一种双雾化芯的电子烟及其热量均衡控制方法

专利名称：一种双雾化芯的电子烟及其热量均衡控制方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211668676.9

专利申请（专利权）人：深圳美众联科技有限公司
权利人地址：广东省深圳市宝安区福海街道新田社区新田大道71-6号福宁工业厂房E栋401-501

专利发明（设计）人：宋茂清, 邹德辉, 黄振宇

专利摘要：本发明实施例公开了一种双雾化芯的电子烟及其热量均衡控制方法，双雾化芯的电子烟包括一烟杆，所述烟杆内的储油仓中设有锂电池、电路板、固定板、第一雾化芯和第二雾化芯；所述锂电池对电路板供电，电路板控制第一雾化芯和第二雾化芯在单芯交替工作和双芯同时工作下进行热量均衡加热；固定板用于固定第一雾化芯和第二雾化芯并与锂电池的正负极连接。两个雾化芯能交替加热，比单发热丝加热产生的积碳更少，解决了现有电子烟采用单发热丝容易积碳的问题，还延长了雾化芯的使用寿命；两个雾化芯又能同时加热，提高了烟油的利用率。

主权利要求：一种双雾化芯的电子烟及其热量均衡控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电子烟技术领域，尤其涉及一种双雾化芯的电子烟及其热量均衡控制方法。
背景技术
[0002] 电子烟是一种利用发热丝加热雾化烟油的电子雾化装置；通过锂电池对不同阻值发热丝进行驱动加热，即可输出不同功率的热量来雾化发热丝周围的烟油，从而输出雾化物供用户吸食。
[0003] 为了增加单口烟油的雾化量，目前多采用降低发热丝阻值或提高发热丝两端的驱动电压来实现，这两种方法都可提高发热丝的发热功率，从而提高烟油的雾化量。但是，发热丝长期工作后会在其表面产生积碳，发热丝工作时间越长，积碳越多。过多的积碳会影响烟油的雾化口感。同时，为追求雾化口感，发热丝过高的加热功率也加重、加速了积碳的产生。由此导致一次性电子烟油舱烟油携带量受到限制，其使用寿命较短，因此市场上很少有大油量一次性电子烟产品出现。
发明内容
[0004] 针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种双雾化芯的电子烟及其热量均衡控制方法，以解决现有电子烟采用单发热丝容易积碳的问题。
[0005] 本发明实施例提供一种双雾化芯的电子烟，包括一烟杆，所述烟杆内的储油仓中设有锂电池、电路板、固定板、第一雾化芯和第二雾化芯；
[0006] 所述锂电池对电路板供电，电路板控制第一雾化芯和第二雾化芯在单芯交替工作和双芯同时工作下进行热量均衡加热；固定板用于固定第一雾化芯和第二雾化芯并与锂电池的正负极连接。
[0007] 可选地，所述的双雾化芯的电子烟中，所述第一雾化芯和第二雾化芯在储油仓内并排设置且左右对称分布。
[0008] 可选地，所述的双雾化芯的电子烟中，所述电路板上设有第一加热驱动电路、第二加热驱动电路和处理器；
[0009] 所述第一加热驱动电路根据处理器输出的第一驱动信号来控制第一雾化芯的加热状态，检测第一雾化芯两端的电压并反馈给处理器；
[0010] 第二加热驱动电路根据处理器输出的第二驱动信号来控制第二雾化芯的加热状态，检测第二雾化芯两端的电压并反馈给处理器。
[0011] 可选地，所述的双雾化芯的电子烟中，所述第一加热驱动电路包括第一开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
[0012] 所述第一开关管的栅极连接第一电阻的一端和处理器；第一开关管的源极连接第一电阻的另一端、供电端和第二电阻的一端；第一开关管的漏极连接第二电阻的另一端、第三电阻的一端、第四电阻的另一端和第一雾化芯的一端；第三电阻的另一端和第四电阻的另一端均连接处理器，第一雾化芯的另一端接地。
[0013] 可选地，所述的双雾化芯的电子烟中，所述第二加热驱动电路包括第二开关管、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；
[0014] 所述第二开关管的栅极连接第六电阻的一端和处理器；第二开关管的源极连接第六电阻的另一端、供电端和第七电阻的一端；第二开关管的漏极连接第七电阻的另一端、第八电阻的一端、第九电阻的另一端和第二雾化芯的一端；第八电阻的另一端和第九电阻的另一端均连接处理器，第二雾化芯的另一端接地。
[0015] 本发明实施例第二方面提供了一种双雾化芯的电子烟的热量均衡控制方法，包括：
[0016] 开始加热时，根据功能选择进入对应的工作模式；
[0017] 工作模式为单芯工作模式时，选择第一雾化芯和第二雾化芯中总加热雾化时间短的雾化芯进行加热；
[0018] 工作模式为双芯工作模式时，对第一雾化芯和第二雾化芯同时加热。
[0019] 可选地，所述的热量均衡控制方法中，所述工作模式为单芯工作模式时，选择第一雾化芯和第二雾化芯中总加热雾化时间短的雾化芯进行加热的步骤具体包括：
[0020] 工作模式为单芯工作模式时，读取第一雾化芯和第二雾化芯的各自的总加热雾化时间；
[0021] 判断第一雾化芯的总加热雾化时间是否大于第二雾化芯的总加热雾化时间；是则控制第二雾化芯加热，否则控制第一雾化芯加热。
[0022] 可选地，所述的热量均衡控制方法中，所述工作模式为单芯工作模式时，选择第一雾化芯和第二雾化芯中总加热雾化时间短的雾化芯进行加热的步骤之后，还包括：
[0023] 在加热时间到达时控制对应的雾化芯停止加热，将本次的加热时间累计至该雾化芯的总加热雾化时间。
[0024] 可选地，所述的热量均衡控制方法中，所述工作模式为双芯工作模式时，对第一雾化芯和第二雾化芯同时加热的步骤具体包括：
[0025] 工作模式为双芯工作模式时，处理器输出有效的第一驱动信号控制第一加热驱动电路对第一雾化芯供电，输出有效的第二驱动信号控制第二加热驱动电路对第二雾化芯供电，第一雾化芯和第二雾化芯同时加热。
[0026] 可选地，所述的热量均衡控制方法中，所述工作模式为双芯工作模式时，对第一雾化芯和第二雾化芯同时加热的步骤之后，还包括：
[0027] 对加热时间进行计时，在加热时间到达时控制第一雾化芯和第二雾化芯停止加热。
[0028] 本发明实施例提供的技术方案中，双雾化芯的电子烟包括一烟杆，所述烟杆内的储油仓中设有锂电池、电路板、固定板、第一雾化芯和第二雾化芯；所述锂电池对电路板供电，电路板控制第一雾化芯和第二雾化芯在单芯交替工作和双芯同时工作下进行热量均衡加热；固定板用于固定第一雾化芯和第二雾化芯并与锂电池的正负极连接。两个雾化芯能交替加热，比单发热丝加热产生的积碳更少，解决了现有电子烟采用单发热丝容易积碳的问题，还延长了雾化芯的使用寿命；两个雾化芯又能同时加热，提高了烟油的利用率。
附图说明
[0029] 图1为本发明实施例中双雾化芯的电子烟的结构示意图。
[0030] 图2为本发明实施例中电路板的结构框图。
[0031] 图3为本发明实施例中电路板上的第一加热驱动电路和第二加热驱动电路的电路图。
[0032] 图4为本发明实施例中热量均衡控制方法流程图。
具体实施方式
[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 容易理解，本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体、操作或者方向与另一个实体、操作或者方向区分开来，而不要求或者暗示这些实体、操作或者方向之间存在任何实际的关系或者顺序。在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。在下面的描述中，为不同构造的实施例描述了各种参数和部件，这些具体的参数和部件仅作为示例而不对本申请的实施例做出限制。
[0035] 请参阅图1，本发明实施例提供的双雾化芯的电子烟包括一烟杆1，所述烟杆内的储油仓2中设有锂电池3、电路板4、固定板7、第一雾化芯A和第二雾化芯B；所述电路板4连接锂电池3、第一雾化芯A和第二雾化芯B；所述锂电池3对电路板4供电，电路板4控制第一雾化芯A和第二雾化芯B在单芯交替工作和双芯同时工作下进行热量均衡加热；固定板7用于固定第一雾化芯A和第二雾化芯B并与锂电池3的正负极连接。
[0036] 其中，所述第一雾化芯A和第二雾化芯B共用一个大容量的储油仓2，2个雾化芯在储油仓2内并排设置且左右对称分布。第一雾化芯A和第二雾化芯B的周围包裹着储油棉5。第一雾化芯A和第二雾化芯B的阻值匹配，即两个雾化芯的阻值接近或相等，这样才能使加热功率均衡。

[0037] 所述电子烟在单芯工作模式下时，第一雾化芯A和第二雾化芯B交替工作，每次仅对一个雾化芯加热，均衡发热，平稳消耗雾化芯周围的烟油。基于用户每次使用的时长不同，导致每个雾化芯的累计发热时间也不同，因此，2个雾化芯在交替工作时，工作的优先顺序以各自的总加热雾化时间(即累计发热时间)相对较少的为优先，即总加热雾化时间较短的雾化芯优先工作，下次加热(再吸一次)时再次根据总加热雾化时间来选择对应的雾化芯工作。从图1中导油路径6可以看出，与现有的单雾化芯方案相比，在同等储油仓2宽度的情况下，双雾化芯的导油半径对比单雾化芯的导油半径更短，2个雾化芯在消耗单雾化芯方案同等容量的烟油情况下，相当于使单支电子烟储油仓尺寸增加，携带更多的储油量，因此，双雾化芯方案适用于制作大尺寸油舱电子烟，弥补了一次性大容量烟油电子烟市场空白。同时也可避免在储油仓2内烟油剩余较少的情况下，因储油仓2外形体积的增加，储油仓2远端烟油距离雾化芯过远导致烟油导油不顺畅，带来单口雾化烟雾量降低、甚至烧糊雾化芯的问题。

[0038] 所述电子烟在双芯工作模式下时，第一雾化芯A和第二雾化芯B同时工作。这样在不单独提高雾化芯发热功率的前提下，既大大增加了烟油单口雾化量，又不会缩短雾化芯的使用寿命。现有单雾化芯方案要想提高雾化量，必须减小雾化芯的阻值或提高雾化芯两端的驱动电压，这样做才能提高加热功率从而增加雾化量。但是，这样必须优化提升导油速度，做好导油与雾化芯的匹配(增加导油速度通过结构来实现，增加雾化功率可通过增加雾化芯两端的电压来实现)。在电子烟使用后半段、烟油储量减少的情况下，如果导油速度与雾化芯匹配不佳，会加大雾化芯糊芯的风险。并且单雾化芯过高的加热功率，也会加大雾化芯积碳，减小雾化芯的使用寿命。
[0039] 请一并参阅图2，所述电路板4上设有第一加热驱动电路41、第二加热驱动电路42和处理器43(即MCU)；所述第一加热驱动电路41连接处理器和第一雾化芯A，第二加热驱动电路42连接处理器和第二雾化芯B。所述第一加热驱动电路41根据处理器输出的第一驱动信号来控制第一雾化芯A的加热状态，检测第一雾化芯A两端的电压并反馈给处理器；第二加热驱动电路42根据处理器输出的第二驱动信号来控制第二雾化芯B的加热状态，检测第二雾化芯B两端的电压并反馈给处理器。
[0040] 需要理解的是，所述电路板上还设有气流传感器、电池充电管理电路、LED状态指示电路、雾化芯过流短路检测电路等，此为现有技术，其功能和电路结构没有改变。此处对其不做详述。
[0041] 请一并参阅图三，所述第一加热驱动电路41包括第一开关管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；所述第一开关管Q1的栅极连接第一电阻R1的一端和处理器；第一开关管Q1的源极连接第一电阻R1的另一端、供电端(即锂电池的正极)和第二电阻R2的一端；第一开关管Q1的漏极连接第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的一端、第四电阻R4的另一端和第一雾化芯A的一端TP1；第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的另一端均连接处理器，第一雾化芯A的另一端TP2接地。
[0042] 其中，所述第一开关管Q1优选型号为WSD1216DN22的PMOS管，处理器输出的第一驱动信号MCU_HEAT_A来控制第一开关管Q1的通断。当第一驱动信号MCU_HEAT_A为低电平时，第一开关管Q1导通，锂电池3提供的电池电压BAT+通过Q1输出对第一雾化芯A供电，第一雾化芯A上形成了到地的电流回路，第一雾化芯A即通电开始加热。当第一驱动信号MCU_HEAT_A为高电平时，第一开关管Q1断开，电池电压BAT+停止输出，第一雾化芯A断电停止加热。
[0043] 第一电阻R1的阻值优选为1KΩ，其起到上拉保护作用，防止当处理器的控制端失效时，Q1自动工作。第二电阻R2的阻值优选为560KΩ，其用于空载检测，即检测是否连接了第一雾化芯。第三电阻R3和第四电阻R4的阻值优选为1KΩ，两者都起到限流作用，保护与处理器连接的模拟量输入检测端口。通过第三电阻R3的采样，从其另一端输出MCU_MOS_CMP_N_A信号给处理器，MCU_MOS_CMP_N_A信号用于检测第一雾化芯A两端的电压H_A±，处理器根据MCU_MOS_CMP_N_A信号的电压值来判断第一雾化芯A是否短路，启到过流保护作用。通过第四电阻R4的采样，从其另一端输出MCU_MOS_CHECK_A信号给处理器，MCU_MOS_CHECK_A信号也用来检测第一雾化芯A两端的电压H_A±；处理器判断第一雾化芯A加热时输出的电压是否满足工作需求，当电压较低时表示锂电池的电量不够，可控制LED状态指示电路点亮对应颜色的灯来进行电量提示。
[0044] 优选地，所述第一加热驱动电路41还包括第五电阻R5，所述第五电阻R5的一端连接第一开关管Q1的栅极和第一电阻R1的一端，第五电阻R5的另一端连接处理器。所述第五电阻R5的阻值优选为1KΩ，用于在处理器控制Q1通断的线路上进行限流保护，避免烧坏Q1。
[0045] 所述第二加热驱动电路42包括第二开关管Q2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9；所述第二开关管Q2的栅极连接第六电阻R6的一端和处理器；第二开关管Q2的源极连接第六电阻R6的另一端、供电端和第七电阻R7的一端；第二开关管Q2的漏极连接第七电阻R7的另一端、第八电阻R8的一端、第九电阻R9的另一端和第二雾化芯B的一端TP3；第八电阻R8的另一端和第九电阻R9的另一端均连接处理器，第二雾化芯B的另一端TP4接地。
[0046] 其中，所述第二开关管Q2优选型号为WSD1216DN22的PMOS管，处理器输出的第二驱动信号MCU_HEAT_B来控制第二开关管Q2的通断。当第二驱动信号MCU_HEAT_B为低电平时，第二开关管Q2导通，锂电池3提供的电池电压BAT+通过Q2输出对第二雾化芯B供电，第二雾化芯B上形成了到地的电流回路，第二雾化芯B即通电开始加热。当第二驱动信号MCU_HEAT_B为高电平时，第二开关管Q2断开，电池电压BAT+停止输出，第二雾化芯B断电停止加热。
[0047] 第六电阻R6的阻值优选为1KΩ，其起到上拉保护作用，防止当处理器的控制端失效时，Q2自动工作。第七电阻R7的阻值优选为560KΩ，其用于空载检测，即检测是否连接了第二雾化芯B。第八电阻R8和第四电阻R4的阻值优选为1KΩ，两者都起到限流作用，保护与处理器连接的模拟量输入检测端口。通过第八电阻R8的采样，从其另一端输出MCU_MOS_CMP_N_B信号给处理器，MCU_MOS_CMP_N_B信号用于检测第二雾化芯B两端的电压H_A±，处理器根据MCU_MOS_CMP_N_B信号的电压值来判断第二雾化芯B是否短路，启到过流保护作用。通过第九电阻R9的采样，从其另一端输出MCU_MOS_CHECK_B信号给处理器，MCU_MOS_CHECK_B信号也用来检测第二雾化芯B两端的电压H_A±；处理器判断第二雾化芯B加热时输出的电压是否满足工作需求，当电压较低时表示锂电池的电量不够，可控制LED状态指示电路点亮对应颜色的灯来进行电量提示。
[0048] 优选地，所述第一加热驱动电路41还包括第十电阻R10，所述第十电阻R10的一端连接第二开关管Q2的栅极和第六电阻R6的一端，第十电阻R10的另一端连接处理器。所述第十电阻R10的阻值优选为1KΩ，用于在处理器控制Q2通断的线路上进行限流保护，避免烧坏Q2。
[0049] 在单芯工作模式下，第一雾化芯A或第二雾化芯B单独加热时，处理器会分别记录第一雾化芯A和第二雾化芯B的累计加热时长，如第一驱动信号MCU_HEAT_A和第二驱动信号MCU_HEAT_B为低电平的持续时间，下次再加热时会对比第一雾化芯A和第二雾化芯B的累计加热时长，选择时间短的优先工作。
[0050] 基于上述的双雾化芯的电子烟，本实施例还提供一种双雾化芯的电子烟的热量均衡控制方法，请一并参阅图4，所述热量均衡控制方法包括步骤：
[0051] S100、开始加热时，根据功能选择进入对应的工作模式；
[0052] S200、工作模式为单芯工作模式时，选择第一雾化芯和第二雾化芯中总加热雾化时间短的雾化芯进行加热；
[0053] S300、工作模式为双芯工作模式时，对第一雾化芯和第二雾化芯同时加热。
[0054] 烟杆1的表面设有按钮(环保式触发按钮)，处理器检测按钮被连按5次时表示激活烟杆开始加热，即可根据当前选择的工作模式来加热。为预留工作模式切换的时间，处理器在检测激活烟杆后读取当前的工作模式并开始计时(如5秒)，默认选择上次退出时的工作模式，在计时时间达到之前，检测到一次按钮操作就切换为另一种工作模式，用户可多次切换。在计时时间达到时，读取当前切换的工作模式并对应执行步骤S200或步骤S300。
[0055] 为方便用户了解当前的工作模式，处理器可控制LED状态指示电路来显示当前的工作模式，例如，单芯工作模式常亮1个指示灯，双芯工作模式常亮2个指示灯，此处对其不做限定。
[0056] 所述步骤S200具体包括：
[0057] 步骤210、工作模式为单芯工作模式时，读取第一雾化芯和第二雾化芯的各自的总加热雾化时间。
[0058] 雾化芯各自的总加热雾化时间存储在处理器中，当雾化芯单独工作时，每次的加热雾化时间都会被处理器计时并累计起来。
[0059] 步骤220、判断第一雾化芯的总加热雾化时间是否大于第二雾化芯的总加热雾化时间；是则控制第二雾化芯加热，否则控制第一雾化芯加热。
[0060] 基于用户每次使用的时间不同，为了均衡2个雾化芯各自的加热工作时长和使用寿命，选择总加热雾化时间较短的雾化芯优先工作，若第一雾化芯A的总加热雾化时间大于第二雾化芯B，则第二雾化芯B工作；反之，第一雾化芯A工作。若两者的总加热雾化时间相等，则随机选一或默认第一雾化芯A工作。
[0061] 控制第二雾化芯加热时，处理器输出低电平(有效)的第二驱动信号MCU_HEAT_B控制第二开关管Q2导通，锂电池3提供的电池电压BAT+通过Q2输出对第二雾化芯B供电，第二雾化芯B即通电开始加热；R8和R9对第二雾化芯B两端的电压进行采样，输出MCU_MOS_CMP_N_B信号和MCU_MOS_CHECK_B信号给处理器，使处理器能判断第二雾化芯B是否短路以及加热时输出的电压是否满足工作需求。
[0062] 控制第一雾化芯加热时，处理器输出低电平的第一驱动信号MCU_HEAT_A控制第一开关管Q1导通，锂电池3提供的电池电压BAT+通过Q1输出对第一雾化芯A供电，第一雾化芯A即通电开始加热；R3和R4对第一雾化芯A两端的电压进行采样，输出MCU_MOS_CMP_N_A信号和MCU_MOS_CHECK_A信号给处理器，使处理器能判断第一雾化芯A是否短路以及加热时输出的电压是否满足工作需求。
[0063] 在任一雾化芯加热的过程中，处理器还对加热时间进行计时，在加热时间到达时输出对应无效的驱动信号来断开对应的开关管，停止对雾化芯供电即可停止加热。
[0064] 例如，第一雾化芯的加热时间到达时，输出高电平的第一驱动信号MCU_HEAT_A控制第一开关管Q1断开，电池电压BAT+停止输出，第一雾化芯A断电停止加热，处理器将本次的加热时间累计至第一雾化芯A的总加热雾化时间中，本次加热结束。同理，第二雾化芯的加热时间到达时，输出高电平(无效)的第二驱动信号MCU_HEAT_B控制第二开关管Q2断开，电池电压BAT+停止输出，第二雾化芯B断电停止加热，处理器将本次的加热时间累计至第二雾化芯B的总加热雾化时间中，本次加热结束。
[0065] 所述步骤S300具体包括：工作模式为双芯工作模式时，处理器输出有效的第一驱动信号控制第一加热驱动电路对第一雾化芯供电，输出有效的第二驱动信号控制第二加热驱动电路对第二雾化芯供电，第一雾化芯和第二雾化芯同时加热。
[0066] 加热过程中，处理器对加热时间进行计时，在加热时间到达时输出无效的第一驱动信号控制第一加热驱动电路停止供电，输出无效的第二驱动信号控制第二加热驱动电路停止供电，第一雾化芯和第二雾化芯断电停止加热，本次加热结束。由于2个雾化芯同时加热，加热时间相同。因此其总加热雾化时间不用累计。
[0067] 综上所述，由于雾化芯雾化口感及使用寿命受雾化芯积碳程度影响，在雾化同等油量的情况下，本发明提供的双雾化芯的电子烟及其热量均衡控制方法，采用双雾化芯交替发热工作比单雾化芯雾化产生的积碳更少，交替方式使各自加热的工作时长均衡，实现了工作使用寿命均衡，且双雾化芯的寿命更长。
[0068] 由于储油棉内烟油利用率受雾化芯到储油棉最远端的距离影响，雾化芯距离储油棉最远端越远，烟油导油性能越差，烟油利用率越低。在同等储油棉结构的情况下，双雾化芯可大大减少烟油导油半径或导油路径的距离，耗油量均衡，可使油舱边界远端烟油顺畅均匀传导至近端雾化芯，突破了大尺寸油舱边界烟油导油传输瓶颈问题，相比于单个雾化芯的结构，提高了烟油的利用率，降低了因导油不畅烧糊雾化芯风险；同时还保证了双雾化芯在整个油舱内、整个烟油量消耗的前半段与后半段口感一致性更好，雾化口感更加均衡，比单个雾化芯前后口感一致性更强。
[0069] 上述第一雾化芯和第二雾化芯的阻值匹配实现了加热功率均衡，双雾化芯的雾化口感均衡，耗油量均衡以及工作使用寿命均衡组合在一起，实现了热量均衡。
[0070] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

专利地区：广东

专利申请日期：2022-12-23

专利公开日期：2024-01-02

专利公告号：CN115813026B