Page 103 - 《应用声学》2025年第2期

第 44 卷 第 2 期 陈江艳等： 微型电动汽车拍频噪声诊断及改进 363

叶变换可获得其拍振频率。包络谱分析有助于确认
0 引言
产生拍频噪声的激励源，其分析过程如下 [14] 。
(1) 时域信号希尔伯特变换
随着生活水平提升，人们对汽车品质要求越来
一个连续时域信号 x(t) 的希尔伯特变换等于
越高。噪声、振动与声振粗糙度 (Noise, Vibration
该信号通过具有冲击响应 h(t) = 1/(πt) 的线性系
and Harshness，简称NVH)作为重要的舒适性指标，
统以后的输出响应 ˆx(t)，其表达式为
现已成为消费者选购汽车的重要评价因素 [1−2] 。近
1
年来，新能源汽车迅猛发展，随着传统燃油发动机被 ˆ x(t) = x(t) ∗ . (1)
πt
电机取代，新能源汽车背景噪声显著降低，零部件
时域信号 x(t) 与其希尔伯特变换 ˆx(t) 是正交关系，
振动噪声问题显得更加突出 [3] 。拍频是车辆常见的
其构造的解析信号 ˜x(t)满足
振动噪声问题，严重影响人体健康和驾乘舒适性 [4] ，
ˆ x(t) = x(t) + jˆx(t). (2)
备受厂商重视。
拍频广泛存在于机械、航空、水利等各行业，国 (2) 求解包络信号
内外学者运用仿真分析、实验测试等方法研究了 时域信号 x(t) 的包络信号 B(t) 是其解析信号
其产生机理及控制措施并取得一些成果 [5−13] 。文 ˜ x(t)的模，即
献 [5–8] 研究了机床运转过程的拍频现象并提出了 B(t) = |˜x(t)| = √ x (t) + ˆx (t). (3)
2
2
改进措施，基于仿真与试验验证了有效性，保障了
(3) 包络谱分析
机床加工精度。文献 [9–10] 通过理论分析与试验结
对上述包络信号 B(t)进行傅里叶变换，即可得
合，分别分析了采煤机割煤过程中截割部和煤在筛
到该时域信号的包络谱.
分过程中弛张筛板的拍频现象及规律。文献 [11] 揭
∫
+∞
示了航空发动机运转过程中的拍频现象并探讨作 F(ω) = F[B(t)] = B(t) e −jωt dt. (4)
−∞
用机理及控制措施。文献 [12–13] 分别介绍了水电
包络信号为正值，经傅里叶变换得到的包络谱
站和海面大型浮式结构受外部激励产生拍频的现
有直流分量，存在 0 频峰值，为保证包络谱不被 0 频
象，并研究了其影响因素。
峰值掩盖，包络谱分析一般用于分析频率在 1.5 Hz
本文针对某电动汽车拍频异响故障，采用分别
以上的数据。
运行、声振测试、希尔伯特包络分析、频谱分析等方
1.2 部件结构及激励特征分析
法对故障车辆及零部件总成进行诊断，揭示了该拍
频噪声作用机理，基于工程化应用提出改善方案，并 部件的结构及其激励特征对 NVH 问题分析至
通过数值分析、单品及整车试验验证确认了方案有 关重要。为查找故障原因，需对电动压缩机和冷却
效性。 模块两个关键零部件的安装布局、结构形式、工作
原理以及振动噪声特性进行分析。
1 故障现象及基本理论 (1) 该电动汽车空调压缩机结构形式为电动涡

旋压缩机(简称电动压缩机)，主要由驱动控制器、电
某在研微型电动汽车空调工作期间出现周期
机、涡旋泵体及壳体等部件组成，其结构形式如图 1
性嗡嗡异响并伴随幅值交替变化的异常振动，经分
所示。
别运行法诊断，确认该振动噪声的幅值大小及变化
频率与压缩机及冷却模块的工作转速有关。根据文 ଍҄٨
献 [11] 可知两个幅值、频率相近的简谐信号叠加后 ႃ఻
会产生变幅振动，即拍频现象，由该空调故障特征可
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初步推断该异响为拍频噪声。
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1.1 希尔伯特包络分析
希尔伯特包络分析是拍频噪声的有效分析方 图 1 电动压缩机结构
法，通过希尔伯特变换得到时域信号的包络，经傅里 Fig. 1 The structure of electric compressor