JP3612736B2 - 車両騒音低減装置及び制御信号設定方法 - Google Patents
車両騒音低減装置及び制御信号設定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の走行に伴って発生するロードノイズ等の騒音を騒音低減音により低減する装置及び該騒音低減音を発生させるための制御信号を設定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の騒音低減装置では、例えば実開昭６１−１７３９号公報で知られているように、騒音としてのエンジン騒音を低減する場合に、制御手段によりエンジン騒音に関する騒音源信号（リファレンス信号）に基づいて制御信号を生成し、この制御信号を加振機に入力して該加振機によりエンジン騒音とは逆位相でかつ同振幅の反転音を発生させる一方、上記エンジン騒音を低減すべき箇所にエンジン騒音と加振機からの反転音との合成音を検出する加速度センサを設置し、この加速度センサの出力信号が小さくなるように上記制御手段において制御信号のゲイン調整及び位相調整を行うようにしたものがある。このものでは、上記加速度センサの出力信号が外乱に起因してゲインや位相が収束しなくなった場合に加振機に過大な加振力が生じて安全性が損なわれることを回避するために、上記出力信号の値が所定値以上になったときに制御信号のゲイン調整及び位相調整をやり直すようになされている。
【０００３】
一方、本出願人が先に出願したもの（特開平５−２３２９６９号公報）では、例えばエンジン騒音を所定箇所において低減するために、該所定箇所でのエンジン騒音を低減させるアンチ騒音を発生するためのスピーカと、上記所定箇所での合成音を検出するマイクロフォンと、このマイクの出力信号をエンジン騒音の周期及びマイク／スピーカ間の音の伝達特性に基づいて補正する制御手段とを備え、この制御手段の制御信号によりスピーカでアンチ騒音を発生させるようにしている。このものでは、マイクの出力信号を利用することでエンジン騒音とのコヒーレンスが良好な制御信号を容易に得られることから、上記制御手段での演算量を従来のＬＭＳ（Least Mean Square Method〔＝最小二乗法〕）アルゴリズムの数分の１以下に削減して演算時間の大幅な短縮化が図れるという利点がある。
【０００４】
これらのものは、何れも騒音とのコヒーレンスが良好な騒音源信号を利用して騒音を低減する、いわゆるフィードフォワード制御による騒音低減装置であり、騒音検出手段の出力信号を効果的に小さくできるものとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の走行に伴うロードノイズ等のように騒音源が特定できず、かつその騒音が不規則に変化するものである場合には、上記フィードフォワード制御による騒音低減装置では良好な騒音源信号を得ることが難しく、騒音の低減が困難である。
【０００６】
したがって、上記のような騒音を低減するには、騒音検出手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御するしかないのであるが、このようなフィードバック制御の場合には、音響特性が変化すると不安定になるという問題がある。
【０００７】
しかも、車両の場合には、その運転状態が一定であっても、例えばトンネル内とそうでないときや走行路の状態等、外部の環境状態によって騒音自体の特性や車室内での音響特性が特に大きな変化を受けるため、上記従来の技術を基に騒音を効果的に低減するのは一層困難となる。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な騒音源信号を得ることが困難なロードノイズ等の騒音を、車両外部の環境状態が変化した場合でも効果的に低減できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明では、車両外部の環境状態を検出する検出手段を設け、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定するようにし、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定めておいたものであり、上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択するようにすることで、車両外部の環境状態に応じて騒音低減制御の安定化を図りつつ効果的に騒音を低減できるようにした。
【００１０】
具体的には、本発明では、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段と、この騒音検出手段の出力信号を受け、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定する制御手段と、この制御手段からの制御信号を受けて騒音低減音を発生する低減音発生手段とを備えた車両騒音低減装置が前提である。
【００１１】
そして、車両外部の環境状態を検出する検出手段を備えるようにする。また、制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するように構成されており、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定められたものであり、更に上記制御手段は、上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００１２】
【数３】
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖ ∞ は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐ W ‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００１３】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、検出手段は、車両がトンネル内に入ったことを検出するものとする。また、制御手段は、上記検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００１４】
請求項３の発明では、上記請求項２の発明において、制御手段は、検出手段により車両のトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成とされているものとする。
【００１５】
請求項４の発明では、上記請求項２の発明において、車両がトンネル内外にある状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設ける。そして、制御手段は、上記切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００１６】
請求項５の発明では、上記請求項２の発明において、検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて車両がトンネル内に入ったことを検出するように構成されているものとする。
【００１７】
請求項６の発明では、上記請求項１の発明において、検出手段は、車両の走行路の状態を検出するものとする。また、制御手段は、上記検出手段により検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００１８】
請求項７の発明では、上記請求項６の発明において、制御手段は、検出手段により走行路が悪路であることが検出されたときには、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成とされているものとする。
【００１９】
請求項８の発明では、上記請求項６の発明において、走行路の状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設ける。そして、制御手段は、上記切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００２０】
請求項９の発明では、上記請求項６の発明において、検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて走行路の状態を検出するように構成されているものとする。
【００２１】
請求項１０の発明では、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段を設け、この騒音検出手段の出力信号に基づき、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、この制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置における上記制御信号の設定方法として、車両外部の環境状態を検出する検出手段を設け、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するようにし、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定めておいたものであり、上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択するようにする。
【００２２】
【数４】
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖ ∞ は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐ W ‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００２３】
請求項１１の発明では、上記請求項１０の発明において、検出手段は、車両がトンネル内に入ったことを検出するものであり、上記検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値を選択する。
【００２４】
請求項１２の発明では、上記請求項１１の発明において、検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する。
【００２５】
請求項１３の発明では、上記請求項１１の発明において、検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて、車両がトンネル内に入ったことを検出するように構成されているものとする。
【００２６】
請求項１４の発明では、上記請求項１０の発明において、検出手段は、車両の走行路の状態を検出するものであり、上記検出手段により検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値を選択する。
【００２７】
請求項１５の発明では、上記請求項１４の発明において、検出手段により走行路が悪路であることが検出されたときには、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する。
【００２８】
請求項１６の発明では、上記請求項１４の発明において、検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて走行路の状態を検出するように構成されているものとする。
【００２９】
【作用】
請求項１又は１０の発明では、車室内において、騒音検出手段により騒音源からの騒音が検出される。そして、上記騒音検出手段の出力信号を受けた制御手段により制御信号が設定され、該制御信号を受けた低減音発生手段により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性が低下され、このことで、乗員への騒音が低減される。このとき、上記制御手段では、制御音伝達特性モデルＨとモデル化誤差値Ｗｕと騒音伝達特性Ｇと騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、式（１）を満たすように定数Ｋが求められ、この定数Ｋと騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号が設定される。すなわち、上記制御音伝達特性モデルが用いられることにより、騒音検出手段の設置位置における騒音低減音の騒音に対する低減効果が高められる。また、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値が考慮されることにより、騒音発生手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御する際の外乱に対する安定性が確保される。
【００３０】
さらに、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、車両外部の環境状態を検出する検出手段により検出される該環境状態に対応して予め複数定めておいたものであり、制御手段では、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値が選択される。これにより、車両外部の環境状態の変化に応じて効果的に騒音を低減することができる。
【００３１】
請求項２又は１１の発明では、車両がトンネル内に入ったことが上記検出手段により検出される。そして、制御手段において、車両がトンネル内に入ったことが検出されたときとそうでないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値が選択される。したがって、車両がトンネルに入ったときと、そうでないときとでの騒音伝達特性の変化が補償され、効果的に騒音が低減される。
【００３２】
請求項３又は１２の発明では、上記検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値が選択される。よって、トンネル内に入ったときに生じる高い周波数帯域での騒音のピークが効果的に低減される。
【００３３】
請求項４の発明では、上記車両のトンネル内外にある状態は、切換手段により切り換えて手動入力される。そして、この切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値が選択される。よって、トンネル内外に対応する騒音低減用しきい値は、乗員により任意に選択されることになる。
【００３４】
請求項５又は１３の発明では、上記車両がトンネル内に入ったことは、騒音の周波数特性の変化に基づいて検出手段により検出される。したがって、車両がトンネルに入ったことを検出するための情報が容易に得られる。
【００３５】
請求項６又は１４の発明では、上記検出手段により、車両の走行路の状態が検出される。そして、検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値が選択される。これにより、車両の走行路に起因して騒音伝達特性が変化する際に、該騒音伝達特性の変化が補償されて騒音が効果的に低減される。
【００３６】
請求項７又は１５の発明では、上記検出手段により、走行路が悪路であることが検出されたときに、選択される騒音低減用しきい値は、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められているので、走行路が悪路であるときに発生する騒音のピークが落とされ、効果的な騒音低減がなされる。
【００３７】
請求項８の発明では、上記走行路の状態は、切換手段により手動入力可能に切り換えられる。そして、この切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値が選択される。よって、走行路に対応する騒音低減用しきい値は、乗員により任意に選択されることになる。
【００３８】
請求項９又は１６の発明では、上記走行路の状態が騒音の周波数特性の変化に基づいて検出手段により検出される。したがって、走行路を検出するための情報が容易に得られる。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００４０】
（実施例１）
図２及び図３は、本発明の実施例１に係る騒音低減装置の全体構成を概略的に示し、この騒音低減装置は、自動車（車両）における各座席の乗員に対するロードノイズ等、数十〜数百Ｈｚの騒音を騒音源信号（リファレンス信号）を用いずに低減するためのものである。
【００４１】
同各図において、１は自動車の車体、２は車体１の前後中央部に位置する車室、３，４は車室２を開閉する前後のドアであって、上記車室２内には前後に座席５，６が設置され、前部座席５（図２及び図３のそれぞれ左側の座席）は右側の運転席５ａ及び左側の助手席５ｂで、また後部座席６（図２及び図３のそれぞれ右側の座席）は左右２つの後席６ａ，６ａでそれぞれ構成されている。７は、運転席５ａの前方位置に設置されたステアリングホイールである。また、９は、車体の左右両側の前後に配置された車輪のホイールである。
【００４２】
そして、本実施例１では、運転席５ａ，助手席５ｂ及び後席６ａにおける各ヘッドレスト８の左右何れかの側（着座した乗員の左右何れかの耳に近い位置）がそれぞれ騒音低減箇所とされ、これらの箇所にそれぞれ騒音検出手段としてのマイクロフォン１０が１個ずつ合計４個取り付けられ、これらのマイクロフォン１０，１０，…により車室２内の音を乗員の耳近くで検出するようにしている。一方、上記車体１左右の前側ドア３，３の車室２内側面、及び車室２後端のパッケージトレイ１１の左右両側部にはそれぞれ車室２内に騒音低減音を発生させる低減音発生手段としてのスピーカ１２，１２，…が配置され、これら４個のスピーカ１２，１２，…はオーディオシステムと兼用されている。
【００４３】
上記スピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…は、例えば助手席５ｂ側のインストルメントパネル１３内に配置したコントローラ１４に接続されている。尚、図示はしないが、このコントローラ１４による騒音制御システムとオーディオシステムとの作動を切り換えるための操作スイッチが例えば車室２内のルーフ部分に配置されている。そして、上記車室２内での騒音と各スピーカ１２から発せられる騒音低減音との合成音を各マイクロフォン１０で検出し、そのマイクロフォン１０から出力されるマイク信号ｕをコントローラ１４に入力するとともに、各スピーカ１２にマイク信号ｕとは逆位相である制御信号としてのスピーカ信号ｙを出力することにより、各マイクロフォン１０の設置位置で各スピーカ１２からの騒音低減音を騒音と干渉させて、各マイクロフォン１０により検出される音を低減するようにしている。さらに、上記コントローラ１４には、インストルメントパネル１３の左右中央に配置した切換手段としてのマニュアルスイッチ１５や外界の光量を検出する光センサ２４等、各種センサ及びスイッチ類が後述する環境状態検出部を介してそれぞれ接続されている。
【００４４】
上記コントローラ１４は、図４に詳しく示すように、デジタル信号処理によりマイク信号ｕを小さくするためのスピーカ信号ｙを出力する制御手段としてのＣＰＵ１６（セントラル・プロセシング・ユニット）を有し、該ＣＰＵ１６の入力段には、各マイクロフォン１０からのマイク信号ｕを増幅するマイクアンプ１７と、増幅されたマイク信号ｕの低周波部分（例えば５００〜１０００Ｈｚ以下）を瀘波するローパスフィルタ１８と、瀘波されたアナログのマイク信号ｕをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１９とがそれぞれマイクロフォン１０，１０，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。一方、ＣＰＵ１６の出力段には、デジタルのスピーカ信号ｙをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２０と、アナログ信号に変換されたスピーカ信号ｙの低周波部分を瀘波するローパスフィルタ２１と、瀘波されたスピーカ信号ｙを増幅するスピーカアンプ２２とがそれぞれスピーカ１２，１２，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。上記ＣＰＵ１６、Ａ／Ｄ変換部１９及びＤ／Ａ変換部２０の各作動は、図外のサンプリングクロック発生部で発生したサンプリング周期信号により互いに同期して行われる。
【００４５】
上記マイク信号ｕは、図５に示すようにｎ個（ここではｎ＝４）のマイク信号ｕ１〜ｕｎからなる列ベクトルであり、これらマイク信号ｕ１〜ｕｎに基づいて、ＣＰＵ１６に設けられた演算ブロック４０の持つ定数Ｋによりｍ個（ここではｍ＝４）のスピーカ信号ｙ１〜ｙｍからなる列ベクトルとしてのスピーカ信号ｙが演算される。上記定数Ｋは、図６に示すように、Ａ〜Ｄの４つのマトリクス成分からなる行列であり、その演算処理は、図７に示すフローチャートのように行われる。すなわち、ステップＳａ１でマイク信号ｕを入力した後、ステップＳａ２では、前回のマイク信号ｘにＣ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＤ成分が乗算された値とを加算して、スピーカ信号ｙを求める。そして、ステップＳａ３で上記スピーカ信号ｙをスピーカ１２に出力し、次いでステップＳａ４に移る。このステップＳａ４では、前回のマイク信号ｘにＡ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＢ成分が乗算された値とを加算して、上記ステップＳａ２で処理する際に前回のマイク信号ｘとなる値を求め、その後、上記ステップＳａ１に戻る。
【００４６】
本発明の特徴として、上記ＣＰＵ１６は、図１（ａ）に示すように、スピーカ１２からマイクロフォン１０に達する騒音低減音の伝達特性をモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨについて定められたモデル化誤差値Ｗｕ（Uncertainty Weight）と、図１（ｂ）に示すように、騒音源Ｓから上記マイクロフォン１０に入ってくる騒音伝達特性Ｇの低減すべき騒音レベルを示すために定められた騒音低減用しきい値ｂ（Performance Objective）とによりそれぞれ決定される定数Ｋに基づいてスピーカ信号ｙを設定するようになされている（尚、説明の簡単化のためにスピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…はそれぞれ１個としている）。さらに、図４に示すように、上記コントローラ１４は、自動車外部の環境状態を検出する検出手段としての環境状態検出部２３を備えていて、この検出部２３には上記したような各種環境状態が入力される一方、該検出部２３の出力が上記ＣＰＵ１６に入力されるようになっている。そして、上記ＣＰＵ１６では、検出部２３により検出された環境状態に基づいて上記モデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂの少なくとも一方を変更し、このことで定数Ｋを変更して該変更された定数Ｋに基づきスピーカ信号ｙを設定するようになっている。
【００４７】
具体的には、図８及び図９に示すように、上記制御音伝達特性モデルＨは、ＣＰＵ１６からスピーカ信号ｙを出力した後に該スピーカ信号ｙによりスピーカ１２，１２，…がそれぞれ駆動制御されて車室２内の音に変化があり、この音の変化がマイクロフォン１０により検出されてそのマイク信号ｕがＣＰＵ１６に入力されるまでの音の伝達特性を実際の測定結果Ｈ′に基づいてモデル化したものである。そして、その際のモデル化誤差を考慮して、上記演算ブロック４０の定数Ｋを決定する際に誤差量の絶対値｜Ｈ−Ｈ′｜に対するモデル化誤差値Ｗｕを定めている。一方、上記騒音伝達特性Ｇに対し騒音低減用しきい値ｂを定めておいて、コントローラ１４を含むクローズドループの伝達関数のピークを集中的にラインｂ以下に落とすようになされている。つまり、騒音低減用しきい値Ｗｐ（Performance Weight）を、Ｗｐ＝１／ｂとすると、全ての周波数に対して、
【数５】
つまり、
【数６】
の関係式が成り立つようにする。そして、これらモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂを定めることが、上記定数Ｋを決定してスピーカ信号ｙを設定することになる。
【００４８】
このとき、上記モデル化誤差値Ｗｕと騒音低減用しきい値ｂとは互いに独立には決められない。例えば、モデル化誤差値Ｗｕを小さくして騒音低減効果を高めようとすると車室２内の音響特性の変化を受け易くなって騒音低減制御が不安定になることから、モデル化誤差値Ｗｕを大きくすると、今度は、騒音低減用しきい値ｂを下げることができなくなる。そこで、ロバスト制御の１つであるＨ∞制御理論においてフィードバック特性の場合の混合感度問題として知られている次式（１）を満たすようなモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂを選択して定数Ｋを決定していく。
【００４９】
【数７】
（式（１）中、Ｗｐ＝１／ｂ、‖Ｑ‖ ∞ は、クローズドループにおける目標値から制御量までの伝達関数Ｑの最大のゲインであってｓｕｐ W ‖Ｑ（ｊｗ）‖により定義されるものであり、‖・‖は行列のノルムを表す。）
【００５０】
一方、上記検出部２３には、上記光センサ２４及びマニュアルスイッチ１５の他、例えば車載時計や自動車の走行路の状態を検出する図示しない路面センサ等からの各信号が入力されている。そして、この検出部２３では、光センサ２４及び車載時計からの信号により自動車がトンネル内外のどちらを走行中か、また路面センサからの信号により走行路の状態がそれぞれ検出される。このとき、上記マニュアルスイッチ１５は、検出部２３の検出結果を手動入力により切り換えることができるようになされている。そして、上記ＣＰＵ１６には、図５に示すように、各々、自動車外部の環境状態に応じたモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂからなるｌ個の定数Ｋ１〜Ｋｌを格納するサブメモリ４１が備えられていて、上記検出部２３の検出結果に基づいて定数Ｋを変更するようになされている。
【００５１】
ここで、上記定数Ｋの具体例について説明する。上記モデル化誤差値Ｗｕは、図１０に示すように、略同じ周波数特性を持つ２つが予め定められている。そして、上記検出部２３による環境状態の検出結果に基づき、制御音伝達特性モデルＨに対する誤差成分が増大するときには全体にゲインの大きい同図上側のモデル化誤差値Ｗｕに、また誤差成分が減少するときには下側のモデル化誤差値Ｗｕにそれぞれ変更されるような定数Ｋが選択される。一方、上記騒音低減用しきい値ｂは、図１１に示すように、５０〜２００Ｈｚ及び１５０〜４００Ｈｚの２箇所にピークが見られる騒音伝達特性Ｇに対し、略同じ周波数特性を持つ２つが予め定められている。そして、車室２内の騒音レベルの変化に基づいて変更されるように定数Ｋが選択される。つまり、本実施例１の場合では、モデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂがそれぞれ２つずつ定められているので、サブメモリ４１には４種類の定数Ｋが格納されていることになる。
【００５２】
したがって、本実施例１によれば、車室２内の運転席５ａ、助手席５ｂ及び後席６ａにおいて、マイクロフォン１０により騒音源Ｓからの騒音ｄが検出される。そして、マイク信号ｕを受けたＣＰＵ１６によりスピーカ信号ｙが設定され、このスピーカ信号ｙを受けたスピーカ１２により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源Ｓ及びマイクロフォン１０間の騒音伝達特性Ｇが低下され、このことで、乗員への騒音ｄが低減される。このとき、上記ＣＰＵ１６において制御音伝達特性モデルＨが用いられることにより、マイクロフォン１０の設置位置での騒音ｄに対する騒音低減音の低減効果を高めることができる。さらに、上記制御音伝達特性モデルＨのモデル化誤差値Ｗｕと騒音伝達特性Ｇに対する騒音低減用しきい値ｂとが考慮されていることにより、外乱に対する騒音低減制御の安定性を確保することができる。
【００５３】
また、環境状態検出部２３により自動車外部の環境状態が検出され、その検出結果に基づいてＣＰＵ１６によりモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂの少なくとも一方が変更されるので、環境状態の変化に起因して上記騒音伝達特性Ｇが変化したり、上記制御音伝達特性モデルＨに対する誤差成分が変化したとき等に、騒音低減制御の安定化を図りつつ効果的に騒音ｄを低減することができる。
【００５４】
（実施例２）
図１２及び図１３は、本発明の実施例２に係る車両騒音低減装置において環境状態の変化に対応する騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ示し、この車両騒音低減装置では、自動車がトンネルに入っているときと、そうでないときとで上記騒音低減用しきい値ｂが変更される。尚、本実施例２のその他の構成は上記実施例１と同じであるので、同じ部分には同じ符号を付して示し、その説明は省略する。
【００５５】
すなわち、本発明の特徴として、検出部２３は、自動車がトンネル内に入ったことを検出するようになされている。また、ＣＰＵ１６は、上記検出部２３により自動車のトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで騒音低減用しきい値ｂを変更するように構成されている。これは、トンネル外であれば空気中に拡散し易いタイヤのパターンノイズ等の騒音が、トンネル内では該トンネルの壁面で反射して車室２側に強いレベルで帰って来るために騒音伝達特性Ｇが変化することへの対策である。さらに、上記検出部２３によるトンネル内外についての検出結果は、マニュアルスイッチ１５により手動入力可能に切り換えることができるようになされている。
【００５６】
具体的には、トンネル外では図１２に示す低減騒音レベルの低い騒音低減用しきい値ｂに変更される一方、トンネル内では図１３に示す低減騒音レベルの高い騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００５７】
次に、図１４のフローチャートに基づいて、上記騒音低減用しきい値ｂを変更する処理、つまりＣＰＵ１６の定数Ｋを変更する処理について説明する。先ず、ステップＳｂ１で光センサ２４及び車載時計からの各信号情報を検出部２３に入力する。そして、ステップＳｂ２では、自動車がトンネル外にあることを判定する。判定がＹＥＳのときにはステップＳｂ３に移る一方、判定がＮＯのときにはステップＳｂ４に移る。上記ステップＳｂ３では、ＣＰＵ１６においてＫ〔トンネル外〕を選択する。これにより、騒音低減用しきい値ｂが図１２のものに変更される。一方、上記ステップＳｂ４ではＫ〔トンネル内〕を選択し、このことで、騒音低減用しきい値ｂが図１３のものに変更される。尚、上記判定の際に車載時計の信号情報を考慮するのは、夜間に外界が暗い状態をトンネル内と取り違えるのを回避するためである。
【００５８】
したがって、本実施例２によれば、検出部２３により、自動車がトンネル内に入ったことが検出される。そして、自動車がトンネル内に入ったときとそうでないときとで、ＣＰＵ１６により騒音低減用しきい値ｂが変更されるので、トンネル内外での騒音伝達特性Ｇの変化を補償して効果的に騒音を低減することができる。
【００５９】
また、上記検出部２３による検出結果をマニュアルスイッチ１５により切り換えることができるので、トンネル内外での騒音低減用しきい値ｂを乗員により任意に切り換えることもできる。
【００６０】
尚、上記実施例１では、トンネル内に入ったことを車載時計及び光センサ２４からの各信号に基づいて検出するようにしているが、マイクロフォン１０により検出された騒音の周波数特性を分析し、該周波数特性の変化に基づいて検出するようにしてもよい。
【００６１】
（実施例３）
図１５及び図１６は、実施例３の車両騒音低減装置においてトンネル内外で変更される騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ示し、この車両騒音低減装置では、自動車がトンネルに入ったときに生じる騒音伝達特性Ｇの特徴的なピークを効果的に低減するようになっている。
【００６２】
すなわち、本発明の特徴として、ＣＰＵ１６は、検出部２３により自動車のトンネル内に入ったことが検出されたときに、自動車がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音を低減するように騒音低減用しきい値ｂを変更する構成となっている。
【００６３】
具体的には、上記騒音伝達特性Ｇは一般に５０〜２００Ｈｚ及び１５０〜４００Ｈｚの２箇所にピークを持つが、トンネル外では、図１５に示すように車体を振動として車室２内に伝わってくる低い周波数帯域のレベルが高い一方、そうでない高い周波数帯域の騒音は大気中に拡散して低いレベルを示す。したがって、このときには、全体に低くかつ高い帯域側のレベルが低い帯域側よりもさらに低い騒音低減用しきい値ｂに変更される。これに対し、トンネル内では、図１６に示すように、高い周波数帯域での騒音レベルが顕著に高まるので、周波数の高い側のピークを集中的に落とすような騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００６４】
したがって、本実施例３によれば、検出部２３により自動車がトンネル内に入ったことを検出されたときに、高い周波数帯域の騒音を低減するようにＣＰＵ１６により騒音低減用しきい値ｂが変更されるので、トンネル内に入ったときに生じる高い周波数帯域での騒音のピークを効果的に低減することができる。
【００６５】
（実施例４）
図１７及び図１８は、本発明の実施例４に係る車両騒音低減装置において環境状態の変化に基づいて変更される騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ示し、この車両騒音低減装置では、上記環境状態としての走行路の状態に基づいて騒音低減用しきい値ｂを変更するようになされている。
【００６６】
すなわち、本発明の特徴として、検出部２３は、自動車の走行路の状態を検出するようになされている。また、ＣＰＵ１６は、上記検出部２３により検出された走行路の状態に基づいて騒音低減用しきい値ｂを変更するようになっている。これは、走行路が悪路のときでは、良路であるときに比べてロードノイズ等の騒音が強調されることで騒音伝達特性Ｇが変化することへの対応であって、良路では図１７に示す騒音低減用しきい値ｂに変更される一方、悪路では図１８に示す騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００６７】
次に、図１９に示すフローチャートに基づいて、騒音低減用しきい値ｂを変更するための定数Ｋの変更処理を説明する。先ず、ステップＳｃ１で路面センサからの信号を検出部２３に入力する。そして、ステップＳｃ２では、自動車の走行路が良路であることを判定する。判定がＹＥＳのときにはステップＳｃ３に移る。一方、判定がＮＯのときにはステップＳｃ４に移る。上記ステップＳｃ３では、コントローラ１４においてＫ〔良路〕を選択する。これにより、騒音低減用しきい値ｂが図１７のものに変更される。一方、上記ステップＳｃ４ではＫ〔悪路〕を選択して、図１８の騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００６８】
したがって、本実施例４によれば、検出部２３により、自動車の走行路の状態が検出される。そして、検出された走行路の状態に基づいて、ＣＰＵ１６により騒音低減用しきい値ｂが変更される。よって、走行路の状態に起因して騒音伝達特性Ｇが変化する際に、該騒音伝達特性Ｇの変化を補償して騒音を効果的に低減することができる。
【００６９】
尚、上記実施例４では、路面センサの信号に基づいて走行路の状態を検出するようにしているが、実施例１と同様に騒音の周波数特性を分析するようにし、該周波数特性の変化に基づいて検出してもよい。
【００７０】
また、上記実施例４においても、実施例１で述べたように、マニュアルスイッチで手動入力することにより走行路の状態についての検出結果を切り換えることができるようにしてもよい。
【００７１】
（実施例５）
図１９及び図２０は、実施例５に係る車両騒音低減装置において自動車の走行路の状態に基づいて変更される騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ示し、この車両騒音低減装置では、走行路が例えば比較的平坦でかつ大きな凹凸のない砂利道のような粗粒面である悪路のときには、アスファルト道路のような良路のときに比べてピーク付近の騒音がより低減できるようになされる。
【００７２】
すなわち、本発明の特徴として、ＣＰＵ１６は、検出部２３により走行路の悪路であることが検出されたときに、良路であるときと比べて騒音伝達特性Ｇにおけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように騒音低減用しきい値ｂを変更する構成とされている。これは、走行路が粗粒面のときには、低い周波数部分（例えば１５０Ｈｚ付近）のピークが顕著になることに対応するもので、良路のときには図２０に示す騒音低減用しきい値ｂに変更される一方、悪路であるときには図２１に示す騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００７３】
したがって、本実施例５によれば、検出部２３により、走行路が悪路であると検出されたときに、騒音低減用しきい値ｂは、良路であるときと比べて騒音伝達特性Ｇにおけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するようにＣＰＵ１６により変更されるので、走行路が悪路であるときに発生する騒音のピークを集中的に落として効果的な騒音低減を行うことができる。
【００７４】
尚、上記各実施例では、トンネル内外及び走行路の一方の環境状態要因に基づいてのみ騒音低減用しきい値ｂを変更するようにしているが、複数の環境状態要因に基づいて変更してもよい。
【００７５】
また、上記各実施例では、環境状態として、トンネル内外及び走行路のみを例示しているが、騒音伝達特性Ｇや制御音伝達特性モデルＨに対する誤差成分が変化するようなその他の環境状態に基づいて騒音低減用しきい値ｂを変更してもよい。
【００７６】
さらに、上記実施例２〜実施例５では、騒音低減用しきい値ｂのみを変更するようにしているが、モデル化誤差値Ｗｕのみ又はモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂの両方を変更するようにしてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は１０の発明によれば、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、この制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置において、車両外部の環境状態を検出する検出手段を設け、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定するようにし、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定めておいたものであり、上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、良好な騒音源信号を得ることが困難なロードノイズ等の騒音を、環境状態が変化した場合でも効果的に低減することができる。
【００７８】
請求項２又は１１の発明によれば、上記車両外部の環境状態として、車両がトンネル内に入ったことを検出するようにし、車両がトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、車両がトンネルに入ったときと、そうでないときとでの騒音伝達特性の変化を補償して効果的に騒音を低減することができる。
【００７９】
請求項３又は１２の発明によれば、上記車両がトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成としたので、トンネル内に入ったときに生じる騒音の高い周波数帯域でのピークを効果的に低減することができる。
【００８０】
請求項４の発明によれば、上記車両がトンネル内外にある状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設け、この切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、トンネル内外での騒音低減用しきい値を乗員により任意に変更することができる。
【００８１】
請求項５又は１３の発明によれば、上記車両がトンネル内に入ったことを騒音の周波数特性の変化に基づいて検出するようにしたので、車両がトンネルに入ったことの情報を容易に得ることができる。
【００８２】
請求項６又は１４の発明によれば、上記車両外部の環境状態として、車両の走行路の状態を検出するようにし、検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、車両の走行路に基づいて騒音伝達特性が変化する際に、該騒音伝達特性の変化を補償して騒音を効果的に低減することができる。
【００８３】
請求項７又は１５の発明によれば、上記走行路が悪路であることが検出されたときには、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成としたので、走行路が悪路であるときに発生する騒音のピークを落として効果的な騒音低減を行うことができる。
【００８４】
請求項８の発明によれば、上記走行路の状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設け、この切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、走行路に対応する騒音低減用しきい値を乗員により任意に選択することができる。
【００８５】
請求項９又は１６の発明によれば、上記走行路の状態を、騒音の周波数特性の変化に基づいて検出するようにしたので、上記走行路についての情報を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る車両騒音低減装置においてスピーカ信号を設定するために定められるモデル化誤差値及び騒音低減用しきい値をそれぞれ示す特性図である。
【図２】車両騒音低減装置の各機器の配置構成を概略的に示す平面図である。
【図３】マイクロフォン及びスピーカの設置位置を示す側面図である。
【図４】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】コントローラにおけるＣＰＵの構成を示すブロック図である。
【図６】ＣＰＵにおける演算ブロックの構成を示す行列式の図である。
【図７】ＣＰＵにおけるスピーカ信号の設定処理動作を示すフローチャート図である。
【図８】車両騒音低減装置の基本構成を示す概略図である。
【図９】車両騒音低減装置の基本構成を示すブロック図である。
【図１０】モデル化誤差値の変更状態を示す特性図である。
【図１１】騒音低減用しきい値の変更状態を示す特性図である。
【図１２】本発明の実施例２に係る車両騒音低減装置におけるトンネル外のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１３】トンネル内のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１４】トンネルの内外に基づく騒音低減用しきい値の変更処理を示すフローチャート図である。
【図１５】本発明の実施例３に係る車両騒音低減装置におけるトンネル外のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１６】トンネル内のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１７】本発明の実施例４に係る車両騒音低減装置における良路のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１８】悪路のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１９】走行路に基づく騒音低減用しきい値の変更処理を示すフローチャート図である。
【図２０】本発明の実施例５に係る車両騒音低減装置における良路のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図２１】悪路のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【符号の説明】
２ 車室
１０ マイクロフォン（騒音検出手段）
１２ スピーカ（低減音発生手段）
１５ マニュアルスイッチ（切換手段）
１６ ＣＰＵ（制御手段）
２３ 環境状態検出部（検出手段）
ｕ マイク信号（出力信号）
ｙ スピーカ信号（制御信号）
Ｓ 騒音源
ｄ 騒音
Ｈ 制御音伝達特性モデル
Ｗｕ モデル化誤差値
Ｇ 騒音伝達特性
ｂ 騒音低減用しきい値
Ｋ 定数
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の走行に伴って発生するロードノイズ等の騒音を騒音低減音により低減する装置及び該騒音低減音を発生させるための制御信号を設定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の騒音低減装置では、例えば実開昭６１−１７３９号公報で知られているように、騒音としてのエンジン騒音を低減する場合に、制御手段によりエンジン騒音に関する騒音源信号（リファレンス信号）に基づいて制御信号を生成し、この制御信号を加振機に入力して該加振機によりエンジン騒音とは逆位相でかつ同振幅の反転音を発生させる一方、上記エンジン騒音を低減すべき箇所にエンジン騒音と加振機からの反転音との合成音を検出する加速度センサを設置し、この加速度センサの出力信号が小さくなるように上記制御手段において制御信号のゲイン調整及び位相調整を行うようにしたものがある。このものでは、上記加速度センサの出力信号が外乱に起因してゲインや位相が収束しなくなった場合に加振機に過大な加振力が生じて安全性が損なわれることを回避するために、上記出力信号の値が所定値以上になったときに制御信号のゲイン調整及び位相調整をやり直すようになされている。
【０００３】
一方、本出願人が先に出願したもの（特開平５−２３２９６９号公報）では、例えばエンジン騒音を所定箇所において低減するために、該所定箇所でのエンジン騒音を低減させるアンチ騒音を発生するためのスピーカと、上記所定箇所での合成音を検出するマイクロフォンと、このマイクの出力信号をエンジン騒音の周期及びマイク／スピーカ間の音の伝達特性に基づいて補正する制御手段とを備え、この制御手段の制御信号によりスピーカでアンチ騒音を発生させるようにしている。このものでは、マイクの出力信号を利用することでエンジン騒音とのコヒーレンスが良好な制御信号を容易に得られることから、上記制御手段での演算量を従来のＬＭＳ（Least Mean Square Method〔＝最小二乗法〕）アルゴリズムの数分の１以下に削減して演算時間の大幅な短縮化が図れるという利点がある。
【０００４】
これらのものは、何れも騒音とのコヒーレンスが良好な騒音源信号を利用して騒音を低減する、いわゆるフィードフォワード制御による騒音低減装置であり、騒音検出手段の出力信号を効果的に小さくできるものとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の走行に伴うロードノイズ等のように騒音源が特定できず、かつその騒音が不規則に変化するものである場合には、上記フィードフォワード制御による騒音低減装置では良好な騒音源信号を得ることが難しく、騒音の低減が困難である。
【０００６】
したがって、上記のような騒音を低減するには、騒音検出手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御するしかないのであるが、このようなフィードバック制御の場合には、音響特性が変化すると不安定になるという問題がある。
【０００７】
しかも、車両の場合には、その運転状態が一定であっても、例えばトンネル内とそうでないときや走行路の状態等、外部の環境状態によって騒音自体の特性や車室内での音響特性が特に大きな変化を受けるため、上記従来の技術を基に騒音を効果的に低減するのは一層困難となる。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な騒音源信号を得ることが困難なロードノイズ等の騒音を、車両外部の環境状態が変化した場合でも効果的に低減できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明では、車両外部の環境状態を検出する検出手段を設け、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定するようにし、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定めておいたものであり、上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択するようにすることで、車両外部の環境状態に応じて騒音低減制御の安定化を図りつつ効果的に騒音を低減できるようにした。
【００１０】
具体的には、本発明では、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段と、この騒音検出手段の出力信号を受け、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定する制御手段と、この制御手段からの制御信号を受けて騒音低減音を発生する低減音発生手段とを備えた車両騒音低減装置が前提である。
【００１１】
そして、車両外部の環境状態を検出する検出手段を備えるようにする。また、制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するように構成されており、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定められたものであり、更に上記制御手段は、上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００１２】
【数３】
【００１３】
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、検出手段は、車両がトンネル内に入ったことを検出するものとする。また、制御手段は、上記検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００１４】
請求項３の発明では、上記請求項２の発明において、制御手段は、検出手段により車両のトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成とされているものとする。
【００１５】
請求項４の発明では、上記請求項２の発明において、車両がトンネル内外にある状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設ける。そして、制御手段は、上記切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００１６】
請求項５の発明では、上記請求項２の発明において、検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて車両がトンネル内に入ったことを検出するように構成されているものとする。
【００１７】
請求項６の発明では、上記請求項１の発明において、検出手段は、車両の走行路の状態を検出するものとする。また、制御手段は、上記検出手段により検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００１８】
請求項７の発明では、上記請求項６の発明において、制御手段は、検出手段により走行路が悪路であることが検出されたときには、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成とされているものとする。
【００１９】
請求項８の発明では、上記請求項６の発明において、走行路の状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設ける。そして、制御手段は、上記切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するように構成されているものとする。
【００２０】
請求項９の発明では、上記請求項６の発明において、検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて走行路の状態を検出するように構成されているものとする。
【００２１】
請求項１０の発明では、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段を設け、この騒音検出手段の出力信号に基づき、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、この制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置における上記制御信号の設定方法として、車両外部の環境状態を検出する検出手段を設け、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するようにし、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定めておいたものであり、上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択するようにする。
【００２２】
【数４】
【００２３】
請求項１１の発明では、上記請求項１０の発明において、検出手段は、車両がトンネル内に入ったことを検出するものであり、上記検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値を選択する。
【００２４】
請求項１２の発明では、上記請求項１１の発明において、検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する。
【００２５】
請求項１３の発明では、上記請求項１１の発明において、検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて、車両がトンネル内に入ったことを検出するように構成されているものとする。
【００２６】
請求項１４の発明では、上記請求項１０の発明において、検出手段は、車両の走行路の状態を検出するものであり、上記検出手段により検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値を選択する。
【００２７】
請求項１５の発明では、上記請求項１４の発明において、検出手段により走行路が悪路であることが検出されたときには、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する。
【００２８】
請求項１６の発明では、上記請求項１４の発明において、検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて走行路の状態を検出するように構成されているものとする。
【００２９】
【作用】
請求項１又は１０の発明では、車室内において、騒音検出手段により騒音源からの騒音が検出される。そして、上記騒音検出手段の出力信号を受けた制御手段により制御信号が設定され、該制御信号を受けた低減音発生手段により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性が低下され、このことで、乗員への騒音が低減される。このとき、上記制御手段では、制御音伝達特性モデルＨとモデル化誤差値Ｗｕと騒音伝達特性Ｇと騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、式（１）を満たすように定数Ｋが求められ、この定数Ｋと騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号が設定される。すなわち、上記制御音伝達特性モデルが用いられることにより、騒音検出手段の設置位置における騒音低減音の騒音に対する低減効果が高められる。また、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値が考慮されることにより、騒音発生手段の出力信号が小さくなるように制御信号をフィードバック制御する際の外乱に対する安定性が確保される。
【００３０】
さらに、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、車両外部の環境状態を検出する検出手段により検出される該環境状態に対応して予め複数定めておいたものであり、制御手段では、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値が選択される。これにより、車両外部の環境状態の変化に応じて効果的に騒音を低減することができる。
【００３１】
請求項２又は１１の発明では、車両がトンネル内に入ったことが上記検出手段により検出される。そして、制御手段において、車両がトンネル内に入ったことが検出されたときとそうでないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値が選択される。したがって、車両がトンネルに入ったときと、そうでないときとでの騒音伝達特性の変化が補償され、効果的に騒音が低減される。
【００３２】
請求項３又は１２の発明では、上記検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値が選択される。よって、トンネル内に入ったときに生じる高い周波数帯域での騒音のピークが効果的に低減される。
【００３３】
請求項４の発明では、上記車両のトンネル内外にある状態は、切換手段により切り換えて手動入力される。そして、この切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値が選択される。よって、トンネル内外に対応する騒音低減用しきい値は、乗員により任意に選択されることになる。
【００３４】
請求項５又は１３の発明では、上記車両がトンネル内に入ったことは、騒音の周波数特性の変化に基づいて検出手段により検出される。したがって、車両がトンネルに入ったことを検出するための情報が容易に得られる。
【００３５】
請求項６又は１４の発明では、上記検出手段により、車両の走行路の状態が検出される。そして、検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値が選択される。これにより、車両の走行路に起因して騒音伝達特性が変化する際に、該騒音伝達特性の変化が補償されて騒音が効果的に低減される。
【００３６】
請求項７又は１５の発明では、上記検出手段により、走行路が悪路であることが検出されたときに、選択される騒音低減用しきい値は、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められているので、走行路が悪路であるときに発生する騒音のピークが落とされ、効果的な騒音低減がなされる。
【００３７】
請求項８の発明では、上記走行路の状態は、切換手段により手動入力可能に切り換えられる。そして、この切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値が選択される。よって、走行路に対応する騒音低減用しきい値は、乗員により任意に選択されることになる。
【００３８】
請求項９又は１６の発明では、上記走行路の状態が騒音の周波数特性の変化に基づいて検出手段により検出される。したがって、走行路を検出するための情報が容易に得られる。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００４０】
（実施例１）
図２及び図３は、本発明の実施例１に係る騒音低減装置の全体構成を概略的に示し、この騒音低減装置は、自動車（車両）における各座席の乗員に対するロードノイズ等、数十〜数百Ｈｚの騒音を騒音源信号（リファレンス信号）を用いずに低減するためのものである。
【００４１】
同各図において、１は自動車の車体、２は車体１の前後中央部に位置する車室、３，４は車室２を開閉する前後のドアであって、上記車室２内には前後に座席５，６が設置され、前部座席５（図２及び図３のそれぞれ左側の座席）は右側の運転席５ａ及び左側の助手席５ｂで、また後部座席６（図２及び図３のそれぞれ右側の座席）は左右２つの後席６ａ，６ａでそれぞれ構成されている。７は、運転席５ａの前方位置に設置されたステアリングホイールである。また、９は、車体の左右両側の前後に配置された車輪のホイールである。
【００４２】
そして、本実施例１では、運転席５ａ，助手席５ｂ及び後席６ａにおける各ヘッドレスト８の左右何れかの側（着座した乗員の左右何れかの耳に近い位置）がそれぞれ騒音低減箇所とされ、これらの箇所にそれぞれ騒音検出手段としてのマイクロフォン１０が１個ずつ合計４個取り付けられ、これらのマイクロフォン１０，１０，…により車室２内の音を乗員の耳近くで検出するようにしている。一方、上記車体１左右の前側ドア３，３の車室２内側面、及び車室２後端のパッケージトレイ１１の左右両側部にはそれぞれ車室２内に騒音低減音を発生させる低減音発生手段としてのスピーカ１２，１２，…が配置され、これら４個のスピーカ１２，１２，…はオーディオシステムと兼用されている。
【００４３】
上記スピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…は、例えば助手席５ｂ側のインストルメントパネル１３内に配置したコントローラ１４に接続されている。尚、図示はしないが、このコントローラ１４による騒音制御システムとオーディオシステムとの作動を切り換えるための操作スイッチが例えば車室２内のルーフ部分に配置されている。そして、上記車室２内での騒音と各スピーカ１２から発せられる騒音低減音との合成音を各マイクロフォン１０で検出し、そのマイクロフォン１０から出力されるマイク信号ｕをコントローラ１４に入力するとともに、各スピーカ１２にマイク信号ｕとは逆位相である制御信号としてのスピーカ信号ｙを出力することにより、各マイクロフォン１０の設置位置で各スピーカ１２からの騒音低減音を騒音と干渉させて、各マイクロフォン１０により検出される音を低減するようにしている。さらに、上記コントローラ１４には、インストルメントパネル１３の左右中央に配置した切換手段としてのマニュアルスイッチ１５や外界の光量を検出する光センサ２４等、各種センサ及びスイッチ類が後述する環境状態検出部を介してそれぞれ接続されている。
【００４４】
上記コントローラ１４は、図４に詳しく示すように、デジタル信号処理によりマイク信号ｕを小さくするためのスピーカ信号ｙを出力する制御手段としてのＣＰＵ１６（セントラル・プロセシング・ユニット）を有し、該ＣＰＵ１６の入力段には、各マイクロフォン１０からのマイク信号ｕを増幅するマイクアンプ１７と、増幅されたマイク信号ｕの低周波部分（例えば５００〜１０００Ｈｚ以下）を瀘波するローパスフィルタ１８と、瀘波されたアナログのマイク信号ｕをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１９とがそれぞれマイクロフォン１０，１０，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。一方、ＣＰＵ１６の出力段には、デジタルのスピーカ信号ｙをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２０と、アナログ信号に変換されたスピーカ信号ｙの低周波部分を瀘波するローパスフィルタ２１と、瀘波されたスピーカ信号ｙを増幅するスピーカアンプ２２とがそれぞれスピーカ１２，１２，…の個数と同じ数だけ順に接続されている。上記ＣＰＵ１６、Ａ／Ｄ変換部１９及びＤ／Ａ変換部２０の各作動は、図外のサンプリングクロック発生部で発生したサンプリング周期信号により互いに同期して行われる。
【００４５】
上記マイク信号ｕは、図５に示すようにｎ個（ここではｎ＝４）のマイク信号ｕ１〜ｕｎからなる列ベクトルであり、これらマイク信号ｕ１〜ｕｎに基づいて、ＣＰＵ１６に設けられた演算ブロック４０の持つ定数Ｋによりｍ個（ここではｍ＝４）のスピーカ信号ｙ１〜ｙｍからなる列ベクトルとしてのスピーカ信号ｙが演算される。上記定数Ｋは、図６に示すように、Ａ〜Ｄの４つのマトリクス成分からなる行列であり、その演算処理は、図７に示すフローチャートのように行われる。すなわち、ステップＳａ１でマイク信号ｕを入力した後、ステップＳａ２では、前回のマイク信号ｘにＣ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＤ成分が乗算された値とを加算して、スピーカ信号ｙを求める。そして、ステップＳａ３で上記スピーカ信号ｙをスピーカ１２に出力し、次いでステップＳａ４に移る。このステップＳａ４では、前回のマイク信号ｘにＡ成分が乗算された値と、今回のマイク信号ｕにＢ成分が乗算された値とを加算して、上記ステップＳａ２で処理する際に前回のマイク信号ｘとなる値を求め、その後、上記ステップＳａ１に戻る。
【００４６】
本発明の特徴として、上記ＣＰＵ１６は、図１（ａ）に示すように、スピーカ１２からマイクロフォン１０に達する騒音低減音の伝達特性をモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨについて定められたモデル化誤差値Ｗｕ（Uncertainty Weight）と、図１（ｂ）に示すように、騒音源Ｓから上記マイクロフォン１０に入ってくる騒音伝達特性Ｇの低減すべき騒音レベルを示すために定められた騒音低減用しきい値ｂ（Performance Objective）とによりそれぞれ決定される定数Ｋに基づいてスピーカ信号ｙを設定するようになされている（尚、説明の簡単化のためにスピーカ１２，１２，…及びマイクロフォン１０，１０，…はそれぞれ１個としている）。さらに、図４に示すように、上記コントローラ１４は、自動車外部の環境状態を検出する検出手段としての環境状態検出部２３を備えていて、この検出部２３には上記したような各種環境状態が入力される一方、該検出部２３の出力が上記ＣＰＵ１６に入力されるようになっている。そして、上記ＣＰＵ１６では、検出部２３により検出された環境状態に基づいて上記モデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂの少なくとも一方を変更し、このことで定数Ｋを変更して該変更された定数Ｋに基づきスピーカ信号ｙを設定するようになっている。
【００４７】
具体的には、図８及び図９に示すように、上記制御音伝達特性モデルＨは、ＣＰＵ１６からスピーカ信号ｙを出力した後に該スピーカ信号ｙによりスピーカ１２，１２，…がそれぞれ駆動制御されて車室２内の音に変化があり、この音の変化がマイクロフォン１０により検出されてそのマイク信号ｕがＣＰＵ１６に入力されるまでの音の伝達特性を実際の測定結果Ｈ′に基づいてモデル化したものである。そして、その際のモデル化誤差を考慮して、上記演算ブロック４０の定数Ｋを決定する際に誤差量の絶対値｜Ｈ−Ｈ′｜に対するモデル化誤差値Ｗｕを定めている。一方、上記騒音伝達特性Ｇに対し騒音低減用しきい値ｂを定めておいて、コントローラ１４を含むクローズドループの伝達関数のピークを集中的にラインｂ以下に落とすようになされている。つまり、騒音低減用しきい値Ｗｐ（Performance Weight）を、Ｗｐ＝１／ｂとすると、全ての周波数に対して、
【数５】
【数６】
【００４８】
このとき、上記モデル化誤差値Ｗｕと騒音低減用しきい値ｂとは互いに独立には決められない。例えば、モデル化誤差値Ｗｕを小さくして騒音低減効果を高めようとすると車室２内の音響特性の変化を受け易くなって騒音低減制御が不安定になることから、モデル化誤差値Ｗｕを大きくすると、今度は、騒音低減用しきい値ｂを下げることができなくなる。そこで、ロバスト制御の１つであるＨ∞制御理論においてフィードバック特性の場合の混合感度問題として知られている次式（１）を満たすようなモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂを選択して定数Ｋを決定していく。
【００４９】
【数７】
【００５０】
一方、上記検出部２３には、上記光センサ２４及びマニュアルスイッチ１５の他、例えば車載時計や自動車の走行路の状態を検出する図示しない路面センサ等からの各信号が入力されている。そして、この検出部２３では、光センサ２４及び車載時計からの信号により自動車がトンネル内外のどちらを走行中か、また路面センサからの信号により走行路の状態がそれぞれ検出される。このとき、上記マニュアルスイッチ１５は、検出部２３の検出結果を手動入力により切り換えることができるようになされている。そして、上記ＣＰＵ１６には、図５に示すように、各々、自動車外部の環境状態に応じたモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂからなるｌ個の定数Ｋ１〜Ｋｌを格納するサブメモリ４１が備えられていて、上記検出部２３の検出結果に基づいて定数Ｋを変更するようになされている。
【００５１】
ここで、上記定数Ｋの具体例について説明する。上記モデル化誤差値Ｗｕは、図１０に示すように、略同じ周波数特性を持つ２つが予め定められている。そして、上記検出部２３による環境状態の検出結果に基づき、制御音伝達特性モデルＨに対する誤差成分が増大するときには全体にゲインの大きい同図上側のモデル化誤差値Ｗｕに、また誤差成分が減少するときには下側のモデル化誤差値Ｗｕにそれぞれ変更されるような定数Ｋが選択される。一方、上記騒音低減用しきい値ｂは、図１１に示すように、５０〜２００Ｈｚ及び１５０〜４００Ｈｚの２箇所にピークが見られる騒音伝達特性Ｇに対し、略同じ周波数特性を持つ２つが予め定められている。そして、車室２内の騒音レベルの変化に基づいて変更されるように定数Ｋが選択される。つまり、本実施例１の場合では、モデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂがそれぞれ２つずつ定められているので、サブメモリ４１には４種類の定数Ｋが格納されていることになる。
【００５２】
したがって、本実施例１によれば、車室２内の運転席５ａ、助手席５ｂ及び後席６ａにおいて、マイクロフォン１０により騒音源Ｓからの騒音ｄが検出される。そして、マイク信号ｕを受けたＣＰＵ１６によりスピーカ信号ｙが設定され、このスピーカ信号ｙを受けたスピーカ１２により騒音低減音が発生される。この騒音低減音により、上記騒音源Ｓ及びマイクロフォン１０間の騒音伝達特性Ｇが低下され、このことで、乗員への騒音ｄが低減される。このとき、上記ＣＰＵ１６において制御音伝達特性モデルＨが用いられることにより、マイクロフォン１０の設置位置での騒音ｄに対する騒音低減音の低減効果を高めることができる。さらに、上記制御音伝達特性モデルＨのモデル化誤差値Ｗｕと騒音伝達特性Ｇに対する騒音低減用しきい値ｂとが考慮されていることにより、外乱に対する騒音低減制御の安定性を確保することができる。
【００５３】
また、環境状態検出部２３により自動車外部の環境状態が検出され、その検出結果に基づいてＣＰＵ１６によりモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂの少なくとも一方が変更されるので、環境状態の変化に起因して上記騒音伝達特性Ｇが変化したり、上記制御音伝達特性モデルＨに対する誤差成分が変化したとき等に、騒音低減制御の安定化を図りつつ効果的に騒音ｄを低減することができる。
【００５４】
（実施例２）
図１２及び図１３は、本発明の実施例２に係る車両騒音低減装置において環境状態の変化に対応する騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ示し、この車両騒音低減装置では、自動車がトンネルに入っているときと、そうでないときとで上記騒音低減用しきい値ｂが変更される。尚、本実施例２のその他の構成は上記実施例１と同じであるので、同じ部分には同じ符号を付して示し、その説明は省略する。
【００５５】
すなわち、本発明の特徴として、検出部２３は、自動車がトンネル内に入ったことを検出するようになされている。また、ＣＰＵ１６は、上記検出部２３により自動車のトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで騒音低減用しきい値ｂを変更するように構成されている。これは、トンネル外であれば空気中に拡散し易いタイヤのパターンノイズ等の騒音が、トンネル内では該トンネルの壁面で反射して車室２側に強いレベルで帰って来るために騒音伝達特性Ｇが変化することへの対策である。さらに、上記検出部２３によるトンネル内外についての検出結果は、マニュアルスイッチ１５により手動入力可能に切り換えることができるようになされている。
【００５６】
具体的には、トンネル外では図１２に示す低減騒音レベルの低い騒音低減用しきい値ｂに変更される一方、トンネル内では図１３に示す低減騒音レベルの高い騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００５７】
次に、図１４のフローチャートに基づいて、上記騒音低減用しきい値ｂを変更する処理、つまりＣＰＵ１６の定数Ｋを変更する処理について説明する。先ず、ステップＳｂ１で光センサ２４及び車載時計からの各信号情報を検出部２３に入力する。そして、ステップＳｂ２では、自動車がトンネル外にあることを判定する。判定がＹＥＳのときにはステップＳｂ３に移る一方、判定がＮＯのときにはステップＳｂ４に移る。上記ステップＳｂ３では、ＣＰＵ１６においてＫ〔トンネル外〕を選択する。これにより、騒音低減用しきい値ｂが図１２のものに変更される。一方、上記ステップＳｂ４ではＫ〔トンネル内〕を選択し、このことで、騒音低減用しきい値ｂが図１３のものに変更される。尚、上記判定の際に車載時計の信号情報を考慮するのは、夜間に外界が暗い状態をトンネル内と取り違えるのを回避するためである。
【００５８】
したがって、本実施例２によれば、検出部２３により、自動車がトンネル内に入ったことが検出される。そして、自動車がトンネル内に入ったときとそうでないときとで、ＣＰＵ１６により騒音低減用しきい値ｂが変更されるので、トンネル内外での騒音伝達特性Ｇの変化を補償して効果的に騒音を低減することができる。
【００５９】
また、上記検出部２３による検出結果をマニュアルスイッチ１５により切り換えることができるので、トンネル内外での騒音低減用しきい値ｂを乗員により任意に切り換えることもできる。
【００６０】
尚、上記実施例１では、トンネル内に入ったことを車載時計及び光センサ２４からの各信号に基づいて検出するようにしているが、マイクロフォン１０により検出された騒音の周波数特性を分析し、該周波数特性の変化に基づいて検出するようにしてもよい。
【００６１】
（実施例３）
図１５及び図１６は、実施例３の車両騒音低減装置においてトンネル内外で変更される騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ示し、この車両騒音低減装置では、自動車がトンネルに入ったときに生じる騒音伝達特性Ｇの特徴的なピークを効果的に低減するようになっている。
【００６２】
すなわち、本発明の特徴として、ＣＰＵ１６は、検出部２３により自動車のトンネル内に入ったことが検出されたときに、自動車がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音を低減するように騒音低減用しきい値ｂを変更する構成となっている。
【００６３】
具体的には、上記騒音伝達特性Ｇは一般に５０〜２００Ｈｚ及び１５０〜４００Ｈｚの２箇所にピークを持つが、トンネル外では、図１５に示すように車体を振動として車室２内に伝わってくる低い周波数帯域のレベルが高い一方、そうでない高い周波数帯域の騒音は大気中に拡散して低いレベルを示す。したがって、このときには、全体に低くかつ高い帯域側のレベルが低い帯域側よりもさらに低い騒音低減用しきい値ｂに変更される。これに対し、トンネル内では、図１６に示すように、高い周波数帯域での騒音レベルが顕著に高まるので、周波数の高い側のピークを集中的に落とすような騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００６４】
したがって、本実施例３によれば、検出部２３により自動車がトンネル内に入ったことを検出されたときに、高い周波数帯域の騒音を低減するようにＣＰＵ１６により騒音低減用しきい値ｂが変更されるので、トンネル内に入ったときに生じる高い周波数帯域での騒音のピークを効果的に低減することができる。
【００６５】
（実施例４）
図１７及び図１８は、本発明の実施例４に係る車両騒音低減装置において環境状態の変化に基づいて変更される騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ示し、この車両騒音低減装置では、上記環境状態としての走行路の状態に基づいて騒音低減用しきい値ｂを変更するようになされている。
【００６６】
すなわち、本発明の特徴として、検出部２３は、自動車の走行路の状態を検出するようになされている。また、ＣＰＵ１６は、上記検出部２３により検出された走行路の状態に基づいて騒音低減用しきい値ｂを変更するようになっている。これは、走行路が悪路のときでは、良路であるときに比べてロードノイズ等の騒音が強調されることで騒音伝達特性Ｇが変化することへの対応であって、良路では図１７に示す騒音低減用しきい値ｂに変更される一方、悪路では図１８に示す騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００６７】
次に、図１９に示すフローチャートに基づいて、騒音低減用しきい値ｂを変更するための定数Ｋの変更処理を説明する。先ず、ステップＳｃ１で路面センサからの信号を検出部２３に入力する。そして、ステップＳｃ２では、自動車の走行路が良路であることを判定する。判定がＹＥＳのときにはステップＳｃ３に移る。一方、判定がＮＯのときにはステップＳｃ４に移る。上記ステップＳｃ３では、コントローラ１４においてＫ〔良路〕を選択する。これにより、騒音低減用しきい値ｂが図１７のものに変更される。一方、上記ステップＳｃ４ではＫ〔悪路〕を選択して、図１８の騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００６８】
したがって、本実施例４によれば、検出部２３により、自動車の走行路の状態が検出される。そして、検出された走行路の状態に基づいて、ＣＰＵ１６により騒音低減用しきい値ｂが変更される。よって、走行路の状態に起因して騒音伝達特性Ｇが変化する際に、該騒音伝達特性Ｇの変化を補償して騒音を効果的に低減することができる。
【００６９】
尚、上記実施例４では、路面センサの信号に基づいて走行路の状態を検出するようにしているが、実施例１と同様に騒音の周波数特性を分析するようにし、該周波数特性の変化に基づいて検出してもよい。
【００７０】
また、上記実施例４においても、実施例１で述べたように、マニュアルスイッチで手動入力することにより走行路の状態についての検出結果を切り換えることができるようにしてもよい。
【００７１】
（実施例５）
図１９及び図２０は、実施例５に係る車両騒音低減装置において自動車の走行路の状態に基づいて変更される騒音低減用しきい値ｂをそれぞれ示し、この車両騒音低減装置では、走行路が例えば比較的平坦でかつ大きな凹凸のない砂利道のような粗粒面である悪路のときには、アスファルト道路のような良路のときに比べてピーク付近の騒音がより低減できるようになされる。
【００７２】
すなわち、本発明の特徴として、ＣＰＵ１６は、検出部２３により走行路の悪路であることが検出されたときに、良路であるときと比べて騒音伝達特性Ｇにおけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように騒音低減用しきい値ｂを変更する構成とされている。これは、走行路が粗粒面のときには、低い周波数部分（例えば１５０Ｈｚ付近）のピークが顕著になることに対応するもので、良路のときには図２０に示す騒音低減用しきい値ｂに変更される一方、悪路であるときには図２１に示す騒音低減用しきい値ｂに変更される。
【００７３】
したがって、本実施例５によれば、検出部２３により、走行路が悪路であると検出されたときに、騒音低減用しきい値ｂは、良路であるときと比べて騒音伝達特性Ｇにおけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するようにＣＰＵ１６により変更されるので、走行路が悪路であるときに発生する騒音のピークを集中的に落として効果的な騒音低減を行うことができる。
【００７４】
尚、上記各実施例では、トンネル内外及び走行路の一方の環境状態要因に基づいてのみ騒音低減用しきい値ｂを変更するようにしているが、複数の環境状態要因に基づいて変更してもよい。
【００７５】
また、上記各実施例では、環境状態として、トンネル内外及び走行路のみを例示しているが、騒音伝達特性Ｇや制御音伝達特性モデルＨに対する誤差成分が変化するようなその他の環境状態に基づいて騒音低減用しきい値ｂを変更してもよい。
【００７６】
さらに、上記実施例２〜実施例５では、騒音低減用しきい値ｂのみを変更するようにしているが、モデル化誤差値Ｗｕのみ又はモデル化誤差値Ｗｕ及び騒音低減用しきい値ｂの両方を変更するようにしてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は１０の発明によれば、車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、この制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置において、車両外部の環境状態を検出する検出手段を設け、低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、騒音低減制御を安定させる条件式を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて制御信号を設定するようにし、上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定めておいたものであり、上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、良好な騒音源信号を得ることが困難なロードノイズ等の騒音を、環境状態が変化した場合でも効果的に低減することができる。
【００７８】
請求項２又は１１の発明によれば、上記車両外部の環境状態として、車両がトンネル内に入ったことを検出するようにし、車両がトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、車両がトンネルに入ったときと、そうでないときとでの騒音伝達特性の変化を補償して効果的に騒音を低減することができる。
【００７９】
請求項３又は１２の発明によれば、上記車両がトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成としたので、トンネル内に入ったときに生じる騒音の高い周波数帯域でのピークを効果的に低減することができる。
【００８０】
請求項４の発明によれば、上記車両がトンネル内外にある状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設け、この切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、トンネル内外での騒音低減用しきい値を乗員により任意に変更することができる。
【００８１】
請求項５又は１３の発明によれば、上記車両がトンネル内に入ったことを騒音の周波数特性の変化に基づいて検出するようにしたので、車両がトンネルに入ったことの情報を容易に得ることができる。
【００８２】
請求項６又は１４の発明によれば、上記車両外部の環境状態として、車両の走行路の状態を検出するようにし、検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、車両の走行路に基づいて騒音伝達特性が変化する際に、該騒音伝達特性の変化を補償して騒音を効果的に低減することができる。
【００８３】
請求項７又は１５の発明によれば、上記走行路が悪路であることが検出されたときには、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成としたので、走行路が悪路であるときに発生する騒音のピークを落として効果的な騒音低減を行うことができる。
【００８４】
請求項８の発明によれば、上記走行路の状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設け、この切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するようにしたので、走行路に対応する騒音低減用しきい値を乗員により任意に選択することができる。
【００８５】
請求項９又は１６の発明によれば、上記走行路の状態を、騒音の周波数特性の変化に基づいて検出するようにしたので、上記走行路についての情報を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る車両騒音低減装置においてスピーカ信号を設定するために定められるモデル化誤差値及び騒音低減用しきい値をそれぞれ示す特性図である。
【図２】車両騒音低減装置の各機器の配置構成を概略的に示す平面図である。
【図３】マイクロフォン及びスピーカの設置位置を示す側面図である。
【図４】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図５】コントローラにおけるＣＰＵの構成を示すブロック図である。
【図６】ＣＰＵにおける演算ブロックの構成を示す行列式の図である。
【図７】ＣＰＵにおけるスピーカ信号の設定処理動作を示すフローチャート図である。
【図８】車両騒音低減装置の基本構成を示す概略図である。
【図９】車両騒音低減装置の基本構成を示すブロック図である。
【図１０】モデル化誤差値の変更状態を示す特性図である。
【図１１】騒音低減用しきい値の変更状態を示す特性図である。
【図１２】本発明の実施例２に係る車両騒音低減装置におけるトンネル外のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１３】トンネル内のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１４】トンネルの内外に基づく騒音低減用しきい値の変更処理を示すフローチャート図である。
【図１５】本発明の実施例３に係る車両騒音低減装置におけるトンネル外のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１６】トンネル内のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１７】本発明の実施例４に係る車両騒音低減装置における良路のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１８】悪路のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図１９】走行路に基づく騒音低減用しきい値の変更処理を示すフローチャート図である。
【図２０】本発明の実施例５に係る車両騒音低減装置における良路のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【図２１】悪路のときの騒音低減用しきい値を示す特性図である。
【符号の説明】
２ 車室
１０ マイクロフォン（騒音検出手段）
１２ スピーカ（低減音発生手段）
１５ マニュアルスイッチ（切換手段）
１６ ＣＰＵ（制御手段）
２３ 環境状態検出部（検出手段）
ｕ マイク信号（出力信号）
ｙ スピーカ信号（制御信号）
Ｓ 騒音源
ｄ 騒音
Ｈ 制御音伝達特性モデル
Ｗｕ モデル化誤差値
Ｇ 騒音伝達特性
ｂ 騒音低減用しきい値
Ｋ 定数
Claims (16)
- 車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段と、
上記騒音検出手段の出力信号を受け、上記騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定する制御手段と、
上記制御手段からの制御信号を受けて騒音低減音を発生する低減音発生手段とを備えた車両騒音低減装置において、
車両外部の環境状態を検出する検出手段を備え、
上記制御手段は、上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルＨと、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいて予め定められたモデル化誤差値Ｗｕと、上記騒音伝達特性Ｇと、該騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すために予め定められた騒音低減用しきい値ｂと、定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するように構成されており、
上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定められたものであり、
更に上記制御手段は、上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。
- 請求項１記載の車両騒音低減装置において、
検出手段は、車両がトンネル内に入ったことを検出するものであり、
制御手段は、上記検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値を選択するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項２記載の車両騒音低減装置において、
制御手段は、検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成とされている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項２記載の車両騒音低減装置において、
車両がトンネル内外にある状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設け、
制御手段は、上記切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項２記載の車両騒音低減装置において、
検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて車両がトンネル内に入ったことを検出するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項１記載の車両騒音低減装置において、
検出手段は、車両の走行路の状態を検出するものであり、
制御手段は、上記検出手段により検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値を選択するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項６記載の車両騒音低減装置において、
制御手段は、検出手段により走行路が悪路であることが検出されたときには、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する構成とされている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項６記載の車両騒音低減装置において、
走行路の状態を切り換えて手動入力可能な切換手段を設け、
制御手段は、上記切換手段の出力信号に対応する騒音低減用しきい値を選択するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 請求項６記載の車両騒音低減装置において、
検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて走行路の状態を検出するように構成されている
ことを特徴とする車両騒音低減装置。 - 車室内に設置されて該設置位置における騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段を設け、
上記騒音検出手段の出力信号に基づき、騒音源及び騒音検出手段間の騒音伝達特性を低下させて乗員に対する騒音を低減するための制御信号を設定し、
上記制御信号を低減音発生手段に出力して騒音低減音を発生させるようにした車両騒音低減装置における上記制御信号の設定方法であって、
車両外部の環境状態を検出する検出手段を設け、
上記低減音発生手段及び騒音検出手段間の音の伝達特性に関して予め行われた測定結果に基づいてモデル化してなる制御音伝達特性モデルを定め、上記測定結果と上記制御音伝達特性モデルとの差の絶対値に基づいてモデル化誤差値を定め、上記騒音伝達特性の低減騒音レベルを示すための騒音低減用しきい値を定めておき、上記制御音伝達特性モデルＨと上記モデル化誤差値Ｗｕと上記騒音伝達特性Ｇと上記騒音低減用しきい値ｂと定数Ｋとが、下記式（１）を満たすように定数Ｋを求めて、該定数Ｋと上記騒音検出手段の出力信号とに基づいて上記制御信号を設定するようにし、
上記モデル化誤差値及び騒音低減用しきい値の少なくとも一方は、上記検出手段により検出される環境状態に対応して予め複数定めておいたものであり、
上記制御信号を設定する際に、上記検出手段により検出された環境状態に対応するモデル化誤差値又は騒音低減用しきい値を選択する
ことを特徴とする制御信号設定方法。
- 請求項１０記載の制御信号設定方法において、
検出手段は、車両がトンネル内に入ったことを検出するものであり、
上記検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときと、検出されないときとで、互いに異なる騒音低減用しきい値を選択する
ことを特徴とする制御信号設定方法。 - 請求項１１記載の制御信号設定方法において、
検出手段により車両がトンネル内に入ったことが検出されたときには、車両がトンネル外にあるときの周波数帯域よりも高い周波数帯域の騒音が低減されるように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する
ことを特徴とする制御信号設定方法。 - 請求項１１記載の制御信号設定方法において、
検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて車両がトンネル内に入ったことを検出するように構成されている
ことを特徴とする制御信号設定方法。 - 請求項１０記載の制御信号設定方法において、
検出手段は、車両の走行路の状態を検出するものであり、
上記検出手段により検出された走行路の状態に対応する騒音低減用しきい値を選択する
ことを特徴とする制御信号設定方法。 - 請求項１４記載の制御信号設定方法において、
検出手段により走行路が悪路であることが検出されたときには、良路であるときと比べて騒音伝達特性におけるピーク付近の周波数帯域の騒音レベルが低下するように予め定められた騒音低減用しきい値を選択する
ことを特徴とする制御信号設定方法。 - 請求項１４記載の制御信号設定方法において、
検出手段は、騒音の周波数特性の変化に基づいて走行路の状態を検出するように構成されている
ことを特徴とする制御信号設定方法。
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