CN207692040U - 一种电动汽车主动噪声控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动汽车主动噪声控制系统，其特征在于，包括设置在各驾乘人员座椅的头枕位置处的麦克风，用于采集驾乘人员头部所在区域的噪音；与驾乘人员的座椅对应设置的声波发生装置；与所述麦克风和声波发生装置相连接的控制器，用于根据所述麦克风采集到的噪音计算出与噪声相干的相干波，并通过对应的声波发生装置对驾乘人员头部所在区域发出相干波信号抑制噪音进行主动降噪；所述控制器的输入端还连接至电动汽车的ECU，用于获取电动机的转速。本实用新型具有能够根据电动机的转速，以及车内各座位上的噪声信号进行分区降噪，处理效率较高，降噪效果好，有利于提高驾乘舒适性等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别的涉及一种电动汽车主动噪声控制系统。
背景技术
汽车车内噪声水平是影响汽车驾乘舒适性的重要指标之一。主动噪声控制系统利用声波叠加原理，针对噪声信号源，产生一个与其幅值相同、相位相反的信号，与源信号相干相消，可以有效控制车内高频噪声。目前，市面上已有的主动噪声控制装置主要针对发动机进行中低频噪声的消除，而且大多数主动噪声控制装置都是针对驾驶室进行全局消声，消声区域太大，不能有效的改善驾驶体验。
电动汽车在加速时车内会产生较为刺耳的高频噪声，传统噪声控制方法不能对高频噪声进行有效控制。此外，由于电动汽车高频噪声主要产生在加速阶段，当加速完成后，车内噪声水平处于正常范围时，可不必继续执行主动噪声控制算法，因此需要对车内的高频噪音进行动态消除。
实用新型内容
针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够根据电动机的转速，以及车内各座位上的噪声信号进行分区降噪，处理效率较高，降噪效果好，有利于提高驾乘舒适性的电动汽车主动噪声控制系统。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种电动汽车主动噪声控制系统，其特征在于，包括设置在各驾乘人员座椅的头枕位置处的麦克风，用于采集驾乘人员头部所在区域的噪音；与驾乘人员的座椅对应设置的声波发生装置；与所述麦克风和声波发生装置相连接的控制器，用于根据所述麦克风采集到的噪音计算出与噪声相干的相干波，并通过对应的声波发生装置对驾乘人员头部所在区域发出相干波信号抑制噪音进行主动降噪；所述控制器的输入端还连接至电动汽车的ECU，用于获取电动机的转速。
由于驾乘人员头部通常与头枕所在位置一致，将麦克风设置在头枕位置处，可以更加准确地采集到人耳区域的噪音，然后利用控制器控制对应的声波发生装置产生相干波，就可以有针对性的进行噪音抑制和消除。同时，将控制器的输入端连接至ECU获取电动机的转速，可以准确获知电动机的加速时刻，从而可以针对电动机的加速工况进行主动噪音消除，在电动机匀速行驶阶段，无需进行主动降噪，有利于减少主动噪声控制系统的能量消耗，提高电动汽车的续航里程。
进一步的，还包括设置在各驾乘人员座椅的坐垫处的压力传感器，所述压力传感器电连接至所述控制器的输入端。
这样，可以利用压力传感器检测各个座椅上是否有乘客乘坐，对于没有乘客乘坐的座椅，可以关闭对应的麦克风和声波发生装置，从而节省电动汽车的能量，以便在获得良好的噪声控制效果的同时还能够拥有更大的续航。
进一步的，所述麦克风和所述控制器之间还连接有高通滤波器，用于过滤采集到的低频和中频信号。
这样，控制器接受到的噪音信号主要为高频信号，进行相干波干涉消除高频噪音时，不会对中低频信号产生影响，防止人声被影响，便于车内人员的交流。
进一步的，所述控制器还具有存储单元，所述存储单元用于储存电动机在不同加速度下的最近一次的相干波信号。
这样，在进行主动噪声控制前，先根据当前的加速度在存储单元中调取最近一次在该加速度下的相干波信号，对噪音进行快速消除，然后利用麦克风采集到的噪音进行修正，能够使得降噪速度更快，效率更高。
进一步的，所述声波发生装置为高频扬声器，且朝向对应座椅的头枕方向设置。
本实用新型具有如下优点：
1、通过与座椅对应设置的麦克风和声波发生装置，利用麦克风独立采集人耳附近未被消除的电动机高频噪音，独立反馈给控制器，对应的声波发生装置独立接收控制器指令，独立发出指向不同人耳区域的相干声波，消除人耳附近的噪声，形成独立的静音区域，达到高效消除噪音的目的。
2、控制器具有独立处理各区域噪声的功能，即噪声控制算法分区管理。控制器输入端接收ECU发送的电动机转速信号，同时独立接收来自麦克风的反馈信号。控制器具有多输出通道，分别针对座椅位置输出独立噪声控制区域所需要的相干信号，该相干信号由电动机的转速信号和麦克风的反馈信号所决定。
3、利用该系统，可以通过麦克风实时监测驾驶室内噪声强度。当噪声强度达到阈值时，系统智能开启主动噪声控制装置。可以减少能量的消耗，提高续航里程。
4、通过安装在座椅上的压力传感器，可以检测该座椅区域是否有乘客，当压力值达到阈值时，该消声区域的麦克风开始接收噪音信号并反馈给控制器。只有误差传感器开始接收信号并反馈给控制器的相应输入通道，该控制器才会执行相应消声区域的主动噪声控制算法，控制相应扬声器发声。可以减少能量的消耗，提高续航里程。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
图2为主动噪声控制流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施时：如图1所示，一种电动汽车主动噪声控制系统，包括设置在各驾乘人员座椅的头枕位置处的麦克风1，用于采集驾乘人员头部所在区域的噪音；与驾乘人员的座椅对应设置的声波发生装置2；与所述麦克风1和声波发生装置2相连接的控制器3，用于根据所述麦克风1采集到的噪音计算出与噪声相干的相干波，并通过对应的声波发生装置2对驾乘人员头部所在区域发出相干波信号抑制噪音进行主动降噪；所述控制器3的输入端还连接至电动汽车的ECU，用于获取电动机的转速。
由于驾乘人员头部通常与头枕所在位置一致，将麦克风设置在头枕位置处，可以更加准确地采集到人耳区域的噪音，然后利用控制器控制对应的声波发生装置产生相干波，就可以有针对性的进行噪音抑制和消除。同时，将控制器的输入端连接至ECU获取电动机的转速，可以准确获知电动机的加速时刻，从而可以针对电动机的加速工况进行主动噪音消除。在电动机匀速行驶阶段，无需进行主动降噪，有利于减少主动噪声控制系统的能量消耗，提高电动汽车的续航里程。
实施时，还包括设置在各驾乘人员座椅的坐垫处的压力传感器4，所述压力传感器4电连接至所述控制器3的输入端。
这样，可以利用压力传感器检测各个座椅上是否有乘客乘坐，对于没有乘客乘坐的座椅，可以关闭对应的麦克风和声波发生装置，从而节省电动汽车的能量，以便在获得良好的噪声控制效果的同时还能够拥有更大的续航。
实施时，所述麦克风1和所述控制器3之间还连接有高通滤波器5，用于过滤采集到的低频和中频信号。
这样，控制器接受到的噪音信号主要为高频信号，进行相干波干涉消除高频噪音时，不会对中低频信号产生影响，防止人声被影响，便于车内人员的交流。
实施时，所述控制器3还具有存储单元，所述存储单元用于储存电动机在不同加速度下的最近一次的相干波信号。
这样，在进行主动噪声控制前，先根据当前的加速度在存储单元中调取最近一次在该加速度下的相干波信号，对噪音进行快速消除，然后利用麦克风采集到的噪音进行修正，能够使得降噪速度更快，效率更高。
实施时，所述声波发生装置2为高频扬声器，且朝向对应座椅的头枕方向设置。
具体实施时，所述控制器3与所述声波发生装置2之间还连接有功率放大器6。
在汽车启动后，压力传感器检测座椅面压力，判断座位上是否有乘客。在座椅头枕设置4个误差传感器，即麦克风，检测人耳区域噪声强度水平，当噪声强度达到阈值，误差传感器开始将噪声信号反馈到控制器的相应输入通道，在该过程中反馈信号会通过功率放大器的放大。控制器与ECU连接，接收电动机噪声信号的参考信号，并与误差传感器建立反馈通道。在驾驶室顶棚设置四个指向相应消声区域的高频扬声器，接收控制器信号，发射高频相干声波。误差传感器重复检测消声区域噪声强度水平，将残余噪声信号反馈给控制器，重复主动噪声控制算法，直至残余噪声水平小于设定值。
实施时，扬声器具有高频发声特性并且能够产生指向性的声波，声波能够精确定位人耳位置，完成主动噪声控制。将扬声器定位于汽车顶蓬，可以减小扬声器3在其传播路径中的功率损耗，从而优化噪声消除。
控制器与ECU和误差传感器连接，接收数字信息并确定待消除噪声的声波特性，通过自适应反馈算法，调节扬声器产生相应的声波信号，针对人耳附近区域进行噪声消除。控制器连接电动机ECU，获取噪声的声学特性，计算构造出参考信号。以参考信号为源噪声信号，输入主动声音管理系统，调节扬声器进行首次噪声消除。误差传感器布置于头枕中，接收噪声消除区域的二次噪声信号，反馈给控制器，进行二次处理，从而达到理想的降噪效果。
控制器产生输出信号后，首先经过功率放大器的处理，然后由扬声器放出。误差传感器接收到相应声信号后，转化为数字信号经功率放大器处理后，传递给控制器，完成主动噪声管理系统的反馈。
如图2所示，实现智能控制需要多个限制条件。通过安装在每个座椅区域的压力传感器的数值变化，可以判断该座椅区域是否有乘客；当判断结果为有乘客乘坐时，通过安装在人耳区域的麦克风进行噪声强度水平检测，噪声水平达到一定数值，该人耳区域附近误差传感器开始接收噪声信号，通过功率放大器后反馈到控制器的相应输入通道。所述主动噪声控制装置采用多个传感器对系统是否开启进行客观判断，实现了人性化控制。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电动汽车主动噪声控制系统，其特征在于，包括设置在各驾乘人员座椅的头枕位置处的麦克风（1），用于采集驾乘人员头部所在区域的噪音；与驾乘人员的座椅对应设置的声波发生装置（2）；与所述麦克风（1）和声波发生装置（2）相连接的控制器（3），用于根据所述麦克风（1）采集到的噪音计算出与噪声相干的相干波，并通过对应的声波发生装置（2）对驾乘人员头部所在区域发出相干波信号抑制噪音进行主动降噪；所述控制器（3）的输入端还连接至电动汽车的ECU，用于获取电动机的转速。
2.如权利要求1所述的电动汽车主动噪声控制系统，其特征在于，还包括设置在各驾乘人员座椅的坐垫处的压力传感器（4），所述压力传感器（4）电连接至所述控制器（3）的输入端。
3.如权利要求1所述的电动汽车主动噪声控制系统，其特征在于，所述麦克风（1）和所述控制器（3）之间还连接有高通滤波器（5），用于过滤采集到的低频和中频信号。
4.如权利要求1所述的电动汽车主动噪声控制系统，其特征在于，所述控制器（3）还具有存储单元，所述存储单元用于储存电动机在不同加速度下的最近一次的相干波信号。
5.如权利要求1所述的电动汽车主动噪声控制系统，其特征在于，所述声波发生装置（2）为高频扬声器，且朝向对应座椅的头枕方向设置。
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