DE19543128A1 - Aktives Schallabsorptionssystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aktives Schallabsorptionssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Lautsprecher zur Erzeugung von Schalldruck, der von einem als Eingangsgröße den Schalldruck im Kraftfahr­ zeug-Innenraum verarbeitenden Regler angesteuert wird. Zum bekannten Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 42 26 885 A1 verwiesen, sowie auf die noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung 44 46 080, die eine vorteilhafte Weiterbildung des in der erstgenannten Schrift be­ schriebenen Schallabsorptionssystemes beinhaltet. In diesem Zusammen­ hang soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß sich die vorliegende Erfindung auf jedes aktive Schallabsorptionssystem insbesondere für ein Kraftfahrzeug bezieht und nicht auf einen sog. aktiven Helmholtz-Resonator, der Inhalt der erstgenannten Schrift ist, beschränkt ist.

Ein aktives Schallabsorptionssystem für ein Kraftfahrzeug besteht im we­ sentlichen aus zumindest einem Mikrophon als Sensor zur Erfassung des Schalldruckes im Fahrzeug-Innenraum. Das Ausgangssignal dieses Mikro­ phones wird dann über einen Regler mit einem geeigneten Frequenzgang zumindest einem Lautsprecher zugeführt, der daraufhin Schall in den Fahr­ zeug-Innenraum abstrahlt, der über das Übertragungsverhalten des Laut­ sprecher zum Mikrophon rückkoppelt. Einen grundsätzlichen Aufbau eines derartigen aktiven Schallabsorptionssystemes zeigt Fig. 1. Dabei ist mit der Bezugsziffer 11 ein Schalldrucksensor oder auch Mikrophon bezeichnet, der Regler trägt die Bezugsziffer 12 und der Lautsprecher die Bezugsziffer 13. Der eben beschriebene Regelkreis dieses aktiven Schallabsorptionssyste­ mes ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei bezeichnet p_stör den störenden Schalldruck im Fahrzeug-Innenraum, p_{aktive System} den Schalldruck, der vom aktiven Schallabsorptionssystem erzeugt wird, sowie p_ges den tatsächlichen Schalldruck im Fahrzeug-Innenraum. Mit H_Mik ist die Übertragungsfunktion des Mikrophons bezeichnet, mit H_Regler die Übertragungsfunktion des Reglers und mit H_LS die Übertragungsfunktion des Lautsprechers. Wie ersichtlich gibt der Regler 12 ein Ausgangssignal ab, das Eingangsgröße für den Lautspre­ cher 13 ist, diese Eingangsgröße ist dabei die am Lautsprecher angelegte Spannung, nämlich U_LS. Im Sinne eines Regelkreises wirkt sich die Mem­ branauslenkung des Lautsprechers, die mit x_LS bezeichnet ist, über die Übertragungsfunktion H_LS-Mik als der bereits eingangs genannte Schalldruck p_{aktives System} rückkoppelnd im Regelkreis aus. Dabei müssen für eine wir­ kungsvolle Schallabsorption im gesamten Regelkreis gewisse Stabilitätsbe­ dingungen erfüllt sein, die wesentlich von den eben genannten Übertra­ gungsfunktionen der einzelnen Regelkreisglieder abhängen.

Der beschriebene Regelkreis bzw. der Regler 12 kann zunächst auf einfache Weise derart ausgelegt werden, daß sich das gewünschte schalldrucksen­ kende Verhalten einstellt. Diese grundlegende Auslegung ist jedoch nur so lange gültig, als die Übertragungsglieder des Regelkreises die bei der Aus­ legung ermittelten Eigenschaften aufweisen. Über die Dauer des Betriebes eines derartigen aktiven Schallabsorptionssystemes ist es aber nicht ge­ währleistet, daß diese Eigenschaften der einzelnen Übertragungsglieder auch konstant bleiben. So ändern sich beispielsweise die Parameter des Lautsprechers 13 oder des Mikrophones 11 erheblich mit deren Temperatur oder auch durch Alterung. Auch kann das Übertragungsverhalten H_LS-Mik er­ heblich variieren, beispielsweise durch verschiedene Beladungs- oder Be­ setzungszustände des Kraftfahrzeuges. Tatsächlich ist es von wesentlichem Einfluß, wieviele Personen beispielsweise sich im Inneraum des Kraftfahr­ zeuges befinden. Diese möglichen Variationen können dazu führen, daß sich die Eigenschaften des gesamten Regelkreises so weit ändern, daß das ak­ tive System unwirksam wird oder daß schlimmstenfalls sogar der Schalldruck p_ges im Fahrzeug-Innenraum erhöht wird. In diesem Falle könnten sogar in­ stabile Rückkopplungen auftreten.

Um die eben genannten Fehlfunktionen des Regelkreises so gut als möglich auszuschließen, könnte grundsätzlich die gesamte Übertragungsstrecke in­ klusive aller Regelkreisglieder immer wieder neu eingemessen werden. Dies bedingt jedoch das Einspielen eines geeigneten Anregungssignales. Letzte­ res muß selbstverständlich hörbar sein und kann daher zum einen die Insas­ sen des Fahrzeuges irritieren. Ferner erhält man hiermit nur indirekt Aussa­ gen über die Wirksamkeit des aktiven Schallabsorptionssystemes, tatsäch­ lich erhält man nur Aussagen über das Übertragungsverhalten des gesam­ ten Regelkreises. Es ist hiermit also nicht ableitbar, ob das aktive Schallab­ sorptionssystem den Schalldruck im Fahrzeug-Innenraum bei irgendeiner Frequenz auch hörbar verstärkt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer ein aktives Schallabsorptionssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 unter allen Umständen und Randbedingungen im Hinblick auf eine bestmög­ liche Schallabsorption selbsttätig eingestellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß zeitweilig eine Regler-Kenn­ größe verändert wird, daß mit den verschiedenen Regler-Kenngrößen die Differenz der jeweiligen Schalldruckspektren (im Fahrzeug-Innenraum) ge­ bildet wird, und daß die optimale Regler-Kenngröße im Hinblick auf eine gewisse Differenz eingestellt wird. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird der Regler ausgehend von seiner Grundeinstellung selbsttätig quasi verstimmt. Hierzu wird eine Regler-Kenngröße verändert, so beispielsweise bzw. bevorzugt die Regler-Verstärkung. Alternativ kann es sich bei dieser zu verändernden Regler-Kenngröße jedoch auch um eine einstellbare Phasenverschiebung oder um zumindest einen einstellbaren Regler-Filterkoeffizienten handeln. Des besseren Verständnisses wegen wird jedoch in den folgenden Erläuterungen die Regler-Verstärkung als zu verän­ dernde Regler-Kenngröße zugrundegelegt.

Die vorliegende Erfindung geht somit von den folgenden Grundsätzen aus:

• 1. Es existiert eine optimale Regler-Verstärkung, bei der das aktive Schallabsorptionssystem den Schalldruck p_ges im Fahrzeug-Innen­ raum im gewünschten Frequenzbereich abbaut und gleichzeitig keine störende Anfachung in anderen Frequenzbereichen verursacht. Wie dem Fachmann bekannt ist, ist nämlich jeder Schalldruck-Abbau bzw. jede Schalldruck-Absorption in einem ersten Frequenzband zwangsläufig mit einer (wenn auch minimalen) Schalldruckverstärkung in einem anderen Frequenzband verbunden.
• 2. Wird nun diese optimale Regler-Verstärkung erhöht, so verstärkt sich nicht nur der Schalldruckabbau im ersten Frequenzband, sondern auch die Schalldruck-Anfachung im zweiten Frequenzband. Bei einer zu starken Erhöhung der Regler-Verstärkung wird schließlich der Re­ gelkreis instabil.
• 3. Wird hingegen die optimale Regler-Verstärkung verringert (oder all­ gemein die zunächst optimale Regler-Kenngröße irgendwie verän­ dert), so wird auch die Wirksamkeit des Schallabsorptionssystemes und gleichzeitig die Anfachung im zweiten Frequenzband reduziert.

Die vorliegende Erfindung nutzt nun die Variation der Wirksamkeit im Hin­ blick auf eine Schallabsorption bzw. die Variation der Anfachung infolge einer Veränderung der Regler-Verstärkung, um Aussagen über die tatsächli­ che Wirksamkeit zur Schalldruckreduzierung bzw. zur Anfachung des Schalldruckes im Fahrzeug-Innenraum zu treffen. Dabei wird folgenderma­ ßen vorgegangen: Nachdem der Regler entsprechend den ursprünglichen Parametern der einzelnen Übertragungsglieder des Regelkreises optimal hinsichtlich der Wirksamkeit zur Schalldruckreduzierung ausgelegt wurde, hängt die absolute Schalldruckreduzierung von der optimalen Regler-Ver­ stärkung ab. Geht man nun von einer gegebenen Regler-Verstärkung aus, so kann man diese in einem gewissen Bereich variieren, ohne daß eine stö­ rend hörbare Änderung der Schalldruckreduzierung auftritt. Stärkere Ver­ änderungen der Regler-Verstärkung (oder allgemein einer Regler-Kenn­ größe) hingegen führen zu einer stärkeren Anfachung. Wird nun bei ver­ schiedenen Regler-Verstärkungen das jeweilige Schalldruckspektrum ermit­ telt und wird anschließend daran die Differenz der jeweiligen Schalldruck­ spektren, die mit den verschiedenen Regler-Verstärkungen erzielt wurden, gebildet, so kann eine optimale Regler-Verstärkung im Hinblick auf eine ge­ wisse Differenz eingestellt werden.

Erfindungsgemäß wird somit der Regelkreis zeitlich abwechselnd mit zumin­ dest zwei verschiedenen Regler-Kenngrößen betrieben. Das damit erzielte Ergebnis wird analysiert, und zwar werden die jeweiligen Schalldruckspek­ tren aufgenommen und deren Differenz gebildet. Hat diese Differenz einen bestimmten Wert, so liegt dann eine optimale Regler-Kenngröße vor. Dabei kann diese Differenz ein fester Schwellwert sein, sie kann aber auch als be­ liebige Funktion abgelegt sein oder die jeweils optimale Regler-Kenngröße kann als experimentell ermittelter Wert in Abhängigkeit von der Differenz der Schalldruckspektren tabellarisch abgelegt sein.

Meßtechnisch kann die mit einer Veränderung einer Regler-Kenngröße ein­ hergehende Wirksamkeitsveränderung der Schallabsorption und die damit verbundene Veränderung einer Anfachung einfach erfaßt werden. Bei­ spielsweise durch eine FFT-Analyse kann hierzu das Schalldruckspektrum im Fahrzeug-Innenraum jeweils bei einem festen Wert der Regler-Verstär­ kung (oder Regler-Kenngröße) bestimmt werden. In Frage kommen hierbei sowohl die absoluten Beträge der Schalldruckspektren als auch logarith­ mierte Beträge o. ä. Ebenfalls denkbar ist es, anstelle der FFT-Werte mit spezifischen Lautheiten oder Terzspektren zu arbeiten oder mit gefilterten Schalldruckpegeln die Differenzen bei jeder Umschaltung der Regler-Kenn­ größe zu berechnen.

Um die beschriebene Routine, d. h. die Differenzbildung zwischen zwei Schalldruckspektren sowie die davon abhängige Einstellung der Regler- Kenngröße möglichst einfach zu halten, um andererseits jedoch auch eine größtmögliche Änderung der jeweiligen Differenzwerte in Abhängigkeit von einer Änderung der Regler-Kenngröße zu erzielen, wird bevorzugt die Diffe­ renz zwischen den Schalldruckspektren in einem solchen Frequenzbereich analysiert, in dem eine Anfachung erfolgt. Für die Bewertung der Differenz­ spektren ist es somit hilfreich, die maximale Anfachung des Schalldruckes im Fahrzeug-Innenraum zu betrachten, die - wie bekannt - mit zunehmender Regler-Verstärkung wächst. Insbesondere wenn man mit der Regler-Ver­ stärkung in die Nähe der Stabilitätsgrenze des Reglers gelangt, nimmt die Anfachung überproportional schnell mit einer Erhöhung der Regler-Verstär­ kung zu. Gibt man nun einen Maximalwert für die Anfachung vor, dann kann man bei Überschreiten dieses Anfachungs-Maximalwertes oder auch Anfa­ chungs-Schwellwertes die Regler-Verstärkung wieder verringern. Eine dar­ auffolgende Veränderung der Regler-Kenngröße bzw. Umschaltung zwi­ schen zwei Regler-Verstärkungswerten kann dann auf einem insgesamt niedrigeren Regler-Verstärkungsniveau weiter durchgeführt werden. Generell wird somit die Regler-Kenngröße bei Überschreiten eines Anfachungs- Schwellwertes im Sinne einer Verringerung der Differenz der Schalldruck­ spektren verändert.

Andererseits kann dann, wenn ein bestimmter Anfachungs-Schwellwert noch nicht erreicht ist, das Reglerverstärkungsniveau erhöht werden. Die darauf­ folgende Umschaltung zwischen zwei Regler-Verstärkungen kann somit ins­ gesamt auf einem höheren Niveau erfolgen. Allgemein kann somit die Reg­ ler-Kenngröße bei Unterschreiten eines Anfachungs-Schwellwertes im Sinne einer Erhöhung der Differenz der Schalldruckspektren verändert werden.

Allgemein kann dabei die Erhöhung oder Verringerung der Regler-Verstär­ kung mit konstanten Faktoren erfolgen oder in Abhängigkeit vom Wert der ermittelten Anfachung. Dies bedeutet, daß beispielsweise die Regler-Ver­ stärkung stärker reduziert wird, wenn eine größere Anfachung erfaßt wird. Der Faktor für die Modifikation der Regler-Verstärkung kann dann - wie oben bereits angegeben - eine Funktion sein, die abhängig ist von der Anfachung.

Dieser Faktor kann aber auch einer Tabelle entnommen werden, die die beste Veränderung der Regler-Verstärkung in Abhängigkeit von der Anfa­ chung aus experimentell ermittelten Werten enthält.

Anstelle oder zusätzlich zur Auswertung in demjenigen Frequenzbereich, in dem eine Anfachung erfolgt, kann jedoch auch der Schalldruckabbau, d. h. die wirksame Schallabsorption analysiert werden. Das heißt, die Differenz der Schalldruckspektren kann auch in einem solchen Frequenzbereich ana­ lysiert werden, in dem die hauptsächliche Schalldruck-Reduzierung erfolgt. Selbstverständlich können auch gemittelte oder anderweitig gewichtete Werte aus dem Schalldruckspektrum herangezogen werden oder auch nur einzelne Frequenzbänder betrachtet werden. Generell erhält man durch das beschriebene Verfahren bei geeigneter Wahl der Schwellwerte automatisch eine optimale Regler-Verstärkung (oder allgemein Regler-Kenngröße), bei der der Regler 12 stabil und mit maximal erzielbarer Schalldruckreduktion ar­ beitet.

Wie bereits mehrfach erwähnt, liegt der Erfindung zugrunde, daß zeitweilig eine Regler-Kenngröße (bevorzugt die Regler-Verstärkung) verändert wird. Zeitweilig wird somit zwischen zumindest zwei Regler-Kenngrößen umge­ schaltet. Dieses Umschalten (bevorzugt der Verstärkung) kann dabei sowohl in regelmäßigen zeitlichen Abständen als auch in unregelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgen. Der Wechsel zwischen den einzelnen Regler-Verstär­ kungen/Regler-Kenngrößen kann dabei als Sprungfunktion ausgeführt wer­ den, aber auch als Rampe oder anderweitig geglättet, um eine Hörbarkeit dieses Umschaltvorganges für die Fahrzeug-Insassen zu verhindern. Dabei kann - wie bereits erläutert - die zu verändernde Regler-Kenngröße nur ge­ ringfügig verändert werden, um bereits hinreichend genaue Aussagen zu erhalten. Abweichend davon ist es jedoch auch möglich, die zu verändernde Regler-Kenngröße maximal zu verändern und zwar durch Einschalten bzw. Ausschalten des gesamten Reglers 12 des aktiven Schallabsorptionssyste­ mes. Auch hiermit können nach dem bereits beschriebenen Verfahren die Differenzen zwischen den jeweiligen Schalldruckspektren gebildet und aus­ gewertet werden. Auch hieraus resultiert eine absolute Aussage über die Auswirkung des aktiven Schallabsorptionssystemes auf den Schalldruck p_ges im Fahrzeug-Innenraum. Dabei kann dieses letztgenannte Verfahren des Ein- bzw. Ausschaltens des Reglers 12 auch für adaptive Regelsysteme be­ nutzt werden, um die Leistungsfähigkeit bzw. die korrekte Arbeitsweise eines adaptiven aktiven Schallabsorptionssystems zu überprüfen, wobei sowohl feed-forward- als feed-back-Verfahren in Betracht kommen. Angemerkt sei noch, daß die Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 sich jedoch auf nicht-adaptive aktive Schallabsorptionssysteme bezieht.

Wie bereits kurz erläutert, können die Schalldruckspektren bevorzugt mit dem ohnehin vorhandenen und notwendigen Mikrophon 11 des Reglers 12 aufgenommen werden. Dabei können sich jedoch gleichzeitig mit einem Um­ schalten der jeweils zu verändernden Regler-Kenngröße auch weitere Randbedingungen ändern. So kann sich beispielsweise der Fahrbahnbelag, auf welchem das Kraftfahrzeug dahinfährt, ändern, was gleichzeitig eine Veränderung des Schalldruckes p_ges im Fahrzeug-Innenraum bewirkt. Durch einen anderen Fahrbahnbelag nämlich oder auch durch Seitenwind, eine andere Fahrgeschwindigkeit o. ä. ändert sich nämlich selbstverständlich der störende Schalldruck p_stör im Fahrzeug-Innenraum. Um Fehlmessungen, die sich durch derartige Änderungen ergeben würden, zu eliminieren, wird be­ vorzugt die Veränderung der Regler-Kenngröße (Regler-Verstärkung) mehrmals durchgeführt und aus den daraus resultierenden Differenz-Werten ein zu analysierender Differenz-Mittelwert gebildet. Dieser Differenz-Mittel­ wert ist dann gleichzusetzen mit der Differenz der Schalldruckspektren, wie sie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben wurde. Somit werden also Veränderungen des Schalldruckes p_stör bzw. p_ges, die durch eine veränderte Anregung von außen entstehen, dadurch eliminiert, daß die Um­ schaltung des Reglers zwischen verschiedenen Regler-Kenngrößen/Regler- Verstärkungen öfters wiederholt wird und daß diese mehreren Differenzspek­ tren oder Differenzwerte, die sich durch Differenzbildung der dann jeweiligen Schalldruckspektren ergeben, gemittelt werden. Damit werden nämlich nur diejenigen Änderungen des Schalldruckes, die mit der Veränderung der Regler-Kenngröße/Regler-Verstärkungen zusammenhängen und somit mit den Differenzspektren korreliert sind, berücksichtigt, während sich alle ande­ ren Schalldruck-Veränderungen infolge wechselnder Anregungen oder ande­ ren wechselnder Schallquellen im Fahrzeug-Innenraum (beispielsweise durch ein Radio-Gerät) auslöschen. Man erhält somit eine zuverlässige Aus­ sage über die Wirksamkeit der Funktionsfähigkeit des aktiven Schallabsorp­ tionssystemes. Diese Vorgehensweise der mehrmaligen Veränderung der Regler-Kenngröße wird im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 3 noch nä­ her erläutert.

Um festzustellen, wie oft die Regler-Kenngröße bzw. Regler-Verstärkung zwischen zwei Werten umgeschaltet werden sollte, um eine ausreichende Eliminierung von Störeinflüssen zu erhalten, kann wie folgt vorgegangen werden: Bei gleicher Regler-Kenngröße können zusätzlich die Differenzen der hierbei erzielten Schalldruckspektren gebildet und gemittelt werden. Wenn sich diese Differenzen gegen Null mitteln, ist eine ausreichende Mitte­ lungszahl erreicht und der Auswertungsprozeß kann beginnen. In anderen Worten kann somit zur Überprüfung der Konvergenz des Verfahrens die Differenz zwischen den eventuell gemittelten Spektren mit jeweils gleicher Regler-Verstärkung gebildet werden. Bei ausreichender Konvergenz müssen sich diese Differenzen zu Null mitteln. Dies läßt sich somit ausnutzen, um quasi online die Zahl der nötigen Mittelungen der Differenzen festzulegen, nach denen eine Auswertung erfolgt.

Im übrigen empfiehlt es sich, zur Erzielung optimaler Meßergebnisse bei je­ der definierten Regler-Kenngröße nicht nur ein einziges Schalldruckspektrum zu ermitteln, sondern vielmehr einen Mittelwert aus mehreren Schalldruck­ spektren zu bilden. Auch dies zeigt die nunmehr erläuterte Fig. 3:
In Fig. 3 ist über der Zeit als Abszisse die Regler-Verstärkung - dies sei hier die zu verändernde Regler-Kenngröße - auf der Ordinate aufgetragen. Wie ersichtlich wird über der Zeit die Regler-Verstärkung zwischen zwei Verstär­ kungswerten A und B zeitweise umgeschaltet.

Dabei werde zunächst der Regelkreis gemäß Fig. 2 mit einer Regler-Ver­ stärkung A betrieben. Innerhalb der Zeitspanne t₁ werden dabei mehrere Schalldruckspektren ermittelt - dies ist durch die vertikalen Striche auf der zugehörigen geraden Strecke dargestellt - wonach einige dieser Schalldruckspektren gemittelt werden. Dies ist durch die Zusammenfassung der einzelnen Schalldruckspektren in einer Ellipse, die mit der Ziffer 1 be­ zeichnet ist, dargestellt.

Anschließend wird auf die Regler-Verstärkung mit dem Wert B umgeschaltet. Nunmehr befinden wir uns in der Zeitspanne t₂. Auch hier werden wieder mehrere Schalldruckspektren im Fahrzeug-Innenraum erfaßt und gemittelt, was durch die Ellipse 2 dargestellt ist. Zwischen diesen jeweils gemittelten Schalldruckspektren wird nun die Differenz gebildet, der entsprechende Dif­ ferenz-Wert ist mit 7 bezeichnet.

Weiterhin wird in dieser Zeitspanne t₂ nochmalig ein gemitteltes Schalldruck­ spektrum aufgenommen, das durch die Ellipse 3 dargestellt ist. An­ schließend wird wieder auf die Regler-Verstärkung A umgeschaltet, nunmehr befinden wir uns in der Zeitspanne t₃. Hier wird abermalig ein gemitteltes Schalldruckspektrum ermittelt, dieses ist in der Ellipse 4 dargestellt. Die Dif­ ferenz der Schalldruckspektren bzw. Ellipsen 4 und 3 wird abermals gebildet, der entsprechende Differenz-Wert ist mit 8 bezeichnet.

In der folgenden Zeitspanne t₄ wird der bereits beschriebene Vorgang nochmals wiederholt, d. h. es wird wieder auf die Regler-Verstärkung mit dem Wert B umgeschaltet. Abermalig wird ein Schalldruckspektrum 6 ermit­ telt, das mit dem zuvor noch in der Zeitspanne t₃ ermittelten Schalldruck­ spektrum 5 verglichen wird. Die entsprechende Differenz ist mit 9 bezeich­ net. Nunmehr liegen drei Differenzwerte 7, 8, 9 vor, von denen abermals ein Mittelwert gebildet wird, um die oben erläuterten Störeinflüsse von außen zu eliminieren. Durch Mittelung der einzelnen Differenzwerte 7, 8, 9 ergibt sich somit ein Differenz-Mittelwert 10, der nun zur erfindungsgemäßen Analyse herangezogen werden kann und erfindungsgemäß die Grundlage für die op­ timal einzustellende Regler-Verstärkung/Regler-Kenngröße bildet. Dabei können selbstverständlich auch mehrere Differenzwerte ermittelt werden, die hier erläuterte Zahl von 3 Stück ist lediglich beispielhaft.

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die beschriebene Routine zur Einstellung einer optimalen Regler- Kenngröße bei einer Fehlererkennung beendet wird. In diesem Zusammen­ hang wird quasi überprüft, ob der Regelkreis selbst nicht bereits instabil ist. Bei einer möglichen Instabilität fängt nämlich der Regelkreis an, mit zuneh­ mender Amplitude zu schwingen, solange bis ein Übertragungsglied des Regelkreises aufgrund seiner Bauweise keine größere Amplitude mehr zu­ läßt. Durch eine Überprüfung des zeitlich gemittelten, vorher evtl. noch ge­ eignet gefilterten Schalldruckes kann man den Zustand der Instabilität er­ kennen, wenn dieser einen Maximalwert überschreitet, der unterhalb des physikalisch maximal möglichen Schalldruckes und über einem üblicher­ weise sinnvollen Schalldruck liegt. Beim Überschreiten dieses Schwellwertes wird der Regler bevorzugt abgeschaltet, es kann jedoch auch ein anderer Fehlerbehandlungsalgorithmus eingeleitet werden. So kann beispielsweise die Regler-Verstärkung um mehrere 10er Potenzen erniedrigt werden oder es kann ein neuer Einmeßvorgang gestartet werden, welcher im wesentli­ chen einer Initialisierungsroutine entspricht, wie sie in der bereits eingangs erwähnten deutschen Patentanmeldung 44 46 080 kurz beschrieben ist. So kann vorgesehen sein, den Regler dann abzuschalten, wenn der Schalldruck im Fahrzeug-Innenraum unmäßig laut ist und das aktive Schallabsorptions­ system aufgrund seiner physikalisch maximal möglichen Amplitude nicht mehr ohne Beschädigung der Regelkreis-Übertragungsglieder oder ohne starke Verzerrungen den Schalldruck p_stör reduzieren kann. Dabei kann zur Überprüfung anstelle des Schalldruck-Maximalwertes auch jedes andere Signal im Regelkreis benutzt werden, so beispielsweise die Ausgangsspan­ nung des Reglers 12 bzw. ein Ansteuerungs-Maximalwert U_LS für den Laut­ sprecher. Wie bereits kurz angedeutet, kann auch dann, wenn der Algorith­ mus zur Fehlererkennung einen Fehlerfall erkennt, also wenn sich z. B. die Regler-Verstärkung auf einen wesentlich unter dem Vorgabewert liegenden Wert einstellt, ein Einmeßvorgang gestartet werden, der die Regelkreispa­ rameter neu vermißt und die zugehörigen Reglerparameter, insbesondere alle, d. h. auch diejenigen, die nicht im Fehlererkennungsalgorithmus variiert werden, erneut richtig einstellt.

Zusammenfassend wird somit mit der vorliegenden Erfindung ein zuverlässi­ ges Kriterium erfaßt, das eine genaue Aussage über die Wirksamkeit der Schallabsorption bzw. über die Anfachung des Schallabsorptionssystems zuläßt, um damit eine Regler-Kenngröße, insbesondere die Regler-Verstär­ kung optimal einzustellen und den unerwünschten Fall der zu großen Reg­ ler-Verstärkung, der zu einer Regelkreisinstabilität führen würde, zu vermei­ den. Es ist somit möglich, das erfindungsgemäße aktive Schallabsorptions­ system auf korrektes Arbeiten hin zu überprüfen. Insbesondere wird eine Erhöhung des Schalldruckes im Fahrzeug-Innenraum bei Defekt des aktiven Schallabsorptionssystemes oder bei veränderten Randbedingungen vermie­ den.

Claims (13)

1. Aktives Schallabsorptionssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Lautsprecher (13) zur Erzeugung von Schalldruck (p_{aktives system}), der von einem als Eingangsgröße den Schalldruck (p_ges) im Fahrzeug-Innenraum verarbeitenden Regler (12) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zeitweilig (Zeitspannen t₁, t₂, t₃, t₄) eine Regler-Kenngröße (Regler-Verstärkung A, B) verändert wird, daß mit den verschiedenen Regler-Kenngrößen (A, B) die Differenz (7, 8, 9, 10) der jeweiligen Schalldruckspektren gebildet wird, und daß die op­ timale Regler-Kenngröße im Hinblick auf eine gewisse Differenz ein­ gestellt wird.

2. Schallabsorptionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den Schalldruckspektren in einem solchen Frequenzbereich analysiert wird, in dem eine Anfachung erfolgt.

3. Schallabsorptionssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler-Kenngröße bei Überschrei­ ten eines Anfachungs-Schwellwertes im Sinne einer Verringerung der Differenz der Schalldruckspektren verändert wird.

4. Schallabsorptionssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler-Kenngröße bei Unterschrei­ ten eines Anfachungs-Schwellwertes im Sinne einer Erhöhung der Differenz der Schalldruckspektren verändert wird.

5. Schallabsorptionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Schalldruckspektren in einem solchen Frequenzbereich analysiert wird, in dem die haupt­ sächliche Schalldruck-Reduzierung erfolgt.

6. Schallabsorptionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils optimale Regler-Kenngröße als experimentell ermittelter Wert in Abhängigkeit von der Differenz der Schalldruckspektren tabellarisch abgelegt ist.

7. Schallabsorptionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Regler-Kenngröße mehrmals durchgeführt und aus den daraus resultierenden Differenz- Werten (7, 8, 9) ein zu analysierender Differenz-Mittelwert (10) gebil­ det wird.

8. Schallabsorptionssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrmaliger Annahme zweier ver­ schiedener Regler-Kenngrößen (Regler-Verstärkungswerte A, B) zu­ sätzlich die Differenzwerte der Schalldruckspektren bei jeweils glei­ cher Kenngröße gebildet und gemittelt werden, und daß eine Annähe­ rung dieses zusätzlichen gemittelten Differenzwertes gegen Null ein Hinweis auf einen ausreichend genauen Differenz-Mittelwert (10) aus Anspruch 7 ist.

9. Schallabsorptionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verändernde Regler-Kenngröße die Regler-Verstärkung ist.

10. Schallabsorptionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verändernde Regler-Kenngröße eine einstellbare Phasenverschiebung oder zumindest ein einstellba­ rer Regler-Filterkoeffizient ist.

11. Schallabsorptionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalldruckspektren mit dem Mikro­ phon (11) des Reglers (12) aufgenommen werden.

12. Schallabsorptionssystem nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die beschriebene Routine bei einer Fehlererkennung, so bei Überschreiten eines Schalldruck-Maximal­ wertes oder eines Ansteuerungs-Maximalwertes des Lautsprechers (13) oder bei einem wesentlich vom Vorgabewert abweichenden Regler-Kenngrößenwert beendet wird.

13. Schallabsorptionssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Fehlererkennung ein neuer Einmeßvorgang gestartet wird.