CN110803103A - 电动汽车主动发声系统声音控制方法及主动发声系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车主动发声技术领域，公开一种电动汽车主动发声系统声音控制方法，包括针对内燃机汽车车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化第一变化曲线；输出功率随加速踏板开度变化第二变化曲线；输出功率负荷比为某一加速踏板开度下输出功率与100％加速踏板开度下输出功率之比，计算发动机阶次声音幅值趋势随负荷比变化的第三变化曲线；针对电动汽车输出功率随加速踏板开度变化的第四变化曲线，得知输出功率随加速踏板开度线性变化分布图输出功率与加速踏板呈线性关系；从第三变化曲线得知输出功率负荷比与输出功率呈线性关系，因此加速踏板开度等效于输出功率负荷比，所以主动发声系统声音幅值增益与加速踏板开度呈线性变化关系。

Description

电动汽车主动发声系统声音控制方法及主动发声系统

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声音控制方法及主动发声系统。

背景技术

随着风噪声、路噪声、电机噪声、气密性、声学包等系统总成控制技术不断进步，电动汽车整车振动噪声幅值将会越来越低，车内声音将更加安静，不同品牌的电动汽车车内声音均以道路噪声和风噪声为主，车内声音品质感知将趋于同质化。为了解决这一个问题，国内外诸多学者开展了主动发声技术研究，能够随车速、加速踏板开度等车辆参数的变化，在车内向驾驶员实时产生反馈声音，从而带来多种听觉感知的声音驾乘体验。

对于传统内燃机汽车来说，加速踏板开度的变化能够非常好地反映出车内发动机阶次声音幅值的动态变化，是体现车辆动力感非常关键的控制参数，能够从“推背感”的触觉感知角度和“排气声浪”的听觉感知角度，使得驾驶员感受到多种感知相融合的驾驶体验。因此，可以将传统内燃机汽车车内发动机阶次声音的动态特性变化规律，作为制定电动汽车主动发声系统声音幅值控制策略的重要依据。

国内外诸多学者开展了主动发声技术声音控制方法的研究，提出了以加速踏板开度为输入的声音幅值控制策略，但是均没有详细探讨与研究控制策略制定方法。

因此，亟需一种电动汽车主动发声系统声音控制方法及主动发声系统，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声音控制方法及主动发声系统，其为电动汽车主动发声系统声音控制策略提供了依据。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种电动汽车主动发声系统声音控制方法，包括如下步骤：

S1、针对内燃机汽车，获取不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化的第一变化曲线，发动机输出功率随加速踏板开度变化的第二变化曲线；

S2、定义发动机输出功率负荷比为在某一发动机转速下，某一加速踏板开度下发动机输出功率与100％加速踏板开度下发动机输出功率之比，计算在不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值趋势随发动机输出功率负荷比变化的第三变化曲线，得知车内发动机阶次声音幅值增益与发动机输出功率负荷比呈线性关系；

S3、针对电动汽车，获取不同电机转速下电机输出功率随加速踏板开度变化的第四变化曲线，得到电机输出功率随加速踏板开度线性变化分布图，得知在非急加速状态下，电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系；

S4、从步骤S2中得知内燃机汽车的发动机输出功率与发动机输出功率负荷比呈线性关系，从步骤S3中得知电动汽车电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系，因此电动汽车加速踏板开度能够等效于内燃机汽车的发动机输出功率负荷比，从步骤S3中得知，车内发动机阶次声音幅值与发动机输出功率负荷比呈线性关系，因此电动汽车主动发声系统声音幅值增益与加速踏板开度呈线性变化关系。

作为一种电动汽车主动发声系统声音控制方法的优选方案，获取不同加速踏板开度下，加速行驶时，内燃机汽车发动机输出功率随发动机转速变化的第五变化曲线，然后计算得到在不同发动机转速下，发动机输出功率随加速踏板变化的第二变化曲线。

作为一种电动汽车主动发声系统声音控制方法的优选方案，步骤S1获取不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化的第一变化曲线，包括如下步骤：

S11、获取各个加速踏板开度下，加速行驶时，内燃机汽车车内发动机阶次声音幅值随发动机转速变化的第六变化曲线；

S12、针对第六变化曲线进行趋势性分析，并进行汇总，得到各个工况下的趋势变化总图；

S13、选取发动机阶次声音幅值稳定变化的发动机转速区间，分析得到此区间内在不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化的第一变化曲线。

作为一种电动汽车主动发声系统声音控制方法的优选方案，根据不同加速踏板开度下，加速行驶车内发动机阶次成分声音的时域信号，进行追踪发动机转速的车内发动机阶次成分声音幅值计算，得到车内发动机阶次声音幅值随发动机转速变化的第六变化曲线。

作为一种电动汽车主动发声系统声音控制方法的优选方案，根据不同加速踏板开度下的车内发动机阶次声音频谱云图，通过短时离散傅里叶变换综合得到不同加速踏板开度下加速行驶车内发动机阶次成分声音的时域信号。

作为一种电动汽车主动发声系统声音控制方法的优选方案，根据不同加速踏板开度下的车内声音频谱云图，从中提取出主要的发动机整数阶和半阶次成分声音，得到不同加速踏板开度下的车内发动机阶次声音频谱云图。

作为一种电动汽车主动发声系统声音控制方法的优选方案，不同加速踏板开度下加速行驶车内声音频谱云图，声音分析频率范围主要集中于20Hz-1200Hz之间。

作为一种电动汽车主动发声系统声音控制方法的优选方案，所述发动机输出功率等于发动机的扭矩与发动机的转速的乘积再除以预设值。

作为一种电动汽车主动发声系统声音控制方法的优选方案，在不同踏板开度下，使得车辆从2档或3档档位对应的最低稳定车速加速行驶至该加速踏板开度下对应的最高发动机额定转速对应的车速，在上述测试过程中，同步采集车内声音、加速踏板开度、发动机转速、发动机扭矩、车速信号。

另一方面，提供一种主动发声系统，其采用了如上所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法。

本发明的有益效果：内燃机汽车的发动机输出功率与发动机输出功率负荷比呈线性关系，电动汽车电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系，因此电动汽车加速踏板开度能够等效于内燃机汽车的发动机输出功率负荷比；再者车内发动机阶次声音幅值与发动机输出功率负荷比呈线性关系，因此电动汽车主动发声系统声音幅值增益与加速踏板开度呈线性变化关系。根据声音幅值与加速踏板开度的线性变化关系能够制定出实现声音动态变化与车辆动力感变化有机融合的主动发声系统声音控制策略，从听觉角度和触觉角度形成趋势一致的电动汽车动态特性的趋势性同步变化。

附图说明

图1a为本发明实施例二提供的30％恒定加速踏板开度下加速行驶车内声音的测试结果示意图；

图1b为本发明实施例二提供的30％恒定加速踏板开度下加速行驶加速踏板开度的测试结果示意图；

图1c为本发明实施例二提供的30％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机转速的测试结果示意图；

图1d为本发明实施例二提供的30％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机扭矩的测试结果示意图；

图2为本发明实施例二提供的30％加速踏板开度下加速行驶车内声音频谱云图；

图3为本发明提供的30％加速踏板开度下加速行驶车内发动机阶次声音频谱云图；

图4为本发明实施例二提供的30％加速踏板开度下加速行驶车内发动机阶次声音幅值随发动机转速变化的第一变化曲线的示意图；

图5a为本发明实施例二提供的20％踏板开度下第一变化趋势分析示意图；

图5b为本发明实施例二提供的30％踏板开度下第一变化趋势分析示意图；

图5c为本发明实施例二提供的40％踏板开度下第一变化趋势分析示意图；

图5d为本发明实施例二提供的50％踏板开度下第一变化趋势分析示意图；

图5e为本发明实施例二提供的60％踏板开度下第一变化趋势分析示意图；

图5f为本发明实施例二提供的70％踏板开度下第一变化趋势分析示意图；

图5g为本发明实施例二提供的80％踏板开度下第一变化趋势分析示意图；

图5h为本发明实施例二提供的90％踏板开度下第一变化趋势分析示意图；

图5i为本发明实施例二提供的100％踏板开度下第一变化趋势分析示意图；

图6为本发明实施例二提供的各个工况下车内发动机阶次声音随发动机转速趋势性变化的汇总图；

图7为本发明实施例二提供的不同发动机转速下车内发动机阶次声音幅值趋势随加速踏板开度变化的第二变化曲线的示意图；

图8为本发明实施例二提供的各个加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线的示意图；

图9为本发明实施例二提供的不同转速下发动机输出功率随加速踏板开度变化的第三变化曲线的示意图；

图10为本发明实施例二提供的不同转速下发动机阶次声音幅值趋势随发动机输出功率负荷比变化的第四变化曲线的示意图。

图11a为本发明实施例二提供的60％恒定加速踏板开度下加速行驶加速踏板开度变化的示意图；

图11b为本发明实施例二提供的60％恒定加速踏板开度下加速行驶电机转速化的示意图；

图11c为本发明实施例二提供的60％恒定加速踏板开度下加速行驶电机扭矩变化的示意图；

图12为本发明实施例二提供的不同加速踏板开度下的电机输出功率随电机转速变化的第七变化曲线的示意图；

图13为本发明实施例二提供的不同电机转速下电机输出功率随加速踏板开度变化的第八变化曲线的示意图；

图14为本发明实施例二提供的驱动电机输出功率随加速踏板开度线性变化分布图；

图15为本发明实例例二提供的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九变化曲线的示意图。

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声音控制方法，包括如下步骤：

S1、针对内燃机汽车，获取不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化的第一变化曲线，发动机输出功率随加速踏板开度变化的第二变化曲线；

S2、定义发动机输出功率负荷比为在某一发动机转速下，某一加速踏板开度下发动机输出功率与100％加速踏板开度下发动机输出功率之比，计算在不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值趋势随发动机输出功率负荷比变化的第三变化曲线，得知车内发动机阶次声音幅值与发动机输出功率负荷比呈线性关系；

S3、针对电动汽车，获取不同电机转速下电机输出功率随加速踏板开度变化的第四变化曲线，得到电机输出功率随加速踏板开度线性变化分布图，得知在非急加速状态下，电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系；

S4、从步骤S2中得知内燃机汽车的发动机输出功率与发动机输出功率负荷比呈线性关系，从步骤S3中得知电动汽车电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系，因此电动汽车加速踏板开度能够等效于内燃机汽车的发动机输出功率负荷比，从步骤S3中得知，车内发动机阶次声音幅值与发动机输出功率负荷比呈线性关系，因此电动汽车主动发声系统声音幅值增益与加速踏板开度呈线性变化关系。

内燃机汽车的发动机输出功率与发动机输出功率负荷比呈线性关系，电动汽车电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系，因此电动汽车加速踏板开度能够等效于内燃机汽车的发动机输出功率负荷比；再者车内发动机阶次声音幅值与发动机输出功率负荷比呈线性关系，因此电动汽车主动发声系统声音幅值增益与加速踏板开度呈线性变化关系。根据声音幅值与加速踏板开度的线性变化关系能够制定出实现声音动态变化与车辆动力感变化有机融合的主动发声系统声音控制策略，从听觉角度和触觉角度形成趋势一致的电动汽车动态特性的趋势性同步变化。

实施例二

本实施例公开了一种电动汽车主动发声系统声音控制方法，主要是针对声音幅值的控制方法，包括如下步骤：

S01、车内发动机阶次声音与车辆主要动态特性参数测试准备；具体地，在内燃机试验样车上，在司机右耳位置附近布置传声器，同时在试验样车上布置车速传感器、加速踏板开度传感器、发动机转速传感器和发动机扭矩传感器。并将上述的这些测试设备接入到统一数据采集前端测试设备中，从而能够保证这些测试信号的同步采集以及采样频率的设置。通过司机右耳位置附近布置的传声器采集车内的声音，通过车速传感器采集车辆的车速，通过加速踏板开度传感器采集加速踏板的开度，通过发动机转速传感器采集发动机的转速，通过发动机扭矩传感器采集发动机的扭矩。也可以通过整车CAN总线上获取车速、加速踏板开度、发动机转速、发动机扭矩信号。

S02、不同加速踏板开度下，加速行驶车内声音与车辆主要动态特性参数测试。具体地，在室外水平光滑的沥青路面上，将试验样车的变速器挡位置于2挡或者3挡，分别将加速踏板开度固定在20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％等开度下进行加速行驶操作，使得车辆从该档位对应的最低稳定车速加速行驶至该加速踏板开度下对应的最高发动机额定转速对应的车速，在上述测试过程中，同步采集车内声音、加速踏板开度、发动机转速、发动机扭矩、车速信号。图1a-d为测试得到的30％恒定加速踏板开度下加速行驶车内声音、加速踏板开度、发动机转速、发动机扭矩信号。

S03、不同加速踏板开度下加速行驶车内声音频谱分析。具体地，根据上一步中采集的不同加速踏板开度下加速行驶的车内声音数据，进行追踪发动机转速的离散快速傅里叶分析，得到各个加速踏板开度下加速行驶车内声音频谱云图。30％加速踏板开度下加速行驶车内声音频谱云图如图2所示。其他加速踏板开度下的加速行驶车内发动机阶次声音频谱云图未示出。

S04、加速行驶车内声音频谱发动机阶次成分声音提取及声音幅值计算。具体地，车内声音包括发动机阶次声音和背景声音，本发明主要研究的是发动机阶次声音，要将发动机阶次声音提取出来。针对上一步分析出的各个加速踏板开度下的车内声音频谱图，提取20-1200Hz频率范围内主要的发动机整数阶和半阶次成分声音(最小阶次间隔为0.5阶)，得到不同加速踏板开度下的车内发动机阶次声音频谱云图。

图2为30％加速踏板开度下加速行驶车内声音频谱云图，图3为30％加速踏板开度下加速行驶车内发动机阶次声音频谱云图。即图2为提取前的原车状态，图3为提取后的状态。然后通过短时离散傅里叶变换综合得到不同加速踏板开度下加速行驶车内发动机阶次成分声音的时域信号。

S1、针对内燃机汽车，获取不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化的第一变化曲线，发动机输出功率随加速踏板开度变化的第二变化曲线；

获取不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化的第一变化曲线，包括如下步骤：

S11、根据不同加速踏板开度下，加速行驶车内发动机阶次成分声音的时域信号，进行追踪发动机转速的车内发动机阶次成分声音幅值计算，得到车内发动机阶次声音幅值随发动机转速变化的第六变化曲线。30％加速踏板开度下加速行驶车内发动机阶次声音幅值随发动机转速变化的第六变化曲线如图4所示，其他加速踏板开度加速行驶车内发动机阶次声音幅值随发动机转速变化曲线图中未示出。

S12、针对上一步不同加速踏板开度下的第六变化曲线进行趋势性分析，并进行汇总，得到各个工况下的趋势变化总图。具体地，将不同加速踏板开度下，加速行驶车内发动机阶次声音幅值随发动机转速变化的第六变化曲线，进行声音幅值随发动机转速变化的趋势性分析。不同加速踏板开度下，第六变化曲线趋势分析如图5a-i所示。20％踏板开度下第六变化趋势分析如图5a所示，30％踏板开度下第六变化趋势分析如图5b所示，40％踏板开度下第六变化趋势分析如图5c所示，50％踏板开度下第六变化趋势分析如图5d所示，60％踏板开度下第六变化趋势分析如图5e所示，70％踏板开度下第六变化趋势分析如图5f所示，80％踏板开度下第六变化趋势分析如图5g所示，90％踏板开度下第六变化趋势分析如图5h所示，100％踏板开度下第六变化趋势分析如图5i所示。将各个所有工况下车内发动机阶次声音随发动机转速趋势性变化进行汇总，汇总后如图6所示。

S13、选取发动机阶次声音幅值稳定变化的发动机转速区间，分析得到此区间内在不同的发动机转速下，发动机阶次声音幅值与加速踏板开度的第一变化曲线。具体地，从图7中可以得到，3000-6000r/min的转速区间内，车内发动机阶次声音幅值呈现稳定增长，且最能体现出发动机阶次声音的动态特性变化，故选择此区间分析发动机阶次声音幅值趋势随加速踏板开度的变化规律。选取3000r/min、4000r/min、5000r/min、6000r/min等发动机转速在各个加速踏板开度下的声音幅值，进行与加速踏板开度的相关性分析。不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值趋势随加速踏板开度变化的第一变化曲线如图7所示。

获取不同加速踏板开度下，发动机输出功率随加速踏板开度变化的第二变化曲线，包括如下步骤：

获取不同加速踏板开度下，加速行驶时，发动机输出功率随发动机转速变化的第五变化曲线，然后计算得到在不同转速下，发动机输出功率随加速踏板开度变化的第二变化曲线。具体地，发动机输出功率仅考虑了发动机本体的能量输出能力，能够很好地反映出发动机动力特性的变化。发动机输出功率等于发动机的扭矩与发动机的转速的乘积再除以预设值，即按照公式(1)计算发动机输出功率：

式中，P_e1为发动机输出功率；T_tq1为测试得到的发动机扭矩；n_e1为测试得到的发动机转速，9550为预设值。

根据公式(1)，由测试得到的发动机扭矩和发动机转速计算出各个加速踏板开度下，加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线，如图8所示。图8中从下至上的6条曲线依次为：20％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线，30％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线，40％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线，50％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线，60％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线，70％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线。最上面一条曲线为100％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线。从上数的第二条和第三条曲线为80％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线和90％恒定加速踏板开度下加速行驶发动机输出功率随发动机转速的第五变化曲线，这两条曲线存在部分重合。

选取1000r/min、2000r/min、3000r/min、4000r/min、5000r/min、6000r/min发动机转速在各个加速踏板开度下的发动机输出功率，进行与加速踏板开度的相关性分析，得到在不同转速下，发动机输出功率随加速踏板开度变化的第二变化曲线，如图9所示。

S2、定义发动机输出功率负荷比η_P为在某一发动机转速下，某一加速踏板开度下发动机输出功率P_{e_pedal}与100％加速踏板开度下发动机输出功率P_{e_max}之比，计算公式如下：

在发动机阶次声音幅值稳定变化的发动机转速区间内，根据公式(2)计算在不同发动机转速下，发动机阶次声音幅值趋势随发动机输出功率负荷比变化的第四变化曲线，如图10所示。结果表明，车内发动机阶次声音幅值变化趋势随发动机输出功率负荷比基本呈现出线性关系，即发动机输出功率负荷比η_P每增加Δη_P，车内发动机阶次声音幅值趋势增加ΔL_A，且ΔL_A＝α·Δη_P，声音幅值增益系数α为常数。这为电动汽车主动发声系统声音幅值控制策略提供了重要依据。

根据图10可以分别计算出各个发动机转速下声音幅值增益系数α，并进一步计算得到车内发动机阶次声音随发动机输出功率负荷比的声音幅值增益系数均值α_AVE＝8.5[dB(A)/100％]，见表1所示。

表1声音幅值增益系数计算表

S3、针对电动汽车，获取不同电机转速下电机输出功率随加速踏板开度变化的第四变化曲线，得知电机输出功率随加速踏板开度线性变化分布图，得知在非急加速状态下，电机输出功率与加速踏板呈线性关系。

具体地，在室外水平光滑的沥青路面上，将电动汽车试验样车的变速器挡位置于D挡，分别将加速踏板开度固定在20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％等开度下进行加速行驶操作，使得车辆从该档位对应的最低稳定车速加速行驶至该加速踏板开度下对应的电机转速6000r/min对应的车速，在上述测试过程中，同步采集加速踏板开度、电机转速、电机扭矩、车速信号。

在试验样车上布置车速传感器、加速踏板开度传感器、电机转速传感器和电机扭矩传感器。并将上述的这些测试设备接入到统一数据采集前端测试设备中，从而能够保证这些测试信号的同步采集以及采样频率的设置。通过车速传感器采集车辆的车速，通过加速踏板开度传感器采集加速踏板的开度，通过电机转速传感器采集电机的转速，通过电机扭矩传感器采集电机的扭矩。也可以通过整车CAN总线上获取车速、加速踏板开度、电机转速和电机扭矩信号。测试得到的60％恒定加速踏板开度下加速行驶加速踏板开度、电机转速、电机扭矩信号如图11a-c所示。具体地，60％恒定加速踏板开度下加速行驶加速踏板开度如图11a所示，60％恒定加速踏板开度下加速行驶电机转速变化如图11b所示，60％恒定加速踏板开度下加速行驶电机扭矩如图11c所示。

电机的输出功率等于电机的扭矩与电机的转速的乘积再除以预设值，即按照公式(1)计算电机输出功率：

式中，P_e2为电机输出功率；T_tq2为测试得到的电机扭矩；n_e2为测试得到的电机转速，9550为预设值。

根据电机扭矩和电机转速的测试结果，由公式(3)计算20％、30％、40％、…、100％恒定加速踏板开度下的电机输出功率，电机输出功率随电机转速变化的第七变化曲线如图12所示。根据电机输出功率随电机转速的第七变化曲线分析计算得到，不同电机转速下电机输出功率随加速踏板开度变化的第八变化曲线，如图13所示。图13中从下到上的四条曲线分别为：电机转速为1000r/min下，电机输出功率随加速踏板开度变化的第八变化曲线，电机转速为1500r/min下，电机输出功率随加速踏板开度变化的第八变化曲线，电机转速为2000r/min下，电机输出功率随加速踏板开度变化的第八变化曲线，电机转速为2500r/min下，电机输出功率随加速踏板开度变化的第八变化曲线。电机转速在2500r/min-6000r/min下，电机输出功率随加速踏板开度变化的第八变化曲线基本上重合为一条曲线。

根据图13分析总结出驱动电机输出功率随加速踏板开度线性变化分布图，如图14所示，可以看出在电动汽车大部分行驶工况下，即非急加速状态下，电机的输出功率与加速踏板开度呈线性变化关系。当电动汽车处于如图14所示的运行工况区域内，电机输出功率与加速踏板开度呈线性变化关系，即在相同的电机转速下，加速踏板开度P_edal每增加ΔPedal，电机输出功率增加ΔP_m，且二者之比为常数。

S4、从步骤S2中得知内燃机汽车发动机输出功率与发动机输出功率负荷比呈线性关系，步骤S3中得知电动汽车电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系，因此，电动汽车加速踏板开度能够等效于内燃机汽车发动机输出功率负荷比。

传统汽车车内发动机阶次声音幅值增益随发动机输出功率负荷比呈线性关系，将电动汽车加速踏板开度代替内燃机汽车发动机输出功率负荷比，因此电动汽车主动发声系统声音幅值增益与加速踏板开度呈线性变化关系。根据图10所示可以制定出电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度的控制策略：声音幅值增益系数α＝8.5[dB(A)/100％]，即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九变化曲线，如图15所示。

内燃机汽车的发动机输出功率与发动机输出功率负荷比呈线性关系，电动汽车电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系，因此电动汽车加速踏板开度能够等效于内燃机汽车的发动机输出功率负荷比；再者车内发动机阶次声音幅值与发动机输出功率负荷比呈线性关系，因此电动汽车主动发声系统声音幅值增益与加速踏板开度呈线性变化关系。根据声音幅值与加速踏板开度的线性变化关系能够制定出实现声音动态变化与车辆动力感变化有机融合的主动发声系统声音控制策略，从听觉角度和触觉角度形成趋势一致的电动汽车动态特性的趋势性同步变化。

本实施例还公开了一种主动发声系统，其采用了如上所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法。

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声音控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、针对内燃机汽车，获取不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化的第一变化曲线，发动机输出功率随加速踏板开度变化的第二变化曲线；

S2、定义发动机输出功率负荷比为在某一发动机转速下，某一加速踏板开度下发动机输出功率与100％加速踏板开度下发动机输出功率之比，计算在不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值趋势随发动机输出功率负荷比变化的第三变化曲线，得知车内发动机阶次声音幅值增益与发动机输出功率负荷比呈线性关系；

S3、针对电动汽车，获取不同电机转速下电机输出功率随加速踏板开度变化的第四变化曲线，得到电机输出功率随加速踏板开度线性变化分布图，得知在非急加速状态下，电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系；

S4、从步骤S2中得知内燃机汽车的发动机输出功率与发动机输出功率负荷比呈线性关系，从步骤S3中得知电动汽车电机输出功率与加速踏板开度呈线性关系，因此电动汽车加速踏板开度能够等效于内燃机汽车的发动机输出功率负荷比，从步骤S3中得知，车内发动机阶次声音幅值与发动机输出功率负荷比呈线性关系，因此电动汽车主动发声系统声音幅值增益与加速踏板开度呈线性变化关系。

2.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法，其特征在于，获取不同加速踏板开度下，加速行驶时，内燃机汽车发动机输出功率随发动机转速变化的第五变化曲线，然后计算得到在不同发动机转速下，发动机输出功率随加速踏板变化的第二变化曲线。

3.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法，其特征在于，步骤S1获取不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化的第一变化曲线，包括如下步骤：

S11、获取各个加速踏板开度下，加速行驶时，内燃机汽车车内发动机阶次声音幅值随发动机转速变化的第六变化曲线；

S12、针对第六变化曲线进行趋势性分析，并进行汇总，得到各个工况下的趋势变化总图；

S13、选取发动机阶次声音幅值稳定变化的发动机转速区间，分析得到此区间内在不同发动机转速下，车内发动机阶次声音幅值随加速踏板开度变化的第一变化曲线。

4.根据权利要求3所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法，其特征在于，根据不同加速踏板开度下，加速行驶车内发动机阶次成分声音的时域信号，进行追踪发动机转速的车内发动机阶次成分声音幅值计算，得到车内发动机阶次声音幅值随发动机转速变化的第六变化曲线。

5.根据权利要求4所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法，其特征在于，根据不同加速踏板开度下的车内发动机阶次声音频谱云图，通过短时离散傅里叶变换综合得到不同加速踏板开度下加速行驶车内发动机阶次成分声音的时域信号。

6.根据权利要求5所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法，其特征在于，根据不同加速踏板开度下的车内声音频谱云图，从中提取出主要的发动机整数阶和半阶次成分声音，得到不同加速踏板开度下的车内发动机阶次声音频谱云图。

7.根据权利要求6所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法，其特征在于，不同加速踏板开度下加速行驶车内声音频谱云图，声音分析频率范围主要集中于20Hz-1200Hz之间。

8.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法，其特征在于，所述发动机输出功率等于发动机的扭矩与发动机的转速的乘积再除以预设值。

9.根据权利要求3所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法，其特征在于，在不同踏板开度下，使得车辆从2档或3档档位对应的最低稳定车速加速行驶至该加速踏板开度下对应的最高发动机额定转速对应的车速，在上述测试过程中，同步采集车内声音、加速踏板开度、发动机转速、发动机扭矩、车速信号。

10.一种主动发声系统，其特征在于，其采用了如权利要求1-9中任一项所述的电动汽车主动发声系统声音控制方法。

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