JP2021032972A - 車両用音生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバに車両の加速の力強さを容易に認識させて、正確なアクセル操作を促進することができる車両用音生成装置を提供する。【解決手段】電動モータ３を動力源として走行する車両２に搭載された車両用音生成装置１であって、モータ回転数Ｒに応じた複数の周波数ｆ１〜ｆ９を設定し、複数の周波数の音を含む合成音ＳＣを表す合成音信号ＳSを生成する音制御装置１０と、音制御装置１０が生成した合成音信号ＳSに基づいて、合成音ＳＣを出力するスピーカ２０とを備え、音制御装置１０は、モータトルク値Ｔの増大に応じて、合成音ＳＣの周波数範囲内において、高周波数帯の音の出力の増大量と比べて、低周波数帯の音の出力の増大量を大きく設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用音生成装置に係り、特に車両走行中に所定の音を出力する車両用音生成装置に関する。

従来、電動モータによって駆動される電動車両（例えば、電動二輪車）において、モータ回転数に応じて所定の周波数の音をドライバに向けて出力する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の電動車両では、モータ回転数が大きいほど、高い周波数の音が発生されるようになっている。詳しくは、特許文献１では、モータ回転数の高速域よりも低速域において、モータ回転数の変化に対する周波数の変化率が大きく設定されている。これにより、特許文献１では、ドライバに対して提供した音の周波数の変化により、車両の挙動（車速）をドライバに伝達するようになっている。

特開２０１７−６２３２０号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ドライバは、発生する音に基づいて、動力源である電動モータの変化、具体的には、車両の加速の力強さ（モータトルク）を認識することができなかった。このため、特許文献１の技術では、走行中に発生する音とドライバの行うアクセル操作との間に、ドライバが違和感を覚え易いという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ドライバに車両の加速の力強さを容易に認識させて、正確なアクセル操作を促進することができる車両用音生成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は、電動モータを動力源として走行する車両に搭載された車両用音生成装置であって、電動モータのモータ回転数に応じた複数の周波数を設定し、複数の周波数の音を含む合成音を表す合成音信号を生成する音制御部と、音制御部が生成した合成音信号に基づいて、合成音を出力する音出力部と、を備え、音制御部は、電動モータのモータトルク値の増大に応じて、合成音の周波数範囲内において、高周波数帯の音の出力の増大量と比べて、低周波数帯の音の出力の増大量を大きく設定することを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、ドライバが車両を加速させるためにアクセル操作を行ったとき、合成音の高音域の音よりも低音域の音の方が、音圧レベルの増加量が大きくなる。よって、本発明では、ドライバがアクセルを踏み込んだとき、そのフィードバックとして、低音側が増強された合成音が音出力部から出力される。そして、低音側が増強された合成音により、ドライバはアクセル操作に応じた車両の加速の力強さを容易に認識することが可能であり、ドライバによる正確なアクセル操作が促進される。

また、本発明において好ましくは、音制御部は、電動モータのモータトルク値の増大に応じて、低周波数帯に含まれる少なくとも１つの特定の周波数の音の出力の増大量を、高周波数帯に含まれる周波数の音の出力の増大量よりも大きくする。
このように構成された本発明によれば、合成音の周波数範囲内において、相対的に低い周波数帯の少なくとも１つの特定の周波数についての音が、相対的に高い周波数帯の音よりも大きく増大されるので、合成音の低音域の音を増強することができる。

また、本発明において好ましくは、少なくとも１つの特定の周波数の音の出力は、電動モータのモータトルク値の増大に応じて、車両内でドライバが認識できない出力レベルからドライバが認識可能な出力レベルに増大される。
このように構成された本発明によれば、モータトルク値の増大に応じて、人間の可聴音圧レベルを考慮すると、低周波数帯に新たな周波数の音が実質的に加えられることになる。このため、本発明では、低周波数帯における音圧レベルが増大されると共に、低周波数帯において周波数密度がより高められた音が生成されるので、合成音の低音域の音を増強することができる。

また、本発明において好ましくは、少なくとも１つの特定の周波数は、複数の周波数の他の少なくとも１つの周波数と和音の関係にある。
このように構成された本発明によれば、モータトルク値の増大時に出力される合成音が、比較的高い協和度を有し、まとまりのある複数の音（和音）として人間の耳に響く。これにより、ドライバは、アクセル操作時に違和感の少ない合成音をフィードバックとして受け取ることができる。

また、本発明において好ましくは、音制御部は、電動モータのモータ回転数に比例するように複数の周波数の各々の周波数を設定し、音制御部は、複数の周波数のうちいずれかの周波数が所定の周波数閾値を超える場合、所定の周波数閾値を超える周波数の音の出力を低減する。
このように構成された本発明によれば、モータ回転数の増大とともに合成音を構成する音の周波数が増加することによってドライバは車両の加速を認識することができるが、周波数が高くなり過ぎた音は、人間の耳に耳障りとなる。そこで、本発明では、所定の周波数閾値を超える周波数の音は、その出力が低減される。すなわち、モータ回転数が増大していくと、最も高い周波数から低い周波数に向けて、特定の周波数の音の出力が順番に低減されていく。このとき、モータ回転数の増大に応じて、最も高い周波数の音の出力が低減されるにもかかわらず、ドライバの耳には、無限音階の錯覚と同様に、合成音の周波数が全体として増加し続けていくように聞こえる。このため、本発明では、ドライバは、耳障りな高周波音を聞くことなく、モータ回転数の増大とともに耳で感じる周波数増加により、車両の加速を認識することができる。

また、本発明において好ましくは、複数の周波数は、少なくとも１つの不協和音周波数を含み、この不協和音周波数は、複数の周波数の他の周波数と不協和音の関係にあり、音制御部は、電動モータのモータ回転数が所定の回転数閾値を超えたとき、不協和音周波数の音の出力を増大させる。
このように構成された本発明によれば、不協和音周波数の音が合成音の他の周波数の音と不協和音の関係にある。このため、不協和音周波数の音の出力が増大されると、この音と他の音との間のうねりが大きくなる。このとき、ドライバは、うねりの存在により合成音に違和感（例えば、合成音が調和していない）を感知することができる。よって、ドライバは、この違和感により、所定の回転数閾値よりも高いモータ回転領域で、車両が走行していることを認識することができる。一般に、電動車両では、モータ回転数が高い高回転領域では、モータトルクが小さくなる。よって、ドライバは、合成音の音質の変化（うねり）により、車両のさらなる加速を得るためには、より大きなアクセルの踏み込み量が必要であることを容易に認識可能である。

本発明の車両用音生成装置によれば、ドライバに車両の加速の力強さを容易に認識させて、正確なアクセル操作を促進することができる。

本発明の実施形態の車両用音生成装置の説明図である。 本発明の実施形態の車両用音生成装置の構成図である。 本発明の実施形態の音生成処理のフローチャートである。 本発明の実施形態のモータ回転数と音量との関係を示す第１音圧設定マップである。 本発明の実施形態のモータトルク値と音量の増加量との関係を示す第２音圧設定マップである。 ２つの周波数の音（基本周波数と他の周波数）の間の協和度を示す公知のグラフである。 本発明の実施形態の車両用音生成装置における低モータトルク時におけるモータ回転数と合成音の各周波数の関係を示す説明図である。 本発明の実施形態の車両用音生成装置における高モータトルク時におけるモータ回転数と合成音の各周波数の関係を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず、図１及び図２を参照して、本発明の車両用音生成装置の構成を説明する。図１は車両用音生成装置の説明図、図２は車両用音生成装置の構成図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の車両用音生成装置１は、車両２に搭載された音制御装置１０と、車室内のドライバに対して所定の音を出力するスピーカ２０と、車両２の状態を検出する各種センサ群３０とを備えている。

車両２は、駆動力としての電動モータ３を備えた電動車両（ＥＶ）である。車両２は、内燃機関（ガソリンエンジン等）を備えていないため、走行中にいわゆるエンジン音が生じない。電動モータ３は作動音を生じるが、モータ作動音は、エンジン音に比べて小さい。このため、車内のドライバは、モータ作動音をほとんど認識することができない。本実施形態では、ドライバが電動モータ３の作動状況を把握することができるように、車両用音生成装置１が、電動モータ３の作動状況に応じた音を発生するように構成されている。なお、本実施形態では、車両２は、内燃機関を備えていないが、これに限らず、車両２は、内燃機関と電動モータの両方を備えたハイブリッド車であってもよい。

音制御装置１０は、プロセッサ，各種プログラムを記憶するメモリ（記憶部１４），データ入出力装置等を備えたコンピュータ装置である。音制御装置１０は、車内通信回線を介して、他の車載装置と通信可能に接続されている。音制御装置１０は、センサ群３０からの車両情報に基づいて、プロセッサがプログラムを実行することにより、スピーカ２０に対して、音信号を出力するように構成されている。その際、音制御装置１０のプロセッサは、以下に説明するように、モータ回転数検出部１１、モータトルク検出部１２、制御部１３として機能する。

スピーカ２０は、増幅器（アンプ）を備えた音出力部である。スピーカ２０は、音制御装置１０から音信号を受け取り、音信号を所定の増幅率で増幅して、音信号に基づく音を出力する。なお、スピーカ２０は、車室内に設けられていなくてもよく、スピーカ２０が発生する音をドライバが認識することができればよい。

センサ群３０は、電動モータ３のモータ回転数を検出するモータ回転数センサ３１と、車両２の車速を検出する車速センサ３２と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３３と、電動モータ３を制御するＥＣＵ３４を含む。これらセンサ群３０は、車内通信回線を通して、検出した車両情報を示す信号を送信する。音制御装置１０は、車内通信回線を介して、センサ群３０から各種の車両情報信号を受け取ることができる。

車両情報信号は、モータ回転数信号Ｓ_R、車速信号Ｓ_V、アクセル開度信号Ｓ_A、モータトルク値信号Ｓ_Tを含む。音制御装置１０（プロセッサ）は、モータ回転数検出部１１として、モータ回転数信号Ｓ_Rからモータ回転数Ｒを読み取り、モータトルク検出部１２として、モータトルク値信号Ｓ_Tからモータトルク値Ｔを読み取る。モータトルク値Ｔは、電動モータ３への要求モータトルク値（又は、目標モータトルク値）である。

ＥＣＵ３４は、音制御装置１０と同様にプロセッサ，各種プログラムを記憶するメモリ，データ入出力装置等を備えたコンピュータ装置である。ＥＣＵ３４は、車内通信回線を介して、車速信号Ｓ_V、アクセル開度信号Ｓ_A、その他信号を受け取る。ＥＣＵ３４は、アクセル開度及び変速段等（又はアクセル開度及びその変化率（アクセルの踏み込み速さ）並びに変速段等）と目標加速度との関係を規定する加速度特性マップ（ＥＣＵ３４のメモリに記憶されている）を用いて、現在のアクセル開度等から、目標加速度を計算する。さらに、ＥＣＵ３４は、目標加速度を実現するための要求モータトルク値（又は、目標モータトルク値）を算出する。

なお、本実施形態では、モータトルク値Ｔが、電動モータ３への要求モータトルク値であるが、これに限らず、電動モータ３が実際に出力している実モータトルク値であってもよい。しかしながら、実モータトルク値よりも要求モータトルク値を用いる方が、ドライバのアクセル操作に対して、より迅速に音出力をドライバに提供することができるので、運転の操作性の向上に対するより大きな貢献が期待できる。この点において、実モータトルク値よりも要求モータトルク値を用いる方が好ましい。

また、本実施形態では、音制御装置１０は、ＥＣＵ３４からモータトルク値Ｔを受け取っているが、これに限らず、上述のように音制御装置１０が、加速度特性マップ等を用いて、アクセル開度等からモータトルク値Ｔを計算してもよい。

次に、図３〜図５を参照して、本実施形態の車両用音生成装置の音生成処理について説明する。図３は音生成処理のフローチャート、図４はモータ回転数と音量との関係を示す第１音圧設定マップ、図５はモータトルク値と音量の増加量との関係を示す第２音圧設定マップである。

車両用音生成装置１は、音生成処理において、検出した車両情報に基づいて、複数の周波数の音の合成音（疑似モータ作動音）を生成し、この合成音をドライバに対してスピーカ２０から出力するように構成されている。車両用音生成装置１は、図３に示す音生成処理を所定時間毎（例えば、１０ｍｓ毎）に繰り返し実行する。

まず、音生成処理において、音制御装置１０は、車内通信回線を介して、車両情報を取得する（ステップＳ１）。上述のように、音制御装置１０（モータ回転数検出部１１、モータトルク検出部１２）は、少なくともモータ回転数Ｒとモータトルク値Ｔを取得する。

次いで、音制御装置１０（制御部１３）は、周波数設定処理を行う（ステップＳ２）。周波数設定処理では、モータ回転数Ｒに基づいて、複数の周波数を設定する。具体的には、１次周波数（基本周波数）であるモータ回転数Ｒに対する、９つの周波数ｆ１〜ｆ９が以下の式により設定される。
ｆｋ（Ｈｚ）＝Ｒ（Ｈｚ）×ｎｋ （式１)

ここで、ｋ＝１〜９であり、ｎｋはモータ回転数Ｒに対する次数である。具体的には、例えば、ｎ１は１．６、ｎ２は２、ｎ３は２．２４、ｎ４は２．４、ｎ５は２．６７、ｎ６は３．３３、ｎ７は４、ｎ８は５．３３、ｎ９は８である。例えば、１．６次周波数ｆ１は、モータ回転数Ｒの１．６倍の周波数（Ｒ（Ｈｚ）×１．６）である。なお、本実施形態では、基本周波数をモータ回転数Ｒとしているが、これに限らず、基本周波数をモータ回転数Ｒの増加と共に増加する関係にある周波数としてもよい（例えば、比例関係）。

例えば、モータ回転数Ｒが５０Ｈｚ（３０００ｒｐｍ）の場合、周波数ｆ１は８０Ｈｚ、周波数ｆ２は１００Ｈｚ、周波数ｆ３は１１２Ｈｚ、周波数ｆ４は１２０Ｈｚ、周波数ｆ５は１３３Ｈｚ、周波数ｆ６は１６７Ｈｚ、周波数ｆ７は２００Ｈｚ、周波数ｆ８は２６７Ｈｚ、周波数ｆ９は４００Ｈｚである。

次いで、音制御装置１０（制御部１３）は、記憶部１４に記憶されている第１音圧設定マップ（以下「マップＭ１」ともいう）に基づいて、各周波数の音圧レベルを設定する（ステップＳ３）。図４に示すように、マップＭ１は、９つの次数ｎ１〜ｎ９の周波数ｆ１〜ｆ９の各々に対して設定されている。マップＭ１は、モータ回転数Ｒ（ｒｐｍ）に対して、各周波数ｆ１〜ｆ９の音Ｓ１〜Ｓ９の音圧レベルｐ（ｄＢ（Ａ））が規定されている。

低次周波数（例えば、周波数ｆ１〜ｆ５）についてのマップＭ１では、概ねモータ回転数Ｒの増加に応じて音圧レベルｐも増加する。一方、高次周波数（例えば、周波数ｆ８〜ｆ９）についてのマップＭ１では、モータ回転数Ｒの増加に応じて音圧レベルｐが概ね低下する。なお、本実施形態では、ドライバは、４０ｄＢ（Ａ）よりも小さな音圧レベルの音をほとんど認識できず、目安として４０ｄＢ（Ａ）以上の音圧レベル（可聴音圧レベル）の音を認識することができる。したがって、マップＭ１によれば、例えば、周波数ｆ９では、モータ回転数Ｒが約３０００ｒｐｍ以上で音圧レベルｐが３０ｄＢ（Ａ）未満に設定されているので、高速回転時には、ドライバは、周波数ｆ９の音Ｓ９を聞き取ることができない。よって、ドライバは、合成音ＳＣに含まれる３０ｄＢ（Ａ）程度の周波数音を意識下で聞き取ることはできない。しかしながら、このような３０ｄＢ（Ａ）程度の周波数音も無意識下でドライバの車両操作に影響を与えることもあり得る。

次いで、音制御装置１０（制御部１３）は、記憶部１４内に記憶されている第２音圧設定マップ（「マップＭ２」ともいう）に基づいて、マップＭ１により設定された各周波数ｆ１〜ｆ９の音圧レベルをさらに設定又は補正する（ステップＳ４）。図５に示すように、マップＭ２は、次数ｎ１〜ｎ９の周波数ｆ１〜ｆ９の各々に対して設定されている。マップＭ２は、モータトルク値Ｔ（Ｎ・ｍ）に対して、各周波数ｆ１〜ｆ９における音圧レベルの補正量又は補正ゲイン（ｄＢ）が規定されている。なお、マップＭ２において、正のモータトルクは、電動モータ３が力行状態で作動していることを示し、負のモータトルクは、電動モータ３が回生状態で作動していることを示している。

マップＭ２では、各周波数ｆ１〜ｆ９において、正のモータトルク値の増加に応じて補正量（補正ゲイン）も概ね増加する。しかしながら、マップＭ２において、高次周波数（例えば、周波数ｆ６〜ｆ９）よりも低次周波数（例えば、周波数ｆ１〜ｆ５）の方が、概ね正のモータトルク値に対する補正量が大きく設定されている。例えば、モータトルク値Ｔが１００（Ｎ・ｍ）の場合、低次周波数では補正量が１０ｄＢ以上であるが、高次周波数では補正量が１０ｄＢ未満である。同様に、モータトルク値Ｔが２００（Ｎ・ｍ）の場合、低次周波数では補正量が約１５ｄＢであるが、高次周波数では補正量が１０〜１３ｄＢ程度である。したがって、本実施形態では、モータ回転数Ｒにより音圧レベルが設定され、ドライバの加速要求（アクセル操作）があるときは、高音域の音Ｓｋよりも低音域の音Ｓｋを増強するように補正された合成音ＳＣが生成される。すなわち、加速時は、低音側がブースト又は強調された力強い合成音ＳＣが生成される。

さらに、マップＭ２では、周波数ｆ２〜ｆ８では、モータトルク値Ｔがゼロから増加しても、モータトルク値Ｔの増加量が所定量を超えるまでは、補正ゲインは増加しないように設定されている。これに対して、周波数ｆ１及び周波数ｆ９では、モータトルク値Ｔがゼロから増加すると、所定量の増加を待つことなく、モータトルク値Ｔの増加量にほぼ比例して、補正ゲインが増加するように設定されている。したがって、ドライバがアクセル操作により、車両２を加速させるとき、必ず最も低い周波数ｆ１の音Ｓ１が強調されて出力される。すなわち、加速時は、少なくとも最も低い音域の音Ｓｋ（ｋ＝１）の立ち上がりが早く、その後に、より高い音域の音Ｓｋ（ｋ＝２〜８）が追従する。

次いで、音制御装置１０（制御部１３）は、周波数ｆ１〜ｆ９の音Ｓ１〜Ｓ９を合成した合成音信号Ｓ_Sを生成し、出力する（ステップＳ５）。各周波数ｆ１〜ｆ９の単位振幅を有する正弦波信号は、設定された音圧レベルとなるように振幅が調整され、調整された正弦波信号を合成することにより、合成音信号Ｓ_Sが生成される。

そして、スピーカ２０は、合成音信号Ｓ_Sを受け取り、増幅処理を行って合成音ＳＣとしてドライバに向けて出力する（ステップＳ６）。したがって、出力される合成音ＳＣは、周波数ｆ１〜ｆ９の音Ｓ１〜Ｓ９の和となる。
ＳＣ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７＋Ｓ８＋Ｓ９ （式２）

次に、図６を参照して、ｎ次周波数の相互関係について説明する。図６は、２つの周波数の音（基本周波数と他の周波数）の間の協和度を示す公知のグラフである。
図６では、人間の耳の構造に起因する２つの周波数（一方は基本周波数２５０Ｈｚ）の音の間の協和度が０〜６の段階で示されている。協和度０（ゼロ）は、２つの音が協和している状態である。協和度６は、２つの音が協和していな状態である。協和度が高いほど、人間は２つの音の合成音を快く感じる。逆に、協和度が低いほど、人間は２つの音の合成音に違和感を覚える。

２つの音が和音となる関係にある場合、協和度は相対的に高い。２つの音の協和度が高い状態には、完全協和音程と不完全協和音程の２つの状態がある。完全協和音程は、例えば、完全１度（２つの音の周波数比が１：１）、完全８度（周波数比１：２）、完全５度（周波数比２：３）、完全４度（周波数比３：４）を含む。完全協和音程では、２つの音は調和し、その合成音は人間の耳に心地よく響く。また、不完全協和音程は、例えば、長６度（周波数比３：５）、長３度（周波数比４：５）、短３度（５：６）、短６度（５：８）を含む。不完全協和音程では、２つの音の合成音は、完全協和音程ほどではないが、人間の耳に比較的心地よく響く。

本実施形態では、９つの周波数のうち、周波数ｆ３を除く８つの周波数は、他のいずれかの周波数と和音（完全協和音程又は不完全協和音程）の関係にある（ただし、完全１度を除く）。例示した和音に限定すると、周波数ｆ１は、他の８つの周波数のうち３つの周波数と和音の関係がある。同様に、周波数ｆ２は５つの周波数と和音の関係があり、周波数ｆ４は３つの周波数と和音の関係があり、周波数ｆ５は５つの周波数と和音の関係があり、周波数ｆ６は４つの周波数と和音の関係があり、周波数ｆ７は６つの周波数と和音の関係があり、周波数ｆ８は３つの周波数と和音の関係があり、周波数ｆ９は２つの周波数と和音の関係がある。

一方、本実施形態では、周波数ｆ３は、他の８つの周波数と和音の関係にない。すなわち、図６に示すように、２５０Ｈｚと３００Ｈｚの間に協和度が３以上となる協和度の低い周波数帯が存在する。周波数ｆ３は、他の８つの周波数に対して、このように協和度の低い周波数帯に含まれるように選択されている。

なお、周波数ｆ２と周波数ｆ７、周波数ｆ５と周波数ｆ８、周波数ｆ７と周波数ｆ９は、それぞれ完全８度（周波数比１：２）に該当する。周波数ｆ１と周波数ｆ４、周波数ｆ５と周波数ｆ７、周波数ｆ８と周波数ｆ９は、それぞれ完全５度（周波数比２：３）に該当する。周波数ｆ２と周波数ｆ５、周波数ｆ７と周波数ｆ８は、それぞれ完全４度（周波数比３：４）に該当する。

また、周波数ｆ１と周波数ｆ５、周波数ｆ２と周波数ｆ６、周波数ｆ４と周波数ｆ７は、それぞれ長６度（周波数比３：５）に該当する。周波数ｆ１と周波数ｆ２、周波数ｆ５と周波数ｆ６は、それぞれ長３度（周波数比４：５）に該当する。周波数ｆ２と周波数ｆ４、周波数ｆ６と周波数ｆ７は、それぞれ短３度（５：６）に該当する。周波数ｆ６と周波数ｆ８は、短６度（５：８）に該当する。

次に、図７Ａ，図７Ｂを参照して、車両用音生成装置１が出力する合成音の概略的な特性を説明する。図７Ａは、低モータトルク時におけるモータ回転数と合成音の各周波数の関係を示す説明図である。図７Ｂは、高モータトルク時におけるモータ回転数と合成音の各周波数の関係を示す説明図である。

図７Ａ，図７Ｂを参照すると、各周波数ｆ１〜ｆ９の音Ｓ１〜Ｓ９が可聴音圧レベルで出力されるモータ回転数Ｒの範囲が理解できる（例えば、図７Ａにおいて、最も高い音Ｓ９は、モータ回転数Ｒが０〜３７５０（ｒｐｍ）において可聴音圧レベルで出力される）。可聴音圧レベルとは、ある音が出力されたときに、人間の耳がその音を聞き取ることが可能な音量又は音圧の範囲を意味している。なお、図７Ａ，図７Ｂは、本実施形態の合成音ＳＣの特性の理解を容易にするため簡略化されている。よって、図７Ａ，図７Ｂでは、上述のマップＭ１，マップＭ２を用いた音Ｓ１〜Ｓ９の生成範囲（モータ回転数Ｒの範囲）が必ずしも正確に反映されていない。

図７Ａ，図７Ｂを参照すると、電動モータ３は、理想的には、０〜１２０００（ｒｐｍ）で作動する。このとき、周波数ｆ１〜ｆ９は、モータ回転数Ｒに比例する。図７Ａ，図７Ｂに示すように、低回転領域及び中回転領域（本実施形態では、約５０００（ｒｐｍ）未満）では、合成音ＳＣに可聴音圧レベルの周波数ｆ３の音Ｓ３が含まれず、高回転領域（約５０００（ｒｐｍ）以上）では、合成音ＳＣに可聴音圧レベルの音Ｓ３が含まれる。

上述のように、周波数ｆ３と他の周波数は、和音の関係になく、むしろ不協和音の関係にある。したがって、合成音ＳＣが周波数ｆ３の音Ｓ３を含むと、音Ｓ３が他の音Ｓｋ（例えば、音Ｓ２）とうねりを起こす。これにより、合成音ＳＣは、ドライバにとって違和感のある音に変化する。ドライバは、このような音質の変化により、モータ回転数Ｒが高回転領域にあることを認識することができる。なお、高回転領域では、電動モータ３の出力トルクが低下するので、ドライバは、所望の加速度を得るために低回転領域よりも大きなアクセル操作量が必要となる。

このように構成するため、周波数ｆ３についてのマップＭ１は、所定の回転数閾値である５０００（ｒｐｍ）以上のモータ回転数Ｒで、音圧レベルｐが３０ｄＢ（Ａ）以上に設定されている。さらに、周波数ｆ３についてのマップＭ２は、中程度のモータトルク値である７０（Ｎ・ｍ）以上のモータトルク値で、＋１０ｄＢ以上の補正ゲインが設定されている。これにより、本実施形態では、車両２の通常走行時には、合成音ＳＣは、認識可能な音圧レベルの音Ｓ３を含まないが、好ましくは、車両２が加速時に高回転領域で作動するとき、合成音ＳＣは、認識可能な音圧レベルの音Ｓ３を含む。

また、本実施形態では、周波数ｆ２は、周波数ｆ３と最も協和度が低い周波数の１つである。そして、周波数ｆ３についてのマップＭ１は、周波数ｆ２についてのマップＭ１と類似しており、周波数ｆ３についてのマップＭ２は、周波数ｆ２についてのマップＭ２と正のモータトルク値の範囲で類似している。これにより、本実施形態では、周波数ｆ３の音Ｓ３が、周波数ｆ２の音Ｓ２と同程度の音圧レベルで出力されるように設定されている。したがって、本実施形態では、協和度が低い組合せの音Ｓ２と音Ｓ３によって生じるうねりがより強調される。

また、モータ回転数Ｒが高くなるのに応じて、高周波数側の周波数ｆ６〜ｆ９は、所定の周波数閾値（本実施形態では、５００Ｈｚ）を超える。しかしながら、５００Ｈｚを超える音Ｓｋは、耳障りに聞こえる。したがって、本実施形態では、図７Ａ，図７Ｂに示すように、周波数ｆ６〜ｆ９が５００Ｈｚを超えると、これら周波数ｆ６〜ｆ９の音Ｓ６〜Ｓ９は、音圧レベルが低減される。すなわち、５００Ｈｚを超える周波数の音Ｓｋは、好ましくは可聴音圧レベル以下の音圧レベルに低減される。

このように構成するため、周波数ｆ６〜ｆ９についてのマップＭ１は、周波数ｆ６〜ｆ９が５００Ｈｚを超える回転領域において、周波数増加に伴って音圧レベルｐが徐々に低減するか、又は、音圧レベルｐが低減された値（例えば、３０ｄＢ（Ａ）未満）に設定されている。また、周波数ｆ６〜ｆ９についてのマップＭ２は、特に低モータトルク値の低い範囲において、補正ゲインが負の値又は小さな正の値に抑制されている。これにより、本実施形態では、音Ｓｋの周波数ｆｋが所定の周波数閾値を超えると、音Ｓｋ（ｋ＝６〜９）は、好ましくは、可聴音圧レベル以下の音圧レベルに低減されるように構成されている。

なお、モータ回転数Ｒが増加していくと、人間の耳には、音Ｓ９，Ｓ８，Ｓ７，Ｓ６，Ｓ５がこの順番で聞こえなくなる。しかしながら、合成音ＳＣが全体として低い音域の音から高い音域の音へ徐々に変化している状況で、例えば、最も高音の音Ｓ９が聞こえなくなっても、人間の耳の錯覚により、合成音ＳＣは高い音域へ変化しているように感じる。この現象は、一般に無限音階として知られている現象を応用したものである。したがって、音Ｓ９〜音Ｓ５が順番に聞こえなくなっても、モータ回転数Ｒの増加に応じて、全体として合成音ＳＣは、高い音階へ変化しているように人間の耳には感じる。

また、ドライバによるアクセルの踏み込み量が比較的小さく、モータトルク値Ｔが低いとき（すなわち、低トルク時。例えば、０＜Ｔ＜１００）、図７Ａに示すように、周波数ｆ２，ｆ５を除く７つの周波数の音Ｓｋが可聴音圧レベルで生成され得る。一方、モータトルク値Ｔが高いとき（すなわち、高トルク時。例えば、２００＜Ｔ）、図７Ｂに示すように、すべての周波数ｆ１〜ｆ９の音Ｓｋが可聴音圧レベルで生成され得る。

したがって、本実施形態では、高トルク時には、ドライバは、合成音ＳＣの周波数範囲（ｆ１〜ｆ９の範囲）の低周波数側に、音Ｓ２，Ｓ５が追加されたように感じる。すなわち、本実施形態では、低トルク時には、低周波数側において、３つの音Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４が認識可能である。一方、高トルク時には、低周波数側において、５つの音Ｓ１〜Ｓ５が認識可能となり、合成音ＳＣにおいて高音域の音よりも低音域の音が強調される。これにより、人間の耳には、低トルク時よりも高トルク時の方が合成音ＳＣはより力強い音として響く。

また、人間の耳は、複数の周波数を含む音を聞いたとき、各周波数の音に加えて、２つの異なる周波数の差に相当する周波数の音も聞こえるように感じる。高トルク時には、周波数ｆ２，ｆ５の追加により、ある周波数範囲に存在する周波数の数が多くなる（すなわち、周波数密度が高くなる）。よって、高トルク時には、人間の耳には、周波数ｆ２，ｆ５以外のより低音の周波数も加わったように感じる。この効果も、高トルク時において、合成音ＳＣがより力強い音であると、ドライバに感じさせることに役立つ。

このように構成するため、周波数ｆ２，ｆ５についてのマップＭ１は、他の周波数についてのマップＭ１よりも、音圧レベルが相対的に低めに設定されている。また、周波数ｆ２，ｆ５についてのマップＭ２は、モータトルク値Ｔが高い範囲で補正ゲインが大きく設定されている。これにより、本実施形態では、音Ｓ２，Ｓ５は、低トルク時には可聴音圧レベル以下の音圧レベルに抑制されるが、高トルク時には可聴音圧レベル以上の音圧レベルで出力されるように構成されている。

また、周波数ｆ９の音Ｓ９は、マップＭ１によりモータ回転数Ｒが約１０００〜３０００（ｒｐｍ）の範囲で４０ｄＢ（Ａ）に設定されるが、他の回転数の範囲では、可聴音圧レベル以下の３０ｄＢ（Ａ）以下に設定される。しかし、マップＭ２により、高いモータトルク値Ｔでは、補正ゲインが加わる（例えば、２００（Ｎ・ｍ）で＋１０ｄＢ）。このため、ドライバが素早く加速するためにアクセルを大きく踏み込んだときには、モータ回転数Ｒが３０００（ｒｐｍ）以上のときにも、合成音ＳＣに可能音圧レベルの音Ｓ９が含まれ得る。

次に、本実施形態の車両用音生成装置１の作用について説明する。
本実施形態の車両用音生成装置１は、電動モータ３を動力源として走行する車両２に搭載されており、電動モータ３のモータ回転数Ｒに応じた複数の周波数ｆ１〜ｆ９を設定し、複数の周波数ｆ１〜ｆ９の音Ｓ１〜Ｓ９を含む合成音ＳＣを表す合成音信号Ｓ_Sを生成する音制御装置１０（音制御部）と、音制御装置１０が生成した合成音信号Ｓ_Sに基づいて、合成音ＳＣを出力するスピーカ２０（音出力部）と、を備え、音制御装置１０は、電動モータ３のモータトルク値Ｔの増大に応じて、合成音ＳＣの周波数範囲内（周波数ｆ１〜ｆ９の範囲）において、高周波数帯（例えば、周波数ｆ６〜ｆ９の範囲）の音の出力の増大量と比べて、低周波数帯（例えば、周波数ｆ１〜ｆ５の範囲）の音の出力の増大量を大きく設定する。

本実施形態では、高周波数帯についてのマップＭ２よりも、低周波数帯についてのマップＭ２の方が、正のモータトルク値Ｔにおける補正ゲインが相対的に大きく設定されている。これにより、ドライバが車両２を加速させるためにアクセル操作を行ったとき、合成音ＳＣの高音域の音Ｓ６〜Ｓ９よりも低音域の音Ｓ１〜Ｓ５の方が、音圧レベルの増加量が大きくなる。よって、本実施形態では、ドライバがアクセルを踏み込んだとき、そのフィードバックとして、低音側が増強された合成音ＳＣがスピーカ２０から出力される。そして、低音側が増強された合成音ＳＣにより、ドライバはアクセル操作に応じた車両２の加速の力強さを容易に認識することが可能であり、ドライバによる正確なアクセル操作が促進される。

また、本実施形態では、音制御装置１０は、電動モータ３のモータトルク値Ｔの増大に応じて、低周波数帯（例えば、周波数ｆ１〜ｆ５の範囲）に含まれる少なくとも１つの特定の周波数（例えば、周波数ｆ１〜ｆ５）の音の出力の増大量を、高周波数帯（例えば、周波数ｆ６〜ｆ９）に含まれる音の出力の増大量よりも大きくする。

この構成により、本実施形態では、合成音ＳＣの周波数範囲内において、相対的に低い周波数帯の少なくとも１つの特定の周波数についての音が、相対的に高い周波数帯の音Ｓ６〜Ｓ９よりも大きく増大されるので、合成音ＳＣの低音域の音を増強することができる。

また、本実施形態では、少なくとも１つの特定の周波数（例えば、周波数ｆ２，ｆ５）の音の出力は、電動モータ３のモータトルク値Ｔの増大に応じて、車両２内でドライバが認識できない出力レベルからドライバが認識可能な出力レベルに増大される。

この構成により、本実施形態では、モータトルク値の増大に応じて、人間の可聴音圧レベルを考慮すると、低周波数帯に新たな周波数の音が実質的に加えられることになる。このため、本実施形態では、低周波数帯における音圧レベルが増大されると共に、低周波数帯において周波数密度がより高められた音が生成されるので、合成音ＳＣの低音域の音を増強することができる。

また、本実施形態では、少なくとも１つの特定の周波数（例えば、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ４，ｆ５）は、前記複数の周波数の他の少なくとも１つの周波数と和音の関係にある。

この構成により、本実施形態では、モータトルク値Ｔの増大時に出力される合成音ＳＣが、比較的高い協和度を有し、まとまりのある複数の音（和音）として人間の耳に響く。これにより、ドライバは、アクセル操作時に違和感の少ない合成音をフィードバックとして受け取ることができる。

また、本実施形態では、音制御装置１０は、電動モータ３のモータ回転数Ｒに比例するように複数の周波数の各々の周波数ｆ１〜ｆ９を設定し、音制御装置１０は、複数の周波数のうちいずれかの周波数（例えば、周波数ｆ５〜ｆ９）が所定の周波数閾値（例えば、５００Ｈｚ）を超える場合、所定の周波数閾値を超える周波数の音の出力を低減する。

本実施形態では、モータ回転数Ｒの増大とともに合成音ＳＣを構成する音の周波数ｆ１〜ｆ９が増加することによってドライバは車両の加速を認識することができるが、周波数が高くなり過ぎた音は、人間の耳に耳障りとなる。そこで、本実施形態では、所定の周波数閾値を超える周波数の音は、その出力が低減される。すなわち、モータ回転数Ｒが増大していくと、最も高い周波数ｆ９から低い周波数ｆ５に向けて、特定の周波数の音Ｓ９，Ｓ８，Ｓ７，Ｓ６，Ｓ５の出力が順番に低減されていく。このとき、モータ回転数Ｒの増大に応じて、最も高い周波数の音の出力が低減されるにもかかわらず、ドライバの耳には、無限音階の錯覚と同様に、合成音ＳＣの周波数が全体として増加し続けていくように聞こえる。このため、本実施形態では、ドライバは、耳障りな高周波音を聞くことなく、モータ回転数の増大とともに耳で感じる周波数増加により、車両の加速を認識することができる。

また、本実施形態では、複数の周波数ｆ１〜ｆ９は、少なくとも１つの不協和音周波数ｆ３を含み、この不協和音周波数ｆ３は、複数の周波数ｆ１〜ｆ９の他の周波数と不協和音の関係にあり、音制御装置１０は、電動モータ３のモータ回転数Ｒが所定の回転数閾値（例えば、５０００（ｒｐｍ））を超えたとき、不協和音周波数ｆ３の音Ｓ３の出力を増大させる。

この構成により、本実施形態では、不協和音周波数ｆ３の音Ｓ３が合成音ＳＣの他の周波数の音Ｓｋと不協和音の関係にある。このため、不協和音周波数ｆ３の音Ｓ３の出力が増大されると、この音Ｓ３と他の音Ｓｋとの間のうねりが大きくなる。このとき、ドライバは、うねりの存在により合成音ＳＣに違和感（例えば、合成音ＳＣが調和していない）を感知することができる。よって、ドライバは、この違和感により、所定の回転数閾値よりも高いモータ回転領域で、車両２が走行していることを認識することができる。一般に、電動車両では、モータ回転数が高い高回転領域では、モータトルクが小さくなる。よって、ドライバは、合成音ＳＣの音質の変化（うねり）により、車両２のさらなる加速を得るためには、より大きなアクセルの踏み込み量が必要であることを容易に認識可能である。

１ 車両用音生成装置
２ 車両
３ 電動モータ
１０ 制御装置
１１ モータ回転数検出部
１２ モータトルク検出部
１３ 制御部
１４ メモリ
２０ スピーカ
３０ センサ群
３１ モータ回転数センサ
３２ 車速センサ
３３ アクセル開度センサ
３４ ＥＣＵ
Ｍ１ 第１音圧設定マップ
Ｍ２ 第２音圧設定マップ

Claims (6)

1. 電動モータを動力源として走行する車両に搭載された車両用音生成装置であって、
   前記電動モータのモータ回転数に応じた複数の周波数を設定し、前記複数の周波数の音を含む合成音を表す合成音信号を生成する音制御部と、
   前記音制御部が生成した合成音信号に基づいて、前記合成音を出力する音出力部と、を備え、
   前記音制御部は、前記電動モータのモータトルク値の増大に応じて、前記合成音の周波数範囲内において、高周波数帯の音の出力の増大量と比べて、低周波数帯の音の出力の増大量を大きく設定する、車両用音生成装置。
2. 前記音制御部は、前記電動モータのモータトルク値の増大に応じて、前記低周波数帯に含まれる少なくとも１つの特定の周波数の音の出力の増大量を、高周波数帯に含まれる周波数の音の出力の増大量よりも大きくする、請求項１に記載の車両用音生成装置。
3. 前記少なくとも１つの特定の周波数の音の出力は、前記電動モータのモータトルク値の増大に応じて、前記車両内でドライバが認識できない出力レベルから前記ドライバが認識可能な出力レベルに増大される、請求項２に記載の車両用音生成装置。
4. 前記少なくとも１つの特定の周波数は、前記複数の周波数の他の少なくとも１つの周波数と和音の関係にある、請求項２又は３に記載の車両用音生成装置。
5. 前記音制御部は、前記電動モータのモータ回転数に比例するように前記複数の周波数の各々の周波数を設定し、
   前記音制御部は、前記複数の周波数のうちのいずれかの周波数が所定の周波数閾値を超える場合、前記所定の周波数閾値を超える周波数の音の出力を低減する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用音生成装置。
6. 前記複数の周波数は、少なくとも１つの不協和音周波数を含み、この不協和音周波数は、前記複数の周波数の他の周波数と不協和音の関係にあり、
   前記音制御部は、前記電動モータのモータ回転数が所定の回転数閾値を超えたとき、前記不協和音周波数の音の出力を増大させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用音生成装置。

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