JPH04234097A - 車室内騒音の低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明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１０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１２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、

【０００８】ｈ（ｉ＋１）＝ｈ（ｉ）　＋２μｅ（ｎ）
　Ｘ（ｎ−ｉ）

【０００９】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。

【００１０】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からの出力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）　を最小値に収束させ
ることができる。

【００１１】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。

【００１２】そこで、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。

【００１３】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。

【００１４】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固定のタップ係数ｈ１　〜ｈｎ　
を有する点だけが図４のフィルタと異なっている。

【００１５】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からのホワイトノイズを適応フィルタ２２に与え
ると共に適応フィルタ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適応フィルタ２２を制御するもので
ある。

【００１６】但し、この場合には、フィルタ２２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）　の変わりにマイク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。

【００１７】このようにして実際に測定して得た伝達特
性をＧＤ’としたフィルタ２６を用いた場合の等価回路
が図９に示されており、この空間伝達特性ＧＤ’が図５
の空間伝達特性ＧＤにコピーされることにより、エンジ
ンマウントからマイク１３までの伝達特性ＧＰは、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
とから成り、この内の伝達特性ＧＤは上記のようにして
測定したので、残りの伝達特性ＧＣのみを適応フィルタ
２２で同定することになる。

【００１８】尚、測定によって車室内空間伝達特性ＧＤ
’を求める理由は、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。

【００１９】

【発明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、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空間伝達特性の測定を行
っているので、システム起動直後のホワイトノイズが耳
障りになるという問題点があった。

【００２０】従って、本発明は、ホワイトノイズを用い
ずに車室内の空間伝達特性を更新できる車室内騒音の低
減装置を実現することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明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、該
スピーカ及びマイクと組み合わされるオーディオ装置と
、該基準信号からエンジン回転数が閾値より低いと判定
した間だけ該オーディオ装置の出力信号によりスピーカ
−マイク間の空間伝達特性を測定し該閾値より高いとき
に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。

【００２２】また、本発明では、コントローラが、該マ
イクの出力信号が所定レベル以下のときには該空間伝達
特性の測定を行わないようにすることができる。

【００２３】

【作用】一般に、車室内騒音としてのこもり音はエンジ
ン回転数が比較的高いときに発生するため、低回転のと
きには減音効果は少ないことが分かっている。

【００２４】また、自動車等においては、スピーカ及び
マイクを含めてオーディオ装置が装備されているのが普
通であり、このオーディオ装置の出力信号を用いればホ
ワイトノイズの代わりに空間伝達特性を測定できること
になる。

【００２５】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に概念的に示すよう
に、エンジン回転数をその閾値Ｔｈと比較し（ステップ
Ｓ１）、エンジン回転数＜閾値Ｔｈの間だけ空間伝達特
性ＧＤの測定・更新を行い（ステップＳ２）、エンジン
回転数≧閾値ＴｈのときにはステップＳ２で求めた空間
伝達特性ＧＤ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（ステップＳ３）。尚、この場合のエ
ンジン回転数は、エンジンの回転に同期した基準信号を
検出する手段から得ることができる。

【００２６】また、図１に点線で示すように、コントロ
ーラは、オーディオ装置の音量が所定レベルより低いと
きには空間伝達特性ＧＤの測定が不十分となる可能性が
高いので空間伝達特性ＧＤの更新も車室内騒音の消去動
作も共に行わないようにすることができる（ステップＳ
４）。

【００２７】このようにして、元々装備されているスピ
ーカ及びマイクを含むオーディオ装置の出力信号を利用
してエンジン回転数が低いときに空間伝達特性を測定・
更新し、これを用いてエンジン回転数が高いときに適応
制御を行えば、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。

【００２８】尚、本発明では、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、該スピーカ及びマ
イクと組み合わされるオーディオ装置と、該オーディオ
装置の出力信号によりスピーカ−マイク間の空間伝達特
性を測定するコントローラとで構成して、エンジンの運
転状態以外のどんな時でも空間伝達特性の測定をオーデ
ィオ装置の出力信号を用いて行うことができる。

【００２９】

【実施例】図２は、本発明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
を組み合わせてエンジン回転数の高低によって切り替え
るように構成したものである。

【００３０】即ち、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３１を挿入し、電力増幅器２４には常にオーディ
オ装置３２の出力信号が供給されるようになっている。 また、このオーディオ装置３２の出力信号は別のオン／
オフ・スイッチ３３及びＡ／Ｄ変換器３４を介して適応
フィルタ３５に与えられている。この適応フィルタ３５
はこのオーディオ信号と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を測定するものであ
り、図８の適応フィルタ２２に対応している。

【００３１】上記のオン／オフ・スイッチ３１，３３は
、判定部３６の出力信号により同時に制御されるもので
あり、この判定部３６はＡ／Ｄ変換器２１からの出力信
号、即ちエンジン１１の回転成分を示す基準信号を閾値
Ｔｈと比較するものである。また、この判定部３６はＡ
／Ｄ変換器３４の出力信号からオーディオ信号のレベル
を検出するレベル検出部３７での比較結果も加味して制
御信号を出力するものである。

【００３２】次にこの実施例の動作を説明すると、まず
、エンジン１１の回転数が低いときには、Ａ／Ｄ変換器
２１からの出力信号によって示されるエンジン回転数が
閾値Ｔｈを下回るので、判定部３６は車室内騒音の減音
動作は行わずに空間伝達特性ＧＤの測定・更新を行うた
め、オン／オフ・スイッチ３１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。

【００３３】従って、オーディオ装置３２のオーディオ
信号は電力増幅器２４を介してスピーカ１４から出力さ
れると共にＡ／Ｄ変換器３４を介して適応フィルタ３５
に送られることにより、Ａ／Ｄ変換器２５の出力データ
、即ちオーディオ信号を車室空間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３５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
プ係数が得られる。ここまでが、図１に示したステップ
Ｓ１からＳ２の動作である。尚、この測定動作中は絶え
ず適応フィルタ３５のタップ係数をフィルタ２６にコピ
ーしておく。

【００３４】この後、エンジン１１の回転数が上がって
閾値Ｔｈを越えたときには、判定部３６はオン／オフ・
スイッチ３１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空間伝達特性ＧＤの測定系統は働
かなくなり、今度はオーディオ装置３２からのオーディ
オ信号に対してＤ／Ａ変換器２３からの出力信号が加算
されることにより車室内騒音低減動作が行われることと
なる。

【００３５】即ち、フィルタ２６には適応フィルタ３５
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（図１のステップＳ３に対応）。尚、フィルタ２
６の初期値は予め保持されているものを使用してもよい
。

【００３６】また、レベル検出部３７においてオーディ
オ信号のレベルが所定レベルよりも低く減音動作を行っ
ても意味が無いと判定したときには、その出力信号によ
り判定部３６はオン／オフ・スイッチ３１，３３を共に
オフに制御する。これは図１のステップＳ４に対応する
動作である。

【００３７】尚、オーディオ装置の出力信号によりスピ
ーカ−マイク間の空間伝達特性を測定するに際しては、
例えば、工場等において特にエンジンを運転していない
状態でもオーディオ装置の出力信号を用いて行うように
してもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る車室内騒音
の低減装置では、エンジンの回転に同期した基準信号を
検出し、この基準信号からエンジン回転数が低いと判定
した間だけオーディオ信号によりスピーカ−マイク間の
空間伝達特性を測定し高回転時にはその空間伝達特性を
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ように構成したので、ホワ
イトノイズを発生させる必要がなくなり、また車室内騒
音が低いときには常に空間伝達特性の更新が行われるの
で、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
絶えず等価になり、車室内騒音の減音効果が向上するこ
ととなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車室内騒音の低減装置の動作を概
念的に示したフローチャート図である。

【図２】本発明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 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 ２２，３５　　適応フィルタ 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
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、該スピーカ及びマイクと組み合
   わされるオーディオ装置と、該基準信号からエンジン回
   転数が閾値より低いと判定した間だけ該オーディオ装置
   の出力信号によりスピーカ−マイク間の空間伝達特性を
   測定し該閾値より高いときに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。
2. 【請求項２】　　該コントローラが、該マイクの出力信
   号が所定レベル以下のときには該空間伝達特性の測定を
   行わないことを特徴とした請求項１に記載の車室内騒音
   の低減装置。
3. 【請求項３】　　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、該スピーカ及びマイクと組み合
   わされるオーディオ装置と、該オーディオ装置の出力信
   号によりスピーカ−マイク間の空間伝達特性を測定する
   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。