[摘要]針對(duì)純電動(dòng)汽車電機(jī)噪聲在整車上的聲學(xué)特征，介紹了在整車上測(cè)量電機(jī)噪聲的測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)量工況，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別并驗(yàn)證電機(jī)噪聲成分。分析比較了不同測(cè)試工況下的電機(jī)階次噪聲，選取具有代表意義的急加速工況進(jìn)行電機(jī)噪聲分析，給出了電機(jī)階次噪聲的主客觀評(píng)價(jià)方法。文中介紹的電機(jī)噪聲測(cè)試和分析方法具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車、電機(jī)、噪聲1 引言  由于能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益突出,不少國(guó)家已經(jīng)公布了停售傳統(tǒng)燃油汽車的時(shí)間表，各大汽車廠商正在開發(fā)越來越多的電動(dòng)汽車，消費(fèi)者在選購(gòu)電動(dòng)汽車時(shí)，對(duì)乘坐舒適性的要求也越來越高。電動(dòng)汽車的電機(jī)噪聲是影響乘坐舒適性的關(guān)鍵性能指標(biāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)速高、力矩波動(dòng)大的特點(diǎn)，而其引發(fā)的振動(dòng)和噪聲具有中高頻成份占比大的特點(diǎn)。由于缺少了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的掩蓋，電機(jī)噪聲尤為突出。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)電動(dòng)汽車電機(jī)噪聲進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[1]研究了某電動(dòng)車急加速過程中電機(jī)噪聲，文獻(xiàn)[2]研究了電動(dòng)車勻速工況時(shí)車內(nèi)噪聲的聲品質(zhì)，文獻(xiàn)[3]采用電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的諧波來合成掩蔽聲場(chǎng)，從而提高車內(nèi)噪聲的聲品質(zhì)。本文系統(tǒng)介紹了電動(dòng)汽車電機(jī)噪聲的測(cè)試及分析方法。2 電機(jī)噪聲的測(cè)試方法2.1 測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)需要包含電機(jī)艙和乘員艙電機(jī)噪聲，電機(jī)總成支撐的振動(dòng)以及傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，如圖1所示。

表1列出了各個(gè)測(cè)點(diǎn)的所測(cè)量的信號(hào)種類、位置及名稱。

1到6號(hào)麥克風(fēng)用來測(cè)量乘員艙的電機(jī)噪聲，為客觀反映人耳在車內(nèi)聽到的聲音，當(dāng)副駕駛和后排沒有乘客時(shí)，需要在座椅上增加人工頭用來模擬人的頭部，麥克風(fēng)分別布置在人工頭的左右兩側(cè)。人工頭在整車上的安裝情況如下圖2所示：

7號(hào)麥克風(fēng)用來測(cè)量電機(jī)近場(chǎng)噪聲，在后期數(shù)據(jù)分析時(shí)也需要通過近場(chǎng)噪聲來識(shí)別來自電機(jī)的噪聲成分。8到13號(hào)加速度傳感器用來分析電機(jī)總成懸置系統(tǒng)的三個(gè)支撐對(duì)電機(jī)振動(dòng)的隔振效果，同時(shí)可以分析乘員艙電機(jī)噪聲是來自固體聲還是空氣聲。14 號(hào)光電傳感器用來測(cè)量傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，然后通過傳動(dòng)比換算到電機(jī)轉(zhuǎn)速，光電傳感器的布置如圖3所示：

2.2 測(cè)量工況根據(jù)用戶的駕駛習(xí)慣，測(cè)量工況通常包含下面四個(gè)工況。

3 電機(jī)噪聲的分析方法3.1 電機(jī)噪聲的識(shí)別電機(jī)噪聲主要來源于轉(zhuǎn)子不平衡及軸承振動(dòng)引起的機(jī)械噪聲，散熱風(fēng)扇引起的空氣動(dòng)力噪聲以及電磁力引起的電磁噪聲，其中電磁噪聲是電機(jī)噪聲的主要成分，根據(jù)實(shí)際的工程案例分析，發(fā)現(xiàn)定子齒槽引起的齒諧波噪聲是電磁噪聲的主要成分，齒諧波噪聲的頻率：

式中，i為諧波次數(shù)，Q為齒槽數(shù)，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速。從公式可知，如果知道了電機(jī)定子齒槽數(shù)，就可以通過公式計(jì)算哪些頻率成分是來自電機(jī)，但對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)車型的電機(jī)，通常是無法獲取電機(jī)定子齒槽數(shù)，這就需要通過測(cè)試數(shù)據(jù)的分析來識(shí)別。以某一車型的電機(jī)噪聲為案例進(jìn)行分析，圖4是勻加速的工況時(shí)乘員艙左前外耳處噪聲的坎貝爾圖，橫坐標(biāo)是傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，通過回放得到抱怨的噪聲是541.5階的階次噪聲，首先和電機(jī)近場(chǎng)噪聲比較，如圖5所示，可以看出電機(jī)近場(chǎng)的541.5階次噪聲明顯，初步判斷此階次噪聲來自電機(jī)。

同時(shí)變速箱的傳動(dòng)比通常為8到10 之間，如橫坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，則圖中的階次噪聲為54 階次到 68 階次，目前主流電機(jī)的齒槽數(shù)為48,60  和72，可判斷此階次噪聲來自60 齒槽的電機(jī)。后期證實(shí)電機(jī)定子齒槽為60 齒，驗(yàn)證了電機(jī)噪聲識(shí)別方法的有效性。3.2 電機(jī)噪聲的評(píng)價(jià)3.2.1 評(píng)價(jià)工況圖6到圖9為某一車型四個(gè)工況乘員艙左前外耳麥克風(fēng)的測(cè)試數(shù)據(jù)，通過對(duì)比可知，急加速時(shí)工況最惡劣，對(duì)應(yīng)的電機(jī)階次噪聲最大。同時(shí)，相對(duì)于30S勻加速，急加速測(cè)試工況的加速過程更容易控制，能保證測(cè)試數(shù)據(jù)的一致性。所以選取具有代表意義的急加速作為評(píng)價(jià)工況。

3.2.2 客觀評(píng)價(jià)方法采用客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法對(duì)電機(jī)階次噪聲評(píng)價(jià)，客觀評(píng)價(jià)包含階次噪聲的相對(duì)值評(píng)價(jià)和絕對(duì)值評(píng)價(jià)，相對(duì)值評(píng)價(jià)是通過比較電機(jī)階次噪聲的聲壓級(jí)和總聲壓級(jí)來判斷階次噪聲在總聲壓級(jí)中是否明顯，其中總聲壓級(jí)包含電機(jī)階次噪聲和背景噪聲。當(dāng)電機(jī)階次噪聲的聲壓級(jí)比總聲壓級(jí)小5dB時(shí)，則說明電機(jī)噪聲相對(duì)于總聲壓級(jí)不明顯，反之則需要優(yōu)化。以某一車型的電機(jī)噪聲為例，傳動(dòng)軸為參考軸時(shí)，電機(jī)階次噪聲為582階，在整個(gè)加速過程中獲得582階的聲壓級(jí)，電機(jī)階次噪聲的階次寬度為階次的2%，包含電機(jī)階次噪聲和背景噪聲的總聲壓級(jí)階次寬度為階次的26%，得到的聲壓級(jí)比較如圖3所示，當(dāng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速在760RPM時(shí)，電機(jī)階次噪聲的聲壓級(jí)僅比總聲壓級(jí)低3.4dB，目標(biāo)是比總聲壓級(jí)低5dB，所以  此轉(zhuǎn)速下電機(jī)噪聲是潛在的抱怨點(diǎn)。

絕對(duì)值評(píng)價(jià)方法是將待評(píng)價(jià)的車型電機(jī)階次噪聲和其他車型的電機(jī)階次噪聲比較，判斷該車型相對(duì)于其他車型是否有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如圖11 所示，得到四個(gè)車型的電機(jī)階次噪聲，以待評(píng)價(jià)的車型A為例，相對(duì)于其他三個(gè)競(jìng)爭(zhēng)車型，明顯比車型B和車型C有聲學(xué)優(yōu)勢(shì)，比車型D相比略有聲學(xué)優(yōu)勢(shì)?？傮w來看，該電機(jī)階次噪聲是同類型車型中最具競(jìng)爭(zhēng)力的。

3.2.3主觀評(píng)價(jià)方法主觀評(píng)價(jià)是電機(jī)階次噪聲客觀評(píng)價(jià)方法的依據(jù)，也是最終的接受標(biāo)準(zhǔn)，打分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

按照表3的打分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖11 涉及到的四種車型進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)并打分，得到表4的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)果和圖11 的客觀測(cè)量數(shù)據(jù)吻合。

4 結(jié)語 

基于純電動(dòng)汽車電機(jī)噪聲在整車上的聲學(xué)特征，首先介紹了電動(dòng)汽車電機(jī)噪聲的測(cè)試方法，包含測(cè)點(diǎn)布置和測(cè)試工況然后介紹了電機(jī)噪聲的分析方法，包含電機(jī)噪聲的識(shí)別，電機(jī)噪聲的客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)方法。本文介紹的電機(jī)噪聲的測(cè)試和分析方法可應(yīng)用于電機(jī)的開發(fā)和驗(yàn)證工作。

作者：嚴(yán)小俊，趙要珍，曹誠(chéng)，馬扎根

作者單位：上汽大眾汽車有限公司

來源：2018汽車NVH控制技術(shù)國(guó)際研討會(huì)論文集