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電動汽車在運行時會發出滋滋的聲音,這聲音的來源是哪裡?

參照碟中諜4阿湯哥開i8時發出的聲音


又去聽了一遍老湯電影里的i8的聲音。可以說那裡面純粹是音效。在很多快速行駛的場面里都聽不到汽油引擎的聲音。這在實際情況下是不太可能的。因為電機的功率較傳統引擎小的緣故,實際情況下是車速達到一定高的速度時,汽油引擎會被自動激發工作來加速車速到更高。參看下圖二可知現實中的i8有可能是在車速高過50km/h時,汽油引擎會被激發。因為Pedestrian Warning的工作範圍是0~50km/h。

所以電影里的聲音短時間之內還不可能實現。除非電動機的功率能夠達到直接提速到至少100km/h。

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找到一段i8由汽油引擎轉為電動機的一段視頻。裡面的聲音非常清晰。

https://www.youtube.com/watch?v=kAyrz32rEeU

(6分20秒至30秒之間)

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首先,因為不知道題主說的聲音是在低速行駛情況下還是高速行駛情況。我提供的答案只對電氣汽車在低速行駛下產生噪音的一個解釋。

然後就是發現答案離題主的問題越來越遠。題主是看了碟中諜的i8才產生的此疑問。所以就查了一下i8的資料,答案是i8也有附加噪音發生器(Pedestrian Warning或Vehicle Sound Generator (VSG))。這個裝置在車的右前方。如下圖

(來源:We Detail the BMW i8 Exterior/Interior Active Sound and Pedestrian Protection System)

而且i8的噪音發生器在時速50km/h以下都是起作用的。下圖第一排左一是VSG。而且可以選擇需不需要其發聲。

first column: Pedestrian Warning

second column: Active Sound Design (interior)

third column: Active Sound Design (exterior)

(來源:We Detail the BMW i8 Exterior/Interior Active Sound and Pedestrian Protection System)

題主在影片中聽到的可能是這個裝置發出的東西。也可能是電影的音效。實際生活中應該大部分都是這個VSG產生的聲音吧。

查著查著發現另一個意外的事實(這個離題主的問題又更遠了)。就是使用傳統引擎高速行駛的i8的發動機噪音有一部分是通過模擬從車內揚聲器中傳出來的。大家可以看上面這張圖裡,除了VGS之外,還有兩樣東西被列為了i8的active sound and pedestrian protection system。就是中間的內置Active Sound Design和最右邊的外置Active Sound Design。它們的位置如下。

#2, 3, 7, 8: 內置Active Sound Design

#6 外置Active Sound Design

(來源:We Detail the BMW i8 Exterior/Interior Active Sound and Pedestrian Protection System)

因為i8採用3缸發動機,為了達到V8發動機的效果體驗,通過Active sound design系統結合i8的發動機的實際聲音,最終模擬出來V8的聲效,以達到傳統運動款車的相似的駕車體驗。內置的ASD是為了增加駕駛者的體驗。外置的ASD估計是為了模擬噴射音,增加外部人員的體驗吧。

下面是一段試駕人寫的評論。不好意思是日文,大意就是我上面解釋的

(來源:【インプレッション】BMW「i8」(本國仕様) /)

網上有去除Active sound design的實際i8的發動機的聲音。

https://www.youtube.com/watch?v=zkgXnEQvLk8

加上Active sound design的i8的發動機的聲音。

https://www.youtube.com/watch?v=rkQHqLTNsg4

(有興趣的翻牆看吧!)

所以在未來,我們聽到的來自汽車的聲音很多情況下是製造商希望你聽到的聲音。

(這個問題答的有點越來越離題了。)

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我不是學機械的,也不研究電動車。我提供的答案可能解釋不了題主的疑問,不過可能可以提供一個看問題的不同視角。

我聽到的解釋是--------有可能你所聽到的電動汽車的聲音是製造商人為加進去的。

按照汽車製造商的技術電動機的雜訊和齒輪轉動的聲音是非常的小的。加上發動機蓋和車身結構的遮蓋,基本上電動汽車可以做到無聲。然而這樣的後果是造成在實際使用環境中尤其是在低速情況下,電動汽車的行駛雜訊過低而不被周圍的行人所注意(輪胎和地面的摩擦聲低速時在嘈雜的大環境中也是可以忽略的)。見下圖。

(來源:http://www.mlit.go.jp/common/000057778.pdf)

這裡可以看出,在低於20km/h時,電動汽車(藍線)的噪音要小於一般的發動機車輛。這是影響交通安全的一大隱患。因為交通事故的最大原因就是忽略對方的存在。為了解決這個問題,汽車製造商在電動汽車裡加入了特別的發聲裝置,在低速行駛時(速度小於20km/h)模擬發出類似汽車行駛時的噪音,為了讓行人能夠注意到身邊行駛的車輛。也為了方便盲人識別。因為電動汽車的噪音不同於傳統發動機汽車,會造成識別困難。據說日本的各大廠家在自家的汽車裡加了各自特有頻率的擬音器用於區別於別家產品。

我的這個解釋可能只適合於日本產的電動汽車。因為日本有相關條例規定製造商必須加入模擬音發生裝置。不知道歐美國家有無相關條例。

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更新3/4 13:00

網上搜索了一下歐美關於電動汽車噪音標準的規定。歐美(不包括英國)都有相關條例規定低速行駛時電動汽車的噪音需要提高以達到喚起行人和自行車注意的目的。歐盟的規定是低於20km/h。美國的規定是低於30km/h。

這些規定有沒有法律效應我沒有看出來。但是製造商為了避免無音造成的事故而引起的訴訟會自發的加入這些製造雜訊的裝置。

為什麼覺得這些規定沒有強制力,是因為日產的leaf有可以關掉噪音發生器的按鈕。見下圖中第二排中央按鈕。

(來源:http://www.flickr.com/photos/majornelson/5382891384/)

關於電氣汽車的低噪問題,wikipedia里有詳細的項目解釋。

Electric vehicle warning sounds


勵磁頻率帶來的線圈間作用力,使線圈震動,當振動頻率為20kHz以下時,進入人耳的感知範圍,可聽到所謂的「電流聲」其實是正常的機械振動罷了


我認為題主說的聲音主要是馬達的勵磁聲。


這篇對於電動車聲音講得比較透徹

圖1 利用開關雜訊來檢測有無電動車輛靠近

東京大學的研究小組開發出了一種系統,可利用智能手機的麥克風來收集HEV、EV等電動車輛的功率轉換器發出的開關雜訊,從而提醒用戶有車輛靠近。(上圖來自谷歌,下圖來自東京大學)

注1)演講題目和論文名稱為「利用智能手機來檢測有無純電動汽車或混合動力車靠近的方法」。這是東京大學研究生院信息理工學系研究科電子信息專業的教授淺見徹與副教授川原圭博的研究室開發出來的成果。主要研究者是該研究室的高木雅和藤本浩介。

把目光投向開關雜訊

在日本市場銷售的HEV及EV均安裝了向周圍發出電子聲音來通知行人有車輛靠近的設備。不過,這種方法存在的問題是,會損害車輛好不容易才實現的靜音性,而且駕駛員必須開啟這項功能才能發揮作用。儘管車輛和行人相互傳遞位置信息的人車間通信系統也在開發之中,但這種系統構建起來既費時又費力。

於是,東京大學的研究小組將目光投向了HEV及EV的驅動馬達在起動時產生的開關雜訊。驅動馬達的逆變器及轉換器等電力轉換器經常以5kHz或10kHz的頻率來開關IGBT,在該頻帶以及為其整數倍的15kHz頻帶、20kHz頻帶,容易產生開關雜訊。電力轉換器中的開關動作會使磁場發生變化,使馬達外殼產生振動,從而發出雜訊。市銷車的行駛聲音測量結果顯示,HEV(普銳斯PHV)在5kHz附近達到峰值,EV(LEAF)在10kHz和20kHz附近達到峰值。

利用出現峰值的三個頻帶

此次的檢測技術根據預先用iPod touch錄製的HEV和EV的行駛聲音,按照以下步驟構建了用來檢測車輛靠近的決策樹。(1)以48kHz的頻率對錄音數據進行採樣,為了便於進行FFT,將其分成同等的3.2768萬份樣本(每份為0.683秒),並把每份定義為1幀。(2)對各幀的波形數據實施FFT,獲得頻譜。(3)針對5kHz、10kHz、20kHz附近的三個頻帶,各設定16個區段。(4)計算出各區段的最大音量和平均音量,再利用所有頻帶的平均音量對各區段進行正規化。(5)對上一步獲得的96維(3×16×2)特徵向量賦予含有車型及車速信息的正確答案標籤。(6)利用該正確答案標籤,以名為「J48」的演算法編製決策樹。採用J48決策樹的原因是,原理簡單、精度高,藉助智能手機等便攜設備的運算能力就能進行判斷。

使用這種檢測技術時,要針對智能手機的麥克風收集的聲音數據,按照與上述(1)?(5)的步驟來獲得96維特徵向量,並將這些向量放入J48決策樹中來判斷有無HEV/EV靠近(圖2)。實驗結果顯示,最晚可在電動車輛與行人達到最近距離之前約兩秒鐘,檢測出有車輛靠近(圖3)。

圖3 可在約兩秒前發出警告

使用同一輛EV,在住宅區、停車場及主要街道等環境聲音不同的三個地方進行了實驗,實驗結果顯示,在環境聲音較小的住宅區可最早檢測出有車輛靠近並發出警告(a)。另外,還比較了在停車場檢測HEV和EV並發出警告時間,發現二者差別不大(b)。最晚均可在約兩秒前發出有車輛靠近的警告。

將這種檢測演算法作為安卓應用安裝到Nexus 4上進行測試後發現,可以在EV與行人達到最近距離之前4秒鐘檢測到車輛。而且,東京大學還試製出了在谷歌眼鏡上顯示警告的系統,並在車輛與行人達到最近距離之前檢測出有車輛靠近。除了眼鏡式終端之外,手錶式終端也可採用此次的技術來提醒行人有車輛靠近。(記者:根津 禎,《日經電子》)


我做過電動汽車,我們當時用的是交流電機。正如問題里所說的一樣,開起來有雜音,每台車都會有,只是大小不同。

然後我就來找原因了。

把電機從後橋上拆下來,接好控制器讓它轉,生音極小。我就認為是後橋的機械傳動中的聲音。

但是發現,其實聽到的聲音不像是機械傳動的聲音,音調比較高。為了確認,我用千斤頂把車子後屁股頂翹起來,趴在差速包和電機上去聽,確實是電機發出的聲音。

其實我們之所以聽到聲音,肯定是由機械震動產生的。問題是加負載後空轉,雜訊大小明顯不同。

加負載就意味著啟動電流要大 些,感應線圈的電流就大,線圈受力就大。而感應線圈分布是離散式的,所以線圈受力也是離散的。這樣就會產生震動,聽到聲音。

其實現在技術在解決電機噪音既在電機上下功夫,也在控制器上下功夫。電機轉子鑄鋁框做成斜的,當然這是交流非同步電動機。控制器從方波,梯形波到正弦波都是為了降價雜訊。

當然以後還會在換向速度,線圈分布上做文章,繼續降價電機雜訊。


樓上說什麼齒輪或者人為加上去的屬於一本正經的瞎扯淡。

任何電機運行都會發出聲音,即使是在理想條件下。這東西簡單說就類似於大家聽到的變壓器工作時的嗡嗡聲,來自於電磁雜訊。

電機的定子和轉子之間有間隙,間隙上有轉子產生的交變磁通(電動汽車一般都是使用直流電機,交變磁場產生於轉子),這些交變磁通會引起鐵芯的振動而發出聲音。

另外直流調速裝置因為電子器件工作原理會產生高頻諧波,這些諧波同樣會在間隙處產生電磁雜訊。

以上。


應該是電機驅動器中的電感、陶瓷電容發生諧振產生的噪音。這個很多程度上是無解的,只能減小,無法消除。


--------------------------150304補充------------------------

此答案下吐槽者甚重,很多人都偏向於電機勵磁噪音。我對那方面不太了解,因此未敢妄言。只是就自己平日擺弄機械的經驗得出了以下答案,請廣大吱友懷批判之心看待此答案,謹慎點贊。

更歡迎吱乎大牛專業人士來個全面詳盡些的答案,將雜訊來源剖細辨明,規正視聽。

原答案不做修改,如果我說錯了那就是錯了,當受其辱,無可推脫。

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是齒輪傳動的聲音。

如下圖:

齒輪轉動的原理實際上是靠輪齒相互推動來做功,每一次輪齒做功時都會產生一次碰撞和摩擦。當這種聲音隨著齒輪工作連續響起,就成為了我們耳中的「嗞嗞」聲。

輪胎與地面接觸、摩擦也會產生類似的噪音,但是在低速狀態下不大明顯,越寬的輪胎、越多的胎齒造成的雜訊也就越大。胎齒的布局可以對該雜訊的分貝曲線形成不同的齒狀波形,但因為橡膠材料的天然特性,雜訊頻響相對於齒噪更偏向於低音頻段。

比如使用輪轂電機的車輛在行駛時,一般我們聽到的便只有胎噪,沒有齒噪。

當車輛速度較高,還會產生風噪,這種噪音是車身衝撞空氣,產生湍流震動引起的雜訊。頻響領域偏向於低音,在高速下會向高音域偏移,甚至產生尖銳的嘯叫。這種雜訊往極端發展可以延伸為突破音障時形成音爆,具有武器般的巨大威力。

軸承運行時也會有雜訊,這種雜訊和風噪更接近一些,是連續的聲音。如果哪個軸承的聲音波形呈現出明顯的齒狀特性,那麼這個軸承一定出了什麼毛病。

在電路系統中,以電感為主的線圈結構會因交變磁場產生噪音,但以一般電動車的功率來說,這種噪音即使在車內也是很難聽到的。

綜上,齒噪是最直接的聲源。


電機驅動器PWM調製波形在音頻範圍內產生的諧波,使電機等零部件振動發聲。


是為了讓前方行人意識到後邊有車,所故意製造的聲音。


剛剛做電動汽車行業半年,說一下我的理解,沒看過題主說的電影,以我實際聽到的聲音為標準回答吧^_^。這個聲音主要有兩種原因:第一個是大家說的電磁雜訊,其實這個本質上是電機轉子和定子的導線受力震動的聲音,和在高壓線下聽到的嗡嗡聲是類似的道理,畢竟線圈並不是完全不能動的;第二個是轉子整體受力沿軸向的振動。這兩個都是由於電磁感應線圈受力導致的,所以電流越大,振動也就越強烈,這就是通常電動汽車啟動時雜訊大,正常運行是雜訊小的原因了。

當然電影里是特效的可能性更大吧,哈哈


應該是電機的的勵磁聲,就像變壓器的聲音


電動機的噪音成分很複雜。很多部件都會產生噪音。主要有以下幾個部件產生。

1軸承轉動噪音

2電機內部風扇噪音

3控制電機的電路里的元件雜訊。

一般來說。除了高負載情況下(比如電力機車)一般電機是直接安裝在車軸上的(比如街上的電瓶車)所以齒輪的機械噪音基本可以排除。而軸承的噪音應該是很低的(相對於其他噪音)否則在如此強烈的振動下車軸早就變形了。

電路的噪音一般都是因為變壓器里的矽鋼片的鬆動導致的。通常發生在老舊電路里。並且一般聲音也不會太大。

而作為電動機里的關鍵原件——風扇。如果不能快速降低電機內部線圈組的溫度的話。線圈繞組上的絕緣層會迅速燒破。引發短路以及其他問題。如果你有看過工業電動機的內部結構的話你就會發現裡面的散熱風扇一般都是由許多片小扇葉構成的。在高速旋轉時更容易發出尖銳的類似口哨一般的聲音。(手搖式防空警報用的也是同樣的原理)這也就是電機主要的噪音來源了。


與可聽聲頻頻率相同的電磁諧波引起的繞組相互撞擊的聲音。


某天我開電動車的時候,忽然發現和題主類似的聲音。

以為什麼問題,一路都在擔心電池爆炸著火車毀人亡的驚嚇中度過 。

那天是開車去找男票。

一接上男票,就哭訴了這個問題。

機智的男票鼓搗了半天,說。

國產車音響就是差啊!

然後我就踏實了。。果然音響調低聲音小了,關了就沒了。


電動機也是機,會動的機械都有雜訊。硬碟加速的聲音聽過吧?那麼小的的電機都有雜訊,何況車用電機


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