摘要 ：通過主觀評價及LMS設備測試 ，確 定某 自主品牌 電動汽車勻速 工況下存在路噪大的問題 依據 TPA分析方法 ，分 別從 源、路 徑及 響應 3個方面對整車路噪 問題進 行分析優 化 依據 測試數據針對輪胎 、懸架及 車身提 出優化 方案并 分別 進行 方案驗證 ：利用整車 3D仿真分析模型進行優化以縮短 周期和 降低成本 依據 各方案驗證結果確定最終方案 ，實車測 試 結果顯示，采用最終方案后路噪聲壓級降低 10dB，主觀評價樣車車內噪聲 有明顯降低 ，與標桿車型達到同一水平 。

關鍵詞 ：電動汽 車 ；路噪 ；仿真 ；聲壓級

隨著汽車的迅速普及，消費者已不僅僅滿足于汽 1 路面噪聲發生機理分析 車能夠實現行駛功能及安全性 ，開始更多地關注汽車 的 NVH性能 ，并把 NVH性能作為購買汽車時的關鍵 衡量因素。在汽車行駛過程中，路面噪聲是車 內噪聲主 要的噪聲源之一 ，直接影響了車內人員的駕駛感受。尤 其是新能源車型，沒有了發動機噪聲的覆蓋 ，路面噪聲 在車內噪聲的貢獻量相對于傳統車型會進一步提升。文 章以某 自主品牌電動車型為整改對象 ，通過對該車型激 勵 、路徑及響應的改善 ，達到了降低路面噪聲的 目的。

1 路面噪聲發生機理分析

路面噪聲是車輛行駛 在粗糙 的鋪裝路面上時 ，由 路面的凹凸引起的經常性的噪聲。路噪依據發生機理 的不同 ，一般可分為結構傳播噪聲和空氣傳播噪聲。結 構傳播噪聲是路面激勵與輪胎結構特性引起的振動經 過懸架系統的傳遞 ，最終作用于車身及空腔產生的噪 聲 ；空氣傳播噪聲主要是輪胎 的空腔噪聲及花紋噪聲 經過空氣傳播及車身隔吸聲材料的衰減 ，最終傳遞到 人耳處的噪聲。路噪發生機理 ，如圖 1所示。

         

2 路噪控制方法

依據TPA分析方法建立“源一路徑一響應”"的分析模型進行分析。基于路噪發生機理可將路噪控制方案分為3種：1)激勵控制（路面激勵作用于輪胎產生的振動及噪聲)：2)傳遞路徑控制（懸架系統的隔振性能及車身及內外飾的隔吸聲能力)：3)響應控制（車身模態及車身空腔模態)。

3某電動汽車路噪問題優化

3 .1 問題確認

3.1.1 評價工況

某電動汽車在壞路行駛時，路面激勵較大，路噪問題表現明顯。低速行駛時，風噪相對較小，車內噪聲主要為路噪。因此，確定評價工況為：粗糙瀝青路，車速40km/h。

3.1.2評價方法

路噪評價可分為主觀評價及客觀評價兩方面。

1)主觀評價需要對鼓噪、輪胎空腔共鳴聲、g0聲及 聲等多種不同頻率、不同發聲部件的聲音進行評價，并依據整體感受對汽車路噪性能進行分數判定，主觀評價需要由評價經驗豐富的專業評價人員進行，主觀評價打分原則，如表1所示。

2)客觀評價依據車內噪聲測試數據進行判斷。客 觀評價采用相對評價的方法，通過對比優化車型原狀態與某同級別合資車型路噪數據，進行路噪問題判定。

3.1.3評價結果

該車原狀態評測結果為：

1)主觀評價分數為5分，主要存在后排低頻噪聲大的問題，需要進行整改.

2)客觀測試數據，如圖2所示。從圖2可知，在200Hz以內優化車型原狀態路噪水平與合資車型存在明顯差距，需要針對200Hz內車內低頻噪聲進行優化。客觀評價結果與主觀評價結果相符。

3)問題 分 析 ：依 據 主 客 觀 評 價 可 確 定 針對 320～200Hz路噪性能進行優化 。依據頻譜 圖對 問題進 行進一步分析，如圖 3所示。

從 圖 3可以看出，在 200Hz內車型原狀態 j合資 車型車內噪聲聲壓級峰值差距較小 ，但整體聲能量的 差距較大 ，噪聲峰值雜亂 ，所以主要針對車型各部件的 振動衰減能力及部分模態進行優化。

 3．2  激勵源控制

把路面激勵作用于輪胎后產生的振動噪聲作 為激 勵源。粗糙瀝青路主要激勵在 O～30Hz。在路面激勵的 作用下，由輪胎本體模態及空腔模態造成的振動能量集 中，最終會在軸頭的振動加速度上表現出來。觀察發 現軸頭處的振動加速度峰值與輪胎的相關模態時啦。由于輪胎小體模態頻率不能進行大幅度變更 ，無法進 行有效 的模態規避 ，所 以主要針對輪胎 的振動衰減能 力進行提升。主要優化方案包括調整輪胎胎面橡膠厚 度 、調整帶束層鋪設角度及胎肩的鋪設面積等。優化輪 胎后車 內噪聲聲壓級峰值最大可降低 3．5dB(A)，但操 穩性能有 明顯減弱，為保證安全性能 ，維持原方案。

3．3 傳 遞 路徑控 制

傳遞路徑包括結構傳播及卒氣傳播 ，目前主要針 時 200Hz內噪聲進行優化。空氣傳播路徑中關 于路面 激勵 的噪聲 主要包括輪 胎的花紋噪聲 及空腔共鳴噪 聲 ，輪胎花紋噪聲通常在 400Hz以上 ，輪胎空腔共鳴 聲高于 200Hz，所有暫不考慮空氣傳播路徑 。由于殲發 車 與合資車相比，車內噪聲最大峰值相差較小 ， 整 體聲能量相差較大 ，所以主要針對懸架系統 的隔振 元 件進行優化。軸頭振動傳遞到車身主要經過 的隔振元 件包括 ：擺臂軸套 、縱臂軸套 、減振器 mount。對 比}殳汁 車原狀態前后排車 內噪聲數據可知 ，前后排噪聲差距 較大，后排噪聲聲壓級要高于前排 。判斷后排為主要貢 獻位置 ， ‘對后排零部件進行優化。后排主要能量衰減 部件有縱臂安裝軸套 、螺旋彈簧及減振器。依次對各零 部件進行優化并進行方案驗汪。由于螺旋簧剛度涉及 車身姿態問題 ，暫不列入優化范圍，縱臂軸套為主要優 化對象.

依據振動理論 ，擺臂安裝點被動側振動幅值主要 受激勵 力大小 、振動衰減能力及安裝點剛度三方面影 響。由于激勵力大小主要受路 面及輪胎影響，暫小進行 考慮 ．安裝點剛度由車身決定 ，暫不關注 ，所 以針對振 動衰減能力進行性能提升 。綜 合評 價振動衰減性能的一個重要指標就是振動 傳遞率 、底盤隔振系統的振動傳遞率為振動傳遞到車 身的力與系統受到振動激勵力的比值。根據振動理論， 振動傳遞率 與頻率 比的關系為：

式中：Tr——振動傳遞率 ；

FT0一——外部激勵力幅值，N；

F0一經過隔振器傳遞到被動側的穩態幅值，N；

ξ— — 阻尼比；

λ——激勵力頻率與系統頻率之比。

圖4 示出不同阻尼比及頻率比下振動傳遞曲線。

基于圖4對縱臂軸套的隔振特性進行分析：當0 <A<l時< span>，若激勵頻率不變，應增大系統頻率，以減少振動的傳遞；當λ>1時 ，若激勵頻率不變，應減小系統頻率，以減少振動的傳遞，且當0<λ< 時，增大阻能有效抑制振動。系統頻率為縱臂剛體模態頻率，輸入頻率主要關注40Hz及 80Hz。縱臂剛體模態通過實 測量可確定模態頻率在30～90Hz，其 中與激勵頻率刈‘應的，z向主模態分別低于40Hz及 80Hz，所以應降低 系統頻率以提升縱臂軸套的隔振能／，J由于需要保證安全性能，依據控制經驗確定優化方案為：后縱臂襯套剛度下降20％，主要進行襯套膠料更改，不進行結 構變更。完成樣件制作后，依據原定測試況進行汽車路噪性能測試，測試結果，如圖5所示。

從 圖 5不難看出 ，在 200Hz以內車內噪聲均仃 同程度降低 ，峰值平均降低 2dB左右 ，相對于原狀 念 車內噪聲有明顯改善。

 3．4 響應控制

依據整車路噪模型對車身優化方案進行分析。首先進行實車評價工況下的軸頭振動及對應車內噪聲測試，將傳感器粘貼到轉向節上，需要選取不在同平面的4個測點進行測量，實際測點具體位置，如圖6所示。

結合實測軸頭振動及車內噪聲測試數據，對路噪 仿真模型進行調整巴，保證仿真模型的準確性。軸頭振 動輸入位置及車內噪聲仿真位置需確保與試驗測點位 置保持一致。整車路噪仿真模型示意圖，如圖7所示。

針對后排噪聲40Hz及80Hz間問題進行仿真模態 數據分析，通過查看模態數據發現，在40Hz附近后背 門存在彈性體模態，在80Hz后地板存在局部模態。依 據模態分析結果確定2種優化方案。

3.4.1后背門添加動力吸振器方案

通過查看模態分析云圖確定吸振器安裝位置，考 慮到整車輕量化問題，原則上吸振器質量≤1kg,基于 噪峰值及后背門模態分析確定吸振器頻率為51Hz。

吸振器完成樣件后進行整車安裝狀態測試 ，通過調整質量塊質鼙及橡膠剛度 ，確保整車狀態下吸振器頻率 為 51Hz．．樣件確定后 需進行實乍效果驗證 ，測試結果如圖 8所示。

         

從圖8可以看出，增加吸振器后車內噪聲低頻階 段改善不明顯，考慮到整車輕量化問題，不能再進行質量提升，故此方案暫不采用。

3.4.2 增加電池支架方案

此車型電池包布置在車身地板下方。觀察路噪仿 真模型模態分析結果可知，在200Hz內存在多階車身 地板模態，由此設計增加電池支架，從而間接增加車身 地板剛度，利于仿真軟件進行優化方案設計并依據路 噪仿真模型進行方案效果初步驗證。經過設計方案仿 真驗證，最終選定優化方案，如圖9所示。

原方案及優化方案車內噪聲仿真對比數據，如圖 10所示，在100Hz以內優化方案相對于原方案車內噪 聲有明顯降低，幅值降低可達8B。確定實施此方案并 進行樣件制作，后續需進行實車效果驗證。

3．5 方案總結確定 

同時采用后縱臂軸套剛度變更及增加 電池支 架 2套方案并進行實車效果驗證 ，驗證結果 ，如 ll 所示 ，設計車與合資車處于同一水平。

從圖9和圖10的數據對比可知，仿真數據和實測 數據比較接近，總體誤差在6%以內，說明試驗汽車達 到了仿真的效果，達到了TVC穩定性控制的預期效 果，唯一不足之處是TVC觸發時，電機在正反向驅動 導致整車有一定的抖動，使乘坐舒適性不是很好，因此 在后期有必要對扭矩進行平滑處理來降低扭矩對整車 抖動的影響。

 4 結論

1)整車仿真模型的利用可以有效降低開發成本并縮短開發周期。隨著仿真精度的提高，仿真工具將會車輛開發及優化過程中得到更多的應用。

2)路噪性能屬于整性能，只進行單一零部件優化無法達成優化目標。

3)低頻噪聲問題需著重關注橡膠件的隔振性能及大面積鈑金件的剛度。

  

作者：劉偉 韓騰飛 楊少鵬 詹定海 耿鵬飛

作者單位：長城汽車股份有限公司

來源：汽車工程師         

文章來源：汽車nvh云講堂