CN112406698A - 一种电动汽车主动发声系统转速控制方法及车辆 - 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转速控制方法及车辆；控制方法包括：针对电动汽车虚拟发动机转速，计算不同加速踏板开度区间内的换挡点的虚拟发动机转速；总结虚拟发动机转速与车速的关系，以此设置主动发声系统虚拟变速器各个挡位下虚拟发动机转速与车速的关系；得到主动发声系统各个虚拟挡位下换挡点对应的车速与虚拟发动机转速的关系；得到虚拟变速器升挡过程中发动机转速切换前后车速增量；得到减速过程中虚拟发动机转速的线性控制曲线；设定D挡加速和减速行驶主动发声系统虚拟发动机转速控制逻辑；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。

Description

一种电动汽车主动发声系统转速控制方法及车辆

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转速控制方法及车辆。

背景技术

对于传统内燃机汽车来说，车内发动机阶次声音对汽车动态驾驶过程中的车内声音品质主观感知产生非常重要的影响，其能够随着车速、发动机转速、加速踏板开度的变化而实时地动态变化，其中变速器升挡过程中的发动机声音的切换是体现出传统内燃机汽车车内声音动态变化的重要特征之一。经过百年的发展迭代与不断的技术创新，不同汽车品牌已经形成了独树一帜、特点鲜明的声音，成为影响消费者购车意愿的重要因素之一。

但是现有的电动汽车的主动发声系统，是由单一挡位的控制策略或者固定的发动机转速和车速换挡点的控制策略来实现的。但是存在如下问题，发动机声音频率控制真实感不够，而且还存在车速覆盖范围有限的问题，无法为驾乘人员带来变速器换挡的感觉。

因此，亟需一种电动汽车主动发声系统转速控制方法及车辆，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转速控制方法及车辆，不仅能够实现加速行驶过程随加速踏板开度大小实现不同虚拟发动机转速换挡点的换挡控制，还能兼顾减速行驶过程，使得减速过程系统的转速变化不会产生不平顺和较为突兀的声音和幅值变化。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供一种电动汽车主动发声系统转速控制方法，包括如下步骤：

针对传统内燃机试验样车：

S1、获取变速器升挡过程换挡点发动机转速与加速踏板开度的线性回归方程；

S2、获取各个挡位下发动机转速与车速的线性回归方程；

S3、获取换挡过程速度增量与挡位之间的幂函数回归曲线和回归方程；

S4、获取各个挡位下车速与发动机转速的线性回归方程；

S5、获取减速行驶过程中，发动机转速和变速器挡位随车速的变化曲线；

针对电动汽车虚拟发动机转速：

S6、根据步骤S1中的线性回归方程，计算不同加速踏板开度区间内的换挡点的虚拟发动机转速；

S7、根据步骤S2中的线性回归方程，总结虚拟发动机转速与车速的关系，以此设置主动发声系统虚拟变速器各个挡位下虚拟发动机转速与车速的关系；

S8、根据步骤S4中的线性回归方程，得到主动发声系统各个虚拟挡位下换挡点对应的车速与虚拟发动机转速的关系；

S9、根据步骤S3中的回归方程，得到虚拟变速器升挡过程中发动机转速切换前后车速增量；

S10、根据步骤S5中的变速曲线，得到减速过程中虚拟发动机转速的线性控制曲线；

S11、根据步骤S6至S10，设定D挡加速和减速行驶主动发声系统虚拟发动机转速控制逻辑；

S12、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。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，根据步骤S1中的线性回归方程，得到在相同的加速踏板开度下D挡加速行驶，变速器升挡过程中将在相同的发动机转速位置附近进行换挡，同时换挡位置的发动机转速与加速踏板开度呈线性关系。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，针对步骤S2，在固定的变速器挡位下，发动机转速与车速呈线性关系，与加速踏板开度没有关系；

根据各个挡位下的发动机转速和车速数据，通过回归分析方法确定各个挡位下发动机转速和车速之间的线性关系，得到各个挡位下发动机转速与车速的线性回归方程。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，针对步骤S3，根据各个加速踏板开度下D挡加速行驶测试结果，统计出不同加速踏板开度和不同挡位之间切换的车速增量，将速度增量和挡位数据绘制成散点图，并进行回归分析，得到换挡过程速度增量与挡位之间的幂函数回归曲线和回归方程。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，针对步骤S4，根据各个挡位下的车速和发动机转速数据，通过回归分析方法确定各个挡位下车速和发动机转速之间的线性关系，得到固定挡位下车速与发动机转速的线性回归方程。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，针对步骤S5，根据D挡减速行驶过程中发动机挡位和变速器挡位随车速的变化数据，得到D挡减速行驶过程发动机转速与挡位的变化规律。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，在步骤S6之前包括步骤S60，根据主动发生系统虚拟发动机转速控制需求设定加速踏板开度间隔数及等间隔加速踏板开度区间。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，在步骤S7中，设置主动发声系统虚拟变速器1挡至6挡下虚拟发动机转速与车速的关系。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，针对步骤S9，根据步骤S3中的回归方程计算升挡过程车速增量大小，设置升挡过程中发动机转速切换前后车速增量，总结得到升挡后各个挡位下对应的最低车速，并根据步骤S7进一步分析得到该挡位下对应的最低虚拟发动机转速。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，针对步骤S60进行不等间隔的加速踏板开度区间设置，将基于等间隔原则划分的第一个加速踏板开度区间划分出一个以0％为起点的小间隔加速踏板开度区间。

作为一种电动汽车主动发声系统转速控制方法的优选技术方案，针对步骤S10，将降挡过程中虚拟发动机转速控制曲线简化为线性曲线，并设定为基于不等间隔加速踏板开度划分原则中第一个小间隔加速踏板区间的虚拟发动机转速控制曲线。

第二方面，提供一种车辆，其采用了如上所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法。

本发明的有益效果：

该控制方法不仅能够实现加速行驶过程随加速踏板开度大小实现不同虚拟发动机转速换挡点的换挡控制，还能兼顾减速行驶过程，使得减速过程系统的转速变化不会产生不平顺和较为突兀的声音和幅值变化。

附图说明

图1是本发明提供的不同恒定加速踏板开度下D挡加速行驶发动机转速与车速的关系曲线图；

图2是本发明提供的换挡点位置发动机转速与加速踏板开度关系曲线图；

图3是本发明提供的2挡发动机转速与车速的关系曲线图；

图4是本发明提供的3挡发动机转速与车速的关系曲线图；

图5是本发明提供的4挡发动机转速与车速的关系曲线图；

图6是本发明提供的5挡发动机转速与车速的关系曲线图；

图7是本发明提供的6挡发动机转速与车速的关系曲线图；

图8是本发明提供的7挡发动机转速与车速的关系曲线图；

图9是本发明提供的20％加速踏板开度下D挡加速行驶换挡过程车速增量示意图；

图10是本发明提供的D挡加速行驶换挡过程车速增量的回归曲线；

图11是本发明提供的2挡换挡点车速与发动机转速的关系曲线图；

图12是本发明提供的3挡换挡点车速与发动机转速的关系曲线图；

图13是本发明提供的4挡换挡点车速与发动机转速的关系曲线图；

图14是本发明提供的5挡换挡点车速与发动机转速的关系曲线图；

图15是本发明提供的6挡换挡点车速与发动机转速的关系曲线图；

图16是本发明提供的7挡换挡点车速与发动机转速的关系曲线图；

图17是本发明提供的传统内燃机汽车减速过程发动机转速与挡位的关系曲线图；

图18是本发明提供的加速踏板开度为20％时虚拟转速变化的曲线图；

图19是本发明提供的减速行驶过程虚拟发动机转速控制曲线图。

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转速控制方法，包括如下步骤：

针对传统内燃机试验样车：

S1、获取变速器升挡过程换挡点发动机转速与加速踏板开度的线性回归方程；

S2、获取各个挡位下发动机转速与车速的线性回归方程；

S3、获取换挡过程速度增量与挡位之间的幂函数回归曲线和回归方程；

S4、获取各个挡位下车速与发动机转速的线性回归方程；

S5、获取减速行驶过程中，发动机转速和变速器挡位随车速的变化曲线；

针对电动汽车虚拟发动机转速：

S6、根据步骤S1中的线性回归方程，计算不同加速踏板开度区间内的换挡点的虚拟发动机转速；

S7、根据步骤S2中的线性回归方程，总结虚拟发动机转速与车速的关系，以此设置主动发声系统虚拟变速器各个挡位下虚拟发动机转速与车速的关系；

S8、根据步骤S4中的线性回归方程，得到主动发声系统各个虚拟挡位下换挡点对应的车速与虚拟发动机转速的关系；

S9、根据步骤S3中的回归方程，得到虚拟变速器升挡过程中发动机转速切换前后车速增量；

S10、根据步骤S5中的变速曲线，得到减速过程中虚拟发动机转速的线性控制曲线；

S11、根据步骤S6至S10，设定D挡加速和减速行驶主动发声系统虚拟发动机转速控制逻辑；

S12、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。

实施例二

本实施例公开了一种电动汽车主动发声系统转速控制方法，包括如下步骤：

针对传统内燃机试验样车：

在步骤S1之前，需要进行如下步骤：

S01、不同恒定加速踏板开度下D挡加速行驶车辆主要参数测试准备。

在待测试的传统内燃机试验样车上，布置发动机转速传感器、车速传感器及加速踏板开度传感器，分别用于测试内燃机试验样车的发动机转速、车速及加速踏板开度，并将上述测试信号接入到同一数据采集前端测试设备中，，从而能够同步采集上述测试信号。

S02、不同恒定加速踏板开度下D挡加速行驶车辆主要参数测试。

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D挡，分别将加速踏板开度固定在20％、40％、60％、80％、100％等开度下进行加速行驶操作，在道路允许行驶的限制车速下，使得各个工况下整个加速过程能够尽量覆盖变速器所有发动机转速换挡点，在上述测试过程中，同步采集发动机转速、车速、加速踏板开度及变速器挡位信号。

S03，不同恒定加速踏板开度下D挡加速行驶发动机转速变化分析。

根据测试得到的发动机转速、车速、加速踏板开度及变速器挡位数据，分析并绘制出在不同加速踏板开度和变速器挡位下，发动机转速随车速的变化曲线，如图1所示。

S1、获取变速器升挡过程换挡点发动机转速与加速踏板开度的线性回归方程。根据步骤S1中的线性回归方程，得到在相同的加速踏板开度下D挡加速行驶，变速器升挡过程中将在相同的发动机转速位置附近进行换挡，同时换挡位置的发动机转速与加速踏板开度呈线性关系。

具体地，将不同恒定加速踏板开度下变速器升挡过程中的发动机转速换挡时的发动机转速和加速踏板开度数据进行统计汇总，如图2所示；并针对所有换挡点的数据进行线性回归分析，得到变速器升挡过程换挡点发动机转速与加速踏板开度的线性回归方程：r_switch＝a×P+b，其中，P代表加速踏板开度，r_switch代表换挡点位置发动机转速。判定系数R²＝0.97，说明发动机转速换挡点与加速踏板开度存在强相关的线性关系，也就是说在相同的加速踏板开度下D挡加速行驶，变速器升挡过程将在相同的发动机转速位置附近进行换挡，同时换挡位置的发动机转速与加速踏板开度呈线性关系。根据加速踏板开度大小以及回归方程公式即可计算出当前加速踏板开度下对应的换挡点位置发动机转速的大小。

S2、获取各个挡位下发动机转速与车速的线性回归方程。针对步骤S2，在固定的变速器挡位下，发动机转速与车速呈线性关系，与加速踏板开度没有关系；根据各个挡位下的发动机转速和车速数据，通过回归分析方法确定各个挡位下发动机转速和车速之间的线性关系，得到各个挡位下发动机转速与车速的线性回归方程。

具体地，由图1可知，在相同的变速器挡位下，发动机转速与车速呈线性关系，与加速踏板开度没有关系。根据所采集的各个挡位下的发动机转速和车速数据，通过回归分析方法确定各个挡位下发动机转速和车速之间的线性关系，得到固定挡位下发动机转速与车速的线性回归方程，2挡、3挡、4挡、5挡、6挡、7挡发动机转速与车速回归方程分别为：r₂＝a₂ν₂+b₂，r₃＝a₃ν₃+b₃，r₄＝a₄ν₄+b₄，r₅＝a₅ν₅+b₅，r₆＝a₆ν₆+b₆，r₇＝a₇ν₇+b₇，其中ν_i代表第i挡车速，r_i代表第i挡发动机转速，a_i表示第i挡线性回归方程的斜率，b_i表示回归方程的与x轴的截距。判定系数R²均为1.00，表明在某一固定挡位下，变速器速比固定不变，发动机转速与车速呈线性关系，与加速踏板开度无关。2挡、3挡、4挡、5挡、6挡和7挡的发动机转速与车速的关系曲线图，如图3-8所示。

S3、获取换挡过程速度增量与挡位之间的幂函数回归曲线和回归方程。针对步骤S3，根据各个加速踏板开度下D挡加速行驶测试结果，统计出不同加速踏板开度和不同挡位之间切换的车速增量，将速度增量和挡位数据绘制成散点图，并进行回归分析，得到换挡过程速度增量与挡位之间的幂函数回归曲线和回归方程。

具体地，内燃机试验样车在D挡某一加速踏板开度下加速行驶过程中，当变速器挡位从某一挡位切换至下一个挡位时，发动机转速较大幅度地迅速衰减至某一值，同时车速出现了小幅度的增加，如图9所示。根据各个加速踏板开度下D挡加速行驶测试结果，统计出不同加速踏板开度和不同挡位之间切换的车速增量，如表1所示，将表1中的速度增量和挡位数据绘制成散点图，并进行回归分析，得到如图10所示的换挡过程速度增量与挡位之间的回归曲线，然后根据回归曲线得到回归方程：Δν＝cg^-d，其中Δν为该挡位下换挡前后车速增量，g为换挡前变速器挡位，c为幂函数的幅值系数，d为幂数的绝对值。由判定系数为R²＝0.98可知，该回归方程具有高置信度，表明各个挡位下对应的发动机转速切换前后车速的增量Δν可根据该幂函数回归方程计算出，与加速踏板开度大小无关。

表1升挡过程发动机转速前后车速增量统计表

升挡前原始挡位	20％	40％	60％	80％	100％
						2	Δν<sub>2_20％</sub>	Δν<sub>2_40％</sub>	Δν<sub>2_60％</sub>	Δν<sub>2_80％</sub>	Δν<sub>2_100％</sub>
3	Δν<sub>3_20％</sub>	Δν<sub>3_40％</sub>	Δν<sub>3_60％</sub>	Δν<sub>3_80％</sub>	Δν<sub>3_100％</sub>
						4	Δν<sub>4_20％</sub>	Δν<sub>4_40％</sub>	Δν<sub>4_60％</sub>	Δν<sub>4_80％</sub>	Δν<sub>4_100％</sub>
5	Δν<sub>5_20％</sub>	Δν<sub>5_40％</sub>	Δν<sub>5_60％</sub>	Δν<sub>5_80％</sub>	Δν<sub>5_100％</sub>
						6	Δν<sub>6_20％</sub>	Δν<sub>6_40％</sub>	Δν<sub>6_60％</sub>	Δν<sub>6_80％</sub>	Δν<sub>6_100％</sub>

S4、获取各个挡位下车速与发动机转速的线性回归方程。针对步骤S4，根据各个挡位下的车速和发动机转速数据，通过回归分析方法确定各个挡位下车速和发动机转速之间的线性关系，得到固定挡位下车速与发动机转速的线性回归方程。

具体地，根据S1所述，换挡点位置发动机转速与加速踏板开度呈线性关系，即换挡点位置发动机转速可表示为r_switch＝a×P+b。根据所采集的各个挡位下的发动机转速和车速数据，通过回归分析方法确定各个挡位下车速和发动机转速之间的线性关系，得到固定挡位下车速与发动机转速的线性回归方程，2挡、3挡、4挡、5挡、6挡、7挡发动机转速与车速回归方程分别为：ν₂₂＝c₂r_switch+d₂，ν₃₂＝c₃r_switch+d₃，ν₄₂＝c₄r_switch+d₄，ν₅₂＝c₅r_switch+d₅，ν₆₂＝c₆r_switch+d₆，ν₇₂＝c₇r_switch+d₇，其中r_switch代表换挡点位置发动机转速，ν_i2代表第i挡换挡点位置对应的车速，c_i表示第i挡线性回归方程的斜率，d_i表示回归方程的与x轴的截距。各个挡位换挡点位置车速与发动机转速的回归分析结果如图11-16所示。

针对电动汽车主动发声系统虚拟发动机转速：采用虚拟发动机转速作为车辆车速和发动机声音频率之间的中间变量，根据车速大小计算虚拟发动机转速大小，主动发声系统根据虚拟发动机转速大小合成出对应频率的发动机声音，D挡加速行驶过程中，电动汽车主动发声系统虚拟发动机转速控制过程按照如下步骤进行。

S5、获取减速行驶过程中，发动机转速和变速器挡位随车速的变化曲线；

在室外水平光滑沥青路面上，将内燃机试验样车的变速器挡位置于D挡，踩下加速踏板加速行驶至变速器最高挡位下的某一较高车速(建议至少为120km/h)，此时松开加速踏板，使得车辆在D挡工况下减速行驶至最低车速，同步采集整个过程的发动机转速、车速和变速器挡位信号。

根据测试得到的发动机转速、车速、变速器挡位数据，分析并绘制出发动机转速和变速器挡位随车速的变化曲线，如图17所示，可以看出，D挡减速行驶过程中，发动机转速首先按照7挡的速比关系减速行驶，直至该挡位对应的最低转速，之后在发动机转速1000r/min实施换挡控制，依次降挡至6、5、4、3、2挡，最后稳定在2挡怠速转速位置。

针对电动汽车虚拟发动机转速：为了便于电动汽车主动发声系统声音频率的控制，采用虚拟发动机转速作为车辆车速和声音频率之间的中间变量，根据车速大小计算虚拟发动机转速大小，主动发声系统根据虚拟发动机转速大小合成出对应频率的声音。为了综合考虑电动汽车D挡加速和减速行驶过程中的虚拟发动机转速控制，需要根据传统内燃机汽车发动机转速的变化规律进行设定，进行电动汽车主动发声系统虚拟发动机转速控制策略的制定。具体步骤如下：

S60、根据主动发生系统虚拟发动机转速控制需求设定加速踏板开度间隔数及等间隔加速踏板开度区间。针对步骤S60进行不等间隔的加速踏板开度区间设置，将基于等间隔原则划分的第一个加速踏板开度区间划分出一个以0％为起点的小间隔加速踏板开度区间。

根据主动发声系统虚拟发动机转速控制需求及复杂程度，设定不同的加速踏板开度间隔数以及加速踏板开度区间，划分的间隔数越多，虚拟发动机转速控制曲线越多。例如表2所示，设置加速踏板开度间隔数为5，针对每个加速踏板开度区间设置间隔上限和下限值大小，其中下一个间隔的下限值等于上一个间隔的上限值。除了第1个加速踏板开度间隔区间下限值为0％，最后1个间隔区间的上限值为100％，原则上其他间隔区间的上限值和下限值可设置任意在0-100之间的数值。

表2加速踏板开度间隔划分及对应的换挡点发动机转速计算表

S6、根据步骤S1中的线性回归方程，计算不同加速踏板开度区间内的换挡点的虚拟发动机转速。②不同加速踏板开度区间车速与虚拟发动机转速关系曲线设定。根据步骤S1传统内燃机汽车D挡加速行驶过程中，变速器换挡点位置发动机转速大小与加速踏板开度的线性关系分析结果，进行主动发声系统不同加速踏板开度区间的虚拟发动机转速变化曲线设定，即在表2中不同的加速踏板开度区间内，以间隔上限值为依据，根据换挡点发动机转速与加速踏板开度的线性回归方程——r_switch＝a×P+b的计算结果，作为该加速踏板开度区间换挡点位置虚拟发动机转速，具体为：

当加速踏板开度区间处于[0,20％]范围时，换挡点位置虚拟发动机转速r_{switch_20％}＝a×20％+b,假设r_{switch_20％}＝1700r/min，虚拟发动机转速变化如图18所示，则整个转速变化可按照分为图中所述的11个车速区间，每一个车速区间内，车速与虚拟发动机转速呈现出线性变化关系，如表3所示。

表3 20％加速踏板开度下车速区间划分表

采用同样的方法进行其他加速踏板开度区间下虚拟发动机转速设置，同时设定各个加速踏板开度区间范围内车速区间及表格3中的主要参数，此处不再赘述。

S7、根据步骤S2中的线性回归方程，总结虚拟发动机转速与车速的关系，以此设置主动发声系统虚拟变速器各个挡位下虚拟发动机转速与车速的关系。

具体地，由于传统内燃机汽车变速器1挡速比较大，在此挡位下行驶的几率非常低，且由于发动机转速上升较快，声音品质感知也不好，因此，主动发声系统虚拟变速器挡位设置不将1挡列为考虑范围内，仅考虑2挡-7挡范围内的虚拟发动机转速控制方法的制定。根据步骤S2传统内燃机汽车各个挡位下发动机转速与车速的关系曲线，设定图18中各个虚拟挡位虚拟发动机转速与车速之间的线性关系曲线，即

r_i＝k_iν_i+b_i

其中，r_i表示第i挡下的虚拟发动机转速，ν_i表示第i挡下的车速，k_i和b_i分别表示线性方程的斜率与截距。在此基础上，设定挡位切换过程虚拟发动机转速与车速的线性关系曲线，也就是分别明确表2中各个车速区间左止点、右止点的车速和虚拟发动机转速，以及各个车速区间线段对应的斜率和截距。为了保证控制曲线的连续性，上一个车速区间的右止点的参数与下一个相邻车速区间左止点的参数相同。

S8、根据步骤S4中的线性回归方程，得到主动发声系统各个虚拟挡位下换挡点对应的车速与虚拟发动机转速的关系。具体地，根据步骤S4传统内燃机汽车车速与发动机转速之间的线性关系，主动发声系统各个挡位下换挡点位置对应的车速与虚拟发动机转速存在如下线性关系，即：

ν_i＝l_ir_i+m_i

其中，ν_i表示第i挡下的车速，r_i表示第i挡下的虚拟发动机转速，l_i和m_i分别表示线性方程的斜率与截距。根据上述车速与虚拟发动机转速的线性关系，在已知换挡点位置虚拟发动机转速，即已知表格3中各个虚拟挡位区间右止点位置虚拟发动机转速大小的情况下，可以求出相对应右止点的车速上限值大小。

S9、根据步骤S3中的回归方程，得到虚拟变速器升挡过程中发动机转速切换前后车速增量；针对步骤S9，根据步骤S3中的回归方程计算升挡过程车速增量大小，设置升挡过程中发动机转速切换前后车速增量，总结得到升挡后各个挡位下对应的最低车速，并根据步骤S7进一步分析得到该挡位下对应的最低虚拟发动机转速。

根据步骤S3换挡过程速度增量与挡位回归方程——Δν＝cg^-d进行升挡过程车速增量大小计算，其中Δν为换挡前后车速增量，g为换挡前变速器挡位，c为幂函数的幅值系数，d为幂数的绝对值。为了获得不同的换挡切换虚拟发动机转速控制体验，也可以适当调整的车速增量，但是各个虚拟挡位下虚拟发动机转速与车速始终保持步骤S7公式中的线性关系。

S10、根据步骤S5中的变速曲线，得到减速过程中虚拟发动机转速的线性控制曲线；针对步骤S10，将降挡过程中虚拟发动机转速控制曲线简化为线性曲线，并设定为基于不等间隔加速踏板开度划分原则中第一个小间隔加速踏板区间的虚拟发动机转速控制曲线。

根据步骤S5内燃机汽车D挡减速行驶过程发动机转速测试分析结果，在传统内燃机汽车D挡减速行驶过程中，发动机转速首先按照最高挡位下转速与车速的线性速比关系减速行驶，直至发动机转速降至该挡位对应的最低转速，之后会以1000r/min为换挡点的换挡曲线，从6挡降挡减速行驶至2挡怠速转速附近。这种在较低转速下实施换挡的发动机转速变化特性，通过在降挡过程中在低转速较小范围内的转速跳动，能够有效避免在较高转速下的转速跳动的声音频率和幅值的突变现象，带来更好的驾驶体验。

根据步骤S60中所述的加速踏板开度区间划分原则，在电动汽车减速行驶过程中，此时加速踏板开度处于[0,20％]范围内，主动发声系统将20％加速踏板开度下对应的虚拟发动机转速换挡点1700r/min附近实施降挡换挡控制，与传统内燃机汽车相比，换挡过程中虚拟发动机转速较高，且转速跳动范围较大，必然带来较大的声音频率和幅值的突变现象。为了避免这种现象的发生，采用如表4所示的加速踏板开度间隔划分原则，将加速踏板开度区间[0,20％]划分为更小的不等间间隔，如[0,5％]和(5,20％]。在减速行驶过程中，驾驶员通常会回收加速踏板开度甚至踩下制动踏板的方式进行操作，此时加速踏板开度将处于较小的开度区间(如不超过5％)，在这种情况下，根据虚拟发动机转速换挡控制策略，此时主动发声系统将按照较小的加速踏板开度(如5％)的转速控制曲线，也就是类似图17传统内燃机汽车D挡减速过程的转速控制曲线进行转速控制，使得系统在D挡减速行驶过程中能够在较低的转速范围内实现虚拟发动机转速的换挡控制，从而确保系统在D挡减速行驶过程中不会出现因在较高转速下换挡带来频率和幅值突变的现象。根据步骤S6所述，系统可以根据加速踏板开度区间的大小设置不同的控制曲线，每一个控制曲线可以设置若干个虚拟发动机转速控制区间，理论上可以通过输入任意的左止点和右止点(或者线性方程的斜率和截距)进行参数设置，考虑到加速和减速行驶工况下加速踏板开度的较大差异，可以在一个合适的较小的加速踏板开度，设置如图19所示的虚拟发动机转速控制曲线，即将图17中50km/h以内低车速段连续换挡过程简化为图19中一条线段，取消了减速过程的换挡过程，完全消除减速过程中因换挡带来的不平顺转速变化，并且通过合理地设置第1个加速踏板开度区间，这一减速过程虚拟发动机转速控制策略能够覆盖大部分减速行驶工况，同时能够规避大部分加速行驶工况。

表4加速踏板开度间隔划分及对应的换挡点发动机转速计算表

S11、根据步骤S6至S10，设定D挡加速和减速行驶主动发声系统虚拟发动机转速控制逻辑；

S12、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。具体地，基于加速踏板开度、车速及挡位的虚拟发动机转速控制方法，换挡点位置虚拟发动机转速随加速踏板开度的变化呈线性变化关系，不同的加速踏板开度下，在与加速踏板开度呈线性关系的发动机转速位置实施换挡策略操作，同时主动发声系统依据虚拟发动机转速的控制实时产生与发动机转速相对应的合成声音。合成声音为与虚拟发动机转速大小相对应频率的发动机声音。

合成声音能够与驾驶员踩下加速踏板的深度密切相关，从听觉角度更加真实自然地迎合驾驶员的驾驶行为，通过声音提升电动汽车的驾驶激情与乐趣。

综上所述，对于电动汽车主动发声系统，采用不等间隔的加速踏板开度区间设置的控制策略，能够同时兼顾D挡加速和减速行驶虚拟发动机转速的控制需求，具体为：在D挡加速行驶过程中，系统通过接收到的加速踏板开度信号确定步骤②中预先定义好的、与当前加速踏板开度对应的虚拟发动机转速控制曲线，在这种情况下，系统能够根据驾驶员踩下加速踏板开度的深度，控制系统在不同的虚拟发动机转速换挡点实施换挡操作，进一步通过虚拟发动机转速的变化控制声音频率的变化，从而将主动发声系统产生的声音与驾驶员的驾驶行为融合在一起；在D挡减速行驶过程中，系统将按照第1个加速踏板区间的虚拟发动机转速控制曲线进行减速过程的转速控制，能够在较低的转速范围内实现虚拟发动机转速的减速过程控制，确保不会出现较为明显的频率和幅值突变现象。

这种综合考虑加速和加速过程的电动汽车主动发声系统虚拟发动机转速控制方法，根据加速踏板开度和车速实现虚拟发动机转速的控制，采用不等间隔的加速踏板开度区间划分原则，在加速行驶过程中，不同加速踏板开度区间换挡点位置对应的虚拟发动机转速与加速踏板开度呈线性关系，从而在加速行驶过程中使得系统能够随着加速踏板开度大小确定换挡点位置虚拟发动机转速大小，能够将主动发声系统虚拟发动机转速控制与驾驶员的驾驶行为密切相关；在减速行驶过程中，系统将按照表4中的第1个加速踏板开度间隔区间对应曲线控制虚拟发动机转速，即采用图17所示的控制曲线，使得在减速过程中系统能够在较低的转速范围内进行虚拟发动机转速换挡控制，也可采用图19所示的简化控制曲线，取消了减速过程的换挡过程，可以完全消除减速过程中因换挡带来的不平顺转速变化。因此，该方法不仅能够实现加速行驶过程随加速踏板开度大小实现不同虚拟发动机转速换挡点的换挡控制，还能兼顾减速行驶过程，使得减速过程系统的转速变化不会产生不平顺和较为突兀的声音和幅值变化。

本实施例还提供了一种车辆，其采用了如上所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法。

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 (11)

1.一种电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

针对传统内燃机试验样车：

S1、获取变速器升挡过程换挡点发动机转速与加速踏板开度的线性回归方程；

S2、获取各个挡位下发动机转速与车速的线性回归方程；

S3、获取换挡过程速度增量与挡位之间的幂函数回归曲线和回归方程；

S4、获取各个挡位下车速与发动机转速的线性回归方程；

S5、获取减速行驶过程中，发动机转速和变速器挡位随车速的变化曲线；

针对电动汽车虚拟发动机转速：

S6、根据步骤S1中的线性回归方程，计算不同加速踏板开度区间内的换挡点的虚拟发动机转速；

S7、根据步骤S2中的线性回归方程，总结虚拟发动机转速与车速的关系，以此设置主动发声系统虚拟变速器各个挡位下虚拟发动机转速与车速的关系；

S8、根据步骤S4中的线性回归方程，得到主动发声系统各个虚拟挡位下换挡点对应的车速与虚拟发动机转速的关系；

S9、根据步骤S3中的回归方程，得到虚拟变速器升挡过程中发动机转速切换前后车速增量；

S10、根据步骤S5中的变速曲线，得到减速过程中虚拟发动机转速的线性控制曲线；

S11、根据步骤S6至S10，设定D挡加速和减速行驶主动发声系统虚拟发动机转速控制逻辑；

S12、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。

2.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，根据步骤S1中的线性回归方程，得到在相同的加速踏板开度下D挡加速行驶，变速器升挡过程中将在相同的发动机转速位置附近进行换挡，同时换挡位置的发动机转速与加速踏板开度呈线性关系。

3.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，针对步骤S2，在固定的变速器挡位下，发动机转速与车速呈线性关系，与加速踏板开度没有关系；

根据各个挡位下的发动机转速和车速数据，通过回归分析方法确定各个挡位下发动机转速和车速之间的线性关系，得到各个挡位下发动机转速与车速的线性回归方程。

4.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，针对步骤S3，根据各个加速踏板开度下D挡加速行驶测试结果，统计出不同加速踏板开度和不同挡位之间切换的车速增量，将速度增量和挡位数据绘制成散点图，并进行回归分析，得到换挡过程速度增量与挡位之间的幂函数回归曲线和回归方程。

5.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，针对步骤S4，根据各个挡位下的车速和发动机转速数据，通过回归分析方法确定各个挡位下车速和发动机转速之间的线性关系，得到固定挡位下车速与发动机转速的线性回归方程。

6.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，针对步骤S5，根据D挡减速行驶过程中发动机挡位和变速器挡位随车速的变化数据，得到D挡减速行驶过程发动机转速与挡位的变化规律。

7.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，在步骤S6之前包括步骤S60，根据主动发生系统虚拟发动机转速控制需求设定加速踏板开度间隔数及等间隔加速踏板开度区间。

8.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，在步骤S7中，设置主动发声系统虚拟变速器1挡至6挡下虚拟发动机转速与车速的关系。

9.根据权利要求4所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，针对步骤S9，根据步骤S3中的回归方程计算升挡过程车速增量大小，设置升挡过程中发动机转速切换前后车速增量，总结得到升挡后各个挡位下对应的最低车速，并根据步骤S7进一步分析得到该挡位下对应的最低虚拟发动机转速。

10.根据权利要求1所述的电动汽车主动发声系统转速控制方法，其特征在于，针对步骤S10，将降挡过程中虚拟发动机转速控制曲线简化为线性曲线。

11.一种车辆，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转速控制方法。

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