ＮＶＨＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａ
ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ
邱鹏飞 何东伟 崔明阳
（同济大学浙江学院机械与汽车工程系，嘉兴
３１４０００
）
摘 要牶随着新能源汽车的发展，混合动力汽车具有良好的节油环保优势以及驾乘体验，被广大客户所接受。然而，混合动力汽车在不同车速、不同工况下，会表现出不同的ＮＶＨ相关问题，对驾驶员主观感受有着不同的影响。文章分析了混动汽车动力总成系统的ＮＶＨ性能，针对某ＨＥＶ汽车ＳＯＣ工况下，由ＥＶ模式进入并联模式时存在明显的金属敲击声问题，分析了激励产生原因，并排除了故障。
关键词牶混合动力汽车
混动汽车
ＮＶＨ 性能分析
ＤＯＩ牶１０．１６４１３／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１０１７
０８０ｘ．２０２２．０６．００９
Ａｂｓｔｒａｃｔ牶Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｅｎｅｒｇｙｖｅｈｉｃｌｅｓ，ｈｙｂｒｉｄｖｅｈｉｃｌｅｓｈａｖｅｇｏｏｄａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｆｕｅｌｓａｖｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ａｓｗｅｌｌａｓｄｒｉｖｉｎｇｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ａｎｄａｒｅａｃｃｅｐｔｅｄｂｙｃｕｓｔｏｍｅｒｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｈｙｂｒｉｄｖｅｈｉｃｌｅｓｗｉｌｌｓｈｏｗｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮＶＨｒｅｌａｔｅｄｐｒｏｂｌｅｍｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｅｅｄｓａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｈａｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｄｒｉｖｅｒ ｓｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅｆｅｅｌｉｎｇｓ．ＴｈｅＮＶＨｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｙｂｒｉｄｖｅｈｉｃｌｅｐｏｗｅｒｔｒａｉｎｓｙｓｔｅｍｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＵｎｄｅｒｔｈｅＳＯＣｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａＨＥＶｖｅｈｉｃｌｅ，ｗｈｅｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｉｎｔｅｒｖｅｎｅｓｆｒｏｍＥＶｍｏｄｅｔｏｐａｒａｌｌｅｌｍｏｄｅ，ｔｈｅｒｅｉｓａｎｏｃｃａｓｉｏｎａｌｏｂｖｉｏｕｓｍｅｔａｌｋｎｏｃｋｉｎ
ｇｓｏｕｎｄ．Ｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆａｕｌｔｉｓｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｈｙｂｒｉｄｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ ＮＶＨ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ０
引 言
随着双碳目标的推进，对汽车降低污染排放
及减少能源消耗提出了很高的要求，油电混动汽车有着较好的燃油经济性，同时解决了续航焦虑，成为受欢迎的新能源车型。油电混动汽车兼具燃油发动机和驱动电机的复合结构，使其在动力系统上的噪声、振动与声振粗糙度（ｎｏｉｓｅ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，
ｈａｒｓｈｎｅｓｓ，ＮＶＨ）性能出现的新问题，也就是内部激励源主要源自发动机的振动和噪声，进、排气系统的振动与噪声，驱动电机的振动与噪声。
本文主要针对搭载某动力总成的ＨＥＶ车型在高ＳＯＣ工况下，当车辆在行驶中由ＥＶ模式进入串联模式时，发动机偶尔存在的明显的金属敲击声的问题，出了激励产生的原因，并进行了
０５ 机电一体化
２０２２ ６
作者简介：邱鹏飞
１９８６年生，工学硕士，副教授。主要从事汽车噪声振动控制方面的研究。何东伟 １９６９年生，工学博士，教授。主要从事汽车动力传动及其控制方面的研究。崔明阳
１９９９
年生，工学学士，实验员。主要从事汽车测试试验方面的工作。
优化设计。
１ ＨＥＶ
汽车动力系统噪声实验
某一油电混合汽车在行驶时，发动机介入后偶尔会存在明显的金属敲击声，此现象存在于驾驶模式由ＥＶ模式进入串联模式时产生，也就是从纯电行驶到深踩油门发动机介入时。本文研究了汽车动力系
统噪声特性，基于所搭建的混合动力汽车ＮＶＨ实验系统，进行了ＨＥＶ汽车加速工况下的动力系统ＮＶＨ实验，最终结合实验室数据分析得出实验结果。
１．１
实验过程
（１）实验内容
建立ＮＶＨ实验系统，基于该实验系统进行数据采集并进行数据分析。针对ＥＶ进入串联时产生金属敲击声问题，建立如图１所示的ＮＶＨ实验系统。实验系统包含传感器、数据采集系统、数据分析软件。传感器主要有ＡＶＬ缸压传感器、振动传感器、近耳麦克风、麦克风标定器。数据采集系统由ＬＭＳＴｅｓｔＬａｂＳｉｇｎａｔｕｒｅ和Ｋｉｂｏｘ（燃烧分析仪）组成，采用ＬＭＳＳｔａｎｄａｒｄ＆Ａｄｖａｎｃｅｄ进行数据分析处理，主要对车内以及发动机噪声进行噪声分析，并对车内振动和动力总成振动进行分析处理
。
图１ 混动汽车ＮＶＨ实验系统
（２）实验工况
基于敲击发生的时刻，用ＩＮＣＡ软件对油门
踏板开度进行限定，采用ＰＯＴ工况和ＷＯＴ工况进行测试。ＰＯＴ工况分别限定为３０％油门、５０％油门、７０％油门进行测试，限定油门踏板开度为
３０％，其他条件为高ＳＯＣ热机工况，如表１所示。高ＳＯＣ指可以依靠动力电池进行纯电行驶时的动力电池电量，该车型高ＳＯＣ阀值为大于４５％；热机即发动机水温在９０℃左右。
表１ 实验工况
实验编号
实验工况
初始电量ＳＯＣ（％）
Ｔ１怠速充电４５Ｔ２蠕行充电
４５Ｔ３３０％油门踏板开度直线加速４５Ｔ４５０％油门踏板开度直线加速４５Ｔ５７０％油门踏板开度直线加速４５Ｔ
６
１００％油门踏板开度直线加速
４５
（３）实验要求
实验以某ＨＥＶ为主要研究对象，具体实验要求如下：
①实验过程记录要求 高频采样，采样频率２５６００Ｈｚ，每种行驶工况（非正常情况除外）至少记录３组，每组行驶工况实验记录时间设置为１５０ｓ。
②测试地点 整车道路实验在封闭道路试验场，动总台架实验在ＮＶＨ半消声室进行。
③载荷要求 以空载状态为标准，整车路试过程中仅搭乘１名驾驶员和１名测试人员以及测试设备。
④车内环境要求 空调、雨刮器等这类会产生负载和噪声的电器全部关闭，汽车车窗、天窗等关严，
除实验设备外的外部设备如手机等设备关闭。
⑤实验环境要求 天气晴朗，无视线干扰，温度适宜，微风或无风，道路足够空旷等。
１．２
整车ＮＶＨ测试系统
整车ＮＶＨ测试系统有硬件测试设备和软件测试环境共同搭建而成，设备主要有：西门子
ＳＩＥＭＥＮＳＡＧ测试系统，ＬＭＳ公司ＬＭＳＴｅｓｔＬａｂ，
１
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机电一体化
奇石乐Ｋｉｂｏｘ燃烧分析仪，以及ＥＴＡＳ公司ＩＮＣＡ汽车标定工具等设备。实物如图２所示
。
图２ 设备实物图
１．３
传感器的布置
由于混动汽车行驶过程中发动机介入时偶尔
会有明显的金属敲击声，因此，将目标锁定在动力传输的结合件上，如ＰＩ电机、发动机悬置、双质量飞轮等。在发动机与变速器结合点ＥＮＧＴＲ壳体，即在离合器壳体上布置振动传感器；在主架座椅轨道螺栓ｓｅａｔ上布置振动传感器；在发动机悬置主动侧布置振动传感器；在副车架上布置麦克风ＥＮＧＴＲＮｅａｒ近场噪声；用火花塞式缸压传感器代替火花塞来测试缸压；在主架内耳布置麦克风来测试车内噪声；最后将ＬＭＳ前端通过网线与电脑连接。具体布点如图３所示。
２
实验流程２．１ 操作界面
将设备与前端连接之后，进入实验场进行测试。此刻，将ＩＮＣＡ与整车ＣＡＮ线连接，以实现与整车的通信，对油门踏板开度进行汽车控制。图４为ＩＮＣＡ控制界面。
２．２
操作流程
系统在完成通信后检查所采集的信号是否正常，检查完成后由测试员对所需工况进行
限
图３ 传感器测点布置
制，即３０％油门和５０％油门踏板开度。由于需要采集车内噪声，须将车窗紧闭，并关闭一切可能产生噪声的设备，如手机、空调等。实验员进行记录，驾驶员负责驾驶车辆，通过特定手势进行交流，将３０％油门踏板开度和５０％油门踏板开度每台车各采集三组，样本车辆为２０台，采集后进行数据分析。为了加快验证效率，进行台架验证，如图５所示。
３
实验结果
以敲击频率为横轴，以时间和幅值为纵轴，将数据处理为图，如图６所示。在机舱近场噪声频谱中
可以清晰地看到一条冲击带，将其与车内噪声对比，敲击时刻与主观评价相一致。结合主观评价，确定此敲击频率为２００～６００Ｈｚ，机舱近场敲击声频率为２００～８０００Ｈｚ的宽频敲击声。
图７为５０％油门时主驾左耳，发动机与变速器结合面下方近场噪声以及离合器壳体ｚ向振动图，表述形式与图６相同。由此图可以看出，在发动机与变速器结合面处存在冲击响应。图８为
５０％油门有无启动敲击的噪声和振动对比，以时间为横轴进行追踪，监测了ＰＩ电机扭矩、离合器
２５ 机电一体化
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图４ ＩＮＣＡ控制界面
图５ 台架验证
图６ 近场噪声图
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图７ ５０％油门振动噪声图
图８ ５０％油门有无启动敲击噪声振动对比４
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