CN208789579U

CN208789579U - 一种电动汽车声音警示系统

Info

Publication number: CN208789579U
Application number: CN201820263254.6U
Authority: CN
Inventors: 韩强; 郑四发; 齐松明; 郑鹏; 陈少江
Original assignee: Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
Current assignee: Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2019-04-26
Anticipated expiration: 2028-02-23

Abstract

本申请提供一种电动汽车声音警示系统，所述系统包括：信号获取单元，与电动汽车的CAN总线通信；发动机转速数据生成单元，与所述信号获取单元通信；信号拟合单元，与所述发动机转速数据生成单元通信；功率放大单元，其输入端与所述信号拟合单元通信；扬声器单元，包括车头扬声器，设置在所述汽车的头部，与所述功率放大单元的输出端连接，用于生成与所述发动机声音信号对应的发动机声音，还包括车尾扬声器，设置在所述汽车的尾部，与所述功率放大单元的输出端连接，用于生成与所述排气尾口声音信号对应的排气口声音。利用本申请各个实施例，可以有效提高电动汽车声音警示的警示效果。

Description

一种电动汽车声音警示系统

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车声音警示系统。

背景技术

在汽车工业蓬勃发展的今天，内燃机车辆碳排放引起了全世界各个国家的高度重视。为减少碳排放，欧美及中国近年来大力倡导新能源汽车尤其是电动汽车的推广。电动汽车的产销量每年以两位数的速率在增长。

但是，电动汽车以及油电混合动力汽车，在启动及低速行驶时常常以纯电模式运行，电机的噪声远小于传统发动机，胎噪与风噪也量级也非常小。如此以来，电动汽车在行驶过程中会“极度安静”，发出的噪声强度不容易引起前方行人的注意，这样就造成了较大的交通安全隐患，可能会因此发生交通事故。欧洲、美国、中国、日本等国家在发展新能源汽车同时意识到了该问题的严重性，已陆续颁布相关法律、标准。我国汽车行业标准规定纯电动汽车在30KM/H速度以下行驶时必须发出提示音提示行人以保证周围行人安全。

现有技术中，针对行人的电动汽车声音警示，通常是通过发出单频提示音或者播放录制好的音频，从而达到警示行人的目的，这些声音警示方式也起到了一定的作用。但是，单频提示音或者音频都很难使行人清楚的判断来车的行驶位置与速度快慢。另外，由于人耳为双耳系统并且对传统内燃机汽车的噪声具有主观记忆功能，提示音或者音频文件很难使行人意识到这是汽车的声音。因此，现有技术中的声音警示方式仍然无法较好地警示行人，警示有效性仍然有待提高。

实用新型内容

本申请实施例的目的是提供一种电动汽车声音警示系统，以为电动汽车模拟出接近传统内燃机汽车噪声的警示声音，以使行人人耳可以根据警示声音识别出电动汽车，并可以根据警示声音判断出电动汽车的大致位置和行驶速度，有效提高声音警示的警示效果。

本申请实施例提供一种电动汽车声音警示系统是这样实现的：

一种电动汽车声音警示系统，所述系统包括：

信号获取单元，与电动汽车的CAN总线通信，用于实时获取所述汽车的车速数据和所述汽车的电机转速数据；

发动机转速数据生成单元，与所述信号获取单元通信，用于实时将所述车速数据和所述电机转速数据运算合成，得到发动机转速数据；

信号拟合单元，与所述发动机转速数据生成单元通信，用于根据预选定模式，利用所述发动机转速数据，拟合得到虚拟发动机噪声信号，以及拟合得到虚拟排气尾口噪声信号；

功率放大单元，其输入端与所述信号拟合单元通信，用于对所述虚拟发动机噪声信号进行功率放大，得到发动机声音信号并输出，以及用于对所述虚拟排气尾口噪声信号进行功率放大，得到排气尾口声音信号并输出；

扬声器单元，包括车头扬声器，设置在所述汽车的头部，与所述功率放大单元的输出端连接，用于生成与所述发动机声音信号对应的发动机声音，还包括车尾扬声器，设置在所述汽车的尾部，与所述功率放大单元的输出端连接，用于生成与所述排气尾口声音信号对应的排气口声音。

优选实施例中，所述功率放大单元包括：

输入端，与所述信号拟合单元通信，用于接收所述虚拟发动机噪声信号和所述虚拟排气尾口噪声信号；

测距雷达模块，设置在所述汽车的头部，用于实时测量所述汽车的头部与行人之间的距离数据；

增益计算模块，用于根据所述距离数据，实时计算得到功率放大器的功率增益数据；

功率放大器，用于采用所述功率增益数据分别对所述虚拟发动机噪声信号和所述虚拟排气尾口噪声信号进行功率放大，得到所述发动机声音信号和所述排气尾口声音信号；

输出端，与所述车头扬声器通信，用于将所述发动机声音信号传输至所述车头扬声器，所述输出端还与所述车尾扬声器通信，用于将所述排气尾口声音信号传输至所述车尾扬声器。

优选实施例中，所述信号拟合单元包括：

数字信号拟合模块，用于利用所述发动机转速数据和所述发动机转速数据对应的噪声值样本，拟合得到虚拟发动机噪声数字信号，以及利用所述发动机转速数据和所述发动机转速数据对应的排气尾口噪声值样本，拟合得到虚拟排气尾口噪声数字信号；

D/A转换器，与所述数字信号拟合模块通信，用于对所述虚拟发动机噪声数字信号进行数/模转换，得到所述虚拟发动机噪声信号，以及用于对所述虚拟排气尾口噪声数字信号进行数/模转换，得到所述虚拟发动机噪声信号。

优选实施例中，所述数字信号拟合模块集成有计算机存储介质，所述存储介质存储有与所述预选定模式对应的发动机噪声值样本和排气尾口噪声值样本，

还存储有计算机程序，所述程序被所述数字信号拟合模块执行时实现以下步骤：

利用所述发动机转速数据和所述发动机转速数据对应的发动机噪声值样本，采用发动机噪声拟合公式，拟合得到虚拟发动机噪声数字信号；

利用所述发动机转速数据和所述发动机转速数据对应的排气尾口噪声值样本，采用排气尾口噪声拟合公式，拟合得到虚拟排气尾口噪声数字信号。

优选实施例中，所述发动机噪声值样本包括：

二阶次发动机噪声值、四阶次发动机噪声值、六阶次发动机噪声值、八阶次发动机噪声值。

优选实施例中，所述排气尾口噪声值样本包括：

二阶次排气尾口噪声值、四阶次排气尾口噪声值、六阶次排气尾口噪声值、八阶次排气尾口噪声值。

优选实施例中，所述发动机噪声拟合公式包括：

VS_Eng＝SPL_EngOrder(2)+SPL_EngOrder(4)+SPL_EngOrder(6)+SPL_EngOrder(8)+ε(n)

式中，n表示所述发动机转速；

SPL_EngOrder(2)表示所述发动机转速n对应的二阶次发动机噪声值；

SPL_EngOrder(4)表示所述发动机转速n对应的四阶次发动机噪声值；

SPL_EngOrder(6)表示所述发动机转速n对应的六阶次发动机噪声值；

SPL_EngOrder(8)表示所述发动机转速n对应的八阶次发动机噪声值；

ε(n)表示所述发动机转速n对应的噪声修正值。

优选实施例中，所述排气尾口噪声拟合公式包括：

VS_Exh＝SPL_Ehxorder(2)+SPL_EhxOrder(4)+SPL_EhxOrder(6)+SPL_EhxOrder(8)+ε(n)

式中，n表示所述发动机转速；

SPL_EhxOrder(2)表示所述发动机转速n对应的二阶次排气尾口噪声值；

SPL_EhxOrder(4)表示所述发动机转速n对应的四阶次排气尾口噪声值；

SPL_EhxOrder(6)表示所述发动机转速n对应的六阶次排气尾口噪声值；

SPL_EhxOrder(8)表示所述发动机转速n对应的二阶次排气尾口噪声值；

ε(n)表示发动机转速n对应的噪声修正值。

优选实施例中，所述增益计算模块集成有计算机存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述程序被所述增益计算模块执行时实现以下步骤：

根据所述距离数据，计算得到所述车头扬声器与所述行人的第一距离数据；

根据所述距离数据和所述汽车的车长数据，计算得到所述车尾扬声器与所述行人的第二距离数据；

根据所述第一距离数据，计算得到所述功率放大器对所述虚拟发动机噪声信号进行功率放大的第一增益数据；

根据所述第二距离数据，计算得到所述功率放大器对所述虚拟排气尾口噪声信号进行功率放大的第二增益数据；

对应的，

所述功率放大器采用所述第一增益数据对所述虚拟发动机噪声信号进行功率放大，得到所述发动机声音信号，采用所述第二增益数据对所述虚拟排气尾口噪声信号进行功率放大，得到所述排气尾口声音信号。

优选实施例中，所述测距雷达模块包括毫米波雷达。

利用本申请实施例提供的一种电动汽车声音警示系统，可以利用实时获取的电动汽车的车速数据和电机转速数据，合成出对应的发动机转速数据。进而可以根据所述发动机转速数据，模拟出与所述发动机转速数据对应的虚拟发动机噪声信号和虚拟排气尾口噪声信号，再根据行人与汽车之间的距离控制所述功率放大器对两种所述噪声信号进行放大的增益，这样所述增益会随着行人与汽车之间的距离的变化而变化。这样最终通过所述车头扬声器生成的发动机声音和所述车尾扬声器生成的排气尾口声音，接近传统的内燃机汽车的噪声(内燃机汽车噪声中发动机噪声和排气尾口噪声贡献度最高，通过发动机噪声和排气噪声可以识别车辆、可以定位汽车位置、判断汽车的运动状态等)，可以使行人有效识别出电动汽车。又由于上述两种声音(所述发动机声音和所述排气尾口声音)的强度会随着汽车距离的拉近而变化，所以还可以通过上述两种声音大致判断汽车的距离和行驶速度，从而可以有效提高警示效果，有效提高电动汽车的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例提供的一种电动汽车声音警示系统的模块结构示意图；

图2是本申请一个实施例提供的所述功率放大单元的模块结构示意图；

图3是本申请一个实施例中提供的所述系统的应用场景示意图；

图4是本申请一个实施例提供的所述信号拟合单元的模块结构示意图；

图5是本申请一个实例提供的一种电动汽车声音警示系统的工作流程示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种电动汽车声音警示系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

图1是本申请所述一种电动汽车声音警示系统一种实施例的模块结构示意图。虽然本申请提供了如下述实施例或附图所示的装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述装置中可以包括更多或者更少的模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的结构中，这些装置的模块结构不限于本申请实施例或附图所示的模块结构。所述的模块结构的在实际中的装置或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的模块结构进行顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境、甚至包括分布式处理的实施环境)。

具体的，如图1所述，本申请提供的一种电动汽车声音警示系统的一种实施例可以包括：

信号获取单元101，与电动汽车的CAN总线通信，可以用于实时获取所述汽车的车速数据和所述汽车的电机转速数据；

发动机转速数据生成单元102，与所述信号获取单元101通信，可以用于实时将所述车速数据和所述电机转速数据运算合成，得到发动机转速数据；

信号拟合单元103，与所述发动机转速数据生成单元102通信，可以用于根据预选定模式，利用所述发动机转速数据，拟合得到虚拟发动机噪声信号，以及拟合得到虚拟排气尾口噪声信号；

功率放大单元104，其输入端与所述信号拟合单元通信，可以用于对所述虚拟发动机噪声信号进行功率放大，得到发动机声音信号并输出，以及用于对所述虚拟排气尾口噪声信号进行功率放大，得到排气尾口声音信号并输出；

扬声器单元105，包括车头扬声器，设置在所述汽车的头部，与所述功率放大单元104的输出端连接，用于生成与所述发动机声音信号对应的发动机声音，还包括车尾扬声器，设置在所述汽车的尾部，与所述功率放大单元104的输出端连接，用于生成与所述排气尾口声音信号对应的排气尾口声音。

其中，通过电动汽车的车速和电机转速，就可以合成模拟出相对应的传统内燃机车的发动机转速。根据合成出的发动机转速，就可以拟合出与所述发动机转速对应的虚拟发动机噪声信号以及虚拟排气尾口噪声信号。

其中，所述发动机声音信号和所述排气尾口声音信号为驱动所述扬声器发生的电信号，输入到所述扬声器后，所述车头扬声器发出与所述发动机声音信号对应的发动机声音，所述车尾扬声器发出与所述排气尾口声音信号对应的排气尾口声音。所述车头扬声器可以设置在电动汽车车头相应于传统内燃机汽车发动机所在的位置，所述车尾扬声器可以设置在汽车车尾相应于传统内燃机汽车排气尾口所在的位置。

其中，所述预选定模式可以包括城市、运动、安静、户外模式，所述信号拟合单元和模式选定单元通信，不同的模式对应的阶次噪声的大小、成分比重不同。所述信号拟合单元根据预选定模式，根据所述发动机数据在预选定模式下对应的发动机噪声值样本和排气尾口噪声值样本，可以拟合出虚拟发动机噪声信号和虚拟排气尾口噪声信号。

具体的，可以采用下述拟合公式拟合得到所述虚拟发动机噪声信号：

VS_Eng＝SPL_Engorder(2)+SPL_EngOrder(4)+SPL_EngOrder(6)+SPL_EngOrder(8)+ε(n)

式中，n表示所述发动机转速；

ε(n)表示所述发动机转速n对应的噪声修正值。

其中，SPL_EngOrder(i)＝f(n)i＝2,4,6,8，各阶次的所述发动机噪声值样本是关于发动机转速n的函数，随发动机转速n的变化而变化。

可以采用下述拟合公式拟合得到所述虚拟排气尾口噪声信号：

VS_Exh＝SPL_EhxOrder(2)+SPL_EhxOrder(4)+SPL_EhxOrder(6)+SPL_EhxOrder(8)+ε(n)

式中，n表示所述发动机转速；

ε(n)表示发动机转速n对应的噪声修正值。

式中，SPL_EhxOrder(i)＝f(n)i＝2,4,6,8，各阶次的所述排气尾口噪声值样本是关于发动机转速n的函数，随发动机转速n的变化而变化。

上述各模式发动机转速n对应的两种所述噪声值样本都是预先存储在所述信号拟合单元的存储介质中。

图2是本申请一个实施例提供的所述功率放大单元的模块结构示意图，如图2所述，本例中，所述功率放大单元104可以包括：

输入端1041，与所述信号拟合单元103通信，用于接收所述虚拟发动机噪声信号和所述虚拟排气尾口噪声信号；

测距雷达模块1042，设置在所述汽车的头部，可以用于实时测量所述汽车的头部与行人之间的距离数据；

增益计算模块1043，可以用于根据所述距离数据，实时计算得到功率放大器1044的功率增益数据；

功率放大器1044，与所述增益计算模块1043通信，用于采用所述功率增益数据分别对所述虚拟发动机噪声信号和所述虚拟排气尾口噪声信号进行功率放大，得到所述发动机声音信号和所述排气尾口声音信号；

输出端1045，与所述车头扬声器通信，用于将所述发动机声音信号传输至所述车头扬声器，所述输出端1045还与所述车尾扬声器通信，用于将所述排气尾口声音信号传输至所述车尾扬声器。

本例中，所述增益计算模块1043集成有计算机存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述程序被所述增益计算模块1043执行时可以实现以下步骤：

对应的，

图3是本申请一个实施例中提供的所述系统的应用场景示意图。如图3所示，所述车头扬声器设置在所述汽车的头部，所述车尾扬声器设置在于所述汽车的尾部，所述雷达测距模块可以包括毫米波雷达，所述毫米波雷达设置在汽车的头部。图3中，毫米波雷达测得车头到行人的距离为L₀，根据所述L₀和所述毫米波雷达的距离就可以计算出所述车头扬声器与行人间的距离L₁，根据随时L₀和所述汽车的车身长度就可以计算出所述车尾扬声器与行人间的距离L₂。

由于所述第一增益数据和所述第二增益数据都会随汽车与行人之间距离的变化而变化，进而所述发动机声音和所述排气尾口声音的音量也会随着汽车与行人之间距离的变化而变化，行人就可以根据所述声音判断汽车的位置以及车速。

图4是本申请一个实施例提供的所述信号拟合单元的模块结构示意图，如图4所述，所述信号拟合单元103包括：

数字信号拟合模块1031，用于利用所述发动机转速数据和所述发动机转速数据对应的噪声值样本，拟合得到虚拟发动机噪声数字信号，以及利用所述发动机转速数据和所述发动机转速数据对应的排气尾口噪声值样本，拟合得到虚拟排气尾口噪声数字信号；

D/A转换器1031，与所述数字信号拟合模块1031通信，用于对所述虚拟发动机噪声数字信号进行数/模转换，得到所述虚拟发动机噪声信号，以及用于对所述虚拟排气尾口噪声数字信号进行数/模转换，得到所述虚拟发动机噪声信号。

其中，所述D/A转换器表示数码转换器，可以将数字信号转换为模拟信号。

本例中，所述数字信号拟合模块1031集成有计算机存储介质，所述存储介质存储有与所述预选定模式对应的发动机噪声值样本和排气尾口噪声值样本，

其中，所述发动机噪声值样本可以包括：

其中，所述排气尾口噪声值样本可以包括：

本例中，所述发动机噪声拟合公式可以包括：

VS_Eng＝SPL_EngOrder(2)+SPL_EngOrder(4)+SPL_EngOrder(6)+SPL_EngOrder(8)+ε(n)

式中，n表示所述发动机转速；

ε(n)表示所述发动机转速n对应的噪声修正值。

本例中，所述排气尾口噪声拟合公式可以包括：

VS_Exh＝SPL_EhxOrder(2)+SPL_EhxOrder(4)+SPL_EhxOrder(6)+SPL_EhxOrder(8)+ε(n)

式中，n表示所述发动机转速；

ε(n)表示发动机转速n对应的噪声修正值。

图5是本申请一个实例提供的一种电动汽车声音警示系统的工作流程示意图。具体的，如图5所示，所述系统先是通过车辆CAN总线获取到车速信号和电机转速信号，经过运算合成得到相应的发动机转速信号。而后通过所示模式控制单元选定模式，根据预选定模式，利用所述发动机转速信号拟合出对应的虚拟发动机噪声数字信号和虚拟排气尾口噪声数字信号。经过D/A转换器，将数字信号转换成模拟信号，利用功率放大器根据预选定模式以及汽车与行人的距离，对所述发动机噪声信号和所述排气尾口噪声信号进行放大，分别利用车头扬声器和车尾扬声器发出发动机声音和排气尾口声音。

利用上述各实施例提供的一种电动汽车声音警示系统的实施方式，可以利用实时获取的电动汽车的车速数据和电机转速数据，合成出对应的发动机转速数据。进而可以根据所述发动机转速数据，模拟出与所述发动机转速数据对应的虚拟发动机噪声信号和虚拟排气尾口噪声信号，再根据行人与汽车之间的距离控制所述功率放大器对两种所述噪声信号进行放大的增益，这样所述增益会随着行人与汽车之间的距离的变化而变化。这样最终通过所述车头扬声器生成的发动机声音和所述车尾扬声器生成的排气尾口声音，接近传统的内燃机汽车的噪声(内燃机汽车噪声中发动机噪声和排气尾口噪声贡献度最高，通过发动机噪声和排气噪声可以识别车辆、可以定位汽车位置、判断汽车的运动状态等)，可以使行人有效识别出电动汽车。又由于上述两种声音(所述发动机声音和所述排气尾口声音)的强度会随着汽车距离的拉近而变化，所以还可以通过上述两种声音大致判断汽车的距离和行驶速度，从而可以有效提高警示效果，有效提高电动汽车的安全性。

上述实施例阐明的装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims

1.一种电动汽车声音警示系统，其特征在于，所述系统包括：

信号拟合单元，与所述发动机转速数据生成单元通信，用于根据发动机转速数据生成虚拟发动机噪声信号，以及生成虚拟排气尾口噪声信号；

扬声器单元，包括车头扬声器，设置在所述汽车的头部，与所述功率放大单元的输出端连接，用于生成与所述发动机声音信号对应的发动机声音，还包括车尾扬声器，设置在所述汽车的尾部，与所述功率放大单元的输出端连接，用于生成与所述排气尾口声音信号对应的排气尾口声音。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车声音警示系统，其特征在于，所述功率放大单元包括：

功率放大器，用于对所述虚拟发动机噪声信号和所述虚拟排气尾口噪声信号进行功率放大，得到所述发动机声音信号和所述排气尾口声音信号；

3.如权利要求2所述的一种电动汽车声音警示系统，其特征在于，所述测距雷达模块包括毫米波雷达。