混合動力汽車NVH的案例
解析 | 混合動力汽車NVH 性能分析研究
摘要：本文結合混合動力汽車的結構形式、整車控制方法及系統行駛工況對NVH性能的影響，以某車型為例對汽車ＮＶＨ 性能的測試、數據分析及性能改進進行了研究分析。
關鍵詞：
NVH混合動力
1 混合動力汽車NVH 特性分析
混合動力汽車因其結構較傳統車復雜，混合動力汽車具有傳統汽車的NVH問題，同時因為電動機及其他電器附件的加入，還產生與傳統汽車不同的NVH問題。
1.1 混合動力汽車硬件結構及軟件控制對整車NVH性能的影響
混合動力汽車的主要硬件架構包括發動機、電動機及動力電池。因為其有發動機，傳統汽車的NVH問題在混合動力汽車中同樣存在。混合動力汽車將電機引入了動力系統，電機本體的嘯叫及電機高速運轉帶來的齒輪嘯叫成為混合動力汽車的主要NVH問題之一；傳統汽車的附件在混合動力汽車中需要相應電機驅動，例如電動空調、電動制動助力系統等，由電器附件產生的噪聲也是混合動力汽車NVH性能的主要問題之一。
混合動力車型控制程序主要分為整車控制、發動機控制、電機控制、電池管理系統等，整車控制標定對NVH性能影響比傳統車大很多，其標定過程應考慮整車NVH性能。如發動機的轉速轉矩控制、電動機的轉速轉矩控制，動力電池冷卻風扇的轉速控制，在滿足動力性及熱平衡基礎上，同事要兼顧其帶來的NVH問題。
展開 混合動力總成NVH開發技術研究
來源：內燃機與配件
摘 要
：本文介紹了混合動力總成的發展現狀和應用前景，對混合動力總成結構和特點進行了分析，以當前主流的高效內燃機+雙電機混動變速箱Pl +P3布置方案為例，研究了混動專用高效發動機NVH開發控制策略、混動專用變速箱NVH開發控制策略、混動總成NVH開發、混動總成整車匹配NVH開發關注事項。通過對混合動力總成進行系統級和總成級的NVH設計和控制，對關鍵指標進行提前校核，有效的保障了混動總成的車機匹配表現，最終完成混合動力總成NVH性能的開發。
關鍵詞
：混動總成；高效內燃機；混動專用變速箱；NVH
0 引言
2020年10月27日，工信部發布了《節能與新能源汽車技術路線圖2. 0》，明確了傳統燃油車向混合動力發展的大目標，即 2025年混動車型在傳統乘用車中占比達到50%以上。國標《GB/T 19596-2004電動汽車術語》對于混合動力電動汽車是這樣定義的：至少能從下述兩類車載儲存的能量中獲得汽車動力的汽車。
— 可消耗的燃料；—可再充電能/能量儲存裝置。
展開 整車電機振動噪聲：某混合動力汽車電機噪聲分析和降噪設計
摘要
：混合動力電動汽車與傳統汽車相比結構差異較大。傳動系統及運行模式作了改變，致使傳動系統在不同模式下表現出不同的NVH問題。以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象，針對其開發過程中出現的電機高頻噪聲過大問題，采取正向設計方法進行優化，提升了該電機的NVH性能，其聲品質有大幅提高。研究內容對工程實際具有指導意義。
關鍵詞
：混合動力電動汽車；NVH；電機
0 引言
混合動力電動汽車與傳統汽車相比結構差異較大．傳動系統及其運行模式作了改變。致使整車的振動噪聲與傳統車相比具有新特點，傳動系統在不同模式下表現出不同的NVH問題【I‘]，使得振動噪聲的控制更為復雜。較低的背景噪聲使得原來傳統汽車中被掩蓋的噪聲凸顯出來，電機的高頻電磁噪聲會嚴重降低車內噪聲的聲音品質，同時降低乘坐舒適性。另外。電機的高扭矩和高轉速特性對齒輪系統的高頻嘯叫噪聲控制提出了新挑戰，電動汽車動力總成振動噪聲問題不單單是發動機和變速器的結構噪聲和燃燒噪聲問題．傳動結構的變化導致發動機、電機、齒輪系統之間耦合振動更為復雜。目前針對電動汽車NVH研究的相關文獻較少。振動噪聲設計應該是正向設計而不是逆向設計。振動噪聲問題應該在設計階段就進行杜絕和優化，而不是出廠和售后問題。文中以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象．對其開發過程中電機高頻噪聲過大問題進行正向設計，采取優化措施。提升了該電機的NVH性能。其聲品質有大幅提高，對工程實際有指導意義。
1 問題描述及NVH測試
該車型的動力傳動系由發動機、行星齒輪系統、主電機、電池組、后驅電機組成。樣車在試車階段純電動模式驅動。電機轉速6250r／min時，駕駛室存在高頻電磁噪聲，車內噪聲主觀評價較差，聲品質較差；另外起步階段電機的高頻電磁噪聲同樣較大。
展開 混合動力汽車動力系統結構與原理
來
源：網絡，江蘇理工
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混合動力汽車動力系統概述（上)
一、增程式混合動力系統原理
增程式混合動力汽車是在純電動車的基礎上，增加一臺增程器
增程式混合動力由發動機、發電機和驅電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯 方式組成動力單元系統。增程式混合動力系統主要運行模式：純電驅動、串聯增程。
PN：發動機輸出功率；PO：增程器輸出的電功率; PI：車輛驅動電機需求功率；PB：電池組充放電功率，設充電為正，放電為負；系統根據PI的需求，控制發動機的扭矩（N）及轉速（n）PI=PO+PB;當負載PI=0時，增程器輸出全部向電池組充電；當負載需求PI＜PO時，增程器提供驅動器電源的同時，向電池組充電；當負載需求PI＞PO時，電池組放電（-PB），滿足PI的需求；
提高系統效率
提高發電機組的效率：
發電機與發動機的優化匹配，發電機高效區與發動機高效區的重合；控制發動機始終工作在低燃油消耗率區內；發揮發電機通過逆變器能快速穩定工況的特點，保證發動機始終工作為最佳點火 角；發電功率與驅動功率需求的跟隨：在油模式下，電池的主要作用是平衡電量（削 峰填谷），電池的充電-放電循環，將損耗7-10%（0.96*0.96），盡量減少電池的 充放電；電機驅動系統的效率：提高電機及驅動器的效率；動力系統的匹配優化，采用兩 擋變速箱；
該增程器由一款直列三缸汽油機、ISG發電機、發電機控制器、以及集成增程器控制功能
的ECU組成。最大功率可達40Kw，可基本滿足純電動輕型客車、物流車增程式電動汽車的需求。
展開 純電動汽車續航短，混合動力汽車是個好選擇
雖然純電動汽車才是真正的劃時代產品，但續航問題是硬傷，目前還沒有有效解決方法。作為過渡產品，油電混合動力車型顯然更適合當下環境。在油電混合動力汽車的技術發展上，豐田和本田的混合動力系統走在世界的前列。插電混合動力汽車近年來比較盛行，各家車企均有代表作。混合動力汽車在燃油經濟性上比傳統燃油車有明顯的優勢，又在續航能力上比純電動汽車表現優秀，從這兩點來看，混合動力汽車將是一個不錯的選擇。
目前純電動汽車、插電混合動力車型和增程式混合動力車型是能夠使用新能源指標的。油電混合動力車型則比較特殊，各地規定不一，購車前請詳詢當地交管所。
展開 【討論】未來的新能源汽車究竟是純電動、混合動力還是燃料電池汽車的天下？
混合動力，純電動（Battery Electric Vehicle），燃料電池（Fuel Cell Vehicle），這幾種新能源汽車技術，到底哪一個會成為未來的主流，絕不僅僅是哪一個是最適合的汽車技術那么簡單。這個問題牽扯到配套基礎設施的技術，各主要市場政府的政策，能源開發冶煉的技術，核電的未來前景，民眾對核電的態度，電網的發展，自動駕駛技術的發展，電池的技術，新的化石能源的發現，甚至是國際政治的走向等等諸多問題，變數實在太多，到底誰能勝出，即便是做新能源政策研究這行的大牛，基本也都無法給出確定答案。
新能源汽車丨插電式混合動力(增程式)電動汽車
新能源汽車丨插電式混合動力(增程式)電動汽車
混合動力電動汽車電驅動結構與特征 附車輛與結構動力相互作用下載
1 引言
混合動力汽車具有發動機和電動機兩個動力源系統，車輛具有多種行駛模式如：發動機單獨驅動、電機單獨驅動或發動機電機混合驅動，并可以根據不同的行駛工況選擇合適的驅動/制動模式以實現良好的燃油經濟性及動力性。
混合動力汽車根據動力機構的轉矩轉速耦合方式的不同，分為串聯式 、并聯式 和混聯式 。
串聯式混合動力汽車中車輪由電力系統驅動，發動機只作為能量儲存系統，發動機產生的能量儲存起來用作電機運轉。如圖1所示。發動機不直接參與驅動，理論上可以工作在任意低油耗區或者低排放區，但是能量轉化次數較多，能量利用率低 。
圖2給出了并聯式混合動力汽車的拓撲結構。此時發動機和電機可共同或分別獨立驅動車輪，降低了能量轉化的損失，但發動機的工作點無法在理論上工作于任意低排放或低油耗區。
混聯式混合動力汽車中，如圖3所示，發動機的功率在動力系統有兩路能量傳遞路線，既可通過機械路徑驅動車輪又可轉換成電功率，通過動力耦合裝置實現電功率和機械功率的匯合。因此，該構型又稱功率分流式混合動力汽車。
圖1 串聯式混合動力汽車傳動系統
圖中，F為燃油箱；E為發動機；M為電機；G為發電機；B為電池；T為變速箱；I為整流器；Spl為動力耦合裝置
2 串聯式混合動力電驅動系
2.1 串聯式混合動力汽車的行駛狀態：
正常行駛時，發動機能夠始終運轉在最佳運轉工況，燃油消耗率低，排放少。
展開 日野汽車混合動力技術
1 前言
日野汽車在日本商用車制造領域占據領導地位，其在輕卡及中重卡領域對混合動力技術不斷鉆研和探索[1]，開發的混動動力卡車車型最豐富，推廣應用時間最長，市場保有量最大。本文旨在對日野汽車混合動力技術的近期發展情況進行綜述，供商用車產品開發的技術人員參考。
2 輕卡混合動力新技術
日野汽車在輕卡動力的研究方面成果豐富，曾為并聯混合動力輕卡開發出一種扭矩分配控制系統，以其先進技術引領著日本運輸業[2]。
最近，日野汽車在輕卡上（圖1）又推出了Hino Dutro Hybrid混合動力系統，除了卓越的環保性能和燃油效率外，Hino Dutro Hybrid還提供了高水平的駕駛性能，通過匹配專用發動機和專用變速箱，燃油消耗水平可達到13.2 km/L，其節油水平比2015年燃油效率標準提高了15%。
圖1 日野輕卡混動車型[3]
2.1 Hino Dutro Hybrid混合動力系統
Hino Dutro Hybrid混合動力系統的主要動力結構組成為“發動機+離合器+電動機+變速器”（圖2）。在發動機和電動機之間安裝了一個離合器,這是經歷了大量的研發試驗后形成的新的混合動力構型。2011年前日野采用的是“發動機+電動機+離合器+變速器”這樣的構型。日野第5代卡車將配置“發動機+離合器+電動機+變速器”[1]，通過這樣的變更，操作控制離合器有效利用能量，有助于提升燃油效率。
圖2 日野輕卡混合動力構型（并聯式構型）[4]
通過使用混合動力系統專用的清潔阿特金森循環柴油發動機N04C-UL（圖3），以及強有力的輔助發動機驅動的電動機的強化控制，完美地實現了燃料效率和動力性能。另外，在車輛減速時，電動機用作發電機，通過將車輛的動能轉換成電能，對動力電池充電來有效地利用能量。
展開 深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
驅動電機提供主要動力，不足部分由發動機和發電機補充，3個動力源可以同時驅動車輪，整車有更大的扭矩輸出，表現出更好的加速性能。此時車輛處于行駛狀態，發動機工作，發電機工作，驅動電機驅動，3個動力源同時驅動車輛。
圖8
（4）模式切換控制
從整車的經濟性和動力性方面而言，采用EDU雙電機系統，可以基于雙離合器C1及C2，控制協調各子系統，適時選擇相應的驅動電機、發電機及發動機動力源輸入，最終實現純電動、串聯、并聯和能量回收等模式功能的切換。當電池電量高并且車輛對扭矩需求較低的情況下，可進入純電動模式；當電池電量較低，對扭矩需求不足以進入并聯時，可進入串聯模式；在較高電池電量和較大扭矩需求下，可進入并聯模式。在不同的運行模式下，儀表系統可顯示出不同的混動能量流狀態。根據當前整車工況協調控制模式切換，讓各動力源處于最佳運行狀態，以使整車表出更好的性能。
4. 雙電機系統起步分析
混合動力車輛執行完高壓上電流程之后就要考慮車輛起步的問題。車輛起步在實際行駛中經常發生，起步性能的好壞對整車平順性、經濟性有很大的影響。針對傳統汽車，由于發動機的特性關系，車輛起步需要離合器的滑摩來完成，但對混合動力汽車，特別是搭載雙電機的混合動力汽車，車輛起步所需要的扭矩可以由電機來承擔。因電機具有在低速時的大扭矩輸出特性，適合作為起步動力源，因此，只要匹配的電機滿足車輛起步的扭矩和功率需求，就能避免離合器的起步滑摩，達到較理想的起步特性。
雙電機混合動力系統電機在匹配時，不僅要考慮起步功率需求，還要考慮電機低速驅動時的效率，因電機高效區工作點集中在低速部分，有利于提高電機起步時的性能。
展開 
深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
驅動電機提供主要動力，不足部分由發動機和發電機補充，3個動力源可以同時驅動車輪，整車有更大的扭矩輸出，表現出更好的加速性能。此時車輛處于行駛狀態，發動機工作，發電機工作，驅動電機驅動，3個動力源同時驅動車輛。
圖8
（4）模式切換控制
從整車的經濟性和動力性方面而言，采用EDU雙電機系統，可以基于雙離合器C1及C2，控制協調各子系統，適時選擇相應的驅動電機、發電機及發動機動力源輸入，最終實現純電動、串聯、并聯和能量回收等模式功能的切換。當電池電量高并且車輛對扭矩需求較低的情況下，可進入純電動模式；當電池電量較低，對扭矩需求不足以進入并聯時，可進入串聯模式；在較高電池電量和較大扭矩需求下，可進入并聯模式。在不同的運行模式下，儀表系統可顯示出不同的混動能量流狀態。根據當前整車工況協調控制模式切換，讓各動力源處于最佳運行狀態，以使整車表出更好的性能。
4. 雙電機系統起步分析
混合動力車輛執行完高壓上電流程之后就要考慮車輛起步的問題。車輛起步在實際行駛中經常發生，起步性能的好壞對整車平順性、經濟性有很大的影響。針對傳統汽車，由于發動機的特性關系，車輛起步需要離合器的滑摩來完成，但對混合動力汽車，特別是搭載雙電機的混合動力汽車，車輛起步所需要的扭矩可以由電機來承擔。因電機具有在低速時的大扭矩輸出特性，適合作為起步動力源，因此，只要匹配的電機滿足車輛起步的扭矩和功率需求，就能避免離合器的起步滑摩，達到較理想的起步特性。
雙電機混合動力系統電機在匹配時，不僅要考慮起步功率需求，還要考慮電機低速驅動時的效率，因電機高效區工作點集中在低速部分，有利于提高電機起步時的性能。
展開 深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
驅動電機提供主要動力，不足部分由發動機和發電機補充，3個動力源可以同時驅動車輪，整車有更大的扭矩輸出，表現出更好的加速性能。此時車輛處于行駛狀態，發動機工作，發電機工作，驅動電機驅動，3個動力源同時驅動車輛。
圖8
（4）模式切換控制
從整車的經濟性和動力性方面而言，采用EDU雙電機系統，可以基于雙離合器C1及C2，控制協調各子系統，適時選擇相應的驅動電機、發電機及發動機動力源輸入，最終實現純電動、串聯、并聯和能量回收等模式功能的切換。當電池電量高并且車輛對扭矩需求較低的情況下，可進入純電動模式；當電池電量較低，對扭矩需求不足以進入并聯時，可進入串聯模式；在較高電池電量和較大扭矩需求下，可進入并聯模式。在不同的運行模式下，儀表系統可顯示出不同的混動能量流狀態。根據當前整車工況協調控制模式切換，讓各動力源處于最佳運行狀態，以使整車表出更好的性能。
4. 雙電機系統起步分析
混合動力車輛執行完高壓上電流程之后就要考慮車輛起步的問題。車輛起步在實際行駛中經常發生，起步性能的好壞對整車平順性、經濟性有很大的影響。針對傳統汽車，由于發動機的特性關系，車輛起步需要離合器的滑摩來完成，但對混合動力汽車，特別是搭載雙電機的混合動力汽車，車輛起步所需要的扭矩可以由電機來承擔。因電機具有在低速時的大扭矩輸出特性，適合作為起步動力源，因此，只要匹配的電機滿足車輛起步的扭矩和功率需求，就能避免離合器的起步滑摩，達到較理想的起步特性。
雙電機混合動力系統電機在匹配時，不僅要考慮起步功率需求，還要考慮電機低速驅動時的效率，因電機高效區工作點集中在低速部分，有利于提高電機起步時的性能。
展開 智能算法純電混合動力汽車能量管理
二、 混合動力系統能量功率流向
1.超級電容單獨工作模式：
電機唯一供能設備時，驅動電機必須迅速將汽車行駛速度提至能夠滿足汽車正常行駛時所需的速度，對于超級電容模式而言，電機在短時間內提速需要功率較大，此時，混合動力系統中超級電容作用就會體現，其可為瞬時提速提供充足能量。
功率流向如下圖所示。
2.動力鋰電池單獨工作模式：
勻速行駛工況，或者在負載較小時，也就是汽車保持正常前行的狀態下，一般汽車保持正常前進這一過程是一個比較漫長的過程，在這種模式下，驅動電機運轉需要動力必須穩定且持續，此時，混合動力系統中動力鋰電池作用就會體現，其可為汽車行駛提供持續、穩定的動力。基于同一原理，超級電容需要時刻保持高SOC值的狀態，如SOC值降低，則動力鋰電池對其進行能量補充，以保障汽車處于其他特殊情況時，同樣能夠保持正常行駛狀態。能量功率流向如下圖所示，
工作在時速40-80km/h區間，功率區間處于[40kW，80kW]，若超級電容SOC高于0.6則保持不變，若超級電容SOC低于0.6時，動力鋰電池保持平穩放電的同時對超級電容進行充電。
展開 深度解讀丨混合動力汽車雙電機驅動系統
針對傳統汽車，由于發動機的特性關系，車輛起步需要離合器的滑摩來完成，但對混合動力汽車，特別是搭載雙電機的混合動力汽車，車輛起步所需要的扭矩可以由電機來承擔。因電機具有在低速時的大扭矩輸出特性，適合作為起步動力源，因此，只要匹配的電機滿足車輛起步的扭矩和功率需求，就能避免離合器的起步滑摩，達到較理想的起步特性。
雙電機混合動力系統電機在匹配時，不僅要考慮起步功率需求，還要考慮電機低速驅動時的效率，因電機高效區工作點集中在低速部分，有利于提高電機起步時的性能。在整車控制系統中，需要根據駕駛員的起步要求，控制電機輸出扭矩完成車輛的起步，當車速達到或超過起步車速時，可以協調控制電機和發動機工作，由相應的動力源輸出扭矩完成車輛的起步控制。
5. 雙電機系統換擋分析
在車輛行駛中，如果換擋過程沒有控制好，容易發生動力中斷的現象。混合動力汽車在換擋過程中，需要進行多動力源的協調控制。比如在帶有雙離合器的雙電機系統中，發電機和驅動電機這兩個雙動力源分別通過各自的離合器與變速箱輸入軸進行耦合，并經由同步器傳遞到相應擋位的齒輪，再通過變速箱輸出軸傳遞到車輪。換擋過程涉及到動力源的調速、升扭和降扭的控制，由整車控制系統接收換擋需求信號指令，然后發出各動力源降扭矩指令并判斷是否降到了目標扭矩范圍內，然后進行動力源的調速，待調速后轉速滿足一定范圍內，則控制動力源升扭完成換擋過程。
換擋過程中應注意避免因扭矩不平順或變化太快而引發的頓挫和沖擊，避免由于動力系統輸出扭矩產生波動。雙電機混合動力系統的換擋過程既有對變速器的控制，又有對電機和發動機的控制，既有自動變速控制技術，又有混合動力系統控制技術，是自動變速技術與混合動力技術的綜合協調控制過程。
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