JP2013218079A - 模擬音発生装置、模擬音発生方法、プログラム及び媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】より適切な模擬音を発生することができる模擬音発生装置を提供すること。
【解決手段】本発明による模擬音発生装置１は、車両の駆動輪の車軸に発生する車速から変速機特性に基づいてギヤ段を判定するギヤ段判定手段２ａと、車速とギヤ段から内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段２ｂと、駆動力に対応する音色マップを選択する選択手段２ｃと、音色マップと回転数から模擬音を生成する生成手段３と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の走行音を擬似的に発生する模擬音発生装置、模擬音発生方法、プログラム及び媒体に関する。

車両の走行に関する音を模擬した模擬音を発生することは、車両に関連するゲーム機、教育やデモンストレーション用又は設計用のシミュレータにおいて、行われることがある。下記の特許文献１には、あるエンジン回転領域の音を録音して、その音を回転数に応じて模擬することが記載されている。

特許文献１に記載された従来技術においては、アクセル開度信号とシフト位置信号とエンジンの出力特性と、車両の走行抵抗のデータに基づいてエンジン回転速度を計算し、これをエンジン回転速度信号とし、このエンジン回転速度信号に基づいて、模擬音の発生手段の制御を行うことが開示されている。

特許第４０７９５１８号公報

ところが、このような模擬音発生装置においては、エンジン回転数に応じて模擬音を発生しているため、特にハイブリッド車や電気自動車、無段変速機を有する自動車等において、より適切な模擬音を発生することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑み、より適切な模擬音を発生することができる模擬音発生装置、模擬音発生方法、当該方法を実行するプログラム及び当該プログラムを格納、記憶した媒体を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明による模擬音発生装置は、車両の駆動輪の車軸に発生する駆動力と車速から変速機特性に基づいてギヤ段を判定するギヤ段判定手段と、前記車速と前記ギヤ段から内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、前記駆動力に対応する音色マップを選択する選択手段と、前記音色マップと前記回転数から模擬音を生成する生成手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明による模擬音発生方法は、車両の駆動輪の車軸に発生する駆動力と車速から変速機特性に基づいてギヤ段を判定するギヤ段判定ステップと、前記車速と前記ギヤ段から内燃機関の回転数を演算する回転数演算ステップと、前記駆動力に対応する音色マップを選択する選択ステップと、前記音色マップと前記回転数から模擬音を生成する生成ステップと、を含むことを特徴とする。本発明のプログラムは前記模擬音発生方法を実行するプログラムであり、本発明の媒体は前記プログラムを格納した媒体である。

本発明によれば、より適切な模擬音を発生することができる。

本発明に係る実施例の模擬音発生装置１の一実施形態を示すブロック図である。 実施例の模擬音発生装置１に用いられる変速マップの一実施形態を示す模式図である。 実施例の模擬音発生装置１に用いられる音声マップの一実施形態を示す模式図である。 実施例の模擬音発生装置１の制御内容の一実施形態を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施例の模擬音発生装置１は、音声ＥＣＵ２（Electronic Control Unit）と音源ＩＣ３と、Ｄ／Ａコンバータ４、アンプ５と、スピーカ６と、Ａ／Ｄコンバータ７を含んで構成される。なお、本実施例の模擬音発生装置１はハイブリッド車又は電気自動車に搭載される。

音声ＥＣＵ２は例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバス及び入出力インターフェースから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが以下に述べる所定の処理を行うものである。音声ＥＣＵ２は、ギヤ段判定手段２ａ、回転数演算手段２ｂ、選択手段２ｃを構成する。

Ａ／Ｄコンバータ７は、図示しない車速センサからの車速をＡ／Ｄ変換して音声ＥＣＵ２に出力するととともに、図示しないトルクセンサからの車両の駆動輪の車軸に発生する駆動トルクをＡ／Ｄ変換して音声ＥＣＵ２に出力するものである。なお、駆動トルクに換えて駆動力Ｆを用いてもよく、この場合、駆動トルクＴと動荷重半径ＲｄからＦ＝Ｔ／Ｒｄの式により換算して求める。この換算は音声ＥＣＵ２の外部又は内部のいずれで行ってもよい。

音声ＥＣＵ２のギヤ段判定手段２ａは、Ａ／Ｄコンバータ７から入力された駆動トルク又は駆動力と車速から図２に示す変速マップ（変速機特性）に基づいて、車両が通常のエンジン（内燃機関）のみを有して変速機を介して駆動輪を駆動している場合の、仮想の変速機がどのギヤ段を選択しているかを判定し求める。なお、図２中において１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄ、４ｔｈ、５ｔｈは例示的なギヤ段を示し、実線はアップ側、破線はダウン側を示す。つまり、車速の遷移方向が増速か減速かにより、同じ車速であってもギヤ段は異なることを意味する。

次に音声ＥＣＵ２の回転数演算手段２ｂは、車両の仮想のエンジンにおける上記の車速とギヤ比に対応する仮想の回転数Ｎｅを演算する。この回転数Ｎｅは例えば次式により求める。「Ｎｅ＝Ｖ（車速）／Ｉ（タイヤ円周長）×ＩＦ（ファイナルギヤ比）×Ｉｉ（ギヤ比）」。

さらに音声ＥＣＵ２の選択手段２ｃは、駆動トルク又は駆動力が所定値より小さい低中駆動力である場合、駆動力が所定値以上で高駆動力である場合、駆動力がゼロより小さい負駆動力である場合の三つに場合分けを行う。つまり駆動力の正負と大小関係に基づいて場合分けがなされる。選択手段２ｃは、この三つの場合にそれぞれ対応させて、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示す音色マップを選択する。図３（ａ）は低中駆動力である場合の音色マップ１を示し、図３（ｂ）は高駆動力である場合の音色マップ２を示し、図３（ｃ）は負駆動力である場合の音色マップ４を示す。

音源ＩＣ３（生成手段）は音声ＥＣＵ２の選択手段２ｃが選択した三種類のうちいずれかの音声マップと、仮想のエンジンの回転数Ｎｅから各次数（図３中ｏｒｄｅｒ）に対応する周波数を決定して、模擬音信号を生成して、Ｄ／Ａコンバータ４によるＤ／Ａ変換を介してアンプ５を駆動し、アンプ５がこの模擬音信号を増幅した上でスピーカ６を駆動して、模擬音を生成する。

図３（ａ）の音色マップ１では、低中駆動力のときは、主要なエンジン爆発次数は４次までの整数次成分で構成され、完全協和音程で次数間の干渉がないことに対応させている。つまり、音声マップ１により生成される模擬音は、運転者にとって濁り感がなく、高速道路など長時間一定速度で巡航するときや市街地などで大きな駆動トルク（又は駆動力）を必要としない緩加速などには、長時間に亘って聞いていても疲労感には繋がらず、集中力維持の妨げとならない。すなわち音色マップ１により生成される模擬音は、運転者にとってなじみやすい音色でもあり、中立的駆動力状態の車両運動状態に対応する音である。

図３（ｂ）の音色マップ２に示すように、高駆動力のときは、２．５次や３．５次を加え、音圧増加と不協和音程による音響的な干渉により、変調感や変動感を伴い、高い駆動力による高い加速力が発揮される場面で、内燃機関の流入空気量の増加と内燃機関の上限付近の仕事状態に対応する模擬音が生成される。

また図３（ｃ）の音色マップ４に示すように、マイナス駆動時は、低中駆動力次の次数成分を簡素化（成分を低減）し、音圧は低下させ、減速時に内燃機関が仕事をしておらず、燃焼圧が低く、車両の慣性により駆動輪側から回されている状態に対応する非能動的状態に対応する模擬音が生成される。

本実施例では三つの音色マップ間で、少なくとも一つ以上の次数成分は共通とすることで、駆動トルク（駆動力）変化を聴覚で運転者に認識させながらも、一台の車両から発生する音として、音色に一連性と統一感を醸成している。また、高速域では、空力騒音が車速の二乗に比例して大きくなるので、同一の内燃機関相当の回転数でも音量をこれに併せて増大させる補正も行う。

さらに、本実施例の模擬音発生装置１の制御内容を図４のフローチャートに基づき説明する。ステップＳ１において、音声ＥＣＵ２は車速に関する情報を検知し、ステップＳ２において駆動トルク又は駆動力を検知する。続いて音声ＥＣＵ２のギヤ段判定手段２ａは、図２に示した変速マップと駆動トルク又は駆動力に基づいて、仮想のギヤ段がいずれであるかを判定する。

ステップＳ４において、音声ＥＣＵ２の回転数演算手段２ｂは上述した計算式に基づいて仮想の内燃機関の回転数を演算し、ステップＳ５において、音声ＥＣＵ２の選択手段２ｃは、駆動トルクと所定値との比較に基づく大小関係及び正負に基づいて、駆動力が低中駆動力であれば音色マップ１を選択し、高駆動力であれば音色マップ２を選択し、負駆動力であれば、音色マップ４を選択する、音色判定を行う。ステップＳ６において、音源ＩＣ３は選択された音色マップを読み出して、音色マップと回転数に基づいて疑似音（模擬音）を発生し、ステップＳ７に示すように音量補正を行った後、ステップＳ８に示すように、音源ＩＣ３はアンプ５とスピーカ６を駆動して模擬音を出力する。

以上述べた制御により実現される本実施例により、本発明の模擬音発生方法が実行される。本実施例によれば、以下の作用効果を得ることができる。本実施例の前提となるハイブリッド車においては、駆動力（駆動トルク）を内燃機関とモータにより発生させるため、実際の内燃機関の回転数に同期させた疑似音を発生させると、音程の上昇・下降と、視覚により運転者が感じる車両の速度変化や前庭器官で知覚する加速度等の車両運動状態との関係に著しい不自然さが生じる。本実施例ではこの不自然さを駆動力と車速に対応させた仮想のギヤ段による内燃機関の回転数に同期させた疑似音を発生することで解消することができる。

また本実施例のもう一つの前提である電気自動車においても、広い速度範囲をギヤ段を有する変速機構を持たずにカバーするためやはりモータの回転上昇に伴う音と車両運動状態（加速や定常走行）が一致せず不自然さが生じる。本実施例では電気自動車におけるこの不自然さも仮想の内燃機関の回転数に同期させた疑似音を発生することで解消することができる。

さらに双方の前提において、減速時においてはモータによる回生発電に伴うモータ音が不連続に高い周波数で発生し、駆動トルク（駆動力）の変化を運転者に連続的に情報伝達する本システムの音が、運転者の安心、安全感にも寄与する。本実施例によればこの意味においてもモータ音の急激な変化を招くことを疑似音の発生により防止することができる。

加えてアクセルペダル等の入力手段による操作量により要求駆動力が定まることに対して、駆動輪の車軸に発生する駆動力は、モータ駆動用の二次電池の充電状態（ＳＯＣ）や温度による影響を受け、アクセルペダル等の操作量とは必ずしも一致しない。また、近年では駆動力とアクセルペダル等の操作量との関係を動力モードスイッチによって変化させる制御も存在し、この不一致の傾向が強まっている。本実施例ではハイブリッド車及び電気自動車におけるこの不一致による不自然さも駆動力（駆動トルク）と車速に対応させた仮想ギヤ段による内燃機関の回転数に同期させた疑似音を発生することで解消することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。特に駆動輪の車軸に発生する駆動力の検出態様、推定態様は他の手法によるものとしてもよい。又駆動力の大小関係による場合分けは実施例よりも細分化することもできる。

本発明は、走行中の車両の走行音を模擬的に発生する模擬音発生装置に関するものであり、特にはハイブリッド車や電気自動車、無段変速機を有する自動車において車速及び駆動力に応じた模擬音を発生することができ、運転者の駆動系に対する操作のフィードバックや車両の運動状態（加減速や定常走行）の把握を、音によって促進するものである。従って本発明は、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。

１ 模擬音発生装置
２ 音声ＥＣＵ
２ａ ギヤ段判定手段
２ｂ 回転数演算手段
２ｃ 選択手段
３ 音源ＩＣ（生成手段）
４ Ｄ／Ａコンバータ
５ アンプ
６ スピーカ
７ Ａ／Ｄコンバータ

Claims (4)

1. 車両の駆動輪の車軸に発生する駆動力と車速から変速機特性に基づいてギヤ段を判定するギヤ段判定手段と、前記車速と前記ギヤ段から内燃機関の回転数を演算する回転数演算手段と、前記駆動力に対応する音色マップを選択する選択手段と、前記音色マップと前記回転数から模擬音を生成する生成手段と、を含むことを特徴とする模擬音発生装置。
2. 車両の駆動輪の車軸に発生する駆動力と車速から変速機特性に基づいてギヤ段を判定するギヤ段判定ステップと、前記車速と前記ギヤ段から内燃機関の回転数を演算する回転数演算ステップと、前記駆動力に対応する音色マップを選択する選択ステップと、前記音色マップと前記回転数から模擬音を生成する生成ステップと、を含むことを特徴とする模擬音発生方法。
3. 請求項２に記載の模擬音発生方法を実行するプログラム。
4. 請求項３に記載のプログラムを格納した媒体。

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