孙辉，柳朝华，史明辉
（联合汽车电子有限公司，上海，201902）
摘要：文章介绍了新能源汽车中电机控制器(简称控制器)噪声的测点布置及测量工况。针对控制器在不同工况下的声学特征，结合国际上主流的噪声评价方法给出了控制器的整体噪声水平。分析比较了不同工况下的噪声数据，揭示了控制器噪声与工作电压、电流大小和电流频率的关系，为控制噪声源头的分析打下坚实的基础。文中介绍的控制器噪声测试和分析方法具有重要的工程应用价值。 关键词：新能源；控制器；噪声；声压
Research on noise of PEU for new energy vehicle
SUN Hui,LIU Chao-hua,SHI Ming-hui
（UAES,Shanghai201902,China）
Abstract：This paper has introduced the arranging method of measuring points of noise pressure at dif
ferent working conditions for Power Electronic Unit(PEU)of new energy vehicles.This paper has obtained a result of the noise level of PEU at different working conditions,combined with the international mainstream evaluation method of noise.This paper has given a relationship between the noise and the working voltage,the working current and the working fre-quency of the PEU,according to the measuring data at different working conditions.The testing and analysis method introduced in this paper is a basement for the controlling of noise in new energy vehicles,which is very important for engineering applications.
Key words：New energy;PEU;Noise;sound pressure
表2测量工况
防潮密闭门表1测点清单
图1控制器声压测点布置图
引言
随着能源危机和环境污染问题日益凸显，新能源汽车的发展越来越受到国家的重视。2012年国务院出台《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》，提出了新能源汽车行业具体的产业化目标，对新能源汽车特别是纯电动汽车行业进行了全方位扶持。各大主机厂积极响应国家号召，上马了越来越多的纯电动汽车相关项目。电动汽车与传统汽车相比一个显著的特点就是没有了发动机的轰鸣声，但是电驱系统的噪声和啸叫成为了新的问题，新的噪声问题也越来越受到各大主机厂的重视。因此如何衡量和优化电动汽车电机和控制器噪声成为了开发过程需要考虑的重要环节。
近年来，国内外学者对电动汽车整车的噪声和电机的噪声研究比较多，
比如文献[1]研究了电动汽车电机的噪声，
文献[2]和文献[3]都对电动汽车整车的噪声水平和噪声品质进行了研究。但是针对电机控制器的噪声测试、分析的相关文献还非常有限。电机控制器作为新能源汽车中的核心动力部件，其噪声品质和表现将直接决定客户的使用体验。本文介绍了电动汽车电机控制器的噪声测试方法和分析方法。
1控制器噪声测试方法
1.1噪声测试测点布置
控制器的噪声测试是在半消音室内进行，如图1所示，控制器噪声采集由布置在控制器周围的五个麦克风实现，具体的布置信息见表1，采用距离控制器10cm 的五个麦克风实现噪声数据收集。
1.2控制器噪声测试工况
主流控制器按照功能可以分为逆变器（INV ）和直流变换器（DC-DC ）两大部分，其中INV 是将高压电池的直流电转换成电机可以使用的交流电，DC-DC 是将高压电池的直流电转换成车载用电器
可以使用的低压直流电。考虑到INV 和DC-DC 的功能不同，工作原理也差别很大，因此下文会针对INV 和DC-DC 的噪声进行单独分析。
本文噪声测试针对用户驾驶过程中的全油门启动、半油门启动和馈电全油门启动这三种整车工况展开。分解到控制器本身的测试电压、测试电流和测试电流频率如表2所示。其中编号1、3和4是控制器的INV 单独工作的测试工况，编号2是控制器
INV 和DC-DC 一起工作的测试工况
，编
号5是控制器DC-DC 单独工作的测试工况。
2控制器噪声评价
本文针对控制器的五种典型工况，进行了噪声声压级的测量，获得全面评价控制器噪声的声压数
据，包括INV单独工作时的噪声数据、DC-DC单独工作时的噪声数据、INV和DC-DC同时工作时的噪声数据。
二维液相谱
2.1INV单独运行
INV工作时的噪声数据如表3所示，从噪声总声压级云图汇总结果看控制器INV部分在电压345V、电流231A 和频率720Hz的工况下出现最大噪声，该工况对应整车全油门加速过程中的5400转速工况，其最大噪声为61.7dB （A计权声压，下同）。
2.2DC-DC单独运行
DC-DC单独工作时的噪声测试结果如表4所示，当控制器的DC-DC在满功率工作时出现最大噪声，最大噪声为30.1dB。该噪声数值属于非常小的噪声水平，一般的客户都不会察觉到此类噪声。
2.3INV和DC-DC同时运行
INV和DC-DC同时工作时的噪声
数据如表5所示，从总声压级云图汇总结果看，控制器INV和DC-DC满功率工作时的最大噪声为62.2dB。
综上所述，控制器的噪声主要集中在INV侧，DC-DC单独工作时的噪声是非常小的。INV和DC-DC同时运行时最大噪声为62.2dB。
从噪声测试实验结果看，该控制器的噪声声压整体水平并不高，在距离控制器10厘米位置的最大声压
在63dB 以内，远远低于
传统车的内
燃机和电动
汽车的电机。但是控制器的噪声依然存在一些啸叫的成分，如果是严苛的用户会产生不满，因此有必要对控制器的
表4DC-DC噪声声压测试结果表5INV+DC-DC噪声声压测试结果表3INV噪声声压测试结果
防老剂rd
图2345V 和290V 电压下声压结果对比
图3335A/267Hz 下声压频谱对比图INV 噪声频谱进行分析，进一步揭示噪声的分布规律，为噪声来源分析和降噪工作提供理论依据。
3控制器噪声研究
3.1INV 噪声与工作
电压的关系
为了研究INV 噪声和电压的关系，本文选取表2中编号1全油门加速（345V ）和表2中编号3馈电全油门启动（290V ）中相同电流和相同电流频率的声压进行对比。对比结果如图2所示，从对比结果看，在仅仅改变电压情况下，高电压运行的噪声比低电压运行的噪声要高。srcpan
为了进一步揭示INV 噪声和电压的关系，选取噪声声压差异最大的两种条件，即：335A/267Hz/290V 的声压频率直方图和335A/267Hz/345V 的声压频率直方图进行对比分析。两者的声压频率直方图如图3所示，从图中可以明显看
到两者的噪声主频率都分布在500Hz 附近。345V 工况下的主频率声压幅值为60dB 左右，290V 工况
下的主频率声压幅值为50dB ，345V 电压下控制器噪声主频率的声压幅值比290V 电压下的声压幅值高出10dB 左右。
综上所述得出以下结论：1、INV 噪声声压大小跟工作电压直接相关，从测试结果看工作电压越大噪声声压就越大；2、INV 的工作电压不会影响噪声主频率分布，从测试结果看345V 工作电压和290V 工作电压的噪声声压主频率都在500Hz 附近；3、
INV 测工作电压会影响噪声主频率处的声压幅值差异，影响幅度和电压的关系还有待进一步研究。
3.2INV 噪声与工作电流频率的关系
为了研究INV 噪声和工作电流频率的关系，本文选取表2编号1全油门启动下26.67Hz -720Hz 电流工作频率的声压结果进行对比和分析。将相同电压、相同电流大小、不同电流频率的测试工况噪声测量结果列表进行对比如表6所示。从表中可以明显看到INV 噪声与工作电流频率有直接关联，
且工
图4不同电流频率下声压频谱对比图
茶叶中的提取表7不同电流大小工况下INV 声压
表6不同电流频率工况下INV 声压作电流频率越大噪声越大。
为了进一步揭示INV 噪声和电流频率的关系，选取26.67Hz 、133.33Hz 和392Hz 下的声压测试数据绘制成声压频率直方图，如图4所示。从图中可以明显看到，
电流频率26.67Hz 工况下的噪声声压主频率出现在50-60Hz 区间（第一个矩形框），电流频率133.33Hz 工况下的噪声声压主频率出现在260-270Hz 区间（第二个矩形框），电流频率392Hz 工况下的噪声声压主频率出现在700-800Hz 区间（第三个矩形框）。由此可见，INV 控制器噪声声压的主频率与工作电流频率直接相关，更进一步地控制器噪声声压的主频率和电流频率两倍数值有明显关联。
从图4的测试结果看INV 侧工作电流频率133.33Hz 噪声声压主频率下的声压幅值为46dB 左右，工作电流频率392Hz 噪声声压主频率下的声压幅值为52dB 左右。主频率下的噪声成分基本决定了这两个工况下的整体噪声水平，且电流频率越大主频率的声压幅值越大。因此如果要降低INV 侧的噪声，可以先研究INV 工作时主频率附近噪声的来源，重点降低主频率噪声的声压幅值就可以有效降低INV 侧的噪声。
3.3INV 噪声与工作电流大小的关系
为了研究INV 噪声和电流大小的关系，本文选取表2中345V /27Hz 下三个电流值129A ，165A 和335A 的工况进行噪声声压对比。在保持转速和电流频率相同的情况下，测量得到三组不同电流下的噪声声压如表7所示。从上表中可以明显看到，335A 电流下控制器噪声的整体声压幅值比165A 电
流下的声压幅值高。由此可见，电流会造成全频率下的声压幅值差异，并且电流越大，声压幅值越大。
插板闸门
为了进一步揭示INV 噪声和电流频率的关系，
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