純電動客車空調系統噪聲分析與改進

王則路

摘要：近年來，隨著我國經濟的飛速發展，純電動車應用越來越廣泛。純電動客車車內噪聲源主要有驅動電機、空調、傳動系統及高速行駛時的風噪等。與燃油車相比，其空調噪聲更加凸顯，乘客主觀感受更為強烈。純電動客車空調系統在高擋位工作時會產生較明顯的車內噪聲，在南方天氣炎熱的城市，空調長期高負荷工作產生的噪聲較易被乘員識別，常引起心情煩躁等負面情緒。純電動客車空調系統噪聲問題已經引起各汽車廠家與學術界的廣泛研究。

關鍵詞：純電動客車;空調系統;噪聲分析;改進

引言

車內噪聲主要有兩個來源：噪聲源和振動源，包括發動機、進排氣系統、附件系統、路面、冷卻風扇、空調系統、燃油系統等。各個激勵有各自不同的傳遞路徑，最終疊加到達目標位置形成噪聲。為了優化車內噪聲，需要對各個激勵及其傳遞路徑進行研究。傳遞路徑主要包括結構和空氣。結構聲是振動源或聲源激勵車身板件，車內空氣又在車身板件的振動激勵下產生噪聲;空氣聲主要通過門、窗、車身板件間的縫隙傳入車內。車內噪聲的優化方式有兩種，包括削弱噪聲源或激勵源，以及切斷噪聲或振動的傳遞路徑。近些年我國大力發展電動汽車，與傳統燃油車不同，由于沒有發動機噪聲，車內空調系統的噪聲顯得尤為突出。因此，研究電動汽車的空調噪聲、振動、聲振粗糙度性能十分必要。以某型電動客車為例，對車內的空調噪聲進行研究。論文分析該純電動客車空調噪聲的主要影響因素，并采取改進措施。結果表明車內噪聲改善明顯。

1純電動客車空調系統噪聲分析

空調系統壓縮機、鼓風機、冷凝風扇等工作時，其內部同時存在氣體和液體，使得氣體噪聲、固體噪聲以及液體噪聲同時存在?？照{制冷的高速壓縮機、冷凝風扇及鼓風機是空調系統噪聲的最主要來源。對某純電動客車進行主觀評價：在周圍環境安靜時，整車定置工況下關閉空調及所有其他車用電器后，車內噪聲較小;開啟鼓風機后，車內噪聲增大;當空調壓縮機、冷凝風扇工作時，車內噪聲明顯增大;當空調開至最高擋時，鼓風機高轉速工作，車內空調回風口下方可明顯感受到氣流風噪聲，車內噪聲較大，嚴重影響車內乘客乘坐舒適性。對上述純電動客車在整車定置狀態下，開啟空調制冷最低擋、最高擋兩種狀態，分別測量車內空調回風口下方中排座椅及后排座椅乘員右耳處噪聲。試驗數據采集用LMS公司的MC01系統，分析軟件用LMS公司TEST.LAB14中SIGNATURETESTING，測試中噪聲傳感器分別在中、后排乘客座椅右上方布點，車內空調處于制冷最低擋及最高擋時中、后排座椅乘員右耳處噪聲測試結果如圖1和圖2所示。從測試結果看，其噪聲頻率范圍分布較廣，既有中低頻噪聲（1000Hz以內），也有中高頻噪聲（1000Hz以上）。車內中排座椅處于噪聲主要傳遞路徑的空調的回風口下方，在空調制冷最低擋、最高擋時，其位置噪聲均高于后排座椅位置噪聲。從空調制冷最低擋到最高擋，空調壓縮機、鼓風機、冷凝風扇等的轉速大幅提高，測試結果顯示，最高擋時中、后排噪聲高幅值頻率較最低擋時大幅提高，其最高擋同頻率噪聲聲壓級也均高于最低擋位。

2改進方案及效果

空調制冷最低擋時，壓縮機與鼓風機轉速較低，各出風口氣流速度較低，車內測點頻率在0～200Hz范圍的噪聲幅值較高，車內噪聲主要來自壓縮機、鼓風機及冷凝風扇等低速轉動引起的低頻噪聲。從圖3可知，空調系統在制冷高擋位時，壓縮機與鼓風機轉速較高，各出風口氣流速度較高，車內測點頻率在0～800Hz范圍內噪聲幅值較高，噪聲頻率明顯提高，車內噪聲主要來自壓縮機、鼓風機及冷凝風扇等高速轉動引起的高頻噪聲，同時因各出風口風速提高較大也引起了明顯氣流噪聲。該純電動客車的頂圍蒙皮及空調系統外殼都是薄板件結構。鼓風機、壓縮機、冷凝風機等工作引起的振動使得這些金屬、非金屬板件發生相應頻率的振動，輻射出較強的結構噪聲。而原結構未采取吸隔音減振降噪措施。由于空調系統噪聲源的復雜性，根據上文測試的車內噪聲頻率分布特點及引起車內噪聲的主要原因，客車車內降噪需要的理想的聲學處治不是減振、隔音、吸音產品的分別粘貼，而是將阻尼材料、隔音材料及吸音材料進行組合應用。

2.1壓縮機降噪改進方案

壓縮機是空調系統的主要振動噪聲源，壓縮機噪聲的頻譜范圍廣，且存在低頻噪聲，綜合考慮粘貼阻尼片衰減振動能量及吸隔音材料隔離、吸收噪聲為主，在其安裝面貼阻尼片及隔音片，在壓縮機安裝面空腔周圍貼吸音棉，在壓縮機周圍形成隔振降噪聲學包（聲學包由吸音層、隔音層和阻尼層組成）。

2.2冷凝器和蒸發器的選定

因為制冷量決定了蒸發器的大小，蒸發器采用有現成的此檔冷量的KQZD28產品。平行流冷凝器因目前無成熟的計算方法，擬采用平流式冷凝器的大小為36扁管，40集管，長1500mm，寬466mm。為驗證所選冷凝器是否合適，與系統是否匹配，我們先做了單邊蒸發器與單個冷凝器的匹配試驗，試驗用壓縮機為7FY（排量650cc/r），因為配單邊，轉速取1000rpm，定冷凝風量和蒸發風量，并定蒸發溫度和冷凝溫度。

2.3改進后車內噪聲測試

為驗證某純電動客車空調系統實施上述降噪方案后的效果，試驗測試整車定置狀態下空調系統制冷最低擋、最高擋車內中、后排座椅噪聲，空調制冷最高擋中排試驗對比測試結果如圖3所示。改進前后空調制冷最高擋中排座椅噪聲結果上述測試結果表明，車內噪聲特別是中高頻噪聲總體降低較為明顯，中排座椅位置降噪效果相對后排座椅位置更為顯著。在空調制冷最高擋時，中排座椅位置噪聲值降低了3.9dB（A），試驗現場主觀感受亦感到噪聲明顯降低，聲品質上升，語言清晰度明顯改善，達到了空調系統降噪的預期目標。

2.4風機的選定

蒸發風機采用ZHF-293Z無級調速風機，但開始試車時出現過/無級調速0噪音異常，后增加濾波電容解決了此噪音問題。冷凝風機原來從風量考慮選用SPAL的VA01-BP/LD-36S抽風式風機，其100Pa下標定風量為2400m3/h。但試車時發現其噪聲大，這與我們的低噪設計原則相背，且平流式冷凝器的風阻較小，故改用 SPAL的VA01-BP/LD-66A排風式風機，此為低噪設計風機，100Pa下標定風量為2100m3/h。鼓風機是空調系統的重要振動噪聲源，在其安裝面貼阻尼片及隔音片，在鼓風機周圍形成隔振降噪聲學包。

結語

上述試驗研究表明，在不能降低純電動客車空調系統壓縮機、鼓風機及冷凝風機本體噪聲時，對空調系統壓縮機、冷凝風機及鼓風機用阻尼片、隔音片及吸音棉進行吸隔音處理，采用上述降噪方案是有效且可行的。主觀評價表明降噪后車內噪聲明顯降低、聲品質上升，語言清晰度改善明顯。

參考文獻

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（作者身份證號碼：340121198812101651）