电动汽车NVH优化：电驱动桥抖动与轰鸣声的深度剖析与解决策略
一、电驱动桥 NVH 问题的复杂性
电动汽车的电驱动桥系统由于其独特的结构和工作方式，面临着诸多 NVH 挑战。首先，电动汽车的动力总成通常采用悬置方式安装在副车架上，而副车架又通过衬套与车身相连，这种双质量多自由度的刚体振动系统在路面激励下极易产生共振，从而引发抖动和轰鸣声。其次，电动汽车的扭矩输出特性与传统燃油汽车不同，其瞬间高扭矩输出可能导致动力总成的刚体模态被激发，进而放大抖动。此外，电动汽车的电机和齿轮系统在运行过程中会产生特定频率的噪声，这些噪声在特定条件下与车身结构产生耦合，形成令人不悦的轰鸣声。
二、问题的识别与分析
以某电动车型为例，其后驱动桥在通过减速带时，车内能明显感受到三次明显的抖动，而在粗糙路面行驶时，抖动问题更为突出。通过对车辆进行主观评价和客观测试，研究人员发现冲击抖动是由于后桥垂直跳动刚体模态被激起，而悬置衬套刚度阻尼低衰减慢所致。具体来说，车轮在通过冲击带时，轮胎受到瞬态位移输入，进而激发动力总成的刚体模态，由于悬置系统的阻尼较低，这些模态的振动难以快速衰减，最终传递到车身，引起座椅上可感知的抖动。经测试分析，抖动的频率范围集中在 14-17Hz，这一频率段与车轮的跳动频率较为接近，进一步加剧了抖动的感知强度。
而在粗糙路面行驶时，车内还存在低频轰鸣声的问题。通过采集车内噪声信号并进行频谱分析，研究人员发现轰鸣声的频率为 32Hz，幅值达到 47dB。进一步分析副车架的加速度频谱，发现副车架 Z 向加速度存在与噪声对应的 30Hz 左右的峰值。这表明，轮胎路面激励经悬架传递到副车架后，被电机和副车架系统放大，再传递到车身，与尾门模态进一步耦合，最终与车内声腔耦合产生轰鸣声。这一过程涉及多个系统的相互作用，使得问题的解决变得复杂且具有挑战性。
三、优化策略的制定与实施
（一）冲击抖动的优化
刚度调整：提高电机后悬置刚度和副车架后衬套的刚度，将上下跳动模态频率从 16.9Hz 调整到 20.7Hz，向上避开车轮跳动频率，有效减少抖动。这一调整基于双质量 12 自由度刚体振动模型的理论计算结果，通过提高系统的固有频率，使其远离激发频率，从而降低共振的可能性。
结构改进：对电机后悬置结构进行优化，将实心结构改为 X 向空心 Y 向实心的结构，同时对副车架前、后衬套结构进行调整，降低 X/Z 刚度比。这种结构改进旨在平衡各方向的刚度，避免因某一方向刚度过高而导致冲击强度增大，同时确保悬置系统在不同方向上的性能均衡，提高系统的整体稳定性。
（二）路噪轰鸣声的优化
通过提高电机和副车架系统的刚体模态频率，使其高于车身后端弯扭和尾门模态 5Hz 以上，避开共振频率，从而降低轰鸣声。具体措施同样是调整悬置和衬套的刚度，将俯仰模态频率从 28.7Hz 提高到 35.5Hz，有效解决了路噪问题。这一优化策略的核心在于通过调整系统的固有频率，避免与车身模态产生共振，进而减少噪声的放大效应。
四、实验验证与效果评估
经过实车验证，改进方案取得了显著效果。在冲击抖动测试中，过冲击带座椅加速度时域信号显示，X 和 Z 向的抖动明显改善，原车的三次抖动全部消除，主观评价冲击干脆无余振，冲击强度也略有降低。这一结果表明，通过刚度调整和结构改进，成功地解决了冲击抖动问题，显著提升了车辆在通过不平路面时的舒适性。
在路噪轰鸣声测试中，车内噪声频谱中 30Hz 左右的峰值降低 7dB，主观评价轰鸣压耳声消除。这说明优化后的系统在减少低频噪声方面表现出色，有效降低了车内噪声水平，为驾乘人员提供了更加安静舒适的车内环境。
此外，还对电机噪声进行了测试，结果表明改进方案对电机一阶噪声有一定影响，但可通过控制转子不平衡量等措施进行改善，整体满足电机噪声对悬置隔振的要求。这一发现进一步证明了改进方案的全面性和有效性，不仅解决了主要的 NVH 问题，还兼顾了其他相关性能的优化。
五、结论与展望
通过上述深入的分析与优化，我们看到了解决电动汽车电驱动桥 NVH 问题的希望。工程师们凭借扎实的理论基础、敏锐的问题洞察力和精湛的技术手段，成功攻克了这一难题。这不仅为电动汽车的 NVH 性能提升提供了宝贵经验，也为未来电动汽车的进一步发展奠定了坚实基础。
在电动汽车蓬勃发展的浪潮中，NVH 性能的优化是提升用户体验的关键一环。电驱动桥引起的抖动和轰鸣声问题虽棘手，但通过科学的分析与巧妙的改进，已然不再是难题。随着技术的不断进步和创新，相信电动汽车的驾乘舒适性将得到更大提升，让绿色出行更加惬意与美好。
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作者：黄应来;张军;赵明斌
（吉利汽车研究院(宁波)有限公司,浙江宁波 315336）
