CN114902522A - 气溶胶产生装置电力系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种气溶胶产生装置。该气溶胶产生装置(100)包括电力系统，该电力系统具有至少一个超级电容器(106)和至少一个电池(104)。电力系统可在多种可选择的操作模式下操作。气溶胶产生装置进一步包括控制器(102)。控制器被配置成基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流。该多种操作模式包括浮充模式，在该浮充模式下，与气溶胶产生装置相关联的加热器(108)基本上被维持在气溶胶产生温度。在浮充模式下，控制器被配置成控制电力系统的功率流以将加热器基本上维持在气溶胶产生温度，并且控制至少一个电池来对至少一个超级电容器进行充电。

Description

气溶胶产生装置电力系统
技术领域
本发明涉及气溶胶产生装置，更具体地涉及用于气溶胶产生装置的电力系统。
背景技术
气溶胶产生装置(比如，电子烟和其他气溶胶吸入器或汽化装置)正变成越来越流行的消费产品。
用于汽化或气溶胶化的加热装置在本领域中是已知的。此类装置典型地包括加热腔室和加热器。在操作中，操作者将要气溶胶化或汽化的产品插入加热腔室中。然后用电子加热器加热产品来使产品的成分汽化以供操作者吸入。在一些示例中，产品是类似于传统香烟的烟草产品。此类装置有时被称为“加热不燃烧”装置，因为产品被加热到气溶胶化点，而不被燃烧。
已知气溶胶产生装置面临的问题包括提供足够快的加热和能源的有效利用。
发明内容
根据一个方面，提供了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：
电力系统，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，其中，该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作；以及
控制器，其中，该控制器被配置成基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；
其中，该多种操作模式包括浮充模式，在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在气溶胶产生温度，并且其中，在该浮充模式下，该控制器被配置成：
控制该电力系统的功率流，以将与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上维持在该气溶胶产生温度；以及
控制该至少一个电池以对该至少一个超级电容器进行充电。
以这种方式，超级电容器可以被充电并且为未来的气溶胶化过程预热模式做好准备。这消除了用户在使用之间为气溶胶产生装置充电、为超级电容器充电的需要。因此，改善了用户体验。此外，当对超级电容器进行再充电时，电池可能不需要用于在后续的气溶胶化过程中进行预热，从而避免对电池造成应力，并且有助于提高电池使用寿命。这也允许在气溶胶产生装置中更有效地使用能量。超级电容器可以理解为电化学双层电容器、伪电容器或混合电容器。作为控制该至少一个电池以对该至少一个超级电容器进行充电的替代方案，控制器可以被配置成控制该至少一个超级电容器以在浮充模式下放电。
优选地，该多种操作模式进一步包括过程后模式，并且其中，在该过程后模式下，该控制器被配置成：当该至少一个超级电容器在该浮充模式的终点处基本上没有被充电时，控制该至少一个电池以在该浮充模式的终点之外在该过程后模式下继续对该至少一个超级电容器进行充电。
以这种方式，确保了超级电容器具有足够的电荷以用于后续或未来的预热模式，而无需用户将装置连接到外部电源以对超级电容器进行充电，即使气溶胶化过程的时长不足以让超级电容器在浮充模式期间被电池充分地再充电。当对超级电容器进行再充电时，电池可能不需要用于在随后的气溶胶化过程中进行预热，从而避免对电池造成应力，并且有助于提高电池使用寿命。这也允许在气溶胶产生装置中更有效地使用能量。
优选地，该多种操作模式进一步包括第一预热模式，在该第一预热模式下，使用该电力系统将与该气溶胶产生装置相关联的加热器加热到预定温度，并且其中，在该第一预热模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者以向该加热器提供功率。
在该预热模式下使用超级电容器是有利的，因为它的快速能量递送提供了对加热器非常快速的预热。超级电容器和电池的组合是有益的，因为如果单独的超级电容器没有存储足够的能量或不能存储足够的能量来提供将加热器加热到预定温度所需的功率，则电池可以提供所需的附加功率。与单独使用电池进行预热的情况相比，在预热期间将超级电容器与电池结合使用可以降低施加到电池的应力。降低施加到电池的应力可以降低与受应力的电池相关联的安全风险，并且延长电池的使用寿命。
优选地，该多种操作模式进一步包括第二预热模式，在该第二预热模式下，使用该电力系统将与该气溶胶产生装置相关联的加热器加热到预定温度，并且其中，在该第二预热模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器以向该加热器提供功率，而无需该至少一个电池向该加热器提供功率。
以这种方式，超级电容器的高容量和快速的能量递送允许对加热器非常快速的预热。不将电池用于预热模式防止了在预热加热器时对电池施加应力，从而提高电池的使用寿命。此外，这允许在电池中保存更高水平的能量以用于预热模式之后的浮充模式。
优选地，该多种操作模式进一步包括第一充电模式，并且其中，在该第一充电模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电，直到该至少一个超级电容器充满电，然后控制该至少一个电池从该外部电源充电。
以这种方式，当超级电容器用于对加热器进行预热时，气溶胶产生装置将能够执行预热模式，从而使得即使电力系统本身没有充满电，后续的气溶胶化过程也至少部分成为可能，因为用于预热模式的超级电容器已经被优先充电。这允许在气溶胶产生装置中更有效地使用能量。
优选地，该多种操作模式进一步包括第二充电模式，并且其中，在该第二充电模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电，直到该至少一个超级电容器达到预定电量，然后控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从该外部电源充电。
以这种方式，提供了对外部电源全部可用的充电功率的高度利用。这允许在气溶胶产生装置中更有效地使用能量。
优选地，该预定电量：大于满电的50％；或更优选地为满电的60％至90％；或更优选地为满电的70％至80％。
优选地，该多种操作模式进一步包括第三充电模式，并且其中，在该第三充电模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电。
优选地，在该第三充电模式下，该控制器被配置成：当可连接到该气溶胶产生装置的外部电源具有合适的功率能力时，控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从该外部电源充电。
以这种方式，当超级电容器用于对加热器进行预热时，可以对电力系统进行充电，而不会有超级电容器没有被适当地充电以在后续的气溶胶化过程中预热加热器的风险。这允许在气溶胶产生装置中更有效地使用能量。
优选地，该至少一个超级电容器包括至少一个混合超级电容器和/或至少一个非对称超级电容器和/或至少一个伪超级电容器。
混合超级电容器、不对称超级电容器或伪超级电容器的使用是有利的，因为它们可以具有足够高的能量密度和功率密度以提供用于至少一个气溶胶产生消耗品的预热和/或气溶胶化。
优选地，该至少一个超级电容器被配置成存储足够的能量来为该相关联的加热器提供功率，以使可接收在该气溶胶产生装置中的至少一个气溶胶产生消耗品气溶胶化。
优选地，该气溶胶产生装置被布置成接收气溶胶产生消耗品，并且其中，该气溶胶产生消耗品包括烟草棒。
根据一个方面，提供了一种控制气溶胶产生装置的电力系统的方法，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，并且该方法包括：
通过控制器基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；并且
其中，该多种操作模式包括浮充模式，在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在气溶胶产生温度，并且在该浮充模式下，该方法进一步包括：
通过该控制器控制该电力系统的功率流，以将与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上维持在该气溶胶产生温度；以及
通过该控制器控制该至少一个电池以对该至少一个超级电容器进行充电。
根据一个方面，提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器控制气溶胶产生装置的电力系统，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作；
其中，这些指令致使该一个或多个处理器：
基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；并且
其中，该多种操作模式包括浮充模式，在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在气溶胶产生温度，并且在该浮充模式下，这些指令进一步致使该一个或多个处理器：
控制该电力系统的功率流，以将与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上维持在该气溶胶产生温度；以及
控制该至少一个电池以对该至少一个超级电容器进行充电。
根据一个方面，提供了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：
电力系统，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，其中，该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作；以及
控制器，其中，该控制器被配置成基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；并且
其中，该多种操作模式包括预热模式和/或充电模式。
优选地，该多种操作模式进一步包括浮充模式，在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在气溶胶产生温度，并且其中，在该浮充模式下，该控制器被配置成：控制该电力系统的功率流，以将与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上维持在该气溶胶产生温度；并且控制该至少一个电池以对该至少一个超级电容器进行充电。
优选地，该多种操作模式进一步包括过程后模式，并且其中，在该过程后模式下，该控制器被配置成：当该至少一个超级电容器在该浮充模式的终点处基本上没有被充电时，控制该至少一个电池以在该浮充模式的终点之外在该过程后模式下继续对该至少一个超级电容器进行充电。
优选地，该预热模式包括第一预热模式，在该第一预热模式下，使用该电力系统将与该气溶胶产生装置相关联的加热器加热到预定温度，并且其中，在该第一预热模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者以向该加热器提供功率。
优选地，该预热模式包括第二预热模式，在该第二预热模式下，使用该电力系统将与该气溶胶产生装置相关联的加热器加热到预定温度，并且其中，在该第二预热模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器以向该加热器提供功率，而无需该至少一个电池向该加热器提供功率。
优选地，该充电模式包括第一充电模式，其中，在该第一充电模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电，直到该至少一个超级电容器充满电，然后控制该至少一个电池从该外部电源充电。
优选地，该充电模式包括第二充电模式，其中，在该第二充电模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电，直到该至少一个超级电容器达到预定电量，然后控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从该外部电源充电。
优选地，该预定电量：大于满电的50％；或更优选地为满电的60％至90％；或更优选地为满电的70％至80％。
优选地，该充电模式包括第三充电模式，其中，在该第三充电模式下，该控制器被配置成：控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电。
优选地，在该第三充电模式下，该控制器被配置成：当可连接到该气溶胶产生装置的外部电源具有合适的功率能力时，控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从该外部电源充电。
优选地，该至少一个超级电容器包括至少一个混合超级电容器和/或至少一个非对称超级电容器和/或至少一个伪超级电容器。
优选地，该至少一个超级电容器被配置成存储足够的能量来为相关联的加热器提供功率，以使可接收在该气溶胶产生装置中的至少一个气溶胶产生消耗品气溶胶化。
优选地，该气溶胶产生装置被布置成接收气溶胶产生消耗品，并且其中，该气溶胶产生消耗品包括烟草棒。
根据一个方面，提供了一种控制气溶胶产生装置的电力系统的方法，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，其中，该多种操作模式包括预热模式和/或充电模式，并且该方法包括：
通过控制器基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流。
根据一个方面，提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器控制气溶胶产生装置的电力系统，并且其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，其中，该多种操作模式包括预热模式和/或充电模式；
其中，这些指令致使该一个或多个处理器：
基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流。
根据一个方面，提供了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置被配置成对烟草棒进行加热，该气溶胶产生装置包括：
电力系统，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，其中，该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作；以及
控制器，其中，该控制器被配置成基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；
其中，在气溶胶化过程中，这些操作模式包括预热模式和浮充模式，在该预热模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器被加热到预定温度，并且在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在该烟草棒的气溶胶产生温度，并且该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器以在该预热模式下向该加热器提供功率；以及
控制该至少一个电池以在该浮充模式下对该至少一个超级电容器进行充电。
根据一个方面，提供了一种控制气溶胶产生装置的电力系统的方法，该气溶胶产生装置被配置成对烟草棒进行加热，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，并且该方法包括：
通过控制器基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；
其中，在气溶胶化过程中，这些操作模式包括预热模式和浮充模式，在该预热模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器被加热到预定温度，并且在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在该烟草棒的气溶胶产生温度，并且该方法进一步包括：
控制该至少一个超级电容器以在该预热模式下向该加热器提供功率；以及
控制该至少一个电池以在该浮充模式下对该至少一个超级电容器进行充电。
根据一个方面，提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器控制气溶胶产生装置的电力系统，该气溶胶产生装置被配置成对烟草棒进行加热，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，其中，这些指令致使该一个或多个处理器：
基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；
其中，在气溶胶化过程中，这些操作模式包括预热模式和浮充模式，在该预热模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器被加热到预定温度，并且在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在该烟草棒的气溶胶产生温度；并且这些指令进一步致使该一个或多个处理器：
控制该至少一个超级电容器以在该预热模式下向该加热器提供功率；以及
控制该至少一个电池以在该浮充模式下对该至少一个超级电容器进行充电。
在适当情况下，前述优选特征中的任何一个可以包含在前述方面中的任一方面中。
附图说明
现在通过示例参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的气溶胶产生装置的框图；以及
图2是根据本发明的实施例的气溶胶产生装置的操作模式的流程图。
具体实施方式
图1示出了气溶胶产生装置100或蒸气产生装置(也称为电子烟)的部件的框图。出于本描述的目的，将理解，术语“蒸气”和“气溶胶”是可互换的。
气溶胶产生装置100具有包含控制器102的本体部分112，以及包括至少一个电池104和至少一个超级电容器106的电力系统。该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作。本文中仅参考了一个电池104和一个超级电容器106；然而，技术人员将理解，在适当的情况下，电力系统可以包括一个或多个电池和一个或多个超级电容器，并且对“电池”的提及可以涵盖“至少一个电池”，并且对“超级电容器”的提及可以涵盖“至少一个超级电容器”。如随后将描述的，控制器102被配置成基于所选择的操作模式来控制超级电容器106的功率流和电池104的功率流。
在示例中，加热器108包含在本体部分112中。在这种示例中，如图1所示，加热器108被布置在本体部分112中的空腔110或腔室中。空腔110通过本体部分112中的开口110A进入。空腔110被布置成接收相关联的气溶胶产生消耗品114。气溶胶产生消耗品可以包含气溶胶产生材料，比如包含烟草的烟草棒。烟草棒可以类似于传统香烟。空腔110的横截面与气溶胶产生消耗品114的横截面大致相等，并且其深度使得当相关联的气溶胶产生消耗品114插入空腔110中时，气溶胶产生消耗品114的第一端部部分114A到达空腔110的底部部分110B(也就是说，空腔110的远离空腔开口110A的端部部分110B)，并且气溶胶产生消耗品114的远离第一端部部分114A的第二端部部分114B从空腔110向外延伸。以这种方式，当将气溶胶产生消耗品114插入气溶胶产生装置100中时，消费者可以在该气溶胶产生消耗品上方吸入。在图1的示例中，加热器108被布置在空腔110中，使得气溶胶产生消耗品114在插入空腔110中时接合加热器108。在图1的示例中，加热器108被布置为空腔中的管子，使得当气溶胶产生消耗品的第一端部部分114A插入空腔中时，加热器108基本上或完全围绕气溶胶产生消耗品114在空腔110内的部分。加热器108可以是金属丝，比如盘绕式金属丝加热器、或陶瓷加热器或任何其他合适类型的加热器。加热器108可以包括沿着空腔的轴向长度顺序地布置的多个加热元件，这些加热元件可以按顺序次序独立激活(即通电)。在替代性实施例(未示出)中，加热器可以被布置为空腔内的长形穿刺构件(比如针、棒或刀片的形式)；在这种实施例中，加热器可以被布置成当气溶胶产生消耗品插入空腔中时穿透气溶胶产生消耗品并接合气溶胶产生材料。在另一替代性实施例(未示出)中，加热器可以呈感应加热器的形式。在这种实施例中，加热元件设置在消耗品中，并且当消耗品插入空腔中时，加热元件与空腔中的感应加热器感应地耦合。然后感应加热器通过感应对加热元件进行加热。
加热器108被布置成将气溶胶产生消耗品114加热到预定温度以在气溶胶化过程中产生气溶胶。可以将气溶胶化过程视为操作装置以从气溶胶产生消耗品114产生气溶胶的时间。在气溶胶产生消耗品114是烟草棒的示例中，气溶胶产生消耗品114包括烟草。加热器108被布置成对烟草进行加热而不燃烧烟草，以产生气溶胶。也就是说，加热器108将烟草加热到低于烟草燃烧点的预定温度，使得产生基于烟草的气溶胶。技术人员将容易理解，气溶胶产生消耗品114不一定需要包括烟草，并且任何其他适合于气溶胶化(或汽化)的物质(特别是通过对该物质进行加热而不燃烧该物质)都可以用来代替烟草。
控制器102被布置成基于选择的操作模式来控制超级电容器106的功率流和电池104的功率流。操作模式包括预热模式、浮充模式、过程后模式和充电模式。
从预热模式到浮充模式然后到过程后模式的进展可以从图2中理解。在预热模式202下，与气溶胶产生装置100相关联的加热器108被加热到预定温度，以用于从气溶胶产生消耗品114产生气溶胶。预热阶段可以被认为是执行预热模式的时间，例如加热器108达到预定温度所花费的时间。当加热器达到预定温度时，控制器结束预热模式202并且选择浮充模式204。在浮充模式204下，控制器102控制来自电力系统的功率流以将加热器108基本上维持在预定温度，从而产生气溶胶以供消费者吸入。浮充阶段可以被认为是执行浮充模式的时间，例如在预热阶段之后加热器108使一个气溶胶产生消耗品114(或其至少一部分)气溶胶化的时间。可选地，在浮充模式之后，启动过程后模式206。随后将描述过程后模式。过程后阶段可以被认为是执行过程后模式的时间。
在充电模式下，电力系统的超级电容器106和电池104从连接到气溶胶产生装置100的外部电源充电。随后将更详细地描述充电模式。
在加热器108被加热到预定温度的预热模式期间，以及在加热器108被保持在恒定温度的浮充模式期间，电池104可以向加热器108提供功率。在示例中，电池104可以在浮充模式下对超级电容器106进行充电。在示例中，电池104是高能电池，比如使用锂离子技术、铝离子技术或锌离子技术的电池，或任何其他合适类型的电池。
超级电容器106可以在预热模式下向加热器108提供功率。在一些示例中，超级电容器106可以存储足够的电荷以向加热器108提供功率持续一个或多个预热阶段，也就是说，超级电容器106可以存储足够的能量来提供功率以将加热器108加热到预定温度一次或多次。在一些示例中，超级电容器106可以在浮充模式下向加热器108提供功率。在此类示例中，超级电容器106可以存储足够的电荷以在浮充模式下向加热器108提供功率，以将一个或多个烟草棒气溶胶化。在一些示例中，超级电容器106可以具有<5V的总电压和高于3V的最大电压。优选地，超级电容器106比电池更强大，但具有足够的能量存储容量以向加热器108提供功率，以在预热模式下将加热器108加热到预定温度至少一次，并且在一些示例中用于在浮充模式下使一个气溶胶产生消耗品114气溶胶化。
超级电容器106可以是基于超级电容器技术的任何合适的能量存储单元。在一些示例中，超级电容器106可以是混合超级电容器或非对称超级电容器或伪超级电容器。
控制器102被配置成基于所选择的操作模式来控制超级电容器106和电池104的功率流。控制器102可以是包括存储器和一个或多个处理器的微控制器单元，该存储器上存储有用于操作气溶胶产生装置100的指令，包括用于执行可选择的操作模式的指令，并且该一个或多个处理器被配置成执行这些指令。
现在将更详细地描述气溶胶产生装置100的不同操作模式。
预热模式
当气溶胶产生装置100的用户启动气溶胶化过程时，控制器102选择预热模式。该预热模式可以由控制器确定消费者正在按下/已经按下装置100的加热按钮来触发。替代性地，预热模式可以通过手势控制的激活来触发，比如消费者摇动或敲击装置。在示例中，指示器(比如集成合到装置中的发光二极管)可以被布置成指示预热已经完成并且消费者可以吸入产生的气溶胶。
在预热模式下，控制器102控制从电力系统到加热器108的功率流，以将加热器108加热到预定温度或操作温度。预定温度可以预先存储在气溶胶产生装置100的控制器102处。例如，预定温度可以是预设的已知温度，在该温度下加热气溶胶产生材料以产生气溶胶。在一些示例中，预定温度可以在210℃至250℃的范围内，或更优选地为220℃至240℃，或更优选地为230℃或大约230℃，以提供合乎期望的用户体验。预热可以被认为是增加加热器108的温度以达到浮充模式的预定温度的阶段。
在一些示例中，预热加热器可以包括从电力系统向加热器施加高达30W的功率持续10秒，但是应当理解，这些参数是可变的以提供最小的加热时间。由于相关联的高功率容量，超级电容器可以提供非常快速的预热，特别是与单独使用电池进行预热时相比。
在预热模式的第一示例中，使用电力系统将与气溶胶产生装置100相关联的加热器108加热到预定温度。更具体地，控制器102被配置成在预热模式期间控制超级电容器106和电池104两者向加热器108提供功率。也就是说，从超级电容器106和电池104两者的组合向加热器108提供功率，以便将加热器108加热到预定温度。
超级电容器106是有利的，因为它的高容量和快速的能量递送提供了对加热器108非常快速的预热。超级电容器106和电池104的组合是有益的，因为如果单独的超级电容器106没有存储足够的能量或不能存储足够的能量来提供将加热器108加热到预定温度所需的功率，则电池104可以提供所需的附加功率。与单独使用电池104进行预热的情况相比，在预热期间将超级电容器106与电池104结合使用降低了施加到电池104的应力。降低施加到电池104的应力可以降低与受应力的电池104相关联的安全风险，并且延长电池104的寿命。
在预热模式的第二示例中，使用电力系统将与气溶胶产生装置100相关联的加热器108加热到预定温度。更具体地，在预热模式期间，控制器102被配置成控制超级电容器106以向加热器108提供功率，而无需电池104也向加热器108提供功率。也就是说，在预热模式期间，控制器102仅控制超级电容器106以向加热器108提供功率，而电池104在预热模式期间不用于向加热器108提供功率。这是有利的，因为超级电容器106的高容量和快速的能量递送允许对加热器108非常快速的预热。不将电池104用于预热模式防止了在预热加热器108时对电池104施加应力，从而提高电池104的使用寿命。此外，这允许在电池104中保存更高水平的能量以用于预热模式之后的浮充模式。
控制器102可以存储用于上述示例性预热模式中的一者或多者的操作指令，并且根据需要执行不同的预热模式，例如取决于与气溶胶产生装置100相关联的具体硬件考虑。
当加热器108已经达到预定温度时，预热模式结束并且启动浮充模式。
浮充模式
当控制器102确定预热模式已经成功将加热器108加热到预定温度时，控制器102选择浮充模式。
在浮充模式下，与气溶胶产生装置100相关联的加热器108使用电力系统基本上被维持在气溶胶产生温度(该温度可以是预定温度或操作温度)。也就是说，与加热器108的温度相关的信息被反馈回控制器102；当加热器温度低于预定的气溶胶产生温度时，控制器102增加施加到加热器108的功率以增加温度；当加热器温度高于预定的气溶胶产生温度时，控制器102减少施加到加热器108的功率以降低温度。控制器102控制来自电力系统的功率流以将加热器基本上维持在气溶胶产生温度。
在浮充模式期间，控制器102还控制电池104来对超级电容器106进行充电。也就是说，电池104被控制为既直接向加热器108提供功率以维持预定温度，同时也向超级电容器106提供功率以对超级电容器106进行充电。在浮充模式的这种示例中，控制器102可以仅控制电池104向加热器108提供功率，而无需超级电容器106向加热器108提供功率。这是有利的，因为当可能需要超级电容器106执行另一预热模式时，它允许该超级电容器被充电，为未来的气溶胶化过程做好准备。
在浮充模式的另一示例中，超级电容器106可以单独为加热器108提供功率。例如，超级电容器106可以被配置成存储足够的能量以能够向加热器108提供功率，以使一个或多个气溶胶产生消耗品114在浮充模式下气溶胶化。
在浮充模式的进一步示例中，电池104和超级电容器106的组合可以在浮充模式开始时一起使用。当超级电容器106的功率水平下降到一定程度时，仅电池104可以向加热器108提供功率，同时也提供功率以对超级电容器106进行充电。
当控制器102确定气溶胶化过程已经结束时，浮充模式结束。例如，当消费者释放加热器108按钮时、当在预定的时间段内没有检测到气流时、或当预定的气溶胶化过程计时器到期时，控制器102可以确定气溶胶化过程已经结束。当消费者已经将气溶胶产生消耗品114完全气溶胶化或已经将期望量的气溶胶产生消耗品114气溶胶化时，气溶胶化过程可以结束。
过程后模式
可选地，当控制器102确定浮充模式已经结束时，控制器102可以选择启动过程后模式，该模式是在气溶胶化过程之后启动的模式。
当在浮充模式期间超级电容器106没有被电池104适当地或完全再充电时，在浮充模式之后启动过程后模式。
在过程后模式下，控制器102被配置成当超级电容器106在浮充模式结束时未完全充电(或适当地充电)时，控制电池104在浮充模式的终点之外继续对超级电容器106进行充电。
当消费者完成他们的气溶胶化过程时，电池104在浮充模式期间可能还没有为超级电容器106提供足够的电荷以使超级电容器106被完全(或基本上)再充电。也就是说，超级电容器106可能没有被充分充电以执行后续的预热模式。在这种情况下，控制器102确定超级电容器106没有充满电(或充分充电以执行后续的预热模式)，然后控制电池104在浮充模式的终点之外(即，在气溶胶化过程或浮充模式已经完成之后)继续对超级电容器106进行充电，直到超级电容器被完全(或基本上)再充电以用于后续的预热模式。
这是有利的，因为它确保了超级电容器106存储有足够的电荷以用于后续或未来的预热模式，而无需用户将装置连接到外部电源以对超级电容器106进行充电，即使气溶胶化过程的时长不足以让超级电容器106在浮充模式期间被电池104充分地再充电。也就是说，如果消费者仅执行短暂的气溶胶化过程，则超级电容器106仍然可以进行再充电以用于下一个气溶胶化过程的预热模式。除了对用户体验的这种改善之外，此举还减轻了在后续的预热模式中替代地或另外使用电池104来为加热器108提供功率的需要，因为超级电容器106将存储有足够的能量来执行此操作。这减轻了在后续的预热模式期间对电池104造成的应力，因此避免了潜在地缩短电池104的使用寿命。
充电模式
当控制器102确定气溶胶产生装置100已经连接到外部电源时，选择充电模式。
在示例中，外部电源可以是通过与气溶胶产生装置100的有线连接连接到气溶胶产生装置100的电源，比如市电电源或移动电源。在示例中，有线或无线连接可以是通过气溶胶产生装置100中的USB插口连接到气溶胶产生装置100的USB线缆的形式。具体地，USB连接可以是micro-USB连接或USB-C连接。然而，技术人员将容易理解，可以使用任何其他合适类型的有线或无线电源连接。充电模式可以由控制器102确定外部电源已经连接到气溶胶产生装置100来启动。
在充电模式的第一示例中，控制器102被配置成控制超级电容器106从可连接到气溶胶产生装置100的外部电源充电，直到超级电容器106充满电，然后控制器102控制电池104从外部电源充电。仅对超级电容器106进线充电，然后仅对电池104进线充电。也就是说，超级电容器106的充电优先级高于电池104，因为超级电容器是在电池104充电之前充电的。以这种方式，气溶胶产生装置100将能够执行预热模式，从而使得即使电力系统本身没有充满电，后续的气溶胶化过程也至少部分成为可能，因为用于预热模式的超级电容器106已经被优先充电。
在充电模式的第二示例中，控制器102被配置成控制超级电容器106从可连接到气溶胶产生装置100的外部电源充电，直到超级电容器106达到预定电量，然后控制器102被配置成控制超级电容器106和电池104两者从外部电源充电。仅对超级电容器106进行充电直到它达到预定电量，然后对电池104和超级电容器106两者进行充电。也就是说，控制器102确定超级电容器106的电量并且仅控制超级电容器106进行充电直到它达到接近完全充电的点，例如通过将电量与存储在控制器102处的预定电量(即预定的电荷阈值)进行比较。当控制器102确定超级电容器106已经被充电到预定的电荷阈值时，控制器控制超级电容器106和电池104从外部电源充电。在超级电容器106达到预定的电荷阈值之前，可以认为超级电容器106具有比电池104更高的充电优先级。这种方法提供了对外部电源全部可用的充电功率的高度利用。
在一些示例中，预定电量可以是大于满电的50％的电量，或优选地为满电的60％-90％范围内的电量，或者更优选地为满电的70％-80％范围内的电量。
在充电模式的第三示例中，控制器102被配置成控制超级电容器106和电池104两者从可连接到气溶胶产生装置100的外部电源充电。更具体地，当外部电源具有合适的功率能力时，控制器102控制超级电容器106和电池104两者从外部电源充电。也就是说，当外部电源能够以足够高的水平递送功率时，电池104和超级电容器106两者同时被充电(即，电池104和超级电容器106被赋予相等的充电优先级)。当气溶胶产生装置100连接到外部电源时，控制器102可以确定外部电源是否具有合适的功率能力；控制器102可以将外部电源的功率能力或功率递送水平与存储在控制器102处的预定功率递送阈值进行比较。当外部电源的功率递送水平达到或超过预定的功率递送阈值时，控制器102控制电池104和超级电容器106两者同时进行充电。这种充电模式是有利的，因为它为电力系统提供充电而不会冒超级电容器106未被适当地充电以执行用于后续气溶胶化过程的预热模式的风险。
在超级电容器106没有被适当地充电的情况下，它可能无法执行后续的气溶胶化过程，因为预热模式可能无法执行；上述电力系统的充电模式通过确保超级电容器106被适当地充电而避免了这个问题。
控制器102可以存储上述充电模式中的一者或多者并且根据需要执行不同的充电模式，例如基于与气溶胶产生装置100和/或外部电源相关联的特定硬件考虑。上述充电模式是有利的，因为它们在电力系统完全放电之后提供快速充电，以在后续的气溶胶化过程中与一个或多个气溶胶产生消耗品一起使用。这减少了气溶胶化过程的等待时间。这些快速充电示例可以允许将电力系统快速充电到存储足够能量以使多个(例如两个)气溶胶产生消耗品气溶胶化的状态。
技术人员将容易理解，控制器102可以被配置成以适当地相互组合的方式执行上述操作模式中的任何一种。
本文描述的由控制器102执行的处理步骤可以存储在与主控制单元相关联的非暂时性计算机可读介质或存储装置中。计算机可读介质可以包括非易失性介质和易失性介质。易失性介质可以包括半导体存储器和动态存储器等等。非易失性介质可以包括光盘和磁盘等等。
技术人员将容易理解，前面的描述中的前述实施例不是限制性的；每个实施例的特征可以适当地结合到其他实施例中。

Claims (32)

1.一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：
电力系统，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，其中，该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作；以及
控制器，其中，该控制器被配置成基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；
其中，该多种操作模式包括浮充模式，在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在气溶胶产生温度，并且其中，在该浮充模式下，该控制器被配置成：
控制该电力系统的功率流，以将与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上维持在该气溶胶产生温度；以及
控制该至少一个电池以对该至少一个超级电容器进行充电。
2.如权利要求1所述的气溶胶产生装置，其中，该多种操作模式进一步包括过程后模式，并且其中，在该过程后模式下，该控制器被配置成：
当该至少一个超级电容器在该浮充模式的终点处基本上没有被充电时，控制该至少一个电池以在该浮充模式的终点之外在该过程后模式下继续对该至少一个超级电容器进行充电。
3.如权利要求1或2中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该多种操作模式进一步包括第一预热模式，在该第一预热模式下，使用该电力系统将与该气溶胶产生装置相关联的加热器加热到预定温度，并且其中，在该第一预热模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者以向该加热器提供功率。
4.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该多种操作模式进一步包括第二预热模式，在该第二预热模式下，使用该电力系统将与该气溶胶产生装置相关联的加热器加热到预定温度，并且其中，在该第二预热模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器以向该加热器提供功率，而无需该至少一个电池向该加热器提供功率。
5.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该多种操作模式进一步包括第一充电模式，并且其中，在该第一充电模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电，直到该至少一个超级电容器充满电，然后控制该至少一个电池从该外部电源充电。
6.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该多种操作模式进一步包括第二充电模式，并且其中，在该第二充电模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电，直到该至少一个超级电容器达到预定电量，然后控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从该外部电源充电。
7.如权利要求6所述的气溶胶产生装置，其中，该预定电量：
大于满电的50％；
或更优选地为满电的60％至90％；
或更优选地为满电的70％至80％。
8.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该多种操作模式进一步包括第三充电模式，并且其中，在该第三充电模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电。
9.如权利要求8所述的气溶胶产生装置，其中，在该第三充电模式下，该控制器被配置成：
当可连接到该气溶胶产生装置的外部电源具有合适的功率能力时，控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从该外部电源充电。
10.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该至少一个超级电容器包括至少一个混合超级电容器和/或至少一个非对称超级电容器和/或至少一个伪超级电容器。
11.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该至少一个超级电容器被配置成存储足够的能量来为该相关联的加热器提供功率，以使可接收在该气溶胶产生装置中的至少一个气溶胶产生消耗品气溶胶化。
12.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该气溶胶产生装置被布置成接收气溶胶产生消耗品，并且其中，该气溶胶产生消耗品包括烟草棒。
13.一种控制气溶胶产生装置的电力系统的方法，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，并且该方法包括：
通过控制器基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；并且
其中，该多种操作模式包括浮充模式，在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在气溶胶产生温度，并且在该浮充模式下，该方法进一步包括：
通过该控制器控制该电力系统的功率流，以将与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上维持在该气溶胶产生温度；以及
通过该控制器控制该至少一个电池以对该至少一个超级电容器进行充电。
14.一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器控制气溶胶产生装置的电力系统，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作；
其中，这些指令致使该一个或多个处理器：
基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；并且
其中，该多种操作模式包括浮充模式，在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在气溶胶产生温度，并且在该浮充模式下，这些指令进一步致使该一个或多个处理器：
控制该电力系统的功率流，以将与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上维持在该气溶胶产生温度；以及
控制该至少一个电池以对该至少一个超级电容器进行充电。
15.一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：
电力系统，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，其中，该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作；以及
控制器，其中，该控制器被配置成基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；并且
其中，该多种操作模式包括预热模式和/或充电模式。
16.如权利要求15所述的气溶胶产生装置，其中，该多种操作模式进一步包括浮充模式，在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在气溶胶产生温度，并且其中，在该浮充模式下，该控制器被配置成：
控制该电力系统的功率流，以将与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上维持在该气溶胶产生温度；以及
控制该至少一个电池以对该至少一个超级电容器进行充电。
17.如权利要求15或权利要求16所述的气溶胶产生装置，其中，该多种操作模式进一步包括过程后模式，并且其中，在该过程后模式下，该控制器被配置成：
当该至少一个超级电容器在该浮充模式的终点处基本上没有被充电时，控制该至少一个电池以在该浮充模式的终点之外在该过程后模式下继续对该至少一个超级电容器进行充电。
18.如权利要求15至17中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该预热模式包括第一预热模式，在该第一预热模式下，使用该电力系统将与该气溶胶产生装置相关联的加热器加热到预定温度，并且其中，在该第一预热模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者以向该加热器提供功率
19.如权利要求15至18中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该预热模式包括第二预热模式，在该第二预热模式下，使用该电力系统将与该气溶胶产生装置相关联的加热器加热到预定温度，并且其中，在该第二预热模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器以向该加热器提供功率，而无需该至少一个电池向该加热器提供功率。
20.如权利要求15至19中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该充电模式包括第一充电模式，其中，在该第一充电模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电，直到该至少一个超级电容器充满电，然后控制该至少一个电池从该外部电源充电。
21.如权利要求15至20中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该充电模式包括第二充电模式，其中，在该第二充电模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电，直到该至少一个超级电容器达到预定电量，然后控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从该外部电源充电。
22.如权利要求21所述的气溶胶产生装置，其中，该预定电量：
大于满电的50％；
或优选地为满电的60％至90％；
或更优选地为满电的70％至80％。
23.如权利要求15至22中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该充电模式包括第三充电模式，其中，在该第三充电模式下，该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从可连接到该气溶胶产生装置的外部电源充电。
24.如权利要求23所述的气溶胶产生装置，其中，在该第三充电模式下，该控制器被配置成：
当可连接到该气溶胶产生装置的外部电源具有合适的功率能力时，控制该至少一个超级电容器和该至少一个电池两者从该外部电源充电。
25.如权利要求15至24中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该至少一个超级电容器包括至少一个混合超级电容器和/或至少一个非对称超级电容器和/或至少一个伪超级电容器。
26.如权利要求15至25中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该至少一个超级电容器被配置成存储足够的能量来为相关联的加热器提供功率，以使可接收在该气溶胶产生装置中的至少一个气溶胶产生消耗品气溶胶化。
27.如权利要求15至26中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该气溶胶产生装置被布置成接收气溶胶产生消耗品，并且其中，该气溶胶产生消耗品包括烟草棒。
28.一种控制气溶胶产生装置的电力系统的方法，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，其中，该多种操作模式包括预热模式和/或充电模式，并且该方法包括：
通过控制器基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流。
29.一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器控制气溶胶产生装置的电力系统，并且其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，其中，该多种操作模式包括预热模式和/或充电模式；
其中，这些指令致使该一个或多个处理器：
基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流。
30.一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置被配置成对烟草棒进行加热，该气溶胶产生装置包括：
电力系统，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，其中，该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作；以及
控制器，其中，该控制器被配置成基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；
其中，在气溶胶化过程中，这些操作模式包括预热模式和浮充模式，在该预热模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器被加热到预定温度，并且在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在该烟草棒的气溶胶产生温度，并且该控制器被配置成：
控制该至少一个超级电容器以在该预热模式下向该加热器提供功率；以及
控制该至少一个电池以在该浮充模式下对该至少一个超级电容器进行充电。
31.一种控制气溶胶产生装置的电力系统的方法，该气溶胶产生装置被配置成对烟草棒进行加热，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，并且该方法包括：
通过控制器基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；
其中，在气溶胶化过程中，这些操作模式包括预热模式和浮充模式，在该预热模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器被加热到预定温度，并且在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在该烟草棒的气溶胶产生温度，并且该方法进一步包括：
控制该至少一个超级电容器以在该预热模式下向该加热器提供功率；以及
控制该至少一个电池以在该浮充模式下对该至少一个超级电容器进行充电。
32.一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，这些指令在由一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器控制气溶胶产生装置的电力系统，该气溶胶产生装置被配置成对烟草棒进行加热，其中，该电力系统包括至少一个超级电容器和至少一个电池，并且该电力系统可在多种可选择的操作模式下操作，其中，这些指令致使该一个或多个处理器：
基于所选择的操作模式来控制该至少一个超级电容器的功率流和该至少一个电池的功率流；
其中，在气溶胶化过程中，这些操作模式包括预热模式和浮充模式，在该预热模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器被加热到预定温度，并且在该浮充模式下，与该气溶胶产生装置相关联的加热器基本上被维持在该烟草棒的气溶胶产生温度；并且这些指令进一步致使该一个或多个处理器：
控制该至少一个超级电容器以在该预热模式下向该加热器提供功率；以及
控制该至少一个电池以在该浮充模式下对该至少一个超级电容器进行充电。
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