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某EV车电动空调压缩机开启过程中噪声优化改善研究
来源:汽车电器  作者:佚名  2017-09-05 11:05:45

    5 制定对策
    使用Vector公司设计的CANoe工具,采集了图3对应不同车速工况下的CAN报文信息,在CANoe软件中Graphics界面下,生成如图10所示压缩机功率与车速关系图用于分析。

    通过之前对真因的分析,结合图10,制定针对真因的对策计划,见表3。对策计划主要分为3个部分,如图10所示的3个虚线框:①5-1对策区域,降低怠速下压缩机输出功率;Z5-2对策区域,降低高车速下压缩机输出功率,避开共振频率点;Z5-3对策区域,提高压缩机转速下降速度。对策后,压缩机转速功率曲线构想如图10中绿色曲线所示。另外一个对策是通过改善压缩机内部不良摩擦,降低噪声源噪声大小。可以预判,在主观判断压缩机噪声大的3个区域,对策全部有效。

    5.1怠速工况下压缩机噪声大真因对策
    为解决怠速下主观评价压缩机噪声大问题,可以通过下调怠速下压缩机转速目标值实现。本文4.3.1有说明,目前,压缩机控制方式在刚开启时按最大功率运转。但对比汽油车压缩机工作原理,在怠速时候,由于发动机转速低,通过皮带轮传动的机械压缩机,也无法达到最高的转速。按照这个方法,可以把压缩机最大转速在怠速下从5 000 r/min调整到2 000 r/min通过实车噪声确认,对策有效。

    5.2高速工况下压缩机噪声大真因对策
    为解决支架模态1阶频率与压缩机运转共振课题,对于压缩机支架提出一些修改方案,目的是提高1阶频率到90 Hz以上。目前支架的厚度为4 mm,有多个加强筋保证支架强度。但由于布置位置和安装结构的特殊性,经过几次3D结构改善尝试,都未能找到很好的提高1阶频率方法。从另一个角度考虑,如果把压缩机最大转速降低到支架1阶频率以下,也同样可以避开共振点。但需要验证降速后,压缩机制冷能力是否能满足设计要求。
    由上面公式可以计算出发生共振时,压缩机的转速n=60×68=4 080 r/min。
    也就是说,把压缩机最大转速下降到4 080 r/min以下,并考虑保留一定频率的预留系数k,k取0.9,那避开共振频率点,压缩机最大转速n=4 080 ×0.9=3 672 r/min。取整,则n=3 670 r/min。
    结合主观判断,找出车速在什么时候,压缩机运转的噪声值是可以接受的。主观评价中车速下降到28 km/h时,噪声可以评价为接受,也就是车速为D的点,从D点沿着横向拉一条直线,与车速曲线相交,得到C点,从C点垂直做一条直线,与压缩机功率曲线相交,得到B点;沿着B点横向拉一条直线,与功率纵坐标轴的交点A、A点就是此时车速下对应的压缩机功率的功率大小,A点功率是1375W,换算成对应转速为3 667 r/min,见图11。

    也就是说,通过CAE计算,推断出避开1阶频率的压缩机最大转速n=3 670 r/min,和实车主观评价判断为合格的压缩机转速大小是相同的。证明对策有效。
    5.3减速工况下压缩机噪声大真因对策
    降低压缩机转速下调速度,保持和上升速度一致(180 r/min)。
    当压缩机从最大转速下降到怠速对应的转速,计算所需要的时间:t压缩耀速=(3 670-2 000)/180=9.2s。
    而对策前转速下降时间:t压缩机对策前=(5 000-2000)/60=50s。
    一般情况下制动减速度,a=2m/s2,假设车速从100 km/h开始制动到0 km/h,即:vt=100 km/h、vo=0 km/h。
    根据加速度公式:vt-v0=at,则t=(vt-v0)/a,可以得出t制动1 =(100-0)/(3.6×2)=13.9s。
    也就是说,在对策前,车速从100 km/h开始制动到0 km/h,制动减速度a=2m/s2,车辆完全停止需要13.9s,而压缩机转速从最大的5 000 r/min,下降到怠速2 000 r/min,所需时间是50s。解释了压缩机转速下降速度确实远远落后于车速降速速度,造成噪声偏大的原因。而对策后,压缩机转速从最大的3 670 r/min、到怠速 2 000 r/min,仅需要9.2s,快于对策前下降时间的5.4倍,同时也快于车辆制动速度的下降。证明了对策后压缩机转速下降速度可以与车速下降速度保持一致。
    考虑最严酷情况,因为压缩机限功率车速临界值是在40 km/h(参考表2),即:t=40 km/h,可以得出t制动2=(40-0)/(3.6×2)=5.6s。
    虽然压缩机对策后转速下降的时间9.2s相比t制动2在主观上有3s的滞后,但这种工况出现的几率很低。既使出现,也是可以接受。
    综上所述,可判断在减速工况下,压缩机转速下降的速度从60 r/min提高到180 r/min,与车速下降速度趋于一致,也就是说,与驱动电机工作发出电流的声音和车辆行驶中风噪、轮胎与路面摩擦产生的路噪等产生的背景噪声一同下降,不会凸显出来,对策有效。

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