纯电动车座椅主动发声系统声音模拟技术研究

作     者：谢林易 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：付江华;申秀敏

授予年度：2023年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：纯电动车 主动发声系统 声音失真 发声策略 CAN信号 声音模拟 

摘      要：在新能源汽车行业迅速发展的时代背景下,纯电动车迅速占领市场,驱动电机代替传统的发动机。虽然纯电动车的噪声整体有所下降,但是路面噪声、轮胎噪声、空气动力噪声和电机的高频噪声更为突出。相对安静的行车环境使得驾驶员无法在声学上识别车辆行驶状态,失去发动机轰鸣声带来的驾驶乐趣。为了解决该问题,提出了纯电动车座椅主动发声系统声音模拟技术研究,在驾驶员座位头枕位置模拟发出发动机引擎的声音,用于增强驾驶员驾驶反馈与驾驶乐趣。为实现纯电动车座椅主动发声系统的声音模拟,本文首先研究主动发声技术的声音合成方法和建立声音样本库。为保证声音模拟出的发动机引擎声更为真实,对主动发声的声音失真进行研究。以上述研究为依据,建立完整的主动发声系统声音模拟设备。再利用模拟踏板调试试验和实车验证试验,验证纯电动车在驾驶员座椅头枕处搭载扬声器的主动发声系统声音模拟的可行性。通过分析发动机噪声阶次分布特点,拟定车内采集的发动机各工况噪声的处理与分析方法。研究粒子声音合成算法并追踪与处理原始样本的阶次特征来建立声音合成算法所需的声音的样本库。研究人耳听觉特征结合主动发声系统工作原理,找到主动发声失真的原因。利用阶次滤波的方法对声音的特征阶次成分进行阶次增强。建立Lab VIEW仿真程序研究各工况下匹配的声音合成策略。利用带阻滤波衰减峰值频率的原理来处理拍频现象。通过优化软件程序逻辑减小系统延迟带来的失真。探究采集CAN信号读取实时行驶参数并判断车辆行驶状态的方法。利用主观评价选择写入声音模拟程序的声音样本。对主动发声系统的硬件进行选型并对其硬件驱动,编写软件程序来搭建主动发声系统。搭建能模拟实车加速发送踏板CAN信号的声音调试系统,对声音模拟声效与主动发声软件程序进行调试。调试后的主动发声系统驱动驾驶员头枕处搭建的扬声器主动发声,并对纯电动车行驶状态下声音模拟发出的发动机引擎声音进行采集与分析。研究表明,对电动车驾驶员座椅头枕处搭建的扬声器模拟发声进行相关研究,验证了以声音粒子合成算法及其调取声音的样本库;声音阶次特征明显、声音匹配驾驶工况和设备声音失真小;在车辆启动、怠速、加速、减速和匀速行驶时可声音模拟出发动机引擎声音的主动发声系统的可行性。