阅读说明：本技术 用于有效噪声和振动性能的内部噪声感测的方法和装置 (Method and apparatus for internal noise sensing for efficient noise and vibration performance ) 是由 W·K·马丁内兹 W·J·希尔 K·A·史密斯 于 2019-05-24 设计创作，主要内容包括：本申请总体上涉及车辆中的噪声和振动消减。更具体地,本申请教导了一种将噪声和振动限制应用于车辆子系统、测量车辆乘客舱内的声级、确定声级超过阈值水平使得噪声控制冗余,以及响应于声级超过阈值水平而除去噪声限制的系统和方法。(The present application relates generally to noise and vibration abatement in vehicles. More specifically, the present application teaches a system and method that applies noise and vibration limits to a vehicle subsystem, measures the sound level within the vehicle passenger compartment, determines that the sound level exceeds a threshold level such that noise control is redundant, and removes the noise limits in response to the sound level exceeding the threshold level.)

用于有效噪声和振动性能的内部噪声感测的方法和装置

技术领域

本公开的主题通常涉及汽车的噪声和振动控制系统，更具体地，涉及使用车辆内部音频传感器和其他车辆传感器来相对于阈值主动评估掩蔽噪声并消除噪声和振动限制，从而提高车辆效率。

背景技术

车辆子系统通常包括噪声和振动限制系统，以降低乘客舱噪声并提高乘员舒适度。例如，后差速控制模块(rear differential control module)可具有噪声和振动限制，这些限制锁定离合器以避免齿轮敲击声或限制扭矩以避免准双曲面齿轮噪声。这些限制会影响车辆的效率和全轮驱动性能，以使噪声和振动水平可接受。然而，有时这些噪声和振动限制应用于不需要该应用的情况。这些情况可包括在高速公路驾驶期间打开车窗、高音量播放音频系统、在车辆空载时自主驾驶等。在这些情况下，车辆可能会应用噪声和振动限制，从而降低了车辆系统的性能，这对车辆乘员没有明显的益处。在没有明显益处的情形下，希望能够除去噪声和振动限制。

发明内容

本公开的实施方案提供了许多优点。例如，本公开的实施方案可实现自主车辆控制命令的独立验证，以帮助诊断主控制系统中的软件或硬件条件。因此，本公开的实施方案可更稳健，提高了客户满意度。

根据本发明的一个方面，一种用于生成音频程序的空间渲染的方法，该方法包括将噪声控制应用于车辆子系统，确定乘客舱声级，将乘客舱声级与阈值比较，响应于乘客舱声级超过阈值而除去噪声控制，以及在没有噪声控制的情况下操作该车辆子系统。

根据本发明的另一方面，一种方法包括响应于噪声限制而操作车辆子系统，确定车辆乘客舱中的声级，响应于声级超过阈值而除去噪声限制(noise constraint)，以及在没有噪声限制的情况下操作该车辆子系统。

根据本发明的另一方面，一种装置包括车辆子系统、用于检测第一位置处的第一乘客舱声级并产生第一声音数据信号的第一声音传感器、用于接收第一声音数据信号并响应于第一声音数据信号超过阈值而产生控制信号的声音处理器，以及用于控制车辆子系统的车辆控制器，该车辆控制器还可操作以响应于控制信号而除去车辆子系统的噪声控制抑制。

结合附图，通过以下对优选实施方案的详细描述，本公开的上述优点和其他优点以及特征将显而易见。

附图说明

图1是示出用于实施本公开的系统和方法的车辆乘客舱的示例性环境的示意图。

图2示出了描绘用于有效噪声和振动性能的内部噪声感测的示例性系统的框图。

图3示出了描绘用于有效噪声和振动性能的内部噪声感测的示例性方法的流程图。

图4示出了阐明用于有效噪声和振动性能的内部噪声感测的另一示例性方法的流程图。

本文陈述的示例说明了本发明的优选实施方案，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

以下详细说明本质上仅为示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。此外，无意受前述背景或以下详细说明中提出的任何理论约束。例如，本发明的音频传感器和重放装置具有在车辆上使用的特定应用。然而，如本领域技术人员将理解，本发明的传感器和回放装置可具有在车辆以外的系统中的其他应用。

现代车辆有时包括各种主动安全和控制系统，例如防撞系统、自适应巡航控制系统、车道保持系统、车道居中系统、噪声和振动抑制系统等，其中车辆技术正在向半自主驾驶和全自主驾驶车辆发展。例如，噪声和振动抑制系统可操作以检测对于车辆乘员而言可能不愉快的车辆声音或振动的情况。在这种情况下，噪声和振动抑制系统可操作以改变车辆的操作特性，以便减少声音或振动，例如改变车辆发动机的正时以减少燃烧噪声或振动。或者，噪声和振动抑制系统可通过音频系统主动播放声音，该音频系统会掩蔽或除去令人不愉快的噪声，例如播放噪声消除频率以消除由发动机点火干扰引起的轰鸣声。

当以自主模式操作车辆时，当车辆无人驾驶或当车辆乘员以乘客舱高噪声的方式操作车辆(例如打开车窗、以高速行驶、通风系统以最大容量运行时或音响系统超过一定水平时)时，就会出现问题。目前描述了一种用于使用车辆麦克风相对于阈值主动评估乘客舱噪声并除去噪声和振动限制以使车辆更有效地运行的方法和系统。例如，系统可操作以确定乘客舱噪声水平超过特定阈值，然后该系统可除去抖动控制(dithering controls)使电动车辆电机更有效地操作。现有的有源噪声消除、蓝牙或其他麦克风可用于检测乘客舱噪声，并基于对乘客舱中观测到的背景噪声的测量结果来智能地控制噪声和振动限制。

现在转到图1，示出了用于实施本公开的系统和方法的车辆乘客舱105的示例性环境100的示意图。示例性车辆乘客舱105示为具有四个座椅位置，但是，本申请的系统和方法不限于四个座椅位置。可有效地使用两个、四个、六个或更多个座椅位置。四个示例性座椅位置是前左或驾驶员位置110、前右位置120、左后130位置和右后位置140。在该实施方案中，车辆乘客舱105的四个角中的每一个均设有一对扬声器115、125、135、145。扬声器配置是可变的，并且是可在本系统和方法同样有效的情况下改变。例如，可在每个角使用一个扬声器，或可在整个乘客舱中使用10个扬声器作为信息娱乐系统的一部分。扬声器配置可用于播放用于消除或避免车辆噪声的有源噪声配置音频。

车辆乘客舱105还可配备有多个麦克风155、165。麦克风可用于检测车辆乘客舱或乘客舱的某些部分内的环境噪声水平。例如，该方法和系统可利用音频振幅确定乘客舱环境噪声水平，并且确定声音是否源自车辆的左前区域，并因此抵消源自其他区域的噪声以便更好地识别扬声器的语音。此外，麦克风155、165可用作噪声消除系统的一部分。例如，可通过麦克风155检测源自车辆的一部分的声音，然后可由适当的相邻扬声器产生消除声音方式。

现在转到图2，示出了描绘用于有效噪声和振动性能的内部噪声感测的示例性系统200的框图。系统200可包括第一声音传感器212、第二声音传感器216、音频处理器208、车辆控制器202、第一噪声源203和第二噪声源204。

第一噪声源203和第二噪声源204可包括可由车辆控制器202控制的系统以降低噪声和振动。例如，这些噪声源203、204可包括电机，其中可以通过抖动校准来降低电机噪声以降低音调噪声。然而，电机的抖动校准可降低效率。噪声源203、204还可包括再生制动系统，其中再生制动量可限于更低的音调噪声，从而进一步降低效率。冷却风扇(例如与车辆电池组一起安装的冷却风扇)可限制其速度，以便以冷却效率和车辆可行驶里程为代价降低噪声。此外，电子冷却泵(例如水泵等)可通过降低运行速度来降低噪声和振动，以避免激发系统共振或结构产生的噪声。冷却泵速度降低导致冷却性能和效率降低，因此降低了车辆操作性能。HVAC加热泵可以低泵速操作以降低音调噪声，同时降低乘客舱加热性能。外部传感器维护(例如用于自主车辆操作的相机、LIDAR或雷达天线清洁和维护频率)可能会受到限制，以传感器效率降低为代价来降低运行噪声。可通过导致降低燃料经济性和燃烧效率的火花延迟或正时调节来控制燃烧噪声。可通过锁定离合器来降低来自后差速模块的噪声，以避免剧烈的咔嗒声，限制扭矩以避免准双曲面齿轮噪声。这也可导致车辆效率和性能下降。通过消除速度设定限制可降低发动机冷却风扇噪声，从而降低发动机冷却性能。

第一声音传感器212和第二声音传感器216可位于车辆乘客舱中并且用于确定内部噪声水平。在一个示例性实施方案中，第一声音传感器212可位于车辆乘客舱的前部，而第二声音传感器216可位于车辆乘客舱的后部，以便测量和确定车辆乘客舱内的不同位置处的声级。可使用多于两个声音传感器，或使用一个声音传感器，以便根据设计要求提高准确度或降低系统成本。通常，第一声音传感器212和第二声音传感器216可用于检测来自一些先前列出的噪声源的噪声。在该示例性实施方案中，第一声音传感器212和第二声音传感器216可用于检测其他噪声源，例如车窗打开、娱乐系统在阈值音量水平以上进行播放以及风和道路噪声。如果确定乘客舱噪声水平超过掩蔽车辆产生的噪声源的水平，则音频处理器208可向车辆控制器202生成指示该乘客舱噪声水平的控制信号。然后车辆控制器202可选择缓和当前噪声和振动限制，以提高车辆性能和效率。

在一个示例性实施方案中，第一噪声源203可为用于推进电动车辆的电机。在某些情况下，电动机可产生噪声和/或振动，这对车辆的乘员来说是不愉快的。例如，电动机的旋转速度可与其他电动机声音相互作用而产生不期望的谐振频率或跳动。同样，在重负载下，电机可产生其他不期望的噪声。为了解决该问题，将使电机抖动，这是一种用于随机化所产生的频率并打破周期性谐波音调的噪声形式。其缺点是降低了用于推进车辆和能量使用的电动机效率。然而，当乘客舱的内部噪声水平处于可掩蔽电机引起的不期望的噪声的水平时，抖动是多余的。

在该示例性实施方案中，第一声音传感器212可操作以产生与内部乘客舱噪声相关联的数据并将该数据耦合到音频处理器208。音频处理器可操作以确定内部乘客舱声级，并确定乘客舱声级是否超过可掩蔽车辆噪声(如电动机声音)的阈值。如果内部乘客舱声级超过阈值，则控制信号耦合到车辆控制器202。可以响应于超过阈值而产生控制信号，或可由音频处理器208设置数据标志，并且控制信号可响应于车辆控制器202的请求而耦合到车辆控制器202。然后，车辆控制器202可响应于控制信号而减少施加到电机的抖动。

现在转到图3，示出了描绘用于有效噪声和振动性能的内部噪声感测的示例性方法300的流程图。该方法首先可将噪声和振动控制应用于车辆子系统410。然后，该方法感测声级420，其中声级可为车辆乘客舱中的声级。可以响应于单个声音测量结果来确定声级，或可根据空间上或在时间间隔内分布的多个声音测量结果来计算。然后，该方法将声级与阈值进行比较430。如果声级不超过阈值，则该方法维持或重启噪声和振动控制440并返回到感测声级420。如果声级确实超过阈值，则该方法消除或缓和噪声振动限制450并返回到感测声级420。

现在转到图4，示出了说明用于有效噪声和振动性能的内部噪声感测的方法的另一示例性实施方式400的流程图。首先，车辆可在所有系统均以最有效的操作模式操作的状态下操作405。然后，车辆系统可确定操作模式可在可存在不期望的噪声或振动的区域内，例如系统重负荷以及电子冷却风扇和电子冷却泵降低重负荷下的发动机温度的操作。然后，车辆系统可应用噪声和振动限制，以通过降低风扇噪声和电动机源励磁水平来降低乘客舱噪声和振动，但是由此降低了运行速度或抖动电源电压，以降低风扇噪声和电动机源励磁水平。在降低乘客舱噪声和振动的同时，这些限制具有降低车辆性能和效率的不期望的影响。

在该示例性实施方案中，该方法确定是否已将噪声限制应用于车辆子系统410。如果尚未应用噪声限制，则系统返回到监测噪声限制410。如果已经应用了噪声限制，则该方法确定车辆乘客舱中的声级420。可使用麦克风、振动传感器、音频系统音量设置、车窗状态传感器、车辆速度、HVAC风扇设置等来确定声级。可通过多个声音传感器确定声级，并且取结果的平均值，取乘客舱的不同区域的最高声级或最低声级。

然后，该方法可将所确定的车辆乘客舱中的声级与阈值进行比较430。如果声级未超过阈值，则该方法返回到监测噪声限制410。如果当前未应用噪声限制435并且存在噪声限制，则该方法响应于声级未超过阈值而应用噪声限制。如果声级超过阈值，则该方法响应于声级超过阈值而除去噪声限制440。然后，车辆和各种车辆子系统在没有噪声限制的情况下运行450。然后，该方法可有效确定车辆乘客舱中的声级430，以确定车辆乘客舱中的声级是否已下降到应启动噪声限制的水平。

本文中陈述的示例说明了本发明的优选实施方案，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。