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某純電動(dòng)汽車單級(jí)減速器敲擊異響問題的分析與改進(jìn)

2023-01-17 10:19:54·  來源：驅(qū)動(dòng)視界  作者：張軍  
　
電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車中的重要組成部分，由于電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出與單級(jí)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，常常導(dǎo)致整車行駛載荷瞬時(shí)交變工況的敲擊噪聲抖動(dòng)問題，嚴(yán)重地降低了
電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車中的重要組成部分，由于電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出與單級(jí)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，常常導(dǎo)致整車行駛載荷瞬時(shí)交變工況的敲擊噪聲抖動(dòng)問題，嚴(yán)重地降低了駕乘舒適性。
本文基于某搭載集成式電驅(qū)動(dòng)總成的純電動(dòng)轎車開發(fā)為案例，系統(tǒng)性地闡述了減速工況的減速器敲擊問題，較完整的介紹了該問題的排查分析過程，通過電驅(qū)臺(tái)架試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了整車瞬態(tài)敲擊問題的復(fù)現(xiàn)，并快速高效地提出問題解決的技術(shù)思路。
同時(shí)，根據(jù)齒輪嚙合間隙機(jī)理和整車轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化方法，實(shí)車驗(yàn)證了標(biāo)定優(yōu)化方案的有效性，這對(duì)于解決純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)瞬態(tài)工況的振動(dòng)噪聲問題，有較重要的工程指導(dǎo)價(jià)值。
引言
目前，國內(nèi)外純電動(dòng)汽車大多數(shù)都采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配單級(jí)減速器的架構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上來說，單級(jí)減速器不需要換擋機(jī)構(gòu)、同步器和離合器，結(jié)構(gòu)簡單，成本相對(duì)較低，故障率小，動(dòng)力傳遞損失較小，體積與重量也較小，因此得以廣泛應(yīng)用。
但對(duì)于采用單級(jí)固定速比的減速器，通常難以兼顧整車低速和高速行駛工況的NVH性能。高速行駛時(shí)，電機(jī)與減速器需保持極高的轉(zhuǎn)速，容易引起電驅(qū)總成的階次噪聲問題；而低速行駛工況下，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的交變載荷沖擊大，容易導(dǎo)致整車抖動(dòng)和敲擊異響等問題。
邵鵬[1]等通過對(duì)齒輪嚙合偏載、齒輪結(jié)構(gòu)模態(tài)和電驅(qū)控制器蓋板模態(tài)的工程優(yōu)化，改善了單級(jí)減速器的齒輪高速嘯叫問題；Maruthi[2]等設(shè)計(jì)了一種開關(guān)模式控制系統(tǒng)，解決傳動(dòng)間隙引起的電動(dòng)車行駛聳動(dòng)問題；于蓬[3]等通過前/后饋主動(dòng)控制算法的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)懸置結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，改善了某搭載集成驅(qū)動(dòng)式純電動(dòng)車的行駛抖動(dòng)問題；Jung W P[4]等對(duì)汽車用永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)控制策略進(jìn)行了研究，提出轉(zhuǎn)矩優(yōu)化控制策略，降低電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)引起的整車抖動(dòng)問題；陳煜[5]等通過優(yōu)化差速器齒輪墊片的摩擦性能，解決了某搭載“三合一”電驅(qū)總成的純電動(dòng)車行駛轉(zhuǎn)向噪聲問題。但國內(nèi)外對(duì)電動(dòng)車瞬態(tài)工況噪聲問題的研究較少，還沒有形成系統(tǒng)性的工程指導(dǎo)方法。
本文系統(tǒng)性地闡述了減速工況的某單級(jí)減速器車型的敲擊問題，通過電驅(qū)臺(tái)架快速高效地提出問題解決的技術(shù)思路。并根據(jù)齒輪嚙合間隙機(jī)理和整車轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化方法，實(shí)車驗(yàn)證了標(biāo)定優(yōu)化方案的有效性，這對(duì)于解決純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)瞬態(tài)工況的振動(dòng)噪聲問題，有較重要的工程指導(dǎo)價(jià)值。
1 問題描述
某純電動(dòng)轎車在15km/h車速以下的滑行行駛工況，當(dāng)輕踩快松加速踏板時(shí)，車內(nèi)駕乘人員能夠顯著感知到前機(jī)艙內(nèi)存在敲擊異響。由于電動(dòng)汽車低速行駛的車內(nèi)噪聲低，沒有路噪和風(fēng)噪等的聲音掩蔽，該異響容易讓用戶產(chǎn)生不安全感，影響駕駛品質(zhì)。一般而言，整車瞬態(tài)沖擊異響的影響因素較多，異響排查與問題解決的技術(shù)難度較大。
1.1 整車測試方案的設(shè)計(jì)
經(jīng)主觀評(píng)價(jià)，可以大致判斷此異響發(fā)在前機(jī)艙內(nèi)，但是具體異響發(fā)生位置很難通過主觀識(shí)別。所以，為了進(jìn)一步明確異響的工況特征，排查異響與電驅(qū)動(dòng)總成的關(guān)聯(lián)性，分別在電驅(qū)總成底部殼體上布置加速度振動(dòng)傳感器，以及在差速器輸出軸附件近場布置麥克風(fēng)，并通過CAN總線采集電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩等信息，如圖1所示。
測試方法為車輛在平直光滑路面上，緩慢加速到20km/h左右的車速，松開加速踏板滑行到15 km/h，再輕踩和快松踏板，同步測試與采集各通道的信號(hào)。


（a）電驅(qū)底部的加速度傳感器 (b)機(jī)艙近場的麥克風(fēng)
圖1 前機(jī)艙的傳感器測點(diǎn)布置
1.2 整車測試結(jié)果的分析
如圖2所示，根據(jù)機(jī)艙內(nèi)噪聲與電驅(qū)殼體振動(dòng)的測試結(jié)果對(duì)比分析，可以得出：
（1）異響發(fā)生的時(shí)刻與電驅(qū)總成振動(dòng)沖擊特征一致；
（2）該異響發(fā)生在車輛的減速階段，當(dāng)加速踏板松開，電驅(qū)輸出轉(zhuǎn)矩快速下降到0 Nm，在一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)矩上升到8Nm過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)明顯地下降，此時(shí)刻的電驅(qū)總成振動(dòng)和機(jī)艙聲音都出現(xiàn)了瞬時(shí)沖擊特征。
因此，從以上的初步分析結(jié)果，可推測此異響與電驅(qū)總成傳動(dòng)系統(tǒng)密切相關(guān)。


圖2 近場噪聲與電驅(qū)振動(dòng)的時(shí)域特征測試分析
為了進(jìn)一步排查此異響位置與潛在傳遞路徑，分別在左\右轉(zhuǎn)向節(jié)的輪轂軸承、電機(jī)側(cè)端蓋和減速器側(cè)端蓋的位置上，布置了加速度振動(dòng)傳感器，如圖3所示。


(a)左輪轂軸承 (b)右輪轂軸承 (c)減速器側(cè)端蓋 (d)電機(jī)側(cè)端蓋
圖3 電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器測點(diǎn)布置


圖4 電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)的時(shí)域測試對(duì)比
如圖4所示，通過各位置振動(dòng)時(shí)頻特征分析和音頻回放的主客觀對(duì)比辨識(shí)，電驅(qū)動(dòng)總成存在著振動(dòng)瞬態(tài)沖擊的特征，并且在減速器側(cè)端蓋處的瞬時(shí)沖擊特征最為明顯；而在電機(jī)側(cè)端蓋振動(dòng)的沖擊特征幅值相對(duì)較小，音頻回放主觀評(píng)價(jià)的異響也較輕微；并且左/右驅(qū)動(dòng)半軸連接的轉(zhuǎn)向節(jié)輪轂軸承位置沒有發(fā)現(xiàn)明顯的異常特征。
因此，可以初步排除了驅(qū)動(dòng)軸外球籠與輪轂軸承接合面的粘滑摩擦異響[6]，推斷此異響可能發(fā)生在電驅(qū)動(dòng)總成的減速器內(nèi)部，而與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的關(guān)聯(lián)性可能不大。
2 異響的臺(tái)架測試排查
為了更高效地識(shí)別與排查減速器的異響問題，搭建了電驅(qū)動(dòng)總成的測試臺(tái)架，如圖5所示。并且，按照整車狀態(tài)邊界條件進(jìn)行電驅(qū)總成的安裝，采用原車懸置剛性固定在臺(tái)架底座，驅(qū)動(dòng)半軸夾角與整車布置一致，提取整車工況的電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩波形作為臺(tái)架加載的載荷條件。另外，為了解決測試過程中電驅(qū)總成的電磁干擾問題，建議數(shù)據(jù)采集線纜都進(jìn)行屏蔽處理，如圖6所示。


圖5 電驅(qū)動(dòng)總成的臺(tái)架測試


圖6 測試線束的電磁屏蔽
如圖所示7，首先利用聲學(xué)照相機(jī)識(shí)別出異響聲源大致在減速器二軸端蓋附近的區(qū)域，再在該區(qū)域上布置振動(dòng)傳感器進(jìn)行測試對(duì)比（圖8），并以此進(jìn)行相關(guān)的異響排查分析。


圖7 聲學(xué)照相機(jī)測試結(jié)果


圖8 臺(tái)架的振動(dòng)傳感器布置
根據(jù)臺(tái)架的測試結(jié)果，如圖9所示，其振動(dòng)通道瞬時(shí)沖擊特征與整車測試時(shí)域形態(tài)相吻合，并且特征幅值更顯著，人耳也能更清晰地聽到復(fù)現(xiàn)出的異響。


圖9 減速器端蓋振動(dòng)的臺(tái)架測試
因此，基于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的臺(tái)架試驗(yàn)，根據(jù)減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如圖10所示，可以更加高效地進(jìn)行異響問題的試驗(yàn)排查分析，主要排查工作的結(jié)論如下：
（1）拆除減速箱中間軸，異響消失；
（2）換裝減小傳動(dòng)側(cè)隙的一級(jí)齒輪副樣件之后，如圖11所示，主觀評(píng)價(jià)異響也有明顯地減弱；
（3）降低加載的電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，異響明顯減弱或消失，如圖12所示。
因此，根據(jù)以上電驅(qū)動(dòng)總成臺(tái)架的主/客觀排查結(jié)果，初步推斷擊異響發(fā)生位置可能在減速器的一級(jí)齒輪副附近。


圖10 減速器傳動(dòng)示意圖


圖11減速器的一級(jí)齒輪副樣件


圖12 轉(zhuǎn)速波動(dòng)對(duì)減速箱異響的臺(tái)架測試對(duì)比
對(duì)于電驅(qū)動(dòng)總成的單級(jí)減速器而言，由于其轉(zhuǎn)速高、速比大和擋位少等特點(diǎn)，必須保證較合理的齒輪側(cè)隙，保證在嚙合齒廓之間形成足夠厚度的潤滑油膜，并補(bǔ)償制造與安裝誤差，以及熱變形等對(duì)齒輪傳動(dòng)造成不良影響。如果要重新進(jìn)行減速器傳動(dòng)間隙的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝調(diào)整，需要進(jìn)行大量的開發(fā)驗(yàn)證工作，成本高，周期長。所以，需考慮通過電控標(biāo)定的優(yōu)化，探討能否可以快速解決或改善該車型異響問題就有較大的工程價(jià)值與意義了。
3 齒輪敲擊機(jī)理與影響因素分析
3.1 齒側(cè)間隙的非線性振動(dòng)特性分析
考慮到齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)存在時(shí)變嚙合剛度、傳遞誤差、阻尼和齒側(cè)間隙等非線性因素，國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究[7] [8]。如圖13所示，為了分析電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)齒輪間隙在嚙合過程的作用，通常引入齒側(cè)非線性分段函數(shù)F(x_ij )表示齒輪動(dòng)態(tài)嚙合力，以研究不同嚙合接觸狀態(tài)下的齒輪動(dòng)態(tài)特性（圖14）。



圖13 齒輪側(cè)隙傳動(dòng)示意圖


上式中，x_ij表示齒輪副之間傳遞誤差，b為齒輪間隙長度，R_i和R_o分別是主/從動(dòng)輪的基圓半徑，θ_i和θ_o分別為主/從動(dòng)輪的角位移，K_c為齒輪嚙合剛度。考慮側(cè)隙因素，圖11表示了齒輪副動(dòng)態(tài)嚙合情況與敲擊現(xiàn)象之間關(guān)系。



圖14 齒輪嚙合情況與敲擊現(xiàn)象的示意圖
3.2 電驅(qū)轉(zhuǎn)矩過零策略優(yōu)化
與傳統(tǒng)燃油車相比，電驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的各零部件都采用了“硬連接”形式，沒有扭轉(zhuǎn)減震器（TVD）、飛輪、離合器、柔性聯(lián)軸器或液力變矩器等傳動(dòng)減振器件。而且，驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)速與轉(zhuǎn)矩輸出特性與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)差別很大，其動(dòng)力響應(yīng)更快，傳動(dòng)換向更頻繁與快速，轉(zhuǎn)矩輸出的變化率也更大。因此，在整車低速行駛下的急加速或急減速工況，容易導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)沖擊噪聲與抖動(dòng)問題。
從整車轉(zhuǎn)矩控制策略的標(biāo)定優(yōu)化方面，合理匹配加速踏板開度、電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出幅值、轉(zhuǎn)矩上升速率等因素，結(jié)合傳動(dòng)系統(tǒng)間隙情況與動(dòng)力響應(yīng)性能的基本要求，可以在電機(jī)轉(zhuǎn)矩正/負(fù)切換過程中，精細(xì)標(biāo)定轉(zhuǎn)矩過零階段的“靠齒”過程，緩沖齒輪嚙合過程的沖擊程度，從而改善或消除敲擊現(xiàn)象[4]。通常，在舒適性模式下的減速工況，轉(zhuǎn)矩標(biāo)定策略應(yīng)遵循動(dòng)力響應(yīng)及時(shí)和平順，無沖擊抖動(dòng)問題，主要的調(diào)整手段有對(duì)加速踏板信道進(jìn)行濾波處理，增加初始預(yù)載轉(zhuǎn)矩，適度增加靠齒時(shí)間，以及降低轉(zhuǎn)矩變化斜率等，如圖15所示。


圖15 電機(jī)轉(zhuǎn)矩過零策略的示意圖
除了減小傳動(dòng)側(cè)隙和優(yōu)化轉(zhuǎn)矩過零控制策略方法之外，還可依據(jù)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)理論，適度提高減速箱機(jī)油的黏度，增加齒輪拖曳力矩，適度增大主動(dòng)輪慣量，減小被動(dòng)輪慣量，調(diào)整齒輪軸的扭轉(zhuǎn)剛度，控制軸系的軸向竄動(dòng)量，避免支承軸承內(nèi)部撞擊等措施方案，改善電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速器的敲擊噪聲問題。
4 標(biāo)定優(yōu)化的驗(yàn)證
根據(jù)以上的機(jī)理分析，考慮成本和后期整改的工程可行性，因此主要從電驅(qū)動(dòng)過零轉(zhuǎn)矩輸出的策略進(jìn)行標(biāo)定優(yōu)化。經(jīng)多次調(diào)教，在不顯著降低動(dòng)力響應(yīng)速度前提下，在低速行駛的急加速松油門工況，觸發(fā)過零控制邏輯，對(duì)加速踏板信號(hào)通道進(jìn)行濾波系數(shù)處理，并施加一定的初始預(yù)載轉(zhuǎn)矩，適度增加靠齒時(shí)間，略微降低電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化率，減緩轉(zhuǎn)矩過零對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，從而改善齒輪敲擊問題。
經(jīng)對(duì)標(biāo)定優(yōu)化后車輛的主觀綜合駕評(píng)與測試對(duì)比分析，駕駛平順性與動(dòng)力響應(yīng)性滿足車型性能開發(fā)要求，敲擊異響問題明顯改善，整車狀態(tài)下的減速器端蓋側(cè)振動(dòng)沖擊特征也基本消失，如圖16所示。



圖16 整車狀態(tài)的減速器端蓋側(cè)振動(dòng)測試對(duì)比
結(jié)語
電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車中的重要組成部分，由于電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出與減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，常常導(dǎo)致整車行駛載荷瞬時(shí)交變工況的敲擊噪聲抖動(dòng)問題，嚴(yán)重地降低了駕乘舒適性。
本文基于某搭載集成式電驅(qū)動(dòng)總成的純電動(dòng)轎車開發(fā)為案例，系統(tǒng)性地闡述了減速工況的減速器敲擊問題，較完整的介紹了該問題的排查分析過程，通過電驅(qū)臺(tái)架試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了整車瞬態(tài)敲擊問題的復(fù)現(xiàn)，并快速高效地提出問題解決的技術(shù)思路。同時(shí)，根據(jù)齒輪嚙合間隙機(jī)理和整車轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化方法，實(shí)車驗(yàn)證了標(biāo)定優(yōu)化方案的有效性，這對(duì)于解決純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)瞬態(tài)工況的振動(dòng)噪聲問題，有較重要的工程指導(dǎo)價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]劉成強(qiáng),徐海港,柴本本,等.純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性分析[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2018,334(12):231-234.
[2]M.RAVICHANDRAN, J.DOERING, KEVIN R. RUYBAL,et al.Design and evaluation of EV Drivetrain Clunk and Shuffle Management Control System［C］.2020 American Control Conference,2020,4905-4912.
[3]于蓬,章桐,孫玲等.集中驅(qū)動(dòng)式純電動(dòng)車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)研究[J]. 振動(dòng)與沖擊, 2015, 34(10): 121-127.
[4]JUNG W P, DAE H K, JONG M K, et al. Improvement of Control Characteristics of Interior Permanent-magnet Synchronous Motor for Electrical Vehicle［J］.IEEE Transactions on Industry Application, 2001, 37(6) : 1754-1760．
[5] 陳煜,張軍,陳豐土等.電驅(qū)總成轉(zhuǎn)向引起的差速器異響診斷與分析[C].SAECCE2020,2020,1179-1182.
[6]楊朝,張軍，沈蜜等.變速器輸出端起步粘滑異響分析與改進(jìn)措施[J].噪聲與振動(dòng)控制, 2019, 39(3): 128-132.
[7]李英明，陳衛(wèi)東,陳奇等.齒側(cè)間隙對(duì)齒輪副非線性振動(dòng)特性的影響研究[J].機(jī)械傳動(dòng),2013,37(5):1-4.
[8]HAMED M，HASSAN S．Analysis of nonlinear oscillations in spur gear pairs with approximated modelling of backlash nonlinearity[J]．Mechanism and Machine Theory,2012,51:14-31．
作者簡介：
張軍，男，1976年生，上海交通大學(xué)博士，正高級(jí)工程師，資深NVH技術(shù)專家，現(xiàn)任吉利汽車研究院NVH高級(jí)技術(shù)專家、NVH總工程師，專注于振動(dòng)噪聲領(lǐng)域研究與實(shí)踐20多年，發(fā)表學(xué)術(shù)論文90多篇，申報(bào)專利40多項(xiàng)，獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)。
Email：zj_zmkm@126.com 
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