Verfahren zum Betrieb einer Schallunterdrückungseinheit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Schallunterdrückungseinheit und eine Schallunterdrückungseinheit. Die Schallunterdrückungseinheit ist im bestimmungsgemäßen Zustand ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs.

Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen (Pkw), dienen zumindest teilweise dem Transport von Personen. Diese befinden sich dabei meist in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs, in dem eine oder mehrere Sitze für die Personen angeordnet sind. Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs entstehen Geräusche, die von den sich in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs befindenden Personen als störend empfunden werden können. Auch ist es möglich, dass derartige Geräusche, insbesondere sofern diese vergleichsweise monoton sind, zu einer vorzeitigen Ermüdung der sich in dem Innenraum befindenden Personen führen. Auch kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs aufgrund derartiger Geräusche von dem Geschehen um das Kraftfahrzeug herum abgelenkt werden, sodass die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls erhöht ist. Derartige Geräusche treten beispielsweise bei Betrieb eines Aktors des Kraftfahrzeugs, wie eines elektromotorischen Verstellantriebs, auf, also wenn der Elektromotor und die damit angetriebenen Bauteile rotiert oder in sonstiger Weise bewegt werden. Hierbei ist es zudem möglich, dass die Personen aufgrund der Geräusche fälschlicherweise von einer Fehlfunktion oder einer mangelnden Qualität des Aktors ausgehen.

Zur Verringerung derartige Geräusche ist meist ein vergleichsweise aufwändiges Abstimmen der einzelnen Komponenten der elektromotorischen Verstellantriebe aufeinander erforderlich, weswegen Konstruktionskosten erhöht sind. Zudem können daher bei den einzelnen Komponenten lediglich vergleichsweise geringe Fertigungstoleranzen gewählt werden, weswegen Herstellungskosten erhöht sind. Auch ist es möglich, dass die Geräusche beispielsweise lediglich bei bestimmten Betriebspunkten auftreten, sodass zum Vermeiden der Geräusche der Betrieb der Komponenten bei diesen Betriebspunkten unterbunden wird.

Bei einer Alternative ist vorgesehen, mittels eines Mikrofons ein Schall in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zu erfassen und an eine Gegenschalleinheit einer Schallunterdrückungseinheit zu leiten. Mittels dieser wird ein Gegenschallsignal erzeugt, das mittels eines entsprechenden Lautsprechers der Schallunterdrückungseinheit ausgegeben wird. Das Gegenschallsignal ist derart ausgestaltet, dass nach Ausgabe mittels des Lautsprechers eine destruktive Interferenz mit dem in dem Innenraum vorherrschenden Schall im Bereich eines Kopfes einer oder mehrere sich in dem Kraftfahrzeug befindender Personen erfolgt. Hierbei ist es stets erforderlich, dass zunächst mittels des Mikrofons der in dem Innenraum vorherrschende Schall erfasst wird, damit das Gegenschallsignal entsprechend angepasst wird. Bei einer Änderung des vorhandenen Schalls, erfolgt somit erst zeitlich nachfolgend das Erstellen des entsprechenden Gegenschallsignals, sodass zumindest kurzzeitig keine destruktive Interferenz stattfindet. Somit sind in dem Innenraum für zumindest kurze Zeiträume die Geräusche wahrnehmbar, weswegen ein Komfort geschmälert und eine Akustik in dem Innenraum verschlechtert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb einer Schallunterdrückungseinheit eines Kraftfahrzeugs sowie eine besonders geeignete Schallunterdrückungseinheit eines Kraftfahrzeugs anzugeben, wobei vorteilhafterweise ein Komfort erhöht und/oder eine resultierende Akustik verbessert sind, und wobei zweckmäßigerweise Herstellungskosten verringert sind.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Schallunterdrückungseinheit durch die Merkmale des Anspruchs 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Das Verfahren dient dem Betrieb einer Schallunterdrückungseinheit eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden und vorzugsweise mehrspurig ausgestaltet. Hierbei ist es geeigneterweise möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen frei zu positionieren, insbesondere auf einer entsprechenden Fahrbahn. Hierfür weist das Kraftfahrzeug zum Beispiel entsprechende Räder auf. Zusammenfassend ist es bevorzugt möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen unabhängig von sonstigen Gegebenheiten an Land zu positionieren. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug geeigneterweise nicht schienengeführt. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw) oder ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder Bus.

Zweckmäßigerweise weist das Kraftfahrzeug einen Innenraum auf. Der Innenraum ist geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, dass sich Personen, die auch als Insassen bezeichnet werden, und insbesondere einen Fahrer des Kraftfahrzeugs umfassen, darin zumindest zeitweise aufhalten. Wenn das Kraftfahrzeug bewegt wird, werden dabei auch die sich in dem Innenraum befindenden Personen bewegt. Zweckmäßigerweise ist mittels einer Tür eine Öffnung des Innenraums des Kraftfahrzeugs abgedeckt oder zumindest abdeckbar. Vorzugsweise ist es daher möglich, die Tür bezüglich einer etwaigen Karosserie des Kraftfahrzeugs zu verstellen, sodass die Öffnung freigegeben ist. Somit ist es für die Person möglich, über die Öffnung in den Innenraum oder aus diesem zu gelangen. Beispielsweise ist die Tür schwenkbeweglich und/oder transversal verstellbar an der etwaigen Karosserie des Kraftfahrzeugs gelagert. Beispielsweise handelt es sich bei der Tür um eine Heckklappe oder besonders bevorzugt um eine Seitentür.

Das Kraftfahrzeug umfasst einen Aktor. Mittels des Aktors wird dabei bei Betrieb insbesondere eine bestimmte Tätigkeit durchgeführt. Zweckmäßigerweise ist die Tätigkeit zumindest teilweise wiederholend, und/oder der Aktor umfasst vorzugsweise einen Elektromotor. Besonders bevorzugt ist der Aktor ein elektromotorischer Verstellantrieb oder umfasst diesen. Der elektromotorische Verstellantrieb weist einen Elektromotor und ein damit angetriebenes Verstellteil auf. Der Elektromotor ist beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor oder besonders bevorzugt ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC). Beispielsweise ist mittels des Elektromotors das Verstellteil direkt angetrieben. Besonders bevorzugt jedoch sind zwischen diesen weitere Bauteile angeordnet, wie insbesondere ein Getriebe, das zum Beispiel selbsthemmend ausgestaltet ist. Auf diese Weise erfolgt ein Bewegen des Verstellteils lediglich bei Betrieb des Elektromotors. Das Getriebe ist bevorzugt ein Schneckenradgetriebe. Alternativ oder in Kombination hierzu ist zwischen dem Elektromotor und dem Verstellteil, beispielsweise zwischen dem Getriebe und dem Verstellteil, mechanisch ein weiteres Bauteil angeordnet, wie zum Beispiel eine Seiltrommel oder eine Spindel.

Bei Betrieb des Elektromotors wird das Verstellteil entlang eines Verstellwegs verbracht, wobei der Verstellweg beispielsweise gebogen oder geradlinig ist. Insbesondere weist der elektromotorische Verstellantrieb eine Führung auf, mittels derer das Verstellteil geführt ist, und mittels derer somit der Verstellweg zumindest teilweise vorgegeben ist. Vorzugsweise weist der Verstellweg einen oder bevorzugt zwei Anschläge auf, zwischen denen das Verstellteil bei Betrieb des Elektromotors bewegt wird. Mittels der Anschläge wird dabei ein übermäßiges Verstellen des Verstellteils verhindert.

Beispielsweise ist der elektromotorische Verstellantrieb ein elektromotorisch verstellbares Handschuhfach, und das Verstellteil ist eine Handschuhfachklappe. Alternativ hierzu ist das Verstellteil ein Bildschirm, und der elektromotorische Verstellantrieb ist eine elektromotorisch Bildschirmverstellung. In einer weiteren Alternative ist das Verstellteil eine Mittelkonsole oder eine Armlehne, und der elektromotorische Verstellantrieb ist somit eine elektromotorische verstellbare Mittelkonsole oder eine elektromotorisch verstellbare Armlehne. Besonders bevorzugt jedoch ist der elektromotorische Verstellantrieb eine elektromotorische Sitzverstellung, und das Verstellteil ist somit entweder ein vollständige Sitz oder ein Teil eines Sitzes, wie eine Rückenlehne, eine Sitzfläche oder eine Kopfstütze. Der Sitz ist geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, dass eine sich in dem Innenraum befindende Person darauf sitzt, wie zum Beispiel der Fahrer. Somit ist der Sitz ein Fahrersitz. Alternativ hierzu ist der Sitz ein Beifahrersitz. In einer weiteren Alternative ist der Sitz beispielsweise nach Art einer Bank ausgestaltet und weist somit einzelne Sitzbereiche auf, wobei der Sitz, also die Bank, zur Aufnahme von mehreren Personen, wie zwei oder drei, geeignet sowie vorgesehen und eingerichtet ist. In einer weiteren Alternative handelt es sich bei dem elektromotorischen Verstellantrieb um einen elektromotorischer Fensterheber oder um eine elektromotorische Türverstellung.

Die Schallunterdrückungseinheit umfasst einen Schallausgeber. Zweckmäßigerweise ist der Schallausgeber ein Bestandteil des etwaigen Innenraum des Kraftfahrzeugs, sodass der Schallausgeber geschützt ist. Der Schallausgeber ist beispielsweise ein Lautsprecher. Der Lautsprecher ist vorzugsweise zur Ausgabe von Schallwellen in den Innenraum des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Hierfür ist der Lautsprecher geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Der Lautsprecher ist beispielsweise ein sogenannter Tieftöner, ein Mitteltöner oder ein Hochtöner oder umfasst zumindest einen oder mehrere hiervon. Alternativ hierzu ist der Schallausgeber beispielsweise zur Ausgabe von Körperschall geeignet sowie vorgesehen und eingerichtet. Mit anderen Worten dient der Schallausgeber dem Ausgeben von Körperschall. Zum Beispiel ist der Schallausgeber nach Art einer Vibrationseinheit gefertigt. Hierbei weist der Schallausgeber insbesondere einen Elektromotor auf, mittels dessen ein Stempel oder dergleichen angetrieben ist, der mechanisch an einem Bauteil befestigt ist, beispielsweise an einer Membran oder dergleichen. Zumindest ist es möglich, mittels des Schallausgebers den Körperschall auf das oder ein weiteres Bauteil aufzubringen.

Die Schallunterdrückungseinheit umfasst ferner eine Gegenschalleinheit, mittels derer es möglich ist, ein Gegenschallsignal zu erzeugen. Das Gegenschallsignal, das mittels der Gegenschalleinheit erzeugt wird, ist dabei insbesondere derart, dass ein Gegenschall erzeugt wird, wenn das Gegenschallsignal mittels des Schallausgebers ausgegeben wird. Der Gegenschall interferiert mit einem vorhandenen Schall destruktiv, insbesondere an einem bestimmten Ort. Zum Beispiel ist der Ort in der Gegenschalleinheit fest hinterlegt oder beispielsweise einstellbar. Das Verfahren sieht vor, dass mittels der Gegenschalleinheit das Gegenschallsignal erzeugt, also erstellt/erm ittelt, wird, und dass der Schallausgeber damit beaufschlagt wird. Infolgedessen wird mittels des Schallausgebers das Gegenschallsignal ausgegeben und insbesondere Gegenschall erzeugt. Hierbei erfolgt insbesondere eine destruktive Interferenz des Gegenschalls mit einem vorhandenen Schall an einem bestimmten Ort, wobei der Ort insbesondere mittels des Gegenschallsignals bestimmt ist. Das Gegenschallsignal wird hierbei mittels der Gegenschalleinheit anhand von einer empfangenen Störfrequenz des Aktors erzeugt. Die Störfrequenz wird insbesondere mittels einer Nachricht zu der Gegenschalleinheit übermittelt, sodass diese empfangen wird. Die Gegenschalleinheit weist insbesondere einen sprechenden Eingang zum Empfangen der Störfrequenz auf. Vorzugsweise wird die Störfrequenz zu der Gegenschalleinheit über ein Bussystem des Kraftfahrzeugs übermittelt, sodass dieses mittels der Gegenschalleinheit empfangen werden kann. Zusammenfassend wird die Störfrequenz nicht direkt mittels der Gegenschalleinheit oder eines sonstigen Bestandteils der Schallunterdrückungseinheit gemessen.

Zum Beispiel wird die Störfrequenz seitens des Aktors direkt zur Verfügung gestellt oder beispielsweise von einem Bordcomputer. Insbesondere ist die Störfrequenz in dem Aktor hinterlegt, beispielsweise in Abhängigkeit eines Betriebs des Aktors. Zum Beispiel wurde die Störfrequenz anhand eines theoretischen Models ermittelt oder auf einem Prüfstand, beispielsweise bei Fertigung des Kraftfahrzeugs. Die Störfrequenz entspricht insbesondere der Frequenz von Schallwellen, die bei Betrieb des Aktors abgegeben werden. Der Schalls ist dabei nicht erwünscht und könnte zu einer Störung etwaiger Personen führen. Zusammenfassend entspricht insbesondere die Störfrequenz der Frequenz des bei Betrieb des Aktors ungewünscht abgegebenen Schalls. Beispielsweise ist die Störfrequenz lediglich eine einzige Frequenz oder umfasst beispielsweise mehrere Frequenzbereiche oder Frequenzbänder. Alternativ hierzu wird das Gegenschallsignal Anhand von mehreren derartigen Störfrequenzen erstellt. Insbesondere sind jeweils doppelte Frequenzen vorhanden, sodass sogenannte Oberwellen oder Oberschwingungen berücksichtigt werden. Ferner wird das Gegenschallsignal anhand von weiteren empfangenen Betriebsdaten des Aktors erzeugt, also ermittelt. Die Betriebsdaten ergeben sich zum Beispiel aufgrund des Betriebs des Aktors oder entsprechen bestimmten Zuständen des Aktors. Die Betriebsdaten des Aktors werden ebenfalls nicht mittels der Schallunterdrückungseinheit gemessen, sondern werden beispielsweise seitens des Aktors bereitgestellt. Die Betriebsdaten werden zweckmäßigerweise signaltechnisch zu der Gegenschalleinheit übermittelt, insbesondere direkt von dem Aktor, vorzugsweise über das etwaige Bussystem. Mit anderen Worten werden die Betriebsdaten über das etwaige Bussystem des Kraftfahrzeugs zu der Schallunterdrückungseinheit gesandt. Geeigneterweise erfolgt das Empfangen der Störfrequenz sowie der Betriebsdaten in einem Arbeitsschritt, und diese sind zum Beispiel in einer gemeinsamen Nachricht/Mitteilung enthalten, die insbesondere mittels des Aktors erstellt wird.

Zusammenfassend wird das Gegenschallsignal somit zumindest anhand von Daten erstellt, die sich aufgrund des Betriebs des Aktors ergeben, und die zum Beispiel nicht direkt gemessen werden. Somit stehen die Störfrequenz und die Betriebsdaten bereits zur Verfügung, wenn angefangen wird, den Aktor entsprechend der Betriebsdaten zu betreiben, und/oder wenn angefangen wird, den Aktor zu betreiben, sodass sich die Betriebsdaten ergeben werden. Folglich ist es möglich, das Gegenschallsignal bereits zu erstellen, bevor der Schall mittels des Aktors abgegeben wird. Folglich ist es möglich, und wird zweckmäßigerweise durchgeführt, den auf dem Gegenschallsignal basierenden Gegenschall im Wesentlichen zeitgleich zu dem Schall auszugeben oder zumindest zu einem Zeitpunkt, sodass die destruktive Interferenz in einem bestimmten Ort erfolgt. Mit anderen Worten erfolgt dort im Wesentlichen unverzüglich die destruktive Interferenz erfolgt und eine nachführende Regelung ist nicht erforderlich. Infolgedessen ist eine Geräuschbelastung für Personen, die das Kraftfahrzeug nutzen, verringert und somit ein Komfort erhöht und eine Akustik verbessert.

Zusammenfassend wird das Gegenschallsignal insbesondere derart mittels der Gegenschalleinheit erstellt, dass bei einer Überlagerung des Schalls, der die Störfrequenz aufweist, oder der sich zumindest aufgrund des Betriebs des Aktors mit der Störfrequenz ergibt, mit dem zu dem Gegenschallsignal korrespondierenden Gegenschall eine destruktive Interferenz erfolgt, sodass der ursprüngliche Schall zumindest teilweise abgemildert wird. Insbesondere sind die Betriebsdaten derart ausgewählt, dass mittels dieser eine Phasenlage der Störfrequenz und/oder eine Amplitude des mittels des Aktors abgegebenen Schalls, der die Störfrequenz aufweist, angegeben und/oder anhand dieser zumindest ermittelbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, den bei Betrieb des Aktors entstehende Schall mittels des Gegenschalls im Wesentlichen vollständig auszulöschen. Besonders bevorzugt wird das Gegenschallsignal anhand der Störfrequenz sowie der weiteren Betriebsdaten mehrerer Aktoren erzeugt. Somit ist eine Geräuschunterdrückung weiter verbessert, wobei trotz mehrere Aktoren lediglich eine einzige Schallunterdrückungseinheit pro Kraftfahrzeug erforderlich ist. Somit sind Herstellungskosten reduziert.

Beispielsweise erfolgt das Erstellen des Gegenschallsignals anhand der Störfrequenz sowie der Betriebsdaten unter Zuhilfenahme eines theoretischen Models, das beispielsweise in der Gegenschalleinheit hinterlegt ist. Alternativ hierzu ist in der Gegenschalleinheit beispielsweise ein Kennfeld hinterlegt, in dem das Gegenschallsignal in Abhängigkeit von der Störfrequenz und/oder den Betriebsdaten hinterlegt ist. Besonders bevorzugt jedoch wird ein neuronales Netz oder ein sonstiger „Künstliche Intelligenz“-Algorithmus zum Ermitteln des Gegenschallsignals anhand der Störfrequenz sowie der Betriebsdaten herangezogen. Somit ist lediglich ein Anlernen des neuronalen Netzes erforderlich. Beispielsweise ist dieses bereits vollständig angelernt, wenn das Schallunterdrückungseinheit in das Kraftfahrzeug eingebaut oder dort das erste Mal verwendet wird. Alternativ hierzu erfolgt ein Anlernen nach Montage im dem Kraftfahrzeug, sodass eine Anpassung an das jeweilige Kraftfahrzeug verbessert ist. Besonders bevorzugt erfolgt ein Nachnormieren oder Anpassen des neuronalen Netzes in bestimmten zeitlichen Abständen, die insbesondere konstant sind. Somit werden beispielsweise Alterungseffekte des Aktors berücksichtigt, sodass über die vollständige Einsatzzeit des Kraftfahrzeugs eine gleichbleibende Akustik gewährleistet ist. Beispielsweise wird das Gegenschallsignal lediglich anhand der Störfrequenz sowie der Betriebsdaten ermittelt und somit erzeugt. Auf diese Weise ist das Verfahren mit wenigen Hardwareressourcen durchführbar und vergleichsweise robust. Besonders bevorzugt jedoch wird auch ein Schallsignal erfasst, das zum Erzeugen des Gegenschallsignals verwendet wird. Das Schallsignal wurde insbesondere mittels eines Mikrofons erzeugt, mittels dessen ein Schall gemessen und in das Schallsignal gewandelt wird. Vorzugsweise ist das Mikrofon ein Bestandteil der Schallunterdrückungseinheit oder zumindest signaltechnisch mit dieser verbunden, zum Beispiel über das Bussystem. Insbesondere ist das Mikrofon in dem etwaigen Innenraum angeordnet, oder zumindest wird mittels des Mikrofons bevorzugt der Schall in dem Innenraum gemessen.

So ist es möglich, dass trotz des ausgegeben Gegenschalls, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen, einer abgeänderten Konfiguration des Innenraums, ... , noch Geräusche, also Schall, aufgrund des Betriebs des Aktors vorhanden sind, an dem die destruktive Interferenz stattfinden soll. Dieser wird zumindest implizit mittels des Mikrofons gemessen, sodass nachfolgend das Gegenschallsignal entsprechend angepasst werden kann. Somit wird eine Geräuschbelastung in dem Innenraum weiter reduziert. Insbesondere wird anhand der Störfrequenz sowie der Betriebsdaten eine Vorsteuerung durchgeführt, und mittels des Mikrofons werden noch weiter bestehende Komponenten des Schalls als Schallsignal erfasst, sodass nachfolgend das Gegenschallsignal derart angepasst wird, dass eine vollständige oder zumindest verbesserte destruktive Interferenz erfolgt. Somit ist ein Komfort weiter erhöht.

Jedoch ist es auch möglich, dass das mittels des Mikrofons erstellte Schallsignal auf Schall basiert, der unabhängig von dem Aktor ist. Bei diesem Schall handelt sich beispielsweise um Wind- und/oder Fahrtgeräusche. Folglich werden mittels des Gegenschalls auch diese Geräusche zumindest teilweise unterdrückt, weswegen der Komfort weiter erhöht ist.

Beispielsweise entspricht die Störfrequenz einer Anregungsfrequenz eines mittels des Aktors angetriebenen Bauteils, wie des etwaigen Verstellteils. Besonders bevorzugt jedoch wird als Störfrequenz eine Drehzahl des Aktors herangezogen, insbesondere des etwaigen Elektromotors des Aktors. Insbesondere wird die Drehzahl zur Steuerung oder Regelung des Aktors verwendet und wird hierfür beispielsweise gemessen. Alternativ hierzu wird als Drehzahl ein Soll-Drehzahl verwendet, anhand derer der Aktor betrieben wird. Somit sind weniger Sensoren erforderlich.

Beispielsweise wird als Betriebsdaten eine Position des Aktors herangezogen, also insbesondere eine Positionsinformation. Die Position entspricht in einer Variante der Position eines mittels des Aktors angetriebenen Bauteils, wie des etwaigen Verstellteils. Besonders bevorzugt jedoch entspricht die Position die Position eines Rotors des etwaigen Elektromotors des Aktors, insbesondere bezüglich eines Stators. Mit anderen Worten entspricht die Position vorzugsweise einer Winkelinformation. Somit ist das Ermitteln einer Phasenlage des mittels des Aktors abgegebenen Schalls, also der Schallwellen, erleichtert.

Alternativ oder besonders bevorzugt in Kombination hierzu werden als Betriebsdaten eine Leistungskenngröße des Aktors herangezogen. Die Leistungskenngröße ist insbesondere die mittels des Aktors aufgebrachte oder aufgenommene Leistung. In einer weiteren Alternative ist die Leistungskenngröße ein Drehmoment oder die mittels des Aktors aufgebrachte Kraft. In einer weiteren Alternative korrespondiert die Leistungskenngröße zu einer Beschleunigung des Aktors. Beispielsweise wird die Leistungskenngröße mittels eines entsprechenden Sensors des Aktors gemessen und somit mittels des Aktors bereitgestellt. Alternativ hierzu wird die Leistungskenngröße anhand einer Regelungen des Aktors abgeleitet und vorzugsweise mittels der Regelungen bereitgestellt.

Die Leistungskenngröße ist hierbei insbesondere die aktuelle Leistungskenngröße, also die aktuell mittels des Aktors bereitgestellte oder realisierte Leistungskenngröße. Im Vergleich zu einem Erfassen des Schalls mittels des Mikrofons steht die aktuelle Leistungskenngröße bereits zur Verfügung, wenn diese mittels des Aktors realisiert wird, also in dem Augenblick, in dem der Schall ausgegeben wird. Alternativ hierzu ist die Leistungskenngröße die erwartete Leistungskenngröße des Aktors, also die beispielsweise in einer bestimmten Zeitspanne realisiert werden wird. Somit ist eine Zeitdauer zum Erstellen des Gegenschallsignals vergrößert, und der Gegenschall kann korrespondierend zu dem sich ergebenden Schall ausgegeben werden, sodass die vollständige destruktive Interferenz erfolgt. Vorzugsweise wird hierbei die erwartete Leistungskenngröße zur Regelung des Aktors verwendet. Zum Erfassen der erwarteten Leistungskenngröße wird zum Beispiel ein Kennfeld oder dergleichen ausgelesen. Aufgrund der Heranziehung der erwarteten Leistungskenngröße ist auch ein Anpassen des Gegenschallsignals auf einen sich ändernden Betrieb des Aktors ermöglicht. Ferner ist es möglich, vergleichsweise leistungsschwache Hardware zum Erstellen des Gegenschallsignals zu verwenden, weswegen Herstellungskosten reduziert sind. Bevorzugt werden sowohl die aktuelle als auch die erwartete Leistungskenngröße zum Erzeugen des Gegenschallsignals herangezogen, was eine Güte weiter verbessert.

In einer weiteren Alternative werden als Betriebsdaten elektrische Betriebsdaten des Aktors herangezogen. Die elektrischen Betriebsdaten entsprechend vorzugsweise Ansteuerungsdaten des Aktors, also Daten, mittels derer eine Ansteuerung des Aktors erfolgt. Insbesondere entsprechen die elektrischen Betriebsdaten und somit die Ansteuerungsdaten, einer angelegten elektrischen Spannung an den Aktor. Alternativ oder in Kombination hierzu werden als elektrische Betriebsdaten ein Kommutierungsmodus des etwaigen Elektromotors des Aktors verwendet. Zum Beispiel ist dieser eine Sinuskommutierung, eine Übermodulation oder eine Blockkommutierung. Alternativ oder in Kombination hierzu ist mittels der elektrischen Betriebsdaten angegeben, ob der Elektromotor im Grunddrehzahlbereich oder im Bereich einer Feldschwächung betrieben wird. Folglich stehen die Betriebsdaten bereits eine vergleichsweise große Zeitdauer voraus zur Verfügung, und/ oder diese werden für weitere Funktionen verwendet, sodass keine zusätzlichen Bauteile zum Ermitteln der Betriebsdaten erforderlich sind, weswegen Herstellungskosten reduziert sind. In einer weiteren Alternative werden als Betriebsdaten beispielsweise eine Temperatur des Aktors herangezogen. Die Temperatur ist beispielsweise die gemittelte Temperatur des Aktors oder eines Teils des Aktors, beispielsweises des etwaigen Elektromotors. Insbesondere ist die Temperatur die Temperatur einer Statorwicklung oder eines Lagers des Elektromotors. In einer weiteren Alternative ist die Temperatur beispielsweise die Temperatur einer Flüssigkeit des Aktors, beispielsweise eines Schmiermittels oder einer mittels des Aktors gepumpten Flüssigkeit. Somit werden insbesondere eine sich ändernde Viskosität/Widerstand, die jeweils zu einem veränderten Verhalten des Aktors führt, beim Erstellen des Gegenschallsignals berücksichtigt.

Zweckmäßigerweise werden als Betriebsdaten der Ermittlungszeitpunkt der Störfrequenz herangezogen. Insbesondere wird, sofern die Betriebsdaten noch weitere Daten umfassen, wie die Temperatur, die elektrische Betriebsdaten, die Leistungskenngröße und/oder die Position, ebenfalls der jeweilige Ermittlungszeitpunkt oder zumindest ein zugehöriger Zeitpunkt als weiterer Bestandteil der Betriebsdaten herangezogen. Somit ist auch bei unterschiedlichen Laufzeiten bei der Übermittlung der Störfrequenz dennoch ein abgestimmtes Erstellen des Gegenschallsignals ermöglicht, sodass eine Effektivität der destruktiven Interferenz verbessert ist. Vorzugsweise wird anhand des Ermittlungszeitpunkts eine Phasenlage des Gegenschallsignals bestimmt.

Die Schallunterdrückungseinheit ist im bestimmungsgemäßen Zustand ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und hierfür geeignet, zweckmäßigerweise vorgesehen und eingerichtet. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden, und beispielsweise ein Lastkraftwagen (Lkw), Bus oder bevorzugt ein Personenkraftwagen (Pkw).

Der Schallunterdrückungseinheit weist einen Schallausgeber auf, der insbesondere der Ausgabe von Schall in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs dient. Beispielsweise ist der Schallausgeber ein Lautsprecher oder umfasst diesen. Mittels dessen wird bei Betrieb Schall in Luft abgegeben, nämlich Schallwellen, die sich in der Luft fortpflanzen. Alternativ hierzu ist der Schallausgeber ein Körperschallausgeber, mittels dessen bei Betrieb ein Bauteil angeregt wird, sodass dieses schwingt. Mittels des Bauteils oder eines damit gekoppelten weiteren Bauteils wird hierbei nachfolgend Schall abgegeben, der zu dem mittels des Körperschallausgebers aufgebrachtem Schall korrespondiert. Beispielsweise ist der Schallausgeber lediglich der Schallunterdrückungseinheit zugeordnet. Alternativ hierzu ist der Schallausgeber bei Betrieb auch von weiteren Bestandteilen des Kraftfahrzeugs genutzt, insbesondere von einem Radio oder einer sonstigen Multimediawiedergabeeinheit.

Die Schallunterdrückungseinheit umfasst ferner eine Gegenschalleinheit. Beispielsweise ist die Gegenschalleinheit mittels einer Softwareroutine oder bestimmten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen zumindest teilweise gebildet. Die Gegenschalleinheit ist zweckmäßigerweise mit dem Schallausgeber signaltechnisch gekoppelt. Vorzugsweise ist die Gegenschalleinheit im Montagezustand mit einem Bordcomputer des Kraftfahrzeugs oder zumindest einem Aktor des Kraftfahrzeugs, insbesondere einem elektromotorischen Verstellantrieb, signaltechnisch gekoppelt. Hierfür weist die Gegenschalleinheit vorzugsweise eine entsprechende Datenschnittstelle auf, die geeigneterweise einem Busstandard genügt. Insbesondere ist mittels der Gegenschalleinheit ein Slave-Steuergerät des Bussystems gebildet.

Die Schallunterdrückungseinheit ist gemäß einem Verfahren zum Betrieb einer Schallunterdrückungseinheit betrieben. Bei dem Verfahren wird mittels der Gegenschalleinheit anhand von einer empfangenen Störfrequenz des Aktors und weiteren empfangenen Betriebsdaten des Aktors ein Gegenschallsignal erzeugt und damit der Schallausgeber beaufschlagt wird. Die Gegenschalleinheit weist geeigneterweise ein Steuergerät auf, mittels dessen das Verfahren zumindest teilweise durchgeführt wird. Hierfür ist der Steuergerät geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Das Steuergerät oder zumindest die Gegenschalleinheit umfasst beispielsweise einen anwendungsspezifischen Schaltkreis (ASIC) oder besonders bevorzugt einen Computer, der geeigneterweise programmierbar ausgestaltet ist. Insbesondere umfasst das Steuergerät oder zumindest die Gegenschalleinheit ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogrammprodukt, das auch als Computerprogramm bezeichnet ist, gespeichert ist, wobei bei Ausführung dieses Computerprogrammprodukts, also des Programms, der Computer veranlasst wird, das Verfahren durchzuführen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt. Das Computerprogrammprodukt umfasst eine Anzahl an Befehlen, die bei der Ausführung des Programms (Computerprogrammprodukts) durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren zum Betrieb einer Schallunterdrückungseinheit eines Kraftfahrzeugs, die einen Schallausgeber und eine Gegenschalleinheit aufweist, zumindest teilweise durchzuführen. Bei dem Verfahren wird mittels der Gegenschalleinheit anhand von einer empfangenen Störfrequenz eines Aktors und weiteren empfangenen Betriebsdaten des Aktors ein Gegenschallsignal erzeugt und damit der Schallausgeber beaufschlagt. Der Computer ist zweckmäßigerweise ein Bestandteil eines Steuergeräts und beispielsweise mittels dessen gebildet. Der Computer umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor oder ist mittels dessen gebildet. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise eine Datei oder ein Datenträger, der ein ausführbares Programm enthält, das bei einer Installation auf einem Computer das Verfahren automatisch ausführt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist. Ein derartiges Speichermedium ist beispielsweise eine CD-ROM, eine DVD oder eine Blu-Ray Disc. Alternativ hierzu ist das Speichermedium ein USB-Stick oder ein sonstiger Speicher, der zum Beispiel wiederbeschreibbar oder lediglich einmalig beschreibbar ist. Ein derartiger Speicher ist beispielsweise ein Flash Speicher, ein RAM oder ein ROM. Auch betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens, das also hierfür geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, ist. Auch betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Schallunterdrückungseinheit.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf die Schallunterdrückungseinheit / das Computerprogrammprodukt/ das Speichermedium / das Steuergerät / das Kraftfahrzeug sowie untereinander zu übertragen und umgekehrt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in einer Seitenansicht schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Schallunterdrückungseinheit, und

Fig. 2 ein Verfahren zum Betrieb der Schallunterdrückungseinheit.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Personenkraftwagens (Pkw) dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst mehrere Räder 4, von denen zumindest einige mittels eines Antriebs angetrieben sind, und die im bestimmungsgemäßen Zustand auf einer Fahrbahn aufstehen. Die Räder 4 sind mittels eines Fahrwerks an einer Karosserie 6 des Kraftfahrzeugs 2 angebunden, mittels derer ein Innenraum umgeben ist, der dem Aufenthalt von nicht näher dargestellten Personen dient.

An der Karosserie 6 ist ein Aktor 8 in Form eines elektromotorischen Verstellantriebs gehalten. Der Aktor 8 ist als ein elektromotorischer Fensterheber ausgestaltet und weist eine Fensterscheibe 10 auf, die ein Verstellteil bildet, das über ein nicht näher dargestelltes Getriebe und eine Seiltrommel mittels eines Elektromotors 12 des Aktors 8 angetrieben ist. Der Aktor 8 umfasst ferner eine Steuerung 14, mittels derer die Bestromung des Elektromotors 12 in Abhängigkeit von bestimmten Anforderungen erfolgt, sodass die Fensterscheibe 10 in eine gewünschte Richtung sowie mit einer gewünschten Geschwindigkeit bewegt wird. Hierfür wird mittels der Steuerung 14 die Drehzahl des Elektromotors 12 erfasst und auf eine gewünschten Soll-Drehzahl als Sollwert geregelt, wobei der Sollwert abhängig von einer Position der Fensterscheibe 10 sowie sonstigen Vorgaben ist. Zusammenfassend erfolgt mittels der Steuerung 14 eine Regelung des Elektromotors 12.

Es ist möglich, dass aufgrund des Betriebs des Elektromotors 12 Schall entsteht, der in den Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 gelangt und zu einer Störung der sich darauf befindenden Personen führt. Zur Abhilfe hiervon weist das Kraftfahrzeug 2 einen Schallunterdrückungseinheit 16 mit einem Schallausgeber 18 auf. Der Schallausgeber 18 ist ein Lautsprecher, der im Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 positioniert ist. Der Schallausgeber 18 wird in einem weiteren Betriebsmodus von einer Multimediawiedergabeeinheit genutzt, sodass mittels des Schallausgebers 18 bei Bedarf auch Musikstücke oder dergleichen ausgegeben werden können.

Ebenfalls in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 ist ein Mikrofon 20 der Schallunterdrückungseinheit 16 positioniert, mittels dessen der in dem Innenraum vorherrschende Schall gemessen und somit erfasst werden kann. Der Schallausgeber 18 sowie in das Mikrofon 20 sind mittels nicht näher dargestellter Leitungen mit einer Gegenschalleinheit 22 der Schallunterdrückungseinheit 16 signaltechnisch verbunden, die ein Steuergerät der Schallunterdrückungseinheit 16 bildet. Die Gegenschalleinheit 22 ist über nicht näher dargestelltes Bussystem signaltechnisch mit dem Aktor 8, nämlich der Steuerung 14, sowie einem nicht näher dargestellten Bordcomputer des Kraftfahrzeugs 2 verbunden.

Die Gegenschalleinheit 22 weist einen Computer 24 in Form eines programmierbaren Mikroprozessors und ein Speichermedium in Form eines Speichers 26 auf. Auf dem Speicher 26 ist ein Computerprogrammprodukt 28 gespeichert, das bei Ausführung durch den Computer 24 diesen veranlasst, ein in Figur 2 dargestelltes Verfahren 30 zum Betrieb der Schallunterdrückungseinheit 16 durchzuführen. Mit anderen Worten ist die Schallunterdrückungseinheit 16 gemäß dem Verfahren 30 betrieben.

In einem ersten Arbeitsschritt 32 werden mittels der Gegenschalleinheit 22 eine Störfrequenz 34 des Aktors 8 und Betriebsdaten 36 empfangen. Die Störfrequenz 34 sowie die Betriebsdaten werden von der Steuerung 14 des Aktors 8 bereitgestellt und in das Bussystem eingespeist, sodass diese mittels der Gegenschalleinheit 22 empfangen werden können. Die Störfrequenz 34 entspricht der Drehzahl des Aktors 8, also der Drehzahl des Elektromotors 12. Hierfür wird mittels der Steuerung 14 die Soll-Drehzahl bereitgestellt, auf die der Elektromotor 12 entsprechend der Vorgaben geregelt wird.

Als Betriebsdaten 36 wird eine Temperatur des Aktors 8, nämlich des Elektromotors 12 verwendet. Die Temperatur des Elektromotors 12 entspricht hierbei der Temperatur einer nicht näher dargestellten Statorwicklung des Elektromotors 12, die zur Sicherstellung der Betriebssicherheit mittels eines nicht näher dargestellten Sensors gemessen und mittels der Steuerung 14 ausgewertet wird. Auch werden als Betriebsdaten 36 der Ermittlungszeitpunkt der Störfrequenz 34, also der Drehzahl des Elektromotors 12, herangezogen. Als Ermittlungszeitpunkt wird dabei derjenige Zeitpunkt verwendet, zu dem der Elektromotor 12 auf die Soll-Drehzahl geregelt werden soll.

Ferner werden als Betriebsdaten 36 eine aktuelle Leistungskenngröße des Aktors 8 zu dem Ermittlungszeitpunkt herangezogen, nämlich das zu dem Ermittlungszeitpunkt aufzubringende Drehmoments. Auch wird als Betriebsdaten 36 eine erwartete Leistungskenngröße des Aktors 8 herangezogen, nämlich die Leistung des Elektromotors 12, die aufgrund der Regelung mittels der Steuerung 12 erwartet wird oder sich aufgrund dessen ergeben wird. Auch wird als erwartete Leistungskenngröße eine erwartete Beschleunigung des Aktors 8, nämlich der Fensterscheibe 10, herangezogen. Auch bei dem Teil der Betriebsdaten 36 die den aktuellen Leistungskenngrößen entspricht, wird der Ermittlungszeitpunkt als weiterer Bestandteil der Betriebsdaten 36 herangezogen, der insbesondere von dem Ermittlungszeitpunkt der Störfrequenz 34 abweicht.

Zusätzlich oder alternativ werden als Betriebsdaten 36 elektrische Betriebsdaten des Aktors 8 herangezogen, nämlich ein Kommutierungsmodus des Elektromotors 12. Hierbei wird mittels der elektrischen Betriebsdaten spezifiziert, ob der Elektromotor 12 im Grunddrehzahlbereich, in der Feldschwächung, in der Sinuskommutierung, in einer Übermodulation oder Blockkommutierung aktuell betrieben wird, also zum aktuellen Zeitpunkt. Auch werden als Betriebsdaten 36 eine Position des Aktors 8 herangezogen. Als Position wird die Position der Fensterscheibe 10 entlang den Verstellwegs sowie die Position des Rotors des Elektromotors 12 bezüglich dessen Stators verwendet, sodass eine der Positionen eine Winkelposition ist.

Zusammenfassend entsprechen die Betriebsdaten 36 einem Vektor, der die Position des Aktors 8, aktuelle oder erwartete Leistungskenngröße des Aktors 8, elektrische Betriebsdaten des Aktors 8, die Temperatur des Aktors 8 sowie mehrere Ermittlungszeitpunkte aufweist, wobei sich die Ermittlungszeitpunkte unterscheiden, und jeweils unterschiedlichen anderen Bestandteilen der Betriebsdaten 6 zugeordnet sind. Die Störfrequenz 34 sowie die Betriebsdaten 36 werden mittels der Gegenschalleinheit 22 jeweils empfangen.

In einem sich anschließenden zweiten Arbeitsschritt 38 wird anhand der Störfrequenz 34 sowie der Betriebsdaten 36 ein Gegenschallsignal 40 mittels der Gegenschalleinheit 22 erzeugt. Hierbei wird als Frequenzen des Gegenschallsignals 40 zum Beispiel die Störfrequenz 34 herangezogen. Die Phase sowie die Amplitude des Gegenschallsignals 34 werden anhand der Betriebsdaten 36 ermittelt. Zum Erzeugen des Gegenschallsignals 40 wird ein in dem Speicher 26 abgespeichertes neuronales Netz 42 verwendet, dem die Störfrequenz 34 sowie die Betriebsdaten 36 zugeleitet werden.

Das auf diese Weise erzeugte Gegenschallsignal 40 wird zu dem Schallausgeber 18 geleitet, sodass der Schallausgeber 18 mittels des Gegenschallsignals 40 beaufschlagt wird. Infolgedessen wird mittels des Schallausgebers 18 ein auf dem Gegenschallsignal 40 basierender Gegenschall ausgegeben und somit erzeugt. Der Gegenschall wird dabei in den Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 geleitet und breitet sich in diesem aus. Der auf diese Weise erstellte Gegenschall interferiert dem in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 bereits vorhandenen Schall, der aufgrund des Betriebs des Aktors 8, nämlich hauptsächlich des Elektromotors 12, aktuelle entsteht und zumindest teilweise die Störfrequenz 34 aufweist. Das Gegenschallsignal 40 wird derart erstellt, das im Bereich eines Kopfes eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 2 eine destruktive Interferenz des Schalls, der aufgrund des Betriebs des Aktors 8 entsteht, sowie des Gegenschalls erfolgt, sodass der Betrieb des Aktors 8 für den Fahrer nicht oder lediglich vermindert wahrnehmbar ist.

In einem sich anschließenden dritten Arbeitsschritt 44 wird mittels des Mikrofons 20 der in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 vorherrschende Schall gemessen und basierend hierauf ein Schallsignal 46 erstellt, das zu der Gegenschalleinheit 22 übermittelt wird. Mit anderen Worten wird das Schallsignal 46 mittels der Gegenschalleinheit 22 erfasst. Der mittels des Mikrofons 20 gemessene Schall, entsteht hierbei aufgrund der Überlagerung des von dem Aktor 8 abgegebenen Schalls mit dem mittels des Schallausgebers 18 abgegebenen Gegenschalls. Dabei ist es möglich, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen oder sich in dem Innenraum befindenden Objekten 10 im Bereich des Kopfes des Fahrers keine vollständige destruktive Interferenz erfolgt, sodass noch weiterhin Geräusche von dem Fahrer wahrnehmbar sind. Insbesondere werden diese direkt mittels des Mikrofons 20 gemessen, das hierfür vorzugsweise in einer Kopfstütze des Fahrersitzes positioniert ist. Auch werden mittels des Mikrofons 20 anderen Geräusche, die nicht aufgrund des Betriebs des Aktors 8 entstehen, beispielsweise Wind- oder sonstige Fahrtgeräusche, gemessen, sodass das Schallsignal 46 zu diesen ebenfalls korrespondiert.

Im Anschluss hieran werden erneut sind der erste Arbeitsschritt 32 sowie der zweite Arbeitsschritt 38 durchgeführt, wobei nun in dem zweiten Arbeitsschritt 38 das Gegenschallsignal 40 auch anhand des Schallsignals 46 erzeugt wird. Somit erfolgt mittels des Schallsignals 46 ein Nachführung der Erstellung des Gegenschallsignals 40 bzw. die Betriebsdaten 36 und die Störfrequenz 34 dienen der Vorsteuerung zur Erstellung des Gegenschallsignals 40, das anhand des Schallsignals 46 erstellt wird. Wenn nun der Gegenschall mittels des Schallausgebers 18 ausgegeben wird, werden weitere Geräusche aufgrund der verbesserten destruktiven Interferenz unterdrückt, sodass ein Komfort für den Fahrer erhöht ist. Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbei- spiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

Kraftfahrzeug

Rad

Karosserie

Aktor

Fensterscheibe

Elektromotor

Steuerung

Schallunterdrückungseinheit

Schallausgeber

Mikrofon

Gegenschalleinheit

Computer

Speicher

Computerprogrammprodukt

Verfahren erster Arbeitsschritt

Störfrequenz

Betriebsdaten zweiter Arbeitsschritt

Gegenschallsignal neuronales Netz dritter Arbeitsschritt

Schallsignal