純電動汽車NVH的案例
純電動汽車永磁同步電機引起車內(nèi)嘯叫的分析及優(yōu)化
摘要：純電動汽車永磁同步電機是影響整車的NVH性能主要激勵源之一，通過對驅(qū)動電機定子的分析與優(yōu)化，能有效降低電機諧頻激勵，減小電機振動，從而提高整車NVH舒適性。文章以一款純電動車型為例，重點講述通過測試排查減速能量回收車內(nèi)嘯叫問題，確認驅(qū)動電機24階、48階激勵通過結(jié)構(gòu)和空氣傳遞到車內(nèi)，引起車內(nèi)中高頻嘯叫聲，最終優(yōu)化驅(qū)動電機定子繞組得以改善，達到優(yōu)化車內(nèi)噪聲的目的，為純電動汽車NVH性能開發(fā)和優(yōu)化提供參考與借鑒。
作者信息：
姓名：朱建，鄭濤，呂運川
單位：眾泰汽車工程研究院
前言
隨著世界環(huán)境問題嚴(yán)峻化、國內(nèi)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格化，新能源電動汽車作為一種使用電能作為驅(qū)動能源的現(xiàn)代交通工具，將作為全球汽車工業(yè)當(dāng)前和未來發(fā)展的重點。純電動汽車使用電機作為動力源，是驅(qū)動整車行駛的核心部件。而永磁同步電機（PMSM）因具有高功率密度、高效率、良好的轉(zhuǎn)矩特性，以及結(jié)構(gòu)簡單、體積小、噪聲振動低等特點，是目前純電動汽車的主流選擇。驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩波動將直接影響到車內(nèi)噪聲振動舒適性。本文以某純電動汽車開發(fā)過程中在減速能量回收工況車內(nèi)電磁嘯叫聲的優(yōu)化過程為例，考慮了驅(qū)動電機高階諧頻激勵對整車NVH性能的影響，并對電機定子繞組進行優(yōu)化，從而達到消除車內(nèi)高頻嘯叫聲的目的，旨在為純電動汽車NVH性能開發(fā)和優(yōu)化提供參考與借鑒。
1 問題描述
該純電動車型搭載的電驅(qū)動系統(tǒng)包含永磁同步電機、單速比減速器以及三合一控制器，布置方式采用前置前驅(qū)，電機轉(zhuǎn)子為8磁極V型，定子為48槽單層繞組結(jié)構(gòu)。在減速能量回收工況，電機轉(zhuǎn)速由3500rpm（轉(zhuǎn)/分鐘）降到1300rpm期間，主觀評價車內(nèi)有明顯高頻嘯叫聲。對該工況下車內(nèi)噪聲進行測試，結(jié)果如圖1-2所示。
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摘 要：純電動汽車永磁同步電機是影響整車的NVH性能主要激勵源之一，通過對驅(qū)動電機定子的分析與優(yōu)化，能有效降低電機諧頻激勵，減小電機振動，從而提高整車NVH舒適性。文章以一款純電動車型為例，重點講述通過測試排查減速能量回收車內(nèi)嘯叫問題，確認驅(qū)動電機24階、48階激勵通過結(jié)構(gòu)和空氣傳遞到車內(nèi)，引起車內(nèi)中高頻嘯叫聲，最終優(yōu)化驅(qū)動電機定子繞組得以改善，達到優(yōu)化車內(nèi)噪聲的目的，為純電動汽車NVH性能開發(fā)和優(yōu)化提供參考與借鑒。
關(guān)鍵詞：純電動汽車；驅(qū)動電機；能量回收；嘯叫
前言
隨著世界環(huán)境問題嚴(yán)峻化、國內(nèi)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格化，新能源電動汽車作為一種使用電能作為驅(qū)動能源的現(xiàn)代交通工具，將作為全球汽車工業(yè)當(dāng)前和未來發(fā)展的重點。純電動汽車使用電機作為動力源，是驅(qū)動整車行駛的核心部件。而永磁同步電機[1]（PMSM）因具有高功率密度、高效率、良好的轉(zhuǎn)矩特性，以及結(jié)構(gòu)簡單、體積小、噪聲振動低等特點，是目前純電動汽車的主流選擇。驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩波動[2-3]將直接影響到車內(nèi)噪聲振動舒適性。本文以某純電動汽車開發(fā)過程中在減速能量回收工況車內(nèi)電磁嘯叫聲的優(yōu)化過程為例，考慮了驅(qū)動電機高階諧頻激勵對整車NVH性能的影響，并對電機定子繞組進行優(yōu)化，從而達到消除車內(nèi)高頻嘯叫聲的目的，旨在為純電動汽車NVH性能開發(fā)和優(yōu)化提供參考與借鑒。
1 問題描述
該純電動車型搭載的電驅(qū)動系統(tǒng)包含永磁同步電機、單速比減速器以及三合一控制器，布置方式采用前置前驅(qū)，電機轉(zhuǎn)子為8磁極V型，定子為48槽單層繞組結(jié)構(gòu)。在減速能量回收工況，電機轉(zhuǎn)速由3500rpm（轉(zhuǎn)/分鐘）降到1300rpm期間，主觀評價車內(nèi)有明顯高頻嘯叫聲。對該工況下車內(nèi)噪聲進行測試，結(jié)果如圖1-2所示。
展開 【NVH&聲學(xué)】純電動汽車常見噪聲振動問題現(xiàn)象描述及優(yōu)化方法
導(dǎo)讀
Reading guide
測試分析能快速識別純電動車噪聲振動問題特性，并得以工程優(yōu)化驗證，從而提高整車NVH舒適性。文章以某純電動汽車為例，講述了多種常見NVH問題的測試分析及優(yōu)化控制，問題包含整車坡道蠕行轟鳴、整車起步抖動、減速能量回收電機嘯叫、全油門加速工況減速器嘯叫、真空泵噪聲、空調(diào)壓縮機噪聲、電子冷卻水泵噪聲、空調(diào)水泵噪聲、以及懸置隔振和共振帶等，旨為純電動汽車NVH性能開發(fā)和優(yōu)化提供參考與借鑒。
關(guān)鍵詞：
純電動汽車；噪聲振動；測試分析；優(yōu)化控制；嘯叫
作者：朱建，鄭濤，呂運川，劉超
眾泰汽車工程研究院，浙江 杭州
隨著世界環(huán)境問題嚴(yán)峻化、國內(nèi)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格化，純電動汽車作為一種使用電能作為驅(qū)動能源的現(xiàn)代交通工具，將作為全球汽車工業(yè)當(dāng)前和未來發(fā)展的重點。隨著電動汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，噪聲振動性能越來越備受關(guān)注，相比于普通燃油車，客戶對純電動汽車噪聲振動性能有了更高的期望與要求，成為影響電動汽車品牌的一項重要指標(biāo)。本文以某純電動汽車為例，該純電動車搭載的電驅(qū)動系統(tǒng)包含永磁同步電機[3]、固定速比減速器以及三合一控制器。
展開 純電動汽車電機NVH控制
純電動汽車電機NVH控制
純電動汽車驅(qū)動電機NVH開發(fā)
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純電動汽車驅(qū)動電機NVH開發(fā)探討！
純電動汽車驅(qū)動電機NVH開發(fā)探討！
純電動汽車電驅(qū)動總成NVH分析與優(yōu)化研究
作者：劉祥環(huán)丨中南大學(xué)
隨著純電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電驅(qū)動總成的集成程度越來越高，國內(nèi)零部件廠商的“二合一”“三合一”“六合一”的驅(qū)動系統(tǒng)總成都陸續(xù)面世。在給整車客戶帶來快速方便的動力匹配的同時，電驅(qū)動系統(tǒng)一直存在的問題及產(chǎn)生的原因也越來越復(fù)雜，這其中就包括動力總成的NVH、效率及綜合耐久性問題等。
電驅(qū)動總成嘯叫原因分析
純電動汽車電驅(qū)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(qū)動總成存在嘯叫的原因復(fù)雜，主要包括：電機電磁激勵、減速器系統(tǒng)共振和電驅(qū)動總成系統(tǒng)耦合模態(tài)共振等。結(jié)合某型號電驅(qū)動總成在整車試驗過程中，客戶發(fā)現(xiàn)存在結(jié)構(gòu)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(xiàn)結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)采集前端采集車內(nèi)近場噪聲數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)通過LMS Test.Lab數(shù)據(jù)分析軟件對近場噪聲進行噪聲階次分析，找出發(fā)生嘯叫的對應(yīng)階次，再通過嘯叫噪聲階次分析，判斷嘯叫噪聲的激勵源。
展開 純電動汽車NVH主要激勵源的識別和控制方法
純電動汽車NVH主要激勵源的識別和控制方法
純電動汽車電機嘯叫噪聲優(yōu)化
作者：李彬，鄧建交丨中國第一汽車股份有限公司
摘 要：
純電動汽車在整車NVH性能開發(fā)過程中，驅(qū)動電機存在8階嘯叫噪聲，嚴(yán)重影響整車NVH性能品質(zhì)。通過整車試驗、主觀評價及CAE仿真分析手段，驗證出空氣傳播為車內(nèi)8階嘯叫噪聲大的主要路徑，鎖定驅(qū)動電機逆變器殼體共振及電機懸置支架振動是造成8階嘯叫噪聲大的關(guān)鍵因素。
本文作者基于某純電動汽車電機嘯叫噪聲表現(xiàn)，通過整車測試評價及電機本體CAE仿真分析的手段提出結(jié)構(gòu)改進方案，優(yōu)化后電機嘯叫噪聲降低明顯，對純電動汽車電機嘯叫噪聲優(yōu)化提供了一定的依據(jù)及相關(guān)經(jīng)驗。
展開 純電動汽車電機嘯叫噪聲優(yōu)化
作者：李彬，鄧建交丨中國第一汽車股份有限公司
摘 要：
純電動汽車在整車NVH性能開發(fā)過程中，驅(qū)動電機存在8階嘯叫噪聲，嚴(yán)重影響整車NVH性能品質(zhì)。通過整車試驗、主觀評價及CAE仿真分析手段，驗證出空氣傳播為車內(nèi)8階嘯叫噪聲大的主要路徑，鎖定驅(qū)動電機逆變器殼體共振及電機懸置支架振動是造成8階嘯叫噪聲大的關(guān)鍵因素。
本文作者基于某純電動汽車電機嘯叫噪聲表現(xiàn)，通過整車測試評價及電機本體CAE仿真分析的手段提出結(jié)構(gòu)改進方案，優(yōu)化后電機嘯叫噪聲降低明顯，對純電動汽車電機嘯叫噪聲優(yōu)化提供了一定的依據(jù)及相關(guān)經(jīng)驗。
1 電機8階嘯叫問題
1.1 整車電機8階嘯叫噪聲
根據(jù)整車測試數(shù)據(jù)，加速工況車內(nèi)電機8階嘯叫噪聲凸顯，測試結(jié)果如圖1所示。對應(yīng)主觀評價結(jié)果為車速在60km/h～80km/h范圍，車內(nèi)存在明顯電機嘯叫噪聲，主觀評分6分。
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作者：李彬，鄧建交丨中國第一汽車股份有限公司
摘 要：
純電動汽車在整車NVH性能開發(fā)過程中，驅(qū)動電機存在8階嘯叫噪聲，嚴(yán)重影響整車NVH性能品質(zhì)。通過整車試驗、主觀評價及CAE仿真分析手段，驗證出空氣傳播為車內(nèi)8階嘯叫噪聲大的主要路徑，鎖定驅(qū)動電機逆變器殼體共振及電機懸置支架振動是造成8階嘯叫噪聲大的關(guān)鍵因素。
本文作者基于某純電動汽車電機嘯叫噪聲表現(xiàn)，通過整車測試評價及電機本體CAE仿真分析的手段提出結(jié)構(gòu)改進方案，優(yōu)化后電機嘯叫噪聲降低明顯，對純電動汽車電機嘯叫噪聲優(yōu)化提供了一定的依據(jù)及相關(guān)經(jīng)驗。
1 電機8階嘯叫問題
1.1 整車電機8階嘯叫噪聲
根據(jù)整車測試數(shù)據(jù)，加速工況車內(nèi)電機8階嘯叫噪聲凸顯，測試結(jié)果如圖1所示。對應(yīng)主觀評價結(jié)果為車速在60km/h～80km/h范圍，車內(nèi)存在明顯電機嘯叫噪聲，主觀評分6分。
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電動汽車NVH優(yōu)化
圖9 某新能源車前懸置被動端支架動剛度曲線
2.6 聲學(xué)包裹方案
從前面分析可知，整車純電模式下加速過程中主要存在 24 階、27 階、48 階和 54 階噪聲。對電驅(qū)總成增加聲學(xué)包裹，如圖10 所示，其可阻隔電驅(qū)噪聲傳遞到車內(nèi)。圖11 示出電驅(qū)總成加包裹前后的車內(nèi)噪聲，從圖11b 可以看出，各主要階次噪聲都有降低，其中高頻范圍內(nèi)最大降幅達到8 dB，總噪聲降低約3 dB。同時，增加聲學(xué)包裹需考慮成本、散熱和可靠性等問題。
圖10 某新能源車電驅(qū)總成聲學(xué)包裹
圖11 某新能源車電驅(qū)總成加包裹前后車內(nèi)噪聲對比
3 結(jié)論
電驅(qū)總成在整車起步、加速、減速等各工況運行中，表現(xiàn)出不同的噪聲問題。基于試驗和CAE 分析，識別出具體原因，并加以針對性解決。通過采取總成殼體結(jié)構(gòu)加強、電機轉(zhuǎn)子斜極設(shè)計、減速器齒輪修形、控制策略調(diào)試、傳遞路徑優(yōu)化和加聲學(xué)包裹等措施，最終實現(xiàn)電驅(qū)總成降噪：24 階噪聲降低8 dB，48 階噪聲降低5 dB；減速器27 階嘯叫降低10 dB；電控噪聲基本聽不到。整體上電驅(qū)總成主觀評價提升到6.75 分，僅在起步階段有輕微“嗚嗚”聲，此電驅(qū)系統(tǒng)NVH 性能在競品對標(biāo)中處于領(lǐng)先水平。
展開 某型純電動大客車NVH性能分析及優(yōu)化
某型純電動大客車NVH性能分析及優(yōu)化
摘要：本文以某型號純電動大客車為研究對象，應(yīng)用有限元分析的方法對其進行低頻NVH性能分析及優(yōu)化。首先應(yīng)用hypermesh軟件建立整車結(jié)構(gòu)和聲腔模型，分別進行模態(tài)分析，計算噪聲傳遞函數(shù)（NTF）并確定不符合國標(biāo)的峰值頻率段；其次在噪聲傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上進行板件貢獻量和模態(tài)貢獻量分析，確定導(dǎo)致NTF峰值的板件，并通過加加強筋和貼自由阻尼的方式進行優(yōu)化，最終降低了NTF峰值，改善了車身NVH性能。
1有限元模型建立及模態(tài)分析
合理、精準(zhǔn)的模型的建立是進行后續(xù)分析及優(yōu)化的重要基礎(chǔ)。由于客車的大部分零件都是薄壁鈑金件，因此本文采用殼單元進行模擬，將整車的stp格式的三維圖導(dǎo)入hypermesh軟件中，抽取中面及幾何清理后劃分網(wǎng)格，考慮到計算時間和成本，網(wǎng)格大小選用20mm；骨架的連接采用rigids剛性連接，骨架與地板、玻璃采用膠粘的方式連接，骨架與蒙皮、頂棚采用點焊的方式連接，其他均采用剛性連接。質(zhì)量檢查通過后的整車模型
結(jié)構(gòu)模型共有shell單元407438個，rigids剛性單元17582個，焊點、膠等實體單元12318個，節(jié)點共計472868個，共計8種材料，36種屬性。如下圖1所示。
圖1.1 帶車身附件的骨架有限元模型 圖1.2 帶座椅的車室聲腔有限元模型
對建立好的整車模型進行補洞，同時考慮到座椅對車室內(nèi)聲腔影響較大，因此將座椅有限元模型導(dǎo)入NVH Director模塊進行聲腔模型的劃分，車室內(nèi)聲腔網(wǎng)格大小為100mm，座椅聲腔網(wǎng)格大小為70mm，將節(jié)點定義為流體，聲腔模型共計384024個實體單元，71202個節(jié)點，材料為空氣和座椅發(fā)泡。
展開 電動汽車電機NVH技術(shù)！
電動汽車電機NVH技術(shù)！
新能源電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)NVH特征及控制策略
新能源電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)NVH特征及控制策略
