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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines synthetischen Antriebsgeräuschs in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
DE 10 2007 055 477 A1 betrifft ein Verfahren zur synthetischen Erzeugung von Motorgeräuschen, insbesondere einer Brennkraftmaschine, wobei die Motorgeräusche durch wenigstens einen elektromechanischen Wandler, insbesondere einen Aktor oder Lautsprecher, mittels eines elektrischen Wandlererregersignals erzeugt werden. Dabei wird das Wandlererregersignal als Sequenz aus aufeinanderfolgend erzeugten Signalsequenzabschnitten bestimmter Sequenzzeitlängen gebildet. Ein Signalsequenzabschnitt besteht jeweils aus aufeinanderfolgenden Signalsegmenten als Signalschwingungen bestimmter Segmentzeitlängen, wobei die Summe der Segmentzeitlängen der in einem Signalsequenzabschnitt enthaltenen Signalsegmente die Sequenzzeitlänge des zugeordneten Signalsequenzabschnitts bestimmt. Wenigstens zwei Signalsegmente in einem Signalsequenzabschnitt sind ungleich bezüglich ihrer Segmentzeitlängen und/oder Segmentamplituden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Erzeugung eines synthetischen Antriebsgeräuschs in einem Kraftfahrzeug anzugeben.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim Verfahren zur Erzeugung eines synthetischen Antriebsgeräuschs in einem Kraftfahrzeug wird erfindungsgemäß mittels zumindest zwei Klangerzeugungsvorrichtungen in Abhängigkeit eines Eingangsfrequenzsignals jeweils ein Klang- oder Schallsignal erzeugt, wobei das Eingangsfrequenzsignal einer ersten Klangerzeugungsvorrichtung direkt und einer zweiten Klangerzeugungsvorrichtung mit einem vorgebbaren Offset beaufschlagt und/oder mit einer vorgebbaren Verzögerungszeit verzögert zugeführt wird. Dadurch kann das vom Fahrzeugführer und/oder anderen Fahrzeuginsassen empfundene Klangvolumen des synthetischen Antriebsgeräuschs in vorteilhafter Weise gesteigert werden.
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Weiterhin können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens akustische Effekte wie beispielsweise Resonanzen, Verstärkungen, Ausloschungen und Modulationen erzeugt werden, welche das Klangbild des synthetischen Antriebsgeräuschs lebhafter und natürlicher erscheinen lassen, ohne einen Grundcharakter des synthetischen Antriebsgeräuschs zu stark zu verändern oder zu verfälschen.
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Zweckmäßigerweise wird das Klangbild des synthetischen Antriebsgeräuschs voluminöser, kraftvoller, lebhafter und/oder natürlicher wahrgenommen.
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Durch die ausschließliche Modifikation der Eingangsgröße, beispielsweise des Eingangsfrequenzsignals, kann eine herkömmliche Klangerzeugungsvorrichtung weiterhin verwendet werden, so dass ein zusätzlicher Programmier- und/oder Materialaufwand innerhalb der Klangerzeugungsvorrichtung vermieden ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist je nach Parametrisierung der erzeugten Klang- oder Schallsignale, also dem Grad der Eingangssignalmodifikation und dem Signalmischungsverhaltnis zwischen den einzelnes Klangerzeugungsvorrichtungen, eine Erzeugung eines bewussten Eindrucks mehrerer Klangquellen möglich.
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In einer alternativen Ausführungsform können die unterschiedlichen Klang- oder Schallsignale der beiden Klangerzeugungsvorrichtungen, anstatt einer Signalmischung, mittels getrennter Kanäle und/oder durch separate elektromechanische Wandler in hörbaren Schall gewandelt werden, wodurch Stereoeffekte bei einer Darbietung im Fahrzeuginnenraum ausgenutzt werden können, d. h. die räumliche Wahrnehmung des synthetischen Antriebsgeräusches beeinflusst wird.
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Das Ausgabesignal kann vorteilhafterweise mittels eines herkömmlichen elektromechanischen Wandlers in Schall gewandelt werden und so einem Fahrzeuginnenraum und/oder einer Umgebung des Kraftfahrzeugs zugeführt werden. Ein Fahrzeuginsasse bzw. ein in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlicher Verkehrsteilnehmer erhält somit eine Rückmeldung über das Kraftfahrzeug und in bevorzugter Weise über den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs.
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Vorteilhafterweise wird das Verfahren beim Betrieb eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingesetzt. Somit wird die Wahrnehmbarkeit des Kraftfahrzeugs im Straßenverkehr erhöht, wenn dieses von einem geräuscharmen, elektrischen Antriebsaggregat angetrieben wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ausgabesignal für das synthetische Antriebsgeräusch derart ausgebildet, dass es von dem zumindest einen Fahrzeugbetriebsparameter und/oder von der zumindest einen Fahrzeugzustandsgröße parametrisiert ist. Somit unterscheidet sich das in Schall gewandelte, synthetische Antriebsgeräusch von rein ordnungsbasierten Geräuschen und ruft eine starke Assoziation an den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs hervor. Insbesondere kann eine Geräuschkulisse simuliert werden, die der gewohnten Geräuschkulisse eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor entspricht.
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Vorteilhafterweise erfolgt die akustische Information des Fahrzeugführers ohne visuelle Ablenkung von der Fahrzeugbedienung und/oder dem Verkehrsgeschehen.
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Besonders vorteilhafterweise ist eine Anpassung der akustischen Informationen an eine intuitive Wahrnehmung des Fahrzeugführers ermöglicht. Die Informationsvermittlung mittels des synthetischen Geräuschs erfolgt unabhängig von realen, technisch-mechanisch im Fahrzeug erzeugten Geräuschen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist bei Hybridfahrzeugen eine Verringerung der Unterschiede der Geräuschkulisse im Fahrzeuginnenraum zwischen Verbrennungsmotorbetrieb und elektrischem Fahrmodus ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Individualisierungsmöglichkeit des Fahrzeugs, beispielweise durch verschiedene, programmierbare Sounds und Einflussparameter des synthetischen Geräuschs, ermöglicht.
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In einer alternativen Ausführungsform sind mittels des synthetischen Geräuschs herkömmliche Störgeräusche im Fahrzeug überdeckbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung zur Generation eines synthetischen Antriebsgeräuschs in einem Kraftfahrzeug in einer ersten Ausführungsvariante und
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2 schematisch ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung zur Generation eines synthetischen Antriebsgeräuschs in einem Kraftfahrzeug in einer zweiten Ausführungsvariante.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Generation eines synthetischen Antriebsgeräuschs, im Folgenden als Ausgabesignal AS bezeichnet, in einem Kraftfahrzeug in einer ersten Ausführungsvariante. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Steuereinheit 2, zumindest zwei Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 und 3.2, eine Signalverarbeitungseinheit 4 und eine Mischvorrichtung 5.
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Zur synthetischen Erzeugung von Antriebsgeräuschen im Kraftfahrzeug, beispielweise als Rückmeldung bei geräuscharmen Elektrofahrzeugen, werden Signalgenerierungsalgorithmen benötigt, die auf analytischem Weg, d. h. basierend auf mathematischen Funktionen, Signale erzeugen, die mittels eines elektromechanischen Wandlers in Schall gewandelt werden können. Dabei sollten sich die Klangerzeugungsalgorithmen streng linear an der Motordrehzahl orientieren, um dem Fahrer eine adäquate Fahrzustandsrückmeldung zu geben. Beim Verbrennungsmotor erfolgt durch das mehrgängige Getriebe bei niedrigen Geschwindigkeiten und einem kleinen Gang eine starke Frequenzerhöhung pro Geschwindigkeitserhöhung, während bei hohen Geschwindigkeiten und einem großen Gang eine kleine Frequenzerhöhung pro Geschwindigkeitserhöhung stattfindet. Beim Elektrofahrzeug mit nur einem Gang ist bei linearer Abhängigkeit zwischen Frequenz und Drehzahl bei niedrigen Geschwindigkeiten die Frequenzerhöhung für eine adäquate Rückmeldung zu gering, während bei hohen Geschwindigkeiten der insgesamt überstrichene Frequenzbereich des Geräusches zu groß ist.
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Die Steuereinheit 2 ist eine herkömmliche, im nicht dargestellten Fahrzeug vorhandene Steuereinheit, welche Fahrzeugbetriebsparameter und/oder Fahrzeugzustandsgrößen steuert und/oder regelt. Solche Fahrzeugbetriebsparameter und/oder Fahrzeugzustandsgrößen sind beispielsweise eine Motorlast, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Batterieladezustand, eine Restreichweite, eine Rekuperation, ein gewähltes Fahrprogramm, eine gewählte oder aktivierte Betriebsstrategie des Fahrzeugs, eine Fahrsituation, eine Fahrzeugumgebung, eine Tageszeit, eine Fahrzeit und/oder eine Fahrerkondition.
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Als Eingangsgröße für die Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 und 3.2, welche identisch aufgebaut sind, wird ein Eingangsfrequenzsignal ES von der Steuereinheit 2 an die einzelnen Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 und 3.2 übertragen.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient das Drehzahlsignal des Kraftfahrzeugs, insbesondere das Drehzahlsignal eines elektrischen Traktionsantriebs des Kraftfahrzeugs, als Eingangsgröße der Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 und 3.2.
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Mittels der Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 und 3.2 wird in Abhängigkeit des Eingangsfrequenzsignals ES jeweils ein Klang- oder Schallsignal SS.1 und SS.2 erzeugt. Dabei werden bevorzugt zwei Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 und 3.2 parallel betrieben, wobei das Eingangsfrequenzsignal ES einer ersten Klangerzeugungsvorrichtung 3.1 direkt und einer zweiten Klangerzeugungsvorrichtung 3.2 mit einem vorgebbaren Offset O beaufschlagt zugeführt wird.
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Dabei bezeichnet ein Offset O eine konstante, additive oder subtraktive Abweichung einer Zustandsgröße oder eines Messwertes vom Ausgangswert. Somit wird das Eingangsfrequenzsignal ES durch Applikation des Offset O in einem Operator 6 zu einem Eingangsfrequenzsignal ESO gewandelt und der zweiten Klangerzeugungsvorrichtung 3.2 zugeleitet. Dabei beträgt der Wertebereich dieses Offsets O ca. bei 0,1% bis 50% des Frequenzwertes des Eingangsfrequenzsignals ES.
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In einer ersten Ausführungsform ist der vorgebbare Offset O während des Betriebs des Kraftfahrzeugs unveränderbar und ist als statischer, feststehender Zahlenwert vorgegeben.
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In einer zweiten Ausführungsform ist der vorgebbare Offset O während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, bevorzugt in Abhängigkeit zumindest eines Fahrzeugbetriebsparameters und/oder einer Fahrzeugzustandsgröße, veränderbar. Dabei kann als Fahrzeugbetriebsparameter und/oder Fahrzeugzustandsgröße das Eingangsfrequenzsignal ES selbst, d. h. der Offset O ist als prozentualer Anteil des Frequenzwertes des Eingangsfrequenzsignals ES definiert, eine Fahrpedalstellung und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden.
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Bedingt durch den Offset O weisen die mittels der Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 und 3.2 erzeugten Klang- oder Schaltsignale SS.1 und SS.2 einen Frequenzunterschied auf.
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Anschließend werden die Klang- oder Schallsignale SS.1 und SS.2 der einzelnen Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 und 3.2 der Mischvorrichtung 5 zugeführt und in dieser anhand eines vorgebbaren Wichtungsfaktors addiert und/oder gemischt.
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Dabei können die Klang- oder Schallsignale SS.1 und SS.2 vor dem Mischvorgang mit einer Signalverstärkung oder -abschwächung beaufschlagt werden, um ungleiche Mischungsverhältnisse zwischen den Klang- oder Schallsignalen SS.1 und SS.2 erzeugen zu können.
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Das Ausgabesignal wird im Fahrzeug einer weiteren Signalverarbeitung in der Signalverarbeitungseinheit 4 zugeführt, wobei die Signalverarbeitung eine herkömmliche Filterung, Verstärkung und/oder Signalausgabe umfassen kann.
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Dabei erfolgt eine Signalausgabe mittels einer akustischen Ausgabevorrichtung, welche vorzugsweise als ein herkömmlicher, elektromechanischer Schallwandler ausgebildet ist, beispielweise eine im Kraftfahrzeug vorhandene Lautsprecheranlage, welche eine Mehrzahl von nicht näher dargestellten Einzellautsprechern umfasst und zumindest ein synthetisches Geräusch erzeugt. Dieses synthetische Geräusch wird direkt im Fahrzeuginnenraum erzeugt. In einer alternativen Ausführungsform kann das synthetische Geräusch außerhalb des Fahrzeuginnenraums erzeugt und in Selbigen eingeleitet werden.
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In alternativen, nicht dargestellten Ausführungsvarianten kann die Geräuscherzeugung auf herkömmliche Weise elektromechanisch oder durch direkte Luftschallwandlung in einer Fahrzeugkarosserie erfolgen.
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In einer weiteren alternativen, nicht dargestellten Ausführungsvariante kann die Geräuscherzeugung in Fahrzeugvorrichtungen erfolgen, welche nicht primär zur Geräuscherzeugung vorgesehen sind, aber für diesen Zweck genutzt werden können, wie beispielsweise ein elektrischer Antriebsmotor des Fahrzeugs oder elektrische Antriebsmotoren von Nebenaggregaten oder Komfortfunktionen.
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Mit anderen Worten können verschiedenste herkömmliche Verfahren aus dem Bereich der synthetischen Klangerzeugung zur Erzeugung des synthetischen Geräuschs im Kraftfahrzeug angewendet werden.
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2 zeigt schematisch ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Generation eines synthetischen Antriebsgeräuschs, im Folgenden als Ausgabesignal AS bezeichnet, in einem Kraftfahrzeug in einer zweiten Ausführungsvariante. Diese Ausführungsvariante entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach 1 mit dem Unterschied, dass das Eingangsfrequenzsignal ES mit einer vorgebbaren Verzögerungszeit t verzögert wird.
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Zur Applikation der Verzögerungszeit t wird das Eingangsfrequenzsignal ES einem zweiten Operator 7 zugeleitet und dort zu einem Eingangsfrequenzsignal ESt verzögert. Anschließend kann das verzögerte Eingangsfrequenzsignal ESt dem Operator 6 zugeleitet werden.
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In einer zweiten Ausführungsvariante kann das verzögerte Eingangsfrequenzsignal ESt direkt der zweiten Klangerzeugungsvorrichtung 3.2 zugeleitet werden.
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In einer ersten Ausführungsform ist die vorgebbare Verzögerungszeit t während des Betriebs des Kraftfahrzeugs unveränderbar und somit als statischer, feststehender Zahlenwert vorgegeben.
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In einer zweiten Ausführungsform ist die vorgebbare Verzögerungszeit t während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, bevorzugt in Abhängigkeit zumindest eines Fahrzeugbetriebsparameters und/oder einer Fahrzeugzustandsgröße, veränderbar. Dabei kann als Fahrzeugbetriebsparameter und/oder einer Fahrzeugzustandsgröße das Eingangsfrequenzsignal ES selbst, eine Fahrpedalstellung und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise mittels einer Mehrzahl von parallel angeordneten Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 und 3.2 angewendet werden.
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Weiterhin können die Klang- oder Schallsignale SS.1 und SS.2 jeweils als einzelnes Signal einer Klangerzeugungsvorrichtung 3.1 oder als Gesamtsignal einer Mehrzahl von Klangerzeugungsvorrichtungen 3.1 ausgebildet sein.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können die unterschiedlichen Klang- oder Schallsignale SS.1 und SS.2 der beiden Klangerzeugungsvorrichtungen 11 und 3.2. anstatt einer Signalmischung mittels getrennter Kanäle und/oder durch separate elektromechanische Wandler in hörbaren Schall gewandelt werden, wodurch Stereoeffekte bei einer Darbietung im Fahrzeuginnenraum ausgenutzt werden können, d. h. die räumliche Wahrnehmung des synthetischen Antriebsgeräusches beeinflusst wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007055477 A1 [0002]
