(57)【要約】【課題】シフトチェンジが発生したときに違和感無く騒音低減制御を行うことが可能な能動振動騒音制御装置を提供する。【解決手段】車室内部に生じる振動を検出する加速度センサ１０と、車室内部に波動を加えるアクチュエータ２０と、加速度センサ１０の検出信号に基づいて、ロードノイズを低減するようにアクチュエータ２０を駆動するための制御指令信号ｕを生成する制御指令値算出部３２を備える。そして、制御指令値算出部３２は、加速度センサ１０の出力信号に基づいて、トランスミッションから加速度センサ１０の設置位置に侵入する振動を推定し、推定した振動を加速度センサ１０の出力信号から除去して、制御指令信号ｕを生成する。【選択図】      図３
2010202162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物内に配置され、該構造物内に生じる振動を検出するセンサと、
前記構造物内に波動を加える波動印加手段と、
前記センサの信号に基づき、第１の振動源から前記構造物内に侵入する騒音を低減するように前記波動印加手段を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて、前記第１の振動源とは異なる第２の振動源から前記センサ設置位置に侵入する第２振動源振動を推定し、推定した第２振動源振動を前記センサの出力信号から除去して、波動印加手段の制御指令信号を生成することを特徴とする能動振動騒音制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２の振動源から前記センサ設置位置までの伝達特性を用いて、前記第２振動源振動を推定することを特徴とする請求項１に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記センサの出力信号、及び前記第２の振動源を操作する操作量に基づいて、前記第２振動源振動を推定することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記センサの出力信号、及び前記第２の振動源の運転状態に基づいて、前記第２振動源振動を推定することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第２の振動源の設置位置、またはこの設置位置近傍で、前記第２の振動源による振動と関連度が高い位置の振動から前記第２振動源振動を推定することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１の振動源から前記センサの設置位置までの伝達特性と、前記第２の振動源から前記センサの設置位置までの伝達特性を用いて、前記第２振動源振動を推定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、推定された前記第２振動源振動が所定の閾値を超えたときに、前記推定した第２振動源振動を前記センサの出力信号から除去することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第２の振動源を操作する操作量に基づいて、前記推定した第２振動源振動を前記センサの出力信号から除去するか否かを決定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第２の振動源の運転状態に基づいて、前記推定した第２振動源振動を前記センサの出力信号から除去するか否かを決定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記第２の振動源にて生じる振動と関連度の高い振動、及び所定の閾値に基づいて、前記推定した第２振動源振動を前記センサの出力信号から除去するか否かを決定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記第２の振動源が周期的な振動を発生する場合には、この周期的な振動の周波数、及び倍音周波数の信号のみを除去することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置。
【請求項１２】
前記第２の振動源は、車両に搭載されるトランスミッションであることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の能動振動騒音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の構造体の内部に生じる騒音を、波動を出力することにより低減する能動振動騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室内の騒音を能動的に低減する能動型騒音制御装置に関し、シフトチェンジ時や加速時等、エンジンパルスが急激に変化した場合の振動変化によりシステムが発散することを防ぐため、シフトチェンジ信号を検知した場合や加速信号を検知した場合には、制御を停止する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の騒音制御装置を用いた場合には、シフトチェンジや加速時には騒音制御が停止される一方、平常時には制御が行われるため、制御のオン、オフによる振動の脈動が生じてしまい、乗員は不快に感じてしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、シフトチェンジ等の第２の振動が発生した場合においても違和感無く騒音低減制御を行うことが可能な能動振動騒音制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、構造物内に配置され、該構造物内に生じる振動を検出するセンサと、前記構造物内に波動を加える波動印加手段と、前記センサの信号に基づき、第１の振動源から前記構造物内に侵入する騒音を低減するように前記波動印加手段を制御する制御手段とを備える。そして、前記制御手段は、前記センサの出力信号に基づいて、前記第１の振動源とは異なる第２の振動源から前記センサ設置位置に侵入する第２振動源振動を推定し、推定した第２振動源振動を前記センサの出力信号から除去して、波動印加手段の制御指令信号を生成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、センサの出力信号に侵入する第２振動源振動を除去することにより、第２の振動源に起因する振動が生じている状況下においても、第１の振動源に起因する騒音低減制御を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る能動振動騒音制御装置の概略を示す説明図であり（ａ）は車両全体、（ｂ）はタイヤ周辺を示す。
【図２】本発明に係る能動振動騒音制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部による処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、Ｔ／Ｍ振動計算部による処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、コントローラで用いるフィルタ係数を計算する構成を示すブロック線図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、制御指令値算出部による処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、Ｔ／Ｍ振動計算部による処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る能動振動騒音制御装置の、Ｔ／Ｍ振動計算部による処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。車両（構造物）の外部から侵入する車室内騒音の原因は、代表的なものとしてエンジンの振動に起因するエンジン騒音、走行時に路面の凹凸の影響がタイヤから進入することに起因する騒音（第１の振動源；以下、「ロードノイズ」と称する）、走行時に空気の気流によって発生する風切音等がある。本実施形態では、上記の各騒音の中から主として、ロードノイズの低減について説明する。
【００１０】
図１は、車両が走行している場合の、路面の凹凸の影響による車体の振動、及びロードノイズの主な伝播経路を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）はフロアパネル１１０と４個のタイヤ２００を示した説明図、図１（ｂ）はタイヤ２００の側面図である。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、４個のタイヤ２００から車体に進入したロードノイズの主成分となる振動は、まず図１（ｂ）に示す車軸１２０及びサスペンション１３０の取り付け部（図示省略）からメンバ１４０と称する剛性の高い梁状の部材に進入する。その後、メンバ１４０によって囲まれた比較的剛性の低い板状の部材であるフロアパネル１１０に振動が伝播し、このフロアパネル１１０が振動する。
【００１２】
更に、フロアパネル１１０の振動により車室内の空気振動が引き起こされ、車室内に共振現象を起こすので、車室内の所定の空間１００においてロードノイズが聞こえる。本実施形態では、煩雑さを避けるために運転席の右側耳元近傍の空間１００（構造物内の制御空間）のみを騒音低減制御空間として扱う。
【００１３】
複数の座席や、複数の耳元空間を制御空間とする場合には適宜設定を変更すればよい。フロアパネル１１０の他にルーフパネルや窓ガラス（いずれも図示省略）が振動することによっても騒音が発生するが、主にサスペンション１３０の取り付け部から侵入するロードノイズの大部分は、フロアパネル１１０の振動に起因することが判っている。このため、フロアパネル１１０の振動に起因するロードノイズを打ち消すように騒音制御を行えば、ロードノイズを低減することができる。
【００１４】
本発明では、フロアパネル１１０にセンサ（後述する加速度センサ１０）を配置して、このセンサの出力信号に基づいて車室内騒音の推定を行い、制御指令値生成手段により制御指令信号を生成し、この制御指令信号に基づいてフロアパネル１１０に設けたアクチュエータ（波動印加部）により発生した制御音を車室内に入力するという手法を採用する。
【００１５】
ここで、本発明ではセンサとしてマイクロフォンを使用せず、加速度センサ１０の信号から制御空間１００の騒音を推定するという方法を用いている。フロアパネル１１０、或いはメンバ１４０に設置した加速度センサ１０を用いるため、制御対象としてフロアパネル１１０に起因するロードノイズを扱う。ここで、加速度センサ１０の設置場所としてフロアパネル１１０、或いはメンバ１４０を選択した理由は、車室内騒音との間のコヒーレンス（定義は後述）が高いことによる。
【００１６】
なお、フロアパネル１１０やメンバ１４０を発生源とする騒音が制御対象としてすべて含まれるため、エンジン騒音の一部や車体底部を流れる空気が発生する風切音についても同様に扱うことができる。
【００１７】
また、本発明の効果の範囲はフロアパネル１１０の振動による騒音低減の範疇にはとどまらず、例えばダッシュパネルやフロントグラス、更に、ルーフパネル（いずれも図示省略）といった同一のメカニズムで発生する車室内の騒音発生源に対しても、本発明を当該部位に対して用いるようにすれば、同様の効果を得ることが可能である。
【００１８】
図２は、本発明の第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置の構成を概略的に示す説明図である。図２に示すように、本実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、フロアパネル１１０、及びメンバ１４０の振動を測定するための、４個の加速度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（以下、個々を区別する必要が無い場合には「加速度センサ１０」と称する）と、フロアパネル１１０、或いはメンバ１４０に振動を与える波動印加手段としての２個のアクチュエータ２０ａ、２０ｂ（以下、個々を区別する必要が無い場合には「アクチュエータ２０」と称する）と、加速度センサ１０で検出された加速度信号に基づいて車室内騒音を低減する制御指令信号を算出し、アクチュエータ２０の制御を行う制御装置本体３０を備えている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、アクチュエータ２０の一例としてピエゾアクチュエータ（Piezo-electric actuator）を用いる。また、アクチュエータ２０は、フロアパネル１１０やメンバ１４０に設置する形態を採用せず、ダッシュパネルやフロントグラス、ドアパネル、更にルーフパネルといった部位に設置することも可能である。更に、車室内に設置したスピーカをアクチュエータ２０として用いることも可能である。
【００２０】
制御装置本体３０の入力信号は、各加速度センサ１０の出力（加速度信号α１〜α４）であり、出力信号はアクチュエータ２０に出力する制御指令信号ｕ（ｕ１、ｕ２）である。
【００２１】
アクチュエータ２０は、制御空間１００での騒音を低減するために十分な数が車体のフロアパネル１１０の適切な位置に貼り付けられている。
【００２２】
加速度センサ１０の数は一般に振動源の数より多いことが必要とされる。具体的な加速度センサ１０の数、及び設置位置は、次の（１）式で示される各加速度センサ１０と制御空間１００における騒音の音圧との間のコヒーレンスＣxy(ω)が十分高くなるように（例えば０．９以上）決定される。
【数１】
2010202162.tif 000003
【００２３】
本実施形態では、加速度センサの個数を４個（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）とし、アクチュエータの個数を２個（２０ａ、２０ｂ）としている。なお、加速度センサ１０、アクチュエータ２０の数は、上記に限定されず、任意の数に適宜設定することができる。
【００２４】
上述した（１）式において、Ｐxy(ω)は、加速度と音圧の間のクロスパワースペクトラム、Ｐxx(ω)、Ｐyy(ω)は、それぞれ加速度と音圧のオートパワースペクトラムを示している。また、ＰHはＰのエルミート転置行列を表す。
【００２５】
制御装置本体３０は、信号増幅用の増幅部３１（３１ａ〜３１ｆ）と、車室内騒音を低減する制御指令信号を算出して出力する制御指令値算出部（制御手段）３２とを備える。
【００２６】
増幅部３１a〜３１ｆは、加速度センサ１０がいわゆるチャージタイプである場合には、電荷と電圧との間の変換を行う。
【００２７】
また、車両にはエンジン１５０、及びトランスミッション１６０が搭載され、本発明では、加速度センサ１０へ侵入する振動のうち、トランスミッション１６０にて発生する振動（第２の振動源）を除去する処理を行う。
【００２８】
図３は、図２に示した制御指令値算出部３２の詳細な構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御指令値算出部３２は、Ａ／Ｄ変換部３３と、Ｔ／Ｍ振動計算部３４と、振動伝播特性モデル７０と、コントローラ３８と、減算器３５ａ、３５ｂ、及びＤ／Ａ変換部３９を備えている。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部３３は、加速度センサ１０（１０ａ〜１０ｄ）で検出され、増幅部３１ａ〜３１ｄで増幅された加速度信号α１、α２、α３、α４をディジタル信号に変換し、減算器３５ａに出力する。
【００３０】
振動伝播特性モデル７０は、アクチュエータ２０で発生した振動が加速度センサ１０の設置位置まで回り込む場合の伝達関数のモデルを示す。通常はオンラインで処理するためにＩＩＲフィルタの形式でメモリ内に保持される。センサ、アクチュエータが複数設けられる場合には（本実施形態では、４個の加速度センサと２個のアクチュエータ）、その数に応じたフィルタを保持しておく。振動伝播特性モデル７０では、制御指令信号ｕにアクチュエータ２０から制御空間１００に生じる騒音までのモデルを乗算することにより、アクチュエータ２０が加速度センサ１０の設置位置に生成する振動を算出する。なお、アクチュエータ２０に代えてスピーカを用いる場合には、振動伝播特性モデル７０はスピーカ振動が加速度センサ１０の設置位置に回り込む伝達関数を用いることになる。この場合、その伝達量が小さい場合には、振動伝播特性モデル７０を省略することができる。
【００３１】
減算器３５ａは、加速度センサ１０で検出される加速度信号α１〜α４から、アクチュエータ２０が加速度センサ１０の設置位置に生成する振動成分（振動伝播特性モデル７０の出力信号）を減算する。この結果得られる信号は、加速度センサ１０で検出される振動のうち、車両の外部から侵入した成分である信号αd（以下、「減算信号αd」と称する）のみとなる。
【００３２】
Ｔ／Ｍ（トランスミッション）振動計算部３４は、減算器３５ａより出力される減算信号αdに基づいて、図２に示したトランスミッション１６０から加速度センサ１０の設置位置に侵入する振動成分（後述するＴ／Ｍ振動源振動αT）を推定する。
【００３３】
減算器３５ｂは、Ｔ／Ｍ振動計算部３４で推定された振動成分を、減算信号αdから減算し、減算した信号をコントローラ３８に出力する。
【００３４】
コントローラ３８は、減算器３５ｂより出力される信号に基づいて、後述する手法により制御空間１００に生じる騒音を低減するように、アクチュエータ２０に出力する制御指令信号ｕを演算する。
【００３５】
Ｄ／Ａ変換部３９は、コントローラ３８で演算された制御指令信号ｕをアナログ信号に変換し、アナログ信号に変換された制御指令信号ｕを図２に示す増幅部３１ｅ、３１ｆに出力する。なお、本実施形態では、制御指令値算出部３２（制御手段）をいわゆるＣＰＵ上に実装する。
【００３６】
次に、制御指令値算出部３２による処理手順を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３７】
ステップＳ１１では、Ａ／Ｄ変換部３３によりディジタル信号に変換された加速度信号α１〜α４が減算器３５ａに入力される。その後、フローはステップＳ１２へ移行する。
【００３８】
ステップＳ１２では、１サンプル前のコントローラ３８の出力信号に振動伝播特性モデル７０を示すフィルタが乗算される。計算された信号は減算器３５ａに出力される。その後、フローはステップＳ１３に移行する。
【００３９】
ステップＳ１３では、減算器３５ａにおいて、ステップＳ１１の処理で取得した加速度信号α１〜α４から、ステップＳ１２の処理で取得した信号を減算する。その結果得られた信号を減算信号αdとする。その後、フローはステップＳ１４に移行する。
【００４０】
ステップＳ１４では、Ｔ／Ｍ振動計算部３４にて、トランスミッション１６０から加速度センサ１０の設置位置へ侵入する振動成分を算出する処理を実行する。この処理の詳細については、図５に示すフローチャートを用いて後述する。その後、フローはステップＳ１５へ移行する。
【００４１】
ステップＳ１５では、減算器３５ｂにおいて、ステップＳ１３の処理で求められた減算信号αdから、ステップＳ１４の処理で取得した信号（Ｔ／Ｍ振動源振動αT、または「０」）を減算する。その後、フローはステップＳ１６へ移行する。
【００４２】
ステップＳ１６では、コントローラ３８において、ステップＳ１５の処理で取得した信号に基づき、制御空間１００での騒音を低減するための制御指令信号ｕを演算する。その後、フローはステップＳ１７へ移行する。
【００４３】
ステップＳ１７では、Ｄ／Ａ変換部３９にて、ステップＳ１６の処理で演算されたディジタルの制御指令信号ｕをアナログ信号に変換し、制御指令値算出部３２の出力とする。その後、フローを終了する。
【００４４】
次に、図５に示すフローチャートを参照して、図４のステップＳ１４に示したＴ／Ｍ振動計算部３４による振動演算処理の詳細な手順について説明する。
【００４５】
まず、ステップＳ２１では、減算信号αdを用いて、変速指令信号αtmを推定する。この演算は次のように行う。まず、車両のシフトチェンジを行い、このときに生じる振動を加速度センサ１０で計測する。この際の入力信号、及び出力信号に基づいて、変速指令信号αtmから加速度センサ１０の設置位置までの伝達関数モデルＧTを同定する。伝達関数モデルの計算は例えば、「足立、『制御のためのシステム同定』、東京電気大学出版、１９９６」に記載されている方法を用いればよい。或いは、周波数特性を計測し、モード解析により伝達関数モデルを求めても良い。
【００４６】
次いで、走行時に、フロアパネル１１０上の加速度センサ１０の出力信号との間のコヒーレンス（上述した（１）式参照）が高いタイヤ近傍の点に加速度センサを配置し、その加速度信号とフロア上の加速度センサ１０の出力信号との間の伝達関数Ｇrを求める。モデル化手法は上記の手法を用いればよい。
【００４７】
従って、タイヤ近傍の加速度αtire、及び変速指令信号αtmから、フロアパネル１１０上の加速度センサ１０の減算信号αdまでの信号の伝達は、次の（２）式で示される。
【数２】
2010202162.tif 000004
【００４８】
次に、（２）式に示した行列［Ｇr  ＧT］を特異値分解して、次の（３）式を得る。
【数３】
2010202162.tif 000005
【００４９】
ここで、Ｕ、Ｖは、特異値分解の計算で現れる直交行列（もしくはユニタリ行列）を示す。Σは、特異値が大きい順に対角成分に並べられた行列である。
【００５０】
この行列Σの成分のうち、相対的に値が小さい特異値成分を０とし、以下の（４）式に示す擬似逆行列Σs+を求めることにより、タイヤ近傍の加速度αtire、及び変速指令信号αtmを推定することができる。
【数４】
2010202162.tif 000006
【００５１】
小さい特異値成分の選択は、ある閾値や最大特異値に対する所定の比率を設けてそれ以下の特異値を選択すればよい。（４）式の最終列の伝達関数行列を抜き出すことにより、変速指令信号αtmを推定する伝達関数が求まる。以上の手法により、シフトチェンジによる振動（変速指令信号αtm）を推定することができる。
【００５２】
即ち、Ｔ／Ｍ振動計算部３４は、第２の振動源（トランスミッション）からセンサ設置位置までの伝達特性を用いて変速指令信号αtmを推定し、更に、この変速指令信号αtmに伝達関数を乗じることにより、Ｔ／Ｍ振動源振動αT（第２振動源振動）を求める。そして、伝達関数を用いてＴ／Ｍ振動源振動αTを指定するので、加算と乗算のみにより推定することができ、演算時間が短縮することができる。また、適正なＴ／Ｍ振動源振動αT量を求めることができ、より正確な制御ができる。
【００５３】
また、Ｔ／Ｍ振動計算部３４は、第２の振動源の設置位置、または、この設置位置近傍で第２振動源の振動と関連度の高い位置の振動（αtire）から第２振動源振動を推定する。従って、加速度センサ１０の出力信号に加えて、第２の振動源の近傍の振動を用いて第２の振動を除去するため、第２の振動の推定精度を向上させることができる。また、振動発生源から加速度センサ１０の設置位置に伝わる途中での振動情報を計測することができる。
【００５４】
更に、トランスミッションにて生じる振動と関連度の高い振動が所定の閾値に達した場合に、Ｔ／Ｍ振動源振動αTを除去する構成とすることもできる。従って、第２の振動源の近傍の振動を用いることで、より精度の高い第２の振動除去の開始判断を行うことができる。
【００５５】
ステップＳ２２では、ステップＳ２１の処理で推定された変速指令信号αtmが、予め設定した閾値よりも大きいか否かを判断する。変速指令信号αtmがこの閾値以上である場合には、シフトチェンジが発生したものと判断し、フローはステップＳ２３へ移行する。
【００５６】
他方、変速指令信号αtmが閾値未満である場合には、シフトチェンジは発生していないものと判断し、フローはステップＳ２４へ移行する。
【００５７】
ステップＳ２３では、変速指令信号αtmに上述した（４）式で得られた伝達関数を乗算してＴ／Ｍ振動源振動αTを求め、これを減算器３５ｂに出力する。
【００５８】
ステップＳ２４では、シフトチェンジは起きていないと判断し、αtm＝０として演算を終了する。この処理では、αtm＝０とすることにより、（４）式で演算されるＴ／Ｍ振動源振動αTに重畳されているノイズを出力することを防ぐことができる。
【００５９】
なお、ステップＳ２１の処理では、前述した（２）式〜（４）式により変速指令信号αtmを推定しているが、伝達関数Ｇrが非常に小さいときは、伝達関数モデルＧTのみを用いて推定することも可能である。
【００６０】
また、ステップＳ２２の処理により、推定されるＴ／Ｍ振動源振動αT（第２振動源振動）が所定の閾値を超えたときに、減算信号αdからＴ／Ｍ振動源振動αTを除去するように制御する。従って、第２の振動源による振動の除去を開始するタイミングを指定することができ、第２の振動源による振動を常に除去しておく必要が無くなる。
【００６１】
図６は、コントローラ３８で制御指令信号ｕを算出するフィルタを設計するためのブロック線図である。図６に示すブロック５１（図６ではＣと記載）は、設計する制御指令値生成フィルタを示し、ブロック５０は、走行時に各加速度センサ１０で検出される加速度信号α１〜α４から制御空間１００の音圧（ＳＰＬ*；Sound Pressure Level）までの伝達関数Ｇαを示す。
【００６２】
また、ブロック６０は、アクチュエータ２０へ出力する制御指令信号ｕ（ｕ１，ｕ２）から制御空間１００の音圧までの伝達関数Ｇpを示す。なお、図６では信号線を１本の線で記載しているが、加速度や制御空間、及びアクチュエータが複数ある場合には、その数に応じた複数本の信号線を表す。更にその場合には、各ブロックは多入力、多出力のブロックである。
【００６３】
また、アクチュエータ２０として、ピエゾアクチュエータに代えてスピーカを用いる場合には、ブロック６０はスピーカに出力する指令信号から制御空間１００の音圧までの伝達関数を用いる。ブロック４０ａ、４０ｂ（図６ではＷc2、Ｗc3と記載）、及び４０ｃ（図６ではＷc1と記載）は、重み関数を示す設計パラメータである。ブロック４０ａ及び４０ｂは制御指令信号ｕ１、ｕ２の最大電圧を制限するために用いる。
【００６４】
ブロック４０ａ、４０ｂの重み関数Ｗc2、Ｗc3の値を増加させると、対応するアクチュエータのゲインが減少する。また、これらの重み関数Ｗc2、Ｗc3に周波数特性を持たせることも可能である。この場合には、ある周波数帯域においてのみゲインを低下することができる。また、ブロック４０ｃの重み関数Ｗc1には、ブロック５１に示すフィルタＣの概形となる周波数特性を持たせる。即ち、制御周波数帯域以外でのフィルタゲインを下げたい場合には、帯域通過フィルタを用いればよい。その結果、制御帯域外でのフィルタゲインが下がり電圧消費を低減することができる。
【００６５】
各ブロックの伝達関数は微分方程式やラプラス変換で表現された数学モデルを使用する。このモデリングは次のように行えばよい。
【００６６】
ブロック６０に示す伝達関数Ｇpは、アクチュエータ２０にホワイトノイズ、或いはインパルス信号を入力し、そのとき得られた乗員位置に応じて定められた制御空間での音圧信号と入力信号を用いてシステム同定を行うことにより得ることができる。システム同定の方法は、例えば、制御系設計ツールＭＡＴＬＡＢのツールボックスである「Structural Dynamical Toolbox」や、前述した文献「足立、『制御のためのシステム同定』、東京電機大学出版局、１９９６」に記載の部分空間同定法を用いればよい。また、ブロック５０の伝達関数Ｇαは、走行時の加速度信号と音圧レベルを計測し、上記の方法を用いることで取得することができる。
【００６７】
このとき、加速度信号α１〜α４から音圧（ＳＰＬ*）までの伝達関数と、加速度信号α１〜α４から制御指令信号ｕ１，ｕ２までの伝達関数のノルムを最小化するようなフィルタＣを設計する。設計方法は様々な方法が考えられるが、例えば「細江、荒木、『制御系設計―Ｈ∞制御とその応用』、朝倉書店、１９９４」に記載のＨ∞制御法やＨ２制御法を用いれば設計することができる。
【００６８】
本実施形態では、ブロック４０ａ、４０ｂに示す重み関数（設計パラメータ）Ｗc2、Ｗc3の２つを用いて設計をするが、前記参考文献記載のほかの重み関数（設計パラメータ）を用いて設計しても良い。伝達関数Ｇα、Ｇpを連続時間システムとしてモデリングした場合には、得られたフィルタをタスティン変換等を用いて離散化する。または、伝達関数Ｇα、Ｇpを離散時間システムとしてモデリングし、離散時間システムに対する設計法を用いてディジタルコントローラを設計しても良い。
【００６９】
このようにして、第１実施形態に係る能動振動騒音制御装置では、上記のシステム構成を備えることにより、トランスミッションの変速時において、騒音低減の制御を止めることなく、路面から侵入する振動に起因して制御空間１００に生じる騒音を低減する制御を継続して実行することができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、加速度信号α１〜α４から減算する信号としてトランスミッション信号に適用したが、それ以外にも、エンジン振動、ファン振動、エアコンコンプレッサ振動、スピーカの振動等、発生源が特定できる振動であれば同様の手法で適用することができる。
【００７１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る能動振動騒音制御装置は、前述した第１実施形態と対比して、図３に示した制御指令値算出部３２の構成が相違するのみであるので、以下、図７に示すブロック図を参照して、第２実施形態に係る制御指令値算出部３２の構成について説明する。
【００７２】
第２実施形態に係る制御指令値算出部３２は、図３と対比して外部から供給される変速指令信号αtmが、Ｔ／Ｍ振動計算部３４に入力される点で相違する。それ以外の構成は、図３と同様である。変速指令信号αtmは、例えば、車両内に搭載されるＣＡＮや専用線を介して取得することができる。
【００７３】
次に、図８に示すフローチャートを参照して第２実施形態に係る制御指令値算出部３２による処理手順について説明する。
【００７４】
ステップＳ３１では、Ａ／Ｄ変換部３３に入力された加速度信号α１〜α４が、デジタル信号に変換され、その後、減算器３５ａに出力される。その後、フローはステップＳ３２へ移行する。
【００７５】
ステップＳ３２では、トランスミッション１６０より出力される変速指令信号αtmを、例えばＣＡＮから取得する。なお、ＣＡＮではなくその他の専用線を介して取得しても良い。その後、フローはステップＳ３３へ移行する。
【００７６】
ステップＳ３３では、１サンプル前のコントローラ３８の出力信号に、振動伝播特性モデル７０を示すフィルタが乗算される。算出された信号は、減算器３５ａに出力される。その後、フローはステップＳ３４に移行する。
【００７７】
ステップＳ３４では、減算器３５ａにおいて、ステップＳ３１の処理で取得した加速度信号α１〜α４から、ステップＳ３３の処理で取得した信号を減算する。減算結果として得られた信号を減算信号αdとする。その後、フローはステップＳ３５に移行する。
【００７８】
ステップＳ３５では、Ｔ／Ｍ振動計算部３４にて、ステップＳ３２の処理で取得した変速指令信号αtm、及びステップＳ３４の処理で取得した減算信号αdに基づき、トランスミッション１６０から加速度センサ１０へ侵入する振動を計算する処理を実行する。この処理の詳細については、図９に示すフローチャートに基づいて後述する。その後、フローはステップＳ３６へ移行する。
【００７９】
ステップＳ３６では、減算器３５ｂにおいて、ステップＳ１３の処理で求められた減算信号αdから、ステップＳ１４の処理で取得した信号（後述するステップＳ４２の処理で演算される振動Ｃｘ＾（ｔ）、または「０」）を減算する。その後、フローはステップＳ３７へ移行する。
【００８０】
ステップＳ３７では、コントローラ３８において、ステップＳ３６の処理で取得した信号に基づき、制御空間１００での騒音を低減するための制御指令信号ｕを演算する。コントローラ３８で用いるフィルタの設計は、前述した第１実施形態と同様の方法を用いる。その後、フローはステップＳ３８へ移行する。
【００８１】
ステップＳ３８では、Ｄ／Ａ変換部３９にて、ステップＳ３７の処理で演算されたディジタルの制御指令信号ｕをアナログ信号に変換し、制御指令値算出部３２の出力とする。その後、フローを終了する。
【００８２】
次に、図８のステップＳ３５に示したＴ／Ｍ振動計算部３４による振動演算処理の詳細な手順を、図９に示すフローチャートを参照して説明する。
【００８３】
ステップＳ４１では、外部から供給された変速指令信号αtmが変速を指示しているか否かを判断する。変速を指示していると判断した場合にはステップＳ４２へ処理を移行し、変速を指示していなと判断した場合には、ステップＳ４３へ処理を移行する。
【００８４】
ステップＳ４２では、減算信号αd、及び変速指令信号αtmを用いて、トランスミッション振動源の振動が加速度センサの設置位置に生成する振動Ｃｘ＾（ｔ）を推定する。この手法は以下のように行う。まず、前述した（２）式の入力αtireにはノイズが侵入しないと仮定した上で、（２）式を状態空間表現し、次の（５）式とする。
【数５】
2010202162.tif 000007
【００８５】
ここで、ｘは状態変数、行列（Ａ，Ｂ、Ｃ）は、上述した（２）式内の伝達関数ＧTを状態空間表現したものである。Ｄ行列は簡単のため表記しないが、直達項が存在しても良い。ｗは、トランスミッション変速信号から加速度センサ１０までの間に侵入するノイズを表し、この共分散は予め測定し与えておく。その代表値として指定しておく。
【００８６】
また、ｖは、タイヤから加速度に侵入する振動成分であり、その共分散はＧr、αtireの共分散を予め測定しておく。つまり、前述した（５）式の第２式の第１項は、トランスミッション振動源から伝達してきた加速度を表し、第２項はタイヤから侵入した加速度を表している。そして、これらの和として加速度信号が成り立っていることを表している。
【００８７】
上述した（５）式で表されたシステムに対し、カルマンフィルタを構成することにより、αdとαtmから状態ｘの推定値ｘ（＾）を計算し、その結果変速により発生する振動が加速度センサ位置に作る振動Ｃｘ＾（ｔ）を推定する。そして、このステップＳ４２では、推定された振動Ｃｘ＾（ｔ）を出力し、フローを終了する。
【００８８】
また、ステップＳ４３では、０を出力し、演算を終了する。
【００８９】
更に、Ｔ／Ｍ振動計算部３４は、第１の振動源から加速度センサ１０の設置位置までの伝達特性と、第２振動源から加速度センサ１０の設置位置までの伝達特性を用いて、Ｔ／Ｍ振動源振動αT（第２振動源振動）を推定している。従って、第２の振動源から加速度センサ１０までの伝達特性に加えて、第１の振動源から加速度センサ１０までの伝達特性を用いるため、推定精度を向上することができる。
【００９０】
また、上記した手法を用いることにより、図９に示すステップＳ４１の処理によって、トランスミッション振動の減算を開始するタイミングを指定することができ、平常状態での演算負荷を低減することができる。また、図９に示すステップＳ４２の処理によって、トランスミッション振動により、加速度センサ１０の設置位置に生じる振動を、より正確に推定することができる。
【００９１】
また、第２実施形態では、加速度信号α以外にＣＡＮ等により取得される変速指令信号αtmを用いる構成としたが、油圧状態を監視する信号等、運転状態を表す信号や、トランスミッション筐体に取り付けた加速度センサ信号、更には、トランスミッションマウントに取りつけた加速度センサ信号等を用いても良い。
【００９２】
以上のシステム構成を用いることにより、トランスミッションによる変速時においても、騒音低減の制御を止めることなく、路面から侵入する振動に起因して発生するノイズを低減し続けることができる。また、第２実施形態では、加速度信号α１〜α４から減算する信号としてトランスミッション信号を用いたが、これ以外にも、エンジン振動、ファン振動、エアコンコンプレッサ振動、スピーカの振動等、発生源が特定できる振動であれば適用可能である。
【００９３】
その場合は、図７に示した変速指令信号αtmに代えて、上記の各振動源の信号を入力し、それらを演算開始のタイミングとして用いれば良い。
【００９４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る能動振動騒音制御装置について説明する。装置構成は、第２実施形態と同様であるので、構成説明を省略する。
【００９５】
第３実施形態では、加速度信号α１〜α４から減算する信号は、エンジンの振動（第２の振動源）に起因して発生する振動であるものとする。この場合は、図７に示した変速指令信号αtmを、エンジンパルス信号、或いはクランク角センサ信号に置き換える。
【００９６】
以下、第３実施形態に係るＴ／Ｍ振動計算部３４による振動演算処理の手順を、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。
【００９７】
まず、ステップＳ５１では、図示しないセンサ信号に基づいて、エンジン回転数を取得する。その後、フローはステップＳ５２へ移行する。
【００９８】
ステップＳ５２では、減算信号αdを用いて、エンジン振動源振動αT（第２振動源振動）を推定する。この推定は、上述した（２）式〜（４）式において、変速指令信号αtmに代えて、エンジン振動源振動αTを用いることにより実行することができる。その後、フローはステップＳ５３へ移行する。
【００９９】
ステップＳ５３では、ステップＳ５１の処理で取得したエンジン回転数に基づき、エンジン振動源振動αTの周波数を推定する。このとき、エンジンの主な回転周期から求められる主成分と、その周波数の倍音成分を含めて計算する。回転数毎の主成分と倍音成分の比率は予めメモリに保持しておく。その後、フローはステップＳ５４へ移行する。
【０１００】
ステップＳ５４では、ステップＳ５３の処理で取得したエンジン振動周波数を持つ正弦波と、ステップＳ５２の処理で取得したエンジン振動源振動αTとの間の相互相関関数が所定の閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上である場合には、フローはステップＳ５５へ移行し、閾値未満であれば、フローはステップＳ５２へ戻る。
【０１０１】
ステップＳ５５では、エンジン振動源振動αTに、該エンジン振動源振動αTから加速度センサ１０の設置位置における加速度までの伝達関数を乗算する。この伝達関数の設計方法は前述した第１実施形態に記載した方法と同様である。その後、演算を終了する。
【０１０２】
ここで、ステップＳ５２の処理では、減算信号αdに基づき、前述した（２）式〜（４）式を用いて、エンジン振動源振動αTを推定する手法について説明したが、タコパルスやクランク角等の操作量や運転状態を計測し、それらの信号に基づいて、（２）式を用いて第２の振動を推定することもできる。
【０１０３】
即ち、制御指令値算出部３２は、加速度センサ１０の出力信号、及び第２の振動源を操作する操作量に基づいて、第２振動源振動αTを推定する。そして、加速度センサ１０の出力信号に加えて、第２の振動源の操作量を用いて、第２振動源振動αTを推定するので、第２の振動の推定精度を向上させることができる。
【０１０４】
また、制御指令値算出部３２は、加速度センサ１０の出力信号、及び第２の振動源の運転状態に基づいて、第２振動源振動αTを推定する。そして、加速度センサ１０の出力信号に加えて、第２の振動源の運転状態を用いて除去を行うため、第２の振動の推定精度を向上させることができる。また、より振動発生源に近い位置での振動源信号を計測することができる。
【０１０５】
更に、トランスミッション、エンジン、タコパルスやクランク角等の操作量、運転状態に基づいて、減算信号αdから第２振動源振動αTを除去するように制御するようにすることも可能である。従って、第２の振動源の操作量を用いることで、より精度の高い除去開始の判断を行うことができ、また、第２の振動源の運転状態を用いることで、より精度の高い除去開始の判断を行うことができる。
【０１０６】
また、上述したステップＳ５３では、周期運動を行っている振動源であるエンジンの主な回転周期から求められる主成分と、その周波数の倍音成分を含めて計算しており、ステップＳ５４の処理で相関が高いと判定された場合に、減算器３５ｂにて減算処理を行うようにすることも可能である。従って、周期運動を行っている場合にはその周波数および倍音が第二の振動であると推定することができるので、より正確に第２の振動源による振動を除去することができる。
【０１０７】
更に、加速度センサ１０とのコヒーレンスが十分に高く、エンジンマウント近傍である点に加速度センサを配置して、その加速度センサの検出信号に基づいて、エンジン振動源振動αTを推定しても良い。
【０１０８】
また、第３実施形態では、エンジン周波数を直接計測し、その値を用いることで加速度センサ１０から計算したエンジン振動源振動αTが正しく推定できているか否かを評価することができる。もし、エンジン振動と異なる周波数の振動が推定された場合は、その推定値は不正確であり、加速度信号に何らかの誤差が挿入されたためと考えられるため、もう一度推定をやり直す。この手法により、エンジン振動の主となる周波数の振動、及びその倍音成分のみの除去が可能になる。
【０１０９】
また、第３実施形態では、エンジン振動以外にもファンの回転に起因して生じる振動や、エアコンコンプレッサの回転に起因して生じる振動等、車体に生じる周期振動のうちその発生信号が計測できるものであれば適用することができる。
【０１１０】
以上で説明した各実施形態は、本発明の適用例を例示的に示したものであり、本発明の技術的範囲が上記した実施形態で説明した内容に限定されることを意図するものではない。つまり、本発明の技術的範囲は、上記した各実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、この開示から容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術等も含むものである。
【０１１１】
また、本明細書の実施形態は、車両に対する本発明の実施形態であるが、例えばある構造物の内側の騒音低減を行う際に、外部から騒音低減を望む振動以外の振動が侵入する場合にも本発明による効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、トランスミッションのシフトチェンジが発生した場合に、車両内に生じる騒音を低減する上で極めて有用である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０（１０ａ〜１０ｄ）  加速度センサ
２０（２０ａ、２０ｂ）  アクチュエータ
３０  制御装置本体
３１（３１ａ〜３１ｆ）  増幅部
３２  制御指令値算出部
３３  Ａ／Ｄ変換部
３４  Ｔ／Ｍ振動計算部
３５ａ  減算器
３５ｂ  減算器
３８  コントローラ
３９  Ｄ／Ａ変換部
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ  重み関数
５０  伝達関数（Ｇα）
５１  フィルタ（Ｃ）
６０  伝達関数（Ｇp）
７０  振動伝播特性モデル
１００  制御空間(所定の空間)
１１０  フロアパネル
１２０  車軸
１３０  サスペンション
１４０  メンバ
１５０  エンジン
１６０  トランスミッション
２００  タイヤ
【図１】
2010202162.tif 000008
【図２】
2010202162.tif 000009
【図３】
2010202162.tif 000010
【図４】
2010202162.tif 000011
【図５】
2010202162.tif 000012
【図６】
2010202162.tif 000013
【図７】
2010202162.tif 000014
【図８】
2010202162.tif 000015
【図９】
2010202162.tif 000016
【図１０】
2010202162.tif 000017