某款車型EPB系統(tǒng)工作噪音淺析及優(yōu)化

孫瓊，王光飛，何小波，吳海波

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某款車型EPB系統(tǒng)工作噪音淺析及優(yōu)化

孫瓊，王光飛，何小波，吳海波

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要結(jié)合某款車型介紹EPB（Electric Park Brake）電子駐車系統(tǒng)在工作瞬間，主要是執(zhí)行夾緊動作時(shí)產(chǎn)生的工作噪音測試、駕駛室內(nèi)工作噪音的測試以及駕駛室內(nèi)工作噪音的優(yōu)化方法。提出針對駕駛室內(nèi)EPB工作噪音，采用Test.Lab噪音測試與CAE模態(tài)分析相結(jié)合的噪音測試分析方法。

EPB；工作噪音；測試；傳遞路徑；優(yōu)化

CLC NO.:U461.9Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-59-04

引言

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，市場對于汽車的要求越來越多，更多的安全性、舒適性的功能在汽車上使用，以期滿足客戶的需求。EPB系統(tǒng)憑借其優(yōu)越的性能，獲得越來越多汽車制造商的青睞，更多的汽車已經(jīng)或者開始匹配EPB系統(tǒng)，用來替代傳統(tǒng)的手剎?？梢灶A(yù)見，匹配EPB系統(tǒng)將是未來汽車發(fā)展的趨勢。作為一款較為成熟的產(chǎn)品，其主、被動安全性能得到了充分驗(yàn)證，同時(shí)兼顧了其操作的便利性、舒適性。EPB系統(tǒng)工作時(shí)會產(chǎn)生工作噪音，由于EPB系統(tǒng)本身及匹配的整車NVH性能不同，駕駛室內(nèi)的工作噪音大小也不同，在一定程度上影響了其舒適性。

通過對EPB系統(tǒng)工作噪音及傳遞路徑的測試分析，找到優(yōu)化降低駕駛室內(nèi)EPB工作噪音的方案，進(jìn)一步提升EPB系統(tǒng)的舒適性及整車品質(zhì)。

1、EPB工作噪音產(chǎn)生的機(jī)理

1.1 EPB系統(tǒng)組成及工作原理

圖1 EPB系統(tǒng)組成

一般來說EPB系統(tǒng)由EPB控制單元（ECU）、EPB控制開關(guān)（Switch）、EPB卡鉗（Caliper/Actuator）、及EPB線束等相關(guān)輔件組成，如圖1所示。其中EPB卡鉗包括制動鉗部分、電機(jī)齒輪部分，電機(jī)齒輪部分由電機(jī)及行星減速齒輪組構(gòu)成如圖2所示。駐車或釋放駐車時(shí)，操作EPB控制開關(guān)，開關(guān)操作信號反饋給EPB控制單元，由EPB控制單元控制電機(jī)及行星減速齒輪機(jī)構(gòu)工作，實(shí)現(xiàn)制動鉗的夾緊和釋放動作。

1.2 EPB工作噪音產(chǎn)生的機(jī)理

EPB工作噪音主要是由EPB卡鉗的電機(jī)齒輪部分產(chǎn)生，及電機(jī)怠速或帶載荷時(shí)為了在短時(shí)間內(nèi)實(shí)施或釋放較大的夾緊力，為了完成夾緊或釋放動作，電機(jī)需要在短時(shí)間內(nèi)（一般1～2s）高速轉(zhuǎn)動，并通過齒形皮帶帶動行星減速齒輪組轉(zhuǎn)動，推動推桿作軸向運(yùn)動。這些動作，特別是電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了電機(jī)齒輪部分產(chǎn)生了較大的振動及噪音。

圖2 EPB卡鉗電機(jī)齒輪組成部分

2、駕駛室內(nèi)EPB工作噪音的測試及分析

2.1 EPB本體工作噪音測試及分析

EPB本體工作噪音的測試可以分為臺架測試與整車匹配測試：臺架測試設(shè)備一般采用振動噪聲儀（LMS SCADAS），麥克風(fēng)布置方式有兩種：一種是距離EPB卡鉗安裝臺1m，高1.6m處布置麥克風(fēng)；另一種是EPB卡鉗正上方1m處布置麥克風(fēng)，用來采集EPB本體工作噪音，模擬人在車外聽到的EPB工作噪音情況，如圖3：

圖3 EPB本體工作噪音臺架測試

整車匹配測試是指將EPB卡鉗裝配在實(shí)車上，再去測試EPB工作噪音的測試方式。根據(jù)測試重點(diǎn)不同，麥克風(fēng)布置在不同的位置。一種是在正對EPB卡鉗距離1m，高1.6米處布置麥克風(fēng)；另一種是在EPB卡鉗豎直上方10cm的車外鈑金上布置麥克風(fēng)。前者是模擬人在車外實(shí)車聽到的EPB本體工作噪音，作為臺架測試的印證；后者主要是結(jié)合駕駛室內(nèi)EPB工作噪音測試，采集數(shù)據(jù)作為對比分析。

以該車型匹配的EPB卡鉗作為測試對象，測試EPB執(zhí)行夾緊動作的工作噪音水平。麥克風(fēng)布置距離EPB卡鉗安裝臺1m，高1.6m處。測試結(jié)果如下圖4所示，與某同類產(chǎn)品噪音水平對比如圖5所示：

圖4 EPB卡鉗臺架測試夾緊動作噪音水平

圖5 與某同類產(chǎn)品噪音水平對比

由圖示結(jié)果可以看出：

①測試的EPB卡鉗夾緊動作噪音趨勢基本相同，噪音分貝值在52.5dB（A）～55.2dB（A）之間。

②測試的EPB卡鉗夾緊動作噪音持續(xù)時(shí)間約為1s，動作結(jié)束時(shí)產(chǎn)生噪音峰值。

③測試的EPB卡鉗夾緊動作噪音與同類產(chǎn)品相比，噪音分貝值相對較低，噪音水平較好。

整車匹配EPB卡鉗實(shí)車在相對安靜的環(huán)境下（噪音差值大于10dB（A）），按照同樣的測試方法進(jìn)行測試，得到的結(jié)果與臺架試驗(yàn)結(jié)果基本相同。所以通常情況下，為確定實(shí)車匹配后的EPB工作噪音水平，可以直接實(shí)車測量。

2.2 駕駛室內(nèi)EPB工作噪音測試分析

駕駛員在駕駛室內(nèi)操作EPB控制開關(guān)，EPB卡鉗動作產(chǎn)生工作噪音傳遞到駕駛室內(nèi)，可能影響駕乘舒適性，所以對于駕駛室內(nèi)EPB工作噪音大的車輛，需要有針對性的優(yōu)化方案。本文主要對駕駛室內(nèi)EPB工作噪音進(jìn)行測試分析，測試設(shè)備采用振動噪聲儀（LMS SCADAS），麥克風(fēng)布置在EPB卡鉗豎直上方10cm的車外鈑金上（測試EPB卡鉗本體噪音）以及主駕駛座椅頭枕靠近右耳位置（測試駕駛室內(nèi)EPB工作噪音），如圖6所示：

圖6 麥克風(fēng)布置位置

圖7為該車型EPB工作本體噪音（Wheel_R）及駕駛室內(nèi)噪音(Driver_R)聲壓級水平。可以看出，EPB工作噪音持續(xù)時(shí)間長約2s， EPB卡鉗本體噪音聲壓級峰值約73dB（A），駕駛室內(nèi)EPB工作噪音聲壓級峰值約55dB（A）。

圖7 EPB卡鉗工作噪音聲壓級水平

圖8 EPB卡鉗工作噪音頻譜圖

圖8為該車型EPB卡鉗工作本體噪音（Wheel_R）及駕駛室內(nèi)噪音(Driver_R)頻譜圖。從圖上可以看出，該車型駕駛室內(nèi)EPB工作噪音主要頻段為160Hz～1000Hz，屬于中低頻噪音，頻帶較寬。與EPB卡鉗本體工作噪音主要頻段（300Hz～8900Hz）不完全重合，EPB卡鉗本體工作噪音1000Hz以上的中高頻噪音部分被較好的隔絕了。

3、駕駛室內(nèi)工作噪音的優(yōu)化

目前行業(yè)內(nèi)還沒有針對駕駛室內(nèi)EPB工作噪音的限值，考慮到EPB工作噪音除了是噪聲外，還有其自身的功用，即駕駛員在操作EPB系統(tǒng)時(shí)，EPB工作的聲音應(yīng)能提醒駕駛員車輛是否處于駐車制動的狀態(tài)，因此確定EPB工作噪音目標(biāo)水平應(yīng)該與駕駛室內(nèi)環(huán)境噪音相對應(yīng)。

圖9 怠速不同空調(diào)檔位下駕駛室內(nèi)噪音水平

圖9為該車在幾種工況下的駕駛室內(nèi)噪音水平，其中怠速空調(diào)二檔的情況是較為常見的工況，所以對于該車型確定駕駛室內(nèi)EPB工作噪音目標(biāo)水平為53dB（A）。這樣的目標(biāo)設(shè)定能夠保證EPB工作的聲音能夠被駕駛員聽到，也不會成為令人不舒服的噪音。

對于噪音的優(yōu)化有三種較為常見的方法：減小噪音源，隔絕傳遞路徑，減小噪音響應(yīng)（主要是振動響應(yīng)），對于駕駛室內(nèi)EPB工作噪音也一樣。 本文主要介紹在EPB系統(tǒng)已經(jīng)最優(yōu)，懸架系統(tǒng)不能輕易變動的情況下通過減小車身振動響應(yīng)來降低EPB工作時(shí)駕駛室內(nèi)的噪音。

以車身后底板為例，分析EPB工作噪音頻段后底板區(qū)域振動響應(yīng)。如圖18，將CAD模型轉(zhuǎn)為為CAE網(wǎng)格模型，根據(jù)安裝實(shí)際情況建立焊接等連接約束，在副車架及縱臂安裝點(diǎn)位置施加單位EPB卡鉗工作振動激勵(lì)，計(jì)算后地板區(qū)域160Hz-1000Hz在單位激勵(lì)下的響應(yīng)，如圖10，同時(shí)計(jì)算后地板外0.5m處的聲壓值。

圖10 車身后底板CAE模型

圖11 車身后底板振動云圖

根據(jù)CAE分析結(jié)果，制定優(yōu)化措施。為避免車身鈑金結(jié)構(gòu)變動所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，在車身鈑金上實(shí)施瀝青墊或阻尼墊方案，如圖12，是幾種嘗試方法的實(shí)施效果圖，圖13是實(shí)施方案的CAE分析結(jié)果，表1是測量的后底板外0.5m處的聲壓值。

圖12

圖13

可以看出：

1）無阻尼方案情況下，后地板前部中間及兩側(cè)，以及備胎槽區(qū)域存在較大振動，在測量點(diǎn)處的噪音聲壓值較高。

2）原瀝青方案，兩側(cè)區(qū)域仍舊存在較大振動，主要是由于該位置下部存在縱臂安裝點(diǎn)。

3）瀝青墊+阻尼墊方案一，后地板區(qū)域振動改善明顯，但相對阻尼墊區(qū)域較大，不利于施工和成本控制。

4）瀝青墊+阻尼墊方案二，優(yōu)化阻尼尺寸后，振動有一定增加，但整體變化不明顯，更利于施工和成本控制，是較好的選擇。

按照同樣的方法分析車身的響應(yīng)點(diǎn)，并進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，最終確定車身阻尼方案，如圖14所示。

圖14 車身阻尼方案位置及規(guī)格

按照圖14所示的位置及規(guī)格，進(jìn)行實(shí)車測試。測試結(jié)果如圖15、16所示。

通過測試得出：

優(yōu)化后EPB工作噪音聲壓值為52..65dB（A），相對優(yōu)化前聲壓值55.35dB（A），有2.7dB（A）減小。同時(shí)優(yōu)化后的噪音聲壓值略小于發(fā)動機(jī)怠速且空調(diào)二檔時(shí)駕駛員右耳環(huán)境噪音53.05 dB（A），此時(shí)主觀可以聽見EPB工作聲音，但不會引起不舒服，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。說明通過車身阻尼墊方案，減小車身的振動響應(yīng)，可以達(dá)到優(yōu)化駕駛室內(nèi)EPB工作噪。

圖15 優(yōu)化前后駕駛室內(nèi)EPB工作噪音水平

圖16 優(yōu)化前后駕駛室內(nèi)EPB工作噪音頻譜圖

5、結(jié)論

本文針對EPB工作噪音產(chǎn)生的機(jī)理，駕駛室內(nèi)EPB工作噪音的測試，以及車身對于EPB工作時(shí)振動響應(yīng)等進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)方案，并通過大量的試驗(yàn)測試和CAE分析，對其進(jìn)行驗(yàn)證，確定本文提出方案的可行性。

[1]楊娜.汽車車內(nèi)噪音傳遞路徑的分析及研究[D].工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2004.

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[4]龐劍,諶剛,何華.汽車噪聲與振動——理論與應(yīng)用.北京理工大學(xué)出版社,2006.

A model EPB system noise and optimization is analysed

Sun Qiong, Wang Guangfei, He Xiaobo, Wu Haibo
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

This essay introduces the work nosie of EPB(Electric Park Brake)in working state, especially is in apply phase .It includes the test and analysis of EPB work noise in cab, the path, and the way improve EPB work noise primary. It points the way of test and analysis of EPB work noise by the test with the Test. Lab and CAE analysis with the work station.

EPB; Work noise; Test; Path; Improve

U461.9

A

1671-7988 (2017)02-59-04

孫瓊,（1987-），女，工程師，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。主要負(fù)責(zé)瑞風(fēng)系列制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.020