電驅動系統NVH分析的案例
【NVH專欄】三合一電驅動系統振動噪聲分析研究
由于驅動系統采用的是8極48槽永磁同步電機,主要關注定子磁場一階齒諧波與轉子諧波磁場調制出的低階次力波,其階次和頻率分別為:
n=μ±v=(2r+1)p±(p±Z1),
r=0,1,2,3,…
(3)
r=0,1,2,3,…
(4)
其中:p為極對數;Z1為定子槽數。
當r(或r+1)與Z1/2p(每極槽數)最接近時,所產生的力波最容易引起負載時電機的振動噪聲,且當電機的每極槽數為整數時,將會出現階力波,0階力波易激勵起電機的呼吸模態,發生強烈的振動。從頻率上看,力波的頻率均為2倍電網頻率。相應地,相對于轉子轉頻,徑向力波的頻率為轉子轉頻的2rp倍,即徑向力波相對于轉子轉頻的時間階次為2rp階。
1.2 減速器及控制器噪聲分析
減速器作為三合一電驅動系統的動力調節裝置,將電機的高速輸出調整為轉矩與轉速合理分配的輸出形式。齒輪傳動時,齒與齒之間不可避免地產生撞擊和摩擦,從而使齒輪產生與轉速有關的嚙合振動和噪聲。齒輪嚙合噪聲的頻率為:
(5)
其中:Z為齒輪的齒數;n為齒輪的轉速。
當齒輪嚙合的頻率與齒輪本身的某階固有頻率接近時,會激發出強烈的噪聲,齒輪嚙合產生的動負荷使軸產生變形并在軸承上引起動負荷,軸承的動負荷又傳給減速器殼體,使殼體激發出噪聲。
在三合一電驅動系統中,直接用螺栓將控制器固定在電機與減速器上,在驅動系統工作時,電機端和減速器端的振動將傳遞到控制器,尤其是剛性較弱、面積較大的上蓋板,極易響應電機端與減速器端的振動激勵,發生共振,產生強烈的振動和噪聲。
2 驅動系統振動噪聲測試分析
三合一電驅動系統的結構如圖1所示。采用米勒貝姆公司的數據采集設備和測試軟件對驅動系統進行滿載勻加速近場噪聲測試,3個振動加速度傳感器分別布置在電機殼體、減速器輸出軸和控制器蓋板,如圖2所示。
展開 【技術帖】基于AVL仿真分析平臺的電驅動總成NVH分析
伴隨計算機輔助設計與仿真的日益普及，CAE技術在電驅動系統的設計開發中發揮著越來越重要的作用。AVL作為全球知名的汽車技術咨詢公司，在電驅動總成設計與開發的模擬技術中，形成了從系統到部件、從部件結構可靠性、系統NVH性能到整車動力性經濟性以及整車熱管理分析的完整的工具鏈。基于AVL 仿真模擬平臺針對電機的模擬仿真，可以考慮到多物理場間復雜的相互作用，進行多物理場、多計算域的聯合仿真。例如：根據電機電磁場計算結果，結合多物理場耦合分析功能，可以進行電機的三維熱管理分析，用于電機冷卻水道的詳細設計和優化；基于三維熱管理分析的計算結果，自動地生成電機一維熱管理模型，并結合電磁場分析得到的電機外特性和效率Map圖，可進一步搭建全面的系統級整車熱管理模型進行整車系統級別的能量分析和優化；除此之外，電磁激勵還可作為同平臺電機動力學分析的載荷邊界，繼而實現電機NVH特性的準確模擬。
圖3 AVL仿真分析平臺電機仿真內部數據交互
在汽車開發過程中，NVH性能作為的重要評估指標之一，直接關系到整車駕駛舒適性。而隨著汽車動力傳動系統架構的變更，新能源汽車在NVH性能開發過程中重點關注和著重解決的問題點也與傳統汽車相去甚遠。其中，電驅動總成做為新能源汽車一種新的驅動方式，其NVH性能開發是關注的重點。本文將就AVL在電驅動系統NVH仿真分析的開發應用上做重點闡述和介紹。
二 主要分析任務
根據電驅動總成結構，其主要噪聲來源可以分為兩個部分：一是電機噪聲，二是齒輪噪聲。
電機噪聲主要分為三個方面，即空氣噪聲、機械噪聲和電磁噪聲。空氣噪聲主要由于風扇轉動，使空氣流動，撞擊、摩擦結構而產生。噪聲大小決定于風扇大小、形狀、電機轉速高低和風阻風路等情況。
展開 電驅動系統NVH
測試前，需注意NVH臺架的連接剛度與動態特性，盡量符合整車裝配狀態，否則測試結果不可靠。
圖40 電驅動系統NVH臺架實驗室
至此，本文從電驅動系統的總體布局、減速機殼體、軸齒、電機本體、控制策略等方向，宏觀闡述了電驅動系統中，正向NVH性能開發的主要流程與方法及注意事項。
電驅動系統NVH系列：電機徑向力相位對振動噪聲的影響
但由于開槽及飽和效應，斜極后不同段上電磁力相位差并不滿足上述關系，進而導致型斜極及ZigZag斜極并不能有效改善高速區NVH問題。由此說明應該高速區振動噪聲峰值一方面取決于徑向電磁力幅值，另一方面不同段上電磁力的相位將對徑向振動的幅值產生顯著影響。
在電驅動系統早期開發或者NVH優化時，為控制高速區徑向振動問題，通常對徑向電磁力幅值進行控制或優化。但如果忽略了不同段之間徑向力相位的影響，有可能導致優化目標不準確,甚至預期降噪效果與實際降噪效果產生嚴重偏離。
本文借助仿真結果,首先對比理想狀態下即徑向力相位差與斜極角度滿足1式條件下，不同斜極形式對振動噪聲的影響；其次對比實際狀態下不同斜極形式對振動噪聲的影響；最后，提取某電磁方案在迭代優化過程中不同段上徑向電磁力幅值及相位的變化，借此探討如何在優化過程中考慮相位對振動響應的影響，進而得到更加準確合理的優化目標。
1.零階結構模態
本文計算中結構前三階圓柱模態如下圖1.1所示，更高階零階模態超出了本文分析頻段范圍，在此不再展示。前三階零階模態頻率如表1.1所示。
展開 
26頁PPT丨電驅動系統NVH的仿真與優化（文末附下載）
【免責聲明】AVL 周龍，版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
26頁PPT丨電驅動系統NVH的仿真與優化（文末附下載）
公眾號內回復“電驅動”獲取文章電子版
-----------------------------------------------------------------
【免責聲明】AVL 周龍，版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
40頁丨電驅動橋NVH仿真分析-AVL仿真
僅用于技術交流，請勿用于商業活動，如有特殊需要，請與文章作者聯系。
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 基于AVL仿真平臺的電驅動橋NVH仿真分析
-----------------------------------------------------------------
【免責聲明】本文摘自《驅動視界》，版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
800V電驅動系統詳細解析 800V電驅動系統設計技術詳解
SiC 技術應用帶來的是系統成本優勢，因為它們可以節省更多的電池。
Vitesco Technologies 正在開發一種模塊化逆變器概念，用于從 400 V 到 800 V 的過渡。該開發的技術平臺是基于高度集成的電驅動系統EMR4（ 第 4 代）。EMR4 電驅動橋是 EMR3 的進一步發展，目前已在中國進行大規模批量生產。EMR3 已集成到歐洲和亞洲 OEM 的多款車輛中。
EMR4 的電力電子控制器（逆變 ）基于第四代電力電子控制器平臺(EPF4.0)。Vitesco Technologies 可以利用其在逆變器技術開發方面的廣泛和長期經驗來實現具有低雜散電感和優化 dv/dt 的技術。
展開 三合一電驅動系統振動噪聲分析研究
6 結 論
本文對某新型三合一電驅動系統進行了振動噪聲測試分析,發現電機端和減速器端的振動激勵起控制器蓋板的彎曲模態引起蓋板強烈振動和噪聲;提出了一種通過減小電機徑向電磁力波與改進控制器蓋板結構來優化三合一電驅動系統噪聲水平的方法,并進行了試驗驗證,結果驅動系統噪聲顯著降低。研究得出以下結論:
(1) 較大面積的蓋板類結構易響應系統的振動激勵,引起結構的共振,從而輻射較大的噪聲。
(2) 通過轉子開槽可減小電機徑向電磁力波,改變蓋板厚度及加筋處理能有效增強蓋板類結構剛度、提高固有頻率、抑制結構振動,顯著改善噪聲水平。
(3) 當蓋板厚度相同時,形貌優化能顯著改善結構振動噪聲響應;但當加筋板厚度增加時,對噪聲的優化效果會有所降低。
展開 
電驅動橋NVH解決思路
電驅動橋NVH解決思路
解析 | 永磁電機及電驅動的NVH研發過程
前言：電動牽引傳動裝置比客車中傳統使用的內燃機更安靜，然而，由電動機和電力電子裝置組成的電動驅動裝置也必須針對NVH行為進行優化。麥格納動力總成為相關工藝步驟的高壓驅動和齒輪傳動引入了一種方法。
1：聲學上的挑戰（AKUSTISCHE HERAUSFORDERUNGEN）
這部分在德國的小論文中基本稱為引言（Einleitung）。作者提出汽車電動化是一個越來越明顯的趨勢。但是由于內燃機的取消和電動機的引入的電動化帶來的新的振動和噪聲問題必須好好重視起來，因為這和顧客體驗和產品質量密切相關。
接下來就是對整個研究內容的一個綜述。
電驅動器的典型聲學激勵機構是功率電子器件的電氣開關操作，電動機的不均勻性和變速器中的齒輪中的滾動噪聲，這部分如從傳統的具有內燃機（VKM）的驅動器中已知的那樣。
為了獲得高度的聲學舒適度，通過發動機支架和車輛結構的激勵和傳輸應該盡可能低。驅動器的內部機械結構要求是在軸承點處處于低振動水平，以使聲學傳遞結構路徑中的噪聲水平降低，要求還有就是要讓表面振動很小，以減少通過空氣中聲音路徑的傳輸。采用絕緣材料等次要措施可能會減少聲音的傳播，但其目的應該是盡可能降低聲音輻射。
Magna的動力總成部門研發了一款高壓電驅，這篇文章將重點講講在研發過程中的NVH優化改善問題，其中重點內容是齒輪嚙合激勵和驅動結構的振動。
在設計階段，就已經必須分析和改進結構的振動特性，例如，通過以上分析可以合理安排使用箱體加筋以及達到避免懸臂質量堆積的目的。盡管電磁電路的設計側重于關注性能和效率，但也應該考慮到設備的噪聲性能。計算過的非均勻磁場力將被用作NVH模擬的輸入量。
由于齒輪的滾動是周期性不均勻的過程，所以在齒輪之間產生可變的耦合剛度。這些數據被認為是NVH模擬中作為第二種激勵機制。
展開 分析 | 特斯拉電驅動系統終極拆解篇
特斯拉Model S電動轎車工作原理詳解
特斯拉電動汽車三大件（電池、電機、控制）在網上的拆解資料已不了，電池、電機拆解技術文章與視頻相對較多，的在此不再詳述，還是重點介紹一下電機驅動控制系統（MCU）。
一、 特斯拉Model X 與蔚來ES8 整框架比較
1、Tesla Model X 四驅方案
2、蔚來ES8 四驅方案
二、特斯拉 Model X 電驅動系統
上一代的Tesla 采用的是后驅大圓桶式的控制器，各大網上闡述的資料較多，相對體積也較大和復雜，如下圖所示：
現在重點講的是新的一代電驅系統總成，前后驅基本一致只的懸掛上有區別，新一代電驅系統，它集成了電機、減速器、電控于一體，體積非常緊湊，電機部分如西瓜般大小，電機功率可達300KW。電控制部分如下圖：
1、控制器整體外形
下面就一層層來分解，大體分為三層：
第一層為主控制部分，簡稱控制主板，MCU 采用TI 公司的TMS320F2611P8KO 芯片，為了達到高速運行時快速強大的運算和處理能力，還使用了一顆ACTE 的LA3P125VQG100 芯片配合使用，確保系統的穩定可靠性，更詳細的主板硬件下次單獨拆解并出原理圖。
主板正反面圖如下：
第二層為驅動電路部分，簡稱驅動板。
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
