CN103415222B - 可变电力控制电子香烟 - Google Patents

Abstract

在此披露了一种电子香烟以及用于控制供给该电子香烟的电力的方法，这种电子香烟提供了不同的工作模式，包括调节模式和非调节模式二者。该方法是以一种电子式电力控制程序的形式来实施的，该电子式电力控制程序控制了该电子香烟的组成部分，包括电池、雾化器、加热元件、烟液或烟汁、以及相关电路。

Description

可变电力控制电子香烟

技术领域

本发明总体上涉及电子香烟，并且更具体来说，涉及一种用于电子香烟系统的可变电力控制程序。

背景技术

由于其提供的许多优势，电子香烟正变成烟草吸烟的流行替代物。如与传统的烟草吸烟相比，电子香烟的优势可以包括无焦油、无气味、无烟灰、无污染和无燃烧副产品。

然而，仍然存在若干因素抑制使用者完全接受这种有前景的装置。对吸烟上瘾不仅仅是对尼古丁上瘾；这个习惯有许多方面，包括生理方面、心理方面、社会方面、触觉方面等。因此，创造一种理想的电子香烟的很大一部分是提供一种越来越类似于烟草吸烟的真实的使用者体验。这意味着电子香烟不得不需要最低启动，产生一致的“烟”量，并且一直具备可靠且延长的电池寿命。

电子香烟通常包括一个电池、一个雾化器、一个具有烟汁的容器、以及一个电力控制电路。该电池用以给该电路和该雾化器提供电力，其中该雾化器将该烟汁加热来产生被使用者吸入的烟或者蒸汽。“烟”量取决于该装置的电力输出，这是电压的平方除以电阻的函数。因此，在通常安排中，电池输出电压与“烟”量成正比。

较早版本的电子香烟经常不能提供真实的使用者体验。大多数电子香烟具有多个未调节锂聚合物电池单元，这些电池单元以约4.2伏特的高电压开始，并且在该电池单元的电荷耗尽时逐渐下降到约3.0伏特。此安排依赖于电池的自然电力衰减来调节烟的产量。因此，在该电池单元耗尽时，该电池中的电压自然地减少，并且“烟”量显著地下降，从而造成不一致的吸烟体验。

这些未调节电子香烟的另一缺点是在上电或“启动”期间供应的电力非常高，从而倾向于产生过多的热量。在启动之后，电池继续以其最大输出（减去由于启动阶段的任何电力损耗）工作，并且所产生的过多热量没有充足的时间耗散，从而导致套筒的外壳上的内部和外部温度较高。以下情况经常发生：在大约十二次抽吸之后，烟汁和围绕加热元件的材料开始过热并且产生难闻的烧焦味。更让人担心的是，雾化器外壳变得如此热，使得该外壳能烧伤使用者的手指和/或嘴唇。

较新版本的电子香烟经常结合一个电路来通过在工作过程中一直调节电池的输出电压来在工作过程中减少具体点处的输出功率。调节的目的是贯穿吸烟的整个周期将电池的输出电压限制为与电池在其耗尽状态将具有的相同的电压水平（即，大约3伏特），由此维持统一的较低输出电压。这应该确保使用者从第一次抽吸到最后一次抽吸具有统一的体验，其中在电池放电时无“烟”量下降，同时节约能量且延长电池寿命。

不幸地，这种方法有一个不利方面。为了一个雾化器能够产生足够的“烟”量，该雾化器需要充分预热，这在电池输出电压最初受调节电路限制的短时间内很难实现。因此，调节电压安排在启动阶段期间需要更多时间，以便将该雾化器预热，并且如果使用者在该雾化器被完全启动之前进行一次抽吸，那么这导致一开始较少的烟/蒸汽产量，由此损害使用者体验，因为最初的抽吸不令人满意。此外，这些最初的使用者抽吸本质上起“启动”该装置的作用。对于该电子香烟的一个初次使用者，最初的几次微弱抽吸（其中“烟”量较少）可能是令人失望的体验，从而使得他排斥该产品。使用者负责启动该装置是完全不可取的，因为这可能是一件令人讨厌的事。因此，未调节的系统或完全调节的系统都不是确保最佳吸烟体验和较长电池寿命的充分解决方案。因此，在本领域中需要一种更加动态或可变的电力控制程序可以为使用者提供更好的吸烟体验。

发明内容

本发明包括一种电子香烟以及用于控制供给该电子香烟的电力的方法，这种电子香烟提供不同的工作模式，包括调节模式和非调节模式二者。该方法是以一种电子式电力控制程序的形式来实施的，该电子式电力控制程序控制了该电子香烟的组成部分，包括电池、雾化器、加热元件、烟液或烟汁、以及相关电路。

附图说明

图1是一个示例性电压VS时间曲线图，描绘了本发明的一个实施例的响应。

图2是描绘用于本发明的一个实施例的不同工作模式的特性的表格。

图3是描绘用于本发明的另一个实施例的不同工作模式的特性的表格。

图4是基于温度反馈描绘用于本发明的另一个实施例的不同工作模式的特性的表格。

图5是一个示例性电压VS温度曲线图，描绘了本发明的另一个实施例的响应。

图6是一个电子香烟内部的电路的示意图，该电子香烟含有电力控制程序的一个实施例，在该电力控制程序中电力模式由“暂停”持续时间预设并且确定。

图7是一个电子香烟内部的电路的示意图，该电子香烟含有电力控制程序的一个实施例，在该电力控制程序中电力模式由一个温度反馈回路预设并且确定。

具体实施方式

本发明在其实施例中披露了一种电子香烟以及用于控制供给电子香烟的电力的方法，这种电子香烟提供不同的工作模式，包括调节模式和非调节模式二者。该方法是以一种电子式电力控制程序的形式实施的，该电子式电力控制程序控制该电子香烟的组成部分，包括电池、雾化器、加热元件、烟液或烟汁、以及相关电路。

当电子香烟初次用于工作时，在雾化器可以产生烟或蒸汽之前，该电子香烟需要预热。因此，本发明的电力控制程序的一些实施例具有一个第一工作模式，称为“自启动模式”，该模式准许加热元件被最初预热到电池的最大输出电压。该自动“启动”模式减少或完全消除使用者手动启动该装置的需要。该“自启动模式”被配置为使得该加热元件在一个预定的时间量值内保持有效，以便保证正确的启动。例如，如图1中所示，当吸烟者启动第一次抽吸时，该“自启动模式”被启动并且电池在一个预定的时间量值内（在此情况下，5秒钟）产生高达其最大电压（在此情况下，4.2V），即使该使用者在小于该预定的时间量值内激活该传感器。

如果在前一次抽吸之后的短时间内紧跟了一次连续抽吸，那么不需要再次“启动”该加热元件，并且该电力控制程序可以切换到“调节模式”。通过示例，图1描绘在5秒钟之后以3V启动“调节模式”。这种“调节模式”节约电池电力同时将“烟”量标准化到一个恒定水平，从而提供一个统一的吸烟体验。然而，应理解，在一些实施例中，在使用者以正常的间隔吸烟的情况下保持在“调节”模式才是可取的。因此，如果使用者在抽吸之间暂停了很长时间，那么优选的是切换回“自启动模式”，因为该加热元件已经冷却到一点，在该点在“调节模式”中供应的电压不足以产生适量的烟和/或蒸汽。因此，在一些实施例中，模式选择可以由抽吸之间的时间长度决定。

在一些实施例中，可以在某些情况下激活一种第三模式，称为“安全”模式。例如，如果连续的抽吸在时间上过于紧密，那么雾化器可能积聚太多热量，从而使该雾化器过热。因此，该电力控制程序被适配成用于触发一个“安全模式”，其中在“调节模式”期间将电压下降到标称电压之下。因此，“安全模式”将提供正好足够的电力来使附加烟汁蒸发，但提供的电力不足以引起过度的热量积聚和/或该电子香烟的组成部分的温度升高。

根据本发明的基于时间的实施例，抽吸之间的时间流逝或“暂停”确定应该使用哪个模式来给当前抽吸供电。每个模式具有“暂停”值或者与其相关联的一个暂停值范围，使得针对抽吸之间的每一次暂停，该控制程序可以识别应该为这一个或这些具体抽吸触发哪个电力模式。图2利用三个工作模式呈现来自本发明的一个这种实施例的数据，该三个工作模式是“自启动模式”、“调节模式”和“安全模式”。

本发明的另一个方面假设该电力控制程序接收关于何时启动一次抽吸和该抽吸何时结束的反馈。在一些实施例中，此信息被从电子电路中的一个气流传感器反馈给该控制程序，该气流传感器基于使用者吸入而被激活。因此，一个计时机构可以与该气流传感器通信，这样使得该计时机构在完成每次抽吸之后被激活，并且测量抽吸之间的时间，即，“暂停”（该计时机构在每次抽吸之后被重新启动）。因此，该电力控制程序包括将所测量的暂停与每个模式的预设暂停范围进行比较的能力，以便确定应该为当前抽吸触发哪个模式。同时设想了一种机构，该机构可以根据一个具体模式的预先指定的设置来瞬间调整输出电压。

存在确定这些模式的暂停值和在每个模式期间的输出电压水平的许多共同因素。这些暂停值和输出电压均取决于该电子香烟的多个热特性，包括其构造、其元件的配置、其组件的材料组成、其热损失系数、以及环境温度、压力和其他此类因素。例如，频繁的抽吸不允许足够的时间来使该电子香烟冷却下来，这影响该单元的累积温度。该加热元件的电阻也大大地影响输出电压，因为输出电压与该电阻成反比。该电子香烟的构造还对经过的空气如何使该烟的主体内的加热元件冷却产生影响。此外，这些组件的材料组成影响热耗散特性。在为一个给定的电子香烟配置确定这些特定模式的暂停值时，所有这些因素都必须被考虑。

在一个示例中，这些暂停值范围以及这些工作模式的输出电压被预编程进微处理器或微芯片中，该微处理器或微芯片包括该电子香烟中的该电力控制程序。为了确定那些设置，通过使抽吸之间的暂停以及输出电压变化来对具体的电子香烟执行实际测试。收集经验数据并且基于该数据选择最佳设置。目前可获得的数据显示，对于本领域中已知的大多数雾化器，其中内部电阻从2.2欧姆到3.6欧姆变化，“自启动模式”最好设定为运行5秒钟（即使使用者抽吸短于该时间），并且输出电压应该是未调节的，即，电池的最大输出电压。在一些实施例中，该“自启动模式”的暂停范围理想地应该是30秒钟到无穷，这意味着除非下一次抽吸出现在最初抽吸的30秒钟内，否则该装置保持在“自启动模式”中。因此，不必要使测量时间的计时机构保持超过30秒钟，因为30秒钟的暂停值已经意味着该雾化器冷却了，并且不需要浪费电池电力来运行该计时器。相反地，该电力控制程序被适配成用于将时钟停止在30秒钟。当检测到一次新的抽吸时，该程序检查或者该计时器是否已经停止计数或者该计时器是否在30秒钟，并且如果是的话，该计时器重新触发该“自启动模式”。

如果该新的抽吸在距最初抽吸小于30秒钟时出现，应该启动一个不同的工作模式，即，“调节模式”或“安全模式”。因此，在一些实施例中并且为了示例性目的，“调节模式”的理想暂停值范围是4秒钟至29秒钟，并且电压应该调节在3.0伏特。在一些实施例中，“安全模式”的理想暂停范围值是0秒钟至3秒钟，并且电压应该调节在2.8伏特。图2和图6描绘了此配置。

在本发明的更多实施例中，有附加模式预编程到该电力控制程序中。例如，“安全”模式可以进一步分解成若干个模式，每一个模式具有其自己的暂停范围和电力输出。另外，可以存在若干个“自启动”模式，取决于暂停持续时间和雾化器的冷却。图3和图6描绘了此配置。因此，应理解，本发明的电力控制程序不需要限制于一定数目的电力模式，而是可以根据期望实施任何数目的模式。

在本发明的更多实施例中，电力控制电路的这些工作模式是动态的和/或反应性的，而非预编程的。在这些实施例中，该模式的电力输出是预编程的，但暂停范围值被一个温度反馈系统取代。代替测量抽吸之间的时间，该电力控制程序从该电子香烟内部的一个或多个温度传感器接收温度读数，并且该电力控制程序计算当前抽吸应该触发哪个模式。在这种实施例中，该电力控制程序使每一个温度范围指定给一个具体的工作模式。在一些实施例中，在每次抽吸时取决于雾化器的实时温度调整输出电压。图4、图5和图7描绘了此配置的一个示例。

将理解，已经通过示例披露了本发明的优选实施例，并且在不脱离本文中的本披露的范围的情况下，本领域技术人员可以想到其他修改和变更。

Claims (12)

1.一种电子香烟，包括：

一个烟液部分；

一个加热元件；

一个电池，其被配置成向该加热元件提供电力，该电力具有电压；

一个雾化器；

一个传感器，其被配置为感测一次抽吸的气流；

一个处理器，其被配置为监控或者控制该电池，其中，该处理器被配置为将该电池置于多种工作模式，该多种工作模式包括一种自启动模式、一种调节模式和一种安全模式；以及

其中，该自启动模式将所提供的电力增加至最大电压，该调节模式将所提供的电力从所述最大电压减小至标称电压，以及该安全模式将所提供的电力下降到所述标称电压之下。

2.如权利要求1所述的电子香烟，其中，该处理器进一步被配置成：基于两次抽吸之间的时间长度来选择工作模式。

3.如权利要求1所述的电子香烟，其中，该处理器被配置成：在初始化该电子香烟时，激活该自启动模式。

4.如权利要求1所述的电子香烟，其中，该处理器被配置成：当该传感器感测到在第一次抽吸之后的一时间段内紧跟了一次连续抽吸时，激活该调节模式。

5.如权利要求4所述的电子香烟，其中，该处理器被配置成：

当该传感器感测到该时间段不足够大时，激活该安全模式，并且引导该电池提供一个低于标称值的电压来减少该电子香烟内的热量积聚。

6.如权利要求1所述的电子香烟，其中，该多种工作模式包括多个安全模式和多个自启动模式。

7.如权利要求1所述的电子香烟，其中，该处理器进一步被配置成：基于向该处理器的反馈从该多个工作模式中选择一个模式，该反馈包括以下各项中的至少一项：两次抽吸之间的时间、或者该电子香烟的温度。

8.一种电子香烟，包括：

一个烟液部分；

一个加热元件；

一个电源，其被配置为向该加热元件提供电力，该电力具有电压；

一个雾化器；

一个传感器，其被配置为感测一次抽吸的气流；

一个处理器，该处理器被配置成用于基于两次抽吸之间的时间的反馈来控制该电源；

其中，该处理器进一步被配置为：基于两次抽吸之间的时间长度来从多种工作模式中选择工作模式，该多种工作模式包括一种自启动模式、一种调节模式和一种安全模式；以及

其中，该自启动模式将所提供的电力增加至最大电压，该调节模式将所提供的电力从所述最大电压减小至标称电压，以及该安全模式将所提供的电力下降到所述标称电压之下。

9.如权利要求8所述的电子香烟，其中，所述加热元件被配置为进一步对液体进行蒸发。

10.一种电子香烟，包括：

一个烟液部分；

一个电源，其被配置成向加热元件提供电力；

一个雾化器；

一个温度传感器，该温度传感器测量该电子香烟的温度；以及

一个处理器，其被配置成用于基于该温度来触发至少一组模式中的至少一个模式，该一组模式包括一个自启动模式、一个调节模式和一个安全模式；

其中，该自启动模式将所提供的电力增加至最大电压，该调节模式将所提供的电力从所述最大电压减小至标称电压，以及该安全模式将所提供的电力下降到所述标称电压之下。

11.如权利要求10所述的电子香烟，其中，电压中的每一个对应于一个特定的温度范围。

12.如权利要求10所述的电子香烟，其中，该处理器被进一步配置成：基于两次抽吸之间的时间段来控制该电源。