DE102013214201A1 - Method for controlling a motor vehicle air conditioning system - Google Patents

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    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/1752—Masking

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem Gebläse, wobei Steuerungsparameter der Klimaanlage eingestellt werden in Abhängigkeit von einem psychoakustischen Wahrnehmbarkeitsfaktor in einem Fahrzeuginnenraum, in dem eine sich aus einem gebläseabhängigen (16) und einem gebläseunabhängigen (12) Anteil zusammensetzende Gesamtgeräuschbelastung herrscht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass – der gebläseunabhängige Anteil (12) der Gesamtgeräuschbelastung im Fahrzeuginnenraum ermittelt wird, – ein Geräuschmaskierungsfeld (14) des gebläseunabhängigen Anteils der Gesamtgeräuschbelastung ermittelt wird, und – die Steuerungsparameter der Klimaanlage derart modifiziert werden, dass der derjenige Anteil des gebläseabhängigen Anteils (16) der Gesamtgeräuschbelastung, der innerhalb des Geräuschmaskierungsfeldes (14) liegt, gesteigert wird.The invention relates to a method for controlling a motor vehicle air conditioner with a fan, wherein control parameters of the air conditioning system are set in dependence on a psychoacoustic perception factor in a vehicle interior in which one of a fan-dependent (16) and a fan independent (12) portion composite total noise pollution prevails. The invention is characterized in that - the fan-independent proportion (12) of the total noise load in the vehicle interior is determined, - a noise masking field (14) of the fan-independent portion of the total noise load is determined, and - the control parameters of the air-conditioning system are modified such that the proportion the fan-dependent portion (16) of the total noise load which is within the noise masking field (14) is increased.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem Gebläse, wobei Steuerungsparameter der Klimaanlage eingestellt werden in Abhängigkeit von einem psychoakustischen Wahrnehmbarkeitsfaktor in einem Fahrzeuginnenraum, in dem eine sich aus einem gebläseabhängigen und einem gebläseunabhängigen Anteil zusammensetzende Gesamtgeräuschbelastung herrscht.The invention relates to a method for controlling a motor vehicle air conditioning system with a fan, wherein control parameters of the air conditioning system are set as a function of a psychoacoustic perception factor in a vehicle interior, in which there is a total consisting of a fan-dependent and a fan independent portion total noise pollution.

Derartige Steuerungsverfahren für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen sind bekannt aus der EP 1 727 124 A1 . Such control methods for motor vehicle air conditioning systems are known from the EP 1 727 124 A1 ,

Zur Erzielung einer Klimatisierung im Innenraum eines Kraftfahrzeuges sind unterschiedlichste Arten von Klimaanlagen bekannt. Dabei kann es sich um zentrale Einrichtungen oder um lokale Klimaparameterbeeinflussungsorgane, wie beispielsweise Lüfter, handeln, die in ihrer Gesamtheit eine Klimaanlage im Sinne der vorliegenden Beschreibung bilden. Sämtliche bekannten Klimaanlagen umfassen wenigstens ein Gebläse, mit dem Luft innerhalb des Fahrzeuginnenraum umgewälzt oder mit dem Luft von außerhalb des Fahrzeugs in den Innenraum eingeblasen wird. Die Gebläseaktivität ist zwangsläufig mit erheblicher Geräuschentwicklung verbunden, die sich der von der Gebläseaktivität unabhängigen Geräuschbelastung im Fahrzeuginnenraum überlagert. Letztere resultiert wesentlich aus aktuellen Fahrzeugeinstellungen und der aktuellen Fahrsituation. Von besonderer Bedeutung sind hierbei fahrtgeschwindigkeitsbedingte Windgeräusche, die durch unterschiedliche Öffnungsstellungen von Fenstern und Schiebedach mehr oder weniger abgeschirmt werden können, sowie die Rollgeräusche der Reifen, die einerseits ebenfalls von der Fahrtgeschwindigkeit, andererseits aber auch von dem Straßenzustand abhängig sind. Eine weitere wichtige fahrzeugeinstellungsabhängige Geräuschquelle bildet die Audioanlage des Fahrzeugs. Insbesondere in Fällen hohen Klimatisierungsbedarfs und geringer gebläseunabhängiger Geräuschbelastung, etwa bei langsamer Fahrt auf guter Straße bei hohen Außentemperaturen, ist das Gebläsegeräusch dominierend und wird als besonders störend empfunden. In solchen Fällen wird der Fahrer typischerweise unter Reduktion seines klimatischen Komforts die Gebläseaktivität manuell reduzieren, um einen höheren akustischen Komfort zu erzielen. In anderen Fällen kann es sein, dass das Gebläsegeräusch in der allgemeinen hohen Geräuschbelastung, die beispielsweise bei schneller Fahrt auf schlechter Straße mit lauter Musik auftritt, nahezu untergeht. In solchen Fällen könnte zur Steigerung des klimatischen Komforts die Gebläseaktivität ohne weiteres gesteigert werden, ohne dass dies den akustischen Komfort merklich reduzieren würde. Bekannte Klimaanlagen-Steuerungsverfahren sind nicht hinreichend flexibel, um in den unterschiedlichsten Situationen jeweils einen hohen Gesamtkomfort zu erzielen. To achieve air conditioning in the interior of a motor vehicle various types of air conditioning systems are known. These may be central facilities or local climate parameter influencing organs, such as fans, which in their entirety form an air conditioning system in the sense of the present description. All known air conditioning systems comprise at least one fan with which air is circulated inside the vehicle interior or is blown into the interior with the air from outside the vehicle. The fan activity is inevitably associated with considerable noise, which is superimposed on the independent of the fan activity noise pollution in the vehicle interior. The latter results essentially from current vehicle settings and the current driving situation. Of particular importance here are speed-related wind noise, which can be shielded by different opening positions of windows and sunroof more or less, and the rolling noise of the tires, which are also dependent on the speed of travel, on the one hand, but also on the road condition. Another important vehicle-set-dependent noise source is the audio system of the vehicle. Especially in cases of high air conditioning requirements and low fan independent noise pollution, such as slow driving on a good road at high outside temperatures, the fan noise is dominant and is perceived as particularly disturbing. In such cases, the driver will typically reduce the fan activity manually while reducing his climatic comfort to achieve greater acoustic comfort. In other cases, the fan noise may almost go under in the general high noise level that occurs, for example, when driving fast on bad roads with loud music. In such cases, to increase the climatic comfort, the fan activity could easily be increased without noticeably reducing the acoustic comfort. Known air conditioning control methods are not sufficiently flexible to achieve a high overall comfort in the most diverse situations.

Aus der oben genannten gattungsbildenden EP 1 727 124 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem die Gesamtgeräuschbelastung im Fahrzeuginnenraum mittels Mikrofonen gemessen wird. Der physikalische Schallpegel wird dabei frequenzabhängig in eine psychoakustische Lautstärke umgerechnet. Zudem wird ein in der genannten Druckschrift als Hintergrundgeräusch-Interferenzfaktor bezeichneter Parameter gemessen, der als ein Maß für den Schwierigkeitsgrad zur Wahrnehmung eines Tons vor einem Hintergrundgeräusch beschrieben wird. Die beiden gemessenen Parameter werden in einer linearen Gleichung zu einem Komfortparameter verrechnet und die Klimaanlage des Kraftfahrzeugs wird dann so angesteuert, dass der genannte Komfortparameter über alle Frequenzen innerhalb eines vorgegebenen Werteintervalls liegt. Dieses Verfahren versucht, die Verständlichkeit zusätzlicher akustischer Information, die sich den Fahrt-, Audioanlagen- und Klimaanlagen-Geräuschen überlagert, zu optimieren, da sie deren Wahrnehmbarkeit neben einem angestrebt niedrigen Gesamtlautstärkeniveau als wesentlichen Parameter des akustischen Komforts ansieht. Dieser Ansatz mag geeignet sein, in Fällen eines hohen gebläseunabhängigen Geräuschanteils unter Verzicht auf klimatischen Komfort einen erträglichen akustischen Komfort zu erzeugen. Er lässt jedoch erhebliches Potenzial zur Steigerung des klimatischen Komforts ohne Reduktion des akustischen Komforts ungenutzt. From the above generic EP 1 727 124 A1 a method is known in which the total noise load in the vehicle interior is measured by means of microphones. The physical sound level is frequency-dependent converted into a psychoacoustic volume. In addition, a parameter referred to in the cited document as a background noise interference factor is measured, which is described as a measure of the degree of difficulty for the perception of a sound against a background noise. The two measured parameters are calculated in a linear equation to a comfort parameter and the air conditioning of the motor vehicle is then controlled so that said comfort parameter over all frequencies is within a predetermined value interval. This method seeks to optimize the intelligibility of additional acoustic information superimposed on the ride, audio equipment and air conditioning noise, as it regards their perceivability as a key parameter of acoustic comfort, in addition to a targeted low overall loudness level. This approach may be appropriate to produce a tolerable acoustic comfort in cases of a high fan-independent noise component waiving climatic comfort. However, it leaves considerable potential for increasing the climatic comfort without reducing the acoustic comfort unused.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Steuerungsverfahren für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen zur Verfügung zu stellen, welches Potenziale zur Steigerung des klimatischen Komforts besser nutzt. It is the object of the present invention to provide an improved control method for automotive air conditioning systems which makes better use of potentials for increasing climatic comfort.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass

  • – der gebläseunabhängige Anteil der Gesamtgeräuschbelastung im Fahrzeuginnenraum ermittelt wird,
  • – ein Geräuschmaskierungsfeld des gebläseunabhängigen Anteils der Gesamtgeräuschbelastung ermittelt wird, und
  • – die Steuerungsparameter der Klimaanlage derart modifiziert werden, dass derjenige Anteil des gebläseabhängigen Anteils der Gesamtgeräuschbelastung, der innerhalb des Geräuschmaskierungsfeldes liegt, gesteigert wird, vorzugsweise so weit, dass er vollständig innerhalb des Geräuschmaskierungsfeldes liegt.
This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that
  • - the fan-independent proportion of the total noise load in the vehicle interior is determined,
  • A noise masking field of the fan-independent portion of the total noise load is determined, and
  • - The control parameters of the air conditioning system are modified so that the portion of the fan-dependent portion of the total noise load, which is within the noise masking field is increased, preferably so far that it lies completely within the noise masking field.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird zunächst eine scharfe Analyse gebläseabhängiger und gebläseunabhängiger Anteile an der Gesamtgeräuschbelastung vorgenommen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Steuerung der Klimaanlage lediglich der gebläseabhängige Anteil, dieser jedoch in seiner gesamten Breite, von der Klimaanlagensteuerung beeinflussbar ist. Die Erfindung setzt jedoch nicht bei einer reinen Reduktion dieses Anteils an (obgleich dies unter Umstände eine geeignete Zusatzmaßnahme sein kann), weil eine bloße Reduktion der Gebläseaktivität zwingend zu einem Verlust klimatischen Komforts führen würde. Vielmehr stellt die Erfindung das psychoakustische Verhältnis von gebläseabhängigem und gebläseunabhängigem Anteil in den Fokus. So wird zunächst der gebläseunabhängige Anteil als gegebene und von der Klimaanlagensteuerung nicht veränderbare Größe ermittelt. Aus der psychoakustischen Theorie ist es bekannt, dass die Wahrnehmung eines Tones gegebener Frequenz und gegebener Lautstärke die Wahrnehmungsschwelle für Töne benachbarter Frequenzen anhebt und zwar umso stärker, je näher die betrachteten Frequenzen beisammen liegen. Man spricht hier vom psychoakustischen Maskierungseffekt. Diese Erkenntnis macht sich die Erfindung insofern zunutze, als sie für das Spektrum des gebläseunabhängigen Geräuschanteils den resultierenden Maskierungseffekt berechnet. Dieser kann als Wahrnehmungsgrenzkurve über die Hörfrequenzen dargestellt werden. Das unterhalb dieser Kurve liegende Gebiet wird hier als Maskierungsfeld bezeichnet. Es ist somit derjenige Lautstärken- und Frequenzbereich, der, bedingt durch den als Hintergrundgeräusch beschreibbaren, gebläseunabhägigen Geräuschanteil, für einen Insassen des Fahrzeuginnenraums nicht wahrnehmenbar ist, weil er unterhalb seiner (angehobenen) Wahrnehmungsschwelle liegt. Hiervon ausgehend sieht die Erfindung nun vor, die Klimaanlage und insbesondere deren Gebläseanteil, d.h. eigentliches Gebläse und Luftleitelemente zur Leitung der Luftströme, so zu steuern, dass der verbleibende, gebläseabhängige Geräuschanteil innerhalb des Maskierungsfeldes liegt und daher von den Fahrzeuginsassen nicht separat wahrnehmbar ist. Entsprechend kann eine solchermaßen angesteuerte Klimaanlage nicht als akustisch störend empfunden werden. „Gehört“ werden statt dessen nur die über die Klimaanlagensteuerung nicht beeinflussbaren, gebläseunabhängigen Geräuschanteile, wie beispielsweise Fahrgeräusche oder Musik aus der Audioanlage. Innerhalb des von dem Maskierungsfeld vorgegebenen Rahmens lässt sich die Klimaanlage dann im Hinblick auf klimatischen Komfort optimiert ansteuern. According to the invention, a sharp analysis of fan-dependent and blower-independent portions of the total noise load is first carried out. This is based on the finding that by controlling the air conditioner, only the fan-dependent portion, but this in its entire width, can be influenced by the air conditioning control. However, the invention does not begin with a mere reduction of this proportion (although under circumstances this may be a suitable additional measure), because a mere reduction of the fan activity would necessarily lead to a loss of climatic comfort. Rather, the invention focuses on the psychoacoustic relationship between fan-dependent and blower-independent portion. Thus, first of all the fan-independent component is determined as a given variable that can not be changed by the air-conditioning control. It is well known from psychoacoustic theory that the perception of a note of given frequency and given volume raises the perception threshold for tones of adjacent frequencies, and the stronger the closer the considered frequencies are to each other. This is called the psychoacoustic masking effect. This finding makes use of the invention insofar as it calculates the resulting masking effect for the spectrum of the fan-independent noise component. This can be represented as a perception limit curve over the auditory frequencies. The area below this curve is referred to herein as the masking field. It is thus that volume and frequency range which, owing to the fan noise-dependent noise component that can be described as background noise, is not perceivable by an occupant of the vehicle interior because it is below its (raised) perception threshold. On this basis, the invention now provides for controlling the air conditioning unit and, in particular, its fan portion, ie the actual fan and air guide elements for guiding the air flows, such that the remaining fan-dependent noise component lies within the masking panel and therefore can not be perceived separately by the vehicle occupants. Accordingly, such a controlled air conditioning can not be perceived as acoustically disturbing. "Heard" are instead only the not controllable via the air conditioning control, fan-independent noise components, such as driving noise or music from the audio system. Within the frame specified by the masking field, the air conditioning system can then be optimized in terms of climatic comfort.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Gesamtgeräuschbelastung im Fahrzeuginnenraum mittels einer oder mehrerer Mikrofone gemessen. Die tatsächliche Messung stellt die genaueste Art zu Feststellung der herrschenden Geräuschbelastung dar. Grundsätzlich ist die Messung mittels eines Mikrofones hinreichend; die Verwendung mehrerer Mikrofone bietet sich an, wenn die erfindungsgemäße Optimierung lokal unterschiedlich, beispielsweise sitzplatzspezifisch durchgeführt werden soll. In a preferred embodiment of the invention, the total noise load in the vehicle interior is measured by means of one or more microphones. The actual measurement represents the most accurate way of determining the prevailing noise level. Basically, the measurement by means of a microphone is sufficient; the use of multiple microphones is useful if the optimization according to the invention is to be carried out locally differently, for example seat-specific.

Bei konkreter Messung der Gesamtgeräuschbelastung ist bevorzugt vorgesehen, dass der gebläseunabhängige Anteil der Gesamtgeräschbelastung als Differenz der gemessenen Gesamtgeräuschbelastung und des durch Vergleich mit in einer Speichereinheit hinterlegten Gebläsegeräusch-Kennlinien ermittelten gebläseabhängigen Anteils ermittelt wird. Dies setzt voraus, dass die typischen Geräuschspektren der Klimaanlage bei unterschiedlichen Einstellungen bekannt und als Kennlinien gespeichert sind. Durch dem Fachmann grundsätzlich bekannte Mustererkennungsalgorithmen lässt sich dann der gebläseabhängige Anteil aus dem von dem Mikrofon gemessenen Gesamtgeräusch extrahieren. Durch Differenzbildung kann dann der gebläseunabhängige Anteil bestimmt und hieraus das Maskierungsfeld berechnet werden. In the case of a concrete measurement of the total noise load, it is preferably provided that the blower-independent portion of the total noise load is determined as the difference between the measured total noise load and the blower-dependent portion determined by comparison with blower noise characteristics stored in a memory unit. This assumes that the typical noise spectra of the air conditioner are known at different settings and stored as characteristics. By means of the pattern recognition algorithms basically known to the person skilled in the art, the fan-dependent component can then be extracted from the total noise measured by the microphone. By calculating the difference, the fan-independent component can then be determined and from this the masking field can be calculated.

Alternativ zur konkreten Messung kann auch vorgesehen sein, dass der gebläseunabhängige Anteil der Gesamtgeräuschbelastung aus aktuellen Fahrzeugeinstellungsparametern und der gebläseabhängige Anteil der Gesamtgeräuschbelastung aus aktuellen Klimaanlageneinstellungsparametern abgeschätzt wird. Diese Variante ist jedoch nicht geeignet, spezielle Fahrsituationsparameter, wie z.B. Straßenzustand und zusätzliche Geräusche, z.B. durch Regen oder Hagel mit einzubeziehen. As an alternative to the specific measurement, it may also be provided that the blower-independent proportion of the total noise load from current vehicle setting parameters and the fan-dependent proportion of the total noise load from current air conditioning setting parameters are estimated. However, this variant is not suitable for carrying out special driving situation parameters, such as driving conditions. Road conditions and additional sounds, e.g. by rain or hail.

Wird bei der erfindungsgemäßen Analyse festgestellt, dass sich der gebläseabhängige Anteil der Gesamtgeräuschbelastung wenigstens bereichsweise außerhalb des Maskierungsfeldes befindet, werden Klimaanlagen-Steuerungsparameter derart modifiziert, dass der dann resultierende, gebläseabhängige Geräuschanteil innerhalb des Maskierungsfeldes liegt. Hierzu kann vorgesehen sein, das der gebläseabhängige Anteil der Gesamtgeräuschbelastung durch die Modifikation der Klimaanlagen-Steuerungsparameter wenigstens bereichsweise frequenzverschoben wird. Dies kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die Modifkation der Klimaanlagen-Steuerungsparameter eine Änderung der Stellung von Luftleitelementen bewirkt. Hierdurch ergibt sich eine veränderte Strömung unterschiedlicher Luftanteile, was eine Veränderung des Geräuschspektrums zur Folge hat. If, in the analysis according to the invention, it is determined that the fan-dependent portion of the total noise load is at least partially outside the masking field, air conditioning control parameters are modified in such a way that the resulting fan-dependent noise component lies within the masking field. For this purpose, it may be provided that the blower-dependent portion of the total noise load is frequency-shifted at least in regions by the modification of the air-conditioning control parameters. This can be achieved in particular by the fact that the modification of the air conditioning control parameters causes a change in the position of air guide elements. This results in a changed flow of different air fractions, which results in a change in the noise spectrum.

Alternativ oder, in der Regel, zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der gebläseabhängige Anteil der Gesamtgeräuschbelastung durch die Modifikation der Klimaanlagen-Steuerungsparameter wenigstens bereichsweise in seiner Amplitude verändert wird. Solches kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die Modifikation der Klimaanlagen-Steuerungsparameter eine Änderung der Gebläsedrehzahl bewirkt. In diesem Fall bleiben die Luftströmungen im Wesentlichen unverändert, lediglich ihre Intensität und der damit verbundene Schallpegel sinkt bzw. steigt.Alternatively or, as a rule, in addition, it may be provided that the fan-dependent proportion of the total noise load is modified at least in regions by the modification of the air conditioning control parameters in its amplitude becomes. This can be achieved in particular by the modification of the air conditioning control parameters causing a change in the fan speed. In this case, the air currents remain essentially unchanged, only their intensity and the associated sound level decreases or increases.

Die Modifikation der Klimaanalgen-Steuerungsparameter kann dabei in Kenntnis der resultierenden Geräuschmodifikationen direkt angesteuert werden. Alternativ kann selbstverständlich auch eine Regelung im Rahmen der erfindungsgemäßen Geräuschanalyse stattfinden. The modification of the Klimaanalgen control parameters can be controlled directly in knowledge of the resulting noise modifications. Alternatively, of course, a regulation can also take place within the scope of the noise analysis according to the invention.

Der Fachmann wird verstehen, dass der Begriff gebläseabhängig bzw. gebläseunabhängig hier nicht nur auf die unmittelbar z.B. vom einem Rotor erzeugten Schallwellen bezogen sind. Vielmehr umfasst der Begriff sämtliche Schallanteile, die durch das Gebläse selbst wie auch die resultierenden Luftströme entstehen. It will be understood by those skilled in the art that the term fan-independent is not limited to the instantaneous, e.g. are sourced from a rotor generated sound waves. Rather, the term includes all the sound components that are produced by the blower itself as well as the resulting air currents.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 ein Diagramm zur Erläuterung des psychoakustischen Maskierungseffektes, 1 a diagram for explaining the psychoacoustic masking effect,

2 ein Diagramm zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, 2 a diagram for explaining a first embodiment of the invention,

3 ein Diagramm zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. 3 a diagram for explaining a second embodiment of the invention.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleich oder analoge Elemente hin. Like reference numerals in the figures indicate like or analogous elements.

1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm zur Erläuterung des psychoakustischen Maskierungseffektes. Als durchgezogene, fette Linie dargestellt ist eine typische menschliche Wahrnehmungsschwelle 10 in Dezibel als Funktion der Frequenz in Hertz in logarithmischer Darstellung. Die Kurve ist so zu lesen, dass ohne Hintergrundgeräusche ein Ton einer Frequenz von ca. 0,5 Hz bei einem Pegel von ca. 12 dB wahrnehmbar ist, wohingegen eine Frequenz von ca. 4 Hz bereits bei einem Pegel von ca. 1dB wahrnehmbar ist. Als dünn ausgezogene Linien ist die Wahrnehmungsschwelle 10 dargestellt, die durch ein Störgeräusch von 1 Hz mit einem Pegel von 20, 40, 60, 80 bzw. 100 dB modifiziert wird. Das dominante Geräusch bei 1 Hz unterdrückt eine Wahrnehmung von Tönen benachbarter Frequenzen. Das Ausmaß der Unterdrückung, d.h. die Anhebung der Wahrnehmungsschwelle, ist abhängig vom Pegel des Störgeräusches und dem Abstand zur Störfrequenz. Je höher der Störpegel und/oder je kleiner der Frequenzabstand, desto stärker die Anhebung der Wahrnehmungsschwelle. Dieses psychoakustische Phänomen wird als Maskierungseffekt bezeichnet. 1 shows a simplified diagram for explaining the psychoacoustic masking effect. Shown as a solid, bold line is a typical human perception threshold 10 in decibels as a function of frequency in hertz in logarithmic representation. The curve can be read so that without background noise a sound of a frequency of about 0.5 Hz at a level of about 12 dB is perceptible, whereas a frequency of about 4 Hz is already noticeable at a level of about 1dB , As thin lines is the threshold of perception 10 which is modified by a noise of 1 Hz with a level of 20, 40, 60, 80 or 100 dB. The dominant noise at 1 Hz suppresses a perception of tones of adjacent frequencies. The extent of the suppression, ie the increase of the perception threshold, depends on the level of the noise and the distance to the interference frequency. The higher the noise level and / or the smaller the frequency spacing, the stronger the increase of the perception threshold. This psychoacoustic phenomenon is called a masking effect.

Diesen Maskierungseffekt macht sich die vorliegende Erfindung zunutze. In 2 dargestellt ist als fett ausgezogene Linie der von dem Gebläsegeräusch einer Klimaanlage im Kraftfahrzeuginnenraum unabhängige Geräuschanteil. Dieser setzt sich insbesondere aus Fahrtwindgeräuschen, Wechselwirkungsgeräuschen der Reifen mit dem Straßenbelag und Geräuschen aus der Audioanlage des Kraftfahrzeugs zusammen. Seine genaue Zusammensetzung ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung irrelevant. Erfindungswesentlich ist jedoch seine von dem gebläseabhängigen Geräuschanteil getrennte Ermittlung. Aus dem gebläseabhängigen Geräuschanteil lässt sich unter Rückgriff auf psychoakustische Erkenntnisse zum oben erläuterten Maskierungseffekt ein psychoakustisches Markierungsfeld 14 bestimmen, dessen Begrenzung in 2 als gestrichelte, fette Linie dargestellt ist. Aufgrund des Störpegels des gebläseunabhängigen Geräuschanteils 12 sind Geräusche innerhalb des psychoakustischen Maskierungsfeldes 14, d.h. Geräusche „unterhalb“ der fetten, gestrichelten Linie, nicht separat wahrnehmbar. Hat der durch die Aktivität der Klimaanlage bedingte, gebläseabhängige Geräuschanteil 16 beispielsweise die in 2 als punktierte Linie dargestellte Spektralform, besteht über die Frequenzbreite ein deutlicher Abstand zur Grenze des psychoakustischen Markierungsfeldes 14. Entsprechend besteht noch Potenzial zur Steigerung des gebläseabhängigen Geräuschanteils 16, ohne dass dies von den Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden könnte. Dieses Potenzial kann daher zur Steigerung des klimatischen Komforts ausgenutzt werden, beispielsweise um durch erhöhte Luftzufuhr eine stärkere Kühlung des Fahrzeuginnenraums zu erreichen. Als dünne durchgezogene Linie ist ein modifizierter Spektralverlauf 16‘ des gebläseabhängigen Geräuschanteils eingezeichnet, der die Maskierungsfeldgrenze bereichsweise touchiert. Eine derartige Modifikation lässt sich durch Erhöhung der Gebläsedrehzahl erreichen, was insgesamt zu einer Erhöhung des Pegels der gebläseabhängigen Geräuschanteile führt. Das ermittelte psychoakustische Maskierungsfeld gibt somit eine aktuelle Maximaldrehzahl des Gebläses vor, bis zu welcher das Gebläse angesteuert werden kann, wenn damit eine Steigerung des klimatischen Komforts erzielbar ist. This masking effect makes use of the present invention. In 2 is shown as a bold line of the independent of the fan noise of an air conditioner in the motor vehicle interior noise. This is composed in particular of Fahrtwindgeräuschen, interaction noise of the tires with the road surface and noise from the audio system of the motor vehicle. Its exact composition is irrelevant in the context of the present invention. Essential to the invention, however, is its separate from the fan-dependent noise component determination. From the fan-dependent noise component, a psychoacoustic marking field can be deduced using psychoacoustic findings for the masking effect explained above 14 determine whose limit is in 2 is shown as a dashed, bold line. Due to the noise level of the fan-independent noise component 12 are sounds within the psychoacoustic masking field 14 , ie noises "below" the bold, dashed line, not separately perceptible. Has the blower-dependent noise due to the activity of the air conditioner 16 for example, the in 2 shown as a dotted line spectral form, exists over the frequency width a clear distance from the boundary of the psychoacoustic marking field 14 , Accordingly, there is still potential for increasing the fan-dependent noise component 16 without this being perceived by the vehicle occupants. This potential can therefore be exploited to increase the climatic comfort, for example, to achieve greater cooling of the vehicle interior by increased air supply. A thin solid line is a modified spectral curve 16 ' drawn the fan-dependent noise portion which touches the Maskierungsfeldgrenze partially. Such a modification can be achieved by increasing the fan speed, which leads to an overall increase in the level of the fan-dependent noise components. The determined psychoacoustic masking field thus provides a current maximum speed of the blower, up to which the blower can be controlled if an increase in the climatic comfort can be achieved with it.

In 3 ist mit der gleichen Symbolik wie in 2 eine geringfügig andere akustische Situation dargestellt. Hier liegt der gebläseabhängige Geräuschanteil im Bereich seines hochfrequenten Peaks deutlich außerhalb des psychoakustischen Maskierungsfeldes. Grundsätzlich wäre es denkbar, durch Reduktion der Gebläsedrehzahl seinen Pegel soweit zu senken, dass dieser Peak vollständig unter die Begrenzung des psychoakustischen Maskierungsfeldes fällt. Dies wäre jedoch im vorliegenden Fall mit einer deutlichen Reduzierung des Luftstroms verbunden, was eine deutliche Verringerung des klimatischen Komforts bedeuten würde. Andererseits bedeutet das Überschießen des gebläseabhängigen Pegels über die Grenze des psychoakustischen Maskierungsfeldes, dass das Gebläsegeräusch der Klimaanlage separat wahrgenommen und daher als störend empfunden wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird daher durch Verstellung von Luftleitelementen der Strömungsweg der vom Gebläse angetriebenen Luft so verändert, dass sich im Wesentlichen eine Frequenzverschiebung statt einer Pegelreduzierung ergibt. Durch diese Frequenzverschiebung wird der hochfrequente Peak des gebläseabhängigen Geräuschanteils „unter“ den Peak des psychoakustischen Maskierungsfeldes verschoben, sodass der gebläseabhängige Geräuschanteil ohne Reduzierung der Gebläsedrehzahl und somit ohne Einbußen im klimatischen Komfort für die Fahrzeuginsassen unhörbar, d.h. nicht mehr separat wahrnehmbar wird. Dies bedeutet eine deutliche Steigerung des akustischen Komforts. In 3 is with the same symbolism as in 2 presented a slightly different acoustic situation. In this case, the fan-dependent noise component in the area of its high-frequency peak lies clearly outside the psychoacoustic masking field. In principle, it would be conceivable Reduce fan speed by reducing the fan speed to such an extent that this peak falls completely below the limitation of the psychoacoustic masking field. However, in the present case, this would entail a significant reduction in airflow, which would mean a significant reduction in climatic comfort. On the other hand, overshooting the fan-dependent level across the boundary of the psychoacoustic masking panel means that the fan noise of the air conditioner is separately sensed and therefore distracting. In the exemplary embodiment shown, therefore, the flow path of the air driven by the fan is changed by adjusting the air guide elements so that there is essentially a frequency shift instead of a level reduction. This frequency shift shifts the high-frequency peak of the fan-dependent noise component "below" the peak of the psychoacoustic masking field so that the fan-dependent noise component is inaudible, ie no longer separately perceivable, without reducing the fan speed and thus without sacrificing the climatic comfort for the vehicle occupants. This means a significant increase in the acoustic comfort.

Typischerweise wird in realen Anwendungen eine Kombination von Maßnahmen beider Ausführungsbeispiele, d.h. eine Frequenzverschiebung und eine Pegeländerung des gebläseabhängigen Geräuschanteils erfolgen. Dies ist mit Maßnahmen, wie der Veränderung der Gebläsedrehzahl und der Verstellung von Luftleitelementen ohne weiteres möglich. Typically, in real applications, a combination of measures of both embodiments, i. a frequency shift and a level change of the fan-dependent noise component take place. This is easily possible with measures such as changing the fan speed and the adjustment of air guide elements.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist der Fachmann bei Wahl der konkreten Maßnahmen zur Parametersteuerung der Klimaanlage sowie in der Algorithmik der Analyse der Gesamtgeräuschbelastung nach gebläseabhängigem und gebläseunabhängigem Anteil weitgehend frei. Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures represent only illustrative embodiments of the present invention. In the light of the disclosure herein, those skilled in the art will be offered a wide range of possible variations. In particular, the person skilled in the art is largely free to choose the specific measures for parameter control of the air conditioning system and in the algorithm of the analysis of the total noise load according to fan-dependent and blower-independent component.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
akustische Wahrnehmungsschwelle  acoustic perception threshold
1212
gebläseunabhängiger Geräuschanteil  fan-independent noise component
1414
psychoakustisches Maskierungsfeld  psychoacoustic masking field
1616
gebläseabhängiger Geräuschanteil  fan-dependent noise component
16‘16 '
modifizierter gebläseabhängiger Geräuschanteil  modified fan-dependent noise component

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1727124 A1 [0002, 0004] EP 1727124 A1 [0002, 0004]

Claims (9)

Verfahren zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem Gebläse, wobei Steuerungsparameter der Klimaanlage eingestellt werden in Abhängigkeit von einem psychoakustischen Wahrnehmbarkeitsfaktor in einem Fahrzeuginnenraum, in dem eine sich aus einem gebläseabhängigen (16) und einem gebläseunabhängigen (12) Anteil zusammensetzende Gesamtgeräuschbelastung herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass – der gebläseunabhängige Anteil (12) der Gesamtgeräuschbelastung im Fahrzeuginnenraum ermittelt wird, – ein Geräuschmaskierungsfeld (14) des gebläseunabhängigen Anteils der Gesamtgeräuschbelastung ermittelt wird, und – die Steuerungsparameter der Klimaanlage derart modifiziert werden, dass der derjenige Anteil des gebläseabhängigen Anteils (16) der Gesamtgeräuschbelastung, der innerhalb des Geräuschmaskierungsfeldes (14) liegt, gesteigert wird.Method for controlling a motor vehicle air conditioning system with a fan, wherein control parameters of the air conditioning system are set as a function of a psychoacoustic perceptibility factor in a vehicle interior, in which one of a fan-dependent ( 16 ) and a blower independent ( 12 ) Proportioning total noise load, characterized in that - the fan-independent portion ( 12 ) the total noise load in the vehicle interior is determined, - a noise masking field ( 14 ) the fan-independent proportion of the total noise load is determined, and - the control parameters of the air-conditioning system are modified such that the portion of the fan-dependent portion ( 16 ) of the total noise load occurring within the noise masking field ( 14 ), is increased. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsparameter der Klimaanlage derart modifiziert werden, dass gebläseabhängige Anteil (16) der Gesamtgeräuschbelastung vollständig innerhalb des Geräuschmaskierungsfeldes (14) liegt.Method according to Claim 1, characterized in that the control parameters of the air conditioning system are modified in such a way that fan-dependent proportion ( 16 ) of the total noise load completely within the noise masking field ( 14 ) lies. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtgeräuschbelastung im Fahrzeuginnenraum mittels eines oder mehrerer Mikrophone gemessen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the total noise load in the vehicle interior is measured by means of one or more microphones. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gebläseunabhängige Anteil (12) der Gesamtgeräuschbelastung als Differenz der gemessenen Gesamtgeräuschbelastung und des durch Vergleich mit in einer Speichereinheit hinterlegten Gebläsegeräusch-Kennlinien ermittelten gebläseabhängigen Anteils (16) ermittelt wird. Method according to Claim 3, characterized in that the fan-independent component ( 12 ) of the total noise load as the difference between the measured total noise load and the fan-dependent portion determined by comparison with fan-noise characteristics stored in a memory unit ( 16 ) is determined. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gebläseunabhängige Anteil (12) der Gesamtgeräuschbelastung aus aktuellen Fahrzeugeinstellungsparametern und der gebläseabhängige Anteil (16) der Gesamtgeräuschbelastung aus aktuellen Klimaanlageneinstellungsparametern abgeschätzt wird.Method according to one of claims 1 to 2, characterized in that the fan-independent portion ( 12 ) of the overall noise load from current vehicle settings and the fan-dependent part ( 16 ) of the total noise load is estimated from current air conditioning settings parameters. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gebläseabhängige Anteil (16) der Gesamtgeräuschbelastung durch die Modifikation der Klimaanlagen-Steuerungsparameter wenigstens bereichsweise frequenzverschoben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blower-dependent portion ( 16 ) of the total noise pollution is at least partially frequency-shifted by the modification of the air conditioning control parameters. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gebläseabhängige Anteil (16) der Gesamtgeräuschbelastung durch die Modifikation der Klimaanlagen-Steuerungsparameter wenigstens bereichsweise in seiner Amplitude verändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blower-dependent portion ( 16 ) of the total noise pollution is modified by the modification of the air conditioning control parameters at least in regions in its amplitude. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikation der Klimaanlagen-Steuerungsparameter eine Änderung der Gebläsedrehzahl bewirkt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the modification of the air conditioning control parameters causes a change in the fan speed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifikation der Klimaanlagen-Steuerungsparameter eine Änderung der Stellung von Luftleitelementen bewirkt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the modification of the air conditioning control parameters causes a change in the position of air guide elements.
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