(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の騒音事象に関する周波数の第１基準信号を生成し、自身が出力した第１相殺信号が音場を通じて誤差信号として自身に戻るまでの第１伝達特性を模擬した第１模擬伝達特性に基づいて、前記第１相殺信号を生成する第１相殺信号生成部と、
第２の騒音事象に関する周波数の第２基準信号を生成し、自身が出力した第２相殺信号が前記音場を通じて誤差信号として自身に戻るまでの第２伝達特性を模擬した第２模擬伝達特性に基づいて、第２相殺信号を生成する第２相殺信号生成部と、
を備える能動型振動騒音制御装置において、
前記第２相殺信号生成部は、前記第１相殺信号生成部の動作状態に応じて、前記第２模擬伝達特性を調整する
ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の能動型振動騒音制御装置において、
前記第２相殺信号生成部は、前記第１相殺信号生成部の動作・停止に応じて、前記第２模擬伝達特性を調整する
ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の能動型振動騒音制御装置において、
前記第１相殺信号生成部には、前記動作状態を規定するためにゲインが設定されるゲイン設定器が含まれ、
前記第２相殺信号生成部は、前記ゲイン設定器のゲインに応じて、前記第２模擬伝達特性を調整する
ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の振動騒音発生源で発生される騒音をそれぞれ相殺するための出力信号を生成する複数の相殺信号生成部を備える能動型振動騒音制御装置に関し、例えば車両の車室内騒音を低減する車両用能動型振動騒音制御装置に適用して好適な能動型振動騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の騒音事象、例えばエンジン騒音、ロードノイズ、風切り音等の騒音事象の車室内での騒音を、各相殺信号生成部により低減する車両用騒音低減装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
この特許文献１に係る技術では、エンジン騒音を制御する相殺信号生成部を低周波から高周波までの全周波数領域で動作させる。そして、低周波では、前記風切り音の相殺信号生成部を動作させずに前記エンジン騒音と前記ロードノイズの各相殺信号生成部を動作させる一方、高周波では、前記ロードノイズの相殺信号生成部を動作させずに前記エンジン騒音と前記風切り音の各相殺信号生成部を動作させる。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０４７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、後述するように、複数の相殺信号生成部を動作させている場合に、ある相殺信号生成部の動作を切り替えたとき、動作中の残りの相殺信号生成部による騒音制御に影響が与えることがあるということが分かった。
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１に係る技術では、ある相殺信号生成部の動作を切り替えたとき、動作中の残りの相殺信号生成部に与える影響については何も記載されていない。
【０００７】
実際上、ある相殺信号生成部を停止させた場合に、動作中の残りの相殺信号生成部の動作が不安定になったり追従性が悪化したり、最悪の場合には騒音を増加してしまう恐れがあることが分かった。
【０００８】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、複数の相殺信号生成部の動作中に、ある相殺信号生成部の動作状態が変化しても、残りの相殺信号生成部の動作に与える影響を低減乃至払拭することを可能とする能動型振動騒音制御装置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】
【０００９】
この発明に係る能動型振動騒音制御装置は、第１の騒音事象に関する周波数の第１基準信号を生成し、自身が出力した第１相殺信号が音場を通じて誤差信号として自身に戻るまでの第１伝達特性を模擬した第１模擬伝達特性に基づいて、前記第１相殺信号を生成する第１相殺信号生成部と、第２の騒音事象に関する周波数の第２基準信号を生成し、自身が出力した第２相殺信号が前記音場を通じて誤差信号として自身に戻るまでの第２伝達特性を模擬した第２模擬伝達特性に基づいて、第２相殺信号を生成する第２相殺信号生成部と、を備える能動型振動騒音制御装置において、前記第２相殺信号生成部は、前記第１相殺信号生成部の動作状態に応じて、前記第２模擬伝達特性を調整することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、第１相殺信号生成部の動作状態に応じて、第２相殺信号生成部の第２伝達特性を調整するように構成しているので、第１相殺信号生成部の動作状態に拘わらず、動作中の残りの第２相殺信号生成部の動作に与える影響を低減乃至払拭することができる。
【００１１】
例えば、前記第１相殺信号生成部の動作、停止に応じて前記第２模擬伝達特性を調整するように構成することができる。
【００１２】
この場合において、前記第１模擬伝達特性に、自身の第１相殺信号生成部の前記動作状態を規定するためにゲインが設定されるゲイン設定器が含まれているとき、前記ゲイン設定器のゲインに応じて、前記第２相殺信号生成部の前記第２伝達特性の模擬伝達特性を調整するようにすることで、簡易な構成で能動型振動騒音制御装置の騒音制御性能を維持することができる。
【００１３】
前記第１相殺信号生成部の動作、停止を切り替えるとき、停止のとき、前記ゲインをゲイン＝０に切り替えることで、容易に前記第１相殺信号生成部の動作、停止を切り替えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、複数の相殺信号生成部の動作中に、ある相殺信号生成部の動作状態が変化した場合に、残りの相殺信号生成部の伝達特性の模擬伝達特性を調整するように構成しているので、ある相殺信号生成部の動作状態に拘わらず、残りの相殺信号生成部の動作に与える影響を低減乃至払拭できる。
【００１５】
結果として、ある相殺信号生成部の動作状態に拘わらず、残りの相殺信号生成部の騒音制御性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用能動型振動騒音制御装置１０の基本的な構成を示すブロック図である。
【００１８】
車両に搭載される車両用能動型振動騒音制御装置１０は、基本的には、ロードノイズを相殺する相殺音を発生するための第１相殺信号Ｓｃ１を生成する第１相殺信号生成部１１（ロードノイズ制御部）と、エンジン騒音を相殺する相殺音を発生するための第２相殺信号Ｓｃ２を生成する第２相殺信号生成部１２（エンジン騒音制御部）とを備える。
【００１９】
第１及び第２相殺信号生成部１１、１２は、コンピュータを含んで構成され、ＣＰＵが各種入力に基づきＲＯＭ等のメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能実現部（機能実現手段）としても動作する。
【００２０】
評価点（評価位置、受聴点）において、エンジン騒音（エンジンこもり音）、ロードノイズ及びこれらの相殺音の干渉による残留騒音を誤差信号ｅとして検出するマイクロフォン（誤差信号検出器）２２は、車室内空間２４に設けられている。
【００２１】
加算器５０で加算されて、Ｄ／Ａ変換器２８から供給される第１相殺信号Ｓｃ１及び第２相殺信号Ｓｃ２を合成した相殺信号Ｓｃ３｛Ｓｃ３＝Ｓｃ１＋Ｓｃ２｝に基づいて前記ロードノイズ及び（又は）前記エンジン騒音を相殺するための前記相殺音を車室内空間２４に出力するスピーカ（相殺音出力器）２６も、車室内空間２４に設けられている。
【００２２】
マイクロフォン２２から出力される誤差信号ｅは、Ａ／Ｄ変換器３０を通じてデジタル信号の誤差信号ｅとされ第１相殺信号生成部１１と第２相殺信号生成部１２に入力信号として供給される。
【００２３】
第１相殺信号生成部１１は、バンドパスフィルタとして機能する適応ノッチフィルタ１１１と、第１模擬伝達特性部１１２とから構成される。
【００２４】
適応ノッチフィルタ１１１は、車種により固定の、例えば４２［Ｈｚ］程度のロードノイズ周波数ｆｄ［Ｈｚ］に同期した第１基準信号Ｓｒ１｛余弦波信号ｃｏｓ（２πｆｄｔ）と正弦波信号ｓｉｎ（２πｆｄｔ）｝を生成する第１基準信号生成器３１と、第１基準信号Ｓｒ１から減算器３３の減数入力端子で誤差信号ｅ中のロードノイズ周波数ｆｄの成分の振幅と位相を備える原第１相殺信号Ｓｃｏ１を生成する第１適応型フィルタ３６と、第１基準信号Ｓｒ１と１サンプル遅延器３５で遅延された、誤差信号ｅから原第１相殺信号Ｓｃｏ１を減算した信号（ｅ−Ｓｃｏ１）とが供給され該信号（ｅ−Ｓｃｏ１）が最小となる適応制御アルゴリズム、例えば最急降下法の一種であるＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムに基づいて１タップ適応型フィルタである第１適応型フィルタ３６のフィルタ係数Ｗ１を更新するフィルタ係数更新器（アルゴリズム演算器）３８と、を備える。
【００２５】
第１模擬伝達特性部１１２は、移相器３７とゲイン設定器３９とから構成される。移相器３７には、原第１相殺信号Ｓｃｏ１の位相がマイクロフォン２２の位置でロードノイズの位相と逆相となるような移相量が予め設定される。ゲイン設定器３９には、移相器３７で移相された原第１相殺信号Ｓｃｏ１の振幅がマイクロフォン２２の位置でのロードノイズの振幅に対して等振幅に近づくようなゲインＧ１が設定される。マイクロフォン２２の位置で受聴されるロードノイズの大きさ（振幅）は、車速に応じて変化するので、車速計４１の車速に応じて予め取得されたゲインＧ１が設定される。車両が停止しているときには、ロードノイズは存在しないでゲインＧ１は、Ｇ１＝０に設定される。
【００２６】
一方、第２相殺信号生成部１２は、フィードフォワード型のｆｉｌｔｅｒｄ−Ｘ  ＬＭＳアルゴリズムを利用した回路である。
【００２７】
この第２相殺信号生成部１２は、図示しない燃料噴射ＥＣＵ（ＦＩＥＣＵ）から供給されるエンジン回転信号（エンジンパルス）からエンジンクランク（回転体）の回転周波数ｆｅを検出する周波数カウンタにより構成される周波数検出器（回転周波数検出器）４２と、回転周波数ｆｅの周波数を有する第２基準信号Ｓｒ２｛余弦波信号ｃｏｓ（２πｆｅｔ）と正弦波信号ｓｉｎ（２πｆｅｔ）｝を生成する第２基準信号生成器３２と、第２基準信号Ｓｒ２から第２相殺信号Ｓｃ２を生成する第２適応型フィルタ４６と、第２適応型フィルタ４６の出力端から加算器５０→Ｄ／Ａ変換器２８→スピーカ２６→車室内空間２４（音場）→マイクロフォン２２→Ａ／Ｄ変換器３０を通じて第２相殺信号生成部１２の入力端（後述するフィルタ係数更新器４８の入力端）までの回転周波数ｆｅ（回転周波数ｆｅは、エンジン回転信号に応じて変化するので、各回転周波数ｆｅ毎）の音の伝達特性を模擬した第２模擬伝達特性Ｃ＾が設定され第２基準信号Ｓｒ２を畳み込んで参照信号ｒ２を生成する参照信号生成器（フィルタ）４４と、参照信号ｒ２と誤差信号ｅとが供給され誤差信号ｅが最小となる適応制御アルゴリズム、例えば最急降下法の一種であるＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムに基づいて１タップ適応型フィルタである第２適応型フィルタ４６のフィルタ係数Ｗ２を更新するフィルタ係数更新器（アルゴリズム演算器）４８と、を備える。
【００２８】
このように構成すれば、第２相殺信号Ｓｃ２のマイクロフォン２２の位置での位相が、マイクロフォン２２の位置で受聴されるエンジン騒音の位相と逆相となり、第２相殺信号Ｓｃ２のマイクロフォン２２の位置での振幅が、マイクロフォン２２の位置で受聴されるエンジン騒音の振幅と同一の振幅となり、エンジン騒音をマイクロフォン２２の位置で消音することができる。
【００２９】
なお、加算器５０により第１相殺信号Ｓｃ１と第２相殺信号Ｓｃ２とが加算され、Ｄ／Ａ変換器２８及びスピーカ２６を通じて相殺音としてマイクロフォン２２で受聴される。
【００３０】
ここで、第１相殺信号生成部１１の動作状態に応じてゲイン設定器３９のゲインＧ１を可変し、ゲイン設定器３９のゲインＧ１を可変したときに、第２相殺信号生成部１２の参照信号生成器４４の第２模擬伝達特性Ｃ＾を調整する必要がある理由（課題）について図２も参照して説明する。
【００３１】
車両用能動型振動騒音制御装置１０の一部を図１より、より詳細に描いた図２において、電子回路基板６０には、第１及び第２相殺信号生成部１１、１２が搭載されている。
【００３２】
この図２は、第２相殺信号生成部１２の出力点であるポート（出力ポート）Ａ（図１も参照）から入力点であるポート（入力ポート）Ｂ（図１も参照）までの伝達特性（伝達関数）の構成要素を説明する図である。
【００３３】
この伝達特性は、出力ポートＡから出力される信号である第２相殺信号Ｓｃ２が、入力ポートＢに誤差信号ｅとして戻る経路の周波数伝達特性になる。
【００３４】
具体的には、出力ポートＡから加算器５０、Ｄ／Ａ変換器２８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６２、増幅器（ＡＭＰ）６４、端子７４、配線７８、パワーＡＭＰ６６、スピーカ２６、音場特性を形成する車室内空間２４、マイクロフォン２２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）６８、配線８０、端子７６、増幅器７０、ＬＰＦ７２、及びＡ／Ｄ変換器３０を通じて誤差信号ｅが発生する入力ポートＢまでの経路と、分岐点５１（図１も参照）から第１相殺信号生成部１１を介して加算器５０までの経路とからなる並列経路の伝達特性になることが分かる。
【００３５】
つまり、図２から理解されるように、第２相殺信号生成部１２の出力ポートＡから入力ポートＢまでの伝達特性の経路には、並列的に第１相殺信号生成部１１が接続されているので、その結果、第１相殺信号生成部１１の動作状態｛例えば、動作（オン）と停止（オフ）｝に応じて、第２相殺信号生成部１２の出力ポートＡから入力ポートＢまでの伝達特性が変わることが理解される。
【００３６】
すなわち、第１及び第２相殺信号生成部１１、１２の両方を動作させている場合に、例えば、ロードノイズを低減する第１相殺信号生成部１１のみ動作を停止させたとき、エンジン騒音を低減する第２相殺信号生成部１１の騒音を制御する経路の伝達特性（周波数に対する振幅と位相の伝達特性）が変化することが理解され、動作中の残りの第２相殺信号生成部１２による振動騒音制御（この場合、エンジン騒音の相殺制御）が不十分あるいは不安定になる場合があるという課題が理解される。
【００３７】
この課題を解決するために、この実施形態では、第１相殺信号生成部１１の動作状態に応じて、第２相殺信号生成部１２は、第２相殺信号生成部１２の参照信号生成器４４を構成する第２模擬伝達特性Ｃ＾を調整するように構成している。
【００３８】
この第２模擬伝達特性Ｃ＾に対応する、図２のポートＡからポートＢに至る経路の伝達特性（周波数に対する振幅と位相の伝達特性）を、第１相殺信号生成部１１の動作状態に応じて予め測定する。
【００３９】
なお、ポートＡからポートＢまでの伝達特性は、第２相殺信号生成部１２を取り外した状態で、ポートＡでの定振幅の信号発生器の周波数変化に対するポートＢでの位相の変化と振幅の変化をプロットすることにより得られるが、デジタル演算を行うために、各周波数の実部と虚部とからなるベクトルとして測定する。
【００４０】
図３は、第１相殺信号生成部１１の動作状態が停止時、すなわち車速計４１による車速がゼロでゲイン設定器３９のゲインＧ１がＧ１＝０のときの第２模擬伝達特性Ｃ＾（Ｇ１＝０）の測定数値例を示している。
【００４１】
図４は、第１相殺信号生成部１１の動作状態が作動時、すなわち車両が走行していて車速計４１による車速が所定車速で、ゲイン設定器３９がゲインＧ１（Ｇ１＞０）のときの第２模擬伝達特性Ｃ＾（Ｇ１＞０）の測定数値例を示している。なお、以下、理解の容易化のため、所定車速での第１相殺信号生成部１１の動作中のゲインＧ１をＧ１＝１に規格化して説明する。
【００４２】
第１相殺信号生成部１１が動作中（Ｇ１＝１）の図４の第２模擬伝達特性Ｃ＾（Ｇ１＝１）において、例えば、ロードノイズ周波数ｆｄ＝４２［Ｈｚ］で、実部＝０．７０５、虚部＝０．４７３が、第１相殺信号生成部１１が停止中（Ｇ１＝０）の図３の第２模擬伝達特性Ｃ＾（Ｇ１＝１）において、実部＝１．２６９、虚部＝０．８５５に変化することが理解される。
【００４３】
図５は、これらの場合のベクトルを示している。ベクトルの大きさは、Ｇ１＝１のときには、|Ｃ＾|ｏｎ＝０．７２０、Ｇ１＝０のときには|Ｃ＾|ｏｆｆ＝１．６３５になる。
【００４４】
図６は、その４２［Ｈｚ］での、第１相殺信号生成部１１の動作状態（Ｇ１＝０〜１）に対応するベクトルの大きさ|Ｃ＾|の変化特性９０を示している。
【００４５】
図７は、第１相殺信号生成部１１の動作中（ｏｎ、Ｇ１＝１）と停止中（ｏｆｆ、Ｇ１＝０）における出力ポートＡから入力ポートＢまでの振幅・周波数特性８２、８４（［ｄＢ］−[Ｈｚ]）を、それぞれ実線と破線で示している。
【００４６】
図８は、第１相殺信号生成部１１の動作中（ｏｎ、Ｇ１＝１）と停止中（ｏｆｆ、Ｇ１＝０）における出力ポートＡから入力ポートＢまでの位相・周波数特性８６、８８（［゜］−［Ｈｚ］）をそれぞれ実線と破線で示している。
【００４７】
図７、図８の特性８２、８４、８６、８８は、図３、図４の第２模擬伝達特性Ｃ＾（Ｇ１＝０）、Ｃ＾（Ｇ１＝１）に対応する。
【００４８】
以上説明したように、上述した実施形態に係る能動型振動騒音制御装置１０は、第１の騒音事象としてのロードノイズに関する周波数の第１基準信号Ｓｒ１を生成し、自身が出力した第１相殺信号Ｓｃ１が車室内空間２４を含む音場を通じて誤差信号ｅとして自身に戻るまでの第１伝達特性｛概ね加算器５０からＤ／Ａ変換器２８、車室内空間２４（スピーカ２６及びマイクロフォン２２を含む経路）、Ａ／Ｄ変換器３０を通じて分岐点５１までの経路の伝達特性｝を模擬した第１模擬伝達特性（第１模擬伝達特性部１１２）に基づいて、第１相殺信号Ｓｃ１を生成する第１相殺信号生成部１１と、第２の騒音事象としてのエンジン騒音に関する周波数ｆｅの第２基準信号Ｓｒ２を生成し、自身が出力した第２相殺信号Ｓｃ２が前記音場を通じて誤差信号ｅとして自身に戻るまでの第２伝達特性｛概ね加算器５０からＤ／Ａ変換器２８、車室内空間２４（スピーカ２６及びマイクロフォン２２を含む経路）、Ａ／Ｄ変換器３０を通じて分岐点５１までの経路の伝達特性｝を模擬した第２模擬伝達特性Ｃ＾に基づいて、第２相殺信号Ｓｃ２を生成する第２相殺信号生成部１２と、を備え、第２相殺信号生成部１２は、第１相殺信号生成部１１の動作状態に応じて、第２模擬伝達特性Ｃ＾を調整するように構成しているので、第１相殺信号生成部１１の動作状態に拘わらず、動作中の残りの第２相殺信号生成部Ｓ１２の動作に与える影響を低減乃至払拭することができる。
【００４９】
例えば、第１相殺信号生成部１１の動作、停止に応じて第２模擬伝達特性Ｃ＾を調整するように構成することができる。
【００５０】
この場合において、図１に示すように、第１模擬伝達特性（第１模擬伝達特性部１１２）に、自身の第１相殺信号生成部１１の前記動作状態を規定するためにゲインＧ１が設定されるゲイン設定器３９が含まれているとき、ゲイン設定器３９のゲインＧ１に応じて、第２相殺信号生成部１２が、該第２相殺信号生成部１２の第２模擬伝達特性Ｃ＾を調整するようにすることで、簡易な構成で動作中の第２相殺信号生成部１２を含む能動型振動騒音制御装置１０の騒音制御性能を維持することができる。
【００５１】
前記第１相殺信号生成部１１の動作、停止を切り替えるとき、停止のとき、ゲインＧ１１をゲインＧ１＝０に切り替えることで、簡易に第１相殺信号生成部１１の動作、停止を切り替えることができる。
【００５２】
もちろん、第１相殺信号生成部１１の前記動作状態をオフ状態にする際、ゲインＧ１＝０とすることに代替して、第１相殺信号生成部１１への電源の供給を遮断するように構成してもよい。
【００５３】
なお、この発明は、上述した実施形態に限らず、例えば、第１相殺信号生成部１１に代替して、車体表面を流れる風切り音の相殺信号生成部を設けたときも同様に、停止中はゲインを０に設定して適用する等、この明細書の記載内容に基づき種々の構成を採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の一実施形態に係る能動型振動騒音制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第２相殺信号生成部の出力ポートから入力ポートまでの伝達特性（伝達関数）の構成要素の説明図である。
【図３】第１相殺信号生成部の動作状態がオフ（停止中）のときの第２模擬伝達特性Ｃ＾の測定数値例を示す説明図である。
【図４】第１相殺信号生成部の動作状態がオン（動作中）のときの第２模擬伝達特性Ｃ＾の測定数値例を示す説明図である。
【図５】第１相殺信号生成部の動作状態がオフのときとオンのときのベクトルの説明図である。
【図６】第１相殺信号生成部の動作状態に対応するベクトルの大きさの変化特性を示す説明図である。
【図７】第１相殺信号生成部の動作中と停止中における出力ポートから入力ポートまでの振幅・周波数特性を示す説明図である。
【図８】第１相殺信号生成部の動作中と停止中における出力ポートから入力ポートまでの位相・周波数特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…能動型振動騒音制御装置      １１…第１相殺信号生成部
１２…第２相殺信号生成部          ２２…マイクロフォン
２４…車室内空間                  ２６…スピーカ
３７…移相器                      ３９…ゲイン設定器
４４…参照信号生成器              Ｃ＾…第２模擬伝達特性
【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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