(57)【要約】【課題】振動を検出するセンサが故障した場合に、故障したセンサを除く正常なセンサの出力信号のみにより騒音制御を行い、効果的な騒音制御を行う。【解決手段】加速度センサ１０により車体の振動を検出し、加速度センサ１０の各出力信号に基づいて騒音推定部３４が車室内の騒音値を推定し、推定した騒音値に基づいて騒音制御装置本体３０がフロアパネル１１０に設置したピエゾアクチュエータ２０を駆動して車室内騒音の低減を測る騒音制御を行う。加速度センサ故障検出部９０が加速度センサ１０の故障を検出した際は、その加速度センサ１０除く正常な加速度センサ１０の出力信号のみに基づいて車室内騒音を推定し、騒音制御を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体に配置され、車体の振動を検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサの各出力信号に基づいて前記複数のセンサの各センサの故障を各センサ毎に検出するセンサ故障検出部と
前記車両に制御された波動を加える波動印加部と、
前記複数のセンサの前記各出力信号に基づき前記車両の車室内の所定の空間で聞こえる車室内騒音の推定値を算出する騒音推定部と、
前記車室内騒音の推定値に基づいて前記波動印加部の出力する波動を制御して前記車室内騒音を低減させる騒音制御を行う制御部とを備え、
前記騒音推定部は、前記センサ故障検出部が前記センサの故障を検出した場合に、故障した前記センサを除く正常な前記センサの出力信号のみに基づいて前記車室内騒音の推定値を算出することを特徴とする騒音制御装置。
【請求項２】
前記波動は、前記車両の前記車体に印加する車体振動または前記車両の前記車室内に生成する音であることを特徴とする請求項１に記載の騒音制御装置。
【請求項３】
前記騒音推定部は、前記車室内騒音と前記各センサの前記各出力信号との相関に基づいて設定したフィルタ処理を前記各センサの前記各出力信号毎に行い、該フィルタ処理を行った前記各出力信号を加算して前記車室内騒音の推定値を算出するとともに、前記センサ故障検出部が前記センサの故障を検出した場合に、前記車室内騒音と故障した前記センサを除く正常な前記各センサの前記各出力信号との相関に基づいて新たに設定したフィルタ処理を正常な前記各センサの前記各出力信号毎に行い、該フィルタ処理を行った前記各出力信号を加算して前記車室内騒音の推定値を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の騒音制御装置。
【請求項４】
前記フィルタ処理は、正常な前記センサの前記出力信号と前記車室内騒音との相関に基づいて設定された重み付け処理を行い、該重み付け処理は、前記車室内騒音との相関が高い前記出力信号ほど前記車室内騒音の推定値への寄与度が高くなるように該重み付け処理の係数が設定されることを特徴とする請求項３に記載の騒音制御装置。
【請求項５】
前記重み付け処理は、所定の周波数帯域毎に行われることを特徴とする請求項４に記載の騒音制御装置。
【請求項６】
前記フィルタ処理は、正常な前記センサの前記出力信号と、該出力信号と前記車室内騒音の推定値との間の伝達関数Gと、前記重み付け処理の係数とを掛け合わせることを特徴とする請求項４または５に記載の騒音制御装置。
【請求項７】
前記騒音推定部は、正常な前記センサの全ての組合せに対応する前記重み付け処理の係数をあらかじめ算出し、算出した該重み付け処理の係数を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
【請求項８】
前記フィルタ処理は、正常な前記センサの前記出力信号と、該出力信号と前記車体の振動の源となる車体振動源との間の伝達関数Hに基づく関数(HT・H)-1HTと、該車体振動源と前記車室内騒音の推定値との間の伝達関数Rとを掛け合わせることを特徴とする請求項３に記載の騒音制御装置。
【請求項９】
前記騒音推定部は、正常な前記センサの全ての組合せに対応する前記関数(HT・H)-1HTをあらかじめ算出し、算出した該関数(HT・H)-1HTを記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項８に記載の騒音制御装置。
【請求項１０】
前記騒音推定部は、正常な前記センサの全ての組合せに対応する前記関数(HT・H)-1HTを算出するために用いる前記伝達関数Hをあらかじめ算出し、算出した該伝達関数Hを記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項８に記載の騒音制御装置。
【請求項１１】
前記騒音推定部は、前記センサがすべて正常な場合に対応する前記伝達関数Hを記憶する記憶部を備え、前記センサ故障検出部が前記センサの故障を検出した場合に、故障した前記センサに対応する前記伝達関数Hの行成分を削除して故障した前記センサを除く正常な前記センサに対応する新たな伝達関数Hを算出することを特徴とする請求項８に記載の騒音制御装置。
【請求項１２】
前記騒音推定部は、前記センサ故障検出部が新たに前記センサの故障を検出するとともに故障している前記センサの数が前記車体振動源の数を越えた場合は、前記センサ故障検出部が新たに故障を検出する直前に行ったフィルタ処理と同一のフィルタ処理を故障した前記センサを除く正常な前記センサの前記出力信号に対して行うことを特徴とする請求項３〜１１のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記センサ故障検出部が検出した故障している前記センサの数が前記車体振動源の数を越えた場合は、前記騒音制御を停止することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
【請求項１４】
前記車体振動源の数が前記車両が備える車輪の数であることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
【請求項１５】
前記センサ故障検出部は、前記センサの前記出力信号と出力時間とに基づいて前記センサの故障を検出することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
【請求項１６】
車両の車体の振動を複数の検出箇所において検出するステップと、
前記複数の検出箇所のうち前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出するステップと、
前記複数の検出箇所で検出した前記各振動に基づき車室内の所定の空間で聞こえる車室内騒音の推定値を算出するステップと、
前記車室内騒音の推定値に基づいて算出した波動を前記車体に印加し、該波動を制御して前記車室内騒音を低減させる騒音制御を行うステップとを備え、
前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出した場合に、該検出箇所を除く正常な前記検出箇所において検出した前記振動のみに基づいて前記車室内騒音の推定値を算出することを特徴とする騒音制御方法。
【請求項１７】
前記波動は、前記車両の前記車体に印加する車体振動または前記車両の前記車室内に生成する音であることを特徴とする請求項１６に記載の騒音制御方法。
【請求項１８】
前記車室内騒音と前記各検出箇所において検出した前記各振動との相関に基づいて設定したフィルタ処理を前記各検出箇所において検出した前記各振動毎に行い、該フィルタ処理を行った前記各振動を加算して前記車室内騒音の推定値を算出するとともに、前記複数の検出箇所のうち前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出した場合に、前記車室内騒音と前記振動を正常に検出できていない検出箇所を除く正常な前記各検出箇所において検出した前記振動との相関に基づいて新たに設定したフィルタ処理を正常な前記各検出箇所において検出した前記各振動毎に行い、該フィルタ処理を行った前記各振動を加算して前記車室内騒音の推定値を算出することを特徴とする請求項１６または１７に記載の騒音制御方法。
【請求項１９】
前記フィルタ処理は、正常な前記検出箇所において検出した前記振動と前記車室内騒音との相関に基づいて設定された重み付け処理を行い、該重み付け処理は、前記車室内騒音との相関が高い前記振動ほど前記車室内騒音の推定値への寄与度が高くなるように該重み付け処理の係数が設定されることを特徴とする請求項１８に記載の騒音制御方法。
【請求項２０】
前記重み付け処理は、所定の周波数帯域毎に行われることを特徴とする請求項１９に記載の騒音制御方法。
【請求項２１】
前記フィルタ処理は、正常な前記検出箇所において検出した前記振動と、該振動と前記車室内騒音の推定値との間の伝達関数Gと、前記重み付け処理の係数とを掛け合わせることを特徴とする請求項１９または２０に記載の騒音制御方法。
【請求項２２】
正常な前記検出箇所の全ての組合せに対応する前記重み付け処理の係数をあらかじめ算出し、算出した該重み付け処理の係数を記憶していることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
【請求項２３】
前記フィルタ処理は、正常な前記検出箇所において検出した前記振動と、該振動と車体の振動の源となる車体振動源との間の伝達関数Hに基づく関数(HT・H)-1HTと、該車体振動源と前記車室内騒音の推定値との間の伝達関数Rとを掛け合わせることを特徴とする請求項１８に記載の騒音制御方法。
【請求項２４】
正常な前記検出箇所の全ての組合せに対応する前記関数(HT・H)-1HTをあらかじめ算出し、算出した該関数(HT・H)-1HTを記憶していることを特徴とする請求項２３に記載の騒音制御方法。
【請求項２５】
正常な前記検出箇所の全ての組合せに対応する前記関数(HT・H)-1HTを算出するために用いる前記伝達関数Hをあらかじめ算出し、算出した該伝達関数Hを記憶していることを特徴とする請求項２３に記載の騒音制御方法。
【請求項２６】
前記検出箇所がすべて正常な場合に対応する前記伝達関数Hを記憶し、前記複数の検出箇所のうち前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出した場合に、故障した前記検出箇所に対応する前記伝達関数Hの行成分を削除して故障した前記振動箇所を除く正常な前記振動箇所に対応する新たな伝達関数Hを算出することを特徴とする請求項２３に記載の騒音制御方法。
【請求項２７】
前記振動を正常に検出できていない検出箇所を新たに検出するとともに該検出箇所の数が前記車体振動源の数を越えた場合は、前記振動を正常に検出できていない検出箇所を新たに検出する直前に行ったフィルタ処理と同一のフィルタ処理を前記正常な検出箇所において検出した前記振動に対して行うことを特徴とする請求項１８〜２６のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
【請求項２８】
前記振動を正常に検出できていない検出箇所の数が前記車体振動源の数を越えた場合は、前記騒音制御を停止することを特徴とする請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
【請求項２９】
前記車体振動源の数が前記車両が備える車輪の数であることを特徴とする請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
【請求項３０】
前記振動の大きさと検出時間とに基づいて前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出することを特徴とする請求項１６〜２９のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音制御装置および騒音制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば車室内等において車両の走行に伴い発生する騒音を計測し、その騒音を打ち消すような音波を発生して騒音を低減する騒音制御装置や騒音制御方法が提案されている。例えば、車両の車体の振動を検出するための振動検出手段を複数設け、検出した車体の振動に基づいて車両に設置したスピーカーや加振器を作動させ、車室内の騒音を低減する騒音制御装置が提案されている。
【０００３】
このような騒音制御装置では、振動検出手段に故障が生じると、効果的な騒音制御を実施することが難しくなる。このため、騒音の低減効果を計測する効果確認用のマイクロフォンを騒音制御を行う場所に設置し、振動検出手段の故障が発生して騒音の低減効果が十分でなくなった場合に、騒音制御の制御内容を変更して効果的な騒音制御を行う騒音制御装置が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８-２９２７７１号公報
【特許文献２】特開２０００−３２２０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらこのような騒音制御装置では、振動検出手段に故障が生じた場合にあらかじめ設定しておいた所定の制御に制御内容を変更するにすぎないため、想定外の車体の振動や騒音が加わった際には、それらを低減する効果的な騒音制御を実施することは難しい、と言う問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両の車体に配置され、車体の振動を検出する複数のセンサと、前記複数のセンサの各出力信号に基づいて前記複数のセンサの各センサの故障を各センサ毎に検出するセンサ故障検出部と前記車両に制御された波動を加える波動印加部と、前記複数のセンサの前記各出力信号に基づき前記車両の車室内の所定の空間で聞こえる車室内騒音の推定値を算出する騒音推定部と、前記車室内騒音の推定値に基づいて前記波動印加部の出力する波動を制御して前記車室内騒音を低減させる騒音制御を行う制御部とを備え、前記騒音推定部は、前記センサ故障検出部が前記センサの故障を検出した場合に、故障した前記センサを除く正常な前記センサの出力信号のみに基づいて前記車室内騒音の推定値を算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、振動を検出するセンサが故障した場合に、故障したセンサを除く正常なセンサの出力信号のみにより騒音制御を行い、効果的な騒音制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【０００８】
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。
【０００９】
本実施形態では、主にロードノイズの低減を扱う。
【００１０】
図１に路面の凹凸の影響による車体の振動およびロードノイズの主な伝播経路を示す。
【００１１】
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およびサスペンション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。さらに、フロアパネル１１０の振動により車室内の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、制御空間１００と呼ぶ）においてロードノイズが聞こえる。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の振動に起因することがわかっている。このため、フロアパネル１１０の振動に起因するロードノイズを打ち消すように騒音制御を行えば、ロードノイズを低減することができる。
【００１２】
本発明では、フロアパネル１１０にセンサ（後述）を配置して、そのセンサの出力信号を元に車室内騒音の推定を行い、コントローラにより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により発生した制御音を車室内に入力するという手法をとる。
【００１３】
ここで、本発明ではセンサとしてマイクロフォンを使用せず、加速度センサ１０の信号から制御空間１００の騒音を推定するという方法を用いている。フロアパネル１１０に設置した加速度センサ１０を用いるため、制御対象としてフロアパネル１１０に起因するロードノイズを扱う。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を選択したのは、車室内騒音との間のコヒーレンス（定義は後述）が高いからである。
【００１４】
なお、フロアパネル１１０を発生源とな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。
【００１５】
また、本発明の効果の範囲はフロアパネル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グラス、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も、本発明を当該部位に対して用いるようにすれば、同様の効果を得ることが可能である。
【００１６】
本実施形態による騒音制御装置１の略図を図２に示す。
【００１７】
本実施形態による騒音制御装置１は、フロアパネル１１０の振動を測定する加速度センサ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（Piezo-electric actuator）２０（２０ａ、２０ｂ）と、加速度センサ１０で得られた信号に基づいて車室内騒音を低減する制御指令値を算出する騒音制御装置本体３０から成る。
【００１８】
騒音制御装置本体３０への入力信号は加速度センサ１０の出力であり、出力信号はピエゾアクチュエータ２０への制御指令値である。
【００１９】
騒音制御装置本体３０は、信号増幅用の増幅部３１（３１ａ〜３１ｆ）と、車室内騒音を低減する制御指令値を算出して出力する制御指令値算出部３２とを備える。
【００２０】
増幅部３１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。
【００２１】
図３に制御指令値算出部３２内部の構造を示すブロック図を示す。
【００２２】
制御指令値算出部３２は、Ａ／Ｄ変換部３３（３３ａ〜３３ｅ）、騒音推定部３４、算出部３６およびＤ／Ａ変換部３７を備える制御部３５で構成される。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換部３３（３３ａ〜３３ｅ）は、加速度センサ１０から得た加速度信号α１、α２、α３、α４および制御指令値ｕ１、ｕ２をディジタル信号に変換する。
【００２４】
また、Ｄ／Ａ変換部３７は、算出部３６で算出された制御指令値をアナログ信号に変換する。
【００２５】
制御指令値算出部３２では、加速度センサ１０が出力する加速度信号と、ピエゾアクチュエータ２０への入力信号（制御指令値）とを用いて制御空間１００における騒音が小さくなるように制御指令値を算出する。
【００２６】
ピエゾアクチュエータ２０は、制御空間１００での騒音が小さくなるのに十分な数が適切な位置に貼り付けられている。
【００２７】
加速度センサ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。具体的な加速度センサ１０の数および設置位置は、各加速度センサ１０と制御空間１００における騒音の音圧との間のコヒーレンシーCxy(ω)
【００２８】
【数１】
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が十分高くなるように（例えば0.9以上）決定される。本実施形態では、加速度センサ１０とピエゾアクチュエータ２０の数は、それぞれ４個、２個とした。
【００２９】
ここで、Pxy(ω)は加速度と音圧との間のクロスパワースペクトラム、Pxx(ω)とPyy(ω)はそれぞれ加速度と音圧のオートパワースペクトラムをそれぞれ表している。また、PHはPのエルミート転置行列を表す。
【００３０】
騒音推定部３４では、加速度センサ１０が出力した加速度α１〜α４と、１ステップ前の処理サイクルにおける制御指令値ｕ１、ｕ２を用いて、制御空間１００における騒音の推定値SPL_estを算出する。
【００３１】
算出部３６では、騒音の推定値SPL_estを用いて、制御空間１００での騒音を低減するようにピエゾアクチュエータ２０への制御指令値ｕ１、ｕ２を算出する。
【００３２】
本実施形態では、この制御指令値算出部３２をいわゆるＣＰＵ上に実装する。
【００３３】
騒音制御装置本体３０における処理のフローチャートを図４に示す。
【００３４】
ステップＳ１０１では、Ａ／Ｄ変換部３３によりＡ／Ｄ変換された加速度センサ１０からの加速度信号α１〜α４が騒音推定部３４に入力される。
【００３５】
ステップＳ１０２では、Ａ／Ｄ変換部３３によりＡ／Ｄ変換された1ステップ前の制御指令値ｕ１、ｕ２が騒音推定部３４に入力される。
【００３６】
ステップＳ１０３では、騒音推定部３４により騒音推定処理を実行し、Ｓ１０１およびＳ１０２で得た信号から制御空間１００での騒音の推定値SPL_estを算出する。
【００３７】
ステップＳ１０４では、算出部３６により、Ｓ１０３で算出された騒音の推定値SPL_estを用いて、制御空間１００での騒音を低減する制御指令値ｕ１、ｕ２を算出する。
【００３８】
ステップＳ１０５ではＳ１０４で得た制御指令値ｕ１、ｕ２をＤ／Ａ変換部３７に出力し、ピエゾアクチュエータ２０への出力信号が出力される。
【００３９】
図３の算出部３６は、いかなるフィードバック制御を用いて設計してもよいが、例えばH∞制御として設計する場合は以下の手順に従えばよい。      
【００４０】
システムのモデルは、ピエゾアクチュエータ２０の入力電圧から騒音までの伝達関数Gp(s)とする。ここで、sはラプラス変換の変数である。
【００４１】
この伝達関数Gp(s)に対して、文献「D. McFarlane and K. Glover. “A Loop Shaping Design Procedure Using H∞ Synthesis”、 IEEE Transactions on Automatic Control. vol.37、 no.6、 June 1992、 pp.759-769」に記載の設計手法を用いることで、騒音を低減する制御部を設計することができる。
【００４２】
この手法では、評価式
【００４３】
【数２】
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を満足するようなコントローラC∞(s)を設計する。ここで、Gs(s)は重み関数W1(s)とW2(s)により重み付けされた伝達関数
【００４４】
【数３】
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によって求まる。最終的に（数式２）の評価式を満足するコントローラC∞(s)を用いて、コントローラC(s)は
【００４５】
【数４】
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として算出される。
【００４６】
また、定数εはコントローラの安定余裕を決定するパラメータであり、通常0.2〜0.3が推奨される。ＣＰＵに実装する場合には、例えばコントローラC(s)に双一次変換を施すことでC(s)を離散化し、ＩＩＲフィルタとして実装すればよい。
【００４７】
図５に騒音推定部３４の構造を示す。
【００４８】
騒音推定部３４に入力されたディジタル信号としての加速度信号α１〜α４と制御指令値ｕ１、ｕ２は、それぞれフィルタ５０（５０ａ〜５０ｄ）と伝達関数６０（６０ａ、６０ｂ）に入力される。  
【００４９】
ここで、フィルタ５０ａ〜５０ｄは車外から制御空間１００に侵入する騒音をある信号の和として表現するために各加速度信号を整形するブロックである。このフィルタ５０は、処理後の信号の和が車外から侵入する騒音の推定値になるように設計されている。
【００５０】
また、伝達関数６０ａと６０ｂは、それぞれピエゾアクチュエータ２０ａと２０ｂへの入力電圧から制御空間１００での音圧までの伝達関数を示す。伝達関数６０ａと６０ｂはそれぞれピエゾアクチュエータ２０にホワイトノイズもしくはインパルス信号を入力し、そのとき得られた制御空間１００での音圧信号と入力信号を用いてシステム同定を行うことにより得ることができる。その方法は、例えば、制御系設計ツールＭＡＴＬＡＢのツールボックスである「Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｄｙｎａｍｉｃａｌ  Ｔｏｏｌｂｏｘ」や、文献「足立、「制御のためのシステム同定」、東京電機大学出版局、１９９６」に記載の部分空間同定法を用いればよい。
【００５１】
ピエゾアクチュエータ２０ａおよび２０ｂの入力電圧それぞれに伝達関数６０ａおよび６０ｂを乗算し、それらを足し合わせることにより、ピエゾアクチュエータ２０が発生した振動（音）が制御空間１００に作る騒音の推定値SPL_estが算出される。
【００５２】
フィルタ５０で整形された各加速度信号α１〜α４と伝達関数６０により演算が行われた制御指令値ｕ１、ｕ２を加算部７０にて加算する。この処理により、車外から侵入する振動とピエゾアクチュエータ２０が生成する振動とが作る制御空間１００での騒音の推定値SPL_estが算出される。
【００５３】
図６に騒音推定部３４で行う処理のフローチャートを示す。
【００５４】
ステップＳ２０１では、各加速度センサ１０の加速度信号α１〜α４が騒音推定部３４に入力される。
【００５５】
ステップＳ２０２では、１ステップ前の制御指令値ｕ１、ｕ２が騒音推定部３４に入力される。
【００５６】
ステップＳ２０３では、Ｓ２０１で入力された加速度信号α１、α２、α３、α４に、予め記憶しておいたフィルタ５０（W1、W2、W3、W4）をそれぞれ乗算する。
【００５７】
ステップＳ２０４では、Ｓ２０２で入力された制御指令値ｕ１、ｕ２に、予め記憶しておいたピエゾアクチュエータ２０ａへの入力電圧から制御空間１００での音圧までの伝達関数を示すフィルタ６０ａ（Gp1）と、同じくピエゾアクチュエータ２０ｂへの入力電圧から制御空間１００での音圧までの伝達関数を示すフィルタ６０ｂ（Gp2）を乗算する。
【００５８】
ここで、Gp1とGp2は、ピエゾアクチュエータ２０の入力電圧から騒音までの伝達関数を離散時間システムとして同定した上で、逆Ｚ変換をすることでＩＩＲフィルタとして予め設定しておく。
【００５９】
ステップＳ２０５ではＳ２０３とＳ２０４で得た信号全ての和をとり、得られた信号を出力する。
【００６０】
次に、フィルタ５０の決定方法について述べる。
【００６１】
図７は車体への入力振動（振動源）と加速度、車室内騒音との関係を示している。車体への入力振動ｆは、伝達関数H(s)を通して各加速度センサ１０に伝わる。一方で、入力振動ｆは車室内の空気を伝播して制御空間１００での騒音となる。このときの空気伝播の伝達関数をＲ(s)とおく。また、加速度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄでの加速度をそれぞれα１、α２、α３、α４とおく。さらに、制御空間１００で測定されるロードノイズをSPLとおく。このとき、入力振動ｆのラプラス変換をfL(s)、信号SPLのラプラス変換をSPLL(ｓ)、加速度信号α１、α２、α３、α４のラプラス変換をそれぞれαL1(s)、αL2(s)、αL3(s)、αL4(s)とおくと、各信号間の関係は以下の式で表される。
【００６２】
【数５】
2007308107.tif 000007
ここで、Hは各要素が伝達関数である４行１列の行列である。この関係式を用いて、加速度センサ１０の信号から騒音値を推定するためには、（数式７）を逆にｆについて解き、（数式６）に代入すればよい。したがって、
【００６３】
【数６】
2007308107.tif 000008
で表される。ここで、H+は伝達関数行列H(s)の逆関数を表す。ここで、Hは正方行列ではなく、長方行列であるので、逆行列を計算することはできない。そこで、擬似逆行列
【００６４】
【数７】
2007308107.tif 000009
を用いて演算を行う。ただし、mHをHの行の数、nHをHの列の数としたときに、
【００６５】
【数８】
2007308107.tif 000010
であることが、H+を計算できるための必要条件である。
【００６６】
RH+は１行４列行列であるので、その要素を、
【００６７】
【数９】
2007308107.tif 000011
とおくと、（数式８）は
【００６８】
【数１０】
2007308107.tif 000012
と変形することができる。ここで現れるW1からW4を図５に記載のフィルタ５０ａ〜５０ｄとして設定する。したがって、各加速度α１からα４に対するフィルタ５０（W）は
【００６９】
【数１１】
2007308107.tif 000013
の列ベクトルにより決定される。
【００７０】
図８に上記処理のフローチャートを示す。
【００７１】
ステップＳ３０１では、伝達関数Rと伝達関数Hが算出される。これらはあらかじめ算出しデータとして記憶しておいても良い。
【００７２】
ステップＳ３０２では、伝達関数Hに基づいて、関数H+=(HT・H)-1HTが算出される。
【００７３】
ステップＳ３０３では、フィルタ５０がW=RH+として算出される。
【００７４】
以上の方法で得られたフィルタ５０の周波数応答例を図９に示す。図９の９Ａ〜９Ｄのグラフはそれぞれ加速度センサ１０ａ〜１０ｄについてのグラフ示している。図中の点線は各加速度センサ１０の加速度信号から制御空間１００での騒音までの伝達関数を示し、実線はその伝達関数に（数式１３）で計算されたフィルタ５０を乗算した関数の特性を示している。ここで、ある周波数帯域で点線と実線が近い特性の時は、その加速度センサが検出したその周波数帯域の加速度信号に対しフィルタ５０が大きな重み付けを行ったことを表している。また、例えば図９の９Ａ〜９Ｄにおいて３００Ｈｚ付近に注目すると、グラフ９Ｃでは実線と点線が近い値を示し、他のグラフ９Ａ、９Ｂ、９Ｄでは実線と点線が離れている。この場合、３００Ｈｚ付近では加速度センサ１０ｃの加速度信号に大きな重みが付けられ、他の加速度センサ１０の加速度信号には小さな重みが付けられていることを示している。
【００７５】
図１０に、騒音の実測値と、上記のフィルタ５０を用いて算出された騒音の推定値SPL_estを示す。点線が騒音の実測値で、実線が騒音推定部３４で算出された騒音の推定値SPL_estを示す。図１０より、本実施形態を用いることにより、騒音の推定値SPL_estが精度良く算出されていることがわかる。このように、本実施形態では、車室内の騒音を精度高く推定し、車室内騒音を効果的に低減することができる。
【００７６】
以上に示した処理によって車室内における騒音を精度高く推定することができる。しかしながら、加速度センサが故障した場合には、車室内の騒音を推定するために利用できる加速度信号の数が異なるため、騒音の推定精度が低下する。このため、十分な騒音低減効果が得られない可能性がある。
【００７７】
このような実例として、４個の加速度センサ１０ａ〜１０ｄを用いて騒音の推定を行うものとして設計されたフィルタ５０を用いて騒音を推定している際に、加速度センサ１０ｃと加速度センサ１０ｄが故障して加速度センサ１０ａと加速度センサ１０ｂのみで騒音を推定した場合の推定結果を図１１に示す。図１１で点線は騒音の実測値、実線は騒音の推定値SPL_estを示す。この場合では、加速度センサ１０ｃと１０ｄで推定される成分が無くなってしまうため、騒音の推定値SPL_estは小さくなっている。このように、加速度センサ１０の個数があるべき個数から減ってしまった場合は、騒音の推定精度が明らかに低下してしまう。したがって、加速度センサ１０が故障した場合でも騒音の推定精度を維持するためには、騒音推定部３４が何らかの対策を取る必要がある。
【００７８】
本実施形態では、加速度センサ１０の故障時の対策として、加速度センサ１０の故障を検出した場合に、故障した加速度センサ１０を除く加速度センサ１０の全ての組合せに対応したフィルタ５０をあらかじめメモリ（後述）に記憶しておき、故障した加速度センサ１０に応じてフィルタ５０を切り替えて騒音を推定する方法を用いる。
【００７９】
例えば、騒音推定のための加速度センサ１０を８個用いている場合には、加速度センサ１０が故障する組合せは
【００８０】
【数１２】
2007308107.tif 000014
通りであるため、各組み合わせに対応したフィルタ５０をメモリに記憶しておき、故障した加速度センサ１０が検知された場合には、故障した加速度センサ１０を除く加速度センサ１０の組合せに対応したフィルタ５０に置き代えればよい。なお、全ての加速度センサ１０が故障した場合には騒音の推定ができなくなるため、その場合のフィルタ５０は記憶しておく必要はない。
【００８１】
図１２は、本実施形態における騒音推定部３４の構造を示している。
【００８２】
フィルタ５０は図５におけるものと同等の演算を行う。また、伝達関数６０についても図５におけるものと同等の演算を行う。本実施形態における騒音推定部３４では、入力された加速度センサ１０の加速度信号α１〜α４は、まずセンサ故障検出部である加速度センサ故障検出部９０に入力される。各加速度センサ１０ａ〜１０ｄからの加速度信号α１〜α４は、それぞれ加速度センサ故障検出部９０の加速度センサ故障検出部９０ａ〜９０ｄに入力される。この加速度センサ故障検出部９０では、例えば加速度センサ１０からの加速度信号が所定の時間にわたって所定の閾値よりも小さい値であるときにその加速度信号を出力する加速度センサ１０が故障していると判断することにより、加速度センサ１０の故障を検知する。加速度センサ故障検出部９０は、加速度センサ１０の故障を検出すると、フィルタ再設定部９５に故障検出信号を出力する。
【００８３】
フィルタ再設定部９５は、加速度センサ故障検出部９０からの故障検出信号により、フィルタ５０ａ〜５０ｄのうち、故障が検出された加速度センサ１０以外の加速度センサ１０の加速度信号が入力されるフィルタ５０を再設定する。すなわち、フィルタ再設定部９５が備えるメモリ９６には、あらかじめ故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したフィルタ５０が記憶されており、故障した加速度センサ１０以外の加速度センサ１０の組合せに対応したフィルタ５０をメモリ９６から選択してフィルタ５０を置き代える。このようにして置き代えたフィルタ５０に加速度信号を乗算した値と、制御指令値ｕ１、ｕ２に伝達関数６０を乗算した信号とを、図５で示した騒音推定部３４と同様に加算部７０で加算することで、制御空間１００における騒音の推定値SPL_estが算出される。
【００８４】
図１３に、図１２で示した本実施形態における騒音推定部３４でのフローチャートを示す。
【００８５】
ステップＳ４０１では、騒音推定部３４に加速度信号が入力される。この後に、フローはステップＳ４０２へ移行する。
【００８６】
ステップＳ４０２では、加速度センサ故障検出部９０により、Ｓ４０１で得た加速度信号の時間変動に基づいて、加速度センサ１０が故障しているか否かが判定される。加速度センサ１０が故障している場合は、故障検出信号をフィルタ再設定部９５に出力し、フローはステップＳ４０３に進む。加速度センサ１０が故障していない場合は、フローはステップＳ４０５に進む。
【００８７】
ステップＳ４０３では、フィルタ再設定部９５がフィルタの再設定を行う。フィルタ再設定部９５が備えるメモリ９６には、あらかじめ故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したフィルタ５０が記憶されており、故障検出信号に応じて故障が検出された加速度センサ１０を除くフィルタ５０がメモリ９６から選択される。この後に、フローはステップＳ４０４へ移行する。
【００８８】
ステップＳ４０４では、フィルタ５０がＳ４０３で選択された新しいフィルタ５０に更新される。この後に、フローはステップＳ４０５へ移行する。
【００８９】
ステップＳ４０５では、騒音推定部３４に制御指令値が入力される。この後に、フローはステップＳ４０６へ移行する。
【００９０】
ステップＳ４０６では、更新されたフィルタ５０を用いて、故障が検出された加速度センサ１０を除く加速度センサ１０からの加速度信号にフィルタ５０が乗算される。この後に、フローはステップＳ４０７へ移行する。
【００９１】
ステップＳ４０７では、制御指令値に予め記憶してある伝達関数６０が乗算される。この後に、フローはステップＳ４０８へ移行する。
【００９２】
ステップＳ４０８では、Ｓ４０６とＳ４０７で得た信号全ての和をとり、得られた信号が出力される。
【００９３】
図１４に、本実施形態における騒音推定部３４を用いた場合の騒音の推定結果例を示す。
【００９４】
図１４は、加速度センサ１０ｃと１０ｄが故障した場合に、残りの加速度センサ１０ａと１０ｂを用いるとして再設定した場合のフィルタ５０の周波数特性を示す。図１４のグラフ１４Ａが加速度センサ１０ａのグラフ、図１４のグラフ１４Ｂが加速度センサ１０ｂのグラフを示している。図９と同様に点線は各加速度センサ１０の出力信号から制御空間１００における騒音までの伝達関数を示し、実線はその伝達関数にフィルタ５０を乗算した関数の特性を示している。グラフにおいて点線と実線が近い周波数帯域では、その加速度センサ１０が検出したその周波数帯域の加速度信号が騒音の推定値SPL_estに対して大きな重みを持ち、フィルタ５０が大きな重み付けを行ったことを表している。
【００９５】
図１５に、加速度センサ１０が４個の場合から２個の場合にフィルタ５０が再設定された場合の騒音の推定値SPL_estを示す。点線が騒音の実測値で、実線が騒音の推定値SPL_estである。フィルタ５０の再設定を行わない場合は、図１１のように騒音の推定精度が低下するが、フィルタ５０の再設定を行うことにより、図１５のように高い精度で騒音の推定が可能になり、騒音低減効果の高い騒音制御を行うことができる。
【実施例１】
【００９６】
本実施例は、前述した実施形態において、図１３のフローチャートにおけるステップＳ４０３の処理内容を変更した実施例であり、前述した実施形態と同様の構成を備えている。このため、前述の実施形態に対して処理内容が異なるステップＳ４０３についてのみ説明を行う。
【００９７】
フィルタ５０は、（数式１３）に記載したとおり
【００９８】
【数１３】
2007308107.tif 000015
により求められる。ここで、加速度センサ１０の故障時には伝達関数Rは変化せず伝達関数H+のみに再設定の必要が生じるため、故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したフィルタ５０を予めメモリ９６に記憶しておく代わりに、故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したH+を記憶しておき、それを用いてフィルタ５０を再設定することが可能ある。こうすることで、メモリ９６に記憶しておくデータ量が小さくなり、より少ないメモリ容量でフィルタ５０の再設定を実現することができる。
【００９９】
図１６に、本実施例におけるフィルタ５０の再設定のフローチャートを示す。
【０１００】
ステップＳ５０１では、故障した加速度センサ１０を除く残りの加速度センサ１０の組合せに対応したH+をメモリ９６から選択する。ここで、故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したH+が予め計算されてメモリ９６に記憶されている。この後に、フローはステップＳ５０２に移行する。
【０１０１】
ステップＳ５０２では、Ｓ５０１で計算したH+を用いてフィルタ５０（W）が（数式１５）により算出される。
【０１０２】
以下、前述した実施形態と同様の処理によって、加速度センサ１０が故障した場合でも、騒音の推定値SPL_estが精度高く算出され、高い騒音低減効果を得ることができる。
【実施例２】
【０１０３】
本実施例は、前述した実施形態において、図１３のフローチャートにおけるステップＳ４０３の処理内容を変更した実施例であり、前述した実施形態と同様の構成を備えている。このため、前述の実施形態に対して処理内容が異なるステップＳ４０３についてのみ説明を行う。
【０１０４】
フィルタ５０は、（数式１３）に記載したとおり、
【０１０５】
【数１４】
2007308107.tif 000016
により算出される。ここで、加速度センサ１０の故障時には伝達関数Rは変化せずH+のみに再設定の必要が生じるため、故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したフィルタ５０を予めメモリ９６に記憶しておく代わりに、実施例１に示したように、故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したH+を予めメモリ９６に記憶しておくことで、フィルタ５０の再設定が可能となる。ここで、H+はHから算出が可能であるため、故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したH+を予めメモリ９６に記憶しておく代わりに、故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したHを予めメモリ９６に記憶しておき、このHを用いてH+を算出することで、フィルタ５０の再設定が可能となる。このようにすることで、メモリ９６に記憶しておくデータ量がさらに小さくなり、より少ないメモリ容量でフィルタ５０の再設定を実現することができる。
【０１０６】
図１７に、本実施例におけるフィルタ５０の再設定のフローチャートを示す。
【０１０７】
ステップＳ６０１では、故障した加速度センサ１０を除く残りの加速度センサ１０の組合せに対応したHをメモリ９６から選択する。ここで、故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したHが予め計算されてメモリ９６に記憶されている。この後に、フローはステップＳ６０２に移行する。  
【０１０８】
ステップＳ６０２では、Ｓ６０１で選択したHを用いてフィルタ５０（W）が（数式１６）により算出される。
【０１０９】
以下、前述した実施形態と同様の処理によって、加速度センサ１０が故障した場合でも、騒音の推定値SPL_estが精度高く算出され、高い騒音低減効果を得ることができる。
【実施例３】
【０１１０】
本実施例は、前述した実施形態において、図１３のフローチャートにおけるステップＳ４０３の処理内容を変更した実施例であり、前述した実施形態と同様の構成を備えている。このため、前述の実施形態に対して処理内容が異なるステップＳ４０３についてのみ説明を行う。
（数式１３）に示したとおり、フィルタ５０は
【０１１１】
【数１５】
2007308107.tif 000017
で表される。ここでWは、W=[W1、W2、W3、W4]として表される伝達関数を要素とする１行４列行列である。
【０１１２】
加速度センサ１０が故障した場合、（数式１７）中の伝達関数Ｒは振動源から騒音までの伝達関数であるため変更が無く、伝達関数Hのみが変化する。ここで、Hは振動源から加速度センサ１０の加速度信号までの伝達関数であるため、
【０１１３】
【数１６】
2007308107.tif 000018
と、行列の形で表すことができる（以降、Hを伝達関数行列と呼ぶ）。（数式１８）において、Hの各要素Ha〜Hdは、それぞれ振動源から４つの加速度センサ１０ａ〜１０ｄまでの伝達関数である。
【０１１４】
ここで、加速度センサ１０が故障した場合の伝達関数行列Hを考えると、例えば加速度センサ１０ｃと１０ｄとが故障した場合、故障した加速度センサ１０に対応する伝達関数HcとHdの行を削除して、改めて伝達関数行列Hを
【０１１５】
【数１７】
2007308107.tif 000019
とすることにより、加速度センサ１０ａと１０ｂのみで騒音の推定を行っていた場合と同じ状態とすることができる。したがって、加速度センサ１０の故障を検出した場合には、伝達関数行列Hの行の中で故障した加速度センサ１０に対応する行ベクトルを全て削除し、（数式１９）のように新たな伝達関数行列Hを算出する。次に、その伝達関数行列Hを用いて（数式９）から擬似逆行列H+を求め、最後にRH+を演算し、得られた行列の縦ベクトルを各フィルタ５０とすることにより、フィルタ５０を再設定することができる。
【０１１６】
この方法を用いることで、故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せに対応したHをメモリ９６上に記憶する必要は無くなり、ただ１つのHを記憶しておけばフィルタ５０を再設定することが可能となる。このようにすることで、メモリ９６に記憶しておくデータ量がさらに小さくなり、より少ないメモリ容量でフィルタ５０の再設定を実現することができる。
【０１１７】
図１８に、本実施例におけるフィルタ５０の再設定のフローチャートを示す。
【０１１８】
ステップＳ７０１では、故障した加速度センサ１０に対応する伝達関数行列Hの行を削除し、新たなHを設定する。この後に、フローはステップＳ７０２に移行する。  
【０１１９】
ステップＳ７０２では、Ｓ７０１で設定したHを用いて、行列RH+=R(HT・H)-1HTが算出される。
【０１２０】
ステップＳ７０３では、算出された行列RH+の各列ベクトルをフィルタ５０としてフィルタ５０が更新される。
【０１２１】
以下、前述した実施形態と同様の処理によって、加速度センサ１０が故障した場合でも、騒音の推定値SPL_estが精度高く算出され、高い騒音低減効果を得ることができる。
【０１２２】
なお、伝達関数Hは、時間応答形式H(s)でメモリ９６に記憶しておくのが一般的であるが、周波数応答形式H(jω)としてメモリ９６に記憶しておいても良い。この場合には、最終的にシステム同定を行う必要がある。
【０１２３】
伝達関数Hを周波数応答形式H(s)でメモリ９６に記憶した場合の本実施例のフローチャートを図１９に示す。
【０１２４】
ステップＳ８０１では、故障した加速度センサ１０に対応する周波数応答形式Hの成分を削除し、新たなHを設定する。この後に、フローはステップＳ８０２に移行する。  
【０１２５】
ステップＳ８０２では、Ｓ８０１で設定したHを用いて、各周波数に対して行列RH+=R(HT・H)-1HTが算出される。
【０１２６】
ステップＳ８０３では、Ｓ８０２で得た周波数応答データをシステム同定して、周波数応答形式のフィルタの伝達関数を算出する。
【０１２７】
ステップＳ８０４では、算出されたフィルタの伝達関数からインパルス応答を計算し、ＩＩＲフィルタとしてフィルタ５０を算出する。
【０１２８】
以下、前述した実施形態と同様の処理によって、加速度センサ１０が故障した場合でも、騒音の推定値SPL_estが精度高く算出され、高い騒音低減効果を得ることができる。
【実施例４】
【０１２９】
本実施例は、加速度センサ１０が故障し、正常に動作している加速度センサ１０の数が振動源の数よりも少なくなった場合に、騒音推定部３４の動作を停止して、騒音制御装置本体３０の動作を停止する実施例である。伝達関数行列Hは（数式１０）を満たさないと擬似逆行列H+を求めることができなくなる。したがって、正常に動作する加速度センサ１０の数が振動源の数よりも少なくなった場合は、騒音の推定を精度高く行うことができない。このため、正常に動作する加速度センサ１０の数が振動源の数よりも少なくなった場合は、騒音推定部３４の動作を停止し、算出部３６への信号の出力を止めることにより、制御指令値算出部３２の動作を停止する。この動作により、騒音制御装置本体３０の動作を停止し、精度高く算出されなかった騒音の推定値SPL_estに基づいて騒音制御を行ってしまうことを防ぐことができる。振動源の数は、例えば車両のタイヤの数を設定すれば良い。
【０１３０】
図２０に、本実施例におけるフローチャートを示す。
【０１３１】
ステップＳ９０１では、加速度信号がＡ／Ｄ変換部３３に入力されてＡ／Ｄ変換され、騒音推定部３４に入力される。この後に、フローはステップＳ９０２へ移行する。
【０１３２】
ステップＳ９０２では、Ｓ９０１で得た加速度信号の時間的変動に基づいて、加速度センサ１０が故障しているか否かの判定が行われる。もし、加速度センサ１０の中に故障している加速度センサ１０がある場合は、フローはステップＳ９０３に進む。一方、故障している加速度センサ１０がない場合は、フローはステップＳ９０６に進む。  
【０１３３】
ステップＳ９０３では、正常な加速度センサ１０の数が、予め設定しておいた振動源の数より多いか否かの判定が行われる。正常な加速度センサ１０の数が振動源の数より多い場合は、フローはステップＳ９０４に移行する。一方、正常な加速度センサ１０の数が振動源の数未満となった場合は、フローはステップＳ９１０に移行する。
【０１３４】
ステップＳ９０４では、フィルタ５０が再設定される。再設定の方法は、前述した実施形態、実施例１〜実施例３のどれを用いても良い。この後に、フローはステップＳ９０５へ移行する。
【０１３５】
ステップＳ９０５では、フィルタ５０をＳ９０４で再設定された新しいフィルタ５０に更新する。この後に、フローはステップＳ９０６へ移行する。
【０１３６】
ステップＳ９０６では、制御指令値がＡ／Ｄ変換部３３に入力されてＡ／Ｄ変換され、騒音推定部３４に入力される。この後に、フローはステップＳ９０７へ移行する。
【０１３７】
ステップＳ９０７では、加速度信号にフィルタ５０が乗算される。この後に、フローはステップＳ９０８へ移行する。
【０１３８】
ステップＳ９０８では、制御指令値に予め記憶してある伝達関数６０が乗算される。この後に、フローはステップＳ９０９へ移行する。
【０１３９】
ステップＳ９０９では、Ｓ９０７とＳ９０８で得られた信号全ての和をとり、得られた信号を出力する。この後に、フローはステップＳ９１１へ移行し、動作が終了する。
【０１４０】
ステップＳ９１０では、フィルタ５０の再設定が不可能であると判断して、騒音推定部３４の動作を停止する。これにより、騒音制御装置本体３０の動作を停止して、騒音制御を停止する。
【０１４１】
なお、ステップＳ９１０において、騒音推定部３４の動作を停止するかわりに、騒音推定部３４内部のフィルタ再設定部９５の動作を停止することも可能である。故障した加速度センサ１０が騒音の推定への寄与が小さい場合には、その加速度センサ１０を用いずに騒音を推定することができる場合があり得る。この場合には、フィルタ５０の再設定は行わず、直前に利用していたフィルタ５０を用いて制御を続けることで、騒音低減効果を得ることができる場合がある。
【０１４２】
以上説明した本発明の実施の形態の騒音制御装置によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
【０１４３】
請求項１の発明は、車両の車体に配置され、車体の振動を検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサの各出力信号に基づいて前記複数のセンサの各センサの故障を各センサ毎に検出するセンサ故障検出部と前記車両に制御された波動を加える波動印加部と、前記複数のセンサの前記各出力信号に基づき前記車両の車室内の所定の空間で聞こえる車室内騒音の推定値を算出する騒音推定部と、前記車室内騒音の推定値に基づいて前記波動印加部の出力する波動を制御して前記車室内騒音を低減させる騒音制御を行う制御部とを備え、前記騒音推定部は、前記センサ故障検出部が前記センサの故障を検出した場合に、故障した前記センサを除く正常な前記センサの出力信号のみに基づいて前記車室内騒音の推定値を算出することを特徴としている。
【０１４４】
この装置によれば、センサが故障した場合に、故障したセンサを除く正常なセンサの出力信号のみにより騒音制御を行い、効果的な騒音制御を行うことができる。
【０１４５】
また、請求項２の発明は、請求項１の騒音制御装置において、前記波動は、前記車両の前記車体に印加する車体振動または前記車両の前記車室内に生成する音であることを特徴としている。
【０１４６】
この装置によれば、車体に振動または音を印加することで、車室内騒音を低減することができる。
【０１４７】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の騒音制御装置において、前記騒音推定部は、前記車室内騒音と前記各センサの前記各出力信号との相関に基づいて設定したフィルタ処理を前記各センサの前記各出力信号毎に行い、該フィルタ処理を行った前記各出力信号を加算して前記車室内騒音の推定値を算出するとともに、前記センサ故障検出部が前記センサの故障を検出した場合に、前記車室内騒音と故障した前記センサを除く正常な前記各センサの前記各出力信号との相関に基づいて新たに設定したフィルタ処理を正常な前記各センサの前記各出力信号毎に行い、該フィルタ処理を行った前記各出力信号を加算して前記車室内騒音の推定値を算出することを特徴としている。
【０１４８】
この装置によれば、センサが故障した場合に、故障したセンサを除く正常なセンサに対応した新たなフィルタ処理により車室内騒音の推定値を算出して騒音制御を行い、効果的な騒音制御を行うことができる。
【０１４９】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の騒音制御装置において、前記フィルタ処理は、正常な前記センサの前記出力信号と前記車室内騒音との相関に基づいて設定された重み付け処理を行い、該重み付け処理は、前記車室内騒音との相関が高い前記出力信号ほど前記車室内騒音の推定値への寄与度が高くなるように該重み付け処理の係数が設定されることを特徴している。
【０１５０】
この装置によれば、車室内騒音との相関が高い出力信号ほど車室内騒音の推定値への寄与度が高くなるように重み付け処理が行われ、車室内騒音を精度高く推定することができる。
【０１５１】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の騒音制御装置において、前記重み付け処理は、所定の周波数帯域毎に行われることを特徴としている。
【０１５２】
この装置によれば、重み付け処理が所定の周波数帯域毎に行われ、車室内騒音を精度高く推定することができる。
【０１５３】
また、請求項６の発明は、請求項４または５に記載の騒音制御装置において、前記フィルタ処理は、正常な前記センサの前記出力信号と、該出力信号と前記車室内騒音の推定値との間の伝達関数Ｇと、前記重み付け処理の係数とを掛け合わせることを特徴としている。
【０１５４】
この装置によれば、簡単な演算により車室内騒音を精度高く推定することができる。
【０１５５】
また、請求項７の発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載の騒音制御装置において、前記騒音推定部は、正常な前記センサの全ての組合せに対応する前記重み付け処理の係数をあらかじめ算出し、算出した該重み付け処理の係数を記憶する記憶部を備えることを特徴としている。
【０１５６】
この装置によれば、あらかじめ重み付け処理の係数を記憶しておくことにより、処理時間を短縮することができる。
【０１５７】
また、請求項８の発明は、請求項３に記載の騒音制御装置において、前記フィルタ処理は、正常な前記センサの前記出力信号と、該出力信号と前記車体の振動の源となる車体振動源との間の伝達関数Hに基づく関数(HT・H)-1HTと、該車体振動源と前記車室内騒音の推定値との間の伝達関数Rとを掛け合わせることを特徴としている。
【０１５８】
この装置によれば、フィルタ処理が伝達関数Hに基づいて算出され、車室内騒音を精度高く推定することができる。
【０１５９】
また、請求項９の発明は、請求項８に記載の騒音制御装置において、前記騒音推定部は、正常な前記センサの全ての組合せに対応する前記関数(HT・H)-1HTをあらかじめ算出し、算出した該関数(HT・H)-1HTを記憶する記憶部を備えることを特徴としている。
【０１６０】
この装置によれば、記憶する容量が少なくて済み、記憶部が必要とする記憶容量を減らすことができる。
【０１６１】
また、請求項１０の発明は、請求項８に記載の騒音制御装置において、前記騒音推定部は、正常な前記センサの全ての組合せに対応する前記関数(HT・H)-1HTを算出するために用いる前記伝達関数Hをあらかじめ算出し、算出した該伝達関数Hを記憶する記憶部を備えることを特徴としている。
【０１６２】
この装置によれば、記憶する容量が少なくて済み、記憶部が必要とする記憶容量を減らすことができる。
【０１６３】
また、請求項１１の発明は、請求項８に記載の騒音制御装置において、前記騒音推定部は、前記センサがすべて正常な場合に対応する前記伝達関数Hを記憶する記憶部を備え、前記センサ故障検出部が前記センサの故障を検出した場合に、故障した前記センサに対応する前記伝達関数Hの行成分を削除して故障した前記センサを除く正常な前記センサに対応する新たな伝達関数Hを算出することを特徴としている。
【０１６４】
この装置によれば、伝達関数Hを簡単に算出することができる。
【０１６５】
また、請求項１２の発明は、請求項３〜１１のいずれか１項に記載の騒音制御装置において、前記騒音推定部は、前記センサ故障検出部が新たに前記センサの故障を検出するとともに故障している前記センサの数が前記車体振動源の数を越えた場合は、前記センサ故障検出部が新たに故障を検出する直前に行ったフィルタ処理と同一のフィルタ処理を故障した前記センサを除く正常な前記センサの前記出力信号に対して行うことを特徴としている。
【０１６６】
この装置によれば、故障したセンサからの出力信号を用いずに騒音を推定することができる場合に、車室内騒音の低減効果を図ることができる。
【０１６７】
また、請求項１３の発明は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の騒音制御装置において、前記制御部は、前記センサ故障検出部が検出した故障している前記センサの数が前記車体振動源の数を越えた場合は、前記騒音制御を停止することを特徴としている。
【０１６８】
この装置によれば、故障しているセンサの数が車体振動源の数を越え、騒音の推定を正しく行うことができなくなった場合に、騒音制御を行ってしまうことを防ぐことができる。
【０１６９】
また、請求項１４の発明は、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の騒音制御装置において、前記車体振動源の数が前記車両が備える車輪の数であることを特徴としている。
【０１７０】
この装置によれば、車輪の数を車体振動源の数とすることで、車室内の騒音を精度高く推定することができ、車室内騒音の低減効果の向上を図ることができる。
【０１７１】
さらに、請求項１５の発明は、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の騒音制御装置において、前記センサ故障検出部は、前記センサの前記出力信号と出力時間とに基づいて前記センサの故障を検出することを特徴としている。
【０１７２】
この装置によれば、センサの出力信号と出力時間とにより、センサの故障を簡単に検出することができる。
【０１７３】
また、以上説明した本発明の実施の形態の騒音制御方法によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
【０１７４】
請求項１６の発明は、車両の車体の振動を複数の検出箇所において検出するステップと、前記複数の検出箇所のうち前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出するステップと、前記複数の検出箇所で検出した前記各振動に基づき車室内の所定の空間で聞こえる車室内騒音の推定値を算出するステップと、前記車室内騒音の推定値に基づいて算出した波動を前記車体に印加し、該波動を制御して前記車室内騒音を低減させる騒音制御を行うステップとを備え、前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出した場合に、該検出箇所を除く正常な前記検出箇所において検出した前記振動のみに基づいて前記車室内騒音の推定値を算出することを特徴としている。
【０１７５】
この方法によれば、振動を正常に検出できていない検出箇所を検出した場合に、振動を正常に検出できていない検出箇所を除く正常な検出箇所が検出した振動のみに基づいて騒音制御を行い、効果的な騒音制御を行うことができる。
【０１７６】
また、請求項１７の発明は、請求項１６に記載の騒音制御方法において、前記波動は、前記車両の前記車体に印加する車体振動または前記車両の前記車室内に生成する音であることを特徴としている。
【０１７７】
この方法によれば、車体に振動または音を印加することで、車室内騒音を低減することができる。
【０１７８】
また、請求項１８の発明は、請求項１６または１７に記載の騒音制御方法において、前記車室内騒音と前記各検出箇所において検出した前記各振動との相関に基づいて設定したフィルタ処理を前記各検出箇所において検出した前記各振動毎に行い、該フィルタ処理を行った前記各振動を加算して前記車室内騒音の推定値を算出するとともに、前記複数の検出箇所のうち前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出した場合に、前記車室内騒音と前記振動を正常に検出できていない検出箇所を除く正常な前記各検出箇所において検出した前記振動との相関に基づいて新たに設定したフィルタ処理を正常な前記各検出箇所において検出した前記各振動毎に行い、該フィルタ処理を行った前記各振動を加算して前記車室内騒音の推定値を算出することを特徴としている。
【０１７９】
この方法によれば、複数の検出箇所のうち前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出した場合に、振動を正常に検出できていない検出箇所を除く正常な検出箇所に対応した新たなフィルタ処理により車室内騒音の推定値を算出して騒音制御を行い、効果的な騒音制御を行うことができる。
【０１８０】
また、請求項１９の発明は、請求項１８に記載の騒音制御方法において、前記フィルタ処理は、正常な前記検出箇所において検出した前記振動と前記車室内騒音との相関に基づいて設定された重み付け処理を行い、該重み付け処理は、前記車室内騒音との相関が高い前記振動ほど前記車室内騒音の推定値への寄与度が高くなるように該重み付け処理の係数が設定されることを特徴としている。
【０１８１】
この方法によれば、車室内騒音との相関が高い振動ほど車室内騒音の推定値への寄与度が高くなるように重み付け処理が行われ、車室内騒音を精度高く推定することができる。
【０１８２】
また、請求項２０の発明は、請求項１９に記載の騒音制御方法において、前記重み付け処理は、所定の周波数帯域毎に行われることを特徴としている。
【０１８３】
この方法によれば、重み付け処理が所定の周波数帯域毎に行われ、車室内騒音を精度高く推定することができる。
【０１８４】
また、請求項２１の発明は、請求項１９または２０に記載の騒音制御方法において、前記フィルタ処理は、正常な前記検出箇所において検出した前記振動と、該振動と前記車室内騒音の推定値との間の伝達関数Ｇと、前記重み付け処理の係数とを掛け合わせることを特徴としている。
【０１８５】
この方法によれば、簡単な演算により車室内騒音を精度高く推定することができる。
【０１８６】
また、請求項２２の発明は、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、正常な前記検出箇所の全ての組合せに対応する前記重み付け処理の係数をあらかじめ算出し、算出した該重み付け処理の係数を記憶していることを特徴としている。
【０１８７】
この方法によれば、あらかじめ重み付け処理の係数を記憶しておくことにより、処理時間を短縮することができる。
【０１８８】
また、請求項２３の発明は、請求項１８に記載の騒音制御方法において、前記フィルタ処理は、正常な前記検出箇所において検出した前記振動と、該振動と車体の振動の源となる車体振動源との間の伝達関数Hに基づく関数(HT・H)-1HTと、該車体振動源と前記車室内騒音の推定値との間の伝達関数Rとを掛け合わせることを特徴としている。
【０１８９】
この方法によれば、フィルタ処理が伝達関数Hに基づいて算出され、車室内騒音を精度高く推定することができる。
【０１９０】
また、請求項２４の発明は、請求項２３に記載の騒音制御方法において、正常な前記検出箇所の全ての組合せに対応する前記関数(HT・H)-1HTをあらかじめ算出し、算出した該関数(HT・H)-1HTを記憶していることを特徴としている。
【０１９１】
この方法によれば、記憶する容量が少なくて済み、記憶部が必要とする記憶容量を減らすことができる。
【０１９２】
また、請求項２５の発明は、請求項２３に記載の騒音制御方法において、正常な前記検出箇所の全ての組合せに対応する前記関数(HT・H)-1HTを算出するために用いる前記伝達関数Hをあらかじめ算出し、算出した該伝達関数Hを記憶していることを特徴としている。
【０１９３】
この方法によれば、記憶する容量が少なくて済み、記憶部が必要とする記憶容量を減らすことができる。
【０１９４】
また、請求項２６の発明は、請求項２３に記載の騒音制御方法において、前記検出箇所がすべて正常な場合に対応する前記伝達関数Hを記憶し、前記複数の検出箇所のうち前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出した場合に、故障した前記検出箇所に対応する前記伝達関数Hの行成分を削除して故障した前記振動箇所を除く正常な前記振動箇所に対応する新たな伝達関数Hを算出することを特徴としている。
【０１９５】
この方法によれば、伝達関数Hを簡単に算出することができる。
【０１９６】
また、請求項２７の発明は、請求項１８〜２６のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、前記振動を正常に検出できていない検出箇所を新たに検出するとともに該検出箇所の数が前記車体振動源の数を越えた場合は、前記振動を正常に検出できていない検出箇所を新たに検出する直前に行ったフィルタ処理と同一のフィルタ処理を前記正常な検出箇所において検出した前記振動に対して行うことを特徴としている。
【０１９７】
この方法によれば、振動を正常に検出できていない検出箇所からの振動を用いずに騒音を推定することができる場合に、車室内騒音の低減効果を図ることができる。
【０１９８】
また、請求項２８の発明は、請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、前記振動を正常に検出できていない検出箇所の数が前記車体振動源の数を越えた場合は、前記騒音制御を停止することを特徴としている。
【０１９９】
この方法によれば、振動を正常に検出できていない検出箇所の数が車体振動源の数を越え、騒音の推定を正しく行うことができなくなった場合に、騒音制御を行ってしまうことを防ぐことができる。
【０２００】
また、請求項２９の発明は、請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、前記車体振動源の数が前記車両が備える車輪の数であることを特徴としている。
【０２０１】
この方法によれば、車輪の数を車体振動源の数とすることで、車室内の騒音を精度高く推定することができ、車室内騒音の低減効果の向上を図ることができる。
【０２０２】
さらに、請求項３０の発明は、請求項１６〜２９のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、前記振動の大きさと検出時間に基づいて前記振動を正常に検出できていない検出箇所を検出することを特徴としている。
【０２０３】
この方法によれば、振動の大きさと検出時間により、振動を正常に検出できていない検出箇所を簡単に検出することができる。
【０２０４】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、実施例は本発明の例示にしか過ぎず、本発明は実施例の構成にのみ限定されるものではない。したがって本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれることはもちろんである。
【０２０５】
例えば、加速度センサ１０の数は４個に限定されるものではなく、必要な数を設定することができる。
【０２０６】
また、ピエゾアクチュエータ２０の数は２個に限定されるものではなく、加速度センサ１０の数より少ない任意の数を設定することができる。
【０２０７】
また、算出部３６が行うフィードバック制御はH∞制御に限定されるものではなく、いかなるフィードバック制御を用いても良い。
【０２０８】
また、以上の説明ではロードノイズ低減の場合への適用例を述べたが、本発明は他の騒音に対しても適用可能である。例えばエンジン騒音に対して用いる場合には、加速度センサ１０をフロアパネルおよびダッシュパネル（図示省略）に貼ることにより同様の推定を行い、加速度センサが故障した場合は同様に騒音推定部３４においてフィルタ５０の再設定を行う。また、風切り音に関してはフロントピラー（図示省略）とルーフ（図示省略）に加速度センサ１０を貼り付けることで同様の推定を行い、加速度センサが故障した場合は同様に騒音推定部３４においてフィルタ５０の再設定を行う。
【０２０９】
また、本実施形態および実施例においては、制御指令値算出部３２の出力である制御指令値には制御指令値算出部３２にフィードバックして戻るような信号線が形成されており、制御指令値算出部３２から出力された制御指令値はＤ／Ａ変換を経た後もう一度Ａ／Ｄ変換され制御指令値算出部３２に入力されるという構造となっている。したがって、制御指令値算出部３２に入力される制御指令値には処理サイクル１ステップ分の遅れが生じる。ここで、図２と図３に代わり、図２１のように制御装置本体３０での制御指令値のフィードバックを削除し、図２２のように制御指令値算出部３２の内部でフィードバックを形成するという別の形態を用いてもよい。
【０２１０】
さらに、本実施形態では、図３に示したように騒音推定部３４と算出部３６と加速度センサ故障検出部９０を分離した形で構成したが、騒音推定部３４と加速度センサ故障検出部９０を算出部３６の内部に構成し、騒音の推定と制御指令値の算出を同時に行うことも可能である。この場合は、算出部３６内部に構成する騒音推定部３４を故障した加速度センサ１０を除くすべての加速度センサ１０の組合せの数だけ設定しておき、故障した加速度センサ１０に応じてそれらを切り代えることにより騒音の推定および制御指令値の算出を行えばよい。
【０２１１】
騒音推定部３４と算出部３６とを統合して設計する方法は以下のように行えばよい。まず、図２３のブロック図を考える。図中Cは設計する演算器を、Gpaは各ピエゾアクチュエータ２０から各加速度センサ１０までの伝達関数を、W1〜W4は前記したフィルタ５０を、Gp1、Gp2は各ピエゾアクチュエータ２０から騒音までの伝達関数６０をそれぞれ表す。このとき、図２３中の閉ループを安定化し、かつ加速度信号α1〜α4までの伝達関数Gpaのノルムを最小化するようなコントローラCを設計すればよい。設計方法は様々な方法が考えられるが、例えば、文献「細江、荒木、「制御系設計―H∞制御とその応用」、朝倉書店、1994」に記載のH∞制御法を用いれば設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１２】
【図１】路面の凹凸の影響による車体の振動およびロードノイズの主な伝播経路を示す図である。
【図２】本実施形態による騒音制御装置の略図である。
【図３】制御指令値算出部の内部の構造を示すブロック図である。
【図４】制御装置本体における処理のフローチャートである。
【図５】騒音推定部のブロック図である。
【図６】加速度センサがすべて正常である場合の騒音推定部における処理のフローチャートである。
【図７】車体への振動源信号と加速度、車室内騒音との関係を示す図である。
【図８】フィルタの算出処理のフローチャートである。
【図９】本実施形態によるフィルタの周波数応答例を示す図である。
【図１０】騒音推定部で推定された騒音と実際に測定された騒音との比較図である。
【図１１】加速度センサが故障した場合の騒音の推定値と実測値を示す図である。
【図１２】騒音推定部のブロック図である。
【図１３】騒音推定部における処理のフローチャートである。
【図１４】加速度センサが故障した場合のフィルタの周波数応答例を示す図である。
【図１５】騒音推定部で推定された騒音と実際に測定された騒音との比較図である。
【図１６】実施例１におけるフィルタの再設定のフローチャートである。
【図１７】実施例２におけるフィルタの再設定のフローチャートである。
【図１８】実施例３におけるフィルタの再設定のフローチャートである。
【図１９】実施例３において、行列を周波数応答形式で扱った場合のフィルタの再設定のフローチャートである。
【図２０】実施例４における処理のフローチャートである。
【図２１】制御部の構成を変更した騒音制御装置の略図である。
【図２２】制御部の構成を変更した騒音制御装置における制御指令値算出部のブロック図である。
【図２３】騒音推定部と算出部を統合した場合のブロック図である。
【符号の説明】
【０２１３】
１  騒音制御装置
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  加速度センサ
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  ピエゾアクチュエータ（波動印加部）
３０  騒音制御装置本体
３１  増幅部
３２  制御指令値算出部
３３  Ａ／Ｄ変換部
３４  騒音推定部
３５  制御部
３６  算出部
３７  Ｄ／Ａ変換部
５０  フィルタ
６０  フィルタ
７０  加算部
９０、９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ  加速度センサ故障検出部
９５  フィルタ再設定部
９６  メモリ
１００  制御空間
１１０  フロアパネル
１２０  車軸
１３０  サスペンション
１４０  メンバ
２００  タイヤ
【図１】
2007308107.tif 000020
【図２】
2007308107.tif 000021
【図３】
2007308107.tif 000022
【図４】
2007308107.tif 000023
【図５】
2007308107.tif 000024
【図６】
2007308107.tif 000025
【図７】
2007308107.tif 000026
【図８】
2007308107.tif 000027
【図９】
2007308107.tif 000028
【図１０】
2007308107.tif 000029
【図１１】
2007308107.tif 000030
【図１２】
2007308107.tif 000031
【図１３】
2007308107.tif 000032
【図１４】
2007308107.tif 000033
【図１５】
2007308107.tif 000034
【図１６】
2007308107.tif 000035
【図１７】
2007308107.tif 000036
【図１８】
2007308107.tif 000037
【図１９】
2007308107.tif 000038
【図２０】
2007308107.tif 000039
【図２１】
2007308107.tif 000040
【図２２】
2007308107.tif 000041
【図２３】
2007308107.tif 000042