纯电动汽车车内结构路噪识别 (1)

析方法对试验数据进行分析得出路噪的主要影响因 素，通过对相关结构和参数的优化，达到控制路噪的 目的。
（1）试验环境 模拟不同路面的半消声室转鼓试验，这种试验 环境下的噪声源不考虑风噪，只有电机总成噪声和 路噪。 （2）试验测点 试验中主要布置的测量点为：驾驶员右耳声压、 后排右侧左耳声压、主要车身板件的振动加速度。 （3）试验工况 路噪评价一般在中高定速工况下进行车内噪声 测试。在 60 km/h、80 km/h 定速工况下，测量车内噪 声，确定 BEV 路噪水平以及噪声分布规律，识别路 噪的主要影响因素。
1 试验条件
为了研究车内结构路噪特性，分析车内结构路 噪的主要影响因素，通过试验获得 BEV 在各种行驶 工况下的车内噪声频谱。
以国产某纯电动汽车为研究对象，通过对其路 噪进行分析，得出路噪的在不同工况下的频谱图，研 究路面/轮胎引起的车内噪声的特性。运用频谱分
第5期
纯电动汽车车内结构路噪识别
ຫໍສະໝຸດ Baidu
75
3.1 动刚度分析
工程上的动刚度通常指的是动力总成悬置和车 身 - 悬 架 连 接 点 的 原 点 导 纳（Input Point Inertance, IPI），试验时在悬架与电机总成与车身连接点施加 单位力激励载荷，同时测试激励点处的加速度响应， 计算出的 IPI 用来分析评价车身上各连接点的局部 刚度水平。
图 6 右前减振器—车身连接点 NTF
具体分析中，根据车型的实际情况，有选择性的 进行一些安装点的分析。在关心的车身安装点施加 某一频率范围内的单位力载荷，计算结束后输出同 一频率范围内加载点的速度响应即可。副车架与车 身刚性连接，可以看作一个整体，在路噪结构传递路 径上的连接点主动端主要是减振器与三角臂。
（1）减振器—车身连接点动刚度 选 取 悬 架 减 振 器 与 车 身 的 4 个 连 接 点 ，左 前 （LF），左后（LR）、右前（RF）、右后(RR)四个悬架减 振器与车身连接点的 z 方向的 IPI 如图 3 所示。可以 看出，四个位置的减振器—车身连接点动刚度水平 相当，均未超过目标车的动刚度，符合预期目标。
图 1 不同路面上的车内噪声对比
从图 1 可以看出，在 60 km/h 定速工况下，不同 路面上的车内噪声频谱规律相似。车内噪声能量主 要集中于 30 Hz～300 Hz，总体上普通路面比粗糙路 面车内噪声低 3 dB(A)～4 dB(A)，这种差异主要是 由于不同路面激励引起的。但在典型峰值处，不同 路面的声压级比较接近，主要表现在 32 Hz、72 Hz、 120 Hz、160 Hz 和 270 Hz 附近，说明这些峰值处的声 压级不是由路面差异产生的。
内噪声的主要原因。结合纯电动汽车车身及其板件的动态结构特性分析，识别出车内结构路噪的主要振动源和影响
途径。研究结果可对纯电动汽车车内结构噪声的优化控制提供参考。
关键词：振动与波；纯电动汽车；试验分析；路噪
中图分类号：U469.72，TB533.2
文献标识码：A
DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1335.2014.05.016
80 km/h 车速对应的电机转速为 4 400 r/min，此 时电机振动谐波频率为 440 Hz 及其倍数，远高于车 内噪声的峰值频率，表明这些峰值不是由电机振动 产生。
从以上分析可以看出，在上述几个峰值区域，电 机结构噪声并不是车内噪声的决定因素，此时结构 路噪起到主要贡献，有必要对这几个峰值进行分析， 并找出结构路噪的主要影响因素。至于 250 Hz 和 270 Hz 的峰值频率的差异，这是由于轮胎空腔共鸣 产生的。研究表明 [4, 5]，对于相同规格的轮胎，随着 速度的升高，其空腔共鸣的频率是下降的，这与试验 结果是相一致的。轮胎空腔共鸣是轮胎固有特性， 很难消除，应重点对其他峰值频率进行研究。
Abstract : The noise source and structure of battery electric vehicles (BEV) are quite different from those of the internalcombustion-engine vehicles. Since the noise level of the motor’s powertrain is low, the road-induced interior noise of the BEV becomes dominant. In this paper, the spectrum analysis of interior noise for a type of the BEV is carried out under different conditions. It is shown that the interior noise depends mainly on the contribution of the road- induced structural noise in the low and mid-frequency ranges. By analyzing dynamic structure characteristic of the BEV’s body and panels, the vibration sources and influencing factors of the road-induced interior structural noise are indentified. The study provides a reference for optimization and control of BEV’s interior structural noise.
收稿日期：2014-01-12 作者简介：车勇（1973- ），男，湖北武汉人，博士，东风汽车公
司博士后，目前从事车辆 NVH 开发、轮胎噪声研 究。 E-mail: cheyong@whut.edu.cn
析与控制方法的研究是 BEV 振动与噪声性能优化 的关键技术之一。
轮胎受粗糙路面的激励，由底盘和车身传递到 车内的噪声称为结构路噪。根据路噪的中低频特 性 [3]，重点对车内结构路噪进行研究，采用车内噪声 试验分析方法，结合 BEV 车身及其板件的动态结构 特性，识别出车内结构路噪的主要振动源。
明这些峰值不是由电机产生。BEV 的传动比为 5.6， 则车轮转速为 590 r/min，则车轮 1 阶振动频率为 9.8 Hz，这与车内噪声的峰值频率也不重合。
通过以上分析可知，此种工况下的车内结构噪 声是由于路面—车身传递路径上的结构传播特性决 定。通过对这些典型峰值的分析研究可以提出车内 结构路噪的主要分析与优化改善方向。
60 km/h 车速对应的电机转速为 3 300 r/min，极 对数为 6，其振动基频为 55 Hz，电机振动谐波频率 为 330 Hz 及其倍数，与上述峰值频率均不重合，表
图 2 不同车速下车内噪声对比
从图 2 可以看出，在相同路面、不同的车速下， 车内声压级随着速度的增大而升高，这主要是由于 电机噪声随转速的升高而增大，电机总成噪声对车 内噪声起到主要贡献。但在几个主要峰值附近（32 Hz、120 Hz、160 Hz、250 Hz 与 270 Hz），车内噪声具 有相近的声压级。
2.2 相同路面不同车速的车内噪声
图 2 所示为 60 km/h 和 80 km/h 定速工况下的车 内噪声频谱对比图。
2 试验结果分析
测试定速工况下的车内噪声水平，研究 BEV 车 内噪声的基本特性，分析车内的主要噪声源和影响 因素。 2.1 不同路面相同车速的车内噪声
BEV 定速 60 km/h 行驶时车内噪声频谱分布如 图 1 所示。分别在两种不同的路面上测试（普通路 面和粗糙路面）。
主观评价中在车辆前部明显感觉到轰隆的噪 声，重点分析前减振器—驾驶员处的 200 Hz 以下的 NTF 特性，试验结果如图 5 和图 6 所示。
图 5 左前减振器—车身连接点 NTF
图 3 减振器—车身连接点 IPI 对比
（2）三角臂—车身连接点动刚度 选取悬架三角臂与车身相连的 4 个连接点，左 前（LF），左后（LR）、右前（RF）、右后(RR)四个车身 连接点的 z 方向的 IPI 如图 4 所示。 如图 4 所示，与其他三个连接点相比，右前的三 角臂—车身连接点动刚度较弱，未达到目标值的要 求，说明右前连接点传递纵向路面激励的能力较高，
图 4 三角臂—车身连接点 IPI 对比
右前三角臂—车身连接点动刚度需要加强，可以通 过修改局部结构和改变材料厚度等措施实现。
3.2 噪声传递函数分析 噪声传递函数（Noise Transfer Function, NTF）分
析中的加载点与动刚度分析中的加载点是相同的， 都为悬架与电机动力总成与车身连接点，响应点为 车内驾驶员右耳处的声压响应，NTF 分析的理论模 型为内饰车身与声学空腔。
为了识别车内结构路噪的影响因素，重点分析 200 Hz 以下的主要峰值，包括 32 Hz、72 Hz、120 Hz 和 160 Hz。
3 结构路噪振动源识别
根据车内噪声频谱特性分析，在定速工况下，
76
噪声与振动控制
第 34 卷
BEV 车内噪声的主要贡献量为车内结构路噪，要找 出结构路噪的主要影响因素，要从传递路径上进行 分析。因此在实际应用中，首先要分析对路面激励 传递起主要作用的车身连接点动刚度特性，进而求 取车身连接点到车内的声学传递函数。还要进行结 构路噪传递路径上的零部件（主要是车身）的模态分 析、声腔模态分析等，找出结构路噪的重要影响因素 和主要贡献量 [6]，缩小传递路径诊断的范围，提高工 作效率。
Key words : vibration and wave ; battery electric vehicle ; test analysis ; road-induced interior noise
作为新能源汽车重要发展方向的纯电动汽车 (Battery Electric Vehicle, BEV)的车内噪声比用发动 机作动力的传统汽车有较明显改善 [1]。BEV 车内噪 声的主要来源于电机动力总成噪声、路面/轮胎噪声 （路噪）和风噪，在中高速工况下，经过试验统计分 析，路噪对 BEV 车内噪声的贡献最大 。 [2] 当汽车行 驶在粗糙路面时，由路面凹凸不平激励引起的路噪 并没有降低，而且由于电机总成噪声比一般发动机 噪声低，路噪变得更加突出。因此对路噪的特性分
（ 1. 武汉理工大学 机电工程学院，武汉 430070； 2. 东风汽车公司 技术中心，武汉 430058 ）
摘 要：纯电动汽车的噪声源和内部结构与内燃机汽车有着明显差异，由于电机总成噪声较低，使得纯电动汽车的
车内路噪变得更加突出。对某款纯电动汽车在不同工况下的车内噪声进行频谱分析，在中低频范围内，结构路噪是车
Identification of Road-induced Interior Structural Noise for Battery Electric Vehicles
CHE Yong 1, 2, LIU Hao 2, XIA Zu-guo 2, WANG Qiu-lai 2
（ 1. School of Mechanical and Electronic Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China; 2. Dongfeng Motor Corporation Technical Center, Wuhan 430058, China ）
第 34 卷 第 5 期 2014 年 10 月
噪声与振动控制 NOISE AND VIBRATION CONTROL
文章编号：1006-1355(2014)05-0074-04+144
纯电动汽车车内结构路噪识别
Vol 34 No.5 Oct. 2014
车 勇 1, 2，刘 浩 2，夏祖国 2, 王秋来 2