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电驱动NVH 特点以及研究现状
占雨兰
广州尼得科汽车驱动系统有限公司 广东省广州市 511434
摘 要： 随着全球的电动汽车热潮的推进，电驱动总成的NVH 性能越来越受到重视，逐渐成为研究学者们的研究
重点。NVH 是噪声、振动与声振粗造度（Noise、Vibration、Harshness）的英文缩写，汽车驾驶的舒适性与作为电动汽车核心部件的电驱动总成有关，电驱动总成的振动噪声的表现直接影响电动汽车的NVH 性能。本文通过对驱动电机进行理论分析，从而推导出驱动电机的NVH 性能。
关键词：电驱动总成 电磁场 动力学 振动噪声
1 前言
随着国内新能源车的提出，让大家对电驱动更加关注，然而电驱动也存在一些问题
[1-3]
，具体表现为：1.1 电机NVH
特征一：电磁激励噪声，其噪声主阶次
成份与电机的极数和槽数有关。
特征二：PWM 载波频率，与逆变器开关频率的控制策略有关，逆变器将高压直流电转变为交流电时产生该噪声成分。
特征三：电机结构共振产线的噪声。
图1 电机结构中定子组件共振测试
1.2 变速器NVH
缺乏了发动机噪声的掩蔽效应，使得电动车对减速器NVH
有了更苛刻的要求。
图2 三合一产品齿轮噪声阶次频谱分析图
相对于传统变速器，电动车的减速器齿轮传递更大的扭矩，更高的工作转速区，使得齿轮啮合噪声变现出更高的频率或阶次
（1000-4000Hz 以上），极易在车内产生齿轮啸叫。
1.3 动车总成悬置系统NVH
相比于传统车，电机悬置系统的边界条件有明显变化：
电驱总成没有发动机的怠速，工作转速
从0 rpm 开始。电机转速高，最高频率远大于发动机激励频率。没有发动机噪声的掩盖，高速减速器齿轮噪声将在动力总成噪声中突
显。悬置隔振的主要频率区重点关注高频段区域。
除了考虑悬置的隔振性能，也要需要考虑其抗扭性能。尤其对于电动汽车而主，其电机扭矩大（1000 rp
m 即可输出高达250-350Nm），响应快，对整车的瞬态冲击更大，在TIP IN/OUT 工况下很容易造成整车前后抖动。
电动车悬置系统的输入激励、隔振频率
区等边界条件和NVH 指标要求与传动车有明显变化，不当的悬置设计方案会加剧振动传递。
因此本研究就针对电驱动现有的问题进行了进一步的设计与改进，进而得到性能优异的电驱动装置。
2 正文
从动力总成角度概括说明：动力总成从传统内燃机更换为电驱动系统，总噪声值变小；电机表面出高频尖叫声；减速器齿轮啸叫明显；动总悬置高频隔振能力差。电驱总成NVH 解决方案与应对措施 通常如下:
Characteristics and Research Status of Electric Drive NVH
Zhan Yulan
Abstract ：
W ith the advancement of the global electric vehicle boom, the NVH performance of electric drive assemblies has received more and more attention, and has gradually become the research focus of researchers. NVH is the abbreviation of Noise, Vibration and Harshness (Noise, Vibration, Harshness ）.The comfort of car driving is related to the electric drive assembly as the core component of electric vehicles. The performance of the vibration and noise of the electric drive assembly is directly related, which aff ect the NVH performance of electric vehicles. In this paper, through theoretical analysis of the drive motor, the NVH performance of the drive motor is derived.
Key words ：electric drive assembly, electromagnetic fi
eld, dynamics, vibration and noise
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1）建立完善电驱系统NVH 开发流程，是产品性能管控和质量保障的关键。
2）掌握基于“电磁场-结构场-声场”多物理耦合的驱动电机振动噪声模拟分析方法，NVH 参与产品设计，从结构设计上提出改进方案。
3）建立“零部件级-总成级-整车级”电机NVH 校验流程，掌电机每一层级NVH 特性。尤其是定转子由多层硅钢片组成，物理性能表现为各向导性，需通过试验模态来校核弹性模量结构参数。
4）识别NVH 问题工况与激励成分，依据CAE 分析模型对问题原因进行快速诊断，制定改善方案并验证效果，达成电机NVH 正向开发与闭环。
而本文主要通过以下几个方面来重点讨论电驱总成NVH 的其他解决方案：
1、针对不同电机，需要寻求合适的结构设计参数
电机产品和工艺参数的设计主要通过以下几个方面来进行：
适合的基槽配合比： 斜极斜槽方案 适当的气隙宽度 定子齿形、槽型优化
定子槽口设计、选用磁性槽楔； 转子磁级形状、布置位置与角度优化 转子辅助槽、隔磁桥优化 减少电机几何和磁场的不对称；2、电流谐波注入策略
根据转矩、电角度以及磁链谐波等信息产生谐波电流并注入系统进行控制，消除系统转矩脉动(图3)。
3、减速器NVH 开发—齿轮激励控制减速器NVH CAE 分析流程如图4所示：
图4 减速器NVH CAE 分析流程图
齿转动力学分析
壳体动态性能分析
减速器振动噪声分
析
结构模态振动响应辐射噪声
结构模态传递函数动刚度汽车电机
结合部作用力传递误差接触斑点
EV 减速器与传统变速器的差异点：低速大扭矩负荷，工作转速提升到12000-15000
rpm 以上高转速区，缺乏发动机噪声的掩蔽效应等。
其中减速器NVH 开发主要采用齿轮激励控制方法，主要有：
高重合度设计
NVH 开发前移需要重点关注的设计项 高于传统齿轮设计的重合度目标值 高齿面加工工艺
避免谐频，倍频问题；更好的产品一致性
高扭矩微观修形
基于电动车齿轮NVH 目标体系，在齿轮结构设计上对齿轮宏观和微观参数进行优化，提出改进方案。主要分为如下：
1）齿轮产品和工艺参数：
主要通过计算中间齿轮转一圈，电机的转数、电机转一圈时，中间齿轮和齿圈啮合的次数以及齿圈转一圈，电机的转数来了解齿轮的基本情况。
2）节次分析，不同的节次代表了电机不同的状态，主要内容如表1所示：
汽车驾驶时，输入轴向减速侧施加推力负载，驾驶时的制动图如图5所示：
汽车制动时（含刹车）输入转向电机壳体施加推力负载。另通过摩擦传递，也会向电机轴产生推力负载。主要的作用图如图6
所示：
图3 NVH 中的阶次与分贝分析图
表1 节次分析
节次
电机状态
1次电机轴的偏心2次电机轴的高次谐波3次电机轴的高次谐波4次
电机轴的高次谐波，角度
8次转子铁芯重量偏差起因的电机振动、噪音、
电气角2次24次扭矩波纹48次齿槽、扭矩波纹
96次齿槽21次
输入轴啮合42次输入轴与中间轴啮合87次中间、最终啮合74次
中间与最终啮合
图5 汽车驾驶时的制动图
推力
行走阻力行走阻力行走阻力行走阻力机械制动器车辆惯性车辆惯性车辆惯性车辆惯性机械制动器机械制动器
机械制动器打滑后黏着力
打滑后黏着力
打滑后黏着力打滑后黏着力
推力
推力
推力
推力冲击
制动
制动
T
N
回转
逆转
制动
驾驶驾驶
力行
（下转第121页）
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进气系统综合性能将受到影响，图5为不同管径下某进气系统的压力损失。因此，为了平衡消音降噪和压力损失性能，通常的方法是采用喉管改变扩张比，进气管道流速控制
在25m/s 到30m/s 之间。
随着增压发动机越来越普及，发动机声学特性变得越来越复杂，主要表现在高频噪声。因此进气系统声学性能设计也经常用编织管和多孔管消音组件等结构。编织管通常连接在进气管路上，而多孔消音器占用容积
并不大。因此在前期设计时只需适当预留消音容积即可。消音元件具体参数的设计，通常是根据实车调音设计对应的消音单元实现消音降噪功能。
5 结论
本文主要从主机厂设计人员角度出发，对发动机进气系统前期设计进行分析，明
确在整车应用中如何对进气系统前期结构
设计计算，介绍了进气系统常用的布置形式以及进气系统声学设计的基本要求，为设计人员在整车布置和开发前期提供参考依据。
参考文献:
[1]杨兴武.客车进气系统计算和布置设计.客车技术与研究.2013-9-17.
[2]庞剑，谌刚，何华．汽车噪声与振动[M]．北京：北京理工大学出版社，2006.
图4 不同管径下某进系统的传递损失
Transmission Loss Non Lin
AcoustTransLoss part Transloss-01
inlet circle60%706560555045352515 5 0 0
300
600
900
1200
1500
FREQ[Hz]
T L [d B ]
1800
2100
2400
2700
3000
10204030inlet circle70%inlet circle80%inlet circle90%inlet circle100%
图5 不同管径下某进系统的压力损失
inlet circle60%pres-loss
0.0300.0250.0200.0150.0100.0050.000
1200
17002200270032003700Speed[RPM]
p r e s -l o s s [b a r ]
42004700520057006200
inlet circle70%inlet circle80%inlet circle90%inlet circle100%
3 结论
根据以上的分析（电机参数、节次分析）以及目前的验证情况、齿轮基本信息方案，
我们可以得到以下结论，供同领域的研究人员参考：
①机倒棱；
②维持现状11.5μ；③鼓形量调整至5μ；
截至2021年1月共有1340台的齿轮胶合有改善并成功装车。
参考文献：
[1]温传新，王培欣，花为.电动汽车驱动
系统的研究现状与发展趋势[J].微电机，2019.
[2]何洪文，余晓江，孙逢春，等.电动汽车
电机驱动系统动力特性分析[J].中国电机工程学报，2006.
[3]路福俊.电动汽车驱动系统的研究[J].价值工程，2013（16）：45-47.
作者简介
占雨兰： （1986.11.06—），女，汉族，江西省
南昌市人，2007年毕业于湖北职业学院模具设计与制造专业，主要从事于电机工艺设计，现任广州尼得科汽车驱动系统有限公司技术部科长，现已具有中级职称。
图6 汽车制动时的作用图
接受负载轴承
接受负载轴承
接受负载轴承
输入轴
推力
推力
中间轴
中间轴
定子铁芯
定子铁芯
转子铁芯
转子铁芯
电机轴
电机轴
输入轴
推力
推力
（上接第110页）
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