1 前言

純電動汽車已經逐漸在引導汽車技術發展的潮流，其産生的NVH問題也和傳統燃油車有很大的不同。

燃油車一般會有液力變矩器減振特性、整車速比匹配、傳動系慣量匹配和換擋策略、曲軸動不平衡量影響傳動系轉速波動引起整車抖動問題。對于純電動車，電機轉矩響應靈敏，驅動轉矩及擾動的快速、大幅激勵容易産生扭轉振動，從而導緻整車抖動。

傳動軸半徑和長度以及減速器齒輪間隙也是傳動系統扭振振動的可能影響因素，從而産生整車抖動。但随着電機代替了發動機，發動機所産生的振動噪聲問題已經轉移到了汽車其它NVH源上，但根本的傳遞路徑并沒有改變。

對于隻有前驅電機的純電動車來說，其驅動半軸是一個十分重要的激勵源，而半軸中的萬向節節型就是一個關鍵的部件。

本文針對某純電動車配合半軸不同萬向節節型開展了研究，最初裝配的萬向節引起了嚴重的整車急加速抖動問題，這種抖動為低頻振動，非常容易引起駕乘人員的不适。通過優選萬向節型，解決了該車型急加速抖動問題。為純電動車驅動半軸萬向節選型提供了參考依據，作為橫展項目，可節約相關時間和開發成本。

2 純電動車抖動影響因素和萬向節結構

2.1 影響整車抖動的因素

所有的振動都可從激勵、路徑和響應三個方向進行原因分析。傳統燃油車會因為發動機燃燒産生整車加速抖動，發動機會是産生整車抖動的一個很重要的激勵。純電動車動力傳動系統無離合器，常齧合的布置結構，動力總成懸置系統和傳動系統扭振經常會耦合在一起導緻純電動車的動态振動特性。響應的路徑純電動車和傳動燃油車是類似的。

影響純電動車整車抖動的激勵因素有驅動軸總成和電機的扭矩，其中電機扭矩越大，抖動風險越大，但限值電機扭矩會響應整車的動力性能。驅動軸的布置角度越大，整車産生抖動風險越大，萬向節型選擇不當會使得整車産生嚴重抖動。懸置系統優化可減弱整車急加速抖動現象，但不能根除。優化車身傳遞路徑周期長且牽涉範圍廣，不易實現。方向盤優化可以減弱方向盤振動，但不能徹底解決整車抖動産生的車内振動。純電動車産生急加速抖動影響因素可以利用圖1中的框架進行說明。

圖1 整車抖動影響因素

綜上，選擇優化萬向節型進行整車抖動的問題解決排查方向。市場上廣泛應用的驅動半軸萬向節型有 VL節、DO節、TJ節、GI節和AAR節等。

2.2 萬向節結構

圖2 AAR節（左圖）和DO節（右圖）

驅動半軸移動節型是純電動車産生整車抖動的關鍵部件，市場上目前采用的節型主要有：TJ節、GI節、AAR節、VL節和DO節。TJ萬向節是外套滾道封閉，外套腔内有三銷架總成的伸縮型萬向節。GI節型為外套腔内可以帶有壓縮彈簧的TJ型萬向節。DO萬向節為具有六個鋼球，内套和外套各具有六個直滾道、滾道的徑向截面為橢圓形，鋼球與滾道為四點接觸的伸縮型等速萬向節。AAR節為優化的GI節。VL萬向節為具有六個鋼球，内套和外套各具有六個直滾道、相鄰的兩個直滾道沿軸向等角度反向斜置的伸縮型等速萬向節，但該節型價格較貴。圖2列出了AAR節和DO節結構圖。

由于這些節型結構本身的原因，難以避免的産生階次振動。GI節、TJ節和AAR節會産生驅動半軸的三階振動，DO節和VL節會産生驅動半軸的六階振動。滿足産生整車抖動的激勵都是低頻振動。階次為旋轉機械的工作頻率與其轉速的比值，數學表達式見公式（1）。

式中f為旋轉機械的工作頻率，n為旋轉機械轉速，對于驅動半軸來說，n為半軸轉速，O為階次，對于GI、TJ和AAR階，O為3，對于DO和VL節型，O為6。

2.3 評價指标

振動階次采用振動速度矢量和RSS值作為評價指标。參考公式2。

X(rpm,f)、Y(rpm,f)、Z(rpm,f)分别為 X、Y和Z向驅動軸一階的振動速度RMS值。

3 問題來源

某純電動車整車在NVH性能主觀評價過程中發現存在急加速抖動嚴重，主觀評價5.5分，不可接受。跟蹤驅動半軸轉速，發現存在明顯的半軸3節振動，該節型為GI節型。方向盤和座椅導軌振動見圖3所示。

圖3 方向盤和座椅導軌振動頻譜

方向盤和座椅導軌存在明顯的三階振動，車速分别在50Km/h，90Km/h左右。這種抖動是由于驅動軸物理結構所緻，不能完全消除，但可降低。

4 路徑分析

三銷式驅動軸産生三階軸向慣性力，軸向慣性力通過動力單元懸置，傳至車身座椅導軌及方向盤，導緻該純電動車産生整車急加速抖動。傳遞路徑見圖4所示。可通過更改驅動半軸節型進行優化3階振動。

圖4 振動傳遞路徑

5 問題解決過程

5.1 客觀測試

通過整車抖動原理分析等因素分析，分别采用了AAR節型和DO節型進行試驗驗證測試。從圖5中可以看出，在驅動半軸移動萬向節采用DOJ節型時，駕駛員座椅導軌3階振動速度RSS峰值達到了5mm/s左右，而采用AAR節型時，駕駛員座椅導軌振動速度RSS峰值在3.5mm/s左右，而采用DOJ節時，駕駛員座椅導軌振動速度RSS隻有一個很小的峰值，峰值在1.1mm/s左右。而這三種驅動軸萬向節型雖然DOJ節型6階最大，但均在1mm/s以下。從圖6可以看出，方向盤振動也是DOJ節型優于AAR節型優于GI節型。雖然驅動軸6階，方向盤振動速度RSS值和座椅導軌一樣，均為DOJ節型最大，但整體數值較小。需要主觀評價進行分析确認是否有抖動風險。

圖5 座椅導軌驅動軸3階和6階振動速度RSS值

圖6 方向盤驅動軸3階和6階振動速度RSS值

5.2 主觀評價

主觀評價的評分計算按照評定員的評價結果按評定項目統計出總分，然後按照公式3計算出平均分。評價人員不少于5人。整車抖動主觀評價分值描述表參照表1。

Pi為每個評定員的個人分數，n為評定員數，本文為5，Pj為所有評定員的平均分，也就是為最終評定結果。

表1 整車抖動主觀評價分值描述

經過主觀評價和計算，Gi節驅動軸整車抖動最終分數為5.5分，AAR節驅動軸整車抖動最終評定結果為6分，DOJ節型驅動軸整車抖動最終評分為7分。主觀評價結果見圖7。

圖7 不同節型主觀評分

6 結論

（1）通過客觀測試，驅動半軸采用DO節型優于AAR節,AAR節型優于GI節型。通過把原車上的GI節型更換為DO節型，座椅導軌振動和方向盤振動半軸主階次值都得到大大降低。

（2）主觀評價主觀評價分值由5.5分提高到7分，由稍不滿意變為基本滿意。

（3）導緻整車抖動的因素中懸置作為一個重要的傳遞路徑，也有待開展進一步的研究。

來源 | EDC電驅未來

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