KR20200049672A - 에어로졸 흡인기용 전원 유닛, 에어로졸 흡인기, 에어로졸 흡인기의 전원 제어 방법, 및 에어로졸 흡인기의 전원 제어 프로그램 - Google Patents

에어로졸 흡인기용 전원 유닛, 에어로졸 흡인기, 에어로졸 흡인기의 전원 제어 방법, 및 에어로졸 흡인기의 전원 제어 프로그램 Download PDF

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Abstract

에어로졸 흡인기용 전원 유닛은 다음을 포함한다: 에어로졸 생성원으로부터 에어로졸을 생성하기 위해 부하로 전력을 방전할 수 있는 전원; 및 전원이 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록, 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어 유닛.

Description

에어로졸 흡인기용 전원 유닛, 에어로졸 흡인기, 에어로졸 흡인기의 전원 제어 방법, 및 에어로졸 흡인기의 전원 제어 프로그램{POWER SUPPLY UNIT FOR AEROSOL INHALER, AEROSOL INHALER, POWER SUPPLY CONTROL METHOD OF AEROSOL INHALER, AND POWER SUPPLY CONTROL PROGRAM OF AEROSOL INHALER}
본 발명은 에어로졸 흡인기용 전원 유닛, 에어로졸 흡인기, 에어로졸 흡인기의 전원 제어 방법, 및 에어로졸 흡인기의 전원 제어 프로그램에 관한 것이다.
에어로졸 생성원, 에어로졸 생성원으로부터 에어로졸을 생성하는 부하, 부하로 방전할 수 있는 전원, 및 전원을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 에어로졸 흡인기가 입수 가능하다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 3 참조).
특허문헌 1: JP-A-2018-093877
특허문헌 2: JP-A-2018-057384
특허문헌 3: JP-A-2018-019695
에어로졸 흡인기는 자주 사용될 수 있으므로, 에어로졸 흡인기의 전원의 충전 및 방전이 빈번하게 수행될 수 있다. 이러한 이유로, 전원의 성능의 열화를 억제해야 할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 전원의 성능의 열화를 억제할 수 있는, 에어로졸 흡인기용 전원 유닛, 에어로졸 흡인기의 전원 제어 방법, 및 에어로졸 흡인기의 전원 제어 프로그램을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 에어로졸 흡인기용 전원 유닛(power supply unit)이 제공되며, 상기 전원 유닛은 다음을 포함한다: 에어로졸 생성원(aerosol generation source)으로부터 에어로졸을 생성하기 위해 부하(load)로 전력을 방전할 수 있는 전원(power supply); 및 전원이 완충 상태(fully charged state) 및 방전 종지 상태(discharging termination state) 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록, 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어 유닛.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 전원 유닛이 장착된 에어로졸 흡인기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 에어로졸 흡인기의 또 다른 사시도이다.
도 3은 도 1의 에어로졸 흡인기의 단면도이다.
도 4는 도 1의 에어로졸 흡인기의 전원 유닛의 사시도이다.
도 5는 도 1의 에어로졸 흡인기의 전원 유닛의 주요 부분의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 1의 에어로졸 흡인기의 전원 유닛의 회로 구성을 나타내는 개략도이다.
도 7은 전원이 신품일 때 도 6의 전원의 완충 용량(full charge capacity)과 충전이 완료되었을 때 전원에 축적된 전력량 사이의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8은 전원의 열화(deterioration)가 진행되었을 때 도 6의 전원의 완충 용량과 충전이 완료되었을 때 전원에 축적된 전력량 사이의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 전원의 열화가 더 진행되었을 때 도 6의 전원의 완충 용량과 충전이 완료되었을 때 전원에 축적된 전력량 사이의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 전원이 신품일 때 도 6의 전원의 완충 용량과 방전이 금지되었을 때 전원에 축적된 전력량 사이의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 11은 전원의 열화가 진행되었을 때 도 6의 전원의 완충 용량과 방전이 금지되었을 때 전원에 축적된 전력량 사이의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 전원의 열화가 더 진행되었을 때 도 6의 전원의 완충 용량과 방전이 금지되었을 때 전원에 축적된 전력량 사이의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
하기에, 본 발명의 실시형태에 따른 에어로졸 흡인기용 전원 유닛이 기재된다. 먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 전원 유닛이 장착된 에어로졸 흡인기가 기재된다.
(에어로졸 흡인기)
에어로졸 흡인기(1)는 연소를 수반하지 않고 첨가된 향미(flavor)를 포함하는 에어로졸을 흡인하기 위한 장치이며, 특정 방향(이하, 길이 방향 A로 지칭)을 따라 연장된 막대 형상(rod shape)을 가진다. 에어로졸 흡인기(1)는 전원 유닛(10), 제1 카트리지(20), 및 제2 카트리지(30)를 포함하며, 이들은 길이 방향 A를 따라 순서대로 배열된다. 제1 카트리지(20)는 전원 유닛(10)에 착탈될 수 있다. 제2 카트리지(30)는 제1 카트리지(20)에 착탈될 수 있다. 즉, 제1 카트리지(20) 및 제2 카트리지(30)는 개별적으로 교체될 수 있다.
(전원 유닛)
본 실시형태의 전원 유닛(10)은 도 3, 도 4, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전원(12), 충전 IC(55), MCU(50), 스위치(19), 전압 센서(16), 다양한 센서 등을 원통형 전원 유닛 케이스(11) 내에 포함한다. 전원(12)은 충전 가능한 2차 전지, 전기 이중층 커패시터(electric double-layer capacitor) 등이며, 리튬-이온 배터리인 것이 바람직하다.
길이 방향 A의 일단 측(제1 카트리지(20) 측)에 위치한 전원 유닛 케이스(11)의 상부(11a, top part)에, 방전 단자(41, discharging terminal)가 제공된다. 방전 단자(41)는 상부(11a)의 상면으로부터 제1 카트리지(20)를 향해 돌출하도록 제공되며, 제1 카트리지(20)의 부하(21)에 전기적으로 접속될 수 있도록 구성된다.
또한, 방전 단자(41) 부근에 있는 상부(11a)의 상면 일부에는, 제1 카트리지(20)의 부하(21)에 공기를 제공하기 위한 공기 공급부(42, air supply part)가 제공된다.
길이 방향 A의 타단측(제1 카트리지(20)의 반대측)에 위치한 전원 유닛(10)의 하부(11b, bottom part)에는, 전원(12)을 충전할 수 있는 외부 전원(60)(도 6 참조)에 전기적으로 접속될 수 있는 충전 단자(43, charging terminal)가 제공된다. 충전 단자(43)는 하부(11b) 측면에 제공되며, 예를 들면, USB 단자, 마이크로 USB 단자, 및 라이트닝(Lightning) 단자 중 적어도 하나가 이에 접속될 수 있다.
그러나 충전 단자(43)는 비접촉 방식으로 외부 전원(60)으로부터 전력을 수전할 수 있는 수전부(power receiving part)일 수 있다. 이 경우, 충전 단자(43)(수전부)는 수전 코일로 구성될 수 있다. 무선 전력 전달 시스템은 전자기 유도형(electromagnetic induction type)일 수 있거나, 또는 자기 공명형(magnetic resonance type)일 수 있다. 또한, 충전 단자(43)는 외부 전원(60)으로부터 임의의 접촉점 없이 전력을 수전할 수 있는 수전부일 수 있다. 또 다른 예시로서, 충전 단자(43)는 USB 단자, 마이크로 USB 단자, 및 라이트닝 단자 중 적어도 하나가 이에 접속될 수 있으며, 상기 언급된 수전부가 이에 포함되도록 구성될 수 있다.
전원 유닛 케이스(11)의 상부(11a)의 측면에, 사용자가 조작할 수 있는 조작 유닛(14, operation unit)이 충전 단자(43)에 대해 반대측을 향하도록 제공된다. 더 구체적으로, 조작 유닛(14)과 충전 단자(43)는 조작 유닛(14)과 충전 단자(43)를 연결하는 직선과 전원 유닛(10)의 길이 방향 A의 중심선의 교차점에 대하여 대칭이다. 조작 유닛(14)은 버튼형 스위치, 터치 패널 등으로 구성된다. 조작 유닛(14)의 근처에, 퍼프 동작(puff action)을 검출하기 위한 흡기 센서(15, inhalation sensor)가 제공된다.
충전 IC(55)는 충전 단자(43) 근처에 배치되며, 충전 단자(43)로 입력되는 전력으로 전원(12)의 충전을 제어한다. 충전 IC(55)는 충전 단자에 접속되는 충전 케이블에 탑재된 교류를 직류로 변환하기 위해 제공되는 인버터(61) 등으로부터 인가된 직류를, 상이한 파라미터를 가지는 직류로 변환하기 위한 컨버터, 컨버터로부터 전원(12)으로 공급되는 충전 전압 VCHG를 측정하는 전압계, 컨버터로부터 전원(12)으로 공급되는 충전 전류 ICHG를 측정하는 전류계, 및 이들을 제어하는 프로세서 등을 포함한다. 본 명세서에서, 상기 프로세서는 더 구체적으로 회로 소자, 예컨대 반도체 소자를 조합하여 구성된 전기 회로이다.
충전 IC(55)는 선택적으로 충전 전류 ICHG가 일정해지도록 제어함으로써 전원(12)의 충전을 위해 정전류 충전(CC 충전, constant current charging)을 수행하고, 충전 전압 VCHG가 일정해지도록 제어함으로써 전원(12)의 충전을 위해 정전압 충전(CV 충전, constant voltage charging)을 수행한다. 충전 IC(55)는 전원(12)에 축적된 전력량에 해당하는 전원 전압 VBatt이 소정의 CV 스위치 전압보다 작은 상태에서는 CC 충전에 의해 전원(12)을 충전하고, 전원 전압 VBatt이 상기 언급된 CV 스위치 전압과 같거나 더 큰 상태에서는 CV 충전에 의해 전원(12)을 충전한다.
MCU(50)는 도 5에 도시된 바와 같은 다양한 센서 장치, 예컨대 퍼프(흡기) 동작을 검출하기 위한 흡기 센서(15, inhalation sensor), 전원(12)의 전원 전압VBatt을 측정하기 위한 전압 센서(16), 및 전원(12)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(17), 조작 유닛(14, operation unit), 통지 유닛(45, notifying unit)(하기 기재됨) 및 퍼프 동작의 횟수와 부하(21)에 전력이 인가된 시간을 저장하기 위한 메모리(18)에 접속되며, 에어로졸 흡인기(1)에 대한 다양한 제어를 수행한다. MCU(50)는 구체적으로 프로세서이다.
또한, 전원 유닛 케이스(11)에, 공기를 흡인하기 위한 공기 취입구(air intake)(도면에 도시되지 않음)가 형성된다. 공기 취입구는 조작 유닛(14)의 주위에 형성될 수 있거나, 또는 충전 단자(43)의 주위에 형성될 수 있다.
(제1 카트리지)
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 카트리지(20)는 에어로졸원(22, aerosol source)을 저장하기 위한 리저버(23, reservoir), 에어로졸원(22)을 무화하기 위한 전기적인 부하(21), 리저버(23)로부터 부하(21) 쪽으로 에어로졸원을 인출하기 위한 윅(24, wick), 에어로졸원(22)을 무화하여 생성된 에어로졸을 제2 카트리지(30) 쪽으로 유동시키기 위한 에어로졸 채널(25), 제2 카트리지(30)의 일부를 수용하기 위한 엔드 캡(26, end cap)을 포함한다.
리저버(23)는 에어로졸 채널(25)을 둘러싸도록 형성되며, 에어로졸원(22)을 보유한다. 리저버(23)에, 수지 웹(resin web) 또는 면(cotton)과 같은 다공성 부재가 수용될 수 있으며, 다공성 부재(porous member)는 에어로졸원(22)으로 함침될 수 있다. 에어로졸원(22)은 글리세린, 프로필렌 글리콜, 또는 물과 같은 액체를 포함한다.
윅(24)은 모세관 현상을 이용하여 에어로졸원(22)을 부하(21) 쪽으로 인출하기 위한 액체 보유 부재(liquid holding member)이며, 예를 들면, 유리 섬유, 다공성 세라믹 등으로 구성된다.
부하(21)는 방전 단자(41)를 통해 전원(12)으로부터 제공된 전력에 의해 에어로졸원(22)을 연소하지 않고 무화한다. 부하(21)는 소정 피치(코일)로 권취된 전열선(heating wire)으로 구성된다. 그러나 부하(21)는 에어로졸원(22)을 무화하여 에어로졸을 생성할 수 있는 소자이면 되고, 예컨대, 발열 소자(heating element) 또는 초음파 발생기가 있다. 발열 소자의 예로는 발열 저항체, 세라믹 히터, 유도 가열식 히터 등을 포함한다.
에어로졸 채널(25)은 전원 유닛(10)의 중심선 L에서 부하(21)의 하류측에 제공된다.
엔드 캡(26)은 제2 카트리지(30)의 일부를 수용하기 위한 카트리지 수용부(26a), 및 에어로졸 채널(25)과 카트리지 수용부(26a)를 연결하기 위한 연결 통로(26b)를 포함한다.
(제2 카트리지)
제2 카트리지(30)는 향미원(31, flavor source)을 보유한다. 제1 카트리지(20) 측의 제2 카트리지(30)의 단부는 제1 카트리지(20)의 엔드 캡(26)에 제공된 카트리지 수용부(26a)에 제거 가능하게 수용된다. 제1 카트리지(20) 측에 대한 반대측의 제2 카트리지(30)의 단부는 사용자를 위한 흡인 포트(32, inhalation port)로서 구성된다. 그러나 흡인 포트(32)는 제2 카트리지로부터 분리될 수 없도록 제2 카트리지(30)와 일체로 구성될 필요는 없으며, 제2 카트리지(30)로부터 착탈될 수 있도록 구성될 수 있다. 흡인 포트(32)가 상기 기재된 바와 같이 전원 유닛(10) 및 제1 카트리지(20)로부터 별도로 구성되는 경우, 흡인 포트(32)를 위생적으로 유지할 수 있다.
제2 카트리지(30)는 부하(21)에 의해 에어로졸원(22)을 무화함으로써 생성된 에어로졸을, 향미원(31)을 통해 에어로졸을 통과시킴으로써 향미를 첨가한다. 향미원을 구성하는 원료편(raw material piece)으로서, 살담배(shredded tobacco) 또는 담배 원료를 입상(grain shape)으로 성형하여 제조된 성형체(compact)가 사용될 수 있다. 향미원(31)은 담배가 아닌 식물(예컨대 박하 또는 약초, 또는 허브)로 구성될 수 있다. 향미원(31)에, 멘톨과 같은 향료가 첨가될 수 있다.
본 발명의 실시형태의 에어로졸 흡인기(1)는 에어로졸원(22), 향미원(31), 및 부하(21)에 의해 향미를 함유하는 에어로졸을 생성할 수 있다. 즉, 에어로졸원(22) 및 향미원(31)은 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸 생성원(aerosol generation source)을 구성한다.
에어로졸 흡인기(1) 내의 에어로졸 생성원은 사용자가 사용하기 위해 교체할 수 있는 부분이다. 이 부분은, 예를 들면, 1개의 제1 카트리지(20) 및 1개 이상(예를 들면, 5개)의 제2 카트리지(30)가 1세트로 사용자에게 제공될 수 있다.
에어로졸 흡인기(1)에 사용될 수 있는 에어로졸 생성원의 구성은 에어로졸원(22) 및 향미원(31)이 별도로 구성된 구성으로 제한되지 않으며, 에어로졸원(22) 및 향미원(31)이 일체로 형성된 구성, 향미원(31)이 생략되고 에어로졸원(22)이 향미원(31)에 포함될 수 있는 물질을 포함하는 구성, 에어로졸원(22)이 향미원(31)을 대신하여 의약품 등을 포함하는 구성 등일 수 있다.
에어로졸원(22) 및 향미원(31)을 일체형으로 형성함으로써 구성된 에어로졸 생성원을 포함하는 에어로졸 흡인기(1)에 있어서, 예를 들면, 1개 이상(예를 들면, 20개)의 에어로졸 생성원이 1세트로 사용자에게 제공될 수 있다.
에어로졸 생성원으로서 에어로졸원(22)만을 포함하는 에어로졸 흡인기(1)의 경우에, 예를 들면, 1개 이상(예를 들면, 20개)의 에어로졸 생성원이 1세트로서 사용자에게 제공될 수 있다.
상기 기재된 바와 같이 구성된 에어로졸 흡인기(1)에서, 도 3의 화살표 B로 도시된 바와 같이, 전원 유닛 케이스(11)에 형성된 취입구(도면에 도시되지 않음)로부터의 공기 유입은 공기 공급부(42)를 통과하고, 제1 카트리지(20)의 부하(21) 근처를 통과한다. 부하(21)는 윅(24)에 의해 리저버(23)로부터 인출된 에어로졸원(22)을 무화한다. 무화에 의해 생성된 에어로졸은 취입구로부터 유입된 공기와 함께 에어로졸 채널(25)을 통해 유동하며, 연결 통로(26b)를 통해 제2 카트리지(30)로 공급된다. 제2 카트리지(30)에 공급된 에어로졸은 향미원(31)을 통과하여 여기서 향미가 첨가되며, 흡인 포트(32)로 공급된다.
또한, 에어로졸 흡인기(1)에는, 다양한 정보를 통지하기 위한 통지 유닛(45)이 제공된다(도 5 참조). 통지 유닛(45)은 발광 소자로 구성될 수 있거나, 또는 진동 소자로 구성될 수 있거나, 또는 사운드 출력 소자로 구성될 수 있다. 통지 유닛(45)은 발광 소자, 진동 소자, 및 사운드 출력 소자 중 둘 이상의 소자의 조합일 수 있다. 통지 유닛(45, notifying unit)은 전원 유닛(10), 제1 카트리지(20), 및 제2 카트리지(30) 중 임의의 하나에 제공될 수 있다; 그러나 통지 유닛이 전원 유닛(10)에 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 조작 유닛(14)의 주위의 영역은 LED와 같은 발광 소자에 의해 방출된 빛이 통과하도록 투광성(translucency)을 가지도록 구성된다.
(전자 회로)
하기에, 도 6을 참조하여 전원 유닛(10)의 전기 회로의 세부사항이 기재된다.
전원 유닛(10)은 전원(12); 방전 단자(41)를 구성하는 양극측 방전 단자(41a) 및 음극측 방전 단자(41b); 충전 단자(43)를 구성하는 양극측 충전 단자(43a) 및 음극측 충전 단자(43b); 전원(12)의 양극측과 양극측 방전 단자(41a) 사이, 및 전원(12)의 음극측과 음극측 방전 단자(41b) 사이에 접속된 MCU(마이크로 제어 유닛(Micro Controller Unit)); 충전 단자(43)와 전원(12) 사이의 전력 전달 경로에 배치되는 충전 IC(55); 및 전원(12)과 방전 단자(41) 사이의 전력 전달 경로에 배치되는 스위치(19)를 포함한다.
스위치(19)는, 예를 들면, 반도체 소자, 예컨대 MOSFET으로 구성되며, MCU(50)의 제어에 의해 개폐된다. MCU(50)는 MCU와 충전 단자(43) 사이의 전압 변화에 기초하여 외부 전원(60)이 충전 단자(43)에 접속되어 있음을 검출하는 기능을 가진다.
도 6에 도시된 전원 유닛(10)의 전기 회로에서, 스위치(19)는 전원(12)의 양극측과 양극측 방전 단자(41a) 사이에 제공된다. 스위치(19)는 이러한 소위 플러스 제어형 대신에, 음극측 방전 단자(41b)와 전원(12)의 음극측 사이에 제공되는 마이너스 제어형일 수 있다.
(MCU)
하기에, MCU(50)의 구성이 더욱 상세히 기재된다.
도 5에 도시된 바와 같이, MCU(50)는 에어로졸 생성 요구 검출 유닛(51), 조작 검출 유닛(52), 전력 제어 유닛(53), 및 프로그램 실행에 의해 구현되는 기능적 차단으로서 통지 제어 유닛(54)을 포함한다.
에어로졸 생성 요구 검출 유닛(51)은 흡기 센서(15)의 출력 결과에 기초하여 에어로졸 생성 요구를 검출한다. 흡기 센서(15)는 흡인 포트(32)를 통한 사용자의 흡인에 의해 야기된 전원 유닛(10)의 압력(내부 압력) 변화 값을 출력하도록 구성된다. 흡기 센서(15)는, 예를 들면, 내부 압력에 따른 출력값(예를 들면, 전압값 또는 전류값)을 출력하기 위한 압력 센서이며, 이러한 내부 압력은 취입구(도면에 도시되지 않음)로부터 흡인 포트(32)를 향해 흡인되는 공기의 흐름(즉, 사용자의 퍼프 동작)에 따라 달라진다. 흡기 센서(15)는 커패시터 마이크로폰 등으로 구성될 수 있다.
조작 검출 유닛(52)은 사용자에 의한 조작 유닛(14)에서 수행된 조작을 검출한다.
통지 제어 유닛(54)은 통지 유닛(45)을 제어하며, 통지 유닛이 다양한 정보를 통지한다. 예를 들면, 통지 제어 유닛(54)은 제2 카트리지(30)를 교체하는 시기의 검출에 대한 응답으로 통지 유닛(45)을 제어하며, 통지 유닛이 제2 카트리지(30)를 교체하는 시기를 통지한다. 통지 제어 유닛(54)은 메모리(18)에 저장된 퍼프 동작의 횟수 및 전력이 부하(21)에 공급된 시간에 기초하여 제2 카트리지(30)의 교체 시기를 검출하고, 이를 통지한다. 통지 제어 유닛(54)은 제2 카트리지(30)를 교체하는 시기를 통지하는 것에 제한되지 않으며, 제1 카트리지(20)를 교체하는 시기, 전원(12)을 교체하는 시기, 전원(12)을 충전하는 시기 등을 통지할 수 있다.
사용되지 않은 1개의 제2 카트리지(30)가 설정된 상태에서, 소정 횟수의 퍼프 동작이 수행되는 경우, 또는 퍼프 동작으로 인해 전력이 부하(21)에 인가된 누적 시간이 소정 값(예를 들면, 120초)에 도달하는 경우, 통지 제어 유닛(54)은 제2 카트리지(30)가 소진된 것으로(즉, 잔여량이 0이거나, 또는 제2 카트리지가 비어 있는 것으로) 판정하고, 제2 카트리지(30)의 교체 시간(timing)을 통지한다.
또한, 1세트에 포함된 제2 카트리지(30) 전체가 소진된 것으로 판정된 경우, 통지 제어 유닛(54)은 단일 세트에 포함된 1개의 제1 카트리지(20)가 소진된 것으로(즉, 잔여량이 0이거나, 또는 제1 카트리지가 비어 있는 것으로) 판정하고, 제1 카트리지(20)의 교체 시간을 통지할 수 있다.
또한, 통지 제어 유닛(54)은 전원(12)의 충전 상태(SOC, state of charge)를 나타내는 수치 지표(numerical index)로서, 전원(12)에 축적된 전력량(축적된 전력량)의 전원(12)의 용량(완충 용량)의 비를 (백분율로) 나타내는 충전 상태(SOC)를 산출하고, 산출된 SOC를 통지하도록 통지 유닛(45)을 제어한다.
통지 제어 유닛(54)은 SOC가 속하는 범위, 예를 들면, 제1 범위인 0% 이상 및 33% 미만, 제2 범위인 33% 이상 및 66% 미만, 및 제3 범위인 66% 이상 및 100% 미만인지 판정한다. 또한, SOC가 제1 범위에 속하는 경우, SOC가 제2 범위에 속하는 경우, 및 SOC가 제3 범위에 속하는 경우에 따라, 통지 제어 유닛(54)은, 예를 들면, 통지 유닛(45)에 포함된 발광 소자를 상이한 색상으로 점등 또는 점멸하거나, 통지 유닛(45)에 포함된 발광 소자를 상이한 패턴으로 점등 또는 점멸하거나, 통지 유닛(45)에 포함된 복수의 발광 소자 중 점등 또는 점멸되는 발광 소자의 개수를 변화시키거나, 통지 유닛(45)의 사운드 출력 소자의 출력 사운드를 변화시키거나, 또는 통지 유닛(45)의 진동 소자의 진동 패턴을 변화시키는 제어를 수행한다. 그러므로 에어로졸 흡인기(1)의 사용자는 디스플레이 등에 표시되는 문자 또는 이미지가 아니라, 사운드, 색상, 또는 진동에 의해 전원(12)의 SOC의 크기를 직관적으로 알 수 있다.
통지 제어 유닛(54)이 상기 언급된 방식으로 SOC를 통지하는 경우, 하기 기재되는 충전 정지 제어가 수행되더라도, SOC 값을 직접적으로 나타내는 경우와 비교하여, 사용자가 느끼는 위화감을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
전력 제어 유닛(53)은 에어로졸 생성 요구 검출 유닛(51)이 에어로졸 생성 요구를 검출할 경우, 스위치(19)를 온 및 오프로 스위칭함으로써 방전 단자(41)를 통해 전원(12)의 방전을 제어한다.
전력 제어 유닛(53)은 부하(21)에 의해 에어로졸원을 무화함으로써 생성되는 에어로졸의 양이 원하는 범위 내에 있도록, 즉, 전원(12)으로부터 부하(21)로 공급되는 전력의 양이 소정 범위 내에 속하도록 제어를 수행한다. 구체적으로, 전력 제어 유닛(53)은, 예를 들면, 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 제어에 의해 스위치(19)의 온 및 오프를 제어한다. 택일적으로, 전력 제어 유닛(53)은 펄스 주파수 변조(PFM, Pulse Frequency Modulation) 제어에 의해 스위치(19)의 온 및 오프를 제어할 수도 있다.
전력 제어 유닛(53)은 부하(21)에 전력 공급이 시작된 후 소정의 기간이 경과한 경우 전원(12)으로부터 부하(21)로의 전력 공급을 정지한다. 즉, 사용자가 퍼프 동작을 실제로 수행하는 동안에도, 퍼프 기간이 특정 기간을 초과하는 경우, 전력 제어 유닛(53)은 전원(12)으로부터 부하(21)로의 전력 공급을 정지한다. 이러한 특정 기간은 사용자의 퍼프 기간의 편차를 억제하기 위해 판정된다.
전력 제어 유닛(53)을 제어함으로써, 1회의 퍼프 동작 동안 부하(21)에 흐르는 전류는 실질적으로 일정한 값이 되며, 이는 PWM 제어에 의해 부하(21)에 공급되는 실질적으로 일정한 유효 전압, 및 방전 단자(41) 및 부하(21)의 저항값에 따라 판정된다. 본 실시형태의 에어로졸 흡인기(1)에서, 사용자가 사용되지 않은 1개의 제2 카트리지(30)를 사용하여 에어로졸을 흡인한 경우, 전력이 부하(21)에 공급될 수 있는 누적 시간은 최대로, 예를 들면, 120초로 제어된다. 그러므로 1개의 제1 카트리지(20) 및 5개의 제2 카트리지(30)가 1세트를 구성하는 경우에, 단일 세트를 비우는데(소진하는데) 필요한 최대 전력량을 사전에 수득할 수 있다.
또한, 전력 제어 유닛(53)은 충전 단자(43)와 외부 전원(60) 사이의 전기적 접속을 검출한다. 그리고 전원(12)의 충전이 충전 IC(55)에 의해 수행되는 상태에서, 전원(12)의 SOC가 100% 미만의 값(예를 들면, 95% 또는 90% 이하의 임의의 값)이 된 경우, 전력 제어 유닛(53)은 전원(12)이 완충 상태가 되지 않도록 전원(12)의 충전을 정지하기 위한 제어를 수행한다. 이러한 제어에 의해, 전원(12)은 열화되기 어려운 상태로 유지된다.
리튬-이온 2차 배터리 등을 전원(12)으로 사용하는 경우, 전원(12)이 그대로 남아 있을 때 SOC 값이 전원(12)의 열화에 영향을 미친다. 열화에 미치는 이러한 영향은 SOC가 100% 또는 0%에 근접할수록 증가한다. 반면에, 열화에 미치는 이러한 영향은 SOC가 30% 내지 70%일 때 최소가 된다. 그러므로 전원(12)의 SOC가 100% 미만의 값으로 유지되는 경우, 전원(12)이 열화하기 어려운 상태를 유지할 수 있다.
또한, 전력 제어 유닛(53)은 사용자에게 제공되는 사용되지 않은 1세트 또는 사용되지 않은 복수의 세트(이하, 2세트로 가정)를 비우기 위해 부하(21)에 공급되도록 요구되는 전력량을 초과하는 전력이 전원(12)에 저장되도록 전원(12)에 충전 정지 제어를 수행한다. 이러한 제어는 전원이 완충 상태가 되기 전에 전원(12)의 충전이 종료된 경우에도 1세트 또는 2세트의 에어로졸 생성원을 소진할 수 있게 한다. 즉, 전원(12)의 열화 억제와 사용자의 편의 개선을 양립시킬 수 있다.
하기에, 사용되지 않은 1세트의 에어로졸 생성원을 비우기 위해 부하(21)에 공급되도록 요구되는 전력량은 1세트에 필요한 전력량으로 지칭되고, 사용되지 않은 2세트의 에어로졸 생성원을 비우기 위해 부하(21)에 공급되도록 요구되는 전력량은 2세트에 필요한 전력량으로 지칭될 것이다.
(전원의 충전 정지 제어)
이러한 제어에서, 전원(12)으로부터 부하(21)로 전력을 방전하는 방전 제어시, 전원(12)의 SOC가 0%가 될 때 MCU(50)는 방전을 정지하고(즉, MCU가 방전을 금지하고) 통지 유닛(45)에 의해 전원(12) 교체 시기를 통지한다. 반면에, MCU(50)는 전원(12)이 열화하지 않는, SOC 범위 중 임의의 상한 측 범위(예를 들면, 90% 내지 95% 범위)를 사전에 판정하고, 전원(12)의 SOC가 충전 IC(55)에 의한 전원(12)의 충전 과정에서 상기 범위 내 특정 값에 도달하면, 충전 IC가 전원(12)의 충전을 종료하도록 충전 IC(55)을 제어한다. 하기에, MCU(50)가 전원(12)의 충전을 완료했을 때의 전원(12)의 SOC는 충전 정지 SOC로 지칭될 것이다.
전원(12)으로서, 상기 언급된 임의의 범위에서 SOC의 최소 값(90%)에 해당하는 축적된 전력량이 2세트에 필요한 전력량 이상이 되도록 대용량 전원이 사용된다. 결과적으로, 전원(12)의 열화가 적은 상태에서, SOC가 90%인 상태에서도 전원(12)의 충전을 정지시키기 위한 제어가 수행되더라도, 2세트의 에어로졸 생성원을 소진하기 위한 방전이 가능하다. 그러므로 전원(12)이 완충 상태(SOC가 100%)로 충전되지 않더라도, 사용자 편의는 손상되지 않는다.
도 7, 도 8, 및 도 9는 전원(12)의 건강 상태가 상이한 각각의 경우의 전원(12)의 완충 용량과 충전이 완료되었을 때 전원에 축적된 전력량의 관계에 대한 일례를 도시하는 도면이다.
하기에, 전원(12)의 건강 상태를 나타내는 수치 지표로서, 건강 상태(SOH, state of health)가 기재될 것이다. SOH는 열화된 상태의 전원(12)의 완충 용량을 신품인 전원(12)의 완충 용량으로 나눈 몫에, 100을 곱해 얻어진 수치이며, 그 단위는 %이다. 즉, SOH가 전원(12)의 건강 상태를 나타내는 수치 지표일 경우에, SOH 값이 클수록 전원(12)의 상태가 신품의 상태에 가까움을 의미하고, SOH 값이 작을수록 전원(12)의 열화가 더욱 진행되고 있음을 의미한다. SOH는 다양한 방법에 의해서 측정 또는 추정될 수 있다.
또한, SOH는 열화된 상태의 전원(12)의 내부 저항값을 신품인 전원(12)의 내부 저항값으로 나눈 몫에, 100을 곱해 얻어진 수치로서 정의될 수 있다. 이 경우에, SOH는 전원(12)의 열화 상태를 나타내는 수치 지표이다. SOH가 전원(12)의 열화 상태를 나타내는 수치 지표일 경우에, SOH 값이 클수록 전원(12)의 열화가 더욱 진행되고 있음을 의미하고, SOH 값이 작을수록 전원(12)의 상태가 신품의 상태에 가까움을 의미한다.
하기에, SOH가 전원(12)의 건강 상태를 나타내는 수치 지표인 경우를 예로서 기재할 것이다. SOH가 전원(12)의 열화 상태를 나타내는 수치 지표일 경우에, 당업자는 충전이 완료되었을 때 전원(12)의 완충 용량과 전원(12)에 축적된 전력량의 관계가 유사하게 정의될 수 있음을 이해할 수 있다.
도 7에서, SOH가 100%인 상태, 즉 전원(12)이 신품인 상태의 완충 용량과 충전이 완료되었을 때 축적된 전력량의 실시예가 도시된다. 상기 기재된 바와 같이, SOH가 100%인 상태에서, 전원(12)의 완충 용량의 90% 용량은 2세트에 필요한 전력량과 같거나 크다. 상기와 같은 이유로, 이러한 상태에서, MCU(50)는 충전 정지 SOC를 전원(12)의 열화가 억제되는 하한값인 90%로 설정하고, 전원(12)의 SOC가 90%에 도달할 때 충전을 완료한다.
도 8에는, SOH가 100%보다 작은 임계값(threshold) TH1 이하인 상태가 도시되어 있다. 즉, 도 8에서, 도 7의 예와 비교하여 전원(12)의 열화가 더욱 진행된 상태가 도시된다. 도 8의 실시예에서, 전원(12)의 완충 용량의 90%인 용량은 2세트에 필요한 전력량보다 작다. 이러한 상태에서, MCU(50)는 충전 정지 SOC를, 예를 들면, 90%를 초과하는 93%로 설정하여, 충전이 완료되었을 때 2세트에 필요한 전력량이 전원(12)에 축적된 전력량으로서 확보되고, 전원(12)의 SOC가 93%에 도달하면 충전을 완료하도록 할 수 있다. 이 경우에, SOH가 약간 감소하더라도, 충전이 완료되면, 2세트의 에어로졸 생성원을 비우기에 충분한 전력이 확보된다.
도 9에는, SOH가 임계값 TH1보다 작은, 임계값 TH2 이하인 상태가 도시된다. 즉, 도 9에서, 도 8의 실시예와 비교하여 전원(12)의 열화가 더욱 진행된 상태가 도시된다. 도 9의 실시예에서, 전원(12)의 완충 용량은 2세트에 필요한 전력량과 같거나 작다. 이러한 상태에서, MCU(50)는 충전 정지 SOC를 90% 내지 95% 중 임의의 하나의 값으로 설정하여, 충전이 완료되었을 때, 1세트에 요구되는 전력량이 전원(12)에 축적된 전력량으로서 확보되고, 전원(12)의 SOC가 상기 설정값에 도달하면 충전을 완료하도록 한다. 이 경우에, SOH가 현저히 감소하더라도, 충전이 완료되면, 1세트의 에어로졸 생성원을 비우기에 충분한 전력이 확보된다.
또한, MCU(50)는 SOH가 임계값 TH2 이하의 값으로 변화하는 것에 대응하여 전원(12)의 열화를 검출하고, 통지 유닛(45)에 의해 전원(12)이 열화되었음을 통지할 수 있다. 택일적으로, MCU(50)는 SOH가 임계값 TH2 이하의 값으로 변화하는 것에 대한 응답으로 전원(12)에 상기 언급된 충전 정지 제어를 시작할 수 있다. 이러한 방식으로, 열화된 전원(12)의 추가 열화를 억제할 수 있다. 또한, 전원(12)의 열화가 검출될 때까지, 또는 전원(12)의 충전 정지 제어가 시작될 때까지, 전원(12)에는, 1세트의 에어로졸 생성원을 비우기에 충분한 전력이 확보된다. 그러므로 사용자 편의가 더욱 향상된다.
하기에, MCU(50)가 수행하는 충전 정지 제어가 구체적으로 기재될 것이다.
먼저, MCU(50)는 SOH를 측정 또는 추정하고, SOH로부터 전원(12)의 완충 용량을 추정한다. SOH를 측정 또는 추정할 때, 전원(12)의 내부 저항, 축적 및 방전된 전력을 합친 값 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 신품일 때 공지된 전원(12)의 완충 용량에 SOH를 곱하여, 현재의 완충 용량이 추정된다.
추정된 완충 용량에 충전 정지 SOC에 대한 하한값(90%)을 곱하여 얻어진 값이 2세트에 필요한 전력량 이상인 경우(도 7의 경우), MCU(50)는 충전 정지 SOC를 하한값인 90%로 설정한다. 이러한 방식으로, 전원(12)의 열화가 적은 상태에서는, 1회 충전을 수행하여 2세트의 소비 전력을 확보하면서, 전원(12)의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.
추정된 완충 용량에 충전 정지 SOC에 대한 하한값(90%)을 곱하여 얻어진 값이 2세트에 필요한 전력량 미만이 되고, 추정된 완충 용량에 충전 정지 SOC에 대한 상한값(95%)을 곱하여 얻어진 값이 2세트에 필요한 전력량 이상이 되는 경우(도 8의 경우), MCU(50)는 충전이 완료되었을 때 2세트에 필요한 전력량이 전원(12)에 축적된 전력량으로 확보될 수 있도록 그러한 SOC 값(90% 초과의 값)을 충전 정지 SOC로서 설정한다. 이 경우에도, 전원은 완충 상태가 되지 않기 때문에, 2세트의 소비 전력을 확보하면서 열화를 억제하는 것이 가능하다.
추정된 완충 용량에 충전 정지 SOC에 대한 하한값(90%) 및 상한값(95%)을 곱하여 얻어진 값 각각이 2세트에 필요한 전력량 미만일 경우에, MCU(50)는 충전이 정지될 때 축적된 전력량이, 1세트 이상에 필요한 전력량이 축적된 전력량의 90% 내지 95% 범위로 확보될 수 있도록 충전 정지 SOC를 판정한다. 결과적으로, 1세트의 소비 전력을 확보하면서 전원(12)의 열화를 억제하는 것이 가능하다.
추정된 완충 용량에 충전 정지 SOC에 대한 상한값(95%)을 곱하여 얻어진 값이 1세트에 필요한 전력량 미만일 경우에, MCU(50)는 통지 유닛(45)이 사용자에게 전원(12) 교체 시기가 되었음을 통지하도록 통지 유닛을 제어한다.
충전이 완료될 때 전원(12)에 축적된 전력량에서 전원(12)의 방전이 금지될 때(SOC가 0%일 때) 전원(12)에 축적된 전력량을 감산하여 얻은 축적된 충전량이 방전 허용 전력량으로서 정의되면, 상기 기재된 MCU(50)의 제어에 의해, 1세트 또는 2세트에 필요한 전력량 이상의 양을, 방전 허용 전력량으로서 설정할 수 있다. 그러므로 전원(12)이 신품인 상태뿐만 아니라, 열화가 진행되는 상태에서도, 적어도 1세트의 에어로졸 생성원을 소비할 수 있다. 그러므로 편의를 개선할 수 있다. 또한, 전원(12)은 완충 상태가 되지 않기 때문에, 열화를 억제할 수 있다.
상기 기재된 실시형태에서, MCU(50)는 2세트에 필요한 전력량을 참조하여 충전 정지 SOC를 판정한다. 택일적으로, MCU(50)는 1세트에 필요한 전력량을 참고하여 충전 정지 SOC를 판정할 수 있다. 이 경우에, 임의의 열화된(건강한) 상태에서, 충전 정지 SOC는 하한값(90%)으로 설정된다.
또한, 상기 실시형태에 기재된 충전 정지 SOC에 대한 하한값(90%) 및 상한값(95%)은 단지 예시임을 유의해야 한다. 이러한 값은 사용되는 각각의 전원(12)에 의존하는 값이므로, 개별적인 전원(12) 등에서의 실험에 의해 얻어지는 것이 바람직하다.
(전원에서의 충전 정지 제어의 제1 변형예)
이 제어에서, 전원(12)의 충전시, MCU(50)는 전원(12)의 SOC가 100%가 될 때 충전을 완료한다. 반면에, MCU(50)는 전원(12)이 열화하지 않는, SOC 범위 중 하한 측 임의의 범위(예를 들면, 10% 내지 5% 범위)를 사전에 판정하고, 전원(12)으로부터 부하(21)로 전력을 방전하는 과정에서 전원(12)의 SOC가 상기 판정된 범위의 특정 값에 도달하고, 통지 유닛(45)에 의해 전원(12) 교체 시기를 통지하는 경우, 전원(12)으로부터 부하(21)로의 방전을 정지(즉, MCU가 방전을 금지)한다. 하기에, MCU(50)가 전원(12)의 방전을 금지할 때 전원(12)의 SOC는 방전 금지 SOC로 지칭될 것이다.
전원(12)으로서, 완충 용량으로부터 임의의 범위 내 SOC에 대해 최대값(10%)에 해당하는 축적된 전력량을 감산하여 얻은 용량이 2세트에 필요한 전력량 이상이 되도록(즉, 전원(12)의 완충 용량의 90% 용량이 2세트에 필요한 전력량 이상이 되도록) 대용량 전원이 사용된다. 결과적으로, 전원(12)의 열화가 적은 상태에서, SOC가 10%인 상태에서도 전원(12)의 방전을 금지하기 위한 제어가 수행되더라도, 2세트의 에어로졸 생성원을 비우기 위한 방전이 가능하다.
도 10, 도 11, 및 도 12는 전원(12)의 건강 상태가 상이한 각각의 경우의 전원(12)의 완충 용량과 방전이 금지되었을 때 전원에 축적된 전력량의 관계에 대한 일례를 도시하는 도면이다.
도 10에서, SOH가 100%인 상태, 즉 전원(12)이 신품인 상태의 완충 용량과 방전이 금지되었을 때 축적된 전력량의 일례가 도시된다. 상기 기재된 바와 같이, SOH가 100%인 상태에서, 전원(12)의 완충 용량의 90%인 용량은 2세트에 필요한 전력량 이상이 된다. 상기와 같은 이유로, 이러한 상태에서, MCU(50)는 방전 금지 SOC를 전원(12)의 열화가 최소화되는 상한값인 10%로 설정하고, 전원(12)의 SOC가 10%에 도달할 때 방전을 금지한다.
도 11에는, SOH가 100%보다 작은 임계값 TH1 이하인 상태가 도시되어 있다. 즉, 도 11에서, 도 10의 실시예와 비교하여 전원(12)의 열화가 더욱 진행된 상태가 도시된다. 도 11의 실시예에서, 전원(12)의 완충 용량의 90%인 용량은 2세트에 필요한 전력량보다 작게 된다. 이러한 상태에서, MCU는 방전 금지 SOC를, 예를 들면, 10% 미만인 7%로 설정하여, 완충 용량과 방전이 정지될 때 전원(12)에 축적된 전력량 사이의 차이가 2세트에 필요한 전력량이 되도록 하고, 전원(12)의 SOC가 7%에 도달하면 전원(12)의 방전을 금지하도록 할 수 있다. 이 경우에, SOH가 약간 감소하더라도, 충전이 완료되면, 2세트의 에어로졸 생성원을 비우기에 충분한 전력이 확보된다.
도 12에서, 임계값 TH1보다 작은 임계값 TH2 이하인 상태가 도시된다. 즉, 도 12에서, 도 11의 실시예와 비교하여 전원(12)의 열화가 더욱 진행된 상태가 도시된다. 도 12의 실시예에서, 전원(12)의 완충 용량은 2세트에 필요한 전력량과 같거나 더 작다. 이러한 상태에서, MCU(50)는 방전 금지 SOC를 10% 내지 5% 중 임의의 하나의 값으로 설정하여, 완충 용량과 방전이 정지될 때 전원(12)에 축적된 전력량 사이의 차이가 1세트에 필요한 전력량 이상이 되도록 하고, 전원(12)의 SOC가 상기 설정값에 도달하면 방전을 금지하도록 할 수 있다. 이 경우에, SOH가 현저히 감소하더라도, 충전이 완료되면, 1세트의 에어로졸 생성원을 비우기에 충분한 전력이 확보된다.
또한, MCU(50)는 SOH가 임계값 TH2 이하의 값으로 변화하는 것에 대한 응답으로 전원(12)의 열화를 검출하고, 통지 유닛(45)에 의해 전원(12)이 열화되었음을 통지할 수 있다. 택일적으로, MCU(50)는 SOH가 임계값 TH2 이하의 값으로 변화하는 것에 대한 응답으로 전원(12)에 상기 언급된 방전 정지 제어를 시작할 수 있다. 이러한 방식으로, 열화된 전원(12)의 추가 열화를 억제할 수 있다. 또한, 전원(12)의 열화가 검출될 때까지, 또는 전원(12)의 방전 정지 제어가 시작될 때까지, 전원(12)에는, 1세트의 에어로졸 생성원을 비우기에 충분한 전력이 확보된다. 그러므로 사용자 편의가 더욱 향상된다.
하기에, MCU(50)가 수행하는 방전 정지 제어가 구체적으로 기재될 것이다.
먼저, MCU(50)는 SOH를 측정 또는 추정하고, SOH로부터 전원(12)의 완충 용량을 추정한다. SOH를 측정 또는 추정할 때, 전원(12)의 내부 저항, 축적 및 방전된 전력을 합친 값 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 신품일 때 공지된 전원(12)의 완충 용량에 SOH를 곱하여, 현재의 완충 용량이 추정된다.
상기 언급된 방법으로 추정된 완충 용량에 방전 금지 SOC에 대한 상한값(10%)을 곱하고, 추정된 완충 용량으로부터 상기 결과 값을 감산하여 얻어진 용량이 2세트에 필요한 전력량 이상인 경우(도 10의 경우), MCU(50)는 방전 금지 SOC를 상한값인 10%로 설정한다. 이러한 방식으로, 전원(12)의 열화가 적은 상태에서는, 1회 충전을 수행하여 2세트의 소비 전력을 확보하면서, 전원(12)의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다.
추정된 완충 용량에 방전 금지 SOC에 대한 하한값(5%)을 곱하고, 추정된 완충 용량으로부터 상기 결과 값을 감산하여 얻어진 용량이 2세트에 필요한 전력량 이상이 되고, 추정된 완충 용량에 방전 금지 SOC에 대한 상한값(10%)을 곱하고, 추정된 완충 용량으로부터 상기 결과 값을 감산하여 얻어진 용량이 2세트에 필요한 전력량 미만이 되는 경우(도 11의 경우), MCU는 완충 용량으로부터 방전이 금지될 때 전원(12)에 축적된 전력량을 감산하여 얻어진 용량이 2세트에 필요한 전력량이 되도록, 그러한 SOC 값(10% 미만의 값)을 방전 금지 SOC로서 설정한다. 이 경우에도, 전원은 방전 종지 상태가 되지 않기 때문에, 2세트의 소비 전력을 확보하면서 열화를 억제하는 것이 가능하다.
추정된 완충 용량에 방전 금지 SOC에 대한 하한값(5%)을 곱하고, 추정된 완충 용량으로부터 상기 결과 값을 감산하여 얻어진 용량, 및 추정된 완충 용량에 방전 금지 SOC에 대한 상한값(10%)을 곱하고, 추정된 완충 용량으로부터 상기 결과 값을 감산하여 얻어진 용량 각각이 2세트에 필요한 전력량 미만이 되는 경우(도 12의 경우), MCU는 완충 용량으로부터 방전이 금지될 때 전원(12)에 축적된 전력량을 감산하여 얻어진 용량이 1세트에 필요한 전력량이 되도록, 그러한 값으로 10% 내지 5% 범위를 방전 금지 SOC로서 설정한다. 결과적으로, 1세트의 소비 전력을 확보하면서 전원(12)의 열화를 억제하는 것이 가능하다.
추정된 완충 용량에 방전 금지 SOC에 대한 하한값(5%)을 곱하고, 추정된 완충 용량으로부터 상기 결과 값을 감산하여 얻어진 용량이 1세트에 필요한 전력량 미만이 되는 경우, MCU(50)는 통지 유닛(45)이 사용자에게 전원(12) 교체 시기가 되었음을 통지하도록 통지 유닛을 제어한다.
충전이 완료되었을 때 전원(12)에 축적된 전력량으로부터 전원(12)의 방전이 금지될 때 전원(12)에 축적된 전력량을 감산하여 얻어진 축적된 전력량이 방전 허용 전력량으로서 정의되면, 상기 기재된 MCU(50)의 방전 정지 제어에 의해, 1세트 또는 2세트에 필요한 전력량 이상의 양을 방전 허용 전력량으로 설정할 수 있다. 그러므로 전원(12)이 신품인 상태뿐만 아니라, 열화가 진행되는 상태에서도, 적어도 1세트의 에어로졸 생성원을 소비할 수 있다. 그러므로 편의를 개선할 수 있다. 또한, 전원(12)은 방전 종지 상태가 되지 않기 때문에, 열화를 억제할 수 있다.
상기 기재된 실시형태에서, MCU(50)는 2세트에 필요한 전력량을 참조하여 방전 금지 SOC를 판정한다. 택일적으로, MCU(50)는 1세트에 필요한 전력량을 참고하여 방전 금지 SOC를 판정할 수 있다. 이 경우에, 임의의 열화된(건강한) 상태에서, 방전 금지 SOC는 하한값(10%)으로 설정된다.
또한, 상기 실시형태에 기재된 방전 금지 SOC에 대한 하한값(5%) 및 상한값(10%)은 단지 예시임을 유의해야 한다. 이러한 값은 사용되는 각각의 전원(12)에 의존하는 값이므로, 개별적인 전원(12) 등에서의 실험에 의해 얻어지는 것이 바람직하다.
(전원에서의 충전 정지 제어의 제2 변형예)
MCU(50)는 전원(12)의 충전의 과정에서 전원(12)의 SOC가 상한 측 임의의 범위 내 특정 값이 되면 충전을 완료하고, 전원(12)의 방전의 과정에서 전원(12)의 SOC가 하한 측 임의의 범위 내 특정 값이 되면 방전을 금지하는 제어를 수행할 수 있다. 즉, MCU(50)는 전원(12)이 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 임의의 상태가 되지 않도록 전원(12)의 충전 및 방전 각각을 제어할 수 있다.
충전이 완료되었을 때 전원(12)에 축적된 전력량으로부터 전원(12)의 방전이 금지되었을 때 전원(12)에 축적된 전력량을 감산하여 얻어진 축적된 전력량이 방전 허용 전력량으로서 정의되면, MCU(50)는 방전 허용 전력량이 1세트 또는 2세트에 필요한 전력량이 되도록, 충전 정지 SOC 및 방전 금지 SOC 각각을 설정할 수 있다. 이 경우에, 전원(12)이 신품인 상태뿐만 아니라, 열화가 진행되는 상태에서도, 적어도 1세트의 에어로졸 생성원을 소비할 수 있게 된다. 그러므로 편의를 개선할 수 있다. 또한, 전원(12)은 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 임의의 상태가 되지 않기 때문에, 열화를 더욱 억제할 수 있다.
(전원에서의 충전 정지 제어의 제3 변형예)
1개의 제1 카트리지(20) 및 복수의(예를 들면, 5개의) 제2 카트리지(30)로 구성되는 1세트가 에어로졸 생성원으로서 사용자에게 제공되는 경우에 수행되는 충전 정지 제어가 하기에 기재될 것이다. 이 경우에, 1개의 신품(사용되지 않은) 제1 카트리지(20)를 비우기 위해서, 5개의 신품(사용되지 않은) 제2 카트리지(30)를 비워야 한다. 필요한 전력량은 1개의 신품(사용되지 않은) 제1 카트리지(20)를 소비하는데 필요한 전력량을 기준으로 설정될 수 있거나, 또는 1개의 신품(사용되지 않은) 제2 카트리지(30)를 소비하는데 필요한 전력량을 기준으로 설정될 수 있다.
필요한 전력량을 1개의 신품(사용되지 않은) 제1 카트리지(20)를 소비하는데 필요한 전력량을 기준으로 설정한 경우, 전원(12)은 1세트를 소비하기에 충분한 전력을 가진다. 그러므로 전원(12)의 충전 빈도가 과도하게 증가하는 것을 방지하면서, 전원(12)의 열화를 억제할 수 있다.
필요한 전력량을 1개의 신품(사용되지 않은) 제2 카트리지(30)를 소비하는데 필요한 전력량을 기준으로 설정한 경우, 전원(12)의 크기, 무게, 및 비용을 감소시킬 수 있다.
상기 설명에서, MCU(50)는 충전 정지 SOC 및 방전 금지 SOC 중 적어도 하나를 제어한다. 그러나 상기 제어에서, 충전 정지 SOC에서의 제어는 충전 IC(55)에 의해 수행될 수 있다.
본 명세서에, 적어도 다음의 발명 (1) 내지 (14)가 개시된다.
(1) 다음을 포함하는, 에어로졸 흡인기용 전원 유닛:
에어로졸 생성원(aerosol generation source)으로부터 에어로졸을 생성하기 위해 부하(load)로 전력을 방전할 수 있는 전원(power supply); 및
전원이 완충 상태(fully charged state) 및 방전 종지 상태(discharging termination state) 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록, 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어 유닛(control unit).
(1)에 따르면, 전원이 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록 전원이 제어되기 때문에, 전원의 열화를 억제할 수 있다. 특히, 에어로졸 흡인기와 같이, 빈번하게 사용되고 충전 및 방전될 수 있는 장치에서, 이러한 제어를 실행함으로써, 그것들의 전원의 열화를 억제하여, 장치의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.
(2) (1)에 따른 전원 유닛으로서,
충전이 완료된 상태에서 전원에 축적된 전력량으로부터 방전이 금지되도록 전원에 축적된 전력량을 감산하여 얻어진 나머지가 방전 허용 전력량으로서 정의되고,
제어 유닛은 사용되지 않은 에어로졸 생성원을 비우기 위해 방전 허용 전력량이 부하에 공급되는데 필요한 전력량 이상이 되도록 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 전원 유닛.
(2)에 따르면, 전원의 충전이 완료된 상태에서, 에어로졸 흡인기에 의해 사용되지 않은 에어로졸 생성원을 소비할 수 있게 된다. 그러므로 에어로졸 생성원의 잔여량이 존재하는 상태에서 에어로졸을 생성하는 것이 불가능해지는 상황을 방지할 수 있고, 전원의 빈번한 충전을 방지하여, 전원의 열화를 억제할 수 있다. 즉, 전원의 열화의 억제와 사용자 편의의 개선을 양립시킬 수 있다.
(3) (2)에 따른 전원 유닛으로서,
에어로졸 생성원은 부하에 의해 무화되는 매질(medium)을 포함하는 제1 유닛, 및 무화된 매질에 향미를 첨가하기 위한 향미원(flavor source)을 포함하는 제2 유닛을 포함하고,
제어 유닛은 소정의 1개 이상의 개수의 제1 유닛을 비우기 위해 방전 허용 전력량이 부하에 공급되는데 필요한 전력량 이상이 되도록 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 전원 유닛.
(3)에 따르면, 전원의 충전이 완료된 상태에서, 에어로졸 흡인기에 의해 소정의 개수의 제1 유닛을 소비할 수 있게 된다. 예를 들면, 복수의 제2 유닛이 1개의 제1 유닛에 의해 사용될 수 있는 경우에, 1회 충전을 실행하여 다수의 제2 유닛을 소비할 수 있게 된다. 그러므로 전원의 빈번한 충전을 방지하여, 전원의 열화를 억제할 수 있다.
(4) (2)에 따른 전원 유닛으로서,
에어로졸 생성원은 부하에 의해 무화되는 매질을 포함하는 제1 유닛, 및 무화된 매질에 향미를 첨가하기 위한 향미원을 포함하는 제2 유닛을 포함하고,
제어 유닛은 소정의 1개 이상의 개수의 제2 유닛을 비우기 위해 방전 허용 전력량이 부하에 공급되는데 필요한 전력량 이상이 되도록 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 전원 유닛.
(4)에 따르면, 전원의 충전이 완료된 상태에서, 에어로졸 흡인기에 의해 소정 개수의 제2 유닛을 소비할 수 있게 된다. 예를 들면, 전원의 방전 허용 전력량이 복수의 제2 유닛을 비우는데 필요한 전력량 이상이 되는 구성은 1회 충전을 실행하여 다수의 제2 유닛을 소비할 수 있게 할 수 있다. 이 경우에, 전원의 빈번한 충전을 방지하여, 전원의 열화(deterioration)를 억제할 수 있다.
또한, 전원의 방전 허용 전력량이 예를 들면, 1개의 제2 유닛을 비우는데 필요한 전력량 이상이 되도록 구성함으로써, 전원의 용량을 감소시킬 수 있고, 에어로졸 흡인기의 크기, 무게, 및 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 1개의 제2 유닛을 소비하는 전력량을 1개의 제1 유닛을 소비하는 전력량보다 작게 할 수 있으므로, 전원의 용량을 감소시킬 수 있고, 에어로졸 흡인기의 크기, 무게, 및 비용을 감소시킬 수 있다.
(5) 다음을 포함하는, 에어로졸 흡인기:
(3) 또는 (4)에 따른 전원 유닛;
제1 유닛; 및
사용되지 않을 때 부하로의 방전이 실행되면 사용되지 않은 제1 유닛보다 더 빠르게 비워지는 제2 유닛.
(6) (1)에 따른 전원 유닛으로서,
충전이 완료된 상태에서 전원에 축적된 전력량으로부터 방전이 금지되도록 전원에 축적된 전력량을 감산하여 얻어진 나머지가 방전 허용 전력량으로서 정의되고,
제어 유닛은, 전원의 충전이 완료된 상태 및 상기 전원의 열화 상태를 나타내는 수치 지표(numerical index)가 임계값 미만이거나 또는 전원의 건강 상태를 나타내는 수치 지표가 임계값 이상인 제1 상태에서의 방전 허용 전력량이, 사용되지 않은 에어로졸 생성원을 비우기 위해서 부하에 공급될 것이 요구되는 전력량 이상이 되도록, 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 전원 유닛.
(5)에 따르면, 전원의 열화가 진행되지 않는 상태에서, 사용되지 않은 에어로졸 생성원을 비우기 위해 부하에 공급되는데 필요한 전력량 이상의 방전 허용 전력량이 확보된다. 그러므로 전원의 열화가 진행되더라도, 사용되지 않은 에어로졸 생성원을 비우기에 충분한 전력을 확보할 수 있다. 또한, 상기 언급된 상태에서 방전 허용 전력량을 감소시킴으로써, 전원의 용량을 감소시킬 수 있고, 에어로졸 흡인기의 크기, 무게 및 비용을 감소시킬 수 있다.
(7) (6)에 따른 전원 유닛으로서,
제1 상태는 신품인 전원의 상태인 전원 유닛.
(8) (1), (6), 또는 (7)에 따른 전원 유닛으로서,
충전이 완료된 상태에서 전원에 축적된 전력량으로부터 방전이 금지되도록 전원에 축적된 전력량을 감산하여 얻어진 나머지(remainder)가 방전 허용 전력량으로서 정의되고,
제어 유닛은, 전원의 충전이 완료된 상태 및 전원의 열화 상태를 나타내는 수치 지표가 임계값 이상이거나 또는 전원의 건강 상태를 나타내는 수치 지표가 임계값 미만인 제2 상태에서의 방전 허용 전력량이, 사용되지 않은 에어로졸 생성원을 비우기 위해서 부하에 공급될 것이 요구되는 전력량 이상이 되도록, 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 전원 유닛.
(8)에 따르면, 전원의 열화가 진행되어 전원의 완충 용량이 감소하더라도, 사용되지 않은 에어로졸 생성원을 비우기 위해 부하에 공급되는데 필요한 전력량 이상의 방전 허용 전력량이 확보된다. 그러므로 사용되지 않은 에어로졸 생성원을 소진할 수 있게 된다. 또한, 상기 언급된 상태에서 방전 허용 전력량을 감소시킴으로써, 전원의 용량을 감소시킬 수 있고, 에어로졸 흡인기의 크기, 무게 및 비용을 감소시킬 수 있다.
(9) (8)에 따른 전원 유닛으로서,
제2 상태는 제어 유닛이 전원의 열화를 검출하거나 또는 전원의 충전 및 방전을 억제하는 상태인 전원 유닛.
(10) (1) 내지 (8) 중 임의의 하나에 따른 전원 유닛으로서,
제어 유닛은 전원이 완충 상태가 되지 않도록 전원의 충전을 실행하는 전원 유닛.
(10)에 따르면, 전원의 충전을 완료하는데 필요한 시간을 단축할 수 있다.
(11) (10)에 따른 전원 유닛으로서,
제어 유닛은 전원에 축적된 전력량의 전원의 완충 용량에 대한 비를 나타내는 SOC의 상한값이 95% 이하가 되도록 전원의 충전을 실행하는 전원 유닛.
(11)에 따르면, SOC가 95%인 상태에서 에어로졸 생성원을 비우기 위해 필요한 전력보다 많은 전력을 부하에 공급할 수 있도록 전원의 용량이 크게 설정된다. 그러므로 전원의 열화가 진행되어 용량이 감소한 경우에도, 에어로졸 생성원을 소비하기 위한 전력을 확보할 수 있고, 에어로졸 흡인기의 수명을 연장할 수 있다.
(12) (11)에 따른 전원 유닛으로서,
제어 유닛은 전원에 축적된 전력량의 전원의 완충 용량에 대한 비율을 나타내는 SOC의 상한값이 90% 이하가 되도록 전원의 충전을 실행하는 전원 유닛.
(12)에 따르면, SOC가 90%인 상태에서 에어로졸 생성원을 비우기 위해 필요한 전력보다 많은 전력을 부하에 공급할 수 있도록 전원의 용량이 크게 설정된다. 그러므로 전원의 열화가 진행되어 용량이 감소한 경우에도, 에어로졸 생성원을 소비하기 위한 전력을 확보할 수 있고, 에어로졸 흡인기의 수명을 연장할 수 있다.
(13) 에어로졸 흡인기의 전원 제어 방법으로서, 상기 에어로졸 흡인기는 에어로졸 생성원으로부터 에어로졸을 생성하기 위해 부하로 전력을 방전할 수 있는 전원을 포함하며, 상기 전원 제어 방법은 다음을 포함하는 방법:
전원이 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록, 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 제어 단계.
(14) 에어로졸 흡인기의 전원 제어 프로그램으로서, 상기 에어로졸 흡인기는 에어로졸 생성원으로부터 에어로졸을 생성하기 위해 부하로 전력을 방전할 수 있는 전원을 포함하며, 상기 전원 제어 프로그램은 컴퓨터가 다음을 실행하게 하는 프로그램:
전원이 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록, 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 제어 단계.
(13) 및 (14)에 따르면, 전원이 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록 전원이 제어되기 때문에, 전원의 열화를 억제할 수 있다. 특히, 에어로졸 흡인기와 같이, 빈번하게 사용되고 충전 및 방전될 수 있는 장치에서, 이러한 제어를 실행함으로써, 그것들의 전원의 열화를 억제하여, 장치의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.
(1), (13) 및 (14)에 따르면, 전원이 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 하나 또는 임의의 하나가 되지 않도록 전원이 제어되기 때문에, 전원의 열화를 억제할 수 있다. 특히, 에어로졸 흡인기와 같이, 빈번하게 사용되고 충전 및 방전될 수 있는 장치에서, 이러한 제어를 실행함으로써, 그것들의 전원의 열화를 억제하여, 장치의 수명을 연장할 수 있다. 그러므로 에너지 절감 효과로, 새로운 것으로 교체하지 않고 오랜 시간 동안 전원을 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전원의 성능의 열화를 억제할 수 있다.

Claims (10)

  1. 에어로졸 흡인기(aerosol inhaler)용 전원 유닛(power supply unit)으로서, 상기 전원 유닛은:
    에어로졸 생성원(aerosol generation source)으로부터 에어로졸을 생성하기 위해 부하(load)로 방전할 수 있는 전원(power supply); 및
    상기 전원이 완충 상태(fully charged state) 및 방전 종지 상태(discharging termination state) 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록 상기 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하며,
    충전이 완료된 상태에서 상기 전원에 축적된 전력량으로부터 방전이 금지되도록 상기 전원에 축적된 전력량을 감산함으로써 얻어지는 나머지(remainder)가 방전 허용 전력량(discharging permission power amount)으로서 정의되고,
    상기 제어 유닛은 상기 전원의 충전이 완료된 상태 및 상기 전원의 열화 상태(deteriorated state)를 나타내는 수치 지표(numerical index)가 임계값(threshold) 이상이거나 또는 상기 전원의 건강 상태를 나타내는 수치 지표가 임계값 미만인 제1 상태에서의 상기 방전 허용 전력량이, 사용되지 않은 상기 에어로졸 생성원을 비우기 위해서 상기 부하에 공급될 것이 요구되는 전력량 이상이 되도록, 상기 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 에어로졸 흡인기용 전원 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 상태는 상기 제어 유닛이 상기 전원의 열화를 검출하거나 또는 상기 전원의 충전 및 방전을 억제하는 상태인 에어로졸 흡인기용 전원 유닛.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 에어로졸 생성원은 상기 부하에 의해 무화되는 매질(medium)을 포함하는 제1 유닛, 및 무화된 매질에 향미를 첨가하기 위한 향미원(flavor source)을 포함하는 제2 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 방전 허용 전력량이 소정 개수인 1개 이상의 제1 유닛을 비우기 위해 상기 부하에 공급될 것이 요구되는 전력량 이상이 되도록, 상기 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 에어로졸 흡인기용 전원 유닛.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 에어로졸 생성원은 상기 부하에 의해 무화되는 매질을 포함하는 제1 유닛, 및 무화된 매질에 향미를 첨가하기 위한 향미원을 포함하는 제2 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 방전 허용 전력량이 소정 개수인 1개 이상의 제2 유닛을 비우기 위해 상기 부하에 공급될 것이 요구되는 전력량 이상이 되도록, 상기 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 에어로졸 흡인기용 전원 유닛.
  5. 에어로졸 흡인기로서,
    청구항 3에 따른 전원 유닛;
    제1 유닛; 및
    제2 유닛이 사용되지 않을 때 부하로의 방전이 실행되면 사용되지 않은 제1 유닛보다 더 빠르게 비워지는 제2 유닛을 포함하는 에어로졸 흡인기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 전원이 완충 상태가 되지 않도록 상기 전원의 충전을 실행하는 에어로졸 흡인기용 전원 유닛.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 전원에 축적된 전력량의 상기 전원의 완충 용량(full charge capacity)에 대한 비를 나타내는 SOC의 상한값이 95% 이하가 되도록 상기 전원의 충전을 실행하는 에어로졸 흡인기용 전원 유닛.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 전원에 축적된 전력량의 상기 전원의 완충 용량에 대한 비를 나타내는 SOC의 상한값이 90% 이하가 되도록 상기 전원의 충전을 실행하는 에어로졸 흡인기용 전원 유닛.
  9. 에어로졸 흡인기의 전원 제어 방법으로서, 상기 에어로졸 흡인기는 에어로졸 생성원으로부터 에어로졸을 생성하기 위해 부하로 방전할 수 있는 전원을 포함하며, 상기 전원 제어 방법은:
    상기 전원이 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록 상기 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 제어 단계를 포함하며,
    충전이 완료된 상태에서 상기 전원에 축적된 전력량으로부터 방전이 금지되도록 상기 전원에 축적된 전력량을 감산함으로써 얻어지는 나머지가 방전 허용 전력량으로서 정의되고,
    상기 전원 제어 방법은 상기 전원의 충전이 완료된 상태 및 상기 전원의 열화 상태를 나타내는 수치 지표가 임계값 이상이거나 또는 상기 전원의 건강 상태를 나타내는 수치 지표가 임계값 미만인 제1 상태에서의 상기 방전 허용 전력량이, 사용되지 않은 상기 에어로졸 생성원을 비우기 위해서 상기 부하에 공급될 것이 요구되는 전력량 이상이 되도록, 상기 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 제어 단계를 더 포함하는 에어로졸 흡인기의 전원 제어 방법.
  10. 에어로졸 흡인기의 전원 제어 프로그램으로서, 상기 에어로졸 흡인기는 에어로졸 생성원으로부터 에어로졸을 생성하기 위해 부하로 방전할 수 있는 전원을 포함하며, 상기 전원 제어 프로그램은 컴퓨터가:
    상기 전원이 완충 상태 및 방전 종지 상태 중 하나 또는 둘 모두가 되지 않도록 상기 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 제어 단계를 실행하게 하고,
    충전이 완료된 상태에서 상기 전원에 축적된 전력량으로부터 방전이 금지되도록 상기 전원에 축적된 전력량을 감산함으로써 얻어지는 나머지가 방전 허용 전력량으로서 정의되고,
    상기 전원 제어 프로그램은 상기 컴퓨터가 상기 전원의 충전이 완료된 상태 및 상기 전원의 열화 상태를 나타내는 수치 지표가 임계값 이상이거나 또는 상기 전원의 건강 상태를 나타내는 수치 지표가 임계값 미만인 제1 상태에서의 상기 방전 허용 전력량이, 사용되지 않은 상기 에어로졸 생성원을 비우기 위해서 상기 부하에 공급될 것이 요구되는 전력량 이상이 되도록, 상기 전원의 충전 및 방전 중 적어도 하나를 제어하는 제어 단계를 더 실행하게 하는 에어로졸 흡인기의 전원 제어 프로그램.
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