KR102183438B1 - 흡입 성분 발생 장치, 제어 회로, 및 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

흡입 성분 발생 장치(inhalation component generating device)로서: 전원, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발 또는 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹(load group); 상기 부하에 인가될 전압의 값 또는 파형을 조정하도록 구성된 조정 유닛(adjusting unit); 및 상기 전원의 전압 값을 획득할 수 있도록 구성된 제어 회로(control circuit)를 포함한다. 상기 제어 회로는, 상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 절차(a1); 및 상기 폐쇄 회로 전압 값에 기초하여 상기 조정 유닛을 제어하는 절차(a2)를 수행한다.

Description

흡입 성분 발생 장치, 제어 회로, 및 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법 {INHALATION COMPONENT GENERATING DEVICE, CONTROL CIRCUIT, AND CONTROL METHOD OF INHALATION COMPONENT GENERATING DEVICE}
본 발명은 흡입 성분 발생 장치(inhalation component generating device), 제어 회로, 및 상기 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법 및 제어 프로그램에 관한 것으로서, 구체적으로는, 배터리의 전압값을 정확하게 획득하고 에어로졸(aerosol) 발생의 정확성을 확보할 수 있는 흡입 성분 발생 장치, 제어 회로, 및 상기 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법 및 제어 프로그램에 관한 것이다.
최근, 종래의 궐련(cigarettes) 대신에, 담배(tobacco) 또는 에어로졸 소스(aerosol source)와 같은 향미원(flavor source)을 증발 또는 무화함으로써 흡입 성분을 발생시키는 흡입 성분 발생 장치가 제안된다. 이러한 흡입 성분 발생 장치는 향미원 및/또는 에어로졸 소스를 증발 또는 무화하기 위한 부하(load), 상기 부하에 전력을 공급하기 위한 전원, 상기 장치상에서 동작 제어를 수행하기 위한 제어 회로 등을 가진다.
특허문헌 1에서, 히터(heater), 배터리, 및 제어 장치를 갖는 전자 흡연장치가 개시된다.
구체적으로, 상기 전자 흡연장치 사용자의 퍼프(puff)에 대해 측정된 복수의 전압 값으로부터 상기 배터리의 전압 값을 도출하고 상기 도출된 전압 값에 기초하여 다음 퍼프에 대한 PWM 제어의 작동 조건을 변화시켜 에어로졸 발생을 최적화하는 기술이 개시된다.
(특허문헌 1) US2016/0213066 A1
상기 배터리의 잔량은 방전시 감소된다. 상기 배터리 잔량과 무관하게 에어로졸 발생을 안정적으로 수행하기 위해서는, PWM 제어 등을 이용하여 상기 배터리의 잔량에 따라 히터에 공급되는 전력을 조절하는 것이 바람직하다.
특허문헌 1의 구성은 퍼프에 대해 측정된 복수의 전압 값으로부터 상기 배터리의 전압 값을 도출한다. 따라서, 상기 전원과 히터를 전기적으로 연결하지 않고 획득되는 개방 회로 전압과 상기 전원과 히터를 전기적으로 연결하여 획득되는 폐쇄 회로 전압 중 어느 것이 상기 배터리의 전압 값을 도출하기 위해 사용되는 것인지, 또는 둘 다 사용되는 것인지가 명확하지 않다. 상기 폐쇄 회로 전압은 전원의 내부 저항에 영향을 받기 때문에, 상기 폐쇄 회로 전압 값은 상기 개방 회로 전압과 다르다. 이는 상기 복수의 전압 값에 포함되는 상기 개방 회로 전압과 상기 폐쇄 회로 전압의 비율에 따라, 도출되는 배터리의 전압 값이 변할 수 있음을 의미한다. 상기 설명된 바와 같이 도출된 배터리의 전압 값은 실제 값에서 벗어날 가능성이 있기 때문에, 에어로졸 발생의 정확도가 감소하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리의 전압 값을 정확하게 획득하고 에어로졸 발생의 정확성을 확보할 수 있는 흡입 성분 발생 장치, 제어 회로, 및 상기 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법 및 제어 프로그램을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 흡입 성분 발생 장치로서, 전원; 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발시키거나 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹(load group); 상기 부하에 인가되는 전압의 값 또는 파형을 조정하도록 구성되는 조정 유닛(adjusting unit); 및 상기 전원의 전압 값을 획득할 수 있도록 구성된 제어 회로(control circuit)를 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 절차(a1); 및 상기 폐쇄 회로 전압 값에 기초하여 상기 조정 유닛을 제어하는 절차(a2)를 수행하는, 상기 흡입 성분 발생 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 흡입 성분 발생 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 상기 흡입 성분 발생 장치의 외관의 일 예시를 나타내는 사시도이다.
도 3은 상기 흡입 성분 발생 장치의 구성의 일 예시를 나타내는 블록도이다.
도 4는 카트리지(cartridge) 유닛의 내부 구성의 일 예시를 나타내는 단면도이다.
도 5는 상기 카트리지 유닛의 내부 구성의 다른 예시를 나타내는 단면도이다.
도 6은 상기 흡입 성분 발생 장치의 전기 회로를 나타내는 도면이다(전원 유닛과 카트리지 유닛이 연결된 상태).
도 7은 전원 유닛에 탈부착되도록 구성된 상기 카트리지 유닛과 충전기를 나타내는 개략도이다.
도 8은 상기 흡입 성분 발생 장치의 전기 회로를 나타내는 도면이다(전원 유닛과 충전기가 연결된 상태).
도 9는 부하에 인가되는 전압과 흡입 동작 간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 흡입 센서의 출력 값과 상기 부하에 인가되는 전압 간의 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 상기 흡입 성분 발생 장치의 구체적인 동작 예시를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 전원 온도에 대한 일부 온도 범위 및 이에 대응하는 동작 제어를 나타내는 도면이다.
도 13은 열화 진단의 일 예시를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 상기 흡입 성분 발생 장치의 다른 구체적인 동작 예시를 나타내는 흐름도이다.
도 15는 온도가 비정상일 때 수행되는 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 16은 배터리 열화 중에 수행되는 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 17은 충전 동작의 일 예시를 나타내는 흐름도이다.
도 18A는 전원과 부하 간의 연결을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 18B는 전원의 등가 회로 모델을 나타내는 도면이다.
도 19는 시간에 따른 폐쇄 회로 전압 등의 변화를 나타내는 도면이다.
도 20은 흡입 검출과 전원 제어 간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 21은 전원으로 사용할 수 있는 이차 전지의 방전 특성을 나타내는 곡선이다.
도 22A, 22B, 및 22C는 전원 전압 값에 따른 PWM 제어의 예시를 나타내는 도면들이다.
도 23은 상기 흡입 성분 발생 장치의 직렬 제어 흐름의 일 예시이다.
도 24는 개방 회로 전압 값과 폐쇄 회로 전압 값의 변화를 설명하기 위한 도면이다(저온 기간을 포함한다).
(용어의 설명)
"흡입 성분 발생 장치"라는 용어는 담배 또는 에어로졸 소스와 같은 향미원(flavor source)을 증발 또는 무화함으로써 흡입 성분을 발생시키기 위한 장치를 의미할 수 있고, 또는 단일-하우징(single housing) 제품일 수 있고, 또는 하나의 제품으로 사용되도록 연결될 수 있는 복수의 구성요소들(유닛들)로 구성된 장치일 수 있다.
"전원"이라는 용어는 전기 에너지원으로 기능하는 유닛을 의미하고, 배터리, 캐패시터 등을 포함한다. 배터리로서는, 예를 들면, 리튬-이온 이차 전지와 같은 이차 전지가 사용될 수 있다. 상기 이차 전지는 양극, 음극, 상기 양극과 음극을 서로 분리하는 격리판(separator), 및 전해질 용액 또는 이온성 액체를 포함하는 배터리일 수 있다. 상기 전해질 또는 상기 이온성 액체는, 예를 들면, 전해질을 함유하는 용액일 수 있다. 상기 리튬-이온 이차 전지에서, 상기 양극은 리튬 옥사이드(lithium oxide)와 같은 양극 물질로 구성되고, 상기 음극은 그래파이트(graphite)와 같은 음극 물질로 구성된다. 상기 전해질 용액은, 예를 들면, 리튬 염(lithium salt)을 함유하는 유기 용매일 수 있다. 상기 캐패시터의 예는 전기적 이중층(double-layer) 캐패시터 등을 포함한다. 그러나 전원은 이것들로 한정되지 않고, 니켈-수소 이차 전지, 일차 전지 등과 같은 임의의 다른 이차 전지일 수 있다.
"부하"라는 용어는 전기 회로에서 에너지를 소비하는 구성요소를 의미하고, 특히 본 출원에서는 흡입 성분을 주로 발생시키기 위한 구성요소를 나타내는 데 사용된다. 상기 부하에서, 열 발생기와 같은 가열기(heating)가 포함되고, 예를 들면, 전기적 저항 열 발생기, 유도 가열(induction heating, IH) 수단 등이 포함될 수 있다. 또한, 초음파에 의해 흡입 성분을 발생시키는 수단, 압전 소자(piezoelectric element)에 의해 흡입 성분을 발생시키는 수단, 무화기(atomizer) 등이 포함될 수 있다. 상기 부하가 부하 그룹을 나타내는 경우에, 흡입 성분을 발생시키기 위한 부하 이외에, 빛, 소리, 진동 등을 생성하기 위한 소자와 같은 다른 구성요소가 상기 부하 그룹에 포함될 수 있다. 통신 모듈 등이 제공되는 경우에, 이들이 상기 부하 그룹에 포함될 수 있다. 한편, 전기 회로에서의 마이크로컴퓨터 등은 매우 작은 전류를 인가하여 에너지를 획득하는 엄격한 소자들이다; 그러나 본 출원에서는 상기 부하 그룹에 포함되지 않는 것으로 가정한다.
"에어로졸"이라는 용어는 공기 중의 미세 액체 또는 고체 입자의 분산액(dispersion)을 의미한다.
"열화 진단 기능"과 관련하여, 일반적으로, 배터리 열화의 예는 용량 감소와 저항 증가를 포함한다. 상기 열화 진단 기능은, 예를 들면, 용량 감소를 진단하기 위한 전원의 전압 값을 획득하고, 상기 획득된 값이 미리 결정된 기준 범위의 하한값 이상인지 여부를 판단하는 기능일 수 있다.
개방 회로 전압은 배터리 잔량에 크게 의존적이다. 한편, 방전 동안의 전압인 폐쇄 회로 전압은 배터리 잔량뿐 아니라 배터리의 내부 저항에 의해서도 영향을 받는다. 상기 내부 저항의 값은 배터리의 온도와 열화 상태에 크게 의존적이다. 다시 말해서, 상기 폐쇄 회로 전압은 온도 및 열화 상태를 반영하는 배터리 전압의 실제 값을 나타낸다. 본 발명에 따르면, 히터에 인가되는 전압과 같이, 개방 회로 전압 대신에 폐쇄 회로 전압에 기초하여 다양한 변수를 조정함으로써 에어로졸 발생의 정확도를 확보할 수 있는 흡입 성분 발생 장치, 제어 회로, 및 상기 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법 및 제어 프로그램을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 이하 설명될 것이다. 그러나 이하 설명될 특정 구조 및 전기 회로는 단지 본 발명이 예일 뿐이고, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서는, 기본적으로 동일한 기능을 갖는 구성부들은 동일한 참조 부호 또는 서로 대응하는 참조 부호를 사용하여 설명될 것이다; 그러나 설명의 편의를 위하여, 때때로 참조 부호들이 생략될 것이다. 장치의 일부 구성이 특정 도면과 다른 도면들 간에서 차이가 있더라도, 이들은 본 발명에서의 본질적 차이가 아니고 모든 구성이 사용될 수 있다는 점을 유의하여야 한다.
1. 장치의 구성
본 실시예의 흡입 성분 발생 장치(inhalation component generating device, 100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전원 유닛(power supply unit, 110), 및 상기 전원 유닛에 탈부착되도록 구성된 카트리지 유닛(cartridge unit, 120)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 전원 유닛(110)과 상기 카트리지 유닛(120)이 개별적으로 구성된 예가 도시된다; 그러나 본 발명의 흡입 성분 발생 장치로서, 이들은 일체로 구성될 수 있다.
상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 전체적 형상은 특별히 제한되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나타나는 바와 같이, 상기 흡입 성분 발생 장치는 전체적인 형상이 막대 형상(rod shape)이 되도록 만들어질 수 있다. 구체적으로, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 전원 유닛(110)과 상기 카트리지 유닛(120)이 축 방향으로 연결될 때 단일 막대 형상이 된다. 상기 장치의 전체적 형상이 상기 설명한 것처럼 단일 막대 형상으로 만들어지면, 사용자는 전통적인 궐련(cigarette)을 피우는 것처럼 흡입을 수행할 수 있다. 도 2의 예에서, 우측에 도시된 단부는 흡입 포트부(inhalation port part, 142)이고, 반대편 단부에서, 장치의 동작 상태 등에 따라 빛을 방출하는 발광 유닛(light emitting unit, 40)이 제공된다. 상기 흡입 성분 발생 장치는 사용자가 마우스피스(도면이 도시되지 않음)를 상기 흡입 포트부(142)에 부착하여 사용하고 흡입하도록 구성될 수 있다. 상기 장치의 특정 치수는 특별히 제한되지 않고, 예시로서, 직경이 약 15mm 내지 25mm일 수 있고, 총 길이는 약 50mm 내지 150mm일 수 있어서, 사용자가 손으로 장치를 사용할 수 있다.
(전원 유닛)
상기 전원 유닛(110)은 도 1에 나타난 바와 같이, 케이스 부재(case member, 119), 상기 케이스 부재 내에 설치된 전원(10), 흡입 센서(20), 제어 회로(50) 등을 포함한다. 상기 전원 유닛(110)은 푸시 버튼(push button, 30)과 발광 유닛(40)을 더 포함한다. 그러나 이러한 개별 소자들 모두가 반드시 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 필수적 구성요소일 필요는 없으며, 하나 이상의 소자들이 생략될 수 있다. 또한, 하나 이상의 소자들이 상기 전원 유닛(110)이 아닌 상기 카트리지 유닛(120) 내에 제공될 수 있다.
상기 케이스 부재(119)는 원통형 부재일 수 있고, 그 재질은 특별히 제한되지 않지만, 금속 또는 합성수지(resin)로 구성될 수 있다.
상기 전원(10)은 리튬-이온 이차전지 또는 니켈 수소 전지(Ni-MH)와 같은 재충전 가능한 이차전지일 수 있다. 상기 전원(10)은 이차전지 대신 일차전지 또는 캐패시터일 수 있다. 상기 전원(10)은 교체 가능하도록 상기 전원 유닛(110) 내에 제공되는 전원일 수 있고, 또는 조립에 의해 상기 전원 유닛 내에 만들어진 전원일 수 있다. 전원(10)의 수는 하나 이상일 수 있다.
상기 흡입 센서(20)는, 예를 들어, 통과하는 가스의 흐름(flow) 및/또는 유량(flow rate)에 따라 소정의 출력 값(예를 들어, 전압 값 또는 전류 값)을 출력하는 센서일 수 있다. 이 흡입 센서(20)는 사용자의 퍼핑 동작(흡입 동작)을 검출하는 데 사용된다. 상기 흡입 센서(20)로서, 다양한 센서들이 사용될 수 있고, 예를 들면, 캐패시터 마이크로폰 센서(capacitor microphone sensor), 유량 센서 등이 사용될 수 있다.
상기 푸시 버튼(30)은 사용자에 의해 조작될 수 있는 버튼이다. 상기 버튼이 푸시 버튼으로 지칭되지만, 상기 버튼은 눌려질 때 이동하는 버튼부를 갖는 구성요소로 제한되지 않으며, 터치 버튼과 같은 입력 장치일 수 있다. 상기 푸시 버튼(30)의 배치 위치 또한 특별히 제한되지 않으며, 상기 푸시 버튼은 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 하우징(housing) 상의 임의의 위치에 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 푸시 버튼(30)은 사용자가 쉽게 동작시킬 수 있도록 상기 전원 유닛(110)의 케이스 부재(119)의 측면에 제공될 수 있다. 복수의 푸시 버튼들(30)(사용자로부터 입력을 수신하기 위한 입력 장치들)이 제공될 수 있다.
상기 발광 유닛(40)은 하나 이상의 광원(예를 들면, LED)을 포함하고, 소정의 시점에 소정의 패턴으로 빛을 방출하도록 구성된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 상기 발광 유닛은 복수의 색으로 빛을 방출하도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 발광 유닛(40)의 기능의 예는 상기 장치의 동작 상태를 사용자에게 통지하는 기능, 이상이 발생하면 이상 발생을 사용자에게 통지하는 기능 등을 포함한다. 또한, 이러한 기능들을 고려하여, 상기 흡입 성분 생성 장치(100)에 제공되는 통지 장치로서, 상기 발광 유닛 이외에, 예를 들어, 진동을 발생시키는 진동 장치, 소리를 발생시키는 오디오 장치, 소정의 정보를 표시하는 디스플레이 장치 등 중 하나, 또는 그들의 조합이 사용될 수 있다. 일 예로서, 상기 발광 유닛(40)은 상기 전원 유닛(110)의 단부에 설치될 수 있다. 상기 흡입 성분 발생 장치(100)에서, 상기 흡입 포트부(142)가 제공된 단부의 반대측 단부에 제공되는 상기 발광 유닛(40)이 사용자의 퍼핑 동작에 따라 빛을 방출한다면, 상기 사용자는 전통적인 궐련을 피우는 것처럼 흡입 성분을 쉽게 흡입할 수 있다.
도 3은 상기 흡입 성분 발생 장치의 구성의 일 예를 도시하는 블록도이다. 도 3에 나타나는 바와 같이, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 언급된 구성요소들 이외에 온도 센서(61), 전압 센서(62) 등을 포함한다.
상기 온도 센서(61)는 상기 흡입 성분 발생 장치(100) 내에 설치된 소정의 물체의 온도를 획득 또는 추정하기 위한 센서이다. 상기 온도 센서(61)는 상기 전원(10)의 온도를 측정하기 위한 센서일 수 있고, 또는 상기 전원(10)과 다른 물체의 온도를 측정하기 위한 센서일 수 있다. 또한, 전용의 온도 센서를 구비하는 대신에, 예를 들어, 전기 회로의 소정의 구성요소에 조립된 온도 검출기가 사용될 수 있다. 상기 온도 센서(61)의 출력에 기초한 특정한 절차가 아래 설명될 것이다. 상기 온도 센서(61)로서, 예를 들면, 서미스터(thermistor), 열전대(thermocouple), 저항식 온도계, IC 온도 센서 등이 사용될 수 있다; 그러나 상기 온도 센서는 이에 한정되지 않는다. 온도 센서(61)의 수는 하나로 제한되지 않고, 두 개 이상일 수 있다.
상기 전압 센서(62)는 일 예로서 전원 전압을 측정하기 위한 센서이다. 상기 전원의 전압 이외의 소정의 전압을 측정하기 위한 센서가 제공될 수 있다. 상기 전압 센서(62)의 출력에 기초한 특정한 절차가 아래에 설명될 것이다. 전압 센서(62)의 수도 하나로 제한되지 않고, 두 개 이상일 수 있다.
상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 필요에 따라 외부 장치와의 연결을 가능하게 하는 무선 통신 장치(도면에 나타나지 않음) 및/또는 통신 포트(도면에 나타나지 않음) 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 상태 정보, 흡입 정보 등을 그들을 통해 외부 장치로 전송할 수 있도록 상기 흡입 성분 발생 장치가 구성될 수 있다.
(카트리지 유닛)
상기 카트리지 유닛(120)은 내부에 흡입 성분원(inhalation component source)을 갖는 유닛이고, 도 1 및 도 4에 나타나는 것처럼, 케이스 부재(129), 저장조(reservoir, 123), 향미 유닛(flavor unit, 130), 상기 흡입 성분원을 증발 또는 무화하기 위한 부하(125) 등을 포함한다. 그러나 상기 언급된 소자들 모두가 반드시 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 필수적 구성요소인 것은 아니다. 특히, 본 실시예에서, 에어로졸을 발생시키기 위한 저장조(123)와 향미 성분(아래에 자세히 설명됨)을 발생시키기 위한 향미 유닛(130) 둘 다 제공되는 예시가 설명될 것이다; 그러나 그들 중 하나만 제공될 수도 있다.
상기 카트리지 유닛(120)의 일반적 기능에 따라, 예를 들어, 먼저, 제1 단계로서, 상기 저장조(123) 내에 포함된 에어로졸 소스가 상기 부하(125)의 동작에 의해 증발되거나 무화된다. 순차적으로, 제2 단계로서, 상기 발생된 에어로졸이 상기 향미 유닛(130) 내에 흐르고, 그 결과, 흡연 향미 성분이 추가되고, 최종적으로 사용자의 입에 의하여 흡입된다.
상기 케이스 부재(129, 도 4 참조)는 원통형 부재일 수 있고, 그 재질은 특별히 제한되지 않지만, 상기 케이스 부재는 금속 또는 합성수지로 구성될 수 있다. 상기 케이스 부재(129)의 단면 형상은 상기 전원 유닛(110)의 케이스 부재(119)의 것과 동일할 것이다. 상기 카트리지 유닛(120)은 상기 전원 유닛(110)에 연결될 수 있다고 기재되어 왔다. 구체적으로, 일 예로서, 상기 카트리지 유닛(120)의 일단에 제공된 연결부(connection part, 121)는 상기 전원 유닛(110)의 일단에 제공된 연결부(111)에 물리적으로 연결될 수 있다. 도 4에서, 상기 연결부는 나사부(screw part)로 도시되어 있다; 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 나사부를 사용하여 연결하는 것 대신에, 상기 연결부(111)와 상기 연결부(121)는 자기적으로 결합될 수 있다. 상기 연결부들(111, 121)이 연결되면, 상기 전원 유닛(110)의 전기 회로와 상기 카트리지 유닛(120)의 전기 회로가 전기적으로 연결될 수 있다(상세히 설명될 것).
상기 연결부(121) 내부에는, 도 4에서 나타나는 것처럼, 상기 유닛 내부에 공기를 도입하기 위해 유입 홀(inflow hole)을 형성하도록 원통형 부재가 제공되어 상기 케이스 부재(129)의 축 방향으로 연장된다. 또한, 상기 연결부(121)에서, 하나 이상의 홀들(121b)이 방사 방향(radial direction)으로 연장하도록 형성되고, 그 결과 외부 공기가 상기 홀(121b)을 통하여 도입될 수 있다. 상기 유입 홀은 상기 카트리지 유닛(120)의 연결부(121)에서가 아닌, 상기 전원 유닛(110)의 연결부(111)에서 형성될 수 있다. 선택적으로, 유입 홀들이 상기 전원 유닛(110)의 연결부(111)와 상기 카트리지 유닛(120)의 연결부(121) 모두에 제공될 수 있다.
상기 저장조(123)는 실온에서 액체인 에어로졸 소스를 저장하기 위한 저장 부재이다. 상기 저장조(123)는 합성수지 웹(resin web)과 같은 물질로 구성된 다공성 부재일 수 있다. 상기 에어로졸 소스로서, 실온에서 고체인 소스도 사용될 수 있다. 여기서, 상기 에어로졸 소스가 상기 저장조(123)에 저장되는 형태가 주로 설명될 것이다; 그러나 상기 저장조(123)에서, 향미원이 저장될 수 있다.
상기 에어로졸 소스로서, 예를 들면, 글리세린(glycerin) 또는 프로필렌 글리콜(propylene glycol)로 칭해지는 다가 알코올(polyhydric alcohol), 물 등이 사용될 수 있다. 선택적으로, 상기 에어로졸 소스는 담배 원료 또는 담배 원료로부터 분리된 추출물을 포함할 수 있고, 이는 가열될 때 흡연 향미 성분을 방출한다.
예시로서, 상기 부하(125)는 히터와 같은 가열 소자, 예를 들어, 초음파에 의한 미세 액적(fine droplets)을 발생시키기 위한 초음파 소자 등일 수 있다. 상기 가열 소자의 예는 가열 저항기(예를 들어, 열선), 세라믹 가열기, 유도 가열형 히터 등을 포함한다. 그러나 상기 부하(125)는 상기 향미원으로부터 향미 성분을 발생시키기 위한 부하일 수 있다.
상기 저장조(123) 주위의 구조가 더 상세히 설명될 것이다. 도 4의 예시에서, 심지(wick, 122)가 상기 저장조(123)에 접촉하도록 제공되고, 상기 부하(125)는 상기 심지(122)의 일부를 둘러싸도록 제공된다. 상기 심지(122)는 모세관(capillarity)을 사용하여 상기 저장조(123)로부터 상기 에어로졸 소스를 흡입하기 위한 부재이다. 상기 심지(122)는, 예를 들어, 유리 섬유, 다공성 세라믹과 같은 것들일 수 있다. 상기 심지(122)의 일부가 가열될 때, 그 안에 저장된 에어로졸 소스는 증발되거나 무화된다. 또한, 향미원이 상기 저장조(123)에 저장되는 실시예에서, 상기 향미원이 증발되거나 무화된다.
도 4의 예시에서, 상기 부하(125)로서, 나선형으로 형성된 열선이 제공된다. 그러나 상기 부하(125)는 상기 흡입 성분을 발생시킬 수 있는 한 반드시 특정 형상으로 한정되지 않으며, 임의의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 향미 유닛(130)은 상기 향미원을 가지는 유닛이다. 특정 구성으로서, 다양한 구성들이 사용될 수 있고, 상기 향미 유닛은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 향미 유닛(130)으로서, 교체 가능한 카트리지가 제공될 수 있다. 도 4의 예시에서, 상기 향미 유닛(130)은 상기 향미원이 채워지는 원통형 부재(131)를 가진다. 보다 구체적으로, 이 원통형 부재(131)는 필름 부재(133)와 필터(132)를 포함한다.
상기 향미원은 식물 물질인 원료 조각으로 구성되고, 에어로졸에 흡연 향미 성분을 추가한다. 상기 향미원을 구성하는 원료 조각으로서, 살담배(shredded tobacco) 또는 담배 원료와 같은 담배 재료를 입자 형태로 형성하여 제조된 콤팩트(compact)가 사용될 수 있다. 선택적으로, 상기 향미원으로서, 상기 담배 원료를 시트형(sheet shape)으로 형성하여 제조된 콤팩트가 사용될 수 있다. 또한, 상기 향미원을 구성하는 원료 조각은 담배 이외의 식물(민트나 허브와 같은)로 구성될 수 있다. 상기 향미원에, 향미제가 추가될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 카트리지 유닛(120) 내부에, 파괴 유닛(breaking unit, 127a)이 제공되어, 도 4에 나타나는 것처럼, 상기 향미 유닛(130)의 필름 부재(133)가 상기 파괴 유닛(127a)에 의해 파괴될 수 있다. 구체적으로, 상기 파괴 유닛(127a)은 원통형 중공 누들(cylindrical hollow noodle)이며, 그 선단측을 상기 필름 부재(133)에 접착할 수 있도록 구성된다. 상기 파괴 유닛(127a)은 상기 카트리지 유닛(120)과 상기 향미 유닛(130)을 분리하기 위한 구획 부재(partition member, 127b)에 의해 지지될 수 있다. 상기 구획 부재(127b)는, 예를 들어, 폴리아세탈 수지(polyacetal resin)이다. 상기 파괴 유닛(127a)과 상기 향미 유닛(130)이 연결되면, 상기 카트리지 유닛(120) 내부에 하나의 유로가 형성되고, 상기 에어로졸, 공기 등이 상기 유로 내에서 흐른다.
구체적으로, 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 유로는 상기 저장조(123) 내에 형성된 유입 홀(121a), 이에 연결된 내부 통로(inner passage, 127c), 상기 파괴 유닛(127a) 내의 통로, 상기 향미 유닛(130) 내의 통로, 및 흡입 홀(141)(아래에 상세히 설명됨)로 구성된다. 또한, 일 실시예에서, 상기 향미원이 통과할 수 없는 밀도를 갖는 그물망(mesh)은 중공 누들인 상기 파괴 유닛(127a) 내부에 제공되는 것이 바람직하다. 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 사용자가 상기 흡입 성분을 흡입하도록 형성된 상기 흡입 홀(141)을 갖는 상기 흡입 포트부(142)를 포함할 수 있다. 상기 흡입 포트부(142)는 상기 흡입 성분 발생 장치(100)로부터 탈부착되도록 구성될 수 있고, 또는 상기 흡입 성분 발생 장치와 일체로 구성되어 분리될 수 없도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 향미 유닛은, 예를 들면, 도 5에 나타나는 것과 같은 구조를 갖는 유닛이다. 향미 유닛(130')은 원통형 부재(131')에 포함된 향미원, 상기 원통형 부재(131')의 하나의 개방단에 제공되는 필름 부재(133'), 및 다른 개방단에 제공되는 필터(132')를 가진다. 상기 원통형 부재(131')는 상기 카트리지 유닛(120) 내에 교체 가능하도록 제공될 수 있다. 도 5의 다른 구조부는 도 4의 것과 동일하고, 따라서 이것의 반복적 설명은 하지 않을 것이다. 또한, 도 5의 예시에서, 상기 향미 유닛(130')의 원통형 부재(131')의 외주와 상기 케이스 부재(129)의 내주 사이에, 공간(gap)이 있다; 그러나 이러한 공간은 형성되지 않을 수 있다. 이 경우에, 흡입된 공기는 상기 원통형 부재(131')를 통과한다. 상기 향미 유닛(131')으로서, 상이한 종류의 향미원을 포함하는 다양한 유형의 유닛들이 상업적으로 공급되어 사용자의 선호에 따라 상기 흡입 성분 발생 장치(100) 내에 하나를 설정하여 흡입을 수행하는 것이 가능하다. 또한, 상기 향미 유닛(130')은, 상기 향미 유닛(130')이 상기 카트리지 유닛(120)에 연결될 때, 상기 향미 유닛(130')의 단부가 돌출되어 상기 케이스 부재(129)로부터 노출되도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 따라, 교체 가능한 향미 유닛(130')이 흡입 포트부(142)로 기능하기 때문에, 사용자는 흡입 중에 케이스 부재(129)를 건드리지 않고 위생적인 방식으로 상기 흡입 성분 발생 장치(100)를 사용할 수 있다.
(제어 회로)
다시 도 3을 참조하면, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 제어 회로(50)는 메모리와 CPU(둘 다 도면에 나타나지 않음)를 갖는 프로세서, 다양한 전기 회로들 등을 포함하는 회로일 수 있다. 상기 프로세서는 명칭과 무관하게 다양한 프로세스를 수행하기 위한 구성요소일 필요가 있으며, 예를 들어, MCU(마이크로 컨트롤러 유닛), 마이크로컴퓨터, 제어 IC, 제어 유닛과 같은 것으로 지칭되는 구성요소일 수 있다. 상기 제어 회로(50)로서, 단일 제어 회로가 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 기능에 대한 제어를 수행하도록 구성될 수 있고, 또는 복수의 제어 회로가 다양한 기능들을 수행하는 것을 공유하도록 구성될 수 있다.
이하에서는, 충전기(200)가 상기 흡입 성분 발생 장치(100)와 별도로 제공되는 구성이 예시로서 설명될 것이다. 이 경우에, 상기 장치에서, 제1 제어 회로가 제공될 수 있고, 상기 충전기에서, 제2 제어 회로가 제공될 수 있으며, 그 결과 소정의 기능들이 상기 개별적인 제어 회로들에 의해 수행될 수 있다. 한편, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 다른 구성 예로서, 상기 장치의 본체에 충전기 기능을 포함시키는 것도 가능하고, 이 경우에, 단일 제어 회로가 구성될 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서, 상기 장치 등의 물리적 구성에 따라, 복수의 제어 회로들이 구성될 수 있고, 상기 제어 회로들 사이에서 다양한 제어를 분할하는 방법이 적절하게 변경될 수 있다.
(전기 회로 구성)
본 실시예의 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 특정 회로 구성의 예시는 도면을 참조하여 아래에 설명될 것이다. 도 6에 나타나는 것과 같이, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 전체적 전기 회로로서, 상기 전원 유닛(110)의 회로와 상기 카트리지 유닛(120)의 회로는 이들이 연결될 수 있도록 제공된다.
상기 카트리지 유닛(120)의 회로에서, 상기 부하(125)가 제공되고, 상기 부하(125)의 양단이 한 쌍의 전기 단자(121t)에 연결된다. 본 실시예에서, 상기 한 쌍의 전기 단자(121t)는 전기적 연결의 관점에서 상기 연결부(121)를 구성한다.
상기 전원 유닛(110)의 회로로서, 제어 유닛(제어 IC)(50A), 상기 전원(10), 보호 회로(180), 제1 스위치(172), 제2 스위치(174) 등이 제공된다. 도 7에 개략적으로 나타나는 것처럼, 상기 전원 유닛의 회로는, 상기 전원 유닛(110)의 회로에 상기 기재된 상기 카트리지 유닛(120)의 회로가 연결되도록 구성되고, 상기 충전기(200)의 회로(아래에 상세히 설명됨)도 연결될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 전원 유닛(110)의 회로에서, 상기 전원(10)의 고전위 측과 상기 제어 유닛(50A)이 경로(110a), 경로(110b), 및 경로(110c)를 통해 연결된다. 상기 경로(110a)는 상기 전원(10)의 고전위 측과 노드(156)를 연결하고, 상기 경로(110b)는 상기 노드(156)와 노드(154)를 연결하고, 상기 경로(110c)는 상기 노드(154)와 상기 제어 유닛(50A)을 연결한다. 상기 노드(154)로부터, 경로(110d)가 그려지고, 상기 경로(110d)에 의해, 상기 노드(154)와 상기 보호 회로(180)가 연결된다. 상기 경로(110d) 상에서, 상기 두 개의 스위치들(172, 174)이 제공된다.
상기 전원(10)의 고전위 측에 연결된 상기 경로(110a)의 일부와 상기 보호 회로(180) 사이에, 저항(161)이 제공된다. 상기 경로(110b) 상에서, 제1 저항(150)이 제공되고, 상기 경로(110c) 상에서, 제2 저항(152)이 제공된다. 이 예시에서, 더욱이, 한 쌍의 전지 단자(111t) 중 하나가 상기 노드(156)에 연결되고, 다른 것은 상기 노드(154)에 연결된다. 또한, 상기 제어 유닛(50A) 및 상기 제2 스위치(174)와 상기 보호 회로(180) 사이의 경로(110d)의 일부는 경로(110e)에 의해 연결되고, 이 경로(110e) 상에서, 저항(162)이 제공된다. 상기 보호 회로(180)와 상기 경로(110a)는 또한 경로(110f)에 의해 연결되고, 이 경로(110f) 상에서, 캐패시터(163)가 제공된다. 일 실시예에서, 본 발명이 이에 제한되지는 않지만, 상기 제1 저항(150)과 상기 제2 저항(152)의 저항 값들은 알려진 것이 바람직하다. 상기 제1 저항(150)은 상기 제어 유닛(50A)과 외부 유닛에 알려진 저항일 수 있다. 유사하게, 상기 제2 저항(152)은 상기 제어 유닛(50A)과 상기 외부 유닛에 알려진 저항일 수 있다. 또한, 상기 제1 저항(150)의 전기적 저항값과 상기 제2 저항(152)의 전기적 저항값은 동일할 수 있다.
상기 제1 스위치(172)는 상기 전원(10)과 상기 부하(125)를 전기적으로 연결 및 분리한다. 상기 제1 스위치(172)는, 예를 들어, MOSFET으로 구성될 수 있다. 상기 제1 스위치(172)는 소위 방전 FET로 기능하는 스위치일 수 있다. 상기 제1 스위치(172)의 스위칭은 상기 제어 유닛(50A)에 의해 제어된다. 구체적으로, 상기 제1 스위치(172)가 닫히면(즉, 켜진다), 전력이 상기 전원(10)으로부터 상기 부하(125)에 공급되고; 반면 상기 스위치(172)가 열리면(즉, 꺼진다) 전력이 공급되지 않는다.
상기 제1 스위치(172)의 스위칭은 상기 부하(125) 상의 PWM(펄스폭 변조)이 수행되도록 제어될 수 있다. 그러나 PWM 제어 대신에, PFM(펄스 주파수 변조) 제어가 수행될 수 있다. PWM 제어에 대한 듀티 비(duty ratio)와 PFM 제어에 대한 스위칭 주파수는 상기 전원(10)의 전압 값과 같은 다양한 파라미터들에 따라 조정될 수 있다. 상기 제1 스위치(172)에 관련된 특정 회로 구성은 반드시 하기 설명되는 구성으로 한정되지 않고, 기생 다이오드를 포함할 수 있다. 이 기생 다이오드는 상기 충전기와 같은 임의의 외부 유닛이 연결되지 않을 때 상기 전원(10)으로부터의 전류가 상기 노드(154)를 통해 상기 기생 다이오드로 흐르는 방향이 역방향이 되도록 구성될 수 있다.
상기 제2 스위치(174)는 상기 제1 스위치(172)를 통해 상기 노드(154)에 전기적으로 연결된다. 상기 제2 스위치(174)는 또한, 예를 들어, MOSFET으로 구성될 수 있고, 상기 제어 유닛(50A)에 의해 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 스위치(174)는 상기 전원(10)의 저전위 측으로부터 고전위 측으로 전류를 차단하기 위한 개방 상태와 상기 전원(10)의 저전위 측으로부터 고전위 측으로 전류를 흘리기 위한 폐쇄 상태 사이에서 변이할 수 있다. 또한, 상기 제2 스위치(174)는 상기 전원(10)을 충전하기 위한 전류가 흐르는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 설명한 회로 구성에서, 상기 전원(10)으로부터의 전류는 주로 상기 노드(156), 상기 부하(125), 상기 노드(154), 및 상기 스위치(172)를 순서대로 통과하고, 상기 전원(10)으로 역류하여 이에 의해 상기 부하(125)가 가열된다. 또한, 상기 전원(10)으로부터의 전류의 일부는 상기 저항(150)을 통과한다. 따라서, 상기 저항(150)의 저항 값이 상기 부하(125)의 저항 값보다 현저히 작게 설정되면, 상기 저항(150)에 흐르는 전류에 의해 야기되는 손실을 억제하는 것이 가능하다.
(충전기의 회로 구성)
이제, 상기 충전기(200) 측의 특정 회로 구성의 예시가 도 8을 참조하여 아래에 설명될 것이다. 또한, 도 8에서, 상기 전원 유닛(110) 측의 회로 구성은 도 6의 것과 동일하다.
상기 충전기(200)의 외형은 제한되지 않으며, 임의의 형상으로 설정될 수 있다. 일 예로서, 상기 충전기(200)는 USB(Universal Serial Bus) 포트에 연결될 수 있는 USB 단자를 갖는 USB 메모리와 유사한 형상을 가질 수 있다. 다른 예시로서, 상기 충전기(200)는 상기 전원 유닛을 지지하기 위한 받침대 형상(cradle shape) 또는 상기 전원 유닛을 수납하기 위한 케이스 형상을 가질 수 있다. 상기 받침대 형상 또는 상기 케이스 형상에서의 상기 충전기(200) 구성의 경우에, 상기 충전기(200) 내부에 외부 전원(210)을 설치하고 상기 충전기는 사용자가 상기 충전기를 휴대할 수 있는 크기와 무게를 갖는 것이 바람직하다.
도 8에 나타나는 바와 같이, 상기 충전기(200)의 회로로서, 충전 제어 유닛(충전 제어 IC)(250), AC를 DC를 변환하기 위한 인버터(251), 상기 인버터(251)의 출력 전압을 승압 또는 강압하기 위한 컨버터(253) 등이 제공된다. 상기 충전기(200)는 충전 전력을 공급하기 위해 그 안에 제공된 충전 전원(210)을 포함하는 충전기일 수 있고, 또는 외부 전원으로서 다른 장치나 상용 전원을 사용할 수 있다. 또한, 상기 충전 전원(210)이 상기 충전기(200) 내부에 제공되어 직류를 출력하는 경우, 상기 인버터(251)가 생략될 수 있다. 또한, 상기 충전기(200)에서, 상기 전원(10)에 공급되는 충전 전류의 값을 판독하기 위한 전류 센서(230), 및 한 쌍의 전기 단자(211t)(연결부(211)) 사이의 전압차를 획득하기 위한 전압 센서(240)가 제공된다. 상기 전압 센서(240)는 상기 제어 회로(50)와 스위치들(172, 174)과 협력하여 상기 제1 저항(150)에 인가되는 전압 값을 획득할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 충전 제어 유닛(250)은, 예를 들어, 상기 전원 유닛(110)의 연결 감지, 연결 대상의 종류 결정, 및 상기 전류 센서의 출력 값 및/또는 상기 전압 센서의 출력 값에 기초한 충전 제어를 포함하는 하나 이상의 기능을 갖는 유닛일 수 있다. 그러나 상기 충전기(200) 대신에, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 제어 유닛(50A)은 이러한 기능들 중 하나 이상을 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 언급된 기능들의 상세는 아래에 설명될 것이다.
2. 동작 제어
상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 기능들의 예시는 다음의 것들을 포함한다.
(a1) 전원 제어
(a2) 발광 제어
(a3) 전원의 온도에 기초한 동작 제어
(a4) 열화 진단 기능
(b1) 충전기의 연결 감지
(b2) 충전 제어
이하, 이러한 기능들이 순서대로 설명될 것이다.
(a1) 전원 제어
상기 제어 회로(50)는 요청 센서(request sensor)로부터의 요청 신호에 기초하여 상기 부하(125)에 전력을 공급하는 동작을 수행하는 기능을 갖는다. 상기 요청 센서는, 예를 들어, 상기 부하(125)의 동작을 요청하기 위한 신호를 출력할 수 있는 센서, 즉, 흡입 성분의 발생 요청을 출력하는 센서를 의미한다. 구체적으로, 상기 요청 센서는, 예를 들어, 사용자에 의해 눌려질 수 있는 푸시 버튼(30), 또는 사용자의 흡입 동작을 감지하기 위한 흡입 센서(20)일 수 있다. 다시 말해서, 상기 제어 회로(50)는 상기 푸시 버튼(30)에 응답 및/또는 상기 흡입 센서(20)의 감지 결과에 응답하여 소정의 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 부하(2)의 동작량과 관련된 값은 소정의 계수기(counter)에 의해 측정될 수 있다.
전원의 종료와 관련하여, 다음의 제어가 수행될 수 있다. 다시 말해서, 상기 제어 회로(50)는 상기 부하(125)로의 전력 공급의 종료 시점이 감지되었는지를 판정하고, 상기 종료 시점이 감지된 경우에 전원을 종료한다. 상기 제어 회로(50)는 상기 부하(125)의 동작량(상기 부하로 공급된 전력량, 상기 부하의 동작 시간, 상기 흡입 성분원의 소비 등 중 적어도 하나와 같은)과 관련된 값을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전원의 종료 시점은 상기 흡입 센서(20)가 상기 부하를 사용하기 위한 동작의 종료를 감지할 때의 시점일 수 있다. 예를 들어, 상기 종료 시점은 사용자의 흡입 동작의 종료가 감지된 시점일 수 있다. 또한, 상기 푸시 버튼(30)의 누름 해제가 감지되면, 전원이 종료될 수 있다.
또한, 차단 시간에 기초한 전원 공급의 종료가 수행될 수 있다. 다시 말해서, 전원 공급 과정에서 소정의 차단 시간이 경과한 시점에서, 전원 공급이 종료될 수 있다. 차단 시간에 기초한 제어를 실현하기 위해서, 일반 사용자가 한 번의 흡입 동작을 수행하는 데 필요한 시간에 기초하여 결정된 차단 시간(1.0초 내지 5.0초, 바람직하게는 1.5초 내지 3.0초, 및 보다 바람직하게는 1.5초 내지 2.5초의 범위)이 설정될 수 있다.
상기 차단 시간의 예시가 도 9를 참조하여 간략하게 설명될 것이다. 수평축은 시간을 나타내고, 상부는 흡입량의 변화를 나타내고, 하부는 방전 FET 신호(상기 부하에 인가되는 전압의 파형에 대응)를 나타낸다. 이 예시에서, 먼저, 흡입 센서(20)의 출력(흡입량 또는 흡입 속도)에 기초하여 흡입이 시작된 것으로 결정되면, 상기 부하로의 전원 공급이 시작된다. 도 9에서, 시간(t2)은 흡입이 종료되는 시점이다. 상기 차단 시간을 사용하는 경우, 흡입 완료가 실제로 상기 시간(t2)에서 결정되지만, 소정의 차단 시간(여기서, 시간(t1))이 경과한 후에, 전원 공급이 강제로 종료된다. 상기 설명된 것처럼 차단 시간이 설정되면, 전원이 공급되는 중에는 언제라도 에어로졸 발생량의 변화를 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 사용자의 에어로졸 흡입 경험을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 상기 부하(125)로의 장시간의 지속적인 전원 공급이 억제되기 때문에, 상기 부하(125)의 수명을 연장하는 것이 가능하다.
또한, 상기 제어 회로(50)는 한 번의 퍼핑 동작 동안에 상기 부하의 동작 량과 관련된 값을 획득하고, 상기 획득된 값의 누적 값을 도출할 수 있도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 상기 제어 회로는 한 번의 퍼핑 동작 동안의 상기 부하로의 전원 공급량, 상기 부하의 동작 시간 등을 측정한다. 상기 동작 시간은 전력 펄스가 인가되는 시간의 합일 수 있다. 또한, 상기 제어 회로는 한 번의 퍼핑 동작에 의해 소비되는 흡입 성분원의 양을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 흡입 성분원의 소비는, 예를 들어, 상기 부하에 공급되는 전력량으로부터 추정될 수 있다. 상기 흡입 성분원이 액체인 경우에, 상기 흡입 성분원의 소비는 적어도 저장조에 남아있는 흡입 성분원의 중량에 기초하여 도출될 수 있고, 또는 적어도 상기 흡입 성분원의 액체 레벨의 높이를 측정하는 센서의 출력에 기초하여 도출될 수 있다. 한 번의 퍼핑 동작 동안의 상기 부하의 동작량은 적어도 상기 부하의 온도(예를 들어, 상기 퍼핑 동작의 기간에서의 상기 부하의 최고 온도, 상기 부하에 의해 발생된 열의 양 등)에 기초하여 도출될 수 있다.
상기 흡입 센서의 출력에 기초한 특정 동작 예시의 추가적 설명이 도 10을 참조하여 이루어질 것이다. 도 10은 상기 흡입 센서의 출력 값과 상기 부하에 인가되는 전압 간의 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다. 이 예시에서, 상기 제어 회로(50)는 상기 흡입 센서의 출력 값이 제1 기준 값(O1) 이상인지, 또는 아닌지를 검출하고, 상기 출력 값이 상기 기준 값 이상인 경우에, 상기 제어 회로는 흡입 동작이 수행 중인 것으로 판정한다. 이 시점은 전원 공급 요청을 시작하게 한다. 상기 제어 회로는 상기 흡입 센서의 출력 값이 제2 기준 값(O2) 이하인지, 또는 아닌지를 검출하고, 상기 출력 값이 상기 기준 값 이하인 경우에, 상기 제어 회로는 이것을 전원 공급의 종료 시점으로 판정한다.
일 예시로서, 상기 제어 회로(50)는 상기 흡입 센서의 출력 값의 절대값이 상기 제1 기준 값(O1) 이상인 경우에만 흡입을 감지하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 기준 값(O2)을 이용한 감지는 상기 부하가 이미 동작하고 있는 상태에서 상기 부하가 동작하지 않는 상태로의 전이를 수행하기 위한 감지이므로, 상기 제2 기준 값(O2)은 상기 제1 기준 값(O1)보다 작을 수 있다.
상기 부하의 동작과 관련하여, 예를 들어, 상기 전원-공급 전압 값이 상대적으로 높은 경우, PWM 제어 동안의 펄스 폭은 더 좁게 설정될 수 있고(도 10의 그래프의 중간 부분 참조), 상기 전원-공급 전압 값이 상대적으로 낮은 경우, 상기 펄스 폭은 더 넓게 설정될 수 있다(도 10의 하부). 기본적으로, 상기 전원의 충전량이 감소함에 따라 상기 전원-공급 전압 값이 감소한다. 따라서, 일 실시예에서, 모든 경우에서의 전원-공급 전압 값에 따라 전력량을 조정하는 것이 바람직하다. 이 제어 방법에 따르면, 예를 들어, 상기 전원-공급 전압 값이 상대적으로 높은 경우에 상기 부하에 인가되는 전압(전력)의 유효값을 상기 전원-공급 전압 값이 상대적으로 낮은 경우에서의 것과 동일하거나 실질적으로 동일하게 만드는 것이 가능하다. 또한, 상기 전원-공급 전압 값이 낮은 경우 더 높은 듀티 비를 사용하여 PWM 제어를 수행하는 것이 바람직하다. 이 제어 방법에 따르면, 전원의 잔량과 무관하게, 퍼핑 동작 동안에 발생되는 에어로졸의 양을 적절하게 조정하는 것이 가능하게 된다. 퍼핑 동작 동안에 발생되는 에어로졸의 양이 거의 일정하다면, 사용자의 에어로졸 흡입 경험을 향상시키는 것이 가능하다.
(a2) LED 등에서의 발광 제어
본 실시예에서의 흡입 성분 발생 장치는 다음과 같이 발광 유닛(40)(도 1 등 참조)을 동작시키는 장치일 수 있다. 그러나 상기 기재된 바와 같이, 발광 대신에 소리나 진동과 같은 알림 수단을 써서 사용자에게 정보를 제공하는 것도 가능하다. 도 11은 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 특정 동작 예를 나타내는 흐름도이다.
먼저, S101 단계에서, 상기 제어 회로(50)(도 3 참조)는 흡입이 개시되었는지 여부를 감지한다. 흡입 개시가 감지되지 않을 경우에, 상기 제어 회로는 S101 단계를 반복한다; 반면, 흡입 개시가 감지되는 경우에, 상기 제어 회로는 S102 단계로 진행한다.
다음으로, S102 단계에서, 상기 제어 회로는 상기 전원(10)의 전원-공급 전압 값(Vbatt)을 획득하고, 상기 획득된 값이 상기 전원(10)의 방전 차단 전압 값(예를 들어, 3.2V)보다 큰 지를 판정한다. 상기 전원-공급 전압 값(Vbatt)이 상기 방전 차단 전압 값 이하인 경우는 상기 전원의 잔량이 충분하지 않은 경우를 의미하므로, S122 단계에서, 상기 발광 유닛이 소정의 모드에서 빛을 방출하도록 상기 제어 회로가 상기 발광 유닛(40)을 제어한다. 구체적으로, 예를 들어, 상기 제어 회로는 상기 발광 유닛이 적색으로 깜박이도록 상기 발광 유닛을 제어할 수 있다.
상기 전원-공급 전압 값(Vbatt)이 상기 방전 차단 전압 값보다 커서 상기 잔량이 충분한 것으로 S102 단계에서 판정된 경우, 순차적으로, S103 단계에서, 상기 제어 회로는 상기 전원-공급 전압 값(Vbatt)이 상기 방전 차단 전압보다 크고, 완전 충전 전압에서 △를 뺀 값 이하인지 여부를 판정한다. 또한, △는 양의 값이다. 상기 전원-공급 전압 값(Vbatt)이 이 범위 내에 있는지 여부에 따라, 듀티 비가 100%인 전원 공급을 수행할지 여부가 아래 설명될 바와 같이 전환된다. 상기 전원-공급 전압 값이 대응하는 범위 내에 있는 경우에, S104 단계에서, 듀티 비가 100%인 전원 공급이 수행된다. 제한되지는 않지만, 일 예시로서, 발광 유닛(40)은 청색으로 켜지도록 제어될 수 있다(S105 단계).
한편, 상기 전원-공급 전압 값(Vbatt)이 상기 언급된 범위에 없는 것으로 S103 단계에서 판정된 경우, 순차적으로, S123 단계에서, 상기 제어 회로는 상기 전원-공급 전압 값(Vbatt)이 상전 완전 충전 전압에서 △를 뺀 값보다 크고, 상기 완전 충전 전압 이하인지 여부를 판정한다. 상기 전원-공급 전압 값이 이 범위에 있으면, S124 단계에서, 상기 제어 회로는 PWM 제어를 사용하여 전력을 공급하고, 이에 의해 일정한 전력 제어를 실현한다.
본 실시예에 있어, S106 단계에서, 흡입 시간 TL이 "0"으로 리셋되고, 그 이후, S107 단계에서, ㅿt가 상기 흡입 시간 TL에 더해져서, 상기 흡입 시간이 갱신된다.
다음으로, S108 단계에서, 상기 제어 회로는 흡입 종료가 감지되었는지를 판정하고, 흡입 종료가 감지된 경우에, 상기 제어 회로는 S109 단계로 진행하고, 상기 부하로의 전력 공급을 중단한다. 한편, 흡입 시간이 감지되지 않았더라도, S128 단계에서 상기 흡입 시간 TL이 소정의 상한 시간 이상인 것으로 판정되면, 상기 제어 회로는 S109 단계로 진행하고, 상기 부하로의 전력 공급을 중단한다. 그 후, S110 단계에서, 상기 제어 회로는 상기 발광 유닛(40)을 끈다.
S111 단계에서, 누적 시간 TA가 갱신된다. 다시 말해서, 그 순간까지의 상기 누적 시간 TA에 현재 흡입 시간 TL이 더해지고, 이에 의해, 상기 누적 시간 TA가 갱신된다. 다음으로, S112 단계에서, 상기 제어 회로는 상기 누적 시간 TA가 소정의 가용 흡입 시간(예를 들어, 120초)을 초과하는지 여부를 판정한다. 상기 누적 시간이 상기 가용 흡입 시간을 초과하지 않을 경우, 상기 제어 회로는 지속적인 사용이 가능한 것으로 판정하고, S101 단계로부터 순서를 복귀한다. 한편, 상기 누적 시간 TA가 상기 가용 흡입 시간을 초과하는 경우, 상기 제어 회로는 상기 향미 유닛(130) 내의 향미원 또는 상기 저장조(123) 내의 에어로졸 소스가 불충분하거나 소진된 것으로 추정하고, 아래에 설명될 S115 단계에서 상기 부하로의 전력 공급을 중단한다.
한편, 상기 누적 시간이 상기 가용 흡입 시간을 초과하는 경우, 상기 제어 회로는 흡입이 시작되었는지를 검출하고, S113 단계에서, 상기 흡입이 소정의 시간(예를 들어, 1.0초) 동안 계속되었는지를 판정하고, S114 단계에서, 상기 흡입이 상기 소정의 시간 이상 계속되었다고 판정되면, S115 단계에서, 상기 제어 회로는 상기 부하로의 전력 공급을 금지한다. 이 경우, S116 단계에서, 상기 언급된 전력 공급 금지 상태를 알리기 위해, 상기 제어 회로는 상기 발광 유닛이 소정의 모드(예를 들어, 청색으로 깜박임)로 빛을 방출하도록 상기 발광 유닛을 제어하고, 소정의 시간이 경과한 후에, S117 단계에서, 상기 제어 회로는 상기 전력 공급 금지 상태를 철회한다. 그러나 소정의 시간 경과 대신에, 상기 향미 유닛(130) 또는 상기 카트리지 유닛(120)을 새로운 것으로 교체하거나, 상기 향미원 또는 상기 에어로졸 소스를 재충전하는 것은 S117 단계에서 상기 전력 공급 금지 상태를 철회하기 위한 조건으로 사용될 수 있다.
위에서 설명된 일련의 동작에 따르면, 상기 전원의 잔량에 따라, 상기 부하의 동작 모드가 적절히 변경되고, 사용자는 상기 발광 유닛(40)으로 인한 상기 흡입 성분 발생 장치의 현재 동작 상태를 파악할 수 있다.
(a3) 전원의 온도에 기초한 동작 제어
본 실시예에서의 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 전원 온도(Tbatt)가 소정의 온도 범위에 있는지 여부를 판정하고, 상기 판정 결과에 기초하여 소정의 동작을 수행할지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 도 12에서, 온도 범위의 특정 예시가 나타난다. 이 예시에서, 제1 온도 범위 내지 제4 온도 범위가 설정된다. 그러나 네 개 모두가 아닌, 이들 중 오직 하나, 둘, 또는 셋만 설정될 수 있다.
상기 제1 온도 범위는 상기 전원의 정상적인 상태를 나타내는 SOH(정상 상태)를 사용한 진단 허용에 관한 온도 범위이고, 상한 온도(T1a)와 하한 온도(T1b)를 가진다. 상기 상한 온도와 상기 하한 온도의 구체적인 수치 값은 적절하게 설정될 수 있다. 또한, SOH의 단위는 %일 수 있다. 이 경우에, 새로운 장치의 SOH가 100(%)라는 가정하에, 충방전이 어려운 상태로 장치가 열화된 때의 SOH는 0(%)으로 설정될 수 있다. 또한, 다른 예시로서, 상기 SOH로서, 현재의 완전 충전 용량을 새로운 장치의 완전 충전 용량으로 나누어 획득된 값이 사용될 수 있다.
상기 상한 온도(T1a)는 제한되지 않고, 예를 들면, 전극의 구조 및/또는 구성과 상기 전원의 전해액이 변화할 수 있는 가능성이 있는 온도(또는 변화가 현저해지는 온도), 분해 가스(cracked gas)가 발생될 수 있는 가능성이 있는 온도(또는 발생이 현저해지는 온도) 등을 고려하여, 상기 상한 온도는 해당 온도 이하로 설정될 수 있다. 상기 SOH가 상기 상한 온도(T1a) 이상의 온도로 획득되면, 온도의 영향이 강하기 때문에, 적절한 열화 진단 결과를 획득하기 어렵다. 예시로서, 상기 온도(T1a)는 60℃일 수 있다. 상기 온도 범위가 위에서 설명된 것처럼 설정되면, 전원의 구조 등의 변화가 발생하지 않고 분해 가스의 발생이 억제되는 범위에서, 열화 진단이 수행될 수 있다. 따라서, 적절한 열화 진단 결과를 획득하는 것이 가능하다.
예를 들어, 저온으로 인한 출력의 감소가 SOH로 인한 감소에 비해 우세에 있을 가능성이 있는 온도를 고려하여(또는 이것이 현저하게 될 때의 온도), 상기 하한 온도(T1b)는 해당 온도 이상으로 설정될 수 있다. 상기 온도(T1b)는, 예를 들어, 15℃이다. 일반적으로, SOH를 획득하기 위해, 출력의 감소와 같은 전원(10) 용량의 열화를 나타내는 지표(index)가 사용된다. 따라서, SOH가 출력 감소의 유일한 원인이 아닌 온도 범위에서, 적절한 열화 진단 결과를 획득하기 어렵다. 다시 말해서, 상기 전원의 온도가 상기 상한 온도(T1a)와 상기 하한 온도(T1b)로부터 결정된 제1 온도 범위에 있는 경우에만 열화 진단이 허용된다면, 상기 열화 진단 결과로의 상기 전원 온도의 영향을 최소화시키는 것이 가능하다. 따라서, 적절한 열화 진단 결과를 획득하는 것이 가능하게 된다.
상기 제2 온도 범위는 상기 전원의 방전 허용과 관련한 온도 범위이고, 상한 온도(T2a)와 하한 온도(T2b)를 가진다. 상기 상한 온도와 상기 하한 온도의 특정 수치 값은 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 상한 온도(T2a)는 상기 제1 온도 범위의 상한 온도(T1a)의 것과 동일한 기준에 기초하여 설정될 수 있다. 일 예시로서, 상기 온도(T2a)는 60℃이다. 또한, 다른 예시로서, 상기 상한 온도(T2a)는 상기 상한 온도(T1a)와 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 전원의 전해액 또는 이온성 액체의 응고로 인해 내부 저항이 과도하게 증가할 가능성이 있는 온도(또는 내부 저항의 증가가 현저해지는 온도)를 고려하여, 상기 하한 온도(T2b)는 대응 온도 이상으로 설정될 수 있다. 상기 온도(T2b)는, 예를 들어, -10℃일 수 있다. 상기 상한 온도(T2a)와 상기 하한 온도(T2b)로부터 결정되는 상기 제2 온도 범위는 상기 전극의 구조 및/또는 구성과 상기 전원의 전해액이 변경되지 않는 범위이고, 상기 전원의 전해액과 이온성 액체의 응고가 발생하지 않기 때문에, 방전과 관련된 전원의 안전성 및 상기 전원의 수명을 향상시키는 것이 가능하다.
제3 온도 범위는 상기 전원의 충전 허용과 관련된 온도 범위이고, 상한 온도(T3a)와 하한 온도(T3b)를 가진다. 상기 언급된 범위와 유사하게, 상기 상한 온도와 상기 하한 온도의 특정 수치 값은 적절하게 설정될 수 있다.
제한되지는 않지만, 예를 들어, 상기 상한 온도(T3a)는 상기 제1 온도 범위의 상한 온도(T1a)에 대한 것과 동일한 기준을 기초로 하여 설정될 수 있다. 일 예시로서, 상기 상한 온도(T3a)는 60℃이다. 또한, 다른 예시로서, 상기 상한 온도(T3a)는 상기 상한 온도(T1a)와 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 전원이 리튬-이온 이차 전지일 경우에, 전압이 저온에서 인가되면, 금속 리튬이 음극 표면상에 적층될 가능성이 있다. 이른바 전기결정화(electrocrystallization) 현상이 발생할 수 있는 가능성이 있는 온도를 고려하여(또는 전기결정화가 현저해지는 온도), 상기 하한 온도(T3b)는 대응 온도 이상으로 설정될 수 있다. 상기 하한 온도(T3b)는, 예를 들어, 0℃이다. 상기 상한 온도(T3a)와 상기 하한 온도(T3b)로부터 판정되는 상기 제3 온도 범위는 상기 전극의 구조 및/또는 구성과 상기 전원의 전해액이 변경되지 않는 범위이고, 전기결정화가 발생하지 않기 때문에, 충전과 관련된 상기 전원의 안전성 및 상기 전원의 수명을 향상시킬 수 있다.
제4 온도 범위는 급속 충전의 허용과 관련된 온도 범위이고, 상한 온도(T4a)와 하한 온도(T4b)를 가진다. 상기 언급된 범위와 유사하게, 상기 상한 온도와 상기 하한 온도의 특정 수치 값은 적절하게 설정될 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 급속 충전은 상기 제3 온도 범위에서 허용되는 충전과 비교하여 더 높은 속도로 수행되는 충전이다. 일 예시로서, 급속 충전은 충전에 비해 두 배 이상의 높은 속도로 수행될 수 있다. 일 예시로서, 급속 충전의 속도가 2C일 수 있고, 충전의 속도는 1C일 수 있다.
제한되지는 않지만, 예를 들어, 상기 상한 온도(T4a)는 상기 제1 온도 범위의 상한 온도(T1a)에 대한 것과 동일한 기준을 기초로 하여 설정될 수 있다. 일 예시로서, 상기 상한 온도(T4a)는 60℃이다. 또한, 다른 예시로서, 상기 상한 온도(T4a)는 상기 상한 온도(T1a)와 다를 수 있다. 예를 들어, 충전이 고속으로 수행되면 전원의 열화가 촉진되는 온도를 고려하여, 상기 하한 온도(T4b)는 대응 온도 이상으로 설정될 수 있다. 상기 온도(T4b)는, 예를 들어, 10℃이다. 상기 상한 온도(T4a)와 상기 하한 온도(T4b)로부터 결정되는 상기 제4 온도 범위는 전극의 구조 및/또는 구성과 상기 전원의 전해액이 변경되지 않는 범위이므로, 상기 전원의 열화가 촉진되지 않는다. 따라서, 급속 충전과 관련된 전원의 안전성 및 전원의 수명을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 내지 제4 온도 범위는 상기 설명되었고, 개별적인 온도 범위는 다음의 관계를 가질 수 있다.
(1) 상기 제1 온도 범위에 대하여, 하한 온도(T1b)는 상기 제2 온도 범위의 하한 온도(T2b)보다 높게 설정될 수 있다. 또한, 상기 하한 온도(T1b)는 상기 제2 내지 제4 온도 범위의 하한 온도들(T2b 내지 T4b)보다 높게 설정될 수 있다. 상한 온도(T1a)는 다른 온도 범위들의 상한 온도들(T2a 내지 T4a)과 동일하거나 실질적으로 동일하게 설정될 수 있다(상한 온도(T1a)는 각각의 비교 대상 값을 10% 증감시킴으로써 획득된 값 사이의 수치 값 범위 내에 있으며, 이는 본 명세서에 대해 동일하다). 선택적으로, 상기 상한 온도(T1a)는 상기 제2 온도 범위의 상한 온도(T2a) 이상일 수 있고, 또는 상기 제3 온도 범위의 상한 온도(T3a) 이상일 수 있고, 또는 상기 제4 온도 범위의 상한 온도(T4a) 이상일 수 있다.
(2) 상기 제2 온도 범위에 대하여, 상기 제2 온도 범위는 상기 제1 온도 범위보다 넓게 설정될 수 있고, 상기 제1 온도 범위를 포함할 수 있다(하나의 범위가 다른 범위를 포함하는 것으로 지칭되는 경우는 그들의 상한 온도가 동일한 경우, 또는 그들의 하한 온도가 동일한 경우를 포함하고, 이는 본 명세서에 대해 동일하다). 본 발명의 실시예에서, 상기 제2 온도 범위는 다른 기능이 허용되는 온도 범위보다 넓게 설정될 수 있다(도 12의 예에서, 예를 들어, 제1, 제3, 및 제4 온도 범위).
(3) 상기 제3 온도 범위에 대하여, 상기 제3 온도 범위는 상기 제1 온도 범위보다 넓게 설정될 수 있고, 상기 제1 온도 범위를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 온도 범위는 상기 제4 온도 범위보다 넓게 설정될 수 있고, 상기 제4 온도 범위를 포함할 수 있다.
(4) 상기 제4 온도 범위에 대하여, 상기 제4 온도 범위는 상기 제1 온도 범위보다 넓게 설정될 수 있고, 상기 제1 온도 범위를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 온도 범위는 다른 기능이 허용되는 온도 범위보다 좁게 설정될 수 있다(도 12의 예에서, 예를 들어, 제2 내지 제4 온도 범위).
그런데 일반적으로, SOH 진단은 방전 또는 충전 중에 전원의 전기적 파라미터를 기반으로 수행될 수 있다. 상기 전기적 파라미터의 예시로서, 방전 중에 전원이 방출하는 전류 값, 방전 중에 전원이 출력하는 전압 값, 충전 중에 전원이 충전되는 전류 값, 충전 중에 전원에 인가되는 전압 값 등이 사용될 수 있다. 상기 제1 온도 범위가 상기 설명된 것처럼 설정되면, 상기 제1 온도 범위에 속하는 각각의 전원 온도는 필수적으로 상기 제2 내지 제4 온도 범위에 속한다. 따라서, SOH 진단이 허용되는 상태에서, 방전, 충전, 및 급속 충전 중 적어도 하나가 동시에 허용된다. 따라서, 방전, 충전, 및 급속 충전 중 어느 하나에 의해 SOH 진단에 필요한 전기적 파라미터를 획득할 수 있다. 따라서, SOH 진단이 허용되는 상태에서, 아무런 문제 없이 SOH 진단을 수행할 수 있다. 따라서, SOH 진단의 효율성이 향상된다.
또한, SOH 진단에서 사용되는 상기 전기적 파라미터는 전원의 열화뿐 아니라 전원 온도에 영향을 받는다. 따라서, SOH 진단의 정확성을 확보하기 위해서, 전원 온도가 SOH 진단에 사용되는 상기 전기적 파라미터에 거의 영향을 미치지 않는 온도 범위에 속하는 전원 온도의 경우에서만 SOH 진단을 수행하는 것이 바람직하다.
본 출원의 발명자들의 성실한 조사 결과, SOH 진단을 위한 적절한 온도 범위는 전원의 열화를 촉진시키지 않으면서 충방전이 가능한 온도 범위보다 좁다는 것이 명백해졌다. 또한, 특히, 저온에서는, 전원 온도가 SOH 진단에 사용되는 전기적 파라미터에 미치는 영향이 지배적이라는 것이 명백해졌다.
상기 제1 온도 범위가 위에서 설명된 것처럼 설정되면, 상기 제2 내지 제4 온도 범위에 속하는 전원 온도가 상기 제1 온도 범위에 반드시 속할 필요는 없다. 다시 말해서, 충전 및 방전이 허용되더라도 SOH 진단이 허용되지 않는 온도 범위가 있음을 의미한다. 개별적인 온도 범위가 위에서 설명된 것처럼 설정되면, SOH 진단은 적절한 온도 범위 내에서만 수행된다. 특히, 15℃보다 낮은 온도 범위에서, 전원의 열화를 억제하기 위해서 전원의 충전 및 방전을 허용하더라도, SOH 진단의 정확성을 확보하기 위해 SOH 진단은 허용되지 않는다. 이는 본 발명의 실시예로서 바람직하다.
또한, 충전 및 방전과 관련하여, 일반적으로, 전원의 열화에 대한 방전의 영향은 적다. 충전과 방전 간의 전원의 열화에 대한 영향에서의 차이는 전압 온도가 낮아질수록 더욱 현저해진다. 상기 제2 온도 범위가 위에서 설명된 것처럼 설정되면, 전원의 열화를 억제하면서 충전 및 방전에 대한 기회를 최대화하는 것이 가능하다.
또한, 충전 및 급속 충전과 관련하여, 일반적으로, 전원의 열화에 대한 충전의 영향은 적다. 충전과 급속 충전 간의 전원의 열화에 대한 영향의 차이는 전원 온도가 낮아짐에 따라 더욱 현저해진다. 상기 제3 온도 범위와 상기 제4 온도 범위 중 적어도 하나가 위에서 설명된 것처럼 설정되면, 전원의 열화를 억제하면서 충전 및 급속 충전에 대한 기회를 최대화하는 것이 가능하다.
이와 같이, 상기 제1 온도 범위가 적절하게 설정되면, SOH 진단의 정확도가 향상되고, 안전성을 확보하면서 더 오랜 시간동안 상기 전원(10)을 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 에너지 절약 효과가 얻어진다.
또한, 상기 개별 온도 범위가 적절하게 설정되면, 상기 전원(10)의 열화가 억제된다. 따라서, 상기 전원(10)의 수명이 연장되고, 에너지 절약 효과가 얻어진다.
(a4) 열화 진단 기능
도 13은 열화 진단 또는 고장 진단의 예시를 나타내는 흐름도이다. S201 단계에서, 먼저, 전원 전압 값(Vbatt)의 측정이 수행된다. 상기 전원 전압 값(Vbatt)은 상기 전압 센서에 의해 획득된다. 그러나 흡입 개시 감지에 응답한 상기 제어 회로(50)에 의해 이 흐름도가 수행된다는 점에 주목하여야 한다.
일 예시로서, 상기 전원 전압 값(Vbatt)은 상기 전원(10)과 상기 부하(125)에 전기적으로 연결하지 않고 획득될 수 있는 개방 회로 전압(OCV)일 수 있다. 다른 예시로서, 상기 전원 전압 값(Vbatt)은 상기 전원(10)과 상기 부하(125)에 전기적으로 연결하여 획득될 수 있는 폐쇄 회로 전압(CCV)일 수 있다. 또 다른 예시로서, 상기 전원 전압 값(Vbatt)으로서, 상기 개방 회로 전압과 상기 폐쇄 회로 전압이 사용될 수 있다. 어떤 경우에는, 상기 부하의 전기적 연결로 인한 전압 강하와, 방전으로 인한 내부 저항 또는 온도의 변화의 영향을 제거하기 위해서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)보다는 상기 개방 회로 전압(OCV)을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)으로부터, 상기 개방 회로 전압(OCV)이 추정될 수 있다.
구체적으로, 상기 전원 전압 값(Vbatt)의 획득 시점은 부하에 전력을 공급하기 위해 방전이 수행되는 시점일 수 있고, 또는 방전 직전의 시점일 수 있고, 또는 방전 직후의 시점일 수 있다. 방전 직전의 시점은, 예를 들어, 방전 개시 전의 기간일 수 있고, 예를 들어, 방전 개시 시각까지 방전 전 5msec 내지 10msec의 기간일 수 있다. 방전 직후의 시점은, 예를 들어, 방전 종료로부터, 예를 들어, 5msec 내지 10msec가 경과할 때까지의 기간일 수 있다.
또한, 도 13의 흐름에서, 충전 과정에서 상기 전원 전압 값(Vbatt)의 획득은 수행되지 않고; 하지만, 충전 과정에서 상기 전원 전압 값(Vbatt)을 획득하는 것이 요구되는 경우, 마찬가지로, 충전 과정에서뿐만 아니라 충전 직전의 시점에서도, 또는 충전 직후의 시점에서, 상기 전원 전압 값(Vbatt)이 획득될 수 있다. 상기 충전 직전의 시점은, 예를 들어, 충전 개시 전의 시간으로부터, 예를 들어, 충전 개시 시각까지의 충전 개시 전 5msec 내지 10msec의 기간일 수 있다. 충전 직후의 시점은, 예를 들어, 충전 종료로부터, 예를 들어, 5msec 내지 10msec가 경과할 때까지의 기간일 수 있다.
다음으로, S202 단계에서, 획득된 전원 전압 값(Vbatt)이 소정의 전압 범위의 상한값 이하인지 여부가 판정된다. 상기 전원 전압 값이 상기 상한값보다 큰 경우, 상기 전원의 열화 및 고장을 추정하거나 감지하는 것 없이 절차가 종료된다. 다른 예시로서, 상기 전원 전압 값이 상기 상한값보다 큰 경우에, 절차는 S201 단계로 돌아갈 수 있다.
한편, 상기 전원 전압 값(Vbatt)이 소정의 상한값 이하인 경우, 순차적으로, S203 단계에서, 이전의 흡입 동작 동안 획득된 전원 전압 값이 소정의 전압 범위의 상한값 이하인지 여부가 판정된다. 이전의 흡입 동작 동안 획득된 전원 전압 값(Vbefore)이 소정의 전압 범위의 상한값보다 큰 경우, 상기 전원 전압 값은 최근의 흡입 동작에 의해 처음으로 소정의 전압 범위의 상한값 이하가 되는 것으로 결정된다. 다음으로, S204 단계에서, 상기 부하(125)의 동작량과 관련된 값의 누적 값을 카운트하는 누적 계수기(ICo)가 "0"으로 설정된다. S203 단계의 결과가 "No"인 경우는 이전의 흡입 동작부터 현재의 흡입 동작까지의 기간에서 전원이 충전된 것을 의미한다.
S203 단계의 결과가 "Yes"인 경우, 또는 상기 누적 계수기가 S204 단계에서 리셋된 이후, 순차적으로, S205 단계에서, 상기 전원 전압 값(Vbatt)이 소정의 전압 범위의 하한값보다 작은지 여부가 판정된다. 상기 전원 전압 값(Vbatt)이 상기 하한값 이상인 경우, S206 단계에서, 상기 부하의 동작량에 관련된 값들의 합은 "ICo = ICo + Co"에 의해 도출된다. Co는 현재의 흡입 동작 동안의 상기 부하의 동작량에 관한 값이다. ICo는 상기 부하의 동작량에 대한 값들의 누적값이다. 이후, 상기 전원의 열화 또는 고장을 추정하거나 감지하는 것 없이 절차가 종료된다.
상기 전원 전압 값(Vbatt)이 소정의 전압 범위의 하한값보다 작은 것으로 S205 단계에서 판정된 경우, 순차적으로, S207 단계에서, 상기 전원 전압 값(Vbatt)이 소정의 전압 범위인 동안 동작된 상기 부하의 동작량에 대한 값, 즉, 상기 누적값 ICo가 소정의 임계치보다 큰 지 여부가 판정된다. 상기 누적값 ICo가 상기 소정의 임계치보다 큰 경우, 전원이 정상인 경우로 판정되고, 진단 기능의 절차가 종료된다.
상기 누적값 ICo가 상기 소정의 임계치 이하인 경우, 상기 전원(10)의 열화 또는 고장이 판정되고(단계 S208), 이러한 이상은 상기 발광 유닛(40)을 통해 사용자에게 통지된다(단계 S209). 상기 전원의 열화 또는 고장이 판정되면, 필요에 따라, 상기 부하(125)로의 전력 공급을 불가능하게 하기 위한 제어가 수행될 수 있다.
열화 진단 기능은 상기 설명된 실시예에 제한되지 않고, 다양한 공지의 방법들이 사용될 수 있다. 일 예시로서, 상기 전원(10)이 정전류 모드 또는 정전력 모드로 방전되는 경우, 전원 전압이 현저히 낮아지면, 전원(10)의 열화가 판정될 수 있다. 또한, 다른 예시로서, 상기 전원(10)을 충전하는 경우, 전원 전압이 조기에 상승하면, 상기 전원(10)의 열화가 판정될 수 있다. 또한, 또 다른 예시로서, 상기 전원(10)을 충전하는 경우, 전원 전압이 낮아지면, 상기 전원(10)의 고장이 판정될 수 있다. 또한, 또 다른 예시로서, 상기 전원(10)을 방전 또는 충전하는 경우, 상기 전원(10)의 온도 상승률이 높다면, 상기 전원(10)의 열화가 판정될 수 있다. 또한, 또 다른 예시로서, 상기 전원(10)의 누적 충전량, 누적 충전시간, 누적 방전량, 및 누적 방전 시간 중 어느 하나라도 임계치를 초과한다면, 상기 전원(10)의 열화가 판정된다.
(a5) 전원 온도에 기초한 동작 제어의 예
이제, 본 실시예에서의 상기 흡입 성분 발생 장치(100)의 동작의 예시가 도 14의 흐름도를 참조하여 설명될 것이다. 이 흐름도는 전원 온도(Tbatt)에 기초한 동작 제어의 예시를 나타낸다.
먼저, S301 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 흡입 동작이 감지되었는지, 및 스위치(30)(도 1 참조)가 온(on)인지 판정한다. 상기 설명된 것처럼, 흡입 동작의 감지는 상기 흡입 센서(20)의 출력에 기초한 감지일 수 있다.
S301 단계의 결과가 "No"인 경우에, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S311 단계 및 후속 단계들을 수행한다. 이는 아래에서 설명될 것이다. 한편, S301 단계의 결과가 "Yes"인 경우에, 사용자의 에어로졸 발생 요청이 감지된다. 다음으로, S302 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 전원 온도(Tbatt)를 산출한다. 위에서 설명된 것처럼, 상기 전원 온도(Tbatt)의 산출은 온도 센서에 의하여 상기 전원(10)의 온도를 감지하는 것과 상기 온도 센서의 출력에 기초하여 전원 온도를 획득하는 절차일 수 있고, 또는 상기 전원 온도에 대한 값에 기초하여 전원 온도를 추정하는 절차일 수 있고, 또는 온도 센서에 의하여 전원이 아닌 물체의 온도를 감지하는 것과 상기 온도 센서의 출력에 기초하여 전원 온도를 추정하는 절차일 수 있다. 상기 전원 온도의 산출은 특정 수단에 제한되지 않고, 전원의 현재 온도를 획득하거나 추정할 수 있는 한 어떠한 수단이라도 사용될 수 있다.
S302 단계 이후, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 제2 온도 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 일 예시로서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 전원 온도가 -10℃ < Tbatt ≤ 60℃의 범위에 포함되는지 여부를 판정한다.
Tbatt가 상기 범위 내에 있지 않은 경우(S302 단계의 결과가 "No"인 경우), 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 온도가 비정상인 경우의 순서를 수행한다(S381 및 S382 단계들). 이는 아래에서 설명될 것이다.
한편, Tbatt가 상기 범위 내에 있는 경우(S302 단계의 결과가 "Yes"인 경우), 순차적으로, S304 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 에어로졸 발생을 수행한다. 에어로졸 발생은 상기 부하(125)로의 전력 공급을 수행함으로써 수행된다. 전력 공급에 대한 제어는 특정 제어에 제한되지 않고, 상기 언급된 방법 및 당해 기술분야에서 공지된 방법을 포함한 다양한 제어가 사용될 수 있다.
다음으로, S305 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 제1 온도 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 일 예시로서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 전원 온도가 15℃ < Tbatt ≤ 60℃의 범위에 포함되는지 여부를 판정한다.
상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 언급된 온도 범위 내에 있는 경우(S305 단계의 결과가 "Yes"인 경우), S306 단계와 S307 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 SOH 진단 등을 수행한다. 구체적으로, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S306 단계에서 SOH 진단을 수행하고, 상기 SOH가 소정의 임계치 이상인지 여부를 S307 단계에서 판정한다. 그러나 열화 진단 또한 특정 제어에 제한되지 않고, 상기 언급된 방법 및 당해 기술분야에서 공지된 방법을 포함한 다양한 제어가 사용될 수 있다.
상기 SOH가 소정의 임계치 이상인 경우(S307 단계의 결과가 "Yes"인 경우), 상기 전원(10)이 열화되지 않은 것으로 판정되기 때문에, 순차적으로, 아래 설명될 S308 및 S309 단계들이 수행된다.
한편, 상기 SOH가 소정의 임계치보다 작은 경우(S307 단계의 결과가 "No"인 경우), 상기 전원(10)이 열화된 것으로 판정되기 때문에, 상기 흡입 성분 발생 장치는 배터리가 열화된 경우에 대한 순서를 수행한다(S391 내지 S394 단계들, 도 16 참조). 이는 아래에 설명될 것이다.
S305 단계에서 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 언급된 온도 범위에 있지 않은 것으로 판정되는 경우, S306 및 S307 단계들을 건너뛰게 되어 SOH 진단이 수행되지 않는다. 다시 말해서, 본 실시예에서, 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 제1 온도 범위 내에 있는 경우에만, SOH 진단이 수행된다. 제한되지는 않지만, 상기 전원 온도가 상기 범위에 있지 않은 경우에 진단을 수행하는 것이 불가능하다는 것을 알리기 위해서, 소정의 통지(발광 유닛(40)의 발광 등)가 행해지도록 상기 흡입 성분 발생 장치가 구성될 수 있다.
도 14를 다시 참조하면, S308 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 흡입 동작이 종료되었는지, 상기 스위치가 오프(off)인지, 및 소정의 시간이 경과하였는지를 판정한다. S308 단계의 결과가 "No"인 경우(즉, 상기 흡입 동작이 종료되지 않고, 상기 스위치가 온(on)이고, 상기 소정의 시간이 경과하지 않은 경우), 상기 흡입 성분 발생 장치는 S305 단계로 돌아간다. 한편, S308 단계의 결과가 "Yes"인 경우, S309 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 에어로졸 발생을 완료한다. 다른 예시로서, S308 단계의 결과가 "No"인 경우, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S305 단계가 아닌 S306 단계로 돌아갈 수 있다. 이 경우에, 흐름이 빨라지므로, SOH 진단의 횟수를 증가시키는 것이 가능하다.
위에서 설명된 일련의 단계들에 따르면, 상기 전원 온도(Tbatt)가 방전 가능한 온도 범위에 있는 경우에만 전력 공급이 수행되고, 상기 전원 온도(Tbatt)가 열화 진단이 가능한 온도 범위에 있는 경우에만, 열화 진단이 수행된다. 전원(10)의 방전이 허용되는 온도 범위의 일부에서만 SOH 진단이 허용된다면, SOH 진단은 상기 전원 온도에 의해 가해지는 영향이 적은 온도 범위에서만 수행된다. 그러므로 SOH 진단의 정확도를 향상시키는 것이 가능하다.
(급속 충전)
이제, S301 단계의 결과가 "No"인 경우에만 수행되는 S311 단계와 후속 단계들이 설명될 것이다. 먼저, S311 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 충전기가 적합한지 여부를 검출한다. 상기 충전기의 적합성이 검출되지 않는 경우, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S301 단계로 돌아간다.
상기 충전기의 적합성이 검출된 경우, S312 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 전원 온도(Tbatt)를 획득하거나 추정한다. 상기 전원 온도(Tbatt)의 획득 또는 추정은 S302 단계에서와 같은 방식으로 수행될 수 있다.
다음으로, S313 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 제4 온도 범위 내에 있는지 여부를 판정한다. 일 예시로서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 전원 온도가 10℃ < Tbatt ≤ 60℃의 범위에 포함되는지 여부를 판정한다.
상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 범위 내에 있는 경우(S313 단계의 결과가 "Yes"인 경우), 순차적으로, S314 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 급속 충전을 수행한다. 또한, CC 모드에서의 급속 충전을 위한 충전 속도는 2C일 수 있다.
한편, 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 범위 내에 있지 않을 경우(S313 단계의 결과가 "No"인 경우), 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 급속 충전이 아닌 일반 충전을 위한 순서를 수행한다(아래 설명될 S321 단계부터의 순서).
급속 충전이 S314 단계에서 개시되면, 순차적으로, S315 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 제1 온도 범위 내에 있는지 여부를 판정한다(예를 들어, 15℃ < Tbatt ≤ 60℃).
상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 언급된 온도 범위 내에 있는 경우(S313 단계의 결과가 "Yes"인 경우), S316 및 S317 단계들에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 SOH 진단 등을 수행한다. 구체적으로, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S316 단계에서 SOH 진단을 수행하고, 상기 SOH가 소정의 임계치 이상인지 여부를 S317 단계에서 판정한다. Tbatt가 상기 제1 범위 내에 있는 경우, S316 및 S317 단계들이 건너 뛰어져서 SOH 진단이 수행되지 않는다.
상기 SOH가 상기 소정의 임계치 이상인 경우(S317 단계의 결과가 "Yes"인 경우), 전원(10)이 열화되지 않은 것으로 판정되기 때문에, 아래 설명될 S318 및 S319 단계들이 수행된다.
한편, 상기 SOH가 상기 소정의 임계치보다 작은 경우(S317 단계의 결과가 "No"인 경우), 상기 전원(10)이 열화된 것으로 판정되기 때문에, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 배터리가 열화된 경우에 대한 순서를 수행한다(S391 내지 S394 단계들, 도 16 참조).
순차적으로, S318 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 충전 완료 플래그(charging completion flag)의 검출을 수행한다. S318 단계의 결과가 "No"인 경우(즉, 충전이 완료되지 않은 경우), 상기 흡입 성분 발생 장치는 S315 단계로 돌아간다. S318 단계의 결과가 "Yes"인 경우, S319 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 충전을 완료한다. 다른 예시로서, S318 단계의 결과가 "No"인 경우, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S315 단계가 아닌 S316 단계로 돌아갈 수 있다. 이 경우, 흐름이 빨라지기 때문에, SOH 진단의 횟수를 증가시키는 것이 가능하다.
위에서 설명된 것처럼, 상기 전원(10)의 급속 충전이 허용되는 상기 온도 범위의 일부에서만 SOH 진단이 허용되면, 상기 전원에 의해 가해지는 영향이 적은 온도 범위에서만 SOH 진단이 수행된다. 그러므로 SOH 진단의 정확도를 향상시키는 것이 가능하다.
(일반 충전)
상기 설명된 S313 단계에서 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 제4 온도 범위(예를 들어, 10℃ < Tbatt ≤ 60℃) 내에 있지 않은 것으로 판정되는 경우, S321 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 전원 온도가 0℃ < Tbatt ≤ 10℃의 범위 내에 있는지 여부를 판정한다(상기 흡입 성분 발생 장치는 S313 단계의 내용과 S321 단계의 내용의 조합에 기초하여, 상기 전원 온도가 상기 제3 온도 범위 내에 있는지 여부를 판정한다). Tbatt가 상기 범위 내에 있지 않은 경우(S321 단계의 결과가 "No"인 경우), 상기 흡입 성분 발생 장치는 온도가 비정상인 경우에 대한 순서를 수행한다(아래 상세히 설명되는 S381 및 S382 단계들). 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 범위 내에 있는 경우(S321 단계의 결과가 "Yes"인 경우), 순차적으로, S322 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 일반 충전을 수행한다. 또한, CC 모드에서의 일반 충전의 충전 속도는 1C일 수 있다.
일반 충전이 S322 단계에서 개시된다면, 순차적으로, S323 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 제1 온도 범위(예를 들어, 15℃ < Tbatt ≤ 60℃) 내에 있는지 여부를 판정한다.
상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 언급된 범위 내에 있는 경우(S323 단계의 결과가 "Yes"인 경우), S324 및 S325 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 SOH 진단 등을 수행한다. 구체적으로, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S324 단계에서 SOH 진단을 수행하고, 상기 SOH가 소정의 임계치 이상인지 여부를 S325 단계에서 결정한다. 상기 전원 온도(Tbatt)가 상기 제1 범위 내에 있지 않은 경우(S323 단계의 결과가 "No"인 경우), S324 및 S325 단계들이 건너 뛰어져서 SOH 진단이 수행되지 않는다.
상기 SOH가 상기 소정의 임계치 이상인 경우(S325 단계의 결과가 "Yes"인 경우), 상기 전원(10)이 열화되지 않은 것으로 판정되기 때문에, 순차적으로, 아래 설명되는 S326 및 S327 단계들이 수행된다.
한편, 상기 SOH가 상기 소정의 임계치보다 작은 경우(S325 단계의 결과가 "No"인 경우), 상기 전원(10)이 열화된 것으로 판정되기 때문에, 상기 흡입 성분 발생 장치는 배터리가 열화된 경우에 대한 순서를 수행한다(S391 내지 S394 단계들, 도 16 참조).
순차적으로, S326 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 충전 완료 플래그의 검출을 수행한다. S326 단계의 결과가 "No"인 경우(즉, 충전이 완료되지 않은 경우), 상기 흡입 성분 발생 장치는 S323 단계로 돌아간다. 다른 예시로서, S326 단계의 결과가 "No"인 경우, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S323 단계가 아닌 S324 단계로 돌아갈 수 있다. 이 경우에, 흐름이 빨라지기 때문에, SOH 진단의 횟수를 증가시키는 것이 가능하다. S326 단계의 결과가 "Yes"인 경우, S327 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 충전을 완료한다.
상기 설명된 것처럼, 상기 전원(10)의 충전이 허용되는 온도 범위의 일부에서만 SOH 진단이 허용된다. SOH 진단은 상기 전원 온도에 의해 가해지는 영향이 적은 온도 범위에서만 수행된다. 그러므로 SOH 진단의 정확도를 향상시키는 것이 가능하다.
(온도가 비정상인 경우에 대한 순서)
온도가 비정상인 경우에 대한 순서는, 예를 들면, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)가 S381 단계에서 온도 비정상을 처음 감지하고, S382 단계에서 충전 중단 또는 방전 중단을 이어서 수행하는 도 15에 나타나는 것과 같은 순서일 수 있다. 또한, 소정의 시간이 경과하거나 전원 온도가 정상 범위로 돌아오는 조건과 같은 조건 하에서, S382 단계에서 중단된 충전 또는 방전이 다시 허용될 수 있다.
(전원이 열화되는 경우에 대한 순서)
상기 전원이 열화된 경우에 대한 순서는, 예를 들어, 도 16에 나타나는 순서일 수 있다. 이 예시에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)가 S391 단계에서 배터리의 열화를 처음으로 검출하면, 순차적으로, S392 단계에서, 상기 흡입 성분 생성 장치가 충전의 중단 또는 방전의 중단을 수행한다.
이어서, S393 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 전원 열화의 검출 시간과 상기 열화가 검출된 조건을 메모리에 저장한다. 이후, S394 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 일련의 동작을 중단시킨다. 그러나 상기 전원(10)의 교체와 같은 조건하에서, S394 단계에서 중단된 상기 일련의 동작들이 다시 허용될 수 있다.
온도가 비정상인 경우의 순서와 상기 전원이 열화된 경우의 순서를 비교하면, S382 단계에서 중단된 충전 또는 방전을 다시 허용하기 위한 조건이 S394 단계에서 중단된 일련의 동작들을 다시 허용하기 위한 조건보다 만족시키는 것이 더 어렵다고 말할 수 있다.
온도가 비정상인 경우에 대한 순서와 상기 전원이 열화된 경우에 대한 순서를 비교하면, 상기 흡입 성분 발생 장치가 그대로 남으면 S382 단계에서 중단된 충전 또는 방전이 다시 허용된다. 한편, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)가 그대로 남으면 S394 단계에서 중단된 일련의 동작들은 다시 허용될 수 있다고 말할 수 있다.
위에서 설명한 것처럼, 상기 제1 온도 범위가 적절하게 설정되면, SOH 진단의 정확도가 향상되고, 안전성을 확보하면서 더 오랜 시간동안 상기 전원을 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 에너지 절약 효과가 얻어진다.
또한, 개별적인 온도 범위들이 적절하게 설정되면, 상기 전원(10)의 열화가 억제된다. 따라서, 상기 전원(10)의 수명이 연장되고, 에너지 절약 효과가 얻어진다.
(b1) 충전기 또는 다른 장치의 연결 감지
충전 제어, 충전기의 연결 감지 등에 관하여, 다양한 방법들이 적절하게 사용될 수 있고, 이하, 이들의 예시가 간략하게 설명될 것이다. 충전 제어 유닛(도 8 참조)은 충전기(200)의 전기 회로와 상기 전원 유닛(110)의 전기 회로 간의 전기적 연결을 감지하는 기능을 갖는다. 이들 사이의 전기적 연결을 감지하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 전원 유닛(110)의 연결은 한 쌍의 전기 단자들(221t) 간의 전압차를 검출하여 감지될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전기(200)와 상기 전원 유닛(110)이 연결될 때, 연결된 전원 유닛(110)의 종류와 연결된 전원(10)의 종류 중 적어도 하나를 결정하는 것이 가능한 것이 바람직하다. 이를 실현하기 위해서, 예를 들어, 제1 저항(150)(도 8 참조)의 전기적 저항값에 관한 값에 기초하여, 상기 전원 유닛(110)의 종류와 상기 전원 유닛(110)에 제공되는 상기 전원(10)의 종류 중 적어도 하나가 결정될 수 있다. 다시 말해서, 상이한 전기적 저항값들을 갖는 제1 저항들(150)은 각각 상이한 종류의 전원 유닛들(110) 내에 제공될 수 있고, 그 결과, 전원 유닛(110) 또는 연결된 전원(10)의 종류를 결정하는 것이 가능하다. 또한, 제1 저항의 전기적 저항값에 관한 값은 상기 제1 저항(150)의 전기적 저항값일 수 있고, 또는 상기 제1 저항(150)의 전압 강하량일 수 있고(전위차), 또는 상기 제1 저항(150)을 통과하는 전류의 전류 값일 수 있다.
(b2) 충전 제어
이제, 충전 제어가 설명될 것이다. 이하, 상기 충전기(200)의 충전 제어 유닛(250)이 동작을 제어하는 예시가 설명될 것이다; 그러나 상기 설명된 것처럼, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)가 충전과 관련된 기능을 가지는 구성에서, 제어의 주체는 상기 장치 내에 제공되는 제어 회로(50)일 수 있다. 도 17은 상기 충전 제어 유닛(250)에 의해 수행되는 제어 방법의 일 예시를 나타내는 흐름도이다. 먼저, S401 단계에서, 상기 충전 제어 유닛은 상기 전원 유닛(110)과 상기 충전기(200)의 연결을 감지한다.
상기 연결이 감지된 후(S401 단계의 결과가 "Yes"인 경우), 이어서, S402 단계에서, 상기 충전 제어 유닛은 상기 제1 저항(150)의 전기적 저항 값과 관련된 값을 획득한다. 상기 충전 제어 유닛은 측정 시에 측정 대상들인 값을 복수회 획득할 수 있고, 이들에 기초하여 이들의 이동 평균, 단순 평균, 또는 가중 평균을 이용한 최종 값을 획득할 수 있다.
다음으로, S403 단계에서, 상기 충전 제어 유닛은, 상기 전기적 저항 값과 관련된 값에 기초하여, 소정의 제어를 변경할 필요가 있는지 또는 상기 소정의 제어를 수행할 수 있는지 여부를 결정한다.
예를 들어, 상기 전기적 저항 값과 관련된 값이 소정의 범위를 벗어나는 경우, 또는 소정의 조건이 충족되지 않는 경우, 상기 충전 제어 유닛은 상기 전원(10)의 충전을 수행하지 않을 수 있다. 한편, 상기 전기적 저항 값과 관련된 값이 소정의 범위 내에 있는 경우, 또는 상기 소정의 조건이 충족되는 경우, 상기 충전 제어 유닛은 충전을 수행할 수 있다. 다시 말해서, 상기 언급된 소정의 제어의 변경은 충전 절차를 수행하지 않도록 변경하는 것을 포함한다. 이 경우에, 상기 전원 유닛이 비정상이거나 상기 전원 유닛이 진품이 아닌 것으로 판정되는 경우, 충전 전류가 전송되지 않기 때문에, 이상(abnormity)의 발생을 억제하는 것이 가능하다.
또한, 상기 소정의 제어의 변경은 충전을 위한 전류 값의 변경, 충전율의 변경, 및 충전 시간의 변경 중 최소한 하나일 수 있다. 구체적 예시로서, 일 실시예에서, 상기 전기적 저항 값과 관련된 값에 기초하여 상기 전원 유닛(110) 또는 상기 전원(10)의 종류를 결정하는 것이 바람직하며, 그 결과 상기 결정된 종류에 따라 충전 전류의 속도를 변경하는 것이 가능하다. 이 경우에, 예를 들어, 2C 이상의 고속의 충전 전류를 가지고 급속 충전에 대응하는 전원(10)에 대한 충전 제어를 수행하는 것과, 또는 1C 이하의 저속의 충전 전류를 가지고 급속 충전에 대응하지 않는 전원(10)에 대한 일반 충전 제어를 수행하는 것이 가능하게 된다.
다음으로, S404 단계에서, 상기 충전 제어 유닛은 상기 전원 전압 값(Vbatt)을 획득한다. 이어서, S405 단계에서, 상기 충전 제어 유닛은 상기 획득된 전원 전압 값(Vbatt)이 소정의 스위칭 전압 이상인지 여부를 판정한다. 상기 스위칭 전압은 정전류 충전(CC charging)부와 정전압 충전(CV charging)부를 분리하기 위한 임계치이고, 상기 스위칭 전압의 특정 수치 값이 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어, 4.0V와 4.1V 사이의 범위에 있을 수 있다.
상기 전원 전압 값(Vbatt)이 상기 스위칭 전압보다 작은 경우(S405 단계의 결과가 "No"인 경우), 정전류 충전(CC charging)이 수행된다(S406 단계). 상기 전원 전압 값이 상기 스위칭 전압 이상인 경우(S405 단계의 결과가 "Yes"인 경우), 정전압 충전(CV charging)이 수행된다(S407 단계). 또한, 상기 정전압 충전 모드에서, 충전이 진행됨에 따라, 상기 전원 전압이 증가하고, 상기 전원 전압과 상기 충전 전압 간의 차이가 감소하여 충전 전류가 감소한다.
충전이 정전압 충전 모드에서 시작된 경우, S408 단계에서, 상기 충전 제어 유닛은 상기 충전 전류가 소정의 충전 완료 전류 이하인지 여부를 판정한다. 또한, 상기 충전 전류는 상기 충전기(200) 내에 제공되는 상기 전류 센서(230)에 의해 획득될 수 있다. 상기 충전 전류가 소정의 충전 완료 전류보다 큰 경우(S408 단계의 결과가 "No"인 경우), 상기 충전 제어 유닛은 정전압 충전 모드에서 충전을 유지한다. 상기 충전 전류가 상기 소정의 충전 완료 전류 이하인 경우(S408 단계의 결과가 "Yes"인 경우), 상기 충전 제어 유닛은 상기 전원(10)이 완전 충전되었고, 충전을 중단한 것으로 판정한다(S409 단계).
또한, 당연하게도, 충전을 중단하기 위한 조건으로서, 상기 충전 전류에 더해서, 상기 정전류 충전 모드에서의 충전 시작으로부터의 시간, 상기 정전압 충전 모드에서의 충전 시작으로부터의 시간, 상기 전원 전압 값, 상기 전원 온도 값 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 위에서 설명되었지만, 본 발명은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 적절하게 수정될 수 있다.
예를 들어, 도 14의 흐름도에서, 기본적으로, 단일 제어 회로에 의해 수행되는 절차라는 가정하에, S313 단계에서, 먼저, 급속 충전이 가능한지(상기 제4 온도 범위) 여부가 결정되고, 급속 충전이 불가능한 경우, 이어서, S321 단계에서, 일반 충전이 가능한지(상기 제3 온도 범위) 여부가 결정된다. 그러나 상기 충전기(200)는 상기 전원 온도가 상기 제4 온도 범위 내에 있는지 여부를 판정하도록 구성될 수 있고, 상기 판정 값이 "Yes"인 경우 급속 충전을 수행하고, 상기 판정 값이 "No"인 경우 일반 충전을 수행한다.
(폐쇄 회로 전압을 사용한 작은 잔류량 검출)
도 18A에서, 상기 전원(10)과 상기 부하(125) 간의 연결이 단순히 나타난다. 상기 전원 전압 값은 상기 전원(10)의 양단 사이에서, 예를 들어, 상기 전원(10)의 고전위 측(도 6의 노드(156)의 것과 동일한 전위를 가짐)과 상기 전압 센서(62)에 의한 접지(도 4의 노드(154)의 전위는 상기 접지 전위의 것과 실질적으로 동일하게 된다) 사이에서 측정되고, 이 정보는 상기 제어 회로(50)로 전송된다. 상기 전원(10)으로부터 상기 부하(125)로의 전력 공급은 제1 스위치(172)를 온(on) 및 오프(off) 하는 것에 의해 제어된다.
제1 스위치(172)가 오프인 상태에서는, 상기 부하(125)로의 전력이 공급되지 않는다. 그 시점에 상기 전압 센서(62)에 의해 측정되는 전원 전압은 개방 회로 전압(OCV)으로 칭해진다. 상기 제1 스위치(172)가 온인 상태에서, 상기 부하(125)로 전력이 공급된다. 그 시점에 상기 전압 센서(62)에 의해 측정되는 전원 전압은 폐쇄 회로 전압(CCV)으로 칭해진다. 이상적인 전원에서, OCV와 CCV는 동일하다; 그러나 배터리와 같은 실제 전원에서는, 내부 저항 및 캐피시턴스로 인해, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)이 상기 개방 회로 전압(OCV)보다 낮다. 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)은 상기 내부 저항 및 상기 캐패시턴스로 인한 손실로 인해 상기 개방 회로 전압(OCV)보다 낮다.
도 18B는 전원의 등가 회로 모델을 나타내는 도면이다. 도 18B에서 나타나는 것처럼, 상기 전원(배터리)(10)은, EBatt(이상적인 전원)과 저항값이 Rimp인 내부 저항, 저항값이 REDL인 반응 저항, 및 캐패시턴스 값이 CEDL인 전기적 이중층 캐패시턴스가 직렬로 구성된 RC 병렬 회로를 연결하여 구성된 모델로 간주될 수 있다. 상기 전원(10)의 개방 회로 전압(OCV)은 EBatt와 동일해지고, 상기 전원의 폐쇄 회로 전압(CCV)(Vmeas)은 다음 수식 1에 의해 표현될 수 있다.
(수식 1)
Figure 112019101369598-pat00001
(1)
수식 1에서, △Eimp는 내부 저항에서의 손실(전압 강하)을 나타내고, △EEDL은 도 18B의 RC 병렬 회로에서의 손실(전압 강하)을 나타낸다.
상기 전원(10)의 방전 전류는 먼저 CEDL로 흐르고, CEDL의 충전이 진행됨에 따라 점차 REDL로 흐른다. 이 현상에 기초하여, 수식 1은 다음의 수식 2로 재작성될 수 있다.
(수식 2)
Figure 112019101369598-pat00002
(2)
I(t)는 상기 전원(10)의 방전 전류를 나타내고, 다음의 수식 3으로 표현될 수 있다.
(수식 3)
Figure 112019101369598-pat00003
(3)
수식 3에서, RHTR은 상기 부하(125)의 전기적 저항 값을 나타낸다.
수식 3으로부터, 상기 스위치(172)가 켜진 직후의 시점(t=0)에서의 상기 전원(10)의 방전 전류의 값(I(0))이 다음의 수식 4로 표현될 수 있다.
(수식 4)
Figure 112019101369598-pat00004
(4)
수식 2 및 수식 4로부터, 상기 스위치(172)가 켜진 직후의 시점(t=0)에서의 상기 전원(10)의 폐쇄 회로 전압 Vmeas(0)은 다음의 수식 5로 표현될 수 있다.
(수식 5)
Figure 112019101369598-pat00005
(5)
한편, 수식 3으로부터, t가 REDL과 CEDL의 곱보다 충분히 큰 시점에서의 상기 전원(10)의 방전 전류의 값은 다음의 수식 6으로 표현될 수 있다.
(수식 6)
Figure 112019101369598-pat00006
(6)
수식 2와 수식 6으로부터, t가 REDL과 CEDL의 곱보다 충분히 큰 시점에서의 상기 전원(10)의 폐쇄 회로 전압 Vmeas(t)은 다음의 수식 7로 표현될 수 있다.
(수식 7)
Figure 112019101369598-pat00007
(7)
그런데 REDL과 CEDL은 매우 작은 값들이다. 따라서, 상기 스위치(172)가 켜진 후에, 비교적 초기 단계에서, 상기 전원(10)의 방전 전류의 값과 상기 전원(10)의 폐쇄 회로 전압 Vmeas(t)은 수식 6과 수식 7의 값들에 각각 수렴한다는 점을 주목해야 한다.
위에서 설명된 것처럼, 상기 전원(10)의 폐쇄 회로 전압 CCV(Vmeas)은 상기 개방 회로 전압 OCV(EBatt)에서 상기 내부 저항(Rimp)으로 인한 전압 강하(시간에 크게 의존하지 않음)와 상기 RC 병렬 회로로 인한 전압 강하(시간에 크게 의존함)를 감산하여 획득된다. t는 전력 공급 시간을 나타내고, REDL·CEDL은 시간 상수 τ이다("완화 시간"이라고도 칭해짐). 시간에 따른 상기 폐쇄 회로 전압 CCV의 변화는 도 19의 그래프와 같다.
도 20은 흡입 감지와 전원 제어 간의 관계를 나타내는 도면이다. 도 20에 나타나는 것처럼, 일 예시로서, 본 발명의 흡입 성분 발생 장치는 먼저 시간 t1에서 개방 회로 전압 OCV의 감지를 수행하고, 그 후 시간 t2에서 폐쇄 회로 전압 CCV의 감지를 수행하도록 구성된다. 상기 폐쇄 회로 전압 CCV를 감지하는 경우에, 전압 감지를 위해서, 펄스 전압이 인가되고, 상기 적용 시간은 에어로졸이 발생하지 않고 과방전(over discharge)이 일어나지 않는 시간으로 설정되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 일 예시로서, 상기 적용 시간은 5msec 이하일 수 있고, 또는 보다 바람직하게 1msec 이하일 수 있다. 또한, 상기 펄스 감지를 위한 펄스 전압의 적용 시간은 시간 t3으로부터 수행되는 상기 PWM 제어에서 허용되는 최소한의 온(on) 시간보다 더 짧을 수 있다.
그 후, 시간 t3에서, 듀티 비의 설정이 수행되고, 전력 공급이 개시된다. 전력 공급의 종료는 임의의 시점에서 수행될 수 있지만, 이 예시에서는, 시간 t4에서, 흡입 종료의 감지에 응답하여 전원 공급이 종료된다. 또한, 전력 공급의 개시 후 소정이 시간이 경과한 조건하에서, 전력 공급이 종료될 수 있다. 선택적으로, 흡입 종료와 소정의 시간 경과 중 어느 하나가 감지된 조건하에서, 전력 공급이 종료될 수 있다.
또한, 상기 개방 회로 전압(OCV) 및/또는 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 획득과 관련하여, 측정은 한 번만이 아니라 두 번 이상 수행될 수 있다. 특히, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)은 상기 내부 저항 및 상기 전기적 이중층에 의해 영향받으므로, 상기 폐쇄 회로 전압의 값은 상기 개방 회로 전압(OCV)에 비교될 가능성이 매우 높다. 따라서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)을 두 번 이상 측정하는 것이 더욱 바람직하다. 게다가, 상기 개방 회로 전압(OCV)의 값은 약간 변하기 때문에, 상기 개방 회로 전압(OCV)의 측정도 두 번 이상 수행될 수 있다.
개방 회로 전압(OCV)의 측정과 폐쇄 회로 전압(CCV)의 측정을 모두 두 번 이상 수행하는 경우에, 측정은 동일한 횟수로 수행될 수 있다. 선택적으로, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 측정 횟수가 더 클 수 있다. 특정 예시로서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 측정 횟수가 N번이고(N은 1 이상의 정수), 상기 개방 회로 전압(OCV)의 측정 횟수가 M번일 때(M은 1 이상의 정수), 전압 측정은 N이 M보다 크도록 수행될 수 있다. 전압 측정이 상기 설명된 것처럼 수행된다면, 상기 개방 회로 전압(OCV)과 상기 폐쇄 회로 전압(CCV) 각각의 값의 변화 크기를 고려하면서 단시간에 적절한 값들을 획득할 수 있다.
복수의 측정된 전압 값들로부터 하나의 전압 값(대표값)을 획득하는 방법은 특정 방법으로 제한되지 않고, 다양한 방법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 평균값, 중간값, 또는 최빈값(mode)을 사용하는 방법들과, 예를 들어, 특정 값에 대해 수행된 보정을 수행하는 방법이 사용될 수 있다.
또한, 다른 예시로서, 임의의 하나의 부하에 펄스 전압을 인가하는 것이 필요한 경우에, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 측정은 한 번 수행될 수 있다. 한편, 펄스 전압을 인가하는 것이 불필요한 경우에, 상기 개방 회로 전압(OCV)의 측정은 두 번 이상 수행될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 측정 횟수가 상기 개방 회로 전압(OCV)의 측정 횟수보다 작은 점에 주목해야 한다.
상기 전압 값 측정은 다음의 모드로 수행될 수 있다. (i) 상기 폐쇄 회로 전압의 측정과 관련하여, 상기 전원(10)과 상기 부하(125)가 폐쇄 회로 상태를 형성한 후, 상기 완화 시간(시간 상수 τ)이 경과하면, 전압 값 측정이 수행된다(예를 들어, 도 19의 상태 Ph1 참조). 상기 설명된 것처럼, 상기 폐쇄 회로 상태가 형성된 직후에, 전류가 도 18B의 등가 회로의 CEDL을 향해 흐름에 따라, CEDL의 충전이 진행되는 것에 의해, 전류는 점차 REDL을 향해 흐른다. 측정된 전압 값은 시간이 지남에 따라 수식 5의 값으로부터 수식 7의 값으로 변화한다. 다시 말해서, 상기 폐쇄 회로 상태가 형성된 직후에, 측정된 전압의 값은 수식 5의 값으로부터 점차 감소하고, 수식 7의 값으로 수렴한다. 위에서 설명한 것처럼 상기 완화 시간이 경과한 후에 측정이 수행되면, 안정된 상태에서 상기 폐쇄 회로 전압의 값을 획득하는 것이 가능하게 된다. 더 정확한 값을 획득하기 위해서, 1.5τ의 시간이 경과한 후, 2τ의 시간이 경과한 후, 또는 3τ의 시간이 경과한 후에 측정이 수행될 수 있다.
또한, 상기 완화 시간 τ는 상기 전원(10)의 데이터 시트로부터 획득될 수 있고, 또는 AC 임피던스 방법(Cole-Cole 플롯법) 등을 사용하여 실험적으로 획득될 수 있다.
또한, (ii) 상기 전압 값을 두 번 이상 측정하는 경우에, 감지 시간을 상기 완화 시간(시간 상수 τ)보다 길게 설정하는 것이 바람직하다(예를 들어, 도 19의 상태 Ph2 참조). 상기 완화 시간(시간 상수 τ)보다 긴 시간 동안 측정이 수행되면, 상기 완화 시간의 경과 동안 안정화된 전압 값이 획득된다. 따라서, 상기 안정된 값에 기초한 상기 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 것이 가능하다. 또한, (i)과 (ii) 각각은 개별적으로 수행될 수 있거나, 그 조합이 수행될 수 있다.
(배터리 잔량에 따른 부하의 구동 제어)
이제, 배터리 잔량과 상기 부하에 대한 구동 제어 간의 관계가 도 21과 도 22A 내지 22C를 참조하여 설명될 것이다. 도 21은 상기 전원으로 사용할 수 있는 이차 전지의 방전 특성을 나타내는 곡선이고, 수직축은 전원 전압 값을 나타내고, 수평축은 사용 시간(충전율로 간주될 수 있음)을 나타낸다. 또한, 상기 수직축 상에서의 전원 전압 값은 상기 개방 회로 전압(OCV)과 상기 폐쇄 회로 전압(CCV) 중 어느 하나의 값일 수 있다. 구체적으로, 상기 수직축 상의 상기 전원 전압 값이 상기 개방 회로 전압(OCV)인 경우에서의 도 21은 충전-개방 회로 전압 특성(SOC-OCV 특성)의 상태를 나타내는 것으로 간주될 수도 있다. 이하, 상기 SOC-OCV 특성이 예를 들어 설명될 것이다. 상기 설명된 것처럼, 예를 들어, 리튬-이온 배터리와 같은 이차 전지의 경우에, 상기 SOC-OCV 특성 곡선은 상기 배터리가 사용됨에 따라 상기 전원 전압 값이 상대적으로 빠르게 감소하는 초기 구간(잔류량이 큰 경우), 상기 전원 전압 값의 변화가 완만하게 되는 안정기 구간(상기 잔류량이 중간인 경우) 및 상기 배터리가 사용됨에 따라 상기 전원 전압 값이 상대적으로 빠르게 감소하는 종료 구간(상기 잔류량이 적은 경우)을 포함한다. 도 21의 예시에서, P1, P2, 및 P3는 각각 상기 초기 구간, 상기 안정기 구간, 및 상기 종료 구간에서 나타난다. 또한, P2는 상기 안정기 구간의 후반부에서의 일 지점이고, 상기 안정기 구간의 중간에 매우 밀접하다(즉, P2는 상기 안정기 구간에서 비교적 작은 전원 전압 값을 가진다).
상기 안정기 구간은 잔여 캐패시터의 변화에 따른 상기 전원 전압 값의 변화가 작은 구간을 의미한다. 변화율은 배터리의 구성 등에 의존하기 때문에, 특정 값으로 제한될 필요는 없다. 예를 들어, 전원 전압 값이 0.01 내지 0.005(V/%)(예를 들어, 충전 상태(SOC)가 1% 변화한 경우에 전압의 변화가 0.01V 내지 0.005이다) 이하인 구간이 상기 안정기 구간으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 SOC의 변화에 따른 상기 전원 전압 값의 변화가 최소인 지점을 기준으로 15% 내지 30% 안팎인 구간이 상기 안정기 구간으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 SOC의 변화와 관계없이 상기 전원 전압 값이 실질적으로 일정한 구간이 상기 안정기 구간으로 정의될 수 있다.
여기서 설명되는 부하 구동 제어에 따르면, 일 실시예에서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)이 측정되고, 상기 폐쇄 회로 전압에 기초하여, 상기 부하에 인가될 전압의 값 또는 파형이 조정된다. 예를 들어, 상기 부하에 인가될 전압의 펄스 폭, 듀티 비, 평균값, 유효값, 전압 값, 및 적용 시간 중 적어도 하나와, 상기 적용 시간의 최대 값이 조정될 수 있다.
상기 전원으로부터 상기 부하로 전력 공급을 수행하는 경우에, 상기 듀티 비를 감소시키도록 제어하는 것(상기 펄스 폭을 좁히는 것)이 수행되고, 상기 전원 전압 값이 감소함에 따라, 상기 듀티 비를 증가시키도록 제어하는 것(상기 펄스 폭을 넓히는 것)이 수행되고, 상기 전원 전압이 상기 완전 충전 전압으로부터 ㅿ를 감산함으로써 얻어진 값 이하가 된다면, 전력이 100%의 듀티 비로 공급되는 것(도 11의 S103 단계)이 도 10을 참조하여 이미 설명되었다. 게다가, 상기 차단 시간에 기초하여 전력 공급을 종료시키도록 제어하는 것도 도 9를 참조하여 설명되었다. 이제, 상기 전원 전압(상기 폐쇄 회로 전압(CCV))에 기초하여 상기 차단 시간을 연장하도록 제어하는 것을 포함하는 제어가 설명될 것이다.
도 22A는 상기 초기 구간에서의 PWM 제어를 나타낸다. 여기서, 측정된 전원 전압 값(V1)에 대하여, 100보다 작은 듀티 비를 갖는 파형이 설정된다. 전압 인가가 계속되는 시간인 최대 적용 시간은 소정의 시간 tmax로 설정되는 것으로 가정한다. 게다가, 이 최대 적용 시간 tmax는 도 9를 참조하여 설명된 상기 차단 시간에 대응한다. 이 조건에 기초하여, 상기 부하에 공급되는 전력량은 다음의 수식 8.1로 표현될 수 있다. 여기서, D는 듀티 비이고, R는 상기 부하의 저항 값이다.
(수식 8)
Figure 112019101369598-pat00008
(8.1)
Figure 112019101369598-pat00009
(8.2)
Figure 112019101369598-pat00010
(8.3)
계속해서, 상기 배터리의 잔량이 감소하고 상기 배터리 전압의 안정기 구간에 속하는 경우, PWM 제어를 위한 듀티 비(펄스 폭)는 상기 초기 구간에서의 것보다 더 크게 설정된다. 상기 배터리 전압이 낮아질수록, 특히, 상기 안정기 섹션의 후반부 부근에서(상기 배터리 잔량이 더 적은 부분), 일정한 전력 제어를 수행하기 위해서, 100%의 듀티 비가 얻어질 수 있다. 도 22B는 지점 P2, 즉, 상기 안정기 구간의 후반부 부근에서의 PWM 제어를 나타낸다. 이 예시에서, 측정된 전원 전압 값(V2)(V1보다 작음)에 대하여, 100%의 듀티 비를 갖는 입력 파형이 설정된다. 상기 부하에 공급되는 전력량은 상기 수식 8.2로 표현될 수 있다. 본 실시예에서, 입력 파형을 설정하는 것은 수식 8.2에 의해 얻어지는 전력량과 수식 8.1에 의해 얻어지는 전력량이 동일하거나 실질적으로 동일하게 되도록 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 배터리의 잔량에 따라 상기 부하에 공급될 전압의 파형을 변경시키는 것은 기술적 특징 중 하나이다. 상기 전압이 전체 안정기 구간에 걸쳐 높은 경우에, 상기 듀티 비는 전체 안정기 구간에 걸쳐 100%보다 작게 설정될 수 있고, 또는 상기 안정기 구간의 초기 부분에서 100%보다 작게 설정되고 상기 배터리 전압이 감소하여 상기 안정기 구간의 후반부로 떨어진다면 100%가 될 수 있고, 또는 전체 안정기 구간에 걸쳐 100%가 되도록 설정될 수 있다.
도 22C는 종료 구간(상기 안정기 구간에서의 것보다 잔량이 적은 구간)에서의 PWM 제어를 나타낸다. 이 예시에서, 측정된 전원 전압 값 V3(V2보다 작음)에 대하여, 100%의 듀티 비를 갖는 입력 파형이 설정된다. 상기 부하에 공급되는 전력량은 상기 수식 8.3으로 표현될 수 있다. 이러한 제어에서, 상기 최대 적용 시간 tmax는 추가 시간 α만큼 연장된다. 상기 추가 시간 α는 수식 8.3에 의해 인가되는 전력량이 수식 8.1, 수식 8.2 등에 의해 인가되는 전력량과 동일하거나 실질적으로 동일하게 되도록 설정될 수 있다. 다시 말해서, 본 실시예에서, 상기 잔여량이 상기 안정기 구간에서의 것보다 적을 때, 상기 최대 적용 시간은 상기 부하가 더 긴 시간동안 구동될 수 있도록 연장된다. 따라서, 상기 잔여량이 적은 때조차, 상기 안정기 구간에서와 유사하게 에어로졸의 발생(일 예시)을 수행할 수 있다.
추가 시간 α를 추가하는 것을 시작하도록 전원 전압 값을 설정하는 것과 관련하여, 일 실시예에서, 상기 듀티 비가 PWM 제어 하에서 100%에 도달하는 배터리 전압 값과 관련하여, 전력량이 기준 전원 전압 값에서의 것과 동일하게 되도록 추가 시간 α를 더하는 것이 가능하다. 또한, 전력량의 부족을 어느 정도까지 허용하면서 상기 시간 tmax 동안 100%의 듀티 비로 전력을 지속적으로 공급하는 경우에, 상기 전력량의 부족이 허용되지 않는 전압, 예를 들어, 상기 전력량이 소정의 비율(예를 들어, 90%, 80%, 70% 등)이 될 때의 전압까지 상기 전원 전압이 강하된다면, 상기 추가 시간 α이 더해지도록 설정이 수행될 수 있다. 선택적으로, 상기 전원 전압이 상기 안정기 구간에서의 최종 전압(CCV가 바람직하지만, OCV가 대신 사용될 수 있음)에 도달한다면, 상기 추가 시간 α이 더해지도록 설정이 수행될 수 있다.
또한, 연장된 최대 적용 시간(tmax + α)과 관련하여, 상한 시간이 설정될 수 있다. 다시 말해서, 상기 최대 적용 시간 tmax는 특정 상한 시간을 초과하여 연장되는 것을 방지할 수 있다.
(개방 회로 전압과 폐쇄 회로 전압의 획득 및 직렬 동작 제어의 예)
도 23은 흡입 성분 발생 장치의 직렬 제어의 흐름의 일 예시이다. 본 실시예의 상기 흡입 성분 발생 장치는 도 23에 나타나는 것과 같은 제어를 수행하는 장치일 수 있다.
먼저, S501 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 흡입 동작이 감지되었는지 및 스위치(30)(도 1 참조)가 온(on)인지 여부를 판정한다. 위에서 설명된 것처럼, 흡입 동작의 감지는 상기 흡입 센서(20)의 출력에 기초한 감지일 수 있다. 이 단계의 결과가 "No"인 경우에, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S501 단계를 반복한다; 반면, "Yes"인 경우에, 이어서, S502 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 타이머(timer)를 활성화시킨다. 다시 말해서, 상기 흡입 성분의 발생 요청의 감지에 응답하여, 다음 단계들(예를 들어, S506에서의 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 획득을 포함)이 수행된다.
상기 타이머의 활성화 이후, 이어서, S503 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 개방 회로 전압(OCV)의 획득을 수행한다. 이 단계에서, 위에서 설명된 것처럼, 획득은 오직 한 번만 수행될 수 있거나, 또는 두 번 이상 수행될 수 있다. 특정 예시로서, 하나 이상의 획득된 값들에 기초하여, 필요에 따라, 상기 전원 전압 값의 하나의 대표값은 평균값 등을 획득하는 것에 얻어질 수 있다.
다음으로, S504 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 획득된 개방 회로 전압(OCV)이 소정의 기준 값을 초과하는지 여부를 판정한다. 여기서, 이 소정의 기준 값(청구항의 설명과의 관계를 고려하여 "제2 기준 값"으로 칭함)은 아래 설명될 폐쇄 회로 전압(CCV)의 획득을 수행하는지를 판정하기 위한 기준 값일 수 있다. 상기 제2 기준 값은 특정 값으로 제한되지 않고, 예를 들어, 3.45V일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 기준 값으로서, 상기 배터리의 잔량이 상기 개방 회로 전압 값(OCV)에 의해 표현되는 상기 안정기 구간에서의 최종 전압이 사용될 수 있다. 상기 개방 회로 전압 값(OCV)에 관한 이러한 제2 기준 값은 상기 방전 차단 전압 이상으로 설정될 수 있다.
S504 단계의 결과가 "Yes"인 경우, 이어서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S505 단계에서 방전 FET를 온 시키고, S506 단계에서 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 획득을 수행한다. 이 단계에서조차, 상기 전압 값의 획득은 오직 한 번만 수행될 수 있거나, 또는 두 번 이상 수행될 수 있다. 필요에 따라, 상기 전원 전압 값의 하나의 대표 값이 상기 획득된 값들을 사용하여 평균값 등을 획득함으로써 얻어질 수 있다.
S504 단계의 결과가 "No"인 경우, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 잔여량이 작은 경우에 대한 순서를 수행한다(S521 단계). 이 순서에서, 예를 들어, 충전 경고가 발행될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 설명된 것처럼, S504 단계의 결과가 "No"인 경우(즉, 측정된 개방 회로 전압 값이 상기 제2 기준 값(예를 들어, 3.45V) 이하인 경우), 다음 단계, 즉, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 획득이 수행되지 않는다. 따라서, 불필요한 동작 및 방전이 억제된다.
이어서, S507 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 획득된 폐쇄 회로 전압(CCV)이 소정의 기준 값("제1 기준 값"으로 칭해짐)을 초과하는지 여부를 판정한다. 상기 제1 기준 값은 특정 값으로 제한되지 않고, 예를 들어, 상기 제2 기준 값보다 3.00V 낮을 수 있다. 상기 설명된 것처럼, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)은 상기 개방 회로 전압(OCV)보다 낮다. 이러한 이유로, 상기 제1 기준 값은 상기 제2 기준 값보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 도 24에서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)이 상기 제1 기준 값(예를 들어, 3.00V)을 초과하는 예시(e3, 상기 전원의 온도가 실온인 경우)가 나타난다. 도 24에서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)이 제2 기준 값(예를 들어, 3.40V)을 초과하는 예시(e1, 상기 전원의 온도가 실온인 경우)와 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)이 상기 제2 기준 값보다 낮은 예시(e2)가 또한 나타난다. 예시(e3)에서, 화살표 α1에 의해 나타나는 것처럼, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 값은 상기 내부 저항과 상기 전기적 이중층으로 인한 전압 강하(IR 강하로도 칭해짐)에 대응한 값에 의한 상기 개방 회로 전압의 값보다 작다. 게다가, 예시(e4)는 상기 전원의 온도가 낮은 경우를 반영한 것이다. 상기 전원의 온도가 낮은 때, 상기 내부 저항과 상기 반응 저항이 증가하기 때문에, 화살표 α2에 의해 나타나는 것처럼, 추가적인 IR 강하가 일어나서 상기 전압 값이 더 작은 값이 된다.
일 실시예에서, 상기 언급된 제1 기준 값은 상기 방전 차단 전압 값(예를 들어, 3.2V)보다 작은 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 전원의 온도가 낮을 때 상기 전원(10)의 출력 부족을 감지하기 위해서이다. 상기 전원(10)의 잔량이 충분한 것으로 상기 개방 회로 전압 값(OCV)으로부터 판정된다면, 상기 온도의 영향으로 인해 상기 전원(10)의 출력이 부족할 수 있다. 상기 설명된 것처럼, 상기 폐쇄 회로 전압 값(CCV)에서, 온도에 의해 크게 영향받는 상기 내부 저항 및 상기 전기적 이중층의 값들이 반영된다. 따라서, 상기 전원(10)의 출력이 불충분한지 여부를 결정하도록 상기 폐쇄 회로 전압 값(CCV)을 사용하는 것이 가능하다. 폐쇄 회로 전압 값(CCV)을 사용하지 않고 전원(10)의 출력이 불충분한지 여부를 결정하기 위해서는, 전원(10)의 온도를 취득하기 위한 온도 센서가 필요하기 때문에, 무게와 비용의 관점에서 폐쇄 회로 전압 값(CCV)을 사용하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전원의 온도가 낮을 때 상기 전원(10)의 출력 부족을 정확하게 감지하기 위해서, 실온보다 낮은 온도에서, 상기 제1 기준 값(예를 들어, 3.0V)이 상기 폐쇄 회로 전압 값(CCV)이 가질 수 있는 값 이하인 것이 바람직하다. 상기 전원(10)의 온도가 실온보다 높고 상기 전원(10)의 전압이 상기 방전 차단 전압 이상인 경우에, 상기 제1 기준 값은 상기 폐쇄 회로 전압 값(CCV)이 가질 수 없는 값인 것이 보다 바람직하다. 다시 말해서, 상기 제1 기준 값은 상기 전원의 온도가 실온일 때 상기 내부 저항과 상기 전기적 이중층에서 일어나는 전압 강하(IR 강하)를 상기 방전 차단 상태에서의 상기 전원(10)의 개방 회로 전압(OCV)으로부터 감산하여 획득된 값보다 작은 것이 바람직하다. 위에서 설명된 것처럼, 상기 전원의 온도가 낮을 때, 상기 내부 저항과 상기 반응 저항은 상기 전원의 온도가 실온인 때에 비해 악화된다. 따라서, 추가적인 IR 강하로 인해, 상기 전압 값이 감소한다. 상기 전원(10)의 온도에 따라, 상기 전원의 온도가 낮을 때 일어나는 추가적 강하가 상대적으로 클 수 있다. 이 경우에, 상기 전원이 충분한 SOC를 가지더라도, 상기 전압 값은 3.0V보다 낮게 된다. 다시 말해서, 상기 제1 기준 값이 상기 설명된 것처럼 설정되면, 상기 전원의 온도가 낮을 때 일어날 수 있는 IR 강하 등을 반영하는 임계치가 설정된다. 따라서, 상기 전원(10)의 출력에 대한 정확한 판정을 수행하는 것이 가능하게 된다.
본 실시예에서, 아래 설명될 PWM 제어에 앞서, 상기 전원(10)의 잔량이 불충분한지 여부가 상기 개방 회로 전압(OCV)에 기초하여 판정되고, 상기 전원(10)의 출력이 불충분한지 여부가 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)에 기초하여 판정된다. 상이한 특성을 가지는 복수의 전압들이 위에서 설명된 것처럼 상기 전원(10)으로부터 획득되면, 상기 전원(10)의 상태를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능하다.
본 실시예에서, 상기 개방 회로 전압(OCV)에 기초하여 상기 전원(10)의 전량이 불충분한지 여부를 판정한 후(도 23의 S503 및 S504 단계들), 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 전원(10)의 출력이 불충분한지 여부를 개방 회로 전압(OCV)에 기초하여 판정한다(S503 및 S507 단계들). 이 경우에, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)이 획득되는 시점에 상기 전원(10)의 잔량이 불충분하다는 것이 확인된다. 따라서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)이 상기 제1 기준 값보다 낮은 이유가 저온 동안에 상기 전원(10)의 출력 감소인 것으로 판정하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)만 사용하는 경우와 비교하여, 상기 전원(10)의 상태를 보다 정확하게 파악하는 것이 가능하다.
본 실시예에서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)은 상기 전원(10)의 잔량이 불충분한지 여부를 결정하는 것뿐 아니라 아래에 설명될 PWM 제어에 대한 듀티 비와 최대 적용 시간을 설정하는 데 사용된다. 따라서, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)을 한번 측정함으로써, 상기 전원(10)의 상태를 파악하는 것이 가능하고, 전원 제어의 정확도를 향상시키는 것도 가능하다.
또한, 실온은, 예를 들어, 1℃와 30℃ 사이의 범위로 정의될 수 있다. 이 경우에, 실온보다 낮은 온도는 1℃보다 낮은 온도를 의미한다. 여기서, 실온은 기준으로 사용되지만, 상온(예를 들어, 15℃와 25℃ 사이의 범위)이 기준으로 사용될 수 있다.
도 23을 다시 참조하면, S507 단계의 결과가 "No"인 경우에, 상기 흡입 성분 발생 장치는 잔량이 적은 경우에 대한 순서를 수행한다(S521 단계). 이 순서로서, 위에서 설명된 것처럼, 예를 들어, 상기 흡입 성분 발생 장치는 충전 경고를 발행할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 전원(10)의 출력이 불충분한 경우에서조차, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 잔량이 적은 경우에 대한 순서를 수행한다. 그러나 이 순서 대신에, 상기 언급된 순서와 구별될 수 있고 상기 출력이 불충분한 경우에 대한 순서가 수행될 수 있다.
S507 단계의 결과가 "Yes"인 경우에, 이어서, S508 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 획득된 폐쇄 회로 전압(CCV)이 다른 소정의 기준 값을 초과하는지 여부를 판정한다. 이 단계는 최대 적용 시간을 연장할 필요가 있는지 여부를 결정하기 위한 것이다(도 22A 내지 22C 참조). 대응하는 "소정의 기준 값"과 관련하여, 위에서 설명된 것처럼, 상기 듀티 비가 PWM 제어 하에서 100%에 도달하는 배터리 전압 값은 상기 대응하는 "소정의 기준 값"으로 설정될 수 있고, 또는 전력량의 부족이 허용되지 않는 전압은 상기 대응하는 "소정의 기준 값"으로 설정될 수 있고, 또는 상기 안정기 구간의 끝을 나타내는 전압은 상기 대응하는 "소정의 기준 값"으로 설정될 수 있고, 또는 다른 값들이 설정될 수 있다. 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)이 상기 대응하는 기준 값을 초과하는 경우에(즉, S508 단계의 결과가 "Yes"인 경우), S509 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 최대 적용 시간의 연장을 수행하지 않는 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)에 기초하여 PWM 제어를 수행한다. 다시 말해서, 상기 흡입 성분의 차기 발생 요청을 감지하기 전에, S509 단계에서의 상기 폐쇄 회로 전압에 기초한 상기 PWM 제어가 수행된다. 또한, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)의 획득(S506 단계) 및 상기 폐쇄 회로 전압에 기초한 PWM 제어(S509 단계)가 동시에 수행되지 않는다는 것이 상기 설명으로부터 명확하다.
한편, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)이 상기 대응하는 기준 값을 초과하지 않는 경우(S508 단계의 결과가 "No"인 경우), 즉, 상기 전원의 잔량이 소정의 기준보다 적은 경우, S510 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 최대 적용 시간을 초과하고, 상기 부하로의 전력 공급을 수행한다. 이 시간 연장은 제한되지 않고, 상기 설명된 도 22A 내지 22C의 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
전력 공급을 시작한 후, S511 단계에서, 상기 흡입 성분 발생 장치는 상기 흡입 동작이 종료되었는지 여부, 상기 스위치가 오프되었는지 여부, 및 소정의 시간이 경과되었는지 여부를 판정한다. S511 단계의 결과가 "No"이면, 상기 흡입 성분 발생 장치는 전력 공급을 유지하고; 한편, 상기 결과가 "Yes"이면, 상기 흡입 성분 발생 장치는 S512 단계로 진행하고, 에어로졸 발생을 완료한다.
상기 동작의 특정 예시는 도 23의 흐름을 따라 상기 설명되었지만, 상기 흐름에서의 모든 단계를 수행하는 것이 필수적이지는 않고, 다른 기술적 사상에 기초하여, 그들 중 일부가 수행될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적 사상은 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)에 기초하여 상기 전원의 적은 잔량 상태를 감지하는 것을 특징으로 한다(S505 내지 S507, S521 등의 단계들). 상기 개방 회로 전압(OCV)의 측정이 수행될 수 있거나, 수행되지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 사상은 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)을 측정하는 것과, 상기 폐쇄 회로 전압 값에 기초하여 상기 폐쇄 회로 전압에 기초한 상기 부하에 대한 적용 조건의 조정을 수행하는 것(상기 부하에 인가될 전압의 값과 파형 등 중 적어도 하나의 조정)을 특징으로 한다(S508 내지 S510 등의 단계들). 이 경우에서조차, 상기 개방 회로 전압(OCV)의 측정은 필수적이지 않고, 수행되거나 수행되지 않을 수 있다. 다시 말해서, 상기 측정은 상기 개방 회로 전압(OCV)과 상기 폐쇄 회로 전압(CCV) 중 오직 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)에만 기초하여 수행될 수 있다.
(폐쇄 회로 전압의 측정과 상기 측정 결과에 기초한 적은 잔량 상태 결정의 관점)
상기 설명된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 폐쇄 회로 전압 값을 획득하고, 상기 획득된 값에 기초하여 상기 전력이 상기 적은 잔량 상태에서 공급하는지를 결정하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예의 상기 흡입 성분 발생 장치(100)는 상기 전력이 적은 잔량 상태에서 공급하는 것으로 결정되는 경우에 소정의 동작들을 수행하기 위한 보조 유닛(auxiliary unit)을 포함할 수 있다. 상기 보조 유닛으로서, 다양한 유닛들이 사용될 수 있고, 예를 들어, (i) 상기 전원(10)의 방전을 억제하기 위한 유닛, (ii) 전력이 상기 적은 잔량 상태에서 공급하는 것을 통지하기 위한 유닛, (iii) 상기 전원의 온도를 조정하기 위한 유닛 등, 또는 이들의 조합 중 임의의 하나가 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 적은 잔량 상태의 경우에, 상기 전원(10)의 방전은 상기 보조 유닛의 기능에 의해 억제될 수 있다. 또한, 상기 적은 잔량 상태의 경우에, 상기 대응 상태는 상기 보조 유닛의 기능에 의해 사용자에게 통지되는 구성이 바람직하다. 또한, 상기 적은 잔량 상태의 경우에, 상기 전원은 상기 보조 유닛의 기능에 의해 가열되는 구성이 바람직하다. 또한, 상기 설명된 폐쇄 회로 전압(CCV)에 기초하여 상기 전원(10)의 출력이 불충분한 것으로 결정되는 경우에 상기 전원(10)을 가열하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 저온 상태에서의 상기 전원(10)이 가열되면, 상기 전원(10)의 내부 저항 등으로 인한 전압 강하(IR 강하)가 증가하므로, 상기 전원(10)의 출력 부족이 해결될 가능성이 있기 때문이다.
(폐쇄 회로 전압의 측정 및 상기 측정 결과에 기초한 적용 조건의 조정의 관점)
본 실시예에서, 획득된 폐쇄 회로 전압 값에 기초하여 부하에 인가될 전압의 조건을 적절하게 조정하는 절차가 또한 개시된다. 다시 말해서, 도 21 및 도 22A 내지 22C를 참조하여 설명된 것처럼, 이러한 종류의 흡입 성분 발생 장치(100)에서, 측정되는 전원 전압 값은 상기 전원의 전류 소비에 의존한다. 따라서, 일 실시예에서, 측정에 의해 획득되는 상기 전원 전압 값에 기초하여, 상기 부하에 인가될 전압의 값과 파형을 조정하는 것이 바람직하다(예를 들어, V1, V2, V3 등, 도 22A 내지 22C 참조).
그런데 상기 전원(10)의 출력이 불충분한 상태에서 전원이 온(on)을 유지하면, 상기 전원(10)의 열화가 촉진된다. 따라서, 이것은 바람직하지 않다. 본 실시예에 따라, 상기 전원(10)의 출력이 불충분한지 여부는 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)을 사용하여 결정되고, 상기 출력이 불충분한 경우에, 상기 전원(10)으로부터의 전력 공급이 최소한 일시적으로 억제된다. 따라서, 상기 전원(10)의 열화가 억제된다. 따라서, 상기 전원(10)을 더 오랜 시간동안 사용하는 것이 가능한 에너지 절약 효과가 얻어진다.
또한, 상기 잔량 등에 따라 상기 전원(10)이 적절한 조건하에서 충전 및 방전되지 않으면, 상기 전원(10)의 열화가 촉진된다. 따라서, 이것은 바람직하지 않다. 본 실시예에 따르면, 상기 폐쇄 회로 전압(CCV)에 기초하여 파악된 상기 전원(10)의 정확한 잔량에 기초하여 전원 제어가 수행되므로, 전원 제어의 정확도가 향상된다. 따라서, 전원(10)의 열화가 억제된다. 따라서, 상기 전원(10)을 더 오랜 시간동안 사용하는 것이 가능한 에너지 절약 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 온도 및 열화 상태를 반영하는 상기 전원(10)의 전압의 실제 값을 나타내는 폐쇄 회로 전압이, 상기 부하에 인가될 전압과 같은 다양한 변수들을 조정하도록 사용된다. 따라서, 에어로졸 발생의 정확도 및 전원 제어의 정확도를 보장하는 것이 가능하다. 다시 말해서, 충전 및 방전이 상기 전원(10)의 전압의 실제 값에 기초하여 적절하게 수행되기 때문에, 상기 전원(10)이 더 오랜 시간동안 사용하는 것이 가능한 에너지 절약 효과가 얻어진다.
(추가 메모)
본 출원은, 번호가 부여된 항목의 형태로 아래에 열거되는, 다음의 발명을 개시한다. 또한, 참조 부호 및 특정 수치는 참조로서 나타나지만, 본 발명을 전혀 제한하는 것으로 의미하지 않는다.
1. 흡입 성분 발생 장치로서,
전원;
상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발시키거나 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹;
상기 부하에 인가될 전압의 값 또는 파형을 조정하도록 구성된 조정 유닛; 및
상기 전원의 전압 값을 획득할 수 있도록 구성된 제어 회로를 포함하고,
상기 제어 회로는:
상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 절차(a1); 및
상기 폐쇄 회로 전압 값에 기초하여 상기 조정 유닛을 제어하는 절차(a2)를 수행하는, 흡입 성분 발생 장치.
또한, 상기 조정 유닛은 인가될 전압의 값과 파형 중 적어도 하나를 조정할 수 있는 한 임의의 구성일 수 있다. 예를 들어, 공지의 전압 신호 발생 회로 등이 사용될 수 있다.
2. 1번 항목에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 절차(a1)에서, 상기 전원과 상기 부하 그룹이 상기 폐쇄 회로 상태를 형성한 후, 폐쇄 회로 전압 값이 정지 상태가 되기 위해 요구되는 완화 시간이 경과하면, 상기 제어 회로가 상기 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는, 흡입 성분 발생 장치.
3. 1번 항목에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 절차(a1)에서, 상기 제어 회로는 소정의 감지 시간동안 복수의 전원 전압 값들을 획득하고, 구성된 폐쇄 회로 상태에서 감지된 상기 복수의 획득된 전원 전압 값들에 기초하여 상기 폐쇄 회로 전압 값을 획득함으로써 상기 폐쇄 회로 전압 값이 복수의 획득된 전압 값들에 기초하여 획득되는, 흡입 성분 발생 장치.
4. 3번 항목에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서, 상기 소정의 감지 시간은 상기 폐쇄 회로 전압 값이 정지 상태가 되기 위해 요구되는 완화 시간보다 긴, 흡입 성분 발생 장치.
5. 3번 항목에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서, 상기 소정의 감지 시간은 상기 부하가 상기 폐쇄 회로 상태에서 구동될 때에도 어떠한 흡입 성분도 발생하지 않는 시간인, 흡입 성분 발생 장치.
6. 1번 항목 내지 5번 항목 중 임의의 하나에서의 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 절차(a1)에 앞서, 상기 제어 회로는 상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결되지 않은 개방 회로 상태에서 상기 전원의 개방 회로 전압 값을 획득하고, 및
상기 개방 회로 전압 값이 상기 전원의 방전 차단 전압 이하인 경우, 상기 제어 회로는 상기 절차(a1)와 상기 절차(a2)를 수행하지 않는, 흡입 성분 발생 장치.
이 구성에서, 상기 폐쇄 회로 전압 값을 획득하기 전에, 상기 제어 회로는 상기 개방 회로 전압 값의 획득을 수행하고, 이 값이 상기 방전 차단 전압 이하인 경우에, 상기 제어 회로는 상기 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 절차를 연속적으로 수행하는 것이 불필요한 것으로 결정하고, 상기 절차들(a1) 및 (a2)를 수행하지 않는다. 이 구성에 따라, 과방전으로 인한 상기 전원의 열화, 및 과도한 전력 공급으로 인한 상기 부하 및/또는 상기 전원의 열화가 방지되고, 불완전한 에어로졸 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
7. 1번 항목 내지 5번 항목 중 임의의 하나에서의 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 절차(a1)에서, 상기 제어 회로는 상기 폐쇄 회로 전압 값에 기초하여, 상기 부하에 인가될 전압의 펄스 폭, 듀티 비, 평균값, 유효값, 전압값, 및 적용 시간 중 적어도 하나와, 적용 시간의 최대값을 조정하는, 흡입 성분 발생 장치.
8. 7번 항목에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 절차(a1)에서, 상기 제어 회로는 상기 폐쇄 회로 전압 값이 작을수록 상기 적용 시간의 최대값이 길어지도록 설정하는, 흡입 성분 발생 장치.
9. 7번 항목에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 제어 회로는 흡입 성분의 발생과 관련된 요청인 발생 요청을 획득할 수 있고, 및
상기 제어 회로는, 상기 폐쇄 회로 전압 값이 제1 값인 경우 상기 발생 요청에 따라 상기 부하에 공급되는 전력량과, 상기 폐쇄 회로 전압 값이 상기 제1 값과 상이한 제2 값인 경우 상기 발생 요청에 따라 상기 부하에 공급되는 전력량이 동일하거나 실질적으로 동일하게 되도록 상기 적용 시간의 최대값을 설정하는, 흡입 성분 발생 장치.
10. 8번 또는 9번 항목에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 제어 회로는 흡입 성분의 발생과 관련된 요청인 발생 요청을 획득할 수 있고, 및
상기 적용 시간의 최대값과 상기 발생 요청이 연속적으로 획득된 시간의 짧은 시간에 기초하여, 상기 제어 회로는 상기 부하에 인가될 상기 전압의 적용 시간을 조정하는, 흡입 성분 발생 장치.
11. 7번 항목에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 제어 회로는 흡입 성분의 발생과 관련된 요청인 발생 요청을 획득할 수 있고, 및
상기 절차(a1)에서, 상기 제어 회로는 상기 폐쇄 회로 전압 값이 작아질수록 상기 발생 요청에 기초한 상기 적용 시간을 더 길게 설정하는, 흡입 성분 발생 장치.
12. 7번 항목에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 제어 회로는 흡입 성분의 발생과 관련된 요청인 발생 요청을 획득할 수 있고, 및
상기 적용 시간을 설정할 때, 상기 제어 회로는, 상기 폐쇄 회로 전압 값이 제1 값인 경우에서의 상기 발생 요청에 따라 상기 부하에 공급되는 전력량과 상기 폐쇄 회로 전압 값이 상기 제1 값과 상이한 제2 값인 경우에서의 상기 발생 요청에 따라 상기 부하에 공급되는 전력량이 동일하거나 실질적으로 동일하도록 상기 적용 시간을 설정하는, 흡입 성분 발생 장치.
13. 7번 항목 내지 12번 항목 중 임의의 하나에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
상기 제어 회로는, 상기 전원의 충전량의 변화(variation)에 따른 상기 전원의 전압 값의 변화가 다른 전압 범위에 비해 작은 안정기 구간(plateau section)에 속하는 전압 값보다 상기 폐쇄 회로 전압 값이 작은 경우에서만 상기 적용 시간의 최대값 또는 상기 적용 시간을 조정하는, 흡입 성분 발생 장치.
14. 1번 항목 내지 13번 항목 중 임의의 하나에 개시된 상기 흡입 성분 발생 장치로서,
케이스(case) 내에 배터리를 수납함으로써 구성되는 배터리 유닛; 및
교체 가능하도록 상기 배터리 유닛에 부착되는 카트리지 유닛을 더 포함하는, 흡입 성분 발생 장치.
15. 전원, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발 또는 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹, 및 상기 부하에 인가될 전압의 값 또는 파형을 조정하도록 구성된 조정 유닛을 포함하는 흡입 성분 발생 장치의 기능들 중 적어도 일부를 제어하는 제어 회로로서, 상기 제어 회로는,
상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 절차; 및
상기 폐쇄 회로 전압 값만을 기초로 하여 상기 조정 유닛을 제어하는 절차를 수행하는, 제어 회로.
16. 전원, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발 또는 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹, 및 상기 부하에 인가될 전압의 값 또는 파형을 조정하도록 구성된 조정 유닛을 포함하는 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법으로서, 상기 제어 방법은,
상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 단계; 및
상기 폐쇄 회로 전압 값만을 기초로 하여 상기 조정 유닛을 제어하는 단계를 수행하는, 제어 방법.
17. 흡입 성분 발생 장치로서,
전원;
상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발 또는 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹;
상기 부하에 인가될 전압의 파형을 구성하는 복수의 변수들을 조정하도록 구성된 조정 유닛; 및
상기 전원의 전압 값을 획득할 수 있도록 구성된 제어 회로를 포함하고,
상기 제어 회로는,
상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서, 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 절차(a1);
상기 전원의 충전량의 변화에 따른 상기 전원의 전압 값의 변화가 다른 전압 범위에 비해 작은 안정기 구간에 속하는 전압 값보다 상기 폐쇄 회로 전압 값이 작은 경우에, 상기 복수의 변수들 중 하나인 제1 변수를 조정하는 절차(a2); 및
상기 폐쇄 회로 전압 값이 상기 안정기 구간에 속하는 상기 전압 값 이상인 경우에, 상기 복수의 변수들 중 하나이고 상기 제1 변수와 상이한 제2 변수를 조정하는 절차(a3)를 수행하는, 흡입 성분 발생 장치.
18. 전원, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발 또는 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹, 및 상기 부하에 인가될 전압의 파형을 구성하는 복수의 변수들을 조정하도록 구성된 조정 유닛을 포함하는 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법으로서, 상기 제어 방법은,
상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 단계(a1);
상기 전원의 충전량의 변화에 따른 상기 전원의 전압 값의 변화가 다른 전압 범위에 비해 작은 안정기 구간에 속하는 전압 값보다 상기 폐쇄 회로 전압 값이 더 작은 경우에, 상기 복수의 변수들 중 하나인 제1 변수를 조정하는 단계(a2); 및
상기 폐쇄 회로 전압 값이 상기 안정기 구간에 속하는 상기 전압 값 이상인 경우에, 상기 복수의 변수들 중 하나이면서 상기 제1 변수와 상이한 제2 변수를 조정하는 단계(a3)를 포함하는, 제어 방법.
19. 16번 항목 또는 18번 항목에 개시된 제어 방법을 수행하는 흡입 성분 발생 장치를 만들기 위한 제어 프로그램.
본 출원은, 예를 들어, 제품 발명으로 개시된 내용의 일부 표현을 방법, 컴퓨터 프로그램, 및 컴퓨터 프로그램 매체의 표현으로 변경하여 얻어지는 발명을 또한 개시한다.

Claims (21)

  1. 전원;
    상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원(inhalation component source)을 증발시키거나 무화시키도록 구성된 부하(load)를 포함하는 부하 그룹(load group);
    상기 부하에 인가될 전압의 값 또는 파형을 조정하도록 구성된 조정 유닛(adjusting unit); 및
    상기 전원의 전압 값을 획득할 수 있도록 구성된 제어 회로(control circuit)를 포함하고,
    상기 제어 회로는:
    상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태(closed circuit state)에서 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 절차(a1); 및
    개방 회로 전압 값과 상기 폐쇄 회로 전압 값에서 상기 폐쇄 회로 전압 값만을 기초로 하여 상기 조정 유닛을 제어하는 절차(a2)를 수행하는, 흡입 성분 발생 장치(inhalation component generating device).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절차(a1)에서, 상기 전원과 상기 부하 그룹이 상기 폐쇄 회로 상태를 형성한 후, 상기 폐쇄 회로 전압 값이 정상 상태가 되기 위해 요구되는 완화 시간(relaxation time)이 경과하면, 상기 제어 회로는 상기 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는, 흡입 성분 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절차(a1)에서, 상기 제어 회로는 소정의 검출 시간동안 복수의 전원 전압 값들을 획득하고, 구성된 폐쇄 회로 상태에서 검출된 상기 복수의 획득된 전원 전압 값들에 기초하여 상기 폐쇄 회로 전압 값을 획득함으로써 상기 폐쇄 회로 전압 값은 복수의 획득된 전압 값들에 기초하여 획득되는, 흡입 성분 발생 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 검출 시간은 상기 폐쇄 회로 전압 값이 정상 상태가 되기 위해 요구되는 완화 시간보다 긴, 흡입 성분 발생 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 검출 시간은 상기 부하가 상기 폐쇄 회로 상태에서 구동될 때에도 어떠한 흡입 성분도 발생하지 않는 시간인, 흡입 성분 발생 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절차(a1)에 앞서, 상기 제어 회로는 상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결되지 않은 개방 회로 상태에서 상기 전원의 개방 회로 전압 값을 획득하고, 및
    상기 개방 회로 전압 값이 상기 전원의 방전 차단 전압(discharge cutoff voltage) 이하인 경우, 상기 제어 회로는 상기 절차(a1)와 상기 절차(a2)를 수행하지 않는, 흡입 성분 발생 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절차(a2)에서, 상기 제어 회로는 상기 폐쇄 회로 전압 값에 기초하여, 상기 부하에 인가될 전압의 펄스 폭, 듀티 비(duty ratio), 평균값, 유효값, 전압 값, 및 적용 시간(application time) 중 적어도 하나와, 적용 시간의 최대값을 조정하는, 흡입 성분 발생 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절차(a2)에서, 상기 제어 회로는 상기 폐쇄 회로 전압 값이 작을수록 상기 적용 시간의 최대값이 길어지도록 설정하는, 흡입 성분 발생 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 흡입 성분의 발생과 관련된 요청인 발생 요청을 획득할 수 있고, 및
    상기 제어 회로는, 상기 폐쇄 회로 전압 값이 제1 값인 경우 상기 발생 요청에 따라 상기 부하에 공급되는 전력량과, 상기 폐쇄 회로 전압 값이 상기 제1 값과 상이한 제2 값인 경우 상기 발생 요청에 따라 상기 부하에 공급되는 전력량이 동일하거나 실질적으로 동일하게 되도록 상기 적용 시간의 최대값을 설정하는, 흡입 성분 발생 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 흡입 성분의 발생과 관련된 요청인 발생 요청을 획득할 수 있고, 및
    상기 적용 시간의 최대값과 상기 발생 요청이 연속적으로 획득된 시간의 짧은 시간에 기초하여, 상기 제어 회로는 상기 부하에 인가될 상기 전압의 적용 시간을 조정하는, 흡입 성분 발생 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 흡입 성분의 발생과 관련된 요청인 발생 요청을 획득할 수 있고, 및
    상기 절차(a1)에서, 상기 제어 회로는 상기 폐쇄 회로 전압 값이 작아질수록 상기 발생 요청에 기초한 상기 적용 시간을 더 길게 설정하는, 흡입 성분 발생 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 흡입 성분의 발생과 관련된 요청인 발생 요청을 획득할 수 있고, 및
    상기 적용 시간을 설정할 때, 상기 제어 회로는, 상기 폐쇄 회로 전압 값이 제1 값인 경우에서의 상기 발생 요청에 따라 상기 부하에 공급되는 전력량과 상기 폐쇄 회로 전압 값이 상기 제1 값과 상이한 제2 값인 경우에서의 상기 발생 요청에 따라 상기 부하에 공급되는 전력량이 동일하거나 실질적으로 동일하도록 상기 적용 시간을 설정하는, 흡입 성분 발생 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 회로는, 상기 전원의 충전량의 변화(variation)에 따른 상기 전원의 전압 값의 변화가 다른 전압 범위에 비해 작은 안정기 구간(plateau section)에 속하는 전압 값보다 상기 폐쇄 회로 전압 값이 작은 경우에서만 상기 적용 시간의 최대값 또는 상기 적용 시간을 조정하는, 흡입 성분 발생 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    흡입 성분의 발생 요청을 출력하는 센서에 기초한 제어를 수행하고,
    상기 발생 요청의 검출에 응답하여 상기 절차(a1)를 수행하고, 및
    다음 발생 요청의 검출 전에 상기 절차(a2)를 수행하는, 흡입 성분 발생 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는,
    상기 절차(a1)와 상기 절차(a2)를 동시에 수행하지 않도록 구성되는, 흡입 성분 발생 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    케이스(case) 내에 상기 전원인 배터리(battery)를 수납함으로써 구성되는 배터리 유닛(battery unit); 및
    교체 가능하도록 상기 배터리 유닛에 부착되는 카트리지 유닛(cartridge unit)을 더 포함하는, 흡입 성분 발생 장치.
  17. 전원, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발 또는 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹, 및 상기 부하에 인가될 전압의 값 또는 파형을 조정하도록 구성된 조정 유닛을 포함하는 흡입 성분 발생 장치의 기능들 중 적어도 일부를 제어하는 제어 회로로서, 상기 제어 회로는,
    상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 절차; 및
    개방 회로 전압 값과 상기 폐쇄 회로 전압 값에서 상기 폐쇄 회로 전압 값만을 기초로 하여 상기 조정 유닛을 제어하는 절차를 수행하는, 제어 회로.
  18. 전원, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발 또는 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹, 및 상기 부하에 인가될 전압의 값 또는 파형을 조정하도록 구성된 조정 유닛을 포함하는 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법으로서, 상기 제어 방법은,
    상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서 상기 전원의 폐쇄 회로 전압 값을 획득하는 단계; 및
    개방 회로 전압 값과 상기 폐쇄 회로 전압 값에서 상기 폐쇄 회로 전압 값만을 기초로 하여 상기 조정 유닛을 제어하는 단계를 수행하는, 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법.
  19. 전원;
    상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발 또는 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹;
    상기 부하에 인가될 전압의 파형을 구성하는 복수의 변수들을 조정하도록 구성된 조정 유닛; 및
    상기 전원의 전압 값을 획득할 수 있도록 구성된 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는,
    상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서, 상기 전원의 개방 회로 전압 값과 폐쇄 회로 전압 값 중 상기 폐쇄 회로 전압 값만 획득하는 절차(a1);
    상기 전원의 충전량의 변화에 따른 상기 전원의 전압 값의 변화가 다른 전압 범위에 비해 작은 안정기 구간에 속하는 전압 값보다 상기 폐쇄 회로 전압 값이 작은 경우에, 상기 복수의 변수들 중 하나인 제1 변수를 조정하는 절차(a2); 및
    상기 폐쇄 회로 전압 값이 상기 안정기 구간에 속하는 상기 전압 값 이상인 경우에, 상기 복수의 변수들 중 하나이고 상기 제1 변수와 상이한 제2 변수를 조정하는 절차(a3)를 수행하는, 흡입 성분 발생 장치.
  20. 전원, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡입 성분원을 증발 또는 무화시키도록 구성된 부하를 포함하는 부하 그룹, 및 상기 부하에 인가될 전압의 파형을 구성하는 복수의 변수들을 조정하도록 구성된 조정 유닛을 포함하는 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법으로서, 상기 제어 방법은,
    상기 전원과 상기 부하 그룹이 전기적으로 연결된 폐쇄 회로 상태에서 상기 전원의 개방 회로 전압 값과 폐쇄 회로 전압 값 중 상기 폐쇄 회로 전압 값만 획득하는 단계(a1);
    상기 전원의 충전량의 변화에 따른 상기 전원의 전압 값의 변화가 다른 전압 범위에 비해 작은 안정기 구간에 속하는 전압 값보다 상기 폐쇄 회로 전압 값이 더 작은 경우에, 상기 복수의 변수들 중 하나인 제1 변수를 조정하는 단계(a2); 및
    상기 폐쇄 회로 전압 값이 상기 안정기 구간에 속하는 상기 전압 값 이상인 경우에, 상기 복수의 변수들 중 하나이면서 상기 제1 변수와 상이한 제2 변수를 조정하는 단계(a3)를 포함하는, 흡입 성분 발생 장치의 제어 방법.
  21. 흡입 성분 발생 장치가 제 18 항 또는 제 20 항에 따른 상기 제어 방법을 수행하도록 하는 제어 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독가능한 저장매체.
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