JP3503140B2 - 車両用振動制御装置 - Google Patents
車両用振動制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に設置され、車両
のエンジンのような振動源によって発生される周期的な
振動を低減させる車両用振動制御装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、特表平１−５０１３４４号公報に
記載されているように、例えば自動車のエンジンの回転
（第一振動源）によって発生する第一振動（以下、騒音
と称する）の振動エネルギを低減させる第二振動を発生
させる車両用振動制御装置は、その制御に用いるスピー
カおよびマイクの個数が増加すると、第二振動源の出力
を設定するために行う演算に用いるＬＭＳ（Least Mean
Square Method）アルゴリズムの計算量が増加して、車
両用振動制御装置に通常搭載されているプロセッサ等で
は処理できない。そこで、上記演算の計算量の増加を抑
えるために、いわゆるエラースキャニング法と称する改
良アルゴリズムが用いられている。この改良アルゴリズ
ムの演算式については後述する。 【０００３】図６に示すように、車両用振動制御装置３
０は、リファレンス信号発生器３１、適応型フィルタ３
３および改良アルゴリズム演算装置３４を内蔵したコン
トローラ３２、スピーカ３５および複数のマイク３６…
で構成されている。そして、上記車両用振動制御装置３
０は、以下の方法により第二振動を発生させる。 【０００４】先ず、リファレンス信号発生器３１におい
て、図示しないイグニッションコイルで発生するイグニ
ッションパルス（以下、ＩＧパルスと称する）を検出
し、このＩＧパルスからリファレンス信号発生器３１
は、リファレンス信号ｘを発生させてコントローラ３２
に出力する。 【０００５】コントローラ３２では、リファレンス信号
ｘは、内蔵する適応型フィルタ３３に導入され、マイク
３６…の設置位置で、騒音とスピーカ３５で再生された
スピーカ音（第二振動）とが逆位相となって互いに打ち
消し合うように、リファレンス信号ｘのゲインや位相等
を調整して、スピーカ３５に入力する。 【０００６】一方、コントローラ３２において、リファ
レンス信号ｘは内蔵する改良アルゴリズム演算装置３４
にも入力され、また、同時にマイク３６…から出力され
るマイク出力信号ｅm （ｍ＝１，２，……，Ｍ）を、改
良アルゴリズム演算装置３４に導入し、マイク出力信号
ｅm のレベルが低くなるように、適応型フィルタ３３の
フィルタ係数を逐次的に変化させて最適化する。 【０００７】この改良アルゴリズム演算装置３４は、次
に示す改良アルゴリズムの演算式（漸化式）を順次繰り
返し演算する。また、この改良アルゴリズム演算装置３
４は、スピーカ３５とマイク３６の間の伝達特性Ｈ1 ，
Ｈ2 ，……，ＨM と等しい伝達特性を有する複数のフィ
ルタ３４ａ…を内蔵している。尚、図６に示すように、
スイッチ３２ａによって、伝達特性Ｈm を有するフィル
タ３４ａの第ｍフィルタに対してマイク出力信号ｅm が
対応するようになっている。 【０００８】一般に、適応フィルタのフィルタ係数から
なるヘ゛クトルｆの演算式は、 Ｍ ：マイクの個数 ｒm ：フィルタ３４ａの第ｍフィルタを通過した後の
リファレンス信号 ｋ ：任意の時刻 ｅm ：第ｍマイク出力信号 α ：収束係数と定義すると、ヘ゛クトルｆ(k+1) ＝ヘ゛クトルｆ(k) −α・ｅ1(k)・ヘ゛クトルｒ1(k) ヘ゛クトルｆ(k+2) ＝ヘ゛クトルｆ(k+1) −α・ｅ2(k+1)・ヘ゛クトルｒ2(k+1) …… …… …… ヘ゛クトルｆ(k+M) ＝ヘ゛クトルｆ(k+M-1) −α・ｅM (k+M-1) ・ヘ゛クトルｒM (k+M-1) ヘ゛クトルｆ(k+M+1) ＝ヘ゛クトルｆ(k+M) −α・ｅ1(k+M)・ヘ゛クトルｒ1(k+M) …… …… …… 但し、 ヘ゛クトルｒm (k) ＝〔ｒm (k) ｒm (k-1) ｒm (k-2) ……ｒm (k-L+1) 〕T （ｍ＝１，２，……，Ｍ） Ｌ ：適応フィルタに含まれるフィルタ係数の個数 で表される。これらの演算式を順次演算して求められる
適応フィルタのフィルタ係数とリファレンス信号ｘによ
って生成されるスピーカ入力信号を、スピーカ３５に入
力し、第二振動であるスピーカ音として発すると、マイ
ク３６…の設置位置で騒音とこのスピーカ音とが打ち消
し合って、自動車のキャビン内の騒音を低減する。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のエラースキャニング法と称する改良アルゴリズム
は、Ｍ個あるマイクに対応する各演算式を順次演算する
ことで、スピーカの出力を決定しているため、個々のマ
イクに対して行われる演算は、或る一定の周期を持って
繰り返されることになる。よって、個々のマイクから送
られて来るマイク出力信号も、或る一定の周期でコント
ローラに読み取られることになる。即ち、コントローラ
は、周期的な騒音を或る一定の周期で読み取ることにな
る。 【００１０】従って、演算の周期が騒音の周期のｎ／２
倍（ｎは自然数）で表される場合に、コントローラがマ
イク出力信号を読み取るタイミングが、図７に示すよう
に、騒音の節と一致したときは、マイクの設置位置で実
際に騒音が発生しているにも関わらずマイク出力信号は
常に０となり、コントローラは、マイクの設置位置は無
音と判断して制御を行わなくなる。つまり、騒音は低減
されない。 【００１１】そこで、演算の周期が騒音の周期のｎ／２
倍で表される場合でも、コントローラがマイク出力信号
を読み取るタイミングが、騒音の節と常に一致すること
がないような読み取り方法が求められている。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明の車両用振動制御
装置は、上記課題を解決するために、第一振動源によっ
て発生される周期的な第一振動を低減させる車両用振動
制御装置であって、車両に設けられ、設置地点の振動を
検出する複数の振動検出手段と、上記第一振動の振動エ
ネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源
と、第二振動源を制御する制御手段と、上記第一振動に
相当するパルスを検出するとともに、リファレンス信号
を発生させて上記制御手段に出力する周期検出センサと
を備え、上記制御手段は、上記リファレンス信号が入力
される適応型フィルタと、上記リファレンス信号と、上
記振動検出手段からの出力信号とが入力される改良型ア
ルゴリズム演算装置とを備え、上記改良型アルゴリズム
演算装置は、複数の演算式から、乱数発生手段により発
生される乱数によりアット・ランダムに設定される演算
式を演算して、第二振動を決定する適応型フィルタのフ
ィルタ係数からなるベクトルを逐次的に最適化すること
を特徴としている。 【００１３】 【作用】上記構成においては、第二振動源の出力を設定
するための複数の演算式のうち、どの演算式を用いるか
は乱数を発生する乱数発生手段の出力により設定される
ため、演算式の演算順序は周期性・規則性を持たない。 【００１４】従って、制御手段が振動検出手段から送ら
れて来る信号を読み取るタイミングも周期性・規則性を
持たなくなり、振動検出手段から送られて来る信号を読
み取るタイミングと第一振動の節とが毎回一致して、振
動検出手段の設置位置で実際に第一振動が発生している
にも関わらず振動検出手段から送られて来る信号が常に
０となるような不都合は生じないため、車両用振動制御
装置は第一振動を低減することができる。 【００１５】 【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図３に
基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本実施例
では、車両用振動制御装置を４人乗りの自動車に設置す
る場合を例に挙げて説明する。 【００１６】図３に示すように、本実施例にかかる車両
用振動制御装置１０は、例えば車両である自動車２１に
搭載されている周期的な第一振動を発生させる第一振動
源として、直列４気筒のエンジン２２を対象に設けられ
ている。この周期的な振動は、周期的な騒音（以下、騒
音と称する）を発生するが、この騒音は、エンジン２２
の振動が自動車２１のボディー等を伝わり、例えばキャ
ビン２５内の装備品の振動により、空気を振動させて発
生する。 【００１７】上記車両用振動制御装置１０は、振動の周
期を検出する周期検出センサ１と、この振動の振動エネ
ルギを低減させる第二振動（以下、アンチ騒音と称す
る）を発生させる５個のスピーカ２…（第二振動源）
と、自動車２１のキャビン２５内に設置され、その設置
地点の騒音を検出する８個のマイク３…（振動検出手
段）と、上記アンチ騒音の振動エネルギを制御するコン
トローラ４（制御手段）と、コントローラ４に内蔵さ
れ、上記コントローラ４の出力を上記マイク３…の出力
に対応して設定するためにアルゴリズムの演算を行う改
良アルゴリズム演算装置１１（図１）と、この改良アル
ゴリズム演算装置１１に対して乱数を発生させる乱数発
生器１２（図１、乱数発生手段）とから構成されてい
る。 【００１８】上記周期検出センサ１は、自動車２１のエ
ンジンルーム２３に設置されているイグニッションコイ
ル２４の一次コイル側２４ａに配置されており、エンジ
ン２２に送られるイグニッションパルス（以下、ＩＧパ
ルスと称する）を検出して、エンジン２２の回転周期を
計測し、この結果をディジタル信号としてコントローラ
４に出力する。尚、周期検出センサ１は、イグニッショ
ンコイル２４の一次コイル側２４ａに配置することによ
り、二次コイル側２４ｂに配置する場合よりも、低電圧
で精度良くＩＧパルスを検出することができる。 【００１９】上記スピーカ２…は、自動車２１のキャビ
ン２５内に５個設置されており、このうち４個は座席２
６…に着席している乗員の耳の近傍に、残りの１個はフ
ロントガラス近傍の上方にそれぞれ配置されている。そ
して、これら５個のスピーカ２…は、後述するようにコ
ントローラ４から入力されるディジタルのスピーカ入力
信号をアンチ騒音として再生し、自動車２１のキャビン
２５内に流す。 【００２０】また、マイク３…は、自動車２１のキャビ
ン２５内に８個設置されており、座席２６…に着席して
いる乗員の耳の近傍に、例えば座席２６に埋め込むよう
にしてそれぞれ配置されている。そして、これら８個の
マイク３…は、その設置地点の騒音を検出して、この結
果をディジタルのマイク出力信号としてコントローラ４
に内蔵された改良アルゴリズム演算装置１１に入力す
る。尚、上記設置地点の騒音とは、この場合、アンチ騒
音の振動エネルギによって打ち消されて振動エネルギが
低減した騒音を示している。 【００２１】上記コントローラ４は、フロントガラス近
傍の下方に設置されており、騒音の振動エネルギを低減
させるアンチ騒音の振動エネルギを設定して、スピーカ
２…に出力する。また、図１に示すように、コントロー
ラ４は、ＬＳＩ(Large ScaleIntegrated Circuit)等で
構成されたデータ処理装置である改良アルゴリズム演算
装置１１を内蔵している。 【００２２】この改良アルゴリズム演算装置１１は、コ
ントローラ４の出力を上記マイク３…のマイク出力信号
に対応して設定するために改良アルゴリズムの演算を行
って、コントローラ４からスピーカ２…に出力される上
記騒音の振動エネルギを低減させるアンチ騒音の振動エ
ネルギを制御する。また、この改良アルゴリズム演算装
置１１は、スピーカ２とマイク３…の間の伝達特性
Ｈ1 ，Ｈ2 ，……，ＨM と等しい伝達特性を有する複数
のフィルタ１１ａ…を内蔵している。 【００２３】また、乱数発生器１２は、マイク個数をＭ
とするとき、改良アルゴリズム演算装置１１に対して１
以上Ｍ以下の整数の乱数を発して、マイク３…から改良
アルゴリズム演算装置１１に送られて来る複数のマイク
出力信号のうち、ある時刻で改良アルゴリズム演算装置
１１がどのマイク出力信号を読み取るかを設定する。こ
れにより、改良アルゴリズム演算装置１１がマイク３…
から送られて来る複数のマイク出力信号を読み取る順序
はアット・ランダムとなり、周期性や規則性は持たなく
なる。 【００２４】尚、この乱数発生器１２による切り換えに
よって、改良アルゴリズム演算装置１１に設定されてい
る複数の演算式のうち、或る演算式に対し、必ず相当す
るマイク出力信号が対応するようになっている。 【００２５】また、車両用振動制御装置１０のスピーカ
２…およびコントローラ４は、ステレオ等の図示しない
オーディオ装置と共用することが可能であり、その切り
換えや車両用振動制御装置１０のオン・オフは、自動車
２１のキャビン２５内に設置されている操作スイッチ５
により行われる。 【００２６】上記構成の車両用振動制御装置１０の制御
方法について、図１に基づいて、以下に説明する。尚、
説明を簡略化するために、複数個並列に設置されている
スピーカ２…のうち、任意の一つのスピーカ２を選び、
これについて説明する。 【００２７】先ず、周期検出センサ１において、エンジ
ン２２の振動に相当するものとして、イグニッションコ
イル２４で発生するＩＧパルスを検出し、このＩＧパル
スから周期検出センサ１は、ディジタル信号であるリフ
ァレンス信号ｘを発生させてコントローラ４に出力す
る。 【００２８】コントローラ４では、リファレンス信号ｘ
は、内蔵する適応型フィルタ６に導入され、マイク３…
の設置位置で、エンジン２２の振動に起因する騒音とス
ピーカ２で再生された第二振動であるアンチ騒音とが逆
位相となって互いに打ち消し合うように、リファレンス
信号ｘのゲインや位相等を調整して、スピーカ入力信号
とし、スピーカ２に入力する。 【００２９】一方、コントローラ４において、リファレ
ンス信号ｘは、内蔵する改良アルゴリズム演算装置１１
にも入力され、また、同時にマイク３…から出力される
マイク出力信号ｅm （ｍ＝１，２，……，Ｍ）を、改良
アルゴリズム演算装置１１に導入し、各マイク出力信号
ｅm のレベルが低くなるように、適応型フィルタ６のフ
ィルタ係数を逐次的に変化させて最適化する。 【００３０】尚、このフィルタ係数は、エンジン２２の
回転数が変化しなければ或る一定の値に収束するが、通
常、エンジン２２の回転数は逐次変化するため、フィル
タ係数も逐次変化させなければならない。 【００３１】この改良アルゴリズム演算装置１１は、次
に示す複数の改良アルゴリズムの演算式（漸化式）を演
算して、スピーカ出力を決定する適応型フィルタ６のフ
ィルタ係数からなるヘ゛クトルｆを逐次的に最適化する。こ
の際、改良アルゴリズム演算装置１１は、乱数発生器１
２で発生される乱数により、用いる演算式をアット・ラ
ンダムに設定する。 【００３２】ヘ゛クトルｆを最適化するための演算式は、 Ｍ ：マイクの個数 ｒm ：伝達特性Ｈm を有するフィルタ１１ａの第ｍフ
ィルタを通過した後のリファレンス信号 ｋ ：任意の時刻 ｅm ：第ｍマイク出力信号 α ：収束係数 ｎ ：乱数発生器１２が発生する１以上Ｍ以下の整数
と定義すると、ヘ゛クトルｆ(k+1) ＝ヘ゛クトルｆ(k) −α・ｅn(k)(k) ・ヘ゛クトルｒn(k)(k) ヘ゛クトルｆ(k+2) ＝ヘ゛クトルｆ(k+1) −α・ｅn(k+1)(k) ・ヘ゛クトルｒn(k+1)(k) ヘ゛クトルｆ(k+3) ＝ヘ゛クトルｆ(k+2) −α・ｅn(k+2)(k) ・ヘ゛クトルｒn(k+2)(k) …… …… …… ヘ゛クトルｆ(k+M) ＝ヘ゛クトルｆ(k+M-1) −α・ｅn(M)(k) ・ヘ゛クトルｒn(M)(k) ヘ゛クトルｆ(k+M+1) ＝ヘ゛クトルｆ(k+M) −α・ｅn(M+1)(k) ・ヘ゛クトルｒn(M+1)(k) …… …… …… 但し、 ヘ゛クトルｒm (k) ＝〔ｒm (k) ｒm (k-1) ｒm (k-2) ……ｒm (k-L+1) 〕T （ｍ＝１，２，……，Ｍ） Ｌ ：適応フィルタに含まれるフィルタ係数の個数 で表される。これらの演算式を順次演算して求められる
適応フィルタのフィルタ係数とリファレンス信号ｘによ
って生成されるスピーカ入力信号を、スピーカ２に入力
し、第二振動であるアンチ騒音として発する。 【００３３】一方、マイク３…は、騒音とアンチ騒音と
が打ち消し合って振動エネルギが低減した騒音を検出し
て、再びこの結果をディジタルのマイク出力信号ｅm と
してコントローラ４に内蔵された改良アルゴリズム演算
装置１１に出力する。以下、改良アルゴリズム演算装置
１１は、上記演算式を繰り返し演算して、スピーカ入力
信号を逐次的に最適化して、最終的にマイク出力信号ｅ
1 ，ｅ2 ，……，ｅMの振動エネルギの総和の平均値が
最小となるようにスピーカ入力信号を設定する。 【００３４】以上のように、改良アルゴリズム演算装置
１１は、Ｍ個あるマイク３…に対応する各演算式を乱数
によってアット・ランダムに演算して、スピーカ２の出
力を制御しているため、個々のマイク３に対して行われ
る演算が、或る周期性や規則性を持って繰り返されるこ
とはない。よって、個々のマイク３から送られて来るマ
イク出力信号ｅも、或る周期性や規則性を持ってコント
ローラ４に読み取られることはない。 【００３５】従って、図２に示すように、コントローラ
４がマイク出力信号ｅを読み取るタイミングはアット・
ランダムになるため、マイク出力信号ｅを読み取るタイ
ミングと騒音の節とが毎回一致することはなくなる。 【００３６】上記構成により、車両用振動制御装置１０
は、自動車２１のキャビン２５内の周期性の騒音を低減
することができる。 【００３７】次に、本発明の他の実施例として、上記構
成の車両用振動制御装置１０のスピーカ２…の代わり
に、図４に示すように、エンジン２２を自動車２１のエ
ンジン設置部２１ａに設置する際に用いられるエンジン
マウント２８に、図示しないアクチュエータを設けた構
成の車両用振動制御装置であっても良い。 【００３８】このアクチュエータは、例えばシリンダー
とピストンで構成され、ピストンに設置されたエンジン
２２をシリンダー内に満たしたオイルの油圧で支える構
造になっている。そして、エンジン２２の振動により、
例えばピストンに押す力が加わったときにシリンダー内
のオイルをシリンダー外部に出し、ピストンに引く力が
加わったときにオイルをシリンダー内部に入れるよう
に、コントローラ４の信号で上記シリンダー内のオイル
の出し入れを制御して、エンジン２２の振動エネルギを
吸収し、エンジン２２の振動を自動車２１のエンジン設
置部２１ａに伝えないようになっている。 【００３９】さらに、本発明の他の実施例として、上記
構成の車両用振動制御装置１０のスピーカ２…の代わり
に、図５に示すように、上述した図示しないアクチュエ
ータを設け、マイク３…の代わりに、自動車２１のエン
ジン設置部２１ａに加速度センサ２９を設けた構成の車
両用振動制御装置であっても良い。 【００４０】この加速度センサ２９は、自動車２１の加
速度を測定することにより、エンジン２２の振動を検知
するようになっている。 【００４１】そして、加速度センサ２９で検知した振動
をコントローラ４で解析し、この結果に基づいて、コン
トローラ４はアクチュエータのシリンダー内のオイルの
出し入れを制御して、エンジン２２の振動エネルギを吸
収し、エンジン２２の振動を自動車２１のエンジン設置
部２１ａに伝えないようになっている。 【００４２】このように、上記構成の車両用振動制御装
置は、例えばエンジンによって発生される周期的な振動
の振動エネルギを低減させるアンチ騒音を発生させるス
ピーカあるいはアクチュエータに出力される改良アルゴ
リズム演算装置の出力をアット・ランダムに演算して設
定することができる。よって、上記構成の車両用振動制
御装置を用いることで、周期的な騒音を低減することが
できる。 【００４３】 【発明の効果】本発明の車両用振動制御装置は、以上の
ように、第一振動源によって発生される周期的な第一振
動を低減させる車両用振動制御装置であって、車両に設
けられ、設置地点の振動を検出する複数の振動検出手段
と、上記第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動
を発生させる第二振動源と、第二振動源を制御する制御
手段と、上記第一振動に相当するパルスを検出するとと
もに、リファレンス信号を発生させて上記制御手段に出
力する周期検出センサとを備え、上記制御手段は、上記
リファレンス信号が入力される適応型フィルタと、上記
リファレンス信号と、上記振動検出手段からの出力信号
とが入力される改良型アルゴリズム演算装置とを備え、
上記改良型アルゴリズム演算装置は、複数の演算式か
ら、乱数発生手段により発生される乱数によりアット・
ランダムに設定される演算式を演算して、第二振動を決
定する適応型フィルタのフィルタ係数からなるベクトル
を逐次的に最適化する構成である。 【００４４】それゆえ、第二振動源の出力を設定するた
めの複数の演算式のうち、どの演算式を用いるかは乱数
を発生する乱数発生手段の出力により設定されるため、
演算式の演算順序は周期性・規則性を持たない。 【００４５】従って、制御手段が振動検出手段から送ら
れて来る信号を読み取るタイミングも周期性・規則性を
持たなくなり、振動検出手段から送られて来る信号を読
み取るタイミングと第一振動の節とが毎回一致して、振
動検出手段の設置位置で実際に第一振動が発生している
にも関わらず振動検出手段から送られて来る信号が常に
０となるような不都合を生じないで、車両用振動制御装
置は第一振動を低減することができるという効果を奏す
る。
のエンジンのような振動源によって発生される周期的な
振動を低減させる車両用振動制御装置に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、特表平１−５０１３４４号公報に
記載されているように、例えば自動車のエンジンの回転
（第一振動源）によって発生する第一振動（以下、騒音
と称する）の振動エネルギを低減させる第二振動を発生
させる車両用振動制御装置は、その制御に用いるスピー
カおよびマイクの個数が増加すると、第二振動源の出力
を設定するために行う演算に用いるＬＭＳ（Least Mean
Square Method）アルゴリズムの計算量が増加して、車
両用振動制御装置に通常搭載されているプロセッサ等で
は処理できない。そこで、上記演算の計算量の増加を抑
えるために、いわゆるエラースキャニング法と称する改
良アルゴリズムが用いられている。この改良アルゴリズ
ムの演算式については後述する。 【０００３】図６に示すように、車両用振動制御装置３
０は、リファレンス信号発生器３１、適応型フィルタ３
３および改良アルゴリズム演算装置３４を内蔵したコン
トローラ３２、スピーカ３５および複数のマイク３６…
で構成されている。そして、上記車両用振動制御装置３
０は、以下の方法により第二振動を発生させる。 【０００４】先ず、リファレンス信号発生器３１におい
て、図示しないイグニッションコイルで発生するイグニ
ッションパルス（以下、ＩＧパルスと称する）を検出
し、このＩＧパルスからリファレンス信号発生器３１
は、リファレンス信号ｘを発生させてコントローラ３２
に出力する。 【０００５】コントローラ３２では、リファレンス信号
ｘは、内蔵する適応型フィルタ３３に導入され、マイク
３６…の設置位置で、騒音とスピーカ３５で再生された
スピーカ音（第二振動）とが逆位相となって互いに打ち
消し合うように、リファレンス信号ｘのゲインや位相等
を調整して、スピーカ３５に入力する。 【０００６】一方、コントローラ３２において、リファ
レンス信号ｘは内蔵する改良アルゴリズム演算装置３４
にも入力され、また、同時にマイク３６…から出力され
るマイク出力信号ｅm （ｍ＝１，２，……，Ｍ）を、改
良アルゴリズム演算装置３４に導入し、マイク出力信号
ｅm のレベルが低くなるように、適応型フィルタ３３の
フィルタ係数を逐次的に変化させて最適化する。 【０００７】この改良アルゴリズム演算装置３４は、次
に示す改良アルゴリズムの演算式（漸化式）を順次繰り
返し演算する。また、この改良アルゴリズム演算装置３
４は、スピーカ３５とマイク３６の間の伝達特性Ｈ1 ，
Ｈ2 ，……，ＨM と等しい伝達特性を有する複数のフィ
ルタ３４ａ…を内蔵している。尚、図６に示すように、
スイッチ３２ａによって、伝達特性Ｈm を有するフィル
タ３４ａの第ｍフィルタに対してマイク出力信号ｅm が
対応するようになっている。 【０００８】一般に、適応フィルタのフィルタ係数から
なるヘ゛クトルｆの演算式は、 Ｍ ：マイクの個数 ｒm ：フィルタ３４ａの第ｍフィルタを通過した後の
リファレンス信号 ｋ ：任意の時刻 ｅm ：第ｍマイク出力信号 α ：収束係数と定義すると、ヘ゛クトルｆ(k+1) ＝ヘ゛クトルｆ(k) −α・ｅ1(k)・ヘ゛クトルｒ1(k) ヘ゛クトルｆ(k+2) ＝ヘ゛クトルｆ(k+1) −α・ｅ2(k+1)・ヘ゛クトルｒ2(k+1) …… …… …… ヘ゛クトルｆ(k+M) ＝ヘ゛クトルｆ(k+M-1) −α・ｅM (k+M-1) ・ヘ゛クトルｒM (k+M-1) ヘ゛クトルｆ(k+M+1) ＝ヘ゛クトルｆ(k+M) −α・ｅ1(k+M)・ヘ゛クトルｒ1(k+M) …… …… …… 但し、 ヘ゛クトルｒm (k) ＝〔ｒm (k) ｒm (k-1) ｒm (k-2) ……ｒm (k-L+1) 〕T （ｍ＝１，２，……，Ｍ） Ｌ ：適応フィルタに含まれるフィルタ係数の個数 で表される。これらの演算式を順次演算して求められる
適応フィルタのフィルタ係数とリファレンス信号ｘによ
って生成されるスピーカ入力信号を、スピーカ３５に入
力し、第二振動であるスピーカ音として発すると、マイ
ク３６…の設置位置で騒音とこのスピーカ音とが打ち消
し合って、自動車のキャビン内の騒音を低減する。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のエラースキャニング法と称する改良アルゴリズム
は、Ｍ個あるマイクに対応する各演算式を順次演算する
ことで、スピーカの出力を決定しているため、個々のマ
イクに対して行われる演算は、或る一定の周期を持って
繰り返されることになる。よって、個々のマイクから送
られて来るマイク出力信号も、或る一定の周期でコント
ローラに読み取られることになる。即ち、コントローラ
は、周期的な騒音を或る一定の周期で読み取ることにな
る。 【００１０】従って、演算の周期が騒音の周期のｎ／２
倍（ｎは自然数）で表される場合に、コントローラがマ
イク出力信号を読み取るタイミングが、図７に示すよう
に、騒音の節と一致したときは、マイクの設置位置で実
際に騒音が発生しているにも関わらずマイク出力信号は
常に０となり、コントローラは、マイクの設置位置は無
音と判断して制御を行わなくなる。つまり、騒音は低減
されない。 【００１１】そこで、演算の周期が騒音の周期のｎ／２
倍で表される場合でも、コントローラがマイク出力信号
を読み取るタイミングが、騒音の節と常に一致すること
がないような読み取り方法が求められている。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明の車両用振動制御
装置は、上記課題を解決するために、第一振動源によっ
て発生される周期的な第一振動を低減させる車両用振動
制御装置であって、車両に設けられ、設置地点の振動を
検出する複数の振動検出手段と、上記第一振動の振動エ
ネルギを低減させる第二振動を発生させる第二振動源
と、第二振動源を制御する制御手段と、上記第一振動に
相当するパルスを検出するとともに、リファレンス信号
を発生させて上記制御手段に出力する周期検出センサと
を備え、上記制御手段は、上記リファレンス信号が入力
される適応型フィルタと、上記リファレンス信号と、上
記振動検出手段からの出力信号とが入力される改良型ア
ルゴリズム演算装置とを備え、上記改良型アルゴリズム
演算装置は、複数の演算式から、乱数発生手段により発
生される乱数によりアット・ランダムに設定される演算
式を演算して、第二振動を決定する適応型フィルタのフ
ィルタ係数からなるベクトルを逐次的に最適化すること
を特徴としている。 【００１３】 【作用】上記構成においては、第二振動源の出力を設定
するための複数の演算式のうち、どの演算式を用いるか
は乱数を発生する乱数発生手段の出力により設定される
ため、演算式の演算順序は周期性・規則性を持たない。 【００１４】従って、制御手段が振動検出手段から送ら
れて来る信号を読み取るタイミングも周期性・規則性を
持たなくなり、振動検出手段から送られて来る信号を読
み取るタイミングと第一振動の節とが毎回一致して、振
動検出手段の設置位置で実際に第一振動が発生している
にも関わらず振動検出手段から送られて来る信号が常に
０となるような不都合は生じないため、車両用振動制御
装置は第一振動を低減することができる。 【００１５】 【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図３に
基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本実施例
では、車両用振動制御装置を４人乗りの自動車に設置す
る場合を例に挙げて説明する。 【００１６】図３に示すように、本実施例にかかる車両
用振動制御装置１０は、例えば車両である自動車２１に
搭載されている周期的な第一振動を発生させる第一振動
源として、直列４気筒のエンジン２２を対象に設けられ
ている。この周期的な振動は、周期的な騒音（以下、騒
音と称する）を発生するが、この騒音は、エンジン２２
の振動が自動車２１のボディー等を伝わり、例えばキャ
ビン２５内の装備品の振動により、空気を振動させて発
生する。 【００１７】上記車両用振動制御装置１０は、振動の周
期を検出する周期検出センサ１と、この振動の振動エネ
ルギを低減させる第二振動（以下、アンチ騒音と称す
る）を発生させる５個のスピーカ２…（第二振動源）
と、自動車２１のキャビン２５内に設置され、その設置
地点の騒音を検出する８個のマイク３…（振動検出手
段）と、上記アンチ騒音の振動エネルギを制御するコン
トローラ４（制御手段）と、コントローラ４に内蔵さ
れ、上記コントローラ４の出力を上記マイク３…の出力
に対応して設定するためにアルゴリズムの演算を行う改
良アルゴリズム演算装置１１（図１）と、この改良アル
ゴリズム演算装置１１に対して乱数を発生させる乱数発
生器１２（図１、乱数発生手段）とから構成されてい
る。 【００１８】上記周期検出センサ１は、自動車２１のエ
ンジンルーム２３に設置されているイグニッションコイ
ル２４の一次コイル側２４ａに配置されており、エンジ
ン２２に送られるイグニッションパルス（以下、ＩＧパ
ルスと称する）を検出して、エンジン２２の回転周期を
計測し、この結果をディジタル信号としてコントローラ
４に出力する。尚、周期検出センサ１は、イグニッショ
ンコイル２４の一次コイル側２４ａに配置することによ
り、二次コイル側２４ｂに配置する場合よりも、低電圧
で精度良くＩＧパルスを検出することができる。 【００１９】上記スピーカ２…は、自動車２１のキャビ
ン２５内に５個設置されており、このうち４個は座席２
６…に着席している乗員の耳の近傍に、残りの１個はフ
ロントガラス近傍の上方にそれぞれ配置されている。そ
して、これら５個のスピーカ２…は、後述するようにコ
ントローラ４から入力されるディジタルのスピーカ入力
信号をアンチ騒音として再生し、自動車２１のキャビン
２５内に流す。 【００２０】また、マイク３…は、自動車２１のキャビ
ン２５内に８個設置されており、座席２６…に着席して
いる乗員の耳の近傍に、例えば座席２６に埋め込むよう
にしてそれぞれ配置されている。そして、これら８個の
マイク３…は、その設置地点の騒音を検出して、この結
果をディジタルのマイク出力信号としてコントローラ４
に内蔵された改良アルゴリズム演算装置１１に入力す
る。尚、上記設置地点の騒音とは、この場合、アンチ騒
音の振動エネルギによって打ち消されて振動エネルギが
低減した騒音を示している。 【００２１】上記コントローラ４は、フロントガラス近
傍の下方に設置されており、騒音の振動エネルギを低減
させるアンチ騒音の振動エネルギを設定して、スピーカ
２…に出力する。また、図１に示すように、コントロー
ラ４は、ＬＳＩ(Large ScaleIntegrated Circuit)等で
構成されたデータ処理装置である改良アルゴリズム演算
装置１１を内蔵している。 【００２２】この改良アルゴリズム演算装置１１は、コ
ントローラ４の出力を上記マイク３…のマイク出力信号
に対応して設定するために改良アルゴリズムの演算を行
って、コントローラ４からスピーカ２…に出力される上
記騒音の振動エネルギを低減させるアンチ騒音の振動エ
ネルギを制御する。また、この改良アルゴリズム演算装
置１１は、スピーカ２とマイク３…の間の伝達特性
Ｈ1 ，Ｈ2 ，……，ＨM と等しい伝達特性を有する複数
のフィルタ１１ａ…を内蔵している。 【００２３】また、乱数発生器１２は、マイク個数をＭ
とするとき、改良アルゴリズム演算装置１１に対して１
以上Ｍ以下の整数の乱数を発して、マイク３…から改良
アルゴリズム演算装置１１に送られて来る複数のマイク
出力信号のうち、ある時刻で改良アルゴリズム演算装置
１１がどのマイク出力信号を読み取るかを設定する。こ
れにより、改良アルゴリズム演算装置１１がマイク３…
から送られて来る複数のマイク出力信号を読み取る順序
はアット・ランダムとなり、周期性や規則性は持たなく
なる。 【００２４】尚、この乱数発生器１２による切り換えに
よって、改良アルゴリズム演算装置１１に設定されてい
る複数の演算式のうち、或る演算式に対し、必ず相当す
るマイク出力信号が対応するようになっている。 【００２５】また、車両用振動制御装置１０のスピーカ
２…およびコントローラ４は、ステレオ等の図示しない
オーディオ装置と共用することが可能であり、その切り
換えや車両用振動制御装置１０のオン・オフは、自動車
２１のキャビン２５内に設置されている操作スイッチ５
により行われる。 【００２６】上記構成の車両用振動制御装置１０の制御
方法について、図１に基づいて、以下に説明する。尚、
説明を簡略化するために、複数個並列に設置されている
スピーカ２…のうち、任意の一つのスピーカ２を選び、
これについて説明する。 【００２７】先ず、周期検出センサ１において、エンジ
ン２２の振動に相当するものとして、イグニッションコ
イル２４で発生するＩＧパルスを検出し、このＩＧパル
スから周期検出センサ１は、ディジタル信号であるリフ
ァレンス信号ｘを発生させてコントローラ４に出力す
る。 【００２８】コントローラ４では、リファレンス信号ｘ
は、内蔵する適応型フィルタ６に導入され、マイク３…
の設置位置で、エンジン２２の振動に起因する騒音とス
ピーカ２で再生された第二振動であるアンチ騒音とが逆
位相となって互いに打ち消し合うように、リファレンス
信号ｘのゲインや位相等を調整して、スピーカ入力信号
とし、スピーカ２に入力する。 【００２９】一方、コントローラ４において、リファレ
ンス信号ｘは、内蔵する改良アルゴリズム演算装置１１
にも入力され、また、同時にマイク３…から出力される
マイク出力信号ｅm （ｍ＝１，２，……，Ｍ）を、改良
アルゴリズム演算装置１１に導入し、各マイク出力信号
ｅm のレベルが低くなるように、適応型フィルタ６のフ
ィルタ係数を逐次的に変化させて最適化する。 【００３０】尚、このフィルタ係数は、エンジン２２の
回転数が変化しなければ或る一定の値に収束するが、通
常、エンジン２２の回転数は逐次変化するため、フィル
タ係数も逐次変化させなければならない。 【００３１】この改良アルゴリズム演算装置１１は、次
に示す複数の改良アルゴリズムの演算式（漸化式）を演
算して、スピーカ出力を決定する適応型フィルタ６のフ
ィルタ係数からなるヘ゛クトルｆを逐次的に最適化する。こ
の際、改良アルゴリズム演算装置１１は、乱数発生器１
２で発生される乱数により、用いる演算式をアット・ラ
ンダムに設定する。 【００３２】ヘ゛クトルｆを最適化するための演算式は、 Ｍ ：マイクの個数 ｒm ：伝達特性Ｈm を有するフィルタ１１ａの第ｍフ
ィルタを通過した後のリファレンス信号 ｋ ：任意の時刻 ｅm ：第ｍマイク出力信号 α ：収束係数 ｎ ：乱数発生器１２が発生する１以上Ｍ以下の整数
と定義すると、ヘ゛クトルｆ(k+1) ＝ヘ゛クトルｆ(k) −α・ｅn(k)(k) ・ヘ゛クトルｒn(k)(k) ヘ゛クトルｆ(k+2) ＝ヘ゛クトルｆ(k+1) −α・ｅn(k+1)(k) ・ヘ゛クトルｒn(k+1)(k) ヘ゛クトルｆ(k+3) ＝ヘ゛クトルｆ(k+2) −α・ｅn(k+2)(k) ・ヘ゛クトルｒn(k+2)(k) …… …… …… ヘ゛クトルｆ(k+M) ＝ヘ゛クトルｆ(k+M-1) −α・ｅn(M)(k) ・ヘ゛クトルｒn(M)(k) ヘ゛クトルｆ(k+M+1) ＝ヘ゛クトルｆ(k+M) −α・ｅn(M+1)(k) ・ヘ゛クトルｒn(M+1)(k) …… …… …… 但し、 ヘ゛クトルｒm (k) ＝〔ｒm (k) ｒm (k-1) ｒm (k-2) ……ｒm (k-L+1) 〕T （ｍ＝１，２，……，Ｍ） Ｌ ：適応フィルタに含まれるフィルタ係数の個数 で表される。これらの演算式を順次演算して求められる
適応フィルタのフィルタ係数とリファレンス信号ｘによ
って生成されるスピーカ入力信号を、スピーカ２に入力
し、第二振動であるアンチ騒音として発する。 【００３３】一方、マイク３…は、騒音とアンチ騒音と
が打ち消し合って振動エネルギが低減した騒音を検出し
て、再びこの結果をディジタルのマイク出力信号ｅm と
してコントローラ４に内蔵された改良アルゴリズム演算
装置１１に出力する。以下、改良アルゴリズム演算装置
１１は、上記演算式を繰り返し演算して、スピーカ入力
信号を逐次的に最適化して、最終的にマイク出力信号ｅ
1 ，ｅ2 ，……，ｅMの振動エネルギの総和の平均値が
最小となるようにスピーカ入力信号を設定する。 【００３４】以上のように、改良アルゴリズム演算装置
１１は、Ｍ個あるマイク３…に対応する各演算式を乱数
によってアット・ランダムに演算して、スピーカ２の出
力を制御しているため、個々のマイク３に対して行われ
る演算が、或る周期性や規則性を持って繰り返されるこ
とはない。よって、個々のマイク３から送られて来るマ
イク出力信号ｅも、或る周期性や規則性を持ってコント
ローラ４に読み取られることはない。 【００３５】従って、図２に示すように、コントローラ
４がマイク出力信号ｅを読み取るタイミングはアット・
ランダムになるため、マイク出力信号ｅを読み取るタイ
ミングと騒音の節とが毎回一致することはなくなる。 【００３６】上記構成により、車両用振動制御装置１０
は、自動車２１のキャビン２５内の周期性の騒音を低減
することができる。 【００３７】次に、本発明の他の実施例として、上記構
成の車両用振動制御装置１０のスピーカ２…の代わり
に、図４に示すように、エンジン２２を自動車２１のエ
ンジン設置部２１ａに設置する際に用いられるエンジン
マウント２８に、図示しないアクチュエータを設けた構
成の車両用振動制御装置であっても良い。 【００３８】このアクチュエータは、例えばシリンダー
とピストンで構成され、ピストンに設置されたエンジン
２２をシリンダー内に満たしたオイルの油圧で支える構
造になっている。そして、エンジン２２の振動により、
例えばピストンに押す力が加わったときにシリンダー内
のオイルをシリンダー外部に出し、ピストンに引く力が
加わったときにオイルをシリンダー内部に入れるよう
に、コントローラ４の信号で上記シリンダー内のオイル
の出し入れを制御して、エンジン２２の振動エネルギを
吸収し、エンジン２２の振動を自動車２１のエンジン設
置部２１ａに伝えないようになっている。 【００３９】さらに、本発明の他の実施例として、上記
構成の車両用振動制御装置１０のスピーカ２…の代わり
に、図５に示すように、上述した図示しないアクチュエ
ータを設け、マイク３…の代わりに、自動車２１のエン
ジン設置部２１ａに加速度センサ２９を設けた構成の車
両用振動制御装置であっても良い。 【００４０】この加速度センサ２９は、自動車２１の加
速度を測定することにより、エンジン２２の振動を検知
するようになっている。 【００４１】そして、加速度センサ２９で検知した振動
をコントローラ４で解析し、この結果に基づいて、コン
トローラ４はアクチュエータのシリンダー内のオイルの
出し入れを制御して、エンジン２２の振動エネルギを吸
収し、エンジン２２の振動を自動車２１のエンジン設置
部２１ａに伝えないようになっている。 【００４２】このように、上記構成の車両用振動制御装
置は、例えばエンジンによって発生される周期的な振動
の振動エネルギを低減させるアンチ騒音を発生させるス
ピーカあるいはアクチュエータに出力される改良アルゴ
リズム演算装置の出力をアット・ランダムに演算して設
定することができる。よって、上記構成の車両用振動制
御装置を用いることで、周期的な騒音を低減することが
できる。 【００４３】 【発明の効果】本発明の車両用振動制御装置は、以上の
ように、第一振動源によって発生される周期的な第一振
動を低減させる車両用振動制御装置であって、車両に設
けられ、設置地点の振動を検出する複数の振動検出手段
と、上記第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動
を発生させる第二振動源と、第二振動源を制御する制御
手段と、上記第一振動に相当するパルスを検出するとと
もに、リファレンス信号を発生させて上記制御手段に出
力する周期検出センサとを備え、上記制御手段は、上記
リファレンス信号が入力される適応型フィルタと、上記
リファレンス信号と、上記振動検出手段からの出力信号
とが入力される改良型アルゴリズム演算装置とを備え、
上記改良型アルゴリズム演算装置は、複数の演算式か
ら、乱数発生手段により発生される乱数によりアット・
ランダムに設定される演算式を演算して、第二振動を決
定する適応型フィルタのフィルタ係数からなるベクトル
を逐次的に最適化する構成である。 【００４４】それゆえ、第二振動源の出力を設定するた
めの複数の演算式のうち、どの演算式を用いるかは乱数
を発生する乱数発生手段の出力により設定されるため、
演算式の演算順序は周期性・規則性を持たない。 【００４５】従って、制御手段が振動検出手段から送ら
れて来る信号を読み取るタイミングも周期性・規則性を
持たなくなり、振動検出手段から送られて来る信号を読
み取るタイミングと第一振動の節とが毎回一致して、振
動検出手段の設置位置で実際に第一振動が発生している
にも関わらず振動検出手段から送られて来る信号が常に
０となるような不都合を生じないで、車両用振動制御装
置は第一振動を低減することができるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における車両用振動制御装置
の制御方法を示すブロック図である。 【図２】上記車両用振動制御装置の改良アルゴリズム演
算装置がマイク出力信号を読み取るタイミングを示すタ
イミングチャートである。 【図３】上記車両用振動制御装置を自動車に搭載した状
態を示す平面図である。 【図４】本発明の他の実施例における車両用振動制御装
置を自動車に搭載した状態を示す側面図である。 【図５】本発明の他の実施例における車両用振動制御装
置を自動車に搭載した状態を示す側面図である。 【図６】従来の車両用振動制御装置の制御方法を示すブ
ロック図である。 【図７】従来の車両用振動制御装置の改良アルゴリズム
演算装置がマイク出力信号を読み取るタイミングを示す
タイミングチャートである。 【符号の説明】 １ 周期検出センサ ２ スピーカ ３ マイク ４ コントローラ ５ 操作スイッチ ６ 適応型フィルタ １０ 車両用振動制御装置 １１ 改良アルゴリズム演算装置 １２ 乱数発生器 ２２ エンジン ２４ イグニッションコイル ２５ キャビン ２８ エンジンマウント ２９ 加速度センサ
の制御方法を示すブロック図である。 【図２】上記車両用振動制御装置の改良アルゴリズム演
算装置がマイク出力信号を読み取るタイミングを示すタ
イミングチャートである。 【図３】上記車両用振動制御装置を自動車に搭載した状
態を示す平面図である。 【図４】本発明の他の実施例における車両用振動制御装
置を自動車に搭載した状態を示す側面図である。 【図５】本発明の他の実施例における車両用振動制御装
置を自動車に搭載した状態を示す側面図である。 【図６】従来の車両用振動制御装置の制御方法を示すブ
ロック図である。 【図７】従来の車両用振動制御装置の改良アルゴリズム
演算装置がマイク出力信号を読み取るタイミングを示す
タイミングチャートである。 【符号の説明】 １ 周期検出センサ ２ スピーカ ３ マイク ４ コントローラ ５ 操作スイッチ ６ 適応型フィルタ １０ 車両用振動制御装置 １１ 改良アルゴリズム演算装置 １２ 乱数発生器 ２２ エンジン ２４ イグニッションコイル ２５ キャビン ２８ エンジンマウント ２９ 加速度センサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G10K 11/178
B60R 11/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】第一振動源によって発生される周期的な第
一振動を低減させる車両用振動制御装置であって、 車両に設けられ、設置地点の振動を検出する複数の振動
検出手段と、 上記第一振動の振動エネルギを低減させる第二振動を発
生させる第二振動源と、 第二振動源を制御する制御手段と、 上記第一振動に相当するパルスを検出するとともに、リ
ファレンス信号を発生させて上記制御手段に出力する周
期検出センサとを備え、 上記制御手段は、 上記リファレンス信号が入力される適応型フィルタと、 上記リファレンス信号と、上記振動検出手段からの出力
信号とが入力される改良型アルゴリズム演算装置とを備
え、 上記改良型アルゴリズム演算装置は、複数の演算式か
ら、乱数発生手段により発生される乱数によりアット・
ランダムに設定される演算式を演算して、第二振動を決
定する適応型フィルタのフィルタ係数からなるベクトル
を逐次的に最適化する ことを特徴とする車両用振動制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03223292A JP3503140B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 車両用振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03223292A JP3503140B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 車両用振動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05232970A JPH05232970A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3503140B2 true JP3503140B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=12353234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03223292A Expired - Fee Related JP3503140B2 (ja) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | 車両用振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3503140B2 (ja) |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP03223292A patent/JP3503140B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH05232970A (ja) | 1993-09-10 |
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