某款车型EPB系统工作噪音浅析及优化

孙琼，王光飞，何小波，吴海波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某款车型EPB系统工作噪音浅析及优化

孙琼，王光飞，何小波，吴海波

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要结合某款车型介绍EPB（Electric Park Brake）电子驻车系统在工作瞬间，主要是执行夹紧动作时产生的工作噪音测试、驾驶室内工作噪音的测试以及驾驶室内工作噪音的优化方法。提出针对驾驶室内EPB工作噪音，采用Test.Lab噪音测试与CAE模态分析相结合的噪音测试分析方法。

EPB；工作噪音；测试；传递路径；优化

CLC NO.:U461.9Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-59-04

引言

随着汽车工业的快速发展，市场对于汽车的要求越来越多，更多的安全性、舒适性的功能在汽车上使用，以期满足客户的需求。EPB系统凭借其优越的性能，获得越来越多汽车制造商的青睐，更多的汽车已经或者开始匹配EPB系统，用来替代传统的手刹。可以预见，匹配EPB系统将是未来汽车发展的趋势。作为一款较为成熟的产品，其主、被动安全性能得到了充分验证，同时兼顾了其操作的便利性、舒适性。EPB系统工作时会产生工作噪音，由于EPB系统本身及匹配的整车NVH性能不同，驾驶室内的工作噪音大小也不同，在一定程度上影响了其舒适性。

通过对EPB系统工作噪音及传递路径的测试分析，找到优化降低驾驶室内EPB工作噪音的方案，进一步提升EPB系统的舒适性及整车品质。

1、EPB工作噪音产生的机理

1.1 EPB系统组成及工作原理

图1 EPB系统组成

一般来说EPB系统由EPB控制单元（ECU）、EPB控制开关（Switch）、EPB卡钳（Caliper/Actuator）、及EPB线束等相关辅件组成，如图1所示。其中EPB卡钳包括制动钳部分、电机齿轮部分，电机齿轮部分由电机及行星减速齿轮组构成如图2所示。驻车或释放驻车时，操作EPB控制开关，开关操作信号反馈给EPB控制单元，由EPB控制单元控制电机及行星减速齿轮机构工作，实现制动钳的夹紧和释放动作。

1.2 EPB工作噪音产生的机理

EPB工作噪音主要是由EPB卡钳的电机齿轮部分产生，及电机怠速或带载荷时为了在短时间内实施或释放较大的夹紧力，为了完成夹紧或释放动作，电机需要在短时间内（一般1～2s）高速转动，并通过齿形皮带带动行星减速齿轮组转动，推动推杆作轴向运动。这些动作，特别是电机的运转，导致了电机齿轮部分产生了较大的振动及噪音。

图2 EPB卡钳电机齿轮组成部分

2、驾驶室内EPB工作噪音的测试及分析

2.1 EPB本体工作噪音测试及分析

EPB本体工作噪音的测试可以分为台架测试与整车匹配测试：台架测试设备一般采用振动噪声仪（LMS SCADAS），麦克风布置方式有两种：一种是距离EPB卡钳安装台1m，高1.6m处布置麦克风；另一种是EPB卡钳正上方1m处布置麦克风，用来采集EPB本体工作噪音，模拟人在车外听到的EPB工作噪音情况，如图3：

图3 EPB本体工作噪音台架测试

整车匹配测试是指将EPB卡钳装配在实车上，再去测试EPB工作噪音的测试方式。根据测试重点不同，麦克风布置在不同的位置。一种是在正对EPB卡钳距离1m，高1.6米处布置麦克风；另一种是在EPB卡钳竖直上方10cm的车外钣金上布置麦克风。前者是模拟人在车外实车听到的EPB本体工作噪音，作为台架测试的印证；后者主要是结合驾驶室内EPB工作噪音测试，采集数据作为对比分析。

以该车型匹配的EPB卡钳作为测试对象，测试EPB执行夹紧动作的工作噪音水平。麦克风布置距离EPB卡钳安装台1m，高1.6m处。测试结果如下图4所示，与某同类产品噪音水平对比如图5所示：

图4 EPB卡钳台架测试夹紧动作噪音水平

图5 与某同类产品噪音水平对比

由图示结果可以看出：

①测试的EPB卡钳夹紧动作噪音趋势基本相同，噪音分贝值在52.5dB（A）～55.2dB（A）之间。

②测试的EPB卡钳夹紧动作噪音持续时间约为1s，动作结束时产生噪音峰值。

③测试的EPB卡钳夹紧动作噪音与同类产品相比，噪音分贝值相对较低，噪音水平较好。

整车匹配EPB卡钳实车在相对安静的环境下（噪音差值大于10dB（A）），按照同样的测试方法进行测试，得到的结果与台架试验结果基本相同。所以通常情况下，为确定实车匹配后的EPB工作噪音水平，可以直接实车测量。

2.2 驾驶室内EPB工作噪音测试分析

驾驶员在驾驶室内操作EPB控制开关，EPB卡钳动作产生工作噪音传递到驾驶室内，可能影响驾乘舒适性，所以对于驾驶室内EPB工作噪音大的车辆，需要有针对性的优化方案。本文主要对驾驶室内EPB工作噪音进行测试分析，测试设备采用振动噪声仪（LMS SCADAS），麦克风布置在EPB卡钳竖直上方10cm的车外钣金上（测试EPB卡钳本体噪音）以及主驾驶座椅头枕靠近右耳位置（测试驾驶室内EPB工作噪音），如图6所示：

图6 麦克风布置位置

图7为该车型EPB工作本体噪音（Wheel_R）及驾驶室内噪音(Driver_R)声压级水平。可以看出，EPB工作噪音持续时间长约2s， EPB卡钳本体噪音声压级峰值约73dB（A），驾驶室内EPB工作噪音声压级峰值约55dB（A）。

图7 EPB卡钳工作噪音声压级水平

图8 EPB卡钳工作噪音频谱图

图8为该车型EPB卡钳工作本体噪音（Wheel_R）及驾驶室内噪音(Driver_R)频谱图。从图上可以看出，该车型驾驶室内EPB工作噪音主要频段为160Hz～1000Hz，属于中低频噪音，频带较宽。与EPB卡钳本体工作噪音主要频段（300Hz～8900Hz）不完全重合，EPB卡钳本体工作噪音1000Hz以上的中高频噪音部分被较好的隔绝了。

3、驾驶室内工作噪音的优化

目前行业内还没有针对驾驶室内EPB工作噪音的限值，考虑到EPB工作噪音除了是噪声外，还有其自身的功用，即驾驶员在操作EPB系统时，EPB工作的声音应能提醒驾驶员车辆是否处于驻车制动的状态，因此确定EPB工作噪音目标水平应该与驾驶室内环境噪音相对应。

图9 怠速不同空调档位下驾驶室内噪音水平

图9为该车在几种工况下的驾驶室内噪音水平，其中怠速空调二档的情况是较为常见的工况，所以对于该车型确定驾驶室内EPB工作噪音目标水平为53dB（A）。这样的目标设定能够保证EPB工作的声音能够被驾驶员听到，也不会成为令人不舒服的噪音。

对于噪音的优化有三种较为常见的方法：减小噪音源，隔绝传递路径，减小噪音响应（主要是振动响应），对于驾驶室内EPB工作噪音也一样。 本文主要介绍在EPB系统已经最优，悬架系统不能轻易变动的情况下通过减小车身振动响应来降低EPB工作时驾驶室内的噪音。

以车身后底板为例，分析EPB工作噪音频段后底板区域振动响应。如图18，将CAD模型转为为CAE网格模型，根据安装实际情况建立焊接等连接约束，在副车架及纵臂安装点位置施加单位EPB卡钳工作振动激励，计算后地板区域160Hz-1000Hz在单位激励下的响应，如图10，同时计算后地板外0.5m处的声压值。

图10 车身后底板CAE模型

图11 车身后底板振动云图

根据CAE分析结果，制定优化措施。为避免车身钣金结构变动所带来的风险，在车身钣金上实施沥青垫或阻尼垫方案，如图12，是几种尝试方法的实施效果图，图13是实施方案的CAE分析结果，表1是测量的后底板外0.5m处的声压值。

图12

图13

可以看出：

1）无阻尼方案情况下，后地板前部中间及两侧，以及备胎槽区域存在较大振动，在测量点处的噪音声压值较高。

2）原沥青方案，两侧区域仍旧存在较大振动，主要是由于该位置下部存在纵臂安装点。

3）沥青垫+阻尼垫方案一，后地板区域振动改善明显，但相对阻尼垫区域较大，不利于施工和成本控制。

4）沥青垫+阻尼垫方案二，优化阻尼尺寸后，振动有一定增加，但整体变化不明显，更利于施工和成本控制，是较好的选择。

按照同样的方法分析车身的响应点，并进行改进优化，最终确定车身阻尼方案，如图14所示。

图14 车身阻尼方案位置及规格

按照图14所示的位置及规格，进行实车测试。测试结果如图15、16所示。

通过测试得出：

优化后EPB工作噪音声压值为52..65dB（A），相对优化前声压值55.35dB（A），有2.7dB（A）减小。同时优化后的噪音声压值略小于发动机怠速且空调二档时驾驶员右耳环境噪音53.05 dB（A），此时主观可以听见EPB工作声音，但不会引起不舒服，达到预定目标。说明通过车身阻尼垫方案，减小车身的振动响应，可以达到优化驾驶室内EPB工作噪。

图15 优化前后驾驶室内EPB工作噪音水平

图16 优化前后驾驶室内EPB工作噪音频谱图

5、结论

本文针对EPB工作噪音产生的机理，驾驶室内EPB工作噪音的测试，以及车身对于EPB工作时振动响应等进行分析，提出相应的改进方案，并通过大量的试验测试和CAE分析，对其进行验证，确定本文提出方案的可行性。

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[3]赵彤航.基于传递路径分析的汽车车内噪声识别与控制：[D].吉林大学,2008.

[4]庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动——理论与应用.北京理工大学出版社,2006.

A model EPB system noise and optimization is analysed

Sun Qiong, Wang Guangfei, He Xiaobo, Wu Haibo
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

This essay introduces the work nosie of EPB(Electric Park Brake)in working state, especially is in apply phase .It includes the test and analysis of EPB work noise in cab, the path, and the way improve EPB work noise primary. It points the way of test and analysis of EPB work noise by the test with the Test. Lab and CAE analysis with the work station.

EPB; Work noise; Test; Path; Improve

U461.9

A

1671-7988 (2017)02-59-04

孙琼,（1987-），女，工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。主要负责瑞风系列制动系统设计工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.020