CN110889181A - 声音幅值控制精度验证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系统技术领域，公开了一种电动汽车的主动发声系统声音幅值控制精度验证方法及主动发声系统。声音幅值控制精度验证方法包括：确定需要加载到电动汽车的主动发声系统中的最终声音方案，得到主动发声系统声音目标；高保真声场还原系统条件下，模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行高保真声场还原系统条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精度验证和100％加速踏板开度下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；实车静止条件下，模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行实车静止条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精度验证和100％加速踏板开度下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证。

Description

声音幅值控制精度验证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系统技术领域，尤其涉及一种电动汽车的主 动发声系统声音幅值控制精度验证方法及主动发声系统。

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，与此同时，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，因此需要主动发声系统在电动汽车车内 模拟类似内燃机汽车车内发动机阶次声音的随车辆变化而动态变化的反馈声 音，以使驾驶员获得良好的声音反馈。但是在主动发声系统开发设计过程中， 声音幅值精度影响因素较多，需要明确各个关键环节对声音幅值控制精度的影 响。

因此，亟需一种声音幅值控制精度验证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声音幅值控制精度验证方法及主动发声系统， 能够有效地将系统本身电路以及实车音响系统频率响应对声音幅值控制精度的 影响分解开，为后续主动发声系统声音幅值控制精度的优化指明了方向，从而 提高了主动发声系统开发过程中的工作效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种声音幅值控制精度验证方法，包括如下步骤：

确定需要加载到电动汽车的主动发声系统中的最终声音方案，得到主动发 声系统声音目标；

高保真声场还原系统条件下，模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进 行高保真声场还原系统条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精度验 证，同时进行100％加速踏板开度下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情 况验证；

实车静止条件下，模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行实车静止 条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精度验证，同时进行100％加速 踏板开度下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证。

作为一种声音幅值控制精度验证方法的优选方案，进行电动汽车加速行驶 车内声音设计，确定需要加载到主动发声系统中的最终声音方案的时域信号、 频谱图、声音幅值变化曲线。

作为一种声音幅值控制精度验证方法的优选方案，针对最终声音方案对应 的加速行驶车内阶次声音信号，进行离散短时傅里叶变换分析，在20-1200Hz 频率范围内，提取声音幅值特征参数和相位特征参数。

作为一种声音幅值控制精度验证方法的优选方案，根据所提取的阶次成分 声音的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方案的声音效果。

作为一种声音幅值控制精度验证方法的优选方案，在车速方面，定义发动 机虚拟转速，将电动汽车车内主动发声的车速区间定义在0-120km/h范围内， 根据内燃机汽车在某一固定档位下发动机转速随车速呈线性变化的规律，可得 到主动发声系统虚拟发动机转速与车速的计算公式：

n_V＝A×V+n_I

式中，n_V为电动汽车主动发声系统虚拟发动机转速；A为单位车速的虚拟 发动机转速变化量，其中：

[(r/min)/(km/h)]，其中，n_R为虚拟发动 机额定转速，n_I为虚拟发动机怠速转速；V为车速；

将主动发声系统虚拟发动机转速与车速的计算公式，导入主动发声系统中， 使得主动发声系统能够根据车速计算虚拟发动机转速。

作为一种声音幅值控制精度验证方法的优选方案，在加速踏板开度方面， 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曲线，并 将第一曲线的参数导入主动发声系统中，使得主动系统能够根据加速踏板开度 的变化控制主动发声系统声音幅值增益。

作为一种声音幅值控制精度验证方法的优选方案，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、平直一致的频率响应；将主动发声控制系统 与高保真声场还原系统相连接，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。

作为一种声音幅值控制精度验证方法的优选方案，将主动发声控制系统连 接于整车，以使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 度位置等信息；在电动汽车原车音响系统扬声器的基础上，搭建电动汽车主动 发声系统，将主动发声系统产生的声音通过音响系统播放；在整车半消声室环 境下，控制主动发声系统通过实车音响系统发出白噪声信号，并在目标接收点 测试声音响应，以验证实车静止条件下在目标接受点位置实际的频率响应情况。

另一方面，提供一种主动发声系统，包括如上所述的声音幅值控制精度验 证方法。

本发明的有益效果：

为了更好地验证电动汽车主动发声系统的声音幅值控制精度，本发明的技 术方案分别在高保真声场还原系统条件下以及实车音响系统静态条件下，从声 音总值变化以及声音幅值增益控制两方面，进行主动发声系统声音幅值控制精 度的验证，能够有效地将系统本身电路以及实车音响系统频率响应对声音幅值 控制精度的影响分解开，从而明确控制系统与实车音响系统频率响应对主动发 声系统声音幅值控制效果的影响机制，为后续主动发声系统声音幅值控制精度 的优化指明了方向，从而提高了主动发声系统开发过程中的工作效率。

附图说明

图1是本发明提供的主动发声系统加速行驶声音最终方案时域信号的示意 图；

图2是本发明提供的主动发声系统加速行驶声音最终方案频谱图；

图3是本发明提供的主动发声系统加速行驶声音最终方案声音幅值变化曲 线示意图；

图4是本发明提供的虚拟发动机转速与车速关系曲线的示意图；

图5是本发明提供的主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度变化的第 一曲线示意图；

图6是本发明提供的原始的白噪声信号FFT频谱图；

图7是本发明提供的高保真声场还原系统目标接收点位置测试的白噪声信 号FFT频谱图；

图8是本发明提供的各个加速踏板开度下主动发声系统声音幅值随虚拟发 动机转速变化曲线示意图；

图9是本发明提供的高保真声场还原系统条件下100％加速踏板开度下模拟 加速行驶主动发声系统声音测试结果的示意图；

图10是本发明提供的高保真声场还原系统条件下主动发声系统声音幅值增 益随加速踏板开度的变化曲线的示意图；

图11是本发明提供的车内司机右耳位置测试的音响系统频率响应FFT频谱 图；

图12是本发明提供的实车音响系统静止条件下各个加速踏板开度下主动发 声系统声音幅值随虚拟发动机转速变化曲线的示意图；

图13是本发明提供的实车音响系统静态条件下100％加速踏板开度下模拟加 速行驶主动发声系统声音幅值变化曲线对比的示意图；

图14是本发明提供的实车音响系统静态条件下主动发声系统声音幅值增益 随加速踏板开度的变化曲线的示意图。

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声音幅值控制精度验证方法，其包括如下步骤：

确定需要加载到电动汽车的主动发声系统中的最终声音方案，得到主动发 声系统声音目标；

高保真声场还原系统条件下，模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进 行高保真声场还原系统条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精度验 证，同时进行100％加速踏板开度下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情 况验证；

实车静止条件下，模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行实车静止 条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精度验证，同时进行100％加速 踏板开度下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证。

分别在高保真声场还原系统条件下以及实车音响系统静态条件下，从声音 总值变化以及声音幅值增益控制两方面，进行主动发声系统声音幅值控制精度 的验证，能够有效地将系统本身电路以及实车音响系统频率响应对声音幅值控 制精度的影响分解开，从而明确控制系统与实车音响系统频率响应对主动发声 系统声音幅值控制效果的影响机制，为后续主动发声系统声音幅值控制精度的 优化指明了方向，从而提高了主动发声系统开发过程中的工作效率。

实施例二

电动汽车主动发声系统设计是非常系统和复杂的，涉及到诸多影响因素， 包括声音方案设计与合成、关键参数的选取与控制、软硬件系统的开发、车载 音响系统的频率响应等，每一个环节都会对主动发声系统最终的声音效果产生 重要影响。因此，如何验证电动汽车主动发声系统的声音幅值控制精度，以及 如何有效分解各个关键环节对声音幅值控制精度的影响，成为了主动发声系统 非常重要的核心技术，将直接影响驾驶员在实车驾驶过程中感受到的主动发声 系统的实际声音效果。

本实施例公开了一种声音幅值控制精度验证方法，其包括如下步骤：

第一步，电动汽车主动发声系统开发及性能测试。

在硬件方面，进行电动汽车主动发声系统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和电源模块等。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，编写电动汽车主动发声系统控制软件，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。

第二步，电动汽车主动发声系统声音频率特征参数提取与导入。

电动汽车主动发声系统声音频率特征参数提取与导入进行电动汽车加速行 驶车内声音设计，确定需要加载到主动发声系统中的最终声音方案的时域信号、 频谱图、声音幅值变化曲线。本实施例中主动发声系统加速行驶声音设计最终 方案的时域信号、频谱图、声音幅值变化曲线如图1、2和3所示。

针对主动发声系统加速行驶声音最终方案频谱图，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)，得到加 速行驶条件下的车内发动机阶次声音频谱云图。然后通过短时离散傅里叶变换 综合得到加速行驶条件下加速行驶车内发动机阶次成分声音的声音信号。

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， 在20-1200Hz频率范围内，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(以0.5阶为最小阶次间隔)的声音幅值特征参数和 相位特征参数。

根据所提取的阶次成分声音的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方案的 声音效果。

将所提取的经过调整及优化后各个阶次成分声音的幅值特征参数和相位特 征参数，导入主动发声系统FLASH声音数据读取与预处理模块中，为后续的主 动发声系统加速行驶车内声音拟合做准备。

第三步，电动汽车主动发声系统声音控制特征参数提取与导入。

采用车速、加速踏板开度作为主动发声系统的声音控制参数。在车速方面， 定义发动机虚拟转速，将电动汽车车内主动发声的车速区间定义在0-120km/h 范围内，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，根据内燃机汽车在某一固定档位下发动机转 速随车速呈线性变化的规律，可得到主动发声系统虚拟发动机转速与车速的计 算公式：

n_V＝A×V+n_I……(1)

式中，n_V为电动汽车主动发声系统虚拟发动机转速；A为单位车速的虚拟 发动机转速变化量，其中：

[(r/min)/(km/h)]，其中，n_R为虚拟发动 机额定转速，n_I为虚拟发动机怠速转速；V为车速。根据公式(1)得到虚拟发 动机转速与车速关系的变化曲线，如图4所示。将主动发声系统虚拟发动机转 速与车速的计算公式，导入主动发声系统中，使得主动发声系统能够根据车速 计算虚拟发动机转速。

在加速踏板开度方面，获取电动汽车主动发声系统声音幅值增益随加速踏 板开度变化的第一曲线，并将第一曲线的参数导入主动发声系统中，使得主动 系统能够根据加速踏板开度的变化控制主动发声系统声音幅值增益。其中，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。

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。

本实施例中主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度目标控制曲线如图 5所示，声音幅值增益系数α＝8.5[dB(A)/100％]，当加速踏板开度为0％时，声音 幅值增益为-8.5dB(A)，当加速踏板开度为100％时，声音幅值增益为0dB(A)， 即当车辆以100％加速踏板开度加速行驶时，主动发声系统声音幅值保持当前工 况下系统的声音幅值，而当车辆以低于100％加速踏板开度加速行驶时，主动发 声系统声音幅值则根据对应的加速踏板开度的大小及幅值增益控制曲线进行相 应的声音幅值修正。

第四步，高保真声场还原系统条件下的电动汽车主动发声系统搭建。

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、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，以验证高保真声场再现还原系统在目标接受点 位置实际的频率响应情况，原始的白噪声信号频谱如图6所示，目标接收点位 置测试得到的声音频谱如图7所示。

第五步，高保真声场还原系统条件下的电动汽车主动发声系统声音幅值精 度验证与评价。

高保真声场还原系统条件下，模拟不同加速踏板开度下(如20％、30％、……、80％、90％、100％)加速行驶工况，进行高保真声场还原系统条件下声音幅值控 制精度以及声音幅值增益控制精度验证，同时进行100％加速踏板开度下加速行 驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证。如果存在误差，则对误差进行修 正，使高保真声场还原系统条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精 度与目标设定值基本吻合，主动发声系统声音目标基本达到设定值。

更具体地，主动发声系统主要参数设置如下：

①虚拟发动机转速模拟加速工况，从1000r/min加速行驶至6000r/min；

②虚拟加速踏板开度分别设置为：20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％；

③加速踏板开度增益曲线设置为图5的曲线，即20％开度下声音幅值增益为 (-8.5)×80％＝(-6.8)dB(A)，100％开度下声音幅值增益为0dB(A)。

④调整高保真声场还原系统的功放大小，使得100％开度下的声音幅值与图 1中最终方案声音总值保持一致。

在高保真声场还原系统条件下，模拟各个加速踏板开度下加速行驶工况， 在目标接收点位置测试得到各个加速踏板开度下主动发声系统的声音信号，得 到各个加速踏板开度下加速行驶声音幅值对比变化曲线，如图8所示，其中将 100％加速踏板开度下加速行驶声音幅值变化曲线与图3进行对比，如图9所示， 验证100％加速踏板开度下加速行驶声音幅值控制精度，可以看出在 4500-5300r/min转速区间略有差异，在4900r/min附近与设计状态声音幅值存 在1.4dB(A)的误差。

第六步，实车静止条件下的电动汽车主动发声系统搭建及频率响应测试。

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。本实施 例中，在电动汽车原车音响系统扬声器的基础上，搭建电动汽车主动发声系统， 将主动发声系统产生的声音通过音响系统播放。

在整车半消声室环境下，控制主动发声系统通过实车音响系统发出白噪声 信号，并在并在目标接收点测试声音响应，以验证实车静止条件下在目标接受 点位置实际的频率响应情况。目标接收点具体为司机右耳位置附近，原始的白 噪声信号频谱如图5所示，司机右耳位置附近测试得到的声音频谱如图11所示， 在300Hz附近以及480-600Hz范围内存在较为明显的声传递损失，在600-800Hz 范围内也存在一定的声传递损失，同时100Hz以下频率范围内声音幅值明显高 于其他频段内的声音幅值。

第七步，实车音响系统静态条件下的电动汽车主动发声系统声音幅值控制 精度验证。

在第五步所设定的主动发声系统参数的基础上，进行实车音响系统静态条 件下100％加速踏板开度下加速行驶操作，测试司机右耳位置的声音信号，验证 实车静止条件下主动发声系统的声音幅值控制精度，主动发声系统主要参数设 置与第五步中的参数保持一致。

实车静止条件下，模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行实车静止 条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精度验证，同时进行100％加速 踏板开度下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证。具体地，控制 主动发声系统模拟各个加速踏板开度下加速行驶工况，测试车内司机右耳位置 附近的声音信号，主动发声系统主要参数设置如下：

①虚拟发动机转速模拟加速工况，从1000r/min加速行驶至6000r/min；

②虚拟加速踏板开度分别设置为：20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％；

③加速踏板开度增益曲线设置为图1的曲线，即20％开度下声音幅值增益为(-8.5)×80％＝(-6.8)dB(A)，100％开度下声音幅值增益为0dB(A)。

④调整主动发声系统功放大小，使得100％开度下加速行驶时的司机右耳位 置的声音幅值与第一步中最终方案声音总值保持一致。

在实车静止条件下，模拟各个加速踏板开度下加速行驶工况，在司机右耳 位置测试得到各个加速踏板开度下主动发声系统的声音信号，得到各个加速踏 板开度下加速行驶声音幅值对比变化曲线，如图12所示。其中将100％加速踏板 开度下加速行驶声音幅值变化曲线与图9进行对比，如图13所示。验证实车音 响系统条件下100％加速踏板开度加速行驶声音幅值控制精度，可以看出：通过 音响系统发出的声音幅值变化曲线与高保真扬声器验证结果曲线大体一致，但 在3000r/min附近以及2000r/min以内的虚拟发动机转速范围内，与后者存在 较大差距，原车音响系统测试结果与高保真扬声器验证结果误差不超过10dB(A)，导致低转速区出现较大误差的主要原因在于音响系统在200Hz频率范 围内进行了声音幅值增强，如图11所示。

紧接着，进行实车静止条件下主动发声系统声音幅值增益控制精度的验证， 以加速踏板开度100％加速行驶时声音幅值为基础，分别计算其他加速踏板开度 下加速行驶声音幅值与之的差值，反算出在典型的虚拟发动机转速下 (1000r/min、2000r/min、3000r/min、4000r/min、5000r/min、6000r/min) 主动发声系统声音幅值增益随加速踏板开度的控制曲线，并与图10进行对比， 如图14所示。可以得到，各个转速下声音幅值随加速踏板开度的增加大致呈现 出线性增加的趋势，但1000r/min时的幅值增益曲线波动较大，声音幅值增益 与设定的增益曲线误差不超过3dB(A)，主要还是由于原车音响系统频率响应在 整个频率范围内的不均匀性导致。

分别在高保真声场还原系统条件下以及实车音响系统静态条件下，从声音 总值变化以及声音幅值增益控制两方面，进行主动发声系统声音幅值控制精度 的验证，能够有效地将系统本身电路以及实车音响系统频率响应对声音幅值控 制精度的影响分解开，从而明确控制系统与实车音响系统频率响应对主动发声 系统声音幅值控制效果的影响机制，为后续主动发声系统声音幅值控制精度的 优化指明了方向，从而提高了主动发声系统开发过程中的工作效率。

本实施例还公开了一种主动发声系统，其如上所述的声音幅值控制精度验 证方法。

该主动发声系统分别在高保真声场还原系统条件下以及实车音响系统静态 条件下，从声音总值变化以及声音幅值增益控制两方面，进行主动发声系统声 音幅值控制精度的验证，能够有效地将系统本身电路以及实车音响系统频率响 应对声音幅值控制精度的影响分解开，从而明确控制系统与实车音响系统频率 响应对主动发声系统声音幅值控制效果的影响机制，为后续主动发声系统声音 幅值控制精度的优化指明了方向，从而提高了主动发声系统开发过程中的工作 效率。

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 (9)

1.一种声音幅值控制精度验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

确定需要加载到电动汽车的主动发声系统中的最终声音方案，得到主动发声系统声音目标；

高保真声场还原系统条件下，模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行高保真声场还原系统条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精度验证，同时进行100％加速踏板开度下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证；

实车静止条件下，模拟不同加速踏板开度下加速行驶工况，进行实车静止条件下声音幅值控制精度以及声音幅值增益控制精度验证，同时进行100％加速踏板开度下加速行驶工况主动发声系统声音目标达成情况验证。

2.根据权利要求1所述的声音幅值控制精度验证方法，其特征在于，进行电动汽车加速行驶车内声音设计，确定需要加载到主动发声系统中的最终声音方案的时域信号、频谱图、声音幅值变化曲线。

3.根据权利要求2所述的声音幅值控制精度验证方法，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信号，进行离散短时傅里叶变换分析，在20-1200Hz频率范围内，提取声音幅值特征参数和相位特征参数。

4.根据权利要求3所述的声音幅值控制精度验证方法，其特征在于，根据所提取的阶次成分声音的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方案的声音效果。

5.根据权利要求4所述的声音幅值控制精度验证方法，其特征在于，在车速方面，定义发动机虚拟转速，将电动汽车车内主动发声的车速区间定义在0-120km/h范围内，根据内燃机汽车在某一固定档位下发动机转速随车速呈线性变化的规律，可得到主动发声系统虚拟发动机转速与车速的计算公式：

n_V＝A×V+n_I

式中，n_V为电动汽车主动发声系统虚拟发动机转速；A为单位车速的虚拟发动机转速变化量，其中：

[(r/min)/(km/h)]，其中，n_R为虚拟发动机额定转速，n_I为虚拟发动机怠速转速；V为车速；

将主动发声系统虚拟发动机转速与车速的计算公式，导入主动发声系统中，使得主动发声系统能够根据车速计算虚拟发动机转速。

6.根据权利要求5所述的声音幅值控制精度验证方法，其特征在于，在加速踏板开度方面，获取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曲线，并将第一曲线的参数导入主动发声系统中，使得主动系统能够根据加速踏板开度的变化控制主动发声系统声音幅值增益。

7.根据权利要求6所述的声音幅值控制精度验证方法，其特征在于，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、平直一致的频率响应；

将主动发声控制系统与高保真声场还原系统相连接，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。

8.根据权利要求7所述的声音幅值控制精度验证方法，其特征在于，将主动发声控制系统连接于整车，以使系统在工作过程中可以正常读取车速、电机转速、加速踏板开度位置等信息；在电动汽车原车音响系统扬声器的基础上，搭建电动汽车主动发声系统，将主动发声系统产生的声音通过音响系统播放；

在整车半消声室环境下，控制主动发声系统通过实车音响系统发出白噪声信号，并在目标接收点测试声音响应，以验证实车静止条件下在目标接受点位置实际的频率响应情况。

9.一种主动发声系统，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的声音幅值控制精度验证方法。

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