JP2004050859A - 車両用騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィードバック法により騒音だけを消音する車両用騒音制御装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】車両のトランクルーム４の内部のマイクロフォン１と、トランクルーム４を背面空間として利用するリアトレイに取り付けられたリアトレイスピーカ２と、前記マイクロフォン１からの信号の利得および位相の周波数特性を制御して車室内のシートの耳元の位置での騒音を低減するように前記リアトレイスピーカ２を駆動するコントローラ３とからなる車両用騒音制御装置であり、会話などの音声を消音することなく騒音だけを消音できると共にマイクロフォン１の取り付けが容易にできる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は騒音をマイクロフォンで検出し、この検出した信号をもとにスピーカから消音波を再生してアクティブに騒音を低減する車両用騒音制御装置に関するものであり、トランクルームをもつ車両への応用を考えたものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両は走行することによりその室内において、エンジン音やロードノイズなど様々な騒音が発生する。セダンタイプの車両の場合、前席よりも後席の方が騒音が多い場合がある。一般にこの種の騒音はこもり音と言われ、車両の構造特有のほぼ単一の周波数の共鳴音であり、非常に不快に感じられることから様々な対策が検討されている。
【０００３】
従来から車両の騒音軽減のため、騒音を検出し、この騒音の逆位相の音波を再生することによって消音するアクティブな騒音制御装置が検討されている。
【０００４】
その方式としてフィードフォワード法とフィードバック法の大きく２つがあり、デジタル処理を用いたフィードフォワード法がより多く研究されている。
【０００５】
一方、フィードバック法は、検出する騒音が小さくなるように帰還制御を行うという単純な方法であり、全体システムとしてもアナログ技術によるフィルタ回路などで構成でき、非常に低コストで実現できる。特にこもり音と言われる車両の構造特有の共鳴音が顕著な場合に大きな効果を発揮する。
【０００６】
しかし、一般的なフィードバック法ではマイクロフォンに検出された音が消音すべき騒音かどうかの判別ができないため、あらゆる音を消音しようと動作する。
【０００７】
例えば、マイクロフォンを車室内に取り付けると、消音効果は得られるものの、会話などの音声も消音動作のフィルタリングの影響を受け、エコーがかかったような状態になってしまうことがある。
【０００８】
また、マイクロフォンを耳元に取り付けると大きな効果を発揮できるが、ハーネスを耳元まで配線する必要があり、車両の構造上や組立上の問題となる。ハーネス自体も微小信号を伝送するためにシールド線などを用いる必要があり、長い配線はそれ自体コスト高の要因となる。
【０００９】
フィードフォワード法でも耳元にエラー検出用のマイクロフォンを取り付ける必要があり、この取り付けの課題を解決するための方法として、以下に示すものがある。
【００１０】
従来、車両用騒音制御装置において、この取り付け性を考慮したものとして実公平８−９７５８号公報に記載されたものが知られている。これは、理想的に消音効果が得られるシートのヘッドレスト位置にマイクロフォンを取り付けた場合と同様の消音効果が得られ、且つ取り付け性をも考慮したものである。
【００１１】
図８は従来の車両用騒音制御装置の構造図である。車室内の騒音を検出するマイクロフォン２０１と、消音波を再生するスピーカ２０２と、騒音が最小となるようにスピーカ２０２の出力を制御するコントローラ２０３とを備え、車室内の騒音の定在波の腹となる運転者の耳元と対角位置の車室前方の下部にマイクロフォン２０１を設置する構成である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この車両用騒音制御装置においては、マイクロフォンが取り付けやすい場所となっているが、フィードバック法へ応用する場合は、マイクロフォンが車室内にあるため、会話による音声と騒音との識別が困難となり、騒音だけを消音することができなくなるという問題点を有していた。
【００１３】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、フィードバック法により騒音だけを消音する車両用騒音制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、以下の構成を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項１に記載の発明は、車両のトランクルーム内のマイクロフォンと、トランクルームを背面空間として利用するリアトレイに取り付けられたリアトレイスピーカと、前記マイクロフォンからの信号の利得および位相の周波数特性を制御して車室内のシートの耳元位置での騒音を低減するように前記リアトレイスピーカを駆動するコントローラとからなる車両用騒音制御装置であり、会話などの音声を消音することなく騒音だけを消音できると共にマイクロフォンの取り付けが容易となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、マイクロフォンをコントローラボックス内に配置し、このコントローラボックスをトランク内に配置した請求項１に記載の車両用騒音制御装置であり、マイクロフォンのハーネスが不要となり、取り付けが容易となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、リアトレイスピーカとフロントドアスピーカとリアドアスピーカおよびそれぞれのコントローラからなる請求項１に記載の車両用騒音制御装置であり、独立した消音制御ができるため、さらに大きな消音効果が得られる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、トランクルームの開閉に対応してマイクロフォンからの信号を遮断するスイッチ部を制御する請求項１に記載の車両用騒音制御装置であり、トランク開放時の異常動作が防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態１における車両用騒音制御装置の構成図である。
【００２１】
図１において、１は騒音を検出するためのマイクロフォンであり、車両のトランクルーム４の内部に配置される。２はリアトレイスピーカであり、車室５の内部のリアトレイに取り付けられる。この結果、リアトレイスピーカ２の空間とマイクロフォン１の空間とは音響的に別空間となる。３はコントローラであり、マイクロフォン１からの信号の利得および位相の周波数特性を制御して、車室５の後部座席の位置の耳元の騒音を低減するようリアトレイスピーカ２を駆動する。
【００２２】
図２に本発明の実施の形態１におけるコントローラ３のブロック図を示す。
【００２３】
まず、マイクロフォン１からの微小信号を増幅するためのマイクロフォンアンプ３１と、このマイクロフォンアンプ３１からの増幅された信号の利得および位相を制御するフィルタリング回路としてバンドパスフィルタ３２と、位相シフタ３３と、フィックスイコライザ３４などが用いられる。そしてフィルタリング回路からの出力信号がパワーアンプ３５によってリアトレイスピーカ２を駆動および制御する。
【００２４】
図３に一般的なセダンタイプの車両の車室５の内部とトランクルーム４の内部の騒音特性図を示す。実線４０は車両が走行状態のトランクルーム４の内部の騒音特性、点線３９は同じ状態の車室５の内部の騒音特性である。
【００２５】
図３に示すように、トランクルーム４の内部の騒音特性４０と車室５の内部の騒音特性３９は異なる特性を示し、トランクルーム４の内部の方が騒音レベルが高く、特に５０Ｈｚ以下の低周波数の騒音レベルにおいて高くなる傾向がある。一方、車室５の内部の騒音特性３９は特定の周波数において、急に騒音レベルが高くなるこもり音が発生する場合がある。特にセダンタイプにおいては、周波数が８０〜１００Ｈｚ付近に発生することが多いが、トランクルーム４の内部の騒音レベルに比べ高くなることは少ない。
【００２６】
以上の特性により、コントローラ３のフィルタ回路を設計することができる。
【００２７】
最初に、バンドパスフィルタ３２の周波数特性４２をこもり音４１などの消音すべき騒音の周波数帯域に合わせ、位相シフタ３３により後席の耳元の位置において、リアトレイスピーカ２から出力される消音波と騒音との位相関係を逆位相になるよう調整する。そして、後席の耳元の位置において、リアトレイスピーカ２から出力される消音波と騒音との音圧レベルを等しくして消音効果が最大となるようマイクロフォンアンプ３１の利得を調整する。但し、リアトレイスピーカ２が車室５の内部に騒音と逆相の音を出すと、トランクルーム４の内部には騒音と正相の音を出すこととなりマイクロフォン１、コントローラ３、リアトレイスピーカ２を含む制御系は正帰還となるため、ハウリングが発生しないようにループゲインが０ｄＢ未満とすることが必要である。フィックスイコライザ３４は、消音すべき騒音周波数以外の音が増幅されることを防止する。また車室５の内部の騒音特性３９、トランクルーム４の内部の騒音特性４０において、位相調整をしなくても騒音の周波数がほぼ逆相に一致する場合や騒音周波数以外のレベルが低い場合などにおいては位相シフタ３３やフィックスイコライザ３４は不要となることがある。
【００２８】
次に、車両用騒音制御装置の動作について説明する。
【００２９】
車両が走行するとトランクルーム４の内部や車室５の内部に騒音が発生する。これらの騒音は少し異なる周波数特性であるが、相関ある騒音と考えられ、基本的にトランクルーム４の内部と車室５の内部の騒音は同相であると推測できる。
【００３０】
この騒音がマイクロフォン１で検出されて電気信号として出力され、コントローラ３に入力されると、フィルタ回路により利得および位相が制御される。そして、この制御された信号はパワーアンプ３５によって電力増幅され、リアトレイスピーカ２に入力され消音波として再生される。消音すべきこもり音４１が検出されたときは、この消音波により後席の耳元で騒音と逆相となるように調整されているため、こもり音４１と消音波が打ち消し合い、騒音レベルが低くなる。それ以外の周波数に関してはコントローラ３のバンドパスフィルタ３２によって、レベルが抑えられリアトレイスピーカ２からほとんど再生されないため、騒音特性に対して影響を与えない。
【００３１】
車室５の内部に逆相の音波を作るために、トランクルーム４の内部ではこもり音付近の周波数に対して正帰還に近い状態となることから、小さいレベルであっても効率よくその周波数をリアトレイスピーカ２から再生することができる。
【００３２】
以上の構成により、消音すべきこもり音４１のみを効率的に消音することができる。
【００３３】
座席の耳元の位置にマイクロフォン１を取り付けた場合と比較すると、会話などの音声を消音することなく騒音だけを消音でき、トランクルーム４の内部にマイクロフォン１を簡単に取り付けができると共に取り付け部品のコストを大きく削減できる。
【００３４】
（実施の形態２）
実施の形態２における車両用騒音制御装置について、図４を用いて説明する。
【００３５】
図４は車両用騒音制御装置のコントローラの構造図である。コントローラ３はコントローラ基板３８と、このコントローラ基板３８の上に実装する回路部品および騒音を検出するマイクロフォン１と、この回路部品およびマイクロフォン１が実装されたコントローラ基板３８を収納するコントローラボックス３６とから構成される。
【００３６】
コントローラボックス３６は収納するマイクロフォン１の近傍に通気孔３７が設けられ、音響的に開放されている。この通気孔３７は数ｍｍの小さなもので十分な効果が得られるが、コントローラボックス３６の密閉度が低い場合には通気孔３７は不要となる。
【００３７】
このようなコントローラボックス３６はトランクルーム４に設置され、実施の形態１と同様の動作を行い、同様の効果が得られると共にマイクロフォン１がコントローラ基板３８の上に実装されるため、接続に必要となるシールド線が不要となり、コストを削減できる。またマイクロフォン１をコントローラボックス３６に収納しているため、外的要因からの損傷も防止できる。
【００３８】
（実施の形態３）
実施の形態３における車両用騒音制御装置について、図５を用いて説明する。
【００３９】
図５は車両用騒音制御装置の構成図である。図５に示すようにフロントドアスピーカ２１とリアドアスピーカ２２とリアトレイスピーカ２およびそれぞれのコントローラから構成される。
【００４０】
フロントドアスピーカ２１は前席の耳元の位置での騒音と逆相の消音波を再生するように制御される。リアドアスピーカ２２は実施の形態１と同様のリアトレイスピーカ２を含め後席の耳元の位置での騒音と逆相の消音波を再生するように制御される。ただし、リアドアスピーカ２２とリアトレイスピーカ２の双方のスピーカ特性を考慮して設計する必要がある。またフロントドアスピーカ２１とリアドアスピーカ２２のそれぞれの音が後席および前席にあまり影響しないようコントローラ３からの出力レベルを抑えることが望ましい。
【００４１】
次に、これらの動作について図６を用いて説明する。
【００４２】
図６はコントローラのブロック図を示す。動作については、フロントドアスピーカ２１、リアドアスピーカ２２、リアトレイスピーカ２がそれぞれ個別のコントローラ３により制御され、実施の形態１と同様の動作によりリアドアスピーカ２２が含まれることでさらに後席の騒音レベルが低減される。
【００４３】
（実施の形態４）
実施の形態４における車両用騒音制御装置について、図７を用いて説明する。
【００４４】
図７は車両用騒音制御装置におけるコントローラのブロック図である。実施の形態１のコントローラ３にトランク開閉信号４３の入力端子と、マイクロフォン１とバンドパスフィルタ３２の間にスイッチ４４を設け、トランクを開放した場合に、ミュートを行いスイッチ４４をオフにするように構成したものである。あるいはスイッチ４４を設ける代わりにコントローラ３をスタンバイ状態などとしても良い。
【００４５】
次に、コントローラ３の動作について説明する。消音の基本動作は実施の形態１と同様であり、異なる動作について説明する。
【００４６】
車両が停止している状態で騒音制御装置が動作状態にある場合にトランクを開放すると、トランクルーム４の内部の騒音特性が変化し、マイクロフォン１から検出される信号が過大レベルとなると、帰還信号のレベルも増加し、正帰還となる周波数においてハウリングを起こす場合があるが、トランク開閉信号４３により、マイクロフォン１とバンドパスフィルタ３２の間に設けたスイッチ４４をオフにするため、ハウリングを起こさない。
【００４７】
また、トランク開閉信号４３の代わりに車速信号を用いて、車速がゼロとなった場合にマイクロフォン１からの検出信号が伝達しないようにしても良い。以上の構成により、トランク開閉時の異常動作の抑制を図ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、車両のトランクルーム内のマイクロフォンと、トランクルームを背面空間として利用するリアトレイに取り付けられたリアトレイスピーカと、前記マイクロフォンからの信号の利得および位相の周波数特性を制御して車室内のシートの耳元位置での騒音を低減するように前記リアトレイスピーカを駆動するコントローラとからなる車両用騒音制御装置により、会話などの音声を消音することなく騒音だけを消音できると共にマイクの取り付けが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における車両用騒音制御装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるコントローラのブロック図
【図３】車室の内部およびトランクルームの内部の騒音特性図
【図４】本発明の実施の形態２におけるコントローラの構成図
【図５】本発明の実施の形態３における車両用騒音制御装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態３におけるコントローラのブロック図
【図７】本発明の実施の形態４におけるコントローラのブロック図
【図８】従来の車両用騒音制御装置の構成図
【符号の説明】
１　マイクロフォン
２　リアトレイスピーカ
３　コントローラ
４　トランクルーム
５　車室
２１　フロントドアスピーカ
２２　リアドアスピーカ
３１　マイクロフォンアンプ
３２　バンドパスフィルタ
３３　位相シフタ
３４　フィックスイコライザ
３５　パワーアンプ
３６　コントローラボックス
３７　通気孔
３８　コントローラ基板
３９　車室の内部の騒音特性
４０　トランクルームの内部の騒音特性
４１　こもり音
４２　バンドパスフィルタの周波数特性
４３　トランク開閉信号
４４　スイッチ

Claims (4)

1. 車両のトランクルーム内のマイクロフォンと、トランクルームを背面空間として利用するリアトレイに取り付けられたリアトレイスピーカと、前記マイクロフォンからの信号の利得および位相の周波数特性を制御して車室内のシートの耳元位置での騒音を低減するように前記リアトレイスピーカを駆動するコントローラとからなる車両用騒音制御装置。
2. マイクロフォンをコントローラボックス内に配置し、このコントローラボックスをトランク内に配置した請求項１に記載の車両用騒音制御装置。
3. リアトレイスピーカとフロントドアスピーカとリアドアスピーカおよびそれぞれのコントローラからなる請求項１に記載の車両用騒音制御装置。
4. トランクルームの開閉に対応してマイクロフォンからの信号を遮断するスイッチを制御する請求項１に記載の車両用騒音制御装置。

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