KR20200055043A - 흡인성분 생성 장치, 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법, 및 프로그램 - Google Patents

흡인성분 생성 장치, 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법, 및 프로그램 Download PDF

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Abstract

흡인성분 생성 장치는, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하와, 부하의 동작량에 관련된 값과 전원의 전압값을 취득 가능하게 구성된 제어유닛을 포함한다. 제어유닛은, 취득한 전원의 전압값이 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있다.

Description

흡인성분 생성 장치, 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법, 및 프로그램
본 발명은, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원(吸引成分源)을 기화(氣化) 또는 무화(霧化)하는 부하(負荷)를 포함하는 흡인성분 생성 장치, 당해 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법, 및 프로그램에 관한 것이다.
종래의 시가렛 대신에, 담배 등의 향미원(香味源)이나 에어로졸원(源)을 히터와 같은 부하로 기화 또는 무화하는 것에 의해 생긴 흡인성분을 맛보는 흡인성분 생성 장치(전자 시가렛이나 가열식 담배)가 제안되어 있다(특허문헌 1∼3). 이러한 흡인성분 생성 장치는, 향미원 및/또는 에어로졸원을 기화 또는 무화시키는 부하, 부하에 전력을 공급하는 전원, 부하나 전원을 제어하는 제어유닛을 구비한다. 부하는 예를 들면 히터이다.
이러한 흡인성분 생성 장치에서, 부하로 공급하는 전력이나 전원의 충방전(充放電)에 관한 전기제어에 대해서는 개선의 여지가 있다.
특허문헌 4∼6은, 전원의 열화(劣化)를 추정(推定)하는 방법을 개시한다. 특허문헌 7, 8은, 전원의 이상(異常)을 감시하는 방법을 개시한다. 특허문헌 9는, 전원의 열화를 억제하는 방법을 개시한다. 특허문헌 10∼12는, 소정 조건하에서 전원이 만충전(滿充電)에 이르렀을 경우에, 전지의 충전 상태(SOC)나 충전 용량을 교정하는 것을 개시한다. 특허문헌 4∼12는, 그들 방법을 흡인성분 생성 장치에 적용하는 것을 명시하지 않는다.
특허문헌 1 : 국제공개 제2014/150942호 특허문헌 2 : 일본 특표 2017-514463호 특허문헌 3 : 일본 특개 평7-184627호 특허문헌 4 : 일본 특개 2000-251948호 특허문헌 5 : 일본 특개 2016-176709호 특허문헌 6 : 일본 특개 평11-052033호 특허문헌 7 : 일본 특개 2003-317811호 특허문헌 8 : 일본 특개 2010-050045호 특허문헌 9 : 일본 특개 2017-005985호 특허문헌 10 : 국제공개 제2014/046232호 특허문헌 11 : 일본 특개 평7-128416호 특허문헌 12 : 일본 특개 2017-022852호
제1 특징은, 흡인성분 생성 장치로서, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원(吸引成分源)을 기화(氣化) 또는 무화(霧化)하는 부하(負荷)와, 상기 부하의 동작량에 관련된 값과 상기 전원의 전압값을 취득 가능하게 구성된 제어유닛을 포함하고, 상기 제어유닛은, 취득한 상기 전원의 전압값이 기정(旣定)의 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 상기 전원의 열화(劣化)와 고장 중 적어도 한쪽을 추정(推定) 또는 검지(檢知) 가능하게 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제2 특징은, 제1 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 부하의 동작량에 관련된 값은, 상기 부하에 공급된 전력량, 또는 상기 부하의 동작시간, 온도 혹은 동작 회수(回數)인 것을 요지로 한다.
제3 특징은, 제1 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 부하의 동작량에 관련된 값은, 상기 흡인성분원의 소비량인 것을 요지로 한다.
제4 특징은, 제1 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 흡인성분원을 포함하는 교환 가능한 카트리지를 가지며, 상기 부하의 동작량에 관련된 값은, 상기 카트리지의 교환 회수인 것을 요지로 한다.
제5 특징은, 제1 특징 또는 제2 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 부하의 동작을 요구하는 신호를 출력 가능한 센서를 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 센서의 출력에 근거하여, 상기 부하의 동작량에 관련된 값을 도출(導出) 가능하게 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제6 특징은, 제5 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 유저에 의해 흡인되는 흡구(吸口)를 포함하고, 상기 센서는, 상기 흡구로부터의 흡인에 따라 변동하는 출력값을 출력하도록 구성되어 있으며, 상기 제어유닛은, 상기 센서의 출력값에 따라 상기 흡인을 검지하도록 구성되어 있고, 상기 제어유닛은, 검지한 상기 흡인의 기간 또는 양 중 적어도 한쪽에 근거하여, 상기 부하의 동작량에 관련된 값을 도출 가능하게 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제7 특징은, 제6 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 출력값은, 상기 흡인성분 생성 장치 내의 압력 변화에 관련된 값이며, 상기 제어유닛은, 상기 출력값의 절대값이 소정의 임계값(역치) 이상일 경우만, 상기 흡인을 검지하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제8 특징은, 제5 특징 내지 제7 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 전원으로부터 상기 부하로의 전력공급을 제어하는 전력제어부를 포함하며, 상기 전력제어부는, 상기 전원으로부터 상기 부하로 공급되는 전력을 복수 회(回)의 상기 흡인 또는 부하의 동작끼리의 사이에서 일정하게 하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제9 특징은, 제5 특징 내지 제8 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 전원으로부터 상기 부하로의 전력공급을 제어하는 전력제어부를 포함하며, 상기 제어유닛이 상기 흡인 또는 상기 부하의 동작의 요구를 검지한 경우, 상기 전력제어부는, 상기 전원의 전압값이 낮아질수록 큰 듀티비(duty ratio)를 가지는 펄스 폭 변조(變調)로, 상기 부하에 인가하는 전압을 제어하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제10 특징은, 제1 특징 내지 제9 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 취득한 상기 전원의 전압값이 상기 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값과 기정의 임계값과의 비교를 행하여, 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 상기 기정의 임계값 이하일 경우에, 상기 전원이 열화 또는 고장났다고 판단하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제11 특징은, 제10 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 기정의 전압범위에서의 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하일 경우에, 상기 기정의 전압범위에서의 상기 전원의 열화 또는 고장의 판단을 행하지 않도록 구성되는 것을 요지로 한다.
제12 특징은, 제10 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 기정의 전압범위에서의 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하일 경우에, 상기 기정의 임계값과 상기 기정의 전압범위의 하한값 중 적어도 한쪽을 작게 수정하도록 구성되는 것을 요지로 한다.
제13 특징은, 제10 특징 내지 제12 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 복수의 상기 기정의 전압범위의 각각에서 상기 비교를 행하여, 상기 복수의 기정의 전압범위 중 적어도 하나의 전압범위에서 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 상기 기정의 임계값 이하일 경우에, 상기 전원이 열화 또는 고장났다고 판단하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제14 특징은, 제13 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 복수의 기정의 전압범위는 서로 중복되지 않는다.
제15 특징은, 제13 특징 또는 제14 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 복수의 기정의 전압범위 중 1 이상의 상기 기정의 전압범위를 포함하는 특정 전압범위에서도, 취득한 상기 전원의 전압값이 상기 특정 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제16 특징은, 제15 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 복수의 기정의 전압범위 중, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하인 이레귤러(irregular) 범위에서는 상기 전원의 열화 또는 고장의 판단을 행하지 않고, 또 그 이레귤러 범위를 상기 특정 전압범위에서 제외하도록 구성되는 것을 요지로 한다.
제17 특징은, 제15 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 복수의 기정의 전압범위 중 서로 인접하는 2 이상의 전압범위를 포함하는 특정 전압범위에서도, 취득한 상기 전원의 전압값이 상기 특정 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값과 특정 임계값과의 비교를 행하여, 상기 관련된 값이 상기 특정 임계값 이하일 경우에, 상기 전원이 열화 또는 고장났다고 판단하도록 구성되어 있으며, 상기 특정 임계값은, 상기 2 이상의 전압범위의 각각에서 상기 부하의 동작량과 비교하는 상기 기정의 임계값의 총합보다 작게 설정되어 있는 것을 요지로 한다.
제18 특징은, 제17 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 복수의 기정의 전압범위 중, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하인 이레귤러 범위에서는 상기 전원의 열화 또는 고장의 판단을 행하지 않으며, 그 이레귤러 범위를 상기 특정 전압범위에서 제외하고, 또 상기 특정 임계값으로부터 상기 이레귤러 범위에서 상기 부하의 동작량과 비교하는 상기 기정의 임계값 이하의 값을 감산(減算)하도록 구성되는 것을 요지로 한다.
제19 특징은, 제17 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 복수의 기정의 전압범위 중, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하인 이레귤러 범위가 존재하는 경우, 상기 이레귤러 범위에서 상기 부하의 동작량과 비교하는 기정의 임계값과, 상기 특정 임계값을 작게 하도록 구성되는 것을 요지로 한다.
제20 특징은, 제12 특징 또는 제19 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 부하가 동작하고 있지 않을 동안에 상기 전원의 전압을 취득 가능하게 구성되며, 상기 전원의 전압이, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고 상기 기정의 범위의 상한값을 하회(下回)한 경우, 상기 제어유닛은 상기 기정의 임계값을 수정하도록 구성되는 것을 요지로 한다.
제21 특징은, 제11 특징, 제12 특징, 제16 특징 또는 제18 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 기정의 전압범위에서의 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하가 되는 원인은, 상기 전원이 만충전(滿充電) 전압까지 충전되지 않은 것, 또는 상기 부하에 의한 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지지 않는 장시간 방치(放置)인 것을 요지로 한다.
제22 특징은, 제11 특징, 제12 특징, 제16 특징, 제18 특징 또는 제21 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 부하에 의해 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지고 나서의 경과시간을 계시(計時)하며, 또 상기 경과시간에 근거하여 상기 전원의 장시간 방치를 검지하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제23 특징은, 제11 특징, 제12 특징, 제16 특징, 제18 특징 또는 제21 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 부하에 의해 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지고 나서의 상기 전원의 전압 변화에 근거하여 상기 전원의 장시간 방치를 검지하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제24 특징은, 제13 특징 내지 제19 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 복수의 기정의 전압범위는, 상기 전원의 축전량의 변화에 대한 상기 전원의 전압값의 변화가 작은 전압범위일수록 좁게 설정되어 있는 것을 요지로 한다.
제25 특징은, 제1 특징 내지 제24 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 기정의 전압범위에서, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하일 경우에는, 상기 부하에 의한 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지지 않는 장시간 방치 후에 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 상기 전원의 전압과, 그 전압에서부터 상기 기정의 전압범위의 하한값까지 상기 전원의 전압이 강하(降下)할 때까지 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 새로운 기정의 전압범위를 설정하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제26 특징은, 제1 특징 내지 제10 특징, 제13 특징 내지 제15 특징 및 제17 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 상기 기정의 범위에서 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고 상기 전원의 전압이 강하한 시간을 적산(積算)값으로서 적산하고, 상기 제어유닛은, 상기 적산값을 기정의 관계에 근거하여 보정한 값을, 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 가산(加算)하도록 구성되는 것을 요지로 한다.
제27 특징은, 제1 특징 내지 제26 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 기정의 전압범위는, 상기 전원의 축전량의 변화에 대한 상기 전원의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토(plateau) 범위를 제외한 범위로 설정되는 것을 요지로 한다.
제28 특징은, 제27 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 플라토 범위는, 신품(新品) 상태의 상기 전원의 축전량의 변화에 대한 상기 전원의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토 범위와, 열화 상태의 상기 전원의 축전량의 변화에 대한 상기 전원의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토 범위와의 양쪽 모두를 포함하는 범위에 의해 규정되는 것을 요지로 한다.
제29 특징은, 제1 특징 내지 제28 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 전원의 온도를 출력하는 온도 센서를 포함하며, 상기 제어유닛은, 상기 전원의 온도가 제1 온도 임계값보다 낮을 경우에, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위한 알고리즘을 변경 또는 수정 가능하게 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제30 특징은, 제29 특징에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 제어유닛은, 취득한 상기 전원의 전압값이 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값과 기정의 임계값과의 비교를 행하여, 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 상기 기정의 임계값 이하일 경우에, 상기 전원이 열화 또는 고장났다고 판단하도록 구성되어 있으며, 상기 전원의 온도가 제1 온도 임계값보다 낮을 경우, 상기 제어유닛은, 상기 기정의 임계값을 작아지도록 수정하고, 수정한 임계값에 근거하여 상기 비교를 행하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제31 특징은, 제1 특징 내지 제30 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 전원의 온도를 출력하는 온도 센서를 포함하며, 상기 제어유닛은, 상기 전원의 온도가 제2 온도 임계값보다 낮을 경우, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽의 추정 또는 검지를 실행하지 않도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제32 특징은, 제1 특징 내지 제31 특징 중 어느 하나에서의 흡인성분 생성 장치로서, 상기 전원의 온도를 출력하는 온도 센서와, 상기 전원을 가온(加溫)하는 히터를 포함하며, 상기 제어유닛은, 상기 전원의 온도가 제3 온도 임계값보다 낮을 경우, 상기 히터의 제어에 의해 상기 전원을 가온하도록 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제33 특징은, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하를 포함하는 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법으로서, 상기 전원의 전압값을 취득하는 스텝과, 취득한 상기 전원의 전압값이 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 스텝을 가지는 것을 요지로 한다.
제34 특징은, 흡인성분 생성 장치로서, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하와, 상기 부하의 동작량에 관련된 값과 상기 전원의 전압값을 취득 가능하게 구성된 제어유닛을 포함하고, 상기 제어유닛은, 취득한 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 기정의 범위에 있는 동안에 변화한 상기 전원의 전압에 근거하여, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제35 특징은, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하를 포함하는 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법으로서, 상기 부하의 동작량에 관련된 값을 취득하는 스텝과, 취득한 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 기정의 범위에 있는 동안에 변화한 상기 전원의 전압에 근거하여, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 스텝을 가지는 것을 요지로 한다.
제36 특징은, 제33 특징 또는 제35 특징에서의 방법을 흡인성분 생성 장치에 실행시키는 프로그램을 요지로 한다.
[도 1] 도 1은, 일 실시형태에 따른 흡인성분 생성 장치의 모식도이다.
[도 2] 도 2는, 일 실시형태에 따른 무화유닛의 모식도이다.
[도 3] 도 3은, 일 실시형태에 따른 흡인 센서의 구성의 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 4] 도 4는, 흡인성분 생성 장치의 블록도이다.
[도 5] 도 5는, 무화유닛 및 전장(電裝)유닛의 전기회로를 나타내는 도면이다.
[도 6] 도 6은, 충전기가 접속된 상태의 충전기 및 전장유닛의 전기회로를 나타내는 도면이다.
[도 7] 도 7은, 흡인성분 생성 장치의 급전(給電) 모드에서의 제어방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 8] 도 8은, 전원으로부터 부하로 공급되는 전력량 제어의 예를 나타내는 그래프이다.
[도 9] 도 9는, 제1 진단(診斷) 처리의 플로우 차트의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 10] 도 10은, 제1 진단 기능에서의 기정의 전압범위를 설명하기 위한 도면이다.
[도 11] 도 11은, 충전기의 프로세서에 의한 제어방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 12] 도 12는, 충전 모드에서의 제어유닛의 제어방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 13] 도 13은, 충전 중에 있어서, 정상인 전원과 열화 또는 고장난 전원의 전압의 상승을 설명하기 위한 도면이다.
[도 14] 도 14는, 전압 센서의 블록을 나타내는 도면이다.
[도 15] 도 15는, 전압 센서의 기정의 상관(相關)의 교정에 관한 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 16] 도 16은, 전압 센서의 기정의 상관의 교정의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 17] 도 17은, 전압 센서의 기정의 상관의 교정의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
[도 18] 도 18은, 다른 실시예에 따른 전압 센서의 블록을 나타내는 도면이다.
이하에서, 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 이하의 도면의 기재에서, 동일 또는 유사한 부분에는, 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다른 경우가 있는 것에 유의해야 한다.
따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작해서 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호 간에서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되는 경우가 있는 것은 물론이다.
[개시의 개요]
장치의 안전성이나 더 고정밀의 제어를 위해, 충방전 가능한 전원의 열화를 추정 또는 검출하는 것은 중요하다. 그러나 전원의 열화 상태를 정확하게 진단하는 것은 어렵다. 특히 복잡한 제어회로를 가지지 않는 흡인성분 생성 장치에서는, 복잡한 전기(電氣) 제어는 곤란하며, 전원의 열화 상태를 추정 또는 검출하는 시도는 되고 있지 않다.
일 태양(態樣)에 따른 흡인성분 생성 장치는, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하와, 부하의 동작량(動作量)에 관련된 값과 상기 전원의 전압값을 취득 가능하게 구성된 제어유닛을 포함한다. 제어유닛은, 취득한 전원의 전압값이 기정의 전압범위에 있을 동안에 동작한 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지(檢知) 가능하게 구성되어 있다.
일 태양에 따른 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법은, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하를 포함하는 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 전원의 전압값을 취득하는 스텝과, 취득한 전원의 전압값이 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 스텝을 가진다.
전원의 출력전압값이 취할 수 있는 범위는, 전원의 열화 상태에 의하지 않고 대체로 일정하다. 그러나 열화된 전원의 전압은, 신품의 전원과 비교하면, 전력의 방전과 함께 급속하게 저하한다. 이러한 전원의 특성을 고려하면, 취득한 전원의 전압값이 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작 가능한 부하의 동작량은, 신품의 전원과 열화된 전원에서 다르다.
따라서, 상기 태양에 따른 흡인성분 생성 장치 및 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법에 의하면, 취득한 전원의 전압값이 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽이 추정 또는 검지 가능하게 된다.
일 태양에 따른 흡인성분 생성 장치는, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하와, 부하의 동작량에 관련된 값과 전원의 전압값을 취득 가능하게 구성된 제어유닛을 포함한다. 제어유닛은, 취득한 부하의 동작량에 관련된 값이 기정의 범위에 있는 동안에 변화한 전원의 전압 차에 근거하여, 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있다.
일 태양에 따른 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법은, 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하를 포함하는 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 부하의 동작량에 관련된 값을 취득하는 스텝과, 취득한 부하의 동작량에 관련된 값이 기정의 범위에 있는 동안에 변화한 전원의 전압 차에 근거하여, 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 스텝을 가진다.
또한, 전술(前述)한 전원의 특성을 고려하면, 취득한 부하의 동작량에 관련된 값이 기정 범위에 있는 동안에 변화하는 전원의 전압범위는, 신품의 전원과 열화된 전원에서 다르다. 따라서, 취득한 부하의 동작량에 관련된 값이 기정 범위에 있는 동안에 변화한 전원의 전압 차에 근거하여, 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지할 수 있다.
상기 태양에 따르면, 전원의 전압값과 부하의 동작량으로부터 전원의 열화 또는 고장을 추정 또는 검지할 수 있기 때문에, 다른 추가 센서가 불필요해지는 메리트가 얻어진다. 즉, 최소한의 센서 종류로 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽이 추정 또는 검지 가능하다. 그렇지만, 흡인성분 생성 장치는, 전원의 전압값 및 부하의 동작량과는 다른 파라미터를 취득하는 다른 추가 센서를 포함하고 있어도 된다.
[제1 실시형태]
(흡인성분 생성 장치)
이하에서, 제1 실시형태에 따른 흡인성분 생성 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 일 실시형태에 따른 흡인성분 생성 장치를 나타내는 분해도이다. 도 2는, 일 실시형태에 따른 무화유닛을 나타내는 도면이다. 도 3은, 일 실시형태에 따른 흡인 센서의 구성의 일례를 나타내는 모식도(模式圖)이다. 도 4는, 흡인성분 생성 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5는, 무화유닛 및 전장(電裝)유닛의 전기회로를 나타내는 도면이다. 도 6은, 충전기가 접속된 상태의 충전기 및 전장유닛의 전기회로를 나타내는 도면이다.
흡인성분 생성 장치(100)는, 연소를 수반하지 않고 흡인성분(향끽미(香喫味)성분)을 흡인하기 위한 비연소형 향미 흡인기여도 된다. 흡인성분 생성 장치(100)는, 비흡구단(非吸口端)(E2)에서부터 흡구단(E1)으로 향하는 방향인 소정방향 A를 따라 연장되는 형상을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 흡인성분 생성 장치(100)는, 흡인성분을 흡인하는 흡구(141)를 가지는 한쪽 단부(E1)와, 흡구(141)와는 반대측의 다른쪽 단부(E2)를 포함하고 있어도 된다.
흡인성분 생성 장치(100)는, 전장유닛(110) 및 무화유닛(120)을 가지고 있어도 된다. 무화유닛(120)은, 전장유닛(110)에 대해 기계적인 접속부분(111, 121)을 통해 착탈 가능하게 구성되어 있어도 된다. 무화유닛(120)과 전장유닛(110)이 서로 기계적으로 접속된 때에, 무화유닛(120) 내의 후술(後述)하는 부하(121R)는, 전기적인 접속단자(110t, 120t)를 통해, 전장유닛(110)에 설치된 전원(10)에 전기적으로 접속된다. 즉, 전기적인 접속단자(110t, 120t)는, 부하(121R)와 전원(10)을 전기적으로 단접(斷接) 가능한 접속부를 구성한다.
무화유닛(120)은, 유저에 의해 흡인되는 흡인성분원과, 전원(10)으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하(121R)를 가진다. 흡인성분원은, 에어로졸을 발생하는 에어로졸원, 및/또는 향미성분이 발생하는 향미원(香味源)을 포함하고 있어도 된다.
부하(121R)는, 전력을 받아들이는 것에 의해 에어로졸원 및/또는 향미원으로부터 에어로졸 및/또는 향미성분을 발생시킬 수 있는 소자이면 된다. 예를 들면, 부하(121R)는, 히터와 같은 발열소자, 또는 초음파 발생기와 같은 소자여도 된다. 발열소자로서는, 발열 저항체, 세라믹 히터, 및 유도 가열식 히터 등을 들 수 있다.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 무화유닛(120)의 더 상세한 일례에 대해 설명한다. 무화유닛(120)은, 리저버(reservoir)(121P)와, 윅(wick)(121Q)과, 부하(121R)를 가지고 있어도 된다. 리저버(121P)는, 액상의 에어로졸원 또는 향미원을 저류(貯留)하도록 구성되어 있어도 된다. 리저버(121P)는, 예를 들면, 수지(樹脂) 웹(web) 등 재료에 의해 구성되는 다공질체(多孔質體)여도 된다. 윅(121Q)은, 리저버(121P)로부터 모세관 현상을 이용해서 에어로졸원 또는 향미원을 끌어들이는 액보지(液保持)부재여도 된다. 윅(121Q)은, 예를 들면, 유리섬유나 다공질 세라믹 등에 의해 구성할 수 있다.
부하(121R)는, 윅(121Q)에 보지되는 에어로졸원을 무화 또는 향미원을 가열한다. 부하(121R)는, 예를 들면, 윅(121Q)에 둘러 감기는 저항 발열체(예를 들면, 전열선)에 의해 구성된다.
유입구멍(122A)으로부터 유입한 공기는, 무화유닛(120) 내의 부하(121R) 부근을 통과한다. 부하(121R)에 의해 생성된 흡인성분은, 공기와 함께 흡구 쪽으로 흐른다.
에어로졸원은, 상온에서 액체여도 된다. 예를 들면, 에어로졸원으로서는, 글리세린이나 프로필렌 글리콜과 같은 다가(多價) 알코올이나 물 등을 이용할 수 있다. 에어로졸원 자신이 향미성분을 가지고 있어도 된다. 혹은, 에어로졸원은, 가열하는 것에 의해 향끽미성분을 방출하는 담배원료나 담배원료 유래의 추출물을 포함하고 있어도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 상온에서 액체인 에어로졸원에 대한 예를 상세하게 설명했지만, 이 대신에, 에어로졸원은, 상온에서 고체인 것을 이용할 수도 있다.
무화유닛(120)은, 교환 가능하게 구성된 향미유닛(카트리지)(130)을 구비하고 있어도 된다. 향미유닛(130)은, 향미원을 수용하는 통체(筒體)(131)를 가진다. 통체(131)는, 막부재(膜部材)(133)와 필터(132)를 포함하고 있어도 된다. 막부재(133)와 필터(132)에 의해 구성되는 공간 내에 향미원이 설치되어 있어도 된다.
무화유닛(120)은, 파괴부(90)를 포함하고 있어도 된다. 파괴부(90)는, 향미유닛(130)의 막부재(133)의 일부를 파괴하기 위한 부재이다. 파괴부(90)는, 무화유닛(120)과 향미유닛(130)을 구분하기 위한 격벽부재(126)에 의해 보지(유지)되어 있어도 된다. 격벽부재(126)는, 예를 들면, 폴리아세탈 수지이다. 파괴부(90)는, 예를 들면, 원통 모양의 중공 침이다. 중공 침의 선단을 막부재(133)에 찔러넣는 것에 의해, 무화유닛(120)과 향미유닛(130)을 공기적으로 연통하는 공기유로가 형성된다. 여기서, 중공 침의 내부에는, 향미원이 통과하지 않을 정도의 거칠기를 가지는 망목(網目)이 설치되는 것이 바람직하다.
바람직한 실시형태의 일례에 따르면, 향미유닛(130) 내의 향미원은, 무화유닛(120)의 부하(121R)에 의해 생성된 에어로졸에 향끽미성분을 부여한다. 향미원에 의해 에어로졸에 부여되는 향미는, 흡인성분 생성 장치(100)의 흡구로 옮겨진다. 이와 같이, 흡인성분 생성 장치(100)는, 복수의 흡인성분원을 가지고 있어도 된다. 이 대신에, 흡인성분 생성 장치(100)는, 하나의 흡인성분원만을 가지고 있어도 된다.
향미유닛(130) 내의 향미원은, 상온에서 고체여도 된다. 일례로서, 향미원은, 에어로졸에 향끽미성분을 부여하는 식물재료의 원료편(原料片)에 의해 구성된다. 향미원을 구성하는 원료편으로서는, 살담배(shred tobacco)나 담배원료와 같은 담배재료를 입상(粒狀)으로 성형한 성형체를 이용할 수 있다. 이 대신에, 향미원은, 담배재료를 시트 모양으로 성형한 성형체여도 된다. 또한, 향미원을 구성하는 원료편은, 담배 이외의 식물(예를 들면, 민트, 허브 등)에 의해 구성되어도 된다. 향미원에는, 멘톨 등의 향료가 부여되어 있어도 된다.
흡인성분 생성 장치(100)는, 사용자가 흡인성분을 흡인하기 위한 흡인구(141)를 가지는 마우스피스(142)를 포함하고 있어도 된다. 마우스피스(142)는, 무화유닛(120) 또는 향미유닛(130)에 착탈 가능하게 구성되어 있어도 되고, 일체 불가분으로 구성되어 있어도 된다.
전장유닛(110)은, 전원(10), 통지부(40) 및 제어유닛(50)을 가지고 있어도 된다. 전원(10)은, 향미 흡인기(100)의 동작에 필요한 전력을 축적한다. 전원(10)은, 전장유닛(110)에 대해 착탈 가능해도 된다. 전원(10)은, 예를 들면 리튬이온 2차 전지와 같은 재충전 가능한 전지여도 된다.
제어유닛(50)은, 예를 들면 마이크로컴퓨터와 같은 제어부(51)와, 흡인 센서(20)와, 누름버튼(30)을 가지고 있어도 된다. 또한, 흡인성분 생성 장치(100)는, 필요에 따라, 전압 센서(150), 전류 센서(160) 및 온도 센서(170)를 포함하고 있어도 된다. 제어부(51)는, 전압 센서(150), 전류 센서(160) 및 온도 센서(170)로부터의 출력값에 따라, 흡인성분 생성 장치(100)의 동작에 필요한 각종 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부는, 전원(10)으로부터 부하(121R)로의 전력의 제어를 행하는 전력제어부를 구성하고 있어도 된다.
무화유닛(120)이 전장유닛(110)에 접속되었을 때, 무화유닛(120)에 설치된 부하(121R)는, 전장유닛(110)의 전원(10)과 전기적으로 접속된다(도 5 참조).
흡인성분 생성 장치(100)는, 부하(121R)와 전원(10)을 전기적으로 접속 및 절단 가능한 스위치(140)를 포함하고 있어도 된다. 스위치(140)는, 제어유닛(50)에 의해 개폐된다. 스위치(140)는, 예를 들면 MOSFET에 의해 구성되어 있어도 된다.
스위치(140)가 ON이 되면, 전원(10)으로부터 부하(121R)로 전력이 공급된다. 한편, 스위치(140)가 OFF로 되면, 전원(10)으로부터 부하(121R)로 전력의 공급이 정지된다. 스위치(140)의 ON/OFF는, 제어유닛(50)에 의해 제어된다.
제어유닛(50)은, 부하(121R)의 동작을 요구하는 신호를 출력 가능한 요구 센서를 포함하고 있어도 된다. 요구 센서는, 예를 들면 유저에 의해 눌러지는 누름버튼(30), 또는 유저의 흡인 동작을 검출하는 흡인 센서(20)여도 된다. 제어유닛(50)은, 부하(121R)로의 동작 요구 신호를 취득하여 부하(121R)를 동작시키기 위한 지령을 생성한다. 구체적 일례에서는, 제어유닛(50)은, 부하(121R)를 동작시키기 위한 지령을 스위치(140)로 출력하고, 이 지령에 따라 스위치(140)가 ON이 된다. 이와 같이, 제어유닛(50)은, 전원(10)으로부터 부하(121R)로의 급전을 제어하도록 구성되어 있다. 전원(10)으로부터 부하(121R)로 전력이 공급되면, 부하(121R)에 의해 흡인성분원이 기화 또는 무화된다.
또한, 흡인성분 생성 장치(100)는, 필요에 따라, 전원(10)으로의 충전 전류를 차단 또는 저하시키는 정지부(180)를 포함하고 있어도 된다. 정지부(180)는, 예를 들면 MOSFET 스위치에 의해 구성되어 있어도 된다. 제어유닛(50)은, 정지부(180)를 OFF로 하는 것에 의해, 전장유닛(110)이 충전기(200)에 접속되어 있었다고 해도, 전원(10)으로의 충전 전류를 강제적으로 차단 또는 저하시킬 수 있다. 또한, 전용(專用)의 정지부(180)를 설치하지 않아도, 제어유닛(50)이 스위치(140)를 OFF로 함으로써, 전원(10)으로의 충전 전류를 강제적으로 차단 또는 저하시켜도 된다.
전압 센서(150)는, 전원(10)의 전압을 출력하도록 구성되어 있어도 된다. 제어유닛(50)은 전압 센서(150)의 출력값을 얻을 수 있다. 즉, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 전압값을 취득 가능하게 구성되어 있다.
전류 센서(160)는, 전원(10)으로부터 유출한 전류량 및 전원(10)에 유입한 전류량을 검출(檢出) 가능하게 구성되어 있어도 된다. 온도 센서(170)는, 예를 들면 전원(10)의 온도를 출력 가능하게 구성되어 있어도 된다. 제어유닛(50)은, 전압 센서(150), 전류 센서(160) 및 온도 센서(170)의 출력을 취득 가능하게 구성되어 있다. 제어유닛(50)은, 이들 출력을 이용하여 각종 제어를 행한다.
흡인성분 생성 장치(100)는, 필요에 따라, 전원(10)을 가온하는 히터(70)를 가지고 있어도 된다. 히터(70)는, 전원(10) 부근에 설치되어 있어도 되며, 제어유닛(50)으로부터의 지령에 따라 동작 가능하게 구성되어 있다.
흡인 센서(20)는, 흡구로부터의 흡인에 따라 변동하는 출력값을 출력하도록 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 흡인 센서(20)는, 비흡구측으로부터 흡구측을 향하여 흡인되는 공기의 유량(즉, 유저의 퍼프 동작)에 따라 변화하는 값(예를 들면, 전압값 또는 전류값)을 출력하는 센서여도 된다. 그러한 센서로서, 예를 들면, 콘덴서 마이크로폰 센서나 공지의 유량 센서 등을 들 수 있다.
도 3은, 흡인 센서(20)의 구체적 일례를 나타내고 있다. 도 3에 예시된 흡인 센서(20)는, 센서 본체(21)와, 커버(22)와, 기판(23)을 가진다. 센서 본체(21)는, 예를 들면, 콘덴서에 의해 구성되어 있다. 센서 본체(21)의 전기용량은, 공기도입구멍(125)으로부터 흡인되는 공기(즉, 비흡구측으로부터 흡구측을 향하여 흡인되는 공기)에 의해 생기는 진동(압력)에 따라 변화한다. 커버(22)는, 센서 본체(21)에 대해 흡구측에 설치되어 있으며, 개구(開口)(22A)를 가진다. 개구(22A)를 가지는 커버를 설치하는 것에 의해, 센서 본체(21)의 전기용량이 변화하기 쉽고, 센서 본체(21)의 응답 특성이 향상된다. 기판(23)은, 센서 본체(21)(콘덴서)의 전기용량을 나타내는 값(여기서는, 전압값)을 출력한다.
흡인성분 생성 장치(100), 더 구체적으로는 전장유닛(110)은, 전장유닛(110) 내의 전원(10)을 충전하는 충전기(200)와 접속 가능하게 구성되어 있어도 된다(도 6 참조). 충전기(200)가 전장유닛(110)에 접속되었을 때, 충전기(200)는 전장유닛(110)의 전원(10)과 전기적으로 접속된다.
전장유닛(110)은, 충전기(200)가 접속되었는지 아닌지를 판정하는 판정부를 가지고 있어도 된다. 판정부는, 예를 들면, 충전기(200)가 접속되는 한 쌍의 전기단자끼리 사이의 전위차의 변화에 근거하여, 충전기(200)의 접속 유무를 판정하는 수단이어도 된다. 판정부는, 이 수단으로 한정되지 않고, 충전기(200)의 접속 유무를 판정할 수 있으면, 어떤 수단이어도 된다.
충전기(200)는, 전장유닛(110) 내의 전원(10)을 충전하기 위한 외부전원(210)을 가진다. 충전기(200)를 전기적으로 접속하기 위한 전장유닛(110)의 한 쌍의 전기단자(110t)는, 부하(121R)를 전기적으로 접속하기 위한 전장유닛(110)의 한 쌍의 전기단자를 겸할 수 있다.
외부전원(210)이 교류전원인 경우, 충전기(200)는, 교류를 직류로 변환하는 인버터를 가지고 있어도 된다. 충전기(200)는, 전원(10)으로의 충전을 제어하는 프로세서(250)를 포함하고 있어도 된다. 또한, 충전기(200)는, 필요에 따라, 전류계(230)나 전압계(240)를 가지고 있어도 된다. 전류계(230)는, 충전기(200)로부터 전원(10)으로 공급하는 충전 전류를 취득한다. 전압계(240)는, 충전기(200)가 접속되는 한 쌍의 전기단자 사이의 전압을 취득한다. 충전기(200)의 프로세서(250)는, 전류계(230) 및/또는 전압계(240)로부터의 출력값을 이용하여, 전원(10)의 충전을 제어한다. 또한, 충전기(200)는, 인버터가 출력하는 직류 전압을 취득하는 전압 센서나, 인버터가 출력하는 직류 전압을 승압 및/또는 강압 가능한 컨버터를, 더 가지고 있어도 된다.
흡인성분 생성 장치(100)의 구조를 간이화(簡易化)하는 목적에서는, 충전기(200)의 프로세서(250)는, 전장유닛(110)의 제어유닛(50)과 통신 불능으로 구성되어 있어도 된다. 즉, 충전기(200)의 프로세서(250)와 제어유닛 사이에서 통신을 행하기 위한 통신용 단자는 불필요하다. 환언하면, 충전기(200)와의 접속 인터페이스에서, 전장유닛(110)이 가지는 전기단자는, 주정모선용(主正母線用)과 주부모선용(主負母線用)의 2개만이다.
통지부(40)는, 각종 정보를 유저에게 알리기 위한 통지를 발한다. 통지부(40)는, 예를 들면 LED와 같은 발광소자여도 된다. 이 대신에, 통지부(40)는 소리를 발생하는 소자, 또는 바이브레이터여도 된다.
통지부(40)는, 전원(10)의 전압에 근거하여, 적어도 전원(10)의 잔량(殘量)이 부족하지 않은 경우와 전원(10)의 잔량이 부족한 경우를 사용자에게 통지하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 통지부(40)는, 전원(10)의 잔량이 부족한 경우, 전원(10)의 잔량이 부족하지 않은 경우와는 다른 통지를 발한다. 전원(10)의 잔량 부족은, 예를 들면 전원(10)의 전압이 방전 종지(終止) 전압 부근에 있는 것에 의해 판단할 수 있다.
(급전 모드)
도 7은, 일 실시형태에 따른 급전 모드에서의 제어방법을 나타내는 플로우 차트이다. 급전 모드는, 전원(10)으로부터 부하(121R)로 급전 가능한 모드이다. 급전 모드는, 적어도 전장유닛(110)에 무화유닛(120)이 접속되어 있는 경우에 실시 가능하다.
제어유닛(50)은, 부하의 동작량에 관련된 값을 계측하는 카운터(Co)를 「0」으로 설정하고(스텝 S100), 부하(121R)로의 동작 요구 신호를 취득했는지 어떤지를 판단한다(스텝 S102). 동작 요구 신호는, 흡인 센서(20)가 유저의 흡인 동작을 검지했을 때에 흡인 센서(20)로부터 취득되는 신호여도 된다. 즉, 제어유닛(50)은, 흡인 센서(20)에 의해 유저의 흡인 동작을 검출했을 때에, 스위치(140)에 대한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 행하면 된다(스텝 S104). 이 대신에, 동작 요구 신호는, 누름버튼(30)이 눌러진 것을 검지했을 때에 누름버튼(30)으로부터 취득되는 신호여도 된다. 즉, 제어유닛(50)은, 유저에 의한 누름버튼의 압하(押下)를 검출했을 때에, 스위치(140)에 대해 PWM 제어를 행해도 된다(스텝 S104). 또한, 스텝 S104에서는, PWM 제어 대신에 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어를 행해도 된다. PWM 제어에서의 듀티(DUTY) 비나, PFM 제어에서의 스위칭 주파수는, 전압 센서(150)가 취득하는 전원(10)의 전압 등의 다양한 파라미터에 의해 조정되어도 된다.
제어유닛(50)에 의해 스위치(140)에 대해 PWM 제어가 행해지면, 에어로졸이 발생한다.
제어유닛(50)은, 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍을 검지했는지 어떤지를 판정한다(스텝 S106). 제어유닛(50)은, 종료 타이밍을 검지하면, 부하로의 전력공급을 종료한다(스텝 S108). 제어유닛(50)은, 부하로의 전력공급을 종료하면(스텝 S108), 부하(121R)의 동작량에 관련된 값(ΔCo)을 취득한다(스텝 S110). 여기서 취득한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값(ΔCo)은, 스텝 S104∼S108 동안에서의 값이다. 부하(121R)의 동작량에 관련된 값(ΔCo)은, 예를 들면, 소정 시간, 즉 스텝 S104∼S108 동안에 부하(121R)에 공급된 전력량, 부하(121R)의 동작시간, 또는 당해 소정 시간에 소비된 흡인성분원의 소비량이어도 된다.
다음으로, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값의 누적값 「Co=Co+ΔCo」를 취득한다(스텝 S112). 그 후, 제어유닛(50)은, 필요에 따라, 제1 진단 기능(스텝 S114)을 실행한다.
부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍은, 흡인 센서(20)가 부하(121R)의 사용을 위한 조작의 종료를 검지한 타이밍이어도 된다. 예를 들면, 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍은, 유저에 의한 흡인 동작의 종료를 검지한 타이밍이어도 된다. 이 대신에, 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍은, 누름버튼(30)의 압하의 해제를 검지한 타이밍이어도 된다. 또한, 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍은, 부하(121R)로의 전력공급의 개시로부터 소정의 컷오프 시간이 경과한 것을 검지한 타이밍이어도 된다. 소정의 컷오프 시간은, 일반적인 유저가 1회의 흡인 동작에 요하는 기간에 근거하여 미리 설정되어 있어도 된다. 예를 들면, 소정의 컷오프 시간은, 1∼5초, 바람직하게는 1.5∼3초, 더 바람직하게는 1.5∼2.5초 범위여도 된다.
제어유닛(50)이 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍을 검지하지 않았을 경우, 제어유닛(50)은 다시 스위치(140)에 대해 PWM 제어를 실행하고, 부하(121R)로의 전력공급을 계속한다(스텝 S104). 그 후에 제어유닛(50)이 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍을 검지하면, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값을 취득하고(스텝 S110), 부하(121R)의 동작량에 관한 값의 누적값을 도출한다(스텝 S112).
이에 의해, 부하로의 전력공급이 종료했을 때에(스텝 S108), 제어유닛(50)은, 부하로의 동작 요구 신호의 취득에서부터 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍까지, 즉 1회의 퍼프 동작에서의 부하(121R)의 동작량에 관한 값을 취득할 수 있다. 1회의 퍼프 동작에서의 부하(121R)의 동작량은, 예를 들면, 1회의 퍼프 동작에서 부하(121R)로 공급한 전력량이어도 된다. 이 대신에, 1회의 퍼프 동작에서의 부하(121R)의 동작량은, 예를 들면, 1회의 퍼프 동작에서의 부하(121R)의 동작시간이어도 된다. 부하(121R)의 동작시간은, 1회의 퍼프 동작에서 부하(121R)로 공급한 전력 펄스(도 8도 참조)의 총합이어도 되고, 1회의 퍼프 동작에 요하는 시간, 즉 부하(121R)로의 동작 요구 신호를 취득하고 나서, 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍을 검지할 때까지의 시간이어도 된다. 또한, 1회의 퍼프 동작에서의 부하(121R)의 동작량은, 1회의 퍼프 동작에서 소비된 흡인성분원의 소비량이어도 된다. 흡인성분원의 소비량은, 예를 들면 부하(121R)로 공급된 전력량으로부터 추정할 수 있다. 또한, 흡인성분원이 액체일 경우, 흡인성분원의 소비량은, 리저버 내에 남아 있는 흡인성분원의 중량 또는, 흡인성분원의 액면(液面)의 높이를 계측하는 센서에 의해 취득할 수 있다. 또한, 1회의 퍼프 동작에서의 부하(121R)의 동작량은, 부하(121R)의 온도, 예를 들면 1회의 퍼프 동작에서의 부하(121R)의 최고 온도, 또는 부하(121R)에서 발생한 열량이어도 된다. 부하(121R)의 온도나 열량은, 예를 들면 온도 센서를 이용하는 것에 의해 취득 또는 추정할 수 있다.
도 8은, 전원(10)으로부터 부하(121R)로 공급되는 전력량의 제어의 예를 나타내는 그래프이다. 도 8은, 흡인 센서(20)의 출력값과, 부하(121R)로의 공급전압의 관계를 나타내고 있다.
흡인 센서(20)는, 흡구(141)로부터의 흡인에 따라 변동하는 출력값을 출력하도록 구성되어 있다. 흡인 센서(20)의 출력값은, 도 8에 나타내는 바와 같이 향미 흡인기 내의 기체의 유속이나 유량에 따른 값(예를 들면, 흡인성분 생성 장치(100) 내의 압력 변화를 나타내는 값)이어도 되지만, 이것으로 한정되는 의미는 아니다.
흡인 센서(20)가 흡인에 따라 변동하는 출력값을 출력하는 경우, 제어유닛(50)은, 흡인 센서(20)의 출력값에 따라 흡인을 검지하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 제어유닛(50)은, 흡인 센서(20)의 출력값이 제1 소정값(O1) 이상이 되었을 때에, 유저에 의한 흡인 동작을 검지하도록 구성되어 있어도 된다. 따라서, 제어유닛(50)은, 흡인 센서(20)의 출력값이 제1 소정값(O1) 이상이 되었을 때에, 부하(121R)로의 동작 요구 신호를 취득했다고 판단하면 된다(스텝 S102). 한편, 제어유닛(50)은, 흡인 센서(20)의 출력값이 제2 소정값(O2) 이하가 되었을 때에, 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍을 검지했다고 판단하면 된다(스텝 S106). 이와 같이, 제어유닛(50)은, 흡인 센서(20)의 출력에 근거하여, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값, 예를 들면 1회의 퍼프 동작으로 부하(121R)로 전력을 공급하는 총시간을 도출 가능하게 구성되어 있어도 된다. 더 구체적으로는, 제어유닛(50)은, 검지한 흡인 기간 또는 흡인량 중 적어도 한쪽에 근거하여, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값을 도출 가능하게 구성되어 있다.
여기서, 제어유닛(50)은, 흡인 센서(20)의 출력값의 절대값이 제1 소정값(소정 임계값)(O1) 이상일 경우만 흡인을 검지하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 흡인 센서(20)의 노이즈에 의해 부하(121R)를 동작시켜 버리는 것을 억제할 수 있다. 또한, 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍을 검지하기 위한 제2 소정값(O2)은, 이미 부하(121R)가 동작하고 있는 상태로부터 동작하고 있지 않은 상태로의 천이(遷移)를 실행하기 위한 값인 점에서, 제1 소정값(O1)보다 작아도 된다. 이것은, 제1 소정값(O1)과 같이 흡인 센서(20)의 노이즈를 취하는 것에 의한 오동작, 즉 부하(121R)가 동작하고 있지 않은 상태로부터 동작하고 있는 상태로의 천이가 생길 수 없기 때문이다.
또한, 제어유닛(50)은, 전원(10)으로부터 부하(121R)로 공급되는 전력량을 제어하는 전력제어부를 가지고 있어도 된다. 전력제어부는, 예를 들면, 전원(10)으로부터 부하(121R)로 공급하는 전력량을, 펄스 폭 변조(PWM) 제어에 의해 조정한다. 펄스 폭에 관한 듀티비는, 100%보다 작은 값이어도 된다. 또한, 전력제어부는, 펄스 폭 제어 대신에 펄스 주파수 변조(PFM) 제어에 의해, 전원(10)으로부터 부하(121R)로 공급하는 전력량을 제어해도 된다.
예를 들면 전원(10)의 전압값이 비교적 높을 경우, 제어유닛(50)은, 부하(121R)로 공급하는 전압의 펄스 폭을 좁게 한다(도 8 중단(中段)의 그래프 참조). 예를 들면 전원(10)의 전압값이 비교적 낮을 경우, 제어유닛(50)은, 부하(121R)로 공급하는 전압의 펄스 폭을 넓게 한다(도 8 하단의 그래프 참조). 펄스 폭의 제어는, 예를 들면, 스위치(140)의 ON으로부터, 스위치(140)의 OFF까지의 시간을 조절하는 것에 의해 실시할 수 있다. 전원(10)의 전압값은, 전원의 충전량 감소와 함께 감소하기 때문에, 전압값에 따라 전력량을 조정하면 된다. 이와 같이 제어유닛(50)이 펄스 폭 변조(PWM) 제어를 실행하면, 전원(10)의 전압이 비교적 높은 경우와 비교적 낮은 경우의 양쪽 모두에서, 부하(121R)에 공급되는 전압의 실효값은 같은 정도가 된다.
전술한 바와 같이, 전력제어부는, 전원(10)의 전압값이 낮아질수록 큰 듀티비를 가지는 펄스 폭 변조(PWM) 제어로, 부하(121R)에 인가하는 전압을 제어하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 전원(10)의 잔량에 관계없이, 퍼프 동작 중에 생성되는 에어로졸량을 거의 균일화할 수 있다. 더 바람직하게는, 전력제어부는, 부하(121R)로 공급한 1펄스당의 전력량이 일정하게 되도록, 펄스 폭 변조(PWM) 제어의 듀티비를 제어하는 것이 바람직하다.
(제1 진단 기능)
도 9는, 제1 진단 기능의 플로우 차트의 일례를 나타내고 있다. 제1 진단 기능은, 전원(10)의 전압값이 기정의 전압범위에 있을 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위한 처리이다. 도 10은, 제1 진단 기능에서의 기정 전압범위를 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로는, 제어유닛(50)은, 우선, 전원(10)의 전압(Vbatt)을 취득한다(스텝 S200). 전원(10)의 전압(Vbatt)은, 전압 센서(150)를 이용하는 것에 의해 취득할 수 있다. 전원(10)의 전압은, 전원(10)에 부하(121R)를 전기적으로 접속하는 일없이 취득되는 개회로(開回路) 전압(OCV, Open Circuit Voltage)이어도 되고, 전원(10)에 부하(121R)를 전기적으로 접속하여 취득되는 폐회로(閉回路) 전압(CCV, Closed Circuit Voltage)이어도 된다. 단, 부하(121R)의 전기적 접속에 따른 전압 강하(降下)나 방전에 따른 내부 저항이나 온도의 변화의 영향을 배제하기 위해, 전원(10)의 전압은, 폐회로 전압(CCV)보다 개회로 전압(OCV)에 의해 규정되는 것이 바람직하다. 개회로 전압(OCV)은, 스위치(140)를 OFF로 한 상태에서 전원(10)의 전압을 취득하는 것에 의해 얻어진다. 또한, 개회로 전압(OCV)을 전압 센서(150)를 이용하여 취득하지 않아도, 공지의 다양한 수법에 따라, 폐회로 전압(CCV)으로부터 개회로 전압(OCV)을 추정해도 된다.
다음으로, 제어유닛(50)은, 취득한 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 상한값 이하인지 어떤지 판단한다(스텝 S202). 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 상한값보다 높을 경우, 전원의 열화와 고장을 추정 또는 검지하는 일없이 처리를 종료한다.
전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 상한값 이하일 경우, 1회 전(前), 즉 1회 전의 퍼프 동작시에 취득된 전원의 전압값이 전술한 기정 전압범위의 상한값 이하였는지 어떤지 판단한다(스텝 S204). 1회 전, 즉 1회 전의 퍼프 동작시에 취득된 전원(10)의 전압값이 전술한 기정 전압범위의 상한값보다 높을 경우, 최신 퍼프 동작에 의해 처음으로 전원(10)의 전압값이 전술한 기정 전압범위의 상한값 이하가 되었다고 판단할 수 있다. 이 경우, 부하(121)의 동작량에 관련된 값의 누적값을 카운트하는 누적 카운터(ICо)를 「0」으로 설정한다(스텝 S206). 누적 카운터(ICо)를 「0」으로 설정하면, 이하의 스텝 S208로 진행한다.
1회 전, 즉 1회 전의 퍼프 동작시에 취득된 전원의 전압값이 전술한 기정 전압범위의 상한값 이하였을 경우(스텝 S204), 또는 누적 카운터(ICо)를 「0」으로 설정한 경우(스텝 S206), 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 하한값 미만인지 어떤지 판단한다(스텝 S208).
전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 하한값 이상이었을 경우, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값의 적산값 「ICо=ICо+Cо」를 도출한다(스텝 S210). 여기서, 「Cо」는, 도 7에 나타내는 스텝 S112에서 누적적(累積的)으로 취득한 값이다. 그 뒤, 전원(10)의 열화 또는 고장을 추정 또는 검지하는 일없이 처리를 종료한다.
이 처리를 종료하면, 제어유닛(50)은, 다시 부하(121R)로의 동작 요구 신호를 취득할 때까지 대기한다(도 7의 스텝 S102). 제어유닛(50)은, 다시 부하(121R)로의 동작 요구 신호를 취득하면, 1회의 퍼프 동작에서의 부하(121R)의 동작량에 관련된 값(Cо)을 도출하고, 다시 제1 진단 기능 S114를 스타트한다.
제1 진단 기능에서 전원(10)의 전압이 기정 전압범위에 있을 경우, 제어유닛(50)은, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값을 적산한다(스텝 S210). 이에 의해, 제어유닛(50)은, 취득한 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위에 있을 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값을 취득할 수 있다.
스텝 S208에서, 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 하한값 미만이었을 경우, 취득한 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값, 즉 전술한 ICо의 적산값이, 기정 임계값보다 큰지 어떤지 판단한다(스텝 S220). 전술한 ICо의 적산값이 기정 임계값보다 클 경우, 전원(10)이 정상이라고 판단하고, 제1 진단 기능의 처리를 종료한다.
전술한 ICо의 적산값이 기정 임계값 이하일 경우, 전원(10)의 열화 또는 고장으로 판단하고(스텝 S220), 제어유닛(50)은 통지부(40)를 통해 유저에게 이상을 통지한다(스텝 S224). 통지부(40)는, 소정의 빛, 소리 또는 진동에 의해 유저에게 전원(10)의 열화 또는 고장을 통지할 수 있다. 또한, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 열화 또는 고장으로 판단하면, 필요에 따라 부하(121R)로의 전력공급을 불능으로 하도록 제어해도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 하한값 미만으로 판단되었을 경우(스텝 S208), 부하(121R)의 동작량에 관련된 값의 적산값 ICо에, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값 Cо를 가산하지 않는다. 환언하면, 스텝 S208이 긍정적으로 판단되었을 경우에는, 스텝 S210은 실행되지 않는다. 이 대신에, 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 하한값 미만으로 판단되었을 경우(스텝 S208), 부하(121R)의 동작량에 관련된 값의 적산값 ICо에, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값 Cо를 가산해도 된다. 환언하면, 스텝 S208이 긍정적으로 판단되었을 경우에도, 스텝 S210과 같은 스텝이 실행되어도 된다. 이 경우에는, 스텝 S210과 같은 해당 스텝은, 스텝 S220 전에 실행할 수 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 전원(10)이 열화되면, 부하의 동작량에 관련된 값, 예를 들면 부하(121)로의 전력량 또는 부하(121)의 동작시간 등의 증가와 함께, 전원(10)의 전압은 급속히 저하한다. 따라서, 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값은, 전원의 열화와 함께 저하한다. 이 점은, 도 10에서 「Q1<Q2」라는 관계에 의해 나타나 있다. 또한, 도 10에서의 Q1은 전원(10)이 열화품(劣化品)일 경우에, 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값이다. 한편, 도 10에서의 Q2는 전원(10)이 신품일 경우에, 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값이다. 따라서, 전술한 바와 같이, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원(10)의 열화를 추정 또는 검지 가능하다. 또한, 전원(10)이 고장나면 전원(10)이 열화된 경우와 마찬가지로, 부하 동작량에 관련된 값, 예를 들면 부하(121R)로의 전력량 또는 부하(121)의 동작시간 등의 증가와 함께, 전원(10)의 전압은 급속히 저하한다. 따라서, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원(10)의 고장을 추정 또는 검지 가능하다. 즉, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하다.
스텝 S220에서 이용되는 기정 임계값은, 전원(10)의 종류에 따라, 미리 실험에 의해 정하면 된다. 이 기정 임계값은, 신품의 전원(10)이 기정 전압범위에서 동작 가능한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값보다 낮게 설정된다.
부하(121R)의 동작량에 관련된 값은, 전술한 바와 같이, 부하(121R)에 공급된 전력량, 부하(121R)의 동작시간, 또는 흡인성분원의 소비량 등이어도 된다.
여기서, 전술한 바와 같이 부하(121R)로 공급하는 전력의 펄스 폭 변조(PWM)제어가, 전압계(150)가 취득한 전원(10)의 전압에 근거하여 행해지는 경우, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값은, 부하(121R)의 동작시간인 것이 더 바람직하다. 이 경우, 부하(121R)의 동작시간은, 1회의 퍼프 동작에 요하는 시간, 즉 부하(121R)로의 동작 요구 신호를 취득하고 나서, 부하(121R)로의 전력공급의 종료 타이밍을 검지할 때까지의 시간이다. 펄스 폭 변조(PWM) 제어에 의해, 단위시간당 부하(121R)로의 전력공급량이 균일화되어 있기 때문에, 부하(121R)의 동작시간은, 기정 전압범위에서 부하(121R)로 공급한 총전력량에 비례한다. 따라서, 부하(121R)로 공급하는 전력의 펄스 폭 변조(PWM) 제어가 행해질 경우, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값을 부하(121R)의 동작시간으로 규정하는 것에 의해, 비교적 간단한 제어로 고정밀의 전원(10)의 진단이 가능하게 된다.
전술한 예 대신에, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값은, 기정 전압범위로 동작한 부하(121R)의 동작 회수여도 된다. 이 경우, 도 7의 플로우 차트에서 스텝 S110 및 S112는 불필요하다. 그리고 도 9의 플로우 차트에서, 전원(10)의 전압이 기정 전압범위에 들었던 회수를 카운트하면 된다. 구체적으로는, 스텝 S210에서, 「ICо=ICо+Cо」를 「ICо=ICо+1」로 치환하면 된다.
또한, 전술한 예 대신에, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값은, 흡인성분원을 포함하는 교환 가능한 카트리지, 예를 들면 향미유닛(130)의 교환 회수여도 된다. 전원(10)의 충전이 소비될 때까지의 동안에, 카트리지를 복수 교환할 필요가 있는 흡인성분 생성 장치(100)에서는, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값으로서 카트리지의 교환 회수를 이용할 수도 있다.
제어유닛(50)은, 전원(10)의 온도가 제1 온도 임계값보다 낮을 경우에, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위한 알고리즘, 즉 도 9에 나타내는 제1 진단 기능을 실행하는 알고리즘을 변경 또는 수정 가능하게 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 제어유닛(50)은, 스텝 S220에서의 기정 임계값을 작아지도록 수정하고, 수정한 임계값에 근거하여 스텝 S220에서의 비교를 행하는 것이 바람직하다. 제1 온도 임계값은, 예를 들면 1∼5℃ 범위로 설정되어 있어도 된다.
전원(10)의 온도가 낮을 경우, 전원(10)의 내부 저항(임피던스)이 증대하는 것으로 알려져 있다. 이에 의해, 열화되지 않은 전원(10)이어도, 기정 전압범위에 있는 동안에 동작하는 부하(121R)의 동작량은 저하한다. 따라서, 전원(10)의 온도가 낮을 경우, 스텝 S220에서의 기정 임계값을 작아지도록 수정함으로써, 온도의 영향을 완화하고, 전원(10)의 열화 또는 고장의 검지의 정밀도가 저하하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 온도가 제2 온도 임계값보다 낮을 경우, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽의 추정 또는 검지를 실행하지 않도록 구성되어 있어도 된다. 즉, 전원(10)의 온도가 제2 온도 임계값보다 낮을 경우, 제어유닛(50)은, 도 9에 나타내는 제1 진단 기능을 실행하지 않아도 된다. 여기서, 제2 온도 임계값은, 제1 온도 임계값보다 작아도 된다. 제2 온도 임계값은, 예를 들면 -1∼1℃ 범위로 설정되어 있어도 된다.
또한, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 온도가 제3 온도 임계값보다 낮은 경우, 히터(70)의 제어에 의해 전원(10)을 가온해도 된다. 전원(10)의 온도가 낮을 경우, 전원(10)의 온도를 상승시키는 것에 의해, 전원(10)의 열화 또는 고장의 검지의 정밀도가 저하하는 것을 억제할 수 있다. 제3 온도 임계값은, 예를 들면 -1∼1℃ 범위로 설정되어 있어도 된다.
(제1 진단 기능에서의 기정 전압범위)
제1 진단 기능에서 이용되는 기정 전압범위에 대해서 도 10을 이용하여 더 설명한다. 기정 전압범위는, 방전 종지 전압에서부터 만충전 전압 사이의 소정의 구간(전압범위)이어도 된다. 따라서, 제1 진단 기능은, 전원(10)의 전압값이 방전 종지 전압 미만에서는 실행되지 않는다.
기정 전압범위는, 전원(10)의 축전량 또는 충전 상태의 변화에 대한 전원(10)의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토 범위를 제외한 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 플라토 범위는, 예를 들면 충전 상태(SOC)의 변화에 대한 전원(10)의 전압의 변화량이 0.01∼0.005(V/%) 이하인 전압범위에 의해 기정(旣定)된다.
플라토 범위는, 비교적 작은 전압범위 내에서 많은 축전 용량을 가지기 때문에, 비교적 작은 전압범위 내에서 부하(121R)의 동작에 관한 값이 크게 변동할 수 있다. 그 때문에, 전술한 제1 진단 기능에서 오검지(誤檢知)가 생길 가능성이 높아진다. 따라서, 기정 전압범위는 플라토 범위를 제외한 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
기정의 전압범위가 설정되지 않은 플라토 범위는, 신품 상태의 전원(10)의 축전량 또는 충전 상태의 변화에 대한 전원(10)의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토 범위와, 열화 상태의 전원(10)의 축전량 또는 충전 상태의 변화에 대한 전원(10)의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토 범위의 양쪽 모두를 포함하는 범위에 의해 규정되어 있어도 된다. 이에 의해, 신품 상태의 전원(10)과 열화 상태의 전원(10)의 양쪽 모두에 대해, 오검지를 발생시킬 가능성을 낮출 수 있다.
또한, 제1 진단 기능은, 복수의 기정 전압범위에서 실시되어도 된다. 복수의 기정 전압범위는 서로 중복되지 않는 것이 바람직하다. 제어유닛(50)은, 각각의 기정 전압범위에서, 도 9에 나타내는 플로우 차트와 똑같은 플로우로 제1 진단 기능을 실시할 수 있다.
도 10에 나타내는 예에서는, 3개의 기정 전압범위(제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간)가 설정되어 있다. 일례에서는, 제1 구간의 상한값은 4.1V이고, 제1 구간의 하한값은 3.9V여도 된다. 제2 구간의 상한값은 3.9V이고, 제2 구간의 하한값은 3.75V여도 된다. 제3 구간의 상한값은 3.75V이고, 제3 구간의 하한값은 3.7V여도 된다.
제어유닛(50)은, 복수의 기정 전압범위의 각각에서 스텝 S220의 비교를 행하고, 상기 복수의 기정 전압범위 중 적어도 하나의 전압범위에서 부하(121R)의 동작량에 관련된 값이 전술한 기정 임계값(스텝 S220 참조) 이하일 경우에, 전원(10)이 열화 또는 고장났다고 판단하면 된다.
복수의 기정 전압범위는, 전원(10)의 축전량 또는 충전 상태의 변화에 대한 전원(10)의 전압값의 변화가 작은 전압범위일수록 좁게 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 각각의 기정 전압범위에서 동작하는 부하(121R)의 동작량에 관련된 값이 균일화하기 때문에, 각 기정 전압범위에서 실시되는 제1 진단 기능의 정밀도가 균일화하게 하는 것이 된다.
또한, 제어유닛(50)은, 복수의 기정 전압범위 중 1 이상의 기정 전압범위를 포함하는 특정 전압범위에서도, 전원(10)의 전압값이 당해 특정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 제어유닛(50)은, 예를 들면, 도 10에 나타내는 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간 중 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 구간을 포함하는 전압범위를 특정 전압범위로 설정하고, 도 9에 나타내는 진단 기능을 실행해도 된다.
복수의 기정 전압범위 중 서로 인접하는 2 이상의 기정 전압범위를 포함하는 특정 전압범위에서 도 9에 나타내는 진단 기능을 실행하는 경우, 스텝 S220에서 이용되는 기정 임계값은, 각각의 기정 전압범위에서 실행되는 도 9에 나타내는 플로우 차트의 스텝 S220에서 이용되는 기정 임계값의 총합보다 작은 것이 바람직하다. 예를 들면, 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간을 포함하는 전체 구간에서 도 9에 나타내는 플로우 차트를 실행하는 경우에서의 스텝 S220에서 이용되는 기정 임계값은, 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간의 각각에서 도 9에 나타내는 플로우 차트를 따로따로 실행하는 경우에서의 스텝 S220에서 이용되는 기정 임계값의 총합보다 작아도 된다. 이에 의해, 전원(10)의 상태나 흡인성분 생성 장치(100)의 사용법에 따라 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간의 각각에서는 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지할 수 없는 경우여도, 전체 구간에서 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지할 수 있는 경우가 있다. 따라서, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽의 추정 또는 검지의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(제1 진단 기능의 이레귤러 처리)
전원(10)의 충전에 의해 전원(10)이 기정 전압범위의 하한보다 크고, 기정 전압범위의 상한보다 작은 값까지 충전되었을 때, 전형적으로는 만충전(滿充電) 전압까지 충전되지 않을 때, 기정 전압범위 전체에서 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값을 취득할 수 없기 때문에, 전술한 도 9에 나타내는 제1 진단 기능이 정상적으로 기능하지 않는 경우가 있다.
또한, 부하(121R)에 의해 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지고 나서 장기간이 경과하면, 전원(10)이 암전류(暗電流) 등에 의해 자연 방전되어, 전원(10)의 전압이 자연스럽게 저하하는 경우가 있다. 이러한 경우, 전술한 기정 전압범위에 대하여, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 전압범위는, 100%로는 되지 않고, 기정의 비율 또는 넓이 이하로 되는 경우가 있다. 예를 들면, 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지는 것에 의해 전원(10)의 전압이 3.9V에서 3.8V로 저하하고, 그로부터 장시간 방치하는 것에 의해 전원(10)의 전압이 3.65V가 되었다고 가정한다. 이 경우, 기정 전압범위(도 10의 제2 구간)에 대하여, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 전압범위는, 약 40%가 된다. 이와 같이 전원(10)의 전압이 흡인성분원의 기화 또는 무화와는 관계없이 대폭 저하한 경우, 전술한 도 9에 나타내는 제1 진단 기능이 정상적으로 기능하지 않는 경우가 있다.
이러한 장시간 방치는, 부하(121R)에 의해 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지고 나서의 경과시간을 계시하고, 이 경과시간에 근거하여 검지할 수 있다. 즉, 제어유닛(50)은, 도 7의 스텝 S108의 곳에서, 경과시간을 카운트하는 타이머를 스타트하면 된다. 이 대신에, 장시간 방치는, 부하(121R)에 의해 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지고 나서의 전원(10)의 전압 변화에 근거하여 검지할 수도 있다. 이 경우, 제어유닛(50)은, 도 9의 스텝 S200의 곳에서, 현재의 전원(10)의 전압과, 그전에 취득된 전원(10)의 전압과의 차분(差分)을 취득하면 된다. 전압의 차분이 소정의 값을 초과하면, 제어유닛(50)은, 장시간 방치가 있었다고 판단할 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이, 제1 진단 기능이 정상적으로 기능하지 않도록 한 상황이 일어났을 경우, 제1 진단 기능의 알고리즘을 수정하거나, 제1 진단 기능을 실시하지 않는 것이 바람직하다.
예를 들면, 제어유닛(50)은, 기정 전압범위에서의 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하일 경우에, 기정 전압범위에서의 전원(10)의 열화 또는 고장의 판단을 행하지 않는 것이 바람직하다. 이에 의해, 불완전한 충전이나 자연 방전 등에 의해, 기정 전압범위 전체에서 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값을 취득할 수 없을 경우에, 제어유닛(50)이 제1 진단 기능으로 오검지하는 것을 방지할 수 있다.
이 대신에, 제어유닛(50)은, 기정 전압범위에서의 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하일 경우에, 도 9에 나타내는 스텝 S220에서의 기정 임계값을 작게 수정해도 된다. 예를 들면, 기정 전압범위에서의 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위에 따라, 기정의 임계값을 작게 수정함으로써, 제1 진단 기능의 오검지를 억제하면서 제1 진단 기능을 실행할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 복수의 기정 전압범위에서 제1 진단 기능을 실행하는 경우에는, 제어유닛(50)은, 복수의 기정 전압범위 중, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하인 이레귤러 범위에서는 전원의 열화 또는 고장의 판단을 행하지 않아도 된다. 즉, 각각의 기정 전압범위(예를 들면, 제1 구간, 제2 구간 또는 제3 구간)에서, 불완전한 충전이나 자연 방전 등에 의해, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값을 충분히 취득할 수 없는 구간(이레귤러 범위)에서는, 제어유닛(50)은 전원의 열화 또는 고장의 판단을 행하지 않는다.
이 경우에도, 제어유닛(50)은, 복수의 기정 전압범위 중 1 이상의 기정 전압범위를 포함하는 특정 전압범위에서, 전원(10)의 전압값이 당해 특정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지해도 된다. 이 경우, 1 이상의 기정 전압범위를 포함하는 특정한 전압범위는, 이레귤러 범위를 제외하고 설정되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 도 10에 나타내는 예에서, 전원(10)의 전압이 4.05V가 될 때까지 전원(10)이 충전된 경우, 제1 구간에서는 제1 진단 기능을 실행하지 않아도 된다. 이 경우, 제2 구간 및 제3 구간을 합친 구간(3.7V∼3.9V)의 전압범위에서 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지해도 된다.
이 경우, 제1 구간 및 제2 구간을 합친 구간의 전압범위에서 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여 제1 진단 기능을 실행하는 경우에서의 스텝 S220에서 이용되는 기정 임계값은, 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간을 합친 전체 구간의 전압범위에서 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여 제1 진단 기능을 실행하는 경우에서의 스텝 S220에서 이용되는 기정 임계값(특정 임계값)으로부터, 제3 구간의 전압범위에서 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여 제1 진단 기능을 실행하는 경우에서의 스텝 S220에서 이용되는 기정 임계값 이하의 값을 감산하는 것에 의해 구성되어 있어도 된다.
또한, 전술한 바와 같이, 복수의 기정 전압범위에 이레귤러 범위가 존재하는 경우, 이레귤러 범위를 포함하는 더 넓은 범위, 예를 들면 전체 구간(제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간)에서 제1 진단 기능을 실행하는 경우에, 스텝 S220에서 이용되는 기정 임계값을 작게 수정해도 된다.
제어유닛(50)은, 기정 전압범위에서 장시간 방치 후에 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 전원(10)의 전압에 근거하여, 당해 기정 전압범위의 하한값과 기정 임계값 중 적어도 한쪽을 수정해도 된다. 일례로서, 제어유닛(50)은, 당해 기정의 전압범위의 하한값을 작아지도록(0V에 가까워지도록) 수정하여, 기정 임계값을 수정하는 일없이, 당해 기정 전압범위에서 제1 진단 기능을 실행해도 된다. 또한, 다른 일례로서, 제어유닛(50)은, 당해 기정 전압범위의 하한값을 수정하는 일없이, 기정 임계값을 작아지도록 수정하여, 당해 기정 전압범위에서 제1 진단 기능을 실행해도 된다. 또한, 다른 일례로서, 제어유닛(50)은 당해 기정 전압범위의 하한값과 기정 임계값의 양쪽 모두를 수정하여, 당해 기정 전압범위에서 제1 진단 기능을 실행해도 된다.
또한, 제어유닛(50)은, 기정 전압범위에서 장시간방치 후에 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 전원(10)의 전압과, 당해 전압으로부터 이 기정 전압범위의 하한값까지 전원(10)의 전압이 강하할 때까지 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 새로운 기정 전압범위와 이에 대응하는 도 9에 나타내는 스텝 S220에서의 기정 임계값을 설정해도 된다. 이 새롭게 설정된 기정 전압범위는, 다음번 충전 이후에서의 제1 진단 기능에서 이용되게 된다.
제어유닛(50)은, 기정 전압범위에서 장시간 방치 후에 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 전원(10)의 전압에 근거하여, 당해 기정 전압범위의 하한값과 기정 임계값 중 적어도 한쪽을 수정해도 된다. 일례로서, 제어유닛(50)은, 당해 기정 전압범위의 하한값을 작아지도록(0V에 가까워지도록) 수정하여, 기정 임계값을 수정하는 일없이, 당해 기정의 전압범위에서 제1 진단 기능을 실행해도 된다. 또 다른 일례로서, 제어유닛(50)은, 당해 기정 전압범위의 하한값을 수정하는 일없이, 기정 임계값을 작아지도록 수정하여, 당해 기정 전압범위에서 제1 진단 기능을 실행해도 된다. 또 다른 일례로서, 제어유닛(50)은 당해 기정 전압범위의 하한값과 기정 임계값의 양쪽 모두를 수정하여, 당해 기정 전압범위에서 제1 진단 기능을 실행해도 된다.
또한, 흡인성분 생성 장치(100)의 미사용시, 예를 들면 부하(121R)가 동작하고 있지 않을 동안에서도, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 전압을 계속 감시해도 된다. 이 경우, 제어유닛(50)은, 자연 방전 등의 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고, 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 상한값을 하회했을 경우라도, 전술한 바와 같은 도 9에 나타내는 스텝 S220에서의 기정 임계값의 보정 등을 행하면서, 제1 진단 기능을 실행해도 된다.
이 대신에, 제어유닛(50)은, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고 전원(10)의 전압이 강하한 시간을 적산한 적산값을 취득해도 된다. 이 적산값을, 소정의 관계에 근거하여 부하(121R)의 동작량에 관련된 값으로 변환하면, 전술한 바와 같은 도 9에 나타내는 스텝 S220에서의 기정 임계값의 보정 등을 행하지 않아도 제1 진단 기능을 실행할 수 있다. 즉, 제어유닛(50)은, 기정 범위에서 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고 전원의 전압이 강하한 시간을 적산값으로서 적산하고, 당해 적산값을 기정의 관계에 근거하여 보정한 값을, 부하의 동작량에 관련된 값에 가산하면 된다. 일례로서, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고 전원(10)의 전압이 강하하는 경우의 전류값 또는 단위시간당 소비전력과, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하면서 전원(10)의 전압이 강하할 경우의 전류값 또는 단위시간당 소비전력비의 비에 근거하여, 당해 적산값을 작게 보정하도록 하여 부하(121R)의 동작량에 관련된 값으로 변환해도 된다. 또한, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고 전원(10)의 전압이 강하하는 경우의 전류값 또는 단위시간당 소비전력과, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하면서 전원(10)의 전압이 강하할 경우의 전류값 또는 단위시간당 소비전력은, 전압 센서(150)나 전류 센서(160) 등으로 실측(實測)해도 된다. 또는 이 대신에, 제어유닛(50) 내의 메모리 등에 이들 값을 미리 기억해 두고, 필요에 따라 제어부(51)가 이들 값을 읽어들여도 된다. 또한, 이들 값 대신에, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고 전원(10)의 전압이 강하할 경우의 전류값 또는 단위시간당 소비전력과, 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하면서 전원(10)의 전압이 강하하는 경우의 전류값 또는 단위시간당 소비전력의 비를 메모리에 직접 기억해도 된다.
(충전기의 프로세서에 의한 충전 제어)
도 11은, 충전기(200)의 프로세서에 의한 제어방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 프로세서(250)는, 전장유닛(110)에 접속되었는지 어떤지를 판단한다(스텝 S300). 프로세서(250)는, 충전기(200)가 전장유닛(110)에 접속될 때까지 대기한다.
프로세서(250)와 전장유닛의 접속은, 공지된 방법으로 검지할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(250)는, 충전기(200)의 한 쌍의 전기단자 사이의 전압의 변화를 전압계(240)에 의해 검지하는 것에 의해, 전장유닛(110)에 접속되었는지 어떤지를 판단할 수 있다.
충전기(200)가 전장유닛(110)에 접속되면, 프로세서(250)는, 전원(10)이 심방전(深放電)되어 있지 않은지 어떤지 판단한다(스텝 S302). 여기서, 전원(10)의 심방전은, 전원(10)의 전압이 방전 종지 전압보다 낮은 심방전 판정 전압 미만으로 되어 있는 상태를 의미한다. 심방전 판정 전압은, 예를 들면, 3.1V∼3.2V 범위 내여도 된다.
충전기(200)의 프로세서(250)는, 전압계(240)에 의해 전원(10)의 전압을 추정할 수 있다. 프로세서(250)는, 전원(10)의 전압의 추정값과 심방전 판정 전압을 비교하는 것에 의해, 전원(10)이 심방전되어 있지 않은지 어떤지를 판단할 수 있다.
프로세서(250)는, 전원(10)이 심방전되어 있다고 판단한 경우, 저(低)레이트의 전력으로 전원(10)을 충전한다(스텝 S304). 이에 의해, 전원(10)이 심방전된 상태로부터, 방전 종지 전압보다 높은 전압의 상태로 회복될 수 있다.
전원(10)의 전압이 방전 종지 전압 이상일 경우, 프로세서(250)는, 전원(10)의 전압이 전환 전압 이상인지 어떤지 판단한다(스텝 S306). 전환 전압은, 정전류(定電流) 충전(CC 충전) 구간과 정전압(定電壓) 충전(CV 충전) 구간을 구분하기 위한 임계값이다. 전환 전압은, 예를 들면, 4.0V∼4.1V 범위 내여도 된다.
전원(10)의 전압이 전환 전압 미만일 경우, 프로세서(250)는, 정전류 충전 방식에 의해 전원(10)을 충전한다(스텝 S308). 전원(10)의 전압이 전환 전압 이상일 경우, 프로세서(250)는, 정전압 충전 방식에 의해 전원(10)을 충전한다(스텝 S310). 정전압 충전 방식에서는, 충전이 진행함과 함께 전원(10)의 전압이 증가하기 때문에, 충전 전류가 감소한다.
정전압 충전 방식에 의해 전원(10)을 충전하기 시작하면, 프로세서(250)는, 충전 전류가 소정의 충전 완료 전류 이하인지 어떤지를 판단한다(스텝 S312). 여기서, 충전 전류는, 충전기(200) 내의 전류계(230)에 의해 취득할 수 있다. 충전 전류가 소정의 충전 완료 전류보다 클 경우, 정전압 충전 방식에 의해 전원(10)의 충전을 계속한다.
충전 전류가 소정의 충전 완료 전류 이하일 경우, 프로세서(250)는, 전원(10)이 만충전 상태가 되었다고 판단하고, 충전을 정지한다(스텝 S314).
(충전 모드에서의 제어유닛에 의한 제어)
도 12는, 충전 모드에서의 제어유닛의 제어방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 도 13은, 충전 중에 있어서, 정상적인 전원과 열화 또는 고장난 전원의 전압의 상승을 설명하기 위한 도면이다. 충전 모드는, 전원(10)의 충전이 가능한 모드이다.
제어유닛(50)은, 충전기(200)에 의한 전원(10)의 충전 중에, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 제2 진단 기능을 실시해도 된다. 본 실시형태에서는, 제2 진단 기능은, 전원(10)의 고장을 진단하는 고장 진단 기능과, 전원(10)의 열화를 진단하는 열화 진단 기능을 포함하고 있어도 된다. 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 충전 중에 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위의 하한에서부터 상한에 이르기까지 요하는 시간에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있어도 된다. 전원(10)의 전압값은 전압 센서(150)의 이용에 의해 취득할 수 있기 때문에, 제어유닛(50)은, 충전기(200)의 프로세서(250)와 통신하는 일없이, 후술하는 고장 진단 기능 및 열화 진단 기능을 실시할 수 있다.
구체적으로는, 우선, 충전 중에 제어유닛(50)이 기동(起動)해 있지 않을 경우, 제어유닛(50)은 자동적으로 기동한다(스텝 S400). 더 구체적으로는, 전원(10)의 전압이 제어유닛(50)의 동작 보장 전압의 하한값을 초과하면, 제어유닛(50)은 자동적으로 기동한다. 여기서, 동작 보장 전압의 하한값은, 심방전 전압의 범위 내여도 된다. 동작 보장 전압의 하한값은, 예를 들면, 2.0V∼2.5V 범위여도 된다.
제어유닛(50)은, 충전 모드인지 어떤지를 판정을 한다(스텝 S402). 충전 모드는, 전장유닛으로의 충전기(200)의 접속을 검지하는 것에 의해 판단할 수 있다. 전장유닛(110)으로의 충전기(200)의 접속은, 한 쌍의 전기단자(110t) 사이의 전압의 변화를 취득하는 것에 의해 검지할 수 있다.
제어유닛(50)이 전장유닛으로의 충전기(200)의 접속을 검지하면, 타이머를 기동하고, 충전 개시, 또는 제어유닛의 기동에서부터의 시간을 계측한다(스텝 S404).
다음으로, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 고장 진단 기능을 실행한다. 구체적으로는, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 전압(Vbatt)을 취득하고, 전원(10)의 전압(Vbatt)이 심방전 판정 전압보다 큰지 어떤지 판단한다(스텝 S406). 전원(10)의 전압(Vbatt)은, 전압 센서(150)를 이용하는 것에 의해 취득할 수 있다. 심방전 판정 전압은, 전술한 바와 같이, 예를 들면 3.1V 내지 3.2V(방전 종지 전압) 범위여도 된다. 또한, 전원(10)의 충전 중에 있어서, 제어유닛(50)은, 정기적으로 전원(10)의 전압을 취득한다.
심방전에 의해 전원(10)의 전극 구조나 전해질이 불가역적으로 변화한 경우, 충전해도 전원(10)의 내부에서 정상적인 충전시의 전기화학반응이 진행하지 않게 된다. 따라서, 전원(10)의 전압(Vbatt)이 심방전 판정 전압 이하로 되어 있는 시간이, 타이머의 기동에서부터 기정(旣定)의 시간, 예를 들면 300msec를 초과한 경우, 제어유닛(50)은, 전원(10)이 심방전에 의해 고장났다고 추정 또는 검지한다(스텝 S408 및 S410). 또한, 전원(10)의 전압값이 타이머의 기동에서부터 심방전 판정 전압에 이르기까지 요하는 시간이 기정의 시간, 예를 들면 300msec를 초과한 경우에도, 제어유닛(50)은, 전원(10)이 심방전에 의해 고장났다고 판단한다(스텝 S412 및 S410).
전원(10)이 심방전에 의해 고장났다고 추정 또는 검지되면, 제어유닛(50)은, 소정의 보호 동작을 실행하면 된다(스텝 S414). 보호 동작은, 예를 들면, 제어유닛(50)이 전원(10)의 충전을 강제적으로 정지 또는 제한하는 동작이어도 된다. 충전의 강제적인 정지 또는 제한은, 전장유닛(110) 내에서 전원(10)과 충전기(200) 사이의 전기적 접속을 절단하는 것에 의해 실현할 수 있다. 예를 들면, 제어유닛(50)은 스위치(140)와 정지부(180) 중 적어도 한쪽을 OFF로 하면 된다. 제어유닛(50)은, 전원(10)이 심방전에 의해 고장났다고 추정 또는 검지되면, 통지부(40)를 통해서 유저에게 이상을 통지해도 된다.
전술한 바와 같이, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 충전 중에 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위의 하한에서부터 상한에 이르기까지 요하는 시간에 근거하여, 고장 진단 기능을 실행하면 된다.
기정의 전압범위의 하한은, 예를 들면, 제어유닛(50)의 동작 보장 전압의 하한값이어도 된다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 제어유닛(50)은, 제어유닛(50)의 기동 후에 타이머를 기동하고 나서 심방전 판정 전압(소정의 임계값)에 이르기까지 요하는 시간에 근거하여, 고장 진단 기능을 실행하면 된다. 이 대신에, 기정 전압범위의 하한은, 전원(10)의 방전 종지 전압보다 낮고, 제어유닛(50)의 동작 보장 전압의 하한값보다 큰 값으로 설정되어 있어도 된다. 이 경우, 타이머는, 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 하한에 이르렀을 때에 기동하면 된다.
전술한 고장 진단 기능은, 흡인성분 생성 장치(100)가 충전 모드 이외일 경우에는 실행 불능으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 급전 모드에서 극저온 상태에 빠지는 등의 요인으로 전원(10)의 전압이, 심방전까지 일시적으로 저하한 경우에, 실수로 고장 진단 기능이 실행되어 버릴 우려를 방지할 수 있다.
또한, 전술한 고장 진단 기능은, 전원(10)의 충전 중에 전원(10)의 전압값이 전원(10)의 방전 종지 전압보다 낮을 경우에 전원의 고장을 추정 또는 검지하도록 구성되어 있어도 된다.
전원(10)의 전압값이 타이머의 기동에서부터 심방전 판정 전압에 이르기까지 요하는 시간이 기정 시간, 예를 들면 300msec 이하일 경우에는, 심방전에 의한 영향은 작다고 판단하여, 전원(10)의 충전을 계속해도 된다(스텝 S416). 이 경우, 제어유닛(50)은, 이하에서 설명하는 열화 진단 기능을 더 실행해도 된다. 제어유닛(50)은, 고장 진단 기능과 열화 진단 기능의 헌팅(hunting)을 방지하기 위해, 고장 진단 기능과 열화 진단 기능을 동시에 실행하지 않도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
열화 진단 기능에서는, 우선, 제어유닛(50)은 충전 중에 전원(10)의 전압값을 취득하고, 전원의 전압이 기정 전압범위의 하한값 이상인지 어떤지를 판단한다(스텝 S420). 여기서, 전술한 고장 진단 기능에서 사용되는 기정 전압범위의 상한값은, 열화 진단 기능에서 사용되는 기정 전압범위의 하한값보다 작은 것이 바람직하다. 한편, 열화 진단 기능에서 사용되는 기정 전압범위는, 방전 종지 전압을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같이 고장 진단 기능과 열화 진단 기능의 각각에서 사용되는 기정의 전압범위를 설정함으로써, 전술한 고장 진단 기능과 열화 진단 기능의 헌팅을 더 효과적으로 방지할 수 있다.
제어유닛(50)은, 전원(10) 충전 중에 전원(10)의 전압값이 전원(10)의 방전 종지 전압보다 높을 경우에 전원(10)의 열화를 추정 또는 검지하는 열화 진단 기능을 실행 가능하게 구성되어 있는 것이 더 바람직하다. 이에 의해, 고장 진단 기능과 열화 진단 기능의 헌팅을 방지할 수 있다. 또한, 고장 진단 기능과 열화 진단 기능의 헌팅을 방지하기 위해, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 전압이 방전 종지 전압일 경우에는, 고장 진단 기능과 열화 진단 기능의 양쪽 모두를 실행하지 않도록 구성되어 있어도 된다.
전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 하한값 이상일 경우, 제어유닛(50)은, 타이머를 리셋하고, 타이머를 재기동한다(스텝 S422). 제어유닛(50)은, 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 상한값 이상이 될 때까지, 타이머에 의해 경과시간을 계측한다(스텝 S424).
전원(10)이 열화한 경우, 만충전 전압이나 방전 종지 전압과 같은 전원(10)이 취할 수 있는 전압값은 변화하지 않지만, 전원(10)의 만충전 용량은 감소하는 경향이 있다. 따라서, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 하한값에서부터 상한값에 이를 때까지 요한 경과시간이 기정 시간보다 큰지 어떤지 판단한다(스텝 S426). 제어유닛(50)은, 전원(10)의 충전 중에 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위의 하한에서부터 상한으로 기정 시간 내에 도달한 경우에, 전원(10)이 열화했다고 추정 또는 검지한다(스텝 S428).
전원(10)이 열화했다고 추정 또는 검지되면, 제어유닛(50)은, 소정의 보호 동작을 실행하면 된다(스텝 S430). 보호 동작은, 예를 들면, 제어유닛(50)이 전원(10)의 충전을 강제적으로 정지 또는 제한하는 동작이어도 된다. 충전의 강제적인 정지 또는 제한은, 전장유닛(110) 내에서 전원(10)과 충전기(200) 사이의 전기적 접속을 절단하는 것에 의해 실현할 수 있다. 예를 들면, 제어유닛(50)은 스위치(140)와 정지부(180) 중 적어도 한쪽을 OFF로 하면 된다. 또한, 제어유닛(50)은, 전원(10)이 열화했다고 추정 또는 검지되면, 통지부(40)를 통해서 유저에게 이상을 통지해도 된다.
전원(10)의 충전 중에 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위의 하한에서부터 상한으로 기정 시간 내에 도달하지 않을 경우에는, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 열화는 경미하다고 판단하여, 그대로 전원(10)의 충전이 계속된다(스텝 S432).
고장 진단 기능 및 열화 진단 기능은, 같은 변수값, 전술한 예에서는 기정 전압범위의 하한에서부터 상한에 이르기까지의 경과시간을 이용해서 실시되도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 전원이 고장 또는 열화했다고 추정 또는 검지하기 위한 해당 변수값과 임계값의 대소 관계는, 고장 진단 기능과 열화 진단 기능에서 역전해 있는 것이 바람직하다. 더 구체적으로는, 고장 진단 기능에 이용되는 변수값, 전술한 예에서는 전술한 경과시간이, 제1 임계값, 예를 들면 300msec보다 클 때에, 제어유닛(50)은 전원(10)이 고장났다고 판단한다. 한편, 열화 진단 기능에 이용되는 변수값, 전술한 예에서는 전술한 경과시간이, 제2 임계값(기정 시간)보다 작을 때에, 제어유닛(50)은 전원(10)이 열화했다고 판단한다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 방전 종지 전압 이하의 전압범위에서는, 열화 또는 고장난 전원(10)보다 정상적인 전원(10) 쪽이 충전 중에 조기에 전압이 상승한다. 한편, 방전 종지 전압 이상의 전압범위에서는, 정상적인 전원(10)보다 열화 또는 고장난 전원(10) 쪽이 충전 중에 조기에 전압이 상승한다. 고장 진단 기능과 열화 진단 기능에서 변수값과 임계값의 대소 관계를 역전시킴으로써, 고장 진단 기능과 열화 진단 기능의 양쪽 모두에서, 전원(10)의 열화 또는 고장을 추정 또는 검지할 수 있다.
제어유닛(50)은, 전원(10)의 온도가 제4 온도 임계값보다 낮을 경우에, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위한 알고리즘, 즉 도 12에 나타내는 제2 진단 기능을 실행하는 알고리즘을 변경 또는 수정 가능하게 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 제어유닛(50)은, 스텝 S412 및/또는 스텝 S426에서의 기정 시간을 수정하고, 수정한 시간 임계값에 근거하여 스텝 S412 및/또는 스텝 S426에서의 비교를 행하는 것이 바람직하다. 제4 온도 임계값은, 예를 들면 1∼5℃ 범위로 설정되어 있어도 된다.
전원(10)의 온도가 낮을 경우, 전원(10)의 내부 저항이 증대하는 것이 알려져 있다. 이에 의해, 열화해 있지 않은 전원(10)이라도, 전원(10)의 전압이 기정 전압범위의 하한에서부터 상한에 달할 때까지의 시간이 변한다. 따라서, 전원(10)의 온도가 낮을 경우, 스텝 S412 및/또는 스텝 S426에서의 기정 시간을 수정함으로써, 온도의 영향을 완화하고, 전원(10)의 열화 또는 고장의 검지의 정밀도가 저하하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 온도가 제5 온도 임계값보다 낮을 경우, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽의 추정 또는 검지를 실행하지 않도록 구성되어 있어도 된다. 즉, 전원(10)의 온도가 제5 온도 임계값보다 낮을 경우, 제어유닛(50)은, 도 12에 나타내는 고장 진단 기능 및/또는 열화 진단 기능을 실행하지 않아도 된다. 여기서, 제5 온도 임계값은, 제4 온도 임계값보다 작아도 된다. 제5 온도 임계값은, 예를 들면 -1∼1℃ 범위로 설정되어 있어도 된다.
또한, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 온도가 제6 온도 임계값보다 낮을 경우, 히터(70)의 제어에 의해 전원(10)을 가온해도 된다. 전원(10)의 온도가 낮을 경우, 전원(10)의 온도를 상승시키는 것에 의해, 전원(10)의 열화 또는 고장의 검지의 정밀도가 저하하는 것을 억제할 수 있다. 제6 온도 임계값은, 예를 들면 -1∼1℃ 범위로 설정되어 있어도 된다.
(열화 진단 기능에서의 기정 전압범위)
열화 진단 기능에서 사용되는 기정 전압범위에 대해서 도 13을 이용하여 더 설명한다. 기정 전압범위는, 방전 종지 전압에서부터 만충전 전압 사이의 소정 구간(전압범위)이어도 된다.
기정 전압범위는, 전원(10)의 축전량 또는 충전 상태의 변화에 대한 전원(10)의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토 범위를 제외한 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 플라토 범위는, 예를 들면 충전 상태의 변화에 대한 전원(10)의 전압의 변화량이 0.01∼0.005(V/%) 이하의 전압범위에 의해 기정된다.
플라토 범위는, 충전 경과시간에 대한 전원의 전압의 변동이 작기 때문에, 정상적인 전원과 열화한 전원 사이에 유의(有意)한 차가 생기기 어렵다. 그 때문에, 전술한 열화 진단 기능에서 오검지를 일으킬 가능성이 높아진다. 따라서, 기정의 전압범위는 플라토 범위를 제외한 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 열화 진단 기능에서 사용되는 기정 전압범위는, 전원(10)에 대해 정전압 충전이 행해지는 범위를 제외한 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 정전압 충전이 행해지는 범위는, 충전 시퀀스의 종기(終期)에 상당하기 때문에 충전 경과시간에 대한 전원의 전압의 변동이 작은 범위에 상당한다. 따라서, 열화 진단 기능에서 사용되는 기정 전압범위가 정전압 충전이 행해지는 범위를 제외한 범위로 설정됨으로써, 열화 진단 기능의 정밀도를 높일 수 있다.
여기서, 충전기(200)의 프로세서(250)는, 충전기(200) 내의 전압계(240)를 이용하여 전원(10)의 전압을 추정한다. 그 한편으로, 제어유닛(50)은 전장유닛(110) 내의 전압 센서(150)를 이용하여 전원(10)의 전압을 취득한다. 그런데 충전기(200)에 의해 인식되는 전원(10)의 전압은, 전원(10)의 전압의 참값에 대해 접속단자(110t)의 접촉 저항이나 충전기(200)와 전원(10)을 전기적으로 접속하는 도선의 저항에서의 전압 강하를 더한 값이 된다. 한편, 제어유닛(50)에 의해 인식되는 전원(10)의 전압은, 적어도 접속단자(110t)의 접촉 저항에서의 전압 강하의 영향을 받지 않는다. 따라서, 충전기(200)에 의해 인식되는 전원(10)의 전압과 제어유닛(50)에 의해 인식되는 전원(10)의 전압과의 사이에서 차이가 생기는 경우가 있다. 이 차이를 고려하면, 열화 진단 기능을 실행하는 전원(10)의 전압범위는, 전술한 전환 전압에서 기정(旣定)의 값을 감산한 전압값보다 낮은 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 열화 진단 기능에서 사용되는 기정의 전압범위는, 통지부(40)가 전원(10)의 잔량이 부족해 있다고 통지하는 범위를 제외한 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 기정 전압범위가 방전 종지 전압 부근으로 설정되어 있을 경우, 전원(10)의 전압이 방전 종지 전압까지 저하하기 전에 충전되면, 기정 전압범위의 전체에 걸쳐서 전원(10)을 충전할 수 없기 때문에, 상기 열화 진단 기능이 정상으로 기능하지 않을 경우가 있다. 열화 진단 기능에서 사용되는 기정의 전압범위가 전원(10)의 잔량이 부족해 있는 범위를 제외하고 설정됨으로써, 전원(10)의 전압이 방전 종지 전압까지 저하하기 전에 충전되었다고 해도, 열화 진단 기능을 정상으로 기능시킬 수 있다.
또한, 열화 진단 기능은, 복수의 기정 전압범위에서 실시되어도 된다. 복수의 기정 전압범위는 서로 중복되지 않는 것이 바람직하다. 제어유닛(50)은, 각각의 기정 전압범위에서, 도 12에 나타내는 플로우 차트의 열화 진단 기능 부분과 똑같은 플로우로 열화 진단 기능을 실시할 수 있다. 도 13에 나타내는 예에서는, 2개의 기정 전압범위(제1 구간 및 제2 구간)가 설정되어 있다.
(제1 진단 기능과 제2 진단 기능의 관계)
전술한 바와 같이, 제어유닛(50)은, 부하(121R)의 동작 중에 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 제1 진단 기능과, 전원(10)의 충전 중에 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 제2 진단 기능을 실행 가능하게 구성되어 있다.
여기서, 제1 진단 기능과 제2 진단 기능은, 서로 다른 알고리즘을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위해, 전원(10)의 충전 및 방전에 따라 최적의 알고리즘을 적용할 수 있다.
제1 진단 기능, 즉 부하(121R)의 동작 중에 실행되는 진단 기능은, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위한 적어도 하나의 알고리즘을 포함하고 있어도 된다. 상기 실시형태에서는, 제1 진단 기능은, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위한 하나의 알고리즘만을 포함하고 있다.
예를 들면 전자 시가렛이나 가열식 담배와 같은 소형 또 휴대형의 흡인성분 생성 장치(100)에서는, 간이한 제어 기능을 가지는 제어유닛(50)을 탑재하는 것이 바람직하다. 이와 같은 간이한 제어 기능을 가지는 제어유닛(50)을 이용하여 급전 모드에서 부하(121R)로의 전력의 공급을 제어하면, 급전 모드에서 제어유닛(50)의 연산능력에 한계가 생긴다. 제1 진단 기능이 하나의 알고리즘만을 포함하는 경우, 제어유닛은, 다른 제어, 예를 들면 부하(121R)로의 전력 제어에 영향을 주지 않는 범위에서, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지할 수 있다.
제2 진단 기능, 즉 전원(10)의 충전 중에 실행되는 진단 기능은, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위한 적어도 하나의 알고리즘을 포함하고 있어도 된다. 상기 실시형태에서는, 제2 진단 기능은, 전술한 고장 진단 기능과 열화 진단 기능의 2가지를 포함하고 있다. 상기 실시형태에 더해, 제2 진단 기능은, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위한 다른 하나 또는 복수의 알고리즘을 더 포함하고 있어도 된다.
바람직하게는, 제2 진단 기능에 포함되는 알고리즘의 수는, 제1 진단 기능에 포함되는 알고리즘의 수보다 많다. 전원(10)의 충전은, 흡인성분 생성 장치(100)와는 별체(別體)의 외부 충전기(200)에 의해 제어된다. 따라서, 제어유닛(50)은, 급전 모드와 비교하면, 충전 모드에서 연산능력에 여유가 있다. 이 연산능력의 여유를 이용하여, 충전 모드에서의 제2 진단 기능에 포함되는 알고리즘의 수를 많게 함으로써, 충전 모드에서, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 더 고정밀도로 추정 또는 검지할 수 있다.
흡인성분 생성 장치(100)의 구조를 간이화하는 목적에서는, 충전기(200)의 프로세서(250)는, 전장유닛(110)의 제어유닛(50)과 통신 불능으로 구성되어 있어도 된다. 이와 같이 흡인성분 생성 장치(100)를 구성하면, 그 구조를 간이화할 수 있을 뿐 아니라, 제어유닛(50)이 충전기(200)의 프로세서(250)와의 통신을 위해 연산능력을 할애할 필요가 없어진다. 따라서, 더 많은 연산능력을 충전 모드에서의 제2 진단 기능에 할당할 수 있기 때문에, 충전 모드에서, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 더 고정밀도로 추정 또는 검지할 수 있다.
더 바람직하게는, 제2 진단 기능에 포함되는 동시에 실행 가능한 알고리즘의 수는, 제1 진단 기능에 포함되는 동시에 실행 가능한 알고리즘의 수보다 많다. 상기 실시형태에 나타내는 예에서는, 전술한 고장 진단 기능과 열화 진단 기능은, 동시에 실행 가능해도 된다. 또는, 충전 모드에서, 전원(10)의 전압이 강하했을 경우에, 전원(10)의 내부 단락(短絡)을 고장으로서 검지하도록 한 진단 기능을, 전술한 열화 진단 기능과 동시에 실행해도 된다.
제2 진단 기능을 실행하기 위해 필요한 센서의 수는, 제1 진단 기능을 실행하기 위해 필요한 센서의 수보다 적은 것이 바람직하다. 상기 실시형태에서는, 제2 진단 기능은, 전원(10)의 전압을 취득하는 전압 센서(150)와, 필요에 따라 온도 센서(170)를 이용하는 것에 의해 실시 가능하다. 한편, 제1 진단 기능은, 전원(10)의 전압을 취득하는 전압 센서(150)와, 요구 센서(흡인 센서(20) 또는 누름버튼(30))와, 필요에 따라 온도 센서(170)를 이용하는 것에 의해 실시 가능하다. 또한, 시간을 계측하는 타이머는 센서에 포함되지 않는다.
제2 진단 기능을 실행하기 위해 필요한 센서는, 요구 센서(흡인 센서(20) 또는 누름버튼(30))를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 충전 중에 요구 센서가 조작되는 것은, 흡인성분 생성 장치(100)의 통상의 사용 편리성으로부터는 생각하기 어렵다. 환언하면, 제2 진단 기능을 실행하기 위해 필요한 센서에, 본래 조작되는 일이 없는 요구 센서를 포함하면, 제2 진단 기능에 어떤 하자가 생길 가능성이 있다. 이와 같이, 충전 중에 행해지는 제2 진단 기능은, 부하(121R)로의 전력의 공급을 요구하는 요구 센서를 이용하는 일없이 실시 가능한 것이 바람직하다.
제2 진단 기능에서 전술한 고장 진단 기능과 열화 진단 기능에 사용되는 기정 전압범위, 예를 들면 도 13에 나타내는 동작 보증 전압의 하한에서부터 심방전 판정 임계값까지의 구간과 제1 구간과 제2 구간의 합산값은, 제1 진단 기능에서 사용되는 기정 전압범위, 예를 들면 도 10에 나타내는 제1 구간과 제2 구간과 제3 구간의 합산값보다 넓은 것이 바람직하다. 충전 모드에서는 급전 모드보다 전원(10)의 전압이 취할 수 있는 값의 폭이 넓기 때문에, 제2 진단 기능에서 사용되는 기정의 전압범위를 크게 함으로써, 충전 모드에서의 전원의 열화 또는 고장의 진단의 정밀도를 올릴 수 있다.
(충전기에 의한 제2 진단 기능의 실시)
전술한 예에서는, 전장유닛(110)의 제어유닛(50)이 제2 진단 기능(고장 진단 기능 및 열화 진단 기능)을 실시했다. 이 대신에, 충전기(200)의 프로세서(250)가, 전원(10)의 충전 중에 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위의 하한에서부터 상한에 이르기까지 요하는 시간에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 제2 진단 기능을 실시해도 된다. 이 경우, 충전기(200)의 프로세서(250)가, 도 12에 나타내는 플로우 차트와 동일한 처리의 알고리즘을 실행하면 된다.
단, 충전기(200)의 프로세서(250)가 제2 진단 기능을 실행하기 때문에, 도 12에 나타내는 플로우 차트에서의 스텝 S400은 불필요해진다. 또한, 프로세서(250)가 취득하는 전원(10)의 전압은, 충전기(200)에 설치된 전압계(240)에 의해 추정된다. 보호 동작(스텝 S414, S430)에서는, 충전기(200)의 프로세서(250)가 충전 전류를 정지한다고 하는 동작이어도 된다. 그 외 처리는, 전장유닛(110)의 제어유닛(50)이 제2 진단 기능을 실행하는 경우와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 이와 같이, 제어유닛(50)이 본래 행해야 할 제2 진단 기능의 적어도 일부를, 전원(10)과 전기적으로 접속한 충전기(200)의 프로세서가 대신 실행하면, 제어유닛(50)은 또 다른 알고리즘을 제2 진단 기능으로서 실행할 수 있기 때문에, 충전 모드에서의 전원의 열화 또는 고장의 진단의 정밀도를 높일 수 있다.
(전압 센서)
우선, 전압 센서(150)의 상세에 대해서 도 5 및 도 14를 이용하여 설명한다. 전압 센서(150)는, 전원(10)의 아날로그 전압값을 기정의 상관(相關)을 이용해서 디지털 전압값으로 변환하여, 디지털 전압값을 출력하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 5 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 전압 센서(150)는, 아날로그 입력값을 디지털 출력값으로 변환하는 A/D 컨버터(154)를 가지고 있어도 된다. A/D 컨버터(154)는, 아날로그 입력값을 디지털 출력값으로 변환하는 변환 테이블(158)을 가진다.
디지털 전압값으로의 변환에 따른 분해능은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.05V/bit이어도 된다. 이 경우, 전압 센서(150)로부터의 출력값은, 0.05V마다 변환된다.
또한, 도 14에 나타내는 변환 테이블(158)은, 후술하는 참조 전압(Vref)(156)이 전원(10)의 전압, 예를 들면 전원(10)의 만충전 전압보다 클 경우에 있어서의 상관을 나타내고 있다. 이 경우, 기정의 상관(158)은, 큰 아날로그 전압값일수록 큰 디지털 전압값에 대응 지워져 있다.
오피 앰프(op-amp, Operational Amplifier)(150-1)의 반전(反轉) 입력단자(150-2)에는 전원(10)의 전압(아날로그 전압(Vanalog))이, 한쪽의 비반전 입력단자(150-3)에는 전원(10)의 전압(아날로그 전압(Vanalog))보다 높은 정전압인 참조 전압(Vref)(156)(예를 들면, 5.0V)이 입력된다. 오피 앰프(150-1)는 이들 전압의 차분, 또는 차분을 증폭시킨 값(Vinput)을, A/D 컨버터(154)에 입력한다. A/D 컨버터(154)는, 기정의 상관(변환 테이블)(158)에 근거하여, 아날로그 전압값(Vinput)을, 디지털 전압값(Voutput)으로 변환해서 출력한다. 제어유닛(50)(제어부(51))은, 전술한 모든 처리에서 전원(10)의 전압을 취득할 경우, 전압 센서(150)로부터 출력되는 디지털 전압값(Voutput)을 취득하게 된다.
여기서, 기정의 상관(변환 테이블)(158)은, 전원(10)의 전압(아날로그 전압(Vanalog))이 만충전 전압일 경우에 만충전 전압에 상당하는 디지털 전압값(Voutput)을 출력하고, 전원(10)의 전압(아날로그 전압(Vanalog))이 방전 종지 전압일 경우에 방전 종지 전압에 상당하는 디지털 전압값(Voutput)을 출력하도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
그러나 참조 전압 등의 제품 오차나 전원(10)의 열화 등에 의해, 출력되는 디지털 전압값(Voutput)에 오차가 생기는 일이 있다. 따라서, 전압 센서(150)의 기정의 상관(변환 테이블)(158)을 적절히 교정(캘리브레이션)하는 것이 바람직하다.
다음으로, 전압 센서(150)의 기정의 상관(변환 테이블)(158)의 교정에 대해서 설명한다. 도 15는, 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)의 교정에 관한 처리를 나타내는 플로우 차트이다. 제어유닛(50)은, 전원(10)의 충전 중에 취득된 아날로그 전압값 또는 상기 디지털 전압값의 변화에 근거하여, 상관(158)을 교정 가능하게 구성되어 있어도 된다.
우선, 임계값 전압을 초기값으로 설정해 둔다(스텝 S500). 여기서, 임계값 전압의 초기값은, 디지털 전압값의 만충전 전압보다 작은 값으로 설정해 두는 것이 바람직하다. 예를 들면, 임계값 전압의 초기값은, 4.05V이다.
제어유닛(50)은, 충전의 개시를 검지한다(스텝 S502). 충전의 개시는, 전장유닛(110)으로의 충전기(200)의 접속에 의해 검지해도 된다. 충전이 개시되면, 제어유닛(50)은, 소정 시간마다 전원(10)의 전압을 취득한다(스텝 S504). 취득되는 전원(10)의 전압은, 전압 센서(150)로부터 출력된 디지털 전압값이어도 된다.
다음으로, 제어유닛(50)은, 취득한 전원(10)의 전압이 임계값 전압보다 높은지 어떤지 판정한다(스텝 S506). 취득한 전원(10)의 전압이 임계값 전압 이하일 경우에는, 소정 시간 경과 후, 다시 전원(10)의 전압을 취득하고(스텝 S504), 스텝 S506으로 되돌아간다.
취득한 전원(10)의 전압이 임계값 전압보다 클 경우에는, 임계값 전압의 값을, 취득한 전원(10)의 전압값으로 갱신한다(스텝 S508). 그 뒤, 제어유닛(50)은, 필요에 따라, 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)을 교정한다(스텝 S510).
다음으로, 제어유닛(50)은, 충전이 종료했는지 어떤지 판단한다(스텝 S512). 충전이 종료해 있지 않을 경우, 다시 전원(10)의 전압을 취득하고(스텝 S504), 스텝 S506으로 되돌아간다. 제어유닛(50)은, 충전이 종료할 때까지의 기간에서, 전원(10)의 전압이 임계값 전압보다 커질 때마다 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)을 교정하면 된다. 이 경우, 제어유닛(50)은, 충전이 종료한 후에, 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)을 교정하는 처리(스텝 S520)를 실시할 필요는 없다.
이 대신에, 제어유닛(50)은, 충전 개시에서부터 충전이 종료할 때까지의 기간에서, 기정의 상관(158)을 교정하지 않아도 된다. 즉, 제어유닛(50)은, 스텝 S510을 실시할 필요는 없다. 이 경우에는, 제어유닛(50)은, 충전이 종료한 후에, 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)을 교정하는 처리를 실시한다(스텝 S520).
이상과 같이, 제어유닛(50)은, 스텝 S510과 스텝 S520 중, 어느 한쪽의 타이밍에서 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)을 교정하는 처리를 실시하면 된다.
전원(10)의 충전 종료 후, 소정의 리셋 조건이 충족되면, 임계값 전압은, 다시 초기값, 예를 들면 4.05V로 리셋된다(스텝 S522). 리셋 조건은, 예를 들면, 흡인성분 생성 장치(100)가 OFF가 되는 것이어도 된다. 이것은 제품 오차나 전원(10)의 열화 등과 같은 전압 센서(150)가 출력하는 디지털 전압값(Voutput)에 오차를 생기게 하는 요인이, 흡인성분 생성 장치(100)가 OFF가 되는 등의 리셋 조건이 성립할 때마다 변동할 가능성이 있기 때문이다.
도 15에 나타내는 플로우 차트에서, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 임계값 전압은, 전원(10)의 만충전 전압보다 작은 값으로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 전압 센서(150)의 디지털 출력값에 오차가 생길 수 있는 것을 고려하면, 첫회의 전원(10)의 충전 중에, 전원(10)의 전압(아날로그 전압값)이 만충전 전압에 이르렀다고 해도, 전압 센서(150)의 디지털 출력값이 만충전 전압 미만으로 머무는 경우가 있다. 따라서, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 임계값 전압을 만충전 전압보다 작은 값으로 설정함으로써, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시로부터의 첫회의 충전시에, 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)이 교정되지 않게 되는 것을 방지할 수 있다.
더 구체적으로는, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 임계값 전압은, 전압 센서(150)가 출력할 수 있는 복수의 디지털 전압값 중, 전원(10)의 만충전 전압(예를 들면 4.2V)에서 제품 오차의 절대값을 감산한 값 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전압 센서(150)에 ±0.11V 정도의 오차가 생길 수 있는 경우, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 임계값 전압은, 4.09V 이하로 설정되어 있어도 된다.
또한, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 임계값 전압은, 전압 센서(150)가 출력할 수 있는 복수의 디지털 전압값 중, 전원(10)의 만충전 전압(예를 들면 4.2V)에서 제품 오차의 절대값을 감산한 값 이하의 범위 내에서 최대의 값으로 설정되는 것이 더 바람직하다. 이와 같이 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 임계값 전압을 설정하면, 전술한 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시로부터의 첫회의 충전시에 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)이 교정되지 않게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 임계값 전압을, 전압 센서(150)가 출력할 수 있는 복수의 디지털 전압값 중, 전원(10)의 만충전 전압(예를 들면 4.2V)에서 제품 오차의 절대값을 감산한 값 이하의 범위 내에서 최대의 값 이외의 값으로 설정한 경우와 비교하여, 전압 센서(150)가 빈번하게 교정되는 것을 억제할 수 있다.
예를 들면, 디지털 전압값의 분해능이 0.05V/bit이고, 또 전압 센서(150)에 ±0.11V 정도의 오차가 생길 수 있는 경우, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 임계값 전압은 4.05V여도 된다. 이것은, 전원(10)의 만충전 전압에서 제품 오차의 절대값을 감산한 값인 4.09V 이하의 전압값으로서, 전압 센서(150)가 출력할 수 있는 디지털 전압값(예를 들면 3.95V, 4.00V, 4.05V) 중, 최대의 디지털 전압값이 4.05V인 것으로부터 명확할 것이다.
전술한 플로우 차트에서는, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 충전 중에 취득된 디지털 전압값이 임계값 전압보다 커졌을 경우에, 기정의 상관(158)의 교정을 행한다. 이 대신에, 제어유닛(50)은, 전원(10)의 충전 중에 취득된 디지털 전압값이 최대값 또는 극대값이 되었을 경우에, 기정의 상관(158)의 교정을 행해도 된다.
전압 센서(150)로부터 출력된 디지털 전압값의 이력을 기록해 두는 것에 의해, 제어유닛(50)은, 충전의 개시에서부터 종료까지 취득한 디지털 전압값의 최대값을 추출할 수 있다.
또한, 충전 중에 전압 센서(150)로부터 출력된 디지털 전압값의 저하를 검지하는 것에 의해, 제어유닛(50)은, 충전의 개시에서부터 종료까지 취득한 디지털 전압값의 극대값을 추출할 수 있다.
또한, 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)의 교정은, 전술한 플로우 차트에서 나타난 타이밍에서 행해질 필요는 없고, 예를 들면, 충전 중, 충전 후, 또는 흡인성분 생성 장치(100)의 다음 기동시와 같이, 어느 타이밍에서 행해져도 무방하다.
(기정의 상관의 교정)
다음으로, 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)의 교정에 대해서 설명한다. 제어유닛(50)은, 전원(10)의 충전 중에 취득된 디지털 전압값의 최대값 혹은 극대값, 또는 임계값 전압보다 큰 디지털 전압값이, 전원(10)의 만충전 전압값에 대응하도록 상관(158)을 교정한다. 여기서, 임계값 전압보다 큰 디지털 전압값이, 전원(10)의 만충전 전압값에 대응하도록 상관(158)을 교정하는 경우라도, 전원(10)을 만충전 전압까지 충전하면, 최종적으로는, 전원(10)의 충전 중의 적어도 일부 구간에서 취득된 디지털 전압값의 최대값 혹은 극대값이, 전원(10)의 만충전 전압값에 대응하도록 상관(158)이 교정된다.
전원(10)이 만충전까지 충전된 경우, 전원(10)의 전압은, 만충전 전압에 도달해 있다. 또한, 전원(10)의 만충전 전압은, 참조 전압 등의 제품 오차나 전원(10)의 열화 등의 전압 센서(150)가 출력하는 디지털 전압값(Voutput)에 오차를 생기게 하는 요인으로부터 영향을 받기 어렵기 때문에, 교정할 때의 기준으로서 특히 유용하다. 따라서, 전술한 바와 같이 상관(158)을 교정하면, 만충전 전압에 상당하는 아날로그 전압값이 전압 센서(150)에 입력되었을 때에, 전압 센서(150)는, 만충전 전압값에 대응하는 디지털 전압값을 출력하게 된다. 이에 의해, 전압 센서(150)를 적절히 교정할 수 있다.
도 16은, 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)의 교정의 일례를 나타내는 도면이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 기정의 상관(158)은, 아날로그 전압값과 디지털 전압값의 대응부여를 게인 조정하도록 교정되어도 된다. 게인 조정은, 예를 들면, 기정의 상관(158)의 종축(縱軸)의 값(아날로그 전압값) 또는 횡축의 값(디지털 전압값)을 일정 비율로 증대 또는 감소시키는 것에 의해 실시할 수 있다. 즉, 게인 조정에서는, 기정의 상관(158)의 기울기, 더 구체적으로는, 기정의 상관(158)의 근사(近似) 직선의 기울기를 조정한다.
도 17은, 전압 센서(150)의 기정의 상관(158)의 교정의 다른 일례를 나타내는 도면이다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 기정의 상관(158)은, 아날로그 전압값과 디지털 전압값의 대응부여를 오프셋 조정하도록 교정되어도 된다. 오프셋 조정은, 예를 들면, 기정의 상관(158)의 종축의 값(아날로그 전압값)을 일정한 값만큼 증대 또는 감소시키는 것에 의해 실시할 수 있다. 오프셋 조정은, 기정의 상관(158)의 절편(切片), 구체적으로는 기정의 상관(158)의 근사 직선의 절편을 일정한 값만큼 증대 또는 감소시킬 뿐이기 때문에, 조정이 용이하다는 메리트가 있다.
오프셋 조정 전과 후의 양쪽 모두에서, 방전 종지 전압에서부터 만충전 전압의 범위에서, 아날로그 전압값과 디지털 전압값의 관계성이 규정되어 있을 필요가 있다. 따라서, 기정의 상관(158)은, 전원(10)의 방전 종지 전압보다 작은 디지털 전압값과 아날로그 전압값의 대응부여와, 전원(10)의 만충전 전압값보다 큰 디지털 전압값과 아날로그 전압값의 대응부여 중 적어도 한쪽을 포함하고 있는 것이 바람직하다.
기정의 상관(158)은, 한번 교정되면, 다음에 교정될 때까지 상관을 바꾸는 일없이 유지하고 있어도 된다. 이 대신에, 기정의 상관(158)은, 흡인성분 생성 장치(100)의 셧 다운 또는 그 후의 기동시에, 초기의 상관으로 되돌아가도 된다. 여기서, 초기의 상관은, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시에서의 기정의 상관이어도 된다.
흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서, 기정의 상관(158)은, 전압 센서(150)에 오차가 없는 경우의 만충전 전압값에 대응하는 아날로그 전압값보다 작은 아날로그 전압값이, 만충전의 디지털 전압값에 대응하도록 교정 또는 설정되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서는, 만충전 전압보다 작은 소정의 아날로그 전압값이 전압 센서(150)에 입력되었을 때에, 전압 센서(150)는, 만충전 전압에 상당하는 디지털 전압값을 출력하도록 설계된다. 예를 들면, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서, 만충전 전압(4.2V)보다 작은 4.1V의 아날로그 전압값이 전압 센서(150)에 입력되었을 때에, 전압 센서(150)는, 만충전 전압에 상당하는 디지털 전압값(4.2V)을 출력하도록 설계되어 있어도 된다. 이에 의해, 전압 센서(150)는, 만일 제조 오차가 있었다고 해도, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서, 실제의 아날로그 전압값 이상의 디지털 전압값을 출력하도록 구성된다.
이 경우, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시로부터의 최초 충전에서, 제어유닛(50)이 만충전 전압에 달했다고 인식하기 전에, 실제 전원(10)의 아날로그 전압값이 만충전 전압을 초과하는 것을 방지할 수 있다. 환언하면, 전원(10)의 전압의 실제값에 대해, 제조 오차 등에 의해 전압 센서(150)가 작은 디지털 전압값을 출력하는 경우에, 전압 센서(150)가 전원(10)의 만충전 전압에 대응하는 디지털 전압값을 출력한 시점에서, 전원(10)의 전압값이 만충전 전압을 초과하여 과충전에 빠지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 제어유닛(50)이 전압 센서(150)로부터의 출력 전압값이 만충전 전압을 초과했을 때에 충전을 강제적으로 정지하는 처리를 가지고 있으면, 전원(10)의 과충전을 방지할 수 있다.
흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 기정의 상관(158)은, 전압 센서(150)가 출력할 수 있는 복수의 디지털 전압값 중, 전압 센서(150)에 제품 오차가 없는 경우의 전원(10)의 만충전 전압에서 제품 오차의 절대값을 감산한 값에 가장 가까운 값에 대응하는 아날로그 전압값이 만충전 전압값에 대응하도록 교정 또는 설정되어 있는 것이 더 바람직하다. 이에 의해, 전원(10)의 전압을 제품 오차 등에 의해 과소평가함으로써 전원(10)이 과충전 상태가 되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 기정의 상관(158)의 초기 상태에서, 아날로그 전압값과 디지털 전압값 사이의 수치의 차가 커져서, 전원(10)의 실제값과 이에 대응하는 디지털 전압이 괴리되는 것을 억제할 수 있다.
(기정의 상관의 다른 태양(態樣))
도 18은, 다른 실시예에 따른 전압 센서(150)의 블록을 나타내는 도면이다. 전압 센서(150)의 구성은, 반전 입력단자(150-2)와 비반전 입력단자(150-3)에 입력되는 전압과 기정의 상관(변환 테이블)(158)을 제외하고, 도 14에 나타내는 것과 마찬가지이다.
본 실시예에서는, 변환 테이블(158)은, 후술하는 참조 전압(Vref)(156)이 전원(10)의 전압, 예를 들면 전원(10)의 방전 종지 전압보다 작은 경우에서의 상관을 나타내고 있다. 이 경우, 기정의 상관(158)은, 작은 아날로그 전압값일수록 큰 디지털 전압값에 대응 지워져 있다.
오피 앰프를 이용한 일반적인 A/D 컨버터에서는, 비반전 입력단자에 입력되는 값의 디지털값이, 출력 가능한 최대 디지털값에 상당한다. 도 14에서 나타낸 실시예에서는, 비반전 입력단자(150-3)에 일정한 참조 전압(Vref)(156)이 입력되기 때문에, 출력 가능한 최대 디지털값은 일정하다. 한편, 도 18에 나타내는 실시예에서는, 비반전 입력단자(150-3)에 전원(10)의 축전량에 따라 변동하는 전원(10)의 전압(아날로그 전압(Vanalog))이 입력되기 때문에, 출력 가능한 최대 디지털값은 가변이다. 또한, 최대 디지털값에 대응하는 아날로그값은, 최대 디지털값과는 관계없이, 제어유닛(50)이나 전압 센서(150)의 연산능력 등으로부터 정해진다.
즉, 도 14에서 나타낸 실시예에서는, 아날로그 전압값(Vinput)을 반전 입력단자(150-2)에 입력되는 전원(10)의 전압의 디지털값으로 변환하고, 이를 디지털 출력값(Voutput)으로서 출력한다. 또한, 도 18에 나타내는 실시예에서는, 아날로그 전압값(Vinput)을 비반전 입력단자(150-3)에 입력된 전원(10)의 전압의 디지털값으로 변환하고, 이를 디지털 출력값(Voutput)으로서 출력한다.
따라서, 도 14 에서 나타낸 실시예에서는, 우선은, 일정한 최대 디지털값과 이에 대응하는 일정한 아날로그값으로부터, 변환 테이블(158)을 도출한다. 다음으로, 변환 테이블(158)에 입력되는 아날로그 전압값(Vinput)을, 이에 대응하는 디지털 전압값(Voutput)으로 변환하여 출력한다. 이 디지털 전압값(Voutput)이 반전 입력단자(150-2)에 입력된 전원(10)의 전압의 디지털값에 상당한다.
한편, 도 18에 나타내는 실시예에서는, 우선은, 일정한 디지털값과 이에 대응하는 아날로그 전압값(Vinput)으로부터, 변환 테이블(158)을 도출한다. 다음으로, 변환 테이블(158)을 이용하여, 최대 디지털값에 대응하는 일정한 아날로그값을 디지털 전압값(Voutput)으로 변환하여 출력한다. 이 디지털 전압값(Voutput)이, 비반전 입력단자(150-3)에 입력된 전원(10)의 전압의 디지털값에 상당한다.
구체적으로는, 측정된 또는 이미 알고 있는 디지털값과 이에 대응하는 아날로그값으로 이루어지는 좌표와, 예정된 디지털 전압값(Voutput)과 아날로그 전압값(Vinput)의 관계를 결부시킨 것을, 변환 테이블(158)로서 설정해도 된다. 일례로서, 디지털 전압값(Voutput)과 아날로그 전압값(Vinput)의 관계가, 기정의 절편을 지나는 직선에 근사하는 경우, 이 좌표와 절편이 근사 직선상에 위치하도록, 변환 테이블(158)을 설정해도 된다. 또한, 디지털 전압값(Voutput)과 아날로그 전압값(Vinput)의 관계가 직선에 한하지 않고 곡선에 의해서도 근사할 수 있는 것은, 당업자에게 명확할 것이다.
도 14 및 도 18에서 나타낸 양쪽 모두의 실시예에서, 측정된 또는 이미 알고 있는 디지털값과 이에 대응하는 아날로그값은, 참조 전압(Vref)(156)의 디지털값과 이에 대응하는 아날로그값이다. 도 14에서 나타낸 실시예에서는, 비반전 입력단자(150-3)에 참조 전압(Vref)(156)이 입력되기 때문에, 참조 전압(Vref)(156)에 대응하는 아날로그값을 측정할 필요는 없다. 한편, 도 18에 나타내는 실시예에서는, 반전 입력단자(150-2)에 참조 전압(Vref)(156)이 입력되기 때문에, 참조 전압(Vref)(156)에 대응하는 아날로그값을 측정할 필요가 있는 점에 유의하기 바란다.
또한, 도 14에서 나타낸 실시예와 같이, 아날로그 전압값(Vinput)을, 오피 앰프(150-1)의 반전 입력단자(150-2)에 입력된 값의 디지털값으로 변환하여, 디지털 전압값(Voutput)으로서 출력하는 형식에서는, 큰 아날로그 전압값일수록 큰 디지털 전압값에 대응 지워지는 것이 알려져 있다. 한편, 도 18에 나타내는 실시예와 같이, 아날로그 전압값(Vinput)을, 오피 앰프(150-1)의 비반전 입력단자(150-3)에 입력된 값의 디지털값으로 변환하여, 디지털 전압값(Voutput)으로서 출력하는 형식에서는, 작은 아날로그 전압값일수록 큰 디지털 전압값에 대응 지워지는 점에 유의하기 바란다.
여기서, 기정의 상관(변환 테이블)(158)은, 전원(10)의 전압(아날로그 전압(Vanalog))이 만충전 전압일 경우에 만충전 전압에 상당하는 디지털 전압값(Voutput)을 출력하고, 전원(10)의 전압(아날로그 전압(Vanalog))이 방전 종지 전압일 경우에 방전 종지 전압에 상당하는 디지털 전압값(Voutput)을 출력하도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
그러나 제품 오차나 전원(10)의 열화 등에 의해, 출력되는 디지털 전압값(Voutput)에 오차가 생기는 일이 있다. 따라서, 전압 센서(150)의 기정의 상관(변환 테이블)(158)을 적절히 교정(캘리브레이션)하는 것이 바람직하다.
기정의 상관(변환 테이블)(158)의 교정에 관한 제어는, 전술한 플로우 차트(도 15 참조)와 마찬가지로 실시할 수 있다. 전술한 바와 같이, 기정의 상관(변환 테이블)(158)의 교정은, 도 16에서 나타낸 게인 보정이나 도 17에서 나타낸 오프셋 보정에 의해 이루어져도 되지만, 그 어느 쪽에서도, 최대 디지털값에 대응하는 아날로그값을 교정하고 있는 점에 유의하기 바란다.
단, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서의 기정의 상관(158)은, 전압 센서(150)에 오차가 없는 경우의 만충전 전압값에 대응하는 아날로그 전압값보다 큰 아날로그 전압값(Vinput)이, 만충전 전압값에 대응하도록 교정 또는 설정되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서는, 만충전 전압보다 작은 소정의 전원(10)의 전압에 대응 지워진 아날로그 전압값이 전압 센서(150)에 입력되었을 때에, 전압 센서(150)는, 만충전 전압에 상당하는 디지털 전압값을 출력하도록 설계된다. 예를 들면, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서, 만충전 전압(4.2V)보다 작은 4.1V에 대응 지워진 아날로그 전압값이 전압 센서(150)에 입력되었을 때에, 전압 센서(150)는, 만충전 전압에 상당하는 디지털 전압값(4.2V)을 출력하도록 설계되어 있어도 된다. 이에 의해, 전압 센서(150)는, 만일 제조 오차가 있었다고 해도, 흡인성분 생성 장치(100)의 제조시 또는 기동시에서, 실제의 아날로그 전압값 이상의 디지털 전압값을 출력하도록 구성된다.
(제어유닛에 의해 취득되는 전원의 전압)
제어유닛(50)(제어부(51))은, 전술한 모든 처리에서 전원(10)의 전압을 취득할 경우, 전압 센서(150)로부터 출력되는 디지털 전압값(Voutput)을 취득해도 된다. 즉, 제어유닛(50)(제어부(51))은, 교정된 기정의 상관(158)을 이용하여 전압 센서(150)가 출력하는 디지털 전압값에 근거하여, 전술한 각종 제어를 행하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제어유닛(50)(제어부(51))은, 전술한 각종 제어를 정밀하게 실행할 수 있다.
예를 들면, 전술한 전력제어부는, 전압 센서(150)로부터 출력되는 디지털 전압값에 근거하여, 전원(10)으로부터 부하(121R)로의 전력공급을 제어해도 된다. 더 구체적으로는, 전력제어부는, 디지털 전압값에 근거하여, 전원(10)으로부터 부하(121R)로 공급하는 전력의 PWM 제어를 실시하면 된다.
또한, 다른 예에서는, 제어유닛(50)은, 교정된 상관(158)을 이용하여 전압 센서(150)가 출력하는 디지털 전압값에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지해도 된다(제1 진단 기능 및/또는 제2 진단 기능).
(프로그램 및 기억매체)
도 7, 도 9, 도 12 및 도 15에 나타난 전술한 플로우는, 제어유닛(50)이 실행할 수 있다. 즉, 제어유닛(50)은, 흡인성분 생성 장치(100)에 전술한 방법을 실행시키는 프로그램, 및 당해 프로그램이 저장된 기억매체를 가지고 있어도 된다. 또한, 도 11, 및 필요에 따라 도 12에 나타난 전술한 플로우는, 외부 충전기(200)의 프로세서(250)가 실행할 수 있다. 즉, 프로세서(250)는, 흡인성분 생성 장치(100)와 충전기(200)를 포함하는 시스템에 전술한 방법을 실행시키는 프로그램, 및 당해 프로그램이 저장된 기억매체를 가지고 있어도 된다.
[그 외 실시형태]
본 발명은 상술한 실시형태에 따라 설명했지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은, 이 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안 된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시형태, 실시예 및 운용기술이 명백해질 것이다.
예를 들면, 도 9에 나타내는 제1 진단 기능에서, 제어유닛(50)은, 취득한 전원(10)의 전압값이 기정 전압범위에 있는 동안에 동작한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있다. 이 대신에, 제어유닛(50)은, 취득한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값이 기정 범위에 있는 동안에 변화한 전원(10)의 전압에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있어도 된다. 이 경우라도, 상기 실시형태로서 설명한 경우와 마찬가지로, 전원(10)의 열화 또는 고장을 추정 또는 검지할 수 있는 것에 유의하기 바란다. 또한, 마찬가지로, 부하(121R)의 동작량에 관련된 값을 취득하는 스텝과, 취득한 부하(121R)의 동작량에 관련된 값이 기정 범위에 있는 동안에 변화한 전원(10)의 전압에 근거하여, 전원(10)의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 스텝을 가지는 방법도, 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 이와 같은 방법을 흡인성분 생성 장치(100)에 실행시키는 프로그램도 본 발명의 범위에 포함되는 것에 유의하기 바란다.

Claims (36)

  1. 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원(吸引成分源)을 기화(氣化) 또는 무화(霧化)하는 부하(負荷)와,
    상기 부하의 동작량에 관련된 값과 상기 전원의 전압값을 취득 가능하게 구성된 제어유닛을 포함하고,
    상기 제어유닛은, 취득한 상기 전원의 전압값이 기정(旣定)의 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 상기 전원의 열화(劣化)와 고장 중 적어도 한쪽을 추정(推定) 또는 검지(檢知) 가능하게 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부하의 동작량에 관련된 값은, 상기 부하에 공급된 전력량, 또는 상기 부하의 동작시간, 온도 혹은 동작 회수(回數)인, 흡인성분 생성 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 부하의 동작량에 관련된 값은, 상기 흡인성분원의 소비량인, 흡인성분 생성 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡인성분원을 포함하는 교환 가능한 카트리지를 가지며,
    상기 부하의 동작량에 관련된 값은, 상기 카트리지의 교환 회수인, 흡인성분 생성 장치.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 부하의 동작을 요구하는 신호를 출력 가능한 센서를 포함하고,
    상기 제어유닛은, 상기 센서의 출력에 근거하여, 상기 부하의 동작량에 관련된 값을 도출(導出) 가능하게 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    유저에 의해 흡인되는 흡구(吸口)를 포함하고,
    상기 센서는, 상기 흡구로부터의 흡인에 따라 변동하는 출력값을 출력하도록 구성되어 있으며,
    상기 제어유닛은, 상기 센서의 출력값에 따라 상기 흡인을 검지하도록 구성되어 있고,
    상기 제어유닛은, 검지한 상기 흡인의 기간 또는 양 중 적어도 한쪽에 근거하여, 상기 부하의 동작량에 관련된 값을 도출 가능하게 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 출력값은, 상기 흡인성분 생성 장치 내의 압력 변화에 관련된 값이며,
    상기 제어유닛은, 상기 출력값의 절대값이 소정의 임계값 이상일 경우만, 상기 흡인을 검지하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  8. 청구항 5 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 전원으로부터 상기 부하로의 전력공급을 제어하는 전력제어부를 포함하며,
    상기 전력제어부는, 상기 전원으로부터 상기 부하로 공급되는 전력을 복수 회(回)의 상기 흡인 또는 부하의 동작끼리의 사이에서 일정하게 하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  9. 청구항 5 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 전원으로부터 상기 부하로의 전력공급을 제어하는 전력제어부를 포함하며,
    상기 제어유닛이 상기 흡인 또는 상기 부하의 동작의 요구를 검지한 경우, 상기 전력제어부는, 상기 전원의 전압값이 낮아질수록 큰 듀티비(duty ratio)를 가지는 펄스 폭 변조(變調)로, 상기 부하에 인가하는 전압을 제어하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛은, 취득한 상기 전원의 전압값이 상기 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값과 기정의 임계값과의 비교를 행하여, 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 상기 기정의 임계값 이하일 경우에, 상기 전원이 열화 또는 고장 났다고 판단하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 기정의 전압범위에서의 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하일 경우에, 상기 기정의 전압범위에서의 상기 전원의 열화 또는 고장의 판단을 행하지 않도록 구성되는, 흡인성분 생성 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 기정의 전압범위에서의 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하일 경우에, 상기 기정의 임계값과 상기 기정의 전압범위의 하한값 중 적어도 한쪽을 작게 수정하도록 구성되는, 흡인성분 생성 장치.
  13. 청구항 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛은, 복수의 상기 기정의 전압범위의 각각에서 상기 비교를 행하여, 상기 복수의 기정의 전압범위 중 적어도 하나의 전압범위에서 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 상기 기정의 임계값 이하일 경우에, 상기 전원이 열화 또는 고장 났다고 판단하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 기정의 전압범위는 서로 중복되지 않는, 흡인성분 생성 장치.
  15. 청구항 13 또는 14에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 복수의 기정의 전압범위 중 1 이상의 상기 기정의 전압범위를 포함하는 특정 전압범위에서도, 취득한 상기 전원의 전압값이 상기 특정 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 복수의 기정의 전압범위 중, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하인 이레귤러(irregular) 범위에서는 상기 전원의 열화 또는 고장의 판단을 행하지 않고, 또 그 이레귤러 범위를 상기 특정 전압범위에서 제외하도록 구성되는, 흡인성분 생성 장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 복수의 기정의 전압범위 중 서로 인접하는 2 이상의 전압범위를 포함하는 특정 전압범위에서도, 취득한 상기 전원의 전압값이 상기 특정 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값과 특정 임계값과의 비교를 행하여, 상기 관련된 값이 상기 특정 임계값 이하일 경우에, 상기 전원이 열화 또는 고장 났다고 판단하도록 구성되어 있으며,
    상기 특정 임계값은, 상기 2 이상의 전압범위의 각각에서 상기 부하의 동작량과 비교하는 상기 기정의 임계값의 총합보다 작게 설정되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 복수의 기정의 전압범위 중, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하인 이레귤러 범위에서는 상기 전원의 열화 또는 고장의 판단을 행하지 않으며,
    그 이레귤러 범위를 상기 특정 전압범위에서 제외하고, 또 상기 특정 임계값으로부터 상기 이레귤러 범위에서 상기 부하의 동작량과 비교하는 상기 기정의 임계값 이하의 값을 감산(減算)하도록 구성되는, 흡인성분 생성 장치.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 복수의 기정의 전압범위 중, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하인 이레귤러 범위가 존재하는 경우, 상기 이레귤러 범위에서 상기 부하의 동작량과 비교하는 기정의 임계값과, 상기 특정 임계값을 작게 하도록 구성되는, 흡인성분 생성 장치.
  20. 청구항 12 또는 19에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 부하가 동작하고 있지 않을 동안에, 상기 전원의 전압을 취득 가능하게 구성되며,
    상기 전원의 전압이, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고 상기 기정의 범위의 상한값을 하회(下回)한 경우, 상기 제어유닛은 상기 기정의 임계값을 수정하도록 구성되는, 흡인성분 생성 장치.
  21. 청구항 11, 12, 16 또는 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기정의 전압범위에서의 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하가 되는 원인은, 상기 전원이 만충전(滿充電) 전압까지 충전되지 않은 것, 또는 상기 부하에 의한 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지지 않은 장시간 방치(放置)인, 흡인성분 생성 장치.
  22. 청구항 11, 12, 16, 18 또는 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 부하에 의해 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지고 나서의 경과시간을 계시(計時)하며, 또 상기 경과시간에 근거하여 상기 전원의 장시간 방치를 검지하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  23. 청구항 11, 12, 16, 18 또는 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 부하에 의해 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지고 나서의 상기 전원의 전압 변화에 근거하여 상기 전원의 장시간 방치를 검지하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  24. 청구항 13 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 기정의 전압범위는, 상기 전원의 축전량의 변화에 대한 상기 전원의 전압값의 변화가 작은 전압범위일수록 좁게 설정되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  25. 청구항 1 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 기정의 전압범위에서, 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 범위가 기정의 비율 또는 넓이 이하일 경우에는, 상기 부하에 의한 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화가 행해지지 않는 장시간 방치 후에 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여한 상기 전원의 전압과, 그 전압에서부터 상기 기정의 전압범위의 하한값까지 상기 전원의 전압이 강하(降下)할 때까지 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 새로운 기정의 전압범위를 설정하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  26. 청구항 1 내지 10, 13 내지 15 또는 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 기정의 범위에서 상기 흡인성분원의 기화 또는 무화에 기여하지 않고 상기 전원의 전압이 강하한 시간을 적산(積算)값으로서 적산하고,
    상기 제어유닛은, 상기 적산값을 기정의 관계에 근거하여 보정한 값을, 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 가산(加算)하도록 구성되는, 흡인성분 생성 장치.
  27. 청구항 1 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기정의 전압범위는, 상기 전원의 축전량의 변화에 대한 상기 전원의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토(plateau) 범위를 제외한 범위로 설정되는, 흡인성분 생성 장치.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 플라토 범위는, 신품(新品) 상태의 상기 전원의 축전량의 변화에 대한 상기 전원의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토 범위와, 열화 상태의 상기 전원의 축전량의 변화에 대한 상기 전원의 전압값의 변화가 다른 전압범위와 비교하여 작은 플라토 범위와의 양쪽 모두를 포함하는 범위에 의해 규정되는, 흡인성분 생성 장치.
  29. 청구항 1 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원의 온도를 출력하는 온도 센서를 포함하며,
    상기 제어유닛은, 상기 전원의 온도가 제1 온도 임계값보다 낮을 경우에, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하기 위한 알고리즘을 변경 또는 수정 가능하게 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 제어유닛은, 취득한 상기 전원의 전압값이 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값과 기정의 임계값과의 비교를 행하여, 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 상기 기정의 임계값 이하일 경우에, 상기 전원이 열화 또는 고장 났다고 판단하도록 구성되어 있으며,
    상기 전원의 온도가 제1 온도 임계값보다 낮을 경우, 상기 제어유닛은, 상기 기정의 임계값을 작아지도록 수정하고, 수정한 임계값에 근거하여 상기 비교를 행하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  31. 청구항 1 내지 30 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원의 온도를 출력하는 온도 센서를 포함하며,
    상기 제어유닛은, 상기 전원의 온도가 제2 온도 임계값보다 낮을 경우, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽의 추정 또는 검지를 실행하지 않도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  32. 청구항 1 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원의 온도를 출력하는 온도 센서와,
    상기 전원을 가온(加溫)하는 히터를 포함하며,
    상기 제어유닛은, 상기 전원의 온도가 제3 온도 임계값보다 낮을 경우, 상기 히터의 제어에 의해 상기 전원을 가온하도록 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  33. 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하를 포함하는 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법으로서,
    상기 전원의 전압값을 취득하는 스텝과,
    취득한 상기 전원의 전압값이 기정의 전압범위에 있는 동안에 동작한 상기 부하의 동작량에 관련된 값에 근거하여, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 스텝을 가지는, 방법.
  34. 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하와,
    상기 부하의 동작량에 관련된 값과 상기 전원의 전압값을 취득 가능하게 구성된 제어유닛을 포함하고,
    상기 제어유닛은, 취득한 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 기정의 범위에 있는 동안에 변화한 상기 전원의 전압에 근거하여, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지 가능하게 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치.
  35. 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하를 포함하는 흡인성분 생성 장치를 제어하는 방법으로서,
    상기 부하의 동작량에 관련된 값을 취득하는 스텝과,
    취득한 상기 부하의 동작량에 관련된 값이 기정의 범위에 있는 동안에 변화한 상기 전원의 전압에 근거하여, 상기 전원의 열화와 고장 중 적어도 한쪽을 추정 또는 검지하는 스텝을 가지는, 방법.
  36. 청구항 33 또는 35에 기재된 방법을 흡인성분 생성 장치에 실행시키는 프로그램.
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