JPH0580781A - 車両用騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車室２２内の音を検出するマイク１と、車室
２２内に音を発生させるスピーカ２とを設け、エンジン
騒音等の車両騒音源に関連したリファレンス信号ｘに基
づきマイク１により検出される、車室２２内の騒音とス
ピーカ２からの音との合成音が低減するよう、スピーカ
２への出力信号ｙ1 〜ｙL を生成するようにした車両用
騒音制御装置に対し、小振幅の騒音信号に対する好まし
い制御精度を維持する一方、大振幅の騒音信号でもサチ
ュレーションによる異常動作を防止して、分解能とダイ
ナミックレンジとを高度に両立できるようにする。 【構成】 マイク１により検出される音信号ｅ1 〜ｅM
の振幅を検出し、この振幅に応じて、マイク１からスピ
ーカ信号生成装置４への出力ゲインをα倍に変更し、ス
ピーカ信号生成装置４からスピーカ２への出力ゲインを
上記とは逆数の１／α倍に変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両の室内において
所定の車両騒音が低くなるように制御する制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の騒音制御装置とし
て、例えば公表特許平１―５０１３４４号公報に示され
るものがある。このものは、例えば図５に示すように、
騒音制御の対象となる車室２２内の所定位置に配置され
て音を検出するＭ個のマイク１，１，…と、車室２２内
の所定位置に配置されて車室２２内に音を発生させるＬ
個のスピーカ２，２，…とを備え、車室２２内の騒音と
各スピーカ２から発せられる音との合成音が各マイク１
で検出され、そのマイク１からマイク信号ｅ1 〜ｅM が
出力される。各スピーカ２へ出力されるスピーカ信号ｙ
1 〜ｙL は、リファレンスセンサ３から出力されるリフ
ァレンス信号ｘと呼ばれる信号をデジタルフィルタＦ1
〜ＦL に通過させることで得られる。上記リファレンス
センサ３からのリファレンス信号ｘは、エンジン騒音や
走行騒音等の車両騒音源から得られる信号であり、その
騒音に対する相関性の高いものである。例えばエンジン
騒音の場合、リファレンスセンサ３をエンジンの加速度
センサとし、その出力をリファレンス信号ｘとすること
で、エンジンの運転状態に応じて変化するエンジン騒音
が制御される。

【０００３】４は、上記デジタルフィルタＦ1 〜ＦL を
動作させることで各スピーカ２への出力信号ｙ1 〜ｙL
を生成するためのＣＰＵからなるスピーカ信号生成装置
であって、このスピーカ信号生成装置４における適応ア
ルゴリズム部５により、各マイク１により検出された合
成音信号の自乗和が最小になるように上記デジタルフィ
ルタＦ1 〜ＦL のパラメータが自動的に調整される。こ
の調整のためのアルゴリズムとして、Least Mean Squar
e Method（=LMS）が行われ、この調整により、リファレ
ンスセンサ３からのリファレンス信号ｘに基づき、各マ
イク１により検出される音が低減するように、各スピー
カ２への出力信号ｙ1 〜ｙL を生成する。尚、上記リフ
ァレンス信号ｘはデジタルフィルタ

【０００４】

【数１】

【０００５】を経由して適応アルゴリズム部５に入力さ
れるが、上記フィルタ

【０００６】

【数２】

【０００７】は、第Ｌスピーカ２と第Ｍマイク１との間
の伝達特性をモデル化したものである。

【０００８】上記スピーカ信号生成装置４では、信号処
理がデジタル計算によって行われるので、リファレンス
信号ｘの入力段には線形アンプからなるリファレンスセ
ンサアンプ６及びＡ／Ｄ変換器７が、またマイク信号ｅ
1 〜ｅMの入力段には同様のマイクアンプ１０８，１０
８，…及びＡ／Ｄ変換器９，９，…が、さらにスピーカ
信号ｙ1 〜ｙL の出力段にはＤ／Ａ変換器１０，１０，
…及び線形アンプからなるスピーカアンプ１１１，１１
１，…がそれぞれ設けられており、リファレンスセンサ
３から出力されたアナログ信号からなるリファレンス信
号ｘは、リファレンスセンサアンプ６により増幅された
後、Ａ／Ｄ変換器７によりデジタル変換されてスピーカ
信号生成装置４に入力される。また、各マイク１から出
力されたアナログ信号からなるマイク信号ｅ1 〜ｅM は
それぞれマイクアンプ１０８により増幅された後、Ａ／
Ｄ変換器９によりデジタル変換されてスピーカ信号生成
装置４に入力される。さらに、スピーカ信号生成装置４
から出力されたデジタル信号はそれぞれＤ／Ａ変換器１
０によりアナログ信号のスピーカ信号ｙ1 〜ｙL に変換
された後、スピーカアンプ１１１により増幅されて各ス
ピーカ２に出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ものでは、Ａ／Ｄ変換器７，９の分解能及び変換後の値
の取り得る幅、並びにＤ／Ａ変換器１０の分解能及び変
換前の値の取り得る幅はいずれも有限であるので、これ
らＡ／Ｄ変換器７，９及びＤ／Ａ変換器１０の分解能及
びダイナミックレンジを共に良好に両立させることが要
求される。すなわち、分解能を重視し、小振幅の騒音の
信号しか入らないと想定して、スピーカアンプ１１１の
ゲインを下げ、かつマイクアンプ１０８のゲインを上げ
ると、大振幅の騒音が発生したときには、スピーカ用Ｄ
／Ａ変換器１０及びマイク用Ａ／Ｄ変換器９のいずれも
がサチュレーションを生じ、正常な制御が行われず、ス
ピーカ２の発生音が異常になる。

【００１０】さりとて、逆に、大振幅の信号を想定し
て、スピーカアンプ１１１のゲインを上げ、かつマイク
アンプ１０８のゲインを下げておくと、小振幅の騒音に
対する制御が相対的に粗くなって制御精度が下がり、良
好な消音性能が得られなくなるという問題が生じる。

【００１１】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、マイク信号の入力段及びスピーカ
信号の出力段にそれぞれ設けられるアンプの特性を変え
ることで、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器の分解能を良
好に維持しつつ、大振幅の騒音信号の入力時でもサチュ
レーションによる異常制御が行われないようにすること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、マイク信号の振幅を検出し、
この振幅の大きさに応じてマイク信号の入力段のアンプ
のゲインを変え、かつスピーカ信号の出力段のアンプの
ゲインを上記とは逆数のゲインで変えることとした。

【００１３】具体的には、この発明では、車室内の音を
検出する車室内音検出手段と、車室内に音を発生させる
スピーカと、車両における所定の騒音源の振動に関連し
たリファレンス信号を出力するリファレンス信号出力手
段と、このリファレンス信号出力手段からのリファレン
ス信号に基づき、上記車室内音検出手段により検出され
る音が低減するようスピーカへの出力信号を生成するス
ピーカ信号生成手段とを備えた車両用騒音制御装置が前
提である。

【００１４】この前提に対し、上記車室内音検出手段の
出力信号の振幅を検出する振幅検出手段と、上記車室内
音検出手段からスピーカ信号生成手段への出力ゲインを
上記振幅検出手段により検出された振幅に応じて変更す
る第１ゲイン変更手段と、スピーカ信号生成手段からス
ピーカへの出力ゲインを上記第１ゲイン変更手段とは逆
数のゲインに変更する第２ゲイン変更手段とを設ける。

【００１５】請求項２の発明では、上記車室内音検出手
段を複数設け、振幅検出手段は、これら複数の車室内音
検出手段からの出力信号の振幅最大値を検出するように
構成する。

【００１６】請求項３の発明では、上記と同様に車室内
音検出手段を複数設け、振幅検出手段は、複数の車室内
音検出手段からの出力信号の振幅平均値を検出するよう
に構成する。

【００１７】

【作用】上記の構成により、請求項１の発明では、車室
内音検出手段からの音の信号は第１ゲイン変更手段を経
た後、スピーカ信号生成手段に入力され、一方、スピー
カ信号生成手段からスピーカに出力されるスピーカ信号
は第２ゲイン変更手段を経てスピーカに出力される。上
記第１ゲイン変更手段では、車室内音検出手段の出力ゲ
インが車室内音検出手段の出力信号の振幅に応じて変更
されるので、小振幅の信号に対しては、第１ゲイン変更
手段のゲインを大きくすることで、高精度の制御精度を
維持できる。一方、大振幅の信号が発生したときには、
同じ第１ゲイン変更手段のゲインを小さくすることで、
サチュレーションによる異常動作を防止できる。また、
そのとき、第２ゲイン変更手段では、スピーカ信号生成
手段の出力ゲインが上記第１ゲイン変更手段とは逆数の
ゲインに変更されるので、スピーカ入力段から室内音検
出手段の出力段までの伝達特性を一定に維持できる。よ
って、制御装置での演算量を僅かに増大させるだけで、
制御可能な騒音領域を拡大することができる。

【００１８】請求項２の発明では、振幅検出手段で、複
数の車室内音検出手段からの出力信号の振幅最大値を検
出するので、大きな振幅の騒音に対し安定してサチュレ
ーションを防止できる。

【００１９】請求項３の発明では、振幅検出手段で、複
数の車室内音検出手段からの出力信号の振幅平均値を検
出するので、請求項２の発明に比べ信号処理が簡単にな
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。この実施例に係る車両用騒音制御装置の基本的構
成は従来例と同様であるので、図５と同じ部分について
は同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００２１】（実施例１）すなわち、この制御装置は、
図１に示す如く、Ｍ個のマイク１，１，…と、Ｌ個のス
ピーカ２，２，…と、車両における所定の騒音源の振動
に関連したリファレンス信号ｘを出力するリファレンス
センサ３と、該リファレンスセンサ３からのリファレン
ス信号ｘに基づき、上記各マイク１，１，…により検出
される音が低減するよう各スピーカ２への出力信号ｙ1
〜ｙL を生成するＣＰＵからなるスピーカ信号生成装置
４とを備えている。

【００２２】図３は上記各機器１〜４の自動車における
レイアウトを具体的に例示し、２１は車体、２２は車体
２１中央部に設けられた車室、２３〜２６は車室２２を
開閉するドアで、上記車室２２内の前側には左右１対の
前席２７，２８が、また後側には１つの後席２９がそれ
ぞれ設置されている。３０はステアリングホイールであ
る。各前席２７，２８におけるヘッドレスト２７ａ，２
８ａの左右両側（前席２７，２８に着座した乗員の耳に
近い位置）、及び後席２９の左右のヘッドレスト２９
ａ，２９ａの左右両側（後席２９の左右両側に着座した
乗員の耳に近い位置）にそれぞれマイク１，１，…が合
計４個（Ｍ＝４の場合）取り付けられ、これらのマイク
１，１，…により自動車の車室２２内の音を乗員の耳近
くで検出するようにしている。

【００２３】また、車室２２内に音を発生させるスピー
カ２は５個（Ｌ＝５の場合）とされ、車室２２前端のイ
ンストルメントパネルの左右中央、左右の前側ドア２
３，２４の車室内側面、及び車室２２後端のパッケージ
トレイ部分の左右両側にそれぞれ配置され、これらスピ
ーカ２，２，…はオーディオ用と兼用されている。

【００２４】上記リファレンスセンサ３は、エンジンル
ーム内に配置されていて、エンジンの運転状態を検出す
る加速度センサからなり、その出力をリファレンス信号
ｘとすることで、エンジンの運転状態に応じて変化する
エンジン騒音を騒音として制御する。

【００２５】上記スピーカ２，２，…のオーディオ出力
を制御するコントローラ１２は助手席側の左側前席２８
前方のインストルメントパネル内に配設されている。こ
のコントローラ１２内に、上記スピーカ信号生成装置４
と、リファレンスセンサ３からのリファレンス信号ｘを
増幅するリファレンスセンサアンプ６及び同信号ｘをデ
ジタル変換するＡ／Ｄ変換器７と、各マイク１からのマ
イク信号ｅ1 〜ｅM をそれぞれ増幅するマイクアンプ
８，８，…及び同信号ｅ1 〜ｅM をデジタル変換するＡ
／Ｄ変換器９，９，…と、デジタルフイルタＦ1 〜ＦL
を通過したリファレンス信号ｘをアナログ信号のスピー
カ信号ｙ1 〜ｙL に変換するＤ／Ａ変換器１０，１０，
…及び同信号ｙ1 〜ｙL を増幅して各スピーカ２に出力
するスピーカアンプ１１，１１，…とが内蔵されてい
る。

【００２６】また、上記コントローラ１２において、ス
ピーカ信号生成装置４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
１３が車室ルーフ部分に配置されている。

【００２７】そして、従来と異なっている本発明の特徴
として、上記リファレンスセンサアンプ６は従来と同様
に固定ゲインの線形アンプで構成されているが、各マイ
クアンプ８及びスピーカアンプ１１はいずれも可変ゲイ
ンの線形アンプで構成されている。また、各マイク１の
出力信号はマイクアンプ８に加え、それぞれ平均化フィ
ルタ１４にも入力されている。この各平均化フィルタ１
４は、図２（ａ）に示すように、マイク信号ｅ1 〜ｅM
が入力されると、図（ｂ）に示す如くそれを整流し、さ
らに図（ｃ）に示すように平滑化して出力することで、
マイク信号ｅ1〜ｅM の振幅の平均実効値を算出するも
のである。上記各平均化フィルタ１４の出力信号は最大
値検出器１５に入力され、この検出器１５において上記
Ｍ個の信号振幅の平均実効値の最大値を検出する。最大
値検出器１５の出力信号は、上記各マイクアンプ８及び
スピーカアンプ１１のゲインを調整するゲイン調整器１
６に入力されており、このゲイン調整器１６により、最
大値検出器１５により検出された振幅の最大値が大きく
なるほど、各スピーカアンプ１１のゲインを例えばα倍
に上げ、かつ各マイクアンプ８のゲインを１／α倍に下
げるように構成されている。

【００２８】この実施例では、上記各平均化フィルタ１
４及び最大値検出器１５により、各マイク１の出力信号
ｅ1 〜ｅM の振幅としてその最大値を検出する振幅検出
手段１７が構成されている。

【００２９】また、上記各スピーカアンプ１１により、
各マイク１からスピーカ信号生成装置４への出力ゲイン
を上記振幅検出器１７により検出された振幅の最大値に
応じてα倍に変更し、振幅の最大値が大きくなるほど上
げるように変更する第１ゲイン変更手段が構成されてい
る。

【００３０】さらに、各マイクアンプ８により、スピー
カ信号生成装置４からスピーカ２への出力ゲインを上記
各スピーカアンプ１１（第１ゲイン変更手段）のゲイン
とは逆数の１／α倍のゲインに変更する第２ゲイン変更
手段が構成されている。その他は従来例（図５参照）と
同じである。

【００３１】したがって、上記実施例において、操作ス
イッチ１３により騒音制御システムを作動させた状態で
は、リファレンスセンサ３から出力されたアナログ信号
からなるリファレンス信号ｘは、リファレンスセンサア
ンプ６により増幅された後、Ａ／Ｄ変換器７によりデジ
タル変換されてスピーカ信号生成装置４に入力される。
また、各マイク１から出力されたアナログ信号からなる
マイク信号ｅ1 〜ｅMは同様に、それぞれ第１ゲイン変
更手段としてのマイクアンプ８，８，…により増幅され
た後、Ａ／Ｄ変換器９，９，…によりデジタル変換され
てスピーカ信号生成装置４に入力される。さらに、上記
リファレンス信号ｘがスピーカ信号生成装置４における
デジタルフィルタＦ1 〜ＦL の通過して生成されたデジ
タル信号はＤ／Ａ変換器１０，１０，…によりアナログ
信号のスピーカ信号ｙ1 〜ｙL に変換され、このスピー
カ信号ｙ1 〜ｙL は、第２ゲイン変更手段としてのスピ
ーカアンプ１１，１１，…により増幅され、各スピーカ
２に出力される。

【００３２】上記各マイクアンプ８のゲインは、各マイ
ク１の出力信号ｅ1 〜ｅM の振幅最大値に応じて変更さ
れ、その最大値が小さいときにはマイクアンプ８のゲイ
ンが大きくされる一方、大きいときにはマイクアンプ８
のゲインが小さく変更される。このため、小振幅の騒音
信号に対する制御精度を向上維持することができると同
時に、大振幅の信号発生時のサチュレーションによる異
常動作の防止をも併せ図ることができる。

【００３３】また、上記各スピーカアンプ１１のゲイン
は、上記マイクアンプ８のα倍のゲインに対しそれとは
逆数の１／α倍のゲインに変更されるので、各スピーカ
アンプ１１の入力段から各マイクアンプ８の出力段まで
の伝達特性を一定に維持できる。よって、制御装置全体
での演算量を僅かに増大させるだけで、制御可能な騒音
領域を拡大することができる。

【００３４】また、この実施例では、既存のオーディオ
装置におけるスピーカ２を利用しているので、そのオー
ディオ装置にマイク１、リファレンスセンサ３、スピー
カ信号生成装置４等を加えるだけでよく、安価に実施で
きる。

【００３５】（実施例２）図４は実施例２を示し、この
実施例は、実施例１における最大値検出器１５を、複数
の平均化フィルタ１４，１４，…の出力信号の平均値を
検出する平均値検出器１８に代えたものであり、この平
均値検出器１８において平均化フィルタ１４，１４，…
を通過した信号振幅の平均実効値の平均値を検出する。
つまり、各平均化フィルタ１４及び平均値検出器１８に
より構成される振幅検出手段１７′では、各マイク１の
出力信号ｅ1 〜ｅM の振幅としてその平均値を検出する
ようになっている。

【００３６】したがって、この実施例でも実施例１と同
様の作用効果が得られる。両実施例１，２を比較する
と、実施例１では、信号振幅の最大値を検出するので、
大きな振幅の騒音であっても確実に安定してサチュレー
ションを防止できる。これに対し、実施例２では、信号
振幅の平均値を検出するので、信号の処理が簡単になる
利点がある。

【００３７】尚、上記各実施例では、車両騒音の具体例
としてエンジン騒音を制御対象としているが、その他、
例えば走行騒音を対象とすることもできる。その場合、
リファレンスセンサとしてサスペンションに配置した加
速度センサを用い、その出力信号をリファレンス信号と
することができる。

【００３８】また、本発明は、勿論、自動車以外の車両
に対しても適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よると、車室内の音を検出する車室内音検出手段と、車
室内に音を発生させるスピーカとを設け、車両における
所定の騒音源の振動に関連したリファレンス信号に基づ
き、車室内音検出手段により検出される音が低減するよ
う、スピーカへの出力信号を生成するようにした車両用
騒音制御装置に対し、上記車室内音検出手段の出力信号
の振幅を振幅検出手段により検出し、車室内音検出手段
からスピーカ信号生成手段への出力ゲインを車室内音検
出手段の出力信号の振幅に応じて変更するとともに、ス
ピーカ信号生成手段からスピーカへの出力ゲインを上記
とは逆数のゲインに変更するようにしたので、小振幅の
信号に対しては、車室内音検出手段からスピーカ信号生
成手段への出力ゲインを大きくして高精度の制御精度を
維持できる一方、大振幅の信号が発生したときには、同
ゲインを小さくしてサチュレーションによる異常動作を
防止でき、分解能とダイナミックレンジとを高度に両立
できる。また、スピーカ信号生成手段からスピーカへの
出力ゲインは、上記車室内音検出手段からスピーカ信号
生成手段への出力信号のゲインとは逆数に変更されるの
で、スピーカ入力段から室内音検出手段の出力段までの
伝達特性を一定に維持でき、よって、装置全体での演算
量を僅かに増大させるだけで、制御可能な騒音領域を拡
大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る騒音制御装置の全体構
成を示す電気回路のブロック図である。

【図２】平均化フィルタの動作特性図である。

【図３】自動車に対する機器のレイアウトを示す平面図
である。

【図４】実施例２を示す図１相当図である。

【図５】従来例を示す図１相当図である。

【符号の説明】

１…マイク（車室内音検出手段） ２…スピーカ ３…リファレンスセンサ（リファレンス信号出力手段） ４…スピーカ信号生成装置 ６…リファレンスセンサアンプ ７，９…Ａ／Ｄ変換器 ８…マイクアンプ（第１ゲイン変更手段） １０…Ｄ／Ａ変換器 １１…スピーカアンプ（第２ゲイン変更手段） １２…コントローラ １４…平均化フィルタ １６…ゲイン調整器 １７，１７′…振幅検出手段 ２２…車室 ｘ…リファレンス信号 ｅ1 〜ｅM …マイク信号 ｙ1 〜ｙL …スピーカ信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内の音を検出する車室内音検出手段
   と、 車室内に音を発生させるスピーカと、 車両における所定の騒音源の振動に関連したリファレン
   ス信号を出力するリファレンス信号出力手段と、 上記リファレンス信号出力手段からのリファレンス信号
   に基づき、上記車室内音検出手段により検出される音が
   低減するようスピーカへの出力信号を生成するスピーカ
   信号生成手段とを備えた車両用騒音制御装置において、 上記車室内音検出手段の出力信号の振幅を検出する振幅
   検出手段と、 上記車室内音検出手段からスピーカ信号生成手段への出
   力ゲインを上記振幅検出手段により検出された振幅に応
   じて変更する第１ゲイン変更手段と、 スピーカ信号生成手段からスピーカへの出力ゲインを上
   記第１ゲイン変更手段とは逆数のゲインに変更する第２
   ゲイン変更手段とを設けたことを特徴とする車両用騒音
   制御装置。
2. 【請求項２】 車室内音検出手段は複数設けられ、 振幅検出手段は、複数の車室内音検出手段からの出力信
   号の振幅最大値を検出するように構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の車両用騒音制御装置。
3. 【請求項３】 車室内音検出手段は複数設けられ、 振幅検出手段は、複数の車室内音検出手段からの出力信
   号の振幅平均値を検出するように構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の車両用騒音制御装置。