Le son des voitures électriques : à la recherche de la sonorité parfaite
L’installation d’un générateur de sons d’alerte est obligatoire sur les voitures électriques entièrement nouvelles depuis juillet 2019. Mais quels sons devrait émettre une voiture électrique pour qu’elle soit perçue comme à la fois sûre et agréable par les autres usagers de la route? Visite chez les experts du son électrique de Volkswagen.
Texte de Phillip Bittner
Images de Volkswagen Aktiengesellschaft
Septembre 2019
Il y a du bruit sur le circuit de mesures acoustiques extérieures de l’usine Volkswagen à Wolfsbourg. Ce n’est toutefois pas dû aux voitures qui circulent, mais plutôt aux animaux dans les environs. Au cours de leur migration en direction du sud, de nombreuses oies font une pause et jacassent sur le bassin de retenue des eaux de traitement situé juste à côté de la piste de mesure de quelque 600 mètres de long. «Maintenant, ce ne serait pas si simple de prendre des mesures», affirme en riant Ingo Hapke, le chef de l’équipe acoustique Volkswagen. Il est heureux que tout soit déjà dans la boîte et sur le disque dur de l’ordinateur de mesures et que le prototype de l’ID.Neo, qui sortira fin 2019, soit dissimulé sous sa bâche de protection.
Le futur membre de la famille ID. électrifiée a fait de nombreux tours de piste ici encore récemment. Les experts en acoustique n’ont eu de cesse de faire passer le véhicule électrique dans le centre de mesures acoustiques équipé de plusieurs microphones posés sur des trépieds qui se trouve au milieu de la piste. L’opération ne s’est toutefois pas déroulée sans bruit, comme sur les véhicules électriques actuels. Elle a en effet été accompagnée par un son secret qui caractérisera ultérieurement le fonctionnement de l’ID.
Un nouveau son électrique imposé par un règlement européen
La raison? Un nouveau règlement européen qui est en vigueur depuis le 1er juillet 2019.
En vertu de ce règlement, un système d’avertissement acoustique du véhicule (AVAS) permettant de protéger les autres usagers de la route doit être installé sur les nouveaux types de véhicules hybrides électriques et purement électriques. De nombreuses prescriptions doivent être prises en compte. Le texte précise que le son à produire doit être continu et qu’il doit dépendre de la vitesse. Les piétons et les cyclistes doivent être en mesure de savoir si le véhicule accélère ou freine en se fondant sur les sons qu’il émet. Un son continu est suffisant pour la marche arrière. Le règlement européen définit en outre l’intensité sonore à différentes distances par rapport au véhicule, mais aussi les décalages de fréquence que le son peut afficher. À partir de 20 km/h, l’intensité sonore (le niveau) baisse lentement, car, à cette vitesse, le bruit du roulement des pneus est si fort qu’un signal sonore supplémentaire n’est plus nécessaire.
La nouvelle législation européenne place d’intéressants défis sur le chemin de M. Hapke et de son équipe. «Nous voulons émettre autant de sons vers l’extérieur que l’exige le règlement, et aussi peu que possible dans l’habitacle. Nous y parvenons d’une part grâce à un système de haut-parleurs qui est implanté aussi loin que possible de l’habitacle, et d’autre part, en découplant les haut-parleurs de la carrosserie. «Les sons ne sont pas uniquement transmis par l’air. Les objets solides les transmettent aussi», explique l’expert. Les prescriptions de l’UE limitent également le spectre sonore. «Un morceau de musique ou le bruit du galop d’un cheval ne conviennent pas», déclare M. Hapke.
Mais quels sons devrait donc émettre une Volkswagen électrique à l’avenir? La tonalité devrait être «sympathique et légère», répond M. Hapke. Et elle devrait bien évidemment faire penser à une Volkswagen à ne pas s’y tromper. Chaque modèle a toutefois chacun sa signature acoustique. Une ID. a ses propres caractéristiques. Les experts de l’acoustique veulent le souligner par leur travail. Ingo Hapke et ses collègues doivent donc toujours faire le grand écart avec leurs sons pour satisfaire toutes les exigences légales tout en produisant un son agréable et inimitable.
Quel sera le son électrique du futur?
Michael Wehrmann, constructeur de machines diplômé qui est applicateur sonore chez Volkswagen depuis 2011, est l’un de ces collègues. «Sur la e-up!1 et sur l’e-Golf2 qui proposent déjà un son optimal, nous nous sommes basés sur le moteur à combustion», affirme M. Wehrmann.
Concernant la famille ID., le son doit désormais être très différent. Il faudrait qu’elle sonne comme l’avenir électrifié. «Ce qui compte pour moi, c’est que le son réplique une machine qui fonctionne continuellement, comme de gros ventilateurs», affirme Ingo Hapke. Un défi pour les experts Volkswagen: comment traduire des termes et des ressentis personnels tels que la sympathie et la légèreté dans le langage acoustique? «Nous travaillons plus avec des termes tels que la tonalité, la rugosité, l’harmonie, la clarté ou le foncé», explique M. Wehrmann.
Les acousticiens trouvent par exemple l’inspiration pour le son du futur sur les voitures de films telles que les Podracers de La guerre des étoiles, mais aussi dans les bruits de transport du quotidien tels que les tramways ou des bruits issus de la nature. «Les sources sonores peuvent avoir des origines synthétiques, mais elles peuvent aussi provenir d’enregistrements réels», ajoute M. Wehrmann qui a recours à des données mesurées, à des échantillons instrumentaux et à un synthétiseur pour trouver les sons.
1. Consommation électrique l'e-up! en kWh/100 km: 12,9 - 12,7 (cycle mixte); émissions de CO2 en g/km: 0 (cycle mixte); Catégorie d’efficacité énergétique: A
2. Consommation électrique l'e-Golf en kWh/100 km: 14,1 - 13,2 (cycle mixte); émissions de CO2 en g/km: 0 (cycle mixte); Catégorie d’efficacité énergétique: A
Développement sur l’ordinateur portable, mesures sur le véhicule
Un son électrique n’est toutefois pas seulement issu d’une seule source. M. Wehrmann, l’applicateur sonore, le compose sur son ordinateur portable comme un morceau de musique à l’aide de plusieurs instruments. Il a développé son propre logiciel à cet effet, le CarSoundDesigner. Ce logiciel lui permet en outre de simuler le son en conduite réelle. Le poste de travail de M. Wehrmann ressemble à une console de jeu. L’expert du son pilote en effet notamment le CarSoundDesigner avec la pédale de l’accélérateur et avec le volant, comme on s’y attend sur des jeux vidéo de courses automobiles. Avec le logiciel, M. Wehrmann peut aussi écouter les sons sans véhicule, évaluer la qualité du son et prédire si le niveau d’intensité du son doit être augmenté sur certaines plages de fréquence. Le logiciel intègre aussi les propriétés acoustiques de la carrosserie déterminées au préalable par des mesures détaillées. Pour affiner la conception sonore, il faut ensuite se rendre dans un endroit très spécial sur le site de l’usine de Wolfsbourg: la chambre de bruits extérieurs.
Lorsque la porte de quelque 50 cm d’épaisseur, semblable à celle d’un coffre-fort, claque dans la serrure, on l’entend immédiatement. Cette salle de 23 m de long, 19 m de large et 6 m de haut est une créature unique en son genre. Le plafond et les murs sont recouverts de matériaux phonoabsorbants, si bien que les réflexions des ondes sonores sont minimisées. Une légère pression s’exerce sur le tympan. Il règne un silence absolu.
Les sons des véhicules électriques du futur seront sympathiques et légers, et ils ne manqueront pas de rappeler que la voiture est une Volkswagen.
Un banc d’essai roulant capable de simuler des déplacements à des vitesses pouvant atteindre 300 km/h trône au milieu de la salle. C’est là que les acousticiens de Volkswagen poursuivent le développement du son d’abord créé sur un ordinateur. Ils peuvent vérifier ici si l’idée qu’ils se faisaient de leur son fonctionne aussi sur le véhicule réel. Pour cela, ils placent par exemple devant et derrière la voiture des microphones sur trépied qui sont équipés de plaquettes en bois finement travaillées au centre pour répliquer la perception stéréophonique des passants. Un mannequin en forme de torse humain est en outre posé sur le siège passager. Il est muni d’oreilles artificielles capables de mesurer précisément l’impact du son sur les occupants dans l’habitacle. «Le travail dans la chambre de bruits extérieurs constitue une phase importante du développement. Je peux réagir directement aux mesures, changer des choses sur le CarSoundDesigner, les sauvegarder dans la mémoire du boîtier de commande du véhicule et refaire un contrôle», affirme Michael Wehrmann.
D’innombrables mesures jusqu’au son final
Sans cesse mesurer, tester et développer: la recherche du son électrique parfait est un travail chronophage qui ne se fonde pas seulement sur des résultats de mesures objectifs. Les acousticiens font beaucoup de courses d’essai eux-mêmes et se fient ainsi à leur propre audition et à leur propre expérience, ils testent les effets sur des personnes et vérifient les réactions d’usagers de la route à divers sons. «Il va de soi que la météo joue aussi un rôle pour nous», poursuit Ingo Hapke. La neige fondue réfléchit par exemple les ondes sonores plus fortement alors qu’un manteau neigeux continu les amortit. Cependant, les acousticiens doivent aussi tenir compte de l’interaction entre plusieurs véhicules électriques. Des superpositions de sons de différentes voitures qui pourraient provoquer des situations désagréables ne doivent pas se produire. «Nous travaillons autant sur l’ordinateur que sur la voiture en mouvement, ce qui rend le travail captivant pour l’acousticien», indique Ingo Hapke en nous invitant à un petit trajet sur le site de l’usine.
Et c’est un fait, le son électrique qui a été installé dans cette e-Golf produit l’effet escompté. Les piétons nous remarquent précocement et tournent leur regard vers le véhicule. Satisfait, Ingo Hapke gare de nouveau la voiture. La recherche du son électrique parfait est terminée pour aujourd’hui. C’est de nouveau le silence dans la chambre de mesure de bruits extérieurs et même sur le circuit de mesures acoustiques extérieures. Les oies qui étaient sur le bassin de retenue des eaux de traitement sont reparties entre-temps.
Remarque conforme à la directive européenne 1999/94/CE dans sa version actuellement en vigueur.
Consommation électrique l'e-up! en kWh/100 km: 12,9 - 12,7 (cycle mixte); émissions de CO2 en g/km: 0 (cycle mixte); Catégorie d’efficacité énergétique: A
Consommation électrique l'e-Golf en kWh/100 km: 14,1 - 13,2 (cycle mixte); émissions de CO2 en g/km: 0 (cycle mixte); Catégorie d’efficacité énergétique: A
