隨著各大企業(yè)開(kāi)始宣布禁售燃油車(chē)的計(jì)劃，新能源汽車(chē)已經(jīng)成為新時(shí)代的寵兒，駕駛舒適性也一直是人們非?？粗氐男阅苤笜?biāo)之一，因此，新能源汽車(chē)的NVH性能顯得尤為重要。由于新能源汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)與傳動(dòng)汽車(chē)有本質(zhì)區(qū)別，新能源汽車(chē)NVH性能又有那些新的問(wèn)題呢？我們邀請(qǐng)到了吉孚動(dòng)力副總經(jīng)理Mr. Helmut Mueller解讀這一問(wèn)題。
吉孚動(dòng)力是德國(guó)最大的獨(dú)立的變速箱測(cè)試機(jī)構(gòu)，具備30多年的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，在全球擁有150多個(gè)測(cè)試臺(tái)架，除了在德國(guó)的5個(gè)測(cè)試中心外，在中國(guó)還有兩個(gè)，其中一個(gè)在蘇州，另一個(gè)在天津（在建）。目前，吉孚擁有多種動(dòng)力總成測(cè)試臺(tái)架，也擁有自己的測(cè)試跑道。

NVH面臨的問(wèn)題主要包括以下幾類(lèi)：電動(dòng)車(chē)的逆變器和電機(jī)等發(fā)出的高頻噪聲、齒輪傳遞誤差造成的齒輪嘯叫、非承載齒輪間隙導(dǎo)致的敲擊聲、傳動(dòng)系扭矩突變導(dǎo)致的撞擊聲和閉合鎖止離合器時(shí)的低頻沉悶金屬聲。

在NVH測(cè)試開(kāi)發(fā)流程中，傳遞路徑分析（TPA）是必不可少的工作，其中包通過(guò)經(jīng)懸架傳遞至車(chē)身的結(jié)構(gòu)傳遞噪聲和空氣傳播的噪聲。汽車(chē)開(kāi)發(fā)流程有個(gè)“V”字型模型，NVH測(cè)試開(kāi)發(fā)流程也同樣有，對(duì)于整車(chē)目標(biāo)有性能、燃油消耗率、NVH性能等，對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)而言，有耐久性、質(zhì)量和成本、NVH性能等。如下如圖所示，整車(chē)NVH目標(biāo)需從系統(tǒng)以及零部件層面實(shí)現(xiàn)，而從系統(tǒng)及零部件層面到整車(chē)NVH性能實(shí)現(xiàn)過(guò)程，必須進(jìn)行測(cè)試臺(tái)的驗(yàn)證過(guò)程。

如今驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)改為電機(jī)后，又有許多新的NVH問(wèn)題，主要有以下幾點(diǎn)：一、逆變器中的IGBT造成的高頻噪聲；二、電機(jī)扭矩波動(dòng)引起的激勵(lì)；三、電機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá)兩萬(wàn)轉(zhuǎn)，造成的高頻齒輪傳動(dòng)噪聲；四、缺少內(nèi)燃機(jī)，沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)噪聲的掩蓋。關(guān)于混合動(dòng)力方面，內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)噪聲同時(shí)經(jīng)過(guò)空氣傳播和結(jié)構(gòu)傳播至駕駛艙，由于混合動(dòng)力的電力系統(tǒng)是高度集成的，也使得其他集成更加困難，如內(nèi)燃機(jī)和變速器之間的集成。面對(duì)新的NVH挑戰(zhàn)，需新的測(cè)試手段和測(cè)試設(shè)備才能應(yīng)對(duì)，如需要更安靜的消聲室、高剛度的測(cè)試臺(tái)、用于高速高頻的傳感器、高速測(cè)試臺(tái)架和電機(jī)等。
吉孚從1997年開(kāi)始進(jìn)行NVH測(cè)試，2010年已經(jīng)搭建了優(yōu)越的仿真設(shè)備，并開(kāi)始準(zhǔn)備對(duì)電動(dòng)車(chē)NVH測(cè)試，經(jīng)過(guò)八年的充分準(zhǔn)備，現(xiàn)在已經(jīng)有足夠的能力應(yīng)對(duì)這些新的挑戰(zhàn)。

下圖是2017年搭建的兩個(gè)最新電機(jī)測(cè)試臺(tái)架

第一臺(tái)架為AWD和FWD測(cè)試臺(tái)架，目前位于德國(guó)-阿爾斯多夫；第二個(gè)為FWD測(cè)試臺(tái)架，目前位于蘇州。上面的兩個(gè)輸出端即輸出端1與輸出端2既可以做前驅(qū)車(chē)測(cè)試也可以做后驅(qū)車(chē)測(cè)試。從結(jié)構(gòu)和材料上，該測(cè)試臺(tái)架被固定在荷載為60噸的試驗(yàn)臺(tái)架地板上，軸系材料為碳纖維，平衡精度達(dá)G2.5，電機(jī)轉(zhuǎn)速最高可達(dá)20000rpm，扭矩達(dá)575 N.m，滿(mǎn)足4000 rad/s²的加速要求。在德國(guó)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一級(jí)的NVH實(shí)驗(yàn)臺(tái)，已經(jīng)具備世界一流水平。

整個(gè)布局層面，電池模擬器功率可達(dá)150kW，最高電壓和電流達(dá)600V和600A，測(cè)試臺(tái)內(nèi)部有一個(gè)完整的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在內(nèi)，測(cè)試過(guò)程中可濾掉一些不必要的振動(dòng)，通過(guò)臺(tái)架的分析軟件，可對(duì)NVH的現(xiàn)象進(jìn)行可視化分析，比如通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和測(cè)試臺(tái)架模擬仿真，可使測(cè)試對(duì)象和臺(tái)架運(yùn)行狀態(tài)得到保證。下圖上面的顏色變淺代表噪聲變大，深色的地方代表噪音較低，從下圖可看出，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?00到5000RPM的噪聲是不同，這便是可視化分析軟件提供的仿真分析圖像，變速器嘯叫問(wèn)題根本原因在于齒輪本身，輪齒嚙合變化會(huì)引起變速器產(chǎn)生周期性的振動(dòng)，其頻率與傳動(dòng)系固有頻率接近時(shí)會(huì)形成一個(gè)共振區(qū)域而使得噪聲增加數(shù)倍。

傳動(dòng)系的傳遞誤差是由低速測(cè)量得到，變速器內(nèi)所有齒輪的傳遞誤差都可在臺(tái)架上進(jìn)行直接測(cè)量，且都是低速測(cè)量的，下圖可以看出傳遞誤差與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，齒輪箱的傳遞齒輪有26個(gè)齒，可以看出每一個(gè)齒嚙合情況，通過(guò)這個(gè)圖分析可以得出噪音的來(lái)源，以及齒輪箱的噪音和誤差產(chǎn)生的情況。另外對(duì)于接觸斑點(diǎn)的分析，接觸的斑點(diǎn)顯示了齒輪的接合面中間會(huì)產(chǎn)生一些傳遞誤區(qū)，傳遞誤區(qū)越高噪音越大，反之噪音越小，這是NVH測(cè)試中非常重要的一個(gè)測(cè)試。


總結(jié)
新能源汽車(chē)NVH問(wèn)題較傳統(tǒng)車(chē)有較大改變，其N(xiāo)VH技術(shù)挑戰(zhàn)主要來(lái)源于新能源汽車(chē)的三電系統(tǒng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速高于發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)其他零部件的噪聲要求更高。由于要求更加苛刻，對(duì)測(cè)試設(shè)備要求也更高。吉孚動(dòng)力已為新能源測(cè)試準(zhǔn)備八年，已經(jīng)建立了能夠滿(mǎn)足新能源汽車(chē)NVH測(cè)試要求的臺(tái)架設(shè)備。