電驅動總成NVH分析的案例
【技術貼】基于AVL EXCITE eAxle的全新電驅總成NVH分析解決方案
引言
針對電驅總成NVH分析，AVL之前提供了基于EXCITE Power Unit軟件的解決方案，我們也基于該方案發布過一篇技術貼《基于AVL仿真分析平臺的電驅動總成NVH分析》，得到了廣大用戶的關注，也為關心電驅總成NVH分析的CAE工程師提供了可靠的解決方案。具體來說，針對電驅總成NVH分析，AVL基于EXCITE Power Unit軟件的解決方案有如下優勢：
時域分析，可以考慮齒輪動態傳遞誤差，分析結果可以涵蓋主階次及其諧波，以及由于不平衡、不對中等引起的邊頻調制等結果，真正做到結果的定量分析；
時域分析，可以在單個模型、單次計算中同時進行齒輪嘯叫和齒輪敲擊噪聲的分析；
時域分析，可以進行任意瞬態過程的模擬，例如Tip-in/Tip-out工況引起的沖擊；
先進的時域差分求解器，同樣的模型規模、全柔性體建模、同類型時域分析軟件中求解速度無與匹敵；
方便進行模型擴展，除純電電驅動總成外，還可加入發動機模型進行混動系統動力學和NVH分析。
展開 【技術帖】基于AVL仿真分析平臺的電驅動總成NVH分析
圖19 電驅動總成行星齒輪副階次噪聲
基于AVL仿真分析平臺動力學模型，齒輪仿真分析過程中也可考慮齒輪微觀修形的影響，在齒輪噪聲優化中即可分析不同微觀修形方案對于齒輪箱噪聲的影響。圖20 為考慮齒輪微觀修形后齒面載荷分布以及嚙合階次噪聲幅值的差異，可以看出修形后很大程度上減小了齒輪嘯叫噪聲。
圖20 齒輪修形影響
五 系統NVH分析以及噪聲輻射計算
基于AVL仿真分析平臺，結合電機以及減速器的電驅動總成動力學分析模型，同時考慮電磁場激勵、齒輪嚙合激勵以及滾動軸承載荷的影響，即可對電驅動系統工作過程中NVH特性進行準確的仿真。
圖21電驅動總成分析
圖22為電驅動總成中考慮電磁力與不考慮電磁力的聲壓級結果，從圖中可知在增加電磁激勵后聲壓級明顯出現電機的諧次特性，且聲壓級整體幅值有一定的增加。通過激勵逐一加載的方式，可快速分析不同激勵源的主要影響頻域范圍。
圖22電驅動總成不同激勵源影響
由上分析可知，電機噪聲與齒輪嚙合噪聲均有明顯的高階諧次噪聲的特性，在早期齒輪齒數設計過程中就應盡量避開電機激勵階次，避免由于二者階次重合或相近導致階次噪聲峰值過大。
圖23 電機與齒輪噪聲階次
總結
基于AVL仿真分析平臺，可完整地對電驅動總成進行準確的仿真。同一平臺可準確模擬電機電磁場分布，結合電機轉子動力學分析，可以實現電磁場與機械場的耦合計算，考慮機械變形、相對運動以及磁場分布的相互影響。同時結合詳細的齒輪箱建模，進一步進行電機和齒輪箱動力學仿真，在此基礎上實現電驅動總成動力學和NVH的準確計算，整個仿真分析流程各任務之間可進行數據的無縫對接，從而保證了仿真過程執行的可靠性以及數據的一致性。
展開 純電動汽車電驅動總成NVH分析與優化研究
電驅動總成嘯叫原因分析
純電動汽車電驅動總成通常由電機和減速器組成，多采用永磁同步電機加兩級減速器的組合形式。電驅動總成存在嘯叫的原因復雜，主要包括：電機電磁激勵、減速器系統共振和電驅動總成系統耦合模態共振等。結合某型號電驅動總成在整車試驗過程中，客戶發現存在結構共振問題，本文主要通過MASTA軟件分析，對動力總成進行仿真分析，找出動力總成出現結構共振的原因，并加以修正。
在整車搭載NVH測試過程中，可通過LMS數據采集前端采集車內近場噪聲數據，將采集到的數據通過LMS Test.Lab數據分析軟件對近場噪聲進行噪聲階次分析，找出發生嘯叫的對應階次，再通過嘯叫噪聲階次分析，判斷嘯叫噪聲的激勵源。
圖1 某型號驅動總成車內噪聲瀑布圖
圖2 第22階階次噪聲圖
本文針對的某型號電驅動總成整車搭載NVH測試客戶反饋的試驗數據如圖1所示。經客戶反饋，在整車WOT工況下，輸入端轉速在1 600～2 000 r/min（586.6～ 733.3 Hz）之 間 時，電驅動總成第22階存在共振嘯叫問題，根據電驅動總成的結構，基本可以確定是驅動總成中的減速器高速級產生的噪聲。
由圖2可知，總成第22階噪聲在2 000 r/min左右存在明顯突變；由圖1可以看出，總成除第22階外，在696 Hz附近其他階次噪聲的系統共振響應明顯，由此判斷，總成在696 Hz附近，存在有系統結構共振，需要調整系統結構來改善這一情況。
展開 電驅動總成NVH問題及仿真方法
電驅動總成NVH問題及仿真方法
電驅動總成NVH開發重點
、早識別電驅動總成NVH問題；
- 良好的車內電驅動總成NVH水平，需要包含本體、結構、空氣傳遞路徑的綜合NVH控制技術；
- 主動聲學設計技術是電驅動總成NVH控制的可能性選擇。
電驅動總成常見NVH問題及仿真方法
來
源：
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電驅動總成NVH問題及仿真方法
電驅動總成NVH問題及仿真方法
電驅動力總成主流技術對比分析
來源：旺材動力總成
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電驅總成NVH基礎知識
1.電驅總成EOL測試
電驅NVH的EOL測試是為了評估電動驅動系統在終端使用時產生的噪音、振動和刺激感。以下是與NVH有關的EOL測試的一些常見內容：
傳感器配置：通常使用2至3個加速度傳感器貼近電驅殼，位置包括電機殼正上方、電機和減速器殼結合面輸入軸正上方以及減速器中間軸承端面正上方。此外，還使用6個麥克風傳感器進行聲音的采集。
參數采集：通過匹配電機轉速，采集加速度和聲音信號，以獲取時域和頻域的信息。工況可以分為定速變扭、定扭變速和變扭變速等。
限值設定：EOL測試的限值是通過自學習生成的。一般遵循3σ+offset的門限原則，其中offset可以設置為5至15 dB。
通過以上的測試配置和參數采集，可以對電驅NVH進行全面的評估和分析。這些測試可以幫助制造商檢測潛在的噪音和振動問題，并采取相應的措施來改進產品的質量和性能。
2.整車評估(整車麥克風數據采集)
整車數據評估是在整車前后排布置麥克風，并同時采集整車轉速等相關信息；最終可得到與轉速/時間相關的color map圖，通過該圖可以得到聲音是否存在階次規律(與轉速成比例)
3.階次
37階的峰值和倍數的峰值是齒面嚙合階次。這些階數的振幅主要來自于齒面形貌的修改。齒面嚙合階次之間的階次是所謂的幽靈階次，也就是鬼階，只有加工缺陷才會導致鬼階的出現。
驅動電機逆變器殼體共振及電機懸置支架振動是造成8階嘯叫噪聲大。
展開 40頁丨電驅動橋NVH仿真分析-AVL仿真
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Discom網絡研討會 | 6月17日電驅總成生產下線NVH檢測及故障分析，點擊立刻報名
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研討會主題：
電驅總成生產下線NVH檢測及故障分析
研討會內容：
為了進一步提升您在NVH下線檢測領域的技術能力和工作效率，我們誠邀您參加“電驅總成生產下線NVH檢測及故障分析”網絡研討會。在本次網絡研討會上，HBK-Discom中國區技術主管袁博將詳細為您介紹：
Discom公司介紹以及針對電驅總成的NVH生產下線檢測
階段性總結，電驅總成生產下線檢測中常見幾大故障和針對分析方法
實際故障案例和分析經驗分享
大數據及人工智能輔助分析的應用前景
研討會時間
2025年6月17日（周二）下午14:00-15:00
費用免費
備注
研討會將通過網絡直播的方式進行，請自備具備上網條件的電腦
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【NVH專欄】三合一電驅動系統振動噪聲分析研究
驅動電機作為電動汽車的關鍵部件之一,其性能決定了電動汽車的主要性能指標[1]。振動噪聲特性是一個非常重要的電機評價標準,不正常的振動會加劇電機內部的摩擦,增加損耗,進而影響電機的使用壽命,還會影響乘客的乘坐舒適性[2]。
目前,為了達到成本控制、輕量化設計等要求,電機、控制器、減速器等一體化發展成為必然趨勢。三合一電驅系統具備以下優勢：結構緊湊,利于布置;質量輕,行駛能耗低;三相直連,可靠又經濟;重心下降,利于整車操控;高速傳動,帶來較高的扭矩容量和總成效率的提升[3]。相比于傳統驅動電機,三合一電驅動系統帶來了其他的振動噪聲問題,主要是電磁噪聲和機械噪聲。電磁噪聲主要由徑向電磁力產生,目前已對電磁噪聲的產生機理進行了深入研究。文獻[4]指出電磁振動是定子與轉子間徑向力、切向力的脈動引起的；文獻[5]研究了轉子不同斜極方式對電機電磁力的影響,發現轉子斜極可以有效降低徑向力波,機械噪聲主要由減速器齒輪嚙合和控制器結構振動所產生。
本文對某新型三合一電驅動系統進行振動噪聲測試,發現控制器蓋板發生共振,輻射出強烈的噪聲;提出從“源”與“接受者”(電機激勵與控制器蓋板)進行優化,通過對轉子開槽減小徑向電磁力波,通過對蓋板進行加筋與加厚處理,增加蓋板的剛度。試驗結果表明,優化后的驅動系統噪聲水平顯著降低。
1 驅動系統振動噪聲產生機理
1.1 驅動電機徑向電磁力分析
電機中,主磁通沿徑向進入氣隙,并在轉子和定子上產生徑向力,從而引起電磁振動和噪聲。作用于定子鐵芯內表面單位面積上的徑向電磁力[6]可以表示為:
(1)
其中:b(θ,t)為氣隙磁密;μ0=4π×10-7H/m;θ為空間角度;t為時間。
展開 基于AVL仿真平臺的電驅動橋NVH仿真分析
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新能源動力總成NVH&電驅系統
舉辦時間
2022年11月2日(周三) 下午13:00-17:40
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13:00-14:00
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14:00-15:00
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電驅動系統電功率與振動噪聲測量
15:00-15:40
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電驅動系統非典型NVH現象探討
15:40-16:40
趙騫-北京汽車 NVH部門
新能源車輛動力系統典型NVH問題及對策
16:40-17:40
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