JP3612734B2 - 車両騒音低減装置及び制御信号設定方法 - Google Patents
車両騒音低減装置及び制御信号設定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の走行に伴って発生するロードノイズ等の騒音を騒音低減音により低減する装置及び該騒音低減音を発生させるための制御信号を設定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の騒音低減装置では、例えば実開昭６１−１７３９号公報で知られているように、騒音としてのエンジン騒音を低減する場合に、制御手段によりエンジン騒音に関する騒音源信号（リファレンス信号）に基づいて制御信号を生成し、この制御信号を加振機に入力して該加振機によりエンジン騒音とは逆位相でかつ同振幅の反転音を発生させる一方、上記エンジン騒音を低減すべき箇所にエンジン騒音と加振機からの反転音との合成音を検出する加速度センサを設置し、この加速度センサの出力信号が小さくなるように上記制御手段において制御信号のゲイン調整及び位相調整を行うようにしたものがある。このものでは、上記加速度センサの出力信号が外乱に起因してゲインや位相が収束しなくなった場合に加振機に過大な加振力が生じて安全性が損なわれることを回避するために、上記出力信号の値が所定値以上になったときに制御信号のゲイン調整及び位相調整をやり直すようになされている。
【０００３】
一方、本出願人が先に出願したもの（特開平５−２３２９６９号公報）では、例えばエンジン騒音を所定箇所において低減するために、所定箇所でのエンジン騒音を低減させるアンチ騒音を発生するためのスピーカと、上記所定箇所での合成音を検出するマイクロフォンと、このマイクの出力信号をエンジン騒音の周期及びマイク／スピーカ間の音の伝達特性に基づいて補正する制御手段とを備え、この制御手段の制御信号によりスピーカでアンチ騒音を発生させるようにしている。このものでは、マイクの出力信号を利用することでエンジン騒音とのコヒーレンスが良好な制御信号を容易に得られることから、上記制御手段での演算量を従来のＬＭＳ（Least Mean Square Method〔＝最小二乗法〕）アルゴリズムの数分の１以下に削減して演算時間の大幅な短縮化が図れるという利点がある。
【０００４】
これらのものは、何れも騒音とのコヒーレンスが良好な騒音源信号を利用して騒音を低減する、いわゆるフィードフォワード制御による騒音低減装置であり、騒音検出手段の出力信号を効果的に小さくできるものとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の走行に伴うロードノイズ等のように騒音源が特定できず、かつその騒音が不規則に変化するものである場合には、上記フィードフォワード制御による騒音低減装置では良好な騒音源信号を得ることが難しく、騒音の低減が困難である。
【０００６】
したがって、上記のような騒音を低減するには、騒音検出手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御するしかないのであるが、このようなフィードバック制御の場合には、車室内の音響特性が変化すると不安定になるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な騒音源信号を得ることが困難なロードノイズ等の騒音を安定して低減できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明に係る車両騒音低減装置では、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定するようにし、上記騒音検出手段は、車室内の各座席毎に設置され、上記低減音発生手段は、複数設けられ、上記騒音低減用しきい値は、騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力することで、騒音低減制御の安定化を図りつつ効果的に車室内での騒音を低減できるようにした。
【０００９】
具体的には、本発明では、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段と、この騒音検出手段の出力信号を受け、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定する制御手段と、この制御手段からの制御信号を受けて騒音低減音を発生する低減音発生手段とを備えた車両騒音低減装置が前提である。
【００１０】
そして、上記制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するように構成されており、上記騒音検出手段は、上記車室内の各座席毎に設置され、上記低減音発生手段は、複数設けられ、上記騒音低減用しきい値は、上記騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定められたものであり、更に上記制御手段は、上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力するように構成されているものとする。
【００１１】
【数３】
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖ ∞ は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐ W ‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００１２】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、後部座席での騒音低減用しきい値を、前部座席よりも低い値に定める。
【００１３】
請求項３の発明では、上記請求項１の発明において、前部座席での騒音低減用しきい値を、後部座席よりも低い値に定める。
【００１４】
請求項４の発明では、上記請求項１の発明において、騒音低減用しきい値は、騒音源と前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定められたものであり、制御手段は、上記前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を各低減音発生手段にそれぞれ出力するように構成されており、上記前部座席での運転席の騒音低減用しきい値を、助手席及び後部座席よりも低い値に定める。
【００１５】
請求項５の発明では、上記請求項１の発明において、各座席毎に複数の騒音低減用しきい値を定めるようにする。その上で、上記複数の騒音低減用しきい値を選択するしきい値選択手段を設け、上記各座席毎に、上記しきい値選択手段により選択された騒音低減用しきい値を用いて制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を各低減音発生手段にそれぞれ出力するようにする。
【００１６】
請求項６の発明では、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段を設け、この騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、上記制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置における上記制御信号の設定方法として、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するようにし、上記騒音検出手段は、上記車室内の各座席毎に設置され、上記低減音発生手段は、複数設けられ、上記騒音低減用しきい値は、上記騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力するようにする。
【００１７】
【数４】
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖ ∞ は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐ W ‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００１８】
請求項７の発明では、上記請求項６の発明において、後部座席での騒音低減用しきい値を、前部座席よりも低い値に定める。
【００１９】
請求項８の発明では、上記請求項６の発明において、前部座席での騒音低減用しきい値を、後部座席よりも低い値に定める。
【００２０】
請求項９の発明では、上記請求項６の発明において、騒音低減用しきい値は、騒音源と 前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、上記前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を各低減音発生手段にそれぞれ出力するようにし、上記前部座席の運転席での騒音低減用しきい値を、助手席及び後部座席よりも低い値に定める。
【００２１】
【作用】
請求項１又は６の発明では、車室内の各座席において、騒音検出手段により騒音源からの騒音が検出される。そして、上記騒音検出手段の出力信号を受けた制御手段により制御信号が設定され、この制御信号を受けた低減音発生手段により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性が低下され、このことで、乗員への騒音が低減される。このとき、上記制御手段では、制御音伝達特性モデルＨとモデル化誤差値Ｗｕと騒音伝達特性Ｇと騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、式（１）を満たすように定数Ｋが求められ、この定数Ｋと騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号が設定される。すなわち、上記制御音伝達特性モデルが用いられることにより、騒音検出手段の設置位置における騒音低減音の騒音に対する低減効果が高められる。このとき、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値が考慮されることにより、騒音発生手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御する際の外乱に対する安定性が確保される。
【００２２】
また、上記騒音低減用しきい値が前部座席と後部座席とで互いに異なっているので、騒音低減用しきい値が低い値に定められた座席における騒音低減効果を高めることができ、制御手段が制御信号を設定する際の演算量が増加するのを回避しつつ車両の使用用途に合った騒音低減効果が得られる。
【００２３】
請求項２又は７の発明では、後部座席での騒音低減用しきい値が、前部座席よりも低い値に定められているので、上記請求項１又は６の発明において、車室内の空洞共鳴作用により前部座席よりも騒音レベルが高くなり勝ちな後部座席での騒音を効果的に低減できる。
【００２４】
請求項３又は８の発明では、後部座席での騒音低減用しきい値が、前部座席よりも低い値に定められているので、上記請求項１又は６の発明において、後部座席よりも着座頻度の高い前部座席での騒音を効果的に低減できる。
【００２５】
請求項４又は９の発明では、前部座席の運転席での騒音低減用しきい値が、助手席及び後部座席よりも低い値に設定されているので、上記請求項１又は６の発明において、最も着座頻度の高い運転席での騒音を効果的に低減できる。
【００２６】
請求項５の発明では、しきい値選択手段により、複数の騒音低減用しきい値から各座席毎にしきい値が選択されるので、乗員の着座状態等に応じて騒音低減効果の大きい座席を切り換えることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（実施例１）
図２及び図３は、本発明の実施例１に係る騒音低減装置の全体構成を概略的に示し、この騒音低減装置は、自動車（車両）における各座席の乗員に対するロードノイズ等、数十〜数百Ｈｚの騒音を騒音源信号（リファレンス信号）を用いずに低減するためのものである。
【００２９】
同各図において、１は自動車の車体、２は車体１の前後中央部に位置する車室、３，４は車室２を開閉する前後のドアであって、上記車室２内には前後に座席５，６が設置され、前部座席５（図２及び図３のそれぞれ左側の座席）は右側の運転席５ａ及び左側の助手席５ｂで、また後部座席６（図２及び図３のそれぞれ右側の座席）は左右２つの後席６ａ，６ａでそれぞれ構成されている。７は、運転席５ａの前方位置に設置されたステアリングホイールである。そして、この実施例１では、運転席５ａ，助手席５ｂ及び後席６ａにおける各ヘッドレスト８の左右何れかの側（着座した乗員の左右何れかの耳に近い位置）がそれぞれ騒音低減箇所とされ、これらの箇所にそれぞれ騒音検出手段としてのマイクロフォン１０が１個ずつ合計４個取り付けられ、これらのマイクロフォン１０，１０，…により車室２内の音を乗員の耳近くで検出するようにしている。
【００３０】
また、上記車体１左右の前側ドア３，３の車室２内側面、及び車室２後端のパッケージトレイ１１の左右両側部にはそれぞれ車室２内に騒音低減音を発生させる低減音発生手段としてのスピーカ１２，１２，…が配置され、これら４個のスピーカ１２，１２，…はオーディオシステムと兼用されている。
【００３１】
上記スピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…は、例えば助手席５ｂ側のインストルメントパネル１３内に配置したコントローラ１４に接続されている。尚、図示はしないが、このコントローラ１４による騒音制御システムとオーディオシステムとの作動を切り換えるための操作スイッチが例えば車室２内のルーフ部分に配置されている。そして、上記車室２内の騒音と各スピーカ１２から発せられる騒音低減音との合成音を各マイクロフォン１０で検出し、そのマイクロフォン１０から出力されるマイク信号ｕをコントローラ１４に入力するとともに、各スピーカ１２にマイク信号ｕとは逆位相である制御信号としてのスピーカ信号ｙを出力することにより、各マイクロフォン１０の位置で各スピーカ１２からの騒音低減音を騒音と干渉させて、各マイクロフォン１０により検出される騒音を低減するようにしている。
【００３２】
上記コントローラ１４は、図４に詳しく示すように、デジタル信号処理によりマイク信号ｕを小さくするためのスピーカ信号ｙを出力する制御手段としてのＣＰＵ１６（セントラル・プロセシング・ユニット）を有し、該ＣＰＵ１６の入力段には、各マイクロフォン１０からのマイク信号ｕを増幅するマイクアンプ１７と、増幅されたマイク信号ｕの低周波部分（例えば５００〜１０００Ｈｚ以下）を瀘波するローパスフィルタ１８と、瀘波されたアナログのマイク信号ｕをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１９とがそれぞれマイクロフォン１０，１０，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。一方、ＣＰＵ１６の出力段には、デジタルのスピーカ信号ｙをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２０と、アナログ信号に変換されたスピーカ信号ｙの低周波部分を瀘波するローパスフィルタ２１と、瀘波されたスピーカ信号ｙを増幅するスピーカアンプ２２とがそれぞれスピーカ１２，１２，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。上記ＣＰＵ１６、Ａ／Ｄ変換部１９及びＤ／Ａ変換部２０の各作動は、図外のサンプリングクロック発生部で発生したサンプリング周期信号により互いに同期して行われる。
【００３３】
上記マイク信号ｕは、図５に示すようにｎ個（ここではｎ＝４）のマイク信号ｕ１〜ｕｎからなる列ベクトルであり、これらマイク信号ｕ１〜ｕｎに基づいて、ＣＰＵ１６に設けられた演算ブロック４０の持つ定数Ｋによりｍ個（ここではｍ＝４）のスピーカ信号ｙ１〜ｙｍからなる列ベクトルとしてのスピーカ信号ｙが演算される。上記定数Ｋは、図６に示すように、Ａ〜Ｄの４つのマトリクス成分からなる行列であり、その演算処理は、図７に示すフローチャートのように行われる。すなわち、ステップＳ１でマイク信号ｕを入力した後、ステップＳ２では、前回のマイク信号ｘにＣ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＤ成分が乗算された値とを加算して、スピーカ信号ｙを求める。そして、ステップＳ３で上記スピーカ信号ｙをスピーカ１２に出力し、次いでステップＳ４に移る。このステップＳ４では、前回のマイク信号ｘにＡ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＢ成分が乗算された値とを加算して、上記ステップＳ２で処理する際に前回のマイク信号ｘとなる値を求め、その後、上記ステップＳ１に戻る。
【００３４】
この発明の特徴として、上記ＣＰＵ１６は、図１（ａ）に示すように、スピーカ１２からマイクロフォン１０に達する騒音低減音の伝達特性をモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨについて定められたモデル化誤差値Ｗｕ（Uncertainty Weight）と、図１（ｂ）に示すように、騒音源Ｓから上記マイクロフォン１０に入ってくる騒音伝達特性Ｇの低減すべき騒音レベルを示すために定められた騒音低減用しきい値ｂ（Performance Objective）により決定される定数Ｋに基づいてスピーカ信号ｙを設定するようになされている（尚、説明の簡単化のためにスピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…はそれぞれ１個としている）。また、その際に、上記騒音低減用しきい値ｂは、運転席５ａ、助手席５ｂ及び各後席６ａで互いに異なる値に定められている。さらに、上記各席５ａ，５ｂ，６ａ毎に複数（ここでは３つ）の騒音低減用しきい値ｂが定められている一方、これら複数の騒音低減用しきい値ｂを選択するしきい値選択スイッチ２３が例えば車室２内のルーフ部分に設置されている。
【００３５】
具体的には、図８及び図９に示すように、上記制御音伝達特性モデルＨは、ＣＰＵ１６からスピーカ信号ｙを出力した後に該スピーカ信号ｙによりスピーカ１２，１２，…がそれぞれ駆動制御されて車室２内の音に変化があり、この音の変化がマイクロフォン１０により検出されてそのマイク信号ｕがＣＰＵ１６に入力されるまでの音の伝達特性を実際の測定結果Ｈ′に基づいてモデル化したものである。そして、その際のモデル化誤差を考慮して、上記演算ブロック４０の定数Ｋを決定する際に誤差量の絶対値｜Ｈ−Ｈ′｜に対するモデル化誤差値Ｗｕを定めている。一方、上記騒音伝達特性Ｇに対し騒音低減用しきい値ｂを定めておいて、コントローラ１４を含むクローズドループの伝達関数のピークを集中的にラインｂ以下に落とすようになされている。つまり、騒音低減用重みＷｐ（Performance Weight）を、Ｗｐ＝１／ｂとすると、全ての周波数に対して、
【数５】
つまり、
【数６】
の関係式が成り立つようにする。そして、これらモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂを定めることが、上記定数Ｋを決定してスピーカ信号ｙを設定することになる。
【００３６】
このとき、上記モデル化誤差値Ｗｕと騒音低減用しきい値ｂとは互いに独立には決められない。例えば、モデル化誤差値Ｗｕを小さくして騒音低減効果を高めようとすると車室２内の音響特性の変化を受け易くなって騒音低減制御が不安定になることから、モデル化誤差値Ｗｕを大きくすると、今度は、騒音低減用しきい値ｂを下げることができなくなる。そこで、ロバスト制御の１つであるＨ∞制御理論においてフィードバック特性の場合の混合感度問題として知られている次式（１）を満たすようなモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂを選択して定数Ｋを決定していく。
【００３７】
【数７】
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖ ∞ は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐ W ‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００３８】
次に、上記車室２内の運転席５ａ、助手席５ｂ及び後席６ａでの各騒音伝達特性Ｇ及び標準騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ図１０〜図１２に示す。
【００３９】
図１０の運転席５ａ、図１１の助手席５ｂ及び図１２の後席６ａでは、各騒音伝達特性Ｇに共通して５０〜２００Ｈｚ及び１５０〜４００Ｈｚの２箇所のピークが見られるので、これら２つのピークを集中的に低減するように、各々、各図に破線で示す標準騒音低減しきい値ｂが定められている。また、後部座席６では、車室２内での空洞共鳴のために前部座席５よりも騒音レベルが高いので、後席６ａでの標準騒音低減用しきい値ｂは該騒音レベルに見合って前部座席５よりも若干高く定められている。さらに、前部座席５では、運転席５ａ側の方が助手席５ｂ側よりも騒音レベルが低いので、運転席５ａでのしきい値ｂを若干低い値に定めている。また、図示はしていないが、上記各標準騒音低減用しきい値ｂの上下にそれぞれ別の値を持つ選択用しきい値ｂが併せて定められていて、これら３種類のしきい値ｂを上記しきい値選択スイッチ２３により各席５ａ，５ｂ，６ａ毎に選択できるようになっている。
【００４０】
したがって、この実施例１によれば、車室２内の運転席５ａ、助手席５ｂ及び後席６ａにおいて、マイクロフォン１０により騒音源Ｓからの騒音ｄが検出される。そして、マイク信号ｕを受けたＣＰＵ１６によりスピーカ信号ｙが設定され、このスピーカ信号ｙを受けたスピーカ１２により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源Ｓ及びマイクロフォン１０間の騒音伝達特性Ｇが低下され、このことで、乗員への騒音ｄが低減される。さらに、上記スピーカ１２及びマイクロフォン１０間の制御音伝達特性モデルＨについてのモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇに対する騒音低減用しきい値ｂとが考慮されていることにより、外乱に対する騒音低減制御の安定性を確保することができる。
【００４１】
また、上記騒音低減用しきい値ｂが各席５ａ，５ｂ，６ａ毎に互いに異なっているので、騒音低減用しきい値ｂが低められた特定の席５ａ，５ｂ，６ａにおける騒音低減効果を高めることができ、ＣＰＵ１６によるスピーカ信号ｙの演算量が増加するのを回避しつつ自動車の使用用途に合った騒音低減効果を得ることができる。
【００４２】
（実施例２）
図１３及び図１４は、実施例２における騒音低減用しきい値ｂを示し、この実施例２では図１３に示す前部座席５での騒音低減用しきい値ｂに比べて、図１４に示す後部座席６での騒音低減用しきい値ｂを低い値に定めている。尚、本実施例２のその他の部分は上記実施例１の場合と同じであるので同じ符号を付して示し、その説明は省略する。
【００４３】
したがって、この実施例２によれば、後部座席６での騒音低減用しきい値ｂが前部座席５よりも低いので、車室２内の空洞共鳴作用により前部座席５よりも騒音レベルが高くなり勝ちな後部座席６での騒音ｄを効果的に低減することができる。
【００４４】
（実施例３）
本発明の実施例３では、図１５及び図１６に示すように、上記実施例２の場合とは逆に前部座席５（図１５）での騒音低減用しきい値ｂを後部座席６（図１６）よりも低い値に定めている。尚、本実施例３のその他の部分も上記実施例１の場合と同じであるので同じ符号を付して示す。
【００４５】
よって、この実施例３によれば、前部座席５での騒音低減用しきい値ｂが後部座席６よりも低いので、後部座席６よりも着座頻度の高い前部座席５での騒音ｄを効果的に低減することができる。
【００４６】
（実施例４）
図１７〜図１９は実施例４の騒音低減用しきい値ｂを示し、この実施例４では、上記実施例３において、図１７に示す前部座席５の運転席５ａにおける騒音低減用しきい値ｂを、図１８に示す助手席５ｂ及び図１９に示す後部座席６よりもさらに低い値に定めている。尚、本実施例４のその他の部分も上記実施例１の場合と同じであるので同じ符号を付して示す。
【００４７】
したがって、この実施例４によれば、運転席５ａの騒音低減用しきい値ｂが助手席５ｂよりも低いので、最も着座頻度の高い運転席５ａでの騒音ｄを効果的に低減することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は６の発明によれば、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、この制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置において、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定するようにし、上記騒音検出手段は、車室内の各座席毎に設置され、上記低減音発生手段は、複数設けられ、上記騒音低減用しきい値は、騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力するようにしたので、上記制御信号を設定する制御手段の容量アップなしに車室内での騒音を効果的に低減することができる。
【００４９】
請求項２又は７の発明によれば、上記後部座席での騒音低減用しきい値を、前部座席よりも低い値に定めるようにしたので、車室内の空洞共鳴作用により前部座席よりも騒音レベルが高くなり勝ちな後部座席での騒音を効果的に低減することができる。
【００５０】
請求項３又は８の発明によれば、上記前部座席での騒音低減用しきい値を、後部座席よりも低い値に定めるようにしたので、後部座席よりも着座頻度の高い前部座席での騒音を効果的に低減することができる。
【００５１】
請求項４又は９の発明によれば、上記前部座席の運転席での騒音低減用しきい値を、助手席及び後部座席よりも低い値に定めるようにしたので、最も着座頻度の高い運転席での騒音を効果的に低減することができる。
【００５２】
請求項５の発明によれば、各座席毎に複数の騒音低減用しきい値を定め、これら複数の騒音低減用しきい値を選択するしきい値選択手段を設けたので、乗員の着座状態等に応じて騒音低減効果の大きい座席を切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る車両騒音低減装置においてスピーカ信号を設定するために定められるモデル化誤差値及び騒音低減用しきい値をそれぞれ示す特性図である。
【図２】車両騒音低減装置の各機器の配置構成を概略的に示す平面図である。
【図３】マイクロフォン及びスピーカの設置位置を示す側面図である。
【図４】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】コントローラにおけるＣＰＵの構成を示すブロック図である。
【図６】ＣＰＵにおける演算ブロックの構成を示す行列式の図である。
【図７】ＣＰＵにおけるスピーカ信号の設定処理動作を示すフローチャート図である。
【図８】車両騒音低減装置の基本構成を示す概略図である。
【図９】車両騒音低減装置の基本構成を示すブロック図である。
【図１０】運転席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１１】助手席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１２】各後席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１３】本発明の実施例２に係る車両騒音低減装置の運転席及び助手席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１４】各後席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１５】本発明の実施例３に係る車両騒音低減装置の運転席及び助手席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１６】各後席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１７】本発明の実施例４に係る車両騒音低減装置の運転席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１８】助手席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１９】各後席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【符号の説明】
２ 車室
５ 前部座席
５ａ 運転席
５ｂ 助手席
６ 後部座席
１０ マイクロフォン（騒音検出手段）
１２ スピーカ（低減音発生手段）
１６ ＣＰＵ（制御手段）
２３ しきい値選択スイッチ（しきい値選択手段）
ｕ マイク信号（出力信号）
ｙ スピーカ信号（制御信号）
Ｓ 騒音源
ｄ 騒音
Ｈ 制御音伝達特性モデル
Ｗｕ モデル化誤差値
Ｇ 騒音伝達特性
ｂ 騒音低減用しきい値
Ｋ 定数
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の走行に伴って発生するロードノイズ等の騒音を騒音低減音により低減する装置及び該騒音低減音を発生させるための制御信号を設定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の騒音低減装置では、例えば実開昭６１−１７３９号公報で知られているように、騒音としてのエンジン騒音を低減する場合に、制御手段によりエンジン騒音に関する騒音源信号（リファレンス信号）に基づいて制御信号を生成し、この制御信号を加振機に入力して該加振機によりエンジン騒音とは逆位相でかつ同振幅の反転音を発生させる一方、上記エンジン騒音を低減すべき箇所にエンジン騒音と加振機からの反転音との合成音を検出する加速度センサを設置し、この加速度センサの出力信号が小さくなるように上記制御手段において制御信号のゲイン調整及び位相調整を行うようにしたものがある。このものでは、上記加速度センサの出力信号が外乱に起因してゲインや位相が収束しなくなった場合に加振機に過大な加振力が生じて安全性が損なわれることを回避するために、上記出力信号の値が所定値以上になったときに制御信号のゲイン調整及び位相調整をやり直すようになされている。
【０００３】
一方、本出願人が先に出願したもの（特開平５−２３２９６９号公報）では、例えばエンジン騒音を所定箇所において低減するために、所定箇所でのエンジン騒音を低減させるアンチ騒音を発生するためのスピーカと、上記所定箇所での合成音を検出するマイクロフォンと、このマイクの出力信号をエンジン騒音の周期及びマイク／スピーカ間の音の伝達特性に基づいて補正する制御手段とを備え、この制御手段の制御信号によりスピーカでアンチ騒音を発生させるようにしている。このものでは、マイクの出力信号を利用することでエンジン騒音とのコヒーレンスが良好な制御信号を容易に得られることから、上記制御手段での演算量を従来のＬＭＳ（Least Mean Square Method〔＝最小二乗法〕）アルゴリズムの数分の１以下に削減して演算時間の大幅な短縮化が図れるという利点がある。
【０００４】
これらのものは、何れも騒音とのコヒーレンスが良好な騒音源信号を利用して騒音を低減する、いわゆるフィードフォワード制御による騒音低減装置であり、騒音検出手段の出力信号を効果的に小さくできるものとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の走行に伴うロードノイズ等のように騒音源が特定できず、かつその騒音が不規則に変化するものである場合には、上記フィードフォワード制御による騒音低減装置では良好な騒音源信号を得ることが難しく、騒音の低減が困難である。
【０００６】
したがって、上記のような騒音を低減するには、騒音検出手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御するしかないのであるが、このようなフィードバック制御の場合には、車室内の音響特性が変化すると不安定になるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な騒音源信号を得ることが困難なロードノイズ等の騒音を安定して低減できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明に係る車両騒音低減装置では、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定するようにし、上記騒音検出手段は、車室内の各座席毎に設置され、上記低減音発生手段は、複数設けられ、上記騒音低減用しきい値は、騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力することで、騒音低減制御の安定化を図りつつ効果的に車室内での騒音を低減できるようにした。
【０００９】
具体的には、本発明では、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段と、この騒音検出手段の出力信号を受け、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定する制御手段と、この制御手段からの制御信号を受けて騒音低減音を発生する低減音発生手段とを備えた車両騒音低減装置が前提である。
【００１０】
そして、上記制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するように構成されており、上記騒音検出手段は、上記車室内の各座席毎に設置され、上記低減音発生手段は、複数設けられ、上記騒音低減用しきい値は、上記騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定められたものであり、更に上記制御手段は、上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力するように構成されているものとする。
【００１１】
【数３】
【００１２】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、後部座席での騒音低減用しきい値を、前部座席よりも低い値に定める。
【００１３】
請求項３の発明では、上記請求項１の発明において、前部座席での騒音低減用しきい値を、後部座席よりも低い値に定める。
【００１４】
請求項４の発明では、上記請求項１の発明において、騒音低減用しきい値は、騒音源と前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定められたものであり、制御手段は、上記前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を各低減音発生手段にそれぞれ出力するように構成されており、上記前部座席での運転席の騒音低減用しきい値を、助手席及び後部座席よりも低い値に定める。
【００１５】
請求項５の発明では、上記請求項１の発明において、各座席毎に複数の騒音低減用しきい値を定めるようにする。その上で、上記複数の騒音低減用しきい値を選択するしきい値選択手段を設け、上記各座席毎に、上記しきい値選択手段により選択された騒音低減用しきい値を用いて制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を各低減音発生手段にそれぞれ出力するようにする。
【００１６】
請求項６の発明では、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段を設け、この騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、上記制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置における上記制御信号の設定方法として、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するようにし、上記騒音検出手段は、上記車室内の各座席毎に設置され、上記低減音発生手段は、複数設けられ、上記騒音低減用しきい値は、上記騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力するようにする。
【００１７】
【数４】
【００１８】
請求項７の発明では、上記請求項６の発明において、後部座席での騒音低減用しきい値を、前部座席よりも低い値に定める。
【００１９】
請求項８の発明では、上記請求項６の発明において、前部座席での騒音低減用しきい値を、後部座席よりも低い値に定める。
【００２０】
請求項９の発明では、上記請求項６の発明において、騒音低減用しきい値は、騒音源と 前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、上記前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を各低減音発生手段にそれぞれ出力するようにし、上記前部座席の運転席での騒音低減用しきい値を、助手席及び後部座席よりも低い値に定める。
【００２１】
【作用】
請求項１又は６の発明では、車室内の各座席において、騒音検出手段により騒音源からの騒音が検出される。そして、上記騒音検出手段の出力信号を受けた制御手段により制御信号が設定され、この制御信号を受けた低減音発生手段により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性が低下され、このことで、乗員への騒音が低減される。このとき、上記制御手段では、制御音伝達特性モデルＨとモデル化誤差値Ｗｕと騒音伝達特性Ｇと騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、式（１）を満たすように定数Ｋが求められ、この定数Ｋと騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号が設定される。すなわち、上記制御音伝達特性モデルが用いられることにより、騒音検出手段の設置位置における騒音低減音の騒音に対する低減効果が高められる。このとき、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値が考慮されることにより、騒音発生手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御する際の外乱に対する安定性が確保される。
【００２２】
また、上記騒音低減用しきい値が前部座席と後部座席とで互いに異なっているので、騒音低減用しきい値が低い値に定められた座席における騒音低減効果を高めることができ、制御手段が制御信号を設定する際の演算量が増加するのを回避しつつ車両の使用用途に合った騒音低減効果が得られる。
【００２３】
請求項２又は７の発明では、後部座席での騒音低減用しきい値が、前部座席よりも低い値に定められているので、上記請求項１又は６の発明において、車室内の空洞共鳴作用により前部座席よりも騒音レベルが高くなり勝ちな後部座席での騒音を効果的に低減できる。
【００２４】
請求項３又は８の発明では、後部座席での騒音低減用しきい値が、前部座席よりも低い値に定められているので、上記請求項１又は６の発明において、後部座席よりも着座頻度の高い前部座席での騒音を効果的に低減できる。
【００２５】
請求項４又は９の発明では、前部座席の運転席での騒音低減用しきい値が、助手席及び後部座席よりも低い値に設定されているので、上記請求項１又は６の発明において、最も着座頻度の高い運転席での騒音を効果的に低減できる。
【００２６】
請求項５の発明では、しきい値選択手段により、複数の騒音低減用しきい値から各座席毎にしきい値が選択されるので、乗員の着座状態等に応じて騒音低減効果の大きい座席を切り換えることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（実施例１）
図２及び図３は、本発明の実施例１に係る騒音低減装置の全体構成を概略的に示し、この騒音低減装置は、自動車（車両）における各座席の乗員に対するロードノイズ等、数十〜数百Ｈｚの騒音を騒音源信号（リファレンス信号）を用いずに低減するためのものである。
【００２９】
同各図において、１は自動車の車体、２は車体１の前後中央部に位置する車室、３，４は車室２を開閉する前後のドアであって、上記車室２内には前後に座席５，６が設置され、前部座席５（図２及び図３のそれぞれ左側の座席）は右側の運転席５ａ及び左側の助手席５ｂで、また後部座席６（図２及び図３のそれぞれ右側の座席）は左右２つの後席６ａ，６ａでそれぞれ構成されている。７は、運転席５ａの前方位置に設置されたステアリングホイールである。そして、この実施例１では、運転席５ａ，助手席５ｂ及び後席６ａにおける各ヘッドレスト８の左右何れかの側（着座した乗員の左右何れかの耳に近い位置）がそれぞれ騒音低減箇所とされ、これらの箇所にそれぞれ騒音検出手段としてのマイクロフォン１０が１個ずつ合計４個取り付けられ、これらのマイクロフォン１０，１０，…により車室２内の音を乗員の耳近くで検出するようにしている。
【００３０】
また、上記車体１左右の前側ドア３，３の車室２内側面、及び車室２後端のパッケージトレイ１１の左右両側部にはそれぞれ車室２内に騒音低減音を発生させる低減音発生手段としてのスピーカ１２，１２，…が配置され、これら４個のスピーカ１２，１２，…はオーディオシステムと兼用されている。
【００３１】
上記スピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…は、例えば助手席５ｂ側のインストルメントパネル１３内に配置したコントローラ１４に接続されている。尚、図示はしないが、このコントローラ１４による騒音制御システムとオーディオシステムとの作動を切り換えるための操作スイッチが例えば車室２内のルーフ部分に配置されている。そして、上記車室２内の騒音と各スピーカ１２から発せられる騒音低減音との合成音を各マイクロフォン１０で検出し、そのマイクロフォン１０から出力されるマイク信号ｕをコントローラ１４に入力するとともに、各スピーカ１２にマイク信号ｕとは逆位相である制御信号としてのスピーカ信号ｙを出力することにより、各マイクロフォン１０の位置で各スピーカ１２からの騒音低減音を騒音と干渉させて、各マイクロフォン１０により検出される騒音を低減するようにしている。
【００３２】
上記コントローラ１４は、図４に詳しく示すように、デジタル信号処理によりマイク信号ｕを小さくするためのスピーカ信号ｙを出力する制御手段としてのＣＰＵ１６（セントラル・プロセシング・ユニット）を有し、該ＣＰＵ１６の入力段には、各マイクロフォン１０からのマイク信号ｕを増幅するマイクアンプ１７と、増幅されたマイク信号ｕの低周波部分（例えば５００〜１０００Ｈｚ以下）を瀘波するローパスフィルタ１８と、瀘波されたアナログのマイク信号ｕをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１９とがそれぞれマイクロフォン１０，１０，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。一方、ＣＰＵ１６の出力段には、デジタルのスピーカ信号ｙをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２０と、アナログ信号に変換されたスピーカ信号ｙの低周波部分を瀘波するローパスフィルタ２１と、瀘波されたスピーカ信号ｙを増幅するスピーカアンプ２２とがそれぞれスピーカ１２，１２，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。上記ＣＰＵ１６、Ａ／Ｄ変換部１９及びＤ／Ａ変換部２０の各作動は、図外のサンプリングクロック発生部で発生したサンプリング周期信号により互いに同期して行われる。
【００３３】
上記マイク信号ｕは、図５に示すようにｎ個（ここではｎ＝４）のマイク信号ｕ１〜ｕｎからなる列ベクトルであり、これらマイク信号ｕ１〜ｕｎに基づいて、ＣＰＵ１６に設けられた演算ブロック４０の持つ定数Ｋによりｍ個（ここではｍ＝４）のスピーカ信号ｙ１〜ｙｍからなる列ベクトルとしてのスピーカ信号ｙが演算される。上記定数Ｋは、図６に示すように、Ａ〜Ｄの４つのマトリクス成分からなる行列であり、その演算処理は、図７に示すフローチャートのように行われる。すなわち、ステップＳ１でマイク信号ｕを入力した後、ステップＳ２では、前回のマイク信号ｘにＣ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＤ成分が乗算された値とを加算して、スピーカ信号ｙを求める。そして、ステップＳ３で上記スピーカ信号ｙをスピーカ１２に出力し、次いでステップＳ４に移る。このステップＳ４では、前回のマイク信号ｘにＡ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＢ成分が乗算された値とを加算して、上記ステップＳ２で処理する際に前回のマイク信号ｘとなる値を求め、その後、上記ステップＳ１に戻る。
【００３４】
この発明の特徴として、上記ＣＰＵ１６は、図１（ａ）に示すように、スピーカ１２からマイクロフォン１０に達する騒音低減音の伝達特性をモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨについて定められたモデル化誤差値Ｗｕ（Uncertainty Weight）と、図１（ｂ）に示すように、騒音源Ｓから上記マイクロフォン１０に入ってくる騒音伝達特性Ｇの低減すべき騒音レベルを示すために定められた騒音低減用しきい値ｂ（Performance Objective）により決定される定数Ｋに基づいてスピーカ信号ｙを設定するようになされている（尚、説明の簡単化のためにスピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…はそれぞれ１個としている）。また、その際に、上記騒音低減用しきい値ｂは、運転席５ａ、助手席５ｂ及び各後席６ａで互いに異なる値に定められている。さらに、上記各席５ａ，５ｂ，６ａ毎に複数（ここでは３つ）の騒音低減用しきい値ｂが定められている一方、これら複数の騒音低減用しきい値ｂを選択するしきい値選択スイッチ２３が例えば車室２内のルーフ部分に設置されている。
【００３５】
具体的には、図８及び図９に示すように、上記制御音伝達特性モデルＨは、ＣＰＵ１６からスピーカ信号ｙを出力した後に該スピーカ信号ｙによりスピーカ１２，１２，…がそれぞれ駆動制御されて車室２内の音に変化があり、この音の変化がマイクロフォン１０により検出されてそのマイク信号ｕがＣＰＵ１６に入力されるまでの音の伝達特性を実際の測定結果Ｈ′に基づいてモデル化したものである。そして、その際のモデル化誤差を考慮して、上記演算ブロック４０の定数Ｋを決定する際に誤差量の絶対値｜Ｈ−Ｈ′｜に対するモデル化誤差値Ｗｕを定めている。一方、上記騒音伝達特性Ｇに対し騒音低減用しきい値ｂを定めておいて、コントローラ１４を含むクローズドループの伝達関数のピークを集中的にラインｂ以下に落とすようになされている。つまり、騒音低減用重みＷｐ（Performance Weight）を、Ｗｐ＝１／ｂとすると、全ての周波数に対して、
【数５】
【数６】
【００３６】
このとき、上記モデル化誤差値Ｗｕと騒音低減用しきい値ｂとは互いに独立には決められない。例えば、モデル化誤差値Ｗｕを小さくして騒音低減効果を高めようとすると車室２内の音響特性の変化を受け易くなって騒音低減制御が不安定になることから、モデル化誤差値Ｗｕを大きくすると、今度は、騒音低減用しきい値ｂを下げることができなくなる。そこで、ロバスト制御の１つであるＨ∞制御理論においてフィードバック特性の場合の混合感度問題として知られている次式（１）を満たすようなモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂを選択して定数Ｋを決定していく。
【００３７】
【数７】
【００３８】
次に、上記車室２内の運転席５ａ、助手席５ｂ及び後席６ａでの各騒音伝達特性Ｇ及び標準騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ図１０〜図１２に示す。
【００３９】
図１０の運転席５ａ、図１１の助手席５ｂ及び図１２の後席６ａでは、各騒音伝達特性Ｇに共通して５０〜２００Ｈｚ及び１５０〜４００Ｈｚの２箇所のピークが見られるので、これら２つのピークを集中的に低減するように、各々、各図に破線で示す標準騒音低減しきい値ｂが定められている。また、後部座席６では、車室２内での空洞共鳴のために前部座席５よりも騒音レベルが高いので、後席６ａでの標準騒音低減用しきい値ｂは該騒音レベルに見合って前部座席５よりも若干高く定められている。さらに、前部座席５では、運転席５ａ側の方が助手席５ｂ側よりも騒音レベルが低いので、運転席５ａでのしきい値ｂを若干低い値に定めている。また、図示はしていないが、上記各標準騒音低減用しきい値ｂの上下にそれぞれ別の値を持つ選択用しきい値ｂが併せて定められていて、これら３種類のしきい値ｂを上記しきい値選択スイッチ２３により各席５ａ，５ｂ，６ａ毎に選択できるようになっている。
【００４０】
したがって、この実施例１によれば、車室２内の運転席５ａ、助手席５ｂ及び後席６ａにおいて、マイクロフォン１０により騒音源Ｓからの騒音ｄが検出される。そして、マイク信号ｕを受けたＣＰＵ１６によりスピーカ信号ｙが設定され、このスピーカ信号ｙを受けたスピーカ１２により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源Ｓ及びマイクロフォン１０間の騒音伝達特性Ｇが低下され、このことで、乗員への騒音ｄが低減される。さらに、上記スピーカ１２及びマイクロフォン１０間の制御音伝達特性モデルＨについてのモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇに対する騒音低減用しきい値ｂとが考慮されていることにより、外乱に対する騒音低減制御の安定性を確保することができる。
【００４１】
また、上記騒音低減用しきい値ｂが各席５ａ，５ｂ，６ａ毎に互いに異なっているので、騒音低減用しきい値ｂが低められた特定の席５ａ，５ｂ，６ａにおける騒音低減効果を高めることができ、ＣＰＵ１６によるスピーカ信号ｙの演算量が増加するのを回避しつつ自動車の使用用途に合った騒音低減効果を得ることができる。
【００４２】
（実施例２）
図１３及び図１４は、実施例２における騒音低減用しきい値ｂを示し、この実施例２では図１３に示す前部座席５での騒音低減用しきい値ｂに比べて、図１４に示す後部座席６での騒音低減用しきい値ｂを低い値に定めている。尚、本実施例２のその他の部分は上記実施例１の場合と同じであるので同じ符号を付して示し、その説明は省略する。
【００４３】
したがって、この実施例２によれば、後部座席６での騒音低減用しきい値ｂが前部座席５よりも低いので、車室２内の空洞共鳴作用により前部座席５よりも騒音レベルが高くなり勝ちな後部座席６での騒音ｄを効果的に低減することができる。
【００４４】
（実施例３）
本発明の実施例３では、図１５及び図１６に示すように、上記実施例２の場合とは逆に前部座席５（図１５）での騒音低減用しきい値ｂを後部座席６（図１６）よりも低い値に定めている。尚、本実施例３のその他の部分も上記実施例１の場合と同じであるので同じ符号を付して示す。
【００４５】
よって、この実施例３によれば、前部座席５での騒音低減用しきい値ｂが後部座席６よりも低いので、後部座席６よりも着座頻度の高い前部座席５での騒音ｄを効果的に低減することができる。
【００４６】
（実施例４）
図１７〜図１９は実施例４の騒音低減用しきい値ｂを示し、この実施例４では、上記実施例３において、図１７に示す前部座席５の運転席５ａにおける騒音低減用しきい値ｂを、図１８に示す助手席５ｂ及び図１９に示す後部座席６よりもさらに低い値に定めている。尚、本実施例４のその他の部分も上記実施例１の場合と同じであるので同じ符号を付して示す。
【００４７】
したがって、この実施例４によれば、運転席５ａの騒音低減用しきい値ｂが助手席５ｂよりも低いので、最も着座頻度の高い運転席５ａでの騒音ｄを効果的に低減することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は６の発明によれば、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、この制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置において、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定するようにし、上記騒音検出手段は、車室内の各座席毎に設置され、上記低減音発生手段は、複数設けられ、上記騒音低減用しきい値は、騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力するようにしたので、上記制御信号を設定する制御手段の容量アップなしに車室内での騒音を効果的に低減することができる。
【００４９】
請求項２又は７の発明によれば、上記後部座席での騒音低減用しきい値を、前部座席よりも低い値に定めるようにしたので、車室内の空洞共鳴作用により前部座席よりも騒音レベルが高くなり勝ちな後部座席での騒音を効果的に低減することができる。
【００５０】
請求項３又は８の発明によれば、上記前部座席での騒音低減用しきい値を、後部座席よりも低い値に定めるようにしたので、後部座席よりも着座頻度の高い前部座席での騒音を効果的に低減することができる。
【００５１】
請求項４又は９の発明によれば、上記前部座席の運転席での騒音低減用しきい値を、助手席及び後部座席よりも低い値に定めるようにしたので、最も着座頻度の高い運転席での騒音を効果的に低減することができる。
【００５２】
請求項５の発明によれば、各座席毎に複数の騒音低減用しきい値を定め、これら複数の騒音低減用しきい値を選択するしきい値選択手段を設けたので、乗員の着座状態等に応じて騒音低減効果の大きい座席を切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る車両騒音低減装置においてスピーカ信号を設定するために定められるモデル化誤差値及び騒音低減用しきい値をそれぞれ示す特性図である。
【図２】車両騒音低減装置の各機器の配置構成を概略的に示す平面図である。
【図３】マイクロフォン及びスピーカの設置位置を示す側面図である。
【図４】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】コントローラにおけるＣＰＵの構成を示すブロック図である。
【図６】ＣＰＵにおける演算ブロックの構成を示す行列式の図である。
【図７】ＣＰＵにおけるスピーカ信号の設定処理動作を示すフローチャート図である。
【図８】車両騒音低減装置の基本構成を示す概略図である。
【図９】車両騒音低減装置の基本構成を示すブロック図である。
【図１０】運転席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１１】助手席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１２】各後席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１３】本発明の実施例２に係る車両騒音低減装置の運転席及び助手席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１４】各後席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１５】本発明の実施例３に係る車両騒音低減装置の運転席及び助手席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１６】各後席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１７】本発明の実施例４に係る車両騒音低減装置の運転席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１８】助手席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１９】各後席での騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【符号の説明】
２ 車室
５ 前部座席
５ａ 運転席
５ｂ 助手席
６ 後部座席
１０ マイクロフォン（騒音検出手段）
１２ スピーカ（低減音発生手段）
１６ ＣＰＵ（制御手段）
２３ しきい値選択スイッチ（しきい値選択手段）
ｕ マイク信号（出力信号）
ｙ スピーカ信号（制御信号）
Ｓ 騒音源
ｄ 騒音
Ｈ 制御音伝達特性モデル
Ｗｕ モデル化誤差値
Ｇ 騒音伝達特性
ｂ 騒音低減用しきい値
Ｋ 定数
Claims (9)
- 車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段と、
上記騒音検出手段の出力信号を受け、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定する制御手段と、
上記制御手段からの制御信号を受けて騒音低減音を発生する低減音発生手段とを備えた車両騒音低減装置において、
上記制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するように構成されており、
上記騒音検出手段は、上記車室内の各座席毎に設置され、
上記低減音発生手段は、複数設けられ、
上記騒音低減用しきい値は、上記騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定められたものであり、
更に上記制御手段は、上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。
- 請求項１記載の車両騒音低減装置において、
後部座席での騒音低減用しきい値は、前部座席よりも低い値に定められていることを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項１記載の車両騒音低減装置において、
前部座席での騒音低減用しきい値は、後部座席よりも低い値に定められている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項１記載の車両騒音低減装置において、
騒音低減用しきい値は、騒音源と前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定められたものであり、
制御手段は、上記前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を各低減音発生手段にそれぞれ出力するように構成されており、
上記前部座席の運転席での騒音低減用しきい値は、助手席及び後部座席よりも低い値に定められている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項１記載の車両騒音低減装置において、
各座席毎に複数の騒音低減用しきい値が定められ、
上記複数の騒音低減用しきい値を選択するしきい値選択手段が設けられ、
制御手段は、上記各座席毎に、上記しきい値選択手段により選択された騒音低減用しきい値を用いて制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を各低減音発生手段にそれぞれ出力するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段を設け、
上記騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、
上記制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置における上記制御信号の設定方法であって、
上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するようにし、
上記騒音検出手段は、上記車室内の各座席毎に設置され、
上記低減音発生手段は、複数設けられ、
上記騒音低減用しきい値は、上記騒音源と前部座席及び後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、
上記前部座席及び後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて上記制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を上記各低減音発生手段にそれぞれ出力する
ことを特徴とする制御信号設定方法。
- 請求項６記載の制御信号設定方法において、
後部座席での騒音低減用しきい値を、前部座席よりも低い値に定める
ことを特徴とする制御信号設定方法。 - 請求項６記載の制御信号設定方法において、
前部座席での騒音低減用しきい値を、後部座席よりも低い値に定める
ことを特徴とする制御信号設定方法。 - 請求項６記載の制御信号設定方法において、
騒音低減用しきい値は、騒音源と前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席の各騒音検出手段との間の各騒音伝達特性に関して互いに異なる値に予め定めておいたものであり、
上記前部座席の運転席及び助手席並びに後部座席での各騒音低減用しきい値を用いて制御信号をそれぞれ設定して、該各制御信号を各低減音発生手段にそれぞれ出力するように し、
上記前部座席の運転席での騒音低減用しきい値を、助手席及び後部座席よりも低い値に定める
ことを特徴とする制御信号設定方法。
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