经过多年的研究与发展，电驱动系统 NVH 优化技术取得了极大的进步。电驱动系统 NVH 性能直接关系纯电动汽车整车性能，是影响整车 NVH 的重要因素，其优劣是考量汽车质量的一个重要指标。因此，电驱动系统是电动汽车行业现阶段发展的关键内容。
一、纯电动汽车电驱动总成 NVH 性能影响因素
在我国，纯电动汽车的发展速度是非常快的，已经涌现了一批具有世界影响力的优秀企业，但是由于发展时间尚短，在纯电动汽车电驱动总成的 NVH 性能方面仍然有很多技术难题需要持续努力，不断攻关。下面对影响电驱动总成 NVH 性能的因素进行分析。
驱动电机振动噪声：驱动电机是电驱动总成的核心组成部分。对驱动电机进行分析后发现，影响其振动噪声的主要因素是电机的径向电磁力、齿槽转矩等。因此，需要通过改变电机结构参数来达到降低驱动电机振动噪声的目的。
减速器振动噪声：纯电动汽车噪声的主要来源之一是减速器的啸叫噪声。该类型的噪声主要是由减速器齿轮啮合传动引起的。与之关系较大的参数主要有齿顶、齿形鼓形、压力角、齿向鼓形、螺旋角和生产精度等。
电驱动总成振动噪声：驱动电机、减速器和控制器高度集成化组成电驱动系统，而电驱动总成内部的电机及减速器都是噪声源，电机和减速器的耦合使二者相互作用，所以电驱动总成的振动噪声情况是错综复杂的。要想减小电驱动总成的噪声，改善纯电动汽车的 NVH 性能，提升纯电动汽车的驾乘体验感，需进一步对此进行深入研究。
传统电机受到径向电磁力的影响，这是其振动噪声的主要激励。减速器是电驱动总成的核心零部件之一，这就会造成电机和减速器的耦合作用。此时，减速器的冲击载荷更多受到了电机的切向电磁力影响。在电驱动总成内部多个噪声源的相互影响下，对其振动源及噪声源的研究难度较大。在这种情况下，分别研究电磁激励及机械激励对电驱动总成的影响难度相对较小，而研究电磁激励和机械激励对电驱动总成噪声的综合影响是比较困难的。
二、纯电动汽车电驱动总成 NVH 性能优化思路
驱动电机振动噪声方面：驱动电机和减速器是电驱动总成的两大噪声源。首先，对驱动电机展开研究。本次分析以某新能源汽车厂商所用驱动电机为研究对象。该驱动电机是 8 极 48 槽内置式三相永磁同步电机。隙磁场的主要通道是定子与转子铁心，所以造成电机铁心、壳体振动的主要因素是电机径向电磁力。齿槽转矩是驱动电机的本质属性，只要电机的定子齿槽存在，齿槽转矩就不可能没有，只能尽最大努力降低。齿槽转矩造成的振动与噪声，导致电机转速不稳定，进而使得电机运行产生波动。此外，齿槽转矩也有可能导致转矩脉动，对电机性能产生不良影响。
气隙磁通与定子绕组中的电流相互作用而形成电磁转矩，而电机中有多相电流并存，所以电磁转矩在电机中是一个复杂的多项综合体。因此，在对电磁转矩进行分析的过程中，通常认为电机的磁路并未饱和，而且电枢反应也是不会产生影响的。
减速器振动噪声方面：在传统汽车中，由于发动机的噪声对其他噪声起到了一定的掩蔽作用，其他噪声并不明显。而在纯电动汽车中，电驱动系统的减速器齿轮啸叫就达到了非常明显的地步，对于驾乘体验感的影响是很大的。
二级斜齿轮传动是减速器常用的形式，因为驱动电机的调速范围很宽，所以简单的传送比就能够满足减速器的使用要求，而导致减速器振动噪声过大的主要原因就是运行时轮齿之间的冲击载荷。减速器在运行工况时，齿轮副在啮入及啮出过程中会产生齿轮冲击激励，而齿轮冲击激励在传播过程中是无法避免的。因为误差等客观因素存在，无论是啮入还是啮出冲击，都是在啮合过程中齿轮的啮合点并未与理论啮合点完全相同造成的。无论是在生产制造还是在安装调试时，误差是不可避免的。同时，在齿轮传动时，轮齿形变也会造成齿轮啮合位置的偏移。
电驱动总成振动噪声方面：电驱动总成以驱动电机、减速器等为主要构件，加上诸多其他零部件组成一个整体。因此，一定的自由度振动是不可避免的。在分析过程中，需要综合考虑质量、阻尼、刚度及位移等众多技术参数的影响。
电驱动总成的壳体结构也较为复杂，而复杂的结构对于仿真模拟分析来说工作量过大。因此，在搭建电驱动总成有限元模型的过程中，需要进行科学精简，有必要将影响较小的部分散热片、倒角、螺纹孔等忽略掉。同时，对于电机定子来说，其铁心是由很多薄的硅钢片叠压而成的，虽然并不是一个整体，但是为了研究的方便，仍将定子铁心当作一个整体结构。
在理论分析中，电机转子所受的电磁力几乎可以忽略不计，而且电机转子通常由刚性较大的材料制成，所以在对电机模态的分析过程中，允许忽略转子对结果的影响，只对定子铁心及壳体进行分析即可。当模态发生变化时，将定子没有发生形变的地方称为节点或波节，将其最大变形值处称为波腹。模态不同时，节点位置也千差万别。电机的定子铁心是圆柱结构，因此以径向和轴向节点数对定子的空间模态进行表示是比较恰当的。同时，对称性结构是驱动电机定子铁心的结构特点，所以会有模态振型相同、频率相近的状况出现。而驱动电机定子与电驱动总成壳体的原材料不同，结构上的差异也很大。因此，定子与电机壳体处的模态频率区别也是很大的。这主要表现在，一旦定子与电驱动总成壳体耦合，其各阶模态的频率都会发生相应变化。
三、驱动电机结构分析与优化
驱动电机模型分析：V 型内置 8 槽 48 极永磁同步电机是本文所述电驱动总成的电机。在该类型电机中，永磁体内嵌在电机转子上。该形式的永磁体与表贴式电机相比，配置的永磁体更多。该形式不仅有利于提高电机的转矩输出密度，而且牢固、可靠程度更高。因此，在现代化工业中，该类型电机的应用范围越来越宽广。
影响电机振动噪声产生的因素主要有永磁同步电机的径向电磁力、齿槽转矩及转矩脉动等。因此，很多研究人员想要通过减小径向电磁力、电机齿槽转矩和转矩脉动的方法来减小电机的振动噪声。然而这个过程通常会导致输出转矩的降低，因此并未起到有效的作用。一些研究人员想通过对电机径向电磁力、齿槽转矩及转矩脉动中的一个或多个参数进行改良，降低电机振动噪声，但是又很可能会造成其他一个或两个参数噪声的提升，并未真正提升电机的综合性能。
在这种情况下，要想使电机的综合性能得到提升，减小驱动电机的电磁力导致的振动噪声，就要对输出转矩、径向电磁力、齿槽转矩、转矩脉动等多个技术指标进行综合分析。在转矩没有明显降低的基础上，改善电机的转子，以降低径向电磁力、齿槽转矩及转矩脉动带来的影响。
该类型电机出现齿槽转矩是由于永磁体和电机有槽电枢铁心之间的相互作用。同时，要想使电机的输出转矩变大，通过电机转子的隔磁桥，利用限制永磁体漏磁的方式也有一定的效果。对隔磁桥、磁极夹角、磁极极弧角度和磁极厚度等参数进行调整，能够通过电机径向电磁力、转矩脉动等影响电机振动噪声的因素控制噪声。
电机转子及磁极优化：因为本研究主要是对电机转子的变量进行改善，而且所有变量受多种因素的影响，所以如果通过穷举法进行分析，需要经过多次的试验和检测，工作量过大、效率过低。因此，本次研究采用 Taguchi 正交试验法进行验证，按照以下流程对驱动电机的性能进行优化(图 1)。
四、减速器结构分析与优化
二级减速器齿轮是本文所研究的减速器齿轮。减速器齿轮主要由 3 种齿轮组成，即输入轴齿轮、中间轴齿轮和减速器齿轮。电机转子直接连接输入轴，电机的输出转矩直接传递给减速器。其一级减速是利用输入轴齿轮和中间轴大齿轮啮合传动的方式来进行的。二级减速是借助中间轴小齿轮和输出轴齿轮啮合进行的。两次减速后减速器的减速增扭效果明显增强。
在齿轮副运行过程中，轮齿的作用类似于悬臂梁。在齿轮啮合过程中，弹性变形是不可避免的，而且齿轮在制造及装配过程中的误差也是不可避免的，所以齿轮啮合的精度会受到一定程度的影响。因此，在运转过程中，齿轮副的实际啮合线与理论值会出现不一致的情况，由此导致的啮合干涉会使冲击更加严重。因此，对齿轮进行修形是必须做的工作。对轮齿进行修形处理，能够使齿轮接触强度及啮合精度提高，从而使齿轮啮合导致的冲击载荷减小。此外，齿轮系的传递误差也是不可避免的，也会使振动冲击变大。而通过轮齿修形，减速器齿轮传动的平稳性会增强，齿轮的传递误差也会因此而减小。
五、结束语
电磁振动是纯电动汽车电驱动总成振动噪声的主要激励源。电驱动总成组成结构复杂，噪声激励源也来自多方面。因此，对纯电动汽车电驱动总成 NVH 性能的研究现状及优化方式进行探讨，以期能够为业内人士带来一定的借鉴。
参考文献略.