WO2013021513A1 - 走行連動音発生装置 - Google Patents

Abstract

　走行連動音生成ユニットは、次数音データ生成ユニットと、ランダム音データ生成ユニットと、合成ユニットとを含む。次数音データ生成ユニットは、基本次数音データの音程を車両の原動機回転速度に応じて変更して次数音データを生成する。ランダム音データ生成ユニットは、基本ランダム音データの音程を変えずに、当該基本ランダム音データの音量を車両の原動機回転速度およびアクセル指令値に応じて変更してランダム音データを生成する。合成ユニットは、生成された次数音データおよびランダム音データを合成して合成音データを生成する。

Description

走行連動音発生装置

　この発明は、車両の走行状態に応じて走行連動音を発生する走行連動音発生装置に関する。車両は、実際の車両であってもよいし、仮想上の車両であってもよい。

　特許文献１は、エンジン回転速度およびアクセル操作量によって特定された運転状態に対応するエンジン音データを記憶手段から読み出して再生するエンジン音合成装置を開示している。このエンジン音合成装置では、エンジン回転速度に応じてエンジン音データの再生レートが定められる。
　特許文献２は、エンジン回転速度およびスロットル開度に応じた合成音データを生成し、合成音データに対して、燃焼圧データに応じたゆらぎを与えるエンジン音合成装置を開示している。

　特許文献３は、移動体の移動速度に応じてテンポ、音量または音高が変化するように、楽曲、音階音または警報音を発生する発音装置を開示している。

特開２０００－１１４２号公報 特開２００６－６９４８７号公報 特開２０１０－２６０３３号公報

　特許文献１および特許文献２のエンジン音合成装置は、エンジンを動力源とする車両の運転中に常時聞こえてくるエンジン音を発生するので、自然で心地よい音を提供できる。しかし、運転状態等に応じて異なるエンジン音データを読み出したり、エンジン音データに揺らぎを与えたりするために、構成が複雑になり、システムを構成するコンピュータの計算負荷が大きい。

　特許文献３の発音装置では、発音される音が、深み（または厚み）のない単調な音になりやすく、移動体の周囲の人や移動体の乗員にとって必ずしも心地よい音にならないおそれがある。特に、移動体の乗員は、移動中、その音を聞き続けるので、移動体の状態に応じて変動し、かつ十分に深みのある（たとえば奥行き感のある）心地よい音が発音されることが望ましい。

　そこで、この発明の一実施形態は、簡単な構成で、心地よい走行連動音を発生することができる走行連動音発生装置を提供する。
　この発明の一実施形態は、車両の走行状態に応じて走行連動音を発生する走行連動音発生装置であって、第１成分基本音データの音程を前記車両の原動機回転速度に応じて変更して第１成分音データを生成する第１成分音データ生成手段と、第２成分基本音データの音程を変えずに、前記第２成分基本音データの音量を前記車両の原動機回転速度およびアクセル指令値に応じて変更して第２成分音データを生成する第２成分音データ生成手段と、前記第１成分音データ生成手段によって生成された第１成分音データと、前記第２成分音データ生成手段によって生成された第２成分音データとを合成して合成音データを生成する合成音データ生成手段とを含む、走行連動音発生装置を提供する。

　この構成によれば、原動機回転速度に応じて音程が変更される第１成分音データと、音程は変更せずに原動機回転速度およびアクセル指令値に応じて音量が変更される第２成分音データとが合成されて、合成音データが生成される。すなわち、第１成分音データは原動機回転速度に応じて音程が変化するのに対して、第２成分音データは音程が変更されず、その音量が原動機回転速度等に応じて変化する。したがって、これらを合成して生成される合成音データは、深みのある（奥行き感のある）心地よい走行連動音を表現したデータとすることができる。しかも、第１成分基本音データの音程を変更して第１成分音データを生成し、第２成分基本音データの音量を変更して第２成分音データを生成し、これらを合成することによって合成音データが得られるので、構成が簡単である。したがって、簡単な構成で、心地よい走行連動音を生成することができる。

　「車両の走行状態」とは、車速、加速度、原動機負荷等を含む。車両は、実際の車両であってもよいし、仮想の車両であってもよい。また、原動機も実際の原動機であってもよいし仮想の原動機であってもよい。たとえば、走行連動音発生装置が実際の車両に搭載される場合に、その動力源としての原動機が電気モータであれば、その電気モータの回転速度を「原動機回転速度」として用いてもよい。また、別の原動機（たとえばエンジン）を仮想し、この仮想原動機の回転速度を「原動機回転速度」として用いてもよい。同様に、「アクセル指令値」は、実際の車両におけるアクセル操作子の操作量に対応する値であってもよいし、仮想的な車両における仮想上のアクセル操作量を表す値であってもよい。

　この発明の一実施形態では、前記第１成分基本音データが、原動機回転速度に応じて周波数が変動する次数音に相当する基本データを含み、前記第２成分音データが、原動機回転速度によらずに周波数が変動しないランダム音に相当する基本データを含む。この構成により、原動機回転速度に対応した適切な走行連動音を生成できる。
　前記次数音は、前記車両または原動機が発生する音のうち、原動機回転速度に応じて周波数（または周波数スペクトル）が変動する音であってもよい。同様に、前記ランダム音は、前記車両または原動機が発生する音のうち、原動機回転速度によらずに周波数（または周波数スペクトル）が実質的に変動しない音であってもよい。

　また、この発明の一実施形態では、前記第１成分音データ生成手段が、前記第１成分基本音データの音程を前記車両の原動機回転速度に応じて変更する音程変更手段と、前記第１成分基本音データの音量を前記車両の原動機回転速度およびアクセル指令値に応じて変更する第１成分音量変更手段とを含む。これにより、第１成分基本音データの音程だけでなく、その音量も、原動機回転速度に応じて適切に変更することができるから、車両の走行状態に対応した走行連動音を生成できる。

図１は、この発明の一実施形態に係る走行連動音発生装置を搭載した車両を示す図解的な側面図である。 図２は、走行連動音発生装置の電気的構成を説明するためのブロック図である。 図３は、車速推定ユニットの構成例を説明するためのブロック図である。 図４は、傾斜した路面上における電動二輪車に働く力を示す説明図である。 図５は、車速推定ユニットによる処理内容を示すフローチャートである。 図６は、アクセル指令値推定ユニットの構成例を説明するためのブロック図である。 図７は、モータ回転速度と最大トルクとの関係を表す最大トルクマップの一例を示す。 図８は、発生トルク比率に対する推定アクセル開度の関係を表すアクセル開度マップの一例を示す。 図９は、アクセル指令値推定ユニットによる処理を示すフローチャートである。 図１０は、走行連動音生成ユニットの構成例を示すブロック図である。 図１１Ａは、仮想エンジン回転速度マップの一例を示す。 図１１Ｂは、アクセル開度が比較的小さい値の状態で電動二輪車が加速しているときの定エンジン回転速度線を示す。 図１１Ｃは、アクセル開度が比較的大きい状態で電動二輪車が加速しているときの定エンジン回転速度線を示す。 図１１Ｄは、定エンジン回転速度線に従って仮想エンジン回転速度を決定しているときに、車両加速度が正値から負値に転じたときの動作を示す。 図１１Ｅは、定エンジン回転速度線に従って仮想エンジン回転速度を決定しているときに、車両加速度が正値から負値に転じたときの動作を示す。 図１１Ｆは、車両加速度が一旦負値に転じ、その後に正値に転じた場合の挙動を示す。 図１２は、次数音ゲイン生成ユニットの構成例を説明するための図である。 図１３は、ランダム音ゲイン生成ユニットの構成例を説明するための図である。 図１４Ａは、アクセル開度および仮想エンジン回転速度に応じた次数音データの変化を説明するための図である。図１４Ｂは、アクセル開度および仮想エンジン回転速度に応じたランダム音データの変化を説明するための図である。 図１５は、次数音データを再生して周波数分析した例を示す。 図１６Ａは、この発明の他の実施形態に係る走行連動音発生装置を説明するための図であり、ＧＰＳ受信機が出力する位置データを用いた車速推定を示す。 図１６Ｂは、ＧＰＳ受信機が出力する位置データを用いた車速推定の一例を説明するためのフローチャートである。 図１７は、この発明のさらに他の実施形態に係る走行連動音発生装置を説明するための図であり、ＧＰＳ受信機が出力する移動速度データを用いた車速推定の一例を示すフローチャートである。

　以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、この発明の一実施形態に係る走行連動音発生装置を搭載した車両を示す図解的な側面図である。この車両は、たとえば、電動二輪車１である。より具体的には、電動二輪車１は、スクータ型の電動二輪車であり、車体フレーム２と、前輪３、後輪４、電気モータ５、バッテリ６および車体カバー７を備えている。電動二輪車１は、バッテリ６から供給される電力によって、電気モータ５を駆動し、電気モータ５の出力によって駆動輪としての後輪４を駆動するように構成されている。

　車体フレーム２の前上部に配置されたヘッドパイプ８には、ステアリング軸９が回動自在に挿入されている。ステアリング軸９の下端部には、左右一対のフロントフォーク１０が取り付けられている。前輪３は、フロントフォーク１０に取り付けられている。ステアリング軸９の上端部には、ハンドル１１が取り付けられている。ライダーは、ハンドル１１を操作することにより、ステアリング軸９、フロントフォーク１０および前輪３をステアリング軸９の軸線回りに回すことができる。

　ハンドル１１の左右両端部には、それぞれ、グリップ１２が設けられている（左側のグリップのみを図示）。右側のグリップはアクセルグリップ（アクセル操作子）を構成している。ライダーは、このアクセルグリップを回すことにより、電気モータ５の出力を調整することができる。
　車体フレーム２は、ヘッドパイプ８から後方に延びている。車体フレーム２は、ダウンチューブ１９と、ダウンチューブ１９の後方に配置された左右一対のフレーム本体２０とを含む。ダウンチューブ１９は、ヘッドパイプ８の下部から後斜め下方に延びている。フレーム本体２０は、側面視においてほぼＳ字形状を成しており、ダウンチューブ１９の下端部から後方に延び、さらに後方に向かって斜め上方に向かい、その後、ほぼ水平に後方へと延びている。

　車体カバー７は、車体フレーム２に取り付けられている。車体カバー７は、ヘッドパイプ８を覆う前カバー２５と、前カバー２５の下部から後方に延びる下カバー２６と、前カバー２５の後方に配置された後カバー２７とを含んでいる。前カバー２５は、ステアリング軸９の一部およびヘッドパイプ８を取り囲み、かつ、ダウンチューブ１９を取り囲んでいる。下カバー２６は、前カバー２５の下部から後方に延びており、フレーム本体２０の一部を下方および左右両側方から覆っている。下カバー２６の上面には、足載せ部２８が配置されている。足載せ部２８は、ライダーが足を載せるために設けられており、ほぼ平坦に形成されている。後カバー２７は、全体として、下カバー２６の後部から後斜め上方に延びた形状に形成されている。後カバー２７は、フレーム本体２０の一部を前方および左右両側方から覆っている。

　ライダーが着座するためのシート２９は、フレーム本体２０の上部に取り付けられている。シート２９の下方には、左右一対のフレーム本体２０の間に収容空間が形成されている。この収容空間には、電気モータ５の電源としてのバッテリ６が配置されている。バッテリ６は、充電可能な二次電池である。
　走行連動音発生装置３０は、装置本体３１と、スピーカ３２とを含む。図１の例では、装置本体３１は、シート２９の下方に配置されて、フレーム本体２０に取り付けられている。スピーカ３２は、たとえば、ヘッドパイプ８に取り付けられている。装置本体３１とスピーカ３２とは、配線３３で接続されている。配線３３は、車体カバー７内で配索されており、装置本体３１が発生する音声信号をスピーカ３２に伝える。

　図２は、走行連動音発生装置３０の電気的構成を説明するためのブロック図である。装置本体３１は、電動二輪車１のバッテリ６に電源配線を介して接続されていて、バッテリ６からの電力供給を受けて動作するようになっている。むろん、装置本体３１にバッテリを内蔵し、その内蔵バッテリによって装置本体３１が作動する構成を採用することもできる。

　装置本体３１は、音合成回路３５と、アンプ３６と、センサ類４０とを含む。センサ類４０は、装置本体３１の筐体に内蔵されている。
　センサ類４０は、この実施形態では、加速度センサ４１および角速度センサ４２（ジャイロセンサ）を含む。加速度センサ４１は、直交する３つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）の方向に沿う加速度を検出して出力するように構成された３軸加速度センサであってもよい。この実施形態では、加速度センサ４１のＸ軸が電動二輪車１の前後方向に整合し、そのＹ軸が電動二輪車１の左右方向に整合し、そのＺ軸が電動二輪車１の上下方向に整合している。すなわち、このような位置関係となるように、装置本体３１が車体フレーム２に取り付けられている。角速度センサ４２は、３つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）のまわりの角速度（ロール角速度、ピッチ角速度、ヨー角速度）を検出するように構成されている。この実施形態では、角速度センサ４２のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、加速度センサ４１のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸と一致している。すなわち、このような位置関係となるように、加速度センサ４１および角速度センサ４２が、装置本体３１の筐体に組み付けられている。よって、角速度センサ４２のＸ軸が電動二輪車１の前後方向に整合し、そのＹ軸が電動二輪車１の左右方向に整合し、そのＺ軸が電動二輪車１の上下方向に整合している。

　音合成回路３５は、センサ類４０の出力信号に基づいて電動二輪車１の走行状態を推定し、その推定した走行状態に応じた走行連動音を表す音声信号を生成する。この音声信号がアンプ３６によって増幅され、その増幅された音声信号が配線３３を介してスピーカ３２に与えられる。これにより、スピーカ３２が駆動され、走行連動音が発生する。この走行連動音は、電動二輪車１の周囲の人に向けて発生され、かつライダーによって聴取される。音合成回路３５は、専ら装置本体３１に備えられたセンサ類４０の出力信号を用いて走行連動音信号を生成するように構成されており、電動二輪車１側（走行連動音発生装置３０外）に備えられたセンサ類からの信号を入力するようには構成されていない。

　装置本体３１に備えられたセンサ類４０は、加速度センサ４１および角速度センサ４２の他にも、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機４５（二点鎖線で示す。）を含んでいてもよい。ＧＰＳ受信機４５は、地球のまわりを周回するＧＰＳ衛星からの信号を受信して位置データ等を生成する装置である。
　音合成回路３５は、マイクロコンピュータを含み、このマイクロコンピュータによる演算処理によって実現される複数の機能処理ユニットを含む。より具体的には、音合成回路３５は、車速推定ユニット３７と、アクセル指令値推定ユニット３８と、走行連動音生成ユニット３９とを含む。車速推定ユニット３７は、センサ類４０の出力信号に基づいて、電動二輪車１の車速を推定する。すなわち、電動二輪車１側に備えられたセンサからの信号を用いることなく、電動二輪車１の車速を推定する。アクセル指令値推定ユニット３８は、車速推定ユニット３７によって推定された車速、およびセンサ類４０の出力信号に基づいて、アクセル指令値を推定する。アクセル指令値は、ハンドル１１に備えられたアクセルグリップの操作量に対応する。ただし、推定されるアクセル指令値がアクセルグリップの操作量に正確に対応している必要はない。アクセル指令値推定ユニット３８は、電動二輪車１側に備えられたセンサ（たとえばアクセルグリップ操作量センサ）の出力信号を用いることなく、アクセル指令値を推定する。走行連動音生成ユニット３９は、車速推定ユニット３７によって推定された車速と、アクセル指令値推定ユニット３８によって推定されたアクセル指令値とに基づいて、走行連動音信号を生成する。

　図３は、車速推定ユニット３７のより詳細な構成例を説明するためのブロック図である。車速推定ユニット３７は、路面勾配推定ユニット５０と、車両加速度計算ユニット５４と、車速計算ユニット５５とを含む。路面勾配推定ユニット５０は、自動二輪車１が走行している路面の勾配を推定する勾配推定手段であり、初期路面勾配角度計算ユニット５１と、路面勾配角度計算ユニット５２とを含む。

　初期路面勾配角度計算ユニット５１は、走行連動音発生装置３０に電源が投入された直後に、加速度センサ４１の出力信号に基づいて、電動二輪車１が置かれた路面の初期勾配角度θ_０を計算する。走行連動音発生装置３０は、たとえば、電動二輪車１の電源が投入されたときに、同時に電源投入されるようになっていてもよい。路面勾配角度計算ユニット５２は、角速度センサ４２が検出するピッチ角速度（Ｙ軸回りの角速度）を積分することによって、路面勾配角度θを求める。より具体的には、初期勾配角度θ_０を初期値として、走行連動音発生装置３０に電源が投入されてからのピッチ角速度を時間積分することによって、路面勾配角度θを求める。すなわち、θ＝θ_０＋∫（ピッチ角速度）dt（ｔは時間）である。

　車両加速度計算ユニット５４は、加速度センサ４１によって検出される前後方向加速度（Ｘ軸方向加速度）に対して、路面勾配角度θに基づく補正を施すことによって、電動二輪車１の前後方向加速度αを求める加速度推定手段である。車速計算ユニット５５は、前後方向加速度αを時間積分することによって、電動二輪車１の車速Ｖを求める。より具体的には、車速計算ユニット５５は、走行連動音発生装置３０への電源投入時から前後方向加速度αを積分する。積分初期値は、零（電源投入に伴って零にクリア）とされる。すなわち、Ｖ＝∫αdtである。

　図４は、傾斜した路面５７上における電源投入直後の状態を示す説明図である。電動二輪車１には、その質量Ｍに比例する重力Ｍｇ（ｇは重力加速度）が鉛直下方に作用する。この重力ＭｇのＸ軸方向分力は、初期路面勾配角度θ_０を用いてＭｇ・sinθ_０と表すことができる。また、Ｚ軸方向分力は、初期路面勾配角度θ_０を用いてＭｇ・cosθ_０と表すことができる。加速度センサ４１は、たとえば、電動二輪車１の前方（＋Ｘ方向。進行方向）を正として、前後方向加速度を検出する。路面５７で停止しているとき、Ｘ軸方向に関して、重力のＸ軸方向分力Ｍｇ・sinθ_０（－Ｘ方向への力）と、電動二輪車１の前方（＋Ｘ方向）に働く力Ｍα′とが釣り合っている。また、Ｚ軸方向に関して、重力のＺ軸方向分力Ｍｇ・cosθ_０と、垂直抗力Ｍβ′とが釣り合っている。ただし、α′は加速度センサ４１によって検出されるＸ軸方向加速度であり、β′は加速度センサ４１によって検出されるＺ方向加速度である。電動二輪車１が停止しているときは、その実際の加速度αは零であるが、重力のＸ方向分力Ｍｇsinθ_０のために、見かけ上の加速度α′（＝ｇsinθ_０）が検出される。

　加速度センサ４１は、傾斜した路面５７上において、前後方向加速度α′（＝ｇsinθ_０）と、上下方向（Ｚ軸方向）加速度β′（＝ｇcosθ_０）とを検出する。したがって、初期勾配角度θ_０は、θ_０＝Ｔan^－１（α′／β′）として求めることができる。この計算が、初期路面勾配角度計算ユニット５１において実行される。
　路面勾配角度θで傾斜した路面５７上を電動二輪車１が走行しているとき、加速度センサ４１が検出する前後方向加速度α′は、電動二輪車１の実際の前後方向加速度αの成分に、重力加速度ｇによる寄与分ｇsinθを加えた値となる。そこで、車両加速度計算ユニット５４は、加速度センサ４１が検出する前後方向加速度α′から重力加速度ｇによる寄与分ｇsinθを減じることにより、電動二輪車１の実際の前後方向加速度α（＝α′－ｇsinθ）を求める。すなわち、車両加速度計算ユニット５４は、加速度センサ４１の出力信号に対して路面勾配角度θに応じた補正を施すことにより、電動二輪車１の前後方向加速度αを求める。路面勾配角度θは、たとえば、電動二輪車１の進行方向に向かって、水平面に対して仰角の場合を正、水平面に対して俯角の場合を負とすればよい。

　電動二輪車１が走行しているとき、加速度センサ４１は、とりわけ、Ｚ軸方向に関して、路面の凹凸や電動二輪車１の振動によるノイズ成分を検出しやすい。さらに、Ｘ軸方向に関して、走行中は、加速度センサ４１の出力信号中に、路面傾斜による加速度成分と車速変化による加速度成分との両方が含まれ、それらの成分を区別することは困難である。そのため、走行中の路面の勾配角度θを検出するときに加速度センサ４１の出力信号を用いるのは実際的でない。そこで、この実施形態では、初期路面勾配角度θ_０を加速度センサ４１の出力信号に基づいて計算した後は、それを積分初期値として、角速度センサ４２が出力するピッチ角速度を時間積分することによって、路面勾配角度θを求めている。このような積分演算が、路面勾配角度計算ユニット５２によって実行される。こうして求められた路面勾配角度θが、加速度センサ４１の出力信号の補正のために、車両加速度計算ユニット５４に供給される。

　車速計算ユニット５５は、車両加速度計算ユニット５４による補正演算によって得られた前後方向加速度αを時間積分して、車速Ｖを求める。
　図５は、車速推定ユニット３７による処理内容を示すフローチャートである。
　車速推定ユニット３７は、電源投入直後かどうかを判断する（ステップＳ１）。電源投入直後であれば、車速推定ユニット３７は、加速度センサ４１の出力信号を読み込み（ステップＳ２）、車速Ｖを零にクリアする（ステップＳ３）。さらに、車速推定ユニット３７は、加速度センサ４１から取り込んだ前後方向加速度α′および上下方向加速度β′に基づいて、初期路面勾配角度θ_０を計算する（ステップＳ４）。ステップＳ２～Ｓ４の動作は、電源投入直後の一回だけ実行される。

　電源投入直後でないときは（ステップＳ１：ＮＯ）、車速推定ユニット３７は、加速度センサ４１および角速度センサ４２の出力信号を読み込む（ステップＳ５，Ｓ６）。そして、車速推定ユニット３７は、角速度センサ４２の出力信号を積分することによって、電動二輪車１が走行中の路面の勾配角度θを求める（ステップＳ７）。さらに、車速推定ユニット３７は、求められた路面勾配角度θを用いて、加速度センサ４１が出力する前後方向加速度α′を補正（重力加速度成分を補償）して、電動二輪車１の実際の前後方向加速度αを求める（ステップＳ８）。さらに、車速推定ユニット３７は、その前後方向加速度αを時間積分することによって、電動二輪車１の現在の車速Ｖを求める（ステップＳ９）。

　以後、電源が遮断されてシステムが停止するまで、ステップＳ１～Ｓ９の動作が繰り返される。
　図６は、アクセル指令値推定ユニット３８の構成例を説明するためのブロック図である。アクセル指令値推定ユニット３８は、トルク推定ユニット６０と、モータ回転速度演算ユニット６３と、アクセル開度推定ユニット６５とを含む。トルク推定ユニット６０は、走行抵抗演算ユニット６１と、必要トルク演算ユニット６２とを含む。アクセル開度推定ユニット６５は、発生トルク比率計算ユニット６６と、推定アクセル開度計算ユニット６７とを含む。

　モータ回転速度演算ユニット６３は、原動機回転速度推定手段の一例であり、車速推定ユニット３７によって推定された車速Ｖと、所定の変換係数とに基づいて、モータ回転速度を演算する。変換係数は、減速比と、後輪４の周長とに基づいて定められる定数であり、音合成回路３５に内蔵された記憶ユニット（メモリ）から与えられる。車速Ｖを後輪４の周長で除算すると、後輪４の回転速度（単位時間あたりの回転数）が求まる。さらに、後輪４の回転速度に減速比を乗じると、電気モータ５の回転速度が求まる。減速比とは、電気モータ５の回転速度と後輪４の回転速度との比（電気モータ回転速度／後輪回転速度）である。したがって、変換係数は、たとえば、後輪４の周長の逆数と、減速比との積に比例するように定めるとよい。演算されたモータ回転速度は、発生トルク比率計算ユニット６６に与えられる。

　走行抵抗演算ユニット６１は、電動二輪車１を走行させたときに電動二輪車１の進行を妨げる外力（走行抵抗）を計算する。走行抵抗の成分としては、空気抵抗、タイヤ変形による抵抗、電気モータ５内のオイルの粘性による抵抗などを例示できる。空気抵抗は、車速Ｖの二乗に比例するので、係数Ｋarを用いて、Ｋar・Ｖ^２と表すことができる。その他の走行抵抗成分は、まとめて定数Ｌｆで表すことができる。音合成回路３５に備えられた記憶ユニット（メモリ）には、係数Ｋar、電動二輪車１の質量Ｍ、重力加速度ｇ、および定数Ｌｆが予め書き込まれている。これらの定数と、車速推定ユニット３７によって推定される車速Ｖとを用いて、走行抵抗演算ユニット６１は、走行抵抗＝Ｋar・Ｖ^２＋Ｌｆを演算する。この走行抵抗の値は、必要トルク演算ユニット６２に与えられる。

　必要トルク演算ユニット６２は、電気モータ５が発生すべきトルクを演算する。電動二輪車１が路面勾配角度θの路面上を加速度αで走行しているとき、電動二輪車１をその進行方向に押す力Ｆは、Ｆ＝走行抵抗＋Ｍｇ・sinθ＋Ｍ・αで与えられる。Ｍｇ・sinθは、路面傾斜による抵抗分であり、勾配抵抗と呼ばれる。Ｍ・αは、加速抵抗である。電気モータ５のトルク変換係数をＫ_Ｔとし、電気モータ５が発生すべき必要トルクをＴ_２とすると、Ｆ＝Ｋ_Ｔ・Ｔ_２が成立する。よって、必要トルクＴ_２は、Ｔ_２＝Ｆ／Ｋ_Ｔ＝（走行抵抗＋Ｍｇ・sinθ＋Ｍ・α）／Ｋ_Ｔとなる。この演算が、必要トルク演算ユニット６２において実行される。演算された必要トルクＴ_２は、発生トルク比率計算ユニット６６に与えられる。必要トルクＴ_２の計算に必要な質量Ｍ、重力加速度ｇおよびトルク変換係数Ｋ_Ｔは、音合成回路３５に備えられた記憶ユニット（メモリ）から与えられる。

　発生トルク比率計算ユニット６６は、必要トルクＴ_２と、モータ回転速度とに基づいて、発生トルク比率を演算する。発生トルク比率とは、当該モータ回転速度において電気モータ５が発生することができる最大トルクＴ_１に対する必要トルクＴ_２の割合（Ｔ_２／Ｔ_１）である。最大トルクＴ_１は、最大トルクマップ６４から与えられる。最大トルクマップ６４の一例は、図７に示されている。すなわち、最大トルクマップ６４は、モータ回転速度に対する最大トルクマップを格納したデータ群（テーブル）によって定義されている。曲線Ｌ１は、電気モータ５の実際のトルク特性を表す。モータ回転速度が大きくなるに従って、逆起電力のために、最大トルクＴ_１が減少していく。電気モータ５は、モータ回転速度に応じた最大トルクＴ_１以下の範囲のトルクを発生することができる。発生トルク比率計算ユニット６６は、モータ回転速度に対応した最大トルクＴ_１を最大トルクマップ６４から読み出し、その読み出した最大トルクＴ_１を用いて発生トルク比率Ｔ_２／Ｔ_１を演算する。

　最大トルクマップ６４に格納されている最大トルクマップは、走行連動音の発生のためだけに用いられるので、電気モータ５の実際の特性を表している必要はない。すなわち、図７において曲線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５で示すように、電気モータ５の実際の特性とは異なるトルク特性曲線を用いて発生トルク比率Ｔ_２／Ｔ_１を演算しても差し支えない。たとえば、最大トルクマップ６４に、複数のトルク特性曲線Ｌ１～Ｌ５を格納しておき、これらを、トルク特性変更操作ユニット７１（図６参照）からの操作によって切り換えて用いることができるようにしてもよい。これにより、電動二輪車１の特性や使用者の好みに応じて、音合成回路３５の特性を変更（チューニング）することができる。さらに、トルク特性変更操作ユニット７１の操作によって最大トルクの特性を変更することにより、あらゆるトルク特性を持ったモータに対応することも可能となる。このように、トルク特性変更操作ユニット７１は、原動機回転速度に対する最大トルクの特性を変更する原動機特性変更手段としての機能を有している。

　こうして求められた発生トルク比率Ｔ_２／Ｔ_１は、推定アクセル開度計算ユニット６７に与えられる。推定アクセル開度計算ユニット６７は、アクセル開度マップ６８を参照して、アクセル指令値としての推定アクセル開度を求める。アクセル開度マップ６８の一例は、図８に示されている。すなわち、アクセル開度マップ６８は、発生トルク比率に対する推定アクセル開度（％）を格納したデータ群（テーブル）によって定義されている。アクセル開度とは、アクセルグリップの全操作量に対する実際の操作量の比率である。アクセル開度特性曲線Ｌ１１は、発生トルク比率とアクセル開度との実際の関係を模擬した特性を表す。発生トルク比率が大きくなるほど、推定アクセル開度が大きくなる。推定アクセル開度計算ユニット６７は、発生比率に対応した推定アクセル開度をアクセル開度マップ６８から読み出し、その読み出した推定アクセル開度を出力する。

　アクセル開度マップ６８に格納されているアクセル開度マップは、走行連動音の発生のためだけに用いられるので、実際のアクセル開度特性を必ずしも模擬している必要はない。すなわち、曲線Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５で示すように、実際のアクセル開度特性とは異なるアクセル開度特性曲線を用いて推定アクセル開度を求めても差し支えない。たとえば、アクセル開度マップ６８に、複数のアクセル開度特性曲線Ｌ１１～Ｌ１５を格納しておき、これをアクセル開度特性変更操作ユニット７２（図６参照）からの操作によって切り換えて用いることができるようにしてもよい。これにより、電動二輪車１の特性や使用者の好みに応じて、音合成回路３５の特性を変更（チューニング）することができる。このように、アクセル開度特性変更操作ユニット７２は、発生トルク比率に対するアクセル指令値の特性を変更するアクセル特性変更手段としての機能を有している。

　図９は、アクセル指令値推定ユニット３８による処理をまとめて示すフローチャートである。アクセル指令値推定ユニット３８は、車速推定ユニット３７によって推定された車速Ｖ、および路面勾配推定ユニット５０によって推定された路面勾配角度θを読み込む（ステップＳ１１，Ｓ１２）。さらに、アクセル指令値推定ユニット３８は、それらに基づいて、走行抵抗を計算する（ステップＳ１３）。さらに、アクセル指令値推定ユニット３８は、車両加速度計算ユニット５４によって路面勾配に関する補正が施された後の前後方向加速度αを読み込む（ステップＳ１４）。そして、その前後方向加速度αと、走行抵抗と、路面勾配角度θとに基づいて、必要トルクＴ_２を求める（ステップＳ１５）。一方、アクセル指令値推定ユニット３８は、車速Ｖに基づいて、モータ回転速度を求める（ステップＳ１６）。そして、アクセル指令値推定ユニット３８は、求められたモータ回転速度に基づいて最大トルクマップ６４から最大トルクＴ_１を読み出し（ステップＳ１７）、それを用いて発生トルク比率Ｔ_２／Ｔ_１を計算する（ステップＳ１８）。さらに、アクセル指令値推定ユニット３８は、その発生トルク比率Ｔ_２／Ｔ_１を用いてアクセル開度マップ６８を参照することにより、推定アクセル指令値としての推定アクセル開度を求める（ステップＳ１９）。この動作が、電源遮断によるシステム停止まで繰り返される。

　図１０は、走行連動音生成ユニット３９の構成例を示すブロック図である。走行連動音生成ユニット３９は、車速推定ユニット３７によって推定された車速Ｖと、車両加速度計算ユニット５４によって計算された車両加速度αと、アクセル指令値推定ユニット３８によって求められた推定アクセル開度とを用いる。走行連動音生成ユニット３９は、それらを用いて、電動二輪車１の走行状態に応じた走行連動音信号を発生する。

　この実施形態では、電動二輪車１の走行状態に応じて運転状態が変化する仮想エンジン（内燃機関）が想定され、その仮想エンジンがその運転状態に応じて発生すべきエンジン音が、走行連動音として合成される。さらに、この実施形態では、エンジン音が、複数の成分に分けて取り扱われる。具体的には、エンジン音データが、第１成分としての次数音成分と、第２成分としてのランダム音成分とに分けて取り扱われる。次数音成分とは、エンジン音（またはエンジンを動力源とする車両が発生する音）のうち、エンジン回転速度に応じて周波数（または周波数スペクトル）が変動する音成分である。ランダム音成分とは、エンジン音（またはエンジンを動力源とする車両が発生する音）のうち、エンジン回転速度によらずに周波数（または周波数スペクトル）が実質的に変動しない成分である。

　走行連動音生成ユニット３９は、原動機回転速度推定手段の一例である仮想エンジン回転速度計算ユニット８０と、次数音データ生成ユニット９１と、ランダム音データ生成ユニット９２と、合成ユニット９０とを含む。
　仮想エンジン回転速度計算ユニット８０は、車速推定ユニット３７によって推定された車速Ｖと、アクセル指令値推定ユニット３８によって推定された推定アクセル開度と、車両加速度計算ユニット５４によって推定された車両加速度αとに基づいて、前記仮想エンジンの回転速度を計算する。より具体的には、仮想エンジン回転速度計算ユニット８０は、車速Ｖおよび推定アクセル開度ならびに車両加速度αに基づいて仮想エンジン回転速度マップ７９を参照し、この仮想エンジン回転速度マップ７９から、該当する仮想エンジン回転速度を読み出す。読み出された仮想エンジン回転速度は、次数音データ生成ユニット９１に与えられる。

　次数音データ生成ユニット９１は、エンジン音のうち、第１成分としての次数音成分を表す次数音データを生成する第１成分音データ生成手段である。次数音データ生成ユニット９１は、基本次数音データ記憶ユニット８１と、次数音再生時間計算ユニット８２と、次数音データ再生ユニット８３と、次数音ゲイン生成ユニット８４と、次数音ゲイン乗算ユニット８５とを含む。基本次数音データ記憶ユニット８１は、予め作成された基本次数音データを第１成分基本音データとして記憶している。基本次数音データは、仮想エンジンが基本回転速度（たとえば３０００ｒｐｍ）で回転しているときに生成するエンジン音のうち、次数音成分のみを表すデータであり、一定の時間長（基本再生時間）を有している。基本次数音データは、実際のエンジンから録音した音データを加工して作成されてもよいし、実際のエンジンから録音したデータを用いずに、実際の次数音データに似せてコンピュータ上で作成された音データであってもよい。ただし、基本次数音データは、ランダム音成分を極力含まないことが好ましい。すなわち、基本次数音データは、ランダム音成分を全く含まないか、またはランダム音成分が抑制された音データであることが好ましい。

　次数音再生時間計算ユニット８２は、仮想エンジン回転速度に基づいて、基本次数音データの再生時間を計算する。再生時間の計算式は、次のとおりである。
　　再生時間＝基本再生時間×基本回転速度／仮想エンジン回転速度
　すなわち、仮想エンジン回転速度に反比例するように基本再生時間を修正することによって、基本次数音データの再生時間が求められる。したがって、高速回転時（すなわち、高速走行時）には再生時間が短くなり、低速回転時（すなわち低速走行時）には再生時間が長くなる。

　次数音データ再生ユニット８３は、基本次数音データ記憶ユニット８１から基本次数音データを読み出し、次数音再生時間計算ユニット８２によって計算された再生時間で、その基本次数音データを繰り返し再生（ループ再生）する。再生時間が短いほど再生される音の音程が高くなり、再生時間が長いほど再生される音の音程が低くなる。したがって、高速回転時には音程の高い次数音を生成でき、低速回転時には音程の低い次数音を生成できる。すなわち、次数音再生時間計算ユニット８２および次数音データ再生ユニット８３は、仮想エンジン回転速度に応じて次数音成分の音程を変更する音程変更手段を構成している。次数音データ再生ユニット８３によって繰り返し再生された基本次数音データは、次数音ゲイン乗算ユニット８５に与えられる。

　次数音ゲイン乗算ユニット８５は、繰り返し再生された基本次数音データに対して次数音ゲイン生成ユニット８４が生成する次数音ゲインを乗算することにより、音量調整された次数音データを生成する。この次数音データが合成ユニット９０に与えられる。次数音ゲイン生成ユニット８４は、アクセル開度および仮想エンジン回転速度に応じた次数音ゲインを生成する。したがって、次数音成分の音量が、アクセル開度および仮想エンジン回転速度に応じて変化する。すなわち、次数音ゲイン生成ユニット８４および次数音ゲイン乗算ユニット８５は、次数音成分の音量を仮想エンジン回転速度およびアクセル開度に応じて変更する次数音成分音量変更手段を構成している。

　ランダム音データ生成ユニット９２は、エンジン音のうち、第２成分としてのランダム音成分を表すランダム音データを生成する第２成分音データ生成手段である。ランダム音データ生成ユニット９２は、基本ランダム音データ記憶ユニット８６と、ランダム音データ再生ユニット８７と、ランダム音ゲイン生成ユニット８８と、ランダム音ゲイン乗算ユニット８９とを含む。基本ランダム音データ記憶ユニット８６は、予め作成された基本ランダム音データを第２成分基本音データとして記憶している。基本ランダム音データは、仮想エンジンが基本回転速度（たとえば３０００ｒｐｍ）で回転しているときに生成するエンジン音のうち、ランダム音成分のみを表すデータであり、一定の時間長（基本再生時間）を有している。基本ランダム音データは、実際のエンジンから録音した音データを加工して作成されてもよいし、実際のエンジンから録音したデータを用いずに、実際のランダム音データに似せてコンピュータ上で作成された音データであってもよい。ただし、基本ランダム音データは、次数音成分を極力含まないことが好ましい。すなわち、基本ランダム音データは、次数音成分を全く含まないか、または次数音成分が抑制された音データであることが好ましい。

　ランダム音データ再生ユニット８７は、基本ランダム音データ記憶ユニット８６から基本ランダム音データを読み出し、その基本ランダム音データを基本再生時間で繰り返し再生する。基本ランダム音データは、常に基本再生時間で再生されるので、その音程は変化しない。ランダム音データ再生ユニット８７によって繰り返し再生された基本ランダム音データは、ランダム音ゲイン乗算ユニット８９に与えられる。ランダム音ゲイン乗算ユニット８９は、繰り返し再生される基本ランダム音データに対してランダム音ゲイン生成ユニット８８が生成するランダム音ゲインを乗算することにより、音量調整されたランダム音データを生成する。このランダム音データが合成ユニット９０に与えられる。ランダム音ゲイン生成ユニット８８は、アクセル開度および仮想エンジン回転速度に応じたランダム音ゲインを生成する。したがって、ランダム音成分の音量が、アクセル開度および仮想エンジン回転速度に応じて変化する。すなわち、ランダム音ゲイン生成ユニット８８およびランダム音ゲイン乗算ユニット８９は、ランダム音成分の音量を仮想エンジン回転速度およびアクセル開度に応じて変更するランダム音成分音量変更手段を構成している。

　合成ユニット９０は、次数音データ生成ユニット９１が生成する次数音データと、ランダム音データ生成ユニット９２が生成するランダム音データとを重ね合わせて合成し、合成エンジン音データ（走行連動音信号）を生成する合成音データ生成手段である。この合成エンジン音データが、アンプ３６に与えられて増幅される。アンプ３６は、合成エンジン音データをアナログ信号に変換し、そのアナログ信号を増幅してスピーカ３２を駆動するための音声信号を生成する。

　図１１Ａは、仮想エンジン回転速度マップ７９の一例を示す。この例では、仮想エンジン回転速度マップは、車速零から第１車速閾値Ｖ１までアイドル回転速度で一定の第１部分１０１と、第１車速閾値Ｖ１で第１部分１０１に連なり、車速に比例する基本ライン１００に沿う直線状の第２部分１０２とを含む。さらに、この仮想エンジン回転速度マップは、車速零から第２車速閾値Ｖ２までの間でアイドル回転速度から一定の変化率で車速に伴って増加する直線状の第３部分１０３を含む。この仮想エンジン回転速度マップは、さらに、第２車速閾値Ｖ２で第３部分１０３に連なり、車速によらずに一定の仮想エンジン回転速度Ｎ１を保持し、第３車速閾値Ｖ３で第２部分１０２に連なる第４部分１０４を含む。

　車両加速度αが負の場合、すなわち減速時には、第１部分１０１および第２部分１０２上の仮想エンジン回転速度が現在の車速Ｖに基づいて読み出される。一方、車両加速度αが正の場合、すなわち加速時において、第３車速閾値Ｖ３以上の車速のときには、第２部分１０２上の仮想エンジン回転速度が現在の車速に基づいて読み出される。これに対して、第３車速閾値Ｖ３未満の車速Ｖで加速しているときは、第１部分１０１および第４部分１０４との間をエンジン回転速度座標軸方向に関してアクセル開度に応じて按分して得られる定エンジン回転速度線ＮＶに従って、仮想エンジン回転速度が定められる。

　図１１Ｂは、アクセル開度が比較的小さい値の状態で電動二輪車１が加速しているときの定エンジン回転速度線ＮＶを示す。この場合の定エンジン回転速度線ＮＶは、第１部分１０１に近い位置に設定され、車速Ｖによらずに一定の仮想エンジン回転速度を表す線分によって定義される。定エンジン回転速度線ＮＶは、低速側端が第３部分１０３に連なり、高速側端が第２部分１０２に連なっている。したがって、電動二輪車１が停止状態から加速する場合には、はじめに第３部分１０３に従って仮想エンジン回転速度が決定され、その後、定エンジン回転速度線ＮＶに従って仮想エンジン回転速度が決定される。さらに加速されると、第２部分１０２に従って仮想エンジン回転速度が決定されることになる。アクセル開度が０％のときの定エンジン回転速度線ＮＶは、第１部分１０１に一致する。

　図１１Ｃは、アクセル開度が比較的大きい状態で電動二輪車１が加速しているときの定エンジン回転速度線ＮＶを示す。この場合の定エンジン回転速度線ＮＶは、第４部分１０４に近い位置に設定され、車速Ｖによらずに一定の仮想エンジン回転速度を表す線分によって定義される。定エンジン回転速度線ＮＶは、低速側端が第３部分１０３に連なり、高速側端が第２部分１０２に連なっている。アクセル開度が１００％のときの定エンジン回転速度線ＮＶは、第４部分１０４に一致する。

　車両加速度αが零のとき、すなわち、等速走行しているときには、当該時点において仮想エンジン回転速度の決定のために参照されている特性線に従って仮想エンジン回転速度が決定される。
　図１１Ｄおよび図１１Ｅは、定エンジン回転速度線ＮＶに従って仮想エンジン回転速度を決定しているときに、車両加速度αが正値から負値に転じたときの動作を示す。この場合、車両加速度αが負値になった時点で、参照すべき特性線は、そのときの車速Ｖに応じて、定エンジン回転速度線ＮＶから、第１部分１０１または第２部分１０２へと切り換えられる。

　図１１Ｆは、第３部分１０３に従って仮想エンジン回転速度を決定している状態から、車両加速度αが一旦負値に転じ、その後に正値に転じた場合の挙動を示す。すなわち、電動二輪車１が加速中に一旦減速に転じ、その後再び、アクセル開度が最大値（１００％）となって加速に転じた場合に該当する。この場合、第３部分１０３を参照して仮想エンジン回転速度を決定している状態から、一旦、参照すべき特性線が第１部分１０１に切り換えられ、その後、再び第３部分１０３が参照先の特性線となる。

　図１２は、次数音ゲイン生成ユニット８４の構成例を説明するための図である。次数音ゲイン生成ユニット８４は、第１次数音ゲイン設定ユニット９４と、第２次数音ゲイン設定ユニット９５と、乗算ユニット９６とを含む。第１次数音ゲイン設定ユニット９４は、アクセル開度に応じた第１次数音ゲインＫ_ｄ１を設定する。第２次数音ゲイン設定ユニット９５は、仮想エンジン回転速度に応じた第２次数音ゲインＫ_ｄ２を設定する。乗算ユニット９６は、第１次数音ゲインＫ_ｄ１と第２次数音ゲインＫ_ｄ２とを掛け合わせることによって、次数音ゲインＫ_ｄ（＝Ｋ_ｄ１×Ｋ_ｄ２）を求める。この次数音ゲインＫ_ｄが、次数音ゲイン乗算ユニット８５（図１０参照）に与えられる。

　第１次数音ゲインＫ_ｄ１は、たとえば、推定アクセル開度が０％から１００％まで増加するときに、０よりも大きな最小値から最大値「１」まで単調に増加する特性曲線（マップデータ）に従って設定される。図１２の例では、第１次数音ゲインＫ_ｄ１は、推定アクセル開度の増加に伴って非線形に単調増加するように設定され、その増加率は推定アクセル開度が大きいほど小さくなっている。

　第２次数音ゲインＫ_ｄ２は、たとえば、仮想エンジン回転速度が０から最大値ＭＡＸまで増加するときに、最小値「０」から最大値「１」まで単調に増加する特性曲線（マップデータ）に従って設定される。図１２の例では、第２次数音ゲインＫ_ｄ２は、仮想エンジン回転速度にほぼ比例するように単調増加し、最大エンジン回転速度ＭＡＸよりも小さな仮想エンジン回転速度以上の領域で最大値「１」に飽和している。

　第１および第２次数音ゲインＫ_ｄ１，Ｋ_ｄ２を規定する特性曲線は、一例であり、他の特性曲線を採用し得ることはもちろんである。また、第１および第２次数音ゲインＫ_ｄ１，Ｋ_ｄ２を規定する特性曲線の一方または両方を複数種類準備しておき、それらを電動二輪車１の車種や使用者の好みに応じて選択できるようにしてもよい。これにより、推定アクセル開度および／または仮想エンジン回転速度に対する次数音の音量特性をチューニングできる。

　図１３は、ランダム音ゲイン生成ユニット８８の構成例を説明するための図である。ランダム音ゲイン生成ユニット８８は、第１ランダム音ゲイン設定ユニット９７と、第２ランダム音ゲイン設定ユニット９８と、乗算ユニット９９とを含む。第１ランダム音ゲイン設定ユニット９７は、アクセル開度に応じた第１ランダム音ゲインＫ_ｒ１を設定する。第２ランダム音ゲイン設定ユニット９８は、仮想エンジン回転速度に応じた第２ランダム音ゲインＫ_ｒ２を設定する。乗算ユニット９９は、第１ランダム音ゲインＫ_ｒ１と第２ランダム音ゲインＫ_ｒ２とを掛け合わせることによって、ランダム音ゲインＫ_ｒ（＝Ｋ_ｒ１×Ｋ_ｒ２）を求める。このランダム音ゲインＫ_ｒが、ランダム音ゲイン乗算ユニット８９（図１０参照）に与えられる。

　第１ランダム音ゲインＫ_ｒ１は、たとえば、推定アクセル開度が０％から１００％まで増加するときに、０よりも大きな最小値から最大値「１」まで単調に増加する特性曲線（マップデータ）に従って設定される。図１３の例では、第１ランダム音ゲインＫ_ｒ１は、推定アクセル開度の増加に伴って非線形に単調増加するように設定され、その増加率は推定アクセル開度が大きいほど小さくなっている。

　第２ランダム音ゲインＫ_ｒ２は、たとえば、仮想エンジン回転速度が０から最大値ＭＡＸまで増加するときに、最小値「０」から最大値「１」まで単調に増加する特性曲線（マップデータ）に従って設定される。図１３の例では、第２ランダム音ゲインＫ_ｒ２は、仮想エンジン回転速度の増加に伴って非線形に単調増加し、その増加率は仮想エンジン回転速度が大きいほど小さくなっている。そして、第２ランダム音ゲインＫ_ｒ２は、最大エンジン回転速度ＭＡＸよりも小さな仮想エンジン回転速度以上の領域で最大値「１」に飽和している。

　第１および第２ランダム音ゲインＫ_ｒ１，Ｋ_ｒ２を規定する特性曲線は、一例であり、他の特性曲線を採用し得ることはもちろんである。また、第１および第２ランダム音ゲインＫ_ｒ１，Ｋ_ｒ２を規定する特性曲線の一方または両方を複数種類準備しておき、それらを電動二輪車１の車種や使用者の好みに応じて選択できるようにしてもよい。これにより、推定アクセル開度および／または仮想エンジン回転速度に対するランダム音の音量特性をチューニングできる。

　図１４Ａは、アクセル開度および仮想エンジン回転速度に応じた次数音データの変化を説明するための図である。次数音データの音量は、仮想エンジン回転速度が大きいほど大きく、アクセル開度が大きいほど大きくなるように変更される。また、次数音データの音程は、仮想エンジン回転速度が大きいほど高くなるように変更され、アクセル開度には依存しない。

　図１４Ｂは、アクセル開度および仮想エンジン回転速度に応じたランダム音データの変化を説明するための図である。ランダム音データの音量は、仮想エンジン回転速度が大きいほど大きく、アクセル開度が大きいほど大きくなるように変更される。また、ランダム音データの音程は、仮想エンジン回転速度にも、アクセル開度にも依存しない。
　図１５は、次数音データを再生して周波数分析した例を示す。横軸は時間、縦軸は周波数である。加速の開始タイミングでアクセル開度を０％から１００％まで一気に増加させてそのまま維持し、エンジン回転速度が所定の値まで上昇したら０％まで急速に減少させたときの次数音データの再生結果である。アクセル開度の増減に応じて仮想エンジン回転速度が増減し、それに応じて、次数音の周波数が増減している。高調波（倍音）の関係にある周波数成分の強度が強く表れている。

　ランダム音データに対して同様の再生を行うと、時間および周波数を直交座標にとった座標平面内において低周波成分が大きく高周波になるに従い音圧が小さくなるような周波数特性を持った広帯域のノイズ成分が分布し、全体の音圧がエンジン回転速度の上昇／下降とともに増減する。すなわち、スペクトルの形は時間に依存せず、ランダム音が仮想エンジン回転速度に依存しないことが分かる。

　以上のように、この実施形態によれば、走行連動音発生装置３０に内蔵（たとえば装置本体３１のケースに内蔵）された加速度センサ４１および角速度センサ４２の出力信号に基づいて車速が推定される。したがって、電動二輪車１の車体側から車速情報を取得する必要がないから、そのための配線が不要である。また、その推定された車速に基づいてアクセル指令値（アクセル開度）も推定されるから、アクセルグリップの操作量を電動二輪車１の車体側から取得するための配線も不要である。したがって、配線を少なくできるので、走行連動音発生装置３０の構成を簡単にでき、かつ電動二輪車１への組み付けも容易になる。それにもかかわらず、推定された車速およびアクセル指令値に応じた走行連動音が生成されるので、電動二輪車１の走行状態に応じた適切な走行連動音を発生することができる。

　特許文献１の先行技術は、四輪車両には適しているかもしれないが、電動二輪車１のような二輪車両に代表される、より構造の簡単な車両に適用するには、解決すべき課題が多い。たとえば、四輪車両では、車載ＬＡＮが備えられているから、センサ類の出力信号を取得しやすい。これに対して二輪車両のように、車載ＬＡＮが備えられておらず、電装品の構成も簡素な車両では、センサ類の信号の取得は容易ではない。配線を追加してセンサ類の信号を取得できる場合であっても、多数の配線が必要であるから、構造が複雑になるうえ、組み付け工数が多くなり、それに応じてコスト高となることは避けられない。四輪車両に比較して価格の安い二輪車両等には、それに応じて安価な装備が求められるから、コストの高くつく装置の普及は難しい。

　この実施形態は、このような技術的課題を解決し、構成が簡単で、車体への組み付けも容易な走行連動音発生装置を提供する。この実施形態の走行音連動装置は、車体組立時に搭載する場合はもちろん、完成車体に後付けする場合にも、多数の配線接続を必要とすることがなく。したがって、車体に容易に搭載することができる。むろん、装置を交換するときにも、センサ類の信号入力のための配線接続を必要としないから、その作業は容易である。

　さらにこの実施形態では、推定された車速に応じて電気モータ５の発生トルク（必要トルクＴ_２）を推定するトルク推定ユニット６０が備えられているので、発生トルクの推定のための情報を車両側から取得しなくてもよい。そして、その推定された発生トルクに応じてアクセル指令値としてのアクセル開度が推定されるので、アクセル開度を正確に推定できる。つまり、車速から電気モータ５の出力（発生トルク）が推定され、その出力を発生させるためのアクセル開度が推定される。

　さらにこの実施形態では、トルク推定ユニット６０は、走行抵抗演算ユニット６１と、必要トルク演算ユニット６２とを有している。そして、アクセル開度推定ユニット６５は、必要トルク演算ユニット６２によって演算された必要トルクＴ_２と車速Ｖとから推定されたモータ回転速度とに基づいてアクセル開度を推定する。これにより、アクセル開度を一層正確に推定することができるから、電動二輪車１の走行状態に整合する走行連動音を発生させることができる。

　さらにまた、この実施形態では、必要トルク演算ユニット６２は、前記走行抵抗と、車両加速度計算ユニット５４によって推定される車両加速度αと、路面勾配推定ユニット５０によって推定される路面勾配角度θとに基づいて、必要トルクＴ_２を演算するように構成されている。したがって、走行抵抗だけでなく、推定された加速度および路面勾配に基づいて、必要トルクＴ_２が演算される。このような必要トルクＴ_２を用いることによって、アクセル開度を正確に推定することができるから、電動二輪車１の走行状態を一層正確に反映した走行連動音を発生することができる。

　さらに、この実施形態では、アクセル開度推定ユニット６５は、電気モータ５が発生可能な最大トルクＴ_１に対する前記必要トルクＴ_２の比である発生トルク比率（Ｔ_２／Ｔ_１）を演算する発生トルク比率計算ユニット６６を備えている。そして、その発生トルク比率（Ｔ_２／Ｔ_１）に基づいて、アクセル開度が推定される。これにより、アクセル開度を一層適切に推定できるから、電動二輪車１の走行状態を一層正確に反映した走行連動音を発生することができる。

　また、この実施形態では、路面勾配推定ユニット５０によって推定された路面勾配角度θに応じて加速度センサ４１の出力（加速度α′）が補正され、その補正後の加速度αを積分して車速Ｖが推定される。この構成により、路面勾配に起因して加速度センサ４１の出力に重力加速度ｇが影響するときに、その影響を抑制または排除して、電動二輪車１の車両加速度αを求めることができる。これにより、車両加速度αに基づく車速Ｖの推定を正確に行うことができるから、電動二輪車１の走行状態に整合する走行連動音を発生することができる。

　また、この実施形態では、装置本体３１に内蔵された角速度センサ４２によって検出される角速度を積分して、電動二輪車１が走行している路面の勾配角度θが推定される。したがって、路面勾配を直接検出するセンサを備えることなく路面勾配角度θを求めることができる。これにより、簡単な構成で、路面勾配を反映して、電動二輪車１の走行状態を求めることができ、それに応じて、電動二輪車１の走行状態に整合する走行連動音を発生することができる。

　また、この実施形態では、推定された車速Ｖに基づいて、モータ回転速度演算ユニット６３によって、モータ回転速度が推定される。したがって、モータ回転速度に関する情報を電動二輪車１の車体側から取得する必要がない。よって、走行連動音発生装置３０は、安価なコストで電動二輪車１に装備でき、かつ電動二輪車１の走行状態に適切に連動した走行連動音を発生できる。

　また、この実施形態では、推定された車速Ｖと、推定されたアクセル開度とに基づいて、仮想エンジン回転速度計算ユニット８０によって、仮想エンジン回転速度が求められる。これにより、エンジン回転速度に関する情報を電動二輪車１の車体側から取得することなく、仮想エンジン回転速度を得ることができる。もっとも、この実施形態では、電動二輪車１はエンジンを備えていないのでエンジン回転速度情報を生成することができない。いずれにせよ、エンジン回転速度情報を車体側から取得する必要はないから、走行連動音発生装置３０は、安価なコストで電動二輪車１に装備でき、かつ内部で生成した仮想エンジン回転速度に応じた走行連動音を発生できる。

　また、この実施形態によれば、次数音データ生成ユニット９１は、基本次数音データの音程を仮想エンジン回転速度に応じて変更し、さらに仮想エンジン回転速度およびアクセル開度に応じてその音量を変更して次数音データを生成する。また、ランダム音データ生成ユニット９２は、基本ランダム音データの音程を変えず、その音量を仮想エンジン回転速度およびアクセル開度に応じて変更してランダム音データを生成する。これらが、合成ユニット９０で重ね合わせられることによって、合成エンジン音データが生成される。

　これにより、実際のエンジン音に近似した自然なエンジン音を走行連動音として生成することができる。すなわち、深みのある（奥行き感のある）心地よいエンジン音を合成できる。しかも、基本次数音データの音程および音量を変更して次数音データを生成し、基本ランダム音データの音量を変更してランダム音データを生成し、これらを合成することによって合成エンジン音データが得られるので、構成が簡単である。したがって、簡単な構成で、心地よい、自然なエンジン音を走行連動音として生成することができる。

　原動機の一例としてのエンジンが発生するエンジン音は、エンジン回転速度に比例して周波数が変化する次数音成分と、エンジン回転速度によっては周波数が変化しないランダム音成分とを含む。たとえば、次数音の周波数は、エンジンの爆発周波数に比例する。たとえば、２ストローク１気筒エンジンが６０００rpm（１秒間に１００回転）のエンジン回転速度で運転されているとき、１００Hzの基本波およびその高調波の音が発生する。エンジン回転速度が半分の３０００rpmであれば、５０Hzの基本波およびその高調波の音が発生する。これらが次数音成分である。次数音成分は、エンジン回転速度が高いほど、またエンジン負荷（アクセル開度）が大きいほど、音量が大きくなる。ランダム音成分の周波数は、エンジン回転速度とは関係がなく、その音量は、エンジン回転速度が高いほど、またエンジン負荷（アクセル開度）が大きいほど大きくなる。

　原動機の他の例である電気モータが発生するモータ音においても同様である。すなわち、モータ音は、モータ回転速度に依存して周波数が変動する次数音成分と、モータ回転速度が変化しても周波数傾向に変化のないランダム音成分とを含む。音量については、次数音成分およびランダム音成分とも、モータ回転速度が大きいほど大きく、モータ負荷（モータ電流）が大きいほど大きくなる。

　原動機の模擬音を合成する模擬音合成の従来技術では、特許文献１にも記載されているように、実際の原動機の音を録音して基本音データを作成し、この基本音データの音量および再生時間を変更して模擬音が合成される。本願発明者は、このようにして合成される模擬音は、実際の原動機が発生する音とは異なる不自然な音となってしまう点に着目し、その原因が、基本音データに、次数音成分だけでなくランダム音成分も含まれていることにあることを突き止めた。すなわち、基本音データの再生時間が変更されると、基本音データに含まれている次数音成分およびランダム音成分の両方の音程が等しく変化してしまい、不自然な印象の模擬音が生成されてしまう。そこで、本願発明者は、基本次数音データと、基本ランダム音データとを個別にコンピュータ上で作成した。そして、基本次数音データの音程を原動機回転速度に応じて変更する一方で、基本ランダム音データの音程は変更せずに、これらを合成したところ、現実の原動機が発生する音に近い印象の自然な模擬音が得られることを見出した。すなわち、前述の実施形態は、模擬音合成における新たな課題の発見に基づき、それに対する解決策を提供している。

　図１６Ａおよび図１６Ｂは、この発明の他の実施形態に係る走行連動音発生装置を説明するための図であり、車速推定のための他の構成例を示す。より具体的には、この実施形態では、図２に二点鎖線で示すように、走行連動音発生装置３０には、ＧＰＳ受信機４５が備えられており、装置本体３１の筐体に内蔵されている。そして、車速推定ユニット３７は、ＧＰＳ受信機４５の出力信号を用いて、電動二輪車１の車速を推定するように構成されている。ＧＰＳ受信機４５は、地球を周回する複数のＧＰＳ衛星のうち、３つのＧＰＳ衛星４６－１，４６－２，４６－３からの電波を受信して測位を実行し、その現在位置を表す位置データを出力する。

　ＧＰＳ受信機４５は、第１の地点ＡでＧＰＳ衛星４６－１，４６－２，４６－３からの信号を受信し（ステップＳ２１）、その受信した信号に基づいて第１の地点Ａの位置を表す第１位置データを生成する（ステップＳ２２）。第１位置データは、第１の地点Ａの位置情報と、ＧＰＳ受信機４５が第１の地点Ａで電波を受信した時間（測位時間）の情報とを含む。車速推定ユニット３７は、その第１位置データを取得する（ステップＳ２３）。

　さらに、ある時間が経過した後、ＧＰＳ受信機４５は、第２の地点ＢでＧＰＳ衛星４６－１，４６－２，４６－３からの信号を受信し（ステップＳ２４）、その受信した信号に基づいて第２の地点Ｂの位置を表す第２位置データを生成する（ステップＳ２５）。第２位置データは、第２の地点Ｂの位置情報と、ＧＰＳ受信機４５が第２の地点Ｂで電波を受信した時間（測位時間）の情報とを含む。車速推定ユニット３７は、その第２位置データを取得する（ステップＳ２６）。

　車速推定ユニット３７は、第１位置データおよび第２位置データに基づいて、第１の地点Ａと第２の地点Ｂとの間の距離（移動距離）を計算し（ステップＳ２７）、さらにそれらの間の移動に要した時間（移動時間）を計算する（ステップＳ２８）。車速推定ユニット３７は、移動距離を移動時間で除することにより、車速Ｖ（＝移動距離／移動時間）を計算する（ステップＳ２９）。この動作が、システム終了、すなわち、走行連動音発生装置３０の電源遮断まで繰り返される（ステップＳ３０）。

　このような構成によっても、走行連動音発生装置３０は、電動二輪車１の車体側から車速推定のための信号を取得することなく、電動二輪車１の車速を推定できる。これにより、構成が簡単で、かつ電動二輪車１への組み付けが容易であり、しかも電動二輪車１の走行状態に対応した走行連動音を発生できる走行連動音発生装置３０を提供できる。
　図１７は、この発明のさらに他の実施形態に係る走行連動音発生装置を説明するための図であり、車速推定のための他の構成例を示す。この実施形態も、図１６Ａおよび図１６Ｂを参照して説明した実施形態と同様に、ＧＰＳ受信機４５の出力を用いる。ただし、この実施形態では、ＧＰＳ受信機４５は、位置データだけでなく、移動速度データも出力する。より具体的には、ＧＰＳ受信機４５は、ＧＰＳ衛星４６－１，４６－２，４６－３（図１６Ａ参照）からの搬送波のドップラー効果を利用して、当該ＧＰＳ受信機４５の移動速度を計算する速度計算機能を有している。

　より具体的に説明すると、図１６Ｂの場合と同様のステップＳ２１～Ｓ２９によって、ＧＰＳ受信機４５が生成する位置データを用いて、第１の車速Ｖ１が推定される。さらに、車速推定ユニット３７は、第２の地点ＢにおいてＧＰＳ受信機４５が生成する移動速度データを第２の車速Ｖ２として取得する（ステップＳ３１）。さらに、車速推定ユニット３７は、第１の車速Ｖ１と第２の車速Ｖ２との差｜Ｖ１－Ｖ２｜が、予め定める許容値（一定値）未満かどうかを判断する（ステップＳ３２）。その差が許容値未満（または許容値以下）なら、第２の車速Ｖ２を現在の車速Ｖとする（ステップＳ３３）。その差が許容値以上（または許容値超）であれば、第１の車速Ｖ１が現在の車速Ｖとされる（ステップＳ３４）。この動作が、システム終了、すなわち、走行連動音発生装置３０の電源遮断まで繰り返される（ステップＳ３０）。

　第１の車速Ｖ１は、第１の地点Ａから第２の地点Ｂまで移動した時点で計算されるので、誤差が少ない反面、車速を推定できるまでに時間がかかる。すなわち、更新に時間がかかる。第２の車速Ｖ２は、ＧＰＳ受信機４５から即座に取得できる反面、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状況等によっては、大きな誤差を含む場合がある。そこで、この実施形態では、第１および第２の車速Ｖ１，Ｖ２の差が許容値未満のときには、ドップラー効果を利用して計測された第２の車速Ｖ２の値が信頼できるとみなして、当該第２の車速Ｖ２を車速Ｖとして用いることにしている。第１および第２の車速Ｖ１，Ｖ２の差が許容値以上のときは、第２の車速Ｖ２が信頼できないとみなされて、第１の車速Ｖ１が用いられる。

　このように、この実施形態によっても、電動二輪車１の車体側から情報を取得することなく、車速を推定できる。したがって、簡単な構成で、かつ電動二輪車１への組み付けが容易でありながら、走行状態に対応した適切な走行連動音を発生できる走行連動音発生装置３０を提供できる。
　なお、図１７の実施形態においては、ＧＰＳ受信機４５が生成する位置データおよび速度データを用いることとしているけれども、位置データを生成する第１のＧＰＳ受信機の他に、速度データを生成する第２のＧＰＳ受信機を備えてもよい。この場合、第１のＧＰＳ受信機から位置データを取得し、第２のＧＰＳ受信機から速度データを取得すればよい。ＧＰＳ受信機が生成する速度データは、電動二輪車１の走行制御に用いられるわけではなく、走行連動音の生成のために用いられるにすぎない。したがって、速度データが多少の誤差を含んでいても問題はない。したがって、専らＧＰＳ受信機が生成する速度データを用いて電動二輪車１の車速を推定してもよい。

　以上、この発明の実施形態について説明してきたけれども、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、車両の一例として電動二輪車１を示したけれども、エンジン（内燃機関）を動力源として有する車両に対してもこの発明を適用できる。むろん、電気モータおよびエンジンの両方を動力源として有するハイブリッド型の車両にこの発明が適用されてもよい。むろん、二輪車以外の車両に対しても、この発明を適用することができる。

　また、前述の実施形態では、走行連動音として、エンジン音（エンジン擬似音）を生成する走行連動音発生装置について説明したけれども、走行連動音はエンジン音以外であってもよい。たとえば、電気モータの作動音を模擬した走行連動音（モータ擬似音）であってもよいし、原動機が発生する音とは別の種類の音であってもよい。さらに、生成される走行連動音は、一種類である必要はなく、複数種類の走行連動音を選択して生成できるようにしてもよい。

　また、前述の実施形態ではエンジン（またはエンジンを動力源とする車両）の次数音成分およびランダム音成分をそれぞれ模擬した基本次数音データおよび基本ランダム音データを第１および第２成分基本音データとしている。エンジン音やモータ音以外の走行連動音を生成するときは、それに応じて第１成分基本音データおよび第２成分基本音データを準備すればよい。そして、第１成分基本音データは、原動機回転速度に応じて音程を変化させ、第２成分基本音データは原動機回転速度によらずに音程を保持すればよい。

　さらに、前述の実施形態では、装置本体３１とスピーカ３２とを配線３３で接続した構成の走行連動音発生装置３０を示したけれども、装置本体３１とスピーカ３２とが一体化されていてもよい。このようにすれば、装置本体３１とスピーカ３２との間の配線も省くことができるので、構成が一層簡単になり、車体への組み付け作業も一層容易になる。
　さらには、前述の実施形態では、走行連動音発生装置３０に備えられたセンサ類４０を用いて車速等を推定する構成を示したけれども、この発明は、この構成に限られない。すなわち、この発明の走行連動音発生装置は、車速、原動機回転速度、アクセル操作量のように、電動二輪車１の走行状態に関する情報を、電動二輪車１の車体側から取得するように構成することもできる。

　また、この発明の走行連動音発生装置が適用されるべき「車両」は、実際の車両であってもよいし、仮想の車両であってもよい。たとえば、この発明の走行連動音発生装置は、コンピュータ上における仮想上の車両の走行状態に応じて、走行連動音を発生するように構成することもできる。
　その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

　　１　電動二輪車
　　２　車体フレーム
　　３　前輪
　　４　後輪
　　５　電気モータ
　　６　バッテリ
　１１　ハンドル
　１２　グリップ
　３０　走行連動音発生装置
　３１　装置本体
　３２　スピーカ
　３３　配線
　３５　音合成回路
　３６　アンプ
　３７　車速推定ユニット
　３８　アクセル指令値推定ユニット
　３９　走行連動音生成ユニット
　４０　センサ類
　４１　加速度センサ
　４２　角速度センサ
　４５　ＧＰＳ受信機
　４６－１，４６－２，４６－３　ＧＰＳ衛星
　５０　路面勾配推定ユニット
　５１　初期路面勾配角度計算ユニット
　５２　路面勾配角度計算ユニット
　５４　車両加速度計算ユニット
　５５　車速計算ユニット
　５７　傾斜した路面
　６０　トルク推定ユニット
　６１　走行抵抗演算ユニット
　６２　必要トルク演算ユニット
　６３　モータ回転速度演算ユニット
　６４　最大トルクマップ
　６５　アクセル開度推定ユニット
　６６　発生トルク比率計算ユニット
　６７　推定アクセル開度計算ユニット
　６８　アクセル開度マップ
　７１　トルク特性変更操作ユニット
　７２　アクセル開度特性変更操作ユニット
　７９　仮想エンジン回転速度マップ
　８０　仮想エンジン回転速度計算ユニット
　８１　基本次数音データ記憶ユニット
　８２　次数音再生時間計算ユニット
　８３　次数音データ再生ユニット
　８４　次数音ゲイン生成ユニット
　８５　次数音ゲイン乗算ユニット
　８６　基本ランダム音データ記憶ユニット
　８７　ランダム音データ再生ユニット
　８８　ランダム音ゲイン生成ユニット
　８９　ランダム音ゲイン乗算ユニット
　９０　合成ユニット
　９１　次数音データ生成ユニット
　９２　ランダム音データ生成ユニット
　９４　第１次数音ゲイン設定ユニット
　９５　第２次数音ゲイン設定ユニット
　９６　乗算ユニット
　９７　第１ランダム音ゲイン設定ユニット
　９８　第２ランダム音ゲイン設定ユニット
　９９　乗算ユニット

Claims (3)

1. 　車両の走行状態に応じて走行連動音を発生する走行連動音発生装置であって、
   　第１成分基本音データの音程を前記車両の原動機回転速度に応じて変更して第１成分音データを生成する第１成分音データ生成手段と、
   　第２成分基本音データの音程を変えずに、前記第２成分基本音データの音量を前記車両の原動機回転速度およびアクセル指令値に応じて変更して第２成分音データを生成する第２成分音データ生成手段と、
   　前記第１成分音データ生成手段によって生成された第１成分音データと、前記第２成分音データ生成手段によって生成された第２成分音データとを合成して合成音データを生成する合成音データ生成手段とを含む、走行連動音発生装置。
2. 　前記第１成分基本音データが、原動機回転速度に応じて周波数が変動する次数音に相当する基本データを含み、
   　前記第２成分音データが、原動機回転速度によらずに周波数が変動しないランダム音に相当する基本データを含む、請求項１に記載の走行連動音発生装置。
3. 　前記第１成分音データ生成手段が、前記第１成分基本音データの音程を前記車両の原動機回転速度に応じて変更する音程変更手段と、前記第１成分基本音データの音量を前記車両の原動機回転速度およびアクセル指令値に応じて変更する第１成分音量変更手段とを含む、請求項１または２に記載の走行連動音発生装置。

Images