新能源汽车NVH性能测试

技术概述

NVH是Noise（噪声）、Vibration（振动）和Harshness（声振粗糙度）三个英文单词的缩写，是衡量汽车品质和舒适性的核心指标之一。新能源汽车NVH性能测试作为汽车研发和品质控制的关键环节，近年来受到了行业的高度关注。与传统燃油车相比，新能源汽车的动力系统结构发生了根本性变化，电机驱动系统取代了内燃机，这一转变使得NVH特性呈现出全新的特征和挑战。

在传统燃油车中，发动机的机械噪声和振动往往掩盖了其他噪声源，而新能源汽车由于没有发动机的掩蔽效应，原本被掩盖的噪声源变得突出，如电机电磁噪声、减速器齿轮啮合噪声、轮胎路面噪声、风噪以及各种辅助系统的噪声等均会明显显现。同时，电机的瞬时扭矩输出特性和宽转速范围工作特点，使得噪声的频率分布和时域特征与传统汽车存在显著差异，对测试技术和评价方法提出了更高要求。

新能源汽车NVH性能测试涵盖了从零部件级别到整车级别的多层级测试体系，包括动力总成NVH测试、车身模态测试、车内噪声测试、振动传递路径分析等多个维度。测试的目的是准确识别噪声和振动源，分析传递路径，评估对乘员舒适性的影响，并为工程改进提供科学依据。随着消费者对驾乘品质要求的不断提升和新能源汽车市场竞争的日益激烈，NVH性能已成为衡量产品竞争力的重要指标，完善的NVH测试能力已成为汽车制造商和零部件供应商的核心技术能力之一。

从技术发展趋势来看，新能源汽车NVH测试正向着更加精细化、智能化和标准化的方向发展。先进的测试设备、专业的分析软件和丰富的工程经验相结合，构成了完整的NVH测试解决方案。测试标准也在不断完善，国家和行业相继发布了多项针对新能源汽车NVH性能的测试规范和评价标准，为行业发展提供了统一的技术依据。

检测样品

新能源汽车NVH性能测试的样品范围广泛，涵盖了从关键零部件到整车的多个层级。根据测试目的和评价要求的不同，检测样品可以分为以下几类：

• 整车样品：包括纯电动汽车（BEV）、混合动力汽车（HEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）和燃料电池汽车（FCEV）等各类新能源车型。整车测试是NVH性能评价的最终环节，直接反映用户实际使用中的声振体验。
• 动力总成系统：包括驱动电机、电机控制器、减速器、动力总成集成系统等。动力总成是新能源汽车的主要噪声振动源，其NVH性能直接影响整车的声振品质。
• 电池系统：动力电池包及其冷却系统，电池管理系统等。电池系统在充放电过程中的热管理噪声、电流噪声等是新能源汽车特有的NVH问题。
• 辅助系统：包括空调压缩系统、热管理系统、真空助力泵、电动转向系统、电子水泵等。这些辅助系统在特定工况下的噪声振动问题不容忽视。
• 传动系统部件：包括传动轴、半轴、差速器、轮毂等。传动系统的扭振和不平衡是影响车辆NVH性能的重要因素。
• 车身及底盘部件：包括白车身、副车架、悬架系统、悬架衬套、发动机悬置等。这些部件直接影响振动的传递和噪声的辐射特性。
• 声学包装材料：包括隔声材料、吸声材料、阻尼材料等。声学包装的性能直接影响车内噪声水平。

在进行检测样品准备时，需要确保样品处于正常工作状态，按照测试规范要求进行必要的预处理和磨合，以保证测试结果的准确性和可重复性。对于不同层级的测试样品，还需要配置相应的测试工装和安装条件，模拟实际使用工况。

检测项目

新能源汽车NVH性能测试涉及多个维度的检测项目，旨在全面评价车辆的噪声振动水平和舒适性品质。主要检测项目包括：

• 车内噪声测试：测量驾驶员耳旁位置、乘客耳旁位置的车内噪声水平，包括A计权声压级、频谱分析、语言清晰度、响度等客观评价指标，以及车内噪声的主观评价。
• 车外噪声测试：按照法规要求测量车辆加速行驶和匀速行驶时的车外噪声，评估车辆对环境噪声的影响。
• 振动测试：测量方向盘、座椅导轨、地板、踏板等关键位置的振动加速度，评价振动的强度和频率特性对人体舒适性的影响。
• 动力总成NVH测试：包括驱动电机噪声振动测试、减速器噪声振动测试、电机控制器噪声测试等，测量不同工况下的噪声振动水平。
• 模态测试：包括车身模态测试、动力总成模态测试、底盘部件模态测试等，识别结构的固有频率、振型和阻尼特性。
• 传递路径分析：分析噪声振动从声振源到目标点的传递路径，识别主要贡献路径，为工程改进提供指导。
• 声功率测试：测量声源的声功率级，客观评价声源的辐射特性，用于声源之间的横向对比。
• 进气排气噪声测试：针对混合动力汽车的进气系统和排气系统进行噪声测试。
• 电机电磁噪声测试：专门针对驱动电机的电磁噪声进行测试分析，识别电磁噪声的特征频率和产生机理。
• 胎噪测试：测试轮胎在不同路面条件下的噪声特性，分析轮胎路面噪声的贡献。
• 风噪测试：在风洞或实际道路条件下测试车辆的风噪声特性。
• 怠速振动测试：针对混合动力汽车发动机怠速工况的振动特性进行测试。
• 瞬态NVH测试：测试加速、减速、启停等瞬态工况下的噪声振动特性。
• 异响检测：识别和定位车辆在行驶过程中的异常声响，分析异响的产生原因。

检测项目的选择应根据测试目的、样品类型和客户需求综合确定，确保测试内容的全面性和针对性。每个检测项目都有相应的测试标准和评价方法，测试结果应对照标准要求或客户目标进行评判。

检测方法

新能源汽车NVH性能测试采用多种测试方法相结合的方式，确保测试结果的准确性和全面性。根据测试场景和目的的不同，主要检测方法包括：

室内台架测试方法：在半消声室或全消声室内，利用测功机对动力总成或整车进行台架测试。室内环境背景噪声低、环境条件可控，适合进行声源特性识别、声功率测量、传递路径分析等精细化测试。台架测试可以精确控制工况，进行稳态和瞬态工况下的NVH性能测试，测试结果重复性好，便于进行对比分析和工程改进验证。对于驱动电机、减速器等动力总成部件，台架测试是评价其NVH性能的主要方法。

道路测试方法：在实际道路条件下进行整车NVH测试，能够真实反映用户使用场景中的声振体验。道路测试需要在典型路面条件下进行，包括光滑沥青路面、粗糙沥青路面、水泥路面等，测试车速和工况应根据标准或客户要求进行设置。测试过程中使用便携式测试设备，记录车内噪声、振动信号以及相关的工况参数。道路测试结果直接反映用户实际感受，是整车NVH性能评价的重要依据。

风洞测试方法：在汽车风洞内进行风噪声测试，可以准确控制风速和风向，测试车辆在不同风速条件下的风噪声特性。风洞测试可以分离风噪声与其他噪声源，准确评价车身造型、后视镜、雨刮、天线等部件对风噪声的贡献，为风噪声优化提供依据。

模态测试方法：采用锤击法或激振器激励法对结构进行激励，测量激励力和响应信号，通过频响函数分析识别结构的模态参数。模态测试是结构动力学分析的基础，对于理解结构振动特性、避免共振、优化结构设计具有重要意义。

声学成像方法：利用传声器阵列进行声源定位，通过波束形成或声全息技术可视化声源分布，直观展示噪声源的 spatial 分布特征。声学成像技术在噪声源识别定位中具有独特优势，能够快速锁定主要噪声源。

传递函数测试方法：测量结构声和空气声的传递函数，量化振动和噪声从声振源到目标点的传递特性。传递函数是进行传递路径分析的基础数据，对于制定NVH优化方案具有重要指导意义。

工作变形分析（ODS）方法：在工作状态下测量结构的振动响应，重构结构的变形形态，分析结构在实际工作条件下的振动特性。

声品质分析方法：针对新能源汽车特有的声音特性，采用声品质分析方法进行主观评价和客观指标分析。声品质分析包括响度、锐度、粗糙度、波动度、语音清晰度等客观指标的计算，以及听审测试等主观评价方法。

在实际测试过程中，需要根据测试目的和样品特点，合理选择测试方法，制定详细的测试方案。测试过程中应严格按照标准规范执行，确保测试数据的准确性和可追溯性。

检测仪器

新能源汽车NVH性能测试需要专业的测试仪器设备支撑，先进的测试设备是获取准确测试数据的保障。常用的检测仪器包括：

• 传声器：用于测量声压信号，是噪声测试的核心传感器。根据测试需求可选择预极化电容传声器、驻极体传声器等类型，不同规格的传声器适用于不同的测试场景和频率范围。
• 声级计：用于噪声测量和评价的便携式仪器，可以测量声压级并进行频谱分析，适合进行现场快速测试。
• 加速度传感器：用于测量振动加速度信号，是振动测试的核心传感器。可选择压电式加速度传感器、MEMS加速度传感器等类型，根据测试对象的频率特性和幅值范围选择合适的规格。
• 数据采集系统：用于采集和记录噪声振动信号，是测试系统的核心设备。现代数据采集系统具有多通道、高精度、大动态范围、高采样率等特点，能够满足复杂测试需求。
• 信号分析仪：对采集的信号进行时域、频域、时频域分析，提取噪声振动特征参数。现代信号分析仪通常集成在数据采集系统中，具有强大的分析功能。
• 测功机：用于室内台架测试，提供可控的负载条件。根据测试需求可选择电力测功机、底盘测功机等类型。
• 人工头：模拟人耳接收声音特性的测试设备，用于车内噪声测试和声品质评价，可以测量双耳信号进行更加真实的声学评价。
• 传声器阵列：由多个传声器按特定规则排列组成的阵列系统，配合波束形成或声全息算法，实现声源定位和声学成像。
• 力传感器和力锤：用于模态测试和传递函数测试，测量激励力信号。
• 激振器：用于模态测试的激励设备，可以提供可控频率和幅值的激励信号。
• 转速传感器：用于测量转速信号，是进行阶次分析、角度域分析的基础。
• CAN总线数据采集设备：采集车辆的CAN总线信号，获取车速、扭矩、功率等工况参数。
• GPS设备：用于道路测试中记录车辆的位置和速度信息。
• 声学测试软件：专业的NVH分析软件，提供数据采集、信号处理、模态分析、传递路径分析等功能。

检测仪器应定期进行校准和维护，确保测试设备的准确性和可靠性。测试系统的配置应根据测试项目和测试环境进行合理选择，确保测试能力满足检测要求。

应用领域

新能源汽车NVH性能测试在多个领域具有广泛的应用，为产品研发、品质控制和市场准入提供技术支撑：

汽车整车制造领域：NVH性能测试贯穿于整车开发的各个阶段。在概念设计阶段，通过竞品车NVH测试确定开发目标；在工程开发阶段，进行各阶段样车的NVH测试验证；在量产阶段，进行品质一致性检测。NVH性能已成为整车开发的核心指标之一，直接影响产品的市场竞争力。

零部件制造领域：驱动电机、减速器、电池系统等关键零部件的NVH性能对整车品质有重要影响。零部件供应商需要具备NVH测试能力，进行产品设计验证和出厂检验，确保产品满足客户的NVH技术要求。

车辆检测认证领域：新能源汽车的型式认证需要进行车外噪声等法规项目的测试，NVH性能测试是车辆认证检测的重要组成部分。检测机构需要具备完善的NVH测试能力，为企业提供认证检测服务。

售后及维修领域：车辆在使用过程中可能出现的异响、振动异常等问题，需要通过NVH测试手段进行诊断和定位，为维修提供技术支持。

技术研发领域：NVH性能测试为新材料、新结构、新技术的研发提供验证手段。如新型阻尼材料、轻量化结构、主动降噪技术等的开发，都需要进行NVH性能测试验证。

质量仲裁领域：在产品质量争议中，NVH性能测试可以提供客观、公正的测试数据，作为质量仲裁的技术依据。

科研教育领域：高校和研究机构开展汽车NVH领域的科学研究和人才培养，需要借助NVH测试平台进行实验研究。

产品对标分析领域：通过对竞品车的NVH性能进行测试分析，了解行业先进水平，确定产品开发目标和改进方向。

常见问题

问：新能源汽车与传统燃油车的NVH测试有什么区别？

答：新能源汽车NVH测试与传统燃油车存在显著差异。首先，新能源汽车没有了发动机的掩蔽效应，原本被掩盖的高频噪声变得突出，如电机电磁噪声、减速器齿轮噪声等，测试时需要重点关注这些新型噪声源。其次，电机的宽转速范围工作和瞬时扭矩特性使得噪声的频率范围更广、瞬态特性更明显，对测试设备和测试方法提出了更高要求。另外，新能源汽车特有的能量回收工况、充电工况等也需要进行专门的NVH测试。

问：新能源汽车NVH测试需要什么样的测试环境？

答：不同的测试项目对测试环境有不同的要求。对于声功率测试、声源特性分析等需要精确测量声源特性的测试，通常需要在半消声室或全消声室内进行，环境噪声应低于被测声源噪声一定水平。对于车内噪声测试、振动测试等，可以在符合标准的室外场地或室内进行，但需要确保环境噪声和振动满足测试要求。对于道路测试，需要选择符合标准要求的测试路面和气象条件。

问：新能源汽车电机电磁噪声如何测试和评价？

答：电机电磁噪声测试通常在半消声室内的测功机台架上进行，测量电机在不同转速、不同扭矩工况下的噪声信号。测试时需要关注电机控制器开关频率及其谐波成分，分析电磁噪声的阶次特征。评价指标包括声压级、声功率级以及特定频带的噪声水平。测试结果需要结合电机的电磁设计参数进行分析，识别噪声产生的机理。

问：如何解决新能源汽车低速行驶时的行人警示噪声问题？

答：新能源汽车低速行驶时噪声较低，不易被行人察觉，存在安全隐患。根据相关法规要求，新能源汽车需要配备行人警示系统（AVAS）。NVH测试中需要对AVAS系统进行专项测试，包括警示声的声压级、频率特性、指向性等指标，确保警示声既能有效提醒行人，又不会造成噪声扰民。测试需要按照相关法规标准的要求进行。

问：新能源汽车NVH测试的标准有哪些？

答：新能源汽车NVH测试涉及多个层面的标准。国际标准层面，ISO系列标准对噪声测试方法进行了规范；国家标准层面，GB/T系列标准对电动汽车噪声测试提出了要求，如GB/T 18384对电动汽车安全要求中涉及噪声要求；行业标准层面，各汽车企业根据自身产品定位制定企业内部的NVH测试规范。测试时需要根据测试目的选择适用的标准。

问：新能源汽车NVH性能优化有哪些主要方向？

答：新能源汽车NVH优化主要从声源控制、传递路径优化和响应控制三个层面进行。声源控制包括电机电磁设计优化、减速器齿轮精度提升、动力总成结构优化等；传递路径优化包括悬置系统优化、传动系扭振控制、车身结构优化等；响应控制包括车内声学包装优化、阻尼材料应用、主动降噪技术应用等。NVH测试数据是优化方案制定的重要依据。

问：如何选择合适的新能源汽车NVH测试服务？

答：选择NVH测试服务时需要考虑多个因素：测试机构的资质能力和行业认可度；测试设备的先进性和完备性；测试团队的专业水平和工程经验；测试标准的符合性和规范性；测试报告的专业性和完整性；以及服务的响应速度和性价比。建议选择具有丰富新能源汽车NVH测试经验的测试机构，确保测试结果准确可靠。