KR20180070568A - 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 - Google Patents

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KR20180070568A
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vehicle
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KR1020187009764A
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마르쿠스 크리스토프
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하만 베커 오토모티브 시스템즈 게엠베하
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Abstract

대표적인 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템들 및 방법들은 차량의 구조 요소로부터 로드 노이즈를 직접 발견하여 로드 노이즈를 나타내는 제1 감지 신호를 발생시키는 단계, 차량의 엔진 고조파를 검출하여 엔진 고조파를 나타내는 제2 감지 신호를 발생시키는 단계, 제1 감지 신호 및 제2 감지 신호를 조합하여 제1 감지 신호 및 제2 감지 신호의 조합을 나타내는 조합 신호를 제공하는 단계를 포함한다. 시스템들 및 방법들은 조합 신호로부터 필터링된 조합 신호를 발생시키기 위해 광대역 액티브 노이즈 컨트롤 필터링하는 것, 그리고 액티브 노이즈 컨트롤 필터링으로부터의 필터링된 조합 신호를 안티 노이즈로 변환하고 안티 노이즈를 차량의 내부에서의 청취 위치에 방사하는 것을 더 포함한다. 필터링된 조합 신호는 안티 노이즈가 청취 위치에서의 로드 노이즈 및 엔진 사운드를 감소시키도록 구성된다.

Description

엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤
본 발명은 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
로드 노이즈 컨트롤(RNC) 기술은 액티브 노이즈 컨트롤(ANC) 기술과 유사한 방식으로, 안티 노이즈, 즉 감소될 음파들과 위상이 반대인 음파들을 발생시킴으로써 차량 내부 원치않는 로드 노이드를 감소시킨다. RNC 기술은 타이어들에 의해 발생되는 원치않는 노이즈 및 진동들, 및 노이즈 및 진동들을 야기 또는 전달하는 거친 노면들을 발견하기 위한 노이즈 및 진동 센서들을 사용한다. 그러한 노이즈를 제거한 결과는 보다 만족스러운 탑승이고 그것은 차량 제조사들이 경량 섀시 재료들을 사용할 수 있게 하여, 연비를 증가시키고 배기가스는 감소시킨다. 엔진 오더 제거(EOC) 기술은 엔진 노이즈를 나타내는 비-음향 신호 이를테면 분당 반복수(RPM) 센서를 차량 내부에서 들리는 엔진 노이즈와 위상이 반대인 음파를 발생시키기 위한 기준으로서 사용한다. 그 결과, EOC는 종래 충격완화재의 사용 보다 용이하게 감소시킨다. 양자의 시스템에서, 차량 내부에 장착된 추가 오차 마이크로폰들이 노이즈 감소 효과를 개선하기 위해 진폭 및 위상에 관한 피드백을 제공할 수 있다. 그러나, 두 기술은 통상적으로 두 개의 별개의 시스템이 나란히 사용되도록 엔진 오더 및 로드 노이즈를 관찰하기 위한 상이한 센서들 및 상이한 신호 처리를 필요로 한다.
대표적인 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템은 차량의 구조 요소로부터 로드 노이즈를 직접 발견하도록, 그리고 상기 로드 노이즈를 나타내는 제1 감지 신호를 발생시키도록 구성된 제1 센서, 상기 차량의 엔진 고조파(engine harmonics)를 검출하도록 그리고 상기 엔진 고조파를 나타내는 제2 감지 신호를 발생시키도록 구성된 제2 센서, 및 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호의 조합을 나타내는 조합 신호를 제공하기 위해 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호를 조합하도록 구성된 가산기를 포함한다. 상기 시스템은 상기 조합 신호로부터 필터링된 조합 신호를 발생시키도록 구성된 광대역 액티브 노이즈 컨트롤 필터, 및 상기 액티브 노이즈 컨트롤 필터에 의해 제공되는 상기 필터링된 조합 신호를 안티 노이즈로 변환하도록 그리고 상기 안티 노이즈를 상기 차량의 내부에서의 청취 위치에 방사하도록 구성된 라우드스피커를 더 포함한다. 상기 필터링된 조합 신호는 상기 안티 노이즈가 상기 청취 위치에서의 상기 로드 노이즈 및 엔진 사운드를 감소시키도록 구성된다.
대표적인 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 방법은 차량의 구조 요소로부터 로드 노이즈를 직접 발견하여 상기 로드 노이즈를 나타내는 제1 감지 신호를 발생시키는 단계, 상기 차량의 엔진 고조파를 검출하여 상기 엔진 고조파를 나타내는 제2 감지 신호를 발생시키는 단계, 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호를 조합하여 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호의 조합을 나타내는 조합 신호를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 조합 신호로부터 필터링된 조합 신호를 발생시키기 위해 광대역 액티브 노이즈 컨트롤 필터링하는 단계, 및 상기 액티브 노이즈 컨트롤 필터링하는 단계에 의해 제공되는 상기 필터링된 조합 신호를 안티 노이즈로 변환하고 상기 안티 노이즈를 상기 차량의 내부에서의 청취 위치에 방사하는 단계를 포함한다. 상기 필터링된 조합 신호는 상기 안티 노이즈가 상기 청취 위치에서의 상기 로드 노이즈 및 엔진 사운드를 감소시키록 구성된다.
본 발명은 첨부된 도면들과 관련하여 비-제한적인 실시예들에 대한 이하의 설명을 읽음으로써 더 잘 이해될 수 있으며, 여기서 같은 요소들은 같은 참조 부호들로 지칭되며, 아래에서:
도 1은 간단한 대표적인 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템을 예시하는 개략도이다;
도 2는 필터-x 최소 평균 제곱 알고리즘을 사용하여 대표적인 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템을 예시하는 개략도이다; 그리고
도 3은 가속도 센서 및 RPM 센서의 대표적인 조합을 예시하는 개략도이다;
도 4는 구형파 RPM 입력을 갖는 대표적인 멀티-채널 액티브 엔진 노이즈 컨트롤 시스템을 예시하는 개략도이다;
도 5는 구형파 RPM 입력 대신 고조파 입력을 갖는 도 4에 도시된 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 6은 구형파 RPM 입력 대신 합산된 고조파 입력을 갖는 도 4에 도시된 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 7은 대표적인 멀티-채널 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템을 예시하는 개략도이다; 그리고
도 8은 대표적인 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 방법을 예시하는 흐름도이다.
노이즈는 일반적으로 수신기의 정보 내용에 도움이 되지 않는 사운드를 나타내기 위해 사용되는 용어이나, 더 정확히 말하면 목적하는 신호의 음질에 지장을 주는 것으로 여겨진다. 노이즈의 발전 과정은 통상적으로 세 단계로 구분될 수 있다. 이들은 노이즈의 발생, 그것의 전파(방출) 및 그것의 인지이다. 노이즈를 성공적으로 감소시키려는 시도는 처음에는 예를 들어, 감쇠에 의해 노이즈원 자체를 목표로 삼고 그 후 노이즈 신호 전파의 억제에 의한다. 그럼에도 불구하고, 노이즈 신호들의 방출은 많은 경우 목적하는 정도로 감소될 수 없다. 그러한 경우, 보상 신호를 덧씌움으로써 목적하지 않는 사운드를 제거하는 개념이 적용된다.
방출된 노이즈를 제거 또는 감소시키기 위한 알려진 방법들 및 시스템들은, 진폭 및 주파수 값들이 노이즈 신호의 진폭 및 주파수 값들과 대부분 동일하나 위상이 노이즈에 관해 180도 시프트되는 제거 음파들을 발생시켜 원치 않는 신호에 덧씌움으로써 원치 않는 노이즈를 억제한다. 이상적인 상황들에서, 이러한 방법은 원치않는 노이즈를 완전히 없앤다. 노이즈 신호 사운드 레벨의 이러한 타겟 감소 효과는 보통 상쇄적 간섭 또는 노지으 제어로서 지칭된다. 차량들에서, 원치 않는 노이즈는 엔진, 타이어, 서스펜션 및 다른 차량 유닛들의 영향에 의해 야기될 수 있고, 그에 따라 차량의 속도, 로드 조건 및 작동 상태들에 의해 변한다.
통상의 EOC 시스템들은 엔진 노이즈 제어를 위해 제거될 엔진 고조파를 나타내는 기준 신호의 적응적 필터링에 의해 안티 노이즈를 발생시키기 위해 협대역 피드포워드 액티브 노이즈 컨트롤(ANC) 프레임워크를 이용한다. 안티 노이즈는 안티 노이즈원으로부터 청취 위치까지 이차 경로를 통해 전달된 후, 엔진에 의해 발생되고 엔진으로부터 청취 위치까지 연장되는 일차 경로에 의해 필터링되는 신호들과 동일한 진폭 그러나 반대 위상을 갖는다. 그에 따라, 오차 마이크로폰이 공간에 즉, 청취 위치에 또는 그에 가깝게 있는 장소에서, 덮어씌워진 음향의 결과는 이상적으로 제로가 될 수 있으며 그에 따라 오차 마이크로폰에 의해 발견되는 오차 신호들이 단지 엔진에 의해 발생되는 (제거된) 고조파 노이즈 신호들이 아닌 사운드들을 기록할 수 있게 된다. 통상적으로, 비-음향 센서, 예를 들어, 분당 반복수(RPM)를 측정하는 센서가 기준으로서 사용된다.
크랭크축 센서들을 포함하여, RPM 센서들은 예를 들어, 회전 스틸 디스크에 인접하게 배치되는 홀 센서들일 수 있다. 다른 검출 원리들 이를테면 광학 센서 또는 유도성 센서가 채용될 수 있다. 크랭크 센서는 크랭크축의 위치 또는 회전 속도를 모니터하기 위해 내연 기관에 기본적으로 사용되는 전자 디바이스이다. 이러한 정보는 점화 계통 타이밍 및 다른 엔진 파라미터들을 제어하기 위해 엔진 관리 시스템들에 의해 사용된다. 그에 따라, 크랭크축 위치 센서의 기능 목적은 크랭크의 위치 및/또는 회전 속도(RPM)를 결정하는 것이다. 그것은 또한 엔진 속도를 분당 회전수(RPM)로 측정하기 위한 일차원으로서 상용된다. RPM 센서로부터의 신호는 엔진 고조파에 대응하는 임의의 수의 합성 고조파를 발생시키기 위해 합성 신호로서 사용될 수 있다. 합성 고조파는 후속하는 협대역 피드포워드 ANC 시스템에 의해 발생되는 노이즈 제거 신호들의 기반을 형성한다.
통상적인 RNC 시스템들에서, 공기 전달 그리고 구조 기인 노이즈원들은 노이즈 및 진동 센서들 이를테면 가장 가능성이 높은 로드 노이즈 감소 성능을 제공하기 위해 가속도 센서들에 의해 모니터된다. 예를 들어, 입력 노이즈 및 진동 센서들로서 사용되는 가속도 센서들은 서스펜션 및 다른 차축 부품들의 구조적 거동을 모니터하기 위해 차량에 걸쳐 배치될 수 있다. RNC 시스템들은 제거될 로드 노이즈를 나타내는 노이즈 및 진동 센서로부터의 신호의 적응적 필터링에 의해 안티 노이즈를 발생시키기 위해 광대역 피드포워드 액티브 노이즈 컨트롤(ANC) 프레임워크를 이용한다. 노이즈 및 진동 센서들은 가속도 센서들 이를테면 가속도계들, 힘 측정기들, 하중계들 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가속도계는 적절한 가속도를 측정하는 디바이스이다. 참 가속도는 좌표 가속도와 동일하지 않으며, 이는 속도의 변화율이다. 가속도계들의 싱글- 및 멀티-축 모델들이 참 가속도의 크기 및 방향을 검출하는 데 이용가능하고, 배향, 좌표 가속도, 모션, 진동, 및 충격을 감지하는 데 사용될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이, 노이즈 센서들 및 EOC 및 RNC 시스템들에서의 후속 신호 처리는 상이하다.
도 1을 참조하면, 간단한 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템은 엔진 고조파, 및 그에 따라 엔진 노이즈의 상당한 몫을 나타내는 구형파 RPM 신호를 제공하는 RPM 센서(101), 및 로드 노이즈를 직접 발견하기 위해 제공되는 가속도 센서(102)를 포함한다. 직접 발견하는 것은 기본적으로 다른 신호들에 의한 유의한 영향 없이 문제의 신호를 발견하는 것을 포함한다. 센서들(101 및 102)에 의해 출력되는 신호들(103 및 104)은 각각, 엔진 오더 노이드 및 로드 노이즈를 나타내고, 조합된 엔진 오더 및 로드 노이즈를 나타내는 합 신호(106)를 형성하기 위해 가산기(105)에 위해 조합, 예를 들어, 합산된다. 신호들을 조합하는 대안적인 방법들은 감산, 믹싱, 크로스-오버 필터링 등을 포함할 수 있다. 합 신호(106)는 필터링된 합 신호(108)를 라우드스피커(109)에 제공하는 광대역 ANC 필터(107)에 제공된다. 필터링된 합 신호(108)는 라우드스피커(109)에 의해 청취 위치(미도시)에 브로드캐스팅될 때, 청취 위치에서의 원치 않는 노이즈를 감소시키거나 심지어 제거하기 위해, 청취 위치에 안티 노이즈, 즉, 청취 위치에 나타나는 엔진 및 로드 노이즈와 동일한 진폭 그러나 반대 위상을 갖는 사운드를 발생시킨다. 광대역 ANC 필터(107)는 고정 또는 적응적 전달 함수를 가질 수 있고 피드백 시스템 또는 피드포워드 시스템 또는 이들의 조합일 수 있다. 가속도 센서(102)는 특정 조건 하에서 음향 센서로 대체될 수 있다. 뿐만 아니라, 청취 위치에서 잔류 노이즈를 발견하고 잔류 노이즈를 나타내는 오차 신호(111)를 제공하는 오차 마이크로폰(110)이 채용될 수 있다.
음향 센서가 엔진 노이즈를 발견하기 위해 사용될 때, 센서는 라우드스피커로부터 음향 피드백 신호들을 발견하기 쉬어야 한다. 그러나 라우드스피커로부터 충분히 양호하게 절연될 경우(이는 마이크로폰이 바람직한 위치(예를 들어, 크랭크축 및 밸브들에 가까운)의 엔진 블록에 직접 장착되는 경우일 수 있다) 그리고 프론트 콘솔 및 후드에 의해 내부에서의 사운드로부터 충분히 양호하게 분리될 경우, 청진기와 유사한 음향 센서가 또한 광대역 엔진 노이즈 신호들을 배타적으로 발견하기 위해 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 엔진 오더 및 로드 노이즈 시스템에서, RPM 센서는 협대역 피드포워드 ANC를 사용하는 통상의 EOC 시스템들과 대조적으로, 엔진 고조파로부터 발생하는 엔진 노이즈를 발견하기 위해 그에 따라 적응된 광대역 신호 처리와 연관되어 채용된다. 뿐만 아니라, 이러한 엔진 오더 및 로드 노이즈 시스템에서, 동일한 광대역 ANC 알고리즘은 RNC를 위한 추가 센서와 조합하여 사용된다. EOC에서 사용될 때 협대역 피드포워드 ANC 시스템들의 적응도가 일반적으로 높기 때문에, 광대역 엔진 노이즈 컨트롤 시스템의 추적 속성은 특정 측정치들이 취해지지 않는 한 EOC 시스템의 추적 속성보다 떨어질 것이다. 그러나, 광대역 RNC 및 EOC 및 RNC의 하나의 공통 프레임워크로의 조합은 전체 시스템의 효율을 향상시킨다. 광대역 엔진 노이즈 신호들을 발견할 수 있는 센서들은 광대역 기준 신호들에 대처할 수 없는 이전에 사용된 협대역 피드포워드 ANC 시스템 외 후속 신호 처리를 필요로 한다. 예를 들어, 적합한 ANC 시스템은 최소 평균 제곱(LMS) 알고리즘을 채용하는 광대역 피드포워드 ANC 프레임워크이다. 필터-x 최소 평균 제곱(FXLMS) 알고리즘이 이러한 작업을 위해 선택된 경우, 이러한 두 개의 알고리즘의 하나의 효율적인 조합이 도 2에 도시될 수 있다.
도 2에 FXLMS 알고리즘을 이용하는 싱글-채널 피드포워드 액티브 엔진 오더 및 로드 노이즈 시스템이 도시된다. 노면 상에서 이동하는 바퀴(201)에서 비롯되는 노이즈(및 진동들)는 자동차(204)의 서스펜션 디바이스(203)와 기계적으로 결합되고 검출된 노이즈(및 진동들)를 나타내는 노이즈 및 진동 신호(x1(n))를 출력하며, 그에 따라 객실 내에서 들리는 로드 노이즈와 상관시키는 가속도 센서(202)에 의해 직접 발견된다. 바퀴(201)에서 비롯되는 로드 노이즈는 전달 특성(P1(z))에 따라 제1 일차 경로를 통해 마이크로폰(205)에 기계적으로 그리고/또는 음향적으로 전달된다. 엔진 오더 컨트롤은 차량(204)의 엔진(215)에 장착되는 RPM 센서(214)를 포함한다. 엔진(215)의 고조파에서 비롯되는 노이즈는 엔진 노이즈를 나타내는 RPM 신호(x2(n))를 출력하고, 그에 따라 객실 내에서 들리는 엔진 노이즈와 상관시키는 RPM 센서(214)에 의해 검출된다. RPM 신호(x2(n))는 기본 엔진 고조파의 주파수, 고조파를 각각의 신호들로서 또는 각각의 고조파들의 합을 갖는 구형파 신호일 수 있다. 엔진 노이즈는 전달 특성(P2(z))에 따라 제2 일차 경로를 통해 마이크로폰(205)에 기계적으로 그리고/또는 음향적으로 전달된다. 제1 일차 경로 및 제2 일차 경로가 아주 유사함에 따라, 전달 특성들(P1(z) 및 P2(z))은 P(z)인 것으로 가정될 수 있다. 신호들(x1(n) 및 x2(n)) 양자가 전달 함수(P(z))를 통해 전달됨에 따라, 두 개의 신호는 예를 들어, 합 신호(x(n))를 제공하는 가산기(216)에 의해 합산될 수 있다.
동시에, 노이즈를 포함하여, 차량(204)의 객실에 존재하는 사운드를 나타내는 오차 신호(e(n))는 객실 내 좌석(예를 들어, 운전자 좌석)의 머리 받침대(206)에 마련될 수 있는 마이크로폰(205)에 의해 검출된다. 제어가능 필터(208)의 전달 특성(W(z))은 필터(210)에 의해 전달 특성(S'(z))으로 필터링되는(여기서 W(z) = -P(z)/S(z)) 합 신호(x(n)) 및 오차 신호(e(n))에 기초하여 공지된 최소 평균 제곱(LMS) 알고리즘에 따라 동작할 수 있는 적응적 필터 제어기(209)에 의해 제어된다. S'(z) = S(z) 및 S(z)는 라우드스피커(211) 및 마이크로폰(205) 사이 전달 함수, 즉, 이차 경로의 전달 함수(S(z))를 나타낸다. 이차 경로를 통해 이동된 후, 객실 내에서 들리는 엔진 오더 및 로드 노이즈의 파형과 위상이 정반대인 파형을 갖는 신호(y(n))가 그에 따라 식별되는 전달 특성(W(z)) 및 합 신호(x(n))에 기초하여, 제어가능 필터(208) 및 필터 제어기(209)에 의해 형성되는 적응적 필터에 의해 발생된다. 신호(y(n))로부터, 그것이 이차 경로를 통해 이동된 후, 객실 내에서 들리는 엔진 오더 및 로드 노이즈의 파형과 위상이 정반대인 파형을 갖는 사운드가 그렇게 함으로써 객실 내 엔진 오더 및 로드 노이즈를 감소시키기 위해, 객실에 마련될 수 있는 라우드스피커(211)에 의해 발생된다.
도 2에 도시된 대표적인 시스템은 복잡하지 않은 싱글-채널 피드포워드 필터-x LMS 제어 구조(207)를 채용하나, 다른 제어 구조들, 예를 들어, 많은 추가 채널을 갖는 멀티-채널 구조들, 많은 추가 마이크로폰(212), 및 많은 추가 라우드스피커(213)가 또한 채용될 수 있다. 예를 들어, 전체로서, L개의 라우드스피커 및 M개의 마이크로폰이 채용될 수 있다. 그 다음, 필터 제어기(209)로의 마이크로폰 입력 채널들의 수는 M이고, 필터(208)로부터의 출력 채널들의 수는 L이며, 필터(210) 및 필터 컨트롤(209) 사이 채널들의 수는 L-M이다.
엔진 노이즈를 발견하기 위해, 가속도 센서(301)가 도 3에 도시된 바와 같이 RPM 센서(302)와 조합될 수 있다. 가속도 센서(301)에 의해 출력되는 감지 신호(303)는 후속 저주파 통과 필터(304)에 의해 필터링되고 RPM 센서(302)에 의해 출력되는 감지 신호(305)는 후속 고주파 통과 필터(306)에 의해 필터링된다. 후속 저주파 통과 필터(304)에 의해 출력되는 필터링된 감지 신호(307) 및 고주파 통과 필터(306)에 의해 출력되는 필터링된 감지 신호(308)는 기준 신호(310)를 제공하기 위해 가산기(309)에 의해 합산된다. 저주파 통과 필터(304) 및 고주파 통과 필터(306)는 기준 신호(310)의 보다 저 주파수 범위에서의 신호 성분들이 가속도 센서(301)에서 비롯되고 기준 신호(310)의 보다 고 주파수 범위에서의 신호 성분들은 RPM 센서(302)에서 비롯되도록 크로스-오버 네트워크를 형성한다. 도 3에 도시된 예에서, RPM 센서(302)는 엔진의 RPM에 대응하는 단일 주파수를 갖는 구형파 신호를 출력한다. 대안적으로, 고주파 통과 필터(306)는 엔진의 RPM에 대응하는 단일 주파수의 고조파를 발생시키는 고조파 발생기로 대체될 수 있되, 고조파들은 단지 보다 고 주파수들의 고조파들로 제한될 수 있다.
도 4는 복수의 센서로부터의 노이즈를 억제할 수 있는 멀티-채널 유형 시스템인 액티브 엔진 노이즈 컨트롤 시스템을 도시한다. 도 4에 도시된 시스템은 n개의 가속도 센서(401), l개의 라우드스피커(402), m개의 마이크로폰(403), 및 엔진의 노이즈 및 진동원들로부터의 노이즈(일차 노이즈) 간 오차를 최소화하고 노이즈(이차 노이즈)를 제거하도록 동작하는 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(404)을 포함한다. 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(404)은 마이크로폰들(403) 및 라우드스피커들(402)의 각 조합에 제공되는 다수의 제어 회로를 포함할 수 있되, 라우드스피커들(402)이 노이즈 및 진동원들로부터의 노이즈를 제거하기 위한 제거 신호들을 생성한다. 액티브 엔진 노이즈 컨트롤 시스템은 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(404)에 연결되는 RPM 센서(405)를 더 포함한다. RPM 센서(405)는 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(404)에 엔진의 RPM에 대응하는 구형파 신호를 제공할 수 있다. 가속도 센서(401)는 각각 싱글 채널 시스템으로서 간주될 수 있는, 마이크로폰들(402) 중 하나 및 라우드스피커들(402) 중 하나의 특정(매트릭스-방식) 조합에 각각 관계될 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 시스템은 RPM 센서(405)에 의해 출력되는 구형파가 RPM 센서(405)로부터의 구형파 신호에 의해 결정되는 기본 주파수, 즉, 제1 고조파(f0)로부터 고조파들(f0 내지 fF)을 합성하는 고조파 발생기(501)를 통해 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(404)에 제공되도록 변형될 수 있다. 모든 고조파는 도 5에 도시된 바와 같이 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(404)에 별개로 입력되거나 도 6에 도시된 바와 같이 단일 입력을 제공하기 위해 합산기(601)에 의해 합산된다. 도 4 내지 도 6과 관련하여 위에서 설명된 시스템들에서, 가속도 센서들 중 적어도 하나는 이러한 시스템들이 엔진 오더들, 엔진 노이드 및 로드 노이즈의 조합된 제어를 위해 사용될 수 있도록 로드 노이즈를 발견하기 위해 제공될 수 있다.
도 7은 복수의 센서로부터의 노이즈를 억제할 수 있는 멀티-채널 유형 시스템인 멀티-채널 액티브 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템을 도시한다. 도 7에 도시된 시스템은 n개의 가속도 센서(701), l개의 라우드스피커(702), m개의 마이크로폰(703), 및 로드의 노이즈 및 진동원들로부터의 노이즈(일차 노이즈) 간 오차를 최소화하고 노이즈(이차 노이즈)를 제거하도록 동작하는 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(704)을 포함한다. 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(704)은 마이크로폰들(703) 및 라우드스피커들(702)의 각 조합에 제공되는 다수의 제어 회로를 포함할 수 있되, 라우드스피커들(702)이 로드 노이즈 및 진동원들로부터의 노이즈를 제거하기 위한 제거 신호들을 생성한다. 액티브 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템은 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(704)에 연결되는 RPM 센서(705)를 더 포함한다. RPM 센서(705)는 엔진의 RPM에 대응하고 기본 엔진 고조파의 주파수, 고조파를 각각의 신호들로서 또는 각각의 고조파들의 합을 갖는 구형파일 수 있는 신호를 적응적 액티브 노이즈 컨트롤 모듈(704)에 제공할 수 있다. 가속도 센서들(701) 및 RPM 센서(705)는 각각 싱글 채널 시스템을 형성하는, 마이크로폰들(703) 중 하나 및 라우드스피커들(702) 중 하나의 특정 조합에 각각 관계될 수 있다.
도 8을 참조하면, 대표적인 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 시스템들 중 하나에 의해 수행될 수 있음에 따라, 차량의 구조 요소로부터 로드 노이즈를 직접 발견하여 로드 노이즈를 나타내는 제1 감지 신호를 발생시키는 단계(절차 801) 및 차량의 엔진 고조파를 검출하여 엔진 고조파를 나타내는 제2 감지 신호를 발생시키는 단계(절차 802)를 포함할 수 있다. 제1 감지 신호 및 제2 감지 신호는 1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호의 합을 나타내는 합 신호를 제공하기 위해 조합, 예를 들어, 합산된다(절차 803). 합 신호는 합 신호로부터 필터링된 합 신호를 발생시키기 위해, 예를 들어, FXLMS 알고리즘에 따라, 적응적 광대역 ANC 필터링된다(절차 804). 그 다음, 액티브 노이즈 컨트롤 필터링으로부터 도출되는 필터링된 합 신호는 예를 들어, 라우드스피커를 통해 안티 노이즈로 변환되고, 차량의 내부에서의 청취 위치에 안티 노이즈로서 방사된다(절차 805). 필터링된 합 신호는 안티 노이즈가 청취 위치에서의 로드 노이즈 및 엔진 사운드를 감소시키도록 구성된다. 뿐만 아니라, 오차 신호는 예를 들어, 마이크로폰을 통해 청취 위치에서 또는 그에 가까운 곳에서 발견될 수 있다(절차 806). 라우드스피커 및 마이크로폰 사이 경로를 모델링하는 필터로 필터링되는 오차 신호 및 합 신호는 적응적 광대역 ANC 필터링의 FXLMS 알고리즘을 제어하기 위해 사용된다(절차 807).
실시예들에 대한 설명은 예시 및 설명 목적들로 제공되었다. 실시예들에 적합한 변형 및 변경이 상기한 설명을 고려하여 수행될 수 있거나 방법들을 실시함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 다르게 언급되지 않는 한, 설명된 방법들 중 하나 이상의 방법이 적합한 디바이스 및/또는 디바이스들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 설명된 방법들 및 관련 동작들은 또한 본 출원에 설명된 순서에 더하여 다양한 순서, 병렬적으로 그리고/또는 동시에 수행될 수 있다. 설명된 시스템들은 사실상 대표적인 것들이고, 추가 요소들을 포함하고/거나 요소들을 생략할 수 있다.
본 출원에서 사용될 때, 단수 및 "하나" 또는 "한" 단어가 선행되어 언급된 요소 또는 단계는 배제가 언급되지 않는 한, 상기 요소들 또는 단계들의 복수를 그렇게 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 뿐만 아니라, 본 발명의 "일 실시예" 또는 "일례"의 언급들은 또한 언급된 특징들을 통합하는 추가 실시예들의 존재를 배제하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다. 용어들 "제1", "제2", 및 "제3" 등은 단지 라벨들로서 사용되는 것이고, 그것들의 대상들에 수치적 요건 또는 특정 위치적 순서를 지우는 것으로 의도되지 않는다.

Claims (15)

  1. 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 시스템으로서,
    차량의 구조 요소로부터 로드 노이즈를 직접 발견하도록, 그리고 상기 로드 노이즈를 나타내는 제1 감지 신호를 발생시키도록 구성된 제1 센서;
    상기 차량의 엔진 고조파를 검출하도록 그리고 상기 엔진 고조파를 나타내는 제2 감지 신호를 발생시키도록 구성된 제2 센서;
    상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호의 조합을 나타내는 조합 신호를 제공하기 위해 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호를 조합하도록 구성된 컴바이너;
    상기 조합 신호로부터 필터링된 조합 신호를 발생시키도록 구성된 광대역 액티브 노이즈 컨트롤 필터; 및
    상기 액티브 노이즈 컨트롤 필터에 의해 제공되는 상기 필터링된 조합 신호를 안티 노이즈로 변환하도록 그리고 상기 안티 노이즈를 상기 차량의 내부에서의 청취 위치에 방사하도록 구성된 라우드스피커를 포함하되;
    상기 필터링된 조합 신호는 상기 안티 노이즈가 상기 청취 위치에서의 상기 로드 노이즈 및 엔진 사운드를 감소시키도록 구성된, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 광대역 액티브 노이즈 컨트롤 필터는:
    상기 컴바이너의 다운스트림 및 상기 라우드스피커의 업스트림에 연결된 제어가능 필터; 및
    상기 조합 신호를 수신하도록 그리고 상기 조합 신호에 따라 상기 제어가능 필터를 제어하도록 구성된 필터 제어기를 포함하는, 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 청취 위치에서 가까운 또는 그에 인접한 상기 차량의 상기 내부에 배치되는 마이크로폰을 더 포함하되, 상기 마이크로폰은 마이크로폰 신호를 제공하도록 구성되고 상기 필터 제어기는 상기 마이크로폰 신호에 따라 상기 제어가능 필터를 더 제어하도록 구성된, 시스템.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서, 상기 필터 제어기는 최소 평균 제곱 알고리즘에 따라 상기 제어가능 필터를 제어하도록 구성된, 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 컴바이너는 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호의 합을 나타내는 합 신호를 제공하기 위해 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호를 합산하도록 구성된, 시스템.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 차량의 상기 구조 요소에 부착되는 가속도 센서인, 시스템.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 센서는 상기 차량의 상기 엔진에 전기적으로 또는 기계적으로 연결되는 RPM 센서인, 시스템.
  8. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 센서는 상기 차량의 상기 엔진에 또는 그에 인접하게 배치된 음향 센서와 조합되는, 시스템.
  9. 엔진 오더 및 로드 노이즈 컨트롤 방법으로서,
    차량의 구조 요소로부터 로드 노이즈를 직접 발견하여 상기 로드 노이즈를 나타내는 제1 감지 신호를 발생시키는 단계;
    상기 차량의 엔진 고조파를 검출하여 상기 엔진 고조파를 나타내는 제2 감지 신호를 발생시키는 단계;
    상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호를 조합하여 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호의 조합을 나타내는 조합 신호를 제공하는 단계;
    상기 조합 신호로부터 필터링된 조합 신호를 발생시키기 위해 광대역 액티브 노이즈 컨트롤 필터링하는 단계; 및
    상기 액티브 노이즈 컨트롤 필터링하는 단계에 의해 제공되는 상기 필터링된 조합 신호를 안티 노이즈로 변환하고 상기 안티 노이즈를 상기 차량의 내부에서의 청취 위치에 방사하는 단계를 포함하되;
    상기 필터링된 조합 신호는 상기 안티 노이즈가 상기 청취 위치에서의 상기 로드 노이즈 및 엔진 사운드를 감소시키도록 구성된, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 광대역 액티브 노이즈 컨트롤 필터링하는 단계는 안티 노이즈로 변환될 상기 필터링된 조합 신호를 제공하기 위해 상기 조합 신호를 제어 필터링하는 단계를 포함하되, 상기 필터링하는 단계는 상기 조합 신호에 따라 제어되는, 방법.
  11. 청구항 10있어서, 상기 청취 위치에서 가까운 또는 그에 인접한 상기 차량의 상기 내부에서의 사운드를 발견하여 마이크로폰 신호를 제공하는 단계를 더 포함하되, 상기 필터링하는 단계는 상기 마이크로폰 신호에 따라 더 제어되는, 방법.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서, 상기 필터링하는 단계는 최소 평균 제곱 알고리즘에 따라 제어되는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 조합하는 단계는 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호를 상기 제1 감지 신호 및 상기 제2 감지 신호의 합을 나타내는 합 신호를 제공하도록 포함하는, 방법.
  14. 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로드 노이즈는 상기 차량의 상기 구조 요소에 부착된 가속도 센서를 이용하여 상기 차량의 상기 구조 요소로부터 발견되는, 방법.
  15. 청구항 9 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔진 고조파가 상기 차량의 상기 엔진에 기계적으로 또는 전기적으로 연결되는 RPM 센서에 의해 제공되고/거나 엔진 노이즈가 상기 차량의 상기 엔진에 음향적으로 연결되는 음향 센서에 의해 제공되는, 방법.
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