CN115148181A - 车辆用声音生成装置 - Google Patents

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CN115148181A CN202210048051.6A CN202210048051A CN115148181A CN 115148181 A CN115148181 A CN 115148181A CN 202210048051 A CN202210048051 A CN 202210048051A CN 115148181 A CN115148181 A CN 115148181A
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服部之总
大槻修平
山田龙一
野村贵俊
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Abstract

帮助驾驶者感知施加于车辆的力的变化并提高驾驶操作的精度的车辆用声音生成装置。该车辆用声音生成装置具备：构成为生成表示声音的声音信号并设定声音的定位的控制器(10)(声音控制部(11))；以及输出与通过控制器(10)而被设定了定位的声音信号对应的声音的左右的前扬声器(20A)和后扬声器(20B)，控制器(10)基于与车辆(2)的驾驶者的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量(俯仰率、转矩变化量、侧倾率、转向角速度等)来设定声音的定位，以使声音的至少一部分的频率成分(低频成分)的声像位于接地负荷通过驾驶操作而增加的车轮的方向上。

Description

车辆用声音生成装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用声音生成装置，尤其涉及一种在车辆行驶过程中输出规定的声音的车辆用声音生成装置。
背景技术
以往，已知根据车速等的车辆的驾驶状态、加速踏板开度等的驾驶者的驾驶操作而朝向驾驶者输出模拟的发动机声音、电动机声音的技术。(例如，参照专利文献1、专利文献2)。
在专利文献1所记载的车室内声场控制装置中，通过根据驾驶状态来控制声场控制装置的信号处理，从多个扬声器播放发动机声音，并且根据运转状态来控制该发动机声音的声场。由此，在车室内生成反映了驾驶状态的生动的发动机声音。
另外，在专利文献2所记载的车辆用能动型效果音产生装置中，通过对根据加速踏板开度的每单位时间的变化量或者加速踏板开度本身而从后扬声器输出的效果音加以延迟，以输出考虑了吸气音与排气音的时间差的效果音、表现音源的移动感等、表现反映了驾驶者对加速踏板的操作状态的效果音。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-10810号公报
专利文献2：日本特开2013-167851号公报
发明所要解决的技术问题
然而，上述的专利文献的技术仅仅是再现发动机声音等的车辆本身产生的声音，无法使驾驶者感知施加于车辆的力的变化。
发明内容
本发明是为了解决这样的技术问题而完成的，其目的在于提供一种车辆用声音生成装置，帮助驾驶者感知施加于车辆的力的变化，从而提高驾驶操作的精度。
用于解决技术问题的技术手段
为了达成上述的目的，本发明的搭载于车辆的车辆用声音生成装置，具备：声音控制部，该声音控制部构成为生成表示声音的声音信号并设定声音的定位；以及声音输出部，该声音输出部输出与通过声音控制部而被设定了定位的声音信号对应的声音，声音控制部基于与车辆的驾驶者的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量来设定声音的定位，以使声音的至少一部分的频率成分的声像位于接地负荷通过驾驶操作而增加的车轮的方向上。
根据这样构成的本发明，基于与驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量，使声音的至少一部分的频率成分的声像位置向接地负荷通过驾驶者的驾驶操作而增加的车轮的方向移动。由此，在根据驾驶操作而产生车辆的负荷移动时，能够通过声音的声像位置的移动而使驾驶者容易地感知该负荷移动。即，能够帮助驾驶者感知施加于车辆的力的变化，从而提高驾驶操作的精度。
另外，在本发明中，优选的是，当与驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量为规定值以下时，声音控制部以声像的位置相对于驾驶者不向特定的方向偏移的方式设定声音的定位。
根据这样构成的本发明，例如驾驶者将方向盘、加速踏板保持为恒定，当在车辆中未产生向特定的方向的负荷移动或者即使产生也非常小时，由于声像位置相对于驾驶者不向特定的方向偏移，因此能够进一步使驾驶者容易感知产生负荷移动时的声像位置的移动，从而能够使驾驶者容易识别从声音输出部输出的声音是与车辆的负荷移动相关的声音。
另外，在本发明中，优选的是，车辆使用包括电动机和/或发动机的旋转动力源而行驶，声音控制部生成包括多个频率的合成音信号，并且以除了至少一部分的频率成分以外的频率成分的声像位于旋转动力源的方向的方式设定声音的定位。
根据这样构成的本发明，能够通过声音的到来方向的变化使驾驶者容易地区分传达旋转动力源的状态的声音和与车辆的负荷移动相关的声音。
另外，在本发明中，优选的是，基于与驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量设定定位的至少一部分的频率成分比除了至少一部分的频率成分以外的频率成分低频。
根据这样构成的本发明，由于使人感受到重量、强度的低音的声像位置向接地负荷增加的车轮的方向移动，因此能够进一步容易地使驾驶者感知车辆的负荷在进行移动。
另外，在本发明中，优选的是，车辆使用包括电动机和/或发动机的旋转动力源而行驶，与驾驶操作相关的物理量包括旋转动力源的输出转矩，声音控制部基于输出转矩的每单位时间的变化量来设定车辆的前后方向的声音的定位。
根据这样构成的本发明，由于使用比车辆的加速度、悬架行程先进行变化的旋转动力源的输出转矩来进行控制，因此能够使驾驶者比产生车辆的前后方向的行为变化更早地感知低音的声像位置的移动，从而能够帮助驾驶者预测车辆的前后方向的行为变化。
另外，在本发明中，优选的是，与驾驶操作相关的物理量包括车辆的转向角，声音控制部基于转向角的每单位时间的变化量来设定车辆的左右方向的声音的定位。
根据这样构成的本发明，由于使用比车辆的加速度、悬架行程先进行变化的转向角来进行控制，因此能够使驾驶者比产生车辆的左右方向的行为变化更早地感知低音的声像位置的移动，从而能够帮助驾驶者预测车辆的左右方向的行为变化。
发明的效果
根据本发明的车辆用声音生成装置，有助于驾驶者感知施加于车辆的力的变化，从而能够提高驾驶操作的精度。
附图说明
图1是本发明的实施方式的车辆用声音生成装置的说明图。
图2是本发明的实施方式的车辆用声音生成装置的结构图。
图3A是本发明的实施方式的车辆用声音生成装置的控制的基本概念的说明图。
图3B是本发明的实施方式的车辆用声音生成装置的控制的基本概念的说明图。
图4是本发明的第一实施方式的车辆用声音生成装置的声音生成处理的流程的说明图。
图5是本发明的第一实施方式的声音生成处理的流程图。
图6是表示本发明的实施方式的电动机转速与声压级的关系的第一声压级设定映射图。
图7是表示本发明的实施方式的电动机转矩值与声压级的关系的第二声压级设定映射图。
图8A是表示本发明的第一实施方式的声音生成处理的均质处理的一例的表。
图8B是表示本发明的第一实施方式的声音生成处理的均质处理的另一例的表。
图9是本发明的第二实施方式的车辆用声音生成装置的声音生成处理的流程的说明图。
图10是本发明的第二实施方式的声音生成处理的流程图。
图11是表示与本发明的第二实施方式的前后方向的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量与声压级的关系的第三声压级设定映射图。
图12是表示与本发明的第二实施方式的左右方向的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量与声压级的关系的第四声压级设定映射图。
符号说明
1 车辆用声音生成装置
2 车辆
3 电动机
10 控制器
11 声音控制部
12 存储部
20A 前扬声器
20B 后扬声器
30 传感器组
31 转速传感器
32 PCM
33 转向角传感器
34 运动传感器
M1 第一声压级设定映射图
M2 第二声压级设定映射图
M3 第三声压级设定映射图
M4 第四声压级设定映射图
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的第一实施方式和第二实施方式进行说明。此外，在没必要特意区别这些实施方式的情况下，简单地称为“实施方式”，在进行区别的情况下，称为“第一实施方式”或者“第二实施方式”。
首先，参照图1和图2来说明本发明的车辆用声音生成装置的结构。图1是车辆用声音生成装置的说明图，图2是车辆用声音生成装置的结构图。
如图1及图2所示，本实施方式的车辆用声音生成装置1具备搭载于车辆2的控制器10、从车室内的驾驶座的前方朝向驾驶座输出声音的左右的前扬声器20A、从驾驶座的后方朝向驾驶座输出声音的左右的后扬声器20B以及检测车辆2的状态的各种传感器组30。
车辆2是使用包括电动机、发动机等在内的旋转动力源而行驶的车辆，在本实施方式中，车辆2是具备电动机3的电动车辆(EV)，但是并不限定于此，车辆2也可以是具备内燃机和电动机两者的混合动力车，也可以是仅具备内燃机的车辆。
控制器10是具备处理器、存储各种程序的存储器(存储部12)、数据输入输出装置等的计算机装置。控制器10经由车内通信线路与其他的车载装置连接为能够通信。控制器10构成为，基于来自传感器组30的车辆信息，处理器执行程序，从而对前扬声器20A及后扬声器20B输出声音信号。此时，控制器10的处理器如以下说明那样作为声音控制部11而发挥功能。
前扬声器20A及后扬声器20B是具备放大器(扩音器)的声音输出部。前扬声器20A及后扬声器20B从控制器10接收声音信号，将声音信号以规定的放大率放大，并输出基于声音信号的声音。此外，前扬声器20A及后扬声器20B也可以不设置在车室内，只要前扬声器20A及后扬声器20B产生的声音能够相对于驾驶者定位即可。另外，在本实施方式中，前扬声器20A具备左右一对的扬声器FrL、FrR，后扬声器20B具备左右一对的扬声器RrL、RrR，但是也可以具备更多数量的扬声器。
传感器组30包含：对电动机3的转速进行检测的转速传感器31；控制电动机3的PCM32；对车辆2的转向角(包括方向盘的操转向角、操舵轮的实际转向角)进行检测的转向角传感器33；以及至少对车辆2的俯仰率和侧倾率进行检测的运动传感器34(例如3D陀螺传感器)。这些传感器组30通过车内通信线路发送表示检测到的车辆信息的信号。控制器10能够经由车内通信线路从传感器组30接收各种车辆信息信号。
车辆信息信号包含电动机转速信号SR、电动机转矩值信号ST、转向角信号SA、姿势角信号SM。控制器10(处理器)从电动机转速信号SR读取电动机转速R、从电动机转矩值信号ST读取电动机转矩值T，从转向角信号SA读取转向角速度ωs，从姿势角信号SM读取俯仰率ωp和侧倾率ωr。电动机转矩值T是对电动机3的要求电动机转矩值(或者目标电动机转矩值)。此外，在本实施方式中，将绕逆时针操作方向盘时的转向角速度ωs设为正。另外，将车辆2向前方俯仰时的俯仰率ωp设为正。另外，将车辆2向右侧侧倾时的侧倾率ωr设为正。
PCM32是与控制器10同样地具备处理器、存储各种程序的存储器、数据输入输出装置等的计算机装置。PCM32经由车内通信线路接收车速信号、加速踏板开度信号以及其他信号。PCM32使用对加速踏板开度和变速级等(或者加速踏板开度及其变化率(踩下加速踏板的速度)以及变速级等)与目标加速度的关系进行规定的加速度特性映射图(存储于PCM32的存储器)，根据当前的加速踏板开度等计算目标加速度。进而，PCM32计算出用于实现目标加速度的要求电动机转矩值(或者目标电动机转矩值)。
另外，在本实施方式中，电动机转矩值T是对电动机3的要求电动机转矩值，但并不限定于此，也可以是电动机3实际输出的实际电动机转矩值。然而，对于驾驶者的加速操作，使用要求电动机转矩值比使用实际电动机转矩值更能够迅速地向驾驶者提供声音输出，因此能够期待对提高驾驶的操作性提供更大的贡献。在这一点上，与实际电动机转矩值相比，优选的是使用要求电动机转矩值。
另外，在本实施方式中，控制器10从PCM32接收电动机转矩值信号ST，但是并不限定于此，上述那样的控制器10也可以使用加速度特性映射图等，根据加速踏板开度等计算电动机转矩值T。
接着，参照图3A及图3B对本实施方式的车辆用声音生成装置1的控制进行说明。图3A及图3B是本实施方式的车辆用声音生成装置1的控制的基本概念的说明图。在这些图3A及图3B中，椭圆的位置及范围概念性地表示以驾驶者为基准的声像位置。另外，虚线的椭圆表示声像位置、声压级变化时的变化前的状态，实线表示变化后的状态。而且，双线的椭圆表示声压级比实线的椭圆高。
当车辆2从停止状态或者以恒定的速度行驶的状态开始加速时，通过惯性力作用于车辆2的重心，前轮的负荷减少且后轮的负荷增大。即，产生从前轮向后轮的负荷移动。另外，当车辆2从直线前进状态开始转弯时，通过惯性力作用于车辆2的重心，转弯内轮的负荷减少且转弯外轮的负荷增大。在这些情况下，即使驾驶者自身能够感知车辆2开始加速、转弯，也难以仅凭身体的平衡感来感知加速度的变化速度(加加速度或者跃度)、负荷的移动。因此，在本实施方式中，车辆用声音生成装置1控制从前扬声器20A及后扬声器20B输出的声音的声像定位，根据车辆2的负荷移动使对于驾驶者的声音的到来方向进行变化，从而帮助驾驶者感知施加于车辆的力的变化。
具体而言，控制器10生成多个频率的声音的合成音，并且相对于驾驶者从左右的前扬声器20A及左右的后扬声器20B输出该合成音。当与驾驶者的驾驶操作相关的物理量(例如，与关于车辆2的前后方向的驾驶操作相关的物理量包括俯仰角、电动机转矩值、前后加速度等，与关于左右方向的驾驶操作相关的物理量包括侧倾角、转向角、左右加速度等)的每单位时间的变化量(例如，对于车辆2的前后方向，是俯仰率、转矩变化量、前后加加速度等，对于左右方向，是侧倾率、转向角速度、左右加加速度等)为规定值以下时，即在车辆2中未产生向特定的方向的负荷移动或者即使产生也非常小时，控制器10从前扬声器20A及后扬声器20B输出合成音中的使人感受到重量、强度的低频成分，以使该声像位置相对于驾驶者不向特定的方向偏移(即，使人感受到重量、强度的低音能够从驾驶者周围均匀地听到)。例如，如果驾驶座的头枕的前后左右的声压级的差小于4dB以下，则称为声像位置没有偏移。另外，控制器10以合成音中的高频成分的声像位置位于电动机3的方向(即，高音能够从驾驶者的前方听到)的方式设定前扬声器20A及后扬声器20B的定位(例如，降低从后扬声器20B输出的高频成分的声压级)。
图3A表示车辆2以恒定车速稳定行驶时或者以恒定的加速度持续加速时的状态。在该情况下，车辆2的各车轮的接地负荷恒定，不产生向特定的方向的负荷移动。因此，控制器10从前扬声器20A及后扬声器20B输出合成音中的使人感受到重量、强度的低频成分，以使该声像位置相对于驾驶者不向特定的方向偏移。
另一方面，例如车辆2在左转弯道行驶时，当驾驶者向左转动方向盘并踩下加速踏板而开始加速时，如图3B所示，在车辆2中，右后轮的接地负荷增加(即，产生向右后轮的负荷移动)。在该情况下，当与车辆2的驾驶者的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量比规定值大时，控制器10使右侧的后扬声器20B输出的低频成分的声压级上升，以使合成音中的使人感受到重量、强度的低频成分的声像位置位于接地负荷增加的车轮(在此，为右后轮)的方向上(即，以使驾驶者收到的合成音的低频成分的产生源位于右后轮的方向上)。这样，通过使人感受到重量、强度的低音的声像位置向接地负荷增加的车轮的方向移动，能够使驾驶者感知车辆2的负荷在进行移动。此外，不仅是合成音的低频成分，也可以使合成音的全部成分的声像位置向接地负荷增加的车轮的方向移动。另外，控制器10也可以生成单一频率的声音，并且使该声音的声像位置向接地负荷增加的车轮的方向移动。
接着，参照图4对第一实施方式的车辆用声音生成装置1的声音生成处理的流程进行说明。图4是第一实施方式的车辆用声音生成装置1的声音生成处理的流程的说明图。
如图4所示，第一实施方式的车辆用声音生成装置1在声音生成处理中，首先基于电动机转速R来设定多个频率(频率设定)。各频率被设定为与电动机转速R成比例。即，电动机转速R越增加，各频率越高。
接着，车辆用声音生成装置1基于电动机转速R和电动机转矩值来设定所设定的各频率的声压级(声压设定)。具体而言，参照规定了电动机转速R与声压级的关系的第一声压级设定映射图，按照各频率设定与电动机转速R对应的第一声压级p1，并且参照规定了电动机转矩值与声压级的关系的第二声压级设定映射图，按照各频率设定与电动机转矩值对应的第二声压级p2。并且，将第一声压级p1与第二声压级p2的和设为各频率的声音的声压级。此外，在图4中虽然分别表示了一个第一声压级设定映射图和一个第二声压级设定映射图，但是实际上对于多个频率分别预备了第一及第二声压级设定映射图且存储在存储部12。
接着，车辆用声压生成装置1通过将设定了声压的各频率的声音进行合成来生成分别用于左右的前扬声器20A的前方频道的合成音信号和分别用于左右的后扬声器20B的后方频道的合成音信号的共计四个频道的合成音信号(合成音生成处理)。在第一实施方式中，通过对在声压设定中所设定的所有频率的声音进行合成来生成各频道的合成音信号。即，在该阶段下，各频道的合成音信号相同。
接着，车辆用声音生成装置1对各频道的合成音信号进行均质及增益调节。此时，车辆用声音生成装置1通过使左右的后扬声器20B用的频道的合成音信号中的高频成分的声压级下降，以高频成分的声像位置为驾驶者的前方的方式设定定位。另外，车辆用声音生成装置1通过基于与驾驶者的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量来调节各频道的合成音信号中的低频成分的声压级以低频成分的声像位置位于接地负荷增加的车轮的方向的方式设定定位。
并且，车辆用声音生成装置1将均质及增益调节后的左前扬声器20A(FrL)用频道的合成音信号SSFL、右前扬声器20A(FrR)用频道的合成音信号SSFR、左后扬声器20B(RrL)用频道的合成音信号SSRL以及右后扬声器20B(RrR)用频道的合成音信号SSRR分别向对应的扬声器输出。各扬声器20A、20B接收合成音信号，进行放大处理并作为合成音朝向驾驶者输出。
接着，参照图5～图8来对第一实施方式的车辆用声音生成装置1的声音生成处理进行说明。图5是第一实施方式的声音生成处理的流程图，图6是表示本实施方式的电动机转速与声压级的关系的第一声压级设定映射图，图7是表示本实施方式的电动机转矩值与声压级的关系的第二声压级设定映射图，图8A及图8B是表示第一实施方式的声音生成处理的均质处理的概要的表。
车辆用声音生成装置1每隔规定时间(例如，每10ms)重复执行图5所示的声音生成处理。
首先，当声音生成处理开始时，控制器10经由车内通信线路而从传感器组30获取传感器信息(步骤S1)。如上所述，控制器10至少获取电动机转速R、电动机转矩值T、转向角速度ωs、俯仰率ωp以及侧倾率ωr。
接着，控制器10(声音控制部11)进行频率设定处理(步骤S2)。在频率设定处理中，基于电动机转速R来设定多个频率。具体而言，对于作为一倍频率(基本频率)的电动机转速R，通过以下的公式设定五个频率f1～f5。
fk(Hz)＝R(Hz)×nk (式1)
在此，k＝1～5，nk是相对于电动机转速R的倍数。具体而言，例如，n1为3.3，n2为4，n3为5.3，n4为6.7，n5为8。例如，3.3倍频率f1是电动机转速R的3.3倍的频率(R(Hz)×3.3)。此外，在本实施方式中，虽然将基本频率作为电动机转速R，但是并不限定于此，也可以将基本频率设为处于与电动机转速R的增加一起增加的关系的频率(例如，比例关系)。
例如，在电动机转速R为50Hz(3000rpm)的情况下，频率f1为165Hz，频率f2为200Hz，频率f3为265Hz，频率f4为335Hz，频率f5为400Hz。
接着，控制器10(声音控制部11)参照存储于存储部12的第一声压级设定映射图(以下，也称为“映射图M1”)，并且基于电动机转速R来设定各频率的第一声压级p1(步骤S3)。如图6所示，针对五个倍数n1～n5的频率f1～f5的每一个设定映射图M1。映射图M1对电动机转速R(rpm)规定各频率f1～f5的声音S1～S5的第一声压级p1(dB)。
在映射图M1中，大致上随着电动机转速R的增加而第一声压级p也增加。此外，在本实施方式中，驾驶者几乎无法识别声压级比40dB小的声音，能够识别大约40dB以上的声压级(可听声压级)的声音。因此，根据映射图M1，例如在频率f4下，由于被设定为电动机转速R小于约2500rpm且第一声压级p1小于30dB，因此在低速旋转时，驾驶者不能听见频率f4的声音S4。因此，驾驶者不能有意识地听到合成音SC中含有的30dB左右的频率声音。然而，这样的30dB左右的频率音也能够在无意识中影响驾驶者的车辆操作。
接着，控制器10(声音控制部11)基于存储在存储部12内的第二声压级设定映射图(也称为“映射图M2”)来设定各频率f1～f5的第二声压级p2(步骤S4)。如图7所示，针对倍数n1～n5的频率f1～f5的每一个设定映射图M2。映射图M2对电动机转矩值T(N·m)规定各频率f1～f5中的第二声压级p2(dB)。此外，在映射图M2中，正电动机转矩表示电动机3以供电状态工作，负电动机转矩表示电动机3以再生状态工作。
在映射图M2中，在各频率f1～f5中，第二声压级p2为负值，并且随着正电动机转矩值的增加，第二声压级p2也增加。因此，在本实施方式中，通过电动机转速R来设定第一声压级p1，当驾驶者的加速要求(加速操作)较低时，生成以通过第二声压级p2来降低声压级的方式被矫正后的合成音。即，加速时，电动机转速R或者电动机转矩值T越大，前扬声器20A和后扬声器20B输出的声音的输出级越大。
而且，在映射图M2中，在频率f1、f3中被设定为，即使电动机转矩值T从零开始增加，直到电动机转矩值T的增加量超过规定量前，第二声压级p2不增加。与此相对，在频率f2、f4以及频率f5中被设定为，当电动机转矩值T从零开始增加时，不等待增加规定量，第二声压级p2与电动机转矩值T的增加量大致成比例地增加。因此，当通过驾驶者进行加速操作而使车辆2加速时，一定是强调低的频率f1、f3的声音并输出。即，在加速时，至少最低音域的声音(k＝1)的上升较快，之后，更高音域的声音(k＝2、4、5)跟随。
接着，控制器10(声音控制部11)将频率f1～f5的声音S1～S5的第一声压级p1与第二声压级的和设定为各频率f1～f5的声压S1～S5的声压级，通过对设定了声压的各频率f1～f5的声音S1～S5进合成，来生成左前扬声器20A(FrL)用频道的合成音信号SSFL、右前扬声器20A(FrR)用频道的合成音信号SSFR、左后扬声器20B(RrL)用频道的合成音信号SSRL以及右后扬声器20B(RrR)用频道的合成音信号SSRR(步骤S5)。
接着，控制器10(声音控制部11)分别对左前扬声器20A(FrL)用频道的合成音信号SSFL、右前扬声器20A(FrR)用频道的合成音信号SSFR、左后扬声器20B(RrL)用频道的合成音信号SSRL以及右后扬声器20B(RrR)用频道的合成音信号SSRR单独地进行均质处理(步骤S6)。
图8A作为第一实施方式的均质处理的一例，表示基于俯仰率ωp及侧倾率ωr来调节各频道的低频成分的声压级的情况下的调节量。在该图8A所示的例子中，控制器10(声音控制部11)使用与关于车辆2的前后方向的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量作为俯仰率ωp，使用与关于车辆2的左右方向的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量作为侧倾率ωr，并且基于这些变化量进行各频道的均质。
例如，在侧倾率ωr的绝对值为规定值ωr0以下(-ωr0≤ωr≤ωr0)且俯仰率ωp的绝对值为规定值ωp0以下(-ωp0≤ωp≤ωp0)的情况下，即当侧倾率ωr、俯仰率ωp都足够小且在车辆2中前后左右的任一方向上负荷移动都足够小时，控制器10(声音控制部11)不根据步骤S5的设定值来变更各频道的合成音信号中的低频成分的声压级。
另外，例如在侧倾率ωr比负规定值-ωr0小的情况(ωr<-ωr0，在此是车辆2向左方向的侧倾率的绝对值比规定值ωr0大的情况)下，即车辆2向右方向转弯并产生从车辆2的右向左的负荷移动时，控制器10(声音控制部11)根据俯仰率ωp使左前扬声器20A(FrL)用频道的合成音信号SSFL及左后扬声器20B(RrL)用频道的合成音信号SSRL中的一个或者双方中的低频成分的声压级上升。例如，在俯仰率ωp比规定值ωp0大的情况(ωp0<ωp，在此是车辆2向前方的俯仰率比规定值ωp0大的情况)下，即车辆2向右方向转弯并减速而产生从车辆2的后方向前方的负荷移动时，控制器10(声音控制部11)仅使左前扬声器20A(FrL)用频道的合成音信号SSFL的低频成分的声压级上升。由此，当车辆2的左前轮的接地负荷增加时，设定定位来使从前扬声器20A及后扬声器20B输出的合成音的低频成分的声像位置位于左前轮的方向上。
同样，根据图8A所示的表格，控制器10(声音控制部11)基于侧倾率ωr及俯仰率ωp各自的值来调节各频道的合成音信号中的低频成分的声压级。由此，以从前扬声器20A及后扬声器20B输出的合成音的低频成分的声像位于接地负荷增加的车轮的方向的方式设定合成音信号的定位。
另外，如图8B所示，在第一实施方式的均质处理的其他例中，控制器10(声音控制部11)使用电动机转矩值T的变化量ΔT作为与关于车辆2的前后方向的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量，使用转向角速度ωs作为与关于车辆2的左右方向的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量，并且基于这些变化量来进行各频道的均质。在该情况下，根据图8B所示的表格，控制器10(声音控制部11)基于转向角速度ωs及电动机转矩值T的变化量ΔT各自的值来调节各频道的合成音信号中的低频成分的声压级。由此，能够以从前扬声器20A及后扬声器20B输出的合成音的低频成分的声像位于接地负荷增加的车轮的方向的方式设定合成音信号的定位。
此外，在图8A及图8B的例子中，虽然根据俯仰率ωp及侧倾率ωr或者转向角速度ωs及电动机转矩值T的变化量ΔT各自的值进入分割成三个的数值范围中的哪一个来调节低频成分的声压级，但是也可以根据俯仰率ωp及侧倾率ωr或者转向角速度ωs及电动机转矩值T的变化量ΔT来连续地调节低频成分的声压级。
另外，在第一实施方式的均质处理中，控制器10(声音控制部11)使左右的后扬声器20B用频道的合成音信号SSRL、SSRR的高频成分的声压级减少40dB。如图6及图7所示，由于合成音的声压级被设定为最大80dB左右，因此在该均质处理中，通过使声压级减少40dB，后扬声器20B用频道的高频成分的声压级比40dB小。即，驾驶者不能有意识地听到从后扬声器20B输出的声音的高频成分。由此，设定定位来使从前扬声器20A及后扬声器20B输出的合成音的高频成分的声像位置位于驾驶者的前方。
接着，控制器10(声音控制部11)分别对左前扬声器20A(FrL)用频道的合成音信号SSFL、右前扬声器20A(FrR)用频道的合成音信号SSFR、左后扬声器20B(RrL)用频道的合成音信号SSRL以及右后扬声器20B(RrR)用频道的合成音信号SSRR进行增益调节处理来调节作为各频道的合成音整体的振幅(步骤S7)。
然后，各扬声器20A、20B接收合成音信号，进行放大处理并作为合成音朝向驾驶者输出(步骤S8)。
接着，参照图9对第二实施方式的车辆用声音生成装置1的声音生成处理的流程进行说明。图9是第二实施方式的车辆用声音生成装置1的声音生成处理的流程的说明图。
如图9所示，第二实施方式的车辆用声音生成装置1在声音生成处理中，首先对左前扬声器20A(FrL)用频道、右前扬声器20A(FrR)用频道、左后扬声器20B(RrL)用频道以及右后扬声器20B(RrR)用频道分别设定一个或者多个频率(频率设定)。各频率被设定为与电动机转速R成比例。即，电动机转速R越增加，各频率越高。
后扬声器20B用的频道的频率由前扬声器20A用的频道的多个频率中的低频构成。例如，将前扬声器20A用的频道的多个频率中的最低频率设定为后扬声器20B用的频道的频率。或者，也可以设定比前扬声器20A用的频率低的频率。由此，合成音的高频成分仅从前扬声器20A被输出，并且设定定位来使高频成分的声像位置位于驾驶者的前方。
接着，车辆用声音生成装置1基于电动机转速R、电动机转矩值T、俯仰率ωp或者电动机转矩值T的变化量ΔT以及侧倾率ωr或者转向角速度ωs来设定对于左右的前扬声器20A用的频道及左右的后扬声器20B用的频道分别所设定的各频率的声压级(声压设定)。具体而言，与第一实施方式相同，参照第一声压级设定映射图，按照各频率设定与电动机转速R对应的第一声压级p1，并且参照第二声压级设定映射图，按照各频率设定与电动机转矩值T对应的第二声压级p2。对于这些第一声压级设定映射图及第二声压级设定映射图，使用各频道共通的映射图。
而且，车辆用声音生成装置1参照第三声压级设定映射图，按照各频率设定与俯仰率ωp或者电动机转矩值T的变化量ΔT对应的第三声压级p3，并且参照第四声压级设定映射图，按照各频率设定与侧倾率ωr或者转向角速度ωs对应的第四声压级p4。在第三声压级映射图及第四声压级映射图中，设定为当各映射图的参数(俯仰率ωp或者电动机转矩值T的变化量ΔT、侧倾率ωr或者转向角速度ωs)比规定值大时，声压级上升。另外，第三声压级设定映射图及第四声压级设定映射图对于左右的前扬声器20A用的频道及左右的后扬声器20B用的频道分别使用不同的映射图。由此，在车辆2中产生向特定的方向的负荷移动时，能够以从处于接地负荷增加的车轮的方向的扬声器输出的合成音的低频成分的声压级上升，即使合成音的低频成分的声像位置向接地负荷增加的车轮的方向移动的方式设定合成音信号的定位。
然后，将这样设定了的第一声压级p1～第四声压级p4的和设为各频道中的各频率的声音的声压级。此外，在图9中，虽然分别各表示了一个各频道的第一声压级设定映射图～第四声压级设定映射图，但是实际上对于各频道的频率分别预备了第一～第四声压级设定映射图且存储在存储部12。
接着，车辆用声音生成装置1通过对设定了声压的各频道的各频率的声音进行合成来生成左前扬声器20A(FrL)用频道的合成音信号SSFL、右前扬声器20A(FrR)用频道的合成音信号SSFR、左后扬声器20B(RrL)用频道的合成音信号SSRL以及右后扬声器20B(RrR)用频道的合成音信号SSRR(合成音生成处理)。在第二实施方式中，由于在频率设定中被设定的频率和在声压设定中被设定的声压级在各频道中不同，因此在各频道生成不同的合成音信号。
接着，车辆用声音生成装置1将左前扬声器20A(FrL)用频道的合成音信号SSFL、右前扬声器20A(FrR)用频道的合成音信号SSFR、左后扬声器20B(RrL)用频道的合成音信号SSRL以及右后扬声器20B(RrR)用频道的合成音信号SSRR分别向对应的扬声器输出。各扬声器20A、20B接收合成音信号，进行放大处理并作为合成音朝向驾驶者输出。
接着，参照图10～图12对第二实施方式的车辆用声音生成装置1的声音生成处理进行说明。图10是第二实施方式的声音生成处理的流程图，图11是表示与第二实施方式的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量与声压级的关系的第三声压级设定映射图的一例，图12是表示与第二实施方式的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量与声压级的关系的声压级设定映射图的另一例。
车辆用声音生成装置1每隔规定时间(例如，每10ms)重复执行图10所示的声音生成处理。
首先，当声音生成处理开始时，控制器10经由车内通信线路而从传感器组30获取传感器信息(步骤S11)。如上所述，控制器10至少获取电动机转速R、电动机转矩值T、转向角速度ωs、俯仰率ωp以及侧倾率ωr。
接着，控制器10(声音控制部11)进行频率设定处理(步骤S12)。在频率设定处理中，基于电动机转速R，为了左右的前扬声器20A用的频道而设定多个频率，并且为了左右的后扬声器20B用的频道而设定一个或者多个频率。例如，对于前扬声器20A用的频道，与第一实施方式同样地设定五个频率f1～f5。另一方面，对于后扬声器20B用的频道，设定频率f1。
接着，控制器10(声音控制部11)参照存储于存储部12的第一声压级设定映射图(映射图M1)，并且基于电动机转速R来设定对各频率所设定的第一声压级p1(步骤S13)。
前扬声器20A用的频道的第一声压级p1与第一实施方式同样地被设定。即，如图6所示，基于对于五个频率f1～f5的每一个规定了与电动机转速R(rpm)对应的第一声压级p1(dB)的映射图M1，设定前扬声器20A用的频道的第一声压级p1。
另外，基于对于一个频率f1规定了与电动机转速R(rpm)对应的第一声压级p1(dB)的映射图M1来设定后扬声器20B用的频道的第一声压级p1。该映射图M1能够使用与用于对前扬声器20A用的频道的频率f1设定第一声压级p1的映射图M1(图6的(a))相同的图。
接着，控制器10(声音控制部11)参照存储在存储部12内的第二声压级设定映射图(映射图M2)，并且基于电动机转矩值T来设定对于前扬声器20A用的频道所设定的各频率的第二声压级p2和对于后扬声器20B用的频道所设定的频率的第二声压级p2(步骤S14)。
前扬声器20A用的频道的第二声压级p2与第一实施方式同样地被设定。即，如图7所示，基于对于五个频率f1～f5的每一个规定了与电动机转矩值T(N·m)对应的第二声压级p2(dB)的映射图M2，设定前扬声器20A用的频道的第二声压级p2。
另外，基于对于一个频率f1规定了与电动机转矩值T(N·m)对应的第二声压级p2(dB)的映射图M2来设定后扬声器20B用的频道的第二声压级p2。该映射图M2能够使用与用于对前方频道的频率f1设定第二声压级p2的映射图M2(图7的(a))相同的图。
接着，控制器10(声音控制部11)参照存储在存储部12内的第三声压级设定映射图(映射图M3)，并且基于俯仰率ωp或者电动机转矩值T的变化量ΔT来设定对于各频道所设定的频率的第三声压级p3(步骤S15)。如图11的(a)及(b)所示，基于对于一个频率f1规定了与俯仰率ωp对应的第三声压级p3(dB)的映射图M3、或者如图11的(c)及(d)所示，基于对于一个频率f1规定了与电动机转矩值T的变化量ΔT对应的第三声压级p3(dB)的映射图M3来设定第三声压级p3。
如图11的(a)及(b)所示，在规定了与俯仰率ωp对应的第三声压级p3(dB)的映射图M3中，被设定为当俯仰率ωp比规定值(在图11的(a)中约为5deg/s)大时，左右的前扬声器20A(FrL、FrR)用的频道的第三声压级p3逐渐地增加15dB。因此，当车辆2向前方的俯仰率ωp超过规定值而从车辆2的后方向前方产生负荷移动时，由于从左右的前扬声器20A输出的合成音的低频成分的声压级上升，因此设定定位来使合成音的低频成分的声像位置位于驾驶者的前方。
另外，在俯仰率ωp的绝对值为规定值以下(在图11的(a)及(b)中，-5deg/s≤ωp≤5deg/s)的情况下，第三声压级p3被设定为保持0而不增加。而且，被设定为，当俯仰率ωp比规定值(在图11的(b)中，大约-5deg/s)小时，左右的后扬声器20B(RrL、RrR)用的频道的第三声压级p3逐渐地增加15dB。因此，当车辆2向后方的俯仰率ωp超过规定值而从车辆2的前方向后方产生负荷移动时，由于从左右的后扬声器20B输出的合成音的低频成分的声压级上升，因此设定定位来使合成音的低频成分的声像位置位于驾驶者的后方。
另外，在图11的(c)及(d)所示的其他例中，第三声压级p3(dB)被规定为，当电动机转矩值T的变化量ΔT比负规定值(大约-250N·m/s)小而从车辆2的后方向前方产生负荷移动时，从左右的前扬声器20A输出的合成音的低频成分的声压级上升，当电动机转矩值T的变化量ΔT比规定值(大约250N·m/s)大而从车辆2的前方向后方产生负荷移动时，从左右的后扬声器20B输出的合成音的低频成分的声压级上升。
接着，控制器10(声音控制部11)参照存储在存储部12内的第四声压级设定映射图(映射图M4)，并且基于侧倾率ωr或者转向角速度ωs来设定对于各频道所设定的频率的第四声压级p4(步骤S16)。如图12的(a)及(b)所示，基于对于一个频率f1规定了与侧倾率ωr对应的第四声压级p4(dB)的映射图M4、或者如图12的(c)及(d)所示，基于对于一个频率f1规定了与转向角速度ωs对应的第四声压级p4(dB)的映射图M4来设定第四声压级p4。
如图12的(a)及(b)所示，在规定了与侧倾率ωr对应的第四声压级p4(dB)的映射图M4中，被设定为，当侧倾率ωr比负规定值(在图12的(a)中约为-5deg/s)小时，左前扬声器20A(FrL)及左后扬声器20B(RrL)用的频道的第四声压级p4逐渐地增加15dB。因此，当车辆2向左侧的侧倾率ωr超过规定值而从车辆2的右向左产生负荷移动时，由于从左前扬声器20A及左后扬声器20B输出的合成音的低频成分的声压级上升，因此设定定位来使合成音的低频成分的声像位置位于驾驶者的左侧。
另外，在侧倾率ωr的绝对值为规定值以下(在图12的(a)及(b)中，-5deg/s≤ωr≤5deg/s)的情况下，第四声压级p4被设定为保持0而不增加。而且，当侧倾率ωr比规定值(在图12的(b)中约为5deg/s)大时，右前扬声器20A(FrR)及右后扬声器20B(RrR)用的频道的第四声压级p4被设定为逐渐地增加15dB。因此，当车辆2向右侧的侧倾率ωr超过规定值而从车辆2的左向右产生负荷移动时，由于从右前扬声器20A及右后扬声器20B输出的合成音的低频成分的声压级上升，因此设定定位来使合成音的低频成分的声像位置位于驾驶者的右侧。
另外，在图12的(c)及(d)所示的其他例中，第四声压级p4(dB)被规定为，当转向角速度ωs比负规定值(大约-40deg/s)小而从车辆2的右向左产生负荷移动时，从左前扬声器20A及左后扬声器20B输出的合成音的低频成分的声压级上升，当转向角速度ωs比规定值(大约40deg/s)大而从车辆2的左向右产生负荷移动时，从右前扬声器20A及右后扬声器20B输出的合成音的低频成分的声压级上升。
接着，控制器10(声音控制部11)通过将各频率的声音的第一声压级p1、第二声压级p2、第三声压级p3以及第四声压级p4的和设定为各频道中的各频率的声音的声压级，并且对设定了声压的各频率的声音进行合成，生成左前扬声器20A(FrL)用频道的合成音信号SSFL、右前扬声器20A(FrR)用频道的合成音信号SSFR、左后扬声器20B(RrL)用频道的合成音信号SSRL以及右后扬声器20B(RrR)用频道的合成音信号SSRR(步骤S17)
然后，左右的前扬声器20A及左右的后扬声器20B分别接收合成音信号，进行放大处理并作为合成音朝向驾驶者输出(步骤S18)。
接着，对本实施方式的车辆用声音生成装置1的作用效果进行说明。
本实施方式的车辆用声音生成装置1搭载于车辆2，具备：控制器10(声音控制部11)，该控制器10构成为生成表示声音的声音信号并设定声音的定位；以及左右的前扬声器20A和后扬声器20B，该前扬声器20A和后扬声器20B输出与通过控制器10而被设定了定位的声音信号对应的声音，控制器10(声音控制部11)基于与车辆2的驾驶者的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量(例如，对于车辆2的前后方向，是俯仰率、转矩变化量、前后加加速度等，对于左右方向，是侧倾率、转向角速度、左右加加速度等)来设定声音的定位，以使声音的至少一部分的频率成分(低频成分)的声像位于接地负荷通过驾驶操作而增加的车轮的方向上。
在本实施方式中，基于与驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量，使声音的至少一部分的频率成分的声像位置向接地负荷通过驾驶者的驾驶操作而增加的车轮的方向移动。由此，在根据驾驶操作而产生车辆2的负荷移动时，通过声音的声像位置的移动能够使驾驶者容易地感知该负荷移动。即，能够帮助驾驶者感知施加于车辆的力的变化，从而提高驾驶操作的精度。
另外，在本实施方式中，当与驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量为规定值以下时，控制器10以声像位置相对于驾驶者不向特定的方向偏移的方式设定声音的定位。
根据该结构，在本实施方式中，例如驾驶者将方向盘、加速踏板保持为恒定，在车辆2中未产生向特定的方向的负荷移动或者即使产生也非常小时，声像位置相对于驾驶者不向特定的方向偏移，因此能够进一步使驾驶者容易地感知产生负荷移动时的声像位置的移动，并且能够使驾驶者容易识别从左右的前扬声器20A和后扬声器20B输出的声音是与车辆2的负荷移动相关的声音。
另外，在本实施方式中，控制器10生成包括多个频率的合成音信号，并且以除了至少一部分的频率成分(低频成分)以外的频率成分(高频成分)的声像位于电动机3(旋转动力源)的方向的方式设定声音的定位。
根据该结构，在本实施方式中，能够通过声音的到来方向的变化使驾驶者容易地区分传达电动机3(旋转动力源)的状态的声音和与车辆2的负荷移动相关的声音。
另外，在本实施方式中，基于与驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量设定定位的至少一部分的频率成分比除了该至少一部分的频率成分以外的频率成分低频。
根据该结构，在本实施方式中，由于使人感受到重量、强度的低音的声像位置向接地负荷增加的车轮的方向移动，因此，能够进一步容易地使驾驶者感知车辆2的负荷在进行移动。
另外，在本实施方式中，与驾驶操作相关的物理量包括电动机3(旋转动力源)的电动机转矩值T，控制器10基于电动机转矩值T的每单位时间的变化量ΔT来设定车辆2的前后方向的声音的定位。
根据该结构，在本实施方式中，由于使用比车辆2的加速度、悬架行程先进行变化的电动机转矩值T来进行控制，因此能够使驾驶者比产生车辆2的前后方向的行为变化更早地感知低音的声像位置的移动，从而能够帮助驾驶者预测车辆2的前后方向的行为变化。
另外，在本实施方式中，与驾驶操作相关的物理量包括转向角，控制器10基于转向角速度ωs来设定车辆2的左右方向的声音的定位。
根据该结构，在本实施方式中，由于使用比车辆2的加速度、悬架行程先进行变化的转向角来进行控制，因此能够使驾驶者比产生车辆2的左右方向的行为变化更早地感知低音的声像位置的移动，从而能够帮助驾驶者预测车辆2的左右方向的行为变化。

Claims (6)

1.一种车辆用声音生成装置，搭载于车辆，该车辆用声音生成装置的特征在于，具备：
声音控制部，该声音控制部构成为生成表示声音的声音信号并设定所述声音的定位；以及
声音输出部，该声音输出部输出与通过所述声音控制部而被设定了定位的所述声音信号对应的声音，
所述声音控制部基于与所述车辆的驾驶者的驾驶操作相关的物理量的每单位时间的变化量来设定所述声音的定位，以使所述声音的至少一部分的频率成分的声像位于接地负荷通过所述驾驶操作而增加的车轮的方向上。
2.根据权利要求1所述的车辆用声音生成装置，其特征在于，
当所述物理量的每单位时间的变化量为规定值以下时，所述声音控制部以所述声像的位置相对于所述驾驶者不向特定的方向偏移的方式设定所述声音的定位。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用声音生成装置，其特征在于，
所述车辆使用包括电动机和/或发动机的旋转动力源而行驶，
所述声音控制部生成包括多个频率的合成音信号，并且以除了所述至少一部分的频率成分以外的频率成分的声像位于所述旋转动力源的方向的方式设定所述声音的定位。
4.根据权利要求3所述的车辆用声音生成装置，其特征在于，
所述至少一部分的频率成分比除了所述至少一部分的频率成分以外的频率成分低频。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆用声音生成装置，其特征在于，
所述车辆使用包括电动机和/或发动机的旋转动力源而行驶，
与所述驾驶操作相关的物理量包括所述旋转动力源的输出转矩，
所述声音控制部基于所述输出转矩的每单位时间的变化量来设定所述车辆的前后方向的所述声音的定位。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆用声音生成装置，其特征在于，
与所述驾驶操作相关的物理量包括所述车辆的转向角，
所述声音控制部基于所述转向角的每单位时间的变化量来设定所述车辆的左右方向的所述声音的定位。
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