JP6704168B2 - 疑似エンジン音制御装置及び疑似エンジン音制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、疑似エンジン音制御装置及び疑似エンジン音制御方法に関する。

一般に、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）は、構造的に音が小さく、ガソリン車に比較して静音性に優れる。一方で、ガソリン車のエンジン音は、歩行者が車両の接近を知得したり、運転者がスピード感や走行感を享受したりする一要素であるため、一概にないほうがよいというものではない。そこで、ＥＶやＨＶにおいて、車室内又は車外に疑似エンジン音を出力する技術が提案されている（例えば特許文献１、２）。疑似エンジン音とは、電子的に加工した車両の走行音を想起させる音である。

特許文献１には、車両の運転環境に基づいて、疑似エンジン音の音量を制御することが開示されている。例えば、カーナビ案内地点、踏切、市街地の近くを走行中の場合に、疑似エンジン音の音量を低減又は消音することにより、周囲の音を聴取しやすくすることが開示されている。また例えば、車両速度が制限速度を超過している場合に、疑似エンジン音の音量を増大することにより、運転者に注意喚起することが開示されている。

また、特許文献２には、車室環境に基づいて、疑似エンジンの音量を制御することが開示されている。例えば、ロック調の音楽が再生されている場合には、疑似エンジン音の音量を大きくし、クラシック調の音楽が再生されている場合や乗員が会話をしている場合には、疑似エンジン音の音量を小さくすることが開示されている。

特開２００２−２３３００１号公報 特許第４３４５６７５号公報

特許文献１では、速度制限地帯を速度超過状態で走行している場合に、疑似エンジン音の音量を増大して、運転者に恐怖感を与えることにより、低速状態へと誘導する。また、走行状態を誘導する技術として、運転者に対して、警告音や警告メッセージを提示することが知られている。しかしながら、疑似エンジン音を単に大きくしたり、警告音や警告メッセージを提示したりする手法は、運転者にとって不自然なものであり、運転の快適性が大きく損なわれる虞がある。

本発明の目的は、疑似エンジン音を利用して、運転者に違和感を与えることなく、好ましい走行状態に自然に誘導する疑似エンジン音制御装置及び疑似エンジン音制御方法を提供することである。

本発明の一側面を反映した疑似エンジン音制御装置は、車両の走行環境を示す環境情報を取得する環境情報取得部と、
前記車両の車速を示す車速情報を取得する車速取得部と、
前記車両のエンジン回転数を示す回転数情報を取得するエンジン回転数取得部と、
前記環境情報及び前記車速情報に基づいて、現在の車速とは異なる車速状態に誘導する必要があるか否かを判定する疑似エンジン音制御部と、
前記疑似エンジン音制御部が、車速を高速側に誘導すべき状態であると判定した場合に、前記回転数情報に基づく基準エンジン音よりも低速であることを想起させる高速誘導用エンジン音を生成する疑似エンジン音生成部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一側面を反映した疑似エンジン音制御方法は、
車両の走行環境を示す環境情報を取得する工程と、
前記車両の車速を示す車速情報を取得する工程と、
前記車両のエンジン回転数を示す回転数情報を取得する工程と、
前記環境情報及び前記車速情報に基づいて、現在の車速とは異なる車速状態に誘導する必要があるか否かを判定する工程と、を備え、
当該工程において、車速を高速側に誘導すべき状態であると判定された場合に、前記回転数情報に基づく基準エンジン音よりも低速であることを想起させる、前記基準エンジン音よりも基本周波数が高い高速誘導用エンジン音を生成する、ことを特徴とする。

本発明によれば、疑似エンジン音を利用して、運転者に違和感を与えることなく、好ましい走行状態に自然に誘導することができる。

実施の形態に係る疑似エンジン音制御装置を示す図である。 疑似エンジン音制御処理を示すフローチャートである。 疑似エンジン音の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、実施の形態に係る疑似エンジン音制御装置１を示す図である。疑似エンジン音制御装置１は、モーターを駆動源として備えるＥＶやＨＶに搭載される。

図１に示すように、疑似エンジン音制御装置１は、エンジン音制御部１１、エンジン音生成部１２、環境情報取得部１３、車速取得部１４、及びエンジン回転数取得部１５を備える。

疑似エンジン音制御装置１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え（いずれも図示略）、ＣＰＵが、ＲＯＭから処理内容に応じた制御プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、実行することにより、上記各部の機能が実現される。上記各部の機能については後述する。

疑似エンジン音制御装置１は、環境情報提供部２１から提供される環境情報、車速センサー２２から提供される車速情報、及びエンジン回転センサー２３から提供される回転数情報に基づいて、電子的に加工したエンジン音（疑似エンジン音）を生成し、車室内に設けられた音声出力部（スピーカー）２４に出力する。ＥＶやＨＶの場合、ガソリン車のようなエンジン音は発生しないが、車両の乗員は、生成された疑似エンジン音によって、現在の車速状態を知得することができる。

環境情報は、例えば、走行中の道路の制限速度情報（最高速度情報及び最低速度情報）、事故多発地帯であることを示す事故頻度情報、道路の混雑状況を示す交通情報（道路工事、渋滞、交通事故、落下物に関する情報を含む）、及び勾配情報（上り坂情報及び下り坂情報）等を含む。

走行中の道路の制限速度情報、事故頻度情報、勾配情報、又は交通情報は、環境情報提供部２１として、例えばカーナビゲーションシステムを適用することにより取得することができる。カーナビゲーションシステムは、人工衛星からの送信電波に基づいて自車両の位置を検出（測位）するＧＰＳ受信機、自車両の回転角速度を検出するジャイロセンサー、及び加速度センサー等を含むＧＰＳユニット、道路交通情報センターから道路交通情報を取得する通信部、並びに地図情報を記憶する記憶部を有する。

なお、環境情報提供部２１には、カーナビゲーションシステムの他、スマートフォーン、道路に設置されている情報発信装置、又は車載カメラを適用することもできる。

車速センサー２２は、車両の車速を検出するためのセンサーである。エンジン回転センサー２３は、エンジンの回転数を検出するためのセンサーである。なお、車速センサー２２からの車速情報及びエンジン回転センサー２３からの回転数情報は、車両のエンジン制御ユニット（ＥＣＵ：Engine Control Unit）から疑似エンジン音制御装置１に提供されてもよい。

エンジン音制御部１１は、環境情報提供部２１から提供される環境情報及び車速センサー２２から提供される車速情報に基づいて、現在の車速状態が適切であるか否かを判定し、判定結果をエンジン音生成部１２に出力する。

エンジン音生成部１２は、エンジン回転数取得部１５からの回転数情報及びエンジン音制御部１１からの判定結果に基づいて疑似エンジン音を生成し、音声出力部２４に出力する。エンジン音生成部１２は、例えば定常音ループ再生法や次数成分計算合成法を利用して、疑似エンジン音を生成する。定常音ループ再生法とは、録音された数秒間の定常的なエンジン音を繰り返し再生する方法である。次数成分計算合成法とは、エンジンの各次数成分に相当する純音を車速状態に応じて計算し合成する方法である。本実施の形態では、次数成分計算合成法を利用して疑似エンジン音を生成する場合について説明する。

例えば、直列４気筒エンジンの場合、クランクシャフトが２回転する間に４回爆発するので、エンジン回転数に相当する周波数（エンジン回転数［ｒｐｍ］／６０［ｓｅｃ］、以下「基本周波数」と称する）の偶数倍の周波数成分、すなわち２Ｎ次成分（Ｎは正の整数）が、エンジン音の主要成分となる。エンジン音生成部１２は、基本周波数の２Ｎ次成分（Ｎ＝１，２，３・・）を合成することにより、疑似エンジン音を生成する。

図２は、疑似エンジン音制御処理を示すフローチャートである。この処理は、例えば車両のエンジンが起動されることに伴い、疑似エンジン音制御装置１のＣＰＵがＲＯＭに格納されている制御プログラムを呼び出して実行することにより実現される。

図２のステップＳ１０１において、疑似エンジン音制御装置１のＣＰＵは、環境情報提供部２１から提供される環境情報を取得する（環境情報取得部１３としての処理）。ステップＳ１０２において、ＣＰＵは、車速センサー２２から提供される車速情報を取得する（車速取得部１４としての処理）。また、ステップＳ１０３において、ＣＰＵは、エンジン回転センサー２３から提供される回転数情報を取得する（エンジン回転数取得部１５としての処理）。

ステップＳ１０４において、ＣＰＵは、取得した環境情報及び車速情報に基づいて、車速を低速側に誘導すべき状態であるか否かを判定する（エンジン音制御部１１としての処理）。車速を低速側に誘導すべき状態とは、運転者が減速操作（アクセルを戻す操作）を行うべき状態である。車速を低速側に誘導すべきである場合（ステップＳ１０４で“ＹＥＳ”）、ステップＳ１０８の処理に移行する。車速を低速側に誘導する必要がない場合（ステップＳ１０４で“ＮＯ”）、ステップＳ１０５の処理に移行する。

例えば、現在の走行区間の制限速度情報（最高速度情報）と車速情報を比較して、現在の車速が最高速度を所定速度以上超過している場合に、車速を低速側に誘導すべき状態であると判定する。また例えば、前方の走行区間（これから走行する区間）の制限速度情報と車速情報を比較して、現在の車速のまま走行すると前方の走行区間で最高速度を超過することになる場合に、車速を低速側に誘導すべき状態であると判定する。

また例えば、前方の走行区間に事故多発地帯がある場合に、事故頻度情報に基づいて設定される適正車速（事故多発地帯を安全に走行できる車速、例えば５０ｋｍ／ｈ）と車速情報を比較する。そして、現在の車速が適正車速よりも速い場合に、車速を低速側に誘導すべき状態であると判定する。

また例えば、前方の走行区間で交通事故等が発生している場合に、交通情報に基づいて設定される適正車速（交通事故等を安全に回避できる車速、例えば４０ｋｍ／ｈ）と車速情報を比較する。そして、現在の車速が適正車速よりも速い場合に、車速を低速側に誘導すべき状態であると判定する。

また例えば、前方の走行区間に下り坂がある場合に、勾配情報（下り坂情報）に基づいて設定される適正車速（下り坂によって自然に加速しても安全に走行できる車速、例えば８０ｋｍ／ｈ（高速道路を走行していることを想定））と車速情報を比較する。そして、現在の車速が適正車速よりも速い場合に、車速を低速側に誘導すべき状態であると判定する。

ステップＳ１０５において、ＣＰＵは、取得した環境情報及び車速情報に基づいて、車速を高速側に誘導すべき状態であるか否かを判定する（エンジン音制御部１１としての処理）。車速を高速側に誘導すべき状態とは、運転者が加速操作（アクセルを踏み込む操作）を行うべき状態である。車速を高速側に誘導すべきである場合（ステップＳ１０５で“ＹＥＳ”）、ステップＳ１０７の処理に移行する。車速を高速側に誘導する必要がない場合（ステップＳ１０５で“ＮＯ”）、ステップＳ１０６の処理に移行する。

例えば、高速道路の合流地点付近において、前方の走行区間の制限速度情報（最低速度情報）と車速情報を比較して、現在の車速のまま走行すると前方の走行区間で最低速度を下回ることになる場合に、車速を高速側に誘導すべき状態であると判定する。

また例えば、前方の走行区間に上り坂がある場合に、勾配情報（上り坂情報）に基づいて設定される適正車速（上り坂によって自然に減速しても後続車両と接触する危険性が高まらない車速、例えば８０ｋｍ／ｈ（高速道路を走行していることを想定））と車速情報を比較する。そして、現在の車速が適正車速よりも遅い場合に、車速を高速側に誘導すべき状態であると判定する。

ステップＳ１０６において、ＣＰＵは、疑似エンジン音として、現在の車速に対応する基準エンジン音Ｓｎを生成し、音声出力部２４に出力する（エンジン音生成部１２としての処理）。基準エンジン音Ｓｎは、車速に対応する本来の走行音を想起させる音であり、例えば図３に示すように、取得した回転数情報に基づく基本周波数ｆ０の２次成分、４次成分、及び６次成分を含み、音量Ｖ０で出力される。運転者は、基準エンジン音Ｓｎにより、現在の車速状態を知得することができる。

ステップＳ１０７において、ＣＰＵは、疑似エンジン音として、高速誘導用のエンジン音Ｓｕを生成し、音声出力部２４に出力する（エンジン音生成部１２としての処理）。高速誘導用エンジン音Ｓｕは、例えば図３に示すように、基本周波数ｆ２の２次成分及び４次成分を含み、基準エンジン音Ｓｎよりも小さい音量Ｖ２で出力される。高速誘導用エンジン音Ｓｕの基本周波数ｆ２は、エンジン回転数に相当する基本周波数ｆ０よりも低い。高速誘導用エンジン音Ｓｕは、本来の走行音である基準エンジン音Ｓｎよりも低音（ｆ２＜ｆ０）、小音量（Ｖ２＜Ｖ０）で出力される。また、高速誘導用エンジン音Ｓｕは、基準エンジン音Ｓｎよりも高次成分が少ない。したがって、運転者は、実際の車速よりも遅く感じ、アクセルを踏み込むという加速操作を自然に実行する。

ステップＳ１０８において、ＣＰＵは、疑似エンジン音として、低速誘導用のエンジン音Ｓｄを生成し、音声出力部２４に出力する（エンジン音生成部１２としての処理）。低速誘導用エンジン音Ｓｄは、例えば図３に示すように、基本周波数ｆ１の２次成分、４次成分、６次成分、及び６．５次成分（ハーフ次成分）を含み、基準エンジン音Ｓｎよりも大きい音量Ｖ１で出力される。低速誘導用エンジン音Ｓｄの基本周波数ｆ１は、エンジン回転数に相当する基本周波数ｆ０よりも高い。低速誘導用エンジン音Ｓｄは、本来の走行音である基準エンジン音Ｓｎよりも高音（ｆ１＞ｆ０）、大音量（Ｖ１＞Ｖ０）で出力される。また、低速誘導用エンジン音Ｓｄは、基準エンジン音Ｓｎよりも高次成分が多く、しかも異音であるハーフ次成分（図３では６．５次成分）が含まれる。したがって、運転者は実際の車速よりも速く感じ、アクセルを戻すという減速操作を自然に実行する。

ステップＳ１０９において、ＣＰＵは、エンジンが停止したか否かを判定する。エンジンが停止した場合（ステップＳ１０９で“ＹＥＳ”）、疑似エンジン音制御処理は終了となる。エンジンが停止していない場合（ステップＳ１０９で“ＮＯ”）、ステップＳ１０１の処理に移行する。

上述した処理に従うと、例えば、制限速度が８０ｋｍ／ｈである走行区間を、９０ｋｍ／ｈで走行すると、１００ｋｍ／ｈ相当の疑似エンジン音が生成され、出力される。運転者の減速操作によって、車速が９０ｋｍ／ｈから８０ｋｍ／ｈに減速するに伴い、疑似エンジン音は１００ｋｍ／ｈ相当のエンジン音から８０ｋｍ／ｈ相当のエンジン音に推移する。

このように、実施の形態に係る疑似エンジン音制御装置１は、車両の走行環境を示す環境情報を取得する環境情報取得部１３と、車両の車速を示す車速情報を取得する車速取得部１４と、車両のエンジン回転数を示す回転数情報を取得するエンジン回転数取得部１５と、車両の走行音を想起させる疑似エンジン音を生成するエンジン音生成部１２（疑似エンジン音生成部）と、環境情報及び車速情報に基づいて、現在の車速とは異なる車速状態に誘導する必要があるか否かを判定し、異なる車速状態に誘導する必要がある場合に、当該誘導する車速状態と回転数情報に基づいて、エンジン音生成部１２を制御するエンジン音制御部１１と、を備える。

また、実施の形態に係る疑似エンジン音制御方法は、（Ａ）車両の走行環境を示す環境情報を取得する工程（図２のステップＳ１０１）と、（Ｂ）車両の車速を示す車速情報を取得する工程（ステップＳ１０２）と、（Ｃ）車両のエンジン回転数を示す回転数情報を取得する工程（ステップＳ１０３）と、（Ｄ）前記車両の走行音を想起させる疑似エンジン音を生成する工程（ステップＳ１０６〜Ｓ１０８）と、（Ｅ）環境情報及び車速情報に基づいて、現在の車速とは異なる車速状態に誘導する必要があるか否かを判定する工程（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）と、を備える。工程（Ｄ）は、工程（Ｅ）において異なる車速状態に誘導する必要があると判定された場合（ステップＳ１０４で“ＹＥＳ”又はステップＳ１０５で“ＹＥＳ”）に、当該誘導する車速状態と回転数情報に基づいて疑似エンジン音を生成する。

実施の形態に係る疑似エンジン音制御装置１及び疑似エンジン音制御方法によれば、疑似エンジン音を利用して、運転者に違和感を与えることなく、好ましい走行状態に自然に誘導することができる。従来のように、特別な警告音やメッセージで提示するのではなく、走行中に運転者が常時聴取している疑似エンジン音を利用するので、運転者の快適性は損なわれず、運転の安全性も向上する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、環境情報として、運転者の身体情報や天候情報（雨、雪）を利用してもよい。運転者の身体情報は、例えば運転者の頭部の位置や角度、視線を監視することによって運転者の疲労度を検出する疲労検出システムを適用することにより取得することができる。あるいは、運転者の身体情報は、接触及び非接触センサを備え、運転者の脈拍、体温、血中成分等を分析し、運転者の疲労度を検出する疲労検出システムを適用しても取得することが可能である。天候情報は、例えばインターネット上の気象情報サービスを利用することにより取得することができる。運転者の疲労度が高い場合や天候が悪い場合は、設定された適正車速と車速情報を比較した上で、低速誘導用エンジン音が生成され、出力される。

また例えば、環境情報として、前方車両（又は後方車両）との車間距離を利用してもよい。車間距離は、例えば車載カメラやミリ波レーダーによって検出することができる。前方車両との車間距離が閾値以下となった場合に低速誘導用エンジン音が出力される。

また、実施の形態における事象ごとに設定される所定速度又は適正速度（閾値）は、状況に応じて可変としてもよい。具体的には、運転者が高齢者である場合は、より安全度が高くなるように閾値が設定される。例えば、現在の車速が制限速度より１０ｋｍ／ｈ以上超過した場合に低速誘導用エンジン音が出力されるところを、制限速度より５ｋｍ／ｈ以上超過した時点で低速誘導用エンジン音が出力されるようにしてもよい。またこれらの設定は、運転者の嗜好に合わせて、運転者自らが設定しても良い。

さらに、本発明に係る疑似エンジン音制御装置を適用することで、燃費がよくなる車速状態に誘導することもできる。

なお、図３で示すそれぞれのエンジン音の次数成分は一例であり、特に限定されない。低速誘導用エンジン音は、運転者が意識しているよりも車速状態が高速であることを想起させる態様であればよく、逆に、高速誘導用エンジン音は、運転者が意識しているよりも車速状態が低速であることを想起させる態様であればよい。さらに、低速誘導用エンジン音は、バックファイヤー、アフターファイヤー等の上述したエンジンの回転数に起因する成分以外の、自然なノイズ音を含むようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、疑似エンジン音によって車両の車速状態を適切に誘導する疑似エンジン音制御装置に好適である。

１ 疑似エンジン音制御装置
１１ エンジン音制御部
１２ エンジン音生成部
１３ 環境情報取得部
１４ 車速取得部
１５ エンジン回転数取得部
２１ 環境情報提供部
２２ 車速センサー
２３ エンジン回転センサー
２４ 音声出力部

Claims (14)

1. 車両の走行環境を示す環境情報を取得する環境情報取得部と、
   前記車両の車速を示す車速情報を取得する車速取得部と、
   前記車両のエンジン回転数を示す回転数情報を取得するエンジン回転数取得部と、
   前記環境情報及び前記車速情報に基づいて、現在の車速とは異なる車速状態に誘導する必要があるか否かを判定する疑似エンジン音制御部と、
   前記疑似エンジン音制御部が、車速を高速側に誘導すべき状態であると判定した場合に、前記回転数情報に基づく基準エンジン音よりも低速であることを想起させる高速誘導用エンジン音を生成する疑似エンジン音生成部と、
   を備える疑似エンジン音制御装置。
2. 前記環境情報は、走行中の道路の最低速度情報、又は走行区間が上り坂であることを示す上り坂情報を含む、請求項１に記載の疑似エンジン音制御装置。
3. 前記高速誘導用エンジン音は、前記基準エンジン音よりも基本周波数が低い、請求項１又は２に記載の疑似エンジン音制御装置。
4. 前記高速誘導用エンジン音は、前記基準エンジン音に含まれる次数成分よりも高次側の次数成分が少ない、請求項１から３のいずれか一項に記載の疑似エンジン音制御装置。
5. 前記高速誘導用エンジン音は、前記基準エンジン音よりも音量が小さい、請求項１から４のいずれか一項に記載の疑似エンジン音制御装置。
6. 前記疑似エンジン音制御部が、車速を低速側に誘導すべき状態であると判定した場合に、前記疑似エンジン音生成部は、前記回転数情報に基づく基準エンジン音よりも高速であることを想起させる低速誘導用エンジン音を生成する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の疑似エンジン音制御装置。
7. 前記低速誘導用エンジン音は、前記基準エンジン音よりも基本周波数が高い、請求項６に記載の疑似エンジン音制御装置。
8. 前記環境情報は、走行中の道路の最高速度情報、事故多発地帯であることを示す事故頻度情報、道路の混雑状況を示す交通情報、又は走行区間が下り坂であることを示す下り坂情報を含む、請求項６又は７に記載の疑似エンジン音制御装置。
9. 前記低速誘導用エンジン音は、前記基準エンジン音よりもエンジン音に含まれる次数成分の数が多い、請求項６から８のいずれか一項に記載の疑似エンジン音制御装置。
10. 前記低速誘導用エンジン音は、前記基準エンジン音に含まれる次数成分よりも高次側の次数成分が多い、請求項６から９のいずれか一項に記載の疑似エンジン音制御装置。
11. 前記低速誘導用エンジン音は、ハーフ次成分を含む、請求項６から１０のいずれか一項に記載の疑似エンジン音制御装置。
12. 前記低速誘導用エンジン音は、前記基準エンジン音よりも音量が大きい、請求項６から１１のいずれか一項に記載の疑似エンジン音制御装置。
13. 車両の走行環境を示す環境情報を取得する工程と、
    前記車両の車速を示す車速情報を取得する工程と、
    前記車両のエンジン回転数を示す回転数情報を取得する工程と、
    前記環境情報及び前記車速情報に基づいて、現在の車速とは異なる車速状態に誘導する必要があるか否かを判定する工程と、
    当該工程において、車速を高速側に誘導すべき状態であると判定された場合に、前記回転数情報に基づく基準エンジン音よりも低速であることを想起させる高速誘導用エンジン音を生成する、疑似エンジン音制御方法。
14. 現在の車速とは異なる車速状態に誘導する必要があるか否かを判定する工程において、車速を低速側に誘導すべき状態であると判定された場合に、前記回転数情報に基づく基準エンジン音よりも高速であることを想起させる低速誘導用エンジン音を生成する、請求項１３に記載の疑似エンジン音制御方法。

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