一款電動遮陽簾運行噪聲的改善方法

摘 要：為改善純電動車大天幕曬頭問題，大電動遮陽簾應運而生，因簾布尺寸的增加及運行行程的加長，增加了電機的負載，隨即產生了電機運行噪聲的相關問題。文章主要介紹了一款卷軸式電動車電動遮陽簾運行噪聲的改善方法，基于PWM調速控制器，通過PI算法對轉速實現閉環控制，使電機在一個合適的轉速工況下勻速運轉，從而使整個遮陽簾系統的運行噪聲更加平穩。

關鍵詞：電動遮陽簾 噪聲

1 緒論

隨著新能源汽車的快速發展，2024年中國新能源汽車產銷量均超過1200萬輛，分別達到1288.8萬輛和1286.6萬輛，同比分別增長34.4%和35.5%?，新能源汽車的占有率也達到了40.9%??，較2023年提高了9.3個百分點?，并仍在穩步提升。

區別于傳統燃油車布置結構，新能源汽車因電池布置，一定程度侵占了乘員坐艙空間，為獲得更大的乘坐空間，需向上尋求空間突破，因此大尺寸天幕玻璃應運而生，市場需求逐漸增大。

大尺寸天幕玻璃的出現也帶來了一些新的問題，如陽光透過玻璃產生的曬頭、空調制冷乏力等。為了更好的應對此問題，匹配大尺寸天幕開發的電動遮陽簾得以應運而生。

大尺寸電動遮陽簾因尺寸過大，導致簾布運行阻力增大，同時簾布易受重力因素影響導致下沉。為了克服簾布運行阻力及減小簾布的下沉量，需增加遮陽簾收卷軸的初始拉力及末端拉力，并選擇大扭矩電機驅動，隨即產生了電機運行噪聲的相關問題。

2 方法說明

2.1 電動遮陽簾工作原理

根據系統的運行原理，電動遮陽簾可以分為“卷軸式”“折疊式”和“葉片翻轉式”等，文章主要講訴的是一款卷軸式電動遮陽簾開發過程中遇到的電機運行噪聲問題。

此款電動遮陽簾，遮陽簾簾布一端卷繞在彈簧收卷軸總成上，另一端與牽引桿固定連接，牽引桿兩側于軟軸卡接，電機通過驅動軟軸帶動牽引桿在兩側導軌內實現前后移動。

簾布展開過程中，主要由電機驅動軟軸拉動牽引桿向前移動，隨之簾布驅動彈簧收卷軸總成（如圖1所示）旋轉，彈簧展開，實現簾布展開功能。在簾布卷收過程中，主要由收卷軸總成中彈簧回卷帶動收卷軸旋轉，電機釋放拉力，使簾布回繞到卷軸總成上，實現簾布卷收功能。

由于收卷軸內部為彈簧結構，在簾布展開過程中，收卷軸施加在簾布上的拉力值隨著簾布的展開不斷增加，電機受到簾布拉扯的反力同步增加。在簾布回收過程中，收卷軸施加在簾布上的拉力值隨著簾布的回收不斷減小，電機受到簾布拉扯的反力同步減小。

2.2 噪聲問題說明

初始方案說明：初始9.5Nm電機，通過恒壓控制器實現變壓，降低電機的工作電壓，將電機輸出扭矩降低到7.5Nm，從而實現降低遮陽簾運行速度，降低電機工作噪聲的目的。

此組合方案電動遮陽簾總成在搭載整車驗證主觀評價時，發現簾布在展開及卷收運行過程中，電機噪聲存在以下幾點問題。

（1）電機運行過程中噪聲分貝值偏大，遮陽簾卷起時噪聲48.33dB左右，遮陽簾展開時噪聲49.99dB左右，測試數據詳見圖2。

（2）因遮陽簾彈簧收卷軸在簾布展開過程中施加在簾布上的拉力不斷增大，導致電機負載同步增加。因電機輸入電壓不變，電機運行速度逐漸變慢，運行過程中聲音不平順。

（3）因遮陽簾展開過程主要由電機驅動簾布平移，在卷起過程中主要由收卷軸驅動簾布平移，導致電機在兩個工作行程中負載差異較大，主觀感受電機工作噪聲差異明顯。

（4）因遮陽簾彈簧收卷軸在簾布展開末端拉力值增大較多，導致電機負載變大，轉速急劇變慢，電機運行聲音變得低沉，給人一種電機拉不動簾布的錯覺（后文簡稱無力感）。

基于初始測試結果，為快速驗證增扭對簾布展開末端，電機無力感的問題的改善效果，將電機輸出扭矩恢復到9.5Nm，測試結果如下。

驗證方案1：恒壓控制器+電機輸出扭矩9.5Nm。

測試結果說明：測試數據詳見圖3所示，遮陽簾卷起時噪聲47.54dB左右，遮陽簾展開時噪聲48.84dB左右。相對初始方案，噪聲分貝值下降1dB左右，改善了遮陽簾展開末端電機運行無力感問題，但運行過程中電機運行聲音仍不平順。

基于以上測試結果，為了改善電機運行過程中聲音不平順的問題，需改變電機的控制器策略，由降扭電機更改為調速電機，實時控制遮陽簾簾布在展開和卷收兩個工作行程中的運行速度。

2.3 調速電機控制器方案簡述

電機驅動電路部分由原先的繼電器吸合來控制電機正反轉，變換成H橋控制，通過對H 橋上的MOS 管進行PWM 調制，來控制電機輸入電流的占空比，引入環路控制。由于輸入電壓可控，這時設定目標轉速，通過PI算法對轉速實現閉環控制。電機驅動部分原理框圖可如圖4，圖5所示。

因引入調速電機，模塊+電機實現PWM調速，導致其EMC測試結果惡化，需重點考慮Cx和Cy電容匹配問題，如果兩者比例匹配不當，會在系統上會產生振鈴電流，同時對電流采樣，MOSFET功耗，系統EMC造成一系列問題，所以要同時考慮Cx和Cy電容對系統的影響。案例最終選定了Cx/Cy同時采用10nf的匹配方案，在此不做贅述。

2.4 調速電機方案測試驗證

基于控制器控制策略，做了2個不同轉速控制的方案驗證，結果如下。

驗證方案2：8000rpm控制器+電機輸出扭矩9.5Nm組合方案。

測試結果說明：測試數據詳見圖6所示。遮陽簾卷起時噪聲49.14dB左右，遮陽簾展開時噪聲49.01dB左右，電機無明顯無力感；相對初始方案，運行速度提升，改善了遮陽簾展開末端電機運行無力感問題，改善電機運行過程中聲音不平順的問題，改善了遮陽簾展開及卷收兩個工作行程中電機工作聲品質差異大的問題，但噪聲分貝值無明顯改善。

驗證方案3：7000rpm控制器+電機輸出扭矩9.5Nm組合方案。

測試結果說明：測試數據詳見圖7所示。遮陽簾卷起時噪聲43.26dB左右，遮陽簾展開時噪聲44.77dB左右，電機無明顯無力感；相對初始方案，運行速度相當，分貝值明顯降低，改善了遮陽簾展開末端電機運行無力感問題，改善電機運行過程中聲音不平順的問題，同時改善了遮陽簾展開及卷收兩個工作行程中電機工作聲品質差異大的問題。

3 結語

通過以上測試，可以得出，調速電機能有效改善電動遮陽簾電機的工作噪聲，并獲得較好的聲品質。

結合實車主觀體驗，平衡遮陽簾的運行速度和噪聲體驗，設計最終選定了“7000rpm控制器+電機輸出扭矩9.5Nm”的組合方案。

參考文獻：

[1]寧帆.基于PWM調節方式的駕培車用直流電機控制器調速系統設計[J].中國電子商務，2014（01）：76.

[2]韋思意，成淑儀，余輝.基于優化車窗異響的調速電機開發[J].時代汽車，2024（08）：133-135.

[3]唐榮華，王占，黃旸，等.汽車電動遮陽簾結構分析及系統阻力研究[J].汽車工程師，2023（10）：42-48.