声音信号生成装置、声音信号生成方法及声音信号生成用程序与流程

1.本发明属于声音信号生成装置、声音信号生成方法及声音信号生成用程序的技术领域。更详细而言，属于虚拟地生成表示内燃式发动机的声音的声音信号的声音信号生成装置及声音信号生成方法以及该声音信号生成装置用的程序的技术领域。另外，以下，将上述内燃式发动机简称为“发动机”，将搭载了作为其驱动源的内燃式发动机的车辆简称为“发动机车”。


背景技术：

2.近年来，正在积极地进行与将马达作为其驱动源的一部分或者全部的所谓的电动车(电动汽车)相关的研究开发。在这样的电动车中，作为其驱动源主要使用的是马达(电机)，大多数情况下，现有的发动机完全没有搭载，或者止步于搭载于作为主驱动源的马达的辅助用。在此，上述电动车例如包括ev(electric vehicle，电动车辆)、hv(hybrid vehicle，混合驱动汽车)、phv(plug-in hybrid vehicle，插电式混合动力车辆)或者fcv(fuel cell vehicle，燃料电池机动车)等(包括四轮车及两轮车等)。
3.另一方面，关于这样的电动车，在与现有的搭载了发动机的车辆之间，因其行驶而产生的声音有很大不同的问题。即，例如在ev、fcv中，因为完全不会产生车内的搭乘者能够听到的那样的发动机的声音，因此在其行驶时，搭乘者仅能够听到所谓的道路噪声、风噪。此时，该道路噪声等与该车辆行驶速度联动而音量增大，但该音量并不会直接反应到电动车中的加速器操作(加速器开度)中。此外，在hv、phv中，虽然也存在从搭载于其的发动机产生声音的状态，但这不是始终存在的，再加上该声音大多不会与车辆行驶速度、加速器开度联动。由此，在电动车中，不会产生与该搭乘者进行的加速器操作相应的状态的发动机的声音，作为结果，对于喜欢发动机声音的搭乘者来说，关系到驾驶的娱乐性的减少。此外，除此之外，还会产生基于发动机声音的所谓的速度感觉迟钝、加速器或者制动器的踏板的误操作的危险增加之类的安全方面的担心。
4.因此，近年来，考虑到将与电动车的行驶联动地向车内发出用数字电路合成的虚拟性的发动机声音。作为公开了这样的在先技术的文献，例如可列举下述专利文献1。专利文献1所公开的行驶联动声音产生装置构成为，包括推断车辆的车速的车速推断单元、基于推断出的车速来推断加速器指令值的加速器指令值推断单元和生成行驶联动声音的行驶联动声音生成单元，在行驶联动声音生成单元中，基于由车速推断单元推断出的车速和由加速器指令值推断单元推断出的加速器指令值来生成行驶联动声音。此时，在如专利文献1所公开的在先技术中，虽然已经确立了利用数字电路来合成发动机的声音的技术本身，但在该合成时，需要分别表示发动机转速及加速器开度的数据。
5.在先技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：jp专利第5646043号公报


技术实现要素：

[0008]-发明所要解决的课题-[0009]
然而，存在以下问题：在ev、fcv中，由于原本不存在发动机，因此无法获得表示其转速的数据，在hv、phv中，即便存在发动机，也不会与行驶联动地进行工作，因此无法直接利用表示该转速的数据。
[0010]
进而，在搭载了发动机的现有的发动机车中，由于通过自动地进行变速而使发动机的转速发生变化，因此还存在以下问题点：如果也不对该自动变速带来的发动机的转速的变化进行模拟，则无法在车内产生真实的具有临场感的发动机的声音。
[0011]
因此，本发明是鉴于上述的各问题点而完成的，其课题的一例在于，提供一种声音信号生成装置及声音信号生成方法以及该声音信号生成装置用的程序，即便是例如完全没有搭载发动机的电动车，也能够虚拟地生成表示与该行驶联动的具有临场感的发动机的声音的声音信号。
[0012]-用于解决课题的手段-[0013]
为了解决上述课题，技术方案1所述的发明具备：
[0014]
操作量数据取得单元，取得表示搭载了车辆驱动用的电动机的电动车中的加速器操作量的操作量数据；
[0015]
行驶速度数据取得单元，取得表示所述电动车的行驶速度的行驶速度数据；
[0016]
假想行驶速度计算单元，计算搭载了内燃式的发动机的车辆的假想行驶速度；
[0017]
修正单元，基于已取得的所述行驶速度数据，对计算出的所述假想行驶速度进行修正；
[0018]
假想转速计算单元，基于修正后的所述假想行驶速度，计算所述发动机的假想转速；以及
[0019]
生成单元，基于已取得的所述操作量数据所表示的所述加速器操作量和计算出的所述假想转速，生成表示与所述电动车的行驶状态对应的虚拟性的所述发动机的声音的伪发动机声音信号。
[0020]
为了解决上述课题，技术方案7所述的发明是在具备操作量数据取得单元、行驶速度数据取得单元、假想行驶速度计算单元、修正单元、假想转速计算单元和生成单元的声音信号生成装置中执行的声音信号生成方法，包括：
[0021]
通过所述操作量数据取得单元取得表示搭载了车辆驱动用的电动机的电动车中的加速器操作量的操作量数据的步骤；
[0022]
通过所述行驶速度数据取得单元取得表示所述电动车的行驶速度的行驶速度数据的步骤；
[0023]
通过所述假想行驶速度计算单元计算搭载了内燃式的发动机的车辆的假想行驶速度的步骤；
[0024]
通过所述修正单元，基于已取得的所述行驶速度数据，对计算出的所述假想行驶速度进行修正的步骤；
[0025]
通过所述假想转速计算单元，基于修正后的所述假想行驶速度，计算所述发动机的假想转速的步骤；以及
[0026]
通过所述生成单元，基于已取得的所述操作量数据所表示的所述加速器操作量和
计算出的所述假想转速，生成表示所述电动车的行驶状态所对应的虚拟性的所述发动机的声音的伪发动机声音信号的步骤。
[0027]
为了解决上述课题，技术方案8所述的发明使计算机执行：
[0028]
取得表示搭载了车辆驱动用的电动机的电动车中的加速器操作量的操作量数据的步骤；
[0029]
取得表示所述电动车的行驶速度的行驶速度数据的步骤；
[0030]
计算搭载了内燃式的发动机的车辆的假想行驶速度的步骤；
[0031]
基于已取得的所述行驶速度数据，对计算出的所述假想行驶速度进行修正的步骤；
[0032]
基于修正后的所述假想行驶速度，计算所述发动机的假想转速的步骤；以及
[0033]
基于已取得的所述操作量数据所表示的所述加速器操作量和计算出的所述假想转速，生成表示所述电动车的行驶状态所对应的虚拟性的所述发动机的声音的伪发动机声音信号的步骤。
[0034]
根据技术方案1、技术方案7或者技术方案8中任一项所述的发明，基于表示电动车的行驶速度的行驶速度数据，对搭载了内燃式的发动机的车辆的假想行驶速度进行修正，基于该修正后的假想行驶速度来计算发动机的假想转速，基于该假想转速及对应的加速器操作量，生成与电动车的行驶状态对应的伪发动机声音。由此，即便是例如未搭载内燃式的发动机的电动车，也能够虚拟地生成与该电动车的行驶联动的具有临场感的发动机声音。
[0035]
为了解决上述课题，技术方案2所记载的发明在技术方案1所记载的声音信号生成装置中，所述操作量数据取得单元构成为按预先设定的每个操作量数据取得周期取得所述操作量数据，所述行驶速度数据取得单元按预先设定的每个行驶速度数据取得周期取得所述行驶速度数据，所述修正单元按预先设定的每个修正周期进行所述假想行驶速度的修正。
[0036]
根据技术方案2所记载的发明，除了技术方案1所记载的发明的作用，由于按既定的每个周期分别进行操作量数据的取得、行驶速度数据的取得及假想行驶速度的修正，因此能够虚拟地生成精度良好的发动机声音。
[0037]
为了解决上述课题，技术方案3所述的发明在技术方案1或技术方案2所述的声音信号生成装置中，所述假想转速计算单元构成为至少使用所述修正后的假想行驶速度和基于与所述发动机对应地预先设定的自动变速线图的齿轮比，计算所述假想转速。
[0038]
根据技术方案3所述的发明，除了技术方案1或者技术方案2所记载的发明的作用，由于至少使用修正后的假想行驶速度和基于既定的自动变速线图的齿轮比来计算假想转速，因此能够在减轻处理负荷的同时虚拟地生成具有临场感的发动机声音。
[0039]
为了解决上述课题，技术方案4所记载的发明在技术方案1～技术方案3中任一项所记载的声音信号生成装置中，所述假想行驶速度计算单元构成为，将所述电动车移动的道路的坡度的影响及该电动车的制动阻力的影响除去后，计算所述假想行驶速度。
[0040]
根据技术方案4所记载的发明，除了技术方案1～技术方案3中任一项所述的发明的作用，由于将在伪发动机声音的生成时能够忽略的道路的坡度的影响及制动阻力的影响除去后计算假想行驶速度，因此通过除去可忽略的要素的影响，能够在进一步减轻处理负担的同时虚拟地生成发动机声音。
[0041]
为了解决上述课题，技术方案5所记载的发明在技术方案1～技术方案4中任一项所述的声音信号生成装置中，所述假想行驶速度计算单元构成为，基于所述发动机的转速与作为该发动机的输出转矩的关系来计算所述假想行驶速度，基于由所述已取得的操作量数据表示的所述加速器开度和与该加速器开度对应的输出转矩系数来计算所述输出转矩。
[0042]
根据技术方案5所记载的发明，除了技术方案1～技术方案4中任一项所述的发明的作用，由于基于发动机的转速与输出转矩的关系来计算假想行驶速度，进一步基于加速器开度与输出转矩系数来计算该输出转矩，因此能够虚拟地生成更具有临场感的发动机声音。
[0043]
为了解决上述课题，技术方案6所记载的发明在技术方案1～技术方案5中任一项所述的声音信号生成装置中，构成为所述修正单元使用所述已取得的行驶速度数据，在比所述行驶速度数据的取得定时滞后的定时对所述假想行驶速度进行修正。
[0044]
根据技术方案6所述的发明，除了技术方案1～技术方案5中任一项所述的发明的作用，由于在比行驶速度数据的取得定时滞后的定时，使用该行驶速度数据对假想行驶速度进行修正，因此能够在防止修正后的假想行驶速度因该修正而急剧地(即不自然地)变化，并且能够修正假想行驶速度。
[0045]-发明效果-[0046]
根据本发明，即便是例如未搭载内燃式的发动机的电动车，也能够虚拟地生成与该电动车的行驶联动的具有临场感的发动机声音。
附图说明
[0047]
图1是表示本实施方式的声音信号生成装置的概要结构的框图。
[0048]
图2是例示本实施方式的变量数据的内容的图。
[0049]
图3是例示本实施方式的车辆数据的内容的图。
[0050]
图4是表示本实施方式的声音信号生成处理的流程图。
[0051]
图5是例示本实施方式的转矩的变化的图，图5的(a)是例示本实施方式的发动机转速与发动机内部损耗转矩的关系的图，图5的(b)是例示本实施方式的发动机转速与各种转矩的关系的图，图5的(c)是例示本实施方式的加速器开度与输出转矩系数的关系的图。
[0052]
图6是例示本实施方式的速度比与转矩比的关系等的图。
[0053]
图7是例示本实施方式的假想发动机车速度的修正的图。
[0054]
图8是例示包括变动缓和处理的本实施方式的假想发动机车速度的修正的图。
[0055]
图9是例示本实施方式的自动变速控制的图。
[0056]
图10是例示本实施方式的电动车的车辆行驶速度与电动车所对应的假想发动机车的发动机转速的关系的图。
具体实施方式
[0057]
接下来，使用图1至图10来说明用于实施本发明的方式。另外，以下说明的实施方式是将本发明应用于声音信号的生成处理的情况下的实施方式，即用于将与电动车的驾驶员的操作、该电动车的车辆行驶速度等对应的内燃式发动机的声音虚拟地输出到该电动车内。
[0058]
此外，图1是表示本实施方式的声音信号生成装置的概要结构的框图，图2是例示本实施方式的变量数据的内容的图，图3是例示本实施方式的车辆数据的内容的图。进而，图4是表示本实施方式的声音信号生成处理的流程图，图5是例示本实施方式的转矩的变化等的图，图6是例示本实施方式的速度比与转矩比的关系等的图。此外，图7是例示本实施方式的假想发动机车速度的修正的图，图8是例示包括变动缓和处理的本实施方式的假想发动机车速度的修正的图，图9是例示本实施方式的自动变速控制的图，图10是例示本实施方式的电动车的车辆行驶速度和电动车所对应的假想发动机车的发动机转速的关系的图。
[0059]
以下说明的本实施方式的声音信号生成装置，其本身搭载于上述电动车，生成用于向该电动车内虚拟地发出与该电动车的驾驶员的操作或该电动车的车辆行驶速度等对应的假想的发动机(即，实际上并未搭载于该电动车的假想的内燃式发动机)的声音的声音信号。另外，在以下的说明中，将上述假想的内燃式发动机简称为“假想发动机”，将搭载有该假想发动机的假想的车辆(即，搭载了非电动车的、假想发动机的假想的车辆)简称为“假想发动机车”。另外，将搭载有本实施方式的声音信号生成装置的上述电动车简称为“搭载电动车”。而且，在本实施方式的声音信号生成装置中，在设定了模拟地(模拟的)再现包括上述假想发动机的假想发动机车的车辆物理模型，在此基础上，向搭载电动车内虚拟地发出上述假想发动机的声音。
[0060]
如图1所示那样，本实施方式的声音信号生成装置s与上述搭载电动车的车内所具备的扬声器14连接。而且，声音信号生成装置s通过以下构件构成：数据库db，其被记录于hdd(hard disc drive)或者ssd(solid state drive)等非易失性记录介质中；处理部10，其包括cpu(central processing unit)、rom(read-0nly memory)及ram(random-accessmemory)等；接口11；以及被连接到扬声器14的d/a(digital/analog)变换器13。此外，处理部10具备假想发动机转速生成部100和伪发动机声音生成部101。进而，上述假想发动机转速生成部100及上述伪发动机声音生成部101、上述接口11以及上述d/a变换器13经由总线12而被连接成能够进行数据或信息及声音信号的收发。在此，上述假想发动机转速生成部100及上述伪发动机声音生成部101既可以通过构成处理部10的cpu等硬件逻辑电路来实现，也可以通过处理部10读出并执行后述的相当于表示本实施方式的声音信号生成处理的流程图的程序而以软件的形式实现。还有，上述接口11分别相当于本发明的“操作量数据取得单元”的一例及“行驶速度数据取得单元”的一例，上述假想发动机转速生成部100分别相当于本发明的“假想行驶速度计算单元”的一例、“修正单元”的一例及“假想转速计算单元”的一例，上述伪发动机声音生成部101相当于本发明的“生成单元”的一例。
[0061]
在以上的结构中，在数据库db中，非易失性地记录有本实施方式的变量数据1和本实施方式的车辆数据2。
[0062]
在此，作为本实施方式的变量数据1，如图2所例示的那样，本实施方式的声音信号生成装置s的声音信号生成处理所使用的多个变量和该各变量的初始值分别被建立关联后非易失性地记录于数据库db。另外，在图2中，以上述声音信号生成处理所使用的后述的各式等来表示上述各变量时分别使用的符号及其单位也一并被示出。此时，图2中，除了“发动机启动开关”之外的“假想发动机车关系”栏所包括的各变量，是表示假想发动机或者假想发动机车的驱动状态的假想的变量，这些初始值除了变速线图选择值(变速齿轮的值)为“1”的情况之外，为“0”或者“0.0”。与此相对，“电动车关系”栏的车辆行驶速度是表示搭载
电动车的实际的车辆行驶速度的变量。此外，上述发动机启动开关成为表示搭载电动车所具备的未图示的发动机启动开关的状态(即，是进行了将搭载电动车所具备的作为驱动源的马达启动的操作，或者进行了使马达停止的操作的状态)的变量。更具体而言，在搭载电动车所具备的上述发动机启动开关被接通时，发动机启动开关ssw的值例如变成“1”，在该发动机启动开关被断开时，发动机启动开关ssw的值例如变成“0”。此外，锁定状态lu是表示后述的变矩器的锁定状态的变量。
[0063]
另一方面，作为本实施方式的车辆数据2，如图3所例示的那样，将分别表示由本实施方式的声音信号生成装置s生成表示该发动机声音的声音信号的假想发动机或者假想发动机车的规格等，且将预先设定的多个数据非易失性地记录于数据库db。另外，在图3中，以上述声音信号生成处理所使用的后述的各式等表示上述各数据时分别使用的符号及其单位也一并被示出。此时，在图3中，“发动机关系”栏、“变速器关系”栏、“表数据”栏及“自动变速关系表数据”栏分别包括的各数据，是表示假想发动机或者假想发动机车的驱动状态的那样预先被设定并被记录的数据。相对于此，“车身关系”栏所包括的各数据，存在分别表示假想发动机车的规格的数据，但这些数据也可以分别相当于搭载电动车的实际的各规格。此外，关于自动变速关系表数据中的升档边界及降档边界，例如“升档边界1-2”表示传动装置从1速向2速升档时的边界，“降档边界2-1”表示从2速向1速降档时的边界。进而，变速器级数gmax是表示作为假想发动机车的变速器的级数(的最大值)的数据。
[0064]
在以上的结构中，向接口11输入变量数据1及车辆数据2、表示搭载电动车所具备的加速器由搭载电动车的驾驶员进行了操作时的开度的加速器开度数据ac、和表示搭载电动车的实际的车辆行驶速度的行驶速度数据sp。此时，在开始本实施方式的声音信号处理时，从数据库db输入变量数据1及车辆数据2，并经由总线12向处理部10输出。相对于此，加速器开度数据ac及行驶速度数据sp与搭载电动车的行驶并行地实时地被输入。
[0065]
在此，加速器开度数据ac是表示通过与以往同样的方法检测出的上述加速器(搭载于电动车所具备的加速器)的开度的数据。此外，行驶速度数据sp例如是表示通过对与搭载电动车的轮胎的转速相应地产生的脉冲信号进行计数而计算出的上述车辆行驶速度(搭载电动车的实际的车辆行驶速度)的数据。而且，加速器开度数据ac经由总线12被输入到处理部10，由该加速器开度数据ac表示的加速器开度被反映到作为变量的加速器开度ap(参照图2)中。另外，行驶速度数据sp也经由总线12输入到处理部10，由该行驶速度数据sp表示的车辆行驶速度被反映到作为变量的电动车的车辆行驶速度vm(参照图2)中。由此，处理部10的假想发动机转速生成部100基于上述加速器开度ap及上述车辆行驶速度vm、以及其他的变量数据1及车辆数据2，实际地生成表示上述驾驶员的操作、搭载电动车的车辆行驶速度等所对应的作为假想发动机的转速即转速n’的转速数据，并经由总线12向处理部10的伪发动机声音生成部101输出。此时，如后所述，将上述转速数据的生成周期(计算周期)设定为人(搭乘者)无法感知其间隔的程度的足够短的时间(例如，如后述的那样10毫秒至20毫秒左右)，作为“计算循环时间δt”。由此，能够瞬时地对上述加速器操作反应，并且能够将假想发动机的转速的微小的变化也反映于计算结果，因此，能够生成顺利地表现出假想发动机的转速的变化的转速数据。
[0066]
接下来，伪发动机声音生成部101基于从假想发动机转速生成部100输出的上述转速数据和由加速器开度数据ac表示的加速器开度ap，例如通过与以往同样的方法虚拟地生
成相当于假想发动机的声音的声音信号，并经由总线12向d/a变换器13输出。之后，d/a变换器13对该声音信号进行模拟化，将作为模拟信号的该声音信号向扬声器14输出。由此，作为模拟信号的该声音信号，作为假想发动机的声音而经由扬声器14实时地输出到电动车的车内。
[0067]
根据以上那样的假想发动机转速生成部100及伪发动机声音生成部101的功能，能够在搭载电动车中模拟在停车时假想发动机以所谓的空转的状态旋转、在开始时车辆行驶速度的提升之前转速提升这样的、所谓变矩器at(automatic transmission，自动变速器)车的行驶状态。此时，关于所谓的变速控制，也如后述(参照图9)那样，因为模拟实际的发动机车的变速控制(根据加速器开度与车辆行驶速度来选择变速齿轮的变速控制)，因此与实际的发动机车同样地进行变速，伴随于此，假想发动机的转速发生变化。
[0068]
在此，搭载电动车正行驶时的假想发动机的转速，根据作为假想发动机车的车辆行驶速度、驱动系统减速比及轮胎外径等来计算。在此，例如由于转矩特性的差异、道路坡度的影响等，而在作为假想发动机车计算出车辆行驶速度与作为搭载电动车的实际的车辆行驶速度之间产生了误差的情况下，通过周期性地取得表示搭载电动车的车辆行驶速度的数据，从而对该误差进行修正。此时，在将作为搭载电动车的车辆行驶速度直接置换为作为假想发动机车计算出的车辆行驶速度的情况下，在相互产生了偏差的情况下，由于车辆行驶速度变得不连续而在发动机声音中产生不协调，因此如后所述，进行用于缓和车辆行驶速度的急剧变化的本实施方式的变动缓和处理。
[0069]
接下来，具体地说明本实施方式的声音信号生成处理。搭乘者搭乘于搭载电动车，例如该搭载电动车的所谓的acc(附件)开关被接通，由此开始本实施方式的声音信号生成处理。本实施方式的声音信号生成处理是使用了上述假想发动机车的车辆物理模型的声音信号生成处理。而且，如图4所示的对应的流程图那样，若开始本实施方式的声音信号生成处理，则处理部10首先基于反映了发动机启动开关的状态的变量(参照图2)即该发动机启动开关ssw的值来监视搭载电动车所具备的上述发动机启动开关是否接通(步骤s1，步骤s1：否)。在步骤s1的监视中，若上述发动机启动开关接通(步骤s1：是)，则接下来处理部10的假想发动机转速生成部100从数据库db经由总线12取得变量数据1所包括的各变量的初始值(步骤s2)，并且从数据库db经由总线12取得车辆数据2所包括的各数据(步骤s3)。在上述步骤s2及步骤s3中分别取得的变量数据1及车辆数据2被暂时地记录于构成处理部10的未图示的ram等。
[0070]
接下来，假想发动机转速生成部100经由搭载电动车的例如can(controller area network。车辆用的lan(local area network)。)取得上述加速器开度数据ac，使之反映到变量数据1内的加速器开度ap(步骤s4)。
[0071]
在此，本实施方式的声音信号处理中的步骤s4至步骤s12，如后述的那样以例如10毫秒至20毫秒的计算循环时间δt的周期重复，但上述步骤s4中的加速器开度数据ac的取得周期，例如优选为每隔100毫秒至200毫秒。即，优选加速器开度数据ac的取得周期本身本来尽可能地短，但由于作为该电子设备的硬件、软件根据搭载电动车的种类而不同，预先严格地设定该取得周期的做法，从通用性的观点等来说并不合适。相对于此，因为搭载电动车的加速器本身是由作为搭乘者的驾驶员直接操作的，因此在非常短的时间(例如几毫秒至几十毫秒)内该开度不会大幅度变动。因此，如上所述即便例如每隔100毫秒至200毫秒取得
加速器开度数据ac，也能够作为本实施方式的声音信号处理而大致正确地模拟假想发动机或者假想发动机车。此外，例如只要是每隔100毫秒至200毫秒的周期，就能够从几乎全部的搭载电动车的can取得加速器开度数据ac。
[0072]
在步骤s4中，一旦取得加速器开度数据ac，接下来假想发动机转速生成部100与相当于该取得的加速器开度数据ac的加速器开度ap对应地，假想地计算假想发动机的输出转矩等(步骤s5及步骤s6)，并且假想地求取假想发动机车的行驶状态(步骤s7至步骤s9)，进而假想地计算假想发动机的转速(步骤s10)。
[0073]
即，在步骤s4中只要能够取得加速器开度数据ac，那么接下来假想发动机转速生成部100基于相当于该取得的加速器开度数据ac的加速器开度ap，计算假想发动机的输出转矩(步骤s5)。
[0074]
更具体而言，假想发动机转速生成部100首先计算假想发动机的任意的发动机转速(假想的发动机转速)下的作为假想发动机的发动机内部损耗转矩。该发动机内部损耗转矩是加速器被全关闭时的假想发动机的发动机转矩(全关闭转矩)，是成为关于假想发动机的所谓的发动机制动器的基础的力，成为负的值。假想发动机转速生成部100通过以下的式(1)来计算该发动机内部损耗转矩。另外，在以下的式(1)中，“tl(负值)”是作为变量数据1的上述发动机内部损耗转矩(参照图2)，“n”是作为变量数据1的发动机转速(参照图2)，“di”是作为车辆数据2而预先设定并记录的发动机排气量，“cf”是作为车辆数据2而预先设定并记录的发动机内部损耗转矩系数，“a
1”至“a
3”分别是作为车辆数据2而预先设定并记录的发动机内部损耗转矩计算常数。
[0075]
tl＝-{(a1×
n2 a2×
n a3)
×
(di/1000)}/4/π
×
cf...(1)
[0076]
此时，发动机内部损耗转矩tl与上述发动机转速n对应地例如图5的(a)所例示的那样变化。在此，发动机内部损耗转矩tl基本上由发动机转速n与发动机排气量di决定，但根据假想发动机的种类(即，由图3中例示的车辆数据2所表示的假想发动机的种类)而不同。因此，在上述式(1)所示的发动机内部损耗转矩tl的计算中，设为利用例如怠速下的发动机转速n的下降时间等所对应的上述发动机内部损耗转矩计算常数a1至发动机内部损耗转矩计算常数a3来调整其差异量。
[0077]
接下来，假想发动机转速生成部100使用计算出的发动机内部损耗转矩tl来计算假想发动机的输出转矩。在此，通常某发动机转速n下的发动机输出转矩取根据加速器全打开时的转矩曲线及最大转矩而得到的全打开转矩值和发动机内部损耗转矩tl(即加速器全关闭时的转矩)的值之间的值，且由加速器开度ap来决定。而且，如图5的(b)中所例示的那样，上述全打开转矩值被提供为作为车辆数据2而预先设定并记录的加速器全打开转矩曲线tcv及发动机最大转矩tmax(参照图3)，进一步通过上述式(1)来计算发动机内部损耗转矩tl。
[0078]
在此，加速器被部分地打开的状态下的输出转矩系数(即，将加速器全打开时的转矩设为100时的输出转矩的比例)根据发动机转速n而变动。此时，加速器开度与输出转矩并不会成为直线性的关系，若将横轴设为加速器开度、将纵轴设为输出转矩系数，则如图5的(c)中例示的那样，成为上凸的曲线图。此外，该曲线中的曲率如图5的(b)及图5的(c)中作为符号“1”、“2”及“3”所例示的那样，根据发动机转速n而发生变化。因此，在本实施方式的输出转矩的计算中，预先设定低速旋转时与高速旋转时各自的输出转矩系数(作为变量数
据1的低速旋转时输出转矩系数c0及高速旋转时输出转矩系数ch(分别参照图2))的曲线，各自间的发动机转速n所对应的输出转矩，设为低速旋转时输出转矩系数c0所对应的输出转矩、高速旋转时输出转矩系数ch所对应的输出转矩和中间值。这样，如果预先设定上述两个输出转矩系数的曲线，那么可计算任意的发动机转速n下的任意的加速器开度的输出转矩系数的推断值(作为变量数据1的推断输出转矩系数cot(参照图2))(参照后述的式(3))，进而可使用该推断输出转矩系数cot来计算任意的加速器开度ap的假想发动机的输出转矩te。
[0079]
更具体而言，假想发动机转速生成部100根据以下的式(2)来计算将作为变量数据1的发动机转速n标准化后的标准化发动机转速nn(参照图2)。另外，在以下的式(2)中，“nmax”是作为车辆数据2而被预先设定并记录的发动机转速上限(参照图3)。
[0080]
nn＝(n/nmax)
×
100...(2)
[0081]
而且，假想发动机转速生成部100使计算出的标准化发动机转速nn与作为车辆数据2而被预先设定并记录的加速器全打开转矩曲线tcv(参照图3)吻合，求取标准化发动机转速nn下的作为变量数据1的发动机全打开转矩系数tw(参照图2)。
[0082]
之后，假想发动机转速生成部100将相当于步骤s4中取得的加速器开度数据ac的加速器开度ap，分别吻合于作为车辆数据2而被分别预先设定并记录的低速旋转时输出转矩系数c0的表数据及高速旋转时输出转矩系数ch的表数据(参照图3)，求取对应的作为变量数据1的低速旋转时输出转矩系数c0及高速旋转时输出转矩系数ch(分别参照图2)。由此，假想发动机转速生成部100使用以下的式(3)来计算作为变量数据1的上述推断输出转矩系数cot(参照图2)。
[0083]
cot＝[{-tl/(tw
×
tmax/100)} 1]
×
[{(nn/100)
×
ch (1-nn/100)
×
c0}/100-1] 1...(3)
[0084]
之后，假想发动机转速生成部100使用以下的式(4)，计算作为变量数据1的任意的加速器开度ap的假想发动机的输出转矩te(步骤s5)。
[0085]
te＝tw/100
×
tmax
×
cot...(4)
[0086]
接下来，假想发动机转速生成部100将在步骤s5中计算出的假想发动机的输出转矩te适用于假想发动机车所对应的假想的转矩变换器(即，并未搭载于搭载电动车的假想的转矩变换器)，计算该假想的转矩变换器的输出转矩(步骤s6)。另外，在以下的说明中，将一般的转矩变换器简称为“变矩器”，将假想发动机车所对应的上述假想的转矩变换器简称为“假想变矩器”。
[0087]
在此，通常变矩器是用于将发动机的输出向传动装置(变速器)传递的构件(部件)，但在车辆停止时，还具有将从发动机向传动装置的动力传递截止的作用。此外，通过变矩器传递的转矩，通常由变矩器中的输入侧的轴与输出侧的轴的旋转速度比来决定。具体地说，根据图6例示的表示传递转矩比ce与旋转速度比的关系的线(作为车辆数据2而被预先设定并记录)来决定传递转矩比ce(参照图3)，且通过将所输入的发动机输出转矩(即，变矩器输入转矩tin)和传递转矩比ce相乘来计算变矩器输出转矩to。此时，如图6中所例示的那样，传递转矩ce的最大值通常为2左右，在发动机车的开始时(即，旋转速度比为0时)，变矩器输出转矩to变成变矩器输入转矩tin(分别参照图2)的约二倍。
[0088]
更具体而言，在普通的变矩器中，从该输入轴被输入的发动机的转矩(即变矩器输
入转矩tin)作为变矩器输出转矩to而从该输出侧的轴被输出，但该情况下的变矩器输出转矩to根据以下式(5)来计算。
[0089]
to＝tin
×
ce...(5)
[0090]
在此，来自发动机的转矩未必全部被输入变矩器。即，在变矩器中，通常来说搅拌油来传递动力，因此发动机的转速低时可输入的转矩小，而且随着该转速提升，与发动机的转速的平方成比例地向变矩器输入的转矩增大。另外，根据变矩器的大小来决定可从发动机向变矩器输入的转矩的上限值(作为变量数据1的变矩器转矩容量tc(参照图2))，但变矩器转矩容量tc也根据旋转速度比而变化。此时，变矩器转矩容量tc作为车辆数据2而被预先设定(参照图3)，且如以下的式(6)所示的那样，具有将与旋转速度比相应地如图6例示的那样变化的(作为车辆数据2而被预先设定并记录的)变矩器转矩容量系数cc(参照图3)乘以发动机转速n的平方所得的值。变矩器转矩容量系数cc根据变矩器本身的大小而不同。
[0091]
tc＝cc
×
(n/1000)2...(6)
[0092]
而且，通过锁定离合器将变矩器的输入轴与输出轴机械式地结合(即作为变矩器而被机械式地固定)，在不是所谓的锁定状态(即，未借助油压而是将发动机的力直接向传动装置传递的状态)的情况下(图6中表示为“变换器范围”)，将步骤s5中计算出的假想发动机的输出转矩te及变矩器转矩容量tc各自的值作为条件，如以下的式(7)的那样来计算从发动机向变矩器输入的变矩器输入转矩tin。
[0093]
·
te≥0的情况下(加速时)：tin＝te(te＜tc的情况)或者tin＝tc(te≥tc的情况)
[0094]
·
te＜0的情况下(减速时)：tin＝te/4...(7)
[0095]
另一方面，若旋转速度比接近1，则会变成锁定状态(在图6中表示为“配件接头范围”)，但在该锁定状态下，来自变矩器的输出转矩等于来自发动机的输出转矩，发动机转速n等于变矩器的输出轴(驱动系统轴)的转速(变矩器输出轴转速no(参照图2))。
[0096]
更具体而言，由于油耗提高等，因此在近年来的变矩器中，若旋转速度比增大，则锁定离合器工作，变矩器的输入轴与输出轴被机械式地结合。在具有图6中例示的特性的发动机中，在旋转速度变成0.85的附近(图6中表示为“离合器点”)变为锁定状态。而且，在该锁定状态下，因为变矩器输入轴转速ne(参照图2)与变矩器输出轴转速no相等，传递转矩比ce为1，因此变矩器输入转矩tin与变矩器输出转矩to也相等。另外，若变矩器成为锁定状态，则因为并不搅拌油而是输入轴与输出轴被机械式地结合，因此假想发动机的输出转矩te全部被输入变矩器(即，变成变矩器输入转矩tin＝输出转矩te)。另外，在发动机车的加速器被关闭而减速的情况下，转矩的传递方向变为相反，从发动机车的车辆驱动系统向发动机侧传递转矩。而且，该情况下的传递转矩比ce的变化会和加速时不同，但基本的计算方法和加速时同样。
[0097]
因为通过以上的步骤s6，计算出假想发动机车的变矩器输出转矩to，因此接下来假想发动机转速生成部100计算基于轮胎的假想发动机车的驱动力(换言之，假想发动机车的前后方向的加速度)(步骤s7)。该驱动力能够通过基于变矩器输出转矩to，并考虑传动装置中的减速、最终减速器中的减速及轮胎的尺寸来计算。进而，若将从该驱动力减去行驶阻力而剩下的力除以假想发动机车的车辆(整个设备)重量，则能够计算假想发动机车的前后方向的加速度。
[0098]
更具体而言，作为变量数据1的假想发动机车的前后方向的加速度a(参照图2)，如下述的式(8)所示那样，成为将从基于该变矩器输出转矩to的车辆驱动力减去施加到假想发动机车的(作为变量数据1的)车辆行驶阻力d(参照图2)、制动力后的值除以根据作为车辆数据2而被预先设定并记录的假想发动机车的车身的整个设备重量w(参照图3)计算的车身质量及根据假想发动机的惯性力矩ie(参照图3)计算的发动机等效质量以及根据轮胎的惯性力矩it(参照图3)计算的轮胎等效质量之和所得的值。此时，使用作为车辆数据2而被预先设定并记录的车辆空气阻力cda及车辆滚动阻力dr(参照图3)来计算车辆行驶阻力d。另外，在以下的式(8)中，“tm”是作为车辆数据2而被预先设定并记录的假想发动机车的变速器损耗转矩(参照图3)，“r”是作为变量数据1的假想变矩器的总减速比(参照图2)，“r”是作为车辆数据2而被预先设定并记录的轮胎半径(参照图3)，“d”是作为变量数据1的假想发动机车的车辆行驶阻力(参照图2)，“w”是作为车辆数据2而被预先设定并记录的假想发动机车的车身整个设备重量(参照图3)。另外，在下述的式(8)中，设为不考虑假想发动机车的制动力(制动器)及道路坡度阻力的影响。
[0099]
a＝{(to-tm)
×
r/r-d}/{w/9.8 ie
×
(r/r)2 it
×
(1/r)2}...(8)
[0100]
接下来，假想发动机转速生成部100对在上述步骤s7中计算出的假想发动机车的前后方向的加速度a进行积分(作为数字处理，进行和分)，由此计算假想发动机车的车辆行驶速度(步骤s8)。即，假想发动机转速生成部100通过将本实施方式的计算循环时间δt与上述加速度a相乘，来计算假想发动机车的车辆行驶速度的变化量，并将当前的车辆行驶速度v与其相加，来计算下一计算循环(即，下一步骤s4至步骤s12的计算循环)中的车辆行驶速度v’。
[0101]
更具体而言，假想发动机转速生成部100使用步骤s7中计算出的加速度a(基于加速器开度ap并使用上述的假想发动机车的物理模型而计算出的加速度)，并根据以下的式(9)来计算下一计算循环(δt毫秒后)中的作为变量数据1的假想发动机车的车辆行驶速度v’(参照图2)。另外，在以下的式(9)中，“v”是作为变量数据1的假想发动机车的车辆行驶速度(参照图2)。
[0102]v’
＝v a
×
0.001
×
δt
×
3.6...(9)
[0103]
在此，上述车辆行驶阻力d中本来也包括基于道路坡度的坡度阻力，但由于搭载电动车实际行驶的道路的坡度并无法预先确定，因此在本实施方式的声音信号生成处理中，假定平坦的道路，设忽略上述坡度阻力。由此，通过上述的式(8)计算出的加速度a，可能会与实际上施加于搭载电动车的前后方向的加速度不同。此外，即便是相同的加速器开度，搭载电动车的马达的输出转矩与假想发动机的输出转矩也未必是相同的，因此即便在这一点上，也存在利用假想发动机车的车辆物理模型计算出的加速度a(参照上述的式(8))和实际的搭载电动车的加速度不同的可能性(即产生误差的可能性)。因此，在本实施方式的声音信号生成处理中，从搭载电动车取得上述行驶速度数据sp(换言之，作为变量数据1的车辆行驶速度vm(参照图2))，并使用该车辆行驶速度vm对假想发动机车的车辆行驶速度v’进行修正(步骤s8)。此时，搭载电动车的车辆行驶速度vm的取得周期，与关于假想发动机车的本实施方式的声音信号生成装置中的上述的计算循环时间δt相比，有所增长。另外，在该修正时，优选进行后述的本实施方式的变动缓和处理，以使得搭载电动车的车辆行驶速度vm不会急剧变化。
[0104]
更具体而言，为了消除使用上述的式(9)而计算出的假想发动机车的车辆行驶速度v’和搭载电动车的实际的车辆行驶速度vm之间的误差，假想发动机转速生成部100如图7中所例示的那样，使用从搭载电动车新取得的车辆行驶速度vm(图7及图8中以
※
表示的)和到该新的车辆行驶速度vm的取得为止的车辆行驶速度v’的变化，对该取得的定时以下的车辆行驶速度v’进行修正。此时，车辆行驶速度vm的取得周期，如上所述与本实施方式的计算循环时间δt相比，有所增长，进而如图7中所例示的那样在车辆行驶速度v’与搭载电动车的车辆行驶速度vm之间存在偏差er的情况下，若使用搭载电动车的车辆行驶速度vm如图7中所例示的那样单纯地对该偏差进行修正，则作为车辆行驶速度v’会产生大的不连续性，该状况最终会成为向搭载电动车的车内发出的发动机声音产生不自然程度(不连续状态)的原因。为了消除该不自然程度，假想发动机转速生成部100如图8所例示的那样，作为本实施方式的变动缓和处理，优选将从搭载电动车新取得的车辆行驶速度vm(参照图8的
※
)错开预先设定的时间δtt后，设定多个车辆行驶速度(图8中以
□
表示的)，以使得该新的车辆行驶速度vm与实际取得之前的车辆行驶速度v’(图8中以
★
表示的)之间平稳地相关，将这些车辆行驶速度夹于其间那样地对车辆行驶速度v’进行修正(步骤s8。参照图8的单点划线箭头。)。此时，该实施方式的变动缓和处理如图8中所例示的那样，优选每次取得新的车辆行驶速度vm时执行。
[0105]
接下来，假想发动机转速生成部100模拟假想发动机车的变速齿轮的选择(步骤s9)。即，在搭载电动车开始行驶时，假想发动机车的变速齿轮被设定为“1速”，若保持该1速不变地行驶，则发动机转速n的提升较快，很快就达到该上限nmax。因此，需要切换变速齿轮，但对搭载电动车的驾驶员要求该操作是困难的。在此，在实际的发动机车中，因为大多数情况下装设所谓的at而自动地选择变速齿轮，因此，在本实施方式的声音信号生成处理中，模拟该at车中的变速齿轮的自动选择。
[0106]
更具体而言，在普通的发动机车的at中，构成为与该加速器开度及车辆行驶速度相应地选择适当的变速齿轮，但该变速控制特性用图9中例示那样的所谓的“自动变速线图”来表示。关于该自动变速线图，如图3中所例示的那样，作为车辆数据2中的“自动变速关系表数据”而被预先设定并被记录于数据库db。此时，在该加速时与减速时，进行不同的变速齿轮的选择。在此，在图9例示的假想发动机车的自动变速控制特性中，横轴为车辆行驶速度v，纵轴为加速器开度ap。而且，在图9中若以“·”来表示假想发动机车的运转状态(表示该时间点的车辆行驶速度及加速器开度的运转状态)，则因为加速时车辆行驶速度增加，因此，
·
在图9中从左向右移动，在从左越过实线的定时，变速齿轮向次级升档。相对于此，因为减速时(假想发动机车的加速度a为负值时)车辆行驶速度减少，因此，
·
在图9中从右向左移动，在从右侧越过虚线的定时，变速齿轮向次级降档。由此，假想发动机转速生成部100使用基于假想发动机车的车辆行驶速度v’、加速度a的值及加速器开度ap的图9所例示的自动变速线图(即，实际的at所对应的自动变速线图)，模拟作为假想发动机的变速齿轮的选择。
[0107]
接下来，假想发动机转速生成部100基于上述步骤s2至步骤s9中计算出的假想发动机车的车辆行驶速度v’与在该时间点选择的变速齿轮(参照上述步骤s9)的减速比，唯一地计算假想发动机车的上述转速n’，并经由总线12向伪发动机声音生成部101输出(步骤s10)。即，假想发动机转速生成部100从假想发动机车的车辆行驶速度v’求取该轮胎的转
速，进而从假想发动机车的驱动系统整体的总减速比r反向计算假想发动机的发动机转速n’。此时，上述总减速比r是作为车辆数据2而被预先设定并记录的最终减速比rf(参照图3)和在该时间点被选择为n速的变速齿轮的(作为车辆数据2而被预先设定并记录的)减速比rtn(参照图3)之积。
[0108]
在此，通过反向计算来计算发动机转速n’的上述方法，仅在假想变矩器的锁定离合器被接合的情况下成立。这是因为，在上述锁定离合器未被接合的状态下，存在作为假想变矩器的所谓的“滑动”，因此发动机转速n’与驱动系统的转速并不相等。因此，假想发动机转速生成部100最初取得发动机的旋转角加速度α，对其进行积分，由此来计算上述锁定离合器未被接合的情况下的发动机转速n’。此时，假想发动机的旋转角加速度α是将转动假想发动机的转矩除以作为车辆数据2的假想发动机的惯性力矩ie(参照图3)所得的值。另外，转动假想发动机的转矩，在加速时是从发动机输出转矩to减去变矩器输入转矩tin后的残留转矩，在减速时是从驱动系统传递的转矩与发动机损耗转矩之差。
[0109]
更具体而言，假想发动机转速生成部100在上述锁定离合器被接合的情况下，使用以下的式(10)来计算发动机转速n’。
[0110]
n’＝v
’×r×
60/(r
×
2π
×
3.6)...(10)
[0111]
相对于此，在上述锁定离合器未被接合而是有滑动的情况下，假想发动机转速生成部100使用以下的式(11)来计算发动机转速n’。另外，在式(11)中，“tr”是作为变量数据1的发动机残留转矩(参照图2)，“te”是步骤s5中计算出的假想发动机的输出转矩。
[0112]
tr＝te-tin
[0113]
α＝tr/ie
[0114]
n’＝n 0.001
×
δt
×
α
×
60/2π...(11)
[0115]
最后，处理部10的伪发动机声音生成部101基于，上述步骤s10中计算出的相当于假想发动机车的发动机转速n’的转速数据和加速器开度数据ac所表示的加速器开度ap，例如通过与以往同样的方法虚拟地生成相当于假想发动机的声音的声音信号，经由总线12而向扬声器14输出(步骤s11)。此时，上述发动机的转速n’成为上述锁定离合器被接合的情况下的发动机转速n’(参照式(10))、或者上述锁定离合器未被接合而是有滑动的情况下的发动机转速n’(参照式(11))的任一者。由此，该声音信号作为假想发动机的声音，经由扬声器14而实际地向搭载电动车的车内输出。
[0116]
之后，处理部10判断搭载电动车所具备的上述发动机启动开关是否例如因已到达目的地等的理由而被断开(步骤s12)。在步骤s12的判断中，在上述发动机启动开关已被断开的情况下(步骤s12：是)，处理部10结束本实施方式的声音信号生成处理。另一方面，在步骤s12的判断中，在上述发动机启动开关未被断开的情况下(步骤s12：否)，处理部10返回上述步骤s4，反复进行上述的步骤s4至步骤s12。
[0117]
在此，反复进行上述步骤s4至上述步骤s12的周期成为每隔上述计算循环时间δt(例如10毫秒至20毫秒左右)的重复周期，但该重复周期取决于构成处理部10的cpu等硬件的性能够等。该情况下，若将该重复周期设定为不多长，则产生假想发动机的发动机转速n’的变化不会顺利地被感觉到这样的问题。相对于此，若将该重复周期极端地缩短，则上述硬件等的处理负荷升高，处理不跟上而无法进行正确的处理。
[0118]
如以上说明的那样，根据本实施方式的声音信号生成处理，基于搭载电动车的车
[0127]
1 变量数据
[0128]
2 车辆数据
[0129]
10 处理部
[0130]
11 接口
[0131]
12 总线
[0132]
13 d/a变换器
[0133]
14 扬声器
[0134]
100 假想发动机转速生成部
[0135]
101 伪发动机声音生成部
[0136]
s 声音信号生成装置
[0137]
ac 加速器开度数据
[0138]
db 数据库
[0139]
sp 行驶速度数据。