JP2876874B2 - 車両用能動型騒音制御装置 - Google Patents

車両用能動型騒音制御装置

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JP2876874B2 JP4047209A JP4720992A JP2876874B2 JP 2876874 B2 JP2876874 B2 JP 2876874B2 JP 4047209 A JP4047209 A JP 4047209A JP 4720992 A JP4720992 A JP 4720992A JP 2876874 B2 JP2876874 B2 JP 2876874B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、騒音源から車室内に
伝達される騒音に制御音源から発せられる制御音を干渉
させることにより騒音の低減を図る車両用能動型騒音制
御装置に関し、特に、周期的な騒音を発する騒音源から
伝達される騒音の低減を図る能動型騒音制御装置におい
て、演算処理が簡略化され高速での処理が可能となるよ
うにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の能動型騒音制御装置として、英国
特許第２１４９６１４号や特表平１−５０１３４４号に
記載のものがある。これら従来の装置は、航空機の客室
やこれに類する閉空間に適用される騒音低減装置であっ
て、閉空間の外部に位置するエンジン等の単一の騒音源
は、基本周波数ｆ0 及びその高調波ｆ1 〜ｆn を含む騒
音を発生するという条件の下において作動するものであ
る。
【０００３】具体的には、閉空間内の複数の位置に設置
され音圧を検出するマイクロフォンと、その閉空間に制
御音を発生する複数のラウドスピーカとを備え、騒音源
の周波数ｆ0 〜ｆn 成分に基づき、それら周波数ｆ0 〜
ｆn 成分と逆位相の信号でラウドスピーカを駆動させ、
もって閉空間に伝達される騒音と逆位相の制御音をラウ
ドスピーカから発生させて騒音を打ち消している。
【０００４】そして、ラウドスピーカから発せられる制
御音の生成方法として、PROCEEDINGS OF THE IEEE,VOL.
63 PAGE 1692,1975,“ADAPTIVE NOISE CANSELLATION ：
PRINCIPLES AND APPLICATIONS ”で述べられている‘WI
DROW LMS’アルゴリズムを多チャンネルに展開したアル
ゴリズムを適用している。その内容は、上記特許の発明
者による論文、“A MULTIPLE ERROR LMS ALGORITHM AND
ITS APPLICATION TOTHE ACTIVE CONTROL OF SOUND AND
VIBRATION ”,IEEE TRANS.ACOUST.,SPEECH,SIGNAL PRO
CESSING,VOL.ASSP −35,PP.1423−1434,1987 にも述べ
られている。
【０００５】即ち、ＬＭＳアルゴリズムは、適応ディジ
タルフィルタのフィルタ係数を更新するのに好適なアル
ゴリズムの一つであって、例えばいわゆるＦｉｌｔｅｒ
ｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムにあっては、ラウドスピ
ーカからマイクロフォンまでの伝達関数をモデル化した
伝達関数フィルタを全てのラウドスピーカとマイクロフ
ォンとの組み合わせについて設定し、騒音源の騒音発生
状態を表す基準信号をそのフィルタで処理した値と各マ
イクロフォンが検出した残留騒音とに基づいた所定の評
価関数の値が低減するように、各ラウドスピーカ毎に設
けられたフィルタ係数可変のディジタルフィルタのフィ
ルタ係数を更新している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の能動型騒音制御装置にあっては、騒音の
発生状態を表す基準信号を例えば正弦波のような連続信
号として取り込んでいるため、基準信号と伝達関数フィ
ルタとの畳み込み演算並びに基準信号と適応ディジタル
フィルタとの畳み込み演算の際に、その連続信号を所定
間隔でサンプリングしてなる数列の各値と、伝達関数フ
ィルタ及び適応ディジタルフィルタの各フィルタ係数と
を積算し、その積算の結果をさらに加算しなければなら
ないので、計算量が多大になってしまうという不具合が
ある。
【０００７】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、計算量
の低減を図ることができる車両用能動型騒音制御装置を
提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、周期的な騒音を発する騒音
源から騒音が伝達される車両の車室内に制御音を発生可
能な制御音源と、前記騒音源から発せられる騒音と同じ
周期のインパルス列でなる基準信号を生成する基準信号
生成手段と、前記車室内の所定位置における残留騒音を
検出する残留騒音検出手段と、前記制御音源及び前記残
留騒音検出手段間の伝達関数をモデル化した伝達関数フ
ィルタと、この伝達関数フィルタと前記基準信号とを畳
み込んで基準処理信号を生成する基準処理信号生成手段
と、フィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタと、こ
の適応ディジタルフィルタと前記基準信号とを畳み込ん
で前記制御音源を駆動する信号を生成する駆動信号生成
手段と、前記基準処理信号及び前記残留騒音に基づいて
前記車室内の騒音が低減するように前記適応ディジタル
フィルタのフィルタ係数を更新する適応処理手段と、を
備えた。
【０００９】また、請求項２記載の発明は、上記請求項
１記載の発明において、騒音源から発せられる騒音の周
期を検出する騒音周期検出手段と、この騒音周期検出手
段が検出した騒音の周期に基づいて伝達関数フィルタの
フィルタ長を変更する第１のフィルタ長変更手段と、を
備えた。さらに、請求項３記載の発明は、上記請求項２
記載の発明において、騒音周期検出手段が検出した騒音
の周期に基づいて適応ディジタルフィルタのフィルタ長
を変更する第２のフィルタ長変更手段を備えた。
【００１０】
【作用】請求項１記載の発明にあっては、駆動信号生成
手段が、適応ディジタルフィルタと基準信号とを畳み込
んで制御音源を駆動する信号を生成するから、制御音源
からは、騒音源から発生する騒音に相関のある制御音が
発生するが、制御開始直後は、適応ディジタルフィルタ
のフィルタ係数が最適な値に収束しているとは限らない
ので、必ずしも車室内の騒音が低減するとはいえない。
【００１１】しかし、基準処理信号生成手段が伝達関数
フィルタと基準信号とを畳み込んで生成した基準処理信
号と、残留騒音検出手段が検出した残留騒音とに基づい
て、適応処理手段が、車室内の騒音が低減するように適
応ディジタルフィルタのフィルタ係数を更新するので、
制御音源から発せられる制御音によって騒音が打ち消さ
れ、車室内の騒音が低減する。
【００１２】そして、基準信号制生成手段が生成した基
準信号は、騒音源から発せられる騒音と同じ周期のイン
パルス列であり、その基準信号を形成する個々のインパ
ルスに対する伝達関数フィルタ又は適応ディジタルフィ
ルタの応答はインパルス応答であるから、それら伝達関
数フィルタ又は適応ディジタルフィルタの各フィルタ係
数に一致する。
【００１３】従って、基準処理信号生成手段及び駆動信
号生成手段においては、積算は不要であり、フィルタ係
数の加算のみで畳み込み演算が行える。また、請求項２
記載の発明にあっては、第１のフィルタ長変更手段が、
騒音周期検出手段が検出した騒音の周期に基づいて伝達
関数フィルタのフィルタ長を変更するため、例えば、そ
の伝達関数フィルタのフィルタ長を騒音の周期に対して
長過ぎないようにすれば、畳み込みのために必要な過去
のインパルス応答の情報が少なくなって、基準処理信号
生成手段における伝達関数フィルタと基準信号との畳み
込み演算としての加算回数が低減する。
【００１４】さらに、請求項３記載の発明にあっては、
第２のフィルタ長変更手段が、騒音手記検出手段が検出
した騒音の周期に基づいて適応ディジタルフィルタのフ
ィルタ長を変更するため、例えば、その適応ディジタル
フィルタのフィルタ長を騒音の周期に一致させるように
すれば、駆動信号生成手段での畳み込み演算では、過去
のインパルス応答の情報を必要としなくなるから、駆動
信号生成手段は、基準信号に同期して適応ディジタルフ
ィルタのフィルタ係数を出力するという処理を行うだけ
でよくなり、加算をも行う必要がなくなる。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１実施例の全体構成を示す
図であり、この実施例は、騒音源としてのエンジン４か
ら車室６内に伝達されるこもり音の低減を図る車両用能
動型騒音制御装置１に本発明を適用したものである。
【００１６】先ず、構成を説明すると、車体３は、前輪
２ａ，２ｂ，後輪２ｃ，２ｄ及び各車輪２ａ〜２ｄと車
体３との間に介在するサスペンションによって支持され
ている。なお、図１に示す車両は、前輪２ａ及び２ｂが
車体３前部に配置されたエンジン４によって回転駆動さ
れるいわゆる前置きエンジン前輪駆動車である。エンジ
ン４には、クランク角センサ５が取り付けられていて、
このクランク角センサ５は、エンジン４のクランク角の
回転に同期したクランク角信号Ｘをコントローラ１０に
供給する。
【００１７】また、車体３の車室６内には、制御音源と
してのラウドスピーカ７ａ，７ｂ，７ｃ及び７ｄが、前
部座席Ｓ1 ，Ｓ2 及び後部座席Ｓ3 ，Ｓ4 のそれぞれに
対向するドア部に配置されている。さらに、各座席Ｓ1
〜Ｓ4 のヘッドレスト位置には、残留騒音検出手段とし
てのマイクロフォン８ａ〜８ｈが、それぞれ二つずつ配
設されていて、これらマイクロフォン８ａ〜８ｈが音圧
として測定した残留騒音信号ｅ1 〜ｅ8 が、コントロー
ラ１０に供給される。
【００１８】そして、コントローラ１０は、マイクロコ
ンピュータや必要なインタフェース回路等を含んで構成
されていて、クランク角センサ５から供給されるクラン
ク角信号Ｘと、マイクロフォン８ａ〜８ｈから供給され
る残留騒音信号ｅ1 〜ｅ8 とに基づいて、後述する演算
処理を実行し、車室６内に伝達されるこもり音を打ち消
すような制御音がラウドスピーカ７ａ〜７ｄから発せら
れるように、それらラウドスピーカ７ａ〜７ｄに駆動信
号ｙ1 〜ｙ4 を出力する。
【００１９】図２は、コントローラ１０の機能構成を示
すブロック図であって、このコントローラ１０は、クラ
ンク角信号Ｘに基づき、こもり音の原因となるエンジン
４で発生する振動と同じ周期の（例えば、レシプロ４気
筒の場合は、１８０度回転する度に一つの）インパルス
列でなる基準信号ｘを生成し出力する基準信号生成部１
１と、クランク角信号Ｘに基づき、こもり音の原因とな
るエンジン４で発生する振動の周期Ｎを判断し出力する
周期判断部１２とを有している。
【００２０】さらに、コントローラ１０は、ラウドスピ
ーカ７ａ〜７ｄに対応した個数（Ｍ個：本実施例では、
Ｍ＝４）の適応ディジタルフィルタＷm （ｍ＝１〜Ｍ）
と基準信号ｘとを畳み込んで駆動信号ｙ1 〜ｙ4 を生成
し出力する駆動信号生成部１３と、各ラウドスピーカ７
ａ〜７ｄ及びマイクロフォン８ａ〜８ｈ間の伝達関数を
有限インパルス応答関数の形でモデル化した伝達関数フ
ィルタＣ＾lm（ｌ＝１〜Ｌ：Ｌはマイクロフォン８ａ〜
８ｈの個数であり、本実施例ではＬ＝８）と基準信号ｘ
とを畳み込んで基準処理信号ｒlmを生成し出力する基準
処理信号生成部１４と、周期Ｎに基づいて基準処理信号
生成部１４内の伝達関数フィルタＣ＾lmを設定する伝達
関数フィルタ記憶部１５と、基準処理信号ｒlmを一旦記
憶するｒレジスタ１６と、基準処理信号ｒlm及び残留騒
音信号ｅ1 〜ｅ8 に基づいて車室６内のこもり音が低減
するように駆動信号生成部１３内の適応ディジタルフィ
ルタＷm の各フィルタ係数Ｗmiを更新する適応処理部１
７と、を有している。
【００２１】なお、本実施例では、適応処理部１７は、
適応ディジタルフィルタのフィルタ係数を更新するのに
好適なアルゴリズムの一つであるＬＭＳアルゴリズムに
基づいて、適応ディジタルフィルタＷm の各フィルタ係
数Ｗmiを更新する。図３及び図４は、コントローラ１０
内で実行される処理の概要を示したフローチャートであ
って、図３は、基準信号ｘ（一つのインパルス）が生成
される度に実効される割り込み処理を示し、図４は、コ
ントローラ１０が駆動信号ｙm を出力するタイミングで
実行される割り込み処理を示している。
【００２２】即ち、基準信号ｘが生成されると、図３の
割り込み処理が開始され、先ず、そのステップ００１で
他の割り込み処理を禁止状態とし、次いでステップ００
２に移行する。ステップ００２では、騒音の周期Ｎの過
去の値を記憶する周期情報Ｎ（Ｐ）〜Ｎ（１）（図５
（ａ），図６（ａ）参照）を、下記の（１）式に従って
シフトする。
【００２３】 Ｎ（Ｐ） ＝Ｎ（Ｐ−１） Ｎ（Ｐ─１）＝Ｎ（Ｐ−２） ・ ・ ・ ・ Ｎ（ｐ）＝Ｎ（ｐ─１） ……（１） ・ ・ ・ ・ Ｎ（２） ＝Ｎ（１） Ｎ（１） ＝Ｎ（０） さらに、ステップ００３に移行し、伝達関数フィルタＣ
＾lmの過去の値を記憶しているフィルタ情報Ｃ＾
lm（Ｐ）〜Ｃ＾lm（１）（図６（ｂ），（ｃ）参照）
を、下記の（２）式に従ってシフトする。
【００２４】 Ｃ＾lm（Ｐ） ＝Ｃ＾lm（Ｐ−１） Ｃ＾lm（Ｐ─１）＝Ｃ＾lm（Ｐ−２） ・ ・ ・ ・ Ｃ＾lm（ｐ）＝Ｃ＾lm（ｐ─１） ……（２） ・ ・ ・ ・ Ｃ＾lm（２） ＝Ｃ＾lm（１） Ｃ＾lm（１） ＝Ｃ＾lm（０） なお、周期情報Ｎ（ｐ）及びフィルタ情報Ｃ＾lm（ｐ）
に付されている（ ）内の数字は、現在の処理に対して
いくつ前の処理において設定した周期Ｎ又は伝達関数フ
ィルタＣ＾lmであるかを表している。
【００２５】次いで、ステップ００４に移行し、最新の
騒音の周期Ｎを、周期情報Ｎ（０）として記憶する。な
お、この騒音の周期Ｎは、具体的には、後述する図４の
ステップ１１６で設定されるカウンタｋの最新の値を用
いている。そして、ステップ００５に移行してカウンタ
ｉをクリアし、ステップ００６に移行して、下記の
（３）式の判定を行う。
【００２６】 Ｎ（０）＜Ｔ（ｉ） ……（３） ステップ００６の判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステッ
プ００７に移行し、カウンタｉをインクリメントとし
て、再びステップ００６に移行して上記（３）式の判定
を行う。ここで、ステップ００６の判定で使用するＴ
（ｉ）は、周期Ｎが取り得る範囲を所定段階に分割した
各段階の値である。従って、上記（３）式の判定をステ
ップ００６，００７のループにてｉ＝１から順次行うこ
とにより、ステップ００６の判定が「ＮＯ」となった時
点で、最新の周期情報Ｎ（０）に記憶されている周期
が、どの程度の長さであるかが判明することになる。
【００２７】そこで、ステップ００６の判定が「ＮＯ」
となったら、ステップ００８に移行し、下記の（４）式
に従ってフィルタ情報Ｃ＾lm（０）を設定する。 Ｃ＾lm（０）＝Ｃ＾mem.lm（ｉ） ……（４） 即ち、上記（４）式のＣ＾mem.lm（ｉ）は、周期Ｎの長
さに対応して予め設定し記憶している伝達関数フィルタ
であって、周期Ｎに対して長すぎることのないフィルタ
長を有するフィルタである。
【００２８】つまり、本実施例では、周期Ｎに対して長
すぎることのないように、伝達関数フィルタＣ＾lmが設
定されることになる。そして、ステップ００９に移行し
て図４に示す処理で使用するカウンタｋをクリアし、ス
テップ０１０に移行して割り込み禁止状態を解除した
ら、今回のこの図３に示す処理を終了する。
【００２９】一方、駆動信号ｙm を出力するタイミング
となると、図４に示す割り込み処理が実行され、先ず、
そのステップ１０１で他の割り込み処理を禁止状態と
し、次いでステップ１０２に移行する。ステップ１０２
では、駆動信号ｙm の値を、下記の（５）式に従って初
期設定する。
【００３０】 ｙm ＝Ｗmk ……（５） ここで、Ｗmkは適応ディジタルフィルタＷm のｋ番目の
フィルタ係数である。従って、このステップ１０２で設
定される駆動信号ｙm の初期設定値は、直前のインパル
ス入力に対する適応ディジタルフィルタＷm の現時点ｋ
における応答である。
【００３１】そして、そのカウンタｋは、図３の割り込
み処理のステップ００９でクリアされるため、基準信号
ｘ（ｎ）が生成された時点で０にセットされ、その時点
から図４の割り込み処理を何回実行したかを表すことに
なる（図５（ａ），図６（ａ）参照）。次いで、ステッ
プ１０３に移行し、カウンタｕを１にセットし、ステッ
プ１０４に移行して、下記の（６）式の判定を行う。
【００３２】 このステップ１０４の判定で使用する値Ｉは、適応ディ
ジタルフィルタＷm のフィルタ長（最大タップ数）であ
る。
【００３３】従って、このステップ１０４の判定が「Ｙ
ＥＳ」の場合は、ｕ個前のインパルス入力に対する適応
ディジタルフィルタＷm の応答が、現時点まで続いてい
ると判断でき、逆に、このステップ１０４の判定が「Ｎ
Ｏ」の場合は、既に消滅していると判断できる。そこ
で、ステップ１０４の判定が「ＹＥＳ」の場合は、ステ
ップ１０５に移行し、下記の（７）式に従って駆動信号
ｙm の累算を行う。
【００３４】 ｙm ＝ｙm ＋Ｗmq ……（７） ただし、 である。
【００３５】ここで、Ｗmqはｕ個前のインパルス入力に
対する適応ディジタルフィルタＷmの応答である。そし
て、ステップ１０５の累算を行ったら、ステップ１０６
に移行してカウンタｕをインクリメントし、再びステッ
プ１０４に戻って、ステップ１０４の判定が「ＮＯ」と
なるまで上記処理を繰り返し実行する。
【００３６】ステップ１０４の判定が「ＮＯ」となった
場合は、その時のｕ個前のインパルス入力に対する適応
ディジタルフィルタＷm の応答は現時点まで届かないと
判断できるから、駆動信号生成部１３における畳み込み
演算は完了したものとし、ステップ１０７に移行して、
駆動信号ｙm を出力する。次いで、ステップ１０８に移
行して残留騒音信号ｅ1 〜ｅ8 を読み込み、ステップ１
０９に移行して、過去の処理で求められた基準処理信号
ｒlmを記憶しているレジスタｒlm（Ｉ）〜ｒlm（１）を
下記の（８）式に従ってシフトする。
【００３７】 ｒlm（Ｉ） ＝ｒlm（Ｉ−１） ｒlm（Ｉ─１）＝ｒlm（Ｉ−２） ・ ・ ・ ・ ｒlm（ｉ） ＝ｒlm（ｉ─１） ……（８） ・ ・ ・ ・ ｒlm（２） ＝ｒlm（１） ｒlm（１） ＝ｒlm（０） そして、ステップ１１０に移行し、レジスタｒlm（０）
を、下記の（９）式に従って初期設定する。
【００３８】 ｒlm（０）＝Ｃ＾lmk （０） ……（９） ここで、Ｃ＾lmk （０）は、図３の割り込み処理のステ
ップ００８で設定された最新の伝達関数フィルタＣ＾lm
（０）のｋ番目のフィルタ係数であり、直前のインパル
ス入力に対する伝達関数フィルタフィルタＣ＾lm（０）
の現時点ｋにおける応答である。
【００３９】そして、ステップ１１１に移行してカウン
タｕを１にセットし、次いでステップ１１２に移行し
て、下記の（10）式の判定を行う。 ｌｅｎ（Ｃ＾lm（ｕ））は、ｕ個前のインパルス入力に
対する伝達関数フィルタＣ＾lm（ｕ）のフィルタ長（タ
ップ数）であり、従って、このステップ１１２の判定が
「ＹＥＳ」の場合は、ｕ個前のインパルス入力に対する
伝達関数フィルタＣ＾lm（ｕ）の応答が現時点まで続い
ていると判断でき、逆に、このステップ１１２の判定が
「ＮＯ」の場合は、既に消滅していると判断できる。
【００４０】そこで、ステップ１１２の判定が「ＹＥ
Ｓ」の場合は、ステップ１１３に移行し、下記の（11）
式に従ってレジスタｒlm（０）を累算する。 ｒlm（０）＝ｒlm（０）＋Ｃ＾lmq （ｕ） ……（11） ただし、 である。
【００４１】ここで、Ｃ＾lmq （ｕ）はｕ個前のインパ
ルス入力に対する伝達関数フィルタＣ＾lm（ｕ）の応答
である。そして、ステップ１１３の累算を行ったら、ス
テップ１１４に移行してカウンタｕをインクリメント
し、再びステップ１１２に戻って、ステップ１１２の判
定が「ＮＯ」となるまで上記処理を繰り返し実行する。
【００４２】ステップ１１２の判定が「ＮＯ」となった
場合は、その時点からｕ個前のインパルス入力に対する
適応ディジタルフィルタＷm の応答は現時点まで継続し
ないと判断できるから、駆動信号生成部１４における畳
み込み演算は完了したものとし、ステップ１１５に移行
する。そして、ステップ１１５では、ＬＭＳアルゴリズ
ムに基づいた下記の（12）式に従って、各適応ディジタ
ルフィルタＷm のフィルタ係数Ｗmiを更新する。
【００４３】 なお、αは収束係数と呼ばれる係数であって、フィルタ
が最適に収束する速度やその安定性に関与する。
【００４４】ステップ１１５におけるフィルタ係数Ｗmi
の更新が完了したら、ステップ１１６に移行してカウン
タｋをインクリメントし、ステップ１１７に移行して割
り込み禁止状態を解除した後、今回のこの図４に示す割
り込み処理を終了する。次に、本実施例の作用効果を説
明する。エンジン４の振動は、フレーム等を伝わって車
室６内にこもり音となって放射される。一方、クランク
角センサ５からコントローラ１０にクランク角信号Ｘが
供給されると、基準信号生成部１１がそのクランク角信
号Ｘに基づいて、エンジン４の駆動に起因して車室６内
に発生するこもり音の周期と同じ周期のインパルス列で
なる基準信号ｘを生成し出力する。
【００４５】そして、その基準信号ｘと適応ディジタル
フィルタＷm とを畳み込むことにより、駆動信号生成部
１３で駆動信号ｙ1 〜ｙ4 が生成され、これがラウドス
ピーカ７ａ〜７ｄに供給される。すると、ラウドスピー
カ７ａ〜７ｄから車室６内に制御音が発生するが、制御
開始直後は適応ディジタルフィルタＷm の各フィルタ係
数Ｗmiが最適な値に収束しているとは限らないので、必
ずしも車室６内に伝達されたこもり音が低減されるとは
いえない。
【００４６】しかし、基準信号ｘを伝達関数フィルタＣ
＾lmで処理した基準処理信号ｒlmが適応処理部１７に供
給されるとともに、マイクロフォン８ａ〜８ｈが出力し
た車室６内の残留騒音ｅ1 〜ｅ8 が適応処理部１７に供
給されると、ＬＭＳアルゴリズムに基づいた上記（12）
式に従って適応ディジタルフィルタＷm の各フィルタ係
数Ｗmiが更新されていくため、それらフィルタ係数Ｗmi
は最適値に向かって収束していく。
【００４７】この結果、車室６内に伝達されるこもり音
がラウドスピーカ７ａ〜７ｄから発せられる制御音によ
って打ち消され、車室６内の騒音の低減が図られる。そ
して、基準信号生成部１１から出力される基準信号ｘ
は、図５（ａ）に示すように騒音の周期Ｎと同じ周期の
インパルス列であるため、個々の基準信号ｘに対する適
応ディジタルフィルタＷm の応答は、図５（ｂ）に示す
ようにその適応ディジタルフィルタＷm のフィルタ係数
Ｗmiに等しい。
【００４８】従って、図４のステップ１０２〜１０６の
処理によって、現時点ｎまで継続している各適応ディジ
タルフィルタＷm の応答であるサンプリング時刻ｋにお
けるフィルタ係数Ｗmkを加算するだけで、適応ディジタ
ルフィルタＷm と基準信号ｘとの畳み込み演算を行える
ことになる。ただし、基準信号ｘをインパルス列とした
ため、適応ディジタルフィルタＷmのフィルタ長が短い
（タップ数が少ない）と、騒音の周期Ｎが長くなった際
に周期の後半で駆動信号ｙm が生成されないということ
が考えられるので、その適応ディジタルフィルタＷm の
フィルタ長は適度に長く設定する必要がある。
【００４９】また、基準信号ｘと伝達関数フィルタＣ＾
lmとの畳み込み演算にあっても、基準信号ｘが図６
（ａ）に示すように騒音の周期Ｎと同じ周期のインパル
ス列であるから、個々の基準信号に対する伝達関数フィ
ルタＣ＾lmの応答は、図６（ｂ）又は（ｃ）に示すよう
に、それら伝達関数フィルタＣ＾lm（ｐ）のフィルタ係
数Ｃ＾lmj （ｐ）に等しい。
【００５０】従って、図４のステップ１１０〜１１４の
処理によって、現時点ｎまで継続している各伝達関数フ
ィルタＣ＾lm（ｐ）の応答であるサンプリング時刻ｋに
おける各フィルタ係数Ｃ＾lmk （ｐ）を累算するだけ
で、基準信号ｘと伝達関数フィルタＣ＾lmとの畳み込み
演算を行えることになる。このように、本実施例の構成
であれば、基準信号ｘと適応ディジタルフィルタＷm ，
伝達関数フィルタＣ＾lmとの畳み込み演算を加算のみで
行えるため、畳み込み演算に積算及び加算が必要であっ
た従来の装置と比較して極めて少ない演算量で済み、騒
音低減処理全体の処理速度の向上を図ることができる。
【００５１】例えば、騒音の発生状態を表す信号をその
まま基準信号として取り込む従来の装置にあっては、そ
の基準信号のサンプリングクロックを１ｋＨｚ（サンプ
リング周期１msec）、伝達関数フィルタＣ＾lmのフィル
タ長（タップ数Ｊ）を２０タップ、チャンネル数（Ｌ×
Ｍ）を８（Ｌ＝４，Ｍ＝２）、適応ディジタルフィルタ
Ｗm のフィルタ長（タップ数Ｉ）を６とした場合、伝達
関数フィルタＣ＾lmと基準信号との畳み込み演算には、 Ｊ×Ｌ×Ｍ＝２０×４×２＝１６０ 回の演算が必要である。また、適応ディジタルフィルタ
Ｗm と基準信号との畳み込み演算には、 Ｉ×Ｍ＝６×２＝１２ 回の演算が必要である。従って、畳み込み演算に必要な
総演算回数は、 １６０＋１２＝１７２ となる。
【００５２】一方、本実施例の構成であれば、例えば、
エンジン４が直列４気筒であって、エンジン回転数が１
５００ｒｐｍであれば、騒音の周期は２０msecであるか
ら、１msec毎に２０回の和積演算からなる畳み込み演算
を行う従来の装置に比べて伝達関数フィルタＣ＾lmと基
準信号ｘとの畳み込み演算は１／２０になり、 Ｊ×Ｌ×Ｍ／２０＝８ となる。
【００５３】また、エンジン回転数が１５００ｒｐｍで
あっても１周期内の全域で制御音が発生するように、適
応ディジタルフィルタＷm のタップ数は、騒音の周期２
０msecをサンプリング間隔（図４の割り込み処理を実行
する間隔）１msecで割った２０とする必要があるが、適
応ディジタルフィルタＷm のタップ数を２０とすれば、
適応ディジタルフィルタＷm と基準信号ｘとの畳み込み
演算では加算も不要となり、適応ディジタルフィルタＷ
m のフィルタ係数Ｗmiを読み出すだけで済み、従って、
その演算量はラウドスピーカ数Ｍに等しい２となる。
【００５４】つまり、本実施例の構成でエンジン回転数
が１５００ｒｐｍの場合に畳み込み演算に必要な総計算
量は、 ８＋２＝１０ となり、従来の演算量に比較して約１／１７になる。ま
た、エンジン回転数が４５００ｒｐｍであれば、騒音の
周期は約6.７msecとなることから、１msec毎に２０回の
和積演算からなる畳み込み演算を行う従来の装置に比べ
て伝達関数フィルタＣ＾lmと基準信号ｘとの畳み込み演
算は１／6.７になり、 Ｊ×Ｌ×Ｍ／6.７≒２４ となる。
【００５５】そして、適応ディジタルフィルタＷm と基
準信号ｘとの畳み込み演算では、騒音の周期が約6.７ms
ecとなったことから、適応ディジタルフィルタＷm のタ
ップ数が２０であれば過去２回のインパルス応答の加算
が必要となり、その読出に１回の演算が必要であると考
えれば、ラウドスピーカ数Ｍが２であることから、 （２＋１）×２＝６ の演算が必要となる。
【００５６】つまり、本実施例の構成でエンジン回転数
が４５００ｒｐｍの場合に畳み込み演算に必要な総計算
量は、 ２４＋６＝３０ となり、従来の演算量に比較して１／５以下になる。ま
た、エンジン回転数が７５００ｒｐｍであれば、騒音の
周期は４msecとなることから、１msec毎に２０回の和積
演算からなる畳み込み演算を行う従来の装置に比べて伝
達関数フィルタＣ＾lmと基準信号ｘとの畳み込み演算は
１／４になり、 Ｊ×Ｌ×Ｍ／４＝４０ となる。
【００５７】そして、適応ディジタルフィルタＷm と基
準信号ｘとの畳み込み演算では、騒音の周期が４msecと
なったことから、適応ディジタルフィルタＷm のタップ
数が２０であれば過去４回のインパルス応答の加算が必
要となり、その読出に１回の演算が必要であると考えれ
ば、ラウドスピーカ数Ｍが２であることから、 （４＋１）×２＝１０ の演算が必要となる。
【００５８】つまり、本実施例の構成でエンジン回転数
が７５００ｒｐｍの場合に畳み込み演算に必要な総計算
量は、 ４０＋１０＝５０ となり、従来の演算量に比較して１／３以下になる。こ
のように、本実施例の構成であれば、通常の走行域全体
において、従来の装置に比較して少ない演算量で騒音低
減処理を実行することができる。
【００５９】ここで、基準信号ｘと伝達関数フィルタＣ
＾lmとの畳み込み演算に必要な計算量は、上記計算例か
らも明らかなように、騒音の周期Ｎが短くなるに従って
増加する傾向にある。これは、図７（ａ）に示すように
騒音の周期Ｎが短くなると、畳み込み演算に必要な伝達
関数フィルタＣ＾lmを図７（ｂ）〜（ｆ）に示すように
比較的遠い過去の情報まで考慮しなければならなくなる
からである。
【００６０】そこで、本実施例では、図３の割り込み処
理のステップ００５〜００７で騒音の周期Ｎの大きさを
判定し、その周期Ｎの大きさに従ってステップ００８で
伝達関数フィルタＣ＾lm（０）を設定することにより、
周期Ｎが短くなった際でも演算量が極端に増加すること
を防止している。即ち、ラウドスピーカ及びマイクロフ
ォン間の音響伝達特性を正確に表した伝達関数フィルタ
Ｃ＾が図８（ａ）に示すようなものであった場合、本来
ならばその伝達関数フィルタＣ＾を常に使用しなければ
ならないのであるが、その伝達関数フィルタＣ＾の周波
数特性（図８（ｂ）参照）の内、周波数ｆa 〜ｆb で挟
まれた帯域の特性と、図８（ｃ）に示すようなタップ数
の少ない伝達関数フィルタＣ＾’の周波数特性（図８
（ｄ）参照）の内、周波数ｆa 〜ｆb で挟まれた帯域の
特性とが一致し、且つ、その周波数帯域ｆa 〜ｆb 内に
その時の騒音の周波数が存在すれば、伝達関数フィルタ
Ｃ＾に代えてＣ＾’を使用しても、同等の騒音低減制御
が行えるのである。
【００６１】つまり、ステップ００８において、周期Ｎ
に対して長過ぎない図８（ｃ）に示すような伝達関数フ
ィルタＣ＾’を設定するようにすれば、制御特性を劣化
させることなく、畳み込み演算に必要な伝達関数フィル
タＣ＾lmを図７（ｂ）〜（ｆ）に示すように比較的遠い
過去の情報まで考慮しなくても済むようになり、周期Ｎ
が短くなった際でも演算量が極端に増加することを防止
することができるのである。
【００６２】ここで、本実施例では、クランク角センサ
５及び基準信号生成部１１によって基準信号生成手段が
構成され、基準処理信号生成部１４及びステップ１１０
〜１１４の処理によって基準処理信号生成手段が構成さ
れ、駆動信号生成部１３及びステップ１０２〜１０６の
処理によって駆動信号生成手段が構成され、適応処理部
１７及びステップ１１５の処理によって適応処理手段が
構成され、周期判定部１２によって周期判定手段が構成
され、伝達関数フィルタ記憶部１５及びステップ００５
〜００８によって第１のフィルタ長変更手段が構成され
る。
【００６３】図９及び図１０は、本発明の第２実施例の
要部を示す図である。なお、その他の構成は、上記第１
実施例と同様であるため、その図示及び説明は省略す
る。即ち、上記第１実施例で示した計算例からも判るよ
うに、適応ディジタルフィルタＷm と基準信号ｘとの畳
み込み演算の計算量も、周期Ｎが短くなるに従って増加
する傾向にある。その理由は、上述した基準信号ｘと伝
達関数フィルタＣ＾ lmとの畳み込み演算に必要な計算量
が周期Ｎが短くなるに従って増加する理由と同じであ
る。
【００６４】本実施例は、かかる不具合を解決してさら
に計算量の削減を図るものであり、具体的には、図９に
示すように、図３に示したステップ００９の処理を終え
た後に、ステップ０１１に移行して適応ディジタルフィ
ルタＷm のフィルタ長Ｉを騒音の周期Ｎ（０）に設定し
てから、ステップ０１０に移行する。そして、図１０に
示すように、図４のステップ１０２の処理を実行した後
に直ちにステップ１０７に移行して駆動信号ｙm を出力
する。
【００６５】このような処理内容とすれば、最新のイン
パルス入力に対する適応ディジタルフィルタＷm の応答
であるフィルタ係数Ｗmkをそのまま駆動信号ｙm として
出力することになるから、適応ディジタルフィルタＷm
と基準信号ｘとの畳み込み演算における加算が不要とな
り、周期Ｎが短くなっても演算量が増加するような不具
合はない。
【００６６】なお、このような処理内容とすると、適応
ディジタルフィルタＷm のフィルタ長が実質的に短くな
ったことと等価となるが、そもそも基準信号ｘを騒音に
同期したインパルス列とするとによる不具合（周期の後
半で駆動信号が生成されないという事態）をなくすため
に適応ディジタルフィルタＷm のフィルタ長を長めに設
定しているのであるから、制御特性の劣化等を招くこと
もない。
【００６７】しかも、フィルタ長Ｉが短くなれば、図４
のステップ１１５で行うフィルタ係数Ｗmiの更新演算の
演算量も少なくなるから、より高速での処理が可能とな
るという利点もある。ここで、本実施例では、ステップ
０１１の処理並びにステップ１０２からステップ１０７
へ直接移行する処理によって、第２のフィルタ長変更手
段が構成される。
【００６８】図１１及び図１２は、本発明の第３実施例
を示す図であり、これは、エアコンディショナのファン
から車室内に伝達される騒音の低減を図る装置に本発明
を適用したものであり、図１１は上記第１実施例の図３
に対応し、図１２は同実施例の図４に対応する。即ち、
本実施例は、ファンの回転数がエアコンディショナのス
イッチの位置から略一義的に決まることから、エアコン
ディショナのファンから発せられる騒音の周期をそのス
イッチの位置から判断することにより、処理の簡略化を
図るとともに、処理に必要な記憶容量の低減を図ったも
のである。
【００６９】具体的には、図１１に示す割り込み処理の
ステップ２０１で他の割り込み処理を禁止状態とし、ス
テップ２０２に移行して、エアコンディショナのスイッ
チの位置を表すスイッチ位置信号ＳＷを読み込む。そし
て、ステップ２０３に移行し、そのスイッチ位置信号Ｓ
Ｗに基づいて、騒音の周期Ｎを判断する。
【００７０】ここで、周期Ｎを、上記第１実施例のよう
に過去の情報として逐一記憶しないのは、エアコンディ
ショナのファンの回転数は、エンジン回転数のように頻
繁に変化するものではなく、従って、最新の周期Ｎが連
続していると判断しても制御特性に大きな影響はないか
らであり、むしろ、周期Ｎを一定とすることにより、処
理の簡略化及び記憶容量の低減を図った方が得策だから
である。
【００７１】そして、ステップ２０４に移行し、適応デ
ィジタルフィルタＷm のフィルタ長Ｉを周期Ｎに設定す
る。次いで、ステップ２０５に移行し、スイッチ位置信
号ＳＷに基づいて、騒音の周期Ｎがどの段階にあるかを
表す値ｉを設定し、ステップ２０６に移行して、上記
（４）式に従って伝達関数フィルタＣ＾lm（０）を設定
する。
【００７２】そして、ステップ２０７でカウンタｋをク
リアし、ステップ２０８で割り込み禁止を解除して、今
回のこの図１１に示す割り込み処理を終了する。一方、
駆動信号ｙm を出力するタイミングとなると、図１２の
割り込み処理が実行され、そのステップ３０１で他の割
り込み処理を禁止状態とし、ステップ３０２で駆動信号
ｙm を適応ディジタルフィルタＷm のｋ番目のフィルタ
係数Ｗmkに設定し、そして、ステップ３０３でその駆動
信号ｙm を出力する。
【００７３】ステップ３０４以降の処理は、上記第１実
施例で説明した図４の割り込み処理におけるステップ１
０８以降の処理と実質的に同じであるが、本実施例では
周期Ｎを一定として扱っているため、上記（10）式に代
えて、下記の（13）の演算を行う。 ｋ＋ｕＮ＜ｌｅｎ（Ｃ＾lm（ｕ）） ……（13） 即ち、上記（10）式ではΣが含まれた演算が必要であっ
たが、本実施例では単純な加算及び積算（ｋ＋ｕＮ）で
済むため、演算の簡略化が図られる。その他の作用効果
は、車室内に伝達される騒音がエアコンディショナのフ
ァンから発生することを除いては、上記第１実施例と同
様である。
【００７４】ここで、本実施例では、ステップ２０２及
び２０３の処理によって騒音周期検出手段が構成され
る。なお、上記各実施例では、本発明に係る車両用能動
型騒音制御装置を、車両のエンジンから車室内に伝達さ
れるこもり音の低減を図る装置、又は、エアコンディシ
ョナのファンから車室内に伝達される騒音の低減を図る
装置に適用した場合について説明したが、本発明によっ
て低減可能な騒音は、これらに限定されるものではな
く、周期的な騒音を発生するものであり、且つ、その騒
音と同じ周期のインパルス列でなる基準信号を生成でき
るものであれば、適用可能であることは勿論である。
【００７５】例えば、トランスミッションで発生する騒
音の低減するのであれば、そのトランスミッションのシ
ャフトの回転信号及びギア位置に基づいて基準信号を生
成すればよいし、終減速装置で発生する騒音を低減する
のであれば、その終減速装置の回転信号及びギア位置に
基づいて基準信号を生成すればよいし、ドライブ・シャ
フトで発生する騒音の低減するのであれば、そのドライ
ブ・シャフト回転信号に基づいて基準信号を生成すれば
よいし、プロペラ・シャフトで発生する騒音の低減する
のであれば、そのプロペラ・シャフト回転信号に基づい
て基準信号を生成すればよいし、エアコンディショナの
コンプレッサで発生する騒音を低減するのであれば、そ
のコンプレッサの回転信号に基づいて基準信号を生成す
ればよいし、ラジエータのファンから発生する騒音を低
減するのであれば、そのファンの回転信号に基づいて基
準信号を生成すればよいし、過給器で発生する騒音を低
減するのであれば、その過給器の回転信号に基づいて基
準信号を生成すればよいし、ウォータ・ポンプやオイル
・ポンプで発生する騒音を低減するのであれば、そのポ
ンプの回転信号に基づいて基準信号を生成すればよい
し、オルタネータで発生する騒音を低減するのであれ
ば、そのオルタネータの回転信号に基づいて基準信号を
生成すればよいし、車輪の回転に伴って発生する騒音を
低減するのであれば、その車輪の回転信号に基づいて基
準信号を生成すればよい。
【００７６】また、上記第１実施例では、エンジン４で
発生するこもり音に相関のある信号として、クランク角
検出信号Ｘを適用しているが、これに限定されるもので
はなく、例えば、エンジン４での燃焼に同期した信号で
あってもよい。
【００７７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
騒音源から発せられる騒音と同じ周期のインパルス列を
基準信号としたため、畳み込み演算を加算のみで行うこ
とができるから、演算量が少なくなって、処理の高速化
が図られるという効果が得られる。
【００７８】特に、請求項２又は請求項３記載の発明で
あれば、さらに畳み込み演算に必要な演算量が低減し、
処理の高速化が図られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の全体構成を示す図である。
【図２】コントローラの機能構成を示すブロック図であ
る。
【図３】コントローラ内で実行される処理の概要を示す
フローチャートである。
【図４】コントローラ内で実行される処理の概要を示す
フローチャートである。
【図５】適応ディジタルフィルタと基準信号との畳み込
み演算の説明図である。
【図６】伝達関数フィルタと基準信号との畳み込み演算
の説明図である。
【図７】騒音の周期が短くなった場合の不具合を説明す
る図である。
【図８】騒音の周期が短くなった場合の不具合の解決策
を説明する図である。
【図９】第２実施例の要部を示すフローチャートであ
る。
【図１０】第２実施例の要部を示すフローチャートであ
る。
【図１１】第３実施例の処理の概要を示すフローチャー
トである。
【図１２】第３実施例の処理の概要を示すフローチャー
トである。
【符号の説明】
１ 車両用能動型騒音制御装置 ４ エンジン（騒音源） ５ クランク角センサ ６ 車室 ７ａ〜７ｄ ラウドスピーカ（制御音源） ８ａ〜８ｈ マイクロフォン（残留騒音検出手段） １０ コントローラ １１ 基準信号生成部 １２ 周期判断部 １３ 駆動信号生成部 １４ 基準処理信号生成部 １５ 伝達関数フィルタ記憶部 １６ ｒレジスタ １７ 適応処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０３Ｈ 21/00 Ｈ０３Ｈ 21/00 (72)発明者 浜辺 勉 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 村岡 健一郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 山田 耕治 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−249985（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−61489（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−203406（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−203497（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−158296（ＪＰ，Ａ) 特表 平１−501344（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G10K 11/178 B60R 11/02 B64C 1/40 F01N 1/06 H03H 17/04 H03H 21/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周期的な騒音を発する騒音源から騒音が
    伝達される車両の車室内に制御音を発生可能な制御音源
    と、前記騒音源から発せられる騒音と同じ周期のインパ
    ルス列でなる基準信号を生成する基準信号生成手段と、
    前記車室内の所定位置における残留騒音を検出する残留
    騒音検出手段と、前記制御音源及び前記残留騒音検出手
    段間の伝達関数をモデル化した伝達関数フィルタと、こ
    の伝達関数フィルタと前記基準信号とを畳み込んで基準
    処理信号を生成する基準処理信号生成手段と、フィルタ
    係数可変の適応ディジタルフィルタと、この適応ディジ
    タルフィルタと前記基準信号とを畳み込んで前記制御音
    源を駆動する信号を生成する駆動信号生成手段と、前記
    基準処理信号及び前記残留騒音に基づいて前記車室内の
    騒音が低減するように前記適応ディジタルフィルタのフ
    ィルタ係数を更新する適応処理手段と、を備えたことを
    特徴とする車両用能動型騒音制御装置。
  2. 【請求項２】 騒音源から発せられる騒音の周期を検出
    する騒音周期検出手段と、この騒音周期検出手段が検出
    した騒音の周期に基づいて伝達関数フィルタのフィルタ
    長を変更する第１のフィルタ長変更手段と、を備えた請
    求項１記載の車両用能動型騒音制御装置。
  3. 【請求項３】 騒音周期検出手段が検出した騒音の周期
    に基づいて適応ディジタルフィルタのフィルタ長を変更
    する第２のフィルタ長変更手段を備えた請求項２記載の
    車両用能動型騒音制御装置。
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