DE102020116451A1 - Vorrichtung und Verfahren für aktive Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren für aktive Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung (102) für aktive Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung (102) einen Aktuator (108) im Fahrzeug und einen Teil des Fahrzeugs (106) umfasst, wobei der Teil des Fahrzeugs (106) gemäß einer ersten Übertragungsfunktion ausgelegt ist, die ein Übertragungsverhalten des Teils des Fahrzeugs (106) für Schall charakterisiert, und wobei wenigstens ein Teil des Aktuators (108) gemäß einer zweiten Übertragungsfunktion ausgelegt ist, die ein Übertragungsverhalten des wenigstens einen Teils für Schall charakterisiert, wobei der Aktuator (108) abhängig von einer Ansteuergröße (112) zur aktiven Geräuschunterdrückung ansteuerbar ist.

Description

  • Die Erfindung geht von einer Vorrichtung und einem Verfahren für aktive Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug aus.
  • DE 10 2015 016 013 , DE 10 2016 208 023 , WO 92/08223 , US 2013/311040 und DE 10 2015 202 560 offenbaren Möglichkeiten zur Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine demgegenüber verbesserte Möglichkeit zur Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug anzugeben.
  • Dies wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht.
  • Ein Verfahren für aktive Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug, sieht vor, dass eine Ansteuergröße für einen Aktuator des Fahrzeugs bestimmt wird, wobei der Aktuator abhängig von der Ansteuergröße angesteuert wird, wobei die Ansteuergröße abhängig von einer ersten Übertragungsfunktion, die ein Übertragungsverhalten eines Teils des Fahrzeugs für Schall charakterisiert, und abhängig von einer zweiten Übertragungsfunktion, die ein Übertragungsverhalten wenigstens eines Teils des Aktuators für Schall charakterisiert, bestimmt wird, wobei abhängig von einer Phase, einer Frequenz und/oder einer Amplitude eines Schalls am Fahrzeug, eine Phase, eine Frequenz und/oder eine Amplitude der Ansteuergröße abhängig von einer Funktion bestimmt wird, die wenigstens einen Parameter aufweist, der durch eine Charakteristik der ersten Übertragungsfunktion und/oder der zweiten Übertragungsfunktion definiert ist. Dadurch wird bei einem aktiven System der Aktuator als akustische Schallquelle genutzt um aktiv eine spezifische Frequenz auszulöschen, d.h. für active noise cancelling. Dabei stellt die Frequenz und Amplitude der Schallquelle die Negative des zu löschenden Schalls dar. Durch die erste Übertragungsfunktion und die zweite Übertragungsfunktion werden zwei Teile berücksichtigt. Es kann vorgesehen sein, mit mehreren Übertragungsfunktionen den gesamten Verbund der Achse des Fahrzeugs zu berücksichtigen. Teile des Fahrzeugs können damit so ausgelegt sein, dass ihre Übertragungsfunktion einen positiven Beitrag zur Reduzierung des Schalls leisten, beispielsweise indem Werkstoffe im Übertragungspfad des von der Schallquelle erzeugten Schalls dazu beitragen, dass die benötigte Amplitude und Frequenz entsteht. Der Aktuator stellt im Beispiel eine primäre Schallquelle dar, die mit einer Amplitude X eine gewisse Lautstärke und mit einer Frequenz Y einen gewissen Ton erzeugt. Das jeweilige Teil bildet einen Körper mit einem Übertragungsverhalten Z. Der Körper stellt eine finale Schallquelle dar, durch die in der das Fahrzeug umgebenden Luft Schall mit einer neuen Lautstärke Xneu und einer neuen Frequenz Yneu entsteht. Durch eine Überlagerung des Schalls der von den Körpern der jeweiligen Teile ausgeht mit dem zu löschenden Schall entsteht eine Geräuschmanipulation für den Innen- und Außenschall.
  • Der Teil des Fahrzeugs kann eine Achskomponente oder mehrere Achskomponenten umfassen.
  • Der Stellmotor definiert vorzugsweise eine erste Schallquelle, wobei wenigstens eine zweite Schallquelle am Fahrzeug angeordnet ist und die Phase, die Frequenz und/oder die Amplitude der Ansteuergröße abhängig von einer Phase, einer Frequenz und/oder einer Amplitude eines von der wenigstens einen zweiten Schallquelle erzeugten oder zu erzeugendem Schalls bestimmt wird. Dabei können auch mehrere Aktuatoren für spezifische Teilschallquellen im Gesamtfahrzeug vorgesehen sein, z.B. eine Lenkung Vorderachse für Rollgeräusch Vorderräder oder eine Lenkung Hinterachse für Rollgeräusch Hinterräder + Abgasanlage.
  • Vorzugsweise wird der Schall am Fahrzeug erfasst oder abhängig von einer Übertragungsfunktion für ein Teil des Fahrzeugs und/oder wenigstens einem Betriebsparameter des Fahrzeugs modelliert.
  • Eine Vorrichtung für aktive Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug, sieht vor, dass die Vorrichtung einen Aktuator im Fahrzeug und einen Teil des Fahrzeugs umfasst, wobei der Teil des Fahrzeugs gemäß einer ersten Übertragungsfunktion ausgelegt ist, die ein Übertragungsverhalten des Teils des Fahrzeugs für Schall charakterisiert, und wobei wenigstens ein Teil des Aktuators gemäß einer zweiten Übertragungsfunktion ausgelegt ist, die ein Übertragungsverhalten des wenigstens einen Teils für Schall charakterisiert, wobei der Aktuator abhängig von der Ansteuergröße zur aktiven Geräuschunterdrückung ansteuerbar ist.
  • Die Vorrichtung kann einen Sensor umfassen, der ausgebildet ist den Schall am Fahrzeug zu erfassen.
  • Die Vorrichtung kann ein Steuergerät umfassen, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, die Ansteuergröße zu bestimmen.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung von Teilen einer Vorrichtung zur Geräuschunterdrückung,
    • 2 eine schematische Darstellung von Schallsignalen,
    • 3 Schritte in einem Verfahren zur Geräuschunterdrückung.
  • In 1 sind Teile einer Vorrichtung 102 für aktive Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug schematisch dargestellt. Das Fahrzeug kann die Vorrichtung 102 umfassen. An jedem Rad des Fahrzeugs kann eine Vorrichtung 102 angeordnet sein.
  • Die Vorrichtung 102 umfasst wenigstens einen Teil eines Fahrwerks 104, einen Teil des Fahrzeugs 106, beispielsweise einen Teil einer Karosserie, und einen Aktuator 108.
  • Der Teil des Fahrzeugs 106 ist gemäß einer ersten Übertragungsfunktion ausgelegt, die ein Übertragungsverhalten des Teils des Fahrzeugs 106 für Schall charakterisiert.
  • Der wenigstens eine Teil des Fahrwerks 104 ist gemäß einer zweiten Übertragungsfunktion ausgelegt, die ein Übertragungsverhalten des wenigstens einen Teils des Fahrwerks 104 für Schall charakterisiert.
  • Die Vorrichtung 102 kann ein Steuergerät 110 umfassen oder durch dieses mit einer Ansteuergröße 112 ansteuerbar sein.
  • Der Aktuator 108 ist abhängig von der Ansteuergröße 112 zur aktiven Geräuschmanipulation gemäß des folgenden Verfahrens ansteuerbar. Das Steuergerät 110 ist ausgebildet, die Ansteuergröße 112 gemäß des Verfahrens zu bestimmen.
  • Es kann ein Sensor vorgesehen sein, der ausgebildet ist einen Schall am Fahrzeug 202 zu erfassen. Der Schall am Fahrzeug 202 ist in 2 beispielhaft dargestellt. Dieser zu manipulierende Schall am Fahrzeug 202 kann durch ein Teil des Fahrzeugs erzeugt werden, wenn sich das Fahrzeug bewegt.
  • Durch die Ansteuergröße 112 und deren Veränderung dieses Schalls durch die ersten Übertragungsfunktion und die zweite Übertragungsfunktion wird mit diesem Verfahren ein Schall am Fahrzeug erzeugt, der eine Schallwelle am Fahrzeug 202 zumindest teilweise durch Überlagerung auslöscht. Das resultierende Geräusch 206 ist in 2 ebenfalls dargestellt. Im Beispiel hat der Schall am Fahrzeug 202 eine Frequenz Y und eine Amplitude X. Der durch die Ansteuergröße 112 und durch die Manipulation mittels der erste und/oder der zweiten Übertragungsfunktion erzeugte Schall 204 hat im Beispiel dieselbe Frequenz Y und eine Amplitude 2/3 X. Der durch die Ansteuergröße 112 und durch die Manipulation mittels der erste und/oder der zweiten Übertragungsfunktion erzeugte Schall 204 hat eine Phase, die gegenüber einer Phase des Schalls am Fahrzeug 202 um 180° verschoben ist. Dadurch reduziert sich die Amplitude des resultierenden Geräuschs 206 auf 1/3 X.
  • Andere Frequenzen, Amplituden und Phasen können zu einer gezielten Beeinflussung von Ton und Lautstärke eingesetzt werden.
  • Das Verfahren wird anhand der 3 beschrieben.
  • Das Verfahren sieht vor, dass der Schall am Fahrzeug 302 erfasst oder abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter des Fahrzeugs modelliert wird. Der Teil des Fahrzeugs 106 kann eine Achskomponente, ein Achsseitenteil, ein Radkasten oder eine Radhausschale umfassen. Deren Schallübertragungsverhalten kann für den Fahrzeugtyp bekannt sein und daher mit der zweiten Übertragungsfunktion modelliert werden. Der Teil des Fahrwerks 104 kann einen Radträger, einen Querlenker, ein Rad oder einen Reifen umfassen, deren Schallübertragungsverhalten ebenfalls bekannt sind und daher mit der ersten Übertragungsfunktion modelliert werden kann.
  • In einem Schritt 304 wird die Ansteuergröße 112 für den Aktuator 108 des Fahrzeugs bestimmt.
  • Die Ansteuergröße 112 wird abhängig von der ersten Übertragungsfunktion, die ein Verhalten eines Teils des Fahrzeugs 106 charakterisiert, und abhängig von der zweiten Übertragungsfunktion, die ein Verhalten des demgegenüber drehbar gelagerten Teils des Fahrwerks 104 charakterisiert, bestimmt. Wenn der Schall durch einen Sensor erfassbar ist, kann eine Bestimmung der Ansteuergröße 112 abhängig von diesem Schall erfolgen.
  • Abhängig von einer Phase, einer Frequenz und/oder einer Amplitude des Schalls am Fahrzeug 202 wird eine Phase, eine Frequenz und/oder eine Amplitude der Ansteuergröße 112 abhängig von einer Funktion bestimmt, die wenigstens einen Parameter aufweist, der durch eine Charakteristik der ersten Übertragungsfunktion und/oder der zweiten Übertragungsfunktion definiert ist.
  • In einem Schritt 306 wird der Aktuator 108 abhängig von der Ansteuergröße 112 angesteuert.
  • Dadurch wird das resultierende Geräusch 206 erzeugt.
  • Der Aktuator 108 kann eine erste Schallquelle definieren, wobei wenigstens eine zweite Schallquelle am Fahrzeug angeordnet ist. In diesem Fall kann die Phase, die Frequenz und/oder die Amplitude der Ansteuergröße 112 abhängig von einer Phase, einer Frequenz und/oder einer Amplitude eines von der wenigstens einen zweiten Schallquelle erzeugten oder zu erzeugendem Schalls bestimmt wird. Dadurch kann ein bestehendes System für active noise cancellation ergänzt werden.
  • Es kann vorgesehen sein, Teile des Fahrzeugs gemäß Übertragungsfunktionen zu entwickeln, die für einen bestimmten Fahrzeugtyp ein vorgegebenes Kriterium für das resultierende Geräusch 206 einhalten. Beispielsweise können Materialien oder Anordnung der Teile derart gewählt werden, dass ihre Übertragungsfunktion, d.h. ihre Fähigkeit Schall zu übertragen, der vom Aktuator 108 erzeugt wird, ein Geräusch, das beim Fahren durch andere Teile des Fahrzeugs erzeugt wird, kompensiert.
  • Beispielsweise ist es möglich, ein Lager im Querlenker durch ein anderes Lager zu ersetzen. Dadurch kann mit dem Aktuator 108 eine Resonanz bei beispielsweise 410 Hz erzeugt werden, die zuvor nicht erzeugbar war. Genauso kann das Ansteuersignal 112 derart erzeugt werden, dass mit der Resonanz ohne Tausch des Lagers aufgrund der Phasenverschiebung eine für das Einhalten von Grenzwerten vorteilhafte Reduktion der Lautstärke der resultierenden Geräusche erreichbar ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015016013 [0002]
    • DE 102016208023 [0002]
    • WO 9208223 [0002]
    • US 2013311040 [0002]
    • DE 102015202560 [0002]

Claims (8)

  1. Verfahren für aktive Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuergröße (112) für einen Aktuator (108) des Fahrzeugs bestimmt wird (304), wobei der Aktuator (108) abhängig von der Ansteuergröße (112) angesteuert wird (306), wobei die Ansteuergröße (112) abhängig von einer ersten Übertragungsfunktion, die ein Verhalten eines Teils des Fahrzeugs (106) für Schall charakterisiert, und abhängig von einer zweiten Übertragungsfunktion, die ein Übertragungsverhalten wenigstens eines Teils des Aktuators (108) für Schall charakterisiert, bestimmt wird, wobei abhängig von einer Phase, einer Frequenz und/oder einer Amplitude eines Schalls am Fahrzeug (202), eine Phase, eine Frequenz und/oder eine Amplitude der Ansteuergröße (112) abhängig von einer Funktion bestimmt wird (304), die wenigstens einen Parameter aufweist, der durch eine Charakteristik der ersten Übertragungsfunktion und/oder der zweiten Übertragungsfunktion definiert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Fahrzeugs (106) eine Achskomponente oder mehrere Achskomponenten umfasst.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (108) eine erste Schallquelle definiert, wobei wenigstens eine zweite Schallquelle am Fahrzeug angeordnet ist und die Phase, die Frequenz und/oder die Amplitude der Ansteuergröße abhängig von einer Phase, einer Frequenz und/oder einer Amplitude eines von der wenigstens einen zweiten Schallquelle erzeugten oder zu erzeugendem Schalls bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall am Fahrzeug (202) erfasst (302) oder abhängig von einer Übertragungsfunktion für ein Teil des Fahrzeugs und/oder wenigstens einem Betriebsparameter des Fahrzeugs modelliert wird (302).
  5. Vorrichtung (102) für aktive Geräuschunterdrückung bei einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (102) einen Aktuator (108) des Fahrzeugs und einen Teil des Fahrzeugs (106) umfasst, wobei der Teil des Fahrzeugs (106) gemäß einer ersten Übertragungsfunktion ausgelegt ist, die ein Übertragungsverhalten des Teils des Fahrzeugs (106) für Schall charakterisiert, und wobei wenigstens ein Teil des Aktuators (108) gemäß einer zweiten Übertragungsfunktion ausgelegt ist, die ein Übertragungsverhalten des wenigstens einen Teils für Schall charakterisiert, wobei der Aktuator (108) abhängig von einer Ansteuergröße (112) gemäß eines der Ansprüche 1 bis 4 zur aktiven Geräuschunterdrückung ansteuerbar ist.
  6. Vorrichtung (102) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (102) einen Sensor umfasst, der ausgebildet ist den Schall am Fahrzeug (202) zu erfassen.
  7. Vorrichtung (102) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Steuergerät (110) umfasst, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, die Ansteuergröße (112) gemäß eines der Ansprüche 1 bis 4 zu bestimmen.
  8. Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug die Vorrichtung (102) nach Anspruch 5 bis 7 umfasst.
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