本发明涉及用于对吸入器中的蒸发器的蒸发进行调节的方法，其中所述蒸发器借助于电阻加热被加热，以及其中电子控制装置调节流过蒸发器的电流。
背景技术
典型地使电阻式蒸发器经由电子开关元件与蓄能器电连接，使得在开关元件闭合时，蓄能器的电压施加在蒸发器上并且加热电流流动。通常通过电子控制装置运行开关。
典型地借助于蒸发器的与温度相关的电阻确定蒸发器处的温度。通过在蒸发器的温度与电阻之间的关系，可以有针对性地调整蒸发器的温度。在此，温度不应超过通过待蒸发的液体确定的温度，因为否则可能尤其是由于蒸发器干涸而形成有害物质。
蒸发器或加热器的电路可以简化地被描述为电阻的串联电路。该串联电路的元件包括蒸发器的电阻（蒸发器电阻）、电池内阻以及不期望的寄生电阻。寄生电阻例如由以下电阻给出：属于电控制装置的电阻、电流测量电阻、引线的电阻（尤其是通过连接线、铜导轨和/或焊接点）以及必要时可能插拔连接的电阻。寄生电阻既不是时间恒定的，也不是可再现的，因为例如插拔连接根据老化状态、污染和/或变形对寄生电阻有影响，所述影响仅能以相当大的耗费被测量。
由于寄生电阻引起的温度测量误差可能导致待蒸发的液体过热，这可能导致起泡沸腾或有害物质形成。由于由测量和寄生电流引起的各式各样的误差，蒸发器利用已知方法仅能不充分地被调节。
技术实现要素：
本发明的任务是提供一种方法，利用该方法可以有效且可靠地调节蒸发并且可以安全地避免待蒸发的液体的过热。
根据本发明，该方法包括以下步骤：从起始点起在时间上相继地记录施加在蒸发器上的电流的测量值。从起始点起，电流流过蒸发器。由于通过电流和蒸发器的与温度相关的电阻，蒸发器变暖。由于蒸发器变暖，蒸发器的与温度有关的电阻改变。
可以有利地通过吸入器的用户的需求请求、尤其是通过抽吸电子烟来接通测量。相应地，可以在结束请求后关断测量。
随后，尤其是在消费期间在与测量值相对应的与时间相关的电流测量系列中确定在低蒸发并且尤其是直至无蒸发的范围与高蒸发的范围之间的转变点。转变点标记蒸发发生并且蒸发器不明显被进一步加热的时间点。本发明已经认识到，从转变点起，蒸发在如此高的程度上发生，以致于不发生或几乎不发生蒸发器的进一步变暖。由蒸发器处的通过电流提供的能量被转换成用于蒸发液体的能量，并且不或仅小部分地被转换成蒸发器的变暖。因此，从转变点起，蒸发器的温度以比转变点之前的时间更小的程度变化。因此，电流测量系列中的转变点可以被理解为电流与测量点或时间之间的相关性的转折点。根据转变点确定对应于转变点的电流值Iv，在所述电流值处发生可靠的蒸发。为了经由通过电流调节加热功率，随后是根据所确定的电流值Iv规定电流区间[I1;I2]并且在所规定的电流区间[I1;I2]内调节所述通过电流。从而可以精确地调节蒸发器的功率。
根据本发明的方法具有以下优点：蒸发器温度不必是已知的，并且尤其是寄生电阻的值不需要实时地并且针对每个单独的蒸发器被确定。利用根据本发明的方法决定性的是，在哪个相应电流或哪个加热功率情况下，通过相应蒸发器发生蒸发。根据测量系列确定蒸发的发生，并且从而确定在电流区间[I1;I2]内要施加的加热电流。
有利地沿着电流测量系列根据回归来确定转变点，以便能够可靠且有效地确定转变点。回归基于多个测量值，由此可以最小化测量误差和/或统计误差。与例如有限差方法相比，回归是有利的，在有限差方法情况下仅考虑尤其是两个相邻的测量值，并且因此测量不准确性特别强烈地对结果产生影响。
优选地确定对电流测量系列的至少一个最佳拟合直线（Ausgleichsgerade）和/或至少一个最佳拟合多项式（Ausgleichspolynom）的转变点，以便提供转变点的数字有效确定。例如，可以在测量系列的不同测量点处通过回归确定一个或多个最佳拟合直线和/或尤其是二次最佳拟合曲线。可以从属于最佳拟合直线的坡度的时间变化过程或属于最佳拟合曲线的曲率中确定转变点。在此，尤其是可以从最佳拟合多项式的二次项的系数中确定曲率。
优选地通过跳跃和/或达到电流测量系列的坡度或斜率（一阶导数）的阈值来确定转变点，以便进一步改善转变点的标识。为此，在一种有利的实施方式中，通过电流测量系列的曲率的极值确定转变点。
两个时间上相继的测量值彼此时间上相间隔小于10 ms、优选小于5 ms、进一步优选小于2 ms，以便能够在时间上良好地分辨转变点并且能够在抽吸的持续时间上记录有利数量的测量值。为此，优选地至少在抽吸长度的10%、有利地至少30%、进一步有利地至少50%上记录所记录的测量值。
电流区间[I1;I2]的长度小于电流值IV的数值的50％、有利地小于25％、进一步有利地小于10％，以便可以尽可能准确地调节加热电流。
在一种优选的实施方式中，下阈值I1和/或上阈值I2被规定为使得所述下阈值小于电流值IV和/或电流值IV小于所述上限阈值I2，以便加热电流在电流区间[I1;I2]中可以可靠地围绕电流值IV被调节。如果下阈值I1小于电流值Iv，则可以防止蒸发器干涸，因为蒸发器在下阈值I1和电流值Iv之间的电流情况下不蒸发，而是加热蒸发器和/或液体。
使流过所述蒸发器的通过电流脉动，其中占空比在达到所述下阈值I1时从上方被增加和/或在达到上阈值I2时从下方被减小。因此可以实现输入功率的降低和向蒸发器供应电流的电池的运行时间的延长。
有利地，根据在所定义的时间区间上对平均二次电流I^2的分析来规定所述下阈值I1和/或所述上阈值I2。如果平均二次电流I^2下降到例如可以从来自起始点之后的时间区间中的电流测量系列中确定的预先给定的阈值以下，则这将被评价为在蒸发器和液体之间的减少的接触的迹象。在这种情况下，应该使下阈值I1和/或上阈值I2向较低的电流推移。
优选地，使电流区间[I1;I2]和/或所述阈值I1；I2中的至少一个随时间向较低的电流推移，以便预防蒸发器干涸。电流区间[I1;I2]和/或所述阈值I1；I2中的至少一个还可以被适配于预先给定的时间函数，以便能够有效地控制蒸发并且使得能够适配于差动蒸馏的过程。
在一种有利的实施方式中，关于多个与时间相关的电流测量系列的数据被存储在数据存储器中，并且被相互比较和/或与固定的参数比较。从而可能的是，存储在方法的过程中积累的电流测量值和转变点。例如，自动分析可以检查：在哪个时间点已经达到蒸发电流Iv。如果晚于预先给定的阈值到达该时间点，则这是对过高电阻的提示。此外，可以在蒸发过程期间评估平均电流平方。如果这低于预先给定的阈值，则可以推断出液体的消耗。
优选地，测量环境温度并且根据所测量的环境参数规定和/或适配电流区间[I1;I2]和/或其阈值I1、I2中的至少一个，以便能够考虑环境温度的可能影响。
通过在电流小于上阈值I2时接通和/或保持流过所述蒸发器的通过电流，或在电流大于下阈值I1时关断流过所述蒸发器的电流来调节所述通过电流，以便能够在电流区间[I1;I2]内提供有利的调节方法。
附图说明
下面参考附图根据优选的实施方式阐述本发明。在此
图1示出吸入器的示意图；
图2示出用于对蒸发器进行电流加热的简化电路；
图3示出具有所确定的转变点的示范性电流测量系列；
图4示出具有转变点的示范性电流测量系列；
图5示出根据电流测量系列的增加确定转变点；和
图6示出根据电流测量系列的曲率确定转变点。
具体实施方式
图1示意性地示出吸入器10或电子烟产品。吸入器10包括壳体11，其中在烟产品10的至少一个进气口231和嘴端32处的出气口24之间设置有空气通道30或烟囱。在此，吸入器10的嘴端32表示消费者为了吸入的目的而抽吸的端部，并且由此对吸入器10施加负压并且在空气通道30中产生气流34。
吸入器10有利地由基础部分16和蒸发器罐单元20组成，蒸发器罐单元20包括带有蒸发器60的蒸发器设备1以及液体存储器18，所述蒸发器60可以通过根据本发明的方法被调节。蒸发罐单元可以尤其是以可更换筒的形式构造。液体存储器18可以是由吸入器10的用户可再填充的。通过进气口231吸取的空气在空气通道30中被引导至至少一个蒸发器60。蒸发器60与液体存储器18连接或者可与液体存储器18连接，在所述液体存储器中存储至少一种液体50。为此，多孔和/或毛细管液体传导元件19有利地布置在蒸发器60的入口侧61处。
液体存储器18的有利容积处于0.1 ml和5 ml之间、优选地0.5 ml和3 ml之间、进一步优选地0.7 ml和2 ml或1.5 ml之间的范围中。
蒸发器60蒸发液体50，所述液体从液体存储器18由多孔元件19借助于毛细管力被输送到蒸发器60和/或存储在多孔元件19中，并且将蒸发的液体作为气溶胶/蒸气在出口64处添加到气流34。
吸入器10此外包括电蓄能器14和电子控制设备15。蓄能器14通常布置在基础部分16中并且尤其可以是电化学一次性电池或可再充电电化学蓄电池、例如锂离子蓄电池。蒸发器罐单元20布置在蓄能器14和嘴端32之间。在基础部分16（如图1中所示）和/或蒸发罐单元20中，电子控制设备15包括至少一个数字数据处理装置、尤其是微处理器和/或微控制器。
传感器、例如压力传感器或压力或流量开关有利地布置在壳体11中，其中控制设备15能够基于由传感器输出的传感器信号确定：消费者在烟产品10的嘴端32处抽吸，以便进行吸入。在这种情况下，控制设备15操控蒸发器60以便将液体50从液体存储器18中作为气溶胶/蒸气添加到气流34中。
至少一个蒸发器60布置在蒸发器罐单元20的背对嘴端32的部分中。由此尤其是与基础部分16的有效电耦合以及对蒸发器60的操控是可能的。气流34有利地通过穿过液体存储器18延伸的空气通道34通向出气口24。
存储在液体存储器18中的待计量的液体50例如是由1,2-丙二醇、甘油、水和优选地至少一种香味物质（香料）和/或至少一种有效成分、尤其是尼古丁组成的混合物。然而，液体50的所给出的组分不是强制性的。尤其是，可以放弃香味和/或有效成分、尤其是尼古丁。
在图2中示出了用于对蒸发器60进行电流加热的示意性电路。蒸发器60是电阻加热器，所述电阻加热器由于其电阻可以通过电流被加热。蒸发器60可以具有至少一个电阻元件、例如加热丝，例如螺旋线或一个或多个彼此平行布置的导线。蒸发器60可替代地可以被实施为如在DE 10 2016 120 803 A1中所描述的微机电系统（MEMS），例如具有线路或微通道，其公开内容就这点而言被纳入到本申请中。仿生或毛细管式加热结构、例如仿生网络对于蒸发器60也是可能的。如在DE 10 2017 111 119 A1中描述的具有加热结构的蒸发器60也是可能的，其公开内容就这点而言被纳入到本申请中。一般而言，本发明不受特定类型的蒸发器60约束。
蒸发器罐单元20优选地与可由控制设备15控制的加热电流源71连接和/或可与可由控制设备15控制的加热电流源71连接，所述加热电流源71经由线路25与蒸发器60连接，使得由加热电流源71产生的加热电流Ih流过蒸发器60。由于导电蒸发器60的欧姆电阻，通过电流导致蒸发器60的加热并且因此导致附在蒸发器60处的液体的蒸发。以这种方式所产生的蒸气/气溶胶从蒸发器60中漏出并且被混合到气流34。更准确地说，在确定通过空气通道30的由消费者抽吸而引起的气流34时，控制设备15操控加热电流源71，其中附在蒸发器60处的液体通过自发加热以蒸气/气溶胶的形式被输出。
蒸发温度优选地处于100℃和400℃之间、进一步优选地150℃和350℃之间、更进一步优选地190℃和290℃之间的范围中。
蒸发器罐单元20被调整为使得液体量优选地在消费者每抽吸1μl和20μl之间、进一步优选地2μl和10μl之间、更进一步优选地3μl和5μl之间、典型地4μl的范围中被分配剂量。优选地，蒸发器罐单元可以在每抽吸、即1 s至3 s的每个抽吸持续时间的液体/蒸气量方面是可调整的。
由加热电流源71产生的蒸发器60的操控频率通常有利地处于1 Hz至50 kHz的范围内，优选地处于30 Hz至30 kHz的范围内，更进一步有利地处于100 Hz至25 kHz的范围内。
有利地，蒸发器60在污染、缺陷或耗尽基质的情况下可以是可替换的，使得可以在蒸发器60和基础部分16之间设置可分离的电连接。该连接可以被构造为例如弹簧销、插拔或螺旋连接。
图3示出由粗黑曲线表明的具有在电流IV处的所确定的转变点101的示意性电流测量系列100，其中该图示示出用于具有负温度系数的蒸发器60的电流测量系列100的示例。在图3中，电流I相对于时间t绘出并且仅为了说明察看而被示为连续的。
在起始点110处抽吸开始时，蒸发器60被接通并且利用加热电流被加热，所述起始点例如通过借助于压力传感器查明抽吸被确定或者通过由消费者接通被确定。现在随后是从起始点110起在时间上相继地记录施加在蒸发器60上的电流I的测量值108（在图3中示意性地示出为曲线）。蒸发器60相对快速地升温，因此所测量的电流I下降。
时间电流测量系列100具有可被识别为转折点的转变点101，或者然而至少具有强烈展平，一旦蒸发开始，所述展平就被确定为转变点101。随后是根据具有下阈值I1和上阈值I2的属于转变点101的电流lv进行两点调节，其中电流I在电流区间[I1；I2]中被调节：一旦所确定的通过电流I超过上阈值I2，电流源被关断或通过电流被减小；一旦所确定的通过电流I未超过下阈值I2，电流源就被接通或通过电流被增加。上阈值I2与转变点102处的电流Iv的差以及转变点102处的电流Iv与下阈值I1的差有利地小于转变点102处的电流Iv，因为在蒸发器60处不应出现超温或者仅应该出现低超温并且因此也仅出现小的电流变化。
先前描述的用于调节的方法的优点根据图3中的下面的电流测量系列200阐明。下面的电流测量系列200示出蒸发器60的电流变化过程，所述电流变化过程在一个或多个点处与粗体印刷的电流测量系列100的蒸发器60不同：电池电压是另一电池电压，尤其是由于放电状态或内阻引起；蒸发器60的加热电阻是另一加热电阻，尤其是由于制造公差引起；存在其他电阻。
因此对于下面的电流测量系列200得出在另一电流Iw处的转变点201，该转变点然而再次在蒸发开始时出现。在该示例中，可以容易地选择下阈值I1和上阈值I2，在所述下阈值和内阈值内调节电流I，以便蒸发器60可靠且有效地蒸发液体。
利用根据本发明的方法得出温度误差，所述温度误差比在根据现有技术的电阻式温度确定的情况下小一个数量级。在此，如果电流区间|I2-I1|的数值小于电流值IV的数值的50％、有利地小于25％、进一步有利地小于10％，则是有利的。该方法不调节到固定的温度，而是调节到对应于蒸发温度或对应于略高于蒸发温度的温度的电流。由于蒸发温度取决于基质或尤其是液体的成分，因此温度不是绝对的，而是导致蒸发的电流Iv被确定。
图4示出可能的测量曲线的示范性电流测量系列100，所述测量曲线具有在大约t＝201 ms的时间处的转变点101和电流信号的实际噪声。电流测量系列100包括多个时间相继地记录的测量值108，所述测量值由相应数量的点表示，其中每个点代表在时间t具有所属电流I的测量值108。
一旦记录了n个值，则控制装置15就从测量值108中例如通过线性回归计算最佳拟合直线102。在该示例中，在时间点t1和t2示出两个不同的最佳拟合直线102。由此确定的最佳拟合直线102的坡度109的时间变化过程在图5中示出。
回归具有以下优点：即使电流测量系列100与噪声叠加，转变点101也可以良好地被定位。因此，回归使坡度109平缓，并且提供相对于有限差的改善。
图5示出根据图4中所示的电流测量系列100的坡度109确定转变点101。可以通过评估电流I的一阶或二阶时间导数实时地探测转变点101。
坡度109是通过对电流测量系列100的回归确定的最佳拟合直线102的坡度，并且相对于时间t绘出。如果例如坡度109的数值下降到阈值103以下，则可以推断出蒸发开始。在该示例中，转变点101位于最佳拟合直线102的坡度109的数值小于在该示例中为0.002 A/s的阈值103之处。对于蒸发器60，可以根据经验确定阈值103。从坡度109超过阈值103的时间t0，可以根据电流测量系列100确定蒸发电流Iv，在这里例如大约2.6 A（参见图4）。
图6示出根据图4中所示的电流测量系列100的曲率106确定转变点101。二阶导数中的极值107、尤其是最大值表示转变点101。电流测量系列101的转变点101或蒸发点也可以通过电流测量系列100的曲率106被找到。为此，代替最佳拟合直线102，沿着电流测量系列100使多项式、尤其是二阶多项式局部拟合到电流测量系列100的多个相继的测量值108。多项式的二次项的系数被确定为曲率106并且相对于时间t绘出。用于寻找极值107的算法在时间点t0处找到极值107，该时间点对应于电流测量系列100具有转变点101的时间点。
附图标记列表：
1 蒸发器设备
4 载体
10 吸入器
11 壳体
14 蓄能器
15 控制装置
16 基础部分
18 液体存储器
19 芯结构
20 蒸发罐单元
24 出气口
30 空气通道
32 嘴端
34 气流
50 液体
60 蒸发器
61 入口侧
62 液体通道
64出口侧
71 加热电流源
100、200 电流测量系列
101、201 转变点
102 最佳拟合直线
103 阈值
104 通孔
105a、105b 电线路
106 曲率
107 极值
108 测量值
109 坡度
110起始点
131 接触区域
231 进气口
I、lv、Iw 电流值
I1 下阈值
I2 上阈值
t0、t1、t2 时间点。