一种电动空调压缩机噪声风险评估方法与流程

1.本发明涉及到一种噪声评估方法，具体涉及到针对电动空调压缩机噪声的风险评估方法。


背景技术：

2.空调系统作为电动汽车的重要系统，其噪声性能开始受到各大汽车厂商的关注。而电动空调压缩机作为空调系统的重要部件之一，其噪声水平影响着整个空调系统的噪声性能。但电动空调压缩机的设计往往掌握在少数零部件供应商手里，关于电动空调压缩机的噪声评价更难以掌握，因此，在项目开发初期掌握电动空调压缩机噪声风险评估方法已成为整车厂家关注的核心技术之一。
3.由于整车厂家不具备电动空调压缩机的开发能力，更没有满足电动空调压缩机单体的噪声测试和评价的试验条件，所以整车厂家对电动空调压缩机供应商的依赖性很大，而国内在该领域的基础较为薄弱，缺乏相应的噪声评价方法，现阶段并没有指导整车厂家进行整车状态电动空调压缩机噪声评价的方法。
4.与内燃机车辆相比，电动车的背景噪声明显降低，导致电动车附件的噪声问题凸显，尤其是电动空调压缩机噪声问题。电动空调压缩机的噪声测试及评价主要集中在单体台架测试及评价。整车状态下，用户听到的电动空调压缩机的噪声受到道路噪声、风噪声和空调鼓风机噪声影响，在不同车速和空调鼓风机挡位时对电动压缩机噪声的感受不同，同时受到空调系统标定工作影响，当前评价电动空调压缩机噪声的方法需要在空调系统标定完成后才可以进行，例如：
5.2018年12月18日公开的专利文献cn109026639a记载的“纯电动车怠速工况下空调压缩机低频异响诊断和改善方法”，其公开了通过声源识别、频谱分析、异响频带的信号滤波处理、故障诊断的方法来确定产生纯电动车噪声的结构，然后根据分析结果来设计及工艺精度改进，在纯电动车空调压缩机的结构设计和制造加工技术两方面进行改善，并设计相应的调整控制策略。该种方法是把压缩机的噪声评价工作延后，一旦检测结果发现问题，改进试验会被严重压缩，增加了项目研发成本、也增加了项目开发的风险。
6.2021年2月3日公开的专利文献cn 212637373 u中记载的一种电动空调压缩机nvh优化测试系统，该方案通过传感器采集，方向盘振动数据与驾驶员耳旁噪声数据，然后将数据进行简单的线性拟合获得拟合曲线，然后将某一时刻的测试数据带入曲线，对比是否超出2％，超出则认为不满足nvh性能要求。该方法不够全面，且没有考虑因压缩机及鼓风机振动频率引起的车内结构共振声，该共振声会导致结果偏大，因此该测试结果无法作为系统改进的依据。


技术实现要素：

7.本发明解决了现有电动空调压缩机噪声的评价方法因需要在空调系统标定完成后才可以进行，一旦评价结果较差就需要对标定后的系统进行改动，进而严重影响项目研
发周期的问题。
8.本发明所述的电动空调压缩机噪声风险评估方法包括如下步骤：
9.分别采集安装有待检测电动空调压缩机的车辆的道路噪声及风噪声、空调鼓风机噪声，获得相应的噪声频谱，然后将所述两个噪声频谱合成获得背景噪声频谱；
10.采集获得待检测电动空调压缩机的噪声频谱，具体为：
11.保证安装有待检测电动空调压缩机的车辆的速度为0km/h，鼓风机为1挡，控制待检测电动空调压缩机的转速从最低转速逐渐提升至最高转速，提升过程中每隔400-600r/min为一个测试工况，每个工况下持续20-40s，将采集获得的噪声信号采用噪声频谱形式表示，横轴为频率，纵轴为噪声值；
12.分别将获得的背景噪声频谱和待检测电动机空调压缩机每一种测试工况下的噪声频率进行比较；
13.根据上述比较结果获得待检测电动空调压缩机的存在噪声风险的频率及噪声风险大小。
14.优选地，控制待检测的电动空调压缩机的转速提升过程中每隔500r/min为一个测试工况，每个工况下持续30s。
15.进一步，所述采集安装有待检测电动空调压缩机的车辆的道路噪声及风噪声的方法为：
16.控制装有待检测电动空调压缩机车辆的车速在10km/h-120km/h区间行驶，关闭空调，测量获得风噪声及路噪声，并将所述噪声采用噪声频谱形式表示，横轴为频率，纵轴为噪声值。
17.进一步，控制装有待检测电动空调压缩机车辆的车速在10km/h-120km/h区间行驶的过程为：
18.将车速从10km/h提升至120km/h的过程中分成多个测试工况，每次提升车速8-20km/h为一个测试工况，每个测试工况稳定20-40秒。
19.优选地，将车速从10km/h提升至120km/h的过程中，每次提升车速10km/h为一个测试工况，每个测试工况稳定30秒
20.进一步，采集所述安装有待检测电动空调压缩机的车辆的空调鼓风机噪声方法为：
21.保证待检测的电动空调压缩机为关闭状态，且安装有待检测电动空调压缩机的车辆速度为0km/h，控制鼓风机转动，采集此时的噪声获得空调鼓风机噪声，并将所述噪声采用噪声频谱形式表示，横轴为频率，纵轴为噪声值。
22.进一步，控制鼓风机转动时，将车载空调设置成吹面最冷内循环模式，将空调鼓风机的每一个挡位设为一个测试工况，控制所述空调鼓风机在每个挡位持续20-40s，完成空调鼓风机噪声的采集。
23.优选地，控制所述空调鼓风机在每个挡位持续30s。
24.进一步，将所述两个噪声频率合成获得背景噪声频谱的过程为：将两个噪声频率以横轴的频率作为基础进行合成，相同频率上取两个频谱中幅值大的为合成后的背景噪声频谱的幅值。
25.进一步，采集噪声的方法为：采用传声器采集车内的噪声，所述传声器设置在驾驶
员座椅头枕右侧，所述传声器与头枕中线的水平距离为0.2
±
0.02m，所述传声器与驾驶位坐垫上表面的距离为0.7
±
0.05m。
26.进一步，所述将获得的背景噪声频谱和待检测电动机空调压缩机的噪声频率进行比较的方法为：
27.将背景噪声频谱与待检测电动空调压缩机的噪声频谱以横坐标为参考放在同一个坐标系下，对比二者在20-20khz频率范围内的峰值，当存在待检测电动空调压缩机的噪声频谱的峰值高于相同频率下背景噪声频谱峰值，且二者差值大于设定阈值时，则判定在该频率下待检测电动空调压缩机存在噪声风险。
28.本发明解决了现有电动空调压缩机噪声的评价方法需要在空调系统标定完成才可以进行、进而导致一旦评价结果较差而导致需要对标定后的系统进行改动而严重影响项目研发周期的问题，并且获得了有益效果，具体为：
29.1、本发明把道路噪声、风噪声和空调鼓风机噪声对电动压缩机噪声影响作为考虑因素。
30.2、本发明采用各种噪声的频谱作为对比基础数据，使得测试结果更准确。
31.3、本发明所述的方法，能够有效降低整车厂家对电动空调压缩机噪声供应商的依赖，更贴近用户使用工况。
32.4、本发明所述的方法，在采集待检测的电动空调压缩机的过程中，控制压缩机转速从最低转速1000r/min-最高转速8000r/min的过程中，每隔400-600r/min为一个测试工况，该种方法采集的数据中，噪声与待检测的电动空调压缩机的转速有对应关系，当评估结果确定待检测的电动空调压缩机存在噪声风险时，能够根据采集的数据获得对应的待检测的电动空调压缩机转速，这些数据能够为后续电动空调压缩机标定提供有价值的参考数据，例如：在标定压缩机转速时应当避开有风险转速对应的车速、鼓风机挡位。也能够为待检测的电动空调压缩机的维修、设计等提供数据基础。
33.5、本发明所述的方法不受空调系统标定工作限制，可以在空调系统标定完成前的项目开发早期评价电动空调压缩机噪声风险，为后期电动空调压缩机噪声优化工作预留足够的时间，提高了研发效率。
34.本发明适用于在汽车制造过程中，对电控空调压缩机的质量进行评价，为空调压缩机的标定、设计、改进提供可靠的参数依据。
附图说明
35.图1为实施方式十一所述的背景噪声频谱与电动空调压缩机在2500r/min工作状态下的噪声频谱对比图，其中，背景噪声频率为鼓风机挡位为1挡且车速为30km/h工况下的背景噪声。图中附图标记：
36.标记1所指示的位置处，电动空调压缩机的噪声高于背景噪声4db(a)；
37.标记2所指示的位置处电动空调压缩机的噪声高于背景噪声4db(a)；
38.标记3所指示的位置处电动空调压缩机的噪声高于背景噪声4db(a)；
39.标记4所指示的位置处电动空调压缩机的噪声高于背景噪声13db(a)；
40.标记5所指示的位置处电动空调压缩机的噪声高于背景噪声6db(a)。
41.图2为实施方式一所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法的原理示意图。
42.图3是实施方式九所述的传感器在车内的布置图。
43.图4是实施方式十一中所述的背景噪声频谱数据。
44.图5是实施方式十一中所述的频谱对比表。
45.实施方式
46.实施方式一.参见图2说明本实施方式。本实施方式所述的是一种电动空调压缩机噪声风险评估方法，该方法包括如下步骤：
47.分别采集安装有待检测电动空调压缩机的车辆的道路噪声及风噪声、空调鼓风机噪声，获得相应的噪声频谱，然后将所述两个噪声频率合成获得背景噪声频谱；
48.采集获得待检测电动空调压缩机的噪声频谱，具体为：
49.保证安装有待检测电动空调压缩机的车辆的速度为0km/h，鼓风机为1档，控制待检测的电动空调压缩机的转速从最低转速(一般电动空调压缩机的最低转速约1000r/min)逐渐提升至最高转速(一般电动空调压缩机的最高转速约8000r/min)，提升过程中每隔400-600r/min为一个测试工况，每个工况下持续20-40s，将每种工况采集获得的噪声信号采用频谱形式表示，横轴为频率，单位为hz，纵轴为噪声值，单位为db(a)；
50.分别将获得的背景噪声频谱和待检测电动机空调压缩机每一种测试工况下的噪声频谱进行比较；
51.根据上述比较结果获得待检测电动空调压缩机的存在噪声风险的频率及该转速下压缩机的噪声风险大小，风险越大表示越容易被用户感知而产生抱怨。
52.本实施方式所述的电动空调压缩机噪声风险评估方法中，将安装有待检测电动空调压缩机的车辆从低速到高速行驶过程产生的道路噪声、风噪声作为背景噪声的一部分，将车辆内部空调鼓风机噪声作为背景噪声的另一部分，丰富了背景噪声的种类，也更接近与车辆实际行驶过程中产生的背景噪声。
53.本实施方式中，在采集待检测的电动空调压缩机数据的过程中，控制压缩机转速从最低转速提升至最高转速的过程中，采用固定步长的方式提升，获得多个工况下的噪声频率，后期对比时也是逐一将每个工况下的噪声频谱分别与背景噪声进行比较，进而逐一判定每个工况下的噪声风险，为后续对所述电动空调压缩机的标定、开发提供的有效数据依据。
54.实施方式二.本实施方式是对实施方式一所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法的进一步限定，本实施方式中，电动空调压缩机噪声频谱的测试方法为：
55.提升过程中每隔500r/min为一个测试工况，每个工况下持续30s。
56.本实施方式限定了电动空调压缩机的转速从最低转速逐渐提升至最高转速过程中每次提升的转速以及每个工况持续的时间长度，这两个参数为最佳搭配，在提高测试效率的同时，获得更好的测试效果。
57.实施方式三.本实施方式是对实施方式一所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法的进一步限定，本实施方式中，所述采集安装有待检测电动空调压缩机的车辆的道路噪声及风噪声的方法为：
58.控制装有待检测电动空调压缩机车辆的车速在10km/h-120km/h区间行驶，关闭空调，测量获得风噪声及路噪声，并将所述噪声采用噪声频谱形式表示，横轴为频率，单位为hz，纵轴为噪声值，单位为db(a)。
59.本实施方式中，测试车辆的道路噪声及风噪声的过程中，为了体现车辆行驶的真实情况下的噪声，控制车辆从低速到高速行驶，测量了获得各种车速下的噪声频谱。后期对比时也是逐一将每种车速下的背景噪声频谱分别与电动空调压缩机每个工况下的噪声频谱进行比较，进而逐一判断不同车速下电动空调压缩机每个工况下的噪声风险。
60.实施方式四.本实施方式是对实施方式三所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法的进一步限定，本实施方式中，控制装有待检测电动空调压缩机车辆的车速在10km/h-120km/h区间行驶的过程为：
61.将车速从10km/h提升至120km/h的过程中分成多个测试工况，每次提升车速8-20km/h为一个测试工况，每个测试工况稳定20-40秒。
62.本实施方式在采集车辆的道路噪声的过程中，在车速提升过程中分成多个测试工况，进而获得每个工况下的噪声频谱，该种测试方法在减少了背景噪声数据量的前提下，能够保证较好的测试效果。
63.实施方式五.本实施方式是对实施方式四所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法的进一步限定，本实施方式中，每次提升车速10km/h为一个测试工况，每个测试工况稳定30秒。
64.本实施方式是在实施方式四的基础之上，给出了最佳数据搭配，减少数据量的前提下，能够达到较好的测试效果。
65.实施方式六.本实施方式是对实施方式一所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法中，所述采集安装有待检测电动空调压缩机的车辆的空调鼓风机噪声方法的举例说明，本实施方式中所述方法为：
66.保证待检测的电动空调压缩机为关闭状态，且安装有待检测电动空调压缩机的车辆的速度为0km/h，控制鼓风机转动，采集此时的噪声获得空调鼓风机噪声，并将所述噪声采用噪声频谱形式表示，横轴为频率，单位为hz，纵轴为噪声值，单位为db(a)。
67.实施方式七.本实施方式是对实施方式六所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法的进一步限定，本实施方式中，
68.控制鼓风机转动时，将车载空调设置成吹面最冷内循环模式，将空调鼓风机的每一个挡位设为一个测试工况，控制所述空调鼓风机在每个挡位持续20-40s，完成空调鼓风机噪声的采集。
69.本实施方式在采集风噪声的过程中，将空调鼓风机的每个挡位作为一个测试工况，进而获得空调鼓风机每个挡位下的噪声频谱。后期对比时也是逐一将空调鼓风机每个档位对应的背景噪声频谱分别与电动空调压缩机每个工况下的噪声频谱进行比较，进而逐一判断空调鼓风机每个档位下电动空调压缩机每个工况下的噪声风险。
70.在实际应用时，鼓风机的挡位对应的噪声频谱、不同车速对应的噪声频谱如何组合构成背景噪声，可以根据实际情况来设计。
71.实施方式八.本实施方式是对前面任意一个实施方式所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法的进一步限定，本实施方式中，将所述两个噪声频率合成获得背景噪声频谱的方法为：将两个噪声频率以横轴的频率作为基础进行合成，相同频率上取两个频谱中幅值大的为合成后的背景噪声频谱的幅值。
72.实施方式九.本实施方式是对前面任意一项实施方式所述的一种电动空调压缩机
噪声风险评估方法的进一步限定，本实施方式是对采集噪声方法的举例说明，本实施方式中采集噪声的方法为：
73.参见图3所示，采用传声器采集车内的噪声，所述传声器设置在驾驶员座椅头枕右侧，所述传声器与头枕中线的水平距离为0.2
±
0.02m，所述传声器与驾驶位坐垫上表面的距离为0.7
±
0.05m。
74.将传声器设置在该位置，使其采集的噪声接近于司机内耳处的噪声信号，能够真实反馈司机听到的噪声情景，实测评估结果更准确。
75.实施方式十.本实施方式是对前面任意一个实施方式所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法的进一步限定，本实施方式中，将获得的背景噪声频谱和待检测电动机空调压缩机的噪声频率进行比较的方法为：
76.将背景噪声频谱与待检测电动空调压缩机的噪声频谱以横坐标为参考放在同一个坐标系下，对比二者在20-20khz频率范围内的峰值，当存在待检测电动空调压缩机的噪声频谱的峰值高于相同频率下背景噪声频谱峰值，且二者差值大于设定阈值时，则判定在该频率下待检测电动空调压缩机存在噪声风险。
77.本实施方式中仅仅对比20-20khz频率范围内的峰，该频段内的噪声时时司机能够感受到的噪音。
78.在实际应用中，对于频率在1000hz以上的噪声对比，若噪声幅值在10db(a)以下、则可以忽略，因为该种噪声对于司机来说不构成噪音。
79.在实际应用中，所述阈值可以根据待评价的电动空调压缩机的性能以及装载该电动空调压缩机的车型来设定，例如：对于轿车可以设为10db(a)。
80.实施方式十一.本实施方式是依据本发明所述的一种电动空调压缩机噪声风险评估方法，在实际操作中的一种具体操作过程：
81.1、采集获得道路噪声和风噪声频谱
82.a.试验工况
83.对于装有待检测电动空调压缩机的车辆，在d挡下，踩下油门踏板，使所述车辆的车速从10km/h提升至120km/h，提升过程中，每次提升速度为10km/h作为一个测试工况，每个测试工况在速度稳定之后持续30s。
84.b.试验条件
85.试验道路应为平滑路面，即平直、无接缝沥青路面，路面干燥。在测量过程中，试验车辆与大型物体或其他车辆之间的距离应大于20m。气象条件应满足：温度：5℃～40℃；风速：≤5m/s。测试过程中，车辆门窗以及音响关闭。
86.所述汽车在试验时，除驾驶员、试验员及必要的试验设备外，不得有其它载荷。
87.c.测点位置
88.设置一个传声器，用于采集司机内耳处的声音信号，作为司机内耳噪声信号。
89.d.试验方法
90.通过传声器和数据采集设备采集上述整个过程的所有噪声信号。
91.e.数据处理方法
92.将传声器采集的司机内耳噪声信号采用噪声频谱形式表示，该噪声频谱的横轴为频率，范围为20-20khz；纵轴为噪声值，单位db(a)，该噪声频率为道路噪声和风噪声频谱。
93.2、采集获得空调鼓风机噪声频谱
94.a.试验工况
95.车辆车速为0km/h，关闭待检测的电动空调压缩机，将车载空调设置成吹面最冷内循环模式，调节空调鼓风机挡位从最低挡到最高挡，其中1挡为最低挡，每个挡位为一个测试工况，每个工况持续20-40s。
96.b.试验条件
97.维持鼓风机正常工作状态，且无异响状况发生。
98.c.测点位置
99.设置一个传声器，用于采集司机内耳处的声音信号，作为司机内耳噪声信号。
100.d.试验方法
101.通过传声器采集上述整个过程噪声信号。
102.e.数据处理方法
103.将传声器采集的司机内耳噪声信号采用噪声频谱形式表示，该噪声频谱的横轴为频率，范围为20-20khz；纵轴为噪声值，单位db(a)，该噪声频率为空调鼓风机噪声频谱。
104.将上述1和2获得的道路噪声和风噪声频谱、空调鼓风机噪声频谱合成获得背景噪声频谱。
105.所述合成方法可以采用下述方法实现：
106.将道路噪声和风噪声频谱、空调鼓风机噪声频谱按照图4所示的形式，组成7
×
13的矩阵，矩阵中横轴为频率，范围为20-20khz；纵轴取道路噪声和风噪声频谱、空调鼓风机噪声频谱相同频率位置的大者，共得到91个噪声频谱，形成背景噪声频谱矩阵。
107.测试获得待检测电动空调压缩机的噪声频率的过程为：
108.a.试验工况
109.车辆车速为0km/h，将车载空调设置为吹面最冷内循环模式，调节空调鼓风机挡位为1挡，即：最低挡，控制待检测的电动空调压缩机的转速从最低转速(约1000r/min)逐渐提升至最高转速(约8000r/min)，提升过程中每隔500r/min为一个测试工况，每个工况下持续30s。
110.b.试验条件
111.测试过程中维持待检测的电动空调压缩机正常工作，且无异响状况发生。
112.c.测点位置
113.将司机内耳处布置为测试点，设置一个传声器，该传声器采集的信号为司机内耳噪声信号。
114.d.试验方法
115.通过传声器采集上述整个过程的所有噪声信号。
116.e.数据处理方法
117.将传声器采集的司机内耳噪声信号采用噪声频谱形式表示，参见图5所示，该噪声频谱的横轴为频率，范围为20-20khz；纵轴为噪声值，单位db(a)。
118.将获得的背景噪声频谱和待检测电动机空调压缩机的噪声频率进行比较：将背景噪声频谱与待检测电动空调压缩机的噪声频谱以横坐标为参考放在同一个坐标系下，对比二者在20-20khz频率范围内的峰值，频率在1000hz以上时若噪声幅值在10db(a)以下可以
忽略。
119.将不同工况下的背景噪声频率与不同工况下的电动空调压缩机的噪声频谱进行分别进行比较，进而获得相应工况下的电动空调压缩机的噪声风险，例如：
120.背景噪声，选择鼓风机为1挡且车速为30km/h工况下获得的背景噪声频率。
121.对比对象：转速为2500r/min工况下电动空调压缩机的噪声频谱。
122.将上述两个噪声频谱进行比较，参见图1所示，图中：浅色线条是转速为2500r/min工况下电动空调压缩机的噪声频谱，深色线条的为鼓风机为1挡且车速为30km/h工况下的背景噪声频谱。
123.对比结果为：电动空调压缩机噪声峰值高于背景噪声峰值的有5处，所示5处对应的幅值差分别为：第1处4db(a)、第2处4db(a)、第3处4db(a)、第4处13db(a)和第5处6db(a)，其中，第4处的幅值差高于10db(a)，则表示在2500r/min转速下、空调鼓风机为1挡、车速为30km/h时，该电动空调压缩机存在噪声风险，风险频率为第4处位置对应的频率。