电驱动NVH特点以及研究现状
2021年11月12日 09:59浏览：2430 收藏：2
随着国内新能源车的提出，让大家对电驱动更加关注，然而电驱动也存在一些问题，具体表现为：
1.1 电机NVH
特征一：电磁激励噪声，其噪声主阶次成份与电机的极数和槽数有关。
特征二：PWM 载波频率，与逆变器开关频率的控制策略有关，逆变器将高压直流电转变为交流电时产生该噪声成分。
特征三：电机结构共振产线的噪声。
图1 电机结构中定子组件共振测试
1.2 变速器NVH
缺乏了发动机噪声的掩蔽效应，使得电动车对减速器NVH 有了更苛刻的要求。
1.3 动车总成悬置系统NVH
相比于传统车，电机悬置系统的边界条件有明显变化：
电驱总成没有发动机的怠速，工作转速从0 rpm 开始。电机转速高，最高频率远大于发动机激励频率。没有发动机噪声的掩盖，高速减速器齿轮噪声将在动力总成噪声中突显。悬置隔振的主要频率区重点关注高频段区域。
除了考虑悬置的隔振性能，也要需要考虑其抗扭性能。尤其对于电动汽车而主，其电机扭矩大（1000 rpm 即可输出高达250-350Nm），响应快，对整车的瞬态冲击更大，在TIP IN/OUT 工况下很容易造成整车前后抖动。
电动车悬置系统的输入激励、隔振频率区等边界条件和NVH 指标要求与传动车有明显变化，不当的悬置设计方案会加剧振动传递。
因此本研究就针对电驱动现有的问题进行了进一步的设计与改进，进而得到性能优异的电驱动装置。
正文
从动力总成角度概括说明：动力总成从传统内燃机更换为电驱动系统，总噪声值变小；电机表面出高频尖叫声；减速器齿轮啸叫明显；动总悬置高频隔振能力差。电驱总成NVH 解决方案与应对措施 通常如下:
1）建立完善电驱系统NVH 开发流程，是产品性能管控和质量保障的关键。
2）掌握基于“电磁场- 结构场- 声场”多物理耦合的驱动电机振动噪声模拟分析方法，NVH 参与产品设计，从结构设计上提出改进方案。
3）建立“零部件级- 总成级- 整车级”电机NVH 校验流程，掌电机每一层级NVH特性。尤其是定转子由多层硅钢片组成，物理性能表现为各向导性，需通过试验模态来校核弹性模量结构参数。
4）识别NVH 问题工况与激励成分，依据CAE 分析模型对问题原因进行快速诊断，制定改善方案并验证效果，达成电机NVH 正向开发与闭环。
而本文主要通过以下几个方面来重点讨论电驱总成NVH 的其他解决方案：
1. 针对不同电机，需要寻求合适的结构设计参数
电机产品和工艺参数的设计主要通过以下几个方面来进行：
· 适合的基槽配合比：
· 斜极斜槽方案
· 适当的气隙宽度
· 定子齿形、槽型优化
· 定子槽口设计、选用磁性槽楔；
· 转子磁级形状、布置位置与角度优化
· 转子辅助槽、隔磁桥优化
· 减少电机几何和磁场的不对称；
根据转矩、电角度以及磁链谐波等信息产生谐波电流并注入系统进行控制，消除系统转矩脉动( 图3)。
图3 NVH 中的阶次与分贝分析图
EV 减速器与传统变速器的差异点：低速大扭矩负荷，工作转速提升到12000-15000 rpm 以上高转速区，缺乏发动机噪声的掩蔽效应等。
其中减速器NVH 开发主要采用齿轮激励控制方法，主要有：
· 高重合度设计
· NVH 开发前移需要重点关注的设计项
· 高于传统齿轮设计的重合度目标值高齿面加工工艺
· 避免谐频，倍频问题；更好的产品一致性
· 高扭矩微观修形
基于电动车齿轮NVH 目标体系，在齿轮结构设计上对齿轮宏观和微观参数进行优化，提出改进方案。主要分为如下：
1）齿轮产品和工艺参数：
主要通过计算中间齿轮转一圈，电机的转数、电机转一圈时，中间齿轮和齿圈啮合的次数以及齿圈转一圈，电机的转数来了解齿轮的基本情况。
2）节次分析，不同的节次代表了电机不同的状态，主要内容如表1 所示：
图6 汽车制动时的作用图
结论
根据以上的分析（电机参数、节次分析）以及目前的验证情况、齿轮基本信息方案，我们可以得到以下结论，供同领域的研究人员参考：
①机倒棱；
②维持现状11.5μ；
③鼓形量调整至5μ；
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