JPH06250672A - 能動型騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】車両走行時のサスペンション及び車体の振動に
より発生するロードノイズを能動的に消音する。 【構成】走行中の振動を加速度センサ１により検出し、
検出信号１０１をコントローラ４に入力参照信号１０２
を作成する。１０２はマイクロプロセッサ４３にて適応
ディジタルフィルタ１０３と畳み込み演算された後、出
力制御信号１０４を生成する。１０４はパワーアンプ５
で増幅されスピーカ３から２次音となって出力され、マ
イクロフォン２の位置で１次音（ロードノイズ）が最小
になるよう制御される。 【効果】システムの発散，増音を未然に防ぎ、常時安定
に制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の走行時のタイ
ヤ，サスペンションの振動により発生する車室内騒音を
能動的に消音する車両走行騒音の能動消音装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】車両の運転時において発生する騒音は、
エンジン音，風切音，ロードノイズなど様々であるが、
このうち走行中の路面の凹凸によるタイヤ及びサスペン
ションの振動が車室内に伝搬されて発生する騒音が一般
にロードノイズと呼ばれ、通常３０〜３００Ｈｚのブロ
ードバンドスペクトルを持っている。ロードノイズは、
粗い路面では時速４０−６０ｋｍ程度でも発生し、人間
にとって不快な音であることから、これを低減するため
の様々な努力がなされてきた。

【０００３】ところで、これら騒音に対する対策は車体
の構造設計上の変更や遮音材を用いた対策など、所謂
「消極的（パッシブ）」な方法を用いるのが一般的であ
った。一方、発生する騒音に対し逆位相の２次音を人工
的に作り出して、「能動的(アクティブ)」に音を消す能
動騒音制御技術が注目されている。特に、ロードノイズ
に対して２次音源を用いて能動的消音を行うシステムに
関する研究例としては例えば文献“Active Noise and V
ibration Control within the Automobile”，A M Mcdo
nald, et al, International Symposium on Active Con
trol of Sound and Vibration, ASJ Proc.'９１，Tokyo，April
９−１１，１９９１，pp.１４７−１５６がある。この
なかで、A M Mcdonaldらは、リアサスペンションの振動
をホイールハブに近接して取り付けた２個の加速度セン
サの測定出力を参照信号として用い、２個のマイクロフ
ォンと２個のスピーカで構成される能動消音システムに
より、リアシートの位置での１００Ｈｚ付近での騒音レ
ベルをかなり低減できた例について報告している。

【０００４】この、能動騒音制御の基本的なアイディア
は古く、1930年代にLuegによって行われた先駆的な研究
以降、１９５０年代にはOlson，Conver 等によって研究
が行われてきているが、実際に製品に適用されるように
なったのは比較的最近である。これはディジタルシグナ
ルプロセッサなど制御を可能とするための高速演算素子
の出現によるところが大きいが、制御アルゴリズムに関
する理論面の整備が進んできていることも挙げられる。

【０００５】能動騒音制御技術に関する最近の注目すべ
き研究例としては、G.B.B.Chaplinによるもの(例えば公
表特許昭56−501062号)とP.A.Nelson／S.J.Elliotによ
るもの（例えば、公表特許平1−501344 号）の２例を挙
げることが出来る。両者の制御方法の違いは、前者の制
御が対象とする騒音の周期性を前提とした「繰返し制
御」を用いているのに対して、後者のそれは最急降下法
の一種であるＬＭＳアルゴリズムを用いた適応信号処理
を行っている点にあり、対象騒音は必ずしも周期的であ
ることを要しない。

【０００６】このＬＭＳ適応制御アルゴリズムは１９５
０年代にWidrowによって体系化された方法であるが、汎
用性に富むことから能動騒音制御に関する最近の研究例
は、殆どこの制御アルゴリズムに依っている。本発明に
おいても、基本的にはこの制御アルゴリズムの使用を前
提としているので、前述の公表特許平1−501344号(P.A.
Nelson／S.J.Elliot)を例に取って従来技術の説明を行
う。

【０００７】図９は、前述の公表特許に記載されてい
る、複数のラウドスピーカとマイクロフォンにより自動
車の車室内などの特定の閉空間中を消音する能動騒音制
御装置を示している。これは、閉空間内の所定位置の音
圧を測定する３個のマイクロフォンと各マイクロフォン
位置で１次音（騒音）と２次音が干渉し合って騒音低減
させるための２次音を出力する２個のラウドスピーカ，
エンジンの回転に同期した信号を発生する基準信号発生
器，基準信号を、位相振幅変調させてスピーカを駆動す
る信号を出力してラウドスピーカを駆動するための一対
の適応形フィルタを有する制御回路で構成されている。
また、基準信号発生器へはエンジン回転信号（例えば、
点火タイミング信号，クランク角センサの信号等）が入
力されており、基準信号発生器は時々刻々のエンジン回
転周期の整数倍に比例した正弦波信号を生成している。

【０００８】ＬＭＳ適応制御アルゴリズムは、各マイク
ロフォン位置での音圧の二乗値が最小になるよう適応フ
ィルタの係数を時々刻々更新しているが、１次音と２次
音がうまく干渉しあって騒音低減が図られるためには、
基準信号若しくはその元となる参照信号の中に１次音に
対して充分相関性が高い成分が含まれていなければなら
ない。通常、２つの信号間の相関性の度合を表す指標と
してコヒーレンスと呼ばれる０〜１の間の値を取る無次
元量が定義されている。厳密な理論解析の結果から、Ｌ
ＭＳ適応制御アルゴリズムに基づく能動騒音制御システ
ムによる騒音低減量はこのコヒーレンスの値で決定され
ることが分かっている。

【０００９】図９に示すような自動車の車室内における
能動騒音制御装置においては、エンジンの回転振動に伴
う騒音が制御対象になっており、エンジン回転信号を参
照信号として供給してこれに同期した正弦波信号を生成
することにより、エンジン騒音成分に対してコヒーレン
スの高い基準信号を得ている。例えば、エンジンが４サ
イクル４気筒である場合には、エンジン回転の２倍の周
波数の振動が大きく、一般的にエンジン２次振動と呼ば
れている。この原因は、1／2回転ごとのガス燃焼による
ガストルク変動とクランクシャフト系のモーメントのア
ンバランスによる慣性トルク変動によるものである。そ
して、これが加振トルクとなって車体を振動させ、これ
が車室内に伝搬されて定在波の騒音を発生させている。
従って、この時はクランク角１８０度ごとの回転信号を
参照信号として供給させることにより２次振動騒音の能
動騒音制御が可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな能動騒音制御システムにおいては、１次音（騒音）
に対して２次制御音の位相と振幅の制御が適切に行われ
なかった場合、システムは逆に増音し、最終的には発散
現象を起こして制御不能となる危険性がある。このよう
な場合に備えて、増音や発散状態を検知しこれを未然に
防ぐためのフェールセーフシステムが必要となる。

【００１１】システムの増音状態の検出は、前述したよ
うなエンジンのこもり音に対する能動騒音制御のように
単一周波数の周期音を対象にしたシステムでは比較的容
易である。例えば、エンジン回転数に同期したトラッキ
ングフィルタを用いてこもり音の周波数の音を抽出して
その音圧レベルの変動を見れば、システムが消音状態に
あるか増音状態にあるか推定することが可能である。あ
るいは、単一周波数の制御であるのでシステムが発散状
態になれば、ラウドスピーカを駆動する制御出力には急
激な変化が発生するはずであり、この変化を捕らえる方
法も考えられる。

【００１２】しかしながら本発明で対象としているロー
ドノイズなどランダム騒音は３０〜３００Ｈｚのブロー
ドバンドスペクトルであり、これを低減するための能動
騒音制御システムの出力もブロードバンドである。今、
システムが最終的に完全に制御不能となり全ての周波数
領域で２次音出力が増音している場合などは、制御を停
止させて２次音を出力させないようなフェールセーフ措
置が必要になる。しかしながら、それ以前の段階、即ち
特定の周波数帯域のみ増音している場合などは、制御停
止に至らずとも適応フィルタの成長を止める、あるいは
適応フィルタを小さくしその後再成長させる等の措置が
適切である。

【００１３】また、システムが正常な消音動作を行って
いる場合でも、時々刻々の適応が進みすぎて過成長にな
ることがある。この場合でも、各フィルタ係数は、設定
レベルの上限を越えて際限なく大きくなる方向へ更新さ
れ、２次音制御出力に飽和歪が発生し増音にいたる恐れ
がある。

【００１４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、その解決しようとする課題は、ロードノイズなどブ
ロードバンドスペクトルを有するランダム騒音に対する
能動騒音制御システムにおいて、増音や発散に向かいつ
つあるシステムの制御状態を検知または予測して未然に
防止して安定に制御を実行するフェールセーフシステム
を供給することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、第１の発明では、１個若しくは複数個の騒音検出
手段と、その騒音を能動的に打ち消すための１個若しく
は複数個の２次音出力手段と、検出される騒音の騒音発
生源により近くかつ該騒音と相関性の高い１個若しくは
複数個の信号を検出する手段と、前記信号検出手段より
得た検出信号を参照信号として用い、ある評価関数を最
小にするように前記参照信号から２次音制御信号を生成
する１個若しくは複数個の適応フィルタを有する適応信
号処理手段、及び車両の走行状態を検出する車両走行状
態検出手段を有する車両の能動型騒音制御装置におい
て、前記適応信号処理手段が前記車両走行状態検出手段
より得た情報、及び適応信号処理手段に関する情報の少
なくともいずれか若しくは両方の情報に基づいて制御す
ることができるようような構成としたものである。

【００１６】また、第２の発明では、前記車両走行状態
検出手段を車両の走行速度，走行加速度，エンジン回転
数、若しくはエンジン回転加速度の少なくとも１つ以上
を用いているようにしたものである。

【００１７】また、第３の発明では、前記適応信号処理
手段が、一定のサンプリング間隔でディジタル信号に変
換されたＫ個の参照信号ｘ_k(ｎ）（ｋ＝０〜Ｋ−１）と
Ｉ個の適応的に修正可能なフィルタ係数を持つディジタ
ル適応フィルタｗ_mk(ｉ)（ｉ＝０〜Ｉ−１）との間でＭ
個の２次音制御信号ｙ_m(ｎ）（ｍ＝０〜Ｍ−１）を式 ｙ_m(ｎ)＝Σ_kΣ_iｗ_mk(ｉ)・ｘ_k(ｎ−ｉ) により決定してＭ個の２次音出力手段に供給しており、
前記ディジタル適応フィルタｗ_mk(ｉ)は、Ｍ個の騒音検
出手段により検出され、一定のサンプリング間隔でディ
ジタル信号に変換された騒音信号ｅ_l(ｎ）（ｌ＝０〜Ｌ
−１）の時々刻々の二乗和 Ｊ＝Σ_le_l(ｎ)² が最小値を取るように、前記(Ｍ×Ｋ)個のディジタル適
応フィルタｗ_mk(ｉ)を予め求めておいた前記騒音検出手
段と前記２次音出力手段との間のＪ個のフィルタ係数で
モデル化された音響伝達関数Ｃ＾(ｊ)を用いて式 ｗ_mk(ｉ)_(n+1)＝λ_mk・ｗ_mk(ｉ)_(n)−α_mk・Σ_lｅ_l(ｎ)・
ｒ_lmk(ｎ−ｉ) ｒ_lmk(ｎ)＝Σ_jＣ＾(ｊ)・ｘ_k(ｎ−ｊ) により随時適応修正され、かつその適応修正速度が収束
係数α_mk及びリークパラメータλ_mkにより調整されてい
るような適応信号処理手段であって、該装置は、収束係
数α_mk及びリークパラメータλ_mkの設定値を車両の走行
速度，走行加速度，エンジン回転数，エンジン回転加速
度、及びディジタル適応フィルタｗ_mk(ｉ)の大きさに関
係する量、のうち少なくとも１つ以上を用いて可変設定
させているようにした構成としたものである。

【００１８】また、第４の発明では、ディジタル適応フ
ィルタｗ_mk(ｉ)の大きさに関係する量が、Ｉ個の各フィ
ルタ係数の絶対値の最大値 (ＷＭＡＸ)_mk＝max｛｜ｗ_mk(０)｜,｜ｗ_mk(１)｜,……,
｜ｗ_mk(Ｉ−１)｜｝ であるか、若しくはフィルタの出力パワー (Ｗ_P)_mk＝ｗ_mk(０)²＋ｗ_mk(１)²＋……＋ｗ_mk(Ｉ−１)² のうち少なくともいずれかを用いているようにしたもの
である。

【００１９】

【作用】走行中に路面の凹凸によりタイヤが加振され各
サスペンションが振動すると、加速度センサは振動加速
度を検出し、センサ検出信号としてコントローラに供給
される。センサ信号はアナログローパスフィルタ，Ａ／
Ｄ変換器を介してディジタル信号に変換される。コント
ローラ内のマイクロプロセッサはディジタル信号を参照
信号として適応ディジタルフィルタと畳み込み演算して
２次音出力制御信号を生成する。そして出力制御信号は
Ｄ／Ａ変換器及びアナログローパスフィルタを介してパ
ワーアンプにより増幅されスピーカより２次音として出
力される。一方、マイクロフォンから得られた車室内音
圧信号はアナログローパスフィルタ，Ａ／Ｄ変換器を介
してディジタル信号に変換されてマイクロプロセッサに
入力される。適応制御アルゴリズムは、スピーカの２次
音出力と１次音（ロードノイズ）との干渉により車室内
音圧が最小になるように、ある一定のサンプリング間隔
で適応ディジタルフィルタの各フィルタ係数を時々刻々
更新していく。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の内容を図面に基づいて詳細に
説明する。図１は、ロードノイズの能動型騒音制御装置
の全体構成の一例を示している。システムは、参照信号
用の前後左右のサスペンションに取り付けた加速度セン
サ１，車室内に配置された騒音検出用マイクロフォン
２，消音のための２次音を出力するスピーカ３，制御用
コントローラ４等によって主に構成され、センサ，マイ
クロフォン，スピーカは各々複数個使用されている。

【００２１】図１のシステムにおいて、適応ディジタル
フィルタのフィルタ係数の調整はMultiple Error Filte
red-x LMS アルゴリズム（ＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズ
ムと略す）を用いて行われている。ここで、ＭＥＦＸ−
ＬＭＳアルゴリズムの詳細については、例えば“Signal
Processing for Active Control -Adaptive Signal Processing-”，Hareo HAMADA, International
Symposium on Active Control of Sound and Vibration,ASJ Proc.’９１，To
kyo，April ９−１１，１９９１，pp.３３−４４ 等に
詳細に解説されている通りである。

【００２２】図２はＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムを用
いたＫ個のセンサ（参照信号），Ｍ個のスピーカ（２次
音出力），Ｌ個のマイクロフォン（エラ−信号）よりな
るディジタル能動型騒音制御システムのブロック線図を
示している。同図より、ｎ番目サンプル時の２次音制御
出力ｙ_m(ｎ)は、次式で示すように参照信号ｘ_k(ｎ)と適
応フィルタｗ_mk(ｉ)（ｉ＝０〜Ｉ−１）の畳み込みで与
えられる。

【００２３】

【数１】 ｙ_m(ｎ)=Σ_iｗ_mk(ｉ)ｘ_k(ｎ−ｉ) …（数１） ただし、 ｍ＝０〜(Ｍ−１），ｋ＝０〜（Ｋ−１），ｉ＝０〜
（Ｉ−１） Ｍ：スピ−カ個数，Ｋ：センサ個数，Ｉ：適応フィルタ
タップ数また、適応フィルタｗ_mk(ｉ)の更新式は次式で
表される。

【００２４】

【数２】 ｗ_mk(ｉ)_(n+1)＝λ_mk・ｗ_mk(ｉ)_(n)−α_mk・Σ_lｅ_l(ｎ)ｒ_lmk(ｎ−ｉ) 及び ｒ_lmk(ｎ)＝Σ_jＣ^_lm(ｊ)ｘ(ｎ−ｊ) …（数２） ここで、Ｃ^_lm(ｊ）はｍ番目スピーカとｌ番目マイク間
の音響伝達系のモデル関数で係数Ｊ個のディジタルＦＩ
Ｒフィルタで表現されている。

【００２５】（数２）の適応フィルタ更新式のなかで、
係数α_mk，λ_mkは各々、収束係数及びリークパラメータ
と呼ばれている。収束係数α_mkが大きいと１回ごとの適
応フィルタｗ_mkの更新量が大きくなり最適値に収束する
までの適応時間が短くなるが、大きすぎると制御が不安
定になり増音，発散現象を引き起こし易くなる。一方、
リークパラメータλ_mkは通常１以下の値を取り、適応フ
ィルタの更新毎に各係数の絶対値を小さくする。即ち、
リークパラメータの働きにより適応フィルタの過大成長
を抑制することができるが、更新量に比してリークパラ
メータの働きが大きすぎると適応フィルタは成長できず
充分な制御効果が得られない。

【００２６】収束係数及びリークパラメータを変更させ
るための情報は、例えば、エラーマイク信号，スピーカ
出力制御信号、あるいはこれらの時間変化（微分値）な
どが考えられる。しかしながらこれらは、外乱の影響を
より受けやすいという問題がある。例えば、エラーマイ
クで検出する車室内騒音には、オーディオの音や他の車
両の走行騒音などロードノイズ以外の音の影響により音
圧変動が大きい。また、スピーカ出力制御信号はセンサ
参照信号に影響されるが、センサ検出値の大きさは路面
パターンにより大きく変化する。

【００２７】ここで、センサにより検出される振動とエ
ラーマイクにより検出される騒音の間の振動騒音伝達特
性が時間的にあまり変動せず、入力信号に対する振幅依
存性等の非線形特性が小さければ、制御により生成され
る適応フィルタの最適値の各係数の大きさは大体一定に
なる。即ち、生成された適応フィルタ自身が収束係数及
びリークパラメータ設定変更の目安となる。

【００２８】図３は、この適応フィルタの大きさをある
範囲内に保つように、適応フィルタの大きさに応じて収
束係数α_mk，リークパラメータλ_mkの値の調整即ち、パ
ラメータチューニングを行う場合の１例を示している。
チューニングの方法はα_mk，λ_mkの値を複数個予めテ−
ブル化しておき、ＬＭＳアルゴリズムによる時々刻々の
更新（数２）の際に随時変更する方法や簡易な式，規則
によって変更する等、いくつかの方法が考えられる。

【００２９】適応フィルタｗ_mkの大きさの指標として
は、例えば、次式で示すようなＩ個のフィルタ係数を用
いてフィルタ出力パワーを計算することが考えられる。

【００３０】

【数３】 Ｗ_mk＝ｗ_mk ²(０)＋ｗ_mk ²(１)＋…＋ｗ_mk ²(ｉ)＋…＋ｗ_mk ²(Ｉ−１) …（数３） 図３ではフィルタ出力パワーＷ_mkに対して２つの閾値Ｗ
_0mk，Ｗ_1mk(Ｗ_0mk＜Ｗ_1mk）が設定されている。また、
α_mk，λ_mkに対してα_mk＝｛０.０，α_0mk，α_0mk｝
(０.０＜α_0mk＜α_1mk)，λ_mk＝｛λ_0mk，λ_1mk，１.
０｝(λ_0mk＜λ_1mk＜１.０)と各々３通りの値が設定さ
れている。今、適応フィルタｗ_mkはフィルタパワーＷ_mk
の値がＷ_0Lmk＜Ｗ_mk＜Ｗ_1mk にあるとき最適であるよう
に設定されている場合を考えると、Ｗ_0Lmk以下であると
きは急速に成長させ、Ｗ_1mk 以上のときは速やかにそれ
以下にするよう抑制する必要がある。制御開始直後など
適応フィルタが未成長で、Ｗ_mk＜Ｗ_0mkのときは、更新
式ではα_mk＝α_1mk，λ_mk＝1.0のように収束係数は大き
い方が設定される。次に、適応フィルタが成長しフィル
タパワーＷ_mkがＷ_0mk＜Ｗ_mk＜Ｗ_1mkの領域に入ったとき
は、α_mk＝α_0mk，λ_mk＝λ_1mk と変更され、フィルタ
パワーがこの範囲内で定常的に制御されるように調整さ
れる。さらに適応フィルタが成長しＷ_mk＞Ｗ_1mk となっ
た場合、α_mk＝０，λ_mk＝λ_0mk に設定して成長を抑制
し、リークパラメータの作用によりフィルタパワーがＷ
_0mk＜Ｗ_mk＜Ｗ_1mkの状態に戻るよう制御される。

【００３１】図３の場合においては２個の閾値を用いて
収束係数とリークパラメータのチューニングを行った
が、より多くの閾値を用いて多段階に調整すればより緻
密なパラメータチューニングが可能となる。図４は、Ｐ
個の閾値を用いて（Ｐ＋１）個の収束係数とリークパラ
メータの多段階設定を行った場合である。フィルタパワ
ー閾値，収束係数，リークパラメータは次式のように設
定される。

【００３２】

【数４】 Ｗ_mk(ｐ)＝｛Ｗ_mk(０),Ｗ_mk(１),…,Ｗ_mk(Ｍ),Ｗ_mk(Ｍ＋１),…,Ｗ_mk(Ｐ)｝ (但しＷ_mk(０)＜Ｗ_mk(１)＜,…,＜Ｗ_mk(Ｐ)) α_mk(ｐ)＝｛α_mk(０),α_mk(１),…,α_mk(Ｍ),…,α_mk(Ｐ),α_mk(Ｐ＋１)｝ (但しα_mk(０)≦α_mk(１)≦,…,≦α_mk(Ｐ)) λ_mk(ｐ)＝｛λ_mk(０),λ_mk(１),…,λ_mk(Ｍ),…,λ_mk(Ｐ),λ_mk(Ｐ＋１)｝ (但しλ_mk(０)≦λ_mk(１)≦,…,≦λ_mk(Ｐ)＝１.０) …（数４） 図４においては、フィルタパワーＷ_mkがＷ_mk(Ｍ)＜Ｗ_mk
＜Ｗ_mk(Ｍ＋１)にあるとき最適であるように設定されて
いる。まず、適応開始直後でフィルタパワーがほぼ０
(Ｗ_mk＜Ｗ_0mk)のとき、α_mk＝α_mk(Ｐ＋１)（最大値）
及びλ_mk＝λ_mk(Ｐ＋１)（＝１.０）が初期設定されて
おり、収束係数最大で適応フィルタを急速に成長させる
よう動作する。フィルタの成長によりフィルタパワーＷ
_mkが時々刻々増大し、閾値Ｗ_mk(０)，Ｗ_mk(１)，…と越
えていくごとに収束係数α_mk及びリークパラメータλ_mk
は、α_mk(Ｐ＋１),α_mk(Ｐ),…,λ_mk(Ｐ＋１)，λ
_mk(Ｐ),…，と小さい値が次々に設定されていき、１回
の更新量が少なくなるよう制御することができる。

【００３３】ここで、図５は（数４）に示した収束係数
α_mk(ｉ)及びリークパラメータλ_mk(ｉ)のチューニング
用の設定テーブルの１例である。図に示したように設定
したとき、適応フィルタは適応初期でフィルタパワーＷ
_mk≒０の付近では収束係数α_mkを大きく取って急速成長
させ、Ｗ_mk(Ｍ)に近づくにつれ成長が緩慢となるように
する。そして、安定制御を行うＷ_mk＜Ｗ_mk＜Ｗ_mk(Ｍ＋
１)の領域での適応速度に漸近的に移行するようパラメ
ータチューニングがなされている。さらにＷ_mk(Ｍ＋１)
を超えてフィルタが成長すると、リークパラメータλ_mk
が徐々に小さくなり、その作用としてフィルタパワーは
Ｗ_mk＜Ｗ_mk(Ｍ＋１)の領域に漸近的に戻される。

【００３４】次に、図６は、適応フィルタｗ_mkの大きさ
の判定にフィルタパワーＷ_mkでなく、ｗ_mkのＩ個のフィ
ルタ係数の絶対値の最大値を用いた場合を示している。
即ち、

【００３５】

【数５】 ｜ｗ_mk｜_max＝ＭＡＸ(｜ｗ_mk(０)｜,｜ｗ_mk(１)｜,…,｜ｗ_mk(ｉ)｜,…, ｜ｗ_mk(Ｉ−１)｜) …（数５） で求められたフィルタ係数最大値に対して、図５の場合
と同様にＰ個の閾値

【００３６】

【数６】 ｗmax(ｐ)_mk＝{ｗmax(０)_mk ,ｗmax(１)_mk ,…,ｗmax(Ｍ)_mk ,…, ｗmax(Ｐ−１)_mk} …（数６） が用意されており、閾値ｗmax(ｐ)_mkに対するフィルタ
係数最大値｜ｗ_mk｜_maxの大小によりα_mk，λ_mkの設定
変更がなされる。そして、常時、ｗmax(Ｍ)_mk＜
(ｗ_mk)_max＜ｗmax(Ｍ＋１)_mkになるように制御されてい
る。

【００３７】これまで、収束係数及びリークパラメータ
のチューニングは、適応フィルタに関する量で行われて
きた。通常、ロードノイズは、時速４０−８０ｋｍ位の
中速度域の定常走行時において顕著になる騒音である。
これに対して、時速８０ｋｍ以上の高速域では風切音が
増大する。また、時速４０ｋｍ以下の低速域では砂利道
などのラフロードを除いては走行騒音は相対的に大きく
ない。しかしながら、加速走行時においてはエンジンの
高速回転により発生する振動及び騒音，トランスミッシ
ョン（変速時のショックも含む）による振動騒音，給排
気騒音、など騒音が相対的に大きくなる。一般に、ロー
ドノイズと風切音，エンジン騒音では振動が伝搬して騒
音が放射されるまでの伝達経路が異なるため、適応フィ
ルタによってモデル化されるセンサーマイクロフォン間
の伝達関数も異なり、生成される適応フィルタのパター
ンもまた異なってくる。従って、例えば、急加速時に収
束係数を非常に大きく取ると、適応フィルタはエンジン
回転による過渡的な振動騒音に過剰適応し、ロードノイ
ズが支配的な車室内騒音になった定常走行に移行しても
すぐに適応できずにかえって増音する場合がありうる。
従って、適応フィルタの情報のみでなく車両の走行状態
に関する情報を用いて、収束係数及びリークパラメータ
の設定変更を行えば、より緻密な制御が可能となる。

【００３８】図７は、収束係数及びリークパラメータの
設定変更を適応フィルタのフィルタパワーＷ_P（添字ｍ
ｋは省略）とエンジン回転数Ｎ_Eを用いて行った場合を
示している（この場合、図１での制御用コントローラ４
にはエンジン回転数信号として例えばエンジンコントロ
ールユニットからタコパルス信号が入力されてい
る。）。収束係数α_mk，リークパラメータλ_mkの値はフ
ィルタパワーＷ_P とエンジン回転数Ｎ_E を変数として図
に示すようにマッピングされており、Ｗ_PとＮ_Eに応じて
随時読み出されて（数２）の更新式において設定変更が
なされている。

【００３９】図７に示した場合では、α_mk，λ_mkはフィ
ルタパワーＷ_P に対しては図４と同様、Ｗ_P(Ｍ)＜Ｗ_P＜
Ｗ_P(Ｍ＋１）で安定制御されるような設定であり、Ｎ_E
に対しては、中回転数域（定常走行時ではこの回転数域
で運転される走行速度でロードノイズが支配的になる）
でのみα_mkが大きくなるような設定である。図では、全
てのα_mk(Ｗ_P，Ｎ_E)，λ_mk(Ｗ_P，Ｎ_E)に対してテーブル
化されているが、例えばＷ_P，Ｎ_Eに対して各々α
_mk(Ｗ_P)，λ_mk(Ｗ_P)及びα_mk(Ｎ_E)，λ_mk(Ｎ_E)を１次元
データとしてテーブル化しておき、重み係数ａ_mk，ｂ_mk
を用いて

【００４０】

【数７】 α_mk(Ｗ_P ,Ｎ_E)＝{ａ_mk・α_mk(Ｗ_P)＋ｂ_mk・α_mk(Ｎ_E)}／（ａ_mk＋ｂ_mk） λ_mk(Ｗ_P ,Ｎ_E)＝{ａ_mk・λ_mk(Ｗ_P)＋ｂ_mk・λ_mk(Ｎ_E)}／（ａ_mk＋ｂ_mk） …（数７） のように、α_mk(Ｗ_P，Ｎ_E)，λ_mk(Ｗ_P，Ｎ_E)を計算によ
り決定すれば、テーブル設定のメモリ容量も削減でき
る。

【００４１】次に、図８はエンジン回転数の代りに車両
走行速度ｖを用いて行った場合を示している（この場合
では、図１での制御用コントローラ４には車両走行速度
信号として例えば車速センサの検出信号が入力されてい
る。）。この場合でも、収束係数α_mk，リークパラメー
タλ_mkの値はフィルタパワーＷ_P と車速ｖを変数として
図に示すようにマッピングされ、Ｗ_P とｖに応じて随時
読み出されて（数２）の更新式において設定変更がなさ
れる。

【００４２】図８では、α_mk，λ_mkの車速ｖに対する設
定は大きくは、低速域（０＜ｖ＜ｖ_L），中速域（ｖ_L＜
ｖ＜ｖ_H），高速域（ｖ_H＜ｖ）の３領域に分割してなさ
れる。ロードノイズは一般に時速４０−８０ｋｍ位の中
速度領域で定常走行時に特に顕著になる騒音であり、そ
れ以下ではラフロードなどを除けば騒音は低く、それ以
上では風切り音が増大し、ロードノイズ以外の騒音レベ
ルが大きくなる。そこで、中速域（ｖ_L＜ｖ＜ｖ_H）でα
_mkを大きくしてより適応させ、高速域（ｖ_H＜ｖ）に入
るとロードノイズに加えて風騒音が徐々に増大して（１
２０ｋｍ以上では風騒音が支配的になる）車室内騒音の
音圧が上昇するため、制御系が影響を受け適応フィルタ
が過成長する場合に備えて、λ_mkを小さくしてフィルタ
係数を減少させるような設定となっている。そして、フ
ィルタパワーＷ_P に対しては、Ｗ_P(Ｍ)＜Ｗ_P＜Ｗ_P(Ｍ＋
１）で安定制御されるようなα_mk，λ_mkの設定であり、
図７同様テーブル設定もしくは計算によりα_mk(Ｗ_P，
ｖ)，λ_mk(Ｗ_P，ｖ)が設定される。

【００４３】図７，図８では、α_mk，λ_mkのチューニン
グは２種類のパラメータを用いて行われたが、これは、
さらにより多く判定パラメータを用いてテーブル設定を
行えばより緻密な制御が可能となるのは言うまでもな
い。具体的には、走行状態に関する情報として、エンジ
ン回転数，車両速度の他に、エンジン回転加速度，車両
加速度，（ＡＴ車では）変速シフト位置、等が考えられ
る。

【００４４】またこれらの判定パラメータのチューニン
グは例えばファジイ理論等により決定することも可能で
ある。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、車両の走行状態及び適
応ディジタルフィルタの制御状態に応じて制御パラメー
タ変更がなされ、結果としてシステムの発散，増音を未
然に防ぎ、常時安定に制御を続行できるフェールセーフ
システムを供給できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロードノイズの能動消音装置の構成。

【図２】ディジタル能動型騒音制御システムブロック線
図。

【図３】収束係数，リークパラメータの値の調整方法一
例。

【図４】収束係数，リークパラメータの値の調整方法一
例。

【図５】収束係数，リークパラメータの値の設定テーブ
ル一例。

【図６】収束係数，リークパラメータの値の調整方法一
例。

【図７】収束係数，リークパラメータの値の調整方法一
例。

【図８】収束係数，リークパラメータの値の調整方法一
例。

【図９】従来の能動型騒音制御装置の説明図。

【符号の説明】

１…加速度センサ、２…マイクロフォン、３…スピー
カ、４…コントローラ、４３…マイクロプロセッサ、５
…アンプ、１０１…センサ検出信号、１０２…参照信
号、１０３…適応ディジタルフィルタ、１０４…出力制
御信号。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１個若しくは複数個の騒音検出手段と、そ
   の騒音を能動的に打ち消すための１個若しくは複数個の
   ２次音出力手段と、検出される騒音の騒音発生源により
   近くかつ該騒音と相関性の高い１個若しくは複数個の信
   号を検出する手段と、前記信号検出手段より得た検出信
   号を参照信号として用い、ある評価関数を最小にするよ
   うに前記参照信号から２次音制御信号を生成する１個若
   しくは複数個の適応フィルタを有する適応信号処理手
   段、及び車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手
   段、よりなる能動型騒音制御装置において、該装置は、
   前記適応信号処理手段が前記車両走行状態検出手段より
   得た情報、及び適応信号処理手段に関する情報の少なく
   ともいずれか若しくは両方の情報に基づいて制御されて
   いることを特徴とする能動型騒音制御装置。
2. 【請求項２】前記車両走行状態検出手段が車両の走行速
   度，走行加速度，エンジン回転数、若しくはエンジン回
   転加速度の少なくとも１つ以上を用いることを特徴とす
   る能動型騒音制御装置。
3. 【請求項３】前記適応信号処理手段は、一定のサンプリ
   ング間隔でディジタル信号に変換されたＫ個の参照信号
   のｎ番目サンプル値ｘ_k(ｎ）（ｋ＝０〜Ｋ−１）とＩ個
   の適応的に修正可能なフィルタ係数を持つディジタル適
   応フィルタｗ_mk(ｉ)（ｉ＝０〜Ｉ−１）との間でＭ個の
   ２次音制御信号ｙ_m(ｎ)（ｍ＝０〜Ｍ−１）を、Σ_k，Σ
   _iを各々ｋ，ｉに関する和として式 ｙ_m(ｎ)＝Σ_kΣ_iｗ_mk(ｉ)・ｘ_k(ｎ−ｉ) により決定してＭ個の２次音出力手段に供給しており、
   前記ディジタル適応フィルタｗ_mk(ｉ)は、Ｌ個の騒音検
   出手段により検出され、一定のサンプリング間隔でディ
   ジタル信号に変換された騒音信号ｅ_l(ｎ）（ｌ＝０〜Ｌ
   −１）の時々刻々の二乗和 Ｊ＝Σ_le_l(ｎ)² が最小値を取るように、前記（Ｍ×Ｋ）個のディジタル
   適応フィルタｗ_mk(ｉ)を予め求めておいた前記騒音検出
   手段と前記２次音出力手段との間のＪ個のフィルタ係数
   でモデル化された音響伝達関数Ｃ＾(ｊ)を用いて式 ｗ_mk(ｉ)_(n+1)＝λ_mk・ｗ_mk(ｉ)_(n)−α_mk・Σ_lｅ_l(ｎ)・
   ｒ_lmk(ｎ−ｉ) ｒ_lmk(ｎ)＝Σ_jＣ＾(ｊ)・ｘ_k(ｎ−ｊ) により随時適応修正され、かつその適応修正速度が収束
   係数α_mk及びリークパラメータλ_mkにより調整されてい
   るような適応信号処理手段であって、該装置は、収束係
   数α_mk及びリークパラメータλ_mkの設定値を車両の走行
   速度，走行加速度，エンジン回転数，エンジン回転加速
   度、及びディジタル適応フィルタｗ_mk(ｉ)の大きさに関
   係する量、のうち少なくとも１つ以上を用いて可変設定
   させることを特徴とする能動型騒音制御装置。
4. 【請求項４】請求項３記載のディジタル適応フィルタｗ
   _mk(ｉ)の大きさに関係する量が、Ｉ個の各フィルタ係数
   の絶対値の最大値 (ＷＭＡＸ)_mk＝max｛｜ｗ_mk(０)｜,｜ｗ_mk(１)｜,……,
   ｜ｗ_mk(Ｉ−１)｜｝ であるか、若しくはフィルタの出力パワー (Ｗ_P)_mk＝ｗ_mk(０)²＋ｗ_mk(１)²＋……＋ｗ_mk(Ｉ−１)² のうち少なくともいずれかを用いていることを特徴とす
   る能動型騒音制御装置。