纯电动客车空调系统噪声分析与改进

王则路

摘要：近年来，随着我国经济的飞速发展，纯电动车应用越来越广泛。纯电动客车车内噪声源主要有驱动电机、空调、传动系统及高速行驶时的风噪等。与燃油车相比，其空调噪声更加凸显，乘客主观感受更为强烈。纯电动客车空调系统在高挡位工作时会产生较明显的车内噪声，在南方天气炎热的城市，空调长期高负荷工作产生的噪声较易被乘员识别，常引起心情烦躁等负面情绪。纯电动客车空调系统噪声问题已经引起各汽车厂家与学术界的广泛研究。

关键词：纯电动客车;空调系统;噪声分析;改进

引言

车内噪声主要有两个来源：噪声源和振动源，包括发动机、进排气系统、附件系统、路面、冷却风扇、空调系统、燃油系统等。各个激励有各自不同的传递路径，最终叠加到达目标位置形成噪声。为了优化车内噪声，需要对各个激励及其传递路径进行研究。传递路径主要包括结构和空气。结构声是振动源或声源激励车身板件，车内空气又在车身板件的振动激励下产生噪声;空气声主要通过门、窗、车身板件间的缝隙传入车内。车内噪声的优化方式有两种，包括削弱噪声源或激励源，以及切断噪声或振动的传递路径。近些年我国大力发展电动汽车，与传统燃油车不同，由于没有发动机噪声，车内空调系统的噪声显得尤为突出。因此，研究电动汽车的空调噪声、振动、声振粗糙度性能十分必要。以某型电动客车为例，对车内的空调噪声进行研究。论文分析该纯电动客车空调噪声的主要影响因素，并采取改进措施。结果表明车内噪声改善明显。

1纯电动客车空调系统噪声分析

空调系统压缩机、鼓风机、冷凝风扇等工作时，其内部同时存在气体和液体，使得气体噪声、固体噪声以及液体噪声同时存在。空调制冷的高速压缩机、冷凝风扇及鼓风机是空调系统噪声的最主要来源。对某纯电动客车进行主观评价：在周围环境安静时，整车定置工况下关闭空调及所有其他车用电器后，车内噪声较小;开启鼓风机后，车内噪声增大;当空调压缩机、冷凝风扇工作时，车内噪声明显增大;当空调开至最高挡时，鼓风机高转速工作，车内空调回风口下方可明显感受到气流风噪声，车内噪声较大，严重影响车内乘客乘坐舒适性。对上述纯电动客车在整车定置状态下，开启空调制冷最低挡、最高挡两种状态，分别测量车内空调回风口下方中排座椅及后排座椅乘员右耳处噪声。试验数据采集用LMS公司的MC01系统，分析软件用LMS公司TEST.LAB14中SIGNATURETESTING，测试中噪声传感器分别在中、后排乘客座椅右上方布点，车内空调处于制冷最低挡及最高挡时中、后排座椅乘员右耳处噪声测试结果如图1和图2所示。从测试结果看，其噪声频率范围分布较广，既有中低频噪声（1000Hz以内），也有中高频噪声（1000Hz以上）。车内中排座椅处于噪声主要传递路径的空调的回风口下方，在空调制冷最低挡、最高挡时，其位置噪声均高于后排座椅位置噪声。从空调制冷最低挡到最高挡，空调压缩机、鼓风机、冷凝风扇等的转速大幅提高，测试结果显示，最高挡时中、后排噪声高幅值频率较最低挡时大幅提高，其最高挡同频率噪声声压级也均高于最低挡位。

2改进方案及效果

空调制冷最低挡时，压缩机与鼓风机转速较低，各出风口气流速度较低，车内测点频率在0～200Hz范围的噪声幅值较高，车内噪声主要来自压缩机、鼓风机及冷凝风扇等低速转动引起的低频噪声。从图3可知，空调系统在制冷高挡位时，压缩机与鼓风机转速较高，各出风口气流速度较高，车内测点频率在0～800Hz范围内噪声幅值较高，噪声频率明显提高，车内噪声主要来自压缩机、鼓风机及冷凝风扇等高速转动引起的高频噪声，同时因各出风口风速提高较大也引起了明显气流噪声。该纯电动客车的顶围蒙皮及空调系统外壳都是薄板件结构。鼓风机、压缩机、冷凝风机等工作引起的振动使得这些金属、非金属板件发生相应频率的振动，辐射出较强的结构噪声。而原结构未采取吸隔音减振降噪措施。由于空调系统噪声源的复杂性，根据上文测试的车内噪声频率分布特点及引起车内噪声的主要原因，客车车内降噪需要的理想的声学处治不是减振、隔音、吸音产品的分别粘贴，而是将阻尼材料、隔音材料及吸音材料进行组合应用。

2.1压缩机降噪改进方案

压缩机是空调系统的主要振动噪声源，压缩机噪声的频谱范围广，且存在低频噪声，综合考虑粘贴阻尼片衰减振动能量及吸隔音材料隔离、吸收噪声为主，在其安装面贴阻尼片及隔音片，在压缩机安装面空腔周围贴吸音棉，在压缩机周围形成隔振降噪声学包（声学包由吸音层、隔音层和阻尼层组成）。

2.2冷凝器和蒸发器的选定

因为制冷量决定了蒸发器的大小，蒸发器采用有现成的此档冷量的KQZD28产品。平行流冷凝器因目前无成熟的计算方法，拟采用平流式冷凝器的大小为36扁管，40集管，长1500mm，宽466mm。为验证所选冷凝器是否合适，与系统是否匹配，我们先做了单边蒸发器与单个冷凝器的匹配试验，试验用压缩机为7FY（排量650cc/r），因为配单边，转速取1000rpm，定冷凝风量和蒸发风量，并定蒸发温度和冷凝温度。

2.3改进后车内噪声测试

为验证某纯电动客车空调系统实施上述降噪方案后的效果，试验测试整车定置状态下空调系统制冷最低挡、最高挡车内中、后排座椅噪声，空调制冷最高挡中排试验对比测试结果如图3所示。改进前后空调制冷最高挡中排座椅噪声结果上述测试结果表明，车内噪声特别是中高频噪声总体降低较为明显，中排座椅位置降噪效果相对后排座椅位置更为显著。在空调制冷最高挡时，中排座椅位置噪声值降低了3.9dB（A），试验现场主观感受亦感到噪声明显降低，声品质上升，语言清晰度明显改善，达到了空调系统降噪的预期目标。

2.4风机的选定

蒸发风机采用ZHF-293Z无级调速风机，但开始试车时出现过/无级调速0噪音异常，后增加滤波电容解决了此噪音问题。冷凝风机原来从风量考虑选用SPAL的VA01-BP/LD-36S抽风式风机，其100Pa下标定风量为2400m3/h。但试车时发现其噪声大，这与我们的低噪设计原则相背，且平流式冷凝器的风阻较小，故改用 SPAL的VA01-BP/LD-66A排风式风机，此为低噪设计风机，100Pa下标定风量为2100m3/h。鼓风机是空调系统的重要振动噪声源，在其安装面贴阻尼片及隔音片，在鼓风机周围形成隔振降噪声学包。

结语

上述试验研究表明，在不能降低纯电动客车空调系统压缩机、鼓风机及冷凝风机本体噪声时，对空调系统压缩机、冷凝风机及鼓风机用阻尼片、隔音片及吸音棉进行吸隔音处理，采用上述降噪方案是有效且可行的。主观评价表明降噪后车内噪声明显降低、声品质上升，语言清晰度改善明显。

参考文献

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（作者身份证号码：340121198812101651）