(57)【要約】【課題】着座センサや温度センサ等のセンサ類を備えることなく、構造物の状態変化に応じた騒音低減制御を行う騒音低減装置を提供する。【解決手段】制御指令信号生成フィルタ３３５は、加速度検出信号から構造物に波動を印加するピエゾアクチュエータの駆動信号である制御指令信号を生成する。伝達特性同定部３３１は、テスト信号を入力した場合における該テスト信号から加速度検出信号までの構造物の伝達特性を同定する。状態推定部３３２は、伝達特性に応じて車体の状態、例えば乗員数と乗車位置を推定する。特性変更部３３３は、推定された状態に応じて制御指令信号生成フィルタ３３５の特性を変更する。テスト信号発生部３３４は、テスト信号を発生する。加算部３３６は、制御指令信号とテスト信号を加算する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の振動を検出する振動検出手段と、
前記構造物に波動を加える波動印加手段と、
前記振動検出手段の検出信号に応じて前記波動印加手段に供給する駆動信号を生成して、前記波動印加手段から前記構造物に制御波動を印加することで、前記構造物の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる制御手段と、
を備えた騒音低減装置において、
前記制御手段は、
前記波動印加手段にテスト信号を入力した場合における該テスト信号から前記検出信号までの伝達特性を同定する伝達特性同定手段と、
前記伝達特性に応じて前記構造物の状態を推定する状態推定手段と、
前記推定された状態に応じて前記駆動信号の特性を変更する特性変更手段と、
を備えたことを特徴とする騒音低減装置。
【請求項２】
前記構造物の状態は、構造物内の人員位置であることを特徴とする請求項１に記載の騒音低減装置。
【請求項３】
前記構造物の状態は、構造物内の温度であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の騒音低減装置。
【請求項４】
前記テスト信号は、前記構造物内の人員配置変動によって前記検出信号の出力特性が変化し易い位置に配置された波動印加手段に供給することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項５】
前記テスト信号を供給する前記波動印加手段は、
前記構造物内に設置されている座席の、下面または背面に配置された波動印加手段であることを特徴とする請求項４に記載の騒音低減装置。
【請求項６】
前記テスト信号は、前記構造物及び前記構造物内の温度変化によって前記検出信号の出力特性が変化し易い位置に配置された波動印加手段に供給することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項７】
前記状態推定手段は、
予め記憶した人員位置毎の検出信号の出力特性と、前記テスト信号を前記波動印加手段に供給したときの前記検出信号の出力特性とを比較し、最も出力特性の近い人員位置を推定することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の騒音低減装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記状態推定手段が推定した人員位置に基づき、前記構造物の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる対象の空間である制御空間を変更することを特徴とする請求項７に記載の騒音低減装置。
【請求項９】
予め記憶した構造物及び構造物内の温度毎の前記検出信号の出力特性と、前記テスト信号による前記検出信号の出力特性とを比較し、最も出力特性の近い温度を推定することを特徴とする請求項３または請求項６に記載の騒音低減装置。
【請求項１０】
前記テスト信号は、複数の周波数成分を多重化した信号、或いは複数の周波数成分を時系列に配置した信号を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項１１】
前記テスト信号は、複数の波動印加手段に供給することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項１２】
前記テスト信号は、人員位置や温度によらず前記波動印加手段から前記検出信号までの伝達特性のゲインが低い周波数の信号であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項１３】
内燃機関車両に搭載された騒音低減装置であって、キー挿入時からエンジン始動までの間に、可聴帯域外のテスト信号を前記波動印加手段へ供給することを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項１４】
構造物の振動を検出する振動検出手段と、
前記構造物に波動を加える波動印加手段と、
前記振動検出手段の検出信号に応じて前記波動印加手段に供給する駆動信号を生成して、前記波動印加手段から前記構造物に制御波動を印加することで、前記構造物の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる騒音制御手段と、
を備えた騒音低減装置において、
前記波動印加手段にテスト信号を入力した場合における該テスト信号から前記検出信号までの振動伝達特性の変化を推定または検出する振動特性変化推定手段と、
前記推定または検出された振動伝達特性の変化に基づいて、波動印加手段入力から所定空間音圧への音振特性変化を推定する音振特性変化推定手段と、
前記音振特性変化に応じて、前記騒音低減手段の特性を変更する特性変化補償手段と、
を備えたことを特徴とする騒音低減装置。
【請求項１５】
前記テスト信号は、構造物の反共振周波数の信号であることを特徴とする請求項１４に記載の騒音低減装置。
【請求項１６】
前記テスト信号は、前記テスト信号入力前の前記振動検出手段の出力信号周波数特性の反共振周波数近傍で発生させることを特徴とする請求項１４に記載の騒音低減装置。
【請求項１７】
構造物の振動を検出した検出信号に応じて前記構造物に波動を印加することにより、前記構造物の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる騒音低減方法において、
前記構造物に試験波動を印加した場合の前記検出信号に基づいて、試験波動から検出信号までの伝達特性を同定し、
前記伝達特性に応じて前記構造物の状態を推定し、
前記推定した状態に応じて前記構造物に印加する波動の特性を変更することを特徴とする騒音低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体等の構造物の振動や騒音を打ち消す波動を加えて騒音や振動を低減する騒音低減装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両などの構造物が発する騒音に対して、騒音を打ち消す音を発生させて能動的に騒音を低減する能動型騒音抑制装置が知られている。例えば、着座センサや赤外線カメラ、温度センサにより、乗員位置や車室内温度等の構造物環境を検出し、この環境の変化に応じてコントローラの特性を最適化し、アクチュエータから制御空間音圧までの伝達特性が変化しても騒音抑制効果が低下しない騒音低減装置や騒音低減方法が提案されている（例えば特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７‐２９６８８６号公報
【特許文献２】特開２００７‐２９６８８７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、上記従来の騒音低減装置では、構造物環境の変化を検出するために、着座センサや赤外線カメラ、温度センサ等のセンサ類を備える必要があるので、装置が複雑になると共に、製造コストが高くなるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、構造物の振動を検出する振動検出手段と、構造物に波動を加える波動印加手段と、振動検出手段の検出信号に応じた駆動信号を前記波動印加手段に供給して、前記構造物の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる制御手段とを備えた騒音低減装置において、前記波動印加手段に入力したテスト信号から前記検出信号までの伝達特性を同定し、伝達特性に応じて前記構造物の状態を推定し、推定した状態に応じて前記駆動信号の特性を変更する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、構造物の状態を検出するセンサ類を設けることなく、構造物の状態変化に応じて駆動信号の特性変更をすることができ、装置を複雑にすることなく、またコスト増加を招くことなく、構造物の状態変化による騒音低減性能の低下を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】路面の凹凸の影響による車体の振動およびロードノイズの主な伝播経路を示す図である。
【図２】乗員位置変化に伴う振動特性と音振特性の周波数特性の変化を表す図である。
【図３】温度変化に伴う振動特性と音振特性の周波数特性の変化を表す図である。
【図４】本発明に係る騒音低減装置の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例１の制御指令信号算出部のブロック図である。
【図６】実施例１の騒音制御系を示すブロック図である。
【図７】実施例１のテスト信号発生周波数を示す図である。
【図８】実施例１の制御指令信号算出部の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】実施例１の効果を示す図である。
【図１０】実施例２のテスト信号に起因する騒音制御系を示すブロック図である。
【図１１】実施例２の制御指令信号算出部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施例３の騒音制御系ブロック図である。
【図１３】実施例３で前提とするセンサとアクチュエータと制御空間の数の定義を説明する図である。
【図１４】実施例３の制御指令信号算出部の構造を示すブロック図である。
【図１５】実施例３のテスト信号発生周波数ωの説明図である。
【図１６】実施例３のコントローラ設計の一般化プラントである。
【図１７】実施例３のコントローラ構造図である。
【図１８】実施例３の制御指令信号算出部が実行する演算のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、以下に説明する各実施例は、構造物としての車両の内部の振動、騒音の少なくとも一方を低減する騒音低減装置及び方法について説明する。
【実施例１】
【０００９】
実施例の説明の前に、車室内騒音について説明する。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侵入することに起因する騒音（以下、ロードノイズと呼ぶ）、走行時の気流によって発生する風切音などがある。ロードノイズ及び風切音は、エンジン騒音がない電動車両にもあり、電動車両にも本発明を適用することができる。
【００１０】
図１は、路面の凹凸の影響による車体の振動およびロードノイズの主な伝播経路を示す概念図である。本実施例では、主にロードノイズの低減を扱う。
【００１１】
路面の凹凸によるタイヤ２の振動は、まず車軸１２０およびサスペンション１３０の取り付け部（図示省略）からメンバ１４０と呼ばれる剛性の高い梁状の部材に侵入する。その後、メンバ１４０によって囲まれたフロアパネル３と呼ばれる比較的剛性の低い板状の部材に振動が伝播し、このフロアパネル３が振動する。そして、フロアパネル３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。このため、車室内の所定空間（以下、制御空間６と呼ぶ）においてロードノイズが聞こえる。フロアパネル３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は、フロアパネル３の振動と因果関係が高いことがわかっている。
【００１２】
従って、フロアパネル３の振動を加速度センサ４ａ〜４ｄで検出し、この振動を打ち消すように、ピエゾアクチュエータ（ Piezo-electric actuator )５ａ〜５ｄを用いて波動を印加すれば、制御空間６におけるロードノイズを低減することができる。
【００１３】
ただし、ピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｄでフロアパネル３に波動を与える場合、図２（ａ）や図３（ａ）のように乗員の位置や車体および車室内空間の温度に応じて、アクチュエータ入力から制御空間６における音圧までの伝達特性が変化する。このため、制御空間６で制御音が所望の制御音からずれるため、騒音制御に誤差が生じて、制御空間６での騒音低減効果が悪化して、乗員に不快感を与える可能性がある。
【００１４】
ここで、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、フロアパネルに波動を印加するアクチュエータ入力からフロア振動を検出するセンサ出力までの伝達特性も乗員位置や車体温度、車室温度に応じて変化することがわかっている。そこで、本実施例では、ピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｄにテスト信号を入力した場合の加速度センサ４ａ〜４ｄの検出信号に基づいて、乗員位置や温度を推定し、この推定結果に基づいて、騒音制御のためのアクチュエータ入力を演算している制御部を補正する。これにより、マイクや乗員位置検出センサや温度センサを用いることなく、乗員位置や温度の変化による騒音低減効果の低下を抑制することができ、制御空間６近傍にいる乗員の不快感を低減できる。
【００１５】
図１に示すように、本実施例では、加速度センサは４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、の４つ、波動印加部であるピエゾアクチュエータは５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの４つ、制御空間は６ａ、６ｂの２つを前提とする。
【００１６】
このように、振動源のタイヤが複数あり、複数の加速度センサと複数の波動印加部と複数の制御空間が存在する場合、各加速度センサでは、すべてのタイヤの加振力とすべての波動印加部による振動とが重なり合って検出される。また、それぞれの制御空間では、すべてのタイヤ加振力とすべての波動印加部による音とが重なり合う。
【００１７】
なお、加速度センサと波動印加部と制御空間の数は、図１に示す数に限定されるものではなく、以下のような条件を満たす数であれば良い。
【００１８】
一般に、加速度センサの数は振動源の数より多いことが必要とされる。フロアパネル３における加速度センサの数および設置位置は、各加速度センサ４の検出信号と制御空間６における騒音の音圧との間のコヒーレンスが十分高くなるように（例えば０．９以上）決定すればよい。ここで、２つの時間関数である、信号ｘ（ｔ）と信号ｙ（ｔ）との相関度を示すコヒーレンスＣｘｙ（ω）は、次の式（１）で定義される。２つの信号ｘ（ｔ）と信号ｙ（ｔ）とが無相関であれば、Ｃｘｙ（ω）の値は０となり、両者が一致すれば、Ｃｘｙ（ω）の値は１となる。
【数１】
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【００１９】
ここで、Ｐｘｙ（ω）は信号ｘ（ｔ）と信号ｙ（ｔ）との間のクロスパワースペクトル、Ｐｘｘ（ω）は信号ｘ（ｔ）のオートパワースペクトル、Ｐｙｙ（ω）は信号ｙ（ｔ）のオートパワースペクトルである。また、ＰH は、Ｐのエルミート転置行列を表す。
【００２０】
また、ピエゾアクチュエータ５は、制御空間６での騒音を低減するために十分な数をフロアパネル３の適切な場所に貼付すればよい。制御空間６は、例えば、予め所定の空間に設定されていても良いし、後述する乗員位置検出方法で検出した乗員位置などに応じて適切に設定されていても良い。  
また、本発明の効果の範囲はフロアパネル３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、さらにルーフパネル（いずれも図示省略）といった同じ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。
【００２１】
次に、本発明の実施例１を説明する。実施例１は、一つの波動印加部に複数周波数のテスト信号を印加して、テスト信号から振動検出信号までの伝達特性を同定する実施例である。
【００２２】
図４は、実施例１の騒音低減装置の全体構成図である。騒音低減装置は、車体１のフロアパネル３の振動を検出する加速度センサ４（図１の加速度センサ４ａ〜４ｄに相当）と、フロアパネル３に機械的な波動を加える波動印加部であるピエゾアクチュエータ５（図１のピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｄに相当）と、加速度センサ４の検出信号に応じてピエゾアクチュエータ５に供給する制御指令信号を生成して、ピエゾアクチュエータ５からフロアパネル３に波動を印加することで、フロアパネル３の振動、騒音の少なくとも一方を低減させる制御部３０を備えている。
【００２３】
本実施例は、タイヤ２から車体１の制御空間６ａ及び６ｂへ侵入するロードノイズの低減を行う実施例である。制御空間６ａは、車体１の前席乗員の耳の位置が含まれる空間であり、制御空間６ｂは、車体１の後席乗員の耳の位置が含まれる空間である。
【００２４】
加速度センサ４は、自己に加わる加速度を検出するセンサであり、加速度センサ４をフロアパネル３の下面に固定して加速度を検出することにより、検出された加速度の変化からフロアパネル３の振動を検出することができる。
【００２５】
ピエゾアクチュエータ５は、圧電素子に電界を加えると電界に比例した歪みが生じるピエゾ効果（圧電効果）を利用したアクチュエータである。ピエゾアクチュエータ５は、フロアパネル３の下面に固定され、電気的な信号である制御指令信号を受けて自らが歪むことにより、フロアパネル３に制御波動を印加することができる。
【００２６】
尚、制御波動を印加するデバイスとして、本実施例では、ピエゾアクチュエータを用いたが、これ以外に、磁歪型変換素子等の電気信号を機械的な波動に変化することができるデバイスであれば、特に限定されることはない。
【００２７】
制御部３０は、加速度センサ４の検出信号を増幅する増幅部３１と、増幅された加速度信号をアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄ変換部３２と、デジタル変換された加速度信号に基づいてデジタル制御指令信号を生成する制御指令信号算出部３３と、デジタル制御指令信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部３４と、アナログ制御指令信号を増幅してピエゾアクチュエータ５へ供給する増幅部３５とを備えている。
【００２８】
増幅部３１には、実際には加速度センサ４ａ〜４ｄの数に合わせて４つ（または４チャンネル）の増幅器が備えられ、同様に増幅部３５には、ピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｄの数に合わせて４つ（または４チャンネル）の増幅器が備えられている。また増幅部３１は、加速度センサ４が電荷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も行う。
【００２９】
図５は、制御部３０のうち、制御指令信号算出部３３の機能構成を説明するブロック図である。制御指令信号算出部３３は、実際には、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）と、ＤＳＰを制御する中央処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵのプログラムを格納するプログラムＲＯＭと、不揮発性メモリと、作業用ＲＡＭとを備えたマイクロコンピュータで構成されている。
【００３０】
制御指令信号算出部３３は、加速度検出信号から制御指令信号を生成するデジタル適応フィルタである制御指令信号生成フィルタ３３５と、ピエゾアクチュエータにテスト信号を入力した場合における該テスト信号から加速度検出信号までの伝達特性を同定する伝達特性同定部３３１と、この伝達特性に応じて車体の状態、例えば乗車人員の数と乗車位置を推定する状態推定部３３２と、この推定された状態に応じて制御指令信号生成フィルタ３３５の特性を変更することによりピエゾアクチュエータ５の駆動信号である制御指令信号の特性を変更する特性変更部３３３と、テスト信号を発生するテスト信号発生部３３４と、加算部３３６とを備える。
【００３１】
次に、制御指令信号算出部３３の各構成部について詳細に説明する。まず、制御指令信号生成フィルタ３３５について説明する。制御指令信号生成フィルタ３３５では、加速度センサ４が検出した加速度検出信号αから制御指令信号ｕを算出する。制御指令信号生成フィルタ３３５で使用されるフィルタは、例えば以下のように設計すればよい。
【００３２】
図６は、制御指令信号生成フィルタ３３５を算出するためのブロック線図である。ブロック３３１１（図６ではＣと記載）は、実際に制御指令信号生成フィルタ３３５に実装されるフィルタを示す。ブロック３３１２（図６ではＧp-SPL と記載）は、ピエゾアクチュエータ５から制御空間音圧（ＳＰＬ）までの伝達関数を示す。ブロック３３１３（図６ではＧα-SPL と記載）は、加速度検出信号から制御空間音圧までの伝達関数を示す。また、ブロック３３１４（図６ではＷｃと記載）は波動印加部であるピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｄへの出力に対する重み関数を示す。
【００３３】
ブロック３３１２の伝達関数は、ピエゾアクチュエータ５にインパルス信号やホワイトノイズ等を入力し、一時的に制御空間６に設置したマイクロホンを用いて、そのときの音圧を測定する実験を行って、その入出力信号を用いてシステム同定すれば求めることができる。システム同定には、例えば、汎用数値解析プログラムＭＡＴＬＡＢのツールボックス「System Identification Toolbox 」の関数「n4sid 」等を用いればよい。関数「n4sid 」では、時刻暦データから部分空間同定法を用いて状態空間モデルを同定している。
【００３４】
ブロック３３１３の伝達関数は、一時的に制御空間６にマイクロホンを設置して、車両走行時の加速度センサ４による加速度検出信号と制御空間音圧とを計測する実験を行い、上述の方法でシステム同定すればよい。例えば、定員５名の乗用車であれば、５名分の座席があり、各座席に乗員が居るか居ないかにより、３２通りの乗車パターンがある。この３２通りについて上記実験を行う。この結果、３２通りのシステム同定が行われる。尚、定員５名の内、常に運転者が乗車しているものとすれば、残り４座席に乗員が居るか居ないかにより１６通りの乗車パターンとなる。
【００３５】
ブロック３３１４は、制御指令信号がピエゾアクチュエータ５の最大許容電圧を超えないように設定する。このとき、加速度検出信号から制御空間音圧（ＳＰＬ）までの伝達関数と、加速度信号から制御指令信号までの伝達関数のノルムを最小化するようにフィルタＣを設計する。フィルタＣの設計には、例えば汎用数値解析プログラムＭＡＴＬＡＢのツールボックス「Robust Control Toolbox」のH2制御器の設計法を用いて設計すればよい。
【００３６】
次に、伝達特性同定部３３１について説明する。伝達特性同定部３３１は、テスト信号を制御指令信号としてピエゾアクチュエータ５に印加したときの加速度センサ４が検出した加速度信号に基づいて、テスト信号から加速度検出信号までの伝達特性を同定する。
【００３７】
次に、状態推定部３３２について説明する。状態推定部３３２は、伝達特性同定部３３１が同定した伝達特性に基づいて、車体１の状態である乗員数及び乗車位置を推定する。この推定は、上記定員５名の乗用車であれば、予め記憶した３２通りまたは１６通りの乗員数及び乗車位置の何れのパターンに最も近い伝達特性であるかを判断する。尚、以下の説明では、乗員数及び乗車位置を、単に乗車位置または乗車位置の組み合わせと呼ぶことにする。尚、車両の状態として、更に、各座席の乗員が大人か子供かの体格別と、姿勢良く着座しているか足を投げ出したりしているか等の乗員の姿勢を加えてもよい。
【００３８】
そして状態推定部３３２は、推定した乗車位置に応じた制御指令信号特性となるように、特性変更部３３３に指示する。特性変更部３３３は、状態推定部３３２の指示により、制御指令信号生成フィルタ３３５のパラメータを変更する。
【００３９】
テスト信号発生部３３４では、ピエゾアクチュエータ５の入力から加速度検出信号までの伝達特性を同定するためにピエゾアクチュエータ５へ入力する信号を生成する。
【００４０】
テスト信号発生部３３４では、ピエゾアクチュエータ５のいずれか１つにテスト信号を印加し、それ以外のピエゾアクチュエータ５には印加する信号を０とする。テスト信号には、複数の周波数からなる正弦波信号を用いる。印加する正弦波信号の周波数が連続しており、ある周波数帯域にテスト信号を印加させるような状態であってもよい。このようなテスト信号を用いることで、状態推定部３３２で伝達特性を比較し、近い伝達特性を持つ乗員位置組合せを特定する際に、比較する周波数帯が増えるため、より正確に乗員位置を検出できるようになる。  
ここで、テスト信号は必ずしも複数の周波数を同時に含まなくてもよく、単一周波数の正弦波信号を時間をずらして入力してもよい。この場合、伝達特性同定部３３１では、テスト信号が複数の周波数全てを入力した後で、伝達特性の同定を行うことになる。テスト信号の入力が終了したかどうかは、テスト信号入力終了時に終了信号をテスト信号に印加し、それを伝達特性同定部３３１で検出すればよい。
【００４１】
テスト信号の周波数は、図７に示すような、乗員位置によらずピエゾアクチュエータから制御空間音圧までの音特性ゲインが低い周波数に設定すればよい。このような周波数にテスト信号を印加することで、テスト信号が音になりにくくなるため、テスト信号による騒音を低減することができる。
【００４２】
また、車両が内燃機関車両の場合、キー挿入時からエンジン始動までの間に、ピエゾアクチュエータ５に可聴帯域外の低周波音をテスト信号で入力してもよい。キー挿入時からエンジン始動までの間であれば、路面やエンジンからの振動がないため、可聴帯域外の周波数のようにピエゾアクチュエータで十分な波動を出力できない周波数帯であっても、センサにより振動を検出することができる。
【００４３】
また、乗員にはテスト信号が聞こえないため、テスト信号による騒音を完全に抑えることができる。エンジン始動後に乗員位置が変化することも考えられるが、その後に状態推定部３３２で乗員位置を再度推定する際に、このときに推定した乗員位置を基準にし、近傍の乗員位置組合せの伝達特性のみと比較することで、乗員位置推定にかかる時間を短縮することができる。
【００４４】
また、乗員位置を再推定する際に、このときに推定した乗員位置を基準にして、テスト信号の周波数を選択することで、考慮すべき制御空間音圧までの伝達特性の数を限定できることから、より乗員位置で騒音になりにくい周波数帯を選択できるようになる。  
また、テスト信号は、ピエゾアクチュエータ５から加速度センサ４までの伝達特性が、乗員位置によって変動しやすいピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｄの一つを選択して印加すればよい。状態推定部３３２で伝達特性を比較し、近い伝達特性を持つ乗員位置組合せを特定する際に、乗員位置による伝達特性の差が大きければ、異なる乗員位置組合せの伝達特性との区別が容易になり、より精度よく乗員位置を特定しやすくなる。
【００４５】
また、テスト信号を印加している周波数で、ピエゾアクチュエータ５にテスト信号を印加する以前に加速度センサ４が検出していた加速度検出信号より、テスト信号を印加した後の方が検出する加速度検出信号が大きくなるようにテスト信号の入力を調整したほうがよい。テスト信号による加速度検出を大きくすることで、テスト信号印加時の加速度検出信号のＳＮ比が向上し、伝達特性の同定精度が向上する。
【００４６】
また、テスト信号を車両の停車時や極低速時に印加することで、路面からの入力が入らないため、テスト信号印加時の加速度検出信号のＳＮ比が向上し、伝達特性の同定精度が向上する。
【００４７】
加算部３３６では、制御指令信号生成フィルタ３３５により算出したピエゾアクチュエータ５への印加信号と、テスト信号発生部３３４からのテスト信号とを加算し、ピエゾアクチュエータ５に印加する制御指令信号を生成する。
【００４８】
次に、図８のフローチャートを参照して、制御指令信号算出部３３の処理を説明する。ステップＳ１０１では、伝達特性同定部３３１でテスト信号発生部３３４によりテスト信号が印加されているかどうかを確認する。テスト信号が印加されている場合、テスト信号が印加されているピエゾアクチュエータ５とその周波数を特定し、Ｓ１０２に移動する。テスト信号が印加されていない場合は、特性変更部３３３は、制御指令信号生成フィルタ３３５を前回と同じ特性として処理を終了する。
【００４９】
ステップＳ１０２では、伝達特性同定部３３１が、ピエゾアクチュエータに印加したテスト信号から加速度センサ４で検出する加速度検出信号までの伝達特性を同定する。実際には、ピエゾアクチュエータ５には騒音を制御するために制御指令信号生成フィルタ３３５で算出された入力もテスト信号と同時に印加されることから、テスト信号と制御指令信号生成フィルタ３３５の出力を加算部３３６で加算した制御指令信号から、加速度検出信号までの特性を同定することになる。ただし、伝達経路が同じであるため、伝達特性の同定結果はテスト信号のみを印加した場合と一致する。
【００５０】
この伝達特性の同定には、例えば「weighted overlapped segment averaging method」等のノンパラメトリックのシステム同定法を用いればよい。また、システム同定は、伝達特性同定部３３１で特定したテスト信号が印加されているピエゾアクチュエータやテスト信号が印加されている周波数だけに限定して行えばよい。同定する周波数を限定することで、演算にかかる時間を短縮することができる。
【００５１】
ステップＳ１０３では、状態推定部３３２が、予め状態推定部３３２内のメモリに記憶させておいた乗員位置組合せごとの伝達特性とステップＳ１０２でシステム同定した結果とを比較する。メモリに記憶させておく乗員位置組合せごとの伝達特性は、考えられる全ての乗員数及び乗員位置毎に、ピエゾアクチュエータ５にインパルス信号やホワイトノイズを印加し、そのとき得られた加速度センサ４による加速度検出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。システム同定には、テスト信号印加時と同様の方法を用いればよい。
【００５２】
ステップＳ１０４では、状態推定部３３２が、伝達特性同定部３３１でシステム同定した結果と、伝達特性の近い乗員位置組合せがあるかどうか判断する。特性の近い組合せがある場合はステップＳ１０５に移動する。特性の近い組合せが無い場合はステップＳ１０６に移動する。ここで、伝達特性の近い乗員位置組合せがあるかどうかの判断は、例えば次のように行えばよい。ステップＳ１０２で同定した現時点での伝達特性と、各乗員位置組合せでの伝達特性の差分を周波数ごとに計算する。そして、その伝達特性の差分の絶対値の総和が最も小さい乗員位置組合せを、現時刻での乗員位置とする。ただし、各周波数での伝達特性の差分のうちゲイン、位相のいずれかがそれぞれ閾値Ｔｇ，Ｔｐを超えている場合には、伝達特性が近い乗員位置組合せが無いと判断する。閾値Ｔｇ、Ｔｐは騒音制御を行う際に、フィルタ設計時の伝達特性から、それぞれＴｇ、Ｔｐだけ特性がずれても、所望の制御効果が得られるような値を設定すればよい。
【００５３】
ステップＳ１０５では、特性変更部３３３が、予めメモリに記憶しておいたフィルタの中から、推定した乗員位置組合せに対応する制御指令信号生成フィルタ３３５に切り替えて処理を終了する。このとき、切り替える制御指令信号生成フィルタ３３５は、乗員のいる空間で、より騒音低減効果が高くなるように設計しておけばよい。このような制御指令信号生成フィルタを用いることで、特定の空間に制御を集中できるため、より効果的な騒音低減を実現できる。
【００５４】
ステップＳ１０６では、乗員位置の違い以外に伝達特性を変動させる要因があると判断し、特性変更部３３３は、制御指令信号生成フィルタ３３５を切り替えずに処理を終了する。
【００５５】
以上に記載した騒音低減装置を用いた場合の効果を示す。図９は騒音低減制御を行った後の制御空間６での騒音レベルを示している。実施例による乗員位置の特定を行った場合には、適切な制御指令信号生成フィルタを選択することができるため、高い騒音低減効果が得られているのに対し、実施例を用いずに、乗員位置の特定ができない場合には、騒音低減効果が低下しているのが分かる。
【００５６】
ここで、本実施例では、車体１の状態として乗員位置を検出する方法について述べたが、状態推定部３３２内のメモリに、乗員位置組み合わせごとの伝達特性だけでなく、乗員位置組み合わせのそれぞれに対して、車体または車室内の一定温度毎（例えば、５℃刻みで）伝達特性も記憶させておくこともできる。そして、伝達特性同定部３３１で同定した現在の特性と比較して、最も近い伝達特性を選択してもよい。そして、その乗員位置及び温度に対応した制御指令信号生成フィルタ特性となるように特性変更部３３３が制御指令信号生成フィルタ３３５の特性を変更すればよい。
【００５７】
この場合、乗員位置による伝達特性の変化だけでなく、温度による伝達特性の変化にも対応することができる。またこのとき、乗員位置検出時と同様に、温度によってピエゾアクチュエータ５から加速度センサ４までの伝達特性が変動しやすい位置に配置されたピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｄの何れかを用いることで、異なる温度の伝達特性との区別が容易になり、より精度よく車体の温度または車室内の温度を特定しやすくなる。
【実施例２】
【００５８】
次に、本発明の実施例２を説明する。実施例１では、ピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｄから選択した一つのピエゾアクチュエータにテスト信号を印加した。本実施例２では、複数のピエゾアクチュエータにテスト信号を印加して伝達特性を検出する。なお、実施例１と同様の部分については、同一符号を付することにより、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
テスト信号発生部３３４では、ピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｄから選択した複数のピエゾアクチュエータにテスト信号を印加し、それ以外のピエゾアクチュエータには印加する信号を０とする。それぞれのピエゾアクチュエータに印加するテスト信号は、単一の周波数からなる正弦波信号を用いる。このように複数のピエゾアクチュエータにテスト信号を印加することで、状態推定部３３２で伝達特性を比較し、近い伝達特性を持つ乗員位置を特定する際に、比較する伝達特性の数が増えるため、より正確に乗員位置を検出できるようになる。
【００６０】
ここで、テスト信号の周波数は、複数のピエゾアクチュエータ間で異なっていてもよいし、同じであってもよく、例えば次のように設定すればよい。テスト信号の周波数は、図８に示したような伝達特性を示す乗員位置Ａ，Ｂ，Ｃによらず、それぞれのピエゾアクチュエータから制御空間音圧までの伝達特性が低い周波数に設定する。このような周波数のテスト信号を印加することで、テスト信号により発生する音のレベルが低くなり、テスト信号による騒音を低減することができる。
【００６１】
また、テスト信号は、ピエゾアクチュエータ５から加速度センサ４までの伝達特性が、乗員位置によって変動しやすい位置に配置されたピエゾアクチュエータ５に印加すればよい。このようなピエゾアクチュエータ５の組合せにテスト信号を印加することで、それぞれのピエゾアクチュエータ５の伝達特性を比較する際に、他の乗員位置の状態との違いを容易に検出することができ、より精度よく乗員位置を特定できるようになる。このようなピエゾアクチュエータ５は、例えば、座席下や座席背面に設置されているものである。これらのピエゾアクチュエータは、設置されている座席の乗員がいる場合といない場合とで、伝達特性が大きく異なるため、容易にその座席の乗員を検出できる。
【００６２】
複数のピエゾアクチュエータ５にテスト信号を印加する際に、テスト信号による振動は加速度センサ４が検出するものの、テスト信号による騒音を制御空間６で打消し合うような、テスト信号は、以下のようにして生成する。
【００６３】
図１０は、テスト信号による騒音を制御空間６で打消し合うようなテスト信号を生成するフィルタ算出のためのブロック線図を示す。ここで、複数のピエゾアクチュエータ５に印加しているテスト信号のうちのいずれか１つを基準信号ｕi とする。テスト信号の周波数帯がピエゾアクチュエータ５毎に異なっている場合には、周波数毎に基準信号を変え、対応するテスト信号を基準信号にすればよい。
【００６４】
図１０において、ブロック３３３１（図１０ではＣｔと記載）は、基準信号による騒音を打ち消す信号を生成するフィルタを示す。ブロック３３３２（図１０ではＧpj-SPLと記載）は、基準信号による騒音を打ち消す波動を出力するピエゾアクチュエータ５から制御空間音圧までの伝達関数を示す。ブロック３３３３（図１０ではＧpi-SPLと記載）は、基準信号であるテスト信号を出力するピエゾアクチュエータ５から制御空間音圧までの伝達関数を示す。また、ブロック３３３４（図６ではＷ１と記載）はピエゾアクチュエータ５の出力に対する重み関数を示す。
【００６５】
ブロック３３３２およびブロック３３３３の伝達関数は、実施例１に記載した制御指令信号生成フィルタ設計時と同様の方法でシステム同定すればよい。ただし、ブロック３３３２およびブロック３３３３の伝達関数は、乗員位置によって変更する必要があり、前時刻に状態推定部３３２で推定した乗員位置に応じて、設定すればよい。なお、状態推定部３３２で乗員位置を推定した後、その結果に応じて、ブロック３３３２およびブロック３３３３を変更する。
【００６６】
ブロック３３３４は制御指令信号がピエゾアクチュエータ５の最大電圧を超えないように設定する。このとき、基準信号ｕi から制御空間音圧レベル（ＳＰＬ）までの伝達関数と、基準信号ｕi から基準信号キャンセル信号ｕj までの伝達関数のノルムを最小化するように、フィルタＣｔ３３３１を設計する。フィルタＣｔ３３３１の設計は、実施例１に記載した制御指令信号生成フィルタ３３５と同様の方法で行えばよい。
【００６７】
次に図１１を参照して、制御指令信号算出部３３の処理を説明する。ステップＳ２０１では、伝達特性同定部３３１でテスト信号発生部３３４によりテスト信号が印加されているかどうかを確認する。テスト信号が印加されている場合、テスト信号が印加されているピエゾアクチュエータとその周波数を特定し、Ｓ２０２に移動する。テスト信号が印加されていない場合は、特性変更部３３３で前回と同じ制御指令信号生成フィルタ３３５を選択して終了する。
【００６８】
ステップＳ２０２では、伝達特性同定部３３１が、各ピエゾアクチュエータ５に印加したテスト信号から加速度検出信号までの伝達特性を同定する。実際には、それぞれのピエゾアクチュエータ５に、騒音を制御するために制御指令信号生成フィルタ３３５で算出された入力も印加されることから、テスト信号と制御指令信号生成フィルタ３３５出力を加算部３３６で加算した制御指令信号から、加速度検出信号までの特性を同定することになる。ただし、伝達経路が同じであるため、伝達特性の同定結果はテスト信号のみを印加した場合と一致する。
【００６９】
この伝達特性の同定には、例えば「weighted overlapped segment averaging method」等のノンパラメトリックのシステム同定法を用いればよい。また、システム同定は、伝達特性同定部３３１で特定したテスト信号が印加されているピエゾアクチュエータやテスト信号が印加されている周波数だけに限定して行えばよい。同定する周波数を限定することで、演算にかかる時間を低減することができる。
【００７０】
ステップＳ２０３では、状態推定部３３２が、予め状態推定部３３２内のメモリに記憶させておいた乗員位置組合せごとの伝達特性とステップＳ２０２でシステム同定した結果とを比較する。メモリに記憶させておく乗員位置組合せごとの伝達特性は、考えられる全ての乗員位置ごとに、ピエゾアクチュエータ５にインパルス信号やホワイトノイズを印加し、そのとき得られた加速度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。システム同定には、テスト信号印加時と同様の方法を用いればよい。
【００７１】
ステップＳ２０４では、状態推定部３３２で、伝達特性同定部３３１がシステム同定した結果と、予め記憶した乗員位置の組合せ毎の伝達特性との間に、伝達特性が近いものがあるか否かを判断する。伝達特性の近い乗員位置組み合わせがある場合はステップＳ２０５に移動する。伝達特性の近い乗員位置組み合わせ特性が無い場合はステップＳ２０６に移動する。ここで、伝達特性の近い乗員位置組合せがあるかどうかの判断は、例えば次のように行えばよい。ステップＳ２０２で同定した現時刻での伝達特性と、各乗員位置組合せでの伝達特性の差分を、テスト信号を印加されたピエゾアクチュエータごとに計算する。そして、その伝達特性の差分の絶対値の総和を計算し、その値が最も小さい乗員位置組合せを、現時刻での乗員位置とする。ただし、各ピエゾアクチュエータの伝達特性の差分のうちゲイン、位相のいずれかがそれぞれ閾値Ｔｇ，閾値Ｔｐを超えている場合には、近い乗員位置組合せが無いと判断する。閾値Ｔｇ、閾値Ｔｐは騒音制御を行う際に、フィルタ設計時の伝達特性から、それぞれ閾値Ｔｇ、閾値Ｔｐだけ特性がずれても、所望の制御効果が得られる値を選択すればよい。
【００７２】
ステップＳ２０５では、特性変更部３３５が、予めメモリに記憶しておいたフィルタの中から、推定した乗員位置組合せに対応する制御指令信号生成フィルタ３３５に切り替えを行って処理を終了する。
【００７３】
ステップＳ２０６では、乗員位置の違い以外に伝達特性を変動させる要因があると判断し、フィルタを切り替えずに処理を終了する。
【００７４】
ここで、本実施例では乗員位置を検出する方法について述べたが、状態推定部３３２内のメモリに、乗員位置組み合わせごとの伝達特性だけでなく、温度違いの伝達特性も記憶させておき、現在の特性と比較し、最も近い伝達特性を選択してもよい。そして、その乗員位置及び温度に対応した制御指令信号生成フィルタ３３５を特性変更部３３３で選択すればよい。
【００７５】
この場合、乗員位置による伝達特性の変化だけでなく、温度による伝達特性の変化にも対応することができる。またこのとき、乗員位置検出時と同様に、温度によってピエゾアクチュエータ５から加速度センサ４までの伝達特性が変動しやすいピエゾアクチュエータを用いることで、異なる温度の伝達特性との区別が容易になり、より精度よく車体および車室内の温度を特定しやすくなる。
【００７６】
ここで、実施例１と実施例２を同時におこない、乗員位置や温度を検出し、その結果に基づき制御指令信号生成フィルタ３３５を変更してもよい。この場合、実施例１および実施例２をそれぞれ個別に行うよりも、精度よく乗員位置や温度を特定することができる。
【００７７】
また、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００７８】
以上説明した実施例１、２の騒音低減装置によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
【００７９】
構造物の状態を検出するセンサ類を設けることなく、構造物の状態変化に応じて、構造物に波動を印加する波動印加部の駆動信号の特性変更をすることができ、装置を複雑にすることなく、またコスト増加を招くことなく、構造物の状態変化による騒音低減性能の低下を防止することができる。
【００８０】
また、乗員位置や車体及び車室内の温度が変化し、波動印加部から制御空間の伝達特性が変化した場合に、その特性変化による騒音制御効果の悪化を抑えるような制御手段を用いるため、騒音制御効果が悪化することで乗員の感じる不快感を低減することができる。
【００８１】
また、構造物内の人員位置変動によって加速度センサ出力特性が変化しやすい波動印加部にテスト信号を印加しているので、伝達特性から乗員位置を判別しやすくなる。このため、より適切に制御手段を変更することができ、特性変化による騒音制御効果の悪化を抑え、乗員の感じる不快感を低減することができる。
【００８２】
また、テスト信号は、構造物内に設置されている座席の、下面または背面に配置された波動印加部に印加することにより、乗員位置による伝達特性の違いが大きいため、伝達特性から乗員位置を判別しやすくなり、より適切に制御手段を変更できる。
【００８３】
また、テスト信号は、構造物および構造物内の温度変化によって加速度センサ出力特性が変化しやすい波動印加部に印加しているので、車体および車室内温度の変化による伝達特性の違いが大きいため、伝達特性から乗員位置を判別しやすくなる。
【００８４】
また、予め人員位置ごとの加速度センサ出力特性をメモリに記憶しておき、テスト信号による加速度センサ出力特性と比較することで、人員位置を推定しているので、メモリに記憶している伝達特性と、現在の伝達特性とから乗員位置を判別しやすくなる。
【００８５】
また、加速度センサ出力特性から推定した人員位置に基づき、制御空間を変更しているので、騒音制御を乗員がいる空間に集中できるようになり、より効果的に騒音制御を行うことができる。
【００８６】
また、予め構造物及び構造物内の温度毎の加速度センサ出力特性を記憶しておき、テスト信号による加速度センサ出力特性と比較することで、車体および車室内温度を判別しやすくなり、構造物の状態変化による騒音制御効果の悪化を抑え、乗員の感じる不快感を低減することができる。
【００８７】
また、テスト信号は、複数の周波数成分を含むことにより、乗員位置を特定する際に、比較する周波数帯が増えるため、より正確に乗員位置を検出できるようになる。この結果、より適切に制御手段を変更できるようになり、特性変化による騒音制御効果の悪化を抑え、乗員の感じる不快感を低減することができる。
【００８８】
また、テスト信号は、複数のピエゾアクチュエータ（波動印加部）に印加することにより、乗員位置を特定する際に、比較する伝達特性が増えるため、より正確に乗員位置を検出できるようになる。この結果、より適切に制御部を変更できるようになり、構造物の状態変化による騒音制御効果の悪化を抑え、乗員の感じる不快感を低減することができる。
【００８９】
また、テスト信号は、人員位置や温度によらず波動印加部から制御空間音圧までの伝達特性のゲインが低い周波数信号とすることで、テスト信号を印加して伝達特性を同定する際に、テスト信号が騒音になりにくくなり、乗員の感じる不快感を低減することができる。
【００９０】
また、キーオン時に可聴帯域外のテスト信号を印加することにより、伝達特性を同定する際に、テスト信号が騒音にならなく、乗員の感じる不快感を低減することができる。
【実施例３】
【００９１】
次に、本発明に係る騒音低減装置の実施例３を説明する。実施例３の全体構成は、図４に示した実施例１，２と同様である。尚、実施例１，２と共通する部分は同じ符号を付与して、重複する説明を省略する。
【００９２】
図１２は、本発明に係る騒音低減装置の実施例３における制御部３０も含めた騒音制御系のブロック図を示す。図１２において、ｄはタイヤ加振力に起因した加速度センサ４の位置での振動、αは制御部３０の入力である加速度センサ４の加速度検出信号、ｕは、制御部３０がピエゾアクチュエータ５へ出力する制御指令信号、ＳＰＬは制御空間の音圧、Ｃ(s) は制御部３０の伝達関数、Ｇd-SPL(s)は、タイヤ加振力による振動ｄから制御空間音圧ＳＰＬへの伝達関数、Ｇu-α(s)は、制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの伝達関数、Ｇu-SPL(s)は、制御指令信号ｕから制御空間音圧ＳＰＬへの伝達関数である。
【００９３】
図１２に示すように、制御指令信号ｕで駆動されたピエゾアクチュエータ５の振動は、は、伝達関数Ｇu-α(s)で表される特性でフロアパネル３を伝播し、タイヤ２からの振動ｄが加わって、加速度検出信号αとして検出され、制御部３０に入力される。また、制御指令信号ｕで駆動されたピエゾアクチュエータ５の振動は、伝達関数Ｇu-SPL(s)で表される特性でフロアパネルと車室内空間を伝播し、制御空間６での制御音となる。この制御音は、タイヤ加振力に起因したセンサ位置での振動ｄから伝達関数Ｇd-SPL(s)を介して表現される制御空間６でのロードノイズ騒音に作用し、この騒音を低減させる。
【００９４】
ピエゾアクチュエータ５の入力である制御指令信号ｕから制御空間音圧ＳＰＬまでの伝達関数Ｇu-SPL(s)は、車体や車内空間の温度に応じて変化する。よって、制御部３０の設計時に仮定した温度と実際の温度が異なれば、伝達関数Ｇu-SPL(s)に変化が生じ、制御空間６での制御音が所望の制御音からずれるため、騒音制御に誤差が生じて、制御空間６での騒音低減効果が低下し、制御空間６近傍の乗員に不快感を与える可能性がある。また、この伝達関数の変化は車体と車内空間の温度によるために、伝達関数の変化を引き起こす温度変化を測定するためには、温度センサを車体及び車内空間に複数個所設置する必要がありコストが上昇する。さらに、伝達関数Ｇu-SPL(s)の入出力信号を計測して、これら信号の関係から伝達関数Ｇu-SPL(s)の変化を同定する方法が考えられるが、本実施例では制御空間６にマイクを設置しないため、この方法も使えない。
【００９５】
ここで、図３（ｂ）に示したように、ピエゾアクチュエータ５（波動印加部）の入力である制御指令信号ｕから加速度センサ４の加速度検出信号αまでの伝達関数Ｇu-α(s)も車体の温度に応じて変化し、伝達関数Ｇu-SPL(s)と伝達関数Ｇu-α(s)の温度変化には関連性があることがわかっている。
【００９６】
そこで本実施例では、制御指令信号ｕと加速度検出信号αとから、伝達関数Ｇu-α(s)の温度変化を同定し、この関連性を使って、伝達関数ＧＧu-α(s)の変化から伝達関数Ｇu-SPL(s)の温度変化を推定し、この変化に応じて制御部３０を調整することで、マイクや温度センサを用いることなく、温度変化による制御効果の悪化を抑制することができ、制御空間６近傍の乗員の不快感を低減できる。
【００９７】
図１３は、本実施例３で前提とする加速度センサ４と、ピエゾアクチュエータ５と制御空間６の数を定義する図である。図１３に示すように、加速度センサ４は、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの４つ、ピエゾアクチュエータ５は、５ａ、５ｂ、５ｃの３つ、制御空間は６ａ、６ｂの２つを前提とする。このように、複数のタイヤ加振力と複数の加速度センサと複数のピエゾアクチュエータと複数の制御空間が存在する場合、それぞれの加速度センサでは、すべてのタイヤ加振力とすべてのピエゾアクチュエータ波動による振動とが重なり合って検出され、それぞれの制御空間６ａ，６ｂでは、すべてのタイヤ加振力とすべてのピエゾアクチュエータ波動による音とが重なり合って発生する。
【００９８】
なお、加速度センサとピエゾアクチュエータと制御空間の数は、図１３に示した数に限定されるものではない。加速度センサ４の数は一般に振動源であるタイヤ２の数より多いことが必要とされる。フロアパネル３上の具体的な加速度センサ４の数および設置位置は、各加速度センサ４と制御空間６における騒音の音圧との間のコヒーレンシーが十分高くなるように（例えば０．９以上）決定すればよい。
【００９９】
ピエゾアクチュエータ５は、制御空間６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３の適切な位置に貼り付けられる。
【０１００】
制御空間６は、例えば予めいくつかの制御空間候補を設定しておき、車室内の乗員位置を検出する座席圧力センサや赤外線センサなどを用いて、乗員位置に近い候補を制御空間として適切に選択すればよい。また、センサを使わずとも、予め所定の空間を制御空間と定めてもよい。
【０１０１】
以上に加えて、フロアパネル３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。
【０１０２】
また、本発明の効果の範囲はフロアパネル３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ガラス、さらにルーフパネル（いずれも図示省略）といった同じ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。
【０１０３】
本実施例による騒音低減装置の全体略図は、図４に示した実施例１と同様である。図４中の制御指令信号算出部３３の本実施例における制御ブロック図を図１４に示す。
【０１０４】
本実施例の制御指令信号算出部３３は、加速度検出信号に基づいて所定空間音圧を低減する騒音制御部４１と、ピエゾアクチュエータ５（波動印加手段）にテスト信号を入力した場合におけるテスト信号から加速度検出信号までの振動伝達特性の変化を推定または検出する振動特性変化推定部４２と、前記推定または検出された振動伝達特性の変化に基づいて、ピエゾアクチュエータ５入力から所定空間音圧への音振特性変化を推定する音振特性変化推定部４３と、前記音振特性変化に応じて、騒音制御部４１の特性を変更する特性変化補償部４４と、騒音制御部４１の出力とテスト信号とを加算する加算部４５と、を備えている。
【０１０５】
本実施例では、この制御指令信号算出部３３をいわゆるディジタルコンピュータ上に実装し、例えば１ｍｓｅｃの制御周期毎に演算が実行される。このディジタルコンピュータは、例えば、ＣＰＵとプログラムＲＯＭと作業用ＲＡＭと入出力インタフェースとを備える。
【０１０６】
騒音制御部４１では、加速度センサ４が検出した加速度検出信号αから、制御指令信号算出部３３の伝達特性Ｃを用いて、制御空間６における騒音を低減するようにピエゾアクチュエータ５への騒音制御指令値ｕｃを算出する。加速度検出信号αと騒音制御指令値ｕｃとの関係は、次の式（２），（３）で表される。
【０１０７】
ｘ＝Ａc×ｘ＋Ｂc×α          …（２）
ｕc ＝Ｃc×ｘ＋Ｄc×α        …（３）
ここで、Ａc 、Ｂc 、Ｃc 、Ｄc が制御指令信号算出部３３の伝達特性Ｃを表すパラメータであり、騒音制御指令値ｕｃは式（２）と式（３）を用いて加速度検出信号αから計算される。
【０１０８】
振動特性変化推定部４２では、アクチュエータへの騒音制御指令値ｕｃに加えるテスト信号ｕｓを設定し、テスト信号ｕｓと加速度検出信号αとに基づいて、テスト信号ｕｓから加速度検出信号αまでの伝達関数を同定する。騒音制御指令値ｕｃとテスト信号ｕｓとアクチュエータ入力信号ｕとの関係は次の式（４）で表される。
【０１０９】
ｕ＝ｕc ＋ｕs                 …（４）
よって、この線形関係から、テスト信号ｕｓから加速度検出信号αまでの伝達関数は、アクチュエータ入力信号ｕから加速度検出信号αまでの伝達関数Ｇu-α(s)に等しい。
【０１１０】
そこで、ピエゾアクチュエータ５ａ〜５ｃのうちいずれか１つに、例えばテスト信号としてホワイトノイズを入力して、このホワイトノイズといずれか１つの加速度センサ４ａ〜４ｄの出力とから、テスト信号を印加したピエゾアクチュエータ入力から選択した加速度センサ出力への伝達関数Ｇu-α(s)を求める。次いで、求めた伝達関数Ｇu-α(s)と、予めメモリに記憶した各温度毎の伝達関数とを比較し、最も適合する伝達関数の温度を求める。次いで、騒音制御部４１を設計した際の前提温度と求めた温度との温度差を特徴量として、音振特性変化推定部４３に出力する。
【０１１１】
また、特性変化補償部４４で騒音制御部４１変更の必要性を求めるために、すべてのピエゾアクチュエータ５から加速度センサ４までの伝達関数Ｇu-α(s)を測定し、特性変化補償部４４へ出力する。
【０１１２】
ここで、テスト信号はホワイトノイズに限定されるものではなく、温度変化などによるピエゾアクチュエータ入力から加速度センサ出力への伝達関数Ｇu-α(s)の変化を推定できるものならよい。例えば、単一周波数もしくはあるバンド幅の正弦波信号を入力し、この周波数を徐々に変化させて、対象とする全周波数帯で伝達関数Ｇu-α(s)を測定してもよい。
【０１１３】
また、このような単一周波数もしくはあるバンド幅の正弦波信号を全周波数帯ではなく、伝達関数Ｇu-α(s)の変化を推定するに足る周波数に限定して出力してもよい。
【０１１４】
例えば、図１５に示した周波数ωのように、音振特性ゲインが反共振点近傍で、振動特性ゲインから温度変化を読み取れるような周波数に限定してテスト信号を出力すると、制御空間６近傍のテスト信号による騒音を小さくしながら、周波数ωでの伝達関数Ｇu-α(s)の変化を推定できるので、テスト信号騒音による乗員の不快感を低減できる。
【０１１５】
他にも、テスト信号出力前の加速度センサ検出信号周波数特性の反共振周波数近傍の周波数ωでテスト信号を出力すると、テスト信号のＳ／Ｎ比を上げられるので、伝達関数Ｇu-α(s)の推定精度が上がり、例えば温度変化による騒音変化の補償精度が上がり、乗員の不快感をより低減できる。
【０１１６】
そして、周波数ωでの伝達関数Ｇu-α(s)の変化から、例えば温度変化を読み取り、特徴量として出力してもよい。そして、例えば、予めメモリに保存しておいた温度ごとの伝達関数Ｇu-α(s)の周波数特性から、今の温度に対応した伝達関数Ｇu-α(s)の周波数特性を選んで特性変化補償部４４へ出力するとよい。
【０１１７】
なお、特徴量は温度変化に限定されず、伝達関数Ｇu-α(s)と伝達関数Ｇu-SPL とを関連性を持って変化させる他の因子であってもよい。  
また、テスト信号を用いずに、騒音制御信号ｕｃをテスト信号と考えてもよい。
【０１１８】
また、テスト信号は、窓明け時やオーディオ出力時に行うと、テスト信号による制御空間での騒音をマスキングでき、乗員の不快感を減らすことができる。更に、テスト信号レベルをオーディオのボリューム以下にすると、なお効果的である。また、テスト信号は車両の停止時に出力すると、路面からの入力が入らないので、テスト信号のＳ／Ｎ比が向上し、伝達特性の同定精度があがる。
【０１１９】
音振特性変化推定部４３では、振動特性変化推定部４２から入力した特徴量に応じて、予めメモリに保存しておいた伝達関数Ｇu-SPL を特性変化補償部４４へ出力する。例えば、特徴量が温度の場合には、温度毎に用意した伝達関数Ｇu-SPL から、温度に応じて選択して出力するとよい。
【０１２０】
特性変化補償部４４では、振動特性変化推定部４２から入力した伝達関数Ｇu-α(s)と、音振特性変化推定部４３から入力した伝達関数Ｇu-SPL と、現時刻で用いている騒音制御部４１の伝達関数Ｃ(s) と、予め取得してメモリに保存してある外乱ｄから制御空間音圧への伝達関数Ｇd-SPL と、加速度検出信号とを用いて、図１２に示したブロック図で、伝達関数Ｇu-α(s)と伝達関数Ｇu-SPL との特性変化時の制御性能変化を求め、例えば、騒音低減効果が所定値を下回ったら、騒音低減効果を上げるために騒音制御部４１を変更する。ここで所定値は、例えば、セダン系乗用車の２クラス上の静寂度と言われる３ｄＢとすればよいが、この値に限定されるものではない。
【０１２１】
なお、ブロック図に入力する外乱ｄ（タイヤ加振力による振動）と、制御指令信号ｕと、加速度検出信号αとの関係は次の式（５）で表される。
【０１２２】
α＝ｄ＋Ｇu-α ×ｕ        …（５）
よって、この式（５）を用いて、ブロック図に入力する外乱ｄは、制御指令信号ｕと加速度検出信号αから求められる。
【０１２３】
制御部３０は、例えば以下に示すＨ２制御を用いて再設計される。先ず、図１２に示した騒音制御系から、伝達関数Ｃ(s) と伝達関数Ｇu-α(s)とを抜き取り、図１６に示すように変形する。ここで、Ｗｃ(s) は、ピエゾアクチュエータ出力の重み関数、ｕは、制御指令信号、ｙは加速度検出信号である。Ｇu-α(s)を抜き取るのは、制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの振動回り込みがないものとして伝達関数Ｃ０(s) を設計するためである。
【０１２４】
図１６に示す一般化プラントを用いてＨ２制御で設計すれば、外乱ｄ（タイヤ加振力による振動）からｚ１およびｚ２へのＨ２ノルムを最小化するように伝達関数Ｃ(s) が設計されるので、ロードノイズを低減するような伝達関数Ｃ０(s) が得られる。Ｈ２制御に関しては、Active Structural Acoustic Control in a car cabin using a virtual sound sensing method，メンスレミシェル（日産自動車）、高松吉郎、出口欣高、屋代春樹、Dynamics and Design Conference 2006 (D&D2006)参照。
【０１２５】
実際には、ピエゾアクチュエータ指令値となる制御指令信号ｕから加速度検出信号αへの振動回り込みがあるので、この回り込みを排除するために、図１７に示すように、式（５）に示す関係を用いて、伝達関数Ｇu-α(s)の推定モデルｅＧu-α(s)を用いて、制御指令信号ｕからの回り込み量を推定し、加速度検出信号αから引くことで、騒音制御部４１の伝達関数Ｃ０（ｓ）の入力である外乱ｄを抽出する。よって、図１７に示すように、騒音制御部４１の伝達関数Ｃ０(s) と推定モデルｅＧu-α の組み合わせを騒音制御部４１の伝達関数Ｃ(s) とする。これにより、伝達関数Ｇu-α(s)の変化による制御効果の悪化も抑えることができる。
【０１２６】
なお、騒音制御部４１の変更方法は、この方法に限定されるものではなく、以上の設計を例えば温度などの特徴量毎に行って予めメモリに保存しておき、この特徴量に応じて騒音制御部４１を選択してもよい。
【０１２７】
以上の騒音制御部４１設計を行うと、伝達関数Ｇu-α(s)と伝達関数Ｇu-SPL の周波数特性も考慮して騒音制御部４１を変更するので、例えば温度変化による制御後の騒音の上昇のみならず、音質変化も補償するとができる。
【０１２８】
次に図１８のフローチャートを参照して、制御指令信号算出部３３で実行される演算を説明する。ステップＳ３０１では、上記振動特性変化推定部４２の説明で示した振動特性同定の演算を行い、ステップＳ３０２に進む。
【０１２９】
ステップＳ３０２では、上記音振特性変化推定部４３の説明で示した演算を行い、ステップＳ３０３に進む。
【０１３０】
ステップＳ３０３では、上記特性変化補償部４４の説明で示したように、例えば温度変化による騒音低減効果の変化をシミュレーションで推定し、ステップＳ３０４に進む。
【０１３１】
ステップＳ３０４では、上記特性変化補償部４４の説明で示したように、ステップＳ３０３で推定した騒音低減効果が所定値以下ならば、騒音低減効果を上げるためにステップＳ３０５に進み騒音制御部４１を変更し、推定した騒音低減効果が所定値以下でなければ現状維持のためステップＳ３０６に進む。
【０１３２】
ステップＳ３０５では、上記特性変化補償部４４の説明で示したように、例えば温度変化による騒音低減効果の減少を補償するために騒音制御部４１を変更し、ステップＳ３０６に進む。
【０１３３】
ステップＳ３０６では、騒音制御部４１が加速度検出信号αに基づいて制御指令信号ｕを演算して処理を終える。
【０１３４】
以上説明した実施例３によれば、波動印加部（ピエゾアクチュエータ）から所定空間音圧までの音振特性及び振動伝達特性の温度変化特性が図３に示したように、温度が高いほどゲインが高くなるという関連性を用いて、波動印加部にテスト信号を入力した場合の加速度センサ出力への振動伝達特性の変化を計測し、この変化から波動印加部入力から所定空間音圧への音振特性変化を推定することで、例えば温度変化による車体の固体伝播の変化も含めた音振特性変化を推定することができる。そして、この音振特性変化に応じて騒音制御部を変更するので、温度センサ等を設けることなく、温度変化などによる騒音低減効果の低下を抑制でき、騒音悪化による乗員の不快感を低減できるという効果がある。
【０１３５】
また実施例３によれば、テスト信号は、構造物の音振特性の反共振周波数近傍で発生させるので、テスト信号騒音による乗員の不快感を低減できるという効果がある。
【０１３６】
さらに実施例３によれば、テスト信号は、テスト信号入力前の加速度センサ出力信号周波数特性の反共振周波数近傍で発生させるので、テスト信号入力時の加速度検出信号のＳ／Ｎ比を上げて、伝達関数Ｇu-α(s)の推定精度が上がり、例えば温度変化による騒音変化の補償精度を向上させ、乗員の不快感をより低減できるという効果がある。
【符号の説明】
【０１３７】
１  車体
２  タイヤ
３  フロアパネル
４  加速度センサ（振動検出手段）
５  ピエゾアクチュエータ（波動印加手段）
６  制御空間
３０  制御部
３１  増幅器
３２  Ａ／Ｄ変換部
３３  制御指令信号算出部
３３１  伝達特性同定部
３３２  状態推定部
３３３  特性変更部
３３４  テスト信号発生部
３３５  制御指令信号生成フィルタ
３３６  加算部
３４  Ｄ／Ａ変換部
３５  増幅部
４１  騒音制御部
４２  振動特性変化推定部
４３  音振特性変化推定部
４４  特性変化補償部
４５  加算部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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