0 前言

随着现代工业化社会进程不断发展，汽车工业水平不断提升，越来越多的乘用车顾客不再只关注驾驶性能，对NVH（噪声、振动与声振粗糙度）性能也提出了越来越高的要求。电动轿车在乘用车市场占比逐年提升，对应而来的由永磁同步电机及减速器带来的高频噪声成了各大主机厂优先关注的问题。

本文通过对一款永磁同步电机总成（电驱动系统）敷设含PU发泡复合层声学包，在整车状态测试对比了该款永磁同步电机辐射含PU发泡复合层声学包的振动噪声，确定PU发泡复合层声学包对减速器20阶和电机电磁48阶次高频噪声优化明显，永磁同步电机总成平均声压值降低约4 dB，含PU发泡复合层声学包对永磁同步电机振动噪声的抑制具有较好的效果。

1 新能源汽车驱动系统NVH优化挑战

电驱动系统NVH性能直接关系新能源纯电动汽车整车性能，是影响整车NVH的重要因素，其优劣是考量汽车质量的一个重要指标。在新能源汽车领域，永磁同步电机以其简单的结构和独特的工作方式而带来更优异的输出转矩及响应速度，成为新能源汽车电机的首选。随着汽车产业的持续进步，对新能源汽车的标准和要求正在逐步提升，其中对于永磁同步电机的要求尤为严苛。新能源汽车的噪声与传统燃油车的噪声有本质的区别，传统燃油车的主要噪声有发动机噪声、变速器噪声以及进排气噪声等，而新能源汽车的主要噪声有电机噪声、减速器噪声和控制器噪声等，如何阻隔新能源汽车的噪声传入驾驶室，降低车内噪声，改善车内声品质，提高乘坐舒适性，已成为业界研究的重点和热点。

2 某电驱动系统项目敷设声学包NVH优化方案

电磁力载荷、齿轴载荷为电驱动系统的主要噪声来源，区别于永磁同步电机电磁谐波、齿轴啮合阶次产生，电磁谐波和齿轴啮合阶次噪声客观存在，在方案设计阶段需提前考虑NVH并均衡电机性能达成。基于某电驱动系统规划设计后期装车阶段，整车乘员舱电磁啸叫及齿轴阶次啸叫仍存在一定主观感受，为降噪采取了敷设含PU发泡复合层声学包的方案。

乘用车用永磁同步电机声学包包裹材料主要包含三类，其中EVA橡胶层是用于隔声的，橡胶层内侧吸附的材料常见的有三聚氰胺棉材、PU发泡和PET毛毡布，最常用的组合方案为EVA+PU，本文中所述含PU发泡复合层声学包采用PET、PU发泡及EVA。

PU发泡对入射声能的反射很小，这意味着声能容易进入和透过这种材料。材质属于多孔、疏松和透气种类，在工艺上通常是用纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构，该结构的特征是材料中具有大量的、互相贯通的以及从表到里的微孔，当声波入射到多孔材料表面时，引起微孔中的空气振动，由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用，将相当一部分声能转化为热能，从而起到吸声作用，PU发泡吸声系数如图1所示，数据如表所示。

图1 PU发泡吸声系数

3 声学实验分析理论

声学包的NVH性能分析需采集响应点的噪声传递函数，测量方法包括时域法和频域法，本文选择对测试环境适应性较好，且信号处理精度较高的频域线性谱来识别系统的噪声参数，噪声传递函数测试理论如下。

线性谱需要首先还原为双边幅值谱，如图2、图3所示，频率范围应覆盖拟计算有效值所需的频带，即上限频率f₂和下限频率f₁所限定的频率区间。对于i的取值为1~k-1的所有谱线取其全值（A₁）进行计算，对于始末谱线取其半值（A²₁/2和A²_k/2）进行计算，即:

外加力的幅值为1时，得到的RMS（线性谱）响应，幅值为1的力得到的有效值为：

式中，K为分析范围的抽样数。响应的有效值X_rms由式（2）求出，这样FRF（频率响应函数）的有效值为：

由上，利用测量的声压有效值谱得出某一给定频率（谱线）的声压分量，通过积分即可求出某给定频带的总声压。

图2 双边幅值谱

图3 谱线图

4 敷设声学包优化效果对比

在同等车况下，仅改变敷设声学包变量，采用海德Artemis声学数据采集系统，在乘员舱同一位置布置传声器数据采集器采集声学信号。

采集乘员舱永磁同步电机未敷设声学包及敷设含PU发泡复合层声学包声学信号，使用海德Artemis声学数据系统处理成Colormap瀑布图，如图4、图5所示，横坐标为对应的频率范围值，纵坐标为对应车速，对比初始状态及全包裹含PU发泡吸声层声学包的永磁同步电机声学信号数据可见，在整个采集的频率段内全包裹含PU发泡复合层声学包的声学信号都更加清澈，相比较0～2000Hz内噪声幅值减弱明显，大于2000Hz高频范围的噪声幅值有较大净化，且各阶次线对应幅值减弱。

图4 未包裹Colormap

图5 全包裹Colormap

提取总成OA声压级并进行对比分析，0～120km/h全速度段内平均声压级较未敷设含PU发泡吸声层声学包降低约4dB，其中贡献量较大的为减速器20阶啸叫及电磁48阶次啸叫，单独提取减速器20阶啸叫和电磁48阶次啸叫，分别对比无声学包电驱动系统，减速器20阶啸叫和电磁48阶次啸叫均优化了7dB，噪声抑制效果明显，如图6、图7所示。主观感受上，乘员舱内明显感受到电机、减速器啸叫减弱，在不同车速段基本做到无感，车内声品质显著改善。

图6 总成平均声压级和20阶声压级比较

图7 总成声压级和48阶声压级比较

5 结语

敷设含PU发泡复合层声学包电驱总声压级相比较无声学包永磁同步电机优化4dB，提取的减速器20阶和电磁48阶次曲线，PU发泡复合层声学包对永磁同步电机高频噪声优化明显，针对减速器啸叫及电磁啸叫优化效果良好。本文对永磁同步电机采用含PU发泡声学包噪声抑制有量化参考意义。

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