新能源车及提高新能源车内声品质的方法、系统

摘要

本发明公开了一种新能源车以及提高新能源车内声品质的方法、系统，其中，提高新能源车内声品质的方法包括以下步骤：采集车内环境的噪声信号；对噪声信号进行分析处理以获得噪声信号的频率和带宽；根据噪声信号的频率和带宽获取与噪声信号相对应的分谐波信号；控制车载音响模块输出分谐波信号，以通过分谐波信号与噪声信号产生和声信号。该提高新能源车内声品质的方法，能够改善新能源车中的电机噪声问题，提高新能源车内声环境品质，且简单易操作，实现成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及噪声控制技术领域，具体涉及一种提高新能源车内声品质的方法、一种提高新能源车内声品质的系统和一种新能源车。

背景技术

随着新能源产业的迅速发展，越来越多的电机相关新能源产品出现在我们的生活中。但新能源产品(如，新能源车)在给我们的生活带来方便的同时，也同样给我们带来了电机噪声的困扰。

电机的高频噪声是一种综合噪声，其包括机械噪声、电磁噪声以及空气噪声，频率从1KHz到12KHz或者更高，这种高频的噪声会给人带来强烈的不适感，所以对这种噪声的治理是非常有必要的。

相关技术中，电机噪声治理方案主要有两种：一种是被动降噪，包括结构优化，消除共振，阻尼材料进行吸隔声，如采用传统的隔音、吸音、消音材料达到降低噪声的效果。但被动降噪受电机散热指标的制约，只能有限采用，对于电机的高频噪声还是达不到理想的要求。另外一种是有源降噪，对低频的电机噪声进行相位抵消。但由于电机噪声的频率很高，波长很短，所以很难去捕捉它的相位来生成反相声波来主动抵消。即使能够捕捉，也要不断去调整搜索步长，这样循环次数会非常多，运算量很大，算法很难实现；即使算法能够实现，对硬件的要求也会很高，成本高昂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种提高新能源车内声品质的方法。该方法能够改善新能源车中的电机噪声问题，提高车内声环境品质，且简单易操作，实现成本低。

本发明的第二个目的在于提出一种提高新能源车内声品质的系统。

本发明的第三个目的在于提出一种新能源车。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种提高新能源车内声品质的方法，包括以下步骤：采集车内环境的噪声信号；对所述噪声信号进行分析处理以获得所述噪声信号的频率和带宽；根据所述噪声信号的频率和带宽获取与所述噪声信号相对应的分谐波信号；控制车载音响模块输出所述分谐波信号，以通过所述分谐波信号与所述噪声信号产生和声信号。

根据本发明实施例的提高新能源车内声品质的方法，首先采集车内环境的噪声信号，然后对噪声信号进行分析处理，以获取噪声信号的频率和带宽，进而根据噪声信号的频率和带宽获取与该噪声信号相对应的分谐波信号，并通过车载音响模块输出该分谐波信号，由此，能够产生听起来悦耳舒服的和声信号，改善了新能源车中的电机噪声问题，提高了车内声环境品质。另外，该方法简单易操作，且实现成本低。

另外，根据本发明上述实施例的提高新能源车内声品质的方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，通过检测电机产生的高频噪声以实现对所述噪声信号的采集。

根据本发明的一个实施例，根据所述噪声信号的频率和带宽获取与所述噪声信号相对应的分谐波信号，包括：根据所述噪声信号的频率和带宽判断所述噪声信号所属频段；根据所述噪声信号所属频段调用预设的和声数据库，以获取与所述噪声信号所属频段相对应的分谐波信号，其中，所述预设的和声数据库中存储有多个和声样本，每个和声样本对应一个噪声频段，且包括与该噪声频段相对应的分谐波信号。

根据本发明的一个实施例，所述预设的和声数据库的构建过程包括：采集不同工况下车内环境的噪声以获取样本噪声信号；对所述样本噪声信号进行分频处理以获得多个频段的样本噪声信号；根据预设评价方法对每个频段的样本噪声信号进行评分，并根据每个频段的样本噪声信号的评分结果建立噪声数据库；从所述噪声数据库中选择任一频段的样本噪声信号，并对所选频段的样本噪声信号进行泛音构造以生成多个泛音样本；根据所述预设评价方法对每个泛音样本进行评分，并根据每个泛音样本的评分结果获取一个作为与所选频段的样本噪声信号对应的和声样本，其中，该和声样本包括与所选频段的样本噪声信号对应的分谐波信号。

根据本发明的一个实施例，与所述噪声信号相对应的分谐波信号的频率小于所述噪声信号的频率。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种提高新能源车内声品质的系统，包括：采集模块，用于采集车内环境的噪声信号；分析模块，用于对所述噪声信号进行分析处理以获得所述噪声信号的频率和带宽；获取模块，用于根据所述噪声信号的频率和带宽获取与所述噪声信号相对应的分谐波信号；车载音响模块；控制模块，用于控制所述车载音响模块输出所述分谐波信号，以通过所述分谐波信号与所述噪声信号产生和声信号。

根据本发明实施例的提高新能源车内声品质的系统，通过采集模块采集车内环境的噪声信号，并通过分析模块对噪声信号进行分析处理，以获取噪声信号的频率和带宽，进而通过获取模块根据噪声信号的频率和带宽获取与该噪声信号相对应的分谐波信号，并通过控制模块控制车载音响模块输出该分谐波信号，由此，能够产生听起来悦耳舒服的和声信号，改善新能源车中的电机噪声问题，提高车内声环境品质。另外，该系统简单易操作，且成本低。

另外，本发明上述实施例的提高新能源车内声品质的系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述采集模块通过检测电机产生的高频噪声以实现对所述噪声信号的采集。

根据本发明的一个实施例，所述获取模块包括：判断单元，用于根据所述噪声信号的频率和带宽判断所述噪声信号所属频段；调用单元，用于根据所述噪声信号所属频段调用预设的和声数据库，以获取与所述噪声信号所属频段相对应的分谐波信号，其中，所述预设的和声数据库中存储有多个和声样本，每个和声样本对应一个噪声频段，且包括与该噪声频段相对应的分谐波信号。

根据本发明的一个实施例，所述预设的和声数据库的构建过程包括：采集不同工况下车内环境的噪声以获取样本噪声信号；对所述样本噪声信号进行分频处理以获得多个频段的样本噪声信号；根据预设评价方法对每个频段的样本噪声信号进行评分，并根据每个频段的样本噪声信号的评分结果建立噪声数据库；从所述噪声数据库中选择任一频段的样本噪声信号，并对所选频段的样本噪声信号进行泛音构造以生成多个泛音样本；根据所述预设评价方法对每个泛音样本进行评分，并根据每个泛音样本的评分结果获取一个作为与所选频段的样本噪声信号对应的和声样本，其中，该和声样本包括与所选频段的样本噪声信号对应的分谐波信号。

根据本发明的一个实施例，与所述噪声信号相对应的分谐波信号的频率小于所述噪声信号的频率。

进一步地，本发明提出了一种新能源车，其包括上述实施例的提高新能源车内声品质的系统。

本发明实施例的新能源车，能够通过上述提高新能源车内声品质的系统改善新能源车中的电机噪声问题，提高车内声环境品质。另外，上述系统简单易操作，且成本低。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的提高新能源车内声品质的方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的预设的和声数据库的构造流程图；

图3是根据本发明一个实施例的提高新能源车内声品质的系统的方框示意图；

图4是根据本发明一个具体实施例的提高新能源车内声品质的系统的方框示意图；以及

图5是根据本发明实施例的新能源车的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

首先需要说明的是，本发明实施例提出的提高新能源车内声品质的方法不同于相关技术中的噪声处理方法的思路(即消除噪声或者掩蔽掉噪声)，本发明的方法是构造噪声，以形成“和声噪音”。也就是说，噪声不仅存在，而且仍然能够被听到。

在音乐声学中，基频决定着音高，泛音决定音色。新能源车中的电机产生的噪声之所以听起来刺耳，是因为缺少泛音。本发明提出的提高新能源车内声品质的方法类似于交响乐演奏原理，单独的高频乐器(如单簧管等)演奏时，听起来不会觉得悦耳，但在交响乐曲中，人们却很乐于接受。或者，笛子单独演奏一个音符时，不会觉得好听，甚至有点刺耳，但当演奏出一首曲子时就会非常好听。

基于上述音乐声学中的相关原理，并根据心理声学的一般规律，本发明的目的是生成比较符合人类听觉特性的“和声噪音”。可以理解，本发明不仅可以用在以电机为动力源的新能源车上，也可以用于其他声环境的改善。

下面参考附图描述根据本发明实施例提出的提高新能源车内声品质的方法、系统及新能源车。

图1是根据本发明一个实施例的提高新能源车内声品质的方法的流程图。如图1所示，该提高新能源车内声品质的方法包括以下步骤：

S1，采集车内环境的噪声信号。

在本发明的一个实施例中，可以通过检测电机产生的高频噪声以实现对噪声信号的采集。可以理解，新能源车在行驶时，其电机会产生高频噪声，该高频噪声包括机械噪声、电磁噪声、空气噪声等，频率从1KHz到12KHz或者更高，这种高频噪声会给人带来强烈的不适感。因此，对这种高频噪声的治理是非常有必要的。

具体地，可以通过声音信号接收器(如麦克风等)和/或转速传感器实时采集电机产生的高频噪声。对于负载比较恒定的电机，可以只用转速传感器采集高频噪声；对于负载变化较大的电机，可以通过转速传感器和声音信号接收器同时采集高频噪声，以提高高频噪声的采集精度。

S2，对噪声信号进行分析处理以获得噪声信号的频率和带宽。

具体地，可以通过对噪声信号进行频谱分析(如，通过频谱分析仪对采集的噪声信号进行频域分析)，即可获得噪声信号的频率和带宽。

S3，根据噪声信号的频率和带宽获取与噪声信号相对应的分谐波信号。

其中，分谐波信号可与噪声信号组成和声。例如，噪声信号的频率为1200Hz，分谐波信号的频率为600Hz，则噪声信号每振动两次，就会有一次与分谐波信号重合。可以理解，分谐波信号为声音信号。

在本发明的实施例中，可以根据噪声信号的频率和带宽构造与噪声信号相对应的分谐波信号，如构造频率为噪声信号频率一半的分谐波信号；也可以预先设置与噪声信号的频率、带宽等相对应的包括分谐波信号的数据库，进而可根据噪声信号的频率、带宽直接调用该数据库中的分谐波信号。

在本发明的实施例中，与噪声信号相对应的分谐波信号的频率小于噪声信号的频率。

需要说明的是，在新能源车中，由于电机产生的高频噪声本身的特性，噪声信号的频率已经是很高，如果再加入它的谐波，那么频率会更高，不能起到优化声环境的作用。因此，在本发明的实施例中，可以加入噪声信号的分谐波信号，来构成和声信号。

其中，分谐波就是某一个频率的分数谐波，比如噪声信号的频率为3000Hz，获取1500Hz的信号，其频率是噪声信号的1/2，这就是它的分数谐波。两者的频率比是2:1，可以构成纯八度音程，属于协和音程，即听起来比较悦耳、融合的声音。

S4，控制车载音响模块输出分谐波信号，以通过分谐波信号与噪声信号产生和声信号。

具体地，当获取分谐波信号后，可以控制车载音响模块输出该分谐波信号，以通过分谐波信号与噪声信号产生和声信号，使车内人员听到较为悦耳的声音。

由此，根据该提高新能源车内声品质的方法，可以获取并输出能够与采集到的噪声信号产生悦耳和声信号的分谐波信号，进而能够改善新能源车内的噪声问题，提高车内声品质，且该方法简单易操作，实现成本低。

在本发明的一个具体示例中，可以根据噪声信号的频率和带宽判断噪声信号所属频段，进而根据噪声信号所属频段调用预设的和声数据库，以获取与噪声信号所属频段相对应的分谐波信号，其中，预设的和声数据库中存储有多个和声样本，每个和声样本对应一个噪声频段，且包括与该噪声频段相对应的分谐波信号。

举例而言，预设的和声数据库中可包括20个和声样本：和声样本1、和声样本2、…、和声样本20，分别对应频段为1000～1200Hz、1200～1400Hz、…、4800～5000Hz的噪声信号，各噪声频段对应的分谐波信号为：分谐波信号1、分谐波信号2、…、分谐波信号20。可以理解，和声样本1中包括频段为1000～1200Hz的噪声信号和分谐波信号1，和声样本2中包括频段为1200～1400Hz的噪声信号和分谐波信号2，…，和声样本20中包括频段为4800～5000Hz的噪声信号和分谐波信号20。

具体地，可以根据噪声信号的频率(如，2000Hz)和带宽判断噪声信号所属频段(如，1800～2000Hz)，进而根据噪声信号所属频段1800～2000Hz通过调用(如，可以通过查表法调用)预设的和声数据库，以获取与噪声信号所属频段相对应的分谐波信号5。

需要说明的是，实际采集的噪声信号的频率一般不是固定不变的，如可以是集中于某个频率范围进行波动。在本发明的一个示例中，当频率波动范围较大，如3600～4600Hz，带宽为1000Hz时，可以认为噪声信号的频率不稳定，此时可以将其中间值，即4000～4200Hz作为其所在频段；当频率波动范围较小，如4000～4100Hz，带宽为100Hz时，可以认为噪声信号的频率稳定，此时可以将与其相交较多的频段，即4000～4200Hz作为其所在频段。

在本发明的一些示例中，如图2所示，预设的和声数据库的构建过程可以包括以下步骤：

S21，采集不同工况下车内环境的噪声以获取样本噪声信号。

在本发明的实施例中，可以采集不同工况和/或不同车速下，新能源车内的噪声信号。具体地，在不同工况和/或不同车速下，可以检测电机产生的高频噪声以实现新能源车内的噪声信号的采集。

S22，对样本噪声信号进行分频处理以获得多个频段的样本噪声信号。

例如，以200Hz为带宽对采集到的1000～5000Hz的噪声信号进行频段分割，分割后的噪声信号频段包括1000～1200Hz、1200～1400Hz、…、4800～5000Hz。

S23，根据预设评价方法对每个频段的样本噪声信号进行评分，并根据每个频段的样本噪声信号的评分结果建立噪声数据库。

其中，预设评价方法可以包括：1)确定评价人员，评价人员应具有正常的听觉，可以是一般的工作人员，人数可以要求在10人以上；2)评分标准，可以采用百分制进行评分，同时采用五级评价标准，如，优：很悦耳(如，听起来令人舒服、平静、愉悦)(80-100分)，良：悦耳(60-80分)，中：一般40-60分)，差：难听(20-40分)，劣：很难听(如，听起来令人不舒服、令人不安、烦躁等)(0-20分)，即评价人员可以基于分级评价进行百分制评分；3)试听条件，如可以在较为安静的室内环境中进行试听评价。

举例而言，由男女成年人各10人组成评价人员，在较为安静的室内环境中，高保真回放各个频段的样本噪声信号，每一频段的样本噪声信号可以播放3遍。在一个频段的样本噪声信号播放3遍后，由20个评价人员对该样本噪声信号进行评分。对所有频段的样本噪声信号均完成评分后，对评分结果进行数理统计，以选出评分较低(如，平均分在40分以下)的样本噪声信号频段，并将选出的样本噪声信号组成噪声数据库。

S24，从噪声数据库中选择任一频段的样本噪声信号，并对所选频段的样本噪声信号进行泛音构造以生成多个泛音样本。

其中，在本发明的实施例中，泛音构造即为将不同声音信号(如，所选频段的样本噪声信号和某些频率的纯音信号，或者，所选频段的样本噪声信号和某一频段的声音信号)进行合成，合成后的声音即为一个泛音样本。

具体地，在本发明的一个示例中，针对从噪声数据库中选择的任一频段的样本噪声信号，可以预先获得多个频率的纯音信号，进而将多个频率的纯音信号分别与选择的样本噪声信号同时播放或合成后播放，即可生成所选频段的样本噪声信号的多个泛音样本。

S25，根据预设评价方法对每个泛音样本进行评分，并根据每个泛音样本的评分结果获取一个作为与所选频段的样本噪声信号对应的和声样本，其中，该和声样本包括与所选频段的样本噪声信号对应的分谐波信号。

可以理解，每个泛音样本均可以包括所选频段的样本噪声信号和某些频率的纯音信号，和声样本即为评分最好的泛音样本，则和声样本中的与所选频段的样本噪声信号对应的分谐波信号即为上述评分最好的泛音样本中的纯音信号。

进一步地，获取所述噪声数据库中各频段的样本噪声信号对应的和声样本以建立预设的和声数据库。

可以理解，评分人员在对声音试听评分时，依据如下原理：在音乐声学中，一个音符听起来比较悦耳，是因为它不是一个单一频率的信号，而是由基频和谐波组成。例如，标准音小字1组的A频率是440Hz，高八度的小字2组A频率是880Hz，可以看出纯八度的频率比是2:1。也就是说，在弹奏纯八度时，两个音弦震动，频率高的那个音每震动两次，就会有一次是跟频率低的那个音重合。而在物理学中，谐波能量中稳合比例越高，则越和谐。

另外，其他音程的频率比还包括：小二度16:15、大二度9:8、小三度6:5、大三度5:4、纯四度4:3、增四度45:32、减五度64:45、纯五度3:2、小六度8:5、大六度5:3、小七度16:9、大七度5：27等。乐理中完全协和的音程包括：纯一、纯八、纯五、纯四。例如，根据频率比纯五度为3:2，也就是说每6次震动中就有一次是重合的，重合率为1/6。

在本发明的一些实施例中，在构建预设的和声数据库过程中，获取分谐波样本时，可以根据上述协和音程的频率比对一些样本声音进行处理。

综上，根据本发明实施例的提高新能源车内声品质的方法，首先采集车内环境的噪声信号，然后对噪声信号进行频谱分析，以获取噪声信号的频率和带宽，进而根据噪声信号的频率和带宽获取与该噪声信号相对应的分谐波信号，并通过车载音响模块输出该分谐波信号，由此，能够产生听起来悦耳舒服的和声信号，改善新能源车中的电机噪声问题，提高车内声环境品质。另外，该方法简单易操作，且实现成本低。

图3是根据本发明一个实施例的提高新能源车内声品质的系统的方框示意图。如图3所示，该提高新能源车内声品质的系统包括：采集模块1、分析模块2、获取模块3、车载音响模块4和控制模块5。

其中，采集模块1用于采集车内环境的噪声信号。分析模块2用于对噪声信号进行分析处理以获得噪声信号的频率和带宽。获取模块3用于根据噪声信号的频率和带宽获取与噪声信号相对应的分谐波信号。控制模块5用于控制车载音响模块4输出分谐波信号，以通过分谐波信号与噪声信号产生和声信号。

在本发明的一些示例中，采集模块1通过检测电机产生的高频噪声以实现对噪声信号的采集。

可选地，与噪声信号相对应的分谐波信号的频率小于噪声信号的频率。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，获取模块3包括：判断单元31和调用单元32。

其中，判断单元31用于根据噪声信号的频率和带宽判断噪声信号所属频段。调用单元32用于根据噪声信号所属频段调用预设的和声数据库，以获取与噪声信号所属频段相对应的分谐波信号，其中，预设的和声数据库中存储有多个和声样本，每个和声样本对应一个噪声频段，且包括与该噪声频段相对应的分谐波信号。

在本发明的一些示例中，预设的和声数据库的构建过程包括：采集不同工况下车内环境的噪声以获取样本噪声信号；对样本噪声信号进行分频处理以获得多个频段的样本噪声信号；根据预设评价方法对每个频段的样本噪声信号进行评分，并根据每个频段的样本噪声信号的评分结果建立噪声数据库；从噪声数据库中选择任一频段的样本噪声信号，并对所选频段的样本噪声信号进行泛音构造以生成多个泛音样本；根据预设评价方法对每个泛音样本进行评分，并根据每个泛音样本的评分结果获取一个作为与所选频段的样本噪声信号对应的和声样本，其中，该和声样本包括与所选频段的样本噪声信号对应的分谐波信号。

需要说明的是，本发明实施例的提高新能源车内声品质的系统的具体实施方式可参见上述实施例的提高新能源车内声品质的方法的具体实施方式，为减少冗余，此处不做赘述。

根据本发明实施例的提高新能源车内声品质的系统，通过采集模块采集车内环境的噪声信号，并通过分析模块对噪声信号进行频谱分析，以获取噪声信号的频率和带宽，进而通过获取模块根据噪声信号的频率和带宽获取与该噪声信号相对应的分谐波信号，并通过控制模块控制车载音响模块输出该分谐波信号，由此，能够产生听起来悦耳舒服的和声信号，改善新能源车中的电机噪声问题，提高车内声环境品质。另外，该系统简单易操作，且成本低。

进一步地，本发明提出了一种新能源车。

图5是根据本发明实施例的新能源车的方框示意图。如图5所示，该新能源车200包括上述实施例的提高新能源车内声品质的系统100。

本发明实施例的新能源车，能够通过上述提高新能源车内声品质的系统改善新能源车中的电机噪声问题，提高车内声环境品质。另外，上述系统简单易操作，且成本低。

另外，根据本发明实施例的新能源车的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。