一种改善电动汽车车内运动感声品质的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种改善电动汽车车内运动感声品质的系统，该系统由车辆状态检测模块（1）、波形存储模块（2）、波形处理模块（3）、声音输出模块（4）、车内噪声采集模块（5）和中央处理器（6）组成；其中波形存储模块（2）根据车辆状态采集模块（1）采集的信号发出与车辆状态相对应的发动机波形信号，中央处理器（6）根据车内噪声采集模块（5）采集到的车内噪声信号，以车内运动感声品质最优为控制策略，控制波形处理模块（3）对波形进行处理，并传输给声音输出模块（4），改善车内运动感声品质。本发明专利技术的优点在于：此系统是用于在纯电动汽车不同的行驶工况下，补偿不同的发动机声音，以提高电动汽车车内运动感声品质的发声系统。

【技术实现步骤摘要】
一种改善电动汽车车内运动感声品质的系统
本专利技术涉及一种改善电动汽车车内运动感声品质的系统，尤其是涉及在纯电动汽车的不同行驶工况下补偿不同的发动机声音以提高电动汽车车内运动感声品质的发声系统。
技术介绍
从噪声级上来说，电动汽车比内燃机汽车安静，但由于电动汽车有其自己特有的布置构造，其NVH性能与传统发动机汽车也不相同。研究表明装有电机和发动机的同样配置的汽车，在全负荷时装有电机的汽车比装有发动机的汽车噪声级低3～8dB，但是声音的尖锐度却比装有发动机的汽车最大时高出0.3acum，乘客有明显的不舒适感。另外由于缺少了发动机噪声的中低频噪声掩盖作用，电动汽车车内其他部件的噪声就变得异常突出令人不快。而且电动汽车在不同行驶工况时发出的声音动态特性不如发动机汽车的明显，比如在加速时电动汽车没有明显的带有运动感的声音，不能给驾驶员一个车辆在加速的听觉主观反馈感受。因此仅仅用声压级来评价电动汽车车内噪声特性显然不能满足电动汽车乘客的需求，用运动感声品质更能体现电动汽车的车内噪声特性。目前国内已有涉及声品质自适应噪声主动控制系统的相关技术专利，例如吉林大学王登峰等人申请的车内自适应主动控制系统和方法，专利申请号为200910066967.9，该专利公开申请了一种应用于机动车辆上的控制车内噪声并改善车内声品质的装置和方法，但该装置还有不足之处：1.未能针对电动汽车上的声音特点，把电动汽车的运行状态考虑进去，使车内的声音带有足够的运动感，不能带给驾驶员良好的车辆状态的反馈信息；2.该专利技术需要多个昂贵的加速度传感器测量车辆的发动机和悬架连接点处上的振动信号，成本较高。国外也有报道在电动汽车内加入发动机声音来提高电动汽车车内声音的运动感，但这种被动的完全加入全频段发动机声音又会使车内声音品质变差，影响乘坐的舒适性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，改善电动汽车车内的运动感声品质，提高车内声音的运动感，本专利技术提供了一种改善电动汽车车内运动感声品质的系统。本专利技术提出一种改善电动汽车车内运动感声品质的系统，包括车辆状态检测模块(1)、波形存储模块(2)、波形处理模块(3)、声音输出模块(4)、车内噪声采集模块(5)和中央处理器(6)；其中车辆状态检测模块(1)、车内噪声采集模块(5)分别与中央处理器(6)采用电连接；波形存储模块(2)、波形处理模块(3)分别与中央处理器(6)采用片上数据线连接；波形存储模块(2)、声音输出模块(4)分别与波形处理模块(3)采用片上数据线连接；车辆状态检测模块(1)采集当前的车辆运行状态信号并传递给中央处理器(6)，中央处理器(6)对该信号进行分析判断后控制波形存储模块(2)选择与当前车辆运行状态相对应的发动机汽车的声音信号，并将该信号传送到波形处理模块(3)，同时车内噪声采集模块(5)采集车内噪声信号并传递到中央处理器(6)，中央处理器(6)经过处理后反馈至波形处理模块(3)，波形处理模块(3)对波形存储模块(2)输出的初始声音信号处理后，将最终得到的声音信号输出到声音输出模块(4)。所述车辆状态检测模块(1)包括速度传感器(11)、油门踏板位置传感器(12)、启动信号传感器(13)和倒车信号传感器(14)，用于、采集电动汽车的速度信号、油门踏板位置信号、启动信号、倒车信号，检测当前的车辆运行状态信号，并将该信号传送给中央处理器(6)。其中速度传感器(11)安装在变速器壳体后部输出轴齿轮处，油门踏板位置传感器(12)安装在油门踏板上，启动信号传感器(13)安装在电源开关上，倒车信号传感器(14)安装在变速器输出轴上，速度传感器(11)、油门踏板位置传感器(12)、启动信号传感器(13)和倒车信号传感器(14)分别与中央处理器(6)的车辆状态判别单元(61)电连接。所述波形存储模块(2)包括波形存储单元(21)和波形选择单元(22)，波形存储单元(21)用于存储与上述车辆状态检测模块(1)相对应的发动机声音波形文件，波形选择单元(22)用于对波形存储单元(21)中的波形进行选择，控制波形存储单元(21)发出与当前车辆运行状态相对应的发动机声音波形信号，中央处理器(6)对波形选择单元(22)的参数进行控制。波形存储单元(21)与波形分频单元(31)为片上数据线连接，波形选择单元(22)与车辆状态判别单元(61)为片上数据线连接。所述波形处理模块(3)由波形分频单元(31)、频率加权单元(32)和波形合成单元(33)组成，波形分频单元(31)对波形存储单元(21)发出的波形信号进行分频处理，由频率加权单元(32)对不同频率的窄带波形信号进行加权处理后，通过波形合成单元(33)得到最终的声音波形信号，并将该信号传送到声音输出模块(4)。其中波形存储单元(21)、波形分频单元(31)、频率加权单元(32)和波形合成单元(33)、数模转换单元(41)之间依次采用片上数据线连接。所述波形处理模块(3)对波形进行处理的过程包括如下步骤：步骤1.接收由波形存储单元(21)发出的与当前的车辆运行状态相对应的波形信号；步骤2.通过波形分频单元(31)将上述接收到的信号分解为若干个中心频率不同的窄带周期信号，中心频率与频率带宽按Bark尺度的分频方法划分；步骤3.分别用若干个简谐波信号替代各窄带周期信号，简谐波的频率与各Bark尺度中心频率相对应，简谐波的幅值大小根据接收到的初始信号相应频率处的声强大小决定；步骤4.频率加权单元(32)产生与各频率带宽相对应的增益系数β，并对上述每个简谐波信号进行独立的加权处理，由于增益系数的差异，对每个简谐波的控制程度也就相应不同，且随着各增益系数的变化，各频段噪声的加权程度也会不断的改变；步骤5.波形合成单元(33)对所有窄带简谐波信号进行合成，得到最终的声音信号波形，并将该波形传送给到声音输出模块(4)。所述声音输出模块(4)，由数模转换单元(41)、功率放大单元(42)和扬声器单元(43)组成，扬声器单元(43)包括第一扬声器(44)和第二扬声器(45)，数模转换单元(41)用于接收波形合成单元(33)输出的最终波形信号，对数字信号进行数模转换为模拟信号，功率放大单元(42)将模拟信号进行放大后输出到扬声器单元(43)，其中第一扬声器(44)和第二扬声器(45)分别位于汽车顶棚上的驾驶员头顶处和后右排乘客头顶处。其中数模转换单元(41)与波形合成单元(33)采用片上数据线连接，功率放大单元(42)与数模转换单元(41)，扬声器单元(43)与功率放大单元(42)采用电连接。所述车内噪声采集模块(5)，由传声器单元(51)和模数转换单元(52)组成，用于采集电动汽车前排和后排乘客头部附近的车内声音波形信号，该声音信号是初始车内噪声信号和扬声器输出信号叠加后的合成声音信号，即最终传入驾驶员和乘客耳部的声音信号，其中传声器单元(51)包括第一传声器(53)和第二传声器(54)，第一传声器(53)和第二传声器(54)分别位于第一扬声器(44)和第二扬声器(45)正下方的座椅头枕内。其中传声器单元(51)和模数转换单元(52)采用电连接，模数转换单元(52)和运动感声品质检测单元(62)采用片上数据线连接。所述中央处理器(6)由车辆状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善电动汽车车内运动感声品质的系统，其特征在于：包括车辆状态检测模块（1）、波形存储模块（2）、波形处理模块（3）、声音输出模块（4）、车内噪声采集模块（5）和中央处理器（6）；其中车辆状态检测模块（1）、车内噪声采集模块（5）分别与中央处理器（6）采用电连接；波形存储模块（2）、波形处理模块（3）分别与中央处理器（6）采用片上数据线连接；波形存储模块（2）、声音输出模块（4）分别与波形处理模块（3）采用片上数据线连接；车辆状态检测模块（1）采集车辆当前运行状态信号并传递给中央处理器（6），中央处理器（6）对该信号进行分析判断后控制波形存储模块（2）选择与当前车辆行驶状态相对应的发动机汽车的声音信号，并将该信号传送到波形处理模块（3），同时车内噪声采集模块（5）采集车内噪声信号并传递到中央处理器（6），中央处理器（6）经过处理后反馈至波形处理模块（3），波形处理模块（3）对波形存储模块（2）输出的初始声音信号处理后，将最终得到的声音信号输出到声音输出模块（4）。

【技术特征摘要】
1.一种改善电动汽车车内运动感声品质的系统，其特征在于：包括车辆状态检测模块(1)、波形存储模块(2)、波形处理模块(3)、声音输出模块(4)、车内噪声采集模块(5)和中央处理器(6)；其中车辆状态检测模块(1)、车内噪声采集模块(5)分别与中央处理器(6)采用电连接；波形存储模块(2)、波形处理模块(3)分别与中央处理器(6)采用片上数据线连接；波形存储模块(2)、声音输出模块(4)分别与波形处理模块(3)采用片上数据线连接；车辆状态检测模块(1)采集车辆当前运行状态信号并传递给中央处理器(6)，中央处理器(6)对该信号进行分析判断后控制波形存储模块(2)选择与当前车辆运行状态相对应的发动机汽车的声音信号，并将该信号传送到波形处理模块(3)，同时车内噪声采集模块(5)采集车内噪声信号并传递到中央处理器(6)，中央处理器(6)经过处理后反馈至波形处理模块(3)，波形处理模块(3)对波形存储模块(2)输出的初始声音信号处理后，将最终得到的声音信号输出到声音输出模块(4)；所述车辆状态检测模块(1)包括速度传感器(11)、油门踏板位置传感器(12)、启动信号传感器(13)和倒车信号传感器(14)，用于采集电动汽车的速度信号、油门踏板位置信号、启动信号、倒车信号，检测当前的车辆运行状态信号，并将该信号传送给中央处理器(6)；所述波形存储模块(2)包括波形存储单元(21)和波形选择单元(22)，波形存储单元(21)用于存储与车辆运行状态相对应的发动机声音波形文件，波形选择单元(22)用于对波形存储单元(21)中的波形进行选择，控制波形存储单元(21)发出与当前车辆运行状态相对应的发动机声音波形信号，中央处理器(6)对波形选择单元(22)的参数进行控制；所述波形处理模块(3)由波形分频单元(31)、频率加权单元(32)和波形合成单元(33)组成，波形分频单元(31)对波形存储单元(21)发出的波形信号进行分频处理，由频率加权单元(32)对不同频率的窄带波形信号进行加权处理后，通过波形合成单元(33)得到最终的声音波形信号，并将该信号传送到声音输出模块(4)。2.如权利要求1所述的改善电动汽车车内运动感声品质的系统，其特征在于，所述波形处理模块(3)对波形进行处理的过程包括如下步骤：步骤1.接收由波形存储单元(21)发出的与当前车辆运行状态相对应的波形信号；步骤2.通过波形分频单元(31)将上述接收到的信号分解为若干个中心频率不同的窄带周期信号，中心频率与频率带宽按Bark尺度的分频方法划分；步骤3.分别用若干个简谐波信号替代各窄带周期信号，简谐波的频率与各Bark尺度中心频率相对应，简谐波的幅值大小根据接收到的初始信号相应频率处的声强大小决定；步骤4.频率加权单元(32)产生与各频率带宽相对应的增益系数β，并对上述每个简谐波信号进行独立的加权处理，由于增益系数的差异，对每个简谐波的控制程度也就相应不同，且随着各增益系数的变化，各频段噪声的加权程度也会不断的改变；步骤5.波形合成单元(33)对所有窄带简谐波信号进行合成，得到最终的声音信号波形，并将该波形传送给到声音输出模块(4)。3.如权利要求1所述的改善电动汽车车内运动感声品质的系统，其特征在于，所述声音输出模块(4)，由数模转换单元(41)、功率放大单元(42)和扬声器单元(43)组成，扬声器单元(43)包括第一扬声器(44)和第二扬声器(45)，数模转换单元(41)用于接收波形合成单元(33)输出的最终...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱立军，辛付龙，胡伟龙，阚萍，马骏昭，陈朋，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：