新能源汽车混合动力系统典型NVH问题

智享新汽车 2023-08-30 07:39

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本文将介绍混动动力系统的NVH问题，主要涉及电机的电磁噪声、电驱变速器的齿轮啸叫、换挡噪声、Tip in/out Clonk噪声、齿轮敲击噪声以及其他瞬态NVH问题噪声。

首先，让我们来探讨电机的电磁噪声问题。在混合动力系统中，电机是核心组件之一。然而，电机的运行往往会产生电磁噪声，给乘坐者带来不适。

电机的电磁噪声主要表现为阶次啸叫噪声，包括电机的主阶次啸叫、开关频率的调制阶次啸叫等。电机的主阶次一般较高，会覆盖较宽频率范围（0~10000多Hz）。开关频率的调制阶次频率也很高，因为调制原理，以边频簇的特征分布在开关频率的两侧。电机的电磁噪声产生机理，归根结底是作用在电机定子和转子之间交变电磁力，引起电机定子变形和振动，从而辐射出噪声。

为了解决这个问题，工程师们需要在设计阶段就考虑到电机的减噪措施，例如通过优化电机的结构、改进定子和转子的设计以及采用隔音材料等方法

其次，我们来谈谈电驱变速器的齿轮啸叫问题。在混合动力系统中，电驱变速器的齿轮啸叫噪声是一个常见的问题。齿轮啸叫噪声的主要激励是齿轮系统在啮合过程中因时变刚度引起的传递误差，啸叫激励在传递路径上极易引起共振，最终表现为结构噪声和空气噪声传递至车内导致的。

齿轮啸叫噪声的主要特征为：承载齿轮产生、明显的阶次特征（与齿数和动力源转速相关）、易受传递路径和响应部件的模态影响。EV模式下背景噪声减小，驱动电机更高的转速导致齿轮啸叫频率升高，这些混合动力系统的新变化均使齿轮啸叫的抱怨风险增加。

解决这个问题的方法包括优化齿轮的设计、改进齿轮的加工工艺以及使用降噪材料等。

换挡噪声是电驱变速器的另一个典型NVH问题。当混合动力车辆进行换挡时，会伴随着一定的噪声产生。这种噪声主要是由于换挡时齿轮间的啮合造成的。比如在含DCT的混合动力系统中，换挡过程分为两个主要阶段：同步器预挂挡和离合器切换，在这两个阶段均有发生冲击和噪声的风险。为了减少换挡噪声，工程师们可以通过优化齿轮的设计、改进换挡系统的控制算法以及采用减振装置等方法来进行处理。

Tip in/out Clonk噪声也是混合动力系统中的一个常见问题。Tip in/out Clonk噪声是指在加速或减速时，发动机与电机之间发生的不协调造成的噪声。因为传动系统各零部件间通常都有间隙，在Tip in/out工况下，传动扭矩发生方向变化，零部件间的接触面发生改变，产生撞击就会导致Tip in/out Clonk噪声。特别是对于混合动力系统，在电机作用下，扭矩响应更快，在EV工况下为改善动力性，甚至会将扭矩变化率提高，这些因素均会增加Tip in/out工况下的Clonk噪声风险。

这种噪声的产生原因包括动力系统的控制策略不合理、传动系统的设计不合理以及电机和发动机之间的耦合等。为了解决这个问题，工程师们需要优化动力系统的控制策略，改进传动系统的设计，并提高电机和发动机之间的协调性。

最后，我们来讨论一下电驱变速器的齿轮敲击噪声以及其他瞬态NVH问题噪声。电驱变速器的齿轮敲击噪声是指在变速器工作过程中，齿轮间产生的敲击声。这种噪声的产生主要是由于齿轮啮合时的冲击力造成的。解决这个问题的方法包括优化齿轮的设计、改进齿轮的制造工艺以及采用减振措施等。其他瞬态NVH问题噪声发生在混合动力系统在运行过程中，存在动力切换、模式切换等工况导致扭矩、转速的突变，这样的系统逻辑容易引发系统冲击，产生噪声等，这些问题的解决方法也需要综合考虑动力系统的设计、控制策略以及传动系统的优化等因素。

总结起来，新能源汽车混合动力系统中存在着多种典型的NVH问题，包括电机的电磁噪声、电驱变速器的齿轮啸叫、换挡噪声、Tip in/out Clonk噪声、齿轮敲击噪声以及其他瞬态NVH问题噪声。解决这些问题需要工程师们在设计阶段就充分考虑到减噪措施，并通过优化设计、改进工艺以及使用减振装置等方法来解决。

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