電動五座SUV路噪控制優化

鄒杰　單福奎　夏仁峰　張紅軍

摘 要：針對新能源五座SUV在試驗階段路噪聲壓大、噪聲品質差的問題，提出了新能源汽車路噪控制系統優化方案。首先，通過對產生路噪的激勵進行分析，鎖定優化輪胎本體及降低底盤襯套剛度，驗證該路噪問題的優化方法；然后，將副車架由剛性連接改為襯套柔性連接，優化路噪響應，實現在粗糙路面60km/h工況下的路噪減小2.8dB（A）；最后，分析輪胎本體，找出輪胎空腔噪聲的影響因素，得到最優參數。實驗結果表明：通過試驗測試對噪聲進行優化，達到了降噪效果，該方案對試驗車的路噪性能開發具有一定參考意義。

關鍵詞：路噪 輪胎 底盤襯套 副車架

1 引言

隨著電動汽車的普及，電機取代了發動機，在汽車低速行駛時，發動機的噪聲不復存在，高速情況下的路噪、胎噪成為了電動汽車內的主要噪聲來源[1][2]。近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，以及汽車行業的快速發展，人們對車輛的舒適性要求越來越高，汽車NVH性能因其最易被感知，因此成為車輛舒適性評價中的重要指標之一[3][4]。

NVH性能中的路噪響應在汽車行駛過程中的所有工況均存在，因此路噪控制優化意義重大，又因其客觀存在性，不能完全消除，因此在路噪設計的過程中，考慮的是優先提升路噪聲品質，然后降低聲壓級，使路噪達到較好的設計水平[5][6]。

本文結合某車型路噪控制的實際案例，闡述了路噪控制的機理，通過優化輪胎本體及懸架襯套剛度，使粗糙路面60km/h工況下的后排噪聲降低了2.8dB，為解決車輛噪聲問題提供了思路及方法。

2 路噪聲來源分析

對電動汽車路噪聲進行優化研究，首要目標是找到路噪聲的來源，在此基礎上進行優化設計[7][8]。在實驗環境相同的前提下，某五座新能源SUV在粗糙路面勻速60km/h行駛時，明顯聽到車內噪聲大，輪胎空腔聲明顯，嚴重影響新能源五座SUV的行駛品質，初步確定噪聲來源。

為進一步鎖定問題發生根源，采用LMS Test.lab測試系統對路噪聲進行測試[9][10]，測試環境不變，測試位置為主駕右耳聲壓級（FFR）和右后排乘客左耳聲壓級（RRL），測試工況為粗糙路面60km/h，測試結果如圖1所示。

測試結果表明：該車型在粗糙路60km/h時，RRL聲壓級比同級別車噪聲效果差3.1dB（A），路噪性能不達標，需對該新能源五座SUV路噪性能進行優化。

3 路噪聲成因分析

3.1 路噪聲傳遞路徑分析

根據傳遞路徑的不同，路噪聲通常被分為空氣傳播和結構傳播。路噪聲是由輪胎接觸路面造成，一方面輪胎本身產生空氣輻射噪聲，經車身聲學包裝衰減，傳遞到車內；另一方面輪胎產生彈性變形，振動通過輪輞、懸架系統和車身傳遞到車內，形成結構傳播聲；兩者疊加，形成路噪，具體路噪聲傳遞路徑如圖2所示。

3.2 輪胎本體分析

輪胎是路噪聲產生的源頭，輪胎NVH性能的優劣直接影響整車路噪效果。對輪胎的研究結果顯示，輪胎的均勻性對輪胎振動影響非常大，均勻性指標如下：

（1）RFV（輪胎徑向力的變化量），簡稱徑向力波動，其含義是受負荷輪胎在固定負荷半徑和恒定速度下，每轉1周自身反復出現的徑向力的最大波動值。

（2）RFV1H輪胎徑向力波動的一次諧波（基波）的最大波動值。

（3）LFV（輪胎側向力的變化量），簡稱側向力波動，其含義是受負荷輪胎在固定負荷半徑和恒定速度下，每轉1周自身反復出現的側向力最大波動值。

（4）CON是輪胎的圓錐度效應力， 簡稱錐度效應，其含義是受負荷輪胎在旋轉時不因輪胎旋轉方向改變而改變方向的側向力偏移值。

（5）RRO是輪胎的徑向尺寸偏差，其含義是以輪胎的固定軸線為基準，最大半徑與最小半徑的差值。

（6）LRO是輪胎的側向尺寸偏差，其含義是輪胎的胎側與垂直于固定軸線的中心平面之間最大與最小尺寸之間的差值。

3.3 懸架系統分析

路面振動經輪胎傳遞到底盤，底盤懸架系統對路噪振動進一步衰減。在研究襯套時，通常將底盤懸架系統簡化為剛體質量（m），底盤襯套等效成一個隔振元件（k&c），該振動系統在底盤激勵f（t）的作用下進行振動，力學模型如圖3所示。

由振動力學可知，只有當頻率比大于2時，系統的隔振效果才開始明顯，頻率比與隔振比關系具體如表1所示。

對襯套單體的隔振研究結果顯示：

（1）襯套隔振率與IPI/襯套剛度之比值正相關，與襯套剛度具體值、IPI具體值、質量無關。

（2）隔振效率與IPI與襯套剛度比值正相關，IPI/襯套剛度≥5，能起到良好的隔振效果。

（3）隔振量較大的襯套依次為：后縱臂襯套、后減震器上襯套、前減震器上襯套、前擺臂大襯套。

4 路噪聲優化分析

4.1 懸架系統優化

4.1.1 前擺臂與后縱臂襯套優化

將前擺臂襯套徑實心方向剛度由920N/mm降低至644N/mm，發現襯套剛度降低后，在粗糙路面60km/h行駛時，對RRL總聲壓級無明顯貢獻。但在粗糙路40km/h行駛時，對FFR總聲壓級有近1dB（A）的優化，效果明顯，因該方案不增加成本，故在疲勞試驗驗證可行后，實施該方案。

鎖定前擺臂襯套剛度后，繼續對原車后縱臂襯套徑實心方向剛度由1196N/mm降低至838N/mm，發現襯套剛度降低后，在粗糙路面60km/h行駛時，對RRL總聲壓級有0.3dB（A）的優化，如圖4所示。因該方案不增加成本，故在疲勞試驗驗證可行后，實施該方案。

4.1.2 副車架襯套優化

原車型副車架和車身剛性連接，對路噪減振不利，在降低前擺臂襯套、后縱臂襯套的剛度后，對原車帶襯套的后副車架工裝樣件進行驗證，發現更換襯套連接副車架后，在粗糙路面60km/h行駛時，對RRL總聲壓級有2dB（A）的優化，如圖5所示，主觀評價后排路噪花紋噪聲、輪胎空腔噪聲明顯降低，效果極佳。

4.2 輪胎本體優化

對輪胎本體進行優化，提升輪胎均勻性如表2所示：

在試驗場對優化后的輪胎搭載整車后進行驗證，在粗糙路面60km/h行駛時，對RRL總聲壓級有0.5dB（A）的優化，如圖6所示。

綜合上述分析，優化輪胎本體，降低前擺臂襯套剛度，降低后擺臂襯套剛度，后副車架由剛性連接更改為襯套連接，能明顯改善路噪，方案實施后，該車型路噪水平接近競爭車水平，優化后與對標車RRL噪聲對比，如圖7所示。

5 結論

路噪問題是十分復雜的NVH問題，其綜合性較強。本研究中，通過優化輪胎本體，降低前擺臂襯套剛度，降低后擺臂襯套剛度，后副車架由剛性連接更改為襯套連接，將粗糙路60km/h的勻速噪聲降低了2.8dB（A），輪胎空腔聲得到改善，減噪效果明顯。

參考文獻：

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