(57)【要約】【課題】運転者に走行状態を的確に実感させることができる電気自動車等を提供する。【解決手段】モータ音発生システムＳは、集音装置２１、音響発生装置２２及びスピーカ２３を備える。音響発生装置２２は、モータ１１が発生しているモータ音が所定の閾値レベルよりも小さいときは、モータ１１が現に発生している第１モータ音に、スピーカ２３から第１モータ音を増幅した第２モータ音を出力させ、第１モータ音と第２モータ音との合成音を発生させる。一方、閾値レベルよりも大きいときは、スピーカ２３からモータ音を出力させず、第１モータ音そのものが運転者に届くようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行駆動系を駆動するモータと、
前記モータの回転動作時に発する第１モータ音を検出し、該第１モータ音を電気的な音響データに変換して出力する音検出手段と、
前記音響データを増幅する増幅手段と、
前記増幅手段を経由した前記音響データに基づき第２モータ音を発生させる音響発生手段と、
前記音検出手段が検出した前記第１モータ音が、所定の閾値を下回る第１の音量域又は所定の閾値を上回る第２の音量域のいずれであるかを判定する判定手段と、
前記第１モータ音が第１の音量域であると判定されたとき、前記音響発生手段から第２モータ音を発生させて前記第１モータ音に重畳させ、前記第１モータ音が第２の音量域であると判定されたとき、前記音響発生手段から第２モータ音を発生させないよう、前記増幅手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするモータ搭載自動車。
【請求項２】
前記音検出手段が出力した音響データから高調波成分を除去するフィルタ手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ搭載自動車。
【請求項３】
前記制御手段は、前記モータ音の音量の大きさに応じて、前記増幅手段による前記音響データの増幅率を設定することを特徴とする請求項１に記載のモータ搭載自動車。
【請求項４】
当該自動車の走行速度に応じて予め定められている目標音量値を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記目標音量値と、前記音検出手段により検出されたモータ音の音量との差分に比例した増幅率を設定することを特徴とする請求項３に記載のモータ搭載自動車。
【請求項５】
自動車の走行駆動系を駆動するモータが回転動作時に発する第１モータ音を集音し、
前記第１モータ音が、所定の閾値を下回る第１の音量域又は所定の閾値を上回る第２の音量域のいずれであるかを判定し、
前記第１モータ音が第１の音量域であると判定したとき、所定の音響発生手段から第２モータ音を発生させて前記第１モータ音に重畳させ、
前記第１モータ音が第２の音量域であると判定したとき、前記音響発生手段から第２モータ音を発生させない、
ことを特徴とするモータ音発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド車等、モータを走行駆動系の駆動源とするモータ搭載自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池自動車等（以下、電気自動車等という）は、ガソリン車のエンジン音に比較して、モータを走行駆動系の駆動源としていることから、運転時に発生する走行音は小さい。この小さい走行音は、運転者にとって利点でもある反面、欠点でもある。すなわち、静寂な車内環境が得られるのではあるが、走行速度に応じて音が大きくなるガソリン車のエンジン音に慣れている運転者にとって、物足りなさを感じたり、スピード感の体感しづらさを感じたりする場合がある。
【０００３】
従来、このような問題に対応して、疑似エンジン音を発生させる機能を備えた電気自動車等が提案されている（例えば特許文献１〜３）。これら従来技術では、予め作成されている疑似エンジン音を音響発生装置に記憶させておき、電気自動車等の運転状態、例えば走行速度やモータの回転数に応じて適宜な疑似エンジン音を選択又は生成し、その音をスピーカから発生させている。
【特許文献１】特開平１１−２８８２９１号公報
【特許文献２】特開２００４−１３６８３１号公報
【特許文献３】特開平７−３２９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、擬似エンジン音を電気自動車等の運転状態に応じて選択又は生成する方式では、電気自動車等の走行状態に的確に合わせた走行音を発生させること、すなわち運転者に走行速度に応じた音的な感覚を実感させることは困難である。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、運転者に走行状態を的確に実感させることができる電気自動車等、並びにモータ音発生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の局面に係るモータ搭載自動車は、走行駆動系を駆動するモータと、前記モータの回転動作時に発する第１モータ音を検出し、該第１モータ音を電気的な音響データに変換して出力する音検出手段と、前記音響データを増幅する増幅手段と、前記増幅手段を経由した前記音響データに基づき第２モータ音を発生させる音響発生手段と、前記音検出手段が検出した前記第１モータ音が、所定の閾値を下回る第１の音量域又は所定の閾値を上回る第２の音量域のいずれであるかを判定する判定手段と、前記第１モータ音が第１の音量域であると判定されたとき、前記音響発生手段から第２モータ音を発生させて前記第１モータ音に重畳させ、前記第１モータ音が第２の音量域であると判定されたとき、前記音響発生手段から第２モータ音を発生させないよう、前記増幅手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
この構成によれば、走行駆動系を駆動するモータが発する第１モータ音が所定の閾値を下回る第１の音量域であるとき、すなわち第１モータ音が小さいとき、モータが実際に発生している第１モータ音を検出し、これを増幅して第２モータ音を音響発生手段から発生させ、第１モータ音に第２モータ音を重畳してなる合成音が生成される。従って、静寂な電気自動車等であっても、運転者は走行状態に応じた音を聴くことができ、的確に走行状態を実感することができる。
【０００８】
上記構成において、前記音検出手段が出力した音響データから高調波成分を除去するフィルタ手段をさらに備えることが望ましい（請求項２）。この構成によれば、人体にとって耳障りとなる高調波成分が除去された状態でモータ音を増幅し、音響発生手段から当該モータ音を発生させることができるので、運転者に不快感を与えることを抑止できる。
【０００９】
上記構成において、前記制御手段は、前記モータ音の音量の大きさに応じて、前記増幅手段による前記音響データの増幅率を設定することが望ましい（請求項３）。この構成によれば、運転者に対して一層的確に走行状態を実感させることが可能となる。
【００１０】
この場合、当該自動車の走行速度に応じて予め定められている目標音量値を記憶する記憶手段をさらに備え、前記制御手段は、前記目標音量値と、前記音検出手段により検出されたモータ音の音量との差分に比例した増幅率を設定することが望ましい（請求項４）。この構成によれば、運転者は、走行速度に応じて設定されている目標音量値に沿った走行音を聴くことができるので、スピード感を的確に実感できるようになる。
【００１１】
本発明の他の局面に係るモータ音発生方法は、自動車の走行駆動系を駆動するモータが回転動作時に発する第１モータ音を集音し、前記第１モータ音が、所定の閾値を下回る第１の音量域又は所定の閾値を上回る第２の音量域のいずれであるかを判定し、前記第１モータ音が第１の音量域であると判定したとき、所定の音響発生手段から第２モータ音を発生させて前記第１モータ音に重畳させ、前記第１モータ音が第２の音量域であると判定したとき、前記音響発生手段から第２モータ音を発生させないことを特徴とする（請求項５）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、運転者に走行状態を的確に実感させることができる電気自動車等を提供することができる。従って、運転者に快適な操縦感を提供できると共に、ガソリン車に慣れ親しんでいる運転者に、違和感なく電気自動車等を運転させることが可能となる。また、モータ音が小さいときに増幅されたモータ音が発生されることから、副次的に、歩行者に電気自動車等の接近を認識させることができるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るモータ音発生システムＳが搭載された電気自動車１０（モータ搭載自動車）を模式的に示す図である。電気自動車１０は、車輪を含む走行駆動系を駆動する電動式のモータ１１を備えている。モータ１１は、図略のバッテリから電力供給を受けてその出力軸が回転し、該回転力がギア等を介して走行駆動系に伝達されることで、電気自動車１０を走行させる。
【００１４】
モータ音発生システムＳは、集音装置２１（音検出手段）と、音響発生装置２２と、スピーカ２３（音響発生手段）とを備えている。集音装置２１は、例えばマイクロフォンであり、モータ１１（のロータ及び出力軸）が回転時に発するモータ音を検出し、該モータ音を電気的な音響データに変換して出力する。音響発生装置２２は、集音装置２１から入力された音響データのイコライジングと、モータ音の音量が所定値よりも小さい場合に前記音響データの増幅とを行う。スピーカ２３は、音響発生装置２２から与えられる音響データに基づきモータ音の音響を発生させる。
【００１５】
集音装置２１は、モータ１１の近傍に配置される。モータ音だけを効果的に集音できるように、モータ１１と集音装置２１とを近接して配置することが望ましい。スピーカ２３は、モータ１１が実際に発するモータ音と、該スピーカ２３から発せられるモータ音とが良好に重畳されるよう、つまり双方のモータ音が同方向から聞こえるよう、運転者からみてモータ１１が配置されている側に配置することが望ましい。
【００１６】
図２は、音響発生装置２２の機能的な構成を示す機能ブロック図である。音響発生装置２２は、フィルタ２４（フィルタ手段）、増幅部２５（増幅手段）、判定部２６（判定手段）、ＲＡＭ２７（Random Access Memory；記憶手段）及び制御部２８（制御手段）を含む。
【００１７】
フィルタ２４は、ローパスフィルタ回路等を含み、集音装置２１からモータ音に応じた音響データが入力され、該音響データから高調波成分を除去するフィルタ処理を行う。モータ音には人体にとって耳障りとなる高調波成分が含まれている場合が多い。従って、前記音響データをそのまま増幅してスピーカ２３から出力させると、運転者に不快感を与えることがあるため、かかる高調波成分をフィルタ２４で除去するものである。
【００１８】
増幅部２５は、アンプ回路を含み、フィルタ２４から出力される音響データを増幅する。後記で詳述するが、増幅部２５は、モータ１１が発しているモータ音が小さい音領域であるときに、実際に発せられているモータ音にスピーカ２３から再現されるモータ音を重畳させ、両者の合成音量が目標音量値となるように、前記音響データを増幅する。なお、増幅部２５の増幅率は、制御部２８により逐次変更され得るように構成されている。
【００１９】
判定部２６は、集音装置２１が検出したモータ音が、所定の閾値を下回る第１の音量域に属するか、或いは所定の閾値を上回る第２の音量域に属するかを判定する処理を行い、その判定結果を制御部２８へ出力する。
【００２０】
図３は、上記第１の音量域及び第２の音量域を説明するためのグラフである。符号Ｔで示す特性は、電気自動車１０の走行速度とモータ１１が発するモータ音との関係を示すモータ音量特性である。ここではモータ音の閾値レベルが７０ｄＢである場合を例示しており、この場合では判定部２６は、７０ｄＢを下回る音量域Ａ１が「第１の音量域」と、７０ｄＢを上回る音量域Ａ２が「第２の音量域」と判定する。モータ１１が発するモータ音は、電気自動車１０の走行速度に比例して大きくなる傾向があることから、ある走行速度ｖａに達したときが第１の音量域と第２の音量域との境界となる。閾値レベルは適宜に設定して良いが、一般に、人の聴覚によれば、比較的大きな音と感じるか否かのボーダーラインは７０ｄＢ〜８０ｄＢ程度にあるので、このレンジから閾値レベルを選択することが望ましい。
【００２１】
制御部２８は、判定部２６における判定結果に基づいて、増幅部２５による音響データの増幅動作を制御する。具体的には制御部２８は、モータ１１が現に発しているモータ音（以下、第１モータ音）が第１の音量域Ａ１であると判定されたとき、スピーカ２３からモータ音（以下、第２モータ音）を発生させ、前記第１モータ音と第２モータ音との合成音量が目標音量値となるように、増幅部２５の増幅率を設定する。一方、制御部２８は、第１モータ音が第２の音量域Ａ２であると判定されたとき、スピーカ２３から第２モータ音が発生しないように、増幅部２５の増幅率を設定する（増幅ゲイン＝０ｄＢ）。つまり制御部２８は、第１モータ音が閾値レベルよりも小さいときは、第２モータ音を重畳させることでモータ１１が現に発している第１モータ音をより大きな音にして運転者の耳に届くようにし、一方閾値レベルよりも大きいときは、第２モータ音の重畳を停止させて第１モータ音そのものの音が運転者の耳に届くようにする制御を行う。
【００２２】
図４は、制御部２８による増幅動作の制御をより詳しく説明するためのグラフである。制御部２８は、モータ音量特性Ｔのうち第１の音量域Ａ１に属する特性部分Ｔ１については、第１モータ音と第２モータ音との合成音量が、電気自動車１０の走行速度に応じて予め定められている目標音量値Ｉのレベルになるように、スピーカ２３から第２モータ音を出力させるための増幅率を設定し、増幅部２５を機能させる。この目標音量値Ｉは、予めＲＡＭ２７に記憶されている。
【００２３】
例えば、特定の走行速度ｖで検出された第１モータ音が５５ｄＢであり、その走行速度ｖにおける目標音量値Ｉが６２ｄＢであるとき、第２モータ音のエネルギーが第１モータ音のそれのｋ倍であるとすれば、
音量差分６２ｄＢ−５５ｄＢ＝１０ｌｏｇｋ
ｋ＝５
となる。従って、この場合の増幅部２５の増幅率は、５−１＝４倍に設定される。
【００２４】
これに対し、制御部２８は、モータ音量特性Ｔのうち第２の音量域Ａ２に属する特性部分Ｔ２については、第２モータ音がスピーカ２３から出力されないよう、増幅部２５の増幅率を設定する。すなわち、第１モータ音そのものの音量が、運転者に届くようにする。
【００２５】
従って、電気自動車１０の走行速度が、閾値に相当する走行速度Ｖａより遅いときは第１モータ音と第２モータ音との合成音量が目標音量値Ｉのレベルになるよう第２モータ音がスピーカ２３から出力され、走行速度Ｖａより早いときは、第２モータ音はスピーカ２３から出力されない。これにより、運転者は、第１の音量域Ａ１において、走行速度に応じて設定されている目標音量値に沿った走行音を聞くことができるので、走行状態（スピード感等）を聴覚的に的確に実感できるようになる。一方、第２の音量域Ａ２では、第１モータ音単体で７０ｄＢを超える大きな音量であるので、特段音量を増幅せずとも運転者はスピード感等を聴覚的に実感することができる。
【００２６】
さらに、第１モータ音が小さいときに第２モータ音がスピーカ２３から出力されて音量が大きくされることから、かかる第２モータ音が報知音となって、歩行者に電気自動車１０の接近を認識させることができるという利点も期待できる。電気自動車１０は低速走行時にはとりわけ静寂であるが、本実施形態によれば、歩行者等に電気自動車１０の接近を聴覚的に認識させやすくすることが可能である。
【００２７】
図５は、上述した構成を備えるモータ音発生システムＳの動作を説明するためのフローチャートである。電気自動車１０の電源が投入されると、制御部２８は当該電気自動車１０がニュートラルモードであるか、又はドライブモード（モータ１１が走行駆動系を駆動し得るモード）であるかを確認し（ステップＳ１）、後者であれば（ステップＳ１でＹＥＳ）、集音装置２１からモータ１１の第１モータ音についての音響データを取り入れる（ステップＳ２）。そして、フィルタ２４により、前記音響データから高調波成分が除去される（ステップＳ３）。この音響データは、増幅部２５及び判定部２６に入力される。
【００２８】
続いて、判定部２６により、第１モータ音の音量の大きさを判定するためのサンプリング周期が到来したか否かが確認される（ステップＳ４）。このサンプリング周期は、例えば０．１〜１ｓｅｃ程度である。サンプリング周期が到来していなければ（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ１に戻って処理が繰り返される。一方、サンプリング周期であれば（ステップＳ４でＹＥＳ）、判定部２６は、第１モータ音の音量が７０ｄＢ（所定の閾値）以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００２９】
第１モータ音の音量が７０ｄＢ以下である場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、制御部２８は電気自動車１０の現状における走行速度情報を図略の速度計測系から取得すると共に、ＲＡＭ２７から当該走行速度に応じた目標音量値Ｉを取得する。そして、当該サンプリング周期における第１モータ音の音量と目標音量値Ｉとの差分を算出する（ステップＳ６）。この差分に基づいて制御部２８は、図４で説明したように、増幅部２５の増幅率を決定する（ステップＳ７）。
【００３０】
この決定された増幅率で、増幅部２５は第１モータ音に係る音響データを増幅し（ステップＳ８）、これによりスピーカ２３から第２モータ音が出力される（ステップＳ９）。これに対し、第１モータ音の音量が７０ｄＢ以上であるときは（ステップＳ５でＮＯ）、制御部２８は、当該モータ音発生システムＳで補填するゲインを０ｄＢに設定する（ステップＳ１０）。その後、ステップＳ１に戻り、処理が繰り返される。
【００３１】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。
【００３２】
（１）上記実施形態では、電気自動車１０の走行速度に応じて予め定められている目標音量値Ｉを用いる例を示した。これに代えて、例えばモータ１１の負荷電流に応じて定めた目標音量値を用いるようにしても良い。
【００３３】
（２）上記実施形態では、音響発生装置２２にフィルタ２４を具備させることにより、音響データから高調波成分を除去する例を示した。モータ１１が高調波成分を比較的発生しないものであれば、このフィルタ２４は省いても良い。また、モータ音を他の音色（例えばガソリンエンジンの音色）に変調する変調回路等を音響発生装置２２に加えるようにしても良い。
【００３４】
（３）運転者が、当該モータ音発生システムＳを動作させるか否かを選択することが可能な選択スイッチを設けることが望ましい。
【００３５】
（４）スピーカ２３として、当該モータ音発生システムＳのために専用に設定されたスピーカを用いることが望ましいが、電気自動車１０に備えられているオーディオシステムのスピーカの一部（例えば運転席から見てモータ１１が設置されている方向に存在するスピーカ）又は全部を兼用的に用いるようにしても良い。
【００３６】
（５）電気自動車１０が停止している状態、若しくは走行速度がゼロに近い状態においては、モータ１１の音の増幅音ではなく、擬似アイドリング音をスピーカ２３から発生させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ音発生システムが搭載された電気自動車（モータ搭載自動車）を模式的に示す図である。
【図２】音響発生装置の機能的な構成を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の音量域及び第２の音量域を説明するためのグラフである。
【図４】増幅動作の制御を説明するためのグラフである。
【図５】モータ音発生システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電気自動車
１１  モータ
２１  集音装置（音検出手段）
２２  音響発生装置
２３  スピーカ（音響発生手段）
２４  フィルタ（フィルタ手段）
２５  増幅部（増幅手段）
２６  判定部（判定手段）
２７  ＲＡＭ（記憶手段）
２８  制御部（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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