李冠舉,孫瑞曉,張振華

(金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司,江蘇 蘇州 215000)

目前，我國(guó)純電動(dòng)客車主要作為城市客車、團(tuán)體班車使用，運(yùn)行工況的特點(diǎn)是紅綠燈較多，啟停頻繁。除了受限于電池導(dǎo)致的續(xù)駛里程不足等問(wèn)題外，傳動(dòng)系部件的噪聲和振動(dòng)性能不能很好地適應(yīng)純電動(dòng)客車的運(yùn)行工況，如車橋主減速器、電機(jī)在車輛頻繁啟停工況下的異常振動(dòng)和噪聲問(wèn)題[1]。本文針對(duì)固定運(yùn)行路線的純電動(dòng)客車，在加速、制動(dòng)工況下傳動(dòng)系NVH的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)樣車是1輛10 m純電動(dòng)城市客車，整車整備質(zhì)量11 120 kg。底盤傳動(dòng)系主要配置包括：① 永磁同步電機(jī)，額定功率169 kW/1 700 r/min，峰值功率205 kW/3 000 r/min，電機(jī)額定扭矩1 500 N·m/980 r/min，最大扭矩2 500 N·m/1 500 r/min；② 11.5 t新能源專用驅(qū)動(dòng)后橋，速比6.14(43/7)；③ 輪胎型號(hào)11R22.5。

噪聲采用麥克風(fēng)傳感器測(cè)量，精度0.01 dB(A)，布置于最后排座椅上方；振動(dòng)采用加速度傳感器測(cè)量,精度0.01g，布置在驅(qū)動(dòng)后橋主減速器橋殼下方、驅(qū)動(dòng)電機(jī)殼下方；扭矩采用應(yīng)變傳感器測(cè)量，布置于傳動(dòng)軸上；轉(zhuǎn)速利用CAN總線數(shù)據(jù)采集。各參數(shù)測(cè)量值用筆記本電腦進(jìn)行記錄。

在相同試驗(yàn)條件下，由于純電動(dòng)城市客車在啟動(dòng)加速和制動(dòng)停車中，后橋主減速器和電機(jī)容易出現(xiàn)異常噪聲和振動(dòng)的問(wèn)題，因此本文針對(duì)這兩種工況進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量了運(yùn)行過(guò)程中車內(nèi)總噪聲、后橋主減速器齒輪嚙合噪聲，后橋主減速器和電機(jī)的振動(dòng)加速度，傳動(dòng)軸的扭矩。下面將對(duì)兩種工況的主要性能指標(biāo)進(jìn)行分析。

1.2 加速工況

如圖1所示，上半部分為加速過(guò)程的車內(nèi)總噪聲、后橋主減速器齒輪嚙合噪聲與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖?？梢姡很噧?nèi)噪聲在68.26～73.86 dB(A)之間平緩波動(dòng)；后橋主減速器齒輪嚙合噪聲基本隨電機(jī)轉(zhuǎn)速(車速)的增加逐步提高，轉(zhuǎn)速達(dá)到1 190 r/min(對(duì)應(yīng)車速37 km/h)以上后，齒輪嚙合噪聲在39.81～64.25 dB(A)之間波動(dòng)狀態(tài)較大。整個(gè)加速測(cè)試中，車內(nèi)總噪聲一直處于比較穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)，由此判斷：后橋主減速器的噪聲不是車內(nèi)總噪聲貢獻(xiàn)的主要因素，車內(nèi)總噪聲可能是加速時(shí)車身骨架、內(nèi)外飾附件等部件的振動(dòng)引起的噪聲。

圖1中下半部分為加速過(guò)程中的電機(jī)、后橋主減速器振動(dòng)加速度與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖，可見：電機(jī)振動(dòng)隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速(車速)的增大而呈波浪式增大，可能是由電機(jī)懸置軟墊受壓和回彈的往復(fù)特性引起；而在電機(jī)轉(zhuǎn)速1 768 r/min(對(duì)應(yīng)車速55 km/h)時(shí)，其加速度最大峰值為0.91g，可能是由電機(jī)振動(dòng)頻率與車架振動(dòng)頻率相同而出現(xiàn)共振引起；后橋主減速器振動(dòng)則基本呈線性關(guān)系逐步增大，可能是由齒輪的嚙合速度線性增大引起[2-5]，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速2 098 r/min(對(duì)應(yīng)車速65 km/h)時(shí)，其加速度最大峰值為0.71g，可能是由主減速器齒輪嚙合的振動(dòng)頻率與橋殼的振動(dòng)頻率相同而出現(xiàn)共振引起。

1.3 制動(dòng)工況

同樣從圖2上半部分可見：車內(nèi)總噪聲在68.82～73.75 dB(A)之間平緩波動(dòng)；后橋主減速器齒輪嚙合噪聲在電機(jī)轉(zhuǎn)速1 000 r/min(對(duì)應(yīng)車速31 km/h)以下時(shí)隨電機(jī)轉(zhuǎn)速增加逐步增大，在電機(jī)轉(zhuǎn)速1 000 r/min以上時(shí)，在40.08～62.01 dB(A)之間較大波動(dòng)。整個(gè)制動(dòng)測(cè)試中，車內(nèi)噪聲也一直處于比較穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)，由此判斷：后橋主減速器的噪聲不是車內(nèi)總噪聲貢獻(xiàn)的主要因素，車內(nèi)總噪聲可能是制動(dòng)主要由減速能量回收電機(jī)的階次嘯叫引起[6]。

從圖2下半部分可見：電機(jī)振動(dòng)隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，呈波浪式增加，而在1 500 r/min(對(duì)應(yīng)車速46.5 km/h)左右時(shí)，其加速度最大峰值為0.47g，原因可能與圖1所示加速工況相同；后橋主減速器振動(dòng)則隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，其呈線性關(guān)系逐步增加，而在電機(jī)轉(zhuǎn)速2 122 r/min(車速66 km/h)時(shí)，其加速度最大峰值為0.49g，原因可能與圖1所示加速工況相同。

圖1 加速工況下噪聲、振動(dòng)與電機(jī)轉(zhuǎn)速的曲線圖

圖2 制動(dòng)工況下噪聲、振動(dòng)與電機(jī)轉(zhuǎn)速的曲線圖

2 結(jié) 論

1)雖然車內(nèi)乘客區(qū)總噪聲沒有超過(guò)76 dB(A)限值要求[7]，但是后橋主減速器齒輪嚙合噪聲在電機(jī)轉(zhuǎn)速1 190 r/min(對(duì)應(yīng)車速37 km/h)以上的波動(dòng)較大，易產(chǎn)生主觀的噪聲異常感，可以通過(guò)優(yōu)化后橋主減速器齒輪的間隙來(lái)改善。

2)加速和制動(dòng)工況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速2 100 r/min左右(2 098 r/min和2 122 r/min)時(shí)，后橋振動(dòng)達(dá)到峰值，雖然傳導(dǎo)到車內(nèi)地板的振動(dòng)主觀感受不明顯，但是也應(yīng)通過(guò)改進(jìn)橋殼結(jié)構(gòu)[6]或優(yōu)化后橋主減速器齒輪的間隙來(lái)改善。

3)電機(jī)轉(zhuǎn)速在加速工況下1 768 r/min(對(duì)應(yīng)車速55 km/h)時(shí)和制動(dòng)工況下1 500 r/min(對(duì)應(yīng)車速46.5 km/h)時(shí)，傳導(dǎo)到車內(nèi)地板的振動(dòng)主觀感受比較強(qiáng)烈，應(yīng)通過(guò)調(diào)整電機(jī)懸置軟墊等措施來(lái)避開電機(jī)與車架的共振頻率范圍。