JP2009220731A

JP2009220731A - 車両用騒音制御装置

Info

Publication number: JP2009220731A
Application number: JP2008068384A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Fujiki; 教彰藤木; Shinichiro Jo; 新一郎城; Yoshiro Takamatsu; 吉郎高松
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01

Abstract

【課題】振動検出用のセンサや振動印加用のアクチュエータに異常が生じた場合であっても車室内の騒音を効果的に低減できるようにする。
【解決手段】振動検出機能と振動印加機能とを併せ持つ複数の複合機能素子２０をフロアパネル１１０に配置し、コントロールユニット３０の制御部３２からの機能選択状態に応じて、回路切替部３３が各複合機能素子２０を振動検出部２０ｉとして用いるか、振動印加部２０ｊとして用いるかを選択的に切り替えられるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車体の振動を検出し、その検出結果に応じて車体に振動を印加することにより、車室内の騒音を低減させる車両用騒音制御装置に関する。

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。
特開平８−２９２７７１号公報

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、何らかの理由によりセンサに異常が生じてしてしまうと、車室内の騒音を精度良く推定することが困難となり、車室内の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。また、何らかの理由により振動印加用のアクチュエータに異常が生じた場合にも、適切な騒音制御を行うことが困難となり、車室内の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。

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や振動印加用のアクチュエータに異常が生じた場合であっても車室内の騒音を効果的に低減することができる車両用騒音制御装置を提供することを目的としている。

本発明の車両用騒音制御装置は、上記課題を解決するために、車体の振動を検出する機能と車体に振動を印加する機能とを併せ持つ複数の複合機能素子と、これらの複合機能素子を、車体の振動を検出する振動検出手段として動作させるか、車体に振動を印加する振動印加手段として動作させるかを選択的に切り替える切替手段と、を備える構成としている。

本発明の車両用騒音制御装置によれば、振動検出用のセンサに異常が生じてセンサの数が不足した場合に、複合機能素子の少なくとも１つを振動検出手段として動作させるように切り替えることでセンサ不足を補完することが可能になるので、車室内の騒音を効果的に低減することができる。

また、本発明の車両用騒音制御装置によれば、振動印加用のアクチュエータに異常が生じてアクチュエータの数が不足した場合に、複合機能素子の少なくとも１つを振動印加手段として動作させるように切り替えることでアクチュエータ不足を補完することが可能になるので、車室内の騒音を効果的に低減することができる。

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。

本発明の車両用騒音制御装置は、車体の振動を検出してその検出結果に応じて車体に振動を印加することで車室内の騒音を低減させるものであり、車体の振動を検出する機能と車体に振動を印加する機能とを併せ持つ複数の複合機能素子を用い、この複合機能素子を振動検出手段として動作させるか、あるいは振動印加手段として動作させるかを選択的に切り替えることにより、センサやアクチュエータの異常時にも車室内の騒音を効果的に低減できるようにしたものである。

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。以下の各実施形態では、主に、ロードノイズを低減させる例を具体的に説明する。

［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。

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、車室内に着座している乗員の頭部付近の所定の制御空間１００ａ，１００ｂ（以下、これらを総称する場合は制御空間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。

本実施形態の車両用騒音制御装置では、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、振動検出機能と振動印加機能とを併せ持つ複数の複合機能素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ（以下、これらを総称する場合は複合機能素子２０と表記する。）とを配置する。そして、加速度センサ１０の振動検出信号と、振動検出に利用している複合機能素子２０（以下、このような複合機能素子２０を振動検出部２０ｉと呼ぶ。）があればその振動検出部２０ｉの振動検出信号とに基づいて、車室内騒音の推定を行う。そして、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振動印加に利用している複合機能素子２０（以下、このような複合機能素子２０を振動印加部２０ｊと呼ぶ。）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。

ここで、複合機能素子２０としては、例えば、印加される圧力に応じた電圧を出力するとともに電圧の印加により伸縮するピエゾ素子（Piezo-electric actuator）を用いることができる。

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、４つの複合機能素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとを用いて、車室内の２つの制御空間１００ａ，１００ｂにおけるロードノイズを低減する場合を例示する。この例のように、複数のタイヤ加振力と、複数の加速度センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、複数の複合機能素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、複数の制御空間１００ａ，１００ｂとが存在する場合、加速度センサ１０と振動検出部２０ｉでは、すべてのタイヤ加振力と振動印加部２０ｊによる振動とが重なり合って検出され、それぞれの制御空間１００ａ，１００ｂでは、すべてのタイヤ加振力と振動印加部２０ｊによる音とが重なり合って発生することになる。

なお、加速度センサ１０と複合機能素子２０と制御空間１００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。

一般に、振動検出点の数、つまり加速度センサ１０の数と複合機能素子２０のうちの振動検出部２０ｉの数とを合わせた数は、振動源の数より多いことが必要とされる。フロアパネル１１０における加速度センサ１０と振動検出部２０ｉの数及び設置位置は、各加速度センサ１０と振動検出部２０ｉ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Ｃ_ｘｙ(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。

この式（１）において、Ｐ_ｘｙ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、Ｐ_ｘｘは信号ｘのオートパワースペクトルであり、Ｐ_ｙｙは信号ｙのオートパワースペクトルである。また、Ｐ^ＨはＰのエルミート転置行列を表している。

また、複合機能素子２０は、一部が振動検出部２０ｉとして利用されることを想定した上で、振動印加部２０ｊとして利用する複合機能素子２０で制御空間１００における騒音を十分に低減できるだけの数を、フロアパネル１１０の適切な場所に貼付すればよい。また、制御空間１００は、例えば予め所定の空間に設定されていてもよいし、車室内の乗員位置を検出する赤外線センサなどを用いて、乗員の数や位置などに応じて最適となるように適宜設定するようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、全てのセンサ１０に異常がない場合には全ての複合機能素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを振動印加部２０ｊとして使用するものとして説明するが、全てのセンサ１０に異常がない場合にも、複合機能素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの一部を振動検出部２０ｊとして使用することも可能である。

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、さらには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や複合機能素子２０を設けるようにすれば、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。

図２は、本実施形態の車両用騒音制御装置の概略構成を説明するブロック図である。本実施形態の車両用騒音制御装置は、上述した加速度センサ１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）と複合機能素子２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）のほか、これら加速度センサ１０及び複合機能素子２０が接続されるコントロールユニット３０を備えている。

コントロールユニット３０は、図２に示すように、増幅部３１ａ，３１ｂと、制御部（第１の制御手段）３２と、回路切替部（切替手段）３３と、駆動部３４とからなる。増幅部３１ａは、加速度センサ１０と制御部３２のＡ／Ｄ変換部とに接続され、加速度センサ検出信号を増幅して制御部３２に出力する。回路切替部３３は、制御部３２からの機能選択状態に応じて、複数の複合機能素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄごとに増幅部３１ｂに接続させるか駆動部３４に接続させるかを選択的に切り替える。ここで、増幅部３１ｂの他方は制御部３２のＡ／Ｄ変換部に接続されており、増幅部３１ｂに接続された複合機能素子２０は、振動検出部２０ｉとして機能することになる。一方、駆動部３３の他方は制御部３２のＤ／Ａ変換部に接続されており、Ｄ／Ａ変換部から出力される電圧に応じた変位もしくは力を複合機能素子２０に発生させるので、駆動部３３に接続された複合機能素子２０は振動印加部２０ｊとして機能することになる。制御部３２は、振動検出電圧に応じて、制御空間１００におけるロードノイズを低減するように振動印加部２０ｊへの制御電圧を演算する。ここで、増幅部３１と駆動部３４は、加速度センサ１０や複合機能素子２０が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。

次に、コントロールユニット３０の制御部３２について、さらに詳しく説明する。

コントロールユニット３０の制御部３２は、図３のブロック図に示すように、Ａ／Ｄ変換部４０と、騒音推定部５０と、算出部６０と、Ｄ／Ａ変換部７０とから構成される。そして、この制御部３２は、例えば、ディジタルコンピュータ上に実装された処理プログラムに従って図４のフローチャートで示す処理を実行し、振動印加部２０ｊの振動発生量を演算して振動印加部２０ｊに対して制御指令を出力する。

すなわち、先ず、ステップＳ１０１では、Ａ／Ｄ変換部４０により、加速度センサ１０からの加速度検出電圧をディジタルの加速度検出信号αに変換するとともに、振動検出部２０ｉからの加速度検出電圧をディジタルの加速度検出信号α_Ｐｉに変換する。ただし、振動印加部２０ｊに用いている複合機能素子２０の加速度検出信号α_Ｐｉ成分はゼロである。

次に、ステップＳ１０２では、騒音推定部５０により、加速度検出信号α，α_Ｐｉと制御指令前回値ｕ_Ｐｊとに応じて、各複合機能素子２０ごとの機能選択状態を決め、制御空間１００での騒音推定値を算出する。

次に、ステップＳ１０３では、算出部６０により、機能選択状態と騒音推定値に応じて、制御空間１００の音圧を低減するように、振動印加部２０ｊとして使用している複合機能素子２０への制御指令値を算出する。ただし、振動検出部２０ｉに用いている複合機能素子２０の制御指令値ｕ_Ｐｊ成分はゼロとする。

次に、ステップＳ１０４では、Ｄ／Ａ変換部７０により、ディジタル信号の制御指令値ｕ_Ｐｊを制御電圧に変換し、振動印加部２０ｊへ出力する。

図５は、制御部３２における算出部６０の内部構成を示すブロック図である。算出部６０は、図５に示すように、制御指令値生成フィルタ６２と、制御指令値生成フィルタ更新部６１とからなる。制御指令値生成フィルタ６２は、騒音推定値SPL_estに応じて、騒音を低減するような制御指令値ｕ_Ｐｊを演算する。この制御指令値生成フィルタ６２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。

制御対象モデルは、振動印加部２０ｊの入力電圧から制御空間音圧までの伝達関数Ｇ_Ｐｊ ^ｓ(s)とする。ここで、sはラプラス演算子である。

この伝達関数Ｇ_Ｐｊ ^ｓ(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、H無限大制御の混合感度問題を解く際に、系の安定余裕を陽に考慮して設計することができる。以下に設計手順を簡単に示す。

先ず、この設計法に則って設定された重み関数Ｗｃ_１(s)とＷｃ_２(s)を用いて、下記の式（２）のように、重み付けされた仮想の制御対象Ｇ_ｓ(s)を設定する。

次に、Ｇ_ｓ(s)に対して、下記の式（３）の評価式を満足するようにH無限大制御の混合感度問題を解いて、閉ループ系を安定化するＣ_∞(s)を設計する。

によって求められる。しかし、実際の伝達関数Ｇ_Ｐｊ ^ｓ(s)には、重み関数Ｗｃ_１(s)とＷｃ_２(s)はない。そこで、ここで得られたＣ_∞(s)に対して、下記式（５）のように重み関数Ｗｃ_１(s)とＷｃ_２(s)を乗算したコントローラＣ(s)を実際のコントローラとして用いることで、Ｇ_ｓ(s)に対してＣ_∞(s)で閉ループ系を安定化したときと同じ状態が、実際の制御対象Ｇ_Ｐｊ ^ｓ(s)に対して実現できる。

このコントローラを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。

制御指令値生成フィルタ更新部６１では、後述する再構成部による複合機能素子２０の機能選択状態に応じて、選択状態が変わった場合に、伝達関数Ｇ_Ｐｊ ^ｓ(s)を新しい振動印加部２０ｊのものに更新し、コントローラＣ(s)を再設計して、制御指令値生成フィルタ６２を更新する。このとき、振動検出部２０ｉに機能を切り替えた複合機能素子２０への制御指令値が０になるように制御指令値生成フィルタ６２を設計する。

図６は、制御部３２における騒音推定部５０の内部構成を示すブロック図である。騒音推定部５０は、図６に示すように、制御指令値ｕ_Ｐｊから制御空間音圧への伝達特性（Ｇ_Ｐｊ ^ｓ）５５と、制御指令値ｕ_Ｐｊから全ての複合機能素子２０における検出加速度への伝達特性（Ｇ_Ｐｊ ^αｉ）５３と、制御指令値ｕ_Ｐｊからセンサ検出加速度への伝達特性（Ｇ_Ｐｊ ^α）５４と、センサ検出加速度から制御空間音圧を推定するフィルタ（Ｗ）５１と、複合機能素子２０検出加速度から制御空間音圧を推定するフィルタ（Ｗ_Ｐｉ）５２と、再構成部８０と、減算部５８ａ，５８ｂ及び加算部５８ｃとからなる。

騒音推定部５０における処理を図７に示すフローチャートに従って説明する。

先ず、ステップＳ２０１では、振動印加部２０ｊが発生する振動成分を伝達特性Ｇ_Ｐｊ ^α，Ｇ_Ｐｊ ^αｉを用いて算出する。

次に、ステップＳ２０２では、加速度検出信号α，α_Ｐｉから、ステップＳ２０１で算出した振動印加部２０ｊが発生する振動成分を、減算部５８ａ，５８ｂで減算する。

次に、ステップＳ２０３では、再構成部８０において、加速度検出信号α，α_Ｐｉに基づいて各複合機能素子２０の機能選択状態を決定し、複合機能素子２０の機能選択状態を変更した場合には、フィルタＷ，Ｗ_Ｐｉを後述する再構成部８０で再構成する。再構成部８０については、後で詳しく説明する。

次に、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２で算出した振動印加部２０ｊの発生する振動成分を減算した加速度検出信号に、フィルタＷ，Ｗ_Ｐｉを乗算し、加速度検出信号に基づく制御空間音圧の推定値を算出する。

次に、ステップＳ２０５では、振動印加部２０ｊが発生する制御空間音圧の推定値を、伝達特性Ｇ_Ｐｊ ^ｓを用いて算出する。

次に、ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４で算出した加速度検出信号に基づく制御空間音圧の推定値と、ステップＳ２０５で算出した振動印加部２０ｊが発生する制御空間音圧の推定値とを加算部５８ｃで加算し、制御空間音圧の推定値SPL_estを算出する。

ここで、ステップＳ２０２で加速度検出信号α，α_Ｐｉから、ステップＳ２０１で算出した振動印加部２０ｊの発生する振動成分を減算するのは、以下の理由によるためである。

フィルタＷ，Ｗ_Ｐｉは、ロードノイズ源の力が作用したときの加速度検出信号α，α_Ｐｉから制御空間音圧への伝達特性に相当する。よって、振動印加部２０ｊの振動による加速度検出信号α，αPiから制御空間音圧への伝達特性としてフィルタＷ，Ｗ_Ｐｉは対応できないので、加速度検出信号α，α_Ｐｉに振動印加部２０ｊの振動による加速度が混ざっていると、その分精度が悪化する。そこで、フィルタＷ，Ｗ_Ｐｉを乗算する前に加速度検出信号α，α_Ｐｉから振動印加部２０ｊの発生する振動の影響を減算して、ロードノイズ源のみによる制御空間音圧を算出する。そして、これとは別に、制御指令値から制御空間音圧への伝達特性Ｇ_Ｐｊ ^α，Ｇ_Ｐｊ ^αｉを用いて、振動印加部２０ｊの発生する振動による制御空間音圧を算出してロードノイズ源のみによる制御空間音圧に加算することで、精度良く制御空間音圧を推定することができる。

次に、騒音推定部５０における再構成部８０について、さらに詳細に説明する。

再構成部８０は、図８のブロック図に示すように、センサ異常検出部（第１の異常検出手段）８２ａ，８２ｂと、記憶部８１と、機能選択状態決定部８４と、フィルタ更新部８５とからなる。再構成部８０では、加速度検出信号α, α_Ｐｉに基づいて、センサ異常検出部８２ａ，８２ｂにより加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉの異常を検知し、その状況に応じて、機能選択状態決定部８４により各複合機能素子２０の機能選択状態を決定する。さらに、各複合機能素子２０の機能選択状態が変化した場合には、フィルタ更新部８５によりフィルタＷ及びフィルタＷ_Ｐｉを再構成する。

再構成部８０における処理を図９のフローチャートに従って説明する。

先ず、ステップＳ３０１では、センサ異常検出部８２ａ，８２ｂにより、加速度検出信号α, α_Ｐｉに基づいて、加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉの異常有無を判定し、異常を検知した場合に次のステップＳ３０２に処理を移行する。一方、加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉの異常を検知しない場合には処理を終了する。ここで、センサ異常検出部８２ａ，８２ｂでの異常検出は、例えば次のように行えばよい。すなわち、車両が走行している際に、加速度センサ１０又は振動検出部２０ｉからの加速度検出信号α, α_Ｐｉが、所定の時間にわたって所定の閾値よりも小さい値であるときに、該当する加速度センサ１０又は振動検出部２０ｉが異常である判断する。もしくは、停車中等の入力振動がほとんどない状況で、加速度センサ１０又は振動検出部２０ｉが所定の時間にわたって基準範囲外の値を出力している場合に、該当する加速度センサ１０又は振動検出部２０ｉが異常である判断する。

次に、ステップＳ３０２では、異常を検知した加速度センサ１０又は振動検出部２０ｉを用いずに、正常な加速度センサ１０と振動検出部２０ｉの加速度検出信号α, α_Ｐｉのみで制御空間音圧を推定し、騒音制御を行った場合の騒音制御効果を算出する。

次に、ステップＳ３０３では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓが最も低い振動印加部２０ｊの機能を振動検出部２０ｉに切り替えた場合に、正常な加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉと新たに機能を切り替えた複合機能素子２０とで騒音制御を行った際の騒音制御効果を算出する。

次に、ステップＳ３０４では、ステップＳ３０２で算出した騒音制御効果と、ステップＳ３０３で算出した騒音制御効果とを比較する。そして、ステップＳ３０３で算出した騒音制御効果の方が大きい場合にはステップＳ３０５に処理を移行し、ステップＳ３０３で算出した騒音制御効果の方が小さい場合にはステップＳ３０６に処理を移行する。

ステップＳ３０５では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓが最も低い振動印加部２０ｊの機能を振動検出部２０ｉに切り替えるように機能選択状態を変更し、正常な加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉと新たに機能を切り替えた複合機能素子２０とで騒音推定をするように、フィルタＷ及びフィルタＷ_Ｐｉを再構成する。

一方、ステップＳ３０６では、異常な加速度センサ１０又は振動検出部２０ｉを騒音推定に用いないように機能選択状態を変更し、正常な加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉの加速度検出信号α, α_Ｐｉのみを用いて推定するように、フィルタＷ及びフィルタＷ_Ｐｉを再構成する。

なお、ステップＳ３０２とステップＳ３０３とで演算する騒音制御効果は、例えば、予め非制御状態で車両走行中の同時刻に測定し、記憶部８１に保存しておいた加速度センサ１０と複合機能素子２０による加速度検出信号α_ｐｒｅと制御空間音圧SPL_preとから、図１０に示すようなシミュレーションモデルを用いてオンラインシミュレーションで演算すればよい。ここで、フィルタ（Ｗ）５１と伝達特性（Ｇ_Ｐｊ ^ｓ）５５と算出部６０とのパラメータは、騒音制御効果を算出したい選択状態における値を用いる。または、選択状態のすべての組み合わせにおいて、予め行った騒音制御シミュレーション結果もしくは実際の騒音制御結果を、選択状態に応じたマップとして記憶部８１に保存しておき、このマップを参照して騒音制御効果を算出するようにしてもよい。

次に、フィルタＷ及びフィルタＷ_Ｐｉの再構成方法ついて詳細に説明する．
車体への入力振動ｆは，伝達関数Ｈ(s)を通して加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉ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。また、制御空間１００で測定される音圧をSPLとおく。このとき、入力振動ｆのラプラス変換をｆ(s)，信号SPLのラプラス変換をSPL(s)，加速度検出信号α，α_Ｐｉのラプラス変換をそれぞれα(s)，α_Ｐｉ(s)と表すと、各信号間の関係は以下の式（６）〜式（９）で表される。

ここで、Ｈは各要素が伝達関数である４行２列の行列である。この関係式を用いて、加速度センサ１０の信号から騒音の推定値を推定するためには、式（７）を逆にｆについて解き、式（６）に代入すればよい。したがって、下記の式（１０）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下記式（１１）のように演算を行う。

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、ｍ_Ｈ≧ｎ_Ｈ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２行４列行列であるので、その要素を下記式（１２）のようにおく。

よって、式（８）は下記の式（１３）のように変形できる。

このＷからＷＰｉを、図６に示したフィルタ（Ｗ）５１、フィルタ（Ｗ_Ｐｉ）５２として構成する。したがって、各加速度α，α_Ｐｉに対するフィルタ５１（Ｗ）５１、フィルタ（Ｗ_Ｐｉ）５２は、下記式（１４）の列ベクトルにより決定される。

ここで、再構成部８０で複合機能素子２０の機能を選択する際、制御空間１００は自由に設定することができるので、機能選択状態決定部８４は、各複合機能素子２０のうちの一部を振動印加部２０ｊから振動検出部２０ｉに切り替えた場合に、設定した制御空間１００での騒音制御効果の悪化が最小となるように、各複合機能素子２０の機能を選択することが望ましい。例えば、赤外線センサなどの乗員位置検出手段を用いて車室内の乗員位置を検出し、その位置を制御空間１００として設定した場合には、各複合機能素子２０のうちの一部を振動印加部２０ｊから振動検出部２０ｉに切り替えた場合に、乗員位置での騒音制御効果の悪化が最小となるように、機能選択状態決定部８４が各複合機能素子２０の機能を選択する。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の車両用騒音制御装置は、振動検出機能と振動印加機能とを併せ持つ複数の複合機能素子２０を備え、コントロールユニット３０の制御部３２からの機能選択状態に応じて、回路切替部３３が各複合機能素子２０を振動検出部２０ｉとして用いるか、振動印加部２０ｊとして用いるかを選択的に切り替えられるようにしている。したがって、この車両用騒音制御装置によれば、加速度センサ１０や振動検出部２０ｉとして動作している複合機能素子２０に異常が生じてセンサの数が不足した場合に、振動印加部２０ｊとして機能している複合機能素子２０の一部を振動検出部２０ｉに切り替えることでセンサ不足を補完することが可能となり、センサ不足による騒音制御効果の悪化を極力抑制して、車室内の制御空間１００における騒音を効果的に低減することができる。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、センサ異常検出部８２ａ，８２ｂにより加速度センサ１０或いは振動検出部２０ｉの異常を検知したときに、振動印加部２０ｊとして機能している複合機能素子２０の一部を振動検出部２０ｉに切り替えるようにしているので、騒音推定精度の悪化を有効に抑制して適切な騒音制御を行うことができ、車室内の制御空間１００における騒音を極めて効果的に低減することができる。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、センサ異常検出部８２ａ，８２ｂにより加速度センサ１０或いは振動検出部２０ｉの異常を検知したときに、振動印加部２０ｊとして機能している複合機能素子２０の一部を振動検出部２０ｉに切り替えた場合に、切り替えない場合に比べて騒音制御効果が向上するかどうかを判断し、騒音制御効果が向上すると判断した場合に、振動印加部２０ｊとして機能している複合機能素子２０の一部を振動検出部２０ｉに切り替えるようにしているので、複合機能素子２０の機能の切り替えにより騒音制御効果が却って悪化する不都合を未然に防止して、車室内の制御空間１００における騒音を効果的に低減することができる。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、振動印加部２０ｊとして機能している複合機能素子２０の一部を振動検出部２０ｉに切り替える場合に、振動印加部２０ｊとして機能している複合機能素子２０のうちで、制御空間１００までの音の伝達関数のゲインが最も低い複合機能素子２０を選択して振動検出部２０ｉに切り替えるようにしているので、よりアクチュエータとしての性能の高い複合機能素子２０はそのまま振動印加部２０ｊとして使用することができ、複合機能素子２０の機能切り替えによる騒音制御効果の悪化を極力抑制して、車室内の制御空間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。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、振動印加部２０ｊとして機能している複合機能素子２０の一部を振動検出部２０ｉに切り替える場合に、制御空間１００における騒音制御効果の悪化が最小となるように、機能を切り替える複合機能素子２０を選択することにより、車室内の制御空間１００における騒音をさらに効果的に低減することが可能となる。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、車室内の乗員の位置を赤外線センサなどで検出してその乗員の位置に制御空間１００を設定し、振動印加部２０ｊとして機能している複合機能素子２０の一部を振動検出部２０ｉに切り替える場合に、制御空間１００における騒音制御効果の悪化が最小となるように、機能を切り替える複合機能素子２０を選択することにより、特に車室内の乗員の位置における騒音を効果的に低減して、乗員の不快感を効率よく低減させることが可能となる。

［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。

本実施形態の車両用騒音制御装置は、基本的な装置構成及び制御内容は上述した第１の実施形態の車両用騒音制御装置と共通であるが、騒音推定部５０の再構成部８０における具体的な処理の内容が、上述した第１の実施形態とは異なるものである。以下、第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略し、本実施形態に特徴的な再構成部８０における具体的な処理についてのみ詳細に説明する。

本実施形態の車両用騒音制御装置において、騒音推定部５０の再構成部８０は、図１１のフローチャートで示す処理を行って、各複合機能素子２０の機能選択状態を決定するとともにフィルタＷ及びフィルタＷ_Ｐｉの再構成を行う。なお、再構成部８０の内部構成は、図８に示した第１の実施形態のものと同様である。

本実施形態の再構成部８０における処理を、図１１のフローチャートに従って説明する。

先ず、ステップＳ４０１では、センサ異常検出部８２ａ，８２ｂにより、加速度検出信号α, α_Ｐｉに基づいて、加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉの異常有無を判定し、異常を検知した場合に次のステップＳ４０２に処理を移行する。一方、加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉの異常を検知しない場合には処理を終了する。

次に、ステップＳ４０２では、制御空間音圧を正常な加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉの加速度検出信号α, α_Ｐｉのみで推定し、騒音制御を行った場合の騒音制御効果を算出する。そして、ステップＳ４０３以降の繰り返し演算の回数を示す変数ｎの値を１に初期設定する。

次に、ステップＳ４０３では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓがｎ番目に低い振動印加部２０ｊを選択する。

次に、ステップＳ４０４では、正常な加速度センサ１０と現在の振動検出部２０ｉによる加速度検出信号α, α_Ｐｉに対して、ステップＳ４０３で選択した振動印加部２０ｊを振動検出部２０ｉに切り替えて検出する加速度検出信号α, α_Ｐｉが独立性を有するか確認し、独立性を有すればステップＳ４０６に処理を移行し、独立性を有しない場合にはステップＳ４０５に処理を移行する。ここで、加速度検出信号α, α_Ｐｉの独立性は、上記式（９）で示した伝達関数Ｈのランクが、加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉに異常が検知される前と、振動印加部２０ｊの機能を振動検出部２０ｉに切り替えた後とで同じであるかどうかを確認し、同じであれば独立であると判断し、切り替えた後でも異常検知前のランクより小さい場合、独立でないと判断すればよい。

ステップＳ４０５では、ｎ＝ｎ＋１に更新し、ステップＳ４０２に戻る。

一方、ステップＳ４０６では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓがｎ番目に低い振動印加部２０ｊの機能を振動検出部２０ｉに切り替えて騒音制御を行った場合の騒音制御効果を算出する。

次に、ステップＳ４０７では、ステップＳ４０２で算出した騒音制御効果と、ステップＳ４０６で算出した騒音制御効果とを比較する。そして、ステップＳ４０６で算出した騒音制御効果の方が大きい場合にはステップＳ４０８に処理を移行し、ステップＳ４０６で算出した騒音制御効果の方が小さい場合にはステップＳ４０９に処理を移行する。

ステップＳ４０８では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓがｎ番目に低い振動印加部２０ｊの機能を振動検出部２０ｉに切り替えるように機能選択状態を変更し、正常な加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉと新たに機能を切り替えた複合機能素子２０とで騒音推定をするように、フィルタＷ及びフィルタＷ_Ｐｉを再構成する。

一方、ステップＳ４０９では、異常な加速度センサ１０又は振動検出部２０ｉを騒音推定に用いないように機能選択状態を変更し、正常な加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉの加速度検出信号α, α_Ｐｉのみを用いて推定するように、フィルタＷ及びフィルタＷ_Ｐｉを再構成する。

以上の図１１に示すフローチャートに従った場合には、振動検出部２０ｉとして使用した場合に独立性を維持できる複合機能素子２０のなかで、制御空間１００までのゲインが最も低い複合機能素子２０の機能選択状態を振動検出部２０ｉに切り替えることになる。ただし、振動検出部２０ｉとして使用した場合に独立性を維持できる複合機能素子２０の全てについて、機能選択状態をそれぞれ切り替えた場合の騒音制御効果を繰り返し算出し、振動検出部２０ｉに機能を切り替えたときに騒音制御効果が最大となった複合機能素子２０の機能選択状態を振動検出部２０ｉに切り替えるようにしてもよい。

なお、センサ異常検出部８２ａ，８２ｂによる加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉのの異常の検出は、上述した第１の実施形態と同様に算出すればよい。また、騒音制御効果についても上述した第１の実施形態と同様に算出すればよい。さらに、フィルタＷ及びフィルタＷ_Ｐｉの再構成も上述した第１の実施形態と同様に行えばよい。

以上のように、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、センサ異常検出部８２ａ，８２ｂにより加速度センサ１０或いは振動検出部２０ｉの異常を検知したときに、加速度検出信号α, α_Ｐｉが異常を検知する前と同じ独立性を有するように、振動印加部２０ｊから振動検出部２０ｉへと機能を切り替える複合機能素子２０を選択するようにしているので、センサ異常時に振動印加部２０ｊから振動検出部２０ｉへと機能が切替わる複合機能素子２０の個数を最小限として、振動印加部２０ｊに余裕を持たせることができ、より適切な騒音制御を行って車室内の制御空間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。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、振動検出部２０ｉとして使用した場合に加速度検出信号α, α_Ｐｉの独立性を維持できる複合機能素子２０のなかで、制御空間１００までのゲインが最も低い複合機能素子２０を振動検出部２０ｉに切り替えるようにしているので、よりアクチュエータとしての性能の高い複合機能素子２０は振動印加部２０ｊとして使用することができ、複合機能素子２０の機能切り替えによる騒音制御効果の悪化を極力抑制して、車室内の制御空間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。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

本実施形態の車両用騒音制御装置は、上述した第２の実施形態と同様、騒音推定部５０の再構成部８０における具体的な処理の内容が異なる第１の実施形態の変形例である。基本的な装置構成や処理内容は上述した第１の実施形態や第２の実施形態と同様であるので、以下では、本実施形態に特徴的な再構成部８０における具体的な処理についてのみ説明する。

本実施形態の車両用騒音制御装置において、騒音推定部５０の再構成部８０は、以下に示す方法に従って、各複合機能素子２０の機能選択状態を決定するとともにフィルタＷ及びフィルタＷ_Ｐｉの再構成を行う。なお、再構成部８０の内部構成は、図８に示した第１の実施形態のものと同様である。

本実施形態の再構成部８０では、予め、加速度センサ１０及び振動検出部２０ｉに起こり得る全ての異常パターンにおいて、正常な複合機能素子２０の機能選択状態の全てについて騒音制御効果を算出し、記憶部８１に結果を保存しておく。

そして、実際にセンサ異常検出部８２ａ，８２ｂにより加速度センサ１０或いは振動検出部２０ｉの異常が検知された場合には、記憶部８１に保存されている騒音制御効果を参照して、実現できる複合機能素子２０の機能選択状態の中で、騒音制御効果が最大となるものを選択し、それに合わせて各複合機能素子２０の機能を選択する。

また、上記以外の方法としては、加速度センサ１０と振動検出部２０ｉの全ての異常パターンにおいて、騒音制御効果が最大となる複合機能素子２０の機能選択状態を予め記憶部８１に記憶させておき、この記憶部８１を用いて、異常状態に応じて機能選択状態を直接導き出すようにしてもよい。

以上のように、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、予め記憶部８１に記憶させておいた情報に基づいて、騒音制御効果が最大となる複合機能素子２０の機能選択状態を求めるようにしているので、複合機能素子２０の機能切り替えを実現するための処理を簡素化して処理負荷を低減することができ、騒音制御を効率よく行うことができる。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した各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。

図１２は、本実施形態の車両用騒音制御装置の概略構成を説明するブロック図である。本実施形態の車両用騒音制御装置では、第１乃至第３の実施形態の車両用騒音制御装置で使用していた複数の加速度センサ１０は設けられておらず、振動印加用の複数のアクチュエータ１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と、複数の複合機能素子２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）とを車両のフロアパネル１１０に配置している。そして、振動検出部２０ｉの振動検出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１１や振動印加部２０ｊ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。なお、本実施形態では、４つのアクチュエータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、４つの複合機能素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとを用いて、車室内の２つの制御空間１００ａ，１００ｂにおけるロードノイズを低減することを前提とするが、アクチュエータ１１と複合機能素子２０と制御空間１００の数は、第１の実施形態と同様に、適宜変更することが可能である。

本実施形態の車両用騒音制御装置は、図１２に示すように、車両のフロアパネル１１０に配置したアクチュエータ１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と複合機能素子２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）のほか、これらアクチュエータ１１及び複合機能素子２０が接続されるコントロールユニット３０を備えている。

コントロールユニット３０は、図１２に示すように、増幅部３１と、制御部（第２の制御手段）３２と、回路切替部（切替手段）３３と、駆動部３４ａ，３４ｂとからなる。駆動部３４ａは、アクチュエータ１１と制御部３２のＤ／Ａ変換部とに接続され、Ｄ／Ａ変換部から出力される電圧に応じた変位もしくは力をアクチュエータ１１に発生させる。回路切替部３３は、制御部３２からの選択状態に応じて、複数の複合機能素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄごとに増幅部３１に接続させるか駆動部３４ｂに接続させるかを選択的に切り替える。ここで、増幅部３１の他方は制御部３２のＡ／Ｄ変換部に接続されており、増幅部３１に接続された複合機能素子２０は、振動検出部２０ｉとして機能することになる。一方、駆動部３４ｂの他方は制御部３２のＤ／Ａ変換部に接続されており、Ｄ／Ａ変換部から出力される電圧に応じた変位もしくは力を複合機能素子２０に発生させるので、駆動部３３に接続された複合機能素子２０は振動印加部２０ｊとして機能することになる。制御部３２は、振動検出電圧に応じて、制御空間１００におけるロードノイズを低減するようにアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊへの制御電圧を演算する。ここで、増幅部３１と駆動部３４は、アクチュエータ１１や複合機能素子２０が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。

コントロールユニット３０の制御部３２は、図１３のブロック図に示すように、Ａ／Ｄ変換部４０と、騒音推定部５０と、算出部６０と、Ｄ／Ａ変換部７０とから構成される。そして、この制御部３２は、例えば、ディジタルコンピュータ上に実装された処理プログラムに従って図１４のフローチャートで示す処理を実行し、アクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊの振動発生量を演算してアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊに対して制御指令を出力する。

すなわち、先ず、ステップＳ５０１では、Ａ／Ｄ変換部４０により、振動検出部２０ｉからの加速度検出電圧をディジタルの加速度検出信号α_Ｐｉに変換する。ただし、振動印加部２０ｊに用いている複合機能素子２０の加速度検出信号α_Ｐｉ成分はゼロである。

次に、ステップＳ５０２では、騒音推定部５０により、加速度検出信号α_Ｐｉと制御指令前回値ｕ，ｕ_Ｐｊとに応じて、各複合機能素子２０ごとの機能選択状態を決め、制御空間１００での騒音推定値を算出する。

次に、ステップＳ５０３では、算出部６０により、機能選択状態と騒音推定値に応じて、制御空間１００の音圧を低減するように、アクチュエータ１１と振動印加部２０ｊとして使用している複合機能素子２０への制御指令値を算出する。ただし、振動検出部２０ｉに用いている複合機能素子２０の制御指令値ｕ_Ｐｊ成分はゼロとする。

次に、ステップＳ５０４では、Ｄ／Ａ変換部７０により、ディジタル信号の制御指令値ｕ，ｕ_Ｐｊを制御電圧に変換し、アクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊに出力する。

算出部６０の内部構成は、図５に示した第１の実施形態のものと同様であり、制御指令値生成フィルタ６２と、制御指令値生成フィルタ更新部６１とからなる。制御指令値生成フィルタ６２は、騒音推定値SPL_estに応じて、騒音を低減するような制御指令値ｕ，ｕ_Ｐｊを演算する。この制御指令値生成フィルタ６２は、いかなるフィードバック制御を用いて設計してもく、例えば第１の実施形態で説明した手順に従って設計すればよい。

制御指令値生成フィルタ更新部６１では、後述する再構成部による複合機能素子２０の機能選択状態に応じて、選択状態が変わった場合に、伝達関数Ｇ_Ｐｊ ^ｓ(s)を新しい振動印加部２０ｊとアクチュエータ１１のものに更新する。そして、上記の手順に従ってコントローラＣ(s)を再設計して、制御指令値生成フィルタ６２を更新する。

図１５は、制御部３２における騒音推定部５０の内部構成を示すブロック図である。騒音推定部５０は、図１５に示すように、制御指令値前回値ｕから制御空間音圧への伝達特性（Ｇ_Ｐ ^ｓ）５７と、制御指令値前回値ｕ_Ｐｊから制御空間音圧への伝達特性（Ｇ_Ｐｊ ^ｓ）５５と、制御指令前回値ｕから全ての複合機能素子２０における検出加速度への伝達特性（Ｇ_Ｐ ^αｉ）５６と、制御指令前回値ｕ_Ｐｊから全ての複合機能素子２０における検出加速度への伝達特性（Ｇ_Ｐｊ ^αｉ）５３と、複合機能素子２０検出加速度から制御空間音圧を推定するフィルタ（Ｗ_Ｐｉ）５２と、再構成部８０と、減算部５８ａ及び加算部５８ｃとからなる。

騒音推定部５０における処理を図１６に示すフローチャートに従って説明する。

先ず、ステップＳ６０１では、アクチュエータ１１と振動印加部２０ｊが発生する振動成分を伝達特性Ｇ_Ｐ ^αｉ，Ｇ_Ｐｊ ^αｉを用いて算出する。

次に、ステップＳ６０２では、加速度検出信号α_Ｐｉから、ステップＳ６０１で算出したアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊが発生する振動成分を、減算部５８ａで減算する。

次に、ステップＳ６０３では、再構成部８０において、制御指令前回値ｕ，ｕ_Ｐｊと加速度検出信号α_Ｐｉに基づいて各複合機能素子２０の機能選択状態を決定し、複合機能素子２０の機能選択状態を変更した場合には、フィルタＷ_Ｐｉも後述するフローチャートに従い同時に再構成する。再構成部８０については、後で詳しく説明する。

次に、ステップＳ６０４では、ステップＳ６０２で算出したアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊの発生する振動成分を減算した加速度検出信号に、フィルタＷ_Ｐｉを乗算し、加速度検出信号に基づく制御空間音圧の推定値を算出する。

次に、ステップＳ６０５では、アクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊが発生する制御空間音圧の推定値を、伝達特性Ｇ_Ｐ ^αｉ，Ｇ_Ｐｊ ^αｉを用いて算出する。

次に、ステップＳ６０６では、ステップＳ６０４で算出した加速度検出信号に基づく制御空間音圧の推定値と、ステップＳ６０５で算出したアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊが発生する制御空間音圧の推定値とを加算部５８ｃで加算し、制御空間音圧の推定値SPL_estを算出する。

ここで、ステップＳ６０２において、加速度検出信号α_ＰｉからステップＳ６０１で算出したアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊの発生する振動成分を減算するのは、以下の理由によるためである。本実施形態では、上述したように第１の実施形態で説明した構成方法に従ってフィルタＷ_Ｐｉを構成している。しかし、この構成方法は、振動検出部２０ｉが受けるアクチュエータ１１や振動印加部２０ｊの発生する振動の影響は考慮していない。そのため、フィルタＷ_Ｐｉを乗算する前に、加速度検出信号α_Ｐｉからアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊの発生する振動成分を減算しておく必要がある。また、ステップＳ６０５で、アクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊが発生する制御空間音圧を加算しているのも、同様にフィルタＷ_Ｐｉを構成する際に、アクチュエータ１１や振動印加部２０ｊの発生する制御空間音圧を考慮していないためである。

再構成部８０は、図１７のブロック図に示すように、アクチュエータ異常検出部（第２の異常検出手段）８３と、記憶部８１と、機能選択状態決定部８４と、フィルタ更新部８５とからなる。再構成部８０では、制御指令前回値ｕ，ｕ_Ｐｊと加速度検出信号α_Ｐｉに基づいて、アクチュエータ異常検出部８３によりアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊの異常を検知し、その状況に応じて、機能選択状態決定部８４により各複合機能素子２０の機能選択状態を決定する。さらに、１つ以上の複合機能素子２０の機能選択状態が変化した場合には、フィルタ更新部８５によりフィルタＷ_Ｐｉを再構成する。

再構成部８０における処理を図１８のフローチャートに従って説明する。

先ず、ステップＳ７０１では、アクチュエータ異常検出部８３で制御指令前回値ｕ，ｕ_Ｐｊと加速度検出信号α_Ｐｉに基づいて、アクチュエータ１１及び振動検出部２０ｊの異常有無を判定し、異常を検知した場合に次のステップＳ７０２に処理を移行する。一方、アクチュエータ１１及び振動検出部２０ｊの異常を検知しない場合には処理を終了する。ここで、アクチュエータ異常検出部８３での異常検出は、例えば次のように行えばよい。すなわち、アクチュエータ１１又は振動印加部２０ｊにより特徴的な振動を印加しても、全ての振動検出部２０ｉでその振動を検知できない場合に、そのアクチュエータ１１又は振動印加部２０ｊが異常である判断する。

次に、ステップＳ７０２では、異常を検知したアクチュエータ１１又は振動印加部２０ｊを用いずに、正常なアクチュエータ１１と振動印加部２０ｊのみを用いて騒音制御を行った場合の騒音制御効果を算出する。

次に、ステップＳ７０３では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓが最も高い振動検出部２０ｉの機能を振動印加部２０ｊに切り替えて制御系を再構成して騒音制御を行った場合の騒音制御効果を算出する。

次に、ステップＳ７０４では、ステップＳ７０２で算出した騒音制御効果と、ステップＳ７０３で算出した騒音制御効果とを比較する。そして、ステップＳ７０３で算出した騒音制御効果の方が大きい場合にはステップＳ７０５に処理を移行し、ステップＳ７０３で算出した騒音制御効果の方が小さい場合には処理を終了する。

ステップＳ７０５では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓが最も高い振動検出部２０ｉの機能を振動印加部２０ｊに切り替えるように機能選択状態を変更し、残った振動検出部２０ｉで騒音推定をするように、フィルタＷ_Ｐｉを再構成する。

なお、ステップＳ７０２とステップＳ７０３とで求める騒音制御効果は、例えば第１の実施形態で説明した方法で算出すればよい。

ここで、再構成部８０で複合機能素子２０の機能を選択する際、制御空間１００は自由に設定することができるので、機能選択状態決定部８４は、各複合機能素子２０のうちの一部を振動検出部２０ｉから振動印加部２０ｊに切り替えた場合に、設定した制御空間１００での騒音制御効果の悪化が最小となるように、各複合機能素子２０の機能を選択することが望ましい。例えば、赤外線センサなどの乗員位置検出手段を用いて車室内の乗員位置を検出し、その位置を制御空間１００として設定した場合には、各複合機能素子２０のうちの一部を振動検出部２０ｉから振動印加部２０ｊに切り替えた場合に、乗員位置での騒音制御効果の悪化が最小となるように、機能選択状態決定部８４が各複合機能素子２０の機能を選択する。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の車両用騒音制御装置は、振動検出機能と振動印加機能とを併せ持つ複数の複合機能素子２０を備え、コントロールユニット３０の制御部３２からの機能選択状態に応じて、回路切替部３３が各複合機能素子２０を振動検出部２０ｉとして用いるか、振動印加部２０ｊとして用いるかを選択的に切り替えられるようにしている。したがって、この車両用騒音制御装置によれば、アクチュエータ１１や振動印加部２０ｊとして機能している複合機能素子２０に異常が生じてアクチュエータの数が不足した場合に、振動検出部２０ｉとして機能している複合機能素子２０のうちの一部を振動印加部２０ｊに切り替えることでアクチュエータ不足を補完することが可能となり、アクチュエータ不足による騒音制御効果の悪化を極力抑制して、車室内の制御空間１００における騒音を効果的に低減することができる。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、アクチュエータ異常検出部８３によりアクチュエータ１１或いは振動印加部２０ｊの異常を検知したときに、振動検出部２０ｉとして機能している複合機能素子２０の一部を振動印加部２０ｊに切り替えるようにしているので、騒音推定精度の悪化を有効に抑制して適切な騒音制御を行うことができ、車室内の制御空間１００における騒音を極めて効果的に低減することができる。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、アクチュエータ異常検出部８３によりアクチュエータ１１或いは振動印加部２０ｊの異常を検知したときに、振動検出部２０ｉとして機能している複合機能素子２０の一部を振動印加部２０ｊに切り替えた場合に、切り替えない場合と比べて騒音制御効果が向上するかどうかを判断し、騒音制御効果が向上すると判断した場合に、振動検出部２０ｉとして機能している複合機能素子２０の一部を振動印加部２０ｊに切り替えるようにしているので、複合機能素子２０の機能の切り替えにより騒音制御効果が却って悪化する不都合を未然に防止して、車室内の制御空間１００における騒音を効果的に低減することができる。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、振動検出部２０ｉとして機能している複合機能素子２０の一部を振動印加部２０ｊに切り替える場合に、振動検出部２０ｉとして機能している複合機能素子２０のうちで、制御空間１００までの音の伝達関数のゲインが最も高い複合機能素子２０を選択して振動印加部２０ｊとして機能させるようにしているので、よりアクチュエータとしての性能の高い複合機能素子２０を振動印加部２０ｊとして使用することができ、車室内の制御空間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。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、振動検出部２０ｉとして動作している複合機能素子２０の一部を振動印加部２０ｊに切り替える場合に、制御空間１００における騒音制御効果の悪化が最小となるように、機能を切り替える複合機能素子２０を選択することにより、車室内の制御空間１００における騒音をさらに効果的に低減することが可能となる。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、車室内の乗員の位置を赤外線センサなどで検出してその乗員の位置に制御空間１００を設定し、振動検出部２０ｉとして機能している複合機能素子２０の一部を振動印加部２０ｊに切り替える場合に、制御空間１００における騒音制御効果の悪化が最小となるように、機能を切り替える複合機能素子２０を選択することにより、特に車室内の乗員の位置における騒音を効果的に低減して、乗員の不快感を効率よく低減させることが可能となる。

［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。

本実施形態の車両用騒音制御装置は、基本的な装置構成及び制御内容は上述した第４の実施形態の車両用騒音制御装置と共通であるが、騒音推定部５０の再構成部８０における具体的な処理の内容が、上述した第４の実施形態とは異なるものである。以下、第４の実施形態と同様の部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略し、本実施形態に特徴的な再構成部８０における具体的な処理についてのみ詳細に説明する。

本実施形態の車両用騒音制御装置において、騒音推定部５０の再構成部８０は、図１９のフローチャートで示す処理を行って、各複合機能素子２０の機能選択状態を決定するとともにフィルタＷ_Ｐｉの再構成を行う。なお、再構成部８０の内部構成は、図１７に示した第４の実施形態のものと同様である。

本実施形態の再構成部８０における処理を、図１９のフローチャートに従って説明する。

先ず、ステップＳ８０１では、アクチュエータ異常検出部８３により、制御指令前回値ｕ，ｕ_Ｐｊと加速度検出信号α_Ｐｉに基づいて、アクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊの異常有無を判定し、異常を検知した場合に次のステップＳ８０２に処理を移行する。一方、アクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊの異常を検知しない場合には処理を終了する。

次に、ステップＳ８０２では、正常なアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊのみを制御振動の印加に用いて騒音制御を行った場合の騒音制御効果を算出する。そして、ステップＳ８０３以降の繰り返し演算の回数を示す変数ｎの値を１に初期設定する。

次に、ステップＳ８０３では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓがｎ番目に高い振動検出部２０ｉを選択する。

次に、ステップＳ８０４では、ステップＳ８０３で選択した振動検出部２０ｉを振動印加部２０ｊに切り替えたときに、加速度検出信号α_Ｐｉが独立性を保てるかどうかを確認し、独立性を保てればステップＳ８０６に処理を移行し、独立性を保てない場合にはステップＳ８０５に処理を移行する。

ステップＳ８０５では、ｎ＝ｎ＋１に更新し、ステップＳ８０２に戻る。

一方、ステップＳ８０６では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓがｎ番目に高い振動検出部２０ｉの機能を振動印加部２０ｊに切り替えて騒音制御を行った場合の騒音制御効果を算出する。

次に、ステップＳ８０７では、ステップＳ８０２で算出した騒音制御効果と、ステップＳ８０６で算出した騒音制御効果とを比較する。そして、ステップＳ８０６で算出した騒音制御効果の方が大きい場合にはステップＳ８０８に処理を移行し、ステップＳ８０６で算出した騒音制御効果の方が小さい場合には処理を終了する。

ステップＳ８０８では、制御空間音圧までのゲインＧ_Ｐｊ ^Ｓがｎ番目に高い振動検出部２０ｉの機能を振動印加部２０ｊに切り替えるように機能選択状態を変更し、残った振動検出部２０ｉで騒音推定をするように、フィルタＷ_Ｐｉを再構成する。

以上の図１９に示すフローチャートに従った場合には、振動検出部２０ｉとして使用している複合機能素子２０のうち、振動印加部２０ｊに機能を切り替えても加速度検出信号α_Ｐｉが独立性を維持できる複合機能素子２０のなかで、制御空間１００までのゲインが最も高い複合機能素子２０の機能選択状態を振動印加部２０ｊに切り替えることになる。ただし、振動印加部２０ｊに機能を切り替えても加速度検出信号α_Ｐｉの独立性を維持できる複合機能素子２０の全てについて、機能選択状態をそれぞれ切り替えた場合の騒音制御効果を繰り返し算出し、振動印加部２０ｊに機能を切り替えたときに騒音制御効果が最大となった複合機能素子２０の機能選択状態を振動印加部２０ｊに切り替えるようにしてもよい。

なお、アクチュエータ異常検出部８３によるアクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊの異常の検出は、上述した第４の実施形態と同様に算出すればよい。また、騒音制御効果の算出や、フィルタＷ_Ｐｉの再構成については、上述した第１の実施形態と同様に行えばよい。

以上のように、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、アクチュエータ異常検出部８３によりアクチュエータ１１或いは振動印加部２０ｊの異常を検知したときに、加速度検出信号α_Ｐｉが異常を検知する前と同じ独立性を有するように、振動検出部２０ｉから振動印加部２０ｊへと機能を切り替える複合機能素子２０を選択するようにしているので、アクチュエータ異常時に振動検出部２０ｉから振動印加部２０ｊへと機能が切替わる複合機能素子２０の個数を最小限として、振動検出部２０ｉに余裕を持たせることができ、より適切な騒音制御を行って車室内の制御空間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。

また、本実施形態の車両用騒音制御装置によれば、振動印加部２０ｊとして使用した場合に加速度検出信号α_Ｐｉの独立性を維持できる複合機能素子２０のなかで、制御空間１００までのゲインが最も低い複合機能素子２０を振動印加部２０ｊに切り替えるようにしているので、よりアクチュエータとしての性能の高い複合機能素子２０を振動印加部２０ｊとして使用することができ、車室内の制御空間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。

［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。

本実施形態の車両用騒音制御装置は、上述した第５の実施形態と同様、騒音推定部５０の再構成部８０における具体的な処理の内容が異なる第４の実施形態の変形例である。基本的な装置構成や処理内容は上述した第４の実施形態や第５の実施形態と同様であるので、以下では、本実施形態に特徴的な再構成部８０における具体的な処理についてのみ説明する。

本実施形態の車両用騒音制御装置において、騒音推定部５０の再構成部８０は、以下に示す方法に従って、各複合機能素子２０の機能選択状態を決定するとともにフィルタＷ_Ｐｉの再構成を行う。なお、再構成部８０の内部構成は、図１７に示した第４の実施形態のものと同様である。

本実施形態の再構成部８０では、予め、アクチュエータ１１及び振動印加部２０ｊに起こり得る全ての異常パターンにおいて、正常な複合機能素子２０の機能選択状態の全てについて騒音制御効果を算出し、記憶部８１に結果を保存しておく。

そして、実際にアクチュエータ異常検出部８３によりアクチュエータ１１或いは振動印加部２０ｊの異常が検知された場合には、記憶部８１に保存されている騒音制御効果を参照して、実現できる複合機能素子２０の機能選択状態の中で、騒音制御効果が最大となるものを選択し、それに合わせて各複合機能素子２０の機能を選択する。

また、上記以外の方法としては、アクチュエータ１１と振動印加部２０ｊの全ての異常パターンにおいて、騒音制御効果が最大となる複合機能素子２０の機能選択状態を予め記憶部８１に記憶させておき、この記憶部８１を用いて、異常状態に応じて機能選択状態を直接導き出すようにしてもよい。

以上、本発明を適用した車両用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。

例えば、以上の各実施形態では、振動検出機能と振動印加機能とを併せ持つ複合機能素子２０としてピエゾ素子を用いることを説明したが、複合機能素子２０としては、振動検出機能と振動印加機能とを併せ持つものであれば何れのものでも使用可能であり、例えば、超磁歪素子やボイスコイルなども複合機能素子２０として有効に利用可能である。

また、第１乃至第３の実施形態では、車両のフロアパネル１１０の振動を検出するセンサとして加速度センサ１０を備える例を説明し、また、第４乃至第６の実施形態では、車両のフロアパネル１１０に振動を印加するアクチュエータとしてアクチュエータ１１を備える例を説明したが、加速度センサ１０やアクチュエータ１１は必ずしも必要ではなく、フロアパネル１１０の振動検出とフロアパネル１１０への振動印加との双方を複合機能素子２０のみで行う構成とすることも可能である。この場合には、コントロールユニット３０の制御部３２が、振動検出部２０ｉとして機能する複合機能素子２０の検出信号に基づいて、振動印加部２０ｊとして機能する複合機能素子２０の振動発生量を演算するようにすればよい（第３の制御手段）。

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。第１の実施形態の車両用騒音制御装置の概略構成を説明するブロック図である。コントロールユニットの制御部の内部構成を示すブロック図である。制御部による処理の流れを示すフローチャートである。制御部における算出部の内部構成を示すブロック図である。制御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。騒音推定部による処理の流れを示すフローチャートである。騒音推定部における再構成部の内部構成を示すブロック図である。再構成部による処理の流れを示すフローチャートである。騒音制御効果をオンラインシミュレーションで演算するためのシミュレーションモデルを示す図である。第２の実施形態を説明する図であり、再構成部による処理の流れを示すフローチャートである。第４の実施形態の車両用騒音制御装置の概略構成を説明するブロック図である。コントロールユニットの制御部の内部構成を示すブロック図である。制御部による処理の流れを示すフローチャートである。制御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。騒音推定部による処理の流れを示すフローチャートである。騒音推定部における再構成部の内部構成を示すブロック図である。再構成部による処理の流れを示すフローチャートである。第５の実施形態を説明する図であり、再構成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

１０（１０ａ〜１０ｄ）加速度センサ
１１（１１ａ〜１１ｄ）アクチュエータ
２０（２０ａ〜２０ｄ）複合機能素子
２０ｉ振動検出部
２０ｊ振動印加部
３０コントロールユニット
３２制御部
３３回路切替部
５０騒音推定部
６０算出部
８０再構成部
８２ａ，８２ｂセンサ異常検出部
８３アクチュエータ異常検出部
８４機能選択状態決定部
８５フィルタ更新部
１００（１００ａ，１００ｂ）制御空間

Claims

車体の振動を検出すると共に当該車体の振動の検出結果に応じて前記車体に振動を印加することにより、車室内の騒音を低減させる車両用騒音制御装置において、
前記車体の振動を検出する機能と前記車体に振動を印加する機能とを併せ持つ複数の複合機能素子と、
前記複合機能素子を、前記車体の振動を検出する振動検出手段として動作させるか、前記車体に振動を印加する振動印加手段として動作させるかを選択的に切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする車両用騒音制御装置。
前記車体の振動を検出する機能のみを持つセンサ素子と、
前記センサ素子の検出信号及び／又は前記振動検出手段として動作する複合機能素子の検出信号に基づいて、前記振動印加手段として動作する複合機能素子の振動発生量を演算する第１の制御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用騒音制御装置。
前記センサ素子の異常及び前記振動検出手段として動作する複合機能素子の異常を検出する第１の異常検出手段をさらに備え、
前記切替手段は、前記第１の異常検出手段により異常が検出されたときに、前記振動印加手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動検出手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項２に記載の車両用騒音制御装置。
前記切替手段は、前記第１の異常検出手段により異常が検出されたときに、前記振動印加手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動検出手段として動作させるように切り替えることで切り替えない場合に比べて騒音制御効果が向上するか否かを判断し、騒音制御効果が向上すると判断した場合に、前記振動印加手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動検出手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項３に記載の車両用騒音制御装置。
前記切替手段は、前記振動印加手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動検出手段として動作させるように切り替える場合に、前記振動印加手段として動作している複合機能素子のうちで前記振動検出手段として動作させるように切り替えた場合の騒音制御効果の悪化が最小となる複合機能素子を選択し、当該複合機能素子を前記振動検出手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項４に記載の車両用騒音制御装置。
車室内における乗員の位置を検出する乗員位置検出手段をさらに備え、
前記切替手段は、前記振動印加手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動検出手段として動作させるように切り替える場合に、前記振動印加手段として動作している複合機能素子のうちで前記振動検出手段として動作させるように切り替えた場合の前記車室内における乗員の位置での騒音制御効果の悪化が最小となる複合機能素子を選択し、当該複合機能素子を前記振動検出手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項４に記載の車両用騒音制御装置。
前記切替手段は、前記第１の異常検出手段により異常が検出されたときに、振動検出信号が異常検出前と同じ独立性を有するように、前記振動印加手段として動作している複合機能素子のうちで前記振動検出手段として動作させるように切り替える複合機能素子を選択することを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の車両用騒音制御装置。
前記切替手段は、前記第１の異常検出手段により異常が検出されたときに、前記振動印加手段として動作している複合機能素子のうちで騒音制御の対象となる制御空間までの音の伝達関数のゲインが低い複合機能素子を選択し、当該複合機能素子を前記振動検出手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項に記載の車両用騒音制御装置。
前記車体に振動を印加する機能のみを持つアクチュエータ素子と、
前記振動検出手段として動作する複合機能素子の検出信号に基づいて、前記アクチュエータ素子及び／又は前記振動印加手段として動作する複合機能素子の振動発生量を演算する第２の制御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用騒音制御装置。
前記アクチュエータ素子の異常及び前記振動印加手段として動作する複合機能素子の異常を検出する第２の異常検出手段をさらに備え、
前記切替手段は、前記第２の異常検出手段により異常が検出されたときに、前記振動検出手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動印加手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項９に記載の車両用騒音制御装置。
前記切替手段は、前記第２の異常検出手段により異常が検出されたときに、前記振動検出手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動印加手段として動作させるように切り替えることで切り替えない場合に比べて騒音制御効果が向上するか否かを判断し、騒音制御効果が向上すると判断した場合に、前記振動検出手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動印加手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項１０に記載の車両用騒音制御装置。
前記切替手段は、前記振動検出手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動印加手段として動作させるように切り替える場合に、前記振動検出手段として動作している複合機能素子のうちで前記振動印加手段として動作させるように切り替えた場合の騒音制御効果の悪化が最小となる複合機能素子を選択し、当該複合機能素子を前記振動印加手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項１１に記載の車両用騒音制御装置。
車室内における乗員の位置を検出する乗員位置検出手段をさらに備え、
前記切替手段は、前記振動検出手段として動作している複合機能素子のうちの少なくとも１つを前記振動印加手段として動作させるように切り替える場合に、前記振動検出手段として動作している複合機能素子のうちで前記振動印加手段として動作させるように切り替えた場合の前記車室内における乗員の位置での騒音制御効果の悪化が最小となる複合機能素子を選択し、当該複合機能素子を前記振動印加手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項１１に記載の車両用騒音制御装置。
前記切替手段は、前記第２の異常検出手段により異常が検出されたときに、振動検出信号が異常検出前と同じ独立性を有するように、前記振動検出手段として動作している複合機能素子のうちで前記振動印加手段として動作させるように切り替える複合機能素子を選択することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の車両用騒音制御装置。
前記切替手段は、前記第２の異常検出手段により異常が検出されたときに、前記振動検出手段として動作している複合機能素子のうちで騒音制御の対象となる制御空間までの音の伝達関数のゲインが高い複合機能素子を選択し、当該複合機能素子を前記振動印加手段として動作させるように切り替えることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の車両用騒音制御装置。
前記振動検出手段として動作する複合機能素子の検出信号に基づいて、前記振動印加手段として動作する複合機能素子の振動発生量を演算する第３の制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用騒音制御装置。