JP4906791B2

JP4906791B2 - 能動型騒音制御装置

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Publication number: JP4906791B2
Application number: JP2008156193A
Authority: JP
Inventors: 浩介坂本; 敏郎井上; 高橋　　彰; 康統小林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP2009298337A

Description

この発明は、車室内に生ずる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装置は、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に対する相殺音を発生させて前記振動騒音を低減する。すなわち、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、同乗者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。なお、相殺音の決定に際しては、例えば、適応制御が用いられる（特許文献１、２）。適応制御の詳細については、例えば、非特許文献１を参照されたい。

ＡＮＣ装置では、相殺音の出力により却って騒音が大きくなり、異常音として認識される場合（このような異常音が発生している状態を「発散状態」と称する。）、相殺音の出力を停止する技術が開発されている（例えば、特許文献３〜６参照）。特許文献３では、発散状態が生じる場合の一例として、ボー音が生じた場合が記載されている。前記ボー音とは、マイクロフォンの音入力部が、偶発的又は意図的に運転者や同乗者の掌で塞がれてしまう場合に出力される相殺音を意味し、例えば、掌や大きな貝殻で両耳を塞いだときに聞こえる貝殻音のような音である（特許文献３の段落［０００４］参照）。

特開２００４−３６１７２１号公報特開２００６−０８４５３２号公報特開２００７−０４７３６７号公報特開平０５−３０３３８６号公報特開平０５−０１９７７５号公報特開平０５−０６１４８１号公報「ＡＤＡＰＴＩＶＥＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」、ＢｅｒｎａｒｄＷｉｄｒｏｗａｎｄＳａｍｕｅｌＤ．Ｓｔｅａｒｎｓ、１９８５ｂｙＰｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ，Ｉｎｃ．

従来の発散判定方法では、正常な制御をしているにもかかわらず、相殺音が発散していると判定するケースがある。

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、相殺音の発散をより精度よく判定す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、打消し対象の振動騒音と同じ周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、前記振動騒音を相殺するための相殺音を示す制御信号を、前記基準信号に基づいて出力する適応フィルタと、前記相殺音を前記制御信号に基づいて出力する相殺音出力部と、前記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、前記相殺音出力部から前記誤差検出部までの音響伝達関数により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、前記誤差信号を最小とする前記適応フィルタのフィルタ係数を、前記参照信号と前記誤差信号とに基づいて演算し、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、前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を制御する相殺音出力制御部と、前記誤差信号のうち前記振動騒音と同じ周波数の成分の振幅を検出する振幅検出部と、を備えるものであって、通常動作時の前記フィルタ係数の想定最大値である第１閾値と、通常動作時の前記振幅の想定最大値である第２閾値とが予め設定され、前記相殺音出力制御部は、前記フィルタ係数が前記第１閾値より大きく、且つ前記振幅が前記第２閾値より大きいとき、前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を中止することを特徴とする。

この発明によれば、相殺音の出力を中止するための条件として、適応フィルタのフィルタ係数が、通常動作時の想定最大値（上限閾値又は許容上限値）より大きくなったことのみでなく、誤差信号のうち振動騒音と同じ周波数の成分の振幅が、通常動作時の想定最大値（上限閾値又は許容上限値）より大きくなったことを要する。これにより、打消し対象の振動騒音が想定以上に大きくなった場合や当該振動騒音以外の騒音が大きい場合等、誤差信号の検出には問題がない場合、相殺音の出力を継続することができる。このため、誤差信号が正常に検出されているにもかかわらず、相殺音の出力を中止することにより運転者や同乗者に違和感を生じさせることを回避することができる。

また、誤差信号のうち振動騒音と同じ周波数の成分の振幅に基づいて相殺音の出力を中止するかどうかを判定する。相殺音の音圧に異常がある（当該音圧が過度に大きい）場合、誤差信号のうち振動騒音（又は相殺音）と同じ周波数の成分が異常値を示し、その他の周波数の成分には異常値が現れない。換言すると、前記その他の周波数の成分に異常値が現れた場合、相殺音の音圧異常以外が原因である。従って、振動騒音と同じ周波数の成分の振幅に基づいて相殺音の出力を中止するかどうかを判定することにより、相殺音の音圧に異常があるかどうかを精度良く判定することができる。

この発明に係る能動型騒音制御装置は、打消し対象の振動騒音と同じ周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、前記振動騒音を相殺するための相殺音を示す制御信号を、前記基準信号に基づいて出力する適応フィルタと、前記相殺音を前記制御信号に基づいて出力する相殺音出力部と、前記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、前記相殺音出力部から前記誤差検出部までの音響伝達関数により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、前記誤差信号を最小とする前記適応フィルタのフィルタ係数を、前記参照信号と前記誤差信号とに基づいて演算し、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、前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を制御する相殺音出力制御部と、前記誤差信号の振幅を検出する振幅検出部と、を備えるものであって、通常動作時の前記フィルタ係数の想定最大値である第１閾値と、通常動作時の前記誤差信号の振幅の想定最大値である第２閾値とが予め設定され、前記相殺音出力制御部は、前記フィルタ係数が前記第１閾値より大きく、且つ前記振幅が前記第２閾値より大きいとき、前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を中止することを特徴とする。

この発明によれば、相殺音の出力を中止するための条件として、適応フィルタのフィルタ係数が、通常動作時の想定最大値より大きくなったことのみでなく、誤差信号の振幅が、通常動作時の想定最大値より大きくなったことを要する。これにより、打消し対象の振動騒音が想定以上に大きくなった場合や当該振動騒音以外の騒音が大きい場合等、誤差信号の検出には問題がない場合、相殺音の出力を継続することができる。このため、誤差信号が正常に検出されているにもかかわらず、相殺音の出力を中止することにより運転者や同乗者に違和感を生じさせることを回避することができる。

この発明に係る能動型騒音制御装置は、打消し対象の振動騒音と同じ周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、前記振動騒音を相殺するための相殺音を示す制御信号を、前記基準信号に基づいて出力する適応フィルタと、前記相殺音を前記制御信号に基づいて出力する相殺音出力部と、前記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、前記相殺音出力部から前記誤差検出部までの音響伝達関数により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、前記誤差信号を最小とする前記適応フィルタのフィルタ係数を、前記参照信号と前記誤差信号とに基づいて演算し、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、前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を制御する相殺音出力制御部と、前記誤差信号のうち前記振動騒音と同じ周波数の成分の振幅を検出する振幅検出部と、を備えるものであって、通常動作時の前記振幅の想定最大値が予め設定され、前記相殺音出力制御部は、前記振幅が前記想定最大値より大きいとき、前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を中止することを特徴とする。

この発明によれば、誤差信号のうち振動騒音と同じ周波数の成分の振幅に基づいて相殺音の出力を中止するかどうかを判定する。相殺音の音圧に異常がある（当該音圧が過度に大きい）場合、誤差信号のうち振動騒音（又は相殺音）と同じ周波数の成分が異常値を示し、その他の周波数の成分には異常値が現れない。換言すると、前記その他の周波数の成分に異常値が現れた場合、相殺音の音圧異常以外が原因である。従って、振動騒音と同じ周波数の成分の振幅に基づいて相殺音の出力を中止するかどうかを判定することにより、相殺音の音圧に異常があるかどうかを精度良く判定することができる。

前記振幅検出部は、前記誤差信号から特定周波数成分を抽出した第２制御信号を、前記基準信号に基づいて出力する第２適応フィルタと、前記誤差信号から前記第２制御信号を減算して補正誤差信号を生成する減算器と、前記補正誤差信号を最小とする前記第２適応フィルタの第２フィルタ係数を、前記基準信号と前記補正誤差信号とに基づいて演算し、前記第２フィルタ係数を逐次更新する第２フィルタ係数更新部と、を有してもよい。これにより、簡易な構成で、振動騒音及び相殺音と同じ周波数の成分を誤差信号から検出することができる。

この発明によれば、相殺音の出力を中止するための条件として、適応フィルタのフィルタ係数が、通常動作時の想定最大値より大きくなったことのみでなく、誤差信号のうち振動騒音と同じ周波数の成分の振幅が、通常動作時の想定最大値より大きくなったことを要する。これにより、打消し対象の振動騒音が想定以上に大きくなった場合や当該振動騒音以外の騒音が大きい場合等、誤差信号の検出には問題がない場合、相殺音の出力を継続することができる。このため、誤差信号が正常に検出されているにもかかわらず、相殺音の出力を中止することにより運転者や同乗者に違和感を生じさせることを回避することができる。

［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．システム構成
（１）能動型騒音制御装置１０の全体構成
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１０（以下「ＡＮＣ装置１０」とも称する。）の概略的な構成を示す図である。ＡＮＣ装置１０は、ガソリン車や電気自動車等の車両に搭載される。

ＡＮＣ装置１０は、エンジン回転周波数検出器１２（以下「ｆｅ検出器１２」とも称する。）と、ＥＣＵ１４（ＥＣＵ：Electric Control Unit）と、スピーカ１６と、マイクロフォン１８とを有する。ＡＮＣ装置１０では、エンジン回転周波数ｆｅ［Ｈｚ］と、マイクロフォン１８からの誤差信号ｅとに基づいて、相殺音ＣＳを示す制御信号Ｓｃ１を生成する。そして、制御信号Ｓｃ１に対応する相殺音ＣＳをスピーカ１６から出力する。これにより、エンジン２０からの振動騒音（エンジンノイズＥＮ）を相殺音ＣＳが打ち消し、消音効果を得ることができる。

後述する誤差信号振幅検出部３２、発散判定部３４及びフィルタ係数切替部４０（図２）を除き、本実施形態のＡＮＣ装置１０は、基本的に、特許文献３と同様の構成及び処理を用いることができる。

なお、図１及び図２では、スピーカ１６及びマイクロフォン１８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１０の用途に応じて複数のスピーカ１６及びマイクロフォン１８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）ｆｅ検出器１２
ｆｅ検出器１２は、エンジン２０からのエンジンパルスＥｐに基づいてエンジン回転周波数ｆｅ（エンジン回転数ＮＥ［ｒｐｍ］／６０）を検出し、ＥＣＵ１４に出力する。

（３）ＥＣＵ１４
ＥＣＵ１４は、マイクロコンピュータ２２、図示しない入力回路及び出力回路、図示しないメモリ等を備える。マイクロコンピュータ２２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２は、マイクロコンピュータ２２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。図２に示すように、マイクロコンピュータ２２は、基準信号生成部２４（以下「Ｓｂ生成部２４」とも称する。）と、第１適応フィルタ２６と、参照信号生成部２８（以下「Ｓｒ生成部２８」とも称する。）と、第１フィルタ係数更新部３０（以下「Ｗ１更新部３０」とも称する。）と、誤差信号振幅検出部３２（以下「Ａｅ検出部３２」とも称する。）と、発散判定部３４とを有する。なお、図２では、マイクロコンピュータ２２の各構成要素は、簡略化して記載されており、実際には、基準信号Ｓｂが余弦波及び正弦波に分けて生成されること等から複数設けられる構成要素もある（例えば、特許文献１〜３参照）。

（ａ）基準信号生成部２４
Ｓｂ生成部２４は、ｆｅ検出器１２からのエンジン回転周波数ｆｅに基づいて基準信号Ｓｂを生成する。具体的には、エンジン回転周波数ｆｅの次数を調整した調波信号ｍｆｅ（ｍは次数を示す。）を生成し、次いで、図示しない波形データテーブルに記憶されている波形データと調波信号ｍｆｅとに基づいて余弦波及び正弦波の基準信号Ｓｂを生成する（上述の通り、図２では、簡略化して記載している。）。Ｓｂ生成部２４としては、例えば、特許文献１〜３に記載されているものを用いることができる。

（ｂ）第１適応フィルタ２６
第１適応フィルタ２６は、基準信号Ｓｂに対して適応フィルタ処理を施し、相殺音ＣＳを示す制御信号Ｓｃ１をスピーカ１６に出力する。上述の通り、基準信号Ｓｂは、余弦波及び正弦波それぞれに分けられるため、適応フィルタ処理も、余弦波及び正弦波それぞれについて行われる。第１適応フィルタ２６のフィルタ係数（第１フィルタ係数Ｗ１）は、Ｗ１更新部３０により逐次更新される。第１適応フィルタ２６としては、例えば、特許文献１〜３に記載されているものを用いることができる。

（ｃ）参照信号生成部２８
Ｓｒ生成部２８は、Ｓｂ生成部２４からの基準信号Ｓｂ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、Ｗ１更新部３０において第１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１６からマイクロフォン１８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Ｓｂを補正する処理である。この伝達関数処理で用いられる伝達関数Ｃ＾は、スピーカ１６からマイクロフォン１８への相殺音ＣＳの実際の伝達関数Ｃの予測値である。

上述の通り、基準信号Ｓｂは、余弦波及び正弦波それぞれに分けられるため、伝達関数処理も、余弦波及び正弦波それぞれについて行われる。この際、伝達関数処理は、余弦波及び正弦波それぞれの実部及び虚部について行われる。Ｓｒ生成部２８としては、例えば、特許文献１〜３に記載されているものを用いることができる。

（ｄ）第１フィルタ係数更新部３０
Ｗ１更新部３０は、第１フィルタ係数Ｗ１を逐次演算・更新する。Ｗ１更新部３０は、例えば、特許文献３のフィルタ係数更新手段と同様のものを用いることができる。すなわち、Ｗ１更新部３０は、第１演算部３６（以下「Ｗ１ａ演算部３６」とも称する。）と、第２演算部３８（以下「Ｗ１ｂ演算部３８」とも称する。）と、フィルタ係数切替部４０（以下「切替部４０」とも称する。）とを有する。

Ｗ１ａ演算部３６及びＷ１ｂ演算部３８とも、第１フィルタ係数Ｗ１を演算するものであるが、Ｗ１ａ演算部３６は、適応制御処理の際に用いられ、Ｗ１ｂ演算部３８は、忘却処理の際に用いられる。忘却処理は、相殺音ＣＳが発散している（ボー音の発生等により、必要以上に相殺音ＣＳの音圧が大きくなっている）際における処理であり、適応制御処理は、忘却処理を行っているとき以外における処理である。ここでの適応制御処理及び忘却処理は、基本的に、特許文献３と同様のものを用いることができる。なお、説明の便宜のため、Ｗ１ａ演算部３６が演算した第１フィルタ係数Ｗ１を第１フィルタ係数Ｗ１ａと称し、Ｗ１ｂ演算部３８が演算した第１フィルタ係数Ｗ１を第１フィルタ係数Ｗ１ｂと称する。

Ｗ１ａ演算部３６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｝を用いて第１フィルタ係数Ｗ１ａを演算する。すなわち、Ｓｒ生成部２８からの参照信号Ｓｒとマイクロフォン１８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第１フィルタ係数Ｗ１ａを演算する（例えば、特許文献１、２参照）。

Ｗ１ｂ演算部３８は、第１フィルタ係数Ｗ１ｂが第１設定値ＴＨｗ１＿ｍａｘから第２設定値ＴＨｗ１＿ｍｉｎまで一定割合で低下するように、第１フィルタ係数Ｗ１ｂを演算する。すなわち、後述する図４の処理により相殺音ＣＳが発散していると判定した場合、相殺音ＣＳをフェードアウトさせるように第１フィルタ係数Ｗ１ｂを調整する。なお、第１設定値ＴＨｗ１＿ｍａｘは、第１フィルタ係数Ｗ１が通常動作時に取り得る想定最大値（上限閾値又は許容上限値）として設定され、後述する第１閾値ＴＨｗ１と同じである。第１フィルタ係数Ｗ１が第１設定値ＴＨｗ１＿ｍａｘより大きい場合、ボー音が発生している状態、打消し対象の振動騒音（ここでは、エンジンノイズＥＮ）以外の車室内騒音が非常に大きくなっている状態等の特殊な状態にある。第２設定値ＴＨｗ１＿ｍｉｎは、車両の走行中、運転者や同乗者が相殺音ＣＳを感じない大きさとなる値に設定される。第１設定値ＴＨｗ１＿ｍａｘ及び第２設定値ＴＨｗ１＿ｍｉｎは、実験、シミュレーション等により事前に求めておき、Ｗ１ｂ演算部３８に格納されている。

切替部４０は、発散判定部３４の判定結果（後述）に基づき適応制御処理又は忘却処理を選択し、選択した処理に応じて第１適応フィルタ２６の第１フィルタ係数Ｗ１を更新する。適応制御処理を選択した場合、切替部４０は、Ｗ１ａ演算部３６で演算した第１フィルタ係数Ｗ１ａを用い、忘却処理を選択した場合、Ｗ１ｂ演算部３８で演算した第１フィルタ係数Ｗ１ｂを用いる。

特許文献３と異なり、本実施形態の切替部４０は、更新後の第１フィルタ係数Ｗ１を発散判定部３４に通知する。

（ｅ）誤差信号振幅検出部３２
図３は、図２のＡｅ検出部３２をより詳細に示している。Ａｅ検出部３２は、下記の構成及び方法により、マイクロフォン１８からの誤差信号ｅの振幅Ａｅを間接的に検出する。すなわち、Ａｅ検出部３２は、第２適応フィルタ４４（４４ｘ、４４ｙ）と、第３演算部４６（４６ｘ、４６ｙ）（以下「Ｗ２演算部４６（４６ｘ、４６ｙ）」とも称する。）と、減算器４８と、加算器５０（図２では省略されている。）と、遅延器５２とを有する。

第２適応フィルタ４４は、Ｓｂ生成部２４からの基準信号Ｓｂに対し、適応フィルタ処理を施し、制御信号Ｓｃ２を出力する。上述の通り、基準信号Ｓｂは、余弦波Ｓｂ＿ｃｏｓ及び正弦波Ｓｂ＿ｓｉｎそれぞれに分けられるため、第２適応フィルタ４４による適応フィルタ処理も、余弦波Ｓｂ＿ｃｏｓについては、第２適応フィルタ４４ｘにおいて、正弦波Ｓｂ＿ｓｉｎについては、第２適応フィルタ４４ｙにおいて行われる。第２適応フィルタ４４のフィルタ係数｛第２フィルタ係数Ｗ２（Ｗ２ｘ、Ｗ２ｙ）｝は、Ｗ２演算部４６（４６ｘ、４６ｙ）により逐次更新される。

Ｗ２演算部４６は、第２適応フィルタ４４の第２フィルタ係数Ｗ２を逐次演算・更新する。Ｗ２演算部４６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｝を用いて第２フィルタ係数Ｗ２（Ｗ２ｘ、Ｗ２ｙ）を演算する。すなわち、Ｓｂ生成部２４からの基準信号Ｓｂ（Ｓｂ＿ｃｏｓ、Ｓｂ＿ｓｉｎ）と減算器４８からの補正誤差信号ｅ２に基づいて、補正誤差信号ｅ２の二乗ｅ２²が、ゼロとなるように第２フィルタ係数Ｗ２（Ｗ２ｘ、Ｗ２ｙ）を演算する。

補正誤差信号ｅ２は、マイクロフォン１８からの誤差信号ｅと、第２適応フィルタ４４からの制御信号Ｓｃ２との差を示し（ｅ２＝ｅ―Ｓｃ２）、減算器４８において算出される。制御信号Ｓｃ２は、第２適応フィルタ４４ｘからの制御信号Ｓｃ２＿ｃｏｓと第２適応フィルタ４４ｙからの制御信号Ｓｃ２＿ｓｉｎを加算器５０で加算して得られる。また、補正誤差信号ｅ２は、Ｗ２演算部４６（４６ｘ、４６ｙ）に入力される前に遅延器５２において所定時間遅延される。Ｗ２演算部４６（４６ｘ、４６ｙ）で演算された第２フィルタ係数Ｗ２（Ｗ２ｘ、Ｗ２ｙ）は、発散判定部３４に通知される。

Ａｅ検出部３２が上記のような構成を採ることにより、第２フィルタ係数Ｗ２は、誤差信号ｅの振幅Ａｅに応じた値を取る（例えば、非特許文献１第３１６頁〜第３２１頁参照）。このため、Ａｅ検出部３２は、誤差信号ｅの振幅Ａｅを間接的に検出していると言える。すなわち、誤差信号ｅの振幅Ａｅが増加すると、Ｗ２演算部４６は、誤差信号ｅに基づく補正誤差信号ｅ２の二乗ｅ２²をゼロに近付けようとするため、第２フィルタ係数Ｗ２を増加させる。従って、振幅Ａｅと第２フィルタ係数Ｗ２との間には相関関係が存在する。例えば、振幅Ａｅが大きいと、第２フィルタ係数Ｗ２も大きくなり、振幅Ａｅが小さいと、第２フィルタ係数Ｗ２も小さくなる。

（ｆ）発散判定部３４
発散判定部３４は、Ｗ１更新部３０の切替部４０から通知された第１フィルタ係数Ｗ１と、Ａｅ検出部３２のＷ２演算部４６から通知された第２フィルタ係数Ｗ２とに基づいて、相殺音ＣＳが発散しているかどうかを判定する。その判定結果は、切替部４０に通知され、適応制御処理及び忘却処理の選択に用いられる。発散判定部３４は、閾値設定部５４と、カウンタ５６を有している。閾値設定部５４には、相殺音ＣＳの発散を判定するための第１閾値ＴＨｗ１、第２閾値ＴＨｗ２及び第３閾値ＴＨｃｔｒが格納されている。

（４）スピーカ１６
スピーカ１６は、ＥＣＵ１４（マイクロコンピュータ２２）からの制御信号Ｓｃ１に対応する相殺音ＣＳを出力する。

（５）マイクロフォン１８
マイクロフォン１８は、エンジン２０からのエンジンノイズＥＮとスピーカ１６からの相殺音ＣＳとの誤差（残留騒音）を検出し、誤差信号ｅとしてＥＣＵ１４（マイクロコンピュータ２２）に出力する。

２．ＡＮＣ装置１０における各処理
（１）相殺音ＣＳの生成
本実施形態の相殺音ＣＳの生成は、基本的に特許文献１〜３と同様に行われる。すなわち、Ｓｂ生成部２４において、基準信号Ｓｂがエンジン回転周波数ｆｅに応じて生成される。第１適応フィルタ２６において、制御信号Ｓｃ１が基準信号Ｓｂに基づいて生成される。第１適応フィルタ２６で用いられる第１フィルタ係数Ｗ１は、Ｗ１更新部３０により更新される。スピーカ１６において、制御信号Ｓｃ１に対応する相殺音ＣＳが生成される。

（２）第１フィルタ係数Ｗ１の更新
第１フィルタ係数Ｗ１の更新は、発散に関連する処理（後述）を除けば、基本的に特許文献３と同様に行われる。すなわち、相殺音ＣＳの発散が確定していない場合、適応制御処理が行われ、相殺音ＣＳの発散が確定している場合、忘却処理が行われる（例えば、特許文献３の図４〜図６参照）。

図４には、相殺音ＣＳが発散しているかどうかを判定し、その判定結果に基づき第１フィルタ係数Ｗ１の更新を行うフローチャートが示されている。

ステップＳ１において、マイクロコンピュータ２２の発散判定部３４は、第１フィルタ係数Ｗ１が、閾値設定部５４に格納されている第１閾値ＴＨｗ１よりも大きいかどうかを判定する。第１閾値ＴＨｗ１は、通常動作時における第１フィルタ係数Ｗ１の想定最大値（上限閾値又は許容上限値）として設定されるものであり、例えば、ボー音の発生を判定するために用いられる。また、上述の通り、第１フィルタ係数Ｗ１は、余弦波及び正弦波それぞれに設定されるものであるため、第１閾値ＴＨｗ１も余弦波及び正弦波別々に設定することができる。この場合、余弦波用の第１フィルタ係数Ｗ１又は正弦波用の第１フィルタ係数Ｗ１のいずれかが第１閾値ＴＨｗ１より大きい場合、又は両方が第１閾値ＴＨｗ１より大きい場合を判定条件とすることができる。

第１フィルタ係数Ｗ１が第１閾値ＴＨｗ１以下である場合（Ｓ１：Ｎｏ）、第１適応フィルタ２６は、正常に動作していると判断できる。そこで、ステップＳ２において、マイクロコンピュータ２２は、適応制御処理を行う（切替部４０は、Ｗ１ａ演算部３６からの第１フィルタ係数Ｗ１ａを選択する。）。適応制御処理は、特許文献３に記載されているものと同様のものを用いることができる。第１フィルタ係数Ｗ１が第１閾値ＴＨｗ１より大きい場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、発散判定部３４は、第２フィルタ係数Ｗ２が、閾値設定部５４に格納されている第２閾値ＴＨｗ２よりも大きいかどうかを判定する。第２閾値ＴＨｗ２は、相殺音ＣＳによりエンジンノイズＥＮが正常に打ち消されている場合（すなわち、相殺音ＣＳが発散していない場合）における第２フィルタ係数Ｗ２の想定最大値（上限閾値又は許容上限値）として設定されるものであり、例えば、相殺音ＣＳが発散し、ボー音が発生している場合、第２フィルタ係数Ｗ２は、この第２閾値ＴＨｗ２を超えた値となる。また、第１フィルタ係数Ｗ１と同様、余弦波Ｓｂ＿ｃｏｓ用の第２フィルタ係数Ｗ２ｘ又は正弦波Ｓｂ＿ｓｉｎ用の第２フィルタ係数Ｗ２ｙのいずれかが第２閾値ＴＨｗ２より大きい場合、又は両方が第２閾値ＴＨｗ２より大きい場合を判定条件とすることができる。

第２フィルタ係数Ｗ２が第２閾値ＴＨｗ２以下である場合（Ｓ３：Ｎｏ）、仮に第１フィルタ係数Ｗ１が大きな値となっていても、それは、エンジンノイズＥＮ以外に大きな騒音が発生しており、第１適応フィルタ２６は正常に動作していると判断可能である。そこで、ステップＳ２において、マイクロコンピュータ２２は、適応制御処理を行う。第２フィルタ係数Ｗ２が第２閾値ＴＨｗ２より大きい場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、発散判定部３４は、カウンタ５６の値（カウンタ値ＣＴＲ）を１増加させる。続くステップＳ５において、マイクロコンピュータ２２は、カウンタ値ＣＴＲが、閾値設定部５４に格納されている第３閾値ＴＨｃｔｒよりも大きいかどうかを判定する。第３閾値ＴＨｃｔｒは、相殺音ＣＳの発散の発生を確定するための値であり、カウンタ値ＣＴＲが第３閾値ＴＨｃｔｒを超えると、相殺音ＣＳが発散しているものと判定する。

カウンタ値ＣＴＲが第３閾値ＴＨｃｔｒ以下である場合（Ｓ５：Ｎｏ）、マイクロコンピュータ２２は、適応制御処理を行う。カウンタ値ＣＴＲが第３閾値ＴＨｃｔｒより大きい場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、ステップＳ６において、発散判定部３４は、相殺音ＣＳが発散しているものと判定し、例えば、当該発散が発生していることを示すフラグを立てる。続くステップＳ７において、マイクロコンピュータ２２は、忘却処理を行う（切替部４０は、Ｗ１ｂ演算部３８からの第１フィルタ係数Ｗ１ｂを選択する。）。上述の通り、忘却処理は、特許文献３に記載されているものを用いることができる。

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、相殺音ＣＳの出力を中止するための条件として、第１適応フィルタ２６の第１フィルタ係数Ｗ１が、第１閾値ＴＨｗ１より大きくなったこと（Ｓ１：Ｙｅｓ）のみでなく、第２フィルタ係数Ｗ２が、第２閾値ＴＨｗ２より大きくなったこと｛換言すると、誤差信号ｅの振幅Ａｅが、通常動作時の想定最大値（上限閾値又は許容上限値）より大きくなったこと｝（Ｓ３：Ｙｅｓ）を要する。これにより、打消し対象のエンジンノイズＥＮが想定以上に大きくなった場合やエンジンノイズＥＮ以外の騒音が大きい場合等、誤差信号ｅの検出には問題がない場合（第１閾値ＴＨｗ１を超えるほどまで第１フィルタ係数Ｗ１を増加させて相殺音ＣＳの音圧を大きくする必要がある場合）、相殺音ＣＳの出力を継続することができる。このため、誤差信号ｅが正常に検出されているにもかかわらず、相殺音ＣＳの出力を中止することにより運転者や同乗者に違和感を生じさせることを回避することができる。

また、誤差信号ｅのうちエンジンノイズＥＮと同じ周波数の成分の振幅と相関関係にある第２フィルタ係数Ｗ２に基づいて相殺音ＣＳの出力を中止するかどうかを判定する。相殺音ＣＳの音圧に異常がある（当該音圧が過度に大きい）場合、誤差信号ｅのうちエンジンノイズＥＮ（又は相殺音ＣＳ）と同じ周波数の成分が異常値を示し、その他の周波数の成分には異常値が現れない。換言すると、前記その他の周波数の成分に異常値が現れた場合、相殺音ＣＳの音圧異常以外が原因である。従って、エンジンノイズＥＮと同じ周波数の成分の振幅に基づいて相殺音ＣＳの出力を中止するかどうかを判定することにより、相殺音ＣＳの音圧に異常があるかどうかを精度良く判定することができる。

本実施形態において、Ａｅ検出部３２は、誤差信号ｅからエンジンノイズＥＮと同じ周波数成分を抽出した制御信号Ｓｃ２を、基準信号Ｓｂに基づいて出力する第２適応フィルタ４４と、誤差信号ｅから制御信号Ｓｃ２を減算して補正誤差信号ｅ２を生成する減算器４８と、補正誤差信号ｅ２を最小とする第２フィルタ係数Ｗ２を、基準信号Ｓｂと補正誤差信号ｅ２とに基づいて演算し、第２フィルタ係数Ｗ２を逐次更新するＷ２演算部４６と、を有する。これにより、簡易な構成で、エンジンノイズＥＮ及び相殺音ＣＳと同じ周波数の成分を誤差信号ｅから検出することができる。

［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、相殺音ＣＳを発生させる振動騒音として、エンジンノイズＥＮを用いたが、これに限られない。例えば、ロードノイズ、車体の振動騒音も含まれる。

上記実施形態では、誤差信号ｅの振幅Ａｅを検出する手段として、Ａｅ検出部３２を用い、第２フィルタ係数Ｗ２をもって振幅Ａｅを間接的に検出したが、周波数カウンタ等のその他の方法により振幅Ａｅを検出することもできる。その場合、第２閾値ＴＨｗ２とは別の閾値を設けることにより、誤差信号ｅのうちエンジンノイズＥＮと同じ周波数の成分の振幅が、通常動作時の想定最大値を上回っているかどうかを判定することができる。

図４のフローチャートでは、ステップＳ１とステップＳ３を組み合せて用いたが、一方のステップをなくすこともできる。

この発明の一実施形態に係る能動型騒音制御装置の概略的な構成図である。図１の能動型騒音制御装置のマイクロコンピュータ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。図２の回路構成における誤差信号振幅検出部（Ａｅ検出部）の詳細を示すブロック図である。相殺音が発散しているかどうかを判定し、その判定結果に基づき第１フィルタ係数の更新を行うフローチャートである。

符号の説明

１０…能動型騒音制御装置１６…スピーカ（相殺音出力部）
１８…マイクロフォン（誤差検出部）２４…基準信号生成部
２６…第１適応フィルタ２８…参照信号生成部
３０…第１フィルタ係数更新部
３２…誤差信号振幅検出部（振幅検出部）
３４…発散判定部（相殺音出力制御部）
４４、４４ｘ、４４ｙ…第２適応フィルタ
４６…第３演算部（第２フィルタ係数更新部）
４８…減算器
Ａｅ…誤差信号の振幅ＣＳ…相殺音
Ｃ＾…伝達関数ｅ…誤差信号
ｅ２…補正誤差信号ＥＮ…エンジンノイズ（振動騒音）
Ｓｂ…基準信号Ｓｂ＿ｃｏｓ…余弦波
Ｓｂ＿ｓｉｎ…正弦波Ｓｃ１、Ｓｃ２…制御信号
Ｓｒ…参照信号ＴＨｗ１…第１閾値
ＴＨｗ２…第２閾値Ｗ１…第１フィルタ係数
Ｗ２、Ｗ２ｘ、Ｗ２ｙ…第２フィルタ係数

Claims

打消し対象の振動騒音と同じ周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記振動騒音を相殺するための相殺音を示す制御信号を、前記基準信号に基づいて出力する適応フィルタと、
前記相殺音を前記制御信号に基づいて出力する相殺音出力部と、
前記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、
前記相殺音出力部から前記誤差検出部までの音響伝達関数により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、
前記誤差信号を最小とする前記適応フィルタのフィルタ係数を、前記参照信号と前記誤差信号とに基づいて演算し、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、
前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を制御する相殺音出力制御部と、
前記誤差信号のうち前記振動騒音と同じ周波数の成分の振幅を検出する振幅検出部と、
を備える能動型騒音制御装置であって、
通常動作時の前記フィルタ係数の想定最大値である第１閾値と、通常動作時の前記振幅の想定最大値である第２閾値とが予め設定され、
前記相殺音出力制御部は、前記フィルタ係数が前記第１閾値より大きく、且つ前記振幅が前記第２閾値より大きいとき、前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を中止し、
前記振幅検出部は、
前記誤差信号から特定周波数成分を抽出した第２制御信号を、前記基準信号に基づいて出力する第２適応フィルタと、
前記誤差信号から前記第２制御信号を減算して補正誤差信号を生成する減算器と、
前記補正誤差信号を最小とする前記第２適応フィルタの第２フィルタ係数を、前記基準信号と前記補正誤差信号とに基づいて演算し、前記第２フィルタ係数を逐次更新する第２フィルタ係数更新部と、
を有する
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
打消し対象の振動騒音と同じ周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記振動騒音を相殺するための相殺音を示す制御信号を、前記基準信号に基づいて出力する適応フィルタと、
前記相殺音を前記制御信号に基づいて出力する相殺音出力部と、
前記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、
前記相殺音出力部から前記誤差検出部までの音響伝達関数により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、
前記誤差信号を最小とする前記適応フィルタのフィルタ係数を、前記参照信号と前記誤差信号とに基づいて演算し、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、
前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を制御する相殺音出力制御部と、
前記誤差信号のうち前記振動騒音と同じ周波数の成分の振幅を検出する振幅検出部と、
を備える能動型騒音制御装置であって、
通常動作時の前記振幅の想定最大値が予め設定され、
前記相殺音出力制御部は、前記振幅が前記想定最大値より大きいとき、前記相殺音出力部による前記相殺音の出力を中止し、
前記振幅検出部は、
前記誤差信号から特定周波数成分を抽出した第２制御信号を、前記基準信号に基づいて出力する第２適応フィルタと、
前記誤差信号から前記第２制御信号を減算して補正誤差信号を生成する減算器と、
前記補正誤差信号を最小とする前記第２適応フィルタの第２フィルタ係数を、前記基準信号と前記補正誤差信号とに基づいて演算し、前記第２フィルタ係数を逐次更新する第２フィルタ係数更新部と、
を有する
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。