非消声室环境下驱动电机噪声评价等效代替方法可行性研究

罗 媚，韩 彦，黄建忠，黄薪槐，唐容辉

（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西汽车新四化重点实验室，广西 柳州 545007）

引言

随着新能源汽车的高速发展以及市场日益增加的需求，驾驶舒适性成为了人民选择购买车型的一个重要条件。而噪声是其中一个不管在驾驶车辆还是现实生活中均会严重影响人员身心健康的一个声音，不管是传统油车，还是纯电动汽车，整车的NVH成为了驾驶员和乘客在车上一个直接直观的感受，故NVH 性能成为了各大主机厂整车验收一个重要指标。纯电动汽车上由于没有了发动机，由电机驱动，通过调节电机转速来实现电动汽车的不同车速，且因为车内空间小，离电机近的原因，电机噪声成为了噪声主要来源。纯电动汽车驱动电机的噪声过大会极大影响整车驾乘的舒适性，对电动汽车的整体品质产生明显影响。故非常有必要在研发验证阶段对电机的噪声进行测试，以评估其是否满足要求。

1 驱动电机噪声测试的现状

目前驱动电机开发过程开展ADV 试验时也考虑了电机的噪声测试，但是测试方法比较简单。由于受台架资源和试验周期、试验费用等原因的限制，DV测试仅仅测试了单电机的空载噪声。如图1 所示，把电机放置在地上进行简单的固定，上电使其进行空转，不对电机进行搭载测试，此条件下电机本身振动就很小也没有负载，研究表明，电机声功率级整体随转速和扭矩的增大而增大，空载不能真正起到测试电机在车上运行工况的噪声，也就没有达到噪声测试的根本目的。电机的噪声产生主要是电机运行过程中随着定子、转子磁场的变化产生不同频率的电磁力，这些激励作用在电机定子上，从而使整个电机产生振动，并向外辐射噪声。需要监控的是电机产生的高频噪声。

图1 单电机空载噪声测试

现状是大部分电机供应商没有可以测试带载的半消声室台架，若委外在第三方测试机构的半消声室进行一次NVH 带载测试，费用约10 万元左右，费用消耗大。近年来，越来越多的主机厂、专家学者对驱动电机的NVH 性能进行研究，文献[1]纯电动汽车电机噪声测试与分析方法研究，主要研究了电机噪声在整车上面的测试和结果分析方法。测试电机性能的台架，供应商都有，且相关研究表明文献[2]，负载工况的电机主要阶次的电磁噪声是由电机端面及壳体辐射产生，本文探讨的是能不能用一种更加简单的方法，在没有消声室的环境下，在性能台架上通过使用测试电机壳体振动幅值的方法来评估驱动电机噪声的优劣的可行性。下面通过某款电机在整车上的NVH 测试结果与在性能台架上的测试振动噪声的结果进行比对，探讨其可行性。

2 驱动电机整车及振动测试方法和结果

2.1 测试准备

2.1.1 测试环境和测量仪器

在整车上测试时对环境没有特别要求，在台架上若无特殊要求，所有试验应在满足如下要求的环境条件中进行。

相对湿度：40%～80%；海拔：不超过1 000 m，若超过1 000 m 参照GB 755—2008 相关规定执行。背景噪声，由于在无消声室环境，对工作背景噪声不做要求。

2.1.2 测量仪器

传声器、记录仪、线缆等声学测试设备应满足GB/T 3785.1 中1 级的要求，滤波器应满足IEC 61260 中1 级的要求。声校准器应满足GB/T 15173规定的1 级仪器的要求。在每次测量前后，每个测量系统应在测试频率范围内一个或多个频率上用声校准器进行校准，每次系列测量前后测量系统不做调整的校准读数的差值应小于或等于0.3 dB，否则系列测量无效。

2.1.3 样件准备

整车、驱动电机、电控等。对电机和电控进行检查，样件应结构完整，空转灵活且无异响、卡滞，紧固件完整且无损。表面应无破损、变形、锈蚀等目测可见的异常。样件各结合面和密封处应密封良好，不应有渗漏油液。其他应满足GB/T 18488.1 要求。

2.2 整车NVH 测试

电机及电控按照正确安装方式安装到整车上面，对驾驶员内耳及电驱动桥进场进行布点后进行测试，并详细记录结果。由于整车NVH 测试具有普遍性，不是本文阐述的重点，本文简单带过，不做详细的描述。只记录测试结果与振动噪声结果对比。

2.3 性能台架振动噪声测试

2.3.1 台架搭建和测试点布置

目前电机制造商均有自己的性能测试台架，台架搭建不存在困难点。如图2 所示，在驱动电机性能测试台架上按照正确的方式把电机连接在测功机上，并试跑可以正常测试。振动传感器布置在以下位置（面对测功机方向）：电机径向的左右端、电机壳体的上下端以及电机端盖中心，共5 个测试点，如图3所示。

图2 性能台架搭建

图3 振动传感器布点

2.3.2 振动测试方法

按照要求的工况对驱动电机进行加载，转矩包含25%最大转矩、50%最大转矩、75%最大转矩、100%最大转矩等转矩点，加载过程中测试1 000～6 000 r/min转速期间的振动幅值，包含了整车常用的加速和滑行工况，对1 000～6 000 r/min加速和减速到规定扭矩的过程时间进行规定，对振动宽带进行规定，记录整个电机转速变化范围内各转速点和对应转矩工况下的振动幅值（需转换成dB，采样间隔30 r/min，分辨率设置为1），尽可能全部考核电机各种工况下的振动情况。整车上噪声采集按照对应的车速和油门开度行驶测试，以加强对比的可行性。

2.3.3 测试结果对比

本文讨论的是方案的可行性，故数据处理过程不在文章里面详细论述。通过对比台架测试出来的结果和整车的噪声测试结果，以全扭矩加载为例，得到测试结果为8 阶和48 阶台架振动测试得到的幅值dB 值和整车采集的噪声dB 值对比，可见台架振动测试得到的dB 值和整车采集的噪声dB 值表现基本一致。说明在无消声室环境用测试振动幅值的方法对驱动电机的噪声表现进行评价是可行的。虽然与在消声室环境以及整车上面的测试结果存在差异，但通过测试振动幅值可以评价驱动电机是否存在啸叫的可能，是否需要优化改进驱动电机是有指导意义的。且通过数据的积累是可以用该方法制定目标值对驱动电机进行评价的。

3 结语

通过测试方法和测试结果的比对可以发现，在驱动电机制造商没有专门的带半消声室环境的台架测试NVH 的情况下，是可以在电机性能台架上通过测试壳体的振动幅值的方法对驱动电机的噪声表现进行评价的，方案的可行性是存在的。解决了目前电机制造商的噪声测试难题，为制造商提供一种简单可操作的且存在考核意义的测试方法，从而验证和优化了驱动电机的噪声是本文探讨的意义所在。