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BTPA实战案例：欧洲某车企EV的whine noise路径排查及改进方案

2020-01-08 20:40:27·  来源：海德声科  
　
时域TPA特点及案例分析一文中已经阐明了HEAD acoustics的双耳传递路径分析（BTPA）的独特之处。 本文将介绍欧洲某主流主机厂如何针对一款电动车的whine noise问
“时域TPA特点及案例分析”一文中已经阐明了HEAD acoustics的双耳传递路径分析（BTPA）的独特之处。 本文将介绍欧洲某主流主机厂如何针对一款电动车的whine noise问题，使用BTPA技术进行传递路径分析，最终排查出问题根源并结合实际情况做出切实可行的更改方案。
 
车况简介
 
处于试制阶段的某款电动车，在加速过程存在明显的whine noise，需要排查出问题根源，并做出相应的改进措施。
通过人工头HMS IV.0采集车内噪声后，用回放均衡器+耳机进行回放，可以清晰地听到whine noise。
将结果用ArtemiS SUITE分析，并用高级滤波回放ASM 11模块，快速诊断出whine noise是由下图圈中阶次发出的。
通过车辆的特征，分析出该阶次是电机产生的。而该阶次是很难消除或降低的，即很难从激励源的角度解决该问题，因此分析该噪声的传递路径并进行隔离，是较好的解决方案，而这正是BTPA大展身手的时候。
 
BTPA建模和结果拟合
做BTPA测试，首先要理清所有潜在的问题路径，避免因遗漏某些路径而导致模型的不准确。
 
在本案例中，结构和空气都可能是whine noise的传递路径。结构路径中，包含3个悬置（电机的左右悬置和抗扭悬置）、左右传动轴、逆变器的支架、空调管等；空气路径中，包括电机的各个面和逆变器的表面。
 
针对如上的潜在问题路径，通过BTPA分析，拟合出的车内左、右耳噪声与人工头实测的对比如下图所示。
拟合结果：
  • 车内噪声与人工头实测的频谱成分非常接近；
  • 缺少轮胎在转毂上的贡献，所以会有些差异，但不影响whine noise的分析；
  • 回放时可完美复现出whine noise。
  
whine noise传递路径分解
 
基于上述模型，逐步分解路径，来排查whine noise的传递路径。
首先将车内噪声（以下只展示单耳结果）分解成结构路径和空气路径，如下图所示：
从结果可以看出：
  • 结构路径在低频部分（1.2k Hz以下）贡献比较大；
  • 空气路径在高频部分（1k Hz以上）贡献要大些。

进一步对结构路径分解，获得whine noise传递路径如下图所示：
从结果可以看出：结构传递的whine noise由驱动轴、3个悬置贡献的会比较多。
进一步对空气路径分解，获得whine noise传递路径如下图所示： 从结果可以看出：空气路径中，底部、后侧、变速器左侧贡献要更大些。
 
BTPA进行虚拟改进
 
针对上述的路径分解，结构声中的驱动轴、3个悬置，空气声中的底部、后侧、变速器左侧，将是重点的潜在改进对象。
 
但实车中做改进，周期比较长，而BTPA的拟合软件Progno[i]se支持虚拟的改进，可以用软件改进来预测后期整改方案的效果。如将空气路径总贡献结果中，1kHz以上部分降低6dB来预测加声学包后的效果；或将结构路径中传动轴贡献降低6dB，来预测改进传动轴特性的效果。
 
本案例采用三种虚拟改进方案：
  • 只优化空气声；
  • 同时优化空气声和传动轴；
  • 同时优化空气声、传动轴和悬置。

仅从效果来看，同时优化空气声、传动和悬置效果最好，但真正实施起来很困难。经过对三种方案的回放和评价，只优化空气声这一方案，虽然效果没后两种好，但已达到该车的预期，且实施起来较后两种方案要容易很多。故将选该方案作为实物改进验证方案。
实物改进验证效果
只优化空气声的方案虽然非最佳，但易实施，且效果已达到该车的预期，故选用该方案将进行实车验证。
通过对变速器进行声学包装，来改进变速器左部、底部和顶部的传递贡献，实物改进如下图所示。
改进后实测的车内噪声，与原状态的对比如下图所示，尤其在1kHz以上部分有明显的改善，且实车评价后达到预测。
总结

本案例通过BTPA方法，对EV车的whine noise进行了传递路径分析，实现了：
  • 拟合出了精准的BTPA模型供传递路径分析；
  • 分析出了whine noise的主要贡献路径；
  •  对问题路径进行了虚拟改进，并选择出易实施且能达到预期的改进方案；
  • 实物改进并验证效果达到预期。

关于海德声科

海德声科（HEAD acoustics China）是全球领先的声学解决方案及声音与振动分析领域供应商HEAD acoustics GmbH在中国设立的子公司。HEAD acoustics凭借其在声学领域的专业性和相关软硬件研发的先驱地位，在NVH、声学和语音音频质量的测量、分析和优化领域广受赞誉。其产品和服务广泛用于汽车、电信，IT设备、办公用品和家电行业的制造商和研究机构，以及在声音环保领域的企业与院所等。 
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