【成果发布】电驱动总成噪声品质测试评价
发布时间：2020-09-02 来源：中国汽车工程学会
《电驱动总成噪声品质测试评价规范》是由中国汽车工程学会批准立项，由中国汽车工程研究院股份有限公司承担、上海汽车集团股份有限公司和华域汽车电动系统有限公司共同参与。本规范由中国汽车工程学会提出并归口，由中国汽车工程研究院股份有限公司牵头编制。本课题以电驱动总成噪声测试评价技术为基础，开展电驱动总成声品质评价的研究，建立电驱动总成声品质主客观评价数据库，并最终研发一套更为精确的电驱动总成声品质评价系统，对行业技术发展具有较高的研究意义。
课题主要研究成果
01
符合规范要求的试验室软硬件环境
图1
电驱动总成在布置形式上有多种结构，图2.1-2.3所示的结构适用于本标准，其中A代表驱动电机系统，B代表传动系。对于含多个驱动电机系统和/或多个传动系的单个电驱动总成同样适用于本标准。
图 2.1 图2.2 图2.3
图2 电驱动总成典型适用结构布置形式
提出了与驱动半轴呈45°夹角的4个测点布置方案，可以减小测功机与电驱动总成联接位置噪声的影响。
02
客观数据库构建
样本采集10款电驱动总成100%正向最大扭矩运行工况、上方1米测点位置非稳态噪声样本，每种工况均记录三次以上，每段声音信号长度均超过20s；经过审听筛选，提取每款电驱动总成相对特征明显的样本信号，所有样本信号的时间长度均选取5s。
选取心理声学中的线性声压级、A计权声压级、响度、尖锐度、粗糙度、抖动度、语音清晰度、ECMA-74标准中规定的Tone-to-noise ratio(TTNR), Prominence Ratio(PR) 9个参数作为客观物理参量，计算每个声音样本的客观物理参量数值。
主观评价试验
针对电驱动总成噪声频谱特性及样本量，选用成对比较法。试验的评价尺度是评价主体对噪声的烦躁感觉程度，具体比较方法和操作规范如下：
（1）本试验为听音者提供了65组声音信号，逐组对每组的两个不同声音文件（A 和B）收听比较，并根据主观感受到的烦躁程度在试验表格中相应位置处做出记号“√”即可。具体解释为：“A比 B好”代表评价主体觉得声音B比A 更烦躁，则在对应组别给A 计 2 分；“A 、B差不多”代表评价主体觉得声音A、B烦躁程度相当，则在对应组别给A、B 各计 1 分；“A 比 B 差”代表评价主体觉得声音A比B更烦躁，则在对应组别给B计 2 分。
（2）在试验过程中允许对任意声音信号进行重放收听，以及对所给出的结果进行修正，直到得出评价主体认为满意的比较结果为止。
成对比较法的主观打分测试表格如下表所示：
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评价组别 |
A比B好 |
A、B差不多 |
A比B差 |
|
组#01 |
|
|
|
|
组#02 |
|
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…… |
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声品质主观评价客观量化模型的建立
根据spearman相关系数计算结果，仅突出率PR这一个指标与声品质主观评价结果间的spearman相关系数大于0.8，可将PR用于构建声品质的单变量客观评价模型。
根据计算得到的非标准系数（相应的回归系数）得到声品质主观评价的客观化数学模型：SR=1.331-0.027PR，其中，SR代表烦躁感觉程度的绩效值归一化得分。
根据公式结果，电驱动总成噪声品质与掩蔽率PR存在着确定的负相关关系。
模型的评价与检验
根据回归标准化残余误差的直方图（左图）和声品质指标的观测值与模型预测值累计概率之间的P-P图（右图），得到残差分布大致均匀，且散点分布基本符合直线趋势。
图3 回归标准化残余误差的直方图与P-P图
模型的校验
根据得到声品质主观评价的客观化数学模型：SR=1.331-0.027PR，随机选择与构建声品质主观评价的客观化数学模型的10款电驱动总成不相关的另外5组试验数据，代入模型中进行校验并与主观评价得分进行对比，通过对比发现回归方程计算得分与主观评价得分水平相当，数据校验误差在5%左右。
表 主观评价得分与回归方程计算得分结果
|
校验声音样本 |
线性声压级 |
A计权声压级 |
响度 |
尖锐度 |
粗糙度 |
抖动度 |
语音清晰度 |
TTNR |
PR |
主观评价得分 |
回归方程计算得分 |
数据校验误差 |
|
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
电驱动总成噪声品质评级建议值
根据评价规程中的运行工况下电驱动总成的A计权声功率级、PR测定值和计算得到的对应工况的A计权声功率级、PR限值，来评定电驱动总成噪声品质等级及标识。其中，A计权声功率级测定值为五个测点得到的A计权声功率级的平均值，PR测定值为五个测点中PR的最大值。按照GB/T 8170规定的修约值比较法判定电驱动总成噪声品质测定值是否满足相应等级的限值要求。其中，A计权声功率级趋势线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ如图所示。
趋势线公式为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。
电驱动总成分为1级噪声品质电驱动总成、2级噪声品质电驱动总成、3级噪声品质电驱动总成、4级噪声品质电驱动总成、5级噪声品质电驱动总成，1级噪声品质最好，5级噪声品质最差。
图4 A计权声功率级趋势线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ图示
|
噪声品质等级 |
A计权声功率级所在区域及PR限值 |
标记 |
标志 |
|
1级 |
A计权声功率级在趋势线Ⅰ以下 & PR≤20.0 |
EDSQ-1 |
|
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2级 |
A计权声功率级在趋势线Ⅱ以下 & PR≤23.0 |
EDSQ-2 |
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3级 |
A计权声功率级在趋势线Ⅲ以下 & PR≤26.0 |
EDSQ-3 |
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4级 |
A计权声功率级在趋势线Ⅲ以上 & PR≤29.0 或 26.0＜PR≤29.0 （A计权声功率级在任意区域） |
EDSQ-4 |
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5级 |
PR＞29.0 （A计权声功率级在任意区域） |
EDSQ-5 |
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