CN109693609B - 用于混合动力车辆的声音控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于混合动力车辆的声音控制方法，该混合动力车辆具有发动机和电机两者作为驱动动力源，方法包括：检查混合动力车辆的驱动状态；通过基于发动机RPM和发动机负载数据来获取发动机的主序分量，并且通过优化获取的发动机的主序分量的配置或通过调节其输出电平来计算用于优化发动机声音的第一虚拟声音；通过基于电机RPM和电机负载数据来获取电机的序分量，通过将获取的电机的序分量转换成发动机的相应主序分量，并且通过优化转换的发动机的主序分量的配置或者通过调节其输出电平来计算用于产生优化的发动机声音的第二虚拟声音；以及将计算的第一虚拟声音或第二虚拟声音输出至声音装置。

Description

用于混合动力车辆的声音控制方法
技术领域
本发明总体涉及一种用于混合动力车辆的声音控制方法，从而根据混合动力车辆的驾驶状态向驾驶员提供优化的车辆声音，其中该混合动力车辆具有发动机和电机两者作为驱动动力源。
背景技术
近来，由于引入了诸如使用化石燃料和电池两者作为驱动动力源的混合动力车辆以及使用电池作为驱动动力源的电动车辆的车辆，将声音产生装置安装在环境友好型车辆中已变为强制性的，因为这些类型的车辆几乎不产生声音。
在美国，正在考虑立法以要求环境友好型车辆产生超过某一级别的噪音。
通常，车辆噪音、车辆噪音的缺乏或单调的车辆噪音对于驾驶员来说可能是不愉快的。另外，行人可能会发现车辆噪音令人不快。然而，车辆噪音可以防止事故，因为行人通过这种噪音可听见地识别出邻近车辆的接近度。
另外，混合动力车辆内的无声状态或单调噪音对驾驶员具有负面影响。例如，在电机驱动模式期间，由于内燃发动机没有独特的声音，所以驾驶体验可能降低，或者驾驶员有入睡的风险。另外，在再生制动期间可能会产生驾驶不适感。
前述内容仅旨在帮助理解本发明的背景，并不旨在表示本发明落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
发明内容
本公开通过提供一种用于混合动力车辆的声音控制方法来解决上述问题，其中无论驾驶员是否以稳定的速度驾驶，混合动力车辆的内部声音被一致地保持，并且根据驾驶状态向驾驶员提供适合的虚拟声音。因此，由于在驾驶期间的声音改变，所以驾驶员可能不会感到不适感，并且因此改善了驾驶体验。
为了实现上述目的，根据一个示例性实施例，提供了一种用于混合动力车辆的声音控制方法，该混合动力车辆具有发动机和电机两者作为驱动动力源，方法包括：通过控制器检查混合动力车辆的驱动状态；当混合动力车辆的驱动状态是发动机驱动状态时，由控制器通过基于发动机的每分钟转速(RPM)和发动机负载数据来获取发动机的主序分量(order components)，并且通过优化获取的发动机的主序分量的配置或通过调节获取的发动机的主序分量的输出电平，来计算用于优化发动机声音的第一虚拟声音；当混合动力车辆的驱动状态是电机驱动状态(EV模式)时，由控制器通过基于电机RPM和电机负载数据来获取电机的序分量，通过将获取的电机的序分量转换成发动机的相应主序分量，并且通过优化转换的发动机的主序分量的配置或者通过调节转换的发动机的主序分量的输出电平，来计算用于产生优化的发动机声音的第二虚拟声音；以及在计算第一虚拟声音或第二虚拟声音之后，由控制器将计算的第一虚拟声音或第二虚拟声音输出至混合动力车辆的声音装置。
在另一个实施例中，声音控制方法还包括：在计算第一虚拟声音或第二虚拟声音之后，由控制器检查车辆的行驶速度的微分值是否为0(即，车辆速度是稳定的)，其中，如果行驶速度的微分值为0，则控制器停止输出第一虚拟声音或第二虚拟声音。
在又一个实施例中，当行驶速度的微分值不为0时，声音控制方法可以进一步包括：由控制器将加速特性添加到第一虚拟声音或第二虚拟声音，并且将添加后的虚拟声音输出至声音装置，加速特性基于发动机或电机中的RPM增加、行驶速度的变化率以及踏板开度比例(pedal opening rate)中的至少一个而被计算。
在另外的实施例中，声音控制方法可进一步包括：在计算第一虚拟声音或第二虚拟声音之后，由控制器检查混合动力车辆的驾驶模式是否为ECO模式、COMPORT模式和SPORT模式中的任意一个；并且在检测到驾驶模式后，由控制器根据检查的驾驶模式将驾驶模式特性添加到第一虚拟声音或第二虚拟声音中，并将添加的虚拟声音输出至声音装置。可以预先设定驾驶模式特性以放大发动机的主序分量的输出电平。具体地，可以设置驾驶模式特性，使得电平的放大量(amplification)在ECO模式、COMPORT模式和SPORT模式之间逐渐增加。
在优选实施例中，为了计算第一虚拟声音，控制器可以基于发动机振动传感器、燃烧压力传感器、增压压力传感器和排气压力传感器中的至少一个收集发动机负载数据。
在优选实施例中，为了计算第二虚拟声音，控制器可以基于电机振动传感器、电压传感器和电流传感器中的至少一个收集电机负载数据。
在又一个实施例中，当驾驶状态从发动机驱动状态切换到电机驱动状态时，或反之亦然，声音控制方法可以进一步包括：由控制器计算表示目标驱动状态的第三虚拟声音，并且使控制器在预定时间段内将虚拟声音从先前驾驶状态的虚拟声音逐渐改变为第三虚拟声音；并且由控制器将计算的第三虚拟声音和逐渐转变过程输出至声音装置。
根据如上所述配置的用于混合动力车辆的声音控制方法的各种实施例，可根据发动机驱动状态来提供适于车辆加速体验的车辆声音。因此，驾驶员可以享受改善的加速体验。
另外，在电机驱动状态下，通过根据驾驶状态产生虚拟发动机声音，可以改善加速体验。
另外，可以通过在混合动力车辆的驾驶状态改变期间逐渐改变声压力级来改善驾驶体验。
另外，因为根据混合动力车辆的速度、加速度、减速度和/或驾驶模式来提供虚拟声音的合适输出电平，所以改善了驾驶体验。
附图说明
从结合附图的以下详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的，特征和其它优点，其中：
图1是示出根据示例性实施例的用于混合动力车辆的声音控制方法的流程图；
图2是示出根据示例性实施例的用于混合动力车辆的声音控制系统的视图；
图3是示出当混合动力车辆处于发动机驱动状态时根据示例性实施例的声音控制流程的视图；
图4是示出当混合动力车辆处于电机驱动状态时根据示例性实施例的声音控制流程的视图；以及
图5是根据示例性实施例的当将虚拟声音输出至声音装置时的混合动力车辆的声压力级的变化的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述用于混合动力车辆的声音控制方法的示例性实施例。
图1是示出根据示例性实施例的用于混合动力车辆的声音控制方法的流程图，以及图2是示出根据示例性实施例的用于混合动力车辆的声音控制系统的视图。
参照图1和图2，用于具有发动机20和电机30作为驱动动力源的混合动力车辆的声音控制方法可以包括：由控制器10检查混合动力车辆的驱动状态(步骤S100)；当在步骤(S100)中确定的驱动状态是发动机驱动状态(HEV模式)时，由所述控制器通过基于发动机的RPM和发动机负载数据来获取发动机20的主序分量，并且通过优化该主序分量的配置或通过调节发动机的主序分量的输出电平，来计算用于优化发动机声音的第一虚拟声音(步骤S110)；当在步骤(S100)中确定的驾驶状态是电机驱动状态(EV模式)时，由控制器10通过基于电机RPM和电机负载数据来获取电机的序分量，通过将所获取的电机的序分量转换成发动机20的相应主序分量，并且通过优化所转换的发动机20的主序分量的配置或者通过调节发动机20的主序分量的输出电平，来计算用于产生优化的发动机声音的第二虚拟声音(步骤S120)；并且，在计算第一虚拟声音或第二虚拟声音之后，由控制器10将所计算的第一虚拟声音或第二虚拟声音输出至混合动力车辆的声音装置40(步骤S160)。
广义地说，在根据该示例性实施例的用于混合动力车辆的声音控制方法中，当混合动力车辆的驱动状态被设置为使用发动机20作为主要驱动动力源的HEV模式时，计算的与发动机20的特性一致的第一虚拟声音将被输出至混合动力车辆的声音装置40。当混合动力车辆的驱动状态被设置为使用电机30作为主要驱动动力源的EV模式时，计算的与电机30的特性一致的第二虚拟声音被输出至混合动力车辆的声音装置40。因此，适于车辆状态的车辆声音被提供。
详细地说，首先，在步骤(S100)中，控制器10检查混合动力车辆的驱动状态。在另一个示例性实施例中，控制器10可以通过与混合动力控制单元(HCU)通信来检查当前车辆的驱动状态。
当驱动状态被确定为发动机驱动状态(混合动力车辆模式：HEV模式)时，噪音在内燃发动机的燃烧过程期间产生。因此，在步骤(S120)中，控制器10在步骤(S160)中计算用于最小化燃烧噪音并向驾驶员提供动态驾驶体验的第一虚拟声音，并且将所计算的第一虚拟声音输出至声音装置40。
图3是示出当混合动力车辆处于发动机驱动状态时根据示例性实施例的声音控制流程的视图。参照图1至图3所示，当混合动力车辆的驱动状态是发动机驱动状态时，控制器10从发动机RPM中获取发动机20的主序频率，并且基于获取的主序频率和发动机负载数据，通过执行快速傅里叶变换(FFT)分析，来获取用于控制发动机20的序分量之中的车辆声音所需的主序分量。控制器10根据发动机特性调节获取的主序分量的配置，调节各个序分量之间的电平差，并将调节的配置和电平差输出至声音装置40。因此，可以提供根据驾驶状态优化的车辆声音。此处，发动机的主序分量表示用于控制诸如发动机声音、发动机振动等的所有测定的发动机的序分量之中的车辆声音所需的特定序分量。
另外，当混合动力车辆的驱动状态是电机驱动状态(电动车辆模式：EV模式)时，在电机旋转的同时产生白噪音。控制器10通过使用声音装置40输出与混合动力车辆的行驶速度相关联的虚拟发动机声音，使得驾驶员可以在电机驱动状态期间听到自然的发动机声音，从而可以改善驾驶体验。
图4是示出当混合动力车辆处于电机驱动状态时根据示例性实施例的声音控制流程的视图。参照图1、图2和图4，当混合动力车辆的驾驶状态是电机驱动状态时，控制器10从电机RPM中获取电机30的序分量，并且计算对应于电机30的获取的序分量的发动机20的序分量。在优选实施例中，通过基于计算出的发动机20的序分量和电机负载数据来执行FFT分析，电机30的序分量被转换成发动机20的主序分量。然后，控制器10调节转换的发动机20的主序分量的配置和各个序分量之间的电平差，并且将调节的配置和电平差输出至声音装置40，使得可以在电机驱动状态期间向驾驶员提供优化的车辆声音。
具体地，在电机驱动状态下，控制器10可以根据发动机20的主序分量实时计算第二虚拟声音，并将计算的第二虚拟声音输出至声音装置40。可选地，控制器10可以设置为存储根据电机特性计算的第二虚拟声音，并且当在电机驱动状态下发生与存储的虚拟声音相对应的驱动状态时，将预先存储的第二虚拟声音输出至声音装置40。
通常，四缸发动机的主序分量被获取为第二序分量，并且六缸发动机的主序分量被获取为第三序分量。另外，在示例性实施例中，电机30的每次旋转都产生电机30的第一序分量，并且当发动机20是六缸发动机时，生成的第一序分量被转换为第三序分量。因此，可以输出适于电机特性的虚拟发动机声音。
在优选实施例中，声音装置40可以包括向车厢输出声音的发动机室扬声器，厢内音频扬声器，特定频率滤波扬声器以及向车辆外部输出声音的行人警告扬声器中的任意一个。
同时，参照图1至图4，在本发明进一步的示例性实施例中，在步骤(S110)或(S120)中计算出第一虚拟声音或第二虚拟声音之后，在步骤(S140)中，控制器10可检查行驶速度的微分值是否为0。当在步骤(S140)中确定行驶速度的微分值为0时，控制器10可以停止步骤(S160)的输出第一虚拟声音或第二虚拟声音。
换言之，行驶速度的微分值是表示行驶速度的即时流的指标。当行驶速度的微分值被确定为0时，可以确定驾驶员正在以稳定的速度驾驶混合动力车辆。
当驾驶员以如上所述的稳定速度驾驶混合动力车辆的同时，通过声音装置40输出虚拟发动机声音时，混合动力车辆的NVH(噪音，振动和不平顺性)性能被降低。为了保持无声状态以用于改善混合动力车辆的NVH性能，可以停止步骤(S160)的输出第一虚拟声音或第二虚拟声音。可选地，通过将第一虚拟声音或第二虚拟声音转换并输出到具有与测量的车辆内部噪音相反相位的声源，可以改善混合动力车辆的无声状态。
当在步骤(S140)中确定行驶速度的微分值不为0时，在步骤(S160)中，控制器10将加速特性添加到第一虚拟声音或第二虚拟声音，并且输出添加后的虚拟声音。基于发动机或电机的RPM增加值、行驶速度的变化率和踏板开度比例中的至少一个来计算加速特性。
换言之，当行驶速度的微分值不为0时，确定驾驶员没有以稳定速度驾驶。控制器10通过使用从发动机控制单元(ECU)和电机控制单元(MCU)接收到的发动机或电机的RPM增加值、从行驶速度传感器接收到的行驶速度的变化率以及从加速器踏板传感器(APS)接收到的踏板开度比例中的至少一个来确定混合动力车辆是处于加速状态还是减速状态，并且输出合适的相应虚拟声音。
优选的是设置加速特性，使得发动机的主序分量的输出电平的放大量随着混合动力车辆的加速度的增加而增加。
当控制器10通过使用发动机或电机中的RPM增加值、行驶速度的变化率以及加速器踏板开度比例数据来检测处于加速状态中的混合动力车辆时，为了提供适于相应加速特性的发动机声音，控制器10放大发动机20的主序分量的输出电平，并将放大的输出电平输出至声音装置40，以向驾驶员提供改善的驾驶体验。
根据另一实施例的用于混合动力车辆的声音控制方法进一步包括步骤(S150)，其是在步骤(S110)或步骤(S120)的计算第一虚拟声音或第二虚拟声音之后，通过控制器10检查混合动力车辆的驾驶模式是ECO模式、COMPORT模式还是SPORT模式，即节能模式、舒适模式、运动模式。
在步骤(S150)中检查驾驶模式之后，控制器10通过将驾驶模式特性添加到第一虚拟声音或第二虚拟声音，并且输出修改的虚拟声音来执行步骤(S160)。在优选实施例中，驾驶模式特性被预先设定使得发动机的主序分量的输出电平根据驾驶模式而被放大。驾驶模式特性被设置为使得输出电平的放大量从ECO模式到COMPORT模式到SPORT模式逐渐增加。
换言之，控制器10提供适合于混合动力车辆的驾驶模式的车辆声音。提供ECO模式下的无声，COMPORT模式下的清晰声音，以及SPORT模式下的动态声音，使得驾驶者可以根据驾驶模式感觉到不同的驾驶体验。
在优选实施例中，在步骤(S110)中计算第一虚拟声音时，控制器10可以基于发动机振动传感器、燃烧压力传感器、增压压力传感器以及排气压力传感器中的至少一个收集发动机负载数据。
通常，在发动机20的工作期间，由于发动机20的动力冲程而产生噪音和振动，并且可以通过使用上述发动机噪音和振动的信息来获取发动机的主序分量。因此，为了检测发动机20的运动特性，可以通过发动机传感器直接测量发动机20的振动，或者可以通过使用关于燃烧压力、增压压力和排气压力的信息间接测量发动机20的振动，使得控制器10可以基于直接或间接测量的振动数据产生适于发动机20的运动特性的车辆声音。
类似地，在步骤(S120)中计算第二虚拟声音时，控制器10可以基于电机振动传感器、电压传感器和电流传感器中的至少一个收集电机负载数据。
换言之，为了测量由操作电机30而产生的振动特性，可以直接使用振动传感器。可选地，可以通过使用电压传感器或电流传感器来间接测量电机30的振动特性，其中根据电机30的电压或电流振动特性被预先映射在电压传感器或电流传感器中。
因此，控制器10根据发动机20或电机30的振动特性来调节发动机的主序分量的目标配置及发动机的主序分量的目标输出电平，并且向驾驶员提供适合于混合动力车辆的驾驶性能的车辆声音。因此，改善了驾驶员的驾驶体验。
当驱动状态从发动机驱动状态切换到电机驱动状态时，或反之亦然，在步骤(S100)中，混合动力车辆的声音控制方法可以进一步包括步骤(S130)，在步骤(S130)中由控制器10计算表示目标驱动状态的第三虚拟声音，并使控制器在预定时间段内逐渐将虚拟声音从先前驱动状态的虚拟声音改变为第三虚拟声音；以及由控制器将计算的第三虚拟声音和逐渐转变过程输出至声音装置。
换言之，因为当混合动力车辆处于发动机驱动状态或者电机驱动状态时，车辆声音存在显著差异，所以驾驶员可能感到不适，由于驱动状态切换时他或她感觉到了车辆声音的显著差异。
使用上述示例性实施例，因为当驱动状态切换时，他或她可能不会感觉到车辆声音的任何差异，所以可以改善驾驶员的驾驶体验。通过在预定时间段内的转换过程期间，经由声音装置40输出第三虚拟声音，并且逐渐改变声压力级，使得最小化驾驶员的噪音不适感。
图5是根据示例性实施例的当虚拟声音被输出至声音装置时混合动力车辆的声压力级的变化的曲线图。
如图5所示，传统地，当驱动模式从EV模式切换到使用内燃发动机的HEV模式时，由于从发动机传输的通过空气传播的声音，所以会产生声压力的明显差异。然而，通过应用上述示例性实施例，因为在从EV模式转换到HEV模式期间声压力逐渐增大，所以驾驶员可能不会感测到由声音变化引起的差异。
根据如上所述配置的混合动力车辆的声音控制方法，可根据发动机驱动状态来提供适合于车辆加速模式的车辆声音。因此，驾驶员可以体验到改善的加速体验。
另外，在电机驱动状态下，通过根据驾驶状态而产生虚拟发动机声音，可以改善加速体验。
另外，因为当混合动力车辆的驾驶状态被切换时，可以逐渐调节声压力级，所以驾驶员可能不会体验到由声音改变而引起的不适感。
另外，因为根据混合动力车辆的速度、加速度、减速度和/或驾驶模式来提供虚拟声音的合适输出电平，所以驾驶员可以感觉到改善的驾驶体验。
尽管为了说明的目的已经描述了示例性实施例，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离如所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种变型、添加和替换。

Claims (8)

1.一种用于混合动力车辆的声音控制方法，所述混合动力车辆具有发动机和电机两者作为驱动动力源，所述方法包括：
通过控制器检查所述混合动力车辆的驱动状态；
当所述混合动力车辆的驱动状态是发动机驱动状态时，由所述控制器通过基于发动机的每分钟转速，即RPM，和发动机负载数据来获取所述发动机的主序分量，并且通过优化所获取的所述发动机的主序分量的配置或通过调节所获取的发动机的主序分量的输出电平，来计算用于优化发动机声音的第一虚拟声音；
当所述混合动力车辆的驱动状态是电机驱动状态时，由所述控制器通过基于电机的每分钟转速和电机负载数据来获取所述电机的序分量，通过将所获取的所述电机的序分量转换成所述发动机的相应主序分量，并且通过优化所转换的所述发动机的主序分量的配置或者通过调节所转换的发动机的主序分量的输出电平，来计算用于产生优化的发动机声音的第二虚拟声音；以及
在计算所述第一虚拟声音或所述第二虚拟声音之后，由所述控制器将所计算的所述第一虚拟声音或所述第二虚拟声音输出至所述混合动力车辆的声音装置，
当所述驱动状态在所述发动机驱动状态和所述电机驱动状态之间切换时，所述方法进一步包括：
由所述控制器计算表示目标驱动状态的第三虚拟声音，
使所述控制器在预定时间段内将所述第一虚拟声音或所述第二虚拟声音从先前驾驶状态的虚拟声音逐渐改变为所述第三虚拟声音；并且
由所述控制器将所计算的第三虚拟声音和逐渐转变过程输出至所述声音装置。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在计算所述第一虚拟声音或所述第二虚拟声音之后，由所述控制器检查行驶速度的微分值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中
当所计算的所述行驶速度的微分值为0时，所述控制器停止输出所述第一虚拟声音或所述第二虚拟声音；以及当所述行驶速度的微分值不为0时，所述方法进一步包括：由所述控制器将加速特性添加到所述第一虚拟声音或所述第二虚拟声音，并且将添加后的虚拟声音输出至所述声音装置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中基于所述发动机或所述电机中的RPM增加、行驶速度的变化率以及踏板开度比例中的至少一个计算所述加速特性。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在计算所述第一虚拟声音或所述第二虚拟声音之后，由所述控制器检查所述混合动力车辆的驾驶模式是否为ECO模式、COMPORT模式和SPORT模式，即节能模式、舒适模式、运动模式中的任意一个；并且
由所述控制器根据所检查的驾驶模式将驾驶模式特性添加到所述第一虚拟声音或所述第二虚拟声音中，并且
将添加后的虚拟声音输出至所述声音装置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述驾驶模式特性被预先设定以放大所述发动机的主序分量的输出电平，并且其中
所述驾驶模式特性被设置为当驾驶模式从ECO模式到COMPORT模式再到SPORT模式转变时逐渐增加所述输出电平的放大量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在计算所述第一虚拟声音中，所述控制器基于发动机振动传感器、燃烧压力传感器、增压压力传感器和排气压力传感器中的至少一个收集所述发动机负载数据。
8.根据权利要求1所述的方法，在计算所述第二虚拟声音中，所述控制器基于电机振动传感器、电压传感器和电流传感器中的至少一个收集所述电机负载数据。
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