
文|七号宋
最近拆车直播不少,只要拆开,都会讲解汽车降噪技术。可说了很多,大家还是云里雾里。降噪到底用了什么法宝呢?
这东西说来也不复杂,行业对路噪的治理绕不开两大办法:一是静音轮胎和大量藏在车身上的隔音材料;二是座舱里的ANC主动降噪系统。
第一种就是羽绒服里塞鹅毛,效果是立竿见影,但显得臃肿。后一种就是上科技手段了,内层搭载黑金级石墨烯蓄热里布,通过远红外线实现主动升温。选衣服大家都知道后者更好,更贵,对于汽车来说,主动降噪肯定也是更佳方案。
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但最近我看拆车话术千篇一律,不禁让人担心,这项技术是不是发展停滞了?
主动降噪是怎么发展起来的
既然要问是不是停滞,我们有必要花一点时间了解下汽车主动降噪起源。
最早推动这项技术的,是一个很现实的问题——发动机噪声,尤其是低频噪声,越来越不好靠材料解决了。
在大排量、自吸时代,发动机的声源简单、频率集中,靠隔音棉、双层玻璃就能压下去。但到了涡轮增压、小排量、多缸数混合并存的阶段,低频共振很顽固。这类噪声波长长、穿透力强,隔音材料再多,效果也不见得好。
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这时候,大家发现耳机ANC是个好东西。汽车ANC和耳机原理类似,它们是一套声学对冲系统:车内布置麦克风,实时采集噪声,控制器计算出反向声波,再通过音响把反噪声打出来。在理想状态下,两股声波相互抵消,人耳听到的噪声就会明显减弱。
这一套东西,在十多年前已经很成熟了,只不过是压低成本问题,过去要近三十万,现在二十万级别用它还挺普遍。
目前几乎所有量产ANC都集中在一个非常明确的使用区间——低频、稳定、可预测的噪声。比如发动机轰鸣、等速巡航时的共振声,ANC最擅长消灭它们了。
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但问题也恰恰出在这里。ANC对随机性强、频率变化快的噪声,本身就不友好。路噪、胎噪、碎石路面带来的高频激励,本质是结构振动一路传音进座舱,并非单纯的空气声。这也是为什么这几年ANC还是那个ANC,是这条技术路线已经接近物理边界了。
主动降噪正在从座舱转移到底盘
底盘主动降噪技术说来也不新鲜了,我们还有专门的命名——RANC(主动路噪控制)。
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比如上汽申请的《一种基于超声波的降噪系统及方法》专利(CN111599336A)中,是这么描述的:
采用基于超声波的降噪系统,通过信号处理器收集车辆底盘噪声信号,利用拍频效应生成与噪声信号同频反相的超声波,通过超声波传感器组在车内人员耳旁产生同向传递的频率相近、幅值相近的超声波,产生拍频效应以抵消车辆底盘噪声。
一般来说,RANC在解决胎噪和路噪(频率40–500 Hz),在颠簸路面效果显著,可降低总声压级3dB(A),峰值达12–13dB(A)。
但从工程角度看,路噪并非单纯的声学问题,它首先是一个结构振动问题。轮胎碾过路面,产生机械激励;激励通过悬架、副车架、车身结构层层传递;最终,结构振动才转化成空气声,被我们听到。
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也就是说,当噪声传进座舱时,事情其实已经发生完了。这也是为什么在座舱里再怎么用ANC/RANC对冲,效果始终有限。既然处理的是结果,而不是源头。所以路噪的问题,本身就不该只在座舱里解决。
提到车外方案,这些年也不是没有,比如静音棉轮胎,空气悬架这些,都能起到降噪或者减震的作用,都有利于NVH提升。那还有没有其他更进一步的针对性方案呢?
采埃孚最近提出了一套方案,过去减震器的角色很清晰:滤振、支撑、稳定车身姿态,本质上是一个被动响应部件。但以sMotion主动减震器为代表的新一代产品,已经不只是调阻尼这么简单了。它具备主动输出能力,可以在一定范围内直接施加力,对振动进行干预。
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这意味着一个关键前提成立了:悬架,从过滤器,变成了执行器。
基于这一点,采埃孚引入了一套新的控制逻辑。底盘系统本身就布置了大量传感器——车轮加速度、悬架行程、车身振动。这些信号过去主要服务于姿态控制,现在则被重新利用,用来区分两类振动:
一类,悬架必须保留的低频、大幅振动,用来保证支撑性和舒适性;另一类,对车辆动态几乎没有贡献、却会被人耳明显感知的高频小幅振动。而采埃孚就是要利用ANC的原理,来消灭第二类噪声。
sMotion减震器会主动输出一组与噪音振动相位相反的机械力,在振动刚进入车身结构时就把能量抵消掉。目前这套系统有效作用频率大约在每秒13次左右,覆盖的正是路噪最容易被感知的中高频区间。现阶段实测降噪约3dB(A),目标是向10dB(A)靠近。
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图注:虽然降低的分贝数值听起来不夸张,但在主观体验上,已经足以让人明显感到底噪干净了。
当然了,采埃孚这种设计难度肯定很高。因为汽车在路上跑,路谱信息是很复杂的,一会唱红脸一会可能就唱白脸了,这就要求汽车从感知振动到解决振动就是一瞬间的事情,必然非常考验sMotion减震器的响应能力。
而且如果分不清,系统很容易用力过猛,噪音下去了,悬架却变硬了。目前我们只知道,采埃孚长期做主动底盘,对悬架在不同频段该干什么,其实是有清晰边界认知的。
总结
未来的高端底盘,也许不再是操控、舒适、静谧三选二,而是通过主动系统,在同一套硬件和控制逻辑下,同时去解决这三件事。
当然了,我们也可以说RANC也能降低噪声,采埃孚这种也不是绝对领先了。最终产品谁更好,我们确实需要等待量产产品对比。
但我想采埃孚这个设计之所以很吸引人,是因为这套方案几乎不增加额外硬件。悬架、传感器都已经在车上,变化主要来自软件和算法。所以我们是不是可以说,它更像是一种高端主动底盘能力的延展,未来可以低成本的OTA到其他车上呢?
至少我们在辅助驾驶领域已经看到这种魔法了——仅仅需要更新系统,就能获得更强的自动泊车、车道保持,甚至城区自动驾驶。
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