【成果發布】電驅動總成噪聲品質測試評價
發布時間：2020-09-02 來源：中國汽車工程學會
《電驅動總成噪聲品質測試評價規范》是由中國汽車工程學會批準立項，由中國汽車工程研究院股份有限公司承擔、上海汽車集團股份有限公司和華域汽車電動系統有限公司共同參與。本規范由中國汽車工程學會提出并歸口，由中國汽車工程研究院股份有限公司牽頭編制。本課題以電驅動總成噪聲測試評價技術為基礎，開展電驅動總成聲品質評價的研究，建立電驅動總成聲品質主客觀評價數據庫，并最終研發一套更為精確的電驅動總成聲品質評價系統，對行業技術發展具有較高的研究意義。
課題主要研究成果
01
符合規范要求的試驗室軟硬件環境
圖1
電驅動總成在布置形式上有多種結構，圖2.1-2.3所示的結構適用于本標準，其中A代表驅動電機系統，B代表傳動系。對于含多個驅動電機系統和/或多個傳動系的單個電驅動總成同樣適用于本標準。
圖 2.1 圖2.2 圖2.3
圖2 電驅動總成典型適用結構布置形式
提出了與驅動半軸呈45°夾角的4個測點布置方案，可以減小測功機與電驅動總成聯接位置噪聲的影響。
02
客觀數據庫構建
樣本采集10款電驅動總成100%正向最大扭矩運行工況、上方1米測點位置非穩態噪聲樣本，每種工況均記錄三次以上，每段聲音信號長度均超過20s；經過審聽篩選，提取每款電驅動總成相對特征明顯的樣本信號，所有樣本信號的時間長度均選取5s。
選取心理聲學中的線性聲壓級、A計權聲壓級、響度、尖銳度、粗糙度、抖動度、語音清晰度、ECMA-74標準中規定的Tone-to-noise ratio(TTNR), Prominence Ratio(PR) 9個參數作為客觀物理參量，計算每個聲音樣本的客觀物理參量數值。
主觀評價試驗
針對電驅動總成噪聲頻譜特性及樣本量，選用成對比較法。試驗的評價尺度是評價主體對噪聲的煩躁感覺程度，具體比較方法和操作規范如下：
（1）本試驗為聽音者提供了65組聲音信號，逐組對每組的兩個不同聲音文件（A 和B）收聽比較，并根據主觀感受到的煩躁程度在試驗表格中相應位置處做出記號“√”即可。具體解釋為：“A比 B好”代表評價主體覺得聲音B比A 更煩躁，則在對應組別給A 計 2 分；“A 、B差不多”代表評價主體覺得聲音A、B煩躁程度相當，則在對應組別給A、B 各計 1 分；“A 比 B 差”代表評價主體覺得聲音A比B更煩躁，則在對應組別給B計 2 分。
（2）在試驗過程中允許對任意聲音信號進行重放收聽，以及對所給出的結果進行修正，直到得出評價主體認為滿意的比較結果為止。
成對比較法的主觀打分測試表格如下表所示：
|
評價組別 |
A比B好 |
A、B差不多 |
A比B差 |
|
組#01 |
|
|
|
|
組#02 |
|
|
|
|
…… |
|
|
|
聲品質主觀評價客觀量化模型的建立
根據spearman相關系數計算結果，僅突出率PR這一個指標與聲品質主觀評價結果間的spearman相關系數大于0.8，可將PR用于構建聲品質的單變量客觀評價模型。
根據計算得到的非標準系數（相應的回歸系數）得到聲品質主觀評價的客觀化數學模型：SR=1.331-0.027PR，其中，SR代表煩躁感覺程度的績效值歸一化得分。
根據公式結果，電驅動總成噪聲品質與掩蔽率PR存在著確定的負相關關系。
模型的評價與檢驗
根據回歸標準化殘余誤差的直方圖（左圖）和聲品質指標的觀測值與模型預測值累計概率之間的P-P圖（右圖），得到殘差分布大致均勻，且散點分布基本符合直線趨勢。
圖3 回歸標準化殘余誤差的直方圖與P-P圖
模型的校驗
根據得到聲品質主觀評價的客觀化數學模型：SR=1.331-0.027PR，隨機選擇與構建聲品質主觀評價的客觀化數學模型的10款電驅動總成不相關的另外5組試驗數據，代入模型中進行校驗并與主觀評價得分進行對比，通過對比發現回歸方程計算得分與主觀評價得分水平相當，數據校驗誤差在5%左右。
表 主觀評價得分與回歸方程計算得分結果
|
校驗聲音樣本 |
線性聲壓級 |
A計權聲壓級 |
響度 |
尖銳度 |
粗糙度 |
抖動度 |
語音清晰度 |
TTNR |
PR |
主觀評價得分 |
回歸方程計算得分 |
數據校驗誤差 |
|
1 |
88.1 |
88.2 |
68.5 |
6.28 |
2.47 |
0.0522 |
17.6 |
8.89 |
29.36 |
0.56 |
0.53 |
5.36% |
|
2 |
89.3 |
89.1 |
66.7 |
5.93 |
2.89 |
0.0578 |
12.5 |
9.92 |
21.05 |
0.72 |
0.76 |
5.56% |
|
3 |
90.2 |
88.3 |
69.8 |
7.07 |
2.54 |
0.0548 |
13.1 |
10.01 |
22.76 |
0.74 |
0.71 |
4.05% |
|
4 |
89.9 |
88.7 |
65.1 |
7.25 |
2.98 |
0.0567 |
14.8 |
11.34 |
29.89 |
0.55 |
0.52 |
5.45% |
|
5 |
88.5 |
89.4 |
67.4 |
6.99 |
2.93 |
0.0551 |
22.7 |
9.25 |
22.31 |
0.68 |
0.72 |
5.88% |
03
電驅動總成噪聲品質評級建議值
根據評價規程中的運行工況下電驅動總成的A計權聲功率級、PR測定值和計算得到的對應工況的A計權聲功率級、PR限值，來評定電驅動總成噪聲品質等級及標識。其中，A計權聲功率級測定值為五個測點得到的A計權聲功率級的平均值，PR測定值為五個測點中PR的最大值。按照GB/T 8170規定的修約值比較法判定電驅動總成噪聲品質測定值是否滿足相應等級的限值要求。其中，A計權聲功率級趨勢線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ如圖所示。
趨勢線公式為I：y = 2E-11x3 - 6E-07x2 + 0.0056x + 70.757；II：y = 2E-11x3 - 6E-07x2 + 0.0058x + 75.855；III：y = 3E-11x3 - 7E-07x2 + 0.006x + 82.474。
電驅動總成分為1級噪聲品質電驅動總成、2級噪聲品質電驅動總成、3級噪聲品質電驅動總成、4級噪聲品質電驅動總成、5級噪聲品質電驅動總成，1級噪聲品質最好，5級噪聲品質最差。
圖4 A計權聲功率級趨勢線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ圖示
|
噪聲品質等級 |
A計權聲功率級所在區域及PR限值 |
標記 |
標志 |
|
1級 |
A計權聲功率級在趨勢線Ⅰ以下 & PR≤20.0 |
EDSQ-1 |
|
|
2級 |
A計權聲功率級在趨勢線Ⅱ以下 & PR≤23.0 |
EDSQ-2 |
|
|
3級 |
A計權聲功率級在趨勢線Ⅲ以下 & PR≤26.0 |
EDSQ-3 |
|
|
4級 |
A計權聲功率級在趨勢線Ⅲ以上 & PR≤29.0 或 26.0＜PR≤29.0 （A計權聲功率級在任意區域） |
EDSQ-4 |
|
|
5級 |
PR＞29.0 （A計權聲功率級在任意區域） |
EDSQ-5 |
|
