电动汽车模拟声浪

电子发烧友网报道（文/李诚）环保意识的提升和政策的调控，驱动了能源架构的转型，加速了汽车电气化的发展进程，电机取代内燃机已成为必然事件。汽车电气化在按下了“碳中和”加速键的同时，似乎也按下了内燃机的静音键。

电动汽车无论在环保还是燃料成本方面，与传统燃油车相比有着巨大的竞争优势。同时，动力系统由内燃机向电机的转变，没有了引擎的轰鸣声，使得汽车的加速略显苍白无力，不仅降低了驾驶体验，还因为当时速低于19mph时，电机驱动过于安静，车辆发出的声响难以察觉，对行人尤其是视障人士，存在着较大的安全隐患。因此，越来越多的有关部门和个人开始关注这一问题，寻求合理的解决良策。

有关部门出台相关政策，汽车厂商积极部署

据美国国家公路交通安全管理局调查结果显示，仅在美国本土，每年有将近两千多人因电动汽车过于安静，无法及时察觉电动汽车的行车动向而导致交通事故的发生。电动汽车也因为为安静的特性，成为了道路上无法察觉的“杀手”，这一安全问题也引起了美国政府的高度关注，并颁布了相关条例，要求在2020年9月1日起，美国境内的所有电池汽车在出厂前必须配备声浪模拟器，电动汽车在低速行驶状态下必须发出警示声或发动机声，以保证在行驶过程中能够有效地引起行人的警觉，进而降低交通事故的发生率。并且，这一条例的落地，有望降低至少2.5亿美元的经济损失。

其实，在该项条例颁布以前就已经有不少汽车厂商在新车型中引入了引擎声浪模拟系统，例如秉承以人为本造车理念的宝马，在2019年就正式启动了“BMW电动车声浪模拟”项目，试图通过这一方式来保障行人的安全，并为驾驶员创造更独特的电动汽车驾驶乐趣。

图源：宝马

作为电动汽车领导者的特斯拉在2019年时也引入了外置扩音器，允许车辆在行驶的过程中，通过模拟燃油车发动机的声音，警示行人。

超跑是无数男同胞的终极梦想，不论是那炫酷的外观，还是百公里加速令人肾上腺素爆表的声浪，令不少男同胞为此痴迷。不过汽车电气化已成为不可逆转的主流发展趋势，作为超跑厂商的保时捷为了不让大家因此遗憾，特地注册了汽车声浪模拟的专利，该专利主要是在原本属于燃油车排气管的位置构建出一个非真正意义上的排气管，并将扬声器放置在“排气管”内部，实现模拟燃油车声浪模拟的目的，以此为电动超跑注入“灵魂”。

为电动汽车注入“灵魂”的不仅仅只有汽车厂商，汽车产业上游的芯片厂商也推出了不同的解决方案，为终端应用厂商提供选择，例如ADI基于Blackfin的解决方案、基于SigmaDSP的解决方案，以及TI在虚拟引擎声浪系统方面也有相关的应用。

ADI基于Blackfin的解决方案

ADI在汽车声浪模拟方面共推出了两款不同的解决方案，本文讲解的是基于Blackfin的解决方案。该方案是在ADSP-BF706平台上实现的，通过数字信号处理器构建电动汽车声浪预警系统，以满足全球各地区电动汽车低速行驶的发动机声音安全法规。

基于Blackfin的声浪模拟系统拓扑 图源：ADI

该方案采用的是ADSP-BF706 DSP芯片作为该系统的核心，通过CAN总线实现单芯片控制系统。ADI为提高声浪模拟系统模拟的音效与现实内燃机引擎声的相似度，为ADSP-BF706配备了4个存储器映射SPI接口，通过这4个SPI接口，能够快速便捷的访问经过相位调制和频率调制过的25个WAV音频文件，而传统的产品最多只能同时访问5个WAV音频文件。频率调制和相位调制的目的是根据当前车辆情况，通过调制信号音与声调的大小来输出内燃机进气、压缩、做功（膨胀）和排气的相关音频。可访问数量的增加，以及音频信号的调制，极大地提高模拟音浪与真实音浪的相似性。

同时，为了1:1的还原汽车在加、减速过程中的声音变化效果，ADI还为其内置了16倍的音量调整功能。通过CAN总线实时读取当前车辆的行驶速度，然后ADSP-BF706根据当前速度变化对输出音量做出升高或降低的调整，实现动态控制音量的目的，为电动汽车驾驶员提供更真实的驾驶体验。

TI电动汽车声浪模拟系统

TI共推出了两款可用于电动汽车声浪模拟系统的处理器芯片，分别为DRA714和DRA710，他们之间的不同之处在于DRA714多了一个DSP功能，通过DSP能够结合音效算法，模拟出更逼真的音频效果。

汽车声浪模拟系统拓扑 图源：TI

本小节主要对DRA714主控芯片进行介绍，DRA714是一款基于ARM架构具备DSP的影音娱乐处理器。DRA714通过CAN收发器可以读取当前汽车的实时运行数据，将反馈回来的数据在DRA714内结合已有的音频文件或通过SPI接头调取外部存储的音频文件，输出与当前汽车运行状态匹配的音频，然后通过I2S接口与DAC连接，将数字信号转换为模拟信号并与喇叭连接，实现自适应的内燃机声浪模拟效果。

结语

在万物皆可“碳中和”的时代，在未来几十年后电机取代内燃机已是必然的结果，但安静的电动汽车对于行人或其他动物来说未必是一件好事，潜藏着较大的安全风险。同时，对于内燃机爱好者来说，没有了发动机低沉的轰鸣声，大大地降低了驾驶体验。汽车声浪模拟系统的引入不仅能为行人提供有效的预警，还增加了轰油门带来的驾驶乐趣。