摘 要：某電動汽車(以下簡稱“某車型”)D檔蠕行，車速2～3km/h行駛時伴隨整車抖動，嚴重影響車輛的駕乘舒適性。文章基于某主機廠在研車型存在的該問題進行測試分析，通過對振動信號的colormap進行分析，分析出電機的階次振動是導致蠕行抖動的主要原因;通過對比該車型與標桿車的扭矩變化曲線，提出后續優化標定方案。文章研究為電動汽車蠕行抖動優化設計提供依據，對整車NVH性能提升有重要意義。

　　關鍵詞：電動汽車;蠕行;抖動;測試分析

　　《電動自行車》(月刊)創刊于2003年，由江蘇省輕工科技情報總站、中國自行車協會助力自行車專業委員會主辦。

　　前言

　　電動汽車作為一種新能源交通工具，可解決傳統汽車發動機燃油燃燒導致的尾氣排放，具有低污染、低噪聲、高效率等優點，是今后交通運輸行業發展的重要趨勢。

　　目前，國內市場上的電動汽車品牌及車型較多，但不少新興主機廠對新能源車輛系統匹配及電控系統開發缺乏經驗，且技術積累不足，導致不少車型不具備蠕行功能。車輛在高壓上電完成，變速箱擋位掛至前進/倒退擋，松開制動踏板后車輛必須在踩下油門后才能起步行走;或車輛在蠕行過程中表現不佳，容易出現抖動及頓挫感。文章通過對驅動電機本體、方向盤及座椅導軌振動進行測試，通過試驗手段分析蠕行抖動產生的原因，對整車NVH性能開發過程中VCU、MCU程序設計及驅動電機結構設計具有指導意義。

　　1 蠕行抖動測試

　　1.1 測試設備

　　本次試驗借助LMS Test.lab數采前端及分析軟件、CAN線、三向振動加速度傳感器等附件完成。依據汽車行業針對整車振動問題的常規測試方法對驅動電機本體、方向盤、座椅導軌位置進行振動測試。

　　1.2 測試方案

　　通過對該車蠕行抖動問題進行主觀評價，結合振動產生機理及現有的試驗設備情況，制定如下測試方案：

　　(1)原狀態D擋蠕行工況，車速2～3km/h;

　　(2)控制扭矩標定斜率：恒扭矩蠕行工況測試;

　　(3)N擋斷電滑行工況(排除電機影響)主觀評價;

　　(4)標桿車蠕行工況下扭矩、車速、電機本體、方向盤、座椅導軌振動測試;

　　(5)優化后驅動電機樣機測試。

　　1.3 數據記錄與振動分析軟件

　　測量時，振動信號通過三向振動加速度傳感器采集，扭矩信號、車速、轉速等信號通過CAN線讀取，采集到的信號傳輸到數采前端，借助其完成振動信號與數字信號之間的轉換;采集到的振動和扭矩、轉速等數據使用LMS Test.lab分析軟件進行處理，通過該軟件分析，最終獲取振動colormap圖、扭矩變化曲線、轉速曲線等，并保存到計算機硬盤里[1]。

　　2 測試數據分析

　　2.1 原狀態D擋蠕行工況測試數據分析

　　圖1為原狀態D擋蠕行工況，車速2～3km/h時測試結果。從圖中可以看出，約13Hz左右，座椅導軌和電機本體存在振動，與主觀感受一致，即車速3km/h行駛時，伴隨整車抖動。從圖2可以看出，扭矩降低段對應座椅導軌振動波動較大，且扭矩降低點對應動力總成剛體模態。

　　圖1 原狀態座椅導軌、電機colormap圖

　　圖2 原狀態電機扭矩、轉速和座椅導軌振動曲線

　　從圖2可以看出，扭矩降低段對應座椅導軌振動波動較大，且扭矩降低點對應動力總成剛體模態。蠕行抖動段扭矩下降，初步判定是扭矩變化導致，2.2章節對恒扭矩蠕行工況整車振動進行測試分析。

　　2.2 恒扭矩蠕行工況測試分析

　　圖3為D擋、恒扭矩(恒扭矩25Nm)蠕行工況測試結果。從圖中可以看出，約13Hz左右，座椅導軌仍存在振動。車速2～3km/行駛時整車仍有抖動，但主觀感覺相比標定之前有一定改善。說明，扭矩標定程序對蠕行工況整車抖動有一定影響。初步分析可能的原因：(1)懸架模態影響;(2)動力總成剛體模態影響，排查是否為動總剛體模態影響可通過掛N檔上電推行，整車仍伴隨抖動現象，上電之后電機產生勵磁扭矩，變化的負載與勵磁扭矩作用下激勵剛體模態。由此判定，恒扭矩25Nm，D擋蠕行工況產生整車抖動的主要原因是電機4階激勵，激發起約13Hz的動力總成剛體模態。

　　圖3 恒扭矩工況電機扭矩、車速、座椅導軌

　　振動曲線及colormop圖

　　針對可能影響因素(1)，起步至車輛蠕行過程中，車速較低，路面激勵不足以激勵懸架模態，初步判斷非懸架模態導致，可做斷電滑行(排除電機影響)，先通過主觀感受評價該車速下是否仍有整車抖動現象。

　　針對可能影響因素(2)，后續可做以下測試驗證，①測試當前狀態動總剛體模態;②動總上增加大質量驗證;③置供應商提供+50%剛度懸置驗證;④測試相電流信號;⑤扭矩上升速度、最大扭矩的調整驗證。

　　2.3 N擋斷電滑行工況主觀評價

　　經過做N擋斷電滑行工況(排除電機影響)測試，主觀評價未發現整車抖動現象，即可排除懸架模態的影響。

　　2.4 標桿車蠕行工況測試分析

　　圖4為標桿車D擋蠕行工況電機本體和座椅導軌振動測試數據，對比圖4和圖1數據，標桿車無蠕行抖動現象，主觀感受上標桿車也不存在蠕行抖動現象。對比標桿車電機與原狀態車輛電機本體振動測試colormap圖，可以看出標桿車電機本體振動無明顯階次，且振動幅值小于原狀態車輛電機本體振動。

　　圖4 標桿車蠕行工況座椅導軌、電機本體振動colormap圖

　　圖5為標桿車相電流、扭矩、座椅導軌振動曲線。鑒于標桿車不存在蠕行工況車內抖動現象，該車型的VCU和MCU程序標定建議參考標桿車數據進行設計。具體設計建議如下：

　　(1)建議相電流使用圖5上的扭矩變化曲線，使扭矩變化更平滑;

　　(2)蠕行抖動段圖5下紅色框框出的區間內座椅導軌振動波動較大，后續程序標定可優先采用低、恒扭矩，其次小扭矩變化;

　　(3)若(1)、(2)方案無效，則增大扭矩，使電機轉速快速通過蠕行抖動段。

　　圖5 標桿車相電流、扭矩變化及座椅導軌振動曲線

　　對于新興電動車企，在設計控制電機驅動車輛的蠕行扭矩的方法過程中，建議參考標桿車的標定策略，可縮短開發周期及降低開發成本，也可在標定程序設計階段規避起步或蠕行抖動問題。

　　2.5 優化后驅動電機樣機蠕行工況測試分析

　　針對上述排查過程中出現問題，供應商也針對以上問題進行了分析并對電機結構進行優化。較原狀態電機，本次測試樣機供應商做了如下優化改進：(1)定、轉子軸向長度縮

　　短;(2)減小軸向氣隙不均勻度;(3)繞組改為短距，減小氣隙諧波磁密。主機廠將優化后樣機搭載在同一輛車上進行驗證。測試過程中VCU和MCU程序標定版本同2.1測試工況，測試結果見圖6所示。

　　圖6 更換改進后電機座椅導軌、電機本體振動colormap圖

　　更換優化改進后電機，測試結果表明，電機4階振動仍然存在，但主觀感受蠕行工況車內抖動較小。表明供應商對電機本體的優化改進有一定效果，但仍需結合CAE手段深入分析電機4階激勵產生的具體原因，以在產品設計階段即可規避風險，從源頭上解決問題。

　　3 結論

　　文章以某車型D擋蠕行工況整車抖動為案例，依據汽車行業針對整車振動問題的常規測試方法進行測試分析，結合電機振動產生機理、蠕行扭矩控制方法、排除關聯部件影響、對比分析法設計試驗程序。然后通過對測試數據進行分析，確定產生整車抖動的主要原因為電機4階激勵，激發起約13Hz的動力總成剛體模態。提出蠕行扭矩標定設計考量建議，對前期開發有重要指導意義。文章對進一步分析蠕行工況整車抖動問題及提升整車NVH性能有非常重要的作用。

　　參考文獻

　　[1] 陳昕，王朝建，等.汽車發電機通風噪聲階次分析方法研究[J].微特電機.2013，(41)：37-39.