“现有的变速器和动力传动装置NVH（噪声、振动和不平顺性）标准已经无法满足电动车和混合动力车的需要了”，驱动系统设计公司（DSD，英国汽车工程咨询公司）的总经理Mark Findlay表示。

在接受《汽车工程》的采访时，Findlay强调，电动车或混合动力车不应当发出齿轮噪音。无论是豪华型还是经济型量产车，客户都期待车身工艺（cabin refinement）达到一定水准，而不希望听到奇怪的噪音。

由于电动车或在电动模式下行驶的混合动力车的车内噪音(background cabin noise)远低于内燃机汽车，传统汽车所通用的变速器噪音标准对电动车或混合动力车已经不再适用。更复杂的是，由于电机的运转速度更快，发出的声音频率更高，因此对车主来说听起来更加明显，在长途驾驶中可能会让人感到厌烦。

电动车和混合动力车的NVH问题可能是由齿轮的几何形状、变速箱壳体或支撑结构、甚至是装配套管或周边支架造的设计所造成的，Findlay解释说，“所以不能够说只要优化了齿轮的微几何特性，或者做了其他某个单一调整，就能够解决问题”。

 

应该避免的陷阱

在组件层面上，主要通过峰间传动误差（TE，即一对啮合齿轮在进行统一相关角运动时所产生的偏差）来判断NVH问题是否是由齿轮设计造成的。Findlay解释说，这是受到了“一个理想齿型发生的全部偏差”的影响，“是由齿轮运作条件，以及系统中单个组件的刚度所决定的”。

然而最常见的因素是齿轮在负荷状态下(under load)的啮合情况。而啮合又取决于系统中所有要素的瞬时偏向，包括轴与轴承以及承载轴承的壳体。这也就是为什么系统性方法——将动力传动系统中的所有要素看做是影响NVH的潜在因素的分析方法——对于设计出一个有效的解决方案来说如此重要，Findlay表示。

Findlay还进一步介绍了在创造一个具有较低噪音水平的电动车动力传动系统时可能会遇到的难点。在系统层面上，由传动误差所造成的震动是动力传动系统发生动态响应的主要原因。变速箱壳与支撑结构扮演了扩音器或者说扬声器的角色，其设计方式决定了传动误差所导致的震动响应，以及随之产生的噪音。

设计师与工程师需要避免踏入一些陷阱，才能使产品达到令人满意的NVH水平。

 “在变速箱壳的设计中，若只考虑结构要求，可能会放大TE（尽管在目标范围内）所造成的振动，从而导致产生的噪音超出接受范围”，Findlay解释说。另外，如果齿轮的啮合频率与变速箱壳或支撑结构的固有频率一致，则会因为共振而产生更大的噪音

Findlay将DSD称为这一研究领域的“先锋”之一，因为DSD从2007年就已经开始采用全系统模拟。Findlay表示，随着软件工具越来越强大，了解其优势与局限性同等重要：“这就相当于一把出色的小提琴，只有在古典提琴手的手中，才能奏出最优美的旋律”。

 

解决原型问题

无论是何种车辆，若要降低NVH水平，就不可避免地需要加深对基本问题的理解，找出发生NVH问题的根本原因。尽管硬件和软件供应商进行产品分析的能力正在不断提升，最终还是需要DSD这样的专业团队来开发他们的应用。

在Findlay看来，尽管早期分析能够排除许多潜在的NVH问题，但是鉴于系统的复杂性，在原型阶段仍然可能产生问题。

 “我们开发了一种技术，能够帮助我们尽可能发现在概念阶段存在的问题，但是目前它只有在快速响应的应用中才能更好地发挥作用”，Findlay说，“因为存在太多的因变量，模型产生的数据量多于实际时间内能够评估的数据量。比如你可以生成一副完整的变速箱模态阻尼图，但是它对应的可能只是多个弯曲情况中的一种”。

因此，要想获得成功，就需要更加关注具体的要点，也就是说必须对在实际硬件上发现的问题做出响应。Findlay表示，事实证明，这种方式不但具有较高的性价比，而且能够快速提供解决方案。典型调查“仅需花费几万美元”，但却能够为整车厂带来成倍的费用节约。最终的制造成本往往并未增加，而解决方案通常只需要进行细微的工具调整，Findlay补充道。

Findlay援引了一个例子，某一款高端电动车中由于部分齿轮啮合而导致变速箱发生噪音问题。DSD在六周内为整车厂开发了一套解决方案，将变速箱的关键表面速率减少为原来的1/48。

 “噪音得到了有效的去除”，Findlay说，“我们使用测量和模拟相结合的方法来改善变速箱的设计，为所有受到影响的齿轮设计了新的宏观和微观几何结构”。现在，这种新的齿轮已经投入量产。

随着电动系统应用在汽车设计与工程中继续快速发展，DSD也将继续进行研究，致力于将常用分析工具转变为更高效的设计工具，从而在系统层面做到，在硬件生成前的设计阶段就能识别并消除不良的相互作用。

Findlay相信，在不久的将来，即使是最小的噪音问题，也会成为高端电动车中无法容忍的瑕疵，而如果能用相对较低的成倍解决问题，将使得经济型电动车和混合动力车快速缩小与消费者期望之间的差距。

 “随着人们掌握知识的不断增加，现在已经不应该再存在齿轮噪音了”，Findlay强调说，“工程师的工作重点是在进行预测时将统计制造公差的影响考虑进去，以保证批量生产中使用的所有解决方案的稳定性”。