CN110171430B - 用于换挡的发动机声音增强系统和方法 - Google Patents

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Abstract

车辆的音频系统包括选择模块，其被配置为基于车辆的变速器是否正在发生换挡来将选定转矩设定为以下一项：车辆的发动机的转矩输出；以及发动机的预测转矩输出；声音控制模块被配置为：确定用于输出预定发动机声音的频率；并且基于选定转矩，确定分别输出多个频率的预定发动机声音的大小；音频驱动器模块被配置为向扬声器施加功率以分别在车辆的乘客舱内输出多个大小和频率的声音。

Description

用于换挡的发动机声音增强系统和方法
引言
本章节提供的信息是为了总体地呈现本公开的上下文的目的。在本章节以及本说明书的各方面中描述的指出姓名的发明人的工作所进行的程度并不表明其在本公开提交时作为现有技术，从未明示或暗示其被承认为本公开的现有技术。
本公开涉及车辆音频系统和方法，并且更具体地涉及用于基于预测的发动机转矩输出的车辆的发动机声音增强控制系统和方法。
一些机动车辆包括具有内燃机和传动系的常规动力传动系统，该动力传动系统通常在加速事件、减速事件和换挡期间发出声音。许多消费者已经开始依赖这些正常声音作为适当车辆功能的标志。对于某些消费者，这些正常声音的变化可能指示内燃机和/或动力传动系统可以不同于预期的方式正常运作。
一些消费者可能对不同类型的车辆应当具有何种正常声音有预期。例如，消费者可能期望来自“高性能”车辆的某些声音，而其它类型的车辆可能不期望一些声音。没有预期声音可能减损用户对车辆的享受。
一些机动车辆包括混合动力电动动力传动系统，其包括内燃机和一个或多个电动马达和/或电动发电机单元(MGU)。混合动力动力传动系统产生的声音可能与常规的动力传动系统产生的声音不同。
发明内容
在一个特征中，车辆的音频系统包括选择模块，其被配置为基于车辆的变速器是否正在发生换挡来将选定转矩设定为以下一项：车辆的发动机的转矩输出；以及发动机的预测转矩输出。声音控制模块被配置为：确定输出预定发动机声音的频率；并且基于选定转矩，确定分别输出多个频率的预定发动机声音的大小。音频驱动器模块被配置为向扬声器施加功率以分别在车辆的乘客舱内输出多个大小和频率的声音。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为在变速器的升挡期间将预测转矩设定为发动机的转矩输出直到发动机的转矩输出减小为止。选择模块被配置为在升挡期间将选定转矩设定为发动机的预测转矩输出。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为当发动机的转矩输出的减小大于预定减小时，以发动机的转矩输出的变化率从发动机的转矩输出开始减小之前调整预测转矩。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为以发动机的转矩输出的变化率调整预测转矩直到发动机转速的变化率减小为止。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为将预测转矩设定为零持续在发动机转速的变化率减小之后至少预定时间段。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为将预测转矩设定为零直到以下两项为止：在发动机转速的变化率减小之后经过至少预定时间段；以及发动机转速的变化率的大小大于预定变化率。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为响应于以下两项的确定而将预测转矩以预定速率调整到发动机的请求转矩输出：在发动机转速的变化率减小之后经过至少预定时间段；以及发动机转速的变化率的大小大于预定变化率。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为将预测转矩调整到发动机的请求转矩输出直到变速器的升挡完成为止。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为将预测转矩调整到发动机的请求转矩输出直到发动机的转矩输出与发动机的请求转矩输出之间的差值小于预定差值为止。
在进一步的特征中，预测速度模块被配置为确定预测的发动机转速。选择模块还被配置为基于车辆的变速器是否正在发生换挡来将选定的发动机转速设定为以下一项：测量的发动机转速；以及预测的发动机转速。声音控制模块被配置为基于选定的发动机转速来确定用于输出预定发动机声音的频率。
在进一步的特征中，转速计控制模块被配置为基于预测的发动机转速来控制由车辆的乘客舱内的转速计显示的速度。
在进一步的特征中，声音控制模块被配置为：当变速器发生换挡时：将选定转矩设定为发动机的预测转矩输出；以及将选定的发动机转速设定为预测的发动机速度；并且当变速器未发生换挡时：将选定转矩设定为发动机的转矩输出；以及将选定的发动机转速设定为预测的发动机速度。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为在变速器降挡期间将预测转矩设定为发动机的请求转矩输出。选择模块被配置为在降挡期间将选定转矩设定为发动机的预测转矩输出。
在进一步的特征中，预测速度模块被配置为确定预测的发动机转速。预测转矩模块被配置为在变速器降挡期间将预测转矩设定为发动机的转矩输出直到预测的发动机转速与测量的发动机转速之间的差值大于预定差值为止。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为响应于确定该差值大于预定差值而将预测转矩以预定速率调整到发动机的请求转矩输出。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为将预测转矩调整到发动机的请求转矩输出直到变速器的降挡完成为止。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为将预测转矩调整到发动机的请求转矩输出直到发动机的转矩输出与发动机的请求转矩输出之间的第二差值小于第二预定差值为止。
在进一步的特征中，预测转矩模块被配置为：在变速器的升挡期间将预测转矩选择性地设定为发动机的转矩输出；并且在变速器的降挡期间将预测转矩选择性地设定为发动机的请求转矩输出。选择模块被配置为：在升挡期间将选定转矩设定为发动机的预测转矩输出；并且在降挡期间将选定转矩设定为发动机的预测转矩输出。
在一个特征中，车辆音频系统包括至少一个存储器，该存储器包括计算机可执行指令和至少一个处理器，其被配置为读取和执行计算机可执行指令，该计算机可执行指令使该至少一个处理器：基于车辆的变速器是否正在发生换挡来将选定转矩设定为以下一项：车辆的发动机的转矩输出；以及发动机的预测转矩输出；确定用于输出预定发动机声音的频率；基于选定转矩，确定分别输出多个频率的预定发动机声音的大小；并且向扬声器施加功率以分别在车辆的乘客舱内输出多个大小和频率的声音。
在一个特征中，非暂时性计算机可读介质包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令被配置为使处理器执行一种方法，该方法包括：基于车辆的变速器是否正在发生换挡，将选定转矩设定为以下一项：车辆的发动机的转矩输出；以及发动机的预测转矩输出；确定用于输出预定发动机声音的频率；基于选定转矩，确定分别输出多个频率的预定发动机声音的大小；并且向扬声器施加功率以分别在车辆的乘客舱内输出多个大小和频率的声音。
从详细说明、权利要求书和附图将会清楚本公开的其它应用领域。详细说明和具体示例仅旨在用于说明目的并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
通过详细说明和附图将更完全地理解本公开，其中：
图1是示例性发动机系统的功能框图；
图2是包括视听控制模块和扬声器的示例性音频系统的功能框图；
图3是描绘输出声音以增强用于变速器升挡的发动机声音产生的示例性方法的流程图；以及
图4是描绘输出声音以增强用于变速器降挡的发动机声音产生的示例性方法的流程图。
在附图中，可以重复使用附图标记以标识类似和/或相似的元件。
具体实施方式
车辆的内燃机在气缸内燃烧空气和燃料并产生驱动转矩。发动机将转矩输出到变速器。变速器经由传动系将转矩传递给车辆的车轮。发动机控制模块(ECM)基于转矩请求来控制发动机的操作。变速器控制模块(TCM)控制变速器内的换挡。
车辆的视听(A/V)控制模块经由一个或多个扬声器在车辆的乘客舱内输出声音以增强发动机声音。A/V控制模块可以例如基于发动机转速的预定阶数来设定用于输出预定声音的频率。A/V控制模块还可以基于发动机的转矩输出来设定分别用于输出多个频率的预定声音的大小。然而，A/V控制模块的声音输出可能与变速器换挡期间的预期不同。另外地或替代地，由A/V控制模块输出的声音可以与在给定由转速计显示的发动机转速的情况下预期的声音不同。
根据本公开，A/V控制模块基于预测的发动机转速来设定用于在换挡期间输出预定声音的频率。A/V控制模块还基于发动机的预测转矩输出来设定分别用于输出多个频率的预定声音的大小。通过更好地使用预测的发动机转速和预测转矩，A/V控制模块可以在换挡期间提供听觉反馈，其与在给定由转速计显示的发动机转速的情况下的用户期望更好地匹配。
现在参考图1，提出了示例性动力传动系统100的功能框图。车辆的动力传动系统100包括发动机102，其燃烧空气/燃料混合物以产生转矩。车辆可以是非自主的或自主的。
空气通过进气系统108被吸入到发动机102中。进气系统108可以包括进气歧管110和节气门112。仅作为示例，节气门112可以包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM)114控制节气门致动器模块116，且节气门致动器模块116调节该节气门112的开度以控制吸入进气歧管110中的空气流量。
进气歧管110中的空气被吸入到发动机102的气缸中。虽然发动机102包括多个气缸，但是为了示出目的，示出单个代表性气缸118。仅作为示例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM114可以指示气缸致动器模块120在如下文进一步讨论的一些发动机操作条件下选择性地停用一些气缸，这可以提高燃料经济性。
发动机102可以使用四冲程循环或另一个合适的发动机循环来操作。下文描述的四冲程循环的四个冲程将被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程以及排气冲程。在曲轴(未示出)的每次转动期间，四个冲程中的两个冲程发生在气缸118内。因此，气缸118要经历所有四个冲程必须有两次曲轴转动。对于四冲程发动机，一个发动机循环可以对应于两次曲轴转动。
在进气冲程期间，当气缸118被激活时，进气歧管110中的空气通过进气门122被吸入气缸118中。ECM114控制燃料致动器模块124，其调节燃料喷射以实现期望的空燃比。燃料可以在中心位置处或诸如靠近每个气缸的进气门122的多个位置处喷射到进气歧管110中。在各种实施方案(未示出)中，燃料可以被直接喷射到气缸中或喷射到与气缸相关联的混合室/孔中。燃料致动器模块124可以停止向已停用的气缸喷射燃料。
喷射的燃料与空气混合并且在气缸118中形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机102可以为压缩点火发动机，在这种情况下，压缩导致点燃空气/燃料混合物。替代地，发动机102可以为火花点火发动机，在这种情况下，火花致动器模块126基于来自ECM114的信号激励气缸118中的火花塞128，从而点燃空气/燃料混合物。一些类型的发动机(诸如均质充量压缩点火(HCCI)发动机)可以执行压缩点火和火花点火这两者。可以相对于当活塞在其最顶部位置(将被称为上止点(TDC))的时间指定火花的正时。
火花致动器模块126可以受指定TDC之前或之后多久才产生火花的正时信号控制。因为活塞位置直接与曲轴旋转有关，所以火花致动器模块126的操作可以与曲轴位置同步。火花致动器模块126可以禁止向已停用的气缸提供火花或向已停用的气缸提供火花。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可以被定义为活塞到达TDC与活塞返回到最底部位置(将被称为下止点(BDC))的时间之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC上移并且通过排气门130排放燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆中排出。
进气门122可以由进气凸轮轴140控制，而排气门130可以由排气凸轮轴142控制。在各种实施方案中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可以控制气缸118的多个进气门(包括进气门122)和/或可以控制多组气缸(包括气缸118)的进气门(包括进气门122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可以控制气缸118的多个排气门和/或可以控制多组气缸(包括气缸118)的排气门(包括排气门130)。虽然已经示出且讨论了基于凸轮轴的气门致动，但是也可以实施无凸轮气门致动器。虽然示出了单独的进气凸轮轴和排气凸轮轴，但是也可以使用具有用于进气门和排气门这两者的凸角的一个凸轮轴。
气缸致动器模块120可以通过禁止打开进气门122和/或排气门130将气缸118停用。可以由进气凸轮相位器148改变进气门122相对于活塞TDC的打开时间。可以由排气凸轮相位器150改变排气门130相对于活塞TDC的打开时间。相位器致动器模块158可以基于来自ECM114的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。在各种实施方案中，可以省略凸轮定相。可变气门升程(未示出)还可以受相位器致动器模块158控制。在各种其它实施方案中，进气门122和/或排气门130可以受除凸轮轴之外的致动器(诸如机电致动器、电动液压致动器、电磁致动器等)控制。
发动机102可以包括向进气歧管110提供加压空气的零个、一个、一个以上的增压装置。例如，图1示出了涡轮增压器，其包括由流过排气系统134的排气驱动的涡轮增压器涡轮160-1。机械增压器是另一种类型的增压装置。
涡轮增压器还包括涡轮增压器压缩机160-2，其由涡轮增压器涡轮1601驱动并且压缩通向节气门112中的空气。废气门162控制排气流通过和绕过涡轮增压器涡轮160-1。废气门还可以被称为(涡轮增压器)涡轮旁通阀。废气门162可以允许排气绕过涡轮增压器涡轮1601以减小由涡轮增压器提供的进气压缩。ECM114可以经由废气门致动器模块164来控制涡轮增压器。废气门致动器模块164可以通过控制废气门162的开度来调制涡轮增压器的增压。
冷却器(例如，增压空气冷却器或中间冷却器)可以消散压缩充气中所含的一些热量，这可以能随着空气被压缩而产生。虽然为了示出目的而示为分离的，但是涡轮增压器涡轮160-1和涡轮增压器压缩机160-2可以彼此机械连接，从而将进气紧邻热排气。压缩充气可以从排气系统134的部件吸收热量。
发动机102可以包括排气再循环(EGR)阀170，其选择性地将排气重新引导回到进气歧管110。EGR阀170可以从排气系统134中的涡轮增压器涡轮160-1的上游接收排气。EGR阀170可以受EGR致动器模块172控制。
可以使用曲轴位置传感器180来测量曲轴位置。可以基于使用曲轴位置传感器180测量的曲轴位置来确定发动机转速。可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182来测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以位于发动机102内或者冷却剂在其中循环的其它位置，诸如散热器(未示出)。
可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184来测量进气歧管110内的压力。在各种实施方案中，可以测量发动机真空，其是周围空气压力与进气歧管110内的压力之间的差值。可以使用质量空气流量(MAF)传感器186来测量流入进气歧管110中的空气的质量流量。在各种实施方案中，MAF传感器186可以位于也包括节气门112的壳体中。
可以使用一个或多个节气门位置传感器(TPS)190来测量节气门112的位置。可以使用进气温度(IAT)传感器192来测量被吸入到发动机102中的空气的温度。还可以实施一个或多个其它传感器193。其它传感器193包括加速器踏板位置(APP)传感器、制动器踏板位置(BPP)传感器，可以包括离合器踏板位置(CPP)传感器(例如，在手动变速器的情况中)，并且可以包括一种或多种类型其它的传感器。APP传感器测量加速器踏板在车辆的乘客舱内的位置。BPP传感器测量制动器踏板在车辆的乘客舱内的位置。CPP传感器测量离合器踏板在车辆的乘客舱内的位置。其它传感器193还可以包括一个或多个加速度传感器，其测量车辆的纵向(例如，前/后)加速度和车辆的横向加速度。加速度计是示例性类型的加速度传感器，但是可以使用其它类型的加速度传感器。ECM114可以使用来自传感器的信号来为发动机102做出控制决策。
ECM114可以与变速器控制模块194进行通信以例如协调发动机操作与变速器195中的换挡。ECM114可以与混合动力控制模块196进行通信以(例如)协调发动机102和电动发电机单元(MGU)198的操作。虽然仅提供了一个MGU的示例，但是也可以实施多个MGU和/或电动马达。术语MGU和电动马达在本申请的上下文、附图和权利要求中是可互换的。在各种实施方案中，ECM114、变速器控制模块194以及混合动力控制模块196的各种功能可以被集成到一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个系统可以被称为发动机致动器。每个发动机致动器具有相关致动器值。例如，节气门致动器模块116可以被称为发动机致动器，并且节气门开度面积可以被称为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调整节气门112的叶片的角度来实现节气门开度面积。
火花致动器模块126也可以被称为发动机致动器，而对应的致动器值可以为相对于气缸TDC的火花提前量。其它发动机致动器可以包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、废气门致动器模块164以及EGR致动器模块172。对于这些发动机致动器，致动器值可以分别对应于气缸激活/停用序列、燃料供应速率、进气和排气凸轮相位器角度、目标废气门开度以及EGR阀开度。
ECM114可以控制致动器值以使发动机102基于转矩请求而输出转矩。ECM114可以例如基于诸如APP、BPP、CPP和/或一个或多个其它合适的驾驶员输入等一个或多个驾驶员输入来确定转矩请求。ECM114可以例如使用将驾驶员输入与转矩请求相关的一个或多个函数或查找表来确定转矩请求。在自主或半自主车辆中，可以基于来自车辆的一个或多个传感器(例如，光检测和测距(LIDAR)传感器、相机、雷达传感器等)和/或一个或多个远程来源的信号来产生驾驶员输入。
在一些情况下，混合动力控制模块196控制MGU198以输出转矩以例如补充发动机转矩输出。混合动力控制模块196将来自电池199的电力施加到MGU198以使得MGU198能够输出正转矩。虽然提供了电池199的示例，但是可以使用一个以上的电池来向MGU198供电。MGU198可以将例如转矩输出到发动机102、输出到变速器195的输入轴、输出到变速器195的输出轴，或者输出到车辆的动力传动系统的另一个转矩传递装置。电池199可以专用于MGU198，并且一个或多个其它电池可以为其它车辆功能供电。
在其它情况下，混合动力控制模块196可以控制MGU198以将车辆的机械能转换为电能。混合动力控制模块196可以控制MGU198以将机械能转换成电能，例如以对电池199再充电。这可以被称为再生。
车辆还包括视听(A/V)控制模块200，其控制经由车辆的乘客舱内的扬声器204输出的声音。A/V控制模块200可以基于接收到的振幅调制(AM)信号、接收到的频率调制(FM)信号、接收到的卫星信号和其它类型的音频信号来控制扬声器204输出声音。A/V控制模块200可以例如用信息娱乐系统来实施。
在一些情况下，A/V控制模块200另外地或替代地控制经由扬声器204输出的声音以增强发动机102输出的声音。A/V控制模块200可以从ECM114、混合动力控制模块196、变速器控制模块194和/或车辆的一个或多个其它控制模块接收参数。A/V控制模块200可以例如经由控制器局域网(CAN)总线从其它模块接收参数。如下面进一步讨论的，A/V控制模块200可以基于一个或多个接收到的参数来确定何时为发动机102的操作输出声音以及输出声音的程度。
图2是包括视听控制模块200和扬声器204的示例性音频系统的功能框图。扬声器204在车辆的乘客舱内输出声音。
预测转矩模块206确定发动机102的预测转矩208。预测转矩模块206通常可以将预测转矩208设定为等于发动机102的当前发动机转矩212输出。发动机转矩212可以使用转矩传感器来测量或者基于一个或多个参数使用将参数与发动机转矩相关的一个或多个方程和/或查找表来确定(例如，通过ECM114的转矩估计模块来确定)。作为示例，转矩估计模块可以使用诸如以下项等转矩关系来确定发动机转矩212：
T＝f(APC,S,I,E,AF,OT,#)，
其中发动机转矩(T)是每缸空气(APC)、火花提前量(S)、进气凸轮相位器位置(I)、排气凸轮相位器位置(E)、空燃比(AF)、油温(OT)和激活气缸数(#)的函数。还可以考虑附加变量，诸如排气再循环(EGR)阀的打开程度。该关系可以通过方程建模和/或可以存储为查找表。转矩估计模块可以基于测量的MAF和发动机转速例如使用将MAF和发动机转速与APC相关的一个或多个方程和/或查找表来确定APC。
如下面进一步讨论的，预测转矩模块206可以在一些情况期间(诸如在换挡期间)调整预测转矩208。例如，预测转矩模块206可以在降挡期间将预测转矩208转换为零，并且可以在升挡期间将预测转矩208转换为发动机102的转矩请求216。ECM114可以控制发动机致动器以实现转矩请求216。可以基于驾驶员输入(例如，通过ECM114)设定转矩请求216。
变速器控制模块194可以产生换挡信号220，该换挡信号指示变速器控制模块194何时正在转换变速器195的传动比。变速器控制模块194还产生换挡信号220以指示换挡是升挡还是降挡。升挡包括从较低挡到较高挡的换挡，诸如从第二挡到第三挡的换挡。降挡包括从较高挡到较低挡的换挡，诸如从第三挡到第二挡的换挡。
变化率模块224基于发动机转速232的当前值与发动机转速232的先前(例如，上一个)值之间的差值来确定发动机转速232(RPM ROC)的变化率(ROC)228。ECM114可以基于使用曲轴位置传感器180测量的曲轴位置来确定发动机转速232。例如，ECM114可以基于曲轴位置随时间的变化来设定发动机转速232。
预测速度模块236确定预测的发动机转速(预测的RPM)240。预测速度模块236可以例如基于发动机转速232和使用APP传感器测量的APP238来确定预测发动机转速240。预测速度模块236可以例如使用将APP和发动机转速与预测的发动机转速240相关的一个或多个方程和/或查找表来确定预测发动机转速240。关于产生预测的发动机转速的进一步细节可以见于例如标题为“在怠速加速事件期间的预测转速计曲线产生”的共同转让的第15/234,723号美国专利申请和标题为“在变速器换挡事件期间的预测转速计曲线产生生成”的第15/220,912号美国专利申请中。
转速计控制模块244控制转速计248以将乘客舱内的预测的发动机转速240显示给车辆的驾驶员。转速计248可以是模拟转速计或数字转速计。在各种实施方案中，转速计248可以包括显示器，并且转速计248可以在显示器上显示预测的发动机转速240。
选择模块252基于变速器195是否正在发生换挡来将选定转矩256设定为发动机转矩212和预测转矩208中的一者。基于变速器195是否正在发生换挡，选择模块252还将选定的发动机转速260设定为发动机转矩212和预测转矩208中的一者。具体地，如下面进一步讨论的，当变速器195发生换挡时，选择模块252分别将选定转矩256和选定的发动机转速260设定为预测转矩208和预测的发动机转速240。当变速器195没有发生换挡时，选择模块252将选定转矩256和选定的发动机转速260设定为发动机转矩212和发动机转速232。
声音控制模块264基于选定转矩256和选定的发动机转速260设定用于输出预定发动机声音272的特性268。在给定时间的特性268包括用于分别输出与选定的发动机转速260对应的频率的预定阶数的预定发动机声音272的大小(例如，以dB为单位)。仅作为示例，预定阶数可以包括但不限于与选定的发动机转速260对应的0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5和8阶频率。然而，预定阶数可以包括一个或多个其它阶数。特性268还包括分别输出与选定的发动机转速260对应的频率的预定阶数对应的预定发动机声音272的频率。虽然将讨论一个预定发动机声音的示例，但是特性268可以包括针对多个不同的预定发动机声音的相同信息(相应频率的大小)。用于预定发动机声音272(或音调)的声音文件存储在存储器中。
声音控制模块264基于与选定的发动机转速260对应的频率的预定阶数来确定频率。声音控制模块264基于选定转矩256来分别确定频率的大小。例如，声音控制模块264可以使用用于输出由发动机转矩加索引的预定阶数的预定发动机声音272的大小的查找表来确定用于输出预定发动机声音272的大小。以下仅作为说明性辅助提供这种查找表的示例性说明。
Figure BDA0001971690110000131
顶行列出了与选定的发动机转速260对应的频率的预定阶数(O)。例如，0.5对应于与选定的发动机转速260对应的频率的0.5阶，1.0对应于与选定的发动机转速260对应的频率的第一阶，以此类推。查找表的每一行与可能的发动机转矩T相关联，并且包括用于输出相应的预定阶数的预定发动机声音272的大小(M)。例如，对于发动机转矩T1，输出与具有大小M1,0.5的选定的发动机转速260对应的频率的0.5阶的预定发动机声音272，输出与具有大小M1,1的选定的发动机转速260对应的频率的第一(1.0)阶的预定发动机声音272，输出与具有大小M1,1.5的选定的发动机转速260对应的频率的1.5阶的预定发动机声音272，以此类推。
音频驱动器模块276根据特性268(例如，从一个或多个其它电池)向扬声器204施加功率以输出声音(例如，加速声音、再生声音)。更具体地，音频驱动器模块276施加功率以分别输出多个频率(对应于选定的发动机转速260)和大小的预定发动机声音272。
图3是描绘输出用于变速器195的升挡的预定发动机声音272的示例性方法的流程图。控制开始于304，其中选择模块252确定变速器195是否正在发生升挡。选择模块252可以例如基于换挡信号220来确定是否正在发生升挡。如果304为假，则选择模块252将选定转矩256设定为发动机转矩212并且将选定的发动机转速260设定为发动机转速232，并且控制继续到308。在308处，声音控制模块264基于选定转矩256和选定的发动机转速260来产生特性268，并且音频驱动器模块276根据特性268向扬声器204施加功率。因此，在308处输出基于发动机转速232和发动机转矩212设定的频率和大小的预定发动机声音272。如果304为真，则选择模块252将选定转矩256设定为预测转矩208并且将选定的发动机转速260设定为预测的发动机转速240，并且控制继续到312。
在312处，预测转矩模块206确定发动机转矩212是否正在减小(例如，发动机转矩212的变化率的大小是否大于预定值)。如果312为假，则预测转矩模块206在316处将预测转矩208设定为发动机转矩212，并且控制继续到328，这将在下面进一步讨论。如果312为真，则控制继续到320。
在320处，预测转矩模块206确定发动机转速ROC228的大小是否大于预定ROC。预定ROC是可校准的并且大于零。在各种实施方案中，发动机转速ROC228可以与预定ROC进行比较，并且预定ROC可以是负值。如果320为真，则控制继续到332，这将在下面进一步讨论。如果320为假，则预测转矩模块206在324处紧接在发动机转矩212开始减小之前(当312变为真时)以发动机转矩212的变化率调整预测转矩208，并且控制继续到328。因此，预测转矩模块206在发动机转矩212开始减小之前立即将预测转矩208保持在发动机转矩212的轨迹上，直到发动机转速ROC228减小为止。
在328处，声音控制模块264基于选定转矩256和选定的发动机转速260来产生特性268，并且音频驱动器模块276根据特性268向扬声器204施加功率。因此，在328处输出基于预测的发动机转速240和预测转矩208设定的频率和大小的预定发动机声音272。控制返回到312。
在332处，预测转矩模块206将计时器值初始化为预定初始化值。例如，预定初始化值可以是零，并且计时器模块可以随着时间的推移递增计时器值。预测转矩模块206在336处将预测转矩208设定为零。因此，当发动机转速232减小时，预测转矩模块206将预测转矩208快速转变为零。
在340处，声音控制模块264基于选定转矩256和选定的发动机转速260来产生特性268，并且音频驱动器模块276根据特性268向扬声器204施加功率。因此，在340处输出基于预测的发动机转速240和预测转矩208(然后为零)设定的频率和大小的预定发动机声音272。控制继续到344。
在344处，预测转矩模块206确定计时器值是否大于预定最小值。预定最小值是可校准的，并且可以例如基于将预测转矩336保持在零以进行升挡的时间段来设定。如果344为假，则控制返回到336以将预测转矩336保持为零。如果344为真，则控制继续到348。
在348处，预测转矩模块206确定发动机转速ROC228的大小是否小于预定ROC。如果348为真，则控制继续到352。如果348为假，则控制返回到336以将预测转矩208保持在零。因此，预测转矩模块206将预测转矩208保持在零，直到至少预定最小时间值已经过去并且发动机转速232停止减小超过预定ROC。
在352处，预测转矩模块206将预测转矩208调整(增加)到转矩请求216直到预定量的预定速率极限。预定速率极限的预定量是可校准的并且大于零。如果预测转矩208与转矩请求216之间的差值小于预定量，则预测转矩模块206将预测转矩208调整到转矩请求216。
在356处，声音控制模块264基于选定转矩256和选定的发动机转速260来产生特性268，并且音频驱动器模块276根据特性268向扬声器204施加功率。因此，在356处输出基于预测发动机转速240和预测转矩208设定的频率和大小的预定发动机声音272。控制继续到360。
在360处，选择模块252确定升挡是否完成。如果360为真，则选择模块252将选定转矩256设定为发动机转矩212并且将选定的发动机转速260设定为发动机转速232，并且控制继续到308，如上面所讨论的。如果360为假，则控制可以继续到364。
在364处，选择模块252确定转矩请求216与发动机转矩212之间的差值是否小于预定差值。如果364为真，则选择模块252将选定转矩256设定为发动机转矩212并且将选定的发动机转速260设定为发动机转速232，并且控制继续到308，如上面所讨论的。如果364为假，则控制可以返回到352，如上面所讨论的。
图4是描绘输出用于变速器195的降挡的预定发动机声音272的示例性方法的流程图。控制开始于404，其中选择模块252确定变速器195是否正在发生降挡。选择模块252可以例如基于换挡信号220来确定是否正在发生降挡。如果404为假，则选择模块252将选定转矩256设定为发动机转矩212并且将选定的发动机转速260设定为发动机转速232，并且控制继续到408。在408处，声音控制模块264基于选定转矩256和选定的发动机转速260来产生特性268，并且音频驱动器模块276根据特性268向扬声器204施加功率。因此，在408处输出基于发动机转速232和发动机转矩212设定的频率和大小的预定发动机声音272。如果404为真，则选择模块252将选定转矩256设定为预测转矩208并且将选定的发动机转速260设定为预测的发动机转速240，并且控制继续到412。
在412处，预测转矩模块206确定预测的发动机转速240与发动机转速232之间的差值是否大于预定值。换句话说，预测转矩模块206确定预测的发动机转速240是否比发动机转速232大至少预定值。
如果412为假，则预测转矩模块206在414处将预测转矩208设定为发动机转矩212，并且控制继续到420。如果412为真，则预测转矩模块206将预测转矩336调整(增加)到转矩请求216直到第二预定量的预定速率极限。第二预定速率极限的第二预定量是可校准的并且大于零。如果预测转矩208与转矩请求216之间的差值小于预定量，则预测转矩模块206将预测转矩208调整到转矩请求216。
在420处，声音控制模块264基于选定转矩256和选定的发动机转速260来产生特性268，并且音频驱动器模块276根据特性268向扬声器204施加功率。因此，在420处输出基于预测的发动机转速240和预测转矩208设定的频率和大小的预定发动机声音272。控制继续到424。
在424处，选择模块252确定降挡是否完成。如果424为真，则选择模块252将选定转矩256设定为发动机转矩212并且将选定的发动机转速260设定为发动机转速232，并且控制继续到408，如上面所讨论的。如果424为假，则控制可以继续到428。
在428处，选择模块252确定转矩请求216与发动机转矩212之间的差值是否小于第二预定差值。如果428为真，则选择模块252将选定转矩256设定为发动机转矩212并且将选定的发动机转速260设定为发动机转速232，并且控制继续到408，如上面所讨论的。如果428为假，则控制可以返回到416，如上面所讨论的。
在各种实施方案中，预测转矩模块206可以在从404为真直到424或428为真的降挡期间将预测转矩208保持在转矩请求216。
以上描述的本质仅仅是说明性的并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可通过各种形式来实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当局限于此，因为当研究图式、说明书和以下权利要求书之后将明白其它修改。应当理解的是，方法内的一个或多个步骤可以不同顺序(或同时)执行且不更改本公开的原理。另外，虽然每个实施例在上文被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的任何一个或多个这样的特征均可在任何其它实施例的特征中和/或结合任何其它实施例的特征来实施，即便该组合没有明确描述。换句话说，所描述实施例并不相互排斥，且一个或多个实施例彼此的置换保留在本公开的范围内。
元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系是使用各种术语来描述，该术语包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“紧靠”、“在……顶部上”、“在……上方”、“在……下方”和“设置”。除非明确描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一元件与第二元件之间的关系时，该关系可为其中第一元件与第二元件之间不存在其它介入元件的直接关系，但是也可为其中第一元件与第二元件之间(空间上或功能上)存在一个或多个介入元件的间接关系。如本文所使用，短语A、B和C中的至少一个应被理解为意味着使用非排他性逻辑OR的逻辑(A OR B OR C)，且不应被理解为意味着“至少一个A、至少一个B和至少一个C”。
在图式中，如由箭头部指示的箭头的方向总体上表明对图示感兴趣的信息(诸如数据或指令)流。例如，当元件A和元件B交换多种信息但从元件A传输至元件B的信息与图示有关时，箭头可从元件A指向元件B。此单向箭头并未暗示没有其它信息从元件B传输至元件A。另外，对于从元件A发送至元件B的信息，元件B可以向元件A发送对信息的请求或信息的接收确认。
在包括以下定义的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”来代替。术语“模块”可以指代以下项或是以下项的部分或包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合式模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合式模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或成组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或成组)；提供所述功能性的其它合适的硬件部件；或某些或所有上述的组合，诸如在片上系统中。
该模块可以包括一个或多个接口电路。在某些示例中，接口电路可以包括连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能性可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在进一步示例中，服务器(又称为远程或云服务器)模块可以完成代表客户端模块的某些功能性。
如上文所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类别、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路涵盖执行来自多个模块的某些或所有代码的单个处理器电路。术语成组处理器电路涵盖结合另外的处理器电路来执行来自一个或多个模块的某些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用涵盖离散裸片上的多个处理器电路、单个裸片上的多个处理器电路、单个处理器单元的多个核心、单个处理器电路的多个线程或上述组合。术语共享存储器电路涵盖存储来自多个模块的某些或所有代码的单个存储器电路。术语成组存储器电路涵盖结合另外的存储器来存储来自一个或多个模块的某些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语计算机可读介质并不涵盖(诸如在载波上)传播通过介质的暂时性电或电磁信号；术语计算机可读介质可以因此被视为有形且非暂时性的。非暂时性、有形计算机可读介质的非限制示例是非易失性存储器电路(诸如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩码只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动)和光学存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的设备和方法可以部分或完全由通过配置通用计算机以执行计算机程序中实施的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来实施。上述功能块、流程图部件和其它元件用作软件规范，其可通过本领域技术人员或编程者的常规作业而转译为计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性、有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、背景服务、背景应用程序等。
计算机程序可以包括：(i)待剖析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象表示法)、(ii)汇编代码、(iii)由编译器从源代码产生的目标代码、(iv)由解译器执行的源代码、(v)由即时编译器编译并执行的源代码，等。仅作为示例，源代码可使用来自包括以下项的语言的语法写入：C、C++、C#、ObjectiveC、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、
Figure BDA0001971690110000195
Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、
Figure BDA0001971690110000194
HTML5(超文本标记语言第5版)、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、
Figure BDA0001971690110000191
Visual
Figure BDA0001971690110000192
Lua、MATLAB、SIMULINK和
Figure BDA0001971690110000193

Claims (8)

1.一种车辆的音频系统，其包括：
选择模块，其被配置为基于所述车辆的变速器是否正在发生换挡来将选定的转矩设定为以下一项：
所述车辆的发动机的转矩输出；以及
所述发动机的预测转矩输出；
声音控制模块，其被配置为：
确定用于输出预定发动机声音的频率；并且
基于所述选定的转矩，确定分别输出所述频率的所述预定发动机声音的大小；并且
音频驱动器模块被配置为向扬声器施加功率以分别在所述车辆的乘客舱内输出所述多个大小和频率的声音，所述音频系统还包括预测转矩模块，所述预测转矩模块被配置为在所述变速器的升挡期间将所述预测转矩设定为所述发动机的所述转矩输出，
其中所述选择模块被配置为在所述升挡期间将所述选定转矩设定为所述发动机的所述预测转矩输出，其中所述预测转矩模块被配置为当所述发动机的所述转矩输出的减小大于预定减小时，以所述发动机的所述转矩输出的变化率从所述发动机的所述转矩输出开始减小之前调整所述预测转矩。
2.根据权利要求1所述的音频系统，其中所述预测转矩模块被配置为以所述发动机的所述转矩输出的所述变化率调整所述预测转矩直到所述发动机转速的变化率减小为止。
3.根据权利要求2所述的音频系统，其中所述预测转矩模块被配置为将所述预测转矩设定为零持续在所述发动机转速的所述变化率减小之后经过至少预定时间段。
4.根据权利要求2所述的音频系统，其中所述预测转矩模块被配置为将所述预测转矩设定为零直到以下两项为止：
在所述发动机转速的所述变化率减小之后经过至少预定的时间段；以及
所述发动机转速的所述变化率的大小大于预定变化率。
5.根据权利要求4所述的音频系统，其中所述预测转矩模块被配置为响应于以下两项的确定而将所述预测转矩以预定速率调整到所述发动机的请求转矩输出：
在所述发动机转速的所述变化率减小之后经过至少所述预定时间段；以及
所述发动机转速的所述变化率的所述大小大于所述预定变化率。
6.根据权利要求5所述的音频系统，其中所述预测转矩模块被配置为将所述预测转矩调整到所述发动机的所述请求转矩输出直到所述变速器的所述升挡完成为止。
7.根据权利要求5所述的音频系统，其中所述预测转矩模块被配置为将所述预测转矩调整到所述发动机的所述请求转矩输出直到所述发动机的所述转矩输出与所述发动机的所述请求转矩输出之间的差值小于预定差值为止。
8.根据权利要求1所述的音频系统，其还包括：
预测速度模块，其被配置为确定预测的所述发动机转速；
其中所述选择模块还被配置为基于所述车辆的所述变速器是否正在发生所述换挡来将选定的发动机转速设定为以下一项：
测量的所述发动机转速；以及
所述预测的发动机转速，并且
其中所述声音控制模块被配置为基于所述选定的发动机转速来确定用于输出所述预定发动机声音的所述频率。
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