JP2018075895A - 車両用警報音発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両周囲における警報音の音圧の低減を抑制する車両用警報音発生装置を提供する。【解決手段】車両用警報音発生装置は、開口を有するフロントフェイシアの内側において、車幅方向に所定の距離を有して互いに対向して配置された２つのスピーカと、所定の警報音を２つのスピーカそれぞれに出力させるコントローラとを備え、２つのスピーカは、それぞれ車両の前方側を向く。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用警報音発生装置に関する。

特許文献１は、音響放射面が互いに反対方向になるように設置された２つのスピーカから互いに逆位相の音波を放射して、音圧にダイポール指向特性を付与することにより、車外の音量を確保しつつ車内の音量を低減する技術を開示する。

特開平１０−２９０４９９号公報

しかしながら、音響放射面が互いに反対方向となる２つのスピーカを車両内に設置して、車両周囲の歩行者等に警報音を伝える場合、車両の外面を構成する部材が障害となり、警報音の音圧が低減する可能性がある。

本発明は、上記問題点を鑑み、車両周囲における警報音の音圧の低減を抑制する車両用警報音発生装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る車両用警報音発生装置は、開口を有するフロントフェイシアの内側において、車幅方向に所定の距離を有して互いに対向して配置された２つのスピーカを備え、２つのスピーカは、それぞれ車両の前方側を向く。

本発明の一態様によれば、車両の周囲における警報音の音圧の低減を抑制する車両用警報音発生装置を提供できる。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用警報音発生装置が搭載された車両を説明する模式的な上面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る車両用警報音発生装置のスピーカの配置例を説明する、車両のフロントフェイシアを取り除いた状態の正面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る車両用警報音発生装置の基本的な構成を説明するブロック図である。 図４は、本発明の実施形態に係る車両用警報音発生装置の設計のために設定された評価点の位置を示す図である。 図５は、複数の周波数毎の、スピーカ間の距離と音圧レベルとの特性を示す図である。 図６は、スピーカ間の距離が５０ｍｍのときの音圧分布を示す図である。 図７は、スピーカ間の距離が３４０ｍｍのときの音圧分布を示す図である。 図８は、周波数毎の最適な位相差を示すシミュレーション結果である。 図９は、本実施形態に係る車両用警報音発生装置による車室内の音圧低減の効果を説明する図である。 図１０は、スピーカのレイアウトによる車外の音圧レベルの差を説明する図である。 図１１は、背面合わせとなるスピーカのレイアウトを説明する模式的な図である。 図１２は、本実施形態に係る車両用警報音発生装置のスピーカのレイアウトを説明する模式的な図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。

（車両用警報音発生装置）
図１は、本発明の実施形態に係る車両用警報音発生装置が搭載された車両１の上面図である。本実施形態に係る車両用警報音発生装置は、例えば、内燃機関により駆動する車両に比べて静粛な電気自動車等の車両１に搭載され、周囲に存在する歩行者等の対象に車両１の接近を報知するために警報音を出力する。

図１に示すように、本実施形態に係る車両用警報音発生装置は、車両１の内側に搭載された２つのスピーカ２ａ，２ｂと、所定の警報音を２つのスピーカ２ａ，２ｂそれぞれに出力させるコントローラ３０とを備える。スピーカ２ａ，２ｂは、フロントグリル１１による開口を有するフロントフェイシア１０の内側において、車幅方向（Ｘ軸方向）に所定の距離Ｄを有して互いに対向して配置される。スピーカ２ａ，２ｂは、それぞれ車両１の前方側を向くように設置される。フロントグリル１１による開口は、車幅方向における中央部に形成される。

スピーカ２ａ，２ｂの向きは、スピーカ２ａ，２ｂの指向性により決定される。一般的に、スピーカ２ａ，２ｂから出力される音の音圧は、スピーカ２ａ，２ｂの各音響放出面２１ａ，２１ｂの中心を通る法線方向において最大となる。即ち、スピーカ２ａ，２ｂの各音響放出面２１ａ，２１ｂの中心を通り、音圧が最大となる位置を示す中心軸Ｐａ，Ｐｂを、スピーカ２ａ，２ｂの向きと定義することができる。

中心軸Ｐａ，Ｐｂは、各音響放出面２１ａ，２１ｂから音の放出方向に延伸する。スピーカ２ａ，２ｂは、例えば、中心軸Ｐａ，Ｐｂが、水平面（Ｘ−Ｙ平面）にそれぞれ沿い、車両１の車幅方向における中心において互いに交わるように、車両１に設置される。即ち、スピーカ２ａ，２ｂは、それぞれ車両１の車幅方向の中心における１点を向く。

フロントフェイシア１０は、車両１の正面から視認可能な車両１の前端部を構成する部材からなる。フロントフェイシア１０は、例えば、車両１のフロントグリル１１とフロントバンパー１２とからなる。スピーカ２ａ，２ｂは、フロントグリル１１の開口との間に他の部材が存在しないように、車両１の車室１６と分離されたエンジンルーム１５内の前端部に配置される。

図２は、車両１のフロントフェイシア１０を取り外した状態の車両１の正面図の一部を図示した一例である。スピーカ２ａ，２ｂは、例えば、ラジエータコア１３の前方に配置されることにより、フロントグリル１１の開口を介して、車両１の外側に直接的に音を発することができる。スピーカ２ａ，２ｂは、互いの間に所定の距離Ｄを有するように、例えばバンパーレインフォース１４に設置される。スピーカ２ａ，２ｂは、専用のステー等によりエンジンルーム１５内の前端部に設置されてもよい。

図３に示すように、本実施形態に係る車両用警報音発生装置は、音源ファイル３１ａ，３１ｂと、位相制御フィルタ３２ａ，３２ｂと、アンプ３３ａ，３３ｂとを更に備える。音源ファイル３１ａ，３１ｂは、所定の警報音が記録された同一の音声データである。音源ファイル３１ａ，３１ｂは、半導体メモリ等の記憶装置に記憶される。所定の警報音は、周囲環境の雑音や可聴域の差異を考慮して、歩行者等の対象が認識可能なように、所定の複数の周波数を有する。コントローラ３０は、所定の警報音を２つのスピーカ２ａ，２ｂそれぞれに出力させるために、位相制御フィルタ３２ａ，３２ｂとアンプ３３ａ，３３ｂとを制御する制御回路である。

位相制御フィルタ３２ａ，３２ｂは、コントローラ３０による制御に応じて、スピーカ２ａ，２ｂがそれぞれ出力する警報音の位相差を制御する。位相制御フィルタ３２ａ，３２ｂは、警報音の少なくとも所定の閾値未満の周波数領域（低周波領域）の位相差が逆位相側となるように、音源ファイル３１ａ，３１ｂから取得される音声信号の位相特性を調整するフィルタ回路である。低周波領域は、例えば、１ｋＨｚ未満の領域である。なお、逆位相側とは、位相差が概ね９０°〜２７０°であることを意味し、代表的には１８０°であることを意味する。

アンプ３３ａ，３３ｂは、コントローラ３０により制御に応じて、位相制御フィルタ３２ａ，３２ｂにより位相が制御された各音声信号を、互いに等しい振幅を有するように増幅してスピーカ２ａ，２ｂに出力する。これにより、スピーカ２ａ，２ｂは、互いの間に所定の位相差を有する警報音をそれぞれ出力する。

図４に示すように、スピーカ２ａ，２ｂ間の距離Ｄは、車幅方向における車両１の外側に設定された評価点Ｈａ，Ｈｂにおいて、所定の閾値未満の周波数領域（低周波領域）の、所定の複数の周波数の各音圧が最大となるときのスピーカ２ａ，２ｂ間の各距離に基づいて決定される。評価点Ｈａ，Ｈｂは、車幅方向において車両１の前端部の中心から所定の距離Ｑの位置に設定される。距離Ｑは、例えば２ｍである。スピーカ２ａ，２ｂ間の中点、評価点Ｈａ，Ｈｂの中点は、それぞれ、車両１の車幅方向における中心Ｃに位置する。

図５は、２つのスピーカ２ａ，２ｂ間の距離Ｄを所定値まで増加させたときに評価点Ｈａ，Ｈｂにおける音圧が最大となる音圧レベルを０ｄＢとして、複数の周波数毎の、距離Ｄと音圧レベルとの特性を示すシミュレーション結果である。複数の周波数は、２８５Ｈｚ（中心周波数３１５Ｈｚの１／３オクターブバンド下限）、３１５Ｈｚ、４００Ｈｚ、５００Ｈｚ、５６５ｋＨｚ（中心周波数５００Ｈｚの１／３オクターブバンド上限）である。距離Ｄは、所定の複数の周波数全てにおいて、音圧レベルが所定値以上となるように決定されればよい。

図５に示すように、複数の周波数の各音圧が最大となる各距離Ｄは、概ね３００ｍｍ〜５００ｍｍの間である。よって、複数の周波数を有する警報音の音圧は、距離Ｄが３００ｍｍ〜５００ｍｍのときに最大近くになるため、スピーカ２ａ，２ｂ間の距離Ｄは、３００ｍｍ〜５００ｍｍの間に決定されればよい。

図６は、距離Ｄが５０ｍｍ、周波数が３１５Ｈｚのときの音圧の分布を、スピーカ２ａ，２ｂ間の中点を原点として示すシミュレーション結果である。点Ｅａ，Ｅｂは、それぞれスピーカ２ａ，２ｂの位置に対応する。点Ｅａ，Ｅｂからそれぞれ出力される３１５Ｈｚの音は、互いに逆位相（位相差が１８０°）であるため、点Ｅａ，Ｅｂの二等分線（Ｘ＝０）において互いに打ち消し合うことが分かる。よって、例えば車両１がＸ＝−１〜１、Ｙ＝０〜４の領域を占める場合、スピーカ２ａ，２ｂによる車室内の音圧が著しく低減される。

図７は、距離Ｄが３４０ｍｍ、周波数が３１５Ｈｚのときの音圧の分布を、スピーカ２ａ，２ｂ間の中点を原点として示すシミュレーション結果である。図６と同様に、点Ｅａ，Ｅｂからそれぞれ出力される３１５Ｈｚの音は、互いに逆位相（位相差が１８０°）であるため、点Ｅａ，Ｅｂの二等分線（Ｘ＝０）において互いに打ち消し合う。但し、距離Ｄが３４０ｍｍ場合、距離Ｄが５０ｍｍの場合に比べて、評価点Ｈａ，Ｈｂにおける音圧が大きくなっている。よって、歩行者等の対象を想定した位置における警報音の音圧が増加される。

このように、低周波領域の複数の周波数の位相差が逆位相側となるように警報音を出力するスピーカ２ａ，２ｂ間の距離Ｄを、評価点Ｈａ，Ｈｂにおける周波数毎の音圧に基づいて決定することにより、車室内における音圧を低減しつつ、車外における音圧を増加させることができる。

車室内の音圧を更に低減するために、スピーカ２ａ，２ｂからそれぞれ出力される警報音は、周波数毎に異なる位相差を有するようにしてもよい。周波数毎の位相差は、例えば、図４に示すように、車外の評価点Ｈａ，Ｈｂ（車外評価点Ｈ）における音圧と、車内の評価点Ｇａ１，Ｇａ２，Ｇｂ１，Ｇｂ２（車内評価点Ｇ）における音圧との差に基づいて決定することができる。評価点Ｇａ１，Ｇａ２，Ｇｂ１，Ｇｂ２は、例えば、運転席及び助手席に座る各乗員の両耳の位置を想定した点である。

スピーカ２ａ，２ｂからそれぞれ出力される警報音の音圧は、車外評価点Ｈにおいて大きく、車内評価点Ｇにおいて小さくなることが望ましい。即ち、車外評価点Ｈにおける音圧と車内評価点Ｇにおける音圧との差が最大となることが望ましい。また、車外評価点Ｈにおける音圧と車内評価点Ｇにおける音圧との差が最大となるときの位相差は、周波数毎に異なる。

この為、所定の各周波数について、車外評価点Ｈにおける音圧と車内評価点Ｇにおける音圧との差が最大となるときの位相差をシミュレーションにより求めることにより、周波数毎の最適な位相差を決定することができる。シミュレーションは、例えば、各周波数について、左側のスピーカ２ａから出力される警報音の位相を固定して、右側のスピーカ２ｂから出力される警報音の位相を０°から３６０°まで１°ずつ変化させ、音圧の差が最大となる位相差を求めればよい。また、音響の伝達関数は、実際の車両を用いた実験により決定されればよい。

図８は、周波数毎の最適な位相差を示すシミュレーション結果の一例である。即ち、曲線Ｍは、低周波領域の所定の周波数毎の、車外評価点Ｈにおける音圧と車内評価点Ｇにおける音圧との差が最大となる位相差を示す。図８に示すように、低周波領域の周波数毎の最適な位相差は、概ね逆位相側（９０°〜２７０°）である。

コントローラ３０は、車外の音圧と車内の音圧との差が最大となるように決定された、周波数毎に異なる位相差を有するように、警報音を２つのスピーカ２ａ，２ｂそれぞれに出力させる。例えば、コントローラ３０は、スピーカ２ａ，２ｂ間の周波数毎の位相差が図８に示すような特性となるように、位相制御フィルタ３２ｂを制御することにより、右側のスピーカ２ｂから出力される警報音の位相を周波数毎に調整する。

図９は、本実施形態に係る車両用警報音発生装置による車室内の音圧低減の効果を説明する図である。図９は、３１５Ｈｚ、４００Ｈｚ、５００Ｈｚの各周波数について、左右のスピーカ２ａ，２ｂが同位相のときの音圧レベルＳ１、逆位相のときの音圧レベルＳ２、周波数毎に最適な位相差となるように位相を調整したときの音圧レベルＳ３を示す。図９において、音圧レベルＳ１〜Ｓ３は、車外評価点Ｈにおける音圧を基準とする。周波数毎に最適な位相差となるように位相を制御したときの音圧レベルＳ３は、他と比べて車室内における警報音の音圧を低減できていることが分かる。

図１０は、本実施形態に係る車両用警報音発生装置のスピーカ２ａ，２ｂのレイアウトによる車外の音圧増加の効果を説明する図である。音圧レベルＬ１は、図１１に示すように、仮に、スピーカ２ａ，２ｂが互いに背面合わせとなるように配置された状態での評価点Ｈａ，Ｈｂにおける音圧のレベルを示す。音圧レベルＬ２は、図１２に示すように、本実施形態に係る車両用警報音発生装置のスピーカ２ａ，２ｂのレイアウトでの評価点Ｈａ，Ｈｂにおける音圧のレベルを示す。音圧レベルＬ１，Ｌ２は、同一の基準を有する。

図１１に示すように、スピーカ２ａ，２ｂから評価点Ｈａ，Ｈｂまでの間に、バンパーやアウターパネル等の車両１の外面を構成する部材が存在すると、特に高周波領域（１ｋＨｚ以上）の音が大きく減衰してしまう。これに対して、図１２に示すように、本実施形態に係る車両用警報音発生装置のスピーカ２ａ，２ｂのレイアウトでは、スピーカ２ａ，２ｂから出力された警報音が、フロントフェイシア１０の開口を介して直接的に評価点Ｈａ，Ｈｂに到達することができる。

この為、図１０に示すように、特に高周波領域において、本実施形態に係る車両用警報音発生装置のスピーカ２ａ，２ｂのレイアウトによる音圧レベルＬ２の方が音圧レベルＬ１よりも大きくなっている。よって、本実施形態に係る車両用警報音発生装置は、評価点Ｈａ，Ｈｂにおける警報音の音圧低減を抑制することができる。なお、図１０に示すように、低周波領域の音圧レベルは、低周波領域の音波の波長が長いため、図１１のようにスピーカ２ａ，２ｂと評価点Ｈａ，Ｈｂとの間に物体が存在する場合であっても影響が少なく、多く減衰することがない。

以上のように、本実施形態に係る車両用警報音発生装置によれば、２つのスピーカ２ａ，２ｂが、開口を有するフロントフェイシア１０の内側において、車幅方向に所定の距離Ｄを有して互いに対向して配置される。更に、２つのスピーカ２ａ，２ｂは、それぞれ車両１の前方側を向く。これにより、スピーカ２ａ，２ｂと、歩行者等の対象の位置を想定した評価点Ｈａ，Ｈｂとの間に障害物がなくなるため、高周波領域の音であっても、減衰を低減し、直接的に車両１の左右方向に位置する歩行者等に伝えることができる。

また、本実施形態に係る車両用警報音発生装置によれば、スピーカ２ａ，２ｂを車両１の内側に搭載することができるため、従来の車両１の外観を変更することなく、車両１から警報音を発することができる。

また、本実施形態に係る車両用警報音発生装置によれば、所定の閾値未満の周波数領域の位相差が逆位相側となるように、スピーカ２ａ，２ｂそれぞれから警報音を出力する。これにより、車室内の音圧増加を抑制しつつ、評価点Ｈａ，Ｈｂにおける音圧を、スピーカ２ａ，２ｂから同位相の警報音を発する場合の音圧と同程度まで増加させることができる。よって、評価点Ｈａ，Ｈｂにおける所定の音圧を実現するためのスピーカ２ａ，２ｂのサイズを従来よりも低減することができ、設置空間が限定されるエンジンルーム１５内を効率良く使用することができる。

また、仮にスピーカ２ａ，２ｂが互いに隣接する場合、低周波領域の音波は、波長が長く、距離に対する依存性が低いため、スピーカ２ａ，２ｂから逆位相の音波を出力すると、全方位において音圧レベルが低減してしまう。本実施形態に係る車両用警報音発生装置によれば、スピーカ２ａ，２ｂが所定の距離Ｄを有して配置されるため、所定の評価点Ｈａ，Ｈｂにおける音圧低減を抑制することができる。

また、本実施形態に係る車両用警報音発生装置によれば、コントローラ３０が、車外の音圧と車室内の音圧との差が最大となるように決定された、周波数毎に異なる位相差を有するように、警報音をスピーカ２ａ，２ｂそれぞれに出力させる。これにより、車室内における音圧を更に低減することができる。

また、本実施形態に係る車両用警報音発生装置によれば、スピーカ２ａ，２ｂ間の距離Ｄが、車外の評価点Ｈａ，Ｈｂにおいて、低周波領域の所定の複数の各音圧が最大となるときのスピーカ２ａ，２ｂ間の各距離に基づいて決定される。これにより、周囲環境の雑音や可聴域の差異を考慮して決定された警報音の、車外の評価点Ｈａ，Ｈｂにおける音圧を増加させることができため、より確実に歩行者等の対象に警報音を伝えることができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、既に述べた実施形態において、スピーカ２ａ，２ｂは、厳密に車両１の前方側を向く必要はない。スピーカ２ａ，２ｂは、各音響放出面２１ａ，２１ｂから出力された高周波領域の音波が、直接的に評価点Ｈａ，Ｈｂに到達するような角度で設置されればよい。高周波領域の音波は、概ね３０°程度の指向性を有するため、警報音の周波数特性やグリルの開口とスピーカ２ａ，２ｂとの位置関係を考慮して、スピーカ２ａ，２ｂの向きを決定すればよい。スピーカ２ａ，２ｂの向き（中心軸Ｐａ，Ｐｂの向き）は、車幅方向に対する角度が０°〜３０°程度であればよい。

上述の実施の形態に記載される各機能は、１または複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理回路は、また、記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や回路部品等の装置を含むようにしてもよい。

上記の他、上記の実施形態において説明される各構成を任意に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１ 車両
２ａ，２ｂ スピーカ
１０ フロントフェイシア
１１ フロントグリル（フロントフェイシア）
１２ フロントバンパー（フロントフェイシア）
３０ コントローラ
Ｄ 距離

Claims (4)

1. 開口を有するフロントフェイシアの内側において、車幅方向に所定の距離を有して互いに対向して配置された２つのスピーカと、
   所定の警報音を前記２つのスピーカそれぞれに出力させるコントローラとを備え、
   前記２つのスピーカは、それぞれ車両の前方側を向くことを特徴とする車両用警報音発生装置。
2. 前記コントローラは、所定の閾値未満の周波数領域の位相差が逆位相側となるように、前記警報音を前記２つのスピーカそれぞれに出力させることを特徴とする請求項１に記載の車両用警報音発生装置。
3. 前記コントローラは、車外の音圧と車室内の音圧との差が最大となるように決定された、前記周波数領域の所定の複数の周波数毎に異なる位相差を有するように、前記警報音を前記２つのスピーカそれぞれに出力させることを特徴とする請求項２に記載の車両用警報音発生装置。
4. 前記所定の距離は、前記車幅方向における前記車両の外側に設定された評価点において、前記周波数領域の所定の複数の周波数の各音圧が最大となるときの前記２つのスピーカ間の各距離に基づいて決定されることを特徴とする請求項２に記載の車両用警報音発生装置。