摘 要：新能源乘用汽車混動架構(gòu)車型在整車 NVH 性能開發(fā)匹配過程中主觀評價存在整車啟停抖動及敲擊等問題。本文針對此問題點，從懸置隔離率，扭轉(zhuǎn)減振器不同的剛度、阻尼、配合間隙及控制策略等方面介紹了新能源乘用車混動架構(gòu)整車匹配調(diào)校過程中，影響整車啟停抖動及敲擊產(chǎn)生的因素并主要通過懸置隔振、扭轉(zhuǎn)減振器的匹配、控制策略優(yōu)化組合方案來解決該問題的方法。

關(guān)鍵詞：新能源　混動架構(gòu)　柔性連接器　NVH 性能　匹配

1　引言

近幾年以來，全球新能源汽車銷量取得了飛躍式的發(fā)展，傳統(tǒng)車企也逐步從燃油車向新能源方向轉(zhuǎn)型升級，國內(nèi)主流汽車廠和新勢力車企都已大力布局混合動力汽車、純電動等新能源汽車。其中當前最新的、主流的混合動力方案從單個國內(nèi)市場輻射至全球。該混合動力方案發(fā)電系統(tǒng)發(fā)動機相關(guān)附件都用電來供電如電子水泵、電動壓縮機、空調(diào)系統(tǒng)等，該套混合動力方案減輕發(fā)動機負載發(fā)動機工作區(qū)相比傳統(tǒng)燃油發(fā)動機工作區(qū)更高效，從另外一方面來提高發(fā)動機整體的效率，可持續(xù)在高熱效率區(qū)工作發(fā)電，可持續(xù)為電池包和驅(qū)動電機提供電能；降低整車油耗、降低碳排放性能。其該架構(gòu)產(chǎn)品銷量飛躍上升，得到了國內(nèi)外市場消費者認可。新能源汽車本文以混合動力架構(gòu)為例，

在傳統(tǒng)動力系統(tǒng)發(fā)動機加變速器的組合方案基礎(chǔ)上將變速器進一步架構(gòu)調(diào)整成電混系統(tǒng)即發(fā)動機加電混系統(tǒng)組合方案，其中電混系統(tǒng)主要包括發(fā)電機、驅(qū)動電機、以及雙電機的集成式電子控制器、離合器、減速器等，當離合器分離的時候發(fā)動機輸出通過齒輪可以直接驅(qū)動輪端輸出動力，也可以讓驅(qū)動電機通過減速器直接驅(qū)動輪端輸出動力。將多合一的電混系統(tǒng)集成加發(fā)動機組成混合動力系統(tǒng)，將該混合動力系統(tǒng)匹配搭載到整車上，有傳統(tǒng)發(fā)動機 NVH 問題也有電機 NVH 問題、以及整套動力系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)動機與電機之間匹配不佳所帶來新的 NVH 問題，相比傳統(tǒng)燃油車其整車 NVH 性能匹配調(diào)校相關(guān)工作給NVH 工程師帶來前所未有的具有極大挑戰(zhàn)也是對 NVH 工程師專業(yè)能力的考驗。

本文結(jié)合某新能源乘用車混合動力車型在樣車開發(fā)匹配調(diào)校過程階段，主觀評價整車存在啟停抖動及動力系統(tǒng)敲擊問題，并對能引起該問題的機理進行詳細分析，并對其混合動力系統(tǒng)架構(gòu)懸置系統(tǒng)懸置前期仿真布置到懸置臺架整車試驗驗證 NVH 性能隔振率要求、扭轉(zhuǎn)減振器影響 NVH 性能的關(guān)鍵參數(shù)及其匹配、控制策略優(yōu)化等方法進行介紹。

2　懸置系統(tǒng) NVH 性能

懸置系統(tǒng)其關(guān)鍵性作用是承載支撐整車混合動力系統(tǒng)、抑制混動系統(tǒng)內(nèi)部反作用力的外力造成對混動的動態(tài)位移、減少因混動系統(tǒng)只身的振動傳遞到車身端。這其中涉及到懸置系統(tǒng)各個懸置布置位置及布置方式有很重要的關(guān)聯(lián)性，需在項目前期仿真設(shè)計階段通過仿真方法，輸入混動系統(tǒng)質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量、主慣性軸等參數(shù)仿真計算優(yōu)化，使在空間坐標軸 X、Y、Z　3 方向平動以及繞 X、Y、Z　3 方向轉(zhuǎn)動，共 6 各方向上自由空間內(nèi)各個方向上解耦，提高各個方向上解耦率滿足設(shè)計開發(fā)要求，混動系統(tǒng)上懸置系統(tǒng)各個懸置安裝位置并結(jié)合整車車身端位置，可確定懸置系統(tǒng)各個懸置的在車身端與動力端的位置，懸置系統(tǒng)安裝位置確定通過優(yōu)化各個懸置剛度、阻尼等參數(shù)調(diào)整，仿真計算出解耦率及其 6 個方向上的混動系統(tǒng)缸體模態(tài)固有頻率。并滿足設(shè)計開發(fā)要求解耦率及混動系統(tǒng)缸體模態(tài)固有頻率 6 個自由度模態(tài)分布。

通過前期設(shè)計階段懸置系統(tǒng)在混動系統(tǒng)上的布置數(shù)據(jù)、供應(yīng)商將按照混動懸置系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)要求臺架試驗測試各個懸置系統(tǒng)剛度、阻尼是否滿足設(shè)計要求，一般要求懸置系統(tǒng)樣件 3 套，分別是前期設(shè)計值樣件以及在設(shè)計值基礎(chǔ)上 ± 偏差 15% 樣件各一套、將臺架試驗合格件搭載到樣車階段整車上摸底試驗驗證調(diào)校懸置系統(tǒng)是否滿足隔振要求以及確定 NVH 更優(yōu)樣件的剛度、阻尼，同步將該剛度、阻尼參數(shù)樣件需滿足疲勞耐久可靠性等性能要求，一般在隔振率在 20-25dB，同步校核試驗結(jié)果與前期設(shè)計階段仿真差異，若混動懸置隔振率較差不能起很好的隔振要求，使得混動系統(tǒng)在整車狀態(tài)下瞬態(tài)工況下如啟停產(chǎn)生抖動及敲擊等問題會通過懸置系統(tǒng)路徑將激勵源放大，從而使整車 NVH 問題惡化。

混動系統(tǒng)架構(gòu)懸置隔振率對整車 NVH 性能匹配調(diào)校過程中起著很關(guān)鍵性的作用，也是降低混動系統(tǒng)激勵源通過懸置系統(tǒng)路徑傳遞到整車 NVH 上重要的有效優(yōu)化方法。

3　柔性連接器結(jié)構(gòu)

本文某新能源乘用車混合動力車型樣車搭載為扭轉(zhuǎn)減振器，扭轉(zhuǎn)減振器是混合動力系統(tǒng)總成上連接發(fā)動機與電混系統(tǒng)的零部件，由彈簧組件、摩擦片、碟形簧片、盤轂、減振環(huán)、減振壓板、從動盤等構(gòu)成，具有減振、限扭的作用。為達到更好的減振及衰減效果，扭振減振器往往搭配一個單質(zhì)量飛輪使用。

4　扭轉(zhuǎn)減振器參數(shù)匹配

在開發(fā)設(shè)計前，需根據(jù)混動系統(tǒng)參數(shù)進行初步選型或根據(jù)項目需求新開發(fā)扭轉(zhuǎn)減振器匹配，為達到更好的 NVH 減振效果，同時需滿足疲勞耐久可靠性性能試驗需求，在整車樣車調(diào)校階段扭轉(zhuǎn)減振器工程實踐中往往需要對不同剛度、阻尼、配合間隙、啟動和停機控制邏輯等參數(shù)進行不同溫度環(huán)境下NVH 工程師與控制策略優(yōu)化相關(guān)工程師一起匹配聯(lián)調(diào)。

4.1　扭轉(zhuǎn)減振器剛度匹配

一般而言，小剛度的扭轉(zhuǎn)減振器 NVH隔振性能更好，為了達到更好的瞬態(tài)工況如啟停性能，扭轉(zhuǎn)減振器剛度的設(shè)計會從整個動力輸出傳動系統(tǒng)層面全方位進行考慮。發(fā)動機、扭轉(zhuǎn)減振器以及發(fā)電總成組成混動系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)模態(tài)應(yīng)當與混動系統(tǒng)剛體模態(tài)Roll（繞 Y 軸）頻率間隔 3HZ 以上。若傳動系統(tǒng)模態(tài)頻率與混動系統(tǒng)剛體模態(tài) Roll（繞Y 軸）頻率相同或接近，兩者頻率耦合，則整個混動系統(tǒng)在啟停過程中容易產(chǎn)生較大沖擊，且整車狀態(tài)下抖動明顯主觀評價較差。

4.2　扭轉(zhuǎn)減振器阻尼匹配

扭轉(zhuǎn)減振器不同的阻尼參數(shù)在整車狀態(tài)下停機和穩(wěn)態(tài)表現(xiàn)對整車 NVH 性能影響很大。阻尼太小，會導致停機時扭振不收斂，產(chǎn)生抖動、敲擊；阻尼太大，會導致穩(wěn)態(tài)工況扭轉(zhuǎn)減振器隔振差，整車 NVH 振動和噪聲惡化。如圖 1 為某新能源乘用車混動系統(tǒng)架構(gòu)車型搭載同一剛度、不同阻尼扭轉(zhuǎn)減振器的停機表現(xiàn)。

從圖 1 試驗結(jié)果可以看出，阻尼小的扭轉(zhuǎn)減振器停機時相對扭轉(zhuǎn)角達 6°，且不收斂，導致車內(nèi)座椅持續(xù)抖動且振幅大；阻尼大的扭轉(zhuǎn)減振器停機時相對扭轉(zhuǎn)角為 3°，收斂快，座椅振動幅值小。

但是阻尼的選擇并不是越大越好，如圖 2為某新能源乘用車混動系統(tǒng)車型搭載同一剛度、不同阻尼扭轉(zhuǎn)減振器怠速發(fā)電工況表現(xiàn)。當阻尼過大時，穩(wěn)態(tài)工況扭轉(zhuǎn)減振器隔振性會變差，導致整車車內(nèi)噪聲變大。為設(shè)計出合適的阻尼范圍，需綜合啟停、怠速、加速等工況整體表現(xiàn)進行 NVH 工程師與控制策略優(yōu)化工程師一起匹配聯(lián)調(diào)。

4.3　扭轉(zhuǎn)減振器間隙匹配

扭轉(zhuǎn)減振器作為一個裝配部件，各子零件之間的配合間隙對啟停性能也有很大影響。以盤轂外齒與驅(qū)動盤之間的配合間隙為例，通過優(yōu)化配合間隙能顯著改善停機敲擊異響問題。

從圖３可以看出：同一扭轉(zhuǎn)減振器，搭載相同的停機程序，當間隙較大時，啟停敲擊更明顯。盤轂與驅(qū)動盤之間設(shè)計一定的間隙是為了補償發(fā)動機與變速器裝配時的誤差。在此基礎(chǔ)上，盡可能的減小系統(tǒng)間隙能改善扭轉(zhuǎn)整車啟停表現(xiàn)。

4.4　扭轉(zhuǎn)減振器控制程序參數(shù)匹配

在某新能源乘用車混動系統(tǒng)中，發(fā)動機啟動前，由 ISG 電機作為主動件，拖動發(fā)動機到一定轉(zhuǎn)速進行進而釋放扭矩，當發(fā)動機點火后，ISG 電機變?yōu)楸粍蛹M行發(fā)電；停機時，ISG 作為主動件提供一定的扭矩，拉停發(fā)動機。在此過程中，ISG 電機經(jīng)過了主動 - 被動 - 主動的轉(zhuǎn)換，其控制參數(shù)對啟停性能影響很大。

如圖 4，當啟動加載斜率（力矩）較大時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速快速通過系統(tǒng)共振區(qū)間，啟動敲擊??；當啟動加載斜率（力矩）較小時，在傳動系統(tǒng)共振區(qū)間停留時間長，易引起敲擊。但啟動力矩太大會引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速上沖太高，導致發(fā)動機噪聲大。

不同的停機扭矩對發(fā)動機停機性能也有顯著影響。如圖 5，當停機扭矩過小時，扭振不收斂，導致車內(nèi)持續(xù)抖動。停機扭矩也不能設(shè)計過大，扭矩過大會導致扭轉(zhuǎn)減振器敲擊。

5　結(jié)語

本文結(jié)合某新能源乘用車混動系統(tǒng)架構(gòu)車型在整車調(diào)校過程中主觀評價存在整車啟停抖動及敲擊等問題并通過懸置隔振、扭轉(zhuǎn)減振器的匹配、控制策略優(yōu)化組合方案來解決該問題的方法，從前期仿真分析到樣車階段試驗驗證去識別、校核及 NVH優(yōu)化性能匹配、與控制策略優(yōu)化工程師聯(lián)調(diào)匹配，在整車狀態(tài)下試驗測試懸置系統(tǒng)隔振率滿足要求的前提條件下，對混動系統(tǒng)架構(gòu)關(guān)鍵性零部件扭轉(zhuǎn)減振器不同的剛度、阻尼、配合間隙、控制策略優(yōu)化等關(guān)鍵性能參數(shù)的匹配方案進行了介紹，并對參數(shù)設(shè)計不當可能導致的后果進行了分析與說明，為新能源汽車行業(yè)內(nèi)相同或類似新能源乘用車混動系統(tǒng)架構(gòu)車型類型的車在前期設(shè)計階段及后期樣車調(diào)校階段主觀評價存在整車啟停抖動及敲擊產(chǎn)生等問題及 NVH 性能優(yōu)化提供參考。

郭楊　劉虎

比亞迪汽車工業(yè)有限公司　廣東省深圳市　518118

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