基于OTPA技術(shù)剖析電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的影響與優(yōu)化策略一、引言1.1研究背景與意義隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注度不斷提高，電動(dòng)汽車(chē)作為一種清潔、高效的交通工具，正逐漸成為汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的重要方向。近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)份額持續(xù)增長(zhǎng)，各大汽車(chē)制造商紛紛加大在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的研發(fā)投入，推出了一系列具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。國(guó)際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)顯示，2023年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到了1400萬(wàn)輛，較上一年增長(zhǎng)了35%，預(yù)計(jì)到2030年，全球電動(dòng)汽車(chē)保有量將超過(guò)1.5億輛。在中國(guó)，作為全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，2023年新能源汽車(chē)產(chǎn)量為958.7萬(wàn)輛，銷(xiāo)量達(dá)到949.5萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)35.8%和37.9%，市場(chǎng)占有率達(dá)到31.6%。電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展不僅有助于減少對(duì)傳統(tǒng)燃油的依賴(lài)，降低碳排放，還能推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)和創(chuàng)新發(fā)展。電驅(qū)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車(chē)的核心組成部分，其性能直接影響著車(chē)輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性。電驅(qū)系統(tǒng)主要由電機(jī)、控制器、傳動(dòng)裝置等組成，在車(chē)輛行駛過(guò)程中，通過(guò)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。然而，由于電機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，電驅(qū)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)和噪聲。這些振動(dòng)和噪聲不僅會(huì)影響乘客的乘坐舒適性，還可能對(duì)車(chē)輛的可靠性和耐久性產(chǎn)生不利影響。例如，過(guò)高的振動(dòng)和噪聲會(huì)導(dǎo)致車(chē)內(nèi)零部件的疲勞損壞，降低車(chē)輛的使用壽命；同時(shí)，也會(huì)干擾駕駛員的注意力，影響行車(chē)安全。車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲是衡量汽車(chē)舒適性的重要指標(biāo)之一，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)而言，由于其沒(méi)有傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲掩蓋，電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲對(duì)車(chē)內(nèi)環(huán)境的影響更加突出。因此，深入研究電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的影響，對(duì)于提升電動(dòng)汽車(chē)的乘坐舒適性具有重要意義。隨著消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)舒適性要求的不斷提高，車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲水平已經(jīng)成為影響消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)決策的重要因素之一。如果電動(dòng)汽車(chē)不能有效控制電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲，將會(huì)降低其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲影響的研究，可以為電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，從而提高電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的背景下，對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)與車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲關(guān)系的研究具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值，是推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)進(jìn)步和提升用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲研究領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開(kāi)展了大量富有成效的工作。國(guó)外方面，一些汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家如德國(guó)、日本、美國(guó)等，憑借其先進(jìn)的汽車(chē)制造技術(shù)和深厚的科研底蘊(yùn)，在電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲研究方面處于領(lǐng)先地位。德國(guó)的一些汽車(chē)企業(yè)，如寶馬、奔馳等，投入大量資源研究電驅(qū)系統(tǒng)的NVH（噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度）性能，通過(guò)優(yōu)化電機(jī)設(shè)計(jì)、改進(jìn)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等措施，有效降低了電驅(qū)系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲水平。日本的學(xué)者則在電機(jī)控制策略與振動(dòng)噪聲關(guān)系方面進(jìn)行了深入研究，提出了一些新的控制算法，以減少電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，從而降低振動(dòng)噪聲。美國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)在電磁干擾與車(chē)內(nèi)噪聲關(guān)系的研究上取得了重要進(jìn)展，通過(guò)先進(jìn)的電磁屏蔽技術(shù)和濾波方法，有效抑制了電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響。國(guó)內(nèi)在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲研究方面雖然起步相對(duì)較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速。眾多高校和科研機(jī)構(gòu)，如清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心等，紛紛開(kāi)展相關(guān)研究工作。清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)建立電驅(qū)系統(tǒng)的多物理場(chǎng)耦合模型，深入分析了電機(jī)電磁力、機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)以及聲學(xué)傳播之間的相互作用關(guān)系，為電驅(qū)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。上海交通大學(xué)則針對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲問(wèn)題，開(kāi)展了齒輪微觀修形技術(shù)的研究，通過(guò)優(yōu)化齒輪的齒形參數(shù)，降低了齒輪嚙合過(guò)程中的振動(dòng)和噪聲。中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心通過(guò)大量的試驗(yàn)研究，建立了電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲的測(cè)試評(píng)價(jià)體系，為行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量控制提供了重要依據(jù)。在OTPA技術(shù)應(yīng)用方面，國(guó)外已將其廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域的振動(dòng)噪聲分析。在汽車(chē)領(lǐng)域，OTPA技術(shù)被用于分析發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等部件的振動(dòng)噪聲傳遞路徑，幫助工程師找出主要的噪聲源和傳遞路徑，從而有針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，一些汽車(chē)制造商利用OTPA技術(shù)對(duì)整車(chē)進(jìn)行振動(dòng)噪聲測(cè)試分析，通過(guò)優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)和隔音材料的布置，有效降低了車(chē)內(nèi)噪聲水平。國(guó)內(nèi)對(duì)OTPA技術(shù)的研究和應(yīng)用也在不斷深入，一些高校和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)始將OTPA技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲分析。例如，某高校通過(guò)OTPA技術(shù)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試分析，找出了電機(jī)、控制器和傳動(dòng)裝置等部件對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的主要傳遞路徑，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，取得了較好的效果。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲及OTPA技術(shù)應(yīng)用方面取得了一定的研究成果，但仍存在一些不足之處?，F(xiàn)有研究對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)在復(fù)雜工況下的振動(dòng)噪聲特性研究不夠深入，例如在急加速、急減速以及不同路況等工況下，電驅(qū)系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲變化規(guī)律尚未完全明確。對(duì)于OTPA技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)中的應(yīng)用，還需要進(jìn)一步完善測(cè)試方法和數(shù)據(jù)分析模型，以提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，目前的研究大多集中在單一因素對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲的影響，而對(duì)多因素耦合作用下的振動(dòng)噪聲問(wèn)題研究較少。本文將在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，基于OTPA技術(shù)，深入研究電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)在多種工況下對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的影響，通過(guò)完善測(cè)試方法和數(shù)據(jù)分析模型，更準(zhǔn)確地找出主要的噪聲源和傳遞路徑，并考慮多因素耦合作用，提出針對(duì)性的優(yōu)化措施，為電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更全面、更可靠的理論依據(jù)。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本文主要基于OTPA技術(shù)，深入研究電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的影響。具體研究?jī)?nèi)容如下：電驅(qū)系統(tǒng)部件振動(dòng)噪聲特性分析：對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)中的電機(jī)、控制器、傳動(dòng)裝置等主要部件，分別研究其在不同工況下的振動(dòng)噪聲產(chǎn)生機(jī)理和特性。在電機(jī)方面，深入分析電磁力、機(jī)械結(jié)構(gòu)等因素如何引發(fā)電機(jī)振動(dòng)噪聲，如電磁力波的階數(shù)和頻率對(duì)電機(jī)振動(dòng)的影響，以及電機(jī)轉(zhuǎn)子的不平衡、軸承的磨損等機(jī)械因素與振動(dòng)噪聲的關(guān)系。對(duì)于控制器，探討電路元件工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾以及自身的振動(dòng)噪聲特性，分析不同控制策略對(duì)控制器振動(dòng)噪聲的影響。在傳動(dòng)裝置部分，研究齒輪嚙合過(guò)程中的嚙合沖擊、齒面摩擦，以及軸承剛度激勵(lì)等因素導(dǎo)致的振動(dòng)噪聲，分析齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、齒形等參數(shù)對(duì)振動(dòng)噪聲的影響規(guī)律?；贠TPA技術(shù)的傳遞路徑分析：運(yùn)用OTPA技術(shù)，全面分析電驅(qū)系統(tǒng)各部件的振動(dòng)噪聲向車(chē)內(nèi)傳遞的路徑。通過(guò)在電驅(qū)系統(tǒng)各部件、車(chē)身結(jié)構(gòu)以及車(chē)內(nèi)關(guān)鍵位置布置傳感器，測(cè)量不同工況下的振動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)。運(yùn)用OTPA算法，分析各傳遞路徑對(duì)車(chē)內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)（如駕駛員耳部、乘客座椅位置等）振動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)度，確定主要的噪聲源和傳遞路徑。例如，分析電機(jī)振動(dòng)通過(guò)懸置系統(tǒng)、車(chē)身結(jié)構(gòu)傳遞到車(chē)內(nèi)的路徑，以及控制器電磁干擾通過(guò)線束、車(chē)身金屬部件傳播到車(chē)內(nèi)的路徑。多因素耦合作用下的振動(dòng)噪聲研究：考慮多種因素的耦合作用對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲的影響，如電磁-機(jī)械-聲學(xué)的多物理場(chǎng)耦合。研究電機(jī)電磁力與機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)之間的相互作用，以及這種耦合作用如何通過(guò)車(chē)身結(jié)構(gòu)傳遞并影響車(chē)內(nèi)聲學(xué)環(huán)境。分析不同工況下（如急加速、急減速、勻速行駛等）多因素耦合對(duì)振動(dòng)噪聲的影響規(guī)律，為全面理解電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲問(wèn)題提供更深入的視角。優(yōu)化策略與措施研究：根據(jù)上述分析結(jié)果，針對(duì)性地提出降低電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲影響的優(yōu)化策略和措施。在電機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，采用低噪音電機(jī)設(shè)計(jì)方案，如優(yōu)化電機(jī)的極槽配合、繞組形式，以減少電磁力波的產(chǎn)生；優(yōu)化電機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)性能，提高轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度，降低機(jī)械振動(dòng)。對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)，采用高精度齒輪，優(yōu)化齒輪的微觀修形參數(shù)，減少齒輪嚙合過(guò)程中的傳遞誤差和沖擊；優(yōu)化軸承的潤(rùn)滑和密封，降低軸承的摩擦和振動(dòng)。在電磁干擾抑制方面，采用屏蔽、濾波等技術(shù)手段，減少電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)車(chē)內(nèi)電子設(shè)備的影響，降低由此產(chǎn)生的額外噪聲。同時(shí)，對(duì)優(yōu)化后的電驅(qū)系統(tǒng)進(jìn)行再次測(cè)試和分析，驗(yàn)證優(yōu)化措施的有效性。在研究方法上，本文將采用理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和案例分析相結(jié)合的方式。理論分析方面，通過(guò)建立電驅(qū)系統(tǒng)各部件的數(shù)學(xué)模型和物理模型，運(yùn)用電磁學(xué)、動(dòng)力學(xué)、聲學(xué)等相關(guān)理論，深入研究振動(dòng)噪聲的產(chǎn)生機(jī)理和傳遞特性。在實(shí)驗(yàn)研究中，搭建電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和測(cè)試設(shè)備，測(cè)量不同工況下電驅(qū)系統(tǒng)各部件的振動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)以及車(chē)內(nèi)的振動(dòng)噪聲響應(yīng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，驗(yàn)證理論模型的準(zhǔn)確性，并為進(jìn)一步的研究提供數(shù)據(jù)支持。案例分析則選取市場(chǎng)上具有代表性的電動(dòng)汽車(chē)車(chē)型，對(duì)其電驅(qū)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試和分析，總結(jié)實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題和解決方案，為本文的研究成果提供實(shí)踐依據(jù)。通過(guò)多種研究方法的綜合運(yùn)用，確保研究結(jié)果的科學(xué)性、可靠性和實(shí)用性。二、OTPA技術(shù)與電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)概述2.1OTPA技術(shù)原理與特點(diǎn)2.1.1OTPA技術(shù)原理OTPA技術(shù)，即工況傳遞路徑分析（OperationalTransferPathAnalysis）技術(shù)，是一種用于分析復(fù)雜系統(tǒng)振動(dòng)噪聲傳遞路徑的有效方法，在諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。其核心原理基于系統(tǒng)的線性假設(shè)，通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行工況下的振動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)，深入剖析各傳遞路徑對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的影響程度，從而精準(zhǔn)找出主要的噪聲源和傳遞路徑。在測(cè)量數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)，需在系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，如激勵(lì)源、傳遞結(jié)構(gòu)以及目標(biāo)點(diǎn)等位置，合理布置傳感器，以獲取不同工況下的振動(dòng)加速度、聲壓等數(shù)據(jù)。例如，在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)的研究中，會(huì)在電機(jī)外殼、控制器表面、傳動(dòng)裝置的軸與齒輪處，以及車(chē)內(nèi)駕駛員耳部、乘客座椅附近等位置布置加速度傳感器和聲壓傳感器。這些傳感器如同敏銳的“觸角”，實(shí)時(shí)捕捉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)采集設(shè)備。獲取測(cè)量數(shù)據(jù)后，需建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。OTPA技術(shù)假設(shè)系統(tǒng)為線性時(shí)不變系統(tǒng)，即系統(tǒng)的輸出響應(yīng)是輸入激勵(lì)通過(guò)各個(gè)傳遞路徑傳遞到目標(biāo)點(diǎn)輸出響應(yīng)的線性疊加。當(dāng)系統(tǒng)只有一個(gè)輸出時(shí)，系統(tǒng)的輸入與輸出關(guān)系在頻率域里可表示為：Y=\sum_{i=1}^{n}H_iX_i其中，Y是系統(tǒng)輸出，如振動(dòng)加速度、聲壓；X_i(i=1,2,\cdots,n)是系統(tǒng)第i個(gè)輸入，如力、加速度、聲壓；H_i是系統(tǒng)第i個(gè)傳遞路徑的傳遞函數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)輸出時(shí)，該式可擴(kuò)展為：Y_j=\sum_{i=1}^{n}H_{i,j}X_i其中，Y_j是系統(tǒng)第j個(gè)輸出(j=1,2,\cdots,m)，H_{i,j}代表系統(tǒng)第i個(gè)輸入到第j個(gè)輸出的傳遞函數(shù)。在OTPA中，由于測(cè)量過(guò)程無(wú)需將傳遞結(jié)構(gòu)解耦拆卸，而是直接使用激勵(lì)源旁的參考點(diǎn)作為輸入，因此在計(jì)算中使用目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)響應(yīng)與參考點(diǎn)響應(yīng)之比，也就是以傳遞率函數(shù)T_{i,j}代替?zhèn)鬟f函數(shù)H_{i,j}。通過(guò)把在不同工況下采集得到的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)公式，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，即可得到系統(tǒng)傳遞率矩陣T。在實(shí)際應(yīng)用中，OTPA技術(shù)還需考慮輸入信號(hào)間的相關(guān)性和串?dāng)_等問(wèn)題，以及測(cè)試環(huán)境中的干擾信號(hào)對(duì)輸入數(shù)據(jù)真實(shí)性的影響。這些問(wèn)題可通過(guò)各通道間的相關(guān)性分析以及奇異值分解技術(shù)（SingularValueDecomposition，SVD）加以解決。奇異值分解能夠?qū)⑤斎刖仃嚪纸鉃槎鄠€(gè)矩陣的乘積，通過(guò)分析奇異值的大小，可判斷輸入信號(hào)的主次程度，進(jìn)而排除干擾信號(hào)和相關(guān)性帶來(lái)的影響，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。2.1.2技術(shù)優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用范圍OTPA技術(shù)相比傳統(tǒng)的傳遞路徑分析方法，具有多方面顯著優(yōu)勢(shì)。在測(cè)量便捷性上，傳統(tǒng)方法在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，需要在激勵(lì)源與傳遞結(jié)構(gòu)間進(jìn)行解耦以獲得傳遞函數(shù)，同時(shí)還需識(shí)別工況載荷，這一過(guò)程工作量大且十分復(fù)雜，往往需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力成本，還可能對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)造成一定程度的破壞。而OTPA技術(shù)在測(cè)量過(guò)程中無(wú)需將系統(tǒng)部件拆卸解耦，可直接在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，大大簡(jiǎn)化了測(cè)量流程，減少了對(duì)系統(tǒng)的干擾，提高了測(cè)量效率，能快速獲取系統(tǒng)在實(shí)際工況下的振動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)。在分析準(zhǔn)確性方面，OTPA技術(shù)采用實(shí)際運(yùn)行工況下的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，更貼近系統(tǒng)的真實(shí)工作狀態(tài)。傳統(tǒng)方法在獲取工況載荷和計(jì)算傳遞函數(shù)時(shí)，可能會(huì)因各種假設(shè)和近似處理，導(dǎo)致與實(shí)際情況存在偏差。而OTPA技術(shù)直接利用運(yùn)行數(shù)據(jù)，避免了這些潛在誤差，能更準(zhǔn)確地反映各傳遞路徑對(duì)目標(biāo)點(diǎn)振動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)，為問(wèn)題的分析和解決提供更可靠的依據(jù)。例如，在某汽車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲分析案例中，運(yùn)用OTPA技術(shù)分析得到的主要噪聲源和傳遞路徑，與實(shí)際測(cè)試結(jié)果高度吻合，而傳統(tǒng)方法分析結(jié)果存在一定偏差。OTPA技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，在家電領(lǐng)域，可用于分析空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)等設(shè)備的振動(dòng)噪聲問(wèn)題。以空調(diào)室外機(jī)為例，OTPA技術(shù)能在其運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)量分析主要噪聲源及其傳遞路徑，并計(jì)算每個(gè)噪聲傳遞路徑對(duì)噪聲目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的貢獻(xiàn)量，為空調(diào)室外機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和振動(dòng)噪聲控制提供依據(jù)，從而降低室外機(jī)產(chǎn)生的噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，提升用戶的使用體驗(yàn)。在航空航天領(lǐng)域，OTPA技術(shù)可用于分析飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)翼等部件的振動(dòng)噪聲，幫助工程師找出影響飛機(jī)舒適性和結(jié)構(gòu)安全性的關(guān)鍵因素，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高飛機(jī)的性能和可靠性。在汽車(chē)行業(yè)，OTPA技術(shù)更是得到了深入應(yīng)用，除了用于分析發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等部件的振動(dòng)噪聲傳遞路徑外，還可用于整車(chē)的NVH性能優(yōu)化。例如，通過(guò)OTPA技術(shù)對(duì)汽車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲進(jìn)行分析，確定主要噪聲源和傳遞路徑后，可針對(duì)性地采取優(yōu)化措施，如改進(jìn)車(chē)身結(jié)構(gòu)、優(yōu)化隔音材料的布置等，有效降低車(chē)內(nèi)噪聲水平，提升汽車(chē)的舒適性和品質(zhì)。2.2電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)組成與工作原理2.2.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)主要由電機(jī)、控制器、傳動(dòng)裝置等關(guān)鍵部件組成，各部件相互協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)功能，其組成結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1所示。電機(jī)作為電驅(qū)系統(tǒng)的核心部件，承擔(dān)著將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的關(guān)鍵任務(wù)，為車(chē)輛提供動(dòng)力輸出。根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，電機(jī)主要分為永磁同步電機(jī)、交流感應(yīng)電機(jī)和直流無(wú)刷電機(jī)等類(lèi)型。永磁同步電機(jī)憑借其較高的效率、功率密度和良好的調(diào)速性能，在電動(dòng)汽車(chē)中得到了廣泛應(yīng)用。例如，特斯拉Model3采用的永磁同步電動(dòng)機(jī)，具有高功率密度和優(yōu)異的效率曲線，能提供強(qiáng)勁的加速性能。其工作過(guò)程基于電磁感應(yīng)原理，當(dāng)定子繞組通入三相交流電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子上的永磁體相互作用，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩并隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?？刂破飨喈?dāng)于電驅(qū)系統(tǒng)的“大腦”，主要負(fù)責(zé)接收車(chē)輛控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，并根據(jù)這些指令精確控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，包括電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向等。它基于功率半導(dǎo)體的硬件及軟件設(shè)計(jì)，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并持續(xù)豐富其他控制功能。以絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為核心的控制器，通過(guò)控制IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電流和電壓的精確調(diào)節(jié)。在車(chē)輛加速時(shí)，控制器會(huì)增大電機(jī)的電流，使電機(jī)輸出更大的轉(zhuǎn)矩，以滿足車(chē)輛加速的需求；在車(chē)輛減速時(shí)，控制器則會(huì)控制電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)能量回收。傳動(dòng)裝置是連接電機(jī)和車(chē)輪的重要部件，其主要作用是將電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行放大，并調(diào)整轉(zhuǎn)速，以滿足車(chē)輛在不同行駛工況下的需求。常見(jiàn)的傳動(dòng)裝置包括減速器、差速器和傳動(dòng)軸等。減速器通過(guò)齒輪組降低電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速，同時(shí)提高輸出扭矩，保證電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行在高效區(qū)間。差速器則能夠使左右車(chē)輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，確保車(chē)輛行駛的平穩(wěn)性和操控性。傳動(dòng)軸負(fù)責(zé)將減速器輸出的動(dòng)力傳遞到車(chē)輪，使車(chē)輛得以行駛。2.2.2工作原理及能量轉(zhuǎn)換過(guò)程在電動(dòng)汽車(chē)的行駛過(guò)程中，電驅(qū)系統(tǒng)的工作原理基于電磁感應(yīng)定律和能量守恒定律，實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能之間的高效轉(zhuǎn)換。當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時(shí)，車(chē)輛控制系統(tǒng)會(huì)將駕駛員的操作信號(hào)傳遞給電驅(qū)系統(tǒng)的控制器。控制器接收到信號(hào)后，根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略，將動(dòng)力電池提供的直流電轉(zhuǎn)換為頻率和幅值可變的交流電，輸送給電機(jī)。電機(jī)在交流電的作用下，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與電機(jī)轉(zhuǎn)子相互作用，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而帶動(dòng)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)。電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)裝置傳遞到車(chē)輪，經(jīng)過(guò)減速器的減速增扭作用以及差速器的差速調(diào)節(jié)作用，最終驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使車(chē)輛前進(jìn)或后退。在這個(gè)過(guò)程中，電驅(qū)系統(tǒng)將電能高效地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為車(chē)輛提供動(dòng)力。例如，在一輛續(xù)航里程為500公里的電動(dòng)汽車(chē)中，電驅(qū)系統(tǒng)在正常行駛工況下，電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%以上，這意味著大部分的電能都被有效地利用來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。當(dāng)車(chē)輛需要減速或制動(dòng)時(shí)，電驅(qū)系統(tǒng)則會(huì)進(jìn)入能量回收模式。此時(shí)，控制器會(huì)控制電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子在車(chē)輪的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，通過(guò)電磁感應(yīng)原理，將車(chē)輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并將這些電能回饋到動(dòng)力電池中進(jìn)行儲(chǔ)存。這一過(guò)程不僅實(shí)現(xiàn)了能量的回收再利用，提高了車(chē)輛的能源利用效率，還能減少機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的使用頻率，降低剎車(chē)片和剎車(chē)盤(pán)的磨損，延長(zhǎng)制動(dòng)系統(tǒng)的壽命。據(jù)研究表明，在城市工況下，電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)能量回收系統(tǒng)可增加續(xù)駛里程約10%-20%。例如，在頻繁啟停的城市交通中，一輛電動(dòng)汽車(chē)在一次制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)能量回收系統(tǒng)可回收約100-200千焦的能量，這些能量可支持車(chē)輛繼續(xù)行駛一定的距離。電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)通過(guò)電機(jī)、控制器和傳動(dòng)裝置的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能的高效轉(zhuǎn)換，不僅為車(chē)輛提供了可靠的動(dòng)力支持，還通過(guò)能量回收系統(tǒng)提高了能源利用效率，是電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。三、電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的影響因素分析3.1電機(jī)振動(dòng)噪聲影響3.1.1電磁力引發(fā)的振動(dòng)噪聲電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，電磁力的產(chǎn)生是其工作原理的核心體現(xiàn)，同時(shí)也是引發(fā)振動(dòng)噪聲的重要根源。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)電機(jī)的定子繞組通入交流電時(shí)，會(huì)在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組相互作用，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，進(jìn)而在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上形成電磁力。以三相交流電機(jī)為例，假設(shè)定子繞組通入的三相電流分別為i_A=I_m\sin(\omegat)、i_B=I_m\sin(\omegat-120^{\circ})、i_C=I_m\sin(\omegat+120^{\circ})，根據(jù)畢奧-薩伐爾定律和安培力公式，可推導(dǎo)出作用在轉(zhuǎn)子上的電磁力。電磁力的大小和方向隨時(shí)間和空間不斷變化，這種變化會(huì)導(dǎo)致電機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而輻射出噪聲。電機(jī)氣隙中的電磁力可表示為麥克斯韋應(yīng)力張量在氣隙表面的積分，其表達(dá)式為：F=\frac{1}{2\mu_0}\int_{S}(B^2-B_0^2)\vec{n}dS其中，F(xiàn)為電磁力，\mu_0為真空磁導(dǎo)率，B為氣隙中的磁通密度，B_0為參考磁通密度，\vec{n}為氣隙表面的法向單位矢量，S為氣隙表面面積。從該公式可以看出，電磁力與磁通密度的平方密切相關(guān)，磁通密度的波動(dòng)會(huì)直接導(dǎo)致電磁力的變化。在實(shí)際電機(jī)運(yùn)行中，由于定子和轉(zhuǎn)子的開(kāi)槽結(jié)構(gòu)、繞組分布以及磁路飽和等因素的影響，氣隙磁通密度并非理想的正弦分布，而是包含了一系列的諧波分量。這些諧波磁通密度會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的諧波電磁力，其頻率通常為電源頻率的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍。當(dāng)這些諧波電磁力的頻率與電機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率接近或相等時(shí)，就會(huì)引發(fā)共振現(xiàn)象，使電機(jī)的振動(dòng)和噪聲急劇增大。例如，在某型號(hào)電動(dòng)汽車(chē)用永磁同步電機(jī)中，由于定子齒槽效應(yīng)產(chǎn)生的5次和7次諧波電磁力，在特定轉(zhuǎn)速下與電機(jī)機(jī)殼的固有頻率發(fā)生共振，導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)噪聲明顯增加。此外，電機(jī)的負(fù)載變化也會(huì)對(duì)電磁力產(chǎn)生影響。當(dāng)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，定子電流增大，氣隙磁通密度也會(huì)相應(yīng)變化，從而導(dǎo)致電磁力的改變。這種因負(fù)載變化引起的電磁力波動(dòng)，同樣會(huì)加劇電機(jī)的振動(dòng)噪聲。例如，在電動(dòng)汽車(chē)加速過(guò)程中，電機(jī)負(fù)載快速變化，電磁力波動(dòng)較大，此時(shí)電機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲也會(huì)明顯增強(qiáng)。電磁力作為電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)噪聲的關(guān)鍵因素，其產(chǎn)生原理與電機(jī)的電磁感應(yīng)過(guò)程緊密相連，通過(guò)對(duì)電磁力公式的推導(dǎo)和分析，可以清晰地了解其影響電機(jī)振動(dòng)噪聲的內(nèi)在機(jī)制。3.1.2機(jī)械結(jié)構(gòu)因素導(dǎo)致的噪聲電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)是其實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換的物理基礎(chǔ)，然而，當(dāng)電機(jī)的軸承、轉(zhuǎn)子等機(jī)械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不平衡或磨損等問(wèn)題時(shí)，會(huì)不可避免地產(chǎn)生噪聲，這些噪聲不僅會(huì)影響電機(jī)自身的性能，還會(huì)對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。電機(jī)軸承作為支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到電機(jī)的平穩(wěn)性。當(dāng)軸承出現(xiàn)磨損時(shí)，滾動(dòng)體與滾道之間的接觸表面會(huì)變得粗糙不平，導(dǎo)致摩擦力增大，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。軸承磨損產(chǎn)生噪聲的原因主要有以下幾點(diǎn)：長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的疲勞磨損，使?jié)L道和滾動(dòng)體表面出現(xiàn)剝落、麻點(diǎn)等損傷；潤(rùn)滑不良，無(wú)法有效降低摩擦系數(shù)，加劇了磨損程度；安裝不當(dāng)，導(dǎo)致軸承內(nèi)外圈與軸和軸承座之間的配合精度下降，產(chǎn)生額外的應(yīng)力和變形。當(dāng)軸承磨損產(chǎn)生噪聲時(shí)，其頻率特征較為復(fù)雜，通常包含了軸承的固有頻率、滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)圈和外圈缺陷點(diǎn)的頻率等。這些噪聲通過(guò)電機(jī)的機(jī)殼、端蓋等部件傳遞到周?chē)h(huán)境，成為車(chē)內(nèi)噪聲的一部分。例如，在某電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，由于軸承長(zhǎng)期缺乏潤(rùn)滑，導(dǎo)致磨損嚴(yán)重，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了尖銳的噪聲，通過(guò)車(chē)內(nèi)噪聲測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該噪聲在車(chē)內(nèi)明顯可聞，嚴(yán)重影響了乘坐舒適性。電機(jī)轉(zhuǎn)子的不平衡也是產(chǎn)生噪聲的重要原因之一。轉(zhuǎn)子不平衡是指轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，其質(zhì)量分布不均勻，導(dǎo)致離心力的產(chǎn)生。根據(jù)力學(xué)原理，離心力的大小與轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、偏心距以及旋轉(zhuǎn)角速度的平方成正比，其表達(dá)式為：F_c=me\omega^2其中，F(xiàn)_c為離心力，m為轉(zhuǎn)子的偏心質(zhì)量，e為偏心距，\omega為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度。當(dāng)轉(zhuǎn)子存在不平衡時(shí)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生周期性的離心力，這個(gè)離心力會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動(dòng)，并通過(guò)軸承傳遞到電機(jī)的機(jī)殼上，引發(fā)機(jī)殼的振動(dòng)，進(jìn)而輻射出噪聲。轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的噪聲頻率與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相同，隨著轉(zhuǎn)速的增加，離心力增大，噪聲也會(huì)隨之增強(qiáng)。例如，在某電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡工藝控制不當(dāng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子存在一定程度的不平衡，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生了明顯的振動(dòng)噪聲，通過(guò)振動(dòng)測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)，噪聲的主頻與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率一致，且隨著轉(zhuǎn)速的升高而增大。電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)因素，如軸承磨損和轉(zhuǎn)子不平衡等，會(huì)通過(guò)不同的機(jī)制產(chǎn)生噪聲，這些噪聲通過(guò)電機(jī)的結(jié)構(gòu)傳遞到車(chē)內(nèi)，對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲環(huán)境產(chǎn)生不利影響，是電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲控制中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。3.2控制器振動(dòng)噪聲影響3.2.1電路元件工作產(chǎn)生的噪聲電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)的控制器是一個(gè)復(fù)雜的電子設(shè)備，內(nèi)部包含眾多電路元件，這些元件在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生噪聲，其中功率器件開(kāi)關(guān)和電容電感充放電是產(chǎn)生噪聲的重要因素。以常用的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）為例，它是控制器中的關(guān)鍵功率器件。在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，IGBT的集電極-發(fā)射極電壓（V_{CE}）和集電極電流（I_{C}）會(huì)發(fā)生快速變化。當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí)，電流迅速上升，由于線路存在寄生電感（L_{par}），根據(jù)電磁感應(yīng)定律U=L\frac{di}{dt}，會(huì)在線路上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓，這個(gè)感應(yīng)電壓與電源電壓疊加，會(huì)在電路中產(chǎn)生電壓尖峰。同樣，當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，電流迅速下降，也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，形成反向電壓尖峰。這些電壓尖峰的頻率通常在數(shù)kHz到數(shù)MHz之間，會(huì)引起電磁振蕩，從而產(chǎn)生電磁噪聲。例如，在某電動(dòng)汽車(chē)控制器的實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)IGBT以10kHz的頻率開(kāi)關(guān)時(shí)，通過(guò)頻譜分析儀測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)關(guān)頻率的整數(shù)倍頻率處出現(xiàn)了明顯的電磁噪聲峰值。電容和電感是控制器中用于濾波和能量存儲(chǔ)的重要元件，它們?cè)诔浞烹娺^(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生噪聲。當(dāng)電容進(jìn)行充放電時(shí)，其兩端的電壓會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)電容的基本公式I=C\frac{dv}{dt}，充放電電流與電壓變化率成正比。在高頻開(kāi)關(guān)電源中，電容的充放電電流變化很快，會(huì)在電容內(nèi)部產(chǎn)生熱量，同時(shí)也會(huì)引起電容的寄生電感和寄生電阻產(chǎn)生電壓降，這些因素都會(huì)導(dǎo)致電容產(chǎn)生噪聲。電感在電流變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律e=-L\frac{di}{dt}，自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流變化率成正比。當(dāng)電感中的電流發(fā)生突變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)會(huì)與電路中的其他元件相互作用，產(chǎn)生電磁噪聲。例如，在一個(gè)由電感和電容組成的LC濾波電路中，當(dāng)輸入電壓發(fā)生突變時(shí)，電感中的電流不能瞬間改變，會(huì)通過(guò)電容進(jìn)行充放電，這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁振蕩，導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生?？刂破鲀?nèi)電路元件在工作過(guò)程中，由于功率器件開(kāi)關(guān)時(shí)的電壓電流突變以及電容電感充放電時(shí)的電磁特性變化，會(huì)產(chǎn)生不同頻率和強(qiáng)度的電磁噪聲，這些噪聲是控制器振動(dòng)噪聲的重要組成部分，對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲環(huán)境產(chǎn)生潛在影響。3.2.2電磁干擾對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響控制器在工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾是影響車(chē)內(nèi)噪聲的重要因素之一，其通過(guò)電纜傳導(dǎo)和空間輻射等途徑，對(duì)車(chē)內(nèi)電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，進(jìn)而導(dǎo)致車(chē)內(nèi)噪聲的增加。在電纜傳導(dǎo)方面，控制器與車(chē)內(nèi)其他電子設(shè)備之間通過(guò)各種電纜進(jìn)行連接，如電源線、信號(hào)線等。當(dāng)控制器產(chǎn)生電磁干擾時(shí)，這些干擾信號(hào)會(huì)以共模電流和差模電流的形式在電纜中傳播。共模電流是指在電纜的所有導(dǎo)線與地之間流動(dòng)的電流，差模電流則是在電纜的兩根導(dǎo)線之間流動(dòng)的電流。以控制器的電源線為例，當(dāng)控制器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高頻的電壓和電流波動(dòng)，這些波動(dòng)會(huì)通過(guò)電源線傳導(dǎo)到車(chē)內(nèi)的其他電子設(shè)備，如音響系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等。這些電子設(shè)備如果沒(méi)有良好的抗干擾措施，就會(huì)受到干擾信號(hào)的影響，產(chǎn)生額外的噪聲。例如，當(dāng)音響系統(tǒng)受到控制器電源線傳導(dǎo)的電磁干擾時(shí)，會(huì)在揚(yáng)聲器中發(fā)出“滋滋”聲或“嗡嗡”聲，影響音頻播放質(zhì)量?？臻g輻射也是控制器電磁干擾傳播的重要途徑?？刂破髦械墓β势骷?、集成電路等在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高頻的電磁輻射，這些輻射會(huì)以電磁波的形式在空間中傳播。如果車(chē)內(nèi)的電子設(shè)備沒(méi)有足夠的屏蔽措施，就會(huì)接收到這些電磁波，從而受到干擾。例如，控制器中的IGBT模塊在開(kāi)關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，當(dāng)這些輻射信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)車(chē)內(nèi)收音機(jī)的抗干擾能力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致收音機(jī)接收信號(hào)出現(xiàn)雜音、失真等問(wèn)題，增加車(chē)內(nèi)噪聲。此外，車(chē)身金屬結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)控制器產(chǎn)生的電磁輻射起到反射和散射的作用，進(jìn)一步擴(kuò)大了干擾的傳播范圍，使更多的車(chē)內(nèi)電子設(shè)備受到影響。為了抑制控制器電磁干擾對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響，通常會(huì)采取一系列措施。在屏蔽方面，會(huì)對(duì)控制器進(jìn)行金屬屏蔽封裝，減少電磁輻射的泄漏；對(duì)電纜采用屏蔽線，并確保屏蔽層良好接地，防止電磁干擾通過(guò)電纜傳導(dǎo)。在濾波方面，會(huì)在控制器的電源輸入端和信號(hào)輸出端添加濾波器，如LC濾波器、π型濾波器等，濾除高頻干擾信號(hào)。通過(guò)這些措施，可以有效降低控制器電磁干擾對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響，提升車(chē)內(nèi)的聲學(xué)環(huán)境質(zhì)量?？刂破鳟a(chǎn)生的電磁干擾通過(guò)電纜傳導(dǎo)和空間輻射等途徑，對(duì)車(chē)內(nèi)電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，引發(fā)額外噪聲，通過(guò)采取屏蔽、濾波等有效措施，能夠降低這種干擾對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的不良影響。3.3傳動(dòng)裝置振動(dòng)噪聲影響3.3.1齒輪嚙合產(chǎn)生的噪聲在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置中，齒輪嚙合是動(dòng)力傳遞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然而，齒輪嚙合過(guò)程中會(huì)不可避免地產(chǎn)生噪聲，這主要源于齒面摩擦、嚙合沖擊、齒距誤差等因素。當(dāng)一對(duì)齒輪相互嚙合時(shí)，齒面之間存在相對(duì)滑動(dòng)，從而產(chǎn)生摩擦力。摩擦力的大小與齒面的粗糙度、潤(rùn)滑條件以及載荷大小等因素密切相關(guān)。根據(jù)摩擦學(xué)原理，摩擦力的計(jì)算公式為F_f=\muF_N，其中F_f為摩擦力，\mu為摩擦系數(shù)，F(xiàn)_N為法向載荷。在齒輪嚙合過(guò)程中，由于齒面的微觀不平度以及潤(rùn)滑膜的存在，摩擦系數(shù)會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，導(dǎo)致摩擦力也隨之波動(dòng)。這種波動(dòng)的摩擦力會(huì)使齒輪產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而輻射出噪聲。例如，當(dāng)齒面潤(rùn)滑不良時(shí)，摩擦系數(shù)增大，摩擦力波動(dòng)加劇，齒輪嚙合噪聲明顯增大。嚙合沖擊也是齒輪嚙合產(chǎn)生噪聲的重要原因之一。在齒輪嚙合的瞬間，由于齒輪的制造誤差、安裝誤差以及彈性變形等因素，會(huì)導(dǎo)致輪齒之間的接觸并非理想的平穩(wěn)接觸，而是產(chǎn)生沖擊。當(dāng)主動(dòng)輪的齒頂與從動(dòng)輪的齒根進(jìn)入嚙合時(shí)，如果存在齒距誤差或齒形誤差，就會(huì)在接觸瞬間產(chǎn)生較大的沖擊力。根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理，沖擊力的大小與齒輪的轉(zhuǎn)速、質(zhì)量以及誤差大小等因素有關(guān)。這種嚙合沖擊會(huì)使齒輪產(chǎn)生高頻振動(dòng)，激發(fā)齒輪系統(tǒng)的固有振動(dòng)模態(tài)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲輻射。例如，在某電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪箱中，由于齒輪的安裝精度不足，導(dǎo)致嚙合沖擊增大，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了尖銳刺耳的噪聲。齒距誤差同樣會(huì)對(duì)齒輪嚙合噪聲產(chǎn)生顯著影響。齒距誤差是指實(shí)際齒距與理論齒距之間的偏差，它會(huì)導(dǎo)致齒輪在嚙合過(guò)程中傳遞運(yùn)動(dòng)的不均勻性。當(dāng)存在齒距誤差時(shí)，齒輪在嚙合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生周期性的載荷波動(dòng)，從而引發(fā)振動(dòng)和噪聲。假設(shè)齒輪的齒距誤差為\Deltap，齒輪的模數(shù)為m，齒數(shù)為z，則齒距誤差引起的載荷波動(dòng)頻率為f=\frac{nz}{60}，其中n為齒輪的轉(zhuǎn)速。這個(gè)頻率與齒輪的旋轉(zhuǎn)頻率相關(guān)，當(dāng)它與齒輪系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，會(huì)引發(fā)共振，使噪聲急劇增大。齒輪嚙合噪聲的頻率特性較為復(fù)雜，主要包含齒輪的嚙合頻率及其諧波頻率。齒輪的嚙合頻率f_m可通過(guò)公式f_m=\frac{nz}{60}計(jì)算得出，其中n為齒輪的轉(zhuǎn)速（單位：轉(zhuǎn)/分鐘），z為齒輪的齒數(shù)。例如，當(dāng)齒輪的轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，齒數(shù)為20時(shí)，嚙合頻率為f_m=\frac{3000\times20}{60}=1000Hz。除了嚙合頻率外，由于齒輪的制造誤差、齒面磨損等因素，還會(huì)產(chǎn)生一系列的諧波頻率，這些諧波頻率通常為嚙合頻率的整數(shù)倍，如2倍頻、3倍頻等。在實(shí)際測(cè)量中，通過(guò)頻譜分析可以清晰地觀察到這些頻率成分。例如，在某電動(dòng)汽車(chē)齒輪箱的噪聲測(cè)試中，通過(guò)頻譜分析儀可以發(fā)現(xiàn)，在嚙合頻率1000Hz及其2倍頻2000Hz、3倍頻3000Hz等位置出現(xiàn)了明顯的噪聲峰值。齒輪嚙合過(guò)程中，由于齒面摩擦、嚙合沖擊、齒距誤差等因素的綜合作用，會(huì)產(chǎn)生噪聲，其頻率特性包含嚙合頻率及其諧波頻率，這些噪聲會(huì)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲環(huán)境產(chǎn)生不利影響。3.3.2軸承等部件的振動(dòng)影響在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置中，軸承作為支撐旋轉(zhuǎn)部件的關(guān)鍵元件，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲有著重要影響。當(dāng)軸承出現(xiàn)磨損或間隙過(guò)大等情況時(shí)，會(huì)引發(fā)振動(dòng)，并通過(guò)傳動(dòng)裝置和車(chē)身結(jié)構(gòu)傳遞到車(chē)內(nèi)，從而影響車(chē)內(nèi)的振動(dòng)噪聲水平。軸承磨損是導(dǎo)致振動(dòng)噪聲的常見(jiàn)原因之一。在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，軸承的滾動(dòng)體與滾道之間會(huì)發(fā)生摩擦，隨著時(shí)間的推移，滾道和滾動(dòng)體表面會(huì)逐漸出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致表面粗糙度增加，形狀精度下降。根據(jù)磨損理論，磨損量與接觸應(yīng)力、滑動(dòng)速度以及運(yùn)行時(shí)間等因素有關(guān)。當(dāng)軸承磨損后，滾動(dòng)體與滾道之間的接觸狀態(tài)發(fā)生變化，不再是理想的點(diǎn)接觸或線接觸，而是變成了面接觸或局部接觸，這會(huì)導(dǎo)致摩擦力增大，產(chǎn)生額外的振動(dòng)和噪聲。例如，在某電動(dòng)汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于軸承長(zhǎng)期缺乏潤(rùn)滑，導(dǎo)致磨損嚴(yán)重，在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生了明顯的振動(dòng)噪聲，通過(guò)振動(dòng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，噪聲的頻率成分較為復(fù)雜，包含了軸承的固有頻率以及滾動(dòng)體通過(guò)磨損區(qū)域的特征頻率。軸承間隙過(guò)大同樣會(huì)對(duì)振動(dòng)噪聲產(chǎn)生影響。合適的軸承間隙是保證軸承正常運(yùn)行的重要條件之一，當(dāng)間隙過(guò)大時(shí)，軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)精度下降。在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，這種晃動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的離心力，使軸承與軸和軸承座之間的配合精度降低，從而引發(fā)振動(dòng)和噪聲。例如，當(dāng)軸承間隙過(guò)大時(shí)，在電機(jī)啟動(dòng)和停止過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)明顯的沖擊噪聲，這是由于軸承在間隙內(nèi)的自由運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。除了軸承本身的問(wèn)題外，其他傳動(dòng)部件的振動(dòng)也會(huì)通過(guò)軸承傳遞并放大。例如，齒輪在嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)通過(guò)軸傳遞到軸承上，如果軸承的剛度不足或阻尼較小，就無(wú)法有效抑制這種振動(dòng)的傳遞，導(dǎo)致振動(dòng)進(jìn)一步傳播到車(chē)身結(jié)構(gòu)上。根據(jù)振動(dòng)傳遞理論，振動(dòng)在不同部件之間的傳遞效率與部件的剛度、阻尼以及連接方式等因素有關(guān)。當(dāng)振動(dòng)傳遞到車(chē)身結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)引起車(chē)身的共振，使車(chē)內(nèi)的振動(dòng)噪聲明顯增大。例如，在某電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際測(cè)試中，當(dāng)傳動(dòng)裝置中的齒輪出現(xiàn)故障，產(chǎn)生異常振動(dòng)時(shí)，通過(guò)軸承傳遞到車(chē)身，導(dǎo)致車(chē)內(nèi)噪聲在特定頻率范圍內(nèi)顯著增加，嚴(yán)重影響了乘坐舒適性。軸承磨損、間隙過(guò)大以及其他傳動(dòng)部件的振動(dòng)通過(guò)軸承的傳遞，會(huì)引發(fā)車(chē)身結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，從而影響車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲，是電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲控制中需要關(guān)注的重要方面。四、基于OTPA的電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲分析方法與實(shí)例4.1基于OTPA的分析流程與方法4.1.1確定分析目標(biāo)與工況在基于OTPA技術(shù)分析電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲影響時(shí)，首要任務(wù)是明確分析目標(biāo)與工況。分析目標(biāo)的確定需緊密?chē)@研究目的，從提升車(chē)內(nèi)聲學(xué)環(huán)境質(zhì)量和乘坐舒適性的角度出發(fā)，選取車(chē)內(nèi)關(guān)鍵位置作為目標(biāo)點(diǎn)。駕駛員耳部位置是重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，因?yàn)轳{駛員在駕駛過(guò)程中對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲最為敏感，其耳部位置的噪聲水平直接影響駕駛體驗(yàn)和注意力集中程度。乘客座椅位置也是關(guān)鍵目標(biāo)點(diǎn)，不同位置的乘客座椅對(duì)噪聲的感受可能存在差異，例如后排乘客座椅位置的噪聲情況會(huì)影響乘客的乘坐舒適度，尤其是長(zhǎng)途旅行時(shí)，良好的聲學(xué)環(huán)境能提升乘客的滿意度。確定分析工況時(shí)，需充分考慮電驅(qū)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的多種狀態(tài)。依據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的行駛特性，常見(jiàn)的工況包括怠速工況、加速工況、勻速工況和減速工況。在怠速工況下，電驅(qū)系統(tǒng)處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，主要噪聲源可能來(lái)自電機(jī)的電磁噪聲以及控制器的電路元件工作噪聲，此工況下的分析有助于了解電驅(qū)系統(tǒng)在低負(fù)載運(yùn)行時(shí)的噪聲特性。加速工況時(shí)，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速快速上升，電磁力和機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)都會(huì)加劇，此時(shí)不僅電機(jī)的電磁噪聲和機(jī)械噪聲會(huì)增強(qiáng)，傳動(dòng)裝置的齒輪嚙合噪聲和軸承振動(dòng)噪聲也會(huì)更加明顯，分析該工況下的振動(dòng)噪聲有助于掌握電驅(qū)系統(tǒng)在高負(fù)載動(dòng)態(tài)變化時(shí)的噪聲產(chǎn)生和傳播規(guī)律。勻速工況下，電驅(qū)系統(tǒng)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，可通過(guò)分析該工況確定電驅(qū)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的主要噪聲源和傳遞路徑，以及不同頻率噪聲的貢獻(xiàn)情況。減速工況中，電機(jī)進(jìn)入能量回收模式，電磁特性發(fā)生變化，同時(shí)傳動(dòng)裝置的負(fù)載也會(huì)改變，分析此工況下的振動(dòng)噪聲有助于了解能量回收過(guò)程對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響。不同工況下電驅(qū)系統(tǒng)的工作狀態(tài)差異顯著，對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的影響也各不相同。在加速工況下，某電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)的電機(jī)電磁力波動(dòng)增大，導(dǎo)致車(chē)內(nèi)噪聲在特定頻率范圍內(nèi)明顯升高，通過(guò)頻譜分析發(fā)現(xiàn)，電機(jī)電磁噪聲的頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速相關(guān)，在加速過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)速的上升，電磁噪聲的主頻也隨之升高。在勻速工況下，傳動(dòng)裝置的齒輪嚙合噪聲成為車(chē)內(nèi)噪聲的主要成分之一，通過(guò)對(duì)齒輪嚙合頻率及其諧波頻率的分析，確定了齒輪嚙合噪聲在車(chē)內(nèi)噪聲中的貢獻(xiàn)比例。因此，全面考慮不同工況，能更準(zhǔn)確地分析電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的影響，為后續(xù)的優(yōu)化措施提供更有針對(duì)性的依據(jù)。4.1.2測(cè)量與數(shù)據(jù)采集在完成分析目標(biāo)與工況的確定后，測(cè)量與數(shù)據(jù)采集工作成為基于OTPA技術(shù)分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在不同工況下，需運(yùn)用振動(dòng)傳感器、聲傳感器等設(shè)備，精確測(cè)量電驅(qū)系統(tǒng)各部件及目標(biāo)點(diǎn)的振動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)。振動(dòng)傳感器在測(cè)量電驅(qū)系統(tǒng)部件振動(dòng)時(shí)發(fā)揮著重要作用，常用的振動(dòng)傳感器包括加速度傳感器。在電機(jī)外殼的多個(gè)位置布置加速度傳感器，可全面監(jiān)測(cè)電機(jī)的振動(dòng)情況。電機(jī)外殼的不同部位振動(dòng)特性可能存在差異，例如電機(jī)兩端的軸承座位置，由于直接承受轉(zhuǎn)子的振動(dòng)傳遞，振動(dòng)較為明顯；而電機(jī)定子外殼的中間部位，振動(dòng)情況則相對(duì)復(fù)雜，可能受到電磁力和機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)的共同影響。加速度傳感器通過(guò)感受電機(jī)外殼的振動(dòng)加速度，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，其工作原理基于壓電效應(yīng)或壓阻效應(yīng)。以壓電式加速度傳感器為例，當(dāng)傳感器受到振動(dòng)加速度作用時(shí)，內(nèi)部的壓電材料會(huì)產(chǎn)生電荷，電荷量與加速度成正比，通過(guò)測(cè)量電荷的大小，即可得到振動(dòng)加速度的數(shù)值。聲傳感器用于測(cè)量車(chē)內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)及電驅(qū)系統(tǒng)周?chē)穆晧杭?jí)，常見(jiàn)的聲傳感器為麥克風(fēng)。在車(chē)內(nèi)駕駛員耳部、乘客座椅位置等目標(biāo)點(diǎn)布置麥克風(fēng)，能夠準(zhǔn)確采集車(chē)內(nèi)的噪聲信號(hào)。麥克風(fēng)的靈敏度和頻率響應(yīng)特性對(duì)測(cè)量結(jié)果至關(guān)重要，高靈敏度的麥克風(fēng)能夠捕捉到微弱的噪聲信號(hào)，而寬頻率響應(yīng)范圍的麥克風(fēng)則能準(zhǔn)確測(cè)量不同頻率的噪聲。在電驅(qū)系統(tǒng)的關(guān)鍵噪聲源附近，如電機(jī)出風(fēng)口、控制器散熱風(fēng)扇處等位置也布置麥克風(fēng)，以獲取噪聲源的原始聲信號(hào)。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，要嚴(yán)格控制測(cè)量條件。環(huán)境溫度和濕度的變化可能會(huì)影響傳感器的性能和測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，一般應(yīng)將測(cè)量環(huán)境溫度控制在20-25℃，相對(duì)濕度控制在40%-60%。測(cè)量時(shí)的背景噪聲也需嚴(yán)格控制，盡量選擇在安靜的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量，如專(zhuān)業(yè)的半消聲室，以避免背景噪聲對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的干擾。測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)也是確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟，在每次測(cè)量前，都要對(duì)振動(dòng)傳感器和聲傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，使用標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)源和聲源對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，確保傳感器的測(cè)量精度符合要求。在某電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)的振動(dòng)噪聲測(cè)試中，使用了高精度的加速度傳感器和聲傳感器。在加速工況下，通過(guò)布置在電機(jī)外殼上的加速度傳感器，測(cè)量得到電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)隨著轉(zhuǎn)速的升高，電機(jī)振動(dòng)加速度在某些特定頻率處出現(xiàn)峰值，這些頻率與電機(jī)的電磁力波頻率和機(jī)械結(jié)構(gòu)固有頻率相關(guān)。同時(shí)，通過(guò)車(chē)內(nèi)布置的麥克風(fēng)，采集到車(chē)內(nèi)噪聲的聲壓級(jí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，車(chē)內(nèi)噪聲在加速過(guò)程中也呈現(xiàn)出與電機(jī)振動(dòng)相關(guān)的變化趨勢(shì)，在電機(jī)振動(dòng)加速度峰值對(duì)應(yīng)的頻率處，車(chē)內(nèi)噪聲聲壓級(jí)也明顯增大。通過(guò)嚴(yán)格控制測(cè)量條件和對(duì)測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，為后續(xù)基于OTPA技術(shù)的分析提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。4.1.3傳遞路徑分析與結(jié)果解讀在獲取電驅(qū)系統(tǒng)各部件及車(chē)內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)的振動(dòng)噪聲測(cè)量數(shù)據(jù)后，運(yùn)用OTPA技術(shù)進(jìn)行傳遞路徑分析，這是揭示電驅(qū)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲傳播規(guī)律的核心步驟。OTPA技術(shù)基于系統(tǒng)的線性假設(shè)，通過(guò)建立傳遞率函數(shù)矩陣，深入分析各傳遞路徑對(duì)目標(biāo)點(diǎn)振動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)。傳遞路徑分析首先需建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)OTPA技術(shù)原理，系統(tǒng)的輸出響應(yīng)可表示為各輸入激勵(lì)通過(guò)各個(gè)傳遞路徑傳遞到目標(biāo)點(diǎn)輸出響應(yīng)的線性疊加。當(dāng)系統(tǒng)只有一個(gè)輸出時(shí)，系統(tǒng)的輸入與輸出關(guān)系在頻率域里可表示為：Y=\sum_{i=1}^{n}H_iX_i其中，Y是系統(tǒng)輸出，如振動(dòng)加速度、聲壓；X_i(i=1,2,\cdots,n)是系統(tǒng)第i個(gè)輸入，如力、加速度、聲壓；H_i是系統(tǒng)第i個(gè)傳遞路徑的傳遞函數(shù)。在OTPA中，由于測(cè)量過(guò)程無(wú)需將傳遞結(jié)構(gòu)解耦拆卸，而是直接使用激勵(lì)源旁的參考點(diǎn)作為輸入，因此在計(jì)算中使用目標(biāo)測(cè)量點(diǎn)響應(yīng)與參考點(diǎn)響應(yīng)之比，也就是以傳遞率函數(shù)T_{i,j}代替?zhèn)鬟f函數(shù)H_{i,j}。通過(guò)把在不同工況下采集得到的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)公式，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，即可得到系統(tǒng)傳遞率矩陣T。在實(shí)際分析中，需考慮輸入信號(hào)間的相關(guān)性和串?dāng)_等問(wèn)題，以及測(cè)試環(huán)境中的干擾信號(hào)對(duì)輸入數(shù)據(jù)真實(shí)性的影響。這些問(wèn)題可通過(guò)各通道間的相關(guān)性分析以及奇異值分解技術(shù)（SingularValueDecomposition，SVD）加以解決。奇異值分解能夠?qū)⑤斎刖仃嚪纸鉃槎鄠€(gè)矩陣的乘積，通過(guò)分析奇異值的大小，可判斷輸入信號(hào)的主次程度，進(jìn)而排除干擾信號(hào)和相關(guān)性帶來(lái)的影響，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)計(jì)算得到傳遞率矩陣后，即可分析各傳遞路徑對(duì)目標(biāo)點(diǎn)振動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)。以某電動(dòng)汽車(chē)為例，在加速工況下，通過(guò)OTPA分析發(fā)現(xiàn)，電機(jī)振動(dòng)通過(guò)懸置系統(tǒng)傳遞到車(chē)身，再通過(guò)車(chē)身結(jié)構(gòu)傳遞到車(chē)內(nèi)駕駛員耳部位置的路徑對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)較大。在該傳遞路徑中，電機(jī)懸置系統(tǒng)的剛度和阻尼特性對(duì)振動(dòng)傳遞起到關(guān)鍵作用。當(dāng)懸置系統(tǒng)的剛度較大時(shí)，電機(jī)振動(dòng)更容易傳遞到車(chē)身，導(dǎo)致車(chē)內(nèi)噪聲增加；而適當(dāng)增加懸置系統(tǒng)的阻尼，可以有效抑制振動(dòng)傳遞，降低車(chē)內(nèi)噪聲。傳動(dòng)裝置的振動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)軸傳遞到車(chē)身，再傳播到車(chē)內(nèi)的路徑也對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲有一定貢獻(xiàn)，其中傳動(dòng)軸的不平衡和齒輪嚙合誤差是影響該路徑振動(dòng)傳遞的重要因素。在結(jié)果解讀方面，傳遞率的大小直接反映了各傳遞路徑對(duì)目標(biāo)點(diǎn)振動(dòng)噪聲的影響程度。傳遞率越大，說(shuō)明該路徑對(duì)目標(biāo)點(diǎn)振動(dòng)噪聲的貢獻(xiàn)越大，是主要的噪聲傳遞路徑。通過(guò)分析傳遞率在不同頻率下的分布情況，可以確定不同頻率噪聲的主要傳遞路徑。在某一特定頻率下，電機(jī)電磁噪聲通過(guò)空氣傳播路徑對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的傳遞率較高，這表明在該頻率下，電機(jī)電磁噪聲通過(guò)空氣傳播是影響車(chē)內(nèi)噪聲的主要因素；而在另一個(gè)頻率下，傳動(dòng)裝置的機(jī)械振動(dòng)通過(guò)結(jié)構(gòu)傳遞路徑的傳遞率較大，說(shuō)明此時(shí)傳動(dòng)裝置的機(jī)械振動(dòng)通過(guò)結(jié)構(gòu)傳遞對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響更為顯著。根據(jù)傳遞路徑分析結(jié)果，可以有針對(duì)性地采取措施降低電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的影響，如優(yōu)化電機(jī)懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、提高傳動(dòng)裝置的制造精度等。4.2具體案例分析4.2.1案例車(chē)輛與電驅(qū)系統(tǒng)介紹為深入研究電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲的影響，選取某款市場(chǎng)上具有代表性的純電動(dòng)緊湊型SUV作為案例車(chē)輛。該車(chē)型在市場(chǎng)上銷(xiāo)量可觀，其電驅(qū)系統(tǒng)技術(shù)較為成熟，具有一定的研究?jī)r(jià)值。車(chē)輛的基本參數(shù)如下：整備質(zhì)量為1600kg，軸距為2650mm，搭載的動(dòng)力電池容量為60kWh，續(xù)航里程可達(dá)400km（NEDC工況）。該車(chē)所用電驅(qū)系統(tǒng)的核心部件參數(shù)如下：電機(jī)采用永磁同步電機(jī)，型號(hào)為[具體型號(hào)]，其額定功率為100kW，峰值功率可達(dá)150kW，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，最高轉(zhuǎn)速為12000r/min，具有較高的效率和功率密度，能夠滿足車(chē)輛在不同工況下的動(dòng)力需求?？刂破鞑捎肹品牌及型號(hào)]，具備先進(jìn)的控制算法和高效的功率轉(zhuǎn)換能力，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的精準(zhǔn)控制。傳動(dòng)裝置采用單級(jí)減速器，減速比為[具體減速比]，通過(guò)精確的齒輪設(shè)計(jì)和制造工藝，確保動(dòng)力傳遞的平穩(wěn)性和可靠性。該電驅(qū)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)在同級(jí)別車(chē)型中處于中等偏上水平，具有一定的代表性。4.2.2實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析在案例車(chē)輛上進(jìn)行了全面的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，以獲取不同工況下電驅(qū)系統(tǒng)及車(chē)內(nèi)的振動(dòng)噪聲數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)在專(zhuān)業(yè)的半消聲室內(nèi)進(jìn)行，以減少外界噪聲的干擾，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用高精度的加速度傳感器和聲傳感器，加速度傳感器選用[品牌及型號(hào)]，其測(cè)量精度可達(dá)±0.1m/s2，頻率響應(yīng)范圍為0.5-10000Hz，能夠準(zhǔn)確測(cè)量電驅(qū)系統(tǒng)各部件的振動(dòng)加速度；聲傳感器選用[品牌及型號(hào)]，靈敏度為[具體靈敏度值]mV/Pa，頻率響應(yīng)范圍為20-20000Hz，可精確測(cè)量車(chē)內(nèi)不同位置的聲壓級(jí)。在不同工況下進(jìn)行測(cè)試，包括怠速工況、加速工況（0-100km/h加速）、勻速工況（60km/h和80km/h）和減速工況（100-0km/h減速）。在怠速工況下，測(cè)量得到電驅(qū)系統(tǒng)各部件的振動(dòng)加速度以及車(chē)內(nèi)駕駛員耳部位置的聲壓級(jí)。電機(jī)外殼的振動(dòng)加速度在低頻段（0-100Hz）較為明顯，最大值可達(dá)0.5m/s2，主要源于電機(jī)的電磁噪聲和機(jī)械結(jié)構(gòu)的微小振動(dòng)；控制器表面的振動(dòng)加速度相對(duì)較小，最大值約為0.1m/s2，主要由內(nèi)部電路元件的工作引起；傳動(dòng)裝置的振動(dòng)加速度在10-50Hz范圍內(nèi)有一定波動(dòng)，最大值為0.3m/s2，主要是由于齒輪的輕微嚙合振動(dòng)。車(chē)內(nèi)駕駛員耳部位置的聲壓級(jí)在怠速工況下為40dB(A)，頻譜分析顯示，噪聲主要集中在低頻段，其中以50Hz左右的電磁噪聲和100Hz左右的機(jī)械噪聲為主。在加速工況下，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的快速上升，電驅(qū)系統(tǒng)各部件的振動(dòng)加速度和聲壓級(jí)都有顯著變化。電機(jī)外殼的振動(dòng)加速度在高頻段（500-1000Hz）出現(xiàn)明顯峰值，最大值達(dá)到2m/s2，這是由于電磁力和機(jī)械結(jié)構(gòu)振動(dòng)的加劇，尤其是在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電磁力波與機(jī)械結(jié)構(gòu)的共振效應(yīng)導(dǎo)致振動(dòng)增大；控制器的振動(dòng)加速度在200-500Hz范圍內(nèi)有所增加，最大值為0.3m/s2，主要是由于電路元件在高功率運(yùn)行時(shí)的電磁干擾增強(qiáng)；傳動(dòng)裝置的振動(dòng)加速度在100-300Hz頻段內(nèi)明顯增大，最大值達(dá)到0.8m/s2，主要是因?yàn)辇X輪嚙合沖擊和傳遞誤差在加速過(guò)程中加劇。車(chē)內(nèi)駕駛員耳部位置的聲壓級(jí)在加速工況下迅速上升，最大值達(dá)到70dB(A)，頻譜分析表明，噪聲主要集中在中高頻段，其中500-800Hz的電磁噪聲和100-300Hz的傳動(dòng)裝置噪聲是主要成分。在60km/h和80km/h的勻速工況下，電驅(qū)系統(tǒng)各部件的振動(dòng)加速度和聲壓級(jí)相對(duì)穩(wěn)定，但仍存在一定差異。在60km/h勻速工況下，電機(jī)外殼的振動(dòng)加速度在300-500Hz頻段內(nèi)有較小峰值，最大值為0.8m/s2，主要是由于電機(jī)在該轉(zhuǎn)速下的電磁力波動(dòng)；控制器的振動(dòng)加速度在100-200Hz范圍內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，最大值為0.15m/s2；傳動(dòng)裝置的振動(dòng)加速度在50-150Hz頻段內(nèi)有一定波動(dòng)，最大值為0.4m/s2。車(chē)內(nèi)駕駛員耳部位置的聲壓級(jí)為55dB(A)，頻譜分析顯示，噪聲主要集中在中低頻段，以100-300Hz的傳動(dòng)裝置噪聲和300-500Hz的電機(jī)電磁噪聲為主。在80km/h勻速工況下，電機(jī)外殼的振動(dòng)加速度在500-700Hz頻段內(nèi)峰值更為明顯，最大值達(dá)到1.2m/s2，這是由于電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，電磁力波的頻率和幅值發(fā)生變化；控制器的振動(dòng)加速度在200-300Hz范圍內(nèi)略有增加，最大值為0.2m/s2；傳動(dòng)裝置的振動(dòng)加速度在100-200Hz頻段內(nèi)有所增大，最大值為0.5m/s2。車(chē)內(nèi)駕駛員耳部位置的聲壓級(jí)為60dB(A)，噪聲主要集中在中高頻段，其中500-700Hz的電機(jī)電磁噪聲和100-200Hz的傳動(dòng)裝置噪聲占比較大。在減速工況下，電機(jī)進(jìn)入能量回收模式，電驅(qū)系統(tǒng)各部件的振動(dòng)加速度和聲壓級(jí)逐漸降低。電機(jī)外殼的振動(dòng)加速度在低頻段（0-200Hz）有一定波動(dòng)，最大值為0.6m/s2，主要是由于能量回收過(guò)程中電磁力的變化；控制器的振動(dòng)加速度在100-150Hz范圍內(nèi)有所下降，最大值為0.1m/s2；傳動(dòng)裝置的振動(dòng)加速度在50-100Hz頻段內(nèi)逐漸減小，最大值為0.2m/s2。車(chē)內(nèi)駕駛員耳部位置的聲壓級(jí)從減速開(kāi)始時(shí)的65dB(A)逐漸降低至45dB(A)，頻譜分析表明，噪聲主要集中在低頻段，隨著減速過(guò)程的進(jìn)行，高頻噪聲逐漸減弱。通過(guò)對(duì)不同工況下的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，繪制出電驅(qū)系統(tǒng)各部件振動(dòng)加速度和車(chē)內(nèi)聲壓級(jí)隨頻率變化的曲線，如圖2所示。從圖中可以清晰地看出，在不同工況下，電驅(qū)系統(tǒng)各部件的振動(dòng)噪聲特性存在明顯差異，且這些差異直接影響到車(chē)內(nèi)的振動(dòng)噪聲水平。在加速工況下，電驅(qū)系統(tǒng)各部件的振動(dòng)加速度和聲壓級(jí)均顯著高于其他工況，尤其是電機(jī)的振動(dòng)噪聲在高頻段表現(xiàn)突出，這表明加速工況是電驅(qū)系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)噪聲的關(guān)鍵工況，對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響最為顯著。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，深入了解了案例車(chē)輛電驅(qū)系統(tǒng)在不同工況下的振動(dòng)噪聲特性，為后續(xù)基于OTPA技術(shù)的傳遞路徑分析提供了有力的數(shù)據(jù)支持。4.2.3主要噪聲源與傳遞路徑確定基于OTPA技術(shù)對(duì)案例車(chē)輛的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，確定了電驅(qū)系統(tǒng)的主要噪聲源及噪聲傳遞到車(chē)內(nèi)的主要路徑。在不同工況下，電驅(qū)系統(tǒng)的主要噪聲源有所不同，但總體上電機(jī)和傳動(dòng)裝置是主要的噪聲產(chǎn)生部件。在怠速工況下，電機(jī)的電磁噪聲是主要噪聲源之一。由于電機(jī)在怠速時(shí)，雖然轉(zhuǎn)速較低，但電磁力的波動(dòng)仍然存在，尤其是定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙不均勻以及繞組中的諧波電流，會(huì)導(dǎo)致電磁力的周期性變化，從而產(chǎn)生電磁噪聲。這種電磁噪聲通過(guò)電機(jī)的機(jī)殼向外輻射，部分通過(guò)空氣傳播直接進(jìn)入車(chē)內(nèi)，部分則通過(guò)電機(jī)懸置系統(tǒng)傳遞到車(chē)身結(jié)構(gòu)，再通過(guò)車(chē)身的振動(dòng)將噪聲傳遞到車(chē)內(nèi)。傳動(dòng)裝置的齒輪嚙合噪聲在怠速工況下也不容忽視。雖然此時(shí)齒輪的轉(zhuǎn)速較低，但由于制造和安裝誤差，齒輪在嚙合過(guò)程中仍會(huì)產(chǎn)生微小的沖擊和振動(dòng)，這些振動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)軸和軸承傳遞到變速器殼體，再通過(guò)變速器與車(chē)身的連接部件傳遞到車(chē)身，最終影響車(chē)內(nèi)噪聲。在加速工況下，電機(jī)的電磁噪聲和機(jī)械振動(dòng)噪聲都顯著增強(qiáng)，成為主要噪聲源。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的快速上升，電磁力的幅值和頻率都發(fā)生變化，導(dǎo)致電磁噪聲的強(qiáng)度增大。同時(shí)，電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)在高速旋轉(zhuǎn)下，由于離心力和不平衡力的作用，振動(dòng)加劇，產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)噪聲也明顯增加。這些噪聲通過(guò)電機(jī)懸置系統(tǒng)和空氣傳播兩種路徑傳遞到車(chē)內(nèi)。電機(jī)懸置系統(tǒng)作為連接電機(jī)和車(chē)身的關(guān)鍵部件，其剛度和阻尼特性對(duì)振動(dòng)傳遞起著重要作用。在加速工況下，電機(jī)的劇烈振動(dòng)通過(guò)懸置系統(tǒng)傳遞到車(chē)身，引起車(chē)身的共振，使車(chē)內(nèi)噪聲大幅增加。傳動(dòng)裝置在加速工況下的齒輪嚙合噪聲和軸承振動(dòng)噪聲也大幅增強(qiáng)。隨著電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的增大，齒輪嚙合時(shí)的載荷增加，嚙合沖擊和傳遞誤差加劇，導(dǎo)致齒輪嚙合噪聲增大。同時(shí)，軸承在高速重載下的磨損和振動(dòng)也會(huì)加劇，產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲通過(guò)傳動(dòng)軸和變速器殼體傳遞到車(chē)身。在勻速工況下，電機(jī)的電磁噪聲和傳動(dòng)裝置的齒輪嚙合噪聲仍然是主要噪聲源。在60km/h和80km/h的勻速工況下，電機(jī)處于相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，但電磁力的波動(dòng)依然存在，尤其是在某些特定轉(zhuǎn)速下，電磁力波與電機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率接近，會(huì)引發(fā)共振，導(dǎo)致電磁噪聲增大。傳動(dòng)裝置在勻速工況下，齒輪嚙合的穩(wěn)定性相對(duì)較好，但由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，齒輪的磨損和變形會(huì)導(dǎo)致嚙合精度下降，從而產(chǎn)生噪聲。這些噪聲通過(guò)電機(jī)懸置系統(tǒng)、傳動(dòng)軸、變速器與車(chē)身的連接部件等結(jié)構(gòu)傳遞路徑，以及空氣傳播路徑傳遞到車(chē)內(nèi)。在減速工況下，電機(jī)進(jìn)入能量回收模式，電磁特性發(fā)生變化，此時(shí)電機(jī)的電磁噪聲和機(jī)械振動(dòng)噪聲是主要噪聲源。能量回收過(guò)程中，電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)矩發(fā)生反向變化，電磁力的波動(dòng)導(dǎo)致電磁噪聲的產(chǎn)生。同時(shí)，電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)在反向轉(zhuǎn)矩的作用下，振動(dòng)也會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)噪聲。這些噪聲通過(guò)電機(jī)懸置系統(tǒng)傳遞到車(chē)身，進(jìn)而影響車(chē)內(nèi)噪聲。通過(guò)OTPA分析，確定了各主要噪聲源到車(chē)內(nèi)的主要傳遞路徑。電機(jī)振動(dòng)噪聲通過(guò)電機(jī)懸置系統(tǒng)傳遞到車(chē)身，再通過(guò)車(chē)身結(jié)構(gòu)傳遞到車(chē)內(nèi)的路徑是最主要的傳遞路徑之一。在這條路徑中，電機(jī)懸置系統(tǒng)的剛度和阻尼對(duì)振動(dòng)傳遞起到關(guān)鍵作用。如果懸置系統(tǒng)的剛度較大，電機(jī)振動(dòng)更容易傳遞到車(chē)身；而適當(dāng)增加懸置系統(tǒng)的阻尼，可以有效抑制振動(dòng)傳遞。傳動(dòng)裝置的振動(dòng)噪聲通過(guò)傳動(dòng)軸傳遞到變速器殼體，再通過(guò)變速器與車(chē)身的連接部件傳遞到車(chē)身，最終傳播到車(chē)內(nèi)的路徑也是重要的傳遞路徑。傳動(dòng)軸的不平衡和齒輪嚙合誤差會(huì)加劇這條路徑上的振動(dòng)傳遞，導(dǎo)致車(chē)內(nèi)噪聲增加?？諝鈧鞑ヂ窂揭彩窃肼晜鬟f到車(chē)內(nèi)的重要方式之一，尤其是電機(jī)的電磁噪聲和部分高頻的機(jī)械振動(dòng)噪聲，通過(guò)空氣直接傳播到車(chē)內(nèi)，對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲環(huán)境產(chǎn)生影響。五、降低電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)噪聲影響的優(yōu)化策略5.1電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)5.1.1改進(jìn)電磁設(shè)計(jì)降低電磁噪聲在電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，改進(jìn)電磁設(shè)計(jì)是降低電磁噪聲的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)優(yōu)化電機(jī)繞組分布，可有效減少電磁力波動(dòng)，從而降低電磁噪聲。傳統(tǒng)的電機(jī)繞組分布方式可能會(huì)導(dǎo)致氣隙磁場(chǎng)的諧波含量較高，進(jìn)而產(chǎn)生較大的電磁力波動(dòng)。例如，在一些常規(guī)的三相電機(jī)中，采用的集中整距繞組，其諧波含量相對(duì)較高，會(huì)在電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生明顯的電磁噪聲。而采用分布繞組，將繞組分布在多個(gè)槽中，能夠使氣隙磁場(chǎng)更加接近正弦分布，從而減少諧波含量。根據(jù)電磁學(xué)理論，分布繞組的分布因數(shù)k_d可通過(guò)公式k_d=\frac{\sin(\frac{q\alpha}{2})}{q\sin(\frac{\alpha}{2})}計(jì)算得出，其中q為每極每相槽數(shù)，\alpha為槽距角。當(dāng)采用合理的分布繞組時(shí)，分布因數(shù)k_d更接近1，氣隙磁場(chǎng)的諧波含量顯著降低，從而有效減少了電磁力波動(dòng)，降低了電磁噪聲。優(yōu)化磁路結(jié)構(gòu)也是降低電磁噪聲的重要手段。在傳統(tǒng)的電機(jī)磁路設(shè)計(jì)中，由于磁路的飽和、氣隙不均勻等問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致電磁力的波動(dòng)增大，進(jìn)而產(chǎn)生較大的噪聲。通過(guò)采用高導(dǎo)磁率的材料，如優(yōu)質(zhì)的硅鋼片，能夠降低磁路的磁阻，減少磁通的泄漏，使磁路中的磁場(chǎng)分布更加均勻。例如，某電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)在采用高導(dǎo)磁率的硅鋼片后，磁路的磁阻降低了20%，氣隙磁場(chǎng)的均勻性得到了顯著改善，電磁力波動(dòng)明顯減小，電機(jī)的電磁噪聲降低了5dB(A)。合理設(shè)計(jì)氣隙長(zhǎng)度也是優(yōu)化磁路結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。氣隙長(zhǎng)度的變化會(huì)直接影響電磁力的大小和分布，適當(dāng)增加氣隙長(zhǎng)度，可以減小氣隙磁場(chǎng)的諧波含量，降低電磁力的波動(dòng)。但氣隙長(zhǎng)度的增加也會(huì)帶來(lái)電機(jī)效率降低等問(wèn)題，因此需要在設(shè)計(jì)中進(jìn)行綜合考慮。通過(guò)有限元分析軟件，對(duì)不同氣隙長(zhǎng)度下的電機(jī)磁場(chǎng)分布和電磁力進(jìn)行仿真分析，可確定最佳的氣隙長(zhǎng)度。例如，在某永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)中，通過(guò)有限元分析，將氣隙長(zhǎng)度從原來(lái)的0.5mm增加到0.6mm，電磁力波動(dòng)降低了15%，電磁噪聲得到了有效控制。在實(shí)際應(yīng)用中，某電動(dòng)汽車(chē)制造商對(duì)其電驅(qū)系統(tǒng)的電機(jī)進(jìn)行了電磁設(shè)計(jì)優(yōu)化。通過(guò)采用分布繞組和優(yōu)化磁路結(jié)構(gòu)，電機(jī)的電磁噪聲得到了顯著降低。在車(chē)輛加速工況下，車(chē)內(nèi)噪聲在電磁噪聲主要頻率范圍內(nèi)降低了8dB(A)，有效提升了車(chē)內(nèi)的聲學(xué)環(huán)境質(zhì)量。通過(guò)改進(jìn)電磁設(shè)計(jì)，優(yōu)化電機(jī)繞組分布和磁路結(jié)構(gòu)，能夠有效減少電磁力波動(dòng)，降低電磁噪聲，提升電動(dòng)汽車(chē)的乘坐舒適性。5.1.2提高機(jī)械結(jié)構(gòu)精度與穩(wěn)定性提高電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)精度與穩(wěn)定性是降低振動(dòng)噪聲的重要舉措，對(duì)提升電動(dòng)汽車(chē)的整體性能和乘坐舒適性具有關(guān)鍵作用。在電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，軸承作為支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，其精度對(duì)電機(jī)的振動(dòng)噪聲有著重要影響。高精度的軸承能夠減小轉(zhuǎn)子的徑向和軸向跳動(dòng)，降低因軸承問(wèn)題產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。傳統(tǒng)的普通精度軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于自身的制造誤差和磨損，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，從而產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲。而采用高精度的角接觸球軸承，其公差等級(jí)可達(dá)到P4及以上，能夠有效減小軸承的游隙和跳動(dòng)。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)采用P4級(jí)角接觸球軸承代替普通P0級(jí)軸承時(shí)，電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)加速度降低了30%，噪聲降低了6dB(A)。在軸承的選型過(guò)程中，還需要考慮軸承的剛度、阻尼等參數(shù)，以確保其能夠適應(yīng)電機(jī)的工作要求。例如，在一些高轉(zhuǎn)速、高負(fù)載的電機(jī)應(yīng)用中，需要選擇剛度較高的軸承，以保證轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性；而在一些對(duì)噪聲要求較高的場(chǎng)合，則需要選擇阻尼較大的軸承，以抑制振動(dòng)的傳播。改進(jìn)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡是提高電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的精度直接影響電機(jī)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的振動(dòng)情況。當(dāng)轉(zhuǎn)子存在不平衡時(shí)，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生周期性的離心力，導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)加劇，噪聲增大。通過(guò)采用先進(jìn)的動(dòng)平衡工藝，如雙面動(dòng)平衡技術(shù)，能夠有效降低轉(zhuǎn)子的不平衡量。在雙面動(dòng)平衡過(guò)程中，通過(guò)在轉(zhuǎn)子的兩個(gè)校正面上分別添加或去除質(zhì)量，使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力達(dá)到平衡。例如，在某電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程中，采用雙面動(dòng)平衡技術(shù)，將轉(zhuǎn)子的不平衡量控制在5g?mm以?xún)?nèi)，電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)噪聲明顯降低。定期對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè)和調(diào)整也是保證電機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。隨著電機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增加，轉(zhuǎn)子可能會(huì)由于磨損、變形等原因?qū)е虏黄胶饬吭黾樱虼诵枰ㄆ谶M(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整。一般建議每運(yùn)行5000小時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行一次動(dòng)平衡檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以確保電機(jī)的振動(dòng)噪聲始終處于較低水平。在某電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，通過(guò)提高軸承精度和改進(jìn)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)噪聲得到了有效控制。在車(chē)輛勻速行駛工況下，車(chē)內(nèi)噪聲在機(jī)械噪聲主要頻率范圍內(nèi)降低了7dB(A)，提升了車(chē)內(nèi)的舒適性。提高電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)精度與穩(wěn)定性，通過(guò)采用高精度軸承和改進(jìn)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡等措施，能夠有效降低電機(jī)的振動(dòng)噪聲，為電動(dòng)汽車(chē)提供更加安靜、舒適的運(yùn)行環(huán)境。5.2控制器噪聲抑制5.2.1優(yōu)化電路設(shè)計(jì)減少電磁干擾優(yōu)化電路設(shè)計(jì)是減少控制器電磁干擾產(chǎn)生噪聲的關(guān)鍵措施，通過(guò)精心設(shè)計(jì)電路布局、合理采用屏蔽措施以及巧妙添加濾波電路等方法，能夠有效降低電磁干擾水平，提升控制器的電磁兼容性，進(jìn)而減少對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的影響。在電路布局方面，需充分考慮各電路元件之間的電磁兼容性。將高頻電路與低頻電路分開(kāi)布局，避免高頻信號(hào)對(duì)低頻信號(hào)產(chǎn)生干擾。以控制器中的功率電路和信號(hào)處理電路為例，功率電路中的開(kāi)關(guān)電源等元件會(huì)產(chǎn)生高頻的電壓和電流波動(dòng)，若與信號(hào)處理電路距離過(guò)近，這些高頻干擾信號(hào)容易耦合到信號(hào)處理電路中，導(dǎo)致信號(hào)失真，產(chǎn)生噪聲。因此，應(yīng)將功率電路布置在遠(yuǎn)離信號(hào)處理電路的位置，并通過(guò)合理的接地和屏蔽措施，進(jìn)一步減少兩者之間的干擾。合理規(guī)劃元件的布局，使信號(hào)傳輸路徑最短，減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的損耗和干擾。在多層PCB設(shè)計(jì)中，合理分配電源層和信號(hào)層，確保電源平面的完整性，減少電源噪聲對(duì)信號(hào)的影響。例如，將電源層和地平面相鄰布置，利用其電容效應(yīng)，降低電源噪聲的傳播。采用屏蔽措施是減少電磁干擾的重要手段。對(duì)控制器中的敏感元件進(jìn)行屏蔽，可有效防止外界電磁干擾的侵入，同時(shí)也能減少內(nèi)部元件產(chǎn)生的電磁干擾向外傳播。以控制器中的微處理器為例，可采用金屬屏蔽罩將其封裝起來(lái)，屏蔽罩接地良好，能夠阻擋外界電磁干擾對(duì)微處理器的影響，保證其正常工作。對(duì)于控制器中的信號(hào)傳輸線，可采用屏蔽線，如雙絞線屏蔽線，其外層的屏蔽層能夠有效屏蔽外界電磁干擾，減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的噪聲。在屏蔽線的使用過(guò)程中，要確保屏蔽層的兩端都良好接地，以形成有效的屏蔽回路。添加濾波電路是抑制電磁干擾的常用方法。在控制器的電源輸入端和信號(hào)輸出端添加合適的濾波器，能夠有效濾除高頻干擾信號(hào)。在電源輸入端添加LC濾波器，由電感和電容組成，電感對(duì)高頻電流具有較大的阻抗，而電容則對(duì)高頻電壓具有旁路作用，通過(guò)兩者的組合，能夠有效濾除電源中的高頻干擾信號(hào)，保證電源的穩(wěn)定性。在信號(hào)輸出端添加低通濾波器，可濾除信號(hào)中的高頻噪聲，提高信號(hào)的質(zhì)量。例如，某電動(dòng)汽車(chē)控制器在電源輸入端添加了一個(gè)截止頻率為100kHz的LC濾波器，在信號(hào)輸出端添加了一個(gè)截止頻率為10kHz的低通濾波器，經(jīng)過(guò)測(cè)試，控制器產(chǎn)生的電磁干擾得到了顯著降低，車(chē)內(nèi)噪聲也相應(yīng)減少。在某電動(dòng)汽車(chē)控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，通過(guò)優(yōu)化電路布局、采用屏蔽措施和添加濾波電路等方法，控制器產(chǎn)生的電磁干擾明顯降低。在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，車(chē)內(nèi)的電磁噪聲在主要頻率范圍內(nèi)降低了5dB(A)，有效提升了車(chē)內(nèi)的聲學(xué)環(huán)境質(zhì)量。通過(guò)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，減少電磁干擾，能夠有效降低控制器產(chǎn)生的噪聲，為電動(dòng)汽車(chē)提供更加安靜、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。5.2.2采用電磁屏蔽與濾波技術(shù)采用電磁屏蔽與濾波技術(shù)是抑制控制器電磁噪聲傳播的關(guān)鍵手段，通過(guò)使用金屬屏蔽罩、電磁屏蔽材料以及濾波器等設(shè)備，能夠有效阻擋電磁噪聲的傳播路徑，降低其對(duì)車(chē)內(nèi)電子設(shè)備和聲學(xué)環(huán)境的影響。金屬屏蔽罩是一種常用的電磁屏蔽設(shè)備，其原理基于電磁感應(yīng)定律和趨膚效應(yīng)。當(dāng)外界電磁噪聲的電磁波照射到金屬屏蔽罩上時(shí)，由于電磁感應(yīng)，在屏蔽罩表面會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)趨膚效應(yīng)，高頻電流主要集中在金屬表面流動(dòng)，這些感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生與外界電磁波相反的磁場(chǎng)，從而抵消外界電磁波的影響，達(dá)到屏蔽的目的。在控制器的設(shè)計(jì)中，通常會(huì)使用金屬屏蔽罩將整個(gè)控制器封裝起來(lái)。以某電動(dòng)汽車(chē)控制器為例，采用厚度為0.5mm的鋁合金屏蔽罩，能夠有效屏蔽頻率在100kHz-100MHz范圍內(nèi)的電磁噪聲，屏蔽效能可達(dá)30dB以上。在安裝金屬屏蔽罩時(shí)，要確保其與控制器外殼緊密接觸，并良好接地，以形成完整的屏蔽回路，提高屏蔽效果。電磁屏蔽材料也是抑制電磁噪聲傳播的重要工具。除了金屬屏蔽罩外，還可在控制器內(nèi)部的關(guān)鍵部位使用電磁屏蔽材料，如屏蔽膠帶、屏蔽漆等。屏蔽膠帶通常由金屬箔和粘合劑組成，可粘貼在控制器的電路板表面或元件周?chē)鸬狡帘坞姶旁肼暤淖饔?。屏蔽漆則是一種含有金屬顆粒的涂料，涂抹在控制器的外殼或電路板上，干燥后形成一層導(dǎo)電膜，能夠有效屏蔽電磁噪聲。以某控制器電路板為例，在其表面涂抹一層厚度為0.1mm的銀基屏蔽漆，經(jīng)過(guò)測(cè)試，電路板對(duì)外界電磁干擾的屏蔽效能提高了15dB，有效減少了電磁噪聲的傳播。濾波器在抑制電磁噪聲傳播方面發(fā)揮著重要作用。常見(jiàn)的濾波器包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器等，它們根據(jù)不同的頻率特性，對(duì)電磁噪聲進(jìn)行篩選和抑制。在控制器的電源線上添加低通濾波器，可有效濾除電源中的高頻噪聲，保證電源的純凈度。低通濾波器的原理是利用電感和電容的頻率特性，對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)高阻抗，對(duì)低頻信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗，從而使低頻信號(hào)順利通過(guò)，而高頻噪聲被阻擋。在信號(hào)線上添加帶阻濾波器，可抑制特定頻率范圍內(nèi)的電磁噪聲，保證信號(hào)的完整性。例如，某電動(dòng)汽車(chē)控制器在信號(hào)線上添加了一個(gè)中心頻率為50MHz的帶阻濾波器，能夠有效抑制該頻率附近的電磁噪聲，提高信號(hào)的質(zhì)量。在某電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)采用金屬屏蔽罩、電磁屏蔽材料和濾波器等技術(shù)手段，控制器產(chǎn)生的電磁噪聲得到了有效抑制。在車(chē)輛行駛過(guò)程中，車(chē)內(nèi)電子設(shè)備受到的電磁干擾明顯減少，車(chē)內(nèi)噪聲在電磁噪聲相關(guān)頻率范圍內(nèi)降低了7dB(A)，提升了車(chē)內(nèi)的舒適性。采用電磁屏蔽與濾波技術(shù)，能夠有效抑制控制器電磁噪聲的傳播，降低其對(duì)車(chē)內(nèi)電子設(shè)備和聲學(xué)環(huán)境的影響，為電動(dòng)汽車(chē)提供更加穩(wěn)定、安靜的運(yùn)行環(huán)境。5.3傳動(dòng)裝置優(yōu)化5.3.1齒輪設(shè)計(jì)與制造優(yōu)化在電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置中，齒輪的設(shè)計(jì)與制造優(yōu)化是降低振動(dòng)噪聲的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)優(yōu)化齒輪參數(shù)，如合理選擇模數(shù)、齒數(shù)、齒寬等，能夠有效改善齒輪的嚙合性能，降低噪聲。模數(shù)是齒輪設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，它直接影響齒輪的承載能力和齒面接觸應(yīng)力。在某電動(dòng)汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，原本采用模數(shù)為3的齒輪，在高負(fù)載工況下，齒面接觸應(yīng)力較大，導(dǎo)致齒輪嚙合噪聲明顯。經(jīng)過(guò)優(yōu)化，將模數(shù)增大到3.5，齒面接觸應(yīng)力降低了15%，齒輪嚙合噪聲也隨之降低。齒數(shù)的選擇同樣重要，合適的齒數(shù)比可以使齒輪嚙合更加平穩(wěn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)避免出現(xiàn)整數(shù)倍的齒數(shù)比，以減少諧波的產(chǎn)生。例如，將齒數(shù)比從原來(lái)的3:1調(diào)整為3.2:1，使齒輪嚙合的重合度提高，有效降低了嚙合沖擊和噪聲。采用修形技術(shù)是降低齒輪嚙合噪聲的重要手段。齒廓修形通過(guò)改變齒廓形狀，能夠有效消除齒輪副在嚙入和嚙出位置的幾何干涉，降低嚙合沖擊。在某電動(dòng)汽車(chē)齒輪箱中，對(duì)齒輪進(jìn)行齒廓修形，在齒頂和齒根處分別修形0.03mm和0.05mm，經(jīng)過(guò)測(cè)試，齒輪嚙合噪聲在高頻段降低了8dB(A)。齒向修形則主要針對(duì)降低齒面載荷分布和減輕齒面偏載，提高齒輪承載能力。在一些大功率的電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于齒面載荷分布不均勻，容易導(dǎo)致齒面磨損和噪聲增大。通過(guò)對(duì)齒輪進(jìn)行齒向修形，采用鼓形修形方式，使齒面載荷分布更加均勻，有效降低了齒面磨損和噪聲。提高齒輪制造精度是降低振動(dòng)噪聲的基礎(chǔ)。精確的齒形加工能夠減少齒形誤差，使齒輪嚙合更加平穩(wěn)。傳統(tǒng)的齒輪加工工藝可能會(huì)導(dǎo)致齒形誤差較大，而采用先進(jìn)的磨齒工藝，能夠?qū)X形誤差控制在極小的范圍內(nèi)。例如，某電動(dòng)汽車(chē)齒輪制造商采用高精度磨齒工藝，將齒形誤差控制在±0.005mm以?xún)?nèi)，與傳統(tǒng)滾齒工藝相比，齒輪嚙合噪聲降低了5dB(A)。嚴(yán)格控制齒距誤差也是提高齒輪制造精度的關(guān)鍵。齒距誤差會(huì)導(dǎo)致齒輪在嚙合過(guò)程中產(chǎn)生周期性的載荷波動(dòng)，從而引發(fā)振動(dòng)和噪聲。通過(guò)優(yōu)化加工工藝和檢測(cè)手段，將齒距誤差控制在±0.01mm以?xún)?nèi)，能夠有效降低因齒距誤差引起的振動(dòng)噪聲。在某電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化中，通過(guò)綜合運(yùn)用優(yōu)化齒輪參數(shù)、采用修形技術(shù)和提高制造精度等方法，齒輪嚙合噪聲得到了顯著降低。在車(chē)輛加速工況下，車(chē)內(nèi)噪聲在齒輪嚙合噪聲主要頻率范圍內(nèi)降低了10dB(A)，有效提升了車(chē)內(nèi)的聲學(xué)環(huán)境質(zhì)量。通過(guò)齒輪設(shè)計(jì)與制造優(yōu)化，能夠有效降低齒輪嚙合噪聲，為電動(dòng)汽車(chē)提供更加安靜、平穩(wěn)的傳動(dòng)系統(tǒng)。5.3.2改善軸承等部件性能改善軸承等部件性能是降低電動(dòng)汽車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)傳動(dòng)裝置振動(dòng)噪聲的重要舉措，通過(guò)選擇高精度、低噪聲軸承，優(yōu)化軸承潤(rùn)滑和密封，以及改進(jìn)軸承座結(jié)構(gòu)等措施，能夠有效提升傳動(dòng)系統(tǒng)的NVH性能，為車(chē)內(nèi)提供更加安靜的環(huán)境。選擇高精度、低噪聲軸承對(duì)降低振動(dòng)噪聲起著關(guān)鍵作用。以深溝球軸承為例，其精度等級(jí)從普通級(jí)（P0）到高精度級(jí)（P4、P2），精度越高，軸承的旋轉(zhuǎn)精度越好，振動(dòng)和噪聲越低。在某電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中，原使用P0級(jí)深溝球軸承，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于軸承的制造誤差和游隙較大，產(chǎn)生了明顯的振動(dòng)噪聲。將其更換為P4級(jí)深溝球軸承后，軸承的游隙減小，旋轉(zhuǎn)精度提高，振動(dòng)噪聲降低了8dB(A)。不同類(lèi)型的軸承在噪聲特性上也存在差異，角接觸球軸承適用于承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，且在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有較好的穩(wěn)定性和較低的噪聲；圓柱滾子軸承則更適合承受較大的徑向載荷，但在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其噪聲可能相對(duì)較高。因此，在選擇軸承時(shí)，需要根據(jù)電驅(qū)系統(tǒng)的具體工況和載荷要求，綜合考慮軸承的類(lèi)型和精度等級(jí)。優(yōu)化軸承潤(rùn)滑和密封是降低振動(dòng)噪聲的重要手段。良好的潤(rùn)滑可以降低軸承的摩擦系數(shù)，減少磨損，從而降低噪聲。在潤(rùn)滑方式上，常見(jiàn)的有脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑。脂潤(rùn)滑具有使用方便、密封簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適用于中低速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承；油潤(rùn)滑則具有散熱好、潤(rùn)滑性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，更適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承。在某電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)軸承，采用了油霧潤(rùn)滑方式，將潤(rùn)滑油霧化后噴入軸承內(nèi)部，使軸承得到充分潤(rùn)滑，噪聲降低了5dB(A)。合適的潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油的選擇也至關(guān)重要，需要根據(jù)軸承的工作溫度、轉(zhuǎn)速、載荷等條件進(jìn)行合理選擇。在密封方面，采用高性能的密封件，如雙唇密封結(jié)構(gòu)的橡膠密封圈，能夠有效防止灰塵、水分等雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)部，保證軸承的正常工作，減少因雜質(zhì)引起的振動(dòng)和噪聲。改進(jìn)軸承座結(jié)構(gòu)對(duì)降低振動(dòng)噪聲也具有重要意義。軸承座作為支撐軸承的部件，其結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼對(duì)軸承的振動(dòng)傳遞有著重要影響。傳統(tǒng)的軸承座結(jié)構(gòu)可能存在剛度不足的問(wèn)題，導(dǎo)致在軸承振動(dòng)時(shí)，軸承座也會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，進(jìn)而放大噪聲。通過(guò)增加軸承座的壁厚、合理布置