KR20220103759A - 에어로졸 생성 디바이스 내 가열기 제어 - Google Patents

에어로졸 생성 디바이스 내 가열기 제어 Download PDF

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에이단 오헤어
스티븐 루니
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제이티 인터내셔널 소시에떼 아노님
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Abstract

에어로졸 생성 디바이스의 제어 디바이스가 제공된다. 제어 디바이스(104)는 주 제어 장치(108)를 포함하고, 배터리(102) 및 가열기 코일(106)에 연결 가능하다. 주 제어 장치(108)는 하나 이상의 실행 루프를 수행하도록 구성되고, 제1 실행 루프는 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가하는 단계(S301), 제2 수의 단계에서 제1 전력 출력을 비활성화시켜서 가열기 코일을 끄는 단계(S302), 제3 수의 단계에서 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정하는 단계(S303), 제4 수의 단계 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단하는 단계(S304), 및 제5 수의 단계에서 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압을 측정하는 단계(S305)를 포함한다. 주 제어 장치(108)는 또한 제1 가열기 코일 전압 및 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 업데이트된 전력 출력을 계산하도록 구성된다.

Description

에어로졸 생성 디바이스 내 가열기 제어
본 발명은 에어로졸 생성 디바이스, 더 구체적으로, 에어로졸 생성 디바이스를 위한 가열기 제어 시스템에 관한 것이다.
에어로졸 생성 디바이스, 예컨대, 전자 담배 및 다른 에어로졸 흡입기 또는 기화 디바이스는 점점 더 인기가 있는 소비자 제품이 되고 있다.
기화 또는 에어로졸화를 위한 가열 디바이스가 당업계에 알려져 있다. 이러한 디바이스는 일반적으로 기화 가능한 제품을 가열하도록 이루어진 가열기를 포함한다. 작동 시, 기화 가능한 제품이 가열기에 의해 가열되어 소비자가 흡입하는 제품의 성분을 기화시킨다. 일부 예에서, 제품은 담배를 포함할 수 있고 종래의 담배와 유사할 수 있고, 다른 예에서, 제품은 액체, 또는 캡슐 내 액체 내용물일 수 있다.
이러한 디바이스의 더 정밀한 가열기 제어가 필요하다. 따라서, 본 발명의 목적은 이러한 문제를 처리하는 것이다.
일 양상에 따르면, 본 발명은 에어로졸 생성 디바이스의 제어 디바이스를 제공하고, 제어 디바이스는 주 제어 장치를 포함하고, 배터리 및 가열기 코일에 연결 가능하고, 주 제어 장치는 하나 이상의 실행 루프를 수행하도록 구성되고, 하나 이상의 실행 루프 중 제1 실행 루프는, 제1 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가하는 단계; 제1 전력 출력을 비활성화시켜서 제1 실행 루프의 제2 수의 단계에서 가열기 코일을 끄는 단계; 제1 실행 루프의 제3 수의 단계에서 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정하는 단계; 제1 실행 루프의 제4 수의 단계 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단하는 단계; 및 제1 실행 루프의 제5 수의 단계에서 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압(off-load battery voltage)을 측정하는 단계를 포함하되; 주 제어 장치는 또한 제1 가열기 코일 전압 및 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 업데이트된 전력 출력을 계산하도록 구성된다.
이 방식으로, 가열기 코일 전압의 측정과 오프-로드 배터리 전압 측정 간의 중단은 오프-로드 배터리 전압이 가열기 코일 전압과는 별도로 측정되게 하므로 가열기 코일 전압은 오프-로드 배터리 전압을 측정하기 전에 인가된 가열 부하 없이(즉, "오프-로드" 상태임), 배터리 시간이 회복되게 하는 동안 가열 후 즉시 측정된다. 이것은 가열기 코일 전압과 오프-로드 배터리 전압 둘 다가 가능한 한 정확하게 측정되게 한다. 바람직하게는 각각의 단계는 미리 결정된 양의 시간, 또는 단계 빈도(즉, 복수의 단계가 초당 발생함)에 대응한다.
바람직하게는, 주 제어 장치는 또한 제1 실행 루프에 후속하는 후속 실행 루프에서 업데이트된 전력 출력을 가열기 코일에 인가하도록 구성된다.
이 방식으로, 업데이트된 전력 출력의 계산이 제1 실행 루프와는 별도로 수행될 수 있고; 이와 같이, 후속 실행 루프 동안 후속 전력 출력을 결정하는 데 필요한 계산이 제1 실행 루프로부터 분리될 수 있어서 계산을 위해 필요한 처리가 제1 실행 루프의 중요한 단계를 방해하지 않는다. 업데이트된 전력 출력이 제1 실행 루프 후 즉시 실행 루프에 인가되었다면, 업데이트된 전력 출력의 계산을 처리하는 주 제어 장치 처리에 기인하여 지연이 발생할 수 있고; 분리는 이것이 발생하는 것을 방지한다.
바람직하게는, 제2 수의 단계에서 제1 전력 출력을 비활성화시켜서 가열기 코일을 끄는 단계는 제1 실행 루프의 제1 수의 단계 후 발생한다.
바람직하게는, 제3 수의 단계에서 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정하는 단계는 가열기 코일에 인가되는 제1 전력 출력보다 더 작은 전력 출력을 가진 제1 실행 루프의 제2 수의 단계 후 발생한다.
바람직하게는, 제4 수의 단계 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단하는 단계는 제1 실행 루프의 제3 수의 단계 후 발생한다.
바람직하게는, 제5 수의 단계에서 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압을 측정하는 단계는 제1 실행 루프의 제4 수의 단계 후 발생하고, 오프-로드 배터리 전압은 가열 부하가 인가되지 않는 오프-로드 상태에 있는 배터리에 대응한다.
바람직하게는, 제1 수의 단계, 제2 수의 단계, 제3 수의 단계, 제4 수의 단계, 및 제5 수의 단계에서 각각의 단계는 미리 결정된 기간에 대응한다.
바람직하게는, 주 제어 장치는 또한 하나 이상의 실행 루프와 별도로 계산 루프에서 제1 가열기 코일 전압 및 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 업데이트된 전력 출력을 계산하도록 구성된다.
이 방식으로, 업데이트된 전력 출력을 결정하는 데 필요한 계산이 하나 이상의 실행 루프로부터 분리될 수 있어서 계산을 위해 필요한 처리가 하나 이상의 실행 루프의 중요한 단계를 방해하지 않는다.
바람직하게는, 주 제어 장치는 별개의 처리 기능을 사용하여 계산 루프 및 하나 이상의 실행 루프를 수행하도록 구성된다.
계산 루프를 수행하는 것은 실행 루프보다 더 길게 걸릴 수 있다. 이와 같이, 별개의 처리 기능을 사용하여 계산 루프에서 계산을 수행하는 것은 계산 루프가 실행 루프를 방해하는 것을 방지한다. 이 방식으로, 에어로졸 생성 디바이스는 계산이 수행되는 동안 계속해서 기능할 수 있다.
바람직하게는, 주 제어 장치는 또한 제2 실행 루프를 수행하도록 구성되고, 제1 실행 루프는 적어도 제2 실행 루프에 의해 후속 실행 루프로부터 오프셋되고 제2 실행 루프는, 제2 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가하는 단계를 포함하되; 주 제어 장치는 적어도 부분적으로 제2 실행 루프와 동시에 계산 루프를 수행한다.
이 방식으로, 제2 실행 루프는 업데이트된 전력 출력이 후속 실행 루프에 대해 계산되는 동안 에어로졸 생성 디바이스가 계속해서 작동하게 한다. 즉, 업데이트된 전력 출력의 계산은 제2 실행 루프가 제2 실행 루프의 개시 또는 제1 실행 루프의 단계의 처리 지연을 발생시킬 수 있는 제1 실행 루프의 부분으로서 계산을 처리하는 것 대신 실행되는 동안 수행될 수 있다.
제2 실행 루프 동안 제2 전력 출력을 인가함으로써, 에어로졸 생성 디바이스는 업데이트된 전력 출력이 후속 실행 루프에 대해 계산되는 동안 전력 출력을 가열기 코일에 계속해서 인가할 수 있다.
바람직하게는, 주 제어 장치는 또한 제1 실행 루프와 후속 실행 루프 간에 제3 실행 루프를 수행하도록 구성되고, 제3 실행 루프는, 제3 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가하는 단계; 및 업데이트된 전력 출력이 계산 루프로부터 이용 가능하다고 결정하는 것에 응답하여 제1 전력 출력을 업데이트된 전력 출력으로 업데이트하는 단계를 포함한다.
이 방식으로, 제어 디바이스는 업데이트된 전력 출력이 계산될 때까지 전력 출력을 가열기 코일에 계속해서 인가하고; 이어서 전력 출력이 즉시 업데이트된다.
바람직하게는, 제1 전력 출력은 제3 실행 루프의 종료 시 업데이트된 전력 출력으로 업데이트될 수 있다. 예를 들어, 제1 전력 출력은 제3 실행 루프의 제5 수의 단계에서 업데이트된 전력 출력으로 업데이트될 수 있다. 각각의 실행 루프의 시작은 실행 루프의 시작 시 전력 출력을 업데이트할 시간이 없는 경우에 하드웨어 트리거링될 수 있다. 예를 들어, 후속 루프의 시작 시 제1 전력 출력을 업데이트하는 것은 가열기 출력의 인가의 지연을 발생시킬 수 있다. 이와 같이, 다음의 실행 루프에서의 사용을 위해 실행 루프의 종료 시 전력 출력을 업데이트하는 것이 유리하다. 이 방식으로, 업데이트된 전력 출력의 인가의 지연이 방지된다.
바람직하게는, 제3 실행 루프는 제2 실행 루프와 후속 실행 루프 간에 수행될 수 있다. 추가의 실행 루프는 계산 루프가 업데이트된 전력 출력을 이용 가능하게 할 때까지 제1 전력 출력을 사용하여 제1 실행 루프와 제3 실행 루프 간에 수행될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 전력 출력은 연관된 듀티 사이클을 가진 펄스 폭 변조 출력이다.
이 방식으로, 펄스 폭 변조는 가열기에 공급된 전력을 효과적으로 제어하도록 활용될 수 있다. 바람직하게는, 전력 출력을 업데이트하는 것은 연관된 듀티 사이클을 업데이트하는 것을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 주 제어 장치는 또한 가열기 코일의 저항에 기초하여 가열기 코일의 온도를 계산하도록 구성되고, 계산된 가열기 코일 온도와 타깃 가열기 코일 온도 간의 차에 기초하여 업데이트된 전력 출력을 계산하도록 구성된다.
이 방식으로, 가열기 코일의 실제 온도, 즉, 가열 동안 가열기 코일의 온도가 정확하게 결정될 수 있다. 게다가, 업데이트된 전력 출력 또는 듀티 사이클이 이것에 기초하여 계산되어 전력 레벨을 가열기 코일에 제공하여 타깃 가열기 코일 온도를 달성할 수 있다. 바람직하게는 가열기 코일의 온도는 계산 루프에서 계산될 수 있다. 바람직하게는 업데이트된 전력 출력은 계산 루프에서 계산된 바와 같은 타깃 가열기 코일 온도와 계산된 가열기 코일 온도 간의 차에 기초할 수 있다.
바람직하게는, 제어 디바이스는 가열기 코일 측정 하위 회로를 더 포함하되, 가열기 코일 측정 하위 회로는 가열기 코일에 연결된 배터리 단자 및 이들 사이에 배치된 테스트 저항기를 포함한다.
이 방식으로, 가열기 코일의 전압이 정확하게 측정될 수 있다.
바람직하게는, 가열기 코일 측정 하위 회로는 제1 전력 출력보다 더 작은 전력을 가열기 코일에 인가하여 제1 가열기 코일 전압을 측정하도록 마련된다.
이 방식으로, 제어된 전위는 가열기 코일의 가열이 꺼질 때 코일에 인가될 수 있고; 이것은 배터리가 회복되는 동안 가열기 코일 전압이 정확하게 측정되게 한다. 바람직하게는, 가열기 코일 측정 하위 회로는 제2 트랜지스터를 더 포함할 수 있고, 제2 트랜지스터는 비교적 더 작은 전류를 전환하도록 마련된다. 이 방식으로, 가열기 코일 전압을 측정하기 위해 사용되는 전류는 신중하게 제어될 수 있다. 바람직하게는, 가열기 코일 측정 하위 회로에 의해 인가되는 전력은 제1 전력 출력과 비교하여 매우 작을 수 있다. 바람직하게는 제2 트랜지스터는 MOSFET일 수 있다.
바람직하게는, 주 제어 장치는 제1 가열기 코일 전압, 테스트 저항기의 저항, 및 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 가열기 코일의 저항을 계산하도록 구성된다.
바람직하게는, 주 제어 장치는 다음과 같이, 제1 가열기 코일 전압(V코일), 테스트 저항기의 저항(R테스트) 및 제1 오프-로드 배터리 전압(V오프로드)에 기초하여 가열기 코일의 저항(R코일)을 계산하도록 구성된다:
Figure pct00001
(R직렬)은 가열기 코일과 직렬이지만 측정된 전압(V코일)에 기여하는 전기 접점의 알려진 저항이다. (R직렬)은 온도에 따라 그다지 변하지 않을 것으로 예상되고, 제작 시 측정되고 캡슐 전자 회로에 저장된다.
이 방식으로, 가열기 코일 전압이 테스트 저항기의 저항 및 측정된 오프-로드 배터리 전압과 함께 사용되어 가열기 코일의 저항을 결정할 수 있다. 바람직하게는 테스트 저항기의 저항은 주 제어 장치에 저장된 알려진 값일 수 있다. 바람직하게는, 가열기 코일의 저항은 계산 루프에서 계산될 수 있다.
바람직하게는, 주 제어 장치는 또한 제2 수의 단계에서, 가열기 코일을 높은 전압으로 설정하고 가열기 코일을 끄기 전에 제1 온-로드 배터리 전압(first on-load battery voltage)을 측정하도록 구성된다.
온-로드 배터리 전압은 가열 부하가 인가될 때, 즉, 배터리가 "온-로드" 상태에 있을 때의 전압에 대응한다. 가열 부하가 인가될 때 측정된 배터리 전압은 업데이트된 전력 출력을 정확하게 결정하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는 가열기 코일은 대략 마이크로초의 짧은 시간 동안만 높은 전압으로 설정될 수 있고; 이것은 측정 시 배터리가 온 로드 상태인 것을 보장하면서 무시해도 될 정도의 가열 효과를 가질 수 있다.
바람직하게는, 제어 디바이스는 제1 트랜지스터를 더 포함하되, 펄스 폭 변조 입력부가 제1 트랜지스터를 전환하여 펄스 폭 변조 출력을 가열기 코일에 인가한다.
이 방식으로, 주 제어 장치의 저 전류 출력은 펄스 폭 변조 방식으로 가열기와 연관된 더 높은 전류를 전환시킬 수 있다. 바람직하게는 제1 트랜지스터는 MOSFET일 수 있다. 더 바람직하게는, 펄스 폭 변조 입력부가 주 제어 장치와 MOSFET의 게이트 간에 연결될 수 있고, 배터리가 MOSFET의 소스에 연결되고, 가열기 코일이 MOSFET의 드레인에 연결된다.
또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 이전의 양상의 제어 디바이스를 포함하는 에어로졸 생성 디바이스를 제공한다.
또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 에어로졸 생성 디바이스의 제어 디바이스를 작동시키는 방법을 제공하고, 방법은 제1 실행 루프에서 수행되는 다음의 단계들 포함한다: 제1 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가하는 단계; 제1 실행 루프의 제2 수의 단계에서 제1 전력 출력을 비활성화시켜서 가열기 코일을 끄는 단계; 제1 실행 루프의 제3 수의 단계에서 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정하는 단계; 제1 실행 루프의 제4 수의 단계 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단하는 단계; 및 제1 실행 루프의 제5 수의 단계에서 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압을 측정하는 단계. 방법은 제1 가열기 코일 전압 및 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 업데이트된 전력 출력을 계산하는 단계를 더 포함한다.
이 방식으로, 가열기 코일 전압의 측정과 오프-로드 배터리 전압 측정 간의 중단은 오프-로드 배터리 전압이 가열기 코일 전압과는 별도로 측정되게 하므로 가열기 코일 전압은 오프-로드 배터리 전압을 측정하기 전에 인가된 가열 부하 없이(즉, "오프-로드" 상태임), 배터리 시간이 회복되게 하는 동안 가열 후 즉시 측정된다. 이것은 가열기 코일 전압과 오프-로드 배터리 전압 둘 다가 가능한 한 정확하게 측정되게 한다. 바람직하게는 각각의 단계는 미리 결정된 양의 시간, 또는 단계 빈도(즉, 복수의 단계가 초당 발생함)에 대응할 수 있다.
바람직하게는, 제2 수의 단계에서 제1 전력 출력을 비활성화시켜서 가열기 코일을 끄는 단계는 제1 실행 루프의 제1 수의 단계 후 발생한다.
바람직하게는, 제3 수의 단계에서 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정하는 단계는 가열기 코일에 인가되는 제1 전력 출력보다 더 작은 전력 출력을 가진 제1 실행 루프의 제2 수의 단계 후 발생한다.
바람직하게는, 제4 수의 단계 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단하는 단계는 제1 실행 루프의 제3 수의 단계 후 발생한다.
바람직하게는, 제5 수의 단계에서 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압을 측정하는 단계는 제1 실행 루프의 제4 수의 단계 후 발생하고, 오프-로드 배터리 전압은 가열 부하가 인가되지 않는 오프-로드 상태에 있는 배터리에 대응한다.
바람직하게는, 제1 수의 단계, 제2 수의 단계, 제3 수의 단계, 제4 수의 단계, 및 제5 수의 단계에서 각각의 단계는 미리 결정된 기간에 대응한다.
또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서가 제1 실행 루프에서 다음의 단계를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체를 제공한다: 제1 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가하는 단계; 제1 실행 루프의, 제1 수의 단계 후, 제2 수의 단계에서 제1 전력 출력을 비활성화시켜서 가열기 코일을 끄는 단계; 제1 실행 루프의, 제2 수의 단계 후, 제3 수의 단계에서 가열기 코일에 인가되는 제1 전력 출력보다 더 작은 전력 출력을 가진 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정하는 단계; 제1 실행 루프의, 제3 수의 단계 후, 제4 수의 단계 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단하는 단계; 및 제1 실행 루프의, 제4 수의 단계 후, 제5 수의 단계에서 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압을 측정하는 단계. 여기서, 오프-로드 배터리 전압은 가열 부하가 인가되지 않는 오프-로드 상태에 있는 배터리에 대응하고; 제1 수의 단계, 제2 수의 단계, 제3 수의 단계, 제4 수의 단계, 및 제5 수의 단계에서 각각의 단계는 미리 결정된 시간 기간에 대응하고; 상기 명령어는 또한 제1 가열기 코일 전압 및 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 업데이트된 전력 출력을 계산하는 단계를 수행한다.
바람직하게는, 각각의 단계는 정수의 PWM 사이클에 대응하고, 각각의 PWM 사이클은 PWM 사이클을 형성하는 온 기간 및 오프 기간을 갖는다. 바람직하게는, 각각의 단계는 하나의 PWM 사이클에 대응한다.
이제 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 예로서 설명한다:
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 에어로졸 생성 디바이스의 블록도이다;
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 에어로졸 생성 디바이스의 제어 디바이스의 회로도이다;
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 에어로졸 생성 디바이스의 가열기 제어 방법의 흐름도이다;
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 가열기 제어 방법의 개념적 타임라인 도면이다;
도 5는 실행 루프에 수반된 과정의 흐름도이다; 그리고
도 6은 계산 루프에 수반된 과정의 흐름도이다.
도 1은 에어로졸 생성 디바이스 또는 전자 담배의 컴포넌트의 블록도를 도시한다. 에어로졸 생성 디바이스는 가열기(또한 가열기 코일로서 지칭됨)(106), 제어 디바이스(104), 및 배터리(102)를 포함한다. 배터리(102)는 전력을 가열기(106) 및 제어 디바이스(104)에 제공한다. 제어 디바이스(104)는 가열기(106)를 제어하도록 그리고 배터리(102)로부터 가열기(106)로의 전력의 인가를 제어하도록 배열된 주 제어 장치(108) 및 제어 전자 장치(110)를 포함한다. 예에서, 주 제어 장치(108)는 마이크로제어기 장치이다. 예에서, 에어로졸 생성 디바이스는 증기 생성 물질을 포함하는 캡슐을 수용하도록 이루어지고; 이러한 예에서, 가열기(106)는 캡슐의 컴포넌트로서 캡슐 내부에 마련될 수 있고 전기 연결부에 의해 에어로졸 생성 디바이스에 연결된다. 캡슐은 또한 에어로졸 생성 디바이스의 마이크로제어기 장치(108)에 의해 판독될 수 있는 캡슐 정보를 저장하는 캡슐 전자 장치를 포함할 수 있다.
가열기(106)는 증기 생성 물질을 에어로졸화하거나 또는 기화시키도록 이루어진다. 증기 생성 물질은 고체, 예컨대, 담배, 액체, 예컨대, 기화 가능한 액체, 또는 임의의 다른 적합한 유형의 기화 가능한 물질일 수 있다. 본 설명의 목적을 위해, 용어 증기와 에어로졸이 교환 가능하다는 것이 이해될 것이다.
도 2는 증기 생성 디바이스를 위한 제어 디바이스(104)를 예시하는 회로도를 도시한다. 제어 디바이스(104)는 주 제어 장치(108) 및 제어 전자 장치(110)를 포함한다.
제어 전자 장치는 주 제어 장치(108)와 연결되는, 제1 트랜지스터 또는 주 MOSFET(206)을 포함한다. 주 제어 장치(108)는 주 MOSFET(206)의 게이트에 연결된다. 주 MOSFET(206)의 소스는 제1 배터리 단자(202A)에 연결된다. 주 MOSFET(206)의 드레인은 가열기(106)의 양의 단자(222A)에 연결된다. 가열기(106)의 음의 단자(222B)는 접지점(226)에 연결된다.
주 제어 장치(108)는 펄스 폭 변조(pulse width modulated: PWM) 신호를 주 MOSFET(206)의 게이트에 제공한다. 이 신호는 주 MOSFET(206)을 사용하는 PWM 방식으로 제1 배터리 단자(202A)로부터의 더 높은 전류를 전환시킨다. 이것은 제1 배터리 단자(202A)로부터의 전류를 사용하여, PWM 신호를 가열기의 양의 단자(222A)에 제공한다. 이 방식으로, 주 제어 장치(108)는 주 MOSFET(206)을 사용하여 PWM 전력 출력을 가열기(106)에 제공한다.
임의의 제1 저항기(224)는 캡슐이 연결되지 않을 때 테스트 목적을 위해 양의 가열기 단자(222A)와 음의 가열기 단자(222B) 간에 연결되고; 이 저항기는 디바이스의 작동에 필수적이지 않다.
제1 배터리 단자(202A)는 또한 제1 커패시터(208A) 및 제2 커패시터(208B)에 병렬로 연결된다. 제1 커패시터(208A) 및 제2 커패시터(208B)는 접지점(210A 및 210B)에 각각 연결된다. 예에서, 커패시터(208A)는 10 μF의 정전 용량을 갖고 커패시터(208B)는 100 nF의 정전 용량을 갖는다. 제1 커패시터(208A) 및 제2 커패시터(208B)는 전력면에 걸쳐 전압의 높은 주파수 변동을 감소시키는 디커플링 커패시터이다.
제2 배터리 단자(202B)는 제2 저항기(214)에 연결된다. 제2 저항기(214)는 주 MOSFET(206)의 게이트 및 제2 트랜지스터 또는 제2 MOSFET(218)의 게이트에 연결된다. 예에서, 제2 저항기(214)는 100 kΩ의 저항을 갖는다. 제2 저항기(214)는 다이오드(212)를 통해 주 MOSFET(206)의 게이트에 연결된다. 다이오드(212)는 주 제어 장치(108)로부터의 PWM 신호로부터의 논리 하이 신호가 제2 MOSFET(218)에 도달하는 것을 방지한다. 제2 저항기(214)가 배터리 단자를 제2 MOSFET(218)의 게이트에 약하게 연결시켜서 시동 동안 또는 마이크로프로세서 장치(108)가 꺼질 때, 제2 MOSFET(218)이 꺼진다. 베이핑 작동 동안, 마이크로프로세서 장치(108)로부터의 PWM 입력은 제2 저항기(214)로부터의 전압보다 더 중요하다. 주 MOSFET(206) 및 제2 MOSFET(218)은 논리 로우 입력 전압이 게이트에 인가될 때 논리 하이 출력을 가진, p-채널 디바이스일 수 있다.
제2 저항기(214)는 노드(228)를 통해 제2 MOSFET(218)의 게이트에 연결된다. 제3 커패시터(216)가 노드(228)와 접지점(230) 사이에 연결된다. 예에서, 제3 커패시터는 100 nF의 커패시터를 갖는다. 정상 상태에서, 디바이스가 베이핑하지 않을 때, 마이크로프로세서 장치(108)로부터 주 MOSFET(206)으로의 PWM 입력이 하이이고, 이는 주 MOSFET(206)을 끈다. 제3 커패시터(216)가 제2 저항기(214)를 통해 충전되어 제2 MOSFET(218)의 게이트 전압이 하이가 되게 하고, 그래서 제2 MOSFET(218)가 꺼진다. 따라서, 저항기(220A 및 220B)를 통한 전류 흐름이 없다. 마이크로프로세서 장치(108)가 PWM 동안 주 MOSFET(206)의 게이트 신호를 로우로 구동시킬 때, 제3 커패시터(216)가 방전되어, 따라서 제2 MOSFET(218)을 켠다. 마이크로프로세서 장치(108)로부터 주 MOSFET(206)으로의 PWM 신호가 후속하여 설명되는 바와 같이, 측정 단계 동안 유지될 때, 제3 커패시터(216) 및 제2 저항기(214)의 시간 상수는 제2 MOSFET(218)이 측정 단계의 지속기간 동안 온 상태로 유지되어, 가열기 코일 단자(222A 및 222B) 간의 저항이 측정되게 한다. 일단 베이핑 작동이 완료되고 마이크로프로세서 장치(108)로부터 주 MOSFET(206)으로의 신호가 복귀되어 정상 상태 하이 신호가 된다면, 제3 커패시터(216)가 충전되어, 제2 MOSFET(218)을 끈다.
제2 MOSFET(218)의 소스는 제3 배터리 단자(202C)에 연결된다. 제2 MOSFET(218)의 드레인은 테스트 저항기(220)를 통해 양의 가열기 단자(222A)에 연결된다. 도 2에 제시된 예에서, 테스트 저항기(220)는 병렬로 2개의 저항기(220A 및 220B)를 포함한다. 예에서, 이 저항기의 각각이 68 Ω 저항기이므로, 34 Ω의 총 저항을 제공한다. 일반적으로, 68 Ω 저항기(필수적인 전력 소요량, 케이스 크기 및 허용오차를 가짐)는 34 Ω 저항기보다 더 손쉽게 이용 가능하다. 대안으로, 테스트 저항기(220)는 단 하나의 저항기, 예를 들어, 34 Ω 저항기를 포함할 수 있다. 예에서, 테스트 저항의 값이 제어 디바이스와 연관되고 제어 디바이스에 의해 접근 가능한 저장소에 저장된다. 당업자는 상이한 저항기 값을 가진 저항기의 다른 수 및 조합이 또한 적절히 사용될 수 있다는 것을 손쉽게 이해할 것이다.
제3 배터리 단자(202C), 제2 MOSFET(218), 및 테스트 저항기(220)는 가열기 코일의 전압을 측정하도록 이루어진 하위 회로(232)를 형성한다.
제2 배터리 단자(202B)는 스위칭 전류를 제2 MOSFET(218)의 게이트에 제공하여 하위 회로(232)를 켠다.
도 3은 도 2를 참조하여 설명된 제어 디바이스(104)를 사용하여 가열기(106)를 제어하는 방법의 흐름도를 도시한다.
주 제어 장치(108)는 듀티 사이클을 가진 PWM 전력 출력을 가열기 코일에 인가하고 일련의 실행 루프에서 가열기 코일과 관련된 매개변수를 측정한다. 실행 루프와 동시에 실행되는 별개의 계산 루프에서, 주 제어 장치는 측정된 매개변수에 기초하여 업데이트된 듀티 사이클을 가진 업데이트된 전력 출력을 계산한다. 예에서, 계산 루프(들)가 실행 루프(들)에 대한 별개의 처리 기능을 사용하여 실행 루프(들)를 방해하지 않는다.
제1 실행 루프에서, (S301)에서, 주 제어 장치(108)는 제1 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가한다. 제1 전력 출력은 제1 듀티 사이클을 가진 제1 PWM 전력 출력에 대응한다. 각각의 단계는 미리 결정된 시간 간격, 예를 들어, 66.6 ㎲(또는 15 ㎑의 단계 주파수)에 대응한다. 예에서, 제1 PWM 전력 출력은 100개의 단계 동안 인가된다.
각각의 단계는 정수의 PWM 사이클에 대응할 수 있고, PWM 사이클은 PWM 사이클을 형성하는 온 기간 및 오프 기간을 갖는다. 예에서, 각각의 단계는 하나의 PWM 사이클에 대응한다.
(S302)에서, 주 제어 장치(108)가 제1 실행 루프의 제2 수의 단계에서 제1 전력 출력을 비활성화하여, 가열기 코일을 끈다. 예에서, 제2 수의 단계는 하나의 단계이다.
제2 수의 단계에서, 주 제어 장치는 또한 가열기 코일을 높은 전압으로 설정하고 가열기 코일을 끄기 전에 온-로드 배터리 전압을 측정한다. 가열기 코일은 마이크로초의 짧은 시간 동안만 높은 전압으로 설정된다. 이것은 온-로드 배터리 전압을 측정할 때 배터리가 온-로드를 갖는 것을 보장한다.
(S303)에서, 주 제어 장치(108)는 제3 수의 단계에서 제1 가열기 코일 전압을 측정한다. 예에서, 제3 수의 단계는 하나의 단계이다.
제1 가열기 코일 전압은 가열기 코일 하위 회로(232)를 사용하여 측정된다. 가열기 코일 하위 회로(232)는 제3 커패시터(216)가 MOSFET(206)에 대한 PWM 입력의 논리 로우 신호에 의해 방전되는 것에 의해 켜진다. 이어서 매우 낮은 전류가 제3 배터리 단자(202C)로부터 가열기 코일 양의 단자(222A)로 테스트 저항기(220)를 통과한다. 이것은 가열기 코일(106)이 꺼질 때(즉, 가열되지 않을 때) 작은 제어된 전위가 가열기 코일(106)에 인가되게 한다. 이 작은 제어된 전위는 가열기 코일(106)을 가열한 후 배터리(102)가 회복되는 동안 가열기 전압이 측정되게 한다. 예에서, 가열기 코일 전압의 측정 동안 가열기 코일(106)에 인가된 전력은 가열기 코일(106)이 가열될 때 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 가열기 코일에 인가된 전력과 비교하여 매우 낮다.
(S304)에서, 주 제어 장치는 제1 실행 루프를 중단하거나 또는 제1 제어 루프에서 아무 조치를 취하지 않고, 가열기 코일은 제4 수의 단계 동안 꺼진다. 예에서, 제4 수의 단계는 5개의 단계이다.
(S303)에서의 가열기 코일 전압의 측정과 (S305)에서의 오프-로드 배터리 전압 측정 간의 중단(S304)은 오프-로드 배터리 전압이 가열기 코일 전압과는 별도로 측정되게 하므로 가열기 코일 전압은 오프-로드 배터리 전압을 측정하기 전에 인가된 가열 부하 없이(즉, "오프-로드" 상태임), 배터리 시간이 회복되게 하는 동안 가열 후 즉시 측정된다. 이것은 가열기 코일 전압과 오프-로드 배터리 전압 둘 다가 가능한 한 정확하게 측정되게 한다.
(S305)에서, 주 제어 장치는 제1 실행 루프의 제5 수의 단계에서 제1 오프-로드 배터리 전압을 측정한다. 예에서, 제5 수의 단계는 하나의 단계이다.
일반적으로, 새로운 PWM 출력, 즉, 새로운 듀티 사이클을 가진 PWM 출력이, 후속하여 설명되는 바와 같이 별개의 계산 루프로부터 이용 가능하다면, 주 제어 장치(108)는 다음의 또는 후속 루프 동안, 제5 수의 단계에서 전력 출력을 업데이트한다. 이어서 주 제어 장치(108)가 후속 실행 루프를 개시시켜서, 실질적으로 제1 실행 루프와 동일한 단계를 따르지만, 업데이트된 전력 출력을 사용한다. 새로운 PWM 출력이 별개의 계산 루프로부터 이용 가능하지 않다면, 주 제어 장치(108)는 다음의 루프 동안 전력 출력을 업데이트하지 못한다. 이어서 주 제어 장치(108)가 제2 실행 루프를 개시시켜서, 실질적으로 제1 실행 루프와 동일한 단계를 따르고, 업데이트된 전력 출력을 사용한다.
제1 실행 루프의 단계의 각각의 작동의 예가 표 1에 제시된다.
Figure pct00002
단계당 66.6 ㎲의 예에서, 107개의 단계에 대해, 실행 루프는 107개의 단계를 수행하는 데 7.13 ㎳가 걸린다.
당업자는 단계의 다른 수, 및 단계당 다른 시간 간격이 적절히 전술한 예 대신에 손쉽게 사용될 수 있다는 것을 손쉽게 이해할 것이다.
실행 루프를 실행하는 것과 동시에, 주 제어 장치는 계산 루프를 주기적으로 트리거링한다. 예를 들어, 주 제어 장치는 2 ㎳마다 새로운 또는 업데이트된 측정 데이터를 검사함으로써 계산 루프를 트리거링한다. 새로운 측정 데이터가 실행 루프(들)로부터 이용 가능하다면, 계산 루프는 업데이트된 전력 출력(즉, 업데이트된 듀티 사이클을 가진 PWM 전력 출력)의 계산을 수행한다. 새로운 측정 데이터가 실행 루프(들)로부터 이용 가능하지 않다면, 계산은 수행되지 않는다.
계산이 단일의 실행 루프보다 더 시간 소모적일 수 있고 따라서 실행 루프의 부분으로서 계산된다면 가열에 대한 지연을 유발할 수 있기 때문에, 계산 루프는 실행 루프와는 별도로 실행된다.
다음의 설명은 계산 루프가 실행 루프에서 측정된 매개변수를 사용하여 업데이트된 듀티 사이클을 계산하는 방식을 제시한다.
계산 루프는 다음과 같이, 업데이트된 듀티 사이클(D사이클)을 계산한다:
Figure pct00003
(I타깃)은 가열기 코일에 인가될 타깃 전류(㎃)이고, (I부하)는 배터리의 전류 한계에 의해 캡핑된, 온-로드 배터리 전압 및 가열기 코일 저항으로부터 계산된 최대 이용 가능한 부하 전류(㎃)이다. 이 계산은 출력이 PWM 사이클당 켜져야 하는 마이크로프로세서 계수기 사이클의 수를 제공한다. (ENABLE_PWM_MATCH)는 (예를 들어, 66.6 마이크로초의) 단일의 PWM 사이클 기간에 대응하는 마이크로프로세서의 내부 계수기 값이다. 예에서, 마이크로프로세서 계수기는 16 ㎒로 실행되고, (ENABLE_PWM_MATCH)는 16 ㎒ × 66.6 마이크로초 = 1066과 같다.
예에서, 부하 전류(I부하)는 다음과 같이 계산된다:
Figure pct00004
(V온로드)는 가열기 코일을 높은 전압으로 설정할 때 실행 루프의 제2 수의 단계에서 측정될 때의 온-로드 배터리 전압이다. 온-로드 배터리 전압은 온-로드 상태, 즉, 가열 부하가 인가되는 상태의 배터리 전압에 대응한다. 2개의 저항(RA 및 RB)으로 형성된 전위 분리기가 배터리 전압을 마이크로제어기 아날로그-디지털 변환기에 대한 적합한 레벨로 스케일링하도록 사용될 때(아날로그-디지털 변환기에 의해 판독된 전압은 (VADC)임), 이것은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00005
예에서, 저항(RA)은 1.5 kΩ일 수 있고 (RB)는 2 kΩ일 수 있다.
(R코일 + R직렬)을 설정하기 위해, 코일+(222A) 및 코일-(222B)에 걸친 코일 전압(V코일)이 측정된다. (R코일 + R직렬)은 가열기 코일과 직렬이지만 증기 생성 물질 캡슐의 전자 장치에 저장되는 바와 같은, 측정된 전압(V코일)에 기여하는, 접점의 직렬 저항을 포함하는, 코일+(222A) 및 코일-(222B)에 걸쳐 측정된 바와 같은 가열기 코일의 저항이다. 직렬 저항은 온도에 따라 그다지 변하지 않을 것으로 예상되고, 제작 시 측정되고 캡슐 전자 회로에 저장된다. 예에서, (R코일 + R직렬)은 다음과 같이 계산된다:
Figure pct00006
(R테스트)는 가열기 코일 측정 하위 회로(232)에 포함된 테스트 저항(220) 및 회로의 다른 직렬 저항(예컨대, 트랜지스터 직렬 저항, PCB 트랙, 연결기 저항 등)의 조합이고, 직면될 (RB)의 범위, 증폭기 이득(도 2에 미도시) 및 마이크로제어기(108)의 ADC 범위를 고려하여 적합한 핀 전압을 제공하도록 선택된다. 예에서, 테스트 저항기(220)는 34 Ω이다.
(V오프로드)는 실행 루프의 제5 수의 단계에서 측정되는 바와 같은 오프-로드 배터리 전압이다. 오프-로드 배터리 전압은 오프-로드 상태, 즉, 가열 부하가 인가되지 않는 상태의 배터리 전압에 대응한다. 이것은 (V온로드)와 동일하지만 오프-로드 상태인 전위 분리기를 사용하여 측정된다.
(V코일)은 가열기 코일 측정 하위 회로(232)에 의해 제3 수의 단계에서 측정된 가열기 코일 전압이다. 증폭기 회로(도 2에 미도시)는 전압이 마이크로제어기(ADC)에 의해 측정되기 전에 이 전압에 이득 및 오프셋을 인가한다. 예에서, 가열기 코일 전압은 다음과 같이 마이크로제어기의 핀에서의 전압(V핀)의 함수로서 측정될 수 있다:
Figure pct00007
그래서:
Figure pct00008
여기서 M은 다음과 같이 계산된 증폭기 이득이다:
Figure pct00009
C(교정 오프셋 값)이 다음과 같이 계산된다:
Figure pct00010
(AMP_CAL_M)은 증폭기 회로(도 2에 미도시)의 이득에 대한 디바이스 교정 동안 측정된 값이다. (AMP_CAL_M_SCALE_FACTOR)는 부동 소수점 수 대신 정수를 사용한 연산을 용이하게 하기 위해 사용된다. 예에서, (AMP_CAL_M_SCALE_FACTOR)는 1000의 상수 값을 가질 수 있다. (AMP_CAL_C)는 증폭기 회로(도 2에 미도시)의 이득에 대한 디바이스 교정 동안 측정된 값이다. (AMP_CAL_C_SCALE_FACTOR)는 부동 소수점 수 대신 정수를 사용한 연산을 용이하게 하기 위해 사용된다. 예에서, (AMP_CAL_C_SCALE_FACTOR)는 1000000의 상수 값을 가질 수 있다.
가열기 코일에 인가될 타깃 전류(I타깃)는 다음과 같이 계산된다:
Figure pct00011
(I타깃)은 타깃이 될(허용 가능한 최대 전류에 의해 캡핑된) 계산된 전류이다. (I이득) 및 (P이득)은 상수이다. (I이득)은 PID(비례, 정수, 도함수) 제어 시스템의 정수 부분을 위해 사용되는 스케일링 인자이다. (P이득)은 측정을 실행하는 제어기에 대한 비례 이득이다. 예에서, (I이득)은 2500의 값을 갖고 (P이득)은 250의 값을 갖는다. (I합)은 PID 계산에서 사용되는 정수 합 항에 대응한다. PI 제어 알고리즘은 코일 저항 및 배터리 전압에 행해진 측정에 기초하여, 온도 오류를 감소시키는 데 필요한 전류를 계산하도록 사용된다. 알고리즘은 계산 루프의 부분으로서 실행되고 측정을 직접적으로 트리거링하지 않는다; 측정은 실행 루프에서 별도로 트리거링된다.
(T오류)는 가열기 코일의 타깃 온도(T타깃)와 측정된 코일 온도(T코일) 간의 차이므로 다음과 같다:
Figure pct00012
코일의 온도(T코일)는 가열기 코일 측정 하위 회로(232)에서 측정된 바와 같은, 가열기 코일의 저항(R코일)에 기초하여 결정된다:
Figure pct00013
(R기준코일)은 증기 생성 물질 캡슐의 전자 장치에 저장된 코일 저항의 기준 값이다.
상수(α)는 저항 계수, 코일을 위해 사용되는 와이어의 특성이다. 예에서, (α)는 0.004130의 값을 가질 수 있다.
(T기준)은 (R기준코일)에 대응하는 마이크로프로세서 코드의 상수로서 저장된 기준 온도이다. 예에서, (T기준)은 25 ℃로 설정된다.
타깃 전류가 배터리로부터 취해지도록 허용된 최대 이용 가능한 전류보다 더 높은 것으로 계산된다면, 계산될 최대 이용 가능한 전류를 발생시킬, 유효 온도 오류가 (I합) 값을 증가시키도록 사용된다. 그렇지 않으면, 실제 온도 오류는 다음과 같이 사용된다:
Figure pct00014
(TEMP_ERROR_DIVIDER)은 온도 오류에 대한 (I이득)의 민감도이다. 예에서, (TEMP_ERROR_DIVIDER)은 600의 값을 갖는다.
도 4는 실행 루프 및 계산 루프가 예에 따라 서로에 대해 수행되는 방식의 타임라인을 나타낸다. 도 5 및 도 6은 각각 실행 루프 및 계산 루프에 수반된 과정의 흐름도를 나타낸다.
제1 실행 루프(401)는 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이 수행된다. 제1 실행 루프(401)의 (S501)에서, 주 제어 장치는 제1 수의 단계(401-1) 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가한다. 제1 실행 루프(401)의 (S502)에서, 주 제어 장치는 가열기 코일을 높은 전압으로 설정하고 제2 수의 단계(401-2) 동안 가열기 코일을 꺼서 제1 전력 출력을 비활성화시키기 전에 제1 온-로드 배터리 전압을 측정한다. 가열기를 높은 전압으로 설정하는 것은 주 제어 장치(또는 마이크로프로세서 장치)(108)로부터의 입력 라인이 임의의 특정한 온도 타깃 대신에 주 MOSFET(206)을 켜도록 설정하는 것과 관련된다. 이것은 (마이크로초의) 매우 짧은 기간 동안 발생하고 따라서 무시해도 될 정도의 가열 효과를 갖는다. 제1 실행 루프(401)의 (S503)에서, 주 제어 장치는 제3 수의 단계(401-3)에서 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정한다. 제1 실행 루프(401)의 (S504)에서, 주 제어 장치는 제4 수의 단계(401-4) 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단한다. 제1 실행 루프(401)의 (S505)에서, 주 제어 장치는 제5 수의 단계(401-5)에서 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압을 측정한다. 도 4에서, 각각의 실행 루프 내 단계의 수가 스케일대로 도시되지 않고, 대신에 개념화의 용이성을 위해 동일하게 이격된다는 것에 유의한다.
제1 실행 루프가 수행되는 것과 동시에, 주 제어 장치는 계산 루프를 위한 새로운 측정 데이터에 대한 주기적인 모니터링 단계(451a, 451b, 451c, 451d)를 수행한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 계산 루프는 새로운 측정 데이터가 (S601)에서 이용 가능한지를 검사하고, 이용 가능하다면, 계산 루프는 (S602)로 진행되고 업데이트된 전력 출력을 계산한다. (S603)에서, 주 제어 장치는 업데이트된 전력 출력을 실행 루프를 위해 이용 가능하게 한다. 예에서, 업데이트된 전력 출력은 이전에 설명된 바와 같이 계산된다. 새로운 측정 데이터가 이용 가능하지 않다면, 과정은 (S601)로 루프백되고 새로운 측정 데이터가 실행 루프로부터 이용 가능한지를 다시 검사한다. 이 과정은 새로운 측정 데이터가 이용 가능할 때까지 반복되고 과정은 (S602)로 진행될 수 있다. 예에서, 과정은 (S601)로 루프되어 2 ㎳마다 새로운 측정 데이터를 검사한다. 이러한 간격은 주 제어 장치가 또한 다른 태스크, 예컨대, 블루투스 연결을 제공하기 때문에 유리한 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 새로운 측정 데이터가 검사되는 간격이 상당히 더 길고, 이 다른 태스크가 계산 루프를 지연시키고 이것이 이의 타임슬롯을 놓친다면, 새로운 측정된 값이 이용 가능할 때까지 상당한 기간이 있을 것이고; 이것은 처리 데이터의 타이밍의 상당한 지터(jitter) 및 불일치를 유발할 수 있다. 예를 들어, 2 ㎳마다 제2 루프를 실행시키는 것은 최대 2 ㎳의 대기시간 또는 지터를 보장한다. 이것은 주 제어 장치 또는 마이크로프로세서의 로딩에 대한 과도한 부가 없이, 허용 가능한 기간인 것으로 밝혀졌다.
제1 실행 루프로 되돌아가서, 제1 실행 루프(401)의 제5 수의 단계(401-5)에서, (S506)에서, 주 제어 장치는 업데이트된 전력 출력이 계산 루프로부터 이용 가능한지를 검사한다. 업데이트된 전력 출력이 이용 가능하다면, 과정은 (S507)로 진행되고 전력 출력은 제5 수의 단계에서 다음의 실행을 위해 업데이트된다. 그러나, 제1 실행 루프(401) 동안, 측정이 여전히 수행될 때 측정 데이터는 계산 루프에 대해 이용 가능하지 않다. 이와 같이, 계산이 아직 수행되지 않았다. 결과로서, 주 제어 장치는 다음의 실행 루프를 위해 제1 실행 루프(401)의 제5 수의 단계(401-5)에서 전력 출력을 업데이트하지 못한다. 대신에, 제1 전력 출력은 제2 실행 루프(402)를 위해 사용되고 과정은 제2 실행 루프(402)를 위해 (S501)로 되돌아간다. 즉, 제1 실행 루프(401) 후에, 제2 실행 루프(402)는 제1 전력 출력을 사용하여 수행된다.
제2 실행 루프(402)의 (S501)에서, 주 제어 장치는 제1 수의 단계(402-1) 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가한다. 제2 실행 루프(402)의 (S502)에서, 주 제어 장치는 가열기 코일을 높은 전압으로 설정하고 제2 수의 단계(402-2) 동안 가열기 코일을 꺼서 제1 전력 출력을 비활성화시키기 전에 제2 온-로드 배터리 전압을 측정한다. 제2 실행 루프(402)의 (S503)에서, 주 제어 장치는 제3 수의 단계(402-3)에서 가열기 코일의 제2 가열기 코일 전압을 측정한다. 제2 실행 루프(402)의 (S504)에서, 주 제어 장치는 제4 수의 단계(402-4) 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단한다. 제2 실행 루프(402)의 (S505)에서, 주 제어 장치는 제5 수의 단계(402-5)에서 배터리의 제2 오프-로드 배터리 전압을 측정한다.
제2 실행 루프가 수행되는 동안, 주 제어 장치는 (S601)에서 새로운 측정 데이터가 모니터링 단계(451e), 즉, 제1 실행 루프의 완료 후 발생하는 제1 모니터링 단계에서 계산 루프를 위해 이용 가능하다고 결정한다. 이어서 도 6의 과정은 (S602)로 진행되고 주 제어 장치는 측정 데이터를 사용하여 제1 계산 루프(451e)를 실행한다.
도 4의 예에서, 제1 계산 루프는 각각의 실행 루프보다 상당히 더 길게 걸린다. 이와 같이, 제2 실행 루프(402)의 종료 시, 제1 계산 루프(451e)가 여전히 수행되고 업데이트된 전력 출력이 준비되지 않는다. 즉, 제2 실행 루프(402)가 제2 실행 루프의 제5 수의 단계(402-5)에서 (S506)에 도달할 때, 업데이트된 전력 출력이 계산 루프로부터 이용 가능하지 않고 그래서 과정은 제3 실행 루프(403) 동안 (S501)로 되돌아간다. 업데이트된 전력 출력이 제2 루프(402)의 종료 시 준비되지 않기 때문에, 주 제어 장치는 제2 실행 루프(402) 후 제1 전력 출력을 사용하여 제3 실행 루프(403)를 수행한다.
제3 실행 루프(403)의 (S501)에서, 주 제어 장치는 제1 수의 단계(403-1) 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가한다. 제3 실행 루프(403)의 (S502)에서, 주 제어 장치는 가열기 코일을 높은 전압으로 설정하고 제2 수의 단계(403-2) 동안 가열기 코일을 꺼서 제1 전력 출력을 비활성화시키기 전에 제3 온-로드 배터리 전압을 측정한다. 제3 실행 루프(403)의 (S503)에서, 주 제어 장치는 제3 수의 단계(403-3)에서 가열기 코일의 제3 가열기 코일 전압을 측정한다. 제3 실행 루프(403)의 (S504)에서, 주 제어 장치는 제4 수의 단계(403-4) 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단한다. 제3 실행 루프(403)의 (S505)에서, 주 제어 장치는 제5 수의 단계(403-5)에서 배터리의 제3 오프-로드 배터리 전압을 측정한다.
제3 실행 루프(403)가 제5 수의 단계(403-5)에 도달할 때, 주 제어 장치(108)는 (S506)에서 계산 루프(451e)가 완료되었고 업데이트된 전력 출력이 (S603)에서 계산 루프로부터 출력되었다고 결정한다. 이와 같이, 실행 루프 과정은 (S506)으로 진행되고 주 제어 장치(108)는 제3 실행 루프(403)의 제5 수의 단계(403-5)에서 제1 전력 출력을 업데이트된 전력 출력으로 업데이트한다.
이어서 실행 루프 과정이 후속(또는 제4) 실행 루프 동안 (S501)로 루프백된다. (S501)에서, 주 제어 장치(108)는 제4 실행 루프의 제1 수의 단계(404-1) 동안 업데이트된 전력 출력을 사용하여 제4 실행 루프(404)를 수행한다. 제4 실행 루프(404)의 (S502)에서, 이어서 주 제어 장치(108)는 가열기 코일을 높은 전압으로 설정하고 제2 수의 단계(404-2) 동안 가열기 코일을 꺼서 업데이트된 전력 출력을 비활성화시키기 전에 제4 온-로드 배터리 전압을 측정한다. 제4 실행 루프(404)의 (S503)에서, 주 제어 장치는 제3 수의 단계(404-3)에서 가열기 코일의 제4 가열기 코일 전압을 측정한다. 제4 실행 루프(404)의 (S504)에서, 주 제어 장치는 제4 수의 단계(404-4) 동안 가열기 코일을 끄는 것을 중단한다. 제4 실행 루프(404)의 (S505)에서, 주 제어 장치는 제5 수의 단계(404-5)에서 배터리의 제4 오프-로드 배터리 전압을 측정한다.
제1 계산 루프의 완료 후, (S603)에서, 계산 루프 과정은 (S601)로 루프백되고 새로운 측정 데이터가 실행 루프로부터 이용 가능한지를 다시 검사한다. 이 과정은 새로운 측정 데이터가 이용 가능할 때까지 반복되고 과정은 (S602)로 진행될 수 있다.
업데이트된 측정 데이터가 예를 들어, 아직 완료되지 않은 업데이트된 전력 출력을 사용하는 제4 실행 루프(404)에 기인하여 아직 이용 가능하지 않다면, 주 제어 장치(108)는 (S601)에서 새로운 측정 데이터를 위한 주기적인 모니터링 단계(452a, 452b)를 수행한다. 주 제어 장치(108)는 새로운 측정 데이터가 모니터링 단계(452c), 즉, 제4 실행 루프(404)의 완료 후 발생하는 제1 모니터링 단계에서 계산 루프를 위해 이용 가능하다고 결정한다. 이어서 계산 루프 과정은 제2 계산 루프(452c)를 위해 (S602)로 진행되고 주 제어 장치(108)는 새로운 측정 데이터를 사용하여 제2 계산 루프(452c)를 수행한다.
이어서 과정이 이러한 방식으로 반복되어, 업데이트된 전력 출력이 이용 가능할 때 전력 출력을 업데이트하고, 새로운 측정 데이터가 이용 가능할 때 업데이트된 전력 출력을 계산한다.
당업자는 제1 계산 루프가 이전의 예에서보다 더 짧거나 또는 더 긴 시간이 걸릴 수 있고 제1 계산 루프가 제2 실행 루프 동안 완료될 수 있어서 전력 출력이 제3 실행 루프 동안 제2 실행 루프에서 업데이트되거나, 또는 계산 루프가 제3 또는 나중의 실행 루프 동안 완료될 수 있어서 전력 출력이 제4 또는 나중의 실행 루프에서 업데이트된다는 것을 손쉽게 이해할 것이다. 필요에 따라, 실행 루프의 길이 및 수에 대해 수행될 때에 관하여 계산 루프가 동일하게 적용된다.
주 제어 장치에 의해 수행되는 본 명세서에서 설명된 처리 단계는 주 제어 장치와 연관된, 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체 또는 저장소에 저장될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 비휘발성 매체 및 휘발성 매체를 포함할 수 있다. 휘발성 매체는 특히, 반도체 메모리 및 동적 메모리를 포함할 수 있다. 비휘발성 매체는 특히 광디스크 및 자기 디스크를 포함할 수 있다.
당업자라면 전술한 설명의 이전의 실시형태가 제한적이지 않고; 각각의 실시형태의 특징이 필요에 따라 다른 실시형태에 통합될 수 있다는 것을 손쉽게 이해할 것이다.

Claims (16)

  1. 에어로졸 생성 디바이스의 제어 디바이스로서, 상기 제어 디바이스는 주 제어 장치를 포함하고, 배터리 및 가열기 코일에 연결 가능하고, 상기 주 제어 장치는 하나 이상의 실행 루프를 수행하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 실행 루프 중 제1 실행 루프는,
    상기 제1 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 상기 가열기 코일에 인가하는 단계;
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제1 수의 단계 후, 제2 수의 단계에서 상기 제1 전력 출력을 비활성화시켜서 상기 가열기 코일을 끄는 단계;
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제2 수의 단계 후, 제3 수의 단계에서 상기 가열기 코일에 인가되는 상기 제1 전력 출력보다 더 작은 전력 출력을 가진 상기 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정하는 단계;
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제3 수의 단계 후, 제4 수의 단계 동안 상기 가열기 코일을 끄는 것을 중단하는 단계; 및
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제4 수의 단계 후, 제5 수의 단계에서 상기 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압(off-load battery voltage)을 측정하는 단계
    를 포함하되, 오프-로드 배터리 전압은 가열 부하가 인가되지 않는 오프-로드 상태에 있는 상기 배터리에 대응하고;
    상기 제1 수의 단계, 상기 제2 수의 단계, 상기 제3 수의 단계, 상기 제4 수의 단계, 및 상기 제5 수의 단계에서 각각의 단계는 미리 결정된 기간에 대응하고;
    상기 주 제어 장치는 또한 상기 제1 가열기 코일 전압 및 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 업데이트된 전력 출력을 계산하도록 구성되는, 제어 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주 제어 장치는 또한 상기 제1 실행 루프에 후속하는 후속 실행 루프에서 상기 업데이트된 전력 출력을 상기 가열기 코일에 인가하도록 구성되는, 제어 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주 제어 장치는 또한 상기 하나 이상의 실행 루프와 별도로 계산 루프에서 상기 제1 가열기 코일 전압 및 상기 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 상기 업데이트된 전력 출력을 계산하도록 구성되는, 제어 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 주 제어 장치는 별개의 처리 기능을 사용하여 상기 계산 루프 및 상기 하나 이상의 실행 루프를 수행하도록 구성되는, 제어 디바이스.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 주 제어 장치는 또한 제2 실행 루프를 수행하도록 구성되고, 상기 제1 실행 루프는 적어도 상기 제2 실행 루프에 의해 상기 후속 실행 루프로부터 오프셋되고 상기 제2 실행 루프는,
    상기 제2 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 상기 제1 전력 출력을 상기 가열기 코일에 인가하는 단계를 포함하되;
    상기 주 제어 장치는 적어도 부분적으로 상기 제2 실행 루프와 동시에 상기 계산 루프를 수행하는, 제어 디바이스.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 제어 장치는 또한 상기 제1 실행 루프와 상기 후속 실행 루프 간에 제3 실행 루프를 수행하도록 구성되고, 상기 제3 실행 루프는,
    상기 제3 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 상기 제1 전력 출력을 상기 가열기 코일에 인가하는 단계; 및
    상기 업데이트된 전력 출력이 상기 계산 루프로부터 이용 가능하다고 결정하는 것에 응답하여 상기 제1 전력 출력을 상기 업데이트된 전력 출력으로 업데이트하는 단계
    를 포함하는, 제어 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전력 출력은 연관된 듀티 사이클을 가진 펄스 폭 변조 출력인, 제어 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 제어 장치는 또한 상기 가열기 코일의 저항에 기초하여 상기 가열기 코일의 온도를 계산하도록 구성되고, 상기 계산된 가열기 코일 온도와 타깃 가열기 코일 온도 간의 차에 기초하여 상기 업데이트된 전력 출력을 계산하도록 구성되는, 제어 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 가열기 코일 측정 하위 회로를 더 포함하되, 상기 가열기 코일 측정 하위 회로는 상기 가열기 코일에 연결된 배터리 단자 및 이들 사이에 배열된 테스트 저항기를 포함하는, 제어 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가열기 코일 측정 하위 회로는 상기 제1 전력 출력보다 더 작은 전력을 상기 가열기 코일에 인가하여 상기 제1 가열기 코일 전압을 측정하도록 이루어지는, 제어 디바이스.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 주 제어 장치는 상기 제1 가열기 코일 전압, 상기 테스트 저항기의 저항, 및 상기 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 상기 가열기 코일의 저항을 계산하도록 구성되는, 제어 디바이스.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주 제어 장치는 또한 상기 제2 수의 단계에서, 상기 가열기 코일을 높은 전압으로 설정하고 상기 가열기 코일을 끄기 전에 제1 온-로드 배터리 전압(first on-load battery voltage)을 측정하도록 구성되는, 제어 디바이스.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 트랜지스터를 더 포함하되, 펄스 폭 변조 입력은 상기 제1 트랜지스터를 전환하여 펄스 폭 변조 출력을 상기 가열기 코일에 인가하는, 제어 디바이스.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 제어 디바이스를 포함하는 에어로졸 생성 디바이스.
  15. 에어로졸 생성 디바이스의 제어 디바이스를 작동시키는 방법으로서,
    제1 실행 루프에서:
    상기 제1 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가하는 단계;
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제1 수의 단계 후, 제2 수의 단계에서 상기 제1 전력 출력을 비활성화시켜서 상기 가열기 코일을 끄는 단계;
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제2 수의 단계 후, 제3 수의 단계에서 상기 가열기 코일에 인가되는 상기 제1 전력 출력보다 더 작은 전력 출력을 가진 상기 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정하는 단계;
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제3 수의 단계 후, 제4 수의 단계 동안 상기 가열기 코일을 끄는 것을 중단하는 단계; 및
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제4 수의 단계 후, 제5 수의 단계에서 상기 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압을 측정하는 단계
    를 포함하되, 오프-로드 배터리 전압은 가열 부하가 인가되지 않는 오프-로드 상태에 있는 상기 배터리에 대응하고;
    상기 제1 수의 단계, 상기 제2 수의 단계, 상기 제3 수의 단계, 상기 제4 수의 단계, 및 상기 제5 수의 단계에서 각각의 단계는 미리 결정된 기간에 대응하고;
    상기 방법은 상기 제1 가열기 코일 전압 및 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 업데이트된 전력 출력을 계산하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  16. 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서가 다음의 단계를 수행하게 하는 명령어를 저장하는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체로서, 상기 단계는,
    제1 실행 루프에서:
    상기 제1 실행 루프의 제1 수의 단계 동안 제1 전력 출력을 가열기 코일에 인가하는 단계;
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제1 수의 단계 후, 제2 수의 단계에서 상기 제1 전력 출력을 비활성화시켜서 상기 가열기 코일을 끄는 단계;
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제2 수의 단계 후, 제3 수의 단계에서 상기 가열기 코일에 인가되는 상기 제1 전력 출력보다 더 작은 전력 출력을 가진 상기 가열기 코일의 제1 가열기 코일 전압을 측정하는 단계;
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제3 수의 단계 후, 제4 수의 단계 동안 상기 가열기 코일을 끄는 것을 중단하는 단계; 및
    상기 제1 실행 루프의, 상기 제4 수의 단계 후, 제5 수의 단계에서 배터리의 제1 오프-로드 배터리 전압을 측정하는 단계
    를 포함하되, 오프-로드 배터리 전압은 가열 부하가 인가되지 않는 오프-로드 상태에 있는 상기 배터리에 대응하고;
    상기 제1 수의 단계, 상기 제2 수의 단계, 상기 제3 수의 단계, 상기 제4 수의 단계, 및 상기 제5 수의 단계에서 각각의 단계는 미리 결정된 기간에 대응하고;
    상기 제1 가열기 코일 전압 및 제1 오프-로드 배터리 전압에 기초하여 업데이트된 전력 출력을 계산하는 단계
    를 더 포함하는, 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체.
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