为什么电动汽车变得越来越响

这篇报道刊登于《发现》杂志2020年9/10月号，题为“发出声音”。我们希望您能订阅《发现》杂志，并在最需要的时候支持科学新闻。

六年前，三位沃尔沃工程师坐在瑞典西部的一片森林地上，捡起地上的树枝，将其折断。

“我们在树林里待了两天，采样本的声音，”该公司音效设计师弗雷德里克·哈格曼回忆道。三百根树枝之后，他们回到了位于瑞典哥德堡的汽车制造商总部。

在那里，他们调整了树枝折断的声音和音高，创造了沃尔沃新款电动SUV XC40 Recharge 转向灯的咔哒声。

汽车公司一直利用声音来增强汽车的个性和提升其性能感知。一个有效的声学特征在汽车到来之前就预示着它的存在，发烧友可以根据发动机的远处轰鸣声识别出汽车的品牌、型号，甚至是制造年份。

但是，电动汽车从电池而不是嘈杂的内燃机获取动力，因此在低速行驶时不会发出太多噪音。这种安静对骑自行车的人和行人来说可能是危险的，他们可能听不到一辆汽车悄悄地从他们身后靠近，对视障人士来说也是如此，他们依靠声音来辨别驶近的车辆。

这就是一项联邦法律背后的原因，该法律将于9月全面生效，要求电动汽车在低速行驶和静止时发出人工声音。噪音必须足够响亮，以提醒行人，并指示车辆是在加速还是减速。对于汽车制造商来说，这是一个创造独特声音的机会，赋予电动汽车独特的风格。

“这是一个狂野的西部，”HARMAN International 的全球体验研究与开发高级经理乔纳森·皮尔斯说，该公司为汽车制造商设计和制造品牌音响系统。

汽车公司已经开始提出不寻常的想法。例如，林肯聘请底特律交响乐团的音乐家，为其最新的SUV创作警报声，这些声音融合了打击乐器和弦乐器。与此同时，宝马邀请汉斯·季默为其 Vision M Next 概念车谱写噪音，使这款概念车听起来像是动作惊悚片的背景音乐——就像《盗梦空间》和《蝙蝠侠：黑暗骑士》中那低沉、重低音的配乐。

道路规则

在时速超过18.6英里时，汽油车和电动汽车都会产生风阻和轮胎噪音。但低于这个阈值，电动汽车通常是无声的，这就是为什么美国新法规要求这些汽车在达到该速度限制时发出不同频率的声音。

当车辆加速、减速和倒车时，声音的音量必须有所变化。在静止时，车辆必须发出至少40分贝的声音，大约是冰箱轻柔嗡嗡声的音量。

制造商通常只带着关于电动汽车音效的模糊想法找到哈曼。“我们经常听到，‘我们希望我们的车听起来很未来’，”皮尔斯说。“他们经常说，‘让它听起来像宇宙飞船。’”

这就是哈曼提出40个术语来描述驾驶员和行人体验的原因。皮尔斯说，这些词汇从攻击性（“像保时捷的爆裂声”）到未来感（“像脉动或嗡嗡声”）不等。

“我们需要发展一种全新的语言，”他说。“我们需要采取一种更科学的方法，而不是五个人站在停车场里，竖起大拇指或向下。”

哈曼于2018年进行的最大规模研究邀请参与者来到一个声音工作室，在那里他们听取了在不同速度和距离下，从驾驶座和汽车附近的行人位置捕捉到的录音。评价范围从“悦耳”和“轻松”到“吃力”和“恼人”。

但是调整音量不仅仅是给汽车制造新的噪音——背景环境会减弱或增强车辆声音的影响。因此，挪威 SINTEF 的研究科学家 Truls Berge 希望调查汽车需要发出多大的噪音才能在不同环境中警告行人其存在。

背景噪音

在2019年的一项研究中，Berge 的团队要求八名参与者——三名盲人和五名戴着眼罩的视力正常人——在听到测试车辆驶近时按下按钮。他们使用一辆装有前置扬声器的日产e-NV200电动货车，可以调整汽车的音量。他们还可以通过广播城市环境声音的扬声器调整背景噪音的水平。

结果表明，警示音的有效性取决于背景噪音。高峰时段的市中心可能需要更响亮的汽车声才能穿透环境噪音，而夜晚的住宅街道则可能被同一辆车发出的不必要的噪音淹没。

“如果你身处城市里嘈杂繁忙的街道，警示音可能毫无用处，”贝格说。“如果你在乡村，那可能很烦人。”

全球之声

像贝格这样的研究人员表示，最低噪音法规应取决于具体环境，而目前“一刀切”的做法效果不佳。哈曼公司表示，目前尚无有意义的科学数据能指出全球消费者的偏好。“这种猜测游戏给汽车制造商带来了巨大的压力，”皮尔斯补充道。

对于通用汽车公司等跨国汽车公司来说尤其如此，该公司计划到2023年推出20多款新型电动汽车。“在美国管用的声音可能在欧洲就行不通，”通用汽车负责车辆噪音和振动法规的道格·摩尔说。

“我们更希望有机会让我们的客户自由选择，”摩尔补充道。“声音是主观的，如果人们有能力选择，我们就能让客户更满意。”

汽车音效的工程设计，无论是通勤车的平淡鸣叫还是跑车富有表现力的轰鸣声，都需要微妙的平衡。以其独特声学反馈而闻名的品牌必须注意不要疏远长期以来的粉丝。保时捷高管在为新款Taycan电动轿车创造一种人工声音时，就意识到了这一点，这种声音旨在唤起保时捷汽油发动机的强大动力和性能。

福特汽车公司的新款纯电动野马SUV也力求模仿其肌肉车同名车型独特的声浪。Mach-E 的灵感源于多种来源：科幻电影、过山车、机械设备，当然还有野马标志性的V8发动机。

“声音成为车辆整体特征的驱动点，”皮尔斯说。“你真的可能会弄错。”

Jaclyn Trop 曾为《纽约时报》、《纽约客》等杂志撰写有关汽车行业的文章。