CN110891808B - 供给到加热器的电池的电力的控制方法及其气溶胶生成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施例提供一种气溶胶生成装置，其特征在于，包括：加热器，通过加热气溶胶生成基质来生成气溶胶；及控制部，利用控制信号来控制由电池供给到所述加热器的电力；所述控制部确认所述加热器开始加热的加热开始时间点的电池的状态信息，并基于确认的所述状态信息来算出所述控制信号的占空比(duty ratio)。

Description

供给到加热器的电池的电力的控制方法及其气溶胶生成装置
技术领域
本发明涉及一种供给到气溶胶生成装置的加热器的电池电力的控制方法及其气溶胶生成装置，更具体而言，根据电池的状态信息来控制包括在气溶胶生成装置中的加热器的电力的方法及用于实现该方法的气溶胶生成装置。
背景技术
近来，关于用来克服普通卷烟的缺点的替代方法的需求日益增加。例如，针对通过对卷烟内的气溶胶生成物质进行加热而生成气溶胶的方法的需求日益增加，这与通过燃烧卷烟来生成气溶胶的方法不同。因此，对于加热式卷烟或加热式气溶胶生成装置的研究日益活跃。
气溶胶生成装置一般包括通过加热气溶胶生成基质来生成气溶胶的加热器(heater)，而且为了控制供给到加热器的电力，还另外具有主控制器单元(MCU：MainController Unit)。气溶胶生成装置的加热器借助电池供给的电力来执行加热，并具有预热至达到足以加热气溶胶生成基质的目标温度的特性。一般来说，预热时间取决于供给到加热器的电力，根据电池的电压电平不同，电池能够供给到加热器的电力也不同，使得加热器的预热时间也不恒定。当加热器的预热时间不恒定时，想要通过气溶胶生成装置吸入气溶胶的使用者的等待时间每次都会改变，而且气溶胶生成基质(卷烟或者液态)接收的热能也变得不恒定，因此使用者的吸烟满意度也每次都会改变。
发明内容
发明要解决的问题
本发明要解决的技术问题是提供一种不管电池的状态如何都能够保障加热器的预热时间均匀的方法及实现该方法的气溶胶生成装置。
用于解决问题的手段
用于解决所述技术问题的本发明的一实施例的装置，是一种气溶胶生成装置，其特征在于，包括：加热器，通过加热气溶胶生成基质来生成气溶胶；控制部，利用控制信号来控制由电池供给到所述加热器的电力。所述控制部，确认所述加热器开始加热的加热开始时间点的电池的状态信息，并基于确认的所述状态信息，算出所述控制信号的占空比(dutyratio)。
用于解决所述技术问题的本发明的另一实施例的方法，是一种供给到加热器的电池的电力的控制方法，包括：状态信息确认步骤，确认所述加热器开始加热的加热开始时间点的电池的状态信息；及占空比算出步骤，基于确认的所述状态信息，算出用于对供给到所述加热器的电力进行控制的控制信号的占空比。
本发明的一实施例可提供一种计算机可读记录介质，储存有用于实施所述方法的程序。
发明效果
根据本发明的气溶胶生成装置，不管电池的状态或类型如何，都能够始终确保恒定的预热时间。
附图说明
图1至图3分别是示出卷烟插入在气溶胶生成装置的一例的图。
图4是示出卷烟的一例的图。
图5是将以固定的脉冲宽度调制占空比进行预热时的加热器的温度曲线按电池的不同电压分别示出的图。
图6是示意性示出本发明的气溶胶生成装置的一例的方框图。
图7是用于说明从控制部输出的控制信号的图。
图8是用于说明不同电力值时的电池电压与占空比的关系的图。
图9是示出加热器的电阻值与占空比之间的关系的图。
图10是示意性示出利用根据电池状态信息而具有浮动的占空比的控制信号来向加热器供给电力时的加热器的预热时间的图。
图11示意性是示出利用根据电池状态信息而具有浮动的占空比的控制信号来向加热器供给电力时的加热器的温度增加图表的图。
图12是示出本发明的用于控制供给到加热器的电力的方法的一例的流程图。
具体实施方式
用于解决所述技术问题的本发明的一实施例的装置，其特征在于，包括：加热器，通过加热气溶胶生成基质来生成气溶胶；及控制部，利用控制信号来控制由电池供给到所述加热器的电力。所述控制部确认所述加热器开始加热的加热开始时间点的电池的状态信息，并基于确认的所述状态信息来算出所述控制信号的占空比(duty ratio)。
所述装置的特征在于，所述控制部基于从所述电池的状态信息提取的所述电池的电压值，算出所述控制信号的占空比。
所述装置的特征在于，所述控制部，基于预先设定的电池的最小使用电压值，算出所述控制信号的占空比，所述电池的最小使用电压值是，以根据所述装置中从所述电池供给电力的模块整体的等效阻抗而异的方式预先设定的。
所述装置的特征在于，所述占空比与所述电压值的平方成反比。
所述装置的特征在于，所述控制部进一步考虑已供给到所述加热器的电力及规定的所述加热器的电阻值中的至少一种，来算出所述占空比。
所述装置的特征在于，所述控制部分析所述状态信息来推定所述电池的剩余容量，并基于推定的所述剩余容量来算出所述占空比。
所述装置的特征在于，所述装置还包括场效应晶体管(FFT：Field EffectTransistor)，所述场效应晶体管根据所述控制信号的占空比来执行接通断开(ON-OFF)动作，从而控制电池的电力施加到所述加热器。
所述装置的特征在于，所述控制部，利用具有加热开始时间点的第一占空比的控制信号，来控制电力供给到所述加热器，若所述电池的状态信息在所述加热器达到目标温度之前变更而超过预先设定的范围，则算出所述变更的时间点的第二占空比，并利用具有所算出的所述第二占空比的控制信号，来控制电力供给到所述加热器。
所述装置的特征在于，所述控制信号是脉冲宽度调制(PWM)信号。
用于解决所述技术问题的本发明的另一实施例的方法，用于对供给到加热器的电池的电力进行控制，包括：状态信息确认步骤，确认所述加热器开始加热的加热开始时间点的电池的状态信息；及占空比算出步骤，基于确认的所述状态信息，算出用于对供给到所述加热器的电力进行控制的控制信号的占空比。
所述方法的特征在于，在所述占空比算出步骤中，基于从所述电池的状态信息提取的所述电池的电压值，算出所述控制信号的占空比。
所述方法的特征在于，在所述占空比算出步骤中，基于预先设定的电池的最小使用电压值，算出所述控制信号的占空比，所述电池的最小使用电压值是，以根据从所述电池供给电力的模块整体的等效阻抗而异的方式预先设定的。
所述方法的特征在于，所述占空比与所述电压值的平方成反比。
所述方法的特征在于，在所述占空比算出步骤中，进一步考虑已供给到所述加热器的电力及规定的所述加热器的电阻值中的至少一种，来算出所述占空比。
所述方法的特征在于，在所述占空比算出步骤中，分析所述状态信息来推定所述电池的剩余容量，并基于推定的所述剩余容量来算出所述占空比。
所述方法还可包括切换控制步骤，在所述切换控制步骤中，场效应晶体管(FFT：Field Effect Transistor)根据算出的所述控制信号的所述占空比来执行接通断开(ON-OFF)动作，从而控制电池的电力施加到所述加热器。
所述方法还可包括电力控制步骤，在所述电力控制步骤中，利用具有所述加热开始时间点的第一占空比的控制信号，来控制电力供给到所述加热器，若所述电池的状态信息在所述加热器达到目标温度之前变更而超过预先设定的范围，则算出所述变更的时间点的第二占空比，并利用具有所算出的所述第二占空比的控制信号，来控制电力供给到所述加热器。
所述方法的特征在于，所述控制信号是脉冲宽度调制(PWM)信号。
本发明的一实施例可提供一种计算机可读记录介质，储存有用于实施所述方法的程序。
发明的实施方式
本发明可实施多种变形，且可具有各种实施例，在附图中示出特定的实施例，并在具体实施方式中进行详细说明。本发明的效果、特征以及用于实现这些的方法，通过参照附图及详细记载的以下的实施例，会变得更加明确。然而，本发明不限于以下公开的各实施例，可以以不同方式实现。
下面，参照附图，对本发明的各实施例进行详细说明。在参照附图进行说明时，对相同或者相对应的部件使用了相同的附图标记，并省略了重复说明。
在以下的各实施例中，第一、第二等术语并无限定含义，其目的在于，将一个部件与另一个部件区分开。
在以下的各实施例中，在上下文中未明确区分说明的情况下，单数的表述还可包括复数的表述。
在以下的各实施例中，“包括”或者“具有”等术语是指，存在说明书中记载的特征或部件，而并非排除追加一个以上的其他特征或构成要素的可能性。
在某一实施例能够通过其他方式来实现的情况下，特定的工序顺序可以与所说明的顺序不同。例如，相继说明的两个工序，实质上可以同时实施，也可以以与所说明的顺序相反的顺序实施。
下面，参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。
图1至图3分别是示出卷烟插入在气溶胶生成装置的一例的图。
参照图1，气溶胶生成装置10包括电池120、控制部110及加热器130。参照图2及图3，气溶胶生成装置10还包括汽化器180。另外，气溶胶生成装置10的内部空间可插入卷烟200。
在图1至图3所示的气溶胶生成装置10中示出了与本实施例相关的各部件。只要是本实施例相关技术领域的普通技术人员就能够理解，气溶胶生成装置10还可以包括除图1至图3所示的各部件之外的其他常用的部件。
另外，虽然图2及图3中示出了气溶胶生成装置10包括加热器130，但根据需要，可以省略加热器130。
如图1所示，电池120、控制部110及加热器130配置成一列。另外，如图2所示，电池120、控制部110、汽化器180及加热器130配置成一列。另外，如图3所示，汽化器180及加热器130并列配置。但是，气溶胶生成装置10的内部结构并不限于图1至图3中示出的结构。换言之，根据气溶胶生成装置10的设计情况，可以变更电池120、控制部110、加热器130及汽化器180的配置。
若卷烟200插入在气溶胶生成装置10，则气溶胶生成装置10可以使加热器130及/或汽化器180动作，从而由卷烟200及/或汽化器180产生气溶胶。借助加热器130及/或汽化器180产生的气溶胶，通过卷烟200并传递至使用者。
根据需求，即使卷烟200未插入在气溶胶生成装置10，气溶胶生成装置10也可以加热加热器130。
电池120供给用于使气溶胶生成装置10动作的电力。例如，电池120可以供电以使加热器130或者汽化器180加热，且可向控制部110供给动作所需的电力。另外，电池120可以向设置在气溶胶生成装置10的显示器、传感器、电机等供给动作所需的电力。
控制部110整体控制气溶胶生成装置10的动作。具体而言，控制部110除了控制电池120、加热器130及汽化器180之外，还控制包括在气溶胶生成装置10中的其他各部件的动作。另外，控制部110还可以确认气溶胶生成装置10的各部件的状态，来判断气溶胶生成装置10是否处于能够动作的状态。
控制部110至少包括一个处理器。处理器可以由多个逻辑门阵列构成，也可以通过通用的微处理器和存储有能够在该微处理器执行的程序的存储器的组合来实现。另外，只要是本实施例所属技术领域的通常的技术人员就能够理解，还可以由其他形式的硬件来实现。
加热器130可由电池120供给的电力进行加热。例如，当卷烟插入在气溶胶生成装置10时，加热器130可位于卷烟的外部。因此，加热后的加热器130可使卷烟内的气溶胶生成物质的温度上升。
加热器130可以是电阻式加热器。例如，加热器130可包括导电轨道(track)，当电流在导电轨道流动时，加热器130被加热。然而，加热器130不限于上述例子，只要能够加热到希望温度即可，并没有特殊限制。这里，希望温度可以在气溶胶生成装置10预先设定，或可以由使用者设定期望温度。
一方面，作为另一例，加热器130可以是感应加热式加热器。具体而言，加热器130可包括用于以感应加热方式加热卷烟的导电线圈，卷烟可包括能够被感应加热式加热器加热的感热体(susceptor)。
例如，加热器130可包括管形加热部件、板形加热部件、针形加热部件或棒形加热部件，可根据加热部件的形状来加热卷烟200的内部或外部。
另外，气溶胶生成装置10可配置有多个加热器130。此时，多个加热器130可配置成能插入卷烟200的内部，还可配置在卷烟200的外部。另外，也可以在多个加热器130中的一部分配置成能够插入卷烟200的内部，而其他加热器配置在卷烟200的外部。另外，加热器130的形状不限于图1至图3所示的形状，还可制成其他多种形状。
汽化器180可加热液状组合物来生成气溶胶，所生成的气溶胶通过卷烟200能够传递至使用者。换言之，由汽化器180生成的气溶胶能够沿气溶胶生成装置10的气流通路移动，气流通路可构成为使由汽化器180生成的气溶胶经由卷烟传递至使用者。
例如，汽化器180可包括液体储存部、液体传送单元及加热部件，但不限于此。例如，液体储存部、液体传送单元及加热部件可作为独立的模块包括在气溶胶生成装置10中。
液体储存部能够储存液状组合物。例如，液状组合物可以为包括含有挥发性烟草香味成分的含烟草物质的液体，还可以为包括非烟草物质的液体。液体储存部可制成能够从汽化器180拆卸或安装于汽化器180，也可以与汽化器180制成一体。
例如，液状组合物可包括水、溶剂、乙醇、植物萃取物、香料、香味剂或维生素混合物。香料可包括薄荷醇、欧薄荷、绿薄荷油、各种水果香成分等，但不限于此。香味剂可包括能够向使用者提供多种香味或风味的成分。维生素混合物可以为混合有维生素A、维生素B、维生素C及维生素E中至少一种的物质，但不限于此。另外，液状组合物可包括如甘油或丙二醇的气溶胶形成剂。
液体传送单元能够将液体储存部的液状组合物传递到加热部件。例如，液体传送单元可以为如棉纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、多孔陶瓷的芯材(wick)，但不限于此。
加热部件是用于加热由液体传送单元传送的液状组合物的部件。例如，加热部件可以为金属热线、金属热板、陶瓷加热器等，但不限于此。另外，加热部件可由如镍铬线那样的导电发热丝构成，可配置成缠绕在液体传送单元的构造。加热部件可通过所供给的电流来加热，并向与加热部件接触的液体组合物传递热量，来加热液体组合物。其结果，能够生成气溶胶。
例如，汽化器180也可称为电子烟(cartomizer)或雾化器(atomizer)，但不限于此。
一方面，气溶胶生成装置10还可包括除电池120、控制部110、加热器130及汽化器180之外的其他常用的各部件。例如，气溶胶生成装置10可包括能够输出视觉信息的显示器及/或用于输出触觉信息的电机。另外，气溶胶生成装置10可包括至少一个传感器(抽吸检测传感器、温度检测传感器、卷烟插入检测传感器等)。另外，气溶胶生成装置10可制成即使在插入有卷烟200的状态下也能使外部空气流入或使内部气体流出的结构。
虽然在图1至图3中没有示出，但气溶胶生成装置10可以与另设的托架一同构成系统。例如，托架可用于对气溶胶生成装置10的电池120进行充电。或者，在托架与气溶胶生成装置10相结合的状态下，也可以对加热器130进行加热。
卷烟200可以是与普通燃烧型卷烟类似的卷烟。例如，卷烟200可划分为包括气溶胶生成物质的第一部分和包括滤嘴等的第二部分。或者，卷烟200的第二部分也可包括气溶胶生成物质。例如，可以将以颗粒或胶囊形式制成的气溶胶生成物质插入到第二部分。
气溶胶生成装置10的内部可插入整个第一部分，第二部分可暴露在外部。或者，气溶胶生成装置10的内部可插入第一部分的一部分，也可插入第一部分及第二部分的一部分。使用者可以在将第二部分叼在嘴的状态下吸入气溶胶。此时，外部空气经由第一部分时生成气溶胶，所生成的气溶胶经由第二部分传递至使用者的嘴部。
作为一例，外部空气可经由形成在气溶胶生成装置10的至少一个空气通路流入。例如，形成在气溶胶生成装置10的空气通路的开闭及/或空气通路的大小，可由使用者来调节。由此，使用者能够调节雾化量、吸烟感等。作为另一例，外部空气可经由形成在卷烟200的表面的至少一个孔(hole)流入至卷烟200的内部。
下面，参照图4，对卷烟200的一例进行说明。
图4是示出卷烟的一例的图。
参照图4，卷烟200包括烟草棒210及过滤棒220。参照图1至图3所述的第一部分210包括烟草棒210，第二部分220包括过滤棒220。
图4中示出的过滤棒220为单一段结构，但不限于此。换言之，过滤棒220可由多个段构成。例如，过滤棒220可包括用于冷却气溶胶的第一段及用于过滤包括在气溶胶内的规定成分的第二段。另外，根据需求，过滤棒220还可包括执行其他功能的至少一个段。
卷烟200至少用一个包装纸240包装。包装纸240形成有外部空气流入或内部气体流出的至少一个孔(hole)。作为一例，卷烟200可用一个包装纸240包装。作为另一例，卷烟200可用两个以上的包装纸240重叠包装。例如，烟草棒210被第一包装纸包装，过滤棒220被第二包装纸包装。并且，被单个包装纸包装的烟草棒210及过滤棒220相结合，而且将卷烟200整体用第三包装纸再包装。如果烟草棒210或过滤棒220分别由多个段构成，则可将各段分别用单个包装纸包装。并且，可以将由分别用单个包装纸包装的各段结合而成的卷烟200的整体，用其他包装纸进行再包装。
烟草棒210可包括气溶胶生成物质。例如，气溶胶生成物质可包括甘油、丙二醇、乙二醇、二丙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇及油醇中的至少一种，但不限于此。另外，烟草棒210可含有如调味剂、湿润剂及/或有机酸(organic acid)的其他添加物质。另外，可以以向烟草棒210喷射的方式，对烟草棒210添加薄荷醇或者保湿剂等调味液。
烟草棒210可以以多种方式制得。例如，烟草棒210可制成薄片(sheet)，也可制成丝状(strand)。另外，烟草棒210可通过将烟草片切细而得的烟叶制得。另外，烟草棒210可被导热物质包围。例如，导热物质可以为如铝箔的金属箔，但不限于此。作为一例，包围烟草棒210的导热物质能够均匀分散传递到烟草棒210热量，以提高施加到烟草棒的导热率，由此能够提高烟草的味道。另外，包围烟草棒210的导热物质可发挥被感应加热式加热器加热的感热体的功能。此时，虽然图中没有示出，但烟草棒210除包括包围外部的导热物质之外，还可包括其他感热体。
过滤棒220可以为醋酸纤维素过滤嘴。一方面，过滤棒220的形状没有限制。例如，过滤棒220可以为圆筒型(type)棒，还可以为内部中空的管型(type)棒。另外，过滤棒220可以为半隐蔽(recess)型(type)棒。如果过滤棒220由多个段构成，则多个段中的至少一个可制成不同的形状。
过滤棒220可制成能够生成香味。作为一例，可向过滤棒220喷射调味液，也可另外向过滤棒220的内部插入涂有调味液的纤维。
另外，过滤棒220可包括至少一个胶囊230。这里，胶囊230能够发挥生成香味的功能，也能够发挥生成气溶胶的功能。例如，胶囊230可以是用被膜将含香料的液体包裹而成的结构。胶囊230可具有球形或者圆筒形的形状，但不限于此。
如果过滤棒220包括用于冷却气溶胶的段，则冷却段可由高分子物质或生物降解性高分子物质制得。例如，冷却段可由纯聚乳酸制得，但不限于此。或者，冷却段可由开有多个孔的醋酸纤维素过滤嘴制得。但是，冷却段不限于上述例子，只要能够执行能冷却气溶胶的功能即可，没有特殊限制。
一方面，尽管未在图4中示出，但一实施例的卷烟200还可包括前端过滤器。前端过滤器在烟草棒210中位于与过滤棒220相对的一侧。前端过滤器能够防止烟草棒210向外部脱离，而且在吸烟过程中，能够防止液化的气溶胶从烟草棒210流入到气溶胶生成装置(图1至图3的10)。
图5是将以固定的脉冲宽度调制占空比进行预热时的加热器的温度曲线按电池的不同电压分别示出的图。
从图5可以看出，当电池的电压电平分别为4.2V、3.5V及3.0V时，分别显示出相互不同的预热模式。首先，参照电池的初始电压为4.2V时的预热曲线510，则可以看出，根据固定的脉冲宽度调制占空比(PWM duty)，将供给到加热器的电力确定得相对较高，所以自预热开始经过约7秒钟后，加热器的温度达到了400度的目标温度。接下来，参照电池的初始电压为3.5V时的预热曲线530，则可以看出，自预热开始经过约10秒钟后，加热器的温度达到了400度的目标温度；参照电池的初始电压为3.0V时的预热曲线550，则可以看出，自预热开始经过约14秒钟后，加热器的温度达到了400度的目标温度。
如图5所示，当利用与电池的电压电平无关地都采用固定的脉冲宽度调制占空比的控制信号来将电力供给到加热器时，根据电池的不同电压电平，预热时间及温度上升斜率发生差异，这样的预热时间的差异导致气溶胶生成基质所接收的热能发生差异，所以不能向使用者提供一贯的吸烟体验，因此本发明基于电池的状态信息来进行电力控制，来解决如上所述的问题。
图6是示意性示出本发明的气溶胶生成装置的一例的方框图。
参照图6，本发明的气溶胶生成装置10包括：控制部110、电池120、加热器130、脉冲宽度调制器处理部140、显示部150、电机160、储存装置170及FET190。
控制部110整体控制包括在气溶胶生成装置10中的电池120、加热器130、脉冲宽度调制器处理部140、显示部150、电机160、储存装置170及FET190。尽管在图6中未示出，但根据不同实施例，控制部110还可包括接收使用者的按键输入或触摸输入的输入接收部(未图示)及能够与如使用者终端那样的外部通信装置执行通信的通信部(未图示)。
电池120向加热器130供给电力，利用由控制部110输出的控制信号，能够调节供给到加热器130的电力的大小。
加热器130在施加电流时借助固有电阻发热，当气溶胶生成基质接触(结合)到被加热的加热器时，能够生成使用者可吸入的气溶胶。
脉冲宽度调制器处理部140，通过向加热器130传递脉冲宽度调制(PWM，pulsewidth modulation)信号的方式，使控制部110能够控制供给到加热器130的电力。根据不同实施例，脉冲宽度调制器处理部140可以包括在控制部110。
显示部150将在气溶胶生成装置10中发生的各种警报信息(Alarm message)以视觉方式输出，以使使用气溶胶生成装置10的使用者能够确认。使用者通过确认输出到显示部150的电池电力不足信息或者加热器的过热警告信息，能够在气溶胶生成装置10停止动作或者气溶胶生成装置10破话之前采取适当的措施。
电机160被控制部110驱动，能够使使用者通过触觉认知气溶胶生成装置10已完成使用前准备动作。
储存装置170储存各种信息，这些各种信息是指，用于使控制部110适当地控制供给到加热器130的电力，以向使用气溶胶生成装置10的使用者提供多种风味的信息。储存装置170可以由如快闪存储器(flash memory)之类的非易失性存储器组成，而且为了确保更快的数据输入/输出(I/O)速度，还可以由仅在通电时临时存储数据的易失性存储器组成。
FET(场效应晶体管，Field Effect Transistor)190从控制部110接收控制信号来重复进行接通断开(ON-OFF)动作，以执行对提供到加热器的电力进行调整的功能。根据不同实施例，FET190可以在气溶胶生成装置10中省略，当FET190被省略时，从控制部110或者脉冲宽度调制器处理部140输出的信号会直接传递到加热器。关于FET190的具体动作，参照图7至图11来进行说明。
图7是用于说明从控制部输出的控制信号的图。
参照图7，从控制部110施加到电池的用于驱动电力的脉冲宽度调制信号(PWMsignal)具有恒定的占空比。下面，参照图5及图6，对本发明的基于电池的电压电平来控制供给到加热器的电力的气溶胶生成装置的动作过程进行详细说明。
【数学式1】
Figure GDA0002368424080000131
数学式1是用于定义电池120的有效电压Veff的数学式。在数学式1中，VB是指电池电压，T1、T2分别是指在时间轴上相互不同的特定时间点。由数学式1可确认到,特定的时间点的时间间隔T2到T1之间的有效电压Veff，即使电池电压VB下降，也能够通过调整占空比D来维持恒定。
【数学式2】
Figure GDA0002368424080000141
数学式2是用于定义占空比的数学式。占空比(Duty Ratio)是指，当向特定的元件或模块以周期性的脉冲形态供给电流时，对该元件的电流流过的时间相对于电流流过的时间和电流不流过的时间之合的比率。根据不同实施例，占空比不仅可以针对电流定义，还可以针对电压定义。在数学式2中，T1(710)是指对加热器的控制信号传递到加热器的时间点，T2(730)是指控制信号的一个周期结束的时间点，T3(750)是指在脉冲形态的控制信号中供应到加热器的电流(电压)被断开的时间点。控制信号是以如下方式生成：根据由控制部110算出的占空比，使预定的电压VB维持预定的时间(T2-T1)。
【数学式3】
Figure GDA0002368424080000142
数学式3是用于定义施加到电池120的电力的数学式。在数学式3中，RH是指加热器130的电阻值。由数学式3可确认到，由于施加到加热器130的电力取决于电池120的电压、电池120的电阻及施加到加热器130的电力传递信号(控制信号)的占空比，所以即使电池120的电压VB变小，也能够通过提高占空比来将电力维持恒定的值。
【数学式4】
Figure GDA0002368424080000143
数学式4是将数学式3关于占空比整理的数学式。由数学式4可确认到，施加到加热器130的电力传递信号的占空比与施加到加热器130的电力、加热器130的电阻值成正比，与电池120的电压的平方成反比。
【数学式5】
Figure GDA0002368424080000144
数学式5是关于在数学式4中说明的占空比的另一例的数学式。在数学式5中，KP是指比例常数，Vmin是指电池120的使用电压的最小值，PWMmax是指PWM占空比的最大值，VC是指目前时间点的电池120的电压电平。
首先，比例常数KP是通过实验决定的常数值，被定义为以使占空比D取一定范围的值的方式进行调整的数。Vmin作为电池120的使用电压的最小值，是指根据每个电池120所具有的固有的设计特性，或根据在气溶胶生成装置10中由电池120供给电力的模块整体的等效阻抗(equivalent impedance)，来预先设定的电压值，电池120作为输出电压至少能够输出Vmin的电压。PWMmax作为PWM占空比的最大值，可以在0.9至1之间的值中任意选择。VC是指目前时间点的电池120的电压电平，这里所谓目前的时间点，可以是除了加热器开始加热的时间点之外的其他各种时间点。
数学式5是为了强调本发明的效果而将数学式4进一步一般化的数学式，包括在本发明的气溶胶生成装置10中的控制部110，由数学式5算出控制信号的占空比，并将具有算出的占空比的控制信号传递到加热器，因此根据本发明，不管电池120的状态如何，始终都能够保障恒定的预热时间。由数学式4可确认到，即使加热器130的电阻值RH或者电池电压VB变动，都可以通过调整占空比来使施加到加热器130的电力维持恒定。
控制部110可以确认开始加热的加热开始时间点的电池120的状态信息，并基于确认的状态信息算出控制信号的占空比。这里，控制部110算出的控制信号的占空比是指由数学式5算出的占空比，电池120的状态信息是包括当时间点固定时从电池120输出的能够确认电池120的状态的信息的概念，因此可以都包括电池120的电压值、电池120生产当时的最大存储容量、电池120的剩余容量、电池120本身固有的识别信息或与电池寿命直接相关的信息。
作为一例，控制部110也可以基于从电池的状态信息提取的电池的电压值，算出控制信号的占空比。此时的电池的电压值是指，加热器借助电池供给的电力开始加热的时间点的电压值。
作为另一例，控制部110也可以基于根据由电池供给电力的模块整体的等效阻抗来预先设定的电池的最小使用电压值，算出控制信号的占空比。这里，电池的最小使用电压值是指数学式5中的Vmin，是根据气溶胶生成装置10或者电池的设计所决定的固有的值，可以从电池120或者储存装置170获取。
作为与前述的例不同的另一例，控制部110也可以分析电池120的状态信息来推定电池的剩余容量，并基于推定的剩余容量算出占空比。此时，控制部110可以利用电池120的目前时间点的电压值来推定电池120的剩余容量，作为利用电池的电压值来推定电池的剩余容量的方法，可以采用如日本公开特许公报第2003-307557号记载的广为人知的方法。
作为与前述的例不同的另一例，本发明的气溶胶生成装置10也可以包括FET190，当控制部110算出控制信号的占空比时，FET190根据该占空比执行接通断开(ON-OFF)动作，将电池120的电力施加到加热器130。更具体而言，当从控制部110接收控制信号的脉冲宽度调制器处理部140将以对控制信号的脉冲宽度进行调制的方式改变占空比值的脉冲宽度调制信号输入到FET190时，FET190根据脉冲宽度调制信号的占空比值，反复执行接通断开(ON-OFF)动作的过程，由此将电力施加到加热器130。此时的占空比值，是不管电池120的状态信息如何，都能将恒定的电力施加到加热器130的值，是由数学式5算出的值。
作为与前述的例不同的另一实施例，控制部110可以执行如下控制：利用具有在加热开始时间点的第一占空比的控制信号，来控制电力供给到加热器130，并且在加热器130达到目标温度之前，电池120的状态信息变更而超出预先设定的范围时，算出在变更的时间点的第二占空比，并利用具有第二占空比的控制信号，来控制电力供给到加热器130。在此选择性的实施例中，控制部110不仅实时监测加热器130的温度，还实时监测电池120的电压电平，如果电池120的电压电平在加热器130的温度达到目标温度之前下降而超出预先设定的范围，则将占空比实时上升规定值，以使施加到加热器130的电力不会下降。
这里，第一占空比是指，根据在加热器开始加热的加热开始时间点的电池的电压电平来算出的占空比，第二占空比是指，根据电池的电压电平在加热器被加热达到目标温度之前急剧下降的当时的电池的电压电平，来算出的占空比。
电池电压具有如下特性：电压电平随着所放电的静电容量逐渐下降，而到特定的时间点会急剧放电，电压电平急剧下降。因此，如参照数学式5所说明那样，随着电池电压电平的下降，从电池120施加到加热器130的电压也显示出逐渐下降的倾向，因此，在电池120的电压电平急剧下降时，控制部110判断为电池120的状态信息变更而超过预先设定的范围，通过向上调整控制信号的占空比，能够控制施加到加热器130的电力维持恒定。
图8是用于说明不同电力值时的电池电压与占空比的关系的图。
参照图8，可以看出，电池120的电压电平和占空比根据施加到加热器130的电力而变化。更具体而言，控制信号的占空比随着供给电力值变大而增加。
图9是示出加热器的电阻值与占空比之间的关系的图。
如图9所示，控制信号的占空比具有随着加热器的电阻值变大而增加的倾向。
综合图8及图9，控制信号的占空比可以考虑如电池的电压电平那样的电池的状态信息、加热器的电阻值、供给到加热器的供给电力中至少一种来算出，这已经通过数学式1至5来进行了说明。
图10是示意性示出利用根据电池状态信息而具有浮动的占空比的控制信号来向加热器供给电力时的加热器的预热时间的图。
首先，如现有技术那样，由具有最小3V且最大4.2V的电压电平的电池将电力施加到加热器，而且将此时的电力视为不考虑电池的状态信息而利用具有固定的占空比的控制信号来施加到加热器的电力。根据前述的数学式3，占空比D和加热器的电阻RH可视为常数值，其结果，供给到加热器的电力在电池的电压电平越高时变得更高，所以与电池的电压电平较低时相比，预热时间显著缩短。作为一例，根据现有技术的预热时间曲线1010可以知道，电池的电压电平为4.2V时的加热器的预热时间仅约为7秒钟，但电池的电压电平为3.0V时的加热器的预热时间约为14秒钟。
另一方面，根据本发明，在根据加热器开始加热的时间点的电池的状态信息(电压电平)来算出控制信号的占空比，并利用具有算出的占空比的控制信号来将电力施加到加热器的情况下，根据本发明的预热时间曲线1030可以知道，不管电池的电压电平如何都能够维持14秒钟的预热时间。
图11是示意性示出利用根据电池状态信息而具有浮动的占空比的控制信号来向加热器供给电力时的加热器的温度增加图表的图。
将图11与图5相比较就可以看出，如果利用根据电池状态信息算出的具有浮动的占空比的控制信号来向加热器供给电力，则当开始加热加热器的时间点的电池的电压电平分别为4.2V、3.5V、3.0V时，加热器达到目标温度所需的时间约为14秒钟，保持相同水平。
图12是示出本发明的用于控制供给到加热器的电力的方法的一例的流程图。
图12中的方法可以通过如图6所示的气溶胶生成装置10来实现，所以下面参照图6来进行说明，并省略与在图6中说明过的内容重复的说明。
气溶胶生成装置10的控制部110感知气溶胶生成装置10的动作，并开始对加热器130进行加热(S1210)。更具体而言，控制部110可以以各种方式感知气溶胶生成装置10的动作。作为一例，控制部110可以将使用者按压气溶胶生成装置10所具有的动作按钮识别为气溶胶生成装置10的动作。
作为另一例，控制部110可以将气溶胶生成基质安装在气溶胶生成装置10识别为气溶胶生成装置10的动作。此时，根据气溶胶生成装置10的不同类型，气溶胶生成基质可以是卷烟或者液体盒。
作为步骤S1210的选择性的一实施例，控制部110为了感知气溶胶生成装置10的动作，在将气溶胶生成基质安装到气溶胶生成装置10之后，可以追加确认气溶胶生成装置10是否满足使用条件。控制部110通过检查电池120的剩余容量是否超过预先设定的值、在将气溶胶生成基质安装在气溶胶生成装置10后构成气溶胶生成装置10的模块之间的连接状态或者装配状态是否正常等，能够确认气溶胶生成装置10是否处于满足使用条件的状态。
接着，控制部110确认开始加热加热器130的加热开始时间点的电池120的状态信息(S1230)。前面已说明过，根据不同实施例，除了加热开始时间点的电池120的状态信息以外，控制部110还可以确认电池120的电压电平下降而超过预先设定的范围的时间点的电池120的状态信息。
控制部110基于在步骤S1230中确认的电池120的状态信息，算出控制信号的占空比(S1250)。步骤S1250中算出的占空比是由根据数学式5计算，根据电池120的使用电压最小值、加热器开始加热的加热开始时间点的电池120的电压电平等而异。
控制部110将具有在步骤S1250中算出的占空比的控制信号传输到加热器，控制加热器130加热(S1270)。在步骤S1270中，加热器130不管步骤S1230中的电池120的状态信息(电压电平)如何，都能够在相同的预热时间达到目标温度，并且以相同的预热时间将均匀的热能施加到气溶胶生成基质，所以使用者通过本发明的气溶胶生成装置10能够获得一贯的吸烟体验。
以上所说明的本发明的实施例，可以以在计算机上可通过多种构成要素执行的计算机程序的形式来实现，这种计算机程序可以记录在计算机可读介质中。此时，介质可包括专门为储存和执行程序命令而构成的硬件装置，例如，如硬盘、软盘及磁带等磁性介质，如CD-ROM及DVD等光学存储介质，如光磁软盘(floptical disk)等磁-光介质(magneto-optical medium)，以及ROM、RAM、快闪存储器等。
一方面，所述计算机程序可以是为本发明特别设计并构成的，或者可以是计算机软件领域的技术人员公知且可使用的。计算机程序的例子不仅包括由编译器生成的机器代码，还可包括使用解释器等而由计算机可执行的高级语言代码。
在本发明中说明的各特定实施方案只是一实施例，不以任何方式限定本发明的范围。为了说明书的简洁性，关于常规的各电子结构、各控制系统、软件、各所述系统的其他功能性方面的记载，可能会被省略。另外，附图中所示的部件间的线的连接或连接构件，只是示例性地示出功能性连接及/或物理或电连接，而在实际装置中可以是可替代的或附加的多种功能性连接、物理连接或电连接。另外，当没有如“必要”、“重要”等具体的说明，也许不是为适用本发明而必需的结构要素。
在本发明的说明书(尤其在权利要求书)中，术语“所述”及与此类似的指示术语的使用，可适用于单数及复数。另外，在本发明中描述范围(range)时，应包括适用属于所述范围内的个别值的发明(如果没有与此相反的说明)，就等于在发明的详细说明中记载了构成所述范围的各个别值的实施例。最后，关于构成本发明的方法的各步骤，如果没有明确说明各步骤的顺序或没有相反的说明，则可以以适当的顺序执行所述各步骤，而并不以上述步骤的说明顺序来限定本发明。在本发明中所有例子或示例性术语(如，等等)的使用，仅是为了详细说明本发明，除非由权利要求书限定，本发明的范围不会被所述例子或示例性术语限定。另外，只要是本领域技术人员就能够知道，在随附的权利要求书或与其等同的范畴内，根据设计条件及因素，可以进行多种修改、组合及变更。
产业上的可利用性
本发明可以适用于为使用者提供可吸入的气溶胶或香味的气溶胶生成装置或香味吸引器。

Claims (19)

1.一种气溶胶生成装置，其特征在于，
包括：
加热器，通过加热气溶胶生成基质来生成气溶胶，及
控制部，利用控制信号来控制由电池在预热时间期间供给到所述加热器的电力；
所述预热时间是所述加热器达到目标温度所需的时间；
所述控制部，
确认所述加热器开始加热的加热开始时间点的电池的状态信息，
基于确认的所述状态信息，算出所述控制信号的占空比，以及
调节所述占空比，使得即使所述电池的电压下降，提供给所述加热器的电力保持在恒定值，以提供恒定的预热时间。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，
所述控制部基于从所述电池的状态信息提取的所述电池的电压值，算出所述控制信号的占空比。
3.根据权利要求2所述的气溶胶生成装置，其特征在于，
所述控制部基于预先设定的电池的最小使用电压值，算出所述控制信号的占空比，所述电池的最小使用电压值是，以根据所述生成装置中从所述电池供给电力的模块整体的等效阻抗而异的方式预先设定的。
4.根据权利要求2所述的气溶胶生成装置，其特征在于，
所述占空比与所述电压值的平方成反比。
5.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，
所述控制部进一步考虑已供给到所述加热器的电力及规定的所述加热器的电阻值中的至少一种，来算出所述占空比。
6.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，
所述控制部分析所述状态信息来推定所述电池的剩余容量，并基于推定的所述剩余容量来算出所述占空比。
7.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，
所述气溶胶生成装置还包括场效应晶体管，所述场效应晶体管根据所述控制信号的占空比来执行接通断开动作，从而控制电池的电力施加到所述加热器。
8.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，
所述控制部，
利用具有所述加热开始时间点的第一占空比的控制信号，来控制电力供给到所述加热器，
若所述电池的状态信息在所述加热器达到目标温度之前变更而超过预先设定的范围，则算出所述变更的时间点的第二占空比，并利用具有算出的所述第二占空比的控制信号，来控制电力供给到所述加热器。
9.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，
所述控制信号是脉冲宽度调制信号。
10.一种供给到加热器的电池的电力的控制方法，其特征在于，
所述供给到加热器的电池的电力的控制方法控制在预热时间期间供给到所述加热器的所述电池的电力，所述预热时间是所述加热器达到目标温度所需的时间；
所述供给到加热器的电池的电力的控制方法包括：
状态信息确认步骤，确认所述加热器开始加热的加热开始时间点的电池的状态信息，
占空比算出步骤，基于确认的所述状态信息，算出用于对供给到所述加热器的电力进行控制的控制信号的占空比，以及
占空比调节步骤，调节所述占空比，使得即使所述电池的电压下降，提供给所述加热器的电力保持在恒定值，以提供恒定的预热时间。
11.根据权利要求10所述的供给到加热器的电池的电力的控制方法，其特征在于，
在所述占空比算出步骤中，基于从所述电池的状态信息提取的所述电池的电压值，算出所述控制信号的占空比。
12.根据权利要求11所述的供给到加热器的电池的电力的控制方法，其特征在于，
在所述占空比算出步骤中，基于预先设定的电池的最小使用电压值，算出所述控制信号的占空比，所述电池的最小使用电压值是，以根据从所述电池供给的电力的模块整体的等效阻抗而异的方式预先设定的。
13.根据权利要求11所述的供给到加热器的电池的电力的控制方法，其特征在于，
所述占空比与所述电压值的平方成反比。
14.根据权利要求10所述的供给到加热器的电池的电力的控制方法，其特征在于，
在所述占空比算出步骤中，进一步考虑已供给到所述加热器的电力及规定的所述加热器的电阻值中的至少一种，来算出所述占空比。
15.根据权利要求10所述的供给到加热器的电池的电力的控制方法，其特征在于，
在所述占空比算出步骤中，分析所述状态信息来推定所述电池的剩余容量，并基于推定的所述剩余容量来算出所述占空比。
16.根据权利要求10所述的供给到加热器的电池的电力的控制方法，其特征在于，
所述控制方法还包括切换控制步骤，在所述切换控制步骤中，场效应晶体管根据所述控制信号的算出的所述占空比来执行接通断开动作，从而控制电池的电力施加到所述加热器。
17.根据权利要求10所述的供给到加热器的电池的电力的控制方法，其特征在于，
所述控制方法还包括电力控制步骤，
在所述电力控制步骤中，
利用具有所述加热开始时间点的第一占空比的控制信号，控制电力供给到所述加热器，
若所述电池的状态信息在所述加热器达到目标温度之前变更而超过预先设定的范围，则算出所述变更的时间点的第二占空比，并利用具有算出的所述第二占空比的控制信号，来控制电力供给到所述加热器。
18.根据权利要求10所述的供给到加热器的电池的电力的控制方法，其特征在于，
所述控制信号是脉冲宽度调制信号。
19.一种计算机可读记录介质，储存有用于实施根据权利要求10至权利要求18中任意一项的控制方法的程序。
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