(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応ノッチフィルタの適応ノッチフィルタ係数を適応させて適応ノッチフィルタの出力に基づいて振動騒音打ち消しを行うアクティブ振動騒音抑制装置において、適応ノッチフィルタ係数の更新量を、適応ノッチフィルタ係数更新直前の適応ノッチフィルタの出力の振幅分の１に比例するステップサイズパラメータに基づいて変更することを特徴とするアクティブ振動騒音抑制装置。
【請求項２】
適応ノッチフィルタの適応ノッチフィルタ係数を適応させて適応ノッチフィルタの出力に基づいて振動騒音打ち消しを行うアクティブ振動騒音抑制装置において、適応ノッチフィルタ係数の更新量を、適応ノッチフィルタ係数更新直前の適応ノッチフィルタの出力の振幅の２乗分の１に比例するステップサイズパラメータに基づいて変更することを特徴とするアクティブ振動騒音抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のエンジン出力軸の回転数等に同期して発生する振動騒音を抑制するアクティブ振動騒音抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のエンジン出力軸の回転数等に同期して発生する振動騒音を抑制する従来のアクティブ振動騒音抑制装置（以下、アクティブ振動騒音抑制装置を“ＡＮＣ" とも記す）では、エンジンパルスを参照信号に用い、抑制対象である振動騒音を打ち消すための２次振動騒音を発生させることにより振動騒音を低減するフィードフォワード適応制御を行う。
【０００３】
従来のこのフィードフォワード適応制御によるＡＮＣは、図７に示すようにイグニッション信号に同期した信号をエンジンパルスとし、エンジンパルスを参照信号として適応フィルタ６１に供給し、一方、誤差信号（２次振動騒音発生器６３から発生させた２次振動騒音とエンジンパルスに基づく振動騒音との差に基づく誤差信号）と参照信号としてのエンジンパルス信号とを適応制御アルゴリズム演算器６２に供給して、適応制御アルゴリズム演算器６２により適応フィルタ６１の適応フィルタ係数を例えばＬＭＳアルゴリズムなどの適応制御アルゴリズムに基づいて求め、求められた適応フィルタ係数を適応フィルタ６１に設定することによって適応させ、適応フィルタ６１において参照信号と適応フィルタ係数とを乗算し、乗算出力に基づく適応フィルタ６１からの出力を２次振動騒音発生器６３に供給し、２次振動騒音発生器６３にて２次振動騒音を発生させて、エンジンパルスに基づく振動騒音を抑制している。
【０００４】
また、この従来のフィードフォワード適応制御によるＡＮＣに適応ノッチフィルタを利用した図８に示すアクティブ振動騒音抑制装置４Ａも知られている。
【０００５】
アクティブ振動騒音抑制装置４Ａは、図８に示すように、エンジンパルスは、エンジンパルスに重畳されたノイズを除去しかつノイズ除去されたエンジンパルスを波形整形する波形整形器５に供給される。波形整形器５においてノイズが除去されかつ波形整形されたエンジンパルスは余弦波発生器６および正弦波発生器７に供給されて余弦波発生器６からエンジンパルスに同期した余弦波信号を発生させ、正弦波発生器７からエンジンパルスに同期した正弦波信号を発生させる。正弦波発生器７は余弦波発生器６の出力をπ／２ラジアン遅延させて正弦波信号を発生させる遅延器であってもよい。
【０００６】
余弦波発生器６からの発生余弦波信号と正弦波発生器７からの発生正弦波信号とを参照信号とし、余弦波信号と適応ノッチフィルタ係数Ｗ０とを乗算する係数乗算器９および正弦波信号と適応ノッチフィルタ係数Ｗ１とを乗算する係数乗算器１０と係数乗算器９の出力および係数乗算器１０の出力を加算する加算器１１とを有する適応ノッチフィルタ８に供給する。
【０００７】
一方、エンジン出力軸の回転数から割り出した消音するノッチ周波数の伝達特性Ｃ０を有する伝達要素２１に余弦波信号を供給し、エンジン出力軸の回転数から割り出した消音するノッチ周波数の伝達特性Ｃ１を有する伝達要素２２に正弦波信号を供給し、伝達要素２１からの出力と伝達要素２２からの出力とを加算器２３にて加算し、加算出力信号をｒ０として、加算出力信号ｒ０と誤差信号ｅとを適応制御アルゴリズム演算器２４Ａに供給し、適応制御アルゴリズム、例えばＬＭＳアルゴリズムに基づいて、適応ノッチフィルタ係数Ｗ０を求め、適応ノッチフィルタ８の適応ノッチフィルタ係数Ｗ０とする。
【０００８】
同様に、エンジン出力軸の回転数から割り出した消音するノッチ周波数の伝達特性Ｃ０に基づく伝達要素２５に正弦波信号を供給し、エンジン出力軸の回転数から割り出した消音するノッチ周波数の伝達特性（Ｃ１）の極性を反転した伝達特性（−Ｃ１）を有する伝達要素２６に余弦波信号を供給し、伝達要素２５からの出力と伝達要素２６からの出力とを加算器２７にて加算し、加算出力信号をｒ１として、加算出力信号ｒ１と誤差信号ｅとを適応制御アルゴリズム演算器２８Ａに供給し、適応制御アルゴリズム、例えばＬＭＳアルゴリズムに基づいて、適応ノッチフィルタ係数Ｗ１を求め、適応ノッチフィルタ８の適応ノッチフィルタ係数Ｗ１とする。
【０００９】
適応ノッチフィルタ８からの出力は２次振動騒音発生器３に供給し、２次振動騒音発生器３において２次振動騒音を発生させて、エンジンパルスに基づく振動騒音を打ち消している。
【００１０】
なお、ここで、ノッチ周波数は振動騒音抑制をする周波数であるエンジンパルスの周波数に対応させてある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のフィードフォワード適応制御を用いて振動騒音を抑制するアクティブ振動騒音抑制装置は、収束性に優れている。
【００１２】
適応ノッチフィルタ係数Ｗ０（ｎ）、Ｗ１（ｎ）のサンプリング時期からサンプリング周期を経過した次のサンプリング時における適応ノッチフィルタ係数Ｗ０（ｎ＋１）、Ｗ１（ｎ＋１）は次の（１）式および（１′）式に示す如くである。
【００１３】
Ｗ０（ｎ＋１）＝Ｗ０（ｎ）−μ′・ｅ（ｎ）・ｒ０（ｎ）  …（１）
Ｗ１（ｎ＋１）＝Ｗ１（ｎ）−μ′・ｅ（ｎ）・ｒ１（ｎ）  …（１′）
ここで、Ｗ０（ｎ＋１）およびＷ１（ｎ＋１）は更新後の適応ノッチフィルタ係数を示し、Ｗ０（ｎ）およびＷ１（ｎ）は更新直前の適応ノッチフィルタ係数を示している。また、ｅ（ｎ）は更新直前の誤差信号を示し、ｒ０（ｎ）およびｒ１（ｎ）は更新直前の加算出力信号を示し、μ′はステップサイズパラメータを示している。また、μ′・ｅ（ｎ）・ｒ０（ｎ）およびμ′・ｅ（ｎ）・ｒ１（ｎ）は適応ノッチフィルタ係数の更新量を示している。
【００１４】
しかしながら、従来のアクティブ振動騒音抑制装置を車両の車室内振動騒音抑制、吸排気管の振動騒音抑制、エンジンマウント等の振動騒音の抑制に適用する場合において、例えば車室内振動騒音抑制の場合を例に示せば、図９（ａ）に示す急加速時のエンジン出力軸の回転数対時間の特性および図９（ｂ）に示す急加速時の車室内振動騒音の振幅レベル対時間の特性のように、エンジン出力軸の回転数変化に伴い誤差信号のレベルが変化する。
【００１５】
このため、適応ノッチフィルタ係数の更新量μ′・ｅ（ｎ）・ｒ０（ｎ）およびμ′・ｅ（ｎ）・ｒ１（ｎ）は、エンジン出力軸の回転数に伴い変化する。
【００１６】
そこで、ステップサイズパラメータμ′をエンジン出力軸の低回転数域で振動騒音抑制効果を得る値に設定にすると、高回転数域では適応ノッチフィルタ係数の更新量は発散したり、高回転数域で振動騒音抑制効果を得る値に設定にすると、低回転数域では適応ノッチフィルタの振動抑制に時間がかかって、振動騒音抑制効果が得られないという問題点があった。
【００１７】
また、上記のために予め用意したステップサイズパラメータμ′をエンジン出力軸の回転数に基づいて切り換えたり、適応制御アルゴリズム演算器の出力抑制を導入したりしているが、この場合は試行錯誤によって設定する項目が増加し、設定に工数がかるという問題点のほかに、良好な振動騒音抑制効果を得ることが困難になるという問題点が生ずる。
【００１８】
本発明は振動騒音源の変化にかかわらず、振動騒音抑制ができるアクティブ振動騒音抑制装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる請求項１記載のアクティブ振動騒音抑制装置は、適応ノッチフィルタの適応ノッチフィルタ係数を適応させて適応ノッチフィルタの出力に基づいて振動騒音打ち消しを行うアクティブ振動騒音抑制装置において、適応ノッチフィルタ係数の更新量を、適応ノッチフィルタ係数更新直前の適応ノッチフィルタの出力の振幅分の１に比例するステップサイズパラメータに基づいて変更することを特徴とする。
【００２０】
本発明にかかる請求項１記載のアクティブ振動騒音抑制装置は、適応ノッチフィルタの適応ノッチフィルタ係数の更新量が、更新直前における適応ノッチフィルタの出力の振幅分の１に比例するステップサイズパラメータに基づいて変更されるため、振動騒音源の変化にかかわらず急変せず、適応ノッチフィルタ係数の更新量が発散したり、振動騒音抑制に時間がかかるようなことはなくなって、振動騒音の打ち消しが効果的に行われる。
【００２１】
本発明にかかる請求項２記載のアクティブ振動騒音抑制装置は、適応ノッチフィルタの適応ノッチフィルタ係数を適応させて適応ノッチフィルタの出力に基づいて振動騒音打ち消しを行うアクティブ振動騒音抑制装置において、適応ノッチフィルタ係数の更新量を、適応ノッチフィルタ係数更新直前の適応ノッチフィルタの出力の振幅の２乗分の１に比例するステップサイズパラメータに基づいて変更することを特徴とする。
【００２２】
本発明にかかる請求項２記載のアクティブ振動騒音抑制装置は、適応ノッチフィルタの適応ノッチフィルタ係数の更新量が、更新直前における適応ノッチフィルタの出力の振幅の２乗分の１に比例するステップサイズパラメータに基づいて変更されるため、振動騒音源の変化にかかわらず急変せず、適応ノッチフィルタ係数の更新量が発散したり、振動騒音抑制に時間がかかるようなことはなくなって、振動騒音の打ち消しが効果的に行われる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるアクティブ振動騒音抑制装置を実施の形態によって説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置４の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１に示した本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置４において、図８に示した従来のアクティブ振動騒音抑制装置４Ａと同一の構成要素には同一の符号を付して示してあり、アクティブ振動騒音抑制装置４の適応制御アルゴリズム演算器がアクティブ振動騒音抑制装置４Ａの適応制御アルゴリズム演算器と異なる。
【００２６】
本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置４において、振動騒音源であるエンジンから求めたエンジンパルス、例えばイグニッション信号に同期した信号から求めたエンジンパルスは、エンジンパルスに重畳されたノイズを除去しかつエンジンパルスを波形整形する波形整形器５に供給される。波形整形器５においてノイズが除去されかつ波形整形されたエンジンパルスは余弦波発生器６および正弦波発生器７に供給されて余弦波発生器６からエンジンパルスに同期した余弦波信号を発生させ、正弦波発生器７からエンジンパルスに同期した正弦波信号を発生させる。
【００２７】
正弦波発生器７は余弦波発生器６の出力をπ／２ラジアン遅延させて正弦波を発生させる遅延器であってもよい。
【００２８】
余弦波発生器６からの発生余弦波信号と正弦波発生器７からの発生正弦波信号とを参照信号とし、余弦波信号と適応ノッチフィルタ係数Ｗ０とを乗算する係数乗算器９および正弦波信号と適応ノッチフィルタ係数Ｗ１とを乗算する係数乗算器１０と係数乗算器９の出力および係数乗算器１０の出力を加算する加算器１１とを有する適応ノッチフィルタ８に供給する。
【００２９】
一方、エンジン出力軸の回転数から割り出した消音するノッチ周波数の伝達特性Ｃ０を有する伝達要素２１に余弦波信号を供給し、エンジン出力軸の回転数から割り出した消音するノッチ周波数の伝達特性Ｃ１を有する伝達要素２２に正弦波信号を供給し、伝達要素２１からの出力と伝達要素２２からの出力とを加算器２３にて加算し、加算出力信号をｒ０として、加算出力信号ｒ０と誤差信号ｅとを適応制御アルゴリズム演算器２４に供給し、適応制御アルゴリズム、例えばＬＭＳアルゴリズムに基づいて、適応ノッチフィルタ係数Ｗ０を求める。
【００３０】
同様に、エンジン出力軸の回転数から割り出した消音するノッチ周波数の伝達特性Ｃ０に基づく伝達要素２５に正弦波信号を供給し、エンジン出力軸の回転数から割り出した消音するノッチ周波数の伝達特性（Ｃ１）の極性を反転した伝達特性（−Ｃ１）を有する伝達要素２６に余弦波信号を供給し、伝達要素２５からの出力と伝達要素２６からの出力とを加算器２７にて加算し、加算出力信号をｒ１として、加算出力信号ｒ１と誤差信号ｅとを適応制御アルゴリズム演算器２８に供給し、適応制御アルゴリズム、例えばＬＭＳアルゴリズムに基づいて、適応ノッチフィルタ係数Ｗ１を求める。
【００３１】
さらに、適応制御アルゴリズム演算器２４には適応制御アルゴリズム演算器２８からの適応ノッチフィルタ係数Ｗ１（ｎ）が入力され、適応制御アルゴリズム演算器２８には適応制御アルゴリズム演算器２４からの適応ノッチフィルタ係数Ｗ０（ｎ）が入力されて、更新直前の適応ノッチフィルタ係数Ｗ０（ｎ）、Ｗ１（ｎ）に対して、次の（２）式に示すように、ステップサイズパラメータμを設定し、該設定されたステップサイズパラメータμによって更新後の適応ノッチフィルタ係数Ｗ０（ｎ＋１）、Ｗ１（ｎ＋１）が求められて、更新直前の適応ノッチフィルタ係数Ｗ０（ｎ）、Ｗ１（ｎ）の次に、更新後の適応ノッチフィルタ係数Ｗ０（ｎ＋１）、Ｗ１（ｎ＋１）が適応ノッチフィルタ８の係数乗算器９、１０にそれぞれ各別に供給される。
【００３２】
μ＝α／Ａ                                …（２）
ここで、αは正の定数を示し、Ａは更新直前における適応ノッチフィルタ８からの出力の振幅または振幅の２乗に対応し、
Ａ＝√｛（Ｗ０（ｎ））2 ＋（Ｗ１（ｎ））2 ｝
または、Ａ＝（Ｗ０（ｎ））2 ＋（Ｗ１（ｎ））2 
である。
【００３３】
余弦波発生器６から出力される余弦波信号および正弦波発生器７から出力される正弦波信号はその振幅は共に等しくかつ互いに直交しており、余弦波信号に対する適応ノッチフィルタ係数がＷ０であり、正弦波信号に対する適応ノッチフィルタ係数がＷ１であることから、Ａが適応ノッチフィルタ８の適応ノッチフィルタ係数更新直前における適応ノッチフィルタ８からの出力の振幅または振幅の２乗に対応していることは、容易に理解されよう。
【００３４】
したがって、更新後の適応ノッチフィルタ係数Ｗ０（ｎ＋１）、Ｗ１（ｎ＋１）は次の（３）式および（３′）式に示すようになる。
【００３５】
Ｗ０（ｎ＋１）＝Ｗ０（ｎ）−μ・ｅ（ｎ）・ｒ０（ｎ）…（３′）
Ｗ１（ｎ＋１）＝Ｗ１（ｎ）−μ・ｅ（ｎ）・ｒ１（ｎ）…（３）
適応ノッチフィルタ８からの出力は２次振動騒音発生器３に供給し、２次振動騒音発生器３にて２次振動騒音を発生させて、エンジンパルスに基づく振動騒音を打ち消す。
【００３６】
ここで、ノッチ周波数は振動騒音抑制をする周波数であるエンジンパルスの周波数に対応させてある。
【００３７】
上記のようにステップサイズパラメータμは（１／更新直前における加算器１１の出力の振幅）に比例するため、適応ノッチフィルタ係数の更新量μ・ｅ（ｎ）・ｒ０（ｎ）およびμ・ｅ（ｎ）・ｒ１（ｎ）は、エンジン出力軸の回転数の変化にかかわらず急変せず、適応ノッチフィルタ係数の更新量が発散したり、振動騒音抑制に時間がかかるようなことはなくなって、振動騒音の打ち消しが効果的に行われる。
【００３８】
図２は本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置による振動騒音抑制を示す特性図である。
【００３９】
図２における実線は（３）式および（３′）式による更新量にて更新された適応ノッチフィルタ係数を用いたときのアクティブ振動騒音抑制装置４による振動騒音抑制を示す音圧レベル（ＳＰＬ）対エンジン出力軸の回転数特性であり、図２における破線は振動抑制制御を行わないときの特性である。
【００４０】
これに対し図３は従来のアクティブ振動騒音抑制装置による振動騒音抑制を示す特性図である。
【００４１】
図３における実線は図８に示した従来のアクティブ振動騒音抑制装置４Ａによるときの振動騒音抑制を示す音圧レベル（ＳＰＬ）対エンジン出力軸の回転数特性であり、図３における破線は振動抑制制御を行わないときの特性である。
【００４２】
図２と図３とを比較すれば明らかなように、図２の場合の方が振動騒音抑制効果が顕著であり、特にエンジン出力軸の回転数が１０００〜３０００ＲＰＭの範囲において特に著しい。
【００４３】
【実施例】
次に本発明にかかるアクティブ振動騒音抑制装置の実施例について説明する。
【００４４】
図４は本発明にかかるアクティブ振動騒音抑制装置の第１の実施例の構成を示すブロック図である。
【００４５】
本第１の実施例はエンジンの振動による車室内振動騒音を抑制する場合を示している。
【００４６】
本第１の実施例は、車載エンジン出力軸の回転に基づくエンジンパルスを本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置４に送出し、アクティブ振動騒音抑制装置４からの出力、すなわち適応ノッチフィルタ８の出力を、混合器３０を介して、車両の運転席の下部に設けた２次振動騒音発生器としても作用するスピーカ３１および後部座席の背もたれの後ろに設けた２次振動騒音発生器としても作用するスピーカ３２に供給して、適応ノッチフィルタ８の出力に基づいてスピーカ３１および３２を駆動するように構成する。
【００４７】
ここで、混合器３０は、スピーカ３１および３２を車両に設けたラジオ受信機および磁気テープ再生装置等のオーディオ機器であるオーディオユニット３４からの音声信号を音声に再生するためのスピーカと共用するために設けたものである。
【００４８】
上記のように構成した本第１の実施例において、車両を走行させたときのエンジンパルスまたはクランク軸回転パルスに基づき車室内において発生する振動騒音は、アクティブ振動騒音抑制装置４の出力によって駆動されたスピーカ３１および３２からの出力振動騒音によって打ち消される。
【００４９】
図５は本発明にかかるアクティブ振動騒音抑制装置の第２の実施例の構成を示すブロック図である。
【００５０】
本第２の実施例はエンジンの振動による吸気管および排気管の振動騒音を抑制する場合を示している。
【００５１】
本第２の実施例は、車載エンジン４１の出力軸の回転に基づくエンジンパルスを、本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置４に供給し、適応ノッチフィルタ８からの出力すなわちアクティブ振動騒音抑制装置４からの出力を、車載エンジン４１の吸気管４２の振動を打ち消すためのアクチュエータ４５および車載エンジン４１の排気管４３の振動を打ち消すためのアクチュエータ４６に供給して、アクティブ振動騒音抑制装置４からの出力によってアクチュエータ４５および４６を駆動する。
【００５２】
アクティブ振動騒音抑制装置４からの出力によるアクチュエータ４５および４６の駆動によって、本第２の実施例において、車載エンジン４１の振動に基づく吸気管４２の振動騒音および排気管４３の振動騒音が抑制される。
【００５３】
図６は本発明にかかるアクティブ振動騒音抑制装置の第３の実施例の構成を示すブロック図である。
【００５４】
本第３の実施例はエンジンの振動そのものを抑制する場合を示している。
【００５５】
本第３の実施例は、車載エンジン４１のエンジンパルスを、本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置４に供給し、適応ノッチフィルタ８からの出力すなわちアクティブ振動騒音抑制装置４の出力で、車載エンジン４１の振動を打ち消すためのアクティブエンジンマウント５０Ａおよび５０Ｂを駆動する。
【００５６】
本第３の実施例において、アクティブエンジンマウント５０Ａおよび５０Ｂがアクティブ振動騒音抑制装置４の出力で駆動され、車載エンジン４１の振動が抑制されて、車載エンジン４１の振動に基づくエンジンの振動騒音が打ち消される。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるアクティブ振動騒音抑制装置によれば、適応ノッチフィルタの適応ノッチフィルタ係数の更新量は、更新直前の適応ノッチフィルタの出力の振幅分の１、または更新直前の適応ノッチフィルタの出力の振幅の２乗分の１に比例するステップサイズパラメータに基づいて変更されるため、振動騒音源の変化に適応できて、振動騒音抑制を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置による振動騒音抑制を示す特性図である。
【図３】本発明の実施の一形態にかかるアクティブ振動騒音抑制装置と比較のための、従来のアクティブ振動騒音抑制装置による振動騒音抑制を示す特性図である。
【図４】本発明にかかるアクティブ振動騒音抑制装置の第１の実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明にかかるアクティブ振動騒音抑制装置の第２の実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明にかかるアクティブ振動騒音抑制装置の第３の実施例の構成を示すブロック図である。
【図７】従来のアクティブ振動騒音抑制装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の他のアクティブ振動騒音抑制装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示したアクティブ振動騒音抑制装置の作用の説明に供する振動騒音抑制を示す特性図である。
【符号の説明】
３…２次振動騒音発生器          ４…アクティブ振動騒音抑制装置
５…波形整形器                  ６…余弦波発生器
７…正弦波発生器                ８…適応ノッチフィルタ
９、１０…係数乗算器            １１、２３、２７…加算器
２１、２２、２５、２６…伝達要素
２４、２８…適応制御アルゴリズム演算器
３０…混合器                    ３１、３２…スピーカ
４１…車載エンジン              ４２…吸気管
４３…排気管                    ４５、４６…アクチュエータ
５０Ａ、５０Ｂ…アクティブエンジンマウント
【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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【図９】
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