電動貨運中巴車輪邊電機橋噪聲優化措施研究

向鋒 王靜2 貫生靜

（1.吉利汽車股份有限公司；2.中汽研（天津）汽車信息咨詢有限公司；3.北京福田戴姆勒汽車研發中心）

汽車的振動與噪聲性能和顧客對汽車總體印象評價有直接關系,顧客除了追求傳統的低噪聲與振動外,對于聲音品質的要求也越來越高。國內某出口北美電動貨運中巴車型為采用輪邊電機橋動力方案產品，在投入使用后客戶反饋使用過程中電機存在“嗚嗚”聲、平穩駕駛低頻聲及隨車速提高而增加的高頻聲。為提升產品質量和客戶滿意度，針對此噪聲問題成立專項小組進行各維度問題分析，從而提出解決方案。

1 噪聲源分析

1.1 電機及電機橋噪聲試驗記錄

為找到噪聲源，首先調取首批裝車輪邊電機及輪邊電機橋噪聲試驗測試記錄。通過輪邊電機噪聲試驗記錄可以看出：電機轉速在3 000 r/min時，噪聲為67～69 dB；電機轉速在6 000 r/min時，噪聲為71～73 dB；電機轉速在8 000 r/min時，噪聲為73～75 dB；電機轉速在10 000 r/min時，噪聲為74～76 dB，對照輪邊電機噪聲要求值后發現電機噪聲滿足出廠要求。通過輪邊電機橋噪聲試驗記錄可以看出：電機轉速在2 800 r/min時，噪聲為68～74 dB；電機轉速在3 000 r/min時，噪聲為68～74 dB；電機轉速在6 000 r/min時，噪聲為74～83 dB；電機轉速在8 000 r/min時，噪聲為76～85 dB；電機轉速在10 000 r/min時，噪聲為78～87 dB，對照輪邊電機橋噪聲要求值后發現電機噪聲滿足出廠要求。

考慮滿足控制指標的情況下出現噪聲問題，與相關供貨方達成一致將控制指標調整：1）將電機的噪聲控制指標加嚴：10 000 r/min時，噪聲≤77 dB提高到≤75 dB；2）將輪邊橋的噪聲控制指標加嚴：10 000 r/min時，噪聲≤89 dB提高到≤80 dB。

在排除電機本身噪聲源的前提下，將有條件發回國內的問題電機橋進行試驗測試。試驗方案：將左右問題電機橋拆解為左側問題電機、右側問題電機、問題減速器，與廠家提供的正常電機及減速器進行重新搭載試驗，對比發現問題點所在。

對以上電機及減速器進行分組測試，為理清問題車輛噪聲來源，進行多種組合NVH測試，其中包含4組電機噪聲對比測試、4組電磁開關對比測試、4組電機噪聲源分析測試、3組輪邊橋總成對比測試、2組輪邊電機橋復現測試及3組電機聲學包驗證測試。

1.2 輪邊電機橋噪聲測試結果及分析

1.2.1 電機臺架NVH結果分析

1）如圖1所示，4臺電機噪聲線性度有2～3 dB的差異、一致性有2～4 dB的差異，對比發現新電機在試驗過程中，右側新電機在中高轉速（≥6 000 r/min）有嗞啦異響，左側新電機在高轉速（≥8 000 r/min）后端蓋有刮擦異響。由以上試驗可知，4臺電機在一致性和線性度有一定差異，但整體來說噪聲滿足指標要求，電機廠家反饋的噪聲指標也處于行業領先，但走訪發現電機廠家噪聲試驗含環境噪聲，后期要求廠家建立隔音室。在試驗過程發現右側新電機在中高轉速（6 000 r/min以上）有嗞啦異響；左側新電機在高轉速（8 000 r/min以上）后端蓋有刮擦異響。

圖1 4臺電機測試結果對比圖

2）電磁開關頻率在3 000 r/min以下4K及諧頻明顯、3 000～7 590 r/min時6K及諧頻明顯。電磁開關頻率噪聲是所有變頻器供電電機都會存在的特征噪聲，按照報告系統負載噪聲。電磁開關頻率噪聲被覆蓋，說明電磁開關頻率噪聲對整體噪聲貢獻較低。雖然開關頻率噪聲非主要噪聲源，但降低開關頻率依然對降低電機噪聲有一定貢獻，要求廠家后期可以盡量縮減電磁開關頻率在4 000 Hz的點。

3）如圖2所示，由花鍵軸跳動引起的振動和噪聲為1階，整機的噪聲圖中并未出現，證明1階噪聲貢獻率很低。電機輸出軸花鍵軸跳動和同軸度如表1所示。

圖2 1階噪聲圖

表1 電機橋臺架NVH性能測試方案

4）電機噪聲分析總結：電機的噪聲的一致性和線性度可以進一步優化。異響為個案，非普遍現象，初步判斷為電機總裝過程的不一致性導致，同時國內行業單電機噪聲一致性差異一般在5 dB左右，該電機狀態較好。電機后端蓋有刮擦異響，需返回電機供應商進行拆解分析，落實后續工藝。電磁開關頻率有噪聲，但對整體的噪聲影響較小，后續針對4 000 Hz的點進行優化。電機的同軸度存在差異，為1階噪聲，在系統測試時未發現明顯的1階噪聲。對于系統的2階、4階及32階噪聲，齒輪、減速器或裝配皆有可能造成，后續拆解電機，從電機的角度進行排查。

1.2.2 輪邊電機橋臺架NVH結果分析

由圖3可知，相同電機分別與3個減速器帶負載加速工況測試，減速器加速過程中線性度差，一致性差；負載加速工況，低頻階次噪聲貢獻明顯，由主減速器引起的28階噪聲明顯。減速器引起噪聲的原因有以下3點：1）減速噪聲水平一致性較差；2）低頻階次噪聲較明顯；3）主減速器28階噪聲較大。減速器引起噪聲的歷史方案為加嚴出廠噪聲檢測標準；采用正常減速器聲音對檢驗員進行培訓，排除異響問題。為永久解決此問題，還需要進一步優化1級減速器主動輪齒輪參數。

圖3 3組輪邊電機橋試驗對比

2 噪聲傳遞路徑分析及控制措施

2.1 輪邊橋聲學包包裝

將電機經過聲學包包裝后，進行臺架試驗測試，試驗結果顯示電機單體后方測點有改善，可降低3～5 dB，電機輪邊橋總成改善不明顯，僅降低0.5 dB，效果不明顯，不建議采用。

2.2 白車身密封

經整車噪聲路徑分析發現，車輛白車身很多焊縫、孔洞及線束過孔沒有進行封堵，導致白車身密封性不好。將問題車輛白車身參照高級別車輛的密封情況進行密封，具體整改方案如下：1）前圍：將前風窗蓋板與前風窗內板搭接右側縫隙進行密封。2）側圍：將以下部位進行密封：儲物盒與右側司機門腳踏板搭接處縫隙（儲物盒四周）；B柱下內板預留安裝孔及電器卡扣安裝孔（左右對稱）；空調制冷外循環進風口（左右對稱）；后立柱內板下段加強板與后地板邊板搭接處及與后立柱下部連接板搭接處（左右對稱）；C柱與側圍內板空腔處（左右對稱）；側圍內板空腔發泡膠噴涂不到位（整條側圍空腔，重點是各角落位置；左右對稱）。3）后圍：將后立柱內板下段加強板原空調冷凝水管過孔處（左右對稱）進行密封。4）后背門：將左后背門指示燈穿線孔處進行密封。

針對以上位置進行白車身密封后，試驗驗證氣密性改善前后車內噪聲對比，車內噪聲可降低2 dB左右，效果理想，建議采用。具體試驗結果如圖4所示：原狀態下氣密性為398 Pa，車內噪聲為77.6 dB；密封實施后氣密性為200 Pa，車內噪聲為75.8 dB。

圖4 80 km/h工況駕駛員右耳測點白車身密封前后氣密性對比

2.3 內飾及電機聲學包

問題車的車身內部沒有吸音材料、阻尼墊等部件，導致車身內部吸音不好。增加問題車輛車身內部的內飾聲學包、電機聲學包進行整改。具體整改方式如下：

1）側圍：在左、右側圍處增加吸聲材料，如圖5所示。

圖5 側圍整改前后對比

2）輪罩：在左、右輪罩處增加阻尼墊，如圖6所示。

圖6 輪罩整改前后對比

3）后背門：在后背門上部增加阻尼墊，在后背門下部增加吸聲材料，如圖7所示。

圖7 后背門整改前后對比

4）側門：在側門上部增加阻尼墊，在側門下部增加吸聲材料，如圖8所示。

圖8 側門整改前后對比

5）電機本體：在電機本體上包裹阻尼墊和吸聲材料，如圖9所示。

圖9 電機本體整改前后對比

6）電機上方地板：在電機上方地板上增加吸聲材料，如圖10所示。

圖10 電機上方地板整改前后對比

80 km/h工況下對比內飾聲學包、電機聲學包增加前后駕駛員側噪聲測試結果發現，增加內飾聲學包可降低駕駛員側噪聲1.4 dB，增加電機聲學包可降低噪聲1.3 dB，建議采用，如表2所示。

表2 80 km/h工況下聲學包增加前后駕駛員右耳噪聲頻譜對比

3 結論

文章針對電動中巴車的振動噪聲問題，以某電動貨運中巴車的輪邊電機驅動橋為研究對象，通過對噪聲源測試與對比分析，在排除電機本身噪聲源的前提下，結合電機臺架、輪邊電機橋臺架的NVH測試結果，理清了電機及電機橋的噪聲來源。在測試分析了噪聲的傳播路徑后，發現白車身焊縫、孔洞及線束過孔未封堵，導致了白車身的密封性不達標，車內密閉性不好。車身內部無吸音材料、阻尼墊等部件，導致車身內部吸音不好。因此，通過對中巴車的白車身進行密封，在車身內部增加內飾聲學包、電機聲學包的方式，得出成功將電動中巴車的噪聲降低為較為合理的區間的方案。通過本文可以指導電機供貨商制定更為合理的噪聲要求值，同時提供輪邊電機振動噪聲查找及改善的方法。