JP2010070023A - 能動型騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動騒音の消音効果を向上することができる能動型騒音制御装置を提供する。
【解決手段】加速度センサユニット１６で検出した振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに対し、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚによる重み付け処理を行う。重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚには、仮想的に設定される基準ベクトルαのＸ軸成分αｘ、Ｙ軸成分αｙ、Ｙ軸成分αｚを用いる。基準ベクトルαは、車両１０の前後加速度Ａｖに応じて決定される角度θ、γにより特定する。前後加速度Ａｖに応じて、基準ベクトルαの向き（角度θ、γ）を変化させることにより、ロードノイズＮＺｒに対する寄与度の高い方向の振動を効率的に抽出し、相殺音ＣＳを生成するための合成制御信号Ｓｃｃに反映させることが可能となる。その結果、ＡＮＣ装置１２の消音効果を向上させることが可能となる。
【選択図】図３

Description

この発明は、ロードノイズ等の振動騒音に対する相殺音を発生させて前記振動騒音を低減する能動型騒音制御装置に関する。

車室内の振動騒音に関連して音響を制御する装置として、能動型騒音制御装置（Active Noise Control Apparatus）（以下「ＡＮＣ装置」と称する。）が知られている。ＡＮＣ装置では、振動騒音に対する逆位相の相殺音を車室内のスピーカから出力することにより、前記振動騒音を低減する。また、振動騒音と相殺音の誤差は、乗員の耳位置近傍に配置されたマイクロフォンにより残留騒音として検出され、その後の相殺音の決定に用いられる。ＡＮＣ装置には、例えば、車両に搭載されたエンジンの作動（振動）等に応じて車室内に生ずる振動騒音（エンジンノイズ）を低減するものや、車両の走行中に車輪と路面とが接触することに伴って車室内に生ずる振動騒音（ロードノイズ）を低減するものがある。ロードノイズの発生メカニズムは非常に複雑であるが、例えば、図１４のような経路でロードノイズが乗員の耳位置に届く。

ロードノイズを低減するＡＮＣ装置には、３方向の振動加速度を検出するために３つの加速度センサ又は３次元加速度センサをナックルに設け、その検出値に応じて相殺音を出力するものがある（特許文献１）。特許文献１に記載のＡＮＣ装置では、検出された３方向の振動加速度を、車両の加減速度に応じて重み付けする（特許文献１の要約参照）。

特開平０７−０２８４７４号公報

特許文献１に記載のＡＮＣ装置では、その図２や図３に記載されたような重み付けがなされるものの、消音効果の点では未だ改善の余地がある。例えば、特許文献１では、各振動加速度を別々に重み付けして合成するため、各振動加速度が逆符号であった場合に、各振動加速度が互いに相殺してしまうことも想定される。すなわち、特許文献１の図４において、各加速度センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃの出力がそれぞれｓｉｎｗｔ、−ｓｉｎｗｔ、−ｓｉｎｗｔであり、各可変ゲインアンプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃの増幅率がそれぞれ２倍、１倍、１倍である場合、加算器５１の出力は、０（＝ｓｉｎｗｔ×２＋−ｓｉｎｗｔ×１＋−ｓｉｎｗｔ×１）となる。

この発明は、このような問題を考慮してなされたものであり、振動騒音の消音効果を向上することができる能動型騒音制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る能動型騒音制御装置は、振動騒音源が発生する振動の加速度を複数の方向で検出する振動加速度検出部と、前記振動加速度検出部で検出された複数の方向の振動の加速度それぞれに重み付け処理を行う重み付け処理部と、前記重み付け処理部で用いる複数の重み付け係数を、前記複数の方向の振動の加速度それぞれに対応付けて決定する重み付け係数決定部と、前記重み付け処理後の前記振動の加速度を合成し、合成した加速度に対応する基準信号を生成する基準信号生成部と、前記振動騒音源が発生する振動騒音を相殺するための相殺音を示す制御信号を、前記基準信号に基づいて生成する制御信号生成部と、前記制御信号に基づいて前記相殺音を出力する相殺音出力部と、前記振動騒音と前記相殺音との誤差を示す残留騒音を検出し、前記残留騒音に対応する誤差信号を出力する誤差検出部とを備えるものであって、前記制御信号生成部は、前記基準信号に基づいて前記制御信号を出力する適応フィルタと、前記相殺音出力部から前記誤差検出部までの伝達特性に基づいて前記基準信号を補正して参照信号を生成する参照信号生成部と、前記参照信号と前記誤差信号とに基づいて、前記誤差信号が最小となるように前記適応フィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部とを備え、前記複数の重み付け係数は、前記複数の方向の振動の加速度それぞれを互いに異なる座標軸方向に対応付けるための座標変換係数であり、前記重み付け係数決定部は、前記振動騒音の発生に関連する車両の走行状態に基づいて前記重み付け係数を設定することを特徴とする。

この発明によれば、複数の方向の振動の加速度に用いる複数の重み付け係数は、複数の方向の振動の加速度それぞれを互いに異なる座標軸方向に対応付けるための座標変換係数である。また、振動騒音の発生に関連する車両の走行状態に基づいて前記重み付け係数を決定する。これにより、各加速度は、互いに異なる座標軸方向に対して重み付けされることとなると共に、複数の重み付け係数は、前記車両の走行状態に応じて設定される。従って、前記車両の走行状態に対応して、振動騒音に対する寄与度の高い方向の振動を予め設定しておき、当該振動に対応する座標軸方向の重み付けを前記車両の走行状態に応じて変化させることにより、振動騒音に対する寄与度の高い方向の振動を効率的に抽出し、基準信号及び制御信号に反映させることが可能となる。その結果、能動型騒音制御装置の消音効果を向上させることが可能となる。

前記車両の走行状態は、前記車両の前後方向の加速度、ステアリング舵角、サスペンションのゴムブッシュの振動周波数若しくは振幅、エンジントルク、前記車両の周囲温度及び前記サスペンションのダンパの減衰特性の少なくとも１つとすることができる。

前記振動騒音がロードノイズであり、前記車両の走行状態が前記車両の前後方向の加速度である場合、前記振動加速度検出部は、前記サスペンションの前後方向、左右方向及び上下方向の振動の加速度を検出し、前記重み付け係数決定部は、前記車両の前後方向の加速度の絶対値が増加するに連れて、前記サスペンションの左右方向及び上下方向よりも前後方向の寄与度を上げるように前記複数の重み付け係数を設定することもできる。

車両の前後方向の加速度の絶対値が大きくなると（すなわち、車両が前後方向に急加速又は急減速すると）、サスペンションの振動は、前後方向に大きくなることが予測される。そこで、この発明では、車両の前後方向の加速度の絶対値が増加するに連れて、サスペンションの左右方向及び上下方向よりも前後方向の寄与度を上げるように重み付け係数を設定する。これにより、サスペンションの前後方向の振動を迅速に低減することが可能となる。特に、サスペンションのゴムブッシュに車両の前後方向に伸びる隙間が形成されている場合、車両の前後方向の加速度が増加し、ゴムブッシュが変形することにより、当該隙間がなくなると、車室内の振動騒音が急激に上昇する。当該隙間がなくなるかどうかは、車両の前後方向の加速度により予測可能である。このため、当該隙間がなくなる前後方向の加速度を実測値、シミュレーション値又は理論値により設定し、当該前後方向の加速度を超えるときに、サスペンションの前後方向の寄与度を上げることで、車室内の振動騒音を抑制し易くなる。

前記重み付け係数決定部は、前記複数の方向の振動の加速度それぞれを重み付けするために仮想的に設定された基準ベクトルを規定する角度を、前記車両の走行状態に基づいて決定し、前記角度により特定される前記基準ベクトルの各軸方向成分を、前記複数の重み付け係数としてもよい。これにより、１つの基準ベクトルを設定することで、複数の重み付け係数を決定することが可能となり、演算量を少なくすることが可能となる。

この発明によれば、複数の方向の振動の加速度に用いる複数の重み付け係数は、複数の方向の振動の加速度それぞれを互いに異なる座標軸方向に対応付けるための座標変換係数である。また、振動騒音の発生に関連する車両の走行状態に基づいて前記重み付け係数を決定する。これにより、各加速度は、互いに異なる座標軸方向に対して重み付けされることとなると共に、複数の重み付け係数は、前記車両の走行状態に応じて設定される。従って、前記車両の走行状態に対応して、振動騒音に対する寄与度の高い方向の振動を予め設定しておき、当該振動に対応する座標軸方向の重み付けを前記車両の走行状態に応じて変化させることにより、振動騒音に対する寄与度の高い方向の振動を効率的に抽出し、基準信号及び制御信号に反映させることが可能となる。その結果、能動型騒音制御装置の消音効果を向上させることが可能となる。

［Ａ．一実施形態］
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

１．全体及び各部の構成
（１）全体構成
図１は、この発明の一実施形態に係る能動型騒音制御装置１２（以下「ＡＮＣ装置１２」と称する。）を搭載した車両１０の概略的な構成を示す図である。車両１０は、ガソリン車や電気自動車等、燃料電池車等の車両とすることができる。

ＡＮＣ装置１２は、サスペンション１４に設けられた加速度センサユニット１６と、加速度センサ１８と、スピーカ２０と、マイクロフォン２２とに接続されている。また、ＡＮＣ装置１２とスピーカ２０との間には増幅器２４が設けられている。ＡＮＣ装置１２は、加速度センサユニット１６が検出した直交３軸の振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ［ｍｍ／ｓ／ｓ］と、加速度センサ１８が検出した車両１０の前後加速度Ａｖ［ｍ／ｓ／ｓ］と、マイクロフォン２２が出力した誤差信号ｅとに基づいて合成制御信号Ｓｃｃを生成する。合成制御信号Ｓｃｃは、増幅器２４で増幅された後、スピーカ２０に出力される。スピーカ２０は、合成制御信号Ｓｃｃに対応する相殺音ＣＳを出力する。これにより、車両１０の走行中に車輪２６と路面Ｒとが接触することに伴って車両１０の車室内に発生したロードノイズＮＺｒを相殺音ＣＳが打ち消し、消音効果を得ることができる。

なお、図１では図示していないが、加速度センサユニット１６は４つ設けられており（図３参照）、各加速度センサユニット１６は、４つの車輪２６（左前輪、右前輪、左後輪、右後輪）に対応して設けられている。また、図１及び図３では、スピーカ２０及びマイクロフォン２２をそれぞれ１つずつしか示していないが、発明の理解の容易化のためであり、ＡＮＣ装置１２の用途に応じて複数のスピーカ２０及びマイクロフォン２２を用いることもできる。その場合、その他の構成要素の数も適宜変更される。

（２）サスペンション１４及び加速度センサユニット１６
図２に示すように、各加速度センサユニット１６は、サスペンション１４の中でも、車輪２６のホイール３２に連結されたナックル３０に設けられている。サスペンション１４は、ナックル３０に加え、連結部材３８ａ、３８ｂを介してナックル３０及びボディ３６に連結されたアッパーアーム３４と、連結部材４４ａ、４４ｂを介してナックル３０及びサブフレーム４２に連結されたロアアーム４０と、ダンパスプリング４８を介してボディ３６に連結され、連結部材５０を介してロアアーム４０に連結されたダンパ４６とを有する。ボディ３６とサブフレーム４２は連結部材５２を介して連結されている。

図３に示すように、各加速度センサユニット１６は、ナックル３０の振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚそれぞれを検出するための３つの加速度センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを備える。加速度センサ６０ａに検出される振動加速度Ａｘは、車両１０の前後方向（図１中、Ｘ方向）におけるナックル３０の振動加速度［ｍｍ／ｓ／ｓ］を示す。加速度センサ６０ｂに検出される振動加速度Ａｙは、車両１０の左右方向（図２のＹ方向）におけるナックル３０の振動加速度［ｍｍ／ｓ／ｓ］を示す。加速度センサ６０ｃに検出される振動加速度Ａｚは、車両１０の上下方向（図１中、Ｚ方向）におけるナックル３０の振動加速度［ｍｍ／ｓ／ｓ］を示す。

各加速度センサユニット１６は、各ナックル３０で検出した振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ（これらの示す信号）をＡＮＣ装置１２に送信する。

（３）加速度センサ１８
加速度センサ１８は、車両１０の前後方向（図１中、Ｘ方向）の加速度（前後加速度Ａｖ）［ｍ／ｓ／ｓ］を検出し、ＡＮＣ装置１２に通知する。加速度センサ１８は、例えば、車両１０のインストルメントパネル内、又はいずれかの座席の下側に設けられる。

（４）ＡＮＣ装置１２
（ａ）全体構成
ＡＮＣ装置１２は、スピーカ２０からの相殺音ＣＳの出力を制御するものであり、マイクロコンピュータ６２、メモリ６４並びに図示しない入力回路及び出力回路等を備える。マイクロコンピュータ６２は、相殺音ＣＳを決定する機能（相殺音決定機能）等の機能をソフトウェア処理により実行可能である。

図３は、マイクロコンピュータ６２においてソフトウェア処理で実現される概略的な機能を回路構成として示すブロック図である。

上述の通り、車両１０は、４つの車輪２６それぞれに対応して加速度センサユニット１６を有し、各加速度センサユニット１６は、振動加速度Ａｘを検出する加速度センサ６０ａと、振動加速度Ａｙを検出する加速度センサ６０ｂと、振動加速度Ａｚを検出する加速度センサ６０ｃとを有する。各加速度センサユニット１６で検出された振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚは、ＡＮＣ装置１２に出力される。また、加速度センサ１８で検出された前後加速度ＡｖもＡＮＣ装置１２に出力される。

ＡＮＣ装置１２は、加速度センサユニット１６毎に、重み付け係数決定部７０と、重み付け処理部７２と、基準信号生成部７４と、制御信号生成部７６と、加算器７８とを有する。なお、図３では、ＡＮＣ装置１２の各構成要素のうち、一番上のもののみ内部構成を詳細に記載しており、その他の構成要素については、内部構成の記載を省略して表示している。

（ｂ）重み付け係数決定部７０
（ｉ）概要
重み付け係数決定部７０は、角度決定部８０と、重み付け係数算出部８２とを有する。角度決定部８０は、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを算出するための角度θ、γ［度］を決定する。重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚは、重み付け処理部７２における重み付け処理に用いられるものである。重み付け処理とは、加速度センサユニット１６が検出した振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを重み付けする処理である。重み付け係数算出部８２は、角度決定部８０で決定した角度θ、γに応じて重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを算出する。

重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚの算出方法について説明する。重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚの算出に当たっては、図４に示す基準ベクトルα（単位ベクトル）を仮想的に設定する。図４中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、加速度センサユニット１６のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と対応する（図４の原点Ｏαは、加速度センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃの中心位置を示す。）。基準ベクトルαは、その始点を（０、０、０）とし、加速度センサ１８が検出した前後加速度Ａｖに応じてその向き（終点の位置）が変化する（基準ベクトルαの大きさは一定である。）。基準ベクトルαの向きを規定するのが、上述した角度θ、γである。また、基準ベクトルαのＸ軸成分αｘ、Ｙ軸成分αｙ、Ｚ軸成分αｚをそれぞれ重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚととして用いられる。

（ｉｉ）角度θ
角度θは、基準ベクトルαのＸ軸成分αｘ及びＹ軸成分αｙの合成ベクトル（αｘ＋αｙ）のＸＺ平面（又はＸ軸）に対する傾きを示す。また、角度γは、基準ベクトルαのＸＹ平面に対する傾きを示す。

本実施形態において、角度θ、γは、以下に説明するように、加速度センサ１８が検出する前後加速度Ａｖに基づいて決定される。図５Ａには、前後加速度Ａｖと角度θとの関係が示されている。図５Ｂには、前後加速度Ａｖと角度γとの関係が示されている。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、角度θ、γは、車両１０の前後加速度Ａｖの関数として設定される値であり、ＡＮＣ装置１２のメモリ６４に予め記憶されている。

図４からも理解されるように、角度θは、主として基準ベクトルαのＸ軸成分αｘとＹ軸成分αｙとの関係（相対的な寄与度）を規定している。本実施形態において、角度θは、０度より大きく、９０度以下の範囲（０°＜θ≦９０°）に設定されると共に、前後加速度Ａｖがゼロのとき（車両１０が定速走行のとき）、最も大きな値である９０度となる。また、前後加速度Ａｖが点−Ｐ１から点Ｐ１の間では、前後加速度Ａｖがゼロから離れるに連れて角度θが急激に小さくなる。さらに、前後加速度Ａｖが点−Ｐ１より小さい又は点Ｐ１より大きいとき、角度θはほとんど変化しない。

前後加速度Ａｖが点−Ｐ１より大きく点Ｐ１より小さい範囲内にあるときと、当該範囲外にあるときとで、角度θの変化率（図５Ａ中の特性Ｃθの傾き）が異なるのは、例えば、次の理由による。

すなわち、本実施形態のアッパーアーム３４（図２）とボディ３６との間の連結部材３８ｂやロアアーム４０とサブフレーム４２との間の連結部材４４ｂは、図６に示すようなゴムブッシュ１００が用いられる。ゴムブッシュ１００には、ゴムブッシュ１００の変形を許容するための隙間１０２と、隙間１０２の幅Ｄ１［ｍｍ］を超えるゴムブッシュ１００の変形を規制するためのストッパ１０４とが形成されている。なお、ゴムブッシュ１００の構造については、例えば、特開２００１−２７１８８２号公報を参照されたい。

車両１０が加速又は減速して車両１０の前後加速度Ａｖの絶対値が大きくなると、ゴムブッシュ１００が変形し、対向する壁面１０６に向かって一方のストッパ１０４が変位することにより、当該隙間１０２の幅Ｄ１は小さくなる。隙間１０２の幅Ｄ１が０より大きい間は、ゴムブッシュ１００は、アッパーアーム３４からボディ３６への、又はロアアーム４０からサブフレーム４２への車両１０の前後方向（Ｘ方向）の振動を効果的に吸収するが、対向する壁面１０６にストッパ１０４が当接し、幅Ｄ１が０になると、ゴムブッシュ１００が当該振動をほとんど吸収せず、そのまま伝えてしまう。換言すると、図７に示すように、ゴムブッシュ１００に掛かる荷重Ｌ［ｋｇ］の変化に伴って、ゴムブッシュ１００（ストッパ１０４）の変位量Ｄ［ｍｍ］は変化するが、変位量Ｄが幅Ｄ１以上となると、変位量Ｄの変化率は小さくなる。また、図８には、ゴムブッシュ１００（ストッパ１０４）の変位量Ｄとゴムブッシュ１００のばね定数ｋ［Ｎ／ｍｍ］との関係が示されており、図８に示すように、変位量Ｄが幅Ｄ１を超えると、ばね定数ｋは急激に増加する。

図５Ａの特性Ｃθは、これらのことを反映したものであり、図５Ａ中の点Ｐ１及び点−Ｐ１は、それぞれ幅Ｄ１がゼロになる位置を示す（点Ｐ１が加速の場合で、点−Ｐ１が減速の場合である）。

（ｉｉｉ）角度γ
次に、角度γについて説明すると、図４からも理解されるように、角度γは、主として基準ベクトルαのＺ軸成分αｚとＸ軸成分αｘ及びＹ軸成分αｙとの関係（相対的な寄与度）を規定している。本実施形態において、角度γは、０度より大きく、５０度より小さい範囲（０°＜θ＜５０°）に設定されると共に、以下に説明するように、前後加速度Ａｖがゼロのとき、最も大きな値であり、前後加速度Ａｖがゼロから離れるに連れて小さくなる。さらに、前後加速度Ａｖに伴う値の変化率は、比較的緩やかである。このように、前後加速度Ａｖの絶対値が大きくなるに連れて角度γを緩やかに減少させているのは、例えば、前後加速度Ａｖの絶対値が大きくなったときに、角度γを小さくすることにより、振動加速度Ａｘに対する重み付けを大きくするためである。

（ｉｖ）重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚ
重み付け係数算出部８２では、角度決定部８０で決定した角度θ、γに応じて重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを算出する。上述のように、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚは、基準ベクトルαのＸ軸成分αｘ、Ｙ軸成分αｙ、Ｚ軸成分αｚとして定義されるため、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚは、下記の式（１）、式（２）、式（３）により演算することができる（基準ベクトルαの長さを１としている。）。
Ｗｘ＝ｃｏｓθｃｏｓγ ・・・（１）
Ｗｙ＝ｓｉｎθｃｏｓγ ・・・（２）
Ｗｚ＝ｓｉｎγ ・・・（３）

（ｃ）重み付け処理部７２
重み付け処理部７２は、加速度センサユニット１６で検出された振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを、重み付け係数決定部７０で決定された重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを用いて重み付けする。その結果、重み付け後の振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚは、振動加速度Ａｘ・Ｗｘ、Ａｙ・Ｗｙ、Ａｚ・Ｗｚとなる。

（ｄ）基準信号生成部７４
基準信号生成部７４は、加算器８４を有する。加算器８４は、重み付け処理部７２から出力された重み付け処理後の振動加速度Ａｘ・Ｗｘ、Ａｙ・Ｗｙ、Ａｚ・Ｗｚを加算し、合成加速度Ａαを算出する。合成加速度Ａαは、下記の式（４）により演算される。
Ａα＝（Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚ）・（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）^T
＝（ｃｏｓθｃｏｓγ、ｓｉｎθｃｏｓγ、ｓｉｎγ）・（Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ）^T
＝Ａｘ・ｃｏｓθｃｏｓγ＋Ａｙ・ｓｉｎθｃｏｓγ＋Ａｚ・ｓｉｎγ
・・・（４）

さらに、基準信号生成部７４は、合成加速度Ａαに対応する基準信号Ｓｂを出力する。

（ｅ）制御信号生成部７６
制御信号生成部７６は、適応フィルタ８６と、参照信号生成部８８と、フィルタ係数更新部９０とを有する。

適応フィルタ８６は、ＦＩＲ（Finite impulse response：有限インパルス応答）型のフィルタであり、基準信号Ｓｂに対して適応フィルタ処理を施し、相殺音ＣＳを示す制御信号Ｓｃを出力する。適応フィルタ８６のフィルタ係数（フィルタ係数Ｗ）は、フィルタ係数更新部９０により逐次更新される。

参照信号生成部８８は、基準信号生成部７４から出力された基準信号Ｓｂに対して伝達関数処理を行うことで参照信号Ｓｒを生成する。参照信号Ｓｒは、フィルタ係数更新部９０においてフィルタ係数Ｗを演算する際に用いられる。また、伝達関数処理は、スピーカ２０からマイクロフォン２２への相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾（フィルタ係数）に基づき基準信号Ｓｂを濾波する処理である。この伝達関数処理で用いられる伝達関数Ｃ＾は、スピーカ２０からマイクロフォン２２への相殺音ＣＳの実際の伝達関数Ｃの測定値又は予測値である。

フィルタ係数更新部９０は、フィルタ係数Ｗを逐次演算・更新する。フィルタ係数更新部９０は、適応アルゴリズム演算｛例えば、最小二乗法（ＬＭＳ）アルゴリズム演算｝を用いてフィルタ係数Ｗを演算する。すなわち、参照信号生成部８８からの参照信号Ｓｒとマイクロフォン２２からの誤差信号ｅに基づいて、誤差信号ｅの二乗ｅ²をゼロとするようにフィルタ係数Ｗを演算する。

（ｆ）加算器７８
加算器７８は、各制御信号生成部７６から出力された制御信号Ｓｃを合成し、合成制御信号Ｓｃｃを生成する。合成制御信号Ｓｃｃは、増幅器２４を介してスピーカ２０に出力される。

（５）スピーカ２０
スピーカ２０は、ＡＮＣ装置１２（マイクロコンピュータ６２）からの合成制御信号Ｓｃｃに対応する相殺音ＣＳを出力する。

（６）マイクロフォン２２
マイクロフォン２２は、ロードノイズＮＺｒと相殺音ＣＳとの誤差を残留騒音として検出し、この残留騒音を示す誤差信号ｅをＡＮＣ装置１２（マイクロコンピュータ６２）に出力する。

２．相殺音ＣＳの生成
（１）全体の流れ
次に、本実施形態における相殺音ＣＳの生成の流れについて説明する。図９には、相殺音ＣＳを生成するフローチャートが示されている。

ステップＳ１において、各加速度センサユニット１６の加速度センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、Ｘ軸方向の振動加速度Ａｘ、Ｙ軸方向の振動加速度Ａｙ及びＺ軸方向の振動加速度Ａｚを検出する。

ステップＳ２において、ＡＮＣ装置１２の重み付け処理部７２及び基準信号生成部７４は、加速度センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃが検出した振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚと、重み付け係数決定部７０が決定した重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚに基づき、合成加速度Ａα［ｍｍ／ｓ／ｓ］を算出し、この合成加速度Ａαに対応する基準信号Ｓｂを生成する。

ステップＳ３において、制御信号生成部７６は、基準信号生成部７４から出力された基準信号Ｓｂと、マイクロフォン２２から出力された誤差信号ｅとに基づき、基準信号Ｓｂに適応フィルタ処理を実施することにより制御信号Ｓｃを生成する。

ＡＮＣ装置１２は、上記ステップＳ１〜Ｓ３を、４つの加速度センサユニット１６それぞれに対応して行う。

ステップＳ４において、加算器７８は、各制御信号生成部７６から出力された制御信号Ｓｃを合成して、合成制御信号Ｓｃｃを生成する。ステップＳ５において、増幅器２４は、合成制御信号Ｓｃｃを所定の増幅率で増幅する。ステップＳ６において、スピーカ２０は、増幅後の合成制御信号Ｓｃｃに基づく相殺音ＣＳを出力する。

ステップＳ７において、マイクロフォン２２は、ロードノイズＮＺｒと相殺音ＣＳとの差を残留騒音として検出し、この残留騒音に対応する誤差信号ｅを出力する。この誤差信号ｅは、制御信号生成部７６のその後の処理で用いられる。

ＡＮＣ装置１２では、以上のステップＳ１〜Ｓ７を繰り返す。

（２）合成加速度Ａαの算出
図１０には、合成加速度Ａαの算出（図９のＳ２）を行うフローチャートが示されている。

ステップＳ１１において、加速度センサ１８は、車両１０の前後加速度Ａｖを検出する。ステップＳ１２において、重み付け係数決定部７０の角度決定部８０は、前後加速度Ａｖに基づいて、角度θ、γを決定する（図５Ａ、図５Ｂ参照）。

ステップＳ１３において、重み付け係数決定部７０の重み付け係数算出部８２は、角度θ、γに基づいて重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを算出する。ステップＳ１４において、重み付け処理部７２及び基準信号生成部７４は、振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚと、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚとに基づいて合成加速度Ａαを算出する。

なお、上述のように、重み付け係数Ｗｘはｃｏｓθｃｏｓγであり、重み付け係数Ｗｙはｓｉｎθｃｏｓγであり、重み付け係数Ｗｚはｓｉｎγである。重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙは角度θ、γの関数である。また、重み付け係数Ｗｚは角度γの関数である。さらに、角度θ、γは、前後加速度Ａｖの関数である。このため、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚは、前後加速度Ａｖの関数でもある。従って、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚと前後加速度Ａｖとの関係を予めメモリ６４に記憶しておき、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを前後加速度Ａｖに基づいて直接決定することもできる。

３．本実施形態における効果
以上のように、本実施形態によれば、振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに用いる重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚは、振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚそれぞれを互いに異なる（直交する３軸の）座標軸方向（図４のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）に対応付けるための座標変換係数である。また、前後加速度Ａｖに基づいて重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを決定する。これにより、各振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚは、互いに異なる座標軸方向に対して重み付けされると共に、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚは、前後加速度Ａｖに応じて設定される。従って、前後加速度Ａｖに対応して、ロードノイズＮＺｒに対する寄与度の高い方向の振動を予め設定しておき（図５Ａ、図５Ｂ）、当該振動に対応する座標軸方向の重み付けを前後加速度Ａｖに応じて変化させることにより、ロードノイズＮＺｒに対する寄与度の高い方向の振動を効率的に抽出し、基準信号Ｓｂ、制御信号Ｓｃ及び合成制御信号Ｓｃｃに反映させることが可能となる。その結果、ＡＮＣ装置１２の消音効果を向上させることが可能となる。

本実施形態では、加速度センサユニット１６は、ナックル３０の前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）及び上下方向（Ｚ方向）の振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを検出し、重み付け係数決定部７０は、前後加速度Ａｖの絶対値が増加するに連れて、ナックル３０の左右方向及び上下方向よりも前後方向の寄与度を上げるように重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを設定する。

前後加速度Ａｖの絶対値が大きくなると（すなわち、車両１０が前後方向に急加速又は急減速すると）、ナックル３０の振動は、前後方向に大きくなることが予測される。そこで、本実施形態では、前後加速度Ａｖの絶対値が増加するに連れて、ナックル３０の左右方向及び上下方向よりも前後方向の寄与度を上げるように重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを設定する。これにより、ナックル３０の前後方向の振動を迅速に低減することが可能となる。特に、サスペンション１４のゴムブッシュ１００に車両の前後方向に伸びる隙間１０２が形成されているため、前後加速度Ａｖが増加し、ゴムブッシュ１００が変形することにより、隙間１０２がなくなると、車室内のロードノイズＮＺｒが急激に上昇する。隙間１０２がなくなるかどうかは、前後加速度Ａｖにより予測可能である。このため、隙間１０２がなくなる前後加速度Ａｖを実測値、シミュレーション値又は理論値により設定し、当該前後加速度Ａｖを超えるとき（荷重Ｌが点−Ｐ１を下回るとき又は点Ｐ１を上回るとき）に、ナックル３０の前後方向の寄与度を上げることで、車室内のロードノイズＮＺｒを抑制し易くなる。

本実施形態では、重み付け係数決定部７０は、振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚそれぞれを重み付けするために仮想的に設定された基準ベクトルαを特定する角度θ、γを、前後加速度Ａｖに基づいて決定し、角度θ、γにより特定される基準ベクトルαのＸ軸成分αｘ、Ｙ軸成分αｙ及びＺ軸成分αｚそれぞれを、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚとする。これにより、１つの基準ベクトルαを設定することで、複数の重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを決定することが可能となり、演算量を少なくすることができる。

［Ｂ．この発明の応用］
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下に示す構成を採ることができる。

上記実施形態では、４つの車輪２６それぞれについて加速度センサユニット１６を設けたが、そのうちのいずれかの車輪２６にのみ加速度センサユニット１６を設ける構成も可能である。

上記実施形態では、各加速度センサユニット１６において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の直交３軸の方向の振動の振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを検出したが、これに限られず、２軸の方向（例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向、Ｘ軸方向とＺ軸方向、Ｙ軸方向とＺ軸方向）又は４軸以上の方向（例えば、上記３方向に加え、ロール軸方向）の振動の加速度を検出してもよい。

上記実施形態では、振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを加速度センサ６０ａ、６０ｂ、６０ｃにより直接検出したが、変位センサによりナックル３０の変位［ｍｍ］を検出し、この変位に基づいて振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを演算することもできる。同様に、荷重センサの検出値を用いて振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚを求めてもよい。

上記実施形態では、各加速度センサユニット１６をナックル３０に設けたが、ハブ等のその他の部位に設けることも可能である。

上記実施形態では、車両１０の前後加速度Ａｖに基づいて、重み付け係数Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚを決定するための角度θ、γを決定したが、振動騒音の発生に関連する車両の走行状態であれば、これに限られない。例えば、ステアリング舵角、ゴムブッシュ１００（ストッパ１０４）の振動周波数ｆｒ［Ｈｚ］、ストッパ１０４の振幅［ｍｍ］、エンジントルク［Ｎ・ｍ］、車両１０の周囲温度Ｔ［℃］、サスペンション１４のダンパの減衰特性等の走行状態を単独又は組み合わせて用いてもよい。いずれの車両の走行状態も、振動騒音の実測値、理論値又はシミュレーション値に基づいて角度θ、γを設定することが可能である。また、例えば、以下のような設定が可能である。

ステアリング舵角を用いる場合、ステアリング舵角が大きい程、Ｙ軸方向の影響が大きくなると考えられる。そこで、ステアリング舵角の絶対値の増加に応じて角度θを大きくし、角度γを小さくしてもよい。この場合、車両１０の前後加速度Ａｖとの関連性が高いと考えられることから、前後加速度Ａｖと組み合わせて角度θ、γを設定することもできる。

また、ストッパ１０４の振動周波数ｆｒを用いる場合、図１１に示すように、ゴムブッシュ１００のばね定数ｋは、Ｘ軸方向の振動周波数ｆｒが増加する程、大きくなるのが通常である。ばね定数ｋが大きくなると、ゴムブッシュ１００は、振動を伝達し易くなる。そこで、Ｘ軸方向の振動周波数ｆｒが増加すると、それに応じてＸ軸方向の影響度を大きくし、角度θ及び角度γを小さくしてもよい。

さらに、ゴムブッシュ１００のＸ軸方向の振幅を用いる場合、図１２に示すように、ゴムブッシュ１００のばね定数ｋは、Ｘ軸方向の振幅が減少する程、大きくなるのが通常である。ばね定数ｋが大きくなると、ゴムブッシュ１００は、振動を伝達し易くなる。そこで、Ｘ軸方向の振幅が減少すると、それに応じてＸ軸方向の影響度を大きくし、角度θ及び角度γを小さくしてもよい。

さらにまた、エンジントルクを用いる場合、例えば、エンジントルクが大きくなる程、車両１０の前後方向の振動の影響が大きくなるのであれば、エンジントルクの増大に応じて角度θを小さくすることができる。また、エンジントルクは、ステアリング舵角との関連性が高いと考えられることから、ステアリング舵角と組み合わせて角度θ、γを設定することもできる。

加えて、車両１０の周囲温度Ｔを用いる場合、図１３に示すようゴムブッシュ１００のばね定数ｋは、周囲温度Ｔの増加に伴って減少する。ばね定数ｋが小さくなると、ゴムブッシュ１００は振動を伝達し難くなる。そこで、周囲温度Ｔが増加すると、それに応じてＸ軸方向の影響度を小さくし、角度θ及び角度γを大きくしてもよい。

また、ダンパの減衰特性を用いる場合、減衰特性の切替えに応じて角度θ、γを変更することができる。すなわち、車両の中には、運転者のボタン操作等により、ダンパの減衰特性を、通常モード（減衰力が中）、スポーツ走行モード（減衰力が大）、ラグジュアリモード（減衰力が小）等の間で切り替えることができるものがある。減衰特性が高い場合、車両１０の上下方向の振動を急速に吸収するため、より大きなロードノイズＮＺｒが発生すると考えられる。そこで、スポーツ走行モードが選択されている場合、通常モードと比較して、角度γを大きくしてもよい。反対に、減衰特性が低い場合、車両１０の上下方向の振動を緩やかに吸収するため、より小さなロードノイズＮＺｒが発生すると考えられる。そこで、ラグジュアリモードが選択されている場合、通常モードと比較して、角度γを小さくしてもよい。

上記実施形態では、重み付け処理部７２において重み付け処理を行った後、その下流側に配置された基準信号生成部７４において基準信号Ｓｂを生成したが、基準信号Ｓｂの生成は、重み付け処理部７２よりも上流側で行ってもよい。

この発明の一実施形態に係る能動型騒音制御装置を搭載した車両の概略的な構成図である。 前記車両に設けられた加速度センサユニットの取付位置を示す説明図である。 前記能動型騒音制御装置においてソフトウェア処理で実現される概略的な機能を回路構成として示すブロック図である。 前記実施形態で仮想的に用いられる基準ベクトルの説明図である。 図５Ａは、前記基準ベクトルを特定する角度θを決定する特性図である。図５Ｂは、前記基準ベクトルを特定する角度γを決定する特性図である。 前記実施形態で用いられるゴムブッシュの説明図である。 前記ゴムブッシュに掛かる荷重と、前記ゴムブッシュのストッパの変位量との関係を示す図である。 前記ストッパの変位量と、前記ゴムブッシュのばね係数との関係を示す図である。 前記実施形態において、相殺音を生成するフローチャートである。 前記実施形態において、合成加速度を算出するフローチャートである。 前記ゴムブッシュの前後方向の変位周波数と、前記ゴムブッシュのばね係数との関係を示す図である。 前記ゴムブッシュの前後方向の振幅が、図１１の特性に与える影響を説明する図である。 車両の周囲温度と、前記ゴムブッシュのばね係数との関係を示す図である。 ロードノイズの発生メカニズムを示す図である。

符号の説明

１０…車両 １２…能動型騒音制御装置
１４…サスペンション
１６…加速度センサユニット（振動加速度検出部）
２０…スピーカ（相殺音出力部） ２２…マイクロフォン（誤差検出部）
２６…車輪（振動騒音源） ３０…ナックル
７０…重み付け係数決定部 ７２…重み付け処理部
７４…基準信号生成部 ７６…制御信号生成部
８６…適応フィルタ ８８…参照信号生成部
９０…フィルタ係数更新部 １００…ゴムブッシュ
Ａｖ…前後加速度 Ａｘ、Ａｙ、Ａｚ…振動加速度
Ａα…合成加速度 Ｃ＾…伝達関数
ＣＳ…相殺音 ｅ…誤差信号
ｆｒ…ゴムブッシュの振動周波数 ＮＺｒ…ロードノイズ
Ｓｂ…基準信号 Ｓｃ…制御信号
Ｓｒ…参照信号 Ｔ…車両の周囲温度
Ｗ…フィルタ係数 Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗｚ…重み付け係数
α…基準ベクトル θ、γ…基準ベクトルを規定する角度

Claims (4)

1. 振動騒音源が発生する振動の加速度を複数の方向で検出する振動加速度検出部と、
   前記振動加速度検出部で検出された複数の方向の振動の加速度それぞれに重み付け処理を行う重み付け処理部と、
   前記重み付け処理部で用いる複数の重み付け係数を、前記複数の方向の振動の加速度それぞれに対応付けて決定する重み付け係数決定部と、
   前記重み付け処理後の前記振動の加速度を合成し、合成した加速度に対応する基準信号を生成する基準信号生成部と、
   前記振動騒音源が発生する振動騒音を相殺するための相殺音を示す制御信号を、前記基準信号に基づいて生成する制御信号生成部と、
   前記制御信号に基づいて前記相殺音を出力する相殺音出力部と、
   前記振動騒音と前記相殺音との誤差を示す残留騒音を検出し、前記残留騒音に対応する誤差信号を出力する誤差検出部と
   を備える車両用の能動型騒音制御装置であって、
   前記制御信号生成部は、
   前記基準信号に基づいて前記制御信号を出力する適応フィルタと、
   前記相殺音出力部から前記誤差検出部までの伝達特性に基づいて前記基準信号を補正して参照信号を生成する参照信号生成部と、
   前記参照信号と前記誤差信号とに基づいて、前記誤差信号が最小となるように前記適応フィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部と
   を備え、
   前記複数の重み付け係数は、前記複数の方向の振動の加速度それぞれを互いに異なる座標軸方向に対応付けるための座標変換係数であり、
   前記重み付け係数決定部は、前記振動騒音の発生に関連する車両の走行状態に基づいて前記重み付け係数を設定する
   ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
2. 請求項１記載の能動型騒音制御装置において、
   前記車両の走行状態は、前記車両の前後方向の加速度、ステアリング舵角、サスペンションのゴムブッシュの振動周波数若しくは振幅、エンジントルク、前記車両の周囲温度及び前記サスペンションのダンパの減衰特性の少なくとも１つである
   ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
3. 請求項１記載の能動型騒音制御装置において、
   前記振動騒音は、ロードノイズであり、
   前記車両の走行状態は、前記車両の前後方向の加速度であり、
   前記振動加速度検出部は、サスペンションの前後方向、左右方向及び上下方向の振動の加速度を検出し、
   前記重み付け係数決定部は、前記前後方向の加速度の絶対値が増加するに連れて、前記サスペンションの左右方向及び上下方向よりも前後方向の寄与度を上げるように前記複数の重み付け係数を設定する
   ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の能動型騒音制御装置において、
   前記重み付け係数決定部は、
   前記複数の方向の振動の加速度それぞれを重み付けするために仮想的に設定された基準ベクトルを規定する角度を、前記車両の走行状態に基づいて決定し、
   前記角度により特定される前記基準ベクトルの各軸方向成分を、前記複数の重み付け係数とする
   ことを特徴とする能動型騒音制御装置。

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