CN113654638A - 一种获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法，属于新能源汽车型电驱动系统振动噪声控制技术领域。方法包括以下步骤：步骤1获取电驱动系统外特性加速过程扭矩与转速变化曲线；步骤2根据所需的测点，编制振动噪声等高域台架测试工况及要求；步骤3将电驱动系统安装到测功台架上，将振动噪声测试设备安装到电驱动系统相关测点；步骤4台架测试操作；步骤5振动噪声等高域图数据分析；步骤6绘制振动噪声等高域图。本发明用于获得完整振动噪声等高域图，明确电驱动系统振动噪声禁区，指导整车振动噪声问题的整改与控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种电驱动系统测试分析方法，特别是涉及一种获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法。属于新能源汽车型电驱动系统振动噪声控制技术领域。
背景技术
在新能源汽车领域，关于电驱动系统台架振动噪声等高域图的研究文献资料未见述及。等高域图是一种用平面图方式来展现三维数据特性的表达方式，用于体现三个变量之间的相互关系。横坐标为转速，第一纵坐标为扭矩，第二纵坐标为振动值或者噪声值。
等高线常见于地理学科中，是指地形图上高程相等的各点说连成的闭合曲线。除地形图外，也见于俯视图，阴影图等形式，用于海洋、湖泊的等高线。
专利申请号为CN202011334382.3的中国发明专利《一种深度煤层地板等高线成图的方法》中，介绍了一种将层位标定和断层解释成果直接成图，进行深度域网格化，得到初始的深度域成果图，成图过程中直接形成煤层底板等值线，个别地方与井巷道揭露的煤层底板值不一致，存在误差，叠前深度误差调整方法。用调整后的深度体进行构造成图，得到深度较后深度图后，再使用研究区的基准面减去所述深度，即可得到研究区煤层底板等高线图。该发明属于煤矿勘探技术领域，特别涉及一种深度域煤层底板等高线成图的方法。
专利申请号为CN202011245037.2的中国发明专利《一种基于等高线思维的哈密顿路径求解方法》中，介绍了一种基于等高线思维的哈密顿路径求解方法，该求解方法是数学与计算机图形学的研究热点，在物流、旅游、军事等领域具有巨大应用潜力。但传统的哈密顿路径问题的解决方法多从图形学及数学角度进行，效率和适用范围受到很大限制，在哈密顿路径问题求解时样本数据达到一定量后，计算机和传统算法将无能为力。该发明旨在至少解决上述所提及的技术问题之一，提供一种基于等高线思维的哈密顿路径求解方法，原理简单，能够有效降低处理的难度、成本和时间，提高求解效率。该发明涉及计算机图形与地理信息科学领域。
专利申请号为CN202110042596.1的中国发明专利《数字线规划图的检查方法》中，提供了一种检查结果无错判的数字线划图的检查方法。旨在解决传统的依靠质检人员通过眼睛观察电脑屏幕或者纸质图的检查方法，凭经验判断点线是否矛盾。这种方式不仅工作量大，而且工作效率低，并且即使经过多道审查工序，仍然可能出现错判和漏判的现象，这就成为提交高质量数字线划图的难题。该发明涉及测绘技术领域，尤其是一种数字线划图的检查方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法，指导整车振动噪声问题的整改与控制。
本发明一种获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1获取电驱动系统外特性加速过程扭矩与转速变化曲线；
步骤2根据所需的测点，编制振动噪声等高域台架测试工况及要求；
步骤3将电驱动系统安装到测功台架上，将振动噪声测试设备安装到电驱动系统相关测点；
步骤4台架测试操作；
步骤5振动噪声等高域图数据分析；
步骤6绘制振动噪声等高域图。
进一步的，所述方法步骤1具体包括：
步骤11结合电机性能参数，根据公式一及台架试验获得电机外特性曲线，包括扭矩/时间、转速/时间，
T＝K*P/R 公式一
其中，K为9550的常数，T为电机扭矩，P为电机功率，R为电机转速；
步骤12根据扭矩曲线所包含的区域，在其范围内选择合适的扭矩和转速点。
进一步的，所述方法步骤4具体包括：
步骤41将振动传感器、噪声传感器通过线缆与数据采集器连接，通过网线将采集器与测试工作站连接，标定振动传感器、噪声传感器，检查数据采集器各数据通道状态；
步骤42关闭台架实验室所有电器设备，测试传声器位置背景噪声水平X，在扭矩0Nm，转速1000RPM工况下，测试噪声水平Y，要求Y-X>10dB；
步骤43采集各种工况下振动噪声数据。
进一步的，所述方法中步骤5具体包括：
步骤51确定电驱动系统主要振动噪声源参数；
步骤52确定不同工况下振动噪声源的频率，即确定不同转速、扭矩工况下，不同阶次对应的振动噪声频率f(Ri,Nj,Tk)；
f(Ri,Nj,Tk)＝Ri/60×Nj
其中，Ri(i＝1,2,3…12)为电机转速，i为转速；
Tk(k＝1,2,3…13)为电机扭矩，k为扭矩；
Nj(j＝1,2,3)为电驱动系统振动噪声阶次，j为振动噪声阶次；
步骤53根据步骤52计算得到每种工况下每个阶次振动噪声的频率，对照振动噪声的阶次频谱曲线，确定最大幅值，并进行记录。
本发明一种获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法，相比于现有技术的方案，具有以下优点：本发明将新能源汽车电驱动系统(电机、变速器、控制器等“多合一”驱动系统)作为研究对象，研究电驱动系统转速、扭矩与振动、噪声的三维关系，获得完整振动噪声等高域图，明确电驱动系统振动噪声禁区，指导整车振动噪声问题的整改与控制。
使用本申请的方案：
对新能源汽车电驱动系统振动噪声性能进行全方位、多角度准确评估，确定其电驱动系统振动噪声禁区。
提前预判电驱动系统存在振动噪声问题，超前指导电机、减速器及控制器的设计与优化，做到提前介入，提前整改。
在新能源汽车整车电驱动系统性能标定阶段，可参考振动噪声等高域图，合理避开电驱动系统振动噪声禁区，避免整车振动噪声问题。
附图说明
图1是电机外特性曲线示意图。
图2是等高域测试需求点示意图。
图3是电驱系统测试台架及布点位置示意图。
图4是f(R2,N3,T2)频谱及8.63阶振动最大幅值示意图。
图5是f(R8,N1,T6)频谱及30阶噪声最大幅值示意图。
图6是电驱动系统8.63阶振动等高域图。
图7是电驱动系统48阶噪声等高域图。
图8是某电驱动系统8.63阶振动等高域图中异常振动区域示意图。
图9是电驱动系统48阶噪声等高域图异常噪声区域示意图。
图10是MCU不同标定曲线在等高域图上对比示意图。
图11扭矩曲线调整前后车内48阶电磁噪声优化效果示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的具体流程如下：
(1)获取电驱动系统外特性加速过程扭矩与转速变化曲线
①结合电机性能参数，根据以下公式及台架试验获得电机外特性曲线(扭矩/时间、转速/时间)，如图1所示，图1中实线代表扭矩，虚线代表功率。
T＝K*P/R
其中，K为9550的常数，T为电机扭矩(Nm)，P为电机功率(KW)，R为电机转速(r/min)。
②根据扭矩曲线所包含的区域，在其范围内选择合适的扭矩和转速点。以某车型电驱动系统为例，电机峰值扭矩为320Nm，峰值功率为120KW，最高转速为12000RPM，其选择的需要测试的转速和扭矩点如图2黑色点所示，图2中实线代表扭矩，虚线代表功率。
(2)确定电驱动系统振动噪声等高域的测试工况
根据图2所示所需的测点，编制振动噪声等高域台架测试工况及要求，如图3所示。
(3)确定振动噪声测点位置与安装方法
将上述电驱动系统安装到测功台架上，确保电驱动系统运行过程平稳，无明显异常噪声。将振动噪声测试设备安装到电驱动系统相关测点，如图3所示，●表示噪声传感器，距离电驱系统表面10cm，■表示振动传感器,粘贴于电驱系统悬置安装点位置。
(4)台架测试操作流程
①设备连接，将振动、噪声传感器通过线缆与数据采集器连接，通过网线将采集器与测试工作站连接，标定各传感器，检查采集器各数据通道状态，保证其良好。
②关闭台架实验室所有电器设备，测试传声器位置背景噪声水平X dB(A)。在扭矩0Nm，转速1000RPM工况下，测试噪声水平Y dB(A)，要求Y-X>10dB(A)。
③按照表1所要求，采集53种工况下振动噪声数据。
(5)振动噪声等高域图数据分析方法
①确定电驱动系统主要振动噪声源参数。以上述某款车型电驱动系统为例，其采用8极48槽永磁同步电机和二级变速器组合而成，其主要振动噪声源分别为：48阶电磁振动噪声、30阶一级齿轮啮合振动噪声、8.63阶二级齿轮啮合振动噪声。
②确定不同工况下振动噪声源的频率。即确定不同转速、扭矩工况下，不同阶次对应的振动噪声频率f(Ri,Nj,Tk)。
表1是是等高域测试工况及要求表。
表1
f(Ri,Nj,Tk)＝Ri/60×Nj
Ri(i＝1,2,3…12)为电机转速，i为表1中第二列的12组转速；
Tk(k＝1,2,3…13)为电机扭矩，k为表1中第二行的13组扭矩；
Nj(j＝1,2,3)为电驱动系统振动噪声阶次，j为3种振动噪声阶次，N1＝48，N2＝30，N3＝8.63。
例如：f(Ri,Nj,Tk)＝f(R2,N3,T2)＝f(2000,8.63,50)＝2000/60×8.63＝287.66Hz，f(Ri,Nj,Tk)＝f(R6,N2,T3)＝f(6000,30,100)＝6000/60×30＝3000Hz，
f(Ri,Nj,Tk)＝f(R8,N1,T6)＝f(8000,48,150)＝8000/60×48＝6400Hz。
③按照上述计算方法，每种工况下每个阶次振动噪声的频率均可计算，根据计算得到的频率，对照振动噪声的阶次频谱曲线，确定其最大幅值，并进行记录。
如f(R2,N3,T2)的频谱幅值,如图所示4，取电驱动系统3个振动测点的最大幅值0.122μm。
如f(R8,N1,T6)的频谱幅值,如图所示5，取电驱动系统5个噪声测点的最大幅值72.29dB(A)。
按照以上方法，可计算出表1中每个位点的振动及噪声值。
(6)绘制振动噪声等高域图
以变速器二级啮合齿轮N3＝8.63阶振动和电磁噪声N1＝48阶噪声为例，按照(5)提取出每个位点的振动、噪声值，绘制8.63阶振动等高域图和48阶噪声等高域图，如图6与图7所示。
实施例2
以某款电动轻客车型为例，其电驱动系统由电机、变速器、控制器组成，主要噪声源为变速器齿轮啮合噪声以及电磁噪声。在该款车型开发前期，工程师对该车型电驱动系统进行振动噪声测试与分析，获取振动噪声等高域图，判断出哪些位点是振动噪声的禁区，并与整车工况下振动噪声进行对比，评价其准确性。
提前预判电驱动系统异常振动噪声问题：
从电驱动系统8.63阶齿轮啮合振动的等高域图来看，在横坐标2500-3500RPM，纵坐标25-70Nm振动量级大，如图8所示，可判断该区间存在异常振动，可能会引起车内噪声异常。
将该电驱动系统装车进行测试与驾评，在匀速25-30Km/h区域有明显异常噪声。此时，电机转速2712rpm，扭矩30Nm，车内存在明显异常噪声，在390Hz处存在异常亮线，根据匀速工况阶次频率计算公式：
Nj＝60×f/Ri＝60×390/2712＝8.63
根据计算结果可确定该问题阶次Nj＝8.63，为变速器二级啮合齿轮问题。后续通过优化齿轮参数解决该匀速异响问题。以上通过8.63阶振动等高域图，成功预测车内8.63阶异常噪声。
实施例3
指导MCU标定合理避开高噪声区：
从电驱动系统48阶电磁噪声的等高域图来看，在图9中横坐标7000～10000rpm,纵坐标150～200Nm区域噪声会比较严重，可能会引起客户抱怨，要求MCU进行标定时，在满足其他性能要求的前提下，尽量避开该区域，以避免引起抱怨。
将该电驱动系统装车进行测试与驾评，在全电门加速工况下，车速80～110Km/h区间存在高频刺耳噪声。从整车测试数据来看，该噪声属于电机电磁48阶噪声。
在满足其他属性要求下，通过MCU标定调整全电门加速扭矩曲线，使其远离横坐标7000～10000rpm，纵坐标100～200Nm区域，如图10所示，以达到优化电机48阶电磁噪声的目的。优化结果如图11所示，MCU调整后，48阶电磁噪声在6700～9000RPM区间优化约11dB(A)。
实施例2和实施例3，可充分说明振动噪声等高域图的广泛实用性。在新能源纯电动车项目开发过程中，获取电驱动系统振动噪声等高域图的重要性及必要性。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1获取电驱动系统外特性加速过程扭矩与转速变化曲线；
步骤2根据所需的测点，编制振动噪声等高域台架测试工况及要求；
步骤3将电驱动系统安装到测功台架上，将振动噪声测试设备安装到电驱动系统相关测点；
步骤4台架测试操作；
步骤5振动噪声等高域图数据分析；
步骤6绘制振动噪声等高域图。
2.根据权利要求1所述的获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法，其特征在于：所述方法步骤1具体包括：
步骤11结合电机性能参数，根据公式一及台架试验获得电机外特性曲线，包括扭矩/时间、转速/时间，
T＝K*P/R 公式一
其中，K为9550的常数，T为电机扭矩，P为电机功率，R为电机转速；
步骤12根据扭矩曲线所包含的区域，在其范围内选择合适的扭矩和转速点。
3.根据权利要求1所述的获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法，其特征在于：所述方法步骤4具体包括：
步骤41将振动传感器、噪声传感器通过线缆与数据采集器连接，通过网线将采集器与测试工作站连接，标定振动传感器、噪声传感器，检查数据采集器各数据通道状态；
步骤42关闭台架实验室所有电器设备，测试传声器位置背景噪声水平X，在扭矩0Nm，转速1000RPM工况下，测试噪声水平Y，要求Y-X>10dB；
步骤43采集各种工况下振动噪声数据。
4.根据权利要求1所述的获取电驱动系统振动噪声等高域图的方法，其特征在于：所述方法中步骤5具体包括：
步骤51确定电驱动系统主要振动噪声源参数；
步骤52确定不同工况下振动噪声源的频率，即确定不同转速、扭矩工况下，不同阶次对应的振动噪声频率f(Ri,Nj,Tk)；
f(Ri,Nj,Tk)＝Ri/60×Nj
其中，Ri(i＝1,2,3…12)为电机转速，i为转速；
Tk(k＝1,2,3…13)为电机扭矩，k为扭矩；
Nj(j＝1,2,3)为电驱动系统振动噪声阶次，j为振动噪声阶次；
步骤53根据步骤52计算得到每种工况下每个阶次振动噪声的频率，对照振动噪声的阶次频谱曲线，确定最大幅值，并进行记录。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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