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某純電動(dòng)汽車電機(jī)嘯叫噪聲表現(xiàn)

電子設(shè)計(jì) ? 來(lái)源:電子設(shè)計(jì) ? 作者:電子設(shè)計(jì) ? 2022-02-11 10:47 ? 次閱讀

本文基于某純電動(dòng)汽車電機(jī)嘯叫噪聲表現(xiàn),通過(guò)整車測(cè)試評(píng)價(jià)及電機(jī)本體CAE仿真分析的手段提出結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案,優(yōu)化后電機(jī)嘯叫噪聲降低明顯,對(duì)純電動(dòng)汽車電機(jī)嘯叫噪聲優(yōu)化提供了一定的依據(jù)及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

1、電機(jī)8階嘯叫問(wèn)題

1.1、整車電機(jī)8階嘯叫噪聲

根據(jù)整車測(cè)試數(shù)據(jù),加速工況車內(nèi)電機(jī)8階嘯叫噪聲凸顯,測(cè)試結(jié)果如圖1所示。對(duì)應(yīng)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果為車速在60km/h~80km/h范圍,車內(nèi)存在明顯電機(jī)嘯叫噪聲,主觀評(píng)分6分。提取電機(jī)8階噪聲階次聲壓級(jí)曲線,峰值噪聲聲壓級(jí)在55dB(A)左右,對(duì)應(yīng)問(wèn)題轉(zhuǎn)速段為3000rpm~5000rpm。

1.2、電機(jī)8階激勵(lì)源分析

此車型選用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為8極,定子槽數(shù)為48槽的永磁同步電機(jī),電機(jī)8階嘯叫噪聲來(lái)源主要為電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量激勵(lì)導(dǎo)致的機(jī)械噪聲。

電機(jī)臺(tái)架測(cè)試結(jié)果如圖2所示。從測(cè)試結(jié)果中看,臺(tái)架近場(chǎng)1m噪聲colormap中,電機(jī)8階噪聲凸顯,特別是在電機(jī)高轉(zhuǎn)速段,這表明電機(jī)殼體向外輻射8階噪聲明顯;臺(tái)架殼體振動(dòng)colormap中,電機(jī)8階振動(dòng)全轉(zhuǎn)速段均很凸顯,存在電機(jī)8階振動(dòng)通過(guò)結(jié)構(gòu)傳遞的方式導(dǎo)致車內(nèi)8階噪聲大的可能性。

2、電機(jī)8階噪聲傳遞路徑分析

電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞路徑主要為以電驅(qū)總成懸置隔振為主的結(jié)構(gòu)傳遞和穿透車身前圍隔吸聲措施的空氣傳遞兩種路徑,電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞過(guò)程如圖3所示:

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圖3 電機(jī)8階嘯叫噪聲傳遞路徑圖

2.1、電驅(qū)系統(tǒng)懸置隔振分析

通過(guò)整車測(cè)試,對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)懸置隔振特性進(jìn)行分析,包括左、右、后懸置對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)8階激勵(lì)的隔振性能,如圖4所示。在3000rpm~5000rpm問(wèn)題轉(zhuǎn)速段,電驅(qū)系統(tǒng)三個(gè)懸置對(duì)電機(jī)8階振動(dòng)激勵(lì)隔振效果較好,隔振率均在20dB左右。

pIYBAGAI8jaAKLAkAABPIFFPGmU563.jpg

圖4 電驅(qū)系統(tǒng)懸置隔振率

2.2、電機(jī)8階噪聲空氣傳播驗(yàn)證

空氣傳遞一般是電驅(qū)高頻噪聲的主要傳遞路徑,本文為驗(yàn)證空氣傳遞路徑對(duì)電機(jī)8階嘯叫噪聲的影響,在整車狀態(tài)下對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行聲學(xué)包裹,包裹物分為4層,第1層為吸音棉、第2層為膠皮、第3層為吸音棉、第4層為鉛皮,4層包裹物疊加在一起,驅(qū)動(dòng)電機(jī)聲學(xué)包裹狀態(tài)如圖5:

圖5 驅(qū)動(dòng)電機(jī)聲學(xué)包裹

驅(qū)動(dòng)電機(jī)聲學(xué)包裹前后進(jìn)行整車測(cè)試及評(píng)價(jià),測(cè)試結(jié)果為包裹后車內(nèi)電機(jī)8階噪聲降低明顯,峰值處噪聲幅值降低9dB(A),主觀評(píng)價(jià)電機(jī)8階嘯叫噪聲不易感知,包裹前后對(duì)比如圖6所示。驅(qū)動(dòng)電機(jī)聲學(xué)包裹措施驗(yàn)證結(jié)論為空氣傳遞為車內(nèi)電機(jī)8階噪聲的主要傳遞路徑。

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圖6 電機(jī)包裹前后車內(nèi)8階噪聲對(duì)比

3、電機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案及效果驗(yàn)證

電機(jī)聲學(xué)包裹措施可有效降低車內(nèi)電機(jī)8階噪聲,但受限于整車總布置空間,電機(jī)包裹方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)。并且,該車型車身前圍聲學(xué)包及氣密性狀態(tài)均已達(dá)標(biāo),需從激勵(lì)源控制,即電機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)方向?qū)噧?nèi)8階噪聲進(jìn)行優(yōu)化。

3.1、整車狀態(tài)電機(jī)8階噪聲問(wèn)題定位

通過(guò)整車測(cè)試分析,電機(jī)逆變器殼體8階振動(dòng)曲線在490Hz存在明顯峰值,電機(jī)右懸置支架8階振動(dòng)曲線在580Hz存在明顯峰值,電機(jī)近場(chǎng)、車內(nèi)前排8階噪聲及逆變器殼體、右懸置支架8階振動(dòng)峰值對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖7所示。其中,電機(jī)近場(chǎng)8階噪聲在490Hz和580Hz存在兩處峰值,與電機(jī)逆變器殼體和右懸置支架振動(dòng)峰值對(duì)應(yīng)。

o4YBAGAI8vWAXJ9XAABqXKqiWM4175.jpg

圖7 8階噪聲及逆變器殼體、右懸置支架8階振動(dòng)

3.2、電機(jī)逆變器殼體模態(tài)分析

通過(guò)CAE模態(tài)仿真分析,計(jì)算出電機(jī)逆變器上殼體存在488Hz模態(tài)頻率,此模態(tài)頻率與整車測(cè)試逆變器殼體490Hz共振峰值對(duì)應(yīng)。逆變器上殼體模態(tài)計(jì)算結(jié)果如圖8所示:

pIYBAGAI8zOAaOEgAAAfRsWxEwk362.jpg

圖8 逆變器上殼體模態(tài)計(jì)算結(jié)果

3.3、電機(jī)懸置支架模態(tài)分析

通過(guò)CAE模態(tài)仿真分析,計(jì)算出電機(jī)右懸置支架模態(tài)頻率為718Hz,電機(jī)右懸置支架模態(tài)頻率明顯高于整車測(cè)試580Hz峰值結(jié)果,判斷電機(jī)右懸置支架580Hz峰值為強(qiáng)迫振動(dòng)問(wèn)題。電機(jī)右懸置支架模態(tài)計(jì)算結(jié)果如圖9所示:

o4YBAGAI83WAOqxlAAAw4qqAhXk419.jpg

圖9 電機(jī)右懸置支架模態(tài)計(jì)算結(jié)果

3.4、電機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

針對(duì)逆變器上殼體490Hz共振及電機(jī)右懸置支架580Hz強(qiáng)迫振動(dòng)問(wèn)題,分別制定結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。

對(duì)于逆變器殼體490Hz共振問(wèn)題,實(shí)施優(yōu)化措施如下:殼體厚度由原來(lái)的3mm增加至4mm、殼體背面增加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)、逆變器殼體上表面粘貼阻尼片,具體措施如圖10所示。優(yōu)化后,逆變器上殼體模態(tài)頻率由488Hz提升至613Hz。

pIYBAGAI87SAW_kRAABihK6Dito948.jpg

圖10 逆變器殼體結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

對(duì)于右懸置支架580Hz強(qiáng)迫振動(dòng)問(wèn)題,實(shí)施優(yōu)化措施如下:綜合考慮布置空間和右懸置支架8階振動(dòng)情況,在右懸置支架上安裝固有頻率為580Hz的動(dòng)力吸振器,如圖11所示。該動(dòng)力吸振器關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)如下:Z向固有頻率滿足580Hz±5%Hz,質(zhì)量滿足200g±20g。

圖11 右懸置支架上安裝動(dòng)力吸振器電機(jī)8階噪聲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案總體如表1所示:

pIYBAGAI9FyATzvgAAEVPhONcuU093.jpg

表1 電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

3.5、電機(jī)優(yōu)化方案效果驗(yàn)證

經(jīng)整車試驗(yàn)驗(yàn)證,體現(xiàn)電機(jī)逆變器殼體三個(gè)優(yōu)化方案及電機(jī)右懸置支架安裝動(dòng)力吸振器后,車內(nèi)電機(jī)8階噪聲在490Hz峰值較原狀態(tài)降低5dB(A),在580Hz峰值降低7dB(A),優(yōu)化效果明顯,且電機(jī)8階噪聲水平基本在50dB(A)以下,主觀評(píng)價(jià)7分。電機(jī)8階噪聲優(yōu)化效果如圖12所示:

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圖12 車內(nèi)電機(jī)8階噪聲優(yōu)化前后對(duì)比

4、電機(jī)8階噪聲主客觀對(duì)應(yīng)分析

4.1、主觀評(píng)價(jià)方法

主觀評(píng)價(jià)是評(píng)判電機(jī)嘯叫噪聲水平的重要依據(jù),主觀評(píng)價(jià)依據(jù)主觀評(píng)價(jià)表對(duì)電機(jī)嘯叫噪聲性能水平進(jìn)行等級(jí)劃分,主觀評(píng)價(jià)基準(zhǔn)如表2所示:

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表2 主觀評(píng)價(jià)基準(zhǔn)

4.2、主客觀對(duì)應(yīng)分析

本文中某純電動(dòng)汽車電機(jī)8階嘯叫噪聲優(yōu)化過(guò)程采用主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)試相結(jié)合的方法,最終達(dá)成優(yōu)化目標(biāo),主觀評(píng)價(jià)及客觀測(cè)試對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3所示:

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表3 電機(jī)8階噪聲主客觀對(duì)應(yīng)

5、結(jié)論

(1)本文研究了某純電動(dòng)汽車電機(jī)8階嘯叫噪聲,通過(guò)激勵(lì)源與傳遞路徑分析,驗(yàn)證出空氣傳遞是車內(nèi)電機(jī)8階噪聲的主要路徑;
(2)通過(guò)整車試驗(yàn)和CAE仿真分析相結(jié)合,提出電機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案,優(yōu)化效果明顯,電機(jī)8階噪聲水平由55dB(A)降為50dB(A);
(3)進(jìn)行了電機(jī)8階嘯叫噪聲主觀評(píng)價(jià)與客觀測(cè)試對(duì)應(yīng)分析。

本文介紹的電機(jī)8階嘯叫噪聲優(yōu)化方法可應(yīng)用于整車狀態(tài)下電機(jī)噪聲的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證工作。

審核編輯:何安

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