JP2011019020A - Device, method and program for control of power supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源部制御装置、電源部制御方法、及び、電源部制御プログラムに関する。 The present invention relates to a power supply control device, a power supply control method, and a power supply control program.
特許文献1は、クレイドル上に設けられペルチェ素子を電子機器の内部に挿入して、デジタルカメラ内における蓄熱材料(蓄熱効果の高い金属や樹脂)を冷却することにより、この蓄熱材料から放出される冷気でデジタルカメラの内部を冷却する技術を開示している。
In
特許文献2は、デジタルカメラ内において、燃料電池内での化学反応により生成された水を循環路内で循環させることにより、熱源(CCD固体撮像素子や他の集積回路など)を冷却する技術を開示している。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、デジタルカメラに蓄熱材料やペルチェ素子を挿入させる必要がある。また、特許文献2に記載の技術では、デジタルカメラに燃料電池で生成された水を循環させる循環路を設ける必要がある。このため、特許文献1及び2に記載の技術では、デジタルカメラの内部を冷却する部材が大きくなる場合があった。また、この問題点は、特許文献1及び2の技術を他の電子機器に適用した場合にもいえることである。
However, in the technique described in
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電子機器の内部を冷却する部材を小さくすることが出来る電源部制御装置、電源部制御方法、及び、電源部制御プログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a power supply control device, a power supply control method, and a power supply that can reduce the size of a member that cools the inside of an electronic device. It is to provide a part control program.
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点に係る電源部制御装置は、
バッテリを備える電源部の出力電圧を所定基準以上の電圧から前記所定基準未満の電圧に変化させて、前記バッテリの温度を低下させる制御手段を備える。
In order to solve the above-described problem, a power supply unit control device according to a first aspect of the present invention includes:
Control means for reducing the temperature of the battery by changing the output voltage of the power supply unit including the battery from a voltage higher than a predetermined reference to a voltage lower than the predetermined reference.
本発明の第2の観点に係る電源部制御方法は、
バッテリを備える電源部の出力電圧を所定基準以上の電圧から前記所定基準未満の電圧に変化させて、前記バッテリの温度を低下させる制御ステップを備える。
The power supply unit control method according to the second aspect of the present invention includes:
There is provided a control step of changing the output voltage of a power supply unit including a battery from a voltage not lower than a predetermined reference to a voltage lower than the predetermined reference to reduce the temperature of the battery.
本発明の第3の観点に係る電源部制御プログラムは、
コンピュータに、
バッテリを備える電源部の出力電圧を所定基準以上の電圧から前記所定基準未満の電圧に変化させて、前記バッテリの温度を低下させる制御ステップ、
を行わせる。
The power supply unit control program according to the third aspect of the present invention is:
On the computer,
A control step of reducing the temperature of the battery by changing an output voltage of a power supply unit including a battery from a voltage higher than a predetermined reference to a voltage lower than the predetermined reference;
To do.
本発明に係る電源部制御装置、電源部制御方法、及び、電源部制御プログラムによれば、電子機器の内部を冷却する部材を小さくすることが出来る。 According to the power supply unit control device, the power supply unit control method, and the power supply unit control program according to the present invention, a member for cooling the inside of the electronic device can be reduced.
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で下記の実施形態及び図面に変更を加えることが出来るのはもちろんである。下記の実施形態における構成要素は削除してもよい。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment and drawing. It goes without saying that the following embodiments and drawings can be modified without changing the gist of the present invention. You may delete the component in the following embodiment.
(リチウムイオン2次電池の説明)
まず、リチウムイオン2次電池の放充電の仕組み等を説明する。リチウムイオン2次電池は、例えば、正極にコバルト酸リチウム(LiCoO2)が使用され、負極には黒鉛(6C)が使用される。このようなリチウムイオン2次電池においては、電解液は、例えば、有機溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を溶かした溶液が使用される。LiPF6は、イオンに解離し、Li+と、PF6 −と、になる。
(Description of lithium ion secondary battery)
First, a mechanism for discharging and charging a lithium ion secondary battery will be described. In the lithium ion secondary battery, for example, lithium cobaltate (LiCoO 2 ) is used for the positive electrode, and graphite (6C) is used for the negative electrode. In such a lithium ion secondary battery, for example, a solution obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in an organic solvent is used as the electrolytic solution. LiPF 6 is dissociated into ions, and Li +, PF 6 - and becomes.
リチウムイオン2次電池の充電時の正極における反応式を化学式1に示す。Li+は電解液中に溶けだし、電子e−は充電装置へ流れる。
リチウムイオン2次電池の充電時の負極における反応式を化学式2に示す。Li+は電解液中から負極中に挿入され、電子e−は充電装置から負極へ流れ込む。
リチウムイオン2次電池の放電時の正極における反応式を化学式3に示す。放電時の反応は充電時の反応とは逆の反応になる。Li+は電解液中から正極中に挿入される。電子e−は電子機器等の装置を動作させた後に正極に流れ込む。
リチウムイオン2次電池の放電時の負極における反応式を化学式4に示す。放電時の反応は充電時の反応とは逆の反応になる。Li+は電解液中に溶け出す。電子e−は電子機器等の装置を動作させるために外部に流れ出す。
(実験1)
本願発明者は、上記のリチウムイオン2次電池を用いた実験回路100を用いて実験1を行った(図1参照)。図1に示すように、実験回路100は、電源部110と、装置120と、温度測定器130と、電圧測定器140と、電流測定器150と、を備える。
(Experiment 1)
The inventor of the present application conducted
電源部110は、ここでは、バッテリ111のみから構成されている。バッテリ111は、デジタルカメラに使用される公知のバッテリ(NP−40)である。電源部110は、装置120に接続され、装置120に電力を供給する。
Here, the
装置120は、ここでは、デジタルカメラ本体(デジタルカメラのバッテリを除いた部分)である。装置120はバッテリ111に接続される。装置120は、バッテリ111から供給される電力によって動作する。バッテリ111から装置120に電力が供給された場合の装置120の仕事量は、ここでは3Wである。
Here, the
温度測定器130は、バッテリ111の温度(T)を測定するためのものである。温度測定器130は、ここでは、サーミスタである。図示はしないが、サーミスタは、一端子が接地され、他端子がバッテリ111のマイナス端子に接続される。これによって、サーミスタは、バッテリ111から電源が供給される。サーミスタは、他の方法によって電力が供給されても良い。
The
電圧測定器140は、電源部110の出力電圧(装置120に印加される電圧)を測定するためのものである。電圧測定器140は、電源部110の出力電圧を測定できるように装置120と並列に接続される。
The
電流測定器150は、電源部110が供給する電流(装置120に流れる電流)を測定するためのものである。電流測定器150は、電源部110が供給する電流を測定できるように装置120と直列に接続される。
The
実験1では、バッテリ111を装置120に接続する等して実験回路100のバッテリ111を放電させ(装置120を動作させ)、放電開始後の電源部110の出力電圧(電源部電圧)、つまり、バッテリ111の出力電圧(バッテリ電圧)及び温度(バッテリ温度)を測定した。実験1の測定結果を図2に示す。
In
図2のように、バッテリ電圧(図2の電源部電圧)は、装置120の動作開始(つまりバッテリ111の放電開始)から徐々に低下する。また、バッテリ温度は放電開始から10分まで上昇する。その後、バッテリ温度は、低下し、放電開始から20分を経過すると再び上昇する。つまり、バッテリ温度は、バッテリ電圧が3.9V未満になると、一度低下し、その後、再び上昇する。 As shown in FIG. 2, the battery voltage (the power supply voltage in FIG. 2) gradually decreases from the start of operation of the device 120 (that is, the discharge start of the battery 111). Further, the battery temperature rises up to 10 minutes from the start of discharge. Thereafter, the battery temperature decreases and rises again after 20 minutes from the start of discharge. That is, when the battery voltage becomes less than 3.9 V, the battery temperature decreases once and then increases again.
このようなバッテリ111の熱挙動は、正極材料のコバルト酸リチウムに由来すると予測される。コバルト酸リチウムは電極にかかる電圧により結晶構造が変化すると考えられる。そして、結晶構造によりエネルギーは異なり、結晶構造の変化により発熱・吸熱が生じると考えられる。コバルト酸リチウムの通常時の結晶構造は六方晶である。そして、コバルト酸リチウムの結晶構造は、電極に印加される電圧によって、結晶構造が変化すると考えられる。結晶構造の変化の詳細は定かではないが、実験1の結果を考慮すると、特に、バッテリ111の放電時、バッテリ電圧3.9V未満になるとコバルト酸リチウムの結晶構造の単斜晶から六方晶への変化が開始すると考えられる。
Such a thermal behavior of the
結晶構造が変化すると、発熱・吸熱が生じ、バッテリ温度が変化すると考えられる。実験1では、実験回路100の動作開始時(装置120の動作開始時)から10分まではバッテリ電圧は3.9V以上である。このときに、バッテリ111の通電による発熱、及び、コバルト酸リチウムが六方晶から単斜晶へ変化する際の発熱によって、バッテリ温度が上昇したと考えられる。
When the crystal structure changes, heat generation and heat absorption occur, and the battery temperature is considered to change. In
動作10分以降、バッテリ電圧は3.9V未満となり、コバルト酸リチウムが単斜晶から六方晶へ変化し、吸熱が生じると考えられる。この吸熱が通電による発熱を上回ることでバッテリ温度が低下すると考えられる。動作20分でバッテリ温度の低下が止まり再び上昇するのは、コバルト酸リチウムの結晶構造変化が終了し通電による発熱のみになったためと考えられる。 After 10 minutes of operation, the battery voltage becomes less than 3.9 V, and it is considered that the lithium cobalt oxide changes from monoclinic to hexagonal and heat is absorbed. It is thought that battery temperature falls because this heat absorption exceeds the heat_generation | fever by electricity supply. The reason why the decrease in battery temperature stops and rises again after 20 minutes of operation is considered to be because the crystal structure change of lithium cobalt oxide is completed and only heat is generated by energization.
(実験2)
次に、本願発明者は、上記のようなリチウムイオン2次電池を用いて実験2を行った(図3参照)。実験回路200と実験回路100とで異なる点は、電源部が異なる点にある(図1及び図3参照)。実験回路200は、電源部110に対応する位置に電源部210を備える。電源部210は、バッテリ211と、補助電源212と、を備える。バッテリ211は、図1のバッテリ111と同じものである。バッテリ211と補助電源212とは、直列に接続されている。補助電源212は、電源部210の出力電圧(装置120に印可される電圧)を調整できる可変電圧電源(安定化電源)である。実験回路200についてのその他の説明は、実験回路100と同じである。
(Experiment 2)
Next, the inventor of the present application conducted
実験2では、電源部210を装置120に接続する等して実験回路200のバッテリ211を放電させる(装置120を動作させる)とともに、補助電源212の出力電圧を制御することによって、電源部210の出力電圧を一定(4V)に保った。そして、放電開始からの電源部210の出力電圧(電源部電圧)及びバッテリ211の温度(バッテリ温度)を測定した。実験2の測定結果を図4に示す。
In
実験2の結果から、電源部電圧が4Vに固定されているにもかかわらず、バッテリ温度は動作開始から10分で上昇の割合が変化していることが分かる(図4参照)。装置120の動作開始時の電源部電圧は4Vであり、動作開始から10分でのバッテリ温度の上昇は、通電による発熱と六方晶から単斜晶へ変化する発熱反応とによって起こるものだと考えられる。動作開始後10分で上昇の割合が変化するのは、動作開始後10分でコバルト酸リチウムの結晶構造変化が終了し、その後のバッテリ温度の上昇は通電による発熱のみに起因するからだと考えられる。
From the result of
(実験3)
次に、本願発明者は、実験2で用いた実験回路200を用いて実験3を行った(図3参照)。実験3では、電源部210を装置120に接続する等して実験回路200のバッテリ211を放電させる(装置120を動作させる)とともに、補助電源212の出力電圧を制御することによって、電源部210の出力電圧を4Vと3.8Vとの間で変化させた。そして、放電開始からの電源部210の出力電圧(電源部電圧)及びバッテリ211の温度(バッテリ温度)を測定した。実験3の測定結果を図5に示す。
(Experiment 3)
Next, the inventor of the present application performed
図5のように、開始30分まではバッテリ211を放電させて電源部電圧を実験1と同様に低下させるとともに、その後に電源部電圧が3.8Vになるように、補助電源212を制御する。その後、補助電源212を制御して、30分以降50分までの電源部電圧を4Vに、50分以降70分までの電源部電圧を3.8Vに、70分以降の電源部電圧を4Vに変化させる。
As shown in FIG. 5, the
図5に示された測定結果を考察すると、電源部電圧がコバルト酸リチウムの結晶構造が変化すると考えられる電圧3.9V(実験1参照)を跨いで低下すると、これに伴ってバッテリ温度が低下していることが分かる。なお、電源部電圧を3.8Vにすると、バッテリ温度は、3.8Vになったときから所定の時間を掛けて低下していく。これは、コバルト酸リチウムの結晶構造の変化が全て終了するまでに一定の時間が必要であるからと考えられる。 Considering the measurement results shown in FIG. 5, when the power supply voltage drops across a voltage of 3.9 V (see Experiment 1), where the crystal structure of lithium cobalt oxide is considered to change, the battery temperature decreases accordingly. You can see that When the power supply voltage is set to 3.8V, the battery temperature decreases over a predetermined time from when it reaches 3.8V. This is presumably because a certain time is required until the change of the crystal structure of lithium cobaltate is completed.
(実験1乃至3の結果についてのまとめ)
本発明者は、上記実験によって、電源部の出力電圧を制御すれば、バッテリの温度を制御できることを見出した。電源部の電圧の制御は、例えば、電源部の出力電圧が所定基準の電圧を跨いで上下するようにこの出力電圧を変化させることによって行う。なお、前記の発見は、コバルト酸リチウムを電極材料に用いたバッテリに限らず、バッテリの放充電等による電源部の出力電圧(電極材料に印加される電圧)の変化によって電極材料の結晶構造が変化し、この変化に伴って温度低下が生じるバッテリ全てに言えることと予測できる。そして、本発明者は、前記発見をもとに本発明をなした。
(Summary of results of
The inventor has found from the above experiment that the battery temperature can be controlled by controlling the output voltage of the power supply unit. The voltage of the power supply unit is controlled, for example, by changing the output voltage so that the output voltage of the power supply unit goes up and down across a predetermined reference voltage. The above discovery is not limited to a battery using lithium cobalt oxide as an electrode material, but the crystal structure of the electrode material is changed by a change in the output voltage (voltage applied to the electrode material) of the power supply unit due to discharging or charging of the battery. It can be predicted that this can be said for all batteries that change and undergo a temperature drop with this change. And this inventor made this invention based on the said discovery.
以下で、本発明の実施形態例を説明する。なお、以下の実施形態例では、上記で説明したリチウムイオン2次電池(例えばNP−40)をバッテリに使用しているが、バッテリは、上記で説明したように、正極又は負極の電極の材料の結晶構造が電極に印加される電圧(電源部の出力電圧)によって変化するバッテリであればよい。このような結晶構造の変化としては、例えば、図6に示すように、第1の結晶構造(例えば単斜晶)から第2の結晶構造(例えば六方晶)への変化が考えられる。また、下記で説明する所定基準の電圧は、3.9Vであるが、この電圧も結晶構造の変化が開始され、バッテリの温度が低下する電圧であればよい。 In the following, exemplary embodiments of the present invention will be described. In the following embodiment, the lithium ion secondary battery (for example, NP-40) described above is used for the battery. However, as described above, the battery is a material for the positive electrode or the negative electrode. Any battery may be used as long as the crystal structure changes depending on the voltage applied to the electrodes (the output voltage of the power supply unit). As such a change in the crystal structure, for example, as shown in FIG. 6, a change from the first crystal structure (for example, monoclinic crystal) to the second crystal structure (for example, hexagonal crystal) can be considered. Moreover, although the voltage of the predetermined reference demonstrated below is 3.9V, this voltage should just be a voltage from which the change of a crystal structure is started and the temperature of a battery falls.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る電源部制御装置1は、図7のように、装置本体10と、電源部20と、を備える。装置本体10は、例えば、デジタルカメラ本体(バッテリを除いた部分)によって構成され、電源部制御装置1は、デジタルカメラによって構成される。装置本体10は、制御部11を備える。制御部11は、装置本体10の動作等を制御する。また、制御部11は、電源部20の出力電圧を制御することで、後述の電源部制御処理1を行う。なお、電源部制御装置1は、後述の電源部制御処理1を行う制御部11を備えた装置であればよい。このため、装置本体10(又は制御部11)のうちの、電源部制御処理1以外の処理を行う構成を、電源部制御装置1の外部に形成してもよい。また、電源部20を、電源部制御装置1の外部に形成してもよい。
(First embodiment)
The power supply
制御部11は、図8のように、例えば、CPU(Central Processing Unit)11a、RAM(Random Access Memory)11b、及び、フラッシュメモリ11c等によって構成される。RAM11bとフラッシュメモリ11cとは、記憶部を構成し、所定のデータが記録される。フラッシュメモリ11cには、電源部制御プログラム11dが記録される。電源部制御プログラム11dは、RAM11bに展開される。CPU11aは、RAM11bに展開された電源部制御プログラム11dに従って後述の電源部制御処理1を行う。
As shown in FIG. 8, the
なお、電源部制御プログラム11dは、ROM(Read Only Memory)等の他の記憶装置に格納され、CPU11aによって直接実行されるか、RAM11bに一度展開されて実行されてもよい。また、電源部制御プログラム11dは、インターネット等のネットワークを介して電源部制御装置1にダウンロード等されてもよい。また、電源部制御プログラム11dは、携帯可能な記憶媒体(CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)又はDVD−ROM(Digital Versatile Disk Read Only Memory)等)に記録され電源部制御装置1にインストール等されてもよい。電源部制御プログラム11dが記録されたコンピュータが読み取り可能な記憶媒体(例えば、前記の携帯可能な記憶媒体又は前記の記憶装置)は、コンピュータ・プログラム製品となる。
The power supply
電源部20は、第1バッテリ21と、第2バッテリ22と、第1スイッチ素子23と、第2スイッチ素子24と、を備える。電源部20は、装置本体10に接続され、装置本体10に電圧(電源部20の出力電圧)を印加する。
The
第1バッテリ21と第2バッテリ22とは、例えば、放電前の出力電圧が3.2Vのバッテリである。第1バッテリ21と第2バッテリ22とは、直列に接続したときの出力電圧が、所定基準以上の電圧になり、並列に接続したときの出力電圧が、所定基準以下の電圧になるバッテリである。第1バッテリ21と第2バッテリ22とは、例えば、2Vから3.8Vの間の出力電圧のバッテリにする(所定基準の電圧が3.9Vの場合)。なお、第1バッテリ21と第2バッテリ22とは、装置本体10からみて直列から並列、及び、並列から直列に切替可能に接続されている。これらの切替は、スイッチ素子23及び24によって行われる。スイッチ素子23及び24は、制御部11によって制御される。制御部11が行う後述の電源部制御処理1において、制御部11はスイッチ素子23を制御して第1バッテリ21と第2バッテリ22とを並列に又は直列に接続するように、電源部20内の接続を切り替える。
The
ここで、制御部11が行う電源部制御処理1(図9参照)を説明する。この処理は、例えば、電源部制御装置1(装置本体10)の電源がオンになったときを契機に開始される。また、この処理は、例えば、電源部制御装置1の電源がオフになって、装置本体10の動作が停止したときを契機に終了する。また、第1バッテリ21と第2バッテリ22とは、装置本体10の発熱部分(例えば基板等)の近傍に配置されているものとする。
Here, the power supply part control process 1 (refer FIG. 9) which the
電源部制御装置1の電源がオンになると、通常は低消費電力モードで動作する。低消費電力モードは、例えば、待機状態となるモードである。待機状態は、例えば、電源部制御装置1がライブビュー画像を電源部制御装置1の表示部に表示している状態(撮影待機状態)である。
When the
低消費電力モードでは、装置本体10の発熱部分の温度は極端に上昇しないので、第1バッテリ21の温度と第2バッテリ22の温度とを下げる必要がない。このため、制御部11は、電源部制御処理1を開始すると、電源部20の出力電圧が所定基準以上の電圧となるように(出力電圧が高くなるように)、電源部20の出力電圧を制御する(ステップS901)。例えば、制御部11は、スイッチ素子23及び24を制御して、第1バッテリ21と第2バッテリ22とを直列に接続する(図7のスイッチ素子23及び24の中の実線参照)。第1バッテリ21と第2バッテリ22とが直列に接続されると、電源部20の出力電圧は、当初6Vになり、所定基準以上の電圧となる。なお、制御部11は、ステップS901の処理において、電源部20の出力電圧を制御後に処理を一定時間待機してもよい。これによって、温度低下前の結晶構造の変化(六方晶から単斜晶への変化)を充分に行える。この待機時間は、第1バッテリ21及び又は第2バッテリ22について、例えば実験1のような実験を行い、温度低下前の結晶構造の変化の時間を計測し、計測した値から算出するとよい。例えば実験2の結果を仮に参照すると、バッテリ温度の上昇の度合いが変化するのは、動作開始から約10分経過後なので、結晶構造の変化の時間は約10分と分かる。このため、待機時間を約10分にする。
In the low power consumption mode, the temperature of the heat generating portion of the apparatus
制御部11は、ユーザによって高消費電力モードが選択されているかを判断する(ステップS902)。高消費電力モードとは、例えば、特殊撮影時のモードである。特殊撮影とは、動画撮影又は連写撮影である。例えば、電源部制御装置1の入力部を用いてユーザが高消費電力モードを選択すると、入力部は制御部11にその旨の情報を供給する。制御部11は、ステップS902において、前記の情報が供給されていると、高消費電力モードが選択されたと判断する(ステップS902;YES)。
The
また、制御部11は、前記の情報が供給されていないと、高消費電力モードが選択されていないと判断し(ステップS902;NO)、ステップS902の判断をもう一度行う(このとき、ステップS902の判断をもう一度行う前に一定期間待機してもよい)。このようにして、制御部11は、高消費電力モードが選択されるまで待機する。
Further, if the information is not supplied, the
制御部11は、高消費電力モードが選択されたと判断すると、制御部11は、電源部20の出力電圧が所定基準未満の電圧となるように(出力電圧が低くなるように)、電源部20の出力電圧を制御する(ステップS903)。例えば、制御部11は、スイッチ素子23及び24を制御して、第1バッテリ21と第2バッテリ22とを並列に接続する(図7のスイッチ素子23及び24の中の点線参照)。第1バッテリ21と第2バッテリ22とが並列に接続されると、電源部20の出力電圧は、3V以下になり、所定基準(ここでは、3.9V)未満の電圧となる。なお、制御部11は、高消費電力モードが選択されると、装置本体10の駆動モードを高消費電力モードに変更する。
When the
高消費電力モードでは、第1バッテリ21、第2バッテリ22、及び、装置本体10の発熱部分は、許容範囲以上に発熱する可能性がある。このため、制御部11は、電源部20の出力電圧が所定基準(ここでは、3.9V)未満の電圧となるように、電源部20の出力電圧を制御し、第1バッテリ21及び又は第2バッテリ22の温度を低下させる。このとき、第1バッテリ21の温度及び又は第2バッテリ22の温度の低下によって、第1バッテリ21及び又は第2バッテリ22の近傍にある前記発熱部分も冷やされ、発熱部分の温度も低下する場合もある。
In the high power consumption mode, the
制御部11は、ステップS903の処理を行うと、再度、電源部20の出力電圧が所定基準以上の電圧となるように、電源部20の出力電圧を制御する(ステップS901)。これによって、制御部11は、再度、電源部20の出力電圧が所定基準未満の電圧となるように、電源部20の出力電圧を制御することができることになる。なお、制御部11は、ステップS903の処理において、第1バッテリ21の温度及び又は第2バッテリ22の温度を充分に低下させるために、出力電圧の制御後に所定時間処理を待機してもよい。この待機時間は、例えば、第1バッテリ21及び又は第2バッテリ22について実験1又は3のような実験を行い、電源部20の出力電圧の変化と第1バッテリ21の温度及び又は第2バッテリ22の温度の変化とを計測し、計測した値から算出するとよい。例えば実験1の結果を仮に参照すると、バッテリ温度が低下してから上昇に転じる時間が7分〜8分なので、待機時間も7分〜8分にする。なお、2回目以降のステップS901の処理においても、最初の結晶構造の変化の時間をもとにした待機時間の間待機してもよい。
When the
制御部11は、ステップS901の処理後、再度ステップS902の処理を行う。なお、このときに、高消費電力モードがすでに終了し、電源部制御装置1が低消費電力モードで動作している場合があるが、このとき、制御部11は、高消費電力モードが選択されていないと判断し(ステップS902;NO)、ステップS902の判断をもう一度行う。このようにして、制御部11は、再度高消費電力モードが選択されるまで待機する。
The
制御部11は、上記処理を繰り返して行うことによって、バッテリ電圧を制御できる。なお、第1バッテリ21又は第2バッテリ22のいずれか一方が温度変化のするバッテリ(電極材料の結晶構造の変化が起こるバッテリ)であればよく、他方は他の種類のバッテリであってもよい。また、直列及び並列に接続するバッテリは、3つ以上あってもよい。また、電源部20は、1つのバッテリとしてパッケージ化されたものであってもよい。つまり、バッテリは、バッテリセルであってもよい。
The
また、制御部11は、上記の処理を1回のみ行っても良い。この場合の、メイン基板(上記の発熱部分)温度と、第1バッテリ21又は第2バッテリ22の温度(バッテリ温度)と、電源部20の出力電圧(電源部電圧)との関係を図10及び図11に示す。なお、第1バッテリ21又は第2バッテリ22の正常の動作が保障された温度(バッテリ保障温度)は、60℃である。
Moreover, the
図10及び11のように、電源部制御装置1の動作開始によりメイン基板温度とバッテリ温度は上昇するが、仕事量が小さい待機状態(0〜90分)では温度上昇は問題にならない(仕事量は例えば1W未満)。動作開始から電源部電圧を4V以上に保ち放熱させる(上記ステップS901及びステップS902;NO)。発熱したバッテリは周囲温度により自然冷却される。特殊撮影を開始(90分)すると(上記ステップS902;YES)、装置本体10の仕事量が増え(例えば3W)、メイン基板が発熱し、バッテリもメイン基板の発熱影響と通電が増えることによる温度上昇をする。図11における90分〜115分までの細い線が出力電圧を制御しないときのバッテリ温度とメイン基板温度で、この場合、およそ10分でバッテリ温度がバッテリ保障温度60℃に達する。
As shown in FIGS. 10 and 11, the main board temperature and the battery temperature rise due to the start of the operation of the
特殊撮影の開始と同時(90分)に電源部電圧を3.9V未満に切替える(ステップS903)ことでバッテリ温度及びメイン基板温度の上昇は抑えられ、より長時間の動作が可能となる(太い線参照)。撮影を終了すると発熱したメイン基板とバッテリは周囲温度により自然冷却される(150分以降、仕事量は例えば1W未満)。 By switching the power supply voltage to less than 3.9 V simultaneously with the start of special imaging (90 minutes) (step S903), the battery temperature and the main substrate temperature are prevented from rising, and a longer operation is possible (thick). See line). When shooting is finished, the main board and the battery that generated heat are naturally cooled by the ambient temperature (after 150 minutes, the work amount is less than 1 W, for example).
第1実施形態では、制御部11は、図9のフローチャートにしたがって処理をおこなうことで、所定基準の電圧を跨ぐように前記電源部の出力電圧を上下させる。そして、これによって、制御部11は、前記バッテリの温度を制御する。そして、バッテリの温度を制御することによって、バッテリの温度を継続的に任意のタイミングで低下させることができる。なお、制御部11は、他の方法によって、所定基準の電圧を跨ぐように前記電源部の出力電圧を上下させてもよい。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、制御部11は、直列に接続されたバッテリ(例えば、第1バッテリ21(リチウムイオン二次電池))と他のバッテリ(例えば、第2バッテリ22)とを並列に接続することによって、バッテリ(第1のバッテリ21)の温度を低下させる。このような処理によって、バッテリの温度の制御ができる。なお、制御部11は、他の方法によって、直列に接続されたバッテリと他のバッテリとを並列に接続してもよい。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、制御部11は、電源部20が電力を供給する装置(装置本体10)の駆動状態(モード)に応じて、電源部20の出力電圧を変化させる。このような処理によって、電源部20が電力を供給する装置の駆動状態に応じて、適切にバッテリの温度の制御ができる。なお、制御部11は、他の方法によって、電源部20が電力を供給する装置(装置本体10)の駆動状態(モード)に応じて、電源部20の出力電圧を変化させてもよい。
In the first embodiment, the
(第2実施形態)
第1実施形態と第2実施形態とでは、電源部20の電圧を低下させる契機が異なる。第2実施形態では、温度を測定し、測定した温度が所定値以上であれば、電源部20の出力電圧を所定基準未満の電圧にする。
(Second Embodiment)
The trigger for lowering the voltage of the
第2実施形態に係る電源部制御装置3は、図12のように、装置本体30と電源部20と、を備える。電源部20は、第1実施形態の電源部20と同じである。装置本体30の構成等は、温度測定部32をさらに備える以外、第1実施形態の装置本体10と基本的に同じである。
The power supply
温度測定部32が温度を測定する対象は、装置本体30のメイン基板等の発熱部分であるが、温度を測定する対象は、温度が閾値以上にはなって欲しくない構成要素であればよく、例えば、電源部20の第1バッテリ21又は第2バッテリ22であってもよい(図12の点線及び符号33参照)。閾値は、温度を測定する対象によって異なるが、例えば、その対象の保障温度よりも所定の値低い温度にする。所定値は、例えば、バッテリの保障温度が60℃であれば、55℃にする。
The object whose temperature is measured by the
制御部31が行う電源部制御処理2について図13を参照して説明する。なお、電源部制御処理2は、電源部制御処理1のステップS902をステップS1302に変更したものであり、ステップS1302以外の処理等の説明は、上記の電源部制御処理1についての説明に準じるので、重複説明を省略する。
The power supply
制御部31は、ステップS1302において、温度測定部32又は33から測定した温度の情報を取得し、取得した温度の情報が示す温度が閾値以上であるかを判断する(ステップS1302)。閾値以上であれば(ステップS1302;YES)、制御部31は、測定対象の温度が高いと判断して、ステップS903の処理を行う。また、閾値未満であれば(ステップS1302;NO)、制御部31はステップS1302の処理を再度行う。ステップS1302のその他の説明は、ステップS902の説明に準じる。
In step S1302, the
第2実施形態のその他の説明は第1実施形態の説明に準じるので、第2実施形態のその他の説明は省略する。 Since other description of 2nd Embodiment is based on description of 1st Embodiment, the other description of 2nd Embodiment is abbreviate | omitted.
第2実施形態では、制御部31は、図13のフローチャートにしたがって処理をおこなうことで、所定基準の電圧を跨ぐように前記電源部20の出力電圧を上下させる。そして、これによって、制御部31は、前記バッテリの温度を制御する。これによって、バッテリの温度を継続的に任意のタイミングで低下させることができる。なお、制御部31は、他の方法によって、所定基準の電圧を跨ぐように前記電源部の出力電圧を上下させてもよい。
In 2nd Embodiment, the
また、第2実施形態では、制御部31は、温度測定部32又は33が計測した温度に応じて、電源部20の出力電圧を変化させる。これによって、測定対象の温度が許容範囲外にまで上昇することを防ぐことが出来る。なお、制御部31は、他の方法によって、温度測定部32又は33が計測した温度に応じて、電源部20の出力電圧を変化させてもよい。
Moreover, in 2nd Embodiment, the
(第3実施形態)
第3実施形態は、第1実施形態と第2実施形態における電源部20を変更した実施形態である。つまり、第3実施形態に係る電源部40(図14参照)は、第1実施形態と第2実施形態における電源部20の位置に配置される。そして、電源部40は、装置本体10又は30と接続され、装置本体10又は30に電力を供給する(図14参照)。
(Third embodiment)
The third embodiment is an embodiment in which the
電源部40は、図14のように、バッテリ41と、可変電圧電源42と、を備える。可変電圧電源42は、制御部11又は制御部31によって制御される。そして、可変電圧電源42の出力電圧は、可変であり、制御部11又は制御部31によって制御される。
As shown in FIG. 14, the
バッテリ41は、上記のように、放電前の出力電圧が所定基準の電圧未満(例えば、3.8V)であることが望ましい。バッテリ41の出力電圧が所定基準の電圧以上であると、可変電圧電源42の出力電圧が0Vであったとしても、電源部40の出力電圧が所定基準の電圧以上になってしまい、バッテリ41の温度が低下しない可能性があるからである。
As described above, the
制御部11又は制御部31は、第1実施形態及び第2実施形態で説明したタイミング(ステップS903)で電源部40の出力電圧を変化させる。第3実施形態のその他の説明は、第1実施形態及び第2実施形態に準じるので説明を省略する。
The
第3実施形態では、電源部40は、電源部40の出力電圧を変化させる可変電圧電源42を備えており、制御部11又は31は、可変電圧電源42の出力電圧を変化させることによって、バッテリ41の温度を低下させる。これによって、適宜のタイミングでバッテリの温度を低下させることができる。
In the third embodiment, the
(第4実施形態)
第4実施形態は、第1実施形態と第2実施形態における電源部20を変更した実施形態である。つまり、第4実施形態に係る電源部50(図15参照)は、第1実施形態と第2実施形態における電源部20の位置に配置される。そして、電源部50は、装置本体10又は30と接続され、装置本体10又は30に電力を供給する(図15参照)。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment is an embodiment in which the
電源部50は、図15のように、第3バッテリ51と、第4バッテリ52と、スイッチ素子53と、を備える。スイッチ素子53は、制御部11又は制御部31によって制御される。スイッチ素子53は、制御部11又は制御部31の制御のもと、第3バッテリ51と第4バッテリ52のうちのいずれかを装置本体10又は30に接続するように、接続を切り替える。
As shown in FIG. 15, the
第3バッテリ51と第4バッテリ52とは、放電前の出力電圧が所定基準の電圧以上のバッテリであることが望ましい。但し、どちらか一方(例えば第3バッテリ51)の出力電圧が所定基準の電圧よりも一定値以上大きく、他方(例えば第4バッテリ52)の出力電圧が所定基準の電圧よりも一定値未満で大きいことが望ましい。これによって、第3バッテリ51から第4バッテリ52に接続を切り替えることによって(図15の実線の接続参照)、より早く電源部50の出力電圧を所定基準以下の電圧にできることになる。
The
制御部11又は制御部31は、第1実施形態及び第2実施形態で説明したタイミング(ステップS903)で、電源部50のスイッチ素子53の接続を切り替えることによって、電源部50の出力電圧が所定基準の電圧よりも一定値未満の範囲で大きいバッテリへの接続に切り替え、電源部50の出力電圧を変化させる。これによって、制御部11又は制御部31は、或る期間内に出力電圧が所定基準未満の電圧になるように出力電圧を変化させる。第4実施形態のその他の説明は、第1実施形態及び第2実施形態に準じるので説明を省略する。
The
なお、電源部50は、出力電圧が所定基準の電圧よりも一定値未満で大きいバッテリを複数備えてもよい。この場合、第1実施形態及び第2実施形態で説明したタイミングが到来するごとに、制御部11又は制御部31は、まだ接続されていない前記のバッテリに接続を順次切り替えていく。これによって、或る期間内に出力電圧が所定基準未満の電圧になるように出力電圧を変化させることができる。
Note that the
バッテリ41の出力電圧が所定基準の電圧以上であると、可変電圧電源42の出力電圧が0Vであったとしても、電源部50の出力電圧が所定基準の電圧以上になってしまい、バッテリ41の温度が低下しない可能性があるからである。
If the output voltage of the
第4実施形態では、バッテリ(例えば第4バッテリ52)の出力電圧は、所定基準の電圧と一定範囲内にある電圧であり、制御部11又は31は、バッテリ(例えば第4バッテリ52)が放電するように装置本体10又30に接続することによって、バッテリの温度を低下させる。これによって、適宜のタイミングでバッテリの温度を低下させることができる。
In the fourth embodiment, the output voltage of the battery (for example, the fourth battery 52) is a voltage within a certain range with the predetermined reference voltage, and the
(第1乃至第4実施形態)
第1乃至第4実施形態では、制御部は、バッテリを備える電源部の出力電圧を所定基準以上の電圧から所定基準未満の電圧に変化させて、バッテリの温度を低下させている。特に制御部は、所定期間内に出力電圧を所定基準未満の電圧に変化させるように、電源部の出力電圧を制御している。これによって、所望のタイミングでバッテリの温度を低下させることができる。また、第1乃至第4実施形態では、バッテリ自身の温度が低下するので、他の冷却部材が不要になるか少なくすることができるので、デジタルカメラ等の電子機器の内部を冷却する部材を小さくすることが出来る。また、第1乃至第4実施形態では、電源部が供給する電力をゼロにしないので、バッテリの温度が低下中でも、電源部に接続される装置に電力が供給されているので、装置の動作を阻害しない。第1乃至第4実施形態では、また一定条件のもと、バッテリの温度が低下中でも、装置の仕事量を一定に保てる。
(First to fourth embodiments)
In 1st thru | or 4th embodiment, the control part changes the output voltage of the power supply part provided with a battery from the voltage more than a predetermined reference | standard to the voltage below a predetermined reference | standard, and is reducing the temperature of a battery. In particular, the control unit controls the output voltage of the power supply unit so as to change the output voltage to a voltage lower than a predetermined reference within a predetermined period. Thereby, the temperature of the battery can be lowered at a desired timing. In the first to fourth embodiments, since the temperature of the battery itself is lowered, other cooling members are unnecessary or can be reduced. Therefore, a member for cooling the inside of an electronic device such as a digital camera can be made small. I can do it. In the first to fourth embodiments, since the power supplied from the power supply unit is not zero, power is supplied to the device connected to the power supply unit even when the battery temperature is low. Does not hinder. In the first to fourth embodiments, the work amount of the apparatus can be kept constant even when the temperature of the battery is lowered under certain conditions.
第1乃至第4実施形態では、バッテリーの保障温度が60℃である場合、従来製品ではその温度を読み取り60℃に達する前に電源をオフにするなど動作制限が行われる。上記実施形態では電源部の制御によって、待機状態などの温度上昇が問題にならない時にバッテリを放熱させ、特殊撮影等の製品温度が上昇する時にバッテリ温度を低下させることができる。 In the first to fourth embodiments, when the guaranteed temperature of the battery is 60 ° C., the conventional product reads the temperature and limits the operation such as turning off the power before reaching 60 ° C. In the above embodiment, by controlling the power supply unit, the battery can dissipate heat when the temperature rise in a standby state or the like is not a problem, and the battery temperature can be lowered when the product temperature rises such as special photographing.
なお、デジタルカメラのバッテリは製品の内部でメイン基板の近くに配置される。メイン基板やバッテリから発する熱は筐体表面から外気へと放出される。バッテリを包むメインフレームの材料に熱伝導率の高い銅などを用いたり、メイン基板の放熱にヒートシンク、熱伝導シート、グラファイトシートを用いるなど、製品内部に熱が篭らない様、熱伝導率が高い材料を使い発生する熱を早く広範囲の筐体表面へと伝える構造とすることが望ましい。自然冷却が早く行われることで温度上昇を抑えることが出来るからである。 The battery of the digital camera is disposed near the main board inside the product. Heat generated from the main board and the battery is released from the housing surface to the outside air. The thermal conductivity of the main frame that encloses the battery, such as copper with high thermal conductivity, or the use of a heat sink, thermal conductive sheet, or graphite sheet to dissipate the main board, prevents the heat from flowing inside the product. It is desirable to use a structure that uses high materials to quickly transmit the heat generated to a wide range of housing surfaces. This is because the temperature rise can be suppressed by performing natural cooling early.
1,3・・・電源部制御装置、10,30・・・装置本体、32,33・・・温度測定器、11a・・・CPU、11b・・・RAM、11c・・・フラッシュメモリ、20,40,50・・・電源部、21・・・第1バッテリ、22・・・第2バッテリ、23・・・第1スイッチ素子、24・・・第2スイッチ素子、41・・・バッテリ、42・・・可変電圧電源、51・・・第3バッテリ、52・・・第4バッテリ、53・・・スイッチ素子、100,200・・・実験回路、110,210・・・電源部、111,211・・・バッテリ、120・・・装置、130・・・温度測定器、140・・・電圧測定器、150・・・電流測定器、212・・・補助電源
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記制御手段は、前記バッテリが放電するように接続することによって、前記バッテリの温度を低下させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電源部制御装置。 The output voltage of the battery is a voltage within a certain range with the predetermined reference voltage,
4. The power supply unit control device according to claim 1, wherein the controller is configured to reduce the temperature of the battery by connecting the battery so that the battery is discharged. 5.
前記制御手段は、前記可変電圧電源の出力電圧を変化させることによって、前記バッテリの温度を低下させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電源部制御装置。 The power supply unit further includes a variable voltage power supply that changes an output voltage of the power supply unit,
5. The power supply unit control device according to claim 1, wherein the control unit reduces the temperature of the battery by changing an output voltage of the variable voltage power supply. 6.
前記制御手段は、前記計測手段が計測した温度に応じて、前記電源部の出力電圧を変化させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電源部制御装置。 It further comprises a measuring means for measuring temperature,
The power supply unit control device according to claim 1, wherein the control unit changes an output voltage of the power supply unit in accordance with the temperature measured by the measurement unit.
バッテリを備える電源部の出力電圧を所定基準以上の電圧から前記所定基準未満の電圧に変化させて、前記バッテリの温度を低下させる制御ステップ、
を行わせることを特徴とする電源部制御プログラム。 On the computer,
A control step of reducing the temperature of the battery by changing an output voltage of a power supply unit including a battery from a voltage higher than a predetermined reference to a voltage lower than the predetermined reference;
A power supply unit control program characterized in that
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