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下一代声音

电动汽车噪声控制将面临的挑战

大约十年前,当电动汽车初次上市时,声学工程师Xavier Montané认为自己很快就会失业。“当时包括我在内的许多年轻一辈的声学工程师都觉得,既然汽车不会产生噪声了,那么我们的使命和作用也就结束了。现在想起来真是十分滑稽!因为事实正好相反,一系列新噪声开始变得明显,这些噪声在之前被内燃机噪声掩盖而未得到重视。因此,我们仍有用武之地,我认为我们不会失业。”Xavier笑着说道。

Xavier是Applus+ IDIADA的NVH测试调试员,他与同事共同测试从客车和摩托车到商用车的各种车辆。“我仍记得当我们首次测试电动汽车(EV)时,我们对其产生的巨大路面噪声震惊不已。之前因为内燃机的存在,这类噪声被掩盖,如今变得尤为刺耳。”

“当我们测试首辆电动汽车(EV)时,我们对其产生的巨大路面噪声震惊不已。”
Xavier Montané,NVH测试调试员, Applus+ IDIADA
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 人类感知学
不同的人对同一声音的感受不同,因此对于NVH而言,人的感觉很重要。有些人更喜欢低频声音,而有些人更容易接受高频声。对声音的喜好差异甚至会因文化的不同而不同。Xavier解释:“例如,欧洲人认为高频噪声更扰人,而日本人认为低频噪声更扰人。”

为原始设备制造商开展NVH主观评估时的一大任务是了解设备销售国的文化和市场在噪声这一领域的特点及如何在车辆评估时应用这些特点。这是一个技术活,必须要有经验的人才能完成。Xavier说:“我们可用工具来帮助完成这个工作,但传声器终究无法测量人类的感觉,只有人类自己才可以。”

为未来做好准备
Xavier大学一毕业就加入了Applus+ IDIADA,已在Applus+ IDIADA工作了15年之久。起初,其研究领域是远程通信(试听系统),后来主要研究声学。“我一直对数学和物理有着浓厚的兴趣。我发现相比于电影或电视业,声学对科学的依赖程度更高,所以我决定成为声学工程师。”电动汽车与混合动力汽车的市场占有率持续增长,城市不断发展,开始关注如何降低噪声污染,因此对声学工程师的需求较之以往有增无减。

尽管电动汽车没有内燃机、油箱、吸气或排气系统,也没有长驱动轴或中心轴承,但仍有许多噪声源,其中包括电机噪声、路面和轮胎噪声、风噪声和辅助系统噪声。随着电动汽车和混合动力汽车的普及,这些势必会成为Xavier和其团队在未来主要攻克的噪声源。

电机噪声
Xavier说:“认为电机不会产生任何噪声的观点是错误的,其产生的噪声只是比内燃机更小而已。”电机产生的高频噪声十分扰人。这些噪声源于发动机部件,例如变频机和直流/交流变压器。“尽管电机噪声比内燃机噪声易于控制,仍需花费大量精力开发电机机械隔离与隔声策略。目前,我们组织了大量人员投入这一领域。

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路面与轮胎噪声
大多数电动汽车的常用时速为25-50英里。在这一速度范围内,风噪声仍较低,路面与轮胎噪声远高于电机噪声。也就是说,电动汽车的驾驶员与乘客听到的主要噪声是路面与轮胎噪声。

Xavier说:“轮胎对地面的压力增大,汽车其余结构的重量减轻,导致路面与轮胎噪声难以降低。我们尝试通过改善轮胎技术、对悬置系统实施机械隔离与使用创新型噪声控制材料制造汽车内饰和外饰解决这一问题。当然,同时必须避免增大汽车的重量和成本。”

路面质量也是一大问题,城市和政府正在努力解决。“轮胎制造商在努力改善轮胎,但是如果路况不佳,再好的轮胎也无法实现任何重大改善。为控制噪声污染,城市需要找到一种更好的路面材料,可以吸收轮胎与地面摩擦产生的噪声。”

保护行人
“过马路时,行人首先通过声音判断是否有车辆靠近。随着车辆噪声越来越小,行人会因无法听到车外噪声而面临危险。”政府越来越关注这一问题。几年前,Applus+ IDIADA同几家原始设备制造商参与了欧盟委员会发起的一个项目。该项目旨在深入了解电动汽车该产生何种车外噪声,从而提醒行人车辆正在靠近。

“我们尝试设计一种能够探测到行人并向行人所在方向集中发送提示音的车辆。”欧盟委员会发起的这一项目可能促使政府制定某项法规,规定原始设备制造商与汽车制造商必须确保在它们生产的车辆中使用这种声音。这种法规实施后,Xavier及其团队将随时待命,帮助客户以使车辆产生法规要求的声音。

辅助系统噪声
没有内燃机为空调与供暖系统、车窗及其它机械系统提供动力,为使这些功能正常运行,全套电动辅助装置就变得非常有必要。每一个辅助装置均会产生振动与噪声,这些振动与噪声单独存在时相对较小,但一旦同时存在就不容忽视。

“车辆在高速公路上行驶时,这些噪声大多只是背景噪声,但当车辆静止或低速行驶时,就会变得扰人。今后,原始设备制造商将优先考虑降低辅助部件产生的噪声。”

下一代驾驶员
畅想未来,Xavier不禁猜想下一代驾驶员的偏好。Xavier解释:“在从内燃机到电机的过渡期,驾驶员有时会怀念内燃机的声音,这种声音才能让他们感到自己在开车——这是一种运动和控制感。”原始设备制造商正在制造用于弥补这种感觉的假噪声。

“我在想新一代驾驶员仍会喜欢这种声音,还是会觉得这种声音很多余或甚至有点扰人。或许,他们希望用搞笑或新奇的噪声来自定义车内声音。又或许,他们不希望有任何噪声——尽可能降低噪声。”未来的驾驶员对汽车声音的喜好情况到时自会揭晓,无论情况如何,Xavier和Applus+ IDIADA都可随时提供解决方案。


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