本文明白了纯电动汽车驱动编制振动噪声开头、通报途径及优化途径,并以某纯电动汽车蠕行起步阶段驱动编制24阶噪声为探讨对象,提出了优化扭矩独揽战略计划,有用削弱了蠕行起步阶段驱动电机编制24阶振动噪声。
动力输出装备的电动化使得整车表里的噪声趋于减小。近些年来,国表里学者一经有巨额的探讨解说电动汽车驱动电机编制的电磁噪声是车表里要紧的噪声开头。文献[1]定性明白了低次径向力波是惹起电磁振动和噪声的要紧开头。文献[2]从极槽配合与永磁体削角的角度盘算明白了更改电机参数对电机电磁噪声的影响顺序。文献[3]从优化驱动电机定子冲片组织策画、擢升槽满率角度并整车验证改革了电机本体的振动噪声。文献[4]从驱动电机的临盆工艺方面入手斟酌了消重电机振动噪声的门径。文献[5]对电动汽车动力总成的振动噪声的特色实行了探讨,将驱动电机安置正在编制中同减速器、悬置、传动轴等举动一个完全探讨及管理振动噪声题目,单单只明白驱动电机、减速器已不再合理。文献[6]基于振动噪声通报途径明白,操纵对电机及减速器实行声学包裹的手段本质验证对改革车内高频啸叫有分明成效。文献[7]使用解析法和有限元法对变频器供电时永磁电机的气隙磁场、电磁激振力和噪声的要紧频率实行明白得出:永磁电机正在变频器供电时定子的高次韶华谐波电流正在气隙磁场中爆发频率与变频器开合频率联系的空间气隙磁场谐波,其振动噪声频率要紧分散正在开合频率及其倍数左近。
方今纯电动汽车越来越众地采用水冷驱动电机编制,取散失热电扇,也就没有了因为电扇转动使气氛滚动、撞击、摩擦而爆发的气氛噪声,要紧浮现正在以下几个方面:①驱动电机电磁噪声,驱动电机举动声源,电磁噪声是由电机自己的组织特色、气隙磁场、电磁力波、电机独揽器驱动电机带负载时电流的急速增大或减小等要素酿成的。此外驱动电机的电磁噪声也受电机独揽器的独揽战略、IGBT的开合频率的影响。②传动编制刻板噪声,传动编制刻板噪声的要紧开头是齿轮啮合噪声、花键啮合噪声、驱动电机转子不屈均、轴承噪声、装置偏爱爆发的噪声等。③挽救振动和噪声,通常发作正在车辆加快或减速的进程中某一速率段车辆有颤栗噪声,表率的浮现为加快共振特色,这是因为当驱动电机装置正在整车上时,驱动电机与减速器、驱动电机与悬置、传动轴等驱动编制零部件组合为一体变成新的模态,驱动电机的输出扭矩激劝频率是随速率变更的,当同动力总成传动编制固有频率迫近时,爆发共振,加强下场部的振动噪声。
驱动电机振动噪声的宣称途径大凡分为两类,如图1所示,一类是从驱动电机本体机壳、端盖传导出来的振动噪声通过悬置编制通报到车身及车内,另一类是通过驱动电机转子轴系通报到传动轴、悬架编制、车身及车内。
纯电动汽车驱动电机编制振动噪声优化大凡从以下几个方面入手:①消重激劝源,中低速时风噪和途噪比拟小,车表里噪声要紧开头于驱动电机,消重驱动电机电磁噪声应从策画阶段初阶独揽。挑选相宜的绕组形势,采用双层绕组能够削弱低次谐波的影响、省略磁势中谐波因素,合理挑选定转子齿槽配合,合理挑选气隙值负气隙匀称,采用斜槽或者斜极,采用滑动轴承并依旧优异的润滑等。②独揽战略,优化独揽战略是无需改正驱动电机及车身其他部件组织、缓解驱动电机振动噪声的最便当急促的方法。大凡从优化IGBT开合频率、从头标定电流环和转速环参数、优化油门踏板开度、优化扭矩阶跃的强度等途径缓解驱动电机振动和噪声。③宣称途径,电动汽车线束数目众,分散广,必要较大的空间布线及较大的孔洞走线,对隔音变成较浩劫度。圮绝噪声宣称途径的手段有密封、隔声和隔振,要紧是做好车身钢板的细缝、孔洞的密封,并操纵高效阻尼资料圮绝声响和振动的宣称。④声学包,声学包技能也是基于限制噪声泉源正在宣称途径前进行优化的一种降噪门径,要紧实用于高频 (>500Hz)噪声的优化独揽,驱动电机自己是一个发烧体,选用的声学包裹资料应归纳吸声、隔振及散热功能。
车辆的蠕行形式也称为低速巡航驾驶辅助编制,正在此形式下不必要驾驶员操作油门踏板和制动踏板,整车独揽器自行独揽驱动电机扭矩的输出,使车辆以十分舒缓的速率行驶。车辆蠕行形式,驱动电机转速正在130~200r/min之间,频率正在74Hz左近,驾驶室分明听到比拟低落的“嗯”的声响并伴追随底板传输而来的振动,浮现为24阶、48阶噪声和振动,个中24阶更为分明。其测试结果如图2、图3所示。
某纯电动汽车驱动电机采用4对极、48槽、三相单层绕组永磁同步电机,立室一挡减速器实行扭矩通报输出。遵循电磁表面对该驱动电机实行电磁力波明白,转子磁场的谐波次数为:
式中:k,r——常数;p——驱动电机的极对数;f r——转子的频率;μ±p——电磁力波对应的频率阶数。
通过盘算明白,如图4某驱动电机力波明白表,8极48槽三相单槽永磁同步电机的电磁噪声阶次为8,16,24,40,48,64,72,80,88,96,浮现最为表率的阶次为24,48,96,它们对应的空间阶次都为0阶。对应整车噪声振动测试数据,蠕行起步阶段浮现最明显的是24阶噪声和振动,而驱动电机本体的组织特色决心24阶电磁力波是转子的5、7次谐波和定子的5、7次谐波彼此功用爆发的。测试数据与驱动电机电磁力波明白相吻合,整车蠕行起步阶段24阶噪声和振动是由驱动电机激劝惹起的。
采用LMS信号明白编制正在整车上对动力总成传动编制实行锤击法模态测试,激劝驱动电机本体及减速器上各点明白悬置主动侧频响,激劝减速器前端存正在74Hz的分明峰值如图5所示,浮现为动力总成绕右后悬置连线所示。
综上所述,贯串整车振动噪声测试数据和整车动力总成频响、模态测试结果,车辆正在130~200r/min转速范畴内,正在74Hz频率左近限制加强的24阶振动噪声是由驱动电机激劝、驱动电机电磁力波频率同车辆动力总成固有频率共振惹起的。驱动电机和减速器结合正在一齐变成新的模态 (74Hz),驱动电机电磁力波的频率跟着转速变更,正在蠕行起步加快的进程中跟着驱动电机转速、扭矩的上升,新的模态固有频率同电磁力波频率重叠,很疾爆发了共振。
削弱驱动电机24阶噪声和振动能够优化电机本体组织策画、优化宣称途径等,本文从优化独揽战略来缓解蠕行起步阶段24阶噪声和振动。优化独揽战略的要紧途径有调治电机的速率环、电流环参数、调治开合频率、调治扭矩积累参数、优化扭矩阶跃强度等方面。
前期做了巨额职业从头标定驱动电机的速率环、电流环、扭矩积累参数以及开合频率,均没有削弱蠕行形式24阶振动噪声。结果采用加众预置扭矩、优化扭矩阶跃强度有用管理了蠕行形式24阶噪声和振动。正在整车独揽器发送给电机独揽器使能指令后即给定5Nm的预置扭矩,让驱动电机发出扭力,消灭传动编制花键、齿轮的啮合间隙,消灭了车辆由静止到行驶的转速进攻,车辆进入企图形态 (处于车辆静止形态);同时优化蠕行工况扭矩阶跃梯度,扭矩的加众分两个阶段,正在转速上升到60r/min时蠕行扭矩到达最大值35Nm,蠕行工况加快终结后驱动电机只需输出7Nm的力即可使驱动电机转速安稳正在384r/min,较优化前最高安稳转速消重29r/min,遵循整车参数换算成车速消重0.4km/h,主观评议不影响驾驶感染。从总线上提取的扭矩、转速数据优化前后比拟如图7所示,整车独揽器蠕行形式扭矩阶跃强度数据前后比拟如图8所示。
加众预置扭矩、优化蠕行形式扭矩阶跃强度后,再次丈量驾驶室右耳噪声,如图9所示,噪声强度分明削弱,主观评议已无分明的感想。
本文从优化独揽战略方面入手,通过加众预置扭矩、优化蠕行形式扭矩阶跃强度,有用缓解了蠕行起步阶段驱动电机编制的24阶振动和噪声。正在零部件的策画开垦阶段实行NVH的预测明白及探讨,正在整车零部件选型开垦时实行联系各部件的模态明白,优化独揽战略,可有用避免振动,消重车内及近场噪声,有用缩短项目周期确保产物顺手开垦竣事,并为后续新车型的开垦供应辅导。
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