Artykuł opublikowany w:

Home Magazyn Dobre nagłośnienie w elektryku to wyzwanie

Car Audio

Dobre nagłośnienie w elektryku to wyzwanie

Car Audio

Dobre nagłośnienie w elektryku to wyzwanie

Grzegorz Sikora, szef działu Automotive Acoustic Systems Engineering w Harman International
Przeczytasz w 4 min
Przeczytasz w 4 min

Z pozoru wszystko wydaje się proste. Współczesne samochody elektryczne są już tak ciche, że stworzenie dobrego nagłośnienia powinno być łatwiejsze niż w samochodzie z silnikiem benzynowym czy Diesla. Okazuje się jednak, że napęd elektryczny zmienił tak wiele, że konstruktorzy systemów audio wcale nie mają łatwego życia.

Nowoczesny samochód elektryczny zwykle urzeka nie tylko osiągami, ale i ciszą na pokładzie. Skoro nie ma głównego źródła hałasu w postaci silnika spalinowego, to łatwiej delektować się ciszą w kabinie. Okazuje się jednak, że wrażenie ciszy jest nieco złudne. Im większa prędkość tym bardziej dają znać o sobie opony i szum wiatru opływającego nadwozie. Nie wierzycie? Wystarczy się wsłuchać.

– Owszem, w samochodzie elektrycznym jest dużo ciszej, ale tylko do prędkości ok. 50 km/h. Pamiętajmy, że w aucie mamy trzy źródła hałasu. Prócz silnika to jeszcze opony i tzw. aerodynamika, nie licząc warunków atmosferycznych. W samochodach spalinowych dominujący jest silnik – przy niższych prędkościach. Stąd już po jego uruchomieniu zwykle uaktywnia się układ VNC odpowiedzialny za tzw. kompensację szumu (a nie aktywne maskowanie). Oczywiście w aucie elektrycznym jest zbędny przy niskiej prędkości. Ale zależy też w jakim aucie elektrycznym – mówi Grzegorz Sikora, szef działu Automotive Acoustic Systems Engineering w Harman International.

Okazuje się, że wiele zależy od fabrycznego wygłuszenia samochodu, wedle zasady im tańsze auto tym zwykle gorzej z izolacją akustyczną. Według prowadzonych badań, m.in. przez międzynarodowe stowarzyszenie inżynierów i ekspertów technicznych z branży lotniczej i motoryzacyjnej SAE International, różnica pomiędzy dobrze przygotowanym autem spalinowym a elektrycznym jest zaskakująco mała biorąc pod uwagę wpływ silnika na hałas w kabinie. Powyżej 50 km/h coraz bardziej dają się we znaki odgłosy toczenia opon (spory wpływ na odczucie hałasu ma także nawierzchnia, po której jedziemy) oraz wszelkie niedoskonałości aerodynamiczne. Nawet niewprawne ucho usłyszy hałas generowany przez lusterka, kołpaki i inne elementy nadwozia samochodu.

– Naturalnie dużo zależy od tego, jak wiele można zainwestować w dany model samochodu. Układ VNC, który ma swoje ograniczenia, znajdziemy właściwie w każdym współczesnym samochodzie premium. Znacznie lepszy układ RNC (aktywne tłumienie hałasu) z zaawansowanymi algorytmami, akcelerometrami i monitorowaniem za pomocą mikrofonów może zniwelować przede wszystkim niskie częstotliwości, by uzyskać jak najlepsze warunki akustyczne – dodaje Sikora, podkreślając, że Harman dużo inwestuje w badania nad zwiększeniem pasma aktywnej kontroli szumów, m.in. projektując głośniki w zagłówkach.

Ale nawet najprostszy układ kompensacji hałasu wymagania strojenia. Okazuje się, że ich pracę dostosowano nawet do rodzaju silnika zastosowanego w samochodzie. W czasach, gdy jeden model auta można było zamówić z tradycyjną rzędową czwórką (R4), widlastą szóstką (V6) czy ósemką (V8), zespół akustyków spędzał godziny na jazdach próbnych i strojeniu układu, by najbardziej efektywnie kompensował niepożądane hałasy. W pojeździe elektrycznym jest już inaczej, co nie oznacza zaprzestania jazd próbnych i pomiarów. Te odbywają się na bieżąco podczas prac nad kolejnymi autami.

A co z nagłośnieniem? Okazuje się, że konstrukcja samochodów elektrycznych to zupełnie nowe wyzwanie dla konstruktorów odpowiedzialnych za nagłośnienie. Już sam projekt podwyższonej płaskiej podłogi oznacza, że można zapomnieć o jednym z bardzo cenionych rozwiązań: subwooferach instalowanych pod fotelami w podłodze samochodu. Pozostaje zatem wykorzystać lokalizację w bagażniku, przede wszystkim miejsca przy nadkolach, albo sięgnąć po tzw. front bass czyli mocowanie głośnika w przegrodzie czołowej samochodu – o ile jest wystarczająco dużo miejsca na zaprojektowanie odpowiedniej komory. Wciąż bierze się także pod uwagę tradycyjne miejsca w drzwiach.

Projektowanie nagłośnienia dla samochodów elektrycznych wiąże się z jeszcze jednym ograniczeniem: masy. – Nie jest tajemnicą, że aby ograniczyć masę głośników zwykle stosujemy modele z magnesami neodymowymi. Są znacznie mniejsze i lżejsze przy zachowaniu tych samych właściwości i jakości, jak w przypadku konwencjonalnych głośników. Magnesy neodymowe nie są jednak tanie, a ich dostępność na rynkach międzynarodowych i dynamika cen w obecnej rzeczywistości stanowią spory problem. Stąd pracujemy nad nowymi rozwiązaniami, by ograniczyć stosowanie neodymu. Koszty materiałów stają się coraz istotniejsze dla branży – dodaje Grzegorz Sikora.

W samochodach elektrycznych poszukiwanie niższej masy oznacza także zmianę w konstrukcji subwooferów. – Sięgamy po jednocewkowe modele przystosowane do pracy w obudowach o możliwie jak najmniejszej pojemności, nawet kilku litrów w przypadku rozwiązań typu Externally Coupled Subwoofer. Niestety, nawet o mniejszą przestrzeń musimy walczyć z projektantami samochodów, którzy zwykle preferują wykorzystanie przestrzeni na dodatkowe schowki czy wnęki na przechowywanie drobiazgów. I zazwyczaj przegrywamy tę walkę – przyznaje Sikora.

Nie jest tajemnicą, że piętą achillesową współczesnych samochodów elektrycznych są instalacje elektryczne do zasilania tzw. wyposażenia akcesoryjnego 12V. Konstruktorzy muszą brać pod uwagę ograniczone zapotrzebowanie na prąd. Okazuje się jednak, że stosowne ograniczenia zwykle wiążą się z tym, iż w samochodach elektrycznych stosuje się baterie 12V o mniejszej pojemności, które są bardziej narażone na rozładowanie niż w tradycyjnych pojazdach spalinowych. Specjaliści czekają jednak na prawdziwą rewolucję. Trwa bowiem odliczanie, który z producentów samochodów elektrycznych jako pierwszy wprowadzi instalację 50 V dla zestawów audio i infotainment. Z perspektywy miłośników audio oznacza to znacznie lepsze możliwości wykorzystania wydajniejszych wzmacniaczy i doznania akustyczne znacznie bliższe tych jakie znamy z domowego sprzętu audio wysokiej klasy. – To będzie mała rewolucja w samochodowym audio. Jakość wzniesie się na wyższy poziom. Przyjemność słuchania odkryjemy na nowo – uważa Sikora.

Dobrego audio nie należy bać się w samochodzie elektrycznym. Grzegorz Sikora zapewnia, że nie musimy obawiać się głośniejszego grania czy słuchania muzyki podczas nawet najdłuższych podróży. Wbrew pozorom pokładowy infotainment ma niewielki wpływ na zasięg samochodu zasilanego prądem. – Różnice są znikome, podobnie jak w samochodach spalinowych. Długotrwałe korzystanie nie oznacza, że pojazd spali litr więcej czy zużyje 1 kWh więcej – tłumaczy ekspert.

Nie sposób zapomnieć o kosztach. Stąd im wyższa klasa samochodu, tym łatwiej o zaawansowaną korekcję dźwięku, dodatkowe głośniki, zaawansowane kodowanie dźwięku przestrzennego (łącznie z Dolby Atmos) i mocniejsze przetworniki. W tej mierze nie ma żadnych różnic pomiędzy pojazdami spalinowymi a elektrycznymi. W końcu i tak liczy się przyjemność słuchania.

Autor: Stanisław Jastrzębski

Czy wiesz, że?

  • Prezentowane wyniki badania (SAE) nie są najnowsze, ale obrazują specyfikę. W pomiarach uwzględniono trzy egzemplarze Forda Escorta. Wśród nich elektryczny (1700 kg) i dwie wersje spalinowe (o masie 1700 kg i 1200 kg). Pomiary hałasu przeprowadzano podczas postoju, przyspieszania oraz stałej prędkości (56, 72 i 88 km/h). Za każdym razem uwzględniano pomiary przeprowadzone w kabinie, jak i na zewnątrz auta.
  • Okazuje się, że różnice pomiędzy poszczególnymi pojazdami są znikome podczas jazdy. Zwykle sięgały nie więcej niż 1 dB, co dla ludzkiego ucha nie stanowi istotnej zmiany. Naturalnie, im wyższa prędkość tym wyniki były coraz bardziej zbliżone. Co innego podczas postoju czy przyspieszania. W obu przypadkach przewaga samochodu elektrycznego jest ogromna. W tej mierze żaden samochód spalinowy nie ma żadnych szans i przegrywa pod względem generowanego hałasu.

Narzędzia
i kalkulatory