電動車動力總成
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-09
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摘要:由于動力總成的不同，電動車與傳統車的振動噪聲源也有較大差異。筆者對某電動車動力總成的振動噪聲特性進行了試驗研究。利用頻譜分析、階次分析等方法來識別動力總成的主要振動噪聲源，分析加速和穩態工況下各激勵源對動力總成振動噪聲的貢獻量。基于心理聲學客觀評價參數，分析了電動車動力總成聲品質特性。研究結果為電動車動力總成振動噪聲的優化設計提供了試驗支持，并表明了進一步研究電動車聲品質的必要性。
引言
聲品質對整車質量認知度有很大影響，統計表明汽車的事態發展錯誤中有三分之一是與噪聲、振動及舒適性（
noise,vibration and harshness，簡稱NVH
）有關，每年噪聲相關方面的保修費用占據整車的20％左右。
傳統車動力總成振動噪聲特性的研究已有很多。胡國強等通過對柴油機進行燃燒噪聲分析和噪聲源識別，采取怠速噪聲降噪措施，并對優化前后的結果進行聲品質比較。盧豐翥等對柴油機進行怠速聲品質試驗研究發現，并不是噪聲值越小聲品質就越好。相龍洋等對手動變速器噪聲源識別進行了試驗研究。但是，對于電動車來說，內燃機被電機所取代使得動力總成振動噪聲源發生很大變化。一方面，電機電磁激勵會產生高頻噪聲；另一方面，由于人的雙耳的構造以及掩蔽效應的存在，發動機的缺失會使電動車其他部件的噪聲變得更為顯著，很多情況下更為刺耳與令人不適(如逆變器噪聲、齒輪傳動系噪聲)。
近些年，隨著世界各國大力推廣新能源汽車，國內外學者也開始研究電動車的振動噪聲特性。嚴剛等對某純電動汽車車內噪聲試驗研究，識別了不同工況下的噪聲源。Islam等研究并分析了永磁同步電機的噪聲和振動。研究表明，噪音和振動的根源是徑向力引起的電磁振動。大多學者以噪聲級為標準研究其噪聲特性，并進行降噪的優化設計。
展開 摘要:為了研究電動車的高頻電磁噪聲問題，以電動車動力總成為研究對象，綜合考慮電機電磁徑向電磁力波和切向電磁力波，建立了動力總成有限元分析模型，采用一種弱磁－固耦合的方法對動力總成的電磁振動噪聲特性進行分析，研究切向電磁力對系統振動噪聲特性的影響。在半消聲室中，對動力總成進行振動加速度及輻射噪聲測試，以驗證仿真分析方法的準確性。研究結果表明，電機與減速器集成后，切向電磁力對電機振動噪聲影響不大，但對減速器產生了不可忽略的影響，在2000Hz和2400Hz處，切向電磁力在減速器表面產生了明顯的振動，并且對減速器表面2000Hz～2400Hz范圍內的聲場貢獻較大。研究結果對電機的電磁參數和結構進行改進和優化設計，為降低電機的電磁振動提供理論依據和試驗支持。
0 引言
隨著世界各國大力推廣新能源汽車，國內外學者也開始研究電動車用永磁同步電機的振動噪聲特性振動特性，研究發現噪音和振動的根源是徑向力引起的電磁振動。此外，在進行電磁仿真分析時，通常施加理想的三相正弦電流，沒有考慮外電路電阻、電感等元件的影響; 隨著研究的深入，有學者發現:針對電機－
減速器集成驅動系統而言，由于電機與減速器存在耦合作用，因此有必要考慮電磁切向力波。
B．Prasanth 針對車用發電機嘯叫進行研究，發現電機嘯叫不僅與其自身有關，還與與其連接的機械構件有關。
通過改變連接方式、增加質量塊等方式提高了電機的噪聲品質。
P．Pellerey 等人分析了電磁切向力對電動車動力總成動態響應的影響，提出切向電磁力不會對電磁噪聲有較大貢獻，但是會對減速器動態特性產生影響。
本文以集中驅動式電動車動力總成為研究對象，考慮外電路的影響，建立場路耦合電磁仿真分析模型，得到徑向和切向電磁力。分析切向電磁力對系統振動噪聲特性的影響。
展開 懸置性能優化主要是通過Adams軟件進行仿真運算和優化使得動力總成前六階模態分布合理并解耦，一般要達到如下兩點：
（1）懸置系統的振動能量分布間隔大于1HZ；
（2）系統的前6階振型的能量解耦達到80%；
（3）前六階頻率盡可能避開電動汽車車速激勵頻率和傳動軸的二階頻率
2 某款電動載貨車動力總成懸置兩種布置形式
目前市場上常見的電動車動力懸置系統，有三點懸置也有四點懸置，各主機廠家根據自己的總體布置和產品結構的自身特點設計出不同的動力總成懸置，某款商用車設計的方案有兩種，第一種方案（如圖1）是目前的在用方案，第二種方案（如圖2）為新設計的方案。
3 動力總成剛體模態解耦分析
依照動力線的布置角度，動力總成的質心位置，懸置軟墊連接的硬點位置和六方向轉動慣量在Adams中建立簡化三維模型。
在Adams軟件里面設置好各個約束點，用Force→bushing建立四個懸置橡膠軟墊，其三向初始剛度約為：X/Y向設置300N/mm；Z向設置1500N/mm,并依選擇Plugins→test→VibrationAnalysis建立腳本文件，對動力總成懸置系統前六階模態進行解耦仿真[3]。仿真結果如下表1、表2。
對比結論：兩種方案的各方向的解耦率較好，均大于80％，原方案X向的平動和Y向的平動模態頻率間隔0.01HZ,不滿足設計要求（前六階頻率間隔大于1HZ）,新方案的頻率間隔滿足要求。
展開 混合動力電動汽車會在不同程度上由電力驅動，其具有各種優勢性特性，例如：
再生制動，可將動能轉化回電能，存儲在電池中（還能與純電動汽車共享）
啟停系統，可在發動機空轉時關閉發動機，以減少排放
發電機（由內燃機供電），既可為電池充電，也可為電機提供額外的動力
當前的混合動力電動車的續航里程在400到600英里（約640到960公里）之間。除插電式混合動力電動汽車外，混合動力電動汽車通常不使用外部電源充電。現有的混合動力汽車車型，包括福特Fusion混合動力車、豐田凱美瑞混合動力車和本田思域混合動力車等。
插電式混合動力電動汽車（PHEV）：PHEV是HEV的子類，其可通過外部電源充電。目前，PHEV僅靠電力就可達到20英里到50英里（30到80公里）的續航里程，是短途城市旅行的理想選擇。對于更遠的旅程，插電式混合動力電動車可依賴汽油或柴油。現有的插電式混合動力電動車車型，包括豐田普銳斯Prime、雪佛蘭Volt和本田Clarity等。
燃料電池電動汽車（FCEV）是第四種電動汽車，其工作原理是通過氫燃料電池（而非電池）產生電流。
四、內燃機汽車與電動汽車動力總成比較
一個多世紀以來，內燃機一直是汽車的主要動力來源。
雖然內燃機車的使用由來已久，但其仍面臨著一些挑戰，其中最重要的是化石燃料燃燒造成的環境污染。因此，各國政府和民眾都在為電動汽車的普及而共同努力。
為了便于對比，以下列出了內燃機汽車和電動汽車動力總成的主要區別：
1、電動汽車動力總成的優勢
電動汽車動力總成的優勢，因個人駕駛習慣和偏好以及距離充電站基礎設施的遠近而異。
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在混合動力電動車動力總成中，變速箱在使用常規或行星齒輪組將一個或多個電機與發動機的功率相結合時，發揮著至關重要的作用。變速箱將根據不同的駕駛條件，與電機和發動機協同工作，以最高效的方式提供動力，其中可能包括在內燃機不運行的情況下運行車輛，以及在駕駛條件適宜時，在發電模式下利用發動機和電機為電池充電。
AUTO TECH 2025 廣州國際電動車/混合動力車技術展覽會
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時間：2025年11月20日-22日
地點：廣州保利世貿博覽館 (PWTC Expo)
亞洲領先的EV&HV技術專業展；
與來自世界各地的新能源汽車行業同仁進行交流的專業會展平臺
車載動力電池包在電動汽車行駛過程中承受著振動載荷的持續作用，因此振動試驗是電池包可靠性試驗中的重要部分。動力電池包作為電動汽車的儲能裝置，在可靠性發生失效的情況下，尤其是當一些關鍵部件或結構失效（例如出現松動、斷裂等情況）時，電池單體或者模組將發生位移、晃動或者被擠壓的情況，這將進一步造成相關部件的加速損壞，導致漏電或者采樣傳感器的失效，甚至誘發電池性能衰減，管理系統失效
純電動車動力總成是由減/差速器和永磁同步電機組成的，其激勵源除了齒輪嚙合激勵外，還有電磁激勵，從而高頻振動噪聲現象在電動車中較為突出。
電磁噪聲主要由電機運行時氣隙中諧波磁場相互作用做產生的電磁力波引起的。
3．2 動力總成中的機械激勵
目前，電機一變速器一體化驅動系統是典型的集成式驅動模式，國內已有對純電動車動力總成進行聲振特性試驗的研究，于蓬等人指出，動力總成由于其特有的內部綜合激勵使電機振動噪聲產生新特點，并對動力總成的內部激勵進行理論分析和數值模擬，考慮了變速器齒輪嚙合激勵對電機的作用。
摘要:由于動力總成的不同，電動車與傳統車的振動噪聲源也有較大差異。筆者對某電動車動力總成的振動噪聲特性進行了試驗研究。利用頻譜分析、階次分析等方法來識別動力總成的主要振動噪聲源，分析加速和穩態工況下各激勵源對動力總成振動噪聲的貢獻量。基于心理聲學客觀評價參數，分析了電動車動力總成聲品質特性。研究結果為電動車動力總成振動噪聲的優化設計提供了試驗支持，并表明了進一步研究電動車聲品質的必要性。
2014（2）：7~10.
6、顧強.兩檔雙離合器自動變速器的純電動汽車傳動系統協調控制技術研究：[學位論文].長春：吉林大學，2012.
7、黃偉，王耀南，馮坤，張軍.純電動汽車兩檔自動變速器研究開發.汽車技術，2011（10）：17~20.
8、陳敏超.一種電動車用三檔變速器的研發：[學位論文].重慶：重慶大學，2012.
9、陳彬.帶三檔變速功能的純電動車動力總成開發
本文提出了一種由整車參數和工況要求的電動汽車動力總成設計方法，使電機、電控及減速器的高效區間與整車工況高度重合，有效地提升了動力總成系統的綜合效率。通過基于整車工況效率匹配，合理地優化減速比和電機電磁方案，使整個動力總成在滿足整車動力性能要求和最高效率基本不變的情況下，達到基于整車NEDC 工況的動力總成效率提升和成本的最優設計。
未來乘用車動力總成技術的發展趨勢
新能源汽車講解丨電動車動力總成架構
