DE102021126845B3

DE102021126845B3 - Energieversorgungsvorrichtung, E-Zigarette und Verfahren zum Erzeugen einer elektrischen Leistung

Info

Publication number: DE102021126845B3
Application number: DE102021126845.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Rohe
Original assignee: Dicodes GmbH
Current assignee: Dicodes GmbH
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2041-10-16
Also published as: WO2023061810A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung (3) für eine E-Zigarette (1), aufweisend wenigstens zwei Energieversorgungseinheiten (5, 6), die jeweils eine Sekundärbatterie (7) aufweisen, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole (8) der Sekundärbatterien (7) miteinander verbunden sind. Um ein verbessertes Leistungsregelkonzept für eine E-Zigarette (1) bereitzustellen, weist die Energieversorgungsvorrichtung (3) wenigstens eine Regelanordnung (9) auf, die eingerichtet ist, eine von der Energieversorgungsvorrichtung (3) jeweilig zu erzeugende Soll-Leistung (PSoll) unter Berücksichtigung von Ist-Teilleistungen (PIst,1, PIst,2) der einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6) einerseits und/oder von Ist-Teilströmen (IIst,1, IIst,2) der einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6) und einem durch eine mit der Energieversorgungsvorrichtung (3) verbindbaren oder verbundenen elektrischen Last (2) bewirkten Spannungsabfall andererseits individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6) aufzuteilen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung für eine E-Zigarette, aufweisend wenigstens zwei Energieversorgungseinheiten, die jeweils eine Sekundärbatterie aufweisen, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole der Sekundärbatterien miteinander verbunden sind. Zudem betrifft die Erfindung eine E-Zigarette mit wenigstens einer elektrischen Last und wenigstens einer Energieversorgungsvorrichtung zum Versorgen der elektrischen Last mit elektrischer Energie. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer elektrischen Leistung für einen Betrieb einer elektrischen Last einer E-Zigarette, wobei die Leistung unter Verwendung von wenigstens zwei Energieversorgungseinheiten, die jeweils eine Sekundärbatterie aufweisen, erzeugt wird, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole der Sekundärbatterien miteinander verbunden sind.
Stand der Technik
Zur Steigerung einer Verdampfungsleistung von modernen E-Zigaretten werden Steuerungselektroniken in E-Zigaretten eingebaut, die in der Lage sind, an eine Heizwicklung eines Verdampfers einer E-Zigarette mehr Leistung abzugeben als von einer einzelnen Sekundärbatterie, auch Akkumulator genannt, der E-Zigarette bereitgestellt werden kann. Dabei kommt grundsätzlich eine Serienschaltung als auch eine Parallelschaltung von einzelnen Sekundärbatterien einer E-Zigarette in Frage.
Bei einer herkömmlichen Parallelschaltung von Sekundärbatterien einer E-Zigarette besteht jedoch das Problem, dass bei zwei oder mehreren Sekundärbatterien mit unterschiedlichen Ladezuständen starke Ausgleichsströme fließen, über die eine stärker geladene Sekundärbatterie eine schwächer geladene Sekundärbatterie auflädt. Da ein Innenwiderstand einer Sekundärbatterie möglichst klein sein sollte, entstehen somit schon bei sehr kleinen Spannungsunterschieden zwischen Ausgangsspannungen von parallelgeschalteten Sekundärbatterien relativ starke Ausgleichsströme.
Aus diesem Grund wird in manchen E-Zigaretten bevorzugt eine Reihenschaltung, auch Serienschaltung genannt, der Sekundärbatterien verwendet. Bei der Reihenschaltung werden alle Sekundärbatterien hintereinander geschaltet, wodurch sich die einzelnen Ausgangsspannungen der Sekundärbatterien addieren, während durch alle Sekundärbatterien derselbe Strom fließt. Das führt allerdings dazu, dass Sekundärbatterien, die einen höheren Innenwiderstand aufweisen, also beispielsweise Sekundärbatterien mit längerer Einsatzdauer, als schwächstes Glied in der aus den Sekundärbatterien gebildeten Kette zu heiß werden können.
Außerdem muss beim Laden von in Reihe geschalteten Sekundärbatterien darauf geachtet werden, dass die Sekundärbatterien unterschiedliche Ladezustände aufweisen können und dadurch unterschiedlich schnell vollständig geladen sind. Deshalb müssen aufwendige Balance-Schaltungen verbaut werden, um zu verhindern, dass eine bereits vollständig geladene Sekundärbatterie einer Reihenschaltung weiterhin mit elektrischer Energie versorgt wird, während eine andere Sekundärbatterie der Reihenschaltung noch geladen wird.
Letztendlich stellt eine Reihenschaltung von Sekundärbatterien auch besondere Anforderungen an eine mechanische Konstruktion einer E-Zigarette. Während man bei einer Parallelschaltung von Sekundärbatterien üblicherweise die Minuspole aller Sekundärbatterien miteinander verbindet und dieses elektrische Potential dann als Masse bezeichnet, so wird bei der Reihenschaltung der Minuspol der ersten Sekundärbatterie auf Masse gelegt und der Minuspol der zweiten Sekundärbatterie wird mit dem Pluspol der ersten Sekundärbatterie verbunden, und, falls mehr als zwei Sekundärbatterien verwendet werden, der Minuspol der dritten Sekundärbatterie mit dem Pluspol der zweiten Sekundärbatterie usw. Der Pluspol der letzten Sekundärbatterie der Reihenschaltung dient dann als elektrischer Kontakt für die Leistungsversorgung.
Alle anderen elektrischen Zwischenpotentiale der Reihenschaltung müssen trotzdem angezapft werden, damit der Entladezustand jeder einzelnen Sekundärbatterie erfasst werden kann und um das beim Laden notwendige Balancen durch eine Balance-Schaltung realisieren zu können. Diese elektrischen Zwischenpotentiale dürfen aber auf keinem Fall mit einem Gehäuse der E-Zigarette, das in Form eines Metallgehäuses in der Regel das elektrische Massepotential hat, in Berührung kommen, da ansonsten alle Sekundärbatterien von dieser Kontaktstelle bis zur ersten Sekundärbatterie kurzgeschlossen sind.
Da herkömmliche Sekundärbatterien normalerweise einen Metallbecher, der den Minuspol der Sekundärbatterie bildet, aufweisen, der außen lediglich mittels einer darauf aufgebrachten Schrumpffolie elektrisch isoliert ist, besteht eine große Gefahr eines Kurzschlusses, da die Schrumpffolie sehr leicht beschädigt werden kann und somit der Metallbecher in elektrischen Kontakt mit dem Gehäuse der E-Zigarette kommen kann. Aus diesem Grund sollten solide metallische Konstruktionen von in Reihe geschalteten Sekundärbatterien einer E-Zigarette immer einen zusätzlichen Isolierkörper ausweisen, der verhindert, dass es zu dem besagten Kurzschluss kommt.
DE 10 2017 121 664 A1 , EP 3 701 815 A1 , EP 3 701 819 A1 , EP 3 701 820 A1 , EP 3 744 195 A1 , US 9 894 938 B2 , WO 2019/171 297 A1 , WO 2020 / 031 117 A1 und WO 2020 / 064 347 A1 offenbaren verschiedene Ausgestaltungen von E-Zigaretten.
US 2020 / 0 221 780 A1 offenbart eine elektronische Zigarette mit einer Überhitzungsschutzschaltung. Die Überhitzungsschutzschaltung weist für jede Batterie einer Batterieanordnung der elektronischen Zigarette jeweils einen Überhitzungsschutz mit einem Temperaturschalter auf.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Leistungsregelkonzept für eine E-Zigarette der eingangs genannten Art bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren wiedergegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander einen vorteilhaften und/oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können. Dabei können vorteilhafte Ausgestaltungen der Energieversorgungsvorrichtung vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens entsprechen, und umgekehrt, selbst wenn hierauf im Folgenden nicht explizit hingewiesen sein sollte.
Eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung für eine E-Zigarette weist wenigstens zwei Energieversorgungseinheiten auf, die jeweils eine Sekundärbatterie aufweisen, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole der Sekundärbatterien miteinander verbunden sind. Zudem weist die erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung wenigstens eine Regelanordnung auf, die eingerichtet ist, eine von der Energieversorgungsvorrichtung jeweilig zu erzeugende Soll-Leistung unter Berücksichtigung von Ist-Teilleistungen der einzelnen Energieversorgungseinheiten einerseits und/oder von Ist-Teilströmen der einzelnen Energieversorgungseinheiten und einem durch eine mit der Energieversorgungsvorrichtung verbindbaren oder verbundenen elektrischen Last bewirkten Spannungsabfall andererseits individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufzuteilen.
Erfindungsgemäß wird ein neues Leistungsregelungskonzept für die Versorgung einer elektrischen Last, insbesondere eines Verdampfers, einer E-Zigarette mit elektrischer Energie vorgeschlagen, bei dem, ähnlich wie bei einer Parallelschaltung von Sekundärbatterien, alle Sekundärbatterien mit den einen gleichnamigen elektrischen Polen, vorzugsweise ihren Minuspolen, elektrisch miteinander verbunden sind. Dieses elektrische Potential kann als Masse bezeichnet werden. Da die einzelnen Sekundärbatterien unterschiedliche Ladezustände bzw. Ladespannungen aufweisen können, sind die anderen gleichnamigen Pole (Gegenpole) der Sekundärbatterien nicht elektrisch miteinander verbunden, da ansonsten starke Ausgleichsströme auftreten würden, wie oben zum Stand der Technik ausgeführt. Stattdessen ist erfindungsgemäß die Regelanordnung vorhanden, die eingerichtet ist, eine von der Energieversorgungsvorrichtung jeweilig insgesamt zu erzeugende Soll-Leistung unter Berücksichtigung von Ist-Teilleistungen der einzelnen Energieversorgungseinheiten einerseits und/oder von Ist-Teilströmen der einzelnen Energieversorgungseinheiten und einem durch eine mit der Energieversorgungsvorrichtung verbindbaren oder verbundenen elektrischen Last bewirkten Spannungsabfall, insbesondere in einer Ausgangsspannung der Energieversorgungsvorrichtung, andererseits individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufzuteilen. Dies macht es möglich, die mit den anderen gleichnamigen Polen, beispielsweise den Pluspolen, der Sekundärbatterien elektrisch verbundenen Ausgänge der Energieversorgungseinheiten elektrisch miteinander zu verbinden, ohne dass Ausgleichströme auftreten.
Die von der Energieversorgungsvorrichtung jeweilig insgesamt zu erzeugende Soll-Leistung dient vorzugsweise zur Leistungsversorgung eines Verdampfers einer mit der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung ausgestatteten E-Zigarette, insbesondere während eines mittels der E-Zigarette durchgeführten Verdampfungsvorgangs bzw. Sublimierungsvorgangs.
Die Ist-Teilleistungen der einzelnen Energieversorgungseinheiten können mittels Leistungsmesseinheiten gemessen werden. Die Ist-Teilströme der einzelnen Energieversorgungseinheiten können mittels Strommesseinheiten gemessen werden. Der durch die mit der Energieversorgungsvorrichtung verbindbaren oder verbundenen elektrischen Last bewirkte Spannungsabfall in der Ausgangsspannung der Energieversorgungsvorrichtung kann mittels einer Spannungsmesseinheit gemessen werden. Die elektrische Last kann durch den Verdampfer bzw. eine Heizeinheit desselben gebildet sein.
Die Regelanordnung kann wenigstens einen Mikrokontroller aufweisen, dem als Eingangsgrößen die von der Energieversorgungsvorrichtung jeweilig insgesamt zu erzeugende Soll-Leistung sowie die Ist-Teilleistungen der einzelnen Energieversorgungseinheiten einerseits und/oder die Ist-Teilströme der einzelnen Energieversorgungseinheiten und der durch eine mit der Energieversorgungsvorrichtung verbindbaren oder verbundenen elektrischen Last bewirkte Spannungsabfall in einer Ausgangsspannung der Energieversorgungsvorrichtung andererseits zugeführt werden. Mit dem Mikrokontroller kann ein Algorithmus durchgeführt werden, um unter Berücksichtigung der jeweiligen Eingangsgrößen die Soll-Leistung individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufteilen zu können. Die Regelanordnung kann als Digitalregler ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung kann auch mehr als zwei Energieversorgungseinheiten aufweisen, die jeweils eine Sekundärbatterie aufweisen, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole der, insbesondere aller, Sekundärbatterien miteinander verbunden sind. Jede Energieversorgungseinheit kann zusätzlich zu einer einzigen Sekundärbatterie wenigstens ein elektronisches Bauteil aufweisen. Die Energieversorgungseinheiten können gleich ausgebildet sein. Die Regelanordnung kann eine von den Energieversorgungseinheiten separate Baugruppe oder teilweise durch Bauteile der Energieversorgungseinheiten gebildet sein.
Die Ausgangsströme der Energieversorgungseinheiten fließen in einem Punkt zusammen, wo sich dann eine Ausgangsspannung der Energieversorgungsvorrichtung bildet, die für alle Energieversorgungseinheiten gleich ist. Durch dieses Zusammenfließen der Ströme der Energieversorgungseinheiten werden auch die Leistungen der Energieversorgungseinheiten addiert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Regelanordnung eingerichtet, die Soll-Leistung unter zusätzlicher Berücksichtigung von Batteriespannungen der einzelnen Sekundärbatterien derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufzuteilen, dass eine Sekundärbatterie mit einer höheren Batteriespannung einen größeren Anteil der Soll-Leistung erzeugt als eine Sekundärbatterie mit einer niedrigeren Batteriespannung. Hiernach wird also eine Sekundärbatterie mit einem höheren Ladezustand stärker belastet als eine Sekundärbatterie mit einem niedrigeren Ladezustand. Üblicherweise nimmt der Innenwiderstand einer Sekundärbatterie mit ihrer Einsatzdauer zu, so dass gemäß dieser Ausgestaltung zudem auch jüngere Sekundärbatterien stärker als ältere Sekundärbatterien belastet werden. Die Batteriespannungen der einzelnen Sekundärbatterien können entweder mittels Spannungsmesseinheiten separat gemessen oder als Eingangsgrößen direkt der Regelanordnung zugeführt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist jede Energieversorgungseinheit wenigstens einen der Sekundärbatterie dieser Energieversorgungseinheit nachgeschalteten, mit der Regelanordnung regelbaren Gleichspannungswandler auf. Da mit dem jeweiligen Gleichspannungswandler die Ausgangsspannung der jeweiligen Sekundärbatterie je nach Situation wahlweise angehoben, verringert oder gleichgehalten werden kann, ist der Gleichspannungswandler sowohl als Aufwärtswandler als auch als Abwärtswandler ausgebildet und kann daher als Auf- und Abwärtswandler bezeichnet werden. Die Gleichspannungswandler können mittels der Regelanordnung derart geregelt werden, dass die Ausgangsleistungen und/oder die Ausgangsströme der einzelnen Energieversorgungseinheiten variierbar sind, um die von der Energieversorgungsvorrichtung zu erzeugende Soll-Leistung individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufteilen zu können. Die aus der jeweiligen Sekundärbatterie und dem jeweiligen Gleichspannungswandler gebildete Baugruppe kann auch als regelbare Stromquelle bezeichnet werden. Wird bei angeschlossener elektrischer Last der Wert einer Stellgröße des jeweiligen Gleichspannungswandlers erhöht, so erhöht sich auch der Ausgangsstrom und damit die Ausgangsleistung der jeweiligen Energieversorgungseinheit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Regelanordnung eingerichtet, die Ist-Teilleistung bzw. den Ist-Teilstrom der jeweiligen Energieversorgungseinheit zu ermitteln, wobei die Regelanordnung eingerichtet ist, für jede Energieversorgungseinheit ein individuelles Soll-Teilleistungssignal bzw. ein individuelles Soll-Teilstromsignal zu erzeugen und den Gleichspannungswandler der jeweiligen Energieversorgungseinheit in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist-Teilleistung dieser Energieversorgungseinheit von dem dieser Energieversorgungseinheit zugeordneten Soll-Teilleistungssignal und/oder in Abhängigkeit einer Abweichung des Ist-Teilstroms dieser Energieversorgungseinheit von dem dieser Energieversorgungseinheit zugeordneten Soll-Teilstromsignal zu regeln. Das jeweilige individuelle Soll-Teilleistungssignal bzw. das jeweilige individuelles Soll-Teilstromsignal kann die Regelanordnung beispielsweise unter Berücksichtigung der von der Energieversorgungsvorrichtung zu erzeugenden Soll-Leistung sowie der Ist-Teilleistung bzw. dem Ist-Teilstrom der jeweiligen Energieversorgungseinheit erzeugen. Zu der jeweiligen Abweichung kann ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt werden, das dem jeweiligen Gleichspannungswandler als Stellgröße zugeführt werden kann, um den Gleichspannungswandler zu regeln. Die jeweilige individuelle Ist-Teilleistung kann beispielsweise durch Multiplizieren des jeweiligen individuellen Ist-Teilstroms mit der den Energieversorgungseinheiten gemeinsamen Ausgangsspannung ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Regelanordnung eingerichtet, die individuellen Soll-Teilleistungssignale bzw. Soll-Teilstromsignale derart zu erzeugen, dass die Soll-Leistung derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufgeteilt wird, dass jede Sekundärbatterie bei kontinuierlicher Belastung mit dieser Leistungsaufteilung den gleichen Entladungszustand erreicht. Hierzu wird eine Sekundärbatterie mit einem höheren Ladezustand stärker belastet als eine Sekundärbatterie mit einem niedrigeren Ladezustand.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Regelanordnung eingerichtet, die individuellen Soll-Teilleistungssignale und/oder die individuellen Soll-Teilstromsignale derart zu erzeugen, dass von der Energieversorgungsvorrichtung maximal eine Leistung erzeugt wird, die einer Summe aus maximal möglichen Leistungen der einzelnen Sekundärbatterien ist, bzw. die individuellen Soll-Teilleistungssignale und/oder die individuellen Soll-Teilstromsignale derart zu erzeugen, dass eine zulässige Maximalstromstärke der einzelnen Sekundärbatterie nicht überschritten wird. Hierdurch wird eine Überlastung einzelner Sekundärbatterien zuverlässig verhindert, was insbesondere für den Fall wichtig ist, dass die angeforderte bzw. von der Energieversorgungsvorrichtung zu erzeugende Soll-Leistung höher als die Summe aus den möglichen maximalen Leistungen der einzelnen Sekundärbatterien ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Regelanordnung für jede Energieversorgungseinheit einerseits wenigstens eine in Reihe zu dem Gleichspannungswandler geschaltete eigene Leistungserfassungseinheit zum Erfassen der Ist-Teilleistung und/oder andererseits wenigstens eine in Reihe zu dem Gleichspannungswandler geschaltete eigene Stromerfassungseinheit zum Erfassen des Ist-Teilstroms und wenigstens eine parallel zu der elektrischen Last schaltbare bzw. geschaltete Spannungserfassungseinheit zum Erfassen des Spannungsabfalls auf. Die jeweilige Leistungserfassungseinheit bzw. Stromerfassungseinheit kann in der jeweiligen Energieversorgungseinheit verbaut sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Regelanordnung einerseits für jede Energieversorgungseinheit wenigstens einen mit dem Gleichspannungswandler verbundenen eigenen Leistungsregler und/oder wenigstens einen mit dem Gleichspannungswandler verbundenen eigenen Stromregler und andererseits wenigstens einen mit den Leistungsreglern bzw. Stromreglern verbundenen übergeordneten Verhältnisregler auf. Der jeweilige Leistungsregler bzw. Stromregler kann in der jeweiligen Energieversorgungseinheit verbaut sein, während der Verhältnisregler abseits der Energieversorgungseinheiten angeordnet sein kann. Der jeweilige Leistungsregler bzw. Stromregler kann eine Stellgröße zum Regeln des jeweiligen Gleichspannungswandlers ausgeben. Hierzu kann der Verhältnisregler dem jeweiligen Leistungsregler bzw. Stromregler das zugehörige Soll-Teilleistungssignal bzw. Soll-Teilstromsignal zuführen, das der Verhältnisregler vorab ermittelt hat. Der Verhältnisregler ist eingerichtet, die von der Energieversorgungsvorrichtung jeweilig zu erzeugende Soll-Leistung wie oben beschrieben auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufzuteilen. Alternativ können der Verhältnisregler und die Leistungsregler bzw. Stromregler durch eine einzige Baueinheit realisiert sein.
Der Verhältnisregler kann unabhängig von den Batteriespannungen der Sekundärbatterien von jeder Energieversorgungseinheit die gleiche Leistung anfordern, solange die Sekundärbatterien diese Leistung liefern können, und zwar einfach nach dem Prinzip „angeforderte Leistung = Leistung einer jeden Energieversorgungseinheiten * Anzahl der Energieversorgungseinheiten“ oder nach dem Prinzip „angeforderte Leistung einer Energieversorgungseinheiten = angeforderte Gesamtleistung / Anzahl der Energieversorgungseinheiten“, und, wenn eine Sekundärbatterie die von ihr angeforderte Leistung nicht mehr liefern kann, die von der Energieversorgungsvorrichtung angeforderte Soll-Leistung derart auf die übrigen Sekundärbatterien aufzuteilen, dass von diesen insgesamt eine Leistung erzeugt wird, die geringer als die Soll-Leistung ist. (Regelkonzept 1). Dieses Regelkonzept berücksichtigt jedoch unterschiedliche Leistungsfähigkeiten der einzelnen Sekundärbatterien nur begrenzt.
Daher ist der Verhältnisregler eingerichtet, die von der Energieversorgungsvorrichtung zu erzeugenden Soll-Leistung unter Berücksichtigung der gemessenen momentanen Batteriespannungen der Sekundärbatterien derart individuell auf die Energieversorgungseinheiten aufzuteilen, dass die Energieversorgungseinheit mit einer Sekundärbatterie, die eine höhere Spannung aufweist, eine höhere Teilleistung abgibt als eine Energieversorgungseinheit, deren Sekundärbatterie eine niedrigere Spannung aufweist (Regelkonzept 2).
Beispielsweise kann für die von der jeweiligen Energieversorgungseinheit i zu erbringende Soll-Teilleistung P_Soll,i gelten $P_{S o l l, i} = \frac{P_{S o l l} \cdot (U_{i} - U_{0})}{\sum_{i = 1}^{n} (U_{i} - U_{0})},$
solange U_i > U₀ ist, sonst P_Soll,i = 0. Wenn P_Soll,i höher als die maximal zulässige Leistung einer Energieversorgungseinheit ist, kann P_Soll,i auf die maximal zulässige Leistung der Energieversorgungseinheit festgelegt werden. Dabei ist P_Soll die von der Energieversorgungsvorrichtung zu erzeugende Soll-Leistung, U_i die momentane Batteriespannung der Sekundärbatterie der jeweiligen Energieversorgungseinheit i, n die Anzahl der vorhandenen Energieversorgungseinheiten i, deren jeweilige Spannung > U₀ ist, und U₀ eine Bezugsspannung, ab der die jeweilige Energieversorgungseinheit keine Leistung mehr liefern soll. Dabei kann die gesamte Energieversorgungsvorrichtung abgeschaltet werden, bevor die Batteriespannung einer Sekundärbatterie unter der Bezugsspannung U₀ liegt. Alternativ kann diejenige Energieversorgungseinheit, deren Sekundärbatterie eine Batteriespannung aufweist, die die Bezugsspannung U₀ unterschreitet, von dem Verhältnisregler nicht verwendet werden, um die Soll-Leistung zu erzeugen, so dass die Soll-Leistung lediglich unter Verwendung der übrigen Energieversorgungseinheiten erzeugt wird bzw. die Sekundärbatterie, deren Batteriespannung die Bezugsspannung U₀ unterschreitet, nicht in der obigen Gleichung berücksichtigt wird.
Durch die Berücksichtigung der momentanen Batteriespannung der jeweiligen Sekundärbatterie geht nicht nur der Ladezustand dieser Sekundärbatterie, sondern auch der Innenwiderstand dieser Sekundärbatterie und somit die mögliche Leistungsfähigkeit dieser Sekundärbatterie mit in die Reglung ein. Der Innenwiderstand der jeweiligen Sekundärbatterie geht dabei mit in die Regelung ein, da an diesem bei Stromfluss eine Spannung abfällt und somit die an den elektrischen Polen der Sekundärbatterie anliegende Batteriespannung einbricht bzw. geringer wird.
Zudem kann der Verhältnisregler eingerichtet sein, die individuellen Soll-Teilleistungssignale derart zu erzeugen, dass die von der Energieversorgungsvorrichtung zu erzeugende Soll-Leistung entsprechend der Batteriespannung der jeweiligen Sekundärbatterien vor dem Start eines mit einer entsprechend ausgestatteten E-Zigarette durchführbaren Dampfvorgangs bzw. Sublimierungsvorgangs individuell auf die Energieversorgungseinheiten aufgeteilt wird (Regelkonzept 3).
Der Verhältnisregler kann des Weiteren eingerichtet sein, die Soll-Teilleistungssignale derart zu erzeugen, dass die Soll-Leistung zunächst in drei gleiche oder unterschiedliche Leistungswerte aufgeteilt wird, deren Summe die Soll-Leistung ergibt. Dabei kann der Verhältnisregler eingerichtet sein, den ersten Leistungswert gemäß dem Regelkonzept 1, den zweiten Leistungswert gemäß dem Regelkonzept 2 und den dritten Leistungswert gemäß dem Regelkonzept 3 individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufzuteilen.
Eine erfindungsgemäße E-Zigarette weist wenigstens eine elektrische Last und wenigstens einer Energieversorgungsvorrichtung zum Versorgen der elektrischen Last mit elektrischer Energie auf, wobei die Energieversorgungsvorrichtung nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander ausgebildet ist.
Mit der E-Zigarette sind die oben mit Bezug auf die Energieversorgungsvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die E-Zigarette kann im Wesentlichen einer klassischen Zigarette nachgebildet oder völlig anders ausgebildet sein. Unter einer E-Zigarette sollen also jegliche Geräte verstanden werden, mit denen unter Wärmezufuhr eine Flüssigkeit verdampft oder ein Feststoff sublimiert werden kann, um den dabei entstehenden Dampf inhalieren zu können. Die elektrische Last kann als Verdampfer mit wenigstens einer Heizwendel ausgebildet sein, die mittels der Energieversorgungsvorrichtung mit elektrischer Leistung versorgbar ist.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen einer elektrischen Leistung für einen Betrieb einer elektrischen Last einer E-Zigarette wird die Leistung unter Verwendung von wenigstens zwei Energieversorgungseinheiten, die jeweils eine Sekundärbatterie aufweisen, erzeugt, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole der Sekundärbatterien miteinander verbunden sind und eine von der Energieversorgungsvorrichtung jeweilig zu erzeugende Soll-Leistung unter Berücksichtigung von Ist-Teilleistungen der einzelnen Energieversorgungseinheiten einerseits und/oder von Ist-Teilströmen der einzelnen Energieversorgungseinheiten und einem durch eine mit der Energieversorgungsvorrichtung verbindbaren oder verbundenen elektrischen Last bewirkten Spannungsabfall andererseits individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufgeteilt.
Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf die Energieversorgungsvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann die Energieversorgungsvorrichtung nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Soll-Leistung unter zusätzlicher Berücksichtigung von Batteriespannungen der einzelnen Sekundärbatterien derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufgeteilt, dass eine Sekundärbatterie mit einer höheren Batteriespannung einen größeren Anteil der Soll-Leistung erzeugt als eine Sekundärbatterie mit einer niedrigeren Batteriespannung. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Energieversorgungsvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird für jede Energieversorgungseinheit ein individuelles Soll-Teilleistungssignal bzw. ein individuelles Soll-Teilstromsignal erzeugt und ein der Sekundärbatterie der jeweiligen Energieversorgungseinheit nachgeschalteter Gleichspannungswandler dieser Energieversorgungseinheit in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist-Teilleistung dieser Energieversorgungseinheit von dem dieser Energieversorgungseinheit zugeordneten Soll-Teilleistungssignal und/oder in Abhängigkeit einer Abweichung des Ist-Teilstroms dieser Energieversorgungseinheit von dem dieser Energieversorgungseinheit zugeordneten Soll-Teilstromsignal geregelt. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Energieversorgungsvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die individuellen Soll-Teilleistungssignale bzw. die individuellen Soll-Teilstromsignale derart erzeugt, dass die Soll-Leistung derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten aufgeteilt wird, dass jede Sekundärbatterie bei kontinuierlicher Belastung mit dieser Leistungsaufteilung den gleichen Entladungszustand erreicht. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Energieversorgungsvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die individuellen Soll-Teilleistungssignale und/oder die individuellen Soll-Teilstromsignale derart erzeugt, dass von der Energieversorgungsvorrichtung maximal eine Leistung erzeugt wird, die einer Summe aus maximal möglichen Leistungen der einzelnen Sekundärbatterien ist, bzw. die individuellen Soll-Teilleistungssignale und/oder die individuellen Soll-Teilstromsignale derart zu erzeugen, dass eine zulässige Maximalstromstärke der einzelnen Sekundärbatterie nicht überschritten wird.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen vorteilhaften und/oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße E-Zigarette;
2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße E-Zigarette; und
3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße E-Zigarette.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen. Eine wiederholte Beschreibung solcher Bauteile kann im Einzelnen zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen weggelassen sein.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße E-Zigarette 1 mit einer elektrischen Last 2 in Form eines Verdampfer und einer Energieversorgungsvorrichtung 3 zum Versorgen der elektrischen Last 2 mit elektrischer Energie.
Die elektrische Last 2 weist eine bestrombare Heizwendel 4 auf, die einerseits mit einer nicht gezeigten elektrischen Masse der Energieversorgungsvorrichtung 3 und andererseits mit der Energieversorgungsvorrichtung 3 elektrisch verbunden ist.
Die Energieversorgungsvorrichtung 3 weist zwei gleich ausgebildete Energieversorgungseinheiten 5 und 6 auf, die jeweils eine Sekundärbatterie 7 aufweisen, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole 8 der Sekundärbatterien 7, nämlich deren Minuspole, über die elektrische Masse der Energieversorgungsvorrichtung 3 elektrisch miteinander verbunden sind.
Zudem weist die Energieversorgungsvorrichtung 3 eine Regelanordnung 9 auf, die eingerichtet ist, eine von der Energieversorgungsvorrichtung 3 jeweilig zu erzeugende Soll-Leistung P_Soll unter Berücksichtigung von Ist-Teilleistungen P_Ist,1 und P_Ist,2 der einzelnen Energieversorgungseinheiten 5 bzw. 6 individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten 5 und 6 aufzuteilen.
Dabei ist die Regelanordnung 9 eingerichtet, die Soll-Leistung P_Soll unter zusätzlicher Berücksichtigung von Batteriespannungen V_B1 und V_B2 der einzelnen Sekundärbatterien 7 derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten 5 und 6 aufzuteilen, dass eine Sekundärbatterie 7 mit einer höheren Batteriespannung V_B1 bzw. V_B2 einen größeren Anteil der Soll-Leistung P_Soll erzeugt als eine Sekundärbatterie 7 mit einer niedrigeren Batteriespannung V_B1 bzw. V_B2.
Jede Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 weist einen der Sekundärbatterie 7 dieser Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 nachgeschalteten, mit der Regelanordnung 9 regelbaren Gleichspannungswandler 10 auf.
Die Regelanordnung 9 ist eingerichtet, die Ist-Teilleistung P_Ist,1 und P_Ist,2 der jeweiligen Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 zu ermitteln. Hierzu weist die Regelanordnung 9 für jede Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 eine eigene Leistungserfassungseinheit 11 auf, die in Reihe zu dem Gleichspannungswandler 10 der jeweiligen Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 geschaltet ist und somit einen Teil der jeweiligen Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 bildet.
Zudem weist die Regelanordnung 9 für jede Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 einen mit dem Gleichspannungswandler 10 verbundenen eigenen Leistungsregler 13 und einen mit den Leistungsreglern 13 verbundenen übergeordneten Verhältnisregler 14 auf. Der jeweilige Leistungsregler 13 bildet ebenfalls einen Teil der jeweiligen Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6.
Des Weiteren ist die Regelanordnung 9 bzw. deren Verhältnisregler 14 eingerichtet, für jede Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 ein individuelles Soll-Teilleistungssignal P_Soll,1 bzw. P_Soll,2 zu erzeugen. Zudem ist die Regelanordnung 9 eingerichtet, den Gleichspannungswandler 10 der jeweiligen Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist-Teilleistung P_Ist,1 bzw. P_Ist,2 dieser Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 von dem dieser Energieversorgungseinheit 5 bzw. 6 zugeordneten Soll-Teilleistungssignal P_Soll,1 bzw. P_Soll,2 zu regeln. Hierzu führt der Verhältnisregler 14 den Leistungsreglern 13 die Soll-Teilleistungssignal P_Soll,1 bzw. P_Soll,2 zu, die dann in Abhängigkeit der Abweichung bzw. Differenz P_Soll,1 - P_Ist,1 bzw. P_Soll,2 - P_Ist,2 die jeweiligen Werte für Stellgrößen S1 und S2 ermitteln, die dann den Gleichspannungswandlern 10 zugeführt werden, um diese zu regeln.
Die Regelanordnung 9 ist eingerichtet, die individuellen Soll-Teilleistungssignale P_Soll,1 und P_Soll,2 derart zu erzeugen, dass die Soll-Leistung P_Soll derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten 5 und 6 aufgeteilt wird, dass jede Sekundärbatterie 7 bei kontinuierlicher Belastung mit dieser Leistungsaufteilung den gleichen Entladungszustand erreicht.
Ferner ist die Regelanordnung 9 eingerichtet, die individuellen Soll-Teilleistungssignale P_Soll,1 und P_Soll,2 derart zu erzeugen, dass von der Energieversorgungsvorrichtung 3 maximal eine Leistung erzeugt wird, die einer Summe aus maximal möglichen Leistungen der einzelnen Sekundärbatterien 7 ist.
2 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße E-Zigarette 15 mit einer elektrischen Last 2 in Form eines Verdampfer und einer Energieversorgungsvorrichtung 16 zum Versorgen der elektrischen Last 2 mit elektrischer Energie.
Die elektrische Last 2 weist eine bestrombare Heizwendel 4 auf, die einerseits mit einer nicht gezeigten elektrischen Masse der Energieversorgungsvorrichtung 16 und andererseits mit der Energieversorgungsvorrichtung 16 elektrisch verbunden ist.
Die Energieversorgungsvorrichtung 16 weist zwei gleich ausgebildete Energieversorgungseinheiten 17 und 18 auf, die jeweils eine Sekundärbatterie 7 aufweisen, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole 8 der Sekundärbatterien 7, nämlich deren Minuspole, über die elektrische Masse der Energieversorgungsvorrichtung 3 elektrisch miteinander verbunden sind.
Zudem weist die Energieversorgungsvorrichtung 16 eine Regelanordnung 19 auf, die eingerichtet ist, eine von der Energieversorgungsvorrichtung 16 jeweilig zu erzeugende Soll-Leistung P_Soll unter Berücksichtigung von Ist-Teilströmen I_Ist,1 und I_Ist,2 der einzelnen Energieversorgungseinheiten 17 und 18 und einem durch die mit der Energieversorgungsvorrichtung 16 verbundenen elektrischen Last 2 bewirkten Spannungsabfall U_Last individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten 17 und 18 aufzuteilen.
Dabei ist die Regelanordnung 19 eingerichtet, die Soll-Leistung P_Soll unter zusätzlicher Berücksichtigung von Batteriespannungen V_B1 und V_B2 der einzelnen Sekundärbatterien 7 derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten 17 und 18 aufzuteilen, dass eine Sekundärbatterie 7 mit einer höheren Batteriespannung V_B1 bzw. V_B2 einen größeren Anteil der Soll-Leistung P_Soll erzeugt als eine Sekundärbatterie 7 mit einer niedrigeren Batteriespannung V_B1 bzw. V_B2.
Jede Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18 weist einen der Sekundärbatterie 7 dieser Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18 nachgeschalteten, mit der Regelanordnung 19 regelbaren Gleichspannungswandler 10 auf.
Die Regelanordnung 19 ist eingerichtet, den Ist-Teilstrom I_Ist,1 bzw. I_Ist,2 der jeweiligen Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18 zu ermitteln. Hierzu weist die Regelanordnung 19 für jede Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18 eine in Reihe zu dem Gleichspannungswandler 10 geschaltete eigene Stromerfassungseinheit 20 zum Erfassen des Ist-Teilstroms I_Ist.1 bzw. I_Ist,2 und eine parallel zu der elektrischen Last 2 geschaltete Spannungserfassungseinheit 21 zum Erfassen des Spannungsabfalls U_Last auf.
Zudem weist die Regelanordnung 19 für jede Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18 einen mit dem Gleichspannungswandler 10 verbundenen eigenen Stromregler 22 und einen mit den Stromreglern 22 verbundenen übergeordneten Verhältnisregler 23 auf. Der jeweilige Stromregler 22 bildet ebenfalls einen Teil der jeweiligen Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18.
Des Weiteren ist die Regelanordnung 19 bzw. deren Verhältnisregler 23 eingerichtet, für jede Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18 ein individuelles Soll-Teilstromsignal I_Soll,1 bzw. I_Soll,2 zu erzeugen. Zudem ist die Regelanordnung 19 eingerichtet, den Gleichspannungswandler 10 der jeweiligen Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18 in Abhängigkeit einer Abweichung des Ist-Teilstroms I_Ist,1 bzw. I_Ist,2 dieser Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18 von dem dieser Energieversorgungseinheit 17 bzw. 18 zugeordneten Soll-Teilstromsignal I_Soll,1 bzw. I_Soll,2 zu regeln. Hierzu führt der Verhältnisregler 23 den Stromreglern 22 die Soll-Teilstromsignale I_Soll,1 und I_Soll,2 zu, die dann in Abhängigkeit der Abweichung bzw. Differenz I_Soll,1 - I_Ist,1 bzw. I_Soll,2 - I_Ist,2 die jeweiligen Werte für Stellgrößen S1 und S2 ermitteln, die dann den Gleichspannungswandlern 10 zugeführt werden, um diese zu regeln.
Die Regelanordnung 19 ist eingerichtet, die individuellen Soll-Teilstromsignale I_Soll,1 und I_Soll,2 zu derart zu erzeugen, dass die Soll-Leistung P_Soll derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten 17 und 18 aufgeteilt wird, dass jede Sekundärbatterie 7 bei kontinuierlicher Belastung mit dieser Leistungsaufteilung den gleichen Entladungszustand erreicht.
Ferner ist die Regelanordnung 19 eingerichtet, die individuellen Soll-Teilstromsignale I_Soll,1 und I_Soll,2 derart zu erzeugen, dass von der Energieversorgungsvorrichtung 15 maximal eine Leistung erzeugt wird, die einer Summe aus maximal möglichen Leistungen der einzelnen Sekundärbatterien 7 ist, bzw. die individuellen Soll-Teilstromsignale I_Soll,1 und I_Soll,2 derart zu erzeugen, dass eine zulässige Maximalstromstärke der einzelnen Sekundärbatterie 7 nicht überschritten wird.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße E-Zigarette 24.
Die E-Zigarette 24 unterscheidet sich dadurch von dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass statt der separaten Stromregler (2) und des Verhältnisreglers (2) eine Regelanordnung 25 in Form eines Leistungsreglers vorhanden ist, der die Aufgaben der Stromregler und des Verhältnisreglers übernimmt.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Übrigen auf die obige Beschreibung zu 2 verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: E-Zigarette
2: elektrische Last
3: Energieversorgungsvorrichtung
4: Heizwendel von 2
5: Energieversorgungseinheit
6: Energieversorgungseinheit
7: Sekundärbatterie
8: elektrische Pol (Minuspol) von 7
9: Regelanordnung
10: regelbarer Gleichspannungswandler
11: Leistungserfassungseinheit
13: Leistungsregler
14: Verhältnisregler
15: E-Zigarette
16: Energieversorgungsvorrichtung
17: Energieversorgungseinheit
18: Energieversorgungseinheit
19: Regelanordnung
20: Stromerfassungseinheit
21: Spannungserfassungseinheit
22: Stromregler
23: Verhältnisregler
24: E-Zigarette
25: Regelanordnung
IIst,1: Ist-Teilstrom
IIst,2: Ist-Teilstrom
ISoll,1: Soll-Teilstromsignal
ISoll,2: Soll-Teilstromsignal
PIst,1: Ist-Teilleistung
PIst,2: Ist-Teilleistung
PSoll: Soll-Leistung
PSoll,1: Soll-Teilleistungssignal
PSoll,2: Soll-Teilleistungssignal
S1: Steuergröße
S2: Steuergröße
VB1: Batteriespannung
VB2: Batteriespannung
ULast: Spannungsabfall

Claims

Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) für eine E-Zigarette (1, 15, 24), aufweisend wenigstens zwei Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18), die jeweils eine Sekundärbatterie (7) aufweisen, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole (8) der Sekundärbatterien (7) miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch wenigstens eine Regelanordnung (9, 19, 25), die eingerichtet ist, eine von der Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) jeweilig zu erzeugende Soll-Leistung (P_Soll) unter Berücksichtigung von Ist-Teilleistungen (P_Ist,1, P_Ist,2) der einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) einerseits und/oder von Ist-Teilströmen (I_Ist,1, I_Ist,2) der einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) und einem durch eine mit der Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) verbindbaren oder verbundenen elektrischen Last (2) bewirkten Spannungsabfall (U_Last) andererseits individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) aufzuteilen.
Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelanordnung (9, 19, 25) eingerichtet ist, die Soll-Leistung (P_Soll) unter zusätzlicher Berücksichtigung von Batteriespannungen (V_B1, V_B2) der einzelnen Sekundärbatterien (7) derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) aufzuteilen, dass eine Sekundärbatterie (7) mit einer höheren Batteriespannung (V_B1, V_B2) einen größeren Anteil der Soll-Leistung (P_Soll) erzeugt als eine Sekundärbatterie (7) mit einer niedrigeren Batteriespannung (V_B1, V_B2).
Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) wenigstens einen der Sekundärbatterie (7) dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) nachgeschalteten, mit der Regelanordnung (9, 19, 25) regelbaren Gleichspannungswandler (10) aufweist.
Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelanordnung (9, 19, 25) eingerichtet ist, die Ist-Teilleistung (P_Ist,1, P_Ist,2) bzw. den Ist-Teilstrom (I_Ist,1, I_Ist,2) der jeweiligen Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) zu ermitteln, wobei die Regelanordnung (9, 19, 25) eingerichtet ist, für jede Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) ein individuelles Soll-Teilleistungssignal (P_Soll,1, P_Soll,2) bzw. ein individuelles Soll-Teilstromsignal (I_Soll,1, I_Soll,2) zu erzeugen und den Gleichspannungswandler (10) der jeweiligen Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist-Teilleistung (P_Ist,1, P_Ist,2) dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) von dem dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) zugeordneten Soll-Teilleistungssignal (P_Soll,1, P_Soll,2) und/oder in Abhängigkeit einer Abweichung des Ist-Teilstroms (I_Ist,1, I_Ist,2) dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) von dem dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) zugeordneten Soll-Teilstromsignal (I_Soll,1, I_Soll,2) zu regeln.
Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelanordnung (9, 19, 25) eingerichtet ist, die individuellen Soll-Teilleistungssignale (P_Soll,1, P_Soll,2) und/oder die individuellen Soll-Teilstromsignale (I_Soll,1, I_Soll,2) derart zu erzeugen, dass die Soll-Leistung (P_Soll) derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) aufgeteilt wird, dass jede Sekundärbatterie (7) bei kontinuierlicher Belastung mit dieser Leistungsaufteilung den gleichen Entladungszustand erreicht.
Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelanordnung (9, 19, 25) eingerichtet ist, die individuellen Soll-Teilleistungssignale (P_Soll,1, P_Soll,2) bzw. die individuellen Soll-Teilstromsignale (I_Soll,1, I_Soll,2) derart zu erzeugen, dass von der Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) maximal eine Leistung erzeugt wird, die einer Summe aus maximal möglichen Leistungen der einzelnen Sekundärbatterien (7) ist, bzw. die individuellen Soll-Teilleistungssignale (P_Soll,1, P_Soll,2) und/oder die individuellen Soll-Teilstromsignale (I_Soll,1, I_Soll,2) derart zu erzeugen, dass eine zulässige Maximalstromstärke der einzelnen Sekundärbatterie (7) nicht überschritten wird.
Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelanordnung (9, 19, 25) für jede Energieversorgungseinheit (5, 6. 17, 18) einerseits wenigstens eine in Reihe zu dem Gleichspannungswandler (10) geschaltete eigene Leistungserfassungseinheit (11) zum Erfassen der Ist-Teilleistung (P_Ist,1, P_Ist,2) und/oder andererseits wenigstens eine in Reihe zu dem Gleichspannungswandler (10) geschaltete eigene Stromerfassungseinheit (20) zum Erfassen des Ist-Teilstroms (I_Ist,1, I_Ist,2) und wenigstens eine parallel zu der elektrischen Last (2) schaltbare bzw. geschaltete Spannungserfassungseinheit (21) zum Erfassen des Spannungsabfalls (U_Last) aufweist.
Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelanordnung (9, 19) einerseits für jede Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) wenigstens einen mit dem Gleichspannungswandler (10) verbundenen eigenen Leistungsregler (13) und/oder wenigstens einen mit dem Gleichspannungswandler (10) verbundenen eigenen Stromregler (22) und andererseits wenigstens einen mit den Leistungsreglern (13) bzw. Stromreglern (22) verbundenen übergeordneten Verhältnisregler (14, 23) aufweist.
E-Zigarette (1, 15, 24) mit wenigstens einer elektrischen Last (2) und wenigstens einer Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) zum Versorgen der elektrischen Last (2) mit elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Verfahren zum Erzeugen einer elektrischen Leistung für einen Betrieb einer elektrischen Last (2) einer E-Zigarette (1), wobei die Leistung unter Verwendung von wenigstens zwei Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18), die jeweils eine Sekundärbatterie (7) aufweisen, erzeugt wird, wobei die einen gleichnamigen elektrischen Pole (8) der Sekundärbatterien (7) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) jeweilig zu erzeugende Soll-Leistung (P_Soll) unter Berücksichtigung von Ist-Teilleistungen (P_Ist,1, P_Ist,2) der einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) einerseits und/oder von Ist-Teilströmen (I_Ist,1, I_Ist,2) der einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) und einem durch eine mit der Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) verbindbaren oder verbundenen elektrischen Last (2) bewirkten Spannungsabfall (U_Last) andererseits individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Leistung (P_Soll) unter zusätzlicher Berücksichtigung von Batteriespannungen (V_B1, V_B2) der einzelnen Sekundärbatterien (7) derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) aufgeteilt wird, dass eine Sekundärbatterie (7) mit einer höheren Batteriespannung (V_B1, V_B2) einen größeren Anteil der Soll-Leistung (P_Soll) erzeugt als eine Sekundärbatterie (7) mit einer niedrigeren Batteriespannung (V_B1, VB2).
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) ein individuelles Soll-Teilleistungssignal (P_Soll,1, P_Soll,2) bzw. ein individuelles Soll-Teilstromsignal (I_Soll,1, I_Soll,2) erzeugt wird und ein der Sekundärbatterie (7) der jeweiligen Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) nachgeschalteter Gleichspannungswandler (10) dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) in Abhängigkeit einer Abweichung der Ist-Teilleistung (P_Ist,1, P_Ist,2) dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) von dem dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) zugeordneten Soll-Teilleistungssignal (P_Soll,1, P_Soll,2) und/oder in Abhängigkeit einer Abweichung des Ist-Teilstroms (I_Ist,1, I_Ist,2) dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) von dem dieser Energieversorgungseinheit (5, 6, 17, 18) zugeordneten Soll-Teilstromsignal (I_Soll,1, I_Soll,2) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die individuellen Soll-Teilleistungssignale bzw. die individuellen Soll-Teilstromsignale (I_Soll,1, I_Soll,2) derart erzeugt werden, dass die Soll-Leistung (P_Soll) derart individuell auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten (5, 6, 17, 18) aufgeteilt wird, dass jede Sekundärbatterie (7) bei kontinuierlicher Belastung mit dieser Leistungsaufteilung den gleichen Entladungszustand erreicht.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die individuellen Soll-Teilleistungssignale und/oder die individuellen Soll-Teilstromsignale (I_Soll,1, I_Soll,2) derart erzeugt werden, dass von der Energieversorgungsvorrichtung (3, 16) maximal eine Leistung erzeugt wird, die einer Summe aus maximal möglichen Leistungen der einzelnen Sekundärbatterien (7) ist, bzw. die individuellen Soll-Teilleistungssignale und/oder die individuellen Soll-Teilstromsignale (I_Soll,1, I_Soll,2) derart zu erzeugen, dass eine zulässige Maximalstromstärke der einzelnen Sekundärbatterie (7) nicht überschritten wird.