非消聲室環境下驅動電機噪聲評價等效代替方法可行性研究

羅 媚，韓 彥，黃建忠，黃薪槐，唐容輝

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，廣西汽車新四化重點實驗室，廣西 柳州 545007）

引言

隨著新能源汽車的高速發展以及市場日益增加的需求，駕駛舒適性成為了人民選擇購買車型的一個重要條件。而噪聲是其中一個不管在駕駛車輛還是現實生活中均會嚴重影響人員身心健康的一個聲音，不管是傳統油車，還是純電動汽車，整車的NVH成為了駕駛員和乘客在車上一個直接直觀的感受，故NVH 性能成為了各大主機廠整車驗收一個重要指標。純電動汽車上由于沒有了發動機，由電機驅動，通過調節電機轉速來實現電動汽車的不同車速，且因為車內空間小，離電機近的原因，電機噪聲成為了噪聲主要來源。純電動汽車驅動電機的噪聲過大會極大影響整車駕乘的舒適性，對電動汽車的整體品質產生明顯影響。故非常有必要在研發驗證階段對電機的噪聲進行測試，以評估其是否滿足要求。

1 驅動電機噪聲測試的現狀

目前驅動電機開發過程開展ADV 試驗時也考慮了電機的噪聲測試，但是測試方法比較簡單。由于受臺架資源和試驗周期、試驗費用等原因的限制，DV測試僅僅測試了單電機的空載噪聲。如圖1 所示，把電機放置在地上進行簡單的固定，上電使其進行空轉，不對電機進行搭載測試，此條件下電機本身振動就很小也沒有負載，研究表明，電機聲功率級整體隨轉速和扭矩的增大而增大，空載不能真正起到測試電機在車上運行工況的噪聲，也就沒有達到噪聲測試的根本目的。電機的噪聲產生主要是電機運行過程中隨著定子、轉子磁場的變化產生不同頻率的電磁力，這些激勵作用在電機定子上，從而使整個電機產生振動，并向外輻射噪聲。需要監控的是電機產生的高頻噪聲。

圖1 單電機空載噪聲測試

現狀是大部分電機供應商沒有可以測試帶載的半消聲室臺架，若委外在第三方測試機構的半消聲室進行一次NVH 帶載測試，費用約10 萬元左右，費用消耗大。近年來，越來越多的主機廠、專家學者對驅動電機的NVH 性能進行研究，文獻[1]純電動汽車電機噪聲測試與分析方法研究，主要研究了電機噪聲在整車上面的測試和結果分析方法。測試電機性能的臺架，供應商都有，且相關研究表明文獻[2]，負載工況的電機主要階次的電磁噪聲是由電機端面及殼體輻射產生，本文探討的是能不能用一種更加簡單的方法，在沒有消聲室的環境下，在性能臺架上通過使用測試電機殼體振動幅值的方法來評估驅動電機噪聲的優劣的可行性。下面通過某款電機在整車上的NVH 測試結果與在性能臺架上的測試振動噪聲的結果進行比對，探討其可行性。

2 驅動電機整車及振動測試方法和結果

2.1 測試準備

2.1.1 測試環境和測量儀器

在整車上測試時對環境沒有特別要求，在臺架上若無特殊要求，所有試驗應在滿足如下要求的環境條件中進行。

相對濕度：40%～80%；海拔：不超過1 000 m，若超過1 000 m 參照GB 755—2008 相關規定執行。背景噪聲，由于在無消聲室環境，對工作背景噪聲不做要求。

2.1.2 測量儀器

傳聲器、記錄儀、線纜等聲學測試設備應滿足GB/T 3785.1 中1 級的要求，濾波器應滿足IEC 61260 中1 級的要求。聲校準器應滿足GB/T 15173規定的1 級儀器的要求。在每次測量前后，每個測量系統應在測試頻率范圍內一個或多個頻率上用聲校準器進行校準，每次系列測量前后測量系統不做調整的校準讀數的差值應小于或等于0.3 dB，否則系列測量無效。

2.1.3 樣件準備

整車、驅動電機、電控等。對電機和電控進行檢查，樣件應結構完整，空轉靈活且無異響、卡滯，緊固件完整且無損。表面應無破損、變形、銹蝕等目測可見的異常。樣件各結合面和密封處應密封良好，不應有滲漏油液。其他應滿足GB/T 18488.1 要求。

2.2 整車NVH 測試

電機及電控按照正確安裝方式安裝到整車上面，對駕駛員內耳及電驅動橋進場進行布點后進行測試，并詳細記錄結果。由于整車NVH 測試具有普遍性，不是本文闡述的重點，本文簡單帶過，不做詳細的描述。只記錄測試結果與振動噪聲結果對比。

2.3 性能臺架振動噪聲測試

2.3.1 臺架搭建和測試點布置

目前電機制造商均有自己的性能測試臺架，臺架搭建不存在困難點。如圖2 所示，在驅動電機性能測試臺架上按照正確的方式把電機連接在測功機上，并試跑可以正常測試。振動傳感器布置在以下位置（面對測功機方向）：電機徑向的左右端、電機殼體的上下端以及電機端蓋中心，共5 個測試點，如圖3所示。

圖2 性能臺架搭建

圖3 振動傳感器布點

2.3.2 振動測試方法

按照要求的工況對驅動電機進行加載，轉矩包含25%最大轉矩、50%最大轉矩、75%最大轉矩、100%最大轉矩等轉矩點，加載過程中測試1 000～6 000 r/min轉速期間的振動幅值，包含了整車常用的加速和滑行工況，對1 000～6 000 r/min加速和減速到規定扭矩的過程時間進行規定，對振動寬帶進行規定，記錄整個電機轉速變化范圍內各轉速點和對應轉矩工況下的振動幅值（需轉換成dB，采樣間隔30 r/min，分辨率設置為1），盡可能全部考核電機各種工況下的振動情況。整車上噪聲采集按照對應的車速和油門開度行駛測試，以加強對比的可行性。

2.3.3 測試結果對比

本文討論的是方案的可行性，故數據處理過程不在文章里面詳細論述。通過對比臺架測試出來的結果和整車的噪聲測試結果，以全扭矩加載為例，得到測試結果為8 階和48 階臺架振動測試得到的幅值dB 值和整車采集的噪聲dB 值對比，可見臺架振動測試得到的dB 值和整車采集的噪聲dB 值表現基本一致。說明在無消聲室環境用測試振動幅值的方法對驅動電機的噪聲表現進行評價是可行的。雖然與在消聲室環境以及整車上面的測試結果存在差異，但通過測試振動幅值可以評價驅動電機是否存在嘯叫的可能，是否需要優化改進驅動電機是有指導意義的。且通過數據的積累是可以用該方法制定目標值對驅動電機進行評價的。

3 結語

通過測試方法和測試結果的比對可以發現，在驅動電機制造商沒有專門的帶半消聲室環境的臺架測試NVH 的情況下，是可以在電機性能臺架上通過測試殼體的振動幅值的方法對驅動電機的噪聲表現進行評價的，方案的可行性是存在的。解決了目前電機制造商的噪聲測試難題，為制造商提供一種簡單可操作的且存在考核意義的測試方法，從而驗證和優化了驅動電機的噪聲是本文探討的意義所在。