交变电磁力作用在定子齿槽上，产生电磁 力（径向力及切向力）
径向电磁力施加到定子齿槽上，使得定子 振动而发出噪声 电磁力产生的噪声是高频啸叫声 电磁力的频率与电子的固有频率一致 或接近时，定子产生共振，辐射噪声 急剧增加
切向电磁力对电磁噪声的贡献很小
电磁力
定子振动
声辐射
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
底盘
底盘刚度增加，衬套刚度增加 制动能量回收系统 轮毂电机/轮边电机 ACM或电动真空泵
电控
电控系统增加 控制程序复杂、集成度高、多
层级联
主动发声系统 车内主动发声
车外主动发声
庞剑：电动车传动系统NVH特征
电动车电Biblioteka 车NVH挑战1. 高频啸叫成为主要噪声源：电机啸叫、减速器啸
叫、电控系统啸叫、能量回收系统
原状态
优化后
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
3 电控系统噪声
3.1 电控系统
传统车
电控系统对内燃机车的影响 TCU对传统内燃机车的NVH 影响非常大
电动车控制系统： MCU驱动电机控制系统， 负责驱动电机的控制。 通过接收VCU的车辆行驶 控制指令，控制电动机输 出指定的扭矩和转速，驱 动车辆行驶。 实现把动力电池的直流电 能转换为所需的高压交流 电、并驱动电机本体输出 机械能。 MCU对电动车的NVH影响非 常大
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
2 电动车NVH的车速-频率特征
内燃机车
100km/h 60km/h
0 Hz
风噪
路面及轮胎噪声 发动机及动力系统噪声
动力系统的声品质
100 Hz
250 Hz
1000 Hz
5000 Hz
电动车
100km/h 60km/h
路面及轮胎噪声
0 Hz
100 Hz
250 Hz
风噪
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
2.3 电磁噪声的控制方法
转子槽的设计：降低电磁力及转矩脉动引起的电磁 噪声沿径向分布的空间集中度，降低转矩脉动幅值
合理的极数/槽数配合：避免转矩波动及噪声的选型 的首要原则
降低磁负荷：如齿尖加厚等 气隙：合理的气隙设计 限制导线位移：提升电机槽满率，降低槽内导线空
隙，限制导线位移 抑制主动电流谐波：抑制5次7次电流谐波造成的转
矩波动引起的电磁噪声，谐波间电流与电动势间耦 合产生的48阶转矩波动 定子分段叠压，减小定子铁芯的各向异性 定子结构的控制 壳体的控制：两侧端盖加筋、加厚，提高壳体模态 车身传递路径的控制
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
例子
电机驱动噪声 动力系统的声品质
1000 Hz
5000 Hz
庞剑：电动车传动系统NVH特征
10000 Hz
10000 Hz 5
3 电动汽车的结构特征及NVH挑战
内燃机车
动力源
传统发动机的变化 驱动电机的应用 传动系统的变化 大电机的应用：48V
车身
车身结构分布变化、重量增加 声学包装的分布变化
庞剑：电动车传动系统NVH特征
电
点火提前角
缸内压力
噪声
控
喷油量
扭矩大小
振动
系
进气量
扭矩波动
统
……
……
VCU
BMS MCU VTMS
VCU：Vehicle Control Unit 整车控制器 BMS：Battery Management System 电池管理系统 MCU：Motor Control Unit 驱动电机控制器（亦可称作PCU或IPU） VTMS：Vehicle Thermal Management System 热管理系统（包括车内 气候控制系统）
2. 掩盖效应
3. 路噪更加凸显
4. 风噪：更加凸显
5. 热管理的噪声源增加
6. 车身、底盘、声学包装
7. 驾驶乐趣 8. 政府法规
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目 录
一．电动车NVH特征 二．动力传动系统NVH特征及控制 三．特殊工况下的NVH特征及控制 四．驾驶乐趣、法规的挑战与主动发声
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
1 动力系统结构变化与NVH特征
频率特征：以低频和中频为主 噪声：轰鸣
内燃机车声音
电动车的频谱特征
阶次特征：电机阶次、电控阶 次、减速器阶次
频率特征：以高频为主 噪声：啸叫
电动车声音
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
混合动力车的频谱特征
阶次特征： 发动机发火阶次及谐阶次为主 电机阶次、电控阶次
频率特征：以低频和中频为主，伴随高频成分 噪声：低频和中频轰鸣、高频啸叫
2.2 扭矩波动产生的电磁噪声
T (α=) T0 + Tr (α )
扭矩：转子磁通与定子气隙中变磁导之间的相互关系产生 扭矩波动：
主磁路磁导发生改变 气隙中的磁密度变化 结构不均匀 电磁感应变化 电控系统（如脉宽调制PWM）引起的电流波动 电磁噪声： 扭矩波动产生电磁噪声 低速大转矩时候尤为明显 扭矩波动的控制： 合理的极对数/槽数配合，可调制转矩波动阶次 合理的参数与设计（如气隙等）选择可减少转矩波动 电控
结构变化
1.驱动电机取代传统内燃机 2. 变速器：单极减速器 3. 电动压缩机 4. 电控系统 5. 电池系统复杂
6. 电机和电池热管理系统
NVH特征
1. 驱动电机
① 路噪与风噪成为主要成分 ② 电机及驱动系统啸叫 ③ 声品质特征改变
2. 变速器：比传统车简单 3. 电动压缩机：成为主要动力振动源 4. 电控系统：高频啸叫 5. 电池系统：高频噪声更加凸显 6. 热管理系统：带来新的NVH问题
电动车驱动系统NVH特征及控制策略
庞剑
2018年4月27日
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
目 录
一．电动车NVH特征 二．动力传动系统NVH特征及控制 三．特殊工况下的NVH特征及控制 四．驾驶乐趣、法规的挑战与主动发声
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
1 电动车频谱及声音特征
内燃机车的频谱特征
阶次特征：发动机发火阶次及 谐阶次为主
庞剑：电动车传动系统NVH特征
2 电机系统噪声
电机系统噪声
电磁噪声
机械噪声 冷却噪声
电机本身 逆变/整流/控制噪声
径向/切向电磁力 转矩波动 静/动偏心 齿槽噪声
PWM脉宽调制噪声 谐波失真
轴承噪声 动不平衡噪声 结构共振噪声
液冷系统噪声
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庞剑：电动车传动系统NVH特征
2.1 电磁力产生的噪声
气隙中的磁场使得磁密度发生变化，产生 了电磁力 电磁力是与时间相关的交变力 电磁力取决于气隙形状、齿槽形状， 等等 除了基阶外，还有高阶成分