什麼是汽車聲響警示系統 (AVAS)？

電動車的汽車聲響警示系統 (AVAS) 是一種能夠產生獨特警示音的車用模組，其透過安裝於車體的揚聲器播放，讓其他用路人接收車輛位置、速度和行進方向的相關資訊。由於人們在車輛低速行駛時難以聽到車聲，為回應道路安全專家和視障權益倡導團體的主張，汽車產業開發了電動車 (EV) 和油電混合車的相關技術。

一般而言，車輛的聲音有三種來源：

• 引擎聲：為車輪提供扭矩的機械系統幾乎都會產生一些聲響，而內燃機的音量可能是非常大的。各種冷卻風扇也會產生聲音，但風扇不一定是隨時開啟的。在較高車速下，電動馬達也會產生尖銳噪音，燃料電池引擎的鼓風機和幫浦，亦會造成引擎噪音。
• 滾動聲：輪胎在路面滾動時，會與路面形成摩擦聲。音量大小取決於輪胎設計、路面狀況和車速。
• 氣動噪音：流過車體周圍的氣流，在較高車速下會產生紊流流動，並形成聲音讓行人察覺有車輛經過。不過，在低速行駛時，氣動噪音幾乎聽不到。

走在路邊或穿越馬路的行人、自行車騎士或站在路邊的兒童，都藉由這樣的車輛聲音作為有車輛接近的聽覺警示。這一點對於視障人士，或是因其他活動 (例如邊走邊滑手機或與他人聊天) 而分心的人而言特別重要。當電動車開始加入較為吵雜的傳統汽車行列時，由於其在低速行駛時幾近無聲，便成為行人安全的一項隱憂。美國國家公路交通安全管理局 (NHTSA) 於 2009 年的一項研究中發現，使用電動馬達的混合動力汽車，涉及行人事故的機率是一般車輛的兩倍，而涉及自行車事故的機率則高出 1.7 倍。當車速約為 12.4 mph (20 kph) 時，道路和氣動的噪音大到足以讓行人聽到，因此沒有產生額外聲音的必要。 

汽車製造商將 AVAS 模組導入電動車和油電混合車的原因有三個：

• 行人安全：AVAS 產生的警示音可降低與弱勢用路人 (例如行人和自行車騎士) 發生碰撞的風險。透過聲音而解決的常見情況包括：行人在斑馬線穿越道路、在停放車輛周圍行走，或行經倒車車輛後方等。
• 建立聲音品牌：在車輛低速行駛時，基於安全考量而發出聲音，也為汽車製造商帶來商機。汽車製造商可為其 AVAS 解決方案打造獨特的聲音，作為其車輛的標配。
• 法規遵循：對於在低速行駛時不會產生引擎噪音的車輛，許多國家已強制規定採用 AVAS。此類車輛包括蓄電池電動車 (BEV)、插電式油電混合車、油電混合車，以及部分的氫燃料電池車。

汽車聲響警示系統通常包含以下模組：

• 控制器區域網路 (CAN) 匯流排：AVAS 需要取得車輛狀態的相關輸入，才能以指定的音量與頻率組合，產生適當的聲音。這些資訊是由車輛的 CAN 匯流排提供，匯流排連接至各類感測器與裝置，用於測量或擷取車速、檔位設定、油門與煞車位置、環境噪音及加速。
• 處理：這是整個系統的大腦。它由電子控制單元 (ECU)、聲音引擎、放大器及 CAN 匯流排介面所組成。
• 輸出：處理模組使用感測器輸入，再透過系統的輸出模組產生聲音。AVAS 輸出模組的主要元件是揚聲器、配線、外殼和支架。有些車輛會利用現成車體面板 (例如引擎蓋) 的主動振動產生聲音。  

早期針對內燃機車輛噪音的法規，主要著重於降低噪音污染並提升駕駛警覺心。現在，監管機構已制定相關標準，確保 EV 及相關車輛必須產生聲音，以強化用路安全。針對行人警示系統制定的相關法規，主要基於兩個目的：

1. 這些法規不只提供保護用路人的法律依據，也為車輛工程師規範一致的設計準則。
2. 這些法規包含可測量的量值，以便工程師據此設計。

雖然每個國家或地區各有 AVAS 安全標準，但大多不約而同針對特定車速規範以下事項：

• 可聽性：不同車速下的噪音音量，必須足以在實際環境中被聽到。
• 可辨識性：車輛附近的人可藉由此聲音訊號，隨時間判斷車輛位置與行進方向。
• 相關性：產生的聲音應提供額外聽覺提示，例如車速、靜止狀態或倒車。

普遍採用的 AVAS 法規

以下是較常用於汽車聲響警示系統的一些法規和準則。

聯合國第 138 號法規 (UN r138)

大多數國家都採用這項國際標準，包括日本、歐盟、澳洲及英國。UN r138 內容相當完整，包括工程師所需知道的音量、頻率及測試等相關資訊。對於適用的 AVAS 系統，重要規範包括：

• 從車輛啟動至車速達 12 mph (20 kph) 為止，必須持續發出聲音。
• 倒車時，必須發出可辨識的倒車警示聲，其音量不可低於最低標準。
• 車輛靜止時不發出任何聲音。
• 針對不同車速範圍，必須以特定最低音量發出聲音。
• 建立的音頻必須包含至少兩個特定範圍內的頻率。
• 發出的聲音必須有音高變化，用於表示加速 (頻率提高) 與減速 (頻率降低)，當車速每變化 1 kph 時，聲音變化率至少為 0.8%。

美國聯邦機動車輛安全標準 (FMVSS) 141

凡於美國行駛、總車重額定值 (GVWR) 等於或小於 10,000 磅的油電混合車與電動車，必須遵循 FMVSS 第 141 號「油電混合車與電動車最低聲音規範」。

對於適用的 AVAS 模組，重要規範包括：

• 從車輛啟動至車速達 18.64 mph (30 kph) 為止，必須持續發出聲音。
• 倒車時，必須發出可辨識的倒車警示聲，其音量不可低於最低標準。
• 車輛靜止且已入檔時，必須發出聲音。
• 針對不同車速範圍和頻率區段，必須以特定最低音量發出聲音。
• 加速和減速的音量必須有變化，車速每變化 10 kph 時，應有 3 dB 的變化。
• 建立的音頻必須包含至少兩個且最多四個特定範圍內的頻率。
• 對於相同的品牌、車款、車款年份、車體型式與配備等級，必須產生相同的聲音。

中國 GB/T 37153

在中國，標準法規大多依循 UN r138。不過，由於中國城市的環境噪音量較高，因此其規定的音量較聯合國標準高出 2 dB。該標準也允許操作人員透過暫停開關以關閉 AVAS 模組。

SAE J2889-1 和 ISO 16254

這些密切相關的產業標準並不是法律所要求的。它們針對汽車聲響警示系統，規範所產生聲音的可接受測量方法。此類標準包括測試道路表面、背景噪音修正及麥克風擺放位置的準則。 

AVAS 聲音的設計結合了工程、美學、創新、效率與安全等需求，透過一項整合性的創意過程，打造出能同時滿足這些往往彼此衝突目標的產品。 這正是汽車製造商為何需要借重聲音設計人員的專業，以主導 AVAS 聲音設計工作的原因。

雖然每個團隊在流程上採取不同方法，但普遍都是先從品牌目標、法規要求及額外安全需求著手，之後再針對不同聲音進行實驗。他們可能會使用聲音樣本、數位效果、樂器或日常物品以探索特殊的聲學組合，藉此提升道路安全、符合法規要求，並打造公司品牌形象。

在音量與頻率等要求有法規可遵循下，透過聲音強化品牌形象，是需要反覆進行的過程。首先，他們會進行腦力激盪，發想與品牌相關的象徵元素，以作為聲音工程師的設計指引。這可能是一種自然且有機的聲音，例如風聲或水聲。或者，他們可能想要一種帶有影片般效果的強烈印象。有些品牌甚至希望自家 EV 能延續傳統燃油車款的代表性低沉引擎聲。 

一旦團隊確定該品牌願景，下一步就是評估 AVAS 產生的聲音與車輛運行聲之間如何交互作用。這些聲音可能會互補或出現遮蔽效果。聲音工程師要考慮的另一個重要面向，則是這些聲音組合是否和諧。他們還必須評估這些聲音帶給人們的感受。行人出現意外反應的一個著名例子，為 Jaguar 在其 AVAS 中採用太空船概念的聲音，反而讓行人抬頭看向天空。

為了因應這些複雜要素，聲音設計人員使用 Ansys Sound 後處理聲音設計軟體一類的模擬軟體，進行實驗、測試、最佳化並驗證不同的聲音設計概念。他們可以先建立一組基準聲音，接著透過調整音色、音高和音量等屬性，創造出全新的聲音效果。接著，他們可以探索這些聲音如何隨著馬達 RPM、速度、加速及扭矩等驅動參數而變化。這套軟體可讓您輕鬆變更參數，然後在實驗室、駕駛模擬器，或透過車上的 AVAS 硬體，就能即時聽到聲音。使用 Ansys Sound 這樣的模擬工具，讓工程師得以快速迭代，而無需耗費數週時間等待修改物理原型。 

Ansys Sound 螢幕截圖畫面，顯示聲音調校 (左) 與 AVAS 合規性檢查。

在 EV 和油電混合車，雖然汽車聲響警示系統是廣泛採用的安全配備，但隨著電動車日益普及，仍將帶來一些挑戰。其中最為明顯的是新型態的噪音污染問題。隨著街上越來越多 EV，其 AVAS 揚聲器所產生的聲音，可能對都市噪音污染形成額外負擔。此外，由於不同品牌在同一時間發出截然不同的聲音，這些聲音的混合可能會分散行人的注意力。在某些情況下，兩輛以上車輛的聲音可能相互衝突，聽起來像是新手樂隊般雜亂刺耳，而非資深交響樂團般和諧。

設計團隊也正在進行一些強化功能，包括：

• 根據環境而改變的自適應聲景，例如學區、醫院、行人徒步區或鄉村。
• 智慧城市整合，讓 AVAS 可與城市感測器或行人智慧手機互動。
• 讓車輛感測到其他噪音來源 (包括其他車輛) 的聲音，並自動調整聲音使其更和諧。
• 在吵雜環境中，將 AVAS 與視覺訊號結合運用。

同時，隨著電動車逐漸普及，以及其他技術大趨勢的發展，也帶來了新的商機。自動駕駛車輛需要額外的警示音，因為車內沒有駕駛可以按喇叭，或提醒潛在乘客車輛已抵達。人工智慧 (AI) 也可讓聲音設計人員探索和合成更多聲音選項，並以更快的速度和準確度進行測試。 

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