CN214189485U - 一种电动汽车低速提醒控制系统 - Google Patents

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王元宵
陈守川
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Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车低速提醒控制系统，该系统包括整车控制器、电机控制器和电机，在电机控制器中设有提示音发生模块和电压信号叠加模块，提示音发生模块通过线路与CAN通讯电路相连接以接收当前档位信号、与转速采集电路相连接以接收当前车速，电压信号叠加模块通过线路与提示音发生模块相连以接收高频注入电压信号、与电机驱动相连接以接收电机驱动输出电压信号、与电机相连接以输出电机控制电压信号。本实用新型通过提示音发生模块接收当前档位信号和当前车速并决定是否输出高频注入电压信号，且高频注入电压信号能够叠加在电机驱动输出电压信号上输出给电机发出高频提示音；无需额外增加发声装置且不影响车辆正常行驶。

Description

一种电动汽车低速提醒控制系统
技术领域
本实用新型属于电动汽车技术领域，具体地说是一种不影响车辆正常行驶且无需额外增加发声装置的电动汽车低速提醒控制系统。
背景技术
电动汽车(纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等)在纯电动模式下启动或者以低速行驶时，平均车外噪声与传统内燃机车辆相比有明显的降低，使得道路的其他使用者，包括行人、自行车等，特别是盲人和有视觉障碍的人不容易察觉到车辆的接近，从而容易导致发生交通事故。
针对电动汽车的低速行驶安全性问题，各国做了大量的研究和讨论，一致确定在具有纯电动行驶模式的电动汽车上，需配备能够在低速行驶时发出警示提示音的装置，以减小和行人发生交通事故的概率。
我国的GB/T 37153-2018《电动汽车低速提示音》标准中，对电动汽车低速行驶提示音工作的车速范围、声级限值、频率要求、声音类型以及暂停开关等要求进行了详细的描述。
现有的解决方案为在车上新加一个发声装置，包括CAN电路，实时获取电动车行驶速度；MCU电路，判断得到所述行驶速度低于预设速度，输出控制信号；DSP电路，根据所述控制信号对预存的提示音数据完成音频解码处理，并输出提示音频信号。详见CN110450710A、CN209225055U等专利所公开的技术方案。
现有的公开技术中，为了在低速下发出提示音频信号，需要新增一个发声装置。该发声装置通过采集车速信号、档位信号等车辆行驶信息，在满足发声场景的条件下，通过音频电路输出音频信号。新增的发声装置，会增加整车的通讯的复杂性，新增车辆的成本、重量，也不便于整车物理布局。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种不影响车辆正常行驶且无需额外增加发声装置的电动汽车低速提醒控制系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：
一种电动汽车低速提醒控制系统，包括整车控制器、电机控制器和电机，其特征在于：所述的电机控制器中设有提示音发生模块和电压信号叠加模块，提示音发生模块通过线路与CAN通讯电路相连接以接收当前档位信号、通过线路与转速采集电路相连接以接收当前车速，电压信号叠加模块通过线路与提示音发生模块相连以接收高频注入电压信号、通过线路与电机驱动相连接以接收电机驱动输出电压信号、通过线路与电机相连接以输出电机控制电压信号。
所述电机控制器中的CAN通讯电路通过线路与整车控制器相连接以接收当前档位信号。
所述电机控制器中的转速采集电路通过线路与电机相连接以接收当前车速。
所述的提示音发生模块输出的高频注入电压信号包括正弦波和方波。
所述的提示音发生模块输出的高频注入电压信号能够在电机绕组中产生高频电流的频率在1000Hz～5000Hz范围内。
在上述电动汽车低速提醒控制系统中，由于CAN通讯电路是常规电机控制器的标准配置，故不用为提示音功能新增通讯电路；由于转速采集电路是常规电机控制器的标准配置，故不用为提示音功能新增转速采集电路。
上述电动汽车低速提醒控制系统的应用步骤为：
A、电机控制器的CAN通讯电路和整车控制器进行通讯，获得当前档位信号Gear并传递给提示音发生模块；
B、电机控制器的转速采集电路和电机进行通讯，采集实时的电机转速fm并转化为当前车速fc后传递给提示音发生模块；
C、提示音发生模块根据当前档位信号Gear和当前车速fc，决定是否输出高频注入电压信号Uh，输出高频注入电压信号Uh则进入步骤D、不输出高频注入电压信号Uh则继续重复步骤A、步骤B、步骤C的过程；
D、电机控制器中的电压信号叠加模块将提示音发生模块输出的高频注入电压信号Uh和电机驱动输出的电机驱动输出电压信号Un两个电压进行叠加，得到电机控制电压信号Uo并输出到电机上；
E、高频注入电压信号Uh会在电机绕组中产生高频电流ih，高频电流ih会产生高频提示音输出至车外。
所述步骤B中的当前车速fc和电机转速fm成正比关系，即fc=k*fm，k为一定值。
所述步骤C中的高频注入电压信号Uh包括正弦波电压信号和方波电压信号，其中正弦波电压信号中：Uh=Um*sin(2πfh×t)；方波电压信号中：Uh=Um(0<t<1/2fh), Uh=-Um(1/2fh <t<1/fh)；上述公式中，Um为电压幅值，fh为电压频率，电压幅值Um和电压频率fh均可根据噪声幅值和频率的要求进行设定。
所述步骤D中的电机控制电压信号Uo和高频注入电压信号Uh、电机驱动输出电压信号Un之间的关系为：Uo=Uh+Un。
所述步骤E中的高频提示音的频率和高频电流的频率一致且高频提示音的幅值和高频电流的幅值正相关。
本实用新型相比现有技术有如下优点：
本实用新型的低速提醒控制系统通过加设提示音发生模块和电压信号叠加模块并利用电动汽车驱动系统现有的电机控制器和电机，在低速下给电机注入高频谐波电压，产生高频电流，使得电机发出高频提示音；不用新增任何提示音设备，降低了整车成本、重量、空间。
附图说明
附图1为本实用新型的电动汽车低速提醒控制系统的原理图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示：一种电动汽车低速提醒控制系统，包括整车控制器、电机控制器和电机，电机控制器中的CAN通讯电路通过线路与整车控制器相连接以接收当前档位信号、电机控制器中的转速采集电路通过线路与电机相连接以接收当前车速。在电机控制器中设有提示音发生模块和电压信号叠加模块，图1中的⊕表示电压信号叠加模块，提示音发生模块通过线路与CAN通讯电路相连接以接收当前档位信号、通过线路与转速采集电路相连接以接收当前车速，电压信号叠加模块通过线路与提示音发生模块相连以接收高频注入电压信号、通过线路与电机驱动相连接以接收电机驱动输出电压信号、通过线路与电机相连接以输出电机控制电压信号，该提示音发生模块输出的高频注入电压信号能够在电机绕组中产生高频电流的频率在1000Hz～5000Hz范围内。需要说明的是，提示音发生模块输出的高频注入电压信号包括但不限于正弦或方波电压，使得电机产生高频电流，发出高频提示音。
一种电动汽车低速提醒控制系统的应用步骤为：
A、电机控制器的CAN通讯电路和整车控制器进行通讯，获得当前档位信号Gear并传递给提示音发生模块；
B、电机控制器的转速采集电路和电机进行通讯，采集实时的电机转速fm并转化为当前车速fc后传递给提示音发生模块；由于电机和车轮为硬连接，所以当前车速fc和电机转速fm成正比关系，即fc=k*fm，k为一定值；
C、提示音发生模块根据当前档位信号Gear和当前车速fc，决定是否输出高频注入电压信号Uh，输出高频注入电压信号Uh则进入步骤D、不输出高频注入电压信号Uh则继续重复步骤A、步骤B、步骤C的过程；
D、电机控制器中的电压信号叠加模块将提示音发生模块输出的高频注入电压信号Uh和电机驱动输出的电机驱动输出电压信号Un两个电压进行叠加，得到电机控制电压信号Uo并输出到电机上，电机控制电压信号Uo和高频注入电压信号Uh、电机驱动输出电压信号Un之间的关系为：Uo=Uh+Un；
E、高频注入电压信号Uh会在电机绕组中产生高频电流ih，高频电流ih会产生高频提示音输出至车外。
在步骤C中，高频注入电压信号Uh包括但不限于正弦波电压信号和方波电压信号，其中正弦波电压信号中：Uh=Um*sin(2πfh×t)；方波电压信号中：Uh=Um(0<t<1/2fh), Uh=-Um(1/2fh <t<1/fh)；上述公式中，Um为电压幅值，fh为电压频率，电压幅值Um和电压频率fh均可根据噪声幅值和频率的要求进行设定。
另外，步骤E中的高频提示音的频率和高频电流的频率一致且高频提示音的幅值和高频电流的幅值正相关。
需要说明的是，提示音发生模块根据当前档位信号Gear和当前车速fc决定是否输出高频注入电压信号Uh需要一个判断标准，该判断标准是基于国家或当地规定的低速标准而确定的，将该判断标准事先输入具体电动汽车的电机控制器中的提示音发生模块中，则该电动汽车行驶时，提示音发生模块就能够根据当前档位信号Gear和当前车速fc判断是否输出高频注入电压信号Uh。
本实用新型通过电动汽车上的驱动系统的电机控制器，在低速下给驱动电机注入高频谐波电流，使得电机产生高频噪声，发出高频提示音。由于电机控制器在正常驱动过程中，已经通过CAN网络收到了档位信号、通过电机的转速采集电路得到了当前的车速，所以不需要额外增加接收电路；电机控制器注入的高频电压在电机绕组中产生高频电流的频率在1000Hz～5000Hz范围内，在人耳的接收频率范围以内，也满足国标的频率要求，所以也不需要额外增加发声装置。在低速行驶时，电机本身的驱动电流频率较低，注入的高频谐波电压产生的高频电流并不会影响电机的转矩输出，所以也不影响车辆正常行驶。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种电动汽车低速提醒控制系统，包括整车控制器、电机控制器和电机，其特征在于：所述的电机控制器中设有提示音发生模块和电压信号叠加模块，提示音发生模块通过线路与CAN通讯电路相连接以接收当前档位信号、通过线路与转速采集电路相连接以接收当前车速，电压信号叠加模块通过线路与提示音发生模块相连以接收高频注入电压信号、通过线路与电机驱动相连接以接收电机驱动输出电压信号、通过线路与电机相连接以输出电机控制电压信号。
2.根据权利要求1所述的电动汽车低速提醒控制系统，其特征在于：所述电机控制器中的CAN通讯电路通过线路与整车控制器相连接以接收当前档位信号。
3.根据权利要求1所述的电动汽车低速提醒控制系统，其特征在于：所述电机控制器中的转速采集电路通过线路与电机相连接以接收当前车速。
4.根据权利要求1所述的电动汽车低速提醒控制系统，其特征在于：所述的提示音发生模块输出的高频注入电压信号包括正弦波和方波。
5.根据权利要求1所述的电动汽车低速提醒控制系统，其特征在于：所述的提示音发生模块输出的高频注入电压信号能够在电机绕组中产生高频电流的频率在1000Hz～5000Hz范围内。
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