电动五座SUV路噪控制优化

邹杰　单福奎　夏仁峰　张红军

摘 要：针对新能源五座SUV在试验阶段路噪声压大、噪声品质差的问题，提出了新能源汽车路噪控制系统优化方案。首先，通过对产生路噪的激励进行分析，锁定优化轮胎本体及降低底盘衬套刚度，验证该路噪问题的优化方法；然后，将副车架由刚性连接改为衬套柔性连接，优化路噪响应，实现在粗糙路面60km/h工况下的路噪减小2.8dB（A）；最后，分析轮胎本体，找出轮胎空腔噪声的影响因素，得到最优参数。实验结果表明：通过试验测试对噪声进行优化，达到了降噪效果，该方案对试验车的路噪性能开发具有一定参考意义。

关键词：路噪 轮胎 底盘衬套 副车架

1 引言

随着电动汽车的普及，电机取代了发动机，在汽车低速行驶时，发动机的噪声不复存在，高速情况下的路噪、胎噪成为了电动汽车内的主要噪声来源[1][2]。近年来，随着人们生活水平的不断提高，以及汽车行业的快速发展，人们对车辆的舒适性要求越来越高，汽车NVH性能因其最易被感知，因此成为车辆舒适性评价中的重要指标之一[3][4]。

NVH性能中的路噪响应在汽车行驶过程中的所有工况均存在，因此路噪控制优化意义重大，又因其客观存在性，不能完全消除，因此在路噪设计的过程中，考虑的是优先提升路噪声品质，然后降低声压级，使路噪达到较好的设计水平[5][6]。

本文结合某车型路噪控制的实际案例，阐述了路噪控制的机理，通过优化轮胎本体及懸架衬套刚度，使粗糙路面60km/h工况下的后排噪声降低了2.8dB，为解决车辆噪声问题提供了思路及方法。

2 路噪声来源分析

对电动汽车路噪声进行优化研究，首要目标是找到路噪声的来源，在此基础上进行优化设计[7][8]。在实验环境相同的前提下，某五座新能源SUV在粗糙路面匀速60km/h行驶时，明显听到车内噪声大，轮胎空腔声明显，严重影响新能源五座SUV的行驶品质，初步确定噪声来源。

为进一步锁定问题发生根源，采用LMS Test.lab测试系统对路噪声进行测试[9][10]，测试环境不变，测试位置为主驾右耳声压级（FFR）和右后排乘客左耳声压级（RRL），测试工况为粗糙路面60km/h，测试结果如图1所示。

测试结果表明：该车型在粗糙路60km/h时，RRL声压级比同级别车噪声效果差3.1dB（A），路噪性能不达标，需对该新能源五座SUV路噪性能进行优化。

3 路噪声成因分析

3.1 路噪声传递路径分析

根据传递路径的不同，路噪声通常被分为空气传播和结构传播。路噪声是由轮胎接触路面造成，一方面轮胎本身产生空气辐射噪声，经车身声学包装衰减，传递到车内；另一方面轮胎产生弹性变形，振动通过轮辋、悬架系统和车身传递到车内，形成结构传播声；两者叠加，形成路噪，具体路噪声传递路径如图2所示。

3.2 轮胎本体分析

轮胎是路噪声产生的源头，轮胎NVH性能的优劣直接影响整车路噪效果。对轮胎的研究结果显示，轮胎的均匀性对轮胎振动影响非常大，均匀性指标如下：

（1）RFV（轮胎径向力的变化量），简称径向力波动，其含义是受负荷轮胎在固定负荷半径和恒定速度下，每转1周自身反复出现的径向力的最大波动值。

（2）RFV1H轮胎径向力波动的一次谐波（基波）的最大波动值。

（3）LFV（轮胎侧向力的变化量），简称侧向力波动，其含义是受负荷轮胎在固定负荷半径和恒定速度下，每转1周自身反复出现的侧向力最大波动值。

（4）CON是轮胎的圆锥度效应力， 简称锥度效应，其含义是受负荷轮胎在旋转时不因轮胎旋转方向改变而改变方向的侧向力偏移值。

（5）RRO是轮胎的径向尺寸偏差，其含义是以轮胎的固定轴线为基准，最大半径与最小半径的差值。

（6）LRO是轮胎的侧向尺寸偏差，其含义是轮胎的胎侧与垂直于固定轴线的中心平面之间最大与最小尺寸之间的差值。

3.3 悬架系统分析

路面振动经轮胎传递到底盘，底盘悬架系统对路噪振动进一步衰减。在研究衬套时，通常将底盘悬架系统简化为刚体质量（m），底盘衬套等效成一个隔振元件（k&c），该振动系统在底盘激励f（t）的作用下进行振动，力学模型如图3所示。

由振动力学可知，只有当频率比大于2时，系统的隔振效果才开始明显，频率比与隔振比关系具体如表1所示。

对衬套单体的隔振研究结果显示：

（1）衬套隔振率与IPI/衬套刚度之比值正相关，与衬套刚度具体值、IPI具体值、质量无关。

（2）隔振效率与IPI与衬套刚度比值正相关，IPI/衬套刚度≥5，能起到良好的隔振效果。

（3）隔振量较大的衬套依次为：后纵臂衬套、后减震器上衬套、前减震器上衬套、前摆臂大衬套。

4 路噪声优化分析

4.1 悬架系统优化

4.1.1 前摆臂与后纵臂衬套优化

将前摆臂衬套径实心方向刚度由920N/mm降低至644N/mm，发现衬套刚度降低后，在粗糙路面60km/h行驶时，对RRL总声压级无明显贡献。但在粗糙路40km/h行驶时，对FFR总声压级有近1dB（A）的优化，效果明显，因该方案不增加成本，故在疲劳试验验证可行后，实施该方案。

锁定前摆臂衬套刚度后，继续对原车后纵臂衬套径实心方向刚度由1196N/mm降低至838N/mm，发现衬套刚度降低后，在粗糙路面60km/h行驶时，对RRL总声压级有0.3dB（A）的优化，如图4所示。因该方案不增加成本，故在疲劳试验验证可行后，实施该方案。

4.1.2 副车架衬套优化

原车型副车架和车身刚性连接，对路噪减振不利，在降低前摆臂衬套、后纵臂衬套的刚度后，对原车带衬套的后副车架工装样件进行验证，发现更换衬套连接副车架后，在粗糙路面60km/h行驶时，对RRL总声压级有2dB（A）的优化，如图5所示，主观评价后排路噪花纹噪声、轮胎空腔噪声明显降低，效果极佳。

4.2 轮胎本体优化

对轮胎本体进行优化，提升轮胎均匀性如表2所示：

在试验场对优化后的轮胎搭载整车后进行验证，在粗糙路面60km/h行駛时，对RRL总声压级有0.5dB（A）的优化，如图6所示。

综合上述分析，优化轮胎本体，降低前摆臂衬套刚度，降低后摆臂衬套刚度，后副车架由刚性连接更改为衬套连接，能明显改善路噪，方案实施后，该车型路噪水平接近竞争车水平，优化后与对标车RRL噪声对比，如图7所示。

5 结论

路噪问题是十分复杂的NVH问题，其综合性较强。本研究中，通过优化轮胎本体，降低前摆臂衬套刚度，降低后摆臂衬套刚度，后副车架由刚性连接更改为衬套连接，将粗糙路60km/h的匀速噪声降低了2.8dB（A），轮胎空腔声得到改善，减噪效果明显。

参考文献：

[1]王越. 基于路噪主动控制应用场景的纯电动汽车车内噪声场再现试验研究[D].长安大学，2022.

[2]徐格格，吕晓，史晨路，朱玉刚，郑森.路面识别技术在路噪主动控制降噪性能优化中的应用[J].重庆理工大学学报（自然科学），2022，36（01）：74-81.

[3]植一健，崔怀峰.初级通道前馈-反馈混合在线建模的车内路噪控制[J].科技通报，2021，37（11）：69-78.

[4]高坤，祖炳洁，史晨路.新能源汽车路噪主动控制优化研究[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2021，34（03）：67-73.

[5]郑森，史晨路，吕晓，高坤，张贤.多重相干分析法结合OTPA技术在汽车路噪主动控制中的应用[J].重庆理工大学学报（自然科学），2021，35（11）：49-57.

[6]刘亚琪. 电动汽车车内路噪主动控制技术研究[D].重庆大学，2021.

[7]李春楠. 基于传递路径分析的整车路噪优化研究[D].吉林大学，2020.

[8]霍俊焱，魏博雄，邓江华.路噪结构声和车身整体模态关系研究.

[9][1]夏子恒，贺岩松，张志飞，徐中明，周桃.基于多目标参考信号优选的车辆路噪主动控制[J].中国公路学报，2023，36（02）：229-239.

[10]陈辉. 车内路噪自适应主动控制技术研究[D].吉林大学，2019.

[11]赵伟丰，王文彬，周浩东.车内低频路噪问题的分析与控制[J].噪声与振动控制，2019，39（03）：142-146.