新能源汽車結構特征及NVH性能分析

姚迪 趙樹森 姚章凱 王爽

摘要：NVH是評價汽車乘坐體驗的3個重要指標。改善汽車的振動和噪聲情況很有必要，對于汽車的振動和噪聲有國家要求的標準，比如GB1495—2002，對于不達標準的汽車不能投放到市場。國內汽車企業目前已經充分重視汽車的NVH，逐年增加投入、招聘一流人才等;政府也把NVH作為自主汽車的一個重要的技術領域，如采取組建企業國家重點實驗室等措施，由此可見，NVH在汽車領域是一項十分重要的分支路線。因此近年來新能源汽車的興起，尤其是純電動汽車的普及，電動汽車的NVH性能相對于傳動的燃油汽車要更好，駕駛人員以及乘客的體驗也在日益提升。然而新能源汽車的NVH存在諸多問題，面臨著挑戰。

關鍵詞：新能源汽車;結構特征;NVH性能

引言

新能源能夠從真正意義上改善人們的生活環境，同時也可有效調整當前國內社會經濟的發展機制，為我國可持續發展帶來新的技術與理念。近年來，新能源在各行各業得到深入應用，也給汽車行業的創新發展帶來了積極影響。為滿足現代化發展標準，新能源汽車行業開始向規模化、產業化方向進行發展，踐行節能環保的綠色發展戰略。

1新能源汽車的定義

縱觀汽車行業發展史，我們不難發現，新能源汽車行業出現時間晚且缺少相應的實踐基礎和豐富的經驗支持。從全面的視角出發，我們從外部經濟和宏觀經濟兩方面研究新能源汽車發展狀況：首先，宏觀經濟狀況下的新能源汽車以電動汽車，油電混合汽車為主，這種汽車在行駛過程中，主要將電能作為前進動力，部分車型會選擇二甲醚、乙醇作為驅動原料;其次，從外部經濟視角出發，新能源汽車的存在符合現代經濟發展趨勢，結合我國《新能源汽車產品標準》汽車制造行業會以非傳統的能源為動力輔助，這也是新能源汽車的一大特點。外部經濟視角下的新能源汽車，有著廣闊的發展前景和智能化新科技的最新技術支持，我相信，隨著時間的不斷推進，新能源汽車能不斷更新換代乃至會占據主要汽車市場。汽車行業人員只有在不斷的探索實踐中，才能有效地引進新能源為汽車行業服務。盡管新能源汽車領域發展基礎較弱，但是在相關人員不斷探索之下，新能源汽車行業一定能克服發展困難，解決生存短板。

2新能源汽車的現狀與前景

新能源汽車進入市場后受到了國民的廣泛認可，國家對新能源汽車行業給予了高度重視，財政部經濟建設司在2018年9月組織舉辦了“中國汽車產業發展國際論壇”，在此過程中強調中國新能源汽車產業仍然處于逆水行舟不進則退的關鍵發展階段。基于此，社會各界更加關注新能源汽車產業的發展狀況，新能源汽車產業也與相關行業建立了更緊密合作關系。我國交通相關事業的發展迎來了動力系統及能源變革的關鍵時期，第三次能源改革更將新能源定義為未來汽車交通事業發展的主要動力，自此清潔能源時代到來。清潔能源時代為新能源事業的發展創造了無限可能，并在汽車制造業、維修業中得以深入滲透，穩定推動可持續經濟體制的健全與完善，基于能源與環保壓力，新能源汽車無疑是未來汽車的發展方向。

3電動汽車對NVH的挑戰及應對措施

驅動電機的主要噪聲是風噪、路噪，汽車在行駛過程中，電機和驅動系統會有嘯叫;對于電動汽車，主要的振動源就是電動壓縮機所產生的振動;在電控系統和電池系統方面，高頻噪聲尤為突出;純電動汽車在環保方面要優于其他能源汽車，但是由于熱管理系統的存在，新的NVH問題也隨之出現。通過改進電動壓縮機的性能來減小振動。盡管電機噪聲比內燃機噪聲易于控制，但仍需花費大量精力開發電機機械隔離與隔聲策略。輪胎對地面的壓力增大，汽車其余結構的質量減輕，導致路面與輪胎噪聲難以降低。通過改善輪胎技術、對懸置系統實施機械隔離與使用創新型噪聲控制材料制造汽車內飾和外飾解決這一問題。當然，與此同時必須避免增大汽車的質量和成本。沒有內燃機為空調與供暖系統、車窗及其它機械系統提供動力，為使這些功能正常運行，全套電動輔助裝置就變得非常有必要。每一個輔助裝置均會產生振動與噪聲，這些振動與噪聲單獨存在時相對較小，但一旦同時發聲就不容忽視。

4電機系統及其NVH性能

電機系統噪聲主要包含3個部分：電磁噪聲、機械噪聲及冷卻噪聲。其中電磁系統又包括電機本體噪聲、控制系統噪聲，其中產生電機本體噪聲的主要有徑向及切向電磁力、轉矩波動、靜及動偏心以及齒槽噪聲;控制系統的噪聲包含2個部分：脈寬調制噪聲和諧波失真。軸承噪聲、動不平衡噪聲和結構共振噪聲是機械噪聲的主要來源。新能源汽車中的液冷系統也會存在一定的噪聲，電機振動噪聲仿真在獲得電磁力（密度）以及驗證后的電機結構模型的基礎上，就可以利用聲學分析工具進行結構聲振耦合分析，預測電機的輻射噪聲。同時，在仿真中可以通過模態貢獻量分析，板塊貢獻量分析，有效輻射聲功率等分析手段對電機噪聲的機理進行深入的解剖。進一步，電機噪聲仿真模型可以結合優化分析的流程，對電機結構進行參數化的修改，預測其對輻射噪聲的影響。

結束語

通過對新能源汽車的結構特征分析，結合各自特點，分析了不同的新能源汽車的噪聲、振動來源，客觀地對車輛的NVH進行了評價。中國新能源汽車NVH領域存在一定的問題。雖然具備基本的試驗條件，但是在數量上和高水平領域上都有待提高;開展了不少NVH領域與實踐，但是專家隊伍不足，實踐的廣度和深度還有待提升。進一步完善NVH數據庫，建立完善和規范NVH流程，加大執行力。此外，還要在硬件和軟件支撐上進行加強，繼續開展部分NVH方法及基礎的前沿探索。

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