纯电动汽车电驱动总成 NVH 性能优化思路
文章摘要
在纯电动汽车中，电驱动总成的NVH性能优化是关键，涉及驱动电机和减速器两大噪声源。通过降低齿槽转矩和转矩脉动，以及优化减速器齿轮，可以减少振动噪声。电驱动总成的振动噪声优化需要综合考虑质量、阻尼、刚度等参数，并简化有限元模型以提高仿真效率。优化措施包括忽略转子对模态分析的影响，考虑定子铁心的对称性和耦合效应。这些措施有助于提升驾乘舒适度，促进电动汽车技术发展。
正文
在纯电动汽车中，电驱动总成的NVH（噪声、振动和刚度）性能优化至关重要。在NVH性能优化中，驱动电机和减速器是两大关键噪声源。
驱动电机振动噪声优化：针对某新能源汽车厂商所使用的8极48槽内置式三相永磁同步电机，我们着重研究了电机径向电磁力对振动噪声的影响。齿槽转矩作为驱动电机的本质属性，虽然无法完全消除，但可以通过降低齿槽转矩来减少振动噪声。同时，转矩脉动问题也需引起关注，因其会对电机性能造成不良影响。
减速器振动噪声优化：在纯电动汽车中，减速器齿轮啸叫问题显著影响驾乘体验。针对二级斜齿轮传动，冲击载荷是导致振动噪声过大的主要原因。误差在齿轮啮合点位置的偏移，以及齿轮传动中轮齿形变都会加剧振动噪声问题。
电驱动总成振动噪声优化：电驱动总成由驱动电机、减速器等构件组成整体，自由度振动难以避免。在优化过程中，需要综合考虑质量、阻尼、刚度和位移等参数的影响，以实现整体NVH性能的提升。电驱动总成的壳体结构也较为复杂，而复杂的结构对于仿真模拟分析来说工作量过大。因此,在搭建电驱动总成有限元模型的过程中，精简结构以减少仿真分析的工作量是非常重要的。通过忽略影响较小的部分如散热片、倒角、螺纹孔等，可以有效简化模型，提高仿真效率。对电机定子的建模也需要考虑材料的叠层结构，尽管并非一个整体，但为了方便研究，通常将定子铁心视为一个整体结构进行建模分析。在理论分析中，电机转子受到的电磁力可以忽略不计，因为通常由刚性较大的材料制成。因此，在电机模态分析过程中，可以忽略转子对结果的影响，只对定子铁心及壳体进行分析。模态的变化会导致定子空间节点位置的变化，称为节点或波节，而最大变形值处则称为波腹。定子铁心的圆柱结构可以以径向和轴向节点数来表示其空间模态。另外，驱动电机定子铁心具有对称性结构，因此会出现模态振型相同、频率相近的情况。由于驱动电机定子与电驱动总成壳体的原材料和结构上存在差异，定子与电机壳体处的模态频率也会有显著差异。一旦定子与电驱动总成壳体耦合，各阶模态的频率都会发生相应变化，这需要在建模和分析过程中加以考虑。通过针对驱动电机、减速器和整体电驱动总成的振动噪声优化措施，可以有效提高纯电动汽车的NVH性能，进一步提升驾乘舒适度，推动电动汽车技术的发展。
