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基于传递路径的电动汽车车内噪声贡献量分析

摘要：传递路径分析是汽车领域常用的声振测试分析方法，为识别某电动汽车车内噪声来源，区分各噪声激励对车内噪声的影响程度，基于工况传递路径分析方法，以驾驶员耳旁声压信号为响应，以路面噪声、风噪、电机噪声为激励，建立该车车内噪声贡献量分析模型，进行0至100km/h加速工况下的贡献量分析，并针对某一峰值声压处的贡献量做具体分析。结果表明，左前轮胎的结构路径对加速工况下车内噪声的贡献量最大，其输入显著大于其他路径，后续分析可据此对结构进行相应的优化改进。

关键词：工况传递路径分析贡献量分析路噪传递函数

NVH(NoiseVibrationandHarshness)性能是汽车的关键基础性能，决定着汽车品质和乘员乘坐舒适性。电动汽车采用电机驱动，没有传统汽车发动机系统产生的噪声，所以车内噪声环境总体比传统汽车安静。但电动汽车驱动电机产生的高频电磁噪声更加刺耳，且由于缺少发动机噪声的掩蔽作用，轮胎噪声和风噪声随之成为电动汽车主要噪声，此外，还有许多结构件噪声凸显出来，如变速箱的齿轮噪声、水泵噪声以及电池组冷却系统的风扇噪声等，在传统汽车中这些噪声对车内声品质影响较小，缺少针对性的研究，但对于安静的电动汽车，这些噪声均应予以重视。一般而言，在中低速行驶时，路面噪声为主要噪声来源，车速超过80km/h后，风噪逐渐占主导地位，车速达到100km/h后，风噪成为主要噪声来源[1]。

车内振动和噪声是由多个激励源经多条路径最终传递到乘员舱叠加而成的。传递路径分析(TransferPathAnalysis,TPA)是一种常用的噪声与振动测试分析方法，该方法将车内噪声分解为不同激励源的贡献量结果[2],对传递路径及噪声进行测试分析，计算贡献量以指导整车结构设计及优化。近年来，已有不少学者对车内振动及噪声的传递路径进行研究。仲典[3]等应用工况传递路径分析方法实现车内噪声辐射源和振动激励源快速辨识并验证。王增伟[4]等提出了一种基于全局传递率矩阵的相对传递路径分析方法并进行了试验验证。唐中华等[5]在有限元模

型上建立整车虚拟传递路径分析模型，对车内声学响应的峰值作诊断分析并优化。曾发林[6]等针对车内声品质优化问题采用了传递路径分析，识别出对车内噪声烦躁度贡献最大的路径，调整后声品质得到有效改善。总的来说，当前相关研究主要集中在对TPA方法进行优化改进，采用TPA进行贡献量分析[7],从而指导找改善振动噪声。

本文针对某电动汽车，基于工况传递路径分析(OperationalTransferPathAnalysis,OTPA)方法及车内噪声产生机理，建立以路噪、电机、风噪为输入，

驾驶员耳旁声压信号为目标点响应的OTPA模型，采集电动汽车0至100km/h加速工况下的数据。通过对比试验实测结果和OTPA贡献量结果验证模型的准确性，最后对电动汽车加速工况进行车内噪声源贡献量分析，为后续进行针对性的结构声学优化分析提供。

1基础理论

根据传递路径的不同，车内噪声可分为结构噪声和空气噪声两种。结构噪声是指激励源振动通过结构件传递到车身引起车身振动，再由车身钣金件振动辐射而形成的噪声；空气噪声则是各种噪声源所辐射的噪声通过空气，经由车身板壁、缝隙或者孔洞传播到车内而形成的噪声[8],如图1所示。

当前应用最为广泛的传递路径分析方法包括传统传递路径分析方法

(ConventionalTransferPathAnalysis,CTPA)、工况传递路径分析OTPA和扩展工况传递路径分析(Operational-XtransferPathAnalysis,OPAX)等。

OTPA采用激励源悬置系统被动端的加速度响应信号替代激励源的激振力，因此

OTPA法无需拆除激励源、用力锤或激振器激励获取传递函数，仅需根据激励源悬置系统被动端的加速度响应信号和目标点的加速度响应信号来求取传递率[9],缩短了测试与建模时间，提高工作效率，因此本文采用该方法进行分析。

针对车内噪声的合成，把路径看作线性系统，车内响应是各个激励源在车内贡献量的线性叠加，以传递函数形式表征，如公式(1)所示。

其中，表示车内目标点噪声频域信号；表示第i个激励源频域信号；表示与第i个激励源对应的路径传递函数。式(1)用矩阵形式可写为

其中为输出矩阵，为输入矩阵，为传递率矩阵。为系统的第个输出，为系统的第个输出，则为到的传递函数。

基于OPTA合成的模拟输出信号如下。

其中，为输入的自功率