电动汽车WOT工况下整车抖动及优化
电动新能源
日期:2022-08-19 08:58

1、问题描述

对某电动汽车进行NVH性能实际测试时发现,车辆WOT加速工况时整车抖动严重,主观评价不可接受。全油门工况下,测量方向盘导轨及悬置主被动端左右轴头振动加速度和电机转速信号,计算得到XYZ 方向 colormap Y 方向为例进行说明,如图 1 所示

1 全油门工况方向盘 Y 向振动

由图 1 可知,方向盘振动问题主要表现为 0.39 阶,对应方向盘抖动频率主要集中在 1625 Hz 28 Hz3034 Hz对信号进行阶次切片分析,得到方向盘 XYZ 三个方向振动情况如图 4 所示电机转速2 3003 000 r/min4 300 r/min4 6005 200 r/min,分别对应频率 1625 Hz28 Hz 3034 Hz,方向盘抖动较大对方向盘振动信号进行阶次切片处理,得到XYZ 三个方向加速过程的阶次曲线,如图 2 所示

2 全油门工况方向盘三向 0.39 阶振动

2、原因分析

NVH 问题解决思路主要有:源头传递路径响应改问题可以从:半轴 - 轴头 - 悬架系统 - 车身 - 方向盘半轴 - 动总 - 悬置系统 - 车身 - 方向盘”。针对每条路径进行分析如下

2.1 悬架系统隔振情况分析

对左右悬架系统主被动端振动加速度信号进行分析,提取问题阶次 0.39 阶振动进行对比,由于篇幅的原因,选择前悬架左侧减振器进行研究,具体如图 3 所示

3 前悬架左侧主/被动端 0.39 阶曲线

可以看出,主动侧 0.39 阶振动在对应的转速段内,无明显峰值,且在整个转速范围内低于量值小于被动侧,说明悬架系统不是振动的主要传递路径

2.2 动总悬置系统隔振情况分析

对左后悬置主被动端振动加速度信号进行分析,提取问题阶次 0.39 阶振动曲线,由于篇幅的限制,选择后悬置作为分析对象进行研究,具体如图 45所示

 

4 后悬置主动端振动 0.39 阶曲线

5 后悬置被动端振动 0.39 阶曲线

从图 45 可知,2 3003 000 r/min 下,动总左后悬置主动侧及被动侧振动均有峰值,尤其被动侧Y 向峰值达到 1.25 m/s2,说明 Y 向振动是主要振动且由动力总成左右摆动传递到车身所致4 300 r/min4 6005 200 r/min 转速范围同样存在峰值,但均小于0.5 m/s2主动侧 Y 向振动峰值达到 10.83 m/s2,振动量级大针对主动侧振动大问题,完成整车状态下动总刚体模态测试,测试结果如表 1 所示

3 整车状态动总刚体模态结果

在常用转速区间,电机转速为 1 0005 600 r/min0.39 阶对应的频率范围主要为 6.536.4 Hz;因此主要关注低频振动;动力总成刚体模态一般分布在该区间内,从测试结果来看:存在 15.49 Hz16.41 Hz23.75 Hz32.05 Hz 与抖动频率相近,导致动总的抖动增加,传递的能力变强

2.3 方向盘模态试验分析

传递至车身的振动越大,激励其附件系统产生NVH 问题的概率就越大在盘抖动与传递至车身的振动频率关系很大,因此整车状态下,进行方向盘模态测试,测试结果如图 67 所示,可以看出,方向盘存在25.40 Hz31.15 Hz 模态频率,与动总传递至车身的振动频率 23.75 Hz 32.05 Hz 产生耦合隔振,导致在全油门加速工况下,方向盘出现严重抖动问题

6 方向盘 1 阶上下模态

7 方向盘 2 阶左右模态

通过以上分析得出:1) 整车全油门加速工况时,方向盘异常抖动,对应电机转速 2 3003 000 r/min4 300 r/min4 6005 200 r/min,频率为 1625 Hz28 Hz3034 Hz2) 产生 抖 动 激 励 源 为 半 轴 产 生 的0.39 阶次振动;3)振动传递主要路径为半轴动总车身方向盘,与悬架系统无关传递过程中动总刚体模态加剧了振动,导致传递至车身振动增加, 2 3003 000 r/min 振动明显;4)方向盘模态与刚体模态产生耦合共振,导致在 4 300 r/min4 6005 200 r/min 转速范围方向盘共振

由于电动汽车悬置设计需要重点考核大扭矩及限位作用,刚度不能过小,否则会产生严重问题,因此降低悬置刚度参数不现实从响应角度避频,提高方向盘模态频率空间有限,不能完全避开转速激励频率,优化成本较高再结合工程开发要求,主要考虑低成本高效率快速解决问题为主,因此建议从半轴安装角度进行优化

3、方案验证

将驱动半轴夹角由 7°减小到 4.1°,然后进行试验验证,试验结果如图8 所示可以看出,调整半轴角度后,车辆全油门加速工况下,整车振动及方向盘振动均明显下降, X 方向从 3.51 m/s2 降至 1.38 m/s2,降低60.68%Y 方向从 3.71 m/s2 降至 1.11 m/s2,降低 70.08%Z 方向降低至 1.51 m/s2,降低 69.37%;电机转速在2 300~3 000 r/min 时,方向盘抖动改善很大,在可接受范围内有轻微的抖动;4 300 r/min 时,几乎感觉不到方向盘抖动;4 600~5 200 r/min 时,几乎感觉不到方向盘抖动

8 调整半轴安装角度方向盘振动结果对比

4、总结及优化建议

针对某款电动汽车全油门加速工况下,方向盘抖动问题进行分析,得出 0.39 阶振动激励来源于驱动半轴分析传递路径对振动的影响,电机转速在2 3003 000 r/min 范围,激励与刚体模态耦合,振动传递到车身电机转速在 300 r/min4 300~5 200 r/min 范围,激励频率与方向盘模态耦合导致方向盘模态共振对半轴进行受力分析和试验验证,结果表明:不同平衡量半轴方案的整车搭载验证,确认半轴动平衡量对整车振动问题影响不大;半轴布置角度是导致半轴激励过大的直接原因优化后整车加速工况下,方向盘振动加速度峰值下降 60.68%70.08%,人员主观评价得到了极大的改善提供了一种基于半轴当量夹角调整快速解决工程问题的方案,为电动汽车方向盘异常抖动问题的解决提供参考


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