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      2021年11月1日

      仔细聆听——电驱动系统发声和摆动方式解密

      • 相比内燃机汽车,辅助装置的噪声和振动对电动汽车具有更大影响
      • 优化的悬置使发动机保持在原位,保护乘员免受恼人噪声和振动影响
      • 应用型材料解决方案保证最佳舒适性
         

      2021年11月1日,德国汉诺威。如果你仔细聆听,车内声景宛如管弦乐队演绎的音调大杂烩,即使没有广播里的热门歌曲,也一样喧闹异常:气流时而猛烈,时而柔和,实际状况取决于速度。转向灯发出咔咔声。空调压缩机和伺服电机嗡嗡作响。轮胎在过度暴力的操纵中发出刺耳异响。距离太小时,制动和停车辅助系统会发出嘟嘟声。然而,车内乘员几乎不会注意到这些噪声——至少对内燃机汽车乘员来说是如此,这是因为内燃机淹没了大多数其他声源。另一方面,在电动汽车中,这种现象(也被称为掩蔽效应)很大程度上并不存在,这给大陆集团团队带来了新的挑战。
       

      振动技术减小尖锐鸣笛声,减轻胃部隐隐刺痛感
       

      许多汽车制造商在设计电动汽车的初期专注于开发动力总成和延长续航里程。如今,乘员的舒适性和幸福感等其他因素日渐重要。例如,即使电驱动系统客观上比内燃机更安静,这类系统有时发出的数千赫兹高频啸叫声依然会令人不快。主要原因是这两类发动机的工作方式不同:在内燃机中,每个气缸内都会产生小爆炸,而电动机则在旋转磁场的帮助下驱动车辆。
       

      乘坐电动汽车时的感受也不一样:由于产生电磁力,而且电动机转速更快,车内的力和扭矩几乎瞬间作用。如果车身随后开始振动,并且这种振动被结构(如电机外壳)的固有频率进一步放大,就会导致可感知、可听见的现象,表现为胃部隐隐刺痛感或啸叫声等。工程师们在讨论这些现象时还会使用“NVH特性”一词,该术语表示噪声、振动和声振粗糙度。
       

      为了尽可能高效地将源自发动机和道路的高频激励与车身隔离开来,电动汽车内电机和底盘的悬置至关重要。大陆集团的悬置研发人员可以在概念层面调整许多参数,从而在通盘考虑从设计到材料的所有因素基础上,开发出适合车辆的最佳解决方案。
       

      两全其美:创新设计+优化材料
       

      无论采用哪种驱动类型,电机悬置都由三部分组成:一个发动机侧的连接件、一个车身侧的连接件、一个提供隔音效果的弹性连接件。至于最佳选择是三点悬置还是四点悬置,衬套、锥体还是液压悬置,单层隔音还是双层隔音,则取决于各个制造商的要求和车辆平台。借助有限元分析(FEA)等仿真方法和专有材料模型,专家可在早期开发阶段优化电机悬置的设计和性能,例如特性、强度和抗断裂载荷或使用寿命。此外,还会采用主观和客观的NVH分析方法,在原型阶段对车内和底盘进行微调。
       

      大陆集团的材料专家高度重视选择合适的材料。电池组体积庞大,导致电动汽车很重,因此必须在保持最佳性能的同时尽可能减轻组件重量,这样可以延长车辆续航里程。钢具有高刚度,能够显著吸收更高的力和扭矩;纤维增强型高性能聚酰胺具有低密度,质地轻盈。这两种材料适合制造连接件。通常,两端之间的中间部分可以采用铝制构造。
       

      汉诺威的专家借鉴在橡胶领域积累的150年经验,悉心开发隔音元件。电动机使用的橡胶材料也不同于内燃机使用的橡胶材料:胶料暴露在发动机室的较低温度下。因此,在研制胶料配方的过程中,关注的焦点转向动态硬化和使用寿命因素。至于隔音元件,专家面临的挑战主要是确定合适的静刚度和动刚度以及耐久性,以实现最佳隔音性能和最大安全性——让车内乘员更加舒适安心,而不会因为嘈杂声而心生不悦。

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