CN109300465A - 新能源车及其主动降噪方法和系统 - Google Patents

Abstract

为解决现有新能源车的主动降噪方法在进行电机噪声信号补偿的同时会与其他的非电机噪声产生干涉，形成新的加强的噪声信号，对改善声环境品质起到消极的作用问题，本发明提供了一种新能源车及其主动降噪方法和系统。本发明公开的新能源车的主动降噪方法，生成降噪构造信号不仅考虑电机噪声信号的频率，还综合考虑声环境中的其他非电机噪声和电机噪声的声压级的大小，避免了仅凭单一电机噪声信号的频率生成构造信号容易与其它非电机噪声成分因重叠、干涉等形成新的加强的噪声信号，导致引起的声环境品质下降的问题，从而更好的改善声环境品质。采用发明改进后的主动降噪方法，可有效的解决车速提升以后带来的噪声问题，该方法易于实现，简单易操作。

Description

新能源车及其主动降噪方法和系统

技术领域

本发明涉及噪声控制技术领域，具体涉及一种新能源车的主动降噪方法、一种新能源车的主动降噪系统和一种新能源车。

背景技术

随着新能源产业的迅速发展，也同样给我们带来了电机噪声的问题。尤其是新能源汽车，电机的高频噪声是一种噪声综合的结果，包括机械噪声，电磁噪声以及空气噪声，频率从1KHz到12KHz或者更高，这种高频的电磁噪声会给人带来强烈的不适感。所以对这种噪声的治理是非常有必要的。

现有的降噪方案主要有两种，一种是被动降噪，也叫做物理降噪。包括结构优化，消除共振，阻尼材料进行吸隔声等。另外一种是主动降噪，包括有源降噪和掩蔽效应以及其它一些声音补偿措施等手段。

其中，声音补偿是在原有的噪声的基础上添加其它的声音成分，来改变原有声音的特性(构造噪声，形成“和声噪音”)，这种方法的理论支撑来自于音乐声学，在音乐声学中，基频决定着音高，泛音决定音色。新能源车中的电机噪声之所以听起来如此刺耳，就是因为缺少泛音。所以我们需要构造的声音成分可以理解成是电机噪声的泛音。以此来达到提高环境声品质的目的。声音补偿的方法实现简单，在提高声品质时非常有效。

目前，效果较好的通过构造噪声进行主动降噪的方法如下：找出电机噪声信号的泛音成分，进行主观评价，选出那些主观评价高的泛音成分，储存备用，将电机噪声信号的相关特性与电机转速相关联，当电机转速为某一特定值时，调用相关的泛音成分，利用车载音响设备进行播放该泛音成分，如此，就能通过车载音响设备播放的泛音成分与电机噪声进行融合，以进行降噪处理。这在一定程度上能极大的提高电机噪声信号的声品质，改善驾乘体验。

但是本申请发明人在研发过程中发现，上述主动降噪方法仍然具备一定的缺陷，伴随着车速的提升的同时，其他的非电机噪声的比例开始增加(路噪、胎噪、解构振动噪声等)，这样在进行电机噪声信号补偿的同时会与其他的非电机噪声产生干涉，形成新的特征信号，这些特征信号可能是加强的噪声信号，对改善声环境品质起到消极的作用。

发明内容

为解决现有新能源车伴随车速的提升的同时，其他的非电机噪声的比例开始增加，现有主动降噪方法在进行电机噪声信号补偿的同时会与其他的非电机噪声产生干涉，形成新的加强的噪声信号，对改善声环境品质起到消极的作用问题，本发明提供了一种新能源车及其主动降噪方法和系统。

本发明一方面提供了一种新能源车的主动降噪方法，包括如下步骤：

采集新能源车的声环境中的声环境噪声，所述声环境噪声包括电机噪声和非电机噪声；

获取所述非电机噪声的频率和所述电机噪声的声压级；并获取所述新能源车的运行参数，并根据所述运行参数获取与所述运行参数相关联的电机噪声信号的频率；其中，所述运行参数至少包括所述新能源车的电机转速；

根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；

控制将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；

将所述降噪音频信号输入声音播放装置中播放，以输出降噪构造声音，以对新能源车的电机噪声进行降噪处理。

本发明公开的新能源车的主动降噪方法，实时采集声环境中的非电机噪声的频率和电机噪声的声压级。获取新能源车的运行参数以及非电机噪声的频率和电机噪声的声压级；进而获取与运行参数对应的电机噪声信号的频率，同时，通过根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；然后将所述降噪音频信号输入声音播放装置中播放，以输出降噪构造声音。由此，声音播放装置播放的降噪构造声音与声环境噪声进行融合，生成降噪构造信号不仅考虑电机噪声信号的频率，同时，还综合考虑声环境中的其他非电机噪声和电机噪声的声压级的大小，避免了仅凭单一电机噪声信号的频率生成构造信号容易与其它非电机噪声成分因重叠、干涉等形成新的加强的噪声信号，导致引起的声环境品质下降问题，从而更好的改善声环境品质。采用发明改进后的主动降噪方法，可有效的解决车速提升以后带来的噪声问题，该方法易于实现，简单易操作。

进一步地，所述“获取所述新能源车的运行参数”具体通过如下方式获得：读取所述新能源车的CAN总线传输的数据信息，以实现对所述运行参数的获取。

进一步地，所述“根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号”具体包括如下步骤：

根据所述电机噪声信号的频率通过调用预设的构造声音数据库以获取与所述电机噪声信号相对应的构造声音信号；或者，根据所述电机噪声信号的频率通过发生函数获得所述电机噪声信号相对应的构造声音信号；

根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率，对构造声音信号进行调节，生成所述降噪构造信号。

进一步地，所述“根据所述电机噪声信号的频率通过调用预设的构造声音数据库以获取与所述电机噪声信号相对应的构造声音信号”具体包括如下步骤：

根据所述电机噪声信号的频率判断所述电机噪声信号的所属频段；

根据所述电机噪声信号的所属频段调用所述预设的构造声音数据库，以获取与所述电机噪声信号的所属频段相对应的构造声音信号；其中，所述预设的构造声音数据库中存储有多个构造声音样本，每个构造声音样本对应一个噪声频段，且包括与该噪声频段相对应的构造声音信号。

进一步地，所述预设的构造声音数据库通过如下步骤获得：

获取不同工况下所述新能源车的运行参数，同时采集新能源车的电机噪声信号；

对所述电机噪声信号进行频谱分析以获取与所述运行参数相关联的噪声频谱特征信息，并根据所述噪声频谱特征信息建立所述运行参数与所述电机噪声信号的频率之间的对应关系；

根据所述噪声频谱特征信息对不同工况下的所述电机噪声进行频段划分以获得多个频段的标定噪声信号；

选择任一频段的标定噪声信号，并根据音乐声学或心理声学原理对所选频段的标定噪声信号进行频率构造以生成多个预选构造声音信号；

将所选频段的标定噪声信号分别与每个预选构造声音信号进行合成，以生成多个合成声音样本并输出，其中，每个合成声音样本的频率的所属频段均包括所述所选频段；

根据预设评价方法对每个合成声音样本进行评分，并根据每个合成声音样本的评分结果从所述预选构造声音信号中获取一个作为所选频段的标定噪声信号相对应的构造声音信号。

进一步地，所述“根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率，对构造声音信号进行调节，生成所述降噪构造信号”具体包括如下步骤：

将所述构造声音信号的频率去除所述声环境噪声中重复的非电机噪声的频率，以生成所述降噪构造信号。

进一步地，所述“根据所述电机噪声信号的频率通过发生函数获得所述电机噪声信号相对应的构造声音信号”具体包括如下步骤：

所述电机噪声信号包括基波和谐波，从所述电机噪声信号的频率中获得基波频率，并根据音乐声学或心理声学原理，通过发生函数获得所述构造声音信号，所述构造声音信号为所述电机噪声信号中基波的分谐波；其中，所述构造声音信号的频率为所述基频的其中，n、m为自然数，n小于m。

进一步地，所述构造声音信号的发生函数表达式为：Y＝Ky+b，且y＝asin(2*π*A*f*t)；其中，K表示频率的斜率，a表示构造声音信号的振幅，A表示谐波系数，f表示构造声音信号的频率，t表示时间。

本发明第二方面提供了一种新能源车的主动降噪系统，包括：

声环境噪声采集装置，用于采集新能源车的声环境中的声环境噪声，所述声环境噪声包括电机噪声和非电机噪声；

降噪控制器，用于获取所述非电机噪声的频率和所述电机噪声的声压级；并获取所述新能源车的运行参数，并根据所述运行参数获取与所述运行参数相关联的电机噪声信号的频率；其中，所述运行参数至少包括所述新能源车的电机转速；并根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；然后控制将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；

声音播放装置，设置在新能源车内，用于输出降噪构造声音，以对新能源车的电机噪声进行降噪处理。

本发明提供的该新能源车的主动降噪系统，通过环境噪声采集装置实时采集声环境中的非电机噪声的频率和电机噪声的声压级。通过降噪控制器获取新能源车的运行参数以及非电机噪声的频率和电机噪声的声压级；进而获取与运行参数对应的电机噪声信号的频率，同时，通过根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；然后将所述降噪音频信号输入声音播放装置中播放，以输出降噪构造声音。由此，声音播放装置播放的降噪构造声音与声环境噪声进行融合，生成降噪构造信号不仅考虑电机噪声信号的频率，同时，还综合考虑声环境中的其他非电机噪声和电机噪声的声压级的大小，避免了仅凭单一电机噪声信号的频率生成构造信号容易与其它非电机噪声成分因重叠、干涉等形成新的加强的噪声信号，导致引起的声环境品质下降问题，从而更好的改善声环境品质。采用本发明改进后的主动降噪系统，可有效的解决车速提升以后带来的噪声问题，方便用户使用，成本小，不会给产品增加额外的成本负担。

进一步地，所述降噪控制器具体包括：

数据获取模块，用于获取所述非电机噪声的频率和所述电机噪声的声压级；并获取所述新能源车的运行参数，并根据所述运行参数获取与所述运行参数相关联的电机噪声信号的频率；其中，所述运行参数至少包括所述新能源车的电机转速；

信号发生模块，用于根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；

信号转化模块，用于将所述降噪音频信号输入声音播放装置中播放，以输出降噪构造声音，以对新能源车的电机噪声进行降噪处理。

进一步地，所述信号转化模块为数模转换模块。

进一步地，所述声环境噪声采集装置设置在新能源车内。

进一步地，所述声音播放装置为新能源车内的车载音响。

本发明第三方面提供了一种新能源车，包括上述的主动降噪系统。

本发明提供的新能源车，由于具备主动降噪系统，其通过环境噪声采集装置实时采集声环境中的非电机噪声的频率和电机噪声的声压级。通过降噪控制器获取新能源车的运行参数以及非电机噪声的频率和电机噪声的声压级；进而获取与运行参数对应的电机噪声信号的频率，同时，通过根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；然后将所述降噪音频信号输入声音播放装置中播放，以输出降噪构造声音。由此，声音播放装置播放的降噪构造声音与声环境噪声进行融合，生成降噪构造信号不仅考虑电机噪声信号的频率，同时，还综合考虑声环境中的其他非电机噪声和电机噪声的声压级的大小，避免了仅凭单一电机噪声信号的频率生成构造信号容易与其它非电机噪声成分因重叠、干涉等形成新的加强的噪声信号，导致引起的声环境品质下降问题，从而更好的改善声环境品质。采用本发明改进后的主动降噪系统，可有效的解决车速提升以后带来的噪声问题，方便用户使用，成本小，不会给产品增加额外的成本负担。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的新能源车的主动降噪方法流程图；

图2是图1中步骤S3流程图；

图3是图2中步骤S31的一种具体实施例流程图；

图4是图3中步骤S312的一种具体实施例流程图；

图5是恒频啸叫频谱示意图；

图6是变频啸叫频谱示意图；

图7是本发明具体实施方式中提供的新能源车的主动降噪系统框图；

图8是本发明具体实施方式中提供的新能源车的主动降噪系统细化框图；

图9是本发明具体实施方式中提供的新能源车框图。

其中，1、声环境噪声采集装置；2、降噪控制器；3、声音播放装置；21、数据获取模块；22、信号发生模块；23、信号转化模块；100、主动降噪系统；1000、新能源车。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

下面将结合附图1-图4对本发明公开的新能源车的主动降噪方法进行具体解释说明。

为使本领域技术人员充分理解本发明构思，先对本发明的主动降噪方法的基本原理进行具体解释说明。

本发明中的进行生成构造声音播放以对高频电机噪声进行降噪主要是利用心理声学和音乐声学的相关知识。在心理声学中，人耳对高频信号是比较不容易接受的，尤其是窄带的高频信号，更能极大的引起人们的烦躁感，甚至引起生理不适(晕车、恶心)。但是当这种高频的噪声信号与其它频率成分组成新的声音信号时，人们却又非常乐意接受，一个有趣的例子是，我们非常喜欢歌唱家的高音，却很难去接受金属物体划过玻璃时的“吱吱”声，虽然两者的中心频率可能相差无几。

在音乐声学中，我们听见的声音(同样包括噪音)是由两部分组成的，基波和谐波(泛音)，通常谐波的频率(为区别起见，简称谐波频率)是基波的频率(为区别期间，简称基频)成分的整数倍。基频决定着音高，谐波频率决定音色，音高是决定这个声音“响不响”，音色来决定声音“美不美”。这样就可以解释歌唱家的高音和金属物体划过玻璃时的“吱吱”声虽然中心频率相近，但主观感受却天壤之别的原因，两者的泛音不同。

在新能源车中，电机噪声的频率一般都会很高，如果完全按照音乐声学的原理来构造它的谐波成分的话，可能主观感受会有所提高，但由于高频成分的增加，烦躁度也会增加，不能达到提高环境声品质的目的。于是我们反向思考，加入高频信号的分数谐波(简称分谐波)成分，构造机理依然是音乐声学的的相关原理。在主观感受中加入分数谐波和加入谐波的效果是一样的，都能提高声品质，他们在物理机制中的解释也是一样的，也就是两个信号重合的几率是一样的，比如，基频为5000Hz，谐波频率是10000Hz，谐波每振动两次就有一次是跟基频重合的，谐波频率与基频的频率比为2:1；基频为5000Hz，分谐波成分是2500Hz，基频每振动两次就有一次跟分谐波重合，基频与谐波频率的频率比是2:1；两者是一样的。在心理声学中，当我们加入电机高频信号的分谐波时，在整个频域之中高频成分所占有的比值就会降低，而高频成分的多少反映了烦躁度的大小，所以烦躁度是降低的。

同时，当加入分谐波信号时，如果声压级过大，那么，其同样可能变成引入的新的噪声，因此，为了使分谐波起到与高频的电机噪声相融合以实现降噪的目的，需要将分谐波的声压级控制在合适的范围内。所谓声压级(sound pressure level)是表征声压大小的指标，声压是大气压受到声波扰动后产生的变化，即为大气压强的余压，它相当于在大气压强上的叠加一个声波扰动引起的压强变化。声波通过媒质时，由于振动所产生的压强改变量。它是随时间变化的，实测声压是它的有效值。单位是帕斯卡(Pa)。声压级用某声音的声压P与基本声压值P0之比的常用对数的20倍来表示，即20lg^P/P0，单位为分贝(dB)。

本例提供了一种新能源车的主动降噪方法，包括如下步骤：

步骤S1、声环境噪声采集步骤：采集新能源车的声环境中的声环境噪声，所述声环境噪声包括电机噪声和非电机噪声；

其中，所谓声环境指在一定的区域中，所有声音组成的系统，所谓新能源车的声环境指新能源车内部环境，具体的，本例中指驾驶员和乘客所处的空间中，比如驾驶室内(或者置于副驾驶室内，效果也是等效的)。

所谓的声环境噪声，指在声环境中为驾驶员或乘客感受到的噪声，具体通过实施例2中所说的声环境噪声采集装置进行采集。一方面，该声环境噪声包括来源于电机的高频噪声，将其称为电机噪声。通过对新能源车的高频电机噪声的研究，我们发现，当电机转速达到一定的值时，会产生啸叫声，这种啸叫声的频率总体上可以分为两类，一类是频率不变的，我们称之为恒频啸叫，另一类是变频的，我们称之为变频啸叫。上述两种啸叫均是高频的电机噪声。另一方面，还包括其他非电机噪声，比如路噪、胎噪、解构振动噪声等，这些非电机噪声的频率相对较低。

同时，噪声也属于声音，表征该声环境噪声的参数也包括频率、声压级等。本例中，主要通过采集电机噪声的声压级和其他非电机噪声的频率，以供后续生成降噪构造信号和调整降噪构造信号的声压级，使之在声音播放装置中播放出合理的可以与电机噪声相融合的降噪构造声音，以实现主动降噪的目的。

步骤S2、数据获取步骤：获取所述非电机噪声的频率和所述电机噪声的声压级；并获取所述新能源车的运行参数，并根据所述运行参数获取与所述运行参数相关联的电机噪声信号的频率；其中，所述运行参数至少包括所述新能源车的电机转速。

在本发明的实施例中，可以通过读取新能源车的CAN总线传输的数据信息以实现对运行参数的采集。可选地，新能源车的运行参数还可以包括新能源车的车速、油门开度等。

具体地，可以预先存储电机转速与其电机噪声信号的频率之间的关系。在采集运行参数时，可以接入新能源车的CAN总线，通过读取新能源车的CAN总线传输的数据，即可得到电机转速、车速、油门开度等运行参数。进而可以通过CAN总线获取预先存储的电机转速与电机噪声信号的频率之间的关系，根据电机转速从中获取对应的电机噪声信号的频率。

具体地，以运行参数为电机转速为例进行说明。在不同的工况下，可以采集新能源车的电机转速和该电机转速对应的电机噪声信号；然后可以通过频谱分析仪对采集的电机噪声信号进行频域分析，以获得电机噪声信号的频谱特征信息，如频率和声压级；进而可得到电机转速与电机噪声信号的频率和声压级之间的对应关系。

步骤S1中采集到的声环境噪声的参数可通过CAN总线传输，同样的，也可以通过读取新能源车的CAN总线传输的数据信息以实现对所述非电机噪声的频率和所述电机噪声的声压级的采集。

步骤S3、降噪构造信号生成步骤：根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号。

本例中，该降噪构造信号生成步骤与现有仅通过单一电机噪声信号频率生成的方法，更具优势，其可以通过声环境噪声中非电机噪声的频率进一步对其进行调控，以使其生成的降噪构造信号更加合理。避免了仅凭单一电机噪声信号的频率生成构造信号容易与其它非电机噪声成分因重叠、干涉等形成新的加强的噪声信号，导致引起的声环境品质下降问题，从而更好的改善声环境品质。

其中，如图2所示，该步骤S3具体通过如下步骤实现：

步骤S31、构造声音信号获取步骤：根据所述电机噪声信号的频率通过调用预设的构造声音数据库以获取与所述电机噪声信号相对应的构造声音信号；或者，根据所述电机噪声信号的频率通过发生函数获得所述电机噪声信号相对应的构造声音信号。

本步骤S31中，可以通过上述两种方式获取。下面对其一一进行解释说明。

第一种构造声音信号获取方式：根据所述电机噪声信号的频率通过调用预设的构造声音数据库以获取与所述电机噪声信号相对应的构造声音信号具体通过图3中步骤获得。

步骤S311：根据所述电机噪声信号的频率判断所述电机噪声信号的所属频段；

步骤S312：根据所述电机噪声信号的所属频段调用所述预设的构造声音数据库，以获取与所述电机噪声信号的所属频段相对应的构造声音信号；其中，所述预设的构造声音数据库中存储有多个构造声音样本，每个构造声音样本对应一个噪声频段，且包括与该噪声频段相对应的构造声音信号。

具体地，在一个示例中，如果通过电机转速获取到的电机噪声信号的频率取值为4000-5000Hz，即为高频信号，则可以通过CAN总线调用预设的构造声音数据库，从中可以获取与该高频信号相对应的构造声音信号，如600-1000Hz的低频的构造声音信号。

其中，该步骤S312中的构造声音数据库需要预先通过图4所示步骤获得：

步骤S3121：获取不同工况下所述新能源车的运行参数，同时采集新能源车的电机噪声信号；此处采集新能源车的电机噪声信号不同于上述声环境采集装置中采集的电机噪声。

声环境采集装置采集的噪音不仅包括电机噪声，还包括非电机噪声，因此，其对于电机噪声的要求是相对较低的，虽然也可以通过该电机转速与电机噪声的频率建立对应关系，但是其精度不高。因此，声环境采集装置中采集到的各种参数中，我们后续用的是电机噪声的声压级和其他非电机噪声的频率。并没有使用该电机噪声的频率用于降噪构造信号的生成。

对电机高频噪声的采集必须要精确一点，如果用噪声装置对电机噪声进行采集的话，同时会采集到其它非电机高频噪声，比如车体摩擦噪声、喇叭声、车外噪声等，会对降噪构造信号产生影响。该电机噪声信号的频率和电机转速是这样建立对应关系的，可以直接在电机附近(布置电机的电机仓中)采集该电机噪声信号，由此可以保证采集到的电机噪声信号的完整性，排除噪声在传播过程中产生的衰减等不确定因素。并防止其他非电机噪声进行干扰。具体地，可以通过声音信号接收器(如麦克风等)和/或转速传感器实时采集电机产生的噪声。对于负载比较恒定的电机，可以只用转速传感器采集噪声；对于负载变化较大的电机，可以通过转速传感器和声音信号接收器同时采集噪声，以提高噪声的采集精度。

步骤S3122：对所述电机噪声信号进行频谱分析以获取与所述运行参数相关联的噪声频谱特征信息，并根据所述噪声频谱特征信息建立所述运行参数与所述电机噪声信号的频率之间的对应关系；

具体地，以运行参数为电机转速为例进行说明。在不同的工况下，可以采集新能源车的电机转速和该电机转速对应的电机噪声信号；然后可以通过频谱分析仪对采集的电机噪声信号进行频域分析，以获得电机噪声信号的频谱特征信息，如频率和声压级；进而可得到电机转速与电机噪声信号的频率和声压级之间的对应关系。

步骤S3123：根据所述噪声频谱特征信息对不同工况下的所述电机噪声信号进行频段划分以获得多个频段的标定噪声信号；

具体地，可以根据电机转速将电机噪声信号的频率分为高频、低频、恒频、变频等。可以理解，电机转速较大时，可以是对应高频噪声；电机转速较小时，可以是对应低频噪声；电机转速变化较小，即基本恒定时，可以是对应恒频噪声；电机转速逐渐增加，即有加速度、且加速度大于一定值时，可以是对应变频噪声。

其中，对电机噪声信号进行频段划分是为了在进行频率构造时节省工作量。例如，车内环境噪声中的高频成分会有比较强烈的尖锐感，在进行频率构造时可以适当添加低频成分，以增加较多中间频率成分。

举例而言，电机噪声信号的频率为高频，如3000-6000Hz时，可以构造600-1000Hz的声音以增加至该高频噪声中。

步骤S3124：选择任一频段的标定噪声信号，并根据音乐声学或心理声学原理对所选频段的标定噪声信号进行频率构造以生成多个预选构造声音信号；

具体地，对于任一频段的标定噪声信号，可以根据音乐声学或心理声学原理利用声音处理软件(如MATLAB)对该频段的噪声信号进行频率构造以生成多个构造声音信号。

步骤S3125：将所选频段的标定噪声信号分别与每个预选构造声音信号进行合成，以生成多个合成声音样本并输出，其中，每个合成声音样本的频率的所属频段均包括所述所选频段；

其中，每个合成声音样本的频率的所属频段均包括所选频段。例如，对于4000-5000Hz频段的噪声信号，进行频率构造后得到400-500Hz频段的低频信号，两者合成后得到的合成声音样本的频率的所属频段可以为400-6000Hz，可见，400-6000Hz频段包括4000-5000Hz频段。由此，通过构造声音信号可以对所选频段的噪声信号的频率进行补偿，即使得合成声音样本的频率覆盖范围广。

步骤S3126：根据预设评价方法对每个合成声音样本进行评分，并根据每个合成声音样本的评分结果从所述预选构造声音信号中获取一个作为所选频段的标定噪声信号相对应的构造声音信号。

其中，预设评价方法可以包括：1)确定评价人员，评价人员应具有正常的听觉，可以是一般的工作人员，人数可以要求在10人以上；2)评分标准，可以采用百分制进行评分，同时采用五级评价标准，如，优：很悦耳(如，听起来令人舒服、平静、愉悦)(80-100分)，良：悦耳(60-80分)，中：一般40-60分)，差：难听(20-40分)，劣：很难听(如，听起来令人不舒服、令人不安、烦躁等)(0-20分)，即评价人员可以基于分级评价进行百分制评分；3)试听条件，如可以在较为安静的室内环境中进行试听评价。

举例而言，由男女成年人各10人组成评价人员，在较为安静的室内环境中，播放所选频段对应的每个合成声音样本，每个合成声音样本可以播放3遍。在播放3遍后，由20个评价人员进行评分，评分完成后，对评分结果进行数理统计，以选出评分最高(如，平均分最高)的合成声音样本，将该合成声音样本对应的预选构造声音样本作为与所选频段的噪声信号相对应的构造声音样本。同理，可以获取每个频段的噪声信号对应的构造声音样本，所有构造声音样本的集合即为上述预设的构造声音数据库。

第二种构造声音获取方式描述如下：

所述电机噪声信号包括基波和谐波，从所述电机噪声信号的频率中获得基波频率，并根据音乐声学或心理声学原理，通过发生函数获得所述构造声音信号，所述构造声音信号为所述电机噪声信号中基波的分谐波；其中，所述构造声音信号的频率为所述基频的其中，n、m为自然数，n小于m。比如，在音乐声学中频率比是2:1的音程为八度，属于协和音程。其他音程的频率比：小二度16:15，大二度9:8，小三度6:5，大三度5:4，纯四度4:3，增四度45:32，减五度64:45，纯五度3:2，小六度8:5，大六度5:3，小七度16:9。乐理中完全协和的音程包括纯一、纯八、纯五、纯四。完全协和音程的主观感受最佳。依此为例，小二度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的大二度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的小三度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的大三度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的纯四度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的增四度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的减五度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的纯五度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的小六度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的大六度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的小七度时，所述构造声音信号的频率为所述基频的

进一步地，所述构造声音信号的发生函数表达式为：Y＝Ky+b，且y＝asin(2*π*A*f*t)；其中，K表示频率的斜率，a表示构造声音信号的振幅，A表示谐波系数，f表示构造声音信号的频率，t表示时间。当电机噪声为恒频啸叫时，举例说明，如图5所示，我们知道了电机啸叫的一个恒定频率为f＝5050Hz，假设此信号为正弦信号。通过研究发现，对于这一频率的电机信号构造，构造八度音程谐波成分的主观感受最好，于是我们就要生成频率为f/2＝2525Hz的正弦信号作为降噪构造信号。其中，K为1，b为0。如果我们知道的电机啸叫是如图6所示的一个从3500Hz到4300Hz线性递增的频率，那么此时的发生函数即为上述的线性渐变的函数。

步骤S32、构造声音信号调节步骤：根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率，对构造声音信号进行调节，生成所述降噪构造信号。

具体的，指上述步骤S31中生成的构造声音信号的频率去除所述声环境噪声中重复的非电机噪声的频率，以生成所述降噪构造信号。其原因是当非电机噪声中的低频信号与构造声音信号相重合时，此时，实际上非电机噪声本身可以起到降噪构造声音的作用，该非电机噪声即可对电机噪声起到融合降噪的功能，如果再生成该构造声音信号进行播放，实际上是多余、重复的了。反而引入了多余的低频噪声。因此，需要利用该非电机噪声的频率对构造声音信号进行调节，生成所述降噪构造信号；该降噪构造信号考虑了非电机噪声的影响，可以避免出现非电机噪声成分因重叠、干涉等形成新的加强的噪声信号，导致引起的声环境品质下降问题。例如，声环境采集装置中采集到的声环境噪声的频率包括100Hz、200Hz、750Hz、800Hz、1000Hz、6000Hz等，其中，6000Hz即为电机噪声，需要对该6000Hz的电机噪声进行和声构造，但是在已有非电机噪声中存在频率为750Hz的噪声，是他的3阶分谐波，所以在产生时，就不需要再产生这一频率的信号了。在程序上的实现也不难，只要将发生函数y＝asin(2*π*A*f*t)中的分谐波振幅a(该分谐波振幅的大小决定了声音的响度，响度对应声压级)值赋0即可。

步骤S4、降噪构造信号转化步骤：将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；

上述生成的降噪构造信号，是模拟信号，还不能直接在声音播放装置中进行播放，必须转化成数字信号(即降噪音频信号)才可输入声音播放装置中播放。同时，也要对其声压级进行调节，防止决定“响不响”的声压级超出范围，产生新的低频噪声。

在本发明的实施例中，降噪音频信号的声压级小于等于采集到的电机噪声的声压级，由此，在声音播放装置中播放输出的降噪构造声音与所选频段的噪声信号进行合成后，降噪构造声音的声压级对融合后的声音的声压级的影响较小。

比如，如果该降噪音频信号为一阶分谐波，则其声压级是电机噪声的声压级的一半(不是定量)，其他阶次分谐波的声压级在一阶的基础上依此线性减小。如果电机噪声的频率是4000Hz，那么2000Hz、1000Hz、500Hz、250Hz是它的八度谐波，一阶就是4000Hz、2000组合Hz，二阶是4000Hz、2000Hz、1000Hz的组合，以此类推。

在程序中的实现为，调整y＝asin(2*π*A*f*t)中的a值为噪声的一半，其他在a的基础上线性减小。

比如我们知道了电机噪声的声压级为A，则构造八度分谐波和声信号用作降噪构造信号，我们需要一阶的分谐波信号的声压级为A/2，所以在生成降噪音频信号时，就要自动调节发生函数y＝asin(2*π*A*f*t)中的构造声音信号的振幅a。

步骤S5将所述降噪音频信号输入声音播放装置中播放，以输出降噪构造声音，以对新能源车的电机噪声进行降噪处理。

本例公开的新能源车的主动降噪方法，实时采集声环境中的非电机噪声的频率和电机噪声的声压级。获取新能源车的运行参数以及非电机噪声的频率和电机噪声的声压级；进而获取与运行参数对应的电机噪声信号的频率，同时，通过根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；然后将所述降噪音频信号输入声音播放装置中播放，以输出降噪构造声音。由此，声音播放装置播放的降噪构造声音与声环境噪声进行融合，生成降噪构造信号不仅考虑电机噪声信号的频率，同时，还综合考虑声环境中的其他非电机噪声和电机噪声的声压级的大小，避免了仅凭单一电机噪声信号的频率生成构造信号容易与其它非电机噪声成分因重叠、干涉等形成新的加强的噪声信号，导致引起的声环境品质下降问题，从而更好的改善声环境品质。采用发明改进后的主动降噪方法，可有效的解决车速提升以后带来的噪声问题，该方法易于实现，简单易操作。

实施例2

本例提供了一种新能源车的主动降噪系统，如图7所示，包括声环境噪声采集装置1、降噪控制器2和声音播放装置3；

声环境噪声采集装置1用于采集新能源车的声环境中的声环境噪声，所述声环境噪声包括电机噪声和非电机噪声；

该声环境噪声采集装置1一般为麦克风，该麦克风可以为新能源车本身自带的装置，也可以为在原有新能源车自带麦克风的基础上，新增的麦克风。所述声环境噪声采集装置1设置在新能源车的驾驶室或副驾驶室内。主要采集驾驶室和乘客所在空间中的声环境噪声。比如，一般将该声环境噪声采集装置1安装在驾驶室和副驾驶室前的中控台上。

该声环境噪声采集装置1连接到CAN网络，并通过CAN网络连接到降噪控制器2，使降噪控制器2可以从CAN网络上读取到所述声环境噪声采集装置1中采集到的数据信息。该数据信息中包括降噪控制器2需要进行分析处理的电机噪声的声压级和非电机噪声的频率。

具体的，如图8所示，所述降噪控制器2包括：

数据获取模块21，用于获取所述非电机噪声的频率和所述电机噪声的声压级；并获取所述新能源车的运行参数，并根据所述运行参数获取与所述运行参数相关联的电机噪声信号的频率；其中，所述运行参数至少包括所述新能源车的电机转速；

信号发生模块22，用于根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；

信号转化模块23，用于将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级。

声音播放装置3设置在新能源车内，用于将所述降噪音频信号输入声音播放装置3中播放，以输出降噪构造声音，以对新能源车的电机噪声进行降噪处理。

其中，本例中，所述信号转化模块23为数模转换模块，将模拟的降噪构造信号转化为数字的降噪音频信号。

其中，该声音播放装置3可以为额外布置的扬声设备，其可以布置在驾驶员或者乘客所在的乘员仓中，比如驾驶室和副驾驶室内的中控台上，或者，也可将其声音播放装置3布置在电机附近，即噪声源处，由此可以保证降噪构造声音和电机噪声信号同源同途径，消除降噪构造声音在传播过程中产生的衰减等不确定因素，提高降噪构造声音与电机噪声信号进行融合后对车内环境(即声环境)的降噪效果。或者也可为新能源车内本身自带的扬声设备，比如所述声音播放装置3为新能源车内的车载音响。

需要说明的是，本例的新能源车的主动降噪系统的其它具体实施方式可参见本发明上述实施例的新能源车的主动降噪方法的具体实施方式，为减少冗余，此处不做赘述。

本发明提供的该新能源车的主动降噪系统，通过环境噪声采集装置实时采集声环境中的非电机噪声的频率和电机噪声的声压级。通过降噪控制器2获取新能源车的运行参数以及非电机噪声的频率和电机噪声的声压级；进而获取与运行参数对应的电机噪声信号的频率，同时，通过根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；然后将所述降噪音频信号输入声音播放装置3中播放，以输出降噪构造声音。由此，声音播放装置3播放的降噪构造声音与声环境噪声进行融合，生成降噪构造信号不仅考虑电机噪声信号的频率，同时，还综合考虑声环境中的其他非电机噪声和电机噪声的声压级的大小，避免了仅凭单一电机噪声信号的频率生成构造信号容易与其它非电机噪声成分因重叠、干涉等形成新的加强的噪声信号，导致引起的声环境品质下降问题，从而更好的改善声环境品质。采用本发明改进后的主动降噪系统，可有效的解决车速提升以后带来的噪声问题，方便用户使用，成本小，不会给产品增加额外的成本负担。

实施例3

如图9所示，本例公开了一种新能源车1000，包括上述实施例2中公开的主动降噪系统100。因本例中仅对新能源车1000的主动降噪系统100进行改进，而不涉及其他结构和系统的改进，且该主动降噪系统100及其主动降噪方法已在上述实施例中进行说明，为免重复，不再赘述。

本发明提供的新能源车，由于具备主动降噪系统，其通过环境噪声采集装置实时采集声环境中的非电机噪声的频率和电机噪声的声压级。通过降噪控制器2获取新能源车的运行参数以及非电机噪声的频率和电机噪声的声压级；进而获取与运行参数对应的电机噪声信号的频率，同时，通过根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；然后将所述降噪音频信号输入声音播放装置3中播放，以输出降噪构造声音。由此，声音播放装置3播放的降噪构造声音与声环境噪声进行融合，生成降噪构造信号不仅考虑电机噪声信号的频率，同时，还综合考虑声环境中的其他非电机噪声和电机噪声的声压级的大小，避免了仅凭单一电机噪声信号的频率生成构造信号容易与其它非电机噪声成分因重叠、干涉等形成新的加强的噪声信号，导致引起的声环境品质下降问题，从而更好的改善声环境品质。采用本发明改进后的主动降噪系统，可有效的解决车速提升以后带来的噪声问题，方便用户使用，成本小，不会给产品增加额外的成本负担。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种新能源车的主动降噪方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集新能源车的声环境中的声环境噪声，所述声环境噪声包括电机噪声和非电机噪声；

获取所述非电机噪声的频率和所述电机噪声的声压级；并获取所述新能源车的运行参数，并根据所述运行参数获取与所述运行参数相关联的电机噪声信号的频率；其中，所述运行参数至少包括所述新能源车的电机转速；

根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；

将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；

将所述降噪音频信号输入声音播放装置中播放，以输出降噪构造声音，以对新能源车的电机噪声进行降噪处理。

2.根据权利要求1所述的新能源车的主动降噪方法，其特征在于，所述“获取所述新能源车的运行参数”具体通过如下方式获得：读取所述新能源车的CAN总线传输的数据信息，以实现对所述运行参数的获取。

3.根据权利要求1所述的新能源车的主动降噪方法，其特征在于，所述“根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号”具体包括如下步骤：

根据所述电机噪声信号的频率通过调用预设的构造声音数据库以获取与所述电机噪声信号相对应的构造声音信号；或者，根据所述电机噪声信号的频率通过发生函数获得所述电机噪声信号相对应的构造声音信号；

根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率，对构造声音信号进行调节，生成所述降噪构造信号。

4.根据权利要求3所述的新能源车的主动降噪方法，其特征在于，所述“根据所述电机噪声信号的频率通过调用预设的构造声音数据库以获取与所述电机噪声信号相对应的构造声音信号”具体包括如下步骤：

根据所述电机噪声信号的频率判断所述电机噪声信号的所属频段；

根据所述电机噪声信号的所属频段调用所述预设的构造声音数据库，以获取与所述电机噪声信号的所属频段相对应的构造声音信号；其中，所述预设的构造声音数据库中存储有多个构造声音样本，每个构造声音样本对应一个噪声频段，且包括与该噪声频段相对应的构造声音信号。

5.根据权利要求4所述的新能源车的主动降噪方法，其特征在于，所述预设的构造声音数据库通过如下步骤获得：

获取不同工况下所述新能源车的运行参数，同时采集新能源车的电机噪声信号；

对所述电机噪声信号进行频谱分析以获取与所述运行参数相关联的噪声频谱特征信息，并根据所述噪声频谱特征信息建立所述运行参数与所述电机噪声信号的频率之间的对应关系；

根据所述噪声频谱特征信息对不同工况下的所述电机噪声信号进行频段划分以获得多个频段的标定噪声信号；

选择任一频段的标定噪声信号，并根据音乐声学或心理声学原理对所选频段的标定噪声信号进行频率构造以生成多个预选构造声音信号；

将所选频段的标定噪声信号分别与每个预选构造声音信号进行合成，以生成多个合成声音样本并输出，其中，每个合成声音样本的频率的所属频段均包括所述所选频段；

根据预设评价方法对每个合成声音样本进行评分，并根据每个合成声音样本的评分结果从所述预选构造声音信号中获取一个作为所选频段的标定噪声信号相对应的构造声音信号。

6.根据权利要求5所述的新能源车的主动降噪方法，其特征在于，所述“根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率，对构造声音信号进行调节，生成所述降噪构造信号”具体包括如下步骤：

将所述构造声音信号的频率去除所述声环境噪声中重复的非电机噪声的频率，以生成所述降噪构造信号。

7.根据权利要求3所述的新能源车的主动降噪方法，其特征在于，所述“根据所述电机噪声信号的频率通过发生函数获得所述电机噪声信号相对应的构造声音信号”具体包括如下步骤：

所述电机噪声信号包括基波和谐波，从所述电机噪声信号的频率中获得基波频率，并根据音乐声学或心理声学原理，通过发生函数获得所述构造声音信号，所述构造声音信号为所述电机噪声信号中基波的分谐波；其中，所述构造声音信号的频率为所述基波频率的其中，n、m为自然数，n小于m。

8.根据权利要求7所述的新能源车的主动降噪方法，其特征在于，所述构造声音信号的发生函数表达式为：Y＝Ky+b，且y＝asin(2*π*A*f*t)；其中，K表示频率的斜率，a表示构造声音信号的振幅，A表示谐波系数，f表示构造声音信号的频率，t表示时间。

9.一种新能源车的主动降噪系统，其特征在于，包括：

声环境噪声采集装置，用于采集新能源车的声环境中的声环境噪声，所述声环境噪声包括电机噪声和非电机噪声；

降噪控制器，用于获取所述非电机噪声的频率和所述电机噪声的声压级；并获取所述新能源车的运行参数，并根据所述运行参数获取与所述运行参数相关联的电机噪声信号的频率；其中，所述运行参数至少包括所述新能源车的电机转速；并根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；然后控制将所述降噪构造信号转化为降噪音频信号，并根据所述电机噪声的声压级，调节所述降噪音频信号的声压级；

声音播放装置，设置在新能源车内，用于输出降噪构造声音，以对新能源车的电机噪声进行降噪处理。

10.根据权利要求9所述的新能源车的主动降噪系统，其特征在于，所述降噪控制器具体包括：

数据获取模块，用于获取所述非电机噪声的频率和所述电机噪声的声压级；并获取所述新能源车的运行参数，并根据所述运行参数获取与所述运行参数相关联的电机噪声信号的频率；其中，所述运行参数至少包括所述新能源车的电机转速；

信号发生模块，用于根据采集到的所述声环境噪声中的非电机噪声的频率和获取到的所述电机噪声信号的频率，生成降噪构造信号；

信号转化模块，用于将所述降噪音频信号输入声音播放装置中播放，以输出降噪构造声音，以对新能源车的电机噪声进行降噪处理。

11.根据权利要求10所述的新能源车的主动降噪系统，其特征在于，所述信号转化模块为数模转换模块。

12.根据权利要求11所述的新能源车的主动降噪系统，其特征在于，所述声环境噪声采集装置设置在新能源车内。

13.根据权利要求11所述的新能源车的主动降噪系统，其特征在于，所述声音播放装置为新能源车内的车载音响。

14.一种新能源车，其特征在于，包括权利要求9-13中任意一项所述的新能源车的主动降噪系统。