CN114361654B - 一种电池脉冲加热声音优化控制方法、装置及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池脉冲加热声音优化控制方法，包括：在脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放乐谱；按照待播放乐谱的各音符和各音符所选取的音调，确定每一音符的声音频率和节拍；每从待播放乐谱中读取到一个目标音符，判断目标音符的声音频率是否位于预设声音频率范围内；若位于，确定与目标音符的声音频率对应的IGBT的目标开关频率，并根据目标音符的节拍确定所需求的目标周期；在目标周期内，向IGBT输入目标开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在IGBT输出的电流值与脉冲电流请求值的差值超过预设范围，通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近脉冲加热电流请求值；若未位于，则基于声音频率控制外部发声器发声。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池脉冲加热的声音优化策略。
背景技术
在低温环境下，锂电池中的锂离子活性降低，严重影响电池的充放电性能，从而导致电动车在低温环境下的动力性表现较差，甚至在极端情况下，电池完全不能为车辆提供动力。因此在低温环境中，为保持电池的充放电性能，需对电池进行加热。
电池加热的方法有诸多种，如电池的PTC薄膜加热、外部循环水加热、脉冲交流电流加热。脉冲交流电流加热与PTC薄膜加热和外部循环水加热的方法相比，它具有结构简单、成本低、加热速率快等优势，但在采用脉冲交流电流加热的过程中，需考虑交流电流频率对电池寿命的影响。低频率的脉冲交流电流会导致电池出现析锂的现象，因此电池脉冲交流电流加热需要采用高频率的交流电流。
在采用高频的交流电流脉冲加热过程中，电机系统中的滤波电容、电感、线圈等部件在大幅高频交流电流的电磁力激励下产生振动，通过电机壳体和电控盖板等薄壁件辐射出高频的声音。然而人耳对高频的声音比较敏感，严重影响脉冲加热过程中车内外驾乘人员的主观感受。
发明内容
本发明提供了一种电池脉冲加热声音优化控制方法、装置及汽车，主要是通过控制电机IGBT的开关频率和配合控制外部发声器的声音频率，将脉冲加热过程中产生的令人烦躁的定频声音优化为具有完整音乐旋律的声音。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种电池脉冲加热声音优化控制方法，包括：
步骤S1，在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放乐谱；
步骤S2，按照所述待播放乐谱的各音符和各音符所选取的音调，确定每一音符的声音频率和节拍；
步骤S3，每从所述待播放乐谱中读取到一个目标音符，则判断所述目标音符的声音频率是否位于预设声音频率范围内；预设声音频率范围是基于IGBT的最优开关频率范围所确定的；
步骤S4，若目标音符的声音频率位于预设声音频率范围内，则确定与所述目标音符的声音频率对应的IGBT的目标开关频率，并根据所述目标音符的节拍确定使IGBT按照所述目标开关频率输出所需求的目标周期；
步骤S5，在所述目标周期内，向IGBT输入所述目标开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值；
步骤S6，若目标音符的声音频率未位于预设声音频率范围内，则基于所述声音频率控制车辆上搭载的外部发声器发声。
优选地，步骤S1中，待播放曲谱为从预设的多首曲谱随机选取或由驾驶员从预设的多首曲谱中主动选取得到。
优选地，步骤S4中，通过预存的开关频率MAP，查表得到与各目标音符的声音频率对应的目标开关频率；
所述开关频率MAP中记录有多组数据，一组数据包括：一个声音频率及与其对应的目标开关频率。
优选地，步骤S3中，IGBT的最优开关频率范围通过预先试验得到，且IGBT的最优开关频率范围与电池加热速率和电池加热寿命相关。
本发明还提供了一种电池脉冲加热声音优化控制装置，包括：
获取模块，用于在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放乐谱；
第一确定模块，用于按照所述待播放乐谱的各音符和各音符所选取的音调，确定每一音符的声音频率和节拍；
判断模块，用于每从所述待播放乐谱中读取到一个目标音符，则判断所述目标音符的声音频率是否位于预设声音频率范围内；预设声音频率范围是基于IGBT的最优开关频率范围所确定的；
第二确定模块，用于若目标音符的声音频率位于预设声音频率范围内，则确定与所述目标音符的声音频率对应的IGBT的目标开关频率，并根据所述目标音符的节拍确定使IGBT按照所述目标开关频率输出所需求的目标周期；
第一控制模块，用于在所述目标周期内，向IGBT输入所述目标开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值；
第二控制模块，用于若目标音符的声音频率未位于预设声音频率范围内，则基于所述声音频率控制车辆上搭载的外部发声器发声。
本发明还提供了一种汽车，该汽车包括上述的电池脉冲加热声音优化控制装置。
本发明的技术效果为：
通过控制电机IGBT的开关频率和配合控制外部发声器的声音频率，将脉冲加热过程中产生的令人烦躁的定频声音优化为具有完整音乐旋律的声音，提高用户使用体验。
附图说明
图1为本实施例中脉冲加热的电流频率与有效电流幅值和加热速率关系图；
图2为本实施例中加热声音频率与电流频率对应图；
图3为本实施例中外部发声器的结构组成图；
图4为本实施例中优化前后的声音频谱效果对比图；
图5为本实施例中的脉冲加热声音优化控制的步骤图。
具体实施方式
本发明首先要确定电池脉冲加热过程中加热电流的最优频率范围。在研发过程中发现脉冲加热电流的开关频率除了会影响电池的寿命外还会对加热有效电流的幅值和电池加热速率有影响，如图1。加热电流的频率越高，加热有效电流越小，加热速率越慢。因此，同时考虑加热电流频率对电池加热速率和电池寿命的影响，加热电流的频率只能在f影响寿命～f影响加热性能范围内。
其次，本发明过程中需要确定脉冲加热过程中产生的声音频率。通过研究过程中的测试数据发现，加热产生的声音频率与加热电流的频率一一对应，如图2。因此，脉冲加热过程中产生的声音频率在f影响寿命～f影响加热性能范围所对应的预设声音频率范围内。
然后，本发明的关键在于如何优化脉冲加热过程中的f影响寿命～f影响加热性能之间的定频噪声。本发明人从音乐谱曲中得到启示，乐谱中各音符的音调与所产生的声音频率有一一对应的关系，如下表1所示。
| 音符及音调 | 声音频率(Hz) | 音符及音调 | 声音频率(Hz) |
| 低1DO | 262 | 中5SO | 784 |
| 低2RE | 294 | 中6LA | 880 |
| 低3MI | 330 | 中7XI | 988 |
| 低4FA | 349 | 高1DO | 1046 |
| 低5SO | 392 | 高2RE | 1175 |
| 低6LA | 440 | 高3MI | 1318 |
| 低7XI | 494 | 高4FA | 1397 |
| 中1DO | 523 | 高5SO | 1568 |
| 中2RE | 587 | 高6LA | 1760 |
| 中3MI | 659 | 高7XI | 1967 |
| 中4FA | 698 |
表1
因而可将脉冲加热过程中在f影响寿命～f影响加热性能之间的电流频率选定为乐谱中的音符频率，再利用外部发声器配合发出一首完整曲谱中所缺的音符频率，两者共同组成一首完整的乐谱，将脉冲加热定频噪声优化为一首具有音乐旋律声音。
然后，本发明需要考虑如何实现音符频率的控制。经过试验发现，脉冲加热过程中，产生的交流电流频率是IGBT开关频率的二分之一，因而可通过控制IGBT的开关频率来控制电流频率，而电流频率又与声音频率是一一对应的，从而通过控制IGBT的开关频率来控制脉冲加热声音的音符频率。
外部发声器可以参考音响发声的原理，外部发声器可由PWM程序储存控制模块、PWM转音频模块、功率放大器模块、扬声器组成，如图3。在外部发声控制器中写入的所需要频率的PWM信号，然后通过PWM转音频模块转换为电信号，再将电信号放大，通过扬声器播放完整曲谱中所缺的音调频率的声音，从而实现对外部发声器音调频率的控制及发声。
最后，本发明需要考虑如何在脉冲加热过程中将两部分独立的音调谱写成乐谱。一首完整的乐谱除了音调外还需要有节拍，因此我们可以选定一首完整的乐谱，按乐谱的音符的音调和节拍分别在电机控制器(控制开关频率)和外部发声器的控制器中编写存储控制程序。在脉冲加热过程中由电机控制器将开始运行的信号给到外部发声控制器，同时运行两个控制器的程序，从而将脉冲加热产生的令人烦躁的定频声音优化为具有完整音乐旋律的声音，如图4。
如图5，利用上述原理，本发明实施例提供了一种电池脉冲加热声音优化控制方法，包括：
步骤S1，在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放乐谱。
其中，待播放曲谱为从预设的多首曲谱随机选取或由驾驶员从预设的多首曲谱中主动选取得到。
步骤S2，按照所述待播放乐谱的各音符和各音符所选取的音调，确定每一音符的声音频率和节拍。
步骤S3，每从所述待播放乐谱中读取到一个目标音符，则判断所述目标音符的声音频率是否位于预设声音频率范围内；预设声音频率范围是基于IGBT的最优开关频率范围所确定的。
IGBT的最优开关频率范围通过预先试验得到，且IGBT的最优开关频率范围与电池加热速率和电池加热寿命相关。
步骤S4，若目标音符的声音频率位于预设声音频率范围内，则确定与所述目标音符的声音频率对应的IGBT的目标开关频率，并根据所述目标音符的节拍确定使IGBT按照所述目标开关频率输出所需求的目标周期。
其中，通过预存的开关频率MAP，查表得到与各目标音符的声音频率对应的目标开关频率；
所述开关频率MAP中记录有多组数据，一组数据包括：一个声音频率及与其对应的目标开关频率。
步骤S5，在所述目标周期内，向IGBT输入所述目标开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值；
步骤S6，若目标音符的声音频率未位于预设声音频率范围内，则基于所述声音频率控制车辆上搭载的外部发声器发声。
其中，电机控制器将对应的声音频率输出给外部发声控制器，外部发声控制器控制外部发声器按照声音频率发声的原理为现有技术。
本发明还提供了一种电池脉冲加热声音优化控制装置，包括：
获取模块，用于在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放乐谱；
第一确定模块，用于按照所述待播放乐谱的各音符和各音符所选取的音调，确定每一音符的声音频率和节拍；
判断模块，用于每从所述待播放乐谱中读取到一个目标音符，则判断所述目标音符的声音频率是否位于预设声音频率范围内；预设声音频率范围是基于IGBT的最优开关频率范围所确定的；
第二确定模块，用于若目标音符的声音频率位于预设声音频率范围内，则确定与所述目标音符的声音频率对应的IGBT的目标开关频率，并根据所述目标音符的节拍确定使IGBT按照所述目标开关频率输出所需求的目标周期；
第一控制模块，用于在所述目标周期内，向IGBT输入所述目标开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值；
第二控制模块，用于若目标音符的声音频率未位于预设声音频率范围内，则基于所述声音频率控制车辆上搭载的外部发声器发声。
本发明还提供了一种汽车，包括上述的电池脉冲加热声音优化控制装置。
本发明上述实施例，通过控制电机IGBT的开关频率和配合控制外部发声器的声音频率，将脉冲加热过程中产生的令人烦躁的定频声音优化为具有完整音乐旋律的声音。
Claims (6)
1.一种电池脉冲加热声音优化控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1，在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放乐谱；
步骤S2，按照所述待播放乐谱的各音符和各音符所选取的音调，确定每一音符的声音频率和节拍；
步骤S3，每从所述待播放乐谱中读取到一个目标音符，则判断所述目标音符的声音频率是否位于预设声音频率范围内；预设声音频率范围是基于IGBT的最优开关频率范围所确定的；
步骤S4，若目标音符的声音频率位于预设声音频率范围内，则确定与所述目标音符的声音频率对应的IGBT的目标开关频率，并根据所述目标音符的节拍确定使IGBT按照所述目标开关频率输出所需求的目标周期；
步骤S5，在所述目标周期内，向IGBT输入所述目标开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲加热电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值；
步骤S6，若目标音符的声音频率未位于预设声音频率范围内，则基于所述声音频率控制车辆上搭载的外部发声器发声。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，待播放曲谱为从预设的多首曲谱随机选取或由驾驶员从预设的多首曲谱中主动选取得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，通过预存的开关频率MAP，查表得到与各目标音符的声音频率对应的目标开关频率；
所述开关频率MAP中记录有多组数据，一组数据包括：一个声音频率及与其对应的目标开关频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，IGBT的最优开关频率范围通过预先试验得到，且IGBT的最优开关频率范围与电池加热速率和电池加热寿命相关。
5.一种电池脉冲加热声音优化控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于在动力电池的脉冲加热功能开启时，获取脉冲加热电流请求值和待播放乐谱；
第一确定模块，用于按照所述待播放乐谱的各音符和各音符所选取的音调，确定每一音符的声音频率和节拍；
判断模块，用于每从所述待播放乐谱中读取到一个目标音符，则判断所述目标音符的声音频率是否位于预设声音频率范围内；预设声音频率范围是基于IGBT的最优开关频率范围所确定的；
第二确定模块，用于若目标音符的声音频率位于预设声音频率范围内，则确定与所述目标音符的声音频率对应的IGBT的目标开关频率，并根据所述目标音符的节拍确定使IGBT按照所述目标开关频率输出所需求的目标周期；
第一控制模块，用于在所述目标周期内，向IGBT输入所述目标开关频率和预设的占空比，使IGBT输出电流，在所述IGBT输出的电流值与所述脉冲加热电流请求值的差值超过预设范围，则通过控制IGBT调整占空比，使IGBT的电流值逐渐靠近所述脉冲加热电流请求值；
第二控制模块，用于若目标音符的声音频率未位于预设声音频率范围内，则基于所述声音频率控制车辆上搭载的外部发声器发声。
6.一种汽车，其特征在于，包括权利要求5所述的电池脉冲加热声音优化控制装置。
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