纯电动客车空调系统噪声分析与改进

赵世宜

(比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳 518118)

纯电动客车车内噪声源主要有驱动电机、空调、传动系统及高速行驶时的风噪等。与燃油车相比，其空调噪声更加凸显，乘客主观感受更为强烈。纯电动客车空调系统在高挡位工作时会产生较明显的车内噪声，在南方天气炎热的城市，空调长期高负荷工作产生的噪声较易被乘员识别，常引起心情烦躁等负面情绪。纯电动客车空调系统噪声问题已经引起各汽车厂家与学术界的广泛研究［1－4］。

本文对引起纯电动客车空调系统噪声的因素进行分析，并采取相应的改进措施，从而大大降低车内噪声。

1 纯电动客车空调系统噪声分析

空调系统压缩机、鼓风机、冷凝风扇等工作时，其内部同时存在气体和液体，使得气体噪声、固体噪声以及液体噪声同时存在。空调制冷的高速压缩机、冷凝风扇及鼓风机是空调系统噪声的最主要来源。对某纯电动客车进行主观评价:在周围环境安静时，整车定置工况下关闭空调及所有其他车用电器后，车内噪声较小;开启鼓风机后，车内噪声增大;当空调压缩机、冷凝风扇工作时，车内噪声明显增大;当空调开至最高挡时，鼓风机高转速工作，车内空调回风口下方可明显感受到气流风噪声，车内噪声较大，严重影响车内乘客乘坐舒适性。

对上述纯电动客车在整车定置状态下，开启空调制冷最低挡、最高挡两种状态，分别测量车内空调回风口下方中排座椅及后排座椅乘员右耳处噪声。试验数据采集用LMS公司的MC01系统，分析软件用LMS公司TEST．LAB 14中signature testing，测试中噪声传感器分别在中、后排乘客座椅右上方布点，具体布置如图1所示，车内空调处于制冷最低挡及最高挡时中、后排座椅乘员右耳处噪声测试结果如图2和图3所示。

从测试结果看，其噪声频率范围分布较广，既有中低频噪声(1 000 Hz以内)，也有中高频噪声(1 000 Hz以上)。车内中排座椅处于噪声主要传递路径的空调的回风口下方，在空调制冷最低挡、最高挡时，其位置噪声均高于后排座椅位置噪声。从空调制冷最低挡到最高挡，空调压缩机、鼓风机、冷凝风扇等的转速大幅提高，测试结果显示，最高挡时中、后排噪声高幅值频率较最低挡时大幅提高，其最高挡同频率噪声声压级也均高于最低挡位。

图1 车内噪声测试噪声传感器布点

图2 空调制冷最低挡车内中、后排噪声

图3 空调制冷最高挡车内中、后排噪声

2 改进方案及效果

从图2可知，空调制冷最低挡时，压缩机与鼓风机转速较低，各出风口气流速度较低，车内测点频率在0～200 Hz范围的噪声幅值较高，车内噪声主要来自压缩机、鼓风机及冷凝风扇等低速转动引起的低频噪声。从图3可知，空调系统在制冷高挡位时，压缩机与鼓风机转速较高，各出风口气流速度较高，车内测点频率在0～800 Hz范围内噪声幅值较高，噪声频率明显提高，车内噪声主要来自压缩机、鼓风机及冷凝风扇等高速转动引起的高频噪声，同时因各出风口风速提高较大也引起了明显气流噪声。

该纯电动客车的顶围蒙皮及空调系统外壳都是薄板件结构。鼓风机、压缩机、冷凝风机等工作引起的振动使得这些金属、非金属板件发生相应频率的振动，辐射出较强的结构噪声。而原结构未采取吸隔音减振降噪措施。

由于空调系统噪声源的复杂性，根据上文测试的车内噪声频率分布特点及引起车内噪声的主要原因，客车车内降噪需要的理想的声学处治不是减振［5］、隔音、吸音产品的分别粘贴，而是将阻尼材料、隔音材料及吸音材料进行组合应用。

在对整车定置状态下空调制冷最低挡、最高挡车内噪声测试及分析基础上，下面分别对空调系统压缩机［6］、鼓风机及空调回风口实施噪声传递路径上的吸隔音方案。

2.1 压缩机降噪改进方案

压缩机是空调系统的主要振动噪声源，压缩机噪声的频谱范围广，且存在低频噪声，综合考虑粘贴阻尼片衰减振动能量及吸隔音材料隔离、吸收噪声为主［7－10］，在其安装面贴阻尼片及隔音片，在压缩机安装面空腔周围贴吸音棉，在压缩机周围形成隔振降噪声学包(声学包由吸音层、隔音层和阻尼层组成)，图4为空调压缩机声学包裹方案。

图4 空调压缩机声学包

1)减振是在振源与其他零部件的连接部位上安装弹性和阻尼材料，衰减振动能量的传递，来实现减振降噪的目的。阻尼材料有沥青基阻尼片、丁基胶阻尼片和水性阻尼涂料，文中所用阻尼材料为耐老化的丁基阻尼材料，阻尼因子≥0.2，其温度适用范围为－50～60℃。

2)隔音是用隔音材料把声腔与声源隔离，使声源辐射的噪声不能通过空气传输直接传播到声腔之内，达到降低车内噪声的目的。图5为本文降噪用隔音材料及其隔音量曲线，其平均隔音量达35.7 dB。

图5 隔声量曲线

3)吸音是在声腔内粘贴吸音材料，吸收入射声波能量、改变声波的传播方向、减少声波反射。合理地选择和布置吸音材料能取得良好的车内吸音降噪，降低混响声的作用。本文所用材料是低密度聚氨酯硬泡材料，属于多孔轻质吸音材料［11］，图6为其吸音系数曲线。

图6 吸声系数曲线

2.2 鼓风机降噪改进方案

鼓风机是空调系统的重要振动噪声源，图7为空调鼓风机声学包方案，在其安装面贴阻尼片及隔音片，在鼓风机周围形成隔振降噪声学包(声学包由隔音层和阻尼层组成)。

图7 空调鼓风机声学包

2.3 空调回风口降噪改进方案

回风口是空调系统与车内噪声传播的重要通道［12］，在其回风口安装导风罩，在导风罩外表面贴吸音海绵，在蒸发器与空调外盖间贴吸音棉，通过导风罩减少回风口流场涡流，通过粘贴吸音棉降低回风口气体流动噪声及通过回风口传播的噪声。图8为空调回风口导风罩及吸音方案(声学包是由吸音层组成)。

图8 空调回风口降噪方案

2.4 改进后车内噪声测试

为验证某纯电动客车空调系统实施上述降噪方案后的效果，试验测试整车定置状态下空调系统制冷最低挡、最高挡车内中、后排座椅噪声，空调制冷最高挡中排试验对比测试结果如图9所示。

图9 改进前后空调制冷最高挡中排座椅噪声结果

上述测试结果表明，车内噪声特别是中高频噪声总体降低较为明显，中排座椅位置降噪效果相对后排座椅位置更为显著。在空调制冷最高挡时，中排座椅位置噪声值降低了3.9 dB(A)，试验现场主观感受亦感到噪声明显降低，声品质上升，语言清晰度明显改善，达到了空调系统降噪的预期目标。

3 结束语

上述试验研究表明，在不能降低纯电动客车空调系统压缩机、鼓风机及冷凝风机本体噪声时，对空调系统压缩机、冷凝风机及鼓风机用阻尼片、隔音片及吸音棉进行吸隔音处理，采用上述降噪方案是有效且可行的。主观评价表明降噪后车内噪声明显降低、声品质上升，语言清晰度改善明显。

修改稿日期:2018－05－08