JP5238368B2 - 車両用能動型音響制御システム - Google Patents

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と、擬似エンジン音としての効果音を発生させて前記車室内の音響効果を高める能動型効果音発生装置と、とを有する車両用能動型音響制御システムに関する。

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、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装置では、相殺音がスピーカからマイクロフォンまで伝達するまでの変化（伝達関数）を考慮して相殺音を発生させるが、この伝達関数は種々の要因により変化する。そこで、伝達関数を補正することが可能なＡＮＣ装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、伝達関数を同定（特定）するための同定音をスピーカから発生させ、この同定音をマイクロフォンにより検出する。そして、その検出結果を用いて相殺音の伝達関数の補正値を算出する（特許文献１の図７、段落［００６４］〜［００７２］参照）。ここで用いられる同定音は、乗員に不快感を与えないために、暗騒音｛対象とする騒音（例えば、エンジンノイズ）がないときに存在している騒音｝よりも所定デシベル小さい音圧レベルに設定される（特許文献１の要約参照）。

ところで、車室内の騒音に関連して音響を制御する装置として、ＡＮＣ装置以外にも、能動型効果音発生装置（Active Sound Control Apparatus）（以下「ＡＳＣ装置」と称する。）が存在する。ＡＳＣ装置は、例えば、エンジン回転周波数に対応する効果音（擬似エンジン音）を発生させることで、車両の速度変化を強調するなど車室内の音響効果を高める（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。さらに、ＡＮＣ装置とＡＳＣ装置を組み合わせて用いる能動型音響制御システムも開発されている（例えば、特許文献４及び特許文献５参照）。

特開平０５−２６５４６８号公報 特開２００６−３０１５９８号公報 特開２００７−２５６８４１号公報 特開２００７−１８５９９４号公報 特開２００６−３２７５４０号公報

上述の通り、特許文献１で用いる同定音は、乗員に不快感を与えないために、暗騒音よりも所定デシベル小さい音圧レベルに設定される。このため、同定音を検出するマイクロフォンの検出分解能を十分に利用することができず、相殺音の伝達関数を十分には補正できない。

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、乗員に不快感を与えずに、相殺音の伝達関数を高精度に補正することができる車両用能動型音響制御システムを提供することを目的とする。

この発明に係る車両用能動型音響制御システムは、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（ＡＮＣ装置）と、擬似エンジン音としての効果音を発生させて前記車室内の音響効果を高める能動型効果音発生装置（ＡＳＣ装置）とを有するものであって、前記ＡＮＣ装置は、前記相殺音を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検出する誤差検出部と、前記相殺音出力部から前記誤差検出部までの前記相殺音の伝達関数を用いて前記相殺音を決定し、決定した前記相殺音を前記相殺音出力部に出力させる相殺音決定部とを備え、前記相殺音決定部は、前記相殺音の伝達関数を補正するための同定音として前記効果音を用い、前記効果音の伝達関数を求め、求めた前記効果音の伝達関数を用いて前記相殺音の伝達関数を補正する伝達関数補正部を有することを特徴とする。

この発明によれば、相殺音の伝達関数を補正するための同定音として擬似エンジン音としての効果音を用い、この効果音について求めた伝達関数を用いて相殺音の伝達関数を補正する。前記効果音は、乗員に不快感を与えずに振幅（音量）を大きくできるものであるため、相殺音の伝達関数を高精度に補正することができる。

前記効果音は、例えば、エンジン回転周波数、車速、スロットル弁の開度、タイヤの回転周波数、ホイールの回転周波数、プロペラシャフトの回転周波数、変速機のシャフトの回転周波数、前記エンジンのインテークマニホールド内圧力、前記エンジンの点火角度、前記車両の車速変化量、エンジンマウントの変位、及び駆動モータの回転周波数の少なくとも１つに基づいて生成することができる。

前記伝達関数補正部は、前記効果音を発生させるために用いられる車両の走行状態又はエンジンの作動状態に関し、前記相殺音の伝達関数を有効に特定できる範囲を予め設定しておき、前記相殺音の伝達関数を補正するかどうかを、前記車両の走行状態又は前記エンジンの作動状態に基づいて決定することが好ましい。これにより、相殺音の伝達関数を有効に特定できるときのみ相殺音の伝達関数を補正するため、相殺音の伝達関数の補正の有効性を担保することができる。

前記ＡＳＣ装置は、エンジン回転周波数に応じて前記効果音を発生させ、前記伝達関数補正部は、前記相殺音の周波数が取り得る範囲である相殺音周波数範囲（第１所定範囲）を予め設定しておき、前記効果音の周波数が前記相殺音周波数範囲内にないとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止してもよい。これにより、相殺音の伝達特性の更新が有効となる場合にのみ、当該更新を行い、余分な処理を回避することができる。

また、前記ＡＳＣ装置は、エンジン回転周波数に応じて前記効果音を発生させ、前記伝達関数補正部は、前記効果音の周波数の変化量に関し、前記相殺音の伝達関数を有効に特定するための伝達関数有効特定範囲（第２所定範囲）を予め設定しておき、前記効果音の周波数の変化量が、前記伝達関数有効特定範囲内にないとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止してもよい。これにより、効果音の伝達関数を有効に特定できる場合のみ、相殺音の伝達関数を補正するため、効果音の周波数の変化量の変化（すなわち、エンジン回転周波数の変化量の変化）に伴う精度低下を回避することができる。

前記ＡＳＣ装置は、エンジン回転周波数又は前記エンジン回転周波数の変化量に基づいて前記効果音の振幅を調整し、前記伝達関数補正部は、前記効果音の振幅に関し、前記相殺音の伝達関数を有効に補正するための伝達関数有効補正範囲（第３所定範囲）を予め設定しておき、前記効果音の振幅が、前記伝達関数有効補正範囲内にないとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止することもできる。これにより、相殺音の伝達関数を有効に特定できる場合のみ、相殺音の伝達関数を補正するため、効果音の振幅の変化に伴う精度低下を回避することができる。

前記伝達関数補正部は、前記相殺音の伝達関数を有効に補正するための前記効果音の振幅の最小値及び最大値の少なくとも一方を予め設定しておき、前記効果音の振幅が、前記最小値を下回るとき又は前記最大値を上回るとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止してもよい。効果音の振幅が小さ過ぎると、例えば、効果音の検出精度が低下するため、効果音の伝達関数を特定する精度も低下する。また、効果音の振幅が大き過ぎると、例えば、効果音の検出範囲を超え、検出値が飽和してしまうため、効果音の伝達関数を特定する精度が低下する。その結果、いずれの場合も、相殺音の伝達関数を補正する精度が低くなる。上記によれば、これらの場合は、相殺音の伝達関数の補正を行わないため、補正精度を担保することができる。

前記ＡＮＣ装置と前記ＡＳＣ装置を同時に作動させることもできる。これにより、ＡＮＣ装置を停止させなくても、相殺音の伝達関数を補正することができるようになり、当該補正を行う頻度を増加させ、相殺音の伝達関数の信頼性を向上させることができる。

前記伝達関数補正部は、前記相殺音の周波数と前記効果音の周波数の差に関し、前記相殺音の伝達関数を有効に特定することができない伝達関数特定不可範囲（第４所定範囲）を予め設定しておき、前記差が前記伝達関数特定不可範囲内にあるとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止してもよい。これにより、相殺音の周波数と効果音の周波数が近過ぎることに伴う精度低下を回避することができる。

この発明によれば、相殺音の伝達関数を補正するための同定音として擬似エンジン音としての効果音を用い、この効果音について求めた伝達関数を用いて相殺音の伝達関数を補正する。前記効果音は、乗員に不快感を与えずに振幅（音量）を大きくできるものであるため、相殺音の伝達関数を高精度に補正することができる。

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）車両用能動型音響制御システム１０の全体構成
図１は、この発明の一実施形態に係る車両用能動型音響制御システム１０（以下「システム１０」とも称する。）の概略的な構成を示す図である。システム１０は、ガソリン車や電気自動車等の車両に搭載されるものであり、ＡＮＣ装置及びＡＳＣ装置双方の機能を合わせ持つ。

システム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装置の機能は、ｆｅ検出器１２、ＥＣＵ１４の相殺音決定部２２（後述）、スピーカ１６及びマイクロフォン１８により実現される。ＡＳＣ装置の機能は、ｆｅ検出器１２、ＥＣＵ１４の効果音決定部２４（後述）及びスピーカ１６により実現される。

なお、図１及び後述する図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、システム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［Ｈｚ］を検出し、ＥＣＵ１４に出力する。

（３）ＥＣＵ１４
ＥＣＵ１４は、マイクロコンピュータ２１（図２）、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２１は、相殺音ＣＳを決定する機能（相殺音決定機能）、効果音ＳＥを決定する機能（効果音決定機能）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２１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２１は、相殺音決定部２２、効果音決定部２４及び加算器２６を有する。

（ａ）相殺音決定部２２
相殺音決定部２２は、エンジン回転周波数ｆｅ、マイクロフォン１８からの誤差信号ｅ（後述）及びＥＣＵ１４の効果音決定部２４からの制御信号Ｓｃ２（後述）に基づいて、相殺音ＣＳを示す制御信号Ｓｃ１を加算器２６に出力する。後述する伝達関数更新部３８を除き、相殺音決定部２２は、基本的に、特許文献１、３、４と同様の構成及び処理を用いることができる。

相殺音決定部２２は、次数調整部２８と、基準信号生成部３０（以下「Ｓｂ１生成部３０」とも称する。）と、適応フィルタ３２と、参照信号生成部３４（以下「Ｓｒ１生成部３４」とも称する。）と、フィルタ係数演算部３６と、伝達関数更新部３８とを有する。なお、図２では、相殺音決定部２２の各構成要素は、それぞれ１つずつ示されているが、これは簡略化して記載したものであり、実際には、例えば、特許文献１又は特開２００４−３６１７２１号公報に示されているように、各構成要素は、複数設けられる。

相殺音決定部２２では、次数調整部２８において、エンジン回転周波数ｆｅ（エンジン回転数ＮＥ［ｒｐｍ］／６０）の次数を調整した調波信号ｍｆｅ（ｍは実数で次数を示す。）を生成する。次いで、Ｓｂ１生成部３０において、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（又は）正弦波の基準信号Ｓｂ１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。）。適応フィルタ３２において、基準信号Ｓｂ１に対して適応フィルタ処理を施す。適応フィルタ処理後の信号（制御信号Ｓｃ１）を加算器２６に送信する。

適応フィルタ３２で用いるフィルタ係数Ｗは、Ｓｒ１生成部３４において基準信号Ｓｂ１に対して伝達関数処理を施すことで得られた参照信号Ｓｒ１と、マイクロフォン１８からの誤差信号ｅとを用いて最小二乗法（ＬＭＳ）アルゴリズム演算を行うフィルタ係数演算部３６において演算され、このフィルタ係数演算部３６により更新される。

Ｓｒ１生成部３４における伝達関数処理は、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Ｓｂ１を補正するものである。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の予測値であり、伝達関数更新部３８により更新（補正）される。図３には、Ｓｒ１生成部３４で用いる伝達関数Ｃ＾の一例が示されている。図３における実部及び虚部の詳細については、例えば、特開２００４−３６１７２１号公報を参照されたい（なお、上述したように、Ｓｒ１生成部３４は、簡略化されて記載されている。）。

伝達関数更新部３８は、減算器４０と、遅延器４２と、伝達関数演算部４４と、適応フィルタ４６と、伝達関数更新制御部４８（以下「更新制御部４８」とも称する。）とを有する。

減算器４０は、マイクロフォン１８からの誤差信号ｅと、適応フィルタ４６から出力された制御信号Ｓｃ２’との差を示す誤差信号ｅ２を遅延器４２に出力する。遅延器４２は、効果音決定部２４から伝達関数演算部４４に送信される制御信号Ｓｃ２と、減算器４０からの誤差信号ｅ２とのタイミング合わせに用いられる。伝達関数演算部４４は、制御信号Ｓｃ２と誤差信号ｅ２とを用いてＬＭＳアルゴリズム演算を行い、適応フィルタ４６のフィルタ係数Ｗｓｑｚを更新する。更新制御部４８は、後述する所定の条件が満たされたとき、Ｓｒ１生成部３４の伝達関数Ｃ＾をフィルタ係数Ｗｓｑｚに変更して伝達関数Ｃ＾を更新（補正）する。

（ｂ）効果音決定部２４
効果音決定部２４は、エンジン回転周波数ｆｅに基づき、擬似エンジン音としての効果音ＳＥを示す制御信号Ｓｃ２を加算器２６に出力する。効果音決定部２４は、基本的に、特許文献２〜４と同様の構成及び処理を用いることができる。

効果音決定部２４は、次数調整部５０と、基準信号生成部５２（以下「Ｓｂ２生成部５２」とも称する。）と、基準信号調整部５４（以下「Ｓｂ２調整部５４」とも称する。）と、エンジン回転周波数変化量演算部５６（以下「Δａｆ演算部５６」とも称する。）とを有する。

効果音決定部２４では、次数調整部５０において、エンジン回転周波数ｆｅに基づいてより高調波の周波数信号である調波信号ｎｆｅ（ｎは実数で次数を示す。）を生成する。この調波信号ｎｆｅは、通常、相殺音決定部２２における調波信号ｍｆｅとは次数（周波数）が異なる（ｎ≠ｍ）。次いで、Ｓｂ２生成部５２において、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ｎｆｅとに基づいて基準信号Ｓｂ２を生成する。

また、Ｓｂ２調整部５４において、基準信号Ｓｂ２の振幅等の成分が調整される。ここでの調整は、例えば、特許文献２に記載の平坦化処理（特許文献２の段落［００４４］〜［００５１］、［００９６］参照）、周波数強調処理（特許文献２の段落［００５４］〜［００５７］、［００９６］参照）、次数毎補正処理（特許文献２の段落［００６３］、［００９７］参照）、加速度調整処理（特許文献２の段落［００８１］〜［００８９］、［００９９］参照）を用いることができる。前記加速度調整処理に際しては、Δａｆ演算部５６で演算されたエンジン回転周波数変化量Δａｆ［Ｈｚ／秒］が用いられ、基準信号Ｓｂ２に用いるゲインが調整される。

Ｓｂ２調整部５４から出力された信号（制御信号Ｓｃ２）は、加算器２６と、相殺音決定部２２の伝達関数演算部４４、適応フィルタ４６及び更新制御部４８とに送信される。

（ｃ）加算器２６
加算器２６は、相殺音決定部２２からの制御信号Ｓｃ１と効果音決定部２４からの制御信号Ｓｃ２とを加算し、制御信号Ｓｃ３として出力する。制御信号Ｓｃ３は、図示しないデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）によりアナログ変換された後、スピーカ１６に送信される。

（４）スピーカ１６
スピーカ１６は、ＥＣＵ１４からの制御信号Ｓｃ３に基づく合成音ＳＳ（相殺音ＣＳ及び効果音ＳＥの少なくとも一方を含む音）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からの振動騒音（エンジンノイズＥＮ）とスピーカ１６から出力された合成音ＳＳとの誤差（残留騒音）を検出し、誤差信号ｅとしてＥＣＵ１４の相殺音決定部２２に出力する。

［２．車両用能動型音響制御システム１０（相殺音決定部２２）における伝達関数Ｃ＾の更新処理］
（１）更新処理の内容
図４には、システム１０（相殺音決定部２２）における相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾の更新処理のフローチャートが示されている。この更新処理は、基本的に、特許文献１と同様のものを用いることができるが、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾を補正するための同定音として効果音ＳＥを用いる点等で異なる。上記の通り、当該更新処理は、ＥＣＵ１４のマイクロコンピュータ２１におけるソフトウェア処理により実行される。

ステップＳ１において、マイクロコンピュータ２１は、制御信号Ｓｃ３を生成する。制御信号Ｓｃ３は、相殺音決定部２２で生成された制御信号Ｓｃ１と、効果音決定部２４で生成された制御信号Ｓｃ２を加算器２６で足し合わせたものである。本実施形態において、制御信号Ｓｃ２は、伝達関数Ｃ＾を同定（特定）するための信号（同定信号）として機能するため、制御信号Ｓｃ３も同定信号を含んでいる。

ステップＳ２において、スピーカ１６は、制御信号Ｓｃ３に対応する合成音ＳＳ（相殺音ＣＳと効果音ＳＥを合わせた音）を出力する。なお、相殺音ＣＳ又は効果音ＳＥの一方が無い場合、他方のみが出力されることもある。

ステップＳ３において、マイクロフォン１８は、エンジンノイズＥＮと合成音ＳＳとの誤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。合成音ＳＳは、相殺音ＣＳと効果音ＳＥを含むものであり、相殺音ＣＳはエンジンノイズＥＮを除去するためのものである。このため、前記残留騒音には、少なくとも効果音ＳＥが含まれる。

ステップＳ４において、伝達関数更新部３８は、誤差信号ｅと制御信号Ｓｃ２’に基づいて誤差信号ｅ２を算出する。制御信号Ｓｃ２’は、効果音決定部２４からの制御信号Ｓｃ２を、適応フィルタ４６においてフィルタ処理（伝達関数処理）することにより得られたものである。

ステップＳ５において、伝達関数更新部３８は、制御信号Ｓｃ２と誤差信号ｅ２とを用いてＬＭＳアルゴリズム演算を行い、適応フィルタ４６のフィルタ係数Ｗｓｑｚを更新する。

ステップＳ６において、伝達関数更新部３８の更新制御部４８は、ステップＳ５で更新した新たなフィルタ係数Ｗｓｑｚにより、Ｓｒ１生成部３４の伝達関数Ｃ＾を更新する。

（２）伝達関数Ｃ＾の更新処理の要否判定
本実施形態では、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾の更新処理を選択的に行う。図５には、当該更新処理の要否を判定するフローチャートが示されている。上記の通り、当該更新処理は、ＥＣＵ１４のマイクロコンピュータ２１におけるソフトウェア処理により実行される。

ステップＳ１１において、マイクロコンピュータ２１は、図示しない操作スイッチからの信号等により、相殺音ＣＳの出力の要否を判定する。相殺音ＣＳの出力を要さない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、処理を終了する。相殺音ＣＳの出力を要する場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、マイクロコンピュータ２１は、相殺音決定部２２を作動させ、制御信号Ｓｃ１を出力させる。ステップＳ１３において、マイクロコンピュータ２１は、効果音決定部２４を作動させ、制御信号Ｓｃ２を出力させる。

ステップＳ１４において、相殺音決定部２２の更新制御部４８は、効果音ＳＥの周波数（効果音周波数ｆｓｅ）［Ｈｚ］が、所定範囲Ｒｆｃｓ内にあるかどうかを判定する。効果音周波数ｆｓｅは、例えば、制御信号Ｓｃ２に基づいて判定される。また、所定範囲Ｒｆｃｓは、例えば、相殺音ＣＳの周波数（相殺音周波数ｆｃｓ）が取り得る範囲とすることができる。これは、効果音周波数ｆｓｅは、相殺音周波数ｆｃｓが取り得ない値となることがあるためであり、本実施形態では、効果音周波数ｆｓｅが、所定範囲Ｒｆｃｓを外れた場合、伝達関数Ｃ＾を更新しない。

効果音周波数ｆｓｅが所定範囲Ｒｆｃｓ内にない場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、ステップＳ１５において、更新制御部４８は、伝達関数Ｃ＾の更新を中止する。効果音周波数ｆｓｅが所定範囲Ｒｆｃｓ内にある場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、更新制御部４８は、効果音周波数ｆｓｅの変化量（効果音周波数変化量Δｆｓｅ）［Ｈｚ／ｓ］が所定範囲ＲΔｆｓｅ内にあるかどうかを判定する。効果音周波数変化量Δｆｓｅが大きいと、伝達関数Ｃ＾を安定して検出することができない。このため、伝達関数Ｃ＾を安定して検出できる効果音周波数変化量Δｆｓｅの所定範囲ＲΔｆｓｅを、実験やシミュレーション等により予め決定しておくことにより、伝達関数Ｃ＾の補正精度を一定レベル以上に担保することができる。

効果音周波数変化量Δｆｓｅが所定範囲ＲΔｆｓｅ内にない場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、ステップＳ１５において、更新制御部４８は、伝達関数Ｃ＾の更新を中止する。効果音周波数変化量Δｆｓｅが所定範囲ＲΔｆｓｅ内にある場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７において、更新制御部４８は、制御信号Ｓｃ２の振幅Ａｓｃ２（効果音ＳＥの振幅を示す。）の絶対値が、最小値Ａｓｃ２＿ｍｉｎ以上、最大値Ａｓｃ２＿ｍａｘ以下であるかどうかを判定する。最小値Ａｓｃ２＿ｍｉｎは、例えば、振幅Ａｓｃ２がそれよりも小さいと、効果音ＳＥの振幅（音量）が小さ過ぎて伝達関数Ｃ＾を補正する十分な精度が担保できない値に設定される。最大値Ａｓｃ２＿ｍａｘは、例えば、振幅Ａｓｃ２がそれより大きいと、効果音ＳＥの振幅（音量）が大きすぎてマイクロフォン１８の検出可能音量を超えてしまうため、誤差信号ｅの値が飽和し、伝達関数Ｃ＾を補正する十分な精度が担保できない値に設定される。

振幅Ａｓｃ２の絶対値が、最小値Ａｓｃ２＿ｍｉｎより小さい場合又は最大値Ａｓｃ２＿ｍａｘより大きい場合（Ｓ１７：Ｎｏ）、ステップＳ１５において、更新制御部４８は、伝達関数Ｃ＾の更新を中止する。振幅Ａｓｃ２の絶対値が、最小値Ａｓｃ２＿ｍｉｎ以上且つ最大値Ａｓｃ２＿ｍａｘ以下である場合（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、更新制御部４８は、相殺音周波数ｆｃｓ（制御信号Ｓｃ１の周波数）と効果音周波数ｆｓｅ（制御信号Ｓｃ２の周波数）の差Ｄ（＝ｆｃｓ−ｆｓｅ）が、所定範囲Ｒｄ内にあるかどうかを判定する。差Ｄが小さ過ぎると、加算器２６において制御信号Ｓｃ１と制御信号Ｓｃ２とが互いに打ち消しあってしまうため、マイクロフォン１８において効果音ＳＥを十分に検出できず、伝達特性Ｃの補正を高精度に行うことができなくなってしまう。そこで、所定の精度を担保することができる範囲を所定範囲Ｒｄとして事前に設定しておく。

差Ｄが所定範囲Ｒｄ内にある場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５において、更新制御部４８は、伝達関数Ｃ＾の更新を中止する。差Ｄが所定範囲Ｒｄ内にない場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９において、更新制御部４８は、伝達関数Ｃ＾の更新を行う。具体的には、新たな伝達関数Ｃ＾を求めた効果音ＳＥの効果音周波数ｆｓｅを特定した上で、当該効果音周波数ｆｓｅにおける伝達関数Ｃ＾の値（図３参照）を更新する。

［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、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾を補正するための同定音として擬似エンジン音としての効果音ＳＥを用い、効果音ＳＥについて求めたフィルタ係数Ｗｓｑｚ（効果音ＳＥの伝達関数）により相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾を更新する。効果音ＳＥは、乗員に不快感を与えずに振幅（音量）を大きくできるものであるため、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾を高精度に補正することができる。

本実施形態では、効果音周波数ｆｓｅが、相殺音周波数ｆｃｓが取り得る所定範囲Ｒｆｃｓ内にないとき（Ｓ１４：Ｎｏ）、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾の補正を行わない（Ｓ１５）。これにより、相殺音ＣＳの伝達特性Ｃの更新が有効となる場合にのみ、当該更新を行い、余分な処理を回避することができる。

本実施形態では、効果音周波数変化量Δｆｓｅが所定範囲ＲΔｆｓｅ内にないとき（Ｓ１６：Ｎｏ）、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾の補正を行わない（Ｓ１５）。これにより、効果音ＳＥの伝達関数（フィルタ関数Ｗｓｑｚ）を有効に特定できる場合のみ（すなわち、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾を有効に補正できる場合のみ）、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾を補正する。このため、効果音周波数変化量Δｆｓｅ（すなわち、エンジン回転周波数変化量Δｆｅ）の変化に伴う精度低下を回避することができる。

本実施形態では、効果音ＳＥを示す制御信号Ｓｃ２の振幅Ａｓｃ２の絶対値について、最小値Ａｓｃ２＿ｍｉｎ及び最大値Ａｓｃ２＿ｍａｘを予め設定しておき、振幅Ａｓｃ２の絶対値が、最小値Ａｓｃ２＿ｍｉｎを下回るとき又は最大値Ａｓｃ２＿ｍａｘを上回るとき（Ｓ１７：Ｎｏ）、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾の補正を中止する（Ｓ１５）。制御信号Ｓｃ２の振幅Ａｓｃ２が小さ過ぎると、マイクロフォン１８における効果音ＳＥの検出精度が低下するため、効果音ＳＥの伝達関数（フィルタ係数Ｗｓｑｚ）を特定する精度も低下する。また、効果音ＳＥの振幅Ａｓｅが大き過ぎると、マイクロフォン１８における効果音ＳＥの検出範囲を超え、検出値が飽和してしまうため、効果音ＳＥの伝達関数を特定する精度が低下する。その結果、いずれの場合も、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾を補正する精度が低くなる。上記によれば、これらの場合は、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾の補正を行わないため、補正精度を担保することができる。

本実施形態では、ＡＮＣ装置とＡＳＣ装置を同時に作動させ、相殺音ＣＳ及び効果音ＳＥを同時に出力する。これにより、ＡＮＣ装置を停止させなくても、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾を補正することができるようになり、当該補正を行う頻度を増加させ、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾の信頼性を向上させることができる。

本実施形態では、相殺音周波数ｆｃｓと効果音周波数ｆｓｅの差Ｄが、所定範囲Ｒｄ内にあるとき（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、相殺音ＣＳの伝達関数Ｃ＾の補正を中止する（Ｓ１５）。これにより、相殺音周波数ｆｃｓと効果音周波数ｆｓｅが近過ぎることに伴う精度低下を回避することができる。

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、効果音ＳＥをエンジン回転周波数ｆｅに応じて発生させたが、これに限られない。例えば、車速、スロットル弁の開度、タイヤの回転周波数、ホイールの回転周波数、プロペラシャフトの回転周波数、変速機のシャフトの回転周波数、エンジン２０のインテークマニホールド内圧力、エンジン２０の点火角度、車両の車速変化量、エンジンマウントの変位、又は駆動モータの回転周波数（電気自動車等の場合）を用いることができる。例えば、これらの数値が増加する程、効果音ＳＥを大きくする構成（例えば、特許文献２の図１４、図１５のような特性を用いる構成）にこの発明を適用することができる。また、効果音ＳＥの振幅は、特許文献３の段落［００８３］〜［００８８］に記載されているように、シフト位置に応じて効果音ＳＥの音圧を調整することもできる。

上記実施形態では、相殺音ＣＳの伝達特性Ｃ＾を更新するかどうかを判断する基準として、効果音周波数ｆｓｅが、所定範囲Ｒｆｃｓ内にあるかどうか（Ｓ１４）、効果音周波数変化量Δｆｓｅが、所定範囲ＲΔｆｓｅ内にあるかどうか（Ｓ１６）、制御信号Ｓｃ２の振幅Ａｓｃ２の絶対値が、最小値Ａｓｃ２＿ｍｉｎ以上、最大値Ａｓｃ２＿ｍａｘ以下であるかどうか（Ｓ１７）及び相殺音周波数ｆｃｓと効果音周波数ｆｓｅの差Ｄが所定範囲Ｒｄ内にあるかどうか（Ｓ１８）を用いたが、一部又は全部のステップを省略してもよい。或いは、別のステップにより伝達特性Ｃ＾の更新の要否を判定することもできる。

上記実施形態では、ステップＳ１４の判定を効果音周波数ｆｓｅに基づいて行ったが、これに限られない。例えば、効果音周波数ｆｓｅとエンジン回転周波数ｆｅは、係数ｎの値が特定されれば、一対一に対応するものである場合、ステップＳ１４の代わりに、エンジン回転周波数ｆｅを用いた判定を行うこともできる。ステップＳ１６の判定も同様であり、効果音周波数変化量Δｆｓｅではなく、例えば、エンジン回転周波数変化量Δｆｅを用いることもできる。

この発明の一実施形態に係る車両用能動型音響制御システムの概略的な構成図である。 図１の車両用能動型音響制御システムのＥＣＵ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。 本実施形態における相殺音の伝達関数の一例を示す図である。 本実施形態における相殺音の伝達関数の更新処理のフローチャートである。 本実施形態における相殺音の伝達関数の更新処理の要否を判定するフローチャートである。

符号の説明

１０…車両用能動型音響制御システム １６…スピーカ（相殺音出力部）
１８…マイクロフォン（誤差検出部） ２０…エンジン
２２…相殺音決定部 ２４…効果音決定部
３８…伝達関数更新部（伝達関数補正部）
Ａｓｃ２…制御信号Ｓｃ２の振幅 Ａｓｃ２＿ｍｉｎ…最小値
Ａｓｃ２＿ｍａｘ…最大値 Ｃ…相殺音の伝達関数（実際の値）
Ｃ＾…相殺音の伝達関数（予測値） ＣＳ…相殺音
Ｄ…相殺音周波数と効果音周波数の差 ＥＮ…エンジンノイズ（振動騒音）
ｆｃｓ…相殺音周波数 ｆｅ…エンジン回転周波数
ｆｓｅ…効果音周波数 Ｒｄ…所定範囲（第４所定範囲）
Ｒｆｃｓ…所定範囲（第１所定範囲）
ＲΔｆｓｅ…所定範囲（第２所定範囲） ＳＥ…効果音
ＳＳ…合成音 Δｆｓｅ…効果音周波数変化量

Claims (6)

1. 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（ＡＮＣ装置）と、
   擬似エンジン音としての効果音を発生させて前記車室内の音響効果を高める能動型効果音発生装置（ＡＳＣ装置）と
   を有する車両用能動型音響制御システムであって、
   前記ＡＳＣ装置は、エンジン回転周波数に応じて前記効果音を発生させ、
   前記ＡＮＣ装置は、
   前記相殺音を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検出する誤差検出部と、
   前記相殺音出力部から前記誤差検出部までの前記相殺音の伝達関数を用いて前記相殺音を決定し、決定した前記相殺音を前記相殺音出力部に出力させる相殺音決定部と
   を備え、
   前記相殺音決定部は、
   前記相殺音の伝達関数を補正するための同定音として前記効果音を用い、
   前記効果音の伝達関数を求め、求めた前記効果音の伝達関数を用いて前記相殺音の伝達関数を補正する伝達関数補正部を有し、
   前記伝達関数補正部は、
   前記効果音を発生させるために用いられる車両の走行状態又はエンジンの作動状態に関し、前記相殺音の伝達関数を有効に特定できる範囲を予め設定しておき、
   前記相殺音の伝達関数を補正するかどうかを、前記車両の走行状態又は前記エンジンの作動状態に基づいて決定し、
   さらに、前記伝達関数補正部は、
   前記効果音の周波数の変化量に関し、前記相殺音の伝達関数を有効に特定するための伝達関数有効特定範囲を予め設定しておき、
   前記効果音の周波数の変化量が、前記伝達関数有効特定範囲内にないとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止する
   ことを特徴とする車両用能動型音響制御システム。
2. 請求項１記載の車両用能動型音響制御システムにおいて、
   前記伝達関数補正部は、
   前記相殺音の周波数が取り得る範囲である相殺音周波数範囲を予め設定しておき、
   前記効果音の周波数が前記相殺音周波数範囲内にないとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止する
   ことを特徴とする車両用能動型音響制御システム。
3. 請求項１又は２記載の車両用能動型音響制御システムにおいて、
   前記ＡＳＣ装置は、前記エンジン回転周波数又は前記エンジン回転周波数の変化量に基づいて前記効果音の振幅を調整し、
   前記伝達関数補正部は、
   前記効果音の振幅に関し、前記相殺音の伝達関数を有効に補正するための伝達関数有効補正範囲を予め設定しておき、
   前記効果音の振幅が、前記伝達関数有効補正範囲内にないとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止する
   ことを特徴とする車両用能動型音響制御システム。
4. 請求項３記載の車両用能動型音響制御システムにおいて、
   前記伝達関数補正部は、
   前記相殺音の伝達関数を有効に補正するための前記効果音の振幅の最小値及び最大値の少なくとも一方を予め設定しておき、
   前記効果音の振幅が、前記最小値を下回るとき又は前記最大値を上回るとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止する
   ことを特徴とする車両用能動型音響制御システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用能動型音響制御システムにおいて、
   前記ＡＮＣ装置と前記ＡＳＣ装置を同時に作動させる
   ことを特徴とする車両用能動型音響制御システム。
6. 請求項５記載の車両用能動型音響制御システムにおいて、
   前記伝達関数補正部は、前記相殺音の周波数と前記効果音の周波数の差に関し、前記相殺音の伝達関数を有効に特定することができない伝達関数特定不可範囲を予め設定しておき、
   前記差が前記伝達関数特定不可範囲内にあるとき、前記相殺音の伝達関数の補正を中止する
   ことを特徴とする車両用能動型音響制御システム。

Images