车辆主动降噪（在汽车内实现低延迟主动降噪）

在过去的10年里，随着顾客期望的提高，汽车设计的重点发生了很大的变化。现在，更多的汽车工程师关心的是如何改善驾驶体验，让人们在车里获得尽可能多的乐趣。采取的措施包括尽量减少车内的背景噪音。各种噪声源，从车内的机械结构到车外的环境，都可能发出很大的噪音，对人产生负面影响坐汽车旅行。这些噪声源主要来自：恶劣的天气条件(如风雨)、轮胎与不平路面的接触、底盘振动、车辆悬架运动、车辆空调系统等。然而，控制车内噪音并不完全是为了舒适。有研究表明，我们控制噪音是出于安全考虑，持续的低频噪音可能会导致驾驶员疲劳，存在安全隐患。随着电动汽车销量的不断增加，我们需要为超静音电动汽车去除恼人的道路噪音，这是人们在传统汽车出行中从未意识到的问题，因为内燃机(ICE)发出的噪音在很大程度上掩盖了道路噪音。电动车本来就比燃油车安静，其电动机产生的噪音不足以掩盖来自其他方面的噪音。目前，降噪方法之一是使用吸声材料对车辆内部进行隔音。但问题是，吸音材料不仅占用车内有限而宝贵的空间，而且价格昂贵，会带来汽车厂商可能认为不必要的额外成本。此外，这种被动降噪材料会使车辆总重增加约30至45千克，这显然是另一个问题。因此，汽车制造商迫切希望找到一种主动降噪技术来替代现有的降噪方法。汽车行业主动降噪背后的原理相对简单。传感器可以检测噪音。然后，使用处理装置来检查噪声波形，并产生等效的反相信号来消除噪声。这个原理在过去的一段时间里已经在视听领域使用了，比如高端耳机。然而，为了在车辆中实现这种主动降噪，我们必须考虑汽车行业的一些特殊性。该行业需要一种紧凑、轻便且经济高效的高性能降噪方案。与各种车载组件或子系统一样，主动降噪系统能够在恶劣环境中可靠运行非常重要。该系统中的传感器必须足够坚固，以应对极端温度、振动、冲击、液体侵入和其他挑战。我们必须将所有分布在整车底盘上的传感器连接到相应的信号处理单元上，它们之间的布线比较复杂。我们必须进行有效的布线，以确保不会产生过多的额外材料成本。此外，线束的重量是车辆总重量的重要组成部分。在电动车的设计中，减轻车重尤为重要，这样可以避免频繁充电。车辆越轻，续航里程越长！最大化降噪方案的性能在衡量降噪系统的有效性时，需要考虑两个关键的性能指标。首先是响应性。系统必须在最短的时间内接收并分析捕获的信号，然后生成相应的反信号进行对冲，才能达到可以接受的降噪效果。因此，延迟时间越短，降噪过程就越有效。其次，传感器应该能够尽可能地检测各种范围内的噪声信号。这是至关重要的。传感器可以捕获低于特定阈值的信号，因此这些信号被降噪系统忽略。因此，汽车工程师必须选择那些非常低噪底。全车优化解决方案通过与半导体供应商ADI公司和声学软件供应商赛朗声学技术公司的合作，Molex推出了汽车降噪解决方案。它不仅有效，而且满足汽车制造商的特定要求(对布线重量、材料成本、连续工作可靠性等的要求。).Molernc传感器是一种道路噪声传感器，采用先进的MEMS加速度计技术。此外，它们的低延迟指数小于150微秒(典型值)，这是其他类似解决方案所不具备的突出特性。RNC采用了固有的

这样既能传输高清音频信号，又能最大限度减少布线，使成本和重量不会因为降噪而过度增加。

图1:通过菊花链连接的一系列莫仕RNC传感器

通常，每个传感器通过单独的电缆直接连接到信号处理单元，但从重量和空间利用的角度来看，这是非常低效的。为了解决这个问题，A2B接口技术允许每个信号链处理更多的信号，并简化了所需的布线。A2B网络支持的数据传输速率允许RNC传感器在2毫秒内将噪声信号传输到指定的信号处理单元。A2B音频总线系统通过菊花链连接所有传感器。因此，减少了重量、占用空间和材料成本，并且进一步简化了网络拓扑。在30米长的电缆上，我们可以连接多达9个传感器，从而将布线重量减少30%。为了确保最大限度地消除噪音，Molex RNC传感器提供了更高的灵敏度。因此，降噪后的噪声基底极低，这意味着可以检测和处理更多的原始波形。图2所示传感器的本底噪声远高于100g/Hz，而Molex RNC传感器可以捕捉和消除更大范围的噪声信号，因此本底噪声低于100g/Hz。因此，莫仕RNC传感器可以消除90%的有害噪音。它捕捉从20Hz到1kHz的噪声，这是一个很大的频率范围。因此，甚至可以降低低速时的噪声。

图2:噪声基底降低-a)原始噪声信号b)标准传感器的噪声基底c)莫仕RNC公司的噪声基底

在这个主动降噪方案中，我采用了流行的Molex Mini50系列连接器，与标准的USCAR 0.64连接器相比，可以节省50%的空间。传感器安装在重型外壳中(可根据需要提供防护等级为IP6K9K的外壳)，因此可以安装在更靠近噪声源的位置(如车内靠近路面的位置)，从而可以加快整个降噪过程。结论随着汽车越来越轻，电气化程度越来越高，降低道路噪音势在必行。幸运的是，如今，借助于莫仕RNC传感器，汽车制造商可以设计和部署重量更轻、性能更好、灵活性更高、效率更高的降噪方案。近30年来，Molex通过提供创新的电子产品，帮助汽车制造商应对一次又一次的挑战，在汽车行业发挥了关键作用。在电动汽车中，低频噪声引起的驾驶疲劳直接影响驾驶安全。因此，RNC传感器技术已成为Molex有史以来最重要的技术之一。