DE60306181T2

DE60306181T2 - Verfahren zur stromverwaltung in einer batteriebetriebenen einrichtung und batteriebetriebene einrichutng

Info

Publication number: DE60306181T2
Application number: DE60306181T
Authority: DE
Inventors: c/o Oticon A/S Finn DANIELSEN
Original assignee: Oticon AS
Current assignee: Oticon AS
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: DK1552319T3; US7508950B2; ATE330233T1; DE60306181D1; US20060050910A1; EP1552319A1; AU2003266933A1; WO2004034073A1; EP1552319B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Gebiet batteriegespeister Geräte und, genauer gesagt, betrifft die Erfindung das Management des Leistungsverbrauchs solcher Geräte. Derartige Geräte umfassen Hörhilfegeräte und ähnliche kleine batteriegespeiste elektronische Geräte.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine der Charakteristiken der Batterien, wie sie in einem Hörhilfegerät verwendet werden, ist die verhältnismäßig hohe innere Impedanz oder der hohe Innenwiderstand dieser Art von Spannungsquellen. Weiter erhöht sich während der Lebensdauer der Batterie dieser Impedanzwert. Beispielsweise beginnt für eine frische Batterie der innere Impedanzwert 1 bis 2 Ohm (bei 100 Hz) und erhöht sich auf möglicherweise 10 Ohm am Ende der Lebensdauer. Ein weiteres und sogar schwerwiegenderes Problem bezieht sich auf die Batterieart, die am häufigsten in Hörhilfegeräten verwendet wird, nämlich die Zink-Luft-Batterie. Wie der Name sagt, ist einer der aktiven Bestandteile für den Betrieb die Luft. Die Menge von Luft, die benötigt wird, hängt von dem von der Batterie gelieferten Strom ab, und wenn ein bestimmter Stromgrenzwert überschritten wird, wird der Luftzustrom durch den Einlass der Batterie unzureichend. Dies bewirkt, dass die Batteriespannung abzufallen beginnt. Dies wird noch dadurch verschlimmert, dass der genannte Stromgrenzwert nicht derselbe für Batterien unterschiedlicher Hersteller ist und auch eine Funktion von der Zeit ist.
Für einige Hörhilfegeräte stellt die zuvor geschilderte Schwierigkeit ein Hauptproblem dar. Wenn der maximale Stromverbrauch von der Hörhilfe auf ein herkömmliches Maß beschränkt wird, um die Probleme mit dem Spannungsabfall der Batterie zu beseitigen, dann ist der maximale Schalldruck, welchen das Hörhilfegerät erzeugen kann, deutlich unterhalb des Bedarfes für einige der Gehörgeschädigten. Eine Erhöhung des Maximalstromes andererseits führt, insbesondere bei modernen Hörhilfegeräten mit einem EEPROM-Speicher zu einem weiteren Problem. Für solche Hörhilfegeräte gilt, dass dann, wenn die Batteriespannung unter einem bestimmten Grenzwert ist, die Einstellungen des Hörhilfegerätes nicht garantiert werden können und eine Rückstellung der digitalen Steuerschaltung ausgeführt werden muss, während welcher das Hörhilfegerät nicht in Betrieb ist. In anderen Worten, es bedarf einer bestimmten Art der Steuerung innerhalb des Hörhilfegeräts, welche es gestattet, dass das Hörhilfegerät den hohen Strom nutzt, welchen die besten Zink-Luft-Batterien liefern können, andererseits aber den Strombedarf des Hörhilfegerätes beschränkt, wenn die Batteriespannung abzufallen beginnt.
Die Aufgabe ist demgemäß die Schaffung eines Verfahrens zur Handhabung des Leistungsverbrauchs und die Schaffung eines Systems für den Leistungsverbrauch, welche die Nachteile existierender batteriegespeister Systeme vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Durch Reduzieren des Laststromes und gleichzeitiges Überwachen der Speisespannung sinkt die Ausgangsspannung der Batterie nie weit unter eine gewählte Bezugsspannung. Durch Benutzung der Rückkopplung innerhalb des Systems wird die Größe der Laststromverminderung viel stärker als dies präzise notwendig ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform, ist, wie in Anspruch 2 erwähnt, das Gerät ein Verstärker in einem Hörhilfegerät und die Wiederholungsfrequenz der Überwachungs- und Ladestromableitungsschritte ist höher als das zweifache der höchsten Audiofrequenz des Hörhilfegerätes. Mit der Hilfe eines solchen schnellen Rück kopplungs- und Überwachungssystems kann die Stromregelung sehr schnell sein und dadurch bleiben irgendwelche schädlichen Seiteneffekte auf die Audioqualität klein.
Durch Einstellen der Bezugsspannung oberhalb der kritischen Speisespannung der Hörhilfe wird vermieden, dass sich das Hörhilfegerät vor dem Ende der Batterielebensdauer rückstellt, was anderenfalls geschehen würde, wenn der Verstärker hohe Ströme aus der Batterie zieht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Batterie eine Zink-Luft-Batterie. Eine Batterie dieser Art benötigt eine Zufuhr von Luft und während Perioden einer hohen Stromentnahme aus der Batterie kann die Luftzufuhr ein begrenzender Faktor werden. Dies kann zu einem Spannungsabfall unter die kritische Speisespannung führen, was jedoch durch die Erfindung vermieden wird.
Die Erfindung kann auch in Verbindung mit dem Einsatz wieder aufladbarer Batterien verwendet werden, wie in Anspruch 7 erwähnt. Wieder aufladbare Batterien können einen Abfall in der Speisespannung erfahren, wenn große Ströme aus der Batterie entnommen werden, und in diesem Falle stellt die Verwendung der Erfindung in Verbindung mit einem Hörhilfegerät sicher, dass keine Rückstellung stattfindet.
Die Erfindung betrifft auch ein batteriegespeistes Gerät, wie in den Ansprüche 5 bis 7 beansprucht ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch die Grundzüge der Erfindung auf
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ein Beispiel einer Art und Weise der Verwirklichung der Erfindung sei im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 angegeben.
Der Lastsstrom I_load in dem Empfänger wird in einen Strom I_battery transformiert, der aus der Batterie entnommen wird. Dieser Strom erzeugt einen Spannungsabfall aufgrund des Innenwiderstandes R_intern und/oder aufgrund eines Fehlens von Luft innerhalb der Batterie. Wenn die Speisespannung V_supply unterhalb eine Bezugsspannung V_reference abfällt, dann ändert nun der Vergleicher seinen Ausgangszustand und erzeugt dadurch ein Steuersignal V_control. Dieses Steuersignal V_control dient zur Verminderung des Laststromes I_load für den Ausgangsverstärker, beispielsweise durch zeitweises Abtrennen der Last oder des Empfängers, wenn der aus der Batterie entnommene Strom I_battery abfällt und V_supply geht über V_reference hinaus. Dies wiederum ändert den Ausgang des Vergleichers und führt den Ausgangsverstärker in den normalen Betrieb zurück.
Diese Abfolge wird sooft wiederholt, wie dies notwendig ist, um zu verhindern, dass V_supply weit unter V_reference abfällt. Das Nettoergebnis ist, dass der durchschnittliche Strom in dem Empfänger (und dadurch der Batteriestrom) auf einen Wert beschränkt wird, welchen die Batterie liefern kann, wobei gleichzeitig die Speisespannung oberhalb oder nur leicht unterhalb der Bezugsspannung bleibt. Wenn diese Bezugsspannung so gewählt wird, dass sie oberhalb der kritischen Speisespannung für einen ordnungsgemäßen Betrieb der digitalen Steuerschaltung des Hörhilfegerätes bleibt, dann wird eine Rückstellung nicht notwendig und das Hörhilfegerät ist in der Lage, fast normal zu arbeiten, mit der einzigen Ausnahme, dass der maximale Ausgangspegel im Vergleich zu einer Idealspannungswelle vermindert wird, wenn die Batteriespannung abfällt. Aufgrund der Rückkopplung in dem System wird die Größe der Reduktion des Laststromes nie mehr sein als was präzise notwendig ist, um die Speisespannung auf dem Bezugsspannungswert zu halten, und folglich ist auch die Reduktion des maximalen Ausgangspegels nicht größer als das, was notwendig ist, um eine Rückstellung des Hörhilfegerätes zu vermeiden.
Aufgrund der Wiederholung der Abfolge kann dieses System als ein getastetes System angesehen werden. Durch den Einsatz eines schnellen Vergleichers kann die Wiederholungsfrequenz bedeutend größer sein als das zweifach der höchsten Audiofre quenz von Interesse und hierdurch werden schädliche Seitenwirkungen auf die Audioqualität klein gehalten.
Die Erfindung schafft daher ein System zum Strommanagement, welches, wenn es in einem Hörhilfegerät eingesetzt wird, sehr hohe Lastströme ermöglicht und dadurch bewirkt, dass hohe Schalldruckpegel von dem Hörhilfegerät erhalten werden. Dies wird erreicht, ohne dass ernste Probleme mit der reduzierten Batteriespannung auftreten, wenn die Batterie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht und/oder wenn der Luftstrom innerhalb der Batterie unzureichend wird.
Ein vorteilhafter Seiteneffekt des Systems besteht in einer Verlängerung der effektiven Lebensdauer der Batterie, da das Hörhilfegerät nun in der Lage ist, bis hinunter zu sehr niedrigen Lastströmen zu arbeiten, ohne dass irgendwelche hörbaren oder merkliche Seitenwirkungen auftreten außer einem etwas verminderten maximalen Ausgang. Dies natürlich gilt im Vergleich zu einer entsprechenden Hörhilfe ohne ein System der betrachteten Art.

Claims

Verfahren zum Strommanagement eines batteriegespeisten Verstärkers in einem Hörhilfegerät, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: a- Vergleichen der tatsächlichen Speisspannung von der Batterie mit einer festen Bezugsspannung; b- Erzeugen eines Steuersignals immer dann, wenn die Speisespannung sich unter der Bezugsspannung befindet; c- Verwendung des Steuersignals zum Vermindern des Laststromes in dem batteriegespeisten Gerät, so daß die Speisespannung von der Batterie ansteigt; wobei die Schritte a, b und c so lange wiederholt werden, wie die Speisespannung sich unterhalb der Bezugsspannung befindet, und wobei die Wiederholungsfrequenz der Schritte a, b und c höher als die höchste Audiofrequenz der Hörhilfe ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Bezugsspannung oberhalb eines kritischen Speisespannungswertes der Hörhilfe liegt.
Verfahren zum Strommanagement nach Anspruch 1, bei welchem die Batterie eines Zink-Luft-Batterie ist.
Verfahren zum Strommanagement nach Anspruch 1, bei welchem die Batterie eine wiederaufladbare Batterie ist.
Batteriegespeister Verstärker in einem Hörhilfegerät mit einer Batterie, welche eine Speisespannung an das Gerät liefert, wobei Mittel zur Erzeugung einer festen Bezugsspannung und Mittel zum Vergleichen der Speisespannung mit der Bezugsspannung vorgesehen sind, und wobei die Vergleichermittel so ausgebildet sind, daß sie ein Steuersignal an das Gerät liefern, wenn immer die Speisespannung sich unterhalb der Bezugsspannung befindet, und wobei das Gerät Mittel zur Verminderung seines Laststromes bei Empfang des Steuersignals aufweist, und wobei schließlich die Vergleichermittel so ausgebildet sind, daß sie den Vergleich mit einer Wiederholungsfrequenz durchführen, welche über der höchsten Audiofrequenz der Hörhilfe liegt.
Batteriegespeistes Gerät nach Anspruch 5, bei welchem die Batterie eine Zink-Luft-Batterie ist.
Batteriegespeistes Gerät nach Anspruch 5, bei welchem die Batterie eine wiederaufladbare Batterie ist.