BRPI0809338A2

BRPI0809338A2 - PORTABLE CHARGING AND ENERGY STORAGE DEVICE

Info

Publication number: BRPI0809338A2
Application number: BRPI0809338-5A
Authority: BR
Inventors: Leslie J Pinnell; David C Batson
Original assignee: Gillette Co
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2014-09-23
Also published as: EP2130280A2; CN101647175A; CN101647175B

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO PORTÁTIL DE CARGA E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA".Report of the Invention Patent for "PORTABLE LOADING AND POWER STORAGE DEVICE".

ANTECEDENTESBACKGROUND

O tempo de funcionamento de dispositivos portáteis (por exempio, telefones celulares, PDAs, etc.) é limitado pelo tamanho das baterias usadas para alimentar esses dispositivos. Em geral, as baterias são recarregadas conectando-se as baterias e/ou os dispositivos a carregadores que recebem energia de fontes de alimentação externas AC ou DC.The uptime of portable devices (eg mobile phones, PDAs, etc.) is limited by the size of the batteries used to power these devices. In general, batteries are recharged by connecting batteries and / or devices to chargers that receive power from external AC or DC power sources.

Quando um usuário viaja e não tem acesso às fontes de alimentação externas típicas usadas para recarregar as baterias que alimentam os vários dispositivos portáteis deste usuário, ele se vê geralmente obrigado a transportar baterias extras para cada dispositivo portátil para estender o tempo de uso desses dispositivos.When a user travels and does not have access to the typical external power supplies used to recharge the batteries that power his various portable devices, he is usually required to carry extra batteries to each portable device to extend the usage time of these devices.

SUMÁRIOSUMMARY

A presente invenção refere-se a um dispositivo carregador queThe present invention relates to a charger device which

pode armazenar e fornecer energia em altas correntes a aplicativos portáteis, e, em particular, fornecer energia em altas correntes para carregar baterias de dispositivos portáteis sem acessar fontes de alimentação AC ou DC externas. Esse dispositivo permite que os usuários de equipamentos e dis20 positivos portáteis (por exemplo, PDA, telefone celular, iluminação portátil, aparelhos de vídeo, câmeras, computadores, etc.), transportem energia armazenada adicional para estender o tempo de uso do dispositivo ou para uso de emergência. O dispositivo de armazenamento pode ser carregado a partir de fontes AC ou de fontes DC, como as fontes 14V DC comumente 25 disponíveis em automóveis.It can store and supply high current power to portable applications, and in particular, provide high current power to charge portable device batteries without accessing external AC or DC power sources. This device allows users of portable equipment and devices (for example, PDAs, cell phones, portable lighting, video players, cameras, computers, etc.) to carry additional stored energy to extend device usage time or to emergency use. The storage device can be charged from AC sources or DC sources, such as 14V DC sources commonly available in automobiles.

Em um aspecto, é apresentado um dispositivo carregador portátil para carregar uma ou mais baterias externas recarregáveis. O dispositivo inclui uma câmara para reter pelo menos uma bateria recarregável durante a carga e pelo menos um controlador. O controlador é configurado para de30 terminar um primeiro nível de corrente de carga a ser aplicado a pelo menos uma bateria recarregável durante a carga, de modo que a pelo menos uma bateria recarregável durante a carga alcance uma primeira carga predetermi nada que é atingida dentro de um primeiro período de tempo de 15 minutos ou menos, aplicar a pelo menos uma bateria recarregável durante a carga uma primeira corrente de carga substancialmente igual ao primeiro nível de corrente de carga determinado, determinar uma segunda corrente de carga 5 a ser aplicada à uma ou mais baterias externas recarregáveis, e aplicar a uma ou mais baterias externas recarregáveis uma segunda corrente de carga substancialmente igual ao segundo nível de corrente de carga determinado, a segunda corrente de carga é drenada da pelo menos uma bateria recarregável durante a carga.In one aspect, a portable charger is presented for charging one or more rechargeable external batteries. The device includes a camera for holding at least one rechargeable battery while charging and at least one controller. The controller is configured to terminate a first charge current level to be applied to at least one rechargeable battery during charging so that at least one rechargeable battery during charging achieves a first predetermined charge that is reached within a first time period of 15 minutes or less, applying to at least one rechargeable battery during charging a first charging current substantially equal to the first determined charging current level, determining a second charging current 5 to be applied to one or more more rechargeable external batteries, and applying to one or more rechargeable external batteries a second charging current substantially equal to the second determined charging current level, the second charging current is drained from at least one rechargeable battery during charging.

As modalidades podem incluir um ou mais dos recursos apreModalities may include one or more of the resources

sentados a seguir.sitting next.

O pelo menos um controlador pode, ainda, ser configurado para ajustar periodicamente a primeira corrente de carga após ter sido alcançado o primeiro nível de tensão predeterminado da pelo menos uma bateria recar15 regável durante a carga, de modo a manter a tensão nos terminais da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada no primeiro nível de tensão predeterminado.The at least one controller may further be configured to periodically adjust the first charging current after the first predetermined voltage level of the at least one rechargeable battery during charging is reached so as to maintain voltage at the terminals of the at least one battery. least one rechargeable battery being charged at the first predetermined voltage level.

O pelo menos um controlador pode, ainda, ser configurado para ajustar periodicamente a segunda corrente de carga após o segundo nível de tensão predeterminado da uma ou mais baterias externas recarregáveis ser atingido, de modo a manter a tensão nos terminais da uma ou mais baterias externas recarregáveis no segundo nível de tensão predeterminado.The at least one controller may further be configured to periodically adjust the second charge current after the second predetermined voltage level of one or more rechargeable external batteries is reached so as to maintain voltage at the terminals of one or more external batteries. rechargeable batteries at the second predetermined voltage level.

O pelo menos um controlador pode ser configurado para determinar a segunda corrente de carga a ser aplicada a uma ou mais baterias externas recarregáveis, de modo que a uma ou mais baterias externas recarregáveis alcancem um segundo nível de carga predeterminado que é atingido dentro de um segundo período de tempo de 15 minutos ou menos.The at least one controller may be configured to determine the second charge current to be applied to one or more rechargeable external batteries so that one or more rechargeable external batteries reach a second predetermined charge level which is reached within one second. time period of 15 minutes or less.

O dispositivo pode incluir, também, um módulo de conversão de potência configurado para converter um nível de tensão de fonte de alimentação externa em um nível de tensão de carga a ser aplicado a pelo menos uma bateria recarregável durante a carga. O módulo de conversão de potência pode incluir, por exemplo, um módulo de conversão de potência AC-DC e/ou um módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC. O dispositivo podem incluir, também, um primeiro compartimento que contém o módulo de conversão de potência, e um segundo compartimento conectável que contém o pelo menos um controlador e a pelo menos uma bateria recar5 regável durante a carga, sendo que o segundo compartimento conectável é configurado para ser mecanicamente conectado ao primeiro compartimento.The device may also include a power conversion module configured to convert an external power supply voltage level to a charge voltage level to be applied to at least one rechargeable battery during charging. The power conversion module may include, for example, an AC-DC power conversion module and / or a DC-DC power conversion module with DC input. The device may also include a first compartment containing the power conversion module, and a second pluggable compartment containing at least one controller and at least one rechargeable battery that may be charged while the second pluggable compartment is provided. configured to be mechanically connected to the first bay.

A pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada pode incluir pelo menos duas baterias recarregáveis, sendo que as pelo menos duas baterias recarregáveis podem ser conectadas em configuração de série.The at least one rechargeable battery being charged may include at least two rechargeable batteries, and at least two rechargeable batteries may be connected in series configuration.

A pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada pode incluir baterias de íons de Li. A pelo menos uma bateria recarregável pode incluir uma bateria de fosfato de lítio-ferro.At least one rechargeable battery being charged may include Li-ion batteries. At least one rechargeable battery may include a lithium iron phosphate battery.

O primeiro nível de carga predeterminado da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada pode ser de pelo menos 90% da capacidade de carga da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, e o primeiro período de tempo pode ser aproximadamente entre 5 a 15 minutos.The first predetermined charge level of at least one rechargeable battery being charged may be at least 90% of the charging capacity of at least one rechargeable battery being charged, and the first time period may be approximately 5 to 15 minutes.

O segundo nível de carga predeterminado da uma ou mais baterias externas recarregáveis pode ser de pelo menos 90% da capacidade de carga da uma ou mais baterias externas recarregáveis, e o segundo período de tempo pode ser aproximadamente de 5 a 15 minutos.The second predetermined charge level of one or more rechargeable external batteries may be at least 90% of the charge capacity of one or more rechargeable external batteries, and the second time period may be approximately 5 to 15 minutes.

O dispositivo pode incluir, também, um compartimento de carga configurado para receber uma ou mais baterias externas recarregáveis. O dispositivo pode incluir, também, uma ou mais baterias externas recarregáveis.The device may also include a charging compartment configured to receive one or more rechargeable external batteries. The device may also include one or more rechargeable external batteries.

O pelo menos um controlador pode incluir um microcontrolador baseado em processador.The at least one controller may include a processor based microcontroller.

O dispositivo pode incluir, também, pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.The device may also include at least one rechargeable battery being charged.

Em um outro aspecto, é apresentado um dispositivo carregador portátil para carregar uma ou mais baterias externas recarregáveis. O dispositivo inclui um primeiro compartimento que tem uma câmara para reter pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, um segundo compartimento que compreende um primeiro módulo de conversão DC-DC que recebe carga da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada na câ5 mara e fornece a carga a uma ou mais baterias externas recarregáveis, e um terceiro compartimento que tem um mecanismo para conectar e desconectar o terceiro compartimento do primeiro compartimento, sendo que o terceiro compartimento compreende um segundo módulo de conversão DC-DC que fornece energia para carregar a pelo menos uma bateria recarregável sendo 10 carregada e que recebe carga do módulo de conversão de potência.In another aspect, a portable charger is presented for charging one or more rechargeable external batteries. The device includes a first compartment having a camera for holding at least one rechargeable battery being charged, a second compartment comprising a first DC-DC conversion module that receives charge from at least one rechargeable battery being charged to the camera and provides the charge to one or more external rechargeable batteries, and a third compartment having a mechanism for connecting and disconnecting the third compartment from the first compartment, the third compartment comprising a second DC-DC conversion module providing power to charge at least a rechargeable battery being charged and receiving charge from the power conversion module.

As modalidades podem incluir um ou mais dos recursos apresentados a seguir.Modalities may include one or more of the following resources.

O primeiro compartimento pode incluir um mecanismo para conectar e desconectar o primeiro compartimento do segundo compartimento. O segundo compartimento pode incluir um mecanismo para coThe first compartment may include a mechanism for connecting and disconnecting the first compartment of the second compartment. The second compartment may include a mechanism for

nectar e desconectar o segundo compartimento do primeiro compartimento.connect and disconnect the second compartment from the first compartment.

O dispositivo pode incluir, também, um quarto compartimento que tem um mecanismo para conectar e desconectar o quarto compartimento do terceiro compartimento, sendo que o quarto compartimento compreende um módulo de conversão de potência.The device may also include a fourth compartment having a mechanism for connecting and disconnecting the fourth compartment from the third compartment, the fourth compartment comprising a power conversion module.

O dispositivo pode incluir, também, uma ou. mais baterias externas recarregáveis.The device may also include one or. more rechargeable external batteries.

O primeiro módulo de conversão DC-DC pode incluir pelo menos um controlador configurado para determinar um nível de corrente de carga a 25 ser aplicado a uma ou mais baterias externas recarregáveis, e aplicar a uma ou mais baterias externas recarregáveis uma corrente de carga substancialmente igual ao segundo nível de corrente de carga determinado, sendo que a segunda corrente de carga é drenada da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada. O pelo menos um controlador pode ser configurado 30 para determinar a corrente de carga a ser aplicada à uma ou mais baterias externas recarregáveis, de modo que a uma ou mais baterias externas recarregáveis alcance um nível de carga de pelo menos 90% da capacidade de carga da uma ou mais baterias externas recarregáveis dentro de um segundo período de tempo de 15 minutos ou menos. O pelo menos um controlador pode, ainda, ser configurado para determinar um segundo nível de corrente de carga a ser aplicada à pelo menos uma bateria recarregável sendo carre5 gada, de modo que a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada alcance um segundo nível de carga de pelo menos 90% da capacidade de carga da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada em um segundo período de tempo de 15 minutos ou menos, e aplicar à pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada uma segunda corrente de carga 10 substancialmente igual ao segundo nível de corrente de carga determinado.The first DC-DC conversion module may include at least one controller configured to determine a charge current level at 25 to be applied to one or more rechargeable external batteries, and to apply to one or more rechargeable external batteries a substantially equal charge current. at the second determined charge current level, wherein the second charge current is drained from at least one rechargeable battery being charged. The at least one controller may be configured to determine the charging current to be applied to one or more rechargeable external batteries so that one or more rechargeable external batteries reach a charge level of at least 90% of the charge capacity. one or more rechargeable external batteries within a second time period of 15 minutes or less. The at least one controller may further be configured to determine a second charge current level to be applied to at least one rechargeable battery being charged, so that at least one rechargeable battery being charged reaches a second charge level. at least 90% of the charging capacity of at least one rechargeable battery being charged in a second time period of 15 minutes or less, and applying to the at least one rechargeable battery being charged a second charging current 10 substantially equal to the second level. of charge current determined.

O primeiro compartimento e o segundo compartimento podemThe first compartment and the second compartment can be

ser iguais.be the same.

O segundo compartimento pode incluir, também, uma interface para ser acoplada a uma ou mais baterias externas. A interface pode ser uma interface de chicote.The second compartment may also include an interface to be coupled to one or more external batteries. The interface may be a whip interface.

Em um aspecto adicional, é apresentado um método. O método inclui determinar um primeiro nível de corrente de carga a ser aplicado a peIo menos uma bateria recarregável sendo carregada, de modo que a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada alcance uma primeira carga predeterminada que é atingida dentro de um primeiro período de tempo de 15 minutos ou menos, aplicar à pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada uma primeira corrente de carga substancialmente igual ao primeiro nível de corrente de carga determinado, determinar uma segunda corrente de carga a ser aplicada a uma ou mais baterias externas recarregáveis, e aplicar a uma ou mais baterias externas recarregáveis uma segunda corrente de carga substancialmente igual ao segundo nível de corrente de carga determinado, sendo que a segunda corrente de carga é drenada da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.In an additional aspect, a method is presented. The method includes determining a first charge current level to be applied to at least one rechargeable battery being charged, so that at least one rechargeable battery being charged reaches a first predetermined charge that is reached within a first time period. 15 minutes or less, apply to the at least one rechargeable battery being charged a first charge current substantially equal to the determined first charge current level, determine a second charge current to be applied to one or more external rechargeable batteries, and apply the one or more rechargeable external batteries a second charge current substantially equal to the second determined charge current level, the second charge current being drained from at least one rechargeable battery being charged.

Similares aos aspectos do dispositivo, as modalidades do método podem incluir qualquer recurso correspondente a quaisquer dos recursos determinados acima para os dispositivos.Similar to aspects of the device, embodiments of the method may include any feature corresponding to any of the features set forth above for the devices.

O dispositivo carregador pode armazenar uma quantidade de energia maior do que a quantidade de energia armazenada normalmente por um dispositivo portátil típico, permitindo, dessa forma, que o usuário transfira carga elétrica do dispositivo carregador para o dispositivo portátil ou para a bateria do dispositivo portátil. Dessa forma, o usuário pode transportar energia elétrica armazenada sem que tenha que transportar baterias extras para cada dispositivo portátil que o usuário possui. O dispositivo carregador serve como um dispositivo portátil de carga universal. O dispositivo pode ter, adicionalmente, a capacidade de ser recarregado a taxas altas, de modo que o dispositivo de armazenamento de energia portátil pode ser restaurado com energia elétrica em aproximadamente 5 a 15 minutos ou menos. Adicionalmente, o dispositivo pode fornecer níveis altos de potência de carga com tensão suficientemente alta para permitir o carregamento rápido de baterias de dispositivos portáteis pequenos, em aproximadamente 5 a 15 minutos, ou menos.The charger device can store an amount of power greater than the amount of power normally stored by a typical handheld device, thereby allowing the user to transfer electric charge from the charger device to the handheld device or the handheld battery. This way, the user can carry stored electrical energy without having to carry extra batteries for each portable device that the user has. The charger device serves as a portable universal charging device. The device may additionally be capable of recharging at high rates, so that the portable energy storage device may be restored with electrical power in approximately 5 to 15 minutes or less. Additionally, the device can provide high levels of charging power with sufficiently high voltage to allow quick charging of small portable device batteries in approximately 5 to 15 minutes or less.

O dispositivo carregador aqui descrito fornece uma solução leve, de baixo custo para transporte de armazenamento de energia portátil adicional, permitindo a ampliação do uso de vários dispositivos portáteis quando o usuário está distante de uma fonte confiável de alimentação contínua por um período de tempo prolongado.The charging device described here provides a lightweight, inexpensive solution for transporting additional portable power storage, allowing for increased use of multiple portable devices when the user is away from a reliable continuous power supply for an extended period of time.

Os detalhes de uma ou mais modalidades da invenção são apresentados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Outras características, objetos e vantagens da invenção serão aparentes a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações.Details of one or more embodiments of the invention are set forth in the accompanying drawings and description below. Other features, objects and advantages of the invention will be apparent from the description, drawings and claims.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOSDESCRIPTION OF DRAWINGS

Afigura 1 é um diagrama de blocos de uma modalidade exemplificadora de um dispositivo carregador portátil.Figure 1 is a block diagram of an exemplary embodiment of a portable charger device.

A figura 2A é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora de um compartimento que compreende um circuito de conversão de potência.Figure 2A is a perspective view of an exemplary embodiment of a housing comprising a power conversion circuit.

A figura 2B é a vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora de um compartimento que compreende um circuito de carga e armazenamento de energia.Figure 2B is a perspective view of an exemplary embodiment of a housing comprising an energy charging and storage circuit.

A figura 2C é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora da vista interna do compartimento da figura 2B.Figure 2C is a perspective view of an exemplary embodiment of the internal view of the housing of Figure 2B.

A figura 2D é uma vista em perspectiva do compartimento deFigure 2D is a perspective view of the storage compartment.

figura 2B mecanicamente fixado ao compartimento da figura 2A.Figure 2B mechanically fixed to the housing of Figure 2A.

A figura 2E é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora de um compartimento para receber uma bateria interna prismática, e que compreende um circuito de carga e armazenamento de energia.Fig. 2E is a perspective view of an exemplary embodiment of a housing for receiving a prismatic internal battery comprising an energy charging and storage circuit.

A figura 2F é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora da vista interna do compartimento da figura 2E.Figure 2F is a perspective view of an exemplary embodiment of the internal view of the housing of Figure 2E.

A figura 3 é um outro diagrama de blocos de uma modalidades exemplificadora de um dispositivo carregador portátil.Figure 3 is another block diagram of an exemplary embodiment of a portable charger device.

A figura 4 é um circuito esquemático de um circuito de carga eFigure 4 is a schematic circuit of a load circuit and

xemplificador usado pelo dispositivo carregador das figuras 1 e 3.xemplifier used by the charger device of figures 1 and 3.

Afigura 5 é um comutador AC-DC de uma modalidade exemplificadora.Figure 5 is an AC-DC switch of an exemplary embodiment.

Afigura 6A é um diagrama de fluxo de uma modalidade exempliFigure 6A is a flow diagram of an exemplary embodiment.

ficadora de um procedimento de carregamento de baterias recarregáveis.a rechargeable battery charging procedure.

Afigura 6B é um diagrama de fluxo de uma modalidade exemplificadora de um procedimento de carga para carregamento de baterias externas recarregáveis.Figure 6B is a flow diagram of an exemplary embodiment of a charging procedure for recharging external rechargeable batteries.

A figura 7 é um diagrama de blocos de outras modalidades exemplificadoras de um dispositivo carregador portátil.Figure 7 is a block diagram of other exemplary embodiments of a portable charger device.

A figura 8 é um circuito esquemático de uma modalidade exemplificadora de um circuito regulador de amplificação de tensão.Figure 8 is a schematic circuit of an exemplary embodiment of a voltage amplifier regulator circuit.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION

Com referência à figura 1, é mostrado um dispositivo carregador portátil 10 configurado para recarregar baterias externas. O dispositivo portátil de carga 10 usa corrente drenada das baterias de carga 20 (também denominadas de baterias internas) incluídas no dispositivo carregador portátil. O dispositivo carregador portátil 10 inclui um módulo de conversão de potência AC-DC 12 conectado ao módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14 que, por sua vez, é conectado ao módulo de carga e armazenamento de energia 16. A bateria 18 é acoplada ao módulo de carga e 5 armazenamento de energia 16. A bateria 18 é tipicamente uma bateria usada em um dispositivo eletrônico portátil. O módulo de conversão de potência AC-DC 12 inclui um circuito para converter a corrente/tensão fornecida de uma fonte AC externa para uma corrente/tensão DC de nível mais baixo adequada ao carregamento das baterias. O módulo de conversão de potência 10 DC-DC com entrada DC 14 inclui um circuito para converter a corrente/tensão fornecida de uma fonte DC externa (por exemplo, uma bateria de automóvel) para uma tensão DC de nível mais baixo adequada ao carregamento de baterias. O módulo de carga e armazenamento de energia 16 é configurado para carregar as baterias externas usando a corrente drenada 15 das baterias internas 20 e inclui o circuito de controle e as baterias internas 20. Embora as bateria internas 20 mostradas na figura 1 incluam cinco (5) baterias dispostas em série, podem ser usadas mais ou menos baterias, dispostas em configurações diferentes (por exemplo, em paralelo e/ou em série e paralelo).Referring to Figure 1, a portable charger 10 configured to recharge external batteries is shown. The portable charging device 10 uses current drawn from the charging batteries 20 (also called internal batteries) included in the portable charging device. The portable charger 10 includes an AC-DC power converter module 12 connected to the DC-DC power converter module with DC input 14 which, in turn, is connected to the charge and power storage module 16. The battery 18 is coupled to the charging module and energy storage 16. Battery 18 is typically a battery used in a portable electronic device. The AC-DC Power Conversion Module 12 includes a circuit for converting the supplied current / voltage from an external AC source to a lower level DC current / voltage suitable for battery charging. The 10 DC-DC Power Conversion Module with DC 14 input includes a circuit for converting the current / voltage supplied from an external DC source (eg a car battery) to a lower level DC voltage suitable for charging. batteries. The energy charging and storage module 16 is configured to charge external batteries using the drained current 15 of internal batteries 20 and includes the control circuit and internal batteries 20. Although the internal batteries 20 shown in figure 1 include five (5). ) batteries arranged in series, more or less batteries may be used, arranged in different configurations (for example, in parallel and / or in series and parallel).

A bateria externa 18, bem como as baterias internas 20 incluídasExternal battery 18 as well as internal batteries 20 included

no módulo de armazenamento de energia 16, podem ser células secundárias (baterias) ou células primárias. As células eletroquímicas primárias destinam-se a serem descarregadas, por exemplo, até a exaustão apenas uma vez e, então, descartadas. As células primárias não se destinam a serem 25 recarregadas. As células primárias são descritas, por exemplo, em "Handbook of Batteries", de David Linden (McGraw-HilI, 2a. Edição, 1995). As células eletroquímicas secundárias podem ser recarregadas muitas vezes, por exemplo mais de cinqüenta vezes, mais de cem vezes, ou mais. Em alguns casos, células secundárias podem incluir separadores relativamente robus30 tos, como os que têm muitas camadas e/ou que são relativamente espessos. As células secundárias podem também ser projetadas para acomodar alterações, como inchaços, que podem ocorrer nas células. As células secundárias são descritas, por exemplo, em Falk & Salkind, "Alkaline Storage Batteries", John Wiley & Sons, Inc. 1969, na patente US n° 345.124 e na patente francesa n° 164.681, todos aqui incorporados a título de referência.in the energy storage module 16, they may be secondary cells (batteries) or primary cells. Primary electrochemical cells are intended to be discharged, for example, to exhaustion only once and then discarded. Primary cells are not intended to be recharged. Primary cells are described, for example, in David Linden's "Handbook of Batteries" (McGraw-HilI, 2nd Edition, 1995). Secondary electrochemical cells can be recharged many times, for example more than fifty times, more than one hundred times, or more. In some cases, secondary cells may include relatively robust separators, such as those that have many layers and / or are relatively thick. Secondary cells may also be designed to accommodate changes, such as swelling, that may occur in cells. Secondary cells are described, for example, in Falk & Salkind, "Alkaline Storage Batteries", John Wiley & Sons, Inc. 1969, US Patent No. 345,124 and French Patent No. 164,681, all incorporated herein by reference. .

Nas modalidades aqui descritas, a bateria externa 18, bem como as baterias internas 20, são baterias secundárias, ou recarregáveis, e podem incluir células de íons de Li dotadas de material de ânodo grafítico ou material de ânodo de titanato de lítio, e materiais de cátodo de fosfato de ferro Iitiados adaptados para permitir rápida recarga de baterias recarregáveis com base nesses materiais. O dispositivo carregador portátil 10 pode ser configurado para carregar diferentes tipos de baterias, incluindo, por exemplo, baterias cilíndricas, baterias prismáticas, baterias com célula de tipo botão, e assim por diante. Embora a figura 1 mostre uma única bateria externa 18 acoplada ao carregador 10, o carregador 10 pode ser configurado para ser acoplado e para carregar baterias externas adicionais, como a bateria 18. Outros tipos de bateria podem ser usados.In the embodiments described herein, the external battery 18, as well as the internal batteries 20, are secondary or rechargeable batteries and may include Li ion cells provided with graphite anode material or lithium titanate anode material, and Imitated iron phosphate cathode adapted to allow quick recharge of rechargeable batteries based on these materials. The portable charging device 10 may be configured to charge different types of batteries, including, for example, cylindrical batteries, prismatic batteries, button cell batteries, and so on. Although Figure 1 shows a single external battery 18 coupled to charger 10, charger 10 can be configured to be docked and to charge additional external batteries such as battery 18. Other types of batteries may be used.

Agora com referência à figura 2A, o módulo de conversão de potência AC-DC 12 e o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14 são dispostos em um compartimento de conversão de potência que é conectável e desconectável de um compartimento separado conectável e desconectável 40 de carga e armazenamento de energia (vide figura 2B) do módulo de carga e armazenamento de energia 16. O módulo de conversão de potência AC-DC 12 e o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14, cada um, podem ser alojados em compartimentos conectáveis discretos, sendo cada um dotado de mecanismos respectivos para se conectar e desconectar-se do outro compartimento, de modo que, quando é necessário apenas um dos módulos de conversão de potência (por exemplo, quando a fonte de alimentação externa disponível é uma bateria de automóvel, apenas o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC é necessário), o outro compartimento de conversão de potência não terá que ser carregado.Referring now to Figure 2A, the AC-DC Power Conversion Module 12 and DC-DC Power Conversion Module with DC Input 14 are arranged in a power conversion enclosure that is pluggable and detachable from a separate pluggable enclosure. and disconnectable 40 load and power storage (see figure 2B) of load and power storage module 16. The AC-DC power conversion module 12 and DC-DC power conversion module with DC input 14 each one, can be housed in discrete pluggable compartments, each having their own mechanisms for connecting and disconnecting from the other compartment, so that when only one of the power conversion modules is required (eg when the power supply is available external power supply is a car battery, only DC-DC power conversion module with DC input is required), the other power conversion compartment will not have to be charged.

Com referência à figura 2B, o compartimento de armazenamento 40 inclui uma tampa 41 e uma parede de base 42 que definem uma câmara interna para baterias na qual as baterias internas recarregáveis são recebidas.Referring to Figure 2B, the storage compartment 40 includes a lid 41 and a base wall 42 defining an internal battery chamber into which rechargeable internal batteries are received.

Com referência à figura 2C, com a remoção da tampa 41 do compartimento 40, as baterias internas 20a-c são conectadas eletricamente 5 umas às outras pelos terminais elétricos 48a-c (mostrados em linha tracejada) e 49a-c. Não-mostrados na figura 2C, há fios que acoplam os terminais 48a-c e 49a-c em uma configuração predefinida à saída da bateria. Por exemplo, os terminais do compartimento 40, incluindo os terminais 48a-c e 49a-c, são conectados eletricamente, de modo que, em algumas modalida10 des, é formada uma configuração em série. Outras configurações são possíveis.Referring to Figure 2C, by removing cover 41 from compartment 40, internal batteries 20a-c are electrically connected 5 to one another by electrical terminals 48a-c (shown in dashed line) and 49a-c. Not shown in figure 2C, there are wires that couple terminals 48a-c and 49a-c in a preset configuration to the battery outlet. For example, the terminals of housing 40, including terminals 48a-c and 49a-c, are electrically connected, so that in some embodiments a series configuration is formed. Other configurations are possible.

Dentro do compartimento 40 está também disposto o circuito de controle 47 que controla, conforme será descrito com mais detalhes abaixo, o processo de carregamento da bateria externa 18 e/ou o processo de car15 regamento das baterias internas 20. Em algumas modalidades, o circuito de controle para controlar o processo de carregamento da bateria externa 18 e/ou das baterias internas 20a-c pode ser colocado em um compartimento separado do compartimento 40. Esse compartimento separado pode incluir um mecanismo que o conecta e desconecta do compartimento 40. Nessas 20 circunstâncias, o compartimento 40 também incluiria um mecanismo que mecanicamente o conecta e desconecta do compartimento separado que compreende o circuito de controle. Dessa forma, um compartimento separado para alojar, por exemplo, o circuito de controle para carregar a bateria externa, permite que as baterias internas 20 sejam acopladas eletricamente 25 a múltiplos tipos de circuitos de controle que são configurados para controlar o processo de carregamento de múltiplos tipos de baterias externas recarregáveis.Within the compartment 40 is also arranged the control circuit 47 which controls, as will be described in more detail below, the external battery charging process 18 and / or the internal battery charging process 20. In some embodiments, the circuit controls for controlling the charging process of external battery 18 and / or internal batteries 20a-c may be placed in a separate compartment in compartment 40. This separate compartment may include a mechanism that connects and disconnects it from compartment 40. In these 20 Under such circumstances, housing 40 would also include a mechanism that mechanically connects and disconnects it from the separate housing comprising the control circuit. Thus, a separate compartment for housing, for example, the control circuit for charging the external battery, allows the internal batteries 20 to be electrically coupled 25 to multiple types of control circuits that are configured to control the multi-charging process. types of rechargeable external batteries.

Conforme mostrado nas figuras 2B e 2C, estendendo-se a partir de um borda da parede de base 42 do compartimento de carga e armazenamento de energia 40 (deste ponto em diante do presente documento "compartimento de armazenamento 40") estão as abas de engate 44a-e (um conjunto similar de abas de engate também estende-se da borda oposta da parede de base 42). Essas abas de engate 44a-e são configuradas para serem recebidas nas ranhuras correspondentes 34a-e definidas sobre as paredes longitudinais das paredes que formam a depressão 32 do compartimento de conversão de potência 30 (mostrado na figura 2A). Quando as abas de 5 engate 44a-e são inseridas dentro das ranhuras 34a-e, e quando abas de engate similares são encaixadas nas ranhuras 34f-j, o compartimento de armazenamento 40 é mecanicamente fixado ao compartimento de conversão de potência 30. A figura 2D mostra o compartimento de armazenamento 40 mecanicamente conectado ao compartimento de conversão de potência 10 30. O compartimento de armazenamento 40 pode ser conectado ao compartimento de conversão de potência 30 com o uso de outros tipos de mecanismos de acoplamento.As shown in figures 2B and 2C, extending from one edge of the base wall 42 of the energy storage and charging compartment 40 (hereinafter "storage compartment 40") are the engaging tabs. 44a-e (a similar set of engaging tabs also extends from the opposite edge of the base wall 42). These locking tabs 44a-e are configured to be received in the corresponding slots 34a-e defined over the longitudinal walls of the depression forming walls 32 of the power conversion housing 30 (shown in Figure 2A). When the 5 engaging tabs 44a-e are inserted into the slots 34a-e, and when similar engaging tabs are fitted into the slots 34f-j, the storage compartment 40 is mechanically secured to the power conversion compartment 30. FIG. 2D shows storage compartment 40 mechanically connected to power conversion compartment 10. 30. Storage compartment 40 may be connected to power conversion compartment 30 using other types of coupling mechanisms.

As abas de engate 44a-e são fabricadas de materiais eletricamente condutivos, de modo que, quando o compartimento de armazenamen15 to 40 é mecanicamente fixado ao compartimento de conversão de potência, o módulo de armazenamento de energia 16 está em comunicação elétrica com os módulos de conversão de potência (isto é, o módulo 12 e/ou o módulo 14 dispostos no compartimento 30), de modo que, quando os módulos de conversão de potência são conectados a uma fonte de alimentação externa, 20 esta forneça a corrente de carga necessária para recarregar as baterias internas de carga 20, conforme será descrito com mais detalhes abaixo.The coupling flaps 44a-e are made of electrically conductive materials, so that when the storage compartment 40 is mechanically secured to the power conversion compartment, the energy storage module 16 is in electrical communication with the power modules. power conversion (ie module 12 and / or module 14 arranged in housing 30) so that when power conversion modules are connected to an external power supply, 20 will provide the required load current to recharge the internal charge 20 batteries as described in more detail below.

O compartimento de armazenamento 40 inclui uma interface para permitir o acoplamento mecânico e elétrico a uma ou mais baterias externas recarregáveis, como a bateria externa 18. Por exemplo, conforme mos25 trado na figura 2B, em algumas modalidades, o compartimento de armazenamento 40 inclui uma interface de chicote 46 dotada de um conector de 3 pinos. A interface de chicote de três pinos permite que o dispositivo portátil de carga seja conectado a diferentes dispositivos de usuário operados a bateria, como telefone celular, transponder GPS, etc., por um cabo configurado 30 com o conector de carga-padrão do dispositivo. Dessa forma, um dispositivo portátil de carga pode ser configurado para carregar uma ampla variedade de dispositivos do usuário, sem remover a bateria do dispositivo do usuário, através de conexão a uma variedade de conjuntos de cabos, estando o conector do dispositivo adequado situado em uma extremidade e um conector de três pinos acoplado ao conector de chicote 46 na extremidade oposta.Storage compartment 40 includes an interface to allow mechanical and electrical coupling to one or more rechargeable external batteries, such as external battery 18. For example, as shown in Figure 2B, in some embodiments, storage compartment 40 includes a whip interface 46 fitted with a 3-pin connector. The three-pin harness interface allows the portable charging device to be connected to different battery operated user devices, such as mobile phone, GPS transponder, etc., by a cable configured 30 with the device's standard charging connector. Thus, a portable charging device can be configured to charge a wide variety of user devices without removing the battery from the user device by connecting to a variety of cable assemblies, with the appropriate device connector located on a one end and a three-pin connector coupled to the whip connector 46 at the opposite end.

Quando a bateria externa recarregável 18 é inserida dentro do compartimento de carga, e, dessa forma tem seus terminais em comunicação elétrica com o circuito de carga do módulo de armazenamento de energia 16, a bateria externa 18 é recarregada através da aplicação de uma corrente de carga genericamente drenada das baterias internas de carga 20 do módulo de carga e armazenamento de energia 16. Durante o processo de carregamento da bateria externa recarregável 18, os módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 não precisam ser operados (embora possam ser), e, dessa forma, não necessitam estar presentes. Consequentemente, quando a bateria externa 18 é carregada, o compartimento de conversão de potência pode ser separado do compartimento de armazenamento de energia 40. Em algumas modalidades, a corrente de carga pode ser fornecida pela fonte de alimentação externa conectada aos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14.When the rechargeable external battery 18 is inserted into the charging compartment, and thus has its terminals in electrical communication with the charging circuit of the energy storage module 16, the external battery 18 is recharged by applying a charging current. Generally drained charge from the charge module 20 internal batteries and energy storage 16. During the rechargeable external battery 18 charging process, power conversion modules 12 and / or 14 do not need to be operated (although they may be) , and thus need not be present. Consequently, when the external battery 18 is charged, the power conversion compartment may be separated from the energy storage compartment 40. In some embodiments, the charge current may be supplied by the external power supply connected to the power conversion modules. 12 and / or 14.

A configuração do dispositivo carregador 10 para ter estruturas conectáveis discretas separadas permite que as várias estruturas conectá20 veis sejam facilmente transportadas, e, portanto, menos fisicamente pesadas aos usuários. Adicionalmente, um usuário em viagem precisa apenas trans-. portar com ele/ela o compartimento de armazenamento 40 no qual o módulo de carga e armazenamento de energia 16 (incluindo as baterias internas de carga) está disposto, e usar a energia armazenada nas baterias internas pa25 ra recarregar as baterias externas utilizadas para ligar os diversos dispositivos elétricos que o usuário possui.Configuring the charger device 10 to have separate discrete pluggable structures allows the various pluggable structures to be easily carried, and thus less physically heavy to users. Additionally, a traveling user only needs trans-. carry with him / her the storage compartment 40 in which the charging and energy storage module 16 (including the internal charging batteries) is disposed, and using the energy stored in the internal batteries to recharge the external batteries used to connect the batteries. various electrical devices that the user has.

Com referência à figura 2E, é mostrada uma modalidade de um compartimento de armazenamento 150 que usa uma ou mais baterias prismáticas recarregáveis como suas baterias internas recarregáveis. O compar30 timento de armazenamento 150 inclui uma tampa 151 e uma parede de base 152 que define uma câmara interna para baterias na qual uma ou mais baterias prismáticas recarregáveis internas são recebidas. Com referência à figura 2F, com a tampa 151 do compartimento 150 removida, uma bateria prismática recarregável interna 160 é disposta dentro da câmara interna para baterias. Adicionalmente, disposto dentro do compartimento 150 está o circuito de controle 157 que, como o circuito de 5 controle 47 mostrado na figura 2C, controla o processo de carregamento da bateria externa 218 e/ou o processo de carregamento da bateria interna 160.Referring to Figure 2E, one embodiment of a storage compartment 150 is shown which uses one or more rechargeable prismatic batteries as its internal rechargeable batteries. The storage compartment 150 includes a lid 151 and a base wall 152 which defines an internal battery chamber in which one or more internal rechargeable prismatic batteries are received. Referring to Figure 2F, with the cover 151 of the compartment 150 removed, an internal rechargeable prismatic battery 160 is disposed within the internal battery chamber. Additionally disposed within the housing 150 is the control circuit 157 which, like the control circuit 47 shown in Figure 2C, controls the external battery charging process 218 and / or the internal battery charging process 160.

Como adicionalmente mostrado nas figuras 2E-F, estendendo-se a partir de uma borda da parede de base 152 do compartimento de carga e armazenamento de energia 150 estão as abas de engate 154a-e (um con10 junto similar de abas de engate também se estende da borda oposta da parede de base 152). Essas abas de engate 154a-e são configuradas para serem recebidas nas ranhuras correspondentes em um compartimento de conversão de potência como, por exemplo, o compartimento de conversão de potência 30 (mostrado na figura 2A). Quando as abas de engate 154a-e são 15 inseridas dentro das ranhuras correspondentes do compartimento de conversão de potência, o compartimento de armazenamento 150 é mecanicamente fixado ao compartimento de conversão de potência. O compartimento de armazenamento 150 pode ser conectado ao compartimento de conversão de potência utilizando-se outros tipos de mecanismos de acoplamento.As further shown in FIGS. 2E-F, extending from one edge of the base wall 152 of the energy storage and charging compartment 150 are the locking tabs 154a-e (a similar set 10 of locking tabs also extends from opposite edge of base wall 152). These engaging tabs 154a-e are configured to be received in corresponding slots in a power conversion housing such as power conversion housing 30 (shown in Figure 2A). When the locking tabs 154a-e are inserted into the corresponding slots of the power conversion housing, the storage compartment 150 is mechanically secured to the power conversion housing. Storage compartment 150 may be connected to the power conversion compartment using other types of coupling mechanisms.

Com referência à figura 3, o módulo de carga e armazenamentoReferring to Figure 3, the loading and storing module

de energia 16 é configurado para incluir pelo menos uma bateria recarregável de íons de Iitio de alta potência, e, em algumas modalidades, duas ou mais baterias recarregáveis de íons de lítio de alta potência.The power supply 16 is configured to include at least one high power rechargeable lithium-ion battery, and in some embodiments, two or more high power rechargeable lithium-ion batteries.

Quando apenas uma bateria interna é usada para carregar uma 25 bateria externa esgotada, é difícil carregar totalmente a bateria externa porque a tensão da bateria interna de carga será eventualmente reduzida a um valor substancialmente igual ao da bateria externa que está sendo carregada. Dessa forma, a bateria externa não pode, nessas circunstâncias, atingir sua tensão máxima (correspondente a capacidade de carga total ou próxima 30 ao total). Além disso, para operar o circuito do módulo de carga e armazenamento de energia 16, a(s) bateria(s) interna(s) exigem tipicamente uma tensão mínima de, por exemplo, 2,5V a 3,OV. Consequentemente, quando o módulo de carga e armazenamento de energia 16 inclui uma única bateria interna recarregável, um circuito de amplificação de tensão é usado para facilitar o carregamento do circuito externo e a operação do circuito do módulo de carga e armazenamento de energia 16. Entretanto, quando é usado 5 um circuito de amplificação de tensão, uma corrente maior é drenada da bateria interna de carga, limitando, dessa forma, a corrente máxima de carga que o dispositivo pode fornecer. O controle do circuito de amplificação de tensão é configurado para fornecer a tensão de carga necessária, fazendo com que a tensão da bateria interna varie de cerca de 4V quando totalmente 10 carregada a no mínimo 2V quando totalmente descarregada, permitindo, dessa forma, que a capacidade de descarga total da bateria de armazenamento interno seja utilizada para carregar o dispositivo ou a bateria externa. O circuito de amplificação de tensão é configurado para fornecer a tensão de carga adequada necessária ao dispositivo externo. Para dispositivos que 15 usam uma única bateria, essa tensão de carga de saída é tipicamente 3,8V a 3,9V para baterias de íons de Li do tipo fosfato de ferro, enquanto que a tensão de saída de carga para baterias de íons de Li do tipo óxido de cobalto é 4,1 V a 4,2V. A figura 8 é um circuito esquemático de uma modalidade exemplificadora de um circuito regulador de amplificação de tensão 170. O 20 circuito de amplificação é configurado para fornecer substancialmente uma corrente constante de carga enquanto a tensão nos terminais da bateria externa está abaixo do limite de tensão de carga. Quando a tensão nos terminais da bateria externa é igual ao limite de tensão de carga, o circuito de controle de amplificação de carga entra em um modo de controle de tensão 25 constante e fornece uma tensão de saída substancialmente constante. O fornecimento de energia de carga pode ser interrompido com base no tempo de carga transcorrido ou com base em um limite de corrente mais baixo durante a fase de tensão constante do processo de carregamento.When only one internal battery is used to charge a depleted external battery, it is difficult to fully charge the external battery because the voltage of the charging internal battery will eventually be reduced to a value substantially equal to that of the external battery being charged. Thus, the external battery cannot, under these circumstances, reach its maximum voltage (corresponding to full charge capacity or close to 30 total). In addition, to operate the charge and energy storage module circuit 16, the internal battery (s) typically require a minimum voltage of, for example, 2.5V to 3.0V. Consequently, when the charge and power storage module 16 includes a single internal rechargeable battery, a voltage amplification circuit is used to facilitate charging of the external circuit and the operation of the charge and energy storage module circuit 16. However When a voltage amplification circuit is used, a larger current is drained from the internal charge battery, thereby limiting the maximum charge current that the device can provide. The voltage amplifier circuit control is configured to provide the required charge voltage, causing the internal battery voltage to vary from about 4V when fully charged to at least 2V when fully discharged, thus allowing the full discharge capacity of the internal storage battery is used to charge the device or external battery. The voltage amplification circuit is configured to provide the proper load voltage required for the external device. For devices that use a single battery, this output charge voltage is typically 3.8V to 3.9V for iron phosphate Li-ion batteries, while the charge output voltage for Li-ion batteries. The cobalt oxide type is 4.1V to 4.2V. Figure 8 is a schematic circuit of an exemplary embodiment of a voltage amplifier regulator circuit 170. The amplifier circuit is configured to provide substantially a constant load current while the voltage at the external battery terminals is below the voltage limit. loading When the voltage at the external battery terminals is equal to the charge voltage limit, the charge amplification control circuit enters a constant voltage control mode and provides a substantially constant output voltage. Charging power supply may be interrupted based on the elapsed charging time or based on a lower current limit during the constant voltage phase of the charging process.

Duas ou mais baterias de íons de Li em série permitem substancialmente o uso total da carga armazenada nas baterias internas recarregáveis do módulo de carga e armazenamento de energia 16, sem o uso de um circuito de amplificação, em virtude da tensão mais alta alcançada quando as baterias são conectadas em série. Adicionalmente, o uso de duas ou mais baterias armazenadas em série usadas em conjunto com um circuito regulador buck fornece capacidade de corrente de carga maior do que a capacidade de fornecimento de corrente da bateria individual, por um fator a5 proximadamente igual ao número de baterias em série. Por exemplo, duas baterias em série que podem fornecer 1A de corrente de saída a uma tensão média de 3V irão fornecer, cada, um circuito regulador buck de 1A e 6V. A saída de corrente do regulador buck a 4V poderia ser tão alta quanto 1,5A, enquanto que a saída de corrente a 3V poderia ser 2,OA (negligenciando-se 10 quaisquer ineficiências do conversor). Em modalidades nas quais duas baterias internas recarregáveis em série são usadas para carregar uma bateria externa recarregável, a tensão resultante na saída do módulo de carga e armazenamento de energia 16 é geralmente entre 4 a 8V. A tensão de saída é regulada (incluindo o desempenho da redução de tensão) por, por exem15 pio, um regulador buck, como o conversor buck 80 mostrado na figura 3, para fornecer níveis de corrente/tensão adequados para carregar a bateria externa recarregável. Próximo a finalização do processo de carregamento, a tensão da bateria interna de carga ainda estaria acima dos 4,OV necessários para carregar a bateria externa recarregável. A tensão da bateria de carga 20 estará, ainda, acima do nível de tensão necessário para operar o circuito do módulo de carga e armazenamento de energia 16 (por exemplo, 3,3V).Two or more Li-ion batteries in series substantially allow full use of the charge stored in the internal charging and energy storage module 16 rechargeable batteries without the use of an amplification circuit due to the higher voltage achieved when Batteries are connected in series. Additionally, the use of two or more series-stored batteries used in conjunction with a buck regulator circuit provides charge current capacity greater than the individual battery current supply capacity, by a factor a5 roughly equal to the number of batteries in series. For example, two series batteries that can provide 1A of output current at an average voltage of 3V will each provide a 1A and 6V buck regulator circuit. The current output of the 4V buck regulator could be as high as 1.5A, while the 3V current output could be 2.0A (neglecting any converter inefficiencies). In embodiments in which two series rechargeable internal batteries are used to charge an external rechargeable battery, the resulting voltage at the charge module and energy storage 16 output is generally between 4 to 8V. Output voltage is regulated (including voltage reduction performance) by, for example, a buck regulator, such as the buck converter 80 shown in Figure 3, to provide adequate current / voltage levels for charging the rechargeable external battery. By the end of the charging process, the internal charging battery voltage would still be above the 4 OV required to charge the external rechargeable battery. The charge battery voltage 20 will still be above the voltage level required to operate the charge storage and energy module circuit 16 (e.g. 3.3V).

Baterias de íons de Li típicas são carregadas a cerca de 3,8V a 4,OV para baterias à base de cátodo de Li-ferro-fosfato e a cerca de 4,1 V a 4,2V para baterias à base de cátodo de óxido de cobalto. A tensão de corte 25 de descarga de baterias baseadas na eletroquímica de fosfato de Li-ferro é tipicamente de cerca de 2,0V, e cerca de 2,5V para baterias à base da eletroquímica de óxido de cobalto. A tensão de corte de descarga é a menor tensão sob carga que a bateria pode ser reduzida sem sofrer efeitos potencialmente adversos à capacidade ou ao ciclo de vida das células da bateria. 30 Dessa forma, a descarga da bateria deve ser bloqueada quando a tensão da bateria alcançar a tensão de corte de descarga.Typical Li-ion batteries are charged at about 3.8V to 4.0V for Li-iron phosphate cathode based batteries and at about 4.1V to 4.2V for oxide cathode based batteries. Cobalt The shear voltage of battery discharges based on Li-iron phosphate electrochemistry is typically about 2.0V, and about 2.5V for cobalt oxide electrochemistry based batteries. Discharge cut-off voltage is the lowest voltage under load that the battery can be reduced without potentially adversely affecting the capacity or life cycle of the battery cells. Thus, the battery discharge should be blocked when the battery voltage reaches the discharge cutoff voltage.

O módulo de conversão de potência AC-DC 12 e/ou o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14, carrega(m) as baterias 20. O módulo de carga e armazenamento de energia 16 é configurado para, inicialmente, fazer com que uma corrente de carga constante seja aplicada às baterias internas recarregáveis 20 recebidas na câmara interna para bate5 rias do módulo de armazenamento 16. Durante o período em que uma corrente constante é fornecida às baterias 20 (durante esse período, diz-se que o carregador está operando em corrente constante, ou modo DC), a tensão das baterias 20 aumenta. Quando a tensão das baterias internas 20 atinge o limite superior de uma tensão predeterminada de, por exemplo, 3,8V (esse 10 limite superior de tensão é, às vezes, chamado de tensão crossover), o módulo de armazenamento 16 é configurado para fornecer uma tensão substancialmente constante no nível de limite superior, aplicada às baterias 20 pelo período de carga remanescente. Durante o período em que uma tensão constante, substancialmente igual ao valor no crossover predeterminado, é 15 aplicada às baterias 20, diz-se que o módulo de armazenamento 16 está operando em modo de tensão constante, ou modo CV (constant voltage).The AC-DC Power Conversion Module 12 and / or DC-DC Power Conversion Module with DC Input 14 charges batteries 20. Power Charge and Storage Module 16 is initially set to cause a constant charge current to be applied to rechargeable internal batteries 20 received in the internal storage chamber 16. For the period when a constant current is supplied to batteries 20 (during that period, it is said that charger is operating at constant current, or DC mode), the voltage of the batteries 20 increases. When the voltage of the internal batteries 20 reaches the upper limit of a predetermined voltage of, for example, 3.8V (this upper voltage limit is sometimes called crossover voltage), the storage module 16 is configured to provide a substantially constant voltage at the upper limit level applied to the batteries 20 for the remaining charge period. During the period when a constant voltage substantially equal to the predetermined crossover value is applied to the batteries 20, the storage module 16 is said to be operating in constant voltage mode or constant voltage (CV) mode.

Durante o período em que as baterias internas de carga 20 são carregadas, o módulo de conversão de potência AC-DC 12 pode ser acoplado eletricamente a uma fonte de alimentação AC, externa ao carregador 10, 20 como uma fonte que fornece energia a uma taxa de 85V - 265V e 50Hz a 60Hz, para converter a energia AC a uma tensão DC baixa adequada para carregar as baterias internas recarregáveis.During the period when the internal charge batteries 20 are charged, the AC-DC power conversion module 12 may be electrically coupled to an external AC power source 10, 20 as a source that supplies power at a rated rate. 85V - 265V and 50Hz to 60Hz, to convert AC power to a low DC voltage suitable for charging internal rechargeable batteries.

A configuração das baterias internas recarregáveis inseridas dentro da câmara de carga do módulo de armazenamento afeta a tensão necessária para carregar essas baterias. Por exemplo, se uma única bateria de carga está disposta na câmara de carga do módulo de armazenamentoThe configuration of rechargeable internal batteries inserted into the storage module's charging chamber affects the voltage required to charge these batteries. For example, if a single charging battery is disposed in the storage chamber charging chamber

16, uma tensão de aproximadamente 4,OV pode ser necessária (a tensão necessária pode variar de acordo com a bateria específica usada para a bateria interna de carga). Se, por outro lado, duas baterias internas de carga 30 são dispostas em série na câmara de carga, pode ser necessário a aplicação de uma tensão de, por exemplo, aproximadamente 8V às baterias internas recarregáveis. Por outro lado, se duas baterias são inseridas em paraleIo1 a corrente de carga necessária seria duas vezes a de uma bateria única.16, a voltage of approximately 4 OV may be required (the required voltage may vary depending on the specific battery used for the internal charging battery). If, on the other hand, two internal charging batteries 30 are arranged in series in the charging chamber, it may be necessary to apply a voltage of, for example, approximately 8V to the rechargeable internal batteries. On the other hand, if two batteries are inserted in parallel1 the required charging current would be twice that of a single battery.

Agora com referência à figura 5, o módulo de conversão de potência AC-DC pode ser implementado como um comutador AC-DC isolado 90 que inclui uma seção de transformador, e é configurado para aceitar a 5 energia de entrada em uma primeira tensão alternada e transformá-la em uma tensão DC constante mais baixa. O conversor AC-DC inclui isolamento galvânico entre a linha de entrada AC e a saída DC para evitar que a corrente AC de entrada alcance a seção de saída DC do módulo de conversão de potência AC-DC 12 e para proteger o usuário da exposição acidental à cor10 rente AC.Referring now to Figure 5, the AC-DC power conversion module can be implemented as an isolated AC-DC switch 90 that includes a transformer section, and is configured to accept input power at a first alternating voltage and turn it into a lower constant DC voltage. The AC-DC converter includes galvanic isolation between the AC input line and the DC output to prevent the input AC current from reaching the DC output section of the AC-DC 12 power converter module and to protect the user from accidental exposure. at current AC.

Conforme descrito na presente invenção, o módulo de conversão de potência AC-DC pode ser acoplado eletricamente ao módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14. O módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14 é configurado para converter uma fonte 15 de alimentação DC externa, como um dispositivo de energia DC de um automóvel a um nível de tensão DC mais baixo adequado para carregar baterias recarregáveis. O módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC pode ser implementado como um conversor buck configurado para reduzir a tensão DC efetiva aplicada às baterias 20, fazendo com que os disposi20 tivos de chaveamento (por exemplo, transistores), sejam chaveados de maneira controlada para permitir, dessa forma, que a corrente seja fornecida durante o período em que os dispositivos de chaveamento estão ligados, e retirar corrente durante o período em que os dispositivos de chaveamento estão desligados. Uma descrição detalhada da operação de um circuito con25 versor buck exemplificador é fornecida abaixo. Dessa forma, por exemplo, em algumas modalidades, uma fonte de alimentação de corrente contínua de um carro fornece aproximadamente 11,5V a 14,3V de energia DC, e o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14 converte esse nível de energia a um nível de energia adequado necessário para carregar 30 pelo menos uma bateria interna recarregável e/ou operar o circuito do módulo de armazenamento de energia 16.As described in the present invention, the AC-DC power conversion module can be electrically coupled to the DC-in DC 14 power conversion module. The DC-DC power conversion module with DC input 14 is configured to convert an external DC power supply 15, such as an automobile DC power device at a lower DC voltage level suitable for charging rechargeable batteries. The DC-DC power conversion module with DC input can be implemented as a buck converter configured to reduce the effective DC voltage applied to the batteries 20 by switching the switching devices (eg transistors) to be keyed. controlled to thereby allow power to be supplied during the period when the switching devices are switched on, and to draw power during the period when the switching devices are switched off. A detailed description of the operation of an exemplary buck converter circuit is provided below. Thus, for example, in some embodiments, a car DC power supply provides approximately 11.5V to 14.3V DC power, and the DC-DC power conversion module with DC input 14 converts this level. power to an appropriate power level required to charge at least one internal rechargeable battery and / or operate the energy storage module circuit 16.

Com relação novamente à figura 3, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 inclui também um controlador 50 para determinar a corrente de carga a ser aplicada às baterias 20. Em algumas modalidades, o controlador 50 é configurado para interromper a corrente de carga após transcorrido um período de tempo específico ou predeterminado. O controla5 dor 50 pode também ser configurado para interromper a corrente de carga quando uma tensão, ou nível de carga, de bateria predeterminada for obtida. Por exemplo, o controlador 50 regula o conversor DC-DC, como um conversor buck 60, de modo que uma taxa de carga constante de, por exemplo, 12C (isto é, uma taxa de carga de 1C corresponde à corrente que seria ne10 cessária para carregar uma bateria em uma hora, e, dessa forma, 12C é a taxa de carga que carregaria uma bateria específica em aproximadamente 1/12 de uma hora, isto é, cinco minutos) é aplicada até que uma tensão de limite superior predeterminada seja obtida. Uma vez obtida a tensão de limite superior, o controlador 50 altera os modos de controle e faz com que uma 15 tensão constante seja aplicada às baterias 20 até que um período de carga predeterminado tenha expirado, por exemplo, 5 minutos.Referring again to Figure 3, the charge and energy storage module 16 also includes a controller 50 for determining the charge current to be applied to the batteries 20. In some embodiments, the controller 50 is configured to interrupt the charge current after a specified or predetermined period of time has elapsed. Controller 50 may also be configured to interrupt the charge current when a predetermined battery voltage or charge level is obtained. For example, controller 50 regulates the DC-DC converter as a buck converter 60 so that a constant charge rate of, for example, 12C (i.e., a charge rate of 1C corresponds to the current that would be required). to charge a battery in one hour, and thus 12C is the charge rate that would charge a specific battery in approximately 1/12 of an hour (ie five minutes) is applied until a predetermined upper limit voltage is reached. obtained. Once the upper limit voltage is obtained, the controller 50 changes the control modes and causes a constant voltage to be applied to the batteries 20 until a predetermined charging period has expired, for example 5 minutes.

Em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada às baterias 20 pode ser baseada, pelo menos em parte, na entrada especificada pelo usuário fornecida através de uma interface do usuário disposta, por exemplo, no compartimento de armazenamento de energia 40. Essa interface de usuário pode incluir, por exemplo, chaves, teclas e/ou botões através dos quais um usuário pode indicar, por exemplo, a capacidade da bateria a ser carregada. Adicionalmente, em algumas modalidades, a interface pode ser configurada para permitir que o usuário especifique outros parâmetros pertinentes ao processo de carregamento, como, por exemplo, o período de carga (em circunstâncias nas quais um período de carga de, por exemplo, 15 minutos a 1 hora, é desejado). Para determinar a corrente de carga específica a ser usada, é acessada uma tabela de conversão que indexa correntes de carga adequadas correspondentes aos parâmetros especificados pelo usuário.In some embodiments, the determination of the charge current to be applied to the batteries 20 may be based, at least in part, on the user-specified input provided through a user interface arranged, for example, in the energy storage compartment 40. Such a user interface may include, for example, keys, keys and / or buttons through which a user may indicate, for example, the capacity of the battery to be charged. Additionally, in some embodiments, the interface may be configured to allow the user to specify other parameters relevant to the charging process, such as the charging period (in circumstances where a charging period of eg 15 minutes). at 1 hour, is desired). To determine the specific load current to be used, a conversion table is accessed that indexes suitable load currents corresponding to the user specified parameters.

Em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga pode ser feita pela identificação da capacidade (s) bateria(s) inserida(s) na câmara de carga do módulo de armazenamento de energia 16 utilizando-se, por exemplo, um mecanismo de identificação que fornece dados representativos da capacidade e/ou tipo de bateria. Uma descrição detalhada de um dispositivo carregador exemplificador que inclui um mecanismo de identifica5 ção baseado no uso de um resistor ID dotado de uma resistência representativa da capacidade da bateria é fornecida no pedido de patente concomitantemente depositado intitulado "Ultra Fast Battery Charger with Battery Sensing", cujo conteúdo está aqui incorporado a titulo de referência, em sua totalidade.In some embodiments, charging current may be determined by identifying the capacity (s) of the battery (s) inserted into the charging chamber of the energy storage module 16 using, for example, an identification mechanism. which provides data representative of capacity and / or battery type. A detailed description of an exemplary charging device including an identification mechanism based on the use of an ID resistor with a resistance representing battery capacity is provided in the concurrently filed patent application entitled "Ultra Fast Battery Charger with Battery Sensing", whose contents are incorporated herein by reference in their entirety.

Outros tipos de mecanismos de identificação de baterias podemOther types of battery identification mechanisms may

ser empregados. Por exemplo, mecanismos de identificação de bateria adequados podem incluir identificação por radiofreqüência (RFID) mecanismo no qual em resposta a um sinal de ativação (por exemplo, um sinal de rádio), um dispositivo RFID comunica ao carregador 10 um sinal elétrico represen15 tativo da capacidade da bateria, do tipo, etc. Outros mecanismos de identificação adequados incluem mecanismos que implementam técnicas de comunicação serial para identificar uma bateria, por exemplo, os padrões SMBus de Bateria Inteligente para fazer com que os dados de identificação representativos da capacidade e/ou tipo de bateria sejam comunicados ao car20 regador 10 por uma interface de comunicação de dados seriais. Alternativamente, uma interface proprietária poderia ser usada para permitir a comunicação de informações pertinentes ao processo de carregamento ao controlador para facilitar a determinação da corrente de carga a ser aplicada às baterias.be employed. For example, suitable battery identification mechanisms may include radio frequency identification (RFID) mechanism in which in response to an activation signal (eg a radio signal), an RFID device communicates to charger 10 an electrical signal representing the battery capacity, type, etc. Other suitable identification mechanisms include mechanisms that implement serial communication techniques to identify a battery, for example Smart Battery SMBus standards to make representative data representative of battery capacity and / or type communicated to the charger 10. by a serial data communication interface. Alternatively, a proprietary interface could be used to enable communication of pertinent charging process information to the controller to facilitate determination of the charge current to be applied to the batteries.

Em algumas modalidades, a determinação da corrente de cargaIn some embodiments, the charging current determination

pode ser feita pela medição de pelo menos uma das características elétricas da bateria indicativas da capacidade e/ou do tipo de bateria (por exemplo, a resistência de carga DC da bateria). Uma descrição detalhada de um dispositivo carregador exemplificador que adaptativamente determina a corrente 30 de carga com base nas características medidas da bateria é fornecida no pedido de patente concomitantemente depositado intitulado "Adaptive Charger Device and Method", cujo conteúdo está aqui incorporado a titulo de referência, em sua totalidade.This can be done by measuring at least one of the battery's electrical characteristics indicative of the battery's capacity and / or type (eg the battery's DC load resistance). A detailed description of an exemplary charger device that adaptively determines charging current 30 based on measured battery characteristics is provided in the concurrently filed patent application entitled "Adaptive Charger Device and Method", the contents of which are incorporated herein by reference, in its entirety.

O controlador 50 inclui um dispositivo processador 52 configurado para controlar as operações de carga realizadas nas baterias 20. O dispositivo processador 52 pode ser qualquer tipo de dispositivo de computação e/ou processamento, como um microcontrolador PIC18F1320, disponível junto à Microchip Technology Inc. O dispositivo processador 52 usado na implementação do controlador 50 inclui elementos de memória volátil e/ou não-volátil configurados para armazenar instruções de computador inseridas em software para permitir operações gerais do dispositivo baseado em processador, bem como de programas de implementação para executar operações de carga das baterias internas recarregáveis 20 dispostas na câmara de carga do módulo de carga e armazenamento de energia 16, incluindo as operações de carga que alcançam pelo menos 90% da capacidade de carga das baterias internas 20 em menos de quinze (15) minutos. O dispositivo processador 52 inclui um conversor analógico-digital (A/D) 54 com múltiplas linhas de entrada e saída analógicas e digitais. O controlador 50 inclui também um dispositivo conversor digital-analógico (D/A) 56, e/ou um modulador de largura de pulso (PWM) 58 que recebe sinais digitais gerados pelo dispositivo processador 52 e, em resposta, gera sinais elétricos que regulam o ciclo de trabalho do circuito de chaveamento, como o conversor buck 60 do módulo de armazenamento de energia.Controller 50 includes a processor device 52 configured to control charging operations performed on batteries 20. The processor device 52 may be any type of computing and / or processing device, such as a PIC18F1320 microcontroller, available from Microchip Technology Inc. processor device 52 used in controller 50 implementation includes volatile and / or non-volatile memory elements configured to store software-entered computer instructions to enable general processor-based device operations, as well as implementation programs to perform load operations of the rechargeable internal batteries 20 disposed in the charging chamber of the energy storage and charging module 16, including charging operations that reach at least 90% of the charging capacity of the internal batteries 20 in less than fifteen (15) minutes. Processor device 52 includes an analog to digital (A / D) converter 54 with multiple analog and digital input and output lines. Controller 50 also includes a digital to analog converter (D / A) device 56, and / or a pulse width modulator (PWM) 58 that receives digital signals generated by processor device 52 and, in response, generates electrical signals that regulate the duty cycle of the switching circuit, such as the buck 60 converter of the energy storage module.

Com referência agora à figura 4, o conversor buck 60 inclui, por exemplo, dois transistores de junção Bi-polar (BJT) 62 e 64 e um indutor 66 que armazena energia quando o módulo de conversão de potência 12 e/ou 25 14 está em comunicação elétrica com o conversor buck 60, e que descarrega energia como corrente durante os períodos em que os módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 está eletricamente isolado do conversor buck 60. O conversor buck 60 mostrado na figura 4 inclui, também, um capacitor 68 que é adicionalmente usado como um elemento para armazenamento de 30 energia. O indutor 66 e o capacitor 68 agem também como filtros de saída para reduzir a corrente de chaveamento e as ondulações de tensão na saída do conversor buck 60. A energia transmitida às baterias internas 20 do módulo de conversão de potência AC-DC 12 e/ou do módulo de conversão de potência DCDC com entrada DC 14 é regulada pelo controle do nível de tensão aplicado às bases dos transistores 62 e 64. Para ocasionar a aplicação da energia do 5 módulo de conversão de potência às baterias 20, um sinal elétrico de atuação a partir de um terminal 50d (marca SW1) do controlador 50 é aplicado à base do transistor 62, resultando no fluxo de corrente dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 para o transistor 62 e para a baterias 20.Referring now to Figure 4, the buck converter 60 includes, for example, two bi-polar junction (BJT) transistors 62 and 64 and an inductor 66 that stores energy when power conversion module 12 and / or 25 14 is in electrical communication with the buck converter 60, and which discharges energy as current during periods when power conversion modules 12 and / or 14 are electrically isolated from the buck converter 60. The buck converter shown in figure 4 also includes a capacitor 68 which is additionally used as an element for energy storage. The inductor 66 and capacitor 68 also act as output filters to reduce switching current and voltage ripples at the output of the buck 60 converter. The power transmitted to the internal batteries 20 of the AC-DC 12 power conversion module 12 and / or DC 14 power conversion module with DC input 14 is regulated by the control of the voltage level applied to the bases of transistors 62 and 64. In order to apply power from the 5 power conversion module to batteries 20, an electrical signal from Actuation from a terminal 50d (mark SW1) of controller 50 is applied to the base of transistor 62, resulting in current flow from power conversion modules 12 and / or 14 to transistor 62 and batteries 20.

Quando o sinal de atuação aplicado à base do transistor 62 é 10 removido, a passagem de corrente dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 é bloqueada, e o indutor 66 e/ou o capacitor 68 fornece(m) corrente da energia armazenada nos mesmos. Durante o período em que o transistor 62 está desligado, um segundo sinal de atuação é aplicado pelo terminal 50e (marca SW2) do controlador 50 à base do transistor 64 para 15 permitir a passagem de corrente (usando a energia que foi armazenada no indutor 66 e/ou no capacitor 68 durante o período em que o transistor 62 está ligado) através das baterias 20. Em algumas modalidades, um diodo retificador é usado em substituição ao transistor 64, sendo que o diodo fornece funcionalidade similar ao transistor 64.When the actuation signal applied to the base of transistor 62 is removed, the current path of the power conversion modules 12 and / or 14 is blocked, and the inductor 66 and / or capacitor 68 provides power current. stored in them. During the period when transistor 62 is off, a second actuation signal is applied by terminal 50e (mark SW2) of controller 50 to the base of transistor 64 to allow current to flow (using the energy stored in inductor 66 and / or capacitor 68 during the period transistor 62 is connected) via batteries 20. In some embodiments, a rectifier diode is used in place of transistor 64, the diode providing functionality similar to transistor 64.

O período em que o transistor está ligado, ou ciclo de trabalho, é inicialmente aumentado aos poucos do ciclo de trabalho de 0%, enquanto que o controlador ou circuito de realimentação mede a corrente e a tensão de saída. Uma vez obtida a corrente de carga determinada aplicada às baterias 20, o circuito de controle de retroinformação gerencia o ciclo de trabalho do tran25 sistor utilizando um sistema de retroinformação linear de circuito fechado, por exemplo, um mecanismo proporcional-integral-diferencial, ou PID. Um mecanismo de controle similar pode ser usado para controlar o ciclo de trabalho do transistor quando a saída de tensão do carregador, ou a tensão nos terminais da bateria, alcança a tensão crossover.The period in which the transistor is switched on, or duty cycle, is initially gradually increased from the 0% duty cycle, while the controller or feedback circuit measures current and output voltage. Once the determined charge current applied to the batteries 20 is obtained, the feedback control circuit manages the duty cycle of the transistor 25 using a closed loop linear feedback system, for example, a proportional integral-differential mechanism, or PID. . A similar control mechanism can be used to control the transistor duty cycle when the charger voltage output, or the voltage at the battery terminals, reaches the crossover voltage.

Dessa forma, a corrente fornecida pelos módulos de conversãoThus, the current supplied by the conversion modules

de potência durante o período em que o transistor 62 está ligado, e a corrente fornecida pelo indutor 66 e/ou pelo capacitor 68 durante os períodos em que o transistor 62 está desligado deveriam resultar em uma corrente efetiva substancialmente igual à corrente de carga necessária.during the period transistor 62 is on, and the current supplied by inductor 66 and / or capacitor 68 during periods when transistor 62 is off should result in an effective current substantially equal to the required charge current.

Em algumas modalidades, o controlador 50 recebe periodicamente (por exemplo, a cada 0,1 segundos) uma medição da passagem de 5 corrente pela bateria 12 conforme medido, por exemplo, pelo sensor de corrente 61 que comunica o valor medido através de um terminal 50c (marca ISENSE) do controlador 50. Com base nessa corrente medida recebida, o controlador 50 ajusta o ciclo de trabalho para ocasionar um ajuste no fluxo de corrente através da baterias 20, de modo que a corrente converge para 10 um valor substancialmente igual ao nível de corrente de carga. O conversor buck 60 é, dessa forma, configurado para operar com um ciclo de trabalho ajustado, que resulta em níveis de corrente ajustáveis fornecidos às baterias 20.In some embodiments, the controller 50 periodically receives (e.g., every 0.1 second) a measurement of the current flow through battery 12 as measured, for example, by the current sensor 61 which communicates the measured value through a terminal. 50c (ISENSE mark) of controller 50. Based on this received received current, controller 50 adjusts the duty cycle to cause an adjustment in current flow through batteries 20 so that current converges to 10 at a value substantially equal to charge current level. The buck 60 converter is thus configured to operate with an adjusted duty cycle which results in adjustable current levels supplied to the batteries 20.

O controlador 50 é configurado, ainda, para manter a tensão nos terminais da bateria 12 em cerca de um limite de tensão superior predeterminado substancialmente constante quando o limite superior é atingido. Enquanto as baterias 20 estão sendo carregadas com a corrente substancialmente igual à corrente de carga, a tensão nos terminais da bateria aumenta. Para assegurar que a tensão nos terminais das baterias não exceda o limite de tensão superior predeterminado (de modo que as baterias não superaqueçam, ou que o funcionamento das baterias ou a expectativa de vida útil não sejam de outro modo adversamente afetados), a tensão nos terminais das baterias 20 é periodicamente medida (por exemplo, a cada 0,1 segundos) utilizando-se um sensor de tensão 63 para determinar quando o limite de tensão superior predeterminado foi atingido. A tensão medida é comunicada ao controlador 50 por um terminal 50b (marca VSENSE). Quando a tensão nos terminais das baterias 20 alcançarem o limite de tensão superior predeterminado, o circuito regulador de corrente/tensão é controlado para ocasionar uma tensão substancialmente constante nos terminais das baterias 20.The controller 50 is further configured to maintain the voltage at the battery terminals 12 at about a predetermined substantially constant upper voltage limit when the upper limit is reached. While the batteries 20 are being charged at a current substantially equal to the charging current, the voltage at the battery terminals increases. To ensure that the voltage at the battery terminals does not exceed the predetermined upper voltage limit (so that the batteries do not overheat, or that battery operation or life expectancy is not otherwise adversely affected), the voltage at the Battery terminals 20 is periodically measured (e.g., every 0.1 seconds) using a voltage sensor 63 to determine when the predetermined upper voltage limit has been reached. The measured voltage is communicated to controller 50 by a terminal 50b (mark VSENSE). When the voltage at the battery terminals 20 reaches the predetermined upper voltage limit, the current / voltage regulator circuit is controlled to cause a substantially constant voltage at the battery terminals 20.

Em algumas modalidades, o controlador 50 é configurado para monitorar a taxa de aumento da tensão através da medição periódica da tensão nos terminais das baterias 20 e ajustar a corrente de carga aplicada às baterias 20 de modo que o limite de tensão superior predeterminado é atingido em um período de tempo de aumento de tensão especificado. Com base na taxa de aumento de tensão medida, o nível de corrente de carga é 5 ajustado para aumentar ou diminuir a corrente de carga, de modo que o limite de tensão superior predeterminado é atingido dentro de um período de aumento de tensão especificado. O ajuste do nível de corrente de carga pode ser executado, por exemplo, de acordo com uma técnica do preditorcorretor que usa um filtro Kalman. Podem ser usadas outras abordagens 10 para a determinação de ajustes à corrente para se obter o limite de tensão superior predeterminado.In some embodiments, the controller 50 is configured to monitor the rate of voltage increase by periodically measuring the voltage at the battery terminals 20 and adjusting the charge current applied to the batteries 20 so that the predetermined upper voltage limit is reached in a specified voltage increase time period. Based on the measured voltage rise rate, the load current level is adjusted to increase or decrease the load current so that the predetermined upper voltage limit is reached within a specified voltage rise period. Adjustment of the load current level can be performed, for example, according to a predictor-corrector technique using a Kalman filter. Other approaches 10 may be used for determining current adjustments to obtain the predetermined upper voltage limit.

Em adição ao sensor de tensão e/ou ao sensor de corrente, o carregador 10 pode incluir outro sensor configurado para medir outros atributos das baterias 20 e/ou do carregador 10. Por exemplo, o carregador 10 15 pode incluir sensores de temperatura (por exemplo, baseado em termistor) acoplados a uma ou mais das baterias 20, à placa de circuito sobre a qual o controlador 50 está disposto, ao módulo de conversão de potência 12 e/ou 14, etc. Esses sensores de temperatura são configurados para permitir que o carregador 10 adote ações preventivas ou corretivas, na hipótese de um ou 20 mais módulos e/ou componentes do carregador superaquecerem (por exemplo, a temperatura da placa exceder 60°C). Ações preventivas ou corretivas para contra-atacar condições de operação inseguras incluem a interrupção da operação de carga, ou a redução da corrente de carga para diminuir a temperatura das baterias 20 e/ou do carregador 10. Em circunstâncias 25 nas quais as baterias 20 são baterias de fosfato de lítio-ferro dotadas de uma resistência de carga baixa que não resulta em significativa geração de aquecimento durante a operação de carga, ou em circunstâncias em que a operação de carga é realizada em um curto período de tempo, por exemplo, 5 a 15 minutos, o carregador 10 pode ser implementado sem controle térmi30 co e/ou mecanismos de monitoramento térmico. Dessa forma, nessas modalidades, a operações de determinação das temperaturas da bateria e/ou do carregador, e a resposta às mesmas, não são realizadas. Os sinais de medição recebidos são processados usando-se elementos de processamento lógico analógico (não-mostrados), como dispositivos controladores de carga dedicados que podem incluir, por exemplo, comparadores de limite, para determinar o nível de tensão e de corrente 5 medidos pelo sensores de tensão e/ou de corrente. O carregador 10 pode também incluir blocos de condicionamento de sinal, como os filtros 51 e 53, para realização de filtragem de sinal e processamento de sinais de entrada analógicos e/ou digitais para evitar a medição incorreta (por exemplo, medição incorreta de tensão, temperatura, etc.) que pode ser causada por fatores 10 indesejados, como ruído no nível de circuito.In addition to the voltage sensor and / or current sensor, charger 10 may include another sensor configured to measure other attributes of batteries 20 and / or charger 10. For example, charger 10 15 may include temperature sensors (e.g. thermistor-based) coupled to one or more of the batteries 20, the circuit board on which the controller 50 is arranged, the power conversion module 12 and / or 14, etc. These temperature sensors are configured to allow the charger 10 to take preventive or corrective action in the event that one or 20 more charger modules and / or components overheat (for example, the plate temperature exceeds 60 ° C). Preventive or corrective actions to counter unsafe operating conditions include interrupting charging operation, or reducing charging current to decrease the temperature of batteries 20 and / or charger 10. In circumstances 25 where batteries 20 are lithium iron phosphate batteries with low charge resistance that do not result in significant heat generation during charging operation, or in circumstances where charging is performed in a short period of time, for example 5 At 15 minutes, the charger 10 can be implemented without thermal control and / or thermal monitoring mechanisms. Thus, in these modalities, the temperature determination operations of the battery and / or the charger, and the response to them, are not performed. Received measurement signals are processed using analog logic processing elements (not shown) as dedicated load controlling devices which may include, for example, limit comparators to determine the voltage and current level 5 measured by the voltage and / or current sensors. The charger 10 may also include signal conditioning blocks, such as filters 51 and 53, for performing signal filtering and processing analog and / or digital input signals to avoid incorrect measurement (e.g., incorrect voltage measurement, temperature, etc.) which may be caused by unwanted factors such as noise at the circuit level.

Com referência novamente à figura 3, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 inclui, ainda, um segundo circuito de carga para converter a tensão da disposição de baterias 20 em uma tensão adequada para carregamento da bateria externa 18 e fornecer a tensão convertida à 15 bateria externa 18. Em algumas modalidades, o segundo circuito conversor de carga pode ter uma configuração e pode executar operações similares às configurações e operações do circuito usado para regular a corrente/tensão aplicada às baterias 20 dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14.Referring again to Figure 3, the charge and energy storage module 16 further includes a second charge circuit for converting the voltage of the battery array 20 to a voltage suitable for charging the external battery 18 and supplying the converted voltage to the battery. External battery 18. In some embodiments, the second charge converter circuit may have a configuration and may perform operations similar to the circuit configurations and operations used to regulate the current / voltage applied to the batteries 20 of the power conversion modules 12 and / or 14.

Dessa forma, o segundo circuito de carga inclui um segundo 20 controlador 70 configurado para determinar uma corrente de carga a ser aplicada à bateria externa recarregável 18, e aplicar à bateria externa 18 uma corrente substancialmente igual à corrente de carga determinada. O segundo controlador 70 é configurado para interromper a corrente de carga após transcorrido um período de tempo específico predeterminado. O controlador 25 70 pode, ainda, ser configurado para interromper a corrente de carga, uma vez que tenha sido obtida uma tensão ou nível de carga de bateria predeterminada.Thus, the second charge circuit includes a second controller 70 configured to determine a charge current to be applied to the rechargeable external battery 18, and to apply to the external battery 18 a current substantially equal to the determined charge current. The second controller 70 is configured to interrupt the charging current after a predetermined specific period of time has elapsed. The controller 25 70 may further be configured to interrupt the charge current once a predetermined battery voltage or charge level has been obtained.

O controlador 70 é configurado para controlar outro circuito conversor DC-DC, como, por exemplo, um conversor buck 80. Tendo em vista que a corrente que deve ser aplicada à bateria externa 18 é drenada de energia armazenada limitada, o controlador 70 pode ser configurado para limitar a corrente de carga externa a níveis que não excedam 3A. Por exemplo, em circunstâncias em que a corrente de carga externa é de aproximadamente 2,5A, uma bateria externa recarregável com uma capacidade de 500 mAh seria carregada em aproximadamente doze (12) minutos (0,5 Ah / 2,5A = 0,2 horas = 12 minutos), correspondendo à taxa de carga de 5C.Controller 70 is configured to control another DC-DC converter circuit, such as a buck converter 80. Since the current to be applied to external battery 18 is drained from limited stored energy, controller 70 may be configured to limit the external load current to levels not exceeding 3A. For example, in circumstances where the external charge current is approximately 2.5A, a rechargeable external battery with a capacity of 500mAh would charge in approximately twelve (12) minutes (0.5 Ah / 2.5A = 0, 2 hours = 12 minutes), corresponding to a charge rate of 5C.

5 Similar ao controlador 50, o controlador 70 pode ser configurado5 Similar to controller 50, controller 70 can be configured

para aplicar a corrente de carga determinada até que uma segunda tensão limite superior predeterminada da bateria externa 18 seja obtida, ou um determinado período de tempo (por exemplo, 10 minutos) tenha expirado. Uma vez obtida a tensão máxima de carga, ou expirado o período de tempo, o 10 controlador 70 altera os modos de controle e aplica uma tensão constante à bateria externa 18 até que um período de tempo predeterminado adicional tenha expirado, por exemplo, 5 minutos após a transição para o modo de tensão constante de carregamento da bateria externa.to apply the determined charge current until a second predetermined upper limit voltage of external battery 18 is obtained, or a certain period of time (e.g., 10 minutes) has expired. Once the maximum charge voltage is obtained, or the time period has elapsed, controller 70 changes control modes and applies a constant voltage to external battery 18 until an additional predetermined time period has expired, for example 5 minutes. after the transition to external battery charging constant voltage mode.

Como com a operação de carga para as baterias internas de carga 20, em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada à bateria externa 18 pode ser baseada, pelo menos em parte, na entrada específica fornecida pelo usuário através da interface do usuário disposta sobre o compartimento do módulo de armazenamento 40. Essa interface de usuário pode incluir, por exemplo, chaves, teclas e/ou botões através dos quais um usuário pode indicar, por exemplo, a capacidade da bateria a ser carregada. Adicionalmente, em algumas modalidades, a interface pode ser configurada para permitir que o usuário especifique outros parâmetros pertinentes ao processo de carregamento, como, por exemplo, o período de carga (em circunstâncias nas quais um período de carga mais longo, de, por exemplo, 15 minutos a 1 hora, é desejado). Para determinar a corrente de carga específica a ser usada, é acessada uma tabela de conversão que indexa as corrente de carga adequadas correspondentes aos parâmetros especificados pelo usuário. Adicionalmente, em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada à bateria externa 18 pode ser feita pela identificação da capacidade da bateria 18 inserida no compartimento de carga, usando-se, por exemplo, um mecanismo de identificação que fornece dados representativos da capacidade e/ou do tipo da bateria, ou pela medição, por exemplo, da resistência de carga DC da bateria para, dessa forma, identificar a bateria externa 18 a ser carregada.As with charging operation for internal charging batteries 20, in some embodiments, the determination of the charging current to be applied to external battery 18 may be based, at least in part, on the specific input provided by the user through the interface of the battery. The user interface may include, for example, keys, keys, and / or buttons through which a user may indicate, for example, the capacity of the battery to be charged. Additionally, in some embodiments, the interface may be configured to allow the user to specify other parameters relevant to the charging process, such as the charging period (in circumstances where a longer charging period, for example , 15 minutes to 1 hour, is desired). To determine the specific load current to be used, a conversion table is accessed that indexes the appropriate load currents corresponding to the user specified parameters. Additionally, in some embodiments, the charging current to be applied to the external battery 18 may be determined by identifying the capacity of the battery 18 inserted in the charging compartment, using, for example, an identification mechanism that provides representative data. battery capacity and / or type, or by measuring, for example, the battery's DC charge resistance to thereby identify the external battery 18 to be charged.

O controlador 70 inclui um dispositivo processador 72 configurado para controlar as operações de carga realizadas na bateria 18, e pode 5 ser, por exemplo, um microcontrolador PIC18F1320, disponível junto à Microchip Technology Inc. Em algumas modalidades, o processador 52, usado para controlar a operação de carga das baterias internas de carga 20, pode também ser usado para controlar a operação de carga a ser realizada na bateria externa 18. Em circunstâncias nas quais outro processador separado 10 é usado para controlar a operação de carga da bateria externa 18, o dispositivo processador 72 usado na implementação do controlador 70 inclui elementos de memória volátil e/ou não-volátil, configurados para armazenar instruções de computador inseridas em software para permitir as operações gerais do dispositivo baseado em processador, bem como de programas de 15 implementação para execução de operações de carga na bateria externa 18, incluindo as operações de carga que alcançam pelo menos 90% da capacidade de carga em menos que quinze (15) minutos. O dispositivo processador 72 inclui um conversor analógico-digital (A/D) 74 com múltiplas linhas de entrada e saída analógicas e digitais. O controlador 70 inclui, também, um 20 dispositivo conversor digital-analógico (D/A) 76, e/ou um modulador de largura de pulso (PWM) 78 que recebe sinais digitais gerados pelo dispositivo processador 72 e gera, em resposta, sinais elétricos que regulam o ciclo de trabalho do circuito de chaveamento, como o conversor buck 80 do segundo circuito de carga.Controller 70 includes a processor device 72 configured to control charging operations performed on battery 18, and may be, for example, a PIC18F1320 microcontroller, available from Microchip Technology Inc. In some embodiments, processor 52, used to control Charging operation of internal charging batteries 20 may also be used to control the charging operation to be performed on external battery 18. In circumstances where another separate processor 10 is used to control charging operation of external battery 18, processor device 72 used in the implementation of controller 70 includes volatile and / or nonvolatile memory elements configured to store software-embedded computer instructions to enable general processor-based device operations as well as implementation programs for performing charging operations on external battery 18, including reach at least 90% of the carrying capacity in less than fifteen (15) minutes. Processor device 72 includes an analog to digital (A / D) converter 74 with multiple analog and digital input and output lines. Controller 70 also includes a digital to analog converter (D / A) device 76, and / or a pulse width modulator (PWM) 78 that receives digital signals generated by processor device 72 and generates, in response, signals regulating the duty cycle of the switching circuit, such as the buck 80 converter of the second load circuit.

O controlador 70 atua o conversor buck 80 para regular a correnController 70 actuates buck 80 converter to regulate current

te/tensão fornecida pelas baterias internas de carga 20. Como explicado com relação ao conversor buck 60 usado para regular a corrente/tensão fornecida pelos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14, o conversor buck 80 pode incluir transistores (não-mostrados) ou outros tipos de disposi30 tivos de chaveamento, que são eletricamente atuados para permitir que a corrente/tensão fornecida pelas baterias internas 20 seja aplicada à bateria externa 18. O conversor buck 80 pode também incluir elementos de armazenamento de energia (por exemplo, capacitor e/ou um indutor) que armazena energia quando a corrente é fornecida para o conversor buck durante o período em que os dispositivos de chaveamento do conversor estão ligados. Dessa forma, quando os dispositivos de chaveamento fazem com que a cor5 rente fornecida das baterias 20 sejam cortadas da bateria externa 18, a energia no elemento (s) de armazenamento de energia é descarregada na bateria externa 18. A corrente resultante da corrente aplicada durante o período em que os dispositivos de chaveamento estão ligados e a corrente descarregada do(s) elemento(s) para armazenamento de energia durante o 10 período em que os dispositivos de chaveamento estão desligados é substancialmente igual à corrente de carga necessária para ser aplicada à bateria externa 18.te / voltage supplied by the internal charge batteries 20. As explained with respect to the buck 60 converter used to regulate the current / voltage supplied by the power conversion modules 12 and / or 14, the buck 80 converter may include transistors (not shown). ) or other types of switching devices which are electrically actuated to allow the current / voltage supplied by the internal batteries 20 to be applied to the external battery 18. The buck converter 80 may also include energy storage elements (eg capacitor and / or an inductor) that stores energy when power is supplied to the buck converter during the period in which the converter switching devices are switched on. Thus, when the switching devices cause the supplied current 5 of the batteries 20 to be cut from the external battery 18, the energy in the energy storage element (s) is discharged into the external battery 18. The resulting current applied during The period during which the switching devices are switched on and the current discharged from the energy storage element (s) during the period during which the switching devices are switched off is substantially equal to the charging current required to be applied to the power supply. external battery 18.

Para regular a corrente/tensão drenada das baterias 20, o circuito de carga secundário inclui também um mecanismo de ajuste de retroinformação implementado, por exemplo, usando-se o controlador 80. O mecanismo de ajuste de retroinformação é usado para ajustar o ciclo de trabalho de atuação dos dispositivos de chaveamento do conversor DC-DC (por exemplo, o conversor buck 80) de modo que a corrente resultante aplicada à bateria externa 18 será substancialmente igual à corrente de carga determinada pelo controlador 80. Por exemplo, em algumas modalidades, o controlador 70 periodicamente recebe (por exemplo, a cada 0,1 segundos) a medição da passagem de corrente pelas baterias 18, conforme medido, por exemplo, por um sensor de corrente (não-mostrado) que comunica o valor medido ao controlador 80 (por exemplo, usando o fio 82 mostrado na figura 3). Com base nessa corrente medida recebida, o controlador 70 ajusta o ciclo de trabalho para ocasionar um ajuste no fluxo de corrente através da bateria externa 18, de modo que a corrente converge para um valor substancialmente igual ao nível de corrente de carga. O conversor buck 80 é, dessa forma, configurado para operar com um ciclo de trabalho ajustado que resulta no fornecimento de níveis de corrente ajustáveis à bateria externa 18.To regulate the drainage current / voltage of the batteries 20, the secondary charge circuit also includes a feedback feedback mechanism implemented, for example, using controller 80. The feedback feedback mechanism is used to adjust the duty cycle. the switching devices of the DC-DC converter (eg buck converter 80) so that the resulting current applied to external battery 18 will be substantially equal to the charging current determined by controller 80. For example, in some embodiments, controller 70 periodically receives (e.g., every 0.1 second) current flow measurement by batteries 18 as measured, for example, by a current sensor (not shown) which communicates the measured value to controller 80 (for example, using wire 82 shown in figure 3). Based on this received measured current, controller 70 adjusts the duty cycle to cause an adjustment in current flow through external battery 18 so that the current converges to a value substantially equal to the charge current level. The buck converter 80 is thus configured to operate with an adjusted duty cycle which results in the supply of adjustable current levels to the external battery 18.

O segundo circuito de carga pode empregar também um sensor de tensão (não-mostrado), bem como outros sensores configurados para medir outros atributos da bateria externa 18 e/ou do módulo de carga e armazenamento de energia 16. Por exemplo, em modalidades em que é necessário o controle térmico do módulo de carga e armazenamento de energia 16 (por exemplo, quando o período de carga para carregar a bateria ex5 terna 18 excede 15 minutos), o módulo de carga e armazenamento de energia 16 pode incluir sensores de temperatura (por exemplo, termistores) acoplados à bateria externa 18 e/ou à placa de circuito sobre o qual o módulo de carga e armazenamento de energia 16 está disposto.The second charge circuit may also employ a voltage sensor (not shown) as well as other sensors configured to measure other attributes of the external battery 18 and / or the energy storage and charge module 16. For example, in embodiments of thermal control of the energy charging and storage module 16 is required (for example, when the charging period for charging external battery 18 exceeds 15 minutes), the charging and energy storage module 16 may include temperature sensors. (e.g. thermistors) coupled to the external battery 18 and / or the circuit board on which the energy storage and charging module 16 is arranged.

A saída do dispositivo pode ser protegida contra condições de 10 curto-circuito e de sobrecarga de corrente pelo uso de um circuito ativo com uma MOSFET ou chave de energia em estado sólido do tipo transistor, a qual abriria a chave em estado sólido quando é detectada uma condição de sobrecarga de corrente. Alternativamente ou em combinação, um dispositivo PTC de proteção poderia também ser utilizado para limitar a drenagem de 15 corrente máxima.Device output can be protected against short circuit and over current conditions by using an active circuit with a MOSFET or transistor-type solid-state power switch which would open the solid-state switch when detected. a current overload condition. Alternatively or in combination, a PTC protection device could also be used to limit maximum current drainage.

A figura 6A ilustra um procedimento de carga exemplificador 100 para recarregar as baterias internas recarregáveis 20 incluídas no compartimento 40 do dispositivo carregador portátil 10. As baterias 20 são inicialmente inseridas na câmara interna para baterias do compartimento 40. Para car20 regar as baterias 20, o compartimento 40 no qual as baterias 20a-e e o circuito de carga são dispostos é mecanicamente conectado ao compartimento 30 que compreende o módulo de conversão de potência AC-DC 12 e/ou o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14. Quando os compartimentos 40 e 30 tornam-se mecanicamente conectados, o módulo 25 de carga e armazenamento de energia 16 é acoplado eletricamente aos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14.Figure 6A illustrates an exemplary charging procedure 100 for recharging the rechargeable internal batteries 20 included in compartment 40 of portable charger 10. The batteries 20 are initially inserted into the internal chamber of batteries in compartment 40. To charge the batteries 20, the compartment 40 into which batteries 20a-e and the charging circuit are arranged is mechanically connected to compartment 30 comprising the AC-DC power conversion module 12 and / or DC-DC power conversion module with DC input 14. When the compartments 40 and 30 become mechanically connected, the energy charging and storage module 25 is electrically coupled to the power conversion modules 12 and / or 14.

Quando uma fonte elétrica externa é conectada aos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14, a operação de carga das baterias internas 20a-e pode começar. Em algumas modalidades, um usuário pode iniciar os ciclos de carga pressionando o botão 'INICIAR' disposto no compartimento 30 ou no compartimento 40.When an external electrical source is connected to power conversion modules 12 and / or 14, charging operation of internal batteries 20a-e may begin. In some embodiments, a user may initiate charge cycles by pressing the 'START' button located in bay 30 or bay 40.

Opcionalmente, antes de iniciar o procedimento de carga, o carregador 10 determina a existência de certas condições de falha. Por exemplo, o carregador 10 mede 102 as tensões respectivas Va ... Ve correspondentes às baterias 20 (isto é, mede as tensões das várias baterias individuais no câmara interna do compartimento 40). O carregador 10 determina 5 104, se as tensões medidas estão dentro de um intervalo predeterminado (por exemplo, entre 2-3,8V). Em circunstâncias nas quais é determinado que as tensões medidas, Va ... Ve, de qualquer uma das baterias 20 não estão dentro da faixa aceitável predeterminada, tornando arriscada a operação de carga nas condições de condicionamentos de corrente, o carregador não 10 continua com a operação de carga, e o processo de carregamento pode ser interrompido. Nessas circunstâncias, uma indicação do problema pode ser fornecida ao usuário através de uma interface de usuário no compartimento 30 e/ou no compartimento 40.Optionally, before starting the charging procedure, the charger 10 determines that certain fault conditions exist. For example, charger 10 measures 102 the respective voltages Va ... Ve corresponding to batteries 20 (i.e., measures the voltages of the various individual batteries in the inner chamber of compartment 40). Charger 10 determines 5,104 if the measured voltages are within a predetermined range (e.g., between 2-3.8V). In circumstances where it is determined that the measured voltages Va ... Ve of either of the batteries 20 are not within the predetermined acceptable range, making charging operation risky under current condition conditions, the charger 10 will not continue to operate. Charging operation, and the loading process can be interrupted. Under these circumstances, an indication of the problem may be provided to the user through a user interface in bay 30 and / or bay 40.

O carregador 10 determina 106 uma corrente de carga e/ou um 15 período de carga a ser usado para carregar as baterias 20 com base nas informações pertinentes ao processo de carregamento, incluindo os tipos de baterias, o período de carga, as capacidades das baterias, etc. Por exemplo, o carregador 10 pode ser configurado para determinar uma corrente de carga para carregar as baterias 20 com pelo menos 90% da capacidade de car20 ga em menos que 15 minutos. Em algumas modalidades, a corrente de carga adequada para períodos de carga mais longos (por exemplo, 1 a 4 horas), diferentes capacidades de baterias, e diferentes níveis de carga podem ser determinados.Charger 10 determines 106 a charge current and / or a charge period to be used to charge the batteries 20 based on information pertaining to the charging process, including battery types, charge period, battery capacities , etc. For example, charger 10 may be configured to determine a charging current for charging batteries 20 at least 90% of the charging capacity in less than 15 minutes. In some embodiments, the charging current suitable for longer charging periods (e.g., 1 to 4 hours), different battery capacities, and different charge levels may be determined.

A informação usada para determinar a corrente de carga pode 25 ser fornecida através da interface de usuário disposta, por exemplo, no compartimento de conversão de potência 30 e/ou no compartimento de armazenamento 40. Adicionalmente e/ou alternativamente, essa informação pode ser fornecida através de um mecanismo de identificação através do qual as baterias, por exemplo, podem comunicar ao carregador informações repre30 sentativas de suas características (por exemplo, capacidade, tipo). Em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada pode ser baseada em informações obtidas pela medição das características elétricas das baterias (por exemplo, resistência de carga DC), e pela determinação, com base nessas medições, do tipo e/ou da capacidade das baterias 20. Se o carregador 10 é configurado para receber um tipo específico de bateria dotada de um tipo de capacidade específica, o carregador 10 usa 5 uma corrente de carga predeterminada adequada àquela bateria e capacidade em particular. A determinação da corrente de carga pode ser feita pelo acesso a uma tabela de conversão que associa correntes de carga a diferentes capacidades de bateria, tipos de baterias, períodos de carga, etc. Dessa forma, opcionalmente, o carregador 10 pode determinar 105 a capacidade 10 e/ou o tipo das baterias 20 inseridas na câmara do compartimento 40.The information used to determine the charge current may be provided via the user interface arranged, for example, in the power conversion compartment 30 and / or the storage compartment 40. Additionally and / or alternatively, this information may be provided. through an identification mechanism whereby batteries, for example, can communicate to the charger information about their characteristics (eg capacity, type). In some embodiments, the determination of the charge current to be applied may be based on information obtained by measuring the electrical characteristics of the batteries (eg DC load resistance), and by determining, based on these measurements, the type and / or If the charger 10 is configured to receive a specific type of battery having a specific capacity type, the charger 10 uses a predetermined charge current suitable for that particular battery and capacity. Charge current determination can be made by accessing a conversion table that associates charge currents with different battery capacities, battery types, charging periods, etc. Thus, optionally, the charger 10 may determine the capacity 10 and / or the type of batteries 20 inserted in the compartment chamber 40.

Após a determinação da corrente de carga a ser aplicada às baterias 20, é iniciado 108 um temporizador, configurado para medir o período de tempo pré-especificado da operação de carga. O temporizador pode ser, por exemplo, um modo temporizador do processador dedicado 52, ou pode 15 ser um registro que é incrementado a intervalos de tempo regulares medidos pelo relógio interno ou externo do processador 52.After determining the charge current to be applied to the batteries 20, a timer 108 is started, configured to measure the preset time period of the charge operation. The timer may be, for example, a dedicated processor timer mode 52, or may be a register that is incremented at regular time intervals measured by the internal or external clock of processor 52.

Um circuito de regulação de corrente/tensão, como, por exemplo, o conversor buck 60 mostrado na figura 4, é controlado 110 para fazer com que uma corrente constante substancialmente igual à corrente determinada seja aplicada às baterias internas recarregáveis 20. Como explicado, a corrente de carga determinada é usada para gerar um sinal de ciclo de trabalho, aplicado, por exemplo, ao transistor 62 do conversor buck 60, para fazer com que uma corrente substancialmente igual à corrente de carga seja aplicada às baterias 20. Durante o período em que um ciclo de trabalho específico está desligado, o módulo de conversão de potência 12 e/ou 14 é cortado das baterias 20, e a energia armazenada no indutor 66 e/ou no capacitor 68 é descarregada nas baterias como corrente. O resultado da corrente combinada aplicada ao módulo de conversão de potência 12 e/ou 14, e a corrente descarregada do indutor 66 e/ou do capacitor 68 é uma corrente efetiva substancialmente igual à corrente de carga determinada.A current / voltage regulating circuit, such as the buck converter 60 shown in figure 4, is controlled 110 to cause a constant current substantially equal to the determined current to be applied to the rechargeable internal batteries 20. As explained, the The determined charge current is used to generate a duty cycle signal applied, for example, to transistor 62 of buck converter 60, to cause a current substantially equal to the charge current to be applied to batteries 20. During the period in that a specific duty cycle is off, power conversion module 12 and / or 14 is cut off from batteries 20, and the energy stored in inductor 66 and / or capacitor 68 is discharged into the batteries as current. The result of the combined current applied to the power conversion module 12 and / or 14, and the discharged current from inductor 66 and / or capacitor 68 is an effective current substantially equal to the determined charge current.

Em algumas modalidades, o carregador 10 implementa um processo de carregamento DC/CV. Dessa forma, nessas modalidades, a tensão nos terminais das baterias 20 é periodicamente medida 112 (por exemplo, a cada 0,1 segundos) para determinar quando o limite de tensão superior predeterminado (isto é, a tensão crossover) foi obtido. Quando a tensão das baterias (tanto a tensão combinada entre a disposição das baterias 20, como 5 as tensões individuais das baterias 20) tiverem obtido o limite de tensão superior predeterminado, um circuito de regulação de corrente/tensão é controlado (por exemplo, através da atuação elétrica dos transistores 62 e 64) para apresentar um nível de tensão constante, substancialmente igual ao nível de tensão crossover, mantido nos terminais das baterias 20.In some embodiments, charger 10 implements a DC / CV charging process. Thus, in these embodiments, the voltage at the battery terminals 20 is periodically measured 112 (e.g., every 0.1 seconds) to determine when the predetermined upper voltage limit (i.e. crossover voltage) has been obtained. When the voltage of the batteries (both the combined voltage between the arrangement of the batteries 20 and the individual voltages of the batteries 20) have reached the predetermined upper voltage limit, a current / voltage regulation circuit is controlled (eg by transistors 62 and 64) to present a constant voltage level substantially equal to the crossover voltage level maintained at the battery terminals 20.

Após transcorrido um período de tempo substancialmente igualAfter a substantially equal period of time has elapsed

ao período de tempo de carga, como determinado 114, ou após um certo nível de carga ou tensão tiver sido atingido (como pode ser determinado pelas medições periódicas das baterias 20) a corrente de carga aplicada às baterias 20 é interrompida (por exemplo, pela cessação da atuação elétrica 15 do transistor 62 para fazer com que a energia fornecida dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 seja interrompida).at the charging time period as determined 114, or after a certain level of charge or voltage has been reached (as may be determined by periodic measurements of the batteries 20) the charging current applied to the batteries 20 is interrupted (e.g. by termination of electrical actuation 15 of transistor 62 to cause power supplied from power conversion modules 12 and / or 14 to be interrupted).

Na conclusão da operação de carga das baterias internas 20, o dispositivo carregador portátil pode ser desconectado da fonte de alimentação externa e ser usado para carregar baterias externas recarregáveis, co20 mo a bateria externa 18, utilizando a corrente de carga drenada das baterias internas 20. O usuário pode resolver não transportar o compartimento de conversão de potência 30 com ele/ela, particularmente em situações nas quais o usuário não quer ser excessivamente sobrecarregado por itens pesados ou quando ele não espera que uma fonte de alimentação externa se 25 torne disponível, e dessa forma, ele pode separar o compartimento de armazenamento 40 do compartimento de conversão de potência 30 puxando, ou destravando o compartimento 40 do compartimento de conversão de potência 30. Por exemplo, nos locais onde abas de engate, como abas de engate 44a-e, são usadas para mecanicamente conectar os dois compartimento um 30 ao outro, o compartimento 40 é puxado para fora elevando-se as abas de engate 44a-e da ranhura correspondente definida na depressão 32 do compartimento 30. A figura 6B é um fluxograma mostrando uma modalidade exemplificadora do procedimento de carga 120 para carregar a bateria externa 18. O processo de carregamento da bateria externa 18 é similar ao processo de carregamento das baterias internas recarregáveis 20. Dessa forma, opcio5 nalmente, antes de iniciar o processo de carregamento da bateria externa 18, deve-se determinar a existência de certas condições de falha. Por exemplo, a tensão inicial V0 da bateria 18 é medida 122. O carregador 10 determina 124 se a tensão medida está dentro do intervalo predeterminado (por exemplo, entre 2-3,8V), e caso não esteja, o procedimento de carga da bate10 ria 18 é interrompido, e uma indicação adequada de que o procedimento de carregamento da bateria externa 18 foi interrompido, e/ou dos possíveis problemas que ocasionaram a interrupção, pode ser indicado na interface de usuário disposta sobre o compartimento 40.Upon completion of the internal battery charging operation 20, the portable charger may be disconnected from the external power supply and used to charge external rechargeable batteries, such as external battery 18, using the internal battery drained charging current 20. The user may decide not to carry the power conversion compartment 30 with him / her, particularly in situations where the user does not want to be overcharged by heavy items or when he / she does not expect an external power supply to become available, and thus, it can separate storage compartment 40 from power conversion compartment 30 by pulling, or unlocking compartment 40 from power conversion compartment 30. For example, in places where latch tabs, such as latch tabs 44a-e , are used to mechanically connect the two compartments 30 to each other, the compartment 40 is pulled p The lug flaps 44a-e of the corresponding slot defined in the depression 32 of compartment 30 are raised. Figure 6B is a flow chart showing an exemplary embodiment of the charging procedure 120 for charging the external battery 18. The charging process of the External battery 18 is similar to the process of charging internal rechargeable batteries 20. Thus, optionally, before starting the process of charging external battery 18, certain fault conditions must be determined. For example, the initial voltage V0 of battery 18 is measured 122. Charger 10 determines 124 if the measured voltage is within the predetermined range (e.g., between 2-3.8V), and if not, the charging procedure of the battery. Battery 18 is interrupted, and an adequate indication that the external battery charging procedure 18 has been interrupted, and / or the possible problems that caused the interruption, may be indicated in the user interface disposed over compartment 40.

O carregador 10, ou, mais especificamente, o módulo de carga e armazenamento de energia 16, determina 126 uma corrente de carga e/ou um período de carga a ser usado para carregar a bateria 18 com base nas informações pertinentes ao processo de carregamento, incluindo o tipo de bateria, o período de carga, a capacidade da bateria, etc. Por exemplo, o carregador 10 pode ser configurado para determinar uma corrente de carga para carregar a bateria 18 pelo menos em 90% da capacidade de carga em menor que 15 minutos. Quando a corrente que pode ser drenada das baterias internas 20 não é suficiente para carregar a bateria externa 18 em pelo menos 90% da capacidade em um período de tempo menor que 15 minutos, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 determina o tempo de carga ideal e os níveis de carga pretendidos, tendo em conta as limitações impostas pelas características das baterias internas 20. Dessa forma, em algumas modalidades, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 pode computar um perfil de carga que resultaria em um nível de carga pretendido mais baixo (por exemplo, 80%), ou em um período de carga mais longo (por exemplo, 20 minutos, para maximizar o uso da energia armazenada da bateria interna).Charger 10, or more specifically, charging and energy storage module 16, determines 126 a charging current and / or charging period to be used to charge battery 18 based on information pertaining to the charging process, including battery type, charge period, battery capacity, etc. For example, charger 10 may be configured to determine a charge current to charge battery 18 at least 90% of charge capacity in less than 15 minutes. When drainable current from internal batteries 20 is not sufficient to charge external battery 18 at least 90% of capacity in a time less than 15 minutes, the energy charging and storage module 16 determines the charging time. ideal charge and the desired charge levels, taking into account the limitations imposed by the characteristics of the internal batteries 20. Thus, in some embodiments, the charge and energy storage module 16 can compute a charge profile that would result in a lower intended charge (eg 80%), or a longer charge period (eg 20 minutes to maximize the use of the internal battery's stored energy).

As informações utilizadas para determinar a corrente de carga podem ser fornecidas por uma interface de usuário disposta, por exemplo, no compartimento de armazenamento 40. Adicionalmente e/ou alternativamente, essas informações podem ser fornecidas por um mecanismo de identificação através do qual a bateria 18 pode comunicar ao carregador infor5 mações representativas de suas características (por exemplo, capacidade, tipo). Em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada pode ser baseada em informações obtidas pela medição das características elétricas das baterias (por exemplo, resistência de carga DC), sendo determinado, com base nessas medições, o tipo e/ou capacidade da ba10 teria externa 18. Se o módulo de carga e armazenamento de energia é configurado para ser acoplado eletricamente a um tipo específico de bateria externa recarregável dotada de um tipo específico de capacidade, o carregador 10 utiliza uma corrente de carga predeterminada adequada àquela bateria e capacidade específicas. A determinação da corrente de carga pode ser feita 15 pelo acesso a uma tabela de conversão que associa correntes de carga a diferentes capacidades de bateria, tipo de bateria, períodos de carga, etc. Dessa forma, o carregador 10 pode, opcionalmente, determinar 125 a capacidade e/ou o tipo da bateria externa 18 inserida dentro do compartimento de carga.The information used to determine the charge current may be provided by a user interface arranged, for example, in the storage compartment 40. Additionally and / or alternatively, this information may be provided by an identification mechanism through which the battery 18 It may communicate to the charger information representative of its characteristics (eg capacity, type). In some embodiments, the determination of the charge current to be applied may be based on information obtained by measuring the electrical characteristics of the batteries (eg DC load resistance), and the type and / or capacity of these measurements may be determined based on these measurements. If the charging and energy storage module is configured to be electrically coupled to a specific type of rechargeable external battery with a specific type of capacity, charger 10 uses a predetermined charging current suitable for that battery and specific capacity. Charge current determination can be made by accessing a conversion table that associates charge currents with different battery capacities, battery type, charging periods, etc. In this way, charger 10 may optionally determine the capacity and / or type of external battery 18 inserted into the charging bay.

Após determinação da corrente de carga a ser aplicada à bateriaAfter determining the charge current to be applied to the battery

18, um temporizador, configurado para medir o período de tempo da operação de carga, é iniciado 128. O temporizador pode ser, por exemplo, um módulo temporizador do processador dedicado 72 (ou o processador 52), ou pode ser um registro que é incrementado a intervalos de tempo regulares 25 medidos pelo relógio interno ou externo do processador 72 (ou o processador 52).18, a timer configured to measure the time period of the load operation is initiated 128. The timer may be, for example, a dedicated processor timer module 72 (or processor 52), or may be a register that is incremented at regular time intervals 25 measured by the internal or external clock of processor 72 (or processor 52).

Um circuito de regulação de corrente/tensão, como, por exemplo, o conversor buck 80 mostrado na figura 3, é controlado 130 para fazer com que uma corrente constante substancialmente igual à corrente determi30 nada seja aplicada à bateria externa recarregável 18. Como explicado, a corrente de carga determinada é usada para atuar os dispositivos de chaveamento (por exemplo, transistores) do conversor buck 80, fazendo com que, dessa forma, uma corrente substancialmente igual à corrente de carga seja fornecida pelas baterias internas recarregáveis 20 e aplicada à bateria 18.A current / voltage regulating circuit, such as the buck converter 80 shown in figure 3, is controlled 130 to cause a constant current substantially equal to the given current to be applied to the rechargeable external battery 18. As explained, The determined charge current is used to actuate the switching devices (eg transistors) of the buck converter 80, thereby causing a current substantially equal to the charge current to be supplied by the rechargeable internal batteries 20 and applied to the battery. 18

Em algumas modalidades, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 implementa um processo de carregamento DC/CV. Dessa 5 forma, em tais modalidades, a tensão nos terminais das baterias 18 é periodicamente medida 132 (por exemplo, a cada 0,1 segundos) para determinar quando foi atingido o limite superior de tensão predeterminado (isto é, a tensão crossover). Quando a tensão da bateria 18 tiver alcançado o limite superior de tensão predeterminado, por exemplo, 4,2V, o circuito de regulação de 10 corrente/tensão é controlado para ter um nível de corrente constante, substancialmente igual ao nível de tensão crossover, mantido nos terminais da bateria externa 18.In some embodiments, the energy charging and storage module 16 implements a DC / CV charging process. Thus, in such embodiments, the voltage at the battery terminals 18 is periodically measured 132 (e.g., every 0.1 seconds) to determine when the predetermined upper voltage limit (i.e., the crossover voltage) has been reached. When the battery voltage 18 has reached the predetermined upper voltage limit, for example 4.2V, the 10 current / voltage regulating circuit is controlled to have a constant current level substantially equal to the crossover voltage level maintained. at the external battery terminals 18.

Após transcorrido um período de tempo substancialmente igual ao período de tempo de carregamento, como determinado 134, ou após um certo nível de carga ou tensão ter sido alcançado (como pode ser determinado por meio de medições periódicas da bateria externa recarregável 18), a corrente de carga aplicada à bateria 18 é interrompida.After a period of time substantially equal to the charging time period as determined 134, or after a certain level of charge or voltage has been reached (as may be determined by periodic measurements of the rechargeable external battery 18), the current charge applied to battery 18 is interrupted.

Em algumas modalidades, o dispositivo carregador pode carregar baterias externas enquanto é simultaneamente carregado. Dessa forma, um usuário poderia, por exemplo, de seu veículo, carregar seus dispositivos portáteis, bem como carregar as baterias internas 20 do dispositivo de armazenamento portátil. Ao fazer isso, o usuário maximiza a quantidade de energia armazenada que ele/ela pode levar a campo para uso remoto. Em algumas modalidades, a bateria externa 18 pode ser recarregada usando-se corrente fornecida pela fonte de alimentação externa (AC ou DC) através dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14. Especificamente, em tais modalidades, o carregador 10 determina que uma fonte de alimentação externa seja acoplada ao carregador, fazendo, dessa forma, com que seja aplicada uma corrente tanto às baterias internas recarregáveis 20 (se elas estiverem esgotadas e precisarem ser recarregadas) quanto à bateria externaIn some embodiments, the charger may charge external batteries while charging simultaneously. In this way, a user could, for example, from his vehicle charge his portable devices as well as charge the internal batteries 20 of the portable storage device. By doing so, the user maximizes the amount of stored energy he / she can bring to the field for remote use. In some embodiments, the external battery 18 may be recharged using current supplied by the external power supply (AC or DC) via power conversion modules 12 and / or 14. Specifically, in such embodiments, charger 10 determines that an external power supply is coupled to the charger, thereby causing current to be applied to both the rechargeable internal batteries 20 (if they are dead and need to be recharged) and the external battery

18. Nessas circunstâncias, as baterias internas 20 não precisam ser usadas para carregar a bateria externa 18. Com referência à figura 7, em algumas modalidades, uma bateria externa (não-mostrada) pode ser acoplada ao dispositivo carregador 10 por um dispositivo conector 140 conectado à interface do dispositivo carregador 10 (por exemplo, a interface de chicote 46 mostrada nas figuras 2B e 5 2C) através dos condutores elétricos 142a-c. O dispositivo conector 140 pode incluir um compartimento de carga (não-mostrado) para receber a(s) bateria(s) externa(s) que deve(m) ser recarregada(s) usando o dispositivo 10. Exemplos e outras modalidades18. Under these circumstances, the internal batteries 20 need not be used to charge the external battery. 18. Referring to Figure 7, in some embodiments, an external battery (not shown) may be coupled to the charging device 10 by a connector device 140. connected to the interface of the charging device 10 (for example, the harness interface 46 shown in figures 2B and 5 2C) via the electrical conductors 142a-c. Connector device 140 may include a charging bay (not shown) for receiving external battery (s) that must be recharged using device 10. Examples and other embodiments

Modalidades alternativas adicionais incluem dispositivos carregadores cujas baterias internas têm químicas recarregáveis que incluem, em adição às químicas adaptadas para operações de carga rápida, ácido NiMH, Ni-Cd, chumbo, bem como várias químicas de íons de lítio.Additional alternative embodiments include charging devices whose internal batteries have rechargeable chemicals which include, in addition to chemicals adapted for rapid charge operations, NiMH acid, Ni-Cd, lead as well as various lithium ion chemicals.

Diversas modalidades da invenção foram descritas. No entanto, deve-se entender que várias modificações podem ser feitas sem que se desvie do caráter e escopo da invenção. Consequentemente, outras modalidades estão dentro do escopo das reivindicações a seguir.Several embodiments of the invention have been described. However, it should be understood that various modifications may be made without departing from the character and scope of the invention. Accordingly, other embodiments are within the scope of the following claims.

Claims

Portable charging device for charging one or more external rechargeable batteries, characterized in that it comprises: a camera for holding at least one rechargeable battery being charged; and at least one controller configured to: determine a first charge current level to be applied to at least one rechargeable battery being charged, so that at least one rechargeable battery being charged reaches a first predetermined charge that is reached on a first time period of .15 minutes or less; apply to at least one rechargeable battery being charged a first charge current substantially equal to that of the first determined charge level; determining a second charge current to be applied to one or more rechargeable external batteries; and applying to one or more rechargeable external batteries a second charging current substantially equal to that of the second level. The second charging current is drained from at least one rechargeable battery being charged.

Device according to claim 1, characterized in that the at least one controller is further configured to periodically adjust the first charging current after the first predetermined voltage level of the at least one rechargeable battery being charged is reached, to maintain voltage at the terminals of at least one rechargeable battery being charged at the first predetermined voltage level.

Device according to claim 1, characterized in that the at least one controller is further configured to periodically adjust the second charging current after reaching the second predetermined voltage level of one or more rechargeable external batteries to maintain the voltage at the terminals of one or more rechargeable external batteries at the first predetermined voltage level.

Device according to claim 1, characterized in that at least one controller is configured to determine the second charge current to be applied to one or more rechargeable external batteries, such that one or more external batteries Rechargeable batteries reach a predetermined second charge level that is reached within a second time period of 15 minutes or less.

Device according to Claim 1, characterized in that it further comprises a power conversion module configured to convert an external power supply voltage level to a load voltage level to be applied to at least one. least one rechargeable battery being charged.

Device according to Claim 5, characterized in that the power conversion module comprises at least one of: an AC-DC power conversion module and a DC-DC power conversion module with DC input. .

Device according to claim 6, characterized in that it further comprises: a first compartment comprising the power conversion module; and a second lockable compartment comprising at least one controller and at least one rechargeable battery being charged, the second lockable compartment being configured to be mechanically fixed to the first compartment.

Device according to claim 1, characterized in that the at least one rechargeable battery being charged includes at least two rechargeable batteries being charged, the at least two rechargeable batteries being charged being connected in a series configuration. .

Device according to claim 1, characterized in that the at least one rechargeable battery being charged includes a lithium-ion battery.

Device according to claim 9, characterized in that the at least one rechargeable battery includes lithium iron phosphate batteries.

Device according to claim 1, characterized in that the first predetermined charge level of at least one rechargeable battery being charged is at least 90% of the charging capacity of the at least one rechargeable battery being charged, and being that the first time period is approximately 5 to 15 minutes.

Device according to Claim 4, characterized in that the second predetermined charge level of one or more rechargeable external batteries is at least 90% of the charge capacity of one or more rechargeable external batteries, and second time period is approximately 5 to 15 minutes.

Device according to Claim 1, characterized in that it further comprises a charging compartment configured to receive one or more rechargeable external batteries.

Device according to Claim 13, characterized in that it further comprises one or more external rechargeable batteries.

Charging device according to claim 1, characterized in that the at least one controller includes a processor-based microcontroller.

Device according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one rechargeable battery being charged.

Method, characterized in that it comprises: determining a first charge current level to be applied to at least one rechargeable battery being charged, so that at least one rechargeable battery being charged reaches a predetermined first charge that is reached. in a first time period of minutes or less; applying to at least one rechargeable battery being charged a first charge current substantially equal to the first determined charge current level; determining a second charge current to be applied to one or more rechargeable external batteries; and applying to one or more external rechargeable batteries a second charging current substantially equal to the second determined charge level, whereby a second charging current is drained from at least one rechargeable battery being charged.

The method of claim 17 further comprising: periodically adjusting the first charging current after a first predetermined voltage level of the at least one rechargeable battery being charged is achieved to maintain the voltage in the terminals of at least one rechargeable battery being charged at the first predetermined voltage level.

A method according to claim 17 further comprising: periodically adjusting the second charging current after reaching the second predetermined voltage level of one or more rechargeable external batteries to maintain voltage at the terminals of the rechargeable battery. one or more rechargeable external batteries at the first predetermined voltage level.

Method according to claim 17, characterized in that the determination of the second charge current comprises determining it so that one or more rechargeable external batteries reach a second predetermined charge level which is reached in a second time period of 15 minutes or less.

Device according to claim 20, characterized in that the second predetermined charge level of at least one or more rechargeable external batteries is at least 90% of the charging capacity of one or more rechargeable external batteries, and being that the second time period is approximately 5 to 15 minutes.

Method according to claim 17, characterized in that the first predetermined charge level of the at least one rechargeable battery being charged and at least 90% of the charge capacity of the at least one rechargeable battery being charged and The first period of time is approximately 5 to 15 minutes.

Portable charger for charging one or more rechargeable external batteries, characterized in that it comprises: a first compartment provided with a camera for holding at least one rechargeable battery being charged; a second compartment comprising a first DC-DC conversion module that charges at least one rechargeable battery being charged to the camera and charges one or more external rechargeable batteries; and a third compartment having a mechanism for connecting and disconnecting the third compartment from the first compartment, the third compartment comprising a second DC-DC conversion module that provides power to charge at least one rechargeable battery being charged and receiving charge. of a power conversion module.

Portable charger according to Claim 23, characterized in that the first compartment comprises: a mechanism for connecting and disconnecting the first compartment of the second compartment.

Portable charger according to Claim 5a0 23, characterized in that the second compartment comprises: a mechanism for connecting and disconnecting the first compartment of the second compartment.

Portable charger according to Claim 23, characterized in that it further comprises: a fourth compartment having a mechanism for connecting and disconnecting the fourth compartment of the third compartment, the fourth compartment comprising a module. power conversion

Portable charger according to claim 23, characterized in that it further comprises one or more external rechargeable batteries.

Portable charger according to claim 23, characterized in that the first DCDC converter module comprises at least one controller configured to: determine a charge current level to be applied to one or more rechargeable external batteries; and applying to one or more external rechargeable batteries a charge current substantially equal to the second determined charge level, wherein a second charge current is drained from at least one rechargeable battery being charged.

Portable charger according to claim 28, characterized in that the at least one controller is configured to determine the charging current to be applied to one or more rechargeable external batteries, such that one or more batteries Rechargeable external batteries reach a charge level of at least 90% of the charge capacity of one or more rechargeable external batteries within a time period of 15 minutes or less.

Portable charger according to claim 28, characterized in that the at least one controller is further configured to: determine a second charge current level to be applied to the at least one rechargeable battery being charged, such that whereas at least one rechargeable battery being charged achieves a second charge level of at least 90% of the charging capacity of at least one rechargeable battery being charged within a second time period of 15 minutes or less; and applying to the at least one rechargeable battery being charged a second charge current substantially equal to the second determined charge level.

Portable charger according to claim 23, characterized in that the first compartment and the second compartment are the same.

Portable charger according to claim 23, characterized in that the second compartment further includes an interface for coupling to one or more external batteries.

Portable charger according to claim 32, characterized in that the interface is a whip interface.

Portable charger according to claim 23, characterized in that it further comprises at least one rechargeable battery being charged.