电动化交通︱善响于声 善影于形，奔腾于可持续绿道上的电动汽车（三则）
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导读-轰隆隆的引擎声给我们带来的不仅仅是汽车噪音，同时也是踩油门时反馈的听觉刺激，更给驾驶者和行人提供了一定的安全保障。然而，与传统引擎声相比，新型电动汽车还未被严格定义声音，它们可能听起来像任何东西：从摩托艇到宇宙飞船。部分汽车制造商提议基于原本的引擎声创新，另一部分则支持允许用户定制化声音。然而无论哪一种，都会对未来的城市声音乃至整体设计产生巨大的影响。则二介绍的是另外一项新研究，通过分析驾驶者的大脑，证实了电动汽车的另外一项巨大优势，那就是心理健康。则三介绍了电动汽车到底有多绿色，比如挪威作为全球电动汽车引擎的领导者，可以说自己的电动汽车能源是干净的，因为它们几乎全部来源于水电。但是如果电动汽车的能源来自一座燃油发电厂，那么电动汽车的环保程度如何呢？
原文/Alejandro De La Garza
Fred Lambert、Seán Clarke
翻译/胡萝卜、郝正博
编辑/众山小 校核/林中朴
文献/彭璐 排版/王月
一览众山小
2022/3/14
【则一】
电动汽车声音的可变性
创造未来声景的无限可能
图一、声景绘制意向。图：Ellen Porteus
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一、机会
今年冬末，当看到福特的新型全电动野马汽车Mach-E从布鲁克林的车库里驶出时，我感到上当了。它看起来更像是一个巨型的装有发动机的iPad，而不是标志性的美国肌肉车（特指一类高性能的轿跑车）的电动车型接班人。就在几周前，该公司的声音设计师向我介绍了他们通过尝试电吉他，Formula E赛车发动机声音和高压电源线的嗡嗡声来设计和数字化制造完美的引擎声所花费的时间，但我试驾的时候，我什么也没听到。正当我在车辆的触摸屏乱按时，我发现并立即按下了一个诱人的按钮，车子就一下进入“脱缰模式”。下一次我踩油门时，汽车起飞了，发出了赛博朋克飞船般的嘶吼声。现在才更符合我对它的想象。
由于其发动机的活动部件很少，电动汽车安静到不可思议。这听起来像是城市居民和其他厌倦交通噪音的人的福音，但它可能给依靠发动机噪音来感知自己的速度的驾驶员和通过声音感知迎面而来的车辆的行人带来更大的风险。对于汽车制造商而言，它还损失了跑车和卡车营销了数十年的令人振奋的隆隆的发动机声。咨询公司Wood Mackenzie的运输分析师Ram Chandrasekaran说：“作为一个汽车爱好者，人们对汽车的驾驶声有很高的期待。即使是不关心V-8发动机或手动变档的普通用户，仍然会对踩下油门时的声音反馈有天生的期待值。”
因此，像福特这样的公司已经求助于专业的声音设计师团队来帮助其制造新的，从电动汽车内外部扬声器发出的声音，从而使其更安全也更具市场。分析师预测，在未来四年中，电动汽车在美国的汽车销售份额将翻两番，达到8.5％。随着电动汽车的普及，这些声音制造专家将获得千载难逢的，创造出主导21世纪高速公路和城市声音的机会，就像20世纪一直由嗡嗡作响的内燃机主导一样。
来自宝马，奥迪和福特等公司的声音设计师与时代周刊（TIME）交谈时，经常将他们的工作描述为致力于通过声音展现其品牌精神。从ESPN的六音号角到雅虎的“Yahoooooo!”，这种企业对于声音的深入探索是有先例的。但是汽车制造商的工作迫在眉睫：人们转向使用电动汽车花费的时间越长，内燃机对地球造城的损害就更多。尽管电动汽车并非完全绿色环保（电池生产和发电对环境造成严重损害），但科学共识是，它们相比于汽油驱动的危害性较小。到2050年，美国道路上的汽车必须达到90％是电动汽车才能实现《巴黎协定》的目标。但目前，该国每售出100辆汽车中只有2辆是纯电动汽车。在销售市场，电动汽车必须能够行驶得够好够远，并且有良好的声音反馈才能满足潜在买家的需求。
尽管新冠疫情导致全球经济衰退，去年全球电动汽车销量仍增长40％，从2019年的200万辆增至280万辆。电动汽车制造商特斯拉的股价在2020年破纪录的产量之后飙升超过700％（尽管其价值此后一直在下降）。同时，蔚来（Nio）和比亚迪（BYD）等中国电动汽车品牌推出了新型电动轿车，以在全球范围内竞争。传统汽车制造商基本已经认识到，内燃机即将被淘汰。福特去年底推出了其旗舰产品Mach-E，这是其投入110亿美元推动电气化转型的一部分。宝马计划在2021年将其电动汽车销量翻一番。通用汽车在今年年初宣布，到2035年将只生产电动汽车。德意志银行分析师表示，大众汽车在2015年臭名昭著的“柴油门”丑闻之后开始接受电动汽车，并有可能最快在明年超过特斯拉电动汽车的销售额。美国总统Joe Biden的获胜以及可能收紧的里程标准可能会引发电动汽车的进一步增长。
如今的电动汽车购买者很大程度上是技术分析师称为“早期接受者”的人，指那些尽管存在有待解决的问题，但仍能看到创新带来的好处的人群。想要说服电车质疑者不仅需要车辆性能，里程和充电设备的提升，而且还需要成功的营销。这也正是声音设计师的用武之地。出于安全考虑，全世界的监管机构都要求电动汽车发出一些声音，尽管他们将这些声音具体听起来怎样留给汽车制造商来决定。这是一个巨大的挑战，因为从理论上讲，他们可以是任何声音。一家汽车科技公司Harman的资深体验研发经理Jonathan Pierce说：“这有点像1993年电影侏罗纪公园的制作，没人听过恐龙的声音，但他们不得不想出恐龙的声音。”
图二、作曲家Hans Zimmer位于洛杉矶的工作室，2019年6月，BMW
声音设计师长期以来一直在设计各种东西，从汽车引擎的轰鸣声到令人满意的关门声。但是他们从来没有机会如此大规模地塑造未来的声景。对于音响工程师来说，这就像是有机会不仅设计古根海姆博物馆（Guggenheim），而且能够设计整个曼哈顿天际线。然而，在竞争激烈的汽车设计界，关于声景的构想还没有达成一致。
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二、争议
概括来说，汽车制造商分为两个阵营。前者包括那些从汽油驱动汽车的声音中汲取灵感的人，或者至少试图使其听起来类似引擎声，尽管它们通常具有未来派的优势。奥迪和福特属于此类，例如福特的音响工程师试图使野马Mach-E的声音让人联想到其汽油动力的同名产品。福特音响设计工程师Brian Schabel说：“它必须具有力量感和坚毅感。”英国汽车制造商捷豹的工程师采取了类似的方法，削减了隆隆的V-8发动机和I-PACE电动跨界车的高转速摩托车的本质。捷豹路虎的音响工程师Iain Suffield说：“想要直奔一个让人们满意的良好状态，用户可以理解它，但又不过分奇怪。”奥迪音响工程师Stephan Gsell同意其看法并表示：“车辆是一种技术设备而不是乐器。”
另一阵营的汽车制造商根本没有兴趣复制汽油发动机的声音。音频品牌代理公司Made Music Studio（一家刚为尼桑LEAF设计了引擎声的音频品牌机构）的首席制作人和创新总监Danni Venne说：“我们不应该试图传达改变原有的声音，我们现在正通过技术呈现另一种方式。LEAF的声音有歌曲的音质。”通用汽车也向音乐方向迈出了一步，使用采样的吉他，钢琴和迪杰里杜管（didgeridoo）创造了电动汽车的声音。通用汽车音响工程师Jigar Kapadia说：“我们希望它听起来自然而又充满未来感。”
然而，宝马i4概念车两种声音都想要。在低速下，i4听起来就像是电子乐团正在热身演出。但是随着它的加速，音调变得越来越深沉。随之而来的是一种高音跳动效果，好像引擎盖下发生了某种现实扭曲的反应。宝马音响设计师Renzo Vitale说：“我们构思了一种声音来庆祝这辆汽车成为一种非常复杂的表演艺术装置，”Vitale与著名电影制片作曲家Hans Zimmer一起致力于i4的音响设计，他表示将噪音随着汽车的速度提高而加深是一种违反直觉的想法：“这是一种隐喻的表达方式，表示‘我们正在回顾过去’。”当看到Vitale的履历，也就对宝马最终获得了非常规的成绩不足为奇了：他在业余时间创作电子乐和管弦乐，曾在前卫金属乐队中演奏，创作了大胆的现场表演艺术。此外，还获得德国亚琛工业大学的声学专业博士学位。他表示：“我曾在一次疯狂的展出中全身涂黑，赤身展示。”
在Vitale这样的声音设计师对电动汽车声音设计的艺术潜力感到兴奋的同时，汽车制造商则正垂涎于营销机会。奥迪在网上发布的一部制作精良的宣传视频生动地展示了其工程师寻求完美音质的过程，该团队思考性的观察了直升机和风洞。福特则是与一位音乐家合作，制作了一个对Mach-E引擎音进行采样的EDM曲目。Zimmer在最近的宝马宣传视频中大力宣传了他在i4上的工作。他在当场说道：“声音彰显了一切的灵魂。目前，我们正处在一个令人振奋的时刻，塑造着未来的声音。”
图三、奥迪的声音工程师Stephan Gsell 和Rudolf Halbmeir进行声音制作技术的实验，Audi
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三、隐患
然而，如果购车者接受更加安静的车辆音，而不是更换一种“噪音”的方式，那么所有这些营销和品牌繁荣都可能消亡。最终，电动汽车的引擎声可能会被缩减为最简单，最基本的声音。一些专家认为，汽车制造商将开始在电动汽车中使用复古的汽油发动机声音。其他人则建议他们将包含音响系统，使驾驶员能够自定义汽车的发动机噪音，从摩托艇到宇宙飞船任其挑选。（特斯拉首席执行官Elon Musk特别喜欢类似噱头；维基百科的“特斯拉产品中的复活节彩蛋列表”包含二十多个示例。）
后一种情况令英国索尔福德大学（University of Salford）声学工程学教授，《声音书：世界音速科学》（参考文献1，请公众号后台留言下载）的作者Trevor Cox感到震惊。Cox说：“汽车声几乎是每个城市潜意识下的声音。一旦改变汽车的声音，就将改变城市的声音。”他认为，过度定制和车辆声音的多样性可能会使城市的声景变成刺耳，混乱的灾难。他说：“当人们开始使用手机的时候，我们感到了地狱的感觉。每个人都决定使用个性化铃声，于是就造成了这种可怕的不和谐。”
但是，很多人将智能手机置于仅振动模式，这就会造成与惯用的汽油动力车型相比，大多数电动汽车最终被设置成安静模式。这尤其对城市居民有巨大的好处，因为研究表明，持续暴露于交通噪声会增加人们患高血压，心脏病和中风的风险。电动汽车的相对安静加上较低的排放量，甚至降低了主干道附近糟糕的生活体验，从而从根本上改变了城市设计。为此，一些声音专家说，汽车制造商需要记住，在录音棚中听起来新颖而有趣的东西可能会给现实世界中的人们带来完全不同的感觉。Pierce说：“我们需要一些自愿接受的限制，不仅要为客户做正确的事，还要关心整个社会。”
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四、愿景
当我驾驶着福特Mach-E环游纽约市时，思考了道路的未来声景。这辆不那么野马的汽车在加速时发出嗡嗡作响的微微电声，音量介于小马车和“星球大战”吊舱赛车之间。几位电动汽车的声音设计师谈到了科幻电影的启发；Zimmer还曾为Christopher Nolan的星际穿越谱曲。这些电影可能创造了一种自我实现的预言，因为我们想象中的未来塑造了我们街头真实的声音。尽管科幻电影往往是反乌托邦的，但这些设计师的作品最终至少能使我们未来的城市更安全，更健康和更少的声音和空气污染。但是，当我们的街道上充斥着电动汽车，听起来究竟是什么样子，仍然掌握在声音专家手中。Vitale说：“Hans和我一直在谈论典雅，即使得街道更加典雅的想法。我们希望分享对未来之声的愿景，这可能有助于使城市变得更美好。”
【则二】
新的大脑监测研究表明
电动汽车可以减轻驾驶员的压力
电动汽车与燃油汽车相比已经有几个优势。从没有燃料成本到零排气管排放，但现在一项新的研究可能证实电动汽车的另一个经常被忽视的优势。
根据一项新的大脑监测研究（参考文献2，请公众号后台留言下载），电动车辆的安静驾驶环境可以在心理健康方面给司机带来显著益处。该研究由约克大学的声学专家Duncan Williams博士领导，并由LEVC（伦敦EV公司）投资进行的。LEVC公司使电动黑色出租车在伦敦运营。
他们所做的是在四名职业驾驶员的头上放置脑电图记录仪，脑电图通常又被称为“脑盖”， 这四名职业驾驶员都在伦敦市中心工作，并在他们驾驶电动出租车和柴油黑色出租车时监控他们的大脑活动。
图四、驾驶员的头上放置的脑电图记录仪
他们声称，结果表明司机在驾驶电动版的出租车时更专注，更平静，更快乐：
l 比驾驶汽柴油汽车更加专注
驾驶员在电动汽车中记录了更高水平的β脑电波活动，这表明活动积极集中的程度更高。简而言之，在驾驶电动出租车时，司机如同被释放般后继续驾驶。当车辆在红绿灯处等待时这一点尤为明显 - 这是伦敦出租车司机常见的情况
l 比驾驶汽柴油车时更加镇定
驾驶员在驾驶电动出租车的心率一直比柴油出租车少，表明心理上更加镇定。与柴油出租车的录音相比，电动出租车的司机工作环境更加安静，噪声整体振幅降低5dB左右，动态范围增加。
l 比驾驶汽柴油车时更加快乐
另外的司机调查数据显示，由司机报告的电动出租车比汽柴油出租车最大的改善是幸福感增加，随后是司机在电动出租车上减轻了压力并减少了分心。
图五、脑电图记录仪
图六、工作人员给司机佩戴脑电图记录仪
图七、伦敦的黑色出租车
图八、工作人员研究记录结果
威廉斯博士还评论了这项研究的结果：
这项研究证明地非常有趣。司机们都表示，在电动出租车中比在旧的柴油车型中更平静，更减压和更快乐。传统上，这些感觉会与更多的阿尔法脑波相关联，这是一个放松的好指标。但是当我们查看数据时，司机们展示了更多的β脑波，这是心理活动和注意力的一个指标。
这意味着什么？那么，这项研究表明，更安静的驾驶环境让驾驶员处于更加集中的心态。换句话说，通过消除吵闹的柴油发动机的隆隆声，他们或许能够以注意力更集中但冷静的方式开始驾驶。这是一个非常吸引人的结果，鉴于商用电动汽车的发展，电动汽车带来的好处甚至超过了我们以前的想象。
他们说所有的司机都已经在电动TX出租车上开了很长距离，并熟悉了它的控制和驾驶行为。
【则三】
电动汽车到底有多绿色
挪威作为全球电动汽车引擎的领导者，可以吹嘘说车辆是干净的，因为它们几乎全部用于水电。但是如果电动汽车的最终能源是一座燃油发电厂，那么电动汽车的环保程度如何呢？
多项研究发现，电动汽车的效率更高，因此比仅靠内燃机供电的汽车减少更多的温室气体及其他排放。根据2020年的预期表现，欧盟的一项研究发现，在行使相同距离的条件下，仅利用燃油发电站产生的电力的电动汽车只需要使用燃油汽车的三分之二的能量。
图九、行驶100公里条件下，燃油汽车和电动汽车耗能对比图
燃油汽车每行驶100公里需要消耗26兆焦耳才能将汽油排出地面并将其运输至汽车，汽车本身使用142兆焦耳来移动。在电动汽车中使用燃油发电厂产生的相同距离，需要消耗74兆焦耳从而生成电力并将电力输送到汽车，然后仅用38兆焦耳来移动自己和乘客。
虽然以这种方式供电的电动汽车最终燃烧的燃料与它所替代的汽油车相同，但燃烧的燃料总量要少得多。尽管温室气体排放在任何地方都具有同样的危害，但是在城市外的发电厂发生的危害人类健康的其他排放物危害性比在学校和房屋附近的路边发生时危险性要小。
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一、许多不同类型的电动车
汽油和电力之间的区别不是二元的; 汽车的绿色认证根据是否和如何使用电力以及如何产生电力而有所不同，并且在效率和范围方面进行重要的权衡。
（1）燃油汽车
图十、燃油汽车电源及输出模式
传统的依靠内燃机供能的汽车使用化石燃料直接为其驱动链提供动力。
图十一、汽车每公里温室气体排放及能源消耗示意图
（2）混合动力汽车
图十二、混合动力汽车电源及输出模式
混合动力汽车以更高的速度储存来自制动系统和内燃机的能量为电池充电。它通常在城镇中使用电池以低速驱动其传动链。它即使不使用电网电力，也比普通的汽车更有效率。
图十三、混合动力汽车每公里温室气体排放及能源消耗示意图
（3）插电式混合动力汽车
图十四、插入式混合动力汽车电源及输出模式
插入式混合动力汽车仍然使用内部燃烧作为其主要动力源，但可以通过主电源为内部电池充电。广泛地说，它的效率介于汽油和纯电池之间，但与汽油车的范围相似。它的绿色证书在一定程度上取决于它使用的主电源是如何产生的。您可以选择一种发电形式（或典型的欧盟混合）进行比较：
图十五、插入式混合动力汽车（欧盟混合发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
图十六、插入式混合动力汽车（石油发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
图十七、插入式混合动力汽车（核能发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
图十八、插入式混合动力汽车（风能发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
（4）增程式电动汽车
图十九、增程式电动汽车电源及输出模式
一些电动汽车有“增程器”;如果汽车低速驶离充电站，则使用备用化石燃料发动机为电池充电。它的绿色证书在一定程度上取决于它使用的主电源是如何产生的。选择一种发电形式（或典型的欧盟组合）进行比较：
图二十、增程式电动汽车（欧盟混合发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
图二十一、增程式电动汽车（石油发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
图二十二、增程式电动汽车（核能发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
图二十三、增程式电动汽车（风能发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
（5）纯电动汽车
图二十四、纯电动汽车电源及输出模式
纯电动汽车从电网中为电池充电，并通过电池驱动它的驱动链。它的绿色证书在一定程度上取决于它使用的主电源是如何产生的。选择一种发电形式（或典型的欧盟组合）进行比较：
图二十五、纯电动汽车（欧盟混合发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
图二十六、纯电动汽车（石油发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
图二十七、纯电动汽车（核能发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
图二十八、纯电动汽车（风能发电）每公里温室气体排放及能源消耗示意图
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二、我居住的地方电力是如何产生的
在实践中，您的主要电力的最终来源可能取决于您居住的国家。挪威的电动汽车司机将主要使用水力发电（与欧盟研究中的“风”类别相比）; 法国的电力主要是核能产生的，德国和英国的是化石和可再生能源的混合物，与“欧盟组合”的数据大致相当。在美国，电力来源因地而异; 加利福尼亚州使用大量的可再生能源，而东北部地区更可能使用化石燃料，包括煤炭。
图二十九、主要国家地区电力产生方式
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三、但生产汽车的环境影响如何
Ricardo咨询公司的一份报告估计，一辆普通燃油汽车的生产将包含相当于5.6吨二氧化碳的排放量，而对于一辆普通的电动汽车，该数字为8.8吨。其中，近一半是在生产电池时发生的。尽管如此，这份报告估计，在整个生命周期中，电动汽车仍将消耗燃油汽车排放量的80％。最近，金融时报分析使用生命周期评估来质疑电动汽车的绿色认证，特别是重型汽车。
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四、来源
主要数据来自欧盟研究在欧洲范围内对未来汽车燃料和动力系统的全面分析 ; 这里有一系列车辆和燃料类型的详细估算（参考文献3，请公众号后台留言下载）。我们使用了2020年汽油车和电动汽油车的估算，为简单起见，我们使用传统的石油/汽油和一小部分发电来源。国家能源组合来自于世界银行。全生命周期的排放量估计来自于一份对低碳汽车伙伴关系的Ricardo报告。
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#参考资料#
1、 人类世海洋的音景
2、自我报告的驾驶员情绪状态与电动和柴油出租车的生物生理和声学相关性
3、欧盟 井口-尾气口排放分析报告
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