基于主动控制声学超材料的电驱总成降噪方法及系统

技术领域

本发明涉及噪声处理技术领域，尤其涉及一种基于主动控制声学超材料的电驱总成降噪方法及系统。

背景技术

电驱三合一系统包括电机、减速器、控制器，作为新能源车的重要总成，电驱三合一系统的振动噪声(NVH)水平直接决定了整车的噪声表现，这就使得三合一系统的减振降噪成为产品开发的重点任务之一。

电驱三合一的噪声主要来源包括电机的励磁噪声、减速机的齿轮啮合噪声等，这些噪声往往呈现出阶次分量明显、噪声频率高且频率随转速不断变化的特征，目前采用的降噪手段主要包括被动声学吸收和隔离、噪声的主动控制等方式，但是受限于三合一结构紧凑及布局，传统的以声学包装为代表的被动NVH手段的降噪效果并不明显，声学超材料作为新兴技术手段，在电驱三合一系统的降噪中有着较好的应用前景，但主流的超材料存在着吸声频带窄的问题，严重影响了该技术在电驱三合一系统中的应用。

发明内容

本发明提供一种基于主动控制声学超材料的电驱总成降噪方法及系统，用以解决现有技术中的降噪手段吸声频带窄，应用场景受限的缺陷，可以根据电机转速的不同改变吸声用的超材料层的结构，对噪声进行针对性吸收，提高降噪的效果。

本发明提供一种电驱总成降噪方法，包括：

获取电机的转速信息，并将转速信息转换为对应的电信号；

基于电信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换；

通过伸缩隔板伸缩变换后形成的吸声腔体对电机产生的噪声进行吸收。

根据本发明提供的电驱总成降噪方法，基于电信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换，包括：

基于电信号，以及预先确定的电信号与伸缩隔板的伸缩方式的对应关系，确定伸缩隔板的伸缩方式，并对伸缩隔板进行对应控制。

根据本发明提供的电驱总成降噪方法，对伸缩隔板进行对应控制，包括：

对不同位置的伸缩隔板进行控制；

对伸缩隔板的伸缩长度进行控制。

本发明还提供一种电驱总成降噪系统，包括：

转换模块，用于获取电机的转速信息，并将转速信息转换为对应的电信号；

伸缩模块，用于基于电信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换；

吸收模块，用于通过伸缩隔板伸缩变换后形成的吸声腔体对电机产生的噪声进行吸收。

本发明还提供一种电驱总成降噪装置，包括：超材料层和若干个伸缩隔板；

超材料层覆盖于电机的外表面，若干个伸缩隔板根据预设的位置关系设置于超材料层内部；

伸缩隔板用于根据电机的转速信号改变伸缩长度，从而将超材料层分隔出不同结构的吸声腔体。

根据本发明提供的电驱总成降噪装置，超材料层与电机接触的表面开设有声学孔隙，电机产生的噪声通过声学孔隙辐射进入超材料层。

本发明还提供一种电驱总成，应用上述电机降噪装置进行降噪。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种电驱总成降噪方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种电驱总成降噪方法。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种电驱总成降噪方法。

本申请提供的方案采用了主动控制声学超材料技术，能够使得声学超材料的结构和吸声频率随着电机的转速变化主动进行自适应调整；可以实现功能与结构一体化设计，将吸声超材料功能设计在电驱三合一系统的外壳结构中，成本低且不需要额外的隔吸声材料包装就可以实现较好的降噪效果；通过引入电致伸缩性材料，实现自适应调整的声学超材料，打破了固定声学超材料吸声频带窄，无法大规模应用的问题，且控制器可以与电驱系统集成，实现成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电驱总成降噪方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的电驱总成降噪系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电驱总成降噪装置的结构示意图之一；

图4是本发明实施例提供的电驱总成降噪装置的结构示意图之二；

图5是本发明实施例提供的电驱总成降噪装置的结构示意图之三；

图6是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。

其中：

301-电机；302-外壳；303-超材料层；

304-枢轴；305-减速机；401-伸缩隔板；

402-声学孔隙；501-吸声腔体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

电驱动三合一系统是一种常见的驱动系统，但是其运转过程中会产生较大的噪音，需要通过主动或被动的手段进行降噪处理，但是由于三合一系统的结构特征和安装环境，能够采取的被动声学吸收和隔离措施有限，且往往受限于整车安装条件，使得降噪效果不理想，此外，由于三合一系统安装于整车上时，处于一个开放式声场环境，这就导致噪声主动控制系统很难进行有效的噪声控制，且该方法存在成本高、对于高频声的抑制效果有限，基于此，本申请提供了如下的电机降噪方法及系统、装置，可以使得声学超材料的结构和吸声频率随着电驱动总成的转速变化主动进行自适应调整，提高降噪的效果。

图1是本发明实施例提供的电驱总成降噪方法的流程示意图。

如图1所示，本实施例提供了一种电驱总成降噪方法，包括：

步骤101，获取电机的转速信息，并将转速信息转换为对应的电信号；

步骤102，基于电信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换；

步骤103，通过伸缩隔板伸缩变换后形成的吸声腔体对电机产生的噪声进行吸收。

实际应用中，使用的伸缩隔板可以为电致性伸缩隔板，由电致材料材料支撑，可以在不同电流状态下实现不同幅度的结构尺寸的伸缩，伸缩隔板的数量以及设置位置都是可以根据降噪需要进行灵活设置的。

实际应用中，也可以使用磁致材料代替电致材料制备伸缩隔板，这样的情况下，电机降噪方法可以包括：

获取电机的转速信息，并将转速信息转换为对应的磁信号；

基于磁信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换；

通过伸缩隔板伸缩变换后形成的吸声腔体对电机产生的噪声进行吸收。

应用本实施例提供的电机降噪方法，可以实现随着转速变化而自适应的调整伸缩隔板的伸缩变换情况，具备吸收频率随转速变化、吸收带宽大、针对阶次噪声的吸收适应性强的优点。

电机在不同的转速下其产生噪声主要频率不同，通过合理设计伸缩隔板位置及伸缩量从而可以形成不同形状、容积的吸声腔体，这些吸声腔体即可吸收对应频率的噪声，从而达到降低此转速下电机噪声的目的，即根据电机转速变化使得吸声腔体随之变化，吸声腔体与吸声频率之间的设计关系依靠成熟的声学设计理论获得，此处不做限定。

示例性实施例中，基于电信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换，包括：

基于电信号，以及预先确定的电信号与伸缩隔板的伸缩方式的对应关系，确定伸缩隔板的伸缩方式，并对伸缩隔板进行对应控制。

示例性实施例中，对伸缩隔板进行对应控制，包括：

对不同位置的伸缩隔板进行控制；

对伸缩隔板的伸缩长度进行控制。

下面对本发明提供的电机降噪系统进行描述，下文描述的电机降噪系统与上文描述的电机降噪方法可相互对应参照。

图2是本发明实施例提供的电驱总成降噪系统的结构示意图。

如图2所示，本实施例提供的电驱总成降噪系统包括：

转换模块201，用于获取电机的转速信息，并将转速信息转换为对应的电信号；

伸缩模块202，用于基于电信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换；

吸收模块203，用于通过伸缩隔板伸缩变换后形成的吸声腔体对电机产生的噪声进行吸收。

本实施例提供的电驱总成降噪系统的具体实施方法可以参照上述实施例进行实施，此处不再赘述。

本发明还提供一种电驱总成降噪装置，如图3、图4和图5所示，图3和图4是电驱总成降噪装置的的剖面图，图5是电驱总成降噪装置内形成的声学腔体的放大图。

如图3-5所示，本实施例提供的电驱总成降噪装置包括：超材料层303和若干个伸缩隔板401；

超材料层303覆盖于电机301的外表面，若干个伸缩隔板401根据预设的位置关系设置于超材料层303内部；

伸缩隔板401用于根据电机301的转速信号改变伸缩长度，从而将超材料层303分隔出不同结构的吸声腔体501。

实际应用中，在电驱动三合一系统中，减速机305与电机301是通过枢轴304连接的，在减速机305的外表面同样覆盖超材料层303。

实施中，在超材料层303的外部可以设置外壳302，起到保护作用。

实施中，超材料层303是一种具有奇异声学特性的人工复合结构材料，其在亚波长尺寸上(即波长的几十分之一)，通过有序设计一些结构，实现常规材料所没有的超常声学或力学性能的周期性或非周期性结构，基于超材料层303内部结构和使用的材料，可以起到良好的声音吸收效果。

超材料层303在伸缩隔板401的隔离下呈现出若干个吸声腔体501，通过若干个吸声腔体501可以吸收电机301产生的噪声。

本实施例提供的电驱总成降噪装置与电驱动三合一系统采用集成设计，对安装空间要求低，且系统成本较低，降噪效果好，控制单元可以与电控单元进行集成，无需额外的控制器，结构简单易实现。

示例性实施例中，如图4和图5所示，超材料层303与电机301接触的表面开设有声学孔隙402，电机301产生的噪声通过声学孔隙402辐射进入超材料层303。

实施中，声学孔隙402位于超材料层303的内表面，开口朝向电机301，孔隙的大小以及截面积、设置位置以及数量可以根据降噪需要，与伸缩隔板401进行匹配设置，匹配设置具体可以包括在设置伸缩隔板401的位置避免开设声学孔隙402，以免影响降噪的效果。

本实施例提供的超材料层303的结构为孔隙加孔隙联通的空腔结构，噪声的声波通过声学孔隙402可以进入超材料层303内部的空腔中，由于空腔结构相当复杂，在声波的传输过程中能量逐渐被吸收，从而实现降噪的目的，实际应用中，超材料层303的孔隙加空腔的结构也可以根据实际情况进行灵活变动，例如可以采用缝隙加迷宫式腔体结构替代，此处不做限定。

图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行电驱总成降噪方法，该方法包括：

获取电机的转速信息，并将转速信息转换为对应的电信号；

基于电信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换；

通过伸缩隔板伸缩变换后形成的吸声腔体对电机产生的噪声进行吸收。

此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的电驱总成降噪方法，该方法包括：

获取电机的转速信息，并将转速信息转换为对应的电信号；

基于电信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换；

通过伸缩隔板伸缩变换后形成的吸声腔体对电机产生的噪声进行吸收。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的电驱总成降噪方法，该方法包括：

获取电机的转速信息，并将转速信息转换为对应的电信号；

基于电信号，控制电机周围的伸缩隔板进行有规律的伸缩变换；

通过伸缩隔板伸缩变换后形成的吸声腔体对电机产生的噪声进行吸收。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。