半导体冰箱与声盾智能汽车的黑科技

来源:bob平台官网入口    发布时间:2024-07-19 08:17:27 阅读:317 次

  以前我们买车时会强调“发动机、变速箱、底盘”三大件,在电动车时代我们会讨论“三电”即“电池、电机、电控”。不过现在慢慢的变多车把“冰箱、彩电、大沙发”作为宣传重点。那么为了让车内环境更舒适,又用到了哪些高科技呢?

  在问界M9上有一项新奇的“隐私声盾”功能,打开后能够保证后排交谈的内容不被司机听到。为后排乘客创造一个私密空间,在用户的实际体验视频中,当后排用户在控制台打开这项功能后再说话时,前排司机能知道后排发出了声音,但那个说话声就像穿过了厚厚的水体变得低沉模糊,根本没办法分辨具体说了什么内容。

  即使后排大声说话,司机随便摆动头部,也只能分辨出个别词汇并感觉到说话人的情绪。这与官方宣传的能屏蔽90%的后排对话信息相符。这项功能应该是主动降噪技术的新应用。

  主动降噪技术最初应用在蓝牙耳机中。由于声音是由物体振动产生,振动在介质中以声波形式传递,当声波的波峰和波谷相叠加时,振动就会被抵消,声音也就消失了。因此只要能在噪声声波到达耳朵之前,提前用麦克风监听到环境中的低频噪声(100~3000Hz),将噪声信号传至控制电路,经过芯片实时反相运算,通过喇叭发出与噪声相位相反,频率、振幅相同的声波,就能与噪声发生干涉实现相位抵消,这样戴上主动降噪耳机的人就听不见外界噪声了。

  传统的汽车降噪手段主要是通过结构设计、增加吸声/隔声材料或者消声装置等被动方式实现,这导致在整车设计定型后改动余地有限,同时受限于重量和成本,这种传统的手段对中高频噪声控制效果较好,对中低频噪声显得捉襟见肘。

  主动降噪技术应用到汽车上以后,首先是侦测发动机舱的噪声,对发动机舱进行主动降噪。后来进一步侦听路面噪声,然后利用车内喇叭播放反相音频,来抵消外界噪声,营造更安静的车内氛围。在这里要解决的技术难题是,噪声从产生到到达乘客仅0.009秒,需要在最近一段时间内快速计算传输并发出反相声音,这对传感器、处理器和传输延迟都提出了很高的要求。

  而隐私声盾使用的也是主动降噪技术,侦听后排的声音进行反相运算,然后借用音响分区的工作原理,跟踪驾驶员头部的具置,用头枕扬声器和头顶附件的喇叭播放反相音频,抵消后排语音。

  这一切的技术关键还是要够快,整一个完整的过程的单向通信时延不能超过20微秒,多点传感器采样同步精度在1微米之内,支持数十路信号并行传输。从目前的实测效果来看,由于双方处于同一空间内,这项技术还只能实现对语言信息的扰乱,没法完全消除后排发出的声音。

  车载冰箱(冷暖箱)也慢慢的变成为各种“大车”比如理想 L9、小鹏 X9、腾势 D9上的标配。目前常见的车载冰箱技术路线分为半导体制冷方案和压缩机制冷方案,若使用压缩机方案通常能制冷到0℃,而使用半导体制冷方案一般只能制冷到5℃,因此会有用户反馈就是制冷不够给力。

  半导体制冷利用了珀耳帖效应,早在1834年,J.C.A.珀耳帖就发现,当电流通过由不一样的材质导体组成的回路时,除了会产生一定的焦耳热之外,还会在不同导体的接头处顺着电流方向分别出现吸热和放热现象。

  这是由于在外加电场的作用下,电子发生定向运动形成电流,电荷在不一样的材料中的能级不同,当经过接头时电荷从高能级向低能级运动,释放出能量;当从低能级向高能级运动时,就需要从外界吸收能量。这种能量的释放和吸收,在宏观表现上看来就是两种材料的交界面有升温或降温现象。而且此现状是可逆的,当电流反向时吸热点就会变成放热点。金属中这种效应还比较弱,金属温度计就是测量两种不同金属中因温差产生微电流。

  而在半导体中这种温差电效应更加显著,可通过温差发电也可以用电来制冷/制热。半导体热电偶由N型半导体和P型半导体组成。N型材料有多余的电子,有负温差电势。P型材料电子不足,有正温差电势;当电子从P型穿过结点至N型时,结点的温度降低,其能量必然增加,而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。相反,当电子从N型流至P型材料时,结点的温度就会升高。当然仅仅靠PN直连还不能形成回路,需要在温差电路中引入第三种材料铜,用铜连接PN并不会改变电路的特性。

  把一个P型半导体元件和一个N型半导体元件联结成一对热电偶,接上直流电源后,在接头处就会产生温差和热量的转移。在上面的接头处,电流方向是从N至P,温度下降并且吸热,这就是冷端;而在下面接头处,电流方向是从P至N,温度上升并且放热,因此是热端。用多个PN颗粒组成阵列,夹在两片绝缘且导热良好的陶瓷片中间,形成夹心饼干结构就能制成半导体制冷片。通常一层半导体制冷片的上下温差能够达到50~60℃,如果串联三层则上下温差可达100℃。

  由于半导体制冷具有无噪声、体积小、无活动零部件、耗能相比来说较低等优点,早早就被用于车载冰箱,而且只要把电流反向,制冷的冰箱就能变成制热箱。相比于使用压缩机方案的车载冰箱,半导体制冷的弱项是制冷温度不够低,还可能有漏热的问题。而压缩机的问题就在于运行噪声较大,耗能较高。

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