JP6073613B2

JP6073613B2 - 電子装置、ならびに電子装置の温度制御方法

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Publication number: JP6073613B2
Application number: JP2012203854A
Authority: JP
Inventors: 真章北野
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2032-09-18
Also published as: US20140079533A1; JP2014060236A; US9439323B2

Description

本発明は、装置内部を空冷する電子装置、ならびに電子装置の温度制御方法に関する。

一般に、電子装置は、薄型化、軽量化、小型化が要求されるため、電子部品は、装置内部に高密度に配置されて使用される。このため、電子部品の使用温度の上限を超えないように送風ファンの冷却能力（回転数）、数量、位置などが設計され、図７に示すように、電子装置内部の温度は、電子部品の使用温度の上限を超えない所定の温度で安定する。また、電子部品の温度上昇を緩やかにするなどの目的で、図５に示すように、装置内部などの温度に応じて段階的に送風ファンの回転数を変化させて、温度制御している。

図８は、電子装置内部の温度が安定している部分（図７のＡ）の詳細な温度推移である。

実線は温度センサが読み取った温度である測定温度の温度推移であり、破線Ｂは通常使用状態において測定温度が超えると、送風ファンの回転数が最大となるように設定された温度の閾値である（以下、閾値温度Ｂと記述）。

電子装置内部の測定温度が、閾値温度Ｂを超えると、送風ファンの回転数が増加し温度が下降する（Ｄ１）。閾値温度Ｂを下回ると、送風ファンの回転数が減少し温度が上昇する（Ｄ２）。再び、閾値温度Ｂを超えると、送風ファンの回転数が増加し温度が下降する（Ｄ３）。これを繰り返すことで、電子部品の使用温度の上限が超えないように、電子装置内部の使用時の上限温度を安定させている。

一般的な温度制御方法は、装置内に温度センサを取り付け、温度センサからの、常時もしくは一定周期での温度情報によりファンの回転数を制御する方法であり、その一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１は、温度センサからの温度情報に基づいて、制御電圧を生成し、その制御電圧により冷却用ファンの回転数を制御する装置、および冷却方法を開示している。

しかし、特許文献１の装置は、常時または一定周期で動作しているため、温度が安定した場合でも、回転数制御部が動作するため、不要な電力を消費したり、動作により回転数制御部が発熱したり、などの課題があった。

この課題の改善策の１つとして、特許文献２は、温度センサからの温度情報により測定間隔を可変させる方法を記載している。

特許文献２は、温度センサによって測定された温度が所定の温度範囲にある場合に、測定された温度と、その１つ前に測定された温度と、を比較し、その温度上昇幅が小さい場合に、測定時間の間隔を長く、温度上昇幅が大きい場合に、測定時間の間隔を短く、設定し、測定された温度が所定の温度範囲より大きい場合に、ファンの回転数を最大にするプロジェクタを開示している。

特開２００８−０４２５９７特開２００９−０６９４５９

しかしながら、前述の特許文献１の課題を改善した特許文献２では、測定された温度と、その１つ前に測定された温度と、を比較し、その温度上昇幅が小さい場合に、測定時間の間隔を長くしているため、電子装置内部の測定温度が安定した状態において、測定間隔（図８のｔ２）が長くなり、送風ファンの回転数が最大となるように動作させる測定温度（図８のＤ３）が高くなる課題があった。

そのため、本発明の目的は、送風ファンによる温度制御が、より効率的に、より安定的にできる電子装置、ならびに電子装置の温度制御方法を提供することにある。

本発明の電子装置は、送風ファンと、少なくとも、１つの温度測定部と、前記温度測定部が測定した測定温度に基づいて、前記送風ファンの回転数を制御し、装置内部の温度を制御する温度制御部と、を備える電子装置において、前記温度制御部は、少なくとも、所定の時間間隔で測定された複数の測定温度であって、最新の測定温度から時系列順に過去複数の測定温度を記憶し、また、温度測定部毎の正常温度範囲を記憶し、記憶している前記複数の測定温度および前記最新の測定温度に基づき、温度上昇傾向の有無を判断し、温度上昇傾向ありと判断した場合には、温度測定の時間間隔を現在の温度測定時間間隔より短くし、温度上昇傾向なしと判断した場合には、前記複数の測定温度および前記最新の測定温度が、前記正常温度範囲内であるか否かを判定し、前記測定温度が全て正常温度範囲内の場合には、温度測定時間間隔を現在の温度測定時間間隔より長くし、それ以外の場合には、前記温度測定時間間隔を変更しないことを特徴とする。

また、本発明の電子装置の温度制御方法は、送風ファンと、少なくとも、１つの温度測定部と、前記温度測定部が測定した測定温度に基づいて、前記送風ファンの回転数を制御し、装置内部の温度を制御する、電子装置の温度制御方法において、少なくとも、所定の時間間隔で測定された複数の測定温度であって、最新の測定温度から時系列順に過去複数の測定温度を記憶し、温度測定部毎の正常温度範囲を記憶し、記憶している前記複数の測定温度および前記最新の測定温度に基づき、温度上昇傾向の有無を判断し、温度上昇傾向ありと判断した場合には、温度測定の時間間隔を現在の温度測定時間間隔より短くし、温度上昇傾向なしと判断した場合には、前記複数の測定温度および前記最新の測定温度が、前記正常温度範囲内であるか否かを判定し、前記測定温度が全て正常温度範囲内の場合には、温度測定時間間隔を現在の温度測定時間間隔より長くし、それ以外の場合には、前記温度測定時間間隔を変更しないことを特徴とする。

本発明によれば、電子装置における送風ファンによる温度制御が、より効率的に、より安定的にできる。

本発明の実施形態である電子装置１００の構成を示すブロック図である。ＢＭＣ２００内の温度制御部２１０の構成を示すブロック図である。温度制御部２１０の測定間隔の制御処理を示すフローチャートである。温度制御部２１０の送風ファンの回転数の制御処理を示すフローチャートである。温度範囲と回転数の関係の一例を示す図である。レベルと測定間隔の関係を示す図である。電子装置内部の温度推移を示す図である。電子装置内部の温度推移の詳細を示す図である。

本発明の第１の実施形態について、図を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態である電子装置１００の構成を示すブロック図である。

電子装置１００は、装置内の温度制御のための構成要素として送風ファンの回転数により装置内の温度を制御するＢＭＣ（ＢａｓｅｂｏａｒｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２００と、装置内に空気を送り込む送風ファン３００（３００Ａ〜３００Ｄ）と、設置場所の温度を読み取る温度センサ６００（６００Ａ〜６００Ｇおよび６００Ｌ〜６００Ｍ）と、を有する。

図１の例では、このほかに、電子装置１００を制御するプロセッサ４００（４００Ａ、４００Ｂ）と、データや信号などを記憶するメモリ５００（５００Ａ〜５００Ｄ）と、信号の伝達経路である信号回路７００と、を備える。また、温度センサ６００は、温度を監視する必要がある部品やその近傍に設置されたり、ＢＭＣ２００およびプロセッサ４００ならびにメモリ５００に予め内蔵される。また、温度センサ６００は、各温度センサを一意とするセンサコードが割り振られ、ＢＭＣ２００の温度センサ読取部２１２に記憶されている。

図２は、ＢＭＣ２００内の温度制御部２１０の構成例を示すブロック図である。

ＢＭＣ２００の温度制御部２１０は、各センサコードと、センサコード毎の読取時刻と、を記憶する読取時刻記憶部２１１と、各センサコードに応じた温度センサの温度を読み取る温度センサ読取部２１２と、センサコード毎のファン回転数と、現在のファン回転数を記憶し、送風ファンのファン回転数を制御する回転数制御部２１３と、読み取った温度である測定温度を、センサコード毎に最新の測定温度から時系列順に過去複数回の測定温度を記憶する測定温度記憶部２１４と、温度センサの読取時間間隔である測定間隔をセンサコード毎に記憶し、測定間隔を制御する測定間隔判定部２１５と、を備える。

温度制御部２１０における温度センサの測定間隔の制御処理について説明する。

図３は、温度制御部２１０における温度センサの測定間隔の制御処理例を示すフローチャートである。

読取時刻記憶部２１１は、センサコード毎に読取時刻を記憶し、記憶している読取時刻となると、当該センサコードに処理中のフラグを付け、当該センサコードを、温度センサ読取部２１２および測定温度記憶部２１４に送信する（ステップＳ１０１）。

温度センサ読取部２１２は、温度センサとセンサコードを関連付けて記憶し、センサコードを受信すると、当該センサコードの温度センサの温度を読み取り、少なくとも、読み取った測定温度を、当該センサコードとともに回転数制御部２１３および測定間隔判定部２１５に送信する（ステップＳ１０２）。

測定温度記憶部２１４は、センサコード毎の過去５回の測定温度を時系列順に記憶し、センサコードを受信すると、当該センサコードの過去５回の測定温度を、測定間隔判定部２１５へ送信する（ステップＳ１０３）。なお、記憶する測定温度は過去５回に限定しない。

測定間隔判定部２１５は、センサコード毎の正常温度範囲を記憶し、最新の測定温度と、過去５回の測定温度と、を受信し、温度上昇傾向を判断する（ステップＳ１０４）。温度上昇傾向がある場合には、測定間隔判定部２１５は、当該センサコードの次回の測定間隔を短くする（ステップＳ１０５）。一例として、測定間隔を５秒とする。

ここで、温度上昇傾向は、次の３つのいずれかにおいて、判断し、該当する場合に、温度上昇傾向があると判断する。第１に、最新の測定温度が装置内部温度の正常温度範囲の上限（以下、正常値上限と記述）を超えている場合である。第２に、最新の測定温度および過去５回の測定温度において、時間経過とともに単調に温度上昇している場合である。第３に、最新の測定温度および過去５回の測定温度における、時間と、測定温度と、に、時間経過とともに温度が上昇していることを示す正の相関関係がある場合である。

温度上昇傾向がない場合には、測定間隔判定部２１５は、最新の測定温度および過去５回の測定温度が正常値上限以下であることを判断する（ステップＳ１０６）。全ての測定温度が正常値上限以下である場合には、測定間隔判定部２１５は、当該センサコードの測定間隔を長くする（ステップＳ１０７）。一例として、測定間隔を１５秒とする。これら以外の場合には、測定間隔判定部２１５は、当該センサコードの測定間隔を初期値に戻す（ステップＳ１０８）。一例として、測定間隔の初期値を１０秒とする。

測定間隔判定部２１５は、当該センサコードおよび測定間隔を読取時刻記憶部２１１に送信するともに、最新の測定温度および過去直近４回の温度温度からなる、新たな過去５回の測定温度を、当該センサコードとともに測定温度記憶部２１４に送信する（Ｓ１０９）。

読取時刻記憶部２１１は、測定間隔を受信すると、測定間隔により、次回の読取時刻を算出し、記憶して、当該センサコードの処理中のフラグを外す（Ｓ１１０）。なお、測定間隔をタイマーの時間とし、次回の読取時間を設定するとしてもよい。

測定温度記憶部２１４は、過去５回の測定温度を受信すると、当該センサコードの過去５回の測定温度として記憶する（Ｓ１１１）。

次に温度制御部２１０における送風ファンの回転数の制御処理について説明する。

図４は、温度制御部２１０の送風ファンの回転数の制御処理例を示すフローチャートである。

回転数制御部２１３は、現在のファンの回転数と、センサコード毎の送風ファンの回転数を記憶し、測定温度を受信すると、回転数を算出し、当該センサコードの回転数として記憶する（ステップＳ２０１）。

記憶している回転数の最大値を抽出し、現在の送風ファンの回転数と比較する（ステップＳ２０２）。回転数が異なる場合、回転数制御部２１３は、当該の回転数を新たな送風ファンの回転数として記憶し、当該回転数に送風ファンの回転数を変更する（ステップＳ２０３）。

回転数が同じ場合、回転数制御部２１３は、処理を終了する。

次に送風ファンの回転数の算出について説明する。

図５は、測定温度と送風ファンの回転数の関係を示す図であり、予め測定温度によりファンの回転数が段階的に設定されていて、測定温度に合った回転数が決定される。

この送風ファンの回転数の算出は、一例であり、この他にも送風ファンの回転数を算出する手段は多様にあるので、説明は省略する。

以上のように、最新の測定温度および過去５回の測定温度などの、過去複数回の温度により温度上昇を判断することで、温度センサの測定精度や突発的な誤測定などによる影響を抑制することができ、電子装置内部の温度が安定した高温状態において、測定間隔が長くならず、電子部品の温度をより安定させることができる。また、全ての測定温度が正常値上限以下の場合は、測定間隔を長くし、不要な温度制御を避けることができる。

したがって、電子装置の送風ファンによる温度制御を、より効率的に、より安定的に行うことができる。

また、測定間隔は、図６に示すように、例えば、測定間隔を時間間隔に応じてレベル１〜５に分け、ステップＳ１０５、Ｓ１０７において、１段階ずつ変化させてもよい。

以上のように、測定間隔を更に多段階に分けることで、より安定した温度制御とすることができる。

１００電子装置
２００ＢＭＣ
３００Ａ〜３００Ｄ送風ファン
４００Ａ、４００Ｂプロセッサ
５００Ａ〜５００Ｄメモリ
６００Ａ〜６００Ｇ、６００Ｌ〜６００Ｎ温度センサ
７００信号回路

Claims

送風ファンと、
少なくとも１つの温度測定部と、
前記温度測定部が測定した測定温度に基づいて、前記送風ファンの回転数を制御し、装置内部の温度を制御する温度制御部と、を備える電子装置において、
前記温度制御部は、少なくとも、所定の時間間隔で測定された複数の測定温度であって、最新の測定温度から時系列順に過去複数の測定温度を記憶し、また、温度測定部毎の正常温度範囲を記憶し、記憶している前記複数の測定温度および前記最新の測定温度に基づき、温度上昇傾向の有無を判断し、温度上昇傾向ありと判断した場合には、温度測定の時間間隔を現在の温度測定時間間隔より短くし、温度上昇傾向なしと判断した場合には、前記複数の測定温度および前記最新の測定温度が、前記正常温度範囲内であるか否かを判定し、前記測定温度が全て正常温度範囲内の場合には、温度測定時間間隔を現在の温度測定時間間隔より長くし、それ以外の場合には、前記温度測定時間間隔を変更しないことを特徴とする電子装置。
最新の前記測定温度が正常温度範囲より高い場合に、温度上昇傾向ありと判断する請求項１に記載の電子装置。
記憶している前記複数の測定温度および前記最新の測定温度が単調に増加している場合に、温度上昇傾向ありと判断する請求項１に記載の電子装置。
記憶している前記複数の測定温度および前記最新の測定温度が時間に対して正の相関関係がある場合に温度上昇傾向ありと判断する請求項１に記載の電子装置。
送風ファンと、
少なくとも１つの温度測定部と、
前記温度測定部が測定した測定温度に基づいて、前記送風ファンの回転数を制御し、装置内部の温度を制御する、電子装置の温度制御方法において、
少なくとも、所定の時間間隔で測定された複数の測定温度であって、最新の測定温度から時系列順に過去複数の測定温度を記憶し、
温度測定部毎の正常温度範囲を記憶し、記憶している前記複数の測定温度および前記最新の測定温度に基づき、温度上昇傾向の有無を判断し、
温度上昇傾向ありと判断した場合には、温度測定の時間間隔を現在の温度測定時間間隔より短くし、温度上昇傾向なしと判断した場合には、前記複数の測定温度および前記最新の測定温度が、前記正常温度範囲内であるか否かを判定し、前記測定温度が全て正常温度範囲内の場合には、温度測定時間間隔を現在の温度測定時間間隔より長くし、それ以外の場合には、前記温度測定時間間隔を変更しないことを特徴とする電子装置の温度制御方法。
最新の前記測定温度が正常温度範囲より高い場合に、温度上昇傾向ありと判断する請求項５に記載の電子装置の温度制御方法。
記憶している前記複数の測定温度および前記最新の測定温度が単調に増加している場合に、温度上昇傾向ありと判断する請求項５に記載の電子装置内部の温度制御方法。
記憶している前記複数の測定温度および前記最新の測定温度が時間に対して正の相関関係がある場合に温度上昇傾向ありと判断する請求項５に記載の電子装置の温度制御方法。