CN112677897A - 控制车辆的内部声音的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种控制车辆的内部声音的系统，该系统对基于发动机运行状态的额外声音的频率进行相变以增加电流密度，从而通过增加电流密度来抑制信号失真。因此，减少或最小化当产生额外声音时由放大器电流的过度使用引起的失真现象，并且抑制在振动发生器和车辆的框架中产生不必要的噪声。

Description

控制车辆的内部声音的方法和系统

技术领域

本公开涉及一种控制车辆的内部声音的方法和系统。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

近来，国内外电动车辆和混合动力车辆的新技术的开发一直在进行。由于驾驶员在驾驶车辆时没有意识到驾驶感觉而可能发生事故。因此，电动车辆和混合动力车辆在行驶时应具有最小程度的噪声标准。

此外，除了电动车辆和混合动力车辆之外，即使是普通车辆，在高速行驶时产生发动机声音和排气声音以及额外的行驶声音，以在高速行驶时产生运动的驾驶感觉。

单独产生行驶声音是通过分析发动机转速、发动机扭矩、车辆速度和加速器踏板的位置，并且根据车辆的驾驶状态，通过振动发生器在车辆内部产生声音作为行驶声音。

这种振动发生器设置有用于增加信号的功率的放大器。但是，由于放大器自身的特性，发生在特定区域中电流失真的现象。

换句话说，当产生行驶声音时，通过基于驾驶状态的算法根据给定情况来产生数字信号，并且将数字信号转换为模拟信号后，执行根据实际电流放大模拟信号的输出信号的过程。在此，当车辆进入高RPM区域时，由于放大器的电流的过度使用而发生失真现象，从而产生谐波分量，因此在振动发生器和车身中产生不必要的噪声。

上述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，而并非旨在表示本公开落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

发明内容

本公开提供了一种控制车辆的内部声音的方法和系统。特别地，该方法和系统被配置为减少或最小化当产生额外声音时由于放大器电流的过度使用而可能出现失真的现象，从而抑制或防止振动发生器和车身产生不必要的噪声。

在本公开的一种形式中，提供一种控制车辆的内部声音的方法，该方法被配置为将与车辆的发动机声音和排气声音对应的额外声音传输到车辆的内部，该方法包括：控制器分析具有基于发动机运行状态的不同频率的多个阶次(order)；控制器对多个阶次中的一个或多个阶次应用预先存储的用于校正的相位信号；以及控制器合成应用预先存储的用于校正的相位信号的阶次，以输出用于产生额外声音的驱动信号。

在一种形式中，应用预先存储的用于校正的相位信号可以包括：将多个阶次基于根据频率的信号波形的周期一致的阶次进行分组；以及对各组应用预先存储的用于校正的相位信号。

在另一种形式中，应用预先存储的用于校正的相位信号可以包括：将根据阶次的频率的最大公因数彼此一致的阶次进行分组。

在其它形式中，合成阶次可以包括：合成应用预先存储的用于校正的相位信号的每个组的阶次。

可以以每个组设置预先存储的用于校正的相位信号的相位，以使基于每个组的阶次的频带的最大电流振幅和最小电流振幅小于或等于预设电流值。

预先存储的用于校正的相位信号可以通过导出根据多个阶次中的一些阶次的频带中微分系数变为零的值来导出最大电流振幅和最小电流振幅，并且可以将最大电流振幅和最小电流振幅导出为小于或等于预设电流值的相位值。

在一种形式中，在合成阶次时，在合成每个组的阶次之后，应用预设增益值以输出用于额外声音的驱动信号。

在本公开的另一方面，提供一种控制车辆的内部声音的系统，该系统被配置为将与车辆的发动机声音和排气声音对应的额外声音传输到车辆的内部，该系统可以包括：声音模块，被配置为传输基于发动机运行状态的额外声音；以及控制器，被配置为控制声音模块的额外声音。特别地，控制器分析具有基于发动机运行状态的不同频率的多个阶次，对多个阶次中的一个或多个阶次应用预先存储的用于校正的相位信号，并且合成应用预先存储的用于校正的相位信号的多个阶次中的阶次，以输出用于产生额外声音的驱动信号，从而使得声音模块将额外声音作为驱动信号来传输。

控制器可以基于频率将多个阶次中的阶次进行分组，并且可以对各组应用预先存储的用于校正的相位信号。

控制器可以根据频率将周期一致的阶次进行分组，并且可以分为多个组。

控制器可以合成应用预先存储的用于校正的相位信号的每个组的阶次。

预先存储的用于校正的相位信号可以是以每个组设置的相位，以使在合成每个组的阶次时，频带的最大电流振幅和最小电流振幅小于或等于预设电流值。

在合成每个组的阶次之后，控制器可以应用预设增益值以输出用于额外声音的驱动信号。

具有如上所述配置的控制车辆的内部声音的方法和系统可以对基于发动机运行状态的额外声音的频率进行相变以增加电流密度，从而通过增加电流密度来抑制或防止信号失真。因此，本公开可以有效地抑制在产生额外声音时由放大器电流的过度使用引起的失真现象的发生，从而防止在振动发生器和车辆的框架中产生不必要的噪声。

根据本文提供的描述，其它应用领域将变得显而易见。应理解的是，描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了能够充分地理解本公开，将参照附图描述通过示例的方式给出的本公开的各种形式，其中：

图1和图2是示出控制车辆的内部声音的方法的流程图；

图3是示出根据发动机转速的频率的视图；

图4和图5是示出用于说明图1所示的控制车辆的内部声音的方法的相位的曲线图；

图6是示出图1所示的控制车辆的内部声音的方法的流程图；以及

图7是控制车辆的内部声音的系统的示意图。

本文描述的附图仅出于说明的目的，并非旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述在本质上仅是示例性的，并非旨在限制本公开、应用或用途。应理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

下文中，参照附图描述根据本公开的示例性形式的控制车辆的内部声音的方法和系统。

图1和图2是示出根据本公开的一种形式的控制车辆的内部声音的方法的流程图，图3至图6是用于说明图1所示的控制车辆的内部声音的方法的视图，图7是根据本公开的一种形式的控制车辆的内部声音的系统的示意图。

如图1至图3所示，控制车辆的内部声音的方法包括：确认步骤S10，分析具有基于发动机运行状态的不同频率的多个阶次；校正步骤S20，对多个阶次中的一个或多个阶次应用预先存储的用于校正的相位信号；以及输出步骤S30，合成应用用于校正的相位信号的多个阶次，并将其作为用于产生额外声音的驱动信号来输出。

在一种形式中，为了在车辆内部产生与发动机声音和排气声音对应的额外声音，可以设置扬声器，扬声器通过基于发动机运行状态的电信号发出类似于发动机声音或排气声音的声音。

本公开旨在减少或最小化由放大器自身的特性导致电流失真的现象，其中放大器产生扬声器的电信号，扬声器产生额外声音。为此，微控制器单元(MCU)接收基于发动机运行状态的控制器局域网(CAN)信号，并通过预设算法产生根据情况的声音波形，数字模拟转换器(DAC)将根据声音波形的数字信号转换为模拟信号，并且模拟信号通过放大器(AMP)被放大以匹配实际电流。在此，由于放大器自身的特性而发生电流失真现象，本公开减少了由失真现象引起的谐波分量，从而改善了产生嘎嘎声的问题。

详细地，执行确认步骤S10，该确认步骤10中分析具有基于发动机运行状态的不同频率的多个阶次。在此，发动机运行状态可以是发动机转速(RPM)和发动机负荷，并且分析根据发动机转速的发动机频率的变化。此外，阶次是基于发动机转速产生振动激振力的频率分量。例如，如图3所示，根据基于发动机转速的发动机频率设置阶次C2、C3......C(n)，并且针对每个阶次分析不同频率。即，在确认步骤S10中，预先存储根据发动机转速的阶次，并且针对每个阶次分析频率。可以根据扬声器和放大器的特性以及发动机的规格来设置阶次，并且可以预先导出并存储根据阶次的频率。

如上所述，当通过确认步骤S10分析多个阶次时，执行校正步骤S20，该校正步骤20中对一个或多个阶次应用预先存储的用于校正的相位信号。即，可以通过对根据多个阶次的频率应用预先存储的用于校正的相位信号来减小频带中的电流。

在此，在校正步骤S20中，可以将多个阶次基于根据频率的合成信号的周期一致的阶次进行分组，并且每个组可以应用预先存储的用于校正的相位信号。随后，输出步骤S30可以合成通过校正步骤S20应用用于校正的相位信号的每个组的阶次。

因此，可以对多个阶次应用每个用于校正的相位信号，但是当存储与各阶次对应的所有用于校正的相位信号时，需要很大的存储空间。因此，需要将多个阶次进行分组，以使根据频率的合成信号的周期一致，并且对每个组应用用于校正的相位信号。

在上述校正步骤S20中，使得各组的信号周期一致，因此可以分为多个组。如上所述，在将阶次进行分组时，仅在根据频率的周期一致的情况下，才可以通过用于校正的相位信号的应用和合成来导出优化值。因此，在将阶次进行分组时需要使周期一致。

因此，当将多个阶次进行分组以使根据频率的合成信号的周期一致并对每个组应用用于校正的相位信号时，每个组的频率形态保持相同，并且可以在合成时调整频带的最大电流和最小电流的振幅。由此，在本公开中，可以通过调整频带的电流振幅来防止由放大器的过量电流引起的失真现象。

同时，用于校正的相位信号可以以每个组设置相位，以使当合成每个组的阶次时，频带的最大电流振幅和最小电流振幅小于或等于预设电流值。在此，预设电流值是为了防止电流失真现象以避免嘎嘎声的产生，并且可以通过实验预先确定预设电流值。

详细地，为了导出最大电流振幅和最小电流振幅，根据阶次的频率的用于校正的相位信号是在根据每个阶次的频率(正弦波形图)中找到微分系数(斜率)变为零的位置。此时，当导出用于校正的相位信号时，通过导出在根据多个阶次中的一些阶次的频带中微分系数为0的值，而无需检查所有阶次的频率，可以仅使用一部分来导出可以分组的最大电流振幅和最小电流振幅。

换句话说，如果假设三个阶次来将f(t)＝Asin(2πf₁t)+Bsin(2πf₂t)+Csin(2πf₃t)进行微分，则可以计算为f′(t)＝A(2πf₁)cos(2πf₁t)+(2πf₂)cos(2πf₂t)+C(2πf₃)sin(2πf₃t)，由此导出f′(t)＝0的值。其中A是最大振幅，f是频率，t是时间。

由此，可以通过使用根据时间的一部分值而无需检查所有频率来导出最大电流振幅和最小电流振幅，并且可以根据周期内的一段时间利用一部分值。

使用该计算，可以通过以下等式导出用于校正的相位信号。

该等式可以进行如下微分：

在此，phase可以是相位信号，并且可以通过在f'(t)为0时导出包括在预设电流值中的phase来获得用于校正的相位信号。

即，如图4所示，当存在周期不一致的组A、B和C时，可以看出，合成每个组的波形的电流超过作为放大器特性的适当值的1A而达到2A。同时，如图5所示，当应用与组B和组C对应的用于校正的相位信号时，本公开可以示出合成每个组的波形的电流为1A以下。如上所述，当对每个组应用用于校正的相位信号时，电流密度随时间增加，利用该原理，减小或最小化根据放大器特性的电流失真。

参照图4和图5，基于每个组的频率和用于校正的相位信号是示例性的，并且可以考虑各种因素而应用各种值。

同时，在合成每个组的阶次之后，输出步骤S30可以应用预设增益值以输出用于额外声音的驱动信号。该步骤是为了输出用于额外声音输出的扬声器的驱动信号，并且在合成每个组的阶次之后，可以通过将增益值与合成信号相乘来导出放大器输出值。

在此，增益值基于车辆的行驶条件，并且应用增益值旨在形成与根据考虑到RPM、发动机扭矩、车辆速度等的各种行驶条件的发动机声音相同的额外声音。因此，可以根据放大器的输出值通过扬声器输出适合于车辆的行驶条件的额外声音。

如图6所示，在如上所述的本公开的一种形式中，本公开的控制方法如下。

在一种形式中，该方法执行收集基于发动机运行状态的信息的步骤S11。该步骤使MCU能够从各种传感器接收例如发动机转速(RPM)和发动机负荷的发动机运行状态信息作为CAN信号，并且通过预设算法根据情况生成声音波形。

此后，可以通过DAC将数字信号转换为模拟信号，并且基于根据多个阶次的频率数据执行分组步骤S12。在这种情况下，每个组可以将根据频率的合成信号的周期彼此一致的阶次进行分组，并且执行对每个组应用每个用于校正的相位信号的步骤S21。在图3中，假设存在三个组以及与每个组对应的用于校正的相位信号，可以看出，执行对每个组应用每个用于校正的相位信号的步骤S22。

如上所述，当对每个组应用用于校正的相位信号时，执行合成应用用于校正的相位信号的各组的步骤S31，然后在合成各组之后执行应用增益值的步骤S32。如上所述，当应用了增益值时，执行输出用于额外声音的驱动信号的步骤S33，从而可以通过声音模块生成额外声音作为最终输出的驱动信号。

同时，如图7所示，控制车辆的内部声音的系统将与车辆的发动机声音和排气声音对应的额外声音传输到车辆的内部，该控制车辆的内部声音的系统包括：声音模块10，用于传输基于发动机运行状态的额外声音；以及控制器20，其中控制器被设置为控制声音模块10的额外声音，并且分析具有基于发动机运行状态的不同频率的多个阶次并通过合成对多个阶次中的一个或多个阶次应用预先存储的用于校正的相位信号的多个阶次，输出用于产生额外声音的驱动信号，从而使得声音模块10将额外声音作为驱动信号来传输。

在此，声音模块10可以是通过基于发动机运行状态产生振动来产生额外声音的扬声器。控制器20可以设置有MCU、DAC和放大器，其中MCU接收基于发动机运行状态的信号输入并通过预设算法根据情况生成声音波形，DAC用于将根据声音波形的数字信号转换为模拟信号，放大器将模拟信号放大以匹配实际电流。此外，控制器20被配置为执行声音模块10的控制。

换句话说，由于控制器20分析基于发动机运行状态的阶次，并且执行相变以对每个阶次应用预先存储的用于校正的相位信号，因此在预定电流以下生成频率的波形，从而增加了电流密度并避免了嘎嘎声问题。

在此，控制器20将多个阶次基于根据频率的合成信号的周期一致的阶次进行分组。此时，控制器20可以划分为多个组，以使每个组的信号周期一致，并且可以对每个组应用预先存储的用于校正的相位信号。在此，控制器20可以执行根据多个阶次的频率进行分组，并且可以预先导出根据多个阶次的频率并存储在控制器20中。此后，控制器20可以合成应用用于校正的相位信号的每个组的阶次。

在此，当合成每个组的阶次时，可以以每个组针对频带的最大电流振幅和最小电流振幅小于或等于预设电流值的相位来设置由控制器20预设的相位信号。

此外，控制器20可以在合成每个组的阶次之后，通过应用预设增益值来输出用于额外声音的驱动信号。

因此，可以通过扬声器根据放大器的输出值来输出适合于车辆的行驶条件的额外声音。

可以通过非易失性存储器(未示出)和处理器(未示出)来实现根据本公开的示例性形式的控制器20，其中非易失性存储器被配置为存储与被开发以控制车辆的各种组件的操作的算法或用于再现算法的软件指令相关的数据，处理器被配置为使用存储在存储器中的数据来执行以下描述的操作。在此，存储器和处理器可以被实现为单独的芯片。可选地，存储器和处理器可以被实现为彼此集成的单个芯片。处理器可以采用具有一个或多个处理器的配置。

具有如上所述配置的控制车辆的内部声音的方法和系统可以对基于发动机运行状态的额外声音的频率进行相变以增加电流密度，从而通过增加电流密度来防止发生信号失真。因此，减少或最小化当产生额外声音时由放大器电流的过度使用引起的失真现象，并且抑制或防止在振动发生器和车身中产生不必要的噪声。

如上所述，已经参照特定示例性形式描述了本公开。然而，本领域技术人员将理解的是，在不脱离本公开的范围和思想的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (13)

1.一种控制车辆的内部声音的方法，所述方法将与所述车辆的发动机声音和排气声音对应的额外声音传输到所述车辆的内部，并且所述方法包括：

控制器分析具有基于发动机运行状态的不同频率的多个阶次；

所述控制器对所述多个阶次中的一个或多个阶次应用预先存储的用于校正的相位信号；以及

所述控制器合成应用所述预先存储的用于校正的相位信号的阶次，以输出用于产生所述额外声音的驱动信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

应用所述预先存储的用于校正的相位信号包括：

将所述多个阶次基于根据频率的信号波形的周期一致的阶次进行分组；以及

对各组应用所述预先存储的用于校正的相位信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，

应用所述预先存储的用于校正的相位信号包括：

将根据阶次的频率的最大公约数彼此一致的阶次进行分组。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，

合成阶次包括：

合成应用所述预先存储的用于校正的相位信号的每个组的阶次。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，

以每个组设置所述预先存储的用于校正的相位信号的相位，以使基于每个组的阶次的频带的最大电流振幅和最小电流振幅小于或等于预设电流值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，

所述预先存储的用于校正的相位信号通过导出根据所述多个阶次中的一些阶次的频带中微分系数变为零的值来导出所述最大电流振幅和所述最小电流振幅，并将所述最大电流振幅和所述最小电流振幅导出为小于或等于所述预设电流值的相位值。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，

在合成阶次时，在合成每个组的阶次之后，应用预设增益值以输出用于所述额外声音的所述驱动信号。

8.一种控制车辆的内部声音的系统，所述系统将与所述车辆的发动机声音和排气声音对应的额外声音传输到所述车辆的内部，并且所述系统包括：

声音模块，传输基于发动机运行状态的所述额外声音；以及

控制器，控制所述声音模块的额外声音，分析具有基于所述发动机运行状态的不同频率的多个阶次，对所述多个阶次中的一个或多个阶次应用预先存储的用于校正的相位信号，并且合成应用所述预先存储的用于校正的相位信号的所述多个阶次中的阶次，以输出用于产生所述额外声音的驱动信号，从而使得所述声音模块将所述额外声音作为所述驱动信号来传输。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，

所述控制器将所述多个阶次基于根据频率的合成信号的周期一致的阶次进行分组，并且对各组应用所述预先存储的用于校正的相位信号。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，

所述控制器使各组的信号的周期一致，并且分为多个组。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，

所述控制器合成应用所述预先存储的用于校正的相位信号的每个组的阶次。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，

以每个组设置所述预先存储的用于校正的相位信号的相位，以使在合成每个组的阶次时频带的最大电流振幅和最小电流振幅小于或等于预设电流值。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，

在合成每个组的阶次之后，所述控制器应用预设增益值以输出用于所述额外声音的所述驱动信号。

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