用于控制汽车中的目标设备所制造的噪声水平的系统、汽车空气净化器和交通工具的制作方法
【专利摘要】本实用新型一般地涉及一种用于控制汽车中的设备所制造的噪声水平的方法。该方法包括：探测（210,310）汽车中的环境噪声水平；以及控制（230,240;320,330,340）汽车中的设备的工作状态从而使得该设备所产生的噪声水平比环境噪声水平低预定值。本实用新型还一般地涉及一种用于控制汽车中的设备所制造的噪声水平的系统。该系统包括：用于探测汽车中的环境噪声水平的探测器（120）；以及用于控制设备的工作状态从而使得空气净化器所产生的噪声水平比环境噪声水平低预定值的控制器（130）。因此，可以有效地掩蔽一些烦人的噪声。
【专利说明】用于控制汽车中的目标设备所制造的噪声水平的系统、汽车空气净化器和交通工具
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及汽车电子设备的领域，并且特别地涉及用于控制汽车中的设备(诸如空气净化器)所制造的噪声水平的系统和方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]为了改善汽车舱室中的空气质量，可以采用空气净化器。一些空气净化器使用由发动机驱动的叶轮来吸入或排出空气，该空气被迫使通过过滤器。由此，过滤了细小颗粒和/或化学气体，并且从其中产生干净空气。
[0004]在使用叶轮发动机的空气净化器中，叶轮越小，用来产生相同气流所需的转速就越高。由于汽车中典型的空间限制，较小的叶轮是优选的，同时仍然期望显著的气流，这可能导致由叶轮和/或发动机造成的烦人噪声水平并且因此影响驾驶员和乘客的情绪。除了空气净化器之外，在空气净化器工作时汽车还可能采用产生令人不快的噪声的其它设备。
[0005]因此，需要限制或消除诸如空气净化器之类的目标设备所产生的令人不快的噪声。
【发明内容】
[0006]由于以上所提及的缺点，本发明实现这样一种机制:由汽车中的目标设备(诸如空气净化器)产生的噪声水平被调谐成比汽车中的环境噪声低一个噪声间距，从而使得来自空气净化器的目标噪声基本上被环境噪声掩蔽或覆盖。
[0007]根据本发明的一些实施例，提供一种用于控制汽车中的目标设备所制造的噪声水平的方法，该方法包括以下步骤:探测汽车中的环境噪声水平；以及控制汽车中的目标设备的工作状态，从而使得该目标设备所产生的噪声水平比环境噪声水平低预定值。
[0008]在本发明的一些实施例中，目标设备是包括叶轮的空气净化器；并且预定值是约17dB，当然该值可以大于17dB。特别地，在这些实施例中，控制空气净化器的工作状态的步骤包括控制空气净化器的叶轮的转速。并且更特别地，控制空气净化器的叶轮的转速的步骤包括:i)在探测到的环境噪声水平降低时降低叶轮的转速；以及ii)在探测到的环境噪声水平增加时增加叶轮的转速。
[0009]其中在一些实施例中，当汽车中的环境噪声水平增加时，经过延时将空气净化器的叶轮的转速增加至较高水平。
[0010]根据本发明的一些实施例，提供一种用于控制汽车中的目标设备所制造的噪声水平的系统，其包括:用于探测汽车中的环境噪声水平的探测器；以及用于控制目标设备的工作状态从而使得空气净化器所产生的噪声水平比环境噪声水平低预定值的控制器。
[0011]在一些实施例中，预定值是约17dB并且目标设备是包括叶轮的空气净化器。在这些实施例中，特别地，控制器被设置成控制空气净化器的叶轮的转速。更特别地，控制器被设置成:在探测到的环境噪声水平降低时降低叶轮的转速；并且在探测到的环境噪声水平增加时增加叶轮的转速。
[0012]在该系统的一些实施例中，探测器被定位成基本上远离目标设备。特别地，对于空气净化器来说，探测器远离空气净化器的旋转发动机，诸如远离其叶轮和/或发动机。
[0013]根据本发明的另一方面，提供一种汽车空气净化器，其包括如以上限定的用于控制汽车中的目标设备所制造的噪声水平的系统。
[0014]根据本发明的另一方面，提供一种交通工具，其配备有如以上描述的汽车空气净化器，或者配备有如以上描述的用于控制汽车中的目标设备所制造的噪声水平的系统。
[0015]根据本发明的另一方面，提供一种计算机程序产品，其由处理器或控制器执行以施行如以上所述的方法。
[0016]通过本发明，噪声水平(特别是令人不快的噪声水平)被保持在低水平并且被可能不会完全避免的环境噪声水平掩蔽，这因此提供了汽车中更令人愉快的驾驶情境。
[0017]本发明的这些和其它方面将从以下描述的(多个)实施例显而易见，并且将参照该(多个)实施例进行阐述。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]仅作为示例，现在将参照所附示意图来描述本发明的实施例，在附图中对应的参考标记指示对应的部分，并且在附图中:
[0019]图1图示了根据本发明的一些实施例的空气净化器和用于控制诸如空气净化器之类的目标设备的工作状态的系统的结构的框图；
[0020]图2图示了根据控制过程的一些实施例的控制空气净化器的过程的流程图；
[0021]图3图示了根据控制过程的一些实施例的控制空气净化器的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0022]一般地，本发明基于人耳具有听觉掩蔽效应这一见识。例如，当环境噪声水平比目标噪声水平高诸如约17dB的噪声间距时，目标噪声水平将基本上是不易察觉的，换言之，其将被隐藏于环境噪声下。
[0023]当车行驶在道路上时，将存在很多环境噪声，诸如在以70千米/小时的恒定速度行驶于混凝土道路上期间，所述环境噪声具有66?74dB的水平。对于汽车中的驾驶员或乘客来说，环境噪声源可以非常多样化，包括例如轮胎噪声、引擎噪声、空调送风机噪声、音乐广播噪声、在行驶期间舱室车厢的BSR噪声(嗡嗡声、吱吱声、咯嗒声)、人声、室外噪声等。
[0024]对于诸如空气净化器或其它电子设备之类的目标单元来说，还将从它的部件(诸如内部叶轮或发动机)产生令人不快的噪声。由诸如叶轮之类的设备产生的目标噪声通常是烦人的，并且希望将其掩蔽或覆盖。
[0025]因此，本发明的一些实施例实现了一种机制，从而使得通过使用汽车的环境噪声来基本上掩蔽或覆盖目标噪声(例如，来自诸如空气净化器之类的目标设备的噪声)。
[0026]图1图示了根据一些实施例的用于控制汽车中的空气净化器的工作状态的系统110的结构框图。系统110包括噪声探测器120 (例如，声学传感器)和控制装置130 (例如，微控制器单元MCU)。噪声探测器120能探测汽车中的驾驶员和/或(多名)乘客所感知到的环境噪声，并且能产生指示环境噪声水平的一个或多个信号。控制器130与噪声探测器120耦合以接收(多个)信号，并且与空气净化器140 (或其它噪声生成设备)耦合以控制其工作状态(例如，其音量)。此外，控制器130可以包括:用于将声音模拟信号转换成数字信号的A/D转换器(未不出)，以及用于导出声音水平(例如，通过在移动时间窗口中对数字噪声信号进行积分)的积分单元，其为技术人员容易理解的并且不需要被进一步详细描述。在一些实施例中，A/D转换器可以与噪声探测器120集成在一起。
[0027]在一些实施例中，探测器120被定位成相对远离空气净化器140，特别地远离叶轮150、旋转发动机(未示出)、或空气净化器140中的其它噪声生成部件或视情况而定的其它噪声生成部件。
[0028]控制器130可以基于探测到的环境噪声水平调节空气净化器140的操作，例如，诸如叶轮150的转速。由于听觉掩蔽的原理，来自空气净化器150的噪声可以被调谐成例如比环境噪声低诸如约17dB的噪声间距。在一些实施例中，噪声间距可以大于17dB。
[0029]通常，目标噪声水平(例如，源自空气净化器或其它噪声生成部件的噪声)基本上取决于(多个)叶轮的转速，如以下公式所说明的:
[0030]目标噪声水平=目标转速*K(I)
[0031]其中K是可变的或恒定的系数。等式(I)还可以表示为:
[0032]目标转速=目标噪声水平/K(2)。
[0033]在一些实施例中，空气净化器或其它噪声生成设备的目标转速和目标噪声水平之间的(多个)关系(例如，系数K的值)可以是预定的和/或预存储于控制器130内的或耦合到控制器130的存储器单元(例如，ROM)中。
[0034]因此，在其中目标噪声水平被控制成<环境噪声水平噪声间距(例如，17dB)的一些实施例中，可以导出:
[0035]目标转速彡(环境噪声水平噪声间距)/K(3)。
[0036]因此，控制器130可以被设置成根据以上公式(3)通过使用探测器120所探测到的环境噪声水平和针对K的预存储值以及预存储的噪声间距值(诸如17dB)来控制空气净化器的目标转速。
[0037]图2图示了根据本发明的一些实施例的由以上提及的控制器130实现的控制空气净化器(或其它噪声生成设备)的过程的流程图:
[0038]在步骤210中，在汽车中的空气净化器的操作启动之后，探测器120 (例如，声学传感器)开始探测环境噪声水平并且产生指示环境噪声水平的对应信号。
[0039]在步骤220中，由可以集成在控制器130、探测器120或其它单个构件中的采样器和A/D转换器对信号进行采样并且将其从模拟信号转换成数字信号。在可替换的或补充实施例中，控制器可以包括模拟信号处理电路以用于产生控制噪声生成部件140的控制信号。
[0040]在步骤230中，控制器130 (例如，处理器)基于代表环境噪声水平的数字和/或模拟信号来确定空气净化器140的叶轮150的目标转速值(或与噪声生成设备140相关联的其它值)。确定目标转速值可以包括确定环境噪声水平以及使用噪声间距和K的值，其中确定环境噪声水平可以包括对在步骤220中所采样并转换的信号进行积分以及形成代表环境噪声水平的值。
[0041]此外，控制器130可以通过比较目标转速和当前转速来确定是否需要改变当前转速。当前转速可以通过传感器和/或从存储器单元获得。控制器130可以确定在目标噪声水平高于当前噪声水平时增加转速水平、在目标噪声水平低于当前噪声水平时降低转速水平、并且/或者在目标噪声水平等于或相当于当前噪声水平时维持当前转速水平。在一些实施例中，当控制器130确定降低转速水平时，其可以立即向空气净化器发送指令或者在延时之后发送。当控制器130确定增加转速水平时，其可以立即或在延时之后发送指令。
[0042]在步骤240中，空气净化器140根据来自控制器的指令改变或维持当前转速水平。技术人员容易理解，来自控制器130的指令可以被解释成用于空气净化器的旋转发动机的致动信号。在一些实施例中，来自控制器130的指令可以包括脉冲宽度调制(PWM)信号。
[0043]空气净化器的叶轮的转速可以被分成多个水平。在一些实施例中，速度被分成三个水平:SPD_H、SPD_M、SPD_L，每一个对应于一个预先确定的转速。通常，任何数目的转速水平都是可能的和可采用的。图3图示了根据控制过程的一些实施例的控制噪声生成设备140的过程的流程图。
[0044]在步骤310中，在空气净化器的初始化之后，设备的状态进入默认水平。例如，空气净化器的转速进入诸如中间水平SPD_M的默认水平。
[0045]在步骤320中，控制器130从探测器120接收信号，并且通过确定目标转速水平并将其与当前转速水平进行比较来确定是否需要将空气净化器的当前转速水平提升到较高水平、或下降到较低水平、或维持在当前水平。
[0046]在一些实施例中，通过确定是否已经达到阈值条件来做出在SPD_H、5?0_皿和SPD_L状态之间转变的决定。在三个状态的情形下，可以提供两个阈值(例如，THRES_LM和THRESJM)。通常，如果存在η个数目的状态，则系统可以具有η-1个阈值。例如，如果系统处于SPD_L状态中，则控制器可以将来自探测器120的测量噪声水平与THRES_LM值(例如，“L”与“M”状态之间的阈值)进行比较。如果测量噪声水平小于THRES_LM值，则设备140的状态不改变。然而，如果测量噪声水平大于或等于/大于THRES_LM，则控制器130可以向设备140发信号以便转变到SPD_M状态。对于向上转变到较高状态或向下转变状态而言可以进行类似比较。
[0047]在一些情形中，测量噪声水平可能只围绕其中一个阈值频繁地转变。在一些实施例中，可以使用延迟动作因子值(DELTA)来避免这种频繁转变。例如，转变将只发生在测量噪声水平至少处于两个状态之间的阈值(例如，状态SPD_L与SPD_M之间的THRES_LM)以上或以下DELTA时，而不是在确定了环境声音水平处于该阈值以上或以下时立即改变状态。例如，如果系统处于SPD_L状态中，则控制器可以将来自探测器120的测量噪声水平与THRES_LM+DELTA进行比较。如果测量噪声水平大于或等于/大于THRES_LM+DELTA，则控制器130可以向设备140发信号以便转变到SPD_M状态。在一些实施例中，DELTA值可以仅用在所有向上的转变中、仅用在所有向下的转变中、向上和向下的转变二者、或者转变的任何组合。在一些实施例中，DELTA值可以在向上和向下的转变之间不同。
[0048]接下来，如果控制器130在步骤320中确定当前速度水平需要提升到较高水平，则控制器130在可选的延时之后向空气净化器发送指令(如步骤321所示)，并且然后在步骤330中使空气净化器改变其转速。同时，如果控制器在步骤320中确定速度水平需要降低，则控制器立即发送指令并且然后在步骤340中使空气净化器下降转速水平。在转速水平改变之后，控制器130返回到步骤320并且继续该过程。在一些实施例中，在步骤330或340处的状态之间的转变可以立即发生、或者可以较平缓(例如，经由在微细(granular)步骤中调谐PWM信号而不是突然改变)。
[0049]同时，如果控制器在步骤320中确定当前速度水平需要维持，则控制器130保持当前转速水平并返回到步骤320。通常，图2-3中所图示的过程可以由任何噪声生成设备140通过控制影响部件150所生成的噪声量的信号值来采用。因此，汽车中的一些电设备的烦人噪声可以有利地被减少并被环境噪声所隐藏。
[0050]尽管已经在附图和以上描述中详细说明并描述了本发明，但这样的说明和描述应被视为是说明性的或示例性的且非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域的技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、本公开内容和所附权利要求可以理解并实现所公开实施例的其它变型。例如，本发明不限于在空气净化器中实现，而是可以用于在汽车中产生噪声的其它电子设备，诸如空调、A/C送风机、车内音频视频多媒体系统等。此夕卜，处理器可以是用软件编程的通用微处理器，或者是以硬件、固件的形式。
[0051]在权利要求中，动词“包括”及其词形变化的使用并不排除其它元件或步骤的存在，并且元件之前的冠词“一”或“一个”并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同的从属权利要求中引述某些措施的简单事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制范围。
【权利要求】
1.一种用于控制汽车中的目标设备所制造的噪声水平的系统，包括: 环境噪声探测器(120);和 耦合到所述目标设备并且耦合到所述环境噪声探测器(120)的控制器(130)，所述控制器(130)被配置成控制所述目标设备的工作状态，从而使得所述目标设备产生的噪声水平比环境噪声水平至少低预定值， 其中，所述目标设备是包括叶轮(150)的空气净化器；并且 其中，所述预定值至少是17dB。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器(130)被配置成: 控制所述空气净化器(140)的叶轮(150)的转速。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述控制器(130)进一步被配置成: 在探测到的环境噪声水平降低时降低叶轮的转速；并且 在探测到的环境噪声水平增加时增加叶轮的转速。
4.如权利要求1所述的系统，其中 所述环境噪声探测器(120)被定位成基本上远离所述空气净化器(140)的旋转发动机和/或叶轮。
5.一种汽车空气净化器，包括如在前权利要求1-4中的任一项所述的系统。
6.一种交通工具，其配备有如权利要求5所述的汽车空气净化器或者如在前权利要求1-4中的任一项所述的系统。
【文档编号】F24F11/00GK204143870SQ201290000777
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2012年8月23日 优先权日:2011年8月26日
【发明者】沈仿忠 申请人:皇家飞利浦有限公司