CN109998182A - 一种电子烟的加热方法 - Google Patents

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向军
王洋
廖宇彬
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Abstract

本发明提供了一种经济性高、加热充分、口感佳的电子烟的加热方法。本发明包括以下步骤：（1）建立电子烟的TCR曲线关系；（2）通过占空比可调的PWM模块输出高电平为加热芯施加电压，利用加热芯对电子烟进行加热；（3）在PWM模块输出的方波为高电平的一瞬间，电子烟的MCU读取加热芯两个电极的电压值，得到加热芯实际的加热电压VH和加热电流值IH，根据R=U/I,得到加热芯的电阻值RH，利用电阻温度系数公式得到加热芯的温度TH；（4）得到加热芯的温度后，调整输入电压和电流，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1，如此循环，使加热芯的温度与电子烟加热的温度目标值一致并维持在T1。本发明可应用于电子烟领域。

Description

一种电子烟的加热方法
技术领域
本发明涉及电子烟领域，尤其涉及一种电子烟的加热方法。
背景技术
电子烟越来越受到吸烟群体的欢迎。电子烟的基本原理是：采用加热器对特制香烟的烟丝进行加热，但并不燃烧。与一般的香烟相比，电子烟的价格更高。电子烟在加热不充分或者温度过高的情况下口感较差，如果温度过高，可能产生有害物质，对吸烟人和周围环境及人群造成影响和危害。如能设计一种电子烟的加热方法，能够保证其加热充分且按需加热，则能很好地解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种经济性高、加热充分、口感佳的电子烟的加热方法。
本发明所采用的技术方案是：本发明方法包括以下步骤：
（1）设定当前条件下的常温值T0和电子烟加热的温度目标值T1，设电子烟的加热芯在常温状态下的电阻值为R0，在加热到高温状态下的电阻值为R1，由电阻温度系数公式得到TCR值=(R1-R0)/(R0*(T1-T0))，确定电子烟的TCR值；
（2）通过占空比可调的PWM模块输出高电平为加热芯施加电压，利用加热芯对电子烟进行加热；
（3）在PWM模块输出的方波为高电平的一瞬间，电子烟的MCU读取加热芯两个电极的电压值，得到加热芯实际的加热电压VH和加热电流值IH，根据R=U/I,得到加热芯的电阻值RH，利用电阻温度系数公式TCR值=(RH-R0)/(R0*(TH-T0))得到加热芯的温度TH；
（4）得到加热芯的温度TH后，调整输入电压和电流，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1，如此循环，使加热芯的温度与电子烟加热的温度目标值T1一致并维持在T1。
上述方案可见，通过调节PWM的占空比，调节功率输出，加快加热芯的实际温度无限接近目前温度值，使得加热过程更加迅速和精准，使得加热电压处于一个较佳值范围，从而极大地提升了电子烟加热的温度控制和使电子烟加热更加充分，大大地提升了电子烟的吸食口感，既减少了有害物的排放，又能在最短时间保持实际温度与目标温度接近，相对地提高了效率，降低了成本；通过升压方式，可以将加热芯的电阻选用范围变宽，可以容忍加热芯制作上的电阻偏差范围变大，从而使片芯的制作工艺难度降低。
进一步地，在所述步骤（4）中，在得到加热芯的温度TH后，当TH大于T1时，通过减小加热芯的输出功率，减少发热量，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1，当TH小于T1时，通过增大加热芯的输出功率，增加发热量，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1。由此可见，通过温度对比，得到加热芯实际的加热量大小比较，进而控制电路中的电流和电压值变化，使得加热芯的实际温度逐渐与温度目标值一致，从而使电子烟快速地达到所需的加热温度，提升了体验感，改良了电子烟吸食口感。
具体实施方式
下面以当前条件下的常温值T0为25℃，电子烟加热的温度目标值T1为265℃，设电子烟的加热芯在常温状态下的电阻值为R0，在加热到高温状态下的电阻值为R1。由此确定电子烟的电阻温度系数（TCR）为TCR值=(R1-R0)/(R0*(T1-T0))。以PWM模块输出的方波的电压为8VDC，通过频率25Hz的情况进行具体说明。
通过占空比可调的PWM模块输出高电平为加热芯施加电压，利用加热芯对电子烟进行加热；在PWM模块输出的方波为高电平的一瞬间，电子烟的MCU读取加热芯两个电极的电压值，得到加热芯实际的加热电压VH和加热电流值IH，根据R=U/I,得到加热芯的电阻值RH，利用电阻温度系数公式TCR=(RH-R0)/(R0*(TH-T0))得到加热芯的温度TH；得到加热芯的温度TH后，调整输入电压和电流，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1，如此循环，使加热芯的温度与电子烟加热的温度目标值T1一致并维持在T1。在这里，在得到加热芯的温度TH后，当TH大于T1时，通过减小加热芯的电压值，减少发热量，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1，当TH小于T1时，通过增大加热芯的电压值，增加发热量，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1。
经过上述过程，加热芯的温度快速无限地接近目标温度值T1，以求加热温度达到最佳的加热温度，使得电子烟加热更加充分，保证了口感。
更加具体地，根据电子烟的特性，产品控温采用分段分梯度加热，改善初始阶段的口感，平衡全过程的出烟量及口感。控温段主要分7段，如下表所示。
如上表所示，T0段为中温和低温恒温段温度，其余控温段的温度都由该温度段的温度进行增加或者减少，左右温度段都可以根据TCR曲线关系进行直接设定，避免每条控温曲线进行单独设定。恒温段的基准温度可保证电子烟气溶胶的挥发，如开始阶段的T1段的温度为高温段350℃，中温段和低温段温度为340℃，该温度可以在保证气溶胶不发生不良反应情况下，将气溶胶及相关组分迅速蒸发，从而保证初始吸烟的烟雾量，然后温度由T1逐次梯度降温至恒温段，当气溶胶挥发一定量后，温度再由T0逐次梯度升温至T5和T6，保证电子烟外围的气溶胶可以充分挥发，从而保证末段的口感。
本发明与现有技术相比，通过调节PWM的占空比，调节功率输出，加快加热芯的实际温度无限接近目前温度值，使得加热过程更加迅速和精准，使得加热功率处于一个较佳值范围，从而极大地提升了电子烟加热的温度控制和使电子烟加热更加充分且温度更稳定，大大地提升电子烟的口感。

Claims (2)

1.一种电子烟的加热方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（1）设定当前条件下的常温值T0和电子烟加热的温度目标值T1，设电子烟的加热芯在常温状态下的电阻值为R0，在加热到高温状态下的电阻值为R1，由电阻温度系数公式得到TCR值=(R1-R0)/(R0*(T1-T0))，确定电子烟的TCR值；
（2）通过占空比可调的PWM模块输出高电平为加热芯施加电压，利用加热芯对电子烟进行加热；
（3）在PWM模块输出的方波为高电平的一瞬间，电子烟的MCU读取加热芯两个电极的电压值，得到加热芯实际的加热电压VH和加热电流值IH，根据R=U/I,得到加热芯的电阻值RH，利用电阻温度系数公式TCR=(RH-R0)/(R0*(TH-T0))得到加热芯的温度TH；
（4）得到加热芯的温度TH后，调整输入电压和电流，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1，如此循环，使加热芯的温度与电子烟加热的温度目标值T1一致并维持在T1。
2.根据权利要求1所述的一种电子烟的加热方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，在得到加热芯的温度TH后，当TH大于T1时，通过减小加热芯的输出功率，减少发热量，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1，当TH小于T1时，通过增大加热芯的输出功率，增加发热量，使得加热芯的温度逐渐靠近电子烟加热的温度目标值T1。
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