路噪抑制(Road Noise Suppression)係指為降低車輛行駛中因輪胎與路面相互作用產生嘅車內噪音而採取的一系列技術措施。隨著電動車嘅普及,傳統引擎噪音消失,路噪問題日趨明顯,已成為影響駕乘舒適性嘅核心挑戰之一。
路噪嘅能量主要集中於1000Hz 以下,呈現出低頻寬帶嘅特徵。其傳播主要依賴兩條路徑:
結構傳播噪音:路面起伏與粗糙紋理引發輪胎振動,透過懸掛、副車架等機械結構傳遞至車身,輻射進入座艙。呢部分噪音能量通常在250Hz 以下佔主導。
空氣傳播噪音:輪胎與空氣相互作用,如溝槽擠壓空氣產生嘅「空氣泵吸效應」,以及輪胎與路面接觸邊緣形成嘅「號角效應」等。呢部分噪音喺500Hz 以上更為顯著。
被動方法係基礎手段,但存在物理侷限:
隔音與吸音材料:喺輪拱、底盤、防火牆等部位鋪設隔音墊同吸音棉,阻隔空氣傳播嘅路噪。
懸掛襯套優化:透過優化懸掛連接處嘅橡膠襯套剛度,過濾掉部分高頻振動。
技術侷限:呢啲方法對中高频噪音效果尚可,但對低頻噪音(轟隆聲)效果有限,且會顯著增加車重,同輕量化趨勢相悖。
為解決低頻路噪,主動降噪技術成為當前研發嘅重點。其核心原理係發出同噪音相位相反(相差 180°)嘅反相聲波,透過干涉相消實現降噪。目前主流方案包括:
1. 車載音響系統方案(以 Bose 為代表)
透過喺車身懸掛等部位安裝加速度傳感器拾取振動信號,經演算法計算出反相聲波,再透過車載音響揚聲器播放出嚟,以抵消傳入座艙嘅路噪。該系統仲會使用車內麥克風實時監測,進行自適應調節。
2. 底盤減震器方案(以采埃孚為代表)
利用底盤上嘅傳感器捕捉路面傳遞嘅振動,透過軟件生成反向信號,並利用CDC(連續可變阻尼控制)減震器嘅閥門動作來釋放抵消信號。呢項技術無需新增硬件,僅透過軟件升級即可實現,實測已能降低約3 分貝嘅路噪。
路噪有源控制(RNC)系統目前喺多款量產車型中應用,但實際系統對總聲壓級嘅降噪量通常喺3-4 分貝(dBA) 左右,同用戶期望仲有距離。核心挑戰在於:
實時性要求極高:路噪具有隨機性同時變性,噪音從產生到傳入人耳只需約0.009 秒。系統必須喺極短時間內完成振動信號採集、演算法計算同反相聲波播放,呢對總線嘅低延遲性提出咗苛刻要求。現代汽車嘅全數字路噪降噪系統已經將響應時間縮短至0.002 秒。
演算法複雜度:為確保快速收斂,需採用多通道參考信號(如 5-12 路加速度計)同複雜嘅自適應濾波演算法(如 FxAP、TF-FxLMS 等),呢導致系統運算量大增,需喺降噪效果同計算效率間取得平衡。研究顯示,先進嘅演算法喺 50-1500Hz 頻段可實現單耳約5-10 分貝嘅降噪量。
路噪抑制正從依賴「隔音棉」嘅傳統被動模式,向以「反相聲波」為核心嘅主動智能模式演進。隨著演算法優化同硬件迭代,未來嘅汽車座艙將朝著更靜、更舒適嘅方向持續發展。