(57)【要約】  前席の評価点にマイクロフォン（１０１）を配置し、この位置での振動騒音を制御する信号を前席のスピーカ（１０３）から送出するとともに、前席の２次音が後席に与える影響を打ち消す２次音を後席のスピーカ（１０４）より送出することに加え、後席の評価点にマイクロフォン（１０２）を配置し、この位置での振動騒音を制御する２次音をスピーカ（１０４）から送出するとともに、後席の２次音が前席に与える影響を打ち消す２次音を前席のスピーカ（１０３）より送出する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンなどの騒音源から発生する騒音の周波数から選択される調波の基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記基準信号に基づいて第１の制御信号を出力する第１の適応型フィルタと、
前記基準信号に基づいて第２の制御信号を出力する第２の適応型フィルタと、
前記第１の制御信号に基づいて前記騒音を打ち消す２次音を発生する第１の２次音発生部と、
前記第２の制御信号に基づいて前記騒音を打ち消す２次音を発生する第２の２次音発生部と、
前記２次音と前記騒音の干渉結果を誤差信号として検出する第１の誤差信号検出部および第２の誤差信号検出部と、
前記基準信号を前記第１の２次音発生部から前記第１の誤差信号検出部までの伝達特性を模擬した特性で処理し、第１の参照信号を出力する第１の補正フィルタと、
前記基準信号を前記第２の２次音発生部から前記第２の誤差信号検出部までの伝達特性を模擬した特性で処理し、第２の参照信号を出力する第２の補正フィルタと、
前記第１の参照信号と前記第１の誤差信号検出部からの誤差信号に基づき第１の適応型フィルタの係数を更新する第１のフィルタ係数更新部と、
前記第２の参照信号と前記第２の誤差信号検出部からの誤差信号に基づき第２の適応型フィルタの係数を更新する第２のフィルタ係数更新部とからなる能動型振動騒音制御装置において、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号をそれぞれのフィルタ係数で補正し第１の補償信号および第２の補償信号を出力する第１の補償フィルタおよび第２の補償フィルタを備えるとともに、
前記第１の２次音発生部は、
前記第１の適応型フィルタから出力される前記第１の制御信号と、
前記第２の適応型フィルタから出力され前記第２の補償フィルタによって補正された前記第２の補償信号の和を２次音として出力し、
前記第２の２次音発生部は、
前記第２の適応型フィルタから出力される前記第２の制御信号と、
前記第１の適応型フィルタから出力され前記第１の補償フィルタによって補正された前記第１の補償信号の和を２次音として出力し、
前記第１の補償フィルタのフィルタ係数は、
前記第１の２次音発生部から前記第２の誤差信号検出部までの伝達特性と、前記第２の２次音発生部から前記第２の誤差信号検出部までの伝達特性の比に基づいて得られ、
前記第２の補償フィルタのフィルタ係数は、
前記第２の２次音発生部から前記第１の誤差信号検出部までの伝達特性と、前記第１の２次音発生部から前記第１の誤差信号検出部までの伝達特性の比に基づいて得られるように構成した能動型振動騒音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、車室内や航空機の客室内などに発生する騒音に対して、これを打ち消す２次音を出力し、相互干渉によって、騒音を低減するように制御する能動型振動騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の能動型振動騒音制御装置として、特開２００５−０８４５００号公報には、車室内などの閉空間において、２次音発生部である複数個のスピーカと誤差信号検出部であるマイクロフォンを設置し、補償フィルタを用いてマイクロフォンから離間した位置での騒音を抑制し、模擬評価点での騒音を能動的に低減する装置が開示されている。【０００３】  この従来の装置は、図４に示すように、２次音発生部である複数個のスピーカ１１、１２を用いている。そして、前席のスピーカ１１からの２次音と後席のスピーカ１２からの２次音とで、評価点であるマイクロフォン１３によって検出される誤差信号が最小となるように適応型フィルタ１４のフィルタ係数が逐次更新されることから、評価点において最良の振動騒音抑制性能を得ることが可能となる。【０００４】  さらに、補償フィルタ１５のフィルタ係数は、前席のスピーカ１１からマイクロフォン１３より離間した位置に設定される後席の模擬評価点までの伝達特性と、後席のスピーカ１２から模擬評価点までの伝達特性の比に基づいて求められるように構成される。したがって、後席の模擬評価点において、前席のスピーカ１１からの２次音を後席のスピーカ１２からの２次音で打ち消すことができ、前席のスピーカ１１によって後席の模擬評価点に発生する振動あるいは騒音を抑制することができるものである。【０００５】  しかしながら、補償フィルタ１５を介して後席のスピーカ１２から出力される２次音は、模擬評価点において前席のスピーカ１１からの出力信号が模擬評価点に与える影響を打ち消すに過ぎない。すなわち、模擬評価点にはマイクロフォンなどの誤差信号検出部がなく、残留振動騒音すなわち誤差信号が検出されないため、模擬評価点においては騒音の変化に追従することができない。したがって、スピーカの特性変化や窓の開閉などの要因によってスピーカから模擬評価点までの伝達特性が変化した場合に、模擬評価点において効果的な騒音低減が得られないという課題があった。
【発明の開示】
【０００６】  本発明の能動型振動騒音制御装置は、エンジンなどの騒音源から発生する騒音の周波数から選択される調波の基準信号を生成する基準信号生成部と、基準信号に基づいて第１の制御信号を出力する第１の適応型フィルタと、基準信号に基づいて第２の制御信号を出力する第２の適応型フィルタと、第１の制御信号に基づいて騒音を打ち消す２次音を発生する第１の２次音発生部と、第２の制御信号に基づいて騒音を打ち消す２次音を発生する第２の２次音発生部と、２次音と騒音の干渉結果を誤差信号として検出する第１の誤差信号検出部および第２の誤差信号検出部と、基準信号を第１の２次音発生部から第１の誤差信号検出部までの伝達特性を模擬した特性で処理し、第１の参照信号を出力する第１の補正フィルタと、基準信号を第２の２次音発生部から第２の誤差信号検出部までの伝達特性を模擬した特性で処理し、第２の参照信号を出力する第２の補正フィルタと、第１の参照信号と第１の誤差信号検出部からの誤差信号に基づき第１の適応型フィルタの係数を更新する第１のフィルタ係数更新部と、第２の参照信号と第２の誤差信号検出部からの誤差信号に基づき第２の適応型フィルタの係数を更新する第２のフィルタ係数更新部とからなる能動型振動騒音制御装置において、第１の制御信号および第２の制御信号をそれぞれのフィルタ係数で補正し第１の補償信号および第２の補償信号を出力する第１の補償フィルタおよび第２の補償フィルタを備えるとともに、第１の２次音発生部は、第１の適応型フィルタから出力される第１の制御信号と、第２の適応型フィルタから出力され第２の補償フィルタによって補正された第２の補償信号の和を２次音として出力し、第２の２次音発生部は、第２の適応型フィルタから出力される第２の制御信号と、第１の適応型フィルタから出力され第１の補償フィルタによって補正された第１の補償信号の和を２次音として出力し、第１の補償フィルタのフィルタ係数は、第１の２次音発生部から第２の誤差信号検出部までの伝達特性と、第２の２次音発生部から第２の誤差信号検出部までの伝達特性の比に基づいて得られ、第２の補償フィルタのフィルタ係数は、第２の２次音発生部から第１の誤差信号検出部までの伝達特性と、第１の２次音発生部から第１の誤差信号検出部までの伝達特性の比に基づいて得られるように構成した。
【０００７】  このような構成により、車室内などの閉空間全域にわたって振動あるいは騒音を低減することができる。さらに、２次音発生部から誤差信号検出部までの伝達特性が変化した場合でも、振動あるいは騒音に追従してそれらを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の実施の形態１における能動型振動騒音制御装置の構成を示す概略図であり、車両に搭載された状態の平面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１における能動型振動騒音制御装置の構成の例を示すブロック図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態２におけるＳＡＮ型能動型振動騒音制御装置の構成の例を示すブロック図である。
【図４】図４は従来の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。
【符号の説明】
【０００９】  １０１，１０２    マイクロフォン（誤差信号検出部）
１０３，１０４    スピーカ（２次音発生部）
１０５ａ，１０５ｂ    補正フィルタ
１０６    コントローラ
１０７ａ，１０７ｂ    基準信号生成部
１０８ａ，１０８ｂ    適応型フィルタ
１０９ａ，１０９ｂ    補償フィルタ
１１０    エンジンＥＣＵ
１１１ａ，１１１ｂ    フィルタ係数更新部
１１２    自動車
１１３    車室
１２０    余弦波発生器
１２１    正弦波発生器
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。【００１１】  （実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における能動型振動騒音制御装置の構成を示す概略図であり、車両に搭載された状態の平面図である。自動車１１２の進行方向前部には、ガソリンを燃料とする例えば４気筒４サイクル内燃機関（内燃機関は以下、「エンジン」と表記する）が搭載されている。エンジンは車両における主な騒音源である。車室１１３内には能動型振動騒音制御装置が搭載されている。本実施の形態における能動型振動騒音制御装置には、コントローラ１０６と、２組のスピーカ１０３，１０４からなる２次音発生部と、２個のマイクロフォン１０１，１０２からなる誤差信号検出部が備えられている。【００１２】  図に示すように、能動型振動騒音制御装置は、コントローラ１０６と、前席両側のドアパネル内に格納された第１の２次音発生部としての１組のスピーカ１０３と、後席両側のドアパネル内に格納された第２の２次音発生部としての１組のスピーカ１０４と、前席中央の真上位置のルーフ内に埋設された第１の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０１と、後席中央の真上位置のルーフ内に埋設された第２の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０２を備える。コントローラ１０６はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ、メモリ、カウンタなど（図示せず）を備える。【００１３】  エンジンにはエンジン電気制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」と表記する）１１０が接続され、点火信号からエンジン回転数を示すパルス信号であるＮＥパルスが生成されてコントローラ１０６に送出される。コントローラ１０６は入力したパルス信号から、エンジン回転数より選択された調波の周波数、例えば第２高調波を基準信号として生成する。【００１４】  車室内騒音の支配要因はこもり音であり、こもり音とはエンジンのシリンダ内のガス燃焼によって発生するエンジンの振動が、車体に伝達し車体のパネルが励振されて放射される音である。通常、こもり音の周波数は４気筒エンジンにあってはエンジン回転数のほぼ２倍、６気筒エンジンにあってはその３倍に相当する。このように、こもり音の周波数は、搭載エンジンの気筒数に応じて異なり、エンジン回転数の調波に基づくものである。こもり音は、主にエンジンに起因し、エンジンの回転に同期しているので、自動車に搭載されているエンジンＥＣＵ１１０から発生されるパルス信号に基づいて、基準信号の周期が決定されている。【００１５】  図２は本発明の実施の形態１における能動型振動騒音制御装置の構成の例を示すブロック図である。【００１６】  図に示すように、能動型振動騒音制御装置は、コントローラ１０６と、第１の２次音発生部としての１組のスピーカ１０３と、第２の２次音発生部としての１組のスピーカ１０４と、第１の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０１と、第２の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０２を備える。【００１７】  コントローラ１０６には、エンジンＥＣＵ１１０からの入力信号に基づいて、第１の基準信号を生成する第１の基準信号生成部１０７ａおよび第２の基準信号を生成する第２の基準信号生成部１０７ｂと、第１の基準信号生成部１０７ａから出力される第１の基準信号を入力して第１の制御信号Ｘ０をスピーカ１０３へ出力する第１の適応型フィルタ１０８ａと、第２の基準信号生成部１０７ｂから出力される第２の基準信号を入力して第２の制御信号Ｘ１をスピーカ１０４へ出力する第２の適応型フィルタ１０８ｂと、第１の制御信号Ｘ０を入力して第１の補償信号を出力する第１の補償フィルタ１０９ａと、第２の制御信号Ｘ１を入力して第２の補償信号を出力する第２の補償フィルタ１０９ｂと、第１の基準信号を入力し第１の参照信号を出力する第１の補正フィルタ１０５ａと、第２の基準信号を入力し第２の参照信号を出力する第２の補正フィルタ１０５ｂと、第１の参照信号とマイクロフォン１０１からの誤差信号に基づき第１の適応型フィルタ１０８ａの係数を更新する第１のフィルタ係数更新部１１１ａと、第２の参照信号とマイクロフォン１０２からの誤差信号に基づき第２の適応型フィルタ１０８ｂの係数を更新する第２のフィルタ係数更新部１１１ｂとを含む。【００１８】  次に、このように構成された本実施の形態におけるに能動型振動騒音制御装置の動作について説明する。【００１９】  エンジンの回転に同期した電気信号であるエンジンパルスがエンジンＥＣＵ１１０からコントローラ１０６に入力される。そして、コントローラ１０６では、その信号に基づいて基準信号生成部１０７ａ、１０７ｂによって出力される第１および第２の基準信号の周波数、すなわち車室内の消音すべき騒音の周波数が決定される。これらの基準信号は同一でよい。エンジンパルスとしては、上死点センサ（以下、「ＴＤＣセンサ」と表記する）の出力信号やタコパルスを利用することが考えられる。特にタコパルスはタコメータの入力信号などとして、車両側に具備されていることが多く、特別な装置を別に設置する必要は少ない。【００２０】  第１の基準信号は第１の適応型フィルタ１０８ａのフィルタ係数Ｗ０と乗算され第１の制御信号Ｘ０となり、信号増幅器（図示せず）によって増幅される。そして、第１の制御信号Ｘ０は第１の２次音発生部であるスピーカ１０３に入力され、第１の誤差信号検出部であるマイクロフォン１０１が置かれた評価点の騒音を低減するための２次音としてスピーカ１０３より放射される。【００２１】  同様にして、第２の基準信号は第２の適応型フィルタ１０８ｂのフィルタ係数Ｗ１と乗算され第２の制御信号Ｘ１となり、信号増幅器（図示せず）によって増幅される。そして、第１の制御信号Ｘ１は第２の２次音発生部であるスピーカ１０４に入力され、第２の誤差信号検出部であるマイクロフォン１０２が置かれた評価点の騒音を低減するための２次音としてスピーカ１０４より放射される。【００２２】  また、一方で、第１の制御信号Ｘ０は第１の補償フィルタ１０９ａのフィルタ係数Ｆ０と乗算され第１の補償信号となり、第２の制御信号Ｘ１と加算され、信号増幅器（図示せず）によって増幅される。そして、第１の補償信号は第２の２次音発生部であるスピーカ１０４に入力され、スピーカ１０３によって出力された２次音が評価点であるマイクロフォン１０２に与える影響、すなわち図２に示すＣ０１のパスにより生じている不要な２次音を相殺する２次音としてスピーカ１０４より放射される。【００２３】  同様に、第２の制御信号Ｘ１は第２の補償フィルタ１０９ｂのフィルタ係数Ｆ１と乗算され第２の補償信号となり、第１の制御信号Ｘ０と加算され、信号増幅器（図示せず）によって増幅される。そして、第２の補償信号は第１の２次音発生部であるスピーカ１０３に入力され、スピーカ１０４によって出力された２次音が評価点であるマイクロフォン１０１に与える影響、すなわち図２に示すＣ１０のパスにより生じている不要な２次音を相殺する２次音としてスピーカ１０３より放射される。【００２４】  マイクロフォン１０１、１０２はケーブルを介してコントローラ１０６に接続され、騒音を検出し、検出値をコントローラ１０６に送る。コントローラ１０６はそれらの入力に基づいて第１および第２の適応型フィルタ１０８ａ、１０８ｂや第１および第２の補償フィルタ１０９ａ、１０９ｂを用い、騒音を低減するように第１および第２の制御信号Ｘ０、Ｘ１を算出する。そして、第１および第２の制御信号Ｘ０、Ｘ１はそれぞれ２組のスピーカ１０３、１０４の駆動信号に変換され、ケーブルを介して２組のスピーカ１０３、１０４から騒音を相殺する２次音が出力される。その場合、前席側の２個のスピーカ１０３はそれぞれ同じ駆動信号で駆動され、同様に後席側の２個のスピーカ１０４もそれぞれ同じ駆動信号で駆動される。また、４個のスピーカ１０３、１０４は車載のオーディオ装置のスピーカと兼用するように構成されている。【００２５】  次に、第１の補正フィルタ１０５ａおよび第２の補正フィルタ１０５ｂの動作について説明する。図２に示すように、第１の補正フィルタ１０５ａのフィルタ係数をｃ＾０、第２の補正フィルタ１０５ｂのフィルタ係数をｃ＾１、前席のスピーカ１０３から前席のマイクロフォン１０１までの伝達特性をＣ００、前席のスピーカ１０３から後席のマイクロフォン１０２までの伝達特性をＣ０１、後席のスピーカ１０４から前席のマイクロフォン１０１までの伝達特性をＣ１０、後席のスピーカ１０４から後席のマイクロフォン１０２までの伝達特性をＣ１１とする。【００２６】  上記したようにそれぞれの構成の伝達特性を定めることにより、前席のマイクロフォン１０１に到達したときの前席のスピーカ１０３からの２次音Ｙ０は、Ｙ０＝（Ｘ０＋Ｆ１・Ｘ１）・Ｃ００と表すことができる。同様にして、前席のマイクロフォン１０１に到達したときの後席のスピーカ１０４からの２次音Ｙ１は、Ｙ１＝（Ｘ１＋Ｆ０・Ｘ０）・Ｃ１０と表すことができる。【００２７】  また、後席のマイクロフォン１０２に到達したときの前席のスピーカ１０３からの２次音Ｙ３は、Ｙ３＝（Ｘ０＋Ｆ１・Ｘ１）・Ｃ０１と表すことができる。同様にして、後席のマイクロフォン１０２に到達したときの後席のスピーカ１０４からの２次音Ｙ４は、Ｙ４＝（Ｘ１＋Ｆ０・Ｘ０）・Ｃ１１と表すことができる。【００２８】  第１のフィルタ係数更新部１１１ａには、マイクロフォン１０１で上述したそれぞれの２次音が加算されて入力されるので、第１のフィルタ係数更新部１１１ａの入力信号（Ｙ０＋Ｙ１）は以下のように示される。【００２９】  Ｙ０＋Ｙ１＝（Ｘ０＋Ｘ１・Ｆ１）・Ｃ００＋（Ｘ１＋Ｘ０・Ｆ０）・Ｃ１０
＝（Ｃ００＋Ｆ０・Ｃ１０）・Ｘ０＋（Ｃ１０＋Ｆ１・Ｃ００）・Ｘ１
……（１）
ここで、第１の補正フィルタ１０５ａのフィルタ係数ｃ＾０は、マイクロフォン１０１における騒音を漸次低減するために、第１の適応型フィルタ１０８ａの出力Ｘ０から、第１のフィルタ係数更新部１１１ａまでの伝達特性を示すように設計する。このようにフィルタ係数ｃ＾０を定義すると、第１の補正フィルタ１０５ａのフィルタ係数ｃ＾０は、式（１）において、第１の制御信号Ｘ０の寄与する項にのみ係わることから、以下のように表すことができる。【００３０】  ｃ＾０＝（Ｃ００＋Ｆ０・Ｃ１０）                        ……（２）
同様に、第２のフィルタ係数更新部１１１ｂには、マイクロフォン１０２で上述したそれぞれの２次音が加算されて入力されるので、第２のフィルタ係数更新部１１１ｂの入力信号（Ｙ３＋Ｙ４）は以下のように示される。【００３１】  Ｙ３＋Ｙ４＝（Ｃ０１＋Ｆ０・Ｃ１１）・Ｘ０＋（Ｃ１１＋Ｆ１・Ｃ０１）・Ｘ１
……（３）
ここで、同様にして、第２の補正フィルタ１０５ｂのフィルタ係数ｃ＾１は、マイクロフォン１０２における騒音を漸次低減するために、第２の適応型フィルタ１０８ｂの出力Ｘ１から、第２のフィルタ係数更新部１１１ｂまでの伝達特性を示すように設計する。このようにフィルタ係数ｃ＾１を定義すると、第２の補正フィルタ１０５ｂのフィルタ係数ｃ＾１は、式（３）において、第２の制御信号Ｘ１の寄与する項にのみ係わることから、以下のように表すことができる。【００３２】  ｃ＾１＝Ｃ１１＋Ｆ１・Ｃ０１                            ……（４）
このように、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置にあっては、第１の補正フィルタ１０５ａの補正値を前席側のスピーカ１０３から前席側のマイクロフォン１０１までの伝達特性Ｃ００と、補償フィルタ１０９ａのフィルタ係数Ｆ０と後席側のスピーカ１０４から前席側のマイクロフォン１０１までの伝達特性Ｃ１０との積（Ｆ０・Ｃ１０）とを加算して得られる和（Ｃ００＋Ｆ０・Ｃ１０）とするように設計する。また、第２の補正フィルタ１０５ｂの補正値を後席側のスピーカ１０４から後席側のマイクロフォン１０２までの伝達特性Ｃ１１と、補償フィルタ１０９ｂのフィルタ係数Ｆ１と前席側のスピーカ１０３から後席側のマイクロフォン１０２までの伝達特性Ｃ０１との積（Ｆ１・Ｃ０１）とを加算して得られる和（Ｃ１１＋Ｆ１・Ｃ０１）とするように設計する。【００３３】  そして、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置では、前席の評価点に第１の誤差信号検出部であるマイクロフォン１０１を配置し、この位置での振動騒音を制御する信号を前席のスピーカ１０３から送出するとともに、前席の２次音が後席に与える影響を打ち消す２次音を後席のスピーカ１０４より送出することに加え、後席の評価点に第２の誤差信号検出部であるマイクロフォン１０２を配置し、この位置での振動騒音を制御する信号を後席のスピーカ１０４から送出するとともに、後席の２次音が前席に与える影響を打ち消す２次音を前席のスピーカ１０３より送出する。【００３４】  このように能動型振動騒音制御装置を動作させるために、補償フィルタ１０９ａ、１０９ｂのフィルタ係数Ｆ０、Ｆ１は、以下の式（５）および式（６）を満足するように設計する。【００３５】  Ｃ０１＝−Ｃ１１・Ｆ０                                              ……（５）
Ｃ１０＝−Ｃ００−Ｆ１                                              ……（６）
このように、それぞれの補償フィルタ１０９ａ、１０９ｂを設計することにより、式（１）、お５よび式（３）は、それぞれ以下のように表される。【００３６】  Ｙ０＋Ｙ１＝（Ｃ００＋Ｆ０・Ｃ１０）・Ｘ０
＝ｃ＾０・Ｘ０                                ……（７）
Ｙ３＋Ｙ４＝（Ｃ１１＋Ｆ１・Ｃ０１）・Ｘ１
＝ｃ＾１・Ｘ１                                            ……（８）
これらの式（７）、式（８）に示されるように、マイクロフォン１０１から、第１のフィルタ係数更新部１１１ａに入力される信号（Ｙ０＋Ｙ１）は、第１の制御信号Ｘ０によってのみ変化するようになる。同様に、マイクロフォン１０２から、第２のフィルタ係数更新部１１１ｂに入力される信号（Ｙ３＋Ｙ４）は、第２の制御信号Ｘ１によってのみ変化するようになる。したがって、補償フィルタ１０９ａ、１０９ｂを上記したように設計することにより、前席側の騒音を低減する際に後席側に発生する騒音、および後席側の騒音を低減する際に前席側に発生する騒音を抑制することができる。【００３７】  上記したように、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置では、第１の補償フィルタ１０９ａのフィルタ係数Ｆ０は、第１の２次音発生部としてのスピーカ１０３から、第２の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０２までの伝達特性であるＣ０１と、第２の２次音発生部としてのスピーカ１０４から第２の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０２までの伝達特性Ｃ１１の比に基づいて得られる。また、第２の補償フィルタ１０９ｂのフィルタ係数Ｆ１は、第２の２次音発生部としてのスピーカ１０４から、第１の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０１までの伝達特性Ｃ１０と、第１の２次音発生部としてのスピーカ１０３から第１の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０１までの伝達特性Ｃ００の比に基づいて得られるように構成されている。【００３８】  ところで、第１の適応型フィルタ１０８ａのフィルタ係数Ｗ０は第１のフィルタ係数更新部１１１ａにより、第１の補正フィルタ１０５ａから出力される第１の参照信号とマイクロフォン１０１からの誤差信号に基づいて逐次更新される。また第２の適応型フィルタ１０８ｂのフィルタ係数Ｗ１は第２のフィルタ係数更新部１１１ｂにより、第２の補正フィルタ１０５ｂから出力される第２の参照信号とマイクロフォン１０２からの誤差信号に基づいて逐次更新される。本実施の形態では、一般的なフィルタ係数更新部のアルゴリズムとして最急降下法の一種であるＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）を用いて、フィルタ係数Ｗ０およびＷ１を更新する。第１の補正フィルタ１０５ａの出力である第１の参照信号をｒ０、第２の補正フィルタ１０５ｂの出力である第２の参照信号をｒ１とし、マイクロフォン１０１から得られる誤差信号をｅ０、マイクロフォン１０２から得られる誤差信号をｅ１とする。そして、ＬＭＳで用いる微小値であるステップサイズパラメータをμとすると、フィルタ係数Ｗ０（ｎ＋１）およびＷ１（ｎ＋１）は、以下の式（９）および式（１０）に示すように、再帰的に表すことができる。【００３９】  Ｗ０（ｎ＋１）＝Ｗ０（ｎ）−μ・ｅ０（ｎ）・ｒ０（ｎ）              ……（９）
Ｗ１（ｎ＋１）＝Ｗ１（ｎ）−μ・ｅ１（ｎ）・ｒ１（ｎ）            ……（１０）
このように適応制御に基づき、再帰的にフィルタ係数Ｗ０、Ｗ１は誤差信号ｅ０、ｅ１が小さくなるように、換言すれば騒音抑制部であるマイクロフォン１０１および１０２での騒音を減少させるように、Ｗ０、Ｗ１を最適値に収束させることができる。【００４０】  上記したように、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置は、スピーカ１０３、１０４からマイクロフォン１０１、１０２の位置までのそれぞれの伝達特性が変化した場合にも、騒音の変化に追従して騒音を低減することが可能となる。また、前席だけでなく、車室内全域（前席および後席）において振動騒音が低減される。【００４１】  なお、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置は、２次音発生部と誤差信号検出部がそれぞれ２個備えられているとしたが、それぞれ３個以上備えてもよい。このようにすれば２次音発生部と誤差信号検出部との間の伝達特性がそれぞれ変化した場合にも、騒音の変化に追従して騒音を低減することが可能となる。そのため、さらに広い範囲について騒音を低減することが可能となる。【００４２】  （実施の形態２）
本発明の実施の形態２における能動型振動騒音制御装置について説明する。本実施の形態における能動型振動騒音制御装置は、補正フィルタと補償フィルタのフィルタ係数を周波数ごとに予め求めてメモリ内に格納し、基準信号の周波数によって検索自在とするように構成したものである。図３は基準信号が余弦波、正弦波に分解されて書かれていることと以外は図２と同様の構成である。【００４３】  図３は本実施の形態におけ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。図に示すように、エンジンＥＣＵ１１０から、ＮＥパルスがコントローラ１０６から送出されている。こもり音はエンジン回転に同期しているため、周波数幅の狭い、換言すれば正弦波に近い波形を備えることから、その周波数のこもり音は正弦波（ｓｉｎ波）と余弦波（ｃｏｓ波）との和で表すことができる。すなわち、こもり音を正弦波と余弦波との和で表し、それに対応してエンジンＥＣＵ１１０に基づいて生成される基準信号も同様に正弦波と余弦波に分解して生成することができる。【００４４】  図３に示すように、余弦波発生器１２０から出力される基準信号の余弦波成分と正弦波発生器１２１から出力される正弦波成分は信号伝達特性の係数Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３とそれぞれ図３のように乗算され、加算器によって加算されることにより参照信号を生成する。参照信号は前述したように誤差信号ｅ０（ｎ）、ｅ１（ｎ）とステップサイズμと乗算され、得られた積を適応型フィルタ１０８ａ、１０８ｂのフィルタ係数Ｗ０ａ、Ｗ０ｂ、Ｗ１ａ、Ｗ１ｂの今回値から減算することでＷ０ａ、Ｗ０ｂ、Ｗ１ａ、Ｗ１ｂの次回値が算出される（（９）、（１０）式参照）。【００４５】  適応型フィルタ１０８ａ、１０８ｂからの出力はそれぞれ加算器で加算され、２次音発生部としてのスピーカ１０３、１０４から出力される。また、補償信号も同様に正弦波と余弦波に補償フィルタの係数Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３と図３のように乗算され、それぞれ加算器にて加算される。【００４６】  このような構成により、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置は、スピーカ１０３、１０４からマイクロフォン１０１、１０２の位置までのそれぞれの伝達特性が変化した場合にも、騒音の変化に追従して騒音を低減することが可能となる。また、前席だけでなく、車室内全域（前席および後席）において振動騒音が低減される。【００４７】  なお、この手法は狭帯域の周波数のこもり音除去に使用されるノッチフィルタを適応制御アルゴリズムに利用し、直交する信号の係数に相当するフィルタ係数Ｗ０ａ、Ｗ０ｂおよびＷ１ａ、Ｗ１ｂをディジタル信号処理によってエンジン回転数の変化に追従させる手法であり、ＳＡＮ（Ｓｉｎｇｌｅ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｎｏｔｃｈ）と呼ばれる手法である。このような構成にすることにより演算部の負荷を小さくすることができるため、高価なＤＳＰなどを用いることなく安価なマイコンなどでの実現が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】  本発明の能動型振動騒音制御装置は、２次音出力部であるスピーカと誤差信号検出部であるマイクロフォンを複数個用いることにより、車室内の一部だけではなく、前席および後席を含む車室内全域において振動騒音を低減することが可能で、自動車などへの適用に有用である。
【図１】
2007013281.tif 000002
【図２】
2007013281.tif 000003
【図３】
2007013281.tif 000004
【図４】
2007013281.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月29日(2006.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンなどの騒音源から発生する騒音の周波数から選択される調波の基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記基準信号に基づいて第１の制御信号を出力する第１の適応型フィルタと、
前記基準信号に基づいて第２の制御信号を出力する第２の適応型フィルタと、
前記第１の制御信号に基づいて前記騒音を打ち消す２次音を発生する第１の２次音発生部と、
前記第２の制御信号に基づいて前記騒音を打ち消す２次音を発生する第２の２次音発生部と、
前記２次音と前記騒音の干渉結果を誤差信号として検出する第１の誤差信号検出部および第２の誤差信号検出部と、
前記基準信号を前記第１の２次音発生部から前記第１の誤差信号検出部までの伝達特性を模擬した特性で処理し、第１の参照信号を出力する第１の補正フィルタと、
前記基準信号を前記第２の２次音発生部から前記第２の誤差信号検出部までの伝達特性を模擬した特性で処理し、第２の参照信号を出力する第２の補正フィルタと、
前記第１の参照信号と前記第１の誤差信号検出部からの誤差信号に基づき第１の適応型フィルタの係数を更新する第１のフィルタ係数更新部と、
前記第２の参照信号と前記第２の誤差信号検出部からの誤差信号に基づき第２の適応型フィルタの係数を更新する第２のフィルタ係数更新部とからなる能動型振動騒音制御装置において、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号をそれぞれのフィルタ係数で補正し第１の補償信号および第２の補償信号を出力する第１の補償フィルタおよび第２の補償フィルタを備えるとともに、
前記第１の２次音発生部は、
前記第１の適応型フィルタから出力される前記第１の制御信号と、
前記第２の適応型フィルタから出力され前記第２の補償フィルタによって補正された前記第２の補償信号の和を２次音として出力し、
前記第２の２次音発生部は、
前記第２の適応型フィルタから出力される前記第２の制御信号と、
前記第１の適応型フィルタから出力され前記第１の補償フィルタによって補正された前記第１の補償信号の和を２次音として出力し、
前記第１の補償フィルタのフィルタ係数は、
前記第１の２次音発生部から前記第２の誤差信号検出部までの伝達特性と、前記第２の２次音発生部から前記第２の誤差信号検出部までの伝達特性の比に基づいて得られ、
前記第２の補償フィルタのフィルタ係数は、
前記第２の２次音発生部から前記第１の誤差信号検出部までの伝達特性と、前記第１の２次音発生部から前記第１の誤差信号検出部までの伝達特性の比に基づいて得られるように構成した能動型振動騒音制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内や航空機の客室内などに発生する騒音に対して、これを打ち消す２次音を出力し、相互干渉によって、騒音を低減するように制御する能動型振動騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の能動型振動騒音制御装置として、特開２００５−０８４５００号公報には、車室内などの閉空間において、２次音発生部である複数個のスピーカと誤差信号検出部であるマイクロフォンを設置し、補償フィルタを用いてマイクロフォンから離間した位置での騒音を抑制し、模擬評価点での騒音を能動的に低減する装置が開示されている。
【０００３】
この従来の装置は、図４に示すように、２次音発生部である複数個のスピーカ１１、１２を用いている。そして、前席のスピーカ１１からの２次音と後席のスピーカ１２からの２次音とで、評価点であるマイクロフォン１３によって検出される誤差信号が最小となるように適応型フィルタ１４のフィルタ係数が逐次更新されることから、評価点において最良の振動騒音抑制性能を得ることが可能となる。
【０００４】
さらに、補償フィルタ１５のフィルタ係数は、前席のスピーカ１１からマイクロフォン１３より離間した位置に設定される後席の模擬評価点までの伝達特性と、後席のスピーカ１２から模擬評価点までの伝達特性の比に基づいて求められるように構成される。したがって、後席の模擬評価点において、前席のスピーカ１１からの２次音を後席のスピーカ１２からの２次音で打ち消すことができ、前席のスピーカ１１によって後席の模擬評価点に発生する振動あるいは騒音を抑制することができるものである。
【０００５】
しかしながら、補償フィルタ１５を介して後席のスピーカ１２から出力される２次音は、模擬評価点において前席のスピーカ１１からの出力信号が模擬評価点に与える影響を打ち消すに過ぎない。すなわち、模擬評価点にはマイクロフォンなどの誤差信号検出部がなく、残留振動騒音すなわち誤差信号が検出されないため、模擬評価点においては騒音の変化に追従することができない。したがって、スピーカの特性変化や窓の開閉などの要因によってスピーカから模擬評価点までの伝達特性が変化した場合に、模擬評価点において効果的な騒音低減が得られないという課題があった。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の能動型振動騒音制御装置は、エンジンなどの騒音源から発生する騒音の周波数から選択される調波の基準信号を生成する基準信号生成部と、基準信号に基づいて第１の制御信号を出力する第１の適応型フィルタと、基準信号に基づいて第２の制御信号を出力する第２の適応型フィルタと、第１の制御信号に基づいて騒音を打ち消す２次音を発生する第１の２次音発生部と、第２の制御信号に基づいて騒音を打ち消す２次音を発生する第２の２次音発生部と、２次音と騒音の干渉結果を誤差信号として検出する第１の誤差信号検出部および第２の誤差信号検出部と、基準信号を第１の２次音発生部から第１の誤差信号検出部までの伝達特性を模擬した特性で処理し、第１の参照信号を出力する第１の補正フィルタと、基準信号を第２の２次音発生部から第２の誤差信号検出部までの伝達特性を模擬した特性で処理し、第２の参照信号を出力する第２の補正フィルタと、第１の参照信号と第１の誤差信号検出部からの誤差信号に基づき第１の適応型フィルタの係数を更新する第１のフィルタ係数更新部と、第２の参照信号と第２の誤差信号検出部からの誤差信号に基づき第２の適応型フィルタの係数を更新する第２のフィルタ係数更新部とからなる能動型振動騒音制御装置において、第１の制御信号および第２の制御信号をそれぞれのフィルタ係数で補正し第１の補償信号および第２の補償信号を出力する第１の補償フィルタおよび第２の補償フィルタを備えるとともに、第１の２次音発生部は、第１の適応型フィルタから出力される第１の制御信号と、第２の適応型フィルタから出力され第２の補償フィルタによって補正された第２の補償信号の和を２次音として出力し、第２の２次音発生部は、第２の適応型フィルタから出力される第２の制御信号と、第１の適応型フィルタから出力され第１の補償フィルタによって補正された第１の補償信号の和を２次音として出力し、第１の補償フィルタのフィルタ係数は、第１の２次音発生部から第２の誤差信号検出部までの伝達特性と、第２の２次音発生部から第２の誤差信号検出部までの伝達特性の比に基づいて得られ、第２の補償フィルタのフィルタ係数は、第２の２次音発生部から第１の誤差信号検出部までの伝達特性と、第１の２次音発生部から第１の誤差信号検出部までの伝達特性の比に基づいて得られるように構成した。
【０００７】
このような構成により、車室内などの閉空間全域にわたって振動あるいは騒音を低減することができる。さらに、２次音発生部から誤差信号検出部までの伝達特性が変化した場合でも、振動あるいは騒音に追従してそれら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】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における能動型振動騒音制御装置の構成を示す概略図であり、車両に搭載された状態の平面図である。自動車１１２の進行方向前部には、ガソリンを燃料とする例えば４気筒４サイクル内燃機関（内燃機関は以下、「エンジン」と表記する）が搭載されている。エンジンは車両における主な騒音源である。車室１１３内には能動型振動騒音制御装置が搭載されている。本実施の形態における能動型振動騒音制御装置には、コントローラ１０６と、２組のスピーカ１０３，１０４からなる２次音発生部と、２個のマイクロフォン１０１，１０２からなる誤差信号検出部が備えられている。
【００１０】
図に示すように、能動型振動騒音制御装置は、コントローラ１０６と、前席両側のドアパネル内に格納された第１の２次音発生部としての１組のスピーカ１０３と、後席両側のドアパネル内に格納された第２の２次音発生部としての１組のスピーカ１０４と、前席中央の真上位置のルーフ内に埋設された第１の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０１と、後席中央の真上位置のルーフ内に埋設された第２の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０２を備える。コントローラ１０６はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ、メモリ、カウンタなど（図示せず）を備える。
【００１１】
エンジンにはエンジン電気制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」と表記する）１１０が接続され、点火信号からエンジン回転数を示すパルス信号であるＮＥパルスが生成されてコントローラ１０６に送出される。コントローラ１０６は入力したパルス信号から、エンジン回転数より選択された調波の周波数、例えば第２高調波を基準信号として生成する。
【００１２】
車室内騒音の支配要因はこもり音であり、こもり音とはエンジンのシリンダ内のガス燃焼によって発生するエンジンの振動が、車体に伝達し車体のパネルが励振されて放射される音である。通常、こもり音の周波数は４気筒エンジンにあってはエンジン回転数のほぼ２倍、６気筒エンジンにあってはその３倍に相当する。このように、こもり音の周波数は、搭載エンジンの気筒数に応じて異なり、エンジン回転数の調波に基づくものである。こもり音は、主にエンジンに起因し、エンジンの回転に同期しているので、自動車に搭載されているエンジンＥＣＵ１１０から発生されるパルス信号に基づいて、基準信号の周期が決定されている。
【００１３】
図２は本発明の実施の形態１における能動型振動騒音制御装置の構成の例を示すブロック図である。
【００１４】
図に示すように、能動型振動騒音制御装置は、コントローラ１０６と、第１の２次音発生部としての１組のスピーカ１０３と、第２の２次音発生部としての１組のスピーカ１０４と、第１の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０１と、第２の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０２を備える。
【００１５】
コントローラ１０６には、エンジンＥＣＵ１１０からの入力信号に基づいて、第１の基準信号を生成する第１の基準信号生成部１０７ａおよび第２の基準信号を生成する第２の基準信号生成部１０７ｂと、第１の基準信号生成部１０７ａから出力される第１の基準信号を入力して第１の制御信号Ｘ０をスピーカ１０３へ出力する第１の適応型フィルタ１０８ａと、第２の基準信号生成部１０７ｂから出力される第２の基準信号を入力して第２の制御信号Ｘ１をスピーカ１０４へ出力する第２の適応型フィルタ１０８ｂと、第１の制御信号Ｘ０を入力して第１の補償信号を出力する第１の補償フィルタ１０９ａと、第２の制御信号Ｘ１を入力して第２の補償信号を出力する第２の補償フィルタ１０９ｂと、第１の基準信号を入力し第１の参照信号を出力する第１の補正フィルタ１０５ａと、第２の基準信号を入力し第２の参照信号を出力する第２の補正フィルタ１０５ｂと、第１の参照信号とマイクロフォン１０１からの誤差信号に基づき第１の適応型フィルタ１０８ａの係数を更新する第１のフィルタ係数更新部１１１ａと、第２の参照信号とマイクロフォン１０２からの誤差信号に基づき第２の適応型フィルタ１０８ｂの係数を更新する第２のフィルタ係数更新部１１１ｂとを含む。
【００１６】
次に、このように構成された本実施の形態におけるに能動型振動騒音制御装置の動作について説明する。
【００１７】
エンジンの回転に同期した電気信号であるエンジンパルスがエンジンＥＣＵ１１０からコントローラ１０６に入力される。そして、コントローラ１０６では、その信号に基づいて基準信号生成部１０７ａ、１０７ｂによって出力される第１および第２の基準信号の周波数、すなわち車室内の消音すべき騒音の周波数が決定される。これらの基準信号は同一でよい。エンジンパルスとしては、上死点センサ（以下、「ＴＤＣセンサ」と表記する）の出力信号やタコパルスを利用することが考えられる。特にタコパルスはタコメータの入力信号などとして、車両側に具備されていることが多く、特別な装置を別に設置する必要は少ない。
【００１８】
第１の基準信号は第１の適応型フィルタ１０８ａのフィルタ係数Ｗ０と乗算され第１の制御信号Ｘ０となり、信号増幅器（図示せず）によって増幅される。そして、第１の制御信号Ｘ０は第１の２次音発生部であるスピーカ１０３に入力され、第１の誤差信号検出部であるマイクロフォン１０１が置かれた評価点の騒音を低減するための２次音としてスピーカ１０３より放射される。
【００１９】
同様にして、第２の基準信号は第２の適応型フィルタ１０８ｂのフィルタ係数Ｗ１と乗算され第２の制御信号Ｘ１となり、信号増幅器（図示せず）によって増幅される。そして、第１の制御信号Ｘ１は第２の２次音発生部であるスピーカ１０４に入力され、第２の誤差信号検出部であるマイクロフォン１０２が置かれた評価点の騒音を低減するための２次音としてスピーカ１０４より放射される。
【００２０】
また、一方で、第１の制御信号Ｘ０は第１の補償フィルタ１０９ａのフィルタ係数Ｆ０と乗算され第１の補償信号となり、第２の制御信号Ｘ１と加算され、信号増幅器（図示せず）によって増幅される。そして、第１の補償信号は第２の２次音発生部であるスピーカ１０４に入力され、スピーカ１０３によって出力された２次音が評価点であるマイクロフォン１０２に与える影響、すなわち図２に示すＣ０１のパスにより生じている不要な２次音を相殺する２次音としてスピーカ１０４より放射される。
【００２１】
同様に、第２の制御信号Ｘ１は第２の補償フィルタ１０９ｂのフィルタ係数Ｆ１と乗算され第２の補償信号となり、第１の制御信号Ｘ０と加算され、信号増幅器（図示せず）によって増幅される。そして、第２の補償信号は第１の２次音発生部であるスピーカ１０３に入力され、スピーカ１０４によって出力された２次音が評価点であるマイクロフォン１０１に与える影響、すなわち図２に示すＣ１０のパスにより生じている不要な２次音を相殺する２次音としてスピーカ１０３より放射される。
【００２２】
マイクロフォン１０１、１０２はケーブルを介してコントローラ１０６に接続され、騒音を検出し、検出値をコントローラ１０６に送る。コントローラ１０６はそれらの入力に基づいて第１および第２の適応型フィルタ１０８ａ、１０８ｂや第１および第２の補償フィルタ１０９ａ、１０９ｂを用い、騒音を低減するように第１および第２の制御信号Ｘ０、Ｘ１を算出する。そして、第１および第２の制御信号Ｘ０、Ｘ１はそれぞれ２組のスピーカ１０３、１０４の駆動信号に変換され、ケーブルを介して２組のスピーカ１０３、１０４から騒音を相殺する２次音が出力される。その場合、前席側の２個のスピーカ１０３はそれぞれ同じ駆動信号で駆動され、同様に後席側の２個のスピーカ１０４もそれぞれ同じ駆動信号で駆動される。また、４個のスピーカ１０３、１０４は車載のオーディオ装置のスピーカと兼用するように構成されている。
【００２３】
次に、第１の補正フィルタ１０５ａおよび第２の補正フィルタ１０５ｂの動作について説明する。図２に示すように、第１の補正フィルタ１０５ａのフィルタ係数をｃ＾０、第２の補正フィルタ１０５ｂのフィルタ係数をｃ＾１、前席のスピーカ１０３から前席のマイクロフォン１０１までの伝達特性をＣ００、前席のスピーカ１０３から後席のマイクロフォン１０２までの伝達特性をＣ０１、後席のスピーカ１０４から前席のマイクロフォン１０１までの伝達特性をＣ１０、後席のスピーカ１０４から後席のマイクロフォン１０２までの伝達特性をＣ１１とする。
【００２４】
上記したようにそれぞれの構成の伝達特性を定めることにより、前席のマイクロフォン１０１に到達したときの前席のスピーカ１０３からの２次音Ｙ０は、Ｙ０＝（Ｘ０＋Ｆ１・Ｘ１）・Ｃ００と表すことができる。同様にして、前席のマイクロフォン１０１に到達したときの後席のスピーカ１０４からの２次音Ｙ１は、Ｙ１＝（Ｘ１＋Ｆ０・Ｘ０）・Ｃ１０と表すことができる。
【００２５】
また、後席のマイクロフォン１０２に到達したときの前席のスピーカ１０３からの２次音Ｙ３は、Ｙ３＝（Ｘ０＋Ｆ１・Ｘ１）・Ｃ０１と表すことができる。同様にして、後席のマイクロフォン１０２に到達したときの後席のスピーカ１０４からの２次音Ｙ４は、Ｙ４＝（Ｘ１＋Ｆ０・Ｘ０）・Ｃ１１と表すことができる。
【００２６】
第１のフィルタ係数更新部１１１ａには、マイクロフォン１０１で上述したそれぞれの２次音が加算されて入力されるので、第１のフィルタ係数更新部１１１ａの入力信号（Ｙ０＋Ｙ１）は以下のように示される。
【００２７】
Ｙ０＋Ｙ１＝（Ｘ０＋Ｘ１・Ｆ１）・Ｃ００＋（Ｘ１＋Ｘ０・Ｆ０）・Ｃ１０
＝（Ｃ００＋Ｆ０・Ｃ１０）・Ｘ０＋（Ｃ１０＋Ｆ１・Ｃ００）・Ｘ１
……（１）
ここで、第１の補正フィルタ１０５ａのフィルタ係数ｃ＾０は、マイクロフォン１０１における騒音を漸次低減するために、第１の適応型フィルタ１０８ａの出力Ｘ０から、第１のフィルタ係数更新部１１１ａまでの伝達特性を示すように設計する。このようにフィルタ係数ｃ＾０を定義すると、第１の補正フィルタ１０５ａのフィルタ係数ｃ＾０は、式（１）において、第１の制御信号Ｘ０の寄与する項にのみ係わることから、以下のように表すことができる。
【００２８】
ｃ＾０＝（Ｃ００＋Ｆ０・Ｃ１０）                                  ……（２）
同様に、第２のフィルタ係数更新部１１１ｂには、マイクロフォン１０２で上述したそれぞれの２次音が加算されて入力されるので、第２のフィルタ係数更新部１１１ｂの入力信号（Ｙ３＋Ｙ４）は以下のように示される。
【００２９】
Ｙ３＋Ｙ４＝（Ｃ０１＋Ｆ０・Ｃ１１）・Ｘ０＋（Ｃ１１＋Ｆ１・Ｃ０１）・Ｘ１
……（３）
ここで、同様にして、第２の補正フィルタ１０５ｂのフィルタ係数ｃ＾１は、マイクロフォン１０２における騒音を漸次低減するために、第２の適応型フィルタ１０８ｂの出力Ｘ１から、第２のフィルタ係数更新部１１１ｂまでの伝達特性を示すように設計する。このようにフィルタ係数ｃ＾１を定義すると、第２の補正フィルタ１０５ｂのフィルタ係数ｃ＾１は、式（３）において、第２の制御信号Ｘ１の寄与する項にのみ係わることから、以下のように表すことができる。
【００３０】
ｃ＾１＝Ｃ１１＋Ｆ１・Ｃ０１                                      ……（４）
このように、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置にあっては、第１の補正フィルタ１０５ａの補正値を前席側のスピーカ１０３から前席側のマイクロフォン１０１までの伝達特性Ｃ００と、補償フィルタ１０９ａのフィルタ係数Ｆ０と後席側のスピーカ１０４から前席側のマイクロフォン１０１までの伝達特性Ｃ１０との積（Ｆ０・Ｃ１０）とを加算して得られる和（Ｃ００＋Ｆ０・Ｃ１０）とするように設計する。また、第２の補正フィルタ１０５ｂの補正値を後席側のスピーカ１０４から後席側のマイクロフォン１０２までの伝達特性Ｃ１１と、補償フィルタ１０９ｂのフィルタ係数Ｆ１と前席側のスピーカ１０３から後席側のマイクロフォン１０２までの伝達特性Ｃ０１との積（Ｆ１・Ｃ０１）とを加算して得られる和（Ｃ１１＋Ｆ１・Ｃ０１）とするように設計する。
【００３１】
そして、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置では、前席の評価点に第１の誤差信号検出部であるマイクロフォン１０１を配置し、この位置での振動騒音を制御する信号を前席のスピーカ１０３から送出するとともに、前席の２次音が後席に与える影響を打ち消す２次音を後席のスピーカ１０４より送出することに加え、後席の評価点に第２の誤差信号検出部であるマイクロフォン１０２を配置し、この位置での振動騒音を制御する信号を後席のスピーカ１０４から送出するとともに、後席の２次音が前席に与える影響を打ち消す２次音を前席のスピーカ１０３より送出する。
【００３２】
このように能動型振動騒音制御装置を動作させるために、補償フィルタ１０９ａ、１０９ｂのフィルタ係数Ｆ０、Ｆ１は、以下の式（５）および式（６）を満足するように設計する。
【００３３】
Ｃ０１＝−Ｃ１１・Ｆ０                                            ……（５）
Ｃ１０＝−Ｃ００・Ｆ１                                            ……（６）
このように、それぞれの補償フィルタ１０９ａ、１０９ｂを設計することにより、式（１）、および式（３）は、それぞれ以下のように表される。
【００３４】
Ｙ０＋Ｙ１＝（Ｃ００＋Ｆ０・Ｃ１０）・Ｘ０
＝ｃ＾０・Ｘ０                                          ……（７）
Ｙ３＋Ｙ４＝（Ｃ１１＋Ｆ１・Ｃ０１）・Ｘ１
＝ｃ＾１・Ｘ１                                          ……（８）
これらの式（７）、式（８）に示されるように、マイクロフォン１０１から、第１のフィルタ係数更新部１１１ａに入力される信号（Ｙ０＋Ｙ１）は、第１の制御信号Ｘ０によってのみ変化するようになる。同様に、マイクロフォン１０２から、第２のフィルタ係数更新部１１１ｂに入力される信号（Ｙ３＋Ｙ４）は、第２の制御信号Ｘ１によってのみ変化するようになる。したがって、補償フィルタ１０９ａ、１０９ｂを上記したように設計することにより、前席側の騒音を低減する際に後席側に発生する騒音、および後席側の騒音を低減する際に前席側に発生する騒音を抑制することができる。
【００３５】
上記したように、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置では、第１の補償フィルタ１０９ａのフィルタ係数Ｆ０は、第１の２次音発生部としてのスピーカ１０３から、第２の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０２までの伝達特性であるＣ０１と、第２の２次音発生部としてのスピーカ１０４から第２の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０２までの伝達特性Ｃ１１の比に基づいて得られる。また、第２の補償フィルタ１０９ｂのフィルタ係数Ｆ１は、第２の２次音発生部としてのスピーカ１０４から、第１の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０１までの伝達特性Ｃ１０と、第１の２次音発生部としてのスピーカ１０３から第１の誤差信号検出部としてのマイクロフォン１０１までの伝達特性Ｃ００の比に基づいて得られるように構成されている。
【００３６】
ところで、第１の適応型フィルタ１０８ａのフィルタ係数Ｗ０は第１のフィルタ係数更新部１１１ａにより、第１の補正フィルタ１０５ａから出力される第１の参照信号とマイクロフォン１０１からの誤差信号に基づいて逐次更新される。また第２の適応型フィルタ１０８ｂのフィルタ係数Ｗ１は第２のフィルタ係数更新部１１１ｂにより、第２の補正フィルタ１０５ｂから出力される第２の参照信号とマイクロフォン１０２からの誤差信号に基づいて逐次更新される。本実施の形態では、一般的なフィルタ係数更新部のアルゴリズムとして最急降下法の一種であるＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）を用いて、フィルタ係数Ｗ０およびＷ１を更新する。第１の補正フィルタ１０５ａの出力である第１の参照信号をｒ０、第２の補正フィルタ１０５ｂの出力である第２の参照信号をｒ１とし、マイクロフォン１０１から得られる誤差信号をｅ０、マイクロフォン１０２から得られる誤差信号をｅ１とする。そして、ＬＭＳで用いる微小値であるステップサイズパラメータをμとすると、フィルタ係数Ｗ０（ｎ＋１）およびＷ１（ｎ＋１）は、以下の式（９）および式（１０）に示すように、再帰的に表すことができる。
【００３７】
Ｗ０（ｎ＋１）＝Ｗ０（ｎ）−μ・ｅ０（ｎ）・ｒ０（ｎ）            ……（９）
Ｗ１（ｎ＋１）＝Ｗ１（ｎ）−μ・ｅ１（ｎ）・ｒ１（ｎ）          ……（１０）
このように適応制御に基づき、再帰的にフィルタ係数Ｗ０、Ｗ１は誤差信号ｅ０、ｅ１が小さくなるように、換言すれば騒音抑制部であるマイクロフォン１０１および１０２での騒音を減少させるように、Ｗ０、Ｗ１を最適値に収束させることができる。
【００３８】
上記したように、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置は、スピーカ１０３、１０４からマイクロフォン１０１、１０２の位置までのそれぞれの伝達特性が変化した場合にも、騒音の変化に追従して騒音を低減することが可能となる。また、前席だけでなく、車室内全域（前席および後席）において振動騒音が低減される。
【００３９】
なお、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置は、２次音発生部と誤差信号検出部がそれぞれ２個備えられているとしたが、それぞれ３個以上備えてもよい。このようにすれば２次音発生部と誤差信号検出部との間の伝達特性がそれぞれ変化した場合にも、騒音の変化に追従して騒音を低減することが可能となる。そのため、さらに広い範囲について騒音を低減することが可能となる。
【００４０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における能動型振動騒音制御装置について説明する。本実施の形態における能動型振動騒音制御装置は、補正フィルタと補償フィルタのフィルタ係数を周波数ごとに予め求めてメモリ内に格納し、基準信号の周波数によって検索自在とするように構成したものである。図３は基準信号が余弦波、正弦波に分解されて書かれていることと以外は図２と同様の構成である。
【００４１】
図３は本実施の形態におけ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。図に示すように、エンジンＥＣＵ１１０から、ＮＥパルスがコントローラ１０６から送出されている。こもり音はエンジン回転に同期しているため、周波数幅の狭い、換言すれば正弦波に近い波形を備えることから、その周波数のこもり音は正弦波（ｓｉｎ波）と余弦波（ｃｏｓ波）との和で表すことができる。すなわち、こもり音を正弦波と余弦波との和で表し、それに対応してエンジンＥＣＵ１１０に基づいて生成される基準信号も同様に正弦波と余弦波に分解して生成することができる。
【００４２】
図３に示すように、余弦波発生器１２０から出力される基準信号の余弦波成分と正弦波発生器１２１から出力される正弦波成分は信号伝達特性の係数Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３とそれぞれ図３のように乗算され、加算器によって加算されることにより参照信号を生成する。参照信号は前述したように誤差信号ｅ０（ｎ）、ｅ１（ｎ）とステップサイズμと乗算され、得られた積を適応型フィルタ１０８ａ、１０８ｂのフィルタ係数Ｗ０ａ、Ｗ０ｂ、Ｗ１ａ、Ｗ１ｂの今回値から減算することでＷ０ａ、Ｗ０ｂ、Ｗ１ａ、Ｗ１ｂの次回値が算出される（（９）、（１０）式参照）。
【００４３】
適応型フィルタ１０８ａ、１０８ｂからの出力はそれぞれ加算器で加算され、２次音発生部としてのスピーカ１０３、１０４から出力される。また、補償信号も同様に正弦波と余弦波に補償フィルタの係数Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３と図３のように乗算され、それぞれ加算器にて加算される。
【００４４】
このような構成により、本実施の形態における能動型振動騒音制御装置は、スピーカ１０３、１０４からマイクロフォン１０１、１０２の位置までのそれぞれの伝達特性が変化した場合にも、騒音の変化に追従して騒音を低減することが可能となる。また、前席だけでなく、車室内全域（前席および後席）において振動騒音が低減される。
【００４５】
なお、この手法は狭帯域の周波数のこもり音除去に使用されるノッチフィルタを適応制御アルゴリズムに利用し、直交する信号の係数に相当するフィルタ係数Ｗ０ａ、Ｗ０ｂおよびＷ１ａ、Ｗ１ｂをディジタル信号処理によってエンジン回転数の変化に追従させる手法であり、ＳＡＮ（Ｓｉｎｇｌｅ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｎｏｔｃｈ）と呼ばれる手法である。このような構成にすることにより演算部の負荷を小さくすることができるため、高価なＤＳＰなどを用いることなく安価なマイコンなどでの実現が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の能動型振動騒音制御装置は、２次音出力部であるスピーカと誤差信号検出部であるマイクロフォンを複数個用いることにより、車室内の一部だけではなく、前席および後席を含む車室内全域において振動騒音を低減することが可能で、自動車などへの適用に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における能動型振動騒音制御装置の構成を示す概略図であり、車両に搭載された状態の平面図
【図２】本発明の実施の形態１における能動型振動騒音制御装置の構成の例を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態２におけるＳＡＮ型能動型振動騒音制御装置の構成の例を示すブロック図
【図４】従来の能動型振動騒音制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４８】
１０１，１０２    マイクロフォン（誤差信号検出部）
１０３，１０４    スピーカ（２次音発生部）
１０５ａ，１０５ｂ    補正フィルタ
１０６  コントローラ
１０７ａ，１０７ｂ    基準信号生成部
１０８ａ，１０８ｂ    適応型フィルタ
１０９ａ，１０９ｂ    補償フィルタ
１１０    エンジンＥＣＵ
１１１ａ，１１１ｂ    フィルタ係数更新部
１１２    自動車
１１３    車室
１２０    余弦波発生器
１２１    正弦波発生器
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007013281.tif 000006
【図２】
2007013281.tif 000007
【図３】
2007013281.tif 000008
【図４】
2007013281.tif 000009
【国際調査報告】
2007013281.tif 000010
2007013281.tif 000011