噪聲優(yōu)化的案例
電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速器剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模及振動(dòng)噪聲優(yōu)化
結(jié)合電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) NVH 特性研究成果可知，驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲來(lái)源多為徑向電磁力，研究人員經(jīng)常忽略電磁切向力所造成的影響。即在使用一體化電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模分析 NVH 特性展開(kāi)研究時(shí)，研究人員需提高對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整體耦合建模的關(guān)注度，以提高分析結(jié)果權(quán)威性與科學(xué)性。
1.2 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲優(yōu)化
現(xiàn)階段與電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲優(yōu)化的研究?jī)?nèi)容主要包括兩方面，分別是電機(jī)本體振動(dòng)噪聲優(yōu)化與減速器本體振動(dòng)噪聲優(yōu)化，具體內(nèi)容如下：
1. 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速器振動(dòng)噪聲優(yōu)化方法：現(xiàn)階段導(dǎo)致電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速器或變速器產(chǎn)生較為嚴(yán)重的噪聲問(wèn)題的主要原因有兩種，分別為齒輪嘯叫噪聲與非承載齒輪副出現(xiàn)的齒輪敲擊噪聲。即研究人員應(yīng)以上述兩方面為切入點(diǎn)展開(kāi)詳細(xì)研究，目前技術(shù)人員常用優(yōu)化方法有三種，分別是 NVH 激勵(lì)源、優(yōu)化傳遞路徑以
及優(yōu)化殼體響應(yīng)。
2. 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲優(yōu)化方法：現(xiàn)階段，驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲主要包括三類(lèi)，分別是電磁噪聲、機(jī)械噪聲以及空氣動(dòng)力噪聲。由于不同噪聲出現(xiàn)原因不同，因此所使用優(yōu)化方法也存在一定差異。即在實(shí)際工作中，技術(shù)人員需結(jié)合實(shí)際情況制定具體優(yōu)化方案。
2 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模
2.1 電機(jī)及箱體柔性有限元建模
該部分建模工作在整體建模中占有重要地位，所構(gòu)建有限元模型可以影響計(jì)算振動(dòng)噪聲計(jì)算速度與計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性。通常情況下，在針對(duì)此部分內(nèi)容進(jìn)行建模時(shí)，需要將其劃分為電機(jī)殼體、定子、轉(zhuǎn)子、電磁力施加方式四部分，然后根據(jù)具體結(jié)構(gòu)選擇具體建模方式，下面以電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)箱體與電機(jī)定子為研究對(duì)象，闡述有限元建模方式 [2]。
所使用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)箱體為“三合一”類(lèi)型，包括減速器殼體、電機(jī)以及控制器殼體三部分，其中電機(jī)定子與電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)箱體二者存在連接關(guān)系。
展開(kāi) 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速器剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模及振動(dòng)噪聲優(yōu)化
1.2 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲優(yōu)化
現(xiàn)階段與電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲優(yōu)化的研究?jī)?nèi)容主要包括兩方面，分別是電機(jī)本體振動(dòng)噪聲優(yōu)化與減速器本體振動(dòng)噪聲優(yōu)化，具體內(nèi)容如下：
1. 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速器振動(dòng)噪聲優(yōu)化方法：現(xiàn)階段導(dǎo)致電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速器或變速器產(chǎn)生較為嚴(yán)重的噪聲問(wèn)題的主要原因有兩種，分別為齒輪嘯叫噪聲與非承載齒輪副出現(xiàn)的齒輪敲擊噪聲。即研究人員應(yīng)以上述兩方面為切入點(diǎn)展開(kāi)詳細(xì)研究，目前技術(shù)人員常用優(yōu)化方法有三種，分別是 NVH 激勵(lì)源、優(yōu)化傳遞路徑以
及優(yōu)化殼體響應(yīng)。
2. 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲優(yōu)化方法：現(xiàn)階段，驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲主要包括三類(lèi)，分別是電磁噪聲、機(jī)械噪聲以及空氣動(dòng)力噪聲。由于不同噪聲出現(xiàn)原因不同，因此所使用優(yōu)化方法也存在一定差異。即在實(shí)際工作中，技術(shù)人員需結(jié)合實(shí)際情況制定具體優(yōu)化方案。
展開(kāi) 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲問(wèn)題分析優(yōu)化
當(dāng)司機(jī)駕駛電動(dòng)汽車(chē)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的電磁噪聲給司機(jī)的感受是最直接的。和傳統(tǒng)用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源的汽車(chē)產(chǎn)生的噪聲相比較，電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的電磁噪聲頻率更高，因此電磁噪聲對(duì)車(chē)內(nèi)人員的駕乘體驗(yàn)有著重大影響，是最主要的噪聲。
（2）機(jī)械噪聲。驅(qū)動(dòng)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的產(chǎn)生機(jī)械噪聲，主要是由軸承等結(jié)構(gòu)的摩擦和轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡問(wèn)題造成的。
（3）空氣動(dòng)力噪聲。驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，因而需要冷卻液和風(fēng)扇的存在。轉(zhuǎn)子和風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，會(huì)影響電機(jī)內(nèi)的氣流變化，因而氣流波動(dòng)產(chǎn)生響聲進(jìn)入人耳形成噪聲。另外，由于冷卻液的流動(dòng)，加重了這種聲音對(duì)車(chē)內(nèi)駕乘人員干擾。通過(guò)總結(jié)，將空氣動(dòng)力噪聲細(xì)分為三類(lèi)，為后續(xù)進(jìn)行振動(dòng)噪聲的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。
旋轉(zhuǎn)噪聲。駕駛汽車(chē)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)由于處于持續(xù)工作狀態(tài)，需要及時(shí)散熱避免產(chǎn)生安全隱患，此時(shí)風(fēng)扇急速運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)氣流產(chǎn)生影響，會(huì)產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，形成旋轉(zhuǎn)噪聲。渦流噪聲。由于轉(zhuǎn)子表面有凸起，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)對(duì)氣流形成影響。因?yàn)轱L(fēng)扇的冷卻作用會(huì)造成空氣湍流，同時(shí)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)也會(huì)形成湍流，這兩者不是同時(shí)出現(xiàn)，會(huì)形成渦流 [7]。
笛鳴噪聲。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)表面是不規(guī)則的，氣流遇到凸起阻礙時(shí)會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似笛聲的聲音，隨轉(zhuǎn)動(dòng)部件和固定部件之間氣隙的減小而增強(qiáng) [8]。
4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)噪聲優(yōu)化
4.1 電磁噪聲優(yōu)化
針對(duì)電磁噪聲的優(yōu)化要考慮的因素比較多，因?yàn)樵诳刂齐姶?em>噪聲的同時(shí)，還需要使驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能符合要求。
展開(kāi) 純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化
對(duì)于逆變器殼體490Hz共振問(wèn)題，實(shí)施優(yōu)化措施如下：殼體厚度由原來(lái)的3mm增加至4mm、殼體背面增加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)、逆變器殼體上表面粘貼阻尼片，具體措施如圖10所示。優(yōu)化后，逆變器上殼體模態(tài)頻率由488Hz提升至613Hz。
圖10 逆變器殼體結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案
對(duì)于右懸置支架580Hz強(qiáng)迫振動(dòng)問(wèn)題，實(shí)施優(yōu)化措施如下：綜合考慮布置空間和右懸置支架8階振動(dòng)情況，在右懸置支架上安裝固有頻率為580Hz的動(dòng)力吸振器，如圖11所示。該動(dòng)力吸振器關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)如下：Z向固有頻率滿(mǎn)足580Hz±5%Hz，質(zhì)量滿(mǎn)足200g±20g。
圖11 右懸置支架上安裝動(dòng)力吸振器電機(jī)8階噪聲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案總體如表1所示:
表1 電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案
3.5 電機(jī)優(yōu)化方案效果驗(yàn)證
經(jīng)整車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證，體現(xiàn)電機(jī)逆變器殼體三個(gè)優(yōu)化方案及電機(jī)右懸置支架安裝動(dòng)力吸振器后，車(chē)內(nèi)電機(jī)8階噪聲在490Hz峰值較原狀態(tài)降低5dB（A），在580Hz峰值降低7dB（A），優(yōu)化效果明顯，且電機(jī)8階噪聲水平基本在50dB（A）以下，主觀評(píng)價(jià)7分。
展開(kāi) 
純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化
電機(jī)右懸置支架模態(tài)計(jì)算結(jié)果如圖9所示：
圖9 電機(jī)右懸置支架模態(tài)計(jì)算結(jié)果
3.4 電機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案
針對(duì)逆變器上殼體490Hz共振及電機(jī)右懸置支架580Hz強(qiáng)迫振動(dòng)問(wèn)題，分別制定結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。
對(duì)于逆變器殼體490Hz共振問(wèn)題，實(shí)施優(yōu)化措施如下：殼體厚度由原來(lái)的3mm增加至4mm、殼體背面增加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)、逆變器殼體上表面粘貼阻尼片，具體措施如圖10所示。優(yōu)化后，逆變器上殼體模態(tài)頻率由488Hz提升至613Hz。
圖10 逆變器殼體結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案
對(duì)于右懸置支架580Hz強(qiáng)迫振動(dòng)問(wèn)題，實(shí)施優(yōu)化措施如下：綜合考慮布置空間和右懸置支架8階振動(dòng)情況，在右懸置支架上安裝固有頻率為580Hz的動(dòng)力吸振器，如圖11所示。該動(dòng)力吸振器關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)如下：Z向固有頻率滿(mǎn)足580Hz±5%Hz，質(zhì)量滿(mǎn)足200g±20g。
圖11 右懸置支架上安裝動(dòng)力吸振器電機(jī)8階噪聲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案總體如表1所示:
表1 電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案
3.5 電機(jī)優(yōu)化方案效果驗(yàn)證
經(jīng)整車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證，體現(xiàn)電機(jī)逆變器殼體三個(gè)優(yōu)化方案及電機(jī)右懸置支架安裝動(dòng)力吸振器后，車(chē)內(nèi)電機(jī)8階噪聲在490Hz峰值較原狀態(tài)降低5dB（A），在580Hz峰值降低7dB（A），優(yōu)化效果明顯，且電機(jī)8階噪聲水平基本在50dB（A）以下，主觀評(píng)價(jià)7分。
展開(kāi) 純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化
電機(jī)8階噪聲優(yōu)化效果如圖12所示：
圖12 車(chē)內(nèi)電機(jī)8階噪聲優(yōu)化前后對(duì)比
4.電機(jī)8階噪聲主客觀對(duì)應(yīng)分析
4.1主觀評(píng)價(jià)方法
主觀評(píng)價(jià)是評(píng)判電機(jī)嘯叫噪聲水平的重要依據(jù)，主觀評(píng)價(jià)依據(jù)主觀評(píng)價(jià)表對(duì)電機(jī)嘯叫噪聲性能水平進(jìn)行等級(jí)劃分，主觀評(píng)價(jià)基準(zhǔn)如表2所示：
表2 主觀評(píng)價(jià)基準(zhǔn)
4.2主客觀對(duì)應(yīng)分析
本文中某純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)8階嘯叫噪聲優(yōu)化過(guò)程采用主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)試相結(jié)合的方法，最終達(dá)成優(yōu)化目標(biāo)，主觀評(píng)價(jià)及客觀測(cè)試對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3所示：
表3 電機(jī)8階噪聲主客觀對(duì)應(yīng)
5.結(jié)論
（1）本文研究了某純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)8階嘯叫噪聲，通過(guò)激勵(lì)源與傳遞路徑分析，驗(yàn)證出空氣傳遞是車(chē)內(nèi)電機(jī)8階噪聲的主要路徑；
（2）通過(guò)整車(chē)試驗(yàn)和CAE仿真分析相結(jié)合，提出電機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，優(yōu)化效果明顯，電機(jī)8階噪聲水平由55dB（A）降為50dB（A）；
（3）進(jìn)行了電機(jī)8階嘯叫噪聲主觀評(píng)價(jià)與客觀測(cè)試對(duì)應(yīng)分析。本文介紹的電機(jī)8階嘯叫噪聲優(yōu)化方法可應(yīng)用于整車(chē)狀態(tài)下電機(jī)噪聲的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證工作。
展開(kāi) 純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化
對(duì)于逆變器殼體490Hz共振問(wèn)題，實(shí)施優(yōu)化措施如下：殼體厚度由原來(lái)的3mm增加至4mm、殼體背面增加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)、逆變器殼體上表面粘貼阻尼片，具體措施如圖10所示。優(yōu)化后，逆變器上殼體模態(tài)頻率由488Hz提升至613Hz。
圖10 逆變器殼體結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案
對(duì)于右懸置支架580Hz強(qiáng)迫振動(dòng)問(wèn)題，實(shí)施優(yōu)化措施如下：綜合考慮布置空間和右懸置支架8階振動(dòng)情況，在右懸置支架上安裝固有頻率為580Hz的動(dòng)力吸振器，如圖11所示。該動(dòng)力吸振器關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)如下：Z向固有頻率滿(mǎn)足580Hz±5%Hz，質(zhì)量滿(mǎn)足200g±20g。
圖11 右懸置支架上安裝動(dòng)力吸振器電機(jī)8階噪聲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案總體如表1所示:
表1 電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案
3.5 電機(jī)優(yōu)化方案效果驗(yàn)證
經(jīng)整車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證，體現(xiàn)電機(jī)逆變器殼體三個(gè)優(yōu)化方案及電機(jī)右懸置支架安裝動(dòng)力吸振器后，車(chē)內(nèi)電機(jī)8階噪聲在490Hz峰值較原狀態(tài)降低5dB（A），在580Hz峰值降低7dB（A），優(yōu)化效果明顯，且電機(jī)8階噪聲水平基本在50dB（A）以下，主觀評(píng)價(jià)7分。
展開(kāi) 純電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化
圖11 右懸置支架上安裝動(dòng)力吸振器電機(jī)8階噪聲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案總體如表1所示:
表1 電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案
3.5 電機(jī)優(yōu)化方案效果驗(yàn)證
經(jīng)整車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證，體現(xiàn)電機(jī)逆變器殼體三個(gè)優(yōu)化方案及電機(jī)右懸置支架安裝動(dòng)力吸振器后，車(chē)內(nèi)電機(jī)8階噪聲在490Hz峰值較原狀態(tài)降低5dB（A），在580Hz峰值降低7dB（A），優(yōu)化效果明顯，且電機(jī)8階噪聲水平基本在50dB（A）以下，主觀評(píng)價(jià)7分。
電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成噪聲分析與優(yōu)化
動(dòng)力總成是純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源,其振動(dòng)與噪聲性能是影響汽車(chē)舒適性的關(guān)鍵因素。純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成由電機(jī)及減速器組成。永磁同步電機(jī)因體積小、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)。永磁同步電機(jī)電磁噪聲和減速器嘯叫噪聲是純電動(dòng)汽車(chē)NVH(noise vibration and harshness)開(kāi)發(fā)中的常見(jiàn)問(wèn)題,優(yōu)化上述2種噪聲是提高純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成NVH性能的重要手段。
目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)減速器齒輪嘯叫噪聲和永磁同步電機(jī)電磁噪聲都有較多的研究。減速器嘯叫是由內(nèi)部齒輪在嚙合傳動(dòng)中所受的不平穩(wěn)的激振力和嚙合過(guò)程的傳動(dòng)誤差引起的一種中高頻噪聲,其優(yōu)化多是通過(guò)對(duì)齒輪進(jìn)行微觀修形,改善齒輪嚙合狀況。
永磁同步電機(jī)電磁噪聲的根源是電機(jī)內(nèi)部氣隙中各諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生的交變電磁力。電磁力有切向分量和徑向分量。徑向電磁力在引起電磁振動(dòng)及噪聲方面起主要作用,它使定子鐵芯產(chǎn)生徑向振動(dòng),徑向振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲是電機(jī)電磁噪聲的主要成分。
永磁同步電機(jī)電磁噪聲的優(yōu)化主要有2種途徑:① 改變電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu);② 減少電樞電流的諧波含量。
本文以一臺(tái)某型號(hào)純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成為研究對(duì)象,首先分析了動(dòng)力總成減速器的階次噪聲;然后解析分析了動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的徑向電磁力特性，并利用Maxwell軟件進(jìn)行仿真,識(shí)別出電機(jī)可能產(chǎn)生的噪聲階次;最后提出了采用聲學(xué)包包裹降低動(dòng)力總成噪聲的優(yōu)化措施,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。
1 動(dòng)力總成噪聲來(lái)源分析
本文研究的動(dòng)力總成如圖1所示。
展開(kāi) 變頻空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)的振動(dòng)噪聲優(yōu)化研究
在噪聲改善上，得益于計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，有限元+電機(jī)優(yōu)化算法+多物理場(chǎng)耦合分析已廣泛應(yīng)用于電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)上[2-3]，但傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化效果變得有限。另一方面，基于磁場(chǎng)調(diào)制原理的新結(jié)構(gòu)電機(jī)成為近年研究熱點(diǎn)[4-7]，磁齒輪電機(jī)、永磁游標(biāo)電機(jī)、無(wú)刷雙饋電機(jī)是新原理電機(jī)的典型代表，但上述研究的新結(jié)構(gòu)目前主要應(yīng)用于直線電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等，與空壓的傳統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)相結(jié)合的難度大。
某純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)24階振動(dòng)噪聲的分析與優(yōu)化
圖5 激勵(lì)減速器前端頻響
綜上所述，結(jié)合整車(chē)振動(dòng)噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)和整車(chē)動(dòng)力總成頻響、模態(tài)測(cè)試結(jié)果，車(chē)輛在130～200r／min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，在74Hz頻率附近局部強(qiáng)化的24階振動(dòng)噪聲是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)激勵(lì)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁力波頻率同車(chē)輛動(dòng)力總成固有頻率共振引起的。驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器連接在一起形成新的模態(tài) （74Hz），驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁力波的頻率隨著轉(zhuǎn)速變化，在蠕行起步加速的過(guò)程中隨著驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩的上升，新的模態(tài)固有頻率同電磁力波頻率重疊，很快產(chǎn)生了共振。
4 某純電動(dòng)車(chē)蠕行模式驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)24階噪聲解決方案
減弱驅(qū)動(dòng)電機(jī)24階噪聲和振動(dòng)可以優(yōu)化電機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化傳播路徑等，本文從優(yōu)化控制策略來(lái)緩解蠕行起步階段24階噪聲和振動(dòng)。優(yōu)化控制策略的主要途徑有調(diào)整電機(jī)的速度環(huán)、電流環(huán)參數(shù)、調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率、調(diào)整扭矩補(bǔ)償參數(shù)、優(yōu)化扭矩階躍強(qiáng)度等方面。
前期做了大量工作重新標(biāo)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度環(huán)、電流環(huán)、扭矩補(bǔ)償參數(shù)以及開(kāi)關(guān)頻率，均沒(méi)有減弱蠕行模式24階振動(dòng)噪聲。最后采用增加預(yù)置扭矩、優(yōu)化扭矩階躍強(qiáng)度有效解決了蠕行模式24階噪聲和振動(dòng)。
展開(kāi) 
永磁同步電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲自動(dòng)優(yōu)化
1 前言
當(dāng)前新能源汽車(chē)電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲，越來(lái)越受到電機(jī)開(kāi)發(fā)人員的關(guān)注。如何快速定位噪聲源，優(yōu)化電機(jī)振動(dòng)噪聲成為突出問(wèn)題。
MANATEE(Magnetic Acoustic Noise Analysis Tool for Electrical Engineering)是法國(guó)EOMYS工程開(kāi)發(fā)的電機(jī)振動(dòng)噪聲仿真設(shè)計(jì)工具，是全球唯一一款專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于電機(jī)電磁-振動(dòng)-噪聲耦合分析設(shè)計(jì)工具。專(zhuān)注于計(jì)算由麥克斯韋電磁力波引起的振動(dòng)噪聲。軟件包括電力電子驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)電磁模擬模塊、機(jī)械模擬模塊以及噪聲模擬模塊、變速計(jì)算模塊、多物理場(chǎng)耦合模塊、優(yōu)化模塊等。能夠快速計(jì)算評(píng)估電機(jī)從0啟動(dòng)至上萬(wàn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運(yùn)行過(guò)程的振動(dòng)噪聲狀態(tài)（20~20000Hz人感官范圍）。
由于電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲機(jī)理復(fù)雜，難于定位，很難找到噪聲源。本文從另外一個(gè)角度對(duì)電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲進(jìn)行優(yōu)化。遺傳算法是一種搜索最優(yōu)方案的算法，本文利用遺傳算法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多參數(shù)優(yōu)化電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲。
2 基于MANATEE的電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲優(yōu)化
MANATEE所用遺傳算法為：NSGA2改進(jìn)型遺傳算法。
Step one：在OP_InManatee_prob.m文件中設(shè)置遺傳算法計(jì)算參數(shù)
OP_InManatee_prob.m文件
在此文件中主要設(shè)置的參數(shù)為：初始種群數(shù)、進(jìn)化迭代次數(shù)、目標(biāo)函數(shù)文件等。
展開(kāi) 某純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)24階振動(dòng)噪聲的分析與優(yōu)化
4 某純電動(dòng)車(chē)蠕行模式驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)24階噪聲解決方案
減弱驅(qū)動(dòng)電機(jī)24階噪聲和振動(dòng)可以優(yōu)化電機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化傳播路徑等，本文從優(yōu)化控制策略來(lái)緩解蠕行起步階段24階噪聲和振動(dòng)。優(yōu)化控制策略的主要途徑有調(diào)整電機(jī)的速度環(huán)、電流環(huán)參數(shù)、調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率、調(diào)整扭矩補(bǔ)償參數(shù)、優(yōu)化扭矩階躍強(qiáng)度等方面。
前期做了大量工作重新標(biāo)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度環(huán)、電流環(huán)、扭矩補(bǔ)償參數(shù)以及開(kāi)關(guān)頻率，均沒(méi)有減弱蠕行模式24階振動(dòng)噪聲。最后采用增加預(yù)置扭矩、優(yōu)化扭矩階躍強(qiáng)度有效解決了蠕行模式24階噪聲和振動(dòng)。在整車(chē)控制器發(fā)送給電機(jī)控制器使能指令后即給定5Nm的預(yù)置扭矩，讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出扭力，消除傳動(dòng)系統(tǒng)花鍵、齒輪的嚙合間隙，消除了車(chē)輛由靜止到行駛的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，車(chē)輛進(jìn)入預(yù)備狀態(tài) （處于車(chē)輛靜止?fàn)顟B(tài)）；同時(shí)優(yōu)化蠕行工況扭矩階躍梯度，扭矩的增加分兩個(gè)階段，在轉(zhuǎn)速上升到60r／min時(shí)蠕行扭矩達(dá)到最大值35Nm，蠕行工況加速結(jié)束后驅(qū)動(dòng)電機(jī)只需輸出7Nm的力即可使驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在384r／min，較優(yōu)化前最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速降低29r／min，根據(jù)整車(chē)參數(shù)換算成車(chē)速降低0.4km／h，主觀評(píng)價(jià)不影響駕駛感受。從總線上提取的扭矩、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)優(yōu)化前后對(duì)比如圖7所示，整車(chē)控制器蠕行模式扭矩階躍強(qiáng)度數(shù)據(jù)前后對(duì)比如圖8所示。
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4 某純電動(dòng)車(chē)蠕行模式驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)24階噪聲解決方案
減弱驅(qū)動(dòng)電機(jī)24階噪聲和振動(dòng)可以優(yōu)化電機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化傳播路徑等，本文從優(yōu)化控制策略來(lái)緩解蠕行起步階段24階噪聲和振動(dòng)。優(yōu)化控制策略的主要途徑有調(diào)整電機(jī)的速度環(huán)、電流環(huán)參數(shù)、調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率、調(diào)整扭矩補(bǔ)償參數(shù)、優(yōu)化扭矩階躍強(qiáng)度等方面。
前期做了大量工作重新標(biāo)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度環(huán)、電流環(huán)、扭矩補(bǔ)償參數(shù)以及開(kāi)關(guān)頻率，均沒(méi)有減弱蠕行模式24階振動(dòng)噪聲。最后采用增加預(yù)置扭矩、優(yōu)化扭矩階躍強(qiáng)度有效解決了蠕行模式24階噪聲和振動(dòng)。在整車(chē)控制器發(fā)送給電機(jī)控制器使能指令后即給定5Nm的預(yù)置扭矩，讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出扭力，消除傳動(dòng)系統(tǒng)花鍵、齒輪的嚙合間隙，消除了車(chē)輛由靜止到行駛的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，車(chē)輛進(jìn)入預(yù)備狀態(tài) （處于車(chē)輛靜止?fàn)顟B(tài)）；同時(shí)優(yōu)化蠕行工況扭矩階躍梯度，扭矩的增加分兩個(gè)階段，在轉(zhuǎn)速上升到60r／min時(shí)蠕行扭矩達(dá)到最大值35Nm，蠕行工況加速結(jié)束后驅(qū)動(dòng)電機(jī)只需輸出7Nm的力即可使驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在384r／min，較優(yōu)化前最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速降低29r／min，根據(jù)整車(chē)參數(shù)換算成車(chē)速降低0.4km／h，主觀評(píng)價(jià)不影響駕駛感受。從總線上提取的扭矩、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)優(yōu)化前后對(duì)比如圖7所示，整車(chē)控制器蠕行模式扭矩階躍強(qiáng)度數(shù)據(jù)前后對(duì)比如圖8所示。
展開(kāi) 永磁同步電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲自動(dòng)優(yōu)化
1 前言
當(dāng)前新能源汽車(chē)電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲，越來(lái)越受到電機(jī)開(kāi)發(fā)人員的關(guān)注。如何快速定位噪聲源，優(yōu)化電機(jī)振動(dòng)噪聲成為突出問(wèn)題。
MANATEE(Magnetic Acoustic Noise Analysis Tool for Electrical Engineering)是法國(guó)EOMYS工程開(kāi)發(fā)的電機(jī)振動(dòng)噪聲仿真設(shè)計(jì)工具，是全球唯一一款專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于電機(jī)電磁-振動(dòng)-噪聲耦合分析設(shè)計(jì)工具。專(zhuān)注于計(jì)算由麥克斯韋電磁力波引起的振動(dòng)噪聲。軟件包括電力電子驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)電磁模擬模塊、機(jī)械模擬模塊以及噪聲模擬模塊、變速計(jì)算模塊、多物理場(chǎng)耦合模塊、優(yōu)化模塊等。能夠快速計(jì)算評(píng)估電機(jī)從0啟動(dòng)至上萬(wàn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運(yùn)行過(guò)程的振動(dòng)噪聲狀態(tài)（20~20000Hz人感官范圍）。
由于電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲機(jī)理復(fù)雜，難于定位，很難找到噪聲源。本文從另外一個(gè)角度對(duì)電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲進(jìn)行優(yōu)化。遺傳算法是一種搜索最優(yōu)方案的算法，本文利用遺傳算法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多參數(shù)優(yōu)化電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲。
2 基于MANATEE的電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲優(yōu)化
MANATEE所用遺傳算法為：NSGA2改進(jìn)型遺傳算法。
Step one：在OP_InManatee_prob.m文件中設(shè)置遺傳算法計(jì)算參數(shù)
OP_InManatee_prob.m文件
在此文件中主要設(shè)置的參數(shù)為：初始種群數(shù)、進(jìn)化迭代次數(shù)、目標(biāo)函數(shù)文件等。
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