CN116506755A - 一种车载音箱及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种车载音箱及车辆。本发明实施例提供的车载音箱包括：扬声器，扬声器用于输出音频信号；无源辐射单元，无源辐射单元设置于扬声器的非出声侧，无源辐射单元用于降低车载音箱的共振频率和振动加速度。本发明实施例提供的车载音箱降低了共振频率，提高了低频效率，解决了车载音箱存在低频信号下潜能力不足，低音效果不佳的问题。

Description

一种车载音箱及车辆

技术领域

本发明实施例涉及音频技术领域，尤其涉及一种车载音箱及车辆。

背景技术

随着汽车技术的发展，人们对车载音箱的要求越来越高。现有的车载音箱，例如低音炮，存在低频信号下潜能力不足，低音效果不佳的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种车载音箱及车辆，以解决车载音箱存在低频信号下潜能力不足，低音效果不佳的问题。

为实现上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种车载音箱，包括：

扬声器，扬声器用于输出音频信号；

无源辐射单元，无源辐射单元设置于扬声器的非出声侧，无源辐射单元用于降低车载音箱的共振频率和振动加速度。

可选的，无源辐射单元，包括至少一个无源辐射器；

无源辐射器与扬声器对向设置，和/或，每两个无源辐射器相对设置。

可选的，无源辐射单元包括奇数个无源辐射器，或偶数个无源辐射器。

可选的，车载音箱，还包括：

至少两个安装柱，无源辐射器设置于安装柱的一侧。

可选的，安装柱包括：

相对设置的第一安装柱和第二安装柱；

无源辐射器对称设置于第一安装柱和第二安装柱的一侧。

可选的，车载音箱，还包括：

相对设置的第一侧面和第二侧面；

扬声器设置于第一侧面；无源辐射单元包括：第一无源辐射器；

第一无源辐射器与扬声器背向设置，第一无源辐射器设置于第二侧面。

可选的，无源辐射单元，还包括：

第二无源辐射器和第三无源辐射器；

车载音箱还包括：相对设置的第三侧面和第四侧面；

第二无源辐射器设置于第三侧面，第三无源辐射器设置于第四侧面。

可选的，车载音箱的性能灵敏度的范围包括65-88dB，共振频率的范围包括20-80Hz，额定功率的范围包括20W-200W。

根据本发明的另一方面，本实施例提供一种车辆，包括第一方面任意项提出的车载音箱。

可选的，车载音箱设置于车辆的副驾驶手套箱区域、车辆的仪表盘中下区域、车辆的中央扶手箱、车辆的后尾轮区域、车辆的后尾箱区域、车辆的衣帽架区域中的至少一个位置。

本发明实施例提供的车载音箱通过将无源辐射单元设置于扬声器的非出声侧，使得扬声器的振动板作前后往复振动时，作为声音传播媒质的空气在相对密闭的音箱内外产生压缩，无源辐射单元的安装位置与扬声器的出声侧相反，可以均衡部分扬声器的振动，从而降低车载音箱的共振频率，并降低传导至车辆的振动加速度，实现提高车载音箱低频下潜能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种车载音箱的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种车载音箱的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种车载音箱的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种车载音箱包括偶数个无源辐射器与未搭载无源辐射器的箱体的声压级频率响应曲线示意图；

图5是本发明实施例提供的一种车载音箱包括奇数个无源辐射器与未搭载无源辐射器的箱体的声压级频率响应曲线示意图；

图6是本发明实施例提供的一种车载音箱包括偶数个无源辐射器与未搭载无源辐射器的箱体的安装柱位置振动加速度曲线示意图；

图7是本发明实施例提供的一种车载音箱包括奇数个无源辐射器与未搭载无源辐射器的箱体的安装柱位置振动加速度曲线示意图；

图8是本发明实施例提供的一种车载音箱的等效电路图；

图9是本发明实施例提供的一种车辆的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

正如背景技术中提到的，随着汽车技术的发展，高端的“好声音”在汽车中越来越被重视。汽车车载音箱系统由传统的6只扬声器到目前的34只扬声器甚至40只扬声器追求更好的音效，所以车载低音炮逐渐出现在汽车车载音箱系统的应用中。

低音炮主要负责20-200Hz的低频重放。由于人耳对低音是不敏感的，所以需要较强的低音来产生效果。另一方面，低音是非常耗能的，也就是需要非常大的功率，所以低音炮的功率是其他扬声器的2倍以上。在车载音箱中，低音炮使得整体效果低频下潜更深，低频更浑厚，整个车载音箱的系统动态范围更大。

大部分低音炮布置位置是后尾箱或后轮罩，很难兼顾前后排低频的平衡问题，在前排低频足够的情况下，后排乘客会感觉低频过多，有模糊感和敲脑感。于是低音炮的出现也成为了汽车车载音箱调音的难点。

基于上述技术问题，本实施例提出了以下解决方案：

图1是本发明实施例提供的一种车载音箱的结构示意图。参见图1，本发明实施例提供的车载音箱100包括：扬声器1，扬声器1用于输出音频信号；无源辐射单元2，无源辐射单元2设置于扬声器1的非出声侧，无源辐射单元2用于降低车载音箱100的共振频率和振动加速度。

具体的，车载音箱100包括低音炮无源辐射单元2的无源是指不消耗音频功率放大器任何额外的电功率。无源辐射单元2为被动辐射器。扬声器是一种把电信号变换成声信号的电声换能器件。因此无源辐射单元2是一种将扬声器1在电声换能过程中因振动而压缩空气产生的热能、动能变换成声信号的换能器件。

通过将无源辐射单元2设置于扬声器1的非出声侧，当装有无源辐射单元2的车载音箱100的扬声器1受电信号驱动时，扬声器1的振动板作前后往复振动。作为声音传播媒质的空气在相对密闭的音箱内外产生压缩，音箱外的邻近空气形成交替的紧密和稀疏区，耳朵的鼓膜受到压缩空气疏密的交替激励而振动起来，从而听到声音，而音箱内的受压缩的密闭空气为取得内外气压平衡驱动无源辐射单元2的振动板振动发声，无源辐射单元2实现降低车载音箱100的共振频率和振动加速度。

通过搭载无源辐射单元2可以降低车载音箱100的共振频率，提高低频效率的同时可减小箱体的体积。另一方面，为使车载音箱100获得更低的共振频率，需要增加无源辐射单元2的有效振动质量。且作为前置的车载音箱100，距离前排的尺寸一般小于0.5米，尾箱的车载音箱100至前排的距离为3米，前置的车载音箱100占有距离优势。

根据距离r1和r2的声压级差值公式Lp1-Lp2＝20lg(r2/r1)，其中，Lp1是在距离r1处的声压级，Lp2是在距离r2处的声压级。可知，在距离前排0.5m处要获得跟距离前排3m以上的后尾箱的车载音箱100相同效果的声压级，前置仪表盘的车载音箱100的灵敏度可以比后尾箱的车载音箱100低15.56dB左右即可实现相同效果。

按照主流低音炮84dB灵敏度要求，本实施例提供的前置的车载音箱100的灵敏度只需68.44dB。故，需要达到相同的音响效果，前置低音炮的所需要的灵敏度远低于主流后置低音炮。本实施例提供的车载音箱100可以有效改善前排车载音箱100空间的低音效果。

本实施例提供的车载音箱100，通过将无源辐射单元2设置于扬声器1的非出声侧，使得扬声器1的振动板作前后往复振动时，作为声音传播媒质的空气在相对密闭的音箱内外产生压缩，无源辐射单元2的安装位置与扬声器1的出声侧相反，可以均衡部分扬声器1的振动，从而降低车载音箱100的共振频率，并降低传导至车辆的振动加速度，实现提高车载音箱100低频下潜能力。

可选的，图2是本发明实施例提供的另一种车载音箱100的结构示意图。图3是本发明实施例提供的又一种车载音箱100的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图2，无源辐射单元2包括至少一个无源辐射器PR；无源辐射器PR与扬声器1对向设置，和/或，参见图3，每两个无源辐射器PR相对设置。

具体的，参见图2，无源辐射器PR与扬声器1对向设置，可以较好的减小扬声器1产生的振动对车身的传递。可以较好的将扬声器1产生的振动至少部分抵消，减小车载音箱100向车辆传递的振动。

参见图3，相邻两个无源辐射器PR相对设置，可以使得相对设置的无源辐射器PR传递的振动相互抵消，进一步减小车载音箱100向车辆传递的振动。

此外，通过设置无源辐射器PR，使得车载音箱100仅需传统车载音箱的1/5的体积大小，就能实现和传统车载音箱相近的低频下潜能力，减小了车载音箱100的体积。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图2和图3，无源辐射单元2包括奇数个无源辐射器PR，或偶数个无源辐射器PR。

具体的，偶数个无源辐射器PR两两相对设置。奇数个无源辐射器PR中的一个与扬声器1相对设置，其他的无源辐射器PR两两相对设置。这样设置，既能较好的将扬声器1产生的振动至少部分抵消，减小车载音箱100向车辆传递的振动，又能使得相对设置的无源辐射器PR传递的振动相互抵消，进一步减小车载音箱100向车辆传递的振动。

图4是本发明实施例提供的一种车载音箱100包括偶数个无源辐射器与未搭载无源辐射器的箱体的声压级频率响应曲线示意图。在上述实施例的基础上，参见图4，通过搭载偶数个无源辐射器PR不仅可以在低频提升车载音箱100的灵敏度，拓展车载音箱100的低频下潜，还可以减小车载音箱100的箱体振动。以图3中的车载音箱100的箱体结构为例，使用有限元方法对箱体是否搭载无源辐射器PR的声学特性及振动情况进行仿真，可以得到如下结论：

在车载音箱100的箱体任意相对面上搭载偶数个无源辐射器PR，拓展了车载音箱100的箱体低频下潜的同时，车载音箱100的箱体的最大振动加速度与未搭载无源辐射器PR时的车载音箱100的箱体相比明显降低。

示例性的，如图4所示为箱体未搭载无源辐射器PR和分别搭载2个和4个无源辐射器PR时声压级频率响应曲线的对比。由图4可以看到，搭载2个无源辐射器PR和4个无源辐射器PR的车载音箱100的箱体与未搭载无源辐射器PR的车载音箱100的箱体相比，在40Hz～100Hz的声压级明显升高，搭载2个无源辐射器PR和4个无源辐射器PR的车载音箱100的箱体的低频下潜分别比未搭载无源辐射器PR的车载音箱100的箱体低16.1Hz和19.7Hz。

图5是本发明实施例提供的一种车载音箱100包括奇数个无源辐射器与未搭载无源辐射器的箱体的声压级频率响应曲线示意图。在上述实施例的基础上，参见图5，如图5所示为车载音箱100的箱体未搭载无源辐射器PR和分别搭载1个、3个和5个无源辐射器PR时，声压级频率响应曲线的对比。由图5可知，搭载1个、3个和5个无源辐射器PR的车载音箱100的箱体与未搭载无源辐射器PR的车载音箱100的箱体相比，在40Hz～100Hz的声压级明显升高。搭载1个、3个和5个无源辐射器PR的车载音箱100的箱体的低频下潜，分别比未搭载无源辐射器PR的车载音箱100的箱体，低8.2Hz、15.3Hz和14.8Hz。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，本实施例提供的车载音箱100，还可以包括：至少两个安装柱3，无源辐射器PR设置于安装柱3的一侧。

具体的，通过将无源辐射器PR设置于安装柱3上，便于减小无源辐射器PR占用的位置。这样设置进一步减小了车载音箱100的体积，解决车辆前排空间无处安放车载音箱100的问题。由于搭载无源辐射器PR的车载音箱100的体积较小，可以将车载音箱100布置或安装于仪表盘或者手套箱或者扶手箱等位置，便于提高车辆的前排的低音效果。

可选的，继续参见图3，安装柱3包括：相对设置的第一安装柱31和第二安装柱32；无源辐射器PR对称设置于第一安装柱31和第二安装柱32的一侧。

具体的，由于第一安装柱31和第二安装柱32相对设置，通过将无源辐射器PR设置于第一安装柱31和第二安装柱32上，便于将无源辐射器PR相对设置，还能减小无源辐射器PR占用的位置，这样设置进一步减小了车载音箱100的体积。

可选的，继续参见图2，车载音箱100还可以包括：相对设置的第一侧面A1和第二侧面A2，扬声器1设置于第一侧面A1；无源辐射单元2包括第一无源辐射器PR1，第一无源辐射器PR1与扬声器1背向设置，第一无源辐射器PR1设置于第二侧面A2。

具体的，由于第一侧面A1和第二侧面A2相对设置，通过将扬声器1设置于第一侧面A1，第一无源辐射器PR1设置于第二侧面A2，便于将第一无源辐射器PR1与扬声器1背向设置，进一步提高第一无源辐射器PR1对扬声器1的振动的抵消作用，进一步拓展了车载音箱100的低频信号的下潜能力，提高了车载音箱100的低频效率。

可选的，继续参见图3，无源辐射单元2还可以包括：第二无源辐射器PR2和第三无源辐射器PR3；车载音箱100还包括：相对设置的第三侧面A3和第四侧面A4；第二无源辐射器PR2设置于第三侧面A3，第三无源辐射器PR3设置于第四侧面A4。

具体的，由于第三侧面A3和第四侧面A4相对设置，第二无源辐射器PR2设置于第三侧面A3，第三无源辐射器PR3设置于第四侧面A4，可以使得第二无源辐射器PR2和第三无源辐射器PR3的振动相互抵消，进一步提高了车载音箱100的低频信号的下潜能力，提高了车载音箱100的低频效率，并可有效降低传导至车辆的车身的振动。

示例性的，图6是本发明实施例提供的一种车载音箱100包括偶数个无源辐射器与未搭载无源辐射器的箱体的安装柱位置振动加速度曲线示意图。参见图6，由图6中搭载2个和4个无源辐射器的车载音箱100的箱体与未搭载无源辐射器的车载音箱100的箱体，在安装柱3位置的加速度曲线对比结果可知，搭载2个和4个无源辐射器的车载音箱100的箱体在安装柱3位置处的最大加速度可降低36.5％和41.7％，可有效降低传导至车辆的车身的振动。

示例性的，图7是本发明实施例提供的一种车载音箱100包括奇数个无源辐射器与未搭载无源辐射器的箱体的安装柱位置振动加速度曲线示意图。参见图7，由图7中搭载1个、3个和5个无源辐射器的车载音箱100的箱体与未搭载无源辐射器的车载音箱100的箱体在安装柱3位置的加速度曲线对比结果可知，在未搭载无源辐射器的车载音箱100的箱体的共振频率附近，搭载1个、3个和5个无源辐射器的车载音箱100的箱体在安装柱3位置处的加速度可降低85.7％、88.4％和52.4％，可有效降低共振频率附近传导至车辆的车身的振动，降低了气流噪声。

可选的，车载音箱100的性能灵敏度的范围包括65-88dB，共振频率的范围包括20-80Hz，额定功率的范围包括20W-200W。优选的，车载音箱100的性能灵敏度包括78dB，共振频率包括45Hz，额定功率包括80W。

具体的，车载音箱100由于距离优势，本发明提供的车载音箱100在前排座椅位置的听感优于传统的低音炮。

图8是本发明实施例提供的一种车载音箱100的等效电路图。参见图8，图8中u_e为输入电压信号(V)。R_e为扬声器1单元的直阻(Ω)。L_e为音圈的电感(H)。Bl为力电耦合系数(T*m)。M_ms为扬声器1的有效振动质量(kg)。R_ms为扬声器1的振动系统等效力阻(kg/s)。K_ms为扬声器1的振动系统等效劲度系数(N/m)。K_box为车载音箱100的背腔容积的等效力学劲度系数(N/m)。M_pr为无源辐射器的有效振动质量乘以R_pr为无源辐射器的等效力阻乘以/>K_pr为无源辐射器的等效劲度系数乘以/>S_d为扬声器1的有效辐射面积。S_p为无源辐射器的有效辐射面积。

需要说明的是，M_pr、R_pr、K_pr可以是多个无源辐射器等效后的值，不限于一个无源辐射器。

本实施例提供一种车辆，包括上述任意实施例提出的车载音箱100，具有上述任意实施例提出的车载音箱100的有益效果，在此不再赘述。

可选的，图9是本发明实施例提供的一种车辆的示意图。参见图9，车载音箱100可以设置于车辆的副驾驶手套箱区域10、车辆的仪表盘中下区域20、车辆的中央扶手箱30、车辆的后尾轮区域40、车辆的后尾箱区域50、车辆的衣帽架区域60中的至少一个位置。

具体的，由于搭载无源辐射器的车载音箱100的体积较小，这样设置便于灵活将车载音箱100设置于车辆的前排，节省了车载音箱100的占用空间。另一方面，较好的平衡了位于车辆的前排和后排的车载音箱100的低频输出，便于将搭载无源辐射器的车载音箱100，例如低音炮，布置于车辆的前排，与车辆的后尾箱区域50处的低音炮共同作用，其中，低音炮可以为搭载无源辐射器的车载音箱100。可使车辆内的低音分布更加均匀，实现驾驶者和后排乘客都能享受到完美的音效体验，尤其适用大空间车辆。

可以根据需要对车载音箱100的声学特性进行更精确的性能预测，例如包括扬声器1和无源辐射器的车载音箱100的低频位移。

可以对车载音箱100的无源辐射器的参数进行优化，可通过对车载音箱100的各个部件参数进行优化，从中选择较优的方案。

示例性的，可以通过程序对车载音箱100的无源辐射器的参数进行优化，包括无源辐射器的质量、顺性和面积等，得到不同无源辐射器的参数下箱体的声压级、阻抗、扬声器1位移及无源辐射器的位移曲线等，从中选择较优的方案。

示例性的，可以采用单一变量法，保持无源辐射器的个数、每个无源辐射器的机械阻尼、顺性及有效振动面积不变，对无源辐射器的质量对低音炮声学曲线的影响进行参数化扫描，从中选择较优方案。

此外，还可以保持每个无源辐射器的有效振动质量、机械阻尼、顺性和无源辐射器的有效振动总面积不变，对无源辐射器的个数对车载音箱100的声学曲线的影响进行参数化扫描，从中选择较优方案。

需要说明的是，具体的优化方法在此不作任何限定。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种车载音箱，其特征在于，包括：

扬声器，所述扬声器用于输出音频信号；

无源辐射单元，所述无源辐射单元设置于所述扬声器的非出声侧，所述无源辐射单元用于降低所述车载音箱的共振频率和振动加速度。

2.根据权利要求1所述车载音箱，其特征在于，所述无源辐射单元，包括至少一个无源辐射器；

所述无源辐射器与所述扬声器对向设置，和/或，每两个所述无源辐射器相对设置。

3.根据权利要求2所述车载音箱，其特征在于，

所述无源辐射单元包括奇数个无源辐射器，或偶数个无源辐射器。

4.根据权利要求2所述车载音箱，其特征在于，所述车载音箱，还包括：

至少两个安装柱，所述无源辐射器设置于所述安装柱的一侧。

5.根据权利要求4所述车载音箱，其特征在于，所述安装柱包括：

相对设置的第一安装柱和第二安装柱；

所述无源辐射器对称设置于所述第一安装柱和所述第二安装柱的一侧。

6.根据权利要求2所述车载音箱，其特征在于，所述车载音箱，还包括：

相对设置的第一侧面和第二侧面；

所述扬声器设置于所述第一侧面；所述无源辐射单元包括：第一无源辐射器；

所述第一无源辐射器与所述扬声器背向设置，所述第一无源辐射器设置于所述第二侧面。

7.根据权利要求6所述车载音箱，其特征在于，所述无源辐射单元，还包括：

第二无源辐射器和第三无源辐射器；

所述车载音箱还包括：相对设置的第三侧面和第四侧面；

所述第二无源辐射器设置于所述第三侧面，所述第三无源辐射器设置于所述第四侧面。

8.根据权利要求1所述车载音箱，其特征在于，

所述车载音箱的性能灵敏度的范围包括65-88dB，共振频率的范围包括20-80Hz，额定功率的范围包括20W-200W。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的车载音箱。

10.根据权利要求9所述车辆，其特征在于，

所述车载音箱设置于所述车辆的副驾驶手套箱区域、所述车辆的仪表盘中下区域、所述车辆的中央扶手箱、所述车辆的后尾轮区域、所述车辆的后尾箱区域、所述车辆的衣帽架区域中的至少一个位置。