摘要：針對某自主純電動車制動減速時車內(nèi)產(chǎn)生的嘯叫問題，經(jīng)主觀駕評及客觀測試分析后，排查出整車制動電機(jī)轉(zhuǎn)速為4300rpm～3700rpm時車內(nèi)出現(xiàn)嘯叫噪聲；通過齒輪嚙合原理分析闡述了減速器制動減速噪聲的產(chǎn)生機(jī)制，并進(jìn)行整車測試、階次分析等研究分析方法排查出整車制動減速過程中嘯叫激勵源頭來自減速器一級主動齒輪階次。結(jié)合該車型設(shè)計開發(fā)進(jìn)度，提出對整車調(diào)整制動能量回收扭矩策略方案，對實施方案優(yōu)化后的車輛進(jìn)行主觀評價和客觀測試，結(jié)果表明一級主動齒輪階次突變大幅削弱，制動減速工況車內(nèi)相關(guān)階次聲壓級峰值降低了5．1dB，解決了駕駛室內(nèi)嘯叫問題，提高了乘坐舒適性。

關(guān)鍵詞：純電動車；制動減速；嘯叫噪聲；能量回收隨著國家對電動車推廣政策的穩(wěn)步實施和國民對電動車認(rèn)可度的逐漸提升，電動車越來越普及。但是隨之而來的就是消費者對電動車的乘坐舒適性提出了越來越高的要求。

1 引言

汽油車有發(fā)動機(jī)的噪聲屏蔽，使得變速箱的嘯叫噪聲被部分掩蓋即嘯叫不明顯。但是電動車沒有發(fā)動機(jī)的噪聲屏蔽，使得減速器的嘯叫變得明顯，而且電動車比汽油車工作在大扭矩和高轉(zhuǎn)速工況的概率大得多，這也加重了減速器齒輪嘯叫問題，所以電動車減速器的齒輪嘯叫是影響整車行駛品質(zhì)的一個重要因素。對待齒輪嘯叫，工程師大多關(guān)注驅(qū)動工況噪聲優(yōu)化，但是當(dāng)今電動車為了獲得更高的續(xù)航里程，在整車制動減速時，驅(qū)動電機(jī)變成了發(fā)電機(jī)，整車策略也偏好設(shè)置更大的電機(jī)能量回收扭矩，這使得減速器同樣會傳遞較大扭矩，此時的大扭矩同樣會使減速器產(chǎn)生齒輪嘯叫[1]。針對能量回收時的齒輪嘯叫趙要珍口1經(jīng)過分析和測試確認(rèn)齒輪嘯叫為經(jīng)過變速器懸置支架被放大，通過懸置支架上增加動力吸振器改變懸置支架的固有模態(tài)，從而降低了路徑傳遞放大的齒輪嘯叫。對于電動車而言減速器為其主要的幾個噪聲源之一，因此對其分析和優(yōu)化對提升電動車乘坐舒適性具有重要意義。由于人耳對1000～2000Hz高頻噪聲十分敏感，電動車噪聲聲壓級雖然不高，但很容易產(chǎn)生讓人抱怨的尖銳噪聲。當(dāng)前電動車多采用單級減速器，檔位階次和主減階次一般分別為20以上和7以上，在時速60km／h以內(nèi)的城市通勤工況，檔位階次較明顯。在時速80km／h左右中高速行駛時，檔位和主減階次較明顯。所以電動車減速器嘯叫問題的改善將很大程度改善整車乘坐舒適性。武俊杰p1通過對減速器嘯叫進(jìn)行主觀和客觀數(shù)據(jù)分析，確定問題來源，運用仿真進(jìn)行齒輪微觀修形以降低傳遞誤差，從而優(yōu)化齒輪嘯叫。減速器噪聲主要有兩種：敲擊和嘯叫。敲擊噪聲多見于齒輪空套在軸上的手動及自動變速箱，而減速器多為檔位和主減嘯叫噪聲，多表現(xiàn)為某個車速區(qū)間突然出現(xiàn)口哨音。減速器嘯叫主要由齒輪嚙合剛度變化和傳遞誤差波動使齒輪副在運行中產(chǎn)生不平穩(wěn)激振力振動，該振動通過結(jié)構(gòu)路徑和空氣輻射傳遞到車內(nèi)，從而引起一種特定階次的中高頻噪聲，即齒輪嘯叫噪聲。本文以某自主品牌電動車為研究對象，在中高速制動減速至1]4300qom～3700rpm過程中，車內(nèi)產(chǎn)生刺耳的減速器嘯叫聲，通過適當(dāng)降低整車制動時電機(jī)能量回收扭矩，以降低減速器齒輪受力從而降低齒輪傳遞誤差，達(dá)到改善減速器齒輪嘯叫的目的。

2 車內(nèi)嘯叫噪聲主觀評價與分析

2．1 車內(nèi)噪聲主觀評價以某自主品牌開發(fā)過程中的電動車為研究對象，通過主觀評價工程師對整車進(jìn)行駕評，整車在中高車速時松開油門踏板使整車自由滑行減速，整車無嘯叫噪聲；但是整車在中高車速時松開油門踏板并踩踏制動踏板使整車在中高車速制動減速，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為4300rpm～3700rpm時，車內(nèi)出現(xiàn)明顯嘯叫噪聲，乘坐舒適性較差。以上測試均為同一駕駛員在同一路段進(jìn)行，整車狀態(tài)僅為有無踩踏制動踏板的差異。

2．2車內(nèi)噪聲試驗診斷根據(jù)主觀駕評結(jié)果，對整車進(jìn)行NVHN試和數(shù)據(jù)分析。先將整車加速到100km／h后松開油門踏板使整車自由滑行減速，得到車內(nèi)噪聲測試結(jié)果如圖1所示：

后再次將整車加速到100km／h后松開油門踏板并踩下制動踏板使整車制動減速，得到車內(nèi)噪聲測試結(jié)果如圖2所示：Hz圖2制動減速車內(nèi)噪聲瀑布圖通過數(shù)據(jù)分析得出，自由滑行減速時車內(nèi)噪聲瀑布圖始終無階次出現(xiàn)，制動減速到電機(jī)轉(zhuǎn)速在4300rpm～3700rpmH寸，駕駛室主要出現(xiàn)21階和48階階次噪聲。

2．3 整車制動減速嘯叫原因分析通過軟件聲音回放功能分別屏蔽制動減速時產(chǎn)生的21階次和48階次噪聲，確定21階次是造成整車制動減速嘯叫的主要原因。該電動車自由滑行減速和制動減速時最大反拖扭矩分別為50Nm和100Nm，且不論制動踏板踩踏深淺，電機(jī)的反拖扭矩大小及變化一致。整車制動減速到4300rpm～3700rpm區(qū)間，電機(jī)反拖扭矩為最大的100Nm。測試車輛驅(qū)動電機(jī)及減速器總成參數(shù)如表1所示，由動力總成參數(shù)可知出現(xiàn)的階次為減速器一級主動齒輪階次，因此需對減速器一級主動齒輪嘯叫問題進(jìn)行排查。

減速器齒輪嘯叫主要是由齒輪副傳遞誤差的波動產(chǎn)生的不平穩(wěn)激振力導(dǎo)致的具有齒數(shù)特征的噪聲，降低傳遞誤差一般可以有效降低齒輪嘯叫。在其他條件不變的情況下傳遞誤差與齒輪副所受的載荷有關(guān)。通過對該減速器溯源，減速器各零部件檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求，再對該減速器一級減速齒輪副仿真分析得出在反拖扭矩100NmH寸，一級主動齒輪反驅(qū)面?zhèn)鬟f誤差峰峰值超過了0．89m未達(dá)到要求的0．69m以內(nèi)，不滿足設(shè)計要求。因此判定100Nm反拖扭矩下的一級主動齒輪反驅(qū)面的傳遞誤差過大為齒輪嘯叫的主要原因。

3 減速器齒輪嘯叫優(yōu)化與試驗驗證

3．1 減速器齒輪嘯叫問題優(yōu)化

齒輪傳遞誤差大部分通過齒輪修形調(diào)整，但是出于整車開發(fā)節(jié)點臨近，該處選擇在合理范圍內(nèi)調(diào)整制動減速時整車能量回收扭矩來降低減速器受力從而降低齒輪傳遞誤差達(dá)到降低齒輪嘯叫噪聲的目的。通過仿真分析在不變更齒輪參數(shù)情況下，一級主動齒輪傳遞誤差隨扭矩變化情況如圖3所示。由圖可知反拖扭矩從110Nm變化glJ60Nm的過程中傳遞誤差呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，結(jié)合整車?yán)m(xù)航允許的能量回收強(qiáng)度，選取電機(jī)反拖扭矩由100Nm降低至1]90Nm和80Nm分別進(jìn)行驗證。

3．2試驗驗證 

通過調(diào)整整車制動下電機(jī)的反拖扭矩分別為90Nm和80Nm，測量車內(nèi)前排21階切片如圖4所示。由測試數(shù)據(jù)可知，減速器21階次在4300rpm～3700rpm轉(zhuǎn)速區(qū)間階次尖峰隨反拖扭矩降低而大幅減弱。

再分別對反拖扭矩為原狀態(tài)、90Nm和80Nm的整車進(jìn)行試駕，原狀態(tài)不可接受，90Nm反拖扭矩下整車仍然有可察覺到的嘯叫，整車21階噪聲聲壓級降低3．2dB；80Nm反拖扭矩時整車無可察覺到的嘯叫，整車21階次噪聲聲壓級降低5．1dB，且21階次變化趨勢趨向平緩，無明顯尖峰出現(xiàn)。故最終選定制動時電機(jī)最大反拖扭矩由100Nm降低至80Nm，使得制動時整車嘯叫問題得到消除。

4 結(jié)論

本文基于整車制動過程中嘯叫產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，通過主觀評價與整車測試相結(jié)合的方法，確定為減速器一級主動齒輪傳遞誤差過大導(dǎo)致整車嘯叫。經(jīng)過理論分析、主觀評價和客觀測試選定降低制動能量回收時電機(jī)的反拖扭矩來降低齒輪所受扭矩從而降低齒輪的傳遞誤差，解決制動時嘯叫問題，極大提高乘坐舒適性。

作者：王金龍，王梅仙，朱華，吳蘇明，王鎖作者單位：(奇瑞新能源汽車股份有限公司，蕪湖241000)

來源：汽車科技