气溶胶产生装置

申请号 CN202280056269.4 申请日 2022-08-12 公开(公告)号 CN117881308A 公开(公告)日 2024-04-12
申请人 日本烟草国际股份有限公司; 发明人 G·蒙特戈梅里;
摘要 一种 气溶胶 产生装置,该气溶胶产生装置包括:接纳器,该接纳器用于接纳包括气溶胶基质的消耗品;加热装置,该加热装置用于加热该气溶胶基质;以及 控制器 。该控制器包括:监测单元,该监测单元用于监测指示在该气溶胶基质的加热期间该气溶胶基质的 水 分含量的可观测量;检测单元,该检测单元用于基于所监测的可观测量检测该水分含量与预定水分含量不同的指示;以及信令单元,该信令单元用于基于检测到的指示来生成用于中断该装置的操作的控制 信号 。一种用于控制气溶胶产生装置的方法和一种 计算机程序 。
权利要求

1.一种气溶胶产生装置,包括:
接纳器,该接纳器用于接纳包括气溶胶基质的消耗品;
加热装置,该加热装置用于加热该气溶胶基质;以及
控制器,该控制器包括:
监测单元,该监测单元用于监测指示在该气溶胶基质的加热期间该气溶胶基质的分含量的可观测量;
检测单元,该检测单元用于基于所监测的可观测量检测该水分含量与预定水分含量不同的指示;以及
信令单元,该信令单元用于基于检测到的指示来生成用于中断该装置的操作的控制信号
2.根据权利要求1所述的气溶胶产生装置,其中,该监测单元被布置用于通过在该气溶胶基质的加热期间的多个时刻中的每个时刻获得该可观测量的值来监测该可观测量。
3.根据权利要求1或2所述的气溶胶产生装置,进一步包括温度传感器,该温度传感器用于测量该加热装置的温度,
其中,该监测单元被布置用于从该温度传感器获得指示该加热装置的温度的信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气溶胶产生装置,其中,
该检测单元被布置用于基于该可观测量与对应的预定分布的偏差检测该指示;并且该可观测量包括该装置的热分布、与该气溶胶基质相关的水分分布和该装置的电能分布中的至少一者,该热分布、该水分分布和该电能分布分别对应于预定热分布、预定水分分布和预定电能分布。
5.根据权利要求4所述的气溶胶产生装置,其中,
该可观测量包括该装置的热分布,
该预定热分布包括关于在第一预定时间长度内将该气溶胶基质从第一预定值加热到第二预定值的温度变化的信息;并且
该检测单元被布置用于在符合以下各项中的至少一项时检测到该指示:
所监测的热分布与该预定热分布相差预定热阈值或更大;以及
所监测的热分布在少于参考时间长度的时间内从该第一预定值改变到该第二预定值,该参考时间长度小于或等于该第一预定时间长度。
6.根据权利要求5所述的气溶胶产生装置,其中,
该第一预定值是环境温度、该气溶胶基质的初始温度和该加热装置的初始温度之一;
并且
该第二预定值是在从该气溶胶基质产生气溶胶或蒸气时该装置的温度。
7.根据权利要求5或6所述的气溶胶产生装置,其中,
该监测单元被布置用于通过获得温度值来监测该热分布,这些温度值指示在该气溶胶基质的加热期间的多个时刻中的每个时刻与该装置和该气溶胶基质之一相关联的温度,并且
该检测单元被布置用于在这些温度值中的至少一个温度值与参考值中的对应一个参考值相差该预定热阈值或更大时检测到该指示,这些参考值是基于该温度变化的信息确定的。
8.根据权利要求7所述的气溶胶产生装置,其中,
该监测单元被布置用于针对每个温度值获得在该气溶胶基质的加热启动时的时间与达到由该温度值指示的温度时的时间之间的相关联的时间度量;并且
该检测单元被布置用于基于该相关联的时间度量来针对每个温度值确定该第一预定时间长度中的时间点,并且将该参考值确定为在所确定的时间点时由关于该温度变化的信息指定的温度。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的气溶胶产生装置,其中:
该监测单元被布置用于:
测量指示在该气溶胶基质的加热期间该装置中的电功率的值,以及
通过累计指示在该气溶胶基质的加热期间的该电功率的值来监测该电能分布;
该预定电能分布包括指示预定累计功率值的信息;并且
该检测单元被布置用于在指示该电功率的累计值与该预定累计功率值相差预定电能阈值或更大时检测到该指示。
10.根据权利要求9所述的气溶胶产生装置,其中:
该监测单元被布置用于基于从联接到该装置或在该装置中的电池输出的电流和提供给该加热装置的电流中的至少一者来测量指示该电功率的值。
11.根据权利要求4至10中任一项所述的气溶胶产生装置,其中:
该气溶胶产生装置被布置用于通过使用脉冲宽度调制控制至少一个开关元件来控制该加热装置的温度,并且
该监测单元被布置用于通过基于该脉冲宽度调制使该至少一个开关元件导通的时间长度来计算用于加热该气溶胶基质的电能的量,以监测该电能分布。
12.根据权利要求11所述的气溶胶产生装置,其中,该监测单元被布置用于计算该至少一个开关元件导通的累计时间长度,并且基于该累计时间长度来计算该电能的量。
13.一种用于控制气溶胶产生装置的方法,该气溶胶产生装置包括用于接纳包括气溶胶基质的消耗品的接纳器和用于加热该气溶胶基质的加热装置,该方法包括:
监测指示在该气溶胶基质的加热期间该气溶胶基质的水分含量的可观测量;
基于所监测的可观测量检测该水分含量与预定水分含量不同的指示;
基于检测到的指示来生成用于中断该装置的操作的控制信号
14.一种计算机程序,包括指令,这些指令在由一个或多个处理器执行时使该一个或多个处理器执行根据权利要求13所述的方法。

说明书全文

气溶胶产生装置

技术领域

[0001] 本文的示例方面涉及从消耗品产生气溶胶,并且具体地涉及一种气溶胶产生装置、一种用于控制气溶胶产生装置的方法和一种计算机程序

背景技术

[0002] 已知有用于加热或加温可气溶胶化物质以产生气溶胶的装置。例如,具有已知类型的气溶胶产生装置(如雾化器汽化器、电子烟(electronic cigarette)、电子烟(e‑cigarette)和仿真烟(cigalike)等)作为传统烟草产品的险被降低或风险被修正的装置被用于加热可气溶胶化物质。
[0003] 常用的、风险被降低或风险被修正的装置是受热基质式气溶胶产生装置或加热不灼烧式装置。这种类型的装置通过加热通常包括潮湿的烟叶或其他合适的可气溶胶化材料的气溶胶基质来产生气溶胶或蒸气。加热但不燃烧或灼烧气溶胶基质会释放气溶胶,这种气溶胶包括使用者所寻求的成分,但不包括燃烧和灼烧产生的有毒致癌的副产物。
[0004] 通常,可气溶胶化物质被提供在包括在消耗品中的气溶胶基质中,并且当将消耗品联接到装置时,该装置可以加热或加温该基质以产生气溶胶。发明内容
[0005] 适于这种气溶胶产生装置的消耗品通常是针对特定的使用量(例如直到气溶胶基质被耗尽)而设计的。烟草棒是被设计为有限使用或一次性使用的消耗品的示例,这意味着烟草棒应该在其被加热一次后弃置。
[0006] 在预期用途后,消耗品的结构完整性无法再得到保证,这至少部分是由于因气溶胶基质的分含量降低而变弱引起的,并且消耗品有破裂的风险。例如如果破裂的消耗品引起短路或火焰(例如如果其遇到装置中的加热元件),则这可能使气溶胶产生装置失效或引起安全问题。
[0007] 附加地,对于烟草棒,烟草(其为气溶胶基质)将会变干,导致味道变差。不含烟草的气溶胶基质也会出现类似的问题。
[0008] 因此,需要防止使用已经使用过的消耗品,从而防止消耗品在联接到装置时破裂并降低使用者体验,以便提高气溶胶产生装置的安全性和可靠性。
[0009] 根据本文披露的第一示例方面,提供了一种气溶胶产生装置,该气溶胶产生装置包括:接纳器,该接纳器用于接纳包括气溶胶基质的消耗品;加热装置,该加热装置用于加热该气溶胶基质;以及控制器,该控制器包括:监测单元,该监测单元用于监测指示在该气溶胶基质的加热期间该气溶胶基质的水分含量的可观测量;检测单元,该检测单元用于基于所监测的可观测量检测该水分含量与预定水分含量不同的指示;以及信令单元,该信令单元用于基于检测到的指示来生成用于中断该装置的操作的控制信号
[0010] 因此,气溶胶产生装置可以基于从该可观测量推断出的该水分含量来识别消耗品是新消耗品还是用过的消耗品,并且如果该消耗品不被认为是新的,则可以中断该装置的操作,从而提高该装置的安全性和可用性。
[0011] 优选地,该监测单元被布置用于通过在该气溶胶基质的加热期间的多个时刻中的每个时刻获得该可观测量的值来监测该可观测量。
[0012] 优选地,该气溶胶产生装置进一步包括用于测量该加热装置的温度的温度传感器,并且该监测单元被布置用于从该温度传感器获得指示该加热装置的温度的信号。
[0013] 优选地,该检测单元被布置用于基于该可观测量与对应的预定分布的偏差检测该指示;并且该可观测量包括该装置的热分布、与该气溶胶基质相关的水分分布和该装置的电能分布中的至少一者,该热分布、该水分分布和该电能分布分别对应于预定热分布、预定水分分布和预定电能分布(即,该检测单元被布置用于基于以下各项检测该指示:该装置的热分布与该预定热分布的偏差、与该气溶胶基质相关的该水分分布与所该预定水分分布的偏差和/或该装置的电能分布与该预定电能分布的偏差)。
[0014] 优选地,该可观测量包括该装置的热分布,该预定热分布包括关于在第一预定时间长度内将该气溶胶基质从第一预定值加热到第二预定值的温度变化的信息;并且该检测单元被布置用于在符合以下各项中的至少一项时检测到该指示:所监测的热分布与该预定热分布相差预定热阈值或更大;以及所监测的热分布在少于参考时间长度(其可以是预定的)的时间内从该第一预定值改变到该第二预定值,该参考时间长度小于或等于该第一预定时间长度。
[0015] 优选地,该第一预定值是环境温度、该气溶胶基质的初始温度和该加热装置的初始温度之一;并且该第二预定值是从该气溶胶基质产生气溶胶或蒸气时该装置的温度。
[0016] 优选地,该监测单元被布置用于通过获得温度值来监测该热分布,这些温度值指示在该气溶胶基质的加热期间的多个时刻中的每个时刻与该装置和该气溶胶基质之一相关联的温度,并且该检测单元被布置用于在这些温度值中的至少一个温度值与参考值中的对应一个参考值相差该预定热阈值或更大时检测到该指示,这些参考值是基于该温度变化的信息确定的。
[0017] 优选地,该监测单元被布置用于针对每个温度值获得在该气溶胶基质的加热启动时的时间与达到由该温度值指示的温度时的时间之间的相关联的时间度量;并且该检测单元被布置用于基于该相关联的时间度量来针对每个温度值确定该第一预定时间长度中的时间点,并且将该参考值确定为在所确定的时间点时由关于该温度变化的信息指定的温度。
[0018] 优选地,该监测单元被布置用于:测量指示在该气溶胶基质的加热期间该装置中的电功率的值;以及通过累计指示在该气溶胶基质的加热期间的该电功率的值来监测该电能分布。该预定电能分布包括指示预定累计功率值的信息;并且该检测单元被布置用于在指示该电功率的累计值与该预定累计功率值相差预定电能阈值或更大时检测到该指示。
[0019] 优选地,该监测单元被布置用于基于从联接到该装置或在该装置中的电池输出的电流和提供给该加热装置的电流中的至少一者来测量指示该电功率的值。
[0020] 优选地,该气溶胶产生装置被布置用于通过使用脉冲宽度调制控制至少一个开关元件来控制该加热装置的温度,并且该监测单元被布置用于通过基于该脉冲宽度调制使该至少一个开关元件导通的时间长度来计算用于加热该气溶胶基质的电能的量,以监测该电能分布。
[0021] 优选地,该监测单元被布置用于计算该至少一个开关元件导通的累计时间长度,并且基于该累计时间长度来计算该电能的量。
[0022] 根据本文披露的第二示例方面,提供了一种用于控制气溶胶产生装置的方法,该气溶胶产生装置包括:用于接纳消耗品的接纳器,该消耗品包括气溶胶基质;以及用于加热该气溶胶基质的加热装置,该方法包括:监测指示在该气溶胶基质的加热期间该气溶胶基质的水分含量的可观测量;基于所监测的可观测量检测该水分含量与预定水分含量不同的指示;以及基于检测到的指示来生成用于中断该装置的操作的控制信号
[0023] 根据本文的第三示例方面,提供了一种计算机程序,该计算机程序包括指令,这些指令在由一个或多个处理器执行时使该一个或多个处理器执行根据上述第二示例方面的方法。
[0024] 根据本文的进一步的示例方面,提供了一种非暂态存储介质,该非暂态存储介质存储第三示例方面的计算机程序。附图说明
[0025] 现在将参考附图来描述本发明的实施例,这些实施例是为了更好地理解本发明的构思但是不应被视为限制本发明,在附图中:
[0026] 图1是示出了气溶胶产生装置和消耗品的示例的示意图;
[0027] 图2是示出了气溶胶产生装置的电气部件的示例的框图
[0028] 图3示出了在气溶胶基质的加热期间装置的所监测的热分布和预定热分布的示例;
[0029] 图4A示出了在气溶胶基质的加热和消耗品的后续使用期间预定水分分布的示例;
[0030] 图4B示出了在气溶胶基质的加热期间预定电能分布的示例;
[0031] 图4C示出了在气溶胶基质的加热期间多个预定分布的示例;
[0032] 图5A和图5B示出了在气溶胶基质的加热期间所监测的热分布和预定热分布的示例;
[0033] 图6是示出了气溶胶产生装置的电气部件的示例的框图;
[0034] 图7示出了在气溶胶基质的加热期间用于控制(多个)开关元件的信号的占空比、以及加热装置的温度的示例;以及
[0035] 图8示出了用于控制气溶胶产生装置的方法。

具体实施方式

[0036] 尽管下面将描述示例实施例,但显而易见的是,在不脱离本发明的更广泛的精神和范围的情况下,可以对这些示例实施例进行各种修改。因此,以下描述和附图应被视为说明性的而非限制性的。
[0037] 在以下描述和附图中,阐述了许多细节,以便提供对各种示例实施例的理解。然而,对于本领域的技术人员而言显而易见的是,可以在没有这些细节的情况下实践各实施例。
[0038] 图1是示出了根据示例实施例的气溶胶产生装置100以及用于与气溶胶产生装置100一起使用的消耗品10的示例的示意图。消耗品10包括气溶胶基质12。气溶胶产生装置
100包括用于接纳消耗品10的接纳器110、用于加热气溶胶基质12的加热装置120和控制器
130。
[0039] 消耗品10被设计用于一次性使用(即,其应当仅被加热一次以产生气溶胶基质)。在图1所示的示例中,消耗品10是烟草棒,该烟草棒形成管状区域,该管状区域具有气溶胶基质12和外材料层,如纸、箔或其他柔性平面材料,该外材料层可以用于提供附加的结构完整性,以将气溶胶基质保持在适当位置。因此,消耗品10可以大体上类似于香烟。
[0040] 然而,消耗品10不限于任何特定形式,并且可以使用允许消耗品10被接纳器110接纳的任何形式。附加地,例如当气溶胶基质12可以具有足够的结构完整性以单独使用时,或者如果嵌入气溶胶基质12中的材料提供所需水平的结构完整性,则消耗品10不需要具有外材料层。在一些设计中,过滤器、蒸气收集区域、冷却区域和其他结构也可以包括在消耗品10中。
[0041] 气溶胶基质12可以作为呈切丝状、丸状、粉末状、粒状、条状或片状形式、可选地这些的组合形式的固体或糊剂类型的材料提供。同样地,气溶胶基质可以包括流体(例如液体或凝胶)。气溶胶基质可以包括例如呈干燥或烤制形式的烟草,在一些情况下具有附加成分以用于调味或产生更顺滑的或以其他方式更令人愉悦的体验。根据气溶胶基质中包含的材料,消耗品可以定义为烟草棒,或者气溶胶基质可以定义为风味释放介质。在一些示例中,可以用汽化剂处理如烟草等气溶胶基质12。汽化剂可以改善从气溶胶基质产生蒸气。例如,汽化剂可以包括多元醇(如丙三醇)或二醇(如丙二醇)。在一些情况下,气溶胶基质可能不含烟草或甚至不含尼古丁,而是可以含有天然或人工获得的成分以用于调味、挥发、改善顺滑度和/或提供其他令人愉悦的效果。气溶胶基质12(如烟草)可以包含一种或多种用于保持水分的保湿剂,如(多种)二醇。
[0042] 在使用之前,气溶胶基质12具有预定的水分含量,这可能取决于其设计、形状、包装、类型、风味等。如本文所使用的,水分含量是指可能存在于气溶胶基质12中的水和任何其他保湿剂的量,并且可以通过气溶胶基质的质量(例如重量水含量)、体积(例如体积水含量)或任何其他可测量的物理量来定义。将理解的是,在实践中,水分含量可能与预定值略有不同,并且因此,表达“预定值”可以替代地被理解为指示范围,该范围可以在预定值左右(例如,预定值周围的±2%)定义或者用下限和上限定义。通常,使用前烟草棒的水分含量(即预定的水分含量)是在13%‑14.3%的范围内或附近的值。使用后,烟草棒的水分含量通常下降至在6%‑8%的范围内或附近的值。然而,本发明不限于该方面,并且预定的水分含量可以是高于14.3%的值或低于13%的值。
[0043] 接纳器110接纳要使用的消耗品10(即,消耗品10以相对于气溶胶产生装置100的预定位置/取向放置在接纳器110中/上/附近)。
[0044] 加热装置120被布置用于当消耗品10被接纳在接纳器110中时加热该消耗品。
[0045] 在图1所示的示例中,加热装置120包括形成空间的加热腔室122(例如烘箱),接纳器110提供通向加热腔室122的孔口,消耗品10通过该孔口插入。接纳器110进一步包括用于将消耗品10可释放地固定在适当位置的固定器件(未示出),但是将理解的是,例如如果加热腔室和/或加热器被布置用于在使用时固定消耗品,则可能不需要单独的固定器件。
[0046] 然而,接纳器110不限于这种形式,并且接纳器110可以具有能够接纳消耗品并在气溶胶基质被加热时将消耗品保持在适当位置的任何其他形状。例如,接纳器110和消耗品10可以包括对应的连接器(例如插头和插座型的机械连接器、位于接纳器110和消耗品10中的相反极性的磁体等)。
[0047] 加热装置120被布置用于加热气溶胶基质12,例如通过使用与气溶胶基质接触或接近的加热元件、通过加热与气溶胶基质接触或接近的导热元件(例如导芯)、通过对消耗品10中的线圈或其他导电物体的感应加热,该线圈或其他导电物体与气溶胶基质12接触或可以向该气溶胶基质辐射热能等。加热装置120不限于这些示例,并且可以使用任何用于加热气溶胶基质12的手段。
[0048] 在图1所示的示例中,加热装置120包括加热器124,该加热器包括设置在加热腔室122的表面上的线圈,用于对加热腔室进行加热,从而加热接纳在加热腔室122内的消耗品
10的气溶胶基质12。然而,应当理解,可以使用其他类型的加热装置,并且加热器可以具有任何其他配置。
[0049] 将进一步理解的是,所产生的气溶胶可以通过被导向如吸嘴等输出(未示出)来使用,气溶胶产生装置的使用者可以从该输出吸入气溶胶。作为非限制性示例,消耗品10可以包括充当吸嘴并且当消耗品10被接纳器110接纳时可以从接纳器110突出的区域。替代性地,气溶胶产生装置100可以包括联接到加热腔室122的单独的吸嘴,使得气溶胶可以被导向吸嘴(例如通过使用者的吸入或通过气溶胶产生装置中的通气装置的动作)。
[0050] 控制器130包括监测单元132、检测单元134和信令单元136。
[0051] 监测单元132、检测单元134和信令单元136可以被实施为软件硬件或其组合。具体地,在一些示例中,控制器130可以包括一个或多个处理器(例如,单核/多核CPU、微处理器等)、一个或多个工作存储器(例如随机存取存储器、RAM、闪速存储器等)和存储计算机可读指令的一个或多个非易失性指令存储件(例如只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、闪速存储器等),由此执行(多个)指令存储件中的计算机可读指令的(多个)处理器起到监测单元132、检测单元134和信令单元136的作用。在其他示例中,监测单元132、检测单元134和信令单元136可以被实施为硬件部件,每个硬件部件都包括单独的电路系统,如集成电路系统(IC),在这种情况下,通过每个单元获得的数据可以通过通信信道(例如专用信号线或总线)、通过将数据存储在其他单元可访问的存储器中而传输到(多个)其他单元。
[0052] 在图1所示的示例中,控制器130是起到监测单元132、检测单元134和信令单元136的作用的微控制器(MCU)。
[0053] 监测单元132用于监测指示在气溶胶基质的加热期间气溶胶基质的水分含量的可观测量。这里,可观测量是可以经由一个或多个传感器感测/检测的(或基于通过(多个)传感器获得的数据得到的)并且指示气溶胶基质的水分含量的物理性质。
[0054] 作为非限制性示例,可观测量可以是使用水分传感器在加热腔室122中测量的水分水平、在气溶胶基质12的一部分上测量的介电常数、在加热期间给定时刻的气溶胶基质的温度、在加热期间气溶胶基质的温度变化速率、用于加热气溶胶基质的能量的量、当消耗品被接纳器接纳时由加热装置120中的感应加热线圈感知的表观负载、或指示气溶胶基质12中的水分含量的任何其他可观测量。在一些示例中,可观测量可以是可以被监测的多种物理性质(例如,以上解释的示例的组合)。
[0055] 在图1所示的示例中,可观测量包括加热装置120的温度。具体地,加热装置120包括温度传感器126(例如,热敏电阻热电偶、基于电阻的温度检测器等),该温度传感器通信地联接到控制器130,并且监测单元132被配置为在气溶胶基质的加热期间的一个或多个时刻从温度传感器126获得温度。温度传感器126还可以用于控制加热器124的温度,如下面进一步解释的。例如,监测单元132可以在气溶胶基质12的加热开始时获得温度值,并且在气溶胶基质12的加热期间周期性地(例如每秒)获得温度值。作为另一个示例,监测单元132可以在相对于气溶胶基质12的加热开始的单个时刻(例如7秒)获得温度值。
[0056] 然而,将理解的是,在其他示例中,可以省略温度传感器126。例如,可以确定加热器的电阻(例如利用电压和电流传感器),并且可以基于加热器的电阻与温度之间的已知关系来确定加热器的温度。为了简洁起见,这里将不描述本领域技术人员已知的用于确定加热器的电阻或基于加热器的电阻来确定加热器的温度的方法。
[0057] 检测单元134用于基于所监测的可观测量检测该水分含量与预定水分含量不同的指示。换言之,检测单元134获得通过监测单元132监测的可观测量的(多个)值,并基于所监测的可观测量的(多个)值检测该指示。
[0058] 例如,检测单元134可以在所监测的可观测量的值落在所监测的可观测量的值的预定范围之外(例如,该值低于第一预定阈值,该值不在第一预定阈值与第二预定阈值之间,或者该值高于第二预定阈值)时检测到水分含量与预定水分含量不同。在这样的示例中,将理解的是,预定范围可以由单个阈值(即,将预定范围定义为所有值等于或高于阈值的较低阈值,或将预定范围定义为所有数值等于或低于阈值的较高阈值)或者由较低和较高阈值来定义。
[0059] 在图1所示的示例中,检测单元134被布置用于在通过监测单元132在从气溶胶基质12的加热开始起少于13秒的时刻获得的温度值等于或高于120℃时检测到气溶胶基质的水分含量与预定水分含量不同的指示。如下面参考图3更详细地解释的,这表明气溶胶基质12的水分含量不同于(在这种情况下,小于)预定水分含量。
[0060] 然而,将理解的是,这仅仅是该指示的检测的示例,并且本发明不限于该示例。本示例实施例可以与本文所述的或可从本披露得到的任何其他检测并且特别是与以下结合图4A、图4B、图4C、图5A和图5B描述的检测一起使用。
[0061] 信令单元136用于基于检测到的指示来生成用于中断气溶胶产生装置100的操作的控制信号。换言之,当检测单元134检测到气溶胶基质12的水分含量与预定水分含量不同的指示时,信令单元136获得通知,并且该通知使信令单元生成控制信号。
[0062] 例如,可以将所生成的控制信号传输到加热装置120以指示气溶胶基质12的加热要被中断,即用于禁用加热装置120的信号、被传输至电源140以中断向加热装置120供应电的信号或被传输至电源140以完全禁止向气溶胶产生装置100供应电力的信号等。控制信号可以例如通过使断路器跳闸或者使电力从要禁用的部件转移(例如,通过使部件短路)来中断操作。尽管术语“控制信号”是以单数形式使用的,但这应理解为是指可以控制气溶胶产生装置中各种部件的操作的至少一个控制信号。
[0063] 在这些情况中的每一种情况下,控制信号的生成使气溶胶基质的加热被中断。
[0064] 在图1所示的示例中,信令单元生成第一控制信号以断开加热器124,从而使加热器124停止加热气溶胶基质12。在气溶胶产生装置包括显示屏的情况下,信令单元可以生成第二控制信号以控制显示屏显示消息,该消息通知气溶胶产生装置的使用者消耗品不具有所需水分含量。然而,将理解的是,代替消息的显示或者除了消息的显示之外,还可以使用其他通知使用者的手段,如触觉反馈
[0065] 因此,防止了对水分含量不足的消耗品的加热,并且提高了气溶胶产生装置的安全性/可靠性。
[0066] 尽管图1中未示出,但将理解的是,气溶胶产生装置100可以包括附加部件,如与气溶胶产生装置一体化的电源或与外部电源的连接件、用于控制从电源到控制器130和/或加热装置120的电力供应的控制电路系统、用于将各种部件保持在一起的框架、用于向气溶胶产生装置的使用者通知与该装置或消耗品有关的信息的显示屏、按钮或其他使得使用者能够打开/关闭或控制气溶胶产生装置的控件等。
[0067] 将参考图2描述根据本示例实施例的气溶胶产生装置100的电气部件的示例。
[0068] 在图2所示的示例中,气溶胶产生装置100包括加热装置120、控制器130(例如MCU)、电源140和充电装置150。
[0069] 电源140向气溶胶产生装置100的包括控制器130和加热装置120在内的其他部件供应电力。
[0070] 在图2所示的示例中,电源140包括电池142(例如二次电池,如锂离子电池、镍金属混合电池或不可再充电电池)和电池保护电路144。然而,将理解的是,在一些情况下可以省略电池保护电路144(例如在电池不需要保护电路的情况下),或者电源140可以替代地是可联接到气溶胶产生装置100外部的电源(例如,主电源、DC 5V电源等)并且将电力从外部源传送到气溶胶产生装置100的部件的连接器。
[0071] 充电装置150用于从电联接到气溶胶产生装置的电源供应电力以对电池142再充电。然而,将理解的是,在电源140不包括可再充电元件(例如电池142不可再充电或被省略)的情况下,可以省略充电装置150。
[0072] 在图2所示的示例中,充电装置150包括可联接到外部电源的连接器152和用于控制从外部电源到电池142的电力供应的充电IC 154,可选地包括用于变换由外部电源供应的电力的电压/电流特性的变压器
[0073] 在图2所示的示例中,加热装置120包括转换器128、加热器124、温度传感器126和开关元件129。
[0074] 转换器128被布置用于将从电源140接收的电力转换成适合于加热气溶胶基质的电力。例如,转换器可以是用于将从电源140接收的电力的电压增加到更高电平电压的升压电路。然而,将理解的是,在一些情况下,不需要转换由电源输出的电力来加热气溶胶基质,在这种情况下可以省略转换器128。
[0075] 在图2所示的示例中,转换器128是升压器,该升压器将由电源140输出的3.3V电压增加到在3.8V至4.3V的范围内的电压,这可由气溶胶产生装置100的使用者通过按钮进行控制。如图2所示,升压器可以被控制器130启用或禁用,以可控制地向加热器124提供升压的电力(当启用时)。然而,将理解的是,这里描述的电压电平或范围是示例性的,并且升压器在从电源140接收的电压或由升压器(转换器128)输出的电压/电压范围方面未受到限制。
[0076] 加热器124被布置用于对加热腔室(未示出)进行加热。在图2所示的示例中,加热器124是线圈。然而,将理解的是,加热器不限于这种形式,并且可以是任何其他类型的加热器,无论是基于传导的(例如线圈和芯的组合)还是基于对流的。
[0077] 温度传感器126向控制器130提供加热腔室122的温度,如上文参考图1所解释的。
[0078] 开关元件129允许控制器130控制加热腔室中的温度。开关元件129可以是晶体管,如场效应晶体管(FET)(例如Si MOSFET、GaN MOSFET、SiC MOSFET等)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、晶闸管或其他已知类型的开关元件。尽管开关元件129被称为单个开关元件,但是它可以包括串联和/或级联布置的多于一个开关元件,并且对开关元件129的提及因此应当被解释为对至少一个开关元件的提及。
[0079] 在图2所示的示例中,开关元件129是串联布置在加热器与电源的端子之间的MOSFET,使得可以通过控制MOSFET的状态在电源与加热器(并且包括加热装置120的其他部件,如转换器128)之间可控制地形成电力回路。具体地,在图2所示的示例中,控制器130从温度传感器126获得温度。所感测的温度被输入到在控制器130上实施的PID(比例、积分、微分)控制回路中,并且PID控制回路输出基于所感测的温度与期望的温度之间的差的值,将PID控制回路的输出与脉冲信号进行比较,并将其转换为用于控制MOSFET 129的状态的脉冲宽度调制(PWM)信号(即,PWM信号被施加到MOSFET 129的栅极)。
[0080] 为了简洁,省略了本领域技术人员已知的控制回路和开关元件129的控制的进一步细节。然而,应当理解,控制器不限于使用PID控制回路和/或用PWM信号控制开关元件,而是可以实施用于控制开关元件的任何其他已知类型的控制回路,包括PI或P控制回路或信号。
[0081] 图3示出了在气溶胶基质的加热期间加热装置120、以及特别是加热腔室122的示例性温度。在图3中,具有预定水分含量的气溶胶基质(例如,新的消耗品)的加热用实线示出,并且没有水分含量或水分含量很少的气溶胶基质的加热(例如,先前使用的消耗品)用虚线示出。
[0082] 加热装置120被布置用于将气溶胶基质12从初始(例如环境)温度加热到通常在150℃至300℃的范围内的较高温度。在气溶胶基质的加热期间,在达到该较高温度之前,通常不会有气溶胶的显著释放。
[0083] 将气溶胶基质加热到该较高温度引起气溶胶的释放,这是使基质中的颗粒挥发、雾化和/或汽化的结果。在图3所示的示例中,气溶胶基质被加热到230℃左右的温度,但是这是非限制性示例,并且可以替代地使用任何允许从基质产生气溶胶的温度。
[0084] 一旦被加热,如果要继续产生气溶胶,则可以将气溶胶基质保持在期望的温度或期望的温度附近。在一些情况下,该第二阶段可以持续可以为预定的时间量(例如直到达到预定的时间量,如5秒)或在事件发生时结束的时间量(例如直到使用者停止使用气溶胶产生装置,气溶胶基质耗尽等)。然而,如当仅期望少量气溶胶时,气溶胶基质不需要保持在该较高温度下。
[0085] 图3仅示出了气溶胶基质的加热和消耗品使用(其也可以称为环节)的开始,在该使用期间,使用者可以吸入所产生的气溶胶。虽然图3中没有示出,但将理解的是,一旦被加热,消耗品就可以在较高温度下保持几分钟(例如4‑5分钟)。通常,在环节接近结束时(例如从气溶胶基质的加热开始起270秒),关闭加热器,并且环节在之后不久(例如从气溶胶基质的加热开始起290秒)结束。在环节结束时,可以将消耗品与气溶胶产生装置解除联接并弃置。
[0086] 从图3中显而易见的是,当温度达到约100℃时,新消耗品中水的水平会产生一定时间段,在该时间段期间,当水蒸发时温度不会显著升高(例如“平稳期”)。因此,水分含量较低的消耗品将不会具有相同的平稳期并且更快地达到100℃以上的温度。尽管图3示出了水的示例,但应该理解,检测单元134并不限于检测水的不存在。例如在气溶胶基质12包含保湿剂或其他可蒸发物质的情况下,气溶胶基质12的加热将在保湿剂/可蒸发物质的沸点附近产生温度不会显著升高的附加时间段(例如在气溶胶基质12包含丙二醇的情况下,温度将短暂保持在丙二醇的沸点188℃左右),并且保湿剂/可蒸发物质的降低的水平或不存在可以基于温度的不同升高速率或温度升高特定量所需的时间长度来检测。
[0087] 因此,可以基于指示在气溶胶基质的加热期间气溶胶基质的水分含量的所测量信息来检测消耗品是新的还是使用过的。
[0088] 在示例实施例中,可观测量包括装置的热分布、与气溶胶基质相关的水分分布和装置的电能分布中的至少一者。监测单元132被布置用于监测在气溶胶基质的加热期间装置的热分布、水分分布和电能分布中的至少一者。换言之,装置的热分布、水分分布和电能分布是针对气溶胶基质加热的分布。
[0089] 如本文所使用的,术语分布包括在气溶胶基质的加热期间的一个或多个时刻的可观测量的值。该时间可以相对于气溶胶基质的加热开始来定义或者相对于可观测量已经达到特定值的时间(例如加热装置120或气溶胶基质12已经达到特定温度)来定义。因此,包括在两个或更多个时刻的可观测量的值的分布定义了在这些时刻中的两个时刻之间的时间段内可观测量的值变化。在一些情况下,分布可以定义在气溶胶基质的加热期间温度随时间推移的变化。
[0090] 例如,热分布可以包括在气溶胶基质12的加热期间的一个或多个时刻获得的与气溶胶基质12相关的温度值,如气溶胶基质12本身的温度或指示气溶胶基质温度的气溶胶产生装置100的部件的温度(例如加热腔室122的温度,如以上参考图1和图3所描述的)。
[0091] 水分分布包括在气溶胶基质12的加热期间的一个或多个时刻从气溶胶产生装置100(例如加热腔室122中的水分水平)或从气溶胶基质12获得(例如使用水分或湿度传感器)的指示水分的值。
[0092] 该装置的电能分布包括指示在加热气溶胶基质12期间使用的电能的值,该值是在气溶胶基质12的加热期间的一个或多个时刻获得的。例如,这可以表示由加热装置120或加热器124用于加热气溶胶基质的电能,或者它可以替代性地表示在气溶胶基质的加热期间由装置的更多或所有部件使用的电能。通过测量从电源140(或外部电源)输出的能量来获得该值,或者可以测量提供给加热器124的能量(例如通过与加热器124串联的分流电阻器和与分流电阻器并联的电流测量电路)。通过监测单元132获得的值可以指示在该时刻使用的电能(例如瞬时能量)或者可以指示在一定时间段内(例如从气溶胶基质12的加热开始直到该时刻)使用的电能的累计量。
[0093] 检测单元134被布置用于基于可观测量与对应的预定分布的偏差检测该指示。预定分布可以定义在气溶胶基质12的加热期间的一个或多个时刻的可观测量的预定值,该预定值是当气溶胶基质12基本上具有预定水分含量时所预期的。例如,预定分布可以被定义为可观测量随时间推移的变化。可以将预定分布存储在例如气溶胶产生装置100上的可被检测单元134访问的存储器中。
[0094] 检测单元134被布置用于基于通过监测单元132获得的可观测量的值与从预定分布得到的可观测量的值的比较检测该指示。
[0095] 例如,检测单元134可以被布置为在通过监测单元132获得的(多个)值与预定分布中的(多个)对应值之间的差等于或大于预定阈值时检测到该指示,该预定阈值对于所有时刻可以是相同的或者对于每个时刻可以被不同地设置。
[0096] 参考图3、图4A、图4B和图4C,将解释根据本示例实施例的多个预定分布的示例。
[0097] 图3所示的实线是预定热分布的示例,该预定热分布定义了在气溶胶基质12的加热期间加热腔室122的温度变化。然而,将理解的是,预定热分布不限于此,因为它可以是指示气溶胶基质12的温度的任何温度,如气溶胶基质12本身的温度、消耗品10的温度或加热装置120或气溶胶产生装置100的另一部件的温度。
[0098] 图4A示出了预定水分分布的示例,该预定水分分布定义了在气溶胶基质12的加热期间和在消耗品的后续使用期间加热腔室122中的预定水分水平。然而,本发明不限于定义加热腔室中的水分水平的预定水分分布。替代地,预定水分分布可以定义气溶胶基质12本身中的水分水平(对应于例如当消耗品被接纳器110接纳时通过与气溶胶基质12接触的水分传感器预期测量的水分水平)。
[0099] 如图4A所示,水分水平被预定为从初始值(例如大约13%)开始,并在气溶胶基质的加热期间随着气溶胶基质12中的水和任何保湿剂以及其他物质的蒸发而降低到较低值(例如10%)。在气溶胶基质12被加热到产生气溶胶时的较高温度之后,水分水平在消耗品的使用期间继续降低。
[0100] 图4B示出了预定电能分布的示例,该预定电能分布定义了气溶胶基质12的加热期间使用的能量的累计量。在图4B所示的示例中,从电源140输出的能量的累计量预定在加热的前10秒以基本上恒定的速率增加到约180焦的值,并且然后以相对较低的速率增加。如以上所解释的,预定电能分布不限于定义从电源140输出的累计电能,而是可以是在不同时刻提供给加热器124的瞬时能量等。
[0101] 在本示例实施例中,监测单元132可以被布置用于监测热分布(如图3所示的热分布)、水分分布(如图4A所示的水分分布)和电能分布(如图4B所示的电能分布)中的一者或多者。检测单元134被布置用于基于这些分布之一中存在的与对应的预定分布的偏差检测该指示,或者该检测单元可以被布置用于当在两个或所有所监测的分布中存在相应的偏差时检测到该指示,在每个分布中检测到的偏差指示气溶胶基质中的水分含量与预定水分含量不同。
[0102] 例如,在监测单元132被布置用于监测图3所示的热分布的情况下,该检测单元可以在t=100s时所监测的温度显著高于130℃时检测到指示,在监测单元132被布置用于监测图4A所示的水分分布的情况下,该检测单元可以在t=0s时所监测的水分含量低于10%时检测到指示,和/或在监测单元132被布置用于监测图4B所示的电能分布的情况下,该检测单元可以在t=10s时所监测的累计能量低于160J(表明没有/更少的能量将被用于使气溶胶基质12中的水和/或其他保湿剂蒸发)时检测到指示。
[0103] 替代性地,预定分布可以替代地包括一个或多个关联,其中,每个关联是某个时刻与该时刻的可观测量的预定值之间的关联,例如如图4C所示。
[0104] 在这些情况下,检测单元134被布置为将通过监测单元132在每个时刻获得的值与相关联的预定值进行比较。
[0105] 尽管图4C以表的形式示出了多个预定分布,但将理解的是,表形式是为了说明的目的,并且关联可以呈任何其他合适的形式。
[0106] 在图4C所示的示例中,预定温度分布定义了时刻t=5s与温度的预定值100℃之间的第一关联、时刻t=8s与预定值150℃之间的第二关联、时刻t=13s与预定值230℃之间的第三关联,对于时刻t=100s、150s、200s、270s和290s,依此类推,每个时刻都与预定值230℃相关。类似地,预定水分分布定义了时刻与水分水平的预定值之间的关联(时刻t=0s与13%;时刻t=5s与12%;时刻t=8s与11%;时刻t=13s与10%;时刻t=100s与9%;时刻t=150s与8%;时刻t=200s与7%;时刻t=270s与6%;以及时刻t=290s与6%;)。预定电能分布定义了时刻与电能的预定值之间的关联(时刻t=0s与0J;时刻t=5s与90J;时刻t=8s与150J;时刻t=13s与185J;时刻t=100s与405J;时刻t=150s与530J;时刻t=200s与
660J;时刻t=270s与840J;以及时刻t=290s与840J)。
[0107] 尽管图4C所示的示例中的每个预定分布定义了多个关联,但将理解的是,一个或多个预定分布可以替代地只包括一个关联。例如,预定电能分布可以定义时刻与电能的预定值之间的单个关联,如t=13s与185J。另外,尽管两个或更多个预定分布可以定义针对与图4C所示的示例中的时刻相同的时刻的关联,但每个预定分布都可以替代地定义与(多个)互斥时刻的一个或多个关联(例如第一预定分布可以使用时刻t=t1定义关联,而第二预定分布可以使用第二时刻t=t2定义关联,其中,t2与t1不同)。
[0108] 图4C所示的示例性预定分布包括与气溶胶基质的加热期间和消耗品的后续使用期间(在此期间,气溶胶基质保持在产生气溶胶基质时的温度下)的时刻的关联。然而,将理解的是,预定分布不需要包括任何与在气溶胶基质达到较高温度的时刻之后的时刻的关联。例如,由于气溶胶基质预计在t=13s时达到230℃的温度,因此可以省略在预定分布中定义的与时刻t=100s、150s、200s、270s和290s的关联。
[0109] 可选地,检测单元134可以被布置为当监测单元132获得不具有相关联预定值的时刻的值时,如通过回归分析(例如,内插/外插)、曲线拟合等基于在预定分布中定义的关联来确定对应的值。
[0110] 因此,可以更准确地检测到气溶胶基质12不具有预定水分含量的指示,同时减少保持预定分布所需的资源。
[0111] 在示例实施例中,可观测量包括装置的热分布。因此,监测单元132被布置用于监测装置的热分布。可选地,可观测量还可以包括本文所述的水分分布和/或电能分布。
[0112] 在本示例实施例中,预定热分布包括关于在第一预定时间长度内将气溶胶基质从第一预定值加热到第二预定值的温度变化的信息。例如,第一预定值可以是第一预定值是环境温度(即,气溶胶产生装置100周围环境的温度)、气溶胶基质的初始温度或加热装置120(例如加热腔室122或加热器124)的初始温度之一。例如,第二预定值可以是从气溶胶基质产生气溶胶或蒸气时的温度。替代性地,第一预定值可以是高于典型环境温度的值(例如
50℃),从而减少由于气溶胶基质的不同环境/初始温度引起的变化的影响。类似地,第二预定值可以是低于从气溶胶基质产生气溶胶或蒸气时的温度的值(例如170℃),因此降低了消耗品10由于加热而失去其结构完整性的风险。
[0113] 在本示例实施例中,检测单元134被布置用于在符合以下各项时检测到该指示:所监测的热分布与该预定热分布相差预定热阈值或更大;和/或所监测的热分布在少于预定参考时间长度的时间内从第一预定值改变到第二预定值,该预定参考时间长度小于或等于第一预定时间长度。
[0114] 换言之,如果通过监测单元132获得的一个或多个值与在预定分布中定义的(多个)对应值之间的差大于预定热阈值,则检测单元134检测到该指示。这里,预定阈值可以是度数(例如2℃、3.5℃、5℃等)或预定值的百分比(例如1.0%、3%、5.5%)。
[0115] 然而,将显而易见的是,检测单元134可以被布置为当在所监测的热分布中获得的值中的至少两个或更多个值与从预定热分布得到的对应值不同时检测到该指示。通过依赖更多的比较,可以降低气溶胶基质12不含有预定水分含量的错误检测的风险。类似地,要求所监测的热分布中的两个单独值与它们在预定热分布中对应的值显著不同(即,相差预定热阈值或更大)并且所监测的热分布的变化发生得比预定阈值分布的变化快得多(即,在少于对应参考时间长度的时间内)可以避免气溶胶基质12不含有预定水分含量的错误检测。
[0116] 附加地或替代性地,如果监测单元132确定在第一时刻获得的温度值与在第二时刻获得的温度值之间的差等于或大于第二预定值与第一预定值之间的差,并且第一时刻与第二时刻之间的时间长度等于或小于预定参考时间长度,则检测单元134检测到气溶胶基质12不具有预定水分含量的指示。
[0117] 现在将参考图5A描述根据本示例实施例的预定热分布和所监测的热分布(基于通过监测单元132获得的值)的示例。
[0118] 在图5A所示的示例中,预定热分布定义了四个关联:t=0s与20℃;t=6s与100℃;t=9s与102℃;以及t=18s与230℃。附加地,对于由预定热分布中的第一时刻和最后时刻定义的0至18s的间隔,预定热分布定义了15.5s的参考时间长度。
[0119] 然而,在预定热分布中定义的关联的数量和时刻/值是示例性的,并且预定热分布可以定义任意数量的关联(例如,一个、三个、十个或更多个)。附加地,代替为跨越在预定热分布中的整个间隔定义单个参考时间长度,预定热分布可以替代地为由在预定热分布中具有相关联值的时刻对定义的一个或多个子间隔定义相应的预定参考时间长度。例如,可以替代地定义以下参考时间长度:间隔0‑9s的参考时间长度为7秒,间隔6‑9s的参考长度为2秒,并且间隔6‑18s的参考时间长度为10秒。
[0120] 在图5A的示例中,预定热分布包括关于在7秒的预定时间长度内将气溶胶基质从预定值20℃加热到预定值90℃的温度变化的信息。附加地,图5A所示的预定热分布还包括关于在18秒的预定时间长度内将气溶胶基质从预定值20℃加热到预定值230℃的温度变化的信息。在第二示例中,第一预定值(20℃)是加热腔室122的预定初始温度,而第二预定值(230℃)是当从气溶胶基质产生气溶胶或蒸气时装置的温度。
[0121] 尽管图5A中未示出,但该示例中的预定阈值设置为5.5℃。
[0122] 图5A中最右列示出了通过监测单元132从气溶胶基质12的加热开始起以3秒的间隔获得的示例性温度值。
[0123] 因此,在图5A的示例中,检测单元134检测到气溶胶基质12中的水分含量与预定水分含量不同的指示,因为:
[0124] i)在t=9s时,获得的值为135℃,这与102℃的预定值相差超过5℃的预定热阈值,和/或
[0125] ii)所监测的热分布在少于15.5s的参考时间长度的时间内(时刻之间的差仅为15秒)从20℃的值变化到230℃的值(事实上,这是从19℃至230℃的更大变化)。
[0126] 检测单元134因此通知信令单元136,该信令单元生成用于中断气溶胶产生装置100的操作的控制信号。
[0127] 尽管在上面的描述中,相同的阈值(为5℃)用于所有时刻,但这些预定值中的一个或多个预定值可以具有相应的预定热阈值。附加地,对于这些预定值中的一个或多个预定值,可以不同地设置下限阈值和上限阈值,以定义可允许值的范围(即,阈值定义预定值周围的最小值和最大值)。
[0128] 现在将参考图5B描述根据修改的预定热分布和所监测的热分布中定义的阈值的示例。
[0129] 如图5B所示,对于时刻t=0s,设置了10℃的阈值,其中,最小和最大温度值为10℃至30℃。对于时刻t=7s,设置了88℃的最小值和93℃的最大值(注意,这相当于相对于90℃的值设置了‑2℃和+3℃的阈值)。类似地,对于时刻t=12s,设置了125℃/135℃的最小值/最大值,并且对于时刻t=17s,设置了228℃/135℃的最小值/最大值。
[0130] 因此,在图5B的示例中,检测单元134在通过监测单元132在t=7时获得的值小于88℃或大于93℃时检测到该指示。
[0131] 因此,可以更准确地进行检测。
[0132] 将理解的是,当设置最小值和最大值时,可以省略对应的预定温度值(第二列中所示的20℃、90℃、130℃和230℃),因为检测单元134确定所监测的值是否落入由最小值和最大值定义的范围内。
[0133] 在示例实施例中,监测单元132被布置用于通过获得温度值来监测热分布,这些温度值指示在气溶胶基质12的加热期间的多个时刻中的每个时刻与气溶胶产生装置100和气溶胶基质12之一相关联的温度。
[0134] 检测单元134被布置用于在这些温度值中的至少一个温度值与参考值中的对应一个参考值相差预定热阈值或更大时检测到该指示,该参考值是基于温度变化的信息确定的。
[0135] 更具体地,检测单元134被布置用于基于关于包括在预定阈值分布中的温度变化的信息来为通过监测单元132获得的温度值中的一个或多个温度值确定相应的参考值。参考值可以针对监测单元132获得值并且预定热分布未定义预定值的任何时刻来确定。参考值可以例如通过使用回归分析或曲线拟合来确定。
[0136] 然后,检测单元134被布置用于将通过监测单元132获得的每个值与所确定的对应参考值进行比较。如果对于通过监测单元132获得的任何值,比较值之间的差等于或大于预定热阈值,则该检测会检测到气溶胶基质12中的水分含量与预定水分含量不同的指示。
[0137] 如上所述,检测单元134可以被布置为仅当在所监测的热分布中获得的值中的多于一个值与对应的参考值不同时才检测到该指示。这可以降低错误检测的风险。附加地或替代性地,如上所述,预定热阈值不需要针对所有时刻设置为相同。
[0138] 因此,可以更准确地进行检测,同时减少保持(多个)预定分布所需的资源。
[0139] 现在将参考图5A描述本示例实施例的示例。
[0140] 在该示例中,监测单元132在时刻t=3s获得50℃的值,在时刻t=12s获得175℃的值并且在时刻t=15s获得230℃的值。由于预定热阈值未定义这些时刻的预定值,所以检测单元134确定时刻t=3s、12s和15s的参考值。
[0141] 检测单元134使用时刻t=0s和t=6s(即,为其定义预定值的时刻t=3s之前和之后的时刻)的预定值的线性回归来确定参考值。
[0142] 因此,检测单元134确定参考值为:(3s‑0s)/(6s‑0s)*(98℃–20℃)+20℃=59℃。因此,检测单元134在所监测的热分布中的50℃的值与59℃的参考值相差超过时刻t=3s的预定热阈值设置时检测到该指示。
[0143] 对于时刻t=12s和15s,检测单元134被布置用于使用二次插值基于时刻t=6s、9s2
和18s的预定值来获得参考值,这产生了等式T=148‑14.778·t+1.074·t (其中,t是时刻,并且T是温度的参考值)。因此,检测单元134针对时刻t=12s确定的参考值为:148–
14.77778*12+1.074074*12^2=125.33℃并且针对时刻t=15s确定的参考值为168℃。检测单元134在所监测的热分布中的175℃的值与125.33℃的参考值相差超过时刻t=12s的预定热阈值设置时和/或在所监测的热分布中的230℃的值与168℃的参考值相差超过时刻t=15s的预定热阈值设置时检测到该指示。
[0144] 将理解的是,检测单元134不需要确定与通过监测单元132获得的每个值相对应的参考值。通过监测单元132获得的值中的一些值可以不与参考值进行比较,但是它们仍然可以用于确定所监测的热分布中的变化是否比预定热分布中的变化发生得快得多。例如,继续上面描述的示例,不需要确定时刻t=15s的参考值,因为其指示所监测的热分布中从20℃至230℃的变化发生得比预定热分布中的变化快得多,这可能会自行触发该指示的检测。
[0145] 在示例实施例中,监测单元132被布置用于针对每个温度值(即,针对一个或多个温度值)获得在气溶胶基质的加热启动时的时间与达到由温度值指示的温度时的时间之间的相关联的时间度量。
[0146] 换言之,当监测单元132获得温度值时,监测单元132被布置用于还获得自启动气溶胶基质的加热以来所经过的时间的度量,并且将该时间度量与所获得的温度值相关联。
[0147] 作为第一示例,监测单元132可以被布置用于当启动气溶胶基质12的加热时启动计时器,并且用于获得由计时器指示的所经过的时间,作为每次获得温度值时要关联的时间度量。
[0148] 作为第二示例,监测单元132可以被布置用于从启动气溶胶基质12的加热时开始以规则的间隔(例如每0.5s)获得温度值。在这种情况下,监测单元132对于当启动气溶胶基质的加热时获得的第一温度值获得为0。然后,对于每个随后的温度值,监测单元132通过将该值以0.5s递增来获得相关联的时间度量。
[0149] 在本示例实施例中,检测单元134被布置用于基于相关联的时间度量来针对每个温度值确定第一预定时间长度中的时间点,并且将参考值确定为在所确定的时间点时由关于温度变化的信息指定的温度。
[0150] 对于图3中实线所示的示例性预定热分布,检测单元134可以被布置为针对通过监测单元132获得的时间度量将预定热分布上的与时间度量相对应的温度值确定为参考值。
[0151] 例如,如果监测单元132获得105℃的温度值和8秒的相关联的时间度量,则检测单元134将预定热分布上的与8秒相对应的温度值102℃确定为参考值。尽管已经描述了以连续函数的形式示出了预定热分布的图3的示例,但应该理解,检测单元134可以替代地使用具有多个离散值的预定热分布,例如如上所述的关联。
[0152] 在示例实施例中,监测单元132被布置用于测量指示在气溶胶基质的加热期间气溶胶产生装置100中的电功率的值。
[0153] 例如,监测单元132可以被布置用于经由一个或多个传感器测量由电源输出的瞬时功率的值、流过气溶胶产生装置100的电流的值、提供给气溶胶产生装置的特定部件(例如加热装置120)的电流的值。
[0154] 在本示例实施例中,监测单元132被布置用于通过累计指示在气溶胶基质12的加热期间的电功率的值来监测电能分布。
[0155] 换言之,监测单元132被布置用于对指示在气溶胶基质的加热期间的多个时刻获得的电功率的值求和,以获得累计功率值(即,指示从获得指示电功率的第一值时的时刻(例如气溶胶基质12的加热开始)起已经产生或使用的电功率的量的值)。
[0156] 在本示例实施例中,预定电能分布包括指示预定累计功率值的信息,并且检测单元134被布置用于在指示电功率的累计值与预定累计功率值相差预定电能阈值或更大时检测到该指示。
[0157] 将参考图6描述根据本示例实施例的气溶胶产生装置100的电气部件的示例。
[0158] 为了简洁起见,这里将省略对电气部件120至150的描述,因为这些部件已经结合图2进行了描述。
[0159] 在图6所示的示例中,气溶胶产生装置100包括用于测量提供给加热装置120的电流的电流测量装置160。电流测量装置160包括与加热装置120串联放置(具体地,在联接到电池142的正极端子和控制器130的节点B与转换器128之间)的分流电阻器162。电流测量装置160还包括与分流电阻器162并联的电流测量元件164,该电流测量元件164被布置用于检测流过分流电阻器162的电流的值。具体地,电流测量元件164被布置用于测量跨分流电阻器162的端子的电压。
[0160] 在图6所示的示例中,监测单元132被布置用于获得由电流测量元件164跨分流电阻器162测量的电压值,以基于分流电阻器162的电阻值得到流过分流电阻器162的电流值。然后,基于流过分流电阻器162的电流值,监测单元132被布置用于获得指示被提供给加热装置120的电功率的值。例如,监测单元132可以使用加热装置120的等效电阻或预定的加热器124的等效电阻的值,并且相应地计算提供给加热装置120的功率。
[0161] 监测单元132被布置用于累计指示在气溶胶基质12的加热期间的电功率的值。例如,监测单元132可以在气溶胶基质12的加热开始时获得第一值,并且在随后的气溶胶基质的加热期间获得第二值。监测单元132可以将第一值和第二值相加,作为指示在获得第一值时的时刻与获得第二值时的时刻之间提供给加热装置120的电功率的累计功率值。然后,每次监测单元132获得新值时,监测单元132将新值与累计功率值相加。
[0162] 仍然在图6所示的示例中,检测单元134从监测单元132获得累计功率值。检测单元134基于包括在预定电能分布中的信息来确定对应的预定累计功率值,并将累计功率值与预定累计功率值进行比较。如果比较值不同(例如相差预定阈值或更大),则检测单元134检测到气溶胶基质12中的水分含量与预定水分含量不同的指示。
[0163] 尽管上面已经描述了具有电流测量装置的气溶胶产生装置100的具体配置,但将理解的是,本发明不限于这种具体布置,并且电流测量装置160的不同配置和/或电流测量装置160在图6所示的电路中的不同放置是可能的。例如,电流测量装置(具有相同或不同的配置)可以与电源140串联放置,使得它可以测量从电源140输出的电流,或者可以放置在图6中标记为A和B的节点之间,使得它可以测量提供给控制器130和加热装置120两者的电流。
将理解的是,允许监测单元132获得指示在气溶胶基质12的加热期间在气溶胶产生装置100中产生和/或使用的电功率的值的电流测量装置160的其他位置也是可能的。
[0164] 附加地,在气溶胶产生装置100中可以提供多于一个电流测量装置(具有相同或不同配置),并且本发明不限于该方面。例如,可以提供第一装置以用于测量从联接到装置或在装置中的电池输出的电流,并且可以提供第二装置以用于测量提供给加热装置120的电流。
[0165] 在示例实施例中,控制器被布置用于通过使用脉冲宽度调制控制至少一个开关元件来控制加热装置的温度。
[0166] 例如,控制器130可以被布置为基于加热装置的当前温度(可以通过一个或多个温度传感器(如结合图1描述的温度传感器126)获得或者从加热器124的电阻获得)和加热装置的期望温度来确定加热装置的温度是否应该升高、降低或保持在当前水平。基于该确定,控制器130可以确定该至少一个开关元件的占空比以增加、降低或保持加热装置的温度,并且使用脉冲宽度调制方案来生成一个或多个控制信号以控制该至少一个开关元件的相应状态。
[0167] 当该至少一个开关元件被控制为导通时,电流被允许流过加热装置,并且当该至少一个开关元件被控制为关断时,电流被阻止流过加热装置。因此,当该至少一个开关元件被控制为关断时,没有电能被提供给加热装置120。因此,该至少一个开关元件的状态可以用于确定在气溶胶基质的加热期间使用的电能的量。换言之,用于控制(多个)开关元件的(多个)控制信号的占空比与用于加热气溶胶基质的电能成比例。
[0168] 每个开关元件可以是任何已知类型的开关元件(例如结合上面图2描述的类型),因为本发明不限于该方面。
[0169] 控制器可以被布置为使用任何类型的控件(如结合图2描述的控件(例如PID、PI或P控制回路))来控制温度,因为本发明不限于该方面。
[0170] 在本示例实施例中,监测单元132被布置用于通过基于脉冲宽度调制使该至少一个开关元件导通的时间长度来计算用于加热气溶胶基质的电能的量,以监测电能分布。
[0171] 例如,监测单元132可以获得为控制该至少一个开关元件的状态而生成的(多个)控制信号,并且确定在该至少一个开关元件导通的循环的一部分期间将由加热装置使用的电能的量。然后,可以通过累计在每个循环期间所确定的电能的量来获得在气溶胶基质12的加热期间(例如在加热的整个持续时间或其一部分期间)使用的电能的量。
[0172] 因此,本示例实施例中的控制器可以检测气溶胶基质的水分含量与预定水分含量不同的指示,并且生成用于中断气溶胶产生装置的操作的信号,而不需要如电流测量装置160等附加感测/测量部件。
[0173] 现在将参考图2和图7描述根据本示例实施例的气溶胶产生装置100的示例。
[0174] 如图2所示,加热装置120包括开关元件129,在本示例中,该开关元件是MOSFET,但可以理解的是,可以提供多于一个开关元件,因为这可以在开关元件发生故障的情况下提高安全性,并且这里描述的开关元件的类型是示例性的,因为可以替代地提供各种类型的(多个)开关元件。
[0175] 在本示例实施例中,控制器130生成脉冲宽度调制的控制信号,该控制信号被提供给MOSFET 129的栅极。控制信号被控制为在高电压电平与低电压电平之间变化,该高电压电平用于使MOSFET 129允许电流在MOSFET 129的漏极与源极之间流动,该低电压电平用于使MOSFET 129中断电流在MOSFET 129的漏极与源极之间流动。为了简洁,为了清楚起见,省略了对本领域技术人员将熟悉的MOSFET 129的状态的控制的详细描述。
[0176] 由于MOSFET 129与加热器124串联连接(具体地,MOSFET 129的漏极端子和源极端子与加热器124串联连接),因此控制器130可以通过控制MOSFET 129的状态来控制是否允许电流流过加热器124。
[0177] 图7示出了在气溶胶基质12的加热期间用于生成控制信号以控制MOSFET 129的状态的通过控制器130确定的占空比、以及加热器124的温度的示例。
[0178] 如图7所示,为了开始加热气溶胶基质12,MOSFET 129被控制为导通,其中,占空比为大约100%,以便将加热器124的温度提高到期望温度(例如在200℃‑230℃的范围内)。当加热器的温度接近大约150℃时,控制器130确定应该降低加热器的温度升高的速率,并且因此相应地降低占空比。因此,如图7所示,占空比在9秒后降低,并且加热器的温度以较低的速率升高。然后,控制器130通过将MOSFET 129的占空比控制在允许产生气溶胶或蒸气的期望范围内来调节加热器的温度。
[0179] 因此,如果例如气溶胶基质12的水分含量低于预定水分含量,则加热气溶胶基质需要的电能将较少(例如如果水或另一种保湿剂的含量低于预定量)。用于加热气溶胶基质12的电能的这种差异可以被检测为气溶胶基质中的水分含量低于预定水分含量的指示。
[0180] 尽管控制器130已被描述为控制该至少一个开关元件以控制加热装置120的温度,但替代性地,与控制器130分离的第二控制器(图6中未示出)可以被布置用于替代地控制加热装置120的温度。在这些情况下,监测单元132可以被布置为获得指示加热装置120的温度的值、指示为控制该至少一个开关元件而确定的占空比的值、或指示由第二控制器生成以控制(多个)开关元件的状态的(多个)控制信号的值。
[0181] 因此,气溶胶产生装置100可以包括第二控制器,该第二控制器被布置用于通过使用脉冲宽度调制控制至少一个开关元件来控制加热装置的温度,并且监测单元可以被布置用于通过基于由第二控制器用于控制该至少一个开关元件导通的脉冲宽度调制期间的时间长度来计算用于加热气溶胶基质的电能的量,以监测电能分布。
[0182] 尽管监测单元已经被描述为被布置用于计算该至少一个开关元件导通期间的累计时间长度并且基于累计时间长度来计算电能的量,但替代性地,监测单元可以被布置用于计算用于加热气溶胶基质的电能的平均量(算术平均值、加权平均值等)并且在所计算的平均量不同于预定平均量时确定气溶胶基质的水分含量与预定水分含量不同。可以计算指示用于控制开关元件的状态的控制信号的占空比的值的其他组合来代替平均值,如包括这些值中的两个或更多个值的乘积、这些值中的两个或更多个值的比率等的组合。
[0183] 从上面的描述将了解,某些示例实施例执行用于控制气溶胶产生装置的方法,该气溶胶产生装置包括用于接纳包括气溶胶基质的消耗品的接纳器和用于加热气溶胶基质的加热装置。
[0184] 参考图8,在步骤802处,气溶胶产生装置监测指示在气溶胶基质的加热期间气溶胶基质的水分含量的可观测量。
[0185] 在步骤804处,气溶胶产生装置基于所监测的可观测量检测该水分含量与预定水分含量不同的指示。
[0186] 在步骤806处,气溶胶产生装置基于检测到的指示来生成用于中断该装置的操作的控制信号。
[0187] 变型
[0188] 可以对上述示例实施例进行许多修改和改变。
[0189] 在上述示例实施例中,监测单元132从气溶胶基质12的加热开始监测可观测量。然而,监测单元132也可以在消耗品被接纳器接纳之前或者在启动气溶胶基质加热之前获得可观测量(例如水分水平、温度、瞬时电功率或任何其他类型的可观测量)的值。例如,监测单元132可以被布置为当在气溶胶基质12的加热之前发生预定事件(如检测到消耗品被插入或气溶胶基质应该被加热)时获得可观测量的值。
[0190] 然后,可观测量的该值可以用作表示气溶胶产生装置100的环境的参考值。检测单元134可以获得该环境参考值,并基于环境参考值来调整预定分布,例如通过增加或减少在气溶胶基质的加热期间预期的可观测量的值、通过改变与可观测量的值相关联的时刻等。
[0191] 例如,如果监测单元132检测到环境温度为30℃,而预定热分布存储作为初始值的20℃的值以及与气溶胶基质12的加热开始后3秒的时间度量相关联的50℃的值,则检测单元134可以升高50℃的值(例如到55℃)和/或可以减少相关联的时间度量(例如到2.7s),从而将该环境不同于由预定热分布所指示的环境考虑在内。类似地,可以获得在接纳消耗品之前接纳器110中的水分水平作为环境参考值,和/或可以获得在加热气溶胶基质之前在装置中使用的瞬时功率。将理解的是,环境参考值的相同获取和使用可以用于任何其他类型的可观测量。
[0192] 在上述示例实施例中,监测单元132获得在气溶胶基质的加热期间的一个或多个时刻的可观测量的值,并且检测单元134从监测单元132获得可观测量的每个值。然而,监测单元132可以替代性地被布置为仅向检测单元134提供指示可观测量变化超过特定量的值,这些值可以是绝对的或与先前输出的值相对的(例如先前输出的值的至少2%的变化)。因此,检测单元134可以假设在输出新值之前可观测量的值基本上没有改变,从而减少检测单元134中的处理。
[0193] 当然,本领域技术人员将认识到,可以进行除上述修改之外的修改。
[0194] 特别地,将理解的是,可以组合上述示例实施例。
[0195] 在前面的描述中,示例方面是参考几个示例实施例来描述的。因此,说明书应被视为说明性的,而不是限制性的。类似地,附图中所示的突出显示示例实施例的功能和优点的图仅是为了示例目的而呈现的。示例实施例的架构是足够灵活和可配置的,使得它可以以与附图中所示的方式不同的方式来利用。
[0196] 本文所呈现的示例的软件实施例可以被提供为计算机程序或软件,如具有指令或指令序列的一个或多个程序,该计算机程序或软件被包括或存储在如机器可访问或机器可读介质、指令存储件或计算机可读存储装置等制品中,在一个示例实施例中,这些机器可访问或机器可读介质、指令存储件或计算机可读存储装置中的每一者可以是非暂态的。非暂态机器可访问介质、机器可读介质、指令存储件或计算机可读存储装置上的程序或指令可以用于对计算机系统或其他电子装置进行编程。本文所描述的技术不限于任何软件配置。它们可以在任何计算或处理环境中找到适用性。本文使用的术语“计算机可读”、“机器可访问介质”、“机器可读介质”、“指令存储件”和“计算机可读存储装置”应包括能够存储、编码或传输指令或指令序列的任何介质,这些指令或指令序列用于由机器、计算机或计算机处理器执行并使机器/计算机/计算机处理器执行本文所述的方法中的任何一种方法。此外,在本领域中将软件以一种或另一种形式(例如,程序、规程、过程、应用程序、模、单元、逻辑等)称为采取动作或引起结果是常见的。这样的表达仅仅是陈述由处理系统对软件的执行使处理器执行动作以产生结果的简写方式。
[0197] 一些实施例还可以通过制备专用集成电路、现场可编程阵列或通过互连常规部件电路的适当网络来实施。
[0198] 一些实施例包括计算机程序产品。计算机程序产品可以是其上或其中存储有指令的一个或多个存储介质、(多个)指令存储件或(多个)存储装置,这些指令可以用于控制或使计算机或计算机处理器执行本文描述的示例实施例的任何程序。存储介质/指令存储件/存储装置可以包括例如但不限于光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器、闪存卡、磁卡、光卡、纳米系统、分子存储器集成电路、RAID、远程数据存储设备/归档件/仓储件和/或适用于存储指令和/或数据的任何其他类型的装置。
[0199] 存储在一个或多个计算机可读介质、(多个)指令存储件或(多个)存储装置中的任何一者上的一些实施方式包括用于控制气溶胶产生装置的硬件和用于使气溶胶产生装置或微处理器能够根据本文所述的示例实施例操作的软件。这样的软件可以包括但不限于装置驱动程序、操作系统和用户应用程序。最终,如上所述,这样的计算机可读介质或(多个)存储装置进一步包括用于执行本发明的示例方面的软件。
[0200] 气溶胶产生装置的编程和/或软件中包括用于实施本文所述的程序的软件模块。在本文的一些示例实施例中,模块包括软件,但是在本文的其他示例实施例中,模块包括硬件或硬件和软件的组合。
[0201] 虽然以上已经描述了本发明的各个示例实施例,但是应该理解,这些示例实施例通过举例而非限制的方式呈现。(多个)相关领域中的技术人员将清楚的是,可以在其中做出形式上和细节上的各种改变。因此,本发明不应当受限于任何上述示例实施例,而是应当仅根据以下权利要求书及其等效物来限定。
[0202] 进一步地,摘要的目的是使专利局和一般公众、尤其是不熟悉专利或法律术语或措辞的科学家、工程师和本领域从业人员能够通过粗略的检查快速确定本申请的技术披露的性质和实质。摘要不旨在以任何方式限制本文所呈现的示例实施例的范围。还应当理解的是,权利要求中陈述的任何程序都不需要按照所呈现的顺序来执行。
[0203] 虽然本说明书含有许多具体实施例细节,但这些细节不应被解释为对任何发明或可能要求的事物的范围的限制,而是被解释为对特定于本文所述的特定实施例的特征的描述。在本说明书中在单独的实施例的背景下描述的某些特征还可以在单个实施例中组合地实施。相反,在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合来实施。此外,尽管特征在上文可以被描述为以某些组合起作用并且甚至如此最初被要求,但是在一些情况下可以从组合中去除要求保护的组合的一个或多个特征,并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。
[0204] 在某些情况下,多任务处理和并行处理可能是有利的。此外,以上所述的实施例中的各种部件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这种分离。
[0205] 现在已经描述了一些说明性实施例和实施例,很明显,前述内容是说明性的而非限制性的,已经通过示例的方式呈现。特别地,尽管本文中所呈现的许多示例涉及设备或软件元件的特定组合,但是这些元件可以以其他方式组合以实现相同的目的。仅结合一个实施例讨论的动作、元素和特征不旨在被排除在其他实施例或实施例中的类似色之外。
[0206] 本文描述的设备可以在不脱离其特性的情况下以其他具体形式体现。因此,本文描述的设备的范围由所附权利要求而不是前述描述来指示,并且落入权利要求的等效含义和范围内的变化被包含在其中。
[0207] 附图标记清单
[0208] 10:消耗品
[0209] 12:气溶胶基质
[0210] 100:气溶胶产生装置
[0211] 110:接纳器
[0212] 120:加热装置
[0213] 122:加热腔室
[0214] 124:加热器(例如线圈)
[0215] 126:温度传感器
[0216] 128:转换器
[0217] 129:(多个)开关元件(例如MOSFET)
[0218] 130:控制器(例如MCU)
[0219] 132:监测单元
[0220] 134:检测单元
[0221] 136:信令单元
[0222] 140:电源
[0223] 142:电池
[0224] 144:电池保护电路
[0225] 150:充电装置
[0226] 152:连接器(例如USB连接器)
[0227] 154:充电IC
[0228] 160:电流测量装置
[0229] 162:分流电阻器
[0230] 164:电流测量元件。
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