Làm Chủ Sự Im Lặng: CAE Giải Quyết Nỗi Ám Ảnh NVH (Rung Động – Tiếng Ồn) Trong Xe Điện

Xe điện (EV) đang định hình lại ngành công nghiệp ô tô toàn cầu với ưu điểm thân thiện môi trường, mô-men xoắn tức thì và khả năng vận hành êm ái. Tuy nhiên, chính “độ êm” này lại mở ra một vấn đề lớn: khi tiếng động cơ xăng biến mất, hàng loạt tiếng ồn mới trở nên lộ rõ. Tiếng gió, tiếng lốp, tiếng rít tần số cao của động cơ điện, và rung động từ các linh kiện khác nhau bắt đầu trở thành nỗi ám ảnh trong trải nghiệm người dùng.

Đối với các kỹ sư, doanh nghiệp nước ngoài đang phát triển xe điện tại Việt Nam, Nhật Bản, Mỹ hay châu Âu, việc giải quyết NVH (Noise – Vibration – Harshness) là nhiệm vụ bắt buộc. Và trong bối cảnh thời gian phát triển sản phẩm ngày càng rút ngắn, CAE (Computer-Aided Engineering) trở thành công cụ không thể thiếu giúp dự đoán, phân tích và tối ưu NVH ngay từ giai đoạn thiết kế.

Bài viết này chia sẻ cái nhìn chuyên sâu về nguồn gốc tiếng ồn mới trên xe điện, cách các kỹ thuật mô phỏng âm học – rung động hỗ trợ kỹ sư, và cách TASVINA ứng dụng CAE để hỗ trợ khách hàng quốc tế đạt được sự “im lặng hoàn hảo” cho EV.

1. Các Nguồn Gốc Tiếng Ồn Mới Trong Xe Điện

Trong xe dùng động cơ đốt trong (ICE), tiếng động cơ là nguồn âm thống trị, che lấp nhiều tiếng ồn khác. Nhưng khi chuyển sang EV, các nguồn ồn mới trở nên dễ nhận biết hơn.

1.1 Tiếng Gió

Tiếng gió ở tốc độ cao trở nên rõ ràng hơn do không còn tiếng động cơ để che:

• Nhiễu động quanh gương chiếu hậu

• Vùng tách dòng tại trụ A (A-pillar)

• Rò rỉ không khí qua gioăng cửa

• Các khoảng hở khu vực kính và capo

Tiếng gió thường khó khắc phục nếu để đến giai đoạn muộn.

1.2 Tiếng Lốp và Mặt Đường

Tiếng lốp trở thành một trong những nguồn ồn mạnh nhất:

• Tương tác ma sát ở điểm tiếp xúc

• Rung động thành bên của lốp

• Truyền rung qua càng treo và khung phụ (subframe)

Kỹ sư cần phân tích cả đường truyền âm – và đường truyền rung.

1.3 Tiếng Rít Tần Số Cao Từ Động Cơ Điện

Động cơ điện sinh ra:

• Dao động từ lực điện từ (EM forces)

• Tiếng rít do sóng hài

• Tần số chuyển mạch của inverter

Dải tần 400 Hz – 8 kHz dễ gây khó chịu với người dùng.

1.4 Rung Động Từ Các Hệ Thống Khác

Trên EV, các bộ phận phụ cũng trở nên “ồn” hơn:

• Máy nén điều hòa

• Bơm làm mát pin

• Bộ chuyển đổi điện tử

• Các khớp nối và nhựa nội thất

Chỉ một rung động nhỏ cũng có thể tạo ra tiếng rè gây khó chịu.

2. CAE – Công Cụ Không Thể Thiếu Trong Phát Triển NVH Xe Điện

CAE cho phép kỹ sư mô phỏng – dự đoán – tối ưu NVH trước khi tạo mẫu thử, giúp giảm chi phí và thời gian.

2.1 Mô Phỏng Âm Học (Acoustics Simulation)

CAE âm học giúp:

• Mô phỏng lan truyền âm trong – ngoài cabin

• Xác định vùng cộng hưởng, điểm yếu cách âm

• Tối ưu vị trí và độ dày vật liệu hấp thụ âm

Các phương pháp sử dụng:

• BEM (Boundary Element Method)

• FEM (Finite Element Method)

• ATV (Acoustic Transfer Vector)

2.2 Phân Tích Rung Động (Vibration Analysis)

Rung động cấu trúc là nguồn gốc chính của tiếng ồn kiểu “rumble”:

• Xác định tần số riêng và dạng dao động

• Dự đoán cộng hưởng giữa động cơ – đường

• Phân tích độ cứng – giảm chấn của hệ treo

Các kỹ thuật bao gồm:

• Modal Analysis

• FRF (Frequency Response Function)

• Harmonic Analysis

• Random Vibration

2.3 Mô Phỏng Liên Ngành (EM + NVH)

Để phân tích tiếng rít động cơ điện, kỹ sư cần mô phỏng:

• Lực điện từ → Rung

• Rung → Âm thanh

CAE kết hợp điện từ – cơ học – âm học tạo ra bức tranh hoàn chỉnh.

2.4 Giảm Thời Gian & Chi Phí Phát Triển

Lợi ích:

• Ít mẫu thử hơn

• Dự đoán chính xác sớm

• Điều chỉnh thiết kế nhanh

• Giảm rủi ro trong sản xuất hàng loạt

3. Ví dụ Thực Tế: TASVINA Giảm Tiếng Ồn Động Cơ Điện Tần Số Cao Bằng CAE

Tại TASVINA, chúng tôi hỗ trợ nhiều khách hàng quốc tế với bài toán tiếng rít tần số cao của motor EV.

3.1 Bước 1 — Xác Định Nguồn Tần Số

Mô phỏng điện từ cho phép xác định:

• Sóng hài điện từ

• Lực tác động lên stator

• Ảnh hưởng tần số chuyển mạch

3.2 Bước 2 — Phân Tích Rung Động Cấu Trúc

Chúng tôi tiến hành:

• Modal Analysis vỏ motor

• Harmonic Response

• Mô phỏng kết hợp EM–Vibration

Mục tiêu: tìm điểm cộng hưởng làm khuếch đại tiếng rít.

3.3 Bước 3 — Mô Phỏng Âm Học

Với BEM/FEM:

• Dự đoán công suất âm

• Xác định điểm phát ra âm mạnh

• Đánh giá ảnh hưởng lên cabin

3.4 Bước 4 — Tối Ưu

Một số cải thiện phổ biến:

• Tăng gân tăng cứng vỏ motor

• Điều chỉnh cuộn dây

• Thay đổi kết cấu gá đỡ

• Thêm lớp damping nhẹ

• Tối ưu tần số chuyển mạch

Giảm 3–7 dB chỉ bằng một thay đổi nhỏ là điều hoàn toàn khả thi.

4. Giải Pháp NVH Hiệu Quả Cho Xe Điện

4.1 Tối Ưu Vật Liệu Cách Âm

CAE giúp:

• Chọn vị trí đặt vật liệu

• Giảm trọng lượng

• Giảm chi phí

4.2 Tối Ưu Hệ Treo

• Tinh chỉnh độ cứng bushing

• Tăng khả năng tách rung

• Giảm truyền lực vào cabin

4.3 Giảm Rung Hệ Thống Pin & Làm Mát

• Bơm

• Quạt

• Ống dẫn chất lỏng

4.4 Tối Ưu Tiếng Gió Bằng Aeroacoustics

• Giảm xoáy tại A-pillar

• Tối ưu gương

• Phân tích CFD khu vực kín

5. TASVINA – Đối Tác CAE Tin Cậy Cho Doanh Nghiệp Quốc Tế Tại Việt Nam

Dịch vụ CAE của TASVINA gồm:

• Mô phỏng NVH

• Acoustic BEM/FEM

• Phân tích rung động hệ treo

• EM–NVH motor

• Durability & Fatigue

• CFD & Thermal

Ưu điểm của TASVINA:

• Đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm

• Chất lượng mô phỏng đạt chuẩn quốc tế

• Hỗ trợ thị trường Mỹ – Nhật – EU – Việt Nam

• Chi phí cạnh tranh

• Quy trình tối ưu cho khách hàng nước ngoài

Kết Luận

Sự im lặng là yếu tố tạo nên giá trị trải nghiệm của xe điện. Nhưng để đạt được sự “im lặng hoàn hảo”, kỹ sư cần hiểu rõ các nguồn ồn mới và áp dụng các công cụ mô phỏng tiên tiến. CAE giúp giải quyết NVH ngay từ giai đoạn thiết kế, giảm chi phí và tăng chất lượng sản phẩm.

Với năng lực mô phỏng NVH, rung động, âm học và phân tích đa vật lý, TASVINA sẵn sàng đồng hành cùng các doanh nghiệp quốc tế trong hành trình phát triển xe điện tại Việt Nam.