整车噪声、振动与声振粗糙度(NVH)测试作为评价车辆静态与动态品质的关键验证手段,通过对噪声幅值、频率成分及其传播路径的系统测量与分析,反映整车结构的合理性和乘员的感知舒适性。NVH测试采用系统性传递路径分析方法,把车体看作由激励源、传递路径与感受端组成的完整体系,通过在典型行驶工况(如起步、加速、匀速、制动与滑行)下采集车内外声压级与振动响应数据,揭示噪声与振动在整车结构与空气路径中的传播行为,从而为工程优化提供依据。
在传统燃油车中,内燃机及传动系统通常是主要的噪声与振动激励源,其低频声称成分强烈且持续,常对乘员舱产生显著影响。然而随着电动化进程的推进,纯电驱车辆由于内燃机噪声的消失,导致其它噪声源(如电机、逆变器与齿轮传动噪声)更加突出,尤其是在高频段的声振特性,这些噪声成分在车内更容易被感知。
在电驱动系统中,电机及其驱动逆变器是重要的NVH激励源。电动机内部电磁激励产生的啸叫声随转速变化而呈现明显阶次特性,其噪声主阶次成分与电机极对数和槽数密切相关。此外,逆变器的开关频率(PWM载波)也引入高频振动与噪声成分,这些由电磁力与电信号谐波引起的振动不但通过结构传播,也通过空气耦合进入车内声场。
在纯电动车NVH测试中,除电驱系统外,悬架、轮胎-路面相互作用、风噪以及车身结构的固有振型同样是重要的激励源。由轮胎与路面接触产生的低频噪声,以及在高速行驶中风噪对车厢声场的贡献,都显著影响乘员的听觉感受。由于内燃机噪声的遮蔽效应在EV中不再存在,这些原本次要的噪声成分变得更加明显,必须通过精细化模型与试验手段进行识别与控制。
NVH测试在整车开发中既包含物理试验也涵盖仿真分析。模态分析、传递路径分析(TPA)与频域分析是典型的工程方法,通过对各激励源的频率响应函数(FRF)进行测量与计算,可以有效确定噪声与振动的传播机制与主导路径,为结构优化提供量化指标。高级数字仿真(如有限元与多物理场耦合分析)在设计阶段被用于预估潜在NVH风险,从而在硬件样车制造之前开展优化。
电磁噪声的多样性使得NVH测试需要兼顾声学与电力电子特性。逆变器输出电流不仅包含基频成分,还包括开关频率与谐波,这些成分可导致整车结构以多频率激励响应,从而在特定工况下产生明显的声振现象。通过频率分布的噪声分析与振动测量,识别并量化这些高频激励是现代NVH工程的重要内容。
随着行业发展,NVH工程也逐渐融入“e-NVH”理念,即在传统噪声振动分析基础上,加入电力电子与电驱动动力学分析,以综合评估电动动力系统在声学与振动方面的表现。e-NVH技术将声学测量与电力驱动数据融合,有助于精确定位噪声源并指导控制策略与结构改进。
构造与材料在NVH控制中扮演着关键角色。轻量化结构虽然提升了能效表现,但也可能降低固有阻尼,引发更明显的振动响应。因此,材料的阻尼性能、复合阻尼结构以及声振隔离方案成为NVH设计的关注点,通过优化材料与结构组合,可以在不牺牲动力性能的前提下改善整体声学特性。
在实际NVH验证过程中,室内半消音室与滚动路面测试平台是常见试验场景,利用加速传感器与麦克风阵列采集噪声与振动数据,通过频谱分析与声场映射技术识别各声源贡献。与此并行,乘员感知评价与心理声学参数分析则为工程量测结果提供主观感受参考,实现主客观指标的对齐。
整体来看,现代整车NVH测试除了传承传统的机械振动与噪声分析方法,还需重点覆盖电驱系统的电磁噪声特性、高频噪声传播路径以及轻量化结构对声场的影响。在电动化浪潮下,这些新兴测试内容与分析方法都成为整车品质工程中不可或缺的部分,为整车安静性、舒适性及品牌声学特性塑造提供了全面的技术支撑。
来源:汽车测试网



