西门子工程咨询服务团队解决方案之基于控制策略的混动车辆NVH解决方案

随着不可再生资源，特别是石油资源的消耗，油价日益上涨，再加上排放的要求，新能源汽车目前已经成为汽车行业发展的主流。而混动车辆（HEV/PHEV）是未来10年内主要的过渡阶段。

新能源车辆发展趋势预估

混动车辆在NVH方面面临着较大的挑战：传统燃油车的NVH问题、纯电车辆的NVH问题以及混动模式下集成的NVH问题。同时，随着对油耗及续航里程的优化，混动车辆的架构也越来越多样化，常见的主流混动架构如下：

混动车型的NVH开发中，与标定控制的结合越来越紧密，依据西门子多款混动车型的开发经验，混动NVH问题60%甚至更多比例可以通过标定控制的联合调试寻找到解决方案，而且此类解决方案相较于传统的物理方案具有很多优势，如开发周期短，成本相对较低等等，下文就列举了西门子混动NVH开发中基于控制策略的典型NVH问题开发案例。

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   怠速充电选点

问题定义：

混动车辆怠速充电相较于传统燃油车怠速，ICE负荷更大，怠速转速更高，怠速充电轰鸣及抖动问题也是混动车辆NVH的痛点。

标定解决方案：

基于控制策略的考虑，需寻找到一个平衡点，选择合适的充电转速及功率以满足下列性能：

• 油耗性能

• 热管理需求

• 电平衡

• 排放

• NVH性能

针对此问题，NVH部门应与标定部门联合，对各功率下等功率曲线各个转速及扭矩点进行评估，输出NVH较好的工作区及NVH高风险工作区，以供其他性能来选择或者避开,这样可以最大程度减轻物理系统的压力，如悬置、进排气、车身等系统。

不同功率曲线下各怠速工作点及扭矩的NVH表现map

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   ICE启动抖动及敲击

问题定义：

怠速充电启动过程中，存在明显抖动并伴随敲击声，主要原因为启动过程中，存在消除传动系间隙冲击及扭转减震单元共振问题。

启动过程问题分析

标定解决方案：

a)间隙消除：启动前电机增加低扭预加载，消除系统间隙后启动

b)减震单元共振，避开共振频率转速，或者保证在共振转速点减小扭矩波动（扭矩加、卸载）

基于策略启动过程方案调试

优化效果：优化后无明显敲击，抖动改善明显

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   暖机敲击问题

问题定义：

车辆在寒区或者冬季启动暖机过程中存在明显的随机敲击异响，主要原因为该工况下发动机燃烧稳定性较差，扭矩波动较大造成传动系存在扭矩过零从而产生敲击：

暖机敲击问题分析

标定解决方案：

a)  控制发动机暖机过程中燃烧稳定性，减小扭矩波动

b)   暖机过程中发电机增加小扭矩负荷（依据发动机扭矩波动值而定），吸收扭矩波动

暖机敲击问题优化

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   起步抖动问题

问题定义：

   a) 高电量纯电模式下起步抖动冲击感明显，主要原因为相电流存在直流偏差，导致了转子的扭矩波动

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2. b)  低电量模式下起步抖动明显，主要原因为ICE启动过程中电机已加载扭矩导致悬置工作点恶劣，且动总刚体模态提升存在共振问题

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低电量起步抖动

标定解决方案：

1. a) 高电量起步抖动：电流波形改进，增加damp抑制谐波成分，降低扭矩波动

2. b) 低电量起步抖动：标定发动机启动时机，车辆起步前发动机先启动，保证发动机启动时TM电机加载扭矩≤70Nm

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低电量起步抖动优化方案

低电量起步抖动优化效果

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   Tip in 座椅冲击问题

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问题定义：

车辆行驶过程中，Tip in工况存在明显的座椅冲击抖动，主要原因为电机扭矩加载斜率过大导致：

Tip in 抖动问题分析

标定解决方案：控制Tip in电机扭矩加载斜率≤500Nm/s，冲击抖动可接受。

Tip in 抖动问题优化

总结： 

通过以上案例的介绍，充分体现了在混动车型NVH开发中与控制策略的联合调试助力是非常大的，以上仅仅是部分案例的宏观展示，还有很多涉及到策略的NVH方案如下：

• 冷却系统附件噪声问题工作点选取

• 低速加速及再生回馈工况的轰鸣问题

• Creep工况噪声振动问题

• EHS啸叫问题

• 其他…

西门子参与国内外多款新能源车辆NVH开发，拥有丰富的开发经验，为客户提供基于多属性平衡的解决方案。
国内客户：吉利博瑞GE、比亚迪秦唐宋、唐二代、Dmi、SGMW-PHEV/HEV、E200
国外客户：特斯拉、宝马I8、Karma Revero、丰田普锐斯…