По сценарию Карстена Фредериксена

Анализ пути передачи шума от колесного двигателя в салон

Как разработчик колесных силовых агрегатов компания Elaphe Propulsion Technologies Ltd. обязана проверять, не испускает ли агрегат чрезмерных вибраций, которые приводят к шуму, передающемуся по конструкции. Поскольку подвеска транспортного средства, как правило, не используется для изоляции двигателя, сведения об определенных свойствах виброизоляции отсутствуют, особенно для высоких частот, которые излучает электрический силовой агрегат.

Elaphe, основанная в столице Словении, Любляне, — это компания, работающая в области инноваций, исследований и разработки колесных двигателей для электрических транспортных средств. Компания Elaphe произвела уже несколько поколений прототипов колесных двигателей, которые в настоящий момент проходят испытания с вовлечением большего количества транспортных средств. Данные ТС и двигатели были представлены потребителям в виде выставочных моделей, а также стали первопроходцами в стандартах и регламентах этой области автомобильной промышленности. В скором времени Elaphe планирует расширить предложение до серийного спроса с помощью поставщиков 1 уровня и OEM.

Изображение 1. Установка датчиков вокруг двигателя и компонентов подвески.

Контроль вибраций двигателя играет важную роль, поскольку именно эти вибрации приводят к шуму, распространяющемуся по конструкции, который нарушает комфорт пассажиров. При разработке двигателей таким образом, чтобы они излучали слабую вибрацию, необходимо установить некоторую виброизоляцию. Чтобы разделить задачи на те, которые можно решить во время проектирования самого ТС, и на те, которые решаются во время разработки двигателя, был проведен операционный анализ пути передачи шума у тяглового транспорта.

Для изучения роли подвески и определения того, как вибрации передаются от колесного двигателя в конструкцию транспортного средства, компания Elaphe воспользовалась тягловым транспортом. Результаты были применены для дальнейшей разработки продукции, а также для построения диалога с потребителями, поскольку в некоторых случаях их ожидания не были удовлетворены.

В своей работе компания использовала слайсы Dewesoft Sirius, подключенные к различным датчикам — акселерометрам, микрофонам, входные значения, вводимые человеком, — и CAN транспортного средства.Один слайс Sirius использовался для стандартного измерения шума и вибраций, в котором приняло участие более десятка транспортных средств на территории разработки системы и на территории клиента для оценки качества анализа. В рамках дальнейшего исследования на одном тягловом транспортном средстве было применено три синхронизированных слайса Sirius, запитанных от аккумулятора, во время проведения модификаций силового агрегата и подвески.

Изображение 2. Три слайса Sirius, запитанных от аккумуляторного блока.

Все измерительное оборудование необходимо было установить на транспортное средство и подключить наиболее безопасным и надежным способом, поскольку средство находилось в работающем состоянии. Несколько датчиков необходимо было разместить под шасси, а также на неподрессоренной массе и элементах подвески. У системы должен был быть внешний источник системы энергоснабжения. Несмотря на то, что Dewesoft предлагает возможность электроснабжения из системы низкого напряжения устройства, в случаях с наиболее деликатными измерениями используется аккумулятор, чтобы исключить любой дополнительный шум из-за низкого качества энергоснабжения из ТС или от портативных преобразователей электроэнергии.

Изображение 3. Синхронизированный сбор данных от нескольких слайсов Sirius; акселерометры, микрофоны, триггеры, CAN и мат. каналы в режиме реального времени.

Были записаны измерения уровней шума и вибрации на колесном двигателе, шасси и в салоне во время работы грузовика. Собранные данные были затем обработаны для выявления количества и спектра внутренних вибраций, распространяющихся по конструкции ТС и приводящих к шуму в салоне.

Благодаря этому компания Elaphe теперь обладает более глубокими знаниями о самых проблемных частотах и рабочих моментах, которые необходимо решить на этапе разработки двигателя. Сотрудникам также удалось обнаружить проблемы, которые необходимо решить для улучшения клиентского опыта. Измерения, проведенные Elaphe, позволили создать руководство для борьбы с излишними вибрациями и шумом. Многие проблемы, связанные с этими факторами, были успешно решены, и компания продолжает работу для решения оставшихся.

Elaphe внесла существенные изменения в алгоритмы управления двигателем и начала сотрудничать с компаниями, специализирующимися на разработке подвесных систем. Измерения использовались для оценки результатов работы, и компании Elaphe удалось устранить практически все воздействие силового агрегата, приводящее к возникновению шума в салоне.

Настоящие комплексные испытания позволили компании убедиться в качестве собственного продукта, что создало преимущество при общении с клиентами благодаря наличию подтверждения верности принятых решений и введенных улучшений. Они также позволили Elaphe занять более высокую позицию на рынке колесных двигателей за счет системного расширения компетенций.

Изображение 4. Матрица соотношения вибраций в разных местах/компонентах транспортного средства и шума в салоне с учетом частоты шума.

«Быстрое время обучения, возможность использовать оборудование, уже привычное нам по другим форматам измерений, и поддержка Dewesoft, заключавшаяся в предоставлении дополнительного оборудования для самых сложных измерений, позволила нам определить и охарактеризовать важнейшие рабочие условия, — сказал Мартин Стройник, директор по разработкам компании Elaphe. — Благодаря этому наша компания смогла выработать эффективную стратегию по уменьшению шума и вибраций и большому прогрессу в этой области».

Такой прогресс является необходимым требованием для выхода продукта на автомобильный рынок. Он повлек за собой изменения не только в проектировании двигателей, но и в силовой электронике, не говоря уже о том, что производители стали уделять больше внимания качеству дизайна транспортного средства и теперь более вовлечены в дальнейшие исследования в данной области.