摘 要：為改善純電動(dòng)車大天幕曬頭問題，大電動(dòng)遮陽簾應(yīng)運(yùn)而生，因簾布尺寸的增加及運(yùn)行行程的加長(zhǎng)，增加了電機(jī)的負(fù)載，隨即產(chǎn)生了電機(jī)運(yùn)行噪聲的相關(guān)問題。文章主要介紹了一款卷軸式電動(dòng)車電動(dòng)遮陽簾運(yùn)行噪聲的改善方法，基于PWM調(diào)速控制器，通過PI算法對(duì)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，使電機(jī)在一個(gè)合適的轉(zhuǎn)速工況下勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使整個(gè)遮陽簾系統(tǒng)的運(yùn)行噪聲更加平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)遮陽簾 噪聲

1 緒論

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，2024年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量均超過1200萬輛，分別達(dá)到1288.8萬輛和1286.6萬輛，同比分別增長(zhǎng)34.4%和35.5%?，新能源汽車的占有率也達(dá)到了40.9%??，較2023年提高了9.3個(gè)百分點(diǎn)?，并仍在穩(wěn)步提升。

區(qū)別于傳統(tǒng)燃油車布置結(jié)構(gòu)，新能源汽車因電池布置，一定程度侵占了乘員坐艙空間，為獲得更大的乘坐空間，需向上尋求空間突破，因此大尺寸天幕玻璃應(yīng)運(yùn)而生，市場(chǎng)需求逐漸增大。

大尺寸天幕玻璃的出現(xiàn)也帶來了一些新的問題，如陽光透過玻璃產(chǎn)生的曬頭、空調(diào)制冷乏力等。為了更好的應(yīng)對(duì)此問題，匹配大尺寸天幕開發(fā)的電動(dòng)遮陽簾得以應(yīng)運(yùn)而生。

大尺寸電動(dòng)遮陽簾因尺寸過大，導(dǎo)致簾布運(yùn)行阻力增大，同時(shí)簾布易受重力因素影響導(dǎo)致下沉。為了克服簾布運(yùn)行阻力及減小簾布的下沉量，需增加遮陽簾收卷軸的初始拉力及末端拉力，并選擇大扭矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，隨即產(chǎn)生了電機(jī)運(yùn)行噪聲的相關(guān)問題。

2 方法說明

2.1 電動(dòng)遮陽簾工作原理

根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行原理，電動(dòng)遮陽簾可以分為“卷軸式”“折疊式”和“葉片翻轉(zhuǎn)式”等，文章主要講訴的是一款卷軸式電動(dòng)遮陽簾開發(fā)過程中遇到的電機(jī)運(yùn)行噪聲問題。

此款電動(dòng)遮陽簾，遮陽簾簾布一端卷繞在彈簧收卷軸總成上，另一端與牽引桿固定連接，牽引桿兩側(cè)于軟軸卡接，電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)軟軸帶動(dòng)牽引桿在兩側(cè)導(dǎo)軌內(nèi)實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)。

簾布展開過程中，主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)軟軸拉動(dòng)牽引桿向前移動(dòng)，隨之簾布驅(qū)動(dòng)彈簧收卷軸總成（如圖1所示）旋轉(zhuǎn)，彈簧展開，實(shí)現(xiàn)簾布展開功能。在簾布卷收過程中，主要由收卷軸總成中彈簧回卷帶動(dòng)收卷軸旋轉(zhuǎn)，電機(jī)釋放拉力，使簾布回繞到卷軸總成上，實(shí)現(xiàn)簾布卷收功能。

由于收卷軸內(nèi)部為彈簧結(jié)構(gòu)，在簾布展開過程中，收卷軸施加在簾布上的拉力值隨著簾布的展開不斷增加，電機(jī)受到簾布拉扯的反力同步增加。在簾布回收過程中，收卷軸施加在簾布上的拉力值隨著簾布的回收不斷減小，電機(jī)受到簾布拉扯的反力同步減小。

2.2 噪聲問題說明

初始方案說明：初始9.5Nm電機(jī)，通過恒壓控制器實(shí)現(xiàn)變壓，降低電機(jī)的工作電壓，將電機(jī)輸出扭矩降低到7.5Nm，從而實(shí)現(xiàn)降低遮陽簾運(yùn)行速度，降低電機(jī)工作噪聲的目的。

此組合方案電動(dòng)遮陽簾總成在搭載整車驗(yàn)證主觀評(píng)價(jià)時(shí)，發(fā)現(xiàn)簾布在展開及卷收運(yùn)行過程中，電機(jī)噪聲存在以下幾點(diǎn)問題。

（1）電機(jī)運(yùn)行過程中噪聲分貝值偏大，遮陽簾卷起時(shí)噪聲48.33dB左右，遮陽簾展開時(shí)噪聲49.99dB左右，測(cè)試數(shù)據(jù)詳見圖2。

（2）因遮陽簾彈簧收卷軸在簾布展開過程中施加在簾布上的拉力不斷增大，導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載同步增加。因電機(jī)輸入電壓不變，電機(jī)運(yùn)行速度逐漸變慢，運(yùn)行過程中聲音不平順。

（3）因遮陽簾展開過程主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)簾布平移，在卷起過程中主要由收卷軸驅(qū)動(dòng)簾布平移，導(dǎo)致電機(jī)在兩個(gè)工作行程中負(fù)載差異較大，主觀感受電機(jī)工作噪聲差異明顯。

（4）因遮陽簾彈簧收卷軸在簾布展開末端拉力值增大較多，導(dǎo)致電機(jī)負(fù)載變大，轉(zhuǎn)速急劇變慢，電機(jī)運(yùn)行聲音變得低沉，給人一種電機(jī)拉不動(dòng)簾布的錯(cuò)覺（后文簡(jiǎn)稱無力感）。

基于初始測(cè)試結(jié)果，為快速驗(yàn)證增扭對(duì)簾布展開末端，電機(jī)無力感的問題的改善效果，將電機(jī)輸出扭矩恢復(fù)到9.5Nm，測(cè)試結(jié)果如下。

驗(yàn)證方案1：恒壓控制器+電機(jī)輸出扭矩9.5Nm。

測(cè)試結(jié)果說明：測(cè)試數(shù)據(jù)詳見圖3所示，遮陽簾卷起時(shí)噪聲47.54dB左右，遮陽簾展開時(shí)噪聲48.84dB左右。相對(duì)初始方案，噪聲分貝值下降1dB左右，改善了遮陽簾展開末端電機(jī)運(yùn)行無力感問題，但運(yùn)行過程中電機(jī)運(yùn)行聲音仍不平順。

基于以上測(cè)試結(jié)果，為了改善電機(jī)運(yùn)行過程中聲音不平順的問題，需改變電機(jī)的控制器策略，由降扭電機(jī)更改為調(diào)速電機(jī)，實(shí)時(shí)控制遮陽簾簾布在展開和卷收兩個(gè)工作行程中的運(yùn)行速度。

2.3 調(diào)速電機(jī)控制器方案簡(jiǎn)述

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路部分由原先的繼電器吸合來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，變換成H橋控制，通過對(duì)H 橋上的MOS 管進(jìn)行PWM 調(diào)制，來控制電機(jī)輸入電流的占空比，引入環(huán)路控制。由于輸入電壓可控，這時(shí)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過PI算法對(duì)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分原理框圖可如圖4，圖5所示。

因引入調(diào)速電機(jī)，模塊+電機(jī)實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)速，導(dǎo)致其EMC測(cè)試結(jié)果惡化，需重點(diǎn)考慮Cx和Cy電容匹配問題，如果兩者比例匹配不當(dāng)，會(huì)在系統(tǒng)上會(huì)產(chǎn)生振鈴電流，同時(shí)對(duì)電流采樣，MOSFET功耗，系統(tǒng)EMC造成一系列問題，所以要同時(shí)考慮Cx和Cy電容對(duì)系統(tǒng)的影響。案例最終選定了Cx/Cy同時(shí)采用10nf的匹配方案，在此不做贅述。

2.4 調(diào)速電機(jī)方案測(cè)試驗(yàn)證

基于控制器控制策略，做了2個(gè)不同轉(zhuǎn)速控制的方案驗(yàn)證，結(jié)果如下。

驗(yàn)證方案2：8000rpm控制器+電機(jī)輸出扭矩9.5Nm組合方案。

測(cè)試結(jié)果說明：測(cè)試數(shù)據(jù)詳見圖6所示。遮陽簾卷起時(shí)噪聲49.14dB左右，遮陽簾展開時(shí)噪聲49.01dB左右，電機(jī)無明顯無力感；相對(duì)初始方案，運(yùn)行速度提升，改善了遮陽簾展開末端電機(jī)運(yùn)行無力感問題，改善電機(jī)運(yùn)行過程中聲音不平順的問題，改善了遮陽簾展開及卷收兩個(gè)工作行程中電機(jī)工作聲品質(zhì)差異大的問題，但噪聲分貝值無明顯改善。

驗(yàn)證方案3：7000rpm控制器+電機(jī)輸出扭矩9.5Nm組合方案。

測(cè)試結(jié)果說明：測(cè)試數(shù)據(jù)詳見圖7所示。遮陽簾卷起時(shí)噪聲43.26dB左右，遮陽簾展開時(shí)噪聲44.77dB左右，電機(jī)無明顯無力感；相對(duì)初始方案，運(yùn)行速度相當(dāng)，分貝值明顯降低，改善了遮陽簾展開末端電機(jī)運(yùn)行無力感問題，改善電機(jī)運(yùn)行過程中聲音不平順的問題，同時(shí)改善了遮陽簾展開及卷收兩個(gè)工作行程中電機(jī)工作聲品質(zhì)差異大的問題。

3 結(jié)語

通過以上測(cè)試，可以得出，調(diào)速電機(jī)能有效改善電動(dòng)遮陽簾電機(jī)的工作噪聲，并獲得較好的聲品質(zhì)。

結(jié)合實(shí)車主觀體驗(yàn)，平衡遮陽簾的運(yùn)行速度和噪聲體驗(yàn)，設(shè)計(jì)最終選定了“7000rpm控制器+電機(jī)輸出扭矩9.5Nm”的組合方案。

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