(57)【要約】【課題】主ターゲットではない制御領域において振動騒音低減効果を悪化させずに、主ターゲットの制御領域で効果的に騒音低減制御ができる能動振動騒音制御技術を提供する。【解決手段】本発明は、構造物内部２９９の複数の制御領域３１５ａ〜３１５ｄそれぞれにおける騒音を検出又は推定し、構造物内部の乗員の位置を検出し、乗員の位置に応じて、複数の制御領域それぞれの騒音低減バランスを調整し、騒音低減バランスに基づいて、複数の制御領域に対する制御波動を算出し、算出された制御波動を構造物内部の複数の制御領域に印加する振動騒音制御を特徴とする。【選択図】    図５
2011051462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物内部の複数の制御領域それぞれにおける騒音を検出又は推定する騒音検出手段と、
前記複数の制御領域それぞれに波動を印加する波動印加手段と、
前記騒音検出手段にて検出又は推定された騒音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内部に制御波動を印加することで前記構造物内部の騒音を低減させる制御手段と、
乗員の位置を検出する乗員位置検出手段と、
前記制御手段が前記乗員位置検出手段にて検出される乗員の位置に応じて、前記複数の制御領域それぞれの騒音低減バランスを調整する騒音低減バランス調整手段とを備えたことを特徴とする振動騒音制御装置。
【請求項２】
前記複数の制御領域の１つ又は複数を指定する騒音低減重点領域指定手段を備え、
前記騒音低減バランス調整手段は、前記乗員位置検出手段が検出している複数の乗員の位置それぞれに対応する複数の制御領域のうち、前記騒音低減重点領域指定手段の指定した１又は複数の制御領域に対して所定幅騒音低減度合いを強める調整をすることを特徴とする請求項１に記載の振動騒音制御装置。
【請求項３】
乗員のタイプを判別する乗員タイプ判別手段を備え、
前記騒音低減バランス調整手段は、前記乗員タイプ判別手段による高齢者と判別された乗員の位置に対応する制御領域に対して低減周波数を所定幅狭めて騒音調整バランスを調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動騒音制御装置。
【請求項４】
構造物内部の複数の制御領域それぞれにおける騒音を検出又は推定し、
前記構造物内部の乗員の位置を検出し、
前記乗員の位置に応じて、前記複数の制御領域それぞれの騒音低減バランスを調整し、
前記騒音低減バランスに基づいて、前記複数の制御領域に対する制御波動を算出し、
前記算出された制御波動を前記構造物内部の複数の制御領域に印加することを特徴とする振動騒音制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、能動振動騒音制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両など構造物の騒音を能動的に低減する振動騒音制御装置として、例えば、特開平５−６１４７７号公報（特許文献１）に記載されているように、所定の閉空間を複数の制御領域に分割し、所望の制御領域での消音効果を向上させるため、複数の制御領域のうちの選択した制御領域以外の制御領域における残留騒音検出手段のゲインを低下させる技術が知られている。
【０００３】
しかしながら、従来の振動騒音制御装置の場合、乗員のいる１つの制御領域において最大の騒音低減制御が求められる場合、乗員のいる他の制御領域における残留騒音検出手段のゲインを低下させると騒音レベルが逆に高くなってしまう問題が起こる。他方、乗員のいる他の制御領域における残留騒音検出手段のゲインを低下させないと、選択した所定の制御領域に対する最大の騒音低減制御が達成できなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−６１４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、閉空間内の複数の制御領域それぞれの騒音制御バランスを調整して、主ターゲットではない制御領域において振動騒音低減効果を悪化させることなく、主ターゲットの制御領域で効果的に騒音低減制御ができる振動騒音制御技術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】
【０００６】
本発明の振動騒音制御装置及び方法は、構造物内部の複数の制御領域それぞれにおける騒音を検出又は推定し、前記構造物内部の乗員の位置を検出し、前記乗員の位置に応じて、前記複数の制御領域それぞれの騒音低減バランスを調整し、前記騒音低減バランスに基づいて、前記複数の制御領域に対する制御波動を算出し、前記算出された制御波動を前記構造物内部の複数の制御領域に印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の振動騒音制御装置及び方法によれば、複数の制御領域それぞれの騒音制御バランスを調整することにより、主ターゲットではない制御領域においては騒音低減効果を悪化させることなく、主ターゲットである制御領域では重点的に振動騒音低減制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】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伝播概念図。
【図１Ｂ】図１ＡにおけるＡ部矢視拡大図。
【図２】閉空間における制御領域に対する一般的な騒音制御原理を示す説明図。
【図３】閉空間における制御領域に対する一般的な騒音制御系のブロック図。
【図４】一般的な振動騒音制御装置におけるセンサとアクチュエータとの制御領域の数を定義する説明図。
【図５】本発明の１つの実施の形態の振動騒音制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図６】上記実施の形態におけるコントローラ操作器の正面図。
【図７】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御系のブロック図。
【図８】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御対象の閉空間のレイアウト図。
【図９】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御系であって、スイッチをオフし騒音制御動作を停止させた状態のブロック図。
【図１０】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御対象の閉空間において、運転席に乗員がいる状態を示すレイアウト図。
【図１１】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御系であって、単一の制御領域に対して騒音制御する状態のブロック図。
【図１２】上記実施の形態の振動騒音制御装置による制御対象周波数・騒音低減効果を示すグラフ。
【図１３】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御であって、運転者席と左後部席とに乗員がいる状態で左後部席の制御領域に対して重点的に騒音低減制御した場合の騒音制御効果を示す説明図。
【図１４】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御であって、騒音低減制御対象とする乗員のタイプにより騒音制御対象周波数を限定した場合の制御対象周波数・騒音低減効果を示すグラフ。
【図１５】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御方法を示すフローチャート。
【図１６】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御であって、運転者席と左後部席とに乗員がいる状態で左後部席の制御領域に対して騒音制御対象周波数を限定し、かつ重点的に騒音低減制御した場合の騒音制御効果を示す説明図。
【図１７】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御であって、車内の前後左右の全席に乗員がいる状態での騒音制御効果を示す説明図。
【図１８】上記実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御であって、車内の乗員が増加したことによりコントローラを切替えた場合の切替前、切替後の運転者席、左後部席それぞれの制御領域の騒音制御効果の変化を示す説明図。
【図１９】本発明の第３の実施の形態にて採用するコントローラ操作器の正面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１０】
［能動振動騒音制御の原理］
まず、閉空間である自動車の車室に対する一般的な能動振動騒音制御装置の騒音制御原理について説明する。車外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（以下、「ロードノイズ」と呼ぶ。）、走行時に空気の気流によって発生する風切音などがある。ここでは、主にロードノイズの低減を図る場合について説明する。
【００１１】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、路面の凹凸の影響により車体が振動し、ロードノイズが伝播する。すなわち、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と呼ばれる剛性の高い梁状の部材に進入する。その後、メンバ１４０によって囲まれたフロアパネル１１０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１１０が振動する。そして、このフロアパネル１１０の振動により構造物内部である車室内に空気振動が引き起こされ、車室内に共振現象を起こすために、車室内の所定空間１００（以下、「制御領域１００」と呼ぶ。）においてロードノイズが聞こえるようになる。
【００１２】
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の取り付け部から進入するロードノイズの大部分は、フロアパネル１１０の振動と関連性が高いことがわかっている。このため、フロアパネル１１０の振動に応じてロードノイズを打ち消すように騒音低減制御を行えば、ロードノイズを低減することができる。
【００１３】
ところで、例えば、タクシーの場合、利用客の座っている席に対応する制御領域の騒音低減効果を最大化するために客のいる席以外の席に対応する制御領域の残留騒音検出手段のゲインを低下させると運転者席の騒音レベルが逆に高くなってしまう。他方、客の座っている席以外の席に対応する制御領域における残留騒音検出手段のゲインを低下させないと、システム全体としての制御能力に限りがあるので、客のいる席に対応する制御領域での十分な騒音低減制御ができなくなってしまうという相対立する課題がある。
【００１４】
一般的な能動振動騒音制御装置では、図２に示すように、フロアパネル１１０に加速度センサ１０を配置して、コンピュータで成るコントローラによって加速度センサ１０の位置での振動と車室内騒音との因果関係を考慮した車室内騒音を低減する制御指令値を生成し、この制御指令値に基づいてフロアパネル１１０に設けたアクチュエータ２０により発生した制御音を車室内に入力することにより騒音低減制御を行う。尚、この能動振動騒音制御装置では、制御領域にマイクロフォンを設置せず、フロアパネル１１０に設置した加速度センサ１０を用いて音圧を推定するため、制御対象としてフロアパネル１１０の振動と関係の高いロードノイズを扱う。
【００１５】
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を選択しているのは、車室内騒音との間のコヒーレンシーが高いからである。尚、コヒーレンシーＣｘｙ（ω）は次式で定義され、信号ｘと信号ｙとの間の因果関係の度合いを表す指標である。
【数１】
2011051462.tif 000003
【００１６】
ここで、Ｐｘｙは信号ｘと信号ｙとの間のクロスパワースペクトル、Ｐｘｘは信号ｘのオートパワースペクトル、Ｐｙｙは信号ｙ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。
【００１７】
路面からタイヤ２００に入力される加振力は、フロアパネル１１０に振動を発生させる。これによって、図２に破線矢印Ａ１に示すように、タイヤ加振力からフロアパネル１１０上のセンサ１０へ振動が伝播し、センサ１０でタイヤ加振力に起因した振動が検出される。同時にフロアパネル振動は車室内騒音を発生させるので、実線矢印Ａ２で示すように、制御領域１００でタイヤ加振力に起因した騒音が発生する。また、アクチュエータ２０も、制御によりフロアパネル振動を発生させる。よって点線矢印Ａ３に示すように、アクチュエータ２０からフロアパネル上のセンサ１０へ振動が伝播し、センサ１０でアクチュエータ２０の波動に起因した振動が検出される。そして、タイヤ加振力の場合と同様に、一点鎖線矢印Ａ４で示すように、制御領域１００でアクチュエータ２０の波動に起因した制御音が発生する。
【００１８】
図３はコントローラも含めた騒音制御系のブロック図である。この図３において、ｄはタイヤ加振力に起因したセンサ位置での振動、αはコントローラ入力であるセンサ検出振動、ｕはアクチュエータ２０へのコントローラ出力、ＳＰＬは所定空間の音圧、Ｃ（ｓ）はコントローラの伝達関数、ＧｄＳＰＬ（ｓ）はｄからＳＰＬへの伝達関数（図２における実線矢印Ａ２に相当）、Ｇｕα（ｓ）はｕからαへの伝達関数（図２における点線矢印Ａ３に相当）、ＧｕＳＰＬ（ｓ）はｕからＳＰＬへの伝達関数（図２における一点鎖線矢印Ａ４に相当）である。
【００１９】
アクチュエータ入力ｕは伝達関数Ｇｕαで表される特性でフロアパネル１１０を伝播し、センサ１０でタイヤ２００からの振動に加わって検出され、コントローラに入力される。また、アクチュエータ入力ｕは伝達関数ＧｕＳＰＬで表される特性でフロアパネル１１０と車室内空間を伝播し、制御領域１００での制御音となって、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ＧｄＳＰＬ（ｓ）を介して表現される制御領域１００でのロードノイズに作用し、騒音を低減させる。
【００２０】
図４にて、センサ１０とアクチュエータ２０と制御領域１００の数を定義する。センサ１０はここではセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの４つ、アクチュエータ２０はここではアクチュエータ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの３つ、制御領域１００はここでは制御領域１００ａ、１００ｂの２つを前提とする。
【００２１】
このように、複数のタイヤ加振力と複数のセンサ１０と複数のアクチュエータ２０と複数の制御領域１００が存在する場合、それぞれのセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄでは、すべてのタイヤ加振力と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、それぞれの制御領域１００ａ、１００ｂでは、すべてのタイヤ加振力と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。
【００２２】
尚、センサ１０とアクチュエータ２０と制御領域１００の数は、図４に示す数に限定されるものではない。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。フロアパネル１１０上の具体的なセンサ１０の数及び設置位置は、各センサ１０と制御領域１００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以上と決定すればよい。アクチュエータ２０については、制御領域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る。また、制御領域１００については、例えば、予めいくつかの制御領域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領域として適切に選択するようにすることができる。あるいは、センサを使わずとも、あるいはセンサと共に、予め所定の空間を制御領域と定め、利用者が制御対象とする制御領域をコントローラ操作器にて指定操作するようにすることもできる。
【００２３】
以上に加えて、フロアパネル１１０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。この振動騒音制御装置及び方法は、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適用することにより、同様の振動騒音低減効果を得ることができる。
【００２４】
［第１の実施の形態］
本発明の１つの実施の形態の振動騒音制御装置を、図５を用いて説明する。本実施の形態の振動騒音制御装置は、フロアパネル１１０の振動を測定するセンサである加速度センサ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と、フロアパネル１１０に振動を与える波動印加部であるピエゾアクチュエータ２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）と、加速度センサ１０で得られた信号に基づいて制御領域３１５（３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃ、３１５ｄ）での騒音を低減しつつ、ピエゾアクチュエータ２０から加速度センサ１０までの伝達特性を同定するように該ピエゾアクチュエータ２０の制御を行う制御装置本体３０（「コントローラ」と呼ぶこともある）を備えている。さらに、本実施の形態の振動騒音制御装置は、運転者席、助手席、右後部席、左後部席の各席の乗員を検出する乗員検出センサ４０〜４３、各席の乗員のタイプを検出するためのカメラ５０、そしてコントローラのスイッチ投入操作、コントローラの選択操作を行うためのコントローラ操作器６０を備えている。
【００２５】
乗員検出センサ４０〜４３は各席に乗員が着席したことを検出して制御装置本体３４に入力する。カメラ５０は赤外線カメラであってもよいが、各席の乗員の顔部分を撮像して制御装置本体３４に入力する。制御装置本体３４では、このカメラ５０からの入力を解析し、乗員のタイプを推定する。特に乗員が年配者であるか否かを判断する。
【００２６】
コントローラ操作器６０は、主に運転者が操作するために運転席近くに設置されており、図６に示すように、コントローラのオン／オフを行うスイッチ６１、６２、重点制御席を選択操作する選択操作ボタン６３〜６６、そして平均制御を指定する操作ボタン６７が設けられている。このコントローラ操作器６０に各席の高齢者指定ボタンを設け、高齢者のいる席を指定するようにしてもよい（第２の実施の形態）。
【００２７】
制御装置本体３０の入力信号は複数の加速度センサ１０それぞれの出力信号であり、制御装置本体３０の出力信号は複数のアクチュエータ２０それぞれへの制御指令値である。
【００２８】
制御装置本体３０は、各加速度センサ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）が検出した加速度信号α（α１、α２、α３、α４）それぞれを増幅する増幅部３１ａと、増幅部３１ａで増幅されたアナログの加速度信号αをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３３と、コントローラ操作器６０からの信号に基づきコントローラのオン／オフ判定と共に制御特性を切替選択するコントローラ選択部３４と、このコントローラ選択部３４にてコントローラオン、かつ、制御特性が指定された場合に、該当する制御特性に即した騒音制御ができる制御指令値を算出する制御指令値算出部３２と、制御指令値算出部３２の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部３９と、変換されたアナログ信号を増幅して各アクチュエータ２０に出力する増幅部３１ｂとを備えている。尚、増幅部３１ａは、加速度センサ１０がいわゆる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の機能も担うものである。
【００２９】
本実施の形態の振動騒音制御装置では、この制御指令値算出部３２をいわゆるマイクロコンピュータ上に実装し、例えば１ｍｓｅｃの制御周期毎に演算を実行する。
【００３０】
制御指令値算出部３２では、加速度センサ信号αから、コントローラ伝達特性Ｃを用いて、制御領域３１５における騒音を低減するようにアクチュエータ２０への騒音制御指令値ｕを算出する。加速度信号αと騒音制御指令値ｕとの関係は次式で表される。
【数２】
2011051462.tif 000004
【００３１】
ここで、Ａｃ、Ｂｃ、Ｃｃ、Ｄｃがコントローラ伝達特性Ｃを表すパラメータであり、騒音制御指令値ｕは［数２］の式を用いて加速度センサ信号αから計算される。
【００３２】
コントローラは、例えば以下に示すＨ２制御を用いて再設計される。まず、図３に示した騒音制御系からコントローラとＧｕα（ｓ）を抜き取り、図７に示すように変形する。ここで、Ｗｅ（ｓ）３１４は制御効果の重み関数、Ｗｃ（ｓ）３１５はアクチュエータ出力の重み関数、ｕはアクチュエータ指令値、ｙは加速度センサ検出値である。Ｇｕα（ｓ）を抜き取るのは、ｕからαへの振動回り込みがないものとしてコントローラＣ０（ｓ）を設計するためである。図７に示す一般化プラントを用いてＨ２制御で設計すれば、ｄからｚ１及びｚ２へのＨ２ノルムを最小化するようにコントローラが設計されるので、ロードノイズを低減するようなコントローラＣ０（ｓ）が得られる。尚、Ｈ２制御は、メンスレミシェル、高松吉郎、出口欣高、屋代春樹の論文「Active Structural Acoustic Control in a car cabin using a virtual sound sensing method」、Dynamics and Design Conference 2006 (D&D2006)によるものである。
【００３３】
図８は、本実施の形態の騒音制御を適用する閉空間２９９を示している。この閉空間２９９は車室である。車室では、騒音は選択された所定の制御領域において制御される。車室には４席あり、運転者席３００、助手席３０１、右後部席３０２、左後部席３０３である。図８は乗員が乗っていない状態である。
【００３４】
図９は騒音制御しない場合の制御系のブロック図である。ｄは騒音源であり、この騒音源ｄの発する騒音はセンサ１０にて検出され、センサ１０は信号αを出力する。コントローラＣ（ｓ）は、信号αから騒音源ｄによる騒音を減らすためのアクチュエータ指令値ｕを計算する。ＧｄＳＰＬ（ｓ）は、騒音源ｄと騒音源による音圧レベルとの間の伝達関数である。ＧｕＳＰＬ（ｓ）はアクチュエータ指令値ｕとアクチュエータ動作により発生する音圧レベルとの間の伝達関数である。ＳＰＬは騒音源ｄからの騒音とアクチュエータ動作により発生する音圧レベルとの加算結果としての音圧レベルである。この音圧レベルＳＰＬが実際に乗員がいる場合にその耳に達する音である。
【００３５】
スイッチ３１１はコントローラの動作をオン／オフする。車室に乗員がいない場合、車室内の各席３００〜３０３のいずれの振動騒音をも制御する必要がないので、このスイッチ３１１はオフ位置にある。
【００３６】
図１０に示すように、閉空間である車室２９９において、運転者席３００に乗員３１３が乗車している。運転者席の乗員がコントローラ操作器６０のオンスイッチ６１を操作することによって、図１１に示す振動騒音制御ブロックの騒音制御が開始する。すなわち、運転者席の乗員がコントローラ操作器６０のオンスイッチ６１を操作することによってスイッチ３１１はオンし、運転者席３００の乗員３１３の頭部を取り囲む制御領域３１５に対して振動騒音低減制御を実行する。尚、コントローラ操作器６０によらず、センサ４０〜４３の何れかの乗員検出にしてスイッチ３１１が自動的にオンする設定にすることもできる。
【００３７】
図７の振動騒音制御系のブロック図には、騒音制御に用いられる２つの伝達関数ＧｄＳＰＬ（ｓ）とＧｕＳＰＬ（ｓ）が示されている。さらに、これら２つの伝達関数ＧｄＳＰＬ（ｓ）とＧｕＳＰＬ（ｓ）の加算結果に対して重み関数Ｗｅ（ｓ）３１４をかけ、その結果を、制御を伴うＳＰＬとして出力するようにしている。この重み関数Ｗｅ（ｓ）３１４は、車室の他の制御領域との間のバランスをとるために用いられ、次のような対角行列である。
【数３】
2011051462.tif 000005
【００３８】
この［数３］の行列式において、対角要素ＺＳＰＬ１，ＺＳＰＬ２，…，ＺＳＰＬｉは、音圧レベルＳＰＬｉ（ｉ：制御対象空間ｉに対応する）に掛け合わせる係数である。この係数ＺＳＰＬ１，ＺＳＰＬ２，…，ＺＳＰＬｉを決定することにより、ｉ個の制御対象空間の間の振動制御バランスをとることが可能になる。
【００３９】
図１２に示すグラフは、所定の周波数領域に対する振動騒音の低減効果を例示している。横軸の周波数領域は、ｆｌ（低域）〜ｆｈ（高域）である。縦軸は音圧レベルＳＰＬをデシベル（ｄＢ）により、横軸は周波数をヘルツ（Ｈｚ）により表わしている。例えば、周波数領域は、通常の大人の可聴音域として、２０Ｈｚ（＝ｆｌ）〜１０００Ｈｚ（＝ｆｈ）を設定する。図１２のグラフにおいて、破線の曲線３２２は制御無しの車室２９９の音圧レベルであり、実線の曲線３２３は車室２９９の制御音圧レベルである。これにより、制御音圧レベル３２３は制御無し音圧レベル３２２よりも低く出ており、本実施の形態の振動騒音制御装置により車室２９９の騒音が抑制されていることが分かる。図１２のグラフにおいて、車室の制御音圧レベル３２３と制御無し音圧レベル３２２との間に施した斜線部分３２４は、騒音低減効果を示している。
【００４０】
図１３は、運転者席３００、左後部席３０３に乗員が乗車している車室２９９に対して本実施の形態の振動騒音制御装置による騒音制御を適用し、音圧バランスを図った場合の各席３００〜３０３の制御領域３１５ａ〜３１５ｄでの音圧レベルの変化を示している。音圧バランスは運転者席の乗員がコントローラ操作器６０に対して左後部席ボタン６６を選択操作したものとしている。また、制御領域３１５ａ〜３１５ｄは各席３００〜３０３に乗員が座った時に取り囲む空間である。
【００４１】
運転者席３００の制御領域３１５ａでの音圧レベルはグラフ３１６ａにて示し、乗員のいない助手席３０１の制御領域３１５ｂでの音圧レベルはグラフ３１６ｂにて示し、同じく乗員のいない右後部席３０２の制御領域３１５ｃでの音圧レベルはグラフ３１６ｃにて示し、乗員がいる左後部席３０３の制御領域３１５ｄでの音圧レベルはグラフ３１６ｄにて示している。
【００４２】
本実施の形態の振動騒音制御装置による音圧レベルバランス制御により、図１３のグラフ３１６ａに示したように、例えばタクシーの場合には、タクシードライバである乗員がいる運転者席３００の制御領域３１５ａでは制御無し音圧レベル３２２と制御音圧レベル３２３は変わらずにほぼ同じである。そして、グラフ３１６ｄに示したように、利用客である乗員がおり、その乗り心地の改善の必要がある左後部席３０３の制御領域３１５ｄでは、図１２のグラフに示したような騒音抑制効果３２４が現れている。尚、助手席３０１の制御領域３１５ｂ、右後部席３０２の制御領域３１５ｃでは、通常のタイヤ２００からの振動に対してアクチュエータ２０の振動がフロアパネル１１０に加わることで、それぞれグラフ３１６ｂ、３１６ｃに示すように制御無し音圧レベル３２２′よりも制御音圧レベル３２３′の方が高くなり、騒音増加３２５を起こしている。しかしながら、これらの席３０１、３０２には乗員がおらず、振動騒音抑制の必要がないので、制御領域３１５ｂ、３１５ｃで制御無し音圧レベル３２２′よりも制御音圧レベル３２３′の方が高くても、乗員に不快感を起こさせるおそれはない。
【００４３】
本実施の形態では、乗員の音感応特性に応じて制御騒音周波数領域を可変することができる。例えば、高齢者の場合、可聴域は２００Ｈｚ〜８００Ｈｚと狭まるので、この周波域にまで狭めて騒音低減制御を行う。図１４は、制御対象周波数領域を２００Ｈｚ（＝ｆｌ′）〜８００Ｈｚ（＝ｆｈ′）まで狭めて騒音低減制御をした場合の騒音抑制効果３２４Ａを示している。制御無し音圧レベル３２２は図１２に示したものと同じである。これに対して制御音圧レベル３２３Ａは、狭領域２００Ｈｚ〜８００Ｈｚにて抑制され、騒音抑制効果３２４Ａはこの周波領域において現れている。高齢者の判別は、カメラ５０の画像入力を解析することにより制御指令値算出部３２にて行う。
【００４４】
以上の本実施の形態の振動騒音制御装置による音圧レベルバランス制御処理を、図１５のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートの騒音制御処理は、取りも直さず、本実施の形態の振動騒音制御装置による振動騒音制御方法でもある。
【００４５】
Ｓ２０１：車室に乗員がいるか否か、どの席にいるかをセンサ信号から決定する。
【００４６】
Ｓ２０２：いずれかの席３００〜３０３に乗員が検出されればスイッチ３１１をオンして騒音制御を行い、検出されなければスイッチ３１１はオフにして騒音制御は中止する。例として、乗員の検出には、各乗員シート上の取り付けられている感圧センサ４０〜４３を利用する。また、振動騒音の周波数特性は、実験により一定の条件下で計測し、制御装置本体３０のＲＯＭに記憶されている。
【００４７】
Ｓ２０３：振動騒音の周波数特性を振動騒音の検出信号αから推定する。
【００４８】
Ｓ２０４：乗員のタイプを検出する。この検出は、例えば、カメラ５０により行う。
【００４９】
Ｓ２０５：制御対象周波数領域を、検出する乗員のタイプに応じて決定する。
【００５０】
Ｓ２０６：乗員の乗車位置とタイプにより、図７を用いて説明した振動騒音制御アルゴリズムによって座席間の騒音低減制御のバランスを計算する。
【００５１】
Ｓ２０７：コントローラを選択する。
【００５２】
Ｓ２０８：ステップＳ２０７にて新たなコントローラが選択された場合には、その新たなコントローラについて計算する。
【００５３】
Ｓ２０９：ステップＳ２０７にて新たなコントローラが選択されなかった場合には、前回のコントローラにより直接に駆動電圧ｕが計算される。新たなコントローラが選択された場合には、その新たなコントローラの計算の後に、駆動電圧ｕが計算される。
【００５４】
Ｓ２１０：ステップＳ２０９にて計算された駆動電圧ｕがアクチュエータ２０に出力される。
【００５５】
図１６は、振動騒音制御バランスの一例を示している。この例では、運転者席３００と左後部席３０３に乗員が乗っている状態である。振動騒音の制御はこの２席の制御領域３１５ａ、３１５ｄに対して行う。他の乗員のいない２席３０１、３０２については騒音低減制御を行わない。そして、左後部席３０３の制御領域３１５ｄに対しては、高齢者であるとして騒音低減制御の感応周波数領域を通常の範囲ｆｌ〜ｆｈよりも狭め、周波数ｆｌ′〜ｆｈ′に狭めている。
【００５６】
図１６のグラフ３１６ａに示すように、運転者席３００の制御領域３１５ａに対しても振動騒音制御を行っているが、騒音レベルは増加も低下もしない。これは、騒音低減効果を左後部席３０３の制御領域３１５ｄに対して重点的に低減する設定にしているからである。グラフ３１６ｂ、３１６ｃに示すように、乗員のいない２席３０１、３０２の制御領域３１５ｂ、３１５ｃでは図１３に示したのと同様に、騒音の音圧レベルが上昇している。そして、グラフ３１６ｄに示すように、狭められた周波数領域において騒音低減効果３２４′が現れている。
【００５７】
本実施の形態の振動騒音制御装置は、上記の例に限らず、乗員の乗車状態や乗員のタイプに応じて次のように種々の騒音制御バランスを計算することができる。図１７は、車室の４席３００〜３０３のすべてに乗員が乗っている状態で、各席の制御領域３１５ａ〜３１５ｄの騒音制御バランスを例示している。この例も運転者席３００の制御領域３１５ａでは騒音レベルを上昇させないで、かつ、他の席３０１〜３０３の全ての制御領域３１５ｂ〜３１５ｄでの騒音レベル低減を図っている。さらに、助手席３０１の制御領域３１５ｂよりも右後部席３０２の制御領域３１５ｃでの騒音低減を図り、加えて、左後部席３０３の制御領域３１５ｄでは、制御周波数領域をｆｌ′〜ｆｈ′に狭めて騒音低減を図っている。
【００５８】
また、別例として、図１８は、車室の乗員とそのタイプの検出により、新たなコントローラを選択する制御例を示している。図１８におけるＡ状態は車室の運転者席３００にのみ乗員がいて、コントローラ操作器６０にてオンスイッチ６１が操作され、また、運転者席選択スイッチ６３が操作された場合である。この場合、スイッチ３１１がオンし、制御領域３１５ａに対してのみ騒音低減制御し、運転者席３００の制御領域３１５ａで騒音低減効果３２４Ａが見られる。この時、後述する状態Ｂにて制御対象となるが、状態Ａでは制御していない左後部席３０３の制御領域３１５ｄの騒音レベルは上昇する。
【００５９】
これに対して、乗員が運転者席３００と共に左後部席３０３にも乗った状態Ｂになり、運転者席の乗員がコントローラ操作器６０にて左後部席選択ボタン６６を操作した場合には、運転者席３００の制御領域３１５ａでは騒音レベルの上昇をなくし、かつ、左後部席３０３の制御領域３１５ｄでは騒音抑制効果３２４Ｂが得られている。このような状態Ｂのシチュエーションは、例えば、タクシーにおいて左後部席３０３に利用客が乗った場合が該当する。
【００６０】
尚、例えば、タクシーでは、運転者席にしか乗員がいない場合には運転者席に対する制御領域だけ騒音低減制御を行い、利用客が乗り込めば、運転者席に対応する制御領域では騒音低減もしないが騒音増加もさせない騒音制御効果を示し、１又は複数の利用客それぞれの席位置に対応した制御領域については等しく騒音低減制御をする必要がある。このような場合、騒音調整バランスの取り方が予め決まっているので、コントローラ操作器６０を設けないで、制御装置本体３０側に乗員の位置パターンに対応した騒音低減制御バランスを設定するようにプログラムしておくことが可能である。
【００６１】
［第３の実施の形態］
第１の実施の形態の振動騒音制御装置は、図５に示したセンサ１０、アクチュエータ２０、制御装置本体３０で構成される。センサ１０は制御点の騒音を検出し、制御装置本体３０はセンサ１０の検出した騒音検出信号からアクチュエータ２０が騒音源の発する騒音を低減するために必要なアクチュエーション信号を計算し、これによってアクチュエータ２０を動作させる構成であった。しかしながら、本発明の振動騒音制御装置は、以下の第３の実施の形態の構成とすることもできる。
【００６２】
第３の実施の形態の場合、構成は図５に示した第１の実施の形態と同様であるが、コントローラ操作器６０Ａが第１の実施の形態の重点制御領域指定ボタン６３〜６６と、高齢者用ボタン６８〜６１０とを共に備えたことを特徴とする。尚、６７は平均制御ボタンである。
【００６３】
本実施の形態の場合、上述したタクシーの場合、運転者だけが乗っている状態では運転者席３００の制御領域３１５ａに対してのみ騒音低減制御を行う。そして、図１７に示したように、乗員が運転者席３００と共に他の全席３０１〜３０３にも乗り込み、それらの乗員の内、左後部席３０３には高齢者の乗員が乗り込み、しかも右後部席３０２の乗員に対して重点的に騒音低減制御する設定にしなければならない場合、コントローラ操作器６０Ｂにて右後部席３０２に対応する重点制御領域指定ボタン６５を操作し、かつ左後部席３０３に対応する高齢者ボタン６１０を操作する。
【００６４】
これにより、本実施の形態の騒音振動制御装置では、運転者席３００の制御領域３１５ａでは騒音の低減はないが増加もないものにし、重点制御領域指定ボタン６５に対応する制御領域３１５ｃに対して重点的に騒音低減制御し、残りの２席３０１，３０３に対応する制御領域３１５ｂ、３１５ｄには等しく騒音低減制御し、さらには高齢者ボタン６１０が押された制御領域３１５ｄについては騒音制御周波数幅を狭める制御をするという騒音低減制御ができる。
【００６５】
本実施の形態の場合、コントローラ操作器６０Ａに高齢者ボタン３０８〜３１０を設けることで、カメラ５０による乗員のタイプ判別が必要ではなくなり、システムの簡素化が図れる。
【００６６】
尚、上記の各実施の形態の振動騒音制御装置において、アクチュエータ２０はピエゾアクチュエータであったが、これに代えて、騒音制御点において音を発することができるどんな音発生手段、例えばスピーカを採用してもよい。また、振動騒音検出手段には加速度センサを採用したが、これに代えて、騒音源を検出する他のどんな手段を採用してもよい。加えて、上記振動騒音制御装置において、閉空間は車室であったが、騒音低減制御が必要な他のどんな閉空間に対しても適用できる。さらに、図１５のフローチャートにおいて、乗員位置はシート下の感圧センサ４０〜４３にて検出するようにしたが、乗員位置を検出できる赤外線センサその他のセンサを採用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０  加速度センサ
２０  アクチュエータ
３０  制御装置本体
３２  制御指令値算出部
３４  コントローラ選択部
４０〜４３  乗員センサ
５０  カメラ
６０、６０Ａ  コントローラ操作器
２９９  車室
３００〜３０３  席
３１５ａ〜３１５ｄ  制御領域
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１９】
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