JP6594456B2 - 能動型振動騒音制御装置及び能動型振動騒音制御回路 - Google Patents

能動型振動騒音制御装置及び能動型振動騒音制御回路 Download PDF

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Description

本発明は、対象騒音に対する打消音又は対象振動に対する打消振動である打消出力を生成して対象騒音又は対象振動を打ち消す能動型振動騒音制御装置及び能動型振動騒音制御回路に関する。より詳細には、本発明は、いわゆる適応制御を用いて前記対象騒音又は前記対象振動を打ち消す能動型振動騒音制御装置及び能動型振動騒音制御回路に関する。
車室内の振動騒音を抑制する装置として、能動型騒音制御装置(Active Noise Control Apparatus)(以下「ANC装置」という。)が知られている。また、車室内の振動自体又は振動騒音を抑制する装置として、能動型振動制御装置(Active Vibration Control Apparatus)(以下「AVC装置」という。)が知られている。
一般的なANC装置では、対象騒音に対する逆位相の打消音を車室内のスピーカから出力することにより、前記対象騒音を低減する。また、対象騒音と打消音の誤差は、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、その後の打消音の決定に用いられる。ANC装置には、例えば、エンジン振動に応じた車室内騒音(エンジンこもり音)を低減するものや、車両走行中における車輪と路面との接触による車室内騒音(ロードノイズ)を低減するものがある(例えば、特開平07−104767号公報(以下「JP 07−104767 A」という。)及び米国特許出願公開第2009/0060217号公報(以下「US 2009/0060217 A1」という。)参照)。
一般的なAVC装置では、対象振動に対する逆位相の打消振動をアクチュエータで生成することにより、車室内に伝わる前記対象振動を低減する。また、対象振動と打消振動の誤差は、アクチュエータ近傍に配置された振動センサにより残留振動として検出され、その後の打消振動の決定に用いられる。AVC装置には、例えば、エンジン振動が車室内に伝達することを抑制するものがある(例えば、米国特許出願公開第2012/0032619号公報(以下「US 2012/0032619 A1」という。)参照)。
JP 07−104767 A及びUS 2009/0060217 A1では、適応制御を用いて打消音を生成する。具体的には、JP 07−104767 Aでは、エンジン回転数[rpm]に基づく第1基準信号X1に対して第1適応フィルタ群32でフィルタウェイトWimが乗じられ、スピーカ駆動信号Yimが生成される(図1、[0018])。これによりエンジン騒音が低減される。フィルタウェイトWimは、第1基準信号X1及びマイク40からの検出信号e1に基づいて算出される([0021])。さらに、ロードノイズ(入力振動検出部18が検出する振動)や風切り音(入力音圧検出部24が検出する音圧)についても同様に制御が行われる([0022])。
また、US 2009/0060217 A1において、第1基準信号生成器31は、ロードノイズ周波数fdに同期した第1基準信号Sr1を生成する(図1、[0042])。第1適応フィルタ36は、第1基準信号Sr1から第1制御信号Sc1を生成する(図1、[0042])。第1適応フィルタ36で用いるフィルタ係数W1は、フィルタ係数更新器38が設定する([0042]、[0043])。
フィルタ係数更新器38は、参照信号生成器34からの参照信号rとマイクロフォン22からの誤差信号ea等に基づいてフィルタ係数W1を算出する([0042])。参照信号生成器34は、模擬伝達特性C^に基づいて参照信号rを算出する([0042])。
US 2012/0032619 A1では、適応制御を用いて打消振動を生成する。具体的には、周波数同定部83a(図6)は、TDCパルス信号及びCRKパルス信号に基づいて、最大振幅の振動モードにおけるエンジン振動の周波数を同定する([0120])。基準信号生成部83bは、周波数同定部83aが同定した周波数に基づいて基準信号を生成する([0121])。適応フィルタ部83dは、最小二乗演算部83cの演算結果(フィルタ係数)に基づいて最適相殺信号を生成する([0129])。最小二乗演算部83cは、基準信号生成部83b及び振動センサ29からの入力信号に基づいて最適相殺信号を演算する([0126]〜[0129])。
駆動制御部83eは、適応フィルタ部83dからの入力信号に基づく出力信号を駆動回路53Aに出力する([0130]、[0131])。駆動回路53Aは、駆動制御部83eからの入力信号に基づいてアクチュエータ30を駆動する([0168])。
上記のように、ANC装置及びAVC装置(以下、両者をまとめて「能動型振動騒音制御装置」ともいう。)では、参照信号(又は基準信号)と誤差信号とに基づいて適応フィルタのフィルタ係数を算出(又は更新)する。フィルタ係数の算出に際し、基準信号、参照信号又は誤差信号に外乱が入った場合、制御の発散又は意図しない打消音又は打消振動(以下、両者をまとめて「打消出力」ともいう。)が発生するおそれがある。この点、JP 07−104767 A、US 2009/0060217 A1及びUS 2012/0032619 A1のいずれにおいても検討されていない。
本発明は、上記のような問題を考慮してなされたものであり、外乱に対して頑健な能動型振動騒音制御装置及び能動型振動騒音制御回路を提供することを目的とする。
本発明に係る能動型振動騒音制御装置は、
対象騒音又は対象振動である対象入力を示す基準信号を出力する基準信号生成部と、
前記基準信号に対して適応制御を行って制御信号を出力する適応制御回路と、
前記対象騒音に対する打消音又は前記対象振動に対する打消振動である打消出力を前記制御信号に基づいて生成する打消出力生成部と、
前記対象入力と前記打消出力との偏差としての誤差を、特定の評価点において検出して誤差信号を出力する誤差検出部と
を有するものであって、
前記適応制御回路は、
前記基準信号に基づく参照信号又は前記基準信号に基づいて前記制御信号を生成する適応フィルタと、
前記参照信号又は前記基準信号及び前記誤差信号に基づいて前記適応フィルタのフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
前記誤差信号又は前記参照信号若しくは前記基準信号である対象信号の自己相関値を算出する自己相関値算出部と、
前記自己相関値が自己相関閾値を下回るか否かを判定し、前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回ると判定した場合、前記打消出力の増加を制限する打消出力制限部と
を有することを特徴とする。
本発明によれば、対象信号(誤差信号又は参照信号若しくは基準信号)の自己相関値が自己相関閾値を下回ると判定した場合、打消出力の増加を制限する。これにより、基準信号、参照信号又は誤差信号に入り込んだ外乱の影響が大きい場合、打消出力(打消音又は打消振動)の増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消出力の発生を防ぐことが可能となる。
前記自己相関値算出部は、前記対象信号の周波数が許容最低周波数を上回る場合、前記対象信号の前記自己相関値を算出してもよい。また、前記自己相関値算出部は、前記対象信号の周波数が前記許容最低周波数を下回る場合、前記自己相関値を算出しなくてもよい。
対象信号の周波数が比較的低い場合、自己相関値の変動が大きくなり易い。このため、対象信号の周波数が比較的低い場合は、自己相関値を算出しないことで、打消出力の増加制限を適切な場面で行うことが可能となる。
前記自己相関値算出部は、前記能動型振動騒音制御装置が配置される車両の車速を取得し、前記車速に応じて前記許容最低周波数を切り替えてもよい。これにより、自己相関値の利用を車速に応じて切り替えることで、フィルタ係数の増加抑制を適切な場面で行うことが可能となる。
前記適応制御回路は、前記対象信号の振幅が振幅閾値を上回るか否かを判定し、前記対象信号の前記振幅が前記振幅閾値を上回る場合、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を制限してもよい。これにより、対象信号の振幅が過度に大きくなった場合には、フィルタ係数の増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消出力(打消音又は打消振動)の発生を防ぐことが可能となる。
前記適応制御回路は、前記対象信号の実効値の前回値及び今回値について偏差を算出し、前記実効値の前記偏差が偏差閾値を上回るか否かを判定してもよい。また、前記適応制御回路は、前記実効値の前記偏差が前記偏差閾値を上回れば、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を制限してもよい。これにより、対象信号の実効値の偏差が過度に大きくなった場合には、フィルタ係数の増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消出力(打消音又は打消振動)の発生を防ぐことが可能となる。
前記適応制御回路は、前記能動型振動騒音制御装置が配置される車両のエアコンディショナの風量を取得し、前記風量が風量閾値を上回るか否かを判定してもよい。そして、前記風量が前記風量閾値を上回れば、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記適応制御回路は、前記フィルタ係数の増加を制限してもよい。これにより、エアコンディショナの風量が過度に大きくなった場合には、フィルタ係数の増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消出力(打消音又は打消振動)の発生を防ぐことが可能となる。
前記適応制御回路は、前記能動型振動騒音制御装置が配置される車両の窓が開状態であるか否かを特定し、前記窓が開状態であれば、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を制限してもよい。これにより、車両の窓が開状態である場合には、フィルタ係数の増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消出力(打消音又は打消振動)の発生を防ぐことが可能となる。
前記自己相関値算出部は、前記対象信号のうち前記自己相関値を算出する抽出部分を特定する窓関数の窓長を設定し、前記窓長を用いて特定された前記抽出部分について前記自己相関値を算出してもよい。さらに、前記自己相関値算出部は、前記能動型振動騒音制御装置が配置される車両の走行駆動源の回転速度を取得し、前記走行駆動源の前記回転速度に応じて前記窓関数の窓長を変更してもよい。
これにより、自己相関値の算出に用いる対象信号の抽出部分の範囲を、走行駆動源(エンジン、走行モータ等)の回転速度に応じて変化させる。走行駆動源の回転速度が高い場合、対象信号の主成分は高周波成分となる。この場合、例えば、窓関数の窓長を短くすることで、自己相関値の演算周期を短くすること又は(低周波成分の影響が小さくなるため)自己相関値の検出精度を向上することが可能となる。
前記自己相関値算出部は、前記走行駆動源の前記回転速度に基づいて前記対象信号の前記周波数を推定し、推定した前記周波数の逆数を前記窓関数の前記窓長に設定してもよい。これにより、比較的簡易な方法で窓関数の窓長を設定することが可能となる。
前記誤差検出部がマイクロフォンであり且つ前記対象信号が前記誤差信号を含む場合、前記適応制御回路は、前記能動型振動騒音制御装置が配置される車両の音声認識装置が音声認識を実施しているか否かを特定してもよい。そして、前記音声認識装置が音声認識を実施している場合、前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回るか否かにかかわらず、前記適応制御回路は、前記フィルタ係数の増加を許容してもよい。
これにより、マイクロフォンへの音声入力に伴って誤算信号(対象信号)に外乱が発生した場合でも、打消出力(打消音又は打消振動)の生成を継続する。従って、音声認識時に打消出力の増加を制限することで、却って音声認識が困難になることを防止することが可能となる。
前記打消出力制限部は、所定周期毎に前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回るか否かを判定すると共に、前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回った回数をカウントしてもよい。また、前記打消出力制限部は、前記回数が回数閾値に到達した場合、前記打消出力の増加を制限してもよい。これにより、対象信号(誤差信号又は参照信号若しくは基準信号)の自己相関値が自己相関閾値を下回る状態が発生しているとの判定の信頼性を高めることが可能となる。
前記適応制御回路は、前記能動型振動騒音制御装置が配置される車両のエアコンディショナのファンを駆動するモータに印加する印加電圧を取得してもよい。前記適応制御回路は、前記印加電圧が電圧閾値を上回るか否かを判定してもよい。前記適応制御回路は、前記印加電圧が前記電圧閾値を上回れば、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を制限してもよい。これにより、エアコンディショナの風量が過度に大きくなった場合には、フィルタ係数の増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消音の発生を防ぐことが可能となる。
本発明に係る能動型振動騒音制御装置は、
対象騒音又は対象振動である対象入力を示す基準信号を出力する基準信号生成部と、
前記基準信号に対して適応制御を行って制御信号を出力する適応制御回路と、
前記対象騒音に対する打消音又は前記対象振動に対する打消振動である打消出力を前記制御信号に基づいて生成する打消出力生成部と、
前記対象入力と前記打消出力との偏差としての誤差を、前席側の第1評価点において検出して第1誤差信号を出力する第1誤差検出部と、
前記対象入力と前記打消出力との偏差としての誤差を、後席側の第2評価点において検出して第2誤差信号を出力する第2誤差検出部と
を有するものであって、
前記適応制御回路は、
前記基準信号に基づく参照信号又は前記基準信号に基づいて前記制御信号を生成する適応フィルタと、
前記参照信号又は前記基準信号及び前記第1誤差信号に基づいて前記適応フィルタのフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
前記第1誤差信号の自己相関値を算出する第1誤差信号自己相関値算出部と、
前記第2誤差信号の自己相関値を算出する第2誤差信号自己相関値算出部と、
前記打消出力の増加を制限する打消出力制限部とを有し、
前記打消出力制限部は、
前記第1誤差信号の前記自己相関値が前側自己相関閾値を下回り且つ前記第2誤差信号の前記自己相関値が後ろ側自己相関閾値を上回る場合、前記打消出力の増加を制限し、
前記第1誤差信号の前記自己相関値が前記前側自己相関閾値を下回り且つ前記第2誤差信号の前記自己相関値が前記後ろ側自己相関閾値を下回る場合、前記打消出力の増加を許容する
ことを特徴とする。
本発明によれば、第1誤差信号の自己相関値が前側自己相関閾値を下回り且つ第2誤差信号の自己相関値が後ろ側自己相関閾値を上回ると判定した場合、打消出力の増加を制限する。これにより、第1誤差信号に入り込んだ外乱の影響が大きい場合(例えばエアコンディショナによる風が前席側の第1評価点のみに到達している場合)、打消出力(打消音又は打消振動)の増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消出力の発生を防ぐことが可能となる。
また、本発明によれば、第1誤差信号の自己相関値が前側自己相関閾値を下回り且つ第2誤差信号の自己相関値が後ろ側自己相関閾値を下回る場合、打消出力の増加を許容する。これにより、前席側の第1評価点と後席側の第2評価点の両方に自己相関値を下げる事象(例えばロードノイズの発生)が起こった場合、打消出力の増加を許容する。従って、そのような事象が起こった場合、前席側及び後席側の両方で自己相関値を上げるべく打消出力の出力を継続することが可能となる。
本発明に係る能動型振動騒音制御回路は、
対象騒音又は対象振動である対象入力を示す基準信号を基準信号生成部から受信し、
前記対象騒音に対する打消音又は前記対象振動に対する打消振動である打消出力を示す制御信号を、前記基準信号に対して適応制御を行うことで生成し、
前記打消出力を生成する打消出力生成部に対して前記制御信号を出力する
ように構成されたものであって、
前記能動型振動騒音制御回路は、
前記基準信号に基づく参照信号又は前記基準信号に基づいて前記制御信号を生成する適応フィルタと、
特定の評価点における前記対象入力と前記打消出力との偏差としての誤差を示す誤差信号を誤差検出部から受信し、前記参照信号又は前記基準信号と前記誤差信号とに基づいて前記適応フィルタのフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
前記誤差信号又は前記参照信号若しくは前記基準信号である対象信号の自己相関値を算出する自己相関値算出部と、
前記自己相関値が自己相関閾値を下回るか否かを判定し、前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回ると判定した場合、前記打消出力の増加を制限する打消出力制限部と
を有することを特徴とする。
本発明の第1実施形態に係る能動型振動騒音制御装置としての能動型騒音制御装置を搭載した車両の概略的な構成を示す図である。 第1実施形態の能動型騒音制御電子制御装置の演算部及びその周辺を示すブロック図である。 第1実施形態における自己相関値算出制御のフローチャートである。 第1実施形態における打消音出力切替制御のフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る能動型振動騒音制御装置としての能動型振動制御装置を搭載した車両の概略的な構成を示す図である。 第2実施形態の能動型振動制御電子制御装置の演算部及びその周辺を示すブロック図である。 第2実施形態における打消振動出力切替制御のフローチャートである。 第3実施形態における打消音出力切替制御のフローチャートである。 第3実施形態における打消音出力切替制御を実行している際の第1誤差信号、自己相関値、カウント値及び第1制御信号の例を示すタイムチャートである。 本発明の第4実施形態に係る能動型振動騒音制御装置としての能動型騒音制御装置を搭載した車両の概略的な構成を示す図である。 第4実施形態における打消音出力切替制御のフローチャートである。 本発明の第5実施形態に係る能動型振動騒音制御装置(ANC装置)としての能動型騒音制御装置を搭載した車両における各部の配置を示す図である。 第5実施形態の能動型騒音制御電子制御装置の演算部及びその周辺を示すブロック図である。 第5実施形態における打消音出力切替制御のフローチャートである。
A.第1実施形態
<A−1.第1実施形態の構成>
[A−1−1.全体構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る能動型振動騒音制御装置としての能動型騒音制御装置24(以下「ANC装置24」という。)を搭載した車両10の概略的な構成を示す図である。車両10は、ANC装置24に加え、エンジンユニット20と、車速センサ22と、エアコンディショナ26と、窓電子制御装置28(以下「窓ECU28」という。)と、音声認識装置30とを有する。
[A−1−2.エンジンユニット20及び車速センサ22]
エンジンユニット20は、エンジン40と、クランクパルスセンサ42(以下「CRKセンサ42」という。)と、上死点センサ44(以下「TDCセンサ44」という。)と、エンジン電子制御装置46(以下「エンジンECU46」又は「ENG ECU46」という。)とを有する。
CRKセンサ42(基準信号生成部)は、エンジン40のクランクシャフト(図示せず)の回転角度に応じたクランクパルスPcrk(以下「CRKパルスPcrk」ともいう。)をエンジンECU46に出力する。TDCセンサ44は、エンジン40の各ピストン(図示せず)の上死点に対応する上死点パルスPtdc(以下「TDCパルスPtdc」ともいう。)をエンジンECU46に出力する。
なお、CRKセンサ42及び/又はTDCセンサ44の出力がアナログ出力である場合、CRKセンサ42及び/又はTDCセンサ44とエンジンECU46との間にアナログ/デジタル変換器を設ける。これにより、エンジンECU46にはデジタル値が入力される。
エンジンECU46は、CRKパルスPcrk、TDCパルスPtdc、車速V等に基づいてエンジン40の出力を制御する。また、エンジンECU46は、単位時間当たりのエンジン40の回転数Ne(以下「回転速度Ne」ともいう。)[rpm]を、CRKパルスPcrkに基づいて算出してANC装置24に送信する。車速センサ22は、車両10の車速Vを検出してエンジンECU46、ANC装置24等に出力する。
[A−1−3.ANC装置24]
(A−1−3−1.概要)
ANC装置24は、エンジン40の動作に伴う振動騒音VN(以下「騒音VN」ともいう。)に対する打消音CSを出力することで、特定の評価点において騒音VNを打ち消す。ここでの評価点は、例えば、運転者の耳位置又は頭上とすることができる。図1に示すように、ANC装置24は、能動型騒音制御電子制御装置50(以下「ANC ECU50」という。)と、スピーカ52と、マイクロフォン54とを有する。
(A−1−3−2.ANC ECU50)
(A−1−3−2−1.ANC ECU50の概要)
ANC ECU50(適応制御回路、能動型振動騒音制御回路)は、クランクパルスPcrk(エンジン信号)に対していわゆる適応制御を行うことで制御信号Sc1を生成する。制御信号Sc1は、エンジン40の回転に応じた打消音CSを示す。図1に示すように、ANC ECU50は、ハードウェアとして、入出力部60、演算部62及び記憶部64を含む。なお、本発明に特有の構成(後述する第1自己相関値算出部80a、第2自己相関値算出部80b、出力切替部84等)を除き、ANC ECU50の基本的な構成は、従来のANC ECUの構成(例えば、JP 07−104767 A又はUS 2009/0060217 A1に記載のもの)を用いることができる。
(A−1−3−2−2.入出力部60)
入出力部60は、ANC ECU50と外部機器(車速センサ22、エアコンディショナ26等)との信号の入出力を行う。
(A−1−3−2−3.演算部62)
(A−1−3−2−3−1.演算部62の概要)
演算部62は、図示しない中央演算装置(CPU)を備え、記憶部64に記憶されているプログラムを実行することで、ANC装置24全体を制御する。プログラムの一部をハードウェアとしての電気回路又は電子回路で置き換えてもよい。
図2は、第1実施形態のANC ECU50の演算部62及びその周辺を示すブロック図である。図2に示すように、演算部62は、参照信号生成部70と、適応フィルタ72と、参照信号補正部74と、フィルタ係数演算部76と、フェードアウト処理部78と、第1自己相関値算出部80aと、第2自己相関値算出部80bと、出力切替部84とを有する。
(A−1−3−2−3−2.参照信号生成部70)
参照信号生成部70は、基準信号としてのCRKパルスPcrkに基づいて参照信号Sr1を生成して、適応フィルタ72、参照信号補正部74、第1自己相関値算出部80a及び出力切替部84に出力する。
(A−1−3−2−3−3.適応フィルタ72)
適応フィルタ72は、例えば、FIR(Finite impulse response:有限インパルス応答)型又は適応ノッチ型のフィルタである。適応フィルタ72は、参照信号Sr1に対してフィルタ係数W1を用いた適応フィルタ処理を行って制御信号Sc1を出力する。上記の通り、制御信号Sc1は、打消音CSを示す。
(A−1−3−2−3−4.参照信号補正部74)
参照信号補正部74は、参照信号Sr1に対して伝達関数処理を行うことで補正参照信号Srr1を生成する。補正参照信号Srr1は、フィルタ係数演算部76(フィルタ係数算出部)においてフィルタ係数W1を演算する際に用いられる。伝達関数処理は、スピーカ52からマイクロフォン54への打消音CSの伝達関数Ce1(フィルタ係数)に基づき参照信号Sr1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Ce1は、スピーカ52からマイクロフォン54への打消音CSの実際の伝達関数C1の測定値又は予測値(C1^)である。
(A−1−3−2−3−5.フィルタ係数演算部76)
フィルタ係数演算部76(以下「演算部76」ともいう。)は、フィルタ係数W1を逐次演算及び更新する。演算部76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}を用いてフィルタ係数W1を演算する。すなわち、参照信号補正部74からの補正参照信号Srr1とマイクロフォン54からの誤差信号e1に基づいて、演算部76は、誤差信号e1の二乗(e1)2をゼロとするようにフィルタ係数W1を演算する。フィルタ係数演算部76における具体的な演算は、例えば、JP 07−104767 A又はUS 2009/0060217 A1と同様に行うことができる。
(A−1−3−2−3−6.フェードアウト処理部78)
フェードアウト処理部78は、出力切替部84からの指令に基づいてフェードアウト処理を行う。フェードアウト処理は、適応フィルタ72のフィルタ係数W1を徐々に減少させて打消音CSの出力を停止させる処理である。
(A−1−3−2−3−7.第1自己相関値算出部80a及び第2自己相関値算出部80b)
第1自己相関値算出部80a(以下「算出部80a」ともいう。)は、参照信号Sr1の自己相関値Va1(以下「第1自己相関値Va1」ともいう。)を算出して出力切替部84に出力する。第1自己相関値Va1の算出は、下記の式(1)を用いて行う。
Figure 0006594456
式(1)において、Tはサンプリング数を示し、nは特定の自然数(例えば、10〜1000のいずれかの値)を示す。或いは、式(1)の代わりに、後述する式(7)を用いてもよい。また、値Ac1は、下記の式(2)で定義される。
Ac1(t)=fsm1(t−τ)×fsm1(t) …(2)
式(2)において、fsm1は、参照信号Sr1の周波数[Hz]である。また、tはある時点を示し、τはtからの時間差を示す。換言すると、fsm1(t)は、時点tにおける参照信号Sr1の周波数であり、fsm1(t−τ)は、時点t−τにおける参照信号Sr1の周波数である。なお、例えば、参照信号Sr1の周波数の前回値及び今回値の積をAc1とする観点からすれば、式(2)は、例えば、式(3)のように変形してもよい。
Ac1(t)=fsm1(t)×fsm1(t+τ) …(3)
第2自己相関値算出部80b(以下「算出部80b」ともいう。)は、誤差信号e1の自己相関値Va2(以下「第2自己相関値Va2」ともいう。)を算出して出力切替部84に出力する。第1自己相関値Va1の算出と同様、第2自己相関値Va2の算出は、下記の式(4)を用いて行う。
Figure 0006594456
式(4)において、値Ac2は、下記の式(5)で定義される。
Ac2(t)=fsm2(t)×fsm2(t+τ) …(5)
式(5)において、fsm2は、誤差信号e1の周波数[Hz]である。また、tはある時点を示し、τはtからの時間差を示す。換言すると、fsm2(t)は、時点tにおける誤差信号e1の周波数であり、fsm2(t+τ)は、時点t+τにおける誤差信号e2の周波数である。なお、誤差信号e1の周波数の前回値及び今回値の積をAc2とする観点からすれば、式(5)は、例えば、式(6)のように変形してもよい。
Ac2(t+τ)=fsm2(t)×fsm2(t+τ) …(6)
第1自己相関値Va1及び第2自己相関値Va2の算出に関する更なる詳細は、図3等を参照して後述する。
(A−1−3−2−3−8.出力切替部84)
出力切替部84(打消出力制限部)は、各種の情報に基づいて打消音CSの出力を切り替える。ここでの情報には、第1自己相関値Va1、第2自己相関値Va2、参照信号Sr1の情報(振幅As1及び実効値Vef1の偏差ΔVef1)、誤差信号e1の情報(振幅As2及び実効値Vef2の偏差ΔVef2)、エアコンディショナ26の風量Dec、窓92の開閉状態並びに音声認識装置30の作動状態が含まれる。出力切替部84の動作の詳細は、図4を参照して後述する。
(A−1−3−2−4.記憶部64)
記憶部64は、不揮発性メモリと揮発性メモリとを有し、演算部62が用いるプログラム及びデータを記憶する。
(A−1−3−3.スピーカ52)
スピーカ52(打消出力生成部)は、ANC装置24からの制御信号Sc1に対応する打消音CSを出力する。これにより、打消対象入力としての振動騒音VN(エンジン騒音)の消音効果が得られる。なお、図1及び図2では、スピーカ52を1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24の用途に応じて複数のスピーカ52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。マイクロフォン54も同様である。
(A−1−3−4.マイクロフォン54)
マイクロフォン54(誤差検出部)は、振動騒音VN(エンジン騒音)と打消音CSとの偏差としての誤差を残留騒音として検出し、この残留騒音を示す誤差信号e1をANC装置24に出力する。
[A−1−4.エアコンディショナ26]
エアコンディショナ26は、車両10の乗員(運転者を含む。)の操作に応じた空気調節(冷房、暖房等)を行う。エアコンディショナ26は、空気調節を制御する制御部90(図1)を有する。制御部90は、ANC ECU50の出力切替部84に対してエアコンディショナ26の風量Dec[%]を通知する。
また、エアコンディショナ26の制御部90は、乗員の操作にかかわらず適切な送風を可能とするためにエアコンディショナ26の送風量を自動的に制御する送風量自動制御部(図示せず)を備えてもよい。
[A−1−5.窓ECU28]
窓ECU28は、車両10の乗員(運転者を含む。)の操作に応じて窓92の開閉を制御する。窓ECU28は、ANC ECU50の出力切替部84に対して窓92の開閉状態を示す窓情報Iwを送信する。
[A−1−6.音声認識装置30]
音声認識装置30は、乗員(運転者を含む。)の音声を認識する。音声認識装置30が認識した音声は、図示しないナビゲーション装置等で用いられる。音声認識装置30は、マイクロフォン100と制御部102とを有する。マイクロフォン100は、マイクロフォン54と共通としてもよい。音声認識装置30は、ANC ECU50の出力切替部84に対して自己の作動状態(音声認識中であるか否か)を示す音声認識情報Ivrを送信する。
<A−2.第1実施形態の各種制御>
[A−2−1.自己相関値算出制御]
図3は、第1実施形態における自己相関値算出制御のフローチャートである。自己相関値算出制御は、対象信号Starの自己相関値Vaを算出する制御である。対象信号Starは、自己相関値Vaを算出する対象の信号である。第1自己相関値Va1を算出する場合、対象信号Starは参照信号Sr1であり、第2自己相関値Va2を算出する場合、対象信号Starは誤差信号e1である。
第1自己相関値Va1を算出する際の自己相関値算出制御は、第1自己相関値算出部80aが実行する。第2自己相関値Va2を算出する際の自己相関値算出制御は、第2自己相関値算出部80bが実行する。図3の処理は、所定の演算周期毎に実行される。以下では、第1自己相関値算出部80a及び第2自己相関値算出部80bを自己相関値算出部80又は算出部80と総称する。
図3のステップS1において、自己相関値算出部80は、単位時間当たりのエンジン回転数Ne(エンジン回転速度Ne)[rpm]をエンジンECU46から取得する。ステップS2において、算出部80は、対象信号Starの周波数fsmの推定値fse(以下「推定周波数fse」ともいう。)[Hz]をエンジン回転数Neに基づいて算出する。エンジン回転数Neが大きくなるほど、推定周波数fseは増加する。ステップS3において、算出部80は、推定周波数fseの逆数1/fseを算出し、この逆数1/fseを窓関数WFの窓長Lwとして設定する。
ステップS4において、自己相関値算出部80は、対象信号Starに対して離散フーリエ変換を行う。この際、算出部80は、ステップS3で設定した窓関数WFの窓長Lwを用いる。ステップS5において、算出部80は、離散フーリエ変換を行った対象信号Starの周波数fsmを検出する。以下では、周波数fsmを検出周波数fsmともいう。
ステップS6において、算出部80は、車速Vに基づいて許容最低周波数fminを設定する。許容最低周波数fminは、自己相関値Vaの算出を許容する周波数fsmの最低値である。例えば、算出部80は、車速Vが高くなるほど、許容最低周波数fminを高く設定する。
ステップS7において、算出部80は、ステップS5の検出周波数fsmが許容最低周波数fminを上回るか否かを判定する。検出周波数fsmが許容最低周波数fminを上回る場合(S7:YES)、検出周波数fsmから算出される自己相関値Vaは、信頼性が比較的高いものと言える。そこで、ステップS8において、算出部80は、今回値を含むn個の検出周波数fsmに基づいて自己相関値Vaを算出する。上記のように、自己相関値Vaは、上記式(1)又は式(4)を用いて算出される。算出部80は、算出した自己相関値Vaを出力切替部84に送信する。
第1自己相関値Va1の算出(式(1)、式(2))に関し、参照信号Sr1の周波数fsm1に周期性がある場合、周波数fsm1(t−τ)と周波数fsm1(t)とには相関関係が存在する。この場合、周波数fsm1(t−τ)と周波数fsm1(t)の積の時間平均としての第1自己相関値Va1(式(1))は、ゼロから離れた値となる。一方、ランダムな(又は無秩序な)信号(すなわち、外乱)が生じた場合、周波数fsm1(t−τ)と周波数fsm1(t)の積は、ゼロを中心とする正負のランダムな値となる。この場合、周波数fsm1(t−τ)と周波数fsm1(t)の積の時間平均としての第1自己相関値Va1(式(1))は、ゼロに近付いた値となる。このため、第1自己相関値Va1に基づいて外乱の発生を検出又は推定することが可能となる。第2自己相関値Va2についても同様である。
図3のステップS7に戻り、検出周波数fsmが許容最低周波数fminを上回らない場合(S7:NO)、検出周波数fsmから算出される自己相関値Vaは、信頼性が比較的低いものと言える。そこで、ステップS9において、算出部80は、自己相関値Vaの算出を中止する。この場合、算出部80は、自己相関値Vaとしてゼロ又はゼロに近い固定値を出力してもよい。
[A−2−2.打消音出力切替制御]
図4は、第1実施形態における打消音出力切替制御のフローチャートである。打消音出力切替制御は、打消音CSの出力を切り替える制御であり、出力切替部84が実行する。図4の処理は、所定の演算周期毎に実行される。
図4のステップS21において、出力切替部84は、対象信号Starの振幅As[V]が振幅閾値THasを下回るか否かを判定する。具体的には、対象信号Starが参照信号Sr1である場合、出力切替部84は、参照信号Sr1の振幅As(以下「振幅As1」ともいう。)が振幅閾値THas(以下「振幅閾値THas1」ともいう。)を下回るか否かを判定する。対象信号Starが誤差信号e1である場合、出力切替部84は、誤差信号e1の振幅As(以下「振幅As2」ともいう。)が振幅閾値THas(以下「振幅閾値THas2」ともいう。)を下回るか否かを判定する。
振幅閾値THasは、打消音CSを出力するのに適するほど対象信号Starの振幅Asが小さいか否かを判定する閾値である。換言すると、振幅Asが振幅閾値THasを上回る場合、振幅Asが大き過ぎて打消音CSによる消音効果が十分に発揮されない。振幅Asが振幅閾値THasを下回る場合(S21:YES)、ステップS22に進む。
ステップS22において、出力切替部84は、対象信号Starの実効値Vefの偏差ΔVef[V]が偏差閾値THΔVefを下回るか否かを判定する。ここでの偏差ΔVefは、前回値と今回値の偏差である。具体的には、対象信号Starが参照信号Sr1である場合、出力切替部84は、参照信号Sr1の実効値Vef(以下「実効値Vef1」ともいう。)の偏差ΔVef(以下「偏差ΔVef1」ともいう。)を、参照信号Sr1に基づいて算出する。そして、出力切替部84は、偏差ΔVef1が偏差閾値THΔVef(以下「偏差閾値THΔVef1」ともいう。)を下回るか否かを判定する。
対象信号Starが誤差信号e1である場合、出力切替部84は、誤差信号e1の実効値Vef(以下「実効値Vef2」ともいう。)の偏差ΔVef(以下「偏差ΔVef2」ともいう。)を算出する。そして、そして、出力切替部84は、偏差ΔVef2が偏差閾値THΔVef(以下「偏差閾値THΔVef2」ともいう。)を下回るか否かを判定する。
偏差閾値THΔVefは、打消音CSを出力するのに適するほど偏差ΔVefが小さいか否かを判定する閾値である。換言すると、偏差ΔVefが偏差閾値THΔVefを上回る場合、対象信号Starの変化が大き過ぎて打消音CSによる消音効果が十分に発揮されない。偏差ΔVefが偏差閾値THΔVefを下回る場合(S22:YES)、ステップS23に進む。
ステップS23において、出力切替部84は、エアコンディショナ26の風量Decが風量閾値THdecを下回るか否かを判定する。風量閾値THdecは、打消音CSを出力するのに適するほど風量Decが小さいか否かを判定する閾値である。換言すると、風量Decが風量閾値THdecを上回る場合、エアコンディショナ26の出力音が大き過ぎて打消音CSによる消音効果が十分に発揮されない。風量Decが風量閾値THdecを下回る場合(S23:YES)、ステップS24に進む。
ステップS24において、出力切替部84は、窓92が閉状態にあるか否か(換言すると、窓92が開状態でないか否か)を判定する。当該判定は、窓ECU28からの窓情報Iwに基づいて行う。窓92が閉状態にある場合(S24:YES)、ステップS25に進む。
ステップS25において、出力切替部84は、自己相関値Vaが自己相関閾値THva(以下「相関閾値THva」ともいう。)を上回るか否かを判定する。具体的には、対象信号Starが参照信号Sr1である場合、出力切替部84は、参照信号Sr1の第1自己相関値Va1が相関閾値THva(以下「第1自己相関閾値THva1」ともいう。)を上回るか否かを判定する。対象信号Starが誤差信号e1である場合、出力切替部84は、誤差信号e1の第2自己相関値Va2が相関閾値THva(以下「第2自己相関閾値THva2」ともいう。)を上回るか否かを判定する。
相関閾値THvaは、打消音CSを出力するのに適するほど自己相関値Vaが大きいか否かを判定する閾値である。換言すると、自己相関値Vaが相関閾値THvaを下回る場合、対象信号Starには外乱が入り込んだ可能性が高く、打消音CSによる消音効果が十分に発揮されない。自己相関値Vaが相関閾値THvaを上回る場合(S25:YES)、ステップS27に進む。自己相関値Vaが相関閾値THvaを上回らない場合(S25:NO)、ステップS26に進む。
ステップS26において、出力切替部84は、音声認識装置30が音声認識中であるか否かを判定する。当該判定は、音声認識装置30からの音声認識情報Ivrに基づいて行う。音声認識中である場合(S26:YES)、対象信号Starに生じた外乱は、乗員の発話による可能性が考えられる。この場合、ステップS27に進む。
ステップS25:YES又はS26:YESの場合、ステップS27において、出力切替部84は、打消音CSの通常出力を行う。ステップS21〜S24、S26のいずれかがNOである場合、ステップS28において出力切替部84は、打消音CSの出力を停止する。その際、出力切替部84は、フェードアウト処理部78にフェードアウト処理を実行させて打消音CSをフェードアウトさせる。
ここでのフェードアウト処理は、例えば、0より大きく且つ1より小さい値(例えば0.95)を現在のフィルタ係数W1に繰り返し乗算してフィルタ係数W1を徐々に減少させる処理である。
<A−3.第1実施形態の効果>
以上のような第1実施形態によれば、対象信号Star(誤差信号e1及び参照信号Sr1)の自己相関値Va(Va1、Va2)が自己相関閾値THva(THva1、THva2)を下回ると判定した場合(図4のS25:NO)、打消音CS(打消出力)の増加を制限する(S28)。これにより、誤差信号e1又は参照信号Sr1若しくはクランクパルスPcrk(基準信号)に入り込んだ外乱の影響が大きい場合、打消音CSの増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消音CSの発生を防ぐことが可能となる。
第1実施形態において、自己相関値算出部80a、80b(図2)は、対象信号Starの周波数fsmが許容最低周波数fminを上回る場合(図3のS7:YES)、対象信号Starの自己相関値Vaを算出する(S8)。また、算出部80a、80bは、対象信号Starの周波数fsmが許容最低周波数fminを上回らない場合(S7:NO)、対象信号Starの自己相関値Vaを算出しない(S9)。
対象信号Starの周波数fsmが比較的低い場合、自己相関値Vaの変動が大きくなり易い。このため、対象信号Starの周波数fsmが比較的低い場合は、自己相関値Vaを算出しないことで、打消音CSの増加制限(図4のS28)を適切な場面で行うことが可能となる。
第1実施形態において、自己相関値算出部80a、80bは、ANC装置24(能動型振動騒音制御装置)が配置される車両10の車速Vを取得し、車速Vに応じて許容最低周波数fminを切り替える(図3のS6)。これにより、自己相関値Vaの利用を車速Vに応じて切り替えることで、フィルタ係数W1の増加抑制(図4のS28)を適切な場面で行うことが可能となる。
第1実施形態において、ANC ECU50(適応制御回路)は、対象信号Starの振幅Asが振幅閾値THasを上回るか否かを判定する(図4のS21)。対象信号Starの振幅Asが振幅閾値THasを上回る場合(S21:NO)、ANC ECU50は、自己相関値Vaが自己相関閾値THvaを上回るか否か(S25)にかかわらず、フィルタ係数W1の増加を制限する(S28)。
これにより、対象信号Starの振幅Asが過度に大きくなった場合には、フィルタ係数W1の増加を制限すること(S28)で、制御の発散又は意図しない打消音CSの発生を防ぐことが可能となる。
第1実施形態において、ANC ECU50(適応制御回路)は、対象信号Starの前回値及び今回値について実効値Vefの偏差ΔVefを算出し、実効値Vefの偏差ΔVefが偏差閾値THΔVefを上回るか否かを判定する(図4のS22)。実効値Vefの偏差ΔVefが偏差閾値THΔVefを上回れば(S22:NO)、自己相関値Vaが自己相関閾値THvaを上回るか否か(S25)にかかわらず、ANC ECU50は、フィルタ係数W1の増加を制限する(S28)。これにより、対象信号Starの実効値Vefの偏差ΔVefが過度に大きくなった場合には、フィルタ係数W1の増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消音CSの発生を防ぐことが可能となる。
第1実施形態において、ANC ECU50(適応制御回路)は、ANC装置24(能動型振動騒音制御装置)が配置される車両10のエアコンディショナ26の風量Decを取得し、風量Decが風量閾値THdecを上回るか否かを判定する(図4のS23)。風量Decが風量閾値THdecを上回れば(S23:NO)、自己相関値Vaが自己相関閾値THvaを上回るか否か(S25)にかかわらず、ANC ECU50は、フィルタ係数W1の増加を制限する(S28)。
これにより、エアコンディショナ26の風量Decが過度に大きくなった場合には、フィルタ係数W1の増加を制限すること(S28)で、制御の発散又は意図しない打消音CSの発生を防ぐことが可能となる。
第1実施形態において、ANC ECU50(適応制御回路)は、ANC装置24(能動型振動騒音制御装置)が配置される車両10の窓92が開状態であるか否かを特定する(図4のS24)。窓92が開状態であれば(S24:NO)、自己相関値Vaが自己相関閾値THvaを上回るか否か(S25)にかかわらず、ANC ECU50は、フィルタ係数W1の増加を制限する(S28)。
これにより、車両10の窓92が開状態である場合には、フィルタ係数W1の増加を制限すること(S28)で、制御の発散又は意図しない打消音CSの発生を防ぐことが可能となる。
第1実施形態において、自己相関値算出部80は、対象信号Starのうち自己相関値Vaを算出する抽出部分を特定する窓関数WFの窓長Lwを設定する(図3のS3)。そして、算出部80は、窓長Lwを用いて特定された抽出部分について自己相関値Vaを算出する(S4)。さらに、算出部80は、車両10のエンジン40(走行駆動源)の回転速度Neを取得し(S1)、回転速度Neに応じて窓関数WFの窓長Lwを変更する(S2、S3)。
これにより、自己相関値Vaの算出に用いる対象信号Starの抽出部分の範囲を、エンジン40の回転速度Neに応じて変化させる。回転速度Neが高い場合、対象信号Starの主成分は高周波成分となる。この場合、例えば、窓関数WFの窓長Lwを短くすることで、自己相関値Vaの演算周期を短くすること又は(低周波成分の影響が小さくなるため)自己相関値Vaの検出精度を向上することが可能となる。
第1実施形態において、自己相関値算出部80は、エンジン40(走行駆動源)の回転速度Neに基づいて対象信号Starの周波数fseを推定し(図3のS2)、推定した周波数fseの逆数1/fseを窓関数WFの窓長Lwに設定する(S3)。これにより、比較的簡易な方法で窓関数WFの窓長Lwを設定することが可能となる。
第1実施形態において、対象信号Starは、誤差信号e1を含む(図2)。ANC ECU50(適応制御回路)は、音声認識装置30が音声認識を実施しているか否かを特定する(図4のS26)。音声認識装置30が音声認識を実施している場合(S26:YES)、自己相関値Vaが自己相関閾値THvaを下回るか否か(S25)にかかわらず、フィルタ係数W1の増加を許容する(S27)。
これにより、マイクロフォン54への音声入力に伴って誤差信号e1(対象信号Star)に外乱が発生した場合でも、打消音CS(打消出力)の生成を継続する。従って、音声認識時に打消音CSの増加を制限すること(S28)で、却って音声認識が困難になることを防止することが可能となる。
B.第2実施形態
<B−1.第2実施形態の構成(第1実施形態との相違)>
[B−1−1.全体構成]
図5は、本発明の第2実施形態に係る能動型振動騒音制御装置としての能動型振動制御装置120(以下「AVC装置120」という。)を搭載した車両10Aの概略的な構成を示す図である。車両10Aは、AVC装置120に加え、エンジンユニット20と、車速センサ22とを有する。第1実施形態と同様の構成要素には、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。
第1実施形態では、スピーカ52から打消音CS(打消出力)を出力することで振動騒音VN(対象騒音)を低減した(図1)。これに対し、第2実施形態では、AVC装置120から打消振動CV(打消出力)を出力することで、エンジン40からサブフレーム(図示せず)に伝達されるエンジン振動EV(対象振動)を低減する。
[B−1−2.AVC装置120]
(B−1−2−1.概要)
AVC装置120は、エンジン40が発生する振動EVに対する打消振動CVを出力することで、特定の評価点においてエンジン振動EVを打ち消す。ここでの評価点は、例えば、後述する加速度センサ134a、134bの位置とすることができる。AVC装置120は、いわゆるアクティブ・コントロール・マウント(ACM)である。図5に示すように、AVC装置120は、能動型振動制御電子制御装置130(以下「AVC ECU130」という。)と、アクチュエータ132a、132bと、加速度センサ134a、134bとを有する。
(B−1−2−2.AVC ECU130)
(B−1−2−2−1.AVC ECU130の概要)
AVC ECU130(適応制御回路、能動型振動騒音制御回路)は、クランクパルスPcrk(エンジン信号)に対していわゆる適応制御を行うことで制御信号Sc2、Sc3を生成する。制御信号Sc2、Sc3は、エンジン40の回転に応じた打消振動CVを示す。図5に示すように、AVC ECU130は、ハードウェアとして、入出力部140、演算部142及び記憶部144を含む。なお、本発明に特有の構成(第1自己相関値算出部160a、160b、第2自己相関値算出部160c、160d、出力切替部162a、162b等)を除き、AVC ECU130の基本的な構成は、従来のAVC ECUの構成(例えば、US 2012/0032619 A1に記載のもの)を用いることができる。
(B−1−2−2−2.入出力部140)
入出力部140は、AVC ECU130と外部機器(車速センサ22、ENG ECU46等)との信号の入出力を行う。
(B−1−2−2−3.演算部142)
(B−1−2−2−3−1.演算部142の概要)
演算部142は、図示しない中央演算装置(CPU)を備え、記憶部144に記憶されているプログラムを実行することで、AVC装置120全体を制御する。プログラムの一部をハードウェアとしての電気回路又は電子回路で置き換えてもよい。
図6は、第2実施形態のAVC ECU130の演算部142及びその周辺を示すブロック図である。図6に示すように、演算部142は、参照信号生成部150a、150bと、適応フィルタ152a、152bと、参照信号補正部154a、154bと、フィルタ係数演算部156a、156bと、フェードアウト処理部158a、158bと、第1自己相関値算出部160a、160bと、第2自己相関値算出部160c、160dと、出力切替部162a、162bとを有する。
(B−1−2−2−3−2.参照信号生成部150a、150b)
参照信号生成部150a、150bは、基準信号としてのCRKパルスPcrkに基づいて参照信号Sr2、Sr3を生成して、適応フィルタ152a、152b、参照信号補正部154a、154b、第1自己相関値算出部160a、160及び出力切替部162a、162bに出力する。
(B−1−2−2−3−3.適応フィルタ152a、152b)
適応フィルタ152a、152bは、例えば、FIR(Finite impulse response:有限インパルス応答)型又は適応ノッチ型のフィルタである。適応フィルタ152a、152bは、参照信号Sr2、Sr3に対してフィルタ係数W2、W3を用いた適応フィルタ処理を行って制御信号Sc2、Sc3を出力する。上記の通り、制御信号Sc2、Sc3は、打消振動CVを示す。
(B−1−2−2−3−4.参照信号補正部154a、154b)
参照信号補正部154a、154bは、参照信号Sr2、Sr3に対して伝達関数処理を行うことで補正参照信号Srr2、Srr3を生成する。補正参照信号Srr2、Srr3は、フィルタ係数演算部156a、156bにおいてフィルタ係数W2、W3を演算する際に用いられる。伝達関数処理は、アクチュエータ132a、132bから加速度センサ134a、134bへの打消振動CVの伝達関数Ce2、Ce3(フィルタ係数)に基づき参照信号Sr2、Sr3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Ce2、Ce3は、アクチュエータ132a、132bから加速度センサ134a、134bへの打消振動CVの実際の伝達関数C2、C3の測定値又は予測値(C2^、C3^)である。
(B−1−2−2−3−5.フィルタ係数演算部156a、156b)
フィルタ係数演算部156a、156b(以下「演算部156a、156b」ともいう。)は、フィルタ係数W2、W3を逐次演算及び更新する。演算部156a、156b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}を用いてフィルタ係数W2、W3を演算する。すなわち、参照信号補正部154a、154bからの補正参照信号Srr2、Srr3と加速度センサ134a、134bからの誤差信号e2、e3に基づいて、演算部156a、156bは、誤差信号e2の二乗(e2)2及び誤差信号e3の二乗(e3)2ゼロとするようにフィルタ係数W2、W3を演算する。フィルタ係数演算部156a、156bにおける具体的な演算は、例えば、US 2012/0032619 A1と同様に行うことができる。
(B−1−2−2−3−6.フェードアウト処理部158a、158b)
フェードアウト処理部158a、158bは、出力切替部162a、162bからの指令に基づいてフェードアウト処理を行う。フェードアウト処理は、適応フィルタ152a、152bのフィルタ係数W2、W3を徐々に減少させて打消振動CVの出力を停止させる処理である。
(B−1−2−2−3−7.第1自己相関値算出部160a、160b及び第2自己相関値算出部160c、160d)
第1自己相関値算出部160a、160b(以下「算出部160a、160b」ともいう。)は、参照信号Sr2、Sr3の自己相関値Va1(第1自己相関値Va1)を算出して出力切替部162a、162bに出力する。第1自己相関値Va1の算出方法は、第1実施形態と同様である。
第2自己相関値算出部160c、160d(以下「算出部160c、160d」ともいう。)は、誤差信号e2、e3の自己相関値Va2(第2自己相関値Va2)を算出して出力切替部162a、162bに出力する。第2自己相関値Va2の算出方法は、第1実施形態と同様である。
(B−1−2−2−3−8.出力切替部162a、162b)
出力切替部162a、162b(打消出力制限部)は、各種の情報に基づいて打消振動CVの出力を切り替える。ここでの情報には、第1自己相関値Va1、第2自己相関値Va2、参照信号Sr2、Sr3の情報(振幅As及び実効値Vefの偏差ΔVef)並びに誤差信号e2、e3の情報(振幅As及び実効値Vefの偏差ΔVef)が含まれる。出力切替部162a、162bの動作の詳細は、図7を参照して後述する。
(B−1−2−2−4.記憶部144)
記憶部144は、不揮発性メモリと揮発性メモリとを有し、演算部142が用いるプログラム及びデータを記憶する。
[B−1−3.アクチュエータ132a、132b]
アクチュエータ132a、132b(打消出力生成部)は、エンジン40とこれを支持するサブフレーム(図示せず)との間に配置される。アクチュエータ132a(以下「前側アクチュエータ132a」ともいう。)は、エンジン40の前側を支持するように配置される。アクチュエータ132b(以下「後ろ側アクチュエータ132b」ともいう。)は、エンジン40の後ろ側を支持するように配置される。
各アクチュエータ132a、132bは、AVC ECU130からの指令(制御信号Sc2、Sc3)に基づいて進退動作を繰り返すことで、エンジン40からサブフレームへの振動EVの伝達を抑制する。アクチュエータ132a、132bの具体的な構成は、例えば、US 2012/0032619 A1に記載のものを用いることができる。なお、図6において、前側アクチュエータ132aは、「FR ACT」と表記されており、後ろ側アクチュエータ132bは、「RR ACT」と表記されている。
[B−1−4.加速度センサ134a、134b]
加速度センサ134a(以下「前側加速度センサ134a」ともいう。)は、サブフレームにおいて前側アクチュエータ132aの近傍に配置される。加速度センサ134a(誤差検出部)は、前側アクチュエータ132a付近に伝達されたエンジン振動EVを加速度Gfとして検出する。ここでの加速度Gfは、アクチュエータ132aの伸縮方向の加速度を意味する。加速度Gfを示す誤差信号e2は、フィルタ係数演算部156aと、第2自己相関値算出部160cと、出力切替部162aとに送信される。
加速度センサ134b(以下「後ろ側加速度センサ134b」ともいう。)は、サブフレームにおいて後ろ側アクチュエータ132bの近傍に配置される。加速度センサ134b(誤差検出部)は、後ろ側アクチュエータ132b付近に伝達されたエンジン振動EVを加速度Grとして検出する。ここでの加速度Grは、アクチュエータ132bの伸縮方向の加速度を意味する。加速度Grを示す誤差信号e3は、フィルタ係数演算部156bと、第2自己相関値算出部160dと、出力切替部162bとに送信される。加速度センサ134a、134bの具体的な構成は、例えば、US 2012/0032619 A1に記載のものを用いることができる。なお、図6において、前側加速度センサ134aは、「FR Gセンサ」と表記されており、後ろ側加速度センサ134bは、「RR Gセンサ」と表記されている。
<B−2.第2実施形態の各種制御>
[B−2−1.自己相関値算出制御]
第2実施形態では、第1実施形態(図3)と同様に自己相関値算出制御を実行する。上記の通り、自己相関値算出制御は、対象信号Starの自己相関値Vaを算出する制御である。第2実施形態において、第1自己相関値Va1を算出する場合、対象信号Starは参照信号Sr2、Sr3であり、第2自己相関値Va2を算出する場合、対象信号Starは誤差信号e2、e3である。
第1自己相関値Va1を算出する際の自己相関値算出制御は、第1自己相関値算出部160a、160bが実行する。第2自己相関値Va2を算出する際の自己相関値算出制御は、第2自己相関値算出部160c、160dが実行する。図3のような処理が、所定の演算周期毎に実行される。
[B−2−2.打消振動出力切替制御]
図7は、第2実施形態における打消振動出力切替制御のフローチャートである。打消振動出力切替制御は、打消振動CVの出力を切り替える制御であり、出力切替部162a、162bが実行する。図7の処理は、所定の演算周期毎に実行される。
図7のステップS31において、出力切替部162a、162bは、対象信号Starの振幅Asが振幅閾値THasを下回るか否かを判定する。具体的には、対象信号Starが参照信号Sr2、Sr3である場合、出力切替部162a、162bは、参照信号Sr2、Sr3の振幅Asが振幅閾値THasを下回るか否かを判定する。対象信号Starが誤差信号e2、e3である場合、出力切替部162a、162bは、誤差信号e2、e3の振幅Asが振幅閾値THasを下回るか否かを判定する。
振幅閾値THasは、打消振動CVを出力するのに適さないほど対象信号Starの振幅Asが大きいか否かを判定する閾値である。換言すると、振幅Asが振幅閾値THasを上回る場合、振幅Asが大き過ぎて打消振動CVによる振動抑制効果が十分に発揮されない。振幅Asが振幅閾値THasを下回る場合(S31:YES)、ステップS32に進む。
ステップS32において、出力切替部84は、対象信号Starの実効値Vefの偏差ΔVefが偏差閾値THΔVefを下回るか否かを判定する。ここでの偏差ΔVefは、前回値と今回値の偏差である。
具体的には、対象信号Starが参照信号Sr2、Sr3である場合、出力切替部162a、162bは、参照信号Sr2、Sr3の実効値Vefの偏差ΔVefが偏差閾値THΔVefを下回るか否かを判定する。
対象信号Starが誤差信号e2、e3である場合、出力切替部162a、162bは、誤差信号e2、e3の実効値Vefの偏差ΔVefが偏差閾値THΔVefを下回るか否かを判定する。
偏差閾値THΔVefは、打消振動CVを出力するのに適するほど偏差ΔVefが小さいか否かを判定する閾値である。換言すると、偏差ΔVefが偏差閾値THΔVefを上回る場合、対象信号Starの変化が大き過ぎて打消振動CVによる振動抑制効果が十分に発揮されない。偏差ΔVefが偏差閾値THΔVefを下回る場合(S32:YES)、ステップS33に進む。
ステップS33において、出力切替部162a、162bは、自己相関値Vaが自己相関閾値THvaを上回るか否かを判定する。具体的には、対象信号Starが参照信号Sr2、Sr3である場合、出力切替部162a、162bは、参照信号Sr2、Sr3の第1自己相関値Va1が相関閾値THva(第1自己相関閾値THva1)を上回るか否かを判定する。対象信号Starが誤差信号e2、e3である場合、出力切替部162a、162bは、誤差信号e2、e3の第2自己相関値Va2が相関閾値THva(第2自己相関閾値THva2)を上回るか否かを判定する。
相関閾値THvaは、打消振動CVを出力するのに適するほど自己相関値Vaが大きいか否かを判定する閾値である。換言すると、自己相関値Vaが相関閾値THvaを下回る場合、対象信号Starには外乱が入り込んだ可能性が高く、打消振動CVによる振動抑制効果が十分に発揮されない。自己相関値Vaが相関閾値THvaを上回る場合(S33:YES)、ステップS34に進む。
ステップS34において、出力切替部162a、162bは、打消振動CVの通常出力を行う。ステップS31〜S33のいずれかがNOである場合、ステップS35において出力切替部162a、162bは、打消振動CVの出力を停止する。その際、出力切替部162a、162bは、フェードアウト処理部158a、158bにフェードアウト処理を実行させて打消振動CVをフェードアウトさせる。
<B−3.第2実施形態の効果>
以上のような第2実施形態によれば、第1実施形態の効果に加えて又はこれに代えて、以下の効果を奏することができる。
すなわち、第2実施形態では、対象信号Star(誤差信号e2、e3及び参照信号Sr2、Sr3)の自己相関値Va(Va1、Va2)が自己相関閾値THva(THva1、THva2)を下回ると判定した場合(図7のS33:NO)、打消振動CV(打消出力)の増加を制限する(S35)。これにより、誤差信号e2、e3又は参照信号Sr2、Sr3若しくはクランクパルスPcrk(基準信号)に入り込んだ外乱の影響が大きい場合、打消振動CVの増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消振動CVの発生を防ぐことが可能となる。
C.第3実施形態
<C−1.第3実施形態の構成(第1実施形態との相違)>
第3実施形態のハードウェアの構成は、第1実施形態(図1及び図2)と同じである。このため、第1実施形態と同様の構成要素には、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。第3実施形態では、打消音出力切替制御が第1実施形態(図4)と相違する。
<C−2.第3実施形態の打消音出力切替制御>
[C−2−1.第3実施形態の打消音出力切替制御の流れ]
図8は、第3実施形態における打消音出力切替制御のフローチャートである。打消音出力切替制御は、打消音CSの出力を切り替える制御であり、出力切替部84が実行する。図8の処理は、所定の演算周期毎に実行される。
図8のステップS51において、出力切替部84は、自己相関値Vaが自己相関閾値THvaを上回るか否かを判定する。ステップS51は、図4のステップS25と同様である。自己相関値Vaが相関閾値THvaを上回る場合(S51:YES)、ステップS52において、出力切替部84は、カウント値CNTをリセットする。カウント値CNTは、初期値がゼロであり、自己相関値Vaが相関閾値THva以下である状態が継続するほど値が増加する。換言すると、カウント値CNTは、自己相関値Vaが相関閾値THva以下である回数(又は自己相関値Vaの演算周期Tsの数)を示す。続くステップS53において、出力切替部84は、打消音CSの通常出力を行う。
ステップS51に戻り、自己相関値Vaが相関閾値THvaを上回らない場合(S51:NO)、換言すると、自己相関値Vaが相関閾値THva以下である場合、ステップS54に進む。ステップS54において、出力切替部84は、カウント値CNTを1増加させる。
ステップS55において、出力切替部84は、カウント値CNTがカウント閾値THcnt以上であるか否かを判定する。カウント閾値THcnt(回数閾値)は、自己相関値Vaが低い状態を確定するか否かを判定するための閾値であり、本実施形態では3である。カウント閾値THcntは、その他の値(例えば、2、4〜10のいずれか)であってもよい。カウント値CNTがカウント閾値THcnt以上でない場合(S55:NO)、ステップS53において、出力切替部84は、打消音CSの通常出力を行う。
カウント値CNTがカウント閾値THcnt以上である場合(S55:YES)、ステップS56において出力切替部84は、打消音CSの出力を停止する。ステップS56は、図4のステップS28と同様に行う。
[C−2−2.第3実施形態の打消音出力切替制御の適用例]
図9は、第3実施形態における打消音出力切替制御を実行している際の誤差信号e1、自己相関値Va、カウント値CNT及び第1制御信号Sc1の例を示すタイムチャートである。図9において、自己相関値Vaは、所定の演算周期Ts毎に算出される。
図9において、時点t11では、自己相関値Vaが相関閾値THvaを上回っている(図8のS51:YES)。このため、出力切替部84は、打消音CSの通常出力を行う(S53)。時点t12では、自己相関値Vaが相関閾値THva以下になっている(図8のS51:NO)。このため、出力切替部84は、カウント値CNTを1増加させて1にする(S54)。この場合、カウント値CNTはカウント閾値THcnt以上でないため(S55:NO)、出力切替部84は、打消音CSの通常出力を継続する(S53)。
時点t13でも自己相関値Vaが相関閾値THva以下になっている(図8のS51:NO)。このため、出力切替部84は、カウント値CNTを1増加させて2にする(S54)。この場合も、カウント値CNTはカウント閾値THcnt以上でないため(S55:NO)、出力切替部84は、打消音CSの通常出力を継続する(S53)。
時点t14でも自己相関値Vaが相関閾値THva以下になっている(図8のS51:NO)。このため、出力切替部84は、カウント値CNTを1増加させて3にする(S54)。この場合、カウント値CNTはカウント閾値THcnt以上であるため(S55:YES)、出力切替部84は、打消音CSの出力を停止する(S56)。
<C−3.第3実施形態の効果>
以上のような第3実施形態によれば、第1実施形態及び第2実施形態の効果に加えて又はこれらに代えて、以下の効果を奏することができる。
すなわち、第3実施形態では、出力切替部84(打消出力制限部)は、演算周期Ts(第1所定周期)毎に自己相関値Vaが自己相関閾値THvaを下回るか否かを判定すると共に(図8のS51)、自己相関値Vaが相関閾値THvaを下回った回数をカウント値CNTとしてカウントする(S54)。出力切替部84は、カウント値CNTがカウント閾値THcntに到達した場合(S55:YES)、打消出力の増加を制限する(S56)。これにより、誤差信号e1(対象信号)の自己相関値Vaが相関閾値THvaを下回る状態が発生しているとの判定の信頼性を高めることが可能となる。
D.第4実施形態
<D−1.第4実施形態の構成(第1実施形態との相違)>
図10は、本発明の第4実施形態に係る能動型振動騒音制御装置としての能動型騒音制御装置24a(以下「ANC装置24a」という。)を搭載した車両10Bの概略的な構成を示す図である。第4実施形態のハードウェアの構成は、基本的に第1実施形態と同じである。このため、第1実施形態と同様の構成要素には、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。
図10のエアコンディショナ26では、制御部90に加え、ファン180、ファン用モータ182及び電圧センサ184がその構成要素として示されている(図1のエアコンディショナ26がこれらの構成要素を有していてもよい。)。モータ182は、制御部90からの指令に基づいてファン180を駆動する。電圧センサ184は、制御部90からの指令に基づいて図示しないバッテリからモータ182に印加される電圧Vfm(以下「印加電圧Vfm」ともいう。)を検出する。検出された印加電圧Vfmは、能動型騒音制御電子制御装置50a(以下「ANC ECU50a」という。)に入力される。
印加電圧Vfmは、前記バッテリとモータ182の間に配置されたスイッチング素子(図示せず)に対して制御部90から入力される駆動信号のデューティ比に応じて変化する。或いは、前記バッテリとモータ182の間にDC/DCコンバータ(図示せず)を設ける場合、このDC/DCコンバータに対する制御部90からの駆動信号に応じて印加電圧Vfcが変化する。
ANC ECU50aは、第1実施形態のANC ECU50(図2)と同様、出力切替部84を有する。第1実施形態の出力切替部84はエアコンディショナ26の風量Decを用いて打消音出力切替制御を行った(図4のS23)。これに対し、第4実施形態の出力切替部84は、印加電圧Vfmを用いて打消音出力切替制御を行う(図11のS61)。
<D−2.第4実施形態の打消音出力切替制御>
図11は、第4実施形態における打消音出力切替制御のフローチャートである。打消音出力切替制御は、打消音CSの出力を切り替える制御であり、演算部62の出力切替部84が実行する。図11の処理は、所定の演算周期毎に実行される。
図11のステップS61において、出力切替部84は、ファン用モータ182への印加電圧Vfmが電圧閾値THvfmを下回るか否かを判定する。電圧閾値THvfmは、打消音CSを出力するのに適するほどエアコンディショナ26の風量Decが小さいか否かを判定する閾値である。換言すると、印加電圧Vfmが電圧閾値THvfmを上回る場合、エアコンディショナ26の出力音が大き過ぎて打消音CSによる消音効果が十分に発揮されない。
印加電圧Vfmが電圧閾値THvfmを下回る場合(S61:YES)、ステップS62に進む。印加電圧Vfmが電圧閾値THvfmを下回らない場合(S61:NO)、ステップS65に進む。ステップS62〜S65は、図4のステップS25〜S28と同様である。
<D−3.第4実施形態の効果>
以上のような第4実施形態によれば、第1〜第3実施形態の効果に加えて又はこれらに代えて、以下の効果を奏することができる。
すなわち、第4実施形態において、ANC ECU50a(適応制御回路)は、ANC装置24a(能動型振動騒音制御装置)が配置される車両10Bのエアコンディショナ26のファン180を駆動するモータ182に印加する印加電圧Vfmを取得し、印加電圧Vfmが電圧閾値THvfmを上回るか否かを判定する(図11のS61)。印加電圧Vfmが電圧閾値THvfmを上回れば(S61:NO)、相互相関値Vcが相互相関閾値THvcを上回るか否かにかかわらず、ANC ECU50は、フィルタ係数W1(図2)の増加を制限する(S65)。
これにより、エアコンディショナ26の風量Decが過度に大きくなった場合には、フィルタ係数W1の増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消音CSの発生を防ぐことが可能となる。
E.第5実施形態
<E−1.第5実施形態の構成(第1実施形態との相違)>
図12は、本発明の第5実施形態に係る能動型振動騒音制御装置としての能動型騒音制御装置24b(以下「ANC装置24b」という。)を搭載した車両10Cにおける各部の配置を示す図である。車両10Cは、エアコンディショナ26と、2つの第1スピーカ52aと、2つの第2スピーカ52bと、第1マイクロフォン54aと、第2マイクロフォン54bを備える。図13は、第5実施形態に係るANC装置24bに含まれる能動型騒音制御電子制御装置50b(以下「ANC ECU50b」という。)の演算部62及びその周辺を示すブロック図である。
第5実施形態のハードウェアの構成は、基本的に第1実施形態と同じである。このため、第1実施形態と同様の構成要素には、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。
第1実施形態のANC装置24(図2)では、単一のマイクロフォン54のみを示していた。これに対し、第5実施形態のANC装置24bは、第1マイクロフォン54a及び第2マイクロフォン54bを有する。図12に示すように、第1マイクロフォン54aは、前席200(例えば運転席)の上方においてルーフ202に配置される。第2マイクロフォン54bは、後席204の上方においてルーフ202に配置される。
また、第1実施形態のANC ECU50は、マイクロフォン54に対応して単一の第2自己相関値算出部80bのみを示していた(図2)。これに対し、図13に示すように、第5実施形態のANC ECU50bは、第1マイクロフォン54aに対応する第1誤差信号自己相関値算出部210(以下「自己相関値算出部210」ともいう。)と、第2マイクロフォン54bに対応する第2誤差信号自己相関値算出部212(以下「自己相関値算出部212」ともいう。)とを有する。すなわち、ANC ECU50bの出力切替部84は、第1マイクロフォン54aからの第1誤差信号e11と、第2マイクロフォン54bからの第2誤差信号e12とを用いて打消音出力切替制御を行う。
図13の自己相関値算出部210が、第1実施形態の第2自己相関値算出部80bに対応する。すなわち、自己相関値算出部210は、第1マイクロフォン54aからの第1誤差信号e11の自己相関値Vae1を算出する。自己相関値算出部212は、第2マイクロフォン54bからの第2誤差信号e12の自己相関値Vae2を算出する。
図12に示すように、エアコンディショナ26は、前席200の前側(具体的には、図示しないインスツルメントパネル内)に配置される。また、第1スピーカ52aは、前席200の側方(左側及び右側)に配置される。第2スピーカ52bは、後席204の側方(左側及び右側)に配置される。
図13では、2つの第1スピーカ52aの一方に対応する構成が示されているが、他方の第1スピーカ52aについても同様に構成される。また、2つの第2スピーカ52bそれぞれについても同様に構成される。なお、図13では、第1マイクロフォン54aからの第1誤差信号e11がフィルタ係数演算部76に入力されている。第2スピーカ52bに対応する構成では、第2スピーカ52bに近い第2マイクロフォン54bからの第2誤差信号e12がフィルタ係数演算部76に入力される。
<E−2.第5実施形態の打消音出力切替制御>
図14は、第5実施形態における打消音出力切替制御のフローチャートである。打消音出力切替制御は、打消音CSの出力を切り替える制御であり、演算部62の出力切替部84が実行する。図14の処理は、所定の演算周期毎に実行される。図14では、対象信号Starとして第1誤差信号e11及び第2誤差信号e12を用いる場合のみを抽出して打消音出力切替制御を示している。しかしながら、第1実施形態(図4)及び第4実施形態(図11)で説明した内容を図14の制御と組み合わせて用いることができる。
図14のステップS81において、出力切替部84は、第1誤差信号e11の自己相関値Vae1が前側自己相関閾値THvae1(以下「相関閾値THvae1」ともいう。)を上回るか否かを判定する。相関閾値THvae1は、打消音CSを出力するのに適するほど自己相関値Vae1が大きいか否かを判定する閾値である。換言すると、自己相関値Vae1が相関閾値THvae1を下回る場合、対象信号Starには外乱が入り込んだ可能性が高く、打消音CSによる消音効果が十分に発揮されない。特に、第5実施形態では、エアコンディショナ26の風量Decが比較的大きい場合、自己相関値Vae1が相関閾値THvae1を下回るように設定される。自己相関値Vae1が相関閾値THvae1を上回る場合(S81:YES)、ステップS82に進む。
ステップS82において、出力切替部84は、第2誤差信号e12の自己相関値Vae2が後ろ側自己相関閾値THvae2(以下「相関閾値THvae2」ともいう。)を上回るか否かを判定する。相関閾値THvae2は、打消音CSを出力するのに適するほど自己相関値Vae2が大きいか否かを判定する閾値である。後ろ側自己相関閾値THvae2は、前側自己相関閾値THvae1と同じ値又は異なる値として設定される。自己相関値Vae2が相関閾値THvae2を上回る場合(S82:YES)、ステップS83において、出力切替部84は、打消音CSの通常出力を行う。
ステップS81に戻り、第1誤差信号e11の自己相関値Vae1が前側自己相関閾値THvae1を上回らない場合(S81:NO)、ステップS84に進む。ステップS84において、出力切替部84は、第2誤差信号e12の自己相関値Vae2が後ろ側自己相関閾値THvae2を上回るか否かを判定する。ステップS84は、ステップS82と同様である。ステップS84において自己相関値Vae2が相関閾値THvae2を上回らない場合(S84:NO)、ステップS83において、出力切替部84は、打消音CSの通常出力を行う。
ステップS82において第2誤差信号e2の自己相関値Vae2が後ろ側自己相関閾値THvae2を上回らない場合(S82:NO)又はステップS84において自己相関値Vae2が相関閾値THvae2を上回る場合(S84:YES)、ステップS85に進む。ステップS85において、出力切替部84は、打消音CSの出力を停止する。その際、出力切替部84は、フェードアウト処理部78にフェードアウト処理を実行させて打消音CSをフェードアウトさせる。
<E−3.第5実施形態の効果>
以上のような第5実施形態によれば、第1〜第4実施形態の効果に加えて又はこれらに代えて、以下の効果を奏することができる。
すなわち、第5実施形態において、第1誤差信号e11の自己相関値Vae1が前側自己相関閾値THvae1を下回り(図14のS81:NO)且つ第2誤差信号e12の自己相関値Vae2が後ろ側自己相関閾値THvae2を下回らない場合(S84:YES)、打消音CS(打消出力)の増加を制限する(S85)。これにより、第1誤差信号e11に入り込んだ外乱の影響が大きい場合(例えばエアコンディショナ26による風が第1マイクロフォン54aの位置(前席側の第1評価点)のみに到達している場合)、打消音CSの増加を制限することで、制御の発散又は意図しない打消音CSの発生を防ぐことが可能となる。
また、第5実施形態によれば、第1誤差信号e11の自己相関値Vae1が前側自己相関閾値THvae1を下回り(S81:NO)且つ第2誤差信号e12の自己相関値Vae2が後ろ側自己相関閾値THvae2を下回る場合(S84:NO)、打消音CSの増加を許容する(S83)。これにより、第1マイクロフォン54aの位置(前席側の第1評価点)と第2マイクロフォン54bの位置(後席側の第2評価点)の両方に自己相関値Vae1、Vae2を下げる事象(例えばロードノイズの発生)が起こった場合、打消音CSの増加を許容する。従って、そのような事象が起こった場合、前席側及び後席側の両方で自己相関値Vae1、Vae2を上げるべく打消音CSの出力を継続することが可能となる。
F.本発明の応用
なお、本発明は、上記各実施形態に限らず、本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。
<F−1.適用対象>
上記各実施形態では、能動型振動騒音制御装置としてのANC装置24、24a、24b及びAVC装置120を車両10、10A、10B、10Cに適用した(図1、図5、図10、図12及び図13)。しかしながら、例えば、対象騒音(振動騒音VN)又は対象振動(エンジン振動EV)を打ち消す観点からすれば、これに限らない。例えば、ANC装置24、24a、24b又はAVC装置120をその他の装置(製造装置、エレベータ、エスカレータ等)に適用することも可能である。
第1実施形態では、エンジン40の振動騒音VNを対象騒音とした(図1)。しかしながら、例えば、騒音を打ち消す観点からすれば、これに限らない。例えば、ロードノイズを対象騒音とすることも可能である。その場合、JP 07−104767 A又はUS 2009/0060217 A1の基本構成を用いることができる。第3〜第5実施形態も同様である。
<F−2.打消音出力切替制御>
[F−2−1.対象信号Star]
第1実施形態では、参照信号Sr1及び誤差信号e1のそれぞれについて自己相関値Va(Va1、Va2)を算出して打消音出力切替制御に用いた(図3及び図4)。しかしながら、例えば、振動騒音VN(又は対象入力)を打ち消す観点からすれば、これに限らない。例えば、参照信号Sr1及び誤差信号e1の一方のみについて自己相関値Vaを算出して打消音出力切替制御に用いてもよい。第2〜第5実施形態も同様である。
第1実施形態では、参照信号生成部70が生成した参照信号Sr1をそのまま第1自己相関値算出部80aに入力した(図2)。しかしながら、例えば、振動騒音VN(又は対象入力)を打ち消す観点からすれば、これに限らない。例えば、参照信号補正部74で補正した参照信号Sr1(補正参照信号Srr1)又は基準信号としてのクランクパルスPcrkを用いて自己相関値Vaを算出してもよい。第2〜第5実施形態も同様である。
[F−2−2.打消出力の増加の制限]
第1実施形態では、自己相関値Vaが自己相関閾値THvaを下回った場合(図4のS25:NO)、打消音CSの出力を停止した(S28)。しかしながら、例えば、外乱が発生した際には打消音CS(又は打消出力)の増加を制限する観点からすれば、これに限らない。例えば、打消音CSの振幅に上限値を設けること等により打消音CSの増加を制限してもよい。第2〜第5実施形態も同様である。
第1実施形態では、図4に示す打消音出力切替制御を行った。しかしながら、例えば、自己相関値Vaに伴って打消音CS(又は打消出力)の増加を制限する観点からすれば、これに限らない。例えば、図4のステップS21、S22、S23、S24、S26のいずれか1つ又は複数を省略することも可能である。第2〜第5実施形態(図7、図8、図11及び図14)も同様である。
[F−2−3.自己相関値Vaの算出]
(F−2−3−1.自己相関値Vaの算出方法)
第1実施形態では、第1自己相関値Va1の算出に、式(1)を用いた。代わりに、下記の式(7)を用いることも可能である。
Figure 0006594456
式(7)において、Nはサンプリング数を示し、nは特定の自然数(例えば、10〜1000のいずれかの値)を示す。自己相関値Va2、Vae1、Vae2の算出方法も同様である。
(F−2−3−2.検出周波数fsmの特定)
第1実施形態では、対象信号Starに対して離散フーリエ変換を行うことで検出周波数fsmを特定した(図3のS4、S5)。しかしながら、例えば、対象信号Starの時間的変化に応じて外乱の発生を検出する観点からすれば、これに限らない。例えば、離散フーリエ変換の代わりに、離散コサイン変換又はウェーブレット変換を用いることも可能である。第2〜第5実施形態も同様である。
第5実施形態(図14)では、第1誤差信号e11の自己相関値Vae1が相関閾値THvae1を上回り(S81:YES)、第2誤差信号e12の自己相関値Vae2が相関閾値THvae2を下回る場合(S82:NO)、打消音CSの出力を停止した(S85)。しかしながら、例えば、第1誤差信号e11の自己相関値Vae1が相関閾値THvae1を上回るか否かに応じて打消音CSの出力を制御する点に着目すれば、これに限らない。例えば、第1誤差信号e11の自己相関値Vae1が相関閾値THvae1を上回る場合(S81:YES)、第2誤差信号e12の自己相関値Vae2にかかわらず打消音CSの通常出力(S83)を行うことも可能である。
(F−2−3−3.窓関数WF)
第1実施形態では、窓関数WFの窓長Lwをエンジン40の回転速度Neに応じて可変とした(図3のS2、S3)。しかしながら、例えば、検出周波数fsmの算出に着目すれば、これに限らない。例えば、窓長Lwを固定値とすることも可能である。或いは、窓関数WFを用いない構成も可能である。第2〜第5実施形態も同様である。
(F−2−3−4.許容最低周波数fmin)
第1実施形態では、対象信号Starの検出周波数fsmが許容最低周波数fminを下回る場合(図3のS7:NO)、自己相関値Vaの算出を中止した(S9)。しかしながら、例えば、検出周波数fsmが許容最低周波数fminを下回る場合、打消音CSの出力を制限する観点からすれば、これに限らない。例えば、検出周波数fsmが許容最低周波数fminを下回る場合、打消音CSを低下させることも可能である。また、例えば、自己相関値Vaの算出自体に着目すれば、これに限らず、許容最低周波数fminを用いず、自己相関値Vaの算出を中止しない構成も可能である。第2〜第5実施形態も同様である。
<F−3.その他>
第1実施形態では、図3及び図4に示す順番で各ステップを実行した。しかしながら、例えば、各ステップの目的を実現可能な範囲であれば(換言すると、本発明の効果を得られる場合)、各ステップの順番は入れ替えることが可能である。例えば、図3のステップS6をステップS1〜S5よりも前に又は並行して実行することが可能である。また、図4のステップS21〜S24の順番を入れ替えること又はこれらを並行して実行することも可能である。第2〜第5実施形態も同様である。
上記各実施形態では、数値の比較において等号を含む場合と含まない場合とが存在した(図3のS7等)。しかしながら、例えば、等号を含む又は等号を外す特別な意味がなければ(換言すると、本発明の効果を得られる場合)、数値の比較において等号を含ませるか或いは含ませないかは任意に設定可能である。
その意味において、例えば、図3のステップS7における検出周波数fsmが許容最低周波数fminを上回るか否かの判定(fsm>fmin)を、検出周波数fsmが許容最低周波数fmin以上であるか否かの判定(fsm≧fmin)に置き換えることができる。
G.符号の説明
10、10A、10B、10C…車両
22…車速センサ
24、24a、24b…ANC装置(能動型振動騒音制御装置)
26…エアコンディショナ
30…音声認識装置
40…エンジン(走行駆動源)
42…クランクパルスセンサ(基準信号生成部)
50、50a、50b…ANC ECU(適応制御回路、能動型振動騒音制御回路)
52…スピーカ(打消出力生成部)
52a…第1スピーカ(打消出力生成部)
52b…第2スピーカ(打消出力生成部)
54…マイクロフォン(誤差検出部)
54a…第1マイクロフォン(第1誤差検出部)
54b…第2マイクロフォン(第2誤差検出部)
72、152a、152b…適応フィルタ
76、156a、156b…フィルタ係数演算部(フィルタ係数算出部)
80a、160a、160b…第1自己相関値算出部
80b、160c、160d…第2自己相関値算出部
84、162a、162b…出力切替部(打消出力制限部)
92…窓
120…AVC装置(能動型振動騒音制御装置)
130…AVC ECU(適応制御回路、能動型振動騒音制御回路)
132a、132b…アクチュエータ(打消出力生成部)
134a、134b…加速度センサ(誤差検出部)
180…ファン
182…モータ
210…第1誤差信号自己相関値算出部
212…第2誤差信号自己相関値算出部
As…対象信号の振幅
CNT…カウント値(回数)
CS…打消音
CV…打消振動
Dec…エアコンディショナの風量
EV…エンジン振動(対象振動)
e1、e2、e3…誤差信号
e11…第1誤差信号
e12…第2誤差信号
fmin…許容最低周波数
fsm…対象信号の周波数
Lw…窓長
Ne…単位時間当たりのエンジンの回転数(回転速度)
Pcrk…クランクパルス(基準信号)
Sc1、Sc2、Sc3…制御信号
Sr1、Sr2、Sr3…参照信号
Star…対象信号
THas…振幅閾値
THcnt…カウント閾値(回数閾値)
THdec…風量閾値
THva…自己相関閾値
THva1…第1誤差信号自己相関閾値
THva2…第2誤差信号自己相関閾値
THvfm…電圧閾値
THΔVef…偏差閾値
Ts…演算周期(所定周期)
V…車速
Va…自己相関値
Va1…第1自己相関値
Va2…第2自己相関値
Vef…対象信号の実効値
Vfm…印加電圧
VN…振動騒音(対象騒音)
WF…窓関数
W1、W2、W3…フィルタ係数
ΔVef…対象信号の実効値の偏差

Claims (14)

  1. 対象騒音又は対象振動である対象入力を示す基準信号を出力する基準信号生成部(42)と、
    前記基準信号に対して適応制御を行って制御信号を出力する適応制御回路(50、50a、50b、130)と、
    前記対象騒音に対する打消音又は前記対象振動に対する打消振動である打消出力を前記制御信号に基づいて生成する打消出力生成部(52、52a、52b、132a、132b)と、
    前記対象入力と前記打消出力との偏差としての誤差を、特定の評価点において検出して誤差信号を出力する誤差検出部(54、54a、54b、134a、134b)と
    を有する能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)であって、
    前記適応制御回路(50、50a、50b、130)は、
    前記基準信号に基づく参照信号又は前記基準信号に基づいて前記制御信号を生成する適応フィルタ(72、152a、152b)と、
    前記参照信号又は前記基準信号及び前記誤差信号に基づいて前記適応フィルタ(72、152a、152b)のフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部(76、156a、156b)と、
    前記誤差信号又は前記参照信号若しくは前記基準信号である対象信号の自己相関値を算出する自己相関値算出部(80a、80b、160a、160b、160c、160d、210、212)と、
    前記自己相関値が自己相関閾値を下回るか否かを判定し、前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回ると判定した場合、前記打消出力の増加を制限する打消出力制限部(84、162a、162b)と
    を有することを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  2. 請求項1に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記自己相関値算出部(80a、80b、160a、160b、160c、160d、210、212)は、
    前記対象信号の周波数が許容最低周波数を上回る場合、前記対象信号の前記自己相関値を算出し、
    前記対象信号の周波数が前記許容最低周波数を下回る場合、前記自己相関値を算出しない
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  3. 請求項2に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記自己相関値算出部(80a、80b、160a、160b、160c、160d、210、212)は、
    前記能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)が配置される車両(10、10A、10B、10C)の車速を取得し、
    前記車速に応じて前記許容最低周波数を切り替える
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記適応制御回路(50、50a、50b、130)は、
    前記対象信号の振幅が振幅閾値を上回るか否かを判定し、
    前記対象信号の前記振幅が前記振幅閾値を上回る場合、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を制限する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記適応制御回路(50、50a、50b、130)は、
    前記対象信号の実効値の前回値及び今回値について偏差を算出し、
    前記実効値の前記偏差が偏差閾値を上回るか否かを判定し、
    前記実効値の前記偏差が前記偏差閾値を上回れば、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を制限する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  6. 請求項1又は2に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記適応制御回路(50、50a、50b、130)は、
    前記能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)が配置される車両(10、10A、10B、10C)のエアコンディショナ(26)の風量を取得し、
    前記風量が風量閾値を上回るか否かを判定し、
    前記風量が前記風量閾値を上回れば、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を制限する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  7. 請求項1又は2に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記適応制御回路(50、50a、50b、130)は、
    前記能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)が配置される車両(10、10A、10B、10C)の窓(92)が開状態であるか否かを特定し、
    前記窓(92)が開状態であれば、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を制限する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  8. 請求項1に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記自己相関値算出部(80a、80b、160a、160b、160c、160d、210、212)は、
    前記対象信号のうち前記自己相関値を算出する抽出部分を特定する窓関数の窓長を設定し、
    前記窓長を用いて特定された前記抽出部分について前記自己相関値を算出し、
    さらに、前記自己相関値算出部(80a、80b、160a、160b、160c、160d、210、212)は、
    前記能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)が配置される車両(10、10A、10B、10C)の走行駆動源の回転速度を取得し、
    前記走行駆動源の前記回転速度に応じて前記窓関数の前記窓長を変更する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  9. 請求項8に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記自己相関値算出部(80a、80b、160a、160b、160c、160d、210、212)は、
    前記走行駆動源の前記回転速度に基づいて前記対象信号の周波数を推定し、
    推定した前記周波数の逆数を前記窓関数の前記窓長に設定する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  10. 請求項1又は2に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記誤差検出部は、マイクロフォン(54、54a、54b)であり、
    前記対象信号は、前記誤差信号を含み、
    前記適応制御回路(50、50a、50b、130)は、
    前記能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)が配置される車両(10、10A、10B、10C)の音声認識装置(30)が音声認識を実施しているか否かを特定し、
    前記音声認識装置(30)が音声認識を実施している場合、前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を許容する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記打消出力制限部(84、162a、162b)は、
    所定周期毎に前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回るか否かを判定すると共に、前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回った回数をカウントし、
    前記回数が回数閾値に到達した場合、前記打消出力の増加を制限する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  12. 請求項1又は2に記載の能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)において、
    前記適応制御回路(50、50a、50b、130)は、
    前記能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)が配置される車両(10、10A、10B、10C)のエアコンディショナ(26)のファン(180)を駆動するモータ(182)に印加する印加電圧を取得し、
    前記印加電圧が電圧閾値を上回るか否かを判定し、
    前記印加電圧が前記電圧閾値を上回れば、前記自己相関値が前記自己相関閾値を上回るか否かにかかわらず、前記フィルタ係数の増加を制限する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24、24a、24b、120)。
  13. 対象騒音又は対象振動である対象入力を示す基準信号を出力する基準信号生成部(42)と、
    前記基準信号に対して適応制御を行って制御信号を出力する適応制御回路(50b)と、
    前記対象騒音に対する打消音又は前記対象振動に対する打消振動である打消出力を前記制御信号に基づいて生成する打消出力生成部(52)と、
    前記対象入力と前記打消出力との偏差としての誤差を、前席側の第1評価点において検出して第1誤差信号を出力する第1誤差検出部(54a)と、
    前記対象入力と前記打消出力との偏差としての誤差を、後席側の第2評価点において検出して第2誤差信号を出力する第2誤差検出部(54b)と
    を有する能動型振動騒音制御装置(24b)であって、
    前記適応制御回路(50b)は、
    前記基準信号に基づく参照信号又は前記基準信号に基づいて前記制御信号を生成する適応フィルタ(72)と、
    前記参照信号又は前記基準信号及び前記第1誤差信号に基づいて前記適応フィルタ(72)のフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部(76)と、
    前記第1誤差信号の自己相関値を算出する第1誤差信号自己相関値算出部(210)と、
    前記第2誤差信号の自己相関値を算出する第2誤差信号自己相関値算出部(212)と、
    前記打消出力の増加を制限する打消出力制限部(84)とを有し、
    前記打消出力制限部(84)は、
    前記第1誤差信号の前記自己相関値が前側自己相関閾値を下回り且つ前記第2誤差信号の前記自己相関値が後ろ側自己相関閾値を上回る場合、前記打消出力の増加を制限し、
    前記第1誤差信号の前記自己相関値が前記前側自己相関閾値を下回り且つ前記第2誤差信号の前記自己相関値が前記後ろ側自己相関閾値を下回る場合、前記打消出力の増加を許容する
    ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置(24b)。
  14. 対象騒音又は対象振動である対象入力を示す基準信号を基準信号生成部(42)から受信し、
    前記対象騒音に対する打消音又は前記対象振動に対する打消振動である打消出力を示す制御信号を、前記基準信号に対して適応制御を行うことで生成し、
    前記打消出力を生成する打消出力生成部(52、52a、52b、132a、132b)に対して前記制御信号を出力する
    ように構成された能動型振動騒音制御回路(50、50a、50b、130)であって、
    前記能動型振動騒音制御回路(50、50a、50b、130)は、
    前記基準信号に基づく参照信号又は前記基準信号に基づいて前記制御信号を生成する適応フィルタ(72、152a、152b)と、
    特定の評価点における前記対象入力と前記打消出力との偏差としての誤差を示す誤差信号を誤差検出部(54、54a、54b、134a、134b)から受信し、前記参照信号又は前記基準信号と前記誤差信号とに基づいて前記適応フィルタ(72、152a、152b)のフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部(76、156a、156b)と、
    前記誤差信号又は前記参照信号若しくは前記基準信号である対象信号の自己相関値を算出する自己相関値算出部(80a、80b、160a、160b、160c、160d、210、212)と、
    前記自己相関値が自己相関閾値を下回るか否かを判定し、前記自己相関値が前記自己相関閾値を下回ると判定した場合、前記打消出力の増加を制限する打消出力制限部(84、162a、162b)と
    を有することを特徴とする能動型振動騒音制御回路(50、50a、50b、130)。
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