某电动汽车路面激励噪声控制研究

2020-06-03马晓敏王朝建陈峰

汽车实用技术 2020年9期

马晓敏王朝建陈峰

摘要：为解决某电动汽车车内路面激励噪声在56Hz附近声压级过大的问题，基于试验获取的数据进行研究。利用传递路径（TPA）法和CAE手段分析出导致56Hz噪声的主要部件，验证临时方案的可行性，进而进行结构优化。CAE验证结果表明优化方案效果明显，该方案可用于解决路面激励导致的NVH问题。

关键词：电动汽车;路噪;CAE;优化

中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）09-39-03

Study on Pavement Excitation Noise Control of the Electric Vehicle

Ma Xiaomin¹， Wang Chaojian^2*， Chen Feng³

（ 1.Urumqi Sanhe Hengxin Engineering Technology Co.， Ltd. Xinjiang Urumqi 830026;2.Hunan Zhidian I_NEV Co.， Ltd.， Hunan Zhuzhou 412007; 3.Zhejiang Geely Holding Group Co.， Ltd.， Zhejiang Hangzhou 311228 ）

Abstract： In order to solve the problem that the sound pressure level of the pavement excitation noise of the electric vehicle is too high near 56Hz， research is performed based on test data. Using TPA and CAE to analyze the main component that cause noise near 56 Hz， through verifying feasibility of the temporary scheme， then optimize the structure. The CAE verification results show that the optimized scheme is effective， and the scheme can be used to solve the NVH problem that caused by pavement excitation.

Keywords： Electric vehicle; Road noise; CAE; Optimize

CLC NO.： U467 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2020）09-39-03

前言

路面激勵噪声是消费者最为关注的产品性能之一^[^1]。由于电动汽车中没有发动机的激励，这时路面激励噪声显得更为明显，直接影响到车内驾乘人员的舒适性。因此，控制路面激励噪声具有重要的工程意义^[^2]。文章对某开发中车型存在的56Hz路面激励噪声进行研究，从传递路径和响应上对噪声产生的原因进行分析，在临时方案验证可行的基础上，提出优化方案，通过CAE分析，验证该方案有效。

1 路面激励噪声产生机理及控制方法研究

1.1 产生机理

路面激励噪声主要是由于车辆在粗糙路面上行驶时，轮胎与路面的相互作用产生振动通过悬架系统传递至车身，通过车身板件辐射及乘员舱声腔的耦合产生的结构噪声，最终传递至人耳。

根据车内噪声传播的方式不同，路面激励噪声一般可分为结构传递噪声和空气传递噪声。车辆在粗糙路上行驶时，轮胎受到粗糙路面的激励，由底盘和车身传递到车内的噪声称为结构传递噪声，通常频率区间为20～400Hz。轮胎与路面产生的摩擦声通过空气直接传递至车内，称为空气传递噪声，通常频率大于600Hz。

1.2 控制方法

基于路面激励噪声的发生机理，可以从激励源、传递路径及响应三个方面进行控制^[^2]。

（1）路面激励作用于轮胎产生的振动，主要通过轮胎的传递特性进行控制。

（2）优化悬架的隔振性能、悬架结构及衬套参数，减小悬架到车身安装点的振动传递。

（3）车身响应控制，包括悬架安装点刚度及到车内的振动传递函数（VTF）和噪声传递函数（NTF）控制，车身整体、局部模态的解耦等。

上述路面激励噪声的控制方法中，轮胎和悬架参数的优化可能会与平顺性及操稳产生冲突，优化过程中需综合权衡车辆各方面性能。本文将从车身局部模态的解耦进行相应优化。

2 路面激励噪声控制研究

某项目车型在样车阶段，主观评价车内低频噪声严重且有明显压耳感，严重影响车内乘坐舒适性。利用LMS Test.Lab测试设备对车内噪声进行数据采集，通过对不同频率下的噪声峰值进行分析，根据分析锁定的问题原因进行相应的结构优化，降低该车型路面激励噪声，提升整车NVH性能。

2.1 车内噪声问题分析

图1为该车型和标杆车在粗糙沥青路面上以匀速40km/h行驶时，后排右侧乘客右耳处测试得到的声压级曲线。

测试结果表明，样车后排在低频段噪声声压级值相对标杆车较大，尤其是在56Hz处噪声存在较大的峰值;通过声品质诊断发现，56Hz噪声峰值对后排压耳感占主要贡献。

2.2 路面激励噪声源分析

从噪声传递路径分析，轮胎的振动通过悬架、后桥、副车架等传递至车身，通过板件辐射及乘员舱声腔的耦合产生结构噪声，最终传递至人耳。通过TPA方法对样车在粗糙沥青路面上以匀速40km/h行驶时车内产生的56Hz噪声进行排查，最终锁定顶棚前横梁对56Hz噪声影响最大。图2为通过测试得到的顶棚前横梁-后排右侧乘客右耳位置噪声传递函数曲线。

图3为通过测试得到的顶棚前横梁频响函数（FRF）曲线。

图4为通过测试得到的糙沥青路面匀速40km/h顶棚前横梁Z向振动曲线。

对样车车身局部模态进行测试分析，从测试结果看，顶棚前横梁模态为56Hz与车内噪声频率接近，同时激励顶棚前横梁，测试结果表明车内后排NTF在56Hz存在较为明显的噪声峰值;另，从顶棚前横梁振动来看，前横梁56Hz处振动较大。由此可说明产生56Hz噪声的原因为顶棚前横梁56Hz模态与车内声腔模态耦合。