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3天内不再提示

让电动车摆脱低速安全问题的AVAS

E4Life 来源:电子发烧友原创 作者:周凯扬 2022-08-01 07:22 次阅读
在汽车电动化带来的绿色出行潮流下,不少安全问题也引起了人们的关注,这里说的不仅仅是自动驾驶,还有声音上的安全问题。市面上大部分电动车、混动汽车和插电式混动汽车几乎是无声的,只有当其速度达到20km/h左右,产生的风噪和道路噪声才能被人耳所听到,如果在低速行驶下没有车辆声音报警系统的话,行人很难发现从身边驶过的电动车。因此,低速行驶提示音系统(AVAS)成了不少汽车厂商和政策制定者考虑的问题。

主动声音设计的重要性

对于汽车厂商来说,汽车低速警示音这类系统也可以作为品牌形象的一个表达,就像各个车厂的喇叭、声浪或是手机厂商的铃声一样。但作为一项安全性的声学设计,需要考虑的方面还有很多,无论是分贝、频率等等,如何做到行人警示程度最高才是AVAS系统的最优先需求。厂商根据当地政策要求创建好AVAS声音的模型后,需要对其做各种测试和优化,完成认证后再进行部署。

与此同时,低速并不是这类系统需要考虑的唯一场景,同样关键的还有静止状态和倒挡。大家都知道电动车起步加速快,所以即便是静止状态下,电动汽车处于可行驶模式,一瞬间的启动也很有可能对车身旁边的人造成伤害,所以相关场景下也需要提供一定的警示音。

如何打造一个AVAS系统
APM32F103RCT7 AVAS方案/ 极海半导体

其实打造一个AVAS系统并不难,只需要通过CAN总线获取车速等信息,将其发送给主MCU,MCU发送GPIO控制信号音频功放,从而实现发出警示音。目前不少汽车通用MCU都有提供这类解决方案,比如意法半导体的SPC582B60E1以及极海半导体的APM32F103RCT7等。不过有汽车车身上不止一个警示音扬声器,设计者在开发该系统时也必须得保证声音能够覆盖整个车身外部。

虽然播放警报声对于车载MCU来说并不是什么复杂的工作,但依然为其带来了一定负载。如果MCU负载较高的话,设计者也可以选用单独的音频合成IC来完成,比如罗姆集团旗下蓝碧石半导体推出的ML2253x系列。与传统的MCU和放大器组合的方式不同,ML2253x已经集成了放大器,部分也已集成了闪存,所以几乎不需要其它外部元件就能实现AVAS所需的功能。

语音合成IC的AVAS方案/ 罗姆

编程声音数据上,除了支持标准的板载ROM重写功能外,也可以选择用主MCU通过SPI/IF来完成数据重写,这样出货后也能实时改写音频数据,可通过一系列固件更新对汽车的AVAS提示音进行优化。

已经逐步落地的标准和法规

最后我们来聊一聊AVAS规范化的问题,过去几年中,其实已经出台了不少AVAS有关的标准,比如ISO 16254等等,而且各国各地区的法规也开始往强制AVAS上发展。比如在欧洲实施的UN/ECE R138,就规定2019年7月之后推出的电动和混动车,都必须配备AVAS系统,日本也同样采用了这一规范。

美国则也推出了相关法规FMVSS141,但两者在一些测试条件上存在差异,比如FMVSS141并没有对轮胎做出特殊要求,而轮胎本身也会造成测试结果的差异,尤其是在低速行驶的情况下。此外,UN/ECE R138对提示音的测试是允许在车内进行的,FMVSS141则必须在车外测试,而且必须采用实车测试,不接受仿真结果。

我国其实也制定了电动汽车低速提示音的相关标准,比如国家标准GB 7258-2017《机动车运行安全技术条件》中就提到:纯电动汽车、插电式混动汽车在车辆起步且车速低于20km/h时,应能给车外人员发出适当的提示性声响。虽然这是一个强制标准,但它只覆盖了起步场景,而且这个提示性声响明显在标准中是作为可选项的。
 
现有的AVAS法规分布/ 西门子

除此之外GB/T 37153-2018《电动汽车低速提示音》标准中提出,提示音系统的工作测速范围至少在包含0~20km/h这个范围,至于车辆完全静止但处于可行驶状态是否发声由厂商自己来决定。虽然这一标准完善了在电动汽车在低速行驶下的声音提示规定,但这一标准目前仍只是推荐性标准,是否强制启用还是看厂商自己的选择。

依笔者的看法,目前不少汽车的ADAS系统已经集成了行人避障系统,比如依赖短距的毫米波雷达和激光雷达等,但这样的安全策略与AVAS在实现方式上是不一样的。AVAS作为一项“被动”安全特性,如果不对其采取强制性规定,而是给到用户一个可开关的选项,甚至是默认关闭的状态,那么这对AVAS的普及并不能起到显著的作用,也没法真正让电动汽车摆脱低速行驶下的安全隐患。
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