新能源汽車結(jié)構(gòu)特征及NVH性能分析

姚迪 趙樹森 姚章凱 王爽

摘要：NVH是評價汽車乘坐體驗的3個重要指標。改善汽車的振動和噪聲情況很有必要，對于汽車的振動和噪聲有國家要求的標準，比如GB1495—2002，對于不達標準的汽車不能投放到市場。國內(nèi)汽車企業(yè)目前已經(jīng)充分重視汽車的NVH，逐年增加投入、招聘一流人才等;政府也把NVH作為自主汽車的一個重要的技術(shù)領(lǐng)域，如采取組建企業(yè)國家重點實驗室等措施，由此可見，NVH在汽車領(lǐng)域是一項十分重要的分支路線。因此近年來新能源汽車的興起，尤其是純電動汽車的普及，電動汽車的NVH性能相對于傳動的燃油汽車要更好，駕駛?cè)藛T以及乘客的體驗也在日益提升。然而新能源汽車的NVH存在諸多問題，面臨著挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：新能源汽車;結(jié)構(gòu)特征;NVH性能

引言

新能源能夠從真正意義上改善人們的生活環(huán)境，同時也可有效調(diào)整當前國內(nèi)社會經(jīng)濟的發(fā)展機制，為我國可持續(xù)發(fā)展帶來新的技術(shù)與理念。近年來，新能源在各行各業(yè)得到深入應(yīng)用，也給汽車行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展帶來了積極影響。為滿足現(xiàn)代化發(fā)展標準，新能源汽車行業(yè)開始向規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化方向進行發(fā)展，踐行節(jié)能環(huán)保的綠色發(fā)展戰(zhàn)略。

1新能源汽車的定義

縱觀汽車行業(yè)發(fā)展史，我們不難發(fā)現(xiàn)，新能源汽車行業(yè)出現(xiàn)時間晚且缺少相應(yīng)的實踐基礎(chǔ)和豐富的經(jīng)驗支持。從全面的視角出發(fā)，我們從外部經(jīng)濟和宏觀經(jīng)濟兩方面研究新能源汽車發(fā)展狀況：首先，宏觀經(jīng)濟狀況下的新能源汽車以電動汽車，油電混合汽車為主，這種汽車在行駛過程中，主要將電能作為前進動力，部分車型會選擇二甲醚、乙醇作為驅(qū)動原料;其次，從外部經(jīng)濟視角出發(fā)，新能源汽車的存在符合現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展趨勢，結(jié)合我國《新能源汽車產(chǎn)品標準》汽車制造行業(yè)會以非傳統(tǒng)的能源為動力輔助，這也是新能源汽車的一大特點。外部經(jīng)濟視角下的新能源汽車，有著廣闊的發(fā)展前景和智能化新科技的最新技術(shù)支持，我相信，隨著時間的不斷推進，新能源汽車能不斷更新?lián)Q代乃至會占據(jù)主要汽車市場。汽車行業(yè)人員只有在不斷的探索實踐中，才能有效地引進新能源為汽車行業(yè)服務(wù)。盡管新能源汽車領(lǐng)域發(fā)展基礎(chǔ)較弱，但是在相關(guān)人員不斷探索之下，新能源汽車行業(yè)一定能克服發(fā)展困難，解決生存短板。

2新能源汽車的現(xiàn)狀與前景

新能源汽車進入市場后受到了國民的廣泛認可，國家對新能源汽車行業(yè)給予了高度重視，財政部經(jīng)濟建設(shè)司在2018年9月組織舉辦了“中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際論壇”，在此過程中強調(diào)中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)仍然處于逆水行舟不進則退的關(guān)鍵發(fā)展階段?；诖耍鐣鹘绺雨P(guān)注新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況，新能源汽車產(chǎn)業(yè)也與相關(guān)行業(yè)建立了更緊密合作關(guān)系。我國交通相關(guān)事業(yè)的發(fā)展迎來了動力系統(tǒng)及能源變革的關(guān)鍵時期，第三次能源改革更將新能源定義為未來汽車交通事業(yè)發(fā)展的主要動力，自此清潔能源時代到來。清潔能源時代為新能源事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了無限可能，并在汽車制造業(yè)、維修業(yè)中得以深入滲透，穩(wěn)定推動可持續(xù)經(jīng)濟體制的健全與完善，基于能源與環(huán)保壓力，新能源汽車無疑是未來汽車的發(fā)展方向。

3電動汽車對NVH的挑戰(zhàn)及應(yīng)對措施

驅(qū)動電機的主要噪聲是風噪、路噪，汽車在行駛過程中，電機和驅(qū)動系統(tǒng)會有嘯叫;對于電動汽車，主要的振動源就是電動壓縮機所產(chǎn)生的振動;在電控系統(tǒng)和電池系統(tǒng)方面，高頻噪聲尤為突出;純電動汽車在環(huán)保方面要優(yōu)于其他能源汽車，但是由于熱管理系統(tǒng)的存在，新的NVH問題也隨之出現(xiàn)。通過改進電動壓縮機的性能來減小振動。盡管電機噪聲比內(nèi)燃機噪聲易于控制，但仍需花費大量精力開發(fā)電機機械隔離與隔聲策略。輪胎對地面的壓力增大，汽車其余結(jié)構(gòu)的質(zhì)量減輕，導(dǎo)致路面與輪胎噪聲難以降低。通過改善輪胎技術(shù)、對懸置系統(tǒng)實施機械隔離與使用創(chuàng)新型噪聲控制材料制造汽車內(nèi)飾和外飾解決這一問題。當然，與此同時必須避免增大汽車的質(zhì)量和成本。沒有內(nèi)燃機為空調(diào)與供暖系統(tǒng)、車窗及其它機械系統(tǒng)提供動力，為使這些功能正常運行，全套電動輔助裝置就變得非常有必要。每一個輔助裝置均會產(chǎn)生振動與噪聲，這些振動與噪聲單獨存在時相對較小，但一旦同時發(fā)聲就不容忽視。

4電機系統(tǒng)及其NVH性能

電機系統(tǒng)噪聲主要包含3個部分：電磁噪聲、機械噪聲及冷卻噪聲。其中電磁系統(tǒng)又包括電機本體噪聲、控制系統(tǒng)噪聲，其中產(chǎn)生電機本體噪聲的主要有徑向及切向電磁力、轉(zhuǎn)矩波動、靜及動偏心以及齒槽噪聲;控制系統(tǒng)的噪聲包含2個部分：脈寬調(diào)制噪聲和諧波失真。軸承噪聲、動不平衡噪聲和結(jié)構(gòu)共振噪聲是機械噪聲的主要來源。新能源汽車中的液冷系統(tǒng)也會存在一定的噪聲，電機振動噪聲仿真在獲得電磁力（密度）以及驗證后的電機結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，就可以利用聲學分析工具進行結(jié)構(gòu)聲振耦合分析，預(yù)測電機的輻射噪聲。同時，在仿真中可以通過模態(tài)貢獻量分析，板塊貢獻量分析，有效輻射聲功率等分析手段對電機噪聲的機理進行深入的解剖。進一步，電機噪聲仿真模型可以結(jié)合優(yōu)化分析的流程，對電機結(jié)構(gòu)進行參數(shù)化的修改，預(yù)測其對輻射噪聲的影響。

結(jié)束語

通過對新能源汽車的結(jié)構(gòu)特征分析，結(jié)合各自特點，分析了不同的新能源汽車的噪聲、振動來源，客觀地對車輛的NVH進行了評價。中國新能源汽車NVH領(lǐng)域存在一定的問題。雖然具備基本的試驗條件，但是在數(shù)量上和高水平領(lǐng)域上都有待提高;開展了不少NVH領(lǐng)域與實踐，但是專家隊伍不足，實踐的廣度和深度還有待提升。進一步完善NVH數(shù)據(jù)庫，建立完善和規(guī)范NVH流程，加大執(zhí)行力。此外，還要在硬件和軟件支撐上進行加強，繼續(xù)開展部分NVH方法及基礎(chǔ)的前沿探索。

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