Title:
Control device for electrical motor car, has parameter inputs for detecting operation parameters, and sound synthesizer designed such that synthesizer synthesizes sound by overlying sound planes, where each sound plane depends on parameters
Kind Code:
A1


Abstract:
The device (1) has parameter inputs for detecting current operational parameters of an electrical motor car (2). A sound synthesizer is connected with the parameter inputs for synthesizing sound as a function of the operational parameters. The sound synthesizer is provided with a digital signal processor. An audio output is connected with the sound synthesizer for outputting sound-embodying audio signal. The sound synthesizer is designed such that the synthesizer synthesizes the sound by overlying sound planes, where each sound plane depends on the operational parameters. An independent claim is also included for an electrical motor car.



Inventors:
Engler, Oliver, Dipl.-Ing. (FH) (71672, Marbach, DE)
Hofmann, Marcus, Dr.-Ing. (70182, Stuttgart, DE)
Gindele, Jörg, Dr.-Ing. (74206, Bad Wimpfen, DE)
Feustel, Jan (71732, Tamm, DE)
Moers, Tobias, Dipl.-Ing. (FH) (73614, Schorndorf, DE)
Application Number:
DE102013011145A
Publication Date:
07/31/2014
Filing Date:
07/04/2013
Assignee:
Daimler AG, 70327 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102011112179A1N/A2012-03-29
DE102011108124A1N/A2012-03-15
DE102010053351A1N/A2011-07-28



Foreign References:
WO1991018385A11991-11-28
WO2012016722A22012-02-09
Claims:
1. Steuergerät (1) für ein Elektrokraftfahrzeug (2) mit
– einer Mehrzahl von Parametereingängen zum Erfassen aktueller Betriebsparameter des Elektrokraftfahrzeugs (2),
– einem mit den Parametereingängen verbundenen Klangsynthesizer zum Synthetisieren eines Klangs in Abhängigkeit von den Betriebsparametern und
– einem mit dem Klangsynthesizer verbundenen Audioausgang zum Ausgeben eines den Klang verkörpernden Audiosignals,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Klangsynthesizer so konfiguriert ist, dass er den Klang durch Überlagern einer Mehrzahl von Klangebenen (3337) synthetisiert, wobei jede Klangebene (3337) von einem Betriebsparameter abhängt.

2. Steuergerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Parametereingang zum Erfassen einer Motordrehzahl (23) mit einem Drehzahlmesser des Elektrokraftfahrzeugs (2) verbunden und der Klangsynthesizer so konfiguriert ist, dass eine erste Klangebene (33) von der Motordrehzahl (23) abhängt.

3. Steuergerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Parametereingang zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeitsmesser des Elektrokraftfahrzeugs (2) verbunden und der Klangsynthesizer so konfiguriert ist, dass eine zweite Klangebene (34) von der Fahrgeschwindigkeit abhängt.

4. Steuergerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Parametereingang zum Erfassen einer Pedalstellung mit einem Gaspedal des Elektrokraftfahrzeugs (2) verbunden und der Klangsynthesizer so konfiguriert ist, dass eine dritte Klangebene (35) von der Pedalstellung abhängt.

5. Steuergerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein vierter Parametereingang zum Erfassen einer Kickdown-Schalterstellung mit einem Kickdown-Schalter des Elektrokraftfahrzeugs (2) verbunden und der Klangsynthesizer so konfiguriert ist, dass eine vierte Klangebene (35) von der Kickdown-Schalterstellung abhängt.

6. Steuergerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünfter Parametereingang zum Erfassen einer Rekuperationsstufe mit einer Rekuperationsbremse des Elektrokraftfahrzeugs (2) verbunden und der Klangsynthesizer so konfiguriert ist, dass eine fünften Klangebene (36) von der Rekuperationsstufe abhängt.

7. Steuergerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein sechster Parametereingang zum Erfassen einer ausgewählten Schaltstufe (D, R) mit einer Gangschaltung des Elektrokraftfahrzeugs (2) verbunden und der Klangsynthesizer so konfiguriert ist, dass er mindestens eine der Klangebenen (3337) stumm schaltet oder im Pegel absenkt, wenn die ausgewählte Schaltstufe (D, R) einem Rückwärtsgang (R) des Elektrokraftfahrzeugs (2) entspricht.

8. Steuergerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Klangsynthesizer einen digitalen Signalprozessor umfasst und das Audiosignal digital ist.

9. Elektrokraftfahrzeug (2) mit
– einer Vielzahl von Feldgeräten zum Aufnehmen aktueller Betriebsparameter des Elektrofahrzeugs (2),
– einem Feldbussystem, insbesondere einem Controller Area Network, zum Vernetzen der Feldgeräte und
– einem an das Feldbussystem angeschlossenen Audiosystem zum akustischen Wiedergeben eines durch ein digitales Audiosignal verkörperten Klangs,
gekennzeichnet durch
ein an das Feldbussystem angeschlossenes Steuergerät (1) nach Anspruch 8, dessen Parametereingänge mittels des Feldbussystems mit den Feldgeräten und dessen Audioausgang mittels des Feldbussystems mit dem Audiosystem verbunden sind.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Klangsynthese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuergerät.

In der Fahrzeugtechnik werden Fahrzeuge, die zumindest teilweise mittels eines Elektromotors angetrieben werden und nicht an Schienen gebunden sind, allgemein als Elektrokraftfahrzeuge bezeichnet. Die für unterschiedliche Gattungen von Elektrokraftfahrzeugen in Fachkreisen verwendeten Bezeichnungen sind umfangreich, zum gegenwärtigen Zeitpunkt jedoch wenig systematisiert und nicht eindeutig. Im vorliegenden Zusammenhang wird der Begriff „Elektrokraftfahrzeug” daher in einem umfassenden Wortsinn verwendet, der sogenannte Hybridelektrokraftfahrzeuge, welche ein zusätzliches, nichtelektrisches Antriebssystem – etwa eine Verbrennungskraftmaschine – ohne unmittelbare mechanische Verbindung mit dem Antriebsstrang aufweisen, ausdrücklich einschließt.

Die Geräuschentwicklung zum Antrieb gattungsgemäßer Elektrokraftfahrzeuge üblicherweise verwendeter Elektromotoren ist zumeist vergleichsweise gering, da Letztere – besonders im Gegensatz zu konventionellen Verbrennungsmotoren – keine explosionsartigen Verbrennungen zur mechanischen Energieerzeugung benötigen. Wahrnehmbar ist neben denjenigen üblicher Aggregate entsprechenden Reifen-Fahrbahn-Geräuschen typischerweise lediglich ein leises und hochfrequentes Geräuschbild, welches drehzahlabhängig vom eingesetzten Elektromotor selbst erzeugt wird.

Problematisch ist in diesem Zusammenhang die intuitive Erkennung des aktuellen Betriebszustands des Elektrokraftfahrzeugs durch den Fahrzeugführer, der durch die Nutzung herkömmlicher Kraftfahrzeuge an die akustische Rückmeldung gewöhnt ist, welche der Verbrennungsvorgang innerhalb eines konventionellen Motors zwingend bedingt.

DE 10 2010 053 351 A1 offenbart im Hinblick auf diesen Umstand eine Vorrichtung zur akustischen Information eines Fahrzeugführers in einem Fahrzeug, welches eine akustische Ausgabevorrichtung und eine erste Steuereinheit zur Steuerung und/oder Regelung von Fahrzeugbetriebsparametern und/oder Fahrzeugzustandsgrößen umfasst. Gemäß DE 10 2010 053 351 A1 ist dabei eine zweite Steuereinheit mit der ersten Steuereinheit und der akustischen Ausgabevorrichtung gekoppelt, wobei die zweite Steuereinheit anhand der Fahrzeugbetriebsparameter und/oder der Fahrzeugzustandsgrößen ein Ansteuersignal für die akustische Ausgabevorrichtung erzeugt, wodurch mittels der akustischen Ausgabevorrichtung ein stetiges synthetisches Geräusch in einem Fahrzeuginnenraum erzeugbar oder zumindest in einen Fahrzeuginnenraum einleitbar ist.

Dagegen betrifft DE 10 2011 112 179 A1 ein Verfahren zur Erzeugung eines synthetischen Antriebsgeräuschs in einem Kraftfahrzeug. Auch dieses Antriebsgeräusch wird nach dem in DE 10 2011 112 179 A1 vorgeschlagenen Ansatz insbesondere hinsichtlich seiner Lautstärke anhand einer klassifizierten Fahrsituation gesteuert und/oder geregelt.

Ein Nachteil der genannten Ansätze liegt indes in ihrem Unvermögen, eine Mehrzahl unterschiedlicher Betriebsparameter in einem einzigen, komplexen Klanggebilde zu vermitteln.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein zum Einsatz in einem Elektrokraftfahrzeug geeignetes Steuergerät bereitzustellen, welches ein durch den Fahrer instinktiv zu deutendes Klangbild synthetisiert, das den gegenwärtigen Betriebszustand des Fahrzeugs sowie etwaige dynamische Lastanforderungen an selbiges Fahrzeug in gleicher Weise widerspiegelt. Die Erfindung stellt sich ferner der Aufgabe, ein gattungsgemäßes Elektrokraftfahrzeug um die genannte Fähigkeit zu ergänzen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Elektrokraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, mittels eines in das Elektrokraftfahrzeugs eingebetteten Steuergeräts eine Vielzahl unabhängiger Klangebenen zu schaffen, die jeweils einen Betriebsparameter des Elektrokraftfahrzeugs repräsentieren. Durch eine Überlagerung sämtlicher Klangebenen im Wege der Klangsynthese gelingt es sodann, künstlich einen Klangkomplex zu erzeugen, welcher durch seine hohe Informationsdichte dem Fahrzeugführer ein einfach zu interpretierendes Gesamtbild des Betriebszustands vermittelt.

Ein erfindungsgemäßes Steuergerät ist zum Erfassen der aktuellen Parameterwerte dabei mit einer Mehrzahl von Parametereingängen versehen, die ihrerseits mit einem vom Steuergerät umfassten Klangsynthesizer verbunden sind. Ein solcher Parametereingang kann dabei etwa zur Erfassung einer Motordrehzahl des Elektrokraftfahrzeugs dienen, welche der Klangsynthesizer einer ersten Klangebene zugrunde legt. Das dem Fahrzeugführer vertraute, naturgemäß drehzahlabhängige Motorgeräusch eines konventionellen Kraftfahrzeugs lässt sich auf diese Weise mit vergleichsweise geringem Aufwand imitieren.

Ein zweiter, mit einem Geschwindigkeitsmesser verbundener Parametereingang mag dem Klangsynthesizer indes die Erzeugung einer von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen zweiten Klangebene erlauben. Das ansonsten lediglich optisch wahrgenommene Bewegungstempo des Fahrzeugs, welches gerade im öffentlichen Straßenverkehr als essenzieller Betriebsparameter strengen Regulierungen unterliegt und seine Fahrsicherheit maßgeblich beeinflusst, wird somit einem weiteren Wahrnehmungssinn des Fahrers zugänglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine dritte Klangebene dagegen von der Stellung des durch den Fahrzeugführer betätigten Gashebels oder -pedals abhängig und vermittelt so eine unmittelbare Rückmeldung über die an das Elektrokraftfahrzeug gestellte Lastanforderung oder die tatsächlich aktuell vom Fahrzeug geleistete Arbeit des Fahrers. Dieser erlebt das akustische Feedback als potenziell hilfreiche Ergänzung zum Druckwiderstand des Gaspedals und somit als willkommene Unterstützung bei der ausgewogenen Regulierung von Beschleunigung und Antwortverhalten.

Moderne Elektrokraftfahrzeuge weisen über das bloße Gaspedal hinaus typischerweise einen an dessen Anschlag vorgesehenen Kickdown-Schalter auf. Eine Betätigung dieses Schalters veranlasst das Automatik-Getriebe zum Wechsel in eine Fahrstufe, die dem Elektrokraftfahrzeug die derzeit bestmögliche Beschleunigung ermöglicht; zugleich erhöht das Durchtreten des Gaspedals die Motordrehzahl auf ein Höchstmaß. Die Berücksichtigung dieses Betätigungsvorgangs durch den Synthesizer mittels eines vierten, mit dem Kickdown-Schalter verbundenen Parametereingangs mag dem geneigten Fahrer ein befriedigendes „Aufheulen” des Elektromotors suggerieren und überdies die Souveränität vermitteln, über den vollen Umfang der Motorleistung – etwa beim Ansetzen zu einem Überholvorgang unter Nutzung der Gegenfahrbahn – nach eigenem Ermessen zu verfügen.

Eine fünfte Klangebene kann dagegen Eingang in den synthetisierten Klang finden, sobald der Fahrer – beispielsweise über ein hierzu vorgesehenes Lenkrad-Schaltpaddle des Elektrokraftfahrzeugs – durch den Einsatz einer sogenannten Nutz- oder Rekuperationsbremse die Fahrt verzögert, um aus der Bewegungsenergie oder Lageenergie der bewegten Massen des Elektrokraftfahrzeugs elektrische Energie zurückzugewinnen. Ist das erfindungsgemäße Steuergerät nun über einen fünften Parametereingang in geeigneter Weise mit dem Bremssystem verbunden, so eröffnet sich die Möglichkeit, die – durch die mechanische Leistungsaufnahme des regulär als Antriebs-Elektromotors genutzten Generators ermöglichte – Rekuperation mittels der zusätzlichen Klangebene zu untermalen. Die Verwendung eines angenehmen, als motivierend empfundenen Geräuschs kann dem Fahrzeugführer in diesem Anwendungsszenario einen zusätzlichen Anreiz zugunsten einer ökologisch nachhaltigen Fahrweise bieten und ihn zur weiteren Energieeinsparung ermuntern.

Schließlich empfiehlt es sich, das Steuergerät mit einem sechsten Parametereingang zu versehen, welcher die durch den Fahrer per Wählhebel selektierte Schaltstufe einer Gangschaltung des Elektrokraftfahrzeugs erfasst. In Abhängigkeit vom durch die Schaltstellung des Hebels gewählten Fahrprogramm kann der Klangsynthesizer so etwa eine Klangebene bei der Überlagerung zum Gesamtklangbild unberücksichtigt lassen und somit gleichsam „stumm schalten”. Durch das hiermit veränderte Klangbild der Soundsynthese die veränderte Raumakustik verhindert diese Vorkehrung jegliches Missverständnis seitens des Fahrzeugführers über die eingestellte Fahrtrichtung des Elektrokraftfahrzeugs und führt somit zur Verminderung von Unfällen, welche durch den andernfalls eintretenden Orientierungsverlust drohen könnten.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.

Dabei zeigen, jeweils schematisch:

1 den prinzipiellen Aufbau der Signalverarbeitung gemäß einer Ausführungsform und

2 die Zusammensetzung des durch das Steuergerät der 1 synthetisierten Klangs aus unterschiedlichen Klangebenen in Abhängigkeit von der Motordrehzahlentwicklung eines erfindungsgemäßen Elektrokraftfahrzeuges.

1 illustriert den Signalfluss innerhalb eines Steuergeräts 1, welches in ein gattungsgemäßes Elektrokraftfahrzeug 2 eingebettet ist. Das Steuergerät 1 ist dabei über einschlägige Systembusse wie LIN, MOST, FlexRay oder Ethernet, vorzugsweise aber über ein in der Fahrzeugelektronik als Controller Area Network (CAN) bekanntes asynchrones serielles Bussystem, mit einer Vielzahl anderer Feldgeräte vernetzt. Zu denken ist dabei neben weiteren Steuergeräten insbesondere an unterschiedlichste Messfühler (Sensoren) und Stellglieder (Aktoren) des Elektrokraftfahrzeugs 2. Die Geräte tauschen über das als Steuer- und Leitsystem fungierende Controller Area Network systemweit aktuelle Betriebsparameter und Steuerbefehle des Elektrokraftfahrzeugs 2 aus.

Unter anderem verbindet das Controller Area Network das Steuergerät 1 dabei über einen digitalen Audioausgang mit dem entsprechenden Eingang eines in 1 nicht dargestellten Audiosystems, welches das an seinem Eingang anliegende Audiosignal – etwa mittels eines geeigneten Lautsprechersystems in der Fahrgastzelle des Elektrokraftfahrzeugs 2 – auszugeben vermag. Das Steuergerät 1, das Audiosystem sowie weitere elektrisch aktive Feldgeräte werden dabei vorzugsweise von einer leistungsfähigen Hochvoltbatterie mit elektrischer Energie gespeist, die zugleich als primäre Energiequelle eines elektrischen Antriebsmotors des Elektrokraftfahrzeugs 2 dient.

Um das Leistungs- und Drehmomentangebot des Elektrokraftfahrzeugs 2 auch akustisch erlebbar zu machen, verfügt das Steuergerät 1 über umfassende Fähigkeiten der Klangsynthese, die durch einen in das Steuergerät 1 integrierten digitalen Signalprozessor (DSP) realisiert werden, welcher eine Vielzahl an unterschiedlichen Parametereingängen des Steuergeräts 1 anliegender digitaler Eingangssignale mittels mehrerer auf häufig benötigte mathematische Operationen hin geschwindigkeitsoptimierter Rechenwerke kontinuierlich in Echtzeit verarbeitet. Der Begriff des „digitalen” Signalprozessors ist in diesem Kontext in seinem der Rechnerarchitektur entliehenen weiten Wortsinn zu deuten und schließt die Ausstattung des Prozessors mit einem an den Parametereingängen vorgesehenen Analog-Digital-Umsetzer oder einem am Audioausgang vorgesehenen Digital-Analog-Umsetzer nicht aus. Alternative Ausführungsformen mögen sich anstelle eines speziell angepassten digitalen Signalprozessors zur Signalgenerierung einer sogenannten Micro Control Unit (MCU) oder eines generischen Hauptprozessors (CPU) des Steuergeräts bedienen.

Der genannte digitale Signalprozessor verleiht dem Steuergerät 1 insbesondere die Eignung, in der Funktion eines Klangsynthesizers eine Vielzahl authentischer, aber entfremdeter Realgeräusche zu imitieren, wie sie herkömmlichen Verbrennungsmotoren zu eigen sind. Die vom Synthesizer erzeugten Klangebenen 3337 sind dabei so optimiert, dass der Fahrzeugführer sie bewusst oder unbewusst mit den Fähigkeiten eines leistungsstarken Kolbenmotors assoziiert. Auf diese Weise kann das Steuergerät 1 in Verbindung mit dem Audiosystem im Ergebnis eine positive emotionale Reaktion hervorrufen.

Die durch das Antriebsaggregat des Elektrokraftfahrzeugs 2 selbst verursachten akustischen Schwingungen mag das Steuergerät 1 in geeigneter Weise bei der Klangsynthese berücksichtigen. So können einerseits die teils drehzahlabhängigen Frequenzanteile des Betriebsgeräuschs der eingesetzten Permanentmagnet-Synchron-Elektromotoren, welche das von ihnen erzeugte Drehmoment über ein entsprechend angeordnetes Getriebe des Elektrokraftfahrzeugs 2 selektiv auf eines der vier Fahrzeugräder übertragen, in harmonischer Weise in die vom Steuergerät 1 generierten Klangebenen 3337 integriert werden. Andererseits lassen sich unerwünschte Störgeräusche, die im Stand- oder Fahrbetrieb des Elektrokraftfahrzeugs 2 unvermeidlich sind, im Wege sogenannten Soundcleanings mittels psychoakustischer Effekte maskieren. Als Maskierung oder Verdeckung wird dabei im vorliegenden Zusammenhang jegliche akustische Maßnahme verstanden, welche mechanische Eigenschaften des im menschlichen Innenohr schwingenden Basilarmembran ausnutzt, um die Empfindlichkeit des Fahrzeugführers für bestimmte Frequenzanteile der genannten Störgeräusche zu senken. Derartige Maßnahmen können gleichermaßen die Reduzierung dieser Frequenzanteile selbst als auch deren Überlagerung mit weiteren, als weniger störend empfundenen Frequenzanteilen umfassen.

Um die Fahrdynamik des Elektrokraftfahrzeugs 2 in angemessener Weise akustisch abzubilden, verfährt das Steuergerät 1 dabei grundsätzlich unter Berücksichtigung der das Fahrprogramm bestimmenden Schaltstufe D, R der Gangschaltung. Die Grundlage des Fahrgeräuschs wird ungeachtet der gewählten Schaltstufe D, R per Granularsynthese aus einem Basis-Grain 3, also einem in der Regel unter 50 Millisekunden andauernden digitalen Klangfragment erzeugt, welches mit Hilfe des digitalen Signalprozessors in solcher Weise periodisch wiederholt wird, dass sich seitens des Fahrzeugführers der subjektive Eindruck eines kontinuierlichen Klangs einstellen kann.

Dieses Basis-Grain 3 wird gemäß der Funktionslogik des Steuergeräts 1 einem ersten Equalizer 4 zugeführt, dessen Verhalten nunmehr von der gewählten Schaltstufe D, R abhängt. So unterzieht der erste Equalizer 4 in einer dem Rückwärtsgang des Elektrokraftfahrzeugs 2 entsprechenden Schaltstufe R das Basis-Grain 3 einem zweifachen Bearbeitungsprozess. Dabei modifiziert der Equalizer 4 einerseits die dem Basis-Grain 3 eigenen Formanten, also die Konzentration akustischer Energie in bestimmten Frequenzbereichen seines Eingangssignals. Zugleich gestaltet der erste Equalizer 4 das Frequenzspektrum im Wege einer dem Fachmann geläufigen sogenannten Hochpass-Filterung. Eine gattungsgemäß auch als Tiefensperre, Bassfilter, Low Cut, Bass Cut oder Rumpelfilter bezeichnete Filterschaltung lässt Frequenzen oberhalb ihrer Grenzfrequenz annähernd ungeschwächt passieren und dämpft tiefere Frequenzen in einer Weise, die andeutungsweise an das Rückfahrgeräusch eines konventionellen Fahrzeugs erinnern lässt. Das derart gestaltete Tonsignal wird vom ersten Equalizer 4 über eine Leiterbahn in Form eines internen Datenbusses 5 des Steuergeräts 1 zur weiteren Verarbeitung durch entsprechend nachgeordnete Knoten bereitgestellt.

In einer anderen, der Vorwärtsfahrt des Elektrokraftfahrzeugs 1 entsprechenden Schaltstufe D der Gangschaltung führt der erste Equalizer 4 das Tonsignal dagegen einem Modulator 6 zu, welcher bei im Wesentlichen gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit dem Tonsignal ein um ein Intervall von näherungsweise 15 Millisekunden – der sogenannten Predelay oder Anfangszeitlücke (ITDG) – zeitversetztes Duplikat zumischt. Durch periodische Tonhöhenabsenkung des duplizierten Signals erzeugt der Modulator 6 dabei eine geringfügige, gleichwohl erwünschte Verstimmung gegenüber dem Originalsignal und erzeugt einen in der Tonbearbeitung als Chorus bezeichneten Effekt, der beim Fahrer des Elektrokraftfahrzeugs 1 den Eindruck erweckt, als würde ein zweiter, ähnlicher Ton mitklingen und sich auf unbestimmte Weise innerhalb der Fahrgastzelle bewegen.

Die mit der Absenkung durch den Modulator 6 verbundene Laufzeitverzögerung durch ein in den digitalen Signalprozessor integriertes Hallgerät 7 führt dabei zu einem künstlichen Nachhall des nunmehr stereofonischen Tonsignals, welcher seitens des Fahrzeugführers die Wirkung räumlicher Tiefe erzeugt und somit in seiner Ambienz dem „natürlich” nachhallenden Motorgeräusch eines die gesamte Fahrzeugkarosserie in Vibration versetzenden Verbrennungsmotors entspricht. Das Hallgerät 7 führt das resultierende Stereosignal einem nachgeordneten Grain-Bus 8 zu, wo es im Wege der additiven Klangsynthese um eine lastabhängige, später beschriebene dritte Klangebene 35 ergänzt wird.

Das periodisch wiederholte Basis-Grain 3 wird indes nicht nur dem Modulator 6, Hallgerät 7 und Grain-Bus 8, sondern daneben einem ersten elektronischen Verzerrer 9 verfügbar gemacht, welcher dem Frequenzspektrum des Basis-Grains 3 in diesem ursprünglich nicht vorhandene Spektralanteile in nichtlinearer Weise hinzufügt. Erfindungsgemäß ist das in der Elektroakustik als Differenztonfaktor bezeichnete Maß für die vorgenommene Verzerrung dabei von einer dynamischen Querbeschleunigung abhängig, welcher das Elektrokraftfahrzeug 2 im Fahrbetrieb, beispielsweise während einer Kurvenfahrt, unterliegt.

Um auch hinsichtlich dieses Klanganteils ein dem Ausgabesignal des Grain-Busses 8 entsprechendes stereofones Klangbild, das sogenannte Panorama, beim Fahrer des Elektrokraftfahrzeugs 2 zu erzeugen, führt der erste Verzerrer 9 das querbeschleunigungsabhängig bearbeitete Signal einem Panoramaregler 10 zu. Diese in den digitalen Signalprozessor integrierte Schaltung, welche in der Tonbearbeitung auch als Panoramapotentiometer (Panpot) bezeichnet wird, verteilt ihr vom ersten Verzerrer 9 zugeführtes monofones Eingangssignal – abermals in Abhängigkeit von der aktuell ermittelten Querbeschleunigung des Elektrokraftfahrzeugs 2 – auf zwei unterschiedliche Ausgangskanäle. Die exakte Lautstärkeverteilung folgt dabei erfindungsgemäß aus dem kurvenäußeren Rad, welches das Steuergerät 1 unmittelbar aus der Lenkradstellung des Elektrokraftfahrzeugs 2 ableiten oder aus Sensordaten errechnen kann.

Ein sowohl mit dem Grain-Bus 8 als auch mit dem Panorama-Regler 10 verbundener weiterer interner Bus 11 führt die von Grain-Bus 8 und Panorama-Regler 10 gelieferten Stereosignale sodann im Wege einer additiven Klangsynthese zusammen und gibt sie an einen zweiten Verzerrer 12 weiter, der sie seinerseits einer weiteren fahrprogrammabhängigen Klanggestaltung unterzieht. Nach einer finalen, nur im Falle einzelner Fahrprogramme angewandten Frequenzbearbeitung durch einen zweiten Equalizer 13 wird die resultierende Klangebene einem die Klangsynthese abschließenden additiven Tonmischer 14 zur Verfügung gestellt, der sie mit weiteren, nachfolgend erläuterten Klangebenen zu einem in der Tontechnik als „stem” bekannten Summensignal vereint.

Das beschriebene Wirkprinzip der Granularsynthese wird durch das Steuergerät 1 indes nicht nur auf das – im Wesentlichen lastunabhängige – Basis-Grain 3, sondern ferner in Bezug auf ein dem Basis-Grain 3 in der Funktionslogik gemäß 1 nebengeordnetes Last-Grain 15 angewandt. Dieses Last-Grain 15 wird dabei nicht dem ersten Verzerrer 9, sondern einem zweiten Verzerrer 16 zugeführt, der es nunmehr einer Klanggestaltung unterzieht, die – anstelle der die Funktion des ersten Verzerrers 9 bestimmenden Querbeschleunigung – den aktuellen Betätigungswinkel eines Gaspedals oder -hebels des Elektrokraftfahrzeugs 2 als Grundlage des angewandten Differenztonfaktors heranzieht. Der zweite Verzerrer 16 gibt sein monofones Ausgangssignal sodann an den auch beim Einlegen des Rückwärtsgangs R genutzten ersten Equalizer 4 weiter, welcher das Signal in einem von der Motordrehzahl des Elektrokraftfahrzeugs 2 abhängigen Maße „glättet”, indem er als besonders aggressiv empfundene Spektralanteile an seinem Ausgang unterdrückt, bevor er die auf diese Weise erzeugte Klangebene 33 zwecks Überlagerung mit dem wie oben beschrieben gestalteten Basis-Grain 3 dem Grain-Bus 8 zuführt.

Um neben Schaltstufe D, R, Motordrehzahl, Pedal- und Lenkradstellung noch zusätzliche durch das Steuergerät 1 erfasste Betriebsparameter des Elektrokraftfahrzeugs 2 im Summensignal zu berücksichtigen, fügt der Tonmischer 14 diesem situationsabhängig weitere Klangebenen hinzu. So umfasst das Steuergerät 1 eine Oszillatorschaltung 17 zur Erzeugung eines drehzahlabhängig als ansteigend oder abfallend empfundenen stereofonen Dauertons, der sich aus acht von der Oszillatorschaltung 17 generierten, im Wesentlichen sinusförmigen, zyklisch untereinander ausgetauschten Einzeltönen zusammensetzt, deren Frequenz unter Berücksichtigung der Drehzahlentwicklung jeweils zu- oder abnimmt, die sich in ihrer Überlagerung jedoch stets im für das menschliche Ohr hörbaren Bereich bewegen. Eine solche im Falle der Oszillatorschaltung 17 erwünschte akustische Wahrnehmungstäuschung ist in Fachkreisen als Shepard-Risset-Glissando bekannt und bildet die Grundlage einer ersten Klangebene 33 des erzeugten Summensignals.

Eine weitere monofone Klangebene 35 indes wird vom Tonmischer 14 nur im Falle einer mittels der Kickdown-Funktion des Elektrokraftfahrzeugs 2 ausgelösten Übergas-Anforderung durch den Fahrzeugführer hinzugemischt. Eine der Klangebene 35 zugrunde zu legende Wellenform ist in Gestalt einer Wellenformtabelle 18 in einem entsprechend strukturierten Wellenformspeicher des Steuergeräts 1 hinterlegt und wird von diesem im Wege der sogenannten Wavetable-Synthese im Bedarfsfall dem Tonmischer 14 zugeführt.

Das im Falle des Kickdowns eingesetzte Verfahren der Wavetable-Synthese kommt ferner während des Leerlaufs, der Rekuperation sowie im Fehlerzustand des Elektrokraftfahrzeugs 2 zur Anwendung. Entsprechende weitere Wellenformtabellen 1921, die fallweise monofon oder stereofon ausgelegt sein können, werden ebenfalls vom Klangsynthesizer bei Bedarf aus dem genannten Wellenformspeicher des Steuergeräts 1 abgerufen.

Das dynamische Zusammenwirken der vom Steuergerät 1 gemäß 1 erzeugten Klangebenen 3337 im Fahrbetrieb des Elektrokraftfahrzeugs 2 ist der schematischen Darstellung der 2 zu entnehmen, welche zum Zwecke der Illustration die Dauer 22 einer Fahrt unter Andeutung der Motordrehzahl 23 und resultierenden Geschwindigkeit des Fahrzeugs in unterschiedliche Phasen 2431 aufteilt. Der zeitliche Ablauf gemäß 2 beginnt dabei mit einer Aktivierungsphase 24 des Elektrokraftfahrzeugs 2, in welcher das Steuergerät 1 lediglich ein charakteristisches Startgeräusch synthetisiert, welches nach einer im Wesentlichen von einer statischen Klangkulisse geprägten ersten neutralen Phase 25 in die erste Standphase 26 übergeht. In dieser Standphase setzen erstmals die erste, zweite, dritte und vierte Klangebene 3336 ein, die während der sich anschließenden Beschleunigungsphase 27 abhängig von Motordrehzahl 23, Fahrgeschwindigkeit, Pedal- und Kickdown-Schalterstellung des Elektrokraftfahrzeugs 2 gemäß der anhand von 1 beschriebenen dynamischen Klangsynthese gestaltet werden.

Nach einer kürzeren konstanten Phase 28 im Wesentlichen gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit und Motordrehzahl 23, in welcher der Lautstärkepegel der nun noch aktiven ersten Klangebene 33 und zweiten Klangebene 34 graduell abnimmt, tritt das Elektrokraftfahrzeug 2 in eine Verzögerungsphase 29 ein, in der eine die genannten Klangebenen 33, 34 ergänzende fünfte Klangebene 36 den Fahrzeugführer über die eintretende Rekuperation des Energiespeichers informiert. Nach einer zweiten Standphase 30 sowie einer zweiten neutralen Phase 31, in welchen lediglich die ersten und zweiten Klangebenen 33, 34 das Geräuschbild bestimmen, bestätigt ein abschließendes Tonsignal dem Bediener die Deaktivierung 32 des Elektrokraftfahrzeugs 2.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102010053351 A1 [0005, 0005]
  • DE 102011112179 A1 [0006, 0006]