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純電動車（EV）與傳統(tǒng)燃油車懸置設計差異
2019-09-16 23:39:56· 來源：汽車NVH云講堂 作者：呂兆平
純電動車與傳統(tǒng)燃油車在懸置系統(tǒng)設計考慮方面有較大的差異，本文對此進行了一些總結，分享給大家：1、激勵源的差異傳統(tǒng)燃油車輛發(fā)動機的振動來源有以下幾種：1）
純電動車與傳統(tǒng)燃油車在懸置系統(tǒng)設計考慮方面有較大的差異，本文對此進行了一些總結，分享給大家：
1、激勵源的差異
傳統(tǒng)燃油車輛發(fā)動機的振動來源有以下幾種：
1）不平衡的往復運動產生的慣性力及慣性力矩（一次、二次）；
2）不平衡的回轉運動產生的離心力及離心力矩（都為一次）；
3）不平衡的反作用簡諧扭矩（其次數為氣缸數的一半及其整數倍）；
4）個別氣缸不發(fā)火或爆發(fā)壓力不均勻（其次數為1/2次及其整數倍）
5）由機身（曲柄箱）剛性不足導致內力矩輸出引起（多數是一次機身彎曲振動）；
6）由汽車行駛中加速或剎車時的慣性力引起（縱向振動）；
7）路面不平坦引起（低頻隨機振動）。
圖1 ICE 發(fā)動機
表1 ICE激勵源
在EV車輛中，內燃機更換為電機驅動，成為汽車振動噪聲的主要來源之一。電機無發(fā)動機怠速，無活塞的往復運動及燃燒爆震，減速器一般未設置傳統(tǒng)車類似的多個檔位，電機+減速器系統(tǒng)激勵與發(fā)動機相比呈現明顯不同。
其激勵主要有電機轉子的旋轉運動加上磁力線切割的作用，以及減速器齒輪旋轉受力。因此純電動車動力總成振動具有頻率范圍寬，階次激勵源多等特點。除本體重力激勵外，其振動來源如下幾種：
電磁激勵
電磁激勵
1）電機轉子切割磁力線引起的階次激勵（轉子極對數）；
2）電機定子切割磁力線引起的階次激勵（定子槽數）
3）電機轉子與定子同時切割磁力線引起的階次激勵（轉子級數*相位數）；
4）定、轉子間的氣隙磁場決定了電磁力的大小
5）電磁力的切向分量產生電磁轉矩
6）電磁力的徑向分量作用在定子上，引起定子振動
機械振動
1）電機轉子不平衡的回轉運動產生的階次激勵（一階）；
2）電機轉子與定子不對中引起的氣隙不均引起的氣動激勵（二階）；
3）電機與減速器中的軸承引起的振動頻率；
4）減速器第一對齒輪嚙合引起的階次激勵；
5）減速器第二對齒輪嚙合引起的階次激勵；
6）傳動軸左右不等長引起的振動激勵；
7）傳動軸動不平衡引起的階次激勵；
8）電機+減速器+傳動軸系統(tǒng)的扭轉振動；
9）電機控制因素引起的高頻階次激勵頻率。
圖3 EV車激勵
2、激勵力的差異
ICE車輛與EV車輛的激勵源分析可以發(fā)現，兩者動力總成激勵存在較大的不同；
1）電機沒有發(fā)動機的怠速，激勵頻率從0Hz開始；
2）電機轉速高，最高頻率遠大于發(fā)動機激勵；
3）電機沒有發(fā)動機中活塞運動的往復慣性力，同時沒有發(fā)動機中氣體燃燒發(fā)生的爆震，因此總體運行平穩(wěn)，振動激勵小于發(fā)動機；
4）電機運行中存在電磁力、氣動力等階次激勵，階次激勵比發(fā)動機多且復雜，其噪聲性能比發(fā)動機差；
5）電機的控制誤差將引起高頻激勵，從而引起發(fā)動機上不存在的高頻噪聲；
6）由于電機轉速高，同時沒有發(fā)動機噪聲的掩蓋，減速器齒輪嚙合噪聲將在動力總成噪聲中突顯。
表2 傳統(tǒng)ICE車動力與EV激勵力對比
3、載荷計算工況的差異
傳統(tǒng)ICE車輛懸置載荷計算用的GM28工況如表3所示。
表3 GM 28工況
而EV車輛除了按GM28工況校核外，還需要增加表3中八個工況。
表4 EV車新增工況
公式1：WOT向前=MET×FGR×FDR×(WIS/K)^2；
公式2：WOT向后=MET×RGR×FDR×(WIS/K)^2；
公式3：WOT向前=MET×FGR×FDR×MF。
式中：
WOT=全油門；
MET=最大發(fā)動機輸出扭矩；
FGR=變數器一檔速比；
RGR=倒檔速比；
STR=液力變矩器傳動比；
FRD=主減速比（橫置發(fā)動機）,
對于縱置發(fā)動機，動力總成主減速比=1（減速器在后端差速器內）；
WIS=熱啟怠速轉速；
K=系數；
MF=倍增因數=0.8液力變矩器傳動比（自動擋）=1.4（手動擋）。
Twot=電機峰值扭矩；
Trear=電機倒車扭矩；
Tbrake=電機制動能量回收扭矩。
4、瞬態(tài)工況分析的差異
傳統(tǒng)ICE車輛對懸置系統(tǒng)瞬態(tài)分析一般集中在Key on/Key off過程中產生的抖動問題,EV汽車雖然不存在發(fā)動機啟動熄火時產生的抖動現象，但在施加扭矩過程中如電機扭矩控制程序與懸置整體特性不匹配，仍將存在車輛抖動現象。根據電動汽車激勵源特點，需要進行如下工況分析，以防止發(fā)生車輛抖動：
1）換擋扭矩控制瞬態(tài)分析
2）制動扭矩控制瞬態(tài)分析
3）起步扭矩控制瞬態(tài)分析
4）倒車扭矩控制瞬態(tài)分析
5）電機全負荷扭矩變化瞬態(tài)分析
電機扭矩控制懸置系統(tǒng)瞬態(tài)分析一般解決扭矩變化過程中發(fā)生的動力總成抖動問題，從而消除動力總成系統(tǒng)抖動引起的整車抖動。電機扭矩從一個閾值調整為另一個閾值的動態(tài)過程設計是懸置系統(tǒng)瞬態(tài)分析的主要命題，一般將該調整過程扭矩控制分為三部分，即扭矩變化初始導入階段，扭矩快速變化階段，扭矩平滑結束階段，如圖所示。
圖4 傳統(tǒng)車與純電動車扭矩輸出的差異
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