JP2010070026A - 能動型騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動騒音の消音性能を向上させ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】ロードノイズＮＺｒの成分とエンジンこもり音ＮＺｅの成分とを含む複合騒音ＮＺｃに対する相殺音ＣＳの基準波形を規定する複合振動基準信号Ｓｂｃからエンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの成分を減算器８２において除去し、ロードノイズＮＺｒに対する相殺音ＣＳの基準波形を規定するロードノイズ基準信号Ｓｂｒを生成する。そして、複合騒音ＮＺｃと相殺音ＣＳとの誤差を最小化させる適応制御処理を、制御信号生成部７４において基準信号Ｓｂｒに対して行い、これにより得られた制御信号Ｓｃｒを用いて相殺音ＣＳを出力する。その結果、ロードノイズＮＺｒをより精度よく消音することができる。
【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（エンジンこもり音）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６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装置では、ロードノイズに対する相殺音を演算するために、車輪の振動を検出する単一又は複数の加速度センサをサスペンションに設けるものがある（特許文献１〜４）。これらのＡＮＣ装置では、加速度センサの検出値に基づく基準信号に対して適応制御処理を行い、適応制御処理によって生成された制御信号に応じて相殺音を出力する。前記適応制御処理では、振動騒音と相殺音の誤差が最少となるように基準信号の振幅調整が行われる。

特開平０５−２６５４７１号公報 特開平０６−０５９６８８号公報 特開平０６−２５０６７２号公報 特開平０７−０２８４７４号公報

特許文献１〜４のように加速度センサをサスペンションに設けた場合、車輪の振動のみでなく、エンジンからの振動をも検出してしまう。すなわち、図７に示すように、エンジンこもり音は、サスペンションを構成するナックル、ロアアーム、アッパーアーム及びダンパスプリングを介してボディに到達した振動によっても生じる。このため、サスペンションに加速度センサを設けた場合、加速度センサの検出値には、車輪の振動成分のみでなく、エンジンの振動成分も含まれる。従って、前記適応制御処理は、車輪の振動成分に加え、エンジンの振動成分をも制御対象として行われる。車輪の振動成分とエンジンの振動成分との間には、相関関係がないため、ロードノイズの消音性能が低下してしまう。

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、振動騒音の消音性能を向上させ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、車両の駆動力の生成又は伝達に伴う回転体の振動と、車輪と路面との接触により発生する車輪の振動の両方が伝達される振動伝達経路における複合振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部で検出された複合振動に基づいて、車室内の振動騒音に対する相殺音の基準波形を規定する第１基準信号を生成する第１基準信号生成部と、前記第１基準信号から前記回転体の振動騒音に対する相殺音の成分を除去して、前記車輪の振動騒音に対する相殺音の基準波形を規定する第２基準信号を生成する第２基準信号生成部と、前記車室内の振動騒音と前記相殺音との誤差を減少させる適応制御処理を、前記第２基準信号に対して実行して制御信号を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、前記車室内の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。

この発明によれば、車輪の振動成分と回転体の振動成分とを含む複合振動に基づく第１基準信号から回転体の振動騒音に対する相殺音の成分を除去し、車輪の振動騒音に対する相殺音の基準波形を規定する第２基準信号を生成する。そして、車室内の振動騒音と相殺音との誤差を減少させる適応制御処理を、第２基準信号に対して行い、これにより得られた制御信号を用いて相殺音を出力する。前記適応制御処理で用いられる第２基準信号は、回転体の振動騒音に対する相殺音の成分が除去されており、このため、前記適応制御処理では、回転体の振動騒音に伴う誤差を減少させるための演算が行われない。従って、複合振動に回転体の振動成分が含まれていることに伴って生じる車輪の振動成分の演算処理に対する影響をなくすことができる。従って、能動型振動制御装置の消音性能を向上させることができる。

前記第２基準信号生成部は、前記回転体の振動騒音に対する相殺音の基準波形を規定する第３基準信号を生成する第３基準信号生成部と、前記第３基準信号に対して第１フィルタ係数を用いた適応フィルタ処理を行って第２制御信号を出力する第１適応フィルタと、前記第１基準信号から前記第２制御信号を差し引き、前記第１基準信号から前記回転体の振動騒音に対する相殺音の成分を除去して前記第２基準信号を出力する減算器と、前記第２基準信号に遅延を与える遅延器と、前記第２基準信号が最小となるように前記第１フィルタ係数を逐次更新する第１フィルタ係数更新部とを備えることができる。これにより、回転体の振動騒音に対する相殺音の成分をより精度よく第１基準信号から除去することができる。

前記制御信号生成部は、前記第２基準信号に対して第２フィルタ係数を用いた適応フィルタ処理を行って前記制御信号を出力する第２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第２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第２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ることができる。これにより、車室内の振動騒音と相殺音の誤差をより精度よく低減することができる。

この発明によれば、車輪の振動成分と回転体の振動成分とを含む複合振動に基づく第１基準信号から回転体の振動騒音に対する相殺音の成分を除去し、車輪の振動騒音に対する相殺音の基準波形を規定する第２基準信号を生成する。そして、車室内の振動騒音と相殺音との誤差を減少させる適応制御処理を、第２基準信号に対して行い、これにより得られた制御信号を用いて相殺音を出力する。前記適応制御処理で用いられる第２基準信号は、回転体の振動騒音に対する相殺音の成分が除去されており、このため、前記適応制御処理では、回転体の振動騒音に伴う誤差を減少させるための演算が行われない。従って、複合振動に回転体の振動成分が含まれていることに伴って生じる車輪の振動成分の演算処理に対する影響をなくすことができる。従って、能動型振動制御装置の消音性能を向上させることができる。

［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に設けられた複数の加速度センサユニット１６と、エンジンＥの燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置１８｛以下「ＦＩ ＥＣＵ１８」（ＦＩ ＥＣＵ：Fuel Injection Electronic Control Unit）と称する。｝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、ＦＩ ＥＣＵ１８からのエンジンパルスＥｐと、マイクロフォン２２が出力した誤差信号ｅとに基づいて第２合成制御信号Ｓｃｃ２を生成する。第２合成制御信号Ｓｃｃ２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、第２合成制御信号Ｓｃｃ２に対応する相殺音ＣＳを出力する。

車両１０の車室内に発生する振動騒音は、エンジンＥの振動に伴って生じる振動騒音（エンジンこもり音ＮＺｅ）と、車両１０の走行中に車輪２６と路面Ｒとが接触し、車輪２６が振動することに伴って生じる振動騒音（ロードノイズＮＺｒ）とを複合した振動騒音（複合騒音ＮＺｃ）である。本実施形態のＡＮＣ装置１２によれば、複合騒音ＮＺｃのうちロードノイズＮＺｒの成分を相殺音ＣＳが打ち消し、消音効果を得ることができる。

なお、ＡＮＣ装置１２には、ロードノイズＮＺｒの消音機能に加え、エンジンこもり音ＮＺｅの消音機能を持たせることもできる。すなわち、ＡＮＣ装置１２に従前のエンジンこもり音用の構成（例えば、特開２００４−３６１７２１号公報）を併せ持たせることも可能である。

また、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。さらに、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。また、ナックル３０の内部には、エンジンＥから延びるドライブシャフト５４が回転自在に挿入されている。さらに、エンジンＥとサブフレーム４２は連結部材５６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６０ｘ、６０ｙ、６０ｚを備える。加速度センサ６０ｘ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６０ｙ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６０ｚ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）ＦＩ ＥＣＵ１８
ＦＩ ＥＣＵ１８は、エンジンＥの燃料噴射や点火を制御するものであり、点火に応じたエンジンパルスＥｐをＡＮＣ装置１２に対して送信する。

（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５８、メモリ５９（図１）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５８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５８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６０ｘと、振動加速度Ａｙを検出する加速度センサ６０ｙと、振動加速度Ａｚを検出する加速度センサ６０ｚ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、ＦＩ ＥＣＵ１８からのエンジンパルスＥｐもＡＮＣ装置１２に出力される。

ＡＮＣ装置１２は、エンジンこもり音ＮＺｅ用の基準信号生成部６２と、加速度センサユニット１６毎に設けられた信号制御部６４ｘ、６４ｙ、６４ｚと、第１加算器６６と、第２加算器６８とを有する。信号制御部６４ｘは、加速度センサ６０ｘ毎に、信号制御部６４ｙは、加速度センサ６０ｙ毎に、信号制御部６４ｚは、加速度センサ６０ｚ毎に設けられているが、いずれも同様の構成を備える。

なお、図３では、複数の信号制御部６４ｘ、６４ｙ、６４ｚのうち、一番上の信号制御部６４ｚのみ内部構成を詳細に記載しており、その他の信号制御部６４ｘ、６４ｙ、６４ｚについては、内部構成の記載を省略して表示している。

（ｂ）エンジンこもり音ＮＺｅ用の基準信号生成部６２
基準信号生成部６２は、エンジンパルスＥｐに基づくエンジンこもり音基準信号Ｓｂｅ（以下「基準信号Ｓｂｅ」とも称する。）を生成する。エンジンパルスＥｐは、エンジンＥ内の燃焼サイクルと等しく、燃料サイクルは、エンジンＥの回転周期［ｓ］と等しい。換言すると、エンジンパルスＥｐの周波数［Ｈｚ］は、エンジンＥの振動周波数と等しい。その結果、エンジンパルスＥｐの周波数は、エンジンＥを振動騒音源とする振動騒音（エンジンこもり音ＮＺｅ）の周波数とも相関関係がある。

基準信号Ｓｂｅは、エンジンパルスＥｐに基づいて生成されるため、基準信号Ｓｂｅの周波数は、エンジンパルスＥｐの周波数の各次数成分（例えば、４気筒の場合、２次、４次、６次、８次、、、）と等しい。換言すると、基準信号Ｓｂｅの周波数［Ｈｚ］は、エンジンＥの回転周波数［Ｈｚ］の各次数成分と等しい。従って、基準信号Ｓｂｅは、エンジンこもり音ＮＺｅの周波数と相関関係がある。

（ｃ）信号制御部６４ｘ、６４ｙ、６４ｚ
各信号制御部６４ｘ、６４ｙ、６４ｚは、複合騒音ＮＺｃ用の基準信号生成部７０と、ロードノイズＮＺｒ用の基準信号生成部７２と、制御信号生成部７４とを有する。

（ｉ）基準信号生成部７０
基準信号生成部７０は、加速度センサ６０ｘ、６０ｙ、６０ｚが検出した振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに基づき、複合騒音ＮＺｃに対する相殺音ＣＳの基準波形を示す複合騒音基準信号Ｓｂｃ（以下「基準信号Ｓｂｃ」とも称する。）を生成する。

図２に示すように、ナックル３０には、車両１０の走行中に車輪２６が路面Ｒと接触することによって車輪２６に生ずる振動（車輪振動Ｖｒ）に加え、エンジンＥの作動に伴って生ずる振動（エンジン振動Ｖｅ）が伝達される。このため、振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚは、車輪振動Ｖｒとエンジン振動Ｖｅを合わせた振動（複合振動Ｖｃ）の加速度［ｍｍ／ｓ／ｓ］を示す。車輪振動Ｖｒの加速度［ｍｍ／ｓ／ｓ］は、ロードノイズＮＺｒの周波数［Ｈｚ］と相関関係がある。エンジン振動Ｖｅの加速度［ｍｍ／ｓ／ｓ］は、エンジンこもり音ＮＺｅの周波数［Ｈｚ］と相関関係がある。このため、複合振動Ｖｃの加速度は、ロードノイズＮＺｒ及びエンジンこもり音ＮＺｅそれぞれの周波数と相関関係がある。従って、複合振動Ｖｃの加速度の各軸方向の成分を示す振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚは、ロードノイズＮＺｒ及びエンジンこもり音ＮＺｅそれぞれの周波数と相関関係がある。但し、後述するように、複合騒音ＮＺｃをそのまま消音しようとすると、ロードノイズＮＺｒを十分に消音することができない。

（ｉｉ）ロードノイズＮＺｒ用の基準信号生成部７２
基準信号生成部７２は、基準信号生成部７０からの基準信号Ｓｂｃからエンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの成分を除去してロードノイズＮＺｒに対する相殺音ＣＳの成分を抽出し、ロードノイズＮＺｒに対する相殺音ＣＳの基準波形を示す基準信号Ｓｂｒを生成するものであり、フィルタ８０と、減算器８２と、遅延器８４と、フィルタ係数更新部８６とを有する。

フィルタ８０は、ノッチ型フィルタであり、基準信号生成部６２からの基準信号Ｓｂｅに対してフィルタ係数Ｗｅを用いたフィルタ処理を行い、エンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの波形を規定する制御信号Ｓｃｅを出力する。上述の通り、基準信号Ｓｂｅは、エンジンこもり音ＮＺｅの周波数と相関関係があるため、基準信号Ｓｂｅに基づく制御信号Ｓｃｅもエンジンこもり音ＮＺｅの周波数と相関関係がある。

減算器８２は、基準信号生成部７０からの基準信号Ｓｂｃから、制御信号Ｓｃｅを差し引き、その差（Ｓｂｃ−Ｓｃｅ）に基づくロードノイズ基準信号Ｓｂｒ（以下「基準信号Ｓｂｒ」とも称する。）を生成する。複合騒音基準信号Ｓｂｃには、ロードノイズＮＺｒの成分とエンジンこもり音ＮＺｅの成分それぞれが含まれていたところ、エンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの成分を示す制御信号Ｓｃｅを差し引くことで、ロードノイズ基準信号Ｓｂｒは、ロードノイズＮＺｒに対する相殺音ＣＳの成分のみを含むこととなる。基準信号Ｓｂｒは、制御信号生成部７４と、遅延器８４とに出力される。

遅延器８４は、基準信号Ｓｂｒに対して１演算周期分の遅延を加えた後、フィルタ係数更新部８６に出力する。

フィルタ係数更新部８６は、フィルタ係数Ｗｅを逐次演算・更新する。フィルタ係数更新部８６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Ｗｅを演算する。すなわち、基準信号生成部６２からのエンジンこもり音基準信号Ｓｂｅと、減算器８２からのロードノイズ基準信号Ｓｂｒに基づいて、基準信号Ｓｂｒのうちエンジン回転周波数［Ｈｚ］の各次数成分を最小とするようにフィルタ係数Ｗｅを演算する。

（ｉｉｉ）制御信号生成部７４
制御信号生成部７４は、ロードノイズ基準信号Ｓｂｒに対して適応フィルタ処理を施して制御信号Ｓｃｒを生成するものであり、適応フィルタ９０と、参照信号生成部９２と、フィルタ係数更新部９４とを有する。

適応フィルタ９０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Ｓｂｒに対してフィルタ係数Ｗｒを用いた適応フィルタ処理を行って、ロードノイズＮＺｒを低減するための相殺音ＣＳの波形を示す制御信号Ｓｃｒを出力する。

参照信号生成部９２は、基準信号生成部７２から出力された基準信号Ｓｂｒ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９４においてフィルタ係数Ｗｒ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Ｓｂｒ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９４は、フィルタ係数Ｗｒを逐次演算・更新する。フィルタ係数更新部９４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Ｗｒを演算する。すなわち、参照信号生成部９２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Ｗｒを演算する。

（ｄ）第１加算器６６
各第１加算器６６は、各加速度センサユニット１６に対応する３つの信号制御部６４ｘ、６４ｙ、６４ｚから出力された制御信号Ｓｃｒを合成し、第１合成制御信号Ｓｃｃ１を生成する。

（ｅ）第２加算器６８
第２加算器６８は、各第１加算器６６から出力された第１合成制御信号Ｓｃｃ１を合成し、第２合成制御信号Ｓｃｃ２を生成する。第２合成制御信号Ｓｃｃ２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５８）からの第２合成制御信号Ｓｃｃ２に対応する相殺音ＣＳを出力する。これにより、複合騒音ＮＺｃのうちロードノイズＮＺｒの成分の消音効果が得られる。

（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の成分を含む複合騒音ＮＺｃ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５８）に出力する。

２．相殺音ＣＳの生成
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４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６０ｘ、６０ｙ、６０ｚ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。これらの振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚは、車輪２６の振動Ｖｒの成分（ロードノイズＮＺｒの成分）及びエンジンＥの振動Ｖｅの成分（エンジンこもり音ＮＺｅの成分）の両方を含んでいる。

ステップＳ２において、基準信号生成部７０は、検出された振動加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚに基づく複合騒音基準信号Ｓｂｃを出力する。

ステップＳ３において、各基準信号生成部７２は、基準信号生成部７０から出力された複合騒音基準信号Ｓｂｃと、フィルタ８０から出力された制御信号Ｓｃｅとの差に対応するロードノイズ基準信号Ｓｂｒを出力する（エンジンこもり音成分除去処理）。上述の通り、制御信号Ｓｃｅは、基準信号Ｓｂｃに含まれるエンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの成分と等しいものになるように設定されるため、基準信号Ｓｂｒには、ロードノイズＮＺｒに対する相殺音ＣＳの成分のみが含まれる。

ステップＳ４において、各制御信号生成部７４は、基準信号生成部７２から出力された基準信号Ｓｂｒ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Ｓｂｒに適応フィルタ処理を実施することにより制御信号Ｓｃｒを生成する。

ステップＳ５において、第１加算器６６は、各加速度センサユニット１６に対応する３つの制御信号生成部７４から出力された制御信号Ｓｃｒを合成して、第１合成制御信号Ｓｃｃ１を生成する。

ＡＮＣ装置１２は、上記ステップＳ１〜Ｓ５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Ｓ６において、第２加算器６８は、各第１加算器６６から出力された第１合成制御信号Ｓｃｃ１を合成して第２合成制御信号Ｓｃｃ２を生成する。ステップＳ７において、増幅器２４は、第２合成制御信号Ｓｃｃ２を所定の増幅率で増幅する。ステップＳ８において、スピーカ２０は、増幅後の第２合成制御信号Ｓｃｃ２に基づく相殺音ＣＳを出力する。

ステップＳ９において、マイクロフォン２２は、ロードノイズＮＺｒを含む複合騒音ＮＺｃ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、各制御信号生成部７４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〜Ｓ９を繰り返す。

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、車輪２６の振動Ｖｒの成分とエンジンＥの振動Ｖｅの成分とを含む複合振動Ｖｃに基づく複合振動基準信号ＳｂｃからエンジンＥの振動Ｖｅに対応する成分（エンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの成分）を除去し、ロードノイズＮＺｒに対する相殺音ＣＳの基準波形を規定するロードノイズ基準信号Ｓｂｒを生成する。そして、ロードノイズＮＺｒを含む複合騒音ＮＺｃと相殺音ＣＳとの誤差（誤差信号ｅの二乗ｅ²）を最小化させる適応制御処理を、基準信号Ｓｂｒに対して行い、これにより得られた制御信号Ｓｃｒを用いて相殺音ＣＳを出力する。前記適応制御処理で用いられる基準信号Ｓｂｒは、エンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの成分が除去されており、このため、前記適応制御処理では、エンジンこもり音ＮＺｅに伴う誤差を減少させるための演算が行われない。このため、複合振動ＶｃにエンジンＥの振動Ｖｅの成分が含まれていることに伴って生じる車輪２６の振動Ｖｒの成分の演算処理に対する影響をなくすことができる。従って、ＡＮＣ装置１２の消音性能を向上させることができる。

図５Ａには、基準信号生成部７２におけるエンジンこもり音除去処理無しにＡＮＣ装置１２を作動させたときの複合騒音ＮＺｃの音圧レベル特性Ｃ１（図５Ａ中、実線で示す。）と、ＡＮＣ装置１２自体を作動させなかったときの複合騒音ＮＺｃの音圧レベル特性Ｃ２（図５Ａ中、破線で示す。）とが示されている。図５Ｂには、エンジンこもり音除去処理を伴ってＡＮＣ装置１２を作動させたときの複合騒音ＮＺｃの音圧レベル特性Ｃ３（図５Ｂ中、実線で示す。）と、図５Ａと同じ音圧レベル特性Ｃ２（図５Ｂ中、破線で示す。）とが示されている。

図５Ａでは、音圧レベル特性Ｃ２と比較して、音圧レベル特性Ｃ１は、ロードノイズＮＺｒの成分（１５０〜４００Ｈｚ）においてピーク値（１８０Ｈｚ付近）での消音効果が得られているものの、エンジンこもり音ＮＺｅの成分（５０〜１５０Ｈｚ）を含め、それ程大きな消音効果が得られていない。

これに対し、図５Ｂでは、音圧レベル特性Ｃ２と比較して、音圧レベル特性Ｃ３は、エンジンこもり音ＮＺｅの成分（５０〜１５０Ｈｚ）では消音効果が得られていないものの、ロードノイズＮＺｒの成分（１５０〜４００Ｈｚ）において全般的に大きな消音効果が得られている。

基準信号生成部７２は、エンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの基準波形を規定するエンジンこもり音基準信号Ｓｂｅを生成する基準信号生成部６２と、基準信号Ｓｂｅに対してフィルタ係数Ｗｅを用いた適応フィルタ処理を行って制御信号Ｓｃｅを出力するフィルタ８０と、複合騒音基準信号Ｓｂｃから制御信号Ｓｃｅを差し引き、基準信号Ｓｂｃからエンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの成分を除去してロードノイズ基準信号Ｓｂｒを出力する減算器８２と、基準信号Ｓｂｒに遅延を与える遅延器８４と、基準信号Ｓｂｒのうちエンジン回転周波数の各次数成分が最小となるようにフィルタ係数Ｗｅを逐次更新するフィルタ係数更新部８６とを備える。これにより、エンジンこもり音ＮＺｅに対する相殺音ＣＳの成分をより精度よく複合振動基準信号Ｓｂｃから除去することができる。

本実施形態において、各制御信号生成部７４は、ロードノイズ基準信号Ｓｂｒに対してフィルタ係数Ｗｒを用いた適応フィルタ処理を行って制御信号Ｓｃｒを出力する適応フィルタ９０と、伝達特性Ｃ＾に基づいてロードノイズ基準信号Ｓｂｒを補正して参照信号Ｓｒを生成する参照信号生成部９２と、参照信号Ｓｒと誤差信号ｅとに基づいて、誤差信号の二乗ｅ²が最小となるようにフィルタ係数Ｗｒを逐次更新するフィルタ係数更新部９４とを備える。これにより、ロードノイズＮＺｒを含む複合騒音ＮＺｃと相殺音ＣＳの誤差のうちロードノイズＮＺｒの成分をより精度よく低減することができる。

［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。また、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、１軸もしくは２軸の方向又は４軸以上の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、加速度センサユニット１６において、車輪２６の振動ＶｒとエンジンＥの振動Ｖｅからなる複合振動Ｖｃを検出したが、加速度センサユニット１６が検出する複合振動Ｖｃには、エンジンＥの振動Ｖｅに加えて又はこれに代えて、ドライブシャフトの振動が含まれてもよい。

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と、エンジンの振動及び車輪の振動の伝達経路と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。 前記実施形態において、相殺音を生成するフローチャートである。 図５Ａは、エンジンこもり音成分除去処理無しに前記能動型騒音制御装置を作動させたときの車室内の振動騒音の音圧レベル特性と、前記能動型騒音制御装置を作動させないときの車室内の振動騒音の音圧レベル特性を示す図である。図５Ｂは、前記エンジンこもり音成分除去処理を伴って前記能動型騒音制御装置を作動させたときの車室内の振動騒音の音圧レベル特性と、前記能動型騒音制御装置を作動させないときの車室内の振動騒音の音圧レベル特性を示す図である。 ロードノイズの発生メカニズムを示す図である。 エンジンこもり音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
１６…加速度センサユニット 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
３０…ナックル ６０ｘ、６０ｙ、６０ｚ…加速度センサ
７０…複合振動用の基準信号生成部（第１基準信号生成部）
７２…基準信号生成部 ７４…制御信号生成部
８０…フィルタ ８２…減算器（第２基準信号生成部）
８４…遅延器 ８６、９４…フィルタ係数更新部
９０…適応フィルタ ９２…参照信号生成部
ＣＳ…相殺音 Ｅ…エンジン
ｅ…誤差信号 ＮＺｃ…複合騒音
ＮＺｅ…エンジンこもり音 ＮＺｒ…ロードノイズ
Ｒ…路面 Ｓｂｃ…複合振動基準信号
Ｓｂｅ…エンジンこもり音基準信号 Ｓｂｒ…ロードノイズ基準信号
Ｓｃｅ、Ｓｃｒ…制御信号 Ｖｃ…複合振動
Ｖｅ…エンジンの振動 Ｖｒ…車輪の振動
Ｗｅ、Ｗｒ…フィルタ係数

Claims (3)

1. 車両の駆動力の生成又は伝達に伴う回転体の振動と、車輪と路面との接触により発生する車輪の振動の両方が伝達される振動伝達経路における複合振動を検出する振動検出部と、
   前記振動検出部で検出された複合振動に基づいて、車室内の振動騒音に対する相殺音の基準波形を規定する第１基準信号を生成する第１基準信号生成部と、
   前記第１基準信号から前記回転体の振動騒音に対する相殺音の成分を除去して、前記車輪の振動騒音に対する相殺音の基準波形を規定する第２基準信号を生成する第２基準信号生成部と、
   前記車室内の振動騒音と前記相殺音との誤差を減少させる適応制御処理を、前記第２基準信号に対して実行して制御信号を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、
   前記車室内の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、
   前記第２基準信号生成部は、
   前記回転体の振動騒音に対する相殺音の基準波形を規定する第３基準信号を生成する第３基準信号生成部と、
   前記第３基準信号に対して第１フィルタ係数を用いた適応フィルタ処理を行って第２制御信号を出力する第１適応フィルタと、
   前記第１基準信号から前記第２制御信号を差し引き、前記第１基準信号から前記回転体の振動騒音に対する相殺音の成分を除去して前記第２基準信号を出力する減算器と、
   前記第２基準信号に遅延を与える遅延器と、
   前記第２基準信号が最小となるように前記第１フィルタ係数を逐次更新する第１フィルタ係数更新部と
   を備える
   ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
3. 請求項１又は２記載の能動型騒音制御装置において、
   前記制御信号生成部は、
   前記第２基準信号に対して第２フィルタ係数を用いた適応フィルタ処理を行って前記制御信号を出力する第２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第２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第２フィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部と
   を備える
   ことを特徴とする能動型騒音制御装置。

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