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        電動汽車低速提示音發(fā)展研究及試驗實(shí)施

        2021-08-05 06:37:30蘇星溢廖亞兵
        汽車實(shí)用技術(shù) 2021年14期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)

        蘇星溢,陳 雄,廖亞兵

        (中國汽車工程研究院股份有限公司,重慶 401122)

        前言

        電動化是汽車發(fā)展的必然趨勢,但在低速純電動工作模式下,由于驅(qū)動電機(jī)噪聲小,無法對周圍行人進(jìn)行有效的警示。美國國家公路交通安全管理局在2009年進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn),車輛低速行駛時與行人發(fā)生交通事故[1],新能源車的概率是傳統(tǒng)燃油車的2倍,該調(diào)查部分結(jié)果如表1所示。

        表1 低速碰撞事故調(diào)查

        全球汽車行業(yè)為解決電動車在低速行駛中的安全隱患[2-4],做了大量的調(diào)查和研究,一致認(rèn)為有必要配備一種警示音系統(tǒng),因此AVAS(Acoustic Vehicle Alerting System)被順勢推出。

        1 國內(nèi)外技術(shù)研究

        2011年Heather konet對電動車以及傳統(tǒng)燃油車在不同速度下噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析[5-6],發(fā)現(xiàn)車速在25 km/h以上時,由于路噪增大兩者的噪聲大小無差別,這對AVAS工作的速度區(qū)間確定提供試驗依據(jù)。2013年Etienne Parizet提出AVAS警示音的音色需要設(shè)計[7],通過大量主觀評價發(fā)現(xiàn),不同音色參數(shù)會影響辨識度、聲源速度、方向、距離的判斷。

        國內(nèi)從2013年開始對AVAS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討[8],高校也針對AVAS系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行深入研究[9],2018年吉林大學(xué)葛林鶴在20~25 km/h設(shè)置過渡區(qū)間,如圖1所示。

        圖1 AVAS系統(tǒng)工作區(qū)間

        2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求

        2019年中國發(fā)布AVAS標(biāo)準(zhǔn)[10],標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定工作車速范圍0~20 km/h,車輛靜止且處于可行駛模式狀態(tài)下,可以設(shè)置AVAS是否發(fā)聲。美國、歐盟則有所不同,美國標(biāo)準(zhǔn)定義車速范圍為0~30 km/h,倒車和怠速狀態(tài)均應(yīng)發(fā)聲;歐盟定義車速范圍0~20 km/h,倒車和怠速狀態(tài)均應(yīng)發(fā)聲。

        中國標(biāo)準(zhǔn)在聲級限值要求上,電動汽車車外噪聲在所包含的1/3倍頻程上,至少有兩個1/3倍頻程大于表2中規(guī)定的數(shù)值,同時大于總聲級的要求,最大噪聲值不應(yīng)超過75 dB。

        在頻率要求上,至少有兩個1/3倍頻程是包含在表2中,且至少有一個是在1 600 Hz以下。車輛從5~20 km/h速度增加過程中,至少有一個1/3倍頻程的頻率隨之增加,頻率最小頻移速度大于或等于0.8%/(km/h),行人能通過聽覺感知到車輛速度的提升。實(shí)際測試操作中,選取5 km/h、10 km/h、15 km/h、20 km/h 4種工況進(jìn)行測試。

        表2 最低聲級限值

        聲級試驗前采集10 s背景噪聲的波峰波谷差值應(yīng)不大于2 dB,或者背景噪聲聲級低于車外噪聲(含AVAS提示音)的數(shù)值至少10 dB,聲級試驗才能開始。而在分析1/3倍頻程時,要求記錄10 s背景噪聲的每個重點(diǎn)1/3倍頻程的背景噪聲聲級,至少低于車外噪聲(含AVAS提示音)的重點(diǎn)1/3倍頻程6 dB,同時A計權(quán)的背景噪聲聲級低于車外噪聲(含AVAS提示音)的數(shù)值至少10 dB(A),試驗結(jié)果方可符合要求。

        3 試驗過程及結(jié)果分析

        3.1 試驗條件要求

        AVAS試驗包含聲級試驗和頻移試驗,此次試驗實(shí)施采用了室外場地整車運(yùn)行試驗。試驗車輛為某國產(chǎn)品牌純電動公交車,試驗質(zhì)量為整備質(zhì)量+75 kg。試驗場地周圍50 m內(nèi)無遮擋物、無吸聲材料。試驗位置示意圖如圖2所示。

        圖2 試驗位置示意圖

        3.2 試驗過程

        試驗設(shè)備包括傳聲器、處理器主機(jī)、車載GPS模塊、車載車速顯示器、車速信號無線傳輸設(shè)備、進(jìn)出線觸發(fā)器、測試軟件組成,如圖3所示。通過背景噪聲測試后,聲級試驗按照前進(jìn)10 km/h、20 km/h,倒車6 km/h的三種工況,分別完成4次合格的測試。頻移試驗按照前進(jìn)5 km/h、10 km/h、15 km/h、20 km/h的4種工況,分別完成4次合格的測試。軟件操作界面如圖4所示。

        圖3 試驗硬件設(shè)備

        圖4 軟件操作界面

        3.3 試驗結(jié)果分析

        聲級限值試驗結(jié)果如表3~表7所示(顯示符合要求的1/3倍頻程)。

        表3 前進(jìn)10 km/h工況下左側(cè)提示音聲級表

        表4 前進(jìn)10 km/h工況下右側(cè)提示音聲級

        表5 前進(jìn)20 km/h工況下左側(cè)提示音聲級

        表6 前進(jìn)20 km/h工況下右側(cè)提示音聲級

        表7 倒車6 km/h工況下提示音聲級

        從表3~表7的數(shù)據(jù)可以得出,在總聲級滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的同時,前進(jìn)工況在250 Hz、315 Hz的1/3倍頻程上均滿足表2所規(guī)定的聲級,250 Hz、315 Hz的1/3倍頻程的背景噪聲聲級低于相對應(yīng)測量聲級6 dB以上。同時車輛在行駛時發(fā)出的噪聲峰值未超過75 dB(A),因此聲級限值試驗滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

        頻移試驗所測得的頻譜曲線如圖5所示(以左側(cè)測試點(diǎn)數(shù)據(jù)為例)。

        圖5 頻譜曲線

        從圖5看出,車速在5~20 km/h區(qū)間增加時,頻譜曲線在300 Hz附近出現(xiàn)橫移,同時通過公式(1)計算圖5信號的數(shù)據(jù),計算結(jié)果如表8所示。

        式中:

        fi,車速——給定車速值處的頻率;

        fi,參考——5km/h或記錄的最低車速處的頻率;

        v試驗——實(shí)際車速或模擬車速,對應(yīng)于頻率fi,車速;

        v參考——實(shí)際車速或模擬車速,對應(yīng)于頻率fi,參考。

        從表8中得出左、右側(cè)頻移值滿足不小于0.8%/(km/h)的要求,頻移結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

        表8 頻移計算結(jié)果

        4 結(jié)束語

        本文研究了AVAS系統(tǒng)推出背景、技術(shù)特點(diǎn),依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施試驗,驗證試驗方法可操作性,對后續(xù)試驗優(yōu)化提供指導(dǎo)作用。

        在電動化、智能化的趨勢下,汽車電子電器、軟件系統(tǒng)都由一個域控制器來控制成為未來的發(fā)展方向,而目前市場上的AVAS系統(tǒng)是相對獨(dú)立的,無法與智能駕駛、智能座艙系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,在無行人、無自行車區(qū)域依舊工作,增加對環(huán)境噪聲的污染。基于車對行人、自行車識別功能的基礎(chǔ)上,發(fā)展到定向警示是下一代AVAS的方向。目前AVAS警示音是模擬發(fā)動機(jī)噪聲,較為枯燥單調(diào),在警示音音色、聲級、頻率滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,開發(fā)具有個性化的警示音是仍需探索的領(lǐng)域。

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