在過去10年中，隨著客戶期望值的不斷提高，汽車設計的重點發(fā)生了重大變化?，F(xiàn)在，更多汽車工程師關(guān)注的是如何改進駕駛體驗，使人們在車內(nèi)盡可能度過愉快時光。所采取的措施包括，設法將車內(nèi)的背景噪音降到最低。

從車內(nèi)機械結(jié)構(gòu)到車外環(huán)境等各種噪聲源都可能發(fā)出巨大噪音，這對人們乘車旅程造成負面影響。這些噪聲源主要源于：惡劣的天氣條件（如風雨）、輪胎與不平路面的接觸、底盤的振動、車輛懸架的運動、車載空調(diào)系統(tǒng)等。不過，控制車內(nèi)噪音并不完全是為了獲得舒適感。一些研究表明，我們控制噪音也是出于安全考慮，持續(xù)不斷的低頻噪音可能會導致司機疲勞和安全隱患。

隨著電動汽車銷量的增加，我們需要為超靜音電動汽車去除惹人心煩的道路噪音，這是傳統(tǒng)汽車旅行中人們從未意識到的問題，因為內(nèi)燃機（ICE）發(fā)出的噪音在很大程度上掩蓋了道路噪音。電動汽車本質(zhì)上比燃油車更安靜，其電動馬達產(chǎn)生的噪音不足以掩蓋來自其它方面的噪音。

目前的一種降噪方法是用吸音材料對車輛內(nèi)飾進行隔音。但問題是，吸音材料不僅占用了車內(nèi)有限且寶貴的空間，而且很昂貴，會帶來汽車制造商可能認為不必要的額外成本。此外，這種被動降噪材料會使車輛總重增加約30至45公斤，這顯然又是個問題。因此，汽車制造商迫切希望找到一種主動降噪技術(shù)來替代現(xiàn)有的降噪方法。

為汽車主動降噪

主動降噪功能背后的原理相對來說比較簡單。傳感器設備可以檢測到噪音。然后使用處理裝置來檢查噪音波形，并生成一種等效的反相信號來抵消噪音。這種原理在過去一段時間已被用到視聽領(lǐng)域，比如高端耳機。

但是，要在車輛中實現(xiàn)這種主動降噪，就要考慮汽車行業(yè)的某些特殊性。該行業(yè)需要一種緊湊、輕便且高性價比的高性能降噪方案。與各種車載組件或子系統(tǒng)一樣，主動降噪系統(tǒng)也必須能在惡劣環(huán)境中可靠運行，這一點至關(guān)重要。該系統(tǒng)中的傳感器必須足夠堅固，以應對極端溫度、振動、沖擊、液體侵入等挑戰(zhàn)。

我們必須將分布在整個車輛底盤上的所有傳感器連接到相應的信號處理單元，之間的布線是復雜的，我們必須進行有效布線，以確保不產(chǎn)生過多的額外物料成本。此外，電纜線束重量是車輛總重量的重要構(gòu)成因素。在電動汽車設計中，降低汽車重量尤為重要，這樣就會避免頻繁充電。車輛越輕，續(xù)航里程越長！

最大限度地提高降噪方案的性能

在測量降噪系統(tǒng)有效性時，需要考慮兩個關(guān)鍵的性能指標。首先是響應能力。系統(tǒng)必須在盡可能短的時間內(nèi)接收并分析捕獲的信號，然后生成相應的反相信號進行對沖，以達到可接受的降噪效果。因此，延遲時間越短，降噪過程就越有效。其次，傳感器應能盡可能檢測到各種范圍內(nèi)噪聲信號。這一點至關(guān)重要。傳感器無法捕獲低于某個門限值的信號，這些信號因此被降噪系統(tǒng)忽略。因此，汽車工程師必須選擇那些“本底噪聲”非常低的傳感器。

全汽車優(yōu)化解決方案

通過與半導體供應商Analog Devices公司和聲學軟件供應商Silentium公司的合作，Molex推出了一種車載降噪方案。它不僅有效，而且還符合汽車制造商的特定要求（在布線重量、物料成本、持續(xù)工作可靠性等方面的要求）。Molex RNC傳感器是路噪傳感器，采用先進的MEMS加速計技術(shù)。此外，它們具有低于150微秒（典型值）的低延遲指標，該杰出屬性是其它同類解決方案不具備的。

RNC傳感器采用了由Analog Devices公司開發(fā)的汽車音頻總線（A2B）專有接口技術(shù)。這樣我們即能傳輸高保真音頻信號，也能盡量減少布線，從而不會因降噪而使成本和重量過度增加。

通常，每個傳感器通過單獨的電纜直接連接到信號處理單元，但從重量和空間利用率的角度來看，這是非常低效的。針對該問題，A2B接口技術(shù)允許每條信號鏈處理更多信號，并簡化了所需布線。A2B網(wǎng)絡所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率，允許RNC傳感器在2毫秒內(nèi)將噪聲信號傳輸?shù)街付ǖ男盘柼幚韱卧?br />
A2B音頻總線系統(tǒng)通過菊花鏈連接所有傳感器。因此減少了重量、所占空間和材料成本，進而簡化了網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。在30米長的電纜上，我們最多可連接9個傳感器，從而將布線重量減輕30%。

為了確保最大限度消除噪聲，Molex RNC傳感器提供了更高的靈敏度。因此，降噪后的本底噪聲超低，這意味著更多的原始波形可被檢出和處理。圖2所示的某傳感器的本底噪聲遠高于100μg/√Hz，而Molex RNC傳感器可捕獲并消除更大范圍的噪聲信號而使本底噪聲低于100μg/√Hz。結(jié)果是，Molex RNC傳感器可以消除90%的有害噪音。它捕獲從20Hz到1kHz范圍內(nèi)的噪音，這是一個很大的頻率范圍。因此，即使是低速行駛時的噪音也可以被降低。

圖2：本底噪聲降低情況 - a）原始噪聲信號 b） 標準傳感器的本底噪聲 c） Molex RNC的本底噪聲

在該主動降噪方案中，我們采用了流行的MolexMini50系列連接器，該連接器與標準USCAR 0.64連接器相比可節(jié)省50%的空間。傳感器安裝在重型外殼中（可按需提供IP6K9K防護等級的外殼），因此可安裝在更靠近噪聲源的位置（如車內(nèi)接近路面的位置），并因此加快整個降噪過程。

??隨著汽車變得越來越輕，電氣化程度越來越高，降低道路噪音將成為當務之急。幸運的是，如今，汽車制造商可以借助Molex RNC傳感器，設計并部署重量更輕、性能更好、更靈活、更高效的降噪方案。近30年來，Molex通過提供創(chuàng)新型電子產(chǎn)品，一次又一次地幫助汽車制造商應對挑戰(zhàn)，因此在汽車行業(yè)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在電動汽車中，低頻噪音造成的駕駛疲勞問題直接影響到駕駛安全。因此，RNC傳感器技術(shù)成為Molex有史以來推出的最重要技術(shù)之一。

作者：Molex莫仕業(yè)務開發(fā)工程師，Kurt Dekoski

原文標題：Molex莫仕 RNC傳感器 | 在汽車內(nèi)實現(xiàn)低延遲主動降噪

文章出處：【微信公眾號：Molex莫仕連接器】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

審核編輯：劉清