(57)【要約】【課題】  車両に搭載された電気機器から発生する騒音を精度良く低減する。【解決手段】  ＥＣＵは、ＰＷＭ信号を生成するステップ（Ｓ１００）と、生成されたＰＷＭ信号に基づいて、スピーカ５００からキャンセル波を発生させる時期および、振幅を決定するステップ（Ｓ２００）と、生成したＰＷＭ信号を、各ＩＧＢＴ駆動回路に対して出力するステップ（Ｓ３００）と、決定された時期および振幅で、スピーカ５００によりキャンセル波を発生させるステップ（Ｓ４００）とを含むプログラムを実行する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器から発生して聴覚を刺激する騒音を、スピーカから発生される音により打ち消して、低減する騒音低減装置であって、
前記機器の作動指令よりも前に、前記機器の作動に関する情報を取得するための取得手段と、
前記取得手段により取得された情報に基づいて、前記音を発生させる時期および大きさを決定するための決定手段とを含む、騒音低減装置。
【請求項２】
前記騒音低減装置は、前記機器の作動に関する情報と対応させて、前記音を発生させる時期および大きさを、予め記憶するための記憶手段をさらに含み、
前記決定手段は、前記記憶手段に記憶された時期および大きさの中から、前記機器の作動に関する情報と対応した時期および大きさを選択することにより決定するための手段を含む、請求項１に記載の騒音低減装置。
【請求項３】
前記機器は、前記機器を制御する制御装置により生成された制御信号に応じて作動し、前記情報は、前記制御信号である、請求項１または２に記載の騒音低減装置。
【請求項４】
前記騒音低減装置は、
騒音に関する情報を検出するための手段と、
前記騒音に関する情報に基づいて、前記音の時期および大きさの少なくともいずれか一方を補正するための手段とをさらに含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は騒音低減装置に関し、特に、機器が発生する音を、スピーカから発生される音により打ち消して、騒音を低減する騒音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジン音、ロードノイズ音、エアコンファン音、風切音などの騒音を、スピーカから音を発生して打ち消し、騒音を低減するＡＮＣ（Active Noise Control）装置が知られている。
【０００３】
特開平８−３３９１９２号公報（特許文献１）は、エンジン回転騒音のような周期性の騒音を効率よく消音するＡＮＣ装置を開示する。特許文献１に記載のＡＮＣ装置は、制御音を出力し、騒音を干渉させて消音するスピーカと、クランクシャフトの角度を検出するクランク角センサによって検出されたタコパルス信号を参照信号として入力し、これをもとに、制御音信号を生成してスピーカに供給する制御回路を含む。制御回路は、タコパルス信号を波形整形して、搭載されているエンジンのエンジン回転に同期した矩形波信号を生成する波形整形回路と、矩形波信号が有する周期から、基準信号を生成する基準信号発生器と、基準信号発生器が生成した基準信号を用いて、適応フィルタにより位相・振幅変調を行なって所望の制御音を発生させるための制御音信号を生成し、制御音信号をスピーカに供給する適応制御器とを含む。
【０００４】
この公報に記載の発明によると、スピーカから出力された制御音により、エンジン回転騒音のような周期性の騒音を消音することができる。
【特許文献１】特開平８−３３９１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の公報に記載の発明においては、クランクシャフトの角度を検出するクランク角センサによって検出されたタコパルス信号を検出し、検出されたタコパルス信号に基づいて、スピーカから音を出力させているため、たとえば電気機器などから発生する高周波の騒音を消音できないおそれがあるという問題点があった。すなわち、タコパルス信号が検出するには、エンジンが駆動し、クランクシャフトが回転させられた後でなければならないが、高周波の騒音を発生する機器（たとえば、リアクトル、インバータおよびモータなどの電気機器）において、機器が作動した後の信号に基づいて、音を出力させると、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などにおける信号処理が間に合わず、発生した騒音を打ち消す音を発生する前に、次の騒音が発生してしまい、騒音を低減できないおそれがあるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、機器から発生する騒音を精度良く低減することができる、騒音低減装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る騒音低減装置は、機器から発生して聴覚を刺激する騒音を、スピーカから発生される音により打ち消して、低減する。この騒音低減装置は、機器の作動指令よりも前に、機器の作動に関する情報を取得するための取得手段と、取得手段により取得された情報に基づいて、音を発生させる時期および大きさを決定するための決定手段とを含む。
【０００８】
第１の発明によると、取得手段が、機器の作動指令よりも前に、機器の作動に関する情報（たとえば機器を制御する制御装置により生成された制御信号）を取得し、取得された情報に基づいて、決定手段が、音を発生させる時期および大きさを決定する。これにより、機器が作動した結果による信号に基づいて音を発生させる場合に比べて、より早く音を発生させる時期および大きさを決定することができる。その結果、機器から発生する騒音を精度良く低減することができる、騒音低減装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係る騒音低減装置は、第１の発明の構成に加え、機器の作動に関する情報と対応させて、音を発生させる時期および大きさを、予め記憶するための記憶手段をさらに含む。決定手段は、記憶手段に記憶された時期および大きさの中から、機器の作動に関する情報と対応した時期および大きさを選択することにより決定するための手段を含む。
【００１０】
第２の発明によると、記憶手段が、音を発生させる時期および大きさを、機器の作動に関する情報と対応させて予め記憶し、決定手段が、記憶手段に記憶された時期および大きさの中から、機器の作動に関する情報と対応した時期および大きさを選択することにより決定する。これにより、機器の作動に関する情報と対応させて、音を発生させる時期および大きさを決定することができる。その結果、精度よく騒音を低減することができる。
【００１１】
第３の発明に係る騒音低減装置においては、第１または２の発明の構成に加え、機器は、機器を制御する制御装置により生成された制御信号に応じて作動する。情報は、制御信号である。
【００１２】
第３の発明によると、機器は、機器を制御する制御装置により生成された制御信号に応じて作動する。この制御信号が機器の作動に関する情報として取得される。これにより、機器の作動に直接関与する制御信号に基づいて、音を発生させる時期および大きさを決定することができる。その結果、精度よく騒音を低減することができる。
【００１３】
第４の発明に係る騒音低減装置は、第１ないし３のいずれかの発明の構成に加え、騒音に関する情報を検出するための手段と、騒音に関する情報に基づいて、音の時期および大きさの少なくともいずれか一方を補正するための手段とをさらに含む。
【００１４】
第４の発明によると、たとえばマイクロフォンなどにより、騒音に関する情報が検出され、検出された騒音に関する情報に基づいて、音の時期および大きさの少なくともいずれか一方が補正される。これにより、騒音の低減が不十分な場合であっても、音の時期および大きさの少なくともいずれか一方を補正して、十分に騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１６】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る騒音低減装置を搭載した車両について説明する。この車両は、バッテリ１００と、コンバータ２００と、インバータ３００と、走行用モータ４００と、スピーカ５００と、マイクロフォン６００と、ＥＣＵ７００とを含む。本実施の形態に係る騒音低減装置は、たとえば、ＥＣＵ７００が実行するプログラムにより実現される。
【００１７】
なお、本実施の形態において、車両は、走行用モータ４００の駆動力により走行する電気自動車として説明するが、本実施の形態に係る騒音低減装置が搭載される車両は、電気自動車に限られず、ハイブリッド自動車、燃料電池車およびエンジンからの駆動力のみにより走行する車両であってもかまわない。
【００１８】
バッテリ１００は、複数のセルを直列に接続した電池モジュールを、さらに複数に接続した組電池である。バッテリ１００の電圧値は、たとえば３００Ｖ程度である。なお、バッテリ１００の代わりにキャパシタを用いてもよい。
【００１９】
コンバータ２００は、２つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）２１０，２２０と、ＩＧＢＴのエミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、各ＩＧＢＴに並列に接続された２つのダイオード２１１，２２１と、各ＩＧＢＴにそれぞれ接続され、ＥＣＵ７００で生成されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて、ＩＧＢＴを駆動（オン／オフ）させる２つのＩＧＢＴ駆動回路２１２，２２２と、リアクトル２３０と、平滑コンデンサ２４０とを含む。
【００２０】
ＩＧＢＴ２１０とＩＧＢＴ２２０とは、直列に接続されている。ＩＧＢＴ２２０のコレクタ側（ＩＧＢＴ２１０のエミッタ側）には、バッテリ１００の正極が、リアクトル２３０を介して接続されている。ＩＧＢＴ２２０のエミッタ側には、バッテリ１００の負極が接続されている。
【００２１】
平滑コンデンサ２４０は、ＩＧＢＴ２１０のコレクタ側と、ＩＧＢＴ２２０のエミッタ側とに連結されている。平滑コンデンサ２４０は、電荷を一旦蓄積し、バッテリ１００から供給された電力を平滑化する。平滑コンデンサ２４０により平滑化された電力は、インバータ３００に供給される。
【００２２】
コンバータ２００は、各ＩＧＢＴをオン／オフすることにより、バッテリ１００から供給された電流を昇圧し、インバータ３００に供給する。また、コンバータ２００は、インバータ３００から供給された電流を降圧し、バッテリ１００に供給する。なお、コンバータ２００には、周知の技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。
【００２３】
インバータ３００は、６つのＩＧＢＴ３１０〜３６０と、ＩＧＢＴのエミッタ側からコレクタ側に電流を流すように、各ＩＧＢＴにそれぞれ並列に接続された６つのダイオード３１１〜３６１と、各ＩＧＢＴにそれぞれ接続され、ＥＣＵ７００で生成されたＰＷＭ信号に基づいて、ＩＧＢＴを駆動させる６つのＩＧＢＴ駆動回路３１２〜３６２とを含む。各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）と対応するように、ＩＧＢＴ３１０とＩＧＢＴ３２０とが、ＩＧＢＴ３３０とＩＧＢＴ３４０とが、ＩＧＢＴ３５０とＩＧＢＴ３６０とが、それぞれ直列に接続されている。インバータ３００は、各ＩＧＢＴをオン／オフすることにより、コンバータ２００を介してバッテリ１００から供給された電流を、交流電流から直流電流に変換し、走行用モータ４００に供給する。なお、インバータ３００には、周知の技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。
【００２４】
走行用モータ４００は、三相交流モータである。走行用モータ４００の回転軸は、最終的には車両のドライブシャフト（図示せず）に接続される。車両は、走行用モータ４００からの駆動力により走行する。
【００２５】
ＩＧＢＴをオン／オフさせると、コンバータ２００、インバータ３００および走行用モータ４００には、ＰＷＭ信号に対応した周期で変化する電流が流れる。電流により、コンバータ２００、インバータ３００および走行用モータ４００自体に磁場が発生し、その磁場の磁力が変動することに伴い、コンバータ２００、インバータ３００および走行用モータ４００からは、比較的高い周波数（たとえば１ｋＨｚ以上）の音が発生する。この音が、乗員の聴覚を刺激し、乗員に不快感を与える騒音となる。なお、ＰＷＭ信号については、周知の技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。
【００２６】
スピーカ５００は、たとえば車両のドアトリムに設けられている。スピーカ５００は、ＥＣＵ７００により制御され、コンバータ２００、インバータ３００および走行用モータ４００から発生する音を打ち消す音を発生する。
【００２７】
マイクロフォン６００は、乗員の耳元付近に位置するように、たとえばヘッドレスト内部に設けられている。マイクロフォン６００は、車室内の騒音を測定する。マイクロフォン６００で測定された騒音は、ＥＣＵ７００に送られる。
【００２８】
ＥＣＵ７００は、駆動回路７０２と、フィードバック回路７０４と、メモリ７０６とを含む。駆動回路７０２は、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量や、ブレーキペダル（図示せず）の踏込み量などに基づいて、各ＩＧＢＴをオン／オフさせるＰＷＭ信号を生成し、各ＩＧＢＴ駆動回路に送信する。このＰＷＭ信号に基づいて各ＩＧＢＴがオン／オフすることにより、バッテリ１００から電力が走行用モータ４００に供給され、走行用モータ４００が所望の回転数およびトルクで駆動し、車両が走行する。
【００２９】
フィードバック回路７０４は、駆動回路７０２で生成されたＰＷＭ信号に基づいて、スピーカ５００が音を発生する時期、および音の大きさを決定する。メモリ７０６には、ＰＷＭ信号と対応して、スピーカ５００が音を発生する時期、および音の大きさが記憶されており、フィードバック回路７０４は、メモリ７０６に記憶された音の時期および大きさの中から、駆動回路７０２で生成されたＰＷＭ信号と対応した音の時期および大きさを決定する。また、フィードバック回路７０４には、マイクロフォン６００が測定した騒音がフィードバックされる。フィードバック回路７０４は、マイクロフォン６００が測定した騒音に基づいて、スピーカ５００が音を発生する時期、および音の大きさを補正する。
【００３０】
図２（Ａ）および（Ｂ）を参照して、メモリ７０６が記憶している、スピーカ５００が音を発生する時期および音の大きさについて説明する。なお、以下の説明では、一例として、ＩＧＢＴ駆動回路２２２に送信されるＰＷＭ信号と対応して記憶された、スピーカ５００が音を発生する時期および音の大きさについて説明するが、メモリ７０６に記憶された音の時期および大きさは、これに限られない。
【００３１】
図２（Ａ）および（Ｂ）に、ＥＣＵ７００が送信するＰＷＭ信号と、このＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ２２０を駆動させた場合にリアクトル２３０に流れる電流と、リアクトル２３０から発生する音（以下、ノイズ波と記載する）と、このノイズ波を打ち消すためにスピーカ５００から発生させる音（以下、キャンセル波と記載する）とを示す。
【００３２】
図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ＰＷＭ信号に基づいて、ＩＧＢＴ２２０がオン／オフさせられると、リアクトル２３０に流れる電流は、ＩＧＢＴ２２０がオンしている間は増加し、オフすると低下する。リアクトル２３０に電流が流れると、ＰＷＭ信号のタイミングから遅れてノイズ波が発生する。ノイズ波の時間遅れ（音が発生する時期）およびノイズ波の振幅（音の大きさ）が遅れる時間は、予め実験により計測し、メモリ７０６に記憶されている。ノイズ波と逆位相で、ノイズ波と同じ振幅を有するキャンセル波が、メモリ７０６に記憶されている。
【００３３】
図２（Ｂ）に示すＰＷＭ信号のデューティー比は、図２（Ａ）に示すＰＷＭ信号のデューティー比よりも高い。デューティー比が高くなるほど、リアクトル２３０に流れる電流（リアクトル２３０に蓄えられる電気エネルギ）が大きくなるため、図２（Ｂ）に示すノイズ波の振幅は、図２（Ａ）に示すノイズ波の振幅よりも大きい。ノイズ波の振幅に対応するように、図２（Ｂ）に示すキャンセル波の振幅は、図２（Ａ）に示すキャンセル波の振幅よりも大きい。また、図２（Ｂ）に示すノイズ波は、図２（Ａ）に示すノイズ波に比べて、発生する時期が遅い。したがって、図２（Ｂ）に示すキャンセル波は、図２（Ａ）に示すキャンセル波に比べて、発生する時期が遅い。
【００３４】
図３を参照して、本実施の形態に係る騒音低減装置であるＥＣＵ７００が実行するプログラムの制御構造について説明する。
【００３５】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ７００は、ＰＷＭ信号を生成する。Ｓ２００にて、ＥＣＵ７００は、生成されたＰＷＭ信号に基づいて、スピーカ５００からキャンセル波を発生させる時期および、振幅を決定する。すなわち、生成されたＰＷＭ信号に対応したキャンセル波の位相および振幅が、メモリ７０６から読み出される。
【００３６】
Ｓ３００にて、ＥＣＵ７００は、生成したＰＷＭ信号を、各ＩＧＢＴ駆動回路に対して出力する。Ｓ４００にて、ＥＣＵ７００は、スピーカ５００からキャンセル波を発生させる。
【００３７】
Ｓ５００にて、ＥＣＵ７００は、マイクロフォン６００により、車室内の騒音を測定する。Ｓ６００にて、ＥＣＵ７００は、測定された騒音に基づいて、スピーカ５００から発生したキャンセル波が、ノイズ波に対してずれているか否かを判別する。キャンセル波がノイズ波に対してずれているか否かを判別するには、たとえば、測定された騒音の音圧が、予め定められた音圧よりも高いか否かにより判別すればよい。
【００３８】
キャンセル波が、ノイズ波に対してずれている場合（Ｓ６００にてＹＥＳ）、処理はＳ７００に移される。そうでない場合、この処理は終了する。Ｓ７００にて、ＥＣＵ７００は、キャンセル波の位相（音を発生する時期）および振幅（音の大きさ）の少なくともいずれか一方を補正する。
【００３９】
以上の構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る騒音低減装置におけるＥＣＵ７００の動作について説明する。
【００４０】
ＰＷＭ信号が生成されると（Ｓ１００）、生成されたＰＷＭ信号と対応したキャンセル波が決定され（Ｓ２００）、生成したＰＷＭ信号が、各ＩＧＢＴ駆動回路に対して出力される（Ｓ３００）。ここでは、ＩＧＢＴ駆動回路２２２に対して、図４に示すＰＷＭ信号が出力されたと想定する。
【００４１】
ＩＧＢＴ駆動回路２２２が、ＥＣＵ７００から出力されたＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴ２２０を駆動すると、リアクトル２３０からは、図４に示すノイズ波が発生する。このノイズ波を打ち消すように、スピーカ５００からキャンセル波が発生させられる（Ｓ４００）。
【００４２】
スピーカ５００からキャンセル波が発生させられると（Ｓ４００）、マイクロフォン６００により、車室内の騒音が測定させられる（Ｓ５００）。キャンセル波がノイズ波に対してずれていなければ（Ｓ６００にてＮＯ）、測定される騒音は、図４に示すように、ノイズ波が低減されたものとなる。
【００４３】
図５（Ａ）に示すように、一点鎖線で示すノイズ波に対して、破線で示すキャンセル波の位相がずれていれば、実線で示すように、マイクロフォン６００により、ノイズ波とキャンセル波が加算された大きな騒音が測定される（Ｓ５００）。この場合、ノイズ波に対してキャンセル波がずれていると判別され（Ｓ６００にてＹＥＳ）、図５（Ｂ）の実線で示すようにキャンセル波の位相が補正される。なお、キャンセル波の振幅（音の大きさ）を補正するようにしてもよい。
【００４４】
以上のように、本実施の形態に係る騒音低減装置であるＥＣＵは、ＰＷＭ信号をＩＧＢＴ駆動回路に出力する前に、ＰＷＭ信号に基づいて、キャンセル波をスピーカから発生する時期および大きさを決定する。これにより、車両に搭載された機器が作動した後に信号に基づいてキャンセル波を発生する場合に比べて、より早くキャンセル波を発生する時期および振幅を決定して、キャンセル波を発生することができる。その結果、たとえば高周波の騒音であっても、ノイズ波の発生に対してキャンセル波の発生が遅れることが抑制され、精度良く騒音を低減することができる。
【００４５】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】騒音低減装置が搭載された車両を示すブロック図である。
【図２】ＥＣＵのメモリに記憶された、キャンセル波の発生時期および大きさを示すマップである。
【図３】ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図４】ＰＷＭ信号に基づいて発生されたキャンセル波により騒音が低減された状態を示す図である。
【図５】ＰＷＭ信号に基づいて発生されたキャンセル波がノイズ波に対してずれていた場合を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  バッテリ、２００  コンバータ、２１０，２２０，３１０，３２０，３３０，３４０，３５０，３６０  ＩＧＢＴ、２１１，２２１，３１１，３２１，３３１，３４１，３５１，３６１  ダイオード、２１２，２２２，３１２，３２２，３３２，３４２，３５２，３６２  駆動回路、２３０  リアクトル、２４０  平滑コンデンサ、３００  インバータ、４００  走行用モータ、５００  スピーカ、６００  マイクロフォン、７００  ＥＣＵ、７０２  駆動回路、７０４  フィードバック回路、７０６  メモリ。
【図１】
2005208240.tif 000003
【図２】
2005208240.tif 000004
【図３】
2005208240.tif 000005
【図４】
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【図５】
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