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陈达亮_电动汽车NVH性能开发PPT 讲稿

今天我要跟大家一起探讨交流的是电动汽车NVH性能的开发,这次为什么要选择这个电动汽车来讲呢?就是电动汽车,现在虽然市面上或者是我们主机厂开发这个电动车赚钱的其实不是很多,但是这个电动车是咱们汽车智能化、新四化中间一个非常主要的一个载体。所以,我个人的观点就是说未来的趋势肯定是电动化,但是只要我们坚持住把具体的这些技术啊,比如说我们NVH的技术做好,生存下去,那么未来,电动车肯定是会到一个爆发的一个阶段。所以呢,我今天也是根据大家一些关注的焦点吧,跟大家一起在针对电动车的一些NVH问题、特征,包括我们电动汽车,它有一些NVH实验技术或者仿真技术,跟我们传统的燃油车NVH肯定有一些区别,我也会跟大家一起去交流学习。最后我会讲一些,NVH不能说是完全说是电动汽车的技术发展趋势,应该包括我们的传统车,我讲的这些NVH控制技术发展趋势,也可以跟大家一起去交流一些,大概主要分4个部分,其中呢,在第1部分中间我也会用一页PPT来探讨一下这个电动汽车NVH开发的思路,我没有单独的放在一个章节里面去做,我只有了一页PPT来和大家交流。

首先是这个电驱系统一些NVH问题和特征。

谈到这个电动电动汽车,那么它和传统汽车最大的区别,当然小的区别有很多,最大区别其实就是一个动力系统变化,由我们原来的这种烧燃油的,汽油也好,柴油也好,变成了消耗电,通过把电能转化为机械能的一个一个装置,来驱动我们的汽车车轮进行行驶。那么,首先你要谈电动汽车的NVH问题,那么就不得不说电驱系统NVH问题。那么电驱系统当然包括发电机、驱动电机和变速机构,当然在我们的电动轿车里面一般都是减速器了。
电驱系统的NVH问题呢,我这里给大家列了几类,我总的来分的话大概能分两类。一类是一种周期性载荷激励,比如说我们的电机的啸叫,虽然是一个阶次声,但是他有明确的这种周期的特征。另外一个是瞬态载荷激励激发的一些NVH问题,比如我们的冲击,比如说我下面说的Clunk问题啊,其实就是瞬态的载荷引起的。当然这种方法也同样适合于我们传统的动力系统NVH问题,就是NVH问题的大类可以按照这个激励载荷的不一样呢,一个是周期的或一个是瞬态的,而针对电驱系统的话,如果排在第一的话,或者说我们在整车开发过程中排在第1位的话,肯定是电磁,电机的Whine啸叫了,就是我们的电磁噪声。这里我把它的一些英文术语、发生工况、激励类型、产生部位和频率特征,大概给它罗列了一下。第二就是,对于我们驱动电机还有一个主要的噪声就是我们开关频率的噪声,这个噪声呢,其实就是我们逆变器产生的一个开关频率噪声,这个在我们有的车上比较明显,但是事实上,现在有很多车这个问题都比较好解决,他也有自己明显的特征,它就是如果说我们在这个噪声Colormap图上去看的话,它是一个倒伞状一个形状,跟我们传统的这种电机的啸叫,阶次声有完全不一样的特征,很容易识别。
另外一个也叫啸叫,我们也叫Whine,事实上对于电驱系统来说,这个Whine一般的阶次比较低,比如七点几阶,七、八阶啊,十几阶,二十几阶啊,这就是我们减速机构的,主要是我们档位齿轮或者主减齿轮速比,而产生的这个阶次,这一般的表示在我们在低速、低负荷的时候表现更明显,尤其我们起步、加速时的这个减速机的啸叫会相对明显一些。还有一个就是敲击,敲击的话其实这个是在我们传统车里面比较多,但是呢,电驱动总成也会发生这个问题,所以大家感觉很奇怪,我在后面有一些PPT会给大家音频文件,大家可以听听。
另外一个就是这个冲击的噪声,就是我们的Clunk,Clunk的话在传统车里面也有很多,但是呢,在这个纯电动,电动汽车里面也有,所以呢,今天我也会在这个问题点里面给大家列出来。

首先我们可以看一下这个,每一个NVH问题它的特征是什么样,首先我们看到的是电磁噪声,电磁噪声它的特点就是说,有很明显的极槽数阶次和谐波特性,比如说我们右下角,这张Colormap图是我在我们驱动台架上去去测试出来,所以说他的电驱动总成的声音非常的清晰,因为没有路噪、风噪的影响,比如说这一阶是48阶次是8极48槽的这个电机,所以说这48阶就是槽数对应的阶次。然后呢,刚才所说的这个开关频率的噪声,从这张图上也能够看出来这个倒伞状的这种形状就是我们开关频率产生的噪声。电机噪声它产生机理其实最主要的就是由于我们电机定子和转子之间气隙径向交变电磁力引起的,就是我们电机的电磁力有径向电磁力和切向电磁力,切向电磁力一般产生力矩,或者产生力矩波动,可能引起我们变速的其他问题。而对于我们电机的啸叫主要是有径向电磁力引起的这种啸叫问题,这里我也给大家放一个这个我们台架测出来的、比较清晰的,一个电机的噪声,它这里面包括这个电磁噪声,也包括开关频率噪声,因为这个声音比较大,所以说大家如果戴耳机的话可以稍微小声一点。这是一个驱动电机的台架噪声,给大家一个感性的认识,就是我们说了很多,但到底听起来是什么样,所以说通过这个音频文件,大家也可以感受到。(不好意思声音文件,没有要到。。。)

第2个给大家展示的,就是我们刚才说的这个传动系统减速器的啸叫,也叫Whine,它主要是我们齿轮副的啮合的阶次特征是完全一致。他这个特征呢,只要我们知道了这个齿轮副的档位齿轮齿数或者主减齿轮齿数,我们就可以清晰的算出有多少阶,然后在我们的Colormap图上,很明显的找到这样的一个特征,他的产生机理其实也很简单,因为这个啸叫问题,尤其是减速器的啸叫问题,它的机理和我们在传统的变速器里面的齿轮、档位齿轮、主减齿轮产生机理是完全一致的。主要是由于我们这齿轮动态传递误差引起的这个动态齿轮力的波动而激励产生的,比如说通过我们的轴承座,然后通过壳体,然后再辐射出来产生一个NVH问题,这里我也在我们的那个台架上录了一段音频,跟大家可以听听。
大家能明显听出来,这个主观感觉这个刺耳声没有刚才电驱动或者电机的那种电磁噪声刺耳,主要的原因也就是说它的阶次词一般还是比较低的,相对于我们电磁噪声阶次来说的还是相对来说比较低的。

第4个要跟大家展示的问题就是敲击,英文叫rattle,其实如果用中文来说,有的人也说“哒哒”声,它其实表现出来的是宽频带的噪声,如果你从右边这个colormap图上去看的话,在某一个转速下,它会出现清晰的这种宽频带这种噪声频谱特征,它主要产生的机理,事实上,在我们传统车里面,它主要是我们的非承载齿轮副,因为间隙存在,在扭矩波动激励下产生的。当然在我们电机的这个驱动系统里面,因为我们电机的扭矩波动尤其在低转速下产生扭矩波动,过临点这种事是完全存在的,所以导致即使它的承载值,在这种扭振也会在这种扭矩波动发生这种连续敲击的现象,但是这种敲击现象其实并不是很经常发生,这里我有个例子可以跟大家一起去听一听。
这个比较清晰的敲击的rattle的一个声音。

第5个就是冲击,冲击这种英文叫Clunk,然后中文一般的,有人也叫“哐哐”声,就是这种金属的敲击声,它的频带特征一般是在300或者4000Hz这个频带特征。在我们电驱动总成或者是电驱动系统里面,它是怎么产生的呢?主要是由于这个电机的这种ripple转矩,也就是电机的这种转子的这种磁通与我们定子的这种电流磁通设置的交互作用,导致我们这个转矩在待载工况下的转矩波动,使得在传动系也就我们减速器侧隙间产生这种撞击声,如果从colormap图上看,它就是一种冲击的,这个colormap图的横坐标是一个时间的一个序列,纵坐标是一个频率,大家可以在某些时间点可以看到明显的这种冲击噪声。接下来我这也有一个音频。
这是在整车状态下去测试,所以会有一些风噪,或其它的背景噪声。
以上是我们所谈到的典型的我们电驱系统的NVH问题。事实上我们电驱系统或者电动车不仅仅有这些NVH问题,比如我们电驱总成上面有一些,电动压缩空调,它也会产生AC ON的工况,也是我们整车状态下经常遇到的,这个问题其实在传统车来说也是经常遇到的,所以说我这里没有单独的把它列出来。还有包括今天还有一些同学或同仁给我发微信,谈到一个电动车低速或者是中低速下摆振的问题,事实上这种摆振也不是电动车独有的,传统汽车也会产生这样的问题,所以我这里没有单独的列出来,这是我们传统车和电动车共有的问题。

然后第6个方面我想跟大家一起探讨一下,这就是这个电驱动总成的这个一体化的解决方案就是说,我们怎么去开发这个电动车的这么一个东西,尤其是对我们电驱动、电动汽车的电驱的NVH,我这里把这个电驱动总成和我们传统的发动机做了一个类比,左边是我们的车辆类型,发动机总成和电驱动总成,中间我又画了一个示意图,如果单纯从这个车身来说,如果不看这个材质,实际上这个声音的传播方式是类似的,最大的就是这个驱动总成,那么对于这个电驱动总成的NVH我们怎么去做呢?
传统的我们的燃油车的解决方案是,一般的首先是发动机,我们本体减振降噪,然后变速器的本体降噪也要做,最后,比如说动力总成,接近匹配标定完了之后,还可以做一些发动机舱的、内外前围的这个声学屏蔽,我们也可以做的。这是从空气声角度来说,另外从结构声角度,我们首先谈到一些动力总成悬置隔振,上一次课大家也针对这个问题有很多人提了问题,就是怎么去设计这个隔振,刚体模态,6阶自由度的频率避频和解耦的一些规则,另外一个避频就车身的传递的角度,VTF角度怎么样降低这个车身的敏感度?那么对于电驱动总成对于的这个电动汽车,它的NVH开发思路,可能有所区别。尤其是对于我们以前很多传统的这种原则可能不太适用,首先我跟你列出的第1个,如果说我们要开发这个电动汽车,尤其是电驱总成NVH首先第1个就是设置合理的总成目标匹配,就是一定要设置这个电驱动动总成者电机减速器的目标,因为你没有目标,你就没法进行控制,尤其是我们有很多主机厂的电机,或者减速器,不是自己生产的,也不是自己设计的,可能是在外面采购的,那么有的时候在整车上出现这种电机啸叫的问题,说不清楚是谁的问题,反正我们主机厂大部分就说是电机本体的问题,那么电机供应商就说是你车身结构的问题,或者你的悬置隔振没有隔振好。所以说前期这个总成,尤其电驱动总成这个目标设定是非常重要,这样可以划清界限,我们前期就是谁的问题谁负责,还有一个就是说我这里着重谈到一个合理的总成目标,其实我们这个从原则上来说,可能是我们总成目标越严格越好了,但事实上越严格,因为NVH是我们电驱动总成属性之一,我们电驱动系统还有很多的这个效率啊,还有很多其它的动力性和其他的很多指标,但不能一味的提升某一个指标,我们肯定要有综合的结果,尤其是你的电驱动总成的目标设定的时候,还要考虑你的这个车开发的平台,他的带宽怎么样,如果说我这个车的路噪风噪其实都很差。在这种情况下,就说明了它的背景噪声很大,那么在这种条件下,我们是不是有必要把这个动力总成,尤其电驱动总成目标设得很低呢,这是值得商榷的,设的很低,我可能成本很高,我设置合理就OK了,只要我在整车车内听不到,或者感受不明显就OK。这是一个目标设定的问题,当然是具体问题具体对待,现在其实我们有很多很好的手段,比如说BTPA的手段,我们只要前期把这个电机的台架噪声测好了,我们就可以很容易从前期去预测,尤其是主观去听,听到我们设定的目标值是否合理。
第2个就是前期的这个EDU这个阶次的匹配,我刚才说了,电驱动总成有这个电机的噪声、减速器的噪声,尤其是我们电机的极对数对应的,比如说是8极48槽的,极对数是8,那么8阶有的情况下会很明显,而8阶给我们减速器,尤其是主减的7点几,一般的主减,电动车的主减一般都是七点几左右速比、阶次比,阶次大概7点多很容易就耦合起了,那么耦合之后产生的这种低速下的啸叫会更让人我们乘客难受,所以说前期你这个匹配,这个减速器的齿轮齿数,跟我们电机的极对数的匹配也非常重要。还有一个就是电机的本体的减振降噪也要做工作,现在我们做过很多主机厂的这种整车开发,有的时候我们的电机供应商是电机是非常差的,但是我们电机供应商是束手无策,事实上我们电机上可以做很多的工作,不仅仅可以做一下被动性的工作,也可以做一些主动性的工作,所以说电驱动总成的降噪是我们电机本身和车身或整车同步去做,大家都做贡献,最后才能获得一个很好的传递噪声效果,当然我们减速器的本体造成,也是必须要去优化的,而且我们现在相对来说,我们电机的减速器的结构,它比我们传统的变速器要简单多了,无论是仿真和测试起来都相应的简单一些,我们更可以做一些工作。而对于这个局部声学包的设计的话,其实和我们传统车方法、原理是类似,只不过说是我们的原则可能会有些区别,这里的话如果大家有兴趣,我们团队里面,大家可以扫上面的二维码进入群里面,我们里面有很多搞这种电动车声学包的专家,大家可以问问有关声学包设计的一些特点的问题,还有一个就是电驱动总成结构声悬置设计,事实上我们电驱动总成悬置,尤其悬置的布置设计的时候,在刚度设计或者是位置设计时候事实上我们是不考虑NVH的,因为第1个我们电驱动激励力,它跟我们传统的发动机不一样,发动机是怠速在二十几Hz是我们主阶次,频率非常低,刚好跟我们的刚体模态有可能耦合,因为刚体模态就是几十HZ,但事实上我们电驱动激励力基本上几百HZ或者几千HZ的阶次的激励,所以说我们的传统的这种悬置的这种解耦设计啊,其实,我个人感觉电动汽车是没有意义的,电动车的这种悬置布置啊,或者是刚度的选择,他们最主要考虑的是我们的耐久,因为电驱动的低速扭矩非常大,而且它的扭矩的变化波动非常剧烈,很容易产生这种耐久问题,所以我们现在看到,国外的很多的这个电驱动悬置总成的设计是汇聚式的,汇聚式是什么意思呢?就是说我们这个悬置的三个悬置,它们都平均承载这个电驱动的扭矩力,而不像我们传统的这个发动机的扭矩,因为这种钟摆式的三点悬置布置方式,让后悬来完成承受发动机的扭矩,实际上这种方式其实在我们电动车也有用的,但是事实上,电动车里面并没有这个必要,如果从耐久角度来说,我们更推崇的是这种汇聚式的,让我们三个点平均承受电驱动扭矩,这样的话对我们这种悬置疲劳耐久压力更小一些,因为三个悬置都去承载,每个悬置的力承载就少一点,而低声振灵敏度的车身,这个电动汽车有一些特点,就是电动汽车它有很多的钢铝混合,我在后面有一个章节会跟大家详细的聊一下。
以上就是我认为,这个电驱动一体化的NVH解决思路,事实上这也是电动汽车的大的一个解决思路。

第7个就是说我们电驱动NVH开发的流程,就是前驱动总成它的流程其实跟我们传统的是类似的,比如说我们的目标设定有NVH属性管理,有CAE,有测试,这些工作为什么我今天列出来,主要是想提醒我们,尤其是电机供应商,在我们做这个产品开发的时候,应该把我们的NVH属性列到我们正向开发里面,这样的话,你才能获得一个相对来说比较好的一个NVH性能电机,因为现在的主机厂对电驱动这个电机的啸叫,电磁噪声的要求会越来越高,所以我们这种电机供应商也应该做工作,这个工作因为只有提前做,如果你后面产品出来了再去改进,其实是要费很多成本的,这个曲线其实我们上次也聊过这个问题,所以今天单独把这个拉出来,就是希望提醒我们主机厂,或者我们的电机供应商在这个电机产品开发中也要进行NVH的正向开发。现在我们是具备这样的能力的。右边这个是我刚才说的这个,早期的这种DMU的检查,尤其是我们的这种匹配,这种宏观参数匹配,就是电机的选型的时候,极对数、槽数、我主减齿轮的齿数,这中间怎么去匹配,他的原则其实就是我刚才说的,就是希望我们的这种阶次重合的概率尽量降低,比如说这里有个转子的8阶和我们主减的7.8阶,完全是只差了0.2阶,事实上这个每个阶次噪声都是有带宽,很容易就在我们的实际的驾驶过程中会感受到这种低阶次啸叫声,会非常难处理,所以我们也希望这种前期的这种规划可以在早期去做,避免这样的后期问题,因为你想如果说宏观参数定了,后期在去改这种宏观参数,基本上不可能,难度太大了,因为要牵扯的东西太多,所以这种工作只能在前期去做,这里主要是讲了一些客观流程和前期的一个这种NVH控制或者参数控制的重要性。

以上是电驱系统的NVH问题特征以及我们的总体的解决思路,和我们的一些开发流程和原则。
第2个部分来跟大家讲一讲这个电动汽车NVH试验技术。

这个实验技术啊,跟我们上次有点类似,它也分这种整车状态的这种NVH的实验测试技术,和我们这个台架的NVH测试技术,当然也分出整车级的、总成级的、零部件级的,唯一的一个不一样,就是我们用到的不一样,除了这个实验场和我们这个整车这种4驱4转毂之外,我们要用到这种5电机的台架,这个台架我在后面会讲,会经常用到的,这个是我们做的电机,不管对标这个目标设定,还是前期的这个测试都是很重要的一个实验设施。

第2个我们介绍的这个测试技术就是动态扭矩的测试技术,这个在我们的电驱动总成或者电动车里面也非常重要,尤其是对我们这个电驱动总成的这个扭矩标定功能,因为我们现在扭矩用CAN总线读的这个扭矩,它不是一个实际的扭矩,它是经过计算之后的扭矩,他是看不出来你的扭矩波动的,而事实上我们的振动噪声跟扭矩的平均值没有太大关系,而跟扭矩的波动有关系。所以,我们必须要实时的知道这个电机、电总成输入的这个扭矩,它的波动特征,这样才能知道我们在我们在控制策略上的一个标定的一个优化工作,这里主要介绍的这种,传动轴式的这种非接触式的无线发射的扭矩测试装置,这种测试装置的原理也并不复杂,主要是在我们的传动轴上去贴应变片、去处理,然后在台架上去进行一些扭矩应变的标定,最后就可以通过无线发射装置,跟我们传统的这种振动噪声采集数据系统,可以同步去采集,现在这个是电驱动总成的这种传动轴的这种扭矩的测试,其实这个技术可以进一步进化成为轮毂的时时扭矩的测试,包括我们电机输出的时时扭矩测试,现在这个这款技术我们团队都具备,它的作用比如说我们轮毂的时时扭矩对制动力回馈也起到了很大的作用,当然这个跟我们NVH也有很大的影响,因为制动啸叫也是我们经常面临的问题,所以这些测试技术还是非常重要的,尤其对我们新能源。

第2个测试技术就是我们这种台架,就是这种5电机的台架。这是我们CATARC的5电机的台架,它4面是4个负载电机,里面是一个驱动电机,但驱动电机是有一个声学罩可以照起来的,通过这个驱动电机,我们就可以测试一个驱动电机单体的噪声。如果说我们测试的是一体化电机或者是电驱动总成,那我们就可以不用这个驱动电机,用两个负载电机,或四驱的话用4个负载电机,就可以进行台架的试验,这个台架实验的目的主要是有两个。第一个是我们目标设定时候,因为你只有在这个台架上测出来的目标,这才是我们供应商认可的,因为你在整车上测定的这个电驱动总成的目标值,尤其是我们空气声的目标值,零部件供应商是不认的。因为你有很多环境的影响,发生舱的的环境,或者整车噪声的环境,这些影响你说不清楚,所以还需要这种电机台架来做。另外,一个就是说我们目标设定完之后,在验证过程中,也需要这样台架去验证我们的这个供应商提供样件,或者我们自己开发的产品是不是达到我们当初的实验设计的一个主要的一个目的。

在这个台架上,还是这5电机台架,我们还可以做的就是传动系统,比如说,减速器的啸叫噪声,这也是一个非常重要的在我们目标设定的时候和后面的整车集成验证、总成集成验证的时候要用到的。减速器也是大部分,其实是当时我们是外购的,对主机厂来说是外购的,那么我们就需要有一个指标去控制我们的零部件供应商和我们主机厂之间的一个关系,那么就需要做这样的一个台架试验,另外这个台架试验还可以做的工作,假如我们验证这个减速的啸叫超标了,但我们想进一步研究到底是什么原因导致的超标呢?是它的传递误差太大导致的呢,还是我壳体的敏感度太高导致的呢,那我们需要做一些传递误差的试验,事实上在我们这个电机上也可以用两个负载电机来实现这样的工作,这就是我们在这个图上,第3个图就是一个测试这个减速器传递误差的,这些应该是变速器传递误差的一个实验,事实上我们减速器是类似的。

前面讲的这个电动车NVH试验技术,尤其是跟传统车不一样的地方我提了一个,一样的地方上次都讲了。

第2个是仿真,仿真不一样的地方就是我们的电磁,电机的电磁仿真,现在,因为有限元技术或者是电子仿真技术,相对来说进展还蛮快的,所以说我们可以进行电磁的仿真,把电磁仿真电磁力加载到我们的结构动力学有限元模型上,进行一个电磁-结构的耦合仿真,以及我们通过这个电机的声振响应来预测一些噪声,目前来说,这个结构响应,有限元技术是成熟的,它的误差可能在于我们在建模过程的一些细节,以及我们在电磁仿真过程中,一般的使用二维转怎样换成三维,这需要一些技巧,和一些原则指南指导我们去做。
在我们结构中间其实一个难点就在于我们的模态,比如说我们的定子的这个绕组,就铜线绕组怎么去简化,简化是一定的,但是怎么去简化,让它们简化更实际更接近,这也是体现我们技术的一个地方。

而对于传动系统啸叫的仿真来说,主要事实上,减速器的仿真比我们传统的变速器的仿真要简单多了,其实传统的能用得上,比如齿轮啮合动力学,传递误差分析,啮合应力分析,轴齿动力学,壳体动力影响,其实都可以在上面用到,这里其实没有一个可以把我们传统变速器的优化的一种技术运用到就OK了,没有新的东西。

还有一个就是电动汽车CAE仿真不一样的地方,就是我们的车身,刚才说了,确实,我们现在的很多的主机厂用的车身实际上是钢铝混合的有,纯铝车身的,然后呢,当然钢车身的也有,那么对于这个啊,这些不同材质的车身从NVH角度它有什么特点,现在根据我们的经验来说,我们不管是纯钢的,还是钢铝混合的,还有纯铝的都做过,有些经验,这个车身结构,这种NVH的挑战现在来看,还是可以解决的,并不像我们当初所想象的差异那么大,或者有那么大的难度。那么相反,比如说我们的钢铝车身在声学包设计上,可能跟我们传统的这种声学包,就是空气声的设计,比如说我们电池包跟我们车身怎么去进行设计来起到一个隔声的作用,这些方面跟我们开发理念,跟我们传统车有比较大的一个区别,这是需要注意的。另外一个就是说我们现在有很多碳纤维的结构,比如说发动机舱盖呀,副车架呀,都有很大,尤其是国外的都采用这种碳纤维材质,他们对于碳纤维材质,从NVH角度来说,根据我们的经验来说,如果纯碳纤维的话,NVH只会对我们的传统产品要好,因为它质量轻、刚度大。所以说从NVH角度来说,挑战相对来说就小一些,基本上这个车身这一块,当然这个钢铝混合的车身,跟我们这个传统的纯钢的车身到底有什么区别,NTF,安装点动刚度呀,VTF,这些区别,我们上面这个群里面,也有一些车身CAE分析的专家,如果大家有相关的问题也可以跟他们交流。

最后就是跟大家再探讨一下这个电动汽车NVH控制发展的趋势。

首先第1个就是这种车外提示音,这个PPT是我以前做的,我在做这张PPT的时候还没有这个标准,叫电动汽车低速提示音这个法规,也是我们中心牵头组织搞的,还没有正式运行,事实上这个法规是在去年的7月份正式的实施和公布了。所以说我们现在开发电动车的人,一定要按照这个法规去进行车外提示音的开发,这个车外提示音法规,如果是单纯简单意义上去理解,其实不是很复杂,比如说要求我们在低速、纯电模式啊,当然是混动车型和纯电动车,纯电20公里的时候,你的车外提示音,按照我们的法规,多少米,你的车外声压级不能小于多少。对车外来说,这个总声压级控制,对于我们的零部件供应商,电声产品的供应商问题不大,它的难点一个是在于它对频段有要求,他要求你声压级分布在它指定的一个频带,这是难点,最大的难点是,就我们车内驾驶者来说,事实上这个我们现在的国内的低速提示音,其实声音的品质不是很好。如果声音品质很好,其实就是不会涉及第2个问题了。因为这个声音品质不好,我们消费者其实不愿意听到这个车外提示音的,有很多是蜂鸣音,呜呜声,他主要是想提醒行人,提醒盲人的,所以声音比较刺耳,所以说我们的驾驶者,或者车内的乘员是不希望听到这个声音的,那么怎么既能让外面人听到,又让里面人听不到,这是我们NVH工程师的挑战,这是我们也很有意思的一项工作,大家在实际的开发过程中应该会经常遇到的一个挑战。这也有一些技巧和一些方法在里面。我们要投入一些精力去研究。

第2个就是我们的车内噪声主动控制技术,其实这个车内噪音主动控制技术,在我们传统车上有,事实上在纯电动车上也更多。因为我们发现消费者对于我们车内,纯电动车车内的加速声音,其实他感到非常的单调,就没有传统车的那种动力感,他希望听到一种传统车的阶次,当然不是噪声,他希望听到动力感这种反馈的这种阶次噪声,那么这样我们可以通过这种车内的主动发声系统,就发生了一个声音来,跟他来耦合去。其实我们的团队也有这样的产品,在一些电动车上去展示的效果还是非常理想的,另外一个就是说我们在做前面说的电驱动噪声的时候,有一些阶次噪声实在是没办法搞定,因为有各种各样的约束,成本的,技术的,那么事实上我们可以通过这种主动发声的方式去进行掩蔽效应,让它听起来不敏感,这也是我们我们NVH解决的一个思路。还有一种就是说这种主动发声,就是说我们的客户其实他是希望听到一种个性化的声音,既包括我们车外提示音,也包括我们车内主要发声,他希望听到一种现代感的,运动感的,科幻感的这种电-声产品。那么我们可以使用这样的主动发声技术去满足我们客户的这种特定的一个需求,这现在,在我们其实在国外或者在我们国内,包括我们团队也做了很多大量的工作,有兴趣的也可以跟我们一起去探讨。

还有一种就是说,这种主动降噪我们对于这个传统的车来,他主要是消除发动机的,这对我们新能源车或者混动车,还有可能有这样的一个作用,就是他是希望我们的这种阶次的线性度更好,在某些转速下的波谷可以把它填平,我说你有一个尼桑的一个例子。事实上这种技术在我们国内,其实做的也还比较多。

第3个想跟大家介绍的一个,稍微新一点的技术就是主动悬架或者半主动悬架,半主动悬架主要是我们的阻尼减振器,阻尼可调,而主动悬架其实是刚度可调的,我们的螺旋弹簧改成空气弹簧,刚度可调的。这种技术在我们传统的这种奔驰、宝马这种高端车是有的,但为什么要在这里说,主要在于我们电动车未来的或者无人驾驶车,可能对这一块技术有更大的需求,比如说在去年的奥迪展示的那种,它就用到了主动悬架技术,把我们的车身改造成一个影院,让我们体验这种影院4D这种动态的感觉,所以这个技术未来应该是有一定的发展空间。

最后是一个车内的声音的这种管理技术,我这里举个例子,比如说这上面是这种GM的这种cruise无人驾驶汽车,当我们进入无人驾驶汽车时代,其实这个时代并不会很遥远,因为最近大家能看到这个国家十几个部委对于这种无人驾驶智能汽车都下文了,就是这个风口应该起来了,所以无人驾驶汽车一但实际运营之后呢,那么我们乘客对这种无人驾驶汽车车内的声环境的需求,当他的双手脱离方向盘之后,他对这种声环境的需求就会完全改变。我这有个图片,有的人可能喜欢听音乐,有的人喜欢睡觉,有的人喜欢打游戏,那么4个座位不同的人有不同的需求,我们怎么满足啊?这就是我们涉及到一个车内分区控制技术。这个技术是未来一个无人驾驶,或者是电动车的一个未来的一个发展方向。

以上就是我今天想跟大家分享的一些我个人的一些感觉,一些体会吧,我的PPT就介绍到这儿,谢谢大家。

Q&A

Issue1:电动车整车啸叫的主观、客观评价方法?整车路径上有哪些措施可以解决啸叫?

事实上我刚才说了一些,关于啸叫的主观评价方法当然就是凭耳朵去听,刚才我也给大家展示一下台架的测试的啸叫声到底是什么样,你有这个主观感觉,下次听到类似的声音就可以进行评价了。最主要我这里想讲客观评价方法,怎么我们整车啸叫怎么去客观评测,现在行业内有很多方法,比如说我们有的主机厂、或者有的专家、或者行业同仁用这种阶次声压级的方法去考核,单纯的声压级,比如我们刚才说所的电机的极对数8阶,或者槽数48阶,把48阶提取出来,然后我们给它设定目标值,这个48阶不能大于分贝,这也是一种方法。另外一种就是说,考虑到阶次声压级,对于背景噪声掩蔽效应,他会考虑阶次声压级和我们总的声压级的差值来进行评价,比如差值不能小于多少分贝,比如15dB,。但是事实上,这个差值,对于不同阶次,它的差值要求是不一样的,尤其我们电机,阶次越高,那么我们要求与总声压级的差值也越大,有的时候不能一概以15分贝的差值就是听不见,事实上我们在实际运行中间,有的阶次声压级已经很低了,但我们在车内依然能听到,尤其是这种高阶次,那么我们的差值要达到20dB,30dB,甚至40dB我们才能够主观感受听不到。所以这种方法也有局限性。另外一个就是说我们有的主机厂评价方法阶次噪声和我们阶次周围的,一个带宽周围的背景噪声之间的差值,比如说他俩之间的差值在6个dB,就OK了,这是一种评价方法,还有一种就是说,或者我们中心CNCAP管理委员会也在委托我们团队,在设定这个CNCAP电动车的加速噪声法规怎么去评价,事实上,我们最近出了一个方案,因为CNCAP它在评价的时候是抽检,它没法提取电机转速,没办法进行阶次分析,那么对于我们传统的阶次分析带来很大难度,我们也提出了一个方法,这个方法我们也提交给了CNCAP,最近会召集行业内专家或者同仁一起开会讨论,我们希望大家如果有兴趣,可以参与我们这个CNCAP的讨论会,到时候再具体的交流。而在整车上的路径,刚才说的,我们从整车上第一个,悬置是一个路径,但我刚才又说了事实上我们设计的时候是不考虑,尤其总布置或者在这个刚度设计时是不考虑NVH的,那么我们悬置设计的时候就不做工作了吗?当然不是,我们电机的声音,阶次啸叫声主要是高频的,高频我们从振动理论来说,高频对我们单隔振系统来说,这种高频消减是有限的,如果你真想从悬置上去解决,那么双层隔振系统,或更多层隔振系统是你的备选。这是从结构声,如果从空气声来说,有的电机本体声太大了,声学包也是要做的,那么也要考虑散热问题,专门找有声学包设计能力的供应商给你设计,或团队给你设计,当然也可以找我们团队,我们团队在这方面经验还是非常丰富。

Issue2:电动汽车和传统汽车的NVH可接受标准有不同吗?之前接触到一款电动汽车,车厢内噪音因为没有发动机,客户十分敏感,因其内饰隔音效果好,就对通过车架传递上来的声音十分敏感,请问老师是否遇到相关案例?
这当然是不一样了,刚才我也说了,你说的很对,因为我们传统的一个发动机的噪声,它既不好的也有好的,就是它可以掩盖很多的这种电器的这种低分贝的阶次噪音,我们电机的这种声音,没有它之后,我们人感觉到声音大小就是一个相对的概念,在没有掩蔽噪声的时候,我们会对电机的这种阶次的,虽然声压级不高的噪声会异常的敏感,尤其是高频、中高频,所以说我们在评价的时候肯定要跟传统的不一样。传统的这种发动机的NVH,尤其加速时,比如按照你说的加速噪声,我们可能感觉的主要是线性度,除变速器的啸叫以外,动力系统主要是线性度要好,2阶次噪声线性度要好。而电动车可能我最关注的加速过程,不要有啸叫,有啸叫的话,客户一般都比较敏感,所以如果说你的加速过程出现啸叫问题,你还是需要解决的。

Issue3:电驱动系统,固体声与空气声的成分区分,经验参考有什么?
这个我没有太好的理解你这说的是什么意思。是说那个电驱动总成这个固体声和空气声的成分占比吗?还是区分?其实对于我们这个车内来说,只有占比,没有成分的区别,它们的阶次都是一样的,比如说我们刚才说的齿槽的48槽的阶次噪声,你这个阶次噪声既有可能通过空气传到车里,也有可能通过固体声传到车内,传到车内对于消费者来说,他体验到的都是48阶,没有什么成分区分,无法从Colormap图看出来哪个是空气声,哪个是结构声,我们能够解决的,就是通过我们人工的这种分离法,比如说你可以通过一些声屏蔽法,包裹法,把空气声音屏蔽,或者通过这种disconnect 这种断开法把结构声断开,区分出它们贡献量到底多少。当然,如果说你既没办法包裹,也没办法断开,那你可以用TPA的方法,在整车状态下做,TPA的方法把空气声和结构声的贡献量精确的定量区分。当然这个实验费用是比较高的,这个实验工作量也比较大,要看你的个人需求。

Issue4:悬置的高频动刚度要求有哪些?
实际上我刚才说了,就是说对于这个电驱动总成悬置,在我们做布置设计和刚度设计的时候,我们一般是不考虑NVH性能的,当然有的企业也会说是这个电驱动总成的刚体模态的一个设定有一些要求,但他的要求不是从隔振角度来说呢,它往往是从防冲击角度来说的,比如我们在Tip in / tip out的时候,扭矩的冲击会引起我们整个总成的这种振动比较大,导致我们的悬置有可能断裂,尤其是橡胶会疲劳断裂。但如果说,从高频动刚度要求来说,隔振角度来说,因为悬置电机的高频隔振来说,我们希望动刚度,就是动静比越小越好了。比如说,这和底盘比较类似,因为路噪也是一个宽频带噪声,中高频宽频带,我们一般要求刚度动静比,如果你能做到1.2,那是非常理想,但现在好像这个动刚度能做到1.2的国内供应商比较少,一般做到1.4就不错了。还有一个就是这个动刚度呀,尤其是电驱动总成悬置的动刚度,设定的高频要求它是无法测试的,尤其是我们这种MTS这种悬置刚度,橡胶刚度测试一样,它的测试带宽可能就到300HZ,你要测试到600HZ,像我们电机能到好几千HZ,高频的噪声对悬置支架测试支架的的要求太高了,有的时候就很难去达到。即使你要求之后,也很难去测试。当然现在好像有的主机厂或供应商可以测试到1000Hz,事实上这个测试的难度还是比较大。

Issue5:电驱动噪声的仿真成熟度?
我刚才也介绍了这个电机的噪声仿真,它的仿真器其实包括两个方面,第一个就是电磁力的仿真,当然电磁力的仿真现在有很多的软件,有国外的软件,国内软件,这种电磁力的仿真有二维的或者三维的,事实上我们需要的是这种三维的电磁力仿真。还有一个就是我们结构的仿真,结构的仿真的话,现在实际上是借用我们成熟的这个有限元的方法,它的难点我刚才也提了一些,就是这种电子槽,这种定子绕组的简化,你怎么能简化让它与实际去相符,这是有技巧。还有一个这个仿真的难点在于这个电磁力,怎么去施加到我们的三维结构上去,和有限元模型去耦合,现在这个仿真的成熟度来说,根据我们的经验来说,可能也代表着国内的一个现象,我们现在感觉频率仿真是没有问题,但在幅值上还达不到幅值上相符程度,但是这个任何仿真都是一样的,我们具有了这样的一个仿真我们主要看对比,而不看绝对值。对我们传统的发动机的这个仿真来说也是,如果说我们要看绝对值得话,精度也不是很高。所以,目前总的来说这个电驱动噪声仿真的振动级别,壳体振动级别,对我们工程应用来说,是满足要求的。而从振动再仿真的噪声这一块,因为这个涉及到阻尼系数,辐射系数这一块,事实上现在这个是涉及到一个边界元的技术成熟度了。现在对于高频有3000HZ以上这个仿真,从振动仿真到噪声,这个技术难点是共性的,现在我感觉应该还没有解决,但是这不妨碍我们去做这个电驱动仿真的这个分析,因为主要我们要看不同的结构和不同的方案之间的差异,从这个角度来说仿真还是有很大的价值。
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