讓電動車擺脫低速安全問題的AVAS

在汽車電動化帶來的綠色出行潮流下，不少安全問題也引起了人們的關(guān)注，這里說的不僅僅是自動駕駛，還有聲音上的安全問題。市面上大部分電動車、混動汽車和插電式混動汽車幾乎是無聲的，只有當其速度達到20km/h左右，產(chǎn)生的風噪和道路噪聲才能被人耳所聽到，如果在低速行駛下沒有車輛聲音報警系統(tǒng)的話，行人很難發(fā)現(xiàn)從身邊駛過的電動車。因此，低速行駛提示音系統(tǒng)（AVAS）成了不少汽車廠商和政策制定者考慮的問題。

主動聲音設(shè)計的重要性

對于汽車廠商來說，汽車低速警示音這類系統(tǒng)也可以作為品牌形象的一個表達，就像各個車廠的喇叭、聲浪或是手機廠商的鈴聲一樣。但作為一項安全性的聲學設(shè)計，需要考慮的方面還有很多，無論是分貝、頻率等等，如何做到行人警示程度最高才是AVAS系統(tǒng)的最優(yōu)先需求。廠商根據(jù)當?shù)卣咭髣?chuàng)建好AVAS聲音的模型后，需要對其做各種測試和優(yōu)化，完成認證后再進行部署。

與此同時，低速并不是這類系統(tǒng)需要考慮的唯一場景，同樣關(guān)鍵的還有靜止狀態(tài)和倒擋。大家都知道電動車起步加速快，所以即便是靜止狀態(tài)下，電動汽車處于可行駛模式，一瞬間的啟動也很有可能對車身旁邊的人造成傷害，所以相關(guān)場景下也需要提供一定的警示音。

如何打造一個AVAS系統(tǒng)？
其實打造一個AVAS系統(tǒng)并不難，只需要通過CAN總線獲取車速等信息，將其發(fā)送給主MCU，MCU發(fā)送GPIO控制信號給音頻功放，從而實現(xiàn)發(fā)出警示音。目前不少汽車通用MCU都有提供這類解決方案，比如意法半導體的SPC582B60E1以及極海半導體的APM32F103RCT7等。不過有汽車車身上不止一個警示音揚聲器，設(shè)計者在開發(fā)該系統(tǒng)時也必須得保證聲音能夠覆蓋整個車身外部。

雖然播放警報聲對于車載MCU來說并不是什么復雜的工作，但依然為其帶來了一定負載。如果MCU負載較高的話，設(shè)計者也可以選用單獨的音頻合成IC來完成，比如羅姆集團旗下藍碧石半導體推出的ML2253x系列。與傳統(tǒng)的MCU和放大器組合的方式不同，ML2253x已經(jīng)集成了放大器，部分也已集成了閃存，所以幾乎不需要其它外部元件就能實現(xiàn)AVAS所需的功能。
在編程聲音數(shù)據(jù)上，除了支持標準的板載ROM重寫功能外，也可以選擇用主MCU通過SPI/IF來完成數(shù)據(jù)重寫，這樣出貨后也能實時改寫音頻數(shù)據(jù)，可通過一系列固件更新對汽車的AVAS提示音進行優(yōu)化。

已經(jīng)逐步落地的標準和法規(guī)

最后我們來聊一聊AVAS規(guī)范化的問題，過去幾年中，其實已經(jīng)出臺了不少AVAS有關(guān)的標準，比如ISO 16254等等，而且各國各地區(qū)的法規(guī)也開始往強制AVAS上發(fā)展。比如在歐洲實施的UN/ECE R138，就規(guī)定2019年7月之后推出的電動和混動車，都必須配備AVAS系統(tǒng)，日本也同樣采用了這一規(guī)范。

美國則也推出了相關(guān)法規(guī)FMVSS141，但兩者在一些測試條件上存在差異，比如FMVSS141并沒有對輪胎做出特殊要求，而輪胎本身也會造成測試結(jié)果的差異，尤其是在低速行駛的情況下。此外，UN/ECE R138對提示音的測試是允許在車內(nèi)進行的，F(xiàn)MVSS141則必須在車外測試，而且必須采用實車測試，不接受仿真結(jié)果。

我國其實也制定了電動汽車低速提示音的相關(guān)標準，比如國家標準GB 7258-2017《機動車運行安全技術(shù)條件》中就提到：純電動汽車、插電式混動汽車在車輛起步且車速低于20km/h時，應能給車外人員發(fā)出適當?shù)奶崾拘月曧?。雖然這是一個強制標準，但它只覆蓋了起步場景，而且這個提示性聲響明顯在標準中是作為可選項的。
除此之外GB/T 37153-2018《電動汽車低速提示音》標準中提出，提示音系統(tǒng)的工作測速范圍至少在包含0~20km/h這個范圍，至于車輛完全靜止但處于可行駛狀態(tài)是否發(fā)聲由廠商自己來決定。雖然這一標準完善了在電動汽車在低速行駛下的聲音提示規(guī)定，但這一標準目前仍只是推薦性標準，是否強制啟用還是看廠商自己的選擇。

依筆者的看法，目前不少汽車的ADAS系統(tǒng)已經(jīng)集成了行人避障系統(tǒng)，比如依賴短距的毫米波雷達和激光雷達等，但這樣的安全策略與AVAS在實現(xiàn)方式上是不一樣的。AVAS作為一項“被動”安全特性，如果不對其采取強制性規(guī)定，而是給到用戶一個可開關(guān)的選項，甚至是默認關(guān)閉的狀態(tài)，那么這對AVAS的普及并不能起到顯著的作用，也沒法真正讓電動汽車擺脫低速行駛下的安全隱患。