电动汽车振动和噪声问题研究展望

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汽车NVH振动与噪声分析

汽车NVH振动与噪声分析

汽车NVH介绍1.NVH现象与基本问题2.噪声与振动源3.NVH传递通道4.NVH的响应与评估5.NVH试验6.NVH的CAE分析7.NVH开发8.汽车声品质动态性能静态性能汽车的性能❑汽车的外观造型及色彩❑汽车的内室造型、装饰、色彩❑内室及视野❑座椅及安全带对人约束的舒适性❑娱乐音响系统❑灯光系统❑硬件功能❑维修保养性能❑重量控制❑噪声与振动(NVH )❑碰撞安全性能❑行驶操纵性能❑燃油经济性能❑环境温度性能❑乘坐的舒适性能❑排放性能❑刹车性能❑防盗安全性能❑电子系统性能❑可靠性能NVH 是汽车最重要的指标之一汽车所有的结构都有NVH问题☐车身☐动力系统☐底盘及悬架☐电子系统☐……在所有性能领域(NVH,安全碰撞、操控、燃油经济性、等)中,NVH是设及面最广的领域。

什么是NVH?NVH : N oise, V ibration and H arshness⏹噪声Noise:●是人们不希望的声音●注解: 声音有时是我们需要的●是由频率, 声级和品质决定的●频率范围: 20-10,000 Hz⏹振动Vibration●人身体对运动的感觉, 频率通常在0.5-200 Motion sensed by the body,mainly in .5 hz-50 hz range●是由频率, 振动级和方向决定的⏹不舒服的感觉Harshness●-Rough, grating or discordant sensation为什么要做NVH?☐NVH对顾客非常重要⏹NVH的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素. ☐NVH影响顾客的满意度⏹在所有顾客不满意的问题中, 约有1/3是与NVH有关. ☐NVH影响到售后服务☐约1/5的售后服务与NVH有关决定NVH的因素顾客的要求政府法规公司的需要和技术能力竞争车NVH –车速–发动机转速的关系动力系统(P/T) NVH路噪Road Noise风噪Wind Noise车速Vehicle speedSpeed1030507090110130150Wind NVH Road NVHPowertrain NVHPowertrain NVH DominanceRoad NVH DominanceWind NVH Dominance路面及动力系统的振动Road & P/TVibration路面及动力系统的噪声Road & P/T Sound风激励噪声Wind Noise 动力系统的声品质P/T Sound Quality0 Hz100 Hz250 Hz800 Hz5000 Hz NVH与频率的关系多通道分析源-通道-接受体模型⎛jP iF P ⎪⎭⎫⎝⎛jP P ⎪⎭⎫ ⎝P源通道源接受体源源源通道通道Interior Sound & VibrationNoise path 1Noise path 2Noise source 1Vibration source 1Noise source 2Noise source N ……Vibration source 2Vibration source N……Vibration path 1Vibration path 2Vibration path …Noise path …•源–动力系统–风–路面–其他•通道–底盘–车身–内饰–其他•接受体–耳朵–手–脚–座椅1.NVH现象与基本问题2.噪声与振动源3.NVH传递通道4.NVH的响应与评估5.NVH试验6.NVH的CAE分析7.NVH开发8.汽车声品质源: 动力系统NVH动力系统PowertrainPowertrainPowerplantDrivelineExhaustIntakeMountEngineTransmission动力总成Powerplant发动机噪声源机械振动与噪声◆曲轴系统◆凸轮轴系统◆链,齿轮,皮带◆非燃烧引起的冲击◆附件燃烧噪声☐活塞载荷☐气缸盖载荷☐曲轴轴承载荷流动噪声•进气•排气•风扇024680.20.40.60.811.21.41.61.8R e s p o n s e @ I n e r t i a M引起的问题☐曲轴共振☐曲轴的应力集中和断裂曲轴扭转振动阻尼器Damper 1.橡胶阻尼器2.液压阻尼器变速器啸叫•T.E. vs. Gear NoiseX aX bGear Mesh❑齿轮制造精度不够❑齿轮匹配对中不好❑齿轮材料不好啸叫的原因:齿轮啮合不好变速器敲击啸叫的原因:❑曲轴扭振❑传动轴系转速波动❑变速器齿轮间隙控制不好01000020000300004000050000600000100200300400500600700Crank Angle (degrees)F o r c e M a g n i t u d e (N )MB1 Mag Excite MB1 Mag JOA MB2 Mag Excite MB2 Mag JOAMB3 Mag Excite MB3 Mag JOA MB4 Mag ExciteMB4 Mag JOA动力总成NVH❑动力总成的弯曲模态❑动力总成的辐射噪声❑悬置位置的振动❑附件的振动及辐射噪声启动噪声发动机缸盖15CM处CM5_CB10改进前浪迪_K14五菱_B12CM5_CB10改进后改进方案为:1、加强飞轮2、飞轮启动齿轮不倒角3、加大飞轮启动齿圈直径变速箱分动器后传递轴后驱动桥后半轴前传递轴前驱动桥前半轴支撑轴承万向节传递轴系的NVH☐第一阶传递轴激励☐传递齿轮啸叫☐2阶激励r O AB 1. 齿轮啮合2. 轴的不平衡3. 由十字连接引起的2阶激励进气系统和排气系统的NVH排气系统进气系统TailpipeOrifice 歧管的设计与声品质1进气总管23654进气系统NVH空滤器❑进气口噪声❑壳体的辐射噪声四分之一波长管谐振腔排气系统的NVH控制指标❑挂钩传递到车体的力❑排气尾管噪声❑壳体辐射噪声控制方法:☐消音器的设计☐波纹管/球连接的选择☐。

汽车振动噪声测量实验报告

汽车振动噪声测量实验报告

汽车振动噪声测量实验报告一、实验目的汽车振动噪声测量实验的主要目的是探究汽车行驶时所产生的振动和噪声,并通过测量分析来找出其产生原因,以便进行相应改进。

二、实验原理1.振动:在汽车行驶过程中,由于路面不平整或车辆本身设计缺陷等原因,会产生不同频率和幅度的振动。

这些振动会通过底盘传递到车内,给乘客带来不适感。

2.噪声:汽车行驶时所产生的噪声来源较多,包括发动机、轮胎与路面摩擦、风阻力等。

这些噪声也会通过底盘传递到车内,影响乘客舒适度。

3.测量方法:为了准确测量汽车振动和噪声,需要使用专业仪器进行测试。

常用仪器包括加速度计、麦克风、频谱分析仪等。

加速度计用于测量振动信号,麦克风用于测量声音信号,频谱分析仪则可将信号转化为频谱图以便进一步分析。

三、实验步骤1.准备工作:确保测试车辆处于正常工作状态,所有仪器已经校准并连接好。

2.振动测量:使用加速度计对车辆进行振动测量。

将加速度计固定在底盘上,并进行数据采集。

通过数据分析,可以得出车辆在不同路况下的振动情况。

3.噪声测量:使用麦克风对车辆进行噪声测量。

将麦克风放置在车内,并进行数据采集。

通过数据分析,可以得出车辆在不同路况下的噪声情况。

4.信号分析:将振动和噪声信号转化为频谱图,并进行进一步分析。

通过频谱图可以找出信号中存在的主要频率和幅度,以及其产生原因。

5.改进措施:根据分析结果,制定相应的改进措施,例如更换悬挂系统、降低发动机噪声等。

四、实验结果与分析经过实验测量和信号分析,我们发现汽车行驶时所产生的主要振动频率为10Hz-50Hz,而噪声主要来自于发动机和轮胎与路面摩擦。

针对这些问题,我们可以采取以下措施进行改进:1.更换悬挂系统,提高车辆稳定性和舒适度。

2.降低发动机噪声,采用消音器等降噪设备。

3.改善路面状况,减少轮胎与路面摩擦产生的噪声。

五、实验结论通过本次汽车振动噪声测量实验,我们深入了解了汽车行驶时所产生的振动和噪声,并通过测量分析找出了其产生原因。

发动机振动与噪声成因与解决方法研究

发动机振动与噪声成因与解决方法研究

Internal Combustion Engine &Parts0引言从广义角度看,汽油发动机是借助汽油这一燃料介质,在汽车行驶中将燃料的内能转化为汽车的动能。

鉴于汽油燃料本身的粘性小、蒸发快等特点,选用这一燃料能通过汽油喷射技术系统进入气缸内部,然后经过处理使其处于一定的温度和压力水平,再通过火花塞技术组件点燃,这就使气体能够进行膨胀做工。

在汽车上搭载汽油发动机,主要原因是其具有相对简单的技术结构,且造价成本相对较低、实际运行状态稳定、维修操作便捷。

目前,汽油发动机已经广泛运用到多种现代设备中,如何妥善处理发动机运行中存在的振动、噪声问题已经成为人们关注的重点。

本文正是围绕这一点,进行具体成因的探讨和分析,并提出有效的解决方法。

1汽油发动机设备振动现象与噪声现象简述1.1振动现象与噪声现象的概念从振动现象来讲,是在技术状态下运动过程,也可以看作物体往复运动。

通常,人们将振动现象判定为消极的技术因素,主要是由于其会给机械设备内部的组件带来更大的磨损、疲劳,从而导致机械设备可用寿命缩短。

但是,振动也有一定的应用价值,如振动研磨加工技术、振动消除内应力技术、振动筛选加工技术等。

对于噪声而言,物理学中将其定义为物体在无规则运动中产生的声音,这些声音往往会给人们生活、学习、生产和工作带来不良影响,甚至会在人们接收重要声音或信息时带来干扰。

1.2汽油发动机振动现象与噪声现象的主观评价对于汽车驾驶者、使用者而言,汽车发动机产生的振动和噪声与使用者的主观认知具有一定相关性。

不同驾驶者在使用汽油发动机时,往往会对设备运行带来的振动和噪声具有不同的喜好程度。

例如,部分汽油发动机使用者更倾向于运动型交通工具,追求较为激烈的驾驶行为,这些使用者期望发动机能够在运行时产生较大轰鸣声。

同时,也有汽油发动机的使用者更倾向于安静的驾驶环境,这部分使用者则希望发动机能在驾驶中产生较小的声音。

1.3汽油发动机振动现象与噪声现象的客观评价在对发动机振动和噪声进行客观分析、评价时,应当注重以下几方面:汽车行驶中底板传来的声音、车椅给人体带来的振动、汽车方向盘给驾驶人带来的振动、能够传递给乘客或驾驶人的声音、座椅轨道部件振动等。

某纯电动汽车驱动系统24阶振动噪声的分析与优化

某纯电动汽车驱动系统24阶振动噪声的分析与优化

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在变频器供电时定子的高时间谐电流在气隙磁场
频率与变频器开关频率相关的空间气隙磁场谐波-其振动噪
声频率主要分布在开关频率及其倍数附近。
1.1来源 当前纯电动汽车越来越多地米用水冷驱动电机系统,取
消散热风扇,也就没 由于风扇转动 空气流动、撞击、
摩擦而 的空气噪声,主要现在以下几个 :①驱动
电机电磁噪声,驱动电机作为声源,电磁噪声是由电机本身
驱动电机电 力 频率 车辆动力总成 频率共振引起
的。驱动电机和减速器连在
成的模态(74Hz),
驱动电机电力的频率着转速变,在蠕行步加速的
过程 着驱动电机转速、扭的上,新的模态 频率
电力波频率 ,
振。
综上所述,结合整车振动噪声测试数据和整车动力总成 频响、模态测试结果,车辆在130〜200r/min转速范围内,在 74Hz频率附近局部强 的24振动噪声是由驱动电机激励、
矩、优化扭矩阶跃强度的 ,有效地减弱了蠕行模式驱动电机系统24阶振动噪? %
关键词:驱动电机系统;振动噪?;共振;扭矩阶跃;预置扭矩

汽车NVH技术研究与应用现状

汽车NVH技术研究与应用现状

汽车NVH技术研究与应用现状汽车NVH(Noise, Vibration, and Harshness)技术是指噪声、振动和刺激感在汽车中的研究和应用。

随着汽车工业的迅猛发展,NVH技术的研究和应用越来越重要。

本文将介绍汽车NVH技术的研究与应用现状。

首先,汽车NVH技术的研究主要集中在三个方面:噪声、振动和刺激感。

噪声是指汽车引擎、车轮、车底等部位产生的噪声。

研究人员通过调整和改进车辆的结构,如减少引擎的振动和降低发动机噪声等方法,来减少汽车噪声的产生。

振动是指车辆在行驶中产生的震动。

研究人员通过改进车辆的悬挂、减震器等组件,来减轻汽车振动的影响。

刺激感是指驾驶员对汽车乘坐体验的感觉。

研究人员通过改进汽车座椅、调整悬挂系统等方法,来提高驾驶员在行驶中的舒适感。

其次,汽车NVH技术的应用主要体现在以下几个方面。

第一,提高汽车的隔音性能。

隔音技术是减少汽车噪声的重要手段。

研究人员通过采用吸音材料、优化车身结构等方法,以降低车内外噪声传递,提高乘坐舒适感。

第二,改进汽车的悬挂系统。

悬挂系统是减少汽车振动的关键。

研究人员通过改进悬挂系统的结构,如采用新型减震器、橡胶减振器等,以减少汽车在行驶中的振动。

第四,提升汽车内部空间的舒适性。

研究人员通过改进座椅、调整座椅位置等方法,提高驾驶员和乘客在行驶中的舒适感,减少刺激感的产生。

此外,目前汽车NVH技术还面临一些挑战和需求。

一方面,随着电动汽车和自动驾驶技术的发展,车辆噪声的控制是一个新的挑战。

电动汽车的发动机噪声较小,但带来了新的噪声问题,如电机噪声和胎噪等。

自动驾驶技术则要求提高车内空间的舒适性,以提供更好的乘客体验。

另一方面,汽车NVH技术的研究和应用还需要考虑节能减排和可持续发展的要求。

在降低噪声和振动的同时,还需要满足对车辆动力性能和燃油经济性的要求。

总之,汽车NVH技术的研究和应用已经取得了显著的成果,使得汽车乘坐更加舒适和安静。

未来,随着科技的不断进步和用户需求的不断变化,汽车NVH技术的研究和应用将继续发展,以满足消费者对汽车乘坐体验的不断提高的需求。

phev nvh目标

phev nvh目标

phev nvh目标近年来,PHEV(插电式混合动力电动汽车)因其绿色环保、节能减排的特点,在我国得到了广泛的推广和应用。

然而,与此同时,PHEV的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)问题也日益引起了业界和消费者的关注。

本文将针对PHEV NVH目标,探讨其问题成因、解决方案及实际应用案例,以期为PHEV 研发和生产提供有益的参考。

一、PHEV简介PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)是一种插电式混合动力电动汽车,它同时具备纯电动汽车和传统燃油汽车的特点。

在纯电动行驶模式下,PHEV可以实现零排放;在混动模式下,通过发动机和电动机的协同工作,可实现较高的燃油经济性和较低的排放水平。

二、NVH问题概述VH问题是汽车行业长期关注的一个重要领域,对于PHEV而言,NVH问题的出现主要与以下几个方面有关:1.动力系统:PHEV的动力系统包括发动机、电动机和电池等,这些部件在运行过程中会产生振动和噪声。

2.传动系统:PHEV的传动系统连接发动机和驱动轮,其运转过程中的振动和噪声也会影响车辆的NVH性能。

3.电池包:电池包在充放电过程中会产生振动和声波,对NVH有一定影响。

4.车身结构:PHEV的车身结构设计不合理或制造工艺不佳,可能导致噪声和振动传播加剧。

三、针对PHEV NVH目标的解决方案针对PHEV的NVH问题,可以从以下几个方面进行优化:1.动力系统设计:优化发动机和电动机的结构设计,降低运转过程中的振动和噪声。

2.传动系统优化:采用先进的传动技术,降低传动过程中的噪声和振动。

3.电池包封装技术:采用隔音、隔振材料对电池包进行封装,降低其对NVH的影响。

4.车身结构优化:加强车身结构设计,提高车身刚度,降低噪声和振动传播。

四、实际应用案例某知名汽车品牌在研发一款PHEV车型时,充分考虑了NVH问题。

在设计阶段,对动力系统、传动系统、电池包和车身结构进行了优化。

在实际生产过程中,采用了先进的封装技术和隔音材料,有效降低了车辆的NVH性能。

电动机的噪声与振动控制技术

电动机的噪声与振动控制技术

电动机的噪声与振动控制技术一、引言电动机在现代工业生产中发挥着重要的作用,然而,其噪声和振动问题常常给工作环境和人体健康带来不利影响。

因此,电动机的噪声与振动控制技术对于提高生产效率和保障工作环境质量具有重要意义。

二、电动机噪声控制技术1. 噪声源分析电动机噪声的产生源自多个方面,例如电磁噪声、机械振动噪声和风扇噪声等。

准确分析噪声源是控制电动机噪声的基础。

2. 结构优化与减振措施通过电机结构的优化设计,如合理设计定子、转子和外壳等部件,减少振动传递路径,从而降低噪声的辐射功率。

同时,采取减振措施,如增加垫片或减震材料等,可以有效降低振动的传递和辐射。

3. 降噪材料的应用降噪材料的应用是电动机噪声控制的常见方法之一。

通过在电机结构中添加吸声材料或隔声材料,可以有效吸收和隔离噪声,减少噪声的辐射。

4. 控制电机电磁噪声电磁噪声是电动机噪声的主要成分之一。

为了控制电磁噪声,可以采取一系列措施,如选择合适的电机绕组参数、降低电机电磁辐射等。

三、电动机振动控制技术1. 振动源分析电动机振动的原因可以归结为电机内部不平衡、松动、轴承故障等多种因素。

对振动源进行准确分析可以有针对性地进行控制。

2. 动平衡技术动平衡技术是控制电动机振动的有效方法之一。

通过在转子上添加平衡块,或在转子与轴之间增加调节垫片,可以消除转子的不平衡,降低振动。

3. 轴承优化与维护轴承故障是电动机振动的常见原因之一。

通过合理选择和使用轴承,进行定期维护和润滑,可以有效减小振动的产生。

4. 减振技术应用减振技术的运用可以有效降低电动机振动。

例如,通过在电机底座和地面之间设置减振装置,如减振块或减振脚等,可以有效隔离振动传递路径,减小振动的传递和辐射。

四、电动机噪声与振动控制综合技术1. 综合噪声与振动控制策略电动机的噪声与振动通常是相互关联的。

结合噪声和振动的特点,综合运用前述的噪声和振动控制技术,制定合理的综合控制策略。

2. 智能控制技术应用随着智能化技术的发展,智能控制技术在电动机噪声和振动控制中的应用日益普遍。

电动汽车动力总成NVH的分析与优化

电动汽车动力总成NVH的分析与优化

电动汽车动力总成NVH的分析与优化电动汽车动力总成NVH的分析与优化摘要:随着电动汽车的快速发展,零排放、环保、低能耗的特点越来越受到消费者的青睐。

但是电动汽车在行驶过程中产生的噪音、振动、刺耳的电子噪声等问题也越来越显著,严重影响了乘坐舒适度和全车乘员声学环境。

本文使用有限元方法和数值模拟技术,对电动汽车动力总成的NVH(Noise,Vibration and Harshness,噪、震、刺)特性进行了分析研究,并针对诸如电驱动电机噪声、齿轮噪声、结构振动噪声等问题进行了优化设计。

研究结果表明,采用合适的NVH分析方法和优化设计手段能够有效地提高电动汽车的乘坐舒适度、降低NVH噪声水平,促进电动汽车技术的不断发展和普及。

关键词:电动汽车;动力总成;NVH;优化设计;有限元方法;数值模拟技术一、绪论随着环保意识的不断增强和新能源政策的不断推进,电动汽车作为一种具有广阔应用前景的新型交通工具已经逐渐进入人们的视野。

相较传统的燃油汽车,电动汽车具有零排放、环保、低能耗等优点,越来越受到消费者的青睐。

但是,随着电动汽车的不断推广和普及,越来越多的消费者开始对其所产生的噪音、振动、刺耳的电子噪声等问题提出异议。

因此,研究电动汽车的NVH特性,对于提高其乘坐舒适度和全车乘员声学环境,进而推动电动汽车技术的不断发展和普及具有重要意义。

本文旨在通过有限元方法和数值模拟技术的应用,对电动汽车动力总成NVH特性进行分析研究,并针对其中的若干关键问题进行优化设计。

首先,介绍有关NVH的定义和特点,接着分析电动汽车NVH问题的主要来源和表现,进而提出一套分析方法和优化策略,最后通过实例分析验证其可行性和有效性。

二、NVH问题分析噪声、振动和刺激性(Noise, Vibration and Harshness)是汽车行驶过程中最突出的质量问题之一。

NVH问题通过多种途径表现出来,不仅严重影响汽车的乘坐舒适度,还对车身材料、零部件滑动磨损、动力总成传动系统等构件产生负面影响。

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电动汽车振动和噪声问题研究展望 来源:清洁汽车技术创新发展论坛 | 作者:张立军 缪维佳 | 发布日期:2008-3-31 [简介] 电动汽车的振动和噪声具有自身特点,目前处于研究的初始阶段。按照系统工程的观点,论文首先阐述电动汽车相对于传统内燃机汽车在动力系统方面的变化,以及由此引起的整车结构和相关系统的变化。在此基础上,从振动源、噪声源和传递途径的角度分析电动汽车振动和噪声现象具有的特点,总结纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的振动和噪声控制需要面对的共性和特殊关键技术问题,以及利用电动汽车的特点解决振动和噪声问题的工作方向。

1 引言 节能、环保和安全成为当代汽车发展的主题。能源安全和环境保护的巨大挑战使得汽车能源和动力转型成为重要的发展趋势。因此,电动汽车的发展受到全世界的重视,并日益成为技术竞争的焦点。目前,电动汽车研究开发的重点是动力系统的集成和控制,以及动力系统关键部件的开发,对于其振动和噪声的研究尚未引起重视。因为通常人们认为电动汽车具有明显的振动和噪声技术优势。但是,目前处于开发阶段的电动汽车的噪声水平与商业化的汽油车和柴油车相比并不具有优势。图1所示为历次必比登新能源汽车挑战赛上参赛的各种动力型式汽车的车外PASSBY噪声的测试对比结果充分证明了这一点。另外,噪声水平低已经不再是汽车噪声控制的重点,重点是在降低噪声水平的前提下改善声学品质。

由于汽车的振动和噪声问题具有强烈的系统依赖性、时间依赖性以及耦合关联性,如果能够在设计开发的早期就进行系统设计与控制,则能够达到良好的声振效果,才能避免成本更高、耗时更长而效果有限的生产后的整改。目前,有关电动汽车振动和噪声研究的公开文献很少。文献【2】对混合动力汽车和燃料电池汽车的噪声和振动问题进行了非常简要的阐述,这充分表明该领域的研究基本处于空白状态,或者处于严格技术保密阶段。

鉴于此,本文将按照系统工程的观点,首先阐述电动汽车相对于传统内燃机汽车在动力系统方面的变化,以及由此引起的整车结构和相关系统的变化。在此基础上,从振动源、噪声源和传递途径的角度分析电动汽车振动和噪声现象具有的特点,总结纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的振动和噪声控制需要面对的共性和特殊关键技术问题,最后进一步提出了充分利用电动汽车的特点解决其振动和噪声问题的工作方向。

2 电动汽车振动和噪声现象的特点 电动汽车,无论是纯电动汽车、混合动力汽车还是燃料电池汽车,与传统的内燃机动力汽车相比,整车结构发生巨大变化。主要包括: (1)动力系统 动力系统的变化主要包括:(1)动力输出装置的电动化。纯电动汽车和燃料电池汽车利用电机驱动,混合动力汽车采用内燃机和电机联合驱动;(2)新增电能储存系统或者电能转化系统。燃料电池汽车通过燃料电池发动机的电化学反应产生电能,纯电动汽车需要能量型的动力蓄电池或者超级电容作为电能供应系统;(3)燃料储存系统或者能量补充系统的改变。(4)传动装置的改变。纯电动和燃料电池汽车利用电机转速范围宽和调速方便的特点简化传动系统,采用单一传动比的减速器;混合动力汽车要通过功率耦合和分离装置实现动力耦合,传动系统复杂化。

(2)辅助系统 辅助系统的变化主要是指原来由内燃机提供动力或者在内燃机工作时才能正常工作的系统,包括空调系统的压缩机驱动系统、转向系统的助力泵系统、制动系统的真空助力系统以及冷却系统的泵驱动系统等。上述系统在电动汽车上改为电力驱动,需要各种电动压缩机和电动泵等才能保证各个系统的正常工作。

(3)车身和底盘系统 动力系统和辅助系统的改变导致整车总布置、载荷分布以及整车行驶动力学性能的变化,因此必须对整车车身结构和底盘系统进行系统的改进设计。

根据对电动整车变化的分析,结合研究开发团队在燃料电池汽车开发过程中遇到和解决的实际问题,总结电动汽车的振动和噪声特性与传统内燃机汽车相比,具有以下重要特点:

(1)整车结构振动特性受大质量部件的影响大。纯电动和燃料电池汽车的动力蓄电池、燃料电池电堆以及支持系统都是质量几十甚至几百公斤,通常采用刚性连接或者较硬的弹性连接与车身结构相连。由于质量较大以及固定位置的布置,对于整车模态特性具有重要影响。因此,需要提高整车车身刚度和连接刚度,否则会出现严重的“接触面”摩擦异常噪声问题。另外,为了保证整车轴荷分配满足要求,较大的集中质量在车体上沿车辆纵向方向分布布置,会导致整车俯仰、侧倾和横摆转动惯量的增加,影响操纵稳定的瞬态响应特性。

(2)由于整车内外声学环境的本底噪声趋于减小,导致整车声学特性的变化。原来内燃机汽车对车内外噪声贡献最大的发动机以及进排气系统或者被完全取消,或者使用状况发生很大的变化(混合动力汽车存在纯电动模式或者混合模式),而路面激励引起的噪声以及轮胎噪声等保留,将会车辆行驶和怠速时主要噪声源营造的本底噪声降低,这是电动汽车整车噪声水平较低的根本原因所在。但是,本底噪声水平的降低与特性的改变,将使电动汽车各个噪声源的贡献比重发生重要的改变,从而对电动汽车车内声学品质和车外噪声等级产生重要影响。

(3)振源和噪声源分布更加分散,且容易引发新的异常噪声问题。内燃机动力汽车最主要的运动系统和部件集中在发动机舱内,以内燃机为动力的各种辅助系统也同样集中在内燃机体附近。电动汽车的主要辅助系统也基本安装在前舱内,但是燃料电池发动机和动力蓄电池以及其他的大功率元件由于体积和重量的限制,或者由于特殊的技术要求分散布置在车身底板下或者后备箱内,其附加的冷却、通风等系统在整车上分散布置。如图2所示为某燃料电池汽车的整车总布置。

由此形成“多声源散布”的特点。而且,各种电动化系统和部件的不同工作特性、不同安装位置和不同工作时序,将会导致整车振动和声学特性具有更多“瞬态”特色,加上整车本底噪声的降低,各个部件的工作振动和噪声容易被乘客注意,甚至被认为是“异常振动和异响”,产生非常不利的影响。 (4)固体和空气传递途径要求提高。电动汽车振动源和噪声源分散布置的特点导致对车身结构的局部阻抗特性要求,以及固体振动传递控制的悬置和支承提出新的要求,并且不利于向内燃机汽车那样采用带有副车架的二级隔振系统解决整个动力和辅助装置的宽带振动和噪声问题。另外,主驱动电机、各种辅助系统的驱动电机容易发生高频的电磁噪声,加上电动汽车线束系统数量多,分布区域广,需要大量的间隙或者空洞走线,这对于隔离高频噪声形成较大的难度。

(5)瞬态冲击振动和高频噪声现象突出。电动汽车的驱动电机运行转矩波动小,但启动速度快,转矩响应斜率大,电机的悬置系统必须具有较强的抗瞬态冲击能力。混合动力汽车的发动机启停频率相对于传统内燃机汽车大大增加,发动机动态过程转矩波动以及传动系统的扭转振动乃至整车的纵向振动问题突出。各种辅助系统的电机系统同样会频繁启停,瞬态振动和噪声问题需要引起重视。主驱动电机和各种辅助系统的驱动电机发生的高频的电磁噪声,以及各种功率控制器件也会发生会更高频率的噪声,在人类听阈上限附近或者更高的频率范围内对人体产生影响,对于器件是电磁兼容问题,对于乘客和车外人员就是如何控制高频电磁环境污染和伤害的问题。

3 电动汽车振动和噪声控制的关键技术问题 3.1 共性技术问题 纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池汽车的振动和噪声问题研究共性问题: (1)整车 a) 电动汽车产品开发之振动和噪声设计流程、开发环境和基础数据库; b) 电动汽车纵向、侧向和垂向以及耦合低频振动分析和优化; c) 电动汽车振源/噪声源—传递途径—接受体综合分析; d) 电动汽车整车结构模态分析与频率规划; e) 电动汽车高频噪声对人体生理和心理影响; f) 电动汽车车内和车外噪声客观和主观评价,尤其是电动汽车的声学品质。 (2)动力系统 a) 动力传动系统扭转以及弯扭耦合振动特性分析; b) 动力传动系统瞬态振动和冲击分析、预测和控制技术; c) 主驱动电机及减速装置悬置系统匹配设计方法。 (3)关键部件 a) 电机高转速下转矩波动和电磁噪声控制技术; b) 各个辅助系统的振动和噪声特性、机理和控制,形成数据库。 3.2 特殊技术问题 (1)纯电动汽车 a) 电机高转速下转矩波动和电磁噪声控制技术; b) 各个辅助系统的振动和噪声特性、机理和控制方法,形成数据库。 (2)混合动力汽车 a) 发动机启停时瞬态振动分析和控制技术; b) 动力耦合动态过程分析和控制技术; c) 动力模式切换过程中的振动和噪声保持连续性技术 d) 大功率带传动技术(主要针对BSG)。 (3)燃料电池汽车 a) 燃料电池发动机辅助系统振动和噪声问题; b) 燃料电池发动机排气消声问题; c) 电电混合燃料电池汽车的加速噪声测试方法。 4 利用电动汽车特点进行振动和噪声控制的方法 电动汽车总体上是具有明显的振动水平低、噪声强度小的优势,而且特殊的动力系统结构方式也给解决振动和噪声问题提供新的思路和新的手段。以下几个方面值得关注:

(1)电机以及与减速器的集成体的悬置系统是否采用没有副车架的单级减振结构,以利轻量化; (2)利用混合动力汽车动力系统中的电机进行发动机转矩波动乃至动力传动系统扭转振动的主动控制【3】; (3)利用轮毂电机的转矩控制能力和响应速度进行制动器制动抖动的主动控制【4】; (4)利用轮毂电机的电磁噪声进行轮胎花纹噪声的混合主动消声控制【5】。 5 结束语 根据目前电动汽车领域的研究开发现状,综合的提出了有关电动汽车振动和噪声问题研究的方向,提出了需要解决的关键技术问题和值得关注的几个电动汽车振动和噪声控制的方面。希望本文的综合阐述对解决电动汽车的振动和噪声问题发挥一定的指导性作用。

参考文献 【1】必比登新能源汽车挑战赛技术测试结果,http://www.challengebibendum.com.cn 【2】庞剑,谌刚和何华 编著.汽车噪声与振动——理论与应用,北京:北京理工大学出版社,2006年6月,445-446 【3】Hyeoun-Dong Lee and Seung-Ki Sul. Diesel engine ripple torque minimization for parallel type hybrid electric vehicle, IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, New Orleans, Louisiana, October 5-9, 1997

【4】尹东晓.汽车制动抖动发生机理研究,同济大学博士学位论文,2006年3月 【5】于增信,谭惠丰,杜星文.轮胎花纹沟噪声研究进展, 哈尔滨工业大学学报,第34卷第2期,2002

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