(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023008864
(43)【公開日】2023-01-19
(54)【発明の名称】電気モータと関連付けることができる音を実現するための再生装置を備えた道路車両および関連する方法
(51)【国際特許分類】
G10K 15/04 20060101AFI20230112BHJP
G10K 9/12 20060101ALI20230112BHJP
【FI】
G10K15/04 302J
G10K15/04 303E
G10K9/12 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022102574
(22)【出願日】2022-06-27
(31)【優先権主張番号】102021000017408
(32)【優先日】2021-07-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(71)【出願人】
【識別番号】519463178
【氏名又は名称】フェラーリ エッセ.ピー.アー.
【氏名又は名称原語表記】FERRARI S.p.A.
【住所又は居所原語表記】Via Emilia Est, 1163, 41100 MODENA, Italy
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ロベルト ベトロ
(72)【発明者】
【氏名】アンドレア ブノワ アッビアーティ
(72)【発明者】
【氏名】ウーゴ シッタ
(72)【発明者】
【氏名】サムエーレ アルカンジェリ
(72)【発明者】
【氏名】ルカ ポッジョ
(57)【要約】 (修正有)
【課題】電気モータと関連付けることができる音を実現する再生装置を備えた道路車両及び実現する方法を提供する。
【解決手段】道路車両1は、少なくとも1つの電気モータ4と、電気モータ4に関連付けできる音を生成する少なくとも1つの再生装置7を備える音響システム6とを備える。電気モータ4は、共振周波数を励起できるように、再生装置7に機械的に接続される。制御ユニット8は、入力として少なくとも1つのソノリティ電流(I
qS、I
dS)又は電圧(V
qS、V
dS)を電気モータ自体に注入して電気モータを制御する。前記少なくとも1つのソノリティ電流(I
qS、I
dS)又は電圧(V
qS、V
dS)が、少なくとも1つの再生装置の振動をもたらす周波数を励起する。少なくとも1つの再生装置は、振動により、音波の形態で、注入されたソノリティ電流(I
qS、I
dS)又は電圧(V
qS、V
dS)に応じて音Sを発する。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1つの電気モータ(4)と、
前記電気モータ(4)に関連付けることができる音を生成するように構成された少なくとも1つの再生装置(7)を備える音響システム(6)と、
を備える道路車両(1)であって、
前記音響システム(6)が、
共振周波数を励起できるように、前記再生装置(7)に機械的に接続された前記電気モータ(4)と、
前記電気モータ(4)自体の入力として少なくとも1つのソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)を注入するように、前記電気モータ(4)を制御するように構成された制御ユニット(8)と、
を備え、
前記少なくとも1つのソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)が、前記少なくとも1つの再生装置(7)の振動をもたらす周波数を励起し、前記少なくとも1つの再生装置(7)は、前記振動により、音波の形態で、前記注入されたソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)に応じて音(S)を発し、
前記車両は、前記電気モータ(4)の速度が変化すると、前記制御ユニット(8)が、前記少なくとも1つのソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)の高調波次数を変化させるように構成されることを特徴とする、道路車両(1)。
【請求項2】
前記再生装置(7)は、前記道路車両(1)に搭載され配置された機械的共振素子(9)によって決定される、請求項1に記載の道路車両(1)。
【請求項3】
前記電気モータ(4)は、1つまたは2つの駆動輪(3)を回転させるように構成されており、前記制御ユニット(8)は、前記ソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)と同時に、運動の電流(IqT、IdT)を注入し、前記電気モータ(4)の回転子(10)、したがってそれに接続された前記1つまたは2つの駆動輪(3)の回転を決定する、請求項1に記載の道路車両(1)。
【請求項4】
前記ソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)が、前記電気モータ(4)の磁束と相互作用しないような周波数を有し、それによって前記回転子(10)の運動の発生を回避する、請求項3に記載の道路車両(1)。
【請求項5】
前記共振素子(9)が、前記車両(1)に既に搭載され配置されている機械的要素(9)、特に前記電気モータ(4)を備える電気変速機の任意の要素(9)である、請求項1に記載の道路車両(1)。
【請求項6】
前記ソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)が、少なくとも1つの正弦高調波信号を含む、請求項1に記載の道路車両(1)。
【請求項7】
前記ソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)が、異なる再生装置(7)の振動を決定することによってポリフォニック音(S)を生成するように、異なる次数および/または振幅および/または周波数の複数の高調波を含む、請求項1に記載の道路車両(1)。
【請求項8】
前記制御ユニット(8)が、車両状態、例えば道路粗さおよび/またはサンルーフの開閉に応じて、前記ソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)を変化させるように構成される、請求項1に記載の道路車両(1)。
【請求項9】
前記制御ユニット(8)が、駆動パラメータ、例えばボタンの位置および/または駆動モードおよび/またはペダルの位置またはペダルの位置の変化に応じて、前記ソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)を変化させるように構成される、請求項1に記載の道路車両(1)。
【請求項10】
前記制御ユニット(8)が、運転者の運転スタイルに応じて、前記ソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)を変化させるように構成される、請求項1に記載の道路車両(1)。
【請求項11】
前記ソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)が、前記再生装置(7)を励起して、増加または減少する音速勾配を生成するように構成される、請求項1に記載の道路車両(1)。
【請求項12】
前記音速勾配が、少なくとも前記道路車両(1)の加速度に応じて調整される、請求項11に記載の道路車両(1)。
【請求項13】
道路車両(1)内の電気モータ(4)と関連付けることができる音を実現するための方法であって、
電気モータ(4)の入力としてソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)を注入するステップを含み、前記少なくとも1つのソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)が周波数を励起して、前記道路車両(1)に存在する少なくとも1つの共振素子(9)の振動をもたらし、前記共振素子(9)が、前記振動により、音波の形態で、前記注入されたソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)に応じて音(S)を発する、方法。
【請求項14】
電気変速機システムの構成要素の共振のための高調波の適切な次数を事前に定義するステップと、
前記電気変速機システムに応じて共振帯域をセンタリングするように、前記ソノリティ電流(IqS、IdS)または電圧(VqS、VdS)の「チューニング」を実験的に実行するステップと、
をさらに含む、請求項13に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本特許出願は、2021年7月1日に出願されたイタリア特許出願第102,021,000,017,408号明細書の優先権を主張し、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、電気モータと関連付けることができる音を実現するための再生装置を備えた道路車両および関連する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
高性能スポーツカーでは、エンジン(通常、内燃機関)によって生成され、車室内で知覚される音は重要であり、高性能スポーツカーの「運転の楽しさ」の大部分はエンジンによって生成されるまさにその音に起因するからである。
【0004】
さらに、エンジンによって生成された音により、運転者は、車両の状態、および、例えばトラックを運転している間に、所与の性能に達するために行われなければならないことについて、即座にフィードバックを得ることができる。
【0005】
さらに、エンジンによって生成され、車室内で知覚される音の主な特徴の中には、音の強度だけでなく、音自体の「品質」もある(すなわち、エンジンによって生成され、車室内で知覚される音は、「強い」だけでなく、「良い」ものでなければならない)。
【0006】
近年の電動駆動車の発展により、従来の内燃機関は電気機械(以下、電気モータとも呼ばれる)に置き換わっているが、それが非常に静かであるため、したがって高性能車両の運転の楽しさが低下している。実際、それらは、高性能車の運転者が楽しむことができる特徴的な音を生成しない。
【0007】
結果として、高性能スポーツカーでは、電気モータによって生成される音は、車室内で知覚されないか、またはいずれにせよ、少なくとも部分的に期待外れになる可能性がある。
【発明の概要】
【0008】
本発明の目的は、電気モータと関連付けることができる音を実現するための再生装置を備えた道路車両および関連する方法を提供することであり、それは製造および実施が容易で経済的であり、上述の欠点が少なくとも部分的にはなく、すなわち運転者および乗客が、車室内で高品質の音、したがって運転者および乗客にとって非常に快適である音を楽しむことができる。
【0009】
本発明は、電気モータと関連付けることができる音を実現するための再生装置を備えた道路車両および関連する方法に関する。
【0010】
添付の特許請求の範囲は、本発明の好ましい実施形態を説明し、説明の不可欠な部分を形成する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
次に、本発明を、その非限定的な実施形態を示す添付の図面を参照して説明する。
【
図2】
図1の車両の電気モータの制御図の可能な実施形態を示す図である。
【
図3】本発明の効果を証明するいくつかの実験結果の図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1において、符号1は、全体として、2つの前輪2、および後方位置に配置された電気モータ4からトルクを受け取る2つの後部駆動輪3を備える自動車を示す。自動車1は、運転者および可能な乗員を収容するように設計された車室5を備える。他の実施形態では、電気モータ4は、明らかに前方位置に配置され得る。
【0013】
図1によれば、自動車1は、電気モータ4を介して音を生成する機能を有する音響システム6を備え、その結果、自動車1の車室5に座っている人々によって知覚される音は「快適」であり、すなわち、自動車1の車室5の乗員の所望/期待に対応し、および/またはモータの状態を理解するために運転中に有用である。
【0014】
音響システム6は、少なくとも1つの再生装置7を備え、再生装置7は、電気モータ4と関連付けることができる音を生成し、音自体を車室5に向かって、および/または車両1の外に拡散させる。
【0015】
したがって、音響システム6は、その共振周波数を励起することができるように、再生装置7に機械的に接続された電気モータ4を備える。
【0016】
さらに、音響システム6は、少なくとも1つのソノリティ電流I
qS、I
dS(直流および直交)または電圧V
qS、V
dS(以下、簡潔にするために、単にソノリティ信号とも呼ばれる)を入力として電気モータ4(例えば、
図2を参照されたい)に注入するように、電気モータ4を制御するように構成された制御ユニット8を備える。特に、ソノリティ信号(すなわち、ソノリティ電流I
qS、I
dS)は、再生装置7の振動を決定する周波数を励起し、再生装置7は、振動に起因して、音波の形態で、注入されたソノリティ電流I
qS、I
dSまたは電圧V
qS、V
dSに応じて音Sを発する。
【0017】
特に、生成された音は、電気モータ4に関連付けることができる。より具体的には、発生音Sは、(内燃機関の動力によって生成された感覚を想起させるために)電気モータ4の動力に由来するものとして、車両1の外部および内部から知覚され得るようなものである。
【0018】
ソノリティ電流IqS、IdSに関する以下に示す特徴は、ソノリティ電圧VqS、VdSにも当てはまる。
【0019】
特に、再生装置7は、好ましくは既に存在する道路車両1に搭載された機械的共振素子9によって決定される。より具体的には、機械的共振素子9は、電気モータ4を備える電気変速機の任意の素子であり、すなわち電気モータ4の固定子または固定子自体に機械的に接続されている。例えば、機械素子9は、車軸、ギアボックス、ディファレンシャル、ホイールのリム、ケーブルレースウェイの蓋、支持体、車軸のプラグ、固定バーなどである。このようにして、追加の構成要素を設置する必要はない。
【0020】
有利には、必ずしも必要ではないが、共振素子9は金属素子である。
【0021】
いくつかの非限定的な事例では、共振素子9は、プラスチックまたは複合材料でできた素子である。
【0022】
図1または
図2の非限定的な実施形態では、電気モータ4は、後部駆動輪3を回転させるように構成される。他の非限定的な事例では、車両1は、各駆動輪に1つずつ、2つの電気モータ4を備える。
【0023】
他の非限定的な実施形態では、モータ4は、道路車両1を移動させるのに必要なモータに追加された追加のモータである。
【0024】
したがって、必ずしもそうとは限らないが、有利には、制御ユニット8は、ソノリティ電流I
qS、I
dSと同時に、運動の電流I
qT、I
dT(すなわち、
図3の図に示す基準電流)を注入し、それにより、電気モータ4の回転子10、したがってそれに接続された駆動輪3の回転を決定し、したがって車両1の運動を制御する。別法として、制御ユニット8は、ソノリティ電圧V
qS、V
dSと同時に、運動の電圧V
qT、V
dT(すなわち、
図3の図においてPI制御装置、例えば比例積分制御装置の下流に示されている基準電圧)を注入し、それにより、電気モータ4の回転子10、したがってそれに接続された駆動輪3の回転を決定し、したがって車両1の運動を制御する。
【0025】
いくつかの好ましい非限定的な実施形態によれば、ソノリティ電流IqS、IdSが、電気モータ4の磁束と相互作用しないような周波数を有し、それによって回転子10、したがって駆動輪3の運動の発生を回避する。このように、音の寄与を与える電流IqS,IdSの高調波の注入は、モータ4の速度に依存しない。すなわち、制御ユニット8は、モータ4が静止している場合、または回転子10の速度が一定である場合であっても、音Sを発するように電気モータ4を制御することができる。したがって、これらの場合、運動の電流IqT,IdTに加算(オーバーラップ)されたソノリティ電流IqS,IdSの注入が、電気機械が音を生成することだけを可能にし、道路車両1の運動または運動の誤差を決定することはない。
【0026】
いくつかの非限定的な実施形態によれば、ソノリティ電流IqS、IdSは、方形波形または非正弦波形を有する高調波信号を含む(である)。
【0027】
他の好ましい非限定的な実施形態によれば、ソノリティ電流IqS、IdSは、正弦波高調波信号を含む(である)。特に、高調波電流信号の正弦波形は、共振素子9により大きな共振刺激を提供し、同時に、方形波形を有する高調波と比較して音Sがより良好な品質を得ることを可能にする。
【0028】
有利には、必ずしもそうとは限らないが、ソノリティ電流IqS、IdSは、異なる次数および/または振幅および/または周波数を有する複数の高調波を含む。このようにして、異なる共振素子9の振動を決定するポリフォニック音Sを生成することができる。特に、異なる次数の複数の高調波にソノリティ電流IqS、IdSを注入することによって、異なる素子9の共振周波数を励起することが可能であり、これは振動によって異なる音S(特に、音色)を生成する。そうすることによって、コードを生成することができ、それにより、音Sを豊かにすることができる。したがって換言すれば、制御ユニット8は、電気モータ4を介して、ソノリティ信号IqS、IdS内の異なる高調波と重複する異なる次数を励起することができ、したがってポリフォニーを得ることができる。したがって、車両1は、モータ4を介して、異なる次数の高調波を同時に励起する多周波数/多振幅信号を生成することができる。
【0029】
いくつかの非限定的な好ましい実施形態によれば、制御ユニット8が、車両状態、例えば道路粗さおよび/またはサンルーフの開閉に応じて、ソノリティ電流IqS、IdSを変化させるように構成される。言い換えれば、制御ユニット8は、ソノリティ電流IqS、IdSの高調波の次数、振幅または周波数を変化させるように構成され、車両の状態が変化するにつれて異なる音を発する。
【0030】
可能な実施形態によれば、制御ユニット8は、駆動パラメータに応じてソノリティ電流IqS、IdSを変化させるように構成される。
【0031】
いくつかの非限定的な事例では、制御ユニット8は、既知の技術に従って運転者の運転スタイルを検出するように構成され、したがって、以下では詳細に考察しないが、特に、制御ユニット8sは、運転者の運転スタイルに応じて、ソノリティ信号IqS、IdSを変化させるように構成される。
【0032】
特に、前述の駆動パラメータまたは車両条件に応じて、ソノリティ信号は、電気モータ4に関連付けることができる音響再生を運転状況自体に最適に調整するように変化され得る。例えば、ソノリティ信号は、係合ギア(下側ギアは、電気モータ4に関連付けることができるより強力で低周波の音に対応する)、アクセルペダルの位置(アクセルペダルが押されるほど、電気モータ4に関連付けることができる音はより強くなる)、適切なセレクタ(一般に「ハンドレバー」と呼ばれる、電気モータ4に関連付けることができるより強烈な音に対応するスポーツ/レース運転モード)を介して選択された運転モード、可能なサンルーフの位置(サンルーフが開いている場合にモータ4に関連付けることができる音はより強い)、電気モータ4の回転速度の第1の微分時間(微分が増加するにつれて、電気モータ4に関連付けることができる音はより強くなる)に応じて変化することができる。
【0033】
有利には、必ずしもそうとは限らないが、ソノリティ電流IqS、IdSは、再生装置7を励起して、増加または減少する音速勾配を生成するように構成される。特に、音速勾配は、少なくとも道路車両の加速度に応じて調整される。このようにして、加速度に応じて、音Sは、車両の加速度が増加するにつれてより強く、鋭くなり、逆もまた同様である。
【0034】
いくつかの非限定的な場合には、制御ユニット8は、直接ソノリティ成分IqSを介して素子9の共振を刺激するように構成される。別法として、あるいはこれに加えて、制御ユニット8は、構造的共振内の次数を選択するように構成される。
【0035】
本発明の第2の態様によれば、道路車両1内の電気モータ4と関連付けることができる音Sを実現するための方法が提供される。
【0036】
特に、本方法は、
-ソノリティ電流IqS、IdSを入力として電気モータに注入するステップであって、ソノリティ電流IqS、IdSは周波数を励起して、道路車両に既に存在する搭載された機械的共振素子9の振動をもたらし、共振素子9が、振動により、音波の形態で、注入されたソノリティ電流IqS、IdSに応じて音Sを放出するステップを含む。
【0037】
さらに、本方法は、好ましくは、電気変速機の構成要素の共振次数を(設計段階で)事前に定義するステップを伴い、その結果、それに応じて共振によって所与の音色を発することができる高調波の次数を計算し、前述の構成要素を振動によって励起することができる。
【0038】
特に、所与の音Sを発するのに必要な高調波次数は、電気モータの種類および電気モータに接続された構造物(例えば、電気変速機システム)に依存する。
【0039】
有利には、必ずしもそうとは限らないが、本方法は、電気変速機システムに応じて共振帯域をセンタリングするように、ソノリティ電流IqS、IdSの「チューニング」を実験的に実行するステップをさらに含む。
【0040】
具体的には、要約すると、制御ユニット8は、インバータの端部に電圧を印加するように電気モータ4を制御する(例えば、既知のインバータを用いて)ように構成され、これにより、上記の説明にしたがって正弦波電流を生成する。より具体的には、正弦高調波は、運動の電流のIqT、IdTと重なり合い、前記正弦高調波は、電気変速機システムまたは電気モータ4自体の構造的共振を励起する。前記高調波は、さらに振幅および周波数が変調されて音Sを生成する。好ましくは、これらの高調波は、電気モータ4の磁束と相互作用しないような周波数を有し、したがって後者によってフィルタリングされる。特に、前記高調波は、運動の高調波とは異なる次数に属する。
【0041】
図2の非限定的な実施形態は、音Sを発するように電気モータ4を制御するために使用される制御図の概略図を示す。
【0042】
特に、ソノリティ生成ブロックFGSは、総電圧信号(または、いくつかの実施形態では、総移動の信号)である電圧信号V
d,V
q(直接および直交)を処理する比例積分制御装置PIに入力されるソノリティ電流I
qS,I
dSを移動の電流I
qT,I
dTに加算する。いずれの場合も、ソノリティ電圧信号V
dS、V
qSは運動の信号に加算され、その後、
図2に部分的に示されている既知の図に従って電気モータ4に送信され、PTおよびIPTはそれぞれパーク変換およびその逆変換を示し、CTはクラーク変換を示し、RESはレゾルバを示し、したがってθは回転子の位置を示す。特に、ブロックSVMは、入力信号の変調離散化のための基準V
DCを入力として受信する変調、この場合は空間ベクトル変調(すなわち、電気モータのPWMを制御するために使用される既知のアルゴリズム)の一例を示す。最後に、フィードバック電流I
dM、I
qMは、測定された固定子電流を示す。
【0043】
有利には、必ずしもそうとは限らないが、電気モータ4の回転子10の速度が変化するにつれて、ソノリティ電流IqS、IdSに使用される高調波の次数も変化する(すなわち、制御ユニット8によって変化する)。特に、限定するものではないが、電気モータ4の回転子10の速度が増加するにつれて、ソノリティ電流IqS、IdSに使用される高調波の次数は減少し、および/またはその逆も同様である。このようにして、共振素子9によって発せられる音の品質がより良好になり、モータ10の速度に関する外乱を回避する。
【0044】
図3は、本発明による車両または方法によって得られた結果の例を示す。特に、
図3は、回転子10の所与の速度RPM’、RPM’’で、異なる次数(速度RPM’でのO1-O4および速度RPM’’でのO5-O8)を有するソノリティ電流I
qS、I
dSを注入することによって生成された音Sのサンプルを示す。特に、RPM’は、毎分回転数約1200の速度に対応し、O1-O4は、15より大きい次数、特に20より大きい次数である。特に、RPM’は、毎分回転数約8000の速度に対応し、O5-O8は、10より小さい次数、特に15より小さい次数である。図から分かるように、車両1は、90dB以上の強度を有する音Sを生成するように、ソノリティ電流I
qS、I
dSを変調することができる。
【0045】
上記の本発明は特定の実施形態に関するものであるが、その保護範囲は、例えば異なる種類の配置、異なる種類の材料、異なる幾何学的構成など、添付の特許請求の範囲によって包含されるすべての変形、変更、または簡略化も含むため、上記の実施形態に限定されると見なされるべきではない。
【0046】
本明細書に記載の実施形態は、この理由で本発明の保護範囲を超えることなく、互いに組み合わせることができる。
【0047】
上述の方法および車両1は、多くの利点を有する。
【0048】
まず、音響システム6は、複数の正弦高調波による構造的共振を励起することによって電気モータ4を介して音を生成し、これにより、車室の乗員にとって快適な(したがって、歓迎される)音を作り出す。
【0049】
さらに、音響システム6は、その作成が、自動車1内に既に存在する構成要素に影響を与えてそれらを変化させる(したがって、既に製造された機械部品の調整のための製造コストが大幅に増加する)ことがないため、製造されるのが簡単で経済的であるが、単にソフトウェアの観点からの実装を必要とし、必要ならば、小型デバイスおよび限られた重量のユニットを追加することだけを必要とする。
【0050】
最後に、音響システム6は、電気モータを備えた自動車を運転しているにもかかわらず、したがって静かであるにもかかわらず、聴覚を使用して車両の状態を理解することができる、道路車両1の運転者によって直ちに使用され得る信頼できるフィードバックを保証する。
【符号の説明】
【0051】
1 車両
2 前輪
3 後輪
4 電気モータ
5 車室
6 音響システム
7 再生装置
8 制御ユニット
9 共振素子
10 回転子
CT クラーク変換
D,Q 直接および直交
FsG ソノリティ発生器
IdM 測定電流
IdS ソノリティ電流
IdT 運動の電流
IPT パーク逆変換
IqM 測定電流
IqS ソノリティ電流
IqT 運動の電流
O1 順序
O2 順序
O3 順序
O4 順序
O5 順序
O6 順序
O7 順序
O8 順序
PI 制御装置
PT パーク変換
RES レゾルバ
RPM’ 毎分回転数
RPM’’ 毎分回転数
SWM 変調器
Vd 総電圧
VDC 変調基準電圧
VdS ソノリティ電圧
Vq 総電圧
VqS ソノリティ電圧
θ 回転子位置
【外国語明細書】