新能源汽車電驅(qū)總成NVH及優(yōu)化

新能源汽車電驅(qū)總成NVH及優(yōu)化前言：以某雙模車為研究對象，其后驅(qū)為電驅(qū)動總成。在純電模式下，整車全油門加速和松油門滑行過程中，電驅(qū)總成噪聲較大，且噪聲尖銳刺耳。1電驅(qū)總成噪聲問題以某雙模車為研究對象，其后驅(qū)為電驅(qū)動總成。在純電模式下，整車全油門加速和松油門滑行過程中，電驅(qū)總成噪聲較大，且噪聲尖銳刺耳，主觀評價為不可接受，需要改進。初步分析電驅(qū)總成噪聲為電機電磁噪聲、減速器齒輪嘯叫和電控開關(guān)高頻噪聲。通過測試電機圓柱殼體中間、減速器軸承端和電控上蓋處的振動加速度、近場噪聲，以及車內(nèi)駕駛員和后排人耳處噪聲，發(fā)現(xiàn)電機24階和48階振動及電磁噪聲較大，超出工程目標(biāo)，在起步階段尤為明顯；減速器1級傳動齒輪嚙合階次27階和其倍頻54階聲壓級超出目標(biāo)；電控的IGBT開關(guān)高頻噪聲通過電控上蓋板輻射明顯。針對以上噪聲問題，分工況分階次，從電驅(qū)總成激勵源（自身結(jié)構(gòu)）、控制策略、結(jié)構(gòu)傳遞路徑和聲學(xué)包裹等方案著手，實測各方案效果，同時考慮時間周期和成本因素，明確最終解決方案。2噪聲解決方案2.1結(jié)構(gòu)殼體加強對電驅(qū)總成的殼體加強包括：對電機端蓋、圓柱殼體、減速器殼體加筋，在電機和減速器軸承座處以及懸置安裝點加強剛度等。通過這些措施，可減弱電驅(qū)總成的表面振動及輻射噪聲。本案例中通過CAE優(yōu)化，對減速器殼體加筋，如圖1綠色部分所示，提高其模態(tài)和軸承、懸置安裝點處動剛度。在純電全油門加速工況下，加強前后的車內(nèi)噪聲頻譜，如圖2所示。圖1某新能源車減速器殼體加強方案圖2某新能源車減速器殼體加強前后車內(nèi)噪聲頻譜從圖2可見：優(yōu)化后，車內(nèi)噪聲在700～1400Hz頻段內(nèi)整體改善非常明顯，主要改善的階次為24階、27階，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速段在2000～3000r/min；48階噪聲在1000～2000r/min轉(zhuǎn)速段有明顯改善；81階噪聲在3500～4500r/min轉(zhuǎn)速段有明顯改善。2.2電機斜極設(shè)計定子斜槽或轉(zhuǎn)子斜極使徑向力沿電機長度方向出現(xiàn)相位移，降低平均徑向力，減小電機振動和噪聲。對轉(zhuǎn)子進行4段式斜極優(yōu)化設(shè)計后，純電加速工況下，車內(nèi)48階噪聲和電驅(qū)總成48階振動都有明顯的改善，如圖3和圖4所示。圖3某新能源車電機斜極優(yōu)化前后車內(nèi)48階噪聲對比圖4某新能源車電機轉(zhuǎn)子斜極優(yōu)化前后電驅(qū)48階振動對比2.3齒輪改進圖5某新能源車帶擋滑行車內(nèi)噪聲頻譜圖6某新能源車27階噪聲改進情況2.4控制策略優(yōu)化2.4.1電控載波頻率提升電機控制器的噪聲，主要來自于里面的IGBT開關(guān)頻率，其頻譜特征在Colormap圖中以傘狀階次出現(xiàn)，傘狀階次的起始點頻率是電控的載波頻率，這些開關(guān)頻率及其諧頻隨著轉(zhuǎn)速的增加而逐漸遠離載波頻率，從而形成了傘狀階次線。有2種方法改變這些開關(guān)頻率，從而降低其噪聲水平：1）提高開關(guān)的基頻，振動速度降低，輻射噪聲減少，但載波頻率不能無限制提高，其有物理特性限制。圖7示出某電控載波頻率從7300Hz提高到8000Hz時的噪聲頻譜圖。從圖7可以看出，噪聲明顯降低，主觀感受較好。2）也有行業(yè)內(nèi)專家提出用隨機化的PWM開關(guān)策略來替代離散的方式，使離散的階次噪聲變成寬帶噪聲，降低幅值和純聲成分。圖7某新能源車電控噪聲Colormap圖2.4.2優(yōu)化起步加載扭矩純電模式起步階段（電機轉(zhuǎn)速為100～410r/min），電驅(qū)總成“嗚嗚”聲較明顯，對應(yīng)頻率段為50～145Hz，其主要貢獻為電機24階和48階噪聲，相對應(yīng)階次電機本體振動也嚴重超標(biāo)。通過試驗，電機起步噪聲隨扭矩加載速率的降低而減小，但同時會降低整車的動力性。綜合考慮，在起步瞬間將原加載速率由360N·m/s降低到194N·m/s，噪聲改善明顯，如圖8所示，且對動力性影響可接受。圖8某新能源車加載速率車內(nèi)噪聲頻譜圖2.5傳遞路徑優(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