CN106080429A - 一种电动汽车的声学包设计方法、装置和电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式公开了一种电动汽车的声学包设计方法、装置和电动汽车。方法包括：确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位；在所述第一声学包优化布置位中布置磁性阻尼贴，并在所述磁性阻尼贴上布置隔音吸音组合结构，所述隔音吸音组合结构包括支撑隔音板和具有尖劈的吸音波峰海绵，而且在所述支撑隔音板和所述吸音波峰海绵之间布置隔音材料；在车内孔的周边布置孔贴，所述孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在所述橡胶层上的铝箔；在第二声学包优化布置位中布置吸音结构，所述吸音结构包含具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料。本发明实施方式可以降低声学包重量，而且可以优化声学包布置位。

Description

一种电动汽车的声学包设计方法、装置和电动汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种电动汽车的声学包设计方法、装置和电动汽车。
背景技术
国家最新标准《汽车和挂车类型的术语和定义》(GB/T 3730.1-2001)中对汽车有如下定义：由动力驱动，具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆，主要用于：载运人员和(或)货物；牵引载运人员和(或)货物的车辆；特殊用途。能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。
电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一。
汽车声学包是指和汽车噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness，NVH)有关的各类吸音隔音部件的综合，如前围隔音隔热垫、顶棚、地毯等。对于声学包零部件，需要在宽频带范围内隔音性能和吸音性能好，而且隔音吸音性能长期稳定可靠。
在现有技术的电动汽车声学包设计中，隔音部件和吸音部件相互分离，导致声学包重量较大。
发明内容
本发明的目的是提出一种电动汽车的声学包设计方法、装置和电动汽车，从而降低声学包重量。
根据本发明实施方式的一方面，一种电动汽车的声学包设计方法，包括：
确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位；
在所述第一声学包优化布置位中布置磁性阻尼贴，并在所述磁性阻尼贴上布置隔音吸音组合结构，所述隔音吸音组合结构包括支撑隔音板和具有尖劈的吸音波峰海绵，而且在所述支撑隔音板和所述吸音波峰海绵之间布置隔音材料；
在车内孔的周边布置孔贴，所述孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在所述橡胶层上的铝箔；
在第二声学包优化布置位中布置吸音结构，所述吸音结构包含具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料。
优选地，所述隔音材料包含交联聚乙烯发泡材料。
优选地，所述交联聚乙烯发泡材料为：物理交联聚乙烯发泡材料或化学交联聚乙烯发泡材料；
其中所述化学交联聚乙烯发泡材料包括硅烷交联聚乙烯发泡材料或过氧化物交联聚乙烯发泡材料。
优选地，所述确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位包括：
利用振动噪声分析方法确认电动汽车在布置默认声学包结构时的噪声特性；
基于所述噪声特性确定车内地板上的第一薄弱区域和车门上的第二薄弱区域；
从第一薄弱区域中选择第一声学包优化布置位，从所述第二薄弱区域中选择第一声学包优化布置位。
优选地，所述振动噪声分析方法包括：有限元振动噪声分析方法、边界元振动噪声分析方法或统计能量分析振动噪声分析方法。
优选地，所述基于噪声特性确定车内地板上的第一薄弱区域，包括：
基于所述噪声特性确定车内地板的整体传递损失；
将车内地板划分为多个地板子系统，通过比对车内地板中各个地板子系统的传递损失与所述车内地板的整体传递损失，确定各个地板子系统属于薄弱区域或非薄弱区域；
将属于薄弱区域的地板子系统确定为第一薄弱区域。
优选地，所述基于噪声特性确定车门上的第二薄弱区域包括：
基于所述噪声特性确定车门的整体传递损失；
将车门划分为多个车门子系统，通过比对各个车门子系统的传递损失与所述车门的整体传递损失，确定各个车门子系统属于薄弱区域或非薄弱区域；
将属于薄弱区域的车门子系统确定为第二薄弱区域。
根据本发明实施方式的一方面，提出一种电动汽车的声学包设计装置，包括：
位置确定模块，用于确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位；
地板布置模块，用于在所述第一声学包优化布置位中布置磁性阻尼贴，并在所述磁性阻尼贴上布置隔音吸音组合结构，所述隔音吸音组合结构包括支撑隔音板和具有尖劈的吸音波峰海绵，而且在所述支撑隔音板和吸音波峰海绵之间布置隔音材料；
孔布置模块，用于在车内孔的周边布置孔贴，所述孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在所述橡胶层上的铝箔；
车门布置模块，用于在第二声学包优化布置位中布置吸音结构，所述吸音结构包含具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料。
根据本发明实施方式的一方面，提出一种电动汽车，包括如上的声学包设计装置。
优选地，电动汽车包括：纯电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位；在第一声学包优化布置位中布置磁性阻尼贴，并在磁性阻尼贴上布置隔音吸音组合结构，隔音吸音组合结构包括支撑隔音板和具有尖劈的吸音波峰海绵，而且在支撑隔音板和所述吸音波峰海绵之间布置隔音材料；在车内孔的周边布置孔贴，孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在橡胶层上的铝箔；在第二声学包优化布置位中布置吸音结构，吸音结构包含具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料。由此可见，本发明实施方式不再将隔音部件和吸音部件相互分离，而是将隔音部件和吸音部件结合在一起，从而可以更紧凑布置，并降低声学包重量。
而且，本发明实施方式通过对声学包布置位进行优化，还可以提高吸音隔音性能。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为根据本发明实施方式的电动汽车的声学包设计方法流程图。
图2为根据本发明实施方式磁性阻尼贴组件的结构示意图。
图3为图2中隔音吸音组合结构的结构图。
图4为根据本发明实施方式确定车内地板的薄弱区域的示意图。
图5为根据本发明实施方式传递损失曲线对比图。
图6为根据本发明实施方式的电动汽车的声学包设计装置结构图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
有鉴于现有技术中隔音部件和吸音部件相互分离的缺陷，本发明实施方式提供一种轻量化声学包结构，更改声学包材料所用的结构，其中对吸声材料采用前端吸声棉和后端尖劈结构，增加吸声性能。而且，有鉴于现有技术中声学包安装位置没有优化的缺陷，本发明实施方式还进一步优化声学包安装位置。
图1为根据本发明实施方式的电动汽车的声学包设计方法流程图。
如图1所示，该方法包括：
步骤101：确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位。
在这里，可以利用振动噪声分析方法确认电动汽车在布置默认声学包结构(比如，布置在前围隔音隔热垫、顶棚、地毯、车门等位置)时的噪声特性；再基于噪声特性确定车内地板上的第一薄弱区域和车门上的第二薄弱区域；然后，从第一薄弱区域中选择第一声学包优化布置位，从第二薄弱区域中选择第一声学包优化布置位。默认声学包结构可以为用户预先设定的声学包结构。默认声学包结构可以采用现有技术的成熟的汽车声学包结构。
优选地，振动噪声分析方法包括：有限元振动噪声分析(Finite Element Method，FEM)方法、边界元振动噪声分析方法(Boundary Element Method，BEM)或统计能量分析振动噪声分析(Statistical Energy Analysis，SEA)方法，等等。
以上详细描述了一些具体的振动噪声分析方法，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明实施方式的保护范围。
具体地，基于噪声特性确定车内地板上的第一薄弱区域，包括：基于噪声特性确定车内地板的整体传递损失；将车内地板划分为多个地板子系统，通过比对车内地板中各个地板子系统的传递损失与车内地板的整体传递损失，确定各个地板子系统属于薄弱区域或非薄弱区域；将属于薄弱区域的地板子系统确定为第一薄弱区域。
具体地，可以利用Hypermesh软件和VA One软件，建立基于该噪声特性的车内地板的整体传递损失的模型和各个地板子系统的传递损失模型。Hypermesh软件是美国Altair公司的产品，它集成了设计与分析所需的各种工具。Hypermesh具有有限元网格划分前处理功能。VA one软件是一种全频段振动噪声模拟软件，可以将元振动噪声分析方法(BoundaryElement Method，BEM)或统计能量分析振动噪声分析(Statistical Energy Analysis，SEA)方法及其混合分析方法集中到一个易于进行模拟的环境。具体过程包括：打开Hypermesh软件，切换到OptiStruct模板，将车内地板的有限元模型导入Hypermesh软件，设置材料、属性和边界条件，利用特征值方法计算模型在0～1500Mhz的模态。然后，将OptiStruct模板切换到Nastran模板，导出车内地板的各个子系统文件。比如，可以将车内地板划分为11个FE子系统。接着，利用VA one软件导入各个子系统文件，并基于VA one软件确定车内地板的薄弱区域。
图4为根据本发明实施方式确定车内地板的薄弱区域的示意图。由图4可见，车内地板划分为11个FE子系统。
确定车内地板的薄弱区域的具体过程包括：计算车内地板中各个地板子系统的传递损失以及车内地板的整体传递损失，并通过比对车内地板中各个地板子系统的传递损失与车内地板的整体传递损失，确定各个地板子系统属于薄弱区域或非薄弱区域。具体比对方法包括：建立车内地板中各个地板子系统的传递损失曲线以及车内地板的整体传递损失曲线，如果某个地板子系统的传递损失曲线低于车内地板的整体传递损失曲线，则将该地板子系统确定为薄弱区域；如果某个地板子系统的传递损失曲线不低于车内地板的整体传递损失曲线，则将该地板子系统确定为非薄弱区域。
最后，将属于薄弱区域的地板子系统确定为第一薄弱区域。
举例，如果图4中的FE子系统1、FE子系统2和FE子系统3为薄弱区域，则由FE子系统1、FE子系统2和FE子系统3组成的区域为第一薄弱区域。
具体地，基于噪声特性确定车门上的第二薄弱区域包括：基于噪声特性确定车门的整体传递损失；将车门划分为多个车门子系统，通过比对各个车门子系统的传递损失与车门的整体传递损失，确定各个车门子系统属于薄弱区域或非薄弱区域；将属于薄弱区域的车门子系统确定为第二薄弱区域。
类似地，参照确定第一薄弱区域的具体描述，也可以利用Hypermesh软件和VA one确定第二薄弱区域，本发明实施方式对此不再赘述。通过上述方式，相比较现有技术没有优化声学包布置位置的方式，本发明计算出的同样面积的吸音隔音材料，对声学包布置位置进行了优化，在车内具有更好的吸音隔效果。
步骤102：在第一声学包优化布置位中布置磁性阻尼贴，并在磁性阻尼贴上布置隔音吸音组合结构，所述隔音吸音组合结构包括支撑隔音板和具有尖劈的吸音波峰海绵，而且在所述支撑隔音板和所述吸音波峰海绵之间布置隔音材料。
图2为根据本发明实施方式磁性阻尼贴组件的结构示意图。由图2可见，磁性阻尼贴上布置有隔音吸音组合结构。隔音吸音组合结构可以通过粘结的方式固定在磁性阻尼贴上。
图3为图2中隔音吸音组合结构的结构图。由图3可见，隔音吸音组合结构包括支撑隔音板20和具有尖劈的吸音波峰海绵22，而且在支撑隔音板20和吸音波峰海绵22之间布置隔音材料21。
优选地，隔音材料21包含交联聚乙烯发泡材料(XPE)。XPE是用低密度聚乙烯树脂加交联剂和发泡剂经过高温连续发泡而成。优选地，交联聚乙烯发泡材料为：物理交联聚乙烯发泡材料或化学交联聚乙烯发泡材料；其中所述化学交联聚乙烯发泡材料包括硅烷交联聚乙烯发泡材料或过氧化物交联聚乙烯发泡材料。
可见，本发明实施方式不再将隔音部件和吸音部件相互分离，而是将隔音部件和吸音部件结合在一起，从而可以更紧凑布置，并降低声学包重量。
步骤103：在车内孔的周边布置孔贴，孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在所述橡胶层上的铝箔。
车内孔具体可以为车内的各种工艺孔。在每个工艺孔的周边布置孔贴，孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在橡胶层上的铝箔。
步骤104：在第二声学包优化布置位中布置吸音结构，吸音结构包含具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料。
在这里，在需要重点吸音的车门布置具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料，从而可以更好地吸音。
图5为根据本发明实施方式传递损失曲线对比图。图5包含上下两条曲线，这两条曲线都具有相同的应用环境。上部的传递损失曲线为采用本发明实施方式，对声学包安装位置进行优化且将隔音部件和吸音部件结合在一起后的传递损失曲线；下部的传递损失曲线为现有技术中，对声学包安装位置不进行优化且将隔音部件和吸音部件相互分离的传递损失曲线。优化之后，隔音性能有显著提示，而且声学包变得更轻。
基于上述描述，本发明还提出了一种电动汽车的声学包设计装置。
图6为根据本发明电动汽车的声学包设计装置结构图。
如图6所示，该装置600包括：
位置确定模块601，用于确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位；
地板布置模块602，用于在所述第一声学包优化布置位中布置磁性阻尼贴，并在所述磁性阻尼贴上布置隔音吸音组合结构，所述隔音吸音组合结构包括支撑隔音板和具有尖劈的吸音波峰海绵，而且在所述支撑隔音板和吸音波峰海绵之间布置隔音材料；
孔布置模块604，用于在车内孔的周边布置孔贴，所述孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在所述橡胶层上的铝箔；
车门布置模块603，用于在第二声学包优化布置位中布置吸音结构，所述吸音结构包含具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料。
在一个实施方式中，隔音材料包含交联聚乙烯发泡材料。
在一个实施方式中，所述交联聚乙烯发泡材料为：物理交联聚乙烯发泡材料或化学交联聚乙烯发泡材料；其中所述化学交联聚乙烯发泡材料包括硅烷交联聚乙烯发泡材料或过氧化物交联聚乙烯发泡材料。
在一个实施方式中，位置确定模块601，用于利用振动噪声分析方法确认电动汽车在布置默认声学包结构时的噪声特性；基于所述噪声特性确定车内地板上的第一薄弱区域和车门上的第二薄弱区域；从第一薄弱区域中选择第一声学包优化布置位，从所述第二薄弱区域中选择第一声学包优化布置位。
在一个实施方式中，振动噪声分析方法包括：有限元振动噪声分析方法、边界元振动噪声分析方法或统计能量分析振动噪声分析方法。
在一个实施方式中，位置确定模块601，用于基于所述噪声特性确定车内地板的整体传递损失；将车内地板划分为多个地板子系统，通过比对车内地板中各个地板子系统的传递损失与所述车内地板的整体传递损失，确定各个地板子系统属于薄弱区域或非薄弱区域；将属于薄弱区域的地板子系统确定为第一薄弱区域。
在一个实施方式中，位置确定模块601，用于基于所述噪声特性确定车门的整体传递损失；将车门划分为多个车门子系统，通过比对各个车门子系统的传递损失与所述车门的整体传递损失，确定各个车门子系统属于薄弱区域或非薄弱区域；将属于薄弱区域的车门子系统确定为第二薄弱区域。
可以将本发明实施方式提出的电动汽车的声学包设计方法和装置应用到各种类型的电动汽车中，包括纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(PHEV)或燃料电池汽车(FCEV)，等等。
综上所述，本发明实施方式中包括：确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位；在第一声学包优化布置位中布置磁性阻尼贴，并在磁性阻尼贴上布置隔音吸音组合结构，隔音吸音组合结构包括支撑隔音板和具有尖劈的吸音波峰海绵，而且在支撑隔音板和所述吸音波峰海绵之间布置隔音材料；在车内孔的周边布置孔贴，孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在橡胶层上的铝箔；在第二声学包优化布置位中布置吸音结构，吸音结构包含具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料。由此可见，本发明实施方式不再将隔音部件和吸音部件相互分离，而是将隔音部件和吸音部件结合在一起，从而可以更紧凑布置，并降低声学包重量。
而且，本发明实施方式通过对声学包布置位进行优化，还可以提高吸音隔音性能
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的声学包设计方法，其特征在于，包括：
确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位；
在所述第一声学包优化布置位中布置磁性阻尼贴，并在所述磁性阻尼贴上布置隔音吸音组合结构，所述隔音吸音组合结构包括支撑隔音板和具有尖劈的吸音波峰海绵，而且在所述支撑隔音板和所述吸音波峰海绵之间布置隔音材料；
在车内孔的周边布置孔贴，所述孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在所述橡胶层上的铝箔；
在第二声学包优化布置位中布置吸音结构，所述吸音结构包含具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的声学包设计方法，其特征在于，所述隔音材料包含交联聚乙烯发泡材料。
3.根据权利要求1所述的电动汽车的声学包设计方法，其特征在于，所述交联聚乙烯发泡材料为物理交联聚乙烯发泡材料或化学交联聚乙烯发泡材料；
其中所述化学交联聚乙烯发泡材料包括硅烷交联聚乙烯发泡材料或过氧化物交联聚乙烯发泡材料。
4.根据权利要求1所述的电动汽车的声学包设计方法，其特征在于，所述确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位包括：
利用振动噪声分析方法确认电动汽车在布置默认声学包结构时的噪声特性；
基于所述噪声特性确定车内地板上的第一薄弱区域和车门上的第二薄弱区域；
从第一薄弱区域中选择第一声学包优化布置位，从所述第二薄弱区域中选择第一声学包优化布置位。
5.根据权利要求4所述的电动汽车的声学包设计方法，其特征在于，所述振动噪声分析方法包括：有限元振动噪声分析方法、边界元振动噪声分析方法或统计能量分析振动噪声分析方法。
6.根据权利要求4所述的电动汽车的声学包设计方法，其特征在于，所述基于噪声特性确定车内地板上的第一薄弱区域，包括：
基于所述噪声特性确定车内地板的整体传递损失；
将车内地板划分为多个地板子系统，通过比对车内地板中各个地板子系统的传递损失与所述车内地板的整体传递损失，确定各个地板子系统属于薄弱区域或非薄弱区域；
将属于薄弱区域的地板子系统确定为第一薄弱区域。
7.根据权利要求4所述的电动汽车的声学包设计方法，其特征在于，所述基于噪声特性确定车门上的第二薄弱区域包括：
基于所述噪声特性确定车门的整体传递损失；
将车门划分为多个车门子系统，通过比对各个车门子系统的传递损失与所述车门的整体传递损失，确定各个车门子系统属于薄弱区域或非薄弱区域；
将属于薄弱区域的车门子系统确定为第二薄弱区域。
8.一种电动汽车的声学包设计装置，其特征在于，包括：
位置确定模块，用于确定车内地板上的第一声学包优化布置位及车门上的第二声学包优化布置位；
地板布置模块，用于在所述第一声学包优化布置位中布置磁性阻尼贴，并在所述磁性阻尼贴上布置隔音吸音组合结构，所述隔音吸音组合结构包括支撑隔音板和具有尖劈的吸音波峰海绵，而且在所述支撑隔音板和吸音波峰海绵之间布置隔音材料；
孔布置模块，用于在车内孔的周边布置孔贴，所述孔贴包含用于封堵孔的橡胶层以及布置在所述橡胶层上的铝箔；
车门布置模块，用于在第二声学包优化布置位中布置吸音结构，所述吸音结构包含具有尖劈的交联聚乙烯发泡材料。
9.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求8所述的声学包设计装置。
10.根据权利要求9所述的电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括：纯电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车。
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Denomination of invention: Acoustic package designing method and device for electric automobile and electric automobile

Effective date of registration: 20190513

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Pledgee: Suzhou Trust Co., Ltd.

Pledgor: BEIJING CHANGCHENG HUAGUAN AUTOMOBILE TECHNOLOGY CO., LTD.

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