一款電動(dòng)遮陽(yáng)簾運(yùn)行噪聲的改善方法

摘 要：為改善純電動(dòng)車大天幕曬頭問(wèn)題，大電動(dòng)遮陽(yáng)簾應(yīng)運(yùn)而生，因簾布尺寸的增加及運(yùn)行行程的加長(zhǎng)，增加了電機(jī)的負(fù)載，隨即產(chǎn)生了電機(jī)運(yùn)行噪聲的相關(guān)問(wèn)題。文章主要介紹了一款卷軸式電動(dòng)車電動(dòng)遮陽(yáng)簾運(yùn)行噪聲的改善方法，基于PWM調(diào)速控制器，通過(guò)PI算法對(duì)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，使電機(jī)在一個(gè)合適的轉(zhuǎn)速工況下勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使整個(gè)遮陽(yáng)簾系統(tǒng)的運(yùn)行噪聲更加平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)遮陽(yáng)簾 噪聲

1 緒論

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，2024年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量均超過(guò)1200萬(wàn)輛，分別達(dá)到1288.8萬(wàn)輛和1286.6萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)34.4%和35.5%?，新能源汽車的占有率也達(dá)到了40.9%??，較2023年提高了9.3個(gè)百分點(diǎn)?，并仍在穩(wěn)步提升。

區(qū)別于傳統(tǒng)燃油車布置結(jié)構(gòu)，新能源汽車因電池布置，一定程度侵占了乘員坐艙空間，為獲得更大的乘坐空間，需向上尋求空間突破，因此大尺寸天幕玻璃應(yīng)運(yùn)而生，市場(chǎng)需求逐漸增大。

大尺寸天幕玻璃的出現(xiàn)也帶來(lái)了一些新的問(wèn)題，如陽(yáng)光透過(guò)玻璃產(chǎn)生的曬頭、空調(diào)制冷乏力等。為了更好的應(yīng)對(duì)此問(wèn)題，匹配大尺寸天幕開發(fā)的電動(dòng)遮陽(yáng)簾得以應(yīng)運(yùn)而生。

大尺寸電動(dòng)遮陽(yáng)簾因尺寸過(guò)大，導(dǎo)致簾布運(yùn)行阻力增大，同時(shí)簾布易受重力因素影響導(dǎo)致下沉。為了克服簾布運(yùn)行阻力及減小簾布的下沉量，需增加遮陽(yáng)簾收卷軸的初始拉力及末端拉力，并選擇大扭矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，隨即產(chǎn)生了電機(jī)運(yùn)行噪聲的相關(guān)問(wèn)題。

2 方法說(shuō)明

2.1 電動(dòng)遮陽(yáng)簾工作原理

根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行原理，電動(dòng)遮陽(yáng)簾可以分為“卷軸式”“折疊式”和“葉片翻轉(zhuǎn)式”等，文章主要講訴的是一款卷軸式電動(dòng)遮陽(yáng)簾開發(fā)過(guò)程中遇到的電機(jī)運(yùn)行噪聲問(wèn)題。

此款電動(dòng)遮陽(yáng)簾，遮陽(yáng)簾簾布一端卷繞在彈簧收卷軸總成上，另一端與牽引桿固定連接，牽引桿兩側(cè)于軟軸卡接，電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)軟軸帶動(dòng)牽引桿在兩側(cè)導(dǎo)軌內(nèi)實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)。

簾布展開過(guò)程中，主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)軟軸拉動(dòng)牽引桿向前移動(dòng)，隨之簾布驅(qū)動(dòng)彈簧收卷軸總成（如圖1所示）旋轉(zhuǎn)，彈簧展開，實(shí)現(xiàn)簾布展開功能。在簾布卷收過(guò)程中，主要由收卷軸總成中彈簧回卷帶動(dòng)收卷軸旋轉(zhuǎn)，電機(jī)釋放拉力，使簾布回繞到卷軸總成上，實(shí)現(xiàn)簾布卷收功能。

由于收卷軸內(nèi)部為彈簧結(jié)構(gòu)，在簾布展開過(guò)程中，收卷軸施加在簾布上的拉力值隨著簾布的展開不斷增加，電機(jī)受到簾布拉扯的反力同步增加。在簾布回收過(guò)程中，收卷軸施加在簾布上的拉力值隨著簾布的回收不斷減小，電機(jī)受到簾布拉扯的反力同步減小。

2.2 噪聲問(wèn)題說(shuō)明

初始方案說(shuō)明：初始9.5Nm電機(jī)，通過(guò)恒壓控制器實(shí)現(xiàn)變壓，降低電機(jī)的工作電壓，將電機(jī)輸出扭矩降低到7.5Nm，從而實(shí)現(xiàn)降低遮陽(yáng)簾運(yùn)行速度，降低電機(jī)工作噪聲的目的。

此組合方案電動(dòng)遮陽(yáng)簾總成在搭載整車驗(yàn)證主觀評(píng)價(jià)時(shí)，發(fā)現(xiàn)簾布在展開及卷收運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)噪聲存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題。

（1）電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中噪聲分貝值偏大，遮陽(yáng)簾卷起時(shí)噪聲48.33dB左右，遮陽(yáng)簾展開時(shí)噪聲49.99dB左右，測(cè)試數(shù)據(jù)詳見圖2。

（2）因遮陽(yáng)簾彈簧收卷軸在簾布展開過(guò)程中施加在簾布上的拉力不斷增大，導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載同步增加。因電機(jī)輸入電壓不變，電機(jī)運(yùn)行速度逐漸變慢，運(yùn)行過(guò)程中聲音不平順。

（3）因遮陽(yáng)簾展開過(guò)程主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)簾布平移，在卷起過(guò)程中主要由收卷軸驅(qū)動(dòng)簾布平移，導(dǎo)致電機(jī)在兩個(gè)工作行程中負(fù)載差異較大，主觀感受電機(jī)工作噪聲差異明顯。

（4）因遮陽(yáng)簾彈簧收卷軸在簾布展開末端拉力值增大較多，導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載變大，轉(zhuǎn)速急劇變慢，電機(jī)運(yùn)行聲音變得低沉，給人一種電機(jī)拉不動(dòng)簾布的錯(cuò)覺（后文簡(jiǎn)稱無(wú)力感）。

基于初始測(cè)試結(jié)果，為快速驗(yàn)證增扭對(duì)簾布展開末端，電機(jī)無(wú)力感的問(wèn)題的改善效果，將電機(jī)輸出扭矩恢復(fù)到9.5Nm，測(cè)試結(jié)果如下。

驗(yàn)證方案1：恒壓控制器+電機(jī)輸出扭矩9.5Nm。

測(cè)試結(jié)果說(shuō)明：測(cè)試數(shù)據(jù)詳見圖3所示，遮陽(yáng)簾卷起時(shí)噪聲47.54dB左右，遮陽(yáng)簾展開時(shí)噪聲48.84dB左右。相對(duì)初始方案，噪聲分貝值下降1dB左右，改善了遮陽(yáng)簾展開末端電機(jī)運(yùn)行無(wú)力感問(wèn)題，但運(yùn)行過(guò)程中電機(jī)運(yùn)行聲音仍不平順。

基于以上測(cè)試結(jié)果，為了改善電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中聲音不平順的問(wèn)題，需改變電機(jī)的控制器策略，由降扭電機(jī)更改為調(diào)速電機(jī)，實(shí)時(shí)控制遮陽(yáng)簾簾布在展開和卷收兩個(gè)工作行程中的運(yùn)行速度。

2.3 調(diào)速電機(jī)控制器方案簡(jiǎn)述

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路部分由原先的繼電器吸合來(lái)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，變換成H橋控制，通過(guò)對(duì)H 橋上的MOS 管進(jìn)行PWM 調(diào)制，來(lái)控制電機(jī)輸入電流的占空比，引入環(huán)路控制。由于輸入電壓可控，這時(shí)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過(guò)PI算法對(duì)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分原理框圖可如圖4，圖5所示。

因引入調(diào)速電機(jī)，模塊+電機(jī)實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)速，導(dǎo)致其EMC測(cè)試結(jié)果惡化，需重點(diǎn)考慮Cx和Cy電容匹配問(wèn)題，如果兩者比例匹配不當(dāng)，會(huì)在系統(tǒng)上會(huì)產(chǎn)生振鈴電流，同時(shí)對(duì)電流采樣，MOSFET功耗，系統(tǒng)EMC造成一系列問(wèn)題，所以要同時(shí)考慮Cx和Cy電容對(duì)系統(tǒng)的影響。案例最終選定了Cx/Cy同時(shí)采用10nf的匹配方案，在此不做贅述。

2.4 調(diào)速電機(jī)方案測(cè)試驗(yàn)證

基于控制器控制策略，做了2個(gè)不同轉(zhuǎn)速控制的方案驗(yàn)證，結(jié)果如下。

驗(yàn)證方案2：8000rpm控制器+電機(jī)輸出扭矩9.5Nm組合方案。

測(cè)試結(jié)果說(shuō)明：測(cè)試數(shù)據(jù)詳見圖6所示。遮陽(yáng)簾卷起時(shí)噪聲49.14dB左右，遮陽(yáng)簾展開時(shí)噪聲49.01dB左右，電機(jī)無(wú)明顯無(wú)力感；相對(duì)初始方案，運(yùn)行速度提升，改善了遮陽(yáng)簾展開末端電機(jī)運(yùn)行無(wú)力感問(wèn)題，改善電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中聲音不平順的問(wèn)題，改善了遮陽(yáng)簾展開及卷收兩個(gè)工作行程中電機(jī)工作聲品質(zhì)差異大的問(wèn)題，但噪聲分貝值無(wú)明顯改善。

驗(yàn)證方案3：7000rpm控制器+電機(jī)輸出扭矩9.5Nm組合方案。

測(cè)試結(jié)果說(shuō)明：測(cè)試數(shù)據(jù)詳見圖7所示。遮陽(yáng)簾卷起時(shí)噪聲43.26dB左右，遮陽(yáng)簾展開時(shí)噪聲44.77dB左右，電機(jī)無(wú)明顯無(wú)力感；相對(duì)初始方案，運(yùn)行速度相當(dāng)，分貝值明顯降低，改善了遮陽(yáng)簾展開末端電機(jī)運(yùn)行無(wú)力感問(wèn)題，改善電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中聲音不平順的問(wèn)題，同時(shí)改善了遮陽(yáng)簾展開及卷收兩個(gè)工作行程中電機(jī)工作聲品質(zhì)差異大的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上測(cè)試，可以得出，調(diào)速電機(jī)能有效改善電動(dòng)遮陽(yáng)簾電機(jī)的工作噪聲，并獲得較好的聲品質(zhì)。

結(jié)合實(shí)車主觀體驗(yàn)，平衡遮陽(yáng)簾的運(yùn)行速度和噪聲體驗(yàn)，設(shè)計(jì)最終選定了“7000rpm控制器+電機(jī)輸出扭矩9.5Nm”的組合方案。

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