(57)【要約】【課題】バッテリ電圧が低下してアンプの電流が増大し、ヒューズ切れ等を生じることがなく、且つアンプ全体の出力の大きな低下を生じない「車載用アンプの低バッテリ電圧時制御方法及び装置」とする。【解決手段】複数チャンネルのオーディオ信号を入力して各チャンネルの出力レベルを算出し、その出力レベルにより、最も出力レベルの高いチャンネルを選択し、アンプの昇圧用出力電圧を、最も出力レベルの高いチャンネルの出力が得られるように設定する。この出力電圧で作動するバッテリ電流を算出し、その電流がヒューズの容量を超えるかを判別する。超えないときはアンプからスピーカへの出力を行い、超えるときは前記選択した最も出力レベルの高いチャンネルの出力レベルを所定量低下させ、低下させた出力レベルでのバッテリ電流がヒューズの容量を超えないとき、アンプからスピーカへの出力を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャンネルのオーディオ信号を入力し、
前記入力したオーディオ信号から各チャンネルの出力レベルを算出し、
前記算出した各チャンネルの出力レベルにより、最も出力レベルの高いチャンネルを選択し、
アンプの昇圧用出力電圧を、前記選択した最も出力レベルの高いチャンネルの出力が得られるように設定し、
前記設定した出力電圧で作動するバッテリ電流を算出し、
前記算出したバッテリ電流がアンプ昇圧用電源との間に設けたヒューズの容量を超えるか否かを判別し、
前記容量を超えないときにはアンプからスピーカへの出力を行い、超えるときには前記選択した最も出力レベルの高いチャンネルの出力レベルを所定量低下させ、
前記低下させた出力レベルでのバッテリ電流を算出して、当該バッテリ電流が前記ヒューズの容量を超えないとき、アンプからスピーカへの出力を行うことを特徴とする車載用アンプの低バッテリ電圧時制御方法。
【請求項２】
前記出力レベルを低下させてバッテリ電流がヒューズの容量を超えないと判別したとき、同じ電源電圧下ではそのときの昇圧電源の電圧を維持する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の車載用アンプの低バッテリ電圧時制御方法。
【請求項３】
複数チャンネルの各チャンネル毎に入力した信号の演算とレベル制御を行う演算・レベル制御部と、
バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部と、
前記演算・レベル制御部で入力したオーディオ信号から各チャンネルの出力レベルを算出し、算出した各チャンネルの出力レベルにより、最も出力レベルの高いチャンネルを選択して、アンプの昇圧用出力電圧を、前記選択した最も出力レベルの高いチャンネルの出力が得られるように設定制御する昇圧電源出力制御部と、
前記昇圧電源出力制御部で設定した出力電圧で作動するバッテリ電流を算出するバッテリ電流算出部と、
前記算出したバッテリ電流がパワーアンプ昇圧用電源との間に設けたヒューズの容量を超えるか否かを判別し、前記容量を超えないときにはアンプからスピーカへの出力を行い、超えるときには前記選択した最も出力レベルの高いチャンネルのレベルを所定量低下させ、前記低下させた出力レベルでのバッテリ電流を算出して、当該バッテリ電流がヒューズの容量を超えないとき、アンプからスピーカへの出力を行う信号制御部を備えたことを特徴とする車載用アンプの低バッテリ電圧時制御装置。
【請求項４】
前記昇圧電源出力制御部は、前記信号制御部で前記ヒューズの容量を超えないと判別したとき、同じ電源電圧下ではそのときの昇圧電源の電圧を維持する制御を行うことを特徴とする請求項３記載の車載用アンプの低バッテリ電圧時制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両に搭載するオーディオ装置のアンプに関し、特に車両のバッテリの電圧が低下したとき、その電圧低下に反比例して電流が増加することによる回路素子の破損やヒューズ切れを防止する機能を備えた車載用アンプの低バッテリ電圧時制御方法及びその方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用のパワーアンプにおいて大出力を得るためには、バッテリ電圧を昇圧して、パワーアンプに供給する電源電圧を一定にする昇圧電源回路が用いられている。このような昇圧電源回路において、バッテリ電圧が低下すると、そのバッテリ電圧の低下に反比例して電流が増大するため、パワーアンプ回路の素子の破損やヒューズ切れが発生する恐れがある。
【０００３】
即ち、例えばパワーアンプから４チャンネルの出力を行うとき、各チャンネルに対して最大出力１００Ｗに設定して、使用するスピーカシステムにおいて、ＢＴＬ４Ω負荷であるとき、Ｃｌａｓｓ−Ｄのアンプを使用し、その効率は９５％である際のバッテリ電流を考えると、バッテリ電圧の変化に対してバッテリ電流は図４（ａ）表のように変化することがわかる。
【０００４】
なおここでは、ＢＴＬ４Ω負荷において１００Ｗの出力を得るために必要な電源電圧は、２８．２８Ｖであるが出力段のロスを考慮し３０Ｖとする。この時、昇圧電源出力電圧３０Ｖは、図４（ｂ）の計算によって得れれる。また同様に、ＢＴＬ４Ω負荷において１００Ｗの出力を得るために必要な昇圧電源回路出力部の平均電流は、図４（ｃ）のように１２．７３Ａであることが計算によって求まる。
【０００５】
図４（ａ）から明らかなように、図示の例ではバッテリ電圧が１６Ｖから１３．４Ｖ迄低下しても、通常の車両で用いられている３０Ａヒューズは切れることがないが、例えば１３Ｖのようにそれよりも低下すると、このヒューズは切れてしまうことがわかる。上記のようなバッテリ電圧の低下は、近年の二酸化炭素排出低減や省エネのためにアイドリング時にできる限りエンジンを止める機能を搭載した車両では、バッテリ電圧が大きく低下する機会が増え、前記パワーアンプの電圧低下による電流の増加を発生することが多くなり、ヒューズ切れやパワーアンプの構成素子の破損が多発することが考えられ、その対策は必須のものとなる。
【０００６】
このようなヒューズ切れや素子の破損の発生を防ぐために、例えば図５に示すように、バッテリ電流を検出し、出力レベルを制限することが行われている。即ち、図５に示す車載オーディオ装置のアンプの例においては、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の４本のオーディオ信号がレベル制御回路２１に入力し、これをそれぞれパワーアンプ２２により、図示の例では１個のスピーカで最大１００Ｗの出力が可能なようにパワーアンプで増幅し、それぞれのチャンネル毎に内部抵抗４Ωのスピーカを接続する例を示している。
【０００７】
ここで前記従来の技術においては、レベル制御回路２１及びバッテリ電圧昇圧電源回路２４からパワーアンプへの電源部に、バッテリ電流検出回路２３を設けて電流を検出する。また、パワーアンプ２２に昇圧電流を供給するバッテリ電圧昇圧電源回路２４においては、その回路の出力は３０Ｖ一定に維持するように制御するものの、パワーアンプ２２からの出力は前記バッテリ電流検出回路２３で検出した電流値に基づいて、電流値が所定値以上まで上昇したときには、パワーアンプ２２の出力レベルを制限してヒューズ切れや素子の破損を防止するものである。
【０００８】
なお、電源からヒューズを介して電力を供給するアンプのダイナミックレンジを確保すると共にヒューズ切れを防ぐため、アンプに供給される信号の利得が閾値未満の時には低電圧の電源電圧を供給し、一方閾値を超えたときには高電圧の電源電圧を供給すると共に、その時の電流が最大電流値に達すると、高電圧よりも低い電圧の電源電圧とする技術は、特開２００４−１０４９２２号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１０４９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記のように、図４に示すようなバッテリ電圧の低下によるバッテリ電流の増大によるヒューズ切れや素子の破損を防止するため、図５に示すようなバッテリ電流検出回路を用いて、バッテリ電流が所定値以上の時には、パワーアンプの出力レベルを全体的に制限する技術では、ここに採用されるバッテリ電流を検出する回路は、各チャンネルの出力レベルがわからないため、全てのチャンネルを同じレベルずつ下げるしかない。
【００１１】
この時には例えば図６に示す表のような制御特性となる。なお、図６に示す例においては、チャンネルｃｈ１とｃｈ２は最大出力が１００Ｗ、ｃｈ３とｃｈ４は最大出力が５０Ｗとし、バッテリ電圧が１４．４Ｖから７Ｖに低下した場合の例を示している。なお、この例においてもアンプの効率を９５％としている。
【００１２】
同図の表に示すようにバッテリ電圧が７Ｖに低下しているとき、全てのチャンネルが最大出力である場合には、バッテリ電流は４９．０Ａであり、また３０Ｖ昇圧電源の電圧は最大電圧の３０Ｖであり、この時の電流は１０．９Ａとなる。この時のパワーアンプの性能を基準値の０．０ｄＢとするとき、１ｄＢずつ下げた状態の各値を同表に示しており、チャンネルｃｈ１とｃｈ２は１００Ｗから７９．５Ｗ、６３．２Ｗ、５０．２Ｗ、３９．９Ｗ、３１．７Ｗ、２５．２Ｗと低下し、チャンネルｃｈ３とｃｈ４については、５０．０Ｗから３９．７Ｗ、３１．６Ｗ、２５．１Ｗ、１９．９Ｗ、１５．８Ｗ、１２．６Ｗと低下する。また、それらの各チャンネルの電圧と電流は同表に示す通り低下する。
【００１３】
同表かっらわかるように、従来の制御方式によると、電圧が１４．４Ｖから７Ｖに低下したとき、バッテリ電流が３０Ａ以下の範囲は−３ｄｂに対応する２５．２Ａであることがわかる。この時のチャンネルｃｈ１及びｃｈ２の最大出力は５０．２Ｗであり、ｃｈ３及びｃｈ４は２５．１Ｗであって、合計１５１Ｗとなる。このように、本来このアンプの最大出力は３００Ｗであるのに対して、７Ｖに電圧が低下したとき、バッテリ電流を検出して３０Ａ以内になるように、全体の出力レベルを均一に下げると、結局全体として１５１Ｗの出力しか得ることができず、半減してしまう。即ち、音量が全体的に半減してしまい、このオーディオ装置を利用しているユーザにとって、物足りない感じを与え、好ましくない。
【００１４】
その対策として、各チャンネル毎にバッテリ電流を確認するためには、昇圧電源回路を各チャンネル毎に設けることが考えられるが、その時には回路構成が増加すると共に複雑化し、またそれらの回路素子を狭いスペースに配置することは困難であって、現実的な案と言うことはできない。
【００１５】
したがって本発明は、バッテリ電圧が低下することによりパワーアンプの電流が増大し、ヒューズ切れや回路素子の破損が生じることを防止するため、全体の出力を均一に低下させるときのパワーアンプ全体の出力の大きな低下を、簡単な手段によって防止することができる車載用アンプの低バッテリ電圧時制御方法及びその方法を実施する装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る車載用アンプの低バッテリ電圧時制御方法は、前記課題を解決するため、複数チャンネルのオーディオ信号を入力し、  前記入力したオーディオ信号から各チャンネルの出力レベルを算出し、前記算出した各チャンネルの出力レベルにより、最も出力レベルの高いチャンネルを選択し、アンプの昇圧用出力電圧を、前記選択した最も出力レベルの高いチャンネルの出力が得られるように設定し、前記設定した出力電圧で作動するバッテリ電流を算出し、前記算出したバッテリ電流がアンプ昇圧用電源との間に設けたヒューズの容量を超えるか否かを判別し、前記容量を超えないときにはアンプからスピーカへの出力を行い、超えるときには前記選択した最も出力レベルの高いチャンネルの出力レベルを所定量低下させ、前記低下させた出力レベルでのバッテリ電流を算出して、当該バッテリ電流が前記ヒューズの容量を超えないとき、アンプからスピーカへの出力を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る他の車載用アンプの低バッテリ電圧時制御方法は、前記車載用アンプの低バッテリ電圧時制御方法において、前記ヒューズの容量を超えないと判別したとき、同じ電源電圧下ではそのときの昇圧電源の電圧を維持する制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る車載用アンプの低バッテリ電圧時制御装置は、前記課題を解決するため、複数チャンネルの各チャンネル毎に入力した信号の演算とレベル制御を行う演算・レベル制御部と、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出部と、前記演算・レベル制御部で入力したオーディオ信号から各チャンネルの出力レベルを算出し、算出した各チャンネルの出力レベルにより、最も出力レベルの高いチャンネルを選択して、アンプの昇圧用出力電圧を、前記選択した最も出力レベルの高いチャンネルの出力が得られるように設定制御する昇圧電源出力制御部と、前記昇圧電源出力制御部で設定した出力電圧で作動するバッテリ電流を算出するバッテリ電流算出部と、前記算出したバッテリ電流がパワーアンプ昇圧用電源との間に設けたヒューズの容量を超えるか否かを判別し、前記容量を超えないときにはアンプからスピーカへの出力を行い、超えるときには前記選択した最も出力レベルの高いチャンネルのレベルを所定量低下させ、前記低下させた出力レベルでのバッテリ電流を算出して、当該バッテリ電流がヒューズの容量を超えないとき、アンプからスピーカへの出力を行う信号制御部を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る他の車載用アンプの低バッテリ電圧時制御装置は、前記車載用アンプの低バッテリ電圧時制御装置において、前記昇圧電源出力制御部が、前記信号制御部で前記ヒューズの容量を超えないと判別したとき、同じ電源電圧下ではそのときの昇圧電源の電圧を維持する制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上記のように構成したので、近年環境対策のためにアイドリングストップ等によってバッテリ電圧が低下する機会の多い車載用アンプにおいて、バッテリ電圧が低下することによりパワーアンプの電流が増大し、ヒューズ切れや回路素子の破損が生じることを防止することができ、特に従来の技術における全体の出力を均一に低下させるときの、パワーアンプ全体の出力の大きな低下を、簡単な手段によって防止することが可能な車載用アンプの低バッテリ電圧時制御方法及び装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例の回路構成図である。
【図２】同実施例の作動フロー図である。
【図３】本発明の実施例における具体例の制御態様を示す表である。
【図４】低バッテリ電圧時に大電流が生じる状態を示す表である。
【図５】従来例の回路構成図である。
【図６】従来例の制御態様を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２２】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１は本発明による車載用アンプの低バッテリ電圧時制御を行う制御回路の実施例を示し、前記図５に示した従来技術とほぼ同様の制御回路において、特に本発明特有の回路構成をなす信号制御回路部分を中心に説明している。
【００２３】
図１に示す車載オーディオ装置のアンプにおけるバッテリ電流制御回路構成の例においては、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の４本のオーディオ信号が、信号制御部１における各チャンネル毎に設けた演算・レベル制御部２〜５に入力し、後述する制御がなされた後、各チャンネル毎の演算・レベル制御部の出力はパワーアンプ９に入力し、バッテリ電圧昇圧電源部１０による昇圧制御がなされ、各チャンネル毎のスピーカ１１〜１４に出力している。図示の例では１個のスピーカで最大１００Ｗの出力が可能なようにパワーアンプで増幅し、それぞれのチャンネル毎に内部抵抗４Ωのスピーカを接続する例を示している。
【００２４】
ここで本発明においては信号制御回路１に昇圧電源出力制御部６を備え、各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４で一番出力レベルの高いチャンネルの出力が得られるように、バッテリ電圧昇圧電源部１０で出力するための電圧を設定制御する。したがってここでは、各チャンネルの内、一番出力レベルの大きいチャンネルを選択することもできる。
【００２５】
バッテリ電流算出部７では、前記昇圧電源出力制御部で得た一番出力レベルの高いチャンネルの出力レベルと、そのチャンネルの出力が得られるように設定する昇圧電源の出力電圧と、バッテリ電圧検出部８で検出した現在のバッテリ電圧とによって、バッテリ電流を算出する。
【００２６】
信号制御部１全体としては、ここで演算したバッテリ電流の予測値に基づいて、３０Ａを超えるか否かを判別し、超えるときには、前記出力レベルの一番大きいチャンネルについて、出力レベルを例えば１ｄＢ等の所定の値低下させて演算を行い、その時のバッテリ電流を再度求め、最終的にバッテリとの間にあるヒューズ１５が切れない出力レベルを求める作動を行う。
【００２７】
図１に示すような回路構成を備えた車載用アンプにおいては、例えば図２に示す作動フローに従って順に作動させ、実施することができる。図２に示すアンプ出力制御処理の例においては、最初にオーディオ信号をアンプに入力すると（ステップＳ１）、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の出力レベルを、入力した信号から算出する（ステップＳ２）。この算出は、図１の信号制御部１における各チャンネル毎の演算・レベル制御部２〜５で、各々に入力した信号から予測することにより行うことができる。図１にはこの作動を行う部分をＡ部として示している。
【００２８】
その後バッテリ電圧昇圧電源部の出力電圧を、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４で一番出力レベルの高いチャンネルの出力が得られるように電圧を設定する（ステップＳ３）。この作動は図１の昇圧電源出力制御部６において、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の演算・レベル制御部２〜５で予測演算したデータに基づき、一番出力レベルの高いチャンネルの出力レベルを選択し、バッテリ電圧昇圧電源部１０がその出力レベルとなるように、全体のチャンネルの出力レベルを制御することにより行う。図１にはこの制御を行う部分をＢ部として示している。
【００２９】
次いで前記ステップＳ２で算出したチャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の「出力レベル」、ステップＳ３で算出した「昇圧電源出力電圧」、及び現在の「バッテリ電圧」から、バッテリ電流を算出する（ステップＳ４）。なお、この時の演算に際しては、例えば前記図４の説明図において、同図（ｃ）の昇圧電源出力電流を得る式で×４ｃｈの前の部分が各チャンネルの出力電流に相当し、図示の例では出力を１００Ｗとしたときの数値を示している。各チャンネルの出力電流を合計したものが３０Ｖ昇圧電源の電流となる。また、その３０Ｖ昇圧電源の電流値により、昇圧電源の効率と、現在のバッテリ電圧によって、必要とされるバッテリ電流を容易に算出することができる。
【００３０】
その後算出したバッテリ電流が３０Ａを超えるか否かを判別する（ステップＳ５）。ここで３０Ａを超えないときには、３０Ａのヒューズは切れることがないので、そのままオーディオ信号をスピーカに出力する（ステップＳ８）。それに対して算出したバッテリ電流が３０Ａを超えたときには、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４で、出力レベルが一番大きいチャンネルからレベルを下げる（ステップＳ６）。
【００３１】
この処理により、例えば図３（ｂ）に前記図４の従来技術に対応した表を示しているように、チャンネルｃｈ１とｃｈ２が最大出力１００Ｗで、チャンネルｃｈ３とｃｈ４が５０Ｗであるとき、出力レベルが最も大きいチャンネルとしてｃｈ１とｃｈ２を選択し、例えば−１ｄｂ下げたときの各チャンネルの出力電流を前記と同様に求め、それにより前記と同様にバッテリ電流を算出する。
【００３２】
次いで再びステップＳ５に戻り、算出したバッテリ電流が３０Ａを超えたか否かを判別し、３０Ａ以内となったときにはオーディオ信号を出力する。それに対して未だ３０Ａを超えていると判別したときには、再度図３に示すように前記チャンネルｃｈ１及び２について、例えば−１ｄｂ下げた出力に設定し、その時のバッテリ電流を前記と同様にして求める作動を繰り返す。
【００３３】
その過程でステップＳ５において算出したバッテリ電流が３０Ａを超えなくなったとき、その時の出力レベルで最終的にオーディオ出力を行うこととなる。図３（ｂ）の表に示す例においては、出力レベルを−３ｄＢ下げた状態である、チャンネルｃｈ１とｃｈ２の出力を１００Ｗから５０．２Ｗに低下させ、チャンネルｃｈ３とｃｈ４は５０Ｗを維持したままの状態で、バッテリ電流は２９．５Ａとなり、３０Ａのヒューズは切れることなく、また回路素子に対する損傷を与える危険が無く、オーディオ出力を行うことができる例を示している。以降は３０Ｖ昇圧電源の電圧は、その後出力レベルを低下させたときでもこれ以上低下させることなく、図示の例では２１．７Ｖを維持して以降の制御を行うようにしている。
【００３４】
しかも、図３（ｂ）の本発明においては前記作動を行う結果、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ４の合計出力は、同図（ａ）にバッテリ電圧７Ｖの時の「本発明の方式での制御」として示すように、２００Ｗを超える出力を得ることができる。それに対して、前記図４の従来例における、出力全体を均一に低下させる方式では合計１５１Ｗに低下してしまうのに比較して、充分大出力を維持できることがわかる。なお、図３（ｃ）にはバッテリ電圧が１４Ｖ、１３Ｖ・・・と低下したとき、各々前記７Ｖに低下したときの演算方式と同様の方式によって、演算データを得ることができることを示している。
【符号の説明】
【００３５】
１  信号制御部
２、３、４、５  演算・レベル制御部
６  昇圧電源出力制御部
７  バッテリ電流算出部
８  バッテリ電圧検出部
９  パワーアンプ
１０  バッテリ電圧昇圧電源部
１１、１２、１３、１４  スピーカ
１５  ヒューズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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