可再充电电子烟的制作方法

专利2022-05-10  2


可再充电电子烟
1.本技术是国际申请号为“pct/gb2015/052152”、申请日为2015年7月24日、发明名称为“电子烟和再充电包装”的pct申请的中国国家阶段申请“201580041644.8”的分案申请,其全部内容结合于此作为参考
技术领域
2.本技术涉及电子烟,诸如电子蒸汽供应系统或电子尼古丁传输系统,以及用于电子烟的再充电包装。


背景技术:

3.电子蒸汽供应系统、电子尼古丁传输系统等(在本文中统称为电子烟)通常包含待蒸发的液体储备。当使用者在这个设备上吸或者抽时,激活加热器将少量液体蒸发,之后由使用者吸入。多数电子烟包括可再充电电池,用于将电力供应给加热器和其他电气/电子组件,诸如检测吸入的传感器。一些电子烟具有烟弹部分。在这个烟弹中的尼古丁或其他液体耗尽之后,空的烟弹可被移除或与电子烟分离并且由也包含尼古丁的新的烟弹替换。
4.电子烟通常提供在包装中以便保护和易于携带。这样的包装可容纳多个电子烟和/或替换烟弹,从而如果一个电子烟(或其烟弹)耗尽之后提供备用设施。电子烟包装还可具有为电子烟再充电的能力,再次帮助确保使用者获得对电子烟的良好的操作。包装通常提供有圆柱形的孔,用于接收电子烟以便再充电,所述孔通常反映电子烟细长的圆柱形形状。当电子烟位于孔中时,电池可通过合适的有线或无线连接再充电(无线连接可依赖电感充电)。在一些包装中,圆柱形的孔可接收整个电子烟以再充电,而在其他包装中,只有一部分电子烟可接收进所述孔中。
5.在一些设备中,在电子烟电池再充电期间,必须将所述包装连接至电源,例如干线出口或usb连接。在这种情况下,所述包装通常充当再充电时存放和连接电子烟的便利设备。在其他设备中,包装自身提供有电池(或其他电量存储设施)。包装电池允许电子烟从所述包装再充电而不需要在再充电期间将包装连接至外部电源,从而为使用者提供更大的便利。
6.包装电池当然会在一定的时候用完,因此通常提供有自己的再充电设施—通常再次依赖一些形式的主线(remains)或usb连接。但是,由于包装比电子烟大,它能容纳较大的电池,因此包装的再充电不需要像电子烟那样频繁。例如,典型的电子烟电池的充电容量可约为60mah,而典型的包装电池的充电容量可能在80mah范围。因此,包装电池至少能够在包装电池本身需要在充电之前为电子烟多次再充电。
7.这样单独可充电系统的多级或分层布置(即,首先是电子烟,然后是子烟的包装)相对而言是稀少的。与此相反,多数可再充电设备,例如移动(蜂窝)电话通常直接连接至主线充电电源(或连接至车载充电电源)。
8.电子烟和关联的包装的操作和充电(再充电)相对于用户尽可能地安全、可靠和方便是有利的。一个潜在的关注涉及用于许多类型的设备(包括电子烟)的锂离子电池,这是
因为它们的高能量密度。如果这种电池有缺陷,它可能在极少数情况下着火

例如,见2014年2月4日题为“batteries on planes pose

increased fire risk
’”
(http://www.bbc.co.uk/news/business

25733346)。虽然一些现有的电子烟可以结合某些安全特征来解决这些问题,但是这些一般以特定(而不是系统地)方式被并入。


技术实现要素:

9.提供一种可再充电电子烟,该可再充电电子烟包括:电池;连接器,能够电连接至外部电池包装;和再充电机构,用于当所述连接器电连接至所述外部电池包装时,使用所述外部电池包装对所述电池再充电,所述再充电机构包括:充电控制器,用于控制从所述外部电池包装流向所述电池的电力流;以及计时器;其中:所述计时器被配置为当电力开始从所述外部电池包装流向所述电池时开始计时;并且在经过预定时间段之后,防止从所述外部电池包装流向所述电池的电力流。
10.提供一种用于容纳电子烟并为电子烟再充电的包装。该包装包括:可再充电包装电池;第一连接器,可电连接至外部电源;第一再充电机构,用于当所述第一连接器电连接至所述外部电源时,使用所述外部电源对所述包装电池再充电;第二连接器,可电连接至包含在所述包装内的电子烟;以及第二再充电机构,用于当所述电子烟电连接至所述第二连接器时,对所述电子烟再充电。所述第一再充电机构包括:第一保护电路模块,用于当供应给所述包装电池的电流超过第一预定电流阈值或者供应给所述包装电池的电压超过第一预定电压阈值时,防止从所述外部电源流向所述包装电池的电力流。所述第二再充电机构包括:第二保护电路模块,用于当由所述包装电池供应的电流超过第二预定电流阈值或者由所述包装电池供应的电压超过第二预定电压阈值时,防止从所述包装电池流向所述电子烟的电力流。
11.提供了一种可再充电电子烟,包括电池;连接器,可电连接至外部电池包装;和再充电机构,用于当所述连接器电连接至所述外部电池包装时,使用所述外部电池包装对所述电池再充电。所述再充电机构包括:充电控制器,用于控制从所述外部电池包装流向所述电池的电力流;温度传感器,响应于所述电池的温度;和计时器。所述充电控制器被配置为当所述电池的温度被确定为处于下温度阈值和上温度阈值之间限定的范围之外时,防止从所述外部电池包装流向所述电池的电力流。所述计时器被配置为当电力开始从所述外部电池包装流向所述电池时开始计时;并且在经过预定时间段之后,防止从所述外部电池包装流向所述电池的电力流。
12.本方法不限于诸如本文所述的特定实施例,但是来自不同实施例的特征可由技术人员根据任何给定实施的情况进行组合、修改、省略或替换。
附图说明
13.现在将参考以下附图仅以实例的方式详细描述本发明的各种实施例:
14.图1是根据本发明的一些实施例的电子烟的示意(分解)图。
15.图2是根据本发明的一些实施例的图1的电子烟的主体的示意(简化)图。
16.图3是根据本发明的一些实施例的图1的电子烟的烟弹雾化器的示意图。
17.图4是根据本发明的一些实施例的连接器的某些细节的示意图,所述连接器在图1
的电子烟的主体的一端。
18.图5示出了根据本发明的一些实施例的具有连接器的盖子,所述连接器在图1的电子烟的主体的另一端。
19.图6是根据本发明的一些实施例的图1的电子烟的主体的主要功能组件的示意图。
20.图7示出了根据本发明的一些实施例的用于接收和容纳电子烟的包装。
21.图8示出根据本发明的一些实施例的容纳在图7的包装的主体内的主要组件。
22.图9a和9b示出了根据本发明的一些实施例的图7的包装的电子烟连接组件700(以分解图的形式)。
23.图10是根据本发明的一些实施例的图1的电子烟的安全组件的示意图。
24.图11是根据本发明的一些实施例的图7的包装的安全组件的示意图。
具体实施方式
25.图1是根据本发明的一些实施例的电子蒸汽供应系统(诸如电子烟10)的示意图(未按比例)。所述电子烟具有大致圆柱形的形状,沿着由虚线la表示的纵轴延伸,并且包括两个主要组件,即主体20和烟弹雾化器(cartomiser)30。所述烟弹雾化器包括具有尼古丁储液器的内部腔室、蒸发器(诸如加热器)和烟嘴35。所述储液器可以是泡沫基体或其他任何保存尼古丁直到它被要求传输到蒸发器的结构。烟弹雾化器30还包括用于蒸发尼古丁的加热器并且可进一步包括绳或相似的设施,以便将少量的尼古丁从储液器输送到加热器上或加热器邻近的加热位置。
26.主体20包括:可再充电电池或电池单元,以便将电力提供给电子烟10;以及电路板,用于大致控制电子烟。当加热器从电池接收电力时,因为由电路板控制,加热器蒸发尼古丁并且然后该蒸汽通过烟嘴由使用者吸入。
27.如图1所示,主体20和烟弹雾化器30通过沿着与纵轴la平行的方向分离而互相可拆卸,但是当设备10通过连接件(如图1中的25a和25b示意地表示)使用时结合到一起,以便在主体20和烟弹雾化器30之间提供机械和电连接性。用于连接至烟弹雾化器的主体20上的电连接器还可充当插座,用于在主体与烟弹雾化器30分离时,连接充电设备(未示出)。充电设备的另一端可以插入usb插座中以对电子烟的主体中的电池单元再充电。在其他实施方式中,可提供电缆以用于主体上的电连接器与usb插座之间的直接连接。
28.电子烟10提供有用作空气入口的一个或多个孔(图1中未示出)。这些孔连接至通过电子烟10到烟嘴35的空气通道。当使用者通过烟嘴35抽吸时,空气通过一个或多个进气孔(所述一个或多个空气入口孔适当地位于电子烟的外部)被吸入到该空气通道中。该气流(或所产生的压力变化)由压力传感器检测,该压力传感器又激活加热器以使尼古丁从烟弹蒸发。气流穿过尼古丁蒸气并与其结合,并且气流和尼古丁蒸气的这种组合物然后从烟嘴35出来以被使用者吸入。当尼古丁的供应被耗尽(并且如果需要,用另一个烟弹雾化器替换)时,烟弹雾化器30可从主体20拆卸并处置。
29.应当理解,图1所示的电子烟10是作为实例给出的,可采用各种其他的实施方式。例如,在一些实施方式中,烟弹雾化器30提供为两个可分离的组件,即包括尼古丁储液器和烟嘴的烟弹(当来自储液器的尼古丁耗尽时,可替换),和包括加热器的蒸发器(一般被保留)。在其他实施例中,电子烟10、主体20和烟弹雾化器30可永久连接在一起,因此实际上它
们是一个单个组件。一些这样的单一的(一件式的)电子烟可允许使用一些合适的(再)供应机构在尼古丁储液器耗尽时对尼古丁储液器进行补充;其他的一件式电子烟可在尼古丁储液器耗尽时被处理。注意,后一种类型的设备仍然普遍支持再充电,因为电池通常会比尼古丁储液器用完得更快。本领域的技术人员将意识到电子烟的许多进一步可能的设计和实施方式。
30.图2是根据本发明的一些实施例的图1的电子烟的主体20的示意(简化)图。图2通常可被认为是通过电子烟的纵轴la的平面中的横截面。注意,主体的各种组件和细节,诸如例如布线和更复杂的成形,为了清楚起见已从图2中省略。
31.如图2所示,主体20包括用于为电子烟10供电的电池或电池单元210,以及用于控制电子烟10的诸如专用集成电路(asic)或微控制器的芯片。asic可位于电池210的旁边或一端。asic附接到传感器单元215,以检测吸口35上的吸入(或者传感器单元215可提供在asic本身上)。响应于这种检测,asic从电池或电池单元210向烟弹雾化器中的加热器提供电力以将尼古丁蒸发到由使用者吸入的气流中。
32.主体进一步包括盖子225,以便密封和保护电子烟的远(末)端。在盖子225中或邻近盖子225提供有空气入口孔,以便在使用者在烟嘴35上抽吸时允许空气进入主体并流过传感器单元215。因此,该气流允许传感器单元215检测使用者的抽吸。盖子225还可包括一对电接触件,允许使用这些电接触件(除了使用连接器25b的usb充电等以外或代替使用连接器25b的usb充电等)来对电子烟10进行充电。这将在下面更详细地解释。
33.在主体20的与盖子225相反的端部处是用于将主体20连接至烟弹雾化器30的连接器25b。连接器25b提供主体20和烟弹雾化器30之间的机械连接和电连接。连接器25b包括主体连接器240,该主体连接器是金属的(在一些实施例中镀银)以便用作用于电连接(正或负)至烟弹雾化器30的一个端子。连接器25b进一步包括电接触件250,以提供用于与烟弹雾化器30电连接(该电连接与第一端子(即主体连接器240)极性相反)的第二端子。电接触件250安装在螺旋弹簧255上。当主体20附接到烟弹雾化器30时,烟弹雾化器上的连接器25a以这样的方式推压电接触件250:在轴向方向上,即在与纵轴la平行(共同对齐)的方向上,压缩螺旋弹簧。考虑到弹簧255的弹性性质,该压缩偏压弹簧255以使其膨胀,这具有将电接触件250牢固地抵压连接器25a的效果,从而有助于确保主体20和烟弹雾化器30之间的良好的电连接性。主体连接器240和电接触件250由支架260分开,支架260由非导体(例如塑料)制成,以便在两个电端子之间提供良好的绝缘。支架260成形为有助于连接器25a和25b的相互机械接合。
34.图3是根据本发明的一些实施例的图1的电子烟的烟弹雾化器30的示意图。图3通常可被认为是通过电子烟的纵轴la的平面中的横截面。注意,主体的各种组件和细节,例如,诸如布线和更复杂的成形,出于清楚的原因从图3中省略。
35.烟弹雾化器30包括沿着烟弹雾化器30的中心(纵向)轴从烟嘴35延伸到连接器25a的空气通道355,所述连接器25a用于将烟弹雾化器连接至主体20。在空气通道335周围设置尼古丁储液器360。该储液器360可例如通过提供浸泡在尼古丁中的棉或泡沫来实施。所述烟弹雾化器还包括加热器365,用于加热来自储液器360的尼古丁,以便响应于使用者在电子烟10上的吸入,而生成尼古丁蒸汽以流过空气通道355并通过烟嘴35流出。加热器通过线路366和367被供以电力,线路366和367又经由连接器25a连接至电池210的相反极性(正和
负,或反之亦然)(图3中省略了电线366和367与连接器25a之间的布线的细节)。
36.连接器25a包括内电极375,该电极可以是镀银的或由一些其它合适的金属制成。当烟弹雾化器30连接至主体20时,内电极375接触主体20的电接触件250,以便在烟弹雾化器和主体之间提供第一电路径。具体而言,当连接器25a和25b接合时,内电极375抵压电接触件250,以压缩螺旋弹簧255,从而有助于确保内电极375和电接触件250之间的良好电接触。
37.内电极375被绝缘环372包围,绝缘环372可由塑料、橡胶、硅树脂或任何其它合适的材料制成。绝缘环由烟弹雾化器连接器370围绕,烟弹雾化器连接器370可以是镀银的或由某种其它合适的金属或导电材料制成。当烟弹雾化器30连接至主体20时,烟弹雾化器连接器370接触主体20的主体连接器240,以便在烟弹雾化器和主体之间提供第二电路径。换句话说,内部电极375和烟弹雾化器连接器370用作正端子和负端子(或反之亦然),从而经由供电线路366和367适当地将电力从主体中的电池210供应到烟弹雾化器中的加热器365。
38.烟弹雾化器连接器370设置有两个凸缘或凸起380a,380b,它们沿远离电子烟的纵轴的相反方向延伸。这些凸起用于提供与主体连接器240结合的卡口配件,用于将烟弹雾化器30连接至主体20。该卡口配件提供烟弹雾化器30和主体20之间的安全和稳固的连接,这样烟弹雾化器和主体相对于彼此保持在固定位置,而没有摆动或弯曲,并且任何意外断开的可能性非常小。同时,卡口配件通过插入然后旋转以便进行连接或者(以相反方向)旋转然后撤出以便断开,从而提供简单快速的连接和断开。应当理解,其他实施例可使用主体20和烟弹雾化器30之间的不同形式的连接,例如滑入配合或螺钉连接。
39.图4是根据本发明的一些实施例的主体20的端部处的连接器25b的某些细节的示意图(但是为了清楚起见省略了如图2所示的连接器的大部分内部结构,例如支架260)。具体而言,图4示出了主体20的外部壳体201,其通常具有圆柱形管的形式。该外部壳体201可包括例如金属内管,该管具有纸或类似物的外覆盖件。
40.主体连接器240从主体20的该外部壳体201延伸。如图4所示的主体连接器包括两个主要部分:中空圆柱形管形状的主轴部分241,其尺寸设定成恰好配合在主体20的外部壳体201内;以及凸缘部分242,沿径向向外方向远离电子烟的主纵轴(la)而导向。围绕主体连接器240的主轴部分241(其中主轴部分不与外部壳体201重叠)的是套环或套管290,其又是圆柱形管的形状。套环290保持在主体连接器240的凸缘部分242和主体的外部壳体201之间(凸缘部分242和外部壳体201一起防止套环290在轴向方向(即平行于轴la)上的运动)。然而,套环290可自由地围绕主轴部分241(因此也围绕轴la)旋转。
41.如上文提到的,盖子225提供有空气入口孔,以便在使用者在烟嘴35上吸入时允许空气流过传感器215。但是,当使用者吸入时进入该装置的大部分空气流过套环290和主体连接器240,如图4中的两个箭头所示。(套环290和主体连接器240设置有孔,以支撑这种气流,图4中未示出)。
42.图5示出了根据本发明的一些实施例的电子烟10的主体20的盖子或顶端225。盖子225包括连接器900,连接器900包括两个电接触件900a,900b。电接触件900b是位于盖子225的中心处的圆点型接触件。电接触件900a是圆环形环,其与接触件900a同心并且设置在盖子225的外部或边缘周围。但是,将理解的是,可使用任何其它形状配置的电接触件。电接触件900a,900b通常由金属制成并且可连接至再充电电子烟包的正极和负极电端子,以便对
电子烟(再)充电(如稍后更详细地解释)。电子烟的顶端,具体而言是连接器900,在运送时或使用之前通过可由使用者移除的保护片等覆盖,以保护电池210,防止其在消费者第一次使用之前意外地放电。这有助于确保电池以可接受的状态递送到消费者,并且还避免了由于来自电池的意外电流流动导致的加热所引起的损坏。
43.图6是根据本发明的一些实施例的图1的电子烟10的主体20的主要功能组件的示意图。这些组件可安装在设置于主体20内的电路板上,尽管根据具体配置,在一些实施例中,一个或多个组件可代替地容纳在主体中以与电路板协同操作,但是未物理地安装在电路板本身上。
44.主体20包括传感器单元215,传感器单元215位于或邻近穿过主体20从空气入口到空气出口(到蒸发器)的空气路径。传感器单元215包括压降传感器562和温度传感器563(也在该空气路径中或附近)。主体还包括小扬声器558和电插座或连接器25b,电插座或连接器25b用于连接至烟弹雾化器30或usb充电设备。(主体还提供有顶端连接器900,例如上面关于图5所讨论的)。
45.微控制器(例如asic)555包括cpu 550。cpu 550和其他电子组件(诸如压力传感器562)的操作通常至少部分地由在cpu(或其他组件)上运行的软件程序控制。这样的软件程序可以储存在诸如rom的非易失性存储器中,其可以集成到微控制器555本身中或作为单独的组件提供。cpu可访问rom,以便在需要时加载和执行各个软件程序。微控制器555还包含适当的通信接口(和控制软件),用于适当地与主体10中的其它设备(诸如压力传感器562)通信。
46.cpu控制扬声器558,以产生音频输出以反映电子烟内的状况或状态,诸如低电池电量警告。可通过利用不同音高和/或持续时间的音调或嘟嘟声,和/或通过提供多个这样的嘟嘟声或音调来提供不同的信号,所述不同的信号用于用信号通知不同状态或状况。电子烟还可提供有led指示器(代替扬声器558或者与扬声器558一起),以便向使用者提供视觉输出,诸如低电池电量警告。
47.如上所述,电子烟10提供从空气入口通过电子烟,经过压降传感器562和(在蒸发器或烟弹雾化器30中)加热器到烟嘴35的空气路径。因此,当使用者在电子烟的烟嘴吸入时,cpu 550基于来自压降传感器的信息来检测这种吸入。响应于该检测,cpu从电池或电池单元210向加热器供电,由此加热和蒸发来自绳的尼古丁以供使用者吸入。可基于来自压力传感器和/或温度传感器563的信息来控制供应到加热器的功率水平,以便例如帮助根据当前环境空气压力和温度调节输送到使用者的尼古丁。
48.图7示出了根据本发明的一些实施例的用于接收和容纳电子烟的包装100。包装包括主体120,主体120设置有可打开和关闭的铰链盖140。主体120包括外壳或壳体125,其装配有插入件130。更具体地,外壳125在顶部(即,盖所在的端部)具有开口,并且插入件130被装配到该开口,并一般关闭该开口。插入件本身设置有向下延伸到包装100的主体120中的两个开口或孔。第一开口132包括大致圆环形的孔(就横截面形状而言)。第一开口132被环形光元件133围绕。插入件中的第二开口131包括一对连接的孔(在图7中仅有一个可容易地看到)。开口132和131(更具体而言,由开口131形成的一对孔中的每一个)可用于接收适当形状的物体,诸如电子烟,备用或已使用的烟弹等。包装100的尺寸通常布置成使得容纳在开口132或131内的电子烟略微从该开口突出。这允许使用者容易地辨别包装100的内容物
(同样通过使盖子140透明来帮助),并且还促进使用者移除位于这些开口之一内的电子烟。
49.包装100进一步提供有一组led灯128。这些在图7中以分解图示出与壳体125分离,但是在组装的包装中集成到主体120中,以便与外壳齐平。这些led灯128可以用于指示包装100的充电状态,例如,它是完全充电,部分充电还是完全放电。led灯128还可以用于指示包装100是否当前正在充电(正在被充电)。这种充电可使用位于包装100的下侧(在图7中不可见)的(迷你或微型)usb连接器经由(迷你或微型)usb链路来实现。
50.图8示出了根据本发明的一些实施例的容纳在包装100的主体120内,更具体地,容纳在壳体125内的主要组件(为了清楚起见,省略了一些较小的部件,诸如内部布线)。主体包括电池单元150(电池单元150包括电池151)、印刷电路板(pcb)154和开关152。可以看出主体120包括铰链或轴134,其提供枢轴,盖140围绕该枢轴能够打开和关闭。包括开关152的电池单元150大致位于铰链134下方。当盖140打开或关闭时,开关152被激活,之后开关的这种激活又能够触发led灯等的激活。
51.如图8所示,插入件130大致延伸到外壳125的底部。插入件限定大致圆柱形的管132a,该管从开口132(见图7)向下延伸,能够接收和保持电子烟。插入件进一步包括彼此重叠的两个进一步大致圆柱形的管131a,131b,它们从开口131(参见图7)以“8字形”横截面向下延伸。注意,管131a和131b的底部可以由插入件本身130封闭,或者可以是打开的,但是紧靠外壳125的底部,然后也将具有封闭管131a和131b的底部的效果,以便保持电子烟(或其他物品,诸如其中的备用烟弹)。稍后将更详细地解释管132a的底部的构造。
52.注意,电池151相对较大

例如,其尺寸与用于接收电子烟的开口132和相关管132a相当。因此,包装100的电池151通常具有比设置在电子烟(所述电子烟可容纳在包装内)中的电池明显更大的电存储容量。这允许使用包装100的电池单元150对电子烟中的电池再充电(通常是数次),而不需要任何额外的外部电源(诸如电源接线)。这对于可能位于不提供与主线电源的便易连接的位置或情况的使用者会是非常方便的。
53.为了支持对储存在包装100内的电子烟的该再充电,管132a的底部位于电子烟连接组件700内。当电子烟插入管132a中时,电子烟连接组件700允许在包装100和电子烟的盖子225上的电接触件900a,900b之间做出电连接,从而允许使用包装电池151对电子烟电池充电。在下面更详细地解释。
54.插入件设置有印刷电路板(pcb)135和160。pcb 160提供包装的主要控制功能,并且通过螺钉136a,136b连接至管131a,131b,从而将pcb保持在相对于管131a,131b的合适位置。迷你usb(或微型usb)连接器164提供在pcb 160的底部,并且可通过主体120的壳体125的下侧中的相应的孔而到达。所述usb连接器可用于将外部电源连接至包装100,以便对电池151(以及位于管132a中的任何电子烟)再充电。如果需要,usb连接器也可用于与包装和/或电子烟中的电子器件通信,例如更新pcb 160上的软件和/或从电子烟下载使用数据等。pcb 160进一步设置有一组物理和机械连接器161,用于保持和操作led照明128。具体而言,pcb 160控制led照明元件128,以便向使用者提供关于包装100的当前充电情况的指示,连同任何其它合适的信息。
55.pcb 135位于再充电管132a的外部,相对靠近顶部,即更靠近用于接收电子烟以便再充电的孔或开口132。所述pcb 135结合至少一个发光二极管(led),其用于照亮环形光元件133。pcb 135、led和环形光元件133用于向使用者提供关于包装100内的管132a中的电子
烟的当前充电情况的指示,连同任何其他合适的信息。
56.图9a和图9b更详细地示出了根据本发明的一些实施例的电子烟连接组件700(以分解图的形式)。电子烟连接组件700包括基部702(其位于包装100的基部上);和连接器703,具有两个电接触件704a,704b,用于当电子烟10插入管132a中时,实现与电子烟10的盖子225上的电接触件900a,900b的电连接。具体而言,外部电接触件704a实现与电子烟10上的电接触件900a的电连接,并且内部电接触件704b做出与电子烟10上的电接触件900b的电连接。电接触件704a,704b经由线708a,708b连接至pcb 160,并且在pcb 160的控制下,用作正电极和负电极,以便利用从电池151供应的电力为电子烟10充电。电接触件704a,704b利用弹簧安装在基部702上,以确保与电子烟的盖子225上的电接触件900a,900b的良好电连接。连接电接触件704a,704b和线708a,708b的电导体可沿着基部702的表面延伸,或者可例如延伸穿过透过基部702的孔眼。
57.电子烟连接组件700进一步包括固定到基部702的圆柱形管706。圆柱形管706的一部分被配置为接收管132a的端部。圆柱形管706的接收管132a的端部的部分的内径设定为使得管132a的端部的外表面与圆柱形管706的内表面摩擦接合。圆柱形管706的内表面进一步包括肋条714,肋条714抵接管132a的端部并且确保管132a仅具有预定长度的端部能够进入圆柱形管706。圆柱形管706在其外表面进一步包括凹槽710,该凹槽与pcb 160上的肋712接合。
58.当插入件130和电子烟连接组件700被插入外壳125中时,基部702抵接外壳125的底部内表面。插入件130和电子烟连接组件700被保持在外壳125内的空间中(并且还相对于彼此保持)。
59.将理解的是,图7,图8和图9a和图9b所示的包装和插入件的配置和布置是作为实例提供的,本领域的技术人员将意识到许多可能的变化

例如孔131,132的数量、位置、尺寸和/或形状可从一个实施例变化到另一个实施例,关联的管131a,131b,132a同样如此。类似地,取决于任何给定实施方式的具体情况和要求,电池单元150、pcb 160和其他组件的定位、形状和尺寸的细节通常将从一个实施例变化到另一个实施例。还应注意,电接触件704a,704b的形状和定位将根据香烟10上的电接触件900a,900b的不同形状和位置配置而调节。
60.图10和图11分别示意性地示出了根据本发明的一些实施例的电子烟10和包装100的一些组件。这些组件有助于改善为电子烟10和包装100提供的各种充电机构的安全性和可靠性。
61.图10示意性地描绘了电子烟10的一些电组件。除了已经关于图5和图6讨论的连接器900、电池210和连接器25b之外,图10还示出了顶端充电pcb 1002、温度传感器1006和过电流保护pcb 1000。注意,为了清楚起见,并不是电子烟10的所有电组件都包括在图10中

例如已经省略了图6中已经示出的一些组件。
62.过电流保护pcb 1000在电子烟10的操作期间监控流过连接器25b的电流。回想在电子烟10的使用期间,cpu 550使用来自传感器单元215的信息检测使用者何时通过电子烟10抽吸空气,并且使得电流经由连接器25b流动到烟弹雾化器30中的加热器365。如果在加热器处存在短路,例如,流过加热器365和连接器25b的电流将突然增加。短路可能由于诸如加热器处的电气故障、加热电路已经损坏、过多的湿气与加热器接触等原因而发生。加热器
的短路会导致发生损害电子烟设备的风险或更糟的是,对使用者的伤害。
63.因此,在检测到通过连接器25b的被认为过高的电流(也就是高于某个预定阈值)时,过电流保护pcb 1000使得从电池210到连接器25b的电流供应切断。这减少了由于这种短路而损坏电子烟10和对使用者造成伤害的机会。
64.预定电流阈值被设定为使得表示短路的危险的高电流被切断,而电流中正常的不危险的变化不被切断(因此避免了对使用者造成不必要的不便)。例如,从电池到加热器365的电流供应的阈值可设定在40

250毫安的范围内,或者更精确地,在60

120毫安的范围内,使得大于该阈值量的任何电流触发电路切断。
65.如果电池210的电压太低,例如低于约3.1或3.2v,则pcb 1000也会切断。这通常表示电池处于低电量的状态,并且这可能会阻止加热器线圈的正确(或满意)的操作。
66.过电流保护pcb 1000还可在经由usb连接器25b为电子烟10再充电期间监测流过连接器25b的电流和/或施加在连接器25b上的电压。例如,由usb充电器施加到usb连接器25b的预期电压可以是5v,使得可通过示例的方式将过压切断设定在6v。因此,过电流保护pcb 1000在再充电期间(针对过度的再充电电压)以及在正常操作(针对过度电流消耗)期间为电子烟10提供保护。
67.顶端充电pcb 1002用作控制器,用于在再充电期间监测和控制从包装100流向电子烟电池210的电力流。例如,如果经由连接器900接收的电压和/或电流过高

例如超过电压或电流的预定阈值,则顶端充电pcb可切断从包装100流向电池210的电力流。阈值可设定为容许正常操作状况的全部范围,但是在可能开始导致电子烟10损坏的电平之前触发(切断)。
68.顶端充电pcb 1002连接至温度传感器1006。温度传感器1006与电池210热接触,以便响应于电池210的温度。(因此,温度传感器1006通常是图6示出的温度传感器563附加设备,因为前者被定位以测量电池210的温度,而后者被定位以测量进入电子烟的气流的温度)。
69.当使用连接器900为电池210(再)充电时(即,当电子烟插入到包装100的管132a中,使得连接器900与包装的连接器703电接触时),电池通常会升温。但是,如果电池变得太热(可能由于电池中的故障或者由于环境温度非常热),这可能导致电子烟10,包装100的损坏或者更严重的是对使用者的伤害。此外,如果电池210非常冷(可能由于环境温度非常冷),则尝试对电池210充电可能导致对其的损坏。因此,顶端充电pcb1002使用由温度传感器1006产生的信息监测电池210的温度。如果温度变得太热(即,高于预定的上阈值)或太冷(即,低于预定的下阈值),顶端充电pcb1002切断从连接器900到电池210的电流供应。这减少了由于电池210过热而损坏电子烟10或包装100或对使用者造成伤害的机会,以及减少当电池210太冷时对电池210充电而损坏电池210的机会。
70.预定上温度阈值被设定为使得指示可能的电池过热的高温导致流向电池210的电流被切断,而电池温度的较低增加不会导致流向电池210的电流被切断。类似地,预定的下温度阈值被设定为使得可能损坏电池210的低温导致流向电池210的电流被切断,而电池温度的较小减小不会导致流向电池210的电流被切断。上温度阈值和下温度阈值的实例分别为约60℃和约0℃,或约45℃和约10℃。
71.顶端充电pcb1002还确保电流在被切断之前仅在预定的时间段内供应给电池210。
这确保了电池210不遭受过度充电(其中即使电池210处于满容量,电池210也被连续充电(这可能损坏电池210))。预定的时间段被设定为使得电池可被充电到其全部容量(将使用者可使用电子烟而不必对其再充电的时间长度最大化),而且还避免电池210的过度充电。例如,预定的时间段可设定在1至4小时的范围内,诸如1至2小时之间。
72.因此,总体上,过电流保护pcb 1000和/或顶端充电pcb 1002基于下面陈述的参数或维度提供保护。
73.*时间

存在最大再充电持续时间的阈值。
74.*温度

具有分别关于最大和最小电池温度的上阈值和下阈值。这些阈值特别在电池210被再充电时应用,但也可在设备的正常操作期间(也就是当使用者通过电子烟10吸入以启动加热器365并产生蒸汽输出时)应用。
75.*电压

存在关于在再充电期间施加的最大电压的阈值。
76.*电流

存在关于在再充电期间流动的最大电流的阈值和/或关于在正常操作电子烟期间从主体20流向烟弹雾化器30的最大电流的阈值。
77.在违反任何上述阈值的情况下,则可通过激活适当的切断来终止再充电(或适当的设备的操作)。将理解的是,上述四个参数或维度中的每一个的保护通常可适当地在过电流保护pcb 1000和/或顶端充电pcb 1002中实施,其中前者涉及通过连接器25b的再充电或正常操作,而后者涉及通过连接器900的再充电。
78.注意,在保护的不同维度之间存在一定的重叠或冗余。例如,在预定时间段过去之后切断对电池210的电流供应通常将有助于减少电池210在再充电期间变得过热的可能性。但是,这种重叠提供更大的保护,因为如果由于任何原因温度监测功能不能正确地工作,因为电流仅在预定的时间段(而不是无限地)被供应到电池210,所以这仍然可以防止电池过热。
79.图10中所示的功能可使用分开的组件来实施。例如,顶端充电pcb 1002可实施为诸如来自texas instruments的bq24040 pcb(这可有助于支持现成组件的使用)的单独组件。可替代地,顶端充电和过电流保护pcb 1002,1000中的一个或两个可集成为微控制器555的一部分(见图6)。进一步可能性是顶端充电和过电流保护pcb 1002,1000被一起集成到与微控制器555分离的单个设备中。
80.如上所述,电子烟设置有可用于再充电的两个接触件,即连接器900(用于经由包装100充电),以及连接器25b(能够用于当电子烟处于拆卸状态(主体20和烟弹雾化器30分离)时经由(微)usb连接器充电)。当电子烟处于组装状态时,连接器25b还可用于从主体向烟弹雾化器提供电力。顶端充电pcb 1002提供关于经由连接器900对电子烟充电的保护和控制。过电流保护pcb 1000提供关于从主体向烟弹雾化器供应电力的保护和控制。
81.过电流保护pcb 1000还可提供关于经由连接器25b从外部电源对电子烟充电的保护和控制,类似于经由连接器900再充电时由顶端充电pcb 1002提供的保护。例如,该保护和控制可涉及监控从连接器25b供应的电流和/或电压,并且如果电流或电压超过各自的限制,则切断供应到电池的电源。此外,如果充电的持续时间(时间)超过某个阈值水平,或者如果电子烟的温度太热或太冷,则过电流保护pcb可切断电源。注意,过电流保护pcb 1000可访问温度传感器1006以进行后者的确定,或者可以设置有其自己的附加温度传感器(图10中未示出)。
82.图11示意性地示出了根据本发明的一些实施例的再充电包装100的一些电组件。除了关于图8和图9a和图9b所讨论的连接器164、电池151和连接器703之外,图11还示出了过电流切断单元1100、过电压切断单元1102、多点控制单元(mcu)1104、调节器pcb 1106、温度传感器1108和保护电路模块(pcm)1110。类似于图10,为了清楚起见,图10中省略了组件100的某些组件。
83.包装100支持三个主充电操作(模式)。(1)当连接器164电连接至电源(诸如usb充电设备)时,电力经由连接器164从电源流向电池151。这允许电池151被充电。(2)当连接器164电连接至电源(诸如usb充电设备)时,电力经由连接器164和703也从电源流向电子烟10(如果存在)。这允许电子烟10的电池210(与包装电池151同时)被充电。(3)当电子烟10的连接器900电连接至连接器703,但是在连接器164处没有用于包装的外部电源时,电力经由连接器703从电池151流向电子烟10。这允许电子烟10的电池210被充电。这些电力流通常可由过电流切断1100、过电压切断1102、调节pcb 1106、pcm 1110和mcu 1104中的一个或多个控制。电池充电和电子烟充电电力流的控制现在将更详细地描述。
84.调节pcb 1106是用于对电池151充电的电力的主要控制器,因为其调节在充电期间供应到电池151的电流和电压。在一些实施例中,调节pcb 1106使用microne me4057设备实现;但是,其他实施方式可使用不同的设备(或者可将调节pcb 1106的功能集成到其他组件中)。
85.电流和电压由pcb 1106调节,使得它们在预定值处保持基本上恒定,所述预定值被选择以对电池151提供有效、及时和安全的充电,并且帮助增强或至少维持电池的长期寿命(长时间寿命与可充电电池在其开始永久失去其容量之前可充电和再充电的总次数相关)。
86.当电池151是锂离子(li

ion)电池时,在充电期间,电流和电压的预定值可分别为大约400

500ma和大约4.2v。预定值也可在单个电池充电的过程中改变。例如,当电池151首次充电时,电流的预定值可以更低。之后,在稍后的时间,当电池已经存储了一定电量时,电流的预定值可以升高到如上面所述的大约400

500ma。这防止电池151在完全放电(或接近完全放电)时经受相对大的电流,否则这可能导致电池的损坏并降低其长期寿命。其他实施方式可具有不同的最大电流供应或电压供应,诸如(分别)在区域250

600ma中的某处和在区域3

6v的某处。
87.调节pcb 1106还连接至温度传感器1108。温度传感器1108与电池151热接触,以响应于电池151的温度。当经由连接器164使用电源对电池151充电时,电池通常会升温。但是,如果电池变得太热(可能由于电池中的故障或者由于环境温度非常热),这可能导致电池151或包装100的损坏,或者更严重的是对使用者的伤害。此外,如果电池151非常冷(可能由于环境温度非常冷),则试图对电池151充电也可能导致对电池151的损坏。因此,调节pcb 1106使用由温度传感器1108提供的信息监测电池151的温度。如果温度变得太热(即,高于某一预定上阈值)或太冷(即,低于预定下阈值),则调节pcb 1106切断供应到电池210的电流供应。这减少了由于电池151过热而损坏电池151或包装100和对使用者造成伤害的可能性,并且减少在电池151太冷时对电池151充电而损坏电池151的可能性。
88.预定的上温度阈值被设定为使得指示电池过热的高温导致流向电池151的电流被切断,但是电池温度的正常(常规)增加(其不会导致损坏的危险)不导致流向电池151的电
流被切断。类似地,预定的下温度阈值被设定为使得对于可能导致对电池151损坏的低温,切断流向电池151的电流。但是,保持在指定的正常操作限制内的电池温度的下降不会导致流向电池151的电流被切断。上温度阈值和下温度阈值的实例分别为约45℃和约

5℃。但是,对于一些电池,上温度阈值可以高达约60℃,而下温度阈值可以降低至约

20℃。通常,上阈值在45至60℃的范围内,而下阈值在0至

20℃的范围内。
89.在一些实施方式中,包装100可设置有温度传感器,该传感器测量包装内的环境温度(通常接近包装内的任何再充电电子烟的位置)。再次,如果发现温度升高到某一阈值(诸如50℃)以上,则该传感器可触发电力切断。注意,除了图11所示的温度传感器1108(其旨在主要测量电池151的温度)之外或者代替温度传感器1108,可提供这样的温度传感器。
90.除了由调节pcb 1106实施的电流和电压控制之外,包装100还设置有进一步的保护措施,以防止过高的并且可能导致电池151或包装的其他组件的损坏(或对使用者的伤害)的过量电压或电流。例如,包装100还包括过电流切断单元1100和过电压切断单元1102。
91.当过电流切断单元1100检测到电流超过预定阈值时,过电流切断单元1100切断从连接器164供应给包装100的其他组件(包括调节pcb 1106)的电力。即使供应给电池151的电流由调节pcb1106(如已经描述的)调节,过电流切断单元1100为电池151和其它包装组件提供了额外层面的保护。例如,在经由连接器164供应过多电流的情况下,过电流切断单元1100有助于降低损坏包装中的组件的风险(例如,如果提供过多电流的不合适的充电设备连接至连接器164,或者如果包装的一个组件短路,该风险可能发生,)。
92.过电流切断单元1100可例如使用热可复位保险丝来实施,其在电流超过预定阈值时,通过进入高阻抗状态而断开。稍后,当温度冷却时,热可复位保险丝再次进入低阻抗状态,从而允许电流再次流动(从而可以恢复使用包装100)。预定电流阈值被设定为使得可能导致损坏的高电流被切断,但是使得正常和可接受的操作参数内的电流变化不产生切断。例如,预定的电流阈值可被设定为约1安培。
93.如果过电压切断单元1102检测到电源电压已超过预定阈值,则过电压切断单元1102切断从连接器164供应给包装100(包括调节pcb1106)的其它组件的电力。即使由调节pcb1106调节供应给电池151的电压(如上所述),过电压切断单元1100仍然为电池151和其它包装组件提供了额外层面的保护,从而在经由连接器164供应过高的电压的情况下,降低了对包装中的组件的损坏(或对使用者的潜在伤害)的风险。例如,如果供应太高电压的不适合的充电设备连接至连接器164,这种高电压可能会发生。预定电压阈值被设定为使得危险的高电压被切断(即,可能损坏设备或可能对使用者造成伤害的电压),但是电压的正常(非危险)工作范围的变化不会被切断。例如,预定电压阈值可设定为大约6v,从而确保5v usb充电设备不会触发过压切断单元1102,但是更高的电压将触发过压切断单元1102。
94.位于调节pcb和电池151之间的pcm 1110监测电池151和包装的其他组件(包括调节pcb 1106)之间的电流和电压,并且在电流或电压(分别)移动到预定的电流或电压范围之外的情况下,断开电池151和其他包装组件之间的电连接。该监测既用于(经由连接器164从外部电源)对电池151充电,也用于对电池151放电(经由连接器703向电子烟10中的电池210以及包装中的其他组件,诸如照明设备128,供应电力)。具体地,在电池151的充电或放电期间,如果电流或电压(分别)超过预定的上阈值,则断开电池151和其它包装组件之间的电连接,即,防止或严格阻止电池151和其它包装组件之间的电力流。这有助于降低向电池
151供应或从电池151供应太多电流或电压的风险以及与此相关的问题(诸如对电池151和/或其他组件的损坏,对使用者的伤害等)的风险。过电压的阈值可设定为例如约4.3v,而过电流的阈值可设定为例如1.5

2.5安培,例如约1.8安培。
95.此外,在电池151的放电期间(例如对电子烟10中的电池210再充电),如果来自电池151的电压下降到低于预定的下阈值,之后切断电池151和其它包装组件(诸如连接器703)之间的电连接。这有助于防止电池151的损坏,否则损坏可能会由于在电池具有低剩余容量并且正输出低电压时,继续从电池消耗电流而发生(这可能发生在某些可再充电电池诸如锂离子电池)。
96.pcm 1110可包括单独的pcb或者可(例如)集成为电池151的一部分。由于pcm 1110在电路内的位置(即,在电池151和其他包装组件之间),pcm 1110能够检测其它电压/电流控制包装组件(诸如调节器pcb 1106、过电流切断单元1100和过压切断单元1102)可能不能检测到的电压/电流异常。因此,pcm 1110增加了防止损坏电池151或任何其他包装组件(或电子烟10)的风险,并防止由异常电流或电压值导致的对使用者的潜在伤害的额外层面的保护。
97.pcm 1110可以包括适于检测施加的电压和/或电流是否在某个预定限度内的任何标准pcb。此外,pcm 1110可包括用于检测何时电流超过预定电流阈值的金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。
98.mcu 1104确保在电流被切断之前仅在充电预定时间段的期间向电池151供应电流。这有助于确保电池151不遭受过度充电(在电池过度充电情况下,即使电池151处于满容量,电池151也被连续充电(这可能损坏电池151))。预定时间段被设定为允许电池充电到其最大容量(从而将使用者可使用包装100(例如为电子烟10再充电)的充电之间的时间长度最大化),而且避免电池151的过度充电。例如,预定的时间段可设定在2至8小时的范围内的某处,例如在4和6小时之间。
99.在经过预定时间段之后,切断对电池151的电流供应还可有助于减少电池151变得太热或太冷的可能。尽管这是由调节pcb 1106的温度监测功能来管理的(如已经描述的),但是如果由于任何原因温度监测功能不能正确工作,则由于电流仅在预定的时间段(而不是无限期地)被供应给电池151,上述讨论的当电池151太热时向电池151连续供应电流的相关问题至少可以减轻。
100.mcu 1104还确保仅在电流被切断之前的预定的时间段内在电子烟10的再充电期间,经由连接器703从电池151供应电流。这提供了额外层面的保护,以帮助防止电子烟10的电池210的过度充电(除了如上所述的电子烟10本身的顶端充电pcb 1002的定时电流切断功能之外)。例如,预定的时间段可设定在2至6小时的范围内的某处,诸如在3至5小时之间。注意,无论电流是经由外部电源和连接器164还是从包装电池151供应给电子烟10,该切断都适用。
101.可主要通过顶端充电pcb 1002的预定的电子烟充电时间来避免电子烟电池210的过度充电,其中mcu 1104的预定的电子烟充电时间被设定为相同或稍大值,以便在mcu 1104的计时器经历故障并且在适当的时间不能切断电流的情况下用作备用装置。因此,即使电子烟10的计时器功能失效,也可避免电子烟10的过度充电。
102.因此,总的来说,图11的包装100可实现大量的保护特征,诸如:防止从连接器164
接收的高电压和/或高电流的保护,和/或防止从连接器164供应的电力时间过长的保护;防止包装100和/或电池151具有太高(或太低)的温度的保护(该保护与上面定义的所有3种充电模式相关);防止高电压和/或高电流经由连接器703供应给电子烟10的保护,和/或防止经由连接器703供应给电子烟的电力的时间太长的保护(无论电子烟是由外部电源再充电还是由包装电池151再充电,这种电流/电压和定时保护都可适用)。如果包装电池再充电时(通常在4.2

4.5v的范围内),包装电池151的电压超过预定电平,或者如果包装电池放电(向电子烟或包装的其它组件充电)时,包装电池151的电压下降到预定电平以下,则也可以由pcb 1106实施切断。这个较低的电压可设定为例如在2

3v的范围内,诸如约2.5v。
103.图11的组件中的一个或多个,诸如调节pcb 1106、pcm 1110或mcu 1104可集成为图8所示的pcb 160,135或154的一部分。可替代地,它们中的一个或多个可以是分离的组件。另外,功能可以在不同组件之间不同地分布。类似地,包装100的连接器703和电子烟10的连接器900存在许多可能的变化。例如,连接器703,900可以在位置、尺寸、形状等方面变化,只要连接器703和900能够提供彼此的电连接,以允许电流从包装100的电池151流向电子烟的电池210。
104.根据上述实施例,可以看出电子烟10(如参考图10所述的)和包装100(如参考图11所述的)的各种安全组件都有助于在电子烟10和包装100的充电期间电子烟10和包装100中的电压、电流和温度的总体改进的控制。这导致可再充电的电子烟和包装可靠且安全地操作。
105.但是,还将理解的是,即使仅实施电子烟10和/或包装100的上述安全组件中的一些(而不是全部),仍然可享有可再充电电子烟和/或包装的改善的可靠性和安全性。
106.此外,本文所述的方法可扩展到一系列电子蒸汽供应系统,诸如加热型不燃烧设备(可包括一些植物物质或提取物,例如烟叶,之后被加热或提供有蒸汽以产生所需的蒸气)。在us 2011/0226236中描述了这种电子蒸汽供应系统的替代形式的一个实例,其公开了一种吸入器,该吸入器包含基于复合平面结构的蒸发器,该复合平面结构包括加热机构和绳机构
107.本文所述的方法通过以下方式提供针对故障的保护:
108.a)跨多个参数或维度(具体而言使用时间、温度、电压和电流)来监测和调节。这些不同的维度不仅可以帮助检测不同的故障状况,而且如果监视和调节系统中的一个本身发生故障时,它们还有助于提供针对某些故障状况的冗余(备用)保护;
109.b)在电子烟10内以及在包装100中的各个位置处进行监测和调节。在一个设备(即包装或电子烟)内的多个位置处可能地针对相同的参数(电流、电压等)监测和调节,还可以帮助检测不同的故障状况,以及如果监测和调节系统中的一个本身故障,有助于提供针对某些故障状况的冗余(备用)保护。另外,如果使用者尝试使用不同的充电包装(即没有上述安全组件的充电包装)对电子烟再充电,或者使用充电包装对不同的电子烟(即,没有上述安全组件的电子烟)再充电,在电子烟本身以及充电包装这两者中提供相应的监测和调节功能进一步有助于提供一些保护。
110.总之,本公开通过说明的方式示出了各种实施例,请求保护的本发明可在这些实施例中实施。本公开的优点和特征仅是实施例的代表性样本,并且不是详尽的和/或排他的。提供它们仅仅是为了帮助理解和教导请求保护的发明。应当理解,本公开的优点、实施
例、实例、功能、特征、结构和/或其他方面不应被认为是对由权利要求限定的本公开的限制或对权利要求的等同物的限制,并且在不脱离权利要求的范围的情况下,可利用其他实施例并且可进行修改。除了本文具体描述的那些之外,各种实施例可适当地包括,包含或基本上由所公开的元件、组件、特征、部件、步骤、装置等的各种组合组成。本公开可包括当前未要求保护但是将来可能要求保护的一个或多个其他发明。
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