JP2010111205A - 能動型騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロードノイズ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】 タイヤＷａ〜Ｗｄが回転している状態で、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力異常が検出されたとき、当該音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力に対応する相殺音ＣＳの生成を停止する。これにより、ロードノイズＮＺｒを有効に打ち消すことができない相殺音ＣＳの発生を防止することが可能となり、ＡＮＣ装置１２の消音性能を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ロードノイズに対する相殺音を発生させて前記ロードノイズ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、車両の走行中にタイヤ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。図７に、ロードノイズの発生メカニズムの一例を示す。

ロードノイズを低減するＡＮＣ装置には、タイヤの空気圧を検出する空気圧センサを設け、この空気圧センサからの出力に基づき、ロードノイズに対する相殺音を演算するものがある（特許文献１）。

特開平０３−２０３４９６号公報

特許文献１では、何らかの原因（例えば、空気圧センサの故障、空気圧センサへの電源供給の不具合、通信環境の悪化等）により、空気圧センサからの出力が制御部に正常に到達しない場合について何ら検討されていない。ロードノイズを低減するＡＮＣ装置の適応制御処理では、ロードノイズと相殺音の誤差が最小となるように基準信号の振幅調整や位相調整が行われるが、空気圧センサからの出力が制御部に正常に到達しない場合、誤った振幅調整や位相調整が行われ、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、ロードノイズ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、タイヤホイールの外周面に設けられ、タイヤ内の音圧を検出する音圧検出部と、前記タイヤホイールに設けられ、前記音圧検出部が検出した前記音圧を無線送信する送信部と、前記送信部から無線送信された前記音圧を受信する受信部と、前記受信部で受信された前記音圧に基づき、ロードノイズに対する相殺音の基準波形を規定する基準信号を生成する基準信号生成部と、前記ロードノイズ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、前記ロードノイズ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有するものであって、さらに、前記タイヤの回転を検出するタイヤ回転検出部と、前記受信部の受信内容に応じて、前記音圧検出部の出力異常を検出する出力異常検出部と、前記タイヤが回転している状態で、前記音圧検出部の出力異常が検出されたとき、当該音圧検出部の出力に対応する前記相殺音の生成を停止する相殺音停止部とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、タイヤが回転している状態で、音圧検出部の出力異常が検出されたとき、当該音圧検出部の出力に対応する相殺音の生成を停止する。これにより、ロードノイズを有効に打ち消すことができない相殺音の発生を防止することが可能となり、能動型騒音制御装置の消音性能を向上させることができる。

前記音圧検出部は、前記タイヤにかかる遠心力を検出する遠心力検出部を備え、前記遠心力が、前記タイヤが回転していることを示す所定の遠心力閾値を超えているとき、前記音圧を検出してもよい。これにより、タイヤが回転しているときのみ、音圧を検出することができる。従って、音圧検出部の電力消費を抑えることが可能となる。

前記制御信号生成部は、前記基準信号に対して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、前記相殺音停止部は、前記フィルタ係数をゼロにすることで、前記音圧検出部の出力に対応する前記相殺音の生成を停止してもよい。これにより、比較的簡易な構成で相殺音の生成を停止することができる。

前記出力異常検出部は、例えば、前記受信部が前記送信部から前記音圧を受信していないとき、又は前記送信部から前記受信部への通信にエラーがあったとき、前記音圧検出部の出力が異常であると判定してもよい。これにより、音圧検出部に何らかの異常があった場合や、送信部と受信部との間の通信環境が悪化した場合に当該音圧検出部の出力に対応する相殺音の生成を停止することができる。

この発明によれば、タイヤが回転している状態で、音圧検出部の出力異常が検出されたとき、当該音圧検出部の出力に対応する相殺音の生成を停止する。これにより、ロードノイズを有効に打ち消すことができない相殺音の発生を防止することが可能となり、能動型騒音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］
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。図２は、ＡＮＣ装置１２の内部構成（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部分を含む。）を示すブロック図である。

ＡＮＣ装置１２は、４つのタイヤＷａ〜Ｗｄ（左前輪、右前輪、左後輪、右後輪）から内の音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４を検出し、音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４を示す音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４を出力する音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄと、音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４に基づいてロードノイズＮＺｒの相殺音ＣＳの生成を制御する制御ユニット１６とを有する。図１及び図２では、タイヤＷｂ（右前輪）及びタイヤＷｄ（右後輪）の記載が省略されている。

また、制御ユニット１６は、受信部７０ａ〜７０ｄ（後述）を除きインストルメント・パネル（図示せず）内に配置され、車速センサ１８、スピーカ２０及びマイクロフォン２２に接続されている。制御ユニット１６とスピーカ２０との間には増幅器２４が設けられている。制御ユニット１６は、各音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄから出力された音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４と、マイクロフォン２２が出力した誤差信号ｅと、車速センサ１８から出力された車速信号Ｓｖ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、相殺音ＣＳがロードノイズＮＺｒを打ち消し、消音効果を得ることができる。

なお、図１及び図２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）音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄ
ＡＮＣ装置１２の音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄは、互いに同様の構成を有する。以下では、音圧検出ユニット１４ａについて詳述するが、音圧検出ユニット１４ｂ〜１４ｄにも同様のことが当てはまる。

図２に示すように、音圧検出ユニット１４ａは、遠心力センサ３０ａと、マイクロフォン３２ａと、送信部３４ａと、制御部３６ａとを有する。図３に示すように、音圧検出ユニット１４ａは、ホイール５０ａの外周面５２ａに設けられ、ホイール５０ａの中央部に設けられた電源５４ａから電力供給を受ける。

遠心力センサ３０ａは、タイヤＷａにかかる遠心力Ｆｃ１［Ｎ］を検出し、制御部３６ａに通知する。マイクロフォン３２ａは、ダイナミック型マイクロフォンであり、車両１０の走行中にタイヤＷａが路面Ｒと接触することによってタイヤＷａ内に生ずる振動騒音（音圧Ｐｓ１）を検出し、この音圧Ｐｓ１を示す電気信号（音圧信号Ｓｓｐ１）に変換して制御部３６ａに出力する。送信部３４ａは、制御部３６ａからの指令に応じて、音圧信号Ｓｓｐ１を、制御ユニット１６の受信部７０ａに対して無線送信する。制御部３６ａは、図示しない演算部及びメモリ等の回路を有し、遠心力センサ３０ａ、マイクロフォン３２ａ及び送信部３４ａを制御する（詳細は後述する。）。

電源５４ａは、電池ボックスとこれに収納された電池（いずれも図示せず）とから成り、電力線５６ａ（図３）を介して音圧検出ユニット１４ａに電力を供給する。前記電池ボックスに収納された前記電池は、ホイールキャップ５８ａを外すことで交換可能である。

図２では、複数の音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄのうち、一番上の音圧検出ユニット１４ａのみ内部構成を詳細に記載しており、その他の音圧検出ユニット１４ｂ〜１４ｄについては、内部構成の記載を省略して表示している。

上述の通り、音圧検出ユニット１４ｂ〜１４ｄは、音圧検出ユニット１４ａと同様の構成を有している。すなわち、図示していないものの、音圧検出ユニット１４ｂ〜１４ｄは、遠心力センサ３０ｂ〜３０ｄと、マイクロフォン３２ｂ〜３２ｄと、送信部３４ｂ〜３４ｄと、制御部３６ｂ〜３６ｄとを有し、ホイール５０ｂ〜５０ｄの外周面５２ｂ〜５２ｄに設けられ、ホイール５０ｂ〜５０ｄの中央部に設けられた電源５４ｂ〜５４ｄから電力供給を受ける。遠心力センサ３０ｂ〜３０ｄは、タイヤＷｂ〜Ｗｄにかかる遠心力Ｆｃ２〜Ｆｃ４［Ｎ］を検出し、制御部３６ｂ〜３６ｄに通知する。マイクロフォン３２ｂ〜３２ｄは、タイヤＷｂ〜Ｗｄが路面Ｒと接触することによってタイヤＷｂ〜Ｗｄ内に生ずる振動騒音（音圧Ｐｓ２〜Ｐｓ４）を検出し、この音圧Ｐｓ２〜Ｐｓ４を示す電気信号（音圧信号Ｓｓｐ２〜Ｓｓｐ４）に変換して制御部３６ｂ〜３６ｄに出力する。送信部３４ｂ〜３４ｄは、制御部３６ｂ〜３６ｄからの指令に応じて、音圧信号Ｓｓｐ２〜Ｓｓｐ４を、制御ユニット１６の受信部７０ｂ〜７０ｄに対して無線送信する。制御部３６ｂ〜３６ｄは、図示しない演算部及びメモリ等の回路を有し、遠心力センサ３０ｂ〜３０ｄ、マイクロフォン３２ｂ〜３２ｄ及び送信部３４ｂ〜３４ｄを制御する（詳細は後述する。）。

（３）制御ユニット１６
（ａ）全体構成
ＡＮＣ装置１２の制御ユニット１６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。

制御ユニット１６は、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄ毎に設けられた信号制御部６０ａ〜６０ｄと、加算器６２とを有する。

なお、図２では、複数の信号制御部６０ａ〜６０ｄのうち、一番上の信号制御部６０ａ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６０ｂ〜６０ｄについては、内部構成の記載を省略して表示している。

（ｂ）信号制御部６０ａ〜６０ｄ
信号制御部６０ａ〜６０ｄは、同様の構成を有する。以下では、信号制御部６０ａについて詳述するが、信号制御部６０ｂ〜６０ｄにも同様のことが当てはまる。

図２に示すように、信号制御部６０ａは、受信部７０ａと、基準信号生成部７２ａと、制御信号生成部７４ａと、出力異常検出部７６ａとを有する。このうち、基準信号生成部７２ａ、制御信号生成部７４ａ及び出力異常検出部７６ａは、マイクロコンピュータ５８の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したものである。

受信部７０ａは、音圧検出ユニット１４ａからの音圧信号Ｓｓｐ１を受信するものであり、音圧検出ユニット１４ａからの微弱電波の受信が可能な位置に配置される。また、受信部７０ａは、出力異常検出部７６ａからの指令に応じて受信品質ＱｏＲ１を出力異常検出部７６ａに通知する（詳細は後述する。）。

基準信号生成部７２ａは、音圧検出ユニット１４ａからの音圧信号Ｓｓｐ１に基づき、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Ｓｂ１（以下「基準信号Ｓｂ１」とも称する。）を生成する。

制御信号生成部７４ａは、基準信号Ｓｂ１に対して適応フィルタ処理を施して制御信号Ｓｃ１を生成するものである。制御信号生成部７４ａは、適応フィルタ８０ａと、参照信号生成部８２ａと、フィルタ係数更新部８４ａとを有する。

適応フィルタ８０ａ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Ｓｂ１に対してフィルタ係数Ｗ１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Ｓｃ１を加算器６２へ出力する。

参照信号生成部８２ａは、基準信号生成部７２ａから出力された基準信号Ｓｂ１に対して伝達関数処理を行うことで参照信号Ｓｒ１を生成する。参照信号Ｓｒ１は、フィルタ係数更新部８４ａにおいてフィルタ係数Ｗ１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Ｓｂ１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８４ａは、フィルタ係数Ｗ１を逐次演算・更新する。フィルタ係数更新部８４ａ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Ｗ１を演算する。すなわち、参照信号生成部８２ａからの参照信号Ｓｒ１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Ｗ１を演算する。

出力異常検出部７６ａは、受信部７０ａの受信内容（例えば、受信品質ＱｏＲ１）に応じて、音圧検出ユニット１４ａの出力異常を検出する。例えば、受信部７０ａが送信部３４ａから音圧信号Ｓｓｐ１を受信していないとき、又は送信部３４ａから受信部７０ａへの通信にエラーがあったとき、出力異常検出部７６ａは、音圧検出ユニット１４ａの出力が異常であると判定する。そして、音圧検出ユニット１４ａの出力異常を検出したとき、出力異常検出部７６ａは、適応フィルタ８０ａに対してリセット信号Ｓｒｅｓｅｔ１を出力してフィルタ係数Ｗ１をゼロにする（詳細は後述する。）。

上述の通り、信号制御部６０ｂ〜６０ｄは、信号制御部６０ａと同様の構成を有する。すなわち、図示していないものの、信号制御部６０ｂ〜６０ｄは、受信部７０ｂ〜７０ｄと、基準信号生成部７２ｂ〜７２ｄと、制御信号生成部７４ｂ〜７４ｄと、出力異常検出部７６ｂ〜７６ｄとを有する。受信部７０ｂ〜７０ｄから基準信号生成部７２ｂ〜７２ｄに対して音圧信号Ｓｓｐ２〜Ｓｓｐ４が送信され、基準信号生成部７２ａ〜７２ｄから制御信号生成部７４ｂ〜７４ｄに対して基準信号Ｓｂ２〜Ｓｂ４が送信され、制御信号生成部７４ｂ〜７４ｄから加算器６２に対して制御信号Ｓｃ２〜Ｓｃ４が送信される。制御信号生成部７４ｂ〜７４ｄでは、適応フィルタ８０ｂ〜８０ｄにより基準信号Ｓｂ２〜Ｓｂ４に適応フィルタ処理が行われる。また、制御信号生成部７４ｂ〜７４ｄのフィルタ係数更新部８４ｂ〜８４ｄは、参照信号生成部８２ｂ〜８２ｄからの参照信号Ｓｒ２〜Ｓｒ４と、マイクロフォン２２からの誤差信号ｅとに基づいて、適応フィルタ８０ｂ〜８０ｄのフィルタ係数Ｗ２〜Ｗ４を更新する。車速センサ１８から出力異常検出部７６ｂ〜７６ｄに対して車速信号Ｓｖが送信され、受信部７０ｂ〜７０ｄから出力異常検出部７６ｂ〜７６ｄに対して受信品質ＱｏＲ２〜ＱｏＲ４が送信され、出力異常検出部７６ｂ〜７６ｄから適応フィルタ８０ｂ〜８０ｄに対してリセット信号Ｓｒｅｓｅｔ２〜Ｓｒｅｓｅｔ４が送信される。

（ｃ）加算器６２
各加算器６２は、信号制御部６０ａ〜６０ｄから出力された制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ４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。

（４）車速センサ１８
車速センサ１８は、車両１０の車速ｖ［ｋｍ／ｓ］を検出し、この車速ｖを示す車速信号Ｓｖを各信号制御部６０ａ〜６０ｄの出力異常検出部７６ａ〜７６ｄに出力する。

（５）スピーカ２０
スピーカ２０は、ＡＮＣ装置１２の制御ユニット１６（マイクロコンピュータ５８）からの合成制御信号Ｓｃｃに対応する相殺音ＣＳを出力する。これにより、ロードノイズＮＺｒを打ち消すことができる。

（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を制御ユニット１６（マイクロコンピュータ５８）に出力する。

２．相殺音ＣＳの生成
（１）全体の流れの概要
次に、本実施形態における相殺音ＣＳの生成の基本的な流れについて説明する。図４には、相殺音ＣＳを生成する概略的なフローチャートが示されている。

ステップＳ１において、各音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄは、タイヤＷａ〜Ｗｄ内の音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４を検出し、ステップＳ２において、各音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄは、これらの音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４を示す音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４を無線送信する。

ステップＳ３において、各基準信号生成部７２ａ〜７２ｄは、音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４に基づいて基準信号Ｓｂ１〜Ｓｂ４を生成する。ステップＳ４において、各制御信号生成部７４ａ〜７４ｄは、基準信号生成部７２ａ〜７２ｄから出力された基準信号Ｓｂ１〜Ｓｂ４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Ｓｂ１〜Ｓｂ４に適応フィルタ処理を実施することにより制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ４を生成する。なお、出力異常検出部７６ａ〜７６ｄの処理については、図６を用いて後述する。

ステップＳ５において、加算器６２は、制御信号生成部７４ａ〜７４ｄから出力された制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ４を合成して、合成制御信号Ｓｃｃを生成する。

ステップＳ６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（増幅処理）。ステップＳ７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Ｓ８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、各制御信号生成部７４ａ〜７４ｄ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〜Ｓ８を繰り返す。

（２）音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄにおける処理
図５には、各音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄにおける処理（図４のＳ１、Ｓ２）のより詳細なフローチャートが示されている。なお、図５では、遠心力Ｆｃ１〜Ｆｃ４の総称として遠心力Ｆｃを、音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４の総称として音圧Ｐｓを、音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４の総称として音圧信号Ｓｓｐを用いている。

ステップＳ１１において、遠心力センサ３０ａ〜３０ｄは、遠心力Ｆｃ１〜Ｆｃ４を検出し、制御部３６ａ〜３６ｄに出力する。ステップＳ１２において、制御部３６ａ〜３６ｄは、遠心力Ｆｃ１〜Ｆｃ４が、所定の遠心力閾値ＴＨ＿ｆｃ以上であるかどうかを判定する。遠心力閾値ＴＨ＿ｆｃは、タイヤＷａ〜Ｗｄが回転しているかどうかを判定するために予め設定された閾値であり、制御部３６ａ〜３６ｄの図示しないメモリに記憶されている。

遠心力Ｆｃ１〜Ｆｃ４が、遠心力閾値ＴＨ＿ｆｃ未満である場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、タイヤＷａ〜Ｗｄは回転しておらず、ロードノイズＮＺｒは発生していないと考えられる。そこで、今回の処理を終える。遠心力Ｆｃ１〜Ｆｃ４が、遠心力閾値ＴＨ＿ｆｃ以上である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、タイヤＷａ〜Ｗｄは回転中であり、ロードノイズＮＺｒが発生していると考えられる。そこで、続くステップＳ１３において、制御部３６ａ〜３６ｄは、マイクロフォン３２ａ〜３２ｄに対して音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４を検出するよう指令する。この指令を受けたマイクロフォン３２ａ〜３２ｄは、音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４を検出し、音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４を示す音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４を制御部３６ａ〜３６ｄに出力する。続くステップＳ１４において、制御部３６ａ〜３６ｄは、送信部３４ａ〜３４ｄを介して音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４を、制御ユニット１６の受信部７０ａ〜７０ｄに無線送信する。

（３）出力異常検出部７６ａ〜７６ｄにおける処理
図６には、出力異常検出部７６ａ〜７６ｄにおける処理（図４のＳ４の一部）のフローチャートが示されている。

ステップＳ２１において、出力異常検出部７６ａ〜７６ｄは、タイヤＷａ〜Ｗｄが回転中であるかどうかを判定する。具体的には、車速センサ１８からの車速信号Ｓｖで示される車速ｖが、所定の車速閾値ＴＨ＿ｖ以上であるかどうかを判定する。車速閾値ＴＨ＿ｖは、タイヤＷａ〜Ｗｄが回転しているかどうかを判定するために予め設定された閾値であり、メモリ５９に記憶されている。

車速ｖが車速閾値ＴＨ＿ｖ未満である場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、タイヤＷａ〜Ｗｄは回転しておらず、ロードノイズＮＺｒは発生していないと考えることができる。この場合、ステップＳ２１に戻る。車速ｖが車速閾値ＴＨ＿ｖ以上である場合（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、タイヤＷａ〜Ｗｄが回転中であり、ロードノイズＮＺｒが発生していると考えることができる。そこで、続くステップＳ２２において、出力異常検出部７６ａ〜７６ｄは、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄからの音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４の受信が正常に行われたかどうかを、換言すると、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力が異常でないかどうかを、受信部７０ａ〜７０ｄの受信内容（受信品質ＱｏＲ１〜ＱｏＲ４等）から確認する。

音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力が正常である場合とは、音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４がエラー無しに受信された場合や、音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４で示される音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４が、マイクロフォン３２ａ〜３２ｄの測定レンジ（検出可能な音圧レベルの範囲）内にある場合を示す。反対に、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力が異常である場合とは、音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４が受信できない場合、音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４にエラーが含まれる場合、音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４で示される音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４が、マイクロフォン３２ａ〜３２ｄの測定レンジ内にない場合等を示す。音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４にエラーが含まれているかどうかは、例えば、デジタル通信であれば、チェックサムやＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を用いて、アナログ通信であれば、ベース電圧が維持されているかどうかを用いて、判定することができる。

音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４が受信できない場合としては、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄに故障が発生している場合、電源５４ａ〜５４ｄの残容量が不足している場合、制御ユニット１６の受信部７０ａ〜７０ｄが故障している場合等が考えられる。音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４にエラーが含まれる場合としては、送信部３４ａ〜３４ｄと受信部７０ａ〜７０ｄとの間の通信環境が悪い場合等が考えられる。出力異常検出部７６ａ〜７６ｄは、受信部７０ａ〜７０ｄから送信される受信品質ＱｏＲ１〜ＱｏＲ４等の内容に基づいて、上記を判定することができる。

音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力が正常である場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３において、出力異常検出部７６ａ〜７６ｄは、適応フィルタ８０ａ〜８０ｄに対してリセット信号Ｓｒｅｓｅｔ１〜Ｓｒｅｓｅｔ４を送信せず、適応フィルタ８０ａ〜８０ｄのフィルタ係数Ｗ１〜Ｗ４をゼロにしない（フィルタ係数更新部８４ａ〜８４ｄが設定したフィルタ係数Ｗ１〜Ｗ４をそのまま用いる。）。音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力が異常である場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、ステップＳ２４において、出力異常検出部７６ａ〜７６ｄは、適応フィルタ８０ａ〜８０ｄに対してリセット信号Ｓｒｅｓｅｔ１〜Ｓｒｅｓｅｔ４を送信し、フィルタ係数Ｗ１〜Ｗ４をゼロにする。

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、タイヤＷａ〜Ｗｄが回転している状態で、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力異常を検出した場合、当該音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力に対応する相殺音ＣＳの生成を停止する（出力異常が検出されない音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力に対応する相殺音ＣＳは生成される。）。これにより、ロードノイズＮＺｒを有効に打ち消すことができない相殺音ＣＳの発生を防止することが可能となり、ＡＮＣ装置１２の消音性能を向上させることができる。

本実施形態において、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄは、タイヤＷａ〜Ｗｄにかかる遠心力Ｆｃ１〜Ｆｃ４を検出する遠心力センサ３０ａ〜３０ｄを備え、遠心力Ｆｃ１〜Ｆｃ４が、遠心力閾値ＴＨ＿ｆｃを超えているとき、音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４を検出する。これにより、タイヤＷａ〜Ｗｄが回転しているときのみ、音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４を検出することができる。従って、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの電力消費を抑えることが可能となる。

本実施形態において、出力異常検出部７６ａ〜７６ｄは、フィルタ係数Ｗ１〜Ｗ４をゼロにすることで、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力に対応する相殺音ＣＳの生成を停止する。これにより、比較的簡易な構成で相殺音ＣＳの生成を停止することができる。

本実施形態において、出力異常検出部７６ａ〜７６ｄは、受信部７０ａ〜７０ｄが送信部３４ａ〜３４ｄから音圧信号Ｓｓｐ１〜Ｓｓｐ４を受信していないとき、又は送信部３４ａ〜３４ｄから受信部７０ａ〜７０ｄへの通信にエラーがあったとき、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力が異常であると判定する。これにより、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄに何らかの異常があった場合や、送信部３４ａ〜３４ｄと受信部７０ａ〜７０ｄとの間の通信環境が悪化した場合に当該音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力に対応する相殺音ＣＳの生成を停止することができる。

［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つのタイヤＷａ〜Ｗｄに対応して４つの音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄを設けたが、タイヤＷａ〜Ｗｄのいずれかにのみ音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄを設ける構成も可能である。

上記実施形態では、遠心力センサ３０ａ〜３０ｄ、マイクロフォン３２ａ〜３２ｄ、送信部３４ａ〜３４ｄ及び制御部３６ａ〜３６ｄをホイール５０ａ〜５０ｄの外周面５２ａ〜５２ｄに設けたが、遠心力センサ３０ａ〜３０ｄ、送信部３４ａ〜３４ｄ及び制御部３６ａ〜３６ｄについては、外周面５２ａ〜５２ｄに設けなくてもよい。

上記実施形態では、車速ｖを用いてタイヤＷａ〜Ｗｄが回転中であるかどうかを判定したが、これに限られない。例えば、車両１０の加速度や、タコメータの値、ドライブシャフトに設けたエンコーダの出力を用いてタイヤＷａ〜Ｗｄが回転中であるかどうかを判定することもできる。

上記実施形態では、遠心力Ｆｃ１〜Ｆｃ４が遠心力閾値ＴＨ＿ｆｃ以上であるとき、マイクロフォン３２ａ〜３２ｄによる音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４の検出を行ったが、これに限られず、制御ユニット１６から音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄに対し、音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４の検出を要求する信号及び音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４の検出の停止を要求する信号を出力することで、音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４の検出を制御してもよい。或いは、マイクロフォン３２ａ〜３２ｄによる音圧Ｐｓ１〜Ｐｓ４の検出を常時行うことも可能である。

上記実施形態では、出力異常検出部７６ａ〜７６ｄが、適応フィルタ８０ａ〜８０ｄのフィルタ係数Ｗ１〜Ｗ４をゼロにすることにより、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの出力に対応する相殺音ＣＳの生成を停止したが、相殺音ＣＳの生成を停止する方法はこれに限られない。例えば、制御信号生成部７４ａ〜７４ｄの動作を停止することにより、相殺音ＣＳの生成を停止することもできる。

上記実施形態では、音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄへの電力供給を、ホイール５０ａ〜５０ｄ内に配置された電源５４ａ〜５４ｄを用いて行ったが、これに限られない。例えば、ホイールキャップ５８ａ〜５８ｄを外した状態で、充電用端子を通じて充電することができる蓄電池をホイール５０ａ〜５０ｄ内部に配置し、この蓄電池から音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの各部位への電力供給することもできる。或いは、圧電素子や振り子を用い、走行中のタイヤＷａ〜Ｗｄの振動から発電可能な発電システムをホイール５０ａ〜５０ｄ内部に設け、この発電システムから音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの各部位に電力供給することもできる。或いは、サスペンション等の部位からタイヤＷａ〜Ｗｄに対して電波により電力を供給することで音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの各部位への電力供給することもできる。或いは、車輪軸に発電用のブラシ構造を形成し、車輪軸の回転に合わせて発電し、発電された電力を音圧検出ユニット１４ａ〜１４ｄの各部位に供給することもできる。

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。 前記能動型騒音制御装置の内部構成（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部分を含む。）を示すブロック図である。 タイヤホイールに設けられた音圧検出ユニットの取付位置を示す説明図である。 前記実施形態において、相殺音を生成する基本的な流れを示すフローチャートである。 前記音圧検出ユニットの処理を示すフローチャートである。 前記能動型騒音制御装置の制御ユニットの処理を示すフローチャートである。 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
１４ａ〜１４ｄ…音圧検出ユニット １８…車速センサ（タイヤ回転検出部）
２０…スピーカ ２２…マイクロフォン（誤差検出部）
３０ａ〜３０ｄ…遠心力センサ
３２ａ〜３２ｄ…マイクロフォン（音圧検出部）
３４ａ〜３４ｄ…送信部 ５０ａ〜５０ｄ…ホイール
５２ａ〜５２ｄ…外周面 ７０ａ〜７０ｄ…受信部
７２ａ〜７２ｄ…基準信号生成部 ７４ａ〜７４ｄ…制御信号生成部
７６ａ〜７６ｄ…出力異常検出部
８０ａ〜８０ｄ…適応フィルタ（相殺音停止部）
８２ａ〜８２ｄ…参照信号生成部 ８４ａ〜８４ｄ…フィルタ係数更新部
ＣＳ…相殺音 Ｃ＾…伝達特性
ｅ…誤差信号 Ｆｃ１〜Ｆｃ４…遠心力
ＮＺｒ…ロードノイズ Ｐｓ１〜Ｐｓ４…音圧
Ｓｂ１〜Ｓｂ４…基準信号 Ｓｃ１〜Ｓｃ４…制御信号
Ｓｒ１〜Ｓｒ４…参照信号 ＴＨ＿ｆｃ…遠心力閾値
Ｗ１〜Ｗ４…フィルタ係数 Ｗａ〜Ｗｄ…タイヤ

Claims (4)

1. タイヤホイールの外周面に設けられ、タイヤ内の音圧を検出する音圧検出部と、
   前記タイヤホイールに設けられ、前記音圧検出部が検出した前記音圧を無線送信する送信部と、
   前記送信部から無線送信された前記音圧を受信する受信部と、
   前記受信部で受信された前記音圧に基づき、ロードノイズに対する相殺音の基準波形を規定する基準信号を生成する基準信号生成部と、
   前記ロードノイズ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、
   前記ロードノイズ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
   を有する能動型騒音制御装置であって、さらに、
   前記タイヤの回転を検出するタイヤ回転検出部と、
   前記受信部の受信内容に応じて、前記音圧検出部の出力異常を検出する出力異常検出部と、
   前記タイヤが回転している状態で、前記音圧検出部の出力異常が検出されたとき、当該音圧検出部の出力に対応する前記相殺音の生成を停止する相殺音停止部と
   を備え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、
   前記音圧検出部は、
   前記タイヤにかかる遠心力を検出する遠心力検出部を備え、
   前記遠心力が、前記タイヤが回転していることを示す所定の遠心力閾値を超えているとき、前記音圧を検出する
   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、
   前記基準信号に対して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、
   前記相殺音停止部は、前記フィルタ係数をゼロにすることで、前記音圧検出部の出力に対応する前記相殺音の生成を停止する
   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、
   前記出力異常検出部は、前記受信部が前記送信部から前記音圧を受信していないとき、又は前記送信部から前記受信部への通信にエラーがあったとき、前記音圧検出部の出力が異常であると判定する
   ことを特徴とする能動型騒音制御装置。

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