CN101936227A - 加速器开度估计设备和方法以及引擎声音产生设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加速器开度估计设备、引擎声音产生设备以及用于估计加速器开度的方法。在车辆行驶期间，该设备从代表车辆在巡航速度行驶期间车速与加速器开度之间关系的基准加速器开度表中，获取由车速传感器检测的车辆速度信息以及基准加速器开度和估计的档位。该设备还从车速与原动机转数相关表中获取所估计的在该车速下的原动机转数，随后计算估计的原动机转数与由原动机转数传感器检测的原动机的实际转数之间的差。另外，将一个通过把计算的差乘以按照车辆特定特性而确定的补偿系数所得到的值加到基准加速器开度，从而计算估计的加速器开度。

Description

加速器开度估计设备和方法以及引擎声音产生设备
技术领域
本发明涉及一种加速器开度估计设备，还涉及一种用于根据所估计的加速器开度来产生引擎声音的设备和方法。
背景技术
在汽车领域，已知这样的设备，其检测由操作人或驾驶员操作的加速器踏板之类的操作量并且根据操作检测的结果来产生引擎声音。公开号为2006-69487的日本专利申请公开披露了一种设备，其为了产生与以电动机作为驱动源或原动机的低噪声车辆的操作条件对应的伪引擎声音或虚拟引擎声音，借助安装在引擎上的节气门开度传感器来检测节气门开度，以及借助加速器操作量源来检测加速器操作量。
此外，公开号为2005-90347的日本专利申请公开(对应于公开号为2005/0056253的美国专利申请公开)披露了一种设备，其借助于与上面枢轴地安装了加速器踏板的踏板轴的一端相连接的加速器踏板压下量检测部分来检测加速器踏板压下量。
然而，在一些情况下，在如加速器踏板之类的控制器(或操作器)上安装传感器不仅困难而且从可操作性等方面来看是不适当的。
发明内容
考虑到上面的情况，本发明的一个目的是提供一种改进的加速器开度估计设备和方法，其能够在无需在控制器或操作器(比如加速器踏板)上安装传感器的情况下估计加速器开度。
本发明的另一个目的是提供一种设备和方法，其根据所估计的加速器开度来产生引擎声音。
为了实现上述目的，本发明提供了一种改进的加速器开度估计设备，其包括：车速检测装置，其检测车辆的速度；原动机转数检测装置，其检测车辆的原动机的转数；存储部分，其中存储了车辆在预定条件下行驶期间车辆速度与加速器开度和原动机的转数之间的关系；获取部分，其从所述存储部分获取与由所述车速检测装置所检测的速度相对应的加速器开度和原动机的转数；和加速器开度补偿部分，其对由所述获取部分获取的转数和由所述原动机转数检测装置检测的实际转数进行比较，并根据由所述获取部分获取的转数与实际转数之间的比较结果来补偿由所述获取部分获取的加速器开度，按照由所述加速器开度补偿部分补偿后的加速器开度来估计加速器开度。
根据本发明，在存储部分中预存储了车辆在预定条件下行驶期间(例如在巡航速度行驶期间)车速与加速器开度和原动机转数之间的关系，并且从存储部分获取与由车速检测装置检测的速度对应的加速器开度和原动机转数。随后，根据由所述获取部分获取的转数与由所述原动机转数检测装置检测的实际转数之间的比较结果来补偿从存储部分获取的加速器开度，从而以高准确度估计加速器开度。因此，采用本发明，可以在无需在控制器(比如加速器踏板)上提供特定的加速器开度检测装置的情况下检测(估计)出正确的加速器开度。
作为一个实施例，当由所述原动机转数检测装置检测的实际转数大于由所述获取部分获取的转数时，所述加速器开度补偿部分以依照实际转数和获取的转数之差而增大获取的加速器开度值的方式，来补偿由所述获取部分获取的加速器开度。另一方面，当由所述原动机转数检测装置检测的实际转数小于由所述获取部分获取的转数时，所述加速器开度补偿部分以依照实际转数和获取的转数之差而减小获取的加速器开度值的方式，来补偿由所述获取部分获取的加速器开度。
为了达到上述目的，本发明提供了一种改进的引擎声音产生设备，其包括：所述加速器开度估计设备和一个引擎声音波形产生装置，该引擎声音波形产生装置根据估计的加速器开度(即由所述加速器开度补偿部分补偿的加速器开度和由所述原动机转数检测装置检测的转数)来产生引擎声音波形。根据产生的引擎声音波形，通过在车辆中提供的扬声器可以听到模拟的引擎声音。因此，本发明能够产生适当的引擎声音波形并从而根据适当估计的加速器开度产生模拟的引擎声音，结果是非常适合应用于电动汽车和混合型汽车。
本发明不仅可以构造并实施为上述设备发明，还可以构造并实施为方法发明。同样，本发明可以布置和实施为由比如计算机或DSP之类处理器执行的软件程序以及存储了这种软件程序的存储介质。
下面将描述本发明的实施例，但应当理解，本发明不局限于所述实施例，并且可以在不脱离基本原理的情况下作出本发明的各种改型。因此，本发明的保护范围仅由所附权利要求确定。
附图说明
为了更好地理解本发明的目的和其它特征，下文将参照附图详细描述本发明的优选实施例，其中：
图1是示出根据本发明第一实施例的引擎声音产生设备的示例总体布置的框图；
图2是示出与各种传动比对应的车速和原动机的转数之间的关系的表；
图3是示出基准加速器开度与对应于车速的原动机估计转速之间的关系的基准加速器开度表的示例；和
图4是示出五种引擎声音的波形与原动机转数和加速器开度之间的关系的示意图。
具体实施方式
[一个实施例的构造]
图1是示出根据本发明第一实施例的引擎声音产生设备10的示例总体构造的框图。图1中示出的传感器设备20包括检测车速信息的车速传感器(车速检测装置)210和检测车辆的原动机转数(下文还称为“原动机旋转的次数”)的原动机转数传感器(原动机转数检测装置)220。例如，用于检测轴的转数的传感器用作车速传感器210，其输出表示所检测的轴转数的车辆行驶速度信息(下文称为“车速信息)。
原动机转数传感器220检测作为车辆驱动源的原动机的旋转次数，并输出表示所检测的原动机转数(也称为“原动机旋转”)的原动机转数信息。对原动机转数(原动机旋转)的检测以任何已知方式来进行，例如，通过基于点火脉冲检测的测量或基于引擎振动检测的测量，并且适用于这类测量的传感器用作原动机转数传感器220。上述车速信息和原动机转数信息经由传感器接口130供给加速器开度计算部分110。注意原动机可以是仅包括内燃机、仅包括电动机或内燃机和电动机的组合(即混合型原动机)的任何适合的构造。
加速器开度计算部分110包括CPU(中央处理单元)111、其中预存储了供CPU 111使用的程序等的ROM(只读存储器)112、以及用作CPU 111的工作区的RAM(随机存取存储器)113。这些部件111、112和113一起构成了普通计算机。
车辆信息存储部分120其中已经存储了表示车辆特性的信息，比如表示车速与原动机转数之间的关系的表。图2中所示的车速与原动机转数相关表121是预存储在车辆信息存储部分120中的多个表之一，并且对于变速器的每个档位，该表表示车速与车辆原动机转数之间的关系。对于每个档位，车速与原动机转数相关表121表示车辆以巡航速度行驶时车速与原动机转数之间的关系。在车辆信息存储部分120中，跟车速与原动机转数相关表121相关联地提供了基准加速器开度表122，该表122表示部分加速器开度与为达到各自巡航速度的档位之间的对应关系。
图3中示出了上述基准加速器开度表122的一个示例。例如，在基准加速器开度表122中，为从低速到高速的多个预定车速范围之一预设了一个特定档位，将基准加速器开度预设为与车速范围和预设档位(下文称为“基准档位”)对应的部分加速器开度。在图3的基准加速器开度表122中，当车速为40km/h时，基准档位设置为“3”，并且加速器开度设置为“12.5％”。类似地，当车速为30km/h时，基准档位设置为“a”并且加速器开度设置为“A％”。即，如本文所利用的，基准加速器开度(例如A％)表示当车辆实际在预定条件下行驶时允许车辆以预定档位(例如a)保持预定速度(例如30km/h)行驶的加速器开度。在这种情况下，对于每个各自的车速，可以将基准档位设置在通常由普通的或传统的自动变速器所选择的任一个档位处，或者设置在与在普通的或传统的自动变速器中的速度区域相比其档位“3”的速度区域被拓宽的任一个期望档位处。此外，对于提供有无级变速器(CVT)的车辆，可以通过将加速器开度与无级变速器的车速和传动比之间的对应关系相关联来生成表。在这种情况下，使用五个基准传动比来代替图2和图3中所示的五个基准档位。注意，如果是四个轮子由分别的电动机驱动的无变速器齿轮机构介入的情况，则不需要考虑在表121和122中的档位或传动比的因子。
引擎声音存储部分320中预存储了通过对引擎声音采样得到的数据，并且引擎声音产生部分310利用预存储在引擎声音存储部分320中的采样数据来产生模拟引擎声音。
在本实施例中，引擎声音存储部分320中预存储了五种采样数据。图4示出这些采样数据对应于何种状况。即，对应于五种采样数据的波形1-5每一个都是在由图4的垂直轴代表的加速器开度以及图4的水平轴代表的原动机转数所确定的状况下的一个波形。例如，波形1是当加速器关闭从而原动机空闲时产生的引擎声音的波形，波形5是当加速器完全打开从而原动机以最大速度旋转时产生的引擎声音的波形。其它波形每一个都是在由各自坐标所表示的加速器开度和原动机转数处所产生的声音的波形。
[该实施例的运行状况]
下面参照图1描述由当前实施例执行用以估计加速器开度的处理。一旦启动车辆，车速传感器210检测车速信息，并且原动机转数传感器220检测原动机转数信息。将如此检测到的车速信息和原动机转数信息经由传感器接口130输入到加速器开度计算部分110。
因此，加速器开度计算部分110引用存储在车辆信息存储部分120中的基准加速器开度表122，以获取与检测的车速对应的一个基准加速器开度和一个基准档位。随后，加速器开度计算部分110引用存储在车辆信息存储部分120中的车速与原动机转数相关表121，以获取与检测的车速以及从基准加速器开度表122中获得的基准档位相对应的估计的原动机转数。
由于基准加速器开度和估计的原动机转数是以车辆处于巡航行驶状态(即以巡航速度行驶)下为前提的，因此基准加速器开度和估计的原动机转数与实际加速器开度和实际原动机转数不同，这是因为行驶条件有改变，比如当车辆处于加速状态或减速状态，或者处于离合器半接合状态。因此，在本实施例中，计算出由原动机转数传感器220检测到的原动机的实际转数与原动机的估计转数之差，以使用如此计算出的差值来补偿基准加速器开度。
更具体地说，将计算的差值乘以一个针对各个车辆或各种车辆类型而预定的对应值；下文将把这种预定的值称为“补偿系数”。乘以补偿系数后的差值随后被加到基准加速器开度上，以计算补偿后的加速器开度，并将补偿后的加速器开度设置为加速器开度的估计值(下文称为“估计的加速器开度值”)。补偿系数是用于计算这样的估计的加速器开度的一个数值，并且通过对各种车辆或各种车辆类型的每一个进行测量来确定。可以在预存储在由CPU 111使用的ROM 112中或者存储在RAM 113中或车辆信息存储部分120中的程序来预设针对各个车辆或各种类型车辆而预定的补偿系数，从而使得CPU 111必要时能够引用补偿系数。注意，可以根据通过借助于轮胎气压传感器、加速度传感器等检测行驶车辆的状态而获得的数值来增加或减小补偿系数。
下面描述在本实施例中执行的加速器开度估计处理的特定示例。这里假设补偿系数为“0.02”。如果当车辆以每小时40km的速度行驶时检测的原动机转数为3700rpm，则根据基准加速器开度表122，得到或获取与每小时40km的速度对应的基准档位“3”，并且根据车速与原动机转数相关表121，得到或获取与40km/h的车速以及基准档位“3”对应的原动机转数“2000rpm”来作为估计的原动机转数。随后，计算出检测的原动机转数与估计的原动机转数之差，并将如此计算的差乘以对应的补偿系数并加到基准加速器开度上，以得到估计的加速器开度值；即，在这种情况下，估计的加速器开度值计算为“12.5+(3700-2000)×0.02＝46.5(％)”。
在前述示例中，检测的实际原动机转数大于针对保持在每小时40km车速而预存储的原动机转数。在该示例中，加速器开度被补偿来增加，因为估计出原动机以增加的速率旋转来使车辆加速。
假设另一示例，其中检测的原动机转数是1600rpm。在这种情况下，估计的加速器开度值计算为“12.5％+(1600-2000)×0.02＝4.5(％)”。在此情况下，估计出车辆减速，因此加速器开度被补偿来减小。
由上可知，可以通过利用由原动机转数传感器220所检测的原动机的实际转数与所估计的原动机转数之间的差值对基准加速器开度进行补偿，来估计在任何给定车速的加速器开度。
[引擎声音产生]
下面描述由引擎声音产生部分310执行来产生模拟引擎声音的处理。将由加速器开度计算部分110计算出的估计的加速器开度值和由原动机转数传感器220检测出的原动机转数输入到引擎声音产生部分310。根据估计的加速器开度值和原动机转数，引擎声音产生部分310通过将预存储在引擎声音存储部分320中的五种采样数据的任意种类进行适当合成来产生引擎声音波形。
例如，在原动机转数为X1并且估计的加速器开度值为Y1的情况下，将与对应于这些条件的坐标点P接近的三个引擎声音的波形(这种情况下为波形1-3)选择作为合成对象，如图4所示。此时，根据坐标点P与代表波形1-3的三个坐标之间的距离来对各个采样数据加权。随后，将加权的三个采样数据合成来产生与坐标点P代表的条件对应的引擎声音波形。虽然在上面的情况中选择了与由原动机转数和估计的加速器开度值所表示坐标接近的三个引擎声音的波形，但引擎声音波形的数量可以是不局限于三个的任何期望的预定数量。
接下来，由引擎声音产生部分310产生的模拟引擎声音的波形被放大器(未示出)放大，并随后输出到外部扬声器之类从而可以被听见。
虽然已经利用五种采样数据描述了当前实施例，然而可以使用六种或更多种的采样数据。
[改型1]
尽管上述实施例被构造为利用由原动机转数传感器220所检测的原动机的实际转数与估计的原动机转数之间的差值来补偿基准加速器开度，然而可以使用原动机的实际转数与原动机的估计转数的比值而非差来作出基准加速器开度补偿。简而言之，根据由原动机转数传感器220所检测的原动机的实际转数与原动机的估计转数之间的比较，就足以作出基准加速器开度补偿。
[改型2]
尽管上述实施例被构造为利用估计的加速器开度来产生模拟的引擎声音，然而对估计的加速器开度的利用不局限于产生模拟的引擎声音。例如，可以根据估计的加速器开度在显示装置上显示对应于加速器开度的图像，以将加速器开度告知驾驶员。同样，可以根据加速器开度的信息来控制一个或更多其它装置，比如照明装置、空调和风扇。
[改型3]
尽管上述实施例被构造为在对波形数据加权后合成预存储的波形数据并随后根据如此合成的波形数据来产生引擎声音波形，然而可以以任何其它方式执行引擎声音波形产生。例如，可以利用正弦波合成方案执行引擎声音波形产生，并且对利用正弦波合成方案产生的波形执行各种包络控制和调制控制。同样，在读出波形时，可以调制波形的读取地址。简言之，根据估计的加速器开度足以改变波形合成和调制的方式以使引擎声音波形改变。
[改型4]
尽管上述实施例被构造为根据车速与车辆以巡航速度行驶(即以恒定速度在平坦地面上行驶)时的原动机转数之间的关系以及根据用于达到各种巡航速度和档位的部分加速器开度之间的对应关系来估计加速器开度，然而，还可以根据在路面倾斜、路面与轮胎之间的摩擦力状态、空气阻力等等保持恒定下测量的这些因子的值之间的对应关系，来估计加速器开度。

Claims (11)

1.一种加速器开度估计设备，包括：
车速检测装置，其检测车辆的速度；
原动机转数检测装置，其检测车辆的原动机的转数；
存储部分，其中存储了车辆在预定条件下行驶期间车辆速度与加速器开度和原动机的转数之间的关系；
获取部分，其从所述存储部分获取与由所述车速检测装置所检测的速度相对应的加速器开度和原动机的转数；和
加速器开度补偿部分，其对由所述获取部分获取的转数和由所述原动机转数检测装置检测的实际转数进行比较，并根据由所述获取部分获取的转数与实际转数之间的比较结果来补偿由所述获取部分获取的加速器开度，
按照由所述加速器开度补偿部分补偿后的加速器开度来估计加速器开度。
2.如权利要求1所述的加速器开度估计设备，其中所述加速器开度补偿部分根据由所述原动机转数检测装置检测的实际转数与由所述获取部分获取的转数之间的差来补偿由所述获取部分获取的加速器开度。
3.如权利要求2所述的加速器开度估计设备，其中，当由所述原动机转数检测装置检测的实际转数大于由所述获取部分获取的转数时，所述加速器开度补偿部分以依照实际转数和获取的转数之差而增大获取的加速器开度值的方式，来补偿由所述获取部分获取的加速器开度，以及
其中，当由所述原动机转数检测装置检测的实际转数小于由所述获取部分获取的转数时，所述加速器开度补偿部分以依照实际转数和获取的转数之差而减小获取的加速器开度值的方式，来补偿由所述获取部分获取的加速器开度。
4.如权利要求1所述的加速器开度估计设备，其中所述加速器开度补偿部分根据由所述原动机转数检测装置检测的实际转数与由所述获取部分获取的转数之间的比值来补偿由所述获取部分获取的加速器开度。
5.如权利要求1至4中任一个所述的加速器开度估计设备，其中所述加速器开度补偿部分利用车辆特有的补偿系数来补偿加速器开度。
6.如权利要求1或2所述的加速器开度估计设备，其中所述存储部分包括：第一表，其定义了车辆速度与多个基准加速器开度和多个基准档位之间的关系；和第二表，其针对每个基准档位定义了车辆速度与原动机的转数之间的关系，以及
其中所述获取部分从所述第一表获取与由所述车速检测装置检测的车辆速度相对应的基准加速器开度和基准档位的信息，并且从所述第二表获取与获取的基准档位的信息和由所述车速检测装置检测的车辆速度相对应的原动机的转数。
7.如权利要求1或2所述的加速器开度估计设备，其中所述存储部分包括：第一表，其定义了车辆速度与多个基准加速器开度和多个基准传动比之间的关系；和第二表，其针对每个基准传动比定义了车辆速度与原动机的转数之间的关系，以及
其中所述获取部分从所述第一表获取与由所述车速检测装置检测的车辆速度相对应的基准加速器开度和基准传动比的信息，并且从所述第二表获取与获取的基准传动比的信息和由所述车速检测装置检测的车辆速度相对应的原动机的转数。
8.如权利要求1至4中任一个所述的加速器开度估计设备，其中所述在预定条件下行驶是指在巡航速度下行驶。
9.一种引擎声音产生设备，包括：
如权利要求1至4中任一个所述的加速器开度估计设备；和
引擎声音波形产生装置，其根据由所述加速器开度补偿部分补偿的加速器开度和由所述原动机转数检测装置检测的转数来产生引擎声音波形。
10.一种用于估计加速器开度的方法，所述方法包括：
通过车速传感器检测车辆速度的步骤；
通过原动机转数传感器检测车辆的原动机的转数的步骤；
获取步骤，通过引用存储部分来获取与由车速传感器检测的速度相对应的加速器开度和原动机转数的步骤，所述存储部分中存储了车辆在预定条件下行驶期间车速与加速器开度和原动机的转数之间的关系；
补偿步骤，将由所述获取步骤获取的转数与由原动机转数传感器检测的实际转数进行比较，并随后根据由所述获取步骤获取的转数与实际转数之间的比较结果，来补偿由所述获取步骤获取的加速器开度，
按照由所述补偿步骤补偿后的加速器开度来估计加速器开度。
11.如权利要求10所述的方法，其还包括根据由所述补偿步骤补偿后的加速器开度和由原动机转数传感器检测的转数来产生引擎声音波形的步骤。
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