一、汽車熱管理簡介

傳統(tǒng)汽車熱管理包括暖通空調(diào)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，EV車熱管理包括制冷空調(diào)系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)，HEV車型熱管理包括發(fā)動機(jī)冷卻、變速箱冷卻、電機(jī)冷卻、電池冷卻、CPU冷卻等。其中熱管理NVH重點(diǎn)關(guān)注的系統(tǒng)有空調(diào)系統(tǒng)（壓縮機(jī)、壓縮機(jī)進(jìn)排氣管、高低壓管路、膨脹閥、鼓風(fēng)機(jī)）、冷卻系統(tǒng)（冷卻風(fēng)扇、電機(jī)水泵、PTC泵）。

二、熱管理的NVH需求

新能源汽車與純?nèi)加推囎畲蟮膮^(qū)別在于采用不同驅(qū)動類型的壓縮機(jī)，新能源汽車采用電動壓縮機(jī)，而純?nèi)加推噭t采用發(fā)動機(jī)帶動的機(jī)械式壓縮機(jī)，其它部件區(qū)別不大，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)主要采用電力驅(qū)動，為了提高性能，將電動機(jī)、變頻器與壓縮機(jī)組裝成一體，形成全封閉結(jié)構(gòu)。

2.1 新能源壓縮機(jī)

新能源汽車電動壓縮機(jī)工作原理：動力電池向壓縮機(jī)變頻器供電，變頻器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，向三相永磁同步電機(jī)輸出交流電，三相永磁同步電機(jī)帶動渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將低壓氣體制冷劑壓縮成高壓氣。渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)如下所示。由一個靜渦盤和一個動渦盤組成，兩個函數(shù)方程型線的動、靜渦盤相互咬合而成相互嚙合，相互錯開180°安裝。

渦旋式壓縮機(jī)工作原理如下所示。靜渦盤固定在外殼不動，電機(jī)偏心軸驅(qū)動動渦盤。動渦盤不作旋轉(zhuǎn)，而是作小范圍形位移，靜渦盤與動渦盤之間的相對位置不斷變化，壓縮制冷劑，形成高壓，從壓縮機(jī)輸出口排出。

2.2傳統(tǒng)車壓縮機(jī)

傳統(tǒng)燃油汽車一般使用機(jī)械式壓縮機(jī)，壓縮機(jī)由發(fā)動機(jī)提供動力。壓縮機(jī)與發(fā)動機(jī)用皮帶相連，發(fā)動機(jī)帶動壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖所示。此類壓縮機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)和維修成本低、制冷量大等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是需要發(fā)動機(jī)提供動力，降低了發(fā)動機(jī)的功率。

傳統(tǒng)燃油汽車擺盤式壓縮機(jī)的組成如下所示：由吸盤、皮帶輪、電磁離合器、前端蓋、驅(qū)動軸、軸承、擺盤、楔形傳動板、活塞、缸體、閥體、閥片、調(diào)節(jié)閥、后端蓋、固定螺栓等部件組成。

壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲主要有機(jī)械噪聲、氣動噪聲、電磁噪聲3類。其機(jī)械噪聲主要有摩擦噪聲、撞擊噪聲以及結(jié)構(gòu)噪聲等。氣動噪聲主要有排氣噴流噪聲、排氣脈動、吸氣紊流噪聲和吸氣脈動等。

整車定置車內(nèi)空調(diào)壓縮機(jī)噪聲振動優(yōu)化方向：（1）優(yōu)化控制面板，降低空調(diào)壓縮運(yùn)行轉(zhuǎn)速；（2）優(yōu)化降低空調(diào)壓縮機(jī)單體運(yùn)行振動噪聲；在空調(diào)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)上優(yōu)化方法有a）高壓流道結(jié)構(gòu)優(yōu)化、b）電機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡優(yōu)化、c）電機(jī)PWM電流正弦波形優(yōu)化。（3）空調(diào)壓縮機(jī)應(yīng)布置于動總上經(jīng)懸置隔振，壓縮機(jī)管路與車身接附點(diǎn)應(yīng)有隔振設(shè)計(jì)，壓縮機(jī)高壓出管與低壓進(jìn)管應(yīng)設(shè)計(jì)足夠長度軟管以利于振動解耦衰減；空調(diào)壓縮機(jī)支架應(yīng)避免懸臂結(jié)構(gòu)，盡量提升支架模態(tài)頻率；在滿足冷卻要求前提下，盡量降低壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速，且要與冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和方向盤固有頻率避頻。

2.4鼓風(fēng)機(jī)

空調(diào)箱主要由分配箱、蝸殼、鼓風(fēng)機(jī)等構(gòu)成,其中鼓風(fēng)機(jī)是空調(diào)箱噪聲的主要影響因素。如圖所示為空調(diào)箱殼體和永磁直流鼓風(fēng)機(jī)。

噪聲從頻率的角度可以分為離散和寬頻噪聲, 鼓風(fēng)機(jī)噪音本質(zhì)上是離散噪聲與寬帶噪聲的疊加。寬帶噪聲指由湍流引起的噪聲, 主要包括：1)邊界層中的湍流；2)來自固體表面的渦流脫落; 3) 脫流來流和固體表面的撞擊。離散噪聲：葉輪葉片的旋轉(zhuǎn)壓力場和壓力脈動與固體壁面相互作用產(chǎn)生的噪聲。

針對鼓風(fēng)機(jī)常用降噪方法：1) 增加蝸舌間隙；2) 傾斜蝸舌的方法。

2.5 冷卻風(fēng)扇

冷卻風(fēng)扇單體的性能影響因素主要包括風(fēng)扇葉片數(shù)目、葉片安裝角、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇直徑大小、葉片間的間距，以及風(fēng)扇翼型的選擇和制作風(fēng)扇的材料等。

冷卻風(fēng)扇的噪聲通常來自風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲及風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動通過結(jié)構(gòu)傳遞至車內(nèi)形成的噪聲兩方面。風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲主要表現(xiàn)為窄帶諧波噪聲和寬頻噪聲的特征。這種噪聲頻帶較寬，頻率也相對較高，較容易被接受。風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生不平衡時會產(chǎn)生振動并容易通過結(jié)構(gòu)傳遞至車內(nèi)，在車內(nèi)產(chǎn)生顯著的低頻噪聲，給駕乘人員造成嚴(yán)重的壓耳感。

針對風(fēng)扇噪聲的優(yōu)化方法有選擇較好的冷卻風(fēng)扇單體和選擇較好的散熱器以及冷卻風(fēng)扇匹配模式。

三、熱管理的NVH要求

3.1空調(diào)主機(jī)振動噪聲

（1）壓縮機(jī)輻射噪聲（臺架）

壓縮機(jī)臺架輻射噪聲聲壓級需要控制57-61-65-67-70-72dB@3000-4000-5000-6000-7000-8000rpm，各檔位噪聲控制在最低檔與最高檔33(dB(A))～63dB(A)，壓縮機(jī)排氣壓力脈沖≤13000(在低壓壓力2.93bar，高壓壓力16.7bar。

（2）壓縮機(jī)支架

安裝狀態(tài)下的鈑金支架模態(tài)-壓縮機(jī)+支架對地>300Hz；壓縮機(jī)+支架+動總>280Hz，支架二級隔振安裝點(diǎn)處的動剛度>1000 N/mm；壓縮機(jī)共振頻率＞400 Hz。

（3）進(jìn)風(fēng)口管道

聲壓級要求1/3Octave≤25-55-55-40dB@25-125-2000-10000Hz。

（4）管路要求

空調(diào)軟管長度>400，空調(diào)軟管彎度90°～135°。

3.2冷卻風(fēng)扇和前端的振動噪聲

（1）冷卻風(fēng)扇引起的車內(nèi)噪聲、振動

冷卻系統(tǒng)引起的車內(nèi)振車內(nèi)噪聲40（maximal speed），冷卻系統(tǒng)引起的車內(nèi)振動方向盤:1m/s,座椅0.3 m/s。

（2）風(fēng)扇本體

帶前端模塊的的風(fēng)扇輻射聲壓級<69（maximal speed），風(fēng)扇控制轉(zhuǎn)速PWM要求最大轉(zhuǎn)速小于2000rpm，不平衡量≤20，冷卻模塊隔振大于15。

3.3水泵振動噪聲

本體噪聲小于＜45dB(A)，水泵引起的車內(nèi)噪聲＜30 dB(A)。

四、典型熱管理問題優(yōu)化方法

HVAC主機(jī)Hiss聲優(yōu)化方法：1.HVAC主機(jī)內(nèi)部隔振優(yōu)化；2.HVAC內(nèi)部流道和管路布置方式優(yōu)化；3.系統(tǒng)壓力和膨脹閥的優(yōu)化。

HVAC主機(jī)風(fēng)聲優(yōu)化方法：1.CFD結(jié)果的評估，風(fēng)速和流場的控制；2.內(nèi)部結(jié)合部位的密封；3.風(fēng)道、HVAC、IP的配合。

HVAC主機(jī)電刷聲優(yōu)化方法：電機(jī)的質(zhì)量控制。

冷卻風(fēng)扇和前端噪聲某一轉(zhuǎn)速聲音大/振動大優(yōu)化方法：1.前端減震墊的要求（控制前端固有頻率）；2.風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制。

冷卻風(fēng)扇和前端噪聲拍振優(yōu)化方法：調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，前端減震墊和其他頻率的耦合控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速偏差。

壓縮機(jī)啟動噪聲優(yōu)化方法：1.采用全周橡膠吸盤；2.壓縮機(jī)管路設(shè)計(jì)避免積液；3.TXV的反應(yīng)速度和系統(tǒng)匹配。

壓縮機(jī)速嘯叫優(yōu)化方法：1.壓縮機(jī)和發(fā)動機(jī)固有模態(tài)控制范圍；2.管路局部模態(tài)控制范圍，3.鋁管和軟管的布置，局部固有頻率；4.管夾位置優(yōu)化，管夾安裝點(diǎn)動剛度。

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