CN105191050B - 用于电子香烟的感应充电 - Google Patents

Abstract

一种电子香烟(“电子烟”)，其可以通过感应充电系统来进行无线充电。电子烟中或电子烟上的接收线圈可以靠近向电子烟的电池传输电能的无线充电器。将电子烟中的接收线圈与充电基座对齐可以对电子烟的电池进行无线充电。

Description

用于电子香烟的感应充电

优先权

本申请要求于2013年2月12日提交的名称为“用于电子香烟的感应充电”的美国临时申请No.61/763,506的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

电子香烟(“电子烟”或“电子烟卷”)是通过产生无论是实体感觉、整体外观、有时甚至是味道(即，烟草香味、薄荷味、所添加的尼古丁等)都相似的烟雾替代物来模拟烟草烟卷吸烟的装置。电子香烟可包括电池部以及烟弹雾化器(cartomizer)部分(即“烟弹”)。电子香烟的电池部包括控制器和为装置供电的电池，并且烟弹雾化器部分产生可替代香烟烟雾的气溶胶雾(即，电子烟雾或蒸汽)。具体地，烟弹雾化器可使用热能、超声波功率或其他手段将“电子液体”溶液(例如，基于丙二醇或甘油，并包括口味和香料成分)雾化/蒸发成气溶胶雾。雾化物可类似于经喷雾器或加湿器汽化的供吸入溶液。烟弹雾化器可包括、或者可称为雾化器，并且可通过加热电子液体以生成雾/蒸汽/电子烟雾的加热元件来引起雾化。

电子香烟可接收来自内置电池的电能。该内置电池可以是内置可充电电池。给电池充电可能耗时并且需要与电池部相连的电源线。充电可能需要使包含液体的烟弹以及雾化器与电池部分分离，并且可能需要将电源线连接到壁式充电器、USB充电器或者车载充电器上。充电时间可能是几小时，在此期间由于烟弹被存放起来，因此使用者无法使用电子香烟。这样的充电过程频繁、繁琐，并且需要吸烟者注意。

附图说明

参照附图和说明书可更好地理解该系统和方法。参照附图，对非限制性且非穷尽的实施例进行了描述。附图中的部件不一定是按比例的，而是将重点放在图示本发明的原理上。在附图中，相同的附图标记指示不同视图中的相应零件。

图1是电子香烟的示意图。

图2是对电子香烟进行无线充电的示意图。

图3是用于对电子香烟进行无线充电的示例性充电基座的示意图。

图4是电子香烟中的无线充电线圈的一个实施例的示意图。

图5是根据图4实施例的电子香烟的剖面示意图。

图6是根据一个实施例的用于图4实施例的电子香烟的充电垫。

图7是具有充电线圈的电子香烟的备选实施例的示意图。

图8是磁化充电区域的实施例的示意图。

图9是用于接收电子香烟以进行无线充电的容器的实施例的示意图。

图10是电子香烟上的用于无线充电的示例性线圈的示意图。

图11是用于接收电子香烟以进行无线充电的备选容器的示意图。

图12是用于对电子香烟进行充电的竖直充电板的实施例的示意图。

具体实施方式

本文中所描述的系统和方法阐述了一种电子香烟(“电子烟”)无线充电系统和方法。具体地，可以通过感应充电系统对电子烟进行无线充电。位于电子烟中或在电子烟上的接收线圈可靠近无线充电器中的初级线圈，该初级线圈将电能无线地传输给电子烟的电池。将电子烟中的接收线圈与充电基座中的初级线圈对准可以对电子烟进行无线充电。可以对完全装配好的电子烟进行无线充电。由于充电不需要电源线，因此可以在充电的同时使用电子烟。无线充电可以免除为了充电而装配和拆卸电子烟的必要，并且可以免除吸烟者/吸电子烟者携带充电器的必要。当用电缆连接时会妨碍吸烟/吸电子烟的体验。下文所述的无线充电包括仅需将电子烟放置在充电器(即基座或充电装置)上的便利性。如上所述，充电装置可设计成类似烟灰缸或者作为易置入容器/杯，以便使用者可以少费力或不费力地完成充电用途，并且充电是自动且连续的。

通过对以下附图及详细描述的查阅，本领域技术人员将显而易见其他的系统、方法、特征和优点。所有这种附加的系统、方法、特征和优点均包含在本说明书内，处于本发明的范围内，并且由所附权利要求书来保护。本章节的内容不应当视为是对各权利要求的限制。其他方面及优点将在下文进行讨论。

下面，将参考附图来对本发明的主题进行充分描述，其中附图构成本文的一部分并通过图示的方式来显示特定的示例性实施例。然而，本发明的主题可以各种不同的形式来体现，并因此旨在将所涵盖或要求保护的主题解释为不受本文所阐述的任何示例性实施例的限制；示例性实施例仅出于说明性目的而提供。同样，意图在于针对所要求保护或所涵盖的主题的合理广泛的范围。除其他事项外，例如，主题可以实施为方法、装置、部件或系统。因此，实施例例如可采用硬件、软件、固件或它们的任意组合(而不是软件自身)的形式。因此，下文的详细描述并不旨在具有限制性的意义。

在整个说明书和权利要求书中，术语可能具有经上下文的解释或暗示而超出了明确规定含义的略带出入的含义。同样，本文所使用的措辞“在一个实施例中”不一定是指相同的实施例，而本文所使用的措辞“在另一实施例中”不一定是指不同的实施例。这例如旨在表明所要求保护的主题包括示例性实施例的全部或一部分的组合。

通常，术语可以至少部分地根据在上下文中的使用来理解。例如，诸如本文所使用的术语“和”、“或”或“和/或”可包括多种含义，这至少部分地取决于使用了该术语的上下文。通常，如果使用“或”来关联列表，例如A、B或C，那么这旨在表示这里将A、B和C用于包含意义，并且这里将A、B或C用于排除意义。此外，本文所使用的术语“一个或多个”(其至少部分取决于上下文)可用于在单数意义上描述任何特征、结构或特性，或者可用于在复数意义上描述特征、结构或特性的组合。再次，类似地，例如术语“一”，“一种”或“所述”可理解为表达单数用法或表达复数用法，这至少部分取决于上下文。另外，术语“基于”可理解为不一定意图表达排除式要素组合，相反也可以允许存在不必明确说明的附加要素，再次地，这至少部分取决于上下文。

图1是电子香烟的示意图(“电子烟”)。由电子香烟产生的“烟”是通过用雾化器112将电子液体110转化成雾或一些蒸气的方式来制造的。电子液体110可存储在液体容器中。烟弹雾化器113可包括雾化器112和电子液体110。烟弹雾化器113在本公开的全文中也称为烟弹，并且可以是一次性的。电子液体110在室温下可具有高粘度，以实现更长的保质期并减少泄漏；然而，这种高粘度会降低雾化率。电子液体110通过使用者(即，吸烟者或消费者或吸电子烟者)的吸入动作所产生的空气流108来雾化。为了将粘度降低到能够雾化的水平，可通过加热元件111来施加外部热量，该加热元件111可包括加热线圈以及浸泡在电子液体110中或包括一部分电子液体110的芯部。在一个实施例中，加热元件111可以是线圈，其包围着芯部以便对芯部上的液体进行加热。在吸入动作发生时通过加热致使局部粘度降低，这实现了吸入动作所引起的空气流108中的雾化。电子液体110可以经由流经加热元件111的电流来加热，并随后通过电子香烟而雾化并蒸发，并且包含了能产生吸烟感觉的口味和气味。由于空气流108(来自吸入的空气)流过空气流传感器104，使得控制器102启动。传感器104可以通过传感器两端的压降来启动，并且可以直接将电池106切换为接通，或者作为控制器102的输入，其之后将电池106切换为上电。尽管控制器102示出为与电子香烟分离，但是它也可以是电子香烟的一部分(例如，与电池106在一起)。电池106可以是分离的/可拆卸的组件。电池106可以包括可执行控制并由其发起通信的一个或多个电子芯片。该芯片可与烟弹雾化器113相连，该筒雾化器可替换或更换(例如，当想要新的/不同的电子液体时)。

电子香烟可包括两个部分。第一部分通常仅称为电池或电池部(即，电池外壳)，并且包括电池单元、空气流传感器和控制器。第二部分是烟弹(即，烟弹雾化器113)，其包括烟雾及香味生成所需的电子液体。在其他的实施例中，也可以是更多个或更少个部分。电池外壳的气流管以及烟弹的气流管使吸烟者能够通过电子香烟来进行抽吸并且激活电池部内部的空气流传感器。这会触发控制器，并且导致烟弹内的线圈变热，使烟弹内的液体蒸发并产生烟雾(即，蒸汽)。电池部可命令烟弹启动，此后线圈由电池侧所施加的功率来加热(可以使用PWM方案(脉宽调制方案)来控制加热配置)。

无线接收器120可以从功率传输器122无线地接收功率，用以对电池106充电。无线接收器120可以是与功率传输器122中的初级线圈相对应的功率接收线圈(即“次级线圈”)。线圈的组合可构成变压器，并且初级线圈和接收线圈的对齐建立了能从初级线圈向接收线圈感应电流的电磁场感应。该传输通过空气，而不是通过有线充电器中的铁氧体磁芯。功率传输器122可以是充电器(即“基座”)的一部分，其接收电子香烟以将功率传输器122中的初级线圈与电子烟中的接收线圈120对齐。在美国专利No.7,952,322和美国专利No.7,906,936中描述了示例性的感应充电，二者分别通过引入并入本文。虽然未示出，但是无线接收器120当从功率传输器122接收无线功率时可具有连接于电池106的、用于对电池106充电的两线连接。

虽然图1中未示出，但是电子烟可以包括通讯芯片。例如，可以有从电子烟向外部通讯的近场通讯(“NFC”)芯片。在一个实施例中，接收线圈120可以是NFC合体的一部分。NFC芯片可以与无线接收器捆绑在一起。

图2是对电子烟202进行无线充电的示意图。电子烟202包括靠近一个末端的功率接收线圈。功率接收线圈204可以位于电子烟202的电池部上，并且可以与电池相连。功率接收线圈204从无线充电器206接收无线功率208。无线充电器206包括与电子烟202中的功率接收线圈204相对应的初级线圈。

该实施例允许有许多个绕组，其可补偿线圈的相对较小的横截面积。可以决定充电效率的因素可包括：(1)横截面积；(2)绕组数量；(3)绕组彼此间更紧密。特别地，这些因素可用于增大和提高电感。电子烟可具有环绕电子烟的外壳或者作为电子烟的外壳的组成部分的接收线圈。可设想出电子烟的感应接收器的几种可能的实施例，包括：环绕外部金属壳的外线圈膜、电子烟的电池部的外壳是线圈，或者电子烟的外壳由塑料构造成并具有位于电子烟的主体内的内线圈(或者超薄线圈膜)。电子烟的主体可以是塑料，并同时具有位于电池部的主体内的某处的内线圈膜。在备选的实施例中，接收线圈204可以位于电子烟202的不同位置上，或者可以与图2所示布置的不同布置来形成。图4、7和10图示了接收线圈204的备选实施例。

图3是用于对根据图2的电子烟202进行无线充电的示例性充电基座的示意图。图3是充电基座306的一个实施例，其设计成可更易于接收电子烟202并且将基座306中的功率线圈与电子烟202中的接收线圈204对齐。充电基座306可包括护壁308或者与护壁308相连，该护壁308设计成以正交或者垂直的位置来接收并稳定电子烟202。使用者仅需要在护壁308内将电子烟202的接收线圈204端部插入到基座306中。基座306提供了更简单且自动的方式来对齐线圈，这产生了更高效的无线充电。基座306和护壁308可以由多种材料制成，并且仅需要构造成保持住电子烟202并包括功率线圈(即“功率传输器”)。这仅仅是用于对电子烟202进行定位的基座的一个实施例。

图4是电子烟中的无线充电线圈的一个实施例的示意图。电子烟可包括电子烟管内的电池单元。功率接收线圈可设置成邻接电子烟管内的电池单元。备选地，功率接收器线圈可以环绕或围绕该电池单元。

图5是根据图4实施例的电子烟的剖面示意图。电子烟包括带有电池单元的烟管。在图5所示的实施例中，功率接收器线圈在电子单元的下方穿过。通过位于电池单元末端(其也是电子烟的末端)的接收器线圈，可例如图6所示那样地具有与充电器的更紧密连接。

图6是根据一个实施例的用于图4实施例的电子烟的充电垫的示意图。电子烟包括围绕电池单元604的烟管602。充电垫是充电器的一个例子，并且其包括初级线圈或者功率传输器。当初级线圈接近功率接收线圈606时，功率从初级线圈传输到功率接收线圈606，该功率接收线圈606随后连接到电池单元604。图6中的实施例图示了以其侧部而位于充电垫内的电子烟。充电垫可具有与电子烟相匹配的凹部。在一个实施例中，接收线圈604可以围绕电池单元604，以便电子烟的角度不会影响从初级线圈接收电量。备选地，可以必须转动电子烟，以使得接收线圈606与初级线圈相匹配。可以调整充电垫的形状，以在正确的角度上接收电子烟。备选地，可以使用凹部或者磁体来将电子烟移动到用于最佳无线充电的合适位置。例如，电子烟可以具有一个平的表面或者几个平的点位，当电子烟放置在平的充电表面上时所述平的表面或平的点位会阻止电子烟滚动。

图7是具有充电线圈的电子烟的备选实施例。图7所示的实施例示例了被电子香烟的外接收线圈同心地围绕的内充电线圈(选项1)。备选地，充电线圈可放置在位于电子香烟下方的充电板中(选项2)。电子烟可竖直地放置并垂直于充电板(用于最优充电性能)，或者以至多仍然允许电子烟从基座接收电量的程度的任意角度来放置。

接收线圈显示为遍布于电子烟或者至少遍布于电子烟的电池部。接收线圈的这类设置可提供较高的用于与功率传输器耦合的电感。相反地，图2、3所示的实施例图示了成束地靠近一个端部以提高充电效率的线圈。图7中的实施例更为通用，并且可用于更多种类的充电装置。特别地，图7图示了包括将内充电线圈作为初级线圈的充电板。

图8是被磁化的充电区域的实施例的示意图。在电子烟中可具有磁体，并且在主动充电区域中具有相应的磁体，以便将电子烟定位成与线圈对齐。具有磁体的定位系统可以精确地将电子烟再次放置在靠近充电线圈的最佳位置处。该系统可以基于附接在香烟上的磁体。当电子烟接近充电器时，定位机构将电子烟的位置移动到该电子烟相对于主动充电区域的最佳充电位置处。电子烟上的磁体可以是普通磁体或者是当接近充电表面放置时能接收功率的电磁体。

图9是用于接收电子烟以进行无线充电的容器的实施例的示意图。该容器可以是能接收一个或多个电子烟的不同形状或不同尺寸的杯，用以将电子烟定位成靠近充电垫以进行无线充电。在一个实施例中，根据图8的磁体并不必配有指导电子烟的定位的容器或杯。在该实施例中，将充电杯机械地连接到充电板上。放置在杯中的每一个电子烟均以能相对于充电板构成小于90度角的方式来进行定位。可以具有略微弯曲的表面或者在电子烟内部具有重物，从而以使电子烟的最佳侧端向下的方式来定位电子烟。

图10是电子香烟上用于进行无线充电的示例性线圈的示意图。图10显示了关于电子烟上的接收线圈布置的示例性实施例。接收线圈可以使用柔性层压印刷电路板(“PCB”)构造，其中线圈印刷在柔性PCB上。在一个实施例中，柔性层压PCB可以覆盖电池的一侧，从而使得线圈以允许电流以相同方向从一个线圈向另一线圈传递的方式来彼此相连。在图10示出的实施例中，可以具有覆盖电子烟的PCB片。同侧上的印刷电路线圈彼此串联在一起，并且形成一个组。内置控制器可以选择具有最高电压的组来作为充电源。多行PCB 1002可包括多行线圈，而单行PCB 1004则是具有较大表面积的较大线圈。

图11是用于接收电子香烟以进行无线充电的备选容器的示意图。图11是图9的备选实施例，其中线圈是容器或者充电杯的一部分。因为初级线圈位于容器或者充电杯上，因此可以具有不带有初级线圈的机械式基座。具体地，充电杯被用作充电器线圈的柔性层压PCB片所覆盖。线圈可以印刷在电路上并且可具有不同的形状，以最佳化充电过程。

图12是用于对电子香烟进行充电的竖直充电板的实施例的示意图。图12中显示的备选实施例由竖直向上放置的充电板构成。这类结构可以允许电子烟在以水平姿态、接近充电板平放时以最佳的充电角度进行充电。电子烟上的接收线圈可以位于那个最接近竖直充电板放置的端部附近。竖直充电板包括用于对电子烟中的接收线圈进行充电的初级线圈。在一个实施例中，水平放置表面可以仅仅是机械式的，而不具有线圈。

感应充电源可以设计成当电子香烟适当充满时任选地自动停止。附加地，位于烟弹雾化器内的加热元件(即“雾化线圈”)可以设计成在充电周期期间从其电路上断开，以便即使真的在感应充电期间通电，加热元件也不会将电压传递给芯片。

在感应充电布置中，电子香烟或者充电基座可具有来自正确充电位置的发光指示。其他的指示可以包括：来自充电器自身的视觉和/或声音指示，以及甚至是与在智能手机或者其他计算装置上显示充电状态的远程通讯功能的连接。另一个实施例可以是对一次性电子烟添加无线感应再充电，这无需较大电池就可实现较大容量(液体方面)的一次性电子烟。

在这类实施中，视觉指示(例如发光的电子烟端部闪烁)可用于指示需要充电，以及附加地指示电子烟完全充满。可通过延长抽吸电子烟来激发该指示。通过感应式无线充电的便利性，使得可如同在吸烟动作之间将普通香烟放置在烟灰缸上那样地间断性进行抽烟和充电。

如上所述，感应充电设计可以具有各种形状。感应充电还可以建造在家具内，并且垫将准备用作桌子或扶手的一部分。共振感应充电可用于实现更大的范围(在一个实施例中用于克服桌子厚度的影响)。

针对电子烟感应充电的另一实施例是个人充电盒(PCC)的形式，其可进行感应式充电并且也可以对电子烟进行感应充电。例如，当电子烟放置在PCC内时其会自动地由PCC内的合适线圈来充电。例如，PCC可以包括初级线圈，以便PCC对电子烟进行无线充电。合适的电路可以将PCC电量转换成对电子烟进行充电的感应场。在一个实施例中，PCC可以包括接收线圈并且可以被无线地充电，并且该PCC随后可用于对电子烟进行充电。

本文中描述的对实施例的图示旨在提供对各种实施例的结构的一般性理解。该图示并不旨在作为对利用了本文所描述的方法或结构的装置或系统的所有要素或特征的完整描述。通过查看本公开内容，本领域技术人员显而易见许多其他实施例。可根据本公内容推导出其他实施例并进行利用，从而在不偏离本公内容范围的情况下作出结构和逻辑上的替换和改变。此外，图示仅仅是代表性的并且没有按比例绘制。图示中某些比例可能被放大，而其他比例可能被最缩小。因此，本公开内容和附图应当看做是说明性的而不是限制性的。

Claims (14)

1.一种电子香烟无线充电系统，包括：

电子香烟，其包括筒体、电池和与所述电池耦接的功率接收线圈，其中所述电池位于所述筒体内，所述电池具有底面，所述功率接收线圈缠绕或围绕所述电池，使得部分所述功率接收线圈在所述电池的底面下方穿过，并且所述功率接收线圈基于接收无线功率来对所述电池进行充电；以及

充电器，其包括初级线圈，所述充电器定位成在充电操作期间将所述功率接收线圈与所述初级线圈无线连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述充电操作包括将所述电子香烟放置在所述充电器上或所述充电器附近。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述充电器包括用于接收所述电子香烟的容器，其中当所述电子香烟位于所述容器中时所述充电操作开始。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述容器包括用于存放并运输所述电子香烟的个人携带盒。

5.一种用于无线充电的电子香烟，包括：

电子香烟烟弹；

筒体；

电池，其位于所述筒体内并且给所述烟弹提供功率；以及

与所述电池耦接的接收线圈，其中所述电池具有底面，所述接收线圈缠绕或围绕所述电池，使得部分所述接收线圈在所述电池的底面下方穿过，并且所述接收线圈从无线功率传输器中的初级线圈无线地接收功率，并且其中所接收的所述功率对所述电池进行充电。

6.根据权利要求5所述的电子香烟，其特征在于，烟弹包括：

用于液体的容器；

浸渍有所述液体的芯部；以及

通过加热所述芯部来雾化所述液体的加热元件。

7.根据权利要求6所述的电子香烟，其特征在于，所述雾化从所述液体产生作为烟雾替代物的雾。

8.根据权利要求5所述的电子香烟，其特征在于，所述电池是能再次充电的。

9.根据权利要求5所述的电子香烟，其特征在于，所述接收线圈设置在所述电子香烟的电池部端部的末端附近。

10.根据权利要求9所述的电子香烟，其特征在于，所述电子香烟的所述电池部端部与所述烟弹相对。

11.根据权利要求9所述的电子香烟，其特征在于，所述接收线圈沿纵向缠绕所述电池。

12.根据权利要求5所述的电子香烟，其特征在于，所述初级线圈位于基座充电器中。

13.根据权利要求12所述的电子香烟，其特征在于，所述电子香烟还包括与所述基座充电器中的磁体相对应的磁体，其中所述电子香烟中的所述磁体构造成相对于所述基座充电器来对所述电子香烟进行定位。

14.根据权利要求13所述的电子香烟，其特征在于，所述定位包括将所述基座充电器中的所述初级线圈与所述电子香烟中的所述接收线圈对齐。