音響改良システム及び方法
【課題】アクティブ騒音低減（ＡＮＲ）及びエンジン音増強（ＥＳＥ）コントローラを使用して、運転状況時にドライバーのための最適な客室体験を実現する音響改良システム及び車両中の音響を管理する方法の提供。
【解決手段】システムは、ＡＮＲコントローラ２６と、ＥＳＥコントローラ２８と、音響改良コントローラ３０とを備える。車両が定常状態の運転状況のとき、音響改良コントローラ３０はＡＮＲコントローラ２６を作動させ、ＥＳＥコントローラ２８を停止させる。一方、車両が非定常状態の運転状況のとき、音響改良コントローラ３０はＥＳＥコントローラ２８を作動させ、ＡＮＲコントローラ２６を停止させる。好ましくは、車両が定常状態及び非定常状態の運転状況を切り替えるとき、音響改良コントローラ３０は、ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６、２８を人が気づかない速度で作動及び停止させる。
【解決手段】システムは、ＡＮＲコントローラ２６と、ＥＳＥコントローラ２８と、音響改良コントローラ３０とを備える。車両が定常状態の運転状況のとき、音響改良コントローラ３０はＡＮＲコントローラ２６を作動させ、ＥＳＥコントローラ２８を停止させる。一方、車両が非定常状態の運転状況のとき、音響改良コントローラ３０はＥＳＥコントローラ２８を作動させ、ＡＮＲコントローラ２６を停止させる。好ましくは、車両が定常状態及び非定常状態の運転状況を切り替えるとき、音響改良コントローラ３０は、ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６、２８を人が気づかない速度で作動及び停止させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジン騒音及び路面騒音を改良するための音響改良システムに関する。より詳細には、本発明は、騒音を低減させるか、エンジン音、排気音及び他の望ましい性能音を増強させるか、又はこれらを組み合わせるための音響改良システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車メーカーは、車両の車室内の音レベル又は騒音レベルを低減させようと絶えず努めている。車両中のオーディオシステムを用いて車両の車室に音波を導入して他の音波を相殺し、それにより車室を静かにするアクティブ騒音低減（active noise reduction：ＡＮＲ）システムが開発されている。
【０００３】
性能音を模倣する音を生成することが可能なシステムも幾つか作製されているが、ところがこれらのシステムは、一般的に特定のエンジン用に構成されていないか、又は車両中に備えるには経費が高い。さらに、自動車メーカーが様々な技術により騒音、振動及び不快感（noise, vibration and harshness：ＮＶＨ）を低減させてきたので、同じく低減された性能音を聞き逃すファンも多い。具体的は、今では一層効果的なエンジンや進歩した技術が車両に使用され、車両の車室にいるドライバーは多くの性能音を聞くことが困難である。このように、スリリングなオーディオフィードバックをファンに提供しつつＮＶＨを低減させた車両が要望されている。さらに、電気自動車は人の耳にはほとんど聞こえないエンジンを有しており、それゆえ聞き取ることが可能なエンジン騒音を何ら提供しない。低減されたエンジン騒音の一つの欠点は、多くの望ましくないＮＶＨ音が今は聞こえることである。歩行者の安全のために、電気自動車におけるエンジン騒音又は他の騒音などを増幅するエンジン音増強（engine sound enhancement：ＥＳＥ）システムが開発されている。様々な運転状況において、車両の車室にいる車両のドライバーに一層満足を与える音響環境を提供する、車両のための改善されたＡＮＲ及びＥＳＥシステムが著しく且つ絶えず必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、車両のエンジン騒音及び路面騒音を改良するための音響改良システムに関する。詳細には、本発明は、騒音を低減させるか、エンジン音、排気音及び他の望ましい性能音を増強させるか、又はこれらを組み合わせるための音響改良システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、車室を有する車両のための音響改良システム及び車両中の音響を管理する方法を提供する。システムは、車両の速度信号を生成するための車両速度センサ、車両の加速度信号を生成するための車両加速度センサ、スロットル位置信号を生成するためのスロットル位置センサ、及び／又はクルーズコントロール信号を生成するためのクルーズコントロールセンサを備える。システムはまた、低減されるべき音波、例えばエンジン騒音に対して実質的に１８０度（１８０℃）位相が異なる反対の音波信号を生成するためのアクティブ騒音低減（ＡＮＲ）コントローラも備える。システムはさらに、増幅されるべき騒音、例えばエンジン騒音に対して実質的に一致するエンジン増強音波信号を選択的に生成するためのエンジン音増強（ＥＳＥ）コントローラを備える。ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラは、単独型モジュールか、一つの組み合わせモジュールか、又は増幅器若しくはラジオヘッド装置に統合されてよい。スピーカーは、反対の音波信号及びエンジン増強音信号を受信し、音波を出力するためにＡＮＲ及びＥＳＥコントローラと通信する。スピーカーは、車両のエンターテイメント・システムに組み込まれてよい。システムはまた、車両の速度信号、車両の加速度信号、スロットル位置信号、及び／又はクルーズコントロール信号を受信するための少なくとも一つのセンサと通信し、ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラとも通信する音響改良コントローラを備える。音響改良コントローラは、定常の運転状況にある車両に応じて、例えば車両がほぼ一定の速度で走行している時は自動でＡＮＲコントローラを作動させ、ＥＳＥコントローラを停止させる。音響改良コントローラは、非定常の運転状況にある車両に応じて、例えば加速時は自動でＥＳＥコントローラを作動させ、ＡＮＲコントローラを停止させる。代替的に、ドライバーの好み又は選択された運転モード、例えばスポーツ、高級感、パフォーマンスなどに従ってＡＮＲ及びＥＳＥコントローラを同時に動作させることも可能である。
【０００６】
車室を有する車両中の音響を制御する方法は、車両がほぼ一定の速度で走行している定常状態の運転状況か、又は非定常状態の運転状況として、車両の運転状況を感知するステップと、非定常状態の運転状況から定常状態の運転状況に変わる車両の運転状況に応じて第１音波を出力するステップとを含む。
【０００７】
高速道路でクルーズコントロールを使用するか、又は一定速度を維持するような定常状態の運転状況では、車両の乗客は一般的に車室内のＮＶＨ及び他の騒音を最小限に抑えたいため、本発明は有益である。そのために、音響改良コントローラは、ＡＮＲコントローラを作動させＥＳＥコントローラを停止させ、これにより車室を静かにする。他方、ドライバーは車両のエンジン及び他の排気音など性能関連の音を聞きたい時がある。非定常状態の運転状況において、音響改良コントローラは、ＥＳＥコントローラを作動させ、ＡＮＲコントローラを停止させる。これによりドライバーのために所望の性能音を増幅し、音響改良コントローラはＡＮＲ及びＥＳＥコントローラを制御することで、任意の運転状況においてドライバーのために最適な車室経験を実現する。
【０００８】
本発明は、本明細書で以下に説明する詳細な説明、添付の請求の範囲、及び添付の図面から、より一層十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両の音響改良システムの概略図である。
【図２】例示的なＡＮＲコントローラの概略図である。
【図３】例示的なＥＳＥコントローラの概略図である。
【図４】車室を有する車両中の音響を管理する例示的な方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図を参照し、幾つかの図面を通して、類似の番号は一致する部分を示す。エンジン２４を有する車両２２の車室における聞き取ることが可能な騒音を制御する音響改良システム２０を概ね図１に示す。システムは任意の種類の車両２２に使用することができる、トラック、車、スポーツ用実用車、クロスオーバー・ビークル、及びバンなど特に自動車に適用することができる。車両２２のエンジン２４は、内燃エンジン、電気モータ又は任意の他の種類のエンジンが可能である。
【００１１】
例示的な実施形態のシステムは、車両２２の車室を静かにするために音波を低減するためのアクティブ騒音低減（ＡＮＲ）コントローラ２６と、音響を増幅するためのエンジン音増強（ＥＳＥ）コントローラ２８と、ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６、２８を制御するための音響改良コントローラ３０とを備える。当然のことながら、ＡＮＲ、ＥＳＥ及び音響改良コントローラ２６，２８，３０は別々の装置であり得、又はこれらは一つの単一装置、例えばコンピュータ、増幅器モジュール、ラジオヘッド装置などに包含されることがある。
【００１２】
例示的な実施形態の車両２２は、車両２２のドライバーが第１モード、第２モード、及び第３モードを選択することが可能な車両のモード選択器３２を備える。例示的な実施形態では、第１モードがスポーツモードであり、第２モードが高級モードであり、第３モードが自動モードである。もちろん、選択の種類は、車両のタイプ又は所望の操作モードに基づいて変更してもよい。車両のモード選択器３２は、ドライバーが操作モードを選択することが可能な任意の種類の入力器でよい。例えば、車両のモード選択器３２は、車両２２の車室内のスイッチ又はノブでもよい。当然のことながら、車両のモード選択器３２は、例示的な実施形態の選択器以外の任意の数の異なる設定を有することがあり、車両２２のトラクションコントロール・システム内に結合されることがある。例えば、ドライバーが車両２２のトラクションコントロール・システムを停止させるときに、スポーツモードを選択するようなものである。車両のモード選択器３２は、ドライバーにより選択された車両のモードに一致する車両のモード信号を生成するが、その使用については以下で更に詳細に説明する。
【００１３】
音響改良コントローラ３０は、車両のモード信号を受信するために車両のモード選択器３２と通信する。車両２２が高級モードのとき、例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０は、継続的にＡＮＲコントローラ２６を作動させ、ＥＳＥコントローラ２８を停止させる。換言すれば、ドライバーが高級モードを選択すると、ＡＮＲコントローラ２６は音波を低減させ、それにより車両２２の車室を静かにする。
【００１４】
車両２２がスポーツモードのとき、例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０は、継続的にＥＳＥコントローラ２８を作動させ、ＡＮＲコントローラ２６を停止させる。換言すれば、ドライバーがスポーツモードを選択すると、ＥＳＥコントローラ２８は、継続的に車室内のエンジン音、又は他の音を増幅させる。
【００１５】
例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０はまた、車両２２が自動モードのときにＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８の操作を切り替えるように構成されている。例示的な実施形態では、音響改良コントローラ３０は、車両２２の運転状況によってＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８を交互に行う。具体的には、車両２２が定常状態の運転状況のとき、音響改良コントローラ３０はＡＮＲコントローラ２６だけを作動させて車両２２の車室を静かにする。他方、車両２２が非定常状態の運転状況になると、次に音響改良コントローラ３０はＥＳＥコントローラ２８だけを作動させて車両２２の車室内の音を増幅させる。本明細書において、定常状態の運転状況とは、クルーズコントロールなど、車両２２が「定常状態の」動作状態にあるときの状況を指す。例えば、定常状態の運転状況は、車両の速度が時速５５マイルを維持するときか、又は車両２２が所定の速度範囲、例えば時速±５マイルの速度範囲で走行するときの状況として定義されてよい。代替的に、定常状態の運転状況は、車両の加速の大きさが１メーター毎秒毎秒（１（ｍ／ｓ2））未満のままのときの状況として定義されてよい。
【００１６】
音響改良コントローラ３０は、人が気づくことができないくらいに十分遅い速度でＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８を切り替えるように構成されている。換言すれば、ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８の切り替えは滑らかに行われ、車両２２の車室内のドライバー又は任意の他の乗客は、音響改良コントローラ３０がＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８を切り替えても分からない。例示的な実施形態では、音響改良コントローラ３０は、毎秒３デシベルの速度（割合）でＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８をフェードイン及びフェードアウトさせる。
【００１７】
車両２２が定常状態の運転状況であるかを特定するために、音響改良コントローラ３０は、例えば、エンジン速度センサ３４、車両速度センサ３６、車両加速度センサ３８、スロットル位置センサ４０、及びクルーズコントロールセンサ４２を含む複数のセンサ３４，３６，３８，４０，４２と通信する。車両速度センサ３６は、車両２２の速度を感知し、車両の速度信号を生成する。車両加速度センサ３８は、車両２２の加速を感知し、車両の加速度信号を生成する。スロットル位置センサ４０は、車両２２のスロットルペダル４８の位置を感知し、スロットル位置信号を生成する。クルーズコントロールセンサ４２は、車両２２のクルーズコントロールシステムが作動しているか、又は停止しているかを感知し、クルーズコントロール信号を生成する。例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０は、これらのセンサ３４，３６，３８，４０，４２を使用することができ、以下に更に詳細を説明するように、これらの各々が所定のアルゴリズムに従って車両２２の運転状況を計算するために出力する。例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０はまた、コントローラ・エリアネットワーク４６（ＣＡＮ）バスを介してエンジン制御装置４４（ＥＣＵ）と通信し、アルゴリズムに対し追加の入力を提供する。当然のことながら、音響改良コントローラ３０は、車両２２が定常状態の運転状況であるかを特定するために、例示的な実施形態に示すセンサに追加するかこれに代えて多くの異なるセンサと通信することがある。
【００１８】
エンジン速度センサ３４は、車両２２のエンジン２４と動作可能に結合し、エンジン速度信号を生成する。通常、エンジン速度センサ３４は、１分間当たりの回転数（ＲＰＭ）でエンジン速度を測定する。他の状況をモニタリングするために、他の種々のセンサもエンジン２４に結合されることがある。例えば、様々なセンサが、エンジン２４により生成されたトルク、エンジン２４により生成された電力、エンジン２４の温度などを測定することがある。これらのセンサはまた、音響改良コントローラ３０と通信し得、車両２２の運転状況を特定するアルゴリズムで使用されることがある。
【００１９】
音響改良コントローラ３０は、クルーズコントロールシステムが作動しているときは車両２２が定常状態の運転状況であると自動で特定するアルゴリズムを使用する。従って、車両２２が自動モードであり、クルーズコントロールシステムが作動して車両２２をほぼ一定速度に保つとき、ＡＮＲコントローラ２６は作動したままであり、ＥＳＥコントローラ２８は停止したままである。
【００２０】
クルーズコントロールシステムが作動していないときに、音響改良コントローラ３０のアルゴリズムにより、車両２２が定常状態の運転状況かを特定することもできる。例示的な実施形態では、音響改良コントローラ３０は、車両２２が５分を上回って一時間当たり５マイル内（±５ｍｐｈ）であるとき、車両２２が定常状態の運転状況であると特定する。代替的に、アルゴリズムは、車両の運転状況を特定するために、他のセンサ３４，３６，３８，４０，４２の出力を使用することができる。例えば、スロットルペダル４８が所定の期間の間同じ位置にある場合、音響改良コントローラ３０は、車両２２が定常状態の運転状況であると特定する。同様に、エンジン３４が所定の時間、所定の非アイドル回転範囲内を維持する場合、その時に音響改良コントローラ３０は車両２２が定常状態の運転状況であると特定する。
【００２１】
例示的な実施形態のＡＮＲコントローラ２６は、エンジン速度信号を受け取るためのエンジンのエンジン速度センサ３４と通信し、車両２２の車室、エンジン・コンパートメント、又は外部のいずれかに配置された少なくとも一つのマイクロホン５０と通信する。図２に示すように、例示的な実施形態のＡＮＲコントローラ２６は、エンジンの騒音特性を記憶するためのＡＮＲメモリ５２と反対の音波信号を生成するためのＡＮＲプロセッサ５４とを備える。ＡＮＲプロセッサ５４は、エンジン速度信号とマイクロホン５０により受信した音に応じて反対の音波信号を生成する。反対の音波信号は、低減される音波と実質的に１８０度（１８０℃）位相が異なる。エンジンの騒音特性は、様々なエンジン速度状態のエンジン２４により生成された、好ましくは予め設定された音特性である。従って、このエンジンプロファイルを用いて、ＡＮＲコントローラ２６は、エンジン速度に応じてエンジン２４だけにより生成された騒音を低減させるために反対の音波信号を生成することができる。好ましくは、音響改良コントローラ３０は、ＡＮＲコントローラ２６をフェーズインさせ、ＡＮＲコントローラ２６は、人が気づかない速度、例えば毎秒３デシベル未満で、反対の音波信号がエンジン２４により生成された音波の振幅と実質的に等しい振幅を有するまで反対の音波信号の振幅を徐々に増幅させる。代替的に、ＡＮＲコントローラ２６は、静かにする音波の振幅未満のレベルまで反対の音の振幅を増幅させることにより音波の低減だけを行い、音波全体を相殺しないように構成することがある。このことは、例えば、車室の乗客がわずかなエンジン２４音を聞くことができるので、有益である。同様に、ＡＮＲコントローラ２６がフェーズアウト又は停止したとき、ＡＮＲコントローラ２６は反対の音波信号の増幅を徐々に減幅させる。
【００２２】
エンジン速度センサ３４及びマイクロホン５０に追加して、ＡＮＲコントローラ２６はまた、反対の音波信号を生成するために他の入力器を使用してよい。例えば、ＡＮＲコントローラ２６は、反対の音波信号を生成するための追加の入力器として、エンジンＥＣＵ４４、車両速度センサ３６、車両加速度センサ３８、又はスロットル位置センサ４０を使用することができる。これらの入力器を用いて、反対の音波信号は、単なるエンジン騒音以外の更なる騒音を低減させることができる。例えば、ＡＮＲコントローラ２６は、車両２２の車室の外側から入ってくる伝達騒音、差動騒音、路面騒音、風騒音又は他の任意の騒音をも低減するように構成することができる。
【００２３】
ＡＮＲコントローラ２６は、所定の周波数範囲に対する騒音、複数の周波数範囲に対する騒音、又は完全に聞き取ることが可能な騒音スペクトルの騒音を低減するように構成することができる。ＡＮＲコントローラ２６はまた、所定の騒音レベルを超える騒音のみを低減するようにも構成することができる。再検討する騒音レベルの特定は、車両の様々な状態信号に依存する。例えば、車両２２が設定速度を超えて走行し、窓が開いているとき、ＡＮＲコントローラ２６が通常求める他の全ての騒音レベルは、窓から入ってくる騒音に起因して重要ではなくなるため、ＡＮＲコントローラ２６は騒音レベル狭い範囲の騒音レベルを求めればよい。いつ特定の騒音レベルを探し求め、いつ特定の騒音レベルを探さないかについて、自動車両メーカーによりこれらのパラメータは設定されてよい。
【００２４】
ＥＳＥコントローラ２８は、エンジン速度を受け取るためのエンジンのエンジン速度センサ３４と通信し、車両２２の車室、エンジン・コンパートメント、又は外部のいずれかに配置された少なくとも一つのマイクロホン５０と通信する。図３に示すように、例示的な実施形態のＥＳＥコントローラ２８は、エンジンの騒音特性を記憶するためのＥＳＥメモリ５６とエンジン増強音波信号を生成するためのＥＳＥプロセッサ５８とを備える。エンジン増強音波信号は、エンジン２４により生成される騒音又は増幅されるべき他の任意の騒音と実質的に一致する。エンジン２４の騒音特性は、様々なエンジン速度状態のエンジンにより生成される、予め設定された特性である。したがって、このエンジン特性を用いて、ＥＳＥコントローラ２８は、エンジン速度に応じてエンジン騒音だけを増幅するためにエンジン増強音波信号を生成することができる。エンジン増強音波信号は、所望の増幅レベルに従って、任意の振幅を有することができる。好ましくは、音響改良コントローラ３０がＥＳＥコントローラ２８をフェーズインさせると、ＥＳＥコントローラ２８は反対の音波信号を人が気づかない速度、例えば毎秒３デシベルの速度で、所望の増幅レベルまでエンジン増強波信号の振幅を徐々に増幅させる。同様に、ＥＳＥコントローラ２８がフェーズアウト又は停止するとき、ＥＳＥコントローラ２８は人が気づかない速度で反対の音波信号の振幅を徐々に減幅させる。
【００２５】
エンジン速度センサ３４及びマイクロホン５０に追加して、ＥＳＥコントローラ２８はまた、エンジン増強音波信号を生成するために他の入力器を使用してよい。例えば、ＥＳＥコントローラ２８は、エンジン増強音波信号を生成するための追加の入力器としてエンジンＥＣＵ４４、車両速度センサ３６、車両加速度センサ３８、又はスロットル位置センサ４０を使用することができる。これらの入力器を用いて、エンジンＥＳＥコントローラ２８は、単なるエンジン騒音以外のさらなる騒音を増幅することができる。例えば、ＥＳＥコントローラ２８は、タイヤがきしむ音、ターボ／スーパーチャージャーのうなり音、又は他の任意の騒音を増幅するように構成することができる。
【００２６】
ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８は、車室内の少なくとも一つのスピーカー６０と通信する。車室内のスピーカー６０は、反対の音波信号とエンジン増強音波信号とを受信し、車室内に音波を出力する。スピーカー６０は、車両２２の座席のヘッドレストを含め、車両２２の車室の中のどこにでも配置することができる。ＥＳＥコントローラ２８はまた、車両２２の外に音波を伝えるために車両２２外部に設けられた少なくとも一つのスピーカー６０と通信することができる。当然のことながら、車両２２の中にあるスピーカー６０は車両のエンターテイメント・システムの一部であり得、独立して騒音抹消及び／又は騒音増強だけに特化されるものではない。
【００２７】
本発明はさらに、車両２２の車室内の音響を制御する方法を提供する。例示的な実施形態の方法は、ＡＮＲコントローラ２６及びＥＳＥコントローラ２８を提供するステップ１００から開始する。方法は、エンジン２４のエンジン速度を感知するステップ１０２へと続く。先に説明したように、例示的な実施形態において、車両２２のエンジン速度は、エンジン速度センサ３４を用いて特定される。
【００２８】
次に、方法は車両２２の操作モードを感知するステップ１０４へと続く。例示的な実施形態では、操作モードはスポーツモード、高級モード、及び自動モードである。車両２２が高級モードの場合、次に方法は、ＡＮＲコントローラ２６を用いて、低減されるべき音波の振幅と実質的に等しい振幅を有し、低減されるべき音波と実質的に１８０度（１８０℃）位相が異なる連続的な反対の音波を生成するステップ１０６に進む。先に説明したように、代替的にＡＮＲコントローラ２６は、騒音を取り消すのではなく静かにさせることが可能である。ＡＮＲコントローラ２６が騒音を低減させている場合、次に反対の音波は静かにされるべき音波の振幅よりも小さな振幅を有するようになる。低減されるべき音波が、車両２２のエンジンに由来する騒音である場合、次にＡＮＲコントローラ２６は、感知したエンジン速度に応じて反対の音波を生成することができる。当然のことながら、低減されるべき音波は、エンジン２４以外の他の音源、例えば路面騒音又は風騒音に由来することがある。
【００２９】
車両２２がスポーツモードの場合、次に方法は、増幅されるべき音波を感知し、ＥＳＥコントローラ２８を用いて、増幅されるべき音波と実質的と同相の連続的なエンジン増強音波を生成するステップ１０８に進む。増幅されるべき音波が車両２２のエンジン２４に由来する騒音である場合、次にＥＳＥコントローラ２８は、感知したエンジン速度としてエンジン増強音波を生成することができる。しかし、当然のことながら、増幅されるべき音波は、エンジン２４以外の音源、例えばタイヤに由来することがある。
【００３０】
車両２２が自動モードの場合、次に方法は、作動しているか又は停止しているか、どちらかの走行状態として車両２２のクルーズコントロール（走行制御）状態を感知するステップ１１０へと続く。換言すれば、方法は、ドライバーがほぼ定常速度を維持するためにクルーズコントロールシステムを使用しているかを特定する。車両２２のクルーズコントロールシステムが作動している場合、次に方法は車両２２が定常状態の運転状況であると特定するステップ１１２へと続く。
【００３１】
自動モードで且つクルーズコントロールシステムが停止している場合、次に方法は、車両２２の車両速度を感知するステップ１１４へと続く。次に、方法は所定の期間にわたり所定の範囲内のままである車両２２の速度に応じて車両２２が定常状態の運転状況であると判断するステップ１１２へと続く。換言すれば、車両２２がほぼ一定速度のままであれば、車両２２は定常状態の運転状況である。例えば、定常状態の運転状況とは、５分を超えて時速５マイル（±５ｍｐｈ）の範囲内を保つときである。
【００３２】
車両２２が自動モードであり且つ定常状態の運転状況である場合、次に方法は低減されるべき音波を検知し、ＡＮＲコントローラ２６を用いて、実質的に低減されるべき音波以下の振幅を有し、低減されるべき音波に対して実質的に１８０度（１８０°）位相が異なる反対の音波を生成するステップ１１６へと続く。
【００３３】
車両２２が自動モードであり且つ定常状態の運転状況ではない場合、次に方法は車両が非定常状態の運転状況であると特定するステップ１１８へと続く。次に、方法は増幅されるべき音波を検知し、ＥＳＥコントローラ２８を用いて、増幅されるべき音波と実質的に一致するエンジン増強音波を生成するステップ１２０へと続く。
【００３４】
ステップ１１０及びステップ１１４は、車両２２が自動モードの間、継続的又は定期的に遂行される。それ故、車両２２の運転状況に変化が生じれば検出される。車両２２が定常状態の運転状況ではなくなると、次に方法は反対の音波の振幅を徐々に減幅し、エンジン音コントローラを用いて、増幅されるべき音波と実質的に一致するエンジン増強音波を生成し、エンジン増強音波の振幅を徐々に増幅させるステップ１２２へと続く。換言すれば、エンジン増強音波は、車両２２が定常状態の運転状況から非定常状態の運転状況に遷移すると、フェーズアウトされる反対の音波と同時にフェーズインする。また、例示的な実施形態では、反対の音波のフェーズアウトとエンジン増強音波のフェーズインは、人が気づかない速度で行われる。具体的には、例示的な実施形態では、反対の音波とエンジン増強音波とは毎秒３デシベル未満の速度（割合）でフェーズイン／フェーズアウトされる。
【００３５】
車両２２が非定常状態の運転状況から定常状態の運転状況に遷移する場合、次に方法はエンジン増強音波の振幅を徐々に減幅し、ＡＮＲコントローラ２６を用いて、反対の音波を生成し、反対の音波の振幅を徐々に増幅させるステップ１２４へと続く。例示的な実施形態では、エンジン増強音波フェーズアウトと反対の音波のフェーズインは、人が気づかない速度、例えば毎秒３デシベルで行われる。
【００３６】
上述した発明は、適切な法的基準に従って説明を行っており、従って説明は本質的に限定するものではなく例示的なものである。開示した実施形態に対する変更及び改良が当業者には明らかであり得、本発明の範囲内にある。従って、本発明に与えられる法的保護の範囲は、以下の請求の範囲を追うことによってのみ決定することができる。
【符号の説明】
【００３７】
２０ 音響改良システム
２２ 車両
２４ エンジン
２６ ＡＮＲコントローラ
２８ ＥＳＥコントローラ
３０ 音響改良コントローラ
３２ モード選択器
３４ エンジン速度センサ
３６ 車両速度センサ
３８ 車両加速度センサ
４０ スロットル位置センサ
４２ クルーズコントロール（走行制御）センサ
４４エンジン制御装置
４６ コントローラ・エリアネットワーク
４８ スロットルペダル
５０ マイクロホン
５２ ＡＮＲメモリ
５４ ＡＮＲプロセッサ
５６ ＥＳＥメモリ
５８ ＥＳＥプロセッサ
６０ スピーカー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジン騒音及び路面騒音を改良するための音響改良システムに関する。より詳細には、本発明は、騒音を低減させるか、エンジン音、排気音及び他の望ましい性能音を増強させるか、又はこれらを組み合わせるための音響改良システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車メーカーは、車両の車室内の音レベル又は騒音レベルを低減させようと絶えず努めている。車両中のオーディオシステムを用いて車両の車室に音波を導入して他の音波を相殺し、それにより車室を静かにするアクティブ騒音低減（active noise reduction：ＡＮＲ）システムが開発されている。
【０００３】
性能音を模倣する音を生成することが可能なシステムも幾つか作製されているが、ところがこれらのシステムは、一般的に特定のエンジン用に構成されていないか、又は車両中に備えるには経費が高い。さらに、自動車メーカーが様々な技術により騒音、振動及び不快感（noise, vibration and harshness：ＮＶＨ）を低減させてきたので、同じく低減された性能音を聞き逃すファンも多い。具体的は、今では一層効果的なエンジンや進歩した技術が車両に使用され、車両の車室にいるドライバーは多くの性能音を聞くことが困難である。このように、スリリングなオーディオフィードバックをファンに提供しつつＮＶＨを低減させた車両が要望されている。さらに、電気自動車は人の耳にはほとんど聞こえないエンジンを有しており、それゆえ聞き取ることが可能なエンジン騒音を何ら提供しない。低減されたエンジン騒音の一つの欠点は、多くの望ましくないＮＶＨ音が今は聞こえることである。歩行者の安全のために、電気自動車におけるエンジン騒音又は他の騒音などを増幅するエンジン音増強（engine sound enhancement：ＥＳＥ）システムが開発されている。様々な運転状況において、車両の車室にいる車両のドライバーに一層満足を与える音響環境を提供する、車両のための改善されたＡＮＲ及びＥＳＥシステムが著しく且つ絶えず必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、車両のエンジン騒音及び路面騒音を改良するための音響改良システムに関する。詳細には、本発明は、騒音を低減させるか、エンジン音、排気音及び他の望ましい性能音を増強させるか、又はこれらを組み合わせるための音響改良システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、車室を有する車両のための音響改良システム及び車両中の音響を管理する方法を提供する。システムは、車両の速度信号を生成するための車両速度センサ、車両の加速度信号を生成するための車両加速度センサ、スロットル位置信号を生成するためのスロットル位置センサ、及び／又はクルーズコントロール信号を生成するためのクルーズコントロールセンサを備える。システムはまた、低減されるべき音波、例えばエンジン騒音に対して実質的に１８０度（１８０℃）位相が異なる反対の音波信号を生成するためのアクティブ騒音低減（ＡＮＲ）コントローラも備える。システムはさらに、増幅されるべき騒音、例えばエンジン騒音に対して実質的に一致するエンジン増強音波信号を選択的に生成するためのエンジン音増強（ＥＳＥ）コントローラを備える。ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラは、単独型モジュールか、一つの組み合わせモジュールか、又は増幅器若しくはラジオヘッド装置に統合されてよい。スピーカーは、反対の音波信号及びエンジン増強音信号を受信し、音波を出力するためにＡＮＲ及びＥＳＥコントローラと通信する。スピーカーは、車両のエンターテイメント・システムに組み込まれてよい。システムはまた、車両の速度信号、車両の加速度信号、スロットル位置信号、及び／又はクルーズコントロール信号を受信するための少なくとも一つのセンサと通信し、ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラとも通信する音響改良コントローラを備える。音響改良コントローラは、定常の運転状況にある車両に応じて、例えば車両がほぼ一定の速度で走行している時は自動でＡＮＲコントローラを作動させ、ＥＳＥコントローラを停止させる。音響改良コントローラは、非定常の運転状況にある車両に応じて、例えば加速時は自動でＥＳＥコントローラを作動させ、ＡＮＲコントローラを停止させる。代替的に、ドライバーの好み又は選択された運転モード、例えばスポーツ、高級感、パフォーマンスなどに従ってＡＮＲ及びＥＳＥコントローラを同時に動作させることも可能である。
【０００６】
車室を有する車両中の音響を制御する方法は、車両がほぼ一定の速度で走行している定常状態の運転状況か、又は非定常状態の運転状況として、車両の運転状況を感知するステップと、非定常状態の運転状況から定常状態の運転状況に変わる車両の運転状況に応じて第１音波を出力するステップとを含む。
【０００７】
高速道路でクルーズコントロールを使用するか、又は一定速度を維持するような定常状態の運転状況では、車両の乗客は一般的に車室内のＮＶＨ及び他の騒音を最小限に抑えたいため、本発明は有益である。そのために、音響改良コントローラは、ＡＮＲコントローラを作動させＥＳＥコントローラを停止させ、これにより車室を静かにする。他方、ドライバーは車両のエンジン及び他の排気音など性能関連の音を聞きたい時がある。非定常状態の運転状況において、音響改良コントローラは、ＥＳＥコントローラを作動させ、ＡＮＲコントローラを停止させる。これによりドライバーのために所望の性能音を増幅し、音響改良コントローラはＡＮＲ及びＥＳＥコントローラを制御することで、任意の運転状況においてドライバーのために最適な車室経験を実現する。
【０００８】
本発明は、本明細書で以下に説明する詳細な説明、添付の請求の範囲、及び添付の図面から、より一層十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両の音響改良システムの概略図である。
【図２】例示的なＡＮＲコントローラの概略図である。
【図３】例示的なＥＳＥコントローラの概略図である。
【図４】車室を有する車両中の音響を管理する例示的な方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図を参照し、幾つかの図面を通して、類似の番号は一致する部分を示す。エンジン２４を有する車両２２の車室における聞き取ることが可能な騒音を制御する音響改良システム２０を概ね図１に示す。システムは任意の種類の車両２２に使用することができる、トラック、車、スポーツ用実用車、クロスオーバー・ビークル、及びバンなど特に自動車に適用することができる。車両２２のエンジン２４は、内燃エンジン、電気モータ又は任意の他の種類のエンジンが可能である。
【００１１】
例示的な実施形態のシステムは、車両２２の車室を静かにするために音波を低減するためのアクティブ騒音低減（ＡＮＲ）コントローラ２６と、音響を増幅するためのエンジン音増強（ＥＳＥ）コントローラ２８と、ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６、２８を制御するための音響改良コントローラ３０とを備える。当然のことながら、ＡＮＲ、ＥＳＥ及び音響改良コントローラ２６，２８，３０は別々の装置であり得、又はこれらは一つの単一装置、例えばコンピュータ、増幅器モジュール、ラジオヘッド装置などに包含されることがある。
【００１２】
例示的な実施形態の車両２２は、車両２２のドライバーが第１モード、第２モード、及び第３モードを選択することが可能な車両のモード選択器３２を備える。例示的な実施形態では、第１モードがスポーツモードであり、第２モードが高級モードであり、第３モードが自動モードである。もちろん、選択の種類は、車両のタイプ又は所望の操作モードに基づいて変更してもよい。車両のモード選択器３２は、ドライバーが操作モードを選択することが可能な任意の種類の入力器でよい。例えば、車両のモード選択器３２は、車両２２の車室内のスイッチ又はノブでもよい。当然のことながら、車両のモード選択器３２は、例示的な実施形態の選択器以外の任意の数の異なる設定を有することがあり、車両２２のトラクションコントロール・システム内に結合されることがある。例えば、ドライバーが車両２２のトラクションコントロール・システムを停止させるときに、スポーツモードを選択するようなものである。車両のモード選択器３２は、ドライバーにより選択された車両のモードに一致する車両のモード信号を生成するが、その使用については以下で更に詳細に説明する。
【００１３】
音響改良コントローラ３０は、車両のモード信号を受信するために車両のモード選択器３２と通信する。車両２２が高級モードのとき、例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０は、継続的にＡＮＲコントローラ２６を作動させ、ＥＳＥコントローラ２８を停止させる。換言すれば、ドライバーが高級モードを選択すると、ＡＮＲコントローラ２６は音波を低減させ、それにより車両２２の車室を静かにする。
【００１４】
車両２２がスポーツモードのとき、例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０は、継続的にＥＳＥコントローラ２８を作動させ、ＡＮＲコントローラ２６を停止させる。換言すれば、ドライバーがスポーツモードを選択すると、ＥＳＥコントローラ２８は、継続的に車室内のエンジン音、又は他の音を増幅させる。
【００１５】
例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０はまた、車両２２が自動モードのときにＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８の操作を切り替えるように構成されている。例示的な実施形態では、音響改良コントローラ３０は、車両２２の運転状況によってＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８を交互に行う。具体的には、車両２２が定常状態の運転状況のとき、音響改良コントローラ３０はＡＮＲコントローラ２６だけを作動させて車両２２の車室を静かにする。他方、車両２２が非定常状態の運転状況になると、次に音響改良コントローラ３０はＥＳＥコントローラ２８だけを作動させて車両２２の車室内の音を増幅させる。本明細書において、定常状態の運転状況とは、クルーズコントロールなど、車両２２が「定常状態の」動作状態にあるときの状況を指す。例えば、定常状態の運転状況は、車両の速度が時速５５マイルを維持するときか、又は車両２２が所定の速度範囲、例えば時速±５マイルの速度範囲で走行するときの状況として定義されてよい。代替的に、定常状態の運転状況は、車両の加速の大きさが１メーター毎秒毎秒（１（ｍ／ｓ2））未満のままのときの状況として定義されてよい。
【００１６】
音響改良コントローラ３０は、人が気づくことができないくらいに十分遅い速度でＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８を切り替えるように構成されている。換言すれば、ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８の切り替えは滑らかに行われ、車両２２の車室内のドライバー又は任意の他の乗客は、音響改良コントローラ３０がＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８を切り替えても分からない。例示的な実施形態では、音響改良コントローラ３０は、毎秒３デシベルの速度（割合）でＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８をフェードイン及びフェードアウトさせる。
【００１７】
車両２２が定常状態の運転状況であるかを特定するために、音響改良コントローラ３０は、例えば、エンジン速度センサ３４、車両速度センサ３６、車両加速度センサ３８、スロットル位置センサ４０、及びクルーズコントロールセンサ４２を含む複数のセンサ３４，３６，３８，４０，４２と通信する。車両速度センサ３６は、車両２２の速度を感知し、車両の速度信号を生成する。車両加速度センサ３８は、車両２２の加速を感知し、車両の加速度信号を生成する。スロットル位置センサ４０は、車両２２のスロットルペダル４８の位置を感知し、スロットル位置信号を生成する。クルーズコントロールセンサ４２は、車両２２のクルーズコントロールシステムが作動しているか、又は停止しているかを感知し、クルーズコントロール信号を生成する。例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０は、これらのセンサ３４，３６，３８，４０，４２を使用することができ、以下に更に詳細を説明するように、これらの各々が所定のアルゴリズムに従って車両２２の運転状況を計算するために出力する。例示的な実施形態の音響改良コントローラ３０はまた、コントローラ・エリアネットワーク４６（ＣＡＮ）バスを介してエンジン制御装置４４（ＥＣＵ）と通信し、アルゴリズムに対し追加の入力を提供する。当然のことながら、音響改良コントローラ３０は、車両２２が定常状態の運転状況であるかを特定するために、例示的な実施形態に示すセンサに追加するかこれに代えて多くの異なるセンサと通信することがある。
【００１８】
エンジン速度センサ３４は、車両２２のエンジン２４と動作可能に結合し、エンジン速度信号を生成する。通常、エンジン速度センサ３４は、１分間当たりの回転数（ＲＰＭ）でエンジン速度を測定する。他の状況をモニタリングするために、他の種々のセンサもエンジン２４に結合されることがある。例えば、様々なセンサが、エンジン２４により生成されたトルク、エンジン２４により生成された電力、エンジン２４の温度などを測定することがある。これらのセンサはまた、音響改良コントローラ３０と通信し得、車両２２の運転状況を特定するアルゴリズムで使用されることがある。
【００１９】
音響改良コントローラ３０は、クルーズコントロールシステムが作動しているときは車両２２が定常状態の運転状況であると自動で特定するアルゴリズムを使用する。従って、車両２２が自動モードであり、クルーズコントロールシステムが作動して車両２２をほぼ一定速度に保つとき、ＡＮＲコントローラ２６は作動したままであり、ＥＳＥコントローラ２８は停止したままである。
【００２０】
クルーズコントロールシステムが作動していないときに、音響改良コントローラ３０のアルゴリズムにより、車両２２が定常状態の運転状況かを特定することもできる。例示的な実施形態では、音響改良コントローラ３０は、車両２２が５分を上回って一時間当たり５マイル内（±５ｍｐｈ）であるとき、車両２２が定常状態の運転状況であると特定する。代替的に、アルゴリズムは、車両の運転状況を特定するために、他のセンサ３４，３６，３８，４０，４２の出力を使用することができる。例えば、スロットルペダル４８が所定の期間の間同じ位置にある場合、音響改良コントローラ３０は、車両２２が定常状態の運転状況であると特定する。同様に、エンジン３４が所定の時間、所定の非アイドル回転範囲内を維持する場合、その時に音響改良コントローラ３０は車両２２が定常状態の運転状況であると特定する。
【００２１】
例示的な実施形態のＡＮＲコントローラ２６は、エンジン速度信号を受け取るためのエンジンのエンジン速度センサ３４と通信し、車両２２の車室、エンジン・コンパートメント、又は外部のいずれかに配置された少なくとも一つのマイクロホン５０と通信する。図２に示すように、例示的な実施形態のＡＮＲコントローラ２６は、エンジンの騒音特性を記憶するためのＡＮＲメモリ５２と反対の音波信号を生成するためのＡＮＲプロセッサ５４とを備える。ＡＮＲプロセッサ５４は、エンジン速度信号とマイクロホン５０により受信した音に応じて反対の音波信号を生成する。反対の音波信号は、低減される音波と実質的に１８０度（１８０℃）位相が異なる。エンジンの騒音特性は、様々なエンジン速度状態のエンジン２４により生成された、好ましくは予め設定された音特性である。従って、このエンジンプロファイルを用いて、ＡＮＲコントローラ２６は、エンジン速度に応じてエンジン２４だけにより生成された騒音を低減させるために反対の音波信号を生成することができる。好ましくは、音響改良コントローラ３０は、ＡＮＲコントローラ２６をフェーズインさせ、ＡＮＲコントローラ２６は、人が気づかない速度、例えば毎秒３デシベル未満で、反対の音波信号がエンジン２４により生成された音波の振幅と実質的に等しい振幅を有するまで反対の音波信号の振幅を徐々に増幅させる。代替的に、ＡＮＲコントローラ２６は、静かにする音波の振幅未満のレベルまで反対の音の振幅を増幅させることにより音波の低減だけを行い、音波全体を相殺しないように構成することがある。このことは、例えば、車室の乗客がわずかなエンジン２４音を聞くことができるので、有益である。同様に、ＡＮＲコントローラ２６がフェーズアウト又は停止したとき、ＡＮＲコントローラ２６は反対の音波信号の増幅を徐々に減幅させる。
【００２２】
エンジン速度センサ３４及びマイクロホン５０に追加して、ＡＮＲコントローラ２６はまた、反対の音波信号を生成するために他の入力器を使用してよい。例えば、ＡＮＲコントローラ２６は、反対の音波信号を生成するための追加の入力器として、エンジンＥＣＵ４４、車両速度センサ３６、車両加速度センサ３８、又はスロットル位置センサ４０を使用することができる。これらの入力器を用いて、反対の音波信号は、単なるエンジン騒音以外の更なる騒音を低減させることができる。例えば、ＡＮＲコントローラ２６は、車両２２の車室の外側から入ってくる伝達騒音、差動騒音、路面騒音、風騒音又は他の任意の騒音をも低減するように構成することができる。
【００２３】
ＡＮＲコントローラ２６は、所定の周波数範囲に対する騒音、複数の周波数範囲に対する騒音、又は完全に聞き取ることが可能な騒音スペクトルの騒音を低減するように構成することができる。ＡＮＲコントローラ２６はまた、所定の騒音レベルを超える騒音のみを低減するようにも構成することができる。再検討する騒音レベルの特定は、車両の様々な状態信号に依存する。例えば、車両２２が設定速度を超えて走行し、窓が開いているとき、ＡＮＲコントローラ２６が通常求める他の全ての騒音レベルは、窓から入ってくる騒音に起因して重要ではなくなるため、ＡＮＲコントローラ２６は騒音レベル狭い範囲の騒音レベルを求めればよい。いつ特定の騒音レベルを探し求め、いつ特定の騒音レベルを探さないかについて、自動車両メーカーによりこれらのパラメータは設定されてよい。
【００２４】
ＥＳＥコントローラ２８は、エンジン速度を受け取るためのエンジンのエンジン速度センサ３４と通信し、車両２２の車室、エンジン・コンパートメント、又は外部のいずれかに配置された少なくとも一つのマイクロホン５０と通信する。図３に示すように、例示的な実施形態のＥＳＥコントローラ２８は、エンジンの騒音特性を記憶するためのＥＳＥメモリ５６とエンジン増強音波信号を生成するためのＥＳＥプロセッサ５８とを備える。エンジン増強音波信号は、エンジン２４により生成される騒音又は増幅されるべき他の任意の騒音と実質的に一致する。エンジン２４の騒音特性は、様々なエンジン速度状態のエンジンにより生成される、予め設定された特性である。したがって、このエンジン特性を用いて、ＥＳＥコントローラ２８は、エンジン速度に応じてエンジン騒音だけを増幅するためにエンジン増強音波信号を生成することができる。エンジン増強音波信号は、所望の増幅レベルに従って、任意の振幅を有することができる。好ましくは、音響改良コントローラ３０がＥＳＥコントローラ２８をフェーズインさせると、ＥＳＥコントローラ２８は反対の音波信号を人が気づかない速度、例えば毎秒３デシベルの速度で、所望の増幅レベルまでエンジン増強波信号の振幅を徐々に増幅させる。同様に、ＥＳＥコントローラ２８がフェーズアウト又は停止するとき、ＥＳＥコントローラ２８は人が気づかない速度で反対の音波信号の振幅を徐々に減幅させる。
【００２５】
エンジン速度センサ３４及びマイクロホン５０に追加して、ＥＳＥコントローラ２８はまた、エンジン増強音波信号を生成するために他の入力器を使用してよい。例えば、ＥＳＥコントローラ２８は、エンジン増強音波信号を生成するための追加の入力器としてエンジンＥＣＵ４４、車両速度センサ３６、車両加速度センサ３８、又はスロットル位置センサ４０を使用することができる。これらの入力器を用いて、エンジンＥＳＥコントローラ２８は、単なるエンジン騒音以外のさらなる騒音を増幅することができる。例えば、ＥＳＥコントローラ２８は、タイヤがきしむ音、ターボ／スーパーチャージャーのうなり音、又は他の任意の騒音を増幅するように構成することができる。
【００２６】
ＡＮＲ及びＥＳＥコントローラ２６，２８は、車室内の少なくとも一つのスピーカー６０と通信する。車室内のスピーカー６０は、反対の音波信号とエンジン増強音波信号とを受信し、車室内に音波を出力する。スピーカー６０は、車両２２の座席のヘッドレストを含め、車両２２の車室の中のどこにでも配置することができる。ＥＳＥコントローラ２８はまた、車両２２の外に音波を伝えるために車両２２外部に設けられた少なくとも一つのスピーカー６０と通信することができる。当然のことながら、車両２２の中にあるスピーカー６０は車両のエンターテイメント・システムの一部であり得、独立して騒音抹消及び／又は騒音増強だけに特化されるものではない。
【００２７】
本発明はさらに、車両２２の車室内の音響を制御する方法を提供する。例示的な実施形態の方法は、ＡＮＲコントローラ２６及びＥＳＥコントローラ２８を提供するステップ１００から開始する。方法は、エンジン２４のエンジン速度を感知するステップ１０２へと続く。先に説明したように、例示的な実施形態において、車両２２のエンジン速度は、エンジン速度センサ３４を用いて特定される。
【００２８】
次に、方法は車両２２の操作モードを感知するステップ１０４へと続く。例示的な実施形態では、操作モードはスポーツモード、高級モード、及び自動モードである。車両２２が高級モードの場合、次に方法は、ＡＮＲコントローラ２６を用いて、低減されるべき音波の振幅と実質的に等しい振幅を有し、低減されるべき音波と実質的に１８０度（１８０℃）位相が異なる連続的な反対の音波を生成するステップ１０６に進む。先に説明したように、代替的にＡＮＲコントローラ２６は、騒音を取り消すのではなく静かにさせることが可能である。ＡＮＲコントローラ２６が騒音を低減させている場合、次に反対の音波は静かにされるべき音波の振幅よりも小さな振幅を有するようになる。低減されるべき音波が、車両２２のエンジンに由来する騒音である場合、次にＡＮＲコントローラ２６は、感知したエンジン速度に応じて反対の音波を生成することができる。当然のことながら、低減されるべき音波は、エンジン２４以外の他の音源、例えば路面騒音又は風騒音に由来することがある。
【００２９】
車両２２がスポーツモードの場合、次に方法は、増幅されるべき音波を感知し、ＥＳＥコントローラ２８を用いて、増幅されるべき音波と実質的と同相の連続的なエンジン増強音波を生成するステップ１０８に進む。増幅されるべき音波が車両２２のエンジン２４に由来する騒音である場合、次にＥＳＥコントローラ２８は、感知したエンジン速度としてエンジン増強音波を生成することができる。しかし、当然のことながら、増幅されるべき音波は、エンジン２４以外の音源、例えばタイヤに由来することがある。
【００３０】
車両２２が自動モードの場合、次に方法は、作動しているか又は停止しているか、どちらかの走行状態として車両２２のクルーズコントロール（走行制御）状態を感知するステップ１１０へと続く。換言すれば、方法は、ドライバーがほぼ定常速度を維持するためにクルーズコントロールシステムを使用しているかを特定する。車両２２のクルーズコントロールシステムが作動している場合、次に方法は車両２２が定常状態の運転状況であると特定するステップ１１２へと続く。
【００３１】
自動モードで且つクルーズコントロールシステムが停止している場合、次に方法は、車両２２の車両速度を感知するステップ１１４へと続く。次に、方法は所定の期間にわたり所定の範囲内のままである車両２２の速度に応じて車両２２が定常状態の運転状況であると判断するステップ１１２へと続く。換言すれば、車両２２がほぼ一定速度のままであれば、車両２２は定常状態の運転状況である。例えば、定常状態の運転状況とは、５分を超えて時速５マイル（±５ｍｐｈ）の範囲内を保つときである。
【００３２】
車両２２が自動モードであり且つ定常状態の運転状況である場合、次に方法は低減されるべき音波を検知し、ＡＮＲコントローラ２６を用いて、実質的に低減されるべき音波以下の振幅を有し、低減されるべき音波に対して実質的に１８０度（１８０°）位相が異なる反対の音波を生成するステップ１１６へと続く。
【００３３】
車両２２が自動モードであり且つ定常状態の運転状況ではない場合、次に方法は車両が非定常状態の運転状況であると特定するステップ１１８へと続く。次に、方法は増幅されるべき音波を検知し、ＥＳＥコントローラ２８を用いて、増幅されるべき音波と実質的に一致するエンジン増強音波を生成するステップ１２０へと続く。
【００３４】
ステップ１１０及びステップ１１４は、車両２２が自動モードの間、継続的又は定期的に遂行される。それ故、車両２２の運転状況に変化が生じれば検出される。車両２２が定常状態の運転状況ではなくなると、次に方法は反対の音波の振幅を徐々に減幅し、エンジン音コントローラを用いて、増幅されるべき音波と実質的に一致するエンジン増強音波を生成し、エンジン増強音波の振幅を徐々に増幅させるステップ１２２へと続く。換言すれば、エンジン増強音波は、車両２２が定常状態の運転状況から非定常状態の運転状況に遷移すると、フェーズアウトされる反対の音波と同時にフェーズインする。また、例示的な実施形態では、反対の音波のフェーズアウトとエンジン増強音波のフェーズインは、人が気づかない速度で行われる。具体的には、例示的な実施形態では、反対の音波とエンジン増強音波とは毎秒３デシベル未満の速度（割合）でフェーズイン／フェーズアウトされる。
【００３５】
車両２２が非定常状態の運転状況から定常状態の運転状況に遷移する場合、次に方法はエンジン増強音波の振幅を徐々に減幅し、ＡＮＲコントローラ２６を用いて、反対の音波を生成し、反対の音波の振幅を徐々に増幅させるステップ１２４へと続く。例示的な実施形態では、エンジン増強音波フェーズアウトと反対の音波のフェーズインは、人が気づかない速度、例えば毎秒３デシベルで行われる。
【００３６】
上述した発明は、適切な法的基準に従って説明を行っており、従って説明は本質的に限定するものではなく例示的なものである。開示した実施形態に対する変更及び改良が当業者には明らかであり得、本発明の範囲内にある。従って、本発明に与えられる法的保護の範囲は、以下の請求の範囲を追うことによってのみ決定することができる。
【符号の説明】
【００３７】
２０ 音響改良システム
２２ 車両
２４ エンジン
２６ ＡＮＲコントローラ
２８ ＥＳＥコントローラ
３０ 音響改良コントローラ
３２ モード選択器
３４ エンジン速度センサ
３６ 車両速度センサ
３８ 車両加速度センサ
４０ スロットル位置センサ
４２ クルーズコントロール（走行制御）センサ
４４エンジン制御装置
４６ コントローラ・エリアネットワーク
４８ スロットルペダル
５０ マイクロホン
５２ ＡＮＲメモリ
５４ ＡＮＲプロセッサ
５６ ＥＳＥメモリ
５８ ＥＳＥプロセッサ
６０ スピーカー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室を有する車両中の音響を制御する方法であって、
定常状態の運転状況及び非定常状態の運転状況のうちのいずれか一方として前記車両の運転状況を感知するステップと、
前記定常状態の運転状況を感知したことに応じて第１音波を出力するステップと
を含むことを特徴とする車両中の音響を制御する方法。
【請求項２】
前記第１音波を出力する前記ステップは、前記非定常状態の運転状況から前記定常状態の運転状況に変わる前記車両の運転状況に応じて、前記第１音波を生成すると共に前記第１音波の振幅を徐々に増幅させることと更に定義される、請求項１に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項３】
前記第１音波の振幅を徐々に増幅させる前記ステップは、毎秒３デシベル未満の速度で行われる、請求項２に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項４】
前記第１音波の振幅を徐々に増幅させる前記ステップは、６０秒を超える期間にわたり行われる、請求項３に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項５】
低減されるべき音波を感知するステップを更に含み、前記第１音波は、前記低減されるべき音波に対して実質的に１８０度位相が異なる反対の音波である、請求項１に記載に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項６】
エンジンのエンジン速度を感知するステップを更に含み、前記反対の音波を生成する前記ステップは、エンジン特性に従って、感知された前記エンジン速度のエンジンの音波に対して実質的に１８０度位相が異なる反対の音波を生成することと更に定義される、請求項５に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項７】
前記定常状態の運転状況から前記非定常状態の運転状況に変わる前記車両に応じて第２音波を生成するステップを更に含む、請求項１に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項８】
前記第２音波を生成する前記ステップは、前記定常状態の運転状況から前記非定常状態の運転状況に変わる前記車両に応じて、前記第２音波を生成すると共に前記第２音波の振幅を徐々に増幅させることと更に定義される、請求項７に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項９】
前記第２音波は、増幅されるべき音波に対して実質的に１８０度位相が異なるエンジン増強音波である、請求項８に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１０】
前記エンジンのエンジン速度を感知するステップを更に含み、前記エンジン増強音波を生成する前記ステップは、エンジン特性に従って、感知された前記エンジン速度において選択された前記エンジンの音波と実質的に一致するエンジン増強音波を生成することと更に定義される、請求項９に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１１】
前記車両のクルーズコントロール状態を感知するステップと、作動される前記車両のクルーズコントロールに応じて、前記車両が前記定常状態の運転状況にあると判断するステップとを更に含む、請求項１に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１２】
車両速度を感知するステップと、所定の期間にわたり所定の範囲内のままである前記車両速度に応じて、前記車両が定常状態の運転状況であると判断するステップとを更に含む、請求項１に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１３】
前記所定の範囲は、毎時±５マイルであり、前記所定の期間が５分間である、請求項１２に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１４】
車室を有する車両中の音響を制御する方法であって、
定常状態の運転状況及び非定常状態の運転状況のいずれか一方として前記車両の運転状況を感知するステップと、
前記非定常状態の運転状況を感知したことに応じて第１音波を出力するステップと
を含むことを特徴とする車両中の音響を制御する方法。
【請求項１５】
前記第１音波を出力する前記ステップは、前記定常状態の運転状況から前記非定常状態の運転状況に変わる前記車両の運転状況に応じて、前記第１音波を出力すると共に前記第１音波の振幅を徐々に増幅させることと更に定義される、請求項１４に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１６】
前記第１音波の振幅を徐々に増幅させる前記ステップは、毎秒３デシベル未満の速度で行われる、請求項１５に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１７】
増幅されるべき音波を感知するステップを更に含み、前記第１音波は、前記増幅されるべき音波と実質的に一致するエンジン増強音波である、請求項１４に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１８】
前記非定常状態の運転状況から前記定常状態の運転状況に変わる車両に応じて、第２音波を出力するステップを更に含む、請求項１７に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１９】
前記第２音波を生成する前記ステップは、前記非定常状態の運転状況から前記定常状態の運転状況に変わる前記車両に応じて、前記第２音波を出力すると共に前記第２音波の振幅を徐々に増幅させることと更に定義される、請求項１８に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項２０】
低減されるべき音波を感知するステップを更に含み、前記第２音波は、低減されるべき前記音波に対して実質的に１８０度位相が異なる反対の音波である、請求項１９に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項２１】
車室を有する車両のための音響改良システムであって、
前記車両の状況を感知し、状況信号を生成するための少なくとも一つのセンサと、
前記状況信号を受信するために前記センサと通信し、定常状態の運転状況及び非定常状態の運転状況のうちのいずれか一方の状況として前記車両の運転状況を判断するように構成され、前記定常状態の運転状況である前記車両の運転状況に応じて第１音波信号を生成するように構成され、前記非定常状態の運転状況である前記車両の運転状況に応じて第２音波信号を生成するように構成された少なくとも一つのコントローラと、
前記第１音波信号及び前記第２音波信号を受信するために前記コントローラと通信し、音波を出力するための少なくとも一つのスピーカーと
を備える音響改良システム。
【請求項２２】
前記センサは、エンジン速度センサ、車両速度センサ、車両加速度センサ、スロットル位置センサ、クルーズコントロールセンサのうちの１つである、請求項２１に記載の音響改良システム。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのコントローラはアクティブ騒音低減コントローラであり、前記第１音波信号は、打ち消されるべき音波に対して実質的に１８０度位相が異なる反対の音波信号である、請求項２１に記載の音響改良システム。
【請求項２４】
エンジン速度を感知し、エンジン速度信号を生成するためのエンジン速度センサを更に備える、請求項２３に記載の音響改良システム。
【請求項２５】
前記エンジン速度センサは、前記アクティブ騒音低減コントローラと通信し、前記アクティブ騒音低減コントローラは、エンジン特性に従って、感知された前記エンジン速度の前記エンジンによって生成された前記音波に対して実質的に１８０度位相が異なる前記反対の音波信号を生成するように構成される、請求項２４に記載の音響改良システム。
【請求項２６】
前記スピーカーと通信するエンジン音増強コントローラを更に備え、前記第２音波信号は、非定常状態の運転状況である前記車両の前記運転状況に応じて、増幅されるべき音波と実質的に一致するエンジン増強音波信号である、請求項２４に記載の音響改良システム。
【請求項２７】
前記エンジン音増強コントローラは前記エンジン速度センサと通信し、前記エンジン音増強コントローラは、エンジン特性に従って、感知された前記速度の前記エンジンによって生成された前記音波と実質的に一致する前記エンジン増強音波信号を生成するように構成される、請求項２６に記載の音響改良システム。
【請求項１】
車室を有する車両中の音響を制御する方法であって、
定常状態の運転状況及び非定常状態の運転状況のうちのいずれか一方として前記車両の運転状況を感知するステップと、
前記定常状態の運転状況を感知したことに応じて第１音波を出力するステップと
を含むことを特徴とする車両中の音響を制御する方法。
【請求項２】
前記第１音波を出力する前記ステップは、前記非定常状態の運転状況から前記定常状態の運転状況に変わる前記車両の運転状況に応じて、前記第１音波を生成すると共に前記第１音波の振幅を徐々に増幅させることと更に定義される、請求項１に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項３】
前記第１音波の振幅を徐々に増幅させる前記ステップは、毎秒３デシベル未満の速度で行われる、請求項２に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項４】
前記第１音波の振幅を徐々に増幅させる前記ステップは、６０秒を超える期間にわたり行われる、請求項３に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項５】
低減されるべき音波を感知するステップを更に含み、前記第１音波は、前記低減されるべき音波に対して実質的に１８０度位相が異なる反対の音波である、請求項１に記載に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項６】
エンジンのエンジン速度を感知するステップを更に含み、前記反対の音波を生成する前記ステップは、エンジン特性に従って、感知された前記エンジン速度のエンジンの音波に対して実質的に１８０度位相が異なる反対の音波を生成することと更に定義される、請求項５に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項７】
前記定常状態の運転状況から前記非定常状態の運転状況に変わる前記車両に応じて第２音波を生成するステップを更に含む、請求項１に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項８】
前記第２音波を生成する前記ステップは、前記定常状態の運転状況から前記非定常状態の運転状況に変わる前記車両に応じて、前記第２音波を生成すると共に前記第２音波の振幅を徐々に増幅させることと更に定義される、請求項７に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項９】
前記第２音波は、増幅されるべき音波に対して実質的に１８０度位相が異なるエンジン増強音波である、請求項８に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１０】
前記エンジンのエンジン速度を感知するステップを更に含み、前記エンジン増強音波を生成する前記ステップは、エンジン特性に従って、感知された前記エンジン速度において選択された前記エンジンの音波と実質的に一致するエンジン増強音波を生成することと更に定義される、請求項９に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１１】
前記車両のクルーズコントロール状態を感知するステップと、作動される前記車両のクルーズコントロールに応じて、前記車両が前記定常状態の運転状況にあると判断するステップとを更に含む、請求項１に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１２】
車両速度を感知するステップと、所定の期間にわたり所定の範囲内のままである前記車両速度に応じて、前記車両が定常状態の運転状況であると判断するステップとを更に含む、請求項１に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１３】
前記所定の範囲は、毎時±５マイルであり、前記所定の期間が５分間である、請求項１２に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１４】
車室を有する車両中の音響を制御する方法であって、
定常状態の運転状況及び非定常状態の運転状況のいずれか一方として前記車両の運転状況を感知するステップと、
前記非定常状態の運転状況を感知したことに応じて第１音波を出力するステップと
を含むことを特徴とする車両中の音響を制御する方法。
【請求項１５】
前記第１音波を出力する前記ステップは、前記定常状態の運転状況から前記非定常状態の運転状況に変わる前記車両の運転状況に応じて、前記第１音波を出力すると共に前記第１音波の振幅を徐々に増幅させることと更に定義される、請求項１４に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１６】
前記第１音波の振幅を徐々に増幅させる前記ステップは、毎秒３デシベル未満の速度で行われる、請求項１５に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１７】
増幅されるべき音波を感知するステップを更に含み、前記第１音波は、前記増幅されるべき音波と実質的に一致するエンジン増強音波である、請求項１４に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１８】
前記非定常状態の運転状況から前記定常状態の運転状況に変わる車両に応じて、第２音波を出力するステップを更に含む、請求項１７に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項１９】
前記第２音波を生成する前記ステップは、前記非定常状態の運転状況から前記定常状態の運転状況に変わる前記車両に応じて、前記第２音波を出力すると共に前記第２音波の振幅を徐々に増幅させることと更に定義される、請求項１８に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項２０】
低減されるべき音波を感知するステップを更に含み、前記第２音波は、低減されるべき前記音波に対して実質的に１８０度位相が異なる反対の音波である、請求項１９に記載の車両中の音響を制御する方法。
【請求項２１】
車室を有する車両のための音響改良システムであって、
前記車両の状況を感知し、状況信号を生成するための少なくとも一つのセンサと、
前記状況信号を受信するために前記センサと通信し、定常状態の運転状況及び非定常状態の運転状況のうちのいずれか一方の状況として前記車両の運転状況を判断するように構成され、前記定常状態の運転状況である前記車両の運転状況に応じて第１音波信号を生成するように構成され、前記非定常状態の運転状況である前記車両の運転状況に応じて第２音波信号を生成するように構成された少なくとも一つのコントローラと、
前記第１音波信号及び前記第２音波信号を受信するために前記コントローラと通信し、音波を出力するための少なくとも一つのスピーカーと
を備える音響改良システム。
【請求項２２】
前記センサは、エンジン速度センサ、車両速度センサ、車両加速度センサ、スロットル位置センサ、クルーズコントロールセンサのうちの１つである、請求項２１に記載の音響改良システム。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのコントローラはアクティブ騒音低減コントローラであり、前記第１音波信号は、打ち消されるべき音波に対して実質的に１８０度位相が異なる反対の音波信号である、請求項２１に記載の音響改良システム。
【請求項２４】
エンジン速度を感知し、エンジン速度信号を生成するためのエンジン速度センサを更に備える、請求項２３に記載の音響改良システム。
【請求項２５】
前記エンジン速度センサは、前記アクティブ騒音低減コントローラと通信し、前記アクティブ騒音低減コントローラは、エンジン特性に従って、感知された前記エンジン速度の前記エンジンによって生成された前記音波に対して実質的に１８０度位相が異なる前記反対の音波信号を生成するように構成される、請求項２４に記載の音響改良システム。
【請求項２６】
前記スピーカーと通信するエンジン音増強コントローラを更に備え、前記第２音波信号は、非定常状態の運転状況である前記車両の前記運転状況に応じて、増幅されるべき音波と実質的に一致するエンジン増強音波信号である、請求項２４に記載の音響改良システム。
【請求項２７】
前記エンジン音増強コントローラは前記エンジン速度センサと通信し、前記エンジン音増強コントローラは、エンジン特性に従って、感知された前記速度の前記エンジンによって生成された前記音波と実質的に一致する前記エンジン増強音波信号を生成するように構成される、請求項２６に記載の音響改良システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１８７３２（Ｐ２０１２−２１８７３２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８６４０４（Ｐ２０１２−８６４０４）
【出願日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【出願人】（５０５４５０７５５）ビステオン グローバル テクノロジーズ インコーポレイテッド (140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【出願人】（５０５４５０７５５）ビステオン グローバル テクノロジーズ インコーポレイテッド (140)
【Ｆターム（参考）】
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