DE102023001623A1 - Hochfrequenz-Gegenschall im Fahrzeug zum Tierwohl - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterdrücken von Schall in einem Innenraum eines Fahrzeugs (1), aufweisend zumindest ein Mikrofon (3) zur Anordnung im Fondbereich und/oder Kofferraum des Fahrzeugs (1), eine Steuereinheit (5), und einen Schallerzeuger (7), wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, Informationen über den von dem zumindest einen Mikrofon (3) erfassten Schall zu empfangen, und in den Informationen Frequenzen des Schalls oberhalb einer vorgegebenen Schwelle, mindestens jedoch 16kHz, zu ermitteln und basierend auf den Frequenzen oberhalb der Schwelle den Schallerzeuger (7) zum Emittieren eines Gegenschalls so anzusteuern, dass der vom mindestens einen Mikrofon (3) erfasste Schall und der vom Schallerzeuger (7) erzeugte Gegenschall sich in destruktiver Interferenz im Innenraum und/oder Kofferraum des Fahrzeugs (1) auslöschen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterdrücken von Schall in einem Innenraum eines Fahrzeugs, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
  • Elektrische Komponenten und mechanische Bewegungen von Bauteilen in einem Fahrzeug emittieren Körperschall und Luftschall. Solcher Schall kann in unterschiedlichen Frequenzen ausgestrahlt werden. Die Anzahl elektrischer Komponenten in Fahrzeugen nimmt stetig zu, welche zu einer höheren hochfrequenten Belastung im Fahrzeug führen. Außerdem ändert sich das Nutzungsverhalten von Fahrzeugen durch den Einsatz elektrischer Antriebe. Personen und Tiere befinden sich daher öfters in Fahrzeugen während des Ladevorgangs mit aktivierten Hochvolt-Komponenten und Steuergeräten. Je nach Lebewesen sind unterschiedlich hohe Frequenzen noch hörbar. Das menschliche Gehör kann hierbei Frequenzen bis etwa 16kHz hören. Hunde und Katzen hingegen können ausgestrahlte Frequenzen bis etwa 50kHz hören. In der Auslegung von Komponenten in einem Fahrzeug wird jedoch typischerweise nur darauf geachtet, dass keine hörbaren Frequenzen für das menschliche Gehör vorliegen und die Resonanzfrequenzen oberhalb des menschlichen Hörspektrums liegen. Durch diese Auslegung der Komponenten kommt es ggf. jedoch weiterhin zu störenden Geräuschen für Tiere.
  • Im Stand der Technik ist es bereits bekannt, technisch auf die Bedürfnisse von Tieren in einem Fahrzeug einzugehen. Hierbei ist bereits die Anwendung von selbstlernenden Systemen bekannt.
  • Die DE 10 2021 005 091 A1 betrifft in diesem Zusammenhang ein Verfahren zum Interagieren mit einem Tier in einem Fahrzeug, wobei sich das Tier in einer Box mit einer Kamera, einem Mikrofon, einem Lautsprecher und einer Futter und Wasserausgabevorrichtung befindet, wobei mittels der Kamera erfasste Bilddaten im Bezug auf das Tier auf einer berührungssensitiven Anzeigeeinheit in einer Fahrgastzelle des Fahrzeuges und/oder auf einer Anzeigeeinheit eines mobilen Endgerätes eines Nutzers ausgegeben werden, anhand der Bilddaten und/oder anhand aufgenommener akustischer Signale eine Reaktion des Tieres innerhalb einer bestimmten Zeitdauer erkannt wird, das Tier mittels ausgegebener Sprachbefehle und/oder entsprechender Eingaben an der Anzeigeeinheit trainiert wird, eine Futterausgabe via Sprachbefehl und/oder einer an der Anzeigeeinheit entsprechend getätigten Eingabe erfolgt, Futter bei registriertem Trainingserfolg ausgegeben wird, in Abhängigkeit einer erfassten Tieraktivität eine Wasserausgabe erfolgt und/oder eine Belüftung aktiviert wird, ein selbstlernendes System zum Erkennen und Ausgeben von erkannten Tieraktivitäten sowie daraus resultierenden Bedürfnissen auf der Anzeigeeinheit trainiert wird und ein Training des Tieres mittels erfasster Bilddaten, akustischer Signale und/oder mittels des selbstlernenden Systems zum Erkennen der Tierreaktionen überwacht wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Wohlbefinden eines Tieres in einem Fahrzeug zu verbessern.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterdrücken von Schall in einem Innenraum eines Fahrzeugs, aufweisend zumindest ein Mikrofon zur Anordnung im Fondbereich und/oder Kofferraum des Fahrzeugs, eine Steuereinheit, und einen Schallerzeuger, wobei die Steuereinheit dazu ausgeführt ist, Informationen über den von dem zumindest einen Mikrofon erfassten Schall zu empfangen, und in den Informationen Frequenzen des Schalls oberhalb einer vorgegebenen Schwelle, mindestens jedoch 16kHz, zu ermitteln und basierend auf den Frequenzen oberhalb der Schwelle den Schallerzeuger zum Emittieren eines Gegenschalls so anzusteuern, dass der vom mindestens einen Mikrofon erfasste Schall und der vom Schallerzeuger erzeugte Gegenschall sich in destruktiver Interferenz im Innenraum und/oder Kofferraum des Fahrzeugs auslöschen.
  • Das oder ein zusätzliches Mikrofon kann auch im vorderen Bereich des Fahrzeuginnenraums angeordnet sein, insbesondere dann, wenn davon ausgegangen werden kann, das in diesem Fahrzeug ein Tier beispielsweise auf einem Beifahrersitz untergebracht wird. Werden mehr als ein Mikrofon im Fahrzeuginnenraum bzw. im Kofferraum verteilt, wird somit die Genauigkeit der Erzeugung der destruktiven Interferenz unter Umständen verbessert.
  • Erfindungsgemäß wird Gegenschall zur aktiven Geräuschunterdrückung eingesetzt, welcher destruktive Interferenzen erzeugt. Dies ist auch bekannt unter dem Begriff „Active Noise Cancelation“. Während Gegenschall im Kraftfahrzeugbereich und in Kopfhörern bereits im Stand der Technik zum Einsatz kommt, werden dabei jedoch typischerweise immer nur Frequenzen durch destruktive Interferenz eliminiert, welche im hörbaren Bereich für den Menschen liegen, oder gar Resonanzfrequenzen oberhalb des menschlichen Frequenzbands gelegt. Somit erfolgt gewöhnlich der Einsatz von Gegenschall, welcher auf die Eliminierung tiefer Frequenzen hervorgerufen durch Abrollgeräusche und mittlerer Frequenzen hervorgerufen von Windgeräuschen abzielt.
  • Erfindungsgemäß werden jedoch Frequenzen außerhalb des menschlichen Hörvermögens berücksichtigt. Tiere im Kraftfahrzeug sind diesen Frequenzen daher nicht länger ausgeliefert. Dies hilft vorteilhaft, insbesondere bei Tieren mit sehr gutem Gehör, wie Katzen und Hunde, welche bis 50kHz sehr gut hören können, einen für sie schmerzhaften Dauerpfeifton zu verhindern.
  • Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass für Tiere ein stressfreier Transport in Fahrzeugen erfolgen kann, ohne dass diese unter für sie hörbaren Tönen leiden. Das Tierwohl wird neben dem Wohl menschlicher Insassen schon bei der Auslegung von Fahrzeugen berücksichtigt. Es kann jedoch weiterhin eine Verschiebung von Resonanzfrequenzen aus dem hörbaren Bereich von Menschen ohne Benachteiligung der Umwelt erfolgen. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen stellt dies einen höheren Komfort für Tiere da, da insbesondere in diesen vor allem durch die Funktionsweise der Leistungselektronik bei der Fahrt oder beim Laden des Fahrzeugs im Stillstand solch hohen Töne insbesondere im Bereich 20kHz bis 50 kHz erzeugt werden können.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Schallerzeuger ein Hochtöner. Ein solcher Hochtöner ist eine spezielle Form eines Lautsprechers, der besonders für hohe Frequenzen ausgelegt ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Schallerzeuger eine in Schwingung gebrachte Platte.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt die vorgegebene Schwelle mindestens 20kHz.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgeführt, den Schallerzeuger zur Erzeugung von Gegenschall zur destruktiven Interferenz durchgehend während eines Betriebs des Fahrzeugs anzusteuern.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgeführt, den Schallerzeuger zur Erzeugung von Gegenschall zur destruktiven Interferenz nur dann während eines Betriebs des Fahrzeugs anzusteuern, wenn von der Steuereinheit mittels einer Sensoreinheit des Fahrzeugs die Anwesenheit eines Tieres im Fahrzeug erkannt wird.
  • Die Sensoreinheit umfasst bevorzugt eine Kamera, deren Bilder mit Bildanalyse ausgewertet werden können, insbesondere durch Anwendung eines künstlichen neuronalen Netzes, welches mit entsprechenden Bildern von Tieren vortrainiert wurde.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgeführt, basierend auf Daten der Sensoreinheit eine Tierart zu erkennen und nur bei bestimmten Tierarten den Schallerzeuger zur Erzeugung destruktiver Interferenz anzusteuern.
  • Auch in dieser Ausführungsform wird bevorzugt eine Kamera verwendet, um die Art eines anwesenden Tieres zu bestimmen. Manche Tierarten können auf die für den Menschen nicht hörbaren Frequenzen empfindlicher reagieren als andere. Wird insofern eine Art erkannt, welche weniger empfindlich reagiert, kann die Erzeugung des Gegenschalls auch abgeschaltet werden, wenn gewollt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgeführt, basierend auf Daten der Sensoreinheit einen Ort des Tieres im Fahrzeug zu erkennen und den Schallerzeuger zur Erzeugung destruktiver Interferenz unter Einschränkung auf den Ort des Tieres anzusteuern.
  • Vorteilhaft ist es mit Hilfe dieser Ausführungsform nicht nötig, den Innenraum des Fahrzeugs vollständig mit dem erzeugten Gegenschall zu beaufschlagen. Vielmehr kann dieser genau dorthin gerichtet werden, wo er benötigt wird. Dies kann zu einer besseren Qualität der destruktiven Interferenz führen, und damit das Wohlbefinden eines im Fahrzeuginnenraum anwesenden Tieres weiter verbessern. Vorteilhaft wird hierzu eine Anordnung mit einer Vielzahl von Schallerzeugern verwendet, um durch Einzelsteuerung der Schallerzeuger eine Richtung des Gegenschalls optimieren zu können.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Schallerzeuger in der Türverkleidung und/oder in der Seitenwand des Kofferraums angeordnet.
  • Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Fahrzeugs ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit der vorgeschlagenen Vorrichtung vorstehend gemachten Ausführungen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigt:
    • 1: Ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Unterdrücken von Schall in einem Innenraum des Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Darstellungen in der Figur sind schematisch und nicht maßstäblich.
  • 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer Vorrichtung zum Unterdrücken von Schall in einem Innenraum des Fahrzeugs 1. Eine erste Mikrofonanordnung 3 ist im Fondbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet, eine zweite Mikrofonanordnung im vom übrigen Innenraum des Fahrzeugs 1 frei zugänglichen Kofferraum des Fahrzeugs 1. Eine Steuereinheit 5 des Fahrzeugs 1, ausgebildet als ECU (Abkürzung für „electronic control unit“), weist einen Schallerzeuger 7 auf und empfängt Informationen über den jeweiligen von den Mikrofonen 3 erfassten Schall. In diesen Signalen sucht die Steuereinheit 5 nach Frequenzen des Schalls oberhalb einer vorgegebenen Schwelle durch Spektralanalyse, mindestens jedoch nach Frequenzen oberhalb von 18kHz. Ziel der Steuereinheit 5 ist die Ansteuerung des Schallerzeugers 7, in diesen Frequenzen Gegenschall mit einer solchen Phase zu erzeugen, dass in genau diesen hohen Frequenzen oberhalb der Schwelle durch destruktive Interferenz der vom Fahrzeug 1 verursachte Schall im Innenraum und im Kofferraum des Fahrzeugs 1 nahezu vollständig ausgelöscht wird. Diese Auslöschung betrifft zwar nicht Frequenzen unterhalb der vorgegebenen Schwelle, schließt jedoch nicht aus, dass Schallwellen mit Frequenzen unterhalb dieser vorliegenden Schwelle ebenfalls durch die bewusste Erzeugung von Gegenschall ausgelöscht werden oder anderweitig an ihrer Quelle bekämpft werden.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    3
    Mikrofon
    5
    Steuereinheit
    7
    Schallerzeuger
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102021005091 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Unterdrücken von Schall in einem Innenraum eines Fahrzeugs (1), aufweisend zumindest ein Mikrofon (3) zur Anordnung im Fondbereich und/oder Kofferraum des Fahrzeugs (1), eine Steuereinheit (5), und einen Schallerzeuger (7), wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, Informationen über den von dem zumindest einen Mikrofon (3) erfassten Schall zu empfangen, und in den Informationen Frequenzen des Schalls oberhalb einer vorgegebenen Schwelle, mindestens jedoch 16kHz, zu ermitteln und basierend auf den Frequenzen oberhalb der Schwelle den Schallerzeuger (7) zum Emittieren eines Gegenschalls so anzusteuern, dass der vom mindestens einen Mikrofon (3) erfasste Schall und der vom Schallerzeuger (7) erzeugte Gegenschall sich in destruktiver Interferenz im Innenraum und/oder Kofferraum des Fahrzeugs (1) auslöschen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schallerzeuger (7) ein Hochtöner ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schallerzeuger (7) eine in Schwingung gebrachte Platte ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorgegebene Schwelle mindestens 20kHz beträgt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, den Schallerzeuger (7) zur Erzeugung von Gegenschall zur destruktiven Interferenz durchgehend während eines Betriebs des Fahrzeugs (1) anzusteuern.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, den Schallerzeuger (7) zur Erzeugung von Gegenschall zur destruktiven Interferenz nur dann während eines Betriebs des Fahrzeugs (1) anzusteuern, wenn von der Steuereinheit (5) mittels einer Sensoreinheit des Fahrzeugs (1) die Anwesenheit eines Tieres im Fahrzeug (1) erkannt wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, basierend auf Daten der Sensoreinheit eine Tierart zu erkennen und nur bei bestimmten Tierarten den Schallerzeuger (7) zur Erzeugung destruktiver Interferenz anzusteuern.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (5) dazu ausgeführt ist, basierend auf Daten der Sensoreinheit einen Ort des Tieres im Fahrzeug (1) zu erkennen und den Schallerzeuger (7) zur Erzeugung destruktiver Interferenz unter Einschränkung auf den Ort des Tieres anzusteuern.
  9. Fahrzeug (1) mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Fahrzeug (1) nach Anspruch 9, wobei der Schallerzeuger (7) in der Türverkleidung und/oder in der Seitenwand des Kofferraums angeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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