电子蒸气供应系统技术方案

用于电子蒸气供应系统的控制单元，包括用于向用于产生蒸气的加热器供电的电池。所述电池为磷酸铁锂电池。所述电池提供的输出电压在电池放电时保持在近似恒定的电压等级。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子蒸气供应系统
本公开涉及一种电子蒸气供应系统，例如电子烟，并且涉及用于这种系统的控制单元。
技术介绍
电子蒸气供应系统，如电子烟，和其他电子尼古丁输送系统通常包含烟弹，以提供待汽化的液体(通常为尼古丁)的储存器。当使用者在装置上吸气时，控制单元操作电池以向加热器供电。这激活了加热器以蒸发少量的液体，然后由使用者吸入。因此，这种类型的电子烟通常包含两种消耗品，第一种是待汽化的液体，第二种为电池。关于前者，一旦液体储存器已经耗尽，装有烟弹的装置的至少一部分可以被丢弃以允许更换新的烟弹。对于后者，电子烟通常提供某种形式的电连接器，以从外部充电装置接收电力，由此允许电子烟的电池被再充电。大多数电子烟由可再充电的锂离子电池(或电池单元)供电，这些电池可以在非常广泛的装置中找到，而不仅仅是电子烟。(注：术语“电池(battery)”和“电池单元(cell)”将在本文中可互换地使用，因为由于电子烟内的有限空间，这种电子烟中的电池通常仅包括单个电池单元)。常规的(通常使用的)锂离子电池基于由钴酸锂(LiCoO2)制成的阴极，并且产生当其放电时趋于下降的电压输出，例如从完全充电时的约4.2V下降到完全耗尽之前的约3.0V，即下降约28％。此外，由于给定加热电阻器R上的功率输出随着V2/R而变化，这意味着通常会有相应的功率输出下降，使得最终的运行功率输出(在3.0V的电压)仅为初始功率输出的52％(在4.2V的电压)。因此，由电池供应给加热器的电力从完全充电到差不多放电完的这种变化能够显著影响被蒸发的液体的量，并因此显著影响被使用者吸入的量。现有的电子烟已经采用了多种技术来应对在放电周期中由电池供应的电力的变化。例如，一些装置可能在电池电压下降到3.0V之前自行关闭-例如，在3.6V的电池输出电压下。这减少了功率输出的变化(最终的运行功率输出现在约截止为3.6V的最大值的约73％)。另一方面，存储在电池内的部分能量不再可用，这减少了装置在无需再充电的情况下可以运行的时间。其他装置使用电容来存储来自电池的附加电荷。通过适当的切换，电容器可以被用作附加(临时)电源以补充电池的可用电压。由此来自电容器的这种补充电力(电压)可以帮助补偿在放电周期的后期阶段电池可用的降低电压。另一种方法是使用脉冲宽度调制(PWM)方案，其中，电力从电池供应为连续的矩形脉冲。如果每个脉冲的持续时间(宽度)为P，并且从一个脉冲结束到下一个脉冲开始的脉冲间隔为I，则我们可以将PWM占空比(D)定义为D＝P/(P+I)。随着脉冲宽度P变为零，占空比变为零，即在这种情况下，电池实际上不供电。相反，随着脉冲间隔I变为零，占空比变为1，即在这种情况下，电池有效地供应连续(未调制)的电力。如果从电池输出的电压为V，其中，3.6<V<4.2，则我们可以设置占空比D，使得有效电压输出DV具有恒定值，例如3.6V。具体地，如果从电池输出的当前电压为V＝3.6，即电池几乎耗尽，则将PWM设置为D＝1，而如果从电池输出的当前电压为V＝4.2，即电池完全充电时，则将PWM设置为使得D＝0.857(其中D的中间值适合于电池输出电压的中间值)。需注意，用于控制来自电池的电压的输出的PWM方案可以用于更一般的控制目的(而不是专门用于补偿电池电压输出的变化)。例如，加热器功率输出可以例如通过使用某种形式的温度计来测量，或者通过电监测供应给加热器的电流和/或电压来测量。然后可以控制PWM占空比以从加热器获得期望的输出温度。应当理解，这种控制系统可以适应电池电压输出的变化以及其他潜在变化(例如外部温度、待汽化液体的类型等)。而且，这种控制系统可以使用一些其他机制(不是PWM)来调节来自电池的有效输出电压和功率。适应电池输出电压变化的现有方案具有一些缺陷。例如，它们通常在电子烟中需要额外的部件，这增加了复杂性和成本。此外，PWM系统(或类似的)可能基于最低的电池输出电压(v＝3.6)约束功率。换句话说，在可用电池输出电压(如V＝4.2)的较高电平时，可用输出电压降低(通过PWM或任何其他合适的机制)，这有效扼止了性能。因此这种方法阻止使用者在全电池电压下体验装置的操作。
技术实现思路
本公开在所附权利要求中限定。用于电子蒸气供应系统的控制单元包括用于向用于产生蒸气的加热器供电的电池。所述电池为磷酸铁锂电池。所述电池提供的输出电压在电池放电时保持在近似恒定的电压等级。还提供了包括这种控制单元的电子蒸气供应系统。附图的简要说明现在将仅通过参考以下附图的示例来详细描述本专利技术的各种实施例：图1为根据本公开的一些实施例的电子烟的示意图(分解图)。图2为根据本公开的一些实施例的图1的电子烟的主体的示意图。图3为根据本公开的一些实施例的图1的电子烟的雾化烟弹(cartomiser)的示意图。图4为根据本公开的一些实施例的图1的电子烟的某些电子部件的示意图。图5和6为比较在电子烟的情况下LFP电池的某些操作性能(实线)与通常使用的锂离子电池(虚线)的操作性能的示意图。图7、8和9为示出了在模拟使用电子烟期间电压(顶线)和电流(底线)相对于所使用容量的实验数据的曲线图。对于图7，模拟使用涉及从电池中抽取4A的重复电流脉冲，对于图8和9，模拟使用涉及从电池中抽取5A的重复电流脉冲。对于图7和8，电池为根据本公开的一些实施例的磷酸铁锂(LFP)电池；对于图9，电池为锂锰电池。在任何情况下，电池均具有AA形状因子。具体实施方式如上所述，本公开涉及电池供电的电子蒸气供应系统，如电子烟。在下面的描述中，使用术语“电子烟”；然而，该术语可以与电子蒸气供应系统互换使用。这种电子蒸气供应系统可以基于例如液体的蒸发(通过加热)，其中，液体包括尼古丁，然后使用者吸入所得的含有尼古丁的蒸气。另一种可能性为电子蒸气供应系统包括源于烟草植物的材料。这种烟草材料可以以任何合适的形式(粉末、浆料、碎叶材料等)提供。所述烟草材料可以被加热以产生用于供使用者吸入的挥发性物质。本领域技术人员应意识到各种其他形式的电子蒸气供应系统，其可以利用如本文所述的电池电力来加热物质以产生蒸气。图1为根据本专利技术一些实施例的电子烟10(未按比例)的示意图(分解图)。电子烟具有大致圆柱形的形状，沿着由虚线LA指示的纵向轴线延伸，并且包括两个主要部件，即主体20和雾化烟弹30。雾化烟弹包括含有液体储存器的内腔、蒸发器(例如加热器)和烟嘴35。储存器中的液体通常包括在适当溶剂中的尼古丁，并且可以包含其他成分，例如以帮助气溶胶形成和/或用于另外的调味剂。储存器可以包括泡沫基质或任何其他结构以用于保持液体，直到需要将其输送到蒸发器的时间为止。雾化烟弹30还可以包括吸芯或类似设备，以将少量液体从储存器输送到加热器上或附近的加热位置。控制单元20包括为电子烟10提供电力的可再充电电池单元或电池以及用于总体控制电子烟的电路板。当由电路板控制加热器从电池接收电力时，所述加热器蒸发来自吸芯的液体，然后这种蒸气被使用者通过烟嘴吸入。如图1所示，控制单元20和雾化烟弹30可通过沿平行于电子烟的纵向轴线(LA)的方向分离而能够彼此分开，但是当装置10在使用时通过在图1中示意性地表示为25A和25B的连接器，例如卡口式或螺纹接头，而结合在一起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电子蒸气供应系统的控制单元，所述控制单元包括用于向用于产生蒸气的加热器提供电力的电池，其中，所述电池为磷酸铁锂电池。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.25 GB 1515087.31.一种用于电子蒸气供应系统的控制单元，所述控制单元包括用于向用于产生蒸气的加热器提供电力的电池，其中，所述电池为磷酸铁锂电池。2.根据权利要求1所述的控制单元，其中，所述控制单元还包括用于检测使用者吸气的传感器以及被配置为响应于这种检测而开始从所述电池向所述加热器供电的控制器。3.根据权利要求2所述的控制单元，其中，响应于这种检测，所述控制器被配置为从所述电池向所述加热器提供电力的第一阶段，然后是第二阶段，其中，所述第一阶段比所述第二阶段具有更高的电流等级。4.根据权利要求3所述的控制单元，其中，电力的所述第一阶段具有等于或大于3安培的电流等级。5.根据权利要求4所述的控制单元，其中，电力的所述第一阶段具有等于或大于5安培的电流等级。6.根据前述权利要求中任一项所述的控制单元，其中，所述电池在所述电池放电时提供保持在近似恒定的电压等级的输出电压。7.根据权利要求6所述的控制单元，其中，当所述电池完全充电与所述电池半放电之间时，所述电池保持在所述近似恒定的电压等级。8.根据权利要求7所述的控制单元，其中，当所述电池完全充电与所述电池80％放电之间时，所述电池保持在所述近似恒定的电压等级。9.根据权利要求6至8中的任一项所述的控制单元，其中，所述电池的半放电时的输出电压低于在所述电池完全充电时的输出电压不超过0.1V。10.根据权利要求9所述的控制单元，其中，所述电池的半放电时的输出电压低于在所述电池完全充电时的输出电压不超过0.05V。11.根据权利要求6至10中的任一项所述的控制单元，其中，所述电池的半放电时的输出电压低于在所述电池完全充电时的输出电压不超过3％。12.根据权利要求11所述的控制单元，其中，所述电池的半放电时的输出电压低于在所述电池完全充电时的输出电压不超过1.5％。13.根据权利要求6至12中的任一项所述的控制单元，其中，所述电池的80％放电时的输出电压低于在所述电池完全充电时的输出电压不超过0.25V。14.根据权利要求13所述的控制单元，其中，所述电池的80％放电时的输出电压低于在所述电池完全充电时的输出电压不超过0.16V。15.根据权利要求6至14中的任一项所述的控制单元，其中，所述电池的80％放电时的输出电压低于在所述电池完全充电时的输出电压不超过10％。16.根据权利要求15所述的控制单元，其中，所述电池的80％放电时的输出电压低于在所述电池完全充电时的输出电压不超过6％。17.根据权利要求6至16中任一项所述的控制单元，其中，当向所述加热器提供电力以产生蒸气时，所述电池的输出电压在负载下测量。18.根据权利要求17所述的控制单元，其中，所述近似恒定的输出电压在负载下测量是在2.6至3V的范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼·欧蒂亚巴，
申请(专利权)人：尼科创业控股有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB