電動(dòng)汽車電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲控制方法研究

【歡迎引用】 劉佐軍， 李海鵬， 田飛， 等. 電動(dòng)汽車電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲控制方法研究[J]. 汽車文摘，2024（XX）： X-XX.

【Cite this paper】 LIU Z J， LI H P， TIAN F， et al. Research on Reducing Electrical Compressor Operation Noise of Electric Vehicle[J]. Automotive Digest （Chinese）， 2024（XX）： X-XX.

【摘要】隨著新能源車型的廣泛普及，電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲逐漸成為電動(dòng)車噪聲的主要來(lái)源。為了分析其發(fā)聲機(jī)理，明確其噪聲特征和主要傳遞路徑，重點(diǎn)針對(duì)電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲中的階次噪聲問(wèn)題展開(kāi)研究，基于激勵(lì)源-路徑-響應(yīng)分析模型并結(jié)合工程開(kāi)發(fā)實(shí)例，總結(jié)電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲的識(shí)別和優(yōu)化控制方法。研究結(jié)果表明：相比于抑制壓縮機(jī)起振力水平和優(yōu)化傳遞路徑隔振能力等傳統(tǒng)方法，采用電動(dòng)電動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速避讓控制策略控制壓縮機(jī)一階轟鳴音更具性價(jià)比；通過(guò)優(yōu)化和控制壓縮機(jī)及散熱風(fēng)扇安裝支架隔振能力以降低車內(nèi)拍頻感幅度是控制壓縮機(jī)散熱風(fēng)扇拍頻音的關(guān)鍵；基于聲學(xué)掩蔽效應(yīng)原理，可以通過(guò)合理增大散熱風(fēng)扇噪聲，提升顧客對(duì)于電動(dòng)壓縮機(jī)電磁噪聲的接受閾值。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲；拍頻噪聲；一階轟鳴音；電磁噪聲；噪聲控制方法

中圖分類號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20240215

Research on Reducing Electrical Compressor Operation Noise of Electric Vehicle

Liu Zuojun， Li Haipeng， Tian Fei， Wen Jinhui， Wu Dan

（Dongfeng Nissan Passenger Vehicle Technology Center， Guangzhou 510800）

【Abstract】 With the widespread popularity of new energy vehicle models， electrical compressor operation noise is one of the main sources of electric vehicle noise. In order to analyze the mechanism of noise generation and clarify the noise characteristics and main transmission paths， this paper focuses on the study of order noise in electric compressor noise， and summarize the identification and optimization control methods of electric compressor noise based on the sources-path-response analysis model combined with engineering development examples. The research results indicate that： compared to traditional methods such as suppressing the compressor’s vibration force level and optimizing the vibration isolation capability of the transmission path， adopting a speed avoidance control strategy for the electric compressor to control the first-order booming noise is more cost-effective; optimizing and controlling the vibration isolation capability of the mounting brackets for the compressor and cooling fan are key to reducing the perceived amplitude of beat frequency noise inside the vehicle; based on the principle of auditory masking， the acceptance threshold for electromagnetic noise of the electric compressor can be increased by reasonably amplifying the noise of the cooling fan.

Key words： Electrical compressor operation noise， Beat noise， First-order Booming noise， Electromagnetic noise， Noise control method

0 引言

隨著生活水平提升，消費(fèi)者對(duì)于汽車舒適性的期望日益增長(zhǎng)，噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度（Noise Vibration Harshness，NVH）性能作為衡量舒適性的重要指標(biāo)，在消費(fèi)者購(gòu)車和日常使用決策中占據(jù)重要地位。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動(dòng)汽車（Electric Vehicle，EV）缺乏發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的掩蔽效應(yīng)，其他機(jī)構(gòu)件的運(yùn)行噪聲更明顯。其中空調(diào)系統(tǒng)部件多、使用工況復(fù)雜，且各部件既可單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)工作噪聲問(wèn)題日益突顯。在怠速和中低速行駛場(chǎng)景中，空調(diào)系統(tǒng)噪聲成為車內(nèi)、外噪聲抱怨的主要來(lái)源。

陳江艷等[1]針對(duì)壓縮機(jī)、壓縮機(jī)支架、車體和車內(nèi)聲腔模態(tài)共振耦合引起的電動(dòng)壓縮機(jī)一階轟鳴音問(wèn)題進(jìn)行了研究，通過(guò)比對(duì)壓縮機(jī)臺(tái)架和整車安裝狀態(tài)的差異，同時(shí)結(jié)合轟鳴音在車內(nèi)三排座位上的噪聲值差異表現(xiàn)，明確了壓縮機(jī)一階轟鳴音的發(fā)生機(jī)理為：壓縮機(jī)一階振動(dòng)激勵(lì)經(jīng)實(shí)車支架放大后傳遞至車身，致使車身薄壁件共振并與車內(nèi)聲腔耦合，從而向車內(nèi)輻射低頻噪聲。譚善明等[2]針對(duì)壓縮機(jī)激勵(lì)，通過(guò)動(dòng)力總成懸置傳遞引起的一階轟鳴音進(jìn)行了研究，通過(guò)降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和調(diào)整動(dòng)力總成懸置剛度，從振動(dòng)源和傳遞路徑上降低了車內(nèi)轟鳴音水平。趙彤航等[3]針對(duì)熱泵空調(diào)的高頻電磁輻射噪聲課題進(jìn)行了研究，提出了聲學(xué)包要根據(jù)壓縮機(jī)輻射噪聲的頻譜特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，既要考慮聲學(xué)材料的中高頻吸聲性能、低頻隔聲性能，也要考慮聲學(xué)包材料的環(huán)保、耐久和密封等性能要求。

現(xiàn)有研究針對(duì)電動(dòng)壓縮機(jī)一階轟鳴音的解決思路傾向于抑制壓縮機(jī)振動(dòng)水平、提升傳遞路徑隔振能力及實(shí)現(xiàn)共振解耦。針對(duì)壓縮機(jī)電磁噪聲問(wèn)題，則通常采用包裹聲學(xué)包隔音罩的方法。上述解決方法雖然能夠在一定程度上改善壓縮機(jī)噪聲水平，但均大幅增加開(kāi)發(fā)成本。本文重點(diǎn)針對(duì)電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲中的階次噪聲問(wèn)題開(kāi)展了研究，特別是針對(duì)壓縮機(jī)一階轟鳴音、拍頻音及電磁噪聲。通過(guò)分析發(fā)聲機(jī)理，明確其噪聲特征和主要傳遞路徑。本研究總結(jié)了電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲的識(shí)別和優(yōu)化控制方法，提出了一種通過(guò)調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)的軟件控制邏輯的低成本解決方案，并通過(guò)工程實(shí)例驗(yàn)證了該控制方法的有效性，為解決同類型工程問(wèn)題提供參考。

1 電動(dòng)壓縮機(jī)一階轟鳴音

1.1 電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲分類

EV空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵組件主要包括電動(dòng)壓縮機(jī)、前端散熱風(fēng)扇、供熱通風(fēng)空氣調(diào)節(jié)（Heating， Ventilation and Air Conditioning，HVAC）總成、高低壓配管、電子水泵及其他附件，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)座艙溫濕度、動(dòng)力總成散熱以及電池溫控的功能。電動(dòng)壓縮機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)的核心部件，為了滿足座艙環(huán)境調(diào)節(jié)和整車熱管理的動(dòng)態(tài)需求，電動(dòng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍通常為800～8 000 r/min。由于使用工況復(fù)雜、調(diào)速范圍寬、激勵(lì)頻域廣，電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲成為空調(diào)系統(tǒng)噪聲的主要來(lái)源。根據(jù)激勵(lì)力產(chǎn)生機(jī)理，EV空調(diào)系統(tǒng)中的電動(dòng)壓縮機(jī)噪聲主要可分為3個(gè)類型：

（1）壓縮機(jī)進(jìn)排氣周期性脈動(dòng)或動(dòng)平衡不良引起的一階偏心激勵(lì)力，通過(guò)壓縮機(jī)安裝點(diǎn)傳遞至車體，并與車體薄壁板件、車內(nèi)聲腔模態(tài)發(fā)生共振耦合，引發(fā)座艙內(nèi)轟鳴音[4]。由于空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí)，多個(gè)旋轉(zhuǎn)件同步運(yùn)行，當(dāng)轉(zhuǎn)速配列不合理時(shí)，易在低頻段引發(fā)拍頻噪聲。

（2）壓縮機(jī)電磁噪聲主要由壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電磁感應(yīng)和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)共同作用引起，以中高頻成分為主，而且表現(xiàn)出明顯的階次分布特征。其階次成分主要為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的極對(duì)數(shù)階次及其高階諧次?？紤]到電動(dòng)動(dòng)力總成（electrical PowerTrain，e-PT）噪聲同樣以中高頻成分為主，所以整車聲學(xué)包在隔絕e-PT總成中高頻噪聲的同時(shí)，也可以有效降低座艙內(nèi)的壓縮機(jī)電磁噪聲。但直接通過(guò)機(jī)艙縫隙輻射至車外的壓縮機(jī)電磁噪聲已成為定置工況下EV車外噪聲抱怨的主要來(lái)源。

（3）壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)部件異常磨損將導(dǎo)致寬頻機(jī)械噪聲的產(chǎn)生，如壓縮機(jī)動(dòng)靜渦盤之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的摩擦噪聲以及壓縮機(jī)進(jìn)排氣閥片撞擊閥板產(chǎn)生的撞擊噪聲。

1.2 噪聲識(shí)別及傳遞路徑分析

空調(diào)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)零件主要包括電動(dòng)壓縮機(jī)、散熱風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)以及電子水泵。表1為電動(dòng)壓縮機(jī)一階轟鳴音判斷方法，通過(guò)單獨(dú)運(yùn)行法和階次頻率計(jì)算，可以快速判斷目標(biāo)噪聲是否為電動(dòng)壓縮機(jī)一階轟鳴音。

壓縮機(jī)一階頻率計(jì)算公式為：

[f=R60] （1）

式中：[f]為壓縮機(jī)一級(jí)頻率，[R]為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。

表2為EV電動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制策略。為了提升空調(diào)系統(tǒng)工作效率，EV已普遍采用壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與鼓風(fēng)機(jī)擋位匹配的控制策略。此外，為了保證不同鼓風(fēng)機(jī)擋位下的座艙舒適性，對(duì)壓縮機(jī)在不同鼓風(fēng)機(jī)擋位下的最高工作轉(zhuǎn)速進(jìn)行限制。

總結(jié)了e-PT前置前驅(qū)車型電動(dòng)壓縮機(jī)的2種典型布置方案，分別為將電動(dòng)壓縮機(jī)布置在e-PT側(cè)方和副車架橫梁。表3為電動(dòng)壓縮機(jī)減震層級(jí)分析。圖1為電動(dòng)壓縮機(jī)布置類型示意。圖2總結(jié)了電動(dòng)壓縮機(jī)一階轟鳴音的主要傳遞路徑。

1.3 轟鳴音控制方法

結(jié)合源-路徑-響應(yīng)分析模型，可從源和傳遞路徑2個(gè)方面控制壓縮機(jī)一階轟鳴音水平。

（1）激勵(lì)源（壓縮機(jī)一階激勵(lì)）。首先通過(guò)控制壓縮機(jī)進(jìn)排氣制冷劑脈動(dòng)和動(dòng)平衡量，有效降低壓縮機(jī)一階振動(dòng)激勵(lì)。其次，優(yōu)化壓縮機(jī)的安裝狀態(tài)，提高壓縮機(jī)本體和壓縮機(jī)支架模態(tài)頻率至350 Hz以上（超過(guò)一階、二階激勵(lì)頻段的[2]倍以上），提高壓縮機(jī)安裝點(diǎn)動(dòng)剛度，規(guī)避設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的壓縮機(jī)本體共振[4]。

（2）傳遞路徑。在電動(dòng)壓縮機(jī)布置方面，優(yōu)化傳遞路徑的關(guān)鍵在于提高系統(tǒng)隔振能力。若電動(dòng)壓縮機(jī)布置于e-PT總成，減振功能主要由e-PT懸置和底盤懸架襯套承擔(dān)，e-PT橡膠懸置的動(dòng)剛度性能主要體現(xiàn)在500 Hz以上頻段，中低頻段隔振性能差，因此需要重點(diǎn)關(guān)注懸架襯套在200 Hz以內(nèi)的減震性能。若電動(dòng)壓縮機(jī)布置于底盤橫、縱梁，可采用壓縮機(jī)二級(jí)減震支架彌補(bǔ)單層減震支架隔振不足，考慮2個(gè)二級(jí)減震支架系統(tǒng)存在2個(gè)系統(tǒng)共振頻率，需要做好2個(gè)系統(tǒng)共振頻率與壓縮機(jī)一階激勵(lì)頻段的共振避頻。此外，選擇合適的壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速也是實(shí)現(xiàn)共振解耦的重要手段；通過(guò)壓縮機(jī)臺(tái)架轉(zhuǎn)速掃頻測(cè)試獲得一階振動(dòng)激勵(lì)數(shù)據(jù)，避免選用一階振動(dòng)激勵(lì)出現(xiàn)明顯峰值的轉(zhuǎn)速段；結(jié)合整車噪聲傳遞函數(shù)（Noise Transfer Function，NTF）數(shù)據(jù)和車體板件、前風(fēng)擋或天窗玻璃、車內(nèi)聲腔模態(tài)頻率信息，合理選用壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速以規(guī)避共振耦合發(fā)生。

1.4 案例分析

在怠速空調(diào)制冷工況條件下，針對(duì)某EV車內(nèi)噪聲問(wèn)題進(jìn)行分析。車外環(huán)境為30 ℃，車內(nèi)溫度設(shè)置為25 ℃，空調(diào)系統(tǒng)處于吹面模式和外循環(huán)狀態(tài)。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)由2擋切換至3擋，車內(nèi)出現(xiàn)持續(xù)轟鳴音，主觀判斷為不可接受水平

（1）鎖定故障部件。數(shù)據(jù)監(jiān)控表明，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為2 400 r/min，通過(guò)單獨(dú)運(yùn)行法和階次頻率計(jì)算，確認(rèn)該轉(zhuǎn)速下存在壓縮機(jī)一階轟鳴音。該車空調(diào)系統(tǒng)在不同鼓風(fēng)機(jī)擋位下，設(shè)定了壓縮機(jī)最高轉(zhuǎn)速限制。在鼓風(fēng)機(jī)3擋工況下，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速工作范圍為2 000～3 000 r/min。如圖4所示，使用外部控制裝置對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行2 000～3 000 r/min轉(zhuǎn)速掃頻，發(fā)現(xiàn)在2 200～2 600 r/min轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)（對(duì)應(yīng)一階頻率范圍為36.7～43.3 Hz），壓縮機(jī)一階轟鳴音為明顯抱怨水平。

（2）傳遞路徑分析。對(duì)壓縮機(jī)一階轟鳴音傳遞路徑分析中發(fā)現(xiàn)在2 300～2 600 r/min轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，膨脹閥本體振動(dòng)和制冷劑脈動(dòng)水平相比于其他轉(zhuǎn)速段無(wú)明顯變化。斷開(kāi)空調(diào)高低壓管路與車體固定支架的連接，發(fā)現(xiàn)轟鳴音無(wú)明顯變化，據(jù)此可排除空調(diào)管路振動(dòng)和管路脈動(dòng)傳遞風(fēng)險(xiǎn)。斷開(kāi)壓縮機(jī)與e-PT連接螺栓，車內(nèi)轟鳴音降低至可接受水平。據(jù)此可以明確轟鳴音傳遞路徑為：壓縮機(jī)一階振動(dòng)→ePT→前副車架→車體→車內(nèi)一階轟鳴音。

（3）發(fā)生機(jī)理。表4對(duì)比了電動(dòng)壓縮機(jī)在2 100 r/min和2 400 r/min轉(zhuǎn)速下，轟鳴音傳遞路徑上各測(cè)點(diǎn)的一階頻率峰值。結(jié)果表明，激勵(lì)源和傳遞路徑無(wú)明顯突變，而響應(yīng)側(cè)發(fā)生明顯振動(dòng)惡化。仿真結(jié)果顯示，前風(fēng)擋玻璃上部共振頻率為40.6 Hz，全景天窗前部共振頻率為40.3 Hz，中控臺(tái)橫梁共振頻率為39.5 Hz，均處于轟鳴音不可接受轉(zhuǎn)速段對(duì)應(yīng)的一階頻段之內(nèi)。據(jù)此可知轟鳴音誘發(fā)原因?yàn)閴嚎s機(jī)一階激勵(lì)與上述部件模態(tài)頻率發(fā)生共振耦合，導(dǎo)致車體振動(dòng)惡化，并向車內(nèi)輻射低頻噪聲。

（4）對(duì)策方案及可行性評(píng)估。結(jié)合源-路徑-響應(yīng)模型，對(duì)轟鳴音對(duì)策方案及其可行性進(jìn)行分析，表5展示了詳細(xì)的分析結(jié)果。

綜合考慮對(duì)策效果、成本變更及技術(shù)實(shí)現(xiàn)可行性，最終選定調(diào)整電動(dòng)壓縮機(jī)控制程序的對(duì)策方案。鼓風(fēng)機(jī)3擋工況下，壓縮機(jī)避開(kāi)使用2 200～2 600 r/min轉(zhuǎn)速段，可避免壓縮機(jī)一階轟鳴音抱怨。

2 壓縮機(jī)和散熱風(fēng)扇拍頻音

2.1 拍頻發(fā)生機(jī)理及控制方法

拍頻現(xiàn)象是指2個(gè)振幅和頻率相近的簡(jiǎn)諧信號(hào)疊加，其合成信號(hào)的振幅將發(fā)生周期性的強(qiáng)弱變化。假設(shè)有簡(jiǎn)諧信號(hào)[x1]和[x2]，則[x1]和[x2]的表達(dá)式為：

[x1（t）=A1cos （ω1t+φ1）] （2）

[x2（t）=A2cos （ω2t+φ2）] （3）

式中：[A1]、[A2]為信號(hào)幅值，[t]為時(shí)間，[ω1]、[ω2]為信號(hào)變化周期，[φ1]、[φ2]為信號(hào)初始相位。

則由信號(hào)[x1]和[x2]合成信號(hào)[x0t]表述為：

[x0t=A0cos ω1+ω2t+φ1+φ22] （4）

式中：[A0]為合成信號(hào)幅值，[A0]具體表述為：

[A0=A12+A22+2A1A2cos ω2-ω1t+φ2-φ1] （5）

合成信號(hào)幅值[A0]的變化周期為[ω2-ω1]，合成信號(hào)幅值的峰值為[A2+A1]，谷值為[A2-A1]，幅值在峰值和谷值之間明顯的強(qiáng)弱變化為拍頻。

空調(diào)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)部件包括電動(dòng)壓縮機(jī)、散熱風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)以及電子水泵。由于電動(dòng)壓縮機(jī)與散熱風(fēng)扇功率明顯高于鼓風(fēng)機(jī)和電子水泵，其一階振幅更大。因此，拍頻音容易發(fā)生在電動(dòng)壓縮機(jī)和散熱風(fēng)扇之間，其一階振動(dòng)通過(guò)安裝支架傳遞至車架及車身結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致車內(nèi)薄壁板件及內(nèi)飾覆蓋件發(fā)生拍振，并輻射拍頻噪聲。

拍頻頻率計(jì)算公式為：

[f=R-R160] （6）

式中：[f]為拍頻音的變化頻率，[R1]為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。

如表6所示，通過(guò)單獨(dú)運(yùn)行法可以明確一階拍頻音發(fā)生對(duì)象是否為電動(dòng)壓縮機(jī)一階振動(dòng)和散熱風(fēng)扇一階振動(dòng)。

2.2 拍頻音控制方法

根據(jù)式（5）的理論分析，可以從擴(kuò)大頻率間隔和控制振幅水平2個(gè)維度控制拍頻音。

（1）擴(kuò)大轉(zhuǎn)頻間隔。結(jié)合人體對(duì)于低頻信號(hào)的敏感性，當(dāng)2個(gè)拍頻對(duì)象的轉(zhuǎn)頻間隔>5 Hz時(shí)，即電動(dòng)壓縮機(jī)和散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速間隔>300 r/min時(shí)，拍頻感明顯消失。

（2）控制振幅水平。降低拍頻對(duì)象的轉(zhuǎn)速或不平衡值，可以降低2個(gè)拍頻件的一階振幅，從而降低拍頻合成信號(hào)的幅值。此時(shí)拍頻現(xiàn)象雖然存在，但拍頻感明顯減弱，舒適性得到改善。調(diào)整2個(gè)拍頻部件的轉(zhuǎn)速或不平衡量值來(lái)改變其一階振幅水平，增加2個(gè)拍頻部件的一階振幅差值，此時(shí)合成信號(hào)幅值的峰值和谷值無(wú)明顯差異，拍頻感得到改善。

2.3 案例分析

某EV車型在怠速制冷工況下，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)定為3擋，壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速為2 300 r/min，散熱風(fēng)扇采用脈沖寬度調(diào)制電路（Pulse Width Modulation，PWM）控制，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速2 340 r/min（占空比為80%），空調(diào)水泵轉(zhuǎn)速1 600 r/min（占空比為65%）。如圖5所示，車內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)弱交替變化的嗡嗡音，變化周期為0.7 Hz。

2.3.1 要因鎖定

結(jié)合表5所示拍頻音識(shí)別方法，明確該拍頻音發(fā)生對(duì)象為壓縮機(jī)一階振動(dòng)與散熱風(fēng)扇一階振動(dòng)，表7為拍頻音階次計(jì)算結(jié)果。

2.3.2 對(duì)策方案及可行性分析

（1）擴(kuò)大拍頻間隔方案不可行性分析。該車型空調(diào)系統(tǒng)在不同鼓風(fēng)機(jī)擋位下，限定了壓縮機(jī)最高轉(zhuǎn)速。以鼓風(fēng)機(jī)3擋為例，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速最高限值為3 000 r/min。實(shí)際運(yùn)行中，壓縮機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速會(huì)根據(jù)負(fù)載需求在2 000～3 000 r/min區(qū)間內(nèi)實(shí)時(shí)調(diào)整?？紤]到該車型壓縮機(jī)常用轉(zhuǎn)速段為800～8 000 r/min，散熱風(fēng)扇設(shè)計(jì)工作轉(zhuǎn)速范圍為1 000～2 600 r/min，兩者始終存在轉(zhuǎn)速重疊區(qū)域。因此，通過(guò)擴(kuò)大壓縮機(jī)和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速間隔規(guī)避拍頻音的方案不可行。

（2）降低壓縮機(jī)一階振幅方案不可行性分析。電動(dòng)壓縮機(jī)采用金屬支架與e-PT進(jìn)行直接硬連接安裝，該支架不具備減振功能。為降低車體側(cè)壓縮機(jī)一階振動(dòng)輸入，必須通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)動(dòng)平衡值減低壓縮機(jī)本體一階振幅。然而，該款壓縮機(jī)動(dòng)不平衡量的降低空間有限，且調(diào)整動(dòng)平衡量值可能導(dǎo)致成本上升和生產(chǎn)不良率提高。

（3）降低散熱風(fēng)扇一階振幅方案可行性分析。如圖6所示，散熱風(fēng)扇懸置車體端的一階振幅基本隨風(fēng)扇轉(zhuǎn)速呈線性變化。在確保散熱需求的前提下，為降低散熱風(fēng)扇在懸置車體側(cè)的一階振幅水平，采取改進(jìn)措施如下：風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由2 340 r/min降低至2 200 r/min；風(fēng)扇動(dòng)不平衡值由35 g·mm降低至25 g·mm；將風(fēng)扇安裝點(diǎn)的橡膠懸置硬度由60 HA降低至50 HA。同時(shí)采用以上措施，散熱風(fēng)扇懸置車體端一階振幅降低了14 dB，改善效果明顯。

2.3.3 效果驗(yàn)證

對(duì)策方案實(shí)施后，散熱風(fēng)扇懸置車體端一階振幅降低，其振幅水平與電動(dòng)壓縮機(jī)一階振幅差值增大，如圖7所示，拍頻音得到明顯改善。

3 車外壓縮機(jī)電磁噪聲

3.1 電磁噪聲典型特征

圖8為某款電動(dòng)壓縮機(jī)的噪聲臺(tái)架測(cè)試數(shù)據(jù)，壓縮機(jī)電磁噪聲呈現(xiàn)出2個(gè)典型特征：電磁噪聲呈現(xiàn)明顯的階次特征；以中高頻階次成分為主[5]。

3.2 電磁音控制方法

為降低車外場(chǎng)景下的壓縮機(jī)電磁噪聲抱怨，可采取以下2個(gè)方面措施。

（1）降低電磁輻射噪聲的量級(jí)水平。如表8所示，座艙制冷、電池溫控、噪聲控制等多個(gè)性能對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速需求存在沖突。為了確保座艙制冷和電池溫控性能需求，電動(dòng)壓縮機(jī)需保持較高工作轉(zhuǎn)速。在此條件下，通過(guò)加裝電動(dòng)壓縮機(jī)外殼隔音罩，可以有效降低壓縮機(jī)電磁噪聲的整體幅值。工程實(shí)踐表明，采用多層材料隔音罩（圖9），可以降低壓縮機(jī)輻射噪聲總量級(jí)（OverAll，OA）3～5 dB。

（2）降低電磁噪聲階次成分突出量。由頻譜特性可以看出，壓縮機(jī)電磁噪聲呈現(xiàn)離散多階次的中高頻特征，而散熱風(fēng)扇噪聲以中低頻為主，且呈現(xiàn)寬頻特征。考慮低頻噪聲對(duì)高頻噪聲的聽(tīng)覺(jué)掩蔽效應(yīng)[6]，可以將散熱風(fēng)扇噪聲作為掩蔽音，壓縮機(jī)電磁噪聲作為被掩蔽音，通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)和散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速組合，在壓縮機(jī)電磁噪聲階次頻段分量上，控制掩蔽音和被掩蔽音的差值，提升乘客對(duì)壓縮機(jī)電磁音的接受度閾值。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)EV車電動(dòng)壓縮機(jī)的典型噪聲問(wèn)題進(jìn)行分析，從噪聲機(jī)理入手，提煉和總結(jié)了電動(dòng)壓縮機(jī)一階轟鳴音、壓縮機(jī)-散熱風(fēng)扇拍頻音和壓縮機(jī)電磁音的典型特征，結(jié)合激勵(lì)源-路徑-響應(yīng)分析模型和實(shí)車案例，總結(jié)了噪聲識(shí)別和優(yōu)化控制方法，為解決類似問(wèn)題提供了可借鑒的思路。

（1）針對(duì)電動(dòng)壓縮機(jī)一階轟鳴音，由于車體薄壁板件、車內(nèi)聲腔、前風(fēng)擋或天窗玻璃等部件的模態(tài)頻率處于電動(dòng)壓縮機(jī)常用工作轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的一階激勵(lì)頻段之內(nèi)，從對(duì)策效果、成本變更和副Bxyf1zv1HGxR7elH7xpiRizBBE+djB4+hpQJEI9uUOM=作用影響等因素來(lái)看，使用電動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速避讓的控制策略，比采用降低壓縮機(jī)本體一階激勵(lì)水平和提升傳遞路徑隔振性能的傳統(tǒng)方案更具有性價(jià)比。

（2）為了提升空調(diào)系統(tǒng)工作效率，EV已普遍使用壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與鼓風(fēng)機(jī)擋位匹配，并限制每個(gè)鼓風(fēng)機(jī)擋位下壓縮機(jī)最高轉(zhuǎn)速的控制策略。在該策略下，散熱風(fēng)扇工作轉(zhuǎn)速始終會(huì)和某一鼓風(fēng)機(jī)擋位下的壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速區(qū)域重疊。因此，控制電動(dòng)壓縮機(jī)、散熱風(fēng)扇拍頻音的關(guān)鍵，在于優(yōu)化和控制壓縮機(jī)和散熱風(fēng)扇安裝支架的隔振能力，降低車內(nèi)拍頻感幅度。

（3）本文總結(jié)了電動(dòng)壓縮機(jī)電磁輻射噪聲的2種控制思路，即通過(guò)盡可能降低電動(dòng)壓縮機(jī)工作轉(zhuǎn)速和增加隔音罩，降低電磁輻射噪聲的絕對(duì)值水平。同時(shí)可以結(jié)合聲學(xué)掩蔽效應(yīng)原理，以散熱風(fēng)扇的中低寬頻噪聲作為掩蔽背景，通過(guò)合理增大散熱風(fēng)扇噪聲，可以提升顧客對(duì)于電動(dòng)壓縮機(jī)電磁噪聲的接受閾值。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 陳江艷， 賀巖松， 陳遠(yuǎn)政. 電動(dòng)汽車低頻轟鳴聲故障診斷與改進(jìn)[J]. 振動(dòng).測(cè)試與診斷， 2023， 43（2）： 343-348

[2] 譚善明， 陸日海， 梁有廣， 等. 某純電車型車內(nèi)空調(diào)轟鳴聲優(yōu)化[J]. 時(shí)代汽車， 2023（9）： 150-152.

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[4] 陳江艷， 楊誠(chéng). 電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)異響分析與評(píng)價(jià)[J]. 2023， 42（1）： 68-74.

[5] 金明， 劉偉宏， 曹兢哲， 等. 某純電動(dòng)汽車空調(diào)振動(dòng)分析與優(yōu)化[J]. 噪聲與振動(dòng)控制， 2021， 41（2）： 261-266.

[6] 張海魚(yú)， 謝明哲. 聲掩蔽防護(hù)技術(shù)研究[J]. 保密科學(xué)技術(shù)， 2023（1）： 40-45.

（責(zé)任編輯 梵玲）