JPH04124556U - 車室内騒音の低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 自動車等の車室閉空間内の低周波の騒音をア
クティブに低減する装置に用いる車室内騒音の低減装置
に関し、空間伝達特性の測定音が乗員に不快感を与えな
いようにした車室内騒音の低減装置を実現することを目
的とする。 【構成】 消去しようとするターゲット周波数のランダ
ムノイズ３によりスピーカ−１４マイク１３間の空間伝
達特性を予め測定しこの空間伝達特性を用いて車体の振
動系の耳元までの伝達特性の逆伝達特性を同定しマイク
１３の入力が最小になるようにスピーカ１４を制御する
ように構成し、測定（同定）音が目立たなくなり乗員に
不快感を与えずに済むという利点がある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は車室内騒音の低減装置に関し、特に自動車等の車室閉空間内の低周波 の騒音をアクティブに低減する装置に用いる車室内騒音の低減装置に関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

自動車等の車室内の騒音は、閉空間を形成する車室が一定の条件下で共振現象 を起こすことに因るものであり、その原因たる起振力はエンジンの回転振動成分 等によるものと考えられている。

【０００３】 このような車室内騒音を適応的に低減しようとする試みが最近なされており、 その一例が図３に示されている。

【０００４】 図において、１は自動車等の車両、１０は車両１内の車室、１１はエンジン、 １２はエンジン１１の回転に同期した基準信号を検出する手段としてのエンジン 振動センサ（ノックセンサでも良い）又はエンジン回転数センサ、１３は車室１ ０内の騒音レベルを検出するマイク、１４は騒音を減少させる音を発生するスピ ーカ、そして、１５は車室１０内のシートである。

【０００５】 また、２は、センサ１２及びマイク１３の出力によりエンジンの振動で励起さ れる車体の振動系の伝達特性の逆伝達特性を同定するコントローラで、センサ１ ２のアナログ出力をディジタル出力に変換するＡ／Ｄ変換器２１と、Ａ／Ｄ変換 器２１のディジタル出力を入力する適応フィルタ２２と、適応フィルタ２２のデ ィジタル出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２３と、このアナログ信号 を増幅してスピーカ１４に与える電力増幅器２４と、マイク１３のアナログ出力 をディジタル信号に変換して適応フィルタ２２に与えるＡ／Ｄ変換器２５とで構 成されている。

【０００６】 図４は図３に示した適応フィルタ２２の周知例を示したもので、この場合の適 応アルゴリズムとしては周知の最急降下法や、学習同定法や、ＬＭＳ法等が挙げ られるが、ここではＬＭＳ法を用いている。

【０００７】 図中、Ｚ^-1はエンジン振動Ｘ(n) を各サンプル毎に遅延させるための遅延素子 を示し、ｈ(0) 〜ｈ(n-1) は各遅延素子Ｚ^-1の出力信号に対して乗算するための フィルタ（タップ）係数であり、各フィルタ係数はＬＭＳアルゴリズム、即ち、 ｈ(i+1)=ｈ(i) ＋２μｅ(n) Ｘ(n-i) に従ってサンプル毎に更新される。但し、ｉ＝０…ｎ，μは上述したステップサ イズであり、この場合のステップサイズμを選択することにより、フィルタ係数 を各サンプルのエンジン振動Ｘ(n) に掛け且つ加算するという畳み込み演算を行 うことによりスピーカ１４への出力信号ｙ(n) が求められる。

【０００８】 そして、このスピーカ出力ｙ(n) を、実際にドライバーの耳元で観測される音 圧Ｙ(n) から差し引くことにより、マイク１３から出力ｅ(n) ＝Ｙ(n) −ｙ(n) が発生され、これに基づいて再びＬＭＳアルゴリズムによりフィルタ係数を更新 すれば、徐々にエンジン１１からマイク１３までの車体の振動系の伝達特性Ｇの 逆伝達特性Ｇ^-1を同定して行くことができ、マイク出力ｅ(n) 、即ち運転者の耳 元騒音を最小値に収束させることができる。

【０００９】 しかしながら、このような車室内騒音の低減装置では、高音状態やスピーカ− マイク間の距離が離れているときには、スピーカ−マイク間の伝達遅れを考慮し ていないため、動作が不安定となり収束時間が遅れ残留騒音の低減効果が悪くな ってしまうので、スピーカ−マイク間の空間伝達特性（音響特性）ＧＤを考慮し た図５のようなシステムが既に考えられている。

【００１０】 即ち、予め測定したスピーカ−マイク間の空間伝達特性ＧＤのフィルタ２６を 適応フィルタ２２の前に挿入することにより、スピーカ−マイク間の伝達遅れを 考慮した形で最初から適応制御を施すことができ、この場合には図６に示すよう に、空間伝達特性ＧＤを用意しない場合に比べて収束度が向上し、残留騒音の低 減効果も向上する。

【００１１】 この場合のフィルタ２６は、図７に示すように測定によって得たタップ係数ｈ 1 〜ｈn を有する点だけが図４のフィルタと異なっている。

【００１２】 このようなスピーカ−マイク間の空間伝達特性ＧＤの測定装置が図８に示され ており、この装置は、図５の制御系を切り替えることにより構成されるもので、 エンジン１１からの振動成分を用いず、その代わりにコントローラ２中に設けた ホワイトノイズ（乱数列）源２７から発生されるディジタル信号のホワイトノイ ズを上記の適応フィルタ２２を通さずにＤ／Ａ変換器２３と増幅器２４とにより アナログ信号に変換してスピーカ１４から出力し、このホワイトノイズ信号を車 室１０を経由してマイク１３で拾い、Ａ／Ｄ変換器２５でディジタル信号に変換 してホワイトノイズを受けている適応フィルタ２８（適応フィルタ２２を使用し てもよい）を制御するものである。

【００１３】 但し、この場合には、フィルタ２８の出力自体は空間に出力しないので図４の 適応フィルタとは若干異なり、耳元騒音Ｙ(n) の代わりにマイク１３の出力とし 、このマイク出力とフィルタ自体の出力（図４のｙ(n) に相当）との誤差ｅ(n) が最小となるようにＬＭＳアルゴリズムにより適応制御が行われる。

【００１４】 このようにして実際に測定して得た伝達特性ＧＤ’は図５のフィルタ２６の空 間伝達特性ＧＤ（これは真の空間伝達特性を示す）にコピーされる。従って、図 ９の等価回路に示すように、スピーカ１４からマイク１３までの真の空間伝達特 性ＧＤとエンジンマウントからスピーカ１４までの伝達特性ＧＣとから成るエン ジンマウントからマイク１３までの空間伝達特性ＧＰは、この内の伝達特性ＧＤ は上記のようにしてＧＤ’として測定したので、残りの伝達特性ＧＣのみを図５ の適応フィルタ２２で同定することになる。

【００１５】 尚、この車室内空間伝達特性ＧＤの測定は例えば最初にキーオンしてシステム が起動されたときに一定時間だけホワイトノイズをスピーカから発生させること によって行うが、このように一定値には固定させず測定によって求める理由は、 スピーカ−マイク間の空間伝達特性に関してスピーカ出力を発生する増幅器が、 経時変化や、各車両環境の気圧、気温、及び湿度等の変化により、組み込まれた 電子回路の特性が変化して先に測定した伝達特性とは違った値になってしまうか らである。

【００１６】

【考案が解決しようとする課題】

このような従来の車室内騒音の低減装置では、ホワイトノイズをスピーカから 発生させることによって空間伝達特性の測定（同定）を行っているので、上記の ようにキーオンした後や、車に乗員が乗り降りするとき等の所定状態の度毎にホ ワイトノイズによる測定音が発生されるので乗員に不快感を与えてしまうという 問題点があった。

【００１７】 従って、本考案は、空間伝達特性の測定音が乗員に不快感を与えないようにし た車室内騒音の低減装置を実現することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため、本考案に係る車室内騒音の低減装置では、エンジ ンの回転に同期した基準信号を検出する手段と、車室内に設けたスピーカと、車 室内騒音を検出するマイクと、消去しようとするターゲット周波数帯のランダム ノイズ源を有し該ノイズ源の出力信号によりスピーカ−マイク間の空間伝達特性 を予め測定し該空間伝達特性を用いて該基準信号により車体の振動系の耳元まで の伝達特性の逆伝達特性を同定し該マイクの入力が最小になるように該スピーカ を制御する適応型コントローラと、を備えている。

【００１９】

【作用】 ホワイトノイズが耳障りなのは、全ての周波数成分を均等にしかも一定のレベ ルで含んでいるからであるが、一方、同じ音圧レベルの場合、高い周波数の音程 人の耳には大きな音に聞こえるという特性がある。また、高い周波数領域の車室 内騒音は波長が短くなる関係で逆位相のスピーカ音が合わせにくく減音効果が劣 化すると共に低い周波数領域では元々スピーカでは出しにくい音領域であり減音 効果が低くなる傾向がある。

【００２０】 従って、車室内騒音の低減効果を得たい周波数帯、即ち消去しようとするター ゲット周波数帯だけをホワイトノイズから取り出して空間伝達特性の測定を行い この空間伝達特性を用いてスピーカ出力音の制御を行っても上記のように高い周 波数領域と低い周波数領域の車室内騒音は元々減音しにくいから、ターゲット周 波数以外の高い周波数の音をカットした分だけ測定時においてはスピーカ出力音 が乗員に静かに聞こえるメリットが生ずる。

【００２１】 そこで、本発明に係る車室内騒音の低減装置におけるコントローラでは、図１ (a) に概念的に示すスピーカ−マイク間の空間伝達特性（ＧＤ）の測定時におい て、同図(b) に示すように消去しようとするターゲット周波数のランダムノイズ 源３を含むと共に、このノイズ源３から出力されるランダムノイズに基づいて該 空間伝達特性を測定することができる。尚、上記のように低い周波数領域は元々 スピーカでは出しにくい音領域であり減音効果が低い傾向があり騒音としての影 響は高い周波数領域程ではないので、同図(b) に示したランダムノイズの周波数 領域は低周波数領域を含んでいてもよい。

【００２２】 そして、この空間伝達特性を用いて図５のシステムにより車室内騒音の消去動 作を行うことにより、スピーカ−マイク間の空間伝達経路とエンジンによる車体 振動系全体の適応制御経路とが伝達特性に関して等価になり、車室内騒音の減音 効果が向上することとなる。

【００２３】

【実施例】 図２は、本考案に係る車室内騒音の低減装置の実施例を示した図であり、この 実施例は、概略的に言えば、図５に示した低減装置と図８に示した測定装置とを 組み合わせ且つランダムノイズ源によるスピーカからマイクまで空間伝達特性を 測定できるように構成したものである。

【００２４】 即ち、図２では、図５のシステムにおいて、まずＤ／Ａ変換器２３と電力増幅 器２４との間にオン／オフ・スイッチ３２を挿入し、図８のシステムにおけるホ ワイトノイズ源２７の代わりに、図１に示した消去しようとするターゲット周波 数のランダムノイズ源３として例示したホワイトノイズ源３０とこのホワイトノ イズから所望のターゲット周波数（例えば５０〜２００Ｈｚ）だけを取り出すた めのバンドパスフィルタ３１とを用いている。尚、ランダムノイズの周波数領域 は低周波数領域を含んでいてもよいので、バンドパスフィルタの代わりにローパ スフィルタを用いてもよい。

【００２５】 そして、バンドパスフィルタ３１から出力されるノイズ信号は常に電力増幅器 ２４に送られるようになっていると共にオン／オフ・スイッチ３３を介して図８ にも示した適応フィルタ２８に与えられるようになっており、選択されたノイズ 信号とＡ／Ｄ変換器２５からのマイク出力信号とにより空間伝達特性ＧＤを測定 する。

【００２６】 上記のオン／オフ・スイッチ３２，３３は、例えば上述したようにキースイッ チ１７によりタイマ３５を介して同時に制御されるものである。

【００２７】 次にこの実施例の動作を説明すると、まず、エンジン１１を始動するためにキ ースイッチ１７を投入すると、コントローラ２ではそのスイッチ投入時からタイ マ３５による一定時間だけ空間伝達特性ＧＤの測定期間とするために、図示のよ うにオン／オフ・スイッチ３２をオフにすると共にオン／オフ・スイッチ３３を オンに制御する。

【００２８】 そこで、ホワイトノイズ源３０からのホワイトノイズをバンドパスフィルタ３ １に通して得られるターゲット周波数のランダムノイズを電力増幅器２４を介し てスピーカ１４から出力すると共に適応フィルタ２８に送ることにより、Ａ／Ｄ 変換器２５の出力データ、即ちノイズ信号を車室空間１０を介して受けたマイク １３からの出力信号に基づいて適応フィルタ２８のタップ係数を変化させ、空間 伝達特性ＧＤに対応するタップ係数を得ることができる。尚、この測定動作中は 絶えず適応フィルタ２８のタップ係数をフィルタ２６にコピーしておく。

【００２９】 この後、タイマ３５の設定時間が経過したときには、タイマ３５の出力信号に よりオン／オフ・スイッチ３２をオンにし、オン／オフ・スイッチ３３をオフに することにより適応フィルタ２８による空間伝達特性ＧＤの測定系統は働かなく なり空間伝達特性ＧＤは一定値に保持される。

【００３０】 従って、このとき、フィルタ２６には適応フィルタ２８のタップ係数の最新の 値（空間伝達特性ＧＤ）がコピーされているので、この空間伝達特性ＧＤを用い ることにより図５に示した従来例と同様な減音動作を行うことができる。尚、フ ィルタ２６の初期値は予め保持されているものを使用してもよい。

【００３１】

【考案の効果】

以上のように、本考案に係る車室内騒音の低減装置では、消去しようとするタ ーゲット周波数のランダムノイズによりスピーカ−マイク間の空間伝達特性を予 め測定しこの空間伝達特性を用いて車体の振動系の耳元までの伝達特性の逆伝達 特性を同定しマイクの入力が最小になるようにスピーカを制御するように構成し たので、測定（同定）音が目立たなくなり乗員に不快感を与えずに済むという利 点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る車室内騒音の低減装置におけるス
ピーカ−マイク間の空間伝達特性の測定系統を概念的に
示したブロック図である。

【図２】本考案に係る車室内騒音の低減装置の一実施例
を示したブロック図である。

【図３】従来の車室内騒音の低減装置の一例を示したブ
ロック図である。

【図４】適応フィルタの一般的な構成を示したブロック
図である。

【図５】図３の従来例を改良した従来の車室内騒音の低
減装置の一例を示したブロック図である。

【図６】図３と図５の各従来例を収束度において比較す
るためのグラフ図である。

【図７】測定して得た空間伝達特性を有するフィルタを
示したブロック図である。

【図８】空間伝達特性を測定するための装置を示すブロ
ック図である。

【図９】図５の車室内騒音の低減装置を等価回路で示し
たブロック図である。

【符号の説明】

１ 車両 ２ コントローラ ３ ランダムノイズ源 １０ 車室 １１ エンジン １２ エンジン振動センサ（エンジン回転数センサ） １３ マイク １４ スピーカ ２２，２８ 適応フィルタ ３０ ホワイトノイズ源 ３１ バンドパスフィルタ 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｈ 21/00 8731−5Ｊ (72)考案者 井戸沼 秀之 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)考案者 中村 政弘 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの回転に同期した基準信号を検
   出する手段と、車室内に設けたスピーカと、車室内騒音
   を検出するマイクと、消去しようとするターゲット周波
   数帯のランダムノイズ源を有し該ノイズ源の出力信号に
   よりスピーカ−マイク間の空間伝達特性を予め測定し該
   空間伝達特性を用いて該基準信号により車体の振動系の
   耳元までの伝達特性の逆伝達特性を同定し該マイクの入
   力が最小になるように該スピーカを制御する適応型コン
   トローラと、を備えたことを特徴とする車室内騒音の低
   減装置。