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(chǎn)業(yè)的高速推進(jìn)，電動(dòng)汽車消費(fèi)比例逐年提升。由于采用安靜的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)汽車的行駛噪聲遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃油車，是一種“安靜汽車”。然而，過低的運(yùn)行噪聲使電動(dòng)汽車喪失了對(duì)行人、騎行者的安全提醒作用，特別是對(duì)于專注的交通參與者或有視覺障礙的人員，電動(dòng)汽車更易導(dǎo)致事故。美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)的一項(xiàng)針對(duì) 8 000 臺(tái)混合動(dòng)力車和 6 萬臺(tái)內(nèi)燃機(jī)汽車的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在低于一定行駛速度的條件下，混合動(dòng)力車和行人間發(fā)生交通事故的概率比內(nèi)燃機(jī)汽車高50%。因此，歐美、日本等一致認(rèn)為需在電動(dòng)汽車上配備低速行駛時(shí)可發(fā)出提示音的系統(tǒng)。近年來，加裝具有提示功能的發(fā)聲裝置成為電動(dòng)汽車必須實(shí)現(xiàn)的新要求。

對(duì)于低速提示音裝置的安裝，美國聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)FMVSS 141要求在2019年9月對(duì)新制造汽車開始執(zhí)行。2016年3月，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(UNECE)世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇(WP29)制定并執(zhí)行UN regulation No.138標(biāo)準(zhǔn)。參照該標(biāo)準(zhǔn)，中國于2018年底發(fā)布GB/T 37153-2018《電動(dòng)汽車低速提示音》。但當(dāng)前國內(nèi)對(duì)低速提示音的研究仍較少，主要集中在對(duì)低速提示音的聲品質(zhì)設(shè)計(jì)和提示音系統(tǒng)的開發(fā)流程等方面。該文以某型國產(chǎn)純電動(dòng)乘用車為對(duì)象，采集其低速提示音，依據(jù)UN regulation No.138標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各頻帶聲壓分布和頻移特征進(jìn)行分析，進(jìn)一步闡述低速提示音的測試流程與性能要求。

1 試驗(yàn)要求

為使電動(dòng)汽車在低速行駛時(shí)能有充分的提示功能，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各工況總的聲壓級(jí)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(jì)權(quán)聲壓級(jí)最低要求見表1，且試驗(yàn)結(jié)果中至少有2個(gè)頻帶的聲壓滿足最低聲級(jí)要求，其中至少有1個(gè)1/3倍頻程中心頻率不超過1 600 Hz。

表1 最低聲壓級(jí)要求

2 測試環(huán)境

由于室外試驗(yàn)場的背景噪聲偏高，為50～60 dB(A)，且易受環(huán)境干擾。測試選擇在整車半消聲室進(jìn)行。整車半消聲室截止頻率40 Hz，可調(diào)軸距2.2～4.2 m，自由聲場尺寸大于20 m×20 m，滿足對(duì)于半消聲室的最小尺寸要求(見圖1)。環(huán)境溫度為24 ℃，濕度 81%，風(fēng)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(jié)果的有效性，在測試結(jié)果不高于背景噪聲3 dB(A)時(shí)，測試結(jié)果將無效；在高于背景噪聲10 dB(A)時(shí)，測試結(jié)果受環(huán)境噪聲影響可忽略，測試結(jié)果無需修正。測試時(shí)的環(huán)境噪聲見表2。

表2 背景噪聲結(jié)果 dB(A)

對(duì)于關(guān)注重點(diǎn)1/3倍頻程的背景噪聲聲壓級(jí)，應(yīng)低于試驗(yàn)過程中低速提示音對(duì)應(yīng)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(jí)如表3所示。

表3 背景噪聲1/3倍頻程聲壓級(jí)

3 測試結(jié)果分析

3.1 10 km/h勻速行駛工況

對(duì)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(guān)閉車窗、頂窗，停用空調(diào)等其他輔助設(shè)備，將擋位置于前進(jìn)擋，穩(wěn)定車速在(10±0.5) km/h，提示音聲壓級(jí)測試結(jié)果見表4。

圖2 前進(jìn)行駛時(shí)傳聲器布置(單位：m)

表4 10 km/h速度下提示音聲壓級(jí)測試結(jié)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(jié)果滿足最低聲壓級(jí)要求，總的聲壓級(jí)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(yàn)工況的基礎(chǔ)上，調(diào)整車速，穩(wěn)定車速在(20±0.5) km/h.，提示音聲壓級(jí)測試結(jié)果見表5 。

表5 20 km/h速度下提示音聲壓級(jí)測試結(jié)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(gè)頻帶的測試結(jié)果滿足最低聲壓級(jí)要求，總的聲壓級(jí)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(wěn)定車速在(6±0.5) km/h，提示音聲壓級(jí)測試結(jié)果見表6。倒車工況未對(duì)各倍頻程的聲壓級(jí)作要求，僅要求總的聲壓級(jí)大于47 dB(A)且小于75 dB(A)，滿足規(guī)范設(shè)定。

圖3 倒車時(shí)傳聲器布置(單位：m)

表6 倒車工況下提示音聲壓級(jí)測試結(jié)果

3.4 頻率漂移

頻率漂移用于模擬傳統(tǒng)燃油車的噪聲表現(xiàn)，要求隨著車速增加，對(duì)應(yīng)頻率也增加，通過增加人耳對(duì)高頻的不舒適來提升其對(duì)道路參與者的提示作用。

對(duì)左、右兩側(cè)采集的5、10、15、20 km/h信號(hào)進(jìn)行自功率譜分析，結(jié)果見圖4、圖5。從圖4、圖5可看出：各速度下整個(gè)頻域內(nèi)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(duì)應(yīng)的頻率，按式(1)計(jì)算頻移率，結(jié)果見表7。從表7 可看出：3個(gè)頻移率均大于1.8%/(km/h)。

圖4 左側(cè)功率譜圖

圖5 右側(cè)功率譜圖

del_f=(fi-fref)/(vi-vref)×100

(1)

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

4 結(jié)論

結(jié)合UN regulation No.138標(biāo)準(zhǔn)的要求，運(yùn)用室內(nèi)方法而非通過噪聲方法對(duì)某型電動(dòng)汽車低速提示音進(jìn)行測試分析，結(jié)論如下：前進(jìn)工況10和20 km/h時(shí)，其聲壓級(jí)均存在1 600 Hz以下滿足要求的1/3倍頻帶，且總的計(jì)權(quán)聲壓級(jí)滿足最低、最高限制；倒車時(shí)總的計(jì)權(quán)聲壓級(jí)滿足最低、最高限制；通過自功率譜對(duì)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(guī)范要求，但其提示音聲壓級(jí)偏小，考慮到實(shí)際使用環(huán)境噪聲會(huì)比半消聲室大幅增加，在背景噪聲達(dá)到50～60 dB(A)時(shí)，系統(tǒng)將難以對(duì)行人起到提示作用。

表7 1/3倍頻程頻移結(jié)果