电动汽车NVH论文共4页.doc

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1、名称：电动汽车NVH特点以及研究现状姓名： 杨可 学号： 11404010208 电话： 15310401871 老师： 郭栋 日期: 2017年4月10日 电动汽车NVH特点以及研究现状11404010208 杨可摘要噪声、振动与声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的英文缩写。这是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。车辆的NVH问题是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关系，而各大公司有近20%的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。针对传统的内燃机

2、汽车，目前已经建立了比较完善的 NVH 设计和研究方法以及诸多的实验手段，但是由于纯电动汽车的发展历史较短，因此对于纯电动汽车的 NVH 性能的研究远远没有像内燃机汽车那样深入。关键字：NVH、电动汽车、电动汽车NVH引言：噪声、振动与声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的英文缩写。这是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。车辆的NVH问题是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关系，而各大公司有近20%的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。针对传统的内

3、燃机汽车，目前已经建立了比较完善的 NVH 设计和研究方法以及诸多的实验手段，但是由于纯电动汽车的发展历史较短，因此对于纯电动汽车的 NVH 性能的研究远远没有像内燃机汽车那样深入。在研究纯电动汽车的 NVH 问题时，有时并不能直接照搬内燃机汽车的相关方法和理论，原因在于电动汽车与内燃机汽车相比整车结构发生了巨大变化。因此，电动汽车的 NVH 特性的研究方法甚至于研究的侧重点，都可能会与传统汽车的 NVH 研究有所不同。电动汽车振动和噪声现象的特点电动汽车，无论是纯电动汽车、混合动力汽车还是燃料电池汽车，与传统的内燃机动力汽车相比，整车结构发生巨大变化。主要包括：（1）动力系统动力系统的变化主

4、要包括： 动力输出装置的电动化。纯电动汽车和燃料电池汽车利用电机驱动，混合动力汽车采用内燃机和电机联合驱动； 新增电能储存系统或者电能转化系统。燃料电池汽车通过燃料电池发动机的电化学反应产生电能，纯电动汽车需要能量型的动力蓄电池或者超级电容作为电能供应系统 燃料储存系统或者能量补充系统的改变。 传动装置的改变。纯电动和燃料电池汽车利用电机转速范围宽和调速方便的特点简化传动系统，采用单一传动比的减速器；混合动力汽车要通过功率耦合和分离装置实现动力耦合，传动系统复杂化。（2）辅助系统辅助系统的变化主要是指原来由内燃机提供动力或者在内燃机工作时才能正常工作的系统，包括空调系统的压缩机驱动系统、转向系

5、统的助力泵系统、制动系统的真空助力系统以及冷却系统的泵驱动系统等。上述系统在电动汽车上改为电力驱动，需要各种电动压缩机和电动泵等才能保证各个系统的正常工作。（3）车身和底盘系统 动力系统和辅助系统的改变导致整车总布置、载荷分布以及整车行驶动力学性能的变化，因此必须对整车车身结构和底盘系统进行系统的改进设计。根据对电动整车变化的分析，结合研究开发团队在燃料电池汽车开发过程中遇到和解决的实际问题，总结电动汽车的振动和噪声特性与传统内燃机汽车相比，具有以下重要特点： 整车结构振动特性受大质量部件的影响大。纯电动和燃料电池汽车的动力蓄电池、燃料电池电堆以及支持系统都是质量几十甚至几百公斤，通常采用刚性

6、连接或者较硬的弹性连接与车身结构相连。由于质量较大以及固定位置的布置，对于整车模态特性具有重要影响。因此，需要提高整车车身刚度和连接刚度，否则会出现严重的“接触面”摩擦异常噪声问题。另外，为了保证整车轴荷分配满足要求，较大的集中质量在车体上沿车辆纵向方向分布布置，会导致整车俯仰、侧倾和横摆转动惯量的增加，影响操纵稳定的瞬态响应特性。 由于整车内外声学环境的本底噪声趋于减小，导致整车声学特性的变化。原来内燃机汽车对车内外噪声贡献最大的发动机以及进排气系统或者被完全取消，或者使用状况发生很大的变化（混合动力汽车存在纯电动模式或者混合模式），而路面激励引起的噪声以及轮胎噪声等保留，将会车辆行驶和怠速

7、时主要噪声源营造的本底噪声降低，这是电动汽车整车噪声水平较低的根本原因所在。但是，本底噪声水平的降低与特性的改变，将使电动汽车各个噪声源的贡献比重发生重要的改变，从而对电动汽车车内声学品质和车外噪声等级产生重要影响。 振源和噪声源分布更加分散，且容易引发新的异常噪声问题。内燃机动力汽车最主要的运动系统和部件集中在发动机舱内，以内燃机为动力的各种辅助系统也同样集中在内燃机体附近。电动汽车的主要辅助系统也基本安装在前舱内，但是燃料电池发动机和动力蓄电池以及其他的大功率元件由于体积和重量的限制，或者由于特殊的技术要求分散布置在车身底板下或者后备箱内，其附加的冷却、通风等系统在整车上分散布置。由此形成

8、多声源散布”的特点。而且，各种电动化系统和部件的不同工作特性、不同安装位置和不同工作时序，将会导致整车振动和声学特性具有更多“瞬态”特色，加上整车本底噪声的降低，各个部件的工作振动和噪声容易被乘客注意，甚至被认为是“异常振动和异响”，产生非常不利的影响。纯电动汽车噪声的国内研究工作严刚、夏顺礼等对某电动汽车的车内噪声进行了实验分析和识别。实验中主要考虑了090km/h急加速过程和40、50、60km/h的匀速行驶过程。在急加速过程中发现噪声随速度增加不断上升，但总体低于73dB，而且后排噪声明显大于前排噪声。针对急加速噪声的特点，论文中对其进行了深入分析，并确定了急加速过程中的主要噪声源为电

9、机换向时的定转子电磁力、减速器第二对齿轮副以及电池的散热风扇。其中散热风扇是造成后排噪声明显大于前排的主要原因。在匀速行驶过程中，同样对车内噪声和电机以及传动系统等潜在噪声源的频谱特性进行了分析，在不考虑路噪等因素的情况下，确定了匀速行驶的主要噪声源是减速器第二对齿轮副以及电池的散热风扇。吉林大学的朱宇和吴文智分别对电动汽车的车内声品质评价分析进行了研究，其中，朱宇针对国产的四款电动汽车进行了声品质评价实验，每款汽车考虑了5种不同的行驶速度，因此共包含20个噪声样本。在该实验中，不但进行了声品质客观评价而且进行了主观评价，其中客观评价包含响度、粗糙度、尖锐度和抖动度四个参量，主观评价只考虑了烦

10、躁度这一因素。采用商业软件计算了每个样本的上述四个客观评价参量的数值，并安排22位人员（最终20个评价有效）对上述20个噪声样本进行了烦躁度主观评价，其中主观评价方法采用的是等级评分法。最终对主观和客观评价结果进行了相关性分析，并总结出抖动度与烦躁度的相关性较小，而其余三个参量与烦躁度的相关性较大。之后，朱宇基于BP神经网络建立了车内声品质（主要是烦躁度）评价模型，并对模型进行了训练和检验。吴文智也对电动汽车的车内声品质进行了详细研究。首先开展的工作同样是声品质主观和客观评价实验，相比朱宇的评价实验，吴文智采用了更多的噪声样本，采用了更多的评价人员，也考虑了更多的声品质客观评价参量（在响度、粗

11、糙度、尖锐度和抖动度之外，增加了语音清晰度、音调度和A计权声压级三个客观参量），两人的实验工作相同的地方在于都是采用的等级评分法进行主观评价，都是选取烦躁度作为主管评价参量，而且都是基于BP神经网络建立的主观评价和客观量化模型。除了声品质评价实验之外，吴文智还围绕着在设计阶段就能实现声品质评价这一目标开展了一些其他工作，首先他研究了车内声场的预测方法，不同于以往的采用有限元和边界元相结合预测车内声场的方法，采用的是噪声传递路径合成方法，该方法需要测量各个潜在噪声源与观测点之间的传递函数，以及噪声激励。最后，将车内声场预测方法与前面提出的声品质主观评价客观量化模型进行了结合，首先预测车内观测点的

12、声场，然后对预测的声场进行声品质评价，以实现在设计阶段评价电动汽车声品质的目的。将结合后的模型用于其他款的电动汽车得到了接近实际评价的结果。纯电动汽车噪声的国外研究工作相比内燃机汽车，由于采用了电机系统，因此车内噪声的高频成分变多，从而增加了乘车人员的烦躁度；而且由于缺少发动机声音，车内声场给人以运动感不强的感觉。为消除电动汽车车内声场的这两个不足之处，Gwak 等开展了研究。在掩蔽车内高频噪声时，如果使用宽带声会增加车内声音的响度，如果使用窄带声会增加车内声音的尖锐度。而响度和尖锐度都与车内声品质有很强的联系，这两个参量的数值增加反而会降低车内声品质。鉴于上述原因，Gwak 等提出采用电机转

13、速信号的谐波来合成掩蔽声场的方法，而且由于采用的是谐波信号，会增强乘车人员的运动感。Bodden 和 Belschner来自德国的 Neosonic 公司，该公司开发了一款用于车内噪声主动控制的系统 ELVIS（ELaborateVehicle Integrated Sound Synthesis System ）。他们在墨尔本召开的 2014 年 Inter-noise国际噪声会议上详细介绍了该软件所采用的基本理论，以及一些实际的应用例子。ELVIS 系统不仅可以用于电动汽车的车内噪声主动控制，也可以用于内燃机汽车或混合动力汽车。总结和展望国内针对电动汽车噪声的研究包含多个方面，例如对部件（

14、如电机、传动系统）的噪声源和噪声特性的研究、对整车的NVH 性能的实验研究、对传递路径的仿真和实验研究、车内声品质评价模型的建立和应用以及车内声品质的评价实验等。而国外，针对纯电动汽车噪声问题的研究主要集中在两个方面，其中占比例最大的是车外警示音的合成，另外一部分是车内声品质的评价和主动控制。由于纯电动汽车不存在发动机和进排气噪声，在低速时车内和车外噪声都很小，因此从噪声的强度方面入手来研究电动汽车的 NVH 问题并不合适。从另一个方面来看，由于电机等引起的电磁噪声的频率较高，会增加驾驶或乘坐人员的烦躁度，降低车内的声品质。因此，未来针对电动汽车的 NVH 研究将主要集中在车内声品质的优化方面。参考文献：1朱宇. 纯电动汽车车内声品质分析评价研究. D . 长春: 吉林大学仪器科学与电气工程学院, 2013.2百度百科3维普期刊4百度文库