作者: Dowway Vehicle の CEO である Johnny Liu
公開: 2026 年 2 月 28 日
NVH での車両騒音分析の紹介
NVH とは、騒音、振動、過酷さを意味します。 これは、乗客の快適さと機内の静けさを改善することに重点を置いた技術分野です。 自動車業界は、インテリジェント カーや電気自動車に急速に移行しています。 このため、購入者は基本的な輸送以上のものを求めています。 彼らはプレミアムで静かな乗り心地を期待しています。 現在、NVH Research and Development (R&D) は、車両開発費の 15% から 20% を占めています。 高級ブランドの場合、その数はさらに多くなります。 騒音は、乗客にとって最も明白な否定的な経験です。 それはどこから来たのですか？ 機械振動、空気力学、材料科学など、いくつかの複雑な分野が混在しています。
なぜ車両の騒音を分析するのですか? 主な目標は、サウンドがどこから始まるかを正確に見つけ、どのように動くかを追跡し、その正確な強度を測定することです。 次に、エンジニアは構造的な微調整、より優れた材料、および製造のアップグレードを使用して、キャビンの騒音を厳密な快適さの範囲内に保ちます。 このガイドでは、テクニカル システム、最新のテスト ツール、および車両の騒音の問題を修正するために使用する正確なワークフローについて説明します。
車両の騒音を理解する: 定義とカテゴリ
車両の NVH ノイズとは、運転中に自動車部品と外部の力が生み出す不規則な音波を意味します。 一般的なバックグラウンド ノイズはほとんど同じままです。 ただし、運転方法によって車両の騒音が変わります。 あなたの速度、車内の重量、道路の種類によって音が変わります。 また、音と身体の揺れは常に一緒です。
評価は主に 2 つあります。
- 客観的な指標: 音圧レベル (SPL 単位の dB)、周波数範囲 (Hz)、スペクトル パターンなどの硬い数値。
- 主観的知覚 (過酷さ): 人間にとって、乗り心地が実際にどれほど荒れたり不快に感じたりするか。 マシンはこの感覚を簡単に測定できず、NVH テストでは困難な課題となります。
サウンドの形成に基づいて、車両の騒音を 4 つのメイン バケットにグループ化します。
1. パワートレインのノイズ
これは、内燃機関 (ICE) 車と新エネルギー車 (NEV) の両方にとって最大の騒音メーカーです。 車両全体の騒音の 30% から 50% を占めています。
- メカニカル ノイズ (20-2000Hz): ピストンの打撃や歯車の研削など、エンジンまたはモーターの動きから発生します。 ピッチはエンジン回転数によって直接変化します。
- 空気力学的ノイズ (100-5000Hz): 吸気管と排気管、または冷却ファンから入手できます。 空気の動きが速くなると、騒音が大きくなります。
- 電磁ノイズ (1000-10000Hz): 主にネヴィスで見られます。 これは、モーターのステータとローターの磁力が相互作用するときに発生し、高音の鳴き声を生み出します。
2. ロードノイズ
でこぼこした道路とタイヤの摩擦がこの音を生み出します。 総騒音の 20% から 40% を占めています。
- タイヤの騒音: トレッド パターン サウンド (1000 ～ 8000Hz)、衝撃音 (50 ～ 500Hz)、低弾性振動 (20 ～ 200Hz) が聞こえます。
- サスペンションノイズ (50-1000Hz): コントロール アームが振動し、運転中にゴム製のブッシングがこすります。
- ボディ構造の振動音 (20-500Hz): 道路がサスペンションを揺るがし、車の金属製のボディ パネルを揺るがします。
3. 風切り音
時速 80 km を超えると、空気が車に衝突し、風切り音が発生します。 これは、総音量の 20% から 30% を占めています。
- 気流分離ノイズ (500-5000Hz): Air は、A ピラーやサイド ミラーなどの形状にぶつかり、バラバラになり、うるさい渦に回転します。
- 漏れノイズ (1000-3000Hz): ドア シールの小さな隙間から空気がこぼれると、甲高い口笛が発生します。
4. アクセサリ ノイズ
これには、AC ブロワー、ステアリング ラック、ブレーキ、振動するダッシュボード プラスチックが含まれます。 通常、これらは 20 ～ 5000Hz の間でオンとオフのハミング音として聞こえます。
車両騒音解析のための高度な試験技術
優れた NVH 分析は、完全なデータから始まります。 私たちのルールは単純です。干渉せずにデータを収集し、すべての運転条件をテストし、すべてのセンサーを完全に同期します。
重要な試験装置
- ノイズ収集装置: フリーフィールドと圧力フィールドのマイクを使用しています。 また、人工の頭部を使用して、人間の耳が聞こえるように音を録音します。 データ収集 (DAQ) システムは、このデータを高速 (≥51.2kHz) でキャプチャします。 最後に、アコースティック カメラは、画面上のサウンド スポットを実際に「見る」のに役立ちます。
- 補助試験装置: IEPE 加速度計は振動を追跡します。 タコメーターはエンジン回転数を追跡します。 私たちは、半無響室や極端な気候の部屋など、内部環境シミュレータをすべて行います。
主要なテスト条件
- 静的条件: 駐車中に車をテストします。 アイドル状態にし、AC をオンにし、ステアリング ホイールを回し、重い負荷をシミュレートします。
- 動的条件: 私たちは一定の速度で車を運転します。 ワイド オープン スロットル (WOT) の加速とコースティングをテストします。 車を荒れたベルギーのブロックを走らせ、高速横風で爆破します。
データの前処理
生のサウンド ファイルは役に立たないエラーでいっぱいです。 私たちはそれらを片付けます。 ハイパスフィルターとローパスフィルターを使用しています。 線形傾向を削除します。 データ漏洩を防ぐために、ハニングまたはハミング ウィンドウを適用します。 奇妙な統計的外れ値を削除し、最終的な数値を A 加重デシベル (DBA) に標準化します。
車両騒音解析におけるコア技術
スペクトル分析技術
この方法は、時間ベースの音波を周波数グラフに変換します。 電力スペクトル密度 (PSD) とオクターブ バンドを調べて、エネルギーがどこにあるかを確認します。 たとえば、50 ～ 200Hz でのスパイクは通常、ロード ノイズを意味します。 1000Hz を超えるスパイクは、通常、風または電気モーターの泣き言を意味します。
注文分析技術
これは、パーツの回転が速くなるため、繰り返されるサウンドに使用します。 オーダー トラッキングの計算を使用して、エンジニアは特定のサウンドを物理的なパーツにリンクします。 Hum がエンジンの 2 次ピストン ノックまたは EV モーターの 8 次の磁気鳴き声であることを証明できます。
転送経路分析 (TPA) テクノロジ
TPA は、特定のルートをどれだけの音が移動するかを測定します。 音はソースからドライバーの耳へと移動します。 従来の TPA または運用パス分析 (OPA) を使用して追跡します。 これは、ロード ノイズが空中を伝わるか、金属製のサスペンション アームを通過するかを教えてくれます。
音源のローカリゼーション技術
これは、ノイズが存在する場所に正確に答えます。 アコースティック カメラは、風切り音の正確な精度を提供します。 音の強さのプローブは、エンジンのハム音を追跡します。 近接場音響ホログラフィー (NAH) は、内部ドア パネルがどのように振動するかを正確にマッピングします。
車両の騒音最適化戦略とケース スタディ
ノイズの問題を修正するときは、厳密な順序に従います。
- ソース管理 (最優先): 音が始まる前に止めてください。 エンジンの燃焼を調整し、タイヤをより静かにホイールに装着し、ドアのハンドルを滑らかにして空気力学を修正します。
- パス ブロッキング (セカンダリ): 騒音による移動を止めます。 より柔らかい油圧サスペンションマウントを取り付けます。 私たちは車体をより硬くします (高級車はしばしば 40,000 Nm/度のねじり剛性に当たる)。 また、ダッシュボードの壁に厚い音響フォームを埋め込みます。
- 応答抑制 (補足): それでも騒音が通過する場合は、それを吸収します。 重い減衰マットを金属パネルに貼り付けます。 また、アクティブ ノイズ キャンセリング (ANC) スピーカーを使用して、反対の音波を再生し、ハムをキャンセルします。
実際のエンジニアリング ケース スタディ: コンパクト ビークル ハム
- 問題: 時速 80 km で、コンパクトな車はキャビン内で 65dB(A) の低周波ハム音が大きくなりました。
- 分析: スペクトルと注文テストを実行しました。 150Hz のロード ノイズ ピークと 300Hz のエンジン ピストン ピークが見つかりました。 TPA は、総サウンドの 55% がサスペンションを直接通過することを示しました。
- 解決策: 私たちは 3 つの層すべてを攻撃しました。 低騒音タイヤ (ソース) を追加しました。 油圧サスペンション ブッシング (パス) を交換しました。 最後に、より厚いダンピング パネルを床に接着しました (応答)。
- 結果: 騒音は 58dB(A) の静かな場所に落ちました。 うるさいハムは消え、人間のテスト ドライバーは乗り心地が 30% 快適であると評価しました。
最終的な考えと将来の傾向
車両の NVH ノイズ分析は、設定されたループに従います。テスト、分析、ソースとパスを見つけて修正します。 自動車の世界が EV や自動運転ソフトウェアに移行するにつれて、私たちの仕事は変わります。 私たちは現在、高音の電磁ノイズを追跡し、歩行者 (AVA) 向けの人工的な警告音のチューニングに時間を費やしています。 まもなく、人工知能 (AI) が自動的にノイズ源をマッピングします。 仮想 CAE ソフトウェアは、車が製造される前にサウンドを予測します。 音響、ソフトウェア、および素材を混合することで、キャビンをより静かにします。
よくある質問 (FAQ)
1. 車両騒音解析 (NVH) とは何ですか?
車両の騒音解析が NVH (騒音、振動、および過酷度) に該当します。 これは、車内での不要な音や物理的な揺れを測定して軽減するエンジニアリングの実践です。 エンジニアは、音の始まりを見つけ、センサーで音を測定し、ソフトウェア ツールを使用して乗り心地をスムーズにします。
2. 車両の騒音解析が重要なのはなぜですか?
NVH は、乗客の快適さを直接制御します。 静かなキャビンはドライバーの疲労を防ぎ、購入者に車がプレミアムであることを伝えます。 また、政府は、車の外での音量について厳格な規則を施行しています。 設計プロセスの早い段階でコンピュータでこれらのノイズの問題を発見すると、数百万の物理的なプロトタイピング コストを節約できます。
3. 車両の騒音の主な原因は何ですか?
最も大きな音は、運転の速度と、エンジンやバッテリーがあるかどうかに基づいて変化します。 一般的な原因は、機械部品 (エンジン、歯車)、タイヤ間の摩擦、空力風の乱流、および AC ファンのような付属部品です。 電気自動車には、バックグラウンド サウンドをカバーする大音量のガス エンジンがないため、風やタイヤの騒音がより顕著になります。
4. 車両の騒音はどのように測定および分析されますか?
エンジニアは、マイクなどの物理的なツールを使用して音響用、加速度計を使用して振動します。 これらは、データ収集 (DAQ) システムに接続します。 次に、そのデータを高速フーリエ変換 (FFT) 計算で実行して、周波数を見つけ、転送経路解析 (TPA) を追跡して、音の移動を追跡し、予測シミュレーション ツールを実行します。
5. 車両の騒音を軽減するためにどのような方法が使用されますか?
車を静かにするための 4 つの主なトリックを使用します。 物理的な共鳴を避けるために部品を再設計します。 ゴムマウントまたは作動油を使用して振動を防ぎます。 空気中の音を吸収するために厚い音響フォームを追加します。 最後に、アクティブ ノイズ コントロール スピーカーを使用して、低周波のハムを打ち消す反対の音を再生します。
