JP4857897B2 - 騒音制御方法および騒音制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、騒音制御方法および騒音制御装置に関する。

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方法や騒音制御装置が提案されている。

このような騒音制御装置において、騒音を計測するためのマイクロフォンを用いず、加速度センサを所定の箇所に貼り付けてその振動から振動を発生源とする騒音を推定する騒音制御装置が提案されている。この騒音制御装置では、車両走行時の車室内騒音と相関が高いフロアパネル上の点に加速度センサを貼り付け、その加速度センサ信号から車室内騒音を推定し、騒音制御を行っている（特許文献１参照）。
特開平８-２９２７７１号公報

しかしながら、センサ位置により振動と騒音との間の関係は異なっているにもかかわらず、上記した従来の方法ではセンサの位置に依らず各センサに対する騒音の寄与度は均等であるとして騒音を推定していた。そのため、騒音の推定の精度が上がらず、騒音低減効果が十分に得られない場合がある、と言う問題点があった。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両の車体の振動を複数個所において検出するステップと、検出した前記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て前記車室内騒音を低減させるステップと、を備え、前記車室内騒音の推定値の算出に際し、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所定のフィルタ処理を前記振動に対して行い、該フィルタ処理を行った前記振動の総和に基づいて前記車室内騒音の推定値を算出すると共に、前記振動から、前記車体の動力源による振動分を差し引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。

本発明によれば、各センサが検出する振動騒音に対する寄与度を各センサ毎に算出すると共に、振動から車体の動力源による振動分を差し引くことにより、高い推定精度で騒音を推定して騒音低減効果の高い騒音制御を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

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。

本実施形態では、主にロードノイズの低減を扱う。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本実施形態による騒音制御装置の略図を図２に示す。

本実施形態による騒音制御装置は、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制御部３０から成る。

制御部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。

制御部３０は、信号増幅用の増幅器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。

増幅器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。

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。

Ａ／Ｄ変換器３３（３３ａ〜３３ｅ）は、加速度センサ１０から得た加速度信号α_１、α_２、α_３、α_４および制御指令値ｕ_１、ｕ_２をディジタル信号に変換する。

また、Ｄ／Ａ変換器３６は、算出部３５で算出された制御指令値をアナログ信号に変換する。

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。

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。

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C_xy(ω)

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。

ここで、P_xy(ω)は加速度と音圧との間のクロスパワースペクトラム、P_xx(ω)とP_yy(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、^Ｈはエルミート転置行列を表す。

騒音推定部３４では、加速度センサ１０が出力した加速度α_１、α_２、α_３、α_４と、１ステップ前の処理サイクルにおける制御指令値ｕ_１、ｕ_２を用いて、制御空間１００における騒音SPL_estを推定する。

算出部３５では、推定された騒音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ｕ_１、ｕ_２を算出する。

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。

制御部３０における処理のフローチャートを図４に示す。

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α_１、α_２、α_３、α_４が騒音推定部３４に入力される。

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ｕ_１、ｕ_２が騒音推定部３４に入力される。

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での騒音値を推定する。

ステップＳ１０４では、算出部３５により、Ｓ１０３で推定された騒音値を用いて、制御空間１００での騒音を低減する制御指令値ｕ_１、ｕ_２を算出する。

ステップＳ１０５ではＳ１０４で得た制御指令値ｕ_１、ｕ_２をＤ／Ａ変換器に出力し、ピエゾアクチュエータ２０への出力信号が出力される。

図３の算出部３５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。

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G_p(s)とする。ここで、sはラプラス変換の変数である。

この伝達関数G_p(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。

この手法では、評価式

を満足するようなコントローラC_∞(s)を設計する。ここで、G_s(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

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

として算出される。

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。

図５に騒音推定部３４の構造を示す。

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α_１、α_２、α_３、α_４と制御指令値ｕ_１、ｕ_２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。

ここで、フィルタ６０ａ〜６０ｄ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６０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。

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１０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。

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に作る騒音値が推定される。

フィルタ５０で整形された各加速度信号α_１、α_２、α_３、α_４と伝達関数６０により演算が行われた制御指令値ｕ_１、ｕ_２を加算器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での推定騒音SPL_estが計算される。

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。

ステップＳ２０１では、各加速度センサ１０の加速度信号α_１、α_２、α_３、α_４が騒音推定部３４に入力される。

ステップＳ２０２では、１ステップ前の制御指令値ｕ_１、ｕ_２が騒音推定部３４に入力される。

ステップＳ２０３では、Ｓ２０１で入力された加速度信号α_１、α_２、α_３、α_４に、予め保持しておいたフィルタ５０（Ｗ_１、Ｗ_２、Ｗ_３、Ｗ_４）をそれぞれ乗算する。

ステップＳ２０４では、Ｓ２０２で入力された制御指令値ｕ_１、ｕ_２に、予め保持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（G_p1）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（G_p2）を乗算する。

ここで、G_p1とG_p2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。

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。

次に、フィルタ５０の決定方法について述べる。

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)とおくく。また、加速度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄでの加速度をそれぞれα_a、α_b、α_c、α_d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f_L(s)、信号SPLのラプラス変換をSPL_L(s)、加速度信号α_a、α_b、α_c、α_dのラプラス変換をそれぞれα_La(s)、α_Lb(s)、α_Lc(s)、α_Ld(s)とおくと、各信号間の関係は以下の式で表される。

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、

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

を用いて演算を行う。ただし、m_HをHの行の数、n_HをHの列の数としたときに、

であることが、H^＋を計算できるための必要条件である。

RH^＋は１行４列行列であるので、その要素を、

とおくと、（数式８）は

と変形することができる。ここで現れるＷ_１からＷ_４を図７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α_１からα_４に対するフィルタ５０（Ｗ）は

の列ベクトルにより決定される。

図８に上記処理のフローチャートを示す。

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保持しておいても良い。

ステップS３０２では、伝達関数Hに基づいて、関数H^＋＝（H^T・H）^−１H^Tが算出される。

ステップS３０３では、フィルタ５０がＷ＝RH^＋として算出される。

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９ａ〜図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、フィルタ５０がその加速度センサに大きな重みを持つことを表している。また、例えば図９ａ〜図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。

図１０に上記のフィルタ５０を用いて構成された騒音推定部３４で推定された騒音と実際に測定された騒音を対比して示す。点線が実際に測定された騒音で、実線が騒音推定部３４で推定された騒音を示す。図１０より、本実施形態を用いることにより、騒音値が精度良く推定されていることがわかる。したがって、本実施形態では、ロードノイズを精度高く低減することができる。

本実施例は、前記実施形態において乗員に対するロバスト性を向上させて騒音の推定精度の向上を図り、騒音低減効果をさらに向上させるものである。

前述したように、伝達関数Rは振動ｆと制御空間１００での騒音との伝達関数であり、空気中における音の伝播特性に依存しているため、乗員の位置や数により伝達関数Ｒは変化する。

このため、図１１に示すように、乗員の数を検出する乗員数検知部８１および乗員の位置を検出する乗員位置検知部８２を備えた乗員検知部８０を設け、乗員の数、乗員の一の少なくとも一方の値に応じてメモリに記憶しておいた複数の伝達関数Rを切り替えて使うことで、騒音の推定精度をさらに向上させ、騒音をさらに低減させることが期待できる。なお、乗員数検出部８１、乗員位置検出部８２は、シート（図示省略）座面内部に圧電センサ等を設け、その出力値を検出すること等により容易に実現できる。

本実施例は、前記実施形態においてロードノイズ以外の信号を除去して騒音の推定精度の向上を図り、騒音低減効果をさらに向上させるものである。

前記実施形態においては、ロードノイズに起因する振動α_ｉのみを考慮していたが、実際にはロードノイズ以外の振動α_jとが存在し、加速度センサ１０により検出される加速度は次式で表される。

α_ｉ＝α_ｉ＋α_j （数式１４）
ここで、α_jは、主にエンジン振動に起因する振動α_jeと、ピエゾアクチュエータ２０に起因する振動α_jpとから成り立つと考えられ、加速度センサ１０により検出される加速度は次式で表される。

α_ｉ＝α_ｉ＋α_je＋α_jp （数式１５）
ここで、エンジン振動f_eと加速度センサ１０との間の伝達関数Ｇ_ieを予め設定（計測）しておけば、エンジン振動f_eを実測することで振動α_ieを推定することが可能となる。同様に、ピエゾアクチュエータ２０と加速度センサ１０との間の伝達関数Ｇ_ipを予め設定（計測）しておけば、ピエゾアクチュエータ２０の出力信号を用いることで振動α_ipを推定することが可能となる。これにより、ロードノイズ以外の騒音を考慮した振動α_iを算出することができる。この振動α_iを用いることによって、騒音の推定精度を向上させることができ、騒音をさらに低減させることが期待できる。

本実施例は、前記実施形態において、伝達関数の時間遅れを除去することで騒音の推定精度の向上を図り、騒音低減効果をさらに向上させるものである。

前述したように、伝達関数Ｒは空気特性に依存しているため、信号伝播の時間遅れが存在する（鉄の場合の１５倍）。ここで、特願２００６ー０４０８８１号に記載の方法により、この信号伝播時間遅れを除去することで、騒音の推定精度を向上させることができ、騒音をさらに低減させることが期待できる。

前記実施形態においては、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１２のように制御部３０での制御指令値のフィードバックを削除し、図１３のように制御部３０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。

以上のように、請求項１の発明は、車両の車体の振動を複数個所において検出するステップと、検出した前記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て前記車室内騒音を低減させるステップと、を備え、前記車室内騒音の推定値の算出に際し、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所定のフィルタ処理を前記振動に対して行い、該フィルタ処理を行った前記振動の総和に基づいて前記車室内騒音の推定値を算出すると共に、前記振動から、前記車体の動力源による振動分を差し引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。

この方法によれば、各センサが検出する振動騒音に対する寄与度を各センサ毎に算出すると共に、振動から車体の動力源による振動分を差し引くことにより、高い推定精度で騒音を推定して騒音低減効果の高い騒音制御を行うことができる。

また、請求項２の発明は、請求項１の騒音制御方法において、前記波動は、前記車体に印加する車体振動または前記車体の車室内に生成する音であることを特徴としている。

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。

また、請求項３の発明は、請求項１または2に記載の騒音制御方法において、前記フィルタ処理は、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設定されることを特徴している。

この方法によれば、車室内騒音との相関が高いセンサ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。

また、請求項４の発明は、請求項１から3のいずれか１項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。

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。

また、請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、前記フィルタ処理は、前記振動と、前記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。

この方法によれば、車室内騒音を精度高く推定することができる。

また、請求項６の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、前記フィルタ処理は、前記振動と、前記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（H^T・H）^−１H^T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。

この方法によれば、重み付け処理の係数が伝達関数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。

また、請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、車両の乗員の数または乗員の位置の少なくとも一方を乗員情報として検出するステップを備え、該乗員情報に応じて、あらかじめ乗員情報毎に算出し記憶した伝達関数Ｒを切り替え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。

この方法によれば、乗員の数や位置に応じて車室内騒音の推定値が算出され、乗員の数や位置によらずに車室内騒音の低減効果の向上を図ることができる。

また、請求項８の発明は、請求項６または７に記載の騒音制御方法において、前記伝達関数Ｒに対し、空気中の信号の伝播遅れ分を補正して前記推定値を算出することを特徴としている。

この方法によれば、伝達関数Ｒに対し、空気中の信号の伝播遅れ分が補正され、車室内騒音を精度高く推定することができる。

また、請求項９の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、前記振動から、前記波動による振動分を差し引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。

この方法によれば、波動による振動分を差し引いて車室内騒音の推定値が算出され、車室内騒音を精度高く推定することができる。

また、請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の騒音制御方法において、前記波動が印可されるステップでは、前記振動が検出された車体のフロアパネル、ダッシュパネルやフロントグラス、さらにルーフパネルの少なくとも何れか一つを車室内の騒音発生源として、該騒音発生源に該波動が、印加されて前記車室内騒音を低減させることを特徴としている。

この方法によれば、車室内の騒音発生源としてのフロアパネル、ダッシュパネルやフロントグラス、さらにルーフパネルの少なくとも何れか一つにセンサを配置して、そのセンサの出力信号を元に車室内騒音の推定を行うので、この制御指令値に基づいて波動が、印可されて騒音制御を行える。

また、請求項１１の発明は、車両の車体に複数配置され、車体の振動をセンサ信号として検出するセンサと、車体に制御された波動を加える波動印加部と、前記センサ信号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騒音推定部を有し、該車室内騒音の推定値に基づいて前記波動印加部に波動を出力して車室内騒音を低減させる制御部と、を備え、前記騒音推定部は、前記センサ信号と車室内騒音との相関に基づいて設定された所定のフィルタ処理を前記センサ信号に対して行い、該フィルタ処理を行った前記センサ信号の総和に基づいて前記車室内騒音の推定値を算出すると共に、前記騒音推定部は、前記センサ信号から、車体の動力源による振動に応じた信号分を差し引いた信号を用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。

この装置によれば、各センサが検出する振動騒音に対する寄与度を各センサ毎に算出すると共に、振動から車体の動力源による振動分を差し引くことにより、高い推定精度で騒音を推定して騒音低減効果の高い騒音制御を行うことができる。

また、請求項１２の発明は、請求項１１に記載の騒音制御装置において、前記波動は、前記車体に印加する車体振動または前記車体の車室内に生成する音であることを特徴としている。

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。

また、請求項１３の発明は、請求項１１または１２に記載の騒音制御装置において、前記フィルタ処理は、前記センサ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、車室内騒音との相関が高い前記センサ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設定されることを特徴としている。

この装置によれば、車室内騒音との相関が高いセンサ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。

また、請求項１４の発明は、請求項１１から１３のいずれか1項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。

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。

また、請求項１５の発明は、請求項１１から１４のいずれか1項に記載の騒音制御装置において、前記フィルタ処理は、各センサ信号と、各センサ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。

この装置によれば、車室内騒音を精度高く推定することができる。

また、請求項１６の発明は、請求項１１から１４のいずれか1項に記載の騒音制御装置において、前記フィルタ処理は、前記センサ信号と、前記センサ信号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（H^T・H）^−１H^T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。

この装置によれば、重み付け処理の係数が伝達関数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。

また、請求項１７の発明は、請求項１１から１６のいずれか1項に記載の騒音制御装置において、車両の乗員の数または乗員の位置の少なくとも一方を乗員情報として検出する乗員検知部を備え、前記騒音推定部は、前記乗員検知部が検出した前記乗員情報に応じ、あらかじめ乗員情報毎に算出し記憶した伝達関数Ｒを切り替え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。

この装置によれば、乗員の数や位置に応じて車室内騒音の推定値が算出され、乗員の数や位置によらずに車室内騒音の低減効果の向上を図ることができる。

また、請求項１８の発明は、請求項１６または１７に記載の騒音制御装置において、前記騒音推定部は、前記伝達関数Ｒに対し、空気中の信号の伝播遅れ分を補正して前記推定値を算出することを特徴としている。

この装置によれば、伝達関数Ｒに対し、空気中の信号の伝播遅れ分が補正され、車室内騒音を精度高く推定することができる。

また、請求項１９の発明は、請求項１１から１８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、前記センサ信号から、前記波動印加部の出力信号に応じた信号分を差し引いた信号を用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。

この装置によれば、前記波動印加部の出力信号に応じた信号分を差し引いた信号を用いて前記推定値が算出され、車室内騒音を精度高く推定することができる。

また、請求項２０の発明は、請求項１１から１９のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置において、前記制御部から、前記波動印加部に印可される波動が、前記振動が検出された車体のフロアパネル、ダッシュパネルやフロントグラス、さらにルーフパネルの少なくとも何れか一つの車室内の騒音発生源に、印加されて前記車室内騒音を低減させることを特徴とする。

この装置によれば、車室内の騒音発生源としてのフロアパネル、ダッシュパネルやフロントグラス、さらにルーフパネルの少なくとも何れか一つにセンサを配置して、そのセンサの出力信号を元に車室内騒音の推定を行うので、この制御指令値に基づいて波動が、印可されて騒音制御を行える。

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。

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。

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。

さらに、算出部３５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。

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。 本実施形態による騒音制御装置の略図である。 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。 制御部における処理のフローチャートである。 騒音推定部のブロック図である。 騒音推定部における処理のフローチャートである。 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。 フィルタの算出処理のフローチャートである。 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。 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。 第１の実施例の部分的なブロック図である。 第４の実施例による騒音制御装置の略図である。 第４の実施例における制御指令値算出部のブロック図である。

符号の説明

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 制御部
３１ 増幅器
３２ 制御指令値算出部
３３ Ａ／Ｄ変換部
３４ 騒音推定部
３５ 算出部
３６ Ｄ／Ａ変換部
５０ フィルタ
６０ フィルタ
７０ 加算器
８０ 乗員検知部
８１ 乗員数検知部
８２ 乗員位置検知部
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

Claims (20)

1. 車両の車体の振動を複数個所において検出するステップと、
   検出した前記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て前記車室内騒音を低減させるステップと、
   を備え、
   前記車室内騒音の推定値の算出に際し、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所定のフィルタ処理を前記振動に対して行い、該フィルタ処理を行った前記振動の総和に基づいて前記車室内騒音の推定値を算出すると共に、前記振動から、前記車体の動力源による振動分を差し引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。
2. 前記波動は、前記車体に印加する車体振動または前記車体の車室内に生成する音であることを特徴とする請求項１に記載の騒音制御方法。
3. 前記フィルタ処理は、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設定されることを特徴とする請求項１または2に記載の騒音制御方法。
4. 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１から3のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
5. 前記フィルタ処理は、前記振動と、前記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１から４のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
6. 前記フィルタ処理は、前記振動と、前記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（H^T・H）^−１H^T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１から４のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
7. 車両の乗員の数または乗員の位置の少なくとも一方を乗員情報として検出するステップを備え、
   該乗員情報に応じて、あらかじめ乗員情報毎に算出し記憶した伝達関数Ｒを切り替え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から６のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
8. 前記伝達関数Ｒに対し、空気中の信号の伝播遅れ分を補正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６または７に記載の騒音制御方法。
9. 前記振動から、前記波動による振動分を差し引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請求項１から８のいずれか１項に記載の騒音制御方法。
10. 前記波動が印可されるステップでは、前記振動が検出された車体のフロアパネル、ダッシュパネルやフロントグラス、さらにルーフパネルの少なくとも何れか一つを車室内の騒音発生源として、該騒音発生源に該波動が、印加されて前記車室内騒音を低減させることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の騒音制御方法。
11. 車両の車体に複数配置され、車体の振動をセンサ信号として検出するセンサと、車体に制御された波動を加える波動印加部と、前記センサ信号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騒音推定部を有し、該車室内騒音の推定値に基づいて前記波動印加部に波動を出力して車室内騒音を低減させる制御部と、を備え、前記騒音推定部は、前記センサ信号と車室内騒音との相関に基づいて設定された所定のフィルタ処理を前記センサ信号に対して行い、該フィルタ処理を行った前記センサ信号の総和に基づいて前記車室内騒音の推定値を算出すると共に、前記騒音推定部は、前記センサ信号から、車体の動力源による振動に応じた信号分を差し引いた信号を用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。
12. 前記波動は、前記車体に印加する車体振動または前記車体の車室内に生成する音であることを特徴とする請求項１１に記載の騒音制御装置。
13. 前記フィルタ処理は、前記センサ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、車室内騒音との相関が高い前記センサ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設定されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の騒音制御装置。
14. 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１１から１３のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
15. 前記フィルタ処理は、各センサ信号と、各センサ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１１から１４のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
16. 前記フィルタ処理は、前記センサ信号と、前記センサ信号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（H^T・H）^−１H^T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１１から１４のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
17. 車両の乗員の数または乗員の位置の少なくとも一方を乗員情報として検出する乗員検知部を備え、
    前記騒音推定部は、前記乗員検知部が検出した前記乗員情報に応じ、あらかじめ乗員情報毎に算出し記憶した伝達関数Ｒを切り替え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１１から１６のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
18. 前記騒音推定部は、前記伝達関数Ｒに対し、空気中の信号の伝播遅れ分を補正して前記推定値を算出することを特徴とする請求項１６または１７に記載の騒音制御装置。
19. 前記騒音推定部は、前記センサ信号から、前記波動印加部の出力信号に応じた信号分を差し引いた信号を用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請求項１１から１８のいずれか１項に記載の騒音制御装置。
20. 前記制御部から、前記波動印加部に印可される波動が、前記振動が検出された車体のフロアパネル、ダッシュパネルやフロントグラス、さらにルーフパネルの少なくとも何れか一つの車室内の騒音発生源に、印加されて前記車室内騒音を低減させることを特徴とする請求項１１から１９のうち、いずれか１項に記載の騒音制御装置。

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