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BTPA實(shí)戰(zhàn)案例：歐洲某車企EV的whine noise路徑排查及改進(jìn)方案

2020-01-08 20:40:27·  來源：海德聲科  
　
時(shí)域TPA特點(diǎn)及案例分析一文中已經(jīng)闡明了HEAD acoustics的雙耳傳遞路徑分析（BTPA）的獨(dú)特之處。 本文將介紹歐洲某主流主機(jī)廠如何針對一款電動車的whine noise問
“時(shí)域TPA特點(diǎn)及案例分析”一文中已經(jīng)闡明了HEAD acoustics的雙耳傳遞路徑分析（BTPA）的獨(dú)特之處。 本文將介紹歐洲某主流主機(jī)廠如何針對一款電動車的whine noise問題，使用BTPA技術(shù)進(jìn)行傳遞路徑分析，最終排查出問題根源并結(jié)合實(shí)際情況做出切實(shí)可行的更改方案。
 
車況簡介
 
處于試制階段的某款電動車，在加速過程存在明顯的whine noise，需要排查出問題根源，并做出相應(yīng)的改進(jìn)措施。
通過人工頭HMS IV.0采集車內(nèi)噪聲后，用回放均衡器+耳機(jī)進(jìn)行回放，可以清晰地聽到whine noise。
將結(jié)果用ArtemiS SUITE分析，并用高級濾波回放ASM 11模塊，快速診斷出whine noise是由下圖圈中階次發(fā)出的。
通過車輛的特征，分析出該階次是電機(jī)產(chǎn)生的。而該階次是很難消除或降低的，即很難從激勵源的角度解決該問題，因此分析該噪聲的傳遞路徑并進(jìn)行隔離，是較好的解決方案，而這正是BTPA大展身手的時(shí)候。
 
BTPA建模和結(jié)果擬合
做BTPA測試，首先要理清所有潛在的問題路徑，避免因遺漏某些路徑而導(dǎo)致模型的不準(zhǔn)確。
 
在本案例中，結(jié)構(gòu)和空氣都可能是whine noise的傳遞路徑。結(jié)構(gòu)路徑中，包含3個懸置（電機(jī)的左右懸置和抗扭懸置）、左右傳動軸、逆變器的支架、空調(diào)管等；空氣路徑中，包括電機(jī)的各個面和逆變器的表面。
 
針對如上的潛在問題路徑，通過BTPA分析，擬合出的車內(nèi)左、右耳噪聲與人工頭實(shí)測的對比如下圖所示。
擬合結(jié)果：
  • 車內(nèi)噪聲與人工頭實(shí)測的頻譜成分非常接近；
  • 缺少輪胎在轉(zhuǎn)轂上的貢獻(xiàn)，所以會有些差異，但不影響whine noise的分析；
  • 回放時(shí)可完美復(fù)現(xiàn)出whine noise。
  
whine noise傳遞路徑分解
 
基于上述模型，逐步分解路徑，來排查whine noise的傳遞路徑。
首先將車內(nèi)噪聲（以下只展示單耳結(jié)果）分解成結(jié)構(gòu)路徑和空氣路徑，如下圖所示：
從結(jié)果可以看出：
  • 結(jié)構(gòu)路徑在低頻部分（1.2k Hz以下）貢獻(xiàn)比較大；
  • 空氣路徑在高頻部分（1k Hz以上）貢獻(xiàn)要大些。

進(jìn)一步對結(jié)構(gòu)路徑分解，獲得whine noise傳遞路徑如下圖所示：
從結(jié)果可以看出：結(jié)構(gòu)傳遞的whine noise由驅(qū)動軸、3個懸置貢獻(xiàn)的會比較多。
進(jìn)一步對空氣路徑分解，獲得whine noise傳遞路徑如下圖所示： 從結(jié)果可以看出：空氣路徑中，底部、后側(cè)、變速器左側(cè)貢獻(xiàn)要更大些。
 
BTPA進(jìn)行虛擬改進(jìn)
 
針對上述的路徑分解，結(jié)構(gòu)聲中的驅(qū)動軸、3個懸置，空氣聲中的底部、后側(cè)、變速器左側(cè)，將是重點(diǎn)的潛在改進(jìn)對象。
 
但實(shí)車中做改進(jìn)，周期比較長，而BTPA的擬合軟件Progno[i]se支持虛擬的改進(jìn)，可以用軟件改進(jìn)來預(yù)測后期整改方案的效果。如將空氣路徑總貢獻(xiàn)結(jié)果中，1kHz以上部分降低6dB來預(yù)測加聲學(xué)包后的效果；或?qū)⒔Y(jié)構(gòu)路徑中傳動軸貢獻(xiàn)降低6dB，來預(yù)測改進(jìn)傳動軸特性的效果。
 
本案例采用三種虛擬改進(jìn)方案：
  • 只優(yōu)化空氣聲；
  • 同時(shí)優(yōu)化空氣聲和傳動軸；
  • 同時(shí)優(yōu)化空氣聲、傳動軸和懸置。

僅從效果來看，同時(shí)優(yōu)化空氣聲、傳動和懸置效果最好，但真正實(shí)施起來很困難。經(jīng)過對三種方案的回放和評價(jià)，只優(yōu)化空氣聲這一方案，雖然效果沒后兩種好，但已達(dá)到該車的預(yù)期，且實(shí)施起來較后兩種方案要容易很多。故將選該方案作為實(shí)物改進(jìn)驗(yàn)證方案。
實(shí)物改進(jìn)驗(yàn)證效果
只優(yōu)化空氣聲的方案雖然非最佳，但易實(shí)施，且效果已達(dá)到該車的預(yù)期，故選用該方案將進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證。
通過對變速器進(jìn)行聲學(xué)包裝，來改進(jìn)變速器左部、底部和頂部的傳遞貢獻(xiàn)，實(shí)物改進(jìn)如下圖所示。
改進(jìn)后實(shí)測的車內(nèi)噪聲，與原狀態(tài)的對比如下圖所示，尤其在1kHz以上部分有明顯的改善，且實(shí)車評價(jià)后達(dá)到預(yù)測。
總結(jié)

本案例通過BTPA方法，對EV車的whine noise進(jìn)行了傳遞路徑分析，實(shí)現(xiàn)了：
  • 擬合出了精準(zhǔn)的BTPA模型供傳遞路徑分析；
  • 分析出了whine noise的主要貢獻(xiàn)路徑；
  •  對問題路徑進(jìn)行了虛擬改進(jìn)，并選擇出易實(shí)施且能達(dá)到預(yù)期的改進(jìn)方案；
  • 實(shí)物改進(jìn)并驗(yàn)證效果達(dá)到預(yù)期。

關(guān)于海德聲科

海德聲科（HEAD acoustics China）是全球領(lǐng)先的聲學(xué)解決方案及聲音與振動分析領(lǐng)域供應(yīng)商HEAD acoustics GmbH在中國設(shè)立的子公司。HEAD acoustics憑借其在聲學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)性和相關(guān)軟硬件研發(fā)的先驅(qū)地位，在NVH、聲學(xué)和語音音頻質(zhì)量的測量、分析和優(yōu)化領(lǐng)域廣受贊譽(yù)。其產(chǎn)品和服務(wù)廣泛用于汽車、電信，IT設(shè)備、辦公用品和家電行業(yè)的制造商和研究機(jī)構(gòu)，以及在聲音環(huán)保領(lǐng)域的企業(yè)與院所等。 
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