电动汽车低速提示音室内测试分析*

夏小均， 陈德兵

(重庆车辆检测研究院有限公司， 重庆 401122)

随着新能源汽车产业的高速推进，电动汽车消费比例逐年提升。由于采用安静的电机驱动，电动汽车的行驶噪声远低于传统燃油车，是一种“安静汽车”。然而，过低的运行噪声使电动汽车丧失了对行人、骑行者的安全提醒作用，特别是对于专注的交通参与者或有视觉障碍的人员，电动汽车更易导致事故。美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)的一项针对 8 000 台混合动力车和 6 万台内燃机汽车的统计数据表明，在低于一定行驶速度的条件下，混合动力车和行人间发生交通事故的概率比内燃机汽车高50%。因此，欧美、日本等一致认为需在电动汽车上配备低速行驶时可发出提示音的系统。近年来，加装具有提示功能的发声装置成为电动汽车必须实现的新要求。

对于低速提示音装置的安装，美国联邦机动车安全标准FMVSS 141要求在2019年9月对新制造汽车开始执行。2016年3月，联合国欧洲经济委员会(UNECE)世界车辆法规协调论坛(WP29)制定并执行UN regulation No.138标准。参照该标准，中国于2018年底发布GB/T 37153-2018《电动汽车低速提示音》。但当前国内对低速提示音的研究仍较少，主要集中在对低速提示音的声品质设计和提示音系统的开发流程等方面。该文以某型国产纯电动乘用车为对象，采集其低速提示音，依据UN regulation No.138标准对各频带声压分布和频移特征进行分析，进一步阐述低速提示音的测试流程与性能要求。

1 试验要求

为使电动汽车在低速行驶时能有充分的提示功能，标准对各工况总的声压级提出了最低要求，要求其大于50 dB(A)且不能超过75 dB(A)；匀速行驶工况下，各1/3倍频程的计权声压级最低要求见表1，且试验结果中至少有2个频带的声压满足最低声级要求，其中至少有1个1/3倍频程中心频率不超过1 600 Hz。

表1 最低声压级要求

2 测试环境

由于室外试验场的背景噪声偏高，为50～60 dB(A)，且易受环境干扰。测试选择在整车半消声室进行。整车半消声室截止频率40 Hz，可调轴距2.2～4.2 m，自由声场尺寸大于20 m×20 m，满足对于半消声室的最小尺寸要求(见图1)。环境温度为24 ℃，湿度 81%，风速为0.04 m/s。

lveh表示测试车辆长度

背景噪声大小决定测试结果的有效性，在测试结果不高于背景噪声3 dB(A)时，测试结果将无效；在高于背景噪声10 dB(A)时，测试结果受环境噪声影响可忽略，测试结果无需修正。测试时的环境噪声见表2。

表2 背景噪声结果 dB(A)

对于关注重点1/3倍频程的背景噪声声压级，应低于试验过程中低速提示音对应1/3倍频程测试量不少于6 dB。背景噪声1/3倍频程声压级如表3所示。

表3 背景噪声1/3倍频程声压级

3 测试结果分析

3.1 10 km/h匀速行驶工况

对于匀速前向行驶和后退的工况，传声器布置在车辆前端水平线上，离车辆中心线左右2 m(见图2)。关闭车窗、顶窗，停用空调等其他辅助设备，将挡位置于前进挡，稳定车速在(10±0.5) km/h，提示音声压级测试结果见表4。

图2 前进行驶时传声器布置(单位：m)

表4 10 km/h速度下提示音声压级测试结果

从表4可看出：10 km/h匀速行驶工况下，低速提示音在200 和250 Hz频带的测试结果满足最低声压级要求，总的声压级也均大于50 dB(A)且小于75 dB(A)。

3.2 20 km/h匀速行驶工况

在10 km/h试验工况的基础上，调整车速，稳定车速在(20±0.5) km/h.，提示音声压级测试结果见表5 。

表5 20 km/h速度下提示音声压级测试结果

从表 5可看出：20 km/h匀速行驶工况下，低速提示音在250、630和1 000 Hz 3个频带的测试结果满足最低声压级要求，总的声压级也均大于55 dB(A)且小于75 dB(A)。

3.3 倒车行驶工况

传声器布置在车辆后端水平线上，离车辆中心线左右2 m(见图3PP′)。将挡位置于后退挡，稳定车速在(6±0.5) km/h，提示音声压级测试结果见表6。倒车工况未对各倍频程的声压级作要求，仅要求总的声压级大于47 dB(A)且小于75 dB(A)，满足规范设定。

图3 倒车时传声器布置(单位：m)

表6 倒车工况下提示音声压级测试结果

3.4 频率漂移

频率漂移用于模拟传统燃油车的噪声表现，要求随着车速增加，对应频率也增加，通过增加人耳对高频的不舒适来提升其对道路参与者的提示作用。

对左、右两侧采集的5、10、15、20 km/h信号进行自功率谱分析，结果见图4、图5。从图4、图5可看出：各速度下整个频域内的声压分布趋势一致。

选择5 km/h速度下180、244和488 Hz 处频率作为参考频率，其他速度在该频谱趋势下存在明显的频率漂移。提取对应的频率，按式(1)计算频移率，结果见表7。从表7 可看出：3个频移率均大于1.8%/(km/h)。

图4 左侧功率谱图

图5 右侧功率谱图

del_f=(fi-fref)/(vi-vref)×100

(1)

式中：fi为试验车速下频率；fref为参考车速下频率；vi为试验车速；vref为参考车速。

4 结论

结合UN regulation No.138标准的要求，运用室内方法而非通过噪声方法对某型电动汽车低速提示音进行测试分析，结论如下：前进工况10和20 km/h时，其声压级均存在1 600 Hz以下满足要求的1/3倍频带，且总的计权声压级满足最低、最高限制；倒车时总的计权声压级满足最低、最高限制；通过自功率谱对比，其低速提示音存在3处显著频移，且频移率均大于1.8%/(km/h)。虽然该车满足规范要求，但其提示音声压级偏小，考虑到实际使用环境噪声会比半消声室大幅增加，在背景噪声达到50～60 dB(A)时，系统将难以对行人起到提示作用。

表7 1/3倍频程频移结果