燃料电池汽车空辅系统噪声源理论分析与控制方法研究

燃料电池汽车是当今汽车领域新产品开发中解决能源与环保的最佳方案，得到世界汽车大国的极力倡导和开发。伴随燃料电池汽车开发而产生新的主要噪声源- - 空辅系统噪声源理论分析与控制研究则成为一项基于燃料电池汽车崭新平台的开创性研究课题。国内外研究很少，所以本项目的研究具有重要的社会意义和创新性。.建立空辅系统的气流、机械、电磁场相互耦合的复杂动力学模型，找出噪声耦合关系，准确分析空辅系统的噪声产生成因，明确噪声机理。结合燃料电池汽车空辅系统运行实验工况和理论研究模型，开展包括风机轮毂半径、叶片数、转子速度、电机结构参数、电磁参数等因素与噪声关联性分析，最终达到寻求适合燃料电池汽车的小尺寸、大功率和低噪声要求的空辅系统关键技术参数设计的理论方法。从实车噪声控制方面，寻找有效降低燃料电池汽车实际行驶中噪声自适应控制技术，为燃料电池汽车的商业化积蓄前沿技术，所以本项目有重要的学术意义和良好的工程价值。

本项目以燃料电池汽车开发过程中而产生的空辅系统这一新的主要噪声源为背景，主要研究了燃料电池汽车空辅系统的噪声源特性与噪声自适应控制方法，研究工作主要分为以下三方面的内容：(1) 空辅系统的气流、机械、电磁噪声机理研究与特性分析，主要包括：a) 燃料电池汽车声振试验和漩涡风机台架试验，b) 建立了漩涡风机二维、三维气动噪声预测数值模型以及气动噪声变化趋势等效模型，分析了气动噪声源特性，c) 分析了漩涡风机结构辐射噪声特性，d) 建立了驱动电机的电磁径向力波的理论模型和电磁噪声辐射模型，分析了电磁噪声特性；(2) 燃料电池汽车空辅系统噪声的影响因素分析与结构优化设计，主要包括：a) 分析了漩涡风机叶轮叶片数、叶片弯角、叶顶间隙、叶片宽度、轮径比对气动噪声的影响，并给出相应优化范围，b) 分析了驱动电机定子开口槽宽度、气隙长度、永磁体厚度、永磁体深度对电磁噪声的影响，并基于结构参数和电磁参数的灵敏度分析进行了低噪声电机优化设计；(3) 燃料电池汽车空辅系统噪声的自适应控制方法研究，主要包括：a) 分析了燃料电池汽车稳态及瞬态工况下漩涡风机噪声特性，明确自适应控制目标，b) 开发了考虑风机参考信号频率失配的窄带噪声自适应算法，对稳态及瞬态工况下漩涡风机噪声进行有源控制。通过以上研究找到了燃料电池汽车空辅系统噪声产生机理及特性，完成了漩涡风机与驱动电机的优化设计，并采用有源噪声控制方法进行降噪，为低噪声燃料电池汽车的开发提供了扎实的基础。