JP2008143336A - 車両騒音制御装置および伝達特性同定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員が搭乗した状態や車両走行中であっても伝達特性を同定可能とする。
【解決手段】車両用の能動型騒音制御装置において、伝達特性の同定を行なう際にエンジン音を参照マイクＭ１によって取得する。取得したエンジン音を参照音として用いてスピーカＳＷ１から車室内に再生し、再生したエンジン音をエラーマイクＭ２で取得して車室内の伝達特性を同定する。これにより乗員搭乗時および車両走行時の伝達特性同定を可能となる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば車両走行時に発生する騒音を検知して当該騒音を低減する車両騒音制御装置およびこれに用いる伝達特性同定方法に関し、特に低コストで高精度に同定を行なう車両騒音制御装置および伝達特性同定方法に関する。

近年、逆位相の制御音を与えることで騒音を打ち消す騒音制御技術を利用し、自動車のエンジン音やモータ音、ロードノイズを低減する装置が考案されている。

かかる車両用の騒音制御では、制御対象の騒音（エンジン音やモータ音、ロードノイズなど）を参照マイクなどで取得し、取得結果から制御音を生成してスピーカから出力することで目的の位置において制御音を騒音に干渉させ、騒音を低減・消滅させる。また、目的の位置にはエラーマイクを設置し、エラーマイクの集音結果を制御音にフィードバックして制御音を適応的に変化させている。

ここで、効果的に騒音を制御するためには、制御音を出力するスピーカからエラーマイクまでの空間伝達特性を同定する必要がある。例えば特許文献１〜３は、車室内の空間伝達関数を精度良く算出して騒音制御に利用する技術を開示している。

そして車室の空間伝達特性を同定するためには、スピーカから何らかの音、例えばホワイトノイズなどを再生し、エラーマイクで集音する必要がある。かかる同定処理に用いるノイズ再生は乗員にとって不快であるため、例えば特許文献４が開示するように、車室内に居ないことを検知して同定を実行することが従来一般的に行なわれてきた。

特開平４−１２４５５６号公報 特開平５−２８９７０３号公報 実用新案登録第２５６７５３６号 特開２０００−２６１８８０号公報

しかしながら、車室の伝達特性は乗員の有無で変化し、実際に騒音制御を行なうのは乗員が搭乗している状況であるので、従来の技術のように乗員が居ない状態で伝達特性を同定すると騒音制御時の伝達特性に対して誤差が生じる。

そのため、乗員が搭乗した状態で、乗員に不快感を与えることなく伝達特性を同定する技術の実現が重要な課題となっていた。

また、従来の技術では、同定処理時にスピーカから再生するノイズを生成する機構が必要であるので、その分のコスト上昇とシステム規模の増大が発生するという問題点があった。

さらに、従来の技術では、同定処理時にスピーカから再生するノイズ以外の音が入らないようにエンジンやモータなど駆動手段が停止した状態であることが必要である。これに対し、乗員構成の変化や座席状態の変化などによる伝達特性の変化は車両走行中など任意のタイミングで発生する。そのため、従来の技術では伝達特性の変化に速やかに対応することができないという問題点があった。

本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、課題を解決するためになされたものであり、乗員が搭乗した状態や車両走行中でも伝達特性を同定可能な、小型低コストの車両騒音制御装置および伝達特性同定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る車両騒音制御装置および伝達特性同定方法は、前記制御音を出力するスピーカからエンジン音を再生し、該エンジン音を前記エラーマイクで集音して前記スピーカから前記エラーマイクまでの伝達特性を同定する。

本発明によれば車両騒音制御装置および伝達特性同定方法は、前記制御音を出力するスピーカからエンジン音を再生し、該エンジン音を前記エラーマイクで集音して前記スピーカから前記エラーマイクまでの伝達特性を同定するので、乗員が搭乗した状態や車両走行中でも伝達特性を同定可能で、ノイズ発生源の不要な小型低コストの車両騒音制御装置および伝達特性同定方法を得ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る車両騒音制御装置および伝達特性同定方法について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例である車両騒音制御装置１の概要構成を示す概要構成図である。車両騒音制御装置１は、車両に搭載され、駆動制御ユニット２１、シートアレンジ機構２２、乗員検知センサ２３、ドア制御ユニット２４および窓制御ユニット２５などと接続される。

駆動制御ユニット２１は、車両の駆動手段、すなわちエンジンやモータの動作を制御するユニットであり、例えばＥＦＩＥＣＵである。

シートアレンジ機構２２は、各座席の前後位置、背もたれの角度、座面の高さ、ヘッドレストの高さなどを調節する機構である。

乗員検知センサ３１は、座席にかかる面圧を検知するシートセンサや車内を画像認識する画像認識装置などによって実現され、車両内の乗員を検知する処理を行なう。

ドア制御ユニット２４はドアの開閉状態を検知する処理部、窓制御ユニット２５は窓の開閉を制御する処理部であり、具体的にはともにボディＥＣＵなどによって実現される。

車両騒音制御装置１は、参照マイクＭ１、適応フィルタＦ１１、ＬＭＳ演算部Ｆ１２、Ｆｘ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ）フィルタＦ１３、スイッチＳＷ１、スピーカＳＰ１、エラーマイクＭ２によって騒音制御回路を形成している。

この騒音制御回路では、参照マイクＭ１が騒音源（例えばエンジン）から発生する音を取得し、適応フィルタＦ１１およびＦｘフィルタＦ１３に入力する。

適応フィルタＦ１１は、参照マイクＭ１からの入力に対してフィルタ係数を畳み込んで制御音を生成し、スイッチＳＷ１およびスピーカＳＰ１を介して車室内で再生する。ここで、スピーカＳＰ１およびエラーマイクＭ２は、図２に示す様に車室内に設置されている。

特に、エラーマイクＭ２は同図に示すようにシートＳｔ１のヘッドレスト近傍、すなわち乗員の耳の近傍に設置されており、集音結果をＬＭＳ演算部Ｆ１２に入力する。

ＦｘフィルタＦ１３は、誤差経路を補償する騒音制御のためのフィルタ係数を格納しており、参照マイクＭ１からの入力に対して格納したフィルタ係数による処理を施してＬＭＳ演算部Ｆ１２に入力する。

ＬＭＳ演算部Ｆ１２は、ＦｘフィルタＦ１３およびエラーマイクＭ２の入力を受けて最小二乗法を用い、エラーマイクＭ２からの入力が最小となるように適応フィルタＦ１１のフィルタ係数を更新する。

また、車両騒音制御装置１は、適応フィルタＦ２１、ＬＭＳ演算部Ｆ２２、減算器Ｆ２３によって伝達特性同定回路Ｃ１を形成している。

この伝達特性同定回路Ｃ１は、参照マイクＭ１が騒音源（例えばエンジン）から発生する音を参照音として取得し、適応フィルタＦ２１とＬＭＳ演算部Ｆ２２に入力するとともに、スイッチＳＷ１およびスピーカＳＰ１を介して車室内で再生する。

エラーマイクＭ２は、スピーカから再生された参照音（エンジン音）をシートＳｔ１のヘッドレスト近傍で集音する。一方、適応フィルタＦ２１は、参照音に対してフィルタ係数を畳み込んで出力する。

減算器Ｆ２３は、エラーマイクＭ２の出力から適応フィルタ２１の出力を減算し、ＬＭＳ演算部Ｆ２２に入力する。ＬＭＳ演算部Ｆ２２は、参照音と減算器Ｆ２３からの入力を受けて最小二乗法を用い、減算器Ｆ２３からの入力が最小となるように適応フィルタＦ２１のフィルタ係数を更新する。

この伝達特性同定回路Ｃ１の動作によって、適応フィルタＦ２１のフィルタ係数は、スピーカＳＰ１からエラーマイクＭ２までの空間伝達特性に対応した値となる。そこで、適応フィルタＦ２１のフィルタ係数をフィルタＦ１３のフィルタ係数として与えることで、騒音制御回路は高速且つ高精度に車室内の騒音制御を行なうことができる。

また、スイッチＳＷ１、スピーカＳＰ１、エラーマイクＭ２は騒音制御回路と空間伝達特性同定回路とで共用されており、スイッチＳＷ１の切換によっていずれかの回路が動作する。

この騒音制御と空間伝達特性同定との切換は、動作制御部１０によって行なわれる。動作制御部１０は、図１に示したように、その内部に同定必要性検知部１１、同定可否判定部１２および動作切換部１３を有する。

同定必要性検知部１１は、駆動制御ユニット２１、シートアレンジ機構２２、乗員検知センサ２３およびドア制御ユニット２４の出力を用いて、伝達特性の同定を行なう必要がある同定必要状態を検知する。

具体的には、同定必要性検知部１１は、図３に示したように、エンジンが始動した状態、座席配置が変化した状態、乗員構成が変化した状態を同定必要状態として検知する。エンジンの始動は、駆動制御ユニット２１から情報を取得することで検知することができる。また、座席配置の変化は、シートアレンジ機構２２から取得することができる。そして、乗員構成の変化は、乗員検知センサ２３の出力から検知するか、もしくはドアの開閉を検知して推測することができる。

同定可否判定部１２は、伝達特性の同定が可能であるか否かを判定する処理部である。騒音制御は、車室が閉空間である場合に実行するものである。そこで、同定可否判定部１２は、図３に示したように窓制御ユニット２５およびドア制御ユニット２４から窓およびドアの開閉状態を取得し、全ての窓およびドアが閉じた状態（車室閉鎖状態）である場合に伝達特性の同定が可能であると判定する。

動作切換部１３は、騒音制御と空間伝達特性同定の切換を行なう処理部である。具体的には、動作切換部１４は、スイッチＳＷ１の切換によって騒音制御と空間伝達特性同定とを切り換える。

つづいて、動作制御部１０の処理動作について図４のフローチャートを参照して説明する。この処理フローでは、まず同定必要性検知部１１が駆動制御ユニット２１の動作を監視し（ステップＳ１０１）、エンジンが始動したならば（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、同定処理を実行し（ステップＳ１０２）、得られた伝達特性を用いて騒音制御を実行する（ステップＳ１０３）。

その後、再度同定必要性検知部１１が駆動制御ユニット２１、シートアレンジ機構２２、乗員検知センサ２３およびドア制御ユニット２４の出力を用いて、伝達特性の同定を行なう必要があるか否かを監視する（ステップＳ１０４）。

その結果、同定処理が必要であれば（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、同定可否判定部１２が同定処理が可能な状態であるか否かを判定し（ステップＳ１０５）、同定処理が可能であれば再び同定処理に移行する（ステップＳ１０２）。

一方、同定処理の必要がない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、もしくは同定処理可能な状態ではない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、駆動制御ユニット２１の状態からエンジンが停止したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

その結果、エンジンが停止していなければ（ステップＳ１０６，Ｎｏ）、騒音制御に戻り（ステップＳ１０３）、エンジンが停止した場合に（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）に処理を終了する。

以上説明してきたように、本実施例にかかる車両騒音制御装置１は、同定時の参照音にエンジン音（特に好適にはアイドリング時のエンジン音）を用いることで、乗員が搭乗した状態で同定を行なったとしても乗員に不快感を与えることを回避することができる。

そのため、実際に騒音制御を行なう場合と同じ状態（乗員が搭乗した状態）での伝達特性を精度良く得ることができ、効果的な騒音制御を実現することが可能である。加えて、エンジン始動時に毎回同定処理を行なうことができるので、常に状況に適応した伝達特性を用いて騒音制御を行なうことが可能となる。

また、エンジン動作中に同定を行なうことになるので、車両走行中であっても伝達特性の同定を行なうことができる。そのため、乗員の数が増減して乗員構成が変化した場合や、座席調整を行なった場合など、車室内の伝達特性が変化した場合にその都度速やかに同定処理を再実行することができる。

さらに、同定処理用にノイズを生成する機構を設ける必要が無いので、その分のコスト削減とシステム規模の縮小を実現することができる。

以上のように、本発明にかかる車両騒音制御装置および伝達特性同定方法は、車両走行時に発生する騒音の能動的な低減に有用であり、特に伝達特性の精度向上に適している。

本発明の実施例にかかる車両騒音制御装置の概要構成を示す概要構成図である。 スピーカとエラーマイクの配置について説明する説明図である。 同定必要性検知および同定可否判定について説明する説明図である。 図１に示した車両騒音制御装置の処理動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 車両騒音制御装置
１０ 動作制御部
１１ 同定必要性検知部
１２ 同定可否判定部
１３ 動作切換部
２１ 駆動制御ユニット
２２ シートアレンジ機構
２３ 乗員検知センサ
２４ ドア制御ユニット
２５ 窓制御ユニット
３４ 駆動制御ユニット
Ｍ１ 参照マイク
Ｍ２ エラーマイク
Ｆ１１ 適応フィルタ
Ｆ１２ ＬＭＳ演算部
Ｆ１３ Ｆｘフィルタ
Ｆ２１ 適応フィルタ
Ｆ２２ ＬＭＳ演算部
Ｆ２３ 減算器
ＳＷ１ スイッチ
ＳＰ１ スピーカ

Claims (5)

1. 車両に発生する騒音を検知して当該騒音を低減する制御音を出力するとともに、車室内の所定位置に設けたエラーマイクを用いて前記制御音を適応的に変化させる騒音制御手段と、
   前記制御音を出力するスピーカからエンジン音を出力し、該エンジン音を前記エラーマイクで集音して前記スピーカから前記エラーマイクまでの伝達特性を同定する同定手段と、
   を備え、前記騒音制御手段は、前記同定手段が同定した伝達特性を用いて前記制御音を生成することを特徴とする車両騒音制御装置。
2. 前記同定手段は、前記エンジンが始動した際に前記伝達特性の同定を行なうことを特徴とする請求項１に記載の車両騒音制御装置。
3. 前記同定手段は、車両に乗員が搭乗している状態で前記伝達特性の同定を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の車両騒音制御装置。
4. 前記同定手段は、前記伝達特性が変化した場合に前記再同定を行なうことを特徴とする請求項１，２または３に記載の車両騒音制御装置。
5. 車両に発生する騒音を検知して当該騒音を低減する制御音を出力するとともに、車室内の所定位置に設けたエラーマイクを用いて前記制御音を適応的に変化させる騒音制御システムにおいて、前記制御音を出力するスピーカから前記エラーマイクまでの伝達特性を同定する伝達特性同定方法であって、
   前記スピーカからエンジン音を出力するエンジン音再生工程と、
   前記エンジン音を前記エラーマイクで集音して前記スピーカから前記エラーマイクまでの伝達特性を同定する同定工程と、
   を含んだことを特徴とする伝達特性同定方法。

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