CN104796814B - 警示音产生装置 - Google Patents

Abstract

车辆用喇叭(1)包括控制装置(2)，该控制装置(2)对于车辆的电池(3)所输出的电池电压的检测值，求出或预先存储可动铁心(11)与固定铁心(12)发生碰撞的碰撞占空比。控制装置(2)根据碰撞占空比确定驱动占空比，该驱动占空比与向线圈(13)施加的电压相对应。由此，本发明提供的警示音产生装置能够防止固定铁心与可动铁心的碰撞，抑制声压变动且在较高的声压下运行。

Description

警示音产生装置

技术领域

本发明涉及产生警示音的警示音产生装置。

背景技术

在螺旋形喇叭、筒形喇叭中，振动膜片的中心部固定在可动铁心的中心部，随着可动铁心的移动，振动膜片相对于外周固定部进行振动。振动膜片的振动对声压有很大作用，可以通过增大振动膜片的振幅以增大声压。另外，在车辆中，由于电池电压因负载而变化，因此，通常，施加在喇叭上的电压也会因车辆的负载而变化。

而且，施加在喇叭线圈上的电压越大，使可动铁心向固定铁心一侧移动的引力就越大，振动膜片的振幅也越大，从而能够提高声压。然而，若振幅变得过大，则可动铁心将会与固定铁心发生碰撞，致使喇叭的音色恶化。

因此，专利文献1中公开了如下技术：即使电池电压发生变化，也能避免固定铁心与可动铁心的碰撞，为此使占空比(占空因数)发生改变来恒定地控制电量。在专利文献1中，当电池电压较高时，通过降低占空比使固定铁心与可动铁心无法碰撞，如此控制避免了形成不良音质。

现有技术文献

专利文献1：日本专利文献特表平5-508243号公报

发明内容

如上所述的现有技术，针对特定的电池电压，即使控制占空比避免了该碰撞，但对变化的电池电压的全部范围而言，如此避免该碰撞并实现高声压是很难的。例如，为了避免碰撞，虽然只要控制成在电池电压最高时不发生碰撞的占空比即可，但在低电池电压区域内，由于可动铁心尚未接近至与固定铁心发生碰撞的位置处，因此无法产生较高的声压。总之，无法在电池电压的较大范围内实现防碰撞、抑制声压变动、确保较高的声压。

本发明是鉴于上述问题点所做出的，目的在于提供一种警示音产生装置，能够防止固定铁心与可动铁心的碰撞，抑制声压变动，且在较高的声压下工作。

本发明采用以下技术手段达到上述目的。

公开的一例提供一种产生警示音的警示音产生装置，包括：

通电产生磁力的线圈；

受线圈产生的磁力而产生磁吸引力的固定铁心；

被振动片固定支撑，受固定铁心产生的磁吸引力而向固定铁心移动的可动铁心；

根据可动铁心和固定铁心发生碰撞的碰撞占空比，确定驱动占空比的控制装置，该驱动占空比与向线圈施加的电压相对应；

其中，控制装置针对车辆的电池所输出的电池电压的每个检测值，确定驱动占空比，该驱动占空比被设定为比碰撞占空比低预定范围的比例，控制装置根据该确定的驱动占空比的值，控制向线圈施加的驱动电压。

本发明中，每次检测出电池电压，则确定驱动占空比，利用确定出的驱动占空比控制施加在线圈上的驱动电压。从而，在大范围的电池电压内，由于使可动铁心在不发生碰撞的范围内接近固定铁心，因此，既能够使音质不发生恶化，又能够产生较高的声压。所以，本发明中，能够提供一种防止固定铁心和可动铁心发生碰撞，抑制声压变动，并在较高的声压下工作的警示音产生装置。

附图说明

图1是包括本发明一例的第1实施方式的警示音产生装置的车辆用喇叭的概要图；

图2是车辆用喇叭的主要结构的简化示意图；

图3是车辆用喇叭的控制相关的结构图；

图4是对于电池电压对应的声压的变化，将通常例和第1实施方式进行比较的曲线图；

图5是表示各电池电压的占空比和声压之间的关系的曲线图；

图6是表示碰撞占空比所对应的驱动占空比的关系的曲线图；

图7是第1实施方式的车辆用喇叭所具有的监控电压检测用电路的结构图；

图8是第1实施方式的占空比控制相关的流程图；

图9是对于温度和电阻值之间的关系，将通常例的电路和监控电压检测电路进行比较的曲线图；

图10是表示在不具备二极管的电路中，电池电压和监控电压的关系的曲线图；

图11是表示在具备二极管的实施方式的电路中，电池电压和监控电压的关系的曲线图；

图12是表示利用实施方式的电路所检测出的监控电压、温度及电池电压之间的关系的曲线图。

具体实施方式

(第1实施方式)

参照图1至图12，对作为本发明一个实施方式的第1实施方式的警示音产生装置进行说明。

警示音产生装置，是产生警音器警示音的装置。警示音产生装置，例如包括电磁式的车辆用喇叭1，该车辆用喇叭1利用施加在线圈13上的电压变化所产生的磁力变化，向车外发出可听频率范围的警示音。

当车辆上的指定操作部***作时，车辆用喇叭1向车外发出警示音。指定操作部是乘车人员操作的喇叭开关，例如，方向盘的喇叭按钮。车辆用喇叭1是电磁式警示器，用于产生响应驱动部23输出的电压信号的警示音。

在图1中，示出了作为警示音产生装置的一个示例的车辆用喇叭1的概要图。在图2中，简要示出了车辆用喇叭1的主要结构。警示音产生装置包括：能够向车外发出警示音的电磁式的车辆用喇叭1；对车辆用喇叭1的进行动作控制的控制装置2。车辆用喇叭1通过支架15安装在车辆前部，例如安装在散热器的前部等。

车辆用喇叭1包括：通电产生磁力的线圈13；受线圈13产生的磁力而产生磁吸引力的固定铁心12；能够向固定铁心12移动且被支撑的可动铁心11。可动铁心11被固定支撑在振动片14(又称振动膜片)的中心部。振动片14的外缘部被固定于外壳，该外壳内置或附设有车辆用喇叭1的驱动机构部。

因此，如图2所示，可动铁心11受固定铁心12产生的磁吸引力而移动时，振动片14在外缘部被固定的状态下，其中心部与可动铁心11一体地移动变形。若线圈13中所通电压变为低电压状态或未通电状态，则固定铁心12的磁吸引力减弱，可动铁心11受振动片14的弹力将返回原始位置。另外，当线圈13中所通电压增加时，可动铁心11受固定铁心12的磁吸引力而接近固定铁心12。通过反复执行这些动作，空气因振动片14的振动而振动，从而车辆用喇叭1产生警示音。即，通过将固定铁心12与可动铁心11之间的间隙调节至最优值，车辆用喇叭1能够产生高品质、高性能的优选警示音。

另外，如图2所示，该实施方式的车辆用喇叭1虽然包括通过共鸣放大振动片14的振动所产生的警示音，并向车外发出的螺旋形喇叭10，但并不限于该方式。螺旋形喇叭10具有螺旋状的号角部件、螺旋状的导音管，又被称为筒形喇叭。

在通常的车辆用喇叭中，有时以直流形式施加阈值以上的自激电压，例如8V以上的电池电压产生警示音。然而，由于车辆电池输出的电池电压会根据车辆的负载状况而发生变动，因此，施加给线圈的电压有时也会随着操作车辆用喇叭的时机而发生大幅度变动。

若施加给线圈的电池电压上升，则固定铁心的吸引力上升，可动铁心的振幅变大，从而声压上升。即，如图4的虚线示出的曲线所示，在现有产品中，电池电压上升则声压会持续增加。但是，若可动铁心的振幅变得过大，则存在可动铁心与固定铁心发生碰撞的问题。若发生该碰撞，则喇叭的音色将会恶化。另一方面，由于期望提高声压，因此希望可动铁心尽可能地接近固定铁心做动作。

因此，第1实施方式的车辆用喇叭1，即使电池电压变动，也能控制可动铁心11的移动量处于不与固定铁心12碰撞的范围内，并控制可动铁心11接近固定铁心12，确保较高的声压。第1实施方式的车辆用喇叭1，如图4的实线示出的曲线所示，进行如下控制：即使电池电压上升，声压也不会持续增加，而是接近于固定值。

车辆用喇叭1，根据电池电压的值，存在固定铁心12与可动铁心11发生碰撞时的占空比(将其作为碰撞占空比)。图5表示了电池电压分别处于11V、13V、15V时，占空比(％)所对应的声压(dB)的变化。在电池电压为11V的情况下，占空比85％处发生碰撞；在电池电压为13V的情况下，占空比70％处发生碰撞；在电池电压为15V的情况下，占空比65％处发生碰撞。车辆用喇叭1根据达到这些碰撞点前的占空比实施控制。

如上所述，图6中示出各电池电压对应的构成碰撞点的占空比。图6的碰撞占空比(实测值)线为由主控计算机进行实测，电池电压值对应的碰撞占空比的值连接画线所得。另外，由于该碰撞占空比曲线需要针对所有的电池电压值进行实测得到数据，且为曲线形态，因此，优选的是利用多个实测数据通过回归分析等求出回归曲线。在图6中示出了用虚线表示的碰撞占空比(回归曲线)。该碰撞占空比可以是控制装置2求得的控制特性数据，也可以是预先存储的数据。

图6中示出的驱动占空比的线，是车辆用喇叭1中，将施加在线圈13上的占空比与电池电压相对应，进行画线所得。该驱动占空比相关的控制特性数据，在控制装置2中，根据碰撞占空比确定。如图6所示，控制装置2针对电池电压的每个检测值，确定驱动占空比，且该驱动占空比被设定为比碰撞占空比低预定范围的比例。例如，控制装置2针对电池电压的每个检测值，将驱动占空比确定为碰撞占空比的80％至98％范围内所包含的值，从而使驱动占空比设定为比碰撞占空比低预定范围的比例。更优选的是，控制装置2针对电池电压的每个检测值，将驱动占空比确定为碰撞占空比的90％至98％范围内所包含的值。将上限值设定为98％是因为要考虑到碰撞占空比(回归曲线)的可信度，避免碰撞情形。

此外，优选的是，控制装置2对于电池电压的所有检测值，即在电池电压的全部范围内，根据碰撞占空比确定驱动占空比。由此，能够在电池电压的全部范围内确保合适的声压和音质。

警示音产生装置的控制装置2，是控制车辆用喇叭1动作的控制装置。控制装置2至少包括：运算部20、存储部21、监控部22及驱动部23。

控制装置2，例如包括：CPU、ROM及RAM等的微电子计算机及其周边电路。控制装置2接收乘车人员操作的指定操作部的驾驶指令信号。

监控部22为检测车辆的电池3的输出电压(称电池电压)的检测手段。监控部22以电信号的形式检测出电池电压，并将电池电压的检测信号输入运算部20。

运算部20为控制电路，利用内置的预设控制程序进行各种运算、处理，确定输出给驱动部23的电压信号。运算部20利用驱动占空比的控制特性数据，求出电池电压所对应的占空比。驱动部23根据运算部20得到的占空比的计算值，生成占空比信号，并根据该占空比信号驱动车辆用喇叭1。

驱动部23为驱动电路，将根据运算部20得到的预定计算结果确定的电压信号(驱动信号)输出至车辆用喇叭1的通电端子。驱动部23能够使车辆用喇叭1产生与该确定的电压信号相应的声压及音质。驱动部23也可以是一种使车辆用喇叭1作为电动式扬声器运作的功率放大器。

驱动部23，例如可以使用喇叭放大器装置。驱动部23可以使用通过0V以上的矩形波信号(占空比信号)驱动车辆用喇叭1的数字放大器。占空比信号，例如由0V的Lo信号和电压大于该Lo信号的Hi信号组合成波形信号构成。

驱动部23，例如通过PWM技术(使用脉冲宽度调制的技术)生成输入频率和占空比信号，并根据该占空比信号驱动车辆用喇叭1。

驱动部23可以由实现开启-关闭(ON-OFF)操作的开关元件构成，该开关元件通过开启操作(ON)向车辆用喇叭1施加电池电压。开关元件，例如由FET功率晶体管等构成。在喇叭开关开启的期间，通过持续地开启开关元件，可向车辆用喇叭1施加驱动占空比的电压，从而使警示音从车辆用喇叭1中发出。即，根据与运算部20确定的驱动占空比相匹配的信号，对开关元件进行占空比控制，能够使可动铁心11在不与固定铁心12发生碰撞的范围内，最大限度地接近固定铁心12，确保较高的声压。

图6所示的驱动占空比相关的控制特性数据预先存储于存储部21中。ROM或RAM等存储器构成存储部21。存储部21预先存储有预设的控制特性数据。该控制特性数据用于确定驱动车辆用喇叭1的占空比信号。

接下来，对控制装置2所执行的施加电压的占空比控制进行说明。若控制装置2被输入来自指定操作部的驾驶指令信号，则按照图8所示的流程图，开始执行施加电压的占空比控制。首先，在步骤10中，控制装置2执行占空比控制。参照图6，运算部20根据监控部22得到的电池电压的检测值，以及存储部21中存储的驱动占空比的控制特性数据，确定出驱动占空比。该确定的驱动占空比，通过驱动部23施加在线圈13上，最初的驱动占空比相应的驱动电压施加在线圈13上。

之后，在步骤20中，判断监控部22检测出的电池电压的分压值(设为监控电压TP1)与前一个值相比是否增加。该判断处理以预定的时间间隔进行。该TP1的检测，可以用图7所示结构的分压检测用电路进行。在步骤20中，若确定TP1比前一个值增加，则在步骤30中实施降低驱动占空比的处理。即，由于驱动部23将与前一次相比下降的驱动占空比施加在线圈13上，因此，能够施加与电池电压相应的适当的驱动占空比，从而避免碰撞。

另一方面，在步骤20中，若确定TP1比前一个值下降，则在步骤40中，实施增加驱动占空比的处理。即，由于驱动部23将与前一次相比上升的驱动占空比施加在线圈13上，因此，能够施加与电池电压相应的适当的驱动占空比，从而避免声压的下降。上述一系列的步骤20～步骤40，以预定的时间间隔反复执行。当来自指定操作部的驾驶指令信号被解除时，控制装置2终止本次流程。

环境温度变化导致线圈温度变化，进而线圈电阻发生变化，但由于分压检测用电路的电阻值发生变化，因此喇叭的驱动电流产生变化，从而，该分压检测用电路也能够防止例如低温时发生碰撞导致音色恶化情况的产生。此外，通过该分压检测用电路，即使不使用温度传感器，也能够根据温度变化来改变驱动占空比。

另外，根据该分压检测用电路可实现成本控制。因此，该分压检测用电路是在检测电池电压的同时，还能够检测出环境温度变化的电压检测用电路。

分压检测用电路通过电阻对监控部22检测出的电池电压进行分压。假设，不存在2个二极管时，分压值为电池电压乘以R2/(R1+R2)，但是，由于阻抗值随温度成比例地变化，因此无法正确检测出温度变化。图示出这种情况的为图10，不论环境温度为25℃与-25℃中的哪一个，电池电压所对应的TP1均是相同的值。

因此，分压检测用电路用2个具有负温度系数的二极管，可以使R2和二极管的阻值不发生变化。因此，检测出的TP1为随温度变化而变化的值(以上参照图9)。

另外，在分压检测用电路中，如图11所示，若温度从25℃降低至-25℃，则相对于电池电压的TP1向高电压侧迁移，因此，能够根据TP1检测出温度的变化。例如，若TP1在13V时温度下降，则TP1相当于15V，在25℃能够进行与从13V变为15V相同的降低驱动占空比的控制操作。另外，若TP1在13V时温度上升，则TP1相当于11V，在-25℃能够进行与从13V变为11V相同的提高驱动占空比的控制。另外，图12是各电池电压(11V，13V，15V)下表示出的相对环境温度的TP1的变化曲线图，可知该场景下也可获得与上述相同的效果。

接下来，对第1实施方式的警示音产生装置带来的作用效果进行说明。警示音产生装置包括控制装置2，用于求出或预先储存可动铁心11与固定铁心12发生碰撞的碰撞占空比。控制装置2根据碰撞占空比，确定向线圈13施加的电压所对应的驱动占空比。控制装置2针对电池电压的每个检测值，确定驱动占空比，该驱动占空比被设定为比碰撞占空比低预定范围的比例。控制装置2实施控制，向线圈13施加与驱动占空比的确定值相匹配的驱动电压。

通过本发明的警示音产生装置，每次检测出电池电压，则确定驱动占空比，并向线圈13施加与确定的驱动占空比相匹配的驱动电压，以产生警示音。因此，由于不仅是一部分范围而是在大范围的电池电压下，能够使可动铁心11在不发生碰撞的范围内接近固定铁心12，所以，能够在不使音质发生恶化，确保较高的声压。因此，通过本发明的警示音产生装置，能够防止固定铁心12和可动铁心11发生碰撞，且在抑制声压变动的同时在较高的声压下工作。

此外，优选的是，在电池电压的全部范围内，控制装置2针对电池电压的每个检测值，确定驱动占空比。这样，在能够检测到的所有电池电压的范围内，可以不使喇叭的音质恶化，产生稳定的较高的声压。

另外，控制装置2利用回归曲线求出电池电压的检测值所对应的碰撞占空比，该回归曲线表示出电池电压和碰撞占空比这二维变量之间成立的特性。这样，由于利用了通过回归分析得到的回归曲线，因此能够求得高精度的碰撞占空比。因此，对于以高精度的碰撞占空比为基准确定的驱动占空比，由于其精度提高，所以，能够控制尽可能地升高喇叭的声压。

此外，优选的是，控制装置2针对电池电压的每个检测值，将驱动占空比确定为碰撞占空比的80％至98％范围内所包含的值。若将驱动占空比确定为小于碰撞占空比的80％的值，则可动铁心11与固定铁心12之间的间隙将偏离优选值。因此，喇叭的声压大幅下降，无法确保作为车辆用喇叭所必须的产品性能。所以，通过将驱动占空比确定为碰撞占空比的80％至98％范围内所包含的值，能够提供保证高品质、高输出的车辆用喇叭1。

另外，优选的是，控制装置2将驱动占空比确定为碰撞占空比的90％至98％范围内所包含的值。由此，能够提供发挥更高品质、更高输出的车辆用喇叭1。

(其他实施方式)

在上述实施方式中，对本发明的优选实施方式进行了说明，但上述实施方式对于本发明并无任何限定，可在不脱离本发明的主旨的范围内所进行各种变形来予以实施。

上述实施方式的结构仅为示例，本发明的范围并不限定在这些记载的范围内。本发明的范围由权利要求的记载示出，并进一步包含与权利要求的记载具有相同含义及范围内的所有变更。

在上述实施方式中说明的、碰撞占空比相关的控制特性数据，也可以是预先存储在存储部21内的数据。此外，驱动占空比相关的控制特性数据的产生，可以利用预先存储在存储部21的碰撞占空比的控制特性数据，由运算部20计算得到结果，从而确定。

此外，上述实施方式的运算部20，可以在每次检测出电池电压值时，利用预先存储在存储部21中的驱动占空比的控制特性数据进行计算，从而确定电池电压的检测值所对应的驱动占空比。

由于产品老化、各部件之间的位置关系变化等原因，上述实施方式的控制装置2在检测出实际的碰撞占空比发生变化的情况下，也可以将驱动占空比更新为比当前预设低比例更低的值。

Claims (5)

1.一种产生警示音的警示音产生装置，其特征在于，包括：

通电产生磁力的线圈(13)；

受所述线圈产生的磁力而产生磁吸引力的固定铁心(12)；

被振动片(14)固定支撑，受所述固定铁心产生的磁吸引力而向所述固定铁心移动的可动铁心(11)；

包含电阻和具有负温度系数的二极管，检测车辆的电池(3)所输出的电池电压的分压检测用电路；

根据所述可动铁心和所述固定铁心发生碰撞的碰撞占空比，确定驱动占空比的控制装置(2)，所述驱动占空比与向所述线圈施加的电压相对应；

其中，所述控制装置针对通过所述分压检测用电路检测出的所述车辆的电池(3)所输出的电池电压的每个检测值，确定所述驱动占空比，所述驱动占空比被设定为比所述碰撞占空比低预定范围的比例，所述控制装置根据该确定的驱动占空比的值，控制向所述线圈施加的驱动电压；

所述控制装置在所述电池电压的全部范围内，针对所述电池电压的每个检测值，确定所述驱动占空比。

2.根据权利要求1所述的警示音产生装置，其特征在于，所述分压检测用电路包括2个具有负温度系数的二极管。

3.根据权利要求1或2所述的警示音产生装置，其特征在于，所述控制装置利用回归曲线求出所述电池电压的检测值所对应的所述碰撞占空比，所述回归曲线表示所述电池电压与所述碰撞占空比这二维变量间成立的特性。

4.根据权利要求1或2所述的警示音产生装置，其特征在于，所述控制装置针对所述电池电压的每个检测值，将所述驱动占空比确定为所述碰撞占空比的80％至98％范围内所包含的值。

5.根据权利要求4所述的警示音产生装置，其特征在于，所述控制装置将所述驱动占空比确定为所述碰撞占空比的90％至98％范围内所包含的值。

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