电动真空泵噪音优化的测试研究

杨全凯 李航 辛庆锋 吴海军 张波波 张敬玉

摘 要：某M阶段样车在进行整车评价时，主观评价人员提出了电动真空泵驾驶舱内噪音大，影响乘客舒适感的问题。为改善该电动真空泵的噪音问题，文章从噪音的传递原理出发，对涉及电动真空泵噪音传递的部件进行了分析、改进，并进行了多项测试对比，研究发现，电动真空泵出气口增加消音装置、减振垫硬度降低能有效降低电动真空泵的噪音，对后续电动真空泵的噪音改善提供了较好的解决方案。

关键词：电动真空泵;噪音优化;测试

中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）17-121-03

Test and Research on Noise Optimization of Electric Vacuum Pump

Yang Quankai， Li Hang， Xin Qingfeng， Wu Haijun， Zhang Bobo， Zhang Jingyu

（ Zhejiang Jizhi New Energy Auto Technology Co.， LTD， Zhejiang Hangzhou 310014 ）

Abstract： When a sample vehicle is evaluated， the subjective evaluators put forward the problem that the noise in the cockpit of the electric vacuum pump is loud， which affects the passenger's comfort. In order to reduce the noise problem of the electric vacuum pump， this paper analyzes and improves the components related to the noise transmission of the electric vacuum pump based on the principle of noise transmission， and conducts a number of tests and comparisons. It is found that the noise of the electric vacuum pump can be effectively reduced by increasing the silencing device at the air outlet of the electric vacuum pump and reducing the hardness of the damping pad， and the noise of the subsequent electric vacuum pump can be improved Good provides a better solution.

Keywords： Electric vacuum pump; Noise optimization; Test

CLC NO.： U467  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）17-121-03

1 前言

目前纯电动车除了高端车型采用智能助力器外，均采用电动真空泵作为真空提供源，电动真空泵工作时，电机运转、排气以及振动会产生噪音，其整体的噪音值是判定电动真空泵技术能力高低的一项指标，同时电动真空泵的噪音可通过空气或者车身结构传递至驾驶舱内，从而引起乘客察觉，该噪音大的问题提出后，组织了测试人员对电动真空泵的噪音进行了测试，结果显示主驾右耳位置噪音36.2dB（A），近场噪音82.97dB（A），高于属性定义的要求，需要改进，本文以电动真空泵的噪音产生机理与传递路径为出发点，从三方面进行了分析、测试和对比，使车内噪音降低了2dB（A），有效改善了乘客的主观感受。

2 电动真空泵噪音产生的原理

电动真空泵由电机、叶片泵组、消音单元组成，电机通过电流的电磁力作用推动电机转子旋转，电机转子带动叶片泵组紧贴定子内壁旋转，电动真空泵进气口与真空助力器连通，出气口连接大气环境，叶片泵组将真空助力器中的空气排出系统，该抽气过程共有三个部位有噪音产生：

2.1 电机的电磁噪音

电机中的电磁场交替变化使定子、转子等发生周期性的径向变形从而产生了机械部件或者空间容积振动形成了噪音，叫电磁噪声。

2.2 叶片泵组的摩擦噪音

电机带动泵轴的转动，叶片随泵轴转动产生的离心力而紧贴定子内壁，高速转动的叶片与定子摩擦，产生的机械噪音。

2.3 排气噪音

叶片与定子形成的密闭空间通过电机的转动，将真空系统中的空气压缩排出，由于气体排出的速度快，也产生了噪音。

2.4 振动噪音

电动真空泵安裝于车身纵梁或者动总上，电动真空泵工作时由于叶片转子的周期性旋转，会产生振动，振动经电动真空泵支架、 车身传递至驾驶舱，与电动真空泵的噪音叠加，共同影响乘客的噪音感知。

3 电动真空泵噪音与舒适性的关系

一般情况，噪音在60分贝以上就会有损人体神经细胞，电动真空泵工作时产生的噪音分贝值较高，一般在70分贝以上，驾驶员或者乘客在长时间接触上述噪音时，会产生注意力下降、烦躁、犯困等情绪，影响驾驶员和乘客的安全，同时电动真空泵经刚性结构传递至驾驶舱内的振动噪音虽分贝值不高，但与人体器官频率相近，容易引起共振，常表现出来的就是晕车，所以改善电动真空泵的噪音表现，可以有效提升乘客的舒适性。

4 电动真空泵噪音的传递路径分析

电动真空泵作为噪音源，工作时产生了高频和低频两种噪音：

高频噪音的特点是波长短、频率高，通过空气、泡沫塑料、机舱盖、玻璃等障碍物的吸收，从噪音源到驾驶舱内衰减的非常快，在电动真空泵布置、周边空间锁定的情况下，噪音的衰减值是一定的，需通过降低噪音源声压值来改善驾驶舱内的噪音问题。

低频噪音的特点是波长长、频率低，能绕过障碍物继续传播，它的主要传播途径是电动真空泵-减震垫-支架-纵梁-前围-驾驶舱，阻断或减弱某一部位的结构传播效率，均可改善噪音问题。

5 电动真空泵的噪音改善措施

根据上述传播途径分析，同时考虑本车型电动真空泵的布置与周边空间方案已冻结，在方案不做大的变动下，优化电动真空泵的结构来改善驾驶舱内的噪音。

（1）电动真空泵出气口增加消音器装置，消音器为圆筒状，空气出口端面设计了锥形凸台，利用截面突变使得噪音衰减，同时在端面设计了多孔，声波进入消音器时，一部分声能在多孔结构的孔隙中摩擦而最终转化成热能耗散来降低高频噪音，消声器内部结构示意如下：

（2）降低减震垫硬度，弱化电动真空泵噪音的结构传递.减震垫原硬度为60HRC，将减震垫硬度值分别设置为20、40HRC，对比测试不同硬度对应的驾驶舱噪音值，来选取最优的硬度值。

（3）减震垫采用两层结构，阻断电动真空泵与支架的刚性接触，电动真空泵的振动噪音通过减震垫的隔振弱化后再传递至支架，来降低噪音。

6 电动真空泵噪音改善的对比测试

6.1 电动真空泵安装、测试设备的调试

（1）电动真空泵安装于整车布置环境下，即安装于车身纵梁，电路、管路以及所有空间均和实车一致;

（2）电动真空泵噪音测试环境：整车置于NVH消音室，环境噪音不高于30dB（A）;

（3）电动真空泵工作噪音的测试要求：

1）整车高压上电状态，保持其他功能件（空调压缩机、收音机等）处于非工作状态;

2）关闭机舱盖、门窗玻璃关闭状态;

3）轻踩制动踏板，同时保证踩踏板声音无急促异响，使能电动真空泵工作;

4）声音传感器布置于主驾驶右耳位置和电动真空泵Z向100mm处，分别监测两处的噪音值;

5）采用LMS软件测试、分析处理噪音值。

6.2 电动真空泵噪音测试结果对比

说明：

（1）增加消音器可降低近场噪音，但车内噪音无法降低，说明电动真空泵的噪音传递以结构传递为主;

（2）改变减震垫硬度不仅能降低车内的噪音值，驾驶员的主观感受也有明显好转，具体表现为降低减震垫硬度后，评价员的心慌感明显好转;

（3）减震垫结构的优化对噪音的改善有提升，但改善量不大，与减震垫硬度的改善效果基本一致。

7 结论

该项目为油改电项目，为降低改动成本，真空系统沿用了燃油车的状态，仅真空管做稍微调整，但取消发动机后，电动真空泵的噪音问题就显现出来，该噪音成了新的问题，在不改变其他部件的前提下，通过电动真空泵出气口增加消音部件、减震垫硬度降低等改善方法，经实车测试，驾驶舱内地噪音值降低了2dB（A），消除了低频噪音，音色明显改善，上述电动真空泵噪音的改善，有效提高了乘客的驾驶感受，对后续噪音的改善提供了改进方向。

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