CN108274998A - 一种电动车语音仪表与集成语音电器部件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车语音仪表与集成语音电器部件，在传统的电动车仪表里增加了语音芯片，把电动车上所要发出的多种声音数据，按语音段的顺序存储起来。然后根据仪表的外接信号包括通讯信号，用智能芯片mcu来管理，按照语音芯片的通讯协议，把要播送的语音段码的数据发给语音片，然后通过功放电路后给扬声器发出多种声音。这样，传统单一的电动车仪表，就可以集成多个原本独立的电器部件于一体了，如倒车喇叭、行车喇叭、语音故障提示器、遥控防盗报警器、闪光器、电量语音提示器、电动车操作语音提示器等。这大大减少了电器部件的数量，简化了线束线头，增强了可靠性，节省了成本。

Description

一种电动车语音仪表与集成语音电器部件

技术领域

电动车领域，具体为电动车仪表、倒车喇叭、行车喇叭、语音故障提示器、遥控防盗报警器、闪光器、电量语音提示器、电动车操作语音提示器。

背景技术

目前的电动车上都有一个仪表，用于显示车速、电量、左转、右转等简单功能。仪表内部的电路板上，没有mcu和语音芯片，也没有语音数据的通信接口，所以不具备复杂的语音功能，比如电动车行车操作提示、电动车故障提示、左拐右拐的语音提示、电量和车速的语音报告、电动车倒车的提示音、行车喇叭的嘟嘟声、防盗报警的声音等，传统的电动车仪表就没法完成了。如果一辆电动车要具备上述所有的语音功能，就需要购买和安装多个电器部件，比如语音故障提示器、闪光器、倒车喇叭、行车喇叭、防盗报警器等。但这些都是独立的电器部件，单独的壳体，安装在多个地方。这种方式带来了如下的问题：电动车的成本增加、线束绕来绕去很复杂、插头线头太多、整车故障率升高、安装麻烦、生产工时费增加。

发明内容

为了描述方便，首先定义以下术语：

本发明中“语音片”是以下三类芯片的总称：专业语音芯片、带语音数据的存储器、或带语音功能的mcu；

本发明中“mcu”也包括大型语音芯片内部的mcu模块；

本发明中“扬声器”包括市场上常用的蜂鸣片或动圈喇叭；

本发明中“功放电路”是指用于语音信号的功率放大电路；

本发明中“表头信号”是指倒车、刹车、档位、修复、左转、右转、电门、行车喇叭、或转把等电动车仪表关联的各种外接信号；

本发明中“电动车”包括四轮电动车汽车、电动观光车、电动扫地车、电动叉车、儿童车、电动自行车、电动助力车、电动摩托车、电动三轮车等电池作动力的车辆；

本发明中“语音”也包括“嘀嘀”“嘟嘟”“报警声”等非语言声音；

本发明中“电子开关”是指继电器、mos管、IGBT、达林顿等用于大电流开关的电子器件；

本发明中“仪表”有些应用是和前灯灯具合在一起的（如电动自行车、三轮车），有些应用是独立的（如四轮电动汽车、场地车）。

本发明的目的就是为了解决上述问题，把电动车所有牵涉到的语音或声音功能的部件，如倒车喇叭、行车喇叭、语音故障提示器、遥控防盗报警器、闪光器、电量语音提示器、电动车操作语音提示器等，全都集成到仪表里，由一个单一的部件来完成。让这个仪表除了传统的显示功能以外，还能发出各种声音。这样全车的电器部件总数减少了，上述问题就得到了解决。

为实现上述目的，必须强化语音的处理能力，本发明所采取的技术方案是，把语音芯片直接应用到仪表电路板上，就是一个最为优选的方案。而语音芯片的管理是一个复杂的过程，需要一个特定的通信协议，特别对于多段语音播放的情况，这样把智能芯片mcu与语音芯片同时应用于仪表的电路板上。再配上扬声器用于发声。问题就解决了。

下面分别说明各电器部件的实现有理：

一、电动车语音仪表

首先把电动车需要的所有语音内容，分段存储在语音芯片里。当收到mcu通讯过来的指令或仪表自己检测的信号时播放相应的语音段，再通过功率放大电路，最后传给扬声器，实现语音的播出。

上述语音内容，包括全部或部分电动车相关声音的内容，如：倒车喇叭、行车喇叭、语音故障提示器、遥控防盗报警器、闪光器、电量语音提示器、电动车操作语音提示器等。这样原本单一的仪表，就完成了传统电动车上多个电器部件的语音功能，实现了简化电动车部件数量的目的。

mcu的语音指令，可以直接来自于仪表外接的信号，如左转、右转、倒车、喇叭、防盗报警等；也可来自于与电动车其他智能模块的通讯，比方电动车控制器故障、电机故障、充电器故障、电池容量、bms故障、车门车窗故障、DC/DC故障、操作提示等。

所述mcu有对外通讯接口，用来接收电动车上其他智能模块的语音播放信息。仪表的对外通信模式，通常以 LIN、RS485、UART、CAN、I2C、SPI为主。也可以与电动车上其它智能电器模块(如电机控制器)的mcu的GPIO实现简单的通讯。对于电动助力车、两轮电动车、三轮电动车、小功率电动四轮车，一般与电机控制器通讯；对于大功率四轮电动汽车，除了电机控制器以外，还可能与其它智能模块进行通讯，特别是整车电器控制模块或汽车电器总线控制***。

为了实现语音的功能，仪表壳体里面或者外壳上，必须嵌入扬声器。这比普通仪表多一个电子器件。也可以通过引线外接一个喇叭出声音，以便安装的灵活性。

上述仪表外壳的作用与传统的仪表相比，还起音腔共鸣的作用。

上述mcu还可以负责传统仪表的功能，比如驱动面板上LED、LCD、指针表，用来显示行车的速度、蓄电池的电量、左转、右转、远光灯、近光灯等。

上述mcu还可用来检测表头信号，并通过通讯口传给其它智能电器部件，如电机控制器。这样仪表与电机控制器之间的线束里可以少些导线，实现节省成本提高可靠性的目的。

二、一种闪光器

闪光器的功能是为了电动车左转灯、右转灯、或双闪故障灯的闪烁，再伴随嘀嘀声的提醒，引起其它车辆和行人的注意，保证安全。

本发明的闪光器，利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，仅仅增加几个电子器件所组成的闪光器模块电路就实现了。

详见实施例。

三、一种倒车喇叭

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置相关的语音数据，所述mcu检测到倒车开关启动时，控制所述语音片，发出“倒车，请注意”的声音，提醒其他车辆和行人注意安全。同时，将倒车信号通过通讯口传给电机控制器，驱动电机反转，实现倒车。

四、一种行车喇叭

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置“嘟嘟”的语音数据，所述mcu检测到行车喇叭开关启动时，控制所述语音片，发出“嘟嘟”的声音即可。提醒其他车辆和行人注意安全。

五、一种语音故障提示器

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置相关的语音数据，所述mcu控制语音片发出电动车故障相关的声音，以便电动车维修或给用户的出行计划提供参考。

有些故障提示内容是所述mcu自己检测的，如转把故障、刹把故障等；有些故障提示内容是通过所述mcu的通讯口从电动车上其它智能电器部件传来的，如电机控制器故障、电机线故障、电机霍尔故障、过温、欠压、bms故障、DC/DC故障等。

本项发明是一个能说话平台，还能播放电动车其它故障相关的内容，

六、一种电量语音提示器

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置相关的语音数据，所述mcu控制语音片发出与蓄电池电压或容量相关的声音。

电量相关的语音内容有：1“电量(电压)值”，一般正比于蓄电池电压；2“欠压保护”，当蓄电池电压低于某核定值时出声，这时电动车转动很慢，或者完全进入保护停车了；3“电量不足”，当发现蓄电池的电压低于某值时出声，估计剩余电量已经骑行不远了，提醒用户安排后续行程，避免在半路上缺电了；4其它电量相关内容，需客户定制。

有了所述量语音提示器，即便仪表面板的相关指示灯或指针坏了，用户也知道一个电量的大概值。

与传统仪表指示值差不多，语音报告的也只是个粗略值。电池容量SOC的准确计算，是另外的技术范畴，也是车上其它智能模块计算的。本发明只是个能说话的平台，至于说什么内容，与客户的要求相关。而且有些电量相关的值是由别的智能电器模块通过通讯口发过来的。

七、一种遥控防盗报警器

目前的遥控防盗报警器，是电动车最常见的一种独立电器部件。它的主要工作原理是，只有合法的用户才有核定的遥控器，当其按下后该电动车才能骑行，否则电动车打不开。如果小偷要强行推动，防盗报警器立即发出强烈的报警声音，震慑小偷不要继续行动。

本发明的目的就是把遥控防盗器相关的器件，全部移到仪表里。这样原本两个独立的电动车部件，就合成一个部件了。

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置相关的语音数据，硬件上增加射频信号接收电路、振动传感器、遥控器、或电子开关，便有了遥控防盗器的功能。

所述mcu负责射频信号的解码。遥控器发出信号后通过射频接收电路，传给所述mcu。mcu经解码得到遥控器的射频信号编码，再读取存储在内部的已经核定好的遥控器信号编码，然后对比。如果二者一致，就认为是合法车主，车主就可以开车骑行了。如果二者不一致，防盗器仍然处于防盗报警状态。

当处于防盗报警状态，如果小偷强行推车，所述mcu检测到转动信号，或电机控制器通过通讯口发来了电机转动的信号，所述mcu控制语音片发出强烈的防盗报警声。

有免钥匙开机功能的，mcu 还要运用电子开关给电动车电门送电。

上述射频接收电路，可以用分立器件构成的超再生射频接收电路，也可以购买专业厂家生产的模块电路板，还可以用专业的射频接收芯片。目前市场上通用的遥控器载波信号为315MHZ或433MHZ，射频接收电路的技术参数必须与遥控器的载波信号配套。

上述遥控器信号编码，是生产调试时先存储在仪表里的。如果上述mcu有内部eeprom或flash，该编码就可以存储在里面。现在市场上的mcu芯片，大多都有内部eeprom。如该mcu没有eeprom或flash，就必须外加存储芯片，然后把编码存进去。而这外加存储芯片属于本发明mcu的范畴。

详见实施例。

八、一种电动车操作语音提示器

利用上述语音仪表的基础和强大软硬件资源，只要所述语音芯片里配置相关的语音数据，所述mcu控制语音片发出电动车行车操作相关的声音，提高电动车的人性化体验，同时也提高了行车的安全性。

行车的操作提示的内容，通常是其它智能电器模块通过通讯口发过来的，所述mcu根据这些信号发出相关的声音。

操作提示的内容祥见实施例。

与现有的技术相比，本发明让原来单一功能的仪表，完成了多个电器部件的功能。比方我们可以让仪表发出电动车行车操作提示、电动车故障提示、左拐右拐的语音提示、电量和车速的语音报告、倒车的提示音、行车喇叭的嘟嘟声、防盗报警的声音、车速、电量等。这样把原来很多独立的电器部件集成在仪表里了，减少了电器部件的数量，简化了电动车电器部件安装的空间结构，减小了电器部件的数量，增强了可靠性，节省了成本。另外，这种应用还省得用户在行车过程中，完全凭人机语音交互就能了解车辆各种信息，不用眼睛盯着仪表面板，视线完全落在路况上全神开车，确保行车安全。同时无需耳机挂着，增加用户骑行的舒适感。

附图说明

图1、为语音仪表整体结构图。

图2、为语音仪表电路结构图。

图3、一种闪光器结构图。

图4、一种遥控防盗报警器结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面对本发明的技术方案进一步详细说明。

一、一种电动车语音仪表

图1为电动车仪表结构图。本发明的仪表分5个部分组成：电路板1，仪表面板2，扬声器3，外接引线4，仪表外壳5。

电路板1是本发明的核心，请见后续的详细描述。它输出所有语音播放的指令，通过语音芯片和功放电路，并驱动扬声器发出各种声音；检测仪表外接引线4的各种输入信号，一部分用来发出相应的声音，一部分通过通讯协议，传给电动车上的其他智能模块；控制仪表面板2上相关LED或LCD，用来显示车速、电量、左转、右转等多种参数。

仪表面板2是传统电动车仪表原有的部分，有相关的LCD、LED、或指针表，用来显示车速、电量、左转、右转、远光灯、近光灯等。它的形状和大小多种多样，主要和车型有关。有的小型电动车，前把空间太小没法安装仪表了，或者因为有语音播报相关内容，为了用户骑行的安全，电动车相关参数没必要在仪表板上显示，这时仪表板2可以不用，或者用一个标贴板代替。

扬声器3是用来发声的。音质要求不高的小型电动车就用蜂鸣片，对于音质要求比较高的大型电动车可选用动圈喇叭。上述扬声器，是嵌入在仪表外壳5上的，其开口朝外以便声音的发出。开口的外面还有档盖，用来保护扬声器，还有防水防尘的作用。也可以通过引线外接一个喇叭。根据声音分贝值的大小，来选择扬声器的型号。仪表上扬声器的有无，是区别传统仪表和本发明仪表的主要特征之一。

外接引线4，由多条导线、多个插头组成。导线和插头的数量，与电动车的功能密切相关。外接引线4的插头是与电动车大线相对应的。所述外接引线4的导线里面除了传统部分以外，可以包括通讯线。除地线外通讯线的数量与通讯模式有关。如选用LIN总线就只要1条，如果选用RS485总线、UART总线、CAN总线、I2C总线就只要2条。也可以用mcu的GPIO实现简单的对外通讯。

外壳5是起机械支撑和保护的。它的形状和大小是与电动车车型和功能相关的。有的外壳是与灯具组合在一起的。

电路板1是本发明的核心，下面根据附图2做详细介绍。

图2为仪表电路板结构图，它由6个电路模块组成：mcu1、语音片2、功放电路3、电源电路4、电平转换电路5、引线插座6。下面分别按电路模块来介绍。

Mcu1是仪表的控制中心。它是智能芯片，有很强的处理能力，负责整个仪表的管理。它可以接受外接引线过来的信号，其中包括通讯协议的信号，经过处理后，属于语音播放的指令，再通过语音芯片2和功放电路3去扬声器发出声音；属于仪表面板控制和通讯信号返回的，通过电平转换电路5和引线插座6传出去。

mcu的选型与仪表的功能密切相关。主要考虑的技术参数是：运行的速度快慢、温度范围、GPIO数量、FLASH大小、RAM的大小、对外通讯口的模式等参数来考虑。

上述对外通讯口的模式，既要满足语音芯片2，还要满足仪表与其它智能模块的通讯。语音芯片2的通讯主要用单线串口和两线串口。有的语音芯片还可以用mcu的GPIO来实现通讯。仪表的对外通信模式，通常以 LIN、RS485、UART、CAN、I2C、SPI为主。也可以用mcu的GPIO实现简单的通讯。目前市场上很多单片机都能满足这个要求，如Microchip、freescale、ST、infineon、cypress等厂家的多个品牌技术上都可用。

语音芯片2是本发明的重点。它首先把电动车所要的所有语音按语音段的方式分段存储起来。如果想要发出某段声音，就把其段号通过通讯口发过来，语音芯片2就播放相应的声音。比方说“请注意安全”的语音数据存到语音芯片的第一段，当收到序号为1的指令后，语音芯片就会发出“请注意安全”这段话。如果总的有50段语音，就必须把这50段的语音数据首先存储到语音芯片2里。这个存储过程，一般是由语音芯片的供应商完成的，是在购买以前根据要求就做好的；也可以自己用烧写器把语音数据下载进去。

语音芯片2的选型，与所要存储的语音数据多少和音质的要求来确定，还要考虑工作温度范围。语音数据多，要求的音质高，就需要选用大容量的语音芯片。相反，选用小容量的芯片就可以了。音质的要求，决定了采用多大的语音采样率，也就决定了需要多大的容量。8K、16K、32K的采样率比较常见。目前市场上有很多语音芯片都能实现，大多是台湾生产的，通常040、060、080规格的语音芯片就可以了。040的意思是40秒语音的存储空间，060、080以此类推。

对于自带语音存储功能的mcu，mcu1和语音芯片2就合在一起了。他们是封装在一个芯片里的。这时mcu和语音芯片之间就属于内部通讯，不需要通讯协议了。

功放电路3，就是把语音芯片2输出的微弱语音信号，放大到一定的功率，以便驱动扬声器发出声音。要求的声音越大，功率的放大倍数就越大。功放电路的结构与语音片2输出的形式和扬声器的规格有关。通常来讲，芯片的语音输出有DAC、PWM两种形式，声音的播放器件有蜂鸣片和动圈喇叭，这就造成功放电路的多种形式。有的可用普通的分立器件组合电路，小功率可以直接用三极管电路。有的可以用专用的功放芯片，小功率可选用LM386。

电源电路4，是为电路板的各个模块电路提供电源的。它的输入来源于引线插座6，再经过电平转换电路5。一般就是蓄电池的电压，经过多级DC/DC转换，就得到了所需的电压。也可以用专用的电源芯片来完成，如LM7805/12/24、LM78L05、LM317、AS1117。还可以用LM358、TL431等通用芯片组成电源电路。

电平转换电路5，是把外接引线插座6输入的信号，包括通讯信号，转换成mcu1和电源电路4所需要的电压，以便处理。这里一般就是DC/DC转换、电阻的上拉下拉、信号滤波、电压钳位等。这里还包括把mcu1输出的信号，转换成仪表面板LED、LCD控制的信号，或转换为通讯总线所需要的信号，然后经过引线插座6发出去。

引线插座6，是电路板对外输入输出的接口。根据信号功率的大小和导线的多少，选择不同的插座。也可以取消插座，直接把导线焊接到电路板上，根据生产工艺的要求和成本来选择。

二、一种闪光器

如图3为一种闪光器结构图。其中左右转双闪开关2和电子开关3组成闪光器模块电路，是本项发明增加的器件。

语音仪表1是指上述“一种电动车语音仪表”的整体结构，它具有mcu、语音片、功放电路、电源电路、电平转换电路、引线插座、扬声器、仪表面板、仪表外壳,是本项发明的基础。

当语音仪表1检测到左右转双闪开关2的左转信号开启时，控制语音片发出“嘀”或“左转”的声音，然后通过电子开关3控制左转灯的闪烁；当语音仪表1检测到左右转双闪开关2的右转信号开启时，控制语音片发出“嘀”或“右转”的声音，然后通过电子开关3控制右转灯的闪烁。

当语音仪表1检测到左右转双闪开关2的双闪信号开启时，控制语音片发出“嘀”的声音，同时通过电子开关3控制左转灯和右转的闪烁；

本发明能用语言的方式说出“左转”或“右转”，体现了其人性化的特色。

三、一种倒车喇叭

见发明内容相应说明。

四、一种行车喇叭

见发明内容相应说明。

五、一种语音故障提示器

见发明内容相应说明。

六、一种电量语音提示器

见发明内容相应说明。

七、一种遥控防盗报警器

如图4为一种遥控防盗报警器结构图。其中射频接收电路2、振动传感器3、电子开关4组成遥控防盗报警器模块电路，是本项发明增加的器件。

语音仪表1是指上述“一种电动车语音仪表”的整体结构，它具有mcu、语音片、功放电路、电源电路、电平转换电路、引线插座、扬声器、仪表面板、仪表外壳,是本项发明的基础。

当用户按动遥控器时，其信号穿越空中传到射频接收电路2，然后传到语音仪表1的mcu。所述mcu经解码运算后得到遥控器的编码，再从内部读取相应的核定编码值，如果二者相一致，则认为是合法用户，然后把遥控开启的信号通过通讯口传给其它智能电器模块，启动电动车行车。对于有免钥匙开车功能的遥控防盗报警器，语音仪表1还通过电子开关4，去控制电动车电门。

当处于防盗报警状态，如果小偷强行推车，语音仪表1的mcu检测到从振动传感器3传来的信号，或电机控制器通过通讯口发来了电机转动的信号，则所述mcu控制语音片发出强烈的防盗报警声，震慑小偷推车。

八、一种电动车操作语音提示器

行车的操作提示内容有：1、当电机相位学习操作时，可播放“请把后轮架起来”、“请按学习键”、“当电机正转时按刹车退出”；2、故障行车(或称一键通)操作，当出现转把或刹把故障时触发，方便用户凑合把车开回家或开到附近的维修铺，可播放“请选故障行车”、“请在驾驶台坐好”、“按修复键停车”；3、当车速太快时的操作，可播放“请注意安全”；4、当巡航模式开启时的操作，可播放“巡航开启，注意安全”；4、当电动车调整档位时的操作，可播放“一档”、“二档”、“三档”；5、用户定制的其它语音行车提示。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和其中一个例子，根据这个原理还会有各种变化和改进，这些变化和改进都是属于本发明的权利保护范围。

Claims (10)

1.一种电动车语音仪表，包括电路板、扬声器、仪表外壳、外接引线、或仪表面板，其特征在于：在传统仪表基础上增加语音片、mcu、和扬声器，语音片里存储电动车相关的声音数据，这个仪表就能发出各种声音，可以把电动车上语音相关的电器部件集成进来了。

2.根据权利要求1所述的电动车语音仪表，其特征在于所述mcu要完成如下工作：

管理所述语音片的语音播放；

通过通讯口与电动车其它智能模块交换数据；

检测表头信号，并通过通讯口传给其它智能电器部件；

通过通讯口接收电动车其它智能部件的数据，用于播放相关的声音或在仪表的显示；

对仪表的***管理。

3.一种倒车喇叭，其特征在于：在权利要求1所述的电动车语音仪表基础上，所述语音片里配置倒车喇叭相关的语音数据，所述mcu检测倒车开关然后控制所述语音芯片发出倒车的声音，并通过通讯口把倒车信号传给电动车上其它智能电器部件，如电机控制器。

4.一种行车喇叭，其特征在于：在权利要求1所述的电动车语音仪表基础上，所述语音片里配置行车喇叭相关的语音数据，mcu检测行车喇叭开关，然后控制所述语音芯片发出行车喇叭的声音。

5.一种语音故障提示器，其特征在于：在权利要求1所述的电动车语音仪表基础上，所述语音片里配置语音故障提示器相关的语音数据，当电动车出现故障时所述mcu控制语音片发出相关的声音。

6.一种电量语音提示器，其特征在于：在权利要求1所述的电动车语音仪表基础上，所述语音片里配置反映电动车蓄电池电量相关的语音数据，当需要播放时所述mcu控制语音芯片发出电量相关的声音。

7.一种电动车操作语音提示器，其特征在于：在权利要求1所述的电动车语音仪表基础上，所述语音片里配置电动车操作语音提示器相关的语音数，当所述mcu自己检测到或从通讯口传来电动车操作提示的信号时，控制语音芯片发出行车操作相关的声音。

8.一种闪光器，其特征在于：在权利要求1所述的电动车语音仪表基础上，所述语音片里配置闪光器相关的语音数据，硬件上增加闪光器模块电路，当mcu检测到左转右转双闪开关时，控制相应的灯光并通过语音片发出相关的声音。

9.一种遥控防盗报警器，其特征在于：在权利要求1所述的电动车语音仪表基础上，所述语音片里配置遥控防盗报警器相关的语音数据，硬件上增加射频信号接收电路、振动传感器、遥控器、或电子开关，使仪表具有了遥控防盗器的功能。

10.根据权利要求9所述的一种遥控防盗报警器，其特征在于mcu要完成如下工作：

控制所述语音片发出遥控防盗报警器相关的声音；

负责遥控器编码信号的解码；

负责存取合法遥控器的信号编码，以便与射频信号接收电路接收来的遥控器信号比较；

负责振动传感器的检测以便触发防盗报警；

当免钥匙功能开启时负责通过电子开关来控制电动车的电门。