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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER TECHNIK
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Der Gegenstand der Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Geräusch- und Vibrationsdämpfungssysteme eines Kraftfahrzeugs, insbesondere auf die Verwendung von Audiosensoren für den Fahrzeuginnenraum und anderen Fahrzeugsensoren zur aktiven Evaluierung von Verdeckungsgeräuschen in Bezug auf Schwellenwerte und zur Beseitigung von Geräusch- und Vibrationsbeschränkungen, wodurch die Fahrzeugeffizienz erhöht wird.
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HINTERGRUNDINF ORMA TIONEN
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Fahrzeugsubsysteme beinhalten typischerweise Geräusch- und Vibrationsbeschränkungen, um die Kabinengeräusche zu reduzieren und den Komfort der Insassen zu erhöhen. So kann beispielsweise ein hinteres Differential-Steuermodul Geräusch- und Vibrationsbeschränkungen aufweisen, die Kupplungen sperren, um ein Klappern des Getriebes zu vermeiden, oder ein Drehmoment begrenzen, um Geräusche eines Hypoidgetriebes zu vermeiden. Diese Beschränkungen beeinflussen die Effizienz und die Allradfahrleistung des Fahrzeugs, um Geräusch- und Vibrationslevels akzeptabel zu machen. Es gibt jedoch Fälle, in denen diese Geräusch- und Vibrationsbeschränkungen in Situationen angewendet werden, in denen die Anwendung unnötig ist. Diese Situationen können offene Fenster während der Fahrt auf der Schnellstraße, das Abspielen des Audiosystems mit hoher Lautstärke, autonomes Fahren, wenn das Fahrzeug leer ist, usw. beinhalten. Während diesen Situationen kann das Fahrzeug Geräusch- und Vibrationsbeschränkungen anwenden, wodurch die Leistung der Fahrzeugsysteme beeinträchtigt wird, wenn es keinen nennenswerten Nutzen für die Fahrzeuginsassen gibt. Es wäre wünschenswert, Lärm- und Vibrationsbeschränkungen in Situationen, in denen es keinen nennenswerten Nutzen gibt, entfernen zu können.
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BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. So können beispielsweise Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung eine unabhängige Validierung autonomer Fahrzeugsteuerbefehle ermöglichen, um die Diagnose von Soft- oder Hardwarezuständen im primären Steuerungssystem zu erleichtern. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können daher robuster sein und die Kundenzufriedenheit erhöhen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen einer räumlichen Wiedergabe eines Audioprogramms angegeben, umfassend das Anwenden einer Geräuschsteuerung auf ein Fahrzeugsubsystem, das Bestimmen eines Kabinenschalllevels, das Vergleichen des Kabinenschalllevels mit einem Schwellenwert, das Entfernen der Geräuschsteuerung als Reaktion auf das Überschreiten des Schwellenwerts durch den Kabinenschalllevel und das Betreiben des Fahrzeugsubsystems ohne die Geräuschsteuerung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren den Betrieb eines Fahrzeugsubsystems als Reaktion auf eine Geräuschbegrenzung, das Bestimmen eines Schalllevels in einer Fahrzeugkabine, das Entfernen der Geräuschbegrenzung als Reaktion auf das Überschreiten eines Schwellenwerts durch den Schalllevel und das Betreiben des Fahrzeugsubsystems in Abwesenheit der Geräuschbegrenzung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung ein Fahrzeugsubsystem, einen ersten Schallsensor zum Erfassen eines ersten Kabinenschalllevels an einer ersten Stelle und zum Erzeugen eines ersten Schalldatensignals, einen Schallprozessor zum Empfangen des ersten Schalldatensignals und zum Erzeugen eines Steuersignals als Reaktion auf das Überschreiten eines Schwellenwerts durch das erste Schalldatensignal, und eine Fahrzeugsteuerung zum Steuern des Fahrzeugsubsystems, wobei die Fahrzeugsteuerung ferner ausgeführt ist, um eine Geräuschsteuerungsbeschränkung aus dem Fahrzeugsubsystem als Reaktion auf das Steuersignal zu entfernen.
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Der obige Vorteil und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Diagramm, das eine exemplarische Umgebung einer Fahrzeugkabine zur Implementierung der vorliegenden offenbarten Systeme und Verfahren darstellt.
- 2 zeigt ein Blockdiagramm, das ein exemplarisches System zur Innenraumgeräuscherfassung für ein effizientes Geräusch- und Vibrationsverhalten darstellt.
- 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zur Innenraumgeräuscherfassung für ein effizientes Geräusch- und Vibrationsverhalten darstellt.
- 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein weiteres exemplarisches Verfahren zur Innenraumgeräuscherfassung für ein effizientes Geräusch- und Vibrationsverhalten darstellt.
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Die hierin dargestellten Beispiele veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, und solche Beispiele sind nicht so auszulegen, dass sie den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einschränken.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die nachfolgende detaillierte Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll die Offenbarung oder die Anwendung und Verwendungen davon nicht einschränken. Darüber hinaus besteht keine Absicht, an eine Theorie gebunden zu sein, die im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt wird. So hat beispielsweise der Audiosensor und das Wiedergabegerät der vorliegenden Erfindung eine besondere Anwendung für die Verwendung in einem Fahrzeug. Wie von den Fachleuten erkannt wird, können der Sensor und das Wiedergabegerät der Erfindung jedoch auch andere Anwendungen in Systemen außerhalb von Fahrzeugen finden.
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Moderne Fahrzeuge beinhalten manchmal verschiedene aktive Sicherheits- und Kontrollsysteme, wie Kollisionsvermeidungssysteme, adaptive Geschwindigkeitsregelungssysteme, Spurhaltesysteme, Spurzentrierungssysteme, Geräusch- und Vibrationsdämpfungssysteme usw., bei denen sich die Fahrzeugtechnologie in Richtung teilautonomer und vollständig autonomer Fahrzeuge bewegt. So sind beispielsweise Systeme zur Geräusch- und Vibrationsunterdrückung in der Lage, Situationen zu erkennen, in denen Fahrzeuggeräusche oder Vibrationen für die Fahrzeuginsassen unangenehm sein können. In dieser Situation können die Systeme zur Geräusch- und Vibrationsunterdrückung ausgeführt sein, um die Betriebseigenschaften des Fahrzeugs zu ändern, um den Schall oder Vibration zu reduzieren, wie beispielsweise die Änderung der Zeitsteuerung eines Fahrzeugmotors, um Verbrennungsgeräusche oder -vibration zu reduzieren. Alternativ kann das Geräusch- und Vibrationsunterdrückungssystem Schall über das Audiosystem aktiv wiedergeben, der das unangenehme Geräusch überdeckt oder unterdrückt, wie z.B. das Abspielen einer Geräuschauslöschungsfrequenz, um das durch Motorzündungsstörungen verursachte dröhnende Geräusch zu beseitigen.
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Ein Problem entsteht, wenn das Fahrzeug in einem autonomen Modus betrieben wird, wenn das Fahrzeug unbesetzt ist, oder wenn ein Fahrzeuginsasse ein Fahrzeug in einer Weise mit hohem Kabinengeräusch betreibt, wie z. B. mit einem geöffneten Fenster, bei Schnellstraßengeschwindigkeiten, bei Belüftungssystemen, die mit maximaler Kapazität betrieben werden, oder bei einem Soundsystem über einem bestimmten Level. Vorliegend werden ein Verfahren und System zur Verwendung von Fahrzeugmikrofonen beschrieben, um Kabinengeräusch in Bezug auf Schwellenwerte aktiv zu evaluieren und Geräusch- und Vibrationsbeschränkungen zu entfernen, damit das Fahrzeug effizienter arbeiten kann. So kann beispielsweise das System ausgeführt sein, um zu bestimmen, dass das Geräuschlevel in der Kabine einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, und das System kann dann Schwankungssteuerungen (Dithering Controls) entfernen, die einen effizienteren Betrieb der Fahrzeugelektromotoren ermöglichen. Bestehende aktive Geräuschauslöschung, Bluetooth oder andere Mikrofone können verwendet werden, um Kabinengeräusche zu erkennen und Geräusch- und Vibrationsbegrenzungen intelligent zu steuern, basierend auf Messungen von in der Kabine betrachteten Hintergrundgeräuschen.
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Um nun zu 1 zu kommen, wird ein Diagramm dargestellt, das eine exemplarische Umgebung 100 einer Fahrzeugkabine 105 zur Implementierung der vorliegenden offenbarten Systeme und Verfahren darstellt. Die exemplarische Fahrzeugkabine 105 ist mit vier Sitzpositionen dargestellt, wobei das System und Verfahren der vorliegenden Anmeldung jedoch nicht auf vier Sitzpositionen beschränkt ist. Zwei, vier, sechs oder mehr Sitzpositionen können effektiv genutzt werden. Die vier exemplarischen Sitzpositionen sind die vordere linke oder Fahrerposition 110, die vordere rechte 120 Position, die hintere linke 120 Position und die hintere rechte 140 Position. In dieser exemplarischen Ausführungsform sind die vier Ecken der Fahrzeugkabine 105 jeweils mit einem Lautsprecherpaar 115, 125, 135, 145 versehen. Die Lautsprecherkonfiguration ist variabel und kann geändert werden, wobei das vorliegende System und Verfahren gleichermaßen effektiv ist. So können beispielsweise ein Lautsprecher an jeder Ecke oder 10 Lautsprecher in der gesamten Kabine als Teil eines Infotainmentsystems eingesetzt werden. Die Lautsprecherkonfiguration kann zum Abspielen von aktivem Geräuschkonfigurationsaudio verwendet werden, um Fahrzeuggeräusche zu unterdrücken oder vorzubeugen.
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Die Fahrzeugkabine 105 kann ferner mit einer Reihe von Mikrofonen 155, 165 ausgestattet sein. Die Mikrofone können zum Erfassen von Umgebungsgeräuschlevels in der Fahrzeugkabine oder in Sektionen der Fahrzeugkabine verwendet werden. So kann beispielsweise das Verfahren und System die Umgebungsgeräuschlevels der Kabine unter Verwendung von Audioamplituden bestimmen und bestimmen, ob der Schall aus der vorderen linken Zone des Fahrzeugs stammt und somit aus anderen Zonen stammende Geräusche ausgleichen, um die Sprache des Sprechers besser zu erkennen. Darüber hinaus können die Mikrofone 155, 165 als Teil eines Geräuschauslöschungssystems verwendet werden. So kann beispielsweise ein Schall, der von einer Sektion des Fahrzeugs ausgeht, von einem Mikrofon 155 erfasst werden und ein auslöschender Schallweg kann dann durch den entsprechenden benachbarten Lautsprecher erzeugt werden.
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Um nun zu 2 zu kommen, wird ein Blockdiagramm dargestellt, das ein exemplarisches System zur Innenraumgeräuscherfassung für ein effizientes Geräusch- und Vibrationsverhalten 200 darstellt. Das System 200 kann einen ersten Schallsensor 212, einen zweiten Schallsensor 216, einen Audioprozessor 208, eine Fahrzeugsteuerung 202, eine erste Geräuschquelle 203 und eine zweite Geräuschquelle 204 beinhalten.
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Die erste Geräuschquelle 203 und die zweite Geräuschquelle 204 können Systeme beinhalten, die von der Fahrzeugsteuerung 202 steuerbar sind, um Geräusch und Vibration zu reduzieren. Diese Quellen 203, 204 können beispielsweise Elektromotoren beinhalten, wobei das Geräusch des Elektromotors durch Schwankungskalibrierung (Dithering Calibration) reduziert werden kann, um das tonale Rauschen zu reduzieren. Die Schwankungskalibrierung eines Elektromotors kann jedoch die Effizienz verringern. Die Quellen 203, 204 können auch ein regeneratives Bremssystem beinhalten, wobei die Menge des regenerativen Bremsens auf niedrigere tonale Geräusche begrenzt werden kann, wodurch die Effizienz weiter abnimmt. Kühlgebläse, wie sie beispielsweise in Verbindung mit einem Fahrzeugbatteriepack installiert sind, können in ihrer Drehzahl begrenzt sein, um das Geräusch auf Kosten der Kühleffizienz und der Fahrzeugreichweite zu reduzieren. Darüber hinaus können elektronische Kühlpumpen, wie Wasserpumpen oder dergleichen, eingeschränkt werden, um Geräusch und Vibration durch Reduzierung der Betriebsdrehzahlen zu reduzieren, um die Anregung von Systemresonanzen oder Strukturgeräuschen zu vermeiden. Diese Reduzierung der Kühlpumpendrehzahl führt zu einer verminderten Kühlleistung und -effizienz und damit zu einer verminderten Fahrzeugbetriebsleistung. HVAC-Heizpumpen können mit reduzierter Pumpendrehzahl betrieben werden, um die tonalen Geräusche bei reduzierter Kabinenheizleistung zu reduzieren. Die Wartung von Außensensoren, z.B. Kameras für den autonomen Fahrzeugbetrieb, LIDAR- oder Radarantennenreinigung und Wartungsfrequenz, kann begrenzt werden, um Betriebsgeräusche auf Kosten einer geringeren Sensoreffizienz zu reduzieren. Das Verbrennungsgeräusch kann durch Funkenverzögerung oder Zeiteinstellung gesteuert werden, was zu einer geringeren Kraftstoffwirtschaftlichkeit und einer geringeren Verbrennungseffizienz führt. Geräusche, die am hinteren Differentialmodul entstehen, können durch Sperrkupplungen reduziert werden, um ein großes Klappern zu vermeiden, das Drehmoment zu begrenzen, um Geräusche von Hypoidgetrieben zu vermeiden. Dies kann auch zu einer Verringerung der Effizienz und Leistung des Fahrzeugs führen. Das Geräusch des Motorkühlgebläses kann reduziert werden, indem die Einschränkungen bei der Drehzahleinstellung entfernt werden, was zu einer verminderten Motorkühlleistung führt.
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Der erste Schallsensor 212 und der zweite Schallsensor 216 können sich in der Fahrzeugkabine befinden und zum Bestimmen eines Innenraumgeräuschlevels verwendet werden. In einer exemplarischen Ausführungsform kann der erste Schallsensor 212 an der Vorderseite der Fahrzeugkabine angeordnet sein und der zweite Schallsensor kann an der Rückseite der Fahrzeugkabine angeordnet sein, um die Schallpegel an verschiedenen Stellen innerhalb der Fahrzeugkabine zu messen und zu bestimmen. Mehr als zwei Schallsensoren können verwendet werden, oder ein einzelner Schallsensor, um die Genauigkeit zu erhöhen oder die Systemkosten zu senken, je nach den Anforderungen des Designs. Typischerweise werden der erste Schallsensor 212 und der zweite Schallsensor 216 verwendet, um Geräusche zu erkennen, die von einigen der zuvor aufgeführten Geräuschquellen stammen. In dieser exemplarischen Ausführungsform können der erste Schallsensor 212 und der zweite Schallsensor verwendet werden, um zusätzliche Geräuschquellen zu erfassen, wie z.B. offene Fenster, Unterhaltungssysteme, die über einem Schwellenwert spielen, sowie Wind- und Straßengeräusche. Wenn bestimmt wird, dass das Kabinengeräuschlevel ein Level überschreitet, das die vom Fahrzeug erzeugten Geräuschquellen überdecken würde, kann der Audioprozessor 208 ein Steuersignal erzeugen, das dieses Kabinengeräuschlevel an die Fahrzeugsteuerung 202 anzeigt. Die Fahrzeugsteuerung 202 kann dann wählen, ob sie die aktuellen Geräusch- und Vibrationsbeschränkungen abschwächt, um die Leistung und Effizienz des Fahrzeugs zu erhöhen.
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In einer exemplarischen Ausführungsform kann die erste Geräuschquelle 203 ein Elektromotor sein, der zum Antreiben eines Elektrofahrzeugs verwendet wird. Unter bestimmten Bedingungen kann der Elektromotor Geräusche und/oder Vibrationen erzeugen, die für die Insassen des Fahrzeugs unangenehm sind. So kann beispielsweise die Drehzahl des Elektromotors mit anderen Motorgeräuschen interagieren, um unerwünschte harmonische Frequenzen oder Schläge zu erzeugen. Ebenso kann der Elektromotor unter hoher Last andere unerwünschte Geräusche erzeugen. Um dieses Problem zu adressieren, wird das Dithering auf den Motor angewendet, das eine Form von Rauschen darstellt, das verwendet wird, um erzeugte Frequenzen willkürlich auszuwählen und periodische harmonische Töne aufzubrechen. Dies hat den Nachteil, dass die Effizienz des Elektromotors sowohl für den Antrieb des Fahrzeugs als auch für den Energieverbrauch reduziert wird. Wenn das Innenraumgeräuschlevel in der Kabine jedoch bei einem Level liegt, dass die durch den Elektromotor erzeugten unerwünschten Geräusche überdecken würde, ist das Dithering überflüssig.
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In dieser exemplarischen Ausführungsform ist der erste Schallsensor 212 ausgeführt, dem Innenraumgeräusch zugeordnete Daten zu erzeugen und diese Daten an den Audioprozessor 208 zu koppeln. Der Audioprozessor ist ausgeführt zum Bestimmen des Schalllevels in der Innenkabine und zum Bestimmen, ob das Schalllevel der Innenkabine einen Schwellenwert überschreitet, der Fahrzeuggeräusche, wie beispielsweise die Geräusche des Elektromotors, überdecken würde. Überschreitet das Geräuschlevel im Innenraum den Schwellenwert, wird ein Steuersignal an die Fahrzeugsteuerung 202 gekoppelt. Das Steuersignal kann als Reaktion auf das Überschreiten des Schwellenwerts erzeugt werden, oder es kann ein Datenmarkierung (data flag) durch den Audioprozessor 208 gesetzt werden und das Steuersignal kann als Reaktion auf eine Anfrage durch die Fahrzeugsteuerung 202 an die der Fahrzeugsteuerung 202 gekoppelt werden. Die Fahrzeugsteuerung kann dann das auf den Motor ausgeübte Dithering reduzieren, als Reaktion auf das Steuersignal.
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Um nun zu 3 zu kommen, wird ein Flussdiagramm dargestellt, das ein exemplarisches Verfahren zur Innenraumgeräuscherfassung für ein effizientes Geräusch- und Vibrationsverhalten 300 darstellt. Das Verfahren ist zunächst ausgeführt, um die Geräusch- und Vibrationssteuerung auf ein Fahrzeugsubsystem 410 anzuwenden. Das Verfahren ist dann ausgeführt, um ein Schalllevel 420 zu erfassen, wobei das Schalllevel ein Schalllevel in einer Fahrzeugkabine sein kann. Das Schalllevel kann als Reaktion auf eine einzelne Schallmessung bestimmt werden oder aus einer Vielzahl von Schallmessungen berechnet werden, die räumlich oder über ein Zeitintervall verteilt sind. Das Verfahren ist dann ausgeführt, um das Schalllevel mit einem Schwellenwert 430 zu vergleichen. Wenn das Schalllevel den Schwellenwert nicht überschreitet, ist das Verfahren dann ausgeführt, um die Geräusch- und Vibrationssteuerung 440 aufrechtzuerhalten oder wieder in Gang zu setzen und zum Erfassen des Schalllevels 420 zurückzukehren. Wenn das Schalllevel den Schwellenwert überschreitet, ist das Verfahren ausgeführt, um die Geräuschvibrationsbegrenzungen 450 zu entfernen oder abzuschwächen und zum Erfassen des Schalllevels 420 zurückzukehren.
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Um nun zu 4 zu kommen, wird ein Flussdiagramm gezeigt, das eine weitere exemplarische Implementierung eines Verfahrens zur Innenraumgeräuscherfassung für ein effizientes Geräusch- und Vibrationsverhalten 400 veranschaulicht. Anfänglich kann das Fahrzeug in einem Zustand betrieben werden, in dem alle Systeme im effizientesten Betriebsmodus 405 arbeiten. Ein Fahrzeugsystem kann dann bestimmen, dass sich der Betriebsmodus in einem Bereich befinden kann, in dem unerwünschte Geräusche oder Vibrationen vorhanden sein können, wie z. B. starke Systembelastung und Betrieb von elektronischen Kühlgebläsen und elektronischen Kühlpumpen zur Reduzierung der Motortemperatur unter hoher Last. Das Fahrzeugsystem kann dann Geräusch- und Vibrationsbeschränkungen anwenden, um Kabinengeräusche und Vibrationen zu reduzieren, indem es die Gebläsegeräusche und die Anregungslevel der Elektromotorquellen reduziert, aber dadurch die Betriebsdrehzahlen reduziert oder die Versorgungsspannungen schwanken lässt, um die Gebläsegeräusche und die Anregungslevel der Elektromotorquellen zu reduzieren. Während Kabinengeräusche und Vibrationen reduziert werden, haben diese Einschränkungen den unerwünschten Effekt, die Leistung und Effizienz des Fahrzeugs zu verringern.
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In dieser exemplarischen Ausführungsform ist das Verfahren ausgeführt, um zu bestimmen, ob eine Geräuschbegrenzung auf ein Fahrzeugsubsystem 410 angewendet wurde. Wenn keine Geräuschbegrenzung angewendet wurde, kehrt das System zur Überwachung der Geräuschbegrenzung 410 zurück. Wenn eine Geräuschbegrenzung angewendet wurde, ist das Verfahren dann ausgeführt, um ein Geräuschlevel in einer Fahrzeugkabine 420 zu bestimmen. Diese Bestimmung des Schalllevels kann mit Mikrofonen, Vibrationssensoren, Lautstärkeeinstellungen des Audiosystems, Fensterzustandsensoren, Fahrzeuggeschwindigkeit, HVAC-Gebläseeinstellungen und dergleichen erfolgen. Die Bestimmung des Schalllevels kann durch mehrere Schallsensoren erfolgen und durch Mitteln der Ergebnisse, wobei das höchste oder niedrigste Level in verschiedenen Bereichen der Fahrzeugkabine gemessen wird. ---
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Das Verfahren ist dann ausgeführt, um das bestimmte Schalllevel in der Fahrzeugkabine mit einem Schwellenwert 430 zu vergleichen. Wenn das Schalllevel den Schwellenwert nicht überschreitet, kehrt das Verfahren zur Überwachung für Geräuschbegrenzungen 410 zurück. Das Verfahren kann ausgeführt sein, um die Geräuschbegrenzung als Reaktion auf das Schalllevel anzuwenden, der den Schwellenwert nicht überschreitet, wenn die Geräuschbegrenzung gerade nicht angewendet wird 435 und eine Bedingung für den Geräuschbegrenzung existiert. Wenn das Schalllevel den Schwellenwert überschreitet, ist das Verfahren dann ausgeführt, um die Geräuschbegrenzung als Reaktion auf das Schalllevel, das einen Schwellenwert 440 überschreitet, zu entfernen. Das Fahrzeug und verschiedene Fahrzeugsubsysteme werden dann in Abwesenheit der Geräuschbegrenzung 450 betrieben. Das Verfahren kann dann ausgeführt sein zum Bestimmen, ob das Schalllevel in der Fahrzeugkabine 430, um zu bestimmen, ob das Schalllevel in der Fahrzeugkabine auf ein Level gefallen ist, bei dem die Geräuschbegrenzungen eingeleitet werden sollten.
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Die hierin dargestellten Beispiele veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, und solche Beispiele sind nicht so auszulegen, dass sie den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einschränken.
