DE102016001593B4 - Verfahren zum Erzeugen eines Gegenschalls für eine Geräuschminderung in einem Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines Gegenschalls (14) für eine Geräuschminderung in einem Kraftfahrzeug (1), wobei- in einem Fahrgastraum (2) des Kraftfahrzeugs (1) durch zumindest ein Mikrofon (4) jeweils ein Schall (7) erfasst und in ein Mikrofonsignal (8) gewandelt wird,- durch eine Steuereinrichtung (5) auf der Grundlage jedes Mikrofonsignals (8) insgesamt ein Gegenschallsignal (9) erzeugt wird,- in Abhängigkeit von dem Gegenschallsignal (9) durch eine Schallausgabeeinrichtung (6) in dem Fahrgastraum (2) der Gegenschall (14) erzeugt wird und- durch die Steuereinrichtung (5) aus dem jeweiligen Mikrofonsignal (8) jedes Mikrofons (4) ein jeweiliges Prüfsignal (27) erzeugt wird und das Gegenschallsignal (9) derart eingestellt wird, dass jedes Prüfsignal (27) ein vorbestimmtes Minimierungskriterium (28, 28') erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Kalibrierung eines autarken, sich selbst anpassenden Systems für die Geräuschminderung durch die Steuereinrichtung (5) ein vorbestimmtes Testsignal mittels der Schallausgabeeinrichtung (6) als Testgeräusch im Stillstand des Kraftfahrzeugs (1) a) beim Entriegeln einer Türschließanlage des Kraftfahrzeugs (1) und/oder b) bei einem Einschalten einer Zündung des Kraftfahrzeugs (1) in dem Fahrgastraum (2) abgestrahlt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Gegenschalls für eine Geräuschminderung in einem Kraftfahrzeug. Durch zumindest ein Mikrofon wird jeweils ein Schall in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs erfasst und durch eine Steuereinrichtung auf der Grundlage jedes Mikrofonsignals insgesamt ein Gegenschallsignal erzeugt und dieses durch eine Schallausgabeeinrichtung als Gegenschall abgestrahlt. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, das zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
• Ein Verfahren der beschriebenen Art geht beispielsweise aus der DE 10 2010 006 303 A1 hervor. Darin ist ein Lastkraftwagen mit einer Schlafkabine beschrieben, in welcher Geräusche mittels Auslöschungsschallwellen kompensiert werden, so dass eine Person in der Schlafkabine im Stillen schlafen kann. Zum Erzeugen der Auslöschungsschallwellen werden Geräusche mittels Mikrofonen erfasst und nach einer Phasenverschiebung wieder mittels Lautsprechern in die Schlafkabine abgestrahlt. Dies führt nach dem Gegenschallprinzip zu einer Auslöschung der Geräusche. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist die starre Kopplung zwischen Mikrofonen und Lautsprechern, so dass keine Adaption an sich verändernde akustische Verhältnisse in der Schlafkabine erfolgen kann.
• Zum Erfassen von akustischen Verhältnissen in einem Kraftfahrzeug ist aus der DE 10 2013 005 405 A1 ein Verfahren zur Anwendung einer binauralen Transferpfadanalyse bekannt. Mit dieser wird eine genaue Kenntnis des Abstrahlverhaltens einzelner Komponenten in einem Fahrgastinnenraum ermittelt. Sie kann auch mit einer Flächenbeitragsanalyse kombiniert werden. So können insgesamt Beschleunigungen und Körperschallinformationen an signifikanten Punkten einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs erfasst werden. Nachteilig bei diesem Ansatz ist, dass ein verhältnismäßig komplexes Model nötig ist, um aus diesen Informationen über Körperschallschwingungen und Beschleunigungen einer Karosseriestruktur eine Steuerung für die Gegenschallerzeugung zu erhalten.
• Aus der DE 10 2010 005 802 A1 ist ein Verfahren für die Geräuschkompensation bekannt, das als Gegenschallsignal kein Mikrofonsignal, sondern ein synthetisches Signal verwendet, welches eine bekannte Geräuschquelle nachahmt. So wird abhängig von einer aktuellen Motordrehzahl ein synthetisches, drehzahlproportionales phaseninverses Kompensationssignal erzeugt und dieses in einem Fahrgastraum als Gegenschall abgestrahlt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass eine genaue Modellierung des durch den Motor erzeugten Störschalls sehr aufwendig ist und entsprechend das synthetische Gegenschallsignal das Motorgeräusch nie vollständig kompensieren kann. Deshalb ist bei dem Verfahren eine aufwendige Korrektur mittels eines Mikrofons nötig, um aktuell verbleibenden Störschall als Fehlersignal zu erfassen und daraus ein Kompensations-Ergänzungssignal zu erzeugen, das dann zusammen mit dem synthetischen Kompensationssignal abgestrahlt wird. Hier ist aber nur eine Regelung dahingehend möglich, dass das Mikrofonsignal auf den Wert 0 geregelt wird, da die eigentliche Fehlersignalbildung außerhalb des Regelsystems in Fahrzeuginnenraum stattfindet und das Mikrofon lediglich das Fehlersignal erfassen kann. Damit ist man gezwungen, das Mikrofon genau an die Stelle zu positionieren, wo durch die Gegenschallkompensation der Störgeräuschpegel minimiert werden soll.
• Aus der DE 10 2014 201 228 A1 ist ein Verfahren bekannt, dass der aktiven Lärmkontrolle in einem Fahrzeug dient. Ein Mikrofon empfängt hörbaren Lärm und erzeugt ein Fehlersignal, welches zu dem hörbaren Lärm korrespondiert. Eine erste Steuervorrichtung erzeugt ein modifiziertes Fehlersignal. Eine zweite Steuervorrichtung erzeugt ein Anti-Lärm-Signal, das zumindest teilweise auf dem modifizierten Fehlersignal basiert. Damit wird zumindest ein Teil des hörbaren Lärms negiert.
• Aus der GB 2 506 908 A ist ein Verfahren zur aktiven Geräuschunterdrückung mit Phasenvergleich und Phasenschieber bekannt. Der Ausgang des Filters 142 stellt den gewollten Schall, der von dem Fehlermikrofon empfangen wird, dar. Das Eingangssignal des Fehlermikrofons ist mit einem Subtrahierer verbunden, genauso wie der Ausgang des Filters 142. Somit stellt das Ausgangssignal des Subtrahierers den ungewollten Schall dar, der das Ohr des Benutzers erreicht.
• Aus der EP 0 512 445 A2 ist ein Verfahren bekannt, das die Benutzung des Radiosignals beim Kalibrierzyklus eines aktiven Geräuschminderungssystems in einem Kraftfahrzeug betrifft. Hierbei wird das Kalibriersignal in Kombination mit Zusatzsignalen abgestrahlt. Als Kalibriersignal kann das Entertainmentsignal genutzt werden oder ein unkorreliertes Signal, das dem Entertainmentsignal zugemischt ist.
• Aus der US 2012 / 0 257 763 A1 ist ein System bekannt, das der Modifikation von Schall in einem Fahrzeug dient. Das System beinhaltet ein Steuergerät für aktive Geräuschminderung und ein Steuergerät für Motorenklangverbesserung. Die Aktivierung der beiden Steuergeräte wechselt je nachdem, ob sich das Fahrzeug im stationären Zustand befindet oder nicht.
• Die DE 103 51 793 B4 zeigt eine adaptive Filtervorrichtung und ein Verfahren zum Verarbeiten eines akustischen Eingangssignals. In einem Raum ist dabei eine virtuelle Quelle angeordnet, bspw. ein virtueller Lautsprecher, der durch eine Wellenfeldsynthese nachgebildet wird. Innerhalb des Lautsprecher-Arrays befindet sich ein zirkulare Mikrofon-Array.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Fahrzeuginnenraum eine Geräuschminderung auf der Grundlage einer Gegenschallerzeugung bereitzustellen.
• Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur.
• Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Gegenschalls für eine Geräuschminderung in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. In der beschriebenen Weise wird in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs durch zumindest ein Mikrofon jeweils ein Schall erfasst und in ein Mikrofonsignal gewandelt. Durch eine Steuereinrichtung wird auf der Grundlage jedes Mikrofonsignals insgesamt ein Gegenschallsignal erzeugt und durch eine Schallausgabeeinrichtung in Abhängigkeit von dem Gegenschallsignal in dem Fahrgastraum der Gegenschall erzeugt.
• Die Eigenschaften des Gegenschallsignals sollen dabei derart eingestellt sein, dass an einer vorbestimmten Nutzerposition, beispielsweise an einer Kopfposition eines Fahrers, ein Geräusch kompensiert wird. Um dies gezielt anhand des zumindest einen Mikrofonsignals einstellen zu können, ist bei der Erfindung vorgesehen, dass durch die Steuereinrichtung aus dem jeweiligen Mikrofonsignal jedes Mikrofons ein jeweiliges Prüfsignal erzeugt wird und das Gegenschallsignal derart eingestellt wird, dass jedes Prüfsignal ein vorbestimmtes Minimierungskriterium erfüllt. Es wird also anders als im Stand der Technik nicht das Mikrofonsignal selbst unmittelbar minimiert, sondern aus dem Mikrofonsignal wird zunächst jeweils ein Prüfsignal erzeugt und dann auf der Grundlage des Prüfsignals eine Optimierung vorgenommen, das heißt das Gegenschallsignal wird derart eingestellt, dass jedes Prüfsignal das Minimierungskriterium erfüllt. Das Minimierungskriterium kann also beispielsweise besagen, dass ein Pegel und/oder eine Signalleistung und/oder eine Signalenergie des jeweiligen Prüfsignals kleiner als ein vorbestimmter Höchstwert sein soll. Eine vollständige Kompensation ergibt sich dann, wenn der Höchstwert auf 0 eingestellt wird.
• Die Erfindung betrifft die Möglichkeit, mittels des Verfahrens ein autarkes, sich selbst anpassendes System für die Geräuschminderung bereitzustellen. Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass für eine Kalibrierung durch die Steuereinrichtung ein vorbestimmtes Testsignal mittels der Schallausgabeeinrichtung als Testgeräusch im Stillstand des Kraftfahrzeugs abgestrahlt wird. Das Abstrahlen des Testgeräuschs kann dabei beim Entriegeln einer Fahrzeugschließanlage des Kraftfahrzeugs abgestrahlt werden. Hier ergibt sich der Vorteil, dass das Kraftfahrzeug still steht und sich niemand im Fahrzeuginnenraum befindet. Dadurch können für die Kalibrierung vorbestimmte Messbedingungen sichergestellt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Testgeräusch bei einem Einschalten einer Zündung des Kraftfahrzeugs in den Fahrgastraum abgestrahlt wird. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine mit Begrüßungsmelodie oder eine andere Tonfolge handeln, die allerdings derart ausgestaltet ist, dass sie als Testgeräusch nutzbar ist. Beispielsweise kann entsprechend für zu prüfende Frequenzen ein jeweiliger Ton vorgesehen sein oder mit einem breitbandigen Geräusch, also beispielsweise mit einem Rauschen, ausgestaltet sein. Beim Einschalten der Zündung befinden sich in der Regel bereits Passagiere im Fahrgastinnenraum. Es wird bei dieser Ausführungsform in vorteilhafter Weise auch eine akustische Dämpfung, wie sie durch Körper anwesender Personen bewirkt wird, bei der Kalibrierung berücksichtigt.
• Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
• Ein Fall, bei welchem es keinen Sinn macht, dass Mikrofonsignal zu minimieren oder auf 0 zu regeln, ist gegeben, falls in dem Kraftfahrzeug ein Nutzschall abgestrahlt wird, beispielsweise die besagte Schallausgabeeinrichtung auch Musik abspielt und/oder das Sprachsignal einer Telefon- Freisprechanlage und/oder einer dialogbasierten Sprachbedienung ausgibt. Entsprechend sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass zum Erzeugen des jeweiligen Prüfsignals von jedem Mikrofonsignal jeweils ein Ausgabesignal, das durch eine Audioquelle des Kraftfahrzeugs über die Schallausgabeeinrichtung ausgegeben wird, subtrahiert wird. Mit anderen Worten wird aus jedem Prüfsignal das Ausgabesignal der Audioquelle entfernt, so dass dieses nicht Bestandteil der Regelung zum Erfüllen des Minimierungskriteriums ist. Die Audioquelle kann in der beschriebenen Weise eine Medienwiedergabe-Einrichtung, beispielsweise ein Musikabspielgerät, oder eine Telefon-Freisprechanlage und/oder eine dialogbasierte Sprachsteuerung sein.
• Wie bereits beschrieben, ist ein Problem beim Minimieren des Mikrofonsignals selbst, dass dieses entsprechend auch an der Nutzerposition, an welcher das Geräusch im Fahrgastraum kompensiert werden soll, angeordnet sein muss. Eine Weiterbildung der Erfindung ermöglicht es, das zumindest eine Mikrofon an einer anderen Stelle anzuordnen. Diese Weiterbildung sieht vor, dass zum Erzeugen des jeweiligen Prüfsignals auf der Grundlage des jeweiligen Mikrofonsignals mittels einer vorbestimmten Übertragungsfunktion oder Transferfunktion ein von einer Mikrofonposition des Mikrofons zu einer vorbestimmten Nutzerposition verschobenes virtuelles Signal erzeugt wird. Mit anderen Worten weist das Prüfsignal einen Pegel und eine Phase auf, wie sie sich an der Nutzerposition ergeben, wenn das Mikrofonsignal am Mikrofon beobachtet wird. Wird das Minimierungskriterium für das virtuelle Signal erfüllt, so ist entsprechend eine Kompensation des Geräuschs an der Nutzerposition gegeben, obwohl das Mikrofon eben nicht an der Nutzerposition platziert ist.
• Eine Weiterbildung betrifft das Problem, dass mittels eines Mikrofons nur ein aktueller Störschall, das heißt ein aktuelles Geräusch erfasst werden kann und hierzu dann mit möglichst geringer Zeitverzögerung der Gegenschall bereitgestellt werden muss. Bei dieser Weiterbildung ist vorgesehen, dass zum Erzeugen des jeweiligen Prüfsignals auf der Grundlage des jeweiligen Mikrofonsignals mittels einer Filtereinrichtung ein gefiltertes Signal erzeugt wird und hierbei ein Pegel zumindest einer vorbestimmten Frequenz verringert wird. Mit anderen Worten wird zumindest eine vorbestimmte Frequenz in den Prüfsignal unterdrückt oder gedämpft. Die Filtereinrichtung kann hierzu beispielsweise ein Tiefpassfilter und/oder ein Bandpassfilter umfassen. Durch diese Weiterbildung wird eine Konvergenzgeschwindigkeit vergrößert, mit welcher durch die Steuereinrichtung das Gegenschallsignal eingestellt wird, um für jedes Prüfsignal das Minimierungskriterium zu erfüllen. Es sind darin weniger Parameter aufeinander abzustimmen oder einzustellen.
• Mittels der Filtereinrichtung kann aber auch ein weiterer vorteilhafter Effekt erzielt werden. Durch die Geräuschkompensation kann nämlich unter Umständen auch ein erwünschtes Geräusch unterdrückt werden. So kann ein Kraftfahrzeug beispielsweise unterschiedliche Fahrmodi aufweisen, beispielsweise einen Sportmodus (Dynamic Mode) und einem Komfortmodus, nur um zwei Beispiele zu nennen. Im Sportmodus ist man daran interessiert, Fahrgeräusche bestimmter Fahrzeugkomponenten, beispielsweise des Verbrennungsmotors, auch im Fahrgastraum hörbar zu machen, während weiterhin andere Geräusche, wie beispielsweise Reifenabrollgeräusche unerwünscht sind. In einem anderen Fahrmodus, beispielsweise dem besagten Komfortmodus, kann dagegen auch die Unterdrückung des Motorgeräuschs erwünscht sein. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht entsprechend vor, dass in einem ersten Fahrmodus des Kraftfahrzeugs durch die Filtereinrichtung die zumindest eine vorbestimmte Frequenz mehr gedämpft oder verringert wird als in einem zweiten Fahrmodus des Kraftfahrzeugs. So kann man beispielsweise die Motorordnungen (also die vom Verbrennungsmotor erzeugten Töne), im zweiten Fahrmodus weniger stark dämpfen als im ersten Fahrmodus, so dass sie im zweiten Fahrmodus trotz des erzeugten Gegenschalls weiterhin unvermindert vom Fahrer gehört werden können. Die Filtereinrichtung kann hierzu beispielsweise ein Bandpassfilter und/oder ein Kammfilter aufweisen. Dennoch kann man erreichen, dass in beiden Fahrmodi in gleichem Maße zumindest eine andere Frequenz gleich stark gedämpft wird, beispielsweise zumindest eine Frequenz, in welcher Reifenabrollgeräusche dominieren. Gemäß einer Weiterbildung ist sogar vorgesehen, dass im zweiten Fahrmodus die zumindest eine vorbestimmte Frequenz auch noch verstärkt wird, d.h. nicht nur weniger stark gedämpft wird.
• Drei Weiterbildungen der Erfindung betreffen die Frage, wie man aus dem jeweiligen Mikrofonsignal des zumindest einen Mikrofons das Gegenschallsignal erzeugen kann und welche Parameter dann im Gegenschallsignal und/oder in jedem Mikrofonsignal einzustellen sind, um bei jedem Prüfsignal das Minimierungskriterium zu erfüllen.
• Eine dieser Weiterbildungen sieht vor, dass zum Erfüllen des Minimierungskriteriums eine jeweilige Phase zumindest eines vorbestimmten Frequenzbandes des Gegenschallsignals eingestellt wird. Durch die Phasenanpassung wird also eine Phaseninvertierung eingestellt, so dass sich der beschriebene Gegenschalleffekt einstellt. Das Einstellen der jeweiligen Phase kann mittels eines Reglers erfolgen.
• Eine der Weiterbildungen sieht vor, dass zum Erfüllen des Minimierungskriteriums ein jeweiliger Pegel zumindest eines vorbestimmten Frequenzbandes des Gegenschallsignals eingestellt wird. Die Pegeladaption kann also für unterschiedliche Frequenzbänder erfolgen, so dass insgesamt ein geregelter Equalizer bereitgestellt wird. Mittels der Pegelanpassung werden Dämpfungen, die sich durch unterschiedliche Schallausbreitungswege ergeben, berücksichtigt.
• Eine der Weiterbildungen sieht vor, dass mittels mehrerer an jeweils einem Fahrzeugsitz angeordneter Mikrofone mehrere Mikrofonsignale erzeugt werden. Damit ist also prinzipiell bekannt, welches Störgeräusch an jedem der Fahrzeugsitze vorliegt. Durch die Steuereinrichtung wird dann ein Gegenschallsignal für eine Wellenfeldsynthese erzeugt, um für mehrere Prüfsignale jeweils das Minimierungskriterium an den Fahrzeugsitzen zu erfüllen. Mit anderen Worten wird also mittels einer Wellenfeldsynthese eine Gegenschallkompensation an mehreren unterschiedlichen Orten im Kraftfahrzeug, nämlich für jeden Fahrzeugsitz durchgeführt. Hierzu ist dann für jeden Fahrzeugsitz eine entsprechende Anzahl an Lautsprechern im Kraftfahrzeug bereitzustellen, um die nötigen Freiheitsgrade zum Erzeugen der Wellenfeldsynthese zur Verfügung zu haben.
• Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist dazu eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Hierzu weist das Kraftfahrzeug zumindest ein Mikrofon zum jeweiligen Erfassen eines Schalls in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs auf. Des Weiteren ist eine Schallausgabeeinrichtung bereitgestellt, die beispielsweise durch ein Radio-System oder allgemein Audiosystem des Kraftfahrzeugs realisiert sein kann, mittels welchem auch beispielsweise eine Medienwiedergabe und/oder eine Freisprechanlage für ein Telefon realisiert sein kann. Des Weiteren weist das Kraftfahrzeug eine Steuereinrichtung auf, durch welche das zumindest eine Mikrofon mit der Schallausgabeeinrichtung gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise auf der Grundlage einer Prozessoreinrichtung, beispielsweise eines Mikrocontrollers oder eines Mikroprozessors, realisiert sein.
• Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftfahren, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
• Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
• Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
• Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. In dem Kraftfahrzeug 1 kann in einem Fahrgastraum 2 eine Gegenschallkompensation zur Geräuschminderung an einer vorbestimmten Nutzerposition 3 bereitgestellt werden. Hierzu weist das Kraftfahrzeug 1 zumindest ein Mikrofon 4, eine Steuereinrichtung 5 sowie eine Schallausgabeeinrichtung 6 auf. Im Folgenden wird zur Vereinfachung der Beschreibung der Ausführungsform davon ausgegangen, dass lediglich ein einzelnes Mikrofon 4 bereitgestellt ist. Durch das Mikrofon 4 wird aus dem Fahrgastraum 2 Schall 7 empfangen, der durch das Mikrofon 4 in einen Mikrofonsignal 8 gewandelt wird. Die Steuereinrichtung 5 erzeugt auf Grundlage des Mikrofonsignals ein Gegenschallsignal 9, das der Schallausgabeeinrichtung 6 bereitgestellt wird.
• Die Schallausgabeeinrichtung 6 kann beispielsweise ein Audiomodul 10 umfassen, wie es beispielsweise durch Infotainmentsystem realisiert sein kann. Das Audiomodul 10 kann über eine Audio-Endstufe 11 einen oder mehrere Lautsprecher 12 betreiben und hierdurch einen Ausgabeschall 3 in dem Fahrgastraum 2 erzeugen. Der Ausgabeschall 13 kann das Gegenschallsignal 9 als Gegenschall 14 sowie einen Nutzschall 15 umfassen, der beispielsweise durch eine Audioquelle 16 der Schallausgabeeinrichtung 6 festgelegt sein kann. Hierzu gibt die Audioquelle 16 ein Ausgabesignal 17 aus, das mit dem Gegenschallsignal 9 beispielsweise durch das Audiomodul 10 kombiniert werden kann, beispielsweise additiv überlagert werden kann, um hieraus dann ein Treibersignal für die Lautsprecher 12 zu erzeugen.
• Durch den in dem Ausgabeschall 13 enthaltenen Gegenschall 14 kann ein akustisches Geräusch 18 an der Nutzerposition 3 kompensiert werden. Nutzerposition 3 kann beispielsweise eine Kopfposition eines Fahrers in einem Fahrersitz sein. Hierdurch nimmt der Fahrer zwar den Nutzschall 15 wahr, das Geräusch 18 ist aber gemindert oder verringert im Vergleich zum dem Fall ohne den Gegenschall 14. Somit ist für den Fahrer das Fahren des Kraftfahrzeugs 1 weniger ermüdend.
• Um das Gegenschallsignal 9 aus dem Mikrofonsignal 8 zu erzeugen, kann bei der Steuereinrichtung 5 vorgesehen sein, das Mikrofonsignal 8 zunächst mittels einer Audio-Vorstufe 19 im Pegel anzupassen und/oder zu digitalisieren. Aus dem hieraus erzeugten angepassten Mikrofonsignal 8 kann dann durch eine Subtraktion 20 aus dem Mikrofonsignal 8 das Ausgabesignal 17 der Audioquelle 16 entfernt oder subtrahiert werden. Hierdurch wird verhindert, dass durch das Gegenschallsignal 9 auch der Nutzschall 15 an der Nutzerposition 3 kompensiert oder gemindert wird. Die Subtraktion 20 stellt somit als Ausgabesignal auch ein vorläufiges Prüfsignal 21 bereit, das eine Optimierung oder Anpassung des Gegenschallsignals 9 auch bei im Fahrgastraum 2 vorliegendem Nutzschall 15 ermöglicht.
• Eine weitere Anpassung kann aber noch durch ein Signalverarbeitungsmodul 22 durchgeführt werden, durch welches beispielsweise das von den Ausgabesignal 17 befreite Mikrofonsignal, das heißt das vorläufige Prüfsignal 21, mittels einer Transferfunktion 23 in ein virtuelles Signal 24 transformiert wird, das einen virtuellen Schall 25 beschreibt, der an der Nutzerposition 3 vorliegen muss, wenn durch das Mikrofon 4 der Schall 7 empfangen worden ist.
• Des Weiteren kann eine Filtereinrichtung 26 des Signalverarbeitungsmoduls 22 zumindest eine vorbestimmte Frequenz aus dem Mikrofonsignal 8 entfernen oder zumindest dämpfen.
• Das Signalverarbeitungsmodul 22 kann insgesamt ein gültiges Prüfsignal 27 erzeugen, das idealerweise ein Minimierungskriterium 28 erfüllt. Dies kann beispielsweise durch eine Phasenregeleinrichtung 29 überprüft und durch Verändern des Gegenschallsignals 9 auch eingestellt werden. Die Phasenregeleinrichtung 29 kann das Prüfsignal 27 hierzu als ein vorläufiges Gegenschallsignal 9' nutzen, das sie für mehrere Frequenzbänder jeweils in der Phase derart anpassen kann, dass sich ein phasenangepasster Gegenschall 14 aus dem Gegenschallsignal 9 ergibt. Dies stellt eine erste Stufe 30 der Erzeugung des Gegenschallsignals 9 dar.
• In einer weiteren Ausgestaltung kann durch ein Pegelregelmodul 31 zusätzlich anhand eines weiteren Minimierungskriteriums 28' in dem zumindest ein Frequenzband eine Pegelanpassung erfolgen, was dann einer zweiten Stufe 32 der Erzeugung des Gegenschallsignals 9 entspricht. Es kann also entweder aus der ersten Stufe 30 oder aus der zweiten Stufe 32 das erzeugte Gegenschallsignal 9 genutzt werden. Das Pegelregelmodul 31 stellt also einen Equalizer dar, der sich adaptiv dahingehend anpasst, dass auch das Minimierungskriterium 28' erfüllt wird.
• Die Minimierungskriterien 28, 28' werden dabei durch Verwendung der Transferfunktion 23 an der Nutzerposition 3 erfüllt, wobei nur das durch das vorläufige Gegenschallsignal 9', d.h. das verarbeitete Mikrofonsignal, repräsentierte Störgeräusch kompensiert oder vermindert ist.
• Die Subtraktion 20, die Transferfunktion 23, die Filtereinrichtung 26, das Phasenregelmodul 29 und/oder das Pegelregelmodul 31 können jeweils beispielsweise als Programmmodul der Steuereinrichtung 5 realisiert sein.
• Die Audioquelle 16 kann beispielsweise eine Medienabspieleinrichtung, beispielsweise MP3-Abspielgerät oder beispielsweise eine Freisprechanlage eines Telefons sein. Die Audioquelle 16 kann auch beispielsweise ein synthetisches Motorgeräusch abspielen, um im Fahrzeuginnenraum 2 einen vorbestimmten Motorklang unabhängig vom tatsächlichen Kraftfahrzeug 1 vorhandenen Antriebsmotor erklingen zu lassen.
• Die im Kraftfahrzeug 1 mittels der Steuereinrichtung 5 bereitgestellte Gegenschallkompensation erfordert kein aufwendiges Anpassen bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs 1. Es muss leidglich die Transferfunktion 23 bekannt sein, falls diese verwendet wird.
• Das Konzept lehnt sich an die konventionelle Methodik der Transferpfadanalyse (TPA) an. Das heißt es ist lediglich der tatsächliche Input in Form des Schalls 7 und der resultierende Output in Form des Ausgabeschalls 13 relevant. Das Verhalten beziehungsweise die Eigenschaft des insgesamt in dem Kraftfahrzeug 1 gebildeten Systems spielen hierbei keine Rolle. Im Prinzip geht es nicht darum, etwas vorherzusagen, beispielsweise das Verhalten des Antriebsmotors, sondern darum, das reelle Innengeräusch 18 im Fahrgastraum 2 abzusenken beziehungsweise einzelne Phänomene zu kompensieren. Diese können mittels der Filtereinrichtung 26 isoliert werden. Im Gegensatz dazu bauen herkömmliche akustische Geräuschauslöschungsverfahren darauf auf, akustische Phänomene vorhersagen zu können und dadurch beseitigen zu können. Hierdurch sind in der eingangsbestimmende Weise komplexe Rechenmodelle nötig, um beispielsweise Drehzahlabhängig einen Gegenschall zu erzeugen.
• Bei dem Kraftfahrzeug 1 kann adaptiv der Innengeräuschpegel im relevanten Frequenzbereich reduziert werden, so dass beispielsweise gezielt Phänomene des Reifengeräuschs kompensiert werden. Die Geräuschkompensation ist universell einsetzbar, da sie auch beispielsweise mit vorhandenen Komponenten, wie beispielsweise einem Mikrofon einer Freisprechanlage und/oder Lautsprechern eines Audiosystems des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann. Die Steuereinrichtung 5 kann auch im Betrieb des Kraftfahrzeugs 9 neu kalibriert werden. So kann beispielsweise ein Testgeräusch oder auch ein Klang beispielsweise beim Entsperren des Kraftfahrzeugs 1 durch die Lautsprecher abgespielt werden und anhand des hierdurch entstehenden Schalls 7 im Kraftfahrzeuginnenraum 2 eine Kalibrierung durchgeführt werden.
• Durch Verwendung einer Gegenschallkompensation kann das Kraftfahrzeug 1 auch mit weniger Masse gebaut werden, da Schwerschichten zur Dämmung und/oder Dämpfung von Geräuschen, die von außen in den Fahrerraum 2 dringen, eingespart werden können.
• Die Filtereinrichtung 26 kann auch regulierbar oder einstellbar sein, so dass für unterschiedliche Fahrmodi die Filterparameter unterschiedlich sind. So kann in einem Dynamik-Modus z. B. der Pegel in manchen Frequenzbereichen erwünscht sein, was aber in einem Komfort-Modus wiederum unerwünscht sein kann. In der Beschriebenen Weise kann die Gegenschallkompensation mehrstufig ausgestaltbar sein. In der ersten Stufe 30 nehmen die Mikrofone das reale Innengeräusch auf und dies wirft dann phaseninvers mit reduziertem Pegel wieder über die Lautsprecher 12, also beispielsweise die Lautsprecher des Infotainmentsystems, in den Fahrgastraum 2 ausgegeben. Aus Leistungs- und Stabilitätsgründen wird das Signal vor dem Zurückspielen auf den relevanten Frequenzbereich gefiltert oder eingeschränkt, beispielsweise mittels eines Tiefpasses oder Bandpasses der Filtereinrichtung 26. Dies kann beispielsweise eine obere Grenzfrequenz in eine Bereich von 300 bis 400 Hz vorsehen.
• In der zweiten Stufe 32 ist es dann auch möglich, eine Pegelanpassung durchzuführen. Der frequenzabhängige Pegel wird so angepasst, so dass der Pegel des Prüfsignals 27 minimiert wird. Dies ist durch das Pegelregelmodul 31 ein iterativer Prozess und daher zeitunkritisch. Wichtig ist hierbei nur, dass sich das System im relevanten Frequenzbereich linear verhält. Ansonsten kann zur Pegelanpassung ein zusätzlicher Equalizer vorgesehen sein
• Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine aktive Geräuschauslöschung (ANC - Active Noise Cancelling) auf der Basis einer Transferpfadanalyse (TPA) bereitgestellt werden kann.

Claims (9)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Gegenschalls (14) für eine Geräuschminderung in einem Kraftfahrzeug (1), wobei - in einem Fahrgastraum (2) des Kraftfahrzeugs (1) durch zumindest ein Mikrofon (4) jeweils ein Schall (7) erfasst und in ein Mikrofonsignal (8) gewandelt wird, - durch eine Steuereinrichtung (5) auf der Grundlage jedes Mikrofonsignals (8) insgesamt ein Gegenschallsignal (9) erzeugt wird, - in Abhängigkeit von dem Gegenschallsignal (9) durch eine Schallausgabeeinrichtung (6) in dem Fahrgastraum (2) der Gegenschall (14) erzeugt wird und - durch die Steuereinrichtung (5) aus dem jeweiligen Mikrofonsignal (8) jedes Mikrofons (4) ein jeweiliges Prüfsignal (27) erzeugt wird und das Gegenschallsignal (9) derart eingestellt wird, dass jedes Prüfsignal (27) ein vorbestimmtes Minimierungskriterium (28, 28') erfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Kalibrierung eines autarken, sich selbst anpassenden Systems für die Geräuschminderung durch die Steuereinrichtung (5) ein vorbestimmtes Testsignal mittels der Schallausgabeeinrichtung (6) als Testgeräusch im Stillstand des Kraftfahrzeugs (1) a) beim Entriegeln einer Türschließanlage des Kraftfahrzeugs (1) und/oder b) bei einem Einschalten einer Zündung des Kraftfahrzeugs (1) in dem Fahrgastraum (2) abgestrahlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Erzeugen des jeweiligen Prüfsignals (27) von jedem Mikrofonsignal (8) jeweils ein Ausgabesignal (17), das durch eine Audioquelle (16) des Kraftfahrzeugs (1) über die Schallausgabeeinrichtung (6) ausgegeben wird, subtrahiert (20) wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erzeugen des jeweiligen Prüfsignals (27) auf der Grundlage des jeweiligen Mikrofonsignals (8) mittels einer vorbestimmten Transferfunktion (23) ein von einer Mikrofonposition des Mikrofons (4) zu einer vorbestimmten Nutzerposition (3) verschobenes virtuelles Signal (24) erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erzeugen des jeweiligen Prüfsignals (27) auf der Grundlage des jeweiligen Mikrofonsignals (8) mittels einer Filtereinrichtung (26) ein gefiltertes Signal (27) erzeugt wird und hierdurch ein Pegel zumindest einer vorbestimmten Frequenz verringert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei in einem ersten Fahrmodus des Kraftfahrzeugs (1) durch die Filtereinrichtung (26) die zumindest eine vorbestimmte Frequenz mehr gedämpft wird als in einem zweiten Fahrmodus des Kraftfahrzeugs (1) oder die zumindest eine Frequenz in dem zweiten Fahrmodus verstärkt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erfüllen des Minimierungskriteriums (28, 28') eine jeweilige Phase zumindest eines vorbestimmten Frequenzbandes des Gegenschallsignals (9) eingestellt (29) wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erfüllen des Minimierungskriteriums (28, 28') ein jeweiliger Pegel zumindest eines vorbestimmten Frequenzbandes des Gegenschallsignals (9) eingestellt (31) wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels mehrerer, an jeweils einem anderen Fahrzeugsitz angeordneter Mikrofone (4) mehrere Mikrofonsignale (8) erzeugt werden und durch die Steuereinrichtung (5) ein Gegenschallsignal (9) für eine Wellenfeldsynthese erzeugt wird, um für mehrere Prüfsignale (27) jeweils das Minimierungskriterium (28, 28') an den Fahrzeugsitzen zu erfüllen.
9. Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einem Mikrofon (4) zum jeweiligen Erfassen eines Schalls (7) in einem Fahrgastraum (2) des Kraftfahrzeugs (1) und mit einer Schallausgabeeinrichtung (6) und mit einer das zumindest eine Mikrofon (4) mit der Schallausgabeeinrichtung (6) koppelnden Steuereinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.

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