(57)【要約】【課題】振動検出用のセンサの出力が飽和しないように適切な騒音制御を行って、所定空間における騒音を効果的に低減できるようにする。【解決手段】制御部３０の制御指令値算出部３２が、車体のフロアパネル１１０の振動に起因する制御空間１００の騒音（ロードノイズ）を低減しつつ、アクチュエータ２０の駆動に起因する加速度センサ１０の設置位置における振動を抑制する制御指令値を算出し、この制御指令値に基づいてアクチュエータ２０を駆動することで騒音制御を行う。【選択図】図２
2009220730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材の振動を検出するセンサと、
前記構造部材の振動と因果関係を有する所定空間の騒音を低減するとともに、低減したい騒音と因果関係を持たない前記センサ位置における振動を抑制するように、前記構造部材への印加波動を演算する印加波動演算部と、
前記印加波動演算部によって演算された印加波動を前記構造部材に加える波動印加部と、を備えることを特徴とする騒音制御装置。
【請求項２】
前記印加波動演算部は、低減したい騒音と因果関係を持たない前記センサ位置における振動を抑制することに伴う騒音制御効果の低下が最小限となるように、前記構造部材への印加波動を演算す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】
前記構造部材は車両であり、
前記車両内部の乗員空間を検知する乗員空間検知手段をさらに備え、
前記印加波動演算部は、前記乗員空間検知手段が検知した乗員空間における騒音制御効果の低下が最小限となるように、前記車両への印加波動を演算することを特徴とする請求項２に記載の騒音制御装置。
【請求項４】
前記印加波動演算部は、前記所定空間における騒音レベルの高い周波数において騒音制御効果を維持するように、前記構造部材への印加波動を演算することを特徴とする請求項２又は３に記載の騒音制御装置。
【請求項５】
前記印加波動演算部は、前記波動印加部の波動出力が騒音に及ぼす影響が大きい周波数帯で高いゲインが得られる印加波動を演算することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の騒音制御装置。
【請求項６】
前記構造部材は車両であり、
前記車両内部の乗員空間を検知する乗員空間検知手段をさらに備え、
前記印加波動演算部は、前記乗員空間検知手段が検知した乗員空間以外の空間における騒音制御効果を低下させて、前記乗員空間検知手段が検知した乗員空間における騒音制御効果が向上するように、前記車両への印加波動を演算することを特徴とする請求項１、４、５のいずれか一項に記載の騒音制御装置。
【請求項７】
前記低減したい騒音と因果関係を持たない前記センサ位置における振動は、前記波動印加部の波動出力が前記センサに与える振動を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の騒音制御装置。
【請求項８】
前記構造部材は車両であり、
前記低減したい騒音と因果関係を持たない前記センサ位置における振動は、前記車両の動力源や動力伝達系の振動が前記センサに与える振動を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の騒音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造部材の振動を検出して所定空間における騒音を推定し、その推定した騒音を打ち消す波動を演算して構造部材に加えることで、所定空間における騒音を低減させる騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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が知られている。また、この種の騒音制御装置においては、騒音を計測するためのマイクロフォンを用いず、加速度センサ等のセンサを用いて車体の振動を検出して、車体の振動を発生源とする車室内の騒音を推定する試みもなされている。例えば、特許文献１においては、車両走行時の車室内騒音と相関が高いドアヒンジ部に加速度センサを貼り付け、その加速度センサの検出する信号から車室内の騒音を推定し、推定した車室内の騒音に基づいて車体のフロアパネルに設置した振動印加用のアクチュエータなどを駆動して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】特開平８−２９２７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、以上のような従来の騒音制御装置では、センサで検出した振動に基づいて車室内の騒音を推定し、推定した車室内の騒音に基づいて振動印加用のアクチュエータなどを駆動して騒音制御を行うようにしているため、センサに過剰な振動が入力されてセンサの出力が飽和してしまうと、車室内などの所定空間における騒音を精度良く推定することが困難となり、所定空間における騒音を効果的に低減することが難しくなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みて創案されたものであって、振動検出用のセンサの出力が飽和しないように適切な騒音制御を行って、所定空間における騒音を効果的に低減することができる騒音制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の騒音制御装置は、上記課題を解決するために、構造部材の振動を検出するセンサと、構造部材の振動と因果関係を有する所定空間の騒音を低減するとともに、センサ位置において、低減したい騒音と因果関係を持たない振動を抑制するように、構造部材への印加波動を演算する印加波動演算部と、印加波動演算部によって演算された波動を構造部材に加える波動印加部と、を備える構成としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の騒音制御装置によれば、低減したい騒音と因果関係を持たないセンサ位置における振動が抑制され、センサ出力が飽和する不都合が有効に抑制されるので、センサ出力に基づいて所定空間における騒音を精度良く推定することができ、所定空間における騒音を効果的に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】
【０００７】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
本発明は、例えば、車両の車室内における騒音を低減して乗員の快適性を向上させる車両用の騒音制御装置に有効に適用可能である。以下では、このような車両用の騒音制御装置に本発明を適用した例について具体的に説明する。
【０００９】
通常、車両外部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ロードノイズ、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。以下の実施形態では、主に、ロードノイズを低減させる例を具体的に説明する。
【００１０】
［第１の実施形態］
図１に、路面の凹凸の影響による車体の振動及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及びサスペンション１３０の取り付け部からメンバ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。そして、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（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ことになる。なお、フロアパネル１１０の他に、図示しないルーフパネルや窓ガラス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は、フロアパネル１１０の振動と因果関係が高いことがわかっている。このため、フロアパネル１１０の振動に基づいてロードノイズを打ち消すように騒音制御を行えば、制御空間１００におけるロードノイズを低減することができる。また、フロアパネル１１０を発生源とする騒音には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空気が流れることで発生する風切音についても、ロードノイズと同様に扱うことができる。
【００１２】
本実施形態の騒音制御装置では、図１に示すように、フロアパネル１１０に振動検出用の複数の加速度センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ（以下、これらを総称する場合は加速度センサ１０と表記する。）と、波動印加部となる複数のアクチュエータ２０ａ，２０ｂ（以下、これらを総称する場合はアクチュエータ２０と表記する。）とを配置する。そして、加速度センサ１０の出力信号に基づいて車室内騒音の推定を行い、推定した車室内騒音を打ち消す制御指令値を生成し、この制御指令値に基づいてアクチュエータ２０を駆動してフロアパネル１１０に振動を印加し、騒音を打ち消す制御音を車室内に入力することで車室内騒音を低減させるようにしている。
【００１３】
ここで、本発明ではマイクロフォンを使用した騒音の検出は行わず、加速度センサ１０の出力信号から制御空間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】
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とどまるものではなく、例えばダッシュパネルやフロントガラス、さらにルーフパネル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、当該部位に加速度センサ１０やアクチュエータ２０を設置するようにすれば、同様に、当該部位の振動によって発生する騒音を低減させることができる。
【００１５】
本実施形態では、図１に示すように、４つの加速度センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、２つのアクチュエータ２０ａ，２０ｂとを用いて、制御空間１００におけるロードノイズを低減する場合を例示するが、加速度センサ１０やアクチュエータ２０の数は、図１にて例示した数に限定されるものではなく、以下のような条件を満たす数であればよい。
【００１６】
一般に、加速度センサ１０の数は、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から制御空間１００における騒音の音圧との間のコヒーレンスが十分高くなるように（例えば０．９以上）決定すればよい。ここで、コヒーレンスＣｘｙ(ω)は、下記の式（１）で定義され、信号ｘと信号ｙとの間の因果関係の度合いを表す。  
【数１】
2009220730.tif 000003
【００１７】
この式（１）において、Ｐｘｙは信号ｘと信号ｙとの間のクロスパワースペクトルであり、Ｐｘｘは信号ｘのオートパワースペクトルであり、Ｐｙｙは信号ｙのオートパワースペクトルである。また、ＰＨはＰのエルミート転置行列を表している。
【００１８】
また、アクチュエータ２０は、制御空間１００における騒音を低減しながら加速度センサ１０の位置における当該アクチュエータ２０の波動による振動を抑制するのに十分な数を、車両のフロアパネル１１０の適切な位置に貼付すればよい。
【００１９】
図２は、本実施形態の騒音制御装置の概略構成を説明するブロック図である。本実施形態の騒音制御装置は、上述した加速度センサ１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）とアクチュエータ２０（２０ａ，２０ｂ）のほか、制御空間１００における騒音を低減させると同時に加速度センサ１０の位置においてアクチュエータ２０の駆動に起因するフロア振動を抑制する制御指令値を算出し、アクチュエータ２０を駆動制御する制御部３０を備えている。この制御部３０への入力信号は加速度センサ１０の出力であり、制御部３０の出力信号はアクチュエータ２０への制御指令値である。なお、波動印加部となるアクチュエータ２０としては、例えば、電圧の印加により伸縮するピエゾアクチュエータ（Piezo-electric actuator）を用いることができる。
【００２０】
制御部３０は、図２に示すように、信号増幅用の増幅部３１ａ〜３１ｆと、制御空間１００における騒音を低減させると同時に加速度センサ１０の位置においてアクチュエータ２０の駆動に起因するフロア振動を抑制する制御指令値を算出して出力する制御指令値算出部（印加波動演算部）３２とを備えている。ここで、増幅部３１ａ〜３１ｆは、加速度センサ１０やアクチュエータ２０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は、制御部３０の制御指令値算出部３２の内部構成を示すブロック図である。制御部３０の制御指令値算出部３２は、図３のブロック図に示すように、Ａ／Ｄ変換部３３ａ〜３３ｆと、騒音推定部３４と、算出部３６と、Ｄ／Ａ変換部３７とから構成される。そして、この制御指令値算出部３２は、加速度センサ１０が出力する加速度検出信号α１，α２，α３，α４とアクチュエータ２０への入力信号（制御指令値ｕ１，ｕ２）とを用いて、制御空間１００における騒音を低減させるための制御指令値を算出して出力する。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換部３３ａ〜３３ｄは、加速度センサ１０からの加速度検出信号α１，α２，α３，α４をディジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換部３３ｅ，３３ｆは、１ステップ前の処理サイクルにおいて制御指令値算出部３２から出力された制御指令値ｕ１，ｕ２をディジタル信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部３７は、算出部３６で算出された制御指令値ｕ１，ｕ２をアナログ信号に変換して出力する。
【００２３】
騒音推定部３４は、加速度センサ１０が出力した加速度検出信号α１，α２，α３，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。
【００２４】
図４は、騒音推定部３４の内部構成を示すブロック図である。騒音推定部３４は、図４に示すように、制御指令値ｕ１，ｕ２から加速度センサ１０の位置での振動の伝達関数の演算を行う制御振動演算部３４１と、加算器３４２と、加速度センサ１０の位置での振動から制御空間１００での騒音の伝達関数の演算を行うロードノイズ演算部３４３と、制御指令値ｕ１，ｕ２から制御空間Ｐ１００での騒音の伝達関数の演算を行う制御騒音演算部３４４と、加算器３４５とを備える。制御振動演算部３４１と制御騒音演算部３４４に必要な伝達関数は、それぞれアクチュエータ２０にホワイトノイズもしくはインパルス信号を入力し、そのとき得られた加速度センサ１０での加速度検出信号、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。また、ロードノイズ演算部３４３に必要な伝達関数は、車両走行時の加速度検出信号と騒音レベルを計測し、上記の方法を用いることで得ることができる。
【００２５】
振動推定部３５は、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、アクチュエータ２０の駆動に伴う加速度センサ１０の振動推定値αp_estを算出する。例えば、制御指令値ｕ１，ｕ２から加速度センサ１０の位置での振動の伝達関数の演算を行う図４に示した制御振動演算部３４１と同様の演算部を用い、振動推定値αp_estを算出する。
【００２６】
算出部３６は、騒音の推定値SPL_estおよび振動推定値αp_estを用いて、制御空間１００での騒音を低減しながら、アクチュエータ２０の駆動に伴う加速度センサ１０の位置における振動を抑制するように、アクチュエータ２０への制御指令値ｕ１，ｕ２を算出する。
【００２７】
以上のような制御指令値算出部３２は、上述した各部の機能を例えばマイクロコンピュータのＣＰＵ上に実装することで実現できる。
【００２８】
図５は、制御指令値算出部３２による処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態の騒音制御装置では、制御部３０の制御指令値算出部３２がこの図５のフローチャートで示す処理を実行することで騒音制御を行う。
【００２９】
先ず、ステップＳ１０１では、加速度センサ１０からの加速度検出信号α１，α２，α３，α４を入力する。
【００３０】
次に、ステップＳ１０２では、加速度センサ１０からの加速度検出信号α１，α２，α３，α４をＡ／Ｄ変換部３３ａ〜３３ｄによりＡ／Ｄ変換して、騒音推定部３４に入力する。
【００３１】
次に、ステップＳ１０３では、１ステップ前の処理サイクルにおいて出力された制御指令値ｕ１，ｕ２をＡ／Ｄ変換部３３ｅ，３３ｆによりＡ／Ｄ変換して、騒音推定部３４及び振動推定部３５に入力する。
【００３２】
次に、ステップＳ１０４では、騒音推定部３４により騒音推定処理を実行し、ステップＳ１０２で得た加速度検出信号α１，α２，α３，α４とステップＳ１０３で得た制御指令値ｕ１，ｕ２とから、制御空間１００における騒音の推定値SPL_estを算出する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０５では、振動推定部３５により振動推定処理を実行し、ステップＳ１０３で得た制御指令値ｕ１，ｕ２から、アクチュエータ２０の駆動に伴う加速度センサ１０の振動推定値αp_estを算出する。
【００３４】
次に、ステップＳ１０６では、算出部３６により、ステップＳ１０４で算出した騒音推定値SPL_estとステップＳ１０５で算出した振動推定値αp_estとを用いて、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。
【００３５】
次に、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で算出した制御指令値ｕ１，ｕ２をＤ／Ａ変換部３６によりＤ／Ａ変換して、アクチュエータ２０に出力する。
【００３６】
ここで、ステップＳ１０６において算出部３６が算出する制御指令値ｕ１，ｕ２は、制御空間１００における騒音を低減させると同時に加速度センサ１０の位置においてアクチュエータ２０の駆動に起因するフロア振動を抑制する制御指令値である。このような制御指令値を算出する算出部３６は、ＰＩＤ制御、Ｈ２制御、Ｈ∞制御などのフィードバック制御を用いて設計することができる。また、
細江，荒木，「制御系設計，Ｈ∞制御とその応用」，朝倉書店，１９９４
須田，「ＰＩＤ制御」，朝倉書店，１９９２
に記載されている設計方法を用いることで、下記の式（２）の形式のＩ次動的コントローラＫｉ，ｉ＝１，・・・，Ｉを設計することができる。  
【数２】
2009220730.tif 000004
【００３７】
この式２において，ｕ（ｎ）は時刻ｎでの制御指令値、Ｙ（ｉ）は推定した騒音とアクチュエータ２０による振動を表す信号ベクトルを表す。
【００３８】
また、上述の正規化規約分解法において、算出部３６の演算パラメータである重み関数を指定することで、騒音制御効果が得られる周波数帯域と、騒音制御効果の程度を示す騒音低減幅と、アクチュエータ２０の振動に起因する加速度センサ１０の位置での振動抑制効果の程度を示す振動低減幅とを変更することができる。例えば、図６に示すように、ある周波数で大きなゲインを持ち、他の周波数ではゲインが小さいという特徴をもった重み関数の周波数特性とすることができる。この重み関数を用いて算出部３６を設計することにより、大きなゲインをかけた周波数帯域の外乱に対して騒音制御効果を高めることができ、低ゲインである周波数帯域の外乱に対して騒音制御効果を小さくするような制御指令値を算出部３６で演算することができる。
【００３９】
また、図７に示すように、高ゲインである周波数帯域を広く取り、その代わりゲインを図６の場合に比べて小さくするような特徴を持つ重み関数の周波数特性としてもよい。このような重み関数となるように算出部３６を設計することにより、図６の場合と比較して、広い周波数帯域の外乱を低減させるような制御指令値を算出部３６で演算することができる。
【００４０】
ここで、上述の重み関数を騒音に対してのみ考慮した場合、制御空間１００での騒音制御効果を得ることができるが、図８に示すように、アクチュエータ２０の近傍に位置する加速度センサ１０は、アクチュエータ２０による波動の影響によって加速度検出信号の出力が大きくなっている。このような加速度検出信号の出力増大は、加速度センサ１０の出力飽和を招く要因となる。そこで、本実施形態では、騒音と振動の両方に対して上述の重み関数を設定することにより、制御空間１００における騒音制御効果と加速度センサ１０の位置でのアクチュエータ２０の駆動による振動を抑制する効果とを同時に実現できるようにしている。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、重み関数の指定によって算出部３６の演算パラメータを任意に設定して、制御空間１００における騒音制御効果と加速度センサ１０に伝わるアクチュエータ２０からの振動を抑制する効果を変えることができるので、加速度センサ１０に伝わるアクチュエータ２０からの振動を抑制することに伴う制御空間１００での騒音制御効果の低下が最小限となるように重み関数の調整を行うことで、算出部３６で算出する制御指令値を最適化して、加速度センサ１０の出力飽和の抑制と、制御空間１００における効果的な騒音低減との両立を図ることができる。
【００４２】
また、制御空間１００における騒音レベルの高い周波数帯において図６のような高ゲインが得られるように重み関数の調整を行うことで、騒音レベルの高い周波数において騒音制御効果が維持できる制御指令値を出力することができ、加速度センサ１０の出力飽和を極力抑制しながら、制御空間１００における騒音制御を適切に行うことができる。
【００４３】
また、アクチュエータ２０の駆動による振動が騒音に及ぼす影響が大きい周波数帯において図６のような高ゲインが得られるように重み関数の調整を行うことで、加速度センサ１０の出力飽和を極力抑制しながら、制御空間１００における騒音制御を効率よく行うことができる。
【００４４】
また、例えば、図２に示したように車両の後部座席６Ｃ，６Ｄ側と助手席及び運転席６Ａ，６Ｂ側とに制御空間１００を設定している場合に、車両の後部座席６Ｃ，６Ｄに乗員がいなければ、助手席及び運転席６Ａ，６Ｂ側の制御空間１００において高いゲインが得られるように重み関数を調整することで、乗員が存在する位置での制御空間１００（乗員空間）での騒音制御効果の低下を最小限とする制御指令値を算出部３６で算出することができ、加速度センサ１０の出力飽和を極力抑制しながら、乗員空間における騒音制御効果を特に高めることができる。また、図７のように周波数帯域幅を広くする重み関数とすれば、制御空間１００において広周波数帯域に亘る騒音を効果的に低減することができる。さらに、騒音制御の対象とする制御空間１００を少なくした分、アクチュエータ２０の波動出力の余裕を用いて助手席６Ａ及び運転席６Ｂ側の制御空間１００（乗員空間）における騒音をより効率よく低減できるので、より広周波帯域の騒音を低減し、より騒音を低減できる高ゲインの算出部３６とすることが可能になる。なお、車室内の乗員が存在する乗員空間は、例えば赤外線センサなどの人感センサを用いて検知することができる（乗員空間検知手段）。
【００４５】
以上のような車室内における乗員の有無に応じた算出部３６の重み関数の調整は、以下のように行うことが望ましい。すなわち、先ず、各座席６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに対して赤外線センサなどの人感センサを用いて乗員の有無を確認する。そして、乗員がいない座席がある場合、その座席近傍の制御空間１００での騒音に対する重み関数を小さくして、騒音制御効果を低下させる。その一方で、乗員が存在する座席近傍の制御空間１００（乗員空間）での騒音に対する重み関数は大きくして、騒音制御効果を向上させる。また、出力が飽和する可能性のある加速度センサ１０への振動に対する重み関数を大きくすることで、この加速度センサ１０の設置位置における振動抑制の効果を向上させる。このように、算出部３６の重み関数を適切に調整することで、乗員がいない座席近傍の制御空間１００での騒音制御効果を低下させて乗員が存在する座席近傍の制御空間１００（乗員空間）での騒音制御効果を効果的に高めながら、加速度センサ１０の設置位置における余計な振動の抑制効果を向上させることができる。
【００４６】
図９は、本実施形態の騒音制御装置により騒音制御を行った場合（実施例）の制御空間１００における騒音制御効果を示す図であり、図１０は、制御空間１００における騒音の低減のみを考慮して騒音制御を行った結果、加速度センサ１０の出力が飽和した場合（比較例）の制御空間１００における騒音制御効果を示す図である。
【００４７】
図９に示すように、本実施形態の騒音制御装置により騒音制御を行った場合には、加速度センサ１０の設置位置におけるアクチュエータ２０の駆動に起因した振動が有効抑制されて、加速度センサ１０の出力飽和が回避されるので、加速度センサ１０の出力に基づく制御空間１００での騒音の推定を精度良く行うことができ、その結果、適切な騒音制御を行って制御空間１００における騒音を効果的に低減できることが分かる。一方で、図１０に示すように、アクチュエータ２０の駆動に起因する加速度センサ１０近傍の振動抑制を行わずに騒音制御を行った場合には、加速度センサ１０の出力飽和により制御空間１００での騒音の推定精度が悪化し、その結果、騒音制御効果が悪化してしまうことが分かる。
【００４８】
以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の騒音制御装置によれば、制御部３０の制御指令値算出部３２が、車体のフロアパネル１１０の振動に起因する制御空間１００の騒音（ロードノイズ）を低減しつつ、アクチュエータ２０の駆動に起因する加速度センサ１０の設置位置における振動を抑制する制御指令値を算出し、この制御指令値に基づいてアクチュエータ２０を駆動することにより騒音制御を行うようにしているので、加速度センサ１０の出力飽和を有効に回避してこの加速度センサ１０の出力に基づいて制御空間１００における騒音を精度良く推定することができ、制御空間１００における騒音（ロードノイズ）を効果的に低減することができる。
【００４９】
また、本実施形態の騒音制御装置によれば、制御指令値算出部３２の算出部３６における重み関数の調整により、制御空間１００における騒音制御効果の低下が最小限となるように、アクチュエータ２０の駆動に起因する加速度センサ１０近傍における振動を抑制できるので、制御空間１００における騒音をより効果的に低減することができる。
【００５０】
また、本実施形態の騒音制御装置によれば、制御指令値算出部３２の算出部３６における重み関数の調整により、車両の車室内における乗員空間における騒音制御効果の低下が最小限となるように、アクチュエータ２０の駆動に起因する加速度センサ１０近傍における振動を抑制できるので、車室内で特に乗員が存在する乗員空間における騒音をより効果的に低減することができる。
【００５１】
また、本実施形態の騒音制御装置によれば、制御指令値算出部３２の算出部３６における重み関数の調整により、制御空間１００における騒音レベルが高い周波数帯において騒音制御効果を維持できるように、アクチュエータ２０の駆動に起因する加速度センサ１０近傍における振動を抑制できるので、制御空間１００における騒音をさらに効果的に低減することができる。
【００５２】
また、本実施形態の騒音制御装置によれば、制御指令値算出部３２の算出部３６における重み関数の調整により、アクチュエータ２０の駆動による振動が騒音に及ぼす影響が大きい周波数帯を主に用いてアクチュエータ２０を駆動することができ、特に騒音低減に対する寄与が少ない周波数帯での振動を有効に抑制できるので、制御空間１００における騒音をさらに効果的に低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態の騒音制御装置によれば、制御指令値算出部３２の算出部３６における重み関数の調整により、車両の車室内において乗員が存在しない位置での制御空間１００における騒音制御効果を低下させ、乗員が存在する位置の制御空間１００（乗員空間）における騒音制御効果が向上するように、アクチュエータ２０の駆動に起因する加速度センサ１０近傍における振動を抑制できるので、車室内で特に乗員が存在する乗員空間における騒音をさらに効果的に低減することができる。
【００５４】
また、本実施形態の騒音制御装置によれば、出力に余裕のあるアクチュエータ２０の出力に対する重み関数を小さくすることで、出力に余裕のあるアクチュエータ２０の出力を大きくすることができ、アクチュエータ２０の出力を効率よく使用して、効率のよい騒音制御を行うことができる。
【００５５】
また、本実施形態の騒音制御装置によれば、加速度センサ１０が複数設置されている場合には、出力が飽和しそうな加速度センサ１０ほど、その加速度センサ１０への振動に対する重み関数を大きくすることで、出力が飽和しそうな加速度センサ１０に対してアクチュエータ２０の駆動に起因する振動の影響をより効果的に抑制することができ、加速度センサ１０の出力飽和をより効率よく抑制することができる。
【００５６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５７】
本実施形態の騒音制御装置は、加速度センサ１０の設置位置におけるロードノイズ以外の要因による振動として、第１の実施形態で説明したアクチュエータ２０の駆動に起因する振動に加えて、車両の駆動源や動力伝達系の振動に起因する振動も考慮して、加速度センサ１０の設置位置におけるこれらの振動を抑制するようにしたものである。本実施形態では、車両の駆動源や動力伝達系の振動をエンジンの回転に起因するものとして、このエンジンの回転に起因する振動をエンジンの回転数により推定するようにしている。なお、以下の説明において、上述した第１の実施形態で説明した構成と同様の構成については同一の符号を付している。
【００５８】
図１１は、本実施形態の騒音制御装置の概略構成を説明するブロック図である。本実施形態の騒音制御装置では、加速度センサ１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）とアクチュエータ２０（２０ａ，２０ｂ）のほか、車両のエンジンの回転数を検出する回転数センサ４０が設けられている。また、ロードノイズによる制御空間１００の騒音を低減させると同時に加速度センサ１０の位置においてアクチュエータ２０の駆動に起因するフロア振動及びエンジンの回転に起因するフロア振動を抑制する制御指令値を算出し、アクチュエータ２０を駆動制御する制御部３０を備えている。この制御部３０への入力信号は加速度センサ１０及び回転数センサ４０の出力であり、制御部３０の出力信号はアクチュエータ２０への制御指令値である。
【００５９】
制御部３０は、図１１に示すように、信号増幅用の増幅部３１ａ〜３１ｇと、制御空間１００における騒音を低減させると同時に加速度センサ１０の位置においてアクチュエータ２０の駆動及びエンジンの回転に起因するフロア振動を抑制する制御指令値を算出して出力する制御指令値算出部（印加波動演算部）３２とを備えている。ここで、増幅部３１ａ〜３１ｇは、加速度センサ１０やアクチュエータ２０、回転数センサ４０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。
【００６０】
図１２は、制御部３０の制御指令値算出部３２の内部構成を示すブロック図である。制御部３０の制御指令値算出部３２は、図１２のブロック図に示すように、Ａ／Ｄ変換部３３ａ〜３３ｇと、騒音推定部３４と、算出部３６と、Ｄ／Ａ変換部３７とから構成される。そして、この制御指令値算出部３２は、加速度センサ１０が出力する加速度検出信号α１，α２，α３，α４とアクチュエータ２０への入力信号（制御指令値ｕ１，ｕ２）と回転数センサ４０が出力するエンジン回転数検出信号ｄとを用いて、制御空間１００における騒音を低減させるための制御指令値を算出して出力する。
【００６１】
Ａ／Ｄ変換部３３ａ〜３３ｄは、加速度センサ１０からの加速度検出信号α１，α２，α３，α４をディジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換部３３ｅ，３３ｆは、１ステップ前の処理サイクルにおいて制御指令値算出部３２から出力された制御指令値ｕ１，ｕ２をディジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄ変換部３３ｇは、回転数センサ４０からのエンジン回転数検出信号ｄをディジタル信号に変換する。Ｄ／Ａ変換部３７は、算出部３６で算出された制御指令値ｕ１，ｕ２をアナログ信号に変換して出力する。
【００６２】
騒音推定部３４は、加速度センサ１０が出力した加速度検出信号α１，α２，α３，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と、回転数センサ４０が出力したエンジン回転数検出信号ｄとを用いて、制御空間１００における騒音の推定値SPL_estを算出する。
【００６３】
図１３は、騒音推定部３４の内部構成を示すブロック図である。騒音推定部３４は、図１３に示すように、制御指令値ｕ１，ｕ２から加速度センサ１０の位置での振動の伝達関数の演算を行う制御振動演算部３４１と、エンジン回転数検出信号ｄから加速度センサ１０の位置での振動の伝達関数の演算を行う外乱振動演算部３４６と、加算器３４７と、加速度センサ１０の位置での振動から制御空間１００での騒音の伝達関数の演算を行うロードノイズ演算部３４８と、制御指令値ｕ１，ｕ２から制御空間Ｐ１００での騒音の伝達関数の演算を行う制御騒音演算部３４４と、加算器３４９とを備える。
【００６４】
振動推定部３５は、１ステップ前の処理サイクルにおける制御指令値ｕ１，ｕ２と回転数センサ４０からのエンジン回転数検出信号ｄとを用いて、アクチュエータ２０の駆動及びエンジンの回転に伴う加速度センサ１０の振動推定値αp_estを算出する。例えば、制御指令値ｕ１，ｕ２から加速度センサ１０の位置での振動の伝達関数の演算を行う図１３に示した制御振動演算部３４１や、エンジン回転数検出信号ｄから加速度センサ１０の位置での振動の伝達関数の演算を行う図１３に示した外乱振動演算部３４６と同様の演算部を用い、振動推定値αp_estを算出する。
【００６５】
算出部３６は、騒音の推定値SPL_estおよび振動推定値αp_estを用いて、制御空間１００での騒音を低減しながら、アクチュエータ２０の駆動及びエンジンの回転に伴う加速度センサ１０の位置における振動を抑制するように、アクチュエータ２０への制御指令値ｕ１，ｕ２を算出する。なお、車両の動力源であるエンジンの音に関してはここでは騒音とみなさず、制御空間１００におけるロードノイズによる騒音のみを低減させるものとする。
【００６６】
以上のような制御指令値算出部３２は、上述した各部の機能を例えばマイクロコンピュータのＣＰＵ上に実装することで実現できる。
【００６７】
図１４は、制御指令値算出部３２による処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態の騒音制御装置では、制御部３０の制御指令値算出部３２がこの図１４のフローチャートで示す処理を実行することで騒音制御を行う。
【００６８】
先ず、ステップＳ２０１では、加速度センサ１０からの加速度検出信号α１，α２，α３，α４を入力する。
【００６９】
次に、ステップＳ２０２では、回転数センサ４０からのエンジン回転数検出信号ｄを入力する。
【００７０】
次に、ステップＳ２０３では、加速度センサ１０からの加速度検出信号α１，α２，α３，α４をＡ／Ｄ変換部３３ａ〜３３ｄによりＡ／Ｄ変換して、騒音推定部３４に入力する。
【００７１】
次に、ステップＳ２０４では、回転数センサ４０からのエンジン回転数検出信号ｄをＡ／Ｄ変換部３３ｇによりＡ／Ｄ変換して、騒音推定部３４及び振動推定部３５に入力する。
【００７２】
次に、ステップＳ２０５では、１ステップ前の処理サイクルにおいて出力された制御指令値ｕ１，ｕ２をＡ／Ｄ変換部３３ｅ，３３ｆによりＡ／Ｄ変換して、騒音推定部３４及び振動推定部３５に入力する。
【００７３】
次に、ステップＳ２０６では、騒音推定部３４により騒音推定処理を実行し、ステップＳ２０３で得た加速度検出信号α１，α２，α３，α４とステップＳ２０４で得たエンジン回転数検出信号ｄとステップＳ２０５で得た制御指令値ｕ１，ｕ２とから、制御空間１００における騒音の推定値SPL_estを算出する。
【００７４】
次に、ステップＳ２０７では、振動推定部３５により振動推定処理を実行し、ステップＳ２０４で得たエンジン回転数検出信号ｄとステップＳ２０５で得た制御指令値ｕ１，ｕ２とから、アクチュエータ２０の駆動及びエンジンの回転に伴う加速度センサ１０の振動推定値αp_estを算出する。
【００７５】
次に、ステップＳ２０８では、算出部３６により、ステップＳ２０６で算出した騒音推定値SPL_estとステップＳ２０７で算出した振動推定値αp_estとを用いて、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。
【００７６】
次に、ステップＳ２０９では、ステップＳ２０８で算出した制御指令値ｕ１，ｕ２をＤ／Ａ変換部３６によりＤ／Ａ変換して、アクチュエータ２０に出力する。
【００７７】
ここで、ステップＳ２０８において算出部３６が算出する制御指令値ｕ１，ｕ２は、制御空間１００における騒音を低減させると同時に加速度センサ１０の位置においてアクチュエータ２０の駆動やエンジンの回転に起因するフロア振動を抑制する制御指令値である。このような制御指令値を算出する算出部３６は、上述した第１の実施形態と同様に設計することができる。このとき、第１の実施形態と同様に、重み関数の指定によって算出部３６の演算パラメータを任意に設定して、制御空間１００における騒音制御効果と加速度センサ１０の位置での振動抑制効果を変えることができ、様々な要求に対応させてアクチュエータ２０に出力する制御指令値ｕ１，ｕ２を適宜最適化することで、第１の実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
また、本実施形態の騒音制御装置では、エンジンの回転によって発生する音を騒音として入力していないため、ロードノイズのみを静音化することができる。また、加速度センサ１０の位置に伝わるエンジンの回転に起因する振動をアクチュエータ２０によって低減しているため、加速度センサ１０の位置に入力される振動の大部分がロードノイズによるものとなる。このため、加速度センサ１０の出力に基づいて制御空間１００におけるロードノイズによる騒音を精度良く推定することができる。
【００７９】
以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の騒音制御装置によれば、制御部３０の制御指令値算出部３２が、車体のフロアパネル１１０の振動に起因する制御空間１００の騒音（ロードノイズ）を低減しつつ、アクチュエータ２０の駆動や車両の駆動源及び動力伝達系の振動（エンジンの回転）に起因する加速度センサ１０の設置位置における振動を抑制する制御指令値を算出し、この制御指令値に基づいてアクチュエータ２０を駆動することで騒音制御を行うようにしているので、加速度センサ１０の出力飽和をさらに有効に回避してこの加速度センサ１０の出力に基づいて制御空間１００における騒音を精度良く推定することができ、制御空間１００における騒音（ロードノイズ）をさらに効果的に低減することができる。
【００８０】
以上、本発明を適用した騒音制御装置の具体例として、第１乃至第６の実施形態について詳細に説明したが、以上の各実施形態は本発明の一例であり、本発明の技術的範囲が以上の実施形態で説明した内容に限定されることを意図するものではない。つまり、本発明の技術的範囲は、以上の実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、この開示から容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。
【００８１】
例えば、上述した第２の実施形態では、車両の動力源や動力伝達系をエンジンとして説明したが、車両の動力源や動力伝達系はエンジンに限定されるものではなく、例えばモータなど、作動時に振動の発生を伴うものであればよい。
【００８２】
また、上述した第１及び第２の実施形態では、振動検出や振動印加の対象となる構造部材が車両（フロアパネル１１０）であるものとして説明したが、構造部材は車両に限定されるものではなく、例えば電車や飛行機といった車両以外の乗り物や、窓や壁といった建築構造物であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】路面の凹凸の影響による車体の振動及びロードノイズの主な伝播経路を示す図であり、（ａ）は車両のフロアパネルを斜め上方から見た模式図、（ｂ）は車両のタイヤ近傍を水平方向に見た模式図である。
【図２】第１の実施形態の騒音制御装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図３】制御指令値算出部の内部構成を示すブロック図である。
【図４】制御指令値算出部における騒音推定部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】制御指令値算出部による処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】ある周波数で大きなゲインを持ち他の周波数ではゲインが小さいという特徴を有する重み関数の周波数特性を示す図である。
【図７】図６に比べて広い周波数帯域で高いゲインが得られるがゲインのピークが図６に比べて小さいという特徴を有する重み関数の周波数特性を示す図である。
【図８】アクチュエータによる波動の影響によりアクチュエータの近傍に位置する加速度センサの出力が大きくなることを説明する図である。
【図９】第１の実施形態の騒音制御装置により騒音制御を行った場合（実施例）の制御空間における騒音制御効果を示す図である。
【図１０】制御空間における騒音の低減のみを考慮して騒音制御を行った結果、加速度センサの出力が飽和した場合（比較例）の制御空間における騒音制御効果を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の騒音制御装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図１２】制御指令値算出部の内部構成を示すブロック図である。
【図１３】制御指令値算出部における騒音推定部の内部構成を示すブロック図である。
【図１４】制御指令値算出部による処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１０（１０ａ〜１０ｄ）  加速度センサ（センサ）
２０（２０ａ，２０ｂ）  アクチュエータ（波動印加部）
３０  制御部
３２  制御指令値算出部（印加波動演算部）
３４  騒音推定部
３５  振動推定部
３６  算出部
４０  回転数センサ
１００  制御空間
【図１】
2009220730.tif 000005
【図２】
2009220730.tif 000006
【図３】
2009220730.tif 000007
【図４】
2009220730.tif 000008
【図５】
2009220730.tif 000009
【図６】
2009220730.tif 000010
【図７】
2009220730.tif 000011
【図８】
2009220730.tif 000012
【図９】
2009220730.tif 000013
【図１０】
2009220730.tif 000014
【図１１】
2009220730.tif 000015
【図１２】
2009220730.tif 000016
【図１３】
2009220730.tif 000017
【図１４】
2009220730.tif 000018