVH性能匹配及增程器標定策略匹配兩個方向實現，增程器選型及匹配是保障增程器NVH體驗的基礎，而標定則是增程器NVH表現的最重要控制措施。

增程器選型：增程器選型需要考慮增程噪的工作區間，建議穩態常用工況下增程噪的工作轉速不超過2500RPM，穩態極限工況不超過3000RPM，超過3000RPM以上的工況只能為瞬態工況，根據如上發動機的工作轉速邊界，結合發動機萬有特性曲線及整車功率需求，選擇合適的發動機；

增程器附件匹配：發動機的NVH開發是另一個更龐大的話題，足夠的結構剛度（包括曲軸剛度、曲拐剛度、軸承座安裝點剛度等）是發動機本體NVH的基礎，同時做好外圍件的NVH匹配，包括TVD的匹配，皮帶的選型和模態避頻等，同時，發動機與發電機之間用花鍵連接，花鍵的精度、花鍵軸的剛度也需要明確的控制。

增程器本體NVH匹配示例

懸置匹配：鐘擺式布置，考慮純電動限位及發動機振動隔振，而發動機的低頻振動和噪聲問題，可能引起更大的抱怨，優先以發動機激勵控制為主，若后懸置拉桿無法滿足可靠性需求，可再增加一個限位懸置。

懸置布置示例

進氣系統：受限于機艙空間布置，增程器的空濾器通常采用頂置空濾布置，消聲容積滿足要求的情況下可滿足進行NVH開發需要，但做好諧振腔的預留。

進氣系統開發示例

排氣系統：受電池影響，排氣總布置可能存在空間風險，總布置需要滿足排氣消聲容積的需要，做好排氣的聲學調音及排氣結構傳遞控制。

排氣系統開發示例

聲包及密封：兼顧電動車吸聲與增程器中低頻噪聲控制所需要的隔聲進行聲學包的方案設計，由于增程器在怠速等低背景噪聲工況下的聲音更大，需要比燃油車及純電動車更好的聲包方案。

聲學包開發示例

增程器標定策略匹配 ：以轉速及輸出功率（或扭矩）為變量，通過增程器、電機&電控、電池控制、電器附件的工作點和相互匹配控制，選擇合適的增程器工作點，最大程度的挖掘動力總成的NVH潛力，通常需要通過大量的測試獲得整車增程器工作NVH 性能MAP圖，用于增程器工作點選擇。

聲音和振動、發動機轉速及輸出扭矩MAP圖

標定工作主要在樣車階段開展，需要NVH部門與標定部門聯合開展，制定合理的標定策略會是樣車階段增程器NVH性能問題優化的最重要措施之一。

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總結

增程純電動開發時，由于整車功率及經濟性的需要，增程器工作時會存在怠速充電及低速行駛車內振動噪聲大、聲品質差，增程器高轉速工作車內聲音大的開發風險，選擇合適的發動機，做好基礎NVH性能開發，NVH部門與標定部門成立聯合標定組開展聯調是增程器NVH性能開發的主要保障措施。

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