随着电动汽车和混合动力汽车市场的不断扩大，产品声学质量面临着新的要求。电动传动系统的声发射行为与传统传动系统明显不同。卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的产品工程研究所（IPEK）对这些现象进行了研究。
驾驶舒适性是购车时的一项重要决策标准。尤其对于配备电动传动系统的车辆而言，声学质量起着至关重要的作用，因为其声音不会被运转中的内燃机所掩盖（图1）
车辆内饰噪声面临的一个挑战是，在噪声激励及其传播机制方面缺乏相关方法和经验。另一个挑战是，对于电动和混合动力驱动系统，根据具体电动机和传动系统的拓扑结构，内饰噪声的高阶成分（即音调成分）会变得更加明显，需要在开发过程中加以解决。
另一项差异在于，与内燃机相比，电动机的转速范围要高得多。因此，电动机引起的激励通常属于更高阶，导致激振频率更高（图2）。
由于这些冲突，需要针对每款车型对电动驱动系统进行重新评估和审查（图3）。
为了评估电动汽车车内噪声的声学质量，关键在于分析传动系统在20 Hz至约16 kHz频率范围内发出的声功率。这样便可以估算传动系统——结合传递到车身的结构传声噪声——对车内噪声的贡献。
根据机械声学基本方程，辐射声功率与垂直于辐射表面的速度平方成正比。因此，在辐射系数恒定的简化假设下，可通过测得的表面速度对传动系统或单个组件的声辐射进行近似估算并验证。基于表面速度定义限值具有多项优势。
即使在非消声试验台上，也能可靠且可重复地测量表面速度。其次，该方法可计算各个子表面对总噪声的贡献，从而能够从结构层面分析激励和声传播路径。
三维扫描振动计利用激光多普勒原理，可在不接触被测物体的条件下以高局部分辨率捕获表面速度。这对于电动驱动系统尤为有利，因为其激发的频率比传统驱动系统更高。
作为一项研究项目的一部分，卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的产品工程研究所（IPEK）在无回声传动系统测试舱内进行了声学测量，对电动传动系统的声学特性进行了考察。
除了采集和分析电气、机械及声学参数外，研究人员还利用三维扫描振动计在关键工作点对传动系统的表面速度进行了检测。研究重点主要集中在电动机和齿轮传动机构上。
测量结果显示，表面速度的升高与远场声压的升高呈正相关。在研究过程中，研究人员通过局部高分辨率的表面速度数据发现，源自电动机的结构激励主要由耦合的齿轮机构传递出来。
IPEK主任阿尔伯特·阿尔伯斯工学博士总结道：
在开发过程的各个阶段对技术系统进行验证，是产品开发中的核心问题。为此，IPEK正在开发“X-in-the-Loop框架”（XiL），这是一种用于技术系统通用且与开发流程相关的验证方法，重点关注车辆及驱动系统的开发。
作为更深入分析的一部分，可以进一步限定结构振动的激励和传递机制，从而在部件层面进行更有针对性的考察。
IPEK的研究证明，表面速度分布与远场中测得的声压之间存在很强的相关性。具有耦合齿轮的电动驱动装置所产生的较高激励频率，能够被具有高空间分辨率和非接触式测量原理的光学传感器毫无问题地捕获。
凭借这项振动测量技术，IPEK 无需测量室具备任何特定的声学特性，便能够获取产品的声学特性。
