汽车主动降噪系统技术要求和试验方法-最新国标

汽车主动降噪系统技术要求和试验方法
1 范围
本文件规定了汽车主动降噪系统的技术要求及试验方法，包含发动机噪声主动降噪系统和道路噪声主动降噪系统。

本文件适用于M1、N1类车辆主动降噪系统，其它的车辆主动降噪系统可参照执行。

2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 3730.2-1996 道路车辆质量词汇和代码
GB/T 3785.1 电声学声级计第1部分：规范
GB/T 6326 轮胎术语及其定义
GB/T 6882 声学声压法测定噪声源声功率级和声能量级消声室和半消声室精密法
GB/T 15089 机动车辆及挂车分类
GB/T 15173 电声学声校准器
GB/T 18697 声学汽车车内噪声测量方法
GB/T 19596-2017 电动汽车术语
GB 34660 -2017 道路车辆电磁兼容性要求和试验方法
GB/T 38146.1 中国汽车行驶工况第1部分：轻型汽车
ISO 10844 声学用于测量道路车辆及其轮胎发射噪声的试验车道技术规范（Acoustics - Specification of test tracks for measuring noise emitted by road vehicles and their tyres）
3 术语和定义
GB/T 3730.2、GB/T 6326、GB/T 15089、GB/T 38146.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

汽车主动降噪系统 automobile active noise cancellation system(ANC)
基于两个声波相消性或声辐射抑制的原理，控制器基于车辆行驶信号对车辆实际状况做出响应，由扬声器发出反向声波以抵消车内实际噪声。

根据有无参考信号，主动降噪系统可分为前馈主动降噪系统和反馈主动降噪系统，前馈主动降噪系统由参考信号、控制器、麦克风和扬声器等组成，反馈主动降噪系统由控制器、麦克风和扬声器等组成。

目前主要应用的有发动机噪声主动降噪系统Engine Noise Cancellation System（ENC）和道路噪声主动降噪系统 Road Noise Cancellation System（RNC）,两者统称ANC。

发动机点火阶次频率 engine firing order frequency
发动机的振动和噪声主要由点火阶次和对应的谐频阶次构成，如四缸发动机的主要点火阶次是二阶，主要谐阶次为四阶、六阶等，其中阶次和频率的函数关系为：
f=nr/60
式中：f为频率，单位Hz；n为发动机转速，单位r/min；r为阶次。

稳定性 stability
汽车主动降噪系统能够在不同的汽车运行环境和工况下，保持降噪性能的能力。

降噪量 noise reduction
车辆主动降噪系统开启前后，车内特定频率或频段的噪声产生的噪声衰减量L reduction，单位为dB(A)。

初级噪声 primary noise
一个将要被控制的噪声场被称为初级声场，其声源所产生的噪声为初级噪声。

次级声 secondary noise
人为产生的、用于抵消初级噪声的声波称为次级声。

次级声源 secondary sound source
产生次级声的作动器称为次级作动器，如果该作动器为声源，则称为次级声源。

误差传感器 error transducer
用于采集误差信号的传感器，它是一种监测信号，作为控制器的输入，用于调节控制器参数从而改变其输出。

次级通路 secondary path
次级声信号传播所经过的物理通路，包括电信号通路和声通路。

其中电信号通路由主动降噪系统的控制器、扬声器、误差传感器和线束组成；声通路由次级声源到误差传感器的空间声场组成。

传递函数 transfer function
系统输出的变换除以系统输入的变换。

常见的线性系统传递函数表达形式包括拉普拉斯变换形式，单位脉冲响应形式，z变换形式，频响曲线形式。

如不加特指，本文中所指的传递函数是次级通路的传递函数。

4 技术要求
主动降噪系统一般要求
4.1.1 车辆主动降噪系统的设计、制造和装配应保证其在正常使用环境中具有耐高低温、耐腐蚀性和抗老化能力；
4.1.2 车辆主动降噪系统的电磁兼容性应当满足GB 34660 -2017所定义的要求。

4.1.3 车辆主动降噪系统的设计和制造应保证在安装到车辆后，即使出现故障，也不应影响车辆的其他性能和操作安全。

降噪频率范围
4.2.1 发动机噪声主动降噪系统
降噪频率范围为[40Hz,200Hz]。

4.2.2 道路噪声主动降噪系统
降噪频率范围为[40Hz,300Hz]。

降噪目标
4.3.1 发动机噪声主动降噪系统降噪目标
发动机噪声主动降噪系统的控制阶次应包括发动机的点火阶次及主要谐频阶次。

不同类型发动机控制阶次如表1所示。

表1 不同类型发动机控制阶次
4.3.1.1 加速工况降噪目标
按照6.1.1.1试验方法获得的轰鸣点处总声压级降噪量及主阶次声压级降噪量，不小于表2中的目标限值。

表2 加速工况的降噪目标要求
注：实车加速工况降噪效果应至少满足降噪目标要求中的两项，有降噪效果的阶次包括但不限于表2中的主阶次。

4.3.1.2 加速工况第一主阶次噪声线性度
按照6.1.1.1试验工况获得发动机主动降噪系统开启时轰鸣点处主阶次声压级，对主阶次声压级做一阶线性拟合。

其主阶次声压级曲线不应偏离拟合曲线±8dB(A)。

4.3.1.3 怠速工况降噪目标
怠速工况指汽车发动机最低稳定转速工况。

对于手动变速箱的车，指离合器处于接合位置、变速器处于空挡位置；对于自动变速器的车，指挡位处于“停车”或“P”挡位。

油门踏板处于完全松开位置。

按照6.1.1.2试验工况获得的总声压级降噪量及主阶次声压级降噪量，不小于表3中的目标限值。

表3 怠速工况的降噪目标要求
3中的主阶次。

4.3.2 道路噪声主动降噪系统注：实车怠速工况降噪效果应至少满足降噪目标要求中的两项，有降噪效果的阶次包括但不限于表降噪目标
按照6.2.2试验工况获得的总声压级降噪量，不小于表4中的目标限值。

表4 匀速工况的降噪目标要求
稳定性要求
按照6.3的评估工况，当主动降噪系统开启后，要求汽车在各个常用工况，不应当有任何可以被察觉的异响。

在极限工况下，不应当有轻微的，可能引起客户抱怨的异响。

在特殊工况下，不应当有明显的，引起客户抱怨的异响。

5 试验条件
试验仪器 5.1.1 声学测量仪器
测量用声级计或其它等效的测量系统应满足GB/T3785.1规定的1级声级计的要求。

试验时，应使用声级计的“F ”时间计权特性和“A ”频率计权特性。

使用的声级计或测量系统能自动采样测量“A ”计权声级时，则其读数时间间隔不应超过30 ms 。

5.1.2 声学测量仪器校准
测量前后，应用符合GB/T15173规定的1级声校准器对声学测量仪器进行校准。

在没有做任何调整的条件下，如果后一次校准读数相对前一次校准读数的差值超过0.5 dB （A ），则判定前一次校准后的测量结果无效。

5.1.3 数据采集设备
设备应能够同时进行时域数据的记录和频域与阶次域数据的在线处理或后处理。

5.1.4 主动降噪系统开关控制设备
设备应能实现主动降噪系统的实时开关控制。

5.1.5 其它试验仪器
测量仪器应包括如下设备，准确度应满足下列要求： a) 转速测量仪器，±2 %； b) 车速测量仪器，±0.5 %； c) 温度计，±1 ℃； d) 热电偶，±1 ℃；
e)风速仪，±1.0m/s；
f)大气压计，±5hPa；
g)相对湿度计，±5%。

试验场地
试验可在转毂半消声室内进行，也可在室外道路进行。

具体场地要求如5.2.1和5.2.2所述。

5.2.1 室内转毂半消声室
转毂半消声室需满足以下条件：
a)背景噪声：在试验前后，关闭转毂和试验车辆，应采用试验过程中所用的同一传声器并置于试
验测量时相同的位置，测量背景噪声，其声压级应比被测信号低至少15dB(A)；
b)环境温度：18℃~25℃（由试验室内电子温度计确定）；
c)转毂试验应在一台具有速度控制、负载控制和道路负载模拟的低噪声转毂上进行。

5.2.2 室外道路
试验场地应满足GB/T18697的相关规定。

试验路段应该是硬路面，必须尽可能平滑，不得有接缝、凹凸不平或类似的表面结构。

道路表面必须干燥，不得有积雪、松土或炉渣之类的吸声材料，道路周围不能有其它物体发出声音，例如其它车辆等。

试验场地其它要求如下：
a)背景噪声：在试验前后，熄灭试验车辆，采用试验过程中所用的同一传声器并置于试验测量时
相同的位置，测量背景噪声，其声压级应比车内噪声低至少10dB(A)；
b)气象环境：风速小于5m/s，不能在恶劣的天气条件下进行试验。

在试验时，车内不应该有任
何可以觉察到的异响，例如阵风等；
c)环境温度：试验期间，应在5℃~40℃的范围内。

试验车辆
试验车辆应符合车辆出厂合格技术条件且处于正常工作状态。

任何预期外的内容和问题都应在试验前被排除。

试验车辆具体要求如下：
a)车辆的整备质量应该符合GB/T 3730.2-1996中的4.6的规定。

汽车在试验时，除驾驶员、试
验员和试验装备外，不得有其他载荷；
b)试验车辆装用的轮胎应为该车型配置轮胎。

轮胎冷态气压充至生产企业规定的气压，轮胎胎面
花纹深度应不低于1.6mm；
c)在试验前关闭所有加热装置；
d)空调系统和收音机等可能发声的系统均不能发出声音；
e)安装好转速表、车速表；
f)热车至车辆达到稳定工作温度；轮胎及其它部分预热到汽车生产企业规定的温度状态；
g)在试验之前排除所有异响。

传声器位置
车内每个座椅至少布置一个传声器。

如果座椅没有被试验人员占用，传声器的位置应按照GB/T18697中的要求进行布置；如果座椅被试验人员占用，应在距座椅中心面左右0.2±0.02m处各布置一个传声器，
图1 座位 并挑选ANC 降噪效果较好的位置记录其数据。

各个座椅传声器布置位置可参考图1和图2。

各个试验座椅在试验前调整至各向行程的中间位置。

其他车型的传声器布置参照执行。

传声器布置示意图
图2 车内传声器布置俯视图
6 试验方法
发动机噪声主动降噪系统试验方法 6.1.1 试验工况
分别试验主动降噪系统关闭和开启的车内噪声。

主要评估全油门加速工况和怠速工况。

对于部分油门加速工况、高挡巡航工况、闭缸模式加速行驶工况等（仅适用于可变排量的发动机），可参照执行。

6.1.1.1 全油门加速行驶
将车速或发动机转速调整到以下所规定的初始工作状况：
a)对于能锁定传动比的纯燃油车辆，若变速箱前进挡总数为X，当X等于或小于5，建议锁定X/2
或(X+1)/2对应的挡位进行试验；当X大于5，建议锁定X/2或(X-1)/2对应的挡位进行试验；
对于能锁定发动机直驱模式传动比的并联式混合动力汽车，建议锁定直驱模式1挡进行试验。

试验过程中不得升降挡。

如果需要，可以采用额外的装置或设备控制车辆挡位，锁定传动速比，使其在试验过程中保持车速与发动机转速间的线性关系；
b)对于不能锁定传动比的车辆或串联式混合动力汽车，采用全自动操纵挡进行试验；
c)发动机应有一个最低的初始转速。

当车辆达到稳定的初始工作状况时，启动记录装置开始记录，同时迅速地将加速踏板踩到底，直到发动机转速达到汽车生产企业规定的额定转速的90%或达到120km/h(取两者较小者)，记录停止。

记录数据应包括发动机转速、车速以及车内声压级。

试验中应该防止车轮打滑，以免影响声压级的最大值。

6.1.1.2 怠速工况
怠速挡位分为P挡、N挡、R挡和D挡四种，确保发动机转速达到稳定状态。

附件分为打开、关闭两种模式。

怠速工况试验时长不小于15s。

道路噪声主动降噪系统试验方法
6.2.1 试验工况
6.2.1.1 试验车速
分别试验主动降噪系统关闭和开启的车内噪声。

主要评估匀速工况，评估车速为：40km/h±1km/h，60km/h±1km/h，80km/h±1km/h。

6.2.1.2 试验挡位
能锁定传动比（支持采用额外的装置或设备锁定传动比）的试验车辆，采用目标车速下可稳定行驶的最高挡位。

不能锁定传动比的试验车辆，采用全自动操纵挡进行试验。

6.2.2 试验方法
在6.2.1规定的每个车速下稳定行驶，分别测量主动降噪系统开启和关闭状态的车内噪声，每组数据时长不少于15s。

主动降噪系统稳定性评价
6.3.1 常用评价工况
在下列相对稳定的工况中，主动降噪系统不应当有任何可能被察觉的异响：
车辆承载状态的变化，如驾驶员/乘客的变化（有无，体型，衣着，坐姿等），座椅的位置与角度，乘员舱内是否有行李，后备箱是否有行李等；
怠速工况（任意挡位，任意车窗车门的开闭状态），平稳路面行驶工况（在不换挡的前提下，稳定行驶或加减速）；
车内人员正常发声；
正常使用空调系统，使用车载娱乐系统等。

驾驶员或乘客不应有明显的左右耳声音差异。

6.3.2 极限评价工况
在下列极限的工况中，主动降噪系统不应当有轻微的，可能引起客户抱怨的异响：
在车辆发动机起停，换挡，车速或发动机转速剧烈变化，开关门，开关窗，开关娱乐系统音响的瞬间等。

在车辆通过异响路面时，路面包括并不限于：砂石路，比利时路，刻槽路，绳路，扭曲路，减速带，穿越铁轨，冻涨路等。

将空调出风口最大风量对准麦克风吹风。

6.3.3 特殊评价工况
在下列特殊的工况中，主动降噪系统不应当有明显的，引起客户抱怨的异响：
靠近麦克风吼叫或敲击、遮挡麦克风外壳。

扬声器外壳被遮挡。

车身受到撞击或者内饰件被敲打。

6.3.4 评价方法
稳定性评价时不录取试验数据，以主观评价为主。

所有未包含在6.3.1-6.3.3内的工况，统一按照6.3.2处理。

7 数据处理
试验一致性要求
首先确认试验数据满足试验一致性要求，记录至少3组符合要求的数据。

试验过程中，随时监听车内噪声，防止出现任何警报声或其它不反应目标工况的干扰声音。

排除不具代表性的试验轮次，纠正错误并重复试验。

7.1.1 发动机主动降噪系统试验一致性要求
在怠速工况试验过程中，对于发动机点火阶次，组间重复性容差应在0.5dB(A)以内。

在全油门加速工况试验过程中，对于发动机点火阶次，主要谐振阶次处的最大值，组间重复性容差应在2dB(A)以内。

7.1.2 道路噪声主动降噪系统试验一致性要求
试验过程中，始终记录车速。

相同试验工况下，对于车速，前后两组的平均车速之差应小于2km/h；对于声压数据，组间重复性容差应在0.5dB(A)以内。

试验数据处理
处理6.1.1.1中采集的全油门加速声压信号，获取各个试验位置的总声压级及各主阶次声压级，并进行A计权计算。

处理6.1.1.2和6.2.2中采集的怠速工况声压信号、匀速行驶声压信号，获取各个试验位置的窄带谱频谱数据，并进行A计权计算。

在发动机噪声主动降噪系统开启和关闭工况下，获取各轰鸣点处总声压级及主阶次声压级降噪量，计算如下：
总声压级降噪量L reduction-OA = L OA-BASE - L OA-ENC
第一主阶次降噪量L reduction-order1 = L order1-BASE - L order1-ENC
第二主阶次降噪量L reduction-order2 = L order2-BASE - L order2-ENC
式中：L OA-BASE 、L order1-BASE、L order2-BASE分别为主动降噪系统关闭时测点的总声压级、第一主阶次声压级、第二主阶次声压级，单位dB（A）；L OA-ENC、L order1-ENC、L order2-ENC分别为主动降噪系统开启后测点的总声压级、第一主阶次声压级、第二主阶次声压级，单位dB（A）。

在道路噪声主动降噪系统开启和关闭工况下，获取在40Hz-300Hz频率段内总声压级的降噪量，计算如下：
总声压级降噪量L reduction-OA = L OA-BASE - L OA-RNC
式中：L OA-BASE为主动降噪系统关闭时测点的总声压级，单位dB（A）；L OA-RNC为主动降噪系统开启后测点的总声压级，单位dB（A）。

主动降噪系统降噪效果示例见附录B。

试验记录
有关试验车辆和试验仪器的技术参数、试验结果，以及需要说明的特殊情况等都应填写在附录A的表格中。

附录A
（资料性）
汽车主动降噪系统降噪量试验记录表
A.1 试验条件
试验日期________________ 试验地点_________________ 路面状况___________________ 天气____________________ 气温（℃）_______________ 大气压力（kPa）______________ 相对湿度_________________ 风速（m/s）______________ 风向____________________
汽车：型号_______________ 出厂日期 ________________ 已驶里程（km）_____________ VIN号_____________________________额定载客人数_________汽车类型（M1，N1）_______ 整备质量（kg）__________________最大总质量（kg）__________________________________ 发动机（驱动电机）布置形式：（如前置、中置、后置，横置、纵置等）_________________ 发动机：型式（点火式，压燃式等）_______________________ 型号_______________________ 驱动电机型式（永磁同步电机、异步电机、直流电机、磁阻电机等）______________________ 变速器：型号_______________ 前进挡位数__________ 型式（手动、自动或其它）_ __ 轮胎：型号__________________ 充气压力 __________________________________________ 校准器：型号_______________ 准确度等级______________ 检定有效日期_______________ 声级计：型号____________ __ 准确度等级______________ 检定有效日期_______________ 校准值：试验前 dB(A) 试验后______________ dB(A)
背景噪声：试验前 dB(A) 试验后_______________ dB(A)
其他：
A.2 试验数据
汽车主动降噪系统的试验数据分别记录在如下表单中：
表A.1发动机噪声主动降噪系统性能试验数据记录表
表A.2道路噪声主动降噪系统性能试验数据记录表
附录B
（资料性）
汽车主动降噪系统降噪效果示例
图B.1、B.2、B.3、B.4、B.5分别为发动机噪声主动降噪系统的降噪效果示例图。

图B.1发动机噪声主动降噪系统加速过程降噪效果—总声压级对比图
图B.2发动机噪声主动降噪系统加速过程降噪效果—第一主阶次声压级对比图
图B.3发动机噪声主动降噪系统加速过程降噪效果—第二主阶次声压级对比图
图B.4发动机噪声主动降噪系统加速过程降噪效果—第一主阶次声压级线性度示意图。