Se il veicolo elettrico è troppo silenzioso

Il cartone animato “I Pronipoti”, trasmesso in televisione nei primi Anni ’60 (e tornato con nuovi episodi negli Anni ’80), vede una famiglia andare in giro su una macchina volante nell’anno 2062. Anche se non abbiamo ancora macchine volanti, presto sentiremo suoni simili provenire dai veicoli elettrici (EV).

Esistono tre tipi principali di veicoli elettrici:

• Un veicolo elettrico ibrido (HEV) utilizza una combinazione di motori elettrici e un motore a combustione interna tradizionale.
• Un veicolo elettrico ibrido plug-in è una variante dell’HEV. Pur essendo ancora dotato di un motore a combustione interna tradizionale e di motori elettrici, la sua batteria interna può essere ricaricata collegandola ad una fonte esterna di energia elettrica.
• Un veicolo elettrico a batteria è un veicolo a motore che utilizza esclusivamente motori elettrici per la propulsione.

È risaputo che i veicoli elettrici emettono poco rumore dal motore rispetto ai tradizionali motori a combustione interna e, pertanto, rappresentano un rischio per non vedenti, bambini piccoli, anziani, corridori, ciclisti o pedoni che hanno bisogno di sentire quando un veicolo si sta avvicinando.

Uno studio dimostra che questi EV più silenziosi hanno il 40% di probabilità in più di entrare in collisione con i pedoni rispetto alle auto con un normale motore a combustione. Un altro studio ha mostrato che un pedone potrebbe non sentire adeguatamente gli EV che viaggiano a bassa velocità fino a quando mancano appena 1-2 secondi all’impatto, quando spesso è troppo tardi per evitare danni.

Diversi fattori contribuiscono a rendere gli EV più silenziosi: non fanno rumore all’avviamento e non emettono alcun rumore apprezzabile partendo da uno stop o da un semaforo né in retromarcia.

Personalmente posso confermare queste esperienze, poiché recentemente mi sono informato per acquistare una nuova auto di famiglia. Su un HEV, ad esempio, è sufficiente premere un pulsante per mettere in moto l’auto, ma non si sente il familiare suono del motorino di avviamento che gira per accendere il motore a combustione.

Si accende soltanto una spia verde per indicare che l’auto è «pronta». Occorre abituarsi a quanto sia silenziosa l’auto, dal momento che non si sente il suono familiare del motore.

Quando si inizia a guidare, si comincia a capire che, andando in retromarcia o in avanti, il motore a combustione non si sente e non va in moto fino a quando non si raggiungono i 30 km/h circa.

Inoltre l’auto spegne automaticamente il motore a combustione in alcuni momenti, quando l’auto si ferma, per risparmiare carburante. In pratica, quando si riparte da uno stop o da un semaforo, il veicolo è assolutamente silenzioso fino a quando raggiunge una certa velocità alla quale i rumori degli pneumatici e del vento tornano a farsi sentire.

È proprio per questi motivi che i governi stanno iniziando a imporre l’installazione di dispositivi sugli EV che emettano un suono all’esterno durante la marcia a bassa velocità, al fine di avvertire i pedoni del fatto che un’auto si sta avvicinando e per aiutare a prevenire potenziali incidenti; un esempio è quello riportato in Figura 1. A seconda delle varie parti del mondo, questi dispositivi vengono denominati VESS (Virtual Engine Sound System), AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System) o generatori di suono di motori/veicoli.

Figura 1: Scenari che possono trarre vantaggio dai VESS

 

Come soddisfare le normative governative e ridurre il time to market

I nuovi requisiti governativi prevedono generalmente che un VESS debba emettere dei suoni quando l’EV si muove in retromarcia e mentre il veicolo è in marcia in avanti fino a una velocità massima definita (negli Stati Uniti pari a 30 km/h, in Europa 20 km/h).

Il livello di pressione sonora del suono emesso deve variare di una quantità specificata a mano a mano che la velocità del veicolo aumenta o diminuisce, al fine di avvisare i pedoni del cambiamento di velocità.

Normalmente le normative VESS non impongono l’esatto tipo di tonalità/segnale che deve essere emesso, ma alcuni primi prototipi variano la tonalità/l’altezza del suono per dare l’impressione acustica di un’astronave in avvicinamento: per questo all’inizio dell’articolo si faceva riferimento a “I Pronipoti”. Le attuali implementazioni sembrano focalizzarsi su tonalità in qualche modo futuristiche ma armoniose, come si può vedere in Figura 2.

Figura 2: Simulazione di TI di un suono VESS armonioso

In alcuni casi, le case automobilistiche scelgono di implementare anche un altoparlante aggiuntivo nella loro implementazione VESS nella parte posteriore della vettura per offrire una misura di sicurezza supplementare aggiungendo un suono ulteriore e segnalare che l’auto è in retromarcia, in modo da dare un’idea sonora esteticamente più gradevole e un suono più naturale per l’intero veicolo. Il suono potrebbe anche affievolirsi verso la parte posteriore del veicolo nel caso in cui il progetto implementi soltanto un altoparlante anteriore.

Poiché le normative VESS sono ancora in evoluzione a livello mondiale, i produttori di amplificatori audio per auto si stanno muovendo rapidamente per assicurare che le loro gamme di amplificatori supportino questo spazio di mercato emergente per le apparecchiature finali per autoveicoli. Molte Case automobilistiche sono alla ricerca di una soluzione scalabile per amplificatori audio per autoveicoli che consenta loro di ridurre i costi di ricerca e sviluppo semplicemente creando un unico progetto di scheda per rispondere alle soluzioni VESS con solo altoparlante anteriore o alle implementazioni VESS con altoparlanti sia anteriori che posteriori.

Texas Instruments (TI) offre una famiglia scalabile di amplificatori audio per automobili di Gruppo D che risponde alle richieste del mercato VESS. TI è l’unico produttore di amplificatori audio per automobili ad offrire un amplificatore a due canali e con ingresso digitale, qualificato per il settore automobilistico di Gruppo D: il TAS6422-Q1. TI propone inoltre amplificatori audio per auto di Gruppo D monocanale e a quattro canali, che offrono la scalabilità e la flessibilità necessarie alle case automobilistiche per affrontare il mercato VESS.

Risorse supplementari

• Video su caratteristiche e vantaggi del TAS6424-Q1.
• Schema di riferimento per apparecchiatura finale VESS.
• Ulteriori risorse per la progettazione di HEV e EV.

www.ti.com