(57)【要約】【課題】電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動が行われる構成において、電動機を振動源とする振動に対する外乱振動による影響を無くし、振動源の振動に対応した逆位相の信号を安定的に生成し、回生音を確実に低減する。【解決手段】電動機２を発電機として作動させて電力を回収する回生制動により生じる回生音を低減する振動低減装置１であって、電動機２の回転により生じる回転信号を検出する電流センサ３と、電流センサ３の回転信号に基づき、この回転信号の基本波の整数倍の周波数をもつ高調波のうち、６倍高調波の信号である６倍高調波信号を生成する高調波生成部４と、６倍高調波信号と位相が逆の逆位相信号を生成する固定フィルタ５と、逆位相信号に基づき、回生音と逆位相の振動を生成するアクチュエータ駆動回路６およびアクチュエータ７とを備え、逆位相の振動により、回生音を相殺して低減する。【選択図】図５
2014217215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動により生じる回生音を低減する振動低減方法であって、
前記電動機の回転により生じる回転信号を検出し、
前記回転信号に基づき、前記回転信号の基本波の整数倍の周波数をもつ高調波のうち、あらかじめ定めた所定数倍の周波数の高調波の高調波信号を生成し、
前記高調波信号と位相が逆の逆位相信号を生成し、
前記逆位相信号に基づき、前記回生音と逆位相の振動を生成し、
前記逆位相の振動により、前記回生音を相殺して低減する
ことを特徴とする振動低減方法。
【請求項２】
前記回生音を発生させる振動部の振動を検出して振動信号を生成し、
前記振動信号から、前記所定数倍の周波数と一致する周波数の信号を抽出し、
抽出した前記周波数の信号が最小となるように、前記高調波信号を適応フィルタにより制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動低減方法。
【請求項３】
電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動により生じる回生音を低減する振動低減装置であって、
前記電動機の回転により生じる回転信号を検出する回転検出部と、
前記回転信号に基づき、前記回転信号の基本波の整数倍の周波数をもつ高調波のうち、あらかじめ定めた所定数倍の周波数の高調波の高調波信号を生成する高調波生成部と、
前記高調波信号と位相が逆の逆位相信号を生成する逆位相信号生成部と、
前記逆位相信号に基づき、前記回生音と逆位相の振動を生成する振動生成部と、を備え、
前記逆位相の振動により、前記回生音を相殺して低減する
ことを特徴とする振動低減装置。
【請求項４】
前記回生音を発生させる振動部の振動を検出して振動信号を生成する振動検出部と、
前記振動信号から、前記所定数倍の周波数と一致する周波数の信号を抽出する信号抽出部と、をさらに備え、
前記逆位相信号生成部は、前記信号抽出部により抽出された前記周波数の信号が最小となるように、前記高調波信号を適応フィルタにより制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の振動低減装置。
【請求項５】
前記振動生成部は、
前記回生音を発生させる振動部に接触した状態で振動する磁歪式のアクチュエータと、
前記逆位相信号に基づき、前記磁歪式のアクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動回路と、を有する
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の振動低減装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の振動低減装置を備えたハイブリッド車両であって、
エンジンと、
前記エンジンに連結され、主に発電に用いられる発電用モータジェネレータと、
前記エンジンに連結され、主に車軸の駆動力を得るために用いられる駆動用モータジェネレータと、を備え、
前記発電用モータジェネレータが、前記電動機である
ことを特徴とするハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁力により回転力を生み出す電動機（回転電機）を振動源とする振動を低減させる振動低減方法ならびに振動低減装置およびそれを備えたハイブリッド車両に関する。詳しくは、駆動源等として電動機を備えた車両等の減速時等において電動機を発電機として作動させて電力を回収する際に生じる回生音を低減するために用いられる振動低減方法ならびに振動低減装置およびそれを備えたハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両で生じる騒音の一つに、回生音がある。回生音は、例えばハイブリッド車両や電気自動車など、モータ、即ち電磁力により回転力を生み出す電動機（回転電機）を駆動源として備える車両において、車両の減速時に電動機を発電機として作動させて電力を回収する際に、電動機を振動源として生じる振動音である。
【０００３】
具体的には、ハイブリッド車両や電気自動車などの、電動機を駆動源として備える車両は、車両推進時には、電動機を駆動源として作動させ、電動機により得られる駆動力によって車輪を駆動させて推進する。一方、車両減速時には、電動機を発電機として作動させ、車輪から電動機に伝達された機械的動力を電力に変換することで、つまり運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで、車輪に制動力を生じさせて車両を減速させるとともに、変換した電力（電気エネルギー）をバッテリに回収する、いわゆる回生制動（回生ブレーキ）が行われる。このような回生制動が行われる際に、電動機を振動源として回生音が生じる。
【０００４】
こうした電動機を振動源とする回生音は、電動機から直接発生する振動波が要因となったり、電動機を支持する部材等の物体を介して電動機から間接的に発生する振動波が要因となったりする。このような回生音は、車両内の乗員の耳障りになることがあるため、極力、乗員の耳障りにならないように低減させることが望ましい。
【０００５】
ここで、回生音を低減させる技術として、エンジンあるいは電動機の回転駆動を変速させる変速機における減速比を高くすることで、電動機の騒音を低減させる技術がある。しかしながら、変速機の減速比が変化しても回生制動の際の電動機の回生トルクによる振動が発生しない訳ではないため、かかる技術によっても、回生トルクによる振動が発生すれば、この振動が伝達することにより回生音が発生することになる。
【０００６】
そこで、従来、振動源としての電動機の振動、あるいは電動機を支持する部材等の物体の振動を振動センサにより検知して雑音としての振動音を除去する技術を利用して雑音の低減化を図ることが行われている。このように振動センサを用いた振動音の消音技術について、図１９および図２０を用いて具体的に説明する。
【０００７】
図１９は、振動源としての電動機１０２から直接発生する振動音を消音する場合の構成を示す。この場合、電動機１０２の振動が直接音波となり振動音が発生する。図１９に示すように、電動機１０２の振動は、電動機１０２に付設された振動センサ１０３により検出される。つまり、振動センサ１０３は、電動機１０２の振動を信号として検出する。振動センサ１０３としては、例えば圧電素子や加速度センサやマイクロフォン等が用いられる。振動センサ１０３から出力される検出信号は、適応フィルタ１０５に入力され、適応フィルタ１０５からは、振動アクチュエータ１０７を振動させるための信号が出力され、この信号により振動アクチュエータ１０７が振動する。
【０００８】
適応フィルタ１０５は、例えばＬＭＳ（Least Mean Square）の適応アルゴリズムを用いたＬＭＳ型の学習フィルタである。適応フィルタ１０５は、振動センサ１０３からの検出信号に基づいてフィルタ係数を逐次更新し、その更新後のフィルタ係数に基づき、入力された検出信号とは逆位相で同振幅の加振信号を出力する。つまり、適応フィルタ１０５は、電動機１０２から発せられる振動（音波）が減衰するように、逆相の信号を生成し、振動アクチュエータ１０７により電動機１０２の振動音を打ち消す。
【０００９】
振動アクチュエータ１０７は、動作することで電動機１０２に対して振動を与えることができるように設けられ、適応フィルタ１０５から出力された加振信号の入力を受け、電動機１０２に対して電動機１０２の振動と逆位相で同振幅の振動を加えて電動機１０２の振動音を打ち消す。振動アクチュエータ１０７としては、例えば磁歪素子や電磁アクチュエータ等が用いられる。
【００１０】
また、図１９に示す構成においては、電動機１０２から音波として発生した振動音を検出するための振動センサ１０８が備えられる。振動センサ１０８は、いわゆるエラーマイクとして機能するセンサであり、電動機１０２からある程度離れた位置に設けられる。振動センサ１０８から出力される検出信号は、その検出信号が０に近付くように、適応フィルタ１０５における、電動機１０２に付設された振動センサ１０３からの信号に基づく加振信号の生成に加味される。つまり、振動センサ１０８の検出信号が適応フィルタ１０５に入力されて適応フィルタ１０５におけるフィルタ係数の更新に反映されることで、適応フィルタ１０５から振動アクチュエータ１０７に対する加振信号についてフィードバック制御が行われる。これにより、電動機１０２の状態の変化に応じた振動アクチュエータの制御が可能となる。振動センサ１０８としては、例えば圧電素子や加速度センサやマイクロフォン等が用いられる。
【００１１】
図２０は、振動源としての電動機１０２から物体を伝って発生する振動音を消音する場合の構成を示す。この場合、電動機１０２の振動が電動機１０２を支持する支持部材１０２ａを伝って音波となり振動音が発生する。なお、図１９に示した構成と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略する。
【００１２】
図２０に示すように、物体を伝わり振動音が発生する場合の消音においては、振動源と逆相の振動を加えるための振動アクチュエータ１０７は、動作することで支持部材１０２ａに対して振動を与えることができるように設けられる。また、エラーマイクとしての振動センサ１０８は、支持部材１０２ａから音波として発生した振動音を検出するために用いられる。図２０に示すような構成においては、振動源である電動機１０２からの振動経路（符号Ｌ１参照）が長いと、その分、適応フィルタ１０５において加振信号の生成に用いられる伝達関数が複雑になってしまう。
【００１３】
以上のような振動センサを用いた振動音の消音技術として、例えば、特許文献１および特許文献２がある。これらの特許文献には、エンジンを振動源とする車両振動とは逆位相で同振幅の振動を車両に与えて車両振動を低減する技術に関し、車体の振動を検出する振動センサと、この振動センサからの振動信号に基づいて車体を加振するアクチュエータとを備える構成が示されている。
【００１４】
そして、特許文献１には、上記のとおり振動センサとアクチュエータとを備える構成において、車両におけるエンジン以外の振動発生部分に第２の振動センサを配設し、この第２の振動センサからの外乱振動信号を、振動センサからの振動信号から差し引いて、この振動信号を補正する技術が開示されている。かかる技術によれば、外乱が排除された振動信号に基いて加振信号を作成して振動低減制御を行い、外乱による悪影響を回避しながら振動低減動作を行うことが可能になると考えられる。
【００１５】
また、特許文献２には、振動センサで検出した振動が一定値を超えたときには、一定値を超えた部分を電圧信号的にカットし、カットした信号によって、車両のドア等に取り付けられた歪アクチュエータに、振動センサで検出した振動とは逆位相の振動を発生させ、車体の振動を相殺し減衰させる技術が開示されている。かかる技術により、歪アクチュエータに所定以上の電圧がかからないようにして、歪アクチュエータの保護が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平６−３３９７８号公報
【特許文献２】特開２００２−２５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述したような従来技術では、加速度センサやマイクロフォン等の振動センサによって振動音を検出し、その検出信号に基づいて、振動音を逆位相で打ち消すための信号を生成することが行われている。
【００１８】
しかしながら、実際の車両では、車両走行中における車両の振動が存在するため、振動センサによって検出される、エンジンや電動機等の振動源から生じる振動に、振動源の振動に比べて非常に大きい走行時の車両の振動が外乱振動として混在することになる。このように振動センサにより検出される振動に外乱振動が含まれると、振動音を打ち消すための逆位相の信号が、実際の振動源の振動に対応しなくなる。
【００１９】
このため、上記のとおり逆位相で振動音を消すに際しては、走行時の車両の振動の影響を除くため、振動センサによる検出信号についてフィルタリング処理を行ったり、振動源から生じる振動の特性である周期性を有する信号成分を強調するような適応フィルタを利用したりする対策が必要となる。しかし、走行中の車両の振動にも周期性のある信号は混在していることや、振動源の振動よりも走行時の車両の振動の方が遥かに大きいこと等から、上記のようなフィルタリング処理や適応フィルタにおける信号処理による対策では、実際の車両において振動源の振動による振動音を消音することは困難である。
【００２０】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動が行われる構成において、電動機を振動源とする振動に対する外乱振動による影響を無くすことができ、振動源の振動に対応した逆位相の信号を安定的に生成することができ、回生音を確実に低減させることができる振動低減方法ならびに振動低減装置およびそれを備えたハイブリッド車両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】
【００２１】
本発明に係る振動低減方法は、電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動により生じる回生音を低減する振動低減方法であって、前記電動機の回転により生じる回転信号を検出し、前記回転信号に基づき、前記回転信号の基本波の整数倍の周波数をもつ高調波のうち、あらかじめ定めた所定数倍の周波数の高調波の高調波信号を生成し、前記高調波信号と位相が逆の逆位相信号を生成し、前記逆位相信号に基づき、前記回生音と逆位相の振動を生成し、前記逆位相の振動により、前記回生音を相殺して低減することを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の一態様に係る振動低減装置は、前記回生音を発生させる振動部の振動を検出して振動信号を生成し、前記振動信号から、前記所定数倍の周波数と一致する周波数の信号を抽出し、抽出した前記周波数の信号が最小となるように、前記高調波信号を適応フィルタにより制御することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明に係る振動低減装置は、電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動により生じる回生音を低減する振動低減装置であって、前記電動機の回転により生じる回転信号を検出する回転検出部と、前記回転信号に基づき、前記回転信号の基本波の整数倍の周波数をもつ高調波のうち、あらかじめ定めた所定数倍の周波数の高調波の高調波信号を生成する高調波生成部と、前記高調波信号と位相が逆の逆位相信号を生成する逆位相信号生成部と、前記逆位相信号に基づき、前記回生音と逆位相の振動を生成する振動生成部と、を備え、前記逆位相の振動により、前記回生音を相殺して低減することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の一態様に係る振動低減装置は、前記回生音を発生させる振動部の振動を検出して振動信号を生成する振動検出部と、前記振動信号から、前記所定数倍の周波数と一致する周波数の信号を抽出する信号抽出部と、をさらに備え、前記逆位相信号生成部は、前記信号抽出部により抽出された前記周波数の信号が最小となるように、前記高調波信号を適応フィルタにより制御することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の一態様に係る振動低減装置は、前記振動生成部は、前記回生音を発生させる振動部に接触した状態で振動する磁歪式のアクチュエータと、前記逆位相信号に基づき、前記磁歪式のアクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動回路と、を有することを特徴とするものである。
【００２６】
本発明に係るハイブリッド車両は、前記振動低減装置を備えたハイブリッド車両であって、エンジンと、前記エンジンに連結され、主に発電に用いられる発電用モータジェネレータと、前記エンジンに連結され、主に車軸の駆動力を得るために用いられる駆動用モータジェネレータと、を備え、前記発電用モータジェネレータが、前記電動機であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動が行われる構成において、電動機を振動源とする振動に対する外乱振動による影響を無くすことができ、振動源の振動に対応した逆位相の信号を安定的に生成することができ、回生音を確実に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の原理の説明においてハイブリッド車両で発生する車内音の解析結果の一例を示す図。
【図２】本発明の原理の説明においてモータジェネレータの電流信号の周波数解析結果の一例を示す図。
【図３】本発明の原理の説明においてモータジェネレータの電流信号の解析結果の一例を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る振動低減方法についての説明図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る振動低減装置の構成を示す図。
【図６】本発明の第１実施形態に係る振動低減装置の高調波生成部の構成の一例を示す図。
【図７】本発明の第１実施形態に係る振動低減装置の高調波生成部により生成した第６高調波信号の一例を示す図。
【図８】本発明の第１実施形態に係る振動低減装置の高調波生成部の構成の他の一例を示す図。
【図９】本発明の第１実施形態に係る振動低減装置のアクチュエータの構成の一例を示す図。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る振動低減装置の変形例を示す図。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る振動低減装置の変形例における高調波生成部の構成の一例を示す図。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る振動低減装置の他の変形例を示す図。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る振動低減方法のシミュレーションについての説明図。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る振動低減方法によるシミュレーション結果を示す図。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る振動低減装置の構成を示す図。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る適応フィルタの機能の説明図。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る適応フィルタの係数更新のための構成の一例を示すブロック図。
【図１８】本発明の第３実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す図。
【図１９】従来の消音技術の一例について説明図。
【図２０】従来の消音技術の一例について説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、電動機の回転信号について基本波の所定数倍の周波数の高調波を利用することにより、回生音を発生させる振動部に回生音と逆位相の振動を与えることで、回生音の低減を図ろうとするものである。
【００３０】
ここで、本発明の実施の形態の説明に際し、本発明の原理について説明する。駆動源としてエンジン（内燃機関）とモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両において、車両の減速時に行われる回生制動の際に生じる騒音としての回生音の周波数解析結果として得られる波形（グラフの形状）が、電動機から生じる電流波形（または電圧波形）がもつ高調波のうち、基本波の所定数倍の周波数の高調波の周波数解析結果として得られる波形（グラフの形状）に一致するという現象が見出された。本発明は、このような現象に着目してなされたものである。ハイブリッド車両には、電動機として、主に車軸を駆動する駆動力を得るために用いられる駆動用モータジェネレータと、主に発電に用いられる発電用モータジェネレータとの２つのモータジェネレータを備える構成のものがある。これらのモータジェネレータは、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流同期型の構成であり、駆動制御方式としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を採用したものである。このような構成のハイブリッド車両において、次のような現象が見出された。
【００３１】
図１は、上述したような構成のハイブリッド車両で発生する減速時の車内音の音響解析結果の一例を示すグラフである。図１に示すグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸は周波数である。また、図１に示すグラフにおいて、背景の色（明るさ）はパワー（音響パワー）を示し、色が薄い（明るい）ほどパワーが大きく、色が濃い（暗い）ほどパワーが小さい。
【００３２】
図１のグラフに示すように、この例に係るハイブリッド車両では、車両の減速時に、車内において観測される回生音が発生している。図１のグラフにおいて、矢印Ａ１で示した局所的にパワーが大きい線状の部分が、回生音を表す部分である。図１から、回生音の周波数は、時間の経過とともに徐々に低減していることがわかる。具体的には、図１に示す例では、車両が減速を開始すると、その減速開始と同時期に約１．５ＫＨｚの音が発生し、車両の減速（回転数の低減）にともなって音の周波数が約１．５ＫＨｚから６０Ｈｚ程度にまで下がっている。また、図１のグラフから、ここで生じる回生音は、周波数特性でいえば、高調波の無い単一の周波数の波形（＝ＳＩＮ波形）であることもわかる。
【００３３】
この例に係るハイブリッド車両において生じる回生音は、車両の減速時にモータジェネレータにおいて生じる高調波に起因する。特に、図１に示す回生音は、上述したようにハイブリッド車両が備える２つのモータジェネレータのうち、発電用モータジェネレータ（以下「ＭＧ１」とする。）を振動源として生じる。このことは、図２に示すモータジェネレータの電流信号（電流波形）の周波数解析結果により裏付けられる。なお、モータジェネレータにおいて生じる高調波は、モータジェネレータの回転の信号に含まれる基本波の整数倍の周波数をもつ正弦波であるといえる。
【００３４】
図２（ａ）は、ハイブリッド車両の減速時におけるＭＧ１の電流信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）により周波数解析した結果の一例を示す。また、図２（ｂ）は、ハイブリッド車両が備える２つのモータジェネレータのうちの駆動用モータジェネレータ（以下「ＭＧ２」とする。）の、ハイブリッド車両の減速時における電流信号をＦＦＴにより周波数解析した結果の一例を示す。図２（ａ）、（ｂ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は振動の強さ（振動レベル）（ｄＢ）を示す。
【００３５】
図２（ａ）から、ＭＧ１においては、ハイブリッド車両の減速時において多くの高調波が発生していることがわかる。図２（ａ）に示す周波数解析結果において、高調波は針状の局所的なピークとして現れている。図２（ａ）で示す例では、符号ｈ１で示す部分を基本波として、周波数の低い側から順に第２〜７高調波ｈ２〜ｈ７等が存在する。このようにＭＧ１において生じる高調波が、図１に示すような回生音の原因となる。これに対し、図２（ｂ）に示すＭＧ２の周波数解析結果から、ＭＧ２では、ハイブリッド車両の減速時において、ＭＧ１のような回生音の原因となる高調波は発生していないことがわかる。これらの解析結果から、図１に示すような回生音は、ＭＧ１を振動源として生じていることがいえる。
【００３６】
図３は、ＭＧ１の電流信号（電流波形）の解析結果の一例を示す。図３に示すグラフは、図１に示すグラフと同様に、横軸を時間、縦軸を周波数とするものであり、背景の色（明るさ）によりパワー（音響パワー）を示している。また、図３の解析結果は、図１の解析結果と時間軸を共有する。つまり、図１および図３に示す解析結果は、同時に計測されたデータに基づくものである。
【００３７】
図３に示すグラフには、白線で表れる局所的にパワーが大きい山なりの線状の部分が複数存在する。これらの山なりの線状の部分は、上述したようにＭＧ１で発生する高調波を表す。したがって、図３に示す例では、複数の山なりの線状の部分のうち、符号Ｊ１で示す最も周波数が低い線状の部分を基本波として、周波数の低い側から順に第２〜第７高調波Ｊ２〜Ｊ７等が存在する。これらの高調波を表す波形（グラフの形状）は、時間軸（横軸）についてピークの位置を共通とする。なお、図３に示される各高調波に対応する線状の部分の明るさ（鮮明度）は、図２（ａ）のグラフにおける縦軸の値に対応しており、奇数番目（３、５、７番目）の高調波の方が、偶数番目（２、４、６番目）の高調波よりも振動レベルが高く、図３において鮮明に表れている。また、ＭＧ２についてもＭＧ１の場合と同様にして同時に電流波形についての解析を行ったが、その結果には図３に示すような高調波は表れておらず、このことからも、ＭＧ２は回生音の原因ではないといえる。
【００３８】
そして、図１に示す車内音の周波数解析結果としての波形、および図３に示すＭＧ１の高調波の周波数解析結果としての波形から、図３に示す高調波のうち、６番目の高調波、つまり符号Ｊ６で示す第６高調波の周波数が、図１に示す車内音の周波数と完全に一致していることがわかる。つまり、ハイブリッド車両の減速時に生じる回生音の周波数解析結果としての波形と、同じく減速時にＭＧ１で生じる第６高調波の周波数解析結果としての波形とが、互いに一致していることになる。なお、図１に示す周波数の時間的変化と図３に示す周波数の時間的変化とのずれは、図１に示す車内音と図３に示す高調波の計測のタイミングが異なることに起因するものであり、これらを同時に計測した場合、周波数の時間的変化は完全に一致することになる。このように、エンジン、ＭＧ１、およびＭＧ２を備えるハイブリッド車両において、車両の減速時に車内で観測される回生音の波形とＭＧ１で発生する第６高調波の波形とが一致することは、例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流同期型等のモータジェネレータの構成や、例えばＰＷＭ制御等のモータジェネレータの駆動制御方式等に起因すると考えられる。
【００３９】
以上のようにエンジン、ＭＧ１、およびＭＧ２を備えるハイブリッド車両において生じる現象、つまり車両の減速時にＭＧ１で生じる第６高調波の波形が同じく減速時に発生する回生音の波形に一致するという現象が、本発明に係る振動低減の動作原理において用いられる。すなわち、車両の減速時におけるＭＧ１の電流波形信号から、同じく減速時に発生する回生音の波形に一致するｎ番目（ｎ：整数、上述した例ではｎ＝６）の高調波（第ｎ高調波）の周波数成分のみを抽出した信号を取り出し、その信号を利用し、回生音を発生させる振動部に対して第ｎ高調波の逆位相の振動を付与することで、外乱振動の影響を受けることなく安定的に回生音（回生振動）を減衰させることができる。また、第ｎ高調波の逆位相の振動に関しては、回生音を発生させる振動部に対して直接的に逆位相の振動を与える代わりに、逆位相の振動を音波として発生させることで、車内の音響設備を利用して回生音を消音することも可能である。
【００４０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施の形態では、回生音の低減に利用するｎ番目の高調波として、上述したハイブリッド車両の例にならい６番目の高調波（第６高調波）を採用した場合について説明する。ただし、本発明において回生音の低減に利用される高調波は、第６高調波に限定されるものではなく、電動機の構成や電動機を備える車両の構成等により、あらかじめ定めたｎ番目の高調波が適宜利用される。
【００４１】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態に係る振動低減方法は、電磁力により回転力を生み出す電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動により電動機を振動源として生じる回生音を低減するものである。すなわち、本実施形態の振動低減方法において、電磁力により回転力を生み出す電動機は、いわゆる回転電機であり、例えばハイブリッド車両や電気自動車に備えられるモータジェネレータである。特に、上述したようなハイブリッド車両の例においては、２つのモータジェネレータのうちの回生音の振動源であるＭＧ１が、本実施形態に係る振動低減方法における電動機に相当する。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態に係る振動低減方法では、まず、電動機の回転により生じる回転信号を検出することが行われる（Ｓ１０）。電動機の回転信号の検出は、例えば、電流センサまたは電圧センサにより電動機の電流波形または電圧波形を検出することによって行われたり、ロータリエンコーダによりパルス波形を検出することによって行われたりする。ここで検出される電動機の回転信号（以下「電動機回転信号」という。）は、前者のように電流センサ等が用いられる場合、電流波形等の波形信号として検出され、後者のようにロータリエンコーダが用いられる場合、パルス信号として検出される。
【００４３】
次に、検出した電動機回転信号に基づき、第６高調波の高調波信号を生成することが行われる（Ｓ２０）。ここでは、ステップＳ１０において検出された電動機回転信号に基づき、この電動機回転信号の基本波の整数倍の周波数をもつ高調波のうち、あらかじめ定めた所定数倍の周波数の高調波、即ち本実施形態では第６高調波の高調波信号（以下「６倍高調波信号」という。）が生成される。
【００４４】
このステップＳ２０における６倍高調波信号の生成は、適宜公知の手法を用いて行われる。具体的には、ステップＳ１０において電動機回転信号が電流センサによる電流波形等の波形信号として検出される場合、その波形信号がＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御を用いた手法やＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いた手法等により演算処理され、電動機回転信号から６倍高調波信号が検出あるいは生成される。また、ステップＳ１０において電動機回転信号がロータリエンコーダによるパルス信号として検出される場合、そのパルス信号がアドレスカウンタやＲＯＭテーブル等によって周波数制御された後にデジタル信号からアナログ信号に変換され、電動機回転信号から６倍高調波信号が検出あるいは生成される。ここで生成される第６高調波信号は、例えば波形信号の電動機回転信号を基本波とする６倍の周波数のＳＩＮ波の信号となる。
【００４５】
続いて、生成した６倍高調波信号から、６倍高調波信号と位相が逆の逆位相信号を生成することが行われる（Ｓ３０）。つまり、ここでは、ステップＳ２０にて生成された６倍高調波信号について位相が反転され、６倍高調波信号と逆位相の逆位相信号が生成される。ここで生成された逆位相信号は、６倍高調波信号とは逆位相で同振幅の信号となる。
【００４６】
逆位相信号の生成は、例えば、伝達関数を形成するフィルタ係数が固定である固定フィルタが用いられて行われる。すなわち、固定フィルタにおいて、入力された６倍高調波信号が逆位相信号となるようにフィルタ係数があらかじめ設定される。そして、固定フィルタからは、制御信号（加振信号）として逆位相信号が出力される。
【００４７】
次に、生成した逆位相信号に基づき、回生音と逆位相の振動を生成することが行われる（Ｓ４０）。ここでは、ステップＳ３０において生成された逆位相信号に基づき、アクチュエータによる振動の生成、またはスピーカによる振動の生成が行われる。
【００４８】
アクチュエータによる振動の生成が行われる場合は、例えば、回生音を発生させる振動部（以下「回生音発生部」という。）に接触した状態で振動するアクチュエータと、このアクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動回路とを含む構成が用いられる。この場合、上記のとおり固定フィルタによって生成された逆位相信号が、アクチュエータ駆動回路に入力され、アクチュエータ駆動回路は、入力された逆位相信号に基づき、アクチュエータを駆動制御する。アクチュエータは、アクチュエータ駆動回路による制御のもと、回生音と逆位相の振動を生じさせる。ここで、回生音発生部に逆位相の振動を与えるアクチュエータとしては、例えば、磁歪式のアクチュエータ、電磁式のアクチュエータ、圧電素子アクチュエータ、セラミックスアクチュエータ等が適宜用いられる。
【００４９】
また、スピーカによる振動の生成が行われる場合は、上記のとおり固定フィルタによって生成された逆位相信号が適宜アンプ等により増幅され、スピーカから回生音と逆位相の音波として発せられる。つまり、この場合、スピーカから発せられる音波が、回生音と逆位相の振動として生成される。ここで、回生音とは逆位相の音波を発するスピーカとしては、例えばハイブリッド車両において車内に備えられた既存のスピーカが用いられたり、別途専用のスピーカが用いられたりする。
【００５０】
そして、生成した逆位相の振動により、回生音を相殺して低減することが行われる（Ｓ５０）。ここでは、ステップＳ４０にてアクチュエータまたはスピーカによって生成された逆位相の振動によって回生音を打ち消すことで、回生音が低減される。
【００５１】
具体的には、上述したようにアクチュエータによる振動の生成が行われる場合は、アクチュエータは、回生音発生部、例えば振動源となる電動機自体あるいは電動機を支持する支持部材に対して、回生音とは逆位相の振動を与える。これにより、回生音発生部の振動が打ち消され、回生音が低減する。
【００５２】
また、上述したようにスピーカによる振動の生成が行われる場合は、スピーカは、回生音と逆位相の音波を発することで、ハイブリッド車両において車内音として生じる回生音を打ち消す。つまり、この場合、スピーカによって音波として生成された、回生音と逆位相の振動が空気を媒体として回生音に作用し、回生音が消音される。
【００５３】
以上のようにして回生音を低減する本実施形態の振動低減方法によれば、電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動が行われる構成において、電動機を振動源とする振動に対する外乱振動による影響を無くすことができ、振動源の振動に対応した逆位相の信号を安定的に生成することができ、回生音を確実に低減させることができる。
【００５４】
特に、本実施形態の振動低減方法において回生音と逆位相の振動の生成に用いられる電動機の６倍高調波信号は、回生音の振動源となる電動機そのものから生じる信号に基づくものであるため、実際の車両で生じる走行中の車両振動等の外乱振動の影響を受けることがない。このため、本実施形態の振動低減方法によれば、従来技術のように振動センサを用いた方法と比べ、外乱振動の影響を受けることなく、回生音と逆位相の振動を安定的に生成することができる。また、本実施形態の振動低減方法によれば、従来技術のような振動センサが不要であり、また、構造が比較的複雑な適応フィルタによる演算も必要としないことから、回生音を低減するための構成を非常にシンプルな構成で実現することが可能となる。
【００５５】
以上のような本実施形態の振動低減方法を行うための装置構成の一例として、本実施形態に係る振動低減装置について説明する。
【００５６】
図５に示すように、本実施形態に係る振動低減装置１は、電磁力により回転力を生み出す電動機２を発電機として作動させて電力を回収する回生制動により電動機２を振動源として生じる回生音を低減するものである。本実施形態において、電動機２は、上述したようなハイブリッド車両の例における２つのモータジェネレータのうちのＭＧ１に相当する。
【００５７】
また、電動機２は、ハイブリッド車両において、支持部材２ａに支持される。このため、電動機２を振動源として生じる回生音は、主に電動機２の振動が伝わる支持部材２ａの振動音として生じる。つまり、電動機２の振動が支持部材２ａを伝って音波となり回生音が発生する。したがって、本実施形態では、振動源としての電動機２を支持する支持部材２ａが、回生音発生部となる。
【００５８】
本実施形態の振動低減装置１は、上記のとおり回生音発生部となる電動機２の支持部材２ａに対して回生音としての振動と逆位相の振動を与えることにより、振動を相殺して回生音を低減するものである。振動低減装置１は、電流センサ３と、高調波生成部４と、固定フィルタ５と、アクチュエータ駆動回路６と、アクチュエータ７とを備える。
【００５９】
電流センサ３は、電動機２に接続され、電動機２の電流をリアルタイムに検出し、電動機２の回転により生じる回転信号（電動機回転信号）として、電流信号Ｓ１を出力する。電流センサ３から出力される電流信号Ｓ１は、高調波生成部４に入力される。電流信号Ｓ１の基本波の周波数は、電動機２の回転周波数と同じである。電流センサ３が、電動機回転信号を検出する回転検出部として機能する。電流センサ３は、高調波生成部４に接続され、電流センサ３による検出信号である電流信号Ｓ１は、高調波生成部４に入力される。また、電流センサ３は、ハイブリッド車両において電動機２を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）８に接続され、電流センサ３による検出信号は、ハイブリッド車両の制御にも用いられる。
【００６０】
電流センサ３としては、例えば、本実施形態の振動低減装置１が適用されるハイブリッド車両が備える既存の電流センサを用いることができる。また、回転検出部としては、電動機２の電圧をリアルタイムに検出する電圧センサが用いられてもよい。この場合、電動機回転信号として電圧信号が検出されることになる。この場合は、ハイブリッド車両が備える既存の電圧センサを用いることができる。
【００６１】
高調波生成部４は、電流センサ３により検出された電流信号Ｓ１に基づき、電流信号Ｓ１の基本波の整数倍の周波数をもつ高調波のうち、あらかじめ定めた所定倍数の周波数の高調波の高調波信号である６倍高調波信号Ｓ３を生成する。本実施形態では、電流センサ３により検出される電動機回転信号は、電動機２の電流信号Ｓ１である。このため、高調波生成部４は、電流信号Ｓ１に基づき、この電流信号Ｓ１の基本波の６倍の周波数の６倍高調波信号Ｓ３を生成し、出力する。具体的には、高調波生成部４は、ハイブリッド車両における回生制動の際、つまり電動機２（ＭＧ１）の減速時において６倍高調波信号Ｓ３を生成する。高調波生成部４は、固定フィルタ５に接続され、高調波生成部４において生成された６倍高調波信号Ｓ３は、固定フィルタ５に入力される、
【００６２】
高調波生成部４の具体的な構成例について、図６から図８を用いて説明する。図６は、高調波生成部４の構成の一例を示す。図６に示す構成では、高調波生成部４は、ＰＬＬ制御を用いたフィードバック制御により、６倍高調波信号Ｓ３を生成する。
【００６３】
図６に示すように、この構成例では、高調波生成部４は、ゼロクロス検出部１１と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１２と、１／６カウンタ１３と、位相比較部１４と、ＰＬＬ制御部１５とを有する。高調波生成部４は、ゼロクロス検出部１１において、電流センサ３による検出信号としての電流信号Ｓ１の入力を受ける。
【００６４】
ゼロクロス検出部１１は、電流信号Ｓ１のゼロクロス点を検出するとともに、互いに隣接するゼロクロス点間の極性に応じた２値の信号（例えば、Ｈ、Ｌの２値）からなる矩形波信号Ｓ２を生成し、出力する。すなわち、電流センサ３から高調波生成部４に入力される正弦波状の電流信号Ｓ１が、ゼロクロス検出部１１により、電流信号Ｓ１の山部分をＨ、谷部分をＬとした矩形波信号Ｓ２に変換される。
【００６５】
ＶＣＯ１２は、電圧（制御電圧）に応じた周波数の交流信号を出力する発振器（発振回路）である。ＶＣＯ１２においては、印加される制御電圧ＶＶＣＯが変化すると、ダイオードの静電容量が変化し、発振周波数が変化する。ＶＣＯ１２は、出力信号として例えばＳｉｎ波を発生させる。ＶＣＯ１２は、ＰＬＬ制御部１５から出力される制御電圧ＶＶＣＯの入力を受ける。したがって、ＶＣＯ１２は、ＰＬＬ制御部１５からの制御電圧ＶＶＣＯに応じてダイオードの静電容量を変化させる。
【００６６】
１／６カウンタ１３は、ＶＣＯ１２から出力される交流信号の入力を受け、その交流信号の周波数を変換する。１／６カウンタ１３は、ＶＣＯ１２から入力された交流信号の周波数を分周して１／６の周波数の矩形波信号を出力する。したがって、ＶＣＯ１２から出力される交流信号の周波数をｆ１とした場合、１／６カウンタ１３から出力される矩形波信号の周波数はｆ１／６となる。
【００６７】
位相比較部１４は、入力された２つの矩形波信号の位相差を、その位相差に応じた電圧に変換して出力する回路である。位相比較部１４には、ゼロクロス検出部１１から出力される矩形波信号Ｓ２と、１／６カウンタ１３から出力される矩形波信号とが入力される。したがって、位相比較部１４は、ゼロクロス検出部１１が出力する矩形波信号Ｓ２と、１／６カウンタ１３が出力するｆ１／６の周波数の矩形波信号との２つの信号の位相を比較し、これらの位相差に応じた電圧信号を出力する。したがって、２つの信号の位相が一致すれば位相比較部１４の出力はゼロになる。
【００６８】
ＰＬＬ制御部１５は、ゼロクロス検出部１１から出力されて位相比較部１４に入力される矩形波信号Ｓ２と、１／６カウンタ１３から出力されて位相比較部１４に入力される矩形波信号との位相を同期させるように、ＶＣＯ１２に対して出力する制御電圧ＶＶＣＯを生成するための電子回路である。つまり、ＰＬＬ制御部１５は、位相比較部１４から出力される電圧信号が０になるように、制御電圧ＶＶＣＯの値を制御する。
【００６９】
以上のような構成を備える高調波生成部４においては、ＶＣＯ１２から出力される周波数ｆ１の交流信号が、高調波生成部４に入力される電流センサ３からの電流信号Ｓ１に対する６倍高調波信号Ｓ３として出力される。すなわち、電流センサ３から高調波生成部４に入力される電流信号Ｓ１の周波数をｆ０とした場合、ゼロクロス検出部１１から出力される矩形波信号Ｓ２の周波数もｆ０となる。そして、ＰＬＬ制御部１５によれば、位相比較部１４において矩形波信号Ｓ２の周波数（ｆ０）が１／６カウンタ１３から出力される矩形波信号の周波数（ｆ１／６）と一致するようなフィードバック制御が行われるため、結果として２つの信号の位相が一致してｆ１＝６ｆ０となる。したがって、周波数ｆ１のＶＣＯ１２からの出力信号は、電流センサ３からの入力信号である周波数ｆ０の電流信号Ｓ１に対する６倍高調波信号Ｓ３となり、この６倍高調波信号Ｓ３が、高調波生成部４からの出力信号となる。
【００７０】
なお、図６に示す構成において、高調波生成部４に入力される信号は、電動機２の印加電圧を検出することで生成されたリアルタイムの電圧信号であってもよい。この場合、振動低減装置１において、電流センサ３の代わりに電圧センサが備えられ、ゼロクロス検出部１１に入力される信号が、電圧センサによって検出される正弦波状の電圧信号となる。
【００７１】
図７に、図６に示すような高調波生成部４の構成によってＰＬＬ制御を用いて生成した６倍高調波信号Ｓ３の波形の一例を示す。図７の上段は、電流センサ３による検出信号である電流信号Ｓ１である。これに対し、図７の下段が、電流信号Ｓ１を基本波としてＰＬＬ制御を用いて生成した６倍高調波信号Ｓ３である。図７に示す波形からわかるように、図６に示すようなＰＬＬ制御を用いた高調波生成部４の構成によれば、ノイズを多く含む電流信号Ｓ１から、ノイズが極めて少ない正弦波状の６倍高調波信号Ｓ３を生成することができる。
【００７２】
図８は、高調波生成部４の構成の他の例を示す。図８に示す構成では、高調波生成部４は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）および逆ＦＦＴを用いた制御により、６倍高調波信号Ｓ３を生成する。
【００７３】
図８に示すように、この構成例では、高調波生成部４は、ＦＦＴ演算部２１と、ＢＩＮ選択部２２と、逆ＦＦＴ演算部２３と、位相調整部２４とを有する。高調波生成部４は、ＦＦＴ演算部２１および位相調整部２４において、電流センサ３による検出信号としての電流信号Ｓ１の入力を受ける。
【００７４】
ＦＦＴ演算部２１は、入力された電流信号Ｓ１に高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ計算）を施すための回路構成である。ＦＦＴ演算部２１は、入力された電流信号Ｓ１にＦＦＴ計算を実行することで、周波数スペクトル信号を生成し出力する。ＦＦＴ演算部２１によるＦＦＴ計算は、電流信号Ｓ１の周波数（ｆ０）を基本周波数とするサンプリング周期Ｔで行われる。
【００７５】
図８に示すように、ＦＦＴ演算部２１による高速フーリエ変換処理によって得られる周波数スペクトル２１Ｓは、基本周波数（１／Ｔ）とその整数倍の周波数（２／Ｔ、３／Ｔ、４／Ｔ、・・・）のスペクトルであり、各周波数に対応するＢＩＮｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）を表す。各ＢＩＮｉは、１番目のＢＩＮ１の周波数を基本周波数とする高調波にそれぞれ対応する。なお、ＢＩＮｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）は、周波数スペクトル２１Ｓにおいて基本周波数ごとに等間隔で並ぶ複数の所定の幅を持った成分である。ＦＦＴ演算部２１は、ＦＦＴ計算によって得た周波数スペクトル２１Ｓについての周波数スペクトル信号Ｓ４を出力する。
【００７６】
ＢＩＮ選択部２２は、ＦＦＴ演算部２１から出力された周波数スペクトル信号Ｓ４の入力を受け、その周波数スペクトル信号Ｓ４から６番目のＢＩＮ６を選択するための回路構成である。すなわち、上述したようにＦＦＴ演算部２１において得られる周波数スペクトル２１Ｓには、基本周波数とその整数倍の周波数に対応するＢＩＮｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）が含まれ、これらのうち、６番目のＢＩＮ６、つまり第６高調波に対応する成分のみが、ＢＩＮ選択部２２により選択される。言い換えると、ＢＩＮ選択部２２は、周波数スペクトル信号Ｓ４に含まれる複数のＢＩＮｉのうちの６番目の成分であるＢＩＮ６以外の信号をカットし、６番目のＢＩＮ６の信号のみを抽出して出力する。
【００７７】
逆ＦＦＴ演算部２３は、ＢＩＮ選択部２２から出力された６番目のＢＩＮ６の信号の入力を受け、この入力信号に逆ＦＦＴ計算を施すための回路構成である。逆ＦＦＴ演算部２３は、入力されたＢＩＮ６の信号を逆ＦＦＴ変換し、ＢＩＮ６の信号を交流信号へと戻し、第６高調波と同じ周波数の交流信号Ｓ５を出力する。
【００７８】
位相調整部２４は、ＦＦＴ演算部２１に対する入力信号と同じ信号、つまり電流信号Ｓ１を基準とし、逆ＦＦＴ演算部２３が出力する第６高調波と同じ周波数の交流信号の位相を調整するための回路構成である。すなわち、位相調整部２４は、逆ＦＦＴ演算部２３から出力される交流信号Ｓ５の位相が電流信号Ｓ１の位相に合うように、逆ＦＦＴ演算部２３からの交流信号Ｓ５の位相を調整して、調整後の信号を出力する。したがって、位相調整部２４には、電流センサ３から高調波生成部４に入力される電流信号Ｓ１と、逆ＦＦＴ演算部２３が出力する第６高調波と同じ周波数の交流信号Ｓ５とが入力される。位相調整部２４は、例えば交流信号Ｓ５のゼロクロス点を検出すること等によって位相の調整を行う。
【００７９】
以上のような構成により、位相調整部２４から出力される交流信号が、高調波生成部４に入力される電流信号Ｓ１に対する６倍高調波信号Ｓ３として出力される。すなわち、逆ＦＦＴ演算部２３から出力される交流信号Ｓ５は第６高調波と同じ周波数の交流信号であって、その信号の位相を電流信号Ｓ１に合わせた信号が、６倍高調波信号Ｓ３として出力される。
【００８０】
なお、図８に示す構成においても、図６に示す構成の場合と同様に、高調波生成部４に入力される信号は、リアルタイムの電圧信号であってもよい。この場合、振動低減装置１において、電流センサ３の代わりに電圧センサが備えられ、ＦＦＴ演算部２１および位相調整部２４に入力される信号が、電圧センサによって検出される正弦波状の電圧信号となる。
【００８１】
以上のように例示した構成を備える高調波生成部４により、６倍高調波信号Ｓ３が生成される。なお、本実施形態では、高調波生成部４において、電動機回転信号としての電流信号Ｓ１の基本波の整数倍の周波数をもつ高調波のうち、あらかじめ定めた所定数倍の周波数の高調波の信号として、６倍高調波信号Ｓ３が生成されているが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明において回生音の低減に利用される高調波、つまり高調波生成部４において生成される高調波は、第６高調波に限定されるものではなく、電動機の構成や電動機を備える車両の構成等により、あらかじめ定めた所定数倍（ｎ倍）の周波数の高調波（第ｎ高調波）が適宜利用される。
【００８２】
例えば、図６に示す構成において第ｎ高調波が生成される場合は、１／６カウンタ１３の代わりに、ＶＣＯ１２から入力された交流信号の周波数を１／ｎとする１／ｎカウンタが用いられる。また、図８に示す構成において第ｎ高調波が生成される場合は、ＢＩＮ選択部２２として、ＦＦＴ演算部２１によって得られた周波数スペクトル信号Ｓ４からｎ番目のＢＩＮｎを選択する構成が採用される。
【００８３】
また、電流センサ３により得られた電流信号から６倍高調波信号等の高調波信号を生成するための技術に関し、上述したような方法および高調波生成部４の構成は例示であり、高調波信号を生成するための技術としては適宜他の方法や構成を採用してもよい。例えば、マイクロコンピュータ等を用いて、上述したように電流センサ３から高調波生成部４に入力される電流信号からゼロクロス点を検出して矩形波信号を生成し、その矩形波信号についてパルス幅（１周期の時間）を計測し、その１周期の時間に基づいて周波数を算出し、その周波数を所定数倍（ｎ倍）することにより、高調波信号を生成することもできる。
【００８４】
固定フィルタ５は、高調波生成部４が生成した６倍高調波信号Ｓ３の入力を受け、入力された６倍高調波信号Ｓ３と位相が逆の逆位相信号、即ち加振信号を生成し、出力する。つまり、固定フィルタ５は、高調波生成部４により生成された６倍高調波信号Ｓ３に基づき、その６倍高調波信号Ｓ３の位相を反転させ、６倍高調波信号Ｓ３とは逆位相で同振幅の信号である加振信号を生成する。
【００８５】
固定フィルタ５において伝達関数を形成するフィルタ係数は固定であり、その固定のフィルタ係数が、入力された６倍高調波信号Ｓ３が逆位相信号となるようにあらかじめ設定されている。固定フィルタ５から出力される逆位相信号が、アクチュエータ駆動回路６の制御信号となる。このように、本実施形態の振動低減装置１においては、固定フィルタ５が、高調波生成部４により生成された６倍高調波信号Ｓ３の位相が逆の逆位相信号を生成する逆位相信号生成部として機能する。
【００８６】
アクチュエータ駆動回路６は、固定フィルタ５により生成された逆位相信号に基づき、アクチュエータ７を駆動制御する。つまり、アクチュエータ駆動回路６は、固定フィルタ５から入力された逆位相信号に基づいてアクチュエータ７の駆動信号を生成し、その駆動信号をアクチュエータ７に送信する。本実施形態の振動低減装置１は、アクチュエータ７として、磁歪式のアクチュエータ（超磁歪アクチュエータ）を備える。このため、アクチュエータ駆動回路６は、磁歪式のアクチュエータを駆動制御するための駆動信号を生成して出力する。
【００８７】
ここで、アクチュエータ７の構成について、図９を用いて説明する。図９に示すように、磁歪式のアクチュエータ７は、棒状の磁歪素子である超磁歪材３１と、超磁歪材３１の周囲に設けられるコイル３２とを有する。
【００８８】
超磁歪材３１を構成する超磁歪材料は、一般に希土類元素と鉄との合金であり、磁場が印加されることにより伸長・収縮等といった外形寸法の変化を生じさせる。超磁歪材料の歪み量は、例えばニッケル（Ｎｉ）や鉄（Ｆｅ）やコバルト（Ｃｏ）等の合金である一般的な磁歪材料の歪み量と比べて１０００〜１００００倍程度にもなる。超磁歪材３１を構成する超磁歪材料としては、常温で超磁歪を示す材料が用いられる。
【００８９】
本実施形態のアクチュエータ７では、棒状の超磁歪材３１は、コイル３２により発生する磁場の変化によって長さを変化させて伸縮する（矢印Ｃ１参照）。超磁歪材３１は、所定の支持部材３３に支持された状態で設けられる。
【００９０】
コイル３２は、超磁歪材３１に磁場を印加するための構成である。コイル３２は、例えば、超磁歪材３１が挿入されるパイプ状の磁性部材に巻きつけられることにより、超磁歪材３１の周囲に設けられる。コイル３２には、図示せぬリード線を介してアクチュエータ駆動回路６に接続され、リード線を介してアクチュエータ駆動回路６から駆動電圧の印加を受けて超磁歪材３１に印加される磁場を発生させる。
【００９１】
このような構成において、アクチュエータ駆動回路６からコイル３２に駆動電圧が印加されることで、超磁歪材３１の周りの磁場が変化し、超磁歪材３１が伸縮する。この超磁歪材３１の伸縮動作が、回生音を打ち消すための振動、つまり回生音と逆位相の振動として支持部材２ａに伝達される。
【００９２】
したがって、アクチュエータ７は、支持部材２ａに対して、超磁歪材３１の伸縮動作が振動として伝達されるように設けられる。具体的には、図５に示すように、アクチュエータ７は、超磁歪材３１の伸縮動作にともなって変位して振動する作用端７ａを支持部材２ａに接触させた状態で設けられる。アクチュエータ７の作用端７ａは、例えば、棒状の超磁歪材３１の端部であったり、超磁歪材３１の伸縮にともなって振動する、超磁歪材３１とは別部材の可動子であったりする。以上のような磁歪式のアクチュエータ７により、回生音を発生させる振動部である支持部材２ａに、回生音を生じさせる支持部材２ａの振動と逆位相の振動が付与される。
【００９３】
このようなアクチュエータ７を駆動させるアクチュエータ駆動回路６は、アクチュエータ７に、駆動信号として、超磁歪材３１を伸縮させる磁場を変化させるためにコイル３２に印加する電圧信号（駆動電圧）を供給する。アクチュエータ駆動回路６は、固定フィルタ５により生成された逆位相信号に基づいて、アクチュエータ７のコイル３２に印加するための電圧信号を生成し、出力する。アクチュエータ駆動回路６は、固定フィルタ５から入力された逆位相信号を増幅させる増幅器等の回路構成を含み、パワーアンプとしての機能を有する。そして、アクチュエータ７は、アクチュエータ駆動回路６から入力された信号に応じた振動として、６倍高調波信号と逆位相の振動を発生させる。
【００９４】
以上のように、本実施形態の振動低減装置１においては、固定フィルタ５からの入力信号（逆位相信号）によってアクチュエータ７を駆動するアクチュエータ駆動回路６と、支持部材２ａに接触した状態で振動するアクチュエータ７とを含む構成が、固定フィルタ５により生成された逆位相信号に基づき、電動機２を振動源とする支持部材２ａの振動による回生音と逆位相の振動を生成する振動生成部として機能する。すなわち、この振動生成部は、回生音発生部である支持部材２ａに接触した状態で振動する磁歪式のアクチュエータ７と、固定フィルタ５により生成された信号（逆位相信号）に基づき、磁歪式のアクチュエータ７を駆動させるアクチュエータ駆動回路６とを有する。
【００９５】
そして、本実施形態の振動低減装置１は、アクチュエータ駆動回路６およびアクチュエータ７を含む構成により生成した振動を用いて、回生音を相殺して低減する。つまり、アクチュエータ７が支持部材２ａに振動を与えて電動機２を振動源とする支持部材２ａの振動を相殺し、回生音を低減する。すなわち、上述したような構成を備える振動低減装置１は、回生音の振動源である電動機２の電流を電流センサ３によって検出し、その電流信号から、高調波生成部４によって、周波数解析結果において回生音の波形（周波数）に一致する６倍高調波信号を生成し、その６倍高調波信号を固定フィルタ５によって逆位相とし、その逆位相の信号に基づき、アクチュエータ駆動回路６によって磁歪式のアクチュエータ７を振動させる。
【００９６】
このようにして得られた振動は、電動機２を振動源とする支持部材２ａの振動と逆位相の振動となり、支持部材２ａに付与される。これにより、図５に示すように、電動機２を振動源とする支持部材２ａの振動Ｖ１（矢印ｖ１参照）は、アクチュエータ７により付与される逆位相の振動Ｖ２（矢印ｖ２参照）により相殺される。結果として、電動機２の支持部材２ａの振動として生じる回生音が低減される。
【００９７】
（変形例１）
本実施形態の振動低減装置１の変形例について、図１０および図１１を用いて説明する。この変形例の振動低減装置１Ａは、電動機２の回転により生じる回転信号の検出を、ロータリエンコーダによりパルス波形を検出することによって行う。このため、図１０に示すように、振動低減装置１Ａは、電動機２の回転により生じる回転信号を検出する回転検出部として、電動機２の回転についてパルス波形を検出するロータリエンコーダ４１を備える。
【００９８】
ロータリエンコーダ４１は、例えば、光源と、光源からの光を受ける受光素子と、電動機２の回転にともなって光源からの光を通過させたり遮蔽したりするためのスリット部材とを有し、電動機２の回転に応じたパルス信号を出力する。つまり、ロータリエンコーダ４１からは、電動機回転信号として、パルス信号が出力され、このパルス信号が、高調波生成部４Ａに入力される。ロータリエンコーダ４１としては、例えば電動機２が１回転することで１００〜２００パルスの信号を出力するような分解能のものが用いられる。
【００９９】
この変形例における高調波生成部４Ａは、例えば、図１１に示すように、アドレスカウンタ４２と、ＲＯＭテーブル４３と、ＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）４４とを有する。高調波生成部４Ａは、アドレスカウンタ４２において、ロータリエンコーダ４１からのパルス信号の入力を受ける。
【０１００】
ロータリエンコーダ４１は、アドレスカウンタ４２を介してＲＯＭテーブル４３に接続される。アドレスカウンタ４２は、ＲＯＭテーブル４３のアドレスを指定する。ＲＯＭテーブル４３は、指定されたアドレスのデータを、所定の速度で読み出し、出力する。ＲＯＭテーブル４３には、ロータリエンコーダ４１が出力する電動機２の１周期分のパルス信号に対して、６周期の交流信号が得られるようなデータがあらかじめ記憶されている。例えばロータリエンコーダ４１が電動機２の１回転で１００パルスの信号を出力する場合、ＲＯＭテーブル４３には、１００個のアドレスに基本波の６周期分の波形の各位置に対応するデータが格納されている。
【０１０１】
このため、ＲＯＭテーブル４３は、電動機２が１回転することによって得られるロータリエンコーダ４１のパルス信号が入力されると、基本波の６周期分の波形に相当する信号を出力する。換言すると、電動機２が１回転することによって得られるロータリエンコーダ４１のパルス信号により、ＲＯＭテーブル４３からは電動機２の回転周波数の６倍の周波数の信号がデジタル信号として出力される。
【０１０２】
そして、ＲＯＭテーブル４３から出力されるデジタル信号が、ＤＡＣ４４によってアナログ信号に変換され、６倍高調波信号として出力される。
【０１０３】
この変形例の構成においては、電動機２の回転にともなって、ＲＯＭテーブル４３により自動的に基本波の６倍の周波数をもつ信号が自動的に生成される。この変形例のように、ロータリエンコーダを用いた手法によっても、電動機２の回転により生じる電動機回転信号から、６倍高調波信号を生成することができる。
【０１０４】
この変形例によれば、図６や図８に示すような構成と比べて、電動機回転信号に基づく６倍高調波信号の生成を、比較的簡単な制御・構成によって行うことができるため、コストダウンを図ることができる。また、この変形例は、ハイブリッド車両において既存のロータリエンコーダを利用することもできるので、このような点からもコスト的に有利である。
【０１０５】
（変形例２）
本実施形態の振動低減装置１の他の変形例について、図１２を用いて説明する。この変形例の振動低減装置１Ｂは、回生音と逆位相の振動を生成する振動生成部として、スピーカを用いて振動の生成を行う構成を備える。このため、図１２に示すように、振動低減装置１Ｂは、回生音と逆位相の振動を生成する振動生成部として、スピーカ１７と、このスピーカ１７を制御するスピーカ制御回路１６とを有する。
【０１０６】
スピーカ制御回路１６は、固定フィルタ５により生成された逆位相信号に基づいて、スピーカ１７を駆動させる制御信号を生成し、出力する。スピーカ制御回路１６は、例えば、固定フィルタ５から入力された信号（逆位相信号）を増幅させる増幅器等の回路構成を含み、パワーアンプとしての機能を有する。そして、スピーカ１７は、スピーカ制御回路１６から入力された信号に応じた振動として、６倍高調波信号Ｓ３と逆位相の音波を発生させる。
【０１０７】
このようにして得られた音波は、電動機２を振動源として支持部材２ａから発生する回生音と逆位相の音となり、空気を介して支持部材２ａに向けて伝播される。これにより、図１２に示すように、電動機２を振動源とする支持部材２ａの振動Ｖ１（矢印ｖ１参照）により発生する回生音は、スピーカ１７により付与される逆位相の音Ｖ３（符号ｖ３参照）により相殺される。結果として、電動機２の支持部材２ａの振動として生じる回生音が低減される。
【０１０８】
この変形例のように、アクチュエータの代わりにスピーカを用いた手法によっても、回生音と逆位相の音を生成して回生音を低減することができる。なお、回生音とは逆位相の音を発するスピーカ１７としては、例えばハイブリッド車両において車内に備えられた既存のスピーカが用いられたり、別途専用のスピーカが用いられたりする。
【０１０９】
以上のような変形例を含む本実施形態の振動低減装置１、１Ａ、１Ｂによれば、電動機２を発電機として作動させて電力を回収する回生制動が行われる構成において、電動機２を振動源とする振動に対する外乱振動による影響を無くすことができ、つまり、電動機２以外の振動源の影響を受けることなく、振動源である電動機２の振動に対応した逆位相の信号を安定的に生成することができ、回生音を確実に低減させることができる。
【０１１０】
特に、本実施形態の振動低減装置において回生音と逆位相の振動の生成に用いられる電動機２の６倍高調波信号は、電流センサ３やロータリエンコーダ４１等によって得られる、回生音の振動源となる電動機２そのものから生じる信号に基づくものであるため、実際の車両で生じる走行中の車両振動等の外乱振動の影響を受けることがない。このため、本実施形態の振動低減装置によれば、従来技術のように振動センサを有する構成と比べ、外乱振動の影響を受けることなく、回生音と逆位相の振動を安定的に生成することができる。また、本実施形態の振動低減装置によれば、従来技術のような振動センサが不要であり、また、固定フィルタ５等と比較して構造が複雑な適応フィルタによる演算を必要としないことから、回生音を低減するための構成を非常にシンプルな構成で実現することが可能となる。
【０１１１】
また、本実施形態の振動低減装置において、回生音発生部である支持部材２ａに逆位相の振動を付与するためのアクチュエータとして、磁歪式のアクチュエータ７を採用することにより、例えばハイブリッド車両等の自動車内における高温の環境や振動が多い環境等においても、環境による影響を少なくすることができ、安定的に振動を生成することが可能となる。この点、例えばセラミックスアクチュエータの場合、自動車内等の高温（例えば１００℃以上）の環境では安定的な動作を得ることが難しく、また車両の振動によって破損する可能性があるが、磁歪式のアクチュエータ７によれば、高温環境や振動に対して比較的強いため、自動車内においても安定的な動作を得ることができる。また、磁歪式のアクチュエータ７によれば、小電力で大出力が得られることから、効率的に振動を生成することが可能となる。
【０１１２】
このように、自動車等の高温で振動が多い環境において用いられる振動低減装置においては、回生音発生部に対して振動を付与するアクチュエータとして、磁歪式のアクチュエータが適している。ただし、アクチュエータとしては、磁歪式のものに限定されず、例えば、電磁式のアクチュエータ、圧電素子アクチュエータ、セラミックスアクチュエータ等が適宜用いられる。
【０１１３】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と共通する内容や構成等については適宜説明を省略する。本実施形態に係る振動低減方法は、上述したような第１実施形態の振動低減方法において、回生音発生部（支持部材２ａ）から生じる振動をマイクロフォンや加速度センサ等の振動センサによって検出し、その検出信号に基づき、適応フィルタを用いて、アクチュエータ等による逆位相の振動を生成するに際してフィードバック制御を行うものである。ここで、適応フィルタとは、信号処理過程に応じてシステムの特性を変化させる機能を備えたフィルタのことである。
【０１１４】
すなわち、本実施形態の振動低減方法は、エラーマイクとして機能する振動センサを用い、逆位相信号の生成に際し、６倍高調波信号に基づいてアクチュエータ駆動回路等への制御信号（加振信号）を生成するフィルタとして適応フィルタを採用し、その適応フィルタにおいて、振動センサの検出信号に基づいてフィルタ係数を逐次更新し、その更新後のフィルタ係数に基づき、逆位相信号を生成するものである。これにより、回生音が生じる状況において環境雑音の影響を除去することができ、温度や湿度等の環境、あるいは電動機の特性や振動を付与するためのアクチュエータの特性の経時変化等によって変化する回生音の変化に応じて、回生音発生部に付与する逆位相の振動を生成することができ、より効果的な回生音の低減を図ることが可能となる。
【０１１５】
本実施形態の振動低減方法について具体的に説明する。本実施形態の振動低減方法においては、まず、回生音発生部の振動が検出されて振動信号が生成される。回生音発生部の振動の検出は、エラーマイクとしての振動センサにより行われる。振動センサは、回生音発生部からある程度離れた位置に設けられ、誤差信号として、主に回生音発生部から発せられる振動音を検出して振動信号を生成し、出力する。つまり、振動センサにより検出される振動音には、回生音と回生音以外の雑音が含まれる。振動センサとしては、例えば、加速度センサやマイクロフォンや圧電素子等が用いられる。
【０１１６】
また、振動センサによって検出された回生音発生部の振動についての振動信号から、６倍高調波の周波数（基本波の６倍の周波数）と一致する周波数の信号が抽出される。こうした信号の抽出には、例えばトラッキングフィルタが用いられる。トラッキングフィルタは、通過させる信号の周波数を可変とするバンドパスフィルタである。つまり、トラッキングフィルタにより、振動センサから出力される振動信号のうち、６倍高調波の周波数と一致する周波数の信号のみを通過させることにより、信号が抽出される。トラッキングフィルタとしては、例えば、IIR（Infinite Impulse Response：無限インパルス応答）型のフィルタが用いられる。
【０１１７】
そして、トラッキングフィルタによって抽出した６倍高調波の周波数と一致する周波数の信号が最小となるように、逆位相信号を生成するための６倍高調波信号が適応フィルタにより制御される。すなわち、振動センサによる検出信号である振動信号から抽出した信号が最小となるように、その抽出信号が適応フィルタを含むフィルタ部に入力されてフィルタ係数の更新（修正）に反映されることで、適応フィルタにより生成される加振信号、つまり逆位相信号についてフィードバック制御が行われる。
【０１１８】
以上のように、振動センサによる検出信号を用いて適応フィルタにより逆位相信号（加振信号）を生成する本実施形態の振動低減方法によれば、振動センサによる検出信号に対して第６高調波と同じ周波数を通過させるトラッキングフィルタによる処理を施すことで、正確な誤差検知が可能となり、環境雑音の影響をほとんど受けずに安定して逆位相信号を生成することができる。これにより、周囲の環境の変化等によらずに安定して回生音を低減することができる。また、本実施形態の振動低減方法によれば、適応フィルタを用いたフィードバック制御において、フィルタ係数の調整により、ハウリングを容易に抑えることができる。
【０１１９】
本実施形態の振動低減方法により車内音（回生音）を消音するシミュレーションについて説明する。図１３に示すように、このシミュレーションは、ハイブリッド車両においてマイクロフォン５１により検出される車内音と、電流センサによって検出される電動機（ＭＧ１）の電流を測定し、これらの実測波形に基づいて、上述したようなトラッキングフィルタや適応フィルタを用いた信号処理について行ったものである。
【０１２０】
電流センサが出力する電流信号は、上述したようにＰＬＬ制御を用いた６倍高調波生成部５２に入力される。６倍高調波生成部５２は、入力された電流信号に基づいて６倍高調波信号を生成する。６倍高調波生成部５２で生成された６倍高調波信号は、ＬＭＳの適応アルゴリズムを用いた適応フィルタ部５３に入力される。一方、マイクロフォン５１による車内音の検出信号は、電流センサによる電流信号の６倍高調波と同じ周波数の信号を通過させるように設定されたトラッキングフィルタ５４によりフィルタ処理され、適応フィルタ部５３に入力される。
【０１２１】
適応フィルタ部５３は、６倍高調波生成部５２から入力される６倍高調波信号をリファレンス信号としながら、トラッキングフィルタ５４からの入力信号に基づいてフィルタ係数を逐次更新し、リファレンス信号とは逆位相の信号を出力する。このように適応フィルタ部５３から出力される逆位相の信号が、マイクロフォン５１により検出される車内音を打ち消すための信号として用いられる。このような車内音の消音効果を、シミュレートした。
【０１２２】
図１４に、このシミュレーションによる結果を示す。図１４（ａ）は、マイクロフォン５１による検出データに基づく車内音の音響解析結果を示すグラフである。グラフの横軸は時間、縦軸は周波数であり、グラフの背景の色（明るさ）はパワー（音響パワー）を示している。図１４（ａ）は、図１に示すグラフと同様にハイブリッド車両の減速時に車内において観測される車内音の音響解析結果である。また、図１４（ｂ）は、同図（ａ）に示す車内音に対して上述したような構成で生成した逆位相の信号を付与した場合の音響解析結果を示すグラフである。
【０１２３】
図１４（ａ）に示すグラフでは、符号Ｋ１で示すように、局所的にパワーが大きい山なりの線状の部分が表れている。この線状の部分が、回生音を表している。これに対し、図１４（ｂ）に示すグラフでは、同図（ａ）で回生音を表す線状の部分が消えている。すなわち、図１３に示すような本実施形態の振動低減方法を採用した構成によれば、回生音を打ち消すための逆位相の信号が、図１４（ａ）に示す回生音を表す線状の部分に沿うように、つまり経時的な回生音の周波数の変化に追随するように回生音と同様に周波数を変化させ確実に回生音を消音させる信号として生成される。以上のようなシミュレーション結果から、本実施形態の振動低減方法は車内音の中の回生音を低減するうえ非常に有効であることが確認できた。
【０１２４】
以上のような本実施形態の振動低減方法を行うための装置構成の一例として、本実施形態に係る振動低減装置について説明する。
【０１２５】
図１５に示すように、本実施形態に係る振動低減装置６１は、第１実施形態の振動低減装置１が備える構成において、振動センサ６２と、トラッキングフィルタ６３と、周期検出部６４とをさらに備え、固定フィルタ５の代わりに、ＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタ６６を有するＬＭＳ適応フィルタ（Adaptive Filter）部６５を備える。
【０１２６】
振動センサ６２は、回生音発生部の振動を検出する振動検出部としての構成であり、エラーマイクとして機能する。振動センサ６２は、回生音発生部である支持部材２ａからある程度離れた位置に設けられ、誤差信号として、主に支持部材２ａから発せられる振動音を検出して振動信号を生成し、出力する。ここで、振動センサ６２によって検出される振動を発生させる回生音発生部には、電動機２の一部も含まれる。また、振動センサ６２により検出される振動音には、回生音と回生音以外の雑音が含まれる。振動センサ６２としては、例えば、加速度センサやマイクロフォンや圧電素子等が用いられる。
【０１２７】
振動センサ６２から出力される振動信号は、トラッキングフィルタ６３に入力される。具体的には、振動センサ６２の振動信号は、アンプおよびＡ／Ｄコンバータを介してデジタル信号としてトラッキングフィルタ６３に入力される。
【０１２８】
トラッキングフィルタ６３は、振動センサ６２から入力された振動信号のうち、６倍高調波の周波数と一致する周波数の信号のみを通過させる。すなわち、トラッキングフィルタ６３は、振動センサ６２により生成された振動信号から、所定数倍の周波数、本実施形態の場合基本波の６倍の周波数と一致する周波数の信号を抽出する信号抽出部として機能する。トラッキングフィルタ６３としては、例えば、２次のIIR型のフィルタが用いられる。
【０１２９】
周期検出部６４は、高調波生成部４により生成された６倍高調波信号Ｓ３の入力を受け、この６倍高調波信号Ｓ３の周期を検出し、その周期に対応する信号を出力する。周期検出部６４は、例えば、６倍高調波信号Ｓ３を矩形波信号に変換し、その矩形波信号のゼロクロス点間の時間、つまり矩形波信号におけるパルス幅（１周期の時間）を計測することで、６倍高調波信号Ｓ３の周期を検出する。このため、周期検出部６４は、矩形波信号を生成する機能を有するとともに、ゼロクロス点を計測するカウンタや検出回路を含む回路として構成される。
【０１３０】
周期検出部６４から出力される信号は、トラッキングフィルタ６３に入力され、トラッキングフィルタ６３において信号を通過させる周波数の設定に用いられる。すなわち、トラッキングフィルタ６３は、周期検出部６４から入力された６倍高調波信号Ｓ３の周期に対応する信号に基づき、６倍高調波信号Ｓ３の周波数を、通過させる特定の周波数として設定する。
【０１３１】
ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、高調波生成部４により生成された６倍高調波信号Ｓ３と位相が逆の逆位相信号を生成する逆位相信号生成部として機能する。具体的には、ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、トラッキングフィルタ６３により抽出された、６倍高調波信号Ｓ３の周波数と一致する周波数の信号が最小となるように、高調波生成部４により生成された６倍高調波信号Ｓ３をＦＩＲフィルタ６６により制御する。ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、高調波生成部４により生成された６倍高調波信号Ｓ３の入力を受けて作動し、アクチュエータ駆動回路６を制御する。
【０１３２】
図１５に示すように、ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、ＬＭＳアルゴリズムを用いてＬＭＳ適応フィルタに組み込まれたＦＩＲフィルタ６６のフィルタ係数を変化させる。すなわち、ＬＭＳ適応フィルタ部６５において、あるタイミングで発生する誤差信号は、そのタイミングのフィルタ係数が生み出したものであり、ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、フィルタ係数のうち誤差を増加させるものに対しては減少させる方向にフィルタ係数の値をわずかに変化させ、逆に誤差を減少させるものに対しては増加させる方向にフィルタ係数の値をわずかに変化させることを繰り返すことにより、時間平均的に最適なフィルタ係数を得る。
【０１３３】
ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、ＦＩＲフィルタ６６と、そのフィルタ係数を修正する係数修正部６７とを有する。ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、係数修正部６７において、トラッキングフィルタ６３から出力される、６倍高調波の周波数の周波数成分の信号の入力を受け、所定の収束定数に基づいてＦＩＲフィルタ６６のフィルタ係数を更新する。これにより、ＦＩＲフィルタ６６から出力される逆位相信号が調整される。
【０１３４】
図１６は、ＬＭＳ適応フィルタ部６５の基本的な機能を説明する図である。図１５および図１６に示すように、ＦＩＲフィルタ６６を有するＬＭＳ適応フィルタ部６５は、高調波生成部４により生成される６倍高調波信号Ｓ３を入力信号、つまりリファレンス（Reference）信号ｘ（ｎ）とし、このリファレンス信号と誤差（Error）信号とを用いてフィルタ係数を更新する。誤差信号ｅ（ｎ）は、例えば自乗平均誤差（Mean Square Error）であり、振動センサ６２により検出される、電動機２の振動に基づく振動の信号である応答（Response）ｄ（ｎ）と、ＦＩＲフィルタ６６（フィルタ係数Ｈ（ｎ））の出力信号に基づくアクチュエータ７による出力（Response）ｙ（ｎ）とが合成された信号である。ここで、応答ｄ（ｎ）は、電動機２を振動源とする支持部材２ａの振動Ｖ１（矢印ｖ１参照）に相当し、出力ｙ（ｎ）は、アクチュエータ７により付与される逆位相の振動Ｖ２（矢印ｖ２参照）に相当する。ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、誤差信号ｅ（ｎ）を常に減らすように動作する。
【０１３５】
ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、基準信号であるリファレンス信号ｘ（ｎ）を、フィルタ係数Ｈ（ｎ）で定義されるＦＩＲフィルタ６６に通過させる。そのＦＩＲフィルタ６６からの出力信号に基づき、アクチュエータ駆動回路６およびアクチュエータ７によって、逆位相の振動Ｖ２が発生する。ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、電動機２を振動源とする支持部材２ａの振動Ｖ１（ｄ（ｎ））と、逆位相の振動Ｖ２（ｙ（ｎ））とが合成された結果の誤差信号ｅ（ｎ）、つまり振動センサ６２の出力が「０」になるように、ＦＩＲフィルタ６６のフィルタ係数Ｈ（ｎ）を自動的に調整（更新）する。誤差信号ｅ（ｎ）が「０」になれば、支持部材２ａの振動Ｖ１と逆位相の振動Ｖ２とが互いに等しく逆位相の関係となる。
【０１３６】
ＬＭＳ適応フィルタ部６５は、固定の関数をもたず、常に最適（誤差＝０）となるように変化するフィルタである。つまり、上述したようにＬＭＳ適応フィルタ部６５が時間平均的に最適なフィルタ係数を得ることに関し、最適とは、消去したい信号の自乗平均で定義されるコスト関数を最小にする動作を意味する。このことは、物理的には、誤差信号のパワーの最小化に相当する。なお、ＬＭＳ適応フィルタ部６５による時間領域における最適化、つまりコスト関数がもつ唯一の最小値（最適値）を算出する方法に関する計算式等の具体的な内容については公知であるため説明を省略する。
【０１３７】
図１６に示す構成にならうと、ＬＭＳ適応フィルタ部６５における逆関数の具体的な係数更新式は、次式（１）の通りである。
Ｈ（ｎ＋１）＝Ｈ（ｎ）−αｘ（ｎ）ｅ（ｎ）      ・・・（１）
【０１３８】
上記式（１）において、Ｈ（ｎ）はＦＩＲフィルタ６６のフィルタ係数を表し、ｘ（ｎ）は入力信号（レファレンス信号）であり、ｅ（ｎ）は誤差信号であり、ｎはフィルタタップ数であり、αは収束係数である。
【０１３９】
上記式（１）に基づき、上述したような構成を有するＬＭＳ適応フィルタ部６５における係数の更新式の具体例を、次式（２）に示す。
Ｈｋ［ｎ＋１］＝ｈｋ［ｎ］＋２μｅ［ｎ］・ｘ［ｎ−ｋ］，ｋ＝０，１，…Ｍ      ・・・（２）
【０１４０】
上記式（２）において、ｋは標本の時間を表し、ｈは状態変数であり、μは収束定数であり、Ｍは次数である。
【０１４１】
図１７に、本実施形態に係る適応フィルタの係数更新のための構成の一例を表すブロック図を示す。図１７に示す構成は、上記式（２）において次数Ｍ＝２の場合についてのものであり、この図において、実線はフィルタ操作がなされる信号を表し、破線は係数更新の信号を表す。また、図１７において、Ｚ−１は、遅延素子を表す。
【０１４２】
以上のような構成のＬＭＳ適応フィルタ部６５からの出力信号である逆位相信号は、振動センサ６２の信号に基づいて最適化されたものである。ＬＭＳ適応フィルタ部６５からの出力信号は、デジタル信号であり、例えばＤＡＣによるＤ／Ａ変換処理やＰＷＭによる変調処理等を受けた後、アクチュエータ駆動回路６に入力され、アクチュエータ７の駆動制御に用いられる。
【０１４３】
以上のような構成を備える本実施形態の振動低減装置６１によれば、振動センサ６２の信号に対して第６高調波と同じ周波数を通過させるトラッキングフィルタ６３による処理が施されることから、正確な誤差検知が可能となり、環境雑音の影響をほとんど受けずに安定して逆位相信号を生成することができる。これにより、周囲の環境の変化等によらずに安定して回生音を低減することができる。また、本実施形態の振動低減装置６１によれば、適応フィルタを用いたフィードバック制御において、フィルタ係数の調整により、ハウリングを容易に抑えることができる。
【０１４４】
なお、本実施形態の振動低減装置６１は、適応フィルタとして、ＬＳＭアルゴリズムを用いたＬＭＳ型の適応フィルタを採用しているが、適応フィルタとしては、ＬＭＳ型に限定されるものではなく、例えばＲＬＳ（Recursive Least Square）アルゴリズム等の他の周知のアルゴリズムを採用した適応フィルタが採用されてもよい。また、本実施形態の振動低減装置６１においても、上述したような第１実施形態の振動低減装置１の変形例、即ち６倍高調波信号の生成に際してロータリエンコーダを用いた構成や、アクチュエータの代わりにスピーカを用いた構成等を適宜組み合わせて適用してもよい。
【０１４５】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、上述の実施形態において説明した振動低減装置を備えるハイブリッド車両の一例を示す。つまり、本実施形態は、上述した振動低減装置をハイブリッド車両に適用した場合の例である。
【０１４６】
図１８に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両７１は、上述した振動低減装置を備えたハイブリッド車両であって、エンジン７２と、エンジン７２に連結され、主に発電に用いられる発電用モータジェネレータ（ＭＧ１、以下「発電用ＭＧ」と表記する。）９６と、エンジン７２に連結され、主に車軸７３の駆動力を得るために用いられる駆動用モータジェネレータ（ＭＧ２、以下「駆動用ＭＧ」と表記する。）９７とを備える。
【０１４７】
エンジン７２は、ガソリンや軽油等を燃料とする内燃機関である。エンジン７２は、図示せぬシリンダの内部における燃料の燃焼によるピストン７２ａの直線往復運動により回転する出力軸としてのクランク軸７２ｂを有する。エンジン７２は、ハイブリッド車両７１が備えるエンジン用電子制御ユニット（ＥＮＧＥＣＵ）７４により制御される。また、エンジン７２には、エンジン７２のクランク軸７２ｂの回転を検出するエンジン回転センサ７２ｃが設けられている。
【０１４８】
クランク軸７２ｂの回転駆動力は、遊星歯車機構として構成された動力分配統合機構７５により分配・統合される。動力分配統合機構７５は、クランク軸７２ｂに接続されたキャリア７５ａと、キャリア７５ａにおいて回動自在に設けられた複数のピニオンギヤ７５ｂと、複数のピニオンギヤ７５ｂの内周側に設けられ複数のピニオンギヤ７５ｂに噛合するサンギヤ７５ｃと、複数のピニオンギヤ７５ｂの外周側に設けられ複数のピニオンギヤ７５ｂに噛合するリングギヤ７５ｄとを有する。
【０１４９】
動力分配統合機構７５のリングギヤ７５ｄからは、クランク軸７２ｂと同軸上に配置されたリングギヤ軸７６が延設される。また、リングギヤ７５ｄの回転は、リングギヤ７５ｄの外周側に噛合するギヤを含むギヤ機構７７を介してデファレンシャル７８に伝達され、デファレンシャル７８から、駆動輪７３ａが連結された車軸７３に伝達される。
【０１５０】
発電用ＭＧ９６および駆動用ＭＧ９７は、いずれも３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流同期型の構成であり、駆動制御方式としてＰＷＭ制御を採用したものである。これらのモータジェネレータは、いずれもエンジン７２のクランク軸７２ｂと同軸上に配置され、発電用ＭＧ９６がエンジン７２に近い側に、駆動用ＭＧ９７がエンジン７２から遠い側にそれぞれ配置される。
【０１５１】
発電用ＭＧ９６および駆動用ＭＧ９７は、それぞれクランク軸７２ｂと同軸心で回転するロータ（回転子）７９ａと、ロータ７９ａの周囲に３極のコイル（電磁石）を配置するステータ（固定子）７９ｂとを有する。発電用ＭＧ９６のロータ７９ａは、動力分配統合機構７５のサンギヤ７５ｃに連結される。また、駆動用ＭＧ９７のロータ７９ａは、リングギヤ軸７６に連結される。各モータジェネレータは、交流電流の印加を受けることで、ステータ７９ｂの極を変化させ、それにともなうステータ７９ｂのコイルとロータ７８ａの周囲に設けられた永久磁石との吸引・反発を繰り返して回転する。
【０１５２】
発電用ＭＧ９６および駆動用ＭＧ９７には、それぞれ各モータジェネレータを電力制御するためのインバータ８１、８２が接続される。これらのインバータ８１、８２は、電力ライン８０により互いに接続される。発電用ＭＧ９６および駆動用ＭＧ９７は、ハイブリッド車両７１が備えるモータ用電子制御ユニット（ＭＧＥＣＵ）８３により制御される。モータ用電子制御ユニット８３は、インバータ８１、８２を制御することにより、２つのモータジェネレータの駆動を制御する。発電用ＭＧ９６には、発電用ＭＧ９６の電流を検出する電流センサ８４ａと、発電用ＭＧ９６の回転を検出する２つの回転センサ８４ｂとが設けられている。駆動用ＭＧ９７にも同様に、駆動用ＭＧ９７の電流を検出する電流センサ８５ａと、駆動用ＭＧ９７の回転を検出する２つの回転センサ８５ｂとが設けられている。
【０１５３】
このように、ハイブリッド車両７１においては、エンジン７２に対して、クランク軸７２ｂの回転を受ける構成として、動力分配統合機構７５、発電用ＭＧ９６、駆動用ＭＧ９７、およびインバータ８１、８２を含むモータユニット８６が設けられている。また、ハイブリッド車両７１は、インバータ８１、８２を介して発電用ＭＧ９６および駆動用ＭＧ９７と電力の送受を行うバッテリ８７を備える。バッテリ８７は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素充電池として構成される。
【０１５４】
また、ハイブリッド車両７１は、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）８８を備える。ハイブリッド用電子制御ユニット８８は、エンジン用電子制御ユニット７４およびモータ用電子制御ユニット８３と通信し、これらの電子制御ユニットを介してエンジン７２並びに発電用ＭＧ９６および駆動用ＭＧ９７を制御することで、車両の全体的な動作を制御する。このようにハイブリッド車両７１が備える各電子制御ユニットは、いずれもＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、通信ポートとを含む。
【０１５５】
以上のような構成を備えるハイブリッド車両７１は、車両推進時には、エンジン７２と、２つのモータジェネレータのうちの主に駆動用ＭＧ９７を駆動源として作動させて駆動輪７３ａを駆動させて推進する。一方、車両減速時には、２つのモータジェネレータのうちの主に発電用ＭＧ９６を発電機として作動させ、駆動輪７３ａから発電用ＭＧ９６に伝達された機械的動力を電力に変換することで、つまり運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで、駆動輪７３ａに制動力を生じさせて車両を減速させるとともに、変換した電力（電気エネルギー）をバッテリ８７に回収する、いわゆる回生制動（回生ブレーキ）が行われる。なお、ハイブリッド車両７１の車両推進時等における駆動輪７３ａの駆動力は、主に駆動用ＭＧ９７によって得られるが、発電用ＭＧ９６によっても適宜得られる。また、ハイブリッド車両７１において、モータジェネレータによる電力の回収は、主に発電用ＭＧ９６によって行われるが、駆動用ＭＧ９７による電力の回収も適宜行われる。
【０１５６】
そして、本実施形態のハイブリッド車両７１においては、発電用ＭＧ９６が、上述した実施形態の振動低減装置における電動機である。すなわち、発電用ＭＧ９６は、上述したようにハイブリッド車両７１の減速時に行われる回生制動の際に、回生音を発生させる振動源となる電動機である。
【０１５７】
そこで、本実施形態のハイブリッド車両７１は、回生音を低減するための構成として、発電用ＭＧ９６の電流信号をリアルタイムに検出する電流センサ８４ａと、回生音制御部９１と、振動センサ９２と、振動アクチュエータ９３とを備える。
【０１５８】
電流センサ８４ａは、上述した振動低減装置における電流センサ３に対応する構成である。すなわち、電流センサ８４ａは、発電用ＭＧ９６の回転により生じる回転信号としての電流信号を検出する回転検出部として機能する。
【０１５９】
回生音制御部９１は、上述した振動低減装置における高調波生成部４およびＬＭＳ適応フィルタ部６５のそれぞれに対応する構成（機能部）を有する。すなわち、回生音制御部９１は、電流センサ８４ａにより検出された発電用ＭＧ９６の回転信号（電流信号）に基づき、この信号の基本波の整数倍の周波数をもつ高調波のうち、あらかじめ定めた所定倍数の周波数の高調波である第６高調波の信号（６倍高調波信号）を生成する高調波生成部として機能する。また、回生音制御部９１は、高調波生成部により生成した６倍高調波信号と位相が逆の逆位相信号を生成する逆位相信号生成部として機能する。したがって、回生音制御部９１が有する逆位相信号生成部としての機能部は、上述した振動低減装置におけるＦＩＲフィルタ６６および係数修正部６７のそれぞれに相当する各機能部を有する。回生音制御部９１が有する高調波生成部としての機能部に対して、電流センサ８４ａからの電流信号が入力される。
【０１６０】
振動センサ９２は、上述した振動低減装置における振動センサ６２に対応する構成である。すなわち、振動センサ９２は、発電用ＭＧ９６を支持する部分等の回生音発生部の振動を検出して振動信号を生成する振動検出部として機能する。振動センサ９２は、例えば、加速度センサやマイクロフォンや圧電素子等である。振動センサ９２による検出信号（振動信号）は、回生音制御部９１に入力される。このため、回生音制御部９１は、上述した機能部に加え、上述した振動低減装置におけるトラッキングフィルタ６３および周期検出部６４のそれぞれに対応する構成（機能部）を有する。
【０１６１】
すなわち、回生音制御部９１は、振動センサ９２により検出された回生音発生部の振動の振動信号から、所定数倍の周波数、本実施形態の場合６倍高調波の周波数（基本波の６倍の周波数）と一致する周波数の信号を抽出する信号抽出部として機能する。また、回生音制御部９１は、高調波生成部により生成した６倍高調波信号の入力を受け、この６倍高調波信号の周期を検出する周期検出部として機能する。そして、回生音制御部９１は、抽出した６倍高調波の周波数の信号が最小となるように、６倍高調波信号を制御する。
【０１６２】
振動アクチュエータ９３は、上述した振動低減装置におけるアクチュエータ駆動回路６およびアクチュエータ７のそれぞれに対応する構成を有し、振動生成部として機能する。すなわち、振動アクチュエータ９３は、回生音制御部９１の逆位相信号生成部としての機能部により生成された逆位相信号に基づき、アクチュエータを駆動制御するための回路構成を有する。また、振動アクチュエータ９３は、回生音発生部に接触した状態で振動するアクチュエータを有する。振動アクチュエータ９３は、アクチュエータの振動が回生音発生部に伝達されるように設けられる。したがって、振動アクチュエータ９３は、回生音発生部である、発電用ＭＧ９６を支持する部分等に対してアクチュエータの部分が接触するように設けられる。振動アクチュエータ９３としては、上述したように自動車内等のように高温の環境や振動する環境であっても安定的な動作を得ることができる磁歪式アクチュエータを含む構成が好適に用いられる。ただし、振動アクチュエータ９３が有するアクチュエータは、電磁式のアクチュエータ、圧電素子アクチュエータ、セラミックスアクチュエータ等であってもよい。
【０１６３】
以上のように、本実施形態のハイブリッド車両７１においては、発電用ＭＧ９６の電流信号をリアルタイムに検出する電流センサ８４ａと、回生音制御部９１と、振動センサ９２と、振動アクチュエータ９３とを含む構成が、ハイブリッド車両７１の回生制動の際に生じる回生音を低減するための振動低減装置として備えられる。すなわち、本実施形態のハイブリッド車両７１においては、回生音制御部９１により、電流センサ８４ａによって検出された発電用ＭＧ９６の電流信号に基づく６倍高調波信号の生成と、この６倍高調波信号と位相が逆の逆位相信号の生成とが行われる。また、回生音制御部９１においては、振動センサ９２の振動信号からの６倍高調波の周波数と一致する周波数の信号の抽出と、適応フィルタによる６倍高調波信号のフィードバック制御とが行われる。そして、振動アクチュエータ９３によって、回生音制御部９１により生成された逆位相信号に基づいて回生音と逆位相の振動が生成され、この逆位相の振動により、回生音が相殺され低減される。
【０１６４】
以上のような本実施形態のハイブリッド車両７１によれば、発電用ＭＧ９６を発電機として作動させてバッテリ８７に電力を回収する回生制動が行われる構成において、発電用ＭＧ９６を振動源とする振動に対する外乱振動による影響を無くすことができ、振動源の振動に対応した逆位相の信号を安定的に生成することができ、回生音を確実に低減させることができる。
【０１６５】
なお、上述した説明においては、ハイブリッド車両７１は、回生音を低減させるための構成として、振動センサ９２による検出信号に基づいて適応フィルタを用いたフィードバック制御を行う構成、つまり上述した第２実施形態の振動低減装置６１に対応する構成を備えるが、上述した第１実施形態の振動低減装置１に対応する構成を備えてもよい。この場合、回生音制御部９１において振動センサ９２の信号は用いられず、回生音制御部９１においてＬＭＳ適応フィルタ部６５に対応する構成の代わりに、上述した振動低減装置が備える固定フィルタ５に対応する構成（機能部）が備えられるとともに、回生音制御部９１において、上述した振動低減装置におけるトラッキングフィルタ６３および周期検出部６４のそれぞれに対応する構成が不要となる。このような構成によれば、振動センサ９２が不要であり、また、構造が比較的複雑な適応フィルタによる演算を必要としないことから、回生音を低減するための構成を非常にシンプルな構成で実現することが可能となる。また、ハイブリッド車両７１が備える振動低減装置においては、上述した振動低減装置において言及した各種の変形例を適宜採用することができる。
【０１６６】
また、本実施形態では、上述した振動低減装置を、発電用および駆動用の２つのモータジェネレータを備えるハイブリッド車両に適用した場合の例について説明したが、本発明に係る振動低減装置および振動低減方法は、電動機を発電機として作動させて電力を回収する回生制動により電動機を振動源として回生音が生じる装置構成において広く適用することができる。したがって、本発明に係る振動低減方法および振動低減装置は、上述したような発電用および駆動用の２つのモータジェネレータを備えるハイブリッド車両に限らず、１つの電動機を備える構成であっても適用することができる。また、本発明に係る振動低減方法および振動低減装置は、ハイブリッド車両のほか、例えば、電気自動車、船舶、家庭用電気器具（例えば洗濯機や掃除機）などを対象として、幅広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１６７】
１      振動低減装置
２      電動機
２ａ    支持部材（振動部）
３      電流センサ（回転検出部）
４      高調波生成部
５      固定フィルタ（逆位相信号生成部）
６      アクチュエータ駆動回路
７      アクチュエータ
１６    スピーカ制御回路
１７    スピーカ
４１    ロータリエンコーダ（回転検出部）
６１    振動低減装置
６２    振動センサ（振動検出部）
６３    トラッキングフィルタ（信号抽出部）
６５    ＬＭＳ適応フィルタ部（逆位相信号生成部）
６６    ＦＩＲフィルタ
６７    係数修正部
７１    ハイブリッド車両
７２    エンジン
８４ａ  電流センサ（回転検出部）
９１    回生音制御部（高調波生成部、逆位相信号生成部、信号抽出部）
９２    振動センサ（振動検出部）
９３    振動アクチュエータ（振動生成部）
９６    発電用モータジェネレータ
９７    駆動用モータジェネレータ
【図４】
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【図５】
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【図６】
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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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2014217215.tif 000015
【図１９】
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【図２０】
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【図１】
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【図２】
2014217215.tif 000019
【図３】
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【図７】
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【図１４】
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