纯电动客车特殊工况下传动系NVH的性能试验研究

2021-08-16李冠举孙瑞晓张振华

客车技术与研究 2021年4期

李冠举,孙瑞晓,张振华

(金龙联合汽车工业(苏州)有限公司,江苏苏州 215000)

目前，我国纯电动客车主要作为城市客车、团体班车使用，运行工况的特点是红绿灯较多，启停频繁。除了受限于电池导致的续驶里程不足等问题外，传动系部件的噪声和振动性能不能很好地适应纯电动客车的运行工况，如车桥主减速器、电机在车辆频繁启停工况下的异常振动和噪声问题[1]。本文针对固定运行路线的纯电动客车，在加速、制动工况下传动系NVH的性能进行试验研究。

1 试验研究

1.1 试验准备

试验样车是1辆10 m纯电动城市客车，整车整备质量11 120 kg。底盘传动系主要配置包括：① 永磁同步电机，额定功率169 kW/1 700 r/min，峰值功率205 kW/3 000 r/min，电机额定扭矩1 500 N·m/980 r/min，最大扭矩2 500 N·m/1 500 r/min；② 11.5 t新能源专用驱动后桥，速比6.14(43/7)；③ 轮胎型号11R22.5。

噪声采用麦克风传感器测量，精度0.01 dB(A)，布置于最后排座椅上方；振动采用加速度传感器测量,精度0.01g，布置在驱动后桥主减速器桥壳下方、驱动电机壳下方；扭矩采用应变传感器测量，布置于传动轴上；转速利用CAN总线数据采集。各参数测量值用笔记本电脑进行记录。

在相同试验条件下，由于纯电动城市客车在启动加速和制动停车中，后桥主减速器和电机容易出现异常噪声和振动的问题，因此本文针对这两种工况进行测试，测量了运行过程中车内总噪声、后桥主减速器齿轮啮合噪声，后桥主减速器和电机的振动加速度，传动轴的扭矩。下面将对两种工况的主要性能指标进行分析。

1.2 加速工况

如图1所示，上半部分为加速过程的车内总噪声、后桥主减速器齿轮啮合噪声与电机转速的关系图。可见：车内噪声在68.26～73.86 dB(A)之间平缓波动；后桥主减速器齿轮啮合噪声基本随电机转速(车速)的增加逐步提高，转速达到1 190 r/min(对应车速37 km/h)以上后，齿轮啮合噪声在39.81～64.25 dB(A)之间波动状态较大。整个加速测试中，车内总噪声一直处于比较稳定的波动状态，由此判断：后桥主减速器的噪声不是车内总噪声贡献的主要因素，车内总噪声可能是加速时车身骨架、内外饰附件等部件的振动引起的噪声。

图1中下半部分为加速过程中的电机、后桥主减速器振动加速度与电机转速的关系图，可见：电机振动随着电机转速(车速)的增大而呈波浪式增大，可能是由电机悬置软垫受压和回弹的往复特性引起；而在电机转速1 768 r/min(对应车速55 km/h)时，其加速度最大峰值为0.91g，可能是由电机振动频率与车架振动频率相同而出现共振引起；后桥主减速器振动则基本呈线性关系逐步增大，可能是由齿轮的啮合速度线性增大引起[2-5]，而在电机转速2 098 r/min(对应车速65 km/h)时，其加速度最大峰值为0.71g，可能是由主减速器齿轮啮合的振动频率与桥壳的振动频率相同而出现共振引起。

1.3 制动工况

同样从图2上半部分可见：车内总噪声在68.82～73.75 dB(A)之间平缓波动；后桥主减速器齿轮啮合噪声在电机转速1 000 r/min(对应车速31 km/h)以下时随电机转速增加逐步增大，在电机转速1 000 r/min以上时，在40.08～62.01 dB(A)之间较大波动。整个制动测试中，车内噪声也一直处于比较稳定的波动状态，由此判断：后桥主减速器的噪声不是车内总噪声贡献的主要因素，车内总噪声可能是制动主要由减速能量回收电机的阶次啸叫引起[6]。

从图2下半部分可见：电机振动随着电机转速增加，呈波浪式增加，而在1 500 r/min(对应车速46.5 km/h)左右时，其加速度最大峰值为0.47g，原因可能与图1所示加速工况相同；后桥主减速器振动则随着电机转速的增加，其呈线性关系逐步增加，而在电机转速2 122 r/min(车速66 km/h)时，其加速度最大峰值为0.49g，原因可能与图1所示加速工况相同。