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如何解决电动车加减速中的NVH问题？
2020-11-25 18:15:45· 来源：里卡多上海
如何解决电动车加减速中的NVH问题？电动汽车使用电机来驱动汽车行驶，电驱系统面临的最大问题就是来自齿轮和电机的啸叫。啸叫往往发生在电驱系统加速减速过程中
如何解决电动车加减速中的NVH问题？
电动汽车使用电机来驱动汽车行驶，电驱系统面临的最大问题就是来自齿轮和电机的啸叫。啸叫往往发生在电驱系统加速减速过程中，在NVH分析中，难点是同时考虑齿轮和电机的激励，在速度瞬态变化过程中，对系统的激励。使用里卡多电驱变速器软件，可以同时考虑齿轮及电机激励，对动力总成进行时域瞬态分析。
图1 动力总成啸叫分析流程
以下案例演示了对某电动车的动力总成系统进行的NVH分析
图2 某电动车技术参数
图3 动力总成分解图
1. 创建减速器模型
图4 SABR减速器模型
使用SABR，创建减速器准静态分析模型，模型包括参数化的轴系，齿轮及轴承等。
创建分析工况，并计算。
载荷谱各工况的扭矩为额定扭矩的10%、20%至100%。
2. 计算齿轮传递误差
在SABR/GEAR中设置齿轮详细参数，如变位系数、修形量等，进行轮齿接触分析（TCA），计算齿轮静态传递误差（TE）。
里卡多工具同时提供直接在VALDYN中设置齿轮微观参数，在时域动力学计算中进行TCA分析，计算动态传递误差的方法。推荐使用SABR/GEAR计算静态TE再导入动力学模型的方法，在保持计算精度的同时，极大地缩短了计算时间。
TE数据包含多个扭矩工况下的结果，在动力学分析中通过插值方法，可以考虑任意载荷变化下的TE。
图5 输入齿轮某工况下的静态TE
图6 输入齿轮静态TE谐波
3. 创建完整动力总成系统
将SABR准静态分析模型，转换成VALDYN多体动力学分析模型。转换过程快速，无需人工参与，自动根据里卡多的项目经验数据，生成动力学分析所需的刚度，阻尼等数据。
图7 转换后的VALDYN模型
壳体在第三方有限元软件中创建。前后箱体、电机定子等各部件可以分开划分网格，使用FEARCE导入时，可以自动连接各部件之间不匹配的网格。
图8 壳体FE模型
在壳体上设置轴承孔、电机定子槽、悬置、加速度计等面组，导入VALDYN时软件可直接通过对应名称识别面组，创建相应的约束连接。
图9 壳体连接面
在VALDYN中创建电机单元，转子连接到电机轴，定子连接电机壳体。计算时扭矩波动施加在电机轴上，电磁径向力、切向力施加在电机定子槽上。
图10 包括电机的VALDYN模型
电机激励数据通过第三方软件计算，VALDYN支持导入Motor-CAD, Maxwell和 JMAG计算的结果文件。案例中包含6个转速下的电磁激励数据，其他转速下的激励数据，软件通过插值计算。
图11 电机扭矩波动数据
图12 电机外特性曲线
在悬置位置，添加支撑刚度。悬置刚度来自台架试验的经验数据。
图13 完整的动力总成系统
4. 运行分析并查看结果
设置分析工况：0-2s电机轴保持1000rpm转速；2-7s线性加速至10000rpm。VALDYN中可设置速度曲线，按照实际的速度变化状态进行分析。
使用时域瞬态分析，能更好地表示真实测试或运行情况。若使用速度分段的稳态时域分析，或者频域分析方法，无法反映出在电机转速和扭矩变化过程中系统的真实响应。
图14 电机加速曲线
提取壳体加速度计位置处的Z向加速度结果，在R-Post中生成坎贝尔图。
坎贝尔图中有一些明显可见的重要阶次:9.3阶表示输出齿轮啮合；17阶表示输入齿轮啮合；24阶表示电机扭矩波动。这些阶次的高倍频也明显可见。
图15 加速度计Z向加速度
可以通过R-Post轻松创建其他有用的后处理图表，如对选定的转速，频率和阶次进行截取。进行处理后，能更直观的查看阶次贡献量及共振转速等。
图16 结果后处理
将VALDYN壳体表面振动响应的结果导出到FEARCE，可进行辐射噪声分析。使用边界元法，进行声场仿真，得到声压级、声功率等结果。
图17 声场仿真
在后续标定实验中，可将仿真预测数据与台架实验数据进行对标。
借助于里卡多的电驱变速器工具，可以完成电动汽车动力总成的NVH性能预测、问题查找、目标优化等一系列工作，缩短设计周期、降低开发成本。
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