TWI681691B - 電熱式氣溶膠產生系統、裝置及其控制方法 - Google Patents

電熱式氣溶膠產生系統、裝置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種控制一電熱式氣溶膠產生系統之方法。該電熱式氣溶膠產生系統包含：包含一可再充電電源供應器之一充電裝置；及構造成收納一氣溶膠產生基質之一電熱式氣溶膠產生裝置，該電熱式氣溶膠產生裝置包含一可再充電電源供應器及至少一個電加熱元件。該方法包含：監測該充電裝置附近之環境溫度；視該環境溫度來判定用於對該充電裝置之該可再充電電源供應器充電之一充電電流；及以該判定之充電電流對該充電裝置之該可再充電電源供應器充電。本發明進一步係關於用於進行該方法之系統及裝置。

Description

電熱式氣溶膠產生系統、裝置及其控制方法
本發明係關於一種控制電熱式氣溶膠(aerosol)產生系統之方法、一種控制電熱式氣溶膠產生裝置之方法，及相關聯的電熱式氣溶膠產生系統及裝置。
具有一可攜式裝置及一主要充電裝置之此電氣系統之一實例為一電操作之吸煙系統。與末端點燃之吸煙裝置相比，電操作之吸煙系統顯著減少側流煙，同時允許消費者在吸煙體驗期間選擇性地啟動吸煙系統。電操作之吸煙系統通常包括具有用於收納一氣溶膠產生物品或一吸煙物品之一外殼之一氣溶膠產生裝置、用以產生一氣溶膠之多個加熱元件、一電源及必要的電子電路(electronic circuitry)。電路系統可為，例如，用於控制該氣溶膠產生裝置之加熱及充電之電路系統。具有可攜式裝置及主要充電裝置提供小氣溶膠產生裝置係容易固持及使用之攜帶型裝置的優點，且亦提供快速且便利地對該氣溶膠產生裝置再充電以供重複使用之能力。
儘管有此等已知系統，但仍留存有對能夠改良電源供應充電程序之速度及效率的需要。亦即，該充電裝置電源供應器之充電及該氣溶膠產生裝置電源供應器之充電。
根據本發明之一態樣，提供一種控制電熱式氣溶膠產生系統之方法。該電熱式氣溶膠產生系統包含：包含一可再充電電源供應器之一充電裝置；及構造成收納一氣溶膠產生基質之一電熱式氣溶膠產生裝置，該電熱式氣溶膠產生裝置包含一可再充電電源供應器及至少一個電加熱元件。該方法包含：監測該充電裝置附近之環境溫度；視該充電裝置附近之環境溫度來判定用於對該充電裝置之該可再充電電源供應器充電之一充電電流；及以該判定之充電電流對該充電裝置之該可再充電電源供應器充電。以使得：當該充電裝置附近之環境溫度在一第一預定溫度範圍內時，該充電電流小於約0.1C；當該充電裝置附近之環境溫度在一第二預定溫度範圍內時，該充電電流大於約0.1C；且，當該充電裝置附近之環境溫度高於一預定溫度時，阻止該充電裝置之該可再充電電源之充電。
提供此充電方法使該充電裝置之該可再充電電源供應器能夠以一實質上最佳速率再充電，同時減少由於供應對於該電源供應器之電流狀態而言過大之一充電電流而損害該可再充電電源供應器的風險。
如本文中所使用，術語「C」係指充電電流，其中1C等於用於1000mAh可再充電電源供應器之1A。換言之，該可再充電電源供應器之容量下之電流將供應一個小時。
在一個實施例中，該第一溫度範圍在約攝氏0度與約攝氏10度之間，且該第二溫度範圍在約攝氏10度與約攝氏45度之間。
在一較佳實施例中，當該充電裝置附近之環境溫度在該第二預定溫度範圍內時，該充電電流為約0.2C。
該充電裝置之該可再充電電源供應器可構造成允許該電源供應器之快速充電。在此實施例中，當該充電裝置附近之環境溫度在該第二預定溫度範圍內時，該快速充電電流為約1C。該方法可包含自請求該充電裝置電源供應器要快速充電的使用者接收一輸入。此外，或者，該方法可包含判定提供電力以對該充電裝置電源供應器再充電之輸入電源供應器之類型，及相應地判定該充電電流。舉例而言，若該輸入電源供應器不能提供足夠電力以對該可再充電電源供應器快速充電，則選擇0.2C之一充電電流。
給定以上情況，將瞭解，該第一及該第二溫度範圍以及相關聯之充電電流可視所使用之電源供應器之類型而由一般熟習此項技術者來更改。
該方法可進一步包含，當該充電裝置之該可再充電電源供應器正被充電中時，向一使用者指示充電電流正被提供至該電源供應器。指示充電電流正被提供之該步驟較佳使用以下各者中之至少一者：一視覺指示器，諸如一燈或一系列燈；一聲音或一系列聲音；及一觸覺指示器。該觸覺指示器可為一振動或一系列振動。 該視覺指示器可為一數位顯示器。該數位顯示器可提供對該充電裝置可再充電電源供應器完全充電所需時間之一估計。
該方法較佳進一步包含以下步驟：判定用於對該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器充電的該充電裝置之該可再充電電源供應器之一放電電流；及以該判定之放電電流對該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器充電。以使得：當該充電裝置附近之環境溫度在一第三預定溫度範圍內時，該放電電流在約0.1C與約0.3C之間；當該充電裝置附近之環境溫度在一第四預定溫度範圍內時，該放電電流在約0.8C與約1.2C之間；且當該充電裝置附近之環境溫度高於一預定溫度時，阻止該充電裝置之該可再充電電源之放電。
提供此充電方法使該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器能夠以一實質上最佳速率再充電時，減少由於提供對於該電源供應器之電流狀態而言過大之一充電電流而損害該充電裝置之該可再充電電源供應器的風險。如將瞭解的，該充電裝置電源供應器之放電電流實質上等於該電熱式氣溶膠產生裝置電源供應器之充電電流。
在一個實施例中，該第三溫度範圍在約攝氏-10度與約攝氏0度之間，且該第四溫度範圍在約攝氏0度與約攝氏45度之間。
在一較佳實施例中，當該充電裝置附近之環境溫度在一第三預定溫度範圍內時，該放電電流為約 0.2C，且當該充電裝置附近之環境溫度在一第四預定溫度範圍內時，該放電電流為約1C。
該方法可進一步包含，當該充電裝置之該可再充電電源供應器正被放電時，向一使用者指示放電電流正被提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該電源供應器。指示放電電流正被提供之該步驟較佳使用以下各者中之至少一者：一視覺指示器，諸如一燈或一系列燈；一聲音或一系列聲音；及一觸覺指示器。該觸覺指示器可為一振動或一系列振動。該視覺指示器可為一電子顯示器。該電子顯示器可提供對該電熱式氣溶膠產生裝置可再充電電源供應器完全充電所需時間之一估計。
該方法較佳進一步包含監測該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度，及視該裝置附近之環境溫度而將一充電電流提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器以用於對該電源供應器再充電。以使得：當該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度在一預定溫度範圍內時，將約10C之一充電電流提供至該電源供應器；且，當該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時，阻止一充電電流供應至該電源供應器。
在一較佳實施例中，當該預定溫度範圍為約攝氏0度至約攝氏35度時，約10C之充電電流被提供至該電源供應器。
在一個實施例中，監測該環境溫度之該步驟較佳以每分鐘約一次至每分鐘約5次之一頻率執行。較 佳地，該環境溫度係每分鐘監測一次。在此實施例中，判定一充電電流之該步驟係視受監測之環境溫度之一平均值、較佳視一加權平均值而執行。該平均值可使用兩個、三個、四個或更多量測來計算。在使用中，應用於每一連續量測之權重可以算術級數或以幾何級數減小。
在一較佳實施例中，使用一加權平均值，其中該加權平均值係使用當前量測之環境溫度及先前加權平均值來計算。當前量測經給定約10%與約50%之間的權重，且先前加權平均值相應地經給定約90%與約50%之間的權重。所應用之加權較佳視可再充電電源供應器及周圍空氣之總熱轉移係數來選擇，以使得加權產生該可再充電電源供應器之加熱速率或冷卻速率之近似(approximation)。初始加權平均值經設定為環境溫度之第一量測。
在一個實例中，當前量測經給定約20%之權重，且先前加權平均值經給定約80%之權重。有利地，此等加權接近於本文中所描述之該等系統之該等可再充電電源供應器之相對緩慢的加熱速率或冷卻速率。
根據本發明之另一態樣，提供一種控制構造成接收一氣溶膠產生基質之一電熱式氣溶膠產生裝置之方法。該裝置包含一可再充電電源供應器及至少一個電加熱元件。另一態樣之該方法包含：監測該裝置附近之環境溫度；及視該裝置附近之環境溫度而將電力自該可再充電電源供應器提供至該加熱元件。以使得：當該裝置附近之環境溫度在一預定溫度範圍內時，將電力提供 至該加熱元件；且，當該裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時，阻止電力供應至該加熱元件。
在一個實施例中，該操作溫度範圍在約攝氏10度與約攝氏70度之間，更佳在約攝氏12度與約攝氏65度之間。當溫度低於該操作溫度範圍之下端時，該加熱元件之電阻與當溫度在該操作範圍內時的該加熱元件之電阻相比為低。因此，根據歐姆定律，電流消耗(current drain)更高，且在不增加大小及容量之情況下，該電熱式氣溶膠產生裝置之該電源供應器不能提供所需電流。
再次，監測該氣溶膠產生裝置附近之環境溫度之該步驟較佳以每分鐘約一次至每分鐘約5次之一頻率執行。較佳地，如上所述地使用類似的加權平均程序。當前量測經給定約10%與約50%之間的權重，且先前加權平均值相應地經給定約90%與約50%之間的權重。所應用之加權較佳視可再充電電源供應器及周圍空氣之總熱轉移係數來選擇，以使得加權產生該可再充電電源供應器之加熱速率或冷卻速率之近似。再次，初始加權平均值經設定為環境溫度之第一量測。
在一個實例中，當前量測經給定約30%之權重，且先前加權平均值經給定約70%之權重。有利地，此等加權模型比上文所述的用於充電裝置加權平均值之20%/80%模型更有效地模型化該氣溶膠產生裝置之加熱及冷卻速率，因為該氣溶膠產生裝置之熱質量小於該充電裝置之熱質量。因此，該氣溶膠產生裝置加熱或冷卻比該充電裝置更快。
根據本發明之另一態樣，提供一種電熱式氣溶膠產生系統。該系統包含：構造成收納一氣溶膠產生基質之一電熱式氣溶膠產生裝置。該裝置包含：一加熱元件；用於為該加熱元件供電之一可再充電電源供應器。該系統進一步包含構造成收納該電熱式氣溶膠產生裝置之一充電裝置。該充電裝置包含：用於收納該電熱式氣溶膠產生裝置之一空腔；用於對該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器充電之一可再充電電源供應器；用於感測該充電裝置附近之環境溫度之一溫度感測器；及用於視該充電裝置附近之環境溫度來控制電力自一外部電源至該充電裝置電源供應器之供應以對該電源供應器再充電之一控制器。以使得：當該充電裝置附近之環境溫度在一第一預定範圍內時，該控制器構造成提供小於約0.1C之一充電電流；當該充電裝置附近之環境溫度在一第二預定範圍內時，該控制器構造成提供大於約0.1C之一充電電流；且，當該充電裝置附近之環境溫度高於一預定溫度時，阻止該充電裝置之該可再充電電源之充電。
提供此系統使得在該充電裝置之該可再充電電源供應器能夠以一實質上最佳速率再充電時，減少由於供應對於該電源供應器之電流狀態而言過大之一充電電流而損害該可再充電電源供應器的風險。
在一個實施例中，該第一溫度範圍在約攝氏0度與約攝氏10度之間，且該第二溫度範圍在約攝氏10度與約攝氏45度之間。
在一較佳實施例中，當該充電裝置附近之環境溫度在該第二預定溫度範圍內時，該充電電流為約0.2C。
該充電裝置之該可再充電電源供應器可構造成允許該電源供應器之快速充電。在此實施例中，當該充電裝置附近之環境溫度在該第二預定溫度範圍內時，該快速充電電流為約1C。該控制器可構造成自請求該充電裝置電源供應器要快速充電的使用者接收一輸入。另外，或者，該控制器可構造成判定提供電力以對該充電裝置電源供應器再充電之輸入電源供應器之類型，且相應地判定該充電電流。舉例而言，若該輸入電源供應器不能提供足夠電力以對該可再充電電源供應器快速充電，則選擇0.2C之一充電電流。
較佳地，該充電裝置包含用於接收外部電力以對該可再充電電源供應器再充電之手段。
該充電裝置可進一步包含用於在該充電裝置之該可再充電電源供應器正被充電時，向一使用者指示充電電流正被提供至該電源供應器之一指示器。該指示器較佳包含以下各者中之至少一者：一視覺指示器，諸如一燈或一系列燈；一聲音或一系列聲音；及一觸覺指示器。該觸覺指示器可為一振動或一系列振動。該視覺指示器可為一數位顯示器。該數位顯示器可提供對該充電裝置可再充電電源供應器完全充電所需時間之一估計。
較佳地，該充電裝置控制器進一步構造成控制電力自該充電裝置電源供應器至該電熱式氣溶膠產生裝置電源供應器之供應以對該電源供應器再充電。以使得：當該充電裝置附近之環境溫度在一第三預定溫度範圍內時，該控制器構造成將約0.1C與約0.3C之間的一放電電流提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該電源供應器；當該充電裝置附近之環境溫度在一第四預定溫度範圍內時，該控制器構造成將約0.8C與約1.2C之間的一放電電流提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該電源供應器；且，當該充電裝置附近之環境溫度高於一預定溫度時，該控制器構造成阻止該充電裝置之該可再充電電源之放電。
提供此控制器使得在該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器能夠以一實質上最佳速率再充電時，減少由於提供對於該電源供應器之電流狀態而言過大之一充電電流而損害該充電裝置之該可再充電電源供應器的風險。如將瞭解的，該充電裝置電源供應器之放電電流實質上等於該電熱式氣溶膠產生裝置電源供應器之充電電流。
在一個實施例中，該第三溫度範圍在約攝氏-10度與約攝氏0度之間，且該第四溫度範圍在約攝氏0度與約攝氏45度之間。
在一較佳實施例中，當該充電裝置附近之環境溫度在一第三預定溫度範圍內時，該放電電流為約0.2C，且當該充電裝置附近之環境溫度在一第四預定溫度範圍內時，該放電電流為約1C。
較佳地，該充電裝置電源供應器為鋰離子電池。更佳地，該充電裝置電源供應器為鋰鈷氧化物電池。
較佳地，該電熱式氣溶膠產生裝置電源供應器亦為鋰離子電池。更佳地，該電熱式氣溶膠產生裝置電源供應器為磷酸鋰鐵電池。
該充電裝置可進一步包含用於在該充電裝置之該可再充電電源供應器正被放電時，向一使用者指示放電電流正被提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該電源供應器之一指示器。該指示器較佳包含以下各者中之至少一者：一視覺指示器，諸如一燈或一系列燈；一聲音或一系列聲音；及一觸覺指示器。該觸覺指示器可為一振動或一系列振動。該視覺指示器可為一電子顯示器。該電子顯示器可提供對該電熱式氣溶膠產生裝置可再充電電源供應器完全充電所需時間之一估計。
該充電裝置可包括向使用者指示資訊之顯示器或其他顯示器(例如，數位顯示器)。舉例而言，該顯示器可指示吸煙物品消耗、能量使用或其他資訊。該顯示器可進一步指示何時該電熱式氣溶膠產生裝置電源供應器具有足夠電荷供使用以消耗吸煙物品。
較佳地，該充電裝置進一步包含一外殼及附接至該外殼之一蓋。該蓋構造成在該空腔之開口端上方關閉，以使得當該蓋處於關閉位置中時，該電熱式氣溶膠產生裝置不可使用。該充電裝置可進一步包含用於在該蓋打開時阻止電力供應至該電熱式氣溶膠產生裝置之手段。
該蓋較佳為鉸鏈蓋。較佳地，鉸鏈跨該外殼之頂部自前壁延伸至後壁。該鉸鏈可包含構造成將該蓋保持在第一位置之一彈簧。該鉸鏈亦可包含構造成在該蓋自第二位置移至第一位置時抑制該蓋之運動之一阻尼器。或者，該蓋可包含構造成將該蓋保持在第二位置之一彈簧。在此替代例中，該蓋較佳具備用於將該蓋保持在第一位置之手段，該保持手段構造成提供足夠力來克服藉由彈簧施加至該蓋之力。
該保持手段可包含至少一個磁體及至少一個對應鐵元件。該至少一個磁體係設置於該主要裝置之外殼中，且該鐵元件係設置於該蓋中。或者，該保持手段可為閂鎖型配置。
該鉸鏈蓋可形成該外殼之整個頂部。在此替代例中，該鉸鏈可在該蓋內部，且可鄰近該外殼之一側壁。
該充電裝置之該外殼較佳包含前壁、後壁、底部壁、頂部壁、第一側壁及第二側壁。
術語「前」、「後」、「上部」、「下部」、「側」、「頂部」、「底部」、「左」、「右」及用以描述充電裝置及電熱式氣溶膠產生裝置之組件之相對位置的之其他術語參考處於豎直位置中之充電裝置且該空腔之開口構造成在頂部端處收納該電熱式氣溶膠產生裝置。
術語「縱向」係指自底部至頂部或相反之方向。術語「橫向」係指垂直於該縱向方向之方向。
該充電裝置可為實質上矩形之平行六面體，其包含藉由兩個較窄側壁及頂部壁及底部壁分隔開的兩個較寬壁。該電熱式氣溶膠產生裝置較佳為細長的。
該溫度感測器較佳以與該放電裝置外殼之一壁接觸的方式設置以實現量測溫度與環境溫度之間的經改良相關性。該溫度感測器可為熱電偶或熱阻器。
該系統之該電熱式氣溶膠產生裝置較佳進一步包含用於感測該裝置附近之環境溫度之一溫度感測器。該充電裝置控制器較佳進一步構造成視該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度來控制電力自該充電裝置電源供應器至該電熱式氣溶膠產生裝置電源供應器之供應以對該電源供應器再充電。以使得：當該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度在一預定溫度範圍內時，該控制器構造成將約10C之一充電電流提供至該電源供應器；且當該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時，該控制器構造成阻止一充電電流供應至該電源供應器。
在一較佳實施例中，當該預定溫度範圍為約攝氏0度至約攝氏35度時，約10C之該充電電流被提供至該電源供應器。
該電熱式氣溶膠產生裝置之溫度感測器較佳以與該裝置之外殼之一壁接觸的方式設置以實現量測溫度與環境溫度之間的經改良相關性。該溫度感測器可為熱電偶或熱阻器。或者，該加熱元件可用作用以量測溫度之熱阻器。
根據本發明之再一態樣，提供構造成接收一氣溶膠產生基質之一電熱式氣溶膠產生裝置。該裝置包含：一加熱元件；用於為該加熱元件供電之一可再充電電源供應器；用於感測該裝置附近之環境溫度之一溫度感測器；及用於視該裝置附近之環境溫度來控制電力自該電源供應器至該加熱元件之供應之一控制器。以使得：當該裝置附近之環境溫度在一預定溫度範圍內時，該控制器構造成將電力提供至該加熱元件；且當該裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時，該控制器構造成阻止電力供應至該加熱元件。
該裝置可進一步包含一指示器，用於當該裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時，向一使用者指示。
較佳地，該氣溶膠產生裝置經設計以收納呈一氣溶膠產生物品之形式之一氣溶膠產生基質，且由在吸煙體驗期間由使用者固持。該氣溶膠產生裝置電源供應器較佳適用於在氣溶膠產生開始之前將該氣溶膠形成基質加熱至操作溫度。該氣溶膠產生裝置中之電源供應器亦適用於在氣溶膠產生期間維持該氣溶膠形成基質之溫度。
該氣溶膠產生裝置較佳具有類似於或稍微大於末端點燃之香菸之大小。因此，該裝置可以類似於末端點燃之香菸的方式固持在使用者之手指之間。
該氣溶膠產生基質較佳呈氣溶膠產生物品或吸煙物品之形式。
如本文中所使用，術語「氣溶膠形成基質」係指能夠釋放可形成氣溶膠之揮發性化合物之基質。此等揮發性化合物係藉由加熱該氣溶膠形成基質來釋放。氣溶膠形成基質可為固體或液體，或包含固體組份及液體組份兩者。氣溶膠形成基質可吸附、塗布、浸漬或以其他方式加載至載體或支撐件上。氣溶膠形成基質可適宜為氣溶膠產生物品或吸煙物品之部分。
氣溶膠形成基質可包含尼古丁。氣溶膠形成基質可包含菸草，例如可包含含有在受熱後自氣溶膠形成基質釋放的揮發性菸草香味化合物的含菸草材料。在較佳實施例中，氣溶膠形成基質可包含均質化菸草材料，例如圓柱菸葉(cast leaf tobacco)。氣溶膠形成基質可包含至少一個氣溶膠形成物，諸如丙二醇或丙三醇。
如本文中所使用，術語「氣溶膠產生物品」及「吸煙物品」係指包含能夠釋放可形成氣溶膠之揮發性化合物之氣溶膠形成基質的物品。舉例而言，氣溶膠產生物品可為產生經由使用者之嘴可直接吸入至使用者肺中之氣溶膠的吸煙物品。氣溶膠產生物品可為拋棄式的。此後通常使用術語「氣溶膠產生物品」。
藉由加熱氣溶膠形成基質形成之氣溶膠可含有比藉由氣溶膠形成基質之燃燒或熱降解產生之氣溶膠少的已知有害成分。氣溶膠產生物品可為或可包含菸草棒。
該氣溶膠形成基質較佳包含含有在加熱後自基質釋放之揮發性菸草香味化合物的含菸草材料。或 者，該氣溶膠形成基質可包含非菸草材料。較佳地，該氣溶膠形成基質進一步包含氣溶膠形成物。合適氣溶膠形成物之實例為丙三醇及丙二醇。
該氣溶膠形成基質可為一固體基質。該固體基質可包含，例如，以下各者中之一或多個：粉末、顆粒、丸、碎片、義大利麵形物、含有以下各者中之一或多者之條或薄片：草藥葉、菸草葉、菸草條(tobacco rib)之片段、重組菸草、均質化菸草、擠壓菸草及展開菸草。視情況，該固體基質可含有在加熱該基質後將釋放的額外菸草或非菸草揮發性香味化合物。視情況，固體基質可設置於熱穩定載體上或嵌入於熱穩定載體中。該載體可採用粉末、顆粒、丸、碎片、義大利麵形物、條或薄片之形式。或者，該載體可為有固體基質之薄層沈積在其內表面上或其外表面上或其內表面及外表面兩者上之管狀載體。此管狀載體可由，例如，紙或類似紙之材料、非編織碳纖維墊、低質量網眼金屬篩或穿孔金屬箔或任何其他熱穩定聚合物基質形成。該固體基質可以，例如，薄片、泡沫、凝膠或漿液之形式沈積於該載體之表面上。該固體基質可沈積於該載體之整個表面上，或替代地，可沈積成一圖案以便在使用期間提供非均勻香味傳遞。或者，該載體可為非編織物或纖維束，菸草組份已併入至其中。非編織物或纖維束可包含，例如，碳纖維、天然纖維素纖維或纖維素衍生物纖維。
該氣溶膠形成基質可為液體基質，且該吸煙物品可包含用於保持該液體基質之手段。該氣溶膠形成 基質或者可為任何其他類之基質，例如氣體基質，或各種其他類型之基質的任何組合。
本發明之一個態樣中的任何特徵可以任何適當組合應用於本發明之其他態樣。詳言之，方法態樣可應用於裝置態樣，反之亦然。更特定言之，本文中所描述的與該充電裝置及該電熱式氣溶膠產生裝置有關之控制器可構造成進行與電力供應器之控制有關之任何方法態樣。此外，一個態樣中之任何、一些及/或全部特徵可以任何適當組合應用於任何其他態樣中之任何、一些及/或全部特徵。
亦應瞭解，本發明之任何態樣中所描述並定義的各種特徵之特定組合可獨立地實施及/或供應及/或使用。
100‧‧‧充電裝置
102‧‧‧電熱式氣溶膠產生裝置
104‧‧‧吸煙物品；氣溶膠產生物品
106‧‧‧可再充電電池；電池
108‧‧‧控制電子器件
110‧‧‧電觸點
111‧‧‧溫度感測器
112‧‧‧空腔
114‧‧‧蓋
116‧‧‧外殼
118‧‧‧鉸鏈
120‧‧‧指示器
122‧‧‧指示器
124‧‧‧指示器
126‧‧‧可再充電電池；電池
128‧‧‧控制電子器件
130‧‧‧電觸點
131‧‧‧溫度感測器
132‧‧‧空腔
134‧‧‧加熱器
136‧‧‧外殼
將僅以舉例方式參看附圖來進一步描述本發明，在該等附圖中：第一(a)圖及第一(b)圖展示根據本發明之充電單元及電熱式氣溶膠產生裝置之示意圖；第二圖展示本發明之具有充電單元及電熱式氣溶膠產生裝置之系統；第三圖展示用於對充電單元充電之控制步驟之流程圖；第四圖展示用於對充電單元放電之控制步驟之流程圖； 第五圖展示用於對電熱式氣溶膠產生裝置充電之控制步驟之流程圖；及第六圖展示用於對電熱式氣溶膠產生裝置放電之控制步驟之流程圖。
第一(a)圖展示充電裝置100。此實例中之充電裝置100係用於電熱式吸煙系統。第一(b)圖展示電熱式氣溶膠產生裝置102。電熱式氣溶膠產生裝置102適用於收納包含氣溶膠形成基質之吸煙物品104。充電裝置100包含可再充電電池106、控制電子器件108及電觸點110，該等電觸點構造成在該氣溶膠產生裝置與電觸點110連接時將電力自電池106提供至該氣溶膠產生裝置。該充電裝置進一步包含溫度感測器111。可再充電電池106為鋰鈷氧化物電池。
該充電裝置構造成視量測之溫度而使用電池106對該氣溶膠產生裝置充電。電觸點110係鄰近空腔112之底部設置。該空腔構造成收納氣溶膠產生裝置102。設置蓋114，其構造成將氣溶膠產生裝置102緊固在充電裝置100之空腔112內。充電裝置100之組件係容納於外殼116內。蓋114係藉由鉸鏈118耦接至外殼116。
另外，充電裝置100具備一系列三個指示器120、122及124。設置指示器120以指示充電裝置電池106中剩餘之電荷之位準。指示器120可指示充電裝置電池中剩餘之電荷之百分比。舉例而言，100%可指示電 池106充滿電，且50%可指示電池106半充電。或者，指示器120可僅在充電裝置電池需要再充電時才指示。
設置第二指示器122以指示氣溶膠產生裝置102充滿電且準備供使用以產生氣溶膠。指示器122僅在氣溶膠產生裝置能夠提供足以為使用者提供完全吸煙體驗之電力，例如，足以將所有氣溶膠形成基質104噴霧化之電力，或足以產生預定數目次抽吸(puffs)之電力時，指示此準備就緒狀態。
設置第三指示器124以指示充電模式將用以自外部電源供應器(未圖示)對電池106再充電。將在下文詳細描述各種充電模式。
氣溶膠產生裝置102包含可再充電電池126、控制電子器件128及電觸點130。如上所述，氣溶膠產生裝置102之可再充電電池126構造成在電觸點130與充電裝置100之電觸點110接觸時自充電裝置電池106接收電力供應。該氣溶膠產生裝置進一步包含用於量測該裝置附近之環境溫度之溫度感測器131。可再充電電池126為磷酸鋰鐵電池。
氣溶膠產生裝置102進一步包含構造成收納氣溶膠產生物品104之空腔132。呈例如葉片加熱器之形式的加熱器134設置於空腔132之底部處。在使用時，使用者啟動氣溶膠產生裝置102，且電力係經由控制電子器件128自電池126提供至加熱器134。該加熱器經加熱至足以自氣溶膠產生物品104之氣溶膠形成基質產生氣溶膠的標準操作溫度。氣溶膠產生裝置102之組件係容納於外殼136內。
第二圖展示容納於充電裝置100之空腔內的氣溶膠產生裝置102。蓋114顯示為處於關閉位置中。在此關閉位置中，該蓋構造成作用於氣溶膠產生裝置102，以使得良好電連接形成於該充電裝置與該氣溶膠產生裝置之間。如可見，該氣溶膠產生裝置之電觸點130與該充電裝置之電觸點110接合。
該充電裝置之控制電子器件108構造成視環境溫度而不僅控制藉由外部電源供應器對充電裝置電池106之充電，而且控制氣溶膠產生裝置電池126之充電。控制電子器件108所使用之該等控制方法將分別參看第三圖及第四圖來描述。
在使用時，當使用者將該充電裝置連接至外部電源供應器時，控制電子器件108使用第三圖中所示之以下方法來判定適當充電電流。
該充電裝置附近之環境溫度係使用溫度感測器111來量測，且計算環境溫度之加權平均值。當前溫度量測經給定20%之權重，且先前加權平均值經給定80%之權重。在溫度量測為第一溫度量測的情況下，加權平均值經設定為當前溫度。
控制電子器件108接著判定加權平均溫度是否在一第一溫度範圍內。在一個特定實例中，該第一溫度範圍為攝氏0度至攝氏10度。若加權平均溫度在該範圍內，則該控制電子器件向電池106提供小於0.1C之充電電流。
若加權平均溫度不在該範圍內，則控制電子器件判定加權平均溫度是否在一第二溫度範圍內。在一個特定實例中，該第二溫度範圍為攝氏10度至攝氏45度。若加權平均溫度不在該第二溫度範圍內，則電池106在操作溫度範圍外，且不會開始充電以保護電池不受損害。指示器124向使用者指示此情況。
若加權平均溫度在該第二溫度範圍內，則控制電子器件108判定是否需要快速充電，若需要，則提供大約1C之充電電流，若不需要，則提供大約0.2C之充電電流。
在每一階段皆判定充電電流，在1分鐘之時段之後，重複該程序。
在使用時，當使用者將該氣溶膠產生裝置插入至該充電裝置中且啟動該氣溶膠產生裝置之充電時，控制電子器件108使用第四圖中所示之以下方法來判定適當之充電電流。
再次，該充電裝置附近之環境溫度係使用溫度感測器111來量測，且計算環境溫度之加權平均值。當前溫度量測經給定20%之權重，且先前加權平均值經給定80%之權重。在溫度量測為第一溫度量測的情況下，加權平均值經設定為當前溫度。
控制電子器件108接著判定加權平均溫度是否在一第三溫度範圍內。在一個特定實例中，該第三溫度範圍為攝氏-10度至攝氏0度。若加權平均溫度在該範圍內，則該控制電子器件向電池126提供大約0.2C之充電電流。
若平均加權溫度不在該範圍內，則控制電子器件判定加權平均溫度是否在一第四溫度範圍內。在一個特定實例中，該第二溫度範圍為攝氏0度至攝氏45度。若加權平均溫度不在該第四溫度範圍內，則電池126在操作溫度範圍外，且不會開始充電以保護電池不受損害。指示器124向使用者指示此情況。
若加權平均溫度在該第四溫度範圍內，則控制電子器件108向電池126提供大約1C之充電電流。
在每一階段皆判定充電電流，在1分鐘之時段之後，重複該程序。
此外，氣溶膠產生裝置控制電子器件128構造成視環境溫度而不僅控制裝置電池126之充電，而且控制裝置之使用。控制電子器件128所使用之該等控制方法將分別參看第五圖及第六圖來描述。
當使用者開始該氣溶膠產生裝置之充電時，該氣溶膠產生裝置之控制電子器件128構造成進行第五圖中所示之方法以判定電池126是否可充電。
裝置102附近之環境溫度係使用溫度感測器131來量測，且計算環境溫度之加權平均值。當前溫度量測經給定10%至50%之間的權重，且先前加權平均值經給定90%至50%之間的權重。在溫度量測為第一溫度量測的情況下，加權平均值經設定為當前溫度。
控制電子器件128接著判定加權平均溫度是否在一操作溫度範圍內。在一個特定實例中，該操作溫度範圍為攝氏0度至攝氏35度。若加權平均溫度在該範 圍內，則該控制電子器件使大約10C之充電電流能夠提供至電池126。然而，充電裝置溫度可根據上文所述之控制方法來改變此充電速率。
若加權平均溫度不在該範圍內，則該控制電子器件阻止電池126充電以減少損害電池的風險。
在每一階段皆判定充電電流，在1分鐘之時段之後，重複該程序。
最後，當使用者開始該氣溶膠產生裝置以產生氣溶膠時，第六圖之方法藉由控制器128來進行。
再次，裝置102附近之環境溫度係使用溫度感測器131來量測，且計算環境溫度之加權平均值。當前溫度量測經給定10%至50%之間的權重，且先前加權平均值經給定90%至50%之間的權重。在溫度量測為第一溫度量測的情況下，加權平均值經設定為當前溫度。
控制電子器件128接著判定加權平均溫度是否在一操作溫度範圍內。在一個特定實例中，該操作溫度範圍為攝氏12度至攝氏65度。若加權平均溫度在該範圍內，則該控制電子器件使電力能夠供應至加熱元件134。
若加權平均溫度不在該操作溫度範圍內，則控制電子器件128阻止電力供應至加熱元件134。
在1分鐘之時段之後，重複該程序。
當溫度低於該操作溫度範圍之下端時，該加熱元件之電阻對於電池126而言將過低而不能供應足夠電流。該加熱元件在一個特定實例中具有攝氏0度下大 約0.7歐姆及攝氏300度(該加熱元件經保持以產生氣溶膠之溫度)下大約2歐姆之電阻。電池之標稱電壓在攝氏0度下為3.3V，且在操作期間，電池在攝氏300度下之標稱電壓為3.0V。因此，在攝氏0度下，電流消耗將為3.3/0.7=4.7A，但在攝氏300度下，電流消耗將為3.0/2=1.5。
當溫度高於該操作溫度範圍之上端時，該氣溶膠產生裝置之使用可使該控制電子器件之溫度增加至高於其設計溫度上限攝氏80度，此可導致不可靠效能。
簡言之，當控制電子器件128將電力提供至加熱元件134時，加熱元件134加熱至大約攝氏300度。加熱元件134與氣溶膠產生物品104之氣溶膠產生基質接觸。此使該氣溶膠產生基質產生可由使用者在其吸抽氣溶膠產生物品104時吸入之氣溶膠。
本發明已在上文參看附圖例示。然而，將瞭解，本文中所描述之該等控制方法可適用於其他類型之可攜式裝置。
100‧‧‧充電裝置
106‧‧‧可再充電電池；電池
108‧‧‧控制電子器件
110‧‧‧電觸點
111‧‧‧溫度感測器
112‧‧‧空腔
114‧‧‧蓋
116‧‧‧外殼
118‧‧‧鉸鏈
120‧‧‧指示器
122‧‧‧指示器
124‧‧‧指示器

Claims (15)

  1. 一種控制電熱式氣溶膠產生系統之方法，該電熱式氣溶膠產生系統包含：包含一可再充電電源供應器之一充電裝置；及構造成收納一氣溶膠產生基質之一電熱式氣溶膠產生裝置，該電熱式氣溶膠產生裝置包含一可再充電電源供應器及至少一個電加熱元件，該方法包含：監測該充電裝置附近之環境溫度；視該環境溫度來判定用於對該充電裝置之該可再充電電源供應器充電之一充電電流；及以判定的該充電電流對該充電裝置之該可再充電電源供應器充電，其中：當該環境溫度在一第一預定溫度範圍內時，該充電電流小於約0.1C；當該環境溫度在一第二預定溫度範圍內時，該充電電流大於約0.1C；且當該環境溫度高於一預定溫度時，阻止該充電裝置之該可再充電電源供應器之充電。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含，當該充電裝置之該可再充電電源供應器正在被充電時，向一使用者指示充電電流正被提供至該電源供應器。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含以下步驟：判定用於對該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器充電的該充電裝置之該可再充電電源供應器之一放電電流； 以判定的該放電電流對該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器充電，其中：當該環境溫度在一第三預定溫度範圍內時，該放電電流在約0.1C與約0.3C之間；當該環境溫度在一第四預定溫度範圍內時，該放電電流在約0.8C與約1.2C之間；且當該環境溫度高於一預定溫度時，阻止該充電裝置之該可再充電電源供應器之放電。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其進一步包含，當該充電裝置之該可再充電電源供應器正被放電時，向一使用者指示放電電流正被提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該電源供應器。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含：監測該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度；視該環境溫度而將一充電電流提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器以用於對該電源供應器再充電，其中：當該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度在一預定溫度範圍內時，將約10C之一充電電流提供至該電源供應器；且當該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時，阻止一充電電流供應至該電源供應器。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中，監測該環境溫度之步驟係以每分鐘約一次至每分鐘約5次之一頻率執行。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中，判定該充電電流之步驟係視受監測之該環境溫度之一加權平均值而執行。
  8. 一種控制構造成接收一氣溶膠產生基質之一電熱式氣溶膠產生裝置之方法，該裝置包含一可再充電電源供應器、及至少一個電加熱元件，該方法包含：監測該裝置附近之環境溫度；視該裝置附近之環境溫度而將電力自該可再充電電源供應器提供至該電加熱元件，其中：當該裝置附近之環境溫度在一預定溫度範圍內時，將電力提供至該電加熱元件；及當該裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時，阻止電力供應至該電加熱元件。
  9. 一種電熱式氣溶膠產生系統，其包含：構造成收納一氣溶膠產生基質之一電熱式氣溶膠產生裝置，該裝置包含：一加熱元件；用於為該加熱元件供電之一可再充電電源供應器；及構造成收納該電熱式氣溶膠產生裝置之一充電裝置，該充電裝置包含：用於收納該電熱式氣溶膠產生裝置之一空腔；用於對該電熱式氣溶膠產生裝置之該可再充電電源供應器充電之一可再充電電源供應器； 用於感測該裝置附近之環境溫度之一溫度感測器；及用於視該充電裝置附近之環境溫度來控制電力自一外部電源至該充電裝置電源供應器之供應以對該電源供應器再充電之一控制器；其中：當該充電裝置附近之環境溫度在一第一預定範圍內時，該控制器構造成提供小於約0.1C之一充電電流；當該充電裝置附近之環境溫度在一第二預定範圍內時，該控制器構造成提供大於約0.1C之一充電電流；及當該充電裝置附近之環境溫度高於一預定溫度時，阻止該充電裝置之該可再充電電源供應器之充電。
  10. 如申請專利範圍第9項之系統，該充電裝置進一步包含用於在該充電裝置之該可再充電電源供應器正被充電時，向一使用者指示充電電流正被提供至該電源供應器之一指示器。
  11. 如申請專利範圍第9項之系統，其中，該控制器進一步構造成控制電力自該充電裝置電源供應器至該電熱式氣溶膠產生裝置電源供應器之供應以對該電源供應器再充電；其中：當該充電裝置附近之環境溫度在一第三預定溫度範圍內時，該控制器構造成將約0.1C與約0.3C之間的一放電電流提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該電源供應器； 當該充電裝置附近之環境溫度在一第四預定溫度範圍內時，該控制器構造成將約0.8C與約1.2C之間的一放電電流提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該電源供應器；且當該充電裝置附近之環境溫度高於一預定溫度時，該控制器構造成阻止該充電裝置之該可再充電電源供應器之放電。
  12. 如申請專利範圍第11項之系統，該充電裝置進一步包含用於在該充電裝置之該可再充電電源供應器正被放電時，向一使用者指示放電電流正被提供至該電熱式氣溶膠產生裝置之該電源供應器之一指示器。
  13. 如申請專利範圍第9、10、11及12項中任一項之系統，該電熱式氣溶膠產生裝置進一步包含用於感測該裝置附近之環境溫度之一溫度感測器，其中該控制器進一步構造成視該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度來控制電力自該充電裝置電源供應器至該電熱式氣溶膠產生裝置電源供應器之供應以對該電源供應器再充電，其中：當該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度在一預定溫度範圍內時，該控制器構造成將約10C之一充電電流提供至該電源供應器；且當該電熱式氣溶膠產生裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時，該控制器構造成阻止一充電電流供應至該電源供應器。
  14. 一種構造成接收一氣溶膠產生基質之一電熱式氣溶膠產生裝置，其包含：一加熱元件；用於對該加熱元件供電之一可再充電電源供應器；用於感測該裝置附近之環境溫度之一溫度感測器；及用於視該裝置附近之環境溫度來控制電力自該電源供應器至該加熱元件之供應之一控制器，其中：當該裝置附近之環境溫度在一預定溫度範圍內時，該控制器構造成將電力提供至該加熱元件；且當該裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時，該控制器構造成阻止電力供應至該加熱元件。
  15. 如申請專利範圍第14項之裝置，其進一步包含用於當該裝置附近之環境溫度在該預定溫度範圍外時向一使用者指示的一指示器。
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