JPH07104768A - 車室内騒音低減装置 - Google Patents

車室内騒音低減装置

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JPH07104768A
JPH07104768A JP5248295A JP24829593A JPH07104768A JP H07104768 A JPH07104768 A JP H07104768A JP 5248295 A JP5248295 A JP 5248295A JP 24829593 A JP24829593 A JP 24829593A JP H07104768 A JPH07104768 A JP H07104768A
Authority
JP
Japan
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noise
filter weight
filter
speaker
correction coefficient
Prior art date
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Pending
Application number
JP5248295A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Nagano
誠 長野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH07104768A publication Critical patent/JPH07104768A/ja
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  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車室内騒音をスピーカから発する音によって
相殺し、騒音低減を図る装置において、収束速度が速
く、かつ安定性のよい装置を提供する。 【構成】 エンジン回転数に基づく基準信号をフィルタ
部12において、車室内騒音が相殺されるようにフィル
タウエイトをかけ、この信号を基にスピーカ15を駆動
する。このスピーカ15から発した音と車室内騒音をマ
イク16により検出する。この検出量が最小となるよう
にフィルタウエイトの更新量を算出し、前回制御周期時
のフィルタウエイトを補正する。この更新時において、
補正係数の算出を補正係数算出部18にて行う。補正係
数は前々回から前回のフィルタウエイト変更量に比例し
た値に設定される。したがって、変更量が大きいときは
収束速度を上げることができ、小さいときには安定性が
向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の車室内の騒音を
低減させるために、車室内に設けられたスピーカから発
する音により騒音を打ち消し、車室内騒音を低減する車
室内騒音低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車など車両の車室内騒音は、運転者
などの搭乗者に不快な印象を与える場合があり、最近の
車両開発においては、この車室内騒音の低減が重要な課
題となっている。このような騒音の発生源は多岐に渡
り、自動車の場合を例にあげれば、たとえばエンジンの
騒音が車室内に透過してくる透過エンジン騒音、エンジ
ン振動がエンジンマウントを介して車体に伝達し室内に
侵入してくる伝達エンジン騒音、またタイヤと路面の間
で発生するロードノイズ、車体表面を流れる空気流によ
り発生する風切り音などがある。その他、種々の騒音が
存在するが、これらの騒音を低減するために、従来より
その騒音源の対策、伝達経路の対策などが採られてき
た。たとえば、エンジン透過音低減のためにはシリンダ
ブロック剛性の向上、シリンダヘッドカバー構造および
材質の変更などが行われている。また、伝達エンジン騒
音の対策としては、エンジンマウント位置の変更、マウ
ントゴムの剛性および材質変更、振動発生部へのダイナ
ミックダンパ設置などがある。
【0003】以上のように、従来より騒音に関する様々
な対策が行われてきた。しかし、このような騒音源、伝
達経路の様々な対策が行われても、対策すべき項目が多
種に渡り、また対策にコストおよび重量の増加が伴うた
め、十分な対策がなされたとはいえない場合があった。
【0004】しかし近年、前述の騒音源と伝達経路の対
策の他に、車室内に設置されたマイクにより騒音を検出
し、この騒音を打ち消すような音をスピーカにより発生
させ、騒音を相殺し、これを低減する能動型の騒音低減
技術が開発されている。そして、この技術は一部の製品
にすでに採用されている。
【0005】前記の能動型の騒音低減技術は、たとえば
特表平1−501344号公報に示されている。この公
報に示された装置は、マイクにより検出された音がなる
べく小さくなるよう適応フィルタのウエイトを更新する
ように構成されている。この変更に関し、考慮されるの
はマイクにより検出される音のみであり、その他の要
素、たとえばスピーカとマイク間の伝達関数や、検出音
に基づき算出された更新量の寄与率を決定する補正係数
であるステップサイズパラメータ(α)などは予め定め
られた一定値である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
能動型騒音低減装置においては、ステップサイズパラメ
ータが一定であった。このステップサイズパラメータ
は、フィルタウエイトの収束速度に影響するパラメータ
であり、これが大きい場合は比較的早く収束する傾向が
あるが、一方、条件によっては発散してしまう場合も生
じる。引例のように基準信号にエンジン回転数に基づく
信号を用いた場合、エンジン回転数が比較的低いときに
はステップサイズパラメータを大きくして収束速度を上
げることができるが、エンジン回転数が高いときにはこ
れをを大きくすると発散してしまうという問題がある。
逆に回転数が高いときに合わせてステップサイズパラメ
ータを小さく設定すると、低回転時に収束速度が遅くな
り、十分な騒音低減の効果が得られないという問題があ
った。
【0007】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、広いエンジン回転域で、適切なステ
ップサイズパラメータを設定し、車室内騒音を良好に低
減できる装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる車室内騒音低減装置は、車両の車
室内所定位置に配置された少なくとも一つのマイクと、
車室内の所定位置に配置された少なくとも一つのスピー
カと、車両の騒音源の状態を検出する騒音源状態検出部
と、前記騒音源の状態に基づく基準信号を発生する基準
信号発生部と、前記マイクにより検出される音が低減さ
れるように、前記基準信号にフィルタウエイトを乗じ、
スピーカ駆動信号生成部を有するフィルタ部と、前記ス
ピーカ駆動信号に基づき前記スピーカを駆動するスピー
カ駆動部とを含んでいる。
【0009】そして、前記フィルタ部は、前回制御周期
において前記マイクにより検出された音に基づき前記フ
ィルタウエイトの基準更新量を算出する基準更新量算出
部と、前記基準更新量を過去のフィルタウエイト更新量
の変化量に応じて補正する補正係数を算出する補正係数
算出部と、前回制御周期におけるフィルタウエイトを前
記基準更新量および前記補正係数に基づき更新し、新し
いフィルタウエイトを算出するフィルタウエイト算出部
とを有している。
【0010】
【作用】本発明は以上のような構成を有しており、前回
サンプリング時のフィルタウエイトを更新する更新量の
算出において、車両の騒音源の状態に応じて更新量を変
更する。すなわち、マイクにより検出された音に基づき
算出された基準更新量に、騒音源の状態に応じて増減す
る補正係数(ステップサイズパラメータ)を乗じてい
る。これによって、そのときの騒音源の状態に適したフ
ィルタウエイトを算出することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明にかかる好適な実施例を図面に
したがって説明する。
【0012】図1には実施例の構成を示すブロック図が
示され、図2にはマイク、スピーカなどが実際に車両に
搭載された場合の図が示されている。本実施例は対策す
べき車両の騒音源をエンジンとし、このエンジンの状態
を代表するものをエンジンの回転数としている。エンジ
ン回転数検出部10は、エンジン20のディストリビュ
ータの1次側の電圧を検出してエンジン回転数の検出を
行っている。そして、この信号を基に基準信号発生部1
1は基準信号X(n) を発生している。
【0013】この基準信号発生部11は、本実施例にお
いてはエンジンの電子制御装置21(以下ECUと記
す)であり、ディストリビュータの1次電圧の変化があ
った時に所定時間(Δt)だけ所定電圧(v1 )を発生
する。したがって、この基準信号発生部11により発生
される基準信号X(n) は、エンジンの点火周期と同一の
周期を有する矩形波である。
【0014】この基準信号X(n) が図1のフィルタ部1
2に送られる。このフィルタ部12は所定の条件にした
がって矩形波である基準信号X(n) を加工し、所望の波
形を生成する。言い換えれば、時間領域において基準信
号X(n-i) にフィルタウエイトWmi(n) を乗じて、スピ
ーカ駆動信号y(n) を得る。式で示せば次のようにな
る。
【0015】
【数1】 このスピーカ駆動信号ym (n) を生成するのがスピーカ
駆動信号生成部13である。そして、このスピーカ駆動
信号ym (n) にしたがってスピーカ駆動部14はスピー
カ15を駆動する。以上、図1におけるフィルタ部12
とスピーカ駆動部14は、図2においては制御部22と
して示されている。さらに、図2においてスピーカ15
を4つ用いた場合が示されており、これらのスピーカ1
5-1,15-2,15-3,15-4は前席の左右および後席
の左右のドア内側に配置されている。
【0016】マイク16は、車室内の音を検出する。こ
の車室内音はエンジンの発生する騒音、ロードノイズ、
風切り音など車両の運転時に発生する騒音の他に前述の
スピーカ15の発生した音も合わせて検出する。この検
出信号el (n) が再びフィルタ部12にフィードバック
される。マイク16の実際の配置は、図2に示すように
4つ(16-1,16-2,16-3,16-4)が各座席近
傍、特に搭乗者の耳に近い位置である。
【0017】マイク16の検出信号el (n) はフィルタ
部12の基準更新量算出部17に送出される。基準更新
量算出部17においては、前回のフィルタウエイトWmi
(n)を所定の条件に基づき更新する際に基準となる量を
算出する。この条件は、「マイク16で検出される音が
最小となる」というものである。言い換えれば、車両の
発生する各種の騒音に対し、これを打ち消すような音を
スピーカ15から放射し、搭乗者に騒音を感じさせない
ようにする。このために、基準信号X(n-1) にフィルタ
ウエイトWmi(n) を乗じることによって騒音の相殺を行
うが、このフィルタウエイトWmi(n) をフィードバック
をかけることにより逐次更新し最適制御を行う。この更
新のアルゴリズムは、 Multipule Error Filtereol-X
LMS (MEFX LMS)アルゴリズムと呼ばれ次式で
示される。
【数2】 添字(n) ,(n-1) は制御周期を示し、Cはスピーカ15
とマイク16の間の伝達関数を示す。またαはステップ
サイズパラメータと呼ばれる補正係数である。(2)式
において、第2項は前回制御周期のフィルタウエイトW
(n-1) をどれだけ変更するかを示すものであり、伝達関
数Clmj 、参照信号X(n-j) と検出信号el (n-1) に基
づき、基準更新量
【数3】 が算出される。この基準更新量に対して、前記補正係数
αを乗じて更新量が決定される。従って、この補正係数
αを大きく設定すれば、フィルタウエイトは大きく変更
され、収束速度が速くなるが、収束性が悪化し発散する
場合も生じる。一方補正係数αを小さく設定すれば安定
性が向上する反面収束速度が遅くなり、最適制御がなさ
れない場合がある。
【0018】本実施例の装置では、過去のフィルタウエ
イトの変化量を監視し、この変化量に基づき補正係数α
を設定する。前回と前々回の制御周期時のフィルタウエ
イトWmi(n-1) ,Wmi(n-2) の差の絶対値に比例した補
正係数αを設定する。式で示せば次のようになる。 α=A× abs{Wmi(n-2) −Wmi(n-1) } …(3) ここでkは定数である。
【0019】このように前々回から前回のフィルタウエ
イトの変化量を見ることによって、現在のフィルタウエ
イトが制御目標値に近いのか遠いのかを判断することが
できる。たとえば、変化量が小さければ、フィルタウエ
イトはすでに目標値付近で制御されており、フィルタの
更新量を大きくする必要はないので、補正係数αは小さ
めに設定される。また、前々回から前回のフィルタウエ
イト変更量が大きい場合には、現状のフィルタウエイト
がまだ十分に制御目標値に達していない多判断できる。
よって、このときは補正係数αを大きくしてより早く制
御目標値に近付くように制御する。
【0020】以上は本装置の概念的な説明であり、実際
には参照信号やスピーカは複数個用いられるので、前述
した(1)ないし(3)式はそれぞれ以下の(4)ない
し(6)式のように書き換えられる。
【0021】
【数4】 図3には基準信号を1個、スピーカおよびマイクをそれ
ぞれ3個使用した装置の具体的な構成が示されている。
基準信号としてエンジンパルス30を用いることは前述
の説明と同様である。先の説明においてはフィルタの数
について特に言及しなかったが、基準信号の数(種類)
およびスピーカの数に応じてフィルタの数は増加する。
ひとつのスピーカ駆動信号を生成するには、各基準信号
に対するフィルタウエイトを算出しなければならないか
ら、基準信号の数だけ適応フィルタが必要となる。そし
て、複数のスピーカを駆動する場合にはスピーカの数だ
け前記の基準信号と適応フィルタの組が必要であるか
ら、結局基準信号の数とスピーカの数の積だけフィルタ
の数が必要となる。図3の装置の場合は基準信号はエン
ジンパルス1個であり、スピーカが3個であるのでフィ
ルタは3個必要となる。
【0022】さて、基準信号であるエンジンパルスが電
子制御装置31(ECU)に入力されると、A/D変換
器32によりデジタル信号に変換される。このA/D変
換された基準信号が適応フィルタ33に入力され、スピ
ーカ駆動信号が生成される。そして、D/A変換器34
を通して、アナログ信号が出力されスピーカ35が駆動
される。これらのスピーカ35により発生した音と車室
内の音がマイク36により検出され、この信号がECU
31に入力される。マイク36の検出した信号はA/D
変換器37に入力されデジタル信号に変換され、MEF
X LMSアルゴリズム演算部38に入力される。この
演算部38にはこの他前記の基準信号であるエンジンパ
ルスも入力され、予め測定されている伝達関数Clmj
合わせて、フィルタウエイトWmiの更新量を算出する。
この時、前述のようにステップサイズパラメータαmi
前々回から前回のフィルタウエイトの変化量に応じて変
更される。すなわち、フィルタウエイトの変化量が小さ
い場合はステップサイズパラメータを小さく設定し、ウ
エイトの変化量の大きい場合はパラメータを大きめに設
定する。
【0023】図3について図1との対応を示せば、この
演算部38は図1のフィルタウエイト算出部13a、基
準更新量算出部17および補正係数算出部18と対応
し、適応フィルタ33はスピーカ駆動信号生成部13よ
りフィルタウエイト算出部13aを除いた機能を有する
ものと対応する。
【0024】以上のように補正係数(ステップサイズパ
ラメータαmi)を変化させることにより、現在フィルタ
ウエイトが制御目標値から離れている場合は、急速に制
御目標値に収束させ、またすでに制御目標値付近にある
ときには安定した制御を行うことができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、補正係
数αを固定して設定するのではなく、現在のフィルタウ
エイトが制御目標付近に制御されているのか、十分に制
御されず制御目標から離れた値であるのかによって、補
正係数αを変更する。すなわち、目標値付近に制御され
ているときは、安定性を重視するように補正係数αが小
さく設定され、目標値から離れているときには早く収束
させるために補正係数が大きく設定される。したがっ
て、収束速度と安定性のいずれも犠牲にすることのない
装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明にかかる好適な実施例の構成を示す図で
ある。
【図3】本装置のフィルタウエイトの演算にかかる主要
構成を示す図である。
【符号の説明】
10 エンジン回転数検出部 11 基準信号発生部 12 フィルタ部 13 スピーカ駆動信号生成部 15 スピーカ 16 マイク 17 基準更新量算出部 18 補正係数算出部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の車室内所定位置に配置された少な
    くとも一つのマイクと、 車室内の所定位置に配置された少なくとも一つのスピー
    カと、 車両の騒音源の状態を検出する騒音源状態検出部と、 前記騒音源の状態に基づく基準信号を発生する基準信号
    発生部と、 前記マイクにより検出される音が低減されるように、前
    記基準信号にフィルタウエイトを乗じ、スピーカ駆動信
    号生成部を有するフィルタ部と、 前記スピーカ駆動信号に基づき前記スピーカを駆動する
    スピーカ駆動部と、を含み、 前記フィルタ部は、 前回制御周期において前記マイクにより検出された音に
    基づき前記フィルタウエイトの基準更新量を算出する基
    準更新量算出部と、 前記基準更新量を過去のフィルタウエイト更新量の変化
    量に応じて補正する補正係数を算出する補正係数算出部
    と、 前回制御周期におけるフィルタウエイトを前記基準更新
    量および前記補正係数に基づき更新し、新しいフィルタ
    ウエイトを算出するフィルタウエイト算出部と、を有す
    ることを特徴とする車室内騒音低減装置。
JP5248295A 1993-10-04 1993-10-04 車室内騒音低減装置 Pending JPH07104768A (ja)

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JP5248295A JPH07104768A (ja) 1993-10-04 1993-10-04 車室内騒音低減装置

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JP5248295A JPH07104768A (ja) 1993-10-04 1993-10-04 車室内騒音低減装置

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JP5248295A Pending JPH07104768A (ja) 1993-10-04 1993-10-04 車室内騒音低減装置

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JP (1) JPH07104768A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015037239A (ja) * 2013-08-13 2015-02-23 日本電信電話株式会社 残響抑圧装置とその方法と、プログラムとその記録媒体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015037239A (ja) * 2013-08-13 2015-02-23 日本電信電話株式会社 残響抑圧装置とその方法と、プログラムとその記録媒体

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