康 強，顧鵬云，李 潔，左曙光

（1.浙江汽車工程學院，杭州 310000； 2.浙江吉利汽車研究院有限公司，浙江 寧波 315000；3.同濟大學 新能源汽車工程中心，上海 201800）

駕駛舒適性是用戶購車的一個重要參考因素。尤其對于電動汽車來說，由于沒有內燃機噪聲的遮蔽效應，駕駛室內的聲音品質成為一個顯著的特征。電動汽車動力系統(tǒng)與傳統(tǒng)車有很大的差異。典型的電驅動總成包含一個高壓電池，電動機，固定齒比的齒輪箱，以及一個將直流電變成交流電的逆變器。由于沒有了內燃機的噪聲，人們期待電動汽車要明顯比內燃機汽車更安靜。然而，除了聲音的大小之外，聲音的特征也是同樣重要的。相對于傳統(tǒng)內燃機汽車，電動汽車的動力總成的聲音顯著不同。傳統(tǒng)汽車的低頻發(fā)火階次、機械及燃燒噪聲，現(xiàn)在變?yōu)殡姶帕妄X輪嚙合而導致的更高頻的嘯叫聲，這些高頻噪聲主觀感受為煩惱和不愉悅的。根據(jù)研究，加速工況下電動車車內噪聲頻率域包含20 Hz到10 kHz的范圍。其中500 Hz以下的低頻范圍主要由車輪和電機機械轉動的階次貢獻，500 Hz到4 kHz的中頻范圍主要由變速箱的齒輪階次貢獻，超過5 kHz的高頻范圍主要由電機的電極階次貢獻。由變速箱齒輪產(chǎn)生的中頻范圍對人的主觀感受很重要。由于沒有發(fā)動機噪聲的掩蓋，變速箱噪聲變得非常突出[1-3]。如圖1所示分別為特斯拉Model X和寶馬I3在急加速工況下引擎艙和駕駛艙的噪聲云圖。

可以看出，相對于傳統(tǒng)內燃機汽車的主要激勵為2階和4階，電動汽車的主要激勵階次為更高的階次。例如，對于6極36槽的永磁同步電機，其主要激勵是36階[4-5]。同時對于兩級主減速器，主要激勵為輸入軸階次和輸出軸階次。

以正在開發(fā)的一款純電動汽車為研究對象，采用傳遞路徑分析方法分析電動汽車電驅動總成噪聲傳遞特性。

1 從引擎艙到駕駛艙的空氣傳播路徑測試

從源到接受點的傳遞路徑可以直接測量或通過互逆性原理測量。這里使用無指向性的LMS高頻體積聲源測量純電動汽車引擎艙到駕駛艙的空氣傳播路徑。由于引擎艙的空間有限，根據(jù)瑞利可逆性原理，采用互逆性測量方法。聲源放置在駕駛艙內駕駛員耳旁位置并發(fā)出白噪聲。圍繞電驅動總成各方向均勻布置6個麥克風采集電驅動總成近場噪聲。測量時整車處于靜止狀態(tài)并關閉所有的車輛電器設備。為了保證聲源輻射空間各向一致性，試驗中將高頻聲源方向分別指向6個方向進行測試?？諝鈧鞑鬟f損失（ATL）函數(shù)為引擎艙內的平均聲壓除于聲源的平均聲壓，如式（1）所示。

測試結果如圖2所示，其中ATL以聲壓級(dB)表示。

2 引擎艙和駕駛艙內實際噪聲測試

將車輛固定在半消聲室轉轂上，測試工況為全油門加速至電機轉速為9 000 r/min，如圖3所示。

采集引擎艙內電驅周圍6個麥克風的數(shù)據(jù)和駕駛艙內駕駛員耳旁麥克風的數(shù)據(jù)。相比于前面的空氣傳播傳遞損失測試，這里駕駛艙內噪聲數(shù)據(jù)包含空氣傳播和結構傳播路徑的貢獻。

加速工況下引擎艙噪聲和駕駛艙噪聲測試結果如圖4所示。其中8.58階和22階分別為減速器輸出齒輪和輸入齒輪噪聲階次，48階為電機噪聲階次。這幾個動力總成的階次噪聲表現(xiàn)為駕駛時的嘯叫噪聲，必須得到有效衰減或遮蔽。

圖2 空氣傳播傳遞損失測試結果

圖3 車輛轉轂測試

圖4 加速工況噪聲測試結果

3 結果分析

將加速時采集的引擎艙內6個麥克風的平均聲壓級除以空氣傳播傳遞損失函數(shù)，則得到電驅動總成輻射的空氣聲傳播到車內駕駛員耳旁的噪聲，如式（2）所示。

車內駕駛員耳旁空氣傳播噪聲理論計算結果云圖如圖5所示。

將實際測試的結果（如圖4(b)所示）和理論計算的結果（如圖5所示）中的各階次噪聲提取出來。將各階次噪聲進行對比，結果如圖6所示。

圖5 車內駕駛員耳旁空氣傳播噪聲理論計算結果

從圖6（a）得出，在6 500 r/min以上，理論值整體均小于測試值約6 dB，可見車內8.58階噪聲由空氣傳播聲和結構傳播聲共同貢獻。

其中在7 500 r/min處理論值和測試值分別為45 dB和51 dB。根據(jù)能量貢獻方法，空氣聲大約貢獻1/4的能量。從圖6（b）得出，理論值和測試值基本吻合，可見車內22階齒輪噪聲完全由空氣傳播聲貢獻；從圖6（c）得出，理論值和測試值基本吻合，可見車內48階電機噪聲完全由空氣傳播聲貢獻。

4 結語

本文針對電驅動總成噪聲的傳遞特性進行測試和分析。首先應用瑞利互逆性原理測試了引擎艙電驅動總成附近6個麥克風到車內駕駛員耳旁的空氣聲傳遞函數(shù)。然后利用傳遞函數(shù)的倒數(shù)與加速工況引擎艙內測得的6個麥克風平均聲壓級相乘，得到理論的駕駛艙空氣傳播噪聲。最后將理論計算結果和試驗測試結果進行了對比。結果表明低階（8.58階）的減速器噪聲由空氣傳播聲和結構傳播聲共同貢獻，高階（22階和48階）的減速器和電機噪聲完全由空氣傳播聲貢獻。進一步的研究須考慮聲源和麥克風放置的位置和方向對傳遞函數(shù)測試結果的影響，并通過做大量的平均提高結果的準確性。

圖6 測試和理論階次噪聲結果