新能源车电机悬置设计问题探讨
1、与传统的内燃机相比，电机悬置设计需要考虑新的问题（电机的特殊性）- 电机与内燃机（直四内燃机）相比不存在固有的2nd机械阶次下的振动
- 即电机中不存在内燃机情况中由于活塞连杆组导致的2nd往复惯性力激励问题，此问题在内燃机中仅通过2nd平衡轴方可解决
2、与传统的内燃机相比，电机悬置设计也需要考虑传统的问题（电机的共性）- 从NVH角度，都体现了源（电机）-传递路径（悬置）-响应（车内振动噪声）
从上述原理，电机悬置设计中，与内燃机悬置设计相比，在继承传统悬置设计方法的基础上，应考虑电机自身的特异性。3、立足于悬置设计问题的共性，关注于电机自身的特殊性
4、如下给出电机悬置设计中与内燃机悬置设计相类似的共性问题
- 特别地在纯电运行模式下发生（电机驱动），表现为电机的冲击/敲击
- 纯电模式下Tip In时电机转矩升高过快（追求加速时间等），Tip Out时电机转矩降低过快（能量回收等）-- 激励频谱过宽。
- 前述转矩变化模式不合理（曲线陡）-- 激励频谱过宽。
3、对于前述电机高动态特性问题，需要在电机悬置设计中考虑：- 控制电机-悬置系统的最低固有频率（悬置不应过软），以抑制tip-in/out工况下的敲击问题。
- 在无法进一步增加电机-悬置系统的最低固有频率时（过硬的悬置导致隔振降低），应适当调节（调缓）电机转矩增加的速度。
- 此问题不仅在电机作为电动机驱动车辆时发生，也在电机作为发电机进行再生制动时发生
- 在再生制动情况中，应控制电机制动力矩的施加时间，避免发生反向敲击。
再生制动（发电）时作用在电机上的转矩发生换向如图3所示：对于再生发电工况，应考虑各悬置的反向限位段是否足够大：2、 将此反向转矩施加给多体模型，计算反向情况下悬置各限位段是否合理。3、对于一般情况的再生制动（行车缓速），应利用悬置的线性段，而不置于发生较大的振动噪声响应；对于紧急制动（最大反向转矩），应保证限位，不发生电机干涉。4、 在进行再生制动工况下的悬置限位计算时，应综合考虑车辆的液压制动系统（摩擦制动器）与电机的再生制动的协作，因为总制动力矩为摩擦制动器和电机的制动力矩之和，而仅电机的制动力矩会施加在悬置上。电机并非完全平稳的动力源，也存在转矩波动，其原因包括：2、电机自身转子磁化不均衡不对称、定子绕组问题等。对于电机的转矩波动，特别是低频转矩波动（其激励能量大），应使得悬置系统具有足够的隔振率：1、 对于p=4的直流永磁同步电机（PMSM），常见的低转矩波动阶次为：2、 机械2阶（电0.5阶），机械4阶（电1阶），机械8阶（电2阶）【电磁问题】5、 结合前述阶次（机械阶次），考虑到电机常用转速，确定各阶次对应的频率范围。例如对于直至6000rpm的工作转速，其频率范围如下：对于p=4的直流永磁同步电机（PMSM），常见的低转矩波动阶次为：1、机械2阶（电0.5阶），机械4阶（电1阶），机械8阶（电2阶）【电磁问题】4、 应保证悬置系统在前述频率范围的较大部分内具有较好的特征特性（例如，可借鉴内燃机悬置设计中的20dB）--悬置系统的固有频率不可过高。另外，由于存在绕转子轴线的转矩波动和转矩突变，建议在电机-悬置系统的如下刚体模态之间进行解耦3、由于电机相对于内燃机而言具有更好的惯性分布对称性，因此建议电机悬置的布点也采取相对于车辆纵中面（XOZ）对称的形式。与内燃机悬置设计相类似，电机悬置设计中也需要考虑悬置刚度和刚度曲线的线形段问题1、 过软的线性段刚度可能在较低的电机转矩（驱动转矩、制动力矩）下使得悬置。3、 如下图可见，更软的线性段刚度（绿线）在一定的载荷下反而导致刚度更硬。与内燃机悬置设计相类似，电机悬置设计中也需要考虑极限工况下的电机限位/干涉问题1、与内燃机相比，电机质量更轻，所以在来自行驶中的极限情况时惯性力更低。5、 因此与内燃机相比，前述情况中发生干涉的可能性略低。6、 但对于紧急制动工况，应考虑是否同时存在较大的电磁制动力矩的影响在电机悬置设计中存在一个特殊的情况，即对于混合动力型动力总成，存在内燃机拖动电机作为发电机发电的问题1、此时如果内燃机和电机整合一体为动力总成，则由于此时二者之间的转矩（内燃机输出/电机输入）是动力总成的内力，所以该转矩的稳态部分（DC部分）不导致悬置发生稳态变形。2、但是此时的转矩波动、振动等（AC）可能由于传递路径而传导到动力总成外。
往期相关推荐
相关文章，在仿真秀官网搜索：
不同模型计算动力总成刚体模态与模态能量分布方法的研究
著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-04-12
最近编辑：1年前
作者推荐
