ES2636592T3 - Sistema electrónico portátil que incluye un dispositivo de carga y método para cargar una batería secundaria - Google Patents

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Abstract

Un sistema electrónico para fumar portátil que comprende dispositivos primario (100) y secundario (102) recargables, el dispositivo secundario (102) es un dispositivo con tabaco calentado eléctricamente, dicho dispositivo secundario comprende un calentador (134) configurado para calentar un sustrato formador de aerosol, el dispositivo primario (100) comprende un alojamiento (116), dicho dispositivo secundario se configura para recibirse dentro del alojamiento del dispositivo primario durante un ciclo de recarga, el dispositivo primario tiene una primera batería (106) y el dispositivo secundario tiene una segunda batería (126), en donde la capacidad de la primera batería (106) está entre cinco y cuarenta veces la capacidad de la segunda batería (126), y en donde los dispositivos primario y secundario se configuran para recargar la segunda batería (126) a partir de la primera batería (106) en donde el dispositivo primario comprende: un par de terminales de salida (110) para la conexión con la segunda batería; una fuente de energía de CD (106); un regulador de tensión conectado entre la fuente de energía de CD (106) y a los terminales de salida para controlar una tensión de carga; y un microprocesador (340) acoplado al regulador de tensión y a los terminales de salida, en donde el dispositivo primario (100) y la segunda batería (126) se configuran para acoplarse juntos y para formar un circuito de carga, y en donde el microprocesador se configura para: controlar el regulador de tensión para suministrar una primera tensión de carga; y solo después de que la primera tensión de carga ha alcanzado un nivel de tensión de carga máxima predeterminada de la segunda batería (126), determinar una resistencia interna del circuito de carga midiendo la corriente en el circuito de carga a la primera tensión de carga y a una segunda tensión de carga, en donde la segunda tensión de carga es menor que la primera tensión de carga; y limitar la primera tensión de carga suministrada por el regulador de tensión a una primera tensión de carga máxima en base a la resistencia interna determinada y al nivel de tensión de carga máxima predeterminado de la segunda batería.

Description

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DESCRIPCION
Sistema electronico portatil que incluye un dispositivo de carga y metodo para cargar una baterfa secundaria
La presente invencion se refiere a un sistema electronico portatil que incluye un cargador y un dispositivo secundario, y a metodos para cargar y hacer funcionar el dispositivo secundario. La invencion puede aplicarse a sistemas electronicos para fumar portatiles.
Los sistemas para fumar que se hacen funcionar electricamente de la tecnica anterior incluyen un alojamiento para recibir un artfculo para fumar, elementos de calentamiento para generar un aerosol, una fuente de energfa y circuitos electronicos para controlar el funcionamiento del sistema.
Se necesita que los dispositivos electronicos para fumar portatiles sean pequenos y convenientes para el usuario si se van a adaptar ampliamente por los fumadores de cigarrillos convencionales. Esto lleva a varios requerimientos tecnicos para la fuente de energfa de un dispositivo electronico para fumar portatil. La fuente de energfa, tfpicamente una baterfa, debe ser lo suficientemente pequena para ajustarse dentro de un dispositivo para fumar de tamano similar a un cigarrillo convencional y debe suministrar suficiente energfa para generar un aerosol a partir de un artfculo para fumar. La idea de usar una baterfa recargable se ha sugerido en la tecnica anterior, pero en cualquier sistema comercialmente viable la baterfa recargable debe ser capaz de suministrar suficiente energfa para al menos una sesion de fumado, debe ser capaz de be recargarse segura, rapida y convenientemente hasta un nivel al cual can puede usarse nuevamente para otra sesion de fumado, y debe ser funcional para miles de ciclos de carga.
El documento EP 2454956 describe un sistema para fumar calentado electricamente que comprende dos unidades, una unidad principal y una unidad secundaria, la unidad principal es un dispositivo de carga para cargar la unidad secundaria, que es un dispositivo para fumar calentado electricamente.
Los varios compuestos qufmicos de las baterfas diferentes se conocen en la tecnica, los cuales tienen diferentes propiedades. El sitio web
www.batteryuniversity.com proporciona detalles de diferentes compuestos qufmicos de las baterfas.
El documento US 5,903,136 describe un metodo para cargar una baterfa secundaria en el que se determina la resistencia interna del circuito de carga y la tension de carga maxima se basa en la resistencia interna determinada, durante una fase de carga de corriente constante.
Es un objetivo de la presente invencion proporcionar un sistema y metodo de carga que cumplen con estos requerimientos para una fuente de energfa recargable.
La invencion se define mediante las caracterfsticas de las reivindicaciones independientes. Las caracterfsticas preferidas se definieron en las reivindicaciones dependientes.
Los ejemplos de conformidad con los varios aspectos de la descripcion se describiran ahora en detalles, con referencia a los dibujos acompanantes, en los que:
la Figura 1 es un diagrama esquematico que muestra un ejemplo de un sistema electronico para fumar que comprende unidades principal y secundaria;
la Figura 2a muestra un perfil carga estandar para una baterfa recargable de conformidad con la tecnica anterior;
la Figura 2b es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control para el perfil de carga de la Figura 2a;
la Figura 3 es una ilustracion esquematica de un circuito de carga formado por los dispositivos primario y secundario acoplados de la Figura 1;
la Figura 4 muestra un perfil de carga de conformidad con una modalidad de la invencion;
la Figura 5a es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control para el perfil de carga de la Figura 4;
la Figura 5b es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control alternativo para el perfil de carga de la Figura 4;
la Figura 5c es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control alternativo adicional para el perfil de carga de la Figura 4;
la Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso para calcular una resistencia interna del circuito de carga; y
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la Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control para evitar la descarga excesiva de la baterfa secundaria en un sistema del tipo mostrado en la Figura 1.
La Figura 1 muestra un dispositivo primario 100 y un dispositivo secundario 102. El dispositivo primario 100 en este ejemplo es una unidad de carga para un sistema para fumar calentado electricamente. El dispositivo secundario 102 en este ejemplo es un dispositivo generador de aerosol calentado electricamente adaptado para recibir un artfculo para fumar 104 que comprende un sustrato formador de aerosol. El dispositivo secundario incluye un calentador para calentar el sustrato formador de aerosol en operacion. El usuario inhala en una porcion de boquilla del artfculo para fumar 104 para aspirar aerosol en la boca del usuario. El dispositivo secundario 102 se configura para ser recibido dentro de una cavidad 112 en el dispositivo primario 100 para recargar el suministro de energfa en el dispositivo secundario.
El dispositivo primario 100 comprende la primera baterfa 106, los circuitos electronicos de control 108, y los contactos electricos 110 configurados para proporcionar energfa electrica de la primera baterfa 106 a una segunda baterfa en el dispositivo secundario cuando el dispositivo secundario se conecta con los contactos electricos 110. Los contactos electricos 110 se proporcionan adyacentes al fondo de una cavidad 112. La cavidad se configura para recibir el dispositivo secundario 102. Los componentes del dispositivo principal 100 se alojan dentro del alojamiento 116.
El dispositivo secundario 102 comprende una segunda baterfa 126, los circuitos electronicos de control secundarios 128 y los contactos electricos 130. Como se describio anteriormente, la segunda baterfa recargable 126 del dispositivo secundario 102 se configura para recibir un suministro de energfa de la primera baterfa 106 cuando los contactos electricos 130 se ponen en contacto con los contactos electricos 110 del dispositivo primario 100. El dispositivo secundario 102 comprende ademas una cavidad 132 configurada para recibir el artfculo para fumar 104. Un calentador 134, en forma de, por ejemplo, un calentador de lamina, se proporciona en el fondo de la cavidad 132. Durante el uso, el usuario activa el dispositivo secundario 102, y se proporciona energfa de la baterfa 126 mediante los circuitos electronicos de control 128 al calentador 134. El calentador se calienta a una temperatura de operacion estandar que es suficiente para generar un aerosol a partir del sustrato formador de aerosol del artfculo generador de aerosol 104. Los componentes del dispositivo secundario 102 se alojan dentro del alojamiento 136. Por ejemplo, en el documento EP2110033 se describe un dispositivo secundario de este tipo mas completamente.
El sustrato formador de aerosol comprende preferentemente un material que contiene tabaco, que contiene compuestos volatiles con sabor a tabaco que se liberen del sustrato al calentarse. Alternativamente, el sustrato formador de aerosol puede comprender un material que no es de tabaco. Preferentemente, el sustrato formador de aerosol comprende ademas un formador de aerosol. Los ejemplos de formadores de aerosol adecuados son la glicerina y el propilenglicol.
El sustrato formador de aerosol puede ser un sustrato solido. El sustrato solido puede comprender, por ejemplo, uno o mas de: polvo, granulos, pfldoras, fragmentos, espaguetis, tiras o laminas que contienen uno o mas de: hoja de hierba, hoja de tabaco, fragmentos de nervaduras de tabaco, tabaco reconstituido, tabaco homogeneizado, tabaco extrudido y tabaco expandido. Alternativamente, el sustrato formador de aerosol puede ser un sustrato lfquido y el artfculo para fumar puede comprender medios para retener el sustrato lfquido. El sustrato formador de aerosol puede ser alternativamente cualquier otra clase de sustrato, por ejemplo, un sustrato gaseoso, o cualquier combinacion de los distintos tipos de sustrato.
En este ejemplo, el dispositivo secundario 102 es un dispositivo para fumar calentado electricamente. Como tal el dispositivo secundario 102 es pequeno (del tamano de un cigarrillo convencional) pero debe suministrar una alta energfa durante un perfodo de solo unos pocos minutos, tfpicamente alrededor de 7 minutos para una unica sesion de fumado. La segunda baterfa puede entonces necesitar ser regresada al dispositivo primario 100 para recargarse. La recarga se completa convenientemente, al menos a un nivel suficiente para permitir otra experiencia de fumar completa, en cuestion de unos pocos minutos y preferentemente menos de 6 minutos.
La primera baterfa 106 en el dispositivo primario se configura para contener suficiente carga para recargar la segunda baterfa 126 varias veces antes de necesitar su recarga. Esto proporciona al usuario un sistema portatil que permite diversas sesiones de fumado antes de que se requiera recargar desde una salida.
Es ademas conveniente que la segunda baterfa no necesite reemplazarse frecuentemente. Preferentemente la segunda baterfa tiene una vida util de al menos un ano, lo que equivale a aproximadamente 8000 ciclos de carga/descarga para un usuario tfpico.
Para satisfacer los requisitos de competencia para la segunda baterfa 126 de tamano pequeno, capacidad suficiente y carga y descarga segura, pero rapida, asf como vida util aceptable, puede usarse una baterfa qufmica de fosfato de hierro litio (LiFePO4), como en este ejemplo. La segunda baterfa 126 en este ejemplo tiene una forma cilfndrica, con un diametro de 10 mm y una longitud de 37 mm. Esta baterfa es capaz de someterse a 8000 ciclos de carga/descarga a mas de 900 J por ciclo. La velocidad de carga promedio puede ser de hasta 12 C. Una velocidad de carga de 1 C significa que la baterfa se carga completamente de carga cero a carga completa en una hora y una
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velocidad de carga de 2 C significa que la baterfa se carga completamente de carga cero a carga completa en media hora. La capacidad de la baterfa esta en la region de los 125 mAh. La corriente de carga maxima puede variar de 980 mA a 1,5 A. La descarga se lleva a cabo usando pulsos de 1 milisegundo de hasta 2 A. La velocidad de descarga depende de la resistencia del calentador, que a su vez depende de la temperature del calentador. A temperature ambiente la velocidad de descarga puede ser tan alta como 28 C pero se reduce a temperaturas mas altas a medida que la resistencia del calentador aumenta. A la temperatura de operacion tfpica, la velocidad de descarga es de aproximadamente 13 C. Como una alternativa, una baterfa de titanato de litio puede usarse para la segunda baterfa.
Una muestra de segundas baterfas puede someterse a una prueba de cualificacion para asegurar que pueden cumplir con un estandar de cualificacion en terminos de numero de ciclos utiles de carga y descarga. La prueba de cualificacion puede comprender: cargar la baterfa a una velocidad de al menos 2 C; descargar la baterfa; repetir el ciclo de carga/descarga al menos 6000 veces; y luego determinar que la baterfa cumple con un estandar de cualificacion si la capacidad de la baterfa es mayor que una capacidad umbral, tal como 80 % de la capacidad de la baterfa original.
La primera baterfa 106 en la unidad primaria 100 es una baterfa de oxido de cobalto litio (LiCoO2) del tipo prismatica. La primera baterfa tiene una capacidad de alrededor de 1350 mAh, mas de diez veces la capacidad de la segunda baterfa. La segunda baterfa puede cargarse a partir de la primera baterfa a una velocidad de entre 2 C y 16 C. La descarga de la primera baterfa a una velocidad de 1C proporciona una velocidad de carga por encima de 10 C a la segunda baterfa. La carga de la primera baterfa puede llevarse a cabo a partir de una alimentacion de la red, a una velocidad de entre 0 y 1,5 C, y tfpicamente a una velocidad de alrededor de 0,5 C para maximizar la vida de la baterfa.
Una baterfa de oxido de cobalto litio proporciona una tension de la baterfa mayor que el fosfato de hierro litio, lo que permite la carga de una baterfa de fosfato de hierro litio a partir de una unica baterfa de oxido de cobalto litio.
La Figura 2a muestra un perfil carga estandar para cargar una baterfa recargable. La Figura 2a muestra la tension de carga proveniente del dispositivo de carga 210, la corriente de carga 220 proveniente del dispositivo de carga y la tension de la baterfa 230 de la segunda baterfa que se carga. El perfil de carga consiste de una fase de corriente constante inicial 200. Durante la fase de corriente constante 200 la tension de carga 210 se controla de manera que proporcione la corriente de carga maxima constante Ich. Esto proporciona la velocidad maxima de carga. Sin embargo, la fase de corriente de carga constante 200 finaliza cuando la tension de carga que se requiere para mantener la corriente de carga maxima excede una tension de carga maxima Vch. Vch se establece a un nivel que conserva la vida util de la segunda baterfa. Una vez que se alcanza esta etapa, indicada en el punto 203 en la Figura 2a, una fase de tension constante 202 comienza. Durante la fase de tension constante la tension de carga 210 se mantiene a la Vch maxima. Durante la fase de tension constante, la corriente de carga cae a medida que la diferencia entre la tension de carga 210 y la tension de la baterfa 230 cae. El proceso de carga se detiene cuando la corriente de carga alcanza un umbral bajo I final. La corriente de carga maxima y la tension de carga maxima son establecidas por el fabricante de la baterfa.
La Figura 2b ilustra las etapas de control en este proceso. En la etapa 20 la corriente de carga se establece como Ich, la corriente de carga maxima. Durante la fase de corriente constante, la logica de control compara la tension de carga con la tension de carga maxima permitida Vch. Esto se muestra como la etapa 22. Si la tension de carga esta por debajo de Vch la corriente de carga se mantiene. Si la corriente de carga es igual a o excede Vch, la fase de corriente constante finaliza y la tension de carga se establece a Vch. Esto se muestra como la etapa 24. La logica de control entonces monitoriza la corriente de carga en la etapa 26. Una vez que la corriente de carga es menor que Ifinal el proceso de carga se considera completo y finaliza en la etapa 28.
El perfil de carga ilustrado en la Figura 2a y 2b puede usarse en un sistema como se describe con referencia a la Figura 1. Sin embargo, el tiempo de carga puede acortarse compensando la resistencia interna en el circuito de carga. Un tiempo de carga mas corto es conveniente, particularmente para sistemas tales como sistemas electronicos para fumar, en los que tiempo de recarga puede ser solamente unos pocos minutos.
La Figura 3 es un diagrama de circuito que ilustra el circuito de carga formado por los dispositivos primario y secundario acoplados. El circuito se divide en un lado del dispositivo primario y un lado del dispositivo secundario. La lfnea de puntos 30 representa la frontera entre el dispositivo primario 100 y el dispositivo secundario 102. El lado del dispositivo primario comprende una fuente de tension controlada 320, que comprende la primera baterfa y un regulador de tension y un microcontrolador 340 configurado para controlar la fuente de tension 340 en base a las mediciones de corriente I y tension V. El lado del dispositivo secundario comprende la segunda baterfa 126. La resistencia interna del circuito de carga comprende contribuciones de varias fuentes. Las resistencias rp- y rp+ representan las resistencias electricas de la disposicion de componentes electronicos y lenguetas para soldar en el dispositivo primario. Las resistencias rs- y rs+ representan las resistencias electricas de la disposicion de componentes electronicos y lenguetas para soldar en el dispositivo primario. Las resistencias rc-(t) y rc+(t) representan las resistencias electricas de los contactos entre los dispositivos primario y secundario. Estas variaran de un dispositivo a otro y pueden variar en el tiempo de un ciclo de carga a otro. En un sistema electrico para fumar
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del tipo descrito con referencia a la Figura 1, las unidades principal y secundaria pueden contactarse y separarse varias veces al dfa, y cada vez las resistencias del contacto pueden ser diferentes. Las resistencias del contacto pueden aumentar ademas si los contactos no se mantienen limpios. La resistencia n(t) representa la resistencia interna de la segunda baterfa, que aumenta durante la vida de la segunda baterfa.
Si las resistencias parasitas rp., rp+, rs-, rs+, rc-(t) y rc+(t) se combinan en una unica resistencia R(t), entonces la tension a traves de la segunda baterfa sera menor que la tension de carga proveniente de la fuente de tension por Vcaida= I * R(t).
Esto significa que la tension de carga suministrada por la fuente de tension puede aumentar por encima de la Vch maxima por una cantidad I * R(t) y la tension a traves de la segunda baterfa sera igual a Vch. La fase de corriente constante del perfil de carga puede extenderse hasta el punto en el que la tension de carga alcance Vch + I * R(t). La tension de carga suministrada a partir de entonces solo puede controlarse para ser mas de Vch pero no mas de Vch + I * R(t).
La Figura 4 ilustra un perfil de carga de conformidad con un aspecto de la invencion, en el que la tension de carga suministrada excede Vch. El perfil de carga comprende una fase de corriente constante 400 y una fase de tension seudoconstante 402. La tension de carga proveniente de la fuente de tension se muestra como 410, la corriente de carga se muestra como 420 y la tension de la segunda baterfa se muestra como 430.
La fase de corriente constante 400 se extiende hasta que la tension de carga alcance un maximo de Vcomp=Vch + I * R(t). En la fase de tension seudoconstante 402, la tension de carga se controla para igualar Vcomp. El ciclo de carga finaliza cuando la corriente de carga es igual a final.
La Figura 5a, 5b, y 5c ilustra estrategias de control alternativas para implementar un perfil de carga como se muestra en la Figura 4. La Figura 5a muestra el proceso que comienza en la etapa 500. En la etapa 510 la corriente de carga se establece a Ich la corriente de carga maxima especificada por el fabricante. En la etapa 520 se mide la resistencia interna del circuito de carga.
El proceso para medir la resistencia interna del circuito de carga se muestra en la Figura 6. En una primera etapa 610 se miden la corriente de carga h y la tension de carga V1. La tension de carga se reduce entonces hasta una tension menor V2 en la etapa 620, donde V2=V1-AV. AV es una diferencia de tension predeterminada fija de unos varios milivoltios. La tension reducida V2 y la corriente reducida correspondiente I2 se miden en la etapa 630. La tension solo se reduce por un periodo de 100-400ps, lo suficientemente largo para que la tension y la corriente se midan una vez (o unas pocas veces para proporcionar un promedio) por el microcontrolador. La resistencia interna Ri del circuito de carga se calcula en la etapa 640 usando la relacion Ri=(V1 -V2)/(I1 -I2). El proceso finaliza en la etapa 650, y puede repetirse como se describe a continuacion.
En la etapa 530 la tension de carga se compara con la tension de carga maxima compensada Vcomp. La resistencia interna Ri comprende tanto la resistencia parasita R(t) como la resistencia interna de la baterfa n(t). Vcomp=Vch+R(t). La resistencia interna maxima de la segunda baterfa rimax se proporciona por el fabricante de la baterfa y puede usarse para derivar un valor para R(t) a partir de Ri. Como una alternativa, la tension a traves de la baterfa puede medirse directamente y pasarse al microcontrolador para permitir que se determine la resistencia parasita. Usando el valor de R(t), puede calcularse Vcomp .
Si la tension de carga es menor que Vcomp la fase de corriente constante continua y la etapa 530 se repiten en base al valor calculado de Vcomp. Si la tension de carga es igual a o excede Vcomp entonces la fase de corriente constante finaliza y la tension de carga se establece a Vcomp en la etapa 540. En la etapa 550 la corriente de carga se compara con I final. Si la corriente de carga es mayor que o igual a final, entonces el proceso regresa a la etapa 540. La tension de carga se reinicia a un nuevo valor de Vcomp en base a la corriente de carga nueva medida y entonces el proceso pasa a la etapa 550. Este lazo de control de la etapa 540 y 550 puede repetirse tan frecuentemente como se desee. Si en la etapa 550 la corriente de carga es menor que fnal entonces el ciclo de carga se termina en la etapa 560 y esto se indica al usuario. El valor de fnal puede establecerse en base a la capacidad total de la baterfa o en base a la cantidad de energfa requerida para un uso estandar del dispositivo secundario, por ejemplo una unica sesion de fumado.
La Figura 5b ilustra un proceso de carga de conformidad con la invencion. En el proceso de la Figura 5b, las etapas 500 y 510 son identicas a las descritas con referencia a la Figura 5a. La etapa 515 es adicional al proceso mostrado en la Figura 5a. En la etapa 515 la tension de carga se compara con Vch, la tension de carga maxima especificada por el fabricante de la baterfa. Solo si la tension de carga es igual a o excede Vch el proceso pasa a la etapa 520, para la determinacion de la resistencia interna. Las etapas 520 y 530 son como se describieron con referencia a la Figura 5a, pero en el proceso de la Figura 5b, la resistencia interna y Vcomp solo se calculan despues de que la tension de carga alcanzan Vch. En la fase de corriente seudoconstante de la Figura 5b, la primera etapa es un nuevo calculo de la resistencia interna, en la etapa 535. La resistencia interna del circuito de carga puede haber aumentado durante el proceso de carga, y el nuevo calculo permite un mejor calculo de Vcomp y un tiempo de carga potencialmente mas corto. Las etapas 540, 550 y 560 son como se describieron con referencia a la Figura 5a.
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La Figura 5c ilustra un proceso de carga adicional alternative. En el proceso de la Figura 5c las etapas 500, 510 y 520 son como se describieron con referencia a la Figura 5a. En la etapa 525 la tension de carga se compara con la tension de carga maxima compensada Vcomp, en la misma manera que en la etapa 530 en la Figura 5a y 5b. Sin embargo, en la etapa 525, si la tension de carga es mayor que o igual a Vcomp el proceso regresa a la etapa 520.
Las etapas 535 y 540 de la Figura 5c son identicas a las etapas 535 y 540 de la Figura 5b. En la etapa 545 la corriente de carga se compara con I final. Si la corriente de carga es mayor que o igual a I final entonces el proceso regresa a la etapa 535, y la resistencia interna se calcula nuevamente y Vcomp se actualiza antes de la etapa 540. Si en la etapa 550 la corriente de carga es menor que Ifinal entonces el ciclo de carga se termina en la etapa 560 y esto se indica al usuario. Como se explico anteriormente, el valor de Ifinal puede estar en base a la capacidad total de la baterfa de manera que la baterfa se carga hasta una cierta proporcion de carga total, digamos 90 % de carga total. Alternativamente Ifinal puede establecerse en base a la cantidad de energfa requerida almacenada para un unico uso del dispositivo secundario.
Las Figuras 5a, 5b y 5c son procesos de control ilustrativos y debe quedar claro que otros son posibles otros procesos de conformidad con el mismo principio general. Por ejemplo cualquiera de las fases de corriente constante de las Figuras 5a, 5b y 5c, pueden usarse con cualquiera de las fases de tension seudoconstante de las Figuras 5a, 5b y 5c, proporcionando nueve procesos de control posibles.
En sistemas tales como un sistema electrico para fumar, cualquier disminucion del tiempo necesario para recargar el dispositivo secundario puede aumentar significativamente la adopcion por parte del usuario. Un requerimiento clave es la facilidad y conveniencia de uso, y es notable un ciclo de recarga que dure justo unos pocos minutos. Los procesos de recarga descritos con referencia a la Figura 4 y a las Figuras 5a, 5b y 5c proporcionan una recarga rapida dentro de los lfmites del funcionamiento especificados por el fabricante de la baterfa.
Un aspecto adicional de esta descripcion se ilustra en la Figura 7. Con referencia al dispositivo secundario mostrado en la Figura 1, el dispositivo secundario 102 puede configurarse para evitar el funcionamiento si la segunda baterfa cae por debajo del 20 % de su nivel totalmente cargado. Esto protege la vida de la segunda baterfa. Los componentes electronicos de control 128 se configuran para monitorizar la tension de la baterfa de la segunda baterfa durante el uso. Cuando la tension de la baterfa cae hasta el 20 % de la tension de carga total, el dispositivo se deshabilita hasta que la segunda baterfa se ha recargado hasta un nivel de carga umbral. El nivel de carga umbral puede seleccionarse a menos de la capacidad maxima de la baterfa, digamos 90 % de la capacidad total, nuevamente para proteger la vida de la baterfa. Se ha encontrado que el nivel del 20 % es un buen nivel umbral para baterfas de fosfato de iones de litio, pero cualquier nivel entre 15 % y 25 % puede usarse y otros niveles pueden elegirse para adecuarse a los diferentes compuestos qufmicos de las baterfas.
La Figura 7 ilustra el proceso de control para el cual se configuran los componentes electronicos de control 128. El proceso inicia en la etapa 700. En la etapa 720 la tension de la baterfa secundaria se compara con una tension minima de inicio Vmin para permitir el funcionamiento del dispositivo. Si la tension de la baterfa es menor que Vmin entonces el dispositivo secundario no permitira el funcionamiento del calentador y entrara en un modo de energfa baja para conservar la capacidad de la baterfa hasta el siguiente ciclo de recarga. El proceso entonces termina en la etapa 730. En el caso de un dispositivo para fumar esto evita la operacion de calentamiento del dispositivo si no hay carga suficiente en la segunda baterfa para completar una unica experiencia de fumar (que corresponde a la experiencia de fumar un cigarrillo convencional). Una vez que la segunda baterfa se ha recargado el proceso puede reiniciarse en la etapa 700.
Si la tension de la baterfa es mayor que o igual a Vmin entonces el dispositivo puede funcionar completamente. Durante el funcionamiento, la tension de la baterfa de la segunda baterfa se compara repetidamente un segundo umbral, en este caso Vmin/5, es decir 20 % de la tension minima de inicio de la baterfa. Esto se muestra como la etapa 740. Si la tension de la baterfa es mayor que Vmin/5 entonces el dispositivo continua funcionando y se repite la etapa 740. Si la tension de la baterfa es menor que o igual a Vmin/5 entonces el dispositivo entra en el modo de energfa baja en el que el calentador se deshabilita en la etapa 750. Una vez que el calentador se deshabilita, el proceso de control puede iniciar nuevamente en la etapa 700 de manera que el calentador no puede funcionar hasta que la segunda baterfa se descarga hasta un nivel en el que la tension de la baterfa es mayor que o igual a Vmin.

Claims (11)

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REIVINDICACIONES
Un sistema electronico para fumar portatil que comprende dispositivos primario (100) y secundario (102) recargables, el dispositivo secundario (102) es un dispositivo con tabaco calentado electricamente, dicho dispositivo secundario comprende un calentador (134) configurado para calentar un sustrato formador de aerosol, el dispositivo primario (100) comprende un alojamiento (116), dicho dispositivo secundario se configura para recibirse dentro del alojamiento del dispositivo primario durante un ciclo de recarga, el dispositivo primario tiene una primera baterfa (106) y el dispositivo secundario tiene una segunda baterfa (126), en donde la capacidad de la primera baterfa (106) esta entre cinco y cuarenta veces la capacidad de la segunda baterfa (126), y en donde los dispositivos primario y secundario se configuran para recargar la segunda baterfa (126) a partir de la primera baterfa (106) en donde el dispositivo primario comprende: un par de terminales de salida (110) para la conexion con la segunda baterfa; una fuente de energfa de CD (106);
un regulador de tension conectado entre la fuente de energfa de CD (106) y a los terminales de salida para controlar una tension de carga; y
un microprocesador (340) acoplado al regulador de tension y a los terminales de salida, en donde el dispositivo primario (100) y la segunda baterfa (126) se configuran para acoplarse juntos y para formar un circuito de carga, y en donde el microprocesador se configura para:
controlar el regulador de tension para suministrar una primera tension de carga; y
solo despues de que la primera tension de carga ha alcanzado un nivel de tension de carga
maxima predeterminada de la segunda baterfa (126),
determinar una resistencia interna del circuito de carga midiendo la corriente en el circuito de carga a la primera tension de carga y a una segunda tension de carga, en donde la segunda tension de carga es menor que la primera tension de carga; y
limitar la primera tension de carga suministrada por el regulador de tension a una primera tension de carga maxima en base a la resistencia interna determinada y al nivel de tension de carga maxima predeterminado de la segunda baterfa.
Sistema electronico para fumar portatil de conformidad con la reivindicacion 1, en donde el microprocesador (340) se configura para:
calcular la primera tension de carga maxima en base a la resistencia interna determinada y al nivel de tension de carga maxima predeterminado de la segunda baterfa; y
ajustar la primera tension de carga para mantener una corriente de carga predeterminada hasta que la primera tension de carga alcance el nivel de tension de carga maxima de la segunda baterfa, a partir de entonces, ajustar la primera tension de carga a un nivel en o por debajo de la primera tension de carga maxima, y a partir de entonces calcular nuevamente periodica o continuamente la primera tension de carga maxima y ajustar la primera tension de carga para mantenerla a un nivel en o por debajo de la primera tension de carga maxima calculada nuevamente.
Sistema electronico para fumar portatil de conformidad con la reivindicacion 1 o 2, en donde el microprocesador (340) se configura para determinar la segunda tension de carga reduciendo la tension a partir de la primera tension de carga mediante una diferencia de tension predeterminada.
Sistema electronico para fumar portatil de conformidad con cualquier reivindicacion anterior, en donde el microprocesador (340) se configura para calcular nuevamente la resistencia interna periodicamente.
Sistema electronico para fumar de conformidad con cualquier reivindicacion anterior, en donde la segunda baterfa (126) tiene un diametro de 10 mm y una longitud de 37 mm.
Un metodo para cargar una segunda baterfa (126) en un dispositivo secundario con tabaco calentado electricamente (102) a partir de una primera baterfa (106) en un dispositivo primario (100) que comprende un alojamiento (116) y que comprende un calentador (134) configurado para calentar un sustrato formador de aerosol, los dispositivos primario y secundario forman un sistema electronico para fumar portatil, el dispositivo primario tiene una primera baterfa (106) y el dispositivo secundario tiene una segunda baterfa (126), en donde la capacidad de la primera baterfa (106) esta entre cinco y cuarenta veces la capacidad de la segunda baterfa (126), y en donde los dispositivos primario y secundario se configuran para recargar la segunda baterfa (126) a partir de la primera baterfa (106), el metodo comprende:
conectar la segunda baterfa al dispositivo primario, el dispositivo primario tiene una fuente de tension ajustable (320), para formar un circuito de carga;
controlar una primera tension suministrada por la fuente de tension para proporcionar una corriente de carga predeterminada a la baterfa secundaria;
determinar una resistencia interna del circuito de carga midiendo la corriente en el circuito de carga a la primera tension de carga y a una segunda tension de carga, en donde la segunda tension de carga es menor que la primera tension de carga;
calcular una primera tension de carga maxima en base a la resistencia interna determinada y a un nivel de tension de carga maxima predeterminado de la baterfa secundaria; y
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ajustar la primera tension de carga para mantener una corriente de carga predeterminada hasta que la primera tension de carga alcance el nivel de tension de carga maxima predeterminado de la baterfa secundaria, y a partir de entonces ajustar la primera tension de carga para mantenerla a un nivel en o por debajo de la primera tension de carga maxima, en donde las etapas de determinar la resistencia interna y calcular la primera tension de carga maxima se llevan a cabo solo despues de que la primera tension de carga ha alcanzado el nivel de tension de carga maxima predeterminado de la segunda baterfa.
7. Un metodo de conformidad con la reivindicacion 6, en donde la segunda tension tiene una diferencia de tension predeterminada a partir de la primera tension de carga.
8. Un metodo de conformidad con la reivindicacion 6 o 7, en donde las etapas de calcular la primera tension de carga maxima y ajustar la primera tension de carga para mantenerla a un nivel en o por debajo de la primera tension de carga maxima se llevan a cabo una pluralidad de veces durante un unico ciclo de carga.
9. Un metodo de conformidad con la reivindicacion 7, en donde las etapas de calcular la primera tension de carga maxima y ajustar la primera tension de carga para mantenerla a un nivel en o por debajo de la primera tension de carga maxima se llevan a cabo continuamente despues de que la primera tension de carga alcanza la primera tension de carga maxima durante un unico ciclo de carga.
10. Un metodo de conformidad con cualquier reivindicacion de la 6 a la 9, en donde la etapa de determinar la resistencia interna se lleva a cabo periodicamente.
11. El metodo de conformidad con cualquier reivindicacion de la 6 a la 10, que comprende ademas la etapa de regresar el dispositivo secundario al dispositivo primario para recargar la segunda baterfa despues de una unica sesion de fumado.
12. El metodo de conformidad con la reivindicacion 11, en donde la unica sesion de fumado dura 7 minutos.
13. El metodo de conformidad con cualquier reivindicacion de la 6 a la 12, que comprende ademas la etapa de recargar la segunda baterfa por menos de 6 minutos.
imagen1
100
Tension (V) Tension (V)
200 202
imagen2
FIGURA 2a
400 402
imagen3
Corriente (A) Corriente (A)
imagen4
si
JU_
imagen5
FIN 560
FIGURA 5a
imagen6
FIGURA 3
jOO
rP^
AAAr-
-*4*-
102
I
rc+(t) rs+ Ma-------WV
imagen7
ri(t)
+
aw— (
—-AW-------WV
rp-
r c-(t) t:
126
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imagen9
imagen10
imagen11
FIN '] ■ FIN v.y;
imagen12
610
620
63 0
640
imagen13
FIGURA 7
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