電動汽車低速提示音室內測試分析*

夏小均， 陳德兵

(重慶車輛檢測研究院有限公司， 重慶 401122)

隨著新能源汽車產業的高速推進，電動汽車消費比例逐年提升。由于采用安靜的電機驅動，電動汽車的行駛噪聲遠低于傳統燃油車，是一種“安靜汽車”。然而，過低的運行噪聲使電動汽車喪失了對行人、騎行者的安全提醒作用，特別是對于專注的交通參與者或有視覺障礙的人員，電動汽車更易導致事故。美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)的一項針對 8 000 臺混合動力車和 6 萬臺內燃機汽車的統計數據表明，在低于一定行駛速度的條件下，混合動力車和行人間發生交通事故的概率比內燃機汽車高50%。因此，歐美、日本等一致認為需在電動汽車上配備低速行駛時可發出提示音的系統。近年來，加裝具有提示功能的發聲裝置成為電動汽車必須實現的新要求。

對于低速提示音裝置的安裝，美國聯邦機動車安全標準FMVSS 141要求在2019年9月對新制造汽車開始執行。2016年3月，聯合國歐洲經濟委員會(UNECE)世界車輛法規協調論壇(WP29)制定并執行UN regulation No.138標準。參照該標準，中國于2018年底發布GB/T 37153-2018《電動汽車低速提示音》。但當前國內對低速提示音的研究仍較少，主要集中在對低速提示音的聲品質設計和提示音系統的開發流程等方面。該文以某型國產純電動乘用車為對象，采集其低速提示音，依據UN regulation No.138標準對各頻帶聲壓分布和頻移特征進行分析，進一步闡述低速提示音的測試流程與性能要求。

1 試驗要求

為使電動汽車在低速行駛時能有充分的提示功能，標準對各工況總的聲壓級提出了最低要求，要求其大于50 dB(A)且不能超過75 dB(A)；勻速行駛工況下，各1/3倍頻程的計權聲壓級最低要求見表1，且試驗結果中至少有2個頻帶的聲壓滿足最低聲級要求，其中至少有1個1/3倍頻程中心頻率不超過1 600 Hz。

表1 最低聲壓級要求

2 測試環境

由于室外試驗場的背景噪聲偏高，為50～60 dB(A)，且易受環境干擾。測試選擇在整車半消聲室進行。整車半消聲室截止頻率40 Hz，可調軸距2.2～4.2 m，自由聲場尺寸大于20 m×20 m，滿足對于半消聲室的最小尺寸要求(見圖1)。環境溫度為24 ℃，濕度 81%，風速為0.04 m/s。

lveh表示測試車輛長度

背景噪聲大小決定測試結果的有效性，在測試結果不高于背景噪聲3 dB(A)時，測試結果將無效；在高于背景噪聲10 dB(A)時，測試結果受環境噪聲影響可忽略，測試結果無需修正。測試時的環境噪聲見表2。

表2 背景噪聲結果 dB(A)

對于關注重點1/3倍頻程的背景噪聲聲壓級，應低于試驗過程中低速提示音對應1/3倍頻程測試量不少于6 dB。背景噪聲1/3倍頻程聲壓級如表3所示。

表3 背景噪聲1/3倍頻程聲壓級

3 測試結果分析

3.1 10 km/h勻速行駛工況

對于勻速前向行駛和后退的工況，傳聲器布置在車輛前端水平線上，離車輛中心線左右2 m(見圖2)。關閉車窗、頂窗，停用空調等其他輔助設備，將擋位置于前進擋，穩定車速在(10±0.5) km/h，提示音聲壓級測試結果見表4。

圖2 前進行駛時傳聲器布置(單位：m)

表4 10 km/h速度下提示音聲壓級測試結果

從表4可看出：10 km/h勻速行駛工況下，低速提示音在200 和250 Hz頻帶的測試結果滿足最低聲壓級要求，總的聲壓級也均大于50 dB(A)且小于75 dB(A)。

3.2 20 km/h勻速行駛工況

在10 km/h試驗工況的基礎上，調整車速，穩定車速在(20±0.5) km/h.，提示音聲壓級測試結果見表5 。

表5 20 km/h速度下提示音聲壓級測試結果

從表 5可看出：20 km/h勻速行駛工況下，低速提示音在250、630和1 000 Hz 3個頻帶的測試結果滿足最低聲壓級要求，總的聲壓級也均大于55 dB(A)且小于75 dB(A)。

3.3 倒車行駛工況

傳聲器布置在車輛后端水平線上，離車輛中心線左右2 m(見圖3PP′)。將擋位置于后退擋，穩定車速在(6±0.5) km/h，提示音聲壓級測試結果見表6。倒車工況未對各倍頻程的聲壓級作要求，僅要求總的聲壓級大于47 dB(A)且小于75 dB(A)，滿足規范設定。

圖3 倒車時傳聲器布置(單位：m)

表6 倒車工況下提示音聲壓級測試結果

3.4 頻率漂移

頻率漂移用于模擬傳統燃油車的噪聲表現，要求隨著車速增加，對應頻率也增加，通過增加人耳對高頻的不舒適來提升其對道路參與者的提示作用。

對左、右兩側采集的5、10、15、20 km/h信號進行自功率譜分析，結果見圖4、圖5。從圖4、圖5可看出：各速度下整個頻域內的聲壓分布趨勢一致。

選擇5 km/h速度下180、244和488 Hz 處頻率作為參考頻率，其他速度在該頻譜趨勢下存在明顯的頻率漂移。提取對應的頻率，按式(1)計算頻移率，結果見表7。從表7 可看出：3個頻移率均大于1.8%/(km/h)。

圖4 左側功率譜圖

圖5 右側功率譜圖

del_f=(fi-fref)/(vi-vref)×100

(1)

式中：fi為試驗車速下頻率；fref為參考車速下頻率；vi為試驗車速；vref為參考車速。

4 結論

結合UN regulation No.138標準的要求，運用室內方法而非通過噪聲方法對某型電動汽車低速提示音進行測試分析，結論如下：前進工況10和20 km/h時，其聲壓級均存在1 600 Hz以下滿足要求的1/3倍頻帶，且總的計權聲壓級滿足最低、最高限制；倒車時總的計權聲壓級滿足最低、最高限制；通過自功率譜對比，其低速提示音存在3處顯著頻移，且頻移率均大于1.8%/(km/h)。雖然該車滿足規范要求，但其提示音聲壓級偏小，考慮到實際使用環境噪聲會比半消聲室大幅增加，在背景噪聲達到50～60 dB(A)時，系統將難以對行人起到提示作用。

表7 1/3倍頻程頻移結果