电动汽车电驱动总成噪声传递特性测试和分析

相对于传统内燃机汽车,电动汽车的动力总成的声音显著不同。传统汽车的低频发火阶次、机械及燃烧噪声,现在变为由电磁力和齿轮啮合而导致的更高频的啸叫声,这些高频噪声在主观感受上是令人烦恼的。以某电动车电驱动总成啸叫声为研究对象,首先测试引擎舱电驱动总成附近6个麦克风到车内驾驶员耳旁的空气声传递函数,然后将传递函数的倒数与加速工况下引擎舱内测得的6个麦克风平均声压级相乘,得到理论上的驾驶舱空气传播噪声。最后将理论计算结果和测试结果进行对比,结果表明低阶(8.58阶)的减速器噪声由空气传播声和结构传播声共同贡献,高阶(22阶和48阶)的减速器和电机噪声完全由空气传播声贡献。     

基于阶次和传递路径分析的电驱动总成对车内噪声影响

为了探究电驱动总成对车内噪声的影响,对某纯电动汽车进行急加速工况下的试验研究。基于阶次分析确定车内噪声与电驱动总成振动噪声之间的关联,并识别电驱动总成对车内噪声影响较大的激励;基于奇异值分解改进的工况传递路径分析（Operational Transfer Path Analysis,OTPA)方法,分析对车内噪声影响最大的激励通过结构路径和空气路径对车内噪声的贡献情况。结果表明由空间0阶径向电磁力引起的频率24阶激励和48阶激励对车内噪声影响较大,其中24阶激励影响最大。在低转速区间,24阶振动激励和24阶声学激励通过结构路径对车内噪声贡献和通过空气路径基本一致;在中高转速区间,24阶声学激励通过空气路径对车内噪声贡献较大;在高转速区间,24阶振动激励通过后悬置Z方向结构路径对车内噪声贡献较大。研究结果从激励源和传递路径两个方面为降低纯电动汽车车内噪声指明方向。     

新能源汽车电机控制器盖板模态优化与振动噪声EI北大核心CSCD

新能源汽车驱动电机成为中国新能源汽车产业发展规划中的关键技术零部件,进而对车用电机的噪声、振动与声振粗糙度(noise,vibration and harshness,NVH)水平提出更高要求。分析了三合一电驱动总成噪声源和传递路径,并研究电机控制器盖板模态频率及刚度和电驱动总成噪声的关联性。然后建立电控盖板的模态优化求解模型,使用Hyperwork软件的Optistruct模块得到最优拓扑形态,指导电控盖板结构上增加环向筋和径向筋来提升模态频率和刚度。加筋优化后,电控盖板单体1阶自由模态频率从197 Hz增加到374 Hz,提高了89.8%,而2000 Hz以内的模态阶次数量从14个减少到9个,减少了盖板的共振次数。通过刚度和固有频率的关系式,可知优化后盖板刚度有明显增加。最后通过台架对照试验验证了电控盖板的优化可以减弱盖板的共振和受迫振动。从典型阶次噪声的阶次切片对比中,减速器一级齿轮21阶和二级齿轮13.16阶以及电机的24阶和48阶噪声对应的盖板振动加速度幅值降低3~7 dB,最终有效降低电驱动总成的噪声。     

搭载分数槽永磁电机的电驱动总成振动控制

为探究搭载分数槽永磁电机的某电驱动总成在电磁激励、齿轮激励共同作用下的振动特性，通过整车NVH试验识别出电驱动总成在890 Hz与1 176 Hz处存在共振带。为控制该现象，综合考虑电机电磁力波、减速器齿轮激励以及总成结构耦合特性，建立电驱动总成壳体振动响应模型，采用多源激励与结构弱耦合的方法对总成壳体进行振动响应分析，并结合整车试验数据验证仿真分析的有效性，计算结果表明径向电磁力波对振动响应的贡献量较大。针对系统振动问题，建立转子分段斜极模型以及采用外圆开槽的方法，以期降低齿槽转矩、改善气隙磁场谐波从而控制壳体振动响应。该研究可为电驱动总成振动抑制提供一些参考。     

变速器啸叫声与下线台架振动的相关性试验研究

在汽车变速器下线台架上根据齿轮振动传递路径理论选择两个振动测量位置,同时测量两个位置20台变速器的啮合振动。在整车上测量各档位啮合阶次噪声及其振动,并进行啸叫声的主观评价。通过下线台架的振动、整车上变速器各档位齿轮啮合阶次的噪声和振动三者间的相关性分析,确定了台架上最佳的测量位置和啸叫声可接受时的振幅临界值。该研究可以正确、有效地识别变速器的啸叫及其振动特性。     

电驱动动力总成噪声识别与优化

纯电动汽车的动力总成与传统汽车存在着明显区别,其噪声源也有较大差异。以新型"低速重载"电驱动动力总成为研究对象,研究其在加速与匀速运行状态下的噪声情况,运用单体声功率及频谱分析的方法识别出变速器齿轮产生的啮合噪声是电驱动动力总成系统噪声产生的主要原因。然后采用参数化建模方法建立齿轮传动系统模型,通过齿轮微观修形和传递误差计算的方法对噪声贡献量大的啮合齿轮进行优化设计,从而改善电驱动动力总成系统的声学环境,为改进低噪声的动力总成设计提供理论依据。     

某型汽车空气路径噪声贡献分析

车内噪声在低速行驶下主要贡献来源是结构路径噪声,随着车速的提高,空气路径噪声对车内噪声的贡献逐渐增大。针对某型前置后驱车车内目标点进行了空气声的传递路径分析,建立分析发动机舱室空气声、排气噪声、轮胎噪声对车内噪声贡献的流程和技术。首先根据互易原理测量了各个空气噪声源到车内目标点的声学传递函数,在实际行驶工况下测试各个空气声源点的噪声数据,再根据谱分析理论,结合输入与输出之间的重相干函数计算空气路径噪声对车内噪声的贡献量,比较了不同工况,不同频率空气声路径噪声对车内噪声的影响,最后对于该车型的空气声贡献情况进行了总结,并对车辆的优化设计提出了合理化建议。     

电动汽车驱动电机高频边带噪声客观评价研究

针对声压级不能完全反映人耳对声音感受的问题,文章选择多种工况对电动汽车驱动电机高频边带噪声进行客观心理学参量评价。首先,进行驱动电机噪声数据采集实验并建立样本库。其次,计算样本的客观心理学参量并运用主成分分析法进行贡献量分析,并将客观心理学参量的六个维度降低至两个维度。最后,研究多种工况下两种客观心理学参量的变化规律,尤其对随机载波频率脉宽调制（Random Carrier Frequency Pulse Width Modulation, RCFPWM）策略下电机高频边带噪声进行客观评价对比分析。结果表明,主成分分析法（Principal Component Analysis,PCA）实现了多维客观心理学参量的降维,高频边带噪声中客观心理参量的主要贡献量为尖锐度和响度;不同工况条件对尖锐度和响度存在不同程度的影响,尤其是受转速变化影响较为明显;RCFPWM在降低高频边带噪声声压级的同时实现了对尖锐度幅值的抑制。文章所研究的内容不仅能够简化电机高频边带噪声客观评价流程,而且可以为电驱动总成声品质优化设计提供实验依据。     

齿轮精度与变速器啸叫声控制的定量分析

齿轮的精度对变速器齿轮副啸叫噪声有重要影响,提高齿轮精度是控制啸叫声的一个重要手段。以452AMT变速器主减齿轮为研究对象,把其传统的剃齿工艺更改为热后磨齿工艺,使齿轮精度提高3个等级,齿轮微观参数的正态分布标准差σ提高1倍以上,且更符合设计要求。最后把两种状态下各5台变速器先后通过下线台架EOL振动和1台整车NVH客观测试的单因素和正交试验的对比分析,变速器壳体振动强度下降1/2左右,车内主减齿轮副啮合阶次啸叫声加速和滑行时分别降低3 dB(A)和6 dB(A)左右。研究揭示齿轮精度对齿轮啸叫影响的机理,对变速器NVH的理论与应用具有一定的学术和工程意义。     

基于动力总成三点悬置的改进TPA方法应用研究

针对传统TPA方法存在的测试时间长、传递函数估计精度低等问题,在对传统TPA方法分析的基础上,提出一种基于新型传递函数估计的改进TPA方法,采用改进TPA方法对动力总成三点悬置进行了实车分析和仿真试验。新型传递函数估计方法消除了实测信号中随机噪声影响,提高了估计精度;改进TPA方法省略了车身阻抗测量环节,缩短了测试时间;仿真试验结果证明了改进TPA方法应用于动力总成三点悬置的可行性。     

航空发动机风扇管道径向声模态模拟与识别技术

针对航空发动机风扇管道径向声模态模拟与测试问题,研究了径向声模态模拟技术以及径向声模态识别技术。采用基于径向排布的声源阵列形式,调节阵列预设的各扬声器幅值及相位实现径向模态声源模拟。建立声源管道下游多圈环形阵列,根据阵列位置信息构造求解模态的传递函数矩阵,运用Tikhonov正则化方法减小传递函数矩阵的条件数,从而实现径向声模态识别能力。通过理论推导和数值计算,设计风扇管道径向声模态试验装置,并在消声室进行试验验证。通过试验验证了该系统具备周向4阶以内,径向2阶以内的径向声模态模拟与识别能力。     

基于EEMD-AESSAICA的电驱动单通道噪声源分离识别

为准确分离识别电驱动总成的噪声源，提出一种集合经验模态(EEMD)与改进樽海鞘的独立分量分析(AESSAICA)方法。首先针对传统盲源分离方法存在收敛速度慢、分离精度低的问题，提出基于改进樽海鞘算法的盲源分离算法，提出自适应领导者数目的精英方向学习策略，其能够平衡全局探索和局部开发矛盾、加快收敛速度。其次通过仿真实验验证该方法比传统独立分量算法在分离效果上提升4.38%，能够提高分离效率，提升分离结果质量；然后联合EEMD和AESSAICA算法提出的单通道盲源分离方法，同时验证其相似系数在0.96以上；最后采用该方法分离识别电驱动主要噪声分量。结果表明上述方法能够有效识别电驱动各独立噪声源，通过减速器噪声实验验证最大分离误差为1.1%，分离结果的准确性得到证明。     

一种车轮空气室谐振器降噪测试方法

汽车车轮空气室声共振对车内噪声有重要贡献，谐振器作为有效的噪声控制措施，在研制过程中降噪效果评估常用轮胎振动测量和路试测量方法，该方法较为复杂繁琐。提出了一套声管测量方法，对其测量原理、测试平台设计和关键技术及测量评价方法进行描述。对某谐振器利用建成的测量平台与振动测量及路试比较表明，提出的声管测量方法用于车轮空气室谐振器降噪效果评估合理，且简单易行、准确可靠。     

车内噪声时域传递路径分析

与传统的频域传递路径分析相比,时域传递路径分析能够对噪声及其各路径贡献进行回放试听及进一步的声品质分析,能更直观、全面地理解和掌握噪声及其路径贡献特性。基于结构声的阻抗矩阵传递路径分析方法和空气声的替代源传递路径分析方法,给出一种综合考虑结构声和空气声的车内噪声时域传递路径分析方法,并阐明了其实现流程。在此基础上,建立某汽车发动机对车内副驾驶位置噪声的时域传递路径分析模型,分析了发动机悬置结构声传递路径和表面辐射空气声传递路径贡献。结果表明:在整个升降速过程中,该发动机的结构声对车内目标点的贡献显著大于空气声,右上悬置和左上悬置是其主要传递路径,且路径频率响应函数高是造成贡献量大的根本原因。为后续的噪声控制方案的制定指明了方向。     

基于小波变换的非平稳排气噪声信号阶次分析方法

汽车排气阶次噪声提取对于汽车声品质以及汽车分类识别具有重要的意义。为准确提取阶次噪声的时域信号,提出一种基于小波变换的非线性多分辨率的细化分析计算方法。通过理想带通传递函数构建基小波函数,基小波函数通过平移和伸缩实现信号的局部细化分析。探索小波函数的截取方式对频谱泄漏的影响,选取合适的窗函数截取小波函数,并通过与时域噪声信号的相关变换准确提取各阶次成分的时域波动信号。通过实车测试获取加速工况下的转速脉冲信号和排气辐射噪声信号,对以上方法进行验证。结果表明,提出的分析方法可准确提取出非平稳排气噪声中的阶次成分,为排气噪声阶次分析提供标准可靠的信号处理手段。     

车用交流发电机电磁噪声特性的实验研究

针对车用交流发电机在低转速下噪声值偏高并伴有啸叫声的现象，基于实验研究车用交流发电机的噪声特性。首先在发电机上布置转速仪、加速度传感器和传声器，采集发电机在空载及负载状态下振动和噪声的时域信号；其次利用频谱、阶次分析等方法，找出了发电机在负载工况下低转速时噪声峰值的主要阶次成分；最后提出改进措施，对改进后的发电机进行测试，并对比分析改进前后发电机噪声的变化情况。分析结果表明，在低转速下发电机的主要噪声是电磁噪声，该电磁噪声的阶次成分与定子铁芯槽的个数相关，并且提出的改进措施能有效的降低发电机的电磁噪声。     

高频声呐阵高声强发射声非线性传播特性的研究

本文介绍了高频声呐阵高声强发射声非线性传播的理论与实验研究，揭示了高声强下高频非线性传播现象中的一些规律，给出了一些有意义的结果。     

城市居民住宅小区噪声分析

对城市居民住宅小区的噪声现状进行分析，并对具有代表性的东木楼小区的噪声进行测试。测量结果表，住宅小区的噪声污染相当严重。其主要噪声源是汽车（主要是中小型）噪声和知了叫声（夏天）。汽车在启动、掉头转弯和关车门时的噪声最大，最大值为７８．５ｄＢ（Ａ）。该值大大超过了ＧＢＨ２．２—８．２规定限制值。知了叫声为６９ｄＢ（Ａ），此值也超过了国际限制值，频率主要分布在Ｚｋ～１６ｋＨＺ之间，属于高频噪声。     

采用针孔像分析法的OTF测试

开发了基于针孔像分析法的视频光学传递函数测试装置。测试装置采用 CCD 为像接收器件,通过针孔像分析,一次获得光学系统的二维传递函数。根据频谱分析理论,结合物频谱校正和空间频率对应等因素,研究了测试组件,包括针孔直径、准直物镜焦距、CCD 像元尺寸和显微物镜放大倍数等参数设置对空间频率对应及测试精度的影响;采用胖零设置和多幅图像平均法降低噪音影响,根据各组件自身的传递函数修正其对测试精度的影响。50mm 标准透镜的比对实验结果表明,采用本装置和本文建立的数据处理、误差校正方法,调制传递函数测试精度为±3%。     

用等效结构模型分析水下双层穿孔板结构的透声特性

穿孔板结构在噪声的降低与隔离方面具有广泛的应用,但是目前主要集中在空气中,而且大多只关心其吸声特性。有关穿孔板结构水下应用的研究和报道非常少。利用空气中双层墙隔声量分析的等效结构模型,对水下双层穿孔板结构的透声特性进行了分析,理论推导得出了垂直入射声压透射系数表达式。对影响水中双层穿孔板垂直入射声压透声系数的各项因素进行了详细的仿真分析与讨论。在驻波管中利用传递函数测量方法对自制的双层穿孔板结构的垂直入射透声系数进行了测试,实验结果与理论分析的结果吻合的很好,从而验证了理论分析的正确性。