CN112265550B - 一种虚拟发动机转速控制方法、主动发声系统及汽车 - Google Patents

一种虚拟发动机转速控制方法、主动发声系统及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及主动发声系统的虚拟发动机转速控制技术领域，公开了一种虚拟发动机转速控制方法、主动发声系统及汽车。虚拟发动机转速控制方法包括：以车速和加速踏板开度作为虚拟发动机转速的控制参数；当主动发声系统模拟单一挡位控制时，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；当主动发声系统模拟切换挡位控制时，换挡点位置的虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系；当主动发声系统模拟类CVT挡位控制时，将车速划分为多个车速区间，在不同的车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系。以车速和加速踏板开度为控制参数来作为单一挡位、切换挡位或类CVT挡位的控制策略，可以使虚拟发动机转速控制程序简单，缩短开发时长。

Description

一种虚拟发动机转速控制方法、主动发声系统及汽车
技术领域
本发明涉及主动发声系统的虚拟发动机转速控制技术领域，尤其涉及一种虚拟发动机转速控制方法、主动发声系统及汽车。
背景技术
在电动汽车主动发声系统声音控制过程中，经常采用虚拟发动机转速作为电动汽车车速(或者电机转速)和声音频率的中间变量。根据预先设定的虚拟发动机转速与车速(或者电机转速)之间的关系，可以由车速(或者电机转速)的变化，得到主动发声系统虚拟发动机转速的大小，在此基础上，根据主动发声系统中的虚拟发动机转速与频率之间的线性关系，即可得到主动发声系统发出声音的频率。
因此，主动发声系统虚拟发动机转速的控制决定了声音频率变化控制方式，对主动发声系统带来的声音感知起到至关重要的作用。当前，电动汽车主动发声系统大多采用模拟传统内燃机汽车变速器的单一挡位、切换挡位、类CVT挡位等虚拟发动机转速变化控制模式，为了让用户感受不同的虚拟发动机转速控制模式带来的声音驾驶体验，通常情况下需要采用三种不同的控制方法来分别实现上述三种不同的虚拟发动机转速控制策略，导致主动发声虚拟发动机转速控制程序复杂，开发过程较为漫长。
因此，亟需一种虚拟发动机转速控制方法、主动发声系统及汽车，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虚拟发动机转速控制方法、主动发声系统及汽车，以车速和加速踏板开度为控制参数来作为单一挡位、切换挡位或类CVT挡位的控制策略，可以使虚拟发动机转速控制程序简单。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供一种虚拟发动机转速控制方法，包括：
以车速和加速踏板开度作为虚拟发动机转速的控制参数；
当主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；
当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，将加速踏板开度划分多个加速踏板开度区间，在不同的加速踏板开度区间内，换挡点位置的虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系；
当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，将车速划分为多个车速区间，在不同的车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系。
作为一种虚拟发动机转速控制方法的优选技术方案，当主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，车速划分为一个车速区间，在所述车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系。
作为一种虚拟发动机转速控制方法的优选技术方案，当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，在不同的加速踏板开度区间内，根据加速踏板开度大小设置不同虚拟发动机转速换挡点的虚拟发动机转速控制曲线，得到换挡点位置虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系。
作为一种虚拟发动机转速控制方法的优选技术方案，当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，加速踏板开度均匀划分为5个区间。
作为一种虚拟发动机转速控制方法的优选技术方案，当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，设定6个虚拟档位。
作为一种虚拟发动机转速控制方法的优选技术方案，当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，车速区间的大小为10km/h。
作为一种虚拟发动机转速控制方法的优选技术方案，当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，相邻车速区间，前一车速区间的最大值对应的虚拟发动机转速与后一车速区间的最小值对应的虚拟发动机转速大小相同。
第二方面，提供一种主动发声系统，其采用了如上所述的虚拟发动机转速控制方法。
作为一种主动发声系统的优选技术方案，所述主动发声系统依据虚拟发动机转速的控制实时产生与虚拟发动机转速相对应的合成声音。
第三方面，提供一种汽车，其采用了如上所述的主动发声系统。
本发明的有益效果：本发明中的虚拟发动机转速控制方法以车速和加速踏板开度为控制参数，当主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，将加速踏板开度划分为多个加速踏板开度区间，在不同的加速踏板开度区间内，换挡点位置的虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系；当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，将车速划分为多个车速区间，在不同的车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；驾驶员可以根据驾驶体验的需要选择单一挡位、切换挡位或类CVT挡位来控制虚拟发动机转速，进而控制主动发声系统的发声，可以使驾驶具有多种体验，增强了驾驶体验感。本发明中以车速和加速踏板开度为控制参数来作为单一挡位、切换挡位或类CVT挡位的控制策略，可以使虚拟发动机转速控制程序简单，缩短开发时长。
附图说明
图1是主动发声系统三种不同虚拟发动机转速控制曲线示意图；
图2是本发明提供的切换挡位模式下车速区间划分示意图；
图3是本发明提供的类CVT挡位变化模式下虚拟发动机转速与车速变化示意图。
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虚拟发动机转速控制方法，其包括：
以车速和加速踏板开度作为虚拟发动机转速的控制参数；
当主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；
当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，将加速踏板开度划分为多个加速踏板开度区间，在不同的加速踏板开度区间内，换挡点位置的虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系；
当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，将车速划分为多个车速区间，在不同的车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系。
本发明中的虚拟发动机转速控制方法以车速和加速踏板开度为控制参数，当主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，将加速踏板开度划分为多个加速踏板开度区间，在不同的加速踏板开度区间内，换挡点位置的虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系；当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，将车速划分为多个车速区间，在不同的车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；驾驶员可以根据驾驶体验的需要选择单一挡位、切换挡位或类CVT挡位来控制虚拟发动机转速，进而控制主动发声系统的发声，可以使驾驶具有多种体验，增强了驾驶体验感。本发明中以车速和加速踏板开度为控制参数来作为单一挡位、切换挡位或类CVT挡位的控制策略，可以使虚拟发动机转速控制程序简单，缩短开发时长。
实施例二
本实施例公开了一种虚拟发动机转速控制方法，其包括：
以车速和加速踏板开度作为虚拟发动机转速的控制参数；
通常情况下，电动汽车主动发声系统采用传统内燃机汽车的单一挡位、切换挡位和类CVT挡位的等转速控制模式进行虚拟发动机转速的控制，这三种转速控制方式的变化规律存在非常大的差异，如图1所示。为了能够在同一个控制逻辑下，通过主动发声系统模拟上述三种转速控制方法，需要搭建一个适用于三种转速变化特征的控制框架。
以车速和加速踏板开度作为虚拟发动机转速控制的输入参数，二者均可自由划分间隔数量和间隔区间上下限，其中，所有车速划分区间必须覆盖0至最高车速，所有加速踏板开度划分区间必须覆盖0-100％开度区间。
当主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；车速划分为一个车速区间，在所述车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系。
当电动汽车主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，在任意车速和加速踏板开度区间内，虚拟发动机转速与车速始终保持线性关系，也就是车速区间个数为1，车速范围为0至最高车速；加速踏板开度区间个数为1，加速踏板开度范围为0-100％。于是，虚拟发动机转速rvitural与车速v始终保持相当于传统内燃机汽车固定挡位的线性变化关系，二者之间的表达式如下所示：
rvitural＝k×v+b
其中，k和b均为已知的常数，可根据虚拟发动机转速的变化需求进行设定。
当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，将加速踏板开度划分为多个加速踏板开度区间，在不同的加速踏板开度区间内，换挡点位置的虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系。
具体地，当电动汽车主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，在不同的加速踏板开度区间，可以设定不同的虚拟发动机转速换挡控制曲线。优选地，本实施例中，加速踏板开度划均匀分为5个加速踏板开度区间，分别为(0,20％]、(20,40％]、(40,60％]、(60,80％]、(80,100％]，在不同的加速踏板开度区间内，根据开度大小设置不同虚拟发动机转速换挡点的虚拟发动机转速控制曲线，以体现出不同加速踏板开度下虚拟发动机转速变化的剧烈程度，从而换挡点位置虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系，换挡点位置虚拟发动机转速大小rswitch与所处于的加速踏板开度区间的最大值P之间的关系如下：
rswitch＝c×P+d
其中，P代表加速踏板开度区间的最大值，rswitch代表换挡点位置虚拟发动机转速，c和d均为已知的常数。
优选地，本实施例中，设定6个虚拟挡位，各个虚拟挡位虚拟发动机转速与车速之间的关系式为：ri＝aiνi+bi,其中i代表第i个虚拟挡位，ri代表第i个虚拟挡位的虚拟发动机转速，vi代表第i个虚拟挡位的车速，ai和bi分别表示第i个挡位虚拟发动机转速与车速之间关系式的斜率和截距，均为已知的常数。除此之外，切换挡位的虚拟发动机转速控制需要经历1→2、2→3、3→4、4→5、5→6等5个虚拟挡位切换过程，那么整个切换挡位的过程需要经过11个不同的虚拟发动机转速和车速关系，于是可以设定11个车速区间控制不同关系式的虚拟发动机转速与车速之间的变化。那么，各个加速踏板开度区间的虚拟发动机转速与车速之间的关系如下：
此处以加速踏板开度P∈(0,20％]时为例，进行切换挡位模式虚拟发动机转速和车速的参数设置，具体如下所示：
根据加速踏板开度区间最大值计算出该踏板开度区间对应的换挡点位置虚拟发动机转速rswitch_20％，11个车速区间如图2所示。
根据各个挡位虚拟发动机转速与车速的线性关系以及换挡点位置虚拟发动机转速大小，可以计算出各个车速区间左止点、右止点的车速和虚拟发动机转速的大小，详见表1所示。
表1 0-20％加速踏板开度区间各个车速区间的虚拟发动机转速和车速
Figure BDA0002748056510000091
当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，将车速划分为多个车速区间，在不同的车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系。当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，车速区间的大小为10km/h。
具体地，当电动汽车主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，虚拟发动机转速与加速踏板开度大小无关，即虚拟发动机转速只与车速有关，将车速区间划分为若干间隔，每个车速间隔，虚拟发动机转速与车速存在固定的线性关系。相邻车速区间，前一车速区间的最大值对应的虚拟发动机转速与后一车速区间的最小值对应的虚拟发动机转速大小相同，以确保在相邻车速区间间隔过渡的过程中，不会出现虚拟发动机转速跳跃的现象，典型的参数设置如表2所示。此时，加速踏板开度区间个数为1，加速踏板开度范围为0-100％，同时可以自由设置车速区间个数和车速上下限，在每个车速区间，根据设置的虚拟发动机转速与车速的线性关系，从而能够逼近类CVT挡位的转速变化，模拟CVT转速变化特性，如图3所示。
表2类CVT挡位变化各个车速区间的虚拟发动机转速和车速关系
车速区间个数 车速下限(km/h) 车速上限(km/h) 虚拟发动机转速与车速计算公式
1 0 10 y＝m<sub>1</sub>x+l<sub>1</sub>
2 10 20 y＝m<sub>2</sub>x+l<sub>2</sub>
3 20 30 y＝m<sub>3</sub>x+l<sub>3</sub>
4 30 40 y＝m<sub>4</sub>x+l<sub>4</sub>
5 40 50 y＝m<sub>5</sub>x+l<sub>5</sub>
6 50 60 y＝m<sub>6</sub>x+l<sub>6</sub>
7 60 70 y＝m<sub>7</sub>x+l<sub>7</sub>
8 70 80 y＝m<sub>8</sub>x+l<sub>8</sub>
9 80 90 y＝m<sub>9</sub>x+l<sub>9</sub>
10 90 100 y＝m<sub>10</sub>x+l<sub>10</sub>
11 100 110 y＝m<sub>11</sub>x+l<sub>11</sub>
12 110 120 y＝m<sub>12</sub>x+l<sub>12</sub>
13 120 130 y＝m<sub>13</sub>x+l<sub>13</sub>
14 130 140 y＝m<sub>14</sub>x+l<sub>14</sub>
本发明中的虚拟发动机转速控制方法以车速和加速踏板开度为控制参数，当主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，将加速踏板开度划分为多个加速踏板开度区间，在不同的加速踏板开度区间内，换挡点位置的虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系；当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，将车速划分为多个车速区间，在不同的车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；驾驶员可以根据驾驶体验的需要选择单一挡位、切换挡位或类CVT挡位来控制虚拟发动机转速，进而控制主动发声系统的发声，可以使驾驶具有多种体验，增强了驾驶体验感。本发明中以车速和加速踏板开度为控制参数来作为单一挡位、切换挡位或类CVT挡位的控制策略，可以使虚拟发动机转速控制程序简单，缩短开发时长。
本实施例还公开了一种主动发声系统，其采用了上述的虚拟发动机转速控制方法。主动发声系统依据虚拟发动机转速的控制实时产生与虚拟发动机转速相对应的合成声音。主动发声系统采用车速和加速踏板开度作为虚拟发动机转速控制的输入参数，预先设定主动发声系统阶次声音频率与虚拟发动机转速大小之间的线性关系，继而主动发声系统能够根据虚拟发动机转速大小进一步确定当前系统输出声音的频率大小。
本实施例还公开了一种汽车，其采用了上述的主动发声系统。
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)

1.一种虚拟发动机转速控制方法，其特征在于，包括：
以车速和加速踏板开度作为虚拟发动机转速的控制参数；
当主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，虚拟发动机转速与车速呈线性关系；
当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，将加速踏板开度划分多个加速踏板开度区间，在不同的加速踏板开度区间内，换挡点位置的虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系；
当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，将车速划分为多个车速区间，在不同的车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系。
2.根据权利要求1所述的虚拟发动机转速控制方法，其特征在于，当主动发声系统模拟单一挡位虚拟发动机转速控制时，车速划分为一个车速区间，在所述车速区间内，虚拟发动机转速与车速呈线性关系。
3.根据权利要求1所述的虚拟发动机转速控制方法，其特征在于，当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，在不同的加速踏板开度区间内，根据加速踏板开度大小设置不同虚拟发动机转速换挡点的虚拟发动机转速控制曲线，得到换挡点位置虚拟发动机转速与加速踏板开度的大小呈线性关系。
4.根据权利要求3所述的虚拟发动机转速控制方法，其特征在于，当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，加速踏板开度均匀划分为5个区间。
5.根据权利要求4所述的虚拟发动机转速控制方法，其特征在于，当主动发声系统模拟切换挡位虚拟发动机转速控制时，设定6个虚拟档位。
6.根据权利要求1所述的虚拟发动机转速控制方法，其特征在于，当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，车速区间的大小为10km/h。
7.根据权利要求6所述的虚拟发动机转速控制方法，其特征在于，当主动发声系统模拟类CVT挡位虚拟发动机转速控制时，相邻车速区间，前一车速区间的最大值对应的虚拟发动机转速与后一车速区间的最小值对应的虚拟发动机转速大小相同。
8.一种主动发声系统，其特征在于，其采用了如权利要求1-7中任一项所述的虚拟发动机转速控制方法。
9.根据权利要求8所述的主动发声系统，其特征在于，所述主动发声系统依据虚拟发动机转速的控制实时产生与虚拟发动机转速相对应的合成声音。
10.一种汽车，其特征在于，其采用了如权利要求8或9所述的主动发声系统。
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