JP2008066995A - 乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリを搭載した乗物に装備され、かかるバッテリを電源とするオーディオ機器用の信号増幅装置において、入力信号を増幅するために用いる変調用周期信号の発生周期を、例えば、バッテリの電力、あるいは、入力信号の質、もしくは、周辺環境等、様々な状況に応じて可変制御できるようにする。
【解決手段】バッテリの電圧またはバッテリの電圧降下原因要素を検出する第１検出部１９と、騒音要素またはオーディオ信号の成分要素を検出する第２検出部２０と、上記の第１検出部１９と第２検出部２０との少なくとも一方からの検出結果に基づいて、変調用周期信号発生部１３で発生させる変調用周期信号の発生周期を制御する制御部２１とをそなえて構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリを搭載した乗物（例えば、車両や船舶）に装備され、かかるバッテリを電源とするオーディオ機器用の信号増幅装置に関する。

一般的に、車両や船舶等のバッテリを搭載した乗物に装備されたオーディオ機器は、かかるバッテリを電源としている。また、オーディオ機器には、出力がスイッチング素子で構成されているアンプ（ディジタルアンプ）をそなえたものがあり、このアンプによって入力信号（音声信号）が増幅されることによって、スピーカから音声が出力される。
ディジタルアンプでは、入力信号に対して、変調用周期信号（三角波）とコンパレータとを用いて、パルス幅変調（ＰＷＭ；Pulse Width Modulation）を施し、変調して得られたＰＷＭ波形を増幅することによって、かかる入力信号を増幅している。

ここで、変調用周期信号の周波数（発生周期；以下、スイッチング周波数という）は、より高音質な出力を要求する場合には、音質の解像度向上と出力フィルタの特性とを考慮して、可聴帯域よりも十分高い周波数にすることが望ましい。
このため、従来技術においては、スイッチング周波数を、可聴帯域がカバーされるような一定の周波数としていた。

しかし、高音質な出力を得るために、上述のごとき可聴帯域よりも十分高い周波数をスイッチング周波数に用いると、スイッチング素子のオン／オフの切り換えスピードが速くなり時間単位あたりの切り換え回数が多くなるので、この影響で電力消費の効率が低下してしまうという背反事項がある。
なお、従来から、ディジタルアンプの駆動方法において、音声信号（入力信号）の圧縮形態に対応してサンプリング周波数（スイッチング周波数）を変化させる技術がある（例えば、下記特許文献１参照）。
特開２００５−５１３０３号公報

ところで、乗物におけるバッテリの電力は、乗物の主機能（例えば、エンジン等の駆動系や照明（ヘッドライト）による投光）を実現するために用いることを最も優先すべきである。
したがって、かかるバッテリを電源とするオーディオ機器の消費電力はできる限り少なくすることが望ましい。特に、バッテリの電力が不足している場合は、なおさらである。

しかしながら、従来のディジタルアンプにおいて、スイッチング周波数は一定もしくは入力信号の圧縮形態に対応して変化するだけであるので、高音質再生用にスイッチング周波数を設定したディジタルアンプでは、バッテリの電力に余裕がない場合や、入力信号（もしくは入力信号の音源（ソース））の質や周辺環境等により、高音質の出力が期待できない場合であっても、電力消費の効率は悪いままであった。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、バッテリを搭載した乗物に装備され、かかるバッテリを電源とするオーディオ機器用の信号増幅装置において、入力信号を増幅するために用いる変調用周期信号の発生周期を、例えば、バッテリの電力、あるいは、入力信号の質、もしくは、周辺環境等、様々な状況に応じて可変制御できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置は、バッテリを搭載した乗物に装備されバッテリを電源とするものであって、変調用周期信号の発生周期が可変な変調用周期信号発生部と、この変調用周期信号発生部からの変調用周期信号とオーディオ信号とを受けてオーディオ信号にディジタル変調を施すディジタル変調部と、このディジタル変調部からのディジタル変調信号を増幅する増幅部と、バッテリの電圧またはバッテリの電圧降下原因要素を検出する第１検出部と、騒音要素またはオーディオ信号の成分要素を検出する第２検出部と、上記の第１検出部と第２検出部との少なくとも一方からの検出結果に基づいて、変調用周期信号発生部で発生させる変調用周期信号の発生周期を制御する制御部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項１）。

また、上記目的を達成するために、乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置は、バッテリを搭載した乗物に装備され該バッテリを電源とするものであって、変調用周期信号の発生周期が可変な変調用周期信号発生部と、この変調用周期信号発生部からの変調用周期信号とオーディオ信号とを受けてオーディオ信号にディジタル変調を施すディジタル変調部と、このディジタル変調部からのディジタル変調信号を増幅する増幅部と、バッテリの電圧またはバッテリの電圧降下原因要素を検出する第１検出部と、この第１検出部からの検出結果に基づいて、変調用周期信号発生部で発生させる変調用周期信号の発生周期を制御する制御部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項２）。

また、上記目的を達成するために、本発明の乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置は、バッテリを搭載した乗物に装備され該バッテリを電源とするものであって、変調用周期信号の発生周期が可変な変調用周期信号発生部と、この変調用周期信号発生部からの変調用周期信号とオーディオ信号とを受けてオーディオ信号にディジタル変調を施すディジタル変調部と、このディジタル変調部からのディジタル変調信号を増幅する増幅部と、騒音要素またはオーディオ信号の成分要素を検出する第２検出部と、この第２検出部からの検出結果に基づいて、変調用周期信号発生部で発生させる変調用周期信号の発生周期を制御する制御部とをそなえて構成されたことを特徴としている（請求項３）。

なお、第１検出部が、バッテリの電圧降下原因要素として乗物のエンジンの運転状態を検出し、制御部が、第１検出部によって検出されたエンジンの運転状態に応じて、変調用周期信号の発生周期を制御することが好ましい（請求項４）。
さらに、第２検出部が、騒音要素として乗物の内部または外部の騒音を検出し、制御部が、第２検出部によって検出された騒音に応じて、変調用周期信号の発生周期を制御することが好ましい（請求項５）。

このように、本発明によれば、制御部が第１検出部と第２検出部との少なくとも一方からの検出結果に基づいて、変調用周期信号発生部によって発生される変調用周期信号の発生周期を制御するので、変調用周期信号の発生周期を、バッテリの電力状態（バッテリの電圧または電圧降下原因要素）や騒音要素またはオーディオ信号の成分要素等、様々な動作環境（パラメータ）に応じて可変制御することができ、その結果、バッテリの電力状態や、様々な動作環境に応じて、音質と効率（電力消費）とのバランスを良好に保つことができる（請求項１〜３）。

また、制御部が、第１検出部によって検出されたエンジンの運転状態に応じて、変調用周期信号の発生周期を制御するので、エンジンの運転状態に応じてバッテリの電力に余裕がある場合には、かかる発生周期が短くなるように制御する（つまり、変調用周期信号の周波数を高周波数に制御する）ことで効率が悪くても（消費電力が多くても）高音質な音声を出力させることができるとともに、バッテリの電力に余裕がない場合には、かかる発生周期が長くなるように制御する（つまり、変調用周期信号の周波数を低周波数に制御する）ことで、音質は低下しても効率良く（消費電力を少なく）させることができる（請求項４）。

また、制御部が、乗物の内部または外部の騒音に応じて、変調用周期信号の発生周期を制御するので、周辺環境の騒音が大きく高音質で出力することが不要な場合には、かかる発生周期が短くなるように制御する（つまり、変調用周期信号の周波数を低周波数に制御する）ことで音質を犠牲にして効率を良くすることができる（請求項５）。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
〔１〕本発明の一実施形態について
まず、図１に示すブロック図を参照しながら、本発明の一実施形態としてのオーディオ機器１の構成について説明する。この図１に示すように、本オーディオ機器１は、入力信号（音声信号）発生部１０，バッファアンプ（図中“Buffer Amp”と表記）１１，負帰還回路１２，三角波発振器（変調用周期信号発生部）１３，コンパレータ（ディジタル変調部）１４，電力増幅部（増幅部）１５，第１ローパスフィルタ（図中“第１ＬＰＦ”と表記）１６，スピーカ１７，検出部１８，制御部２１，第２ローパスフィルタ（図中“第２ＬＰＦ”と表記）２２，及び帰還回路２３をそなえて構成されている。

そして、本オーディオ機器１は、バッテリ（図示略）を搭載した乗物（例えば、車両や船舶；ここでは自動車）に装備され、かかるバッテリを電源としている。
なお、本オーディオ機器１において、少なくともバッファアンプ１１，負帰還回路１２，三角波発振器１３，コンパレータ１４，電力増幅部１５，検出部１８，制御部２１，第２ローパスフィルタ２２，及び帰還回路２３が、本発明の乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置２として機能する。

入力信号発生部１０は、入力信号としてのオーディオ信号を発生するものであり、例えば、ＣＤやラジオ等に基づいてアナログ音声や音響信号のオーディオ信号（２０ｋＨｚ程度まで）を発生する。
そして、入力信号発生部１０によって発生されたオーディオ信号は、バッファアンプ１１及び負帰還回路１２を介して、コンパレータ１４に入力される。

したがって、コンパレータ１４に入力されるオーディオ信号は、電力増幅部１５によって増幅され第２ローパスフィルタ２２及び帰還回路２３を介した信号を用いて負帰還されている。
なお、バッファアンプ１１は緩衝増幅器として機能するものである。
三角波発振器１３は、三角波（変調用周期信号）を発生するものであり、三角波の発生周期（つまり、スイッチング周波数）を可変に構成されている。

コンパレータ１４は、三角波発振器１３からの三角波とオーディオ信号とを受けて、このオーディオ信号にディジタル変調を施す、つまり、ここではパルス幅変調（ＰＷＭ；Pulse Width Modulation）を施すものであり、これによってオーディオ信号に基づくＰＷＭ波形信号（ディジタル変調信号）を得る。
電力増幅部１５は、コンパレータ１４に接続され、コンパレータ１４からのＰＷＭ波形信号を増幅するものであり、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などのスイッチング素子（図示略）をそなえて構成されている。

そして、電力増幅部１５において増幅されたＰＷＭ波形信号は、第１ローパスフィルタ１６によって低周波成分を除去されてスピーカ１７に入力され、その結果、スピーカ１７から音声が出力される。
検出部１８は、電源としてのバッテリ（電力）に関係する環境（状況）の変化や、スピーカ１７から出力される音声に関係する環境（状況）の変化を検出するものであり、第１検出部１９及び第２検出部２０をそなえて構成されている。

なお、検出部１８としては、乗物の駆動のために既設されている図示しないセンサ系からの情報を取り込むことにより、上記検出を行なうことができる。
第１検出部１９は、バッテリの電圧またはバッテリの電圧降下原因要素を検出する電圧／電圧降下原因要素検出部である。
具体的には、第１検出部１９は、バッテリの電圧値そのものを検出するとともに、バッテリの電圧が降下する原因要素として、例えばエンジンの運転状態（つまり、エンジンの停止や、エンジン稼働中のアイドル運転状態（すなわち、自動車のドライバによるアクセルペダルの操作の有無））を検出する。

つまり、この第１検出部１９は、乗物搭載の図示しないバッテリ電圧センサその他のセンサからの情報を取り込んで、例えばバッテリ電圧の基準電圧に対する大小を検出する他、電圧降下を招く上述のごとき原因要素を検出する。
第２検出部２０は、乗物内または乗物外の騒音要素（ここでは騒音（ｄＢ）そのもの）を検出するとともに、入力信号発生部１０によって発生されたオーディオ信号の成分要素を検出する騒音／オーディオ信号成分要素検出部である。この第２検出部２０についても、乗物に搭載される図示しない各種センサから取り込まれる情報をもとに上述の検出動作を行なうことができる。

具体的には、第２検出部２０は、車内及び車外の騒音を検出するとともに、オーディオ信号の成分要素として、例えばオーディオ信号のソース（音源）や、オーディオ信号における高音成分の量（もしくは割合）を検出する。
なお、第２検出部２０は、入力信号発生部１０の入力ソースのスペクトラムを測り高音成分を検出する。

制御部２１は、検出部１８の第１検出部１９と第２検出部２０との少なくとも一方からの検出結果に基づいて、三角波発振器１３で発生させる三角波の発生周期（スイッチング周波数）を制御するものである。
つまり、制御部２１は、第１検出部１９によって検出されたバッテリの電力状態に関係するパラメータ（エンジン運転状態またはバッテリ電圧）に基づいて、バッテリの電力に余裕があると判断した場合には、効率が悪くても（消費電力が多くても）高音質な音声をスピーカ１７から出力すべく、三角波発振器１３によって発生される三角波のスイッチング周波数を高周波数になるように（つまり、三角波の発生周期が短くなるように）制御する一方、バッテリの電力に余裕がないと判断した場合には、音質は低下しても効率を良く（消費電力を少なく）すべく、スイッチング周波数が低周波数になるように（つまり、三角波の発生周期が長くなるように）制御する。

さらに、制御部２１は、第２検出部２０によって検出されたスピーカ１７周辺の環境やオーディオ信号のソースに関するパラメータに基づいて、入力信号発生部１０のオーディオ信号の入力ソースにＡＭラジオ放送等、音質が低いとみなされる予め設定されたソースが選択されたか否かを判断し、予め設定された質の低いソースであると判断した（つまり、ソースが悪いので高音質で出力する必要がない（意味がない）と判断した）場合には、バッテリの電力をできるだけ消費しないように、三角波発振器１３によって発生される三角波のスイッチング周波数を低周波数になるように制御する。

なお、騒音が大きい場合には、スピーカ１７から出力される音声のうち特に高音域部分は騒音によってかき消されてしまい、高音質の音声を出力しても無意味である。したがって、制御部２１は第２検出部２０によって検出された車内または車外の騒音が所定値以上であれば、バッテリの消費電力の無駄を省くべく、音質よりも効率を優先して、スイッチング周波数が低周波数になるように制御する。

以下、図２〜図６を参照しながら、制御部２１による三角波発振器１３の具体的な制御例について説明する。
まず、図２に示すフローチャート（ステップＳ１〜Ｓ６）を参照しながら、制御部２１が第１検出部１９によって検出されたバッテリの電圧に基づいて三角波発振器１３を制御する場合の動作手順について説明すると、制御部２１は、まず、三角波発振器１３の三角波のスイッチング周波数を予め設定された高周波数ｆｓ_H（例えば、５００ｋＨｚ）に設定する（ステップＳ１）。もちろん、この高周波数ｆｓ_Hは、音質を優先するためのものである。

そして、第１検出部１９によってバッテリの電源が検出されると（ステップＳ２）、制御部２１は、第１検出部１９によって検出されたバッテリの電圧が予め設定された第１の所定値Ｖ_L（例えば、１０Ｖ）以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。
ここで、第１検出部１９によって検出されたバッテリの電圧が第１の所定値Ｖ_L以下でなければ（ステップＳ３のＮｏルート）、制御部２１は、バッテリの電力に余裕があると判断して三角波発振器１３にかかるスイッチング周波数は高周波数ｆｓ_Hのまま変更しない。

一方、第１検出部１９によって検出されたバッテリの電圧が第１の所定値Ｖ_L以下であれば（ステップＳ３のＹｅｓルート）、制御部２１は、バッテリの電力に余裕がないと判断して三角波発振器１３にかかるスイッチング周波数を効率重視用に予め設定された低周波数ｆｓ_L（例えば、７０ｋＨｚ）に変更する（ステップＳ４）。これにより、音質よりもバッテリ消費の効率性を重視した設定に変更する。

その後、第１検出部１９によってバッテリの電源が検出されると（ステップＳ５）、制御部２１は、第１検出部１９によって検出されたバッテリの電圧が予め設定された第２の所定値Ｖ_H（例えば、１１Ｖ）以上であるか否かを判断する（ステップＳ６）。
ここで、第１検出部１９によって検出されたバッテリの電圧が第２の所定値Ｖ_H以上でなければ（ステップＳ６のＮｏルート）、制御部２１は、バッテリの電力に未だに余裕がないと判断して三角波発振器１３にかかるスイッチング周波数は低周波数ｆｓ_Lのまま変更しない。

一方、第１検出部１９によって検出されたバッテリの電圧が第２の所定値Ｖ_H以上であれば（ステップＳ６のＹｅｓルート）、制御部２１は、バッテリの電力に余裕が戻ったと判断して上記ステップＳ１の処理に移行して、三角波発振器１３にかかるスイッチング周波数を音質重視用に予め設定された高周波数ｆｓ_Hに変更する（ステップＳ１）。
ここで、第１の所定値Ｖ_Lと第２の所定値Ｖ_Hとに差（ここでは第２の所定値Ｖ_Hが第１の所定値Ｖ_Lよりも１Ｖ大きい）を持たせることにより、閾値近辺の周波数ｆｓ_H，ｆｓ_Lの変更のばたつきを抑えることができる。つまり、制御部２１では、第１の所定値Ｖ_Lと第２の所定値Ｖ_Hとの２つの閾値を設定することでスイッチング周波数の制御にヒステリシスを持たせている。

このように、制御部２１が第１検出部１９によって検出されたバッテリの電圧に基づいてスイッチング周波数を周波数ｆｓ_H，ｆｓ_Lで切り換えるので、バッテリの電力に余裕がない場合には音質よりも効率を優先させ、バッテリの電力に余裕がある場合には効率よりも音質を優先させることができる。
続いて、図３に示すフローチャート（ステップＳ７〜Ｓ１０）を参照しながら、制御部２１が第１検出部１９によって検出されたエンジン稼動状態に基づいて三角波発振器１３を制御する場合の動作手順について説明すると、制御部２１は、まず、三角波発振器１３の三角波のスイッチング周波数を予め設定された高周波数ｆｓ_H（例えば、５００ｋＨｚ）に設定する（ステップＳ７）。

そして、第１検出部１９によってエンジンが停止した（もしくは、停止している）ことが検出されると（ステップＳ８のＹｅｓルート）、制御部２１は、バッテリの電力に余裕がないと判断して、三角波発振器１３にかかるスイッチング周波数を低周波数ｆｓ_Lに設定して（ステップＳ９）、上記ステップＳ８に移行する。
一方、第１検出部１９によってエンジン停止が検出されなければ（ステップＳ８のＮｏルート）、さらに、第１検出部１９によってエンジンがアイドル運転中であるか否か（つまり、自動車のドライバによってアクセルペダルが操作されているか否か）が検出される（ステップＳ１０）。

ここで、第１検出部１９によってエンジンがアイドル運転中であることが検出されると（ステップＳ１０のＹｅｓルート）、制御部２１は、バッテリの電力に余裕がないと判断して、三角波発振器１３にかかるスイッチング周波数を低周波数ｆｓ_Lに設定して（ステップＳ９）、上記ステップＳ８に移行する。
一方、エンジンがアイドル運転中ではなければ（ステップＳ１０のＮｏルート）、制御部２１は、エンジンが通常運転中であり、バッテリの電力に余裕があると判断して、上記ステップＳ７の処理に移行し、三角波発振器１３にかかるスイッチング周波数は高周波数ｆｓ_Hのまま変更しない。

このように、制御部２１は、第１検出部１９によって検出されるエンジンの稼動状態に応じてスイッチング周波数を制御することにより、エンジン回転数が落ちてエンジンからバッテリへの電力供給が少なくなり、バッテリの充電が不十分な状態では、音質よりも効率を優先させることができる。
次に、図４に示すフローチャート（ステップＳ１，Ｓ２´，Ｓ３´，Ｓ４，Ｓ５´，Ｓ６´）を参照しながら、制御部２１が第２検出部２０によって検出された車内の騒音に基づいて三角波発振器１３を制御する場合の動作手順について説明する。なお、図４において既述の符号と同一の符号は同一の処理もしくは略同一の処理を示しているのでここではその詳細な説明は省略する。

図４に示すごとく、制御部２１は、第１検出部１９によって検出されたバッテリの電圧に基づいて制御する（上記図２のステップＳ１〜Ｓ６参照）のと略同様に、第２検出部２０によって検出された車内もしくは車外の騒音に基づいて、三角波発振器１３にかかるスイッチング周波数ｆｓ_H，ｆｓ_Lを制御する。
つまり、制御部２１は、まずスイッチング周波数を高周波数ｆｓ_Hに設定し（ステップＳ１）、第２検出部２０によって車内の騒音（ｄＢ）が検出され（ステップＳ２´）、検出された車内の騒音がＤｉｎ_H（車外の騒音の場合はＤｏｕｔ_H）以上であれば（ステップＳ３´のＹｅｓルート）、制御部２１はスイッチング周波数を低周波数ｆｓ_Lに設定する（ステップＳ４）。

なお、第２検出部２０によって検出された騒音がＤｉｎ_H（車外の騒音の場合はＤｏｕｔ_H）以上でなければ（ステップＳ３´のＮｏルート）、制御部２１はスイッチング周波数を高周波数ｆｓ_Hのまま変更しない。
そして、低周波数ｆｓ_Lに設定後、第２検出部２０によって車内の騒音（ｄＢ）が検出され（ステップＳ５´）、検出された車内の騒音がＤｉｎ_L（車外の騒音の場合はＤｏｕｔ_L）以下になれば（ステップＳ６´のＹｅｓルート）、制御部２１は、スイッチング周波数を高周波数ｆｓ_Hに戻す（ステップＳ１）。

一方、第２検出部２０によって検出された車内の騒音（ｄＢ）がＤｉｎ_L（車外の騒音の場合はＤｏｕｔ_L）以下にならなければ（ステップＳ６´のＮｏルート）、制御部２１は、スイッチング周波数を低周波数ｆｓ_Lのまま変更しない。
なお、車内騒音の閾値Ｄｉｎ_L，Ｄｉｎ_Hよりも車外騒音の閾値Ｄｏｕｔ_L，Ｄｏｕｔ_Hの方が大きいことが好ましい。

さらに、閾値Ｄｉｎ_Hよりも閾値Ｄｉｎ_Lの方が小さく、閾値Ｄｏｕｔ_Hよりも閾値Ｄｏｕｔ_Lの方が小さく設定することが好ましく、これによって、制御部２１によるスイッチング周波数の制御にヒステリシスを持たせることができる。
このように、制御部２１が、第２検出部２０によって検出された車内外の騒音に基づいてスイッチング周波数を制御することにより、車内外の騒音によって高音質な音声（特に高音成分）がかき消されてしまい、高音質な音声を出力することが無意味な場合には、音質よりも効率を優先させることができる。

続いて、図５に示すフローチャート（ステップＳ１１〜Ｓ１４）を参照しながら、制御部２１が第２検出部２０によって検出された入力信号発生部１０からのオーディオ信号のソースに基づいて三角波発振器１３を制御する場合の動作手順について説明する。
つまり、制御部２１は、まずスイッチング周波数を高周波数ｆｓ_Hに設定し（ステップＳ１１）、第２検出部２０によって入力信号発生部１０からのオーディオ信号のソースが検出されると（ステップＳ１２）、制御部２１が検出された入力信号発生部１０からのオーディオ信号のソースが予め設定された質の低い所定ソース（例えばＡＭラジオ放送波）であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。

ここで、制御部２１は、所定ソースであると判断すると（ステップＳ１３のＹｅｓルート）、スイッチング周波数を低周波数ｆｓ_Lに設定し（ステップＳ１４）、上記ステップＳ１２の処理にリターンする。
一方、制御部２１は、所定ソースではないと判断すると（ステップＳ１３のＮｏルート）、スイッチング周波数を高周波数ｆｓ_Hのまま変更せず、上記ステップＳ１１の処理にリターンする。

このように、制御部２１が、第２検出部２０によって検出されたオーディオ信号のソースに基づいてスイッチング周波数を制御することにより、ソースが予め設定された質の低いものである場合には、スイッチング周波数を高周波ｆｓ_Hに設定しても高音質な出力を期待できないので、音質よりも効率を優先させることができる。
最後に、図６に示すフローチャート（ステップステップＳ１，Ｓ２´´，Ｓ３´´，Ｓ４，Ｓ５´´，Ｓ６´´）を参照しながら、制御部２１が第２検出部２０によって検出された入力信号発生部１０によって発生されたオーディオ信号の高音成分の量（もしくは割合）に基づいて三角波発振器１３を制御する場合の動作手順について説明する。なお、図６において既述の符号と同一の符号は同一の処理もしくは略同一の処理を示しているのでここではその詳細な説明は省略する。

図６に示すごとく、制御部２１は、上記図２（ステップＳ１〜Ｓ６）を参照しながら説明した、第１検出部１９によって検出されたバッテリ電圧値Ｖ_L，Ｖ_Hに基づく制御と同様に、第２検出部２０が入力信号発生部１０の入力ソースのスペクトラムを測ることによって検出したオーディオ信号の高音成分の量と閾値Ｘ_L，Ｘ_Hとに基づいて（ステップＳ２´´，Ｓ３´´，Ｓ５´´，Ｓ６´´参照）、三角波発振器１３にかかるスイッチング周波数ｆｓ_H，ｆｓ_Lを制御する（ステップＳ１，Ｓ４参照）。

つまり、制御部２１は、図６のステップＳ３´´及びステップＳ６´´に示すごとく、図２に示す第１の所定値Ｖ_L及び第２の所定値Ｖ_Hの代わりに、閾値として高音成分の量Ｘ_L，Ｘ_Hに基づいてスイッチング周波数を制御する。
このように、制御部２１が、第２検出部２０によって検出されたオーディオ信号の高音成分に基づいてスイッチング周波数を制御することにより、スピーカ１７から出力するオーディオ信号の高音成分が少なく、高音質な出力が必要でない場合には、音質よりも効率を優先させることができる。

なお、閾値Ｘ_Hよりも閾値Ｘ_Lを大きく設定することが好ましく、これによって、制御部２１によるスイッチング周波数の制御にヒステリシスを持たせることができる。
以上、詳述したように、本発明の一実施形態としてのオーディオ機器１（信号増幅装置２）によれば、制御部２１が検出部１８の第１検出部１９または第２検出部２０からの検出結果に基づいて、三角波発振器１３が発生させる三角波のスイッチング周波数を制御するので、三角波のスイッチング周波数を、バッテリの電力状態や周辺環境等の動作環境や、オーディオ信号の質に関するソース等、様々なパラメータに応じて可変制御することができ、その結果、バッテリの電力状態や、様々な動作環境に応じて、音質と効率（電力消費）とのバランスを良好に保つことができる。

つまり、制御部２１が、バッテリの電力状態に関するパラメータ（バッテリの電圧Ｖ_L，Ｖ_H及びエンジンの運転状態）に応じてスイッチング周波数を制御することができ、その結果、バッテリの電力に余裕がある場合には、スイッチング周波数を高周波数ｆｓ_Hに制御することで効率が悪くても（消費電力が多くても）高音質な音声をスピーカ１７から出力することができるとともに、バッテリの電力に余裕がない場合には、スイッチング周波数を低周波数ｆｓ_Lに制御することで、音質は低下しても効率を良く（消費電力を少なく）することができる。

また、制御部２１が、周辺環境としての車内外の騒音Ｄｉｎ_L，Ｄｉｎ_H，Ｄｏｕｔ_L，Ｄｏｕｔ_Hや、オーディオ信号の質に関するソース（ＡＭラジオ放送）や高音成分の量Ｘ_L，Ｘ_Hに応じてスイッチング周波数を制御することができ、その結果、高音質で出力することが不要な場合には、スイッチング周波数を低周波数ｆｓ_Lに制御することで音質を犠牲にして効率を良くすることができる。

〔２〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形、組み合わせて実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、制御部２１が制御するスイッチング周波数が、高周波数ｆｓ_Hと低周波数ｆｓ_Lとの２種類である場合を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各パラメータ、つまり、上述した実施形態における、（１）バッテリの電圧、（２）エンジン停止もしくはアイドル運転、（３）車内外の騒音、（４）オーディオ信号のソース、及び、（５）オーディオ信号の高音成分の量に応じて、制御部２１が設定するスイッチング周波数の値の変動量をそれぞれ与えるようにしてもよい。

これによって、各パラメータに応じた、より最適な消費電力と音質とのバランスを実現することができる。
また、上述した実施形態では、制御部２１が、上記（１）〜（５）のパラメータのそれぞれ一つずつに応じてスイッチング周波数を制御する例をあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、上記（１）〜（５）のパラメータを複数組合せて、制御部２１が、複数のパラメータ（１）〜（５）に応じてスイッチング周波数を制御するように構成してもよい。

つまり、制御部２１が、第１検出部１９と第２検出部２０との少なくとも一方からの検出結果に基づいて、スイッチング周波数を制御するように構成してもよく、これによっても上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、上記（１）〜（５）の複数のパラメータに優先度を決定し、制御部２１が、第１検出部１９と第２検出部２０とによって検出される上記（１）〜（５）のパラメータに関する検出結果を、かかる優先度に基づいて、どの検出結果に基づいてスイッチング周波数を制御するのかを決定するように構成してもよい。

また、上述した実施形態では、制御部２１が、スイッチング周波数を高周波数ｆｓ_Hと低周波数ｆｓ_Lとの間で切り換える場合を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御部２１がスイッチング周波数を２段階よりも多段階で段階的に変更するように構成してもよい。
例えば、図７（ステップＳ７〜Ｓ１０，Ｓ１５）に示すごとく、制御部２１が第１検出部１９によって検出されたエンジンの運転状態（ここでは、エンジン通常運転状態，エンジン停止状態，及びアイドル運転状態の３つの状態）に応じて、スイッチング周波数を変更してもよい。

具体的には、制御部２１が、エンジン通常運転状態ではスイッチング周波数を高周波数ｆｓ_Hに設定し（ステップＳ７）、エンジン停止状態では（ステップＳ８のＹｅｓルート）スイッチング周波数を低周波数ｆｓ_Lに設定し（ステップＳ９）、さらに、アイドル運転状態では（ステップＳ１０のＹｅｓルート）スイッチング周波数を中周波数ｆｓ_Mに設定する（ステップＳ１５）ように構成してもよい。

さらに、例えば、エンジンがアイドル運転中にバッテリ電圧が所定値Ｖ_L以下のときのスイッチング周波数と、エンジンが通常運転中にバッテリ電圧が所定値Ｖ_L以下のときのスイッチング周波数とが異なる値になるように、制御部２１が、これらパラメータ（１），（２）を組み合わせてスイッチング周波数を制御するように構成してもよい。
このように、制御部２１が、スイッチング周波数を、パラメータ（１）〜（５）に応じて段階的に設定、あるいは、複数のパラメータ（１）〜（５）を組み合わせて設定することによって、スイッチング周波数をより詳細に設定することができ、複数のパラメータ（１）〜（５）に応じた、より最適な消費電力と音質とのバランスを実現することができる。

また、本発明において、制御部２１がスイッチング周波数の制御に用いるパラメータは上述した実施形態（つまり、上記（１）〜（５）のパラメータ）に限定されるものではなく、本発明において制御部２１がどのようなパラメータに基づいてスイッチング周波数を制御するかは限定されるものではない。
例えば、第１検出部１９がエンジン回転数を検出し、制御部２１がエンジン回転数に応じてスイッチング周波数を制御するように構成してもよいし、第１検出部１９がバッテリの電力を大量に消費するような特殊動作の起動を検出し、制御部２１がその検出結果に応じてスイッチング周波数を制御するように構成してもよい。

本発明の一実施形態としてのオーディオ機器（信号増幅装置）の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態としてのオーディオ機器の制御部による動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態としてのオーディオ機器の制御部による動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態としてのオーディオ機器の制御部による動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態としてのオーディオ機器の制御部による動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態としてのオーディオ機器の制御部による動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の変形例としてのオーディオ機器の制御部による動作例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ オーディオ機器
２ 信号増幅装置
１０ 入力信号発生部
１１ バッファアンプ
１２ 負帰還回路
１３ 三角波発振器（変調用周期信号発生部）
１４ コンパレータ（ディジタル変調部）
１５ 電力増幅部（増幅部）
１６ 第１ローパスフィルタ
１７ スピーカ
１８ 検出部
１９ 第１検出部
２０ 第２検出部
２１ 制御部
２２ 第２ローパスフィルタ
２３ 帰還回路

Claims (5)

1. バッテリを搭載した乗物に装備され該バッテリを電源とするオーディオ機器用の信号増幅装置であって、
   変調用周期信号の発生周期が可変な変調用周期信号発生部と、
   該変調用周期信号発生部からの該変調用周期信号とオーディオ信号とを受けて該オーディオ信号にディジタル変調を施すディジタル変調部と、
   該ディジタル変調部からのディジタル変調信号を増幅する増幅部と、
   該バッテリの電圧または該バッテリの電圧降下原因要素を検出する第１検出部と、
   騒音要素または該オーディオ信号の成分要素を検出する第２検出部と、
   上記の第１検出部と第２検出部との少なくとも一方からの検出結果に基づいて、該変調用周期信号発生部で発生させる該変調用周期信号の発生周期を制御する制御部とをそなえて構成されたことを特徴とする、乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置。
2. バッテリを搭載した乗物に装備され該バッテリを電源とするオーディオ機器用の信号増幅装置であって、
   変調用周期信号の発生周期が可変な変調用周期信号発生部と、
   該変調用周期信号発生部からの該変調用周期信号とオーディオ信号とを受けて該オーディオ信号にディジタル変調を施すディジタル変調部と、
   該ディジタル変調部からのディジタル変調信号を増幅する増幅部と、
   該バッテリの電圧または該バッテリの電圧降下原因要素を検出する第１検出部と、
   該第１検出部からの検出結果に基づいて、該変調用周期信号発生部で発生させる該変調用周期信号の発生周期を制御する制御部とをそなえて構成されたことを特徴とする、乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置。
3. バッテリを搭載した乗物に装備され該バッテリを電源とするオーディオ機器用の信号増幅装置であって、
   変調用周期信号の発生周期が可変な変調用周期信号発生部と、
   該変調用周期信号発生部からの該変調用周期信号とオーディオ信号とを受けて該オーディオ信号にディジタル変調を施すディジタル変調部と、
   該ディジタル変調部からのディジタル変調信号を増幅する増幅部と、
   騒音要素または該オーディオ信号の成分要素を検出する第２検出部と、
   該第２検出部からの検出結果に基づいて、該変調用周期信号発生部で発生させる該変調用周期信号の発生周期を制御する制御部とをそなえて構成されたことを特徴とする、乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置。
4. 該第１検出部が、該バッテリの電圧降下原因要素として該乗物のエンジンの運転状態を検出し、
   該制御部が、該第１検出部によって検出された該エンジンの運転状態に応じて、該変調用周期信号の発生周期を制御することを特徴とする、請求項１または請求項２記載の乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置。
5. 該第２検出部が、該騒音要素として該乗物の内部または外部の騒音を検出し、
   該制御部が、該第２検出部によって検出された該騒音に応じて、該変調用周期信号の発生周期を制御することを特徴とする、請求項１または請求項３記載の乗物搭載オーディオ機器用信号増幅装置。

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