如何解决电动车加减速中的NVH问题?

2020-11-25 18:15:45·  来源:里卡多上海  
 
如何解决电动车加减速中的NVH问题?电动汽车使用电机来驱动汽车行驶,电驱系统面临的最大问题就是来自齿轮和电机的啸叫。啸叫往往发生在电驱系统加速减速过程中
如何解决电动车加减速中的NVH问题?
电动汽车使用电机来驱动汽车行驶,电驱系统面临的最大问题就是来自齿轮和电机的啸叫。啸叫往往发生在电驱系统加速减速过程中,在NVH分析中,难点是同时考虑齿轮和电机的激励,在速度瞬态变化过程中,对系统的激励。使用里卡多电驱变速器软件,可以同时考虑齿轮及电机激励,对动力总成进行时域瞬态分析。
 
图1 动力总成啸叫分析流程
以下案例演示了对某电动车的动力总成系统进行的NVH分析
 
图2 某电动车技术参数
 
图3 动力总成分解图
1. 创建减速器模型
 
图4 SABR减速器模型
使用SABR,创建减速器准静态分析模型,模型包括参数化的轴系,齿轮及轴承等。
创建分析工况,并计算。
载荷谱各工况的扭矩为额定扭矩的10%、20%至100%。
2. 计算齿轮传递误差
在SABR/GEAR中设置齿轮详细参数,如变位系数、修形量等,进行轮齿接触分析(TCA),计算齿轮静态传递误差(TE)。
里卡多工具同时提供直接在VALDYN中设置齿轮微观参数,在时域动力学计算中进行TCA分析,计算动态传递误差的方法。推荐使用SABR/GEAR计算静态TE再导入动力学模型的方法,在保持计算精度的同时,极大地缩短了计算时间。
TE数据包含多个扭矩工况下的结果,在动力学分析中通过插值方法,可以考虑任意载荷变化下的TE。
 
图5 输入齿轮某工况下的静态TE
 
图6 输入齿轮静态TE谐波
3. 创建完整动力总成系统
将SABR准静态分析模型,转换成VALDYN多体动力学分析模型。转换过程快速,无需人工参与,自动根据里卡多的项目经验数据,生成动力学分析所需的刚度,阻尼等数据。
 
图7 转换后的VALDYN模型
壳体在第三方有限元软件中创建。前后箱体、电机定子等各部件可以分开划分网格,使用FEARCE导入时,可以自动连接各部件之间不匹配的网格。
 
图8 壳体FE模型
在壳体上设置轴承孔、电机定子槽、悬置、加速度计等面组,导入VALDYN时软件可直接通过对应名称识别面组,创建相应的约束连接。
 
图9 壳体连接面
在VALDYN中创建电机单元,转子连接到电机轴,定子连接电机壳体。计算时扭矩波动施加在电机轴上,电磁径向力、切向力施加在电机定子槽上。
 
图10 包括电机的VALDYN模型
电机激励数据通过第三方软件计算,VALDYN支持导入Motor-CAD, Maxwell和 JMAG计算的结果文件。案例中包含6个转速下的电磁激励数据,其他转速下的激励数据,软件通过插值计算。
 
图11 电机扭矩波动数据
 
图12 电机外特性曲线
在悬置位置,添加支撑刚度。悬置刚度来自台架试验的经验数据。
 
图13 完整的动力总成系统
4. 运行分析并查看结果
设置分析工况:0-2s电机轴保持1000rpm转速;2-7s线性加速至10000rpm。VALDYN中可设置速度曲线,按照实际的速度变化状态进行分析。
使用时域瞬态分析,能更好地表示真实测试或运行情况。若使用速度分段的稳态时域分析,或者频域分析方法,无法反映出在电机转速和扭矩变化过程中系统的真实响应。
 
图14 电机加速曲线
提取壳体加速度计位置处的Z向加速度结果,在R-Post中生成坎贝尔图。
坎贝尔图中有一些明显可见的重要阶次:9.3阶表示输出齿轮啮合;17阶表示输入齿轮啮合;24阶表示电机扭矩波动。这些阶次的高倍频也明显可见。
 
图15 加速度计Z向加速度
可以通过R-Post轻松创建其他有用的后处理图表,如对选定的转速,频率和阶次进行截取。进行处理后,能更直观的查看阶次贡献量及共振转速等。
 
图16 结果后处理
将VALDYN壳体表面振动响应的结果导出到FEARCE,可进行辐射噪声分析。使用边界元法,进行声场仿真,得到声压级、声功率等结果。
 
图17 声场仿真
在后续标定实验中,可将仿真预测数据与台架实验数据进行对标。
借助于里卡多的电驱变速器工具,可以完成电动汽车动力总成的NVH性能预测、问题查找、目标优化等一系列工作,缩短设计周期、降低开发成本。
 
 
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