電動(dòng)汽車(chē)與燃油汽車(chē)低速噪聲對(duì)比探析

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了電動(dòng)汽車(chē)與燃油汽車(chē)低速噪聲對(duì)比探析范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要：電動(dòng)汽車(chē)具有使用維護(hù)費(fèi)用低、噪聲小等特點(diǎn)，但其聲品質(zhì)并不令人滿意。文章通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)與燃油汽車(chē)在實(shí)際道路上低速行駛時(shí)的車(chē)內(nèi)噪聲進(jìn)行測(cè)量分析，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的聲壓級(jí)低于燃油汽車(chē)，但隨車(chē)速上升，這種差距會(huì)縮小。電動(dòng)汽車(chē)的噪聲尖銳度比燃油汽車(chē)高。在低速行駛時(shí)的聲品質(zhì)有待改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；車(chē)內(nèi)噪聲；尖銳度；聲壓級(jí)

前言

出于環(huán)保的需求，電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。電動(dòng)汽車(chē)以其使用維護(hù)費(fèi)用低、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)獲得消費(fèi)者的認(rèn)可。電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，增加了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的噪聲，其噪聲特征與燃油汽車(chē)存在著很大差異。學(xué)者們對(duì)此開(kāi)展了一系列工作，在消聲室環(huán)境下研究了電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的噪聲特征[1-2]，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)外噪聲進(jìn)行了評(píng)價(jià)[3]，探討了中高車(chē)速下的電動(dòng)汽車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲及聲品質(zhì)[4-5]。這些研究表明，電動(dòng)汽車(chē)在高速行駛時(shí)，聲壓級(jí)與燃油汽車(chē)并無(wú)顯著差異，但聲品質(zhì)有待改善。汽車(chē)在高速行駛時(shí)，胎噪和風(fēng)噪是主要的噪聲源[6]，會(huì)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的噪聲形成掩蔽效應(yīng)。而低速行駛時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)的噪聲影響則會(huì)凸顯出來(lái)。為了提升電動(dòng)汽車(chē)的駕駛品質(zhì)，有必要對(duì)實(shí)際道路上低速行駛時(shí)的車(chē)內(nèi)噪聲進(jìn)行測(cè)量和分析。

1試驗(yàn)方案

分別對(duì)一款純電動(dòng)轎車(chē)和汽油轎車(chē)進(jìn)行試驗(yàn)，采用傳聲器和采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，傳聲器靈敏度為47.86mV/Pa，采樣頻率為44100Hz，采樣時(shí)間為15s。由于駕駛員耳旁聲音具有代表性，故選擇采集該處的噪聲信號(hào)用于分析研究，測(cè)點(diǎn)位置如圖1所示。試驗(yàn)時(shí)分別采集兩款車(chē)以車(chē)速為0km/h、5km/h、10km/h、15km/h、20km/h、25km/h和30km/h勻速行駛時(shí)駕駛員右耳處的噪聲信號(hào)。行駛道路為柏油路面，環(huán)境噪聲為33dBA。

2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

2.1聲壓級(jí)

對(duì)采集到的噪聲信號(hào)進(jìn)行A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)計(jì)算，如圖2所示。在車(chē)速為0km/h時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)的聲壓級(jí)很低，燃油汽車(chē)的噪聲為怠速噪聲。在10km/h以下，隨著車(chē)速上升，電動(dòng)汽車(chē)由于電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，聲壓級(jí)開(kāi)始迅速升高。燃油車(chē)的噪聲主要為發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，聲壓級(jí)基本不變。在10km/h以上，燃油車(chē)的胎噪影響開(kāi)始出現(xiàn)，聲壓級(jí)上升，但總體較為緩慢。電動(dòng)車(chē)的聲壓級(jí)繼續(xù)升高，但上升速率有所降低。在10km/h到25km/h區(qū)間內(nèi)，電動(dòng)汽車(chē)的聲壓級(jí)比燃油汽車(chē)低約5dB。當(dāng)車(chē)速達(dá)到30km/h時(shí)，風(fēng)噪的影響開(kāi)始出現(xiàn)，風(fēng)噪和胎噪成為汽車(chē)噪聲的主要因素，電動(dòng)汽車(chē)和燃油汽車(chē)的聲壓級(jí)已經(jīng)非常接近。

2.2頻譜分布特征

對(duì)兩臺(tái)車(chē)的A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)進(jìn)行1/3倍頻程分析，獲得各特征頻率帶的聲壓級(jí)數(shù)據(jù)，如圖3所示。車(chē)速為零時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)內(nèi)噪聲主要為環(huán)境噪聲，在主要頻段分布較為平均，燃油車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲使得其頻譜主要分布在500Hz以下的低頻段。當(dāng)車(chē)速上升到10km/h到20km/h時(shí)，如圖4和圖5所示，在50Hz到2000Hz區(qū)間內(nèi)的各主要頻率上，電動(dòng)汽車(chē)噪聲比燃油汽車(chē)噪聲低約5dB，二者的頻率分布特征較為接近。如圖6所示，當(dāng)車(chē)速到達(dá)30km/h時(shí)，燃油汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)在250Hz以下的聲壓級(jí)非常接近。在250Hz以上，電動(dòng)汽車(chē)的聲壓級(jí)仍低于燃油汽車(chē)。

2.3聲品質(zhì)

除了聲音的大小會(huì)影響人的主觀感覺(jué)，聲音的頻率分布特征也會(huì)造成影響。為此，學(xué)者們基于心理聲學(xué)，提出了很多評(píng)價(jià)指標(biāo)，如尖銳度、粗糙度、波動(dòng)度等[7]。其中尖銳度是一個(gè)衡量聲音尖銳或沉悶程度的心理聲學(xué)參數(shù)。尖銳度反映了聲音品質(zhì)評(píng)價(jià)中的音色特征，通常來(lái)說(shuō)，聲音越刺耳，則尖銳度越高，聲品質(zhì)也越差。Aures尖銳度計(jì)算公式如下：式中：S為尖銳度；N為總響度；k為加權(quán)系數(shù)；z為特征頻帶率，Bark；N為特征響度，Sone/Bark。如圖7所示，燃油汽車(chē)的尖銳度隨著車(chē)速上升而緩慢下降。電動(dòng)汽車(chē)的尖銳度則隨著車(chē)速上升而迅速下降，下降速率快于燃油汽車(chē)。這主要是由于電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置為電動(dòng)機(jī)，其電磁噪聲集中于高頻段，在低速時(shí)尤為明顯。雖然電機(jī)噪聲隨著轉(zhuǎn)速上升，但隨著車(chē)速上升后，胎噪和風(fēng)噪的比例增大，電機(jī)噪聲被逐漸掩蔽，尖銳度反而有所下降。

3結(jié)論

在低速行駛時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)的總體聲壓級(jí)低于燃油汽車(chē)，但隨著車(chē)速上升，這種差距會(huì)逐漸減小。電動(dòng)汽車(chē)在實(shí)際道路上的車(chē)內(nèi)噪聲頻譜總體分布特征類(lèi)似于燃油汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)低速行駛時(shí)的聲品質(zhì)低于燃油汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)的聲品質(zhì)仍有待改善。

參考文獻(xiàn)

[1]相龍洋,顧彥,何融.新能源車(chē)電機(jī)負(fù)載工況振動(dòng)噪聲試驗(yàn)研究[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2019(14):24-27.

[2]吳剛.電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)總成噪聲測(cè)試分析[J].北京汽車(chē),2014(04):35-38.

[3]秦勤,肖偉民,蔣從雙,等.電動(dòng)汽車(chē)和燃油汽車(chē)的噪聲特性對(duì)比[J].噪聲與振動(dòng)控制,2014,34(02):63-65.

[4]王永超,顧燦松,陳達(dá)亮.純電動(dòng)汽車(chē)聲品質(zhì)評(píng)價(jià)及電磁噪聲分析[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2018(04):3-6.

[5]嚴(yán)剛,夏順禮,張歡歡,等.某純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲試驗(yàn)分析與識(shí)別[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,34(09):1298-1301+1384.

[6]車(chē)勇,劉浩,夏祖國(guó),等.純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)內(nèi)結(jié)構(gòu)路噪識(shí)別[J].噪聲與振動(dòng)控制,2014,34(05):74-77+144.

[7]賀巖松,涂梨娥,徐中明,等.汽車(chē)聲品質(zhì)研究綜述[J].汽車(chē)工程學(xué)報(bào),2014,4(06):391-401.

作者:陳凡 單位:江門(mén)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)系