CN116467846A - 一种纯电动车型悬置主动端支架动刚度nvh评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纯电动汽车啸叫控制技术，属于振动与噪声(NVH)控制领域。具体涉及一种纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，该评估方法包括评估流程以及评估曲线推导过程两部分内容。本发明可应用在纯电动车型数字样车开发阶段，帮助悬置主动端支架NVH设计，从而达到消除或减弱车内啸叫的目的，且通过某纯电动汽车项目得到验证。

Description

一种纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估方法

技术领域

本发明涉及纯电动汽车啸叫控制技术，具体涉及纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，属于振动与噪声(NVH)控制领域。

背景技术

随着社会的发展，汽车全面电动化是大势所趋，国内外众多主机厂纷纷加入对纯电动汽车的研发当中。而纯电动汽车与传统燃油车激励源存在很大不同，传统燃油车激励频率主要为低频为主，而纯电动汽车激励频率主要为高频为主，很容易产生各种刺耳啸叫，降低用户对纯电动汽车的使用体验，而悬置主动端支架动刚度控制对啸叫抑制至关重要。由于纯电动汽车激励频率从几百到上万都存在，一定会与悬置主动端支架模态耦合，如果悬置主动端支架动刚度偏低，悬置主动端则会放大振动，通过悬置、车身传至车内引起刺耳啸叫，导致消费者抱怨。因此，在汽车开发前期过程中，需要对悬置主动端支架动刚度进行控制，避免样车生产出来存在啸叫导致抱怨。

经过大量数据收集与文献查找，纯电动汽车悬置主动端支架动刚度通用目标为10000N/mm，在数字样车阶段，CAE分析悬置主动端支架动刚度小于10000N/mm时，需要对悬置主动端支架动刚度进行优化。数字样车阶段提升支架动刚度通常会导致成本的上升，但如果数字样车阶段由于成本、空间等原因，让步接受低于目标状态，等样车生产出来存在相关问题，则需要对悬置主动端支架继续进行优化，模具报废并重新制作模具，浪费巨大，因此，主机厂迫切需要一种纯电动汽车悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，避免不必要的时间与成本的浪费。

发明内容

本发明就提供了一种纯电动汽车悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，在纯电动车型数字样车开发阶段，帮助悬置主动端支架NVH设计，从而达到消除或减弱车内啸叫的目的，且通过某纯电动汽车项目得到验证。具体技术方案如下：

一种纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，包含评估流程以及评估曲线推导流程：

(1)评估流程

s1:CAE分析悬置主动端支架动刚度，判断是否达到10000N/mm目标；

s2:如果达到目标，则开发完成，如果没有达到目标，则CAE分析悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF1；

s3:根据评估曲线确定悬置主动端支架动刚度所对应的悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF2；

s4:如果NTF1≤NTF2，则开发完成；如果NTF1＞NTF2，则CAE分析悬置主动端安装点动刚度，悬置主动端安装点动刚度通用目标为100000N/mm；

s5:如果悬置主动端安装点动刚度达到100000N/mm目标，则优化支架结构，然后回到s1；如果悬置主动端安装点动刚度没有达到100000N/mm目标，则优化安装点位置与个数提升安装点动刚度，然后回到s1；

(2)评估曲线推导流程：

假设悬置主动端支架动刚度为K_a,悬置橡胶动刚度为K_b，悬置被动端支架动刚度为K_c，则悬置系统总动刚度K₁为：

假设悬置橡胶动刚度无限大，及悬置系统无隔振，则悬置系统总动刚度K₂为：

传递到被动端支架的受力F_c与悬置主动端支架所受激励力F_a之比为传递率T，将式(2)与式(1)相比便得到传递率T为：

假设悬置被动端悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数为NTF，则车内主驾外耳噪声S为:

由式(4)可知悬置主动端动刚度K_a与悬置被动端悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF关系式为：

经过数据收集与文献查找，500Hz到1500Hz，悬置被动端支架动刚度K_c为10000N/mm，悬置橡胶动刚度K_b为3000N/mm，并且悬置主动端支架动刚度K_a通用目标为10000N/mm以及悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF通用目标为44dB/N，即式(5)一个点坐标为(10000N/mm，44dB/N),则得到悬置主动端动刚度K_a与悬置被动端悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF关系式为：

根据式(6)绘制K_a与NTF的关系曲线，即为评估曲线。

进一步，所述s1中悬置主动端支架动刚度CAE分析方法为：

s11：把悬置橡胶质量集中在悬置主动端支架弹性中心点处，数模仅保留悬置主动端支架与电机总成；

S12：在悬置主动端支架弹性中心点处某方向施加单位力，得到悬置主动端支架弹性中心点处位移，再求倒数，即为该方向悬置主动端支架动刚度。

进一步，所述s2中悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数CAE分析方法为：

S21：去掉电机总成、悬置主动端支架以及悬置橡胶，保留悬置被动端支架以及整车车身数模；

S22：在悬置被动端支架弹性中心点处某方向施加单位力，得到车内主驾外耳噪声值，即为悬置被动端支架弹性中心点该方向到车内主驾外耳传递函数NTF。

进一步，所述s5中悬置主动端安装点动刚度CAE分析方法为：

s51：仅保留电机总成以及悬置主动端安装点位置数模，找到悬置主动端安装点形成封闭形状的重心，如果安装点共线，即为安装点最长连线的中点，并且重心与安装点刚性连接；

s52：在重心处某方向施加单位力，得到重心处位移，再求倒数，即为该方向悬置安装点动刚度。

本发明的评估方法，在纯电动车型数字样车开发阶段，帮助悬置主动端支架NVH设计从而达到消除或减弱车内啸叫的目的。

附图说明

图1是纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估流程图；

图2是纯电动车型悬置系统的结构示意图；

图3是纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估曲线；

图4是某纯电动车型CAE分析右悬置主动端支架base状态Z向动刚度曲线；

图5是某纯电动车型CAE分析右悬置被动端支架弹性中心点Z向到车内主驾外耳传递函数NTF曲线；

图6是某纯电动车型CAE分析右悬置主动端安装点Z向动刚度曲线；

图7是某纯电动车型CAE分析右悬置主动端支架优化状态Z向动刚度曲线；

图8是某纯电动车型实车D档全电门加速车内主驾外耳噪声colormap图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

种纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，具体包含评估流程以及评估曲线推导过程两部分内容：

(1)评估流程

如图1所示，纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估流程如下：

s1:CAE分析悬置主动端支架动刚度，判断是否达到10000N/mm目标；

s2:如果达到目标，则开发完成，如果没有达到目标，则CAE分析悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF1；

s3:根据评估曲线确定悬置主动端支架动刚度所对应的悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF2；

s4:如果NTF1≤NTF2，则开发完成；如果NTF1＞NTF2，则CAE分析悬置主动端安装点动刚度，并且通过大量数据收集与文献查找，悬置主动端安装点动刚度通用目标为100000N/mm；

s5:如果悬置主动端安装点动刚度达到100000N/mm目标，则优化支架结构，然后回到s1；如果悬置主动端安装点动刚度没有达到100000N/mm目标，则优化安装点位置与个数提升安装点动刚度，然后回到s1。

所述s1中悬置主动端支架动刚度CAE分析方法为：

1)如图2所示，把悬置橡胶质量集中在悬置主动端支架弹性中心点处，数模仅保留悬置主动端支架与电机总成；

2)在悬置主动端支架弹性中心点处某方向施加单位力，得到悬置主动端支架弹性中心点处位移，再求倒数，即为该方向悬置主动端支架动刚度；

进一步，所述s2中悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数CAE分析方法为：

1)如图2所示，去掉电机总成、悬置主动端支架以及悬置橡胶，保留悬置被动端支架以及整车车身数模；

2)在悬置被动端支架弹性中心点处某方向施加单位力，得到车内主驾外耳噪声值，即为悬置被动端支架弹性中心点该方向到车内主驾外耳传递函数NTF；

进一步，所述s5中悬置主动端安装点动刚度CAE分析方法为：

1)如图2所示，仅保留电机总成以及悬置主动端安装点位置数模，找到悬置主动端安装点形成封闭形状的重心(如果安装点共线，即为安装点最长连线的中点)，并且重心与安装点刚性连接；

2)在重心处某方向施加单位力，得到重心处位移，再求倒数，即为该方向悬置安装点动刚度；

2、评估曲线推导过程

如图2所示，假设悬置主动端支架动刚度为K_a,悬置橡胶动刚度为K_b，悬置被动端支架动刚度为K_c，则悬置系统总动刚度K₁为：

假设悬置橡胶动刚度无限大，及悬置系统无隔振，则悬置系统总动刚度K₂为：

传递到被动端支架的受力F_c与悬置主动端支架所受激励力F_a之比为传递率T，将式(2)与式(1)相比便得到传递率T为：

假设悬置被动端悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数为NTF，则

车内主驾外耳噪声S为:

由式(4)可知悬置主动端动刚度K_a与悬置被动端悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF关系式为：

经过大量数据收集与文献查找，500Hz到1500Hz，悬置被动端支架动刚度K_c近似为10000N/mm，悬置橡胶动刚度K_b近似为3000N/mm，并且悬置主动端支架动刚度K_a通用目标为10000N/mm以及悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF通用目标为44dB/N，即式(5)一个点坐标为(10000N/mm，44dB/N),则可以得到悬置主动端动刚度K_a与悬置被动端悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF关系式为：

根据式(6)画出K_a与NTF的关系曲线，即为评估曲线。

应用于实际电动车生产中：

某纯电动车型在数字样车开发阶段，电机右悬置主动端支架Z向动刚度不满足目标，需要进行优化和评估风险，根据本发明提供的评估流程与评估曲线，结果如下：

s1:CAE分析电机右悬置主动端支架base状态Z向动刚度结果见图4，在频率为718Hz处，动刚度最低为5885N/mm，不满足10000N/mm目标；

s2:CAE分析右悬置被动端支架弹性中心点Z向到车内主驾外耳传递函数NTF曲线见图5，通过图5可知，频率718Hz处，NTF值为40.5dB/N，记作NTF1；

s3:根据图3的评估曲线，可以确定动刚度5885N/mm所对应的NTF为36.9dB/N，记作NTF2；

s4:NTF1＞NTF2，则需要CAE分析右悬置主动端安装点动刚度，结果见图6，在频率为944Hz处，安装点动刚度最低为103714N/mm，满足100000N/mm目标；

s5:通过对右悬置主动端支架结构进行优化，CAE再次分析优化状态的右悬置主动端支架Z向动刚度，结果见图7，在频率为828Hz处，动刚度最低为8180N/mm，不满足10000N/mm目标；

s6:通过图5可知，频率828Hz处，右悬置被动端支架弹性中心点Z向到车内主驾外耳传递函数NTF值为36.2dB/N，记作NTF3；根据图3的评估曲线，可以确定动刚度8180N/mm所对应的NTF为41.3dB/N，记作NTF4；

s7:NTF3＜NTF4，则评估实车出来由于右悬置主动端支架Z向动刚度不达标引起抱怨啸叫的风险较小，并且如果进一步要求支架动刚度提升，将带来较大成本的上升与开发时间的延长，因此评估风险较小，让步接受；

实车出来后，进行D档全电门加速工况车内主驾外耳噪声驾评测试，如图8所示，测试数据显示车内主驾外耳噪声在828Hz附近无明显共振带，主观驾评无明显啸叫，从而说明本发明提供的评估方法有效。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，其特征在于：包含评估流程以及评估曲线推导流程：

(1)评估流程

s1:CAE分析悬置主动端支架动刚度，判断是否达到10000N/mm目标；

s2:如果达到目标，则开发完成，如果没有达到目标，则CAE分析悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF1；

s3:根据评估曲线确定悬置主动端支架动刚度所对应的悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF2；

s4:如果NTF1≤NTF2，则开发完成；如果NTF1＞NTF2，则CAE分析悬置主动端安装点动刚度，悬置主动端安装点动刚度通用目标为100000N/mm；

s5:如果悬置主动端安装点动刚度达到100000N/mm目标，则优化支架结构，然后回到s1；如果悬置主动端安装点动刚度没有达到100000N/mm目标，则优化安装点位置与个数提升安装点动刚度，然后回到s1；

(2)评估曲线推导流程：

假设悬置主动端支架动刚度为K_a,悬置橡胶动刚度为K_b，悬置被动端支架动刚度为K_c，则悬置系统总动刚度K₁为：

假设悬置橡胶动刚度无限大，及悬置系统无隔振，则悬置系统总动刚度K₂为：

传递到被动端支架的受力F_c与悬置主动端支架所受激励力F_a之比为传递率T，将式(2)与式(1)相比便得到传递率T为：

假设悬置被动端悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数为NTF，则车内主驾外耳噪声S为:

由式(4)可知悬置主动端动刚度K_a与悬置被动端悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF关系式为：

经过数据收集与文献查找，500Hz到1500Hz，悬置被动端支架动刚度K_c为10000N/mm，悬置橡胶动刚度K_b为3000N/mm，并且悬置主动端支架动刚度K_a通用目标为10000N/mm以及悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF通用目标为44dB/N，即式(5)一个点坐标为(10000N/mm，44dB/N),则得到悬置主动端动刚度K_a与悬置被动端悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数NTF关系式为：

根据式(6)绘制K_a与NTF的关系曲线，即为评估曲线。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，其特征在于：所述s1中悬置主动端支架动刚度CAE分析方法为：

s11：把悬置橡胶质量集中在悬置主动端支架弹性中心点处，数模仅保留悬置主动端支架与电机总成；

S12：在悬置主动端支架弹性中心点处某方向施加单位力，得到悬置主动端支架弹性中心点处位移，再求倒数，即为该方向悬置主动端支架动刚度。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，其特征在于：所述s2中悬置被动端支架弹性中心点到车内主驾外耳传递函数CAE分析方法为：

S21：去掉电机总成、悬置主动端支架以及悬置橡胶，保留悬置被动端支架以及整车车身数模；

S22：在悬置被动端支架弹性中心点处某方向施加单位力，得到车内主驾外耳噪声值，即为悬置被动端支架弹性中心点该方向到车内主驾外耳传递函数NTF。

4.根据权利要求1所述的一种纯电动车型悬置主动端支架动刚度NVH评估方法，其特征在于：所述s5中悬置主动端安装点动刚度CAE分析方法为：

s51：仅保留电机总成以及悬置主动端安装点位置数模，找到悬置主动端安装点形成封闭形状的重心，如果安装点共线，即为安装点最长连线的中点，并且重心与安装点刚性连接；

s52：在重心处某方向施加单位力，得到重心处位移，再求倒数，即为该方向悬置安装点动刚度。