电动车传动系统NVH特征及控制策略
某款新能源纯电动车辆的NVH问题分析与解决
10.16638/ki.1671-7988.2019.19.001某款新能源纯电动车辆的NVH问题分析与解决郜可峰，陈佳伟，邹天鸣（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804）摘要：随着世界各国政府对汽车尾气排放标准的日渐提升，新能源纯电动汽车成为近年来汽车工业发展的主要方向。
纯电动汽车大多采用驱动电机匹配一级减速箱的新型动力系统，取代了传统燃油汽车以内燃机和变速箱为核心的动力总成。
因此纯电动汽车的动力系统能够完全消除内燃机产生的震动与噪声，大幅提升驾驶舱内的NVH品质。
然而失去了内燃机低频噪声的掩蔽后，驱动电机与减速箱产生的高频噪声带来了一些新的问题。
文章针对售后客户提出的典型问题抱怨，通过NVH阶次和近声场分贝值测量的对比分析方法，查明问题发生机理，并通过微观的测量分析，找到了减速箱噪声与齿轮关键齿形齿向参数之间的联系。
通过后期的设计优化和生产控制，解决了该NVH 问题，大大提升了产品的一致性。
关键词：纯电动汽车；NVH；阶次；近声场分贝值中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)19-01-04Research and Solution of NVH Problem of an Electric VehicleGao Kefeng, Chen Jiawei, Zou Tianming( SAIC Motor Co., Ltd. Technical Center, Shanghai 201804 )Abstract:As the regulations and standards of automotive emission are highly restricted all over the world, battery electric vehicle has become the important subject of research in automotive industry in recent years. Battery electric vehicle is normally a new type of power system consisting of an electric motor and one-speed gearbox, which replaces the internal combustion engine and the gearbox in a conventional gasoline-driven car. Therefore this new type of power system in the electric vehicle can get rid of the vibration and noise caused by the combustion engine, which brings significant improvement of NVH performance in the cabin. However, without the low-frequencies noises of the combustion engine, the high-frequencies noises caused by the electric motor and gearbox bring some new problems. The paper presents a typical problem complaint from after service market. With comparison tests and analysis, the problem component is found by measuring orders and sound pressure level. The root cause is confirmed after measuring the dimensions of the failure part.Finally the problem is solved by optimizing the design and production process of the failure part, which improves the consistency of the products greatly.Keywords: Electric vehicle; NVH; Order; Sound pressure levelCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)19-01-04引言目前多数OEM厂家对于电动汽车研究开发的重点是动作者简介：郜可峰，就职于上海汽车集团股份有限公司技术中心。
电动车压缩机nvh发展趋势
电动车压缩机NVH发展趋势一、概述电动车压缩机（NVH）是电动车辅助设备的重要组成部分，负责提供车内空调系统所需的制冷剂压缩功能。
在电动车行业的快速发展背景下，电动车压缩机NVH的发展趋势备受关注。
本文将对电动车压缩机NVH的发展趋势进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、电动车压缩机NVH的重要性1.提供制冷剂压缩功能：电动车压缩机NVH的主要功能是将制冷剂压缩成高温高压气体，从而为电动车的空调系统提供制冷效果。
2.影响驾乘舒适度：电动车压缩机NVH的性能和噪音水平直接影响到驾乘者的舒适体验，优化NVH特性可以提升乘坐感受。
三、电动车压缩机NVH的发展趋势1. 能效提升随着电动车行业的发展，提高能源利用效率成为了重要目标。
电动车压缩机NVH作为电动车的重要组成部分之一，其能效的提升对于整车能耗的降低具有重要意义。
具体发展趋势包括： - 采用可变容积技术：通过根据需求调整制冷剂的容积，减少能耗。
- 优化压缩机循环系统：通过改进压缩机循环系统中的部件和结构，提高压缩效率。
2. 噪音降低电动车压缩机NVH的噪音问题一直是制约其性能提升的瓶颈之一。
减少噪音对于提升驾乘舒适度至关重要。
未来的趋势包括： - 优化NVH设计：通过改进压缩机的结构和减振措施，降低噪音产生。
- 采用新材料：使用吸音材料或降噪材料来减少噪音传导和辐射。
3. 小型化和轻量化随着电动车的普及，对电动车压缩机NVH的体积和重量提出了更高的要求。
小型化和轻量化是未来的发展趋势，具体包括： - 采用高性能材料：使用高强度、轻量化材料来减少压缩机的重量。
- 优化压缩机结构：通过改善设计和工艺，减小压缩机的体积。
四、未来发展方向展望1. 智能化随着智能出行的兴起，未来的电动车压缩机NVH有望实现智能化，具备以下特点：- 自适应控制：根据车内温度、湿度和外界环境来调整压缩机的运行状态，提高能源利用效率。
- 远程控制：通过手机APP或互联网实现对压缩机的远程控制，提高用户的便捷性。
新能源电动汽车驱动系统NVH特征及控制策略共31页PPT
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
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新能源电动汽车驱动系统NVH特征及 控制策略
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
电动车传动系统NVH特征及控制策略
电动车传动系统NVH特征及控制策略首先，电动车的电机噪声是一种常见的NVH问题。
通常，电机噪声主要由电机的磁场不稳定、磁力脉动、电磁振动引起。
为减少电机噪声，可以采取以下措施：1.选择低噪声电机：电动车设计中应选择低噪声电机，例如采用无刷电机，减少机械摩擦和振动。
2.优化电机控制：通过优化控制算法和参数，减少电机的磁力脉动和电磁振动，降低噪声。
3.声学屏蔽：在电机周围增加隔音材料，减少噪声传播。
其次，齿轮噪声也是电动车传动系统的重要NVH问题。
齿轮噪声通常由齿轮啮合时的压力脉动和齿间振动引起。
为降低齿轮噪声，可以采取以下措施：1.优化齿轮配合：通过改变齿轮的啮合几何参数，优化传动比和齿轮的模数等，减少齿轮啮合时的压力脉动。
2.减震和降噪结构：在齿轮系统中添加减震装置和降噪结构，减少齿间振动传导和噪声辐射。
此外，螺旋振动噪声也是电动车传动系统中常见的NVH问题。
螺旋振动噪声主要由齿轮间的干涉引起，而干涉通常由于齿轮间的制造误差、装配误差等引起。
为减少螺旋振动噪声，可以采取以下措施：1.优化齿轮加工制造：通过优化齿轮的加工工艺和制造精度，减少制造误差和装配误差。
2.振动减震：在传动系统中添加减震装置，吸收或减少齿轮的螺旋振动。
3.动态平衡：对传动系统进行动态平衡，减少齿轮的振动和噪声。
最后，悬挂振动和刹车噪声也是电动车传动系统中常见的NVH问题。
悬挂振动主要由悬挂部件的共振引起，而刹车噪声主要由刹车片和刹车盘间的摩擦引起。
为降低悬挂振动和刹车噪声，可以采取以下措施：1.优化悬挂系统：通过优化悬挂系统的减震装置和弹簧等，减少悬挂振动的共振。
2.优化制动系统：优化刹车片和刹车盘的摩擦材料和接触面积等，减少刹车噪声。
综上所述，电动车传动系统NVH特征的控制策略包括选择低噪声电机、优化电机控制、优化齿轮配合、减震和降噪结构、优化齿轮加工制造、振动减震、动态平衡、优化悬挂系统和制动系统等。
通过综合应用这些控制策略，可以有效降低电动车传动系统的噪声、振动和刺激，提高乘坐舒适性和驾驶员的健康。
电机nvh算法
电机NVH（Noise, Vibration, and Harshness）算法是针对电机噪音、振动和不适性等问题的解决方案。
为了提高电机的性能和用户体验，NVH算法在电机的设计和控制过程中起到关键作用。
NVH算法的目标是通过优化电机的结构、控制算法和振动消除技术，降低电机产生的噪音和振动水平，提高电机的运行平稳性和舒适性。
这不仅对电机本身的性能有益，也有助于减少对周围环境和使用者的不利影响。
电机NVH算法的主要内容包括以下几个方面：
1.振动分析和优化：通过传感器对电机的振动进行实时监测和分析，识别出振动源和频率成分，并根据分析结果进行结构和控制优化，减少振动传递和共振现象，从而降低噪音和不适性水平。
2.噪音控制算法：采用先进的噪音控制技术，包括主动噪音控制和被动噪音控制，通过控制信号、降噪耳机等手段，减少电机产生的噪音，提供更好的使用环境。
3.电磁噪音抑制：通过改进电机的电磁设计、绝缘材料和绕组结构，降低电机在运行时产生的电磁噪音，减少对周围环境和使用者的干扰。
4.动态平衡技术：通过动态平衡对电机进行微调，消除因零部件不平衡引起的振动问题，提高电机的平稳性和舒适性。
5.异频噪声抑制：针对电机可能存在的异频噪声问题，采用合适的滤波和抑制技术，降低噪音的能量和频率特征，从而改善电机的工作效果。
总而言之，电机NVH算法通过结构、控制和优化技术的应用，旨在减少电机的噪音、振动和不适性问题，提高电机的性能和用户体验。
新能源汽车电驱总成NVH及优化
新能源汽车电驱总成NVH及优化新能源汽车电驱总成（New Energy Vehicle Electric Drive Assembly）是指由电动机、电感电容器、逆变器、减速器和轮毂驱动等部件组成的系统，在新能源汽车中起到驱动和控制车辆运动的作用。
NVH （Noise, Vibration and Harshness）则是指噪音、振动和粗糙度等问题。
1.噪音问题：电动机在工作时会产生噪音，这对于乘车人员来说是不可忽视的。
当电动机运转时，与机械摩擦相关的固有频率和电机内阻抗变化会导致噪音产生。
此外，逆变器和电动机之间的配合也会产生噪音。
2.振动问题：电动机的振动会传到车身上，引起不适和不稳定的感觉。
振动问题会影响乘坐的舒适性和安全性。
3.粗糙度问题：在电驱总成运转过程中，由于电动机和减速器的高速旋转，可能会导致车辆在行驶时产生粗糙感，从而影响乘坐体验。
为了解决新能源汽车电驱总成的NVH问题，可以采取以下优化措施：1.减少电动机的噪音：通过改进电动机的设计和制造工艺，减少电动机工作时产生的噪音。
可以采用更好的绝缘材料和电磁设计，以降低噪音水平。
2.控制振动传递：通过改进电驱总成的结构和减震装置，减少振动的传递。
可以采用减震垫片、减震橡胶和减震弹簧等装置来减缓振动的传递，从而提高乘坐舒适性。
3.降低粗糙度：通过改进减速器的设计和制造工艺，降低传动系统的振动和噪音水平。
可以采用更好的轴承和齿轮材料，提高机械部件的精度和平衡性，从而减少粗糙感。
此外，为了进一步优化新能源汽车电驱总成的NVH性能，还可以采用主动噪音控制技术。
主动噪音控制技术可以通过激发与噪音相反的声波来抵消噪音，从而实现有效的降噪效果。
可以利用车内的传感器和控制系统，实时监测和分析车内的噪音水平，然后通过喇叭和扬声器等装置发出与噪音相反的声波，从而达到降噪的效果。
综上所述，新能源汽车电驱总成的NVH问题是需要重视的，采取合适的优化措施可以有效地降低噪音、振动和粗糙度，提高车辆的乘坐舒适性和驾驶体验。
电动车传动系统NVH特征及控制策略
1 2 3 4内燃机车的频谱特征☐阶次特征：发动机发火阶次及谐阶次为主☐频率特征：以低频和中频为主☐噪声：轰鸣电动车的频谱特征☐阶次特征：电机阶次、电控阶次、减速器阶次☐频率特征：以高频为主☐噪声：啸叫混合动力车的频谱特征☐阶次特征：●发动机发火阶次及谐阶次为主●电机阶次、电控阶次☐频率特征：以低频和中频为主，伴随高频成分☐噪声：低频和中频轰鸣、高频啸叫混合动力车的频谱特征电动车NVH挑战1. 高频啸叫成为主要噪声源：电机啸叫、减速器啸叫、电控系统啸叫、能量回收系统2. 掩盖效应3. 路噪更加凸显4. 风噪：更加凸显5. 热管理的噪声源增加6. 车身、底盘、声学包装7. 驾驶乐趣8. 政府法规2.1 动力系统结构变化与NVH特征2.2 电机系统噪声⏹转子槽的设计：降低电磁力及转矩脉动引起的电磁噪声沿径向分布的空间集中度，降低转矩脉动幅值⏹合理的极数/槽数配合：避免转矩波动及噪声的选型的首要原则⏹降低磁负荷：如齿尖加厚等⏹气隙：合理的气隙设计⏹限制导线位移：提升电机槽满率，降低槽内导线空隙，限制导线位移⏹抑制主动电流谐波：抑制5次7次电流谐波造成的转矩波动引起的电磁噪声，谐波间电流与电动势间耦合产生的48阶转矩波动⏹定子分段叠压，减小定子铁芯的各向异性⏹定子结构的控制⏹壳体的控制：两侧端盖加筋、加厚，提高壳体模态⏹车身传递路径的控制例子2.3.1 电控系统2.3.1 电控系统⏹电控系统对内燃机车的影响●TCU对传统内燃机车的NVH影响非常大⏹电动车控制系统：● MCU驱动电机控制系统，负责驱动电机的控制。
●通过接收VCU的车辆行驶控制指令，控制电动机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。
●实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。
●MCU对电动车的NVH影响非常大2.3.2 电控系统及NVH特征电控系统1. 系统多：层次复杂，能量、介质分汇流复杂2. 工况多：控制变量多，协同控制难度大，尤其在驱动模式切换• 急加速及急减速等工况下的转矩协同控制• 并/卸载转矩冲击控制• 低电量• 冬季高制热负荷• 制动能量回收3. 控制系统复杂：• 控制单元多，如电机控制、电池管理控制、…• 规则控制与模糊控制并存4. 性能平衡控制难度大：如何做到动力性、可靠性与舒适性兼具的控制2.3.2 电控系统及NVH特征NVH挑战1. 大扭矩：纯电/混动加速、怠速充电、上坡起步等低速大扭矩及动力分汇流工况下的NVH表现天然较差；2. 制动能量回收引起电机啸叫3. 热管理及冷却系统带来噪声问题4. 能量切换：转矩协同、并/卸载转矩等工况带来振动和冲击问题5. NVH与动力性和可靠性的矛盾2.3.3 宽频脉冲控制引起的噪声⏹脉宽调制（Pulse Width Modulation）：按照冲量相等但幅值不同的窄脉冲的输出效果基本相同的原则，用一系列等幅值但宽度不同的脉冲来代替生成正弦波.⏹ PWM控制输出的电压是一系列的脉冲，脉冲的宽度和间隔均不相等。
某款MPV传动系统NVH性能改进对策及应用
某款 ＭＰ Ｖ传 动 系统 Ｎ Ｖ Ｈ性能 改进对 策及应 用
韦 波， 唐海 勇
（ 上 汽通 用 五菱 汽车 股 份有 限公 司技术 中心 ， 广西 柳 州 ５ ４ ５ ０ ０ ７ ）
２ ． ２ 车体 共振 原 因
４ 对 策详述及效 果验证
由于传动系的激振力与桥壳弯曲模态耦合 ， 导致 ． １ 质量 减 振器 技术 方 案 桥壳产生弯曲共振并通过后悬架系统传递给车体 ， 引 ４ 安 装质 量 减 振 器 ， 通 过 测 定 车轮 回振 频 率 ， 确 定 发车体共振 ， 产生轰鸣声。其产生原理详见图 ４ ． 质量减振器的固有频率 ，以便在车轮 回振频域 内尽 可 能 吸收 消化 车轮 回振 能 量 。增 加 质 量 减振 器 的方 案 如 图 ５所示 。
（ ２ ） 在 ４档 和 ５档 （ 发动机 转速 １ ５ ０ ０ ｒ ｐ ｍ
～
２ ２ ０ ０ ｒ ｐ ｍ） 工况下 ， 车体振动 ， 同时 有 轰 鸣声 产 生 ， （ ３ ） 伴 有 高 速 时 齿 轮 啸 叫声 ， 也无法 满 足 Ｎ ＶＨ
本 文 针 对 某新 款 ＭＰ Ｖ传 动 系 统 出 现 的 Ｎ Ｖ Ｈ 问 题 进行 分 析 ， 针对 不 同 的原 因制 定 相 应 措施 ， 并 试 验 验 证 各措 施 的效 果 ，以期 有 效 解决 该 车型 传 动 系 统 Ｎ Ｖ Ｈ 问题 ， 并积 累相关 数 据 和经 验 。
隔振 动 、 采用等 高齿 和优 化齿轮啮 合印痕— — 消除振 动 ， 并试验 验证各措 施 的效果 ， 有效解 决该车 型传 动 系统 ＮＶ Ｈ问
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径向电磁力施加到定子齿槽上，使得定子 振动而发出噪声 电磁力产生的噪声是高频啸叫声 电磁力的频率与电子的固有频率一致 或接近时，定子产生共振，辐射噪声 急剧增加
切向电磁力对电磁噪声的贡献很小
电磁力
定子振动
声辐射
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
底盘
底盘刚度增加，衬套刚度增加 制动能量回收系统 轮毂电机/轮边电机 ACM或电动真空泵
电控
电控系统增加 控制程序复杂、集成度高、多
层级联
主动发声系统 车内主动发声
车外主动发声
庞剑：电动车传动系统NVH特征
电动车电Biblioteka 车NVH挑战1. 高频啸叫成为主要噪声源：电机啸叫、减速器啸
叫、电控系统啸叫、能量回收系统
原状态
优化后
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
3 电控系统噪声
3.1 电控系统
传统车
电控系统对内燃机车的影响 TCU对传统内燃机车的NVH 影响非常大
电动车控制系统： MCU驱动电机控制系统， 负责驱动电机的控制。 通过接收VCU的车辆行驶 控制指令，控制电动机输 出指定的扭矩和转速，驱 动车辆行驶。 实现把动力电池的直流电 能转换为所需的高压交流 电、并驱动电机本体输出 机械能。 MCU对电动车的NVH影响非 常大
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
2 电动车NVH的车速-频率特征
内燃机车
100km/h 60km/h
0 Hz
风噪
路面及轮胎噪声 发动机及动力系统噪声
动力系统的声品质
100 Hz
250 Hz
1000 Hz
5000 Hz
电动车
100km/h 60km/h
路面及轮胎噪声
0 Hz
100 Hz
250 Hz
风噪
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
2.3 电磁噪声的控制方法
转子槽的设计：降低电磁力及转矩脉动引起的电磁 噪声沿径向分布的空间集中度，降低转矩脉动幅值
合理的极数/槽数配合：避免转矩波动及噪声的选型 的首要原则
降低磁负荷：如齿尖加厚等 气隙：合理的气隙设计 限制导线位移：提升电机槽满率，降低槽内导线空
隙，限制导线位移 抑制主动电流谐波：抑制5次7次电流谐波造成的转
矩波动引起的电磁噪声，谐波间电流与电动势间耦 合产生的48阶转矩波动 定子分段叠压，减小定子铁芯的各向异性 定子结构的控制 壳体的控制：两侧端盖加筋、加厚，提高壳体模态 车身传递路径的控制
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
例子
电机驱动噪声 动力系统的声品质
1000 Hz
5000 Hz
庞剑：电动车传动系统NVH特征
10000 Hz
10000 Hz 5
3 电动汽车的结构特征及NVH挑战
内燃机车
动力源
传统发动机的变化 驱动电机的应用 传动系统的变化 大电机的应用：48V
车身
车身结构分布变化、重量增加 声学包装的分布变化
庞剑：电动车传动系统NVH特征
电
点火提前角
缸内压力
噪声
控
喷油量
扭矩大小
振动
系
进气量
扭矩波动
统
……
……
VCU
BMS MCU VTMS
VCU：Vehicle Control Unit 整车控制器 BMS：Battery Management System 电池管理系统 MCU：Motor Control Unit 驱动电机控制器（亦可称作PCU或IPU） VTMS：Vehicle Thermal Management System 热管理系统（包括车内 气候控制系统）
2. 掩盖效应
3. 路噪更加凸显
4. 风噪：更加凸显
5. 热管理的噪声源增加
6. 车身、底盘、声学包装
7. 驾驶乐趣 8. 政府法规
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目 录
一．电动车NVH特征 二．动力传动系统NVH特征及控制 三．特殊工况下的NVH特征及控制 四．驾驶乐趣、法规的挑战与主动发声
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
1 动力系统结构变化与NVH特征
频率特征：以低频和中频为主 噪声：轰鸣
内燃机车声音
电动车的频谱特征
阶次特征：电机阶次、电控阶 次、减速器阶次
频率特征：以高频为主 噪声：啸叫
电动车声音
3
庞剑：电动车传动系统NVH特征
混合动力车的频谱特征
阶次特征： 发动机发火阶次及谐阶次为主 电机阶次、电控阶次
频率特征：以低频和中频为主，伴随高频成分 噪声：低频和中频轰鸣、高频啸叫
2.2 扭矩波动产生的电磁噪声
T (α=) T0 + Tr (α )
扭矩：转子磁通与定子气隙中变磁导之间的相互关系产生 扭矩波动：
主磁路磁导发生改变 气隙中的磁密度变化 结构不均匀 电磁感应变化 电控系统（如脉宽调制PWM）引起的电流波动 电磁噪声： 扭矩波动产生电磁噪声 低速大转矩时候尤为明显 扭矩波动的控制： 合理的极对数/槽数配合，可调制转矩波动阶次 合理的参数与设计（如气隙等）选择可减少转矩波动 电控
结构变化
1.驱动电机取代传统内燃机 2. 变速器：单极减速器 3. 电动压缩机 4. 电控系统 5. 电池系统复杂
6. 电机和电池热管理系统
NVH特征
1. 驱动电机
① 路噪与风噪成为主要成分 ② 电机及驱动系统啸叫 ③ 声品质特征改变
2. 变速器：比传统车简单 3. 电动压缩机：成为主要动力振动源 4. 电控系统：高频啸叫 5. 电池系统：高频噪声更加凸显 6. 热管理系统：带来新的NVH问题
电动车驱动系统NVH特征及控制策略
庞剑
2018年4月27日
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
目 录
一．电动车NVH特征 二．动力传动系统NVH特征及控制 三．特殊工况下的NVH特征及控制 四．驾驶乐趣、法规的挑战与主动发声
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
1 电动车频谱及声音特征
内燃机车的频谱特征
阶次特征：发动机发火阶次及 谐阶次为主
庞剑：电动车传动系统NVH特征
2 电机系统噪声
电机系统噪声
电磁噪声
机械噪声 冷却噪声
电机本身 逆变/整流/控制噪声
径向/切向电磁力 转矩波动 静/动偏心 齿槽噪声
PWM脉宽调制噪声 谐波失真
轴承噪声 动不平衡噪声 结构共振噪声
液冷系统噪声
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
2.1 电磁力产生的噪声
气隙中的磁场使得磁密度发生变化，产生 了电磁力 电磁力是与时间相关的交变力 电磁力取决于气隙形状、齿槽形状， 等等 除了基阶外，还有高阶成分