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庞剑:新能源汽车对NVH控制的挑战

作者:  来源:  时间:2016/12/8 9:18:55

今天主要针对新能源汽车对NVH控制的挑战做一个简单的报告。

首先新能源有混合动力车、电动车、燃料电池车,这些领域有一些变化,我们从NVH的角度来解读这些变化。对NVH的特点,这里有路噪、风噪和动噪。对新能源车有电驱动,电驱动在中高频驱动比较大,这对我们是比较大的挑战。混合动力的特征,现在混合动力有一个变化,就是发动机小型化。另外在变速器方面,DCT现在非常多在用。

下面诠释一下这些变化对NVH的挑战。比如三缸机,振动激励增加,多了pitch激励,激励频率降低。压力增大之后,对燃烧噪声增加非常大,然后增压有高速气流噪声造成,少的量变多了,所以通过排气进气,排气流量就非常大,所以产生排气系统的流噪非常大。DCT的挑战,里面空套齿轮数增多,导致敲击控制非常难控制,变速箱敲击灵敏度也变高。驱动电机的挑战,啸叫很难控制,高频成分增加。制动能量回收的挑战,啸叫增加。动力切换模式挑战,冲击和振动强烈。

对电驱动做一个简单的介绍,驱动电机驱动源比原来内燃机好很多,但是电动压缩机是主要的路径,电动压缩机引起的振动是一个主要的问题,还有电动系统、电池系统等等。同时,因为电动车发动机的声音没有了,但是有电机的声音,电机的声音大家肯定不喜欢的,还有少数人喜欢油门踩下去的感觉,现在这种感觉没有了。在电驱动的时候,即使电机做的非常好,路噪和风噪就非常大,比如原来路噪不是一个什么了不起的事情,但是被发动机掩盖掉了,现在路噪非常不好,抱怨会非常多。还有电动压缩机成为主要的动力振动源。还有电池系统,电池系统要冷却,还有热管理等等,都会带来一些问题。

我对汽车的主要系统做一个简单的介绍。首先讲车身,车身有哪些变化呢?由于新能源,这个过程发生了变化,其中有电池的布置,还有重量的变化,使我们的车身结构在发生变化,结构的变化对我们也是一个很大的挑战。还有一些轻量化的材料,比如碳纤维的问题,这些轻量化对我们来说也不是一个好事情。另外对声学包装也是一个挑战,一般做电动车也好,做混合电动车也好,都是把传统的车声学包装,因为源不一样了,对电动车来说,发动机舱里的电机噪声很小,如果我们还花精力做隔声则是浪费。

底盘系统,因为电动车或者新能源车如果不采用轻量化的车身,增加了几百公斤,那么底盘要做硬一点,这里包括弹簧阻力器和胶套增加,这对NVH影响非常大,会带来轰鸣声、影响舒适性。还有分布的变化,轮边电机、轮毂电机,导致模态变化。

电机系统,我们有电磁噪声,有机械噪声,有冷却噪声。电磁噪声主要的原因,是因为磁场密度的变化,同时产生电磁力,电磁力导致定子变形,是电磁噪声主要的原因。

这里是一个例子,传统车可以看到,传统内燃机以发动机阶次为主。新能源车以电机阶次为主,或者与发动机阶次并存。这也是一个例子,弱混的例子,是48V的,48V也是电机,48V电机采用的槽更多一些。

电控系统,有纯电动车的电控系统,比如有电池的控制,发动机电机的控制,还有热管理的控制,下面是混合动力的控制,混合动力的控制更加复杂一些。这些参数的调节,可能解决某个点上的轰鸣声,这个也要平衡经济性、操纵方面的性能。电控系统的特征是系统多,层次复杂,能量、介质分汇流回复等等。

这是电机控制的例子,在低转速的时候,电机转速声音比较大。这是48V的例子,也是通过调电控,把啸叫给消除一部分。热管理系统,电动车的热管理比传统车的热管理更复杂,热管理带来的问题是非常多的,产生的噪声非常多。还是以48V为例,因为48V电池放在行李厢里,通过水冷是无法实现的,后来就是风冷,用的风扇,风扇产生的声音很大,这也是一个问题。

下面是驾驶乐趣和法规,声音的掩蔽效应也非常重要,当两个声音A和B同时出现时,声音A把声音B掩盖掉了,只能听到声音A,或者声音A很强而声音B很弱,这种现象被称为声音的掩蔽效应。这里有频率掩盖和时间掩盖。这是一个单频率掩盖的图,离这个频率越远,需要掩盖的量就越大一些,如果到了5000赫兹,你这个声音是41分贝也会听见,所以是一个复杂的过程。

对电动车的噪声源都发生了新的变化,它的特点是什么呢?对电驱动没有什么规定性的东西,不像内燃机有规定性的东西,这个是没有关系的。同时声品质,人对这种声音所具有独特听觉感受,而且这种声音是与其他声音不同。动力声品质有几种,有舒适感、豪华感和运动感和品质。我们也做了一个研究,我们现在把很多国家的车,声品质还跟民族特色有关系,我们收集了很多,包括德国、日本、意大利之类的,都是跑车,你们可以看一下,你要仔细听,每个国家车的声音是不一样的,而且车的声音跟它的民俗特色非常有关系,比如你听意大利车的声音就像歌剧一样,非常嘹亮,如果你听日本跑车的声音,都是非常压抑的声音。中国的动力声品质是什么?我们还不知道,还在搜集。动力声品质这里有很多的对比,有逾越的感觉,有烦恼的感觉等等。

由于电动车没有声音,主动发声是现在的趋势,一个是车内的主动发声,一个是车外的主动发声,车内的主动发声是要产生原来发动机所有的声音,满足一部分顾客的要求,有些人喜欢宝马的声音,我们就做宝马的声音,有人喜欢凯迪拉克的声音,我们就做凯迪拉克的声音,除了车的主动发声,我们也做这样的工作。车外的主动发声,我们也做这样的事情,外面骑电动车开过去,像个幽灵一样过去的。现在美国做的,美国国家公路交通安全局,到2019年9月1日,就要求必须发声,就是安静车怎么发声,这是以后必须做的事。

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