基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统的制作方法

1.本实用新型涉及律动座椅技术领域，具体的，涉及基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统。


背景技术：

2.新能源汽车因其强劲平顺的加速能力给用户带来了全新的驾乘体验。在声音方面，新能源车在多数工况下都具有基本一致的安静程度，对习惯驾驶传统燃油汽车的车主，缺少了已经习惯的引擎声反馈，部分影响了车主对合理驾驶行为的判断。
3.因此，国内外一系列中高端电动车型引入了基于喇叭扬声器或激励器的模拟声浪系统，结合汽车行驶工况参数，通过软件算法实时合成并播放模拟的引擎声音，给车主带来恰当的驾驶行为反馈、激情的驾乘体验、强烈的品牌认知度。在试乘试驾、日常使用阶段均增加了对车主的吸引力，因而在新能源车型中迅速普及。现有模拟声浪系统主要通过车内扬声器发出模拟引擎的声音并在座舱内播放，该模拟引擎的声音是固定不变的，不会随着车速的变化而变化，从而给车主带来的体验感不好。


技术实现要素：

4.本实用新型提出基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统，解决了现有技术中模拟声浪系统的声音不会随着车速的变化而变化的问题。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统，包括主控单元和车速检测电路，所述车速检测电路连接所述主控单元，还包括功放电路，所述功放电路连接所述主控单元，所述功放电路包括运放u6、电阻r2、电阻r3、开关管q1、二极管d1、电阻r5、开关管q2、开关管q3和变阻器rp1，所述运放u6的同相输入端连接所述主控单元的第一输出端，所述运放u6的反相输入端通过所述电阻r2接地，所述运放u6的输出端通过所述电阻r3连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的输出端连接所述开关管q1的控制端，所述开关管q1的第一端接地，所述开关管q1的第二端连接所述开关管q3的控制端，所述开关管q1的第二端连接所述二极管d1的阴极，所述二极管d1的阳极连接所述开关管q2的控制端，所述二极管d1的阳极通过所述电阻r5连接12v电源，所述开关管q2的第一端连接12v电源，所述开关管q2的第二端连接所述开关管q3的第一端，所述开关管q3的第二端接地，所述开关管q3的第一端通过所述变阻器rp1连接所述运放u6反相输入端，所述开关管q3的第一端作为所述功放电路的输出端。
7.进一步，本实用新型中所述功放电路还包括咪头p1、电阻r16、电阻r17、运放u3、电阻r18、电阻r20和电阻r19，所述运放u3的同相输入端通过所述电阻r17连接所述咪头p1的第一端，所述咪头p1的第二端接地，所述电阻r16并联在所述咪头p1两端，所述运放u3的反相输入端通过所述电阻r20接地，所述运放u3的输出端通过所述电阻r18连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的输出端通过所述电阻r19连接所述运放u6的反相输入端。
8.进一步，本实用新型中所述功放电路还包括电阻r1、电阻r10、运放u1、电容c8、电容c7、电阻r11和电阻r12，所述电阻r1的第一端连接所述开关管q3的第一端，所述电阻r1的第二端通过所述电阻r10连接所述运放u1的反相输入端，所述电阻r1的第二端通过所述电容c8接地，所述运放u1的同相输入端通过所述电阻r12接地，所述运放u1的输出端通过所述电容c7连接所述运放u1的反相输入端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r11连接所述电阻r1的第二端，所述运放u1的输出端连接扬声器bl1的第一端，扬声器bl1的第二端接地。
9.进一步，本实用新型中所述功放电路还包括电阻r9和电容c6，所述电阻r9的第一端连接所述运放u1的输出端，所述电阻r9的第二端通过所述电容c6接地。
10.进一步，本实用新型中还包括座椅激励电路，所述座椅激励电路包括驱动器u2、电阻r13、电阻r14、开关管q4、开关管q5和电机m1，所述驱动器u2的输入端连接所述主控单元的第二输出端，所述驱动器u2的第一输出端通过所述电阻r13连接所述开关管q4的控制端，所述驱动器u2的第二输出端通过所述电阻r14连接所述开关管q5的控制端，所述开关管q4的第一端连接24v电源，所述开关管q4的第二端连接所述开关管q5的第一端，所述开关管q5的第二端接地，所述开关管q5的第一端连接所述电机m1的第一端，所述电机m1的第二端接地。
11.本实用新型的工作原理及有益效果为：
12.本实用新型中，通过车速检测电路来检测电动汽车行驶速度，并将速度信号转为电信号送至主控单元，然后主控单元根据速度信号输出不同占空比的pwm控制信号至功放电路，功放电路将信号放大后接入电动汽车内部的扬声器，发出模拟引擎的声音。
13.具体的，功放电路的工作原理为：主控单元根据电动汽车的行驶速度输出pwm控制信号，经运放u6放大后加至开关管q1的控制端，主控单元输出的pwm控制信号的驱动能力较弱，通过运放u6的放大，提高pwm控制信号的驱动能力，开关管q1构成推动级，开关管q2和开关管q3构成推挽电路，pwm信号为低电平时，开关管q1截止，开关管q2导通，开关管q3截止，开关管q3的第一端为高电平，该高电平送至汽车内部的扬声器，发出模拟引擎的声音，当pwm控制信号为高电平时，开关管q1导通，开关管q2和开关管q3均导通，开关管q3的第一端输出低电平，扬声器不发生，直到pwm控制信号再次变为低电平时才发声。二极管d1为开关管q2和开关管q3提供合适的偏置电压，因为二极管d1的压降与温度相关，因此，二极管d1也能起到温度补偿作用。电路的工作电压直接影响输出功率的大小，为此将开关管q3第一端输出的部分电信号经过变阻器rp1加至运放u6的反相输入端，变阻器rp1构成了电压串联负反馈，起到稳定输出电压、提高输入电阻的作用，同时调节变阻器rp1的阻值还可以改变运放u6的增益。
14.本实用新型可以根据电动汽车的行驶速度改变模拟引擎的声音的大小，能够让车主更真实的感受到引擎声反馈，带来更优越的体验感。
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
16.图1为本实用新型中功放电路的电路图；
17.图2为本实用新型中功放补偿电路的电路图；
18.图3为本实用新型中滤波电路的电路图；
19.图4为本实用新型中座椅激励电路的电路图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都涉及本实用新型保护的范围。
21.实施例1
22.如图1所示，本实施例提出了基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统，包括主控单元和车速检测电路，车速检测电路连接主控单元，还包括功放电路，功放电路连接主控单元，功放电路包括运放u6、电阻r2、电阻r3、开关管q1、二极管d1、电阻r5、开关管q2、开关管q3和变阻器rp1，运放u6的同相输入端连接主控单元的第一输出端，运放u6的反相输入端通过电阻r2接地，运放u6的输出端通过电阻r3连接运放u6的反相输入端，运放u6的输出端连接开关管q1的控制端，开关管q1的第一端接地，开关管q1的第二端连接开关管q3的控制端，开关管q1的第二端连接二极管d1的阴极，二极管d1的阳极连接开关管q2的控制端，二极管d1的阳极通过电阻r5连接12v电源，开关管q2的第一端连接12v电源，开关管q2的第二端连接开关管q3的第一端，开关管q3的第二端接地，开关管q3的第一端通过变阻器rp1连接运放u6反相输入端，开关管q3的第一端作为功放电路的输出端。
23.燃油车在任一挡位位下，加速器踏板与底板的角度越小，车速越快，发送机的转速越高，则引擎声越高，反之引擎声越小。车速检测电路用于检测电动汽车行驶过程中的速度，电动汽车的行驶速度越快，说明电动汽车的加速器踏板与底板的角度越小，反之，电动汽车的行驶速度越慢，说明电动汽车的加速器踏板与底板的角度越大。本实施例中，通过检测电动汽车行驶过程中的速度，判断加速器踏板与底板的角度，车速越快，模拟引擎的声音就越大，反之模拟引擎的声音越小。
24.车速检测电路检测电动汽车行驶速度，并将速度信号转为电信号送至主控单元，然后主控单元根据速度信号输出不同占空比的pwm控制信号至功放电路，功放电路用于发出模拟引擎的声音。
25.具体的，功放电路的工作原理为：主控单元根据电动汽车的行驶速度输出pwm控制信号，经运放u6放大后加至开关管q1的控制端，主控单元输出的pwm控制信号的驱动能力较弱，通过运放u6的放大，提高pwm控制信号的驱动能力，开关管q1构成推动级，开关管q2和开关管q3构成推挽电路，pwm信号为低电平时，开关管q1截止，开关管q2导通，开关管q3截止，开关管q3的第一端为高电平，该高电平送至汽车内部的扬声器，发出模拟引擎的声音，当pwm控制信号为高电平时，开关管q1导通，开关管q2和开关管q3均导通，开关管q3的第一端输出低电平，扬声器不发生，直到pwm控制信号再次变为低电平时才发声。其中，二极管d1为开关管q2和开关管q3提供合适的偏置电压，因为二极管d1的压降与温度相关，因此，二极管d1也能起到温度补偿作用。电路的工作电压直接影响输出功率的大小，为此将开关管q3第一端输出的部分电信号经过变阻器rp1加至运放u6的反相输入端，变阻器rp1构成了电压串联负反馈，起到稳定输出电压、提高输入电阻的作用，同时调节变阻器rp1的阻值还可以改变运放u6的增益。
26.因此，本实施例可以根据电动汽车的行驶速度改变模拟引擎的声音的大小，能够让车主更真实的感受到引擎声反馈，带来更优越的体验感。
27.本实施例中，采用npn型三极管作为开关管q1，采用npn型三极管作为开关管q2，采用pnp型三极管作为开关管q3.
28.如图2所示，本实施例中功放电路还包括咪头p1、电阻r16、电阻r17、运放u3、电阻r18、电阻r20和电阻r19，运放u3的同相输入端通过电阻r17连接咪头p1的第一端，咪头p1的第二端接地，电阻r16并联在咪头p1两端，运放u3的反相输入端通过电阻r20接地，运放u3的输出端通过电阻r18连接运放u3的反相输入端，运放u3的输出端通过电阻r19连接运放u6的反相输入端。
29.本实施例中，咪头p1用于接收车内扬声器发出模拟引擎的声音，并将接收到的音频信号转为电信号输出，由于咪头p1输出的电信号比较微弱要对其进行放大，运放u3构成了放大电路，放大后的信号送至运放u6的反相输入端，该信号作为功放电路的补偿信号，根据真实的音频信号矫正功放电路输出功率的大小，从而提高引擎声音的真实性。
30.如图3所示，本实施例中功放电路还包括电阻r1、电阻r10、运放u1、电容c8、电容c7、电阻r11和电阻r12，电阻r1的第一端连接开关管q3的第一端，电阻r1的第二端通过电阻r10连接运放u1的反相输入端，电阻r1的第二端通过电容c8接地，运放u1的同相输入端通过电阻r12接地，运放u1的输出端通过电容c7连接运放u1的反相输入端，运放u1的输出端通过电阻r11连接电阻r1的第二端，运放u1的输出端连接扬声器bl1的第一端，扬声器bl1的第二端接地。
31.本实施例中，在咪头p1接收车内扬声器发出模拟引擎的声音时，同时会接收到车内其他干扰声音信号，如胎噪信号、说话声音信号等，为了进一步提高模拟引擎声音的真实性，本实施例在开关管q3的后级和车内扬声器之间加入了滤波电路，电阻r1、电阻r10、运放u1、电容c8、电容c7、电阻r11和电阻r12构成二阶低通滤波电路，将车内的干扰信号滤除，仅保留有用信号。
32.图3所示，本实施例中功放电路还包括电阻r9和电容c6，电阻r9的第一端连接运放u1的输出端，电阻r9的第二端通过电容c6接地。
33.本实施例中，电阻r9和电容c6构成扬声器阻抗补偿电路，因为车内扬声器的阻抗呈感性，并上电阻r9和电容c6容性支路，使得整个负载呈纯电阻，可以改善音质。
34.如图4所示，本实施例中还包括座椅激励电路，座椅激励电路包括驱动器u2、电阻r13、电阻r14、开关管q4、开关管q5和电机m1，驱动器u2的输入端连接主控单元的第二输出端，驱动器u2的第一输出端通过电阻r13连接开关管q4的控制端，驱动器u2的第二输出端通过电阻r14连接开关管q5的控制端，开关管q4的第一端连接24v电源，开关管q4的第二端连接开关管q5的第一端，开关管q5的第二端接地，开关管q5的第一端连接电机m1的第一端，电机m1的第二端接地。
35.开燃油车时，随着发动机在发声的同时会产生振动，发动机的转速越高，振动感就会越明显，因此，为了能让电动车主体验到燃油车的震动感，本实施例中，电动汽车的座椅上设置有振动装置，由电机m1产生振动感，电机m1的转速由主控单元控制，该振动幅度同样由电动汽车的速度决定，主控单元根据车速输出不同占空比的pwm控制信号加至驱动器u2的输入端，驱动器u2用于提高pwm控制信号的驱动能力，当pwm信号为高电平时，驱动器u2的
第一输出端输出高电平，驱动器u2的第二输出端输出低电平，开关管q4导通，开关管q5截止，电机m1转动，当pwm信号为低电平时，驱动器u2的第一输出端输出低电平，驱动器u2的第二输出端输出高电平，开关管q4截止，开关管q5导通，电机m1断电，但由于惯性，电机转子任然旋转，直到pwm控制信号再次变为高电平时，电机m1再次通电转动。改变pwm控制信号的占空比即可改变电机m1的转速，从而改变座椅的振动幅度。
36.本实施例中，采用n沟道场效应管作为开关管q4，采用n沟道场效应管作为开关管q5。
37.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统，包括主控单元和车速检测电路，所述车速检测电路连接所述主控单元，其特征在于，还包括功放电路，所述功放电路连接所述主控单元，所述功放电路包括运放u6、电阻r2、电阻r3、开关管q1、二极管d1、电阻r5、开关管q2、开关管q3和变阻器rp1，所述运放u6的同相输入端连接所述主控单元的第一输出端，所述运放u6的反相输入端通过所述电阻r2接地，所述运放u6的输出端通过所述电阻r3连接所述运放u6的反相输入端，所述运放u6的输出端连接所述开关管q1的控制端，所述开关管q1的第一端接地，所述开关管q1的第二端连接所述开关管q3的控制端，所述开关管q1的第二端连接所述二极管d1的阴极，所述二极管d1的阳极连接所述开关管q2的控制端，所述二极管d1的阳极通过所述电阻r5连接12v电源，所述开关管q2的第一端连接12v电源，所述开关管q2的第二端连接所述开关管q3的第一端，所述开关管q3的第二端接地，所述开关管q3的第一端通过所述变阻器rp1连接所述运放u6反相输入端，所述开关管q3的第一端作为所述功放电路的输出端。2.根据权利要求1所述的基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统，其特征在于，所述功放电路还包括咪头p1、电阻r16、电阻r17、运放u3、电阻r18、电阻r20和电阻r19，所述运放u3的同相输入端通过所述电阻r17连接所述咪头p1的第一端，所述咪头p1的第二端接地，所述电阻r16并联在所述咪头p1两端，所述运放u3的反相输入端通过所述电阻r20接地，所述运放u3的输出端通过所述电阻r18连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的输出端通过所述电阻r19连接所述运放u6的反相输入端。3.根据权利要求1所述的基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统，其特征在于，所述功放电路还包括电阻r1、电阻r10、运放u1、电容c8、电容c7、电阻r11和电阻r12，所述电阻r1的第一端连接所述开关管q3的第一端，所述电阻r1的第二端通过所述电阻r10连接所述运放u1的反相输入端，所述电阻r1的第二端通过所述电容c8接地，所述运放u1的同相输入端通过所述电阻r12接地，所述运放u1的输出端通过所述电容c7连接所述运放u1的反相输入端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r11连接所述电阻r1的第二端，所述运放u1的输出端连接扬声器bl1的第一端，扬声器bl1的第二端接地。4.根据权利要求3所述的基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统，其特征在于，所述功放电路还包括电阻r9和电容c6，所述电阻r9的第一端连接所述运放u1的输出端，所述电阻r9的第二端通过所述电容c6接地。5.根据权利要求1所述的基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统，其特征在于，还包括座椅激励电路，所述座椅激励电路包括驱动器u2、电阻r13、电阻r14、开关管q4、开关管q5和电机m1，所述驱动器u2的输入端连接所述主控单元的第二输出端，所述驱动器u2的第一输出端通过所述电阻r13连接所述开关管q4的控制端，所述驱动器u2的第二输出端通过所述电阻r14连接所述开关管q5的控制端，所述开关管q4的第一端连接24v电源，所述开关管q4的第二端连接所述开关管q5的第一端，所述开关管q5的第二端接地，所述开关管q5的第一端连接所述电机m1的第一端，所述电机m1的第二端接地。

技术总结
本实用新型涉及律动座椅技术领域，提出了基于律动座椅激励器的多模态模拟声浪系统，包括功放电路，功放电路包括运放U6、电阻R3、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和变阻器RP1，运放U6的同相输入端连接主控单元的第一输出端，运放U6的输出端连接开关管Q1的控制端，开关管Q1的第一端接地，开关管Q1的第二端连接开关管Q3的控制端，开关管Q1的第二端连接开关管Q2的控制端，开关管Q2的第一端连接12V电源，开关管Q2的第二端连接开关管Q3的第一端，开关管Q3的第二端接地，开关管Q3的第一端通过变阻器RP1连接运放U6反相输入端，开关管Q3的第一端作为功放电路的输出端。通过上述技术方案，解决了现有技术中模拟声浪系统的声音不会随着车速的变化而变化的问题。化而变化的问题。化而变化的问题。


技术研发人员：秦垠峰
受保护的技术使用者：苏州紫荆桃李科技有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/7/6