第30卷第21期
40
2014年
11月
农业工程学报
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Vol.30No.21 Nov.2014
电动车动力总成辐射噪声有限元和边界元联合仿真
方源12，章桐1,2.3*，于蓬1,2，郭荣1,2
（1.同济大学新能源汽车工程中心，上海201804：2.同济大学汽车学院，上海201804:
3.同济大学中德学院，上海201804）
摘要：为了在电动车动力总成设计阶段估算动力总成的电磁振动噪声特性，根据集中驱动式电动车动力总成的结构特点，给出了多源动态激励下电动车动力总成噪声分析的联合仿真的方法，基于有限元建模法（finiteelement modeling，FEM）建立了该动力总成结构动力模型，对其进行了振动模态分析，得到了其模态参数和振动响应：基于边界元法（boundaryelementmethod，BEM）建立了该动力总成声学模型，将动力总成振动响应作为声学边界条件，对辐射声场进行了仿真分析，研究了动力总成声辐射特性。通过对动力总成进行现场报动和噪声测试分析，得到的测试结果与理论计算结果较为一致，表明了理论计算的可行性和准确性。该研究为进一步进行电动车噪声控制研究提供参考。
关键词：有限元法；边界元法；案声；动力总成；辐射噪声；模态分析 doi: 10.3969/j.issn.10026819.2014.21.006
中图分类号：U463.2
文献标志码：A
文章编号：1002-6819(2014)-21004007
方源，章桐，于蓬，等。电动车动力总成辐射噪声有限元和边界元联合仿真[J]．农业工程学报，2014， 30 (21) : 4046
Fang Yuan, Zhang Tong, Yu Peng, et al. Joint simulation of radiated noise of electric powertrain based on finite element modeling and boundary element method[JJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transaction of the CSAE), 2014, 30(21): 4046. (in Chinese with English abstract)
0引言
汽车工业迅猛发展的今天，噪声已经成为评价汽车乘坐舒适性和产品质量的重要指标之一，它的好坏对消费者购车取向和产品的市场竞争力会产生很大的影响。随着人们对汽车乘坐舒适性的要求越来越高，加之电动车动力总成又朝着高功率密度、轻量小型化以及宽范围调速方向发展，电动车的振动噪声问题逐渐突显出来。
崔淑梅等利用联合仿真的方法研究了永磁直流电机辐射噪声特性。王等?以瞬态电磁场得到的时变电磁力为基础，进行电机定子结构的响应分析，得到在电磁力激励下电机定子结构的振动响应。李晓华等3利用模态叠加法的电机振动噪声的分析方法对一台燃料电池汽车用永磁同步电机进行了计算。通过叠加主要径向力波在不同频率下的
收稿日期：2014-07-30
修订日期：2014-10-24
基金项目：国家863计划项目（2011AA11A265)；国家自热科学基会（51205290）：中央高校基本科研业务费专项资金项目（1700219118）作者简介：方源，男，江苏句容人，博士，研究方向为电动汽车动力总成NVH特性研究-上海同济大学新能源汽车工程中心，201804。 Email: fang_yuan1101@ 163.co
源通信作者：章桐，男，教投。主要研究方向为整车集成设计及新能
源汽车动力系统。上海同济大学新能源汽车工程中心，201804。 Email: tzhang@fev-sh.com
谐波响应，得到电机运行范围内的振动噪声。
电驱动系统作为电动汽车的核心部件，正朝着集成高效的方向发展，电机-减速器一体化驱动系统就是典型的集成式驱动模式之一[4]。但是一体化的驱动系统也为振动噪声（noisevibrationand harshness，NVH）的研究提出了新的难题，例如电机和变速器直接耦合，系统固有特性发生改变，此外，影响其NVH特性的内激励不仅有电磁力还有齿轮啮合力。方源等(5-6)针对电机与减速器直接耦合后系统固有特性的变化，进行了电动车动力总成的模态分析，并研究了其内部动态激励特性，得到了稳态工况下的电磁激励与齿轮畸合激励。 HUMBERT等[7]分析了电磁切向力对电动车动力总成动态响应的影响，但是只分析了电磁噪声，没有综合考虑齿轮激励。
本文基于电机-减速器一体化驱动系统的特点，研究了多源动态激励下电动车动力总成噪声分析的联合仿真的方法。首先计算动力总成运转时产生的振动激励，再利用有限元软件ANSYS对动力总成进行有限元建模，计算模态参数和振动响应，然后将动力总成振动响应作为声学边界条件导入声学软件LMSVirtual.lab计算其辐射声场，并分析多源激励对辐射声场的影响，最后结合试验验证了仿真结果的有效性。