年6月17-18日，由NE时代主办，上海电驱动股份有限公司和华域汽车电动系统有限公司战略合作，精达股份总冠名的“全球xEV电驱动系统技术暨产业大会”在上海嘉定圆满召开。

以下为天际汽车张帆演讲实录，主题为《整车电驱系统NVH问题挑战和解决方案》。

首先说一下天际汽车，我们公司成立于年，公司base在嘉定，我们去年有一款车智能SUV天际ME7已经上市，上海有两家体验店，分别在晶品购物中心（愚园路68号）和宝山郑隆店（潘泾路号），大家感兴趣可以试乘试驾。同时在国内主流的一二线城市，像广州、北京、成都、武汉、南京、长沙等等，也有我们的体验店，也欢迎大家试乘试驾。

我今天演讲的主题，是关于整车电驱系统NVH方面的，我主要从八个方面来阐述一下：第一个方面电动汽车NVH面临的挑战，然后是天际电驱NVH的开发流程，接下来是电机控制器相关噪音解决方案，电机的噪音，减速器的噪音，电驱系统噪音解决方案，然后介绍一下电驱系统抖动的解决方案，最后是电驱新技术发展带来一些新的NVH问题。

电动汽车NVH面临的挑战

当前我们电动汽车NVH，主要面临这么六个方面挑战：

车外行人警示音；

车身激励频率变化；

方向盘不同模态避频策略；

悬置设计在隔振与抗扭两方面的权衡；

车内的吸音隔音问题；

最后一个动力总成的噪音，也是各家NVH一个老大难的问题，包括减速器的噪音，如减速器的齿轮修形，差速器噪音，轴承噪音等等。电机这边主要是定转子拓扑引起的噪音，定转子扭振的噪音，还有轴承也会存在一些高速情况的噪音，包括低温情况下可能会有一些异响。MCU作为控制器主要是辅助解决噪音问题，是一个辅助的手段。现在比较多的做法是电流谐波补偿，IGBT在低转速位置5K频率优化。复合静音材料的应用，现在做三合一，原来电机跟减速器影响不到控制器，现在是互相影响，材料层面也是要做一些优化。其他像整车系统级的异响，低转速下Tipin/Tipout打齿的声音，减速器电机花键配合，还有悬置半轴尺寸配合，最后就是电驱系统的抖动。

天际电驱NVH开发流程

针对电驱系统NVH问题的解决，天际汽车有着一套完整的开发流程，我们会在前期需求定义阶段，给我们合作伙伴，一个完整的不同转速下全扭矩范围内的噪声限制曲线要求，同时对单阶次的噪声和overall噪声有一个差值的要求。

第二个在产品设计阶段，我们天际电驱团队本身是有电驱设计能力的，所以我们会在前期包括电磁方案的分析，扭振的分析，跟我们的合作伙伴提供一系列的建议包括专利，无偿分享给我们的合作伙伴。从仿真方面，天际也会跟合作伙伴一起做一些噪音，扭振和谐波电磁力的仿真和优化。

样品制造完成之后，接下来是单元测试，一个是组件各个组件模态的测试，包括应用工况下单体组件测试，控制器盖板模态测试等等。接下来是系统测试，我们系统测试并不单指电驱系统台架的NVH测试，还包括在车上测电驱系统的NVH。测出来有问题之后，再回过头对产品进行设计迭代优化。最后确保我们交到天际整车NVH部门手里面的，一定是一个很好的方案，优化过几轮NVH的电驱系统，整车只需要验收就完了。剩下如果再有局部NVH问题，整车再去做一些附加隔音。

天际跟其他OEM不太一样的一点，我们会把电驱NVH问题，在电驱部门内解决掉，不会说产品快到C样甚至PPAP了，交给整车测试部门再测出问题。因为这个时间点就比较晚，产品再改其实是来不及的,这时候再想上一些整车的吸音隔音措施，对于产品NVH问题是很难有效的解决。

电驱NVH问题的解决，一定要解决在前端，包括设计端、仿真端、电驱各个单元及系统测试端。

电机控制器相关噪音解决方案

谐波注入，刚刚都有聊过这个问题。谐波注入其实就是通过一个谐波抑制算法计算出谐波电压，对电压使用谐波电压进行补偿，我们这边是以5次、7次谐波为例，对应主要是对应24阶的噪音。天际ME7，我们在早期开发遇到一个问题：车辆加速或者是滑行的时候有一个尖锐的噪音，分析是来自24阶的噪音，转速范围在-左右比较低。

针对这个问题做了一个改进，通过前馈控制，使用PI调节，将5，7次电流谐波分量，控制到0。谐波注入呢，受电机基础标定影响较大，电机电感参数标的不准，也是没有办法做好谐波注入降噪的。这个是5，7次谐波的电压方程，这个是谐波抑制算法的控制框图介绍。

这个是软件优化做的测试对比，可以从图上看出来，无论是整车测试还是台架测试，谐波注入对24阶噪音有很大的削弱效果，不同台架工况共振峰值处噪音降低12分贝以上，针对整车抱怨工况峰值处噪音降低13分贝。

主要是针对低转速下24阶噪音有效，针对48阶噪音其实效果很有限，48阶噪音整车和台架测出来的NVH问题，更多集中在弱磁区域。现在使用的芯片还有一个负载率的问题，一般目前做的比较成熟的是解决一个阶次的噪音问题，还没有看到有两个噪音阶次都解决的。

跟MCU相关的噪音，还有一项新技术，就是复合静音盖板材料。我们ME5车呢，在开发早期遇到了中速段啸叫，分析下来，噪音频率与电机控制器盖板一阶弯曲模态吻合，这块存在噪音尖峰点。就是这两个位置，这两根线一个是电机噪音阶次，一个是减速器的。这是我们自己做的一个模态测试结果。

我们当时考虑做了两版优化，原来一阶弯曲频率是Hz，我们当时考虑把这个盖板做成凹凸提高刚度，模态提升到Hz。当时想把这个噪声峰值点往后移，移到整车车速提上来之后，希望路噪胎噪可以把这个声音给遮掉。第二个措施想上静音复合板材料，国外MSA和国内保力迈拓也在做这种材料。这个材料跟我们普通的铝材料不同，是在两层冲压铝板中间有一个阻尼材料，加了阻尼材料之后，在有噪声源的情况下，是很有优势的。盖板在变形的过程中，通过两套铝板之间拉动阻尼层，通过阻尼层受拉动的耗能衰减这个振动，最终减少往外辐射的噪声。

这个是我们针对原来状态跟两种改进方案的测试对比，通过测试，可以发现针对减速器的6.58阶的噪声，（注：红的是原状态，蓝的是改变模态往后移的，绿的是使用静音复合材料的），静音复合材料把整个噪声尖峰点都摸平了，没有特别突出的点。在电机的8阶噪声也是有同样的表现，甚至说在这组其实弱化的更厉害。减速器21阶更不用说了，提高钢度这种在低转速NVH恶化蛮明显，绿的（注：复合静音材料）这个基本没有太大的恶化。提高盖板刚度对局部的噪声有改善，但噪音突起点后移，且没有被路噪胎噪覆盖掉，主观评价不接受。静音复合盖板对NVH有很大的改善，主观评价可以接受，目前这个材料在天际ME5新车型上面已经有了应用。

电机噪声解决方案

电机大家都知道电机噪音不可避免，因为定转子拓扑结构决定的。针对电磁噪音问题，天际汽车有一套完整的电磁NVH分析的方法论。图中我们给出了三种电磁方案，其中第三种是天际自主设计的。我们在隔磁孔上面做了很多优化，包括谐波引流，以及dq轴中间转子表面开槽等等。

我们知道，6倍频和12倍频电磁力是导致24阶和48阶噪音的两个源头。那么天际分析下来，我们的方案在这两个谐波电磁力，还是有很大优势的，大家可以看到这两个值都比较低，12倍频电磁力更是远低于行业水平。

转子开槽有些家开在d轴上，一定是因为生产线好装夹，对NVH改善没效果。直接开在q轴，整个扭矩性能会掉下来，一般是开在dq轴中间。这个是提取谐波电磁力，对特殊的工况点，峰值扭矩的工况点做了声压跟振动的计算。我们取了两个读数点，这个声压值比较大，振动跟声压在电磁力波频率处在幅值。电机声压和振动趋势比较吻合，通过完全闭环的分析，在前期能够给合作伙伴在电机电磁方案设计上，提供一个参考意见，完成多目标优化。

电机除了电磁噪音，当然还有机械噪音，最突出的就是轴承跑圈噪音，尤其是浮动端的后轴承。这个是我们在ME7开发早期遇到的一个问题，电驱系统加速工况下，存在2/3/4/5/6/7/8/9阶异常阶次噪音，这里面呢2/3/7/9阶为电机输入轴系的动平衡问题；最后分析下来是电机B端轴承出现跑圈现象，引起旋转动平衡噪音问题。我们最后通过轴承钢套提高硬度和使用带O圈的轴承，有效解决了轴承跑圈问题，彻底根治了这个噪音问题。

去年冬标，我们遇到个新问题，电机轴承低温噪音。当然了，这个问题，我了解到，基本是行业通病。零下30℃环境温度，电驱系统冷启动，存在分数阶3.63阶及4.64阶系列倍频，与电机轴承阶次是吻合的。最后发现是低温下轴承润滑脂粘度大，低温冷启动时，轴承不能充分润滑导致了异响。解决方法很简单，更换低粘度轴承油脂。这两种是克虏伯和协同的轴承油脂，配SKF和FAG轴承的，这两种是SKF自己开发的油脂，其中这三种就是我们所说的低粘度油脂。

当然了各家整车销售的地区和环境不一样，这个更换还是要在确保可靠性前提下，确保电机高温耐久试验没问题，才敢切换。

减速器噪音解决方案

减速器开发过程中，一定要经过至少两轮的齿轮修形，他的金刚滚轮才能投下去，否则做出来的东西NVH一定是不友好的。不同转速下，齿轮是有形变量的，而且是不同的，这个就需要我们根据整车对减速器的实际使用情况，确定最常用的工况范围，我们根据这个工况来做设计优化。这些修形呢，主要有这么6个齿形量。天际ME7开发我们总共做了至少3轮齿轮修形。这个是我们通过修形，优化鼓形量和斜形量，优化了齿轮传递误差，通过测试发现NVH峰值点优化了至少8个分贝，效果非常明显，措施有效。

再一个差速器垫片，最近看了好几家找我问这个问题。这种噪音呢，正常你直线行驶不会发现，就是在转弯的时候，左右轮速有速差，差速器工作，才有问题。这里有一个差速器垫片，产生摩擦的噪声异响。大家能想到的解决方案：

半轴齿轮垫片，由原来的金属材料改为高强度自润滑工程塑料；

再一个降低差速器内部摩擦副的振动激励；

还有半轴增加动力吸振器；

最后更换极压添加剂和抗磨剂更好的润滑油，改善润滑效果。

后面三个大家不用试了，没有效果，只有第一个措施有效。大家可以

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