CN117243428A - 电源组件、电子雾化装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电源组件、电子雾化装置及其控制方法，该电子雾化装置包括储液腔，用于存储液体基质；电源，用于提供电力；磁场产生电路，与所述电源电性连接；所述磁场产生电路被配置为产生变化的磁场；感受器，被配置为被变化的磁场穿透而发热，以对所述液体基质进行加热生成气溶胶；控制器，与所述磁场产生电路电性连接；所述控制器被配置为监控所述磁场产生电路的电特性参数，并且基于所述磁场产生电路的电特性参数来确定所述感受器是否存在不利条件。以上电子雾化装置，通过监控磁场产生电路的电特性参数，进而基于电特性参数来确定感受器是否存在不利条件，提升了用户的使用体验。

Description

电源组件、电子雾化装置及其控制方法

技术领域

本申请涉及电子雾化技术领域，尤其涉及一种电源组件、电子雾化装置及其控制方法。

背景技术

作为一示例的电子雾化装置，通常包含液体，该液体被加热元件加热以使其发生汽化，从而产生可吸入的气溶胶；该液体可包含尼古丁和/或芳香剂和/或气溶胶生成物质(例如，甘油)。

以上加热装置，通常采用监测加热元件自身的电阻变化来获取加热元件的工作温度，进而确定加热元件的工作温度是否超出预设范围以及是否存在供液不足等不利条件。

发明内容

本申请一方面提供一种电子雾化装置，包括：

储液腔，用于存储液体基质；

电源，用于提供电力；

磁场产生电路，与所述电源电性连接；所述磁场产生电路被配置为产生变化的磁场；

感受器，被配置为被变化的磁场穿透而发热，以对所述液体基质进行加热生成气溶胶；

控制器，与所述磁场产生电路电性连接；所述控制器被配置为监控所述磁场产生电路的电特性参数，并且基于所述磁场产生电路的电特性参数来确定所述感受器是否存在不利条件。

本申请另一方面提供一种电源组件，用于对电子雾化装置的雾化器供电；所述雾化器包括用于存储液体基质的储液腔、和用于加热所述液体基质以生成气溶胶的感受器；所述电源组件包括：

电源，用于提供电力；

磁场产生电路，与所述电源电性连接；所述磁场产生电路被配置为产生变化的磁场；

控制器，与所述磁场产生电路电性连接；所述控制器被配置为监控所述磁场产生电路的电特性参数，并且基于所述磁场产生电路的电特性参数来确定所述感受器是否存在不利条件。

本申请另一方面还提供一种电子雾化装置的控制方法，所述电子雾化装置包括：

储液腔，用于存储液体基质；

电源，用于提供电力；

磁场产生电路，与所述电源电性连接；所述磁场产生电路被配置为产生变化的磁场；

感受器，被配置为被变化的磁场穿透而发热，以对所述液体基质进行加热生成气溶胶；

所述方法包括：

监控所述磁场产生电路的电特性参数，并且基于所述磁场产生电路的电特性参数来确定所述感受器是否存在不利条件。

以上电子雾化装置，通过监控磁场产生电路的电特性参数，进而基于电特性参数来确定感受器是否存在不利条件，提升了用户的使用体验。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限定。

图1是本申请实施方式提供的电子雾化装置示意图；

图2是本申请实施方式提供的电子雾化装置的线框图；

图3是本申请实施方式提供的开关电路和谐振电路示意图；

图4是本申请实施方式提供的检测电路示意图；

图5是本申请另一实施方式提供的检测电路示意图；

图6是本申请实施方式提供的感受器的温度与磁场产生电路的谐振电压峰值之间的关系示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1是本申请实施方式提供的电子雾化装置示意图。

如图1所示，电子雾化装置100包括雾化器10和电源组件20。雾化器10与电源组件20一体形成。

雾化器10包括感受器11以及储液腔(未示出)。储液腔用于存储可雾化的液体基质；感受器11配置为与电感器21感应耦合，在被变化磁场穿透下发热，进而对液体基质进行加热，以生成供吸食的气溶胶。

液体基质优选地包含含烟草的材料，所述含烟草的材料包含在加热时从液体基质释放的挥发性烟草香味化合物。替代地或另外，液体基质可以包含非烟草材料。液体基质可以包括水、乙醇或其它溶剂、植物提取物、尼古丁溶液和天然或人造的调味剂。优选的是，液体基质进一步包含气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的实例是甘油和丙二醇。

一般的，感受器11可选用以下至少之一材料制成：铝、铁、镍、铜、青铜、钴、普通碳钢、不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢或奥氏体不锈钢。在本示例中，通过选取合适材料，以使得感受器11具有预设的居里温度，该预设的居里温度大于液体基质的雾化或者蒸发温度。以某种液体基质的雾化温度为250℃为例，预设的居里温度可以为280℃、290℃、300℃、310℃、320℃等等，即预设的居里温度与液体基质的雾化温度的差值介于30℃～70℃，优选的介于30℃～60℃，进一步优选的介于40℃～60℃；在一具体示例中，预设的居里温度与液体基质的雾化温度的差值为50℃。预设的居里温度介于250℃～450℃，优选的介于250℃～400℃，进一步优选的介于200℃～350℃。

电源组件20包括电感器21、电路22以及电源23。

电感器21在交变电流下产生变化的磁场，电感器21包括但不限于感应线圈。

电源23提供用于操作电子雾化装置100的电力。电源23可以是可反复充电电芯或一次性电芯。

电路22可以控制电子雾化装置100的整体操作。电路22不仅控制电源23和电感器21的操作，而且还控制电子雾化装置100中其它元件的操作。

可以理解的，除了图1中给出的部分器件外，电子雾化装置100还可以包括其它部件，例如：液体传递元件等等，液体传递单元可以为如棉纤维、金属纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、多孔陶瓷等，液体传递单元可以是棒状或管状或杆状等形状，还可以是板状、片状或者是表面具有凹腔的凹型块状、或者是拱形结构的拱形形状等等。

与图1示例不同的是，在其它示例中，雾化器10与电源组件20可分体形成，例如：雾化器10与电源组件20可以是卡扣连接、磁性连接等等。

为了能准确监测感受器11的工作状态，图2和图3示出了电路22一个实施例的基本组件的示意图；该电路22包括：

磁场产生电路，包括开关电路221和谐振电路222。

开关电路221，即为由晶体管开关组成的半桥电路；包括开关管Q1和开关管Q2，用于通过交替的通断切换使谐振电路222产生谐振。

谐振电路222，由电感器21(图中的L所示)与第一电容C1和第二电容C2组成的；谐振电路222用于在谐振的过程中形成流过电感器L的交变电流，从而使电感器L产生交变磁场诱导感受器11发热。

驱动器223，用于根据控制器(附图未示出)的控制信号控制开关电路221的开关管Q1和开关管Q2交替的导通和断开。

驱动器223采用的是常用的FD2204型号的开关管驱动器，其是由控制器以PWM方式控制的，根据PWM的脉冲宽度分别由第3和第10I/O口交替发出高电平/低电平进而驱动开关管Q1、开关管Q2的导通时间，以控制谐振电路222产生谐振。在其它示例中，驱动器223集成在控制器中或者由控制器来实现，也是可行的。

在连接上，第一电容C1的第一端与Vbat(Vbat可以是电源23或者电源23经过调压后的电源)连接、第二端与第二电容C2的第一端连接；第二电容C2的第二端通过电阻R1接地；

开关电路221的开关管Q1的第一端与Vbat连接、第二端与开关管Q2的第一端连接，开关管Q2的第二端通过电阻R1接地；当然，开关管Q1和开关管Q2的控制端均是连接至驱动器223的，进而由驱动器223的驱动下进行导通和断开；开关管Q1和开关管Q2包括但不限于IGBT、MOS管等等。

电感器L的第一端与开关管Q1的第二端连接、第二端与第一电容C1的第二端连接。同时，在谐振电路222的硬件选择上，第一电容C1和第二电容C2的耐压值远大于电源23的输出电压值。例如，在通常的实施中，采用的电源23的输出电压基本大约在4V左右，而采用的第一电容C1和第二电容C2的耐压值为30～80V。

以上结构的谐振电路222在开关管Q1和开关管Q2的切换状态下，第一电容C1和第二电容C2与电感器L的连接状态是变化的。当开关管Q1导通、开关管Q2断开时，第一电容C1与电感器L它们共同形成一个闭合的LC串联回路、而第二电容C2与电感器L形成两端分别与Vbat和地连接的LC串联回路(该回路始于Vbat、依次经过电感器L和第二电容C2后，止于接地端)；而当开关管Q1断开、开关管Q2导通时，所构成的回路与上述状态相反，第一电容C1与电感器L形成两端分别与Vbat和地连接的LC串联回路、而第二电容C2与电感器L共同形成一个闭合的LC串联回路。在各自的不同状态下，第一电容C1和第二电容C2均能与电感器L形成各自的LC串联回路。

为了准确检测谐振电路222的振荡过程和周期等细节，参见图4所示，在实施中还包括一检测电路，作用是用于同步检测谐振电路222的谐振过程中的电流、电压或周期等变化的物理参数。具体在图4所示的实施例中，同步检测电路包括运算放大器U1，检测的信号输入端是与电感器L的第二端连接的(图中的JC连接端所示)。在可选的实施中，将运算放大器U1的基准信号端直接设定为0，使其成为一个过零比较器，用于检测谐振电路222的谐振电流为0的时刻，而后控制器根据这一检测结果结合过零的时间点获取谐振电路222的电流、电压或周期等变化的物理参数。需要说明的是，谐振电路222的电流采样，还可以采用高端电流检测方法(采样电阻设置在Vbat与谐振电路222之间)或者低端电流检测方法(采样电阻设置在谐振电路222与接地端之间)。

如图5所示，在另一实施中，谐振电路222的谐振电压(图中的V11所示)可通过D11、R16和C13组成的RC积分电路，再经过R11和R14的分压电路分压后，输入到比较器U11的负输入端；当比较器U11负输入端的电压高于正输入端的电压时，比较器U11输出(图中的OUT端)低电平；反之输出高电平。控制器根据比较器U11输出的电平，可以控制电源23的电力供给。比较器U11可以集成在控制器中，或者独立于控制器也是可行的。

在一示例中，感受器11采用具有预设的居里温度的材料制成，当感受器11的温度逐步接近其居里温度点时，材料的磁性将逐步消失，此时电感器L与感受器11之间的磁耦合系数将逐步减小，磁场产生电路的Q(品质因子)值将逐步加大；此时，磁场产生电路的电特性参数，例如谐振电压值、电流值，将相应地产生变化。因此，控制器可根据磁场产生电路的电特性参数，确定感受器11是否存在不利条件，进而控制电源23的电力供给；例如：在感受器11处在不利条件下，关断或限制电源23对磁场产生电路的电力供给。以图6为例，图6中横坐标表示感受器11的温度，纵坐标表示磁场产生电路的谐振电压峰值。在感受器11的温度为T0时，由于其温度未达到居里温度T2，此时电感器L与感受器11之间的磁耦合系数较大，磁场产生电路的Q值较小，磁场产生电路的谐振电压峰值V0也较小。在感受器11的温度为居里温度T2时，电感器L与感受器11之间的磁耦合系数较小，磁场产生电路的Q值较大，磁场产生电路的谐振电压峰值V2也较大。基于谐振电压峰值与温度的这种关系，控制器可监测磁场产生电路的谐振电压峰值，并根据磁场产生电路的谐振电压峰值，确定感受器11是否存在不利条件。例如，监测到磁场产生电路的谐振电压峰值V1达到V2时，即可确定感受器11存在不利条件，此时可关断或限制电源23对磁场产生电路的电力供给。

在另一示例中，由于感受器11的材料、尺寸、体积等因素所造成的差异，不同的感受器11与电感器L之间的磁耦合系数是不同的，磁场产生电路的Q值也是不同的，对应的谐振电压值、电流值也是不同的。基于此种情形，控制器可监测磁场产生电路的电特性参数，确定感受器11是否存在不利条件。例如：耦合于电源组件20的雾化器10为仿冒、不合格或损坏的。

在另一示例中，雾化器10连接于电源组件20的前后，磁场产生电路的Q值也是不同的，对应的谐振电压值、电流值也是不同的。基于此种情形，控制器可监测磁场产生电路的电特性参数，确定感受器11是否存在不利条件。例如：雾化器10连接于电源组件20、雾化器10从电源组件20中移除。

感受器11的不利条件，一个具体的实施中是传递或提供给感受器11的液体基质不足或耗尽。一般来说，在恒功率或电力提供给感受器11时，向感受器11传递或提供的液体基质越少，感受器11的温度越高。

在又一个实施中，感受器11的不利条件是感受器11的工作参数例如温度、电压超过正常期望值，即感受器11的工作状态超出所期望的正常范围，可能存在安全风险。

在又一个变化的实施中，感受器11的不利条件是雾化器10没有耦合于(连接于)电源组件20、或者是其它异物耦合于电源组件20。与前述类似的，雾化器10没有耦合于电源组件20时，电感器L与感受器11之间的磁耦合系数较小；雾化器10耦合于电源组件20时，电感器L与感受器11之间的磁耦合系数将增大，对应的磁场产生电路的Q(品质因子)值将减小。若是其它异物耦合于电源组件20，若该异物与感受器11之间存在磁耦合，则在给定的电力下与标准的感受器11不具备相同的工作参数或特性(例如电压、电流)；若该异物与感受器11之间不存在磁耦合，则耦合前后的磁耦合系数没有变化。

在又一个变化的实施中，感受器11的不利条件是耦合于电源组件20的雾化器10为仿冒、不合格或损坏的。对于仿冒或不合格或损坏的雾化器10，在给定的电力下与标准的感受器11不具备相同的工作参数或特性(例如电压、电流)。

在另一个实施的不利条件中，由雾化器10提供给感受器11的液体基质是非期望的；具体，非期望的液体基质可能与所期望的液体基质具有不同的成分导致具有不同的粘度、热容或沸点等，则在被加热雾化中具有比所预期的更高或更低的温度或功率或电力。

在图3所示的实施例中，磁场产生电路的电特性参数包括谐振电路222的谐振电压值，例如谐振电压峰值。

基于同步检测电路检测到的谐振电压值：

在一个实施例中，所述控制器还被配置为根据所述谐振电压值与预设阈值的比较结果，确定感受器11是否存在不利条件。以传递或提供给感受器11的液体基质不足或耗尽为例，将谐振电压值与预设阈值进行比较，若谐振电压值大于预设阈值即可确定感受器11处于过温状态，发生干烧。

在一个实施例中，所述控制器还被配置为根据所述磁场产生电路的谐振电压值在预定时间内的变化量或者变化率，确定感受器11是否存在不利条件。例如，在抽吸过程中计算在预定时间t1内谐振电压值的变化量ΔV或变化率(ΔV/t1)超出预设阈值范围，来确定感受器11的工作情况是否存在不利条件；预定时间可以是经验值或者实验值，在此不作限定。

在一个实施例中，所述控制器被配置为根据所述磁场产生电路的谐振电压值相对初始值的变化量ΔV与该初始值V0之间的比率(ΔV/V0)，确定感受器11是否存在不利条件。具体实施中，可以根据ΔV/V0的比率选取符合正常工作的阈值，当ΔV/V0的比率大于阈值时，即可确定存在不利条件。

在一个实施例中，所述控制器还被配置为根据所述磁场产生电路的谐振电压值自初始值达到预设阈值的持续时间与预设时间阈值的比较结果，确定感受器11是否存在不利条件。例如：在给定的电力下，含有标准的感受器11的磁场产生电路在预期时间段以内即可达到预设阈值，而仿冒、不合格或损坏的雾化器10，磁场产生电路在预期时间段以外才能达到预设阈值；据此可确定感受器11存在不利条件。初始值不作限定，可以为零值，也可以为零值与谐振电压峰值之间的一个值。在一些可选的实施中，以上预期时间段例如是50ms～200ms；或者还可以是80ms～200ms等；或者在一些优选的实施中，预期时间段在50ms～150ms之间。

在一个实施例中，所述控制器还被配置为在感受器11存在不利条件的次数大于预设阈值，停止电源23的电力供给。

需要说明的是，以上示例仅以LCC串联谐振电路进行说明；在其它示例中，还可以为LC串联谐振电路(包括但不限于半桥串联谐振、全桥串联谐振)、LC并联谐振电路等等。

需要说明的是，以上示例仅以磁场产生电路的谐振电压为例进行说明。可以想象得到的是，所述磁场产生电路的电特性参数包括以下至少之一：电流值、品质因子Q、谐振频率、电感值、基于前述参数衍生出来的电特性参数。这些电特性参数可以是直接测量得到或者通过计算得到。

需要说明的是，本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例，但是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本申请内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本申请说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种电子雾化装置，其特征在于，包括：

储液腔，用于存储液体基质；

电源，用于提供电力；

磁场产生电路，与所述电源电性连接；所述磁场产生电路被配置为产生变化的磁场；

感受器，被配置为被变化的磁场穿透而发热，以对所述液体基质进行加热生成气溶胶；

控制器，与所述磁场产生电路电性连接；所述控制器被配置为监控所述磁场产生电路的电特性参数，并且基于所述磁场产生电路的电特性参数来确定所述感受器是否存在不利条件。

2.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述感受器的材料具有预设的居里温度，所述预设的居里温度大于所述液体基质的蒸发温度。

3.如权利要求2所述的电子雾化装置，其特征在于，预设的居里温度与所述液体基质的蒸发温度的差值介于30℃～70℃。

4.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述感受器的不利条件包括以下至少之一：

传递或提供给所述感受器的液体基质不足、耗尽或者是非期望的；

所述感受器的工作参数超过正常期望值；

所述电子雾化装置包括电源组件以及可移除地连接至所述电源组件的雾化器，连接于所述电源组件的所述雾化器为仿冒、不合格或损坏的，或者所述雾化器未连接于所述电源组件，或者其它异物连接于所述电源组件。

5.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述磁场产生电路的电特性参数包括以下至少之一：

电流值、谐振电压值、品质因子Q、谐振频率、电感值以及基于前述参数衍生出来的电特性参数。

6.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述控制器还被配置为根据所述磁场产生电路的电特性参数与预设阈值的比较结果，确定所述感受器是否存在不利条件。

7.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述控制器还被配置为根据所述磁场产生电路的电特性参数在预定时间内的变化量或者变化率，确定所述感受器是否存在不利条件。

8.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述控制器被配置为根据所述磁场产生电路的电特性参数相对初始值的变化量与该初始值之间的比率，确定所述感受器是否存在不利条件。

9.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述控制器还被配置为根据所述磁场产生电路的电特性参数自初始值达到预设阈值的持续时间与预设时间阈值的比较结果，确定所述感受器是否存在不利条件。

10.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述控制器还被配置为基于所述感受器处在不利条件下，关断或限制所述电源对所述磁场产生电路的电力供给。

11.如权利要求10所述的电子雾化装置，其特征在于，所述控制器还被配置为在所述感受器存在不利条件的次数大于预设阈值，停止所述电源对所述磁场产生电路的电力供给。

12.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述磁场产生电路包括开关电路和谐振电路；所述谐振电路包括电感器和电容器；

所述开关电路被配置为在脉冲信号的驱动下交替地导通和断开，以使得所述谐振电路中的电感器流过交变电流并产生变化的磁场。

13.如权利要求1所述的电子雾化装置，其特征在于，所述电子雾化装置包括电源组件以及可移除地连接至所述电源组件的雾化器；

其中，所述电源、所述磁场产生电路和所述控制器均设置在所述电源组件中；所述感受器设置在所述雾化器中，且所述雾化器包含液体基质。

14.一种电源组件，用于对电子雾化装置的雾化器供电；所述雾化器包括用于存储液体基质的储液腔、和用于加热所述液体基质以生成气溶胶的感受器；其特征在于，所述电源组件包括：

电源，用于提供电力；

磁场产生电路，与所述电源电性连接；所述磁场产生电路被配置为产生变化的磁场；

控制器，与所述磁场产生电路电性连接；所述控制器被配置为监控所述磁场产生电路的电特性参数，并且基于所述磁场产生电路的电特性参数来确定所述感受器是否存在不利条件。

15.一种电子雾化装置的控制方法，所述电子雾化装置包括：

储液腔，用于存储液体基质；

电源，用于提供电力；

磁场产生电路，与所述电源电性连接；所述磁场产生电路被配置为产生变化的磁场；

感受器，被配置为被变化的磁场穿透而发热，以对所述液体基质进行加热生成气溶胶；

其特征在于，所述方法包括：

监控所述磁场产生电路的电特性参数，并且基于所述磁场产生电路的电特性参数来确定所述感受器是否存在不利条件。