CN112644265A - 一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制*** - Google Patents

一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制*** Download PDF

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宋海生
杨志刚
芦凡
王志伟
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    • B60K5/00—Arrangement or mounting of internal-combustion or jet-propulsion units
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    • B60K5/1208—Resilient supports
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Abstract

本发明提出了一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，包括加速度传感器，安装在靠近轮毂位置，用以获取路面与轮胎接触产生的激励信号；麦克风，用以获取车内的噪声信号；控制单元，用以接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号，并同步截取激励信号和噪声信号的0‑300Hz的频率部分；磁流变衬套和衬套控制器安装在乘员舱与底盘耦合点处，衬套控制器，用以接收控制单元发送的控制信号，控制磁流变衬套的特性。本发明针对0‑300Hz噪声的结构传递的路噪进行消减和抑制，通过控制单元发送信号给衬套控制器来控制磁流变衬套保持不同的刚度和阻尼特性，进而降低通过结构传递的路噪，确保车内乘坐的舒适性。

Description

一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***
技术领域
本发明涉及噪声主动控制技术领域，具体涉及一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***。
背景技术
随着车辆电动化的普及，路噪成为了车辆的主要噪声源，路噪的传播路径分为空气传播和结构传播，空气传播的噪声(>300Hz声学成分)可以通过声学包装来隔绝，但是结构传播的噪声(<300Hz声学成分)却不能被消除，尤其对于新能源车辆，由于没有了发动机噪声的掩蔽效应，通过结构传播的路噪变得愈加恼人。为了控制结构传播的路面噪声，多在车身与底盘的耦合点处加装橡胶衬套进行能量的衰减，但橡胶衬套的解决方案存在以下问题：
1.橡胶衬套的刚度和阻尼是固定的，这就决定了其对于路面噪声的衰减必然是窄带的，仅能对部分频带进行衰减；
2.由于衬套的刚度对于整车的操纵稳定性会产生影响，故在进行衬套设计时不能无限增大阻尼，减小刚度；
3.不同车速及路面条件下，结构传播的能量幅值是不同的，由于橡胶衬套仅能提供一种阻尼特性，故其针对性不强，在不同工况下的衰减能力差异性很大。
为了解决橡胶阻尼、刚度特性不可调的问题，近年来磁流变液与橡胶的结合在发动机悬置领域被广泛应用，磁流变液是一种含有纳米级颗粒的液体，其在电磁场的作用下会发生集聚效应，从而实现磁流变悬置的刚度、阻尼调节，目前主动、半主动的磁流变悬置已经被应用于高档汽车。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，解决新能源车辆通过结构传递的路噪无法消除和抑制的问题。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，包括加速度传感器、麦克风、控制单元、磁流变衬套和衬套控制器，
所述加速度传感器，安装在靠近轮毂位置，用以获取路面与轮胎接触产生的激励信号；
所述麦克风，用以获取车内的噪声信号；
所述控制单元，用以接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号，并同步截取激励信号和噪声信号的0-300Hz的频率部分；
所述磁流变衬套和衬套控制器安装在乘员舱与底盘耦合点处，所述衬套控制器，用以接收控制单元发送的控制信号，控制磁流变衬套的特性。
优选的，所述控制单元对加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号进行相关性分析，保留强相关性的频率部分，并对相应频率的激励信号的幅值进行判定，如果激励信号的幅值位于低噪区所对应的幅值范围内，则控制单元输出控制信号给衬套控制器，所述衬套控制器控制磁流变衬套保持大刚度、低阻尼特性；如果激励信号的幅值位于中噪区所对应的幅值范围内，则控制单元输出控制信号给衬套控制器，所述衬套控制器控制磁流变衬套保持中刚度、中性阻尼特性；如果激励信号的幅值位于高噪区所对应的幅值范围内，则控制单元输出控制信号给衬套控制器，所述衬套控制器控制磁流变衬套保持小刚度、大阻尼特性。
进一步的，所述加速度传感器获取的激励信号为前反馈信号，所述麦克风获取的噪声信号为后反馈信号。
进一步的，所述低噪区、中噪区和高噪区的区分以加速度传感器获取的激励信号为参考。
进一步的，所述低噪区、中噪区和高噪区所对应的幅值范围根据不同的车型和轮胎配置进行训练获得。
优选的，所述加速度传感器与车轮数量一致。
优选的，所述麦克风安装在乘员舱内，车辆为商用车，在车顶中间位置安装一个麦克风；车辆为乘用车，在车顶的前部和后部分别安装一个麦克风。
优选的，所述控制单元处理信号的时间小于9ms。
本发明针对0-300Hz噪声的结构传递的路噪进行消减和抑制，通过控制单元发送信号给衬套控制器来控制磁流变衬套保持不同的刚度和阻尼特性，进而降低通过结构传递的路噪，确保车内乘坐的舒适性，且控制单元的处理信号时间小于9ms，降噪及时性高，能够达到明显的降噪效果。
附图说明
构成本发明的一部分附图用来提供对本发明的进一步理解。
在附图中：
图1为本发明一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***的工作原理图。
图2为本发明磁流变衬套的三段式控制曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，包括加速度传感器、麦克风、控制单元、磁流变衬套和衬套控制器，
所述加速度传感器，安装在靠近轮毂位置，用以获取路面与轮胎接触产生的激励信号；
所述麦克风，用以获取车内的噪声信号；
所述磁流变衬套和衬套控制器安装在乘员舱与底盘耦合点处，所述衬套控制器，用以接收控制单元发送的控制信号，控制磁流变衬套的特性；
所述控制单元，用以接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号，并同步截取激励信号和噪声信号的0-300Hz的频率部分；所述控制单元对加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号进行相关性分析，保留强相关性的频率部分，并对相应频率的激励信号的幅值进行判定，如果激励信号的幅值位于低噪区所对应的幅值范围内，则控制单元输出控制信号给衬套控制器，所述衬套控制器控制磁流变衬套保持大刚度、低阻尼特性；如果激励信号的幅值位于中噪区所对应的幅值范围内，则控制单元输出控制信号给衬套控制器，所述衬套控制器控制磁流变衬套保持中刚度、中性阻尼特性；如果激励信号的幅值位于高噪区所对应的幅值范围内，则控制单元输出控制信号给衬套控制器，所述衬套控制器控制磁流变衬套保持小刚度、大阻尼特性。
所述低噪区、中噪区和高噪区的区分以加速度传感器获取的激励信号为参考，所述低噪区、中噪区和高噪区所对应的幅值范围根据不同的车型和轮胎配置进行训练获得，从而实现磁流变衬套的三段式控制区间，针对不同的噪声幅值进行衬套特性的半主动控制。所述磁流变衬套的三段式控制方式如图2所示，所述低噪区所对应的幅值界限为A，幅值小于A时，为低噪区，高噪声的幅值界限为B，幅值大于B时，为高噪区，中噪区的幅值范围位于幅值A和幅值B之间。
通过控制单元发送控制信号给衬套控制器来实现磁流变衬套特性的三段式控制，控制单元对加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号进行相关性分析，保留强相关性的频率部分，并对相应频率的激励信号的幅值进行判定，若幅值位于低噪区，此时磁流变衬套提供大刚度、小阻尼，给与车身足够的支撑性；若位于中噪区，此时磁流变衬套提供中性刚度、中性阻尼，兼顾车辆的操纵稳定性和降噪性能；若位于高噪区，此时磁流变衬套提供小刚度、大阻尼，隔绝大部分的噪声传播，从而确保车内成员的乘坐舒适性。
所述加速度传感器安装在转向节(乘用车)或后桥轴端(商用车)，安装数量取决于车轮数量，每个车轮需要保证有一个传感器，当车辆行驶时，路面与轮胎的接触会产生激励，该激励会以加速度的形式被加速度传感器获取，该信号实时传输给控制单元。
所述麦克风安装在乘员舱内，车辆为商用车，在车顶中间位置安装一个麦克风；车辆为乘用车，在车顶的前部和后部分别安装一个麦克风，当车辆行驶时麦克风同步获取车内噪声信号，该信号实时传输给控制单元。
所述控制单元安装在乘员舱内，处理信号的时间小于9ms，包括接收和发送信号，确保信号处理及时性，提高消除或抑制路噪的有效性，采用内置主机，成本低。所述加速度传感器获取的激励信号为前反馈信号，所述麦克风获取的噪声信号为后反馈信号的残差信号，两路信号相互校准来确保磁流变衬套获得的控制信号更有针对性。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，其特征在于：包括加速度传感器、麦克风、控制单元、磁流变衬套和衬套控制器，
所述加速度传感器，安装在靠近轮毂位置，用以获取路面与轮胎接触产生的激励信号；
所述麦克风，用以获取车内的噪声信号；
所述控制单元，用以接收加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号，并同步截取激励信号和噪声信号的0-300Hz的频率部分；
所述磁流变衬套和衬套控制器安装在乘员舱与底盘耦合点处，所述衬套控制器，用以接收控制单元发送的控制信号，控制磁流变衬套的特性。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，其特征在于：所述控制单元对加速度传感器获取的激励信号和麦克风获取的噪声信号进行相关性分析，保留强相关性的频率部分，并对相应频率的激励信号的幅值进行判定，如果激励信号的幅值位于低噪区所对应的幅值范围内，则控制单元输出控制信号给衬套控制器，所述衬套控制器控制磁流变衬套保持大刚度、低阻尼特性；如果激励信号的幅值位于中噪区所对应的幅值范围内，则控制单元输出控制信号给衬套控制器，所述衬套控制器控制磁流变衬套保持中刚度、中性阻尼特性；如果激励信号的幅值位于高噪区所对应的幅值范围内，则控制单元输出控制信号给衬套控制器，所述衬套控制器控制磁流变衬套保持小刚度、大阻尼特性。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，其特征在于：所述加速度传感器获取的激励信号为前反馈信号，所述麦克风获取的噪声信号为后反馈信号。
4.根据权利要求2所述的一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，其特征在于：所述低噪区、中噪区和高噪区的区分以加速度传感器获取的激励信号为参考。
5.根据权利要求4所述的一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，其特征在于：所述低噪区、中噪区和高噪区所对应的幅值范围根据不同的车型和轮胎配置进行训练获得。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，其特征在于：所述加速度传感器与车轮数量一致。
7.根据权利要求1所述的一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，其特征在于：所述麦克风安装在乘员舱内，车辆为商用车，在车顶中间位置安装一个麦克风；车辆为乘用车，在车顶的前部和后部分别安装一个麦克风。
8.根据权利要求1所述的一种基于磁流变衬套的路噪半主动控制***，其特征在于：所述控制单元处理信号的时间小于9ms。
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