JP2017520187A - 補聴器における銀亜鉛バッテリのための電圧調整器および制御回路 - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリによって供給される入力電圧を受電する電圧調整器の入力端子を含む、バッテリ式補聴器デバイスの電圧調整回路内の電力を管理するための装置を提供する。電圧調整器の出力端子は、補聴器デバイスの１つまたはそれを上回る電気構成要素に電気的に接続される補聴器端子に出力電圧を提供する。電圧調整器の感知端子は、充電デバイスと電圧調整回路の充電接点との間の電気接続を感知する。電圧調整器は、入力電圧の規模が、最大出力電圧未満である規模を有する出力電圧を生成するように入力電圧閾値を超えるときに、入力電圧の規模を低減させるように構成される。

Description

（関連出願の相互参照）
本ＰＣＴ出願は、２０１４年６月１８日に出願された米国仮出願第６２／０１３，６０６号に対する優先権を主張するものであり、該米国仮出願は、本願の開示の一部として見做され、その全体が参照により本明細書中に援用される。

本発明は、バッテリ式補聴器デバイスに関する。より具体的には、本発明は、補聴器デバイスに給電するためのバッテリ電圧を管理することに関する。

補聴器は、人間の難聴を軽減することが知られている電子デバイスである。概して、補聴器は、１つまたはそれを上回るマイクロホンを使用して、環境から音を捕捉し、補聴器の処方に従って、捕捉された音を電子的に増幅する。増幅された信号のデジタル表現は、そのユーザに知覚可能な音波を生成するための補聴器の出力変換器を駆動するために好適な電気信号に戻るよう変換される。

補聴器に給電するためにバッテリを利用することが公知である。亜鉛空気バッテリは、高いエネルギー密度および生産することが比較的安価であることが特徴的であるが、再充電不可能であり、いったん消耗されると交換されなければならない。銀亜鉛バッテリは、再充電されることが可能であるが、亜鉛空気バッテリのものと比較して、より高い最大電圧を含む。例えば、亜鉛空気バッテリは、約１．４５Ｖの最大電圧を含み得、銀亜鉛バッテリは、約１．８６Ｖの最大電圧を含み得る。銀亜鉛バッテリに対応する本最大電圧は、補聴器内の既存の電子機器の電圧閾値を超え得る。したがって、最大電圧が低下させられない、または補聴器内の電子構成要素が再設計されない限り、銀亜鉛バッテリは、亜鉛空気バッテリの代用品として単純に利用されることができない。

再充電可能補聴器は、充電事象中にバッテリを使い果たすことを回避し、補聴器のバッテリが充電器に接続されている間にフィードバック雑音または吹鳴音が発生することを防止するように、オフにされて電源を切られる必要がある。概して、再充電可能補聴器は、バッテリを充電するために指定外部接点を利用する。補聴器の非常に小さいサイズにより、２つの外部接点、例えば、充電器の正電圧および充電器の負電圧を利用できるだけの十分な余地しかない。したがって、充電器存在信号を示す付加的な外部接点は、充電事象中に補聴器をオフにするために利用可能ではない。

本開示の一側面は、バッテリ式補聴器デバイスの電圧調整回路内の電力を管理するための装置を提供する。本装置は、バッテリによって供給される入力電圧を受電する電圧調整器の入力端子と、出力電圧を補聴器端子に提供する電圧調整器の出力端子とを含む。補聴器端子は、補聴器デバイスの１つまたはそれを上回る電気構成要素に電気的に接続される。出力電圧は、入力電圧に基づく。本装置はまた、充電デバイスと電圧調整回路の充電接点との間の充電電流を感知するための電圧調整器の感知端子も含む。電圧調整回路は、入力電圧の規模が、最大出力電圧未満である規模を有する出力電圧を生成するように入力電圧閾値を超えるときに、入力電圧の規模を低減させるように構成される。

本開示の実装は、以下の随意の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。いくつかの実施形態では、本装置は、スイッチデバイスを含む。スイッチデバイスは、充電デバイスと充電接点との間の充電電流を感知する、電圧調整器の感知端子に基づいて、充電デバイスがバッテリを充電することを可能にするよう、オン状態に移行するように構成される。これらの実施形態では、スイッチデバイスはまた、出力電圧が存在するときに、充電接点からバッテリ電圧を遮断するよう、オフ状態に移行するように構成される。スイッチデバイスはさらに、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを含んでもよく、これは、電圧調整器に組み込まれてもよい。

いくつかの実施例では、電圧調整回路の充電接点は、正接点および負接点のみを含む。電圧調整器は、入力電圧の規模が入力電圧閾値より大きい上限プラトー電圧閾値を超えるときに、入力電圧の規模を低減させ、所望の比率によって出力電圧を生成するために利用される、切替ＤＣ−ＤＣ変換器を含んでもよい。

本装置は、それぞれ同一の容量を有し、電圧調整器に電気的に接続される、複数のフライングキャパシタを含んでもよい。フライングキャパシタは、切替ＤＣ−ＤＣ変換器が利用されているときに入力電圧から出力電圧に電荷を移送するように構成されてもよい。電圧調整器はさらに、入力電圧の規模が入力電圧閾値を超え、上限プラトー電圧閾値を超えないときに、入力電圧の規模を低減させ、出力電圧を所定の値に出力するために利用される、線形ＤＣ−ＤＣ変換器を含んでもよい。電圧調整器は、入力電圧が入力電圧閾値を超えないときに、入力電圧の低減を最小限にし、最大出力電圧未満である規模を有する出力電圧を生成するために利用される、バイパススイッチを含んでもよい。バッテリは、入力電圧閾値未満の最大電圧を有する、低減電圧バッテリを含んでもよく、入力電圧閾値を超える最大電圧を有する、増加電圧バッテリを含んでもよい。いくつかの実施例では、低減電圧バッテリは、バッテリが約１００％（例えば、９０％〜約１００％）の充電状態（ＳＯＣ）を有するときに、開回路電圧または約０．９Ｖ〜約１．５Ｖの負荷を受けた電圧を有する。いくつかの実施例では、増加電圧バッテリは、バッテリが約１００％（例えば、約９０％〜約１００％）のＳＯＣを有するときに、開回路電圧または約１．５Ｖを上回る（例えば、約１．６Ｖ〜約３．０Ｖ）負荷を受けた電圧を有する。そして、いくつかの実施例では、入力電圧閾値は、約１．５Ｖ（約１．５０Ｖ〜約１．５５Ｖ）である。

本開示の別の側面は、バッテリ式補聴器デバイスの電圧調整回路内の電力を管理するための方法を提供する。本方法は、以下のステップを実行する、電圧調整回路の電圧調整器の処理デバイスを含む。ステップは、補聴器デバイスの１つまたはそれを上回る電気構成要素に給電するためのバッテリによって供給される入力電圧を監視するステップと、入力電圧の規模を入力電圧閾値と比較するステップとを含む。入力電圧の規模が入力電圧閾値より大きくないときに、本方法は、バッテリが低減電圧バッテリを示すことを判定し、１つまたはそれを上回る電気構成要素に給電するための出力電圧を出力するように入力電圧の低減を最小限にするステップを含む。入力電圧の規模が入力電圧閾値より大きいときに、本方法は、バッテリが増加電圧バッテリを示すことを判定し、１つまたはそれを上回る電気構成要素に給電するための最大出力電圧未満である規模を有する出力電圧を出力するように入力電圧を低減させるステップを含む。

本側面は、以下の随意の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含んでもよい。本方法は、バッテリを充電するために電圧調整回路に電気的に接続される充電デバイスからの充電電流および周期的電流パルスのうちの１つを示す、充電電圧信号の存在を監視するステップを含んでもよい。本方法は、随意に、充電電圧信号の存在に基づいて、補聴器デバイスを停止させるために、ゼロまで減少するように出力電圧を制御するステップと、充電デバイスがバッテリを完全に充電することを可能にするように、スイッチデバイスをオン状態に移行させるステップとを含んでもよい。本方法はまた、１つまたはそれを上回る電気構成要素が出力電圧によって給電されているときに、スイッチデバイスをオフ状態に移行させるステップを含んでもよい。スイッチデバイスのオフ状態は、電圧調整回路の充電接点への電圧の暴露を阻止してもよい。

いくつかの実装では、最大出力電圧未満である規模を有する出力電圧を出力するように、入力電圧を低減させるステップは、入力電圧を上限電圧プラトー閾値と比較するステップを含む。ここで、上限電圧プラトー閾値は、入力電圧閾値より大きい。入力電圧が上限電圧プラトー閾値を超えるときに、本方法は、最大出力電圧に違反しない出力電圧を生成するように、電圧調整器の切替ＤＣ−ＤＣ変換器によって入力電圧を比例的に低減させるステップを含んでもよい。入力電圧が入力電圧閾値を超え、上限電圧プラトー閾値を超えないときに、本方法は、最大出力電圧に違反しない一定の所定出力電圧を送達するように、線形ＤＣ−ＤＣ変換器によって入力電圧を低減させるステップを含んでもよい。

補聴器デバイスの電気構成要素は、マイクロホン、信号プロセッサ、音声増幅器、関連電気回路、およびスピーカのうちの少なくとも１つを含んでもよい。電圧バッテリは、亜鉛空気バッテリ、ニッケル水素バッテリ、または再充電可能銀亜鉛バッテリを含んでもよい。

以下の図は、一例として提供され、本発明の範囲を限定することを意図していない。

図１は、本開示による、バッテリ式補聴器デバイスの電圧調整回路の概略図である。 図２は、本開示による、図１の電圧調整回路の電圧調整器のブロック図である。 図３は、本開示による、図１および２の電圧調整器の出力電圧を調整するためのブロック図である。 図４は、本開示による、図１の電圧調整回路を使用する銀亜鉛バッテリのための入力および出力電圧を図示する、例示的試験データの非限定的プロットである。 図５は、本開示による、図１の電圧調整回路のバッテリの充電事象中の入力および出力電圧を図示する、例示的試験データの非限定的プロットである。 図６は、本開示による、亜鉛空気バッテリを検出するための所定の時間にわたる電圧プロファイル線を図示する、例示的試験データの非限定的プロットである。 図７は、本開示による、図１の電圧調整器を迂回する亜鉛空気バッテリのための入力および出力電圧を図示する、例示的試験データの非限定的プロットである。 図８は、本開示による、再充電可能銀亜鉛バッテリの放電電圧プロファイルを図示する、例示的試験データの非限定的プロットである。 図９は、本開示による、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池の放電電圧プロファイルを図示する、例示的試験データの非限定的プロットである。 図１０は、本開示による、亜鉛空気電池の放電電圧プロファイルを図示する、例示的試験データの非限定的プロットである。

種々の図面中の類似参照記号は、類似要素を示す。

図１を参照すると、バッテリ式補聴器デバイスの電圧調整回路１００の概略図が、補聴器デバイスの電気構成要素に給電する出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を調整するために描写されている。本明細書の実装は、補聴器デバイスに給電することを対象としているが、本開示は、補聴器デバイスに限定されない他のデバイスまたはシステムに対応する電気構成要素に給電するためのバッテリから供給される、出力電圧を調整するために等しく適用可能である。電圧調整回路１００（以降では「調整回路１００」）は、バッテリ１２０と、入力コンデンサＣ_ＩＮ１２２と、電流感知抵抗器Ｒ_Ｃ１２４と、バッテリ抵抗器Ｒ_Ｂ１１２６およびＲ_Ｂ２１２８と、スイッチデバイス１５０と、充電端子１３０と、補聴器端子１３２と、出力コンデンサＣ_ＯＵＴ１４６と、電圧調整器２００とを含む。非限定的実施例では、Ｃ_ＩＮ１２２およびＣ_ＯＵＴ１４６は、両方とも１．０μＦに等しく、Ｒ_Ｃ１２４は、４９．９Ωに等しく、バッテリ抵抗器Ｒ_Ｂ１１２６およびＲ_Ｂ２１２８は、それぞれ、４９９ｋΩおよび１．０ＭΩに等しい。

バッテリ１２０は、負および正端子を介して、入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を電圧調整器２００の対応する端子１２０−１および１２０−２に供給する。図示される実施例では、電圧調整器２００の負および正端子１２０−１ならびに１２０−２は、それぞれ、集合的に電圧調整器２００の「入力端子」と称され得る。バッテリ１２０から供給されるＶ_ＩＮの規模に基づいて、電圧調整器２００は、補聴器デバイスの電気構成要素のうちの１つまたはそれを上回るものに電気的に接続される補聴器端子１３２に給電するために、出力端子１４０を介してＶ_ＯＵＴを提供する。本明細書の実施形態は、結果として生じるＶ_ＯＵＴが最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）を超えないことを確実にするように、Ｖ_ＩＮの規模が入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超えるときに、バッテリ１２から供給されるＶ_ＩＮの規模を低減させる、電圧調整器２００を対象とする。本明細書で使用されるように、「最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）」という用語は、それに損害または損傷を引き起こすことなく、補聴器デバイスの電気構成要素に給電するために利用され得る最大許容出力電圧を指す。非限定的実施例では、Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}は、約１．５Ｖ〜約１．６Ｖ（例えば、約１．６Ｖ）である。本明細書で使用されるように、「電気構成要素」という用語は、マイクロホン、信号プロセッサ、音声増幅器、関連電気回路、およびスピーカを指すことができるが、それらに限定されない。

いくつかの実施形態では、調整回路１００は、低減電圧バッテリおよび増加電圧バッテリのうちのいずれか一方を受け入れるように構成される。例えば、バッテリ１２０は、亜鉛空気バッテリ（例えば、ボタン電池）、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）バッテリ（例えば、ボタン電池）、またはアルカリ二酸化マンガンバッテリ（例えば、ボタン電池）を含み得る、低減電圧バッテリであってもよく、またはバッテリ１２０は、銀亜鉛バッテリ（例えば、ボタン電池）もしくはリチウムイオンバッテリ（例えば、ボタン電池）を含み得る、増加電圧バッテリであってもよい。亜鉛空気バッテリは、概して、再充電不可能である。ＮｉＭＨ、リチウムイオン、および銀亜鉛バッテリは、再充電可能である。以降では、低減電圧バッテリは、単純に、亜鉛空気バッテリと称され、増加電圧バッテリは、単純に、銀亜鉛バッテリと称されるであろうが、Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}を超えない任意の電池タイプは、「低減電圧バッテリ」であり、Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}を超える任意の電池タイプは、「増加電圧バッテリ」である。非限定的実施例では、亜鉛空気バッテリの最大電圧は、負荷を受けて約１．４５Ｖ〜約１．５５Ｖであり、銀亜鉛バッテリの最大電圧は、負荷を受けて約１．６５Ｖ〜約３．０Ｖ（例えば、約１．６５Ｖ〜約２．０Ｖ）である。したがって、電圧調整器２００は、電圧調整器２００の端子１２０−１および１２０−２において受電されるＶ_ＩＮの規模に基づいて、バッテリ１２０が低減電圧バッテリまたは増加電圧バッテリのいずれかであるかどうかを判定してもよい。その後、次いで、電圧調整器２００は、バッテリ１２０が低減電圧バッテリであると判定される場合に、任意の調整を迂回し、またはＶ_ＩＮを低減させてもよく、もしくは電圧調整器２００は、バッテリ１２０が増加電圧バッテリであると判定される場合に、Ｖ_ＩＮを調整してもよい。いくつかの実施形態では、電圧調整器２００は、Ｖ_ＩＮの規模に基づいて、切替ＤＣ−ＤＣ変換器および線形ＤＣ−ＤＣ変換器の任意の組み合わせを使用して、電圧を調整することができる。いくつかの実施形態では、電圧調整器２００は、Ｖ_ＩＮの規模が所定の時間周期にわたってＶ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}を超えるときに、バッテリ１２０が増加電圧バッテリであるかどうかを検出するのみである。非限定的実施例では、所定の時間周期は、約３分〜約１０分（例えば、約５分）である。そして、いくつかの実施形態では、Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}は、約１．４５Ｖ〜約１．５０Ｖである。

図１の調整回路は、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０によって生成されるＶ_ＯＵＴの所望の比率に応じて、１つまたはそれを上回るフライングキャパシタを含んでもよい。図１の図示される実施例では、調整回路１００は、それぞれ、第１、第２、および第３のフライングキャパシタＣ_１１３４、Ｃ_２１３６、ならびにＣ_３１３８を含む。それぞれのフライングキャパシタは、実質的に同一であり、非限定的実施例では、４７０ｎＦの容量を含む。フライングキャパシタは、電圧調整器２００の切替ＤＣ−ＤＣ変換器が利用されているときに、Ｖ_ＩＮからＶ_ＯＵＴに電荷を移送するように構成される。フライングキャパシタの負端子は、電圧調整器２００の対応する端子１３４−１、１３６−１、および１３８−１に電気的に接続される。フライングキャパシタの正端子は、電圧調整器２００の対応する端子１３４−１、１３６−１、および１３８−１に電気的に接続される。電圧調整器２００はさらに、補聴器端子１３２において低バッテリ警告を信号伝達するために必要なＥＯＬ電圧を構成するように、耐用期間終了（ＥＯＬ）電圧端子１４２および１４４を含む。

依然として図１を参照すると、充電端子１３０は、バッテリが再充電可能である電池タイプ、例えば、銀亜鉛またはリチウムイオン電池のものである場合、バッテリ１２０を充電するための充電デバイスに選択的に電気的に接続されてもよい。補聴器は、ユーザの耳の内側またはちょうど耳の外側に嵌合するほど十分に小さくなければならない。小さいサイズにより、充電端子１３０は、バッテリ１２０を充電するための充電デバイスに電気的に接続するための２つの接点（すなわち、正および負の充電接点）のみを含むように制約される。充電デバイスの存在を示す付加的な接点は、存在していない。したがって、調整回路１００が充電デバイスに電気的に接続され、バッテリが充電事象を受けていることを示すために、電圧調整器２００は、端子１３０の充電接点を介して、バッテリ１２０と充電デバイスとの間の充電電流（Ｖ_{ＳＥＮＳＥ}）を感知するための感知端子１２５を含む。具体的には、充電電流（Ｖ_{ＳＥＮＳＥ}）は、電力感知抵抗器Ｒ_Ｃ１２４を横断する電圧を検出することによって感知される。補聴器デバイスは、充電事象中にバッテリ１２０を使い果たすことを回避するように、および充電器の中にある間にフィードバック雑音または吹鳴音が発生することを防止するように、停止させられなければならない（例えば、オフモードもしくはスタンバイモード）。したがって、電圧調整器２００は、感知端子１２５を介して充電電流の存在を検出し、充電事象中に補聴器デバイスを停止させるようにＶ_ＯＵＴをゼロまで低減させる。いくつかの実装では、周期的電流パルスが、充電が完了した後にＶ_ＯＵＴをゼロに維持するように充電デバイスから提供されてもよいが、充電端子１３０および充電デバイスは、依然として電気的に接続される。ここで、いったん充電端子１３０が充電デバイスから断絶され、電圧調整器２００が感知端子１２５を介して充電電流または周期的電流パルスをもはや感知しなくなると、電圧調整器２００は、電圧出力が補聴器デバイスをオンにすることを可能にしてもよい。

スイッチデバイス１５０は、補聴器デバイスがＶ_ＯＵＴを介して給電されているときに、充電端子１３０の充電接点からいかなる電圧も遮断するように、出力端子１４０によって制御される。電圧へのいかなる暴露も短絡をもたらし、または望ましくない電流の漏出をもたらし得るため、充電接点からバッテリ電圧を遮断することが望ましい。したがって、出力端子１４０にＶ_ＯＵＴの存在があるとき、スイッチデバイス１５０は、充電端子１３０の充電接点への電流の流れを遮断するように、オフ状態に変わることができる。同様に、バッテリ１２０が充電事象を受けていることを感知端子１２５が検出するとき、電圧調整器２００は、補聴器デバイスをオフにするように、Ｖ_ＯＵＴをゼロまで低減させ、それによって、スイッチデバイス１５０がオン状態に移行することを可能にし、充電デバイスがバッテリ１２０を完全に充電することを可能にしてもよい。図１の図示される実施例では、スイッチデバイス１５０は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含む。図１の図示される実施例は、電圧調整器２００の外側のスイッチデバイス１５０を描写するが、いくつかの実装は、電圧調整器２００内に統合されたスイッチデバイス１５０を含んでもよい。

図２は、本開示による、図１の電圧調整回路１００の電圧調整器２００のブロック図である。電圧調整器２００は、図１の電圧調整回路１００を参照して説明されることができる。電圧調整器２００は、調整器コントローラブロック２０５と、供給逆転保護ブロック２１０と、クロックソース２１２と、充電検出ブロック２２５と、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０と、線形ＤＣ−ＤＣ変換器２４０と、バイパススイッチブロック２５０とを含む。

調整器コントローラブロック２０５は、複数の入力信号を監視し、監視された入力信号のうちの１つまたはそれを上回るものに基づいて電圧調整器２００を制御する。調整器コントローラブロック２０５は、処理デバイスを含む。いくつかの実装では、調整器コントローラブロック２０５は、充電検出ブロック２２５から受信される入力信号に基づいて、バッテリ１２０が充電事象を受けているかどうか、または充電端子が充電デバイスに電気的に接続されているかどうかを監視する。例えば、充電検出ブロック２２５は、端子１３０を介した充電デバイスからの充電電流（または周期的電流パルス）を示す、感知端子１２５から受信されるＶ_{ＳＥＮＳＥ}信号に基づいて、充電事象の存在を検出することができる。その後、調整器コントローラブロック２０５は、補聴器デバイスが停止させられるように、Ｖ_ＯＵＴをゼロまで制御することができる。Ｖ_ＯＵＴがゼロまで制御されるとき、切替デバイス１５０は、オン状態に移行し、充電デバイスがバッテリ１２０を完全に充電することを可能にする。同様に、充電検出ブロック２２５が充電デバイスに電気的に接続される充電端子１３０の存在を検出しないとき、調整器コントローラブロック２０５は、Ｖ_ＯＵＴが補聴器端子１３２に給電することを可能にし、それによって、スイッチデバイス１５０は、充電端子１３０の電気接点への電流の流れを遮断するようにオフ状態に移行させられる。

いくつかの実装では、調整器コントローラブロック２０５は、正端子１２０−２においてバッテリ１２０によって供給されるＶ_ＩＮの規模を監視する。図２の図示される実施例では、負端子１２０−１は、接地される。調整器コントローラブロック２０５はさらに、ＥＯＬ端子１４２および１４４からのＥＯＬ電圧を示す入力信号、ブロック２１０からの逆転保護信号、ならびにスイッチング周波数のためのクロックソース２１２を監視してもよい。図３のブロック図３００を参照して以下でさらに詳細に説明される、調整器コントローラブロック２０５は、バッテリ１２０が亜鉛空気電池タイプまたは銀亜鉛電池タイプを示すかどうかを判定するように、Ｖ_ＩＮの規模を入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）と比較するためのコンパレータを含むことができる。例えば、調整器コントローラブロック２０５によって受信されるＶ_ＩＮの規模がＶ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}を超えない場合、調整器コントローラブロック２０５は、バッテリ１２０が亜鉛空気タイプを示すかどうかを判定し、バイパススイッチ２５０を制御し、それによって、Ｖ_ＩＮが低減または調整されず、出力端子１４０においてＶ_ＯＵＴとして出力される。同様に、Ｖ_ＩＮの規模がＶ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}を超える場合、調整器コントローラブロック２０５は、バッテリ１２０が銀亜鉛電池タイプを示すかどうかを判定し、それによって、Ｖ_ｉｎが、Ｖ_ｉｎの規模に応じて、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０または線形ＤＣ−ＤＣ変換器２４０のいずれか一方によって調整される。いくつかの実装では、Ｖ_ＩＮの規模は、バッテリ１２０が銀亜鉛バッテリを示すことを調整器コントローラブロック２０５が検出するために、所定の時間周期（例えば、５分）にわたってＶ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}を超えなければならない。これらの実装では、調整器コントローラブロック２０５は、バッテリ１２０が所定の時間周期未満の時間周期にわたって亜鉛空気バッテリを示すことを仮定するであろう。

バッテリ１２０が銀亜鉛電池タイプまたは他の増加電圧電池タイプを示すとき、そこから供給されるＶ_ＩＮの規模は、結果として生じるＶ_ＯＵＴが、Ｖ_ＯＵＴによって給電される電気構成要素の最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）を超えないように、低減させられなければならない。銀亜鉛バッテリは、他のバッテリ化学性質（例えば、Ｚｎ空気またはリチウムイオン電池）で観察されない、２プラトー電圧プロファイルを保有する。調整器コントローラブロック２０５は、Ｖ_ＩＮの規模を示す、監視された入力信号に基づいて、バッテリ１２０が上限プラトー電圧プロファイルまたは下限プラトー電圧プロファイルで動作していることを判定する。バッテリ１２０が上限プラトー電圧プロファイルで動作しているとき、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０は、高い効率が達成され、Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}が違反されないように、Ｖ_ＩＮを低減させ、所望の比率または割合によって結果として生じるＶ_ＯＵＴを出力するために利用される。図示される実施例では、フライングキャパシタＣ_１１３４、Ｃ_２１３６、およびＣ_３１３８は、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０に電気的に接続される。バッテリ１２０が経時的に放電または消耗し、下限プラトー電圧プロファイルに移行するとき、切替ＤＣ−ＤＣ変換器は、無効にされ、線形ＤＣ−ＤＣ変換器２４０は、Ｖ_ＩＮの規模が等しいものから独立しているＶ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}に違反しない、一定の所定のＶ_ＯＵＴを送達するために利用される。

図３を参照すると、ブロック図３００が、本開示による、図１および２の電圧調整器の出力電圧を調整するために図示されている。図示される実施例では、バッテリ１２０は、Ｖ_ＩＮを図２の調整器コントローラブロック２０５に供給する。Ｖ_ＩＮは、亜鉛空気電池タイプまたは銀亜鉛電池タイプのいずれか一方に対応する電圧範囲内の規模を示すことができる。非限定的実施例では、電圧の範囲は、約０．９〜約２．０Ｖであり得る。調整器コントローラブロック２０５は、Ｖ_ＩＮの規模をＶ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}と比較する。

いくつかの実装では、バイパススイッチ２５０は、Ｖ_ＩＮの規模が、信号２５１によって示されるように、Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}を超えないときに、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０および線形ＤＣ−ＤＣ変換器２４０の両方を迂回するために利用される。ここで、バッテリ１２０は、亜鉛空気バッテリタイプまたはＮｉＭＨタイプを示し、そこから供給される電圧の低減を必要としない。したがって、Ｖ_ＩＮは、調整または低減させられず、補聴器デバイスに給電するための結果として生じるＶ_ＯＵＴは、最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）に違反しない。

いくつかの実装では、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０は、Ｖ_ＩＮの規模が、信号２３１によって示されるように、Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}より大きい上限電圧プラトー閾値（Ｖ_{ｕｐｐｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超えるときに、利用される。ここで、バッテリ１２０は、そこから供給される電圧の低減を必要とする、上限電圧プラトープロファイルで動作する、銀亜鉛バッテリタイプを示す。したがって、Ｖ_ＩＮは、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０によって比例的に低減させられ、それによって、補聴器デバイスに給電するための結果として生じるＶ_ＯＵＴは、Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}に違反しない。

いくつかの実装では、線形ＤＣ−ＤＣ変換器２４０は、信号２４１によって示されるように、Ｖ_ＩＮの規模がＶ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}を超えるが、上限プラトー電圧閾値（Ｖ_{ｕｐｐｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超えないときに、利用される。ここで、バッテリ１２０は、そこから供給される電圧の低減を必要とする、下限電圧プラトープロファイルで動作する、銀亜鉛バッテリタイプを示す。線形ＤＣ−ＤＣ変換器２４０は、Ｖ_ＩＮの規模が下限プラトー電圧プロファイルまで低下すると、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２５０の利用の後に利用されることができ、それによって、最高効率がバッテリ１２０から得られることを可能にする。したがって、Ｖ_ＩＮは、線形ＤＣ−ＤＣ変換器２４０によって低減させられ、それによって、結果として生じるＶ_ＯＵＴは、Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}に違反しない補聴器デバイスの電気構成要素に給電するための所定の値に等しい。

図４は、本開示による、図１の電圧調整回路を使用する銀亜鉛バッテリのための入力および出力電圧を図示する、例示的試験データの非限定的プロット４００である。２ｍＡ背景電流流出が、２０分毎に周期的な１００ミリ秒１０ｍＡパルスを用いて印加される。水平ｘ軸は、時間（時間）を表し、垂直ｙ軸は、電圧（Ｖ）を示す。プロット４００は、約１６時間で消耗するまで、下限プラトー電圧まで低下する前の約８．５時間まで上限プラトー電圧を含む、銀亜鉛（ＡｇＺｎ）バッテリの入力電圧プロファイル３２０を含む。プロット４００はさらに、図１の電圧調整器２００によって低減させられている入力電圧に基づく、結果として生じる出力電圧プロファイル３４０を含む。図示される実施例では、入力電圧プロファイル３２０は、銀亜鉛バッテリが上限プラトー電圧で動作している間に、約０〜約８．５時間に結果として生じる出力電圧プロファイル３４０を出力するように、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０によって調整される。ここで、切替ＤＣ−ＤＣ変換器２３０は、入力電圧を約７５％（例えば、約７０％〜約８０％）まで低減させる。入力電圧が低減させられる比率または割合は、いくつかの実装では、スイッチドキャパシタまたはインダクタ設計、および補聴器デバイスに給電するための所望の負荷に基づき得る。同様に、入力電圧プロファイル３２０は、銀亜鉛バッテリが下限電圧プラトーで動作している間に、８．５時間後に結果として生じる出力電圧プロファイル３４０を出力するように、線形ＤＣ−ＤＣ変換器によって調整される。ここで、線形ＤＣ−ＤＣ変換器２４０は、入力電圧プロファイル３２０が等しいものから独立している約１．２５Ｖにおいて、結果として生じる出力電圧を出力する。例えば、出力電圧プロファイルは、たとえ入力電圧プロファイル３２０が１５時間後に減少していても１．２５Ｖにとどまる。

図５は、本開示による、図１の電圧調整回路のバッテリ１２０の充電事象中の入力および出力電圧を図示する、例示的試験データの非限定的プロット５００である。水平ｘ軸は、時間（秒）を表し、垂直ｙ軸は、電圧（Ｖ）を表す。非限定的プロット５００は、バッテリ１２０から供給される入力電圧プロファイル５２０、端子１３０における充電電圧プロファイル５３０、および図１の出力端子１４０におけるＶ_ＯＵＴに対応する出力電圧プロファイル５４０を描写する。約０〜約１３秒の間で、入力電圧プロファイル５２０は、下限電圧プラトーで動作する銀亜鉛バッテリを示す、約１．５Ｖであり、結果として生じる出力電圧プロファイル５４０は、図２の線形ＤＣ−ＤＣ変換器２４０によって低減させられた後に約１．２５Ｖである。約１０秒で、充電端子１３０は、充電事象を開始するように充電デバイスに電気的に接続され（例えば、充電電流（Ｖ_{ＳＥＮＳＥ}）の存在が感知され）、そこで、充電電圧プロファイル５３０は、約１４秒でゼロから約１．９Ｖの短期ピークまで増加する。充電事象に応答して、出力電圧プロファイル５４０は、補聴器デバイスをオフにする（例えば、スタンバイモード）ように、約１４秒でゼロまで低減させられ、図１のスイッチデバイス１５０がオン状態に移行することを可能にし、充電デバイスがバッテリ１２０を完全に充電することを可能にする。具体的には、約１４秒における約１．９Ｖの充電電圧プロファイル５３０の短期ピークは、いったんＶ_ＯＵＴがゼロに等しくなり、切替デバイス１５０がオン状態に移行すると低下する、切替デバイス１５０内のダイオードを横断する電圧降下に起因する。入力電圧プロファイル５２０は、充電事象中に充電されることに応答して増加する。約３０秒で、充電端子１３０は、充電デバイスから断絶され、そこで、充電電圧プロファイル５３０は、ゼロまで低減させられ、出力電圧プロファイル５４０は、補聴器デバイスの電気構成要素に給電することを許可されている出力電圧により、１．２５Ｖまで増加させられる。したがって、約３０秒で、感知端子１２５は、バッテリ１２０と充電デバイスとの間の電気接続の存在を感知していない（例えば、充電電流（Ｖ_{ＳＥＮＳＥ}）の存在が感知される）。

図６は、本開示による、亜鉛空気バッテリを検出するための所定の時間にわたる電圧プロファイル線を図示する、例示的試験データの非限定的プロット６００である。水平ｘ軸は、時間（分）を表し、左側の垂直ｙ軸は、電圧（Ｖ）を表し、右側の垂直ｙ軸は、電流（ｍＡ）を表す。電流プロファイル６１０は、バッテリが動作している負荷を示す。図１０の非限定的実施例では、電流プロファイル６１０は、約１．３ｍＡ負荷に等しい。電圧プロファイル線６０２が、バッテリ電圧を描写する一方で、バッテリは、２５℃の周囲温度および５０％の相対湿度で１．３ｍＡ負荷を受ける。垂直線６５０は、５分の閾値を示し、そこで、電圧プロファイル線６０２が約１．２６〜約１．３１Ｖの間で比較的安定し、入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）６０を超えていないため、バッテリが亜鉛空気電池タイプを示すという決定が行われる。図示される実施例では、Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}は、１．４０Ｖに等しい。

図７は、本開示による、図１の電圧調整器２００を迂回するときの亜鉛空気バッテリのための入力および出力電圧の例示的試験データを図示する、非限定的プロット７００である。バッテリは、２５℃の周囲温度および５０％の相対湿度で放電される。水平ｘ軸は、時間（時間）を表し、垂直ｙ軸は、電圧（Ｖ）を表す。プロット７００は、約８７時間後に消耗する亜鉛空気バッテリのライフサイクルにわたる入力電圧プロファイル７６２を含む。亜鉛空気電池タイプを示すバッテリにより、電圧調整器は、迂回され、出力電圧プロファイル７６４は、入力電圧プロファイル７６２に接近する。出力電圧プロファイル７６４は、２ｍＡ背景電流利得中の２時間毎の１００ミリ秒１０ｍＡ電流パルスを描写する。

図８は、本開示による、再充電可能銀亜鉛バッテリの放電電圧プロファイル８０２を図示する、例示的試験データの非限定的プロット８００である。水平ｘ軸は、容量（ｍＡｈ）を表し、垂直ｙ軸は、電圧（Ｖ）を表す。放電電圧プロファイル８０２は、消耗される前に約１２〜２８ｍＡｈの下限電圧プラトーで動作するように低下するまで、約０〜約１２ｍＡｈの上限電圧プラトーで動作する銀亜鉛バッテリを示す。

図９は、本開示による、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）バッテリの放電電圧プロファイル９０２を図示する、例示的試験データの非限定的プロット９００である。水平ｘ軸は、ＮｉＭＨバッテリ内に残っている電荷の割合を表し、垂直ｙ軸は、電圧（Ｖ）を表す。放電電圧プロファイル線９０２は、残っている電荷の割合が約８０〜３０％である間に、約１．２Ｖの比較的安定した電圧を放電する。いったんＮｉＭＨバッテリの中に残っている電荷の割合が約３０％になると、放電電圧は、いかなる電荷も残っていないときに約１．０Ｖまで著しく低減する。

図１０は、本開示による、亜鉛空気バッテリの放電電圧プロファイルバッテリを図示する、例示的試験データの非限定的プロット１０００である。水平ｘ軸は、除去された容量の割合を表し、垂直ｙ軸は、電圧（Ｖ）を表す。放電電圧プロファイル線１００２は、約１．３Ｖから亜鉛空気バッテリの容量の約９０％が消耗されるまで比較的安定している。容量の９０％が消耗された後、亜鉛空気電池の放電電圧プロファイル１００２は、著しく低減する。したがって、亜鉛空気電池は、亜鉛空気電池の耐用期間の大部分の間に、所望の放電電圧が維持されることを可能にする、高いエネルギー効率を含む。

いくつかの実装が、説明されている。それでもなお、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、種々の修正が行われ得ることが理解されるであろう。したがって、他の実装も以下の請求項の範囲内である。

Claims (20)

1. バッテリ式補聴器デバイスの電圧調整回路（１００）内の電力を管理するための装置であって、
   バッテリ（２００）によって供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を受電する電圧調整器（２００）の入力端子（１２０−１、１２０−２）と、
   出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を前記補聴器デバイスの１つまたはそれを上回る電気構成要素に電気的に接続される補聴器端子（１３２）に提供する前記電圧調整器（２００）の出力端子（１４０）であって、前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）は、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）に基づく、出力端子と、
   充電デバイスと前記電圧調整回路（１００）の充電接点（１３０）との間の充電電流（Ｖ_{ＳＥＮＳＥ}）を感知するための前記電圧調整器（２００）の感知端子（１２５）と、
   を備え、
   前記電圧調整器（２００）は、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の規模が、最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）未満である規模を有する前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を生成するように入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超えるときに、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の規模を低減させるように構成される、装置。
2. スイッチデバイス（１５０）をさらに備え、前記スイッチデバイスは、
   前記充電デバイスと前記充電接点（１３０）との間の前記充電電流（Ｖ_{ＳＥＮＳＥ}）を感知する、前記電圧調整器（２００）の前記感知端子（１２５）に基づいて、前記充電デバイスが前記バッテリ（１２０）を充電することを可能にするように、オン状態に移行することと、
   前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）が存在するときに、前記充電接点（１３０）が前記バッテリ（１２０）から電圧を受電することを阻止するように、オフ状態に移行することと
   を行うように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記スイッチデバイス（１５０）は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記スイッチデバイス（１５０）は、前記電圧調整器（２００）に組み込まれる、請求項２または３のいずれかに記載の装置。
5. 前記電圧調整回路（１００）の前記充電接点（１３０）は、正接点および負接点のみを備える、請求項２〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記電圧調整器（２００）はさらに、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の規模が前記入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）より大きい上限プラトー電圧閾値（Ｖ_{ｕｐｐｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超えるときに、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の規模を低減させ、所望の比率によって前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を生成するために利用される、切替ＤＣ−ＤＣ変換器（２３０）を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. それぞれ実質的に同一の容量を有し、前記電圧調整器（２００）に電気的に接続される、複数のフライングキャパシタ（１３４、１３６、１３８）をさらに備え、前記フライングキャパシタ（１３４、１３６、１３８）は、前記切替ＤＣ−ＤＣ変換器（２３０）が利用されているときに前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）から前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）に電荷を移送するように構成される、請求項６に記載の装置。
8. 前記電圧調整器（２００）はさらに、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の規模が前記入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超え、上限プラトー電圧閾値（Ｖ_{ｕｐｐｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超えないときに、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の規模を低減させ、前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を所定の値に出力するために利用される、線形ＤＣ−ＤＣ変換器（２４０）を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記電圧調整器（２００）はさらに、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）が前記入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超えないときに、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の低減を最小限にし、前記最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）未満である規模を有する前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を生成するために利用される、バイパススイッチ（２５０）を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記バッテリ（１２０）は、前記入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）未満の最大電圧を有する、低減電圧バッテリを備える、請求項１に記載の装置。
11. 前記バッテリ（１２０）は、前記入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超える最大電圧を有する、増加電圧バッテリを備える、請求項１に記載の装置。
12. バッテリ式補聴器デバイスの電圧調整回路（１００）内の電力を管理するための方法であって、
    前記電圧調整回路（１００）の電圧調整器（２００）の処理デバイス（２０５）が、
    
    前記補聴器デバイスの１つまたはそれを上回る電気構成要素に給電するためのバッテリ（２００）によって供給される入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を監視するステップと、
    前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の規模を入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）と比較するステップと、
    前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の規模が前記入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）より大きくないときに、前記バッテリ（１２０）が低減電圧バッテリを示すことを判定し、前記１つまたはそれを上回る電気構成要素に給電するための出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を出力するように前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の低減を最小限にするステップ、または
    前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）の規模が前記入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）より大きいときに、前記バッテリ（１２０）が増加電圧バッテリを示すことを判定し、前記１つまたはそれを上回る電気構成要素に給電するための最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）未満である規模を有する出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を出力するように前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を低減させるステップ、
    を含むステップを実行することを含む、方法。
13. 前記バッテリ（１２０）を充電するために前記電圧調整回路（１００）に電気的に接続される充電デバイスからの充電電流および周期的電流パルスのうちの１つを示す、充電電圧信号（Ｖ_{ＳＥＮＳＥ}）の存在を監視するステップと、
    前記充電電圧信号（Ｖ_{ＳＥＮＳＥ}）の存在に基づいて、前記補聴器デバイスを停止させるために、ゼロまで減少するように前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を制御するステップと、
    前記充電デバイスが前記バッテリ（１２０）を完全に充電することを可能にするように、スイッチデバイス（１５０）をオン状態に移行させるステップと、
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記１つまたはそれを上回る電気構成要素が前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）によって給電されているときに、スイッチデバイス（１５０）をオフ状態に移行させるステップをさらに含み、前記スイッチデバイス（１５０）の前記オフ状態は、前記電圧調整回路（１００）の充電接点（１３０）への電圧の暴露を阻止する、請求項１２に記載の方法。
15. 前記最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）未満である規模を有する前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を出力するように、前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を低減させるステップは、
    前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を上限電圧プラトー閾値（Ｖ_{ｕｐｐｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈ}）と比較するステップであって、前記上限電圧プラトー閾値（Ｖ_{ｕｐｐｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈ}）は、前記入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）より大きい、ステップと、
    前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）が前記上限電圧プラトー閾値（Ｖ_{ｕｐｐｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超えるときに、前記最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）に違反しない前記出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を生成するように、前記電圧調整器（２００）の切替ＤＣ−ＤＣ変換器（２３０）によって前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を比例的に低減させるステップと、
    を含む、前記請求項のいずれかに記載の方法。
16. 前記入力電圧が前記入力電圧閾値（Ｖ_{ｉｎ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超え、前記上限電圧プラトー閾値（Ｖ_{ｕｐｐｅｒ＿ｔｈｒｅｓｈ}）を超えないときに、前記最大出力電圧（Ｖ_{ｏｕｔ＿ｍａｘ}）に違反しない一定の所定出力電圧（Ｖ_ＯＵＴ）を送達するように、線形ＤＣ−ＤＣ変換器（２４０）によって前記入力電圧（Ｖ_ＩＮ）を低減させるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記補聴器デバイスの前記電気構成要素は、マイクロホン、信号プロセッサ、音声増幅器、関連電気回路、およびスピーカのうちの少なくとも１つを備える、前記請求項のいずれかに記載の方法。
18. 前記低減電圧バッテリ（２０２）は、亜鉛空気バッテリを備える、前記請求項のいずれかに記載の方法。
19. 前記低減電圧バッテリ（２０２）は、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）バッテリを備える、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記増加電圧バッテリ（２０２）は、再充電可能銀亜鉛バッテリを備える、前記請求項のいずれかに記載の方法。