JP6456249B2 - オーディオ装置、電流制御プログラムおよび電流制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、オーディオ信号を出力するオーディオ装置に関し、特に、車載用のオーディオ装置の消費電流の制御に関する。

車両等の移動体に搭載されるオーディオ装置は、アンプの多チャンネル化により高出力化が進んでいる。この高出力化に伴い、オーディオ装置には比較的大きな電流が供給されるようになっている。一方、オーディオ装置において、短絡等の異常が発生したとき、電子回路を過電流から保護しなければならない。特許文献１は、短絡等により発生する過電流の有無を判定し、過電流が発生したと判定した場合には、リミッター回路の動作を有効にし、リミッター回路の後段のパワーアンプに入力されるオーディオ信号の振幅を制限し、パワーアンプの電力消費量を抑制し、パワーアンプを過電流から保護している。

特開２００８−２４４５５４号公報

車載用オーディオ装置のパワーアンプの大出力化、多チャンネル化に伴い、全チャンネルから定格出力を出した場合、ヒューズが切れてしまうほどの大電流を消費する可能性が出てきた。大音量時にもヒューズ切れを避けるために、消費電流を制限する必要があり、現状では、オーディオ装置の信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）において出力電流の値を予測し、出力電流が規定の値を超えないようリミッターの閾値（振幅）を下げたり、あるいは、電源ラインに小抵抗を挿入し、両端の電圧を測定することによって電流を測定し、大電流時にはリミッターの閾値（振幅レベル）を下げることによって、消費電力を抑制している。

図１に、バッテリーからの電源電圧、パワーアンプの消費電流、およびスピーカーの出力の波形Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３をそれぞれ例示する。オーディオ装置には、一般に、１２Ｖの直流電圧がバッテリーから供給され、その電圧波形は、Ｈ１で示される。オーディオ装置のパワーアンプの全チャンネルから定格出力のオーディオ信号が出力された場合、例えば、消費電流は、時刻ｔ１で示すように、波形Ｈ２で示すように急激に上昇する。このとき、バッテリーからの電圧も大電流が流れることで一時的に降下する。パワーアンプの全チャンネルからオーディオ信号が出力されること、あるいはバッテリーからの電源ラインに一定以上の電圧降下が生じたによって、上記したように、時刻ｔ１において消費電流が規定値を越えると予測され、リミッターによりオーディオ信号のレベルが一定以下に抑制される。図１の例では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで比較的大きな消費電力が予測されているため、スピーカーの出力を表す電圧波形Ｈ３の振幅が一定レベルでクランプされ、時刻Ｔ２以後、リミッターが解除され、スピーカーの出力を表す電圧波形Ｈ３にはクランプは見られない。

しかしながら、従来のオーディオ装置の消費電力制御には、次のような課題がある。ヒューズは切れないが、電源ラインの電圧降下により音が止まってしまうことがある。自動車のバッテリーからアンプまでの電源ラインの配線は２ｍ以上になり、そこに大電流が流れることによって発生した電圧降下により、アンプの電源電圧が動作電圧以下になり、音が止まってしまう。

また、リミッターの制御速度を速くしないと、ヒューズ切れが起きてしまう。大電流が流れることを検知した場合は、即座にリミッターの閾値（振幅レベル）を下げてアンプの出力を下げることが望ましいが、リミッターは、通常、歪みを抑えるためにも使われており、通常動作時に減衰速度をあまり速くすると音質を損なうので、音響チューニングの立場からは減衰速度を遅くする傾向がある。しかしながら、減衰速度を遅くすると、電流制御が間に合わずヒューズが消えてしまうおそれがある。他方、ヒューズの定格を大きくすることで、ヒューズ切れを回避することも可能であるが、ヒューズの定格を大きくすると、故障時に大電流が流れてしまい、火災等を引き起こす懸念があり、必要以上にヒューズの定格を大きくすることはできない。さたにヒューズの定格を大きくすれば、電源ラインの配線も太くしなければならない。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、消費電流が目標電流を超える場合には電流制限を重視するモードを選択し、目標電流を超えない場合には音質を重視するモードを選択するオーディオ装置、電流制御プログラムおよび電流制御方法
を提供することを目的とする。

本発明に係るオーディオ装置は、オーディオ信号を出力する出力手段と、前記出力手段で消費される消費電流を予測する予測手段と、前記予測された消費電流が目標電流を超えるか否かを判定する判定手段と、オーディオ信号が閾値を超えたとき、オーディオ信号を制限する制限手段と、前記予測された消費電流が目標電流を超えないと判定された場合に、第１のモードで前記制限手段を制御し、前記予測された消費電流が目標電流を超えると判定された場合に、第２のモードで前記制限手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、第２のモードのとき、前記制限手段に、第１のモードのときより大きい減衰速度でオーディオ信号を制限させる。

好ましくは、前記制御手段はさらに、第２のモードのとき、前記制限手段に、第１のモードのときよりも小さい閾値でオーディオ信号を制限させる。好ましくは前記制限手段は、入力されたオーディオ信号のレベルを制限するリミッターを含み、前記制御手段は、第２のモードのとき、前記リミッターの減衰速度および閾値を変更する。好ましくは前記制御手段は、前記予測された消費電流と前記目標電流との差に応じて前記閾値を変更する。好ましくは前記リミッターは、オーディオ信号を減衰または増幅する増幅器と、減衰または増幅されたオーディオ信号と閾値とを比較し、比較結果に基づき前記増幅器のゲインを調整するゲイン調整部とを含み、前記制御手段は、第２のモードのとき、前記ゲイン調整部の閾値およびゲインを変更する。好ましくは前記予測手段は、オーディオ信号を処理する信号処理手段から出力される信号を監視する出力監視部を含み、前記予測手段は、前記出力監視部の監視結果に基づき消費電流を予測する。好ましくは前記予測手段は、オーディオ装置に供給される電源ラインの電圧を監視する電源電圧監視部を含み、前記予測手段は、前記電源電圧監視部により監視された電圧に基づき消費電流を予測する。好ましくは前記予測手段は、前記電源電圧監視部により監視された電圧降下量を検出し、前記制御手段は、検出された電圧降下量に応じて前記閾値を変更する。好ましくは前記予測手段は、前記出力監視部および前記電源電圧監視部の監視結果に基づき消費電流を予測する。好ましくは前記予測手段は、前記出力監視部の監視結果に基づき予測された消費電流に、前記電源電圧監視部の監視結果に応じた重み付けを与える重み付け部を有する。好ましくは前記出力監視部は、第１の間隔で前記信号処理手段から出力される信号を監視し、前記電源電圧監視部は、第１の間隔よりも短い第２の間隔で電圧を監視する。好ましくは前記出力手段は、複数のチャンネルを有するアンプを含み、前記予測手段は、使用されるチャンネル数に応じた消費電力を予測する。前記電源ラインは、バッテリーからの電源ラインである。好ましくは前記電源ラインにはヒューズが設けられ、前記目標電流は、前記ヒューズの定格電流に基づき設定される。

本発明に係る電流制御プログラムは、オーディオ信号を処理する処理手段、前記処理手段で処理されたオーディオ信号を出力する出力手段、前記処理手段を制御する制御手段を含むオーディオ装置における前記制御手段が実行するものであって、前記出力手段で消費される消費電流を予測するステップと、前記予測された消費電流が目標電流を超えるか否かを判定するステップと、前記予測された消費電流が目標電流を超えないと判定された場合に、第１のモードで前記処理手段を制御し、前記予測された消費電流が目標電流を超えると判定された場合に、第２のモードで前記処理手段を制御するステップとを有し、第２のモードのとき、前記処理手段は、第１のモードのときより大きい減衰速度でオーディオ信号を制限する。

本発明に係る電流制御方法は、オーディオ信号を処理する処理手段、前記処理手段で処理されたオーディオ信号を出力する出力手段、前記処理手段を制御する制御手段を含むオーディオ装置におけるものであって、前記出力手段で消費される消費電流を予測するステップと、記予測された消費電流が目標電流を超えるか否かを判定するステップと、前記予測された消費電流が目標電流を超えないと判定された場合に、第１のモードで前記処理手段を制御し、前記予測された消費電流が目標電流を超えると判定された場合に、第２のモードで前記処理手段を制御するステップとを有し、第２のモードのとき、前記処理手段は、第１のモードのときより大きい減衰速度でオーディオ信号を制限する、電流制御方法。

本発明によれば、予測された消費電流が目標電流を超えるか否かを判定し、目標電流を超えない場合には、第１のモードで電流制御を行い、超える場合には、第２のモードで電流制御を行い、第２のモードの減衰速度を第１のモードのときよりも大きくするようにしたので、目標電流を超える消費電流を短時間で制限させることができ、ヒューズ切れ等の故障を回避することができる。他方、目標電流を超えない第１のモードでは、減衰速度を小さくすることができるため、音質の悪化を抑制することができる。

オーディオ装置の電流制御を説明するための電源電圧、消費電流およびスピーカー出力の波形図である。 本発明の第１の実施例に係るオーディオ装置の構成例を示すブロック図である。 図２に示すリミッターの等価回路である。 第１の実施例に係るオーディオ装置の電流制御のフローを示す図である。 通常モード時および電流制御モード時のゲインの時間的な遷移を模式的に表す図である。 従来のオーディオ装置の電流制御を行ったときの各部の波形を例示する図である。 本実施例のオーディオ装置の電流制御を行ったときの各部の波形を例示す図である。 第１の実施例の変形例に係るオーディオ装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例に係るオーディオ装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例に係るオーディオ装置の電流制御のフローを示す図である。 本発明の第３の実施例に係るオーディオ装置の電流制御のフローを示す図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の好ましい態様では、オーディオ装置は、移動体等の車両に搭載され、バッテリーから供給される電力に動作される。但し、本発明は、このような態様に限らず、オーディオ装置は、車両以外の場所に搭載されるものであってもよい。さらに本発明のオーディオ装置は、車載用の電子装置に組み込まれるものであってもよい。例えば、車載用の電子装置は、オーディオ信号、ビデオ信号を再生する機能、テレビ放送やラジオ放送を受信する機能、ナビゲーション機能を有するとき、本発明のオーディオ装置は、そのような各機能から提供されたオーディオ信号を出力する。

図２は、本発明の第１の実施例に係るオーディオ装置の構成例を示すブロック図である。本実施例のオーディオ装置１０は、音源からオーディオ信号を受け取り、受け取ったオーディオ信号の処理を行う信号処理装置２０と、信号処理装置２０から出力されたオーディオ信号の増幅を行うパワーアンプ３０を、パワーアンプ３０から出力されたオーディオ信号を可聴音に変換するスピーカー４０と、信号処理装置２０の制御を行う制御部５０とを含んで構成される。

信号処理装置２０は、入力されたオーディオ信号について種々の処理を行う信号処理部２２と、信号処理部２２で処理されたオーディオ信号を受け取り、当該オーディオ信号のレベルを制御するリミッター２４と、リミッター２４から出力されたオーディオ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ２６と、信号処理装置２０から出力されるオーディオ信号のレベル等を監視する出力レベル監視部２８とを有する。信号処理装置２０は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）から構成され、制御部５０は、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)から構成される。なお、図面には１つのリミッター２４が示されているが、リミッター２４は、パワーアンプ３０の複数のチャンネル毎に設けられる。

信号処理部２２は、例えば、符号化されたオーディオ信号の復号化、オーディオ信号のサラウンド処理などを行う。リミッター２４は、入力されるオーディオ信号のレベルを制御する。図３（Ａ）は、リミッター２４の等価回路である。リミッター２４は、オーディオ信号Ｓｉｎを入力し、これを増幅または減衰し、オーディオ信号Ｓｏｕｔを出力する増幅器１００と、閾値に基づき増幅器１００のゲイン（利得）Ｇｎを調整するゲイン調整部１１０とを有する。ゲイン調整部１１０は、オーディオ信号Ｓｏｕｔと閾値Ｔｈとを比較し、閾値Ｔｈ＜Ｓｏｕｔであれば、ゲインＧｎを上げる調整を行い、閾値Ｔｈ＞Ｓｏｕｔであれば、ゲインを下げる調整を行う。例えば、図３（Ｂ）に示すように、閾値がＴｈ１に設定されているとき、オーディオ信号Ｓｏｕｔが閾値Ｔｈ１よりも大きければ、ゲインＧｎが下げられ、入力されるオーディオ信号Ｓｉｎの振幅レベルＶａが閾値Ｔｈ１を超えないように制限される。他方、オーディオ信号Ｓｏｕｔが閾値Ｔｈ１よりも小さければ、ゲインＧｎが上げられ、入力されるオーディオ信号Ｓｉｎが閾値Ｔｈ１を超えないように増幅される。本実施例では、ゲイン調整部１１０は、制御部５０からのリミッター制御信号Ｓに基づき閾値およびゲインＧｎを下げるときの減衰速度を変更する。

出力レベル監視部２８は、信号処理部２２で処理された結果に基づき、信号処理装置２０から出力されるオーディオ信号の出力レベルや、アンプ３０の各チャンネルに供給されるオーディオ信号の有無等を監視する。例えば、アンプ３０の全チャンネルが使用されるのであれば、それに応じた数のオーディオ信号が信号処理装置２０から出力されることになる。さらに好ましくは、出力レベル監視部２８は、オーディオ信号のピーク値ではなく、実効値を算出し、これを監視結果に含める。出力レベル監視部２８の監視結果Ｐは、制御部５０の消費電力予測部５２に提供される。

なお、図２は、信号処理装置２０がＤ／Ａコンバータ２６を包含する例を示したが、Ｄ／Ａコンバータ２６は、信号処理装置２０の外部に接続されてもよい。さらにパワーアンプ３０は、ディジタルパワーアンプであってもよく、その場合には、パワーアンプ３０の後段にＤ／Ａコンバータが接続される。

制御部５０は、パワーアンプ３０の消費電流を予測する消費電流予測部５２と、消費電流予測部５２の予測結果に基づきリミッター２４を制御するリミッター制御部５４と、アンプ３０やスピーカー４０などの仕様情報（例えば、消費電力、定格出力など）を記憶するスピーカー／アンプ情報部５６と、電源電圧を監視する電源電圧監視部５８と、スピーカー／アンプ情報部５６および／または電源電圧監視部５８の監視結果に基づき消費電流予測部５２に重み付けを提供する重み付け部６０とを有する。

消費電流予測部５２は、出力レベル監視部２８の監視結果Ｐから予測電流を読取り、オーディオ装置の消費電流を予測する。好ましくは、消費電流予測部５２は、一定の周期または間隔、例えば５０ｍｓ毎に、出力レベル監視部２８の監視結果Ｐから予測電流を読取り、消費電流を算出する。

電源電圧監視部５８は、オーディオ装置に接続されたバッテリーの電源ラインの電圧を監視し、電源ラインに一定以上の電圧降下が生じたか否かを検出する。好ましくは、電源電圧監視部５８は、消費電流予測部５２が出力レベル監視部２８の監視結果Ｐから予測電流を読取る周期よりも短い周期、例えば、１ｍｓ毎に電源電圧を監視する。電源電圧監視部５８により監視された結果は、重み付け部６０へ提供される。例えば、電源ラインに一定以上の電圧降下が生じたことが検出された場合、バッテリーからオーディオ装置１０へ大きな電流が流れたことになるため、重み付け部６０は、消費電流予測部５２に対して、消費電流が幾分だけ大きくなるような重み係数α１を提供する。例えば、出力レベル監視部２８の監視結果Ｐに基づく消費電流をＷａとしたとき、重み付けされた消費電流Ｗ＝Ｗａ×α１で表され、係数α１は、α１≧１である。この重み係数α１は、電源ラインの電圧に応じて可変される。

また、スピーカー／アンプ情報部５６によってスピーカー／アンプの定格出力が一定値以上である場合、あるいはスピーカーのインピーダンスが一定値以上である場合には、スピーカー／アンプの消費電流が大きくなることが予想されるため、重み付け部６０は、消費電流予測部５２に対して、消費電流が幾分だけ大きな値となるような重み係数α２を提供する。このとき、重み付けされた消費電流Ｗ＝Ｗａ×α２で表され、係数α２は、α２≧１である。２つの係数α１、α２による重み付けがされる場合には、Ｗ＝（α１＋α２）×Ｗａとなる。重み付け部５８は、予め決められたテーブルまたは数式から重み付け係数α１、α２を算出するようにしてもよい。

こうして消費電流予測部５２は、出力レベル監視部２８の監視結果、および重み付け部５８の重み付けに基づき消費電流を予測し、その予測結果をリミッター制御部５４へ提供する。リミッター制御部５４は、消費電流予測部５２によって予測された消費電流に基づきリミッター２４を制御する。好ましくは、リミッター制御部５４は、電源ラインまたはオーディオ装置に接続されたヒューズの定格電流に基づき設定された目標電流と、予測された消費電流とを比較し、予測された消費電流が目標電流を超えない場合には、通常モードでリミッター２４を制御するリミッタ―制御信号Ｓを出力し、予測された消費電流が目標電流を超える場合には、電流制限モードでリミッター２４を制御するリミッタ―制御信号Ｓを出力する。電流制限モードでは、通常モードのときよりも、リミッター２４の閾値が下げられ、同時にリミッターの減衰速度が上げられ、消費電流が即座に目標電流以下に収まるようにリミッター２４が制御される。

図４に、本実施例のオーディオ装置の電流制御の動作フローを示す。オーディオ装置の動作が開始されると、消費電流予測部５２は、出力レベル監視部２８の監視結果や電源電圧監視部の監視結に基づき消費電流を予測する（Ｓ１００）。次に、リミッター制御部５４は、予測された消費電流が目標電流を超えるか否かを判定する（Ｓ１１０）。目標電流は、上記したようにヒューズの定格電流に従い決定され、例えば、ヒューズの定格電流が４０Ａのとき、目標電流は、４０Ａ以下、例えば３０Ａに設定され得る。リミッター制御部５４は、予測された消費電流が目標電流を超えると判定したとき、電流制限を重視する電流制限モードを選択し（Ｓ１２０）、予測された消費電流が目標電流を超えないと判定したとき、音質を重視する通常モードを選択する（Ｓ１３０）。

通常モードでは、リミッター制御部５４は、音響チューニングで決定された閾値および減衰速度でリミッター２４を制御するべくリミッター制御信号Ｓをリミッター２４へ出力する。リミッター２４のゲイン調整部１１０は、受け取ったリミッター制御信号Ｓに従い、閾値および減衰速度を変更する。すなわち、通常モードのときの閾値は小さくなるように変更され、減衰速度が大きくなるように変更される。ゲイン調整部１１０は、図３に示したように、閾値Ｔｈ＜Ｓｏｕｔのとき、ゲインＧｎを下げ、閾値Ｔｈ＞Ｓｏｕｔのとき、ゲインＧｎを上げるようにゲインＧｎの調整を行う。ゲインＧｎを下げるときの減衰速度は、ゲインの大きさに依存する。例えば、ゲインＧｎ１＝０．９９９と、ゲインＧｎ２＝０．９とを比較すると、ゲインＧｎ１、Ｇｎ２は、「１」よりも小さいので、いずれもオーディオ信号を減衰させるが、Ｇｎ１の方がＧｎ２よりも「１」に近いため、ゆっくりとした減衰となる。つまり、Ｇｎ２の減衰速度は、Ｇｎ１の減衰速度よりも速くなる。ここで留意すべきは、減衰速度が速くなると、ノイズ等により音質が悪化する。このため、通常モードでは、音質が悪化しないようにするため、減衰速度を一定以上に設定している。例えば、減衰速度は、−０．３２ｄＢ／ｍｓである。

一方、電流制限モードでは、音質を重視する通常モードと異なり、ヒューズの切断を回避させるために、出来るだけ早く消費電流を減少させる必要がある。このため、電流制限モードでは、通常モードのときよりも閾値が小さく、かつ減衰速度が大きくなる。例えば、減衰速度は、通常モードのときの−０．３２ｄＢ／ｍｓから−１０ｄＢ／ｍｓに変更される。閾値は、通常モードのときよりも小さくされるが、より好ましくは、予測された消費電流と目標電流との差分に応じて変更される。つまり、予測された消費電流が大きいほど、閾値を下げる量を大きくする。これにより、大電流が流されたとしても、消費電流を瞬時に収束させ、ヒューズ切れを防止することができる。

図５は、通常モード時および電流制限モード時のゲインの時間的遷移を模式的に表す図である。図中のＴｓは、予測された消費電流が目標電流を超えた時点、Ｔｅは、ゲインが負から正に反転する時点を表している。通常モードでは、オーディオ信号Ｓｏｕｔが閾値Ｔｈ＿ｎ（Ｔｈ＿ｎは、通常モード時に設定された閾値）を超えるとき、入力されるオーディオ信号Ｓｉｎのゲインが下げられ、オーディオ信号Ｓｉｎは、−０．３２ｄＢ／ｍｓの減衰速度で、時点Ｔｅで３ｄＢ減衰され、その後、オーディオ信号Ｓｏｕｔが閾値Ｔｈ＿ｎより小さくなると、入力されるオーディオ信号Ｓｉｎのゲインが上げられ、オーディオ信号Ｓｉｎは、０．０２５ｄＢの増幅速度で上昇する。

一方、電流制限モードでは、オーディ信号Ｓｏｕｔが閾値Ｔｈ＿ｃ（閾値Ｔｈ＿ｃは、電流制限モード時に設定される閾値であり、Ｔｈ＿ｃ＜Ｔｈ＿ｎ）を超えると、オーディオ信号Ｓｉｎのゲインが下げられ、入力されるオーディオ信号Ｓｉｎは、−１０ｄＢ／ｍｓの減衰速度で、時点Ｔｅで１２ｄＢ減衰され、その後、オーディオ信号Ｓｏｕｔが閾値Ｔｈ＿ｃ以下になると、オーディオ信号Ｓｉｎのゲインが上げられ、オーディオ信号Ｓｉｎは、０．０２５ｄＢの増幅速度で上昇する。閾値Ｔｈ＿ｃは、好ましくは、予測された消費電流と目標電流との差分に応じて設定される。

電流制限モードの場合、大電流が検出された時刻Ｔｓから消費電流が減衰されるまでの時刻Ｔｅまでの期間Ｔｃを、通常モードのときの期間Ｔｎよりも短縮させることができる。通常モードで設定される減衰速度は、音質の悪化を回避し得る大きさであり、大電流が流れた場合には、減衰速度が小さいために、消費電力の抑制が間に合わずにヒューズが溶断してしまうおそれがある。また、電流制限モードで設定される減衰速度を、通常モードに適用すれば、ヒューズ切れが生じない通常動作時の消費電流であっても、音質の悪化を招いてしまうことになる。本実施例では、消費電流に応じて通常モードと電流制限モードとの切替えを行い、消費電流が大きい場合には、ヒューズ切れを防止し、消費電流が小さい場合には、音質が悪化しないように、リミッターの閾値および減衰速度を制御する。

リミッター制御部５４は、予測された消費電流が目標電流を超えるか否かに応じて通常モードまたは電流制限モードでリミッターを制御するが、電流制限モードから通常モードへの移行は、幾つかの方法によって実施され得る。第１の方法では、一定周期で予測された消費電流が、その都度、目標電流を超えるか否かを判定し、その判定結果に応じて電流制限モードまたは通常モードを選択する。但し、第１の方法の場合、予測された消費電流と目標電流との判定が頻繁に行われ、その処理が煩雑になる。そこで、第２の方法では、電流制限モードへの移行後、予測された消費電流が継続してｎ回（ｎは、２以上の自然数であり、予め設定される）、目標電流を下回った場合には、電流制限モードへ移行から一定期間を経過後、例えば、５００ｍｓを経過したとき、自動的に通常モードへ移行させる。

また、電流制限モードから通常モードへ移行する場合、リミッターの減衰速度および閾値は、元の状態に一気に変更されるようにしてもよいが、好ましくは、閾値は段階的に変更される。減衰速度は、例えば、電流制限モード時の−１０ｄＢ／ｍｓから、通常モード時の−０．３２ｄＢ／ｍｓに変更される。一方、閾値は、予測された消費電流が目標電流をｎ回、継続して下回った場合には、一定期間Ｔｘ（例えば、５００ｍｓ）を経過した時点から、一定期間を経過する毎に、閾値を一定の割合（例えば、５％）上昇させ、通常モード時の閾値に戻す。

図６は、従来のオーディオ装置の電流制御を行ったときのスピーカー出力、消費電流、およびバッテリー電圧の波形を示し、図７は、本実施例のオーディオ装置の電流制御を行ったときのスピーカー出力、消費電流、およびバッテリー電圧の波形を示す。図６、図７において、７０は、スピーカー出力波形（電圧の振幅）、７２は、消費電流または出力電流の波形、７６は、バッテリーの電圧波形を示している。

図６において、信号処理装置２０の全チャンネルから定格出力される等の原因により、時刻Ｔ１において、目標電流Ｌを超える大きな消費電流が発生するとものとする。このとき、バッテリーの電圧波形７４は、時刻Ｔ１で大きな電流が流れることに応答して大きな電圧降下が生じる。従来方式のリミッターは、通常モード、すなわち、音質を重視する減衰速度および固定された閾値により電流制御を行うため、消費電流は、徐々に減少し、時刻Ｔ３において略一定レベルに収斂する。

一方、本実施例では、図７に示すように、消費電流が目標電流Ｌよりも大きいと判定された場合には、リミッターは、電流制限モード、すなわち、通常モードのときよりも大きな減衰速度、および消費電流に応じた閾値により電流制御を行うため、消費電流は、時刻Ｔ１から比較的急激に減少し、時刻Ｔ２において略一定レベルに収斂する。本実施例での消費電流が絞り込まれるまでの期間Ｔｃ（時刻Ｔ１からＴ２まで）は、従来の絞り込まれるまでの期間Ｔｎ（時刻Ｔ１からＴ３まで）に比較して非常に短縮される。これにより、オーディオ装置のヒューズ切れを回避することができ、同時に、消費電流が小さい通常モード時には良好な音質レベルを得ることができる。

上記第１の実施例では、消費電流予測部５２は、出力レベル監視部２８の監視結果Ｐから読み取った予測電流、および重み付け部６０から提供された重み付け係数の双方を利用して消費電流を予測したが、消費電流予測部５２は、必ずしも重み付け部６０からの情報を用いることなく消費電流を予測するものであってもよい。図８は、出力レベル監視部２８の監視結果Ｐを利用して消費電流を予測するオーディオ装置１０Ａを示している。つまり、制御部５０Ａは、図２に示すオーディオ装置と異なり、消費電流予測部５２およびリミッター制御部５４を包含するが、スピーカー／アンプ情報部５６、電源電圧監視部５８および重み付け部６０を備えていない。消費電流予測部５２は、出力レベル監視部２８の監視結果Ｐに基づき予測した消費電流をリミッター制御部５４へ提供し、リミッター制御部５４は、当該予測された消費電流に基づき通常モードまたは電流制限モードでリミッター２４を制御する。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。図９は、本発明の第２の実施例に係るオーディオ装置の構成を示す。第２の実施例のオーディオ装置１０Ｂは、信号処理装置２０Ａと、制御部５０Ｂとを含む。信号処理装置２０Ａは、第１の実施例のときと異なり、出力レベル監視部２８を備えていない。また、制御部５０は、第１の実施例のときと異なり、消費電流予測部５２、スピーカー／アンプ情報部５６および重み付け部６０を包含せず、リミッター制御部５４は、電源電圧監視部５８の監視結果に基づきリミッター５４を制御する。

図９は、第２の実施例に係るオーディオ装置の電流制御の動作を説明するフローチャートである。電源電圧監視部５８は、バッテリーからオーディオ装置への電源ラインの電圧を監視する（Ｓ２００）。監視は、一定周期、例えば、１ｍｓ毎に監視される。次に、電源電圧監視部５８は、電源ラインの電圧降下が一定値以上であるか否かを検出する（Ｓ２１０）。この一定値は、オーディオ装置に大電流が流れたときの大きさ、すなわち、消費電流が目標電流を超えるときの電圧降下の大きさに対応する。例えば、バッテリーが１２Ｖの電源電圧を供給する場合、約１Ｖの電圧降下を検出する。電源電圧監視部５８は、検出結果をリミッター制御部５４へ提供し、リミッター制御部５４は、電圧降下が一定値以上であることが検出された場合には、電流制限モードでリミッター２４を制御し（Ｓ２２０）、そうでなければ、リミッター２４を通常モードで制御する（Ｓ２３０）。

電流制限モードでは、第１の実施例のときと同様に、減衰速度が通常モードのときよりも速くなるように設定され、例えば、−１０ｄＢ／ｍｓに設定される。また、閾値は、電源電圧監視部５８によって監視された電源電圧に応じた閾値を設定する。具体的には、電源電圧の降下が大きいほど、言い換えれば、電源電圧が小さいほど、消費電流が大きいことを意味するので、それに応じて閾値を下げるように設定する。なお、電流制限モードから通常モードへの復帰方法は、第１の実施例のときと同様に行われる。

このように第２の実施例によれば、信号処理装置２０Ａからの予測電流を得ることなく、電源電圧を監視することにより、通常モードまたは電流制限モードにより電流制御を行うことができる。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。オーディオ装置の制御部５０が、信号処理装置２０から読み取った予測電流に基づき消費電流を予測する機能と、バッテリーの電源電圧を監視する機能とを備えているとき、第３の実施例は、予測された消費電流と、監視された電源電圧をそれぞれを独立に判定して、通常モードまたは電流制限モードを選択する。図１１に、第３の実施例による電流制御のフローを示す。先ず、第１の実施例で説明したように、消費電流予測部５２により予測された消費電流が目標電流を超えるか否かが判定され（Ｓ３００）、目標電流を超える場合には、リミッター制御部５４は、電流制限モードでリミッター２４を制御する（Ｓ３３０）。予測された消費電流が目標電流を超えない場合、第２の実施例で説明したように、電源電圧監視部により監視された電圧降下が一定値以上であるか否かが検出され（Ｓ３１０）、一定値以上の電圧降下であれば、リミッター制御部５４は、電流制限モードでリミッター２４を制御する（Ｓ３３０）。予測された消費電流が目標電流を超えず、かつ電圧降下が一定値以上でない場合には、リミッター制御部５４は、通常モードでリミッター２４を制御する（Ｓ３２０）。このように第３の実施例によれば、予測された消費電流または電源電圧の電圧降下のいずれか一方が条件を満足した場合には、電流制限モードでリミッターが制御される。

なお、上記実施例において、制御部５０の構成を機能的に示したが、これらの構成は、制御部５０が実行するプログラムまたはソフトウエア、あるいはソフトウエアとハードウエアの組合せによって実行することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能である。

１０：車載装置 ２０：信号処理装置
２２：信号処理部 ２４：リミッター
２６：Ｄ／Ａコンバータ ２８：出力レベル監視部
３０：アンプ ４０：スピーカー
５０：制御部 ５２：消費電流予測部
５４：リミッター制御部 ５６：スピーカー／アンプ情報部
５８：電源電圧監視部 ６０：重み付け部
７０：スピーカー出力の波形 ７２：消費電流の波形
７４：電源電圧の波形 １００：増幅器
１１０：ゲイン調整部

Claims (20)

1. オーディオ信号を出力する出力手段と、
   前記出力手段で消費される消費電流を予測する予測手段と、
   前記予測された消費電流が目標電流を超えるか否かを判定する判定手段と、
   オーディオ信号が閾値を超えたとき、オーディオ信号を制限する制限手段と、
   前記予測された消費電流が目標電流を超えないと判定された場合に、第１のモードで前記制限手段を制御し、前記予測された消費電流が目標電流を超えると判定された場合に、第２のモードで前記制限手段を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、第２のモードのとき、前記制限手段に、第１のモードのときより大きい減衰速度でオーディオ信号を制限させる、オーディオ装置。
2. 前記制御手段はさらに、第２のモードのとき、前記制限手段に、第１のモードのときよりも小さい閾値でオーディオ信号を制限させる、請求項１に記載のオーディオ装置。
3. 前記制限手段は、入力されたオーディオ信号のレベルを制限するリミッターを含み、前記制御手段は、第２のモードのとき、前記リミッターの減衰速度および閾値を変更する、請求項１に記載のオーディオ装置。
4. 前記制御手段は、前記予測された消費電流と前記目標電流との差に応じて前記閾値を変更する、請求項１ないし３いずれか１つに記載のオーディオ装置。
5. 前記リミッターは、オーディオ信号を減衰または増幅する増幅器と、減衰または増幅されたオーディオ信号と閾値とを比較し、比較結果に基づき前記増幅器のゲインを調整するゲイン調整部とを含み、前記制御手段は、第２のモードのとき、前記ゲイン調整部の閾値およびゲインを変更する、請求項３に記載のオーディオ装置。
6. 前記予測手段は、オーディオ信号を処理する信号処理手段から出力される信号を監視する出力監視部を含み、前記予測手段は、前記出力監視部の監視結果に基づき消費電流を予測する、請求項１に記載のオーディオ装置。
7. 前記予測手段は、オーディオ装置に供給される電源ラインの電圧を監視する電源電圧監視部を含み、前記予測手段は、前記電源電圧監視部により監視された電圧に基づき消費電流を予測する、請求項１に記載のオーディオ装置。
8. 前記予測手段は、前記電源電圧監視部により監視された電圧降下量を検出し、前記制御手段は、検出された電圧降下量に応じて前記閾値を変更する、請求項７に記載のオーディオ装置。
9. 前記予測手段は、オーディオ信号を処理する信号処理手段から出力される信号を監視する出力監視部と、オーディオ装置に供給される電源ラインの電圧を監視する電源電圧監視部とを含み、前記予測手段は、前記出力監視部および前記電源電圧監視部の監視結果に基づき消費電流を予測する、請求項１に記載のオーディオ装置。
10. 前記予測手段は、前記出力監視部の監視結果に基づき予測された消費電流に、前記電源電圧監視部の監視結果に応じた重み付けを与える重み付け部を有する、請求項９に記載のオーディオ装置。
11. 前記出力監視部は、第１の間隔で前記信号処理手段から出力される信号を監視し、前記電源電圧監視部は、第１の間隔よりも短い第２の間隔で電圧を監視する、請求項９に記載のオーディオ装置。
12. 前記出力手段は、複数のチャンネルを有するアンプを含み、前記予測手段は、使用されるチャンネル数に応じた消費電力を予測する、請求項６ないし１１いずれか１つに記載のオーディオ装置。
13. 前記電源ラインは、バッテリーからの電源ラインである、請求項７または９に記載のオーディオ装置。
14. 前記電源ラインにはヒューズが設けられ、前記目標電流は、前記ヒューズの定格電流に基づき設定される、請求項７、９、または１３に記載のオーディオ装置。
15. オーディオ信号を処理する処理手段、前記処理手段で処理されたオーディオ信号を出力する出力手段、前記処理手段を制御する制御手段を含むオーディオ装置における前記制御手段が実行する電流制御プログラムであって、
    前記出力手段で消費される消費電流を予測するステップと、
    前記予測された消費電流が目標電流を超えるか否かを判定するステップと、
    前記予測された消費電流が目標電流を超えないと判定された場合に、第１のモードで前記処理手段を制御し、前記予測された消費電流が目標電流を超えると判定された場合に、第２のモードで前記処理手段を制御するステップとを有し、
    第２のモードのとき、前記処理手段は、第１のモードのときより大きい減衰速度でオーディオ信号を制限する、電流制御プログラム。
16. 前記処理手段はさらに、第２のモードのとき、第１のモードのときよりも小さい閾値により第１のモードのときよりもオーディオ信号を制限する、請求項１５に記載の電流制御プログラム。
17. 前記処理手段は、入力されたオーディオ信号のレベルを制限するリミッターを含み、前記制御するステップは、第２のモードのとき、前記リミッターの減衰速度および閾値を変更する、請求項１５または１６に記載の電流制御プログラム。
18. オーディオ信号を処理する処理手段、前記処理手段で処理されたオーディオ信号を出力する出力手段、前記処理手段を制御する制御手段を含むオーディオ装置における電流制御方法であって、
    前記出力手段で消費される消費電流を予測するステップと、
    前記予測された消費電流が目標電流を超えるか否かを判定するステップと、
    前記予測された消費電流が目標電流を超えないと判定された場合に、第１のモードで前記処理手段を制御し、前記予測された消費電流が目標電流を超えると判定された場合に、第２のモードで前記処理手段を制御するステップとを有し、
    第２のモードのとき、前記処理手段は、第１のモードのときより大きい減衰速度でオーディオ信号を制限する、電流制御方法。
19. 前記処理手段はさらに、第２のモードのとき、第１のモードのときよりも小さい閾値により第１のモードのときよりもオーディオ信号を制限する、請求項１８に記載の電流制御方法。
20. 前記処理手段は、入力されたオーディオ信号のレベルを制限するリミッターを含み、前記制御するステップは、第２のモードのとき、前記リミッターの減衰速度および閾値を変更する、請求項１８または１９に記載の電流制御方法。

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