CN110217107A - 一种电动车多功能语音集成仪表、电机控制器及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车多功能语音集成仪表、电机控制器及电动车。系统包含仪表、通讯线、电机控制器；所述仪表通过通讯线与所述电机控制器按约定通讯协议交换数据；所述仪表电路板配置了mcu、语音芯片、功放电路、电源电路；所述仪表的语音芯片里存储了电动车相关的多种声音数据；所述仪表还可以检测或处理某些表头信号，有些表头信号还通过通讯线传给电机控制器；所述电机控制器还可以通过通讯线把其部分参数和状态传给仪表，用于仪表播放相关的语音或在仪表面板上显示。这样，传统单一的电动车仪表，就可以集成多个原本独立的语音电器部件于一体了。这大大减少了电器部件的数量，简化了线束线头，增强了可靠性，节省了成本。

Description

一种电动车多功能语音集成仪表、电机控制器及电动车

技术领域

电动车领域，包括电动车仪表、电机控制器、倒车喇叭、行车喇叭、语音故障提示器、遥控防盗报警器、闪光器、电量或速度语音提示器、电动车操作语音提示器等。

背景技术

为了描述方便，首先定义以下术语：

本发明中“语音芯片”是以下三类芯片的总称：专业语音芯片、带语音数据的存储器、或带语音功能的mcu；

本发明中“mcu”指微处理器，也包括大型语音芯片内部的mcu模块；

本发明中“扬声器”包括市场上常用的蜂鸣片或动圈喇叭；

本发明中“功放电路”是指用于语音信号的功率放大电路；

本发明中“表头信号”是指倒车、刹车、档位、修复、左转、右转、电门、行车喇叭、远光灯、近光灯、转把等电动车仪表关联的各种外接部件；

本发明中“电动车”包括电动车汽车、电动大巴车、电动公交车、电动观光车、电动扫地车、电动叉车、儿童车、电动自行车、电动助力车、电动摩托车、电动三轮车等电池作动力的车辆；

本发明中“语音”也包括“嘀嘀”“嘟嘟”“报警声”等非语言声音；

本发明中“电子开关”是指继电器、mos管、IGBT、达林顿等用于大电流开关的电子器件；

本发明中“仪表”有些应用是和前灯灯具合在一起的（如电动自行车、三轮车），有些应用是独立的（如电动汽车、场地车）；

本发明中“引线插座”指仪表电路所有外接线的插座，由一个或多个插座组成。

目前的电动车上都有一个仪表，用于显示车速、电量、左转、右转等简单功能。仪表内部的电路板上，没有mcu和语音芯片，也没有语音数据的通信接口，所以不具备复杂的语音功能，如电动车行车操作提示、电动车故障提示、左拐右拐的语音提示、电量和车速的语音报告、电动车倒车的提示音、行车喇叭的嘟嘟声、防盗报警的声音等，传统的电动车仪表就没法完成了。如果一辆电动车要具备上述所有的语音功能，就需要购买和安装多个电器部件，比如语音故障提示器、闪光器、倒车喇叭、行车喇叭、防盗报警器等。但这些都是独立的电器部件，单独的壳体，安装在多个地方。这种方式带来了如下的问题：电动车的成本增加、线束绕来绕去很复杂、插头线头太多、整车故障率升高、安装麻烦、生产工时费增加。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，把电动车所有牵涉到的语音或声音功能的部件，如倒车喇叭、行车喇叭、语音故障提示器、遥控防盗报警器、闪光器、电量语音提示器、电动车操作语音提示器等，全都集成到仪表里，由一个单一的部件来完成。让这个仪表除了传统的显示功能以外，还能发出各种声音。这样全车的电器部件总数减少了，上述问题就得到了解决。

为实现上述目的，必须强化语音的处理能力，本发明所采取的技术方案是，把语音芯片直接应用到仪表电路板上，就是一个最为优选的方案。而语音芯片的管理是一个复杂的过程，需要一个特定的通信协议，特别对于多段语音播放的情况，这样把智能芯片mcu与语音芯片同时应用于仪表的电路板上。再配上扬声器用于发声。另外还要通过通讯线与电机控制器连接，以便仪表和控制器之间通讯。有的应用，可在仪表和电机控制器之间串接一个其它智能模块实现间接通讯。这样传统电动车的问题就解决了。

下面分类说明。

电动车多功能语音集成仪表概述：

所述仪表电路板包含智能芯片mcu ，它有强大的功能，负责整个仪表的管理并与外部通讯。mcu要完成如下工作：管理所述语音芯片的语音播放；通过通讯口与电动车其它智能模块交换数据；检测表头信号，并通过通讯口传给其它智能电器部件；通过通讯口接收电动车其它智能部件的数据，用于播放相关的声音或在仪表的显示；对仪表的系统管理。

仪表包含语音芯片，所述语音芯片里可以存储各种声音数据，如：倒车喇叭、行车喇叭、故障提示器、电量或速度提示器、电动车操作提示器、闪光器、遥控防盗报警器。当收到mcu通讯过来的语音指令时，所述语音芯片播放相应的语音段，再通过功放电路，最后传给扬声器，实现语音的播出。

所述mcu连接语音芯片，并与其通讯。当需要播放某段语音时，mcu按约定通讯协议给语音芯片发播音指令。

所述语音芯片连接功放电路，然后连接扬声器，由此发出声音。

所述引线插座包含通讯接口，所述mcu通过所述通讯接口与电机控制器直接或间接交换数据。通讯是双向的。通讯线的数量和电器信号与通讯模式密切相关。电机控制器也可以通过通讯线把其部分参数和状态传给仪表，用于仪表播放相关的声音或在仪表面板上显示。

所述通信模式，通常以 LIN、RS485、UART、CAN、I2C、SPI为主。也可以用mcu的GPIO实现简单的通讯。对于电动助力车、两轮电动车、三轮电动车、小功率电动四轮车，一般与电机控制器通讯；对于大功率四轮电动汽车，除了电机控制器以外，还可能与其它智能模块进行通讯，特别是整车电器控制模块或汽车电器总线控制系统。

所述仪表包含引线插座，用于连接表头信号。所述mcu有很多管脚，分别采集这些表头信号。所述mcu检测表头信号，并通过所述通讯接口传给其它智能电器部件，如电机控制器。这样仪表与电机控制器之间的线束里可以少些导线，实现节省成本提高可靠性的目的。

所述引线插座包含电源接口，用于给仪表供电。这个电源信号有时应用于检测蓄电池电量。

所述仪表包含电平转换电路，是把外接引线插座输入的信号，包括通讯信号，转换成所述mcu所需要的电压和时序，以便处理。

所述仪表包含扬声器。该扬声器可直接安装在仪表外壳上，或通过接线引到仪表外面。

所述仪表在有些电动车上还有仪表外壳和面板，面板上有LED或LCD，用于显示电动车的状态和参数。所述仪表外壳在有些电动车上是与灯头组合在一起的。但有些电动车的应用，比方空间限制或成本限制，此时仪表没有外壳，直接把仪表电路板放在车上特定地方即可。所述仪表外壳的作用与传统的仪表相比，还起音腔共鸣的作用。

所述mcu的语音指令，可以直接来自于仪表外接的信号，如左转、右转、倒车、喇叭、防盗报警等；也可通过所述通讯接口来自于与电机控制器，比方电动车电机控制器故障、电机故障、充电器故障、电池容量、bms故障、车门车窗故障、DC/DC故障、操作提示等。

所述mcu还可以负责传统仪表的功能，比如驱动面板上LED、LCD、指针表，用来显示行车的速度、蓄电池的电量、左转、右转、远光灯、近光灯等。

闪光器功能：

闪光器的功能是为了电动车左转灯、右转灯、或双闪故障灯的闪烁，再伴随嘀嘀声的提醒，引起其它车辆和行人的注意，保证安全。

本发明的闪光器，利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，仅仅增加几个电子器件所组成的闪光器模块电路就实现了。

所述mcu通过所述引线插座连接表头信号，其中包含左转右转开关。

所述仪表包含闪光器模块电路，所述闪光器模块电路包括左转右转开关电路、电子开关电路。所述mcu连接所述闪光器模块电路；

所述语音芯片里配置闪光器相关的语音数据，当所述mcu检测到左转右转双闪开关动作时，通过所述电子开关电路控制相应的灯光，并通过语音芯片发出闪光器的声音。

当左转时，左转灯闪烁，同时发出嘀嘀声音或“左转”声音；当右转时，右转灯闪烁，同时发出嘀嘀声音或“右转”声音。

对于有些应用，比如车辆异常、骑行者危急、雾天车，电动车也可以使用双闪，象汽车一样。这时,所述mcu通过所述引线插座连接表头信号，其中包含双闪开关。所述电子开关的闪烁电流可以同时点亮左右转向灯，实现双闪。

如果仪表需要面板显示，所述mcu通过所述引线插座连接LED或LCD，用于转向灯的显示。

倒车喇叭功能：

倒车喇叭的工作过程是，当检测到倒车开关启动时，电动车发出“倒车，请注意”的声音，同时点亮车后的倒车灯，以提醒其他车辆和行人注意安全。同时，将倒车信号通过通讯口传给电机控制器，驱动电机反转，实现倒车。

所述mcu通过所述引线插座连接表头信号，其中包含倒车开关，用来检测倒车动作。这个倒车开关也是用来开关倒车灯的。

所述语音芯片里配置倒车喇叭相关的语音数据，用来发出倒车提醒的声音。当所述mcu检测到倒车开关动作后控制所述语音芯片发出倒车喇叭的声音。

所述mcu还通过所述通讯接口把倒车信号传给所述电机控制器，以便电机翻转，实现倒车。

行车喇叭功能：

仪表连接行车喇叭开关，电动车检测到行车喇叭开关启动时，发出“嘟嘟”的声音提醒其他车辆和行人注意安全。

所述仪表的mcu通过所述引线插座连接表头信号，其中包含行车喇叭开关。

所述语音芯片里配置行车喇叭相关的语音数据，用来发出行车喇叭的声音。

当所述mcu检测到行车喇叭开关动作后，控制所述语音芯片发出行车喇叭的声音。提醒其他车辆和行人注意安全。

语音故障提示器功能

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置相关的语音数据，所述mcu控制语音芯片发出电动车故障相关的声音，以便电动车维修或给用户的出行计划提供参考。

有些故障提示内容可以是所述mcu自己检测的，如转把故障、刹把故障等。

有些故障提示内容是通过所述mcu的通讯口从电动车上其它智能电器部件传来的，如电机控制器故障、电机线故障、电机霍尔故障、过温、欠压、bms故障、DC/DC故障等。

本项发明是一个能说话平台，还能播放电动车其它故障相关的内容。

所述mcu通过所述引线插座连接表头信号，其中包含转把和刹把信号，以便所述仪表自己检测故障。

所述语音芯片里配置故障提示器相关的语音数据，以便发出相应的声音。当故障发生时所述mcu控制所述语音片发出故障提示器相关的声音。

有些用户需要把故障信息显示在仪表上，这时所述mcu通过所述引线插座连接LED或LCD。如果不需要故障显示，则取消该连接电路。

电量或车速语音提示器功能：

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置相关的语音数据，所述mcu控制语音芯片发出与蓄电池电压或容量相关的声音。

电量相关的语音内容有：“电量(电压)值”，如“电量6”，一般正比于蓄电池电压。

有了所述量语音提示器，即便仪表面板的相关指示灯或指针坏了，用户也知道一个电量的大概值。

与传统仪表指示值差不多，语音报告的也只是个粗略值。电池容量SOC的准确计算，是另外的技术范畴，也是车上其它智能模块计算的。本发明只是个能说话的平台，至于说什么内容，与客户的要求相关。而且有些电量相关的值是由别的智能电器模块如电机控制器通过通讯口发过来的。

车速的提示可以是电机控制器根据电机转动的快慢得到数据的。一般是通过电机传感器如霍尔传感器、电机的磁对极数量、电机的直径来检测并计算出来的。仪表或控制器也可以通过检测相线的电压间接粗略计算出车速。

如果电量和车速是电机控制器来的，则通过所述通讯接口传给仪表mcu。

车速相关的语音内容有：“速度17”，指每小时17公里。

所述语音芯片里配置蓄电池电量或车速相关的语音数据，用来发出相应的声音。当需要播放时所述mcu控制语音芯片发出电量和车速提示器的声音。

所述仪表完全能够用话音的方式说出车速或电量的值，不用骑行者观察仪表显示的多少，集中精力行车，确保安全。

进一步，如果电量和车速不是电机控制器来的，所述mcu连接所述引线插座，其中包含电源线和电机相线。电源线用来采集蓄电池的电压，得到电量相关的信息。电机相线是用来采集车速相关的信号。

所述语音芯片里配置蓄电池电量或车速相关的语音数据，当需要播放时所述mcu控制语音芯片发出电量和车速提示器的声音。

如果仪表面板需要显示车速和电量，所述mcu通过所述引线插座连接仪表面板的LED或LCD。

遥控防盗报警器功能：

目前的遥控防盗报警器，是电动车最常见的一种独立电器部件。它的主要工作原理是，只有合法的用户才有核定的遥控器，当其按下后该电动车才能骑行，否则电动车打不开。如果小偷要强行推动，防盗报警器立即发出强烈的报警声音，震慑小偷不要继续行动。

本发明的目的就是把遥控防盗器相关的器件，全部移到仪表里。这样原本两个独立的电动车部件，就合成一个部件了。

进一步，所述仪表的mcu连接遥控防盗模块电路；所述遥控防盗模块电路包含射频信号接收电路、振动传感器电路。所述射频信号接收电路是用来接收遥控器的信号的。所述振动传感器电路是用来触发报警动作的。

如果需要实现免钥匙启动功能，所述遥控防盗模块电路还包括电子开关电路。所述电子开关电路是用来给电动车系统，特别给电机控制器供电的。

防盗状态的数据有时需要和电机控制器交换数据，这时所述mcu通过所述通讯接口连接电机控制器。

所述语音芯片里配置遥控防盗报警器的语音数据，用来发出防盗器相关的声音。

当所述遥控防盗报警器工作时，所述mcu控制语音芯片发出遥控防盗报警器的声音。

电动车操作语音提示器功能：

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置相关的语音数据，仪表mcu控制语音芯片发出电动车行车操作相关的声音，提高电动车的人性化体验，同时也提高了行车的安全性。

所述mcu通过所述引线插座连接表头信号，用来检测电动车的操作。比如：三速档位、一键通、电机相位学习等。

所述仪表有些操作提示的内容是从电机控制器来的。这时，所述mcu通过所述通讯接口与所述电机控制器交换数据。

所述语音芯片里配置电动车操作提示器的语音数据，用来发出提示的声音。当所述mcu自己检测到或通过所述通讯接口从所述电机控制器传来电动车操作提示的信号时，所述mcu控制语音芯片发出电动车操作提示器的声音。

如果仪表需要面板显示，比如档位显示、巡航显示、超速显示，所述mcu通过所述引线插座连接LED或LCD。

特别说明：传统仪表一般就是显示车速、电量、灯具开关。应用本发明所述一种电动车多功能语音集成仪表后，可以附加7种新的功能，包含：倒车喇叭、行车喇叭、故障提示器、电量或速度提示器、电动车操作提示器、闪光器、遥控防盗报警器。这7种功能对应目前电动车行业7类电器部件。在实际产品中可以全部包含这7种功能，也可以根据用户需求只配置其中一部分功能。这时与未配置的功能相关的电路连接和语音芯片内容可以取消以节省成本。但这种配置形式仍然属于本发明的权利保护范围。

电机控制器：

所述电机控制器包含外接通讯口，按约定的通信协议与所述仪表通讯。通讯是双向的。

所述电机控制器还可以通过所述通讯接口接收所述仪表传过来的表头信号，如转把信号、刹车信号、故障行车启动信号、档位信号等。

所述电机控制器还可以通过所述通讯接口把其部分参数和状态传给所述仪表，用于所述仪表播放相关的声音或在所述仪表面板上显示。如车速、电量、故障信息等。

所述通讯接口的通讯线的数量和电器信号与通讯模式密切相关。所述通信模式，通常以 LIN、RS485、UART、CAN、I2C、SPI为主。也可以用mcu的GPIO实现简单的通讯。

所述电机控制器包含单片机，其功能非常强大，有很多通讯接口，找一个合适的通讯模式与所述仪表通讯即可。

所述电机控制器包含传统电机控制模块。电机控制功能是传统电机控制器的范畴，不在本发明优化范围，本行业的工程师非常熟悉，这里不再重述。

电动车：

所述电动车安装了所述电动车多功能语音集成仪表和所述电机控制器。

本发明的效果，与现有的技术相比，本发明让原来单一功能的仪表，完成了多个电器部件的功能。比方我们可以让仪表发出电动车行车操作提示、电动车故障提示、左拐右拐的语音提示、电量和车速的语音报告、倒车的提示音、行车喇叭的嘟嘟声、防盗报警的声音、车速、电量等。这样把原来多个独立的电器部件集成在仪表里了，减少了电器部件的数量，简化了电动车电器部件安装的空间结构，减小了电器部件的数量，增强了可靠性，节省了成本。另外，这种应用还省得用户在行车过程中，完全凭人机语音交互就能了解车辆各种信息，不用眼睛盯着仪表面板，视线完全落在路况上全神开车，确保行车安全。同时无需耳机挂着，增加用户骑行的舒适感。

附图说明

图1、为语音仪表整体结构图；

图2、为语音仪表电路结构图；

图3、为闪光器模块电路结构图；

图4、为遥控防盗报警器模块电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面对本发明的技术方案进一步详细说明。

电动车语音仪表概述：

图1为电动车仪表结构图。本发明的仪表分5个部分组成：电路板1，仪表面板2，扬声器3，外接引线4，仪表外壳5。

电路板1是本发明的核心。它输出所有语音播放的指令，通过语音芯片和功放电路，并驱动扬声器发出各种声音；电路板1还检测仪表外接引线4的各种输入信号，一部分用来发出相应的声音，一部分通过通讯协议，传给电动车上的其他智能模块。电路板1还控制仪表面板2上相关LED或LCD，用来显示车速、电量、左转、右转等多种参数。

仪表面板2是传统电动车仪表原有的部分，有相关的LCD、LED、或指针表，用来显示车速、电量、左转、右转、远光灯、近光灯等。它的形状和大小多种多样，主要和车型有关。有的小型电动车，前把空间太小没法安装仪表了，或者因为有语音播报相关内容，为了用户骑行的安全，电动车相关参数没必要在仪表板上显示，这时仪表板2可以不用，或者用一个标贴板代替。

扬声器3是用来发声的。音质要求不高的小型电动车就用蜂鸣片，对于音质要求比较高的大型电动车可选用动圈喇叭。上述扬声器，是嵌入在仪表外壳5上的，其开口朝外以便声音的发出。开口的外面还有档盖，用来保护扬声器，还有防水防尘的作用。也可以通过引线外接一个喇叭。根据声音分贝值的大小，来选择扬声器的型号。仪表上扬声器的有无，是区别传统仪表和本发明仪表的主要特征之一。

外接引线4，由多条导线组成。导线和插头的数量，与电动车的功能密切相关。外接引线4的插头是与电动车大线相对应的。所述外接引线4的导线里面除了传统部分以外，可以包括通讯线。除地线外通讯线的数量与通讯模式有关。如选用LIN总线就只要1条，如果选用RS485总线、UART总线、CAN总线、I2C总线就只要2条。也可以用mcu的GPIO实现简单的对外通讯。

外壳5是起机械支撑和保护的。它的形状和大小是与电动车车型和功能相关的。有的外壳是与灯具组合在一起的。但有些电动车的应用，比方空间限制或成本限制，此时仪表没有外壳，直接把电路板放在车上特定地方即可。

电路板1是本发明的核心，下面根据附图2做详细介绍。

图2为仪表电路板结构图，它包含7个电路模块：mcu-1、语音芯片2、功放电路3、电源电路4、电平转换电路5、引线插座6、其它功能电路7。下面分别按电路模块来介绍。

Mcu-1是仪表的控制中心。它是智能芯片，有很强的处理能力，负责整个仪表的管理。它可以接受外接引线过来的信号，其中包括通讯协议的信号。经过处理后，属于语音播放的指令，再通过语音芯片2和功放电路3去扬声器发出声音；属于仪表面板控制和通讯信号返回的，通过电平转换电路5和引线插座6传出去。

mcu的选型与仪表的功能密切相关。主要考虑的技术参数是：运行的速度快慢、温度范围、GPIO数量、FLASH大小、RAM的大小、对外通讯口的模式等参数来考虑。

上述对外通讯口的模式，既要满足语音芯片2，还要满足仪表与其它智能模块的通讯。语音芯片2的通讯主要用单线串口和两线串口。有的语音芯片还可以用mcu的GPIO来实现通讯。仪表的对外通信模式，通常以 LIN、RS485、UART、CAN、I2C、SPI为主。也可以用mcu的GPIO实现简单的通讯。目前市场上很多单片机都能满足这个要求，如Microchip、freescale、ST、infineon、cypress等厂家的多个品牌技术上都可用。

语音芯片2是本发明的重点。它首先把电动车所要的所有语音按语音段的方式分段存储起来。如果想要发出某段声音，就把其段号通过通讯口发过来，语音芯片2就播放相应的声音。比方说“请注意安全”的语音数据存到语音芯片的第一段，当收到序号为1的指令后，语音芯片就会发出“请注意安全”这段话。如果总的有50段语音，就必须把这50段的语音数据首先存储到语音芯片2里。这个存储过程，一般是由语音芯片的供应商完成的，是在购买以前根据要求就做好的；也可以自己用烧写器把语音数据下载进去。

语音芯片2的选型，与所要存储的语音数据多少和音质的要求来确定，还要考虑工作温度范围。语音数据多，要求的音质高，就需要选用大容量的语音芯片。相反，选用小容量的芯片就可以了。音质的要求，决定了采用多大的语音采样率，也就决定了需要多大的容量。8K、16K、32K的采样率比较常见。目前市场上有很多语音芯片都能实现，大多是台湾生产的，通常040、060、080规格的语音芯片就可以了。040的意思是40秒语音的存储空间，060、080以此类推。

对于自带语音存储功能的mcu，mcu-1和语音芯片2就合在一起了。他们是封装在一个芯片里的。这时mcu和语音芯片之间就属于内部通讯，不需要通讯协议了。

功放电路3，就是把语音芯片2输出的微弱语音信号，放大到一定的功率，以便驱动扬声器发出声音。要求的声音越大，功率的放大倍数就越大。功放电路的结构与语音芯片2输出的形式和扬声器的规格有关。通常来讲，芯片的语音输出有DAC、PWM两种形式，声音的播放器件有蜂鸣片和动圈喇叭，这就造成功放电路的多种形式。有的可用普通的分立器件组合电路，小功率可以直接用三极管电路。有的可以用专用的功放芯片，小功率可选用LM386。

电源电路4，是为电路板的各个模块电路提供电源的。它的输入来源于引线插座6，再经过电平转换电路5。一般就是蓄电池的电压，经过多级DC/DC转换，就得到了所需的电压。也可以用专用的电源芯片来完成，如LM7805/12/24、LM78L05、LM317、AS1117。还可以用LM358、TL431等通用芯片组成电源电路。

电平转换电路5，是把外接引线插座6输入的信号，包括通讯信号，转换成mcu-1和电源电路4所需要的电压，以便处理。这里一般就是DC/DC转换、电阻的上拉下拉、信号滤波、电压钳位等。这里还包括把mcu-1输出的信号，转换成仪表面板LED、LCD控制的信号，或转换为通讯总线所需要的信号，然后经过引线插座6发出去。

引线插座6，是电路板对外输入输出的接口。根据信号功率的大小和导线的多少，选择不同的插座。也可以取消插座，直接把导线焊接到电路板上，根据生产工艺的要求和成本来选择。

其它功能电路7，主要包含处理表头信号的电路和仪表面板LED或LCD显示的电路。所述mcu的管脚分别连接这些表头信号，比如倒车、刹车、档位、修复、左转、右转、电门、行车喇叭、远光灯、近光灯、转把等电动车仪表关联的各种外接部件。同时，所述mcu的管脚分别连接面板的LED或LCD，用于显示的驱动。如果显示的内容较多管脚数量不足时，可采用IO扩展芯片得到更多的管脚。通常用串并转换的芯片。对于LCD的显示，所述mcu以通讯的方式连接LCD显示模块。

闪光器功能：

如图3为一种闪光器结构图。其中左右转双闪开关2和电子开关3组成闪光器模块电路，是本项发明增加的器件。

mcu-1是智能芯片，是所述仪表的核心。

当语音仪表1检测到左右转双闪开关2的左转信号开启时，控制语音芯片发出“嘀”或“左转”的声音，然后通过电子开关3控制左转灯的闪烁；mcu-1检测到左右转双闪开关2的右转信号开启时，控制语音芯片发出“嘀”或“右转”的声音，然后通过电子开关3控制右转灯的闪烁。

当语音仪表1检测到左右转双闪开关2的双闪信号开启时，控制语音芯片发出“嘀”的声音，同时通过电子开关3控制左转灯和右转的闪烁；

本发明能用语言的方式说出“左转”或“右转”，体现了其人性化的特色。

倒车喇叭功能：

如图2所示。

倒车开关连接引线插座6，再经过其它功能电路7，再接入mcu-1的一个管脚，采集倒车操作信号。

然后mcu-1通过通讯接口控制语音芯片2，得到微弱的语音信号。再经过功放电路3，使得语音信号放大，最后驱动扬声器发出倒车声。

同时，倒车开关连接引线插座6，最后驱动车后的倒车灯。

同时，所述mcu-1通过电平转换电路5，再经过引线插座6中的通讯接口，按约定协议，把倒车信号传给电机控制器，使其电机反转，实现倒车。

行车喇叭功能：

如图2所示。

行车喇叭开关连接引线插座6，再经过其它功能电路7，再接入mcu-1的一个管脚，采集行车喇叭操作信号。

然后mcu-1通过通讯接口控制语音芯片2，得到微弱的语音信号。再经过功放电路3，使得语音信号放大，最后驱动扬声器发出行车喇叭的“嘟嘟”声。提醒车辆和行人注意安全。

语音故障提示器功能：

如图2所示。

表头信号连接引线插座6，其中包括转把和刹把信号。再经过其它功能电路7，再接入mcu-1的相应管脚，所述仪表采集故障信号。

或者电机控制器的故障信息，通过引线插座6里的通讯线，经过电平转换电路5，然后传到mcu-1。

然后mcu-1通过通讯接口控制语音芯片2，得到微弱的语音信号。再经过功放电路3，使得语音信号放大，最后驱动扬声器发出语音故障提示的声音。

电量或车速语音提示器功能：

如图2所示。

电量语音提示的播放过程如下：

所述仪表的电量信号可以从2个途径得到：电源线采集、别的智能部件通讯传来。

引线插座6包含蓄电池过来的电源线，再经过电平转换电路5，然后传到mcu-1。Mcu-1经过ADC转换得到电量对应的值。

或者电机控制器的电量信息，通过引线插座6里的通讯线，经过电平转换电路5，然后传到mcu-1。

然后mcu-1控制语音芯片2，得到微弱的语音信号。再经过功放电路3，使得语音信号放大，最后驱动扬声器发出电量对应的声音。

车速语音提示的播放过程如下：

所述仪表的车速信号可以从2个途径得到：电机相线采集、电机控制器霍尔信号计数。

引线插座6可以包含电机相线，再经过经过电平转换电路5，然后传到mcu-1。mcu-1经过ADC转换得到车速对应的值。

或者电机控制器的霍尔车速信息，通过引线插座6里的通讯线，经过电平转换电路5，然后传到mcu-1。

然后mcu-1通过通讯接口控制语音芯片2，得到微弱的语音信号。再经过功放电路3，使得语音信号放大，最后驱动扬声器发出车速对应的声音。

如果仪表面板需要显示车速和电量，所述mcu-1通过其它功能电路7，再经过所述引线插座6连接仪表面板的LED或LCD。

遥控防盗报警器功能：

如图4为一种遥控防盗报警器结构图。其中包含射频接收电路2、振动传感器3、电子开关4组成遥控防盗报警器模块电路。

mcu-1是智能芯片，是所述仪表的核心。

当用户按动遥控器时，其信号穿越空中传到射频接收电路2，然后传到mcu-1。mcu-1经解码运算后得到遥控器的编码，再从内部读取相应的核定编码值，如果二者相一致，则认为是合法用户，然后把遥控开启的信号通过通讯口传给其它智能电器模块，启动电动车行车。对于有免钥匙开车功能的遥控防盗报警器，语音仪表1还通过电子开关4，去控制电动车启动信号。

当处于防盗报警状态，如果小偷强行推车， mcu-1检测到从振动传感器3传来的信号，或电机控制器通过通讯口发来了电机转动的信号，则mcu-1控制语音芯片发出强烈的防盗报警声，震慑小偷推车。

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置相关的语音数据，硬件上增加射频信号接收电路、振动传感器、遥控器、或电子开关，便有了遥控防盗器的功能。

进一步，仪表mcu负责射频信号的解码。遥控器发出信号后通过射频接收电路传给仪表mcu。仪表mcu经解码得到遥控器的射频信号编码，再读取存储在内部的已经核定好的遥控器信号编码，然后对比。如果二者一致，就认为是合法车主，车主就可以开车骑行了。如果二者不一致，防盗器仍然处于防盗报警状态。

当处于防盗报警状态，如果小偷强行推车，控制器mcu检测到转动信号，或电机控制器通过通讯口发来了电机转动的信号，仪表mcu控制语音芯片发出强烈的防盗报警声。

有免钥匙开机功能的，仪表mcu 还要运用电子开关给电动车电门送电。

上述射频接收电路，可以用分立器件构成的超再生射频接收电路，也可以购买专业厂家生产的模块电路板，还可以用专业的射频接收芯片。目前市场上通用的遥控器载波信号为315MHZ和433MHZ，射频接收电路的技术参数必须与遥控器的载波信号配套。

上述遥控器信号编码，是生产调试时先存储在仪表里的。如果仪表mcu有内部eeprom或flash，该编码就可以存储在里面。现在市场上的mcu芯片，大多都有内部eeprom。如该mcu没有eeprom或flash，就必须外加存储芯片，然后把编码存进去。而这外加存储芯片属于本发明mcu的范畴。

电动车操作语音提示器功能：

如图2所示。

表头信号连接引线插座6，其中包括转把、刹把信号、档位、故障行车、巡航等需要语音操作提示的信号。再经过其它功能电路7，再接入mcu1的相应管脚，所述仪表采集电动车操作信息。

或者电机控制器的操作相关信息，通过引线插座6里的通讯线，经过电平转换电路5，然后传到mcu-1。

然后mcu-1通过通讯接口控制语音芯片2，得到微弱的语音信号。再经过功放电路3，使得语音信号放大，最后驱动扬声器发出电动车操作提示的声音。

行车的操作提示内容包含：1、当电机相位学习操作时，可播放“请把后轮架起来”、“请按学习键”、当电机正转时“按刹车退出”；2、故障行车(或称一键通)操作，当出现转把或刹把故障时触发，方便用户凑合把车开回家或开到附近的维修铺，可播放“请选故障行车”、“请在驾驶台坐好”、“按修复键停车”；3、当车速太快时的操作，可播放“超速了，请注意安全”；4、当巡航模式开启时的操作，可播放“巡航开启，注意安全”；5、当电动车调整档位时的操作，可播放“一档”、“二档”、“三档”；6、当电量不足时，可播放“电量不足”；7、当车主按下续行里程键时，可播放“续行里程7公里”；8、用户定制的其它语音行车提示。

以上这些语段的具体语句，上面只是个例子。完全可以用别的话来代替，但表达的是同一个意思。但这不属于创新内容，仍然属于本发明的保护范围。

实际仪表产品根据客户的要求，行车的操作提示内容就可能是其中一项或多项，1到8项均有可能。

电机控制器：

本发明中，就是在传统控制器的基础之上，增加一个外接的通信接口，按约定的通信协议与仪表通讯。由于控制器都是智能部件，其主控芯片mcu只要引出一种通信口就行了。

控制器mcu要完成两方面的功能：一方面是传统电机控制，另一方面是完成本发明的通讯。

其中，电机控制功能是传统电机控制器的范畴，不在本发明优化范围，本行业的工程师非常熟悉，这里不再重述。

通讯功能是本发明实现接线简化新增加的内容，是新增加的通讯功能电路完成的。而通讯功能电路是由通讯模式决定的。

通讯模式的选择，是仪表和控制器共同决定的，双方必须配套，否则不能完成通讯。

可供选择的通讯模式有：uart、lin、can、i2c、485、gpio模拟通讯等，其它的通讯方式成本比较高一般很少选用。在电动自行车、电动摩托车、电动三轮车等低端产品中一般选择uart、i2c、gpio模拟通讯；在电动汽车、电动巡逻车、电动观光车、电动消防车等高端产品应用中，一般选用485、lin、can通讯。具体电路根据通讯模式而不同。

uart、i2c、gpio模拟通讯口是直连的。但通讯是分主从的，一般主通讯的模块通讯线上需要一个上拉电阻。本发明中推荐使用仪表为主模块（master），控制器为重模块（slave）。在这种情况下，通讯功能电路无任何元器件，把mcu的通讯口管脚直连出去就行了。

Lin、i2c、485通讯模式，需要另外配通讯驱动芯片或驱动电路。这些芯片的型号很多，到专业的网站上就能查到。这时，通讯功能电路就需要把这些通讯驱动芯片或驱动电路设计进来。具体电路见相关芯片的使用资料datasheet。也有些mcu芯片里面已经集成了该通讯模式的驱动芯片，这时通讯功能电路也无需添加任何元器件了，这时，把mcu的通讯口管脚直连出去就行了。

由于要增加通讯口，所以电机控制器mcu的选型就要增加1到2根IO管脚和其内部的通讯功能模块。好在现在的mcu芯片功能都非常强大，芯片资源都有富余，直接应用就行，不会增加成本。目前市场上很多单片机都能满足这个要求，如Microchip、freescale、ST、infineon、cypress等厂家的多个品牌技术上都可用。

通讯硬件电路完成后，软件上按约定协议和仪表通讯即可。

电动车：

电动车安装了所述电动车多功能语音集成仪表和所述电机控制器。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和其中一个例子，根据这个原理还会有各种变化和改进，这些变化和改进都是属于本发明的权利保护范围。

Claims (10)

1.一种电动车多功能语音集成仪表，包含mcu、语音芯片、引线插座，其特征在于：所述mcu连接所述语音芯片和所述引线插座；所述语音芯片里存储各种声音数据；所述引线插座包含通讯接口和电源接口；所述mcu通过所述通讯接口与电机控制器直接或间接交换数据。

2.根据权利要求1所述的一种电动车多功能语音集成仪表，其特征在于：所述mcu通过所述引线插座连接表头信号，其中包含倒车开关；所述语音芯片里配置倒车喇叭相关的语音数据；所述mcu检测到倒车开关动作后控制所述语音芯片发出倒车喇叭的声音，并通过所述通讯接口把倒车信号传给所述电机控制器。

3.根据权利要求1所述的一种电动车多功能语音集成仪表，其特征在于：所述mcu通过所述引线插座连接表头信号，其中包含行车喇叭开关；所述语音芯片里配置行车喇叭相关的语音数据；所述mcu检测到行车喇叭开关动作后，控制所述语音芯片发出行车喇叭的声音。

4.根据权利要求1所述的一种电动车多功能语音集成仪表，其特征在于：所述mcu通过所述引线插座连接表头信号，其中包含转把和刹把信号；有些故障提示内容是通过所述通讯接口从电动车上其它智能电器部件传来的；所述语音芯片里配置故障提示器相关的语音数据；故障发生时所述mcu控制所述语音芯片发出故障提示器相关的声音；如果所述仪表需要面板显示，所述mcu通过所述引线插座连接LED或LCD。

5.根据权利要求1所述的一种电动车多功能语音集成仪表，其特征在于：电量和车速信息可以通过所述通讯接口从电机控制器传来，否则所述mcu连接所述引线插座，其中包含电源线和电机相线；所述语音芯片里配置蓄电池电量或车速相关的语音数据；当需要播放时所述mcu控制语音芯片发出电量和车速提示器的声音；如果所述仪表需要面板显示，所述mcu通过所述引线插座连接LED或LCD。

6.根据权利要求1所述的一种电动车多功能语音集成仪表，其特征在于：所述mcu通过所述引线插座连接表头信号；所述语音芯片里配置电动车操作提示器的语音数据；当所述mcu自己检测到或通过所述通讯接口从所述电机控制器传来电动车操作提示的信号时，所述mcu控制语音芯片发出电动车操作提示器的声音；如果所述仪表需要面板显示，所述mcu通过所述引线插座连接LED或LCD。

7.根据权利要求1所述的一种电动车多功能语音集成仪表，其特征在于：所述mcu通过所述引线插座连接表头信号，其中包含左转右转开关；所述仪表包含闪光器模块电路，所述闪光器模块电路包括左转右转开关电路、电子开关电路；所述mcu连接所述闪光器模块电路；所述语音芯片里配置闪光器相关的语音数据；当所述mcu检测到左转右转双闪开关动作时，通过所述电子开关电路控制相应的灯光，并通过语音芯片发出闪光器的声音；如果所述仪表需要面板显示，所述mcu通过所述引线插座连接LED或LCD。

8.根据权利要求1所述的一种电动车多功能语音集成仪表，其特征在于：所述仪表包含遥控防盗模块电路，所述mcu连接所述遥控防盗模块电路；所述遥控防盗模块电路包含射频信号接收电路、振动传感器电路；如果需要实现免钥匙启动功能，所述遥控防盗模块电路还包括电子开关电路；所述语音芯片里配置遥控防盗报警器的语音数据；所述mcu控制语音芯片发出遥控防盗报警器的声音。

9.一种电机控制器，其特征在于：所述电机控制器包括通讯接口，并通过所述通讯接口与权利要求1到8任意一项所述的一种电动车多功能语音集成仪表直接或间接交换数据；所述电机控制器还可以通过所述通讯接口接收所述多功能语音集成仪表传过来的表头信号；所述电机控制器还可以通过所述通讯接口把其部分参数和状态传给所述多功能语音集成仪表，用于所述多功能语音集成仪表播放相关的声音或在所述多功能语音集成仪表面板上显示。

10.一种语音部件集成的电动车，其特征在于：所述电动车安装了权利要求1到8任意一项所述的一种电动车多功能语音集成仪表和权利要求9所述的一种电机控制器。