新能源汽车电驱总成NVH及优化Word下载.docx

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电控的IGBT开关高频噪声通过电控上盖板辐射明显。

针对以上噪声问题，分工况分阶次，从电驱总成激励源（自身结构）、控制策略、结构传递路径和声学包裹等方案着手，实测各方案效果，同时考虑时间周期和成本因素，明确最终解决方案。

2、噪声解决方案

2.1、结构壳体加强

对电驱总成的壳体加强包括：

对电机端盖、圆柱壳体、减速器壳体加筋，在电机和减速器轴承座处以及悬置安装点加强刚度等。

通过这些措施，可减弱电驱总成的表面振动及辐射噪声。

本案例中通过CAE优化，对减速器壳体加筋，如图1绿色部分所示，提高其模态和轴承、悬置安装点处动刚度。

在纯电全油门加速工况下，加强前后的车内噪声频谱，如图2所示。

图1某新能源车减速器壳体加强方案

图2某新能源车减速器壳体加强前后车内噪声频谱

从图2可见：

优化后，车内噪声在700～1400Hz频段内整体改善非常明显，主要改善的阶次为24阶、27阶，对应的转速段在2000～3000r/min；

48阶噪声在1000～2000r/min转速段有明显改善；

81阶噪声在3500～4500r/min转速段有明显改善。

2.2、电机斜极设计

定子斜槽或转子斜极使径向力沿电机长度方向出现相位移，降低平均径向力，减小电机振动和噪声。

对转子进行4段式斜极优化设计后，纯电加速工况下，车内48阶噪声和电驱总成48阶振动都有明显的改善，如图3和图4所示。

图3某新能源车电机斜极优化前后车内48阶噪声对比

图4某新能源车电机转子斜极优化前后电驱48阶振动对比

2.3、齿轮改进

纯电模式下，整车以60～20km/h的速度带挡滑行，电驱27阶啸叫明显，如图5所示，识别为减速器1级传动齿轮啮合阶次。

通过对此齿轮进行修形，使其接触斑更合理，同时为齿轮轮辐增加减重孔。

优化后，27阶啸叫改善整体均超过10dB；

54阶噪声在3000r/min以上转速段改善明显（约4～6dB），如图5所示。

齿轮修形要兼顾不同工况和阶次优化，尽量改善多数工况啸叫，且不能使某一工况或阶次大幅恶化。

图5某新能源车带挡滑行车内噪声频谱

图6某新能源车27阶噪声改进情况

2.4、控制策略优化

2.4.1、电控载波频率提升

电机控制器的噪声，主要来自于里面的IGBT开关频率，其频谱特征在Colormap图中以伞状阶次出现，伞状阶次的起始点频率是电控的载波频率，这些开关频率及其谐频随着转速的增加而逐渐远离载波频率，从而形成了伞状阶次线。

有2种方法改变这些开关频率，从而降低其噪声水平：

1）提高开关的基频，振动速度降低，辐射噪声减少，但载波频率不能无限制提高，其有物理特性限制。

图7示出某电控载波频率从7300Hz提高到8000Hz时的噪声频谱图。

从图7可以看出，噪声明显降低，主观感受较好。

2）也有行业内专家提出用随机化的PWM开关策略来替代离散的方式，使离散的阶次噪声变成宽带噪声，降低幅值和纯声成分。

图7某新能源车电控噪声Colormap图

2.4.2、优化起步加载扭矩

纯电模式起步阶段（电机转速为100～410r/min），电驱总成“呜呜”声较明显，对应频率段为50～145Hz，其主要贡献为电机24阶和48阶噪声，相对应阶次电机本体振动也严重超标。

通过试验，电机起步噪声随扭矩加载速率的降低而减小，但同时会降低整车的动力性。

综合考虑，在起步瞬间将原加载速率由360N·

m/s降低到194N·

m/s，噪声改善明显，如图8所示，且对动力性影响可接受。

图8某新能源车加载速率车内噪声频谱图

2.5、传递路径优化

传递路径优化主要是从电驱总成的悬置隔振率、悬置支架动刚度、副车架模态等方面进行提升，降低通过结构传递到车内的振动噪声。

本案例中通过CAE分析，识别出前悬置被动端动刚度较低、隔振率差，如图9所示，主要是由于悬置支架及副车架前横梁模态较低导致，通过对其结构进行加强，提升刚度及模态，最终使中低频噪声传递有所改善。

图9某新能源车前悬置被动端支架动刚度曲线

2.6、声学包裹方案

从前面分析可知，整车纯电模式下加速过程中主要存在24阶、27阶、48阶和54阶噪声。

对电驱总成增加声学包裹，如图10所示，其可阻隔电驱噪声传递到车内。

图11示出电驱总成加包裹前后的车内噪声，从图11b可以看出，各主要阶次噪声都有降低，其中高频范围内最大降幅达到8dB，总噪声降低约3dB。

同时，增加声学包裹需考虑成本、散热和可靠性等问题。

图10某新能源车电驱总成声学包裹

图11某新能源车电驱总成加包裹前后车内噪声对比

3、结论

电驱总成在整车起步、加速、减速等各工况运行中，表现出不同的噪声问题。

基于试验和CAE分析，识别出具体原因，并加以针对性解决。

通过采取总成壳体结构加强、电机转子斜极设计、减速器齿轮修形、控制策略调试、传递路径优化和加声学包裹等措施，最终实现电驱总成降噪：

24阶噪声降低8dB，48阶噪声降低5dB；

减速器27阶啸叫降低10dB；

电控噪声基本听不到。

整体上电驱总成主观评价提升到6.75分，仅在起步阶段有轻微“呜呜”声，此电驱系统NVH性能在竞品对标中处于领先水平。

同时通过此案例，为电驱总成噪声系统性的解决方案积累了经验。