CN210489235U - 一种车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，包括检测模块和降噪模块，所述检测模块用于对车载条件下噪声源进行识别，包括近场声全息测试单元、近场振动噪声测试单元、锤击测试单元，所述降噪模块用于降低噪声源的噪音，包括吸声材料、支撑加固件。本实用新型采用多种试验来检测燃料电池发动机系噪声来源及传递路径，使得噪声源能够以高精确度被检测到。在找到噪声源后，针对具体问题对车身部件进行优化，通过使用吸声材料、改变噪声源的内部结构及重量分布等多种方法来噪声问题，提高了车载条件下的发动机系统的可靠性和耐久性，改善了车辆声震噪声，缓解车辆运行过程中的噪声污染，改善了车辆的驾乘体验。

Description

一种车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统

技术领域

本实用新型涉及新能源燃料电池发动机领域，具体涉及一种车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统。

背景技术

随着新能源汽车的技术研发不断发展，当前NVH(Noise噪声、Vibration震动、harshness声震粗糙度)越来越被社会群体所重视，车辆用户越来越关心车辆的驾乘体验，因此解决好新能源发动机的NVH相关技术方法就显得十分重要了。目前市场上搭载新能源氢燃料电池的发动机中，普遍存在车辆后部及后舱外部声震噪音超高，部分车辆声震噪音已经大大超出国家对新能源车辆声震噪音的要求，因此如何降低和改善新能源车辆的声震噪音问题，显得尤为关键。

部分现有技术处理方式非常单一，部分车辆仅仅采用消音方式处理声震噪声。针对目前存在的缺点和弊端，本申请根据燃料电池在车载状态下进行相关技术研究，主要研究如何检测噪声的来源、噪声传递路径以及如何降低噪声的量级，最终实现满足车内对噪声的要求及满足车辆的驾乘舒适度。

实用新型内容

本实用新型提供一种车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，能够提高车载条件下的发动机系统的可靠性和耐久性，改善了车辆声震噪声。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，包括检测模块和降噪模块，所述检测模块用于对车载条件下噪声源进行识别，包括近场声全息测试单元、近场振动噪声测试单元、锤击测试单元，所述降噪模块用于降低噪声源的噪音，包括吸声材料、支撑加固件。

作为上述方案的优选，所述近场声全息测试单元、近场振动噪声测试单元、锤击测试单元均包括控制电脑。

作为上述方案的优选，所述近场声全息测试单元还包括依次电性相连的PU探头、数据采集器、信号调整盒，所述PU探头用于在测量面上扫描采样、快照获得测量面上的声压，并通过数据采集器和信号调整盒将数据采集到控制电脑中。

作为上述方案的优选，所述PU探头在四个测试位置测试，四个测试位置车体外部的正后部、左后部、右后部及车体内部的乘客区后部。

作为上述方案的优选，所述近场振动噪声测试单元还包括麦克风、加速度传感器，所述麦克风和加速度传感器分别与控制电脑电性连接，所述麦克风用于测量不同位置的噪声的声压，所述加速度传感器设有多个，分别设于车辆的各部件上，用于测量各部件上的振动加速度。

作为上述方案的优选，所述锤击测试单元还包括三向加速度传感器、力锤，所述三向加速度传感器设于车内后部靠近燃料电池系统的板件表面上，并与控制电脑电性连接。

作为上述方案的优选，所述支撑加固件设于板件内侧，用于固定支撑板件。

作为上述方案的优选，所述吸声材料包括多孔吸声材料。

作为上述方案的优选，所述多孔吸声材料包括选自无机纤维、有机纤维、泡沫树脂材料、吸声金属材料中的一种或多种。

由于具有上述结构，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统包括近场声全息测试单元、近场振动噪声测试单元、锤击测试单元，采用多种试验来检测燃料电池发动机系噪声来源及传递路径，使得噪声源能够以高精确度被检测到。在找到噪声源后，针对具体问题对车身部件进行优化，通过使用吸声材料、支撑加固件等多种方法来噪声问题，提高了车载条件下的发动机系统的可靠性和耐久性，改善了车辆声震噪声，缓解车辆运行过程中的噪声污染，改善了车辆的驾乘体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型检测模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，包括检测模块和降噪模块，所述检测模块用于对车载条件下噪声源进行识别，包括近场声全息测试单元、近场振动噪声测试单元、锤击测试单元，所述降噪模块用于降低噪声源的噪音，包括吸声材料、支撑加固件。

所述近场声全息测试单元、近场振动噪声测试单元、锤击测试单元均包括控制电脑1。

所述近场声全息测试单元还包括依次电性相连的PU探头21、数据采集器22、信号调整盒23，所述PU探头21用于在测量面上扫描采样、快照获得测量面上的声压，并通过数据采集器22和信号调整盒23将数据采集到控制电脑1中。

所述PU探头21在四个测试位置测试，四个测试位置车体外部的正后部、左后部、右后部及车体内部的乘客区后部。

所述近场振动噪声测试单元还包括麦克风31、加速度传感器32，所述麦克风31和加速度传感器32分别与控制电脑1电性连接，所述麦克风31用于测量不同位置的噪声的声压，所述加速度传感器32设有多个，分别设于车辆的各部件上，用于测量各部件上的振动加速度。

所述锤击测试单元还包括三向加速度传感器41、力锤(图中未显示)，所述三向加速度传感器41设于车内后部靠近燃料电池系统的板件表面上，并与控制电脑1电性连接。

所述吸声材料包括多孔吸声材料。

所述多孔吸声材料包括选自无机纤维、有机纤维、泡沫树脂材料、吸声金属材料中的一种或多种。

具体实施应用过程如下：

以客车为例，在客车开机怠速-急加速-急减速-额定平稳运行工况下进行测试。首先分别对车体外部的正后部、左后部、右后部及车体内部的乘客区后部等位置进行声全息试验测试，采用PU(声压-质点速度)探头21在测量面上扫描采样、快照获得测量面上的声压，并通过数据采集器22和信号调整盒23将数据采集到外部的控制电脑1中，在得到车辆不同位置处噪声的A计权声压级分布图后，对各位置的整体平均声压级频谱进行初步分析，得到噪音的峰值频率，并计算得到对应频率下的声压级；从A计权声压分布图得知，车后方声压级相对较高。进一步地，从车辆后盖板表面的A计权声压分布图中得知，声压级别较高的部分(此处可通过与第一预设声压级阈值比较得到声压级别较高的位置)集中在后盖板的散热百叶开缝处，初步判断发动机系统的噪声是通过该处透射出来的。因此，针对后盖板位置作进一步分析，通过对整个后盖板的整体平均声压级频谱分析得知声压级峰值频率主要为416Hz、832Hz、1248Hz，并计算出这三个频率下的声压级分别为70.84dB(A)、81dB(A)、66.76dB(A)，此处声压级的计算方法采用现有技术。

为了更好的分析噪声位置的频率分布，可以进一步选取车辆后盖板中的特定区域进行频谱分析，特定区域选取在声压级大于第二预设声压级阈值的位置(其中第二预设声压级阈值大于第一预设声压级阈值)，经过分析得知，该特定区域的声压级峰值频率仍然为416Hz、832Hz、1248Hz，这三个频率下的声压级分别为75.27dB(A)、89.83dB(A)、67.07dB(A)。因此降噪方案主要针对这几个主要峰值频率进行处理。通过声全息试验测试分析得知，燃料电池空气路辅助进气系统是燃料电池系统工作时的主要噪声源。

其次，声压级大于第一预设声压级阈值所对应的位置，通过近场的振动噪声试验来进一步识别噪声源以及振动源。本实施例中，开启燃料电池整车后盖板，针对燃料电池空气路辅助进气系统，分别在空压机上方(排气管道侧)、空压机侧面(进气管道侧)、电机径向位置以及燃料电池系统正后方布置麦克风，利用麦克风测量各位置的噪声的声压，分析不同位置噪声的频率分布及阶次特征，麦克风31将环境声压转换为电声信号，并将信号传输至与其电性连接的控制电脑1，经控制电脑1处理将电声信号转换为声压；同时在电机壳体、电机侧悬置上支点、电机侧悬置下支点、空压机出口处壳体、空压机进气管道口处、空压机支承表面及电机侧支承表面布置加速度传感器32，利用加速度传感器32测量各部件上的振动加速度，并将测得的振动加速度信息传输至控制电脑1，用于分析各部件振动的频率分布及阶次特征。将噪声与各部件振动联系起来，分析噪声来源和传递路径。经过测试，噪声最大的位置总是在空压机进气侧和排气侧，即空压机为主要噪声源及振动源，经进气及排气管道向外传递，对其进行阶次分析，其噪声主要阶次是10和15阶次噪声，工况不同时占主导的阶次也会变化。

再次，在加速试验工况下，为了确定其他部分的噪声共振影响，对声压级大于第一预设声压级阈值所对应位置附件的板件进行锤击试验，本实施例中，对车内后部靠近燃料电池系统的板件进行锤击试验，获取其传递函数。测试过程中，在板二(与乘客区最后一排座位相接触的板件)和板一(座位后方与板二相交接触的板件)的板表面上各布置一个三向加速度传感器41，并采用锤击法对其进行测试，以获取三向加速度传感器41的频率响应函数。具体为，使用力锤对板件进行激励，记录力锤所施加的激励力，并通过与三向加速度传感器电性连接的控制电脑1获取此时三向加速度传感器41输出的测试数据，然后根据三向加速度传感器41输出的测试数据与激励力之间的比例关系获取三向加速度传感器41的频率响应函数。该锤击试验重复进行三次，用以验证车内中低频结构噪声的来源。测试结果显示，板一在垂直方向上的振动主要在257.8Hz、293Hz、531.3Hz这几个频率附近有相对较大的响应。板二在纵向上的振动主要在257.8Hz、308.6Hz、375Hz、398.4Hz这几个频率附近有较大的响应；在垂向上的振动主要在285.2Hz、312.5Hz、402.3Hz，这几个频率附近有较大响应。由于加速工况的噪声实验中，车内中低频结构噪声频率范围为250-370Hz，因此可以确定板一和板二都是该噪声的来源。

鉴于上述检测结果，针对具体问题对车身部件进行优化。

首先，为了确定噪声降低的实际方法及处理方案，在车辆后盖板及左右侧盖板进行布置吸声材料测试。吸声材料包括有无机纤维、有机纤维、泡沫树脂材料、吸声金属材料等多孔吸声材料，但不限于上述材料。本实施例中，采用3mm厚度的隔音毡补贴于仓门内侧，在隔音毡外侧加装50mm厚度的三聚氰胺吸声材料，最外侧采用0.5mm厚度的铝制网孔板进行封盖处理。并对空压机进行了吸声处理，本实施例中，针对未做任何处理的发动机，在空压机进、出口分别进行分四段隔音降噪处理，第一段进气远端管由内而外分别为3mmEVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)+7mm软棉毡+3mmEVA，第二段进气管由内而外分别为2mmEVA+1mmEVA+7mm软棉毡+1mmEVA+2mmEVA，第三段进气管由内而外分别为3mmEVA+7mm软棉毡+3mmEVA，第四段进气管由内而外分别为2mmEVA+1mmEVA+7mm软棉毡+1mm+EVA+2mmEVA。在空气进入空压机管口位置采用3mmEVA+7mm软棉毡+3mmEVA进行整体包扎处理。经加设吸声材料后，车量燃料电池发动机通常工况条件下，声压级在416Hz下，降低了1.61dB；在832Hz处下降了2.8dB；在1248H处下降了1.14dB。

其次，针对中、低频结构噪声的噪声源，即车内后部靠近燃料电池系统的板一和板二，采用通过改变噪声源的内部结构及重量分布的方法来实现降噪。本实施例中，板一和板二在优化改动前，为薄壁注塑件，内侧无任何加强支撑来固定位置，结构件优化后，将板件内侧增设支撑加固件，使得在增加强度的同时减少其自身振动带来的噪音。

基于上述的噪音检测及降噪系统，对不同功率的发动机系统在不同工况下分别进行测试，经过数据对比分析看出合理的选择降噪材料及测试系统能够在很大程度上起到降噪的效果，能够使系统整体噪声降低平均量在2.352dB至25.88dB。

本实施例中，加速度传感器的型号为JF2020，三向加速度传感器的型号为MEAS34207A，麦克风可以采用现有技术中的任意型号的麦克风，PU探头、数据采集器和信号调整盒均为现有技术，PU探头型号为SP-ADD，SL-ADD，数据采集器型号为TIT-PA-PR，SL-ADD-PR，控制电脑的型号为戴尔7520。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，其特征在于：包括检测模块和降噪模块，所述检测模块用于对车载条件下噪声源进行识别，包括近场声全息测试单元、近场振动噪声测试单元、锤击测试单元，所述降噪模块用于降低噪声源的噪音，包括吸声材料、支撑加固件。

2.根据权利要求1所述的车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，其特征在于：所述近场声全息测试单元、近场振动噪声测试单元、锤击测试单元均包括控制电脑。

3.根据权利要求2所述的车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，其特征在于：所述近场声全息测试单元还包括依次电性相连的PU探头、数据采集器、信号调整盒，所述PU探头用于在测量面上扫描采样、快照获得测量面上的声压，并通过数据采集器和信号调整盒将数据采集到控制电脑中。

4.根据权利要求3所述的车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，其特征在于：所述PU探头在四个测试位置测试，所述四个测试位置车体外部的正后部、左后部、右后部及车体内部的乘客区后部。

5.根据权利要求2所述的车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，其特征在于：所述近场振动噪声测试单元还包括麦克风、加速度传感器，所述麦克风和加速度传感器分别与控制电脑电性连接，所述麦克风用于测量不同位置的噪声的声压，所述加速度传感器设有多个，分别设于车辆的各部件上，用于测量各部件上的振动加速度。

6.根据权利要求2所述的车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，其特征在于：所述锤击测试单元还包括三向加速度传感器、力锤，所述三向加速度传感器设于车内后部靠近燃料电池系统的板件表面上，并与控制电脑电性连接。

7.根据权利要求6所述的车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，其特征在于：所述支撑加固件设于板件内侧，用于固定支撑板件。

8.根据权利要求1所述的车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，其特征在于：所述吸声材料包括多孔吸声材料。

9.根据权利要求8所述的车用燃料电池发动机系统噪音检测及降噪系统，其特征在于：所述多孔吸声材料包括选自无机纤维、有机纤维、泡沫树脂材料、吸声金属材料中的一种或多种。

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