大力发展新能源汽车是解决能源危机和环境污染等问题的有效技术途径之一,由驱动电机和传动装置组成的电驱动系统是新能源汽车的核心装置。为了提高系统的功率密度,降低生产成本,集成化设计、一体化控制的高速电驱动系统是未来的发展趋势,同时,电机的高速化带来了系统可靠性和NVH等问题,特别是在纯电动汽车上尤为突出。为了提高系统NVH品质,面向高功率密度、高效率、高可靠性的电驱动系统,针对其在高转速、高集成度下的振动噪声机理与特性表征等基础科学问题,以及振动噪声抑制方法与试验方法等关键技术问题,开展了电驱动系统振动噪声机理分析、多源激励下电驱动系统仿真平台构建与振动噪声预测分析、传动装置振动噪声抑制方法、振动噪声台架和整车道路试验等研究,重点研究了基于有限元法的电驱动系统仿真平台构建、基于齿轮微观修形的齿轮传动系统振动噪声抑制、基于转子斜极的电机转矩脉动抑制及系统振动噪声台架和整车道路试验等关键技术,结合科技部国家重点研发计划“高性能精密一体化驱动电机系统研制”项目,主要研究内容如下:(1)电驱动系统振动噪声机理分析。从源和传递路径的角度分析了电驱动系统振动噪声产生的原因;针对斜齿轮噪声,分析了齿轮啮合刚度、传递误差、啮合冲击、齿面摩擦等齿轮传动系统的内部激励与轴承刚度激励、电机转矩脉动和径向电磁力、路面随机激励等齿轮传动系统外部激励的产生机理,及磁固耦合引起的振动噪声机理。(2)多源激励电驱动系统仿真平台构建。基于子结构合成法和有限元法,建立了电机电磁场有限元模型,获得了电机转矩脉动和径向电磁力激励;建立了壳体结构有限元模型,获得了壳体仿真模态,并进行了壳体模态试验,试验结果与仿真结果相吻合;建立了齿轮传动系统耦合动力学模型,获得了齿轮传动系统的传递误差激励;基于上述三个模型,构建了“三轴承”式电驱动系统振动噪声联合仿真平台。(3)基于电驱动系统仿真平台的多源激励振动噪声预测。基于联合仿真平台,分析了传递误差、转矩脉动和径向电磁力等激励,以及转矩脉动与径向电磁力不同阶次激励下,电机轴上轴承及其壳体节点和响应节点处的振动加速度幅值,以此来预测多源激励下系统的振动情况;引入速度均方根来反应系统的辐射噪声,分析了齿轮传递误差、转矩脉动和径向电磁力等多源激励下系统壳体表面节点平均法向速度的均方根,以此来预测多源激励下系统的辐射噪声情况;对比仿真与台架试验结果,验证了仿真平台的有效性。(4)传动装置振动噪声抑制方法。研究了基于齿轮微观修形的齿轮传动系统振动噪声抑制方法,采用Smith切片法获取了啮合齿轮副的传递误差和齿面载荷分布,分别以传递误差波动量最小、齿面载荷最小及综合考虑二者不同权重比率为优化目标,基于粒子群算法对齿轮修形参数进行多目标寻优,获得帕累托最优解;研究了基于转子斜极抑制转矩脉动的方法,分析了转子斜极的工作原理和形式、斜极对电磁转矩的影响及斜极角度的确定方法;采用线性斜极的方法,基于仿真平台分析了不同工况下不同斜极段数对转矩脉动的影响,并最终确定了2段斜极为最佳方案;进行了转矩脉动台架试验,验证了转子斜极方法抑制转矩脉动的可行性。(5)电驱动系统振动噪声台架及整车道路试验验证。提出了一种用于电驱动系统振动噪声台架试验的汽车传动系统公共控制平台;在恒转速、恒转矩加速、空载滑行、馈电滑行、下线检测等不同工况下,对比分析了采用齿轮微观修形和转子斜极方法对系统优化前后的壳体振动加速度值和近场噪声阶次分布,验证了振动噪声抑制方法的有效性;以搭载优化后系统的某国产纯电动汽车为试验平台,在缓加速和滑行工况下测得车内噪声阶次贡献分布和和阶次分布,验证了优化方法对整车NVH品质的影响。研究成果为新能源汽车电驱动系统的集成设计奠定了理论基础,为提高电驱动系统NVH品质提供了有效的方法和技术手段,具有重要的社会经济价值和广阔的工程应用前景。