能動型振動騒音制御装置
【課題】車速が変化して、振動騒音の周波数特性が変化しても、この変化に追従して振動騒音を低減することを可能とする能動型振動騒音制御装置を提供する。
【解決手段】車速Ｖｓが変化して、振動騒音ＮＳの周波数特性（ピーク周波数）が変化しても、車速Ｖｓに応じて、車速Ｖｓと基準信号Ｘの周波数ｆｃとの対応関係を示す車速・周波数対応テーブル１００を参照して、適応ノッチフィルタ５２で利用される基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替えるように構成したので、振動騒音ＮＳの周波数特性（ピーク周波数）の変化に追従して振動騒音ＮＳを低減することができる。
【解決手段】車速Ｖｓが変化して、振動騒音ＮＳの周波数特性（ピーク周波数）が変化しても、車速Ｖｓに応じて、車速Ｖｓと基準信号Ｘの周波数ｆｃとの対応関係を示す車速・周波数対応テーブル１００を参照して、適応ノッチフィルタ５２で利用される基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替えるように構成したので、振動騒音ＮＳの周波数特性（ピーク周波数）の変化に追従して振動騒音ＮＳを低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、路面入力に基づく振動騒音を打消音（振動騒音打消音）により打ち消す能動型振動騒音制御装置に関し、特に、車両等に搭載して好適な能動型振動騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行時に路面から受ける車輪の振動がサスペンションを介して車体に伝わり、車室内に振動騒音（ロードノイズ）が発生する。この振動騒音を、マイクロフォンが配置される受聴点（評価点）において、前記振動騒音と逆位相の振動騒音打消音により打ち消す能動型振動騒音制御装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に係る技術では、固定周波数のロードノイズ、いわゆるドラミングノイズに係る振動騒音を前記受聴点で打ち消すために、マイクロフォンで得た振動騒音と振動騒音打消音との干渉信号である誤差信号中、前記固定周波数のみの誤差信号を、適応ノッチフィルタをその固定周波数の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）として利用することで抽出し、抽出した誤差信号を制御信号とし、該制御信号の位相及びゲイン（振幅）を調整した補正制御信号をスピーカに供給し、スピーカから前記振動騒音打消音を出力するフィードバック型の能動型振動騒音制御装置として構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４５９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る技術は、演算処理量がきわめて少なく、低コストに能動型振動騒音制御装置を構築することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に係る能動型振動騒音制御装置では、特定の或る一定の車速下では、きわめて良好に振動騒音を低減することができるが、車速が変化した場合には、前記受聴点での振動騒音が増加する現象が発生するという不具合を見出した。
【０００７】
そこで、この現象を解明するために、以下に説明する各種の測定・シミュレーション乃至考察を行った。
【０００８】
図７Ａは、車両が能動型振動騒音制御を行っていない、いわゆる非制御時に、マイクロフォンで得られる振動騒音の周波数特性を示している。破線で示す特性は、或る車速Ｖｓ１での周波数特性２０２を示し、実線で示す特性は、或る車速Ｖｓ１とは異なる他の車速Ｖｓ２での周波数特性２０４を示す。他の車速Ｖｓ２での周波数特性２０４では、或る車速Ｖｓ１での周波数特性２０２に比較して、振幅の最大値である０［ｄＢ］点が周波数７０［Ｈｚ］から周波数６７［Ｈｚ］程度に変化（低下）していることが理解される。すなわち、ピーク周波数が変化していることが理解される。
【０００９】
図７Ｂは、比較例に係る周波数固定の帯域通過フィルタとして機能している上記の適応ノッチフィルタの通過特性（周波数特性）２０６を示す。この通過特性２０６は、或る車速Ｖｓ１での固定周波数７０［Ｈｚ］による通過特性であるので、能動型振動騒音制御を行っていないとき、いわゆる非制御時であっても、能動型振動騒音制御を行っている制御時であっても、ピーク周波数７０［Ｈｚ］にピーク値を有する同じ特性になっている。
【００１０】
図７Ｃは、比較例に係る適応ノッチフィルタの出力である制御信号の周波数特性（信号スペクトラム）を示している。破線で示す特性は、或る車速Ｖｓ１での周波数特性２０８を示し、実線で示す特性は、他の車速Ｖ２での周波数特性２１０を示す。或る車速Ｖｓ１での周波数特性２０８上のピーク値を０［ｄＢ］としたとき、他の車速Ｖｓ２では、ピーク値が−４［ｄＢ］と低下し、かつ周波数帯域も低周波側に偏っていることが分かった。
【００１１】
さらに、図８Ａは、比較例に係る振動騒音制御を行っている場合の感度の周波数特性、いわゆる感度関数２１２を示している。この感度関数２１２は、振動騒音制御時のシミュレーションによるものであり、振幅一定の振動騒音の周波数を２０［Ｈｚ］から１００［Ｈｚ］まで掃引させたときに、マイクロフォンの受聴点で得られる振動騒音の応答量、いわゆる感度［ｄＢ］を示している。感度関数２１２では、周波数７０［Ｈｚ］で−８［ｄＢ］と最も低下し、その前後の周波数で０［ｄＢ］に対して若干の増減があることが分かる。
【００１２】
さらにまた、図８Ｂは、この感度関数２１２の特性を有する比較例に係る能動型振動騒音制御装置での振動騒音制御時にマイクロフォンで得られる振動騒音の周波数特性を示している。破線で示す特性は、或る車速Ｖｓ１での周波数特性２１４を示し、実線で示す特性は、他の車速Ｖｓ２での周波数特性２１６を示している。或る車速Ｖｓ１での制御時の周波数特性２１４では、非制御時の周波数特性２０２（図７Ａ参照）に比較して、ピーク値の周波数で−５［ｄＢ］程度、振動騒音が低減されているが、他の車速Ｖｓ２での制御時の周波数特性２１６では、非制御時の周波数特性２０４（図７Ａ参照）に比較してピーク値の周波数で−３［ｄＢ］までしか振動騒音が低下されておらず、しかも周波数６７［Ｈｚ］程度に顕著なピーク値が発生しているので、いわゆるマスキング効果によりその音が選択的に聞こえ、周波数６７［Ｈｚ］の騒音の感じ方が大きくなることが分かった。
【００１３】
この発明は前記の課題及前記の測定・シミュレーション乃至考察を考慮してなされたものであり、車速が変化して、振動騒音の周波数特性が変化しても、この変化に追従して振動騒音を低減することを可能とす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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る能動型振動騒音制御装置は、振動騒音に対し、相殺信号に基づく前記振動騒音の打消音を出力する振動騒音打消部と、前記振動騒音と前記打消音との干渉による残留騒音を誤差信号として検出する誤差信号検出部と、前記誤差信号が入力され、前記相殺信号を生成する能動型振動騒音制御部と、からなる能動型振動騒音制御装置であって、前記能動型振動騒音制御部は、所定周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、前記基準信号が入力され、制御信号を出力する適応ノッチフィルタと、前記基準信号の周波数に応じた位相又は振幅の調整値を格納し、前記制御信号の位相又は振幅を調整することで前記相殺信号を生成する位相振幅調整部と、前記誤差信号から前記調整前の制御信号を減算して補正誤差信号を生成する補正誤差信号生成部と、前記基準信号と前記補正誤差信号とに基づいて、前記補正誤差信号が最小となるように前記適応ノッチフィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部と、当該能動型振動騒音制御装置が搭載された車両の車速を検出する車速検出部と、前記車速と前記基準信号の周波数との対応特性を格納し、前記車速に応じて前記対応特性を参照して前記基準信号の周波数を切り替える周波数切替部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、車速が変化して、振動騒音の周波数特性が変化しても、車速に応じて、車速と基準信号の周波数との対応特性を参照して、適応ノッチフィルタで利用される基準信号の周波数を切り替えるように構成したので、車速の変化に伴う振動騒音の周波数特性の変化に追従して振動騒音を低減することができる。
【００１６】
ここで、前記対応特性は、前記車速が増加するにつれて、前記基準信号の周波数が減少する領域を有する特性を持つようにすることが好ましい。振動騒音は、路面入力が、車輪及びサスペンションを介して車室に伝達して発生し、伝達する際にサスペンションの共振周波数で振動騒音が大きくなると考えられるが、このサスペンションの共振周波数が、車速に応じて低下することが一因と考えられる。
【００１７】
なお、前記周波数切替部が前記基準信号の周波数を切り替えたことに応じて、前記位相振幅調整部の位相又は振幅の調整値を切り替える位相振幅切替部をさらに備えることが好ましい。すなわち、切り替えた周波数で制御信号の位相と振幅を調整して相殺信号を生成するように構成されるので、車速の変化に伴う振動騒音の周波数特性の変化に的確に追従して振動騒音を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、車速に応じて、適応ノッチフィルタで利用される基準信号の周波数を切り替えるように構成したので、車速の変化に応じて変化する、振動騒音の周波数特性の変化に追従して振動騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施形態に係る、車両に搭載された能動型振動騒音制御装置の基本的かつ概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す能動型振動騒音制御装置中、基準信号生成部と制御信号生成部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】車速と基準周波数の対応特性の説明図である。
【図４】この実施形態に係る能動型振動騒音制御装置の動作説明に供されるフローチャートである。
【図５】図５Ａは、車両が能動型振動騒音制御を行っていない非制御時にマイクロフォンで得られる振動騒音の周波数特性図、図５Ｂは、車速の変化に応じた適応ノッチフィルタに係る帯域通過フィルタの周波数特性の変化を示す説明図、図５Ｃは、車速毎の制御信号の周波数特性の説明図である。
【図６】図６Ａは、車速の変化に追従する感度関数の説明図、図６Ｂは、振動騒音制御時にマイクロフォンで得られる振動騒音の感度関数毎の周波数特性図である。
【図７】図７Ａは、図５Ａの再掲図、図７Ｂは比較例に係る周波数固定の適応ノッチフィルタに係る帯域通過フィルタの周波数特性図、図７Ｃは、図７Ｂの比較例に係る適応ノッチフィルタを利用した場合の、振動騒音周波数の変化前後の制御信号の周波数特性の説明図である。
【図８】図８Ａは、比較例に係る感度関数の周波数特性図、図８Ｂは、図８Ａの感度関数を利用した場合の周波数変化前後のマイクロフォンで得られる振動騒音の周波数特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、この発明の一実施形態に係る、車両１２に搭載された能動型振動騒音制御装置１０の基本的かつ概略的な構成を示すブロック図である。
【００２２】
図２は、図１に示す能動型振動騒音制御装置１０中、基準信号生成部４６と制御信号生成部３６の詳細な構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１及び図２において、車両１２は、能動型騒音制御装置｛ＡＮＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）装置という。｝１４の他、車輪２２に設けられた車速センサとしての車輪速センサ１６と、キックパネル等に設けられたスピーカ１８と、乗員の受聴点の近傍に設けられたマイクロフォン２０とを備える。車輪速センサ１６は、車輪２２の１回転当たり所定パルス数の信号からなる車輪速信号ＳｗをＡＮＣ装置１４に出力する。
【００２４】
ＡＮＣ装置１４は、マイクロフォン２０で検出される誤差信号ｅが最小となるように適応的に制御され、補正制御信号である相殺信号Ｓｃａを生成する。
【００２５】
スピーカ１８は、道路２４からの路面入力２６を原因として車室２８内を伝達された振動騒音ＮＳに対し、相殺信号Ｓｃａに基づく振動騒音打消音（単に打消し音ともいう。）ＣＳを出力する。
【００２６】
マイクロフォン２０は、ＡＮＣ装置１４から出力される相殺信号Ｓｃａに基づいてスピーカ１８により発生された振動騒音打消音ＣＳと、道路２４からの模式的に描いた路面入力２６を原因として車室２８内を伝達された振動騒音ＮＳとの差に基づく誤差信号ｅを検出する。
【００２７】
ＡＮＣ装置１４は、マイクロコンピュータ及びＤＳＰ等により構成され、ＣＰＵが各種入力に基づきＲＯＭ等のメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能実現部（機能実現手段）としても動作する。
【００２８】
この実施形態に係る能動型振動騒音制御装置１０は、基本的には、ＡＮＣ装置１４と、スピーカ１８と、マイクロフォン２０と、車輪速センサ１６（車速センサ）とから構成される。
【００２９】
ここで、ＡＮＣ装置１４は、所定周波数ｆｃの基準信号Ｘ（Ｒｘ、Ｉｘ）（Ｒｘ：実部基準信号ｃｏｓ２πｆｃｔ、Ｉｘ：虚部基準信号ｓｉｎ２πｆｃｔ）を生成する基準信号生成部４６（実部基準信号生成部４２と虚部基準信号生成部４４とからなる。）と、基準信号Ｘ（Ｒｘ，Ｉｘ）と誤差信号ｅとが入力され、制御信号Ｓｃを出力するＳＡＮ（Ｓｉｎｇｌｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｎｏｔｃｈ）型適応フィルタである適応ノッチフィルタ５２等を備える制御信号生成部３６と、基準信号Ｘの周波数ｆｃに応じた位相又は振幅の調整値が設定され、制御信号Ｓｃの位相又は振幅を調整することで相殺信号Ｓｃａを生成する位相振幅調整部５４とを備える。
【００３０】
位相振幅調整部５４に設定される調整値は、基準信号Ｘの周波数ｆｃに応じた位相及び振幅として、位相振幅切替部５０に、周波数・位相振幅テーブル｛周波数ｆｃに対する位相遅延量θｄ・振幅（ゲイン）Ｇｄの特性｝５１として格納されている。なお、位相遅延量θｄ及び振幅（ゲイン）Ｇｄの各量の値については後述する。
【００３１】
制御信号生成部３６は、図１及び図２に示すように、実部フィルタ係数Ｒｗと虚部フィルタ係数Ｉｗがそれぞれ設定される適応ノッチフィルタ５７、５８と、減算部（合成部）５９とから構成される適応ノッチフィルタ５２の他、誤差信号ｅから前記調整前の制御信号Ｓｃを減算して補正誤差信号ｅａを生成する補正誤差信号生成部としての減算部６２と、基準信号Ｘ（Ｒｘ，Ｉｘ）と補正誤差信号ｅａとに基づいて、補正誤差信号ｅａが最小となるように適応ノッチフィルタ５２のフィルタ係数Ｗ（Ｒｗ，Ｉｗ）を逐次更新するフィルタ係数更新部７２と、を備える。
【００３２】
フィルタ係数更新部７２は、適応ノッチフィルタ５７の実部フィルタ係数Ｒｗをサンプリング時間ｔｓ毎に逐次更新する、乗算部１１２と、ステップサイズパラメータμを付与するステップサイズパラメータ付与部１１４と、からなる実部フィルタ係数更新部７２ｒと、適応ノッチフィルタ５８の虚部フィルタ係数Ｉｗを逐次更新する、乗算部１１６と、ステップサイズパラメータ「−μ」を付与するステップサイズパラメータ付与部１１８と、からなる虚部フィルタ係数更新部７２ｉと、から構成される。
【００３３】
ＡＮＣ装置１４は、さらに、当該能動型振動騒音制御装置１０が搭載された車両１２の車速Ｖｓと、基準信号Ｘの周波数ｆｃとの車速・周波数対応テーブル（対応特性）１００（後述する。）を格納し、車速Ｖｓに応じて車速・周波数対応テーブル１００を参照して基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替える指令を周波数設定部９４に付与する周波数切替部９２と、車輪速信号Ｓｗから前記車速Ｖｓを算出する車速検出部４０を備える。
【００３４】
位相振幅調整部５４は、特許文献１に記載されたものと同様に、移相器として動作するＮサンプル時間遅延を有する遅延器（不図示）と、これに直列に接続される振幅調整器（ゲイン調整器）（不図示）とを備え（接続順序は、逆でもよい）、制御信号生成部３６を構成する適応ノッチフィルタ５２から供給される制御信号Ｓｃに対して前記遅延器により所定の位相遅延量θｄを与えるとともに前記振幅調整器により振幅（ゲイン）Ｇｄを調整し相殺信号Ｓｃａとして出力する。
【００３５】
位相振幅調整部５４に設定される位相遅延量θｄと振幅（ゲイン）Ｇｄとは、各周波数ｆｃに対して、位相振幅切替部５０の周波数・位相振幅テーブル５１に予め格納されている。
【００３６】
位相遅延量θｄは、特許文献１と同様に、マイクロフォン２０の位置する点である受聴点において、周波数ｆｃ毎に、打消音ＣＳと振動騒音ＮＳとの位相差がπ［ｒａｄ］＝１８０［゜］の位相差（逆相）を有していることが必要であることを考慮して決定する。この場合、周波数ｆｃの正弦波のスピーカ１８からマイクロフォン２０までの車室２８内空間の位相遅延量をθｓｍとし、マイクロフォン２０から位相振幅調整部５４の入力までの位相遅延量をθｍｄとし、位相振幅調整部５４の出力からスピーカ１８までの位相遅延量をθｄｓとすると、位相振幅調整部５４での位相遅延量θｄは、次の（１）式を満足する値になる。
θｄ＝π［ｒａｄ］−（θｍｄ＋θｄｓ＋θｓｍ） …（１）
【００３７】
振幅（ゲイン）Ｇｄについては、周波数ｆｃ毎に、正弦波のスピーカ１８から車室２８の空間を経てマイクロフォン２０に至る経路での打消音ＣＳの減衰量を補償する値に設定すればよい。振幅（ゲイン）Ｇｄは、振動騒音ＮＳの目標低減量に応じて決定してもよい。
【００３８】
図３は、周波数切替部９２に格納されている車速Ｖｓ［ｋｍ／ｈ］と周波数ｆｃ［Ｈｚ］の対応特性（Ｖｓ，ｆｃ対応テーブル：車速・周波数対応テーブル）１００の測定例を示している。車速・周波数（Ｖｓ，ｆｃ）対応テーブル１００は、車種毎に傾きは異なるが、車速Ｖｓが増加するにつれて基準信号Ｘを生成するための周波数ｆｃが減少する特性になっている。例えば、車速ＶｓがＶｓ＝４０［ｋｍ／ｓ］で、周波数ｆｃがｆｃ＝７０［Ｈｚ］、車速ＶｓがＶｓ＝６０［ｋｍ／ｓ］に増加したとき、周波数ｆｃがｆｃ＝６７［Ｈｚ］に減少する特性になることが分かった。
【００３９】
この実施形態に係る能動型振動騒音制御装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、能動型振動騒音制御装置１０の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
ステップＳ１にて、マイクロフォン２０は、ロードノイズに係る振動騒音ＮＳと打消音ＣＳとの差に基づく誤差信号ｅを生成し、ＡＮＣ装置１４の制御信号生成部３６を構成する減算部６２の被減数入力端子に送る。
【００４１】
ステップＳ２にて、車輪速センサ１６からの車輪速信号Ｓｗに基づき車速検出部４０で車速Ｖｓを生成し、周波数切替部９２に送出する。
【００４２】
ステップＳ３にて、周波数切替部９２は、図３に示した車速・周波数対応テーブル１００を参照し、車速Ｖｓに応じた周波数ｆｃに更新する。例えば、車速ＶｓがＶｓ＝４０［ｋｍ／ｈ］で対象周波数ｆｃがｆｃ＝７０［Ｈｚ］であったのを、車速ＶｓがＶｓ＝６０［ｋｍ／ｈ］とより高車速になった場合には、対象周波数ｆｃをより低い周波数であるｆｃ＝６７［Ｈｚ］に更新する。
【００４３】
次いで、ステップＳ４にて、基準信号生成部４６は、実部基準信号生成部４２により、更新された周波数ｆｃの実部基準信号Ｒｘ（Ｒｘ＝ｃｏｓ２π・ｆｃ・ｔ）に更新するとともに、虚部基準信号生成部４４により、更新された周波数ｆｃの虚部基準信号Ｉｘ（Ｉｘ＝ｓｉｎ２π・ｆｃ・ｔ）に更新する。
【００４４】
次に、ステップＳ５にて、適応ノッチフィルタ５２（適応フィルタ５７、５８及び減算部５９）により次の（２）式に示す制御信号Ｓｃを生成する。
Ｓｃ＝Ｒｗ・Ｒｘ−Ｉｗ・Ｉｘ …（２）
【００４５】
次に、ステップＳ６にて、減算部６２により残差信号としての、次の（３）式に示す補正誤差信号ｅａを生成する。
ｅａ＝ｅ−Ｓｃ …（３）
【００４６】
さらに、ステップＳ７にて、フィルタ係数更新部７２を構成する実部フィルタ係数更新部７２ｒと虚部フィルタ係数更新部７２ｉは、（４）式及び（５）式に示す公知の適応更新演算式により実部フィルタ係数Ｒｗと虚部フィルタ係数Ｉｗとを、サンプリング時間ｔｓ毎に補正誤差信号ｅａ＝ｅ−Ｓｃが最小となるように適応アルゴリズム演算、例えば最小二乗法（ＬＭＳ）を用いて更新する。
Ｒｗｎ＋１←Ｒｗｎ＋μ・Ｒｘ・（ｅ−Ｓｃ） …（４）
Ｉｗｎ＋１←Ｉｗｎ−μ・Ｉｘ・（ｅ−Ｓｃ） …（５）
【００４７】
次いで、ステップＳ８にて、位相振幅切替部５０は、更新後の周波数ｆｃに基づき、周波数・位相振幅テーブル５１から当該周波数ｆｃでの位相遅延量θｄと振幅Ｇｄを読み出し、位相振幅調整部５４に設定する。
【００４８】
次いで、ステップＳ９にて、位相振幅調整部５４は、（２）式中の基準信号Ｘ（Ｒｘ，Ｉｘ）を、位相遅延量θｄと振幅Ｇｄで調整した、次の（６）、（７）式に示す修正基準信号Ｘｆｂ（Ｒｘｆｂ，Ｉｘｆｂ）を生成する。すなわち、制御信号Ｓｃ＝Ｒｗ・Ｒｘ−Ｉｗ・Ｉｘ中、実部基準信号Ｒｘが実部基準信号Ｒｘｆｂに修正（調整）され、虚部基準信号Ｉｘが虚部基準信号Ｉｘｆｂに修正（調整）される。
Ｒｘｆｂ＝Ｇｄ・ｃｏｓ（２π・ｆｃ・ｔ＋θｄ） …（６）
Ｉｘｆｂ＝Ｇｄ・ｓｉｎ（２π・ｆｃ・ｔ＋θｄ） …（７）
【００４９】
そして、ステップＳ１０にて、位相振幅調整部５４で、（２）式に（６）式及び（７）式を代入した次の（８）式に示す相殺信号Ｓｃａが生成される。
Ｓｃａ＝Ｒｗ・Ｒｘｆｂ−Ｉｗ・Ｉｘｆｂ …（８）
【００５０】
車速Ｖｓの変化に応じて、周波数ｆｃが変更された修正基準信号Ｘｆｂ（Ｒｘｆｂ，Ｉｘｆｂ）を利用した相殺信号Ｓｃａが生成されるので、相殺信号Ｓｃａに基づきスピーカ１８から出力される打消音ＣＳによりピーク値の周波数ｆｃが遷移した振動騒音ＮＳを好適に相殺することができる。
【００５１】
［実施形態の効果］
この実施形態に係る能動型振動騒音制御装置１０は、振動騒音ＮＳに対し、相殺信号Ｓｃａに基づく振動騒音ＮＳの打消音ＣＳを出力する振動騒音打消部としてのスピーカ１８と、振動騒音ＮＳと打消音ＣＳとの干渉による残留騒音を誤差信号ｅとして検出する誤差信号検出部としてのマイクロフォン２０と、誤差信号ｅが入力され、相殺信号Ｓｃａを生成する能動型振動騒音制御部としてのＡＮＣ装置１４と、からなる。
【００５２】
ここで、ＡＮＣ装置１４は、所定周波数ｆｃの基準信号Ｘを生成する基準信号生成部４６と、基準信号Ｘが入力され、制御信号Ｓｃを出力する適応ノッチフィルタ５２と、基準信号Ｘの周波数ｆｃに応じた位相又は振幅の調整値（θｄ，Ｇｄ：ｆｃ）を格納し、制御信号Ｓｃの位相又は振幅を調整することで前記相殺信号Ｓｃａを生成する位相振幅調整部５４と、誤差信号ｅから調整前の制御信号Ｓｃを減算して補正誤差信号ｅａ（ｅａ＝ｅ−Ｓｃ）を生成する補正誤差信号生成部としての減算部６２と、基準信号Ｘと補正誤差信号ｅａとに基づいて、補正誤差信号ｅａが最小となるように適応ノッチフィルタ５２のフィルタ係数Ｗ（Ｒｗ，Ｉｗ）を逐次更新するフィルタ係数更新部７２と、当該能動型振動騒音制御装置１０が搭載された車両１２の車速Ｖｓを検出する車速検出部４０と、検出された車速Ｖｓと基準信号Ｘの周波数ｆｃとの対応特性を示す車速・周波数対応テーブル１００を格納し、車速Ｖｓに応じて車速・周波数対応テーブル１００を参照して基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替える周波数切替部５８と、を備える。
【００５３】
この実施形態によれば、車速Ｖｓが変化して、振動騒音ＮＳの周波数特性が変化しても、車速Ｖｓに応じて、車速Ｖｓと基準信号Ｘの周波数ｆｃとの車速・周波数対応テーブル１００を参照して、適応ノッチフィルタ５２で利用される基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替えるように構成したので、振動騒音ＮＳの周波数特性の変化に追従して振動騒音ＮＳを低減することができる。
【００５４】
ここで、車速・周波数対応テーブル１００は、車速Ｖｓが増加するにつれて、基準信号Ｘの周波数ｆｃが減少する領域を有する特性を持つようになっている。振動騒音ＮＳは、路面入力２６が、車輪２２及びサスペンションを介して車室２８に伝達して発生し、伝達する際にサスペンションの共振周波数で振動騒音ＮＳが大きくなると考えられるが、このサスペンションの共振周波数が、車速Ｖｓに応じて低下することが一因と考えられる。
【００５５】
なお、周波数切替部９２が基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替えたことに応じて、位相振幅調整部５４の位相遅延量θｄ又は振幅Ｇｄの調整値を切り替える周波数・位相振幅テーブル５１を備える位相振幅切替部５０を設けているので、構成が簡易にできる。この場合、切り替えた周波数ｆｃで制御信号Ｓｃの位相と振幅を調整して相殺信号Ｓｃａを生成するように構成されるので、車速Ｖｓの変化に伴う振動騒音ＮＳの周波数特性の変化に的確に追従して振動騒音ＮＳを低減することができる。
【００５６】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ、及び図６Ｂは、この実施形態に係る効果を説明する図であり、図５Ａは、図７Ａの、車両が能動型振動騒音制御を行っていない、いわゆる非制御時に、マイクロフォン２０の設置位置における振動騒音ＮＳの周波数特性を再掲した図であり、図５Ａ中、破線で示す特性は、車速Ｖｓ１＝４０［ｋｍ／ｈ］での周波数特性２０２を示し、実線で示す特性は、車速Ｖｓ２＝６０［ｋｍ／ｈ］での周波数特性２０４を示している。車速Ｖｓ２での周波数特性２０４では、車速Ｖｓ１（Ｖｓ１＜Ｖｓ２）での周波数特性２０２に比較して、振幅の最大値である０［ｄＢ］点が周波数７０［Ｈｚ］から周波数６７［Ｈｚ］程度にピーク周波数が低い方に変化（遷移）していることが理解される。
【００５７】
図５Ｂでは、車速Ｖｓ１から車速Ｖｓ２に変化したときの適応ノッチフィルタ５２の帯域通過フィルタとしての周波数特性が周波数特性２０６から周波数特性２０６Ａに変化し、ピーク周波数（中心周波数）が、基準信号Ｘの周波数ｆｃの変化に応じて周波数７０［Ｈｚ］から周波数６７［Ｈｚ］に変化していることが理解される。
【００５８】
図５Ｃでは、破線で示す特性は、車速Ｖｓ１での制御信号Ｓｃの周波数特性（信号スペクトラム）２０８を示し、実線で示す特性は、車速Ｖｓ２での制御信号Ｓｃの周波数特性２１０Ａを示す。車速Ｖｓ２での制御信号Ｓｃの周波数特性２１０Ａでは、比較例に係る図７Ｃに示した周波数特性２１０に対して、ピーク値の減衰がゼロ値となっていることが理解される。
【００５９】
さらに、図６Ａは、車速Ｖｓ１から車速Ｖｓ２への変化に対して、感度関数が感度関数２１２から感度関数２１２Ａに変化に追従していることが理解される。
【００６０】
図６Ｂは、感度関数２１２、感度関数２１２Ａの特性を有する能動型振動騒音制御装置１０での振動騒音制御時にマイクロフォン２０で得られる振動騒音の周波数特性を示している。破線で示す特性は、車速Ｖｓ１での周波数特性２１４を示し、実線で示す特性は、車速Ｖｓ２での周波数特性２１６Ａを示している。車速Ｖｓ１から車速Ｖｓ２に変化しても、振動騒音の低減量は−５［ｄＢ］程度と同程度になっており、騒音の感じ方が、車速Ｖｓが変化しても同等に抑制することができる。
【００６１】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００６２】
１０…能動型振動騒音制御装置 １２…車両
１４…ＡＮＣ装置 １６…車輪速センサ
１８…スピーカ ２０…マイクロフォン
２２…車輪 ２４…道路
２６…路面入力 ２８…車室
３６…制御信号生成部 ４６…基準信号生成部
５０…位相振幅切替部 ５１…周波数・位相振幅テーブル
５２、５７、５８…適応ノッチフィルタ ５４…位相振幅調整部
９２…周波数切替部 １００…車速・周波数対応テーブル
【技術分野】
【０００１】
この発明は、路面入力に基づく振動騒音を打消音（振動騒音打消音）により打ち消す能動型振動騒音制御装置に関し、特に、車両等に搭載して好適な能動型振動騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行時に路面から受ける車輪の振動がサスペンションを介して車体に伝わり、車室内に振動騒音（ロードノイズ）が発生する。この振動騒音を、マイクロフォンが配置される受聴点（評価点）において、前記振動騒音と逆位相の振動騒音打消音により打ち消す能動型振動騒音制御装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に係る技術では、固定周波数のロードノイズ、いわゆるドラミングノイズに係る振動騒音を前記受聴点で打ち消すために、マイクロフォンで得た振動騒音と振動騒音打消音との干渉信号である誤差信号中、前記固定周波数のみの誤差信号を、適応ノッチフィルタをその固定周波数の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）として利用することで抽出し、抽出した誤差信号を制御信号とし、該制御信号の位相及びゲイン（振幅）を調整した補正制御信号をスピーカに供給し、スピーカから前記振動騒音打消音を出力するフィードバック型の能動型振動騒音制御装置として構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４５９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る技術は、演算処理量がきわめて少なく、低コストに能動型振動騒音制御装置を構築することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に係る能動型振動騒音制御装置では、特定の或る一定の車速下では、きわめて良好に振動騒音を低減することができるが、車速が変化した場合には、前記受聴点での振動騒音が増加する現象が発生するという不具合を見出した。
【０００７】
そこで、この現象を解明するために、以下に説明する各種の測定・シミュレーション乃至考察を行った。
【０００８】
図７Ａは、車両が能動型振動騒音制御を行っていない、いわゆる非制御時に、マイクロフォンで得られる振動騒音の周波数特性を示している。破線で示す特性は、或る車速Ｖｓ１での周波数特性２０２を示し、実線で示す特性は、或る車速Ｖｓ１とは異なる他の車速Ｖｓ２での周波数特性２０４を示す。他の車速Ｖｓ２での周波数特性２０４では、或る車速Ｖｓ１での周波数特性２０２に比較して、振幅の最大値である０［ｄＢ］点が周波数７０［Ｈｚ］から周波数６７［Ｈｚ］程度に変化（低下）していることが理解される。すなわち、ピーク周波数が変化していることが理解される。
【０００９】
図７Ｂは、比較例に係る周波数固定の帯域通過フィルタとして機能している上記の適応ノッチフィルタの通過特性（周波数特性）２０６を示す。この通過特性２０６は、或る車速Ｖｓ１での固定周波数７０［Ｈｚ］による通過特性であるので、能動型振動騒音制御を行っていないとき、いわゆる非制御時であっても、能動型振動騒音制御を行っている制御時であっても、ピーク周波数７０［Ｈｚ］にピーク値を有する同じ特性になっている。
【００１０】
図７Ｃは、比較例に係る適応ノッチフィルタの出力である制御信号の周波数特性（信号スペクトラム）を示している。破線で示す特性は、或る車速Ｖｓ１での周波数特性２０８を示し、実線で示す特性は、他の車速Ｖ２での周波数特性２１０を示す。或る車速Ｖｓ１での周波数特性２０８上のピーク値を０［ｄＢ］としたとき、他の車速Ｖｓ２では、ピーク値が−４［ｄＢ］と低下し、かつ周波数帯域も低周波側に偏っていることが分かった。
【００１１】
さらに、図８Ａは、比較例に係る振動騒音制御を行っている場合の感度の周波数特性、いわゆる感度関数２１２を示している。この感度関数２１２は、振動騒音制御時のシミュレーションによるものであり、振幅一定の振動騒音の周波数を２０［Ｈｚ］から１００［Ｈｚ］まで掃引させたときに、マイクロフォンの受聴点で得られる振動騒音の応答量、いわゆる感度［ｄＢ］を示している。感度関数２１２では、周波数７０［Ｈｚ］で−８［ｄＢ］と最も低下し、その前後の周波数で０［ｄＢ］に対して若干の増減があることが分かる。
【００１２】
さらにまた、図８Ｂは、この感度関数２１２の特性を有する比較例に係る能動型振動騒音制御装置での振動騒音制御時にマイクロフォンで得られる振動騒音の周波数特性を示している。破線で示す特性は、或る車速Ｖｓ１での周波数特性２１４を示し、実線で示す特性は、他の車速Ｖｓ２での周波数特性２１６を示している。或る車速Ｖｓ１での制御時の周波数特性２１４では、非制御時の周波数特性２０２（図７Ａ参照）に比較して、ピーク値の周波数で−５［ｄＢ］程度、振動騒音が低減されているが、他の車速Ｖｓ２での制御時の周波数特性２１６では、非制御時の周波数特性２０４（図７Ａ参照）に比較してピーク値の周波数で−３［ｄＢ］までしか振動騒音が低下されておらず、しかも周波数６７［Ｈｚ］程度に顕著なピーク値が発生しているので、いわゆるマスキング効果によりその音が選択的に聞こえ、周波数６７［Ｈｚ］の騒音の感じ方が大きくなることが分かった。
【００１３】
この発明は前記の課題及前記の測定・シミュレーション乃至考察を考慮してなされたものであり、車速が変化して、振動騒音の周波数特性が変化しても、この変化に追従して振動騒音を低減することを可能とす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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る能動型振動騒音制御装置は、振動騒音に対し、相殺信号に基づく前記振動騒音の打消音を出力する振動騒音打消部と、前記振動騒音と前記打消音との干渉による残留騒音を誤差信号として検出する誤差信号検出部と、前記誤差信号が入力され、前記相殺信号を生成する能動型振動騒音制御部と、からなる能動型振動騒音制御装置であって、前記能動型振動騒音制御部は、所定周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、前記基準信号が入力され、制御信号を出力する適応ノッチフィルタと、前記基準信号の周波数に応じた位相又は振幅の調整値を格納し、前記制御信号の位相又は振幅を調整することで前記相殺信号を生成する位相振幅調整部と、前記誤差信号から前記調整前の制御信号を減算して補正誤差信号を生成する補正誤差信号生成部と、前記基準信号と前記補正誤差信号とに基づいて、前記補正誤差信号が最小となるように前記適応ノッチフィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部と、当該能動型振動騒音制御装置が搭載された車両の車速を検出する車速検出部と、前記車速と前記基準信号の周波数との対応特性を格納し、前記車速に応じて前記対応特性を参照して前記基準信号の周波数を切り替える周波数切替部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、車速が変化して、振動騒音の周波数特性が変化しても、車速に応じて、車速と基準信号の周波数との対応特性を参照して、適応ノッチフィルタで利用される基準信号の周波数を切り替えるように構成したので、車速の変化に伴う振動騒音の周波数特性の変化に追従して振動騒音を低減することができる。
【００１６】
ここで、前記対応特性は、前記車速が増加するにつれて、前記基準信号の周波数が減少する領域を有する特性を持つようにすることが好ましい。振動騒音は、路面入力が、車輪及びサスペンションを介して車室に伝達して発生し、伝達する際にサスペンションの共振周波数で振動騒音が大きくなると考えられるが、このサスペンションの共振周波数が、車速に応じて低下することが一因と考えられる。
【００１７】
なお、前記周波数切替部が前記基準信号の周波数を切り替えたことに応じて、前記位相振幅調整部の位相又は振幅の調整値を切り替える位相振幅切替部をさらに備えることが好ましい。すなわち、切り替えた周波数で制御信号の位相と振幅を調整して相殺信号を生成するように構成されるので、車速の変化に伴う振動騒音の周波数特性の変化に的確に追従して振動騒音を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、車速に応じて、適応ノッチフィルタで利用される基準信号の周波数を切り替えるように構成したので、車速の変化に応じて変化する、振動騒音の周波数特性の変化に追従して振動騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施形態に係る、車両に搭載された能動型振動騒音制御装置の基本的かつ概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す能動型振動騒音制御装置中、基準信号生成部と制御信号生成部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】車速と基準周波数の対応特性の説明図である。
【図４】この実施形態に係る能動型振動騒音制御装置の動作説明に供されるフローチャートである。
【図５】図５Ａは、車両が能動型振動騒音制御を行っていない非制御時にマイクロフォンで得られる振動騒音の周波数特性図、図５Ｂは、車速の変化に応じた適応ノッチフィルタに係る帯域通過フィルタの周波数特性の変化を示す説明図、図５Ｃは、車速毎の制御信号の周波数特性の説明図である。
【図６】図６Ａは、車速の変化に追従する感度関数の説明図、図６Ｂは、振動騒音制御時にマイクロフォンで得られる振動騒音の感度関数毎の周波数特性図である。
【図７】図７Ａは、図５Ａの再掲図、図７Ｂは比較例に係る周波数固定の適応ノッチフィルタに係る帯域通過フィルタの周波数特性図、図７Ｃは、図７Ｂの比較例に係る適応ノッチフィルタを利用した場合の、振動騒音周波数の変化前後の制御信号の周波数特性の説明図である。
【図８】図８Ａは、比較例に係る感度関数の周波数特性図、図８Ｂは、図８Ａの感度関数を利用した場合の周波数変化前後のマイクロフォンで得られる振動騒音の周波数特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、この発明の一実施形態に係る、車両１２に搭載された能動型振動騒音制御装置１０の基本的かつ概略的な構成を示すブロック図である。
【００２２】
図２は、図１に示す能動型振動騒音制御装置１０中、基準信号生成部４６と制御信号生成部３６の詳細な構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１及び図２において、車両１２は、能動型騒音制御装置｛ＡＮＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）装置という。｝１４の他、車輪２２に設けられた車速センサとしての車輪速センサ１６と、キックパネル等に設けられたスピーカ１８と、乗員の受聴点の近傍に設けられたマイクロフォン２０とを備える。車輪速センサ１６は、車輪２２の１回転当たり所定パルス数の信号からなる車輪速信号ＳｗをＡＮＣ装置１４に出力する。
【００２４】
ＡＮＣ装置１４は、マイクロフォン２０で検出される誤差信号ｅが最小となるように適応的に制御され、補正制御信号である相殺信号Ｓｃａを生成する。
【００２５】
スピーカ１８は、道路２４からの路面入力２６を原因として車室２８内を伝達された振動騒音ＮＳに対し、相殺信号Ｓｃａに基づく振動騒音打消音（単に打消し音ともいう。）ＣＳを出力する。
【００２６】
マイクロフォン２０は、ＡＮＣ装置１４から出力される相殺信号Ｓｃａに基づいてスピーカ１８により発生された振動騒音打消音ＣＳと、道路２４からの模式的に描いた路面入力２６を原因として車室２８内を伝達された振動騒音ＮＳとの差に基づく誤差信号ｅを検出する。
【００２７】
ＡＮＣ装置１４は、マイクロコンピュータ及びＤＳＰ等により構成され、ＣＰＵが各種入力に基づきＲＯＭ等のメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能実現部（機能実現手段）としても動作する。
【００２８】
この実施形態に係る能動型振動騒音制御装置１０は、基本的には、ＡＮＣ装置１４と、スピーカ１８と、マイクロフォン２０と、車輪速センサ１６（車速センサ）とから構成される。
【００２９】
ここで、ＡＮＣ装置１４は、所定周波数ｆｃの基準信号Ｘ（Ｒｘ、Ｉｘ）（Ｒｘ：実部基準信号ｃｏｓ２πｆｃｔ、Ｉｘ：虚部基準信号ｓｉｎ２πｆｃｔ）を生成する基準信号生成部４６（実部基準信号生成部４２と虚部基準信号生成部４４とからなる。）と、基準信号Ｘ（Ｒｘ，Ｉｘ）と誤差信号ｅとが入力され、制御信号Ｓｃを出力するＳＡＮ（Ｓｉｎｇｌｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｎｏｔｃｈ）型適応フィルタである適応ノッチフィルタ５２等を備える制御信号生成部３６と、基準信号Ｘの周波数ｆｃに応じた位相又は振幅の調整値が設定され、制御信号Ｓｃの位相又は振幅を調整することで相殺信号Ｓｃａを生成する位相振幅調整部５４とを備える。
【００３０】
位相振幅調整部５４に設定される調整値は、基準信号Ｘの周波数ｆｃに応じた位相及び振幅として、位相振幅切替部５０に、周波数・位相振幅テーブル｛周波数ｆｃに対する位相遅延量θｄ・振幅（ゲイン）Ｇｄの特性｝５１として格納されている。なお、位相遅延量θｄ及び振幅（ゲイン）Ｇｄの各量の値については後述する。
【００３１】
制御信号生成部３６は、図１及び図２に示すように、実部フィルタ係数Ｒｗと虚部フィルタ係数Ｉｗがそれぞれ設定される適応ノッチフィルタ５７、５８と、減算部（合成部）５９とから構成される適応ノッチフィルタ５２の他、誤差信号ｅから前記調整前の制御信号Ｓｃを減算して補正誤差信号ｅａを生成する補正誤差信号生成部としての減算部６２と、基準信号Ｘ（Ｒｘ，Ｉｘ）と補正誤差信号ｅａとに基づいて、補正誤差信号ｅａが最小となるように適応ノッチフィルタ５２のフィルタ係数Ｗ（Ｒｗ，Ｉｗ）を逐次更新するフィルタ係数更新部７２と、を備える。
【００３２】
フィルタ係数更新部７２は、適応ノッチフィルタ５７の実部フィルタ係数Ｒｗをサンプリング時間ｔｓ毎に逐次更新する、乗算部１１２と、ステップサイズパラメータμを付与するステップサイズパラメータ付与部１１４と、からなる実部フィルタ係数更新部７２ｒと、適応ノッチフィルタ５８の虚部フィルタ係数Ｉｗを逐次更新する、乗算部１１６と、ステップサイズパラメータ「−μ」を付与するステップサイズパラメータ付与部１１８と、からなる虚部フィルタ係数更新部７２ｉと、から構成される。
【００３３】
ＡＮＣ装置１４は、さらに、当該能動型振動騒音制御装置１０が搭載された車両１２の車速Ｖｓと、基準信号Ｘの周波数ｆｃとの車速・周波数対応テーブル（対応特性）１００（後述する。）を格納し、車速Ｖｓに応じて車速・周波数対応テーブル１００を参照して基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替える指令を周波数設定部９４に付与する周波数切替部９２と、車輪速信号Ｓｗから前記車速Ｖｓを算出する車速検出部４０を備える。
【００３４】
位相振幅調整部５４は、特許文献１に記載されたものと同様に、移相器として動作するＮサンプル時間遅延を有する遅延器（不図示）と、これに直列に接続される振幅調整器（ゲイン調整器）（不図示）とを備え（接続順序は、逆でもよい）、制御信号生成部３６を構成する適応ノッチフィルタ５２から供給される制御信号Ｓｃに対して前記遅延器により所定の位相遅延量θｄを与えるとともに前記振幅調整器により振幅（ゲイン）Ｇｄを調整し相殺信号Ｓｃａとして出力する。
【００３５】
位相振幅調整部５４に設定される位相遅延量θｄと振幅（ゲイン）Ｇｄとは、各周波数ｆｃに対して、位相振幅切替部５０の周波数・位相振幅テーブル５１に予め格納されている。
【００３６】
位相遅延量θｄは、特許文献１と同様に、マイクロフォン２０の位置する点である受聴点において、周波数ｆｃ毎に、打消音ＣＳと振動騒音ＮＳとの位相差がπ［ｒａｄ］＝１８０［゜］の位相差（逆相）を有していることが必要であることを考慮して決定する。この場合、周波数ｆｃの正弦波のスピーカ１８からマイクロフォン２０までの車室２８内空間の位相遅延量をθｓｍとし、マイクロフォン２０から位相振幅調整部５４の入力までの位相遅延量をθｍｄとし、位相振幅調整部５４の出力からスピーカ１８までの位相遅延量をθｄｓとすると、位相振幅調整部５４での位相遅延量θｄは、次の（１）式を満足する値になる。
θｄ＝π［ｒａｄ］−（θｍｄ＋θｄｓ＋θｓｍ） …（１）
【００３７】
振幅（ゲイン）Ｇｄについては、周波数ｆｃ毎に、正弦波のスピーカ１８から車室２８の空間を経てマイクロフォン２０に至る経路での打消音ＣＳの減衰量を補償する値に設定すればよい。振幅（ゲイン）Ｇｄは、振動騒音ＮＳの目標低減量に応じて決定してもよい。
【００３８】
図３は、周波数切替部９２に格納されている車速Ｖｓ［ｋｍ／ｈ］と周波数ｆｃ［Ｈｚ］の対応特性（Ｖｓ，ｆｃ対応テーブル：車速・周波数対応テーブル）１００の測定例を示している。車速・周波数（Ｖｓ，ｆｃ）対応テーブル１００は、車種毎に傾きは異なるが、車速Ｖｓが増加するにつれて基準信号Ｘを生成するための周波数ｆｃが減少する特性になっている。例えば、車速ＶｓがＶｓ＝４０［ｋｍ／ｓ］で、周波数ｆｃがｆｃ＝７０［Ｈｚ］、車速ＶｓがＶｓ＝６０［ｋｍ／ｓ］に増加したとき、周波数ｆｃがｆｃ＝６７［Ｈｚ］に減少する特性になることが分かった。
【００３９】
この実施形態に係る能動型振動騒音制御装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、能動型振動騒音制御装置１０の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
ステップＳ１にて、マイクロフォン２０は、ロードノイズに係る振動騒音ＮＳと打消音ＣＳとの差に基づく誤差信号ｅを生成し、ＡＮＣ装置１４の制御信号生成部３６を構成する減算部６２の被減数入力端子に送る。
【００４１】
ステップＳ２にて、車輪速センサ１６からの車輪速信号Ｓｗに基づき車速検出部４０で車速Ｖｓを生成し、周波数切替部９２に送出する。
【００４２】
ステップＳ３にて、周波数切替部９２は、図３に示した車速・周波数対応テーブル１００を参照し、車速Ｖｓに応じた周波数ｆｃに更新する。例えば、車速ＶｓがＶｓ＝４０［ｋｍ／ｈ］で対象周波数ｆｃがｆｃ＝７０［Ｈｚ］であったのを、車速ＶｓがＶｓ＝６０［ｋｍ／ｈ］とより高車速になった場合には、対象周波数ｆｃをより低い周波数であるｆｃ＝６７［Ｈｚ］に更新する。
【００４３】
次いで、ステップＳ４にて、基準信号生成部４６は、実部基準信号生成部４２により、更新された周波数ｆｃの実部基準信号Ｒｘ（Ｒｘ＝ｃｏｓ２π・ｆｃ・ｔ）に更新するとともに、虚部基準信号生成部４４により、更新された周波数ｆｃの虚部基準信号Ｉｘ（Ｉｘ＝ｓｉｎ２π・ｆｃ・ｔ）に更新する。
【００４４】
次に、ステップＳ５にて、適応ノッチフィルタ５２（適応フィルタ５７、５８及び減算部５９）により次の（２）式に示す制御信号Ｓｃを生成する。
Ｓｃ＝Ｒｗ・Ｒｘ−Ｉｗ・Ｉｘ …（２）
【００４５】
次に、ステップＳ６にて、減算部６２により残差信号としての、次の（３）式に示す補正誤差信号ｅａを生成する。
ｅａ＝ｅ−Ｓｃ …（３）
【００４６】
さらに、ステップＳ７にて、フィルタ係数更新部７２を構成する実部フィルタ係数更新部７２ｒと虚部フィルタ係数更新部７２ｉは、（４）式及び（５）式に示す公知の適応更新演算式により実部フィルタ係数Ｒｗと虚部フィルタ係数Ｉｗとを、サンプリング時間ｔｓ毎に補正誤差信号ｅａ＝ｅ−Ｓｃが最小となるように適応アルゴリズム演算、例えば最小二乗法（ＬＭＳ）を用いて更新する。
Ｒｗｎ＋１←Ｒｗｎ＋μ・Ｒｘ・（ｅ−Ｓｃ） …（４）
Ｉｗｎ＋１←Ｉｗｎ−μ・Ｉｘ・（ｅ−Ｓｃ） …（５）
【００４７】
次いで、ステップＳ８にて、位相振幅切替部５０は、更新後の周波数ｆｃに基づき、周波数・位相振幅テーブル５１から当該周波数ｆｃでの位相遅延量θｄと振幅Ｇｄを読み出し、位相振幅調整部５４に設定する。
【００４８】
次いで、ステップＳ９にて、位相振幅調整部５４は、（２）式中の基準信号Ｘ（Ｒｘ，Ｉｘ）を、位相遅延量θｄと振幅Ｇｄで調整した、次の（６）、（７）式に示す修正基準信号Ｘｆｂ（Ｒｘｆｂ，Ｉｘｆｂ）を生成する。すなわち、制御信号Ｓｃ＝Ｒｗ・Ｒｘ−Ｉｗ・Ｉｘ中、実部基準信号Ｒｘが実部基準信号Ｒｘｆｂに修正（調整）され、虚部基準信号Ｉｘが虚部基準信号Ｉｘｆｂに修正（調整）される。
Ｒｘｆｂ＝Ｇｄ・ｃｏｓ（２π・ｆｃ・ｔ＋θｄ） …（６）
Ｉｘｆｂ＝Ｇｄ・ｓｉｎ（２π・ｆｃ・ｔ＋θｄ） …（７）
【００４９】
そして、ステップＳ１０にて、位相振幅調整部５４で、（２）式に（６）式及び（７）式を代入した次の（８）式に示す相殺信号Ｓｃａが生成される。
Ｓｃａ＝Ｒｗ・Ｒｘｆｂ−Ｉｗ・Ｉｘｆｂ …（８）
【００５０】
車速Ｖｓの変化に応じて、周波数ｆｃが変更された修正基準信号Ｘｆｂ（Ｒｘｆｂ，Ｉｘｆｂ）を利用した相殺信号Ｓｃａが生成されるので、相殺信号Ｓｃａに基づきスピーカ１８から出力される打消音ＣＳによりピーク値の周波数ｆｃが遷移した振動騒音ＮＳを好適に相殺することができる。
【００５１】
［実施形態の効果］
この実施形態に係る能動型振動騒音制御装置１０は、振動騒音ＮＳに対し、相殺信号Ｓｃａに基づく振動騒音ＮＳの打消音ＣＳを出力する振動騒音打消部としてのスピーカ１８と、振動騒音ＮＳと打消音ＣＳとの干渉による残留騒音を誤差信号ｅとして検出する誤差信号検出部としてのマイクロフォン２０と、誤差信号ｅが入力され、相殺信号Ｓｃａを生成する能動型振動騒音制御部としてのＡＮＣ装置１４と、からなる。
【００５２】
ここで、ＡＮＣ装置１４は、所定周波数ｆｃの基準信号Ｘを生成する基準信号生成部４６と、基準信号Ｘが入力され、制御信号Ｓｃを出力する適応ノッチフィルタ５２と、基準信号Ｘの周波数ｆｃに応じた位相又は振幅の調整値（θｄ，Ｇｄ：ｆｃ）を格納し、制御信号Ｓｃの位相又は振幅を調整することで前記相殺信号Ｓｃａを生成する位相振幅調整部５４と、誤差信号ｅから調整前の制御信号Ｓｃを減算して補正誤差信号ｅａ（ｅａ＝ｅ−Ｓｃ）を生成する補正誤差信号生成部としての減算部６２と、基準信号Ｘと補正誤差信号ｅａとに基づいて、補正誤差信号ｅａが最小となるように適応ノッチフィルタ５２のフィルタ係数Ｗ（Ｒｗ，Ｉｗ）を逐次更新するフィルタ係数更新部７２と、当該能動型振動騒音制御装置１０が搭載された車両１２の車速Ｖｓを検出する車速検出部４０と、検出された車速Ｖｓと基準信号Ｘの周波数ｆｃとの対応特性を示す車速・周波数対応テーブル１００を格納し、車速Ｖｓに応じて車速・周波数対応テーブル１００を参照して基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替える周波数切替部５８と、を備える。
【００５３】
この実施形態によれば、車速Ｖｓが変化して、振動騒音ＮＳの周波数特性が変化しても、車速Ｖｓに応じて、車速Ｖｓと基準信号Ｘの周波数ｆｃとの車速・周波数対応テーブル１００を参照して、適応ノッチフィルタ５２で利用される基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替えるように構成したので、振動騒音ＮＳの周波数特性の変化に追従して振動騒音ＮＳを低減することができる。
【００５４】
ここで、車速・周波数対応テーブル１００は、車速Ｖｓが増加するにつれて、基準信号Ｘの周波数ｆｃが減少する領域を有する特性を持つようになっている。振動騒音ＮＳは、路面入力２６が、車輪２２及びサスペンションを介して車室２８に伝達して発生し、伝達する際にサスペンションの共振周波数で振動騒音ＮＳが大きくなると考えられるが、このサスペンションの共振周波数が、車速Ｖｓに応じて低下することが一因と考えられる。
【００５５】
なお、周波数切替部９２が基準信号Ｘの周波数ｆｃを切り替えたことに応じて、位相振幅調整部５４の位相遅延量θｄ又は振幅Ｇｄの調整値を切り替える周波数・位相振幅テーブル５１を備える位相振幅切替部５０を設けているので、構成が簡易にできる。この場合、切り替えた周波数ｆｃで制御信号Ｓｃの位相と振幅を調整して相殺信号Ｓｃａを生成するように構成されるので、車速Ｖｓの変化に伴う振動騒音ＮＳの周波数特性の変化に的確に追従して振動騒音ＮＳを低減することができる。
【００５６】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ａ、及び図６Ｂは、この実施形態に係る効果を説明する図であり、図５Ａは、図７Ａの、車両が能動型振動騒音制御を行っていない、いわゆる非制御時に、マイクロフォン２０の設置位置における振動騒音ＮＳの周波数特性を再掲した図であり、図５Ａ中、破線で示す特性は、車速Ｖｓ１＝４０［ｋｍ／ｈ］での周波数特性２０２を示し、実線で示す特性は、車速Ｖｓ２＝６０［ｋｍ／ｈ］での周波数特性２０４を示している。車速Ｖｓ２での周波数特性２０４では、車速Ｖｓ１（Ｖｓ１＜Ｖｓ２）での周波数特性２０２に比較して、振幅の最大値である０［ｄＢ］点が周波数７０［Ｈｚ］から周波数６７［Ｈｚ］程度にピーク周波数が低い方に変化（遷移）していることが理解される。
【００５７】
図５Ｂでは、車速Ｖｓ１から車速Ｖｓ２に変化したときの適応ノッチフィルタ５２の帯域通過フィルタとしての周波数特性が周波数特性２０６から周波数特性２０６Ａに変化し、ピーク周波数（中心周波数）が、基準信号Ｘの周波数ｆｃの変化に応じて周波数７０［Ｈｚ］から周波数６７［Ｈｚ］に変化していることが理解される。
【００５８】
図５Ｃでは、破線で示す特性は、車速Ｖｓ１での制御信号Ｓｃの周波数特性（信号スペクトラム）２０８を示し、実線で示す特性は、車速Ｖｓ２での制御信号Ｓｃの周波数特性２１０Ａを示す。車速Ｖｓ２での制御信号Ｓｃの周波数特性２１０Ａでは、比較例に係る図７Ｃに示した周波数特性２１０に対して、ピーク値の減衰がゼロ値となっていることが理解される。
【００５９】
さらに、図６Ａは、車速Ｖｓ１から車速Ｖｓ２への変化に対して、感度関数が感度関数２１２から感度関数２１２Ａに変化に追従していることが理解される。
【００６０】
図６Ｂは、感度関数２１２、感度関数２１２Ａの特性を有する能動型振動騒音制御装置１０での振動騒音制御時にマイクロフォン２０で得られる振動騒音の周波数特性を示している。破線で示す特性は、車速Ｖｓ１での周波数特性２１４を示し、実線で示す特性は、車速Ｖｓ２での周波数特性２１６Ａを示している。車速Ｖｓ１から車速Ｖｓ２に変化しても、振動騒音の低減量は−５［ｄＢ］程度と同程度になっており、騒音の感じ方が、車速Ｖｓが変化しても同等に抑制することができる。
【００６１】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００６２】
１０…能動型振動騒音制御装置 １２…車両
１４…ＡＮＣ装置 １６…車輪速センサ
１８…スピーカ ２０…マイクロフォン
２２…車輪 ２４…道路
２６…路面入力 ２８…車室
３６…制御信号生成部 ４６…基準信号生成部
５０…位相振幅切替部 ５１…周波数・位相振幅テーブル
５２、５７、５８…適応ノッチフィルタ ５４…位相振幅調整部
９２…周波数切替部 １００…車速・周波数対応テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動騒音に対し、相殺信号に基づく前記振動騒音の打消音を出力する振動騒音打消部と、
前記振動騒音と前記打消音との干渉による残留騒音を誤差信号として検出する誤差信号検出部と、
前記誤差信号が入力され、前記相殺信号を生成する能動型振動騒音制御部と、
からなる能動型振動騒音制御装置であって、
前記能動型振動騒音制御部は、
所定周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記基準信号が入力され、制御信号を出力する適応ノッチフィルタと、
前記基準信号の周波数に応じた位相又は振幅の調整値を格納し、前記制御信号の位相又は振幅を調整することで前記相殺信号を生成する位相振幅調整部と、
前記誤差信号から前記調整前の制御信号を減算して補正誤差信号を生成する補正誤差信号生成部と、
前記基準信号と前記補正誤差信号とに基づいて、前記補正誤差信号が最小となるように前記適応ノッチフィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部と、
当該能動型振動騒音制御装置が搭載された車両の車速を検出する車速検出部と、
前記車速と前記基準信号の周波数との対応特性を格納し、前記車速に応じて前記対応特性を参照して前記基準信号の周波数を切り替える周波数切替部と、
を備えることを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の能動型振動騒音制御装置において、
前記対応特性は、前記車速が増加するにつれて、前記基準信号の周波数が減少する領域を有する特性を持つ
ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の能動型振動騒音制御装置において、
前記周波数切替部が前記基準信号の周波数を切り替えたことに応じて、前記位相振幅調整部の位相又は振幅の調整値を切り替える位相振幅切替部をさらに備える
ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
【請求項１】
振動騒音に対し、相殺信号に基づく前記振動騒音の打消音を出力する振動騒音打消部と、
前記振動騒音と前記打消音との干渉による残留騒音を誤差信号として検出する誤差信号検出部と、
前記誤差信号が入力され、前記相殺信号を生成する能動型振動騒音制御部と、
からなる能動型振動騒音制御装置であって、
前記能動型振動騒音制御部は、
所定周波数の基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記基準信号が入力され、制御信号を出力する適応ノッチフィルタと、
前記基準信号の周波数に応じた位相又は振幅の調整値を格納し、前記制御信号の位相又は振幅を調整することで前記相殺信号を生成する位相振幅調整部と、
前記誤差信号から前記調整前の制御信号を減算して補正誤差信号を生成する補正誤差信号生成部と、
前記基準信号と前記補正誤差信号とに基づいて、前記補正誤差信号が最小となるように前記適応ノッチフィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新部と、
当該能動型振動騒音制御装置が搭載された車両の車速を検出する車速検出部と、
前記車速と前記基準信号の周波数との対応特性を格納し、前記車速に応じて前記対応特性を参照して前記基準信号の周波数を切り替える周波数切替部と、
を備えることを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の能動型振動騒音制御装置において、
前記対応特性は、前記車速が増加するにつれて、前記基準信号の周波数が減少する領域を有する特性を持つ
ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の能動型振動騒音制御装置において、
前記周波数切替部が前記基準信号の周波数を切り替えたことに応じて、前記位相振幅調整部の位相又は振幅の調整値を切り替える位相振幅切替部をさらに備える
ことを特徴とする能動型振動騒音制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１２１３９（Ｐ２０１３−１１２１３９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９６８５（Ｐ２０１１−２５９６８５）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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