JP4322916B2 - 能動型振動騒音制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、振動騒音源から発生する振動騒音を、該振動騒音に対して逆位相の振動騒音打消音により相殺する能動型振動騒音制御装置に関し、より詳細には、車両のエンジン等の振動騒音源から発生する振動騒音に起因した車室内の振動騒音の低減に好適な能動型振動騒音制御装置に関する。

従来より、車両の車室内の騒音を検出するマイクロフォンを前記車室の前席側中央部における乗員の耳位置近傍に配置し、前記マイクロフォンからの出力信号の位相に対し逆位相の信号を生成して、前記前席側の左右のドアにそれぞれ取り付けられた２つのスピーカから前記逆位相の信号に基づく打消音を前記車室内に出力することにより、前記マイクロフォンの位置における騒音を低減することが知られている（特許文献１参照）。

特開２００３−４７０９７号公報

ところで、車室内の乗員の耳に入る音の周波数が高くなる（例えば、１４０Ｈｚ付近になる）と、打消音の半波長の長さが、図３に示す車両１２の右側のスピーカ２８ｂから前記乗員の耳位置８０までの距離Ｌ３と、左側のスピーカ２８ｂから前記乗員の耳位置８０までの距離Ｌ４との差である（Ｌ３−Ｌ４）に近くなるので、この耳位置８０では、各スピーカ２８ａ、２８ｂからの打消音が干渉してしまう。

そこで、特許文献１では、位相シフタにより逆位相の信号における位相回転の中心周波数を互いにずらした信号を生成して各スピーカにそれぞれ供給することにより、車室内の音が高周波音になっても前記左右のスピーカから出力される打消音の干渉を回避できるようにしている。

しかしながら、特許文献１では、車室内の騒音を低減する装置のほかに位相シフタを別途設け、この位相シフタを用いて前記逆位相の信号を位相回転させているので、装置構成が複雑化すると共に、コストが増大する。

この発明は、このような問題を考慮してなされたものであり、振動騒音の周波数が変化しても、より簡単な構成で前記振動騒音を低減することが可能な能動型振動騒音制御装置を提供することを目的とする。

また、この発明は、コストの低減と、より広範囲な空間内での振動騒音の低減とを共に実現できる能動型振動騒音制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る能動型振動騒音制御装置は、基本的には、振動騒音源から発生する振動騒音の周波数に基づく周波数を有する基準波信号を生成する基準波信号生成手段と、前記振動騒音を相殺するために前記基準波信号及びフィルタ係数に基づいて制御信号を出力する適応フィルタと、前記制御信号に基づいて振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段と、前記振動騒音と前記振動騒音打消音との差に基づく誤差信号を出力する誤差信号検出手段と、前記振動騒音打消手段から前記誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する補正値に基づいて前記基準波信号を補正し参照信号として出力する補正手段と、前記誤差信号と前記参照信号とに基づいて前記誤差信号が最小となるように前記フィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段とを備えている。

そして、この能動型振動騒音制御装置では、前記振動騒音打消手段は、第１空間付近に少なくとも２つ設けられた第１振動騒音打消手段と第２空間付近に少なくとも１つ設けられた第２振動騒音打消手段とを有し、
前記誤差信号検出手段は、前記第１空間付近に少なくとも１つ設けられた第１誤差信号検出手段と、前記第２空間付近に少なくとも１つ設けられた第２誤差信号検出手段との両方、若しくは、前記第１誤差信号検出手段のみを有し、
前記振動騒音の制御特性が予め設定された閾値をまたがって変化したときに、
前記補正手段の補正値を、前記第１振動騒音打消手段から前記第１誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する第１補正値、若しくは、前記第２振動騒音打消手段から前記第２誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する第２補正値から、前記第２振動騒音打消手段から前記第１誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する第３補正値、若しくは、前記第１振動騒音打消手段から前記第２誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する第４補正値に切り替えると共に、
前記第１空間に前記振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段を前記第１振動騒音打消手段から前記第２振動騒音打消手段に切り替えるか、若しくは、前記第２空間に前記振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段を前記第２振動騒音打消手段から前記第１振動騒音打消手段に切り替える切替手段をさらに有し、
前記切替手段による補正値及び振動騒音打消手段の切替がない場合に、前記第１振動騒音打消手段は、前記第１補正値に基づく制御信号を振動騒音打消音として前記第１空間に出力し、若しくは、前記第２振動騒音打消手段は、前記第２補正値に基づく制御信号を振動騒音打消音として前記第２空間に出力し、
前記切替手段により補正値及び振動騒音打消手段が切り替えられた場合に、前記第１振動騒音打消手段は、前記第４補正値に基づく制御信号を振動騒音打消音として前記第２空間に出力し、若しくは、前記第２振動騒音打消手段は、前記第３補正値に基づく制御信号を振動騒音打消音として前記第１空間に出力することを特徴としている。

この特徴事項によれば、前記振動騒音打消音を前記振動騒音打消手段から出力する場合に、前記振動騒音の制御特性が前記閾値をまたがって変化したときに、前記切替手段は、前記補正手段の補正値を切り替えると共に、前記振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段及び前記誤差信号を出力する誤差信号検出手段の組み合わせも切り替える。

従って、前記振動騒音の周波数が所定周波数（例えば、１４０Ｈｚ付近）以上になると、２つの前記第１振動騒音打消手段から出力される振動騒音打消音の干渉が発生する場合に、前記所定周波数を前記閾値に対応させ、前記振動騒音の制御特性が前記閾値をまたがって変化した際に、前記切替手段により前記振動騒音打消手段及び前記誤差信号検出手段の対応関係を切り替えれば、前記振動騒音打消音の干渉の発生を回避することが可能になる。これにより、前記第１空間内で前記第１誤差信号検出手段から離れた箇所でも前記振動騒音を効率よく低減することができる。

このように、この発明では、特許文献１の位相シフタを用いることなく、前記振動騒音打消手段から出力される前記振動騒音打消音の干渉を回避することができるので、前記振動騒音の周波数が変化しても、より簡単な構成で前記振動騒音を低減することができる。また、前記位相シフタを用いていないので、コストの低減を図ることができる。さらに、前記振動騒音打消手段及び前記誤差信号検出手段の対応関係を切り替えることで、前記振動騒音打消音の干渉の発生を回避することができるので、より広範囲な空間内での前記振動騒音の低減を行うことが可能となる。

なお、前記振動騒音の制御特性とは、前記能動型振動騒音制御装置が低減すべき振動騒音に関わる特性であり、例えば、前記振動騒音の周波数である。また、前記閾値とは、２つの前記第１振動騒音打消手段から前記第１空間に前記振動騒音打消音をそれぞれ出力する場合に、前記各振動騒音打消音の干渉が発生する前記振動騒音の周波数に対応する閾値をいう。

さらに、前記第１空間とは、前記制御特性が前記閾値を下回る範囲において、この空間付近に配置された前記第１振動騒音打消手段及び前記第１誤差信号検出手段により振動騒音が低減され、一方で、前記制御特性が前記閾値を上回る範囲では、前記第２空間付近に配置された前記第２振動騒音打消手段により該第１空間での振動騒音が低減され得る空間をいう。また、前記第２空間とは、前記制御特性が前記閾値を下回る範囲においては、この空間付近に配置された前記第２振動騒音打消手段により該第２空間での振動騒音が低減され得る空間をいう。

ここで、前記切替手段は、前記振動騒音の制御特性が前記閾値をまたがって変化したときに、前記第１振動騒音打消手段からの前記振動騒音打消音の出力を停止させることが好ましい。これにより、前記振動騒音の制御特性が変化しても、前記第１空間内における振動騒音を確実に低減することができる。

また、前記切替手段は、前記振動騒音の制御特性が前記閾値をまたがって変化したときに、前記補正手段の補正値を、前記第１補正値から前記第４補正値に切り替え、且つ、前記第２補正値から前記第３補正値に切り替えると共に、前記第１空間に前記振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段を前記第１振動騒音打消手段から前記第２振動騒音打消手段に切り替え、且つ、前記第２空間に前記振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段を前記第２振動騒音打消手段から前記第１振動騒音打消手段に切り替えることが好ましい。これにより、前記振動騒音の制御特性が変化しても、前記第１空間及び前記第２空間内における各振動騒音を確実に低減することができる。

さらに、前記切替手段は、前記振動騒音の制御特性が前記閾値をまたがって変化したときに、前記適応フィルタから出力された前記制御信号が供給される前記振動騒音打消手段を切り替える制御信号供給切替部や、前記フィルタ係数更新手段に前記誤差信号を供給する前記誤差信号検出手段を切り替える誤差信号切替部を有することが好ましい。これにより、前記振動騒音の低減を効率よく行うことができる。

また、上記した発明において、前記振動騒音源は、車両のエンジンであり、前記振動騒音の制御特性は、前記エンジンから発生する振動騒音の周波数又は前記エンジンの出力軸の回転数であることが好ましい。これにより、前記第１空間が車室内の前席側あるいは後部座席側であれば、前記車室内での振動騒音を確実に低減することが可能となる。

また、上記の発明において、前記振動騒音源は、前記車両のプロペラシャフト又はタイヤホイールであり、前記振動騒音の制御特性は、前記プロペラシャフト又は前記タイヤホイールの回転周波数あるいは車速であることが好ましい。この場合でも、前記車室内での振動騒音を低減することが可能となる。

上記の発明において、前記切替手段は、前記フィルタ係数に１未満の所定値を乗算して補正フィルタ係数を算出する補正フィルタ係数演算手段と、前記制御特性が前記閾値を上回ったときに、前記フィルタ係数に代えて前記補正フィルタ係数を前記適応フィルタに供給するフィルタ係数切替部とをさらに有することが好ましい。これにより、前記制御特性が前記閾値を上回ったことに対応して、振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段を切り替える際に、切替により振動騒音打消音の出力が停止される振動騒音打消手段に対して、該振動騒音打消音を逐次減少させるフェードアウト動作を行うことが可能となるので、切替時に発生する不快な振動騒音の発生を防止することができる。

また、上記の発明において、前記切替手段では、前記閾値について、前記制御特性が前記閾値を上回った場合と、前記制御特性が前記閾値を下回った場合とで、ヒステリシスを持たせるようにすれば、前記振動騒音の周波数が前記閾値に対応する周波数の近傍で変動する場合においても、上記の切替制御を効率よく行うことができる。

この発明によれば、特許文献１の位相シフタを用いることなく、振動騒音打消手段から出力される振動騒音打消音の干渉を回避することができるので、前記振動騒音の周波数が変化しても、より簡単な構成で前記振動騒音を低減することができる。また、前記位相シフタを用いていないので、コストの低減を図ることができる。さらに、前記振動騒音打消手段及び誤差信号検出手段の対応関係を切り替えることで、振動騒音打消音の干渉の発生を回避することができるので、より広範囲な空間内での前記振動騒音の低減を行うことが可能となる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

この発明の第１実施形態に係る能動型振動騒音制御装置（以下、ＡＮＣともいう。）１０Ａを車両１２の車室（空間）１４内における振動騒音の低減に適用した場合について、図１〜図４を参照しながら説明する。

このＡＮＣ１０Ａでは、図１〜図３に示すように、車室１４内の前席１６ａ、１６ｂ側の中央部におけるヘッドレスト１８ａ、１８ｂ近傍（図示しない乗員の耳位置近傍）のルーフライニングにはマイクロフォン（第１誤差信号検出手段）２０が配置され、一方で、後部座席２２側の中央部におけるヘッドレスト２４近傍のルーフライニングにはマイクロフォン（第２誤差信号検出手段）２６が配置されている。

車両１２内には、前席１６ａ、１６ｂ側の左ドアにスピーカ２８ａが取り付けられ、右ドアにスピーカ２８ｂが取り付けられ、後部座席２２後方に２つのスピーカ３０ａ、３０ｂが配置されている。なお、図４に示すように、後部座席２２の後方に１つのスピーカ３０のみ配置することも可能である。また、図１〜図４に示す各スピーカ（振動騒音打消手段）２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ、３０ｂは、車両１２にオーディオ用として標準装備されているものを兼用している。

さらに、ＡＮＣ１０Ａは、マイクロコンピュータを含み構成されるＡＮＣコントローラ３２を有し、このＡＮＣコントローラ３２は、基本的には、周波数検出回路４４と、基準波信号生成手段４６と、適応フィルタ４８、５４と、フィルタ係数更新手段５２、５８と、補正手段９０、９２とから構成される。

周波数検出回路４４は、エンジン４０を制御する燃料噴射ＥＣＵ４２から出力されるエンジン回転信号の周波数ｆｅを検出する周波数カウンタである。なお、前記エンジン回転信号とは、エンジン４０の出力軸の回転毎に図示しないホール素子等から出力される信号であり、該エンジン４０から発生する騒音（例えば、エンジン音やエンジン４０の出力軸の回転によって発生した加振力等に起因した周期性のある騒音）やエンジン４０の振動等の振動騒音に対して相関性のある信号である。

基準波信号生成手段４６は、周波数検出回路４４からの周波数ｆｅを基本次数の周波数として所定調波の基準波信号ｘを生成する。

適応フィルタ４８は、基準波信号ｘにフィルタ係数Ｗｆｒを乗じて制御信号Ｓ０を生成し、適応フィルタ５４は、基準波信号ｘにフィルタ係数Ｗｒｒを乗じて制御信号Ｓ１を生成する。これらの制御信号Ｓ０、Ｓ１は、エンジン４０から発生する振動騒音に起因した車室１４内の振動騒音（以下、エンジン騒音ともいう。）を相殺するための制御信号であり、ＤＡコンバータ（以下、ＤＡＣともいう。）６０、６２によりデジタル信号からアナログ信号に変換されて各スピーカ２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ、３０ｂにそれぞれ出力される。

スピーカ２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ、３０ｂは、制御信号Ｓ０、Ｓ１を前記エンジン騒音に対する打消音（振動騒音打消音）として車室１４内にそれぞれ出力し、マイクロフォン２０は、スピーカ（第１振動騒音打消手段）２８ａ、２８ｂ又はスピーカ（第２振動騒音打消手段）３０、３０ａ、３０ｂからの前記打消音と前記エンジン騒音との差を誤差信号ｅ０としてＡＮＣコントローラ３２に出力し、マイクロフォン２６は、スピーカ３０、３０ａ、３０ｂからの前記打消音と前記エンジン騒音との差を誤差信号ｅ１としてＡＮＣコントローラ３２に出力する。

補正手段９０は、スピーカ２８ａ、２８ｂからマイクロフォン２０までの伝達特性（信号伝達特性）Ｃ００を模擬した伝達特性Ｃ＾００（第１補正値）を補正値として基準波信号ｘを補正することにより参照信号ｒ０を生成しフィルタ係数更新手段５２に出力する。補正手段９２は、所定の伝達特性Ｃ＾ｒｒを補正値として基準波信号ｘを補正することにより参照信号ｒ１を生成しフィルタ係数更新手段５８に出力する。なお、伝達特性Ｃ＾００は、伝達特性Ｃ００を含むＤＡＣ６０の入力側からＡＤコンバータ（以下、ＡＤＣともいう。）６４の出力側までの伝達特性であり、伝達特性Ｃ＾ｒｒとは、スピーカ３０、３０ａ、３０ｂからマイクロフォン２６までの伝達特性Ｃ１１を含むＤＡＣ６２の入力側からＡＤＣ６６の出力側までの伝達特性Ｃ＾１１（第２補正値）、あるいは、スピーカ３０、３０ａ、３０ｂからマイクロフォン２０までの伝達特性Ｃ１０を含むＤＡＣ６２の入力側からＡＤＣ６４の出力側までの伝達特性Ｃ＾１０（第３補正値）である。

フィルタ係数更新手段５２、５８は、最小二乗法（ＬＭＳ）アルゴリズム演算器から構成される。フィルタ係数更新手段５２は、参照信号ｒ０と、ＡＤＣ６４にてアナログ信号からデジタル信号に変換された誤差信号ｅ０とに基づいて、フィルタ係数Ｗｆｒの適応演算処理（誤差信号ｅ０が最小となるようなフィルタ係数Ｗｆｒを最小二乗法に基づき算出する演算処理）を行い、この演算結果よりフィルタ係数Ｗｆｒを逐次更新する。フィルタ係数更新手段５８は、参照信号ｒ１と、ＡＤＣ６４にてアナログ信号からデジタル信号に変換された誤差信号ｅ０又はＡＤＣ６６にてアナログ信号からデジタル信号に変換された誤差信号ｅ１とに基づいて、フィルタ係数Ｗｒｒの適応演算処理（ｅ０又はｅ１が最小となるようなフィルタ係数Ｗｒｒを最小二乗法に基づき算出する演算処理）を行い、この演算結果よりフィルタ係数Ｗｒｒを逐次更新する。

そして、ＡＮＣコントローラ３２は、周波数ｆｅに応じて補正手段９２の伝達特性Ｃ＾ｒｒをＣ＾１１又はＣ＾１０に切り替え、さらに、フィルタ係数更新手段５８に入力される誤差信号をｅ０又はｅ１に切り替え可能な切替手段６７を有する。この切替手段６７は、比較器７０と、伝達特性Ｃ＾１１が格納されたメモリ８４と、伝達特性Ｃ＾１０が格納されたメモリ８６と、セレクタ８２、８８とから構成される。

比較器７０は、周波数ｆｅが所定周波数（閾値）に達すると、セレクタ８２、８８及びフィルタ係数更新手段５２に切替制御信号Ｓｓを出力する。これにより、セレクタ８２は、メモリ８４又はメモリ８６と補正手段９２との接続を切り替えて、伝達特性Ｃ＾ｒｒをＣ＾１１又はＣ１０＾に設定する。セレクタ（誤差信号切替部）８８は、ＡＤＣ６４又はＡＤＣ６６とフィルタ係数更新手段５８との接続を切り替えて、ｅ０又はｅ１をフィルタ係数更新手段５８に供給できる状態に設定する。さらに、フィルタ係数更新手段５２は、フィルタ係数をＷｆｒ＝０に更新する適応演算処理を行う。なお、前記所定周波数は、例えば、１４０Ｈｚとする。

これは、図３に示すように、スピーカ２８ｂからマイクロフォン２０までの距離をＬ１、スピーカ２８ａからマイクロフォン２０までの距離をＬ２、スピーカ２８ｂから乗員の左ドア側の耳位置８０までの距離をＬ３、スピーカ２８ａから耳位置８０までの距離をＬ４としたときに、打消音の周波数が高くなって１４０Ｈｚ付近になると、前記打消音の半波長の長さが（Ｌ３−Ｌ４）に近くなり、この結果、この耳位置８０では、各スピーカ２８ａ、２８ｂからの打消音が干渉してしまうためである。なお、マイクロフォン２０近傍では、前記打消音の周波数が１４０Ｈｚ付近に達しても、Ｌ１＝Ｌ２であることから、前記各打消音の干渉は発生しない。

第１実施形態に係るＡＮＣ１０Ａは、以上のように構成されており、次に、切替手段６７の切替動作を含むＡＮＣ１０Ａの動作について、図１〜図４を参照しながら説明する。

先ず、ｆｅ＜１４０ＨｚでのＡＮＣ１０Ａの動作について説明する。

燃料噴射ＥＣＵ４２からＡＮＣコントローラ３２にエンジン回転信号が出力され、マイクロフォン２０、２６からＡＮＣコントローラ３２に誤差信号ｅ０、ｅ１がそれぞれ出力されている状態において、比較器７０は、周波数ｆｅが１４０Ｈｚに達したか否かを逐次監視する。この場合、比較器７０は、ｆｅ＜１４０Ｈｚであると判定すると、セレクタ８２、８８及びフィルタ係数更新手段５２に対する切替制御信号Ｓｓの出力を行わない。これにより、セレクタ８２は、メモリ８４と補正手段９２とを接続し、セレクタ８８は、ＡＤＣ６６とフィルタ係数更新手段５８とを接続する。この結果、補正手段９２の伝達特性Ｃ＾ｒｒはＣ＾１１に設定され、フィルタ係数更新手段５８には、誤差信号ｅ１が供給される。一方、フィルタ係数更新手段５２は、参照信号ｒ０及び誤差信号ｅ０に基づくフィルタ係数Ｗｆｒの適応演算処理を行って該フィルタ係数Ｗｆｒを逐次更新し、フィルタ係数更新手段５８は、参照信号ｒ１及び誤差信号ｅ１に基づくフィルタ係数Ｗｒｒの適応演算処理を行って該フィルタ係数Ｗｒｒを逐次更新する。

従って、ｆｅ＜１４０Ｈｚでは、適応フィルタ４８、５４からＤＡＣ６０、６２を介しスピーカ２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ、３０ｂに制御信号Ｓ０、Ｓ１がそれぞれ出力され、スピーカ２８ａ、２８ｂは、制御信号Ｓ０を打消音として車室１４内の第１空間としての前席１６ａ、１６ｂ側に出力し、一方で、スピーカ３０、３０ａ、３０ｂは、制御信号Ｓ１を打消音として車室１４内の第２空間としての後部座席２２側に出力する。

マイクロフォン２０は、スピーカ２８ａ、２８ｂからの打消音とエンジン騒音との差を誤差信号ｅ０として生成し、マイクロフォン２６は、スピーカ３０、３０ａ、３０ｂからの打消音とエンジン騒音との差を誤差信号ｅ１として生成する。

なお、前記第１空間とは、ｆｅ＜１４０Ｈｚでは、この空間付近に配置された第１振動騒音打消手段のスピーカ及び第１誤差信号検出手段のマイクロフォンによりエンジン騒音が低減され、一方で、ｆｅ≧１４０Ｈｚでは、第２空間付近に配置された第２振動騒音打消手段のスピーカにより前記第１空間でのエンジン騒音が低減され得る空間をいう。また、前記第２空間とは、ｆｅ＜１４０Ｈｚでは、この空間付近に配置された前記第２振動騒音打消手段のスピーカによりエンジン騒音が低減され得る空間をいう。

次に、ｆｅ≧１４０ＨｚでのＡＮＣ１０Ａの動作について説明する。

比較器７０は、ｆｅが１４０Ｈｚに達したときに、セレクタ８２、８８及びフィルタ係数更新手段５２に対して切替制御信号Ｓｓを出力する。これにより、セレクタ８２は、メモリ８６と補正手段９２とを接続して、補正手段９２の伝達特性Ｃ＾ｒｒをＣ＾１１からＣ＾１０に切り替える。また、セレクタ８８は、ＡＤＣ６４とフィルタ係数更新手段５８とを接続するので、フィルタ係数更新手段５８には誤差信号ｅ０が供給される。さらに、フィルタ係数更新手段５２は、適応フィルタ４８のフィルタ係数をＷｆｒ＝０に更新する適応演算処理を行う。

従って、ｆｅ≧１４０Ｈｚでは、ＡＮＣコントローラ３２から出力される制御信号は、適応フィルタ５４で生成される制御信号Ｓ１のみとなり、この結果、マイクロフォン２０は、スピーカ３０、３０ａ、３０ｂから出力された打消音とエンジン騒音との差を誤差信号ｅ０として生成しＡＮＣコントローラ３２に出力する。

このように、第１実施形態に係るＡＮＣ１０Ａでは、エンジン４０から発生する振動騒音に起因する車室１４内のエンジン騒音に対して、該エンジン騒音を相殺する打消音をスピーカ２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ、３０ｂから出力する場合において、切替手段６７では、前記振動騒音の制御特性としてのエンジン回転信号の周波数ｆｅが所定の閾値（１４０Ｈｚ付近）に達したことを比較器７０が検出すると、該比較器７０からセレクタ８２、８８及びフィルタ係数更新手段５２に切替制御信号Ｓｓが出力される。これにより、補正手段９２の伝達特性Ｃ＾ｒｒは、セレクタ８２の動作によりＣ＾１１又はＣ＾１０に切り替えられ、打消音を出力するスピーカ２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ、３０ｂ及び誤差信号ｅ０、ｅ１を出力するマイクロフォン２０、２６の組み合わせは、セレクタ８８及びフィルタ係数更新手段５２の動作により切り替えられる。

従って、ｆｅが１４０Ｈｚに達したときに、切替手段６７を用いてスピーカ２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ、３０ｂ及びマイクロフォン２０、２６の対応関係を切り替えることで、車室１４内における打消音の干渉の発生を回避することが可能となり、マイクロフォン２０から離間した耳位置８０でもエンジン騒音を効率よく低減することができる。

そのため、この第１実施形態では、特許文献１の位相シフタを用いることなく、打消音の干渉を回避することができるので、周波数ｆｅが変化しても、より簡単な構成で車室１４内のエンジン騒音を低減することができる。また、前記位相シフタを用いていないので、ＡＮＣ１０Ａのコストの低減を図ることができる。さらに、スピーカ２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ、３０ｂ及びマイクロフォン２０、２６の対応関係を切り替えることで、打消音の干渉の発生を回避することができるので、より広範囲な空間内でのエンジン騒音の低減を行うことが可能となる。

また、比較器７０は、ｆｅが１４０Ｈｚに達したときにセレクタ８２、８８及びフィルタ係数更新手段５２に切替制御信号Ｓｓを出力するので、周波数ｆｅが変化しても、車室１４内の前席１６ａ、１６ｂ側（第１空間）におけるエンジン騒音を確実に低減することができる。

さらに、切替手段６７のセレクタ８８は、切替制御信号Ｓｓが入力されたときに、フィルタ係数更新手段５８に供給される誤差信号をｅ０又はｅ１に切り替えるので、車室１４内のエンジン騒音の低減を効率よく行うことができる。

次に、第２実施形態に係るＡＮＣ１０Ｂについて、図５を参照しながら説明する。なお、ＡＮＣ１０Ｂにおいて、第１実施形態に係るＡＮＣ１０Ａ（図１〜図４参照）と同一の構成要素については、同じ参照符号を付けて説明し、以下同様とする。

このＡＮＣ１０Ｂは、補正手段５０の伝達特性がＣ＾ｆｒであり、補正手段５６の伝達特性がＣ＾１１（第２補正値）であり、比較器７０からセレクタ７２、７８及びフィルタ係数更新手段５８に切替制御信号Ｓｓが供給可能であり、セレクタ７２が切替制御信号Ｓｓによりメモリ７４又はメモリ７６と補正手段５０とを接続し、セレクタ７８が切替制御信号ＳｓによりＡＤＣ６４又はＡＤＣ６６とフィルタ係数更新手段５２とを接続する点で、第１実施形態に係るＡＮＣ１０Ａ（図１参照）とは異なる。また、ＡＮＣ１０Ｂでは、第１空間を車室１４内における後部座席２２側の空間とし、第２空間を車室１４内における前席１６ａ、１６ｂ側の空間としている点でも、ＡＮＣ１０Ａとは異なる。

すなわち、ＡＮＣ１０Ｂにおいて、比較器７０は、ｆｅが１４０Ｈｚに達すると、セレクタ７２、７８及びフィルタ係数更新手段５８に切替制御信号Ｓｓを出力する。

これにより、セレクタ７２は、伝達特性Ｃ＾００（第１補正値）が格納されたメモリ７４と補正手段５０との接続を、スピーカ２８ａ、２８ｂからマイクロフォン２６までの伝達特性Ｃ０１を含むＤＡＣ６０の入力側からＡＤＣ６６の出力側までの伝達特性Ｃ＾０１（第４補正値）が格納されたメモリ７６と補正手段５０との接続に切り替えて、補正手段５０の伝達特性Ｃ＾ｆｒをＣ＾００からＣ＾０１に切り替える。また、セレクタ７８は、ＡＤＣ６４とフィルタ係数更新手段５２との接続を、ＡＤＣ６６とフィルタ係数更新手段５２との接続に切り替えて、誤差信号ｅ１をフィルタ係数更新手段５２に供給できる状態に設定する。フィルタ係数更新手段５８は、フィルタ係数Ｗｒｒ＝０に更新する適応演算処理を行う。

従って、ｆｅ＜１４０Ｈｚでは、マイクロフォン２０は、スピーカ２８ａ、２８ｂからの打消音とエンジン騒音との差を誤差信号ｅ０として生成し、マイクロフォン２６は、スピーカ３０ａ、３０ｂからの打消音とエンジン騒音との差を誤差信号ｅ１として生成する。一方、ｆｅ≧１４０Ｈｚでは、ＡＮＣコントローラ３２から出力される制御信号は、適応フィルタ４８で生成される制御信号Ｓ０のみとなり、この結果、マイクロフォン２６は、スピーカ２８ａ、２８ｂから出力された打消音とエンジン騒音との差を誤差信号ｅ１として生成しＡＮＣコントローラ３２に出力する。

このように、第２実施形態に係るＡＮＣ１０Ｂによれば、第１実施形態に係るＡＮＣ１０Ａ（図１参照）での切替手段６７に関わる効果に加え、ｆｅが１４０Ｈｚに達するとセレクタ７２、７８及びフィルタ係数更新手段５８に切替制御信号Ｓｓを出力するので、周波数ｆｅが変化しても、車室１４内の第１空間としての後部座席２２側におけるエンジン騒音を確実に低減することができる。

次に、第３実施形態に係るＡＮＣ１０Ｃについて、図６を参照しながら説明する。

このＡＮＣ１０Ｃは、ｆｅが１４０Ｈｚに達すると、比較器７０からセレクタ７２、７８、８２、８８及びフィルタ係数更新手段５２、５８に切替制御信号Ｓｓが出力される点で、第１及び第２実施形態に係るＡＮＣ１０Ａ、１０Ｂ（図１〜図５参照）とは異なる。

第３実施形態に係るＡＮＣ１０Ｃにおいても、第１及び第２実施形態に係るＡＮＣ１０Ａ、１０Ｂでの切替手段６７に関わる効果が得られる。特に、このＡＮＣ１０Ｃでは、周波数ｆｅが変化しても、車室１４内の前席１６ａ、１６ｂ側及び後部座席２２側の双方の空間（第１空間及び第２空間）内でのエンジン騒音を確実に低減することができる。

次に、第４実施形態に係るＡＮＣ１０Ｄについて、図７を参照しながら説明する。

このＡＮＣ１０Ｄは、車室１４内に配置されているマイクロフォンがマイクロフォン２０のみであり、ＡＮＣコントローラ３２内では、セレクタ９６が切替制御信号Ｓｓによりメモリ７４又はメモリ８６と補正手段５０とを接続し、セレクタ（制御信号供給切替部）９８が切替制御信号ＳｓによりＤＡＣ６０又はＤＡＣ６２と適応フィルタ４８とを接続し、適応フィルタ５４、補正手段５６、フィルタ係数更新手段５８、セレクタ７８及びＡＤＣ６６が設けられていない点で、第２実施形態に係るＡＮＣ１０Ｂ（図５参照）とは異なる。また、ＡＮＣ１０Ｄでは、第１空間を車室１４内における前席１６ａ、１６ｂ側の空間とし、第２空間を車室１４内における後部座席２２側の空間としている点でも、ＡＮＣ１０Ｂとは異なる。

すなわち、ＡＮＣ１０Ｄにおいて、比較器７０は、ｆｅが１４０Ｈｚに達すると、セレクタ９６、９８に切替制御信号Ｓｓを出力する。これにより、セレクタ９６は、メモリ７４と補正手段５０との接続を、メモリ８６と補正手段５０との接続に切り替えて、補正手段５０の伝達特性Ｃ＾ｆｒをＣ＾００（第１補正値）からＣ＾１０（第３補正値）に切り替える。また、セレクタ９８は、ＤＡＣ６０と適応フィルタ４８との接続を、ＤＡＣ６２と適応フィルタ４８との接続に切り替える。この結果、フィルタ係数更新手段５２は、伝達特性Ｃ＾１０に基づいてフィルタ係数Ｗｆｒを更新し、適応フィルタ４８は、生成した制御信号を制御信号Ｓ１としてセレクタ９８及びＤＡＣ６２を介しスピーカ３０ａ、３０ｂに出力する。

従って、マイクロフォン２０は、ｆｅ＜１４０Ｈｚの場合にスピーカ２８ａ、２８ｂからの打消音とエンジン騒音との差を誤差信号ｅ０として生成し、一方で、ｆｅ≧１４０Ｈｚの場合にスピーカ３０ａ、３０ｂから出力された打消音とエンジン騒音との差を誤差信号ｅ０として生成する。

このように、第４実施形態に係るＡＮＣ１０Ｄによれば、第２実施形態に係るＡＮＣ１０Ｂ（図５参照）での切替手段６７に関わる効果に加え、車室１４内に配置されたマイクロフォンがマイクロフォン２０のみであっても、エンジン回転信号の周波数ｆｅの変化に関わらず、車室１４内の前席１６ａ、１６ｂ側（第１空間）におけるエンジン騒音を確実に低減することができる。また、周波数ｆｅの変化に応じて、適応フィルタ４８から所望のスピーカ２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂに制御信号Ｓ０、Ｓ１を供給することで、エンジン騒音の低減を効率よく行うことができる。

次に、第５実施形態に係るＡＮＣ１０Ｅについて、図８を参照しながら説明する。

このＡＮＣ１０Ｅは、切替手段６７が比較器７０、セレクタ（フィルタ係数切替部）１００及び補正フィルタ係数演算手段１０２を有し、補正手段９０、１０８の伝達特性がＣ＾００（第１補正値）、Ｃ＾１０（第３補正値）にそれぞれ設定されている点で、第１〜第４実施形態に係るＡＮＣ１０Ａ〜１０Ｄ（図１〜図７参照）とは異なる。

すなわち、ＡＮＣ１０Ｅにおいて、補正フィルタ係数演算手段１０２は、１未満の所定値が予め設定されている補正係数設定部１０４と、フィルタ係数更新手段５２にて適応演算されたフィルタ係数Ｗｆｒに前記所定値を乗じて補正フィルタ係数を逐次算出する乗算部１０６とで構成される。なお、ＡＮＣ１０Ｅでは、ＡＮＣ１０Ａ、１０Ｄ（図１〜図４及び図７参照）と同様に、第１空間を車室１４内における前席１６ａ、１６ｂ側の空間とし、第２空間を車室１４内における後部座席２２側の空間としている。

この場合、比較器７０は、ｆｅが１４０Ｈｚに達するとセレクタ１００に切替制御信号Ｓｓを出力する。

これにより、セレクタ１００は、フィルタ係数更新手段５２と適応フィルタ４８との接続を、乗算部１０６と適応フィルタ４８との接続に切り替える。この結果、乗算部１０６にて算出された前記補正フィルタ係数が適応フィルタ４８のフィルタ係数Ｗｆｒとして逐次更新される。

従って、ｆｅ＜１４０Ｈｚでは、マイクロフォン２０は、スピーカ２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂからの打消音とエンジン騒音との差を誤差信号ｅ０として生成しＡＮＣコントローラ３２に出力する。また、周波数ｆｅ≧１４０Ｈｚでは、セレクタ１００及び補正フィルタ係数演算手段１０２によって、フィルタ係数Ｗｆｒの値が逐次減少するように更新されるので、スピーカ２８ａ、２８ｂから出力される打消音も逐次減少し、最終的には、スピーカ２８ａ、２８ｂからの打消音の出力が停止するに至る。

このように、第５実施形態に係るＡＮＣ１０Ｅによれば、ｆｅが１４０Ｈｚに達して、上記の切替により打消音の出力が停止されるスピーカ２８ａ、２８ｂに対して、前記打消音を逐次減少させるフェードアウト動作を行うことが可能となるので、スピーカの切替時に発生する不快な振動騒音の発生を防止することができる。

なお、上記したフェードアウト動作は、第１〜第４実施形態に係るＡＮＣ１０Ａ〜１０Ｄ（図１〜図７参照）にも適用可能であることは勿論である。

また、上述した第１〜第５の実施形態では、エンジン回転信号の周波数ｆｅを用いて車室１４内のエンジン騒音を低減する場合について説明したが、エンジン４０の出力軸の回転数に基づいて伝達特性の切り替え等を行うことも可能である。

さらに、振動騒音源を車両１２のプロペラシャフト又はタイヤホイールとし、前記プロペラシャフト又は前記タイヤホイールの回転周波数あるいは車両１２の車速に基づいて伝達特性の切り替え等を行うことも可能である。この場合でも、車室１４内での前記プロペラシャフト又は前記タイヤホイールからの騒音を低減することが可能である。

さらにまた、切替手段６７では、比較器７０において、周波数ｆｅが１４０Ｈｚを上回った場合と下回った場合とで、ヒステリシスを持たせるようにすれば、周波数ｆｅが１４０Ｈｚ近傍で変動する場合においても、伝達特性の切替制御を効率よく行うことができる。

なお、この発明は、上述した実施形態に限らず、種々の構成を採り得ることは勿論である。

第１実施形態に係るＡＮＣの構成を示すブロック図である。 図１のＡＮＣを車両内に配置した状態を示す平面図である。 前席側のスピーカ及びマイクロフォンの配置を示す正面図である。 後部座席後方にスピーカを１個配置した状態を示す平面図である。 第２実施形態に係るＡＮＣの構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係るＡＮＣの構成を示すブロック図である。 第４実施形態に係るＡＮＣの構成を示すブロック図である。 第５実施形態に係るＡＮＣの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｅ…ＡＮＣ １２…車両
１４…車室 １６ａ、１６ｂ…前席
２０、２６…マイクロフォン ２２…後部座席
２８ａ、２８ｂ、３０、３０ａ、３０ｂ…スピーカ
３２…ＡＮＣコントローラ ４４…周波数検出回路
４６…基準信号生成手段 ４８、５４…適応フィルタ
５０、５６、９０、９２、１０８…補正手段
５２、５８…フィルタ係数更新手段 ６７…切替手段
７０…比較器
７２、７８、８２、８８、９６、９８、１００…セレクタ
７４、７６、８４、８６…メモリ １０２…補正フィルタ係数演算手段
１０４…補正係数設定部 １０６…乗算部

Claims (6)

1. 振動騒音源から発生する振動騒音の周波数に基づく周波数を有する基準波信号を生成する基準波信号生成手段と、
   前記振動騒音を相殺するために、前記基準波信号及びフィルタ係数に基づいて制御信号を出力する適応フィルタと、
   前記制御信号に基づいて振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段と、
   前記振動騒音と前記振動騒音打消音との差に基づく誤差信号を出力する誤差信号検出手段と、
   前記振動騒音打消手段から前記誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する補正値に基づいて、前記基準波信号を補正し参照信号として出力する補正手段と、
   前記誤差信号と前記参照信号とに基づいて、前記誤差信号が最小となるように前記フィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、
   を備えた能動型振動騒音制御装置において、
   前記振動騒音打消手段は、第１空間付近に少なくとも２つ設けられた第１振動騒音打消手段と、第２空間付近に少なくとも１つ設けられた第２振動騒音打消手段とを有し、
   前記誤差信号検出手段は、前記第１空間付近に少なくとも１つ設けられた第１誤差信号検出手段と、前記第２空間付近に少なくとも１つ設けられた第２誤差信号検出手段との両方、若しくは、前記第１誤差信号検出手段のみを有し、
   前記振動騒音の制御特性が予め設定された閾値をまたがって変化したときに、
   前記補正手段の補正値を、前記第１振動騒音打消手段から前記第１誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する第１補正値、若しくは、前記第２振動騒音打消手段から前記第２誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する第２補正値から、前記第２振動騒音打消手段から前記第１誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する第３補正値、若しくは、前記第１振動騒音打消手段から前記第２誤差信号検出手段までの信号伝達特性に対応する第４補正値に切り替えると共に、
   前記第１空間に前記振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段を前記第１振動騒音打消手段から前記第２振動騒音打消手段に切り替えるか、若しくは、前記第２空間に前記振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段を前記第２振動騒音打消手段から前記第１振動騒音打消手段に切り替える切替手段をさらに有し、
   前記切替手段による補正値及び振動騒音打消手段の切替がない場合に、前記第１振動騒音打消手段は、前記第１補正値に基づく制御信号を振動騒音打消音として前記第１空間に出力し、若しくは、前記第２振動騒音打消手段は、前記第２補正値に基づく制御信号を振動騒音打消音として前記第２空間に出力し、
   前記切替手段により補正値及び振動騒音打消手段が切り替えられた場合に、前記第１振動騒音打消手段は、前記第４補正値に基づく制御信号を振動騒音打消音として前記第２空間に出力し、若しくは、前記第２振動騒音打消手段は、前記第３補正値に基づく制御信号を振動騒音打消音として前記第１空間に出力する
   ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
2. 請求項１記載の能動型振動騒音制御装置において、
   前記切替手段は、前記振動騒音の制御特性が前記閾値をまたがって変化したときに、前記第１振動騒音打消手段からの前記振動騒音打消音の出力を停止させる
   ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
3. 請求項１記載の能動型振動騒音制御装置において、
   前記切替手段は、前記振動騒音の制御特性が前記閾値をまたがって変化したときに、前記補正手段の補正値を、前記第１補正値から前記第４補正値に切り替え、且つ、前記第２補正値から前記第３補正値に切り替えると共に、前記第１空間に前記振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段を前記第１振動騒音打消手段から前記第２振動騒音打消手段に切り替え、且つ、前記第２空間に前記振動騒音打消音を出力する振動騒音打消手段を前記第２振動騒音打消手段から前記第１振動騒音打消手段に切り替える
   ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の能動型振動騒音制御装置において、
   前記切替手段は、前記振動騒音の制御特性が前記閾値をまたがって変化したときに、前記適応フィルタから出力された前記制御信号が供給される前記振動騒音打消手段を切り替える制御信号供給切替部を有する
   ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の能動型振動騒音制御装置において、
   前記切替手段は、前記振動騒音の制御特性が前記閾値をまたがって変化したときに、前記フィルタ係数更新手段に前記誤差信号を供給する前記誤差信号検出手段を切り替える誤差信号切替部を有する
   ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の能動型振動騒音制御装置において、
   前記振動騒音源は、車両のエンジンであり、
   前記振動騒音の制御特性は、前記エンジンから発生する振動騒音の周波数又は前記エンジンの出力軸の回転数である
   ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。

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