CN110481470B - 一种电动汽车主动发声系统设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车主动发声技术领域，公开了一种电动汽车主动发声系统设计方法，包括：确定主观感知目标，并选取最接近车型，根据此车型获取背景声音；根据此目标构建阶次声音，并与背景声音合成得到最终声音方案；根据此车型，得到主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一控制曲线及随电机扭矩变化的第二控制曲线，采集车内声音信号，计算得到加速行驶下声音目标趋势线及匀速行驶下声音目标；根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况进行声音目标达成情况验证；控制主动发声系统模拟匀速行驶工况进行声音目标达成情况验证。进行动态驾驶条件下声音主观感知达标情况验证。

Description

一种电动汽车主动发声系统设计方法

技术领域

本发明涉及电动汽车主动发声技术领域，尤其涉及一种电动汽车主动发声系统设计方法。

背景技术

电动汽车取消了发动机、进排气系统等传统汽车的动力总成系统，增加了驱动电机、动力电池等系统，电动汽车车内声音以电机噪声、道路噪声和风噪声为主，其中，电机噪声频率特征表现为高频率特点，道路噪声和风噪声则表现出宽频带随机噪声特点。电动汽车没有了发动机噪声，虽然可以有效降低车内噪声幅值，但是由于没有发动机噪声的掩蔽效应，车内声音的动态变化则由随车速变化而变化的电机阶次声音来表征，电机阶次声音往往以较为单一的若干个高频率特点的纯音成分为主。这些电机阶次成分能量虽然不大，由于具有高频率以及单频纯音特点，幅值过大则会在听觉上会令人感到烦躁不舒服。因此，电机阶次声音对电动汽车车内声音品质影响是十分显著的，NVH工程师致力于控制乃至消除这种声音。在这种发展趋势下，不同品牌的电动汽车车内声音将趋于同质化，没有声音品质特征辨识度，再者随车辆动态行驶而变化的道路噪声和风噪声不足以向驾驶员提供有效的反馈信息，这种在听觉上反馈信息的缺失，会使驾驶员对车辆运行状态的掌控不够全面，很可能会对汽车行驶状态的判断产生一定的偏差，因此，电动汽车车内主动发声技术是十分有必要的，能够在车内向驾驶员主动提供一种能随车辆动态行驶而变化的反馈声音。

因此，亟需一种电动汽车主动发声系统设计方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车主动发声系统设计方法，根据此方法能够设计得到电动汽车主动发声系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种电动汽车主动发声系统设计方法，包括如下步骤：

确定电动汽车加速行驶车内主观感知目标，并选取与车内声音主观感知目标最接近的核心竞争车型，根据最接近的核心竞争车型获取电动汽车加速行驶的车内目标背景声音；

根据车内主观感知目标构建电动汽车加速行驶车内阶次声音，与上述车内目标背景声音合成得到若干备选方案，并选取与主观感知目标最接近的方案作为电动汽车加速行驶车内最终声音方案；

针对最终声音方案对应的加速行驶车内阶次声音，提取声音特征参数，所述声音特征参数包括声音幅值特征参数和相位特征参数；

根据最接近的核心竞争车型得到，电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一控制曲线及电动汽车主动发声系统声音幅值增益随驱动电机扭矩变化的第二控制曲线；

根据最接近的核心竞争车型，采集加速行驶和匀速行驶工况下车内声音信号，计算得到加速行驶工况下主动发声系统声音目标趋势线及匀速行驶工况下主动发声系统声音目标；

根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，进行匀速行驶工况下主动发声系统声音目标达成情况验证；

进行电动汽车动态驾驶条件下车内声音主观感知达标情况验证，以确定电动汽车加速行驶车内主观感知目标达成情况。

优选地，选取与主观感知目标最接近的方案作为电动汽车加速行驶车内最终声音方案之后，要对此最终声音方案进行背景噪声幅值的调整和阶次成分的局部优化，以使该最终声音方案达到主观感知目标的要求。

优选地，针对最终声音方案对应的加速行驶车内阶次声音，提取声音特征参数，提取之后，根据所提取的声音幅值特征参数和相位特征参数进行离散短时傅里叶变换综合，拟合出最终声音方案的合成声音，从客观频谱分析与主观试听的角度评价合成声音与最终方案声音之间的差异，针对差异情况进行适当的离散短时傅里叶变化分析的参数调整，使得拟合出的合成声音达到最终声音方案的声音效果。

优选地，定义车速0-120km/h为主动发声系统的工作车速区间，其中车速0km/h对应主动发声系统虚拟发动机转速为750r/min，120km/h对应虚拟发动机转速为6000r/min，同时虚拟发动机转速随车速呈线性变化趋势，在工作车速区间内，针对最接近的核心竞争车型进行发动机输出功率与车内阶次声音幅值变化趋势的相关性分析，得到电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一控制曲线；针对最接近的核心竞争车型进行发动机输出扭矩与车内阶次声音幅值变化趋势的相关性分析，得到电动汽车主动发声系统增益控制随驱动电机扭矩变化的第二控制曲线。

优选地，根据最接近的核心竞争车型，采集加速行驶工况下车内声音信号，对此车内声音信号进行阶次成分声音和背景成分声音的分离，分别计算出阶次成分声音和背景声音幅值随车速或转速的变化曲线，并据此制定出加速行驶工况下主动发声系统声音目标趋势线；采集匀速行驶工况下车内声音信号，对此声音信号进行阶次成分声音和背景成分声音的分离，分别计算出匀速行驶工况下阶次成分声音和背景声音幅值大小，并以此制定出匀速行驶工况主动发声系统声音目标。

优选地，根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，并测试声音信号，进行高保真声场还原系统条件下的声音合成精度、声音幅值控制精度及声音幅值增益控制精度验证，同时进行高保真声场还原系统条件下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；所述声音控制参数包括加速踏板开度和电机扭矩，还包括车速或电机转速；控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，并测试声音信号，进行高保真声场还原系统条件下主动发声系统声音目标达成情况验证。

优选地，根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，并测试声音信号，进行实车静止状态下的声音合成精度、声音幅值控制精度及声音幅值增益控制精度验证，同时进行实车静止状态下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，并测试声音信号，进行实车静止状态下主动发声系统声音目标达成情况验证。

优选地，实车静止状态下，控制主动发声模块通过车载音响系统发出白噪声信号，并在司机双耳位置测试声音响应，得到主动发声模块与车载音响系统到司机双耳位置的频率响应，在此基础上，针对主动发声模块在输出声音信号的频率范围内进行相应的滤波和均衡处理，使得主动发声模块与车载音响系统到司机双耳位置获得与高保真声场还原系统水平相当的频率响应。

优选地，根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，并测试声音信号，进行实车动态驾驶条件下的声音合成精度、声音幅值控制精度及声音幅值增益控制精度验证，同时进行实车动态驾驶条件下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，并测试声音信号，进行实车动态驾驶条件下主动发声系统声音目标达成情况验证。

优选地，根据电动汽车车型定位与目标销售群体的喜好，制定该电动汽车加速行驶车内声音概念设计目标，明确要实现加速行驶车内声音主观感知目标，并确定在车内声音品质特征方面的若干核心竞争车型；针对核心竞争车型加速行驶车内声音品质进行主观评价打分，根据评价结果计算得到该电动汽车加速行驶车内声音品质主观感知最终目标。

本发明的有益效果：根据此电动汽车主动发声系统设计方法能够设计得到电动汽车主动发声系统，能够有效解耦并明确加速行驶声音目标设定、声音设计、声音合成、声音控制参数制定、主动发声控制模块、音响系统频率响应等各个关键环节对主动发声系统在人耳位置产生声音效果的影响，真正实现电动汽车主动发声系统的正向开发。主动发声系统能够从听觉角度树立电动汽车品牌的声音基因，有效规避不同电动汽车品牌车内声音同质化的问题，改变电动汽车原车以高频和单频为主要特点的车内声音频谱分布，有效地消除车内电机阶次声音的烦躁感和不舒适感，同时该系统产生的声音能够在车辆动态行驶过程中随车辆动态的变化而变化，给驾驶员提供了听觉上的反馈信息，使驾驶员能够全面掌握汽车的行驶状况，避免因判断偏差引起一定的安全事故隐患。，

附图说明

图1是本发明实施例二提供的双维度车内声音品质主观感知定位图；

图2是本发明实施例二提供的电动汽车加速行驶车内声音品质主观感知最终目标确认的示意图；

图3是本发明实施例二提供的电动汽车加速行驶车内最终声音方案的选择确认示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一

本实施例公开了一种电动汽车主动发声系统设计方法，其包括如下步骤：

确定电动汽车加速行驶车内主观感知目标，并选取与车内声音主观感知目标最接近的核心竞争车型，根据最接近的核心竞争车型获取电动汽车加速行驶的车内目标背景声音；

根据车内主观感知目标构建电动汽车加速行驶车内阶次声音，与上述车内目标背景声音合成得到若干备选方案，并选取与主观感知目标最接近的方案作为电动汽车加速行驶车内最终声音方案；

针对最终声音方案对应的加速行驶车内阶次声音，提取声音特征参数，所述声音特征参数包括声音幅值特征参数和相位特征参数；

根据最接近的核心竞争车型得到，电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一控制曲线及电动汽车主动发声系统声音幅值增益随驱动电机扭矩变化的第二控制曲线；

根据最接近的核心竞争车型，采集加速行驶和匀速行驶工况下车内声音信号，计算得到加速行驶工况下主动发声系统声音目标趋势线及匀速行驶工况下主动发声系统声音目标；

根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；声音控制参数包括加速踏板开度和电机扭矩，还包括车速或电机转速。控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，进行匀速行驶工况下主动发声系统声音目标达成情况验证；

进行电动汽车动态驾驶条件下车内声音主观感知达标情况验证，以确定电动汽车加速行驶车内主观感知目标达成情况。

根据此电动汽车主动发声系统设计方法能够设计得到电动汽车主动发声系统，能够有效解耦并明确加速行驶声音目标设定、声音设计、声音合成、声音控制参数制定、主动发声控制模块、音响系统频率响应等各个关键环节对主动发声系统在人耳位置产生声音效果的影响，真正实现电动汽车主动发声系统的正向开发。主动发声系统能够从听觉角度树立电动汽车品牌的声音基因，有效规避不同电动汽车品牌车内声音同质化的问题，改变电动汽车原车以高频和单频为主要特点的车内声音频谱分布，有效地消除车内电机阶次声音的烦躁感和不舒适感，同时该系统产生的声音能够在车辆动态行驶过程中随车辆动态的变化而变化，给驾驶员提供了听觉上的反馈信息，使驾驶员能够全面掌握汽车的行驶状况，避免因判断偏差引起一定的安全事故隐患。

实施例二

本实施例公开了一种电动汽车主动发声系统设计方法，其包括如下步骤：

确定电动汽车加速行驶车内主观感知目标，具体地，根据电动汽车车型定位与目标销售群体的喜好，制定该电动汽车加速行驶车内声音概念设计目标，明确要实现加速行驶车内声音主观感知目标(如舒适感/奢华感/动力感/运动感声音品质特征)，并确定在车内声音品质特征方面的若干核心竞争车型。

针对核心竞争车型加速行驶车内声音品质进行主观评价打分，具体地，通过专业的NVH主观评价团队，根据等级评分法的声音品质评价规则(见表1所示)，针对核心竞争车型加速行驶车内声音品质进行主观评价打分，明确加速行驶车内声音品质的舒适感(或者奢华感)和动力感(或者运动感)声音品质主观评价分值，并绘制出双维度车内声音品质主观感知定位图，如图1所示。

表1声音品质感主观评价分值等级划分表

根据评价结果计算得到该电动汽车加速行驶车内声音品质主观感知最终目标。具体地，将核心竞争车型车内声音品质主观感知评价结果进行平均，得到声音品质主观感知目标定义参考值，并结合车型定位与目标销售群体的期望，确定该电动汽车加速行驶车内声音品质主观感知最终目标，如图2所示。

根据电动汽车加速行驶车内声音品质主观感知最终目标选取与车内声音主观感知目标最接近的核心竞争车型。根据最接近的核心竞争车型获取电动汽车加速行驶的车内目标背景声音，具体地，针对最接近的核心竞争车型100％加速踏板开度下全负荷加速行驶车内声音频谱，将其分离成阶次声音和背景声音，此背景声音为电动汽车加速行驶车内目标背景声音。

根据车内主观感知目标构建电动汽车加速行驶车内阶次声音，从阶次构成(如发动机主阶次、整数阶次及半阶次)、阶次成分在频率域内的主要能量分布、典型车速域范围内阶次成分幅值增强等三个方面进行电动汽车加速行驶车内阶次声音设计。然后与上述车内目标背景声音合成得到若干备选方案。

选取与主观感知目标最接近的方案作为电动汽车加速行驶车内最终声音方案，具体地，通过专业的NVH主观评价团队，评价上述的所有备选方案，从中选取与主观感知目标最为接近的声音方案作为电动汽车加速行驶车内最终声音方案，如图3所示，并针对此最终声音方案进行背景噪声幅值的调整和阶次成分的局部优化，从而使得该最终声音方案达到主观感知目标的要求。

针对最终声音方案对应的加速行驶车内阶次声音，提取声音特征参数，声音特征参数包括声音幅值特征参数和相位特征参数。具体地，针对最终声音方案对应的加速行驶车内阶次声音信号，进行基于某种窗函数(如Kaiser窗、Hanning窗、Hamming窗等)的离散短时傅里叶变换分析，提取出具有一定时间分辨率的一系列短时间周期内对应的各个阶次声音成分声音特征参数，具体为声音幅值特征参数和相位特征参数。

根据所提取的声音幅值特征参数和相位特征参数进行离散短时傅里叶变换综合，拟合出最终声音方案的合成声音，从客观频谱分析与主观试听的角度评价合成声音与最终方案声音之间的差异，针对差异情况进行适当的离散短时傅里叶变化分析的参数调整，使得拟合出的合成声音达到最终声音方案的声音效果。

根据所提取的声音幅值和相位特征参数进行离散短时傅里叶变换综合，拟合出最终声音方案的合成声音，从客观频谱分析与主观试听的角度评价合成声音与最终方案声音之间的差异，针对差异情况进行适当的离散短时傅里叶变化分析的参数调整，使得拟合出的合成声音达到最终方案的声音效果。

根据最接近的核心竞争车型得到电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一控制曲线，根据电动汽车主动发声系统增益控制随驱动电机扭矩变化的第二控制曲线。具体地，在车速方面，定义车速0-120km/h为主动发声系统的工作车速区间，其中车速0km/h对应主动发声系统虚拟发动机转速为750r/min，120km/h对应虚拟发动机转速为6000r/min，同时虚拟发动机转速随车速呈线性变化趋势，在工作车速区间内，在加速踏板开度方面，针对最接近的核心竞争车型为研究对象，进行发动机输出功率与车内阶次声音幅值变化趋势的相关性分析，得到电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一控制曲线。针对最接近的核心竞争车型进行发动机输出扭矩与车内阶次声音幅值变化趋势的相关性分析，得到电动汽车主动发声系统声音幅值增益随驱动电机扭矩变化的第二控制曲线。

根据最接近的核心竞争车型，采集加速行驶和匀速行驶工况下车内声音信号，计算得到加速行驶工况下主动发声系统声音目标趋势线及匀速行驶工况下主动发声系统声音目标。具体地，根据最接近的核心竞争车型，采集司机人耳位置在100％加速踏板开度下加速行驶工况下车内声音信号，对此车内声音信号进行阶次成分声音和背景成分声音的分离，分别计算出阶次成分声音和背景声音幅值随车速/转速的变化曲线，并据此制定出加速行驶工况下主动发声系统声音目标趋势线。

采集最接近的核心竞争车型典型匀速行驶工况下车内声音信号，对此声音信号进行阶次成分声音和背景成分声音的分离，分别计算出匀速行驶工况下阶次成分声音和背景声音幅值大小，并以此制定出匀速行驶工况主动发声系统声音目标。

根据声音特征参数和声音控制参数(加速踏板开度和电机扭矩)控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，进行匀速行驶工况下主动发声系统声音目标达成情况验证。具体地，要依次在高保真声场还原系统条件下、实车静止状态下和实车动态驾驶条件下进行加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证及匀速行驶工况下主动发声系统声音目标达成情况验证。声音控制参数主要是指加速踏板开度、电机扭矩和车速(或电机转速)。

在进行达成情况验证之前，需要1)开发主动发声控制模块及对其进行性能测试，2)基于音响系统的搭建电动汽车主动发声控制模块。

具体地，在硬件方面，进行硬件控制模块和主要控制电路设计，主要模块包括：MCU计算模块、声音文件存储模块、CAN通讯模块、D/A数模转化模块、音频输出及功放调节模块、电源模块等。在此基础上，为各个模块选择合适的硬件芯片，包括MCU芯片、RAM存储器芯片、FLASH存储器芯片、音频D/A转换芯片、CAN总成收发芯片、电源芯片以及功率放大模块，并进行硬件电路设计，包括各芯片的功能电路、电流检测电路、高低压检测电路以及音频输出电路等。紧接着，进行主要芯片电源电压测试、CAN信号测试以及音频信号测试，确认各个测试项目测试结果符合设计要求。在软件方面，编写车内主动发声控制系统软件，对软件程序进行模块化设计，主要分为如下模块：芯片初始化模块、CAN信号数据获取与处理模块、FLASH声音数据读取与预处理模块、声音实时计算与输出模块等。

将主动发声控制系统的CAN通讯模块与整车CAN BUS连接，确保系统在工作过程中可以正常读取车速、电机转速、加速踏板开度位置和电机扭矩等信息；采取一定的技术措施使得主动发声模块产生的声音信号可以通过该车音响系统正常播放，主要的技术措施有：开发单独的主动发声系统控制器，通过A2B总线接入到音响系统功放中；将主动发声控制算法植入娱乐系统主机中，借用主机系统硬件资源进行声音运算与合成，通过A2B总线将声音信号输出给音响系统功放；将主动发声控制模块集成在音响功放中，直接通过音响系统播放声音。

在高保真声场还原系统条件下进行加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证及匀速行驶工况下主动发声系统声音目标达成情况验证。

具体地，通过若干高保真扬声器构建高保真声场还原系统，以还原该电动汽车车内声场环境，调整各个扬声器之间的幅值、延迟等相互关系，以确保在预先设定的目标接收点能够在主动发声系统所产生声音的频率范围内获得高幅值和平直一致的频率响应，其中预先设定的目标接收点代表该电动汽车司机位置头部双耳附近位置。

将主动发声控制系统与高保真声场还原系统连接妥当，在整车半消声室环境下，控制主动发声系统通过高保真声场还原系统发出白噪声信号，并在目标接收点测试声音响应，以验证高保真声场还原系统在目标接受点位置实际的频率响应情况。

根据声音特征参数和声音控制参数(加速踏板开度和电机扭矩)控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下(如20％、30％、……、80％、90％、100％)加速行驶工况，测试目标接收点在上述模拟工况下的声音信号，进行高保真声场还原系统条件下的声音合成精度、声音幅值控制精度及声音幅值增益控制精度验证，同时进行高保真声场还原系统条件下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证。控制主动发声系统模拟典型车速下匀速行驶工况，测试目标接收点在上述模拟工况下的声音信号，进行高保真声场还原系统条件下主动发声系统声音目标达成情况验证。

在实车静止状态下进行加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证及匀速行驶工况下主动发声系统声音目标达成情况验证。

考虑主动发声系统对音响系统的技术要求进行音响系统开发，具体为主动发声系统所使用的扬声器的位置、型号、个数、频率响应等。在完全体现设计状态的电动汽车完成音响系统声音调试工作后，将主动发声模块与该车音响系统连接妥当，在整车半消声室环境下，实车静止状态下，控制主动发声模块通过车载音响系统发出白噪声信号，并在司机双耳位置测试声音响应，得到主动发声模块与车载音响系统到司机双耳位置的频率响应，在此基础上，针对主动发声模块在输出声音信号的频率范围内进行相应的滤波和均衡处理，使得主动发声模块与车载音响系统到司机双耳位置获得与高保真声场还原系统水平相当的频率响应。

根据声音特征参数和声音控制参数(加速踏板开度和电机扭矩)控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下(如20％、30％、……、80％、90％、100％)加速行驶工况，测试目标接收点在上述模拟工况下的声音信号，进行实车静止状态下的声音合成精度、声音幅值控制精度及声音幅值增益控制精度验证，同时进行实车静止状态下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证。控制主动发声系统模拟典型车速下匀速行驶工况，测试目标接收点在上述模拟工况下的声音信号，进行实车静止状态下主动发声系统声音目标达成情况验证。

在实车动态驾驶条件下进行加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证及匀速行驶工况下主动发声系统声音目标达成情况验证。

在进行主动发声系统设计的过程中，以上述的最接近声音品质主观感知最终目标的核心竞争车的车内目标背景声音为目标，同步进行电动汽车车内声音开发。

根据声音特征参数和声音控制参数(加速踏板开度和电机扭矩)控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下(如20％、30％、……、80％、90％、100％)加速行驶工况，测试目标接收点在上述模拟工况下的声音信号，进行实车动态驾驶条件下的声音合成精度、声音幅值控制精度及声音幅值增益控制精度验证，同时进行实车动态驾驶条件下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证。控制主动发声系统模拟典型车速下匀速行驶工况，测试目标接收点在上述模拟工况下的声音信号，进行实车动态驾驶条件下主动发声系统声音目标达成情况验证。

最后，根据上述的主观评价感知评价方法，进行电动汽车动态驾驶条件下车内声音主观感知达标情况验证，以确定电动汽车加速行驶车内主观感知目标达成情况。

注意，在进行主动发声系统开发的过程中，同时也要关注电动汽车原状态的车内声音开发，充分控制电动汽车原状态条件下车内电机噪声、风噪声、路噪声等，电动汽车原始的车内声音相当于内燃机汽车去掉阶次声音之后的背景声音，如果电动汽车原车车内声音噪声达不到目标要求，则会对最终主动发声系统的声音效果产生影响。

根据此电动汽车主动发声系统设计方法能够设计得到电动汽车主动发声系统，能够有效解耦并明确加速行驶声音目标设定、声音设计、声音合成、声音控制参数制定、主动发声控制模块、音响系统频率响应等各个关键环节对主动发声系统在人耳位置产生声音效果的影响，真正实现电动汽车主动发声系统的正向开发。主动发声系统能够从听觉角度树立电动汽车品牌的声音基因，有效规避不同电动汽车品牌车内声音同质化的问题，改变电动汽车原车以高频和单频为主要特点的车内声音频谱分布，有效地消除车内电机阶次声音的烦躁感和不舒适感，同时该系统产生的声音能够在车辆动态行驶过程中随车辆动态的变化而变化，给驾驶员提供了听觉上的反馈信息，使驾驶员能够全面掌握汽车的行驶状况，避免因判断偏差引起一定的安全事故隐患。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

确定电动汽车加速行驶车内主观感知目标，并选取与车内声音主观感知目标最接近的核心竞争车型，根据最接近的核心竞争车型获取电动汽车加速行驶的车内目标背景声音；

根据车内主观感知目标构建电动汽车加速行驶车内阶次声音，与上述车内目标背景声音合成得到若干备选方案，并选取与主观感知目标最接近的方案作为电动汽车加速行驶车内最终声音方案；

针对最终声音方案对应的加速行驶车内阶次声音，提取声音特征参数，所述声音特征参数包括声音幅值特征参数和相位特征参数；

根据最接近的核心竞争车型得到，电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一控制曲线及电动汽车主动发声系统声音幅值增益随驱动电机扭矩变化的第二控制曲线；

根据最接近的核心竞争车型，采集加速行驶和匀速行驶工况下车内声音信号，计算得到加速行驶工况下主动发声系统声音目标趋势线及匀速行驶工况下主动发声系统声音目标；

根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，进行匀速行驶工况下主动发声系统声音目标达成情况验证；所述声音控制参数包括加速踏板开度和电机扭矩，还包括车速或电机转速；

进行电动汽车动态驾驶条件下车内声音主观感知达标情况验证，以确定电动汽车加速行驶车内主观感知目标达成情况。

2.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，选取与主观感知目标最接近的方案作为电动汽车加速行驶车内最终声音方案之后，要对此最终声音方案进行背景噪声幅值的调整和阶次成分的局部优化，以使该最终声音方案达到主观感知目标的要求。

3.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，针对最终声音方案对应的加速行驶车内阶次声音，提取声音特征参数，提取之后，根据所提取的声音幅值特征参数和相位特征参数进行离散短时傅里叶变换综合，拟合出最终声音方案的合成声音，从客观频谱分析与主观试听的角度评价合成声音与最终方案声音之间的差异，针对差异情况进行适当的离散短时傅里叶变化分析的参数调整，使得拟合出的合成声音达到最终声音方案的声音效果。

4.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，定义车速0-120km/h为主动发声系统的工作车速区间，其中车速0km/h对应主动发声系统虚拟发动机转速为750r/min，120km/h对应虚拟发动机转速为6000r/min，同时虚拟发动机转速随车速呈线性变化趋势，在工作车速区间内，针对最接近的核心竞争车型进行发动机输出功率与车内阶次声音幅值变化趋势的相关性分析，得到电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第一控制曲线；

针对最接近的核心竞争车型进行发动机输出扭矩与车内阶次声音幅值变化趋势的相关性分析，得到电动汽车主动发声系统增益控制随驱动电机扭矩变化的第二控制曲线。

5.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，根据最接近的核心竞争车型，采集加速行驶工况下车内声音信号，对此车内声音信号进行阶次成分声音和背景成分声音的分离，分别计算出阶次成分声音和背景声音幅值随车速或转速的变化曲线，并据此制定出加速行驶工况下主动发声系统声音目标趋势线；

采集匀速行驶工况下车内声音信号，对此声音信号进行阶次成分声音和背景成分声音的分离，分别计算出匀速行驶工况下阶次成分声音和背景声音幅值大小，并以此制定出匀速行驶工况主动发声系统声音目标。

6.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，并测试声音信号，进行高保真声场还原系统条件下的声音合成精度、声音幅值控制精度及声音幅值增益控制精度验证，同时进行高保真声场还原系统条件下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；

控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，并测试声音信号，进行高保真声场还原系统条件下主动发声系统声音目标达成情况验证。

7.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，并测试声音信号，进行实车静止状态下的声音合成精度、声音幅值控制精度及声音幅值增益控制精度验证，同时进行实车静止状态下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；

控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，并测试声音信号，进行实车静止状态下主动发声系统声音目标达成情况验证。

8.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，实车静止状态下，控制主动发声模块通过车载音响系统发出白噪声信号，并在司机双耳位置测试声音响应，得到主动发声模块与车载音响系统到司机双耳位置的频率响应，在此基础上，针对主动发声模块在输出声音信号的频率范围内进行相应的滤波和均衡处理，使得主动发声模块与车载音响系统到司机双耳位置获得与高保真声场还原系统水平相当的频率响应。

9.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，根据声音特征参数和声音控制参数控制主动发声系统模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，并测试声音信号，进行实车动态驾驶条件下的声音合成精度、声音幅值控制精度及声音幅值增益控制精度验证，同时进行实车动态驾驶条件下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；

控制主动发声系统模拟匀速行驶工况，并测试声音信号，进行实车动态驾驶条件下主动发声系统声音目标达成情况验证。

10.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统设计方法，其特征在于，根据电动汽车车型定位与目标销售群体的喜好，制定该电动汽车加速行驶车内声音概念设计目标，明确要实现加速行驶车内声音主观感知目标，并确定在车内声音品质特征方面的若干核心竞争车型；

针对核心竞争车型加速行驶车内声音品质进行主观评价打分，根据评价结果计算得到该电动汽车加速行驶车内声音品质主观感知最终目标。

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