WO2013134985A1 - 温度控制装置、方法与电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度控制装置、方法与电子设备，用于解决电子设备及元器件在低温状态下无法工作的问题。该温度控制装置包括：温度检测单元（10），用于检测元器件（16）的工作温度；加热单元（12），用于根据所述温度检测单元（10）的检测结果对所述元器件（16）进行加热，使得所述工作温度在第一温度与第二温度之间；以及电源接口（14），分别连接所述温度检测单元（10）与所述加热单元（12），用于为所述温度检测单元（10）与所述加热单元（12）供电；其中，所述第一温度为所述元器件（16）的工作温度的下限值，所述第二温度为所述元器件（16）的工作温度的上限值。该温度控制装置可以维持电子设备或元器件的工作温度，使得电子设备及其元器件克服低温障碍，从而正常工作。

Description

温度控制装置、 方法与电子设备 技术领域

本发明涉及电子设备领域， 更具体的， 涉及一种温度控制装置、 方法 与电子设备。 背景技术

便携式电子设备由于受到集成电路、 电池、 天线等元器件的限制， 工 作温度一般有比较大的限制， 在低温时会导致无法启动、 不能充电、 无法 正常运行、 CPU计算错误率提高等非正常工作状态的发生。 比如 2011年冬 季， 平板电脑在低温地区出现了因低温而无法充电的故障。 对于上述问题， 目前采用的方法有如下两种：

( 1 )通过提高外界环境温度， 待电子设备温度随环境提升至可正常工 作温度后， 再执行充电或开机等操作。

( 2 )使用更高级的元器件， 通过高品质的物料扩大电子设备的工作温 度范围。

然而， 方法 （ 1 )并没有解决实质性的问题； 而方法 （2 )并不通用， 因为元器件的更换， 会引起成本过高问题， 同时高级器件与普通器件相比， 性能提升有限， 但价格却会提高很多， 性价比很低。

因此， 现有技术中， 存在因温度偏低而导致电子设备无法正常工作的 问题， 对于该问题， 目前尚未提出理想的解决方案。 发明内容

有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供一种温度控制装置、 方法与电 作的问题。

为实现上述目的， 根据本发明的一个方面， 提供一种温度控制装置， 并采用以下技术方案：

温度控制装置， 用于维持电子设备的元器件的工作温度， 包括： 温度 检测单元， 用于检测所述元器件的工作温度； 加热单元， 用于根据所述温 度检测单元的检测结果对所述元器件进行加热， 使所述工作温度在第一温 度与第二温度之间； 以及电源接口， 分别连接所述温度检测单元与所述加 热单元， 用于为所述温度检测单元与所述加热单元供电； 其中， 所述第一 温度为所述元器件的工作温度的下限值， 所述第二温度为所述元器件的工 作温度的上限值。

进一步地， 温度控制装置还包括： 控制单元， 连接所述加热单元， 用 进一步地， 所述温度检测单元检测元器件的工作温度为： 根据预设时 间间隔启动检测功能对所述元器件进行工作温度的检测。

进一步地， 所述加热单元为将电能转化为热能的发热材料。

进一步地， 所述发热材料为薄膜状， 用于覆盖在电子设备和 /或所述元 器件上。

进一步地， 所述加热单元的工作温度的上限值小于所述第二温度， 所 述加热单元的工作温度的下限值要小于所述第一温度。

根据本发明的另外一个方面， 提供一种电子设备， 并采用以下技术方 案：

电子设备， 包括上述的温度控制装置； 所述温度控制装置包括温度检 测单元与加热单元， 其中， 所述温度检测单元设置在电子设备的预定加热 的元器件处， 用于对所述元器件的工作温度进行监测； 所述加热单元设置 在所述电子设备的预留空间里或所述元器件处， 用于对所述元器件进行加 热。

进一步地， 所述温度控制装置设置在所述电子设备的第一组件处， 用 于控制所述第一组件的工作温度。

进一步地， 所述温度控制装置设置在所述电子设备的所述第一组件与 第二组件之间， 用于控制所述第一组件与所述第二组件的工作温度。

进一步地， 所述第一组件为导热材料制成的印刷电路板， 所述印刷电 路板作为所述温度控制装置的发热装置。

进一步地， 所述第一组件进一步包括处理模块与存储模块； 所述温度 控制装置的控制单元与所述第一组件集成在一起， 所述控制单元于所述第 一组件共用所述处理模块与所述存储模块。

根据本发明的又一个方面， 提供一种温度控制方法， 并采用以下技术 方案：

温度控制方法， 应用于维持电子设备的元器件的工作温度， 温度控制 方法包括： 获取所述元器件的当前温度； 判断所述当前温度是否在第一温 度与第二温度之间， 并得到判断结果； 所述判断结果为所述当前温度低于 所述第一温度时， 控制所述当前温度在所述第一温度与所述第二温度之间； 其中， 所述第一温度为所述元器件的工作温度的下限值， 所述第二温度为 所述元器件的工作温度的上限值。

本发明通过设置温度检测单元与温度控制单元， 可实时或每隔一段时 间对电子设备或元器件进行工作温度的检测， 并根据检测的结果对电子设 备或元器件的温度进行调节， 使得电子设备或元器件的温度在预设的上限 值和下限值之间， 克服了电子设备或元器件在低温状态下无法启动、 不能 充电、 无法正常运行、 CPU计算错误率提高等非正常工作状态的发生。

除了上面所描述的目的、 特征和优点之外， 本发明还有其它的目的、 特征和优点。 下面将参照图， 对本发明作进一步详细的说明。 附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部分， 本发明 的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 在附图中：

图 1表示本发明实施例一所述的温度控制装置的结构示意图； 图 1表示本发明实施例二所述的温度控制装置的结构示意图； 图 3表示本发明实施例三所述的电子设备的结构示意图；

图 4表示本发明实施例四所述的电子设备的结构示意图；

图 5表示本发明实施例五所述的电子设备的结构示意图；

图 6表示本发明实施例六所述的温度控制方法的流程图；

图 7表示本发明实施例七所述的温度控制方法的流程图； 以及 图 8表示本发明实施例八所述的温度控制方法的流程图。 具体实施方式

本发明的基本思想是： 获取元器件的当前温度； 判断所述当前温度是 否在第一温度与第二温度之间， 并得一判断结果； 所述一判断结果为所述 当前温度低于所述第一温度时， 控制所述当前温度在所述第一温度与所述 第二温度之间； 其中， 所述第一温度为所述元器件的工作温度的下限值， 所述第二温度为所述元器件的工作温度的上限值。

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明， 但是本发明可以由权 利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例一通过温度控制装置的主要结构来说明温度控制装置的组成、 使用方法及技术效果。

图 1表示本发明实施例一所述的温度控制装置的结构示意图。

参见图 1所示， 温度控制装置包括：

温度检测单元 10, 温度检测单元 10连接电子设备的元器件 16, 用于 检测所述元器件 16的工作温度；

加热单元 12,用于根据所述温度检测单元 10的检测结果控制所述元器 件 16的工作温度在第一温度与第二温度之间； 以及

电源接口 14, 分别连接所述温度检测单元 10与所述加热单元 12, 用 于为所述温度检测单元 10与所述加热单元 12提供电力；

其中， 所述第一温度为所述元器件 16的工作温度的下限值， 所述第二 温度为所述元器件 16的工作温度的上限值。

在本实施例的上述技术方案中， 以手机显示屏为例， 但并不限于手机 显示屏， 也包括其他受温度低而无法正常工作的电子设备元器件， 如平板 电脑的电池芯片、 CPU等。

温度检测单元 10可以为温度传感器或者其它能够测量温度的器件， 通 过温度检测单元 10测量手机的显示屏的温度， 由于该显示屏的工作温度有 低温限制， 即在 0摄氏度以下该显示屏不能正常显示， 温度检测单元 10在 检测到该显示屏的温度低于 0摄氏度时， 将该温度上报， 并启动温度控制 装置的加热单元 12, 加热单元 12启动后对该显示屏进行加热， 加热后该显 示屏即可以正常使用。

但是温度检测单元 10并不停止工作， 而是每隔预定时间间隔均启动检 测功能， 并将检测结果上报， 根据检测结果， 加热单元 12启动升温功能， 控制降温功能或关闭任何功能。

电源接口 14为加热单元 12与温度检测单元 10提供电力， 该电源接口

14既可以是电源插口， 用于接充电电池， 也可以为 USB接口， 通过 USB 接口接电子设备， 如接电脑的 USB接口， 实现充电。

实施例二给出一温度控制装置的较佳结构布局， 并且通过一控制单元 201对加热装置进行控制， 并且在实施例二中以平板电脑的电池芯片为例， 但不限于为电池芯片加热， 包括其他受低温影响而无法正常工作的电子设 备及其元器件。

参见图 2所示， 温度控制装置包括一控制单元 201 , 用于控制发热装置 202的启动与关闭； 加热装置 202, 可以将电能转化为热能， 导热装置 203 使用导热性能较好的材料制作， 覆盖或近距离安置在工作系统中需要加热 的器件旁。

加热装置 202与导热装置 203共同组成加热单元。

温度检测单元 10通过一根线与控制单元 201相连接， 因为， 在布局时 温度检测单元 10不应该与控制单元 201及加热装置 202放在一起， 以降低 加热装置 202对温度检测单元 10的影响。 如可以设置于器件相对的两侧。

具体而言， 加热装置 202正常工作所要求的最低温度， 比电子设备或 元器件的正常工作所要求的温度范围的下限更低； 温度检测单元 10和控制 单元 202 的正常工作温度范围下限要低于功能器件的正常工作温度范围下 限。 加热装置 202加热时， 自身温度不能大于电子设备正常工作所要求的 温度范围的上限， 否则可能导致电子设备因为过热而损坏。

加热装置 202应可以独立于控制单元 201工作， 即当控制单元 201无 法正常工作时， 加热装置 202仍然应当可以启动并正常工作。

加热装置 202可以和其他功能器件集成， 甚至可以直接将印刷电路板 使用导热能力较强的材料制作， 使印刷电路板充当加热装置 202。

加热装置 202也可以设置在电子设备的一空闲空间， 通过加热使得电 子设备的内部空间温度上升， 但是这种方式要考虑不同元器件的最高温度 上限不同， 因此， 要重新制定一加热温度上限， 使得电子设备的各个元器 件均可以正常工作。

温度检测单元 10应当尽量靠近系统功能器件， 并尽可能降低加热装置 202对其的影响。 防止功能器件温度尚未达到要求时， 温度检测单元 10却 因为测量到了加热装置 202的温度而上报错误的温度值。 实施例三为一平板电脑电源芯片加热的例子， 该电源芯片在低于 9摄 氏度时， 不能正常充电。

图 3表示本发明实施例三所述的电子设备的结构示意图；

参见图 3 所示， 该实施例同样以电池芯片为例， 为电池芯片加热， 但 不限于为电池芯片加热。

温度控制装置与实施例 1相比， 还包括一控制单元 201 , 同时， 在实施 例三中， 示出了温度控制装置可实现的两种电源方式， 方式一为通过外部 电源 301可为功能系统 303的电池芯片充电及为温度控制装置供电， 例如 通过 USB接口； 方式二为通过电池为功能系统 203的电池芯片充电及温度 控制装置供电， 在本实施例中加热单元为一加热装置 207, 如图 3 , 控制单 元 201连接在温度检测单元 10与加热装置 207之间， 将温度控制装置设置 在电源芯片处， 该电源芯片为功能系统 303 的工作电路及其它组件提供电 力， 温度检测单元 10在检测到电源芯片的温度低于 9摄氏度时， 电源输入 301及电池 302充电均受到影响， 即充不进去电， 这将会影响功能系统 303 的正常使用， 温度检测单元 10将检测到的电源芯片的当前温度上报给控制 单元 201 , 控制单元 201根据上报的温度对加热装置 207进行有效的控制， 以保证电源芯片的工作温度在 9摄氏度以上。

优选地， 加热装置 207可以为能将电能转化为热能的材料， 例如发热 陶瓷、 低温电热膜片， 硅胶片等等。 发热功率？=电压 U*电压 U/电阻 R,可 通过调整发热装置的电阻值来调整发热功率， 防止功率过低而导致加热效 率太差， 或功率太高而导致设备过热。

实施例四为将温度控制装置设成薄膜状， 将薄膜状的温度控制装置覆 盖在待加热的电子设备或元器件上， 即可实现对该电子设备或元器件的温 度调控。

图 4表示本发明实施例四所述的电子设备的结构示意图。 电子设备面板 401 , 包括正面外壳、 显示屏、 触摸屏等， 此部分与电子 设备原来的面板部分相同， 无需任何改动。

薄膜状加热装置 402,位于电子设备面板 401与电子设备功能处理系统 403中间，易于同时给电子设备面板 401和电子设备功能处理系统 403同时 导热。

电子设备功能处理系统 403 , 包括工作电路等，控制单元 201和温度检 测单元 10也可以安置在此处。

本实施例的薄膜状加热装置也可以只为一个结构或组件加热， 例如电 子设备面板 401为待加热结构， 而电子设备功能处理系统 403用电子设备 的后盖取代， 这种情况下， 薄膜状加热装置 402只为电子设备面板 401加 热， 并且可以封装在电子设备的内部。

本实施例将加热装置设置成一薄膜状， 并且覆盖在电子设备或元器件 上， 使用方便， 且不影响电子设备的组装效果。

优选地， 控制单元 201 可以是单独工作的电子设备或机械设备， 也可 以与功能系统的工作电路集成， 也可以与温度检测单元 10集成。 当控制单 元 201与温度检测单元 10集成后， 也可以使用温控开关替代两者的功能。

实施例五为温度控制装置的控制单元与电子设备功能系统的工作电路 集成在一起的具体实施例。

图 5表示本发明实施例五所述的电子设备的结构示意图。

电子设备的功能系统 303包括一工作电路 504,工作电路 504与温度控 制装置的控制单元 201集成在一起， 电源输入 301与电池 302作为电子设 备的电池芯片充电电源。 功能系统 303 为电子设备工作系统， 一般由电源 芯片、 控制电路和其他相关功能组件共同构成。 如手机的功能系统包括电 源芯片、 基带电路、 射频电路、 存储器、 天线、 显示器、 触摸屏、 音频器 件等。 加热系统包括温度检测单元 10、 加热装置 207及控制单元 201。

控制单元 201与工作电路 504集成在一起。

在低温状态下， 加热系统用于提升整个电子设备功能系统的温度， 保 证功能系统的正常运行。 温度控制装置可以接收温度检测装置上报的温度 值， 并控制加热装置 207的启动与关闭。 在该实施例中， 控制单元 201与 功能系统 303的工作电路 504相集成， 可以共用 CPU、存储器等功能组件， 以节省产品的制作成本。

图 6表示本发明实施例六所述的温度控制方法的流程图。

参见图 6所示， 温度控制方法包括：

S801 : 获取所述元器件的当前温度；

S803 : 判断所述当前温度是否在第一温度与第二温度之间， 并得一判 断结果；

S805: 在所述一判断结果为所述当前温度低于所述第一温度时， 控制 所述当前温度在所述第一温度与所述第二温度之间；

其中， 所述第一温度为所述元器件的工作温度的下限值， 所述第二温 度为所述元器件的工作温度的上限值。

本实施例通过对电子设备和 /或元器件温度的检测， 根据电子设备和 / 或元器件温度的检测结果， 对电子设备和 /或元器件的进行升温或降温， 使 得电子设备和 /或元器件的工作温度维持在保证正常工作的范围之内。

图 7表示本发明实施例七所述的温度控制方法的流程图。

参见图 7所示， 温度控制方法包括：

步驟 601 : 在接收到启动信号后， 进入启动流程。 该启动信号可以是用 户按电源键发起； 也可以是在加热一定时间后， 由控制单元发出。 在该流 程图中可以看到， 该实施例可以支持控制单元独立于功能系统运行。

步驟 602: 启动控制单元。 如果当前控制单元已经被启动， 则该步驟可 以认为被成功执行。

步驟 603: 控制单元启动成功， 则通过温度检测单元获取当前温度。 步驟 604: 从控制单元成功获取当前温度后， 判断当前温度是否低于第 一阀值。 第一阀值应等于或略大于电子设备能够进行正常工作所要求的温 度范围的下限。

步驟 605:如果步驟 604判断出温度高于第一阀值，则认为当前温度下， 系统可以正常运行， 启动电子设备功能系统。

步驟 606: 如果步驟 602中启动温度控制装置失败，认为温度过低导致 温度控制装置无法正常工作； 或者步驟 603 中获取当前温度失败， 认为温 度过低导致温度检测单元无法正常工作； 或者步驟 604 中判断当前温度第 一阀值， 判定功能系统将无法正常工作。 此时进入加热装置开启流程， 先 判断加热装置当前是否已经启动。 如果加热装置已经启动， 则结束本次开 机流程。 如果加热装置未启动， 则进入步驟 607。

步驟 607: 启动加热装置。

步驟 608:结束流程。如果本次开机流程成功启动功能系统（步驟 705 ), 或者温度控制装置都没有被启动 （步驟 602失败）， 则开机流程完全结束。 如果温度控制装置已经被启动， 但是获取温度失败（步驟 603 失败）或者 判定温度低于第一阀值（步驟 604 ), 则在一定时机时， 有温度控制装置控 制， 再次进入启动流程。 一定时机指温度高于第一阀值时， 或者一定时间 后。

图 8表示本发明实施例八所述的温度控制方法的流程图。

参见图 8所示， 温度控制方法包括：

该流程在系统能够正常工作后， 温度控制装置和功能系统已经成功启 动， 并正常运行后才会被触发。

步驟 701 : 温度控制装置通过温度检测装置获取当前温度。 步驟 702: 判断当前温度是否低于第一阀值。 第一阀值应等于或略大于 电子设备能够进行正常工作所要求的温度范围的下限。

步驟 703: 如果步驟 702中判断当前温度第一阀值， 判定功能系统可能 会工作异常。 此时进入加热装置开启流程， 先判断加热装置当前是否已经 启动。 如果加热装置已经启动， 则结束本次温度控制流程。 如果加热装置 未启动， 则进入步驟 704。

步驟 704: 启动加热装置。

步驟 705: 步驟 702中判定当前温度高于第一阀值后， 判断当前温度是 否高于第二阀值。 第二阀值为一高于第一阀值的温度值， 但该温度值不能 高于电子设备正常工作所要求的温度范围的上限。 两个阀值的温差为电子 设备工作时， 一定工作时间内会产生的温度降低值。 如果当前温度低于第 二阀值， 则结束本次温度控制流程。

步驟 706: 步驟 705中判定当前温度高于第二阀值， 则认为温度已经满 足功能系统正常工作要求， 并在一定时间内温度不会降低到第一阀值以下， 则进入加热装置关闭流程。 首先判断加热装置当前是否处于开启状态。 如 果加热装置当前未开启， 则无需关闭， 结束本次温度控制流程。

步驟 707: 步驟 706中判定当前加热装置处于开启状态， 则关闭加热装 置。

本发明通过设置温度检测单元与温度控制单元， 可实时或每隔一段时 间对电子设备或元器件进行工作温度的检测， 并根据检测的结果对电子设 备或元器件的温度进行调节， 使得电子设备或元器件的温度在预设的上限 值和下限值之间， 克服了电子设备或元器件在低温状态下无法启动、 不能 充电、 无法正常运行、 CPU计算错误率提高等非正常工作状态的发生。

以上所述仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围 , 凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换， 或直 接或间接运用在其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范 围内。

Claims

权利要求书

1. 一种温度控制装置， 用于维持电子设备的元器件的工作温度， 其特 征在于， 该温度控制装置包括：

温度检测单元， 用于检测元器件的工作温度；

加热单元， 用于根据所述温度检测单元的检测结果对所述元器件进行 加热， 使所述工作温度在第一温度与第二温度之间； 以及

电源接口， 分别连接所述温度检测单元与所述加热单元， 用于为所述 温度检测单元与所述加热单元供电；

其中， 所述第一温度为所述元器件的工作温度的下限值， 所述第二温 度为所述元器件的工作温度的上限值。

2. 如权利要求 1所述的温度控制装置， 其特征在于， 该温度控制装置 还包括：

控制单元， 连接所述加热单元， 用于根据所述温度检测单元的检测结 果启动或关闭所述加热单元。

3. 如权利要求 1所述的温度控制装置， 其特征在于， 所述温度检测单 元检测元器件的工作温度为：

根据预设时间间隔启动检测功能对所述元器件进行工作温度的检测。

4.如权利要求 1所述的温度控制装置， 其特征在于， 所述加热单元为将 电能转化为热能的发热材料。

5. 如权利要求 4所述的温度控制装置， 其特征在于， 所述发热材料为 薄膜状， 用于覆盖在电子设备和 /或所述元器件上。

6.如权利要求 1所述的温度控制装置， 其特征在于， 所述加热单元的工 作温度的上限值小于所述第二温度， 所述加热单元的工作温度的下限值要 小于所述第一温度。

7.—种电子设备， 其特征在于， 包括权利要求 1至 6中任一项所述的温 度控制装置；

所述温度控制装置包括温度检测单元与加热单元， 其中， 所述温度检 测单元设置在电子设备的预定加热的元器件处， 用于对所述元器件的工作 温度进行检测； 所述加热单元设置在所述电子设备的预留空间里或所述元 器件处， 用于对所述元器件进行加热。

8.如权利要求 7所述的电子设备， 其特征在于， 所述温度控制装置设置 在所述电子设备的第一组件处， 用于控制所述第一组件的工作温度。

9.如权利要求 7所述的电子设备， 其特征在于， 所述温度控制装置设置 在所述电子设备的所述第一组件与第二组件之间， 用于控制所述第一组件 与所述第二组件的工作温度。

10.如权利要求 8或 9所述的电子设备， 其特征在于， 所述第一组件为 导热材料制成的印刷电路板， 所述印刷电路板作为所述温度控制装置的发 热装置。

11. 如权利要求 7所述的电子设备， 其特征在于， 所述第一组件进一步 包括： 处理模块与存储模块；

所述温度控制装置的控制单元与所述第一组件集成在一起， 所述控制 单元于所述第一组件共用所述处理模块与所述存储模块。

12.—种温度控制方法， 应用于维持电子设备的元器件的工作温度， 其 特征在于， 该方法包括：

获取所述元器件的当前温度；

判断所述当前温度是否在第一温度与第二温度之间， 并得到判断结果； 所述判断结果为所述当前温度低于所述第一温度时， 控制所述当前温 度在所述第一温度与所述第二温度之间；

其中， 所述第一温度为所述元器件的工作温度的下限值， 所述第二温 度为所述元器件的工作温度的上限值。