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近日有些网友提出了这么一个有趣的问题:
都说电动汽车安静,为何宏光MINI、科莱威等微型车有明显的电机噪音,高速行驶和燃油车没有区别?这是怎么回事?
不能否认有些电动汽车也存在“发动机噪音”,噪音较大的多见于价格低廉的微型车,定位稍高的代步车则能通过理想的隔音和“屏蔽”掉这个噪音源。其实电机在运行中也是会有声音的,只是相较于内燃机巨大的噪音低至可以忽略不计;它的噪音源主要有三个,分别为电磁噪音、机械噪音和空气动力噪音。
电磁噪音的形成是因为电磁振动,概念是电机气隙磁场作用于电机铁芯的时候产生的电磁力激发造成,气隙磁场决定于定子和转子然偶组磁动势和气隙磁导;这样的描述也许不太好理解,说白了需要理解的就是此次会产生噪音就得了。
机械噪音则是因摩擦而产生,电机唯一存在磨损的是轴承和换向部分,以及减速齿轮;高标准的轴承噪音微乎其微,减速部分需要让动力经过适当调整后再进入传动系以驱动车轮。那么这两个机械部分如果标准偏低则必然会有噪音,就像是一些电瓶车会有明显的噪音是一个道理。
关于轴承的问题需要科普一个冷知识点,曾经在汽车行业流传着这么一个测试。
用手拨拉一个进口德国制造的轴承和另一个国产轴承,国产轴承转一会就停了,德国轴承转了好长时间。
于是就有了德国“工匠轴承”标准高的说法,这些微型电动汽车噪音大主要是用了国产轴承;然而这个测试是很无耻的测试,其使用的进口德国轴承型号被一工程师确定,其价格高于测试中的国产轴承几乎十倍。于是该工程师选择了一个价格与进口轴承(折算后)相当的国产轴承进行测试,同样有手拨拉的转动时间远超德国轴承;检测得出的滚阻、外圈滚道等位置的公差和弹性变形量等参数也有绝对领先优势。
所以不存在国产轴承差或其他零部件标准低而无法造出高标准国产汽车的说法,这种说法就像是说中国制造不出来圆珠笔的圆珠一样可笑,屁大点市场被太钢烧了一炉就基本打破平衡了,随之而来的是一些欧洲小微型家族企业的“维权”,不造这种圆珠无非是看不上这块市场的体量罢了。那么为什么还有像宏光MINI等微型车一样有明显电驱系统噪音的车呢?因为不论进口还是国产轴承都分多个等级,标准低则价格低、标准高则价格高;五菱是个涵盖美国企业的三方合资车企,选择的一些零部件都是二等品,当然这也有其车辆价格定位低的因素,对于这些车是不能要求多高的。
反之价格在10万左右的电动汽车基本都没有了这种噪音,原因当然是零部件的标准高了。
比较特殊,电机的定子和转子虽然不接触,但是高转速的转子表面上还是会产生空气涡流,电子只有在真空环境中运行才能避免这个噪音,然而不可能做到真空、太空中都不是绝对真空。所以涡流噪音总还是存在的,其次带转子的平衡性也会产生噪音,这与电机的制造工艺标准有一定关系。
所以电机本身确实存在噪音,区别时高标准电机噪音很小、低标准电机会有些刺耳,但也比曾经小微型车使用的三缸机好很多。
高标准电机的声音不算是噪音,低速加速时有些很低的“嗡——持续声”,声音像是蚊子翅膀振动的声音但并没有那么尖锐,声线是比较柔和的;类似于涡轮增压器泄压阀“咻”的声音,或在很远的距离外听到飞机引擎的声音。这个声音比较温润,即便高转速运行也不会像内燃机一样刺耳。
高速驾驶的电动汽车为何与燃油车感觉相当?
这是个不能否认的事实,有些燃油车以km/h的时速巡航时,车内驾驶位噪音强度在65db(分贝)左右,高标准的车辆可以低至60-62db;然而电动汽车普遍也在这个范围内,那么电机为什么没有体现出静音呢?原因再简单不过。
汽车噪音源有多个,在不同车速中突出的类目不同。
低速蠕行·发动机噪音中速驾驶·轮胎噪音高速驾驶·风噪低速驾驶的时候车轮转速低,空气阻力也很小;轮胎在转动过程中会出现橡胶结构的变形,变形量的大小直接影响抓地力的强弱,也同时影响噪音强度的高低。低转速时的变形量小,轮胎噪音就会比较低,此时最突出的就是内燃机加速时“嗷嗷”的噪音,高水平的电动汽车在这个车速期间内就算没有噪音了,最多出起步瞬间“咻”的一声的、悄悄话强度标准的声音。
那么中等车速驾驶的时候轮胎会因变形量大而出现噪音,高速驾驶的时候难道不应该更大吗?答案当然是会更大,可是却不见得能听见或听清,因为高速时最强的噪音是风噪。空气在地表上的所有空间内、不会缺失也没有死角,那么汽车行驶中就要推开空气才能前行;而空气虽然无形但却有质,推开有重量的空气会损耗动力,同时也会与空气产生摩擦而出现振动。任何乐器能发出声音都是依靠引起空气共振。
车辆高速行驶中会推开大量的空气、形成环绕车身的高速气流,所以风噪就会非常大;大到可以掩盖胎噪和发动机噪音,这就是为什么电动汽车高速驾驶时也会有明显噪音的原因。
结语:电动汽车之所以会感觉安静,主要原因是家用车超九成的时间都是在中低限速的道路上驾驶,噪音主要来自发动机和胎噪;那么只要使用高标准的电机、轴承和换向器,电驱系统自然就会很安静喽。
至于部分小微型车的要求确实不宜过高,对比的前提一定是“等价”,用三万级别的电动汽车对比同级燃油车还是会感觉安静的。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
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