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新能源汽车结构特征及NVH( 二 )

NVH


其次 ， 纯电动汽车驱动系统的布置不同 ， 如独立的四轮驱动系统和轮毂电动机驱动系统等 ， 会使系统结构区别很大；采用不同类型的电动机 ， 如直流电动机和交流电动机 ， 会影响到纯电动汽车的质量、尺寸和形状；不同类型的储能装置 ， 如蓄电池 ， 也会影响纯电动汽车的质量、尺寸及形状 。由于纯电动汽车动能的传递主要是通过柔性的电缆 ， 即减少了大量用刚性的机械件连接部件的动能传递 ， 因此纯电动汽车各部件的布置具有较大的灵活性 ， 并且蓄电池组也可分散布置 ， 作为配重物来布局 。
2.2 电动汽车对NVH的挑战及应对措施
驱动电机的主要噪声是风噪、路噪 ， 汽车在行驶过程中 ， 电机和驱动系统会有啸叫；对于电动汽车 ， 主要的振动源就是电动压缩机所产生的振动；在电控系统和电池系统方面 ， 高频噪声尤为突出；纯电动汽车在环保方面要优于其他能源汽车 ， 但是由于热管理系统的存在 ， 新的NVH问题也随之出现 。通过改进电动压缩机的性能来减小振动 。尽管电机噪声比内燃机噪声易于控制 ， 但仍需花费大量精力开发电机机械隔离与隔声策略 。轮胎对地面的压力增大 ， 汽车其余结构的质量减轻 ， 导致路面与轮胎噪声难以降低 。通过改善轮胎技术、对悬置系统实施机械隔离与使用创新型噪声控制材料制造汽车内饰和外饰解决这一问题 。当然 ， 与此同时必须避免增大汽车的质量和成本 。没有内燃机为空调与供暖系统、车窗及其它机械系统提供动力 ， 为使这些功能正常运行 ， 全套电动辅助装置就变得非常有必要 。每一个辅助装置均会产生振动与噪声 ， 这些振动与噪声单独存在时相对较小 ， 但一旦同时发声就不容忽视 。
3 新能源汽车系统结构特征及对NVH的挑战
新能源汽车与传统汽车相比 ， 在结构上增加了诸多新的部件 ， 相较于传统汽车 ， 其动力系统、制动系统、气候控制系统等结构都有了很大的不同 。同时由于背景噪声的变化而凸显的路噪、风噪及异响等问题也较传统汽车存在差异性 。将从以下几个方面对新能源汽车的NVH进行分析 。
3.1车身系统及其NVH性能
随着能源危机和传统燃料汽车所造成的污染问题日益加重 ， 新能源汽车取代传统燃料汽车成为汽车行业未来发展的趋势 ， 与此同时 ， 新能源汽车的NVH性能开发也面临着新的挑战 。在车身结构上 ， 新能源汽车的机舱、动力传动系统、电池包等的安装布置与传统车不同；在质量方面 ， 新能源车由于多组电池线路增加等原因 ， 整车的质量也随之增加 。在车身使用材料上 ， 为了给车身减重 ， 使用铝合金、碳纤维等材料也会给NVH带来一定的挑战 。在声学包装上 ， 电动车机舱声源降低 ， 声学平衡需要重新设计；电池布置在地板上 ， 地板抬高 ， 地毯等声学包装的空间被压缩 。随着汽车设计制造水平的进一步提升, 技术人员对于车身系统NVH有了更为深刻的研究 ， 并且在发展的过程中,车身结构与试验模态测试分析逐渐成为了新能源汽车车身NVH特性研究的重要内容 。通过这一方式的研究,有利于新能源汽车NVH水平的进一步提升 。
3.2 底盘系统及其NVH性能
电动车车身的质量增加 ， 底盘的刚度在设计中必须要增大 ， 衬套刚度增加对NVH影响非常大 ， 会带来轰鸣声；此外 ， 轮边电机和轮毂电机的啸叫 ， 轮毂电机或轮边电机与底盘结构可能引起结构声与空气声的耦合；制动能量回收系统与电动真空泵也会引起一定的高频啸叫与高频噪声 。因此在底盘设计的过程中 ， 在考虑其承受力的前提下 ， 应当考虑NVH 。考虑到电机替代了传统的发动机 ， 不再关注低频的动力系统情况 ， 整个底盘密封性会从新的角度去考虑 。用新的分析模型进行仿真分析 ， 从而得到例如垂直或水平的质量分布等等 ， 通过这些数据可以分析仿真得到底盘的振动结果 ， 并判断在此情况下噪声的可接受范围 ， 进而提升汽车NVH的性能 。
3.3 电机系统及其NVH性能
电机系统噪声主要包含3个部分：电磁噪声、机械噪声及冷却噪声 。其中电磁系统又包括电机本体噪声、控制系统噪声 ， 其中产生电机本体噪声的主要有径向及切向电磁力、转矩波动、静及动偏心以及齿槽噪声；控制系统的噪声包含2个部分：脉宽调制噪声和谐波失真 。轴承噪声、动不平衡噪声和结构共振噪声是机械噪声的主要来源[4] 。新能源汽车中的液冷系统也会存在一定的噪声 ， 电机振动噪声仿真在获得电磁力(密度)以及验证后的电机结构模型的基础上,就可以利用声学分析工具进行结构声振耦合分析 ， 预测电机的辐射噪声 。同时,在仿真中可以通过模态贡献量分析 ， 板块贡献量分析 ， 有效辐射声功率等分析手段对电机噪声的机理进行深入的解剖 。进一步 ， 电机噪声仿真模型可以结合优化分析的流程 ， 对电机结构进行参数化的修改 ， 预测其对辐射噪声的影响 。


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