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(fā)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(guān)系,顧客除了追求傳統(tǒng)的低噪聲與振動外,對于聲音品質(zhì)的要求也越來越高。國內(nèi)某出口北美電動貨運(yùn)中巴車型為采用輪邊電機(jī)橋動力方案產(chǎn)品，在投入使用后客戶反饋使用過程中電機(jī)存在“嗚嗚”聲、平穩(wěn)駕駛低頻聲及隨車速提高而增加的高頻聲。為提升產(chǎn)品質(zhì)量和客戶滿意度，針對此噪聲問題成立專項小組進(jìn)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(jī)及電機(jī)橋噪聲試驗記錄

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

考慮滿足控制指標(biāo)的情況下出現(xiàn)噪聲問題，與相關(guān)供貨方達(dá)成一致將控制指標(biāo)調(diào)整：1）將電機(jī)的噪聲控制指標(biāo)加嚴(yán)：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(biāo)加嚴(yán)：10 000 r/min時，噪聲≤89 dB提高到≤80 dB。

在排除電機(jī)本身噪聲源的前提下，將有條件發(fā)回國內(nèi)的問題電機(jī)橋進(jìn)行試驗測試。試驗方案：將左右問題電機(jī)橋拆解為左側(cè)問題電機(jī)、右側(cè)問題電機(jī)、問題減速器，與廠家提供的正常電機(jī)及減速器進(jìn)行重新搭載試驗，對比發(fā)現(xiàn)問題點所在。

對以上電機(jī)及減速器進(jìn)行分組測試，為理清問題車輛噪聲來源，進(jìn)行多種組合NVH測試，其中包含4組電機(jī)噪聲對比測試、4組電磁開關(guān)對比測試、4組電機(jī)噪聲源分析測試、3組輪邊橋總成對比測試、2組輪邊電機(jī)橋復(fù)現(xiàn)測試及3組電機(jī)聲學(xué)包驗證測試。

1.2 輪邊電機(jī)橋噪聲測試結(jié)果及分析

1.2.1 電機(jī)臺架NVH結(jié)果分析

1）如圖1所示，4臺電機(jī)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(fā)現(xiàn)新電機(jī)在試驗過程中，右側(cè)新電機(jī)在中高轉(zhuǎn)速（≥6 000 r/min）有嗞啦異響，左側(cè)新電機(jī)在高轉(zhuǎn)速（≥8 000 r/min）后端蓋有刮擦異響。由以上試驗可知，4臺電機(jī)在一致性和線性度有一定差異，但整體來說噪聲滿足指標(biāo)要求，電機(jī)廠家反饋的噪聲指標(biāo)也處于行業(yè)領(lǐng)先，但走訪發(fā)現(xiàn)電機(jī)廠家噪聲試驗含環(huán)境噪聲，后期要求廠家建立隔音室。在試驗過程發(fā)現(xiàn)右側(cè)新電機(jī)在中高轉(zhuǎn)速（6 000 r/min以上）有嗞啦異響；左側(cè)新電機(jī)在高轉(zhuǎn)速（8 000 r/min以上）后端蓋有刮擦異響。

圖1 4臺電機(jī)測試結(jié)果對比圖

2）電磁開關(guān)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(guān)頻率噪聲是所有變頻器供電電機(jī)都會存在的特征噪聲，按照報告系統(tǒng)負(fù)載噪聲。電磁開關(guān)頻率噪聲被覆蓋，說明電磁開關(guān)頻率噪聲對整體噪聲貢獻(xiàn)較低。雖然開關(guān)頻率噪聲非主要噪聲源，但降低開關(guān)頻率依然對降低電機(jī)噪聲有一定貢獻(xiàn)，要求廠家后期可以盡量縮減電磁開關(guān)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(jī)的噪聲圖中并未出現(xiàn)，證明1階噪聲貢獻(xiàn)率很低。電機(jī)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(jī)橋臺架NVH性能測試方案

4）電機(jī)噪聲分析總結(jié)：電機(jī)的噪聲的一致性和線性度可以進(jìn)一步優(yōu)化。異響為個案，非普遍現(xiàn)象，初步判斷為電機(jī)總裝過程的不一致性導(dǎo)致，同時國內(nèi)行業(yè)單電機(jī)噪聲一致性差異一般在5 dB左右，該電機(jī)狀態(tài)較好。電機(jī)后端蓋有刮擦異響，需返回電機(jī)供應(yīng)商進(jìn)行拆解分析，落實后續(xù)工藝。電磁開關(guān)頻率有噪聲，但對整體的噪聲影響較小，后續(xù)針對4 000 Hz的點進(jìn)行優(yōu)化。電機(jī)的同軸度存在差異，為1階噪聲，在系統(tǒng)測試時未發(fā)現(xiàn)明顯的1階噪聲。對于系統(tǒng)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(xù)拆解電機(jī)，從電機(jī)的角度進(jìn)行排查。

1.2.2 輪邊電機(jī)橋臺架NVH結(jié)果分析

由圖3可知，相同電機(jī)分別與3個減速器帶負(fù)載加速工況測試，減速器加速過程中線性度差，一致性差；負(fù)載加速工況，低頻階次噪聲貢獻(xiàn)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(yán)出廠噪聲檢測標(biāo)準(zhǔn)；采用正常減速器聲音對檢驗員進(jìn)行培訓(xùn)，排除異響問題。為永久解決此問題，還需要進(jìn)一步優(yōu)化1級減速器主動輪齒輪參數(shù)。

圖3 3組輪邊電機(jī)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(xué)包包裝

將電機(jī)經(jīng)過聲學(xué)包包裝后，進(jìn)行臺架試驗測試，試驗結(jié)果顯示電機(jī)單體后方測點有改善，可降低3～5 dB，電機(jī)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(jīng)整車噪聲路徑分析發(fā)現(xiàn)，車輛白車身很多焊縫、孔洞及線束過孔沒有進(jìn)行封堵，導(dǎo)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(jìn)行密封，具體整改方案如下：1）前圍：將前風(fēng)窗蓋板與前風(fēng)窗內(nèi)板搭接右側(cè)縫隙進(jìn)行密封。2）側(cè)圍：將以下部位進(jìn)行密封：儲物盒與右側(cè)司機(jī)門腳踏板搭接處縫隙（儲物盒四周）；B柱下內(nèi)板預(yù)留安裝孔及電器卡扣安裝孔（左右對稱）；空調(diào)制冷外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口（左右對稱）；后立柱內(nèi)板下段加強(qiáng)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(cè)圍內(nèi)板空腔處（左右對稱）；側(cè)圍內(nèi)板空腔發(fā)泡膠噴涂不到位（整條側(cè)圍空腔，重點是各角落位置；左右對稱）。3）后圍：將后立柱內(nèi)板下段加強(qiáng)板原空調(diào)冷凝水管過孔處（左右對稱）進(jìn)行密封。4）后背門：將左后背門指示燈穿線孔處進(jìn)行密封。

針對以上位置進(jìn)行白車身密封后，試驗驗證氣密性改善前后車內(nèi)噪聲對比，車內(nèi)噪聲可降低2 dB左右，效果理想，建議采用。具體試驗結(jié)果如圖4所示：原狀態(tài)下氣密性為398 Pa，車內(nèi)噪聲為77.6 dB；密封實施后氣密性為200 Pa，車內(nèi)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(nèi)飾及電機(jī)聲學(xué)包

問題車的車身內(nèi)部沒有吸音材料、阻尼墊等部件，導(dǎo)致車身內(nèi)部吸音不好。增加問題車輛車身內(nèi)部的內(nèi)飾聲學(xué)包、電機(jī)聲學(xué)包進(jìn)行整改。具體整改方式如下：

1）側(cè)圍：在左、右側(cè)圍處增加吸聲材料，如圖5所示。

圖5 側(cè)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(cè)門：在側(cè)門上部增加阻尼墊，在側(cè)門下部增加吸聲材料，如圖8所示。

圖8 側(cè)門整改前后對比

5）電機(jī)本體：在電機(jī)本體上包裹阻尼墊和吸聲材料，如圖9所示。

圖9 電機(jī)本體整改前后對比

6）電機(jī)上方地板：在電機(jī)上方地板上增加吸聲材料，如圖10所示。

圖10 電機(jī)上方地板整改前后對比

80 km/h工況下對比內(nèi)飾聲學(xué)包、電機(jī)聲學(xué)包增加前后駕駛員側(cè)噪聲測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增加內(nèi)飾聲學(xué)包可降低駕駛員側(cè)噪聲1.4 dB，增加電機(jī)聲學(xué)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(xué)包增加前后駕駛員右耳噪聲頻譜對比

3 結(jié)論

文章針對電動中巴車的振動噪聲問題，以某電動貨運(yùn)中巴車的輪邊電機(jī)驅(qū)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(jī)本身噪聲源的前提下，結(jié)合電機(jī)臺架、輪邊電機(jī)橋臺架的NVH測試結(jié)果，理清了電機(jī)及電機(jī)橋的噪聲來源。在測試分析了噪聲的傳播路徑后，發(fā)現(xiàn)白車身焊縫、孔洞及線束過孔未封堵，導(dǎo)致了白車身的密封性不達(dá)標(biāo)，車內(nèi)密閉性不好。車身內(nèi)部無吸音材料、阻尼墊等部件，導(dǎo)致車身內(nèi)部吸音不好。因此，通過對中巴車的白車身進(jìn)行密封，在車身內(nèi)部增加內(nèi)飾聲學(xué)包、電機(jī)聲學(xué)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(qū)間的方案。通過本文可以指導(dǎo)電機(jī)供貨商制定更為合理的噪聲要求值，同時提供輪邊電機(jī)振動噪聲查找及改善的方法。