我今天演讲的主题，是关于整车电驱系统NVH方面的，我主要从八个方面来阐述一下：第一个方面电动汽车NVH面临的挑战，然后是天际电驱NVH的开发流程，接下来是电机控制器相关噪音解决方案，电机的噪音，减速器的噪音，电驱系统噪音解决方案，然后介绍一下电驱系统抖动的解决方案，最后是电驱新技术发展带来一些新的NVH问题。电动汽车NVH面临的挑战当前我们电动汽车NVH，主要面临这么六个方面挑战：车外行人警示音；车身激励频率变化；方向盘不同模态避频策略；悬置设计在隔振与抗扭两方面的权衡；车内的吸音隔音问题；最后一个动力总成的噪音，也是各家NVH一个老大难的问题，包括减速器的噪音，如减速器的齿轮修形，差速器噪音，轴承噪音等等。电机这边主要是定转子拓扑引起的噪音，定转子扭振的噪音，还有轴承也会存在一些高速情况的噪音，包括低温情况下可能会有一些异响。MCU作为控制器主要是辅助解决噪音问题，是一个辅助的手段。现在比较多的做法是电流谐波补偿，IGBT在低转速位置5K频率优化。复合静音材料的应用，现在做三合一，原来电机跟减速器影响不到控制器，现在是互相影响，材料层面也是要做一些优化。其他像整车系统级的异响，低转速下Tipin/Tip out打齿的声音，减速器电机花键配合，还有悬置半轴尺寸配合，最后就是电驱系统的抖动。天际电驱NVH开发流程针对电驱系统NVH问题的解决，天际汽车有着一套完整的开发流程，我们会在前期需求定义阶段，给我们合作伙伴，一个完整的不同转速下全扭矩范围内的噪声限制曲线要求，同时对单阶次的噪声和overall噪声有一个差值的要求。第二个在产品设计阶段，我们天际电驱团队本身是有电驱设计能力的，所以我们会在前期包括电磁方案的分析，扭振的分析，跟我们的合作伙伴提供一系列的建议包括专利，无偿分享给我们的合作伙伴。从仿真方面，天际也会跟合作伙伴一起做一些噪音，扭振和谐波电磁力的仿真和优化。样品制造完成之后，接下来是单元测试，一个是组件各个组件模态的测试，包括应用工况下单体组件测试，控制器盖板模态测试等等。接下来是系统测试，我们系统测试并不单指电驱系统台架的NVH测试，还包括在车上测电驱系统的NVH。测出来有问题之后，再回过头对产品进行设计迭代优化。最后确保我们交到天际整车NVH部门手里面的，一定是一个很好的方案，优化过几轮NVH的电驱系统，整车只需要验收就完了。剩下如果再有局部NVH问题，整车再去做一些附加隔音。天际跟其他OEM不太一样的一点，我们会把电驱NVH问题，在电驱部门内解决掉，不会说产品快到C样甚至PPAP了，交给整车测试部门再测出问题。因为这个时间点就比较晚，产品再改其实是来不及的,这时候再想上一些整车的吸音隔音措施，对于产品NVH问题是很难有效的解决。电驱NVH问题的解决，一定要解决在前端，包括设计端、仿真端、电驱各个单元及系统测试端。电机控制器相关噪音解决方案谐波注入，刚刚都有聊过这个问题。谐波注入其实就是通过一个谐波抑制算法计算出谐波电压，对电压使用谐波电压进行补偿，我们这边是以5次、7次谐波为例，对应主要是对应24阶的噪音。天际ME7，我们在早期开发遇到一个问题：车辆加速或者是滑行的时候有一个尖锐的噪音，分析是来自24阶的噪音，转速范围在1500-2000左右比较低。针对这个问题做了一个改进，通过前馈控制，使用PI调节，将5，7次电流谐波分量，控制到0。谐波注入呢，受电机基础标定影响较大，电机电感参数标的不准，也是没有办法做好谐波注入降噪的。这个是5，7次谐波的电压方程，这个是谐波抑制算法的控制框图介绍。这个是软件优化做的测试对比，可以从图上看出来，无论是整车测试还是台架测试，谐波注入对24阶噪音有很大的削弱效果，不同台架工况共振峰值处噪音降低12分贝以上，针对整车抱怨工况峰值处噪音降低13分贝。主要是针对低转速下24阶噪音有效，针对48阶噪音其实效果很有限，48阶噪音整车和台架测出来的NVH问题，更多集中在弱磁区域。现在使用的芯片还有一个负载率的问题，一般目前做的比较成熟的是解决一个阶次的噪音问题，还没有看到有两个噪音阶次都解决的。跟MCU相关的噪音，还有一项新技术，就是复合静音盖板材料。我们ME5车呢，在开发早期遇到了中速段啸叫，分析下来，噪音频率与电机控制器盖板一阶弯曲模态吻合，这块存在噪音尖峰点。就是这两个位置，这两根线一个是电机噪音阶次，一个是减速器的。这是我们自己做的一个模态测试结果。我们当时考虑做了两版优化，原来一阶弯曲频率是460Hz，我们当时考虑把这个盖板做成凹凸提高刚度，模态提升到807Hz。当时想把这个噪声峰值点往后移，移到整车车速提上来之后，希望路噪胎噪可以把这个声音给遮掉。第二个措施想上静音复合板材料，国外MSA和国内保力迈拓也在做这种材料。这个材料跟我们普通的铝材料不同，是在两层冲压铝板中间有一个阻尼材料，加了阻尼材料之后，在有噪声源的情况下，是很有优势的。盖板在变形的过程中，通过两套铝板之间拉动阻尼层，通过阻尼层受拉动的耗能衰减这个振动，最终减少往外辐射的噪声。这个是我们针对原来状态跟两种改进方案的测试对比，通过测试，可以发现针对减速器的6.58阶的噪声，（注：红的是原状态，蓝的是改变模态往后移的，绿的是使用静音复合材料的），静音复合材料把整个噪声尖峰点都摸平了，没有特别突出的点。在电机的8阶噪声也是有同样的表现，甚至说在这组其实弱化的更厉害。减速器21阶更不用说了，提高钢度这种在低转速NVH恶化蛮明显，绿的（注：复合静音材料）这个基本没有太大的恶化。提高盖板刚度对局部的噪声有改善，但噪音突起点后移，且没有被路噪胎噪覆盖掉，主观评价不接受。静音复合盖板对NVH有很大的改善，主观评价可以接受，目前这个材料在天际ME5新车型上面已经有了应用。电机噪声解决方案电机大家都知道电机噪音不可避免，因为定转子拓扑结构决定的。针对电磁噪音问题，天际汽车有一套完整的电磁NVH分析的方法论。图中我们给出了三种电磁方案，其中第三种是天际自主设计的。我们在隔磁孔上面做了很多优化，包括谐波引流，以及dq轴中间转子表面开槽等等。我们知道，6倍频和12倍频电磁力是导致24阶和48阶噪音的两个源头。那么天际分析下来，我们的方案在这两个谐波电磁力，还是有很大优势的，大家可以看到这两个值都比较低，12倍频电磁力更是远低于行业水平。转子开槽有些家开在d轴上，一定是因为生产线好装夹，对NVH改善没效果。直接开在q轴，整个扭矩性能会掉下来，一般是开在dq轴中间。这个是提取谐波电磁力，对特殊的工况点，峰值扭矩的工况点做了声压跟振动的计算。我们取了两个读数点，这个声压值比较大，振动跟声压在电磁力波频率处在幅值。电机声压和振动趋势比较吻合，通过完全闭环的分析，在前期能够给合作伙伴在电机电磁方案设计上，提供一个参考意见，完成多目标优化。电机除了电磁噪音，当然还有机械噪音，最突出的就是轴承跑圈噪音，尤其是浮动端的后轴承。这个是我们在ME7开发早期遇到的一个问题，电驱系统加速工况下，存在2/3/4/5/6/7/8/9阶异常阶次噪音，这里面呢2/3/7/9阶为电机输入轴系的动平衡问题；最后分析下来是电机B端轴承出现跑圈现象，引起旋转动平衡噪音问题。我们最后通过轴承钢套提高硬度和使用带O圈的轴承，有效解决了轴承跑圈问题，彻底根治了这个噪音问题。去年冬标，我们遇到个新问题，电机轴承低温噪音。当然了，这个问题，我了解到，基本是行业通病。零下30℃环境温度，电驱系统冷启动，存在分数阶3.63阶及4.64阶系列倍频，与电机轴承阶次是吻合的。最后发现是低温下轴承润滑脂粘度大，低温冷启动时，轴承不能充分润滑导致了异响。解决方法很简单，更换低粘度轴承油脂。这两种是克虏伯和协同的轴承油脂，配SKF和FAG轴承的，这两种是SKF自己开发的油脂，其中这三种就是我们所说的低粘度油脂。当然了各家整车销售的地区和环境不一样，这个更换还是要在确保可靠性前提下，确保电机高温耐久试验没问题，才敢切换。减速器噪音解决方案减速器开发过程中，一定要经过至少两轮的齿轮修形，他的金刚滚轮才能投下去，否则做出来的东西NVH一定是不友好的。不同转速下，齿轮是有形变量的，而且是不同的，这个就需要我们根据整车对减速器的实际使用情况，确定最常用的工况范围，我们根据这个工况来做设计优化。这些修形呢，主要有这么6个齿形量。天际ME7开发我们总共做了至少3轮齿轮修形。这个是我们通过修形，优化鼓形量和斜形量，优化了齿轮传递误差，通过测试发现NVH峰值点优化了至少8个分贝，效果非常明显，措施有效。再一个差速器垫片，最近看了好几家找我问这个问题。这种噪音呢，正常你直线行驶不会发现，就是在转弯的时候，左右轮速有速差，差速器工作，才有问题。这里有一个差速器垫片，产生摩擦的噪声异响。大家能想到的解决方案：半轴齿轮垫片，由原来的金属材料改为高强度自润滑工程塑料；再一个降低差速器内部摩擦副的振动激励；还有半轴增加动力吸振器；最后更换极压添加剂和抗磨剂更好的润滑油，改善润滑效果。后面三个大家不用试了，没有效果，只有第一个措施有效。大家可以关注下，就是这个位置。电驱系统噪音解决方案NVH包含了三个意思，噪音，振动和声振粗糙度。我接下来说下振动引起的抱怨。Tip in tip out问题。电动车因为节能的需求，开发了单踏板模式，伴随着踩油门松油门，电驱减速器因为扭矩过零切换打齿，容易引起抱怨，这是个行业共性问题。这块是我们产品开发早期实采数据。大家能想到的解决办法也挺多，比如VCU扭矩需求标定，减小扭矩过零斜率；阻尼片隔振；总成2级隔振；总成质心与悬置中心重合；减小传动系统间隙到0.06~0.16这个天际已经做到合理区间。我们试了下，对VCU请求扭矩，在过零位置进行斜率优化，时间从0.07秒延长到了1秒，但是异响依然存在，主观感受变化不明显。证明刚讲的第一个办法无效。在噪音源上面贴阻尼片，进行隔振，发现从振动冲击信号对比来看，被动吸振降噪方案效果不明显；冲击信号噪声时频分析来看，被动吸振降噪方案甚微，第二个办法pass。最后呢，上了两个措施，一个是电驱总成质心位置与悬置几何中心位置重合，再一个是电机悬置改成了二级隔振，我们发现明显隔振效果和打齿声音比以前优化了很多，对单踏板模式tipin/tip out打齿噪音非常有效。接下来说下电驱系统传动系扭振问题。扭振问题，主要表现为电机与减速器，或者其他传动系组件，在低转速段发生共振。共振带内，电机阶次噪音，减速器阶次噪音都比较大，且随着扭矩波动变小，电机阶次噪音越低。天际提供了一种解决扭振问题的方法论。产品设计初期，针对传动系，建立一套完整的集中质量模型，包括电机转子，减速器齿轮，差速器，车轮和整车平移质量，我们针对不同的组件和连接，赋值不同的转动惯量和扭转刚度。根据这套模型，分析得出一阶扭振响应在各部件均较大，整车出现扭振峰值，引起整车抖动；电机转子及车轮上主要是一阶和二阶扭振；减速器各齿轴出现三阶和四阶扭振，也会带来噪音问题。通过分析，我们可以在产品设计前期优化电机转子的斜极，以及减速器的齿比选择。电驱系统抖动解决方案电驱系统抖动影响驾驶舒适性，亦是NVH重点优化对象。我们的目标呢，主要是要消除传动系间隙造成的转速波动，针对不同转速，不同扭矩下的补偿系数和补偿扭矩给出二维表，给出不同的补偿扭矩，作为输出扭矩一部分，消除抖动。Damping补偿一定要特别注意防止补偿反相，补反了容易造成发散；同时要选择合适的补偿扭矩大小，补偿过大了，扭矩响应延迟，跟随性变差；补偿过小呢，减小抖动效果又不明显；再一个damping标定前，一定要确保车辆状态良好，清除传动系上的异物，比如车辆轮毂上的积雪等等。同时，天际汽车认为对于高频的抖动，damping补偿效果不大。这个是我们ME7电驱做的damping标定测试对比，Damping开启，补偿扭矩，有效抑制转速波动消除抖动，转速平滑变化，提高了舒适性。天际ME7damping标定，覆盖了低附路面，高低附切换路面，高速扭矩过零切换等诸多工况，做的工作还是非常全面的。驻坡模式，主要用在单踏板停车，优势是消除传统AutoHold驻车的噪声及起步时的释放EPB的扭矩冲击。而且MCU直接控电机停车，避开了can网络上跟VCU和EPB交互时间，响应也要快一些。我们的控制目标是转速扭矩同时到0，尽量减少超调，确保整车无后溜。减速度呢，向一个方向变化，平滑过渡。主要是通过双闭环控制：转速环、稳定后锁定转子位置；需要特别注意进入、退出时的扭矩衔接，退出时要考虑外界的干扰，如刹车、油门、EPB、Creep，进入时VCU只给模式指令，不给扭矩，MCU进行控制。整个过程中呢，上坡、下坡、平路、梯形坡，动态检测坡度变化（加速度、整车惯量计算）。轻踩油门：不退出驻坡模式。当然面临的挑战就是加速度我们希望朝一个方向变化、先缓后急，另外一个电机高频抖动问题的解决，这个可以通过一些谐波注入。电驱新技术带来的NVH的问题整车对电驱NVH要求越来越高，主要体现在主动降噪，引入和弦概念，以声消声。丰田NVH专家说过：“当噪声达到70分贝以下时，继续降低噪声需要花费大量的人力、物力、财力，所以我们要去改变噪声，让噪声变成我们想要的音乐……”通过优秀的声品质设计，打造车辆专属的声音品牌。当然这也是天际汽车对自己的要求。未来电驱产品发展，无非几个大的方向，多合一总成，800V高压系统，辅驱脱开机构抑或是异步电机等等。这里面我们面临的几个新问题主要有，多合一总成附属结构件模态问题，800V电驱系统升压boost功能，带来的电机抖动问题，以及四驱控制策略带来的辅驱电驱系统相关噪音问题。我觉得这个还需要大家仔细想想。以上是我的主题分享。感谢大家聆听。天际汽车ME5增程汽车即将上市，这款车续航1012km，在NVH和动力性方面，我们做了很多工作，也欢迎大家关注我们的天际汽车App，或者是ENOVATE天际汽车公众号，预约试驾我们的天际ME5，这款车真的很不错，价格也很友好。谢谢大家！
