CN114643921A - 产生电动车辆的虚拟效果的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种产生电动车辆的虚拟效果的方法。所述方法包括：在电动车辆的行驶过程中，由控制器收集用于产生虚拟效果的车辆驾驶信息；以及由控制器基于收集到的车辆驾驶信息确定虚拟效果的特征。通过用于产生所确定的虚拟效果的特征的虚拟效果产生信号来产生虚拟效果；通过由控制器生成的虚拟效果产生信号使设置在电动车辆的座椅中的振动致动器运行。因此，振动致动器根据所确定的虚拟效果的特征产生振动，并且使座椅上的驾驶员或乘客体验振动。

Description

产生电动车辆的虚拟效果的方法

技术领域

本发明涉及一种产生电动车辆的虚拟效果的方法，更具体地涉及这样一种用于产生电动车辆的虚拟效果的方法，其中同时产生并提供虚拟声音和虚拟振动，其中虚拟声音模拟来自非电动车辆(例如内燃机车辆)的声音，虚拟振动模拟非电动车辆的加速和减速、行驶过程中的振动、换挡冲击等的感觉。

背景技术

众所周知，电动车辆(EV)是一种使用电机运行的车辆。电动车辆的动力系统包括：电池、逆变器、电机以及减速器，所述电池提供电力，用于驱动电机；所述逆变器连接至电池并且使电机运行；所述电机为车辆的驱动源并且经由逆变器连接至电池，用于充放电；所述减速器使电机的扭矩减小，并传递至驱动轮。

在此，在驱动电机时，逆变器将电池供应的直流电(DC)转换为交流电(AC)，并且通过电线将交流电施加至电机。在电机再生制动时，逆变器将电机产生的交流电转换为直流电，并且将直流电供应至电池以对电池进行充电。

与传统的内燃机车辆不同，通常的电动车辆不使用多挡位变速器，而是在电机与驱动轮之间设置了使用固定传动比的减速器。这是由于与根据工作点具有宽的能量效率分布范围并且仅在高速区间才能提供高扭矩的内燃机不同，电机具有针对工作点的相对较小的效率差异，并且能够仅通过电机的特性来实现低速高扭矩。

此外，由于内燃机的无法低速行驶的特性，因此装配有传统的内燃机动力系统的车辆需要起动机构，例如扭矩变换器或离合器。然而，在电动车辆的动力系统中，电机具有易于低速行驶的特性，因此不设置起动机构。由于电动车辆的动力系统的特性，所以不存在由内燃机车辆的动力系统中使用的扭转减振器、双质量飞轮等引起的固有振动特征。

与内燃机车辆不同，机械差异使得电动车辆能够提供平稳的驾驶体验，而不会因换挡而中断。传统的内燃机车辆的动力系统通过燃烧燃料来产生动力，而电动车辆的动力系统通过利用电池的电力驱动电机来产生动力。因此，与内燃机的扭矩不同，电动车辆的扭矩基本精确、平稳且响应迅速。

电动车辆的这些特性被认为是积极的，但是没有内燃机、变速器、离合器等会导致想要享受驾驶的驾驶员感到无聊。在高性能车辆的情况下，由内燃机的噪声、物理振动和热力学行为引起的各种效果可能对情绪很重要。电动车辆在行驶过程中没有振动当然是一个优势，因为没有振动能够带来柔和平稳的驾驶体验。然而，根据驾驶员的性格或车辆的运动性质，需要通过振动唤起情绪以产生令人愉悦的驾驶。

因此，需要一种技术使得电动车辆(其没有设置内燃机、变速器、离合器等)的驾驶员能够通过振动体验到内燃机车辆中可以感受到的加速和减速、行驶过程中的振动、换挡冲击等的感觉。此外，需要一种技术用于在电动车辆中产生与虚拟声音结合的虚拟振动。

上文仅仅旨在帮助理解本发明的背景，而并非旨在意指本发明落入本领域技术人员已经公知的现有技术的范围内。

发明内容

本发明致力于提供这样一种产生电动车辆的虚拟效果的方法，其中产生并提供虚拟振动，所述虚拟振动模拟内燃机车辆的加速和减速、行驶过程中的振动、换挡冲击等的感觉。此外，本发明致力于提供这样一种产生电动车辆的虚拟效果的方法，其中产生与虚拟声音结合的虚拟振动。

本发明的目的不限于上述目的，并且通过以下说明，本文中未描述的其它目的对于本发明所属领域的普通技术人员(在下文中称为“本领域技术人员”)将变得显而易见。

根据本发明的实施方案，一种产生电动车辆的虚拟效果的方法可以包括：在电动车辆的行驶过程中，由控制器收集用于产生虚拟效果的车辆驾驶信息；由控制器基于收集到的车辆驾驶信息确定虚拟效果的特征；由控制器生成用于产生所确定的虚拟效果的特征的虚拟效果产生信号；通过由控制器生成的虚拟效果产生信号使设置在电动车辆的座椅中的振动致动器运行，使得振动致动器根据所确定的虚拟效果的特征产生振动，并且使座椅上的驾驶员或乘客体验振动。

在本文中，车辆驾驶信息可以包括由加速踏板检测器检测到的驾驶员的加速踏板输入值、由速度检测器检测到的车辆的动力系统速度和由车辆速度检测器检测到的车辆速度中的一项。此外，车辆的动力系统速度可以是车辆的驱动电机的旋转速度、驱动轮的旋转速度和驱动轴的旋转速度中的一项。此外，在本发明的示例性实施方案中，控制器可以配置为根据由收集到的车辆驾驶信息所获得的车辆的驱动电机的扭矩指令来确定虚拟效果的特征。

另外，在本发明的示例性实施方案中，虚拟效果的特征可以包括由振动致动器产生的振动的量、幅度、周期和频带中的至少一项。车辆驾驶信息可以包括由加速踏板检测器检测到的驾驶员的加速踏板输入值、由速度检测器检测到的车辆的动力系统速度和由车辆速度检测器检测到的车辆速度中的一项，并且控制器可以配置为将振动的量确定为与驾驶员的加速踏板输入值、车辆的动力系统速度或车辆速度成比例的值。

产生电动车辆的虚拟效果的方法可以进一步包括：通过由控制器生成的虚拟效果产生信号使设置于电动车辆的声音设备运行，使得声音设备根据所确定的虚拟效果的特征产生虚拟声音。在本文中，虚拟声音可以是虚拟后燃烧声音、虚拟发动机声音或虚拟电机声音，所述虚拟后燃烧声音模拟来自内燃机车辆的排气系统的后燃烧声音；所述虚拟发动机声音模拟来自内燃机车辆的发动机的发动机声音；所述虚拟电机声音是想象的来自车辆的驱动电机的声音。

此外，在本发明的示例性实施方案中，用于产生虚拟声音的虚拟效果的特征可以包括通过声音设备输出虚拟声音的时间起始点，并且可以进一步包括虚拟声音的强度、持续时间、时间间隔、以及频带或者表示声音高低的音调的至少一项。虚拟效果可以是虚拟声音和虚拟振动，并且控制器可以配置为：确定用于产生虚拟声音的虚拟声音的特征，根据所确定的虚拟声音的特征来确定用于产生虚拟振动的虚拟振动的特征，并且根据所确定的虚拟声音的特征和所确定的虚拟振动的特征来生成虚拟效果产生信号，从而根据生成的虚拟效果产生信号使得振动致动器产生虚拟振动并且同时声音设备产生虚拟声音。

此外，当通过声音设备在电动车辆的内部产生虚拟声音时，利用传感器感测产生的虚拟声音，并且控制器可以配置为将感测到的虚拟声音信号转换为振动信号，并且控制器可以配置为将通过转换所得的振动信号用作用于产生虚拟振动的虚拟效果产生信号，使得振动致动器产生虚拟振动。此外，在本发明的示例性实施方案中，控制器可以配置为：将从声音设备输出之后由相应的传感器感测到的左声道的虚拟声音信号和右声道的虚拟声音信号合成，并且将合成的虚拟声音信号转换为振动信号。

控制器可以配置为使滤波器运行以对感测到的虚拟声音信号进行滤波，从而在感测到的虚拟声音信号中选择与低音或高音对应的频带或者选择确定的频带，并且控制器可以配置为将产生的信号转换为振动信号。控制器可以配置为对滤波后的虚拟声音信号进行包络处理，并且将滤波后的信号转换为振动信号。

根据本发明的产生电动车辆的虚拟效果的方法，可以在电动车辆中同时产生并提供虚拟振动和虚拟声音，其中虚拟声音模拟来自非电动车辆(例如内燃机车辆)的声音，虚拟声音模拟非电动车辆的加速和减速、行驶过程中的振动、换挡冲击等的感觉。此外，可以在电动车辆中产生与虚拟声音结合的虚拟振动。

附图说明

通过以下结合附图进行的详细描述将更为清楚地理解本发明的上述及其它目的、特征和其它优点，其中：

图1A为示意性地示出在根据本发明示例性实施方案的产生虚拟效果的方法中设置于座椅中的振动致动器的位置示意图；

图1B为示出在根据本发明示例性实施方案的产生虚拟效果的方法中振动致动器的数量和位置不同的几个示例的示意图；

图2为示出在根据本发明示例性实施方案的产生虚拟效果的方法中可用的振动致动器的示例的立体图；

图3为示出用于执行根据本发明示例性实施方案的虚拟效果产生过程的装置的配置框图；

图4和图5为示出根据本发明示例性实施方案的控制虚拟振动和虚拟声音的示例的示意图；以及

图6为示出在根据本发明示例性实施方案的产生虚拟效果的方法中通过处理感测到的虚拟声音信号来产生虚拟振动的过程的流程图。

具体实施方式

本发明示例性实施方案的具体结构和功能的描述仅用于说明根据本发明的实施方案的目的，根据本发明的实施方案可以以各种不同的形式实施。此外，本发明不应被解释为限于以下实施方案，而应被解释为包括在本发明的精神和范围内包含的所有变化、等同形式和替代。

同时，本发明中使用的术语“第一”、“第二”等可以用于描述各种元件，但这些元件不应被解释为限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件。类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

将理解的是，当元件被称为“联接”或“连接”至另一个元件时，前者可以直接地联接或连接至后者，或者在它们之间可以存在中间元件。相反，将理解的是，当元件被称为“直接联接”或“直接连接”至另一个元件时，不存在中间元件。应当以相同的方式来解释用于描述元件之间的关系的其它用语，例如“在......之间”、“直接在......之间”、“与......相邻”或“与......直接相邻”等。

贯穿于本说明书，相同的附图标记是指相同的元件。在本文使用的术语用于描述实施方案，但不限制本发明。在本说明书中，除非特别提及，否则单数形式包括复数形式。在本文使用的术语“包括”和/或“包括了”说明所述的组分、步骤、操作和/或元件的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其它的组分、步骤、操作和/或元件。

应理解的是，如在本文中所用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇和船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油能源的燃料)。如本文中所提到的那样，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如同时具有汽油动力和电力动力两者的车辆。

虽然示例性实施方案被描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是应理解的是示例性过程也可以由一个或多个模块来执行。此外，应理解的是术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备，并且具体地编程为执行本文所述的过程。存储器配置为存储模块，而处理器具体配置为执行所述模块以执行以下进一步描述的一个或更多个过程。

此外，本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非易失性计算机可读介质，其包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质还可以分布于网络连接的计算机系统，从而使得计算机可读介质通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)以分布方式存储和执行。

除非特别声明或者从上下文显而易见，否则如在本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的两个标准差内。“约”可理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另外明确表明，否则在本文提供的所有数值均用术语“约”修饰。

在下文，将参考附图来详细地描述本发明的示例性实施方案。本发明致力于提供一种产生并生成电动车辆的虚拟效果的方法，所述虚拟效果模拟在非电动车辆(例如内燃机车辆)中出现的声音和振动。在本文中，非电动车辆是指电动车辆以外的类型的车辆。更具体地，非电动车辆是指装配有与电动车辆的动力系统不同的动力系统的车辆。

例如，非电动车辆是装配有内燃机动力系统的内燃机车辆。在以下描述中，内燃机与发动机以具有相同含义的方式使用，这是本领域技术人员容易理解的技术细节。在本发明中，虚拟效果可以是虚拟声音和虚拟振动。更具体地，在本发明中，虚拟效果不会实际上出现在已知的电动车辆中，可以指模拟非电动车辆(例如内燃机车辆)中出现的声音和振动的虚拟声音和虚拟振动。

在本发明中，分别通过设置在电动车辆中的声音设备和振动致动器来产生虚拟声音和虚拟振动。需要说明的是，虚拟声音和虚拟振动是模拟非电动车辆的声音和振动的虚拟效果，实际上分别通过声音设备和振动致动器来产生，从而使得驾驶员或乘客能够在应用本发明的电动车辆中实际体验声音和振动。

执行根据本发明的虚拟效果产生过程的用于产生虚拟效果的装置可以包括：声音设备和振动致动器，所述声音设备产生并输出虚拟声音，所述振动致动器产生虚拟振动。振动致动器可以配置为在电动车辆中产生并提供虚拟振动，所述虚拟振动模拟非电动车辆(例如内燃机车辆等)的加速和减速、行驶过程中的振动、换挡冲击等的感觉。此外，如随后将描述的，振动致动器可以配置为产生并提供与虚拟声音结合的虚拟振动。

在本发明中，振动致动器可以设置在车辆的座椅中。在本文中，座椅可以是车辆内的任何座椅，包括驾驶员座椅、副驾驶员座椅、后排座椅等。在本发明中，设置在座椅中的振动致动器根据控制器(随后描述的第一控制器)生成的虚拟效果产生信号来运行并产生振动。换言之，在本发明中，控制器可以配置为通过生成用于产生期望振动的虚拟效果产生信号来使振动致动器运行。因此，坐在座椅上的驾驶员或乘客能够在身体上感受到由振动致动器产生的振动。

在下文中，在描述本发明的示例性实施方案时，将首先详细地描述设置在座椅中的振动致动器。图1A为示意性地示出在根据本发明示例性实施方案的产生虚拟效果的方法中设置于座椅中的振动致动器的位置示意图。此外，图1B为示出根据本发明示例性实施方案的用于产生虚拟效果的装置中振动致动器的数量和位置不同的几个示例的示意图。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案，用于产生虚拟效果的装置可以包括嵌入在座椅1中的振动致动器100，其作为配置为在电动车辆中产生如内燃机车辆中的振动的元件。在本文中，根据本发明的示例性实施方案，用于产生电动车辆的虚拟效果的装置可以包括嵌入在座椅1中的多个振动致动器100。

在本文中，如图1A所示，可以将确定数量的振动致动器100设置在车辆座椅1的靠背2和座椅底座3中。图1A示出在靠背2和座椅底座3分别设置两个振动致动器100。振动致动器100的数量用于说明性的目的，本发明并不限于此。设置在座椅1中的振动致动器100的数量或位置可以改变，如图1B的示例所示。

图1A的左图示出了这样的示例，其中振动致动器100设置为使得设置于靠背2中的振动致动器100在相对于车身方向的前后(例如水平)方向(参见箭头)上产生振动，而设置于座椅底座3中的振动致动器在相对于车身方向的上下(例如竖直)方向(参见箭头)上产生振动。此外，图1A的右图示出了这样的示例，其中振动致动器100设置为使得设置于靠背2和座椅底座3中的所有振动致动器100都在相对于车身方向的左右方向(参见箭头)上产生振动。

在本发明的示例性实施方案中，可以产生模拟换挡冲击的虚拟振动。因此，当存在根据用于形成虚拟换挡冲击的控制器的控制逻辑的换挡请求时，控制器配置为生成用于产生并生成虚拟效果的虚拟效果产生信号。在本文中，通过控制器生成的虚拟效果产生信号，座椅1内的振动致动器100运行并产生振动，从而使得电动车辆能够产生在内燃机车辆的变速器进行换挡时出现的振动冲击。

此外，当电动车辆匀速或加速行驶时，控制器可以配置为基于驾驶员的加速踏板输入值(APS值)、电机扭矩指令或动力系统速度来确定虚拟声音的音量，并且确定通过振动致动器产生的振动量和振动激振力。

在下文中，将参考下图详细地描述根据本发明示例性实施方案的用于产生电动车辆的虚拟效果的装置中可以使用的振动致动器的配置。

图2为示出在根据本发明示例性实施方案的产生虚拟效果的方法中可用的振动致动器的示例的立体图。在根据本发明示例性实施方案的产生电动车辆的虚拟效果的方法中，振动致动器100可以如上所述设置在靠背2和座椅底座3中(参见图1A和图1B)。此外，振动致动器100可以设置在靠背2和座椅底座3各自的泡沫垫内。如上所述，在振动致动器100设置在座椅1的泡沫垫内的情况下，当振动致动器100运行时，座椅上的驾驶员或乘客在身体上感受到由振动致动器产生的振动。

在本发明中，每个振动致动器100可以通过壳体110的端子112和连接至端子112的电线组件116而连接至驱动电路单元(未示出)。从而，当根据由控制器(随后描述的第一控制器)生成的虚拟效果产生信号通过在控制器内或外的驱动电路单元来施加用于产生振动的电信号(致动器驱动电流)时，电信号从驱动电路单元经由电线组件116输入至振动致动器100。关于振动致动器100，壳体110可以包括彼此组装以形成气密性内部空间的第一壳体111和第二壳体113。

换言之，可以根据电信号来执行振动致动器100的运行，使得振动致动器产生期望的振动。在本文中，电信号可以是根据虚拟效果产生信号运行的致动器驱动电流，由控制器调节的电流可以被施加至振动致动器100，使得振动致动器产生期望的振动。

同时，在根据本发明的产生虚拟效果的方法中，可以通过控制器和振动致动器产生与虚拟声音结合的虚拟振动。因此，控制器可以配置为基于车辆驾驶信息确定虚拟效果的特征，并且基于所确定的虚拟效果的特征的信息来产生虚拟效果产生信号。此外，控制器可以配置为根据所生成的虚拟效果产生信号来调整声音设备以使得声音设备输出虚拟声音，同时基于虚拟效果产生信号调整振动致动器的运行以使得振动致动器产生并输出期望的虚拟振动。

在本发明中，由声音设备产生并输出的虚拟声音以及由振动致动器人工产生的虚拟振动可以是根据车辆驾驶状态在电动车辆中产生的声音和振动，并且可以是虚拟声音和振动，所述虚拟声音和振动模拟来自动力系统与应用本发明的车辆的动力系统不同的车辆(例如内燃机车辆)的声音和振动。

在本发明中，虚拟声音可以是电动车辆的行驶过程中来自电机(其是电动车辆的驱动设备(动力机器))的电机声音。在本文中，电机声音是虚拟的电机声音，不是真实的电机声音，而是电动车辆的行驶过程中根据驾驶条件想象的来自电机的虚拟的电机驱动声音。

或者，在本发明中，虚拟声音可以是模拟行驶过程中来自发动机的发动机声音的虚拟发动机声音，发动机是与电动车辆的动力系统不同的动力系统(例如内燃机车辆的动力系统)的驱动设备(动力机器)。由于电动车辆没有发动机，因此虚拟发动机声音不是来自电动车辆的真实声音，而是虚拟声音。此外，虚拟发动机声音是电动车辆的行驶过程中根据驾驶条件想象的来自电动车辆的虚拟的发动机驱动声音。

此外，在本发明中，对应于车辆驾驶信息所产生的虚拟振动可以模拟发动机振动或车辆振动，或者可以模拟换挡冲击。换言之，在本发明中产生并实现的虚拟振动可以是模拟在内燃机车辆匀速、加速或减速行驶时出现的行驶振动的虚拟振动，或者可以是模拟内燃机车辆的换挡冲击的振动。

例如，当用于实现虚拟换挡功能的控制器的控制逻辑生成换挡信号时，振动致动器运行以产生用于产生换挡冲击的振动。或者，在本发明中产生并实现的振动可以模拟内燃机车辆中由后燃烧引起的振动。此外，在本发明中，在生成虚拟效果产生信号时使用的电动车辆的实际车辆驾驶条件(亦即，车辆驾驶信息)可以是驾驶员的加速踏板输入值、电机扭矩指令、动力系统速度等。或者，在生成虚拟效果产生信号时使用的车辆驾驶信息可以是车辆速度。

在虚拟声音中，虚拟驱动声音(亦即，虚拟电机声音或虚拟发动机声音)根据驾驶员对加速踏板的操作可以分为加速驱动声音、匀速驱动声音和减速驱动声音。可以设置为在加速踏板接合以运行时输出加速驱动声音，或者在释放加速踏板的压力(例如松开踏板)时输出匀速驱动声音或减速驱动声音。

动力系统速度是由传感器感测的车辆的动力系统组件的旋转速度，可以是驱动电机的旋转速度(电机速度)、驱动轮的旋转速度(驱动轮速度)或驱动轴的旋转速度(驱动轴速度)。或者，作为动力系统速度信息，可以使用作为虚拟变量的虚拟发动机速度。可以通过控制器将虚拟发动机速度计算为由传感器感测的动力系统速度的可变倍数值。在本文中，由传感器感测的动力系统速度可以是电机速度。在本文中，与电机速度相乘以计算虚拟发动机速度的系数的值可以是根据虚拟变速器、其传动比模型和虚拟当前挡位所确定的值。

此外，已知有一种产生电动车辆的虚拟换挡冲击的控制方法，从而在没有多挡位变速器的电动车辆中通过控制驱动电机的扭矩来产生并实现多挡位换挡冲击。此外，已知的是，在产生电动车辆的虚拟换挡冲击的控制过程中，虚拟发动机速度用作产生并实现多挡位换挡冲击所需的虚拟变量之一。

如上所述作为用于产生并实现多挡位换挡冲击的虚拟变量之一的虚拟发动机速度可以用作本发明中用于输出虚拟声音的虚拟变量。在本发明的示例性实施方案中，控制器(随后描述的第一控制器)可以配置为利用虚拟车辆速度和虚拟当前挡位的传动比信息来确定虚拟发动机速度。

在本文中，通过利用作为一条实际变量(输入变量)信息的实际电机速度和虚拟最终减速传动比，可以将虚拟车辆速度计算为与实际电机速度成正比的值。在本文中，虚拟最终减速传动比可以是控制器中预设的值。在本发明的示例性实施方案中，可以使用在电动车辆的行驶过程中测得的实际电机速度和虚拟最终减速传动比来计算虚拟车辆速度，并且可以通过虚拟车辆速度来实时计算虚拟发动机速度。

此外，可以通过虚拟车辆速度与虚拟当前挡位的虚拟传动比的乘积来获得虚拟发动机速度。或者，可以通过动力系统速度(例如电机速度等)与虚拟当前挡位的虚拟传动比的乘积来获得虚拟发动机速度。可以根据控制器中预设的换挡计划映射通过虚拟车辆速度和加速踏板输入值(APS值)来确定虚拟当前挡位。在本文中，可以使用实际车辆速度代替虚拟车辆速度。当如上所述确定出虚拟当前挡位时，与挡位对应的虚拟传动比和虚拟车辆速度或电机速度用于实时计算虚拟发动机速度。

当如上所述通过虚拟车辆速度和加速踏板输入值确定出虚拟当前挡位时，可以基于所确定的虚拟当前挡位的信息来计算虚拟发动机速度。在本文中，基于所获得的虚拟发动机速度的信息，可以在电动车辆中产生虚拟声音。如上所述，可以使用通过虚拟车辆速度和加速踏板输入值确定出的挡位信息，但是代替该挡位，可以将驾驶员利用换挡控制装置(例如换挡杆)换挡时选择的挡位用于产生虚拟声音。

图3示出用于执行根据本发明示例性实施方案的虚拟效果产生过程的装置的配置框图。如图所示，根据本发明的示例性实施方案，用于执行虚拟效果产生过程的装置可以包括：驾驶信息检测器12、第一控制器20和至少一个振动致动器100。驾驶信息检测器12可以配置为检测车辆驾驶信息。第一控制器20可以配置为基于由驾驶信息检测器12检测到的车辆驾驶信息来确定电动车辆行驶时的虚拟效果的特征，然后根据所确定的虚拟效果的特征来生成并输出用于产生虚拟效果的虚拟效果产生信号。至少一个振动致动器100根据从第一控制器20输出的虚拟效果产生信号来运行以产生虚拟振动。

此外，该装置可以包括声音设备，所述声音设备根据从第一控制器20输出的虚拟效果产生信号来运行以产生并输出虚拟声音。在本文中，声音设备可以包括声音发生器51、放大器52和扬声器53。声音发生器51可以配置为处理声源信号和虚拟效果产生信号以生成并输出用于产生虚拟声音的声音信号。放大器52和扬声器53(例如低音扬声器等)根据声音信号运行并输出虚拟声音。扬声器53可以设置在电动车辆的内部或其外部或两者中。优选地，可以在电动车辆中设置多个扬声器53并用于输出虚拟声音。

此外，在本发明中，第一控制器20可以配置为基于车辆驾驶信息生成并输出扭矩指令。第二控制器30可以配置为根据从第一控制器20输出的扭矩指令来使驱动设备41运行。第一控制器20和第二控制器30是这样的控制器，其参与用于在电动车辆中产生虚拟声音和虚拟振动的控制过程以及电动车辆的驱动的控制过程。

在下面的描述中，在第一控制器20与第二控制器30之间有区别地描述控制器，但是根据本发明的用于产生虚拟声音和虚拟振动的控制过程以及驱动的控制过程可以由单个集成的控制元件而不是多个控制器来执行。多个控制器和单个集成的控制元件可以统称为控制器，这样的控制器可以配置为执行下面描述的本发明的用于输出虚拟声音并产生虚拟振动的控制过程。在本文中，控制器可以统称为第一控制器20和第二控制器30。

此外，根据本发明的示例性实施方案，用于执行虚拟效果产生过程的装置可以包括接口11。接口11设置为使得驾驶员能够输入开启或关闭产生虚拟效果的功能，其中所述功能包括输出虚拟声音的功能和产生虚拟振动的功能。

在本发明的示例性实施方案中，可以使用任何装置作为接口11，使得电动车辆中的驾驶员能够操作开启和关闭产生虚拟效果的功能。例如，接口11可以是在电动车辆中设置的操作设备(例如按钮、开关等)，或者可以是音频视频导航(AVN)系统的输入设备、触摸屏等。

接口11可以连接至第一控制器20。因此，当驾驶员通过接口11输入开启或关闭操作时，来自接口11的开启信号或关闭信号被输入至第一控制器20。换言之，第一控制器20可以配置为识别从驾驶员输入的产生虚拟效果的功能的开启或关闭操作状态。

在本发明中，可以仅在驾驶员通过接口11输入开启时执行在电动车辆的行驶过程中产生虚拟效果的功能，具体为通过利用声音设备(其包括声音发生器51、放大器52和扬声器53)输出虚拟声音的功能以及通过利用至少一个振动致动器100产生虚拟振动的功能。

此外，在接口11是电动车辆中设置的输入设备的情况下，驾驶员能够通过移动设备(作为接口的另一示例)来操作开启和关闭产生虚拟效果的功能。移动设备需要通信地连接至车载设备，例如第一控制器20。因此，使用用于在移动设备与第一控制器20之间通信地连接的输入/输出通信接口。

驾驶信息检测器12可以配置为检测用于在电动车辆中生成扭矩指令所需的车辆驾驶信息以及执行输出虚拟声音和产生虚拟振动的功能所需的车辆驾驶信息(驾驶变量信息)。在本发明的示例性实施方案中，驾驶信息检测器12可以配置为检测用于生成虚拟效果产生信号的车辆驾驶信息。驾驶信息检测器12可以包括以下中的一者：加速踏板检测器和速度检测器，所述加速踏板检测器配置为根据驾驶员对加速踏板的操作来检测加速踏板输入信息(加速踏板输入值)；所述速度检测器配置为检测电动车辆的动力系统速度。

在本文中，加速踏板检测器可以是常用的加速踏板位置传感器(APS)，其设置在加速踏板处并且根据由驾驶员操作的加速踏板的状态来输出电信号。此外，速度检测器可以配置为获取电动车辆的动力系统速度的信息。动力系统速度可以是驱动电动车辆的电机(即驱动电机41)的旋转速度(电机速度)、驱动轮43的旋转速度(驱动轮速度)或驱动轴的旋转速度(驱动轴速度)。在本文中，速度检测器可以是设置在驱动电机41处的解析器、设置在驱动轮43处的车轮速度传感器或感测驱动轴速度的传感器。

此外，在本发明中，车辆驾驶信息可以用于生成扭矩指令和虚拟效果产生信号，并且可以包括车辆速度。具体地，驾驶信息检测器12可以包括配置为检测当前车辆行驶速度的车辆速度检测器，并且车辆速度检测器可以包括设置在电动车辆的驱动轮43处的车轮速度传感器。

此外，第一控制器20可以配置为基于车辆驾驶信息确定并生成扭矩指令。此外，第一控制器20可以配置为基于车辆驾驶信息或者车辆驾驶信息和虚拟变量信息来确定虚拟效果的特征，并且根据所确定的虚拟效果的特征来生成并输出虚拟效果产生信号。在本文中，虚拟变量信息可以是虚拟发动机速度、虚拟车辆速度、虚拟挡位等。

扭矩指令可以是基于在常见的电动车辆的行驶过程中收集的车辆驾驶信息来确定并生成的电机扭矩指令。第一控制器20可以是车辆控制单元(vehicle control unit，VCU)，其配置为基于常见的电动车辆中的车辆驾驶信息来生成电机扭矩指令。

第二控制器30可以是配置为接收从第一控制器20发送的扭矩指令并使驱动设备41运行的控制器。在本发明中，驱动设备41是与电动车辆的驱动轮43连接并驱动电动车辆的电机，即驱动电机41。第二控制器30可以是已知的电机控制单元(motor control unit，MCU)，其配置为通过常见的电动车辆中的逆变器使电机41运行并调整电机41的驱动。

在图3中，通过减速器42减小电机(其作为驱动设备41)输出的扭矩，并且产生的扭矩被传递至驱动轮43。在图3中，附图标记54表示设置在电动车辆的驾驶员座椅前方的组合仪表板。通过组合仪表板54可以显示当前车辆速度、当前虚拟发动机速度、虚拟挡位等。

在本发明中，用于产生并输出虚拟声音和虚拟振动的虚拟效果产生信号可以是这样的信号，其在当前的车辆驾驶条件下与虚拟声音和与其结合的虚拟振动的特征相匹配。如上所述，当控制器基于车辆驾驶信息生成并输出与虚拟声音的特征相匹配的虚拟效果产生信号时，声音设备通过利用声源信号和虚拟效果产生信号来输出期望的虚拟声音。此外，振动致动器100可以配置为通过利用虚拟效果产生信号来输出与虚拟声音结合的虚拟振动。

图4和图5为示出根据本发明实施方案的控制虚拟振动和虚拟声音的示例的示意图。图4示出匀速行驶时虚拟振动的模式的示例，图5示出加速行驶时与虚拟声音结合确定的虚拟振动的模式的示例。

在图4和图5的示例中，速度是上述动力系统速度，其可以是电动车辆的实际变量，例如电机速度、驱动轮速度或驱动轴速度，或者是实际车辆速度。或者，速度可以是作为电动车辆的虚拟变量的虚拟发动机速度或虚拟车辆速度。此外，在图4中，速度和加速踏板输入值(APS值)可以用电机扭矩指令代替。

在本发明中，虚拟效果的特征是通过振动致动器产生的振动的特征以及通过声音设备产生的虚拟声音的特征。特征可以包括根据车辆驾驶信息(实际变量或虚拟变量)所确定的振动量和虚拟声音的音量。更具体地，虚拟效果的特征可以包括根据作为车辆驾驶信息的加速踏板输入值、动力系统速度或电机扭矩指令的振动量和虚拟声音的音量。

在本文中，振动量可以用振幅代替，用于产生虚拟振动的虚拟效果的特征可以包括振动的振幅和周期以及频带。此外，虚拟声音的音量是指声音的强度，用于产生虚拟声音的虚拟效果的特征可以包括虚拟声音的强度和时间间隔(声音的时间间隔)以及频带或音调(声音的高或低)。

例如，虚拟效果的特征可以包括通过用于提供虚拟振动的振动致动器产生的振动的振动量、幅度、周期和频带的至少一项或两项，并且可以包括通过用于提供虚拟声音的声音设备产生的虚拟声音的强度和时间间隔以及频带或音调(声音的高或低)。

如图4所示，振动量可以确定为与加速踏板输入值和动力系统速度成线性比例的值。换言之，加速踏板输入值和动力系统速度越大，振动量越大。此外，当使用实时的实际变量信息或虚拟变量信息来确定振动量时，控制器可以配置为生成并输出用于产生与所确定的振动量相匹配的振动的虚拟效果产生信号，从而根据虚拟效果产生信号控制振动致动器的运行。

此外，如图5所示，当根据速度确定出作为虚拟声音特征的音量时，根据速度以相同的模式确定作为虚拟振动特征的振动量，从而产生与虚拟声音结合的虚拟振动。由此，可以同时产生虚拟声音和虚拟振动。

如上所述，在本发明中，控制器可以配置为通过虚拟效果特征中的虚拟声音特征来确定虚拟振动特征，然后根据所确定的虚拟振动特征来生成虚拟效果产生信号。例如，如图5所示，虚拟声音的音量可以转换为虚拟振动的量。

或者，当通过电动车量内部的扬声器输出虚拟声音时，利用传感器感测电动车辆内部的虚拟声音。接着，控制器可以配置为处理感测到的虚拟声音信号以将所述信号转换为振动信号，并且利用所生成的振动信号作为用于产生振动的虚拟效果产生信号，控制器可以配置为使振动致动器运行以产生虚拟振动。

在本文中，传感器可以是能够输入并感测声音的麦克风。此外，通过利用虚拟振动信号(其是通过转换感测到的虚拟声音信号而产生的，作为虚拟效果产生信号)经由振动致动器产生虚拟振动可以以与如上所述的通过利用虚拟效果产生信号经由振动致动器产生虚拟振动的方式相同的方式进行。

图6为示出在根据本发明示例性实施方案的产生虚拟效果的方法中通过将加速行驶过程中感测到的虚拟声音信号转换为虚拟振动信号来基于虚拟声音产生虚拟振动的过程流程图。为了转换在电动车辆内部感测到的虚拟声音信号以执行虚拟振动的处理，控制器可以利用有关虚拟声音特征的信息的虚拟声音音量。

换言之，虚拟声音信号可以是包括有关虚拟声音的音量(其是根据车辆驾驶信息通过声音设备输出的虚拟声音的音量)的信息的信号。在本文中，控制器可以配置为将指示通过传感器感测到的虚拟声音音量的虚拟声音信号转换为虚拟振动信号。

在行驶过程中于电动车辆的内部输出虚拟声音的时候，连续地执行图6的控制过程。首先，在步骤S1通过传感器感测电动车辆内部的虚拟声音，并且控制器可以配置为处理包括有关感测到的虚拟声音音量的信息的虚拟声音信号。在本文中，可以合成从声音设备输出之后利用相应的传感器感测虚拟声音所产生的左右声道的声音信号，并且可以使用合成的声音信号。这是为了防止由于立体声效应造成的信号损失。

例如，如果在电动车辆内部通过扬声器输出具有左声道低音和右声道高音的效果的声音，则在使用右声道时，由于不能感测到低音的信号而产生低音振动。为了防止这种情况，将左右声道的声音信号合成以供使用。

当在电动车辆的内部感测到虚拟声音时，在步骤S2和S3可以将感测到的虚拟声音进行滤波，从而选择与低音或高音对应的频带中的虚拟声音信号。例如，可以使用低音滤波器选择低音部分，或者可以使用高音滤波器选择高音部分。或者，除了如上所述的低音或高音之外，可以选择特定的频带。换言之，在步骤S4利用能够使虚拟声音的确定的频带通过的滤波器，从而选择并处理确定的频带。

此外，当振动致动器基于与除低音以外的声音相对应的信号来产生振动时，其结果是听到声音而不是感受到振动。为了防止这种情况，可以在步骤S5和S6对虚拟声音信号进行包络处理。包络处理是产生与输入波形的大小相等的频率的逻辑，并且可以产生与高频波形无关的低音频率。例如，当特定的高频区间的信号经过滤波和包络处理时，可以产生与声音基本匹配的振动。

在本文中，可以对利用低音滤波器选择的低音部分的信号进行包络处理，并且当使用包络处理时，可以实现与声音基本匹配的振动。最后，在步骤S7可以使用经滤波和包络处理的信号来进行振动后处理，并且通过使用最终信号，在步骤S8可以使振动致动器运行以产生振动。对于声音信号的包络处理的过程，其方法等是本领域技术人员所熟知的技术，因此将省略对其的详细描述。

尽管已经出于说明性目的描述了本发明的示例性实施方案，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种变型、增加和替换。

Claims (14)

1.一种产生电动车辆的虚拟效果的方法，其包括：

在电动车辆的行驶过程中，由控制器收集用于产生虚拟效果的车辆驾驶信息；

由控制器基于收集到的车辆驾驶信息确定虚拟效果的特征；

由控制器生成用于产生所确定的虚拟效果的特征的虚拟效果产生信号；

通过由控制器生成的虚拟效果产生信号使设置在电动车辆的座椅中的振动致动器运行，使得振动致动器根据所确定的虚拟效果的特征产生振动，并且使座椅上的驾驶员或乘客体验振动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆驾驶信息包括由加速踏板检测器检测到的驾驶员的加速踏板输入值、由速度检测器检测到的车辆的动力系统速度和由车辆速度检测器检测到的车辆速度中的一项。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述车辆的动力系统速度是车辆的驱动电机的旋转速度、驱动轮的旋转速度和驱动轴的旋转速度中的一项。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制器配置为根据由收集到的车辆驾驶信息所获得的车辆的驱动电机的扭矩指令来确定虚拟效果的特征。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟效果的特征包括由振动致动器产生的振动的量、幅度、周期和频带中的至少一项。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述车辆驾驶信息包括由加速踏板检测器检测到的驾驶员的加速踏板输入值、由速度检测器检测到的车辆的动力系统速度和由车辆速度检测器检测到的车辆速度中的一项，并且所述控制器配置为将振动的量确定为与驾驶员的加速踏板输入值、车辆的动力系统速度或车辆速度成比例的值。

7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

通过由控制器生成的虚拟效果产生信号使设置于电动车辆的声音设备运行，使得声音设备根据所确定的虚拟效果的特征产生虚拟声音。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述虚拟声音是虚拟后燃烧声音、虚拟发动机声音或虚拟电机声音，所述虚拟后燃烧声音模拟来自内燃机车辆的排气系统的后燃烧声音；所述虚拟发动机声音模拟来自内燃机车辆的发动机的发动机声音；所述虚拟电机声音是想象的来自车辆的驱动电机的声音。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，用于产生虚拟声音的虚拟效果的特征包括通过声音设备输出虚拟声音的时间起始点，并且进一步包括虚拟声音的强度、持续时间、时间间隔、频带或者表示声音高低的音调的至少一项。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述虚拟效果是虚拟声音和虚拟振动，并且所述控制器配置为：

确定用于产生虚拟声音的虚拟声音的特征；

根据所确定的虚拟声音的特征来确定用于产生虚拟振动的虚拟振动的特征；

根据所确定的虚拟声音的特征和所确定的虚拟振动的特征来生成虚拟效果产生信号，从而根据生成的虚拟效果产生信号使得振动致动器产生虚拟振动并且同时声音设备产生虚拟声音。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，当通过声音设备在电动车辆的内部产生虚拟声音时，通过传感器感测产生的虚拟声音，所述控制器配置为将感测到的虚拟声音信号转换为振动信号，并且所述控制器将通过转换所得的振动信号用作用于产生虚拟振动的虚拟效果产生信号，使得振动致动器产生虚拟振动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述控制器配置为：将从声音设备输出之后由相应的传感器感测到的左声道的虚拟声音信号和右声道的虚拟声音信号合成，并且将合成的虚拟声音信号转换为振动信号。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述控制器使滤波器对感测到的虚拟声音信号进行滤波，从而在感测到的虚拟声音信号中选择与低音或高音对应的频带或者选择确定的频带，并且所述控制器将滤波后的信号转换为振动信号。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，对滤波后的虚拟声音信号进行包络处理，并且将包络处理后的信号转换为振动信号。

Images