原创 汽车NVH诊断案例 | 纯电车急加速过大弯底盘异响

故障现象

一辆单电机，前驱的纯电动汽车。方向盘往一边打死过弯，急加速下，听到底盘传来“呜呜”声。在车内能听到，但不算太明显，要仔细听才能听到。类似轴承的声音，车速在30~40km/h下也能重现。

故障诊断

• 初步判断

根据故障现象的描述，初步怀疑可能的故障点是：

1) 左边轮胎的轴承响

2) 右边轮胎的轴承响

3) 中间的减速器响

4) 驱动电机响

为了更精确地定位故障，我们使用虹科Pico NVH异响设备来捕捉故障出现时的实时振动和声音数据，用数据说话！

• 设备连接与探头布置

如图1，将四通道分别通过四个NVH接口盒与加速度计和麦克风相连。

图1 设备连接图

A通道（蓝色）：使用加速度计，用磁座吸在左前轮羊角的螺栓上（轴承附近）。将垂直方向（对应Y轴）接到示波器A通道。

B通道（红色）：使用加速度计，用磁座吸在右前轮羊角的螺栓上（轴承附近）。将垂直方向（对应Y轴）接到示波器B通道。

C通道（绿色）：使用加速度计，用磁座吸在减速器左侧的螺栓上。将垂直方向（对应Z轴）接到示波器C通道。

D通道（黄色）：使用麦克风，挂在乘客舱内的后视镜处。接到示波器D通道。

探头布置图如下：

图2 探头布置图

• 数据采集

设备连接后，出去路试，启动NVH软件记录数据。重现故障出现的条件：方向盘往一边打死过弯，急加速；确认故障出现了，保存下数据。并在故障出现的时刻做了标记，如图中3个箭头所指（图3）。

图3 故障出现时采集到的波形

• 数据分析

在图中下半部分的时间轴中，我们可以依次选择标记为1、2、3故障时刻的数据，来查看对应的频谱图（图3）。

注：黄色波形为车内麦克风采集到的声音信号，绿色为减速器处采集到的振动信号，红色与蓝色分别为右前轮和左前轮羊角处采集到的振动信号。

以故障时刻3的数据为例（图4），可以发现：

1）在几十赫兹的频段（红圈1处），声音分贝值比较高。

2）250Hz左右频段（红圈2处），声音有个较高的尖峰，且同一频率下的减速器处振动幅值较大。

3）1500Hz左右频段（红圈3处），声音还有个比较明显的尖峰。

图4 故障时刻3的波形

根据上述描述的数据特征，我优先怀疑2和3两个红圈中的尖峰。之所以不优先怀疑标号1圈圈的频段，是因为（1）轮胎转动的频率就在这个频段，车辆行驶时本身就有胎噪、轮胎抖动等，所以我暂时假设1号红圈的频段来自轮胎相关的部件。（2）故障现象描述的“呜呜”声，频率应该比几十Hz要高。

接下来，需要验证：“呜呜”声存在于2号红圈的频段，还是存在于3号红圈的频段？

我们回放NVH数据，能从声音信号中听到“呜呜”声，但不是很明显。

注意，振动信号也可以被导出为音频文件，用耳朵来听。因此我选择了所有时间段的数据，鼠标点右键，选择“导出选定区域到WAV”—“所有”，就可将所有4个探头的信号都导出为WAV格式的音频信号（图5）。

图5 将振动信号导出为音频文件

以下是导出的4段音频，你可以尝试分辨每段音频中的“呜呜声”：

微信扫码收听（音频1~4）

分别点击收听【音频A左前轮】、【音频B右前轮】、【音频C减速器】这三个音频，都能听到“呜呜”声，但【音频C减速器】中的最为明显。这说明：

（1）三个文件里，都存在故障的“呜呜”声。

（2）最为重要的一点是：这个“呜呜”声在C通道（绿色，减速器）的位置是最大的。我们放大数据（图6）观看，可以ABC（蓝红绿）3个通道的数据，C通道明显比AB通道幅值高很多的频率，是在255Hz左右（图6）。

至此，我们基本上确认了左前轮、右前轮的轴承并不是“呜呜”声的来源，减速器更靠近“呜呜”声的源头！

图6 255Hz的异常振幅

接下来，我们验证这个255Hz是不是就是“呜呜”声。我们再将《音频C减速器.wav》音频文件，导入到NVH软件来观看和分析。操作方法，如图7，加载文件后，最后点击“创建信号”。

图7 使用音频文件创建信号

如图8，创建信号成功，可以看到图中255Hz尖峰很高。

图8 使用减速器处音频文件创建出的信号

接着使用NVH软件的过滤功能，将255Hz频率过滤掉。我使用了“带阻”选项，将207至293Hz区间的频率过滤掉（如图9）。

图9 使用过滤功能过滤掉255Hz的频率

以下为过滤前后的音频：

微信扫码收听（音频5&6）

回放过滤后的数据，听不到“呜呜”声了，这就最终确认了这“呜呜”声的频率就是255Hz。

• 进一步诊断

至此，我们100%确认了故障的“呜呜”声的频率是255Hz，且源头靠近减速器。

由于减速器靠近驱动电机，这个“呜呜”声也很有可能来自驱动电机。所以接下来，我们在驱动电机上再了布置一个加速度计，对比减速器和驱动电机两者的振动信号，看哪个部件发出的255Hz幅值更大。

经过数据的对比，发现减速器的振动比驱动电机的振动要大，从而确认了减速器是这个“呜呜”声的源头！

拓展思考

此次诊断的目的是找到故障的总成部件，并不需要找到具体是哪个齿轮有故障。如果我们要解析到，具体是减速器内部某个齿轮产生的“呜呜”声，则需要获取驱动电机的转速和各组齿轮的传动比，进行阶次分析，即可将问题锁定至更小的单元。

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