JPH054550A - 車両用騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リファレンス信号を、構成簡易かつ小型化し
た装置により生成するとともにその生成に要する演算時
間を短縮する。 【構成】 リファレンス信号生成手段10は、ＩＧパルス
信号のパルス数を計数するパルスカウンタ12と、このパ
ルスカウンタ12の計数値に応じたエンジン回転の基本周
期Ｔに基づき、周期Ｔの三角波信号を発生する第１の三
角波発生器13および周期２Ｔの三角波信号を発生する第
２の三角波発生器14と、２つの三角波発生器13，14から
出力された三角波信号を互いに１：１の割合で加算する
ように重畳させてリファレンス信号として出力する加算
器15からなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン振動等により
生じる車室内の騒音を低減する車両用騒音制御装置に関
し、詳しくはマイクロホン等により集音した騒音とエン
ジン振動等に応じたリファレンス信号に基づき、上記騒
音を低減せしめる音をスピーカから出力する車両用騒音
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の室内における騒音は運転手およ
びその他の乗員の疲労を増大させ、また不快感を起こさ
せる。

【０００３】このような車内騒音としては、一般に200H
z 〜300Hz 以下の低周波（こもり音）と、エンジン騒
音、排気系放射量、ロードノイズ、風騒音等の中高波音
とがある。

【０００４】この中でもエンジン騒音は車内の人間にと
って影響が大きく、特にエンジン回転数が増大する加速
時等においては最大の騒音原因となっている。

【０００５】エンジン騒音はエンジンから車内に直接放
射される割合よりもボディ等を伝わって車内に到達する
割合が大であって、遮音部材を利用した防音対策には限
界があり、むしろエンジン騒音とは逆位相の音を出力し
てエンジン騒音を積極的に打ち消し、車内の人間にはあ
たかもエンジン騒音が出ていないように感じさせる、い
わば積極的防音対策が注目されている。

【０００６】このような積極的防音対策に関する従来技
術としては、搭乗者のヘッドレスト付近に取り付けたマ
イクロホンによって集音した騒音と、エンジンの回転数
に同期したリファレンス信号に基づき、車内に取り付け
たスピーカから車内騒音とは逆位相となる音を出力して
このエンジン騒音を打ち消すようにしたものが知られて
いる（特表平1-501344号公報）。

【０００７】すなわち、この公報記載の技術は図６に示
す如く、車室110 内の所定位置に車室内騒音を集音する
複数個のマイクロホン112 と二次音源を構成する２つの
スピーカ111 が設置されている。マイクロホン112 によ
り集音された騒音は電気信号に変換されて制御部113 に
送出される。

【０００８】一方、エンジン102 の回転数に同期したエ
ンジン回転検出信号に基づき、リファレンス信号発生器
115 においてリファレンス信号が発生される。制御部11
3 では入力されたリファレンス信号とマイクロホン112
からの電気信号に応じて適応フィルタ114 のフィルタ常
数を変化させて２つのスピーカ111 から、車室110 内騒
音を打ち消す音（騒音と逆位相となる音）が出力される
ように上記スピーカ111を駆動する。

【０００９】ところでエンジン騒音は多数の周波数成分
を重畳せしめたものからなっているが、スペクトル分析
を行なうと主にエンジン回転数の整数次成分に分離する
ことができる。

【００１０】そこで、上述した従来技術においては上記
整数次成分のうち騒音に寄与する割合の大きい複数（実
際には例えば数十個）の成分について打ち消しを行なう
べく、これらの複数の成分を含むようなリファレンス信
号を生成する。

【００１１】すなわち、リファレンス信号発生器115 を
表わす図７に示す如く、リファレンス信号発生器115 に
エンジン回転数の128 倍の周波数のイグニッションパル
ス信号が入力されると、まず分周器116aによってイグニ
ッションパルス信号が32分周されてエンジン回転数の４
倍の周波数の方形波信号が生成される。さらにこの方形
波信号は分周器116bによって２分周されてエンジン回転
数の２倍の周波数の方形波信号が生成される。２つの方
形波信号は各々帯域フィルタ117 ，118 によって正弦波
信号に変換され加算器119 によって互いに加算され、リ
ファレンス信号として出力される。

【００１２】したがってこのリファレンス信号はエンジ
ン回転数の２倍および４倍の周期の正弦波信号が互いに
重畳された信号として構成される。ここでは便宜上、リ
ファレンス信号を２つの信号成分により構成している
が、実際には例えば数十個の信号成分を一旦生成し、こ
れを全て加算することによりリファレンス信号が生成さ
れることとなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によっては、リファレンス信号として重畳せしめ
る信号成分毎にその信号成分用の分周器および帯域フィ
ルタ等を用いて生成するようにしているので、例えば数
十個の信号成分からリファレンス信号を生成する場合に
は原則として、分周器および帯域フィルタが各々数十個
も必要となる。これではハードウェアの構成が繁雑化
し、装置が大型化するとともにこのリファレンス信号の
生成に長時間を要し、応答性のよい騒音制御を行なうこ
とができないというおそれがあった。

【００１４】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
車室内騒音を打ち消す二次音を形成するためのリファレ
ンス信号を、構成簡易かつ小型化した装置により生成す
ることができるとともに、その生成に要する演算時間を
短縮することのできる車両用騒音制御装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用騒音制御
装置は、車室内騒音を集音する集音手段と、該車室内の
騒音を低減し得る音を出力するスピーカと、エンジン振
動に対応したリファレンス信号を生成するリファレンス
信号生成手段と、前記集音手段により集音された騒音と
前記リファレンス信号生成手段により生成されたリファ
レンス信号に基づき、前記スピーカから前記車室内の音
を低減し得る音が出力されるようコントロールするコン
トロール手段とを備えてなる車両用騒音制御装置におい
て、前記リファレンス信号生成手段が、イグニッション
パルス信号を読み取り、このイグニッションパルス信号
の周波数に応じた周波数を有する１つもしくは２つの三
角波信号を前記リファレンス信号として出力する三角波
信号発生部とを備えてなることを特徴とするものであ
る。

【００１６】要するに、本発明の装置はイグニッション
パルス信号の周波数に応じた周波数を有する三角波信号
をリファレンス信号として生成し、出力するものであ
る。

【００１７】

【作用】ところで、エンジン騒音を構成している多数の
周波数成分のうち人間が不快に感じるのは１秒あたりの
エンジン回転数を基本周波数としたとき、この基本周波
数の奇数次成分および奇数次のハーフ次成分の音である
といわれている。

【００１８】そこで騒音による不快さを緩和するために
はエンジン回転の基本周波数の奇数次成分および／また
はそのハーフ次成分を除去すればよいことになる。

【００１９】一方、上記構成によればイグニッションパ
ルス信号の周波数に応じた周波数を有する三角波信号を
リファレンス信号として生成している。

【００２０】すなわち、エンジン回転の周波数（基本周
波数）と同一周波数の三角波信号を周波数解析してみる
と主にこの基本周波数の奇数次成分（基本周波数が100H
z ならば100 ，300 ，500 ……Hz）の正弦波信号を重畳
させたものによって構成されることが理解できる。

【００２１】また、基本周波数の半分の周波数を有する
三角波信号を周波数解析してみると、主に基本周波数の
奇数次のハーフ次成分（基本周波数が100Hz ならば50，
150，250 ……Hz）の正弦波信号を重畳させたものによ
って構成されることが理解できる。

【００２２】したがって基本周波数の三角波信号は基本
周波数の全ての奇数次成分の正弦波信号を含んでいるこ
ととなり、また基本周波数の半分の周波数を有する三角
波信号は全ての奇数次のハーフ次成分の正弦波信号を含
んでいることとなる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の車両用騒音制御装置によれば、
エンジン回転数に比例するイグニッションパルス信号か
らこのエンジン回転数に応じた三角波信号を生成してい
る。

【００２４】すなわち、基本周波数と同一周波数の三角
波信号を生成すればこの三角波信号には基本周波数の奇
数次成分の正弦波信号が全て含まれ、また上記基本周波
数の半分の周波数を有する三角波信号を生成すれば、こ
の三角波信号には基本周波数の奇数次についてのハーフ
次成分の正弦波信号が全て含まれることとなる。

【００２５】したがって、基本周波数と同一周波数の三
角波信号および／または基本周波数の半分の周波数の三
角波信号を生成してこれをリファレンス信号として出力
するようにすれば、制御部は上記エンジン回転の基本周
波数の奇数次成分の音および／または基本周波数の奇数
次についてのハーフ次成分の音を打ち消すような音をス
ピーカから出力するようにコントロールすることにな
る。

【００２６】これにより、実際には車室内にエンジン騒
音が放射あるいは伝達されても、乗員にとって不快な騒
音を大幅に緩和することができ、乗員はエンジン騒音に
わずらわされない快適なドライブを楽しむことができ
る。

【００２７】すなわち、本発明装置によればリファレン
ス信号として１つもしくは２つの三角波信号を生成する
だけで不快な車内騒音を大幅に緩和することができ、従
来技術のように各周波数成分について各々分周器および
帯域フィルタ等を設ける必要がないので、ハードウェア
の構成が簡単となり装置が小型化するとともに、多数の
周波数成分の信号を互いに加算してリファレンス信号を
生成する必要がないのでリファレンス信号生成のための
演算時間を短縮することができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２９】図１は、本発明の実施例に係る車両用騒音
制御装置を自動車の車内に取り付けた様子を示す概略図
である。

【００３０】すなわち、この装置は各座席のヘッドレス
ト１位置に埋め込まれてなるマイクロホン２と、このマ
イクロホン２によって集音された音を変換してなる電気
信号およびイグニッションパルス検出器３（以下、ＩＧ
パルス検出器３と称する）から送出されたイグニッショ
ンパルス信号（以下、ＩＧパルス信号と称する）を入力
されるコントローラ４と、コントローラ４により駆動さ
れ、車内の騒音を打ち消す音を出力するオーディオ用フ
ロントスピーカ５とからなっている。

【００３１】上記マイクロホン２は各乗員の両耳の位置
と一致する位置に配されており、これによりコントロー
ラ４には、各乗員に実際に聞こえている音に応じた電気
信号が入力されることとなる。

【００３２】また、ＩＧパルス検出器４はエンジン回転
に同期した信号を取り出すもので、例えばクランク軸の
回転検出あるいはイグナイタからのイグニッションタイ
ミング検出等により得られた信号をＩＧパルス信号とし
て出力するものである。

【００３３】さらに、運転席のフロントパネル付近に
は、乗員が本装置のＯＮ／ＯＦＦあるいは打ち消す騒音
の種類の切換えを適宜行なうためのスイッチ4aが配設さ
れている。

【００３４】なお、上記スピーカ５はＣＤ、磁気テー
プ、チューナ等からの音声信号を音に変えて出力する一
般のオーディオ用スピーカであって、このような音と上
記騒音の打消し音とを同時に、または一方のみを出力す
るようになっている。

【００３５】図２は上記本装置の概略を示すブロック図
である。

【００３６】すなわち、この図２によれば、ＩＧパルス
検出器３から送出されたＩＧパルス信号と、増幅器６に
より増巾されＡ／Ｄ変換器７によりデジタル変換され
た、マイクロホン２から送出された騒音情報を担持した
電気信号はコントローラ４に入力され、また、コントロ
ーラ４から送出されたスピーカ駆動信号はＤ／Ａ変換器
８によりアナログ変換され、増巾器９により増巾されて
スピーカ５に印加されこのスピーカ５から所望の音を出
力させる。

【００３７】このコントローラ４は図３に示すように、
入力されたＩＧパルス信号からこのＩＧパルス信号に同
期したリファレンス信号を生成するリファレンス信号生
成手段10と、このリファレンス信号生成手段10により生
成されたリファレンス信号およびマイクロホン２から出
力されたマイクロホン出力信号に基づき適切なスピーカ
駆動信号を出力する適応制御手段11を備えている。

【００３８】さらに、このリファレンス信号生成手段10
は図４に示すように、ＩＧパルス信号のパルス数を計数
するパルスカウンタ12と、このパルスカウンタ12の計数
値に応じたエンジン回転の基本周期Ｔに基づき、周期Ｔ
の三角波信号を発生する第１の三角波発生器13および周
期２Ｔの三角波信号を発生する第２の三角波発生器14
と、２つの三角波発生器13，14から出力された三角波信
号を互いに１：１の割合で加算するように重畳させてリ
ファレンス信号として出力する加算器15からなってい
る。

【００３９】上記周期Ｔの三角波信号は、基本周波数１
／Ｔの奇数次の周波数成分（正弦波信号）を全て含むも
のである。したがってこの三角波信号は、例えば基本周
波数が100Hz であれば100 ，300 ，500，700 ……Hzの
周波数成分を全て含むことになる。

【００４０】一方、上記周期２Ｔの三角波信号は、基本
周波数１／Ｔの奇数次についてのハーフ次の周波数成分
（正弦波信号）を全て含むものである。したがってこの
三角波信号は、例えば基本周波数が100Hz であれば50，
150 ，250 ，350 ……Hzの周波数成分を全て含むことに
なる。

【００４１】したがって２つの三角波信号を加算した上
記リファレンス信号は基本周波数の奇数次成分とそのハ
ーフ次成分との両方を含むことになる。

【００４２】上記適応制御手段11は、このリファレンス
信号に基づき、このリファレンス信号に含まれる周波数
成分がマイクロホン出力信号に含まれなくなるように、
適応フィルタ20において位相調整およびゲイン調整がな
されるようにし、スピーカ５から出力される音をコント
ロールすることとなる。

【００４３】すなわち、本実施例装置の適応制御手段11
は、ＬＭＳ方式（Least Mean Square method) を採用し
ており、図５に示す如く、リファレンス信号が入力され
た適応フィルタ20に対し、適応機構21によりマイクロホ
ン出力信号に基づきフィルタ係数の調整を行なう。

【００４４】その際に、下記漸化式を用い偏差Ｊが最小
値をとるように処理する。

【００４５】

【数１】

【００４６】また、このＬＭＳ方式では図５に示される
ように適応機構21はスピーカ５とマイクロホン２の間の
伝達関数Ｈ22を入力され、この伝達関数Ｈをも考慮して
適応フィルタ20の係数を調整するようになっており、こ
れによりスピーカ５とマイクロホン２の空間的距離がい
わば補間されることとなる。

【００４７】本発明の車両用騒音制御装置としては、上
記実施例のものに限られるものではなく、その他種々の
変更が可能である。

【００４８】例えば、上記実施例においては基本周期を
Ｔとしたとき周期Ｔの三角波信号および周期２Ｔの三角
波信号の両者を重畳させた信号をリファレンス信号とし
て用いている。

【００４９】一般に上記基本周波数の奇数次成分および
そのハーフ次成分は前述したように人間の聴覚心理に与
える影響が大きく、これらの成分が余り大きくなると不
快感が極めて高くなるといわれている。その一方、奇数
次成分の割合の大小により迫力感が調整でき、またその
ハーフ次成分の割合の大小により落着き感が調整できる
といわれている。

【００５０】そこで、上記周期Ｔと周期２Ｔの三角波信
号のうち一方を用いてリファレンス信号としたり、これ
ら２つの三角波信号を任意の割合で加重演算してリファ
レンス信号とすることにより異なる車内音場を形成する
ことが可能である。

【００５１】さらには、ユーザが図１に示すスイッチ4a
によって上記複数のリファレンス信号のうち好みのリフ
ァレンス信号を適宜選択できるようにモード切換可とし
ておけばユーザの好みに応じた車内音場を形成すること
が可能である。また、このとき、基本周波数の偶数次も
含めた全次数成分を有する信号をリファレンス信号とす
るモードを選択し得るようにしておくことも可能であ
る。

【００５２】また、上記リファレンス信号発生手段にお
いてはＩＧパルス信号の周期をパルスカウンタ12により
読み取り、この周期に基づき三角波発生器13，14で三角
波を発生するようにしているが、ＩＧパルス信号をその
まま三角波発生器に入力して所定の三角波信号を発生す
るようにすることも可能である。

【００５３】また、上記適応制御手段11としてはＬＭＳ
方式を採用しているが、これに代えてシンプレックス(S
implex) 方式あるいはパウエル(Powell)方式を採用する
ことももちろん可能である。

【００５４】また、本実施例装置では全乗員の耳元にセ
ンサ用のマイクロホン２を取り付け、全乗員について騒
音制御をしているが、特定の乗員のみ、例えば運転手あ
るいは運転手と助手席の乗員のみについて騒音制御を行
なうことも可能で、この場合には、この特定の乗員の耳
元のマイクロホン２からの信号をコントローラ４に入力
せしめればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る車両用騒音制御装置の
取付位置を示す概略図

【図２】図１に示す装置の概略を示すブロック図

【図３】図２に示すコントローラの内部を示すブロック
図

【図４】図３に示すリファレンス信号生成手段の内部を
示すブロック図

【図５】図３に示す適応制御手段の内部を示すブロック
図

【図６】従来技術を説明するためのブロック図

【図７】図６に示す従来技術のリファレンス信号発生器
の動作を説明するためのブロック図

【符号の説明】

２ マイクロホン ３ イグニッションパルス検出器 ４ コントローラ ５ スピーカ 10 リファレンス信号生成手段 11 適応制御手段 12 パルスカウンタ 13 第１の三角波発生器 14 第２の三角波発生器 15 加算器 20 適応フィルタ 21 適応機構

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 車室内騒音を集音する集音手段と、該車
   室内の騒音を低減し得る音を出力するスピーカと、エン
   ジン振動に対応したリファレンス信号を生成するリファ
   レンス信号生成手段と、前記集音手段により集音された
   騒音と前記リファレンス信号生成手段により生成された
   リファレンス信号に基づき、前記スピーカから前記車室
   内の音を低減し得る音が出力されるようコントロールす
   るコントロール手段とを備えてなる車両用騒音制御装置
   において、前記リファレンス信号生成手段が、イグニッ
   ションパルス信号を読み取り、このイグニッションパル
   ス信号の周波数に応じた周波数を有する１つもしくは２
   つの三角波信号を前記リファレンス信号として出力する
   三角波信号発生部を備えてなることを特徴とする車両用
   騒音制御装置。