汽车NVH诊断案例 | 纯电车急加速过大弯底盘异响

news2025/3/15 8:16:28

引言

失去发动机的掩蔽效应后,新能源电车的NVH问题,成为了困扰维修技师新难点。风噪、胎噪、电机高频啸叫等问题更容易车主识别,根源却难以被有效分辨。如何更精准且高效地识别电车NVH问题根源?今天分享的这个案例,内含详细测试分析过程与大量实测音频,准备好耳机,一起开启NVH诊断之旅。

故障现象

一辆单电机,前驱的纯电动汽车。方向盘往一边打死过弯,急加速下,听到底盘传来“呜呜”声。在车内能听到,但不算太明显,要仔细听才能听到。类似轴承的声音,车速在30~40km/h下也能重现。

故障诊断

  • 初步判断

根据故障现象的描述,初步怀疑可能的故障点是:

1) 左边轮胎的轴承响

2) 右边轮胎的轴承响

3) 中间的减速器响

4) 驱动电机响

为了更精确地定位故障,我们使用虹科Pico NVH异响设备来捕捉故障出现时的实时振动和声音数据,用数据说话!

  • 设备连接与探头布置

如图1,将四通道分别通过四个NVH接口盒与加速度计和麦克风相连。

图1 设备连接图

A通道(蓝色):使用加速度计,用磁座吸在左前轮羊角的螺栓上(轴承附近)。将垂直方向(对应Y轴)接到示波器A通道。

B通道(红色):使用加速度计,用磁座吸在右前轮羊角的螺栓上(轴承附近)。将垂直方向(对应Y轴)接到示波器B通道。

C通道(绿色):使用加速度计,用磁座吸在减速器左侧的螺栓上。将垂直方向(对应Z轴)接到示波器C通道。

D通道(黄色):使用麦克风,挂在乘客舱内的后视镜处。接到示波器D通道。

探头布置图如下:

图2 探头布置图

  • 数据采集

设备连接后,出去路试,启动NVH软件记录数据。重现故障出现的条件:方向盘往一边打死过弯,急加速;确认故障出现了,保存下数据。并在故障出现的时刻做了标记,如图中3个箭头所指(图3)。

图3 故障出现时采集到的波形

  • 数据分析

在图中下半部分的时间轴中,我们可以依次选择标记为1、2、3故障时刻的数据,来查看对应的频谱图(图3)。

注:黄色波形为车内麦克风采集到的声音信号,绿色为减速器处采集到的振动信号,红色与蓝色分别为右前轮和左前轮羊角处采集到的振动信号。

以故障时刻3的数据为例(图4),可以发现:

1)在几十赫兹的频段(红圈1处),声音分贝值比较高。

2)250Hz左右频段(红圈2处),声音有个较高的尖峰,且同一频率下的减速器处振动幅值较大。

3)1500Hz左右频段(红圈3处),声音还有个比较明显的尖峰。

图4 故障时刻3的波形

根据上述描述的数据特征,我优先怀疑2和3两个红圈中的尖峰之所以不优先怀疑标号1圈圈的频段,是因为(1)轮胎转动的频率就在这个频段,车辆行驶时本身就有胎噪、轮胎抖动等,所以我暂时假设1号红圈的频段来自轮胎相关的部件。(2)故障现象描述的“呜呜”声,频率应该比几十Hz要高。

接下来,需要验证:“呜呜”声存在于2号红圈的频段,还是存在于3号红圈的频段?

我们回放NVH数据,能从声音信号中听到“呜呜”声,但不是很明显。

注意,振动信号也可以被导出为音频文件,用耳朵来听。因此我选择了所有时间段的数据,鼠标点右键,选择“导出选定区域到WAV”—“所有”,就可将所有4个探头的信号都导出为WAV格式的音频信号(图5)。

图5 将振动信号导出为音频文件

以下是导出的4段音频,你可以尝试分辨每段音频中的“呜呜声”:

纯电车过弯异响音频

分别点击收听【音频A左前轮】、【音频B右前轮】、【音频C减速器】这三个音频,都能听到“呜呜”声,但【音频C减速器】中的最为明显。这说明:

(1)三个文件里,都存在故障的“呜呜”声。

(2)最为重要的一点是:这个“呜呜”声在C通道(绿色,减速器)的位置是最大的。我们放大数据(图6)观看,可以ABC(蓝红绿)3个通道的数据,C通道明显比AB通道幅值高很多的频率,是在255Hz左右(图6)

至此,我们基本上确认了左前轮、右前轮的轴承并不是“呜呜”声的来源,减速器更靠近“呜呜”声的源头!

图6 255Hz的异常振幅

接下来,我们验证这个255Hz是不是就是“呜呜”声。我们再将《音频C减速器.wav》音频文件,导入到NVH软件来观看和分析。操作方法,如图7,加载文件后,最后点击“创建信号”。

图7 使用音频文件创建信号

如图8,创建信号成功,可以看到图中255Hz尖峰很高。

图8 使用减速器处音频文件创建出的信号

接着使用NVH软件的过滤功能,将255Hz频率过滤掉。我使用了“带阻”选项,将207至293Hz区间的频率过滤掉(如图9)。

图9 使用过滤功能过滤掉255Hz的频率

以下为过滤前后的音频:

纯电车过弯异响音频

回放过滤后的数据,听不到“呜呜”声了,这就最终确认了这“呜呜”声的频率就是255Hz。

  • 进一步诊断

至此,我们100%确认了故障的“呜呜”声的频率是255Hz,且源头靠近减速器。

由于减速器靠近驱动电机,这个“呜呜”声也很有可能来自驱动电机。所以接下来,我们在驱动电机上再了布置一个加速度计,对比减速器和驱动电机两者的振动信号,看哪个部件发出的255Hz幅值更大。

经过数据的对比,发现减速器的振动比驱动电机的振动要大,从而确认了减速器是这个“呜呜”声的源头!

拓展思考

此次诊断的目的是找到故障的总成部件,并不需要找到具体是哪个齿轮有故障。如果我们要解析到,具体是减速器内部某个齿轮产生的“呜呜”声,则需要获取驱动电机的转速和各组齿轮的传动比,进行阶次分析,即可将问题锁定至更小的单元。

作者:陈国飞 广州虹科电子科技有限公司

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