DE102010014819A1

DE102010014819A1 - Aktive Geräuschunterdrückung im Fahrzeuginnenraum

Info

Publication number: DE102010014819A1
Application number: DE102010014819A
Authority: DE
Inventors: Mark A. Bloomfield Hills Theobald; David M. Novi Hammelef
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2030-04-14
Also published as: US20100266135A1; US8045725B2; CN101863243A; CN101863243B; DE102010014819B4

Abstract

Ein Fahrzeug weist einen elektrischen Antriebsmodus, eine Karosserie, die einen Fahrzeuginnenraum definiert, einen ersten und einen zweiten Satz von Audiolautsprechern, die außerhalb bzw. innerhalb des Innenraums positioniert sind, und einen Controller auf. Der Controller erzeugt ein Schallsignal, sendet das Schallsignal über den ersten Satz von Lautsprechern während eines elektrischen Antriebsmodus und erzeugt und sendet ein Unterdrückungssignal über den zweiten Satz von Lautsprechern. Die Sendungen werden koordiniert, um einen gedämpften Teil des Schallsignals, der sich aus der Ausbreitung des Schallsignals in den Innenraum ergibt, im Wesentlichen zu unterdrücken. Ein Verfahren unterdrückt einen synthetisierten Schall in einem Fahrzeuginnenraum durch Sammeln von Fahrzeugbetriebswerten, Erzeugen eines Schallsignals als synthetisierten Schall während eines elektrischen Antriebsmodus und Verarbeiten des Schallsignals, um ein modifiziertes Schallsignal zu erzeugen, das einen gedämpften Teil des Schallsignals, der sich in den Fahrzeuginnenraum ausbreitet, annähert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Steuerung von Geräusch oder Schall innerhalb eines Fahrzeugs und insbesondere auf die aktive Unterdrückung eines synthetisierten Geräuschs oder Schalls in einem Fahrzeuginnenraum während eines vorbestimmten synthetisierten Schallereignisses.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektrofahrzeuge (EV) und Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV) erhalten eine optimale Kraftstoffsparsamkeit weitgehend mittels eines elektrischen Antriebs, wobei eine Batterie mit hoher Spannung, die in Verbindung mit einem oder mehreren bordeigenen Elektromotoren/Generatoren und/oder einer bordexternen elektrischen Leistungsversorgung arbeitet, die erforderliche Antriebsenergie bereitstellt. Ein typisches vollständiges HEV kann beispielsweise selektiv ein Batteriemodul oder Energiespeichersystem (ESS) mit hoher Spannung als Antriebsenergiequelle unter Bedingungen verwenden, unter denen ein Elektromotor relativ effizient ist, wobei bei höheren Geschwindigkeiten automatisch auf einen Antrieb über eine Brennkraftmaschine übergegangen wird. Ebenso kann ein EV mit erweiterter Reichweite, das mit einem geeigneten ESS mit hoher Spannung ausgestattet ist, ausschließlich unter Verwendung von elektrischer Leistung arbeiten.
Zusätzlich zu den deutlichen Leistungsvorteilen der Verwendung eines Elektromotors als Fahrzeugantriebsvorrichtung kann ein Elektromotor fast geräuschlos, d. h. ohne die vertrauten Verbrennungs- und Lüftergeräusche, die durch eine herkömmliche mit Benzin versorgte Brennkraftmaschine erzeugt werden, arbeiten. Folglich kann die relativ ruhige Umgebung in einem EV- oder HEV-Innenraum ein weiteres erwünschtes Merkmal von solchen Fahrzeugkonstruktionen sein. Für andere Fahrer können jedoch die vertrauten Maschinengeräusche während aller Betriebsarten erwünscht sein. Um die Fahrerfahrung zu optimieren, sind daher einige moderne Fahrzeuge dazu ausgelegt, Maschinengeräusche in Ansprechen auf Drosselklappen- und/oder Geschwindigkeitssignale zu synthetisieren oder zu senden, wie z. B. durch Erzeugen des Geräuschs einer sportlichen oder Hochleistungsmaschine während eines elektrischen Antriebsmodus.
Außerdem sind bestimmte Fahrzeuge dazu konfiguriert, synthetisierte Maschinengeräusche oder andere Warntöne außerhalb des Fahrzeugs zu übertragen oder zu senden, wenn es über elektrische Leistung angetrieben wird, um Fußgänger, Fahrradfahrer und andere Personen oder Tiere im Weg des ansonsten nahezu ruhigen Fahrzeugs oder in unmittelbarer Nähe zu diesem aufmerksam zu machen. Obwohl solche synthetisierten Geräusche merkliche Vorteile aufweisen, kann die Wahrnehmung von synthetisierten Geräuschen im Fahrzeuginnenraum für einige Fahrer und Insassen unerwünscht sein, insbesondere für diejenigen, die die relative Ruhe des elektrischen Antriebs sehr schätzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Folglich wird ein Fahrzeug mit einem System zur aktiven Geräuschunterdrückung (ANC) geschaffen, das einen für Insassen wahrnehmbaren Pegel eines Schallsignals, das an Bord des Fahrzeugs erzeugt oder synthetisiert wird, verringert und außerhalb des Fahrzeugs sendet, z. B. um Fußgängern die Annäherung des Fahrzeugs zu signalisieren oder sie darauf aufmerksam zu machen. Das ANC-System umfasst eine elektronische Steuereinheit oder einen elektronischen Controller, die bzw. der mit den Charakteristiken der speziellen Wellenform, die das Schallsignal beschreibt, vor seiner Übertragung oder Sendung außerhalb des Fahrzeuginnenraums versehen oder vorab ausgestattet wird. Der Controller ist auch mit einem Modell oder Mittel zum Bestimmen der eindeutigen Schallcharakteristiken der Fahrzeugkarosserie, um die Abschwächungs- und/oder Dämpfungseffekte der Fahrzeugkarosserie auf das Schallsignal abzuschätzen oder zu bestimmen, wenn es sich in den Fahrzeuginnenraum ausbreitet, sowie zum Berücksichtigen der Zeit, die für eine solche Ausbreitung erforderlich ist, versehen. Das Senden irgendwelcher erwünschten Geräusche, wie z. B. jener, die von einem bordinternen Unterhaltungssystem ausgesandt werden, wird im Fahrzeuginnenraum mit minimaler Störung zugelassen, während die synthetisierten Geräusche oder Töne sowie tatsächliche Antriebsstranggeräusche von der Maschine oder vom Elektromotor innerhalb des Fahrzeuginnenraums selektiv unterdrückt werden, wodurch die vom Benutzer wahrgenommene Akustik optimiert wird.
Das Fahrzeug wählt, synthetisiert oder erzeugt anderweitig das Schallsignal während eines vorbestimmten Fahrzeugbetriebszustandes, wie z. B. wenn das Fahrzeug ausschließlich unter elektrischer Leistung mit einer Rückwärts- oder einer relativ langsamen Vorwärtsgeschwindigkeitsrate arbeitet. Vor dem Senden des Schallsignals werden die Wellenformcharakteristiken des Schallsignals verarbeitet, um ein geeignetes Unterdrückungssignal zu bestimmen, anstatt sich auf die Erfassung oder Detektion des Schallsignals nach seinem Senden unter Verwendung eines Mikrophons oder anderen Detektionsmittels in der Weise von herkömmlichen Geräuschunterdrückungssystemen zu stützen. Das Senden des Unterdrückungssignals wird dann mit jenem des Schallsignals für eine optimale Wellenforminterferenz und einen optimalen Unterdrückungseffekt koordiniert.
Insbesondere umfasst ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmodus, wie z. B. einem Rückwärts- und/oder einem Schwellenvorwärtsgeschwindigkeitsmodus, wie vorstehend angegeben, eine Fahrzeugkarosserie, die einen Fahrzeuginnenraum definiert, einen ersten Satz von Audiolautsprechern, die außerhalb des Fahrzeuginnenraums positioniert sind, und einen zweiten Satz von Audiolautsprechern, die im Fahrzeuginnenraum positioniert sind. Eine elektronische Steuereinheit oder ein elektronischer Controller ist auch enthalten. Während des elektrischen Antriebsmodus oder der elektrischen Antriebsmodi erzeugt oder synthetisiert der Controller automatisch ein Schallsignal, das zum Warnen eines Fußgängers oder eines anderen Lebewesens hinsichtlich der Annäherung des Fahrzeugs geeignet ist, wobei das Schallsignal durch mehrere Fahrzeugbetriebswerte, z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Drosselklappenpegel, den Getriebezustand oder -modus usw., bestimmt wird. Ein Unterdrückungssignal wird durch den Controller zum Senden im Fahrzeuginnenraum erzeugt oder synthetisiert.
Beim Bestimmen des geeigneten Unterdrückungssignals kann der Controller beispielsweise die Ausbreitungsrate des Schallsignals vom ersten Satz von Lautsprechern an der Vorderseite und/oder Rückseite des Fahrzeugs, während die Wellenform durch die Fahrzeugkarosserie und in den Fahrzeuginnenraum läuft, sowie die eindeutigen Schallcharakteristiken der Fahrzeugkarosserie selbst berücksichtigen. Das heißt, der Controller verarbeitet oder filtert das Schallsignal, um ein modifiziertes Schallsignal, d. h. ein Signal, das den gedämpften Teil des Schallsignals darstellt, wie es im Fahrzeuginnenraum wahrgenommen wird, zu erzeugen. Das Unterdrückungssignal wird dann über den zweiten Satz von Audiolautsprechern in den Fahrzeuginnenraum in einer koordinierten Weise mit dem Senden des Schallsignals über den ersten Satz von Audiolautsprechern gesendet. In dieser Weise wird das Schallsignal für irgendwelche Insassen, die im Fahrzeuginnenraum fahren, im Wesentlichen unhörbar gemacht.
Ein Verfahren zum aktiven Unterdrücken eines synthetisierten Geräuschs im Fahrzeuginnenraum, das vorstehend beschrieben wurde, wird auch geschaffen. Das Verfahren umfasst das Sammeln eines Satzes von Fahrzeugbetriebswerten, einschließlich des Detektierens eines elektrischen Antriebsmodus, und das Erzeugen eines Schallsignals als synthetisiertes Geräusch während des elektrischen Antriebsmodus. Das Schallsignal weist eine Charakteristik auf, die zumindest teilweise durch den Satz von Fahrzeugbetriebswerten bestimmt wird. Das Verfahren umfasst auch das Verarbeiten des Schallsignals, um ein modifiziertes Schallsignal zu erzeugen, das, wie vorstehend angegeben, den gedämpften Teil des Schallsignals annähert, der schließlich den Fahrzeuginnenraum nach dem Ausbreiten vom ersten Satz von Lautsprechern, die außerhalb des Fahrzeuginnenraums positioniert sind, durch die Fahrzeugkarosserie und in den Fahrzeuginnenraum erreicht. Ein Unterdrückungssignal wird automatisch erzeugt, das dazu ausgelegt ist, das modifizierte Schallsignal im Fahrzeuginnenraum im Wesentlichen zu unterdrücken, und das Schallsignal wird über den ersten Satz von Audiolautsprechern gesendet, während das Unterdrückungssignal über den zweiten Satz von Audiolautsprechern gesendet wird.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschrei bung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem System zur aktiven Geräuschunterdrückung (ANC) gemäß der Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung eines ANC-Systems, das bei dem Fahrzeug von 1 verwendet werden kann; und
3 ist ein graphischer Ablaufplan, der ein Verfahren oder einen Algorithmus zum aktiven Unterdrücken eines synthetisierten Geräuschs oder Schalls im Innenraum des in 1 gezeigten Fahrzeugs beschreibt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in den ganzen verschiedenen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, und beginnend mit 1 umfasst ein Fahrzeug 10 einen Fahrgastraum oder einen Innenraum 12 mit einem oder mehreren Sitzen 13, die jeweils zum Transportieren eines Insassen 11 geeignet sind, wobei der Innenraum 12 durch eine Fahrzeugkarosserie 14 definiert ist. Innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung kann das Fahrzeug 10 als Elektrofahrzeug (EV) mit erweiterter Reichweite, als Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) mit zwei Modi oder im Einsteckstil, als durch Brennstoffzellen versorgtes Fahrzeug oder irgendeine andere Fahrzeugkonstruktion oder -konfiguration mit mindestens einem nur elektrischen Betriebszustand oder elektrischen An triebsmodus, der nachstehend als ”elektrischer Antrieb” bezeichnet wird, konfiguriert sein.
Das Fahrzeug 10 umfasst einen Antriebsstrang 16. Wie vorstehend angegeben, kann der Antriebsstrang 16 entweder eine elektrische Hybrid- oder eine rein elektrische Konstruktion sein. Ungeachtet der speziellen Konfiguration des Antriebsstrangs 16 umfasst der Antriebsstrang 16 eine Batterie oder ein elektrisches Speichersystem (ESS) 17 mit hoher Spannung, die bzw. das zum Speichern und Zuführen von elektrischer Energie geeignet ist, die zum Antreiben des Fahrzeugs 10 während des elektrischen Antriebsmodus oder der elektrischen Antriebsmodi erforderlich ist. Wie für den Fachmann auf dem Gebiet verständlich ist, kann das ESS 17 über einen oder mehrere bordeigene Motoren/Generatoren (nicht dargestellt), beispielsweise während eines Nutzbremsereignisses oder sobald solche Motoren/Generatoren als Generator arbeiten, selektiv wieder aufgeladen werden.
Das Fahrzeug 10 ist mit einem Audio- und/oder Unterhaltungssystem (AS) 27, z. B. einem Radio, einem CD-Spieler, einem MP3-Player usw., das zum Liefern eines Tonsignals 31 geeignet ist, und einem System 32 zur aktiven Geräuschunterdrückung (ANC) (siehe 2) mit einer elektronischen Steuereinheit oder einem elektronischen Controller (C) 18 ausgestattet. Der Controller 18 ist speziell zum Auswählen, Synthetisieren oder anderweitigen Erzeugen eines Schallsignals 20 sowie zum Übertragen, Aussenden oder anderweitigen Verbreiten des Schallsignals 20 außerhalb des Fahrzeugs 10, d. h. in einer Richtung vom Innenraum 12 weg, ausgelegt. Innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung kann das Schallsignal 20 ein simuliertes Maschinen-, Lüfter- und/oder anderes gewünschtes Fahrzeuggeräusch, ein stetiger oder intermittierender Warnton oder ein stetiges oder intermittierendes Warnsignal, und/oder irgendein anderer Ton oder irgendein anderes Signal, der bzw. das zum Warnen eines Fußgängers, eines Fahrradfahrers, eines Tiers usw. geeignet ist, der bzw. das im Weg des Fahrzeugs 10 positioniert ist, sein.
Wie vorstehend angegeben, kann das Fahrzeug 10 in einem elektrischen Antriebsmodus sehr ruhig arbeiten, insbesondere wenn es mit einer niedrigen Geschwindigkeitsrate fährt, und daher kann die Annäherung des Fahrzeugs 10 relativ schwierig wahrzunehmen sein, insbesondere für eine Person mit einer behinderten oder beeinträchtigten Sicht. Da der elektrische Antrieb sowohl für die Vorwärts- als auch Rückwärtsfahrtrichtung verwendet werden kann, kann das Fahrzeug 10 mit einem witterungsbeständigen vorderen Satz von Audiolautsprechern 19F und einem witterungsbeständigen hinteren Satz von Audiolautsprechern 19R ausgestattet sein, wobei der spezielle Satz von Lautsprechern 19F, 19R in einer beispielhaften Ausführungsform durch den Controller 18 auf der Basis der Fahrtrichtung automatisch auswählbar ist.
In 2 umfasst das ANC-System 32 den Controller 18, einen Satz von Sensoren 23A, 23B und 23C und die Sätze von Audiolautsprechern 19I, 19F und 19R. Der Controller 18 umfasst eine Mikroprozessoreinheit oder einen Prozessor (P) 21, der dazu ausgelegt ist, einen Satz von Fahrzeugbetriebswerten 80 zu empfangen und zu verarbeiten. Die Fahrzeugbetriebswerte 80 können einen Drosselklappenpegel (Th%), eine Fahrzeuggeschwindigkeit (N), einen Getriebemodus oder -zustand (T), einen offenen oder geschlossenen Zustand eines Fensters, Schiebedachs oder Cabrioverdecks, und/oder irgendwelche anderen Fahrzeugbetriebswerte, die zum Bestimmen, wann das Schallsignal 20 erzeugt werden soll, und der speziellen Charakteristiken, die eine solche Wellenform annehmen sollte, geeignet sind, umfassen, ohne notwendigerweise darauf begrenzt zu sein. Der Controller 18 kann als eigenständiges System oder eigenständige Vor richtung konfiguriert sein oder kann als integraler Teil eines verteilten oder zentralen Steuermoduls für das Fahrzeug 10 enthalten sein, wobei er somit zusätzliche Steuermodule und Fähigkeiten aufweist, die erforderlich sein könnten, um die ganze erforderliche Systemsteuerfunktionalität an Bord des Fahrzeugs 10 in der gewünschten Weise auszuführen.
Außerdem kann der Controller 18 als digitaler Universalcomputer konfiguriert sein, der im Allgemeinen einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeitstakt, eine Analog-Digital-Schaltungsanordnung (A/D-Schaltungsanordnung) und eine Digital-Analog-Schaltungsanordnung (D/A-Schaltungsanordnung) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) sowie eine geeignete Signalformungs- und Pufferschaltungsanordnung umfasst. Irgendwelche Algorithmen, die sich im Controller 18 befinden oder auf die durch diesen zugegriffen werden kann, einschließlich eines nachstehend mit Bezug auf 3 beschriebenen Algorithmus 100, können im ROM gespeichert sein und automatisch ausgeführt werden, um die jeweilige Funktionalität bereitzustellen.
Der Controller 18 steht mit den Sensoren 23A, 23B und 23C in elektrischer Kommunikation, von denen jeder zum Messen, Detektieren, Berechnen oder anderweitigen Sammeln eines zugehörigen der in 2 gezeigten Fahrzeugbetriebswerte 80 und zum Weiterleiten oder Übertragen der zugehörigen Informationen zum Controller 18 speziell ausgelegt ist. In Ansprechen auf die Fahrzeugbetriebswerte 80 erzeugt der Controller 18 das Schallsignal 20 für das spätere Senden über einige oder alle der Audiolautsprecher 19F, 19R, z. B. wenn das Fahrzeug 10 von 1 im elektrischen Antriebsmodus arbeitet. Der Schutzbereich der Erfindung soll je doch nicht nur auf die Geräuscherzeugung während eines elektrischen Antriebsmodus begrenzt sein. Wenn das Fahrzeug 10 beispielsweise mit einer modernen Brennkraftmaschine ausgestattet ist, die bei niedrigen Fahrraten ruhig arbeitet, kann es erwünscht sein, das Schallsignal 20 zu erzeugen, während die Maschine läuft.
Immer noch in 2 kann der Controller 18, um die Erzeugung des Schallsignals 20 zu erleichtern, ein digitales Schallsynthesizermodul oder einen DSS 24 und/oder eine Schalldateibibliothek (SFL) 26 von vorher erzeugten oder vorher aufgezeichneten Schalldateien mit einem geeigneten digitalen oder analogen Format umfassen oder Zugriff darauf haben. Insbesondere ist der DSS 24 dazu konfiguriert, das Schallsignal 20 mit einer zweckmäßigen oder geeigneten Amplitude und Wellenform für den gegebenen Satz von Fahrzeugbetriebswerten 80 zu erzeugen. Bei sehr niedrigen Fahrraten des Fahrzeugs 10 von 1 könnte das Schallsignal 20 beispielsweise ein Maschinen- oder Lüftergeräusch mit einer relativ niedrigen Amplitude simulieren, wobei die Amplitude und/oder Frequenz in Verbindung mit dem Drosselklappenpegel (Th%) und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit (N) zunimmt.
Ebenso könnte eine spezielle vorher erzeugte oder vorher aufgezeichnete Schalldatei aus der SFL 26 gewonnen oder ausgewählt werden, wobei die Charakteristiken der über die Audiolautsprecher 19F und/oder 19R zu sendenden ausgewählten Schalldatei in einem gewissen Umfang von den Fahrzeugbetriebswerten 80 abhängen. Eine optionale Nachschlagetabelle 28 oder eine andere geeignete Referenzdatei könnte beispielsweise vorgesehen sein, z. B. eine Nachschlagetabelle, die durch jeden des Drosselklappenpegels (Th%) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (N) indiziert ist, wobei die aus der SFL 26 gewonnene spezielle Schalldatei durch den entsprechenden Eintrag in der Nachschlagetabelle 28 bestimmt wird. Eine solche SFL 26 könnte analoge Wellenformen zusätzlich zu oder anstelle von digitalen Wellenformen umfassen, ohne vom beabsichtigten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Immer noch in 2 kann der Controller 18 so ausgelegt sein, dass er ein Verarbeitungsmodul 34A umfasst, das zum Verarbeiten, Filtern und/oder Verzögern der Sendung des Schallsignals 20 über den Lautsprecher oder die Lautsprecher 19F, 19R geeignet ist, um eine ausreichende Zeitverzögerung zum Erzeugen des nachstehend beschriebenen Unterdrückungssignals 30 vorzusehen, das dann später im Fahrzeuginnenraum 12 über den Satz von inneren Audiolautsprechern 19I in einer koordinierten Weise mit dem Senden des Schallsignals 20 gesendet wird. Das heißt, der Controller 18 kann zuerst das erzeugte oder gewonnene Schallsignal 20 durch das Verarbeitungsmodul 34A leiten, in dem das Schallsignal 20 ausreichend verarbeitet, gefiltert und/oder für eine kalibrierte Dauer verzögert wird, bevor es über die Audiolautsprecher 19F und/oder 19R gesendet wird.
Innerhalb des ersten Verarbeitungsmoduls 34A kann das Schallsignal 20 auch unter Verwendung eines kalibrierten Dämpfungsmodells der Fahrzeugkarosserie oder eines anderen geeigneten Verarbeitungsmittels verarbeitet werden, um ein modifiziertes Schallsignal 20A zu bestimmen. Das modifizierte Schallsignal 20A nähert somit die Charakteristiken des Schallsignals 20 an, wie es von einem Insassen 11, der im Fahrzeuginnenraum 12 sitzt, nach dem Senden über die Audiolautsprecher 19F und/oder 19R wahrgenommen werden würde.
Das modifizierte Schallsignal wird dann zu einem zweiten Verarbeitungsmodul 34B übertragen oder weitergeleitet, in dem ein Unterdrückungssignal 30 als Funktion des modifizierten Schallsignals 20A erzeugt wird. Wie für den Fachmann auf dem Gebiet verständlich ist, sollte das Unterdrü ckungssignal 30 für eine zweckmäßige Interferenz eine Amplitude, die im Wesentlichen gleich jener des Schallsignals 20 ist oder in der Richtung dazu proportional ist, und eine Phase, die zu jener des modifizierten Schallsignals 20 entgegengesetzt ist, aufweisen. Das Unterdrückungssignal 30 ist so ausgelegt, dass es die Wahrnehmung des Schallsignals 20 im Fahrzeuginnenraum 12 durch den Insassen 11 im Wesentlichen minimiert, ohne ansonsten irgendwelche erwünschten Töne darin zu stören, wie z. B. das in 1 gezeigte Tonsignal 31.
Um abwechselnde Zonen von konstruktiver und destruktiver Interferenz im Fahrzeuginnenraum 12 zu verhindern, können die Anzahl und die Position der inneren Audiolautsprecher 19I nach Bedarf in Abhängigkeit von der speziellen Konstruktion und/oder des speziellen Modenverhaltens oder der speziellen Schalldämpfungseigenschaften des Fahrzeugs 10 verändert werden, wobei ein oder mehrere Audiolautsprecher 19I an einem Abschnitt des in 1 gezeigten Sitzes 13 in einer beispielhaften Ausführungsform so angeordnet werden, dass sie sich in unmittelbarer Nähe zum Insassen 11 befinden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren zur aktiven Geräuschunterdrückung, die nur ein eingehendes Audiosignal unter Verwendung eines Mikrophons oder eines anderen Mittels erfassen oder detektieren, nachdem das Signal erzeugt wurde, ist der Controller 18 effektiv mit der Vorkenntnis des eingehenden dynamischen Schallsignals, d. h. des Schallsignals 20, vor seinem Senden vorab ausgestattet. Durch Berücksichtigen des eindeutigen Effekts des Fahrzeugs 10 auf das Schallsignal 20, wenn es sich in den Innenraum 12 ausbreitet, wie z. B. durch Versehen des Verarbeitungsmoduls 34A mit einem vorkalibrierten Filter- oder Dämpfungsmodell, kann der Controller 18 für eine optimale Leistung im Voraus abgestimmt und angepasst werden. Das Senden des Schallsignals 20 außer halb des Fahrzeugs 10 von 1 über die Audiolautsprecher 19F, 19R und das Senden des Unterdrückungssignals 30 im Innenraum 12 über die Audiolautsprecher 19I werden für eine optimale Interferenz und einen resultierenden Unterdrückungseffekt eng koordiniert oder synchronisiert.
In 3 und mit Bezug auf die verschiedenen Systeme und Komponenten, die in 1 und 2 gezeigt sind und vorstehend beschrieben sind, beginnt der Algorithmus 100, der sich im Controller 18 befindet oder auf den durch diesen zugegriffen werden kann, mit Schritt 102, in dem der Algorithmus 100 feststellt, ob der gegenwärtige Getriebezustand oder -modus (T) einem vorbestimmten Getriebemodus (X) entspricht, wie durch den Sensor 23C von 1 oder durch irgendein anderes geeignetes Mittel bestimmt. Der vorbestimmte Getriebemodus (X) kann beispielsweise ein gegenwärtig befohlener elektrischer Rückwärts- oder Vorwärtsantriebsmodus sein, wie vorstehend dargelegt. Wenn T = X, geht der Algorithmus 100 zu Schritt 104 weiter, wobei der Algorithmus 100 ansonsten endet.
In Schritt 104 werden die Fahrzeugbetriebswerte 80 gesammelt, wie vorstehend beschrieben, und zum Controller 18 weitergeleitet. Das heißt, die Sensoren 23A, 23B und 23C detektieren, erfassen, messen, berechnen oder sammeln anderweitig jeweils einen Fahrzeugbetriebswert, wie z. B. den Drosselklappenpegel (Th%), die Fahrzeuggeschwindigkeit (N) bzw. den Getriebemodus oder -zustand (T). Sobald sie gesammelt sind, geht der Algorithmus 100 zu Schritt 106 weiter.
In Schritt 106 wird das über die Audiolautsprecher 19F, 19R zu sendende Schallsignal 20 durch den Controller 18 erzeugt, wie z. B. durch Synthetisieren des Schallsignals 20 unter Verwendung des DSS 24 oder durch Zugreifen auf oder Auswählen einer geeigneten Schalldatei aus der SFL 26. Wie vorstehend angegeben, kann die in Schritt 106 erzeugte oder aus gewählte spezielle Schalldatei in Verbindung mit den Eigenschaften der Fahrzeugbetriebswerte 80, die über die Sensoren 23A, 23B und 23C bestimmt werden, variieren. Sobald das Schallsignal 20 erzeugt ist, und vor dem Senden des Schallsignals 20 geht der Algorithmus 100 zu Schritt 108 weiter.
In Schritt 108 wird das Schallsignal 20 innerhalb des Controllers 18 gefiltert und/oder verarbeitet, z. B. durch das Verarbeitungsmodul 34A, um das Senden des Schallsignals 20 vorübergehend zu verzögern sowie irgendeine Signalabschwächung, -dämpfung und/oder andere Störung, die durch die Fahrzeugkarosserie 14 geschaffen wird, zu kompensieren. Das heißt, wie für den Fachmann auf dem Gebiet verständlich ist, wird das Schallsignal 20, das außerhalb des Fahrzeugs 10 und vom Insassen 11 weg übertragen oder gesendet wird, im Innenraum 12 nicht in derselben Weise wahrgenommen, d. h. mit derselben Lautstärke, derselben Frequenz, derselben Tonhöhe usw. der ursprünglichen oder unverfälschten Wellenform, die das Schallsignal 20 beschreibt, d. h. ungefähr wie durch jemanden, der im Weg des Fahrzeugs 10 in unmittelbarer Nähe dazu positioniert ist, wahrgenommen.
Durch Berücksichtigen der eindeutigen Schallcharakteristiken des Fahrzeugs 10, wie z. B. durch Verarbeiten des Schallsignals 20 in Schritt 108 durch ein kalibriertes akustisches Modell oder Filter, das die bekannten oder modellierten Schallcharakteristiken des Fahrzeugs 10 darstellt, stellt daher das zu unterdrückende modifizierte Schallsignal 20A einen abgeschwächten, gedämpften oder anderweitig modifizierten Teil des Schallsignals 20 dar, der in Schritt 110 gesendet wird, wie nachstehend beschrieben. Die Länge der erforderlichen Verzögerung kann auch zumindest in einem gewissen Umfang von der Geschwindigkeit des Prozessors 21 und der Prozessormodule 34A, 34B abhängen, die separate Vorrich tungen, wie in 2 gezeigt, oder in eine gemeinsame Vorrichtung integriert sein können, ohne vom beabsichtigten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Sobald das Schallsignal 20 ausreichend verarbeitet wurde, wird das modifizierte Schallsignal 20A erzeugt und der Algorithmus 100 geht zu Schritt 110 weiter.
In Schritt 110 des Algorithmus 100 wird die in Schritt 108 erzeugte oder anderweitig bestimmte Wellenform des modifizierten Schallsignals 20A analysiert oder verarbeitet, wie erforderlich, um das Unterdrückungssignal 30 zu erzeugen. Wie vorstehend angegeben, ist das Unterdrückungssignal 30 eine Geräuschunterdrückungswellenform oder Schallwelle mit einer Amplitude, die zu jener des modifizierten Schallsignals 10A in der Richtung proportional ist, aber eine entgegengesetzte Phase oder Polarität aufweist. Eine Phasenaufhebung wird somit durch die Kombination des modifizierten Schallsignals 20A und des Unterdrückungssignals 30 im Fahrzeuginnenraum 12 geschaffen. Das heißt, eine durch das Unterdrückungssignal 30 geschaffene destruktive Interferenz verringert die Amplitude des wahrgenommenen Geräuschs, d. h. des Schallsignals 20, im Innenraum 12. Die von einem Insassen 11 im Innenraum 12 wahrgenommene resultierende Wellenform ist somit im Verhältnis zum Schallsignal. 20, das über die Audiolautsprecher 19F, 19R gesendet wird, wesentlich verringert oder beruhigt. Sobald das Unterdrückungssignal 30 erzeugt ist, geht der Algorithmus 100 zu Schritt 112 weiter.
In Schritt 112 werden das modifizierte Schallsignal 20A und das Unterdrückungssignal 30 über die Audiolautsprecher 19F, 19R bzw. die Audiolautsprecher 19I gesendet. Das Schallsignal 20 wird folglich in seiner ursprünglichen Form gesendet, damit es von irgendeiner Person im Weg des Fahrzeugs 10 wahrgenommen wird, während das Unterdrückungssignal 30 im Fahrzeuginnenraum 12 gesendet wird, um das gedämpfte oder mo difizierte Schallsignal 20A im Wesentlichen zu unterdrücken, wie vorstehend beschrieben. In dieser Weise wird die relative Ruhe im Fahrzeuginnenraum 12 bewahrt, ohne ansonsten die Operation der Fußgängerwarnfunktionalität des in 2 gezeigten ANC-Systems 32 zu beeinflussen.
Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, den diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmodus, wobei das Fahrzeug umfasst: eine Fahrzeugkarosserie, die einen Fahrzeuginnenraum definiert; einen ersten Satz von Audiolautsprechern, die außerhalb des Fahrzeuginnenraums positioniert sind; einen zweiten Satz von Audiolautsprechern, die im Fahrzeuginnenraum positioniert sind; und einen Controller, der zum Erzeugen eines Schallsignals auf der Basis von mehreren Fahrzeugbetriebswerten, zum Senden des Schallsignals über den ersten Satz von Audiolautsprechern während des elektrischen Antriebsmodus und zum Erzeugen und Senden eines Unterdrückungssignals über den zweiten Satz von Audiolautsprechern konfiguriert ist; wobei das Unterdrückungssignal in einer koordinierten Weise mit dem Senden des Schallsignals gesendet wird und dazu ausgelegt ist, einen gedämpften Teil des Schallsignals im Fahrzeuginnenraum im Wesentlichen zu unterdrücken, wobei sich der gedämpfte Teil aus einer Ausbreitung des Schallsignals in den Fahrzeuginnenraum ergibt, wobei der erste Satz von Audiolautsprechern insbesondere mindestens einen Audiolautsprecher, der an der Vorderseite des Fahrzeugs positioniert ist, und mindestens einen Audiolautsprecher, der an der Rückseite des Fahrzeugs positioniert ist, umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Controller zum Bestimmen einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs während des elektrischen Antriebsmodus und zum Senden des Schallsignals entweder von der Vorderseite oder der Rückseite des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgelegt ist, und/oder wobei der elektrische Antriebsmodus einen Rückwärtsmodus und mindestens einen Vorwärtsantriebsmodus mit geringer Geschwindigkeit umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Controller einen digitalen Signalsynthesizer (DSS) umfasst und wobei das Schallsignal während des elektrischen Antriebsmodus unter Verwendung des DSS automatisch durch den Controller synthetisiert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Controller eine Schalldateibibliothek (SFL) umfasst, die mehrere vorab aufgezeichnete Schalldateien enthält, und wobei das erste Schallsignal eine Schalldatei ist, die automatisch aus der SFL ausgewählt wird.
System zur aktiven Geräuschunterdrückung (ANC) zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einer Fahrzeugkarosserie, die einen Fahrzeuginnenraum definiert, und mindestens einem elektrischen Antriebsmodus, wobei das ANC-System umfasst: einen ersten Satz von Audiolautsprechern, die außerhalb des Fahrzeuginnenraums positioniert sind; einen zweiten Satz von Audiolautsprechern, die im Fahrzeuginnenraum positioniert sind; und einen Controller, der betriebsfähig ist zum: automatischen Erzeugen eines Schallsignals während des mindestens einen elektrischen Antriebsmodus; Verarbeiten des Schallsignals, um dadurch ein modifiziertes Schallsignal zu erzeugen, wobei das modifizierte Schallsignal einen gedämpften Teil des Schallsignals darstellt, der sich aus einer Ausbreitung des Schallsignals vom ersten Satz von Lautsprechern durch die Fahrzeugkarosserie und in den Fahrzeuginnenraum ergibt; Erzeugen eines Unterdrückungssignals mit einer Amplitude, die zu jener des modifizierten Schallsignals proportional ist, und mit einer Phase, die zu jener des modifizierten Schallsignals entgegengesetzt ist; und Senden des Schallsignals über den ersten Satz von Audiolautsprechern in einer koordinierten Weise mit einem Senden des Unterdrückungssignals über den zweiten Satz von Audiolautsprechern, wodurch das modifizierte Schallsignal im Fahrzeuginnenraum im Wesentlichen unterdrückt wird.
ANC-System nach Anspruch 5, das ferner mindestens eines von Folgenden umfasst: einem digitalen Schallsynthesizer (DSS), der zum Synthetisieren des Schallsignals betriebsfähig ist, und einer Schalldateibibliothek (SFL), die das Schallsignal enthält, und/oder wobei das Fahrzeug einen Fahrzeugsitz umfasst und wobei mindestens einer des zweiten Satzes von Audiolautsprechern an einem Abschnitt des Fahrzeugsitzes positioniert ist, und/oder wobei der Controller dazu ausgelegt ist, das Senden des Unterdrückungssignals für eine kalibrierte Dauer, die für eine Ausbrei tung des Schallsignals vom ersten Satz von Audiolautsprechern in den Fahrzeuginnenraum ausreicht, zu verzögern, und/oder das ferner ein Unterhaltungssystem umfasst, das dazu ausgelegt ist, ein Tonsignal im Fahrzeuginnenraum zu erzeugen, wobei das Senden des Unterdrückungssignals das Tonsignal im Wesentlichen nicht stört.
Verfahren zum aktiven Unterdrücken eines synthetisierten Schalls in einem Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs mit einer Fahrzeugkarosserie, die den Fahrzeuginnenraum definiert, mindestens einem elektrischen Antriebsmodus, einem ersten Satz von Audiolautsprechern, die außerhalb des Fahrzeuginnenraums positioniert sind, und einem zweiten Satz von Audiolautsprechern, die im Fahrzeuginnenraum positioniert sind, wobei das Verfahren umfasst: Sammeln eines Satzes von Fahrzeugbetriebswerten, einschließlich des Detektierens des mindestens einen elektrischen Antriebsmodus; Erzeugen eines Schallsignals als synthetisierten Schall während des mindestens einen elektrischen Antriebsmodus, wobei das Schallsignal eine Charakteristik aufweist, die zumindest teilweise durch den Satz von Fahrzeugbetriebswerten bestimmt ist; Verarbeiten des Schallsignals, um dadurch ein modifiziertes Schallsignal zu erzeugen, wobei das modifizierte Schallsignal einen gedämpften Teil des Schallsignals annähert, der sich aus einer Ausbreitung des Schallsignals durch die Fahrzeugkarosserie und in den Fahrzeuginnenraum ergibt; Erzeugen eines Unterdrückungssignals, das dazu ausgelegt ist, das modifizierte Schallsignal im Fahrzeuginnenraum im Wesentlichen zu unterdrücken; und Koordinieren des Sendens des Schallsignals über den ersten Satz von Audiolautsprechern und des Unterdrückungssignals über den zweiten Satz von Audiolautsprechern während des mindestens einen elektrischen Antriebsmodus, um dadurch das modifizierte Schallsignal im Fahrzeuginnenraum zu unterdrücken.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Sammeln eines Satzes von Fahrzeugbetriebswerten ferner das Sammeln von mindestens einem von Folgenden umfasst: einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einem Drosselklappenpegel des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Erzeugen eines Schallsignals mindestens eines von Folgenden umfasst: Synthetisieren des Schallsignals unter Verwendung eines digitalen Schallsynthesizers und Auswählen des Schallsignals aus einer vorab aufgezeichneten Schalldateibibliothek.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Verarbeiten des Schallsignals, um dadurch ein modifiziertes Schallsignal zu erzeugen, das Verarbeiten des Schallsignals durch ein Modell, das den Dämpfungseffekt der Fahrzeugkarosserie beschreibt, umfasst.