[ 摘要] 電動車與傳統(tǒng)燃油車在噪聲上存在很大的差別，高頻噪聲凸顯。針對某款電動車高速行駛時車內(nèi)高頻噪聲大和聲品質(zhì)差的問題，識別出電機和減速器是車內(nèi)噪聲的主要源頭。運用NVH 的“源—傳遞路徑—響應(yīng)”的解決思路，一方面通過對電機和減速器進行聲學(xué)包覆，降低噪聲源，另一方面通過對傳遞路徑的氣密封和聲學(xué)密封進行改進以及聲學(xué)包優(yōu)化，有效降低了車內(nèi)高頻噪聲，提高了車內(nèi)聲品質(zhì)。[ 關(guān)鍵詞] 階次噪聲；聲學(xué)包覆；氣密封；聲學(xué)密封；聲學(xué)包；噪聲源識別；聲品質(zhì)

0 引言

電動車的噪聲與傳統(tǒng)燃油的噪聲有本質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)車的主要噪聲有發(fā)動機噪聲、變速器噪聲、進排氣噪聲等，電動車主要噪聲有電機噪聲、減速器噪聲、控制器噪聲等，如何阻隔動車的噪聲傳入駕駛室，降低車內(nèi)噪聲，改善車內(nèi)聲品質(zhì)，提高乘坐舒適性，已成為業(yè)界研究的重點和熱點。NVH 解決問題的基本思想是“源- 傳遞路徑-響應(yīng)” [1]。要降低車內(nèi)噪聲響應(yīng)，需要從源和傳遞路徑兩方面考慮：（1）找到產(chǎn)生噪聲源的部位，從系統(tǒng)零部件本身降低噪聲；（2）從傳遞路徑考慮，主要是空氣聲傳播。空氣聲一種方式是通過車身縫隙或孔洞直接傳遞到車內(nèi)；另一種方式是傳遞到車身上，一部分被反射回去，另一部分透過板直接傳遞到車內(nèi)。傳遞路徑需從密封和隔吸聲兩方面改善[2]?？諝饴晜鞑サ年P(guān)鍵影響因素是車身密封，只有在做好密封的基礎(chǔ)上通過改善隔吸聲性能，才能有效降低車內(nèi)噪聲，提高車內(nèi)聲品質(zhì)。以某款電動車為例，發(fā)現(xiàn)高速行駛時電機和減速器噪聲大。從“源”方面，考慮包覆技術(shù)降低噪聲源；從傳遞路徑上，對空調(diào)膨脹閥、轉(zhuǎn)向防塵罩、前圍線束過孔等進行密封優(yōu)化，以及對前圍隔熱墊材質(zhì)和覆蓋面積等進行隔吸性能改善。經(jīng)主觀評價及試驗測試，車內(nèi)噪聲明顯降低，車內(nèi)聲品質(zhì)顯著改善。

1 問題描述及排查

主觀評價某款EV 車電機和減速器噪聲大。車內(nèi)噪聲測試參考文獻[3]。頻譜圖顯示（如圖1所示）電機和減速器的階次噪聲大；對總聲壓級進行貢獻分析（如圖2 所示），電機和減速器的噪聲明顯較大。與主觀評價結(jié)果一致。電機的主要噪聲是48 階階次噪聲，頻率范圍0~7 000 Hz；減速器的主要噪聲是27 階階次噪聲，頻率范圍0~3 000 Hz；都屬于高頻噪聲。電機的高頻噪聲主要來自電機極數(shù)、槽數(shù)及其倍頻對應(yīng)的階次噪聲[4]。減速器的高頻噪聲主要是齒輪嚙合引起的階次噪聲。

2 真因查找解決NVH 問題的主要思路是“源—傳遞路徑—響應(yīng)”[5]。要降低響應(yīng)，需從噪聲源和傳遞路徑兩方面考慮。從源方面考慮，與標(biāo)桿車進行源近場噪聲的對比，如果近場噪聲較大，需對噪聲源進行優(yōu)化；從傳遞路徑方面考慮，主要是車身密封和聲學(xué)包處理，只有做好傳遞路徑的密封，增加隔吸聲材料才會有效。所以需從3 方面查找原因：（1）噪聲源的對比；（2）傳遞路徑的密封檢查；（3）聲學(xué)包的檢查。

2.1 噪聲源的對比電機和減速器的近場噪聲聲壓級為76 dB（A），與標(biāo)桿車的近場噪聲71 dB（A）相差5 dB（A），差距較大，如圖3 所示。

2.2 傳遞路徑的密封檢查

電機和減速器位于機艙內(nèi)，前圍系統(tǒng)是主要的傳遞路徑，需對前圍系統(tǒng)進行密封性檢查。密封性包括氣密封和聲學(xué)密封，所以從兩方面檢查：（1）用保壓設(shè)備和煙霧發(fā)聲器檢查傳遞路徑的氣密封；（2）用超聲波和噪聲源定位檢查聲學(xué)密封確定薄弱部位。2.2.1 用保壓設(shè)備和煙霧發(fā)聲器檢查傳遞路徑的氣密封保壓設(shè)備（如圖4 所示）根據(jù)壓差式流量測量原理測試氣密性。保壓設(shè)備在125 Pa 時向車內(nèi)加壓充氣，同時打開煙霧發(fā)聲器（如圖5 所示），通過煙霧冒出的方向，結(jié)合數(shù)模確定泄露位置。通過內(nèi)窺鏡（圖6 所示）發(fā)現(xiàn)，A 柱夾膠板泄露—在夾膠板末端出現(xiàn)發(fā)泡不良問題（如圖7 所示）。

2.2.2 用超聲波和噪聲源定位檢查聲學(xué)密封用超聲波測漏儀先對前圍系統(tǒng)進行密封性檢查。聲源發(fā)聲器通過吸力貼在機艙側(cè)的鈑金上，發(fā)出40 kHz 的超聲波，超聲波測漏儀在駕駛室側(cè)接收超聲波信號，顯示數(shù)值，數(shù)值較高位置為泄露處。泄露的主要部位有：線束過孔膠套、空調(diào)暖水管、空調(diào)進風(fēng)口及轉(zhuǎn)向防塵罩，具體數(shù)值如圖8—圖11 所示（大于25 dB）。

用聲強探頭對前圍系統(tǒng)進行噪聲源定位測試，得到聲強分布云圖（如圖12 所示）。從圖中可以看出薄弱部位為：線束過孔、空調(diào)暖水管、空調(diào)進風(fēng)口及轉(zhuǎn)向防塵罩。

綜合超聲波測漏儀和噪聲源定位測試確定傳遞路徑聲學(xué)密封的薄弱部位有：線束過孔膠套、空調(diào)暖水管、空調(diào)進風(fēng)口及轉(zhuǎn)向防塵罩。2.3 聲學(xué)包的檢查對前圍隔熱墊及周邊進行檢查，發(fā)現(xiàn)空調(diào)膨脹閥和暖水管過孔處裸露鈑金面積大，A 柱鈑金全部裸露，如圖13 所示。

3 源問題整改及效果驗證

電機和減速器研發(fā)后一般很難整改，即使能優(yōu)化，成本也很高，且效果也不理想，整改優(yōu)化可考慮隔吸聲材料包裹噪聲源即聲源包覆。3.1 源問題整改電機噪聲頻率范圍為0~7 000 Hz，減速器噪聲范圍為0~4 000 Hz，頻率范圍覆蓋全頻段，需采取隔聲加吸聲的方式進行包覆，對電機和減速器用EVA+Pu 發(fā)泡材料進行聲學(xué)包覆，如圖14 所示。

3.2 效果驗證對電機和減速器包覆EVA+PU 發(fā)泡材料后進行測試，近場噪聲降低11~16 dB（A），駕駛員右耳聲壓級由68.7 dB（A）降至67 dB（A），降低1.7 dB（A），如圖15 所示。

4 密封問題整改及效果驗證

車身密封是降低車內(nèi)噪聲的基礎(chǔ)，只有提高了車身密封性，增加隔吸聲材料，才能有效降低車內(nèi)噪聲。密封原則：（1）氣密封，指氣流能夠通過的；（2）聲學(xué)密封，指在氣密封的基礎(chǔ)上，聲音通過時傳遞最小，即薄弱部位。4.1 傳遞路徑的密封改進4.1.1 對傳遞路徑進行氣密封改進A 柱夾膠板由骨架和發(fā)泡材料組成， 骨架的主要材質(zhì)為PA66， 發(fā)泡材料的材質(zhì)為EVA+PE，發(fā)泡倍率為9~12 倍，需在160~180℃下連續(xù)烘烤20 min 才能充分發(fā)泡。通過A 柱夾膠板附近的孔洞噴聚氨酯發(fā)泡，待聚氨酯發(fā)泡固化后用內(nèi)窺鏡查看，密封良好。4.1.2 對傳遞路徑進行聲學(xué)密封改進對線束過孔膠套、轉(zhuǎn)向防塵罩、空調(diào)暖水管和空調(diào)進風(fēng)口等薄弱部位進行聲學(xué)密封：（1）線束膠套是雙層結(jié)構(gòu)（如圖16 所示），氣密封無問題，但是聲學(xué)密封薄弱，線束膠套材質(zhì)為EPDM，厚度3 mm，增加厚度為5 mm，同時膠套里面增加密封膠增加隔聲（如圖17 所示），保證聲學(xué)密封。

（2）轉(zhuǎn)向防塵罩材質(zhì)為橡膠，厚度12 mm，氣密封無問題，但是聲學(xué)密封薄弱，防塵罩里面是空的，增加EPDM 泡塊（如圖18 所示）。（3）空調(diào)暖水管膠套的材質(zhì)為橡膠，厚度3 mm，增加厚度為5 mm，在暖水管膠套和前圍間增加10 mm 厚的PU 泡棉（如圖19 所示），增強聲學(xué)密封。（4）空調(diào)進風(fēng)口，增加一個塑料為骨架，周圈為橡膠的零部件，橡膠與前圍隔熱墊配合（如圖20 所示）增加聲學(xué)密封，增加前圍的覆蓋面積。

4.2 效果驗證用保壓設(shè)備和煙霧發(fā)生器檢測，A 柱夾膠板未泄露；用超聲波測漏儀檢測，線束膠套、暖水管、空調(diào)進風(fēng)口及轉(zhuǎn)向防塵罩的泄露值在23~25 dB，聲學(xué)密封較好；用噪聲源定位檢測，線束膠套、暖水管、空調(diào)進風(fēng)口及轉(zhuǎn)向防塵罩未出現(xiàn)薄弱部位。駕駛員右耳聲壓級由67 dB（A）至66 dB（A）降低1 dB（A）（如圖21 所示），車內(nèi)噪聲改善明顯。

5 聲學(xué)包問題整改及效果驗證

聲波通過介質(zhì)傳播，對車內(nèi)的傳遞通過兩種途徑：空氣聲傳遞和結(jié)構(gòu)聲傳遞。高頻噪聲主要通過空氣向車內(nèi)傳播[6]。吸聲和隔聲相結(jié)合的是降低車內(nèi)噪聲常用的方法。吸聲原理是聲能轉(zhuǎn)化為熱能，達到降低車內(nèi)噪聲的目的[7]。一方面，聲波在傳遞過程中，質(zhì)點的振動速度不同，這種速度梯度使得相鄰質(zhì)點間產(chǎn)生了相互作用的內(nèi)摩擦力和黏性力，從而阻礙了質(zhì)點的運動，使得聲能不斷轉(zhuǎn)化為熱能[8]；另一個方面，媒體中的各個質(zhì)點的疏密程度和溫度不一樣，這種溫度梯度使得相鄰質(zhì)點間產(chǎn)生熱交換，使得聲能轉(zhuǎn)化為熱能[9]。隔聲多采用雙層墻結(jié)構(gòu)，隔聲機理是當(dāng)聲波依次透過特性阻抗完全不同的板、空氣介質(zhì)和聲學(xué)材料時，造成聲波多次反射，發(fā)生聲波的衰減，并且由于空氣層的彈性和附加吸收作用，使振動能量大大衰減，達到降低車內(nèi)噪聲的目的。5.1 對傳遞路徑進行隔吸聲處理將空調(diào)膨脹閥和暖水管縮小開孔面積；A 柱鈑金裸露，增加10 mm 硬質(zhì)氈“側(cè)耳”（如圖22 所示），克重1 200~1 400 g/m2，增加聲學(xué)材料覆蓋面積[9]。前圍隔熱墊材質(zhì)為軟氈+ 聲學(xué)膜+ 硬氈結(jié)構(gòu)，重質(zhì)層硬氈克重1 000~1 200 g/m2較低，改為軟氈+EPDM+ 硬氈結(jié)構(gòu)。

5.2 效果驗證空調(diào)膨脹閥和暖水管縮小開孔面積，A 柱鈑金增加側(cè)耳，前圍隔熱墊增加EPDM 后整車測試，駕駛員右耳聲壓級由66 dB（A）至65.3 dB（A）降低0.7 dB（A），車內(nèi)噪聲改善明顯。如圖23 所示。

6 改善效果

通過對聲源包覆、傳遞路徑的密封改進和聲學(xué)包優(yōu)化，駕駛員右耳聲壓級由68.7 dB（A）至65.3 dB（A）下降3.4 dB（A），語言清晰度由70%AI 至78%AI 提高8%AI，左后乘客左耳聲壓級由72.3 dB（A）至67.6 dB（A）下降4.7 dB（A），語言清晰度由73%AI 至79%AI 提高6%AI，主觀評價電機和減速器高頻噪聲明顯降低，車內(nèi)聲品質(zhì)明顯提高。

7 總結(jié)

通過以上內(nèi)容，得到以下結(jié)論：（1）“源- 傳遞路徑- 響應(yīng)”是NVH 解決問題的基本思路。降低響應(yīng)需從噪聲源和傳遞路徑兩方面考慮；（2）在噪聲源很難優(yōu)化的情況下，考慮聲學(xué)包覆技術(shù)，減少噪聲源向車內(nèi)傳遞，從而降低車內(nèi)噪聲；（3）密封包括氣密封和聲學(xué)密封，保壓設(shè)備和煙霧發(fā)聲器檢查氣密封，超聲波測漏儀和噪聲源定位查找聲學(xué)密封確定薄弱部位；（4）氣密封和聲學(xué)密封是聲學(xué)包的基礎(chǔ)，只有在密封做好的基礎(chǔ)上，隔吸聲才能有效改善；（5）下一步還需要從電機和減速器本身結(jié)構(gòu)優(yōu)化降低噪聲進行研究。作者：許林倩，岳志強，耿建，黨程作者單位：（071000 河北省 保定市 諾博汽車系統(tǒng)有限公司）

來源：農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程