CN111554262A - 一种汽车降噪系统和应用其的汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆技术领域，公开了一种汽车降噪系统和应用其的汽车，汽车降噪系统包括：噪声采集系统、音频发生系统以及控制系统，其中，噪声采集系统构造成能够同时采集多个频率段的噪声信号；控制系统构造成能够将各个频率段的噪声信号分别处理转换成对应的音频信号，并将音频信号传送至音频发生系统；音频发生系统构造成能够在控制系统的控制下发出与音频信号相对应的同步反向的音频信号。本发明的汽车降噪系统能够针对各种噪声进行全面的处理。

Description

一种汽车降噪系统和应用其的汽车
技术领域
本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种汽车降噪系统和应用其的汽车。
背景技术
汽车在行驶中会产生各种噪音，例如发动机工作时产生的低频噪声、车轮在路面滚动产生的路面噪声、空调工作时产生的噪声以及汽车行驶时产生的风噪等等，这些噪声均会影响车内人员的体验。
现有技术中一般采用在汽车中添加吸音材料或者隔音材料等的声学包零件来吸音或者隔音以降低汽车噪声，但是由于声学包零件(尤其是隔音材料)具有较高的重量，因此会使得汽车的重量增加，从而增加了成本的同时也降低了汽车的续航里程。此外，现有技术中还采用ANC(Active Noise Cancellation)主动降噪技术(即利用车内扬声器(音响)发出与车内噪音相同频率、相同幅值但是相位相反的噪音，以将车内噪音抵消，也就是说原始声源还存在，只是噪音在车内被抵消掉)来降低汽车噪声，但是这种方式主要针对低频噪声问题，不能解决中、高频噪声问题，导致无法对汽车在行驶时产生的各种噪声进行全面的处理。
发明内容
针对现有技术的汽车降噪系统存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够针对各种噪声进行全面的处理的汽车降噪系统。
根据本发明的汽车降噪系统，包括：噪声采集系统、音频发生系统以及控制系统，其中，噪声采集系统构造成能够同时采集多个频率段的噪声信号；控制系统构造成能够将各个频率段的噪声信号分别处理转换成对应的音频信号，并将音频信号传送至音频发生系统；音频发生系统构造成能够在控制系统的控制下发出与音频信号相对应的同步反向的音频信号。
进一步地，噪声采集系统包括用于采集汽车外部的噪声的第一噪声采集装置和用于采集汽车内部的噪声的第二噪声采集装置。
进一步地，第一噪声采集装置包括位于汽车的底盘悬架上的至少一个加速度传感器，第二噪声采集装置包括位于汽车内部的至少一个麦克风。
进一步地，第二噪声采集装置包括位于每个座椅的顶壁的至少一个麦克风。
进一步地，音频发生系统包括设置在汽车内部的用于发生低频音频信号的第一发生装置、用于发生中低频音频信号的第二发生装置，以及用于发生中高频音频信号的第三发生装置。
进一步地，第一发生装置包括设置在汽车内部的低音炮。
优选地，低音炮位于汽车内部的后部。
进一步地，第二发生装置包括设置在汽车的至少一个车门上的车门扬声器。
优选地，每个车门上均设置车门扬声器。
进一步地，第三发生装置包括设置在汽车的每个座椅的椅座上的至少一个座椅扬声器。
进一步地，汽车降噪系统还包括功放系统，经控制系统处理得到的音频信号经功放系统后，功放系统驱动音频发生系统发出与音频信号相对应的同步反向的音频信号。
本发明还提出了一种汽车，包括上述汽车降噪系统。
与现有技术相比，本发明的汽车降噪系统具有以下优点：
1)本发明实施例的汽车降噪系统能够对各个频率段的噪声信号进行处理，能对汽车产生的噪声信号进行全面处理。
2)通过设置第一噪声采集装置包括位于汽车的底盘悬架上的至少一个加速度传感器，第二噪声采集装置包括位于汽车内部的至少一个麦克风使得本发明实施例的汽车降噪系统能够节约成本地采集路面噪声，同时位于汽车内部的麦克风能够采集汽车内部的各种噪声信号。
3)通过设置音频发生系统包括设置在汽车内部的用于发生低频音频信号的第一发生装置、用于发生中低频音频信号的第二发生装置，以及用于发生中高频音频信号的第三发生装置使得音频发生系统可根据不同频率的噪声信号发出与该噪声信号同步反向的音频信号，从而抵消原噪声信号。
4)通过根据汽车的原有结构合理设置音频发生系统在汽车内的位置，使得本发明实施例的汽车降噪系统一方面尽可能少地占用车内的空间，另一方面保证各种频率段的同步反向的音频信号能够被车内人员在有效的距离范围内接收到，使得原噪声信号被同步反向的音频信号抵消，从而车内人员将听不到原噪声。
附图说明
图1为根据本发明的汽车降噪系统的安装示意图；
图2为图1所示的主视图；
图3为图1所示的俯视图；
图4为根据本发明的汽车的结构示意图，其中示出了汽车的主要噪声源。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的汽车降噪系统做进一步详细的描述。
图1至图3示出了根据发明实施例的汽车降噪系统100的结构，包括：噪声采集系统1、音频发生系统2以及控制系统3，其中，噪声采集系统1构造成能够同时采集多个频率段的噪声信号；控制系统3构造成能够将各个频率段的噪声信号分别处理转换成对应的音频信号，并将音频信号传送至音频发生系统2；音频发生系统2构造成能够在控制系统3的控制下发出与音频信号相对应的同步反向的音频信号。
当汽车在行驶时，车内人员会受到不同频率的噪声的干扰，该不同频率的噪声可能来源于汽车的外部，也可能来源于汽车的内部。本发明实施例的汽车降噪系统100在工作时，噪声采集系统1将采集多个频率段(可包括低频、中低频、以及中高频，其中低频为30-150Hz，中频为150-400Hz，高频为400-1000Hz)的噪声信号，并将各个频率段的噪声信号发送到控制系统3中进行处理，具体地，控制系统3会对各个频率段的噪声信号进行运算处理，得到例如需要对哪些频率段的噪声的音频信号进行消除的结论，然后对并将这些噪声音频信号进行分频输出处理，输出与原噪声信号同步反向的音频信号，并将处理的同步反向的音频信号传送至音频发生系统2，这使得原噪声信号可与经控制系统3处理得到的音频信号完全抵消，从而达到了降低各个频率段的噪声的效果。需要说明的是，这里所说的“同步反向”是指相同频率，相同幅值但是相位相反。
本发明实施例的汽车降噪系统100能够对多个频率段的噪声信号进行处理，这相比于现有技术中只针对低频噪声进行处理来说，能够实现对汽车产生的噪声的全面处理。
如图1所示，噪声采集系统1可包括用于采集汽车外部的噪声的第一噪声采集装置11和用于采集汽车内部的噪声的第二噪声采集装置12。图4示出了汽车在行驶时可能产生的噪声，包括路面噪声A、风噪声B、驱动噪声C、空调噪声D等，对于电动车来说，还包括低速提示噪声E。其中汽车外部的噪声包括路面噪声A、风噪声以及驱动噪声C(对于电动汽车而言，还包括低速提示噪声E)，而汽车内部的噪声包括空调噪声D，通过对汽车的内部和外部的噪声进行全面的采集，使得汽车不同噪声源产生的噪声(包括了不同频率的噪声，例如路面噪声A产生的低频噪声、电动汽车的驱动噪声C产生的高频噪声等)均能够被噪声采集系统1采集到，进而控制系统3能够对各种噪声进行上述处理，达到全面处理噪声的目的。
如图1、图2所示，第一噪声采集装置11可包括位于汽车的底盘悬架上的至少一个加速度传感器111，第二噪声采集装置12可包括位于汽车内部的至少一个麦克风121。位于汽车底盘悬架上的加速度传感器111能够检测汽车在行驶时的振动信号，该振动信号能够采集、反映路面噪声信号。通过该设置能够节约成本地采集路面噪声A，同时位于汽车内部的麦克风121能够采集汽车内部的各种噪声信号。
在一个优选的实施例中，第一噪声采集装置11可包括位于汽车的底盘悬架上的4个加速度传感器111(低配汽车)或8个加速度传感器111(高配汽车)，其中，麦克风121可设置在汽车内部的整个声场区域内。优选地，麦克风121可对应设置在汽车内部的顶壁，更优选地设置在每个座椅的顶壁。由于座椅的顶壁与人耳的位置较近，因此麦克风121采集的是人耳附近的噪声信号，为后续控制系统3处理噪声信号采集准确的噪声信号。
需要说明的是，麦克风121是实时采集噪声信号并传送给控制系统3的，本实施例的控制系统3可为闭环控制，控制系统3将一直处理麦克风121采集到的噪声信号，确保汽车降噪系统100持续保持良好的降噪效果。
在一个优选的实施例中，第二噪声采集装置12可包括位于汽车驾驶座前方控制盘的至少一个麦克风121，位于汽车驾驶座前方控制盘的麦克风121能够更容易、更准确的采集到风噪声B、驱动噪声C以及空调噪声D(对于电动汽车而言，还包括低速提示噪声E)。
在如图3所述的实施例中，音频发生系统2可包括设置在汽车内部的用于发生低频音频信号的第一发生装置21、用于发生中低频音频信号的第二发生装置22，以及用于发生中高频音频信号的第三发生装置23。通过该设置使得音频发生系统2可根据不同频率的噪声信号发出与该噪声信号同步反向的音频信号，从而抵消原噪声信号。
在如图3所示的实施例中，第一发生装置21可包括设置在汽车内部的低音炮。由于低音炮可发出约30-80Hz的低频音频信号，通过该设置使得汽车内的30-80Hz赫兹的低频噪声能够被低音炮发出的音频信号抵消，实现对低频噪声的降噪。
优选地，低音炮可位于汽车内部的后部。
根据本发明实施例的汽车降噪系统100，第二发生装置22可包括设置在汽车的至少一个车门上的车门扬声器。
优选地，每个车门上均设置车门扬声器。
回到如图3所示的实施例，第三发生装置23可包括设置在汽车的每个座椅的椅座上的至少一个座椅扬声器。
需要说明的是，一般的低配汽车由于设置较低，可以只设置用于发生中低频音频信号的第二发生装置22，对于高配汽车还可以同时设置用于发生低频音频信号的第一发生装置21和用于发生中高频音频信号的第三发生装置23。
需要说明的是，上述实施例中对加速度传感器111、麦克风121、低音炮、车门扬声器以及座椅扬声器的数量选择只是示例，本领域的技术人员能够根据汽车的性能和降噪要求对上述部件的数量作相应调整。
通过上述设置，由于不同频率的噪声信号具有不同的波长，噪声信号的频率越高，其波长越短，要求音频发生系统2与音频信号接收处即人耳之间的距离越短，因此，用于发生低频音频信号的第一发生装置21的位置可以设置在具有更大空间的汽车内部的后部，例如汽车的后备箱内；用于发生中低频音频信号的第二发生装置22可以设置在与车内人员的距离较近的车门位置，对于家庭轿车而言，一般每个座椅旁边均设置有车门，确保车内人员能够在座椅上接收中低频的音频信号，进而与中低频的原噪声信号抵消；用于发生高频音频信号的第三发生装置23可以设置在座椅上，与人耳的距离更近，从而能够接收高频的音频信号，接收到的高频的音频信号能够与高频的原噪声信号抵消。本发明实施例的汽车降噪系统100根据汽车的原有结构合理设置音频发生系统2在汽车内的位置，一方面尽可能少地占用车内的空间，另一方面保证各种频率段的同步反向的音频信号能够被车内人员在有效的距离范围内接收到，使得原噪声信号被同步反向的音频信号抵消，从而车内人员将听不到原噪声。
根据本发明实施例的汽车降噪系统100，还可包括功放系统(图中未示出)，经控制系统3处理得到的音频信号经功放系统后，功放系统可驱动音频发生系统2发出与音频信号相对应的同步反向的音频信号。由于经过控制系统3处理过的音频信号是微弱的电信号，通过该设置使得音频信号放大至能够驱动音频发生系统2发出与音频信号相对应的同步反向的音频信号。
此外，由于汽车的开发过程是先开发出一系列的汽车底盘平台，每种汽车底盘平台上开发不同种类的汽车，其中是汽车底盘平台的结构与噪声信号相关，对于不同的汽车底盘平台具有不同的信号激励关系，本发明实施例的控制系统3能够针对不同的汽车底盘平台调整算法，从而使得本发明实施例的汽车降噪系统100能够应用到各种类型的汽车上，实现广泛的通用性。
另外，本发明还提出了一种汽车200，包括上述汽车降噪系统100。由于上述汽车降噪系统100能够对各个频率段的噪声信号进行抵消，从而当本发明的汽车200在行驶时，车内或车外的噪声信号均会被抵消，车内人员能够获得舒适，安静的体验。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种汽车降噪系统，其特征在于，包括：噪声采集系统、音频发生系统以及控制系统，其中，所述噪声采集系统构造成能够同时采集多个频率段的噪声信号；所述控制系统构造成能够将各个频率段的噪声信号分别处理转换成对应的音频信号，并将所述音频信号传送至所述音频发生系统；所述音频发生系统构造成能够在所述控制系统的控制下发出与所述音频信号相对应的同步反向的音频信号。
2.根据权利要求1所述的汽车降噪系统，其特征在于，所述噪声采集系统包括用于采集汽车外部的噪声的第一噪声采集装置和用于采集汽车内部的噪声的第二噪声采集装置。
3.根据权利要求2所述的汽车降噪系统，其特征在于，所述第一噪声采集装置包括位于汽车的底盘悬架上的至少一个加速度传感器，所述第二噪声采集装置包括位于所述汽车内部的至少一个麦克风。
4.根据权利要求3所述的汽车降噪系统，其特征在于，所述第二噪声采集装置包括位于每个座椅的顶壁的至少一个麦克风。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的汽车降噪系统，其特征在于，所述音频发生系统包括设置在汽车内部的用于发生低频音频信号的第一发生装置、用于发生中低频音频信号的第二发生装置，以及用于发生中高频音频信号的第三发生装置。
6.根据权利要求5所述的汽车降噪系统，其特征在于，所述第一发生装置包括设置在汽车内部的低音炮。
7.根据权利要求5所述的汽车降噪系统，其特征在于，所述第二发生装置包括设置在汽车的至少一个车门上的车门扬声器。
8.根据权利要求5所述的汽车降噪系统，其特征在于，所述第三发生装置包括设置在汽车的至少一个座椅的椅座上的座椅扬声器。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的汽车降噪系统，其特征在于，所述汽车降噪系统还包括功放系统，经所述控制系统处理得到的所述音频信号经所述功放系统后，所述功放系统驱动所述音频发生系统发出与所述音频信号相对应的同步反向的音频信号。
10.一种汽车，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的汽车降噪系统。
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