純電動客車特殊工況下傳動系NVH的性能試驗(yàn)研究

李冠舉,孫瑞曉,張振華

(金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司,江蘇 蘇州 215000)

目前，我國純電動客車主要作為城市客車、團(tuán)體班車使用，運(yùn)行工況的特點(diǎn)是紅綠燈較多，啟停頻繁。除了受限于電池導(dǎo)致的續(xù)駛里程不足等問題外，傳動系部件的噪聲和振動性能不能很好地適應(yīng)純電動客車的運(yùn)行工況，如車橋主減速器、電機(jī)在車輛頻繁啟停工況下的異常振動和噪聲問題[1]。本文針對固定運(yùn)行路線的純電動客車，在加速、制動工況下傳動系NVH的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)樣車是1輛10 m純電動城市客車，整車整備質(zhì)量11 120 kg。底盤傳動系主要配置包括：① 永磁同步電機(jī)，額定功率169 kW/1 700 r/min，峰值功率205 kW/3 000 r/min，電機(jī)額定扭矩1 500 N·m/980 r/min，最大扭矩2 500 N·m/1 500 r/min；② 11.5 t新能源專用驅(qū)動后橋，速比6.14(43/7)；③ 輪胎型號11R22.5。

噪聲采用麥克風(fēng)傳感器測量，精度0.01 dB(A)，布置于最后排座椅上方；振動采用加速度傳感器測量,精度0.01g，布置在驅(qū)動后橋主減速器橋殼下方、驅(qū)動電機(jī)殼下方；扭矩采用應(yīng)變傳感器測量，布置于傳動軸上；轉(zhuǎn)速利用CAN總線數(shù)據(jù)采集。各參數(shù)測量值用筆記本電腦進(jìn)行記錄。

在相同試驗(yàn)條件下，由于純電動城市客車在啟動加速和制動停車中，后橋主減速器和電機(jī)容易出現(xiàn)異常噪聲和振動的問題，因此本文針對這兩種工況進(jìn)行測試，測量了運(yùn)行過程中車內(nèi)總噪聲、后橋主減速器齒輪嚙合噪聲，后橋主減速器和電機(jī)的振動加速度，傳動軸的扭矩。下面將對兩種工況的主要性能指標(biāo)進(jìn)行分析。

1.2 加速工況

如圖1所示，上半部分為加速過程的車內(nèi)總噪聲、后橋主減速器齒輪嚙合噪聲與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖。可見：車內(nèi)噪聲在68.26～73.86 dB(A)之間平緩波動；后橋主減速器齒輪嚙合噪聲基本隨電機(jī)轉(zhuǎn)速(車速)的增加逐步提高，轉(zhuǎn)速達(dá)到1 190 r/min(對應(yīng)車速37 km/h)以上后，齒輪嚙合噪聲在39.81～64.25 dB(A)之間波動狀態(tài)較大。整個加速測試中，車內(nèi)總噪聲一直處于比較穩(wěn)定的波動狀態(tài)，由此判斷：后橋主減速器的噪聲不是車內(nèi)總噪聲貢獻(xiàn)的主要因素，車內(nèi)總噪聲可能是加速時車身骨架、內(nèi)外飾附件等部件的振動引起的噪聲。

圖1中下半部分為加速過程中的電機(jī)、后橋主減速器振動加速度與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖，可見：電機(jī)振動隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速(車速)的增大而呈波浪式增大，可能是由電機(jī)懸置軟墊受壓和回彈的往復(fù)特性引起；而在電機(jī)轉(zhuǎn)速1 768 r/min(對應(yīng)車速55 km/h)時，其加速度最大峰值為0.91g，可能是由電機(jī)振動頻率與車架振動頻率相同而出現(xiàn)共振引起；后橋主減速器振動則基本呈線性關(guān)系逐步增大，可能是由齒輪的嚙合速度線性增大引起[2-5]，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速2 098 r/min(對應(yīng)車速65 km/h)時，其加速度最大峰值為0.71g，可能是由主減速器齒輪嚙合的振動頻率與橋殼的振動頻率相同而出現(xiàn)共振引起。

1.3 制動工況

同樣從圖2上半部分可見：車內(nèi)總噪聲在68.82～73.75 dB(A)之間平緩波動；后橋主減速器齒輪嚙合噪聲在電機(jī)轉(zhuǎn)速1 000 r/min(對應(yīng)車速31 km/h)以下時隨電機(jī)轉(zhuǎn)速增加逐步增大，在電機(jī)轉(zhuǎn)速1 000 r/min以上時，在40.08～62.01 dB(A)之間較大波動。整個制動測試中，車內(nèi)噪聲也一直處于比較穩(wěn)定的波動狀態(tài)，由此判斷：后橋主減速器的噪聲不是車內(nèi)總噪聲貢獻(xiàn)的主要因素，車內(nèi)總噪聲可能是制動主要由減速能量回收電機(jī)的階次嘯叫引起[6]。

從圖2下半部分可見：電機(jī)振動隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，呈波浪式增加，而在1 500 r/min(對應(yīng)車速46.5 km/h)左右時，其加速度最大峰值為0.47g，原因可能與圖1所示加速工況相同；后橋主減速器振動則隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，其呈線性關(guān)系逐步增加，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速2 122 r/min(車速66 km/h)時，其加速度最大峰值為0.49g，原因可能與圖1所示加速工況相同。

圖1 加速工況下噪聲、振動與電機(jī)轉(zhuǎn)速的曲線圖

圖2 制動工況下噪聲、振動與電機(jī)轉(zhuǎn)速的曲線圖

2 結(jié) 論

1)雖然車內(nèi)乘客區(qū)總噪聲沒有超過76 dB(A)限值要求[7]，但是后橋主減速器齒輪嚙合噪聲在電機(jī)轉(zhuǎn)速1 190 r/min(對應(yīng)車速37 km/h)以上的波動較大，易產(chǎn)生主觀的噪聲異常感，可以通過優(yōu)化后橋主減速器齒輪的間隙來改善。

2)加速和制動工況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速2 100 r/min左右(2 098 r/min和2 122 r/min)時，后橋振動達(dá)到峰值，雖然傳導(dǎo)到車內(nèi)地板的振動主觀感受不明顯，但是也應(yīng)通過改進(jìn)橋殼結(jié)構(gòu)[6]或優(yōu)化后橋主減速器齒輪的間隙來改善。

3)電機(jī)轉(zhuǎn)速在加速工況下1 768 r/min(對應(yīng)車速55 km/h)時和制動工況下1 500 r/min(對應(yīng)車速46.5 km/h)時，傳導(dǎo)到車內(nèi)地板的振動主觀感受比較強(qiáng)烈，應(yīng)通過調(diào)整電機(jī)懸置軟墊等措施來避開電機(jī)與車架的共振頻率范圍。