CN112259067A - 一种汽车主动声浪装置及其控制方法 - Google Patents

一种汽车主动声浪装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种汽车主动声浪装置，在汽车行程过程中，主动声浪控制器通过整车CAN信号获取汽车发动机或电机转速、扭矩、车速、油门开度、档位等车辆状态信号，使用扬声器发出预先设计好的同幅反相的反声音实现对驾驶舱内发动机或电机噪声的抵消，提升了整车的加速声品质；本发明结构紧凑，占用空间小，可以利用车载车机、车载功放及车载扬声器；本发明通过扬声器还发出所需要的具有品牌特色的纯洁的发动机澎湃声浪，改善发动机或电机声音的特性，提升驾驶乐趣，给用户带来听觉上的舒适感受；本发明通过主动声浪控制器，可以预先存储多种风格类型的发动机噪声，用户可任意切换声音风格，提升整车现代感和科技感。

Description

一种汽车主动声浪装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车降噪技术领域。
背景技术
随着汽车技术及制造工艺的不断发展，特别是整车NVH技术水平的提高，国内外各大汽车公司已经把车内噪音声压级有大幅的降低，但对于车内的动力总成工作时的低频噪音，由于车内声压级低就很容易被车内乘客感知，特别是动力总成在低速和急加速时的工作声品质，一直是用户报怨的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种在降低车内声压级的同时，提升车内的声品质的汽车主动声浪装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种汽车主动声浪装置，装置设有主动声浪控制器，所述主动声浪控制器连接CAN总线获取车速、油门开度、档位，以及动机部件的转速、扭矩信号，所述主动声浪控制器的音频输出端连接功率放大器，所述功率放大器的音频输出端连接布置在车内的扬声器，所述动力部件为电机或发动机。
车内设有第一麦克风，动力部件舱室内固定有第二麦克风，所述第二麦克风获取动力部件噪音音频，所述第一麦克风获取传递到驾驶室内部动力部件噪音音量，所述第一麦克风和第二麦克风均将获取的音频信号输送至主动声浪控制器。
所述主动声浪控制器包括DSP主控芯片、音频解码芯片、ADC/DAC转换芯片、MCU主控芯片、CAN总线控制器和电源模块，所述DSP主控芯片通过CAN总线控制器连接CAN总线，通过音频解码芯片连接第一麦克风和第二麦克风，所述DSP主控芯片信号输出端经ADC/DAC转换芯片连接功率放大器，所述DSP主控芯片的电源接口连接电源模块，所述DSP主控芯片的控制端口连接MCU主控芯片，所述MCU主控芯片连接车载娱乐系统。
所述扬声器包括低音扬声器、中音扬声器和高音扬声器，所述低音扬声器3布置在四门钣金上，所述中音扬声器分别布置在前仪表台中央和D柱上，高音扬声器5布置在四门门把手旁和/或A柱上，所述主动声浪控制器固定在主副架座椅下方或与车载车机集成，所述功率放大器固定在后备箱或主副驾座椅下方。
基于所述汽车主动声浪装置的控制方法，汽车主动声浪功能开启时，主动声浪控制器实时获取车速、油门开度、档位，以及动机部件的转速、扭矩信号，主动声浪控制器内存储有声浪函数，所述声浪函数的变量为车速、油门开度、档位，以及动机部件的转速、扭矩信号，通过声浪函数获取当前音频执行信号，将当前音频执行信号经功率放大器输送至扬声器执行。
所述汽车主动声浪功能设有多种发动机声音模式，每种发动机声音模式具有不同的声浪函数。
所述声浪函数的变量还包括动力部件音频参数和车内音量参数，通过动力部件音频参数和车内音量参数获取同幅反相的反声音执行信号，主动声浪控制器实时的将当前音频执行信号和反声音执行信号叠加后经功率放大器输送至扬声器执行。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点：
1、本发明结构紧凑，占用空间小，可以利用车载车机、车载功放及车载扬声器，针对发动机或电机的噪声进行降噪，为发动机或电机的低频阶次轰鸣声的控制提供了很好的解决方案；
2、本发明通过CAN信号获取汽车发动机或电机转速、扭矩、车速、油门开度、档位等车辆状态信号，再使用车载扬声器发出预先设计好同幅反相的反声音实现对驾驶舱内噪声的有效抵消，提升了整车的加速声品质；
3、本发明通过扬声器还发出所需要的具有品牌特色的纯洁的发动机澎湃声浪，改善发动机或电机声音的特性，使整车声音更浑厚，更具有动力感，提升驾驶乐趣，给用户带来听觉上的舒适感受；
4、本发明通过主动声浪控制器，可以预先预存储多种风格类型的发动机声音文件，用户可以通过主动声浪控制器开关可任意切换声音风格，提升整车现代感和科技感。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明主动声浪系统布置示意图俯视
图2为本发明主动声浪系统布置示意图正视图；
图3为本发明主动声浪原理示意图；
上述图中的标记均为：1、主动声浪控制器；2、功率放大器；3、低音扬声器；4、中音扬声器；5、高音扬声器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本装置设计一种纯洁的发动机澎湃的声浪(如：具有品牌特色的类似于六缸、八缸、十二缸发动机的澎湃声浪效果。)，一方面可以抵消整车一些低频的工作杂音，另一方面可以使驾乘者感受到更加清晰和悦耳的声音，营造一种更加富有激情的气氛。其原理是利用车辆自身的扬声器播放事先录制好的发动机声浪，音量和音高会由声浪控制器根据发动机或电机转速、扭矩、车速、油门开度等信号自动调整播放，发出同幅反相的反声音实现对车内发动机或电机噪声的有效抵消，可以降低发动机或电机低频阶次轰鸣声，通过扬声器还发出所需要的具有品牌特色的纯洁的发动机澎湃声浪，改善发动机声音的特性，使整车声音更浑厚，更具有动力感，提升驾驶乐趣，给用户带来听觉上的舒适感受；也可以通过预先预存储多种风格类型的发动机声音文件，用户可以通过选择开关可任意切换声音风格，提升整车现代感和科技感。
如图1、图2所示，包括主动声浪控制器1(可与车载车机集成)、功率放大器2(可利用车载功放集成)、低音源扬声器、中音扬音器、高音扬声器5；其中主动声浪控制器1可放在主副架座椅下方或与车载车机集成，布置在I P中间；功率放大器2(可与车载功放集成)可放置在后备箱或主副驾座椅下方，所述低音扬声器3布置在四门钣金上，中音扬声器4分别布置在I P中央和D柱上，所述高音扬声器5布置在门把手或A柱上；
如图3所示主动声浪控制器1内包括DSP主控芯片、音频解码芯片、ADC/DAC转换芯片、MCU主控芯片、CAN总线控制器和电源模块等；主动声浪控制器1运行时，DSP主控芯片获取来自音频解码芯片的目标噪声信号和通过CAN总线控制器采集CAN总线上发动机实时的转速、扭矩、车速、油门开度、档位等信号，DSP主控芯片内置自适应滤波器，其通过自适应滤波模块的滤波权向量与发动机或电机的转速信号的计算，输出次级声信号。所述次级声源输出模块通过功率放大器2与车内扬声器相连接，次级声源输出模块接收来自DSP主控芯片的次级声信号，并对该次级声信号进行D/A转换和抗混叠滤波处理后输出至功率放大器2，功率放大器2对该次级声信号进行功率放大后通过车内扬声器输出，发出同幅反相的反声音实现对车内发动机或电机噪声的有效抵消，可有效抑制发动机或电机低频噪声，同时发出品牌特色的纯洁的发动机澎湃声浪，改善发动机或电机声音的特性，提升驾驶乐趣，给用户带来听觉上的舒适感受；这样主动声浪控制器1可以预先预存储多种风格类型的发动机声音文件，用户可通过选择开关任意切换发动机声音风格，提升整车科技感。
车辆在配备该功能前，需要对开发车型及目标车型车内原始声音的采集，对开发车型车内声音、目标车型车内声音阶次的提取和阶次处理三个阶段完成声音设计，并将设计好的声音生成需要的声音文件预存储在主动声控制器中。当主动声浪控制器1运行时，解析车辆CAN信息，根据获取的发动机或电机的转速、扭矩、车速、油门开度、档位等车辆状态信号，结合声音文件计算生成最终的声浪信号，并输出高精度音频信号，该信号经过功率放大器2(可利用车载功放)向车载扬声器输出。使用车载扬声器发声，产生同幅反相的反声音实现对车内发动机或电机噪声的有效抵消，可以降低发动机或电机低频阶次轰鸣声。同时还发出所需要的具有品牌特色的纯洁的发动机澎湃声浪。主动声浪控制器1预存多种发动机声音文件，乘客进行自由选择发动机声音文件切换声音源文件，亦可实现多种发动机声音之间的切换；
主动声浪的开发：使用主动发声开发工具，包括传递函数测试系统、信号采集系统、声音设计软件、声音调试硬件。
目标声音＝实车原始声音+主动生成声音；
利用车内扬声器主动发出一个声音(该声音与车内原始的发动机或电机声音同步)，与原始的发动机或电机声音叠加在一起，达到修改原车发动机或电机声音特性的效果。
Figure BDA0002736312710000061
其中Y是想要目标声音也可以是对标车声音；
Xo为原始噪声；
H为传递函数；
X为主动声浪控制器1需要生成的声音；
(1)利用信号采集系统采集车辆原始噪声信号，及目标车辆噪声信号；
(2)利用传递函数测试系统测量系统传递函数(从汽车娱乐系统音频输入到听音位置响应之间的声音信号传递关系)；
(3)根据实车DBC文件，编写OBD协议文件(声音调试硬件可以使用此文件获取汽车的发动机或电机转速、扭矩、车速、油门开度、档位等车辆状态信号)；
(4)利用声音设计软件，处理原始噪声信号，基于传递函数，按照要求设计声音；
(5)在实验室对设计的声音做评价，并修改声音设计；
(6)利用声音调试硬件，在实车上测试设计好的声音，并根据测试结果优化声音设计，调整油门开度位置-声音增益曲线使声音更自然；
重复(4)、(5)、(6)三步，直至修改后的声音通过主观评价获取声浪函数。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车主动声浪装置，其特征在于：装置设有主动声浪控制器，所述主动声浪控制器连接CAN总线获取车速、油门开度、档位，以及动机部件的转速、扭矩信号，所述主动声浪控制器的音频输出端连接功率放大器，所述功率放大器的音频输出端连接布置在车内的扬声器，所述动力部件为电机或发动机。
2.根据权利要求1所述的汽车主动声浪装置，其特征在于：车内设有第一麦克风，动力部件舱室内固定有第二麦克风，所述第二麦克风获取动力部件噪音音频，所述第一麦克风获取传递到驾驶室内部动力部件噪音音量，所述第一麦克风和第二麦克风均将获取的音频信号输送至主动声浪控制器。
3.根据权利要求2所述的汽车主动声浪装置，其特征在于：所述主动声浪控制器包括DSP主控芯片、音频解码芯片、ADC/DAC转换芯片、MCU主控芯片、CAN总线控制器和电源模块，所述DSP主控芯片通过CAN总线控制器连接CAN总线，通过音频解码芯片连接第一麦克风和第二麦克风，所述DSP主控芯片信号输出端经ADC/DAC转换芯片连接功率放大器，所述DSP主控芯片的电源接口连接电源模块，所述DSP主控芯片的控制端口连接MCU主控芯片，所述MCU主控芯片连接车载娱乐系统。
4.根据权利要求1、2或3所述的汽车主动声浪装置，其特征在于：所述扬声器包括低音扬声器、中音扬声器和高音扬声器，所述低音扬声器3布置在四门钣金上，所述中音扬声器分别布置在前仪表台中央和D柱上，高音扬声器5布置在四门门把手旁和/或A柱上，所述主动声浪控制器固定在主副架座椅下方或与车载车机集成，所述功率放大器固定在后备箱或主副驾座椅下方。
5.基于权利要求1-4中任一所述汽车主动声浪装置的控制方法，其特征在于：汽车主动声浪功能开启时，主动声浪控制器实时获取车速、油门开度、档位，以及动机部件的转速、扭矩信号，主动声浪控制器内存储有声浪函数，所述声浪函数的变量为车速、油门开度、档位，以及动机部件的转速、扭矩信号，通过声浪函数获取当前音频执行信号，将当前音频执行信号经功率放大器输送至扬声器执行。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述汽车主动声浪功能设有多种发动机声音模式，每种发动机声音模式具有不同的声浪函数。
7.根据权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于：所述声浪函数的变量还包括动力部件音频参数和车内音量参数，通过动力部件音频参数和车内音量参数获取同幅反相的反声音执行信号，主动声浪控制器实时的将当前音频执行信号和反声音执行信号叠加后经功率放大器输送至扬声器执行。
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