【摘 要】
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随着汽车电动化变革浪潮的快速推进,电动汽车所带来的新挑战日益突显,其中电驱动总成作为纯电动汽车动力系统中的核心部件,其高频的电磁噪声、大扭矩作用下的齿轮啸叫等成为电动汽车NVH的新问题。尤其在加速过程中,随着激励信号的不断变化,电驱动系统的振动噪声也随之更为明显,对于变速工况下的电驱动总成NVH性能的准确预估变得尤其关键,所以形成一套针对变速工况下电驱动总成振动噪声仿真测试的方法,对分析电驱动总成
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随着汽车电动化变革浪潮的快速推进,电动汽车所带来的新挑战日益突显,其中电驱动总成作为纯电动汽车动力系统中的核心部件,其高频的电磁噪声、大扭矩作用下的齿轮啸叫等成为电动汽车NVH的新问题。尤其在加速过程中,随着激励信号的不断变化,电驱动系统的振动噪声也随之更为明显,对于变速工况下的电驱动总成NVH性能的准确预估变得尤其关键,所以形成一套针对变速工况下电驱动总成振动噪声仿真测试的方法,对分析电驱动总成NVH问题有重要指导意义。本文针对某套二合一电驱动系统为研究对象,首先针对驱动电机部分,基于绕组方程与气隙磁导函数,建立电机气隙磁场磁势解析模型,得到气隙磁场的磁感应强度计算结果,根据应力张量法得到径向电磁力计算结果。基于ANSYS Electronics软件搭建驱动电机电磁场二维有限元模型,计算得到电磁场磁密云图,提取处理后得到气隙磁密的频域分布,对每个定子齿部单独提取计算得到其集中电磁力,与解析计算结果进行对比一致,最后计算得到稳速工况电机的输出转矩波动。针对电机定子与壳体过盈配合、各类型螺栓连接、悬置点约束、各向异性材料参数等,对电驱动总成壳体、定子集成以及轴系建立结构有限元模型,利用Nastran求解器进行在模拟约束条件下的电驱动总成的模态分析,在AVL EXCITE PU软件中,基于子结构缩减法建立电驱动总成多体动力学模型,以电磁转矩波动为激励输入,得到由齿轴系统激励所导致的轴承处轴承力响应。基于阶次切片理论,在Matlab环境中通过脚本编辑,实现各工况电磁力以及轴承力在特征阶次下的阶次提取。进一步,对定子齿部电磁集中力进行处理,通过脚本文件重新划分定子齿部网格,生成节点对应力,最后得到全油门加速工况下的阶次轴承力与电磁力激励文件。在LMS Virtual.Lab中搭建电驱动总成声振仿真模型,计算在阶次激励力作用下的电驱动总成壳体振动响应、近场辐射噪声结果。利用LMS Test.Lab测试软件及工具,搭建电驱动总成实验台架,进行稳速、加速WOT工况的振动噪声测试,对振动及噪声测试的时域数据进行处理,得到对应工况下的频谱图、加速工况下的colormap图,将实验结果与仿真计算结果进行对比,最终说明该仿真方案能够较好预测电驱动总成在变速工况下的NVH性能。
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