ThisarticletakesthebackgroundofthedevelopmentstatusofnewenergyvehiclesinChinaandthesuccessivedevelopmentandimplementationofelectricvehicledrivingstandardsintheworldduetopedestriansafetyissuescausedbynewenergyvehiclesdrivingatlowspeeds.Firstly,itintroducestheconceptsofvarioustypesofvehiclesincludingtraditionalinternalcombustionenginevehiclesandthreetypesofnewenergyvehicles.Afterthat,thenoisesofthesefourtypesofvehiclesduringdrivingareanalyzedandthereasonsforthenoisesareexplained.Finally,thenoisedifferencesofdifferenttypesofvehiclesarecomparedfromtheperspectiveofchangesofthenoiseofvehiclescausedbyspeedchanges.
Keywords:InternalCombustionEngineVehicles,ElectricVehicles,HybridElectricVehicles,FuelCellElectricVehicles,NoiseCharacteristics
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1.引言
根据中国汽车工业协会统计的数据，2019年，新能源汽车产销分别完成124.2万辆和120.6万辆，其中纯电动汽车产销分别完成102万辆和97.2万辆；插电式混合动力汽车产销分别完成22.0万辆和23.2万辆；燃料电池汽车产销分别完成2833辆和2737辆。据公安部统计，2019年全国新能源汽车保有量达381万辆，纯电动汽车保有量310万辆。2020年5月，《政府工作报告》也提出，加强新型基础设施建设，发展新一代信息网络，拓展5G应用，建设数据中心，增加充电桩、换电站等设施，推广新能源汽车，激发新消费需求、助力产业升级。以上数据结合国家政策对于新能源汽车产业的大力支持可以看出，新能源汽车未来在我国成长空间广阔。
新能源汽车全部或部分由电动机驱动，在城市道路上几乎是随处可见，尽管给我们生活带来了巨大便利，然而新能源汽车在道路上行驶时由于产生的噪声比较低，给行人和骑自行车的人安全也带来了一定的危险性，EVs(electricvehicles)和HEVs(hybridelectricvehicles)在低速行驶时尤为明显。据美国国家公路交通安全管理局一项对8387辆HEVs和559703ICEVs(internalcombustionenginevehicles)的统计研究显示[1]，HEVs和ICEVs与行人和自行车碰撞通常发生在道路上、低速区、白天和晴朗天气；与ICEVs相比，HEVs的碰撞发生率更高；对于车辆减速或停车、倒车、进入或离开停车位的场景，HEVs发生与行人碰撞的可能性是ICEVs的两倍。这就意味着有必要对EVs或HEVs加装提示音装置，以提醒行人注意安全。
2.各类汽车的概念
传统内燃机汽车(ICEVs)指的是以内燃机燃烧柴油或汽油作为动力的车辆。
按照SAEJ1715中定义的术语，电动汽车(EVs)是指不论以何种方式获得电能，推进力完全由电动机完成的汽车。
混合动力汽车(HEVs)是指在车上储存有两种或两种以上不同形式能量，并由不同形式能量驱动的车辆。HEVs有一个汽油或柴油发动机以及一个大电池和一个电动机，HEVs可以由电动机和发动机共同驱动,发动机通常是两个推进源中较大的一个，可在车辆高功率行驶期间提供大部分动力。电动机通常是两个推进源中较小的一个，可使制动过程中捕获的能量最大化，并用于低速状态下汽车运行[4]。插电式混合动力汽车是最常见的HEVs，它使用电池为电动机提供动力，并使用其他燃料(如汽油或柴油)为内燃机提供动力。
Figure1.TheworkingprincipleofFCEVs
3.汽车噪声概述
Table1.ComparisonofmaincharacteristicsofICEVs,EVs,HEVsandFCEVs(partlycitedfromliterature[5])
在高速时，轮胎滚动噪声起决定性作用[4]。
下面将分别描述内燃机汽车、电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车四类汽车的主要噪声源。
3.1.内燃机汽车噪声
气流噪声通常是低频控制的，与进气和排气过程有关，包括涡轮增压器单元和冷却风扇。气流噪声包括进气噪声、排气噪声和风扇噪声。
3.2.电动汽车噪声
Figure2.Sourcesofenginenoise(quotedfromliterature[7])
Figure3.Comparisonofnoisemeasurementlevelswhenthevehicleapproachesatalowspeed(10km/h)ontheISOtestsite(citedfrom[8])
3.3.混合动力汽车噪声
混合动力汽车的噪声分为三类：无掩蔽效应而产生的噪声(即电动水泵和真空泵的泵噪声、通风机、和滚动噪声以及环境噪声)；非预期的声学行为；特定的声学现象。在车辆内部，当内燃机关闭时，就没有遮蔽物，来自所有其他噪声源(泵、压缩机、风扇等)的噪声突然变得非常明显[4]。
混合动力系统与传统动力系统相比,增加了电动机、电子控制单元和高压蓄电池等部件，这些部件之间会产生不同的新相互作用，从而产生新的噪声。
由于混合新成分及其新相互作用而产生的特定噪声：负荷变化时内燃机启动/停止时动力总成的低频振动噪声；动力总成的修正惯性矩和固有频率噪声;电磁噪声：电驱动和再生制动时发动机/发电机的磁噪声；蓄电池冷却系统的空气动力噪声；电源控制单元的开关噪声。
3.4.燃料电池汽车噪声
燃料电池动力系统的主要噪声源是燃料电池堆的冷却泵，供氧的氢气供应泵和风扇。
氢泵会产生79Hz、118Hz和314Hz频率的噪声，它们会导致后面板和后底板振动，并向燃料电池汽车内部辐射噪音;在80~120km/h的车速范围内，牵引电机的振动引发的噪声成为FCEVs车内主要的噪声源;结构传播的噪声主要通过固体结构传递，但是在传播过程中，它会将噪声辐射到空气中[9]。
4.噪声对比分析
4.1.轮胎噪声简介
轮胎噪声因其是各类汽车行驶时的共有外部噪声，而且在汽车排放总噪声所占比例较大，此外，随着车速变化，轮胎噪声所占比例也会发生相应变化，故单独对其介绍。
空气泵送是指在轮胎滚动过程中，在轮胎前缘和后缘产生单极子源的时变气流。
4.2.车速对于汽车噪声特性的影响分析
Figure4.Therelationshipbetweenthespeedandthepropulsionnoise,tirenoiseandthetotalnoiseofthecariscalculatedbasedontheNord2000noisepredictionmodel(quotedfrom[10])
Figure5.DifferencesinnoiseemissionsfromHEVsandICEVs(citedfrom[11])
Figure6.NoisereductioneffectofHEVsandEVscomparedwithICEVs(quotedfromliterature[12])
Figure7.ComparisonoftheequivalentnoiselevelofaHEV(EVmode)and2ICEVsatthesamelowspeed(citedfrom[13])
Figure8.Thecontributionofdifferentsub-soundsourcestothetotalnoiseofthecar(quotedfromliterature[4])
文献[15]在相同条件下比较了电动汽车和内燃机汽车内部噪声和外部噪声的噪声特性，结果发现在恒速时二者车内噪声水平、车外噪声水平都非常相似。
Figure9.In-vehiclenoiselevelatconstantspeed(quotedfrom[15])
Figure10.Interiornoisespectrumatconstantspeedsof30km/hand70km/h(citedfrom[15])
Figure11.ExternalnoiselevelwhenHEVandICEVpassthroughthenoisepositionataconstantspeed(quotedfrom[15])
在恒定速度下，电动汽车(Liiondrive)和内燃机汽车(Fiat500)的外部噪声水平相似并且接近车辆的轮胎滚动噪声。但是，在低速行驶时，由于降低了高频范围噪声以及缺少周期性内燃机声音，电动汽车的外部噪声在主观上不那么明显。
5.总结
本文通过对比分析内燃机汽车和三类新能源汽车的主要噪声特性得出以下结论：
电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车行驶时三者都存在电动机工作时产生的电磁噪声，而内燃机汽车行驶时仅有发动机噪声，混合动力汽车则是电磁噪声和发动机噪声都存在。