风扇BPF噪声预测装置及其预测方法与流程

测量装置的制造及其应用技术风扇bpf噪声预测装置及其预测方法技术领域1.本发明属于新能源汽车nvh的技术领域，具体地涉及一种风扇bpf噪声预测装置及其预测方法。背景技术：2.随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广，对环境的负面效应也越来越大。机动车污染已成为空气污染的重要来源，未来新能源汽车替代己成趋势。从目前发展趋势来看，纯电动汽车已成为新能源汽车发展的重中之重。随着汽车用户对nvh的要求越来越高，各整车厂在整车开发过程中，对于整车、动力总成等子系统、电子电器相关零部件的降噪研究也越来越深入。3.目前，纯电动汽车由于没有发动机噪声掩盖，在怠速和低速蠕行工况下，电子电器相关零部件的工作噪声愈加凸显，尤其是冷却风扇噪声愈加容易被顾客感知和抱怨。通常讲说，冷却风扇噪音主要是气动噪音，其中占主导地位的是气流作用在叶片和蜗壳上的脉动压力引起的偶极子噪音，它是由风扇叶片通过频率(bpf)的离散噪音和旋涡引起的宽带噪音组成的；其中，风扇叶片通过频率(brf)的离散噪音是风扇噪音的主要噪声来源，它是由流出叶片的高速气流冲击蜗壳涡舌，在叶片和涡舌上产生很大的脉动压力造成的；一般来讲，旋转噪声的基频噪声峰值最高，被称为冷却风扇bpf噪声。如若在汽车开发过程中对风扇bpf噪声不加以控制与优化，那么整车会存在很大的nvh性能隐患，现有技术针对纯电动汽车的冷却风扇bpf噪声的预估已有多篇文献报道。但是，已报道的文献所采取预估方法获取的预估值与实测值的误差较大，没法具体应用；造成这种结果的原因大部分是因所采取预估方法精度不高所产生的。4.因此，如何在纯电动汽车早期降噪研究中能够准确预测出冷却风扇bpf噪声，以对整车nvh开发起到优化作用，是一个亟待解决的课题。技术实现要素：5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风扇bpf噪声预测装置及其预测方法，通过密封箱体及置于其内预设位置的产噪模拟器、与产噪模拟器预设位置的声音传感器和仿真测试器，能够简单快速的模拟整车内舱布置环境，快速预测出冷却风扇在车外位置的bpf噪声预测值。6.该发明提供一种风扇bpf噪声预测装置，包括：7.密封箱体，用于模拟整车内舱密封环境；8.产噪模拟器，设于所述密封箱体内，用于模拟冷却风扇不同转速下bpf噪音输出；9.三个声音传感器，按照预设间距设于所述密封箱体的前端，用于模拟获取整车前端不同位置时冷却风扇的bpf噪音数据；10.仿真测试器，与所述声音传感器电连接，用于测试冷却风扇在不同转速下的噪声频谱；11.其中，其一所述声音传感器设于所述密封箱体前端正中间，其余两所述声音传感器平行所述密封箱体前端设置，且分别对称设于所述密封箱体前端正中间的所述声音传感器的两侧；所述产噪模拟器包括自所述密封箱体前端由近及远按照预设距离依次设置的用于模拟冷却模块的第一模拟块、用于模拟驱动总成的第二模拟块和用于模拟前围板带声学包的第三模拟块；所述冷却模块包括所述冷却风扇，通过调节控制所述冷却风扇的转速，以使所述仿真测试器测试不同转速下的噪声水平，获得所述冷却风扇在车外bpf噪声预测值。12.与现有技术效果，本发明的有益效果为：依据早期整车物理样机设计所涉及风扇bpf噪声相关部件位置关系，通过密封箱体及设于其内的产噪模拟器来模拟整车内舱的布置环境，以使bpf噪声预测条件尽可能与整车姿态相一致，结合与密封箱体具有预设距离设置的声音传感器，在冷却风扇不同的转动下，接收到冷却风扇输出bpf噪音的声音传感器经仿真测试器，以使测试出冷却风扇在不同转速下的噪声频谱，并进行能量平均，计算出对应转速下冷却风扇bpf噪声频率，以获取频谱图，进而得出冷却风扇在车外位置的bpf噪声预测值；从而规避新能源汽车怠速或低速儒行工况下冷却风扇在车外位置bpf噪声大的弊端，并且实现在汽车开发过程中即可对风扇bpf噪声加以控制与优化，避免整车存在很大的nvh性能隐患。13.较佳地，位于所述密封箱体前端正中间的所述声音传感器至所述密封箱体前侧壁的距离与其余两所述声音传感器至所述密封箱体前端正中间的所述声音传感器的距离相等。14.较佳地，三个所述声音传感器距地面的高度相等。15.较佳地，还包括稳压电源，分别与所述声音传感器、所述仿真测试器及所述冷却风扇电连接。16.较佳地，所述密封箱体距离地面的高度与所述冷却风扇中心至整车包络面底部的距离相等。17.该发明还提供一种风扇bpf噪声预测方法，应用于如上述所述风扇bpf噪声预测装置，所述方法包括：18.步骤1、在整车物理样机模型上，分别测量所述冷却模块到整车前保的距离l1、所述冷却风扇中心到整车包络面底部距离h1、所述电驱总成包络面前端到整车前保距离l2、所述前围板包络面前端到整车前保距离l3；19.步骤2、根据步骤1所测量的值将所述第一模拟块、所述第二模拟块以及所述第三模拟块固定在敞开状态的所述密封箱体上；20.步骤3、进行所述冷却风扇通电调试，确保冷却风扇正常工作；21.步骤4、将敞开状态的所述密封箱体进行封闭，模拟人耳高度h2设置三个所述声音传感器距离地面高度等高，且与所述密封箱体的前侧壁平行设置；将所述密封箱体前端正中间的所述声音传感器设置在距离所述密封箱体前侧壁l4位置处，其余两所述声音传感器设置在所述密封箱体前端正中间的所述声音传感器两侧，分别距离所述密封箱体前端正中间的所述声音传感器的大小为l5、l6，并使l5＝l6＝l4；22.步骤5、控制所述冷却风扇在不同转速下运行，与此同时，接收到所述冷却风扇输出bpf噪音的所述声音传感器经所述仿真测试器，以使测试出所述冷却风扇在不同转速下的噪声频谱；23.步骤6、将获取的同一转速下的所述噪声频谱进行能量平均，计算出对应转速下所述冷却风扇bpf噪声频率，以获取频谱图，其中，所述频谱图中的bpf噪声频率峰值即为所述冷却风扇在车外bpf噪声预测值。24.与现有技术效果，本发明的有益效果为：依据早期整车物理样机设计所涉及风扇bpf噪声相关部件位置关系，通过密封箱体及设于其内的产噪模拟器来模拟整车内舱的布置环境，以使bpf噪声预测条件尽可能与整车姿态相一致，结合与密封箱体具有预设距离设置的声音传感器，在冷却风扇不同的转动下，接收到冷却风扇输出bpf噪音的声音传感器经仿真测试器，以使测试出冷却风扇在不同转速下的噪声频谱，并进行能量平均，计算出对应转速下冷却风扇bpf噪声频率，以获取频谱图，进而得出冷却风扇在车外位置的bpf噪声预测值；从而规避新能源汽车怠速或低速儒行工况下冷却风扇在车外位置bpf噪声大的弊端，并且实现在汽车开发过程中即可对风扇bpf噪声加以控制与优化，避免整车存在很大的nvh性能隐患。25.较佳地，所述步骤2的具体步骤包括：26.步骤s201、根据所述冷却风扇中心到整车包络面底部距离h1对敞开状态的所述密封箱体高度进行调整，确保所述冷却风扇中心到地面的距离与所述冷却风扇中心到整车包络面底部的距离相等；27.步骤s202、按照预设扭矩将所述冷却模块固定在所述第三模拟块上，根据所述冷却模块至整车前保距离l1，将所述第三模拟块固定在敞开状态的所述密封箱体上；28.步骤s203、根据所述电驱总成包络面前端到整车前保距离l2将所述第二模拟块固定在敞开状态的所述密封箱体上；29.步骤s203、根据所述前围板包络面到整车前保距离l3将第一模拟块固定在在敞开状态的所述密封箱体上。30.较佳地，所述步骤202中的所述预设扭矩是指所述冷却模块与所述第三模拟块采用柔性连接方式固定。31.较佳地，所述步骤5的具体步骤包括：32.根据所述冷却模块设计电压或者各档位的实际运行工况的工作电压，采用外接式稳压电压驱动所述冷却风扇运转，在规定电压下待所述冷却风扇稳定运行20秒后开始测试，所述声音传感器采样时长为10秒，以使所述仿真测试器测试出所述冷却风扇在不同转速下的噪声频谱。33.较佳地，所述步骤6中的所述冷却风扇bpf噪声频率的采用如下公式计算：34.bpf噪声频率＝n×r/60；35.式中，n表示冷却风扇的扇叶数量、r表示冷却风扇的稳压转速。附图说明36.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。37.图1为本发明一个实施例提供的风扇bpf噪声预测装置的主视图；38.图2为本发明一个较佳实施例提供的密封箱体的展开图；39.图3为本发明一个较佳实施例提供的风扇bpf噪声预测装置的俯视图；40.图4为本发明一个实施例提供的风扇bpf噪声预测方法的流程图；41.图5为图4流程图中步骤2的具体流程图；42.图6为采用本发明实施例提供的风扇bpf噪声预测方法获取的风扇bpf噪声频率的频谱图；43.附图标记说明：44.10-密封箱体；45.20-产噪模拟器、21-第一模拟块、22-第二模拟块、23-第三模拟块；46.31-第一声音传感器、32-第二声音传感器、33-第三声音传感器；47.40-仿真测试器。具体实施方式48.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。49.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。50.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。51.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。52.本发明的一个实施例提供了一种风扇bpf噪声预测装置，如图1所示，所述风扇bpf噪声预测装置包括密封箱体10、产噪模拟器20、三个声音传感器、仿真测试器40和稳压电源(未画出)。其中，所述密封箱体10用于模拟整车内舱密封环境；所述产噪模拟器20用于模拟冷却风扇不同转速下bpf噪音输出，三个所述声音传感器用于模拟获取整车前端不同位置时冷却风扇的bpf噪音数据，所述仿真测试器40用于测试冷却风扇在不同转速下的噪声频谱，所述稳压电源(未画出)用于给予所述产噪模拟器20、所述声音传感器、所述仿真测试器40供电。53.在本发明的一个较佳实施例中，如图2所示，所述密封箱体10采用由前盖板、左盖板、右盖板、上盖板和后盖板依次翻转成的六面体结构，其中所述密封箱体10呈可开合的六面体结构，便于所述产噪模拟器20定位安装在其形成的密封空腔内，模拟整车内舱的布置环境，以使bpf噪声预测条件尽可能与整车姿态相一致。54.在本发明的一个较佳实施例中，参阅图1所示，所述产噪模拟器20设置于所述密封箱体10内。本实施例中，所述产噪模拟器20包括自所述密封箱体10的前盖板由近及远按照预设距离依次设置的用于模拟冷却模块的第一模拟块21、用于模拟驱动总成的第二模拟块22和用于模拟前围板带声学包的第三模拟块23；其中，所述冷却模块包括所述冷却风扇。具体地，首先，根据所述冷却风扇中心到整车包络面底部距离h1对敞开状态的所述密封箱体10高度进行调整，确保所述密封箱体10到地面的距离与所述冷却风扇中心到整车包络面底部的距离相等；其次，按照预设扭矩将所述冷却模块固定在所述第三模拟块23上，根据所述冷却模块至整车前保距离l1，将所述第三模拟块23固定在敞开状态的所述密封箱体10上；再次，根据所述电驱总成包络面前端到整车前保距离l2将所述第二模拟块22固定在敞开状态的上；最后根据所述前围板包络面到整车前保距离l3将第一模拟块21固定在敞开状态的所述密封箱体10上。55.在本发明的一个较佳实施例中，如图3所示，三个所述声音传感器按照预设间距设于所述密封箱体10的前盖板。其中，所述第一声音传感器31设于所述密封箱体10前端正中间，所述第二声音传感器32及所述第三声音传感器33平行所述密封箱体10前端设置，且分别对称设于所述第一声音传感器31的两侧。具体地，位于所述第一声音传感器31至所述密封箱体10前侧壁的距离与所述第二声音传感器32及所述第三声音传感器33至所述第一声音传感器31的距离相等。具体实践中，将敞开状态的所述密封箱体10进行封闭，模拟人耳高度h2设置三个所述声音传感器距离地面高度等高，且与所述密封箱体10的前侧壁平行设置；将所述第一声音传感器31设置在距离所述密封箱体10前侧壁l4位置处，所述第二声音传感器32及所述第三声音传感器33设置在所述第一声音传感器31两侧，分别距离所述第一声音传感器31的大小为l5、l6，并使l5＝l6＝l4。56.通过上述结构设计，依据早期整车物理样机设计所涉及风扇bpf噪声相关部件位置关系，通过密封箱体及设于其内的产噪模拟器来模拟整车内舱的布置环境，结合与密封箱体具有预设距离设置的声音传感器，在冷却风扇不同的转动下，接收到冷却风扇输出bpf噪音的声音传感器经仿真测试器，以使测试出冷却风扇在不同转速下的噪声频谱，并进行能量平均以获取对应转速下冷却风扇bpf噪声频率的频谱图，进而快速得出冷却风扇在车外位置的bpf噪声预测值。57.本发明的另一实施例提供了一种风扇bpf噪声预测方法，应用于风扇bpf噪声预测装置。如图4所示，所述方法包括：58.步骤1、在整车物理样机模型上，分别测量所述冷却模块到整车前保的距离l1、所述冷却风扇中心到整车包络面底部距离h1、所述电驱总成包络面前端到整车前保距离l2、所述前围板包络面前端到整车前保距离l3。59.进一步，如图5所示，所述步骤2的具体步骤包括：60.步骤s201、根据所述冷却风扇中心到整车包络面底部距离h1对敞开状态的所述密封箱体高度进行调整，确保所述密封箱体到地面的距离与所述冷却风扇中心到整车包络面底部的距离相等。61.步骤s202、按照预设扭矩将所述冷却模块固定在所述第三模拟块上，根据所述冷却模块至整车前保距离l1，将所述第三模拟块固定在敞开状态的所述密封箱体上。需要说明的是，所述预设扭矩是指所述冷却模块与所述第三模拟块采用柔性连接方式固定。62.步骤s203、根据所述电驱总成包络面前端到整车前保距离l2将所述第二模拟块固定在敞开状态的所述密封箱体上。63.步骤s203、根据所述前围板包络面到整车前保距离l3将第一模拟块固定在在敞开状态的所述密封箱体上。64.步骤2、根据步骤1所测量的值将所述第一模拟块、所述第二模拟块以及所述第三模拟块固定在敞开状态的所述密封箱体上。65.步骤3、进行所述冷却风扇通电调试，确保冷却风扇正常工作。66.步骤4、将敞开状态的所述密封箱体进行封闭，模拟人耳高度h2设置三个所述声音传感器距离地面高度等高，且与所述密封箱体的前侧壁平行设置；将所述密封箱体前端正中间的所述声音传感器设置在距离所述密封箱体前侧壁l4位置处，其余两所述声音传感器设置在所述密封箱体前端正中间的所述声音传感器两侧，分别距离所述密封箱体前端正中间的所述声音传感器的大小为l5、l6，并使l5＝l6＝l4。67.步骤5、控制所述冷却风扇在不同转速下运行，与此同时，接收到所述冷却风扇输出bpf噪音的所述声音传感器经所述仿真测试器，以使测试出所述冷却风扇在不同转速下的噪声频谱。68.进一步地，所述步骤5的具体步骤包括：69.根据所述冷却模块设计电压或者各档位的实际运行工况的工作电压，采用外接式稳压电压驱动所述冷却风扇运转，在规定电压下待所述冷却风扇稳定运行20秒后开始测试，所述声音传感器采样时长为10秒，以使所述仿真测试器测试出所述冷却风扇在不同转速下的噪声频谱。70.步骤6、将获取的同一转速下的所述噪声频谱进行能量平均，计算出对应转速下所述冷却风扇bpf噪声频率，以获取频谱图。如图6所示为某一风扇bpf噪声频率的频谱图，其中，所述频谱图中的bpf噪声频率峰值即为所述冷却风扇在车外bpf噪声预测值。其中，所述冷却风扇bpf噪声频率的采用如下公式计算：bpf噪声频率＝n×r/60；式中，n表示冷却风扇的扇叶数量、r表示冷却风扇的稳压转速。71.进一步地，选取5台新能源车型分别通过上述方法，计算出冷却风扇在车外位置的风扇bpf噪声预测值，并逐一采用实测的方式获得该5台新能源车型的冷却风扇在车外位置的风扇bpf噪声值，并形成表1所示的5款新能源车型风扇bpf噪声的预测值与实测值对比表，从表1中可以看出，两种测试方式的对比误差控制在5％以内，说明本发明的方法预测效果良好，可在纯电动汽车早期降噪研究中能够准确预测出冷却风扇在车外位置的bpf噪声大小，以对整车nvh开发起到优化作用。72.表1、5款新能源车型风扇bpf噪声的预测值与实测值对比表[0073][0074]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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