CN116564262A - 一种用于建立电动汽车低频降噪系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于建立电动汽车低频降噪系统的方法，包括：在车辆底盘设置振动传感器，以获取车辆底盘的不同位置处的滚动噪声，在车辆内部设置音频采集装置，并采集滚动噪声传递至车辆内部的误差音频；利用控制器接收所述振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的滚动噪声的误差音频，并根据滚动噪声和滚动噪声的误差音频确定参考振动传感器；利用所述控制器确定车载扬声器和所述音频采集装置的传递函数；所述控制器根据所述参考振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频；利用所述扬声器输出所述控制器确定的降噪音频。

Description

一种用于建立电动汽车低频降噪系统的方法

技术领域

本发明涉及电动汽车低频噪声的降噪技术领域，具体地，涉及一种用于建立电动汽车低频降噪系统的方法。

背景技术

在电动车领域，低频噪声是电动汽车的主要噪声来源，低频噪声主要有轮胎滚动噪声、风噪等，通过常规的阻断传播路径的方式较难降低低频噪声，且通过物理降噪方式，会增加材料成本，同时也会影响汽车重量、汽车气味等用户体验。因此如何寻找一种有效的方法，降低低频噪声的同时，为用户提供更好的驾驶体验，是目前亟待解决的问题。目前存在的解决方案，应用模块多，成本较高，整体系统结构复杂，批量状态较难，且通用性较差，可移植性不好。

发明内容

为解决上述问题的至少一个方面，本发明提供一种用于建立电动汽车低频降噪系统的方法，包括：在车辆底盘设置振动传感器，以获取车辆底盘的不同位置处的滚动噪声，在车辆内部设置音频采集装置，并采集滚动噪声传递至车辆内部的误差音频；利用控制器接收所述振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的滚动噪声的误差音频，并根据滚动噪声和滚动噪声的误差音频确定参考振动传感器；利用所述控制器确定车载扬声器和所述音频采集装置的传递函数；所述控制器根据所述参考振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频；利用所述扬声器输出所述控制器确定的降噪音频。

优选地，根据滚动噪声和滚动噪声的误差音频确定参考振动传感器的步骤包括：基于滚动噪声的传递路径在车辆底盘选择多组振动参考点，分别在每一组振动参考点处设置所述振动传感器；分别对每一组振动参考点对应的所述振动传感器采集的振动噪声进行傅里叶变换，以确定滚动噪声频率；分别将每一组振动参考点确定的滚动噪声频率与所述音频采集装置采集的音频进行相干性计算，确定相干性最强的一组振动参考点作为所述参考振动传感器的安装位置。

优选地，所述控制器根据所述参考振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频的步骤还包括：关闭所述车载扬声器，利用所述音频采集装置采集车辆内部的未降噪音频；开启所述车载扬声器，利用所述音频采集装置采集车辆内部的降噪后音频；基于未降噪环境音频和降噪后环境音频的调节所述音频采集装置采集的车辆内部音频的权重系数。

优选地，所述控制器根据所述参考振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频的步骤还包括：确定所述车载扬声器发出的降噪音频的幅值权重。

优选地，所述控制器根据所述参考振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频的步骤还包括：设置所述音频采集装置的门限系数，所述门限系数用于所述控制器对所述音频采集装置获取的车来内部的音频进行过滤。

优选地，在车辆内部设置音频采集装置的步骤还包括：基于座椅的位置按照预设距离设置所述音频采集装置。

优选地，基于所述座椅的位置按照预设距离设置音频采集装置的步骤包括：在前排座椅的中间位置处、驾驶位座椅的左上方顶棚处和副驾驶位座椅的右上方顶棚处分别设置麦克风，在后排座椅的中间位置对应的顶棚中现处以及后排座椅的左上方和右上方对应的顶棚处分别设置麦克风，使顶棚两侧的麦克风关于中线对称，使顶棚中线同侧的麦克风的连线与顶棚中线平行。

本发明的电动汽车降噪系统具有以下有益效果：根据振动传感器采集的振动噪声与车辆内部的音频采集装置获取的误差音频确定参考振动传感器的位置，以提高降噪效率。即通过获取参考振动传感器采集的滚动噪声提高确定的降噪音频的降噪效果。通过确定扬声器和音频采集装置的传递函数提高输出降噪音频的精度。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1示出了根据本发明实施例的用于建立电动汽车低频降噪系统的方法的应用场景示意图；

图2示出了根据本发明实施例的用于建立电动汽车低频降噪系统的方法的参考振动传感器示意图；

图3示出了根据本发明实施例的用于建立电动汽车低频降噪系统的方法的音频采集装置示意图。

附图标记说明：

10、参考振动传感器；11、第一振动传感器；12、第二振动传感器；13、第三振动传感器；14、第四振动传感器；20、音频采集装置；21、第一麦克风；22、第二麦克风；23、第三麦克风；24、第四麦克风；25、第五麦克风；26、第六麦克风；30、控制器；40、车载扬声器；50、车辆底盘。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的一个实施例提出了一种用于建立电动汽车低频降噪系统的方法，包括：在车辆底盘设置振动传感器，以获取车辆底盘的不同位置处的滚动噪声，在车辆内部设置音频采集装置，并采集滚动噪声传递至车辆内部的误差音频；利用控制器接收振动传感器采集的滚动噪声和音频采集装置采集的滚动噪声的误差音频，并根据滚动噪声和滚动噪声的误差音频确定参考振动传感器；利用控制器确定车载扬声器和音频采集装置的传递函数；控制器根据参考振动传感器采集的滚动噪声和音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频；利用扬声器输出控制器确定的降噪音频。

具体地，如图1所示，用于采集车辆滚动噪声的振动传感器和音频采集装置20包括多个，多个振动传感器和音频采集装置20均与控制器30电联连接，其中，多个振动传感器采用A2B串联的方式连接，每个振动传感器包括x轴、y轴和z轴三个方向，作为参考信号的信号来源。其布置位置为汽车底盘，通过固定剂与车身紧密贴合。音频采集装置20的多个麦克风设置在车辆内部，多个麦克风采集车辆内部的环境音频。控制器30与车载扬声器40电连接，以控制车载扬声器40发出降噪音频，该降噪音频用于抵消传递至车辆内部的车辆滚动噪声。控制器30可以包括RNC核心控制模块。

根据滚动噪声和滚动噪声的误差音频确定参考振动传感器的步骤包括：基于滚动噪声的传递路径在车辆底盘50选择多组振动参考点，分别在每一组振动参考点处设置振动传感器；分别对每一组振动参考点对应的振动传感器采集的振动噪声进行傅里叶变换，以确定滚动噪声频率；分别将每一组振动参考点确定的滚动噪声频率与音频采集装置20采集的误差音频进行相干性计算，确定相干性最强的一组振动参考点作为参考振动传感器10的安装位置。需要指出的是，在本步骤中，音频采集装置20采集的车辆内部的音频为扬声器未开启时滚动噪声传递至车辆内部的误差噪声。以车内音频采集装置20获得的误差噪声频谱数据作为基准，车辆底盘20同振动位置的频谱数据，分别进行多重相干系数计算，在主要峰值点处，多重相干系数大于0.9，认为该底盘振动位置与车内噪声强相关，特别地关注滚动噪声中50Hz—300Hz的频率范围。

在另外的实施例中，参考振动传感器10的安装位置的选择还可以基于对单个振动传感器在不同位置处分别采集振动噪声，并由控制器30对振动传感器采集的多组振动噪声分别与音频采集装置20采集的误差噪声进行相干性计算，以确定参考振动传感器10的位置。例如，对目标车辆进行摸底测试，主要包括测试工况规划，通常选取小方砖路面匀速40km/h行驶作为摸底工况，车辆轮胎胎压为标准半载舒适胎压，对路面滚动噪声进行充分激励，对主要车辆底盘20传递路径进行振动传感器布置，获得不同位置点振动数据，通过主成成分分析，选择相干性最强的四个点作为振动参考点。

实车传递函数具体是指车载扬声器40到音频采集装置20之间的传递函数，通过车载扬声器40发出频率成分包含白噪声的音频进行激励，音频采集装置20处获得的信号存在衰减及传递差异，由于传递函数根据扬声器、误差传感器位置不同而有所差异，控制器30通过对车载扬声器40和设定位置处的音频采集装置20的传递函数进行确定。

在确定的振动参考点设置参考振动传感器10，并采用相对位置固定的车载扬声器40和音频采集装置20建立低频降噪系统。通过控制器30获取参考振动传感器10的采集的振动噪声，音频采集装置20采集的车辆内部音频，以及车载扬声器40到音频采集装置20之间的传递函数，确定降噪音频。并进一步控制车载扬声器40播放降噪音频，以实现对振动噪声的抵消。

在本实施例中，如图2所示，参考振动传感器10包括设置在左前悬下摆臂后端的第一振动传感器11、设置在后悬左下摆臂被动端的第二振动传感器12、设置在后悬右下摆臂被动端的第三振动传感器13和设置在后悬右拉杆被动端的第四振动传感器14。第一采集模块10的各振动传感器通过固定剂与车身紧密贴合。

在本实施例中，在车辆内部设置音频采集装置的步骤还包括：基于座椅的位置按照预设距离设置音频采集装置。具体地，根据座椅的位置判断乘车人员的人耳位置，以乘车人员的人耳位置为参考点，以30cm为半径，结合汽车顶棚结构，进行位置选定。在前排座椅的中间位置处、驾驶位座椅的左上方顶棚处和副驾驶位座椅的右上方顶棚处分别设置麦克风，在后排座椅的中间位置对应的顶棚中现处以及后排座椅的左上方和右上方对应的顶棚处分别设置麦克风，使顶棚两侧的麦克风关于中线对称，使顶棚中线同侧的麦克风的连线与顶棚中线平行。具体地，如图3所示，设置在驾驶位座椅上方顶棚扶手后卡扣左下方的第一麦克风21、设置在前排天窗正下方顶棚中间位置的第二麦克风22、设置在副驾驶座椅斜上方顶棚的第三麦克风23、设置在右后排座椅位置上方顶棚的第四麦克风24、设置在顶棚中线与第四麦克风24水平对齐的第五麦克风25，以及与第四麦克风24关于顶棚中线对称的第六麦克风26。在另外的实施例中，音频采集装置20还可以包括四个、八个或者多个麦克风，且多个麦克风固定设置在车辆的顶棚内，且多个麦克风中的每两个麦克风之间的位置关于车辆顶棚的中线对称。

本领域技术人员可以理解地，车载扬声器40当前播放的降噪音频为控制器30基于前一时刻获取的参考振动传感器10采集的滚动噪声，以及前一时刻音频采集装置20采集的车辆内部音频，并结合车载扬声器40到音频采集装置20之间的传递函数确定的。

在一些实施例中，控制器30根据参考振动传感器1采集的滚动噪声和音频采集装置20采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频的步骤还包括：关闭车载扬声器40，利用音频采集装置20采集车辆内部的未降噪音频；开启车载扬声器40，利用音频采集装置20采集车辆内部的降噪后音频；基于未降噪音频和降噪后音频调节音频采集装置20采集的车辆内部音频的权重系数。

具体地，控制器30确定降噪音频的步骤中，还可以包括对降噪效果的优化。即控制器通过音频采集装置20获取车载扬声器40播放降噪音频前后车辆内部音频的差别，调节音频采集装置20的多个麦克风采集的车辆内部音频权重系数。

在一些实施例中，控制器30根据参考振动传感器10采集的滚动噪声和音频采集装置20采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频的步骤还包括：确定车载扬声器40发出的降噪音频的幅值权重，调节不同车载扬声器40幅值。设置音频采集装置20的门限系数，门限系数用于控制器30对音频采集装置20获取的车来内部的音频进行过滤。防止突然出现的干扰使系统发散。在另外的实施例中，还包括对收敛步长的调节。控制器30通过调节收敛步长在确定降噪音频的过程中以确保时效性，同时避免系统发散影响系统稳定。

在一些实施例中，用于建立电动汽车低频降噪系统的方法还包括对降噪系统进行仿真，即通过仿真分析对收敛步长、幅值权重、权重系数、门限系数确定系数稳定范围，则控制器20对每一个参数的调节范围取决于前期仿真分析，或者经验值。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文。

Claims (7)

1.一种用于建立电动汽车低频降噪系统的方法，其特征在于，包括：

在车辆底盘设置振动传感器，以获取车辆底盘的不同位置处的滚动噪声，在车辆内部设置音频采集装置，并采集滚动噪声传递至车辆内部的误差音频；

利用控制器接收所述振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的滚动噪声的误差音频，并根据滚动噪声和滚动噪声的误差音频确定参考振动传感器；

利用所述控制器确定车载扬声器和所述音频采集装置的传递函数；

所述控制器根据所述参考振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频；

利用所述扬声器输出所述控制器确定的降噪音频。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据滚动噪声和滚动噪声的误差音频确定参考振动传感器的步骤包括：

基于滚动噪声的传递路径在车辆底盘选择多组振动参考点，分别在每一组振动参考点处设置所述振动传感器；

分别对每一组振动参考点对应的所述振动传感器采集的振动噪声进行傅里叶变换，以确定滚动噪声频率；

分别将每一组振动参考点确定的滚动噪声频率与所述音频采集装置采集的音频进行相干性计算，确定相干性最强的一组振动参考点作为所述参考振动传感器的安装位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述参考振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频的步骤还包括：

关闭所述车载扬声器，利车辆内部的未降噪音频；

开启所述车载扬声器，利用所述音频采集装置采集车辆内部的降噪后音频；

基于未降噪音频和降噪后音频调节所述音频采集装置采集的车辆内部音频的权重系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述参考振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频的步骤还包括：确定所述车载扬声器发出的降噪音频的幅值权重。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述参考振动传感器采集的滚动噪声和所述音频采集装置采集的车辆内部音频以及传递函数确定降噪音频的步骤还包括：设置所述音频采集装置的门限系数，所述门限系数用于所述控制器对所述音频采集装置获取的车来内部的音频进行过滤。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在车辆内部设置音频采集装置的步骤还包括：基于座椅的位置按照预设距离设置所述音频采集装置。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述座椅的位置按照预设距离设置音频采集装置的步骤包括：

在前排座椅的中间位置处、驾驶位座椅的左上方顶棚处和副驾驶位座椅的右上方顶棚处分别设置麦克风，在后排座椅的中间位置对应的顶棚中现处以及后排座椅的左上方和右上方对应的顶棚处分别设置麦克风，使顶棚两侧的麦克风关于中线对称，使顶棚中线同侧的麦克风的连线与顶棚中线平行。