某型电动汽车路噪性能优化

汽车公社 2023年9月11日浏览：1527 收藏：1

摘要：通过主观评价及LMS设备测试，确定某自主品牌电动汽车匀速工况下存在路噪大的问题依据 TPA分析方法，分别从源、路径及响应 3个方面对整车路噪问题进行分析优化依据测试数据针对轮胎、悬架及车身提出优化方案并分别进行方案验证：利用整车 3D仿真分析模型进行优化以缩短周期和降低成本依据各方案验证结果确定最终方案，实车测试结果显示，采用最终方案后路噪声压级降低 10dB，主观评价样车车内噪声有明显降低，与标杆车型达到同一水平。

关键词 ：电动汽车；路噪；仿真；声压级

随着汽车的迅速普及，消费者已不仅仅满足于汽 1 路面噪声发生机理分析车能够实现行驶功能及安全性，开始更多地关注汽车的 NVH性能，并把 NVH性能作为购买汽车时的关键衡量因素。在汽车行驶过程中，路面噪声是车内噪声主要的噪声源之一，直接影响了车内人员的驾驶感受。尤其是新能源车型，没有了发动机噪声的覆盖，路面噪声在车内噪声的贡献量相对于传统车型会进一步提升。文章以某自主品牌电动车型为整改对象，通过对该车型激励、路径及响应的改善，达到了降低路面噪声的目的。

1 路面噪声发生机理分析

路面噪声是车辆行驶在粗糙的铺装路面上时，由路面的凹凸引起的经常性的噪声。路噪依据发生机理的不同，一般可分为结构传播噪声和空气传播噪声。结构传播噪声是路面激励与轮胎结构特性引起的振动经过悬架系统的传递，最终作用于车身及空腔产生的噪声；空气传播噪声主要是轮胎的空腔噪声及花纹噪声经过空气传播及车身隔吸声材料的衰减，最终传递到人耳处的噪声。路噪发生机理，如图 1所示。

2 路噪控制方法

依据TPA分析方法建立“源一路径一响应”"的分析模型进行分析。基于路噪发生机理可将路噪控制方案分为3种：1)激励控制（路面激励作用于轮胎产生的振动及噪声)：2)传递路径控制（悬架系统的隔振性能及车身及内外饰的隔吸声能力)：3)响应控制（车身模态及车身空腔模态)。

3某电动汽车路噪问题优化

3 .1 问题确认

3.1.1 评价工况

某电动汽车在坏路行驶时，路面激励较大，路噪问题表现明显。低速行驶时，风噪相对较小，车内噪声主要为路噪。因此，确定评价工况为：粗糙沥青路，车速40km/h。

3.1.2评价方法

路噪评价可分为主观评价及客观评价两方面。

1)主观评价需要对鼓噪、轮胎空腔共鸣声、g0声及声等多种不同频率、不同发声部件的声音进行评价，并依据整体感受对汽车路噪性能进行分数判定，主观评价需要由评价经验丰富的专业评价人员进行，主观评价打分原则，如表1所示。

2)客观评价依据车内噪声测试数据进行判断。客观评价采用相对评价的方法，通过对比优化车型原状态与某同级别合资车型路噪数据，进行路噪问题判定。

3.1.3评价结果

该车原状态评测结果为：

1)主观评价分数为5分，主要存在后排低频噪声大的问题，需要进行整改.

2)客观测试数据，如图2所示。从图2可知，在200Hz以内优化车型原状态路噪水平与合资车型存在明显差距，需要针对200Hz内车内低频噪声进行优化。客观评价结果与主观评价结果相符。

3)问题分析：依据主客观评价可确定针对 320～200Hz路噪性能进行优化。依据频谱图对问题进行进一步分析，如图 3所示。

从图 3可以看出，在 200Hz内车型原状态 j合资车型车内噪声声压级峰值差距较小，但整体声能量的差距较大，噪声峰值杂乱，所以主要针对车型各部件的振动衰减能力及部分模态进行优化。

3．2 激励源控制

把路面激励作用于轮胎后产生的振动噪声作为激励源。粗糙沥青路主要激励在 O～30Hz。在路面激励的作用下，由轮胎本体模态及空腔模态造成的振动能量集中，最终会在轴头的振动加速度上表现出来。观察发现轴头处的振动加速度峰值与轮胎的相关模态时啦。由于轮胎小体模态频率不能进行大幅度变更，无法进行有效的模态规避，所以主要针对轮胎的振动衰减能力进行提升。主要优化方案包括调整轮胎胎面橡胶厚度、调整带束层铺设角度及胎肩的铺设面积等。优化轮胎后车内噪声声压级峰值最大可降低 3．5dB(A)，但操稳性能有明显减弱，为保证安全性能，维持原方案。

3．3 传递路径控制

传递路径包括结构传播及卒气传播，目前主要针时 200Hz内噪声进行优化。空气传播路径中关于路面激励的噪声主要包括轮胎的花纹噪声及空腔共鸣噪声，轮胎花纹噪声通常在 400Hz以上，轮胎空腔共鸣声高于 200Hz，所有暂不考虑空气传播路径。由于歼发车与合资车相比，车内噪声最大峰值相差较小，整体声能量相差较大，所以主要针对悬架系统的隔振元件进行优化。轴头振动传递到车身主要经过的隔振元件包括：摆臂轴套、纵臂轴套、减振器 mount。对比}殳汁车原状态前后排车内噪声数据可知，前后排噪声差距较大，后排噪声声压级要高于前排。判断后排为主要贡献位置， ‘对后排零部件进行优化。后排主要能量衰减部件有纵臂安装轴套、螺旋弹簧及减振器。依次对各零部件进行优化并进行方案验汪。由于螺旋簧刚度涉及车身姿态问题，暂不列入优化范围，纵臂轴套为主要优化对象.

依据振动理论，摆臂安装点被动侧振动幅值主要受激励力大小、振动衰减能力及安装点刚度三方面影响。由于激励力大小主要受路面及轮胎影响，暂小进行考虑．安装点刚度由车身决定，暂不关注，所以针对振动衰减能力进行性能提升。综合评价振动衰减性能的一个重要指标就是振动传递率、底盘隔振系统的振动传递率为振动传递到车身的力与系统受到振动激励力的比值。根据振动理论，振动传递率与频率比的关系为：

式中：Tr——振动传递率；

FT0一——外部激励力幅值，N；

F0一经过隔振器传递到被动侧的稳态幅值，N；

ξ— — 阻尼比；

λ——激励力频率与系统频率之比。

图4 示出不同阻尼比及频率比下振动传递曲线。

基于图4对纵臂轴套的隔振特性进行分析：当0 <A<l时< span>，若激励频率不变，应增大系统频率，以减少振动的传递；当λ>1时，若激励频率不变，应减小系统频率，以减少振动的传递，且当0<λ< 某型电动汽车路噪性能优化的图6

时，增大阻能有效抑制振动。系统频率为纵臂刚体模态频率，输入频率主要关注40Hz及 80Hz。纵臂刚体模态通过实测量可确定模态频率在30～90Hz，其中与激励频率刈‘应的，z向主模态分别低于40Hz及 80Hz，所以应降低系统频率以提升纵臂轴套的隔振能／，J由于需要保证安全性能，依据控制经验确定优化方案为：后纵臂衬套刚度下降20％，主要进行衬套胶料更改，不进行结构变更。完成样件制作后，依据原定测试况进行汽车路噪性能测试，测试结果，如图5所示。