气溶胶生成装置及其充电控制方法与流程

1.本技术涉及烟具技术领域，尤其涉及一种气溶胶生成装置及其充电控制方法。


背景技术：

2.通过雾化芯加热雾化等手段，将含有尼古丁等成分的雾化液体变成气溶胶的装置是一种模仿香烟的电子产品，有着与香烟近似的烟雾、味道和感觉。这种通过雾化产生的含尼古丁气溶胶但不含普通香烟烟气中普遍存在的焦油等有害致癌物质，被认为是一种有利于传统烟民身体健康的香烟替代品。同时这种电子装置具有便携性好，不会产生明火，也不产生二手烟且环保的特点，受到很多吸烟人士的青睐。
3.现有的电子烟一般都具有可充电电池，例如：锂离子(li-ion)电池，在通过充电接口与外部电源电连接之后，由充电芯片对锂离子电池进行充电。在对锂离子电池进行充电的过程中，充电芯片会产生一定的损耗，导致充电芯片的表面温度过高(通常在100℃以上)。由于电子烟的内部空间非常小不容易进行散热，表面温度过高的充电芯片，很容易对周边器件造成损坏。虽然充电芯片本身具有过温保护功能，但其过温保护功能的温度上限很高(一般在150℃左右)，因此充电芯片内置的过温保护功能不能有效阻止充电芯片对周边器件的影响。


技术实现要素：

4.本技术提供一种气溶胶生成装置及其充电控制方法，旨在解决在对气溶胶生成装置的可充电电池进行充电的过程中，充电芯片会产生一定的损耗，导致充电芯片的表面温度过高，进而对周边器件造成损坏的问题。
5.本技术第一方面提供了一种气溶胶生成装置的充电控制方法，所述气溶胶生成装置包括充电芯片和可充电电池；所述方法包括：
6.获取输入电压、电池电压以及充电电流；
7.根据所述输入电压、所述电池电压以及所述充电电流，计算所述充电芯片的损耗功率；
8.根据所述充电芯片的损耗功率控制所述充电电流，以使得所述充电芯片的表面温度保持在预设目标温度以下。
9.本技术第二方面提供了一种气溶胶生成装置，包括充电芯片、可充电电池以及控制器；还包括用于检测输入电压的第一电压检测模块、用于检测电池电压的第二电压检测模块、以及用于检测充电电流电流检测模块；
10.所述控制器被配置为：
11.获取所述输入电压、所述电池电压以及所述充电电流；
12.根据所述输入电压、所述电池电压以及所述充电电流，计算所述充电芯片的损耗功率；
13.根据所述充电芯片的损耗功率控制所述充电电流，以使得所述充电芯片的表面温
度保持在预设目标温度以下。
14.本技术提供的气溶胶生成装置及其充电控制方法，根据充电芯片的损耗功率控制充电电流，从而使得充电芯片的表面温度保持在预设目标温度以下，避免了对周边器件造成损坏的问题。
附图说明
15.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
16.图1是本技术实施方式提供的气溶胶生成装置示意图；
17.图2是本技术实施方式提供的含有充电芯片的电路示意图；
18.图3是本技术实施方式提供的第二电压检测模块的电路示意图；
19.图4是本技术实施方式提供的气溶胶生成装置的充电控制方法示意图。
具体实施方式
20.为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施方式，对本技术进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
21.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.图1是本技术实施方式提供的一种气溶胶生成装置结构示意图。
23.如图1所示，气溶胶生成装置10包括充电接口101、充电芯片102、电池103、第一电压检测模块104、第二电压检测模块105、电流检测模块106以及控制器107。
24.需要说明的是，在图1中仅示出与本实施例相关的气溶胶生成装置10的元件。相应地，与该实施例有关的本领域技术人员应理解，气溶胶生成装置10中可以还包括除了图1中所示的元件之外的通用元件。
25.充电接口101用于实现气溶胶生成装置10与外部电源的电连接，外部电源通过充电接口101、充电芯片102对电池103进行充电。充电接口101可以是usb接口、type-c接口、lightning接口，具体地在此不作限定。优选的采用usb接口。
26.电池103提供用于操作气溶胶生成装置10的电力。例如，电池103可以提供电力以对加热元件进行加热，并且可以提供操作控制器107所需的电力。此外，电池103可以提供操作气溶胶生成装置10中所提供的其他元件所需的电力。
27.电池103是可反复充电电池，可以是但不限于磷酸铁锂(lifepo4)电池。例如，电池103可以是钴酸锂(licoo2)电池或钛酸锂电池。
28.第一电压检测模块104，用于检测充电接口101的输入电压；第二电压检测模块
105，用于检测电池103的电压；电流检测模块106，用于检测电池103的充电电流。
29.具体地，可参考图2和图3所示，图2中u1为充电接口，u2为充电芯片。当外部电源通过充电接口u1与充电芯片u2电连接之后，可通过r1和r2组成的分压电路得到充电接口u1的输入电压信号；电池103的电压可通过r3和r4组成的分压电路得到电池电压信号。充电电流的检测电路可采用常用的电路，在此不作限定。
30.控制器107包括至少一个处理器。处理器可以包括逻辑门阵列，或可以包括通用微处理器和存储微处理器中可执行的程序的存储器的组合。此外，本领域技术人员应理解，控制器107可以包括另一类型的硬件。
31.控制器107可以控制气溶胶生成装置10的整体操作。详细地说，控制器107不仅控制电池103和加热元件的操作，而且还控制气溶胶生成装置10中其它元件的操作。此外，控制器107可以通过检查气溶胶生成装置10的元件的状态来确定气溶胶生成装置10是否可以进行操作。
32.在本示例中，基于在对气溶胶生成装置的可充电电池进行充电的过程中，充电芯片会产生一定的损耗，导致充电芯片的表面温度过高，进而对周边器件造成损坏的问题。控制器107被配置为：
33.确定输入电压、电池电压以及充电电流；
34.根据所述输入电压、所述电池电压以及所述充电电流，计算充电芯片102的损耗功率；
35.根据充电芯片102的损耗功率控制所述充电电流，以使得所述充电芯片的表面温度保持在预设目标温度以下。
36.在一示例中，所述根据充电芯片102的损耗功率控制所述充电电流，包括：
37.在充电芯片102的损耗功率大于或等于预设损耗功率值的情况下，控制所述充电电流降低。
38.具体地，控制器107首先通过第一电压检测模块104、第二电压检测模块105、电流检测模块106分别获取检测到的输入电压信号vn、电池电压信号vm以及充电电流信号(附图未示出)，进而确定输入电压v0、电池电压v1以及充电电流i0。
39.然后，控制器107通过以下公式计算充电芯片102的损耗功率：
40.p0＝(v
0-v1)
×
i0；其中，p0为充电芯片102的损耗功率，v0为输入电压，v1为电池电压，i0为充电电流。
41.接着，控制器107判断充电芯片102的损耗功率p0是否大于或等于预设损耗功率值p1。
42.在该示例中，根据预设目标温度、充电芯片102的表面温度与结温的对应关系、充电芯片102的热阻kj以及充电芯片102的环境温度ta确定预设损耗功率值p1。
43.一般地，充电芯片102的热阻kj可通过充电芯片102的数据手册可以查询到；为了避免充电芯片102的表面温度过高对周边器件造成损坏，预设目标温度介于80℃～90℃，即预设的充电芯片102的表面温度ts介于80℃～90℃，在该示例中ts设为85℃；通过预先建立的充电芯片102的表面温度与结温的对应关系，可得到充电芯片102的表面温度ts＝85℃时对应的充电芯片102的结温tj。然后通过以下公式，即可确定预设损耗功率值p1：
44.tj＝ta p1×
kj；其中，ta为充电芯片102的环境温度，p1为预设损耗功率值，kj为充
电芯片102的热阻，tj为充电芯片102的结温。在其他示例中，ta也可以忽略掉。
45.在另一示例中，所述根据充电芯片102的损耗功率控制所述充电电流，包括：
46.根据充电芯片102的损耗功率确定充电芯片102的表面温度；
47.在充电芯片102的表面温度大于或等于预设目标温度的情况下，控制所述充电电流降低。
48.具体地，控制器107根据充电芯片102的损耗功率、充电芯片102的热阻以及充电芯片102的环境温度，计算充电芯片102的结温；然后根据充电芯片102的结温与表面温度的对应关系，确定充电芯片102的表面温度。
49.在该示例中，控制器107通过以下公式计算充电芯片102的损耗功率：
50.p0＝(v
0-v1)
×
i0；其中，p0为充电芯片102的损耗功率，v0为输入电压，v1为电池电压，i0为充电电流。
51.然后，控制器107通过以下公式计算充电芯片102的结温：
52.tj＝ta p0×
kj；其中，ta为充电芯片102的环境温度，p0为计算得到的损耗功率，kj为充电芯片102的热阻，tj为充电芯片102的结温。在其他示例中，ta也可以忽略掉。
53.在计算得到充电芯片102的结温tj之后，根据充电芯片102的结温与表面温度的对应关系，确定充电芯片102的表面温度ts。若充电芯片102的表面温度ts大于或等于预设目标温度，则控制所述充电电流降低以使得所述充电芯片的表面温度保持在预设目标温度以下。预设目标温度介于80℃～90℃，在该示例中预设目标温度设为85℃。
54.进一步地，控制器107还被配置为：
55.获取充电芯片102的表面温度数据与结温数据；
56.根据充电芯片102的表面温度数据与结温数据，建立充电芯片102的表面温度与结温的对应关系。
57.例如，通过对某一电子烟进行多次测试，得到如下表格所示的充电芯片102的表面温度数据与结温数据：
58.充电芯片结温/℃1441381281201121049688857264充电芯片表面温度/℃1101081061041021009996806960
59.基于上述表格数据，可以建立充电芯片102的表面温度与结温的一次函数(分段函数)，如下式子所示：
60.t
s0
＝ka×
tj a；其中，t
s0
为充电芯片102的表面温度，tj为充电芯片102的结温，ka为传导系数，a为一次函数截距。基于该式子，即可得到充电芯片102的表面温度ts＝85℃时，对应的充电芯片102的结温tj。
61.需要说明的是，充电芯片102的表面温度与结温的对应关系并不限于此种方式。
62.请参考图2所示，在本示例中，控制器107具有用于控制充电电流的控制端口ch_en，通过控制端口ch_en、电阻r5以及r6可以控制充电电流的大小。
63.具体地，控制器107还被配置为：在充电芯片102的损耗功率大于或等于预设损耗功率值的情况下或者在充电芯片102的表面温度大于或等于预设目标温度的情况下，控制控制端口ch_en为高阻态以降低所述充电电流。
64.在一示例中，控制器107还被配置为：
65.重新确定所述电池电压；
66.判定重新确定的所述电池电压是否大于或等于预设电池电压；
67.在重新确定的所述电池电压大于或等于预设电池电压的情况下，控制所述充电电流增加。
68.在该示例中，所述预设电池电压介于3.7v～4.1v。在控制器107通过前述方式控制充电芯片102的损耗功率p0小于预设损耗功率值p1的情况下或者在充电芯片102的表面温度小于预设目标温度的情况下，若电池103充电达到一定电压之后，例如：3.9v，为了缩短电池103的充电时间，可以适当的增大充电电流。具体地，控制器107可控制控制端口ch_en输出为低电平以增大所述充电电流。
69.图4是本技术实施方式提供的气溶胶生成装置10的充电控制方法流程示意图。
70.如图4所示，在步骤s11中，控制器107确定输入电压、电池电压以及充电电流。
71.具体地，控制器107通过第一电压检测模块104、第二电压检测模块105、电流检测模块106分别获取检测到的输入电压信号、电池电压信号以及充电电流信号，进而确定输入电压v0、电池电压v1以及充电电流i0。。
72.在步骤s12中，控制器107根据所述输入电压、所述电池电压以及所述充电电流，计算充电芯片102的损耗功率。
73.具体地，控制器107通过以下公式计算充电芯片102的损耗功率：
74.p0＝(v
0-v1)
×
i0；其中，p0为充电芯片102的损耗功率，v0为输入电压，v1为电池电压，i0为充电电流。
75.在步骤s13中，控制器107根据充电芯片102的损耗功率控制所述充电电流，以使得所述充电芯片的表面温度保持在预设目标温度以下。
76.在一示例中，控制器107在充电芯片102的损耗功率大于或等于预设损耗功率值的情况下，控制器107控制所述充电电流降低。
77.在该示例中，控制器107根据预设目标温度、充电芯片102的表面温度与结温的对应关系、充电芯片102的热阻kj以及充电芯片102的环境温度ta确定预设损耗功率值p1。
78.一般地，充电芯片102的热阻kj可通过充电芯片102的数据手册可以查询到；为了避免充电芯片102的表面温度过高对周边器件造成损坏，预设目标温度介于80℃～90℃，即预设的充电芯片102的表面温度ts介于80℃～90℃，在该示例中ts设为85℃；通过预先建立的充电芯片102的表面温度与结温的对应关系，可得到充电芯片102的表面温度ts＝85℃时对应的充电芯片102的结温tj。然后通过以下公式，即可确定预设损耗功率值p1：
79.tj＝ta p1×
kj；其中，ta为充电芯片102的环境温度，p1为预设损耗功率值，kj为充电芯片102的热阻，tj为充电芯片102的结温。在其他示例中，ta也可以忽略掉。
80.在另一示例中，控制器107根据充电芯片102的损耗功率确定充电芯片102的表面温度；在充电芯片102的表面温度大于或等于预设目标温度的情况下，控制所述充电电流降低。
81.在该示例中，控制器107根据充电芯片102的损耗功率、充电芯片102的热阻以及充电芯片102的环境温度，计算充电芯片102的结温；然后根据充电芯片102的结温与表面温度的对应关系，确定充电芯片102的表面温度。
82.在该示例中，控制器107通过以下公式计算充电芯片102的损耗功率：
83.p0＝(v
0-v1)
×
i0；其中，p0为充电芯片102的损耗功率，v0为输入电压，v1为电池电
压，i0为充电电流。
84.然后，控制器107通过以下公式计算充电芯片102的结温：
85.tj＝ta p0×
kj；其中，ta为充电芯片102的环境温度，p0为计算得到的损耗功率，kj为充电芯片102的热阻，tj为充电芯片102的结温。在其他示例中，ta也可以忽略掉。
86.在计算得到充电芯片102的结温tj之后，根据充电芯片102的结温与表面温度的对应关系，确定充电芯片102的表面温度ts。若充电芯片102的表面温度ts大于或等于预设目标温度，则控制所述充电电流降低以使得所述充电芯片的表面温度保持在预设目标温度以下。预设目标温度介于80℃～90℃，在该示例中预设目标温度设为85℃。
87.进一步地，充电控制方法还包括：
88.获取充电芯片102的表面温度数据与结温数据；
89.根据充电芯片102的表面温度数据与结温数据，建立充电芯片102的表面温度与结温的对应关系。
90.例如，通过对某一电子烟进行多次测试，得到如下表格所示的充电芯片102的表面温度数据与结温数据：
91.充电芯片结温/℃1441381281201121049688857264充电芯片表面温度/℃1101081061041021009996806960
92.基于上述表格数据，可以建立充电芯片102的表面温度与结温的一次函数(分段函数)，如下式子所示：
93.t
s0
＝ka×
tj a；其中，t
s0
为充电芯片102的表面温度，tj为充电芯片102的结温，ka为传导系数，a为一次函数截距。基于该式子，即可得到充电芯片102的表面温度ts＝85℃时，对应的充电芯片102的结温tj。需要说明的是，充电芯片102的表面温度与结温的对应关系并不限于此种方式。
94.请参考图2所示，在本示例中，控制器107具有用于控制充电电流的控制端口ch_en，通过控制端口ch_en、电阻r5以及r6可以控制充电电流的大小。
95.在充电芯片102的损耗功率p0大于或等于预设损耗功率值p1的情况下或者在充电芯片102的表面温度大于或等于预设目标温度的情况下，控制器107控制控制端口ch_en为高阻态以降低所述充电电流。
96.在一示例中，充电控制方法还包括：
97.重新确定所述电池电压；
98.判定重新确定的所述电池电压是否大于或等于预设电池电压；
99.在重新确定的所述电池电压大于或等于预设电池电压的情况下，控制所述充电电流增加。
100.在该示例中，所述预设电池电压介于3.7v～4.1v。在控制器107通过前述方式控制充电芯片102的损耗功率p0小于预设损耗功率值p1的情况下或者在充电芯片102的表面温度小于预设目标温度的情况下，若电池103充电达到一定电压之后，例如：3.9v，为了缩短电池103的充电时间，可以适当的增大充电电流。具体地，控制器107可控制控制端口ch_en输出为低电平以增大所述充电电流。
101.需要说明的是，本技术的说明书及其附图中给出了本技术的较佳的实施例，但是，本技术可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例
不作为对本技术内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本技术说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本技术所附权利要求的保护范围。