混合动力电动汽车减振降噪技术研究-

论文导读：力耦合装置与发动机共同驱动车轮运转。（4）减速或制动时，驱动电机转换成发电机，把减速或制动时的动能转换成电能，并给HV电池充电。（5）当HV电池储存电量低于某一设定值时，发动机运转，驱动发电机给HV电池充电。摘自：7彩论文网毕业论文格式设置www.7ctime.com（2）发动机低速运转时导致车身振动和产生嗡嗡声混合
摘要：在介绍混合动力电动汽车结构和工作特性的基础上，分析了混合动力电动汽车由于动力源增加、驱动桥改变和工作模式不同，导致其振动和噪声相对于传统内燃机汽车发生了较大改变，并针对这些改变归纳和提出了减振降噪的技术。
关键词：混合动力；电动汽车；振动；噪声；控制技术
1005-2550（2012）04-0067-05
Noise and Vibration Reduction Technology in Hybrid Electric Vehicle
LIAO Lian-ying1，LI Xin-wen2
（1.Changzhou Institute of Technology，Changzhou 213002，China;
2.Military Representative Office of the PLA in the DFM，Shiyan 442000，China）
Abstract：In recent years，the hybrid electric vehicle is becoming the main trend development of automobile technology. The hybrid electric vehicle structure and work characteristics are introduced. The vibration and noise source are analyzed. Because of the changes of power sources，drive axle and operating mode，the vibration and noise sources are different between the hybrid electric vehicle and the traditional internal combustion engine vehicle. According to the changes，the measures of reducing the vibration and noise are summarized and presented.
Key words：hybrid power；electric vehicle; vibration；noise；control technology
混合动力电动汽车除了在环保和节能上有出色表现外，在噪声与振动整体控制上也体现出了一定的优势。然而，混合动力电动汽车相对于传统内燃机汽车，增加了电池组和电机等零部件，在结构上较为复杂，工作状态也发生了变化，由此引起的噪声与振动源和其特性上发生了较大改变。如噪声和振动源的增加且呈分散特点，导致噪声和振动特性分析难度加大；整车室内外声学环境噪声的减小，改变了噪声源的贡献比，从而导致了车室内外声品质和噪声等级的改变；发动机和电机等设备的频繁起停引起瞬态冲击振动和高频噪声现象突出；大质量电池的增加和布置导致整车结构模态的改变等。因此混合动力电动汽车的噪声和振动控制的侧重点和控制方法均和内燃机汽车有所不同。本文就混合动力电动汽车结构和工作特点发生变化，引起的噪声和振动特性发生改变进行了分析，并针对这些特点提出减振降噪措施。
1 混合动力电动汽车结构及工作特点

1.1 结构特点

混合动力电动汽车结构形式可分为串联式摘自：7彩论文网毕业论文目录www.7ctime.com
、并联式和混联式三种。串联式动力系统发动机不直接驱动车轮，而是作为动力源来驱动发电机发电，发出的电一部分输送给电机来驱动车轮，另一部分则给蓄电池充电。并联式动力系统采用两套独立的动力系统——电机动力系统和发动机动力系统。它可以根据不同工况，由发动机单独驱动，电机单独驱动或者两套动力系统同时驱动车轮来获得最佳动力。混联式动力系统，又称串并联式动力系统，它综合了串联和并联的优点，但结构复杂，成本较高[1，2]。丰田普锐斯（Prius）是典型的混联动力系统，见图1。
从图1中可以看出混合动力电动汽车的结构相比传统汽车已发生了较大的变化[3，4]。具体表现为：
（1）动力源的增加。除了发动机提供的机械动力，还增加了大质量HV电池和变频器总成提供的电能动力。
（2）驱动桥发生了重大改变。混合动力电动汽车驱动桥由传统汽车的单一的变速器，变成了由发电机（MG1）、驱动电机（MG2）和电机减速行星组件（动力耦合装置）组成的驱动桥总成。
（3）结构布置发生改变。发动机、混合驱动桥总成和变频器布置在汽车前端，原发动机舱位置。大质量HV电池布置在汽车后部的行李舱内，这种结构的改变也导致车上质量分布的改变。

1.2 工作特性

以混联式动力系统为例，混合动力电动汽车可以通过动力耦合装置，根据不同工况车辆对动力的需求，来合理控制发动机与电机之间动力输出。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节发动机的功率输出和电机的运转，其工作特性可概括为以下几点。
（1）车辆起动及低负荷时，发动机不工作，HV电池给电机提供电能，由电机单独驱动车轮运转。
（2）正常行驶工况时，发动机开始工作，发动机通过动力耦合装置，将一部分动力分配给发电机为驱动电机运转提供电能，另一部分动力则直接用来驱动车轮运转。
（3）加速或大负荷时，发动机工作，发电机和HV电池同时输出电能，驱动电动机运转，并通过动力耦合装置与发动机共同驱动车轮运转。
（4）减速或制动时，驱动电机转换成发电机，把减速或制动时的动能转换成电能，并给HV电池充电。
（5）当HV电池储存电量低于某一设定值时，发动机运转，驱动发电机给HV电池充电。摘自：7彩论文网毕业论文格式设置www.7ctime.com
（2）发动机低速运转时导致车身振动和产生嗡嗡声
混合动力电动汽车为了获得较高的热效率，发动机必须在高扭矩区域内工作。当论文导读：
发动机低速运转时，发动机的燃烧将引起最初扭矩的波动。加之发动机与传动系之间没有离合器而直接相连接，使得发动机的扭矩波动激发了传动系的扭转共振，因此发动机将引起车身振动和嗡嗡噪声。
（3）加速时发动机产生的噪声
在混合动力电动汽车中，MG1和MG2往往通过行星齿轮机构相连，并且通过控制两个电机的动力和转速输出，可以实现汽车平稳加速而使发动机保持在最小燃油消耗工况。而且由于MG2的助力，使得混合动力电动汽车的加速性能优于同排量发动机的内燃机汽车。然而，以燃油经济性为优先控制的混合动力电动汽车，在同样加速工况下，其发动机转速要高于传统的自动变速器的汽车上发动机转速。这一特点导致了混合动力电动汽车在加速时，噪声要比传统的自动变速器的汽车噪声大［10］，如图7所示。

4.2 振动与噪声控制技术

（1）发动机起停振动及噪声控制技术
发动机起停振动及噪声控制是混合动力电动汽车振动和噪声控制最关键的技术，可采取的措施较多，主要包括：
①采用电子控制技术，推迟点火提前角，延迟进气门关闭时间，控制燃油喷射量等措施来改善发动机的燃烧，从而源于：7彩论文网论文资料网www.7ctime.com
降低振动和噪声[12]。
②由电机拖动发动机起动时，产生的振动大小与活塞初始位置有紧密联系，当活塞初始位置在进气门关闭后且接近上止点时，起动振动较小。因此只要在发动机熄火时，通过控制发电机旋转角度，把活塞停止位置控制在预定位置，将能达到较好的噪声和振动控制效果。
③提高充当起动机的发电机起动扭矩，来减少由动力装置扭转共振和发动机支架共振所引发的车辆地板振动。
④通过缩短动力重心与转动弹性轴之间的距离，增加扭振减振阻尼器等方法，来改进发动机的悬置问题。
⑤合理控制混合动力之间的切换[13]。
（2）发动机低速运转时导致车身振动和产生嗡嗡声
一是提高发动机性能，避免发动机扭矩的波动。二是在发动机与变速驱动桥之间安装一个扭振减振器，减少由于发动机振动对传动系共振的影响，从而也降低传动系的共振对车身振动的影响。三是优化发动机的悬置系统，并设计先进的传动系减振器，来降低车身振动和减少嗡嗡声的产生。
（3）发动机加速时产生的噪声
为降低发动机加速时产生的噪声所采取的措施有：一是合理控制发动机转速上升速率；二是通过降低仪表板的振动，优化挡风玻璃的振动特性和优化车顶加固等来减少车身的声压灵敏度；三是降低发动机支架和进排气系统的振动及噪声。
5 结论
根据目前混合动力电动汽车领域的研究开发现状，从混合动力电动汽车结构特点和工作特性出发，总结了混合动力电动汽车常见的振动和噪声问题，但也并不全面，之后对相应问题提出了解决思路。
混合动力电动汽车技术本身就是一项较新的技术，人们对其燃油经济性和排放性能研究较多，但对其振动和噪声控制并未受到很大关注。但振动和噪声问题在混合动力电动汽车上也是个不容忽视的问题，因此在这方面的研究空间还很大。特别是发动机起停时瞬态振动分析和控制技术，动力耦合动态过程分析和控制技术，动态模式切换过程中的振动和噪声控制技术将是未来混合动力电动汽车振动和噪声控制的关键技术。
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收稿日期：2012-02-17
作者简介：廖连莹（1978-），男，讲师，硕士，主要研究方向：车辆振动与噪声控制、汽车电子技术。