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电驱动系统NVH性能开发

1年前浏览758

1开发背景

电驱动总成的NVH表现是一个复杂的系统问题,其性能好坏与电磁设计、齿轴设计、结构设计、布置形式、控制策略甚至加工制造等环节密切相关。随着电驱朝着高速化方向发展,动力总成在更加复杂的运行工况、更宽的频段范围内表现出棘手的振动噪声特征。同时,NVH性能通常与输出特性、效率等关键性能相互影响。这些因素均为设计人员、NVH开发人员带来了诸多新的挑战。
鉴于此,懿朵科技电驱团队提供了完整的电驱动系统NVH开发解决方案。

2

开发解决方案

2.1

总成NVH指标制定与分解

根据大量实际开发项目积累以及多种主流车型NVH测试数据库,结合动力总成典型NVH风险,对动力总成开发过程中NVH目标及控制项目进行总结梳理,得到了相对完备、合理的总成NVH开发管项。在总成NVH开发过程中,借助合理的NVH管控项,实现早期设计阶段,规避大的NVH风险以减少样机迭代轮次。

2.2

动力总成NVH仿真分析及风险识别

利用自主开发的工具软件MagSight,对同步、异步电机的性能、电磁力实现快速计算;借助动力学模型校准功能,实现总成有限元模型的快速校准;使用电磁力映射方法,更加精确的得到作用的总成结构上得各种电磁激励力特征;同时结合结构半解析模型,对总成NVH的性能进行快速评估计算。基于此,最终实现对总成NVH设计风险性能相对准确、快速的评估。

2.3

电磁方案多目标优化

电磁方案优化是典型多参数、多目标寻优问题,借助优化算法能够更高效的找到全局最优。在现有优化算法的基础上,通过更高效的并行策略、有限元边界元耦合算法提高电磁场计算速度、合理的变量精度等方法来提高算法迭代及收敛速度。从而实现电磁方案多维度、多目标快速优化迭代。

2.4

电驱控制算法策略优化

电机产生的转矩脉动可以看做固有转矩脉动和谐波电流导致的额外转矩脉动的叠加。将转矩脉动绘制在矢量平面上,则谐波电流产生的转矩脉动形成一个以固有转矩脉动为中心的圆轨迹。此时圆的半径与谐波电流的幅值成正比,圆的相位也随着谐波电流相位的变化而变化。减小转矩脉动的目标是找到最优的定子电流,使总的转矩脉动的幅值最小,并通过适当的控制方法注入定子谐波电流。大量的工程案例表明通过谐波注入、谐波抑制等控制算法,能够显著降低动力总成在低频段的振动噪声水平。

2.5

电驱齿轴NVH多目标优化设计

在高保真齿轴系统模型基础上,使用自主开发的迭代频率谱算法实现齿轮箱系统的动态响应的快速计算;借助粒子群优化算法,实现齿轮微观修型参数的迭代寻优。同时借助蒙特卡洛统计方法,开发了可以将制造误差考虑在内的齿轮箱啸叫噪声的预测方法。基于此,实现齿轴系统NVH风险的快速评估以及参数优化设计。

2.6

悬置高频动刚度特性分析

悬置动刚度对动力总成隔振和车内结构声传递有着重要作用。电动车与燃油车相比,车内噪声阶次更高,关注的结构声频率高达1500Hz以上,因而悬置高频动刚度测试台架需要进行专门设计以满足测试要求。基于此,懿朵科技与法国VibraTec共同搭建了高频动刚度测试台架,用于建立悬置动刚度数据库,在整车前期开发中制定合理的动刚度目标值,指导设计悬置支架以及车身安装点结构,从而提高开发效率。

3

总结

  • 完备的NVH指标开发体系:整车及动力总成NVH数据库、指标分解方法、指标管控体系、基于传函的指标计算方法;
  • 先进的电磁多目标优化算法:全参数建模、自定义优化精度、断点迭代、电磁场重构、PWM电磁力快速计算、基于半解析法的振动噪声优化;
  • 控制器软件开发及策略优化:底层及应用层软件开发、谐波注入功能开发、随机载频功能开发;
  • 基于粒子群算的齿轮NVH优化设计:修型参数多目标优化算法、优化方案离散性统计;
  • 悬置高频动刚度测试与台架设计:自主动刚度台架设计、悬置高频动刚度计算。
来源:汽车NVH云讲堂
振动电磁力参数优化电机NVH控制
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首次发布时间:2023-04-22
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吕老师
硕士 28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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