杨刚
浙江吉利控股集团有限公司（宁波）吉利汽车研究总院 浙江 310000
摘要：为了保证增程式电动车在使用过程中NVH性能可以实现充分的发挥，对四点衬套式悬置系统进行了使用，在此基础上可以对电动车的动力总成起到非常重要的支撑作用。本文主要制定了两种匹配方案，但是原车状态设计方案存在非常严重的振动耦合现象，在对振动耦合现象进行相应的优化工作之后，主振动的振动解耦率明显提升，频率在分配上有利于怠速工况的隔震。本文对于增程式电动车悬置系统进行了相应的优化工作，并针对NVH性能进行了测试，希望能为相关人员提供合理的参考依据。
关键词：增程式电动车；悬置系统；优化；NVH性能；测试
如今，在我国科学技术不断发展的背景下，电动车的研究水平在也在原来的基础上实现了进一步的提升，但是在电池密度以及使用寿命方面仍然还存在一定的缺陷，因为电池能量的密度不够，这就造成电动车的行驶里程比较短，这也是目前电动车在市场推广中所面临的重要问题。为了对电动汽车续航里程较短的问题实现合理解决，增程式电动车逐渐出现在市场中，这种电动汽车在原电动汽车的基础上又增加了载车载充电器，通过这种方式可以在很大程度上延长电动车的续航里程。但是，增程式电动车与普通电动汽车相比动力模块明显增加，并且在前舱结构的布置上空间比较紧密，这就造成NVH性能很难实现有效的控制和发挥。
1增程式电动车动力总成与悬置系统布置
在研究过程中所选择的是一辆紧凑型的增程式小型电动车，其中布置方案为动力系统前置前轮驱动，电动驱动总成、增程器系统、电动控制器、低压蓄电池、电动真空制动系统、电动助力转向系统、电动空调系统、电动冷却系统以及高低压配电盒等都设置在了电动车的前舱中，动力电池包、电池管理系统以及车载充电机全部设置在了电动车的后备箱当中。
下图1所示的是该电动车动力总成前舱的分布图，其中发电机为奇瑞272发动机与8KW发电机。由方案图中的信息可以了解到，法兰盘2将两杠发动机1与发电机3之间实现了有效的连接，从而形成了增程器系统，永磁同步电机5属于该电动汽车中非常重要的驱动电机，与减速器4之间形成了电动车的集成式动力总成。
图1 增程式电动车动力总成前舱总体布置方案
2增程式电动车悬置系统优化措施
2.1 悬置系统固有频率匹配分析
与以往的汽油车进行比较，要想保证NVH性能可以实现充分的发挥，就必须对增程式电动车悬置点进行合理的安排，同时完成对安装角度的优化匹配工作。结合实际情况可以了解到，对于增程式电动车而言，本身动力系统结构就具有非常明显的复杂性，在对增程式电动车动力总成悬置系统振动响应进行计算的过程中，当固有频率不同时，发电机与电动机的工作特性也会存在一定的差异，因此，需要在计算过程中进行充分的考虑，其中最低的激励频率为发动机的怠速点火频率，最高的激励频率为发动机的工作频率。在对增程式电动车悬置系统频率进行分布的过程中，一定要保证处于最低激励频率与最高激励频率之间，主要是因为当悬置系统的固有频率比较低时，很有可能会造成发动机的怠速出现共振现象。
发动机的活塞在气缸内周期性上下循环运动，同时压缩气体会对活塞产生一定的反作用力，在这时发动机就会形成一个振源，并且可以循环进行振动，两缸发动机的振动现象主要是产生于点火激励与不平衡惯性力激励，这两种激励方式之前并不是独立存在的，相互之间有着非常重要的影响作用。尤其是在转速比较快的情况下，就会呈现出非常明显的不平衡惯性力，并且冷却风扇的振动激励也会明显的增加，需要在振动测试过程中引起高度的重视。
2.2 悬置系统振动能量解耦分析
因为增程式小型电动车动力总成都分布在了前舱当中，但是因为前舱空间非常小，所以在对悬置系统进行布置的过程中，经常会造成悬置弹性中心的连线与动力总成质心之间无法实现有效的联系，因为前舱布置非常紧凑，所以导致两个弹性中心没办法均匀性的落在转矩轴上。针对这种现象，为了对动力总成悬置布置的紧凑型以及振动解耦之间存在的问题进行解决，在这次研究过程中将两边的悬置弹性中心连线偏离了转矩轴，将两边的夹角设置为4.15°，这样前后悬置之间就会存在一定的承载，即便是前后悬置在垂向上不具备承载的情况下，也会造成四个悬置的前后方向承载，要想对这一问题进行改善，需要将左悬置向车头的方向移动。
3增程式电动车的NVH性能测试
3.1 悬置系统怠速隔振测试
在对悬置系统进行优化之后，为了对产生的隔振效果进行全面的了解，在这次研究过程中使用北京波普振动信号采集仪器，在动力总成悬置的四个方面上分别放置了一个压电式加速度传感器，通过这种方式可以对隔振前后的加速度响应进行准确的测量。在怠速基础上，对四个悬置三个方向的隔振效果进行了全面的测量，最终所测得的结果如下图2至图5所示。
图2 左悬置隔振量 图3 右悬置隔振量
图4 前悬置隔振量 图5 后悬置隔振量
3.2 方向盘的振动测试
振动信息采集仪器对驾驶座椅位置的振动频谱进行了深入的分析，结合工作中的相关需求，对增程式电动车发动机每种转速下噪声形成的原因进行了明确，尤其是在高运行的情况下，对造成产生的根本原因进行了深入的探究，从而可以为噪音的控制工作提供良好的基础条件。
怠速时方向盘振动的加速图如下图6所示，图中显示的是振动频率产生变化时，方向盘按照变化趋势向振动的加速变化曲线图。
图6 怠速时方向盘振动的加速度图
图7是发动机转速为3000r/min时方向盘振动加速度图，其中一阶为主阶次，在这种转速下一阶激励频率为50Hz，因为发动机冷却风扇所产生的振动现象仍然存在，一阶主振动非常小，振动加速度为0.02g，而0.5阶振动加速度非常的大，已经到了0.15g，另外，1.5g阶振动也非常的大，已经到了0.11g，这些都明显已经超出了增程式电动车的振动加速度范围。
图7 发动机转速为3000r/min的方向盘振动加速度图
结语：综上所述，由以上研究结果来看，在原本的设计方案当中存在着非常严重的振动耦合现象，同时两个高阶振动模态的固有频率已经远远超出了隔振功能所允许的范围。在对悬置系统固有频率以及振动解耦率进行相应的优化以及匹配工作之后，主振动的振动解耦率上升，所以频率在分布上对于怠速情况下的隔振有着一定的影响作用。另外，在增程式电动车高速形成过程中，其噪音产生的主要原因是因为半阶段振动现象而引起的，并且对增程式电动汽车产业化的发展形成了非常严重的阻碍作用。针对这种现象，在之后的研究工作中，一定要增程式电动车半阶次的振动问题引起高度的重视，并结合实际情况找出有效的措施进行解决。
参考文献：
[1]董霞. 增程式电动汽车动力总成悬置系统解耦与隔振研究[D].长安大学，2016.
论文作者:杨刚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/26
标签：电动车论文; 程式论文; 总成论文; 频率论文; 系统论文; 发动机论文; 动力论文; 《防护工程》2018年第24期论文;