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某电动总成悬置NVH改进案例

吕老师

1年前浏览6593

某电动车加速噪声和振动现象

某电动汽车急加速过程中抖动显现明显，主观评价无法接受，且急加速过程伴随明显撞击噪声。图1是急加速过程车内噪声测试结果，电机1100r/min左右存在明显宽频噪声，是典型冲击现象，与主观感觉相吻合。

图 1 原状态加速车内噪声测试结果

瞬态响应分析和悬置改进设计

该电动总成采用了图 2 所示的三点式布置形式。其中悬置2和悬置3主要起到平衡电机扭矩的作用，而悬置 1 主要起到支撑作用。这种布置与传统动力总成的三点悬置布置思路完全不同。

图 2 悬置布置的示意图

该电动总成惯性参数见表1。悬置整车坐标系下位置见表2。整车坐标系的定义：从车头指向车尾为X正方向，竖直向上为Z，Y方向由右手定则确定。

表1 某电动力总成质量惯量参数

表 2 电动总成悬置的初始安装位置/mm

悬置系统局部坐标轴的定义见图3，本案例中悬置局部坐标轴 u、v、w 的方向分别与整车坐标系 X、Y、Z轴方向平行。悬置的初始刚度见表3。

图 3 悬置元件模型和局部坐标系

表4是初始状态下6阶刚体模态仿真结果，第6阶模态的频率为29.4 Hz，远低于标杆车的43.6 Hz。可见与标杆车相比该悬置系统的刚度明显不足，很容易产生加速抖动和运动干涉的问题。

表 3 电动悬置的初始动刚度（/ N∙mm-1）

表 4 原状态电动总成悬置系统固有频率/Hz

为此，又进行了电动总成的瞬态响应分析。分析工况为急加速工况，电机的峰值为200 Nm，减速器的速比为8.1:1。在绕电机的轴线方向施加1 620Nm的扭矩。图4是电动总成悬置系统动力学模型。

图 4 动力学仿真模型

考虑电机的响应需时间，施加的扭矩随时间变化曲线如图5所示；整车的加速度约为2 m/s2，在质心位置施加162.8 N的惯性力。

图 6是急加速工况下电动总成质心位移的仿真结果。电动总成质心位置沿整车X方向最大位移为11.5 mm，易与周围的部件发生干涉而产生撞击。

图 5 电机上施加的扭矩

图 6 电机质心位移仿真结果

因此，在工程可行范围内对悬置的位置和刚度进行了改进设计，以提高悬置系统抗扭矩能力，减小电动总成质心位移，避免运动干涉。具体改进措施如下：

1）调整了悬置2、3在整车X方向的位置。加大两个悬置与电机轴线之间的距离，提高悬置 3 的安装位置。改进后悬置的悬置系统的安装位置见表5。

表5 改进后悬置系统的安装位置/mm

2）提高了悬置2和悬置3的刚度，提升悬置系统对电动总成的位移控制作用。改进后悬置系统的动刚度见表6。

表 6 改进后悬置的动刚度（/ N∙mm-1）

表7是改进设计后电动总成悬置系统的固有频率，改进设计后系统的固有频率有较大幅度的提升，与标杆车的结果接近。

表 7 改进动力总悬置系统固有频率/Hz

图 7 是改进设计后动力总成质心位移的仿真结果。急加速工况下电动总成质心X方向的最大位移减小到1.6 mm左右，显著地降低了发生运动干涉的风险。

图 7 改进后急加速质心位移曲线

对改进后的悬置方案进行了装车验证，图8是改进的后车内加速车内噪声的测试结果。改进后加速车内车辆的抖动主观评价改善明显，金属撞击声消失。

图 8 改进后加速车内噪声测试结果

图 9是改进前后车内前排驾驶员耳旁噪声对比，电机1 100 r/min附近的车内噪声降低4 dB以上。

图9改进前后车内噪声对比

来源：汽车NVH云讲堂

振动汽车电机 NVH 控制

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首次发布时间：2024-02-22

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