Brevet FR2692709A1 — publié le 19931224

DISPOSIll DE CONTRôLE ACTIF DU BRUIT DANS L'HABITACLE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention se rapporte au domaine technique de la sonorisation active. Elle vise à augmenter le confort sonore de l'habitacle d'un engin motorisé tel qu'un véhicule automobile, en minimisant les désagréments dus aux bruits et aux vibrations indésirables perçus par le conducteur et les passagers. Les dispositifs de contrôle actif du bruit connus à ce jour s'efforcent de réduire, le plus possible, le bruit et les vibrations perceptibles par les occupants d'un véhicule. Selon un premier type de dispositif existant, illustré notamment par la publication WO/8 802 912, ce résultat est obtenu en recueillant un signal de référence de la rotation de la source à combattre. Ce signal est échantillonné à une fréquence fixe, puis filtré de différentes façons, avant d'être amplifié et émis par des actuateurs produisant un signal de contrôle. Les caractéristiques de ces filtrages adaptatifs sont calculées par le contrôleur, de façon à minimiser les énergies des signaux captés par les récepteurs. Un autre type de dispositif de contrôle, illustré par la publication GB 2 230 920, repose sur la numérisation des signaux captés par des récepteurs de contrôle à une fréquence d'échantillonnage multiple de la fréquence de rotation de la source. Après calcul des moyennes des signaux numérisés, ceux-ci sont exprimés dans le domaine temporel par une transformée de Fourier. L'algorithme mis en oeuvre par le dispositif consiste à minimiser une ou plusieurs raies de fréquence de ce spectre. Les formes spectrales convenables, devant être émises par les actuateurs, sont alors décrites dans le domaine temporel par une transformée de Fourier inverse. Les signaux ainsi obtenus sont amplifiés, puis envoyés aux actuateurs. Les systèmes de contrôle actifs sont très efficaces pour réduire les bruits créés par des sourcse périodiques. Ils cherchent avant tout à atténuer au maximum ce type de désagrément. Ce résultat, très appréciable, ne répond cependant pas pleinement aux attentes des usagers. En effet, à la réduction pure et simple, voire la suppression des bruits engendrés par le fonctionnement du moteur et le déplacement du véhicule, les usagers préféreront généralement une "atmosphère sonore" conforme à leur style de conduite, et leur permettant par exemple d'entendre le moteur lorsqu'ils accélèrent. La présente invention propose un dispositif de sonorisation active reposant sur la modulation des bruits et des vibrations transmis à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule. Elle concerne un dispositif de contrôle actif de bruit à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule, comportant un contrôleur qui reçoit des signaux captés par au moins un récepteur ainsi qu'un signal de référence de la rotation du moteur, et envoie dans l'habitacle des signaux de commande actifs par l'intermédiaire d'au moins un actuateur. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte un générateur établissant un signal cible transmis au contrôleur, dont l'algorithme de commande a pour consigne de minimiser la différence entre les signaux captés par les récepteurs et le signal cible transmis par le générateur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le générateur recueille un ensemble de signaux dont au moins un signal décrivant la vitesse de rotation du moteur, et/ou un signal représentatif de la vitesse du véhicule, et/ou un signal relatif à l'accélération du véhicule et/ou un signal indiquant le rapport de la transmission. Selon un mode de réalisation de l'invention, le signal de référence du régime moteur est recueilli dans le système d'allumage de celui-ci. Selon un mode de réalisation de l'invention, le contrôleur délivre des signaux de période multiple de celle du moteur, etlou le signal cible est exprimé sous forme d'une suite d'échantillons de valeur de pression acoustique, de même période que celle du contrôleur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le contrôleur numérise les signaux de référence du moteur et les exprime selon une transformée de Fourier, le signal cible étant également exprimé sous forme fréquentielle dans une transformée de Fourier, de façon que les différences entre les signaux d'erreur et le signal cible puissent être minimisées sur plusieurs raies de fréquence, par l'algorithme de commande du contrôleur. Selon un mode de réalisation de l'invention, les actuateurs sont constitués par les haut-parleurs de sonorisation du véhicule. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma d'ensemble du dispositif de l'invention, et - les courbes de la figure 2 représentent l'évolution du niveau du bourdonnement dans un véhicule, selon le régime du moteur. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la caisse 1 d'un véhicule automobile, son moteur 2 et deux sièges 3. Le dispositif de contrôle actif de l'invention comporte des récepteurs 4, constitués par plusieurs microphones ml à mj, répartis dans l'habitacle, ainsi que des actuateurs 5, constitués par les haut-parleurs HPi de l'installation de sonorisation. Un contrôleur 6, conforme par exemple aux dispositifs décrits dans les publications WO 0 88 02912 ou GB 2 230 920 reçoit l'ensemble des signaux ej captés par les récepteurs 4, ainsi qu'un signal de référence Smr de la rotation du moteur 2. Le signal de référence Smr peut notamment être recueilli dans le système d'allumage du moteur 2. De façon classique, le contrôleur 6 émet des signaux de commande Ck en direction des actuateurs 5. Pour obtenir l'effet de modulation recherché, l'invention propose d'introduire en amont du contrôleur 6 un générateur 7 destiné à élaborer le signal sonore "cible" Sc qu'on souhaite voir capté par les récepteurs 4. Conformément à l'invention, la consigne du contrôleur 6 n'est pas d'éliminer le bruit transmis à l'intérieur de l'habitacle, mais de rendre celui-ci aussi proche que possible du signal cible Sc, qui peut être non nul. L'algorithme de commande développé à l'intérieur du contrôleur 6 a donc pour consigne, non pas de minimiser les signaux ej captés par les récepteurs 4, mais de minimiser la différence existant entre ceux-ci, et le signal cible Sc. Le fonctionnement du générateur 7 est le suivant: à partir du signal de référence Smr (transmis au générateur 7 et au contrôleur 6), et d'un ensemble de signaux Sml représentatifs du fonctionnement du véhicule, tels que la vitesse de rotation du moteur Sml et/ou la vitesse du véhicule Sml et/ou son accélération Sm2, et/ou le rapport de transmission Sm3, le générateur 7 établit le signal cible Sc. Ce dernier est calculé d'après un ensemble de règles tenant compte des conditions d'utilisation du véhicule et des aspirations des usagers, telles qu'elles ont pu être codifiées, notamment à la suite d'études psycho-acoustiques appropriées. Comme indiqué plus haut, le signal cible Sc est transmis au contrôleur 6 qui cherche à minimiser les différences entre les signaux d'erreur ej et le signal cible Sc. Ce dernier doit donc être cohérent avec l'algorithme développé dans le contrôleur 6. Dans le cas où le contrôleur est tel que celui de la publication WO 88 02912, le signal cible pourra être exprimé sous forme d'une suite d'échantillons de valeurs de pression acoustique, dont la période d'échantillonnage sera celle utilisée dans le contrôleur 6, afin de permettre à celui-ci de délivrer des sinusoïdes de période multiple de celles du moteur 2. En revanche, si le contrôleur 6 correspond à celui de la publication GB 2 230 920, le signal cible Sc sera exprimé sous forme fréquentielle, selon une transformée de Fourier de façon qu'une ou plusieurs raies de fréquence soient minimisables par l'algorithme du contrôleur 6, et que les différences ei - Sc soient minimisables par ce même algorithme, sur une ou plusieurs raies de fréquence. Alors que les dispositifs de contrôle actif du bruit connus cherchent à réduire au maximum le niveau sonore de l'habitacle des véhicules, le dispositif de l'invention permet donc de moduler ce bruit en fonction des attentes des usagers. L'invention permet notamment de prendre en compte les phénomènes de "bourdonnement' (survenant lors de l'apparition du bruit de fréquence double du moteur si celui-ci a quatre cylindres). La courbe 8 de la figure 2 présente à titre d'exemple le niveau de pression acoustique Pa d'un habitacle de véhicule en fonction du régime du moteur, en l'absence du dispositif de contrôle actif (courbe 8). La résonnance a lieu aux alentours de 4000Hz. Un système de contrôle actif classique permettra d'effacer le pic de la courbe 8, mais le bruit du moteur passe alors d'un niveau excessif à un niveau inférieur à la normale (courbe 9). Le dispositif de contrôle actif proposé par l'invention permet de cibler le niveau de pression acoustique Pa recherché, pour obtenir un niveau intermédiaire (courbe 10), sans diminution excessive du bruit. REVENDICATIONS CI1 Dispositif de contrôle actif de bruit à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule, comportant un contrôleur (6) qui reçoit des signaux ej captés par au moins un récepteur (4) ainsi qu'un signal de référence Smr de la rotation du moteur (2), et envoie dans l'habitacle des signaux de commande actifs Ck par l'intermédiaire d'au moins un actuateur (5), caractérisé en ce qu'il comporte un générateur (7) établissant un signal cible Sc transmis au contrôleur (6), dont l'algorithme de commande a pour consigne de minimiser la différence Sc-ej entre les signaux captés par les récepteurs ej et le signal cible Sc transmis par le générateur (7). [2J Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur (7) recueille un ensemble de signaux Smr dont au moins un signal décrivant la vitesse de rotation du moteur Smr, et/ou un signal représentatif de la vitesse du véhicule Sml, et/ou un signal relatif à l'accélération du véhicule Sm2 et/ou un signal, Sm3 indiquant le rapport de la transmission. L3J Dispositif de contrôle selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le signal de référence du régime moteur Smr est recueilli dans le système d'allumage de celui-ci. [4J Dispositif de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contrôleur (6) délivre des signaux ej de période multiple de celle du moteur (2), et/ou en ce que le signal cible Sc est exprimé sous forme d'une suite d'échantillons de valeur de pression acoustique, de même période que celle du contrôleur (6). [5] Dispositif de contrôle selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contrôleur (6) numérise les signaux de référence du moteur Smr et les exprime selon une transformée de Fourier, le signal cible Sc étant également exprimé sous forme fréquentielle dans une transformée de Fourier, de façon que les différences ej - Sc puissent être minimisées sur plusieurs raies de fréquence par l'algorithme de commande du contrôleur (6). [6] Dispositif de contrôle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les actuateurs (5) sont constitués par les haut-parleurs HPi de sonorisation du véhicule.