Prilagajanje komponent proti hrupu

06.04.2022

Električni avtomobili pred konstruktorje postavljajo marsikateri izziv. Teh ne manjka niti takrat, ko gre za neprijetne zvoke, ki lahko negativno vplivajo, in dobro počutje potnikov v kabini.

Hrup, vibracije in drugi zvoki, ki jih oddaja avtomobil, so močno povezani s počutjem potnikov in v električnih avtomobilih lahko še bolj pridejo do izraza, saj so bolj slišni tudi tisti, ki jih v avtomobilu z motorjem na notranje zgorevanje, čeprav so prisotni, ne zaznamo, ker jih zakrije hrup motorja.

Pred proizvajalci je v zvezi s temi kriteriji več izzivov. V električnem avtomobilu ni prikrivajočega učinka hrupa motorja na notranje zgorevanje. V kabino se tako prenašajo šum gum in vetra, zvoki, ki jih oddajajo motor in prenosi, ter različni udarci, ki jih sicer ne bi zaznali. Elektromotor poleg tega ni popolnoma neslišen, ampak oddaja drugačen zvok, ki se od nizkih tonov motorja na notranje zgorevanje razlikuje po visokih tonih. Ti so lahko celo bolj moteči od sicer močnejšega hrupa motorja.

Konstruktorji električnih avtomobilov poleg tega težijo k lahki gradnji avtomobila, ki slabo vpliva na zvočno izolacijo kabine, saj ne morejo uporabljati debelih izolacijskih oblog, ki sicer uspešno preprečijo vdor predvsem nizkih tonov, vendar lahko s povečanjem mase zmanjšajo doseg vozila. Povečana je tudi togost karoserije, kar pred konstruktorje postavlja težavo zagotavljanja učinkovitega vzmetenja brez povzročanja neugodnih zvokov.

Morebitni moteči elementi

Elementi, ki zaradi odsotnosti hrupa motorja na notranje zgorevanje lahko motijo zvočno udobje v kabini so elektromotor, ki je sicer veliko tišji od motorja na notranje zgorevanje, vendar oddaja zvok z višjimi frekvencami, ki lahko potnike motijo. Poleg tega na udobje v avtomobilu vpliva z vibracijami, ki se na potnike prenašajo prek karoserije. Ker jih ne prekrije zvok motorja, se v kabino prenašajo zvoki in vibracije, ki jih povzročajo menjalnik in drugi prenosi na pogonskem sklopu. Zaradi tihega pogona pridejo do izraza zvoki pomožnih naprav, kot so alternatorji, črpalke, nadzorna enota, klimatska naprava in podobno.

Električnim avtomobilom so namenjene posebne gume. Gume za klasične avtomobile imajo namreč manjšo nosilnost in večji kotalni upor, poleg tega povzročajo več kotalnega hrupa, ki v kabini električnega avtomobila poveča vtis hrupa. Med potencialnimi povzročitelji hrupa zaradi udarcev s tal je tudi vzmetenje, ki ima na električnih avtomobilih, kljub lahki gradnji, opravka s povečano maso zaradi težkih baterij.

Klasične torne zavore so zaradi rekuperativnega zaviranja manj v uporabi, a so tedaj zaradi večje mase vozila bolj obremenjene in lahko s škripanjem pripomorejo k neugodni zvočni kulisi v kabini električnega avtomobila. Ker konstruktorji električnih vozil težijo k lahki gradnji, je zvočna izolacija kabine manj intenzivna, posledično vanjo prodre več hrupa.

Učinkovita aerodinamika na električnem avtomobilu ni pomembna le zaradi zagotavljanja večjega dosega, ampak tudi zaradi zmanjševanja hrupa vetra okoli karoserije, ki lahko sicer predvsem na avtocestah doseže enako raven kot na avtomobilih z motorji na notranje zgorevanje in izniči pozitivni vpliv tišjega delovanja elektromotorja.

Ukrepi za zmanjšanje neugodnega hrupa v kabini

Celovit pristop k oblikovanju platforme, karoserije in pogonskega sklopa, s katerim že med razvojem avtomobila zmanjšajo možnost nastanka neprijetnih zvokov.

Pasivno zmanjševanje hrupa

Pred vibracijami pogonskega sklopa in elementov podvozja se je mogoče zaščititi na podoben način kot do zdaj, vendar morajo biti materiali za dušenje vibracij motorja prilagojeni frekvencam, ki so višje kot pri motorjih na notranje zgorevanje.

Ker je zaradi zmanjševanja mase avtomobila zvočna izolacija manj učinkovita od izolacije na avtomobilih z motorji na notranje zgorevanje, inženirji to premoščajo z različnimi materiali za absorpcijo zvoka, ki jim učinkovitost povečujejo z različnimi vzorci v strukturi. Pomagajo si tudi z večplastnimi materiali z votlinami, ki so natančno prilagojene zvočni frekvenci, ki jo morajo izničiti.

Aktivno upravljanje hrupa

Prvi način za aktivno upravljanje hrupa je »aktivno izničevanje hrupa«, pri katerem s pomočjo mikrofonov, ki zaznavajo moteče zvoke, procesor ustvari zvočne frekvence, ki so 180 stopinj odmaknjene od faze, ki jo oddaja moteči vir, te pa se predvajajo iz zvočnikov audio sistema. Ta ukrep je učinkovit predvsem proti zvokom s stalno predvidljivo frekvenco, kakršen je zvok motorja, ne pa proti naključnim zvokom, denimo vetra mimo karoserije.

Bolj učinkovito je aktivno oblikovanje zvoka, ki s svojo ušesom prijetnejšo frekvenco in glasnostjo preglasi neprijetne zvoke, ki v kabino prodirajo iz okolice.