ES2886111T3 - Sistema electrónico portátil que incluye un dispositivo de carga y método de carga de una batería secundaria - Google Patents

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Abstract

Un sistema electrónico para fumar portátil que comprende dispositivos primarios (100) y secundarios (102) recargables, el dispositivo secundario (102) es un dispositivo de tabaco calentado eléctricamente, dicho dispositivo secundario comprende un calentador (134) configurado para calentar un sustrato formador de aerosol, el dispositivo primario (100) que comprende un alojamiento (116), dicho dispositivo secundario está configurado para recibirse dentro de la carcasa 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), y en donde los dispositivos primario y secundario se configuran para recargar la segunda batería (126) desde 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 CC (106); un regulador de voltaje conectado entre la fuente de energía de CC (106) y a los terminales de salida para controlar una voltaje de carga; y un microprocesador (340) acoplado al regulador de voltaje 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 voltaje para suministrar una primera voltaje de carga; y determinar una resistencia interna del circuito de carga midiendo una corriente en el circuito de carga en el primer voltaje de carga y en un segundo voltaje de carga, en donde el segundo voltaje de carga es menor que el primer voltaje de carga por una diferencia de voltaje predeterminada; y limitar el primer voltaje de carga suministrado por el regulador de voltaje a un primer voltaje de carga máximo basado en la resistencia interna determinada y un nivel de voltaje de carga máximo predeterminado de la segunda batería.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema electrónico portátil que incluye un dispositivo de carga y método de carga de una batería secundaria La presente invención se refiere a un sistema electrónico portátil que incluye un cargador y un dispositivo secundario, y a métodos para cargar y hacer funcionar el dispositivo secundario. La invención puede aplicarse a sistemas electrónicos para fumar portátiles.
Los sistemas para fumar operados eléctricamente de la técnica anterior incluyen un alojamiento para recibir un artículo para fumar, elementos de calentamiento para generar un aerosol, una fuente de energía y circuitos electrónicos para controlar el funcionamiento del sistema.
Se necesita que los dispositivos electrónicos para fumar portátiles sean pequeños y convenientes para el usuario si se van a adaptar ampliamente por los fumadores de cigarrillos convencionales. Esto lleva a varios requerimientos técnicos para la fuente de energía de un dispositivo electrónico para fumar portátil. La fuente de energía, típicamente una batería, debe ser lo suficientemente pequeña para ajustarse dentro de un dispositivo para fumar de tamaño similar a un cigarrillo convencional y debe suministrar suficiente energía para generar un aerosol a partir de un artículo para fumar. La idea de usar una batería recargable se ha sugerido en la técnica anterior, pero en cualquier sistema comercialmente viable la batería recargable debe ser capaz de suministrar suficiente energía para al menos una sesión de fumado, debe ser capaz de be recargarse segura, rápida y convenientemente hasta un nivel al cual can puede usarse nuevamente para otra sesión de fumado, y debe ser funcional para miles de ciclos de carga. El documento EP 2454956 describe un sistema para fumar calentado eléctricamente 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 eléctricamente.
Los varios compuestos químicos de las baterías diferentes se conocen en la técnica, los cuales tienen diferentes propiedades. El sitio web www.bateríauniversity.com proporciona detalles de diferentes compuestos químicos de las baterías.
El documento US 5,903,136 describe un método para cargar una batería secundaria en el que se determina la resistencia interna del circuito de carga y la voltaje de carga máximo se basa en la resistencia interna determinada, durante una fase de carga de corriente constante.
Es un objetivo de la presente invención proporcionar un sistema y método de carga que cumplen con estos requerimientos para una fuente de energía recargable.
La invención se define mediante las características de las reivindicaciones independientes. Las características preferidas se definieron en las reivindicaciones dependientes.
Los ejemplos de conformidad con los varios aspectos de la descripción se describirán ahora en detalles, con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:
la Figura 1 es un diagrama esquemático que muestra un ejemplo de un sistema electrónico para fumar que comprende unidades principal y secundaria;
la Figura 2a muestra un perfil de carga estándar para una batería recargable de conformidad con la técnica 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 ilustración esquemática 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 invención;
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
la Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control para evitar la descarga excesiva de la batería 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 eléctricamente. El dispositivo secundario 102 en este ejemplo es un dispositivo generador de aerosol calentado eléctricamente adaptado para recibir un artículo para fumar 104 que comprende un sustrato formador de aerosol. El dispositivo secundario incluye un calentador para calentar el sustrato formador de aerosol en operación. El usuario inhala en una porción de boquilla del artículo para fumar 104 para aspirar aerosol en la boca del usuario. El dispositivo secundario 102 se configura para recibirse dentro de una cavidad 112 en el dispositivo primario 100 para recargar el suministro de energía en el dispositivo secundario.
El dispositivo primario 100 comprende la primera batería 106, los circuitos electrónicos de control 108, y los contactos eléctricos 110 configurados para proporcionar energía eléctrica de la primera batería 106 a una segunda batería en el dispositivo secundario cuando el dispositivo secundario se conecta con los contactos eléctricos 110. Los contactos eléctricos 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 batería 126, los circuitos electrónicos de control secundarios 128 y los contactos eléctricos 130. Como se describió anteriormente, la segunda batería recargable 126 del dispositivo secundario 102 se configura para recibir un suministro de energía de la primera batería 106 cuando los contactos eléctricos 130 se ponen en contacto con los contactos eléctricos 110 del dispositivo primario 100. El dispositivo secundario 102 comprende además una cavidad 132 configurada para recibir el artículo para fumar 104. Un calentador 134, en forma de, por ejemplo, un calentador de lámina, se proporciona en el fondo de la cavidad 132. Durante el uso, el usuario activa el dispositivo secundario 102, y se proporciona energía de la batería 126 mediante los circuitos electrónicos de control 128 al calentador 134. El calentador se calienta a una temperatura de operación estándar que es suficiente para generar un aerosol a partir del sustrato formador de aerosol del artículo 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 más completamente.
El sustrato formador de aerosol comprende, preferentemente, un material que contiene tabaco que contiene compuestos volátiles con sabor a tabaco que se liberan 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 además 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 sólido. El sustrato sólido puede comprender, por ejemplo, uno o más de: polvo, gránulos, píldoras, fragmentos, espaguetis, tiras o láminas que contienen uno o más 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 líquido y el artículo para fumar puede comprender medios para retener el sustrato líquido. El sustrato formador de aerosol puede ser alternativamente cualquier otra clase de sustrato, por ejemplo, un sustrato gaseoso, o cualquier combinación de los distintos tipos de sustrato.
En este ejemplo, el dispositivo secundario 102 es un dispositivo para fumar calentado eléctricamente. Como tal el dispositivo secundario 102 es pequeño (del tamaño de un cigarrillo convencional) pero debe suministrar una alta energía durante un período de solo unos pocos minutos, típicamente alrededor de 7 minutos para una única sesión de fumado. La segunda batería 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 cuestión de unos pocos minutos y preferentemente menos de 6 minutos.
La primera batería 106 en el dispositivo primario se configura para contener suficiente carga para recargar la segunda batería 126 varias veces antes de necesitar su recarga. Esto proporciona al usuario un sistema portátil que permite diversas sesiones de fumado antes de que se requiera recargar desde una salida.
Es además conveniente que la segunda batería no necesite reemplazarse frecuentemente. Preferentemente la segunda batería tiene una vida útil de al menos un año, lo que equivale a aproximadamente 8000 ciclos de carga/descarga para un usuario típico.
Para satisfacer los requisitos de competencia para la segunda batería 126 de tamaño pequeño, capacidad suficiente y carga y descarga segura, pero rápida, así como vida útil aceptable, puede usarse una batería química de fosfato de hierro litio (LiFePO4), como en este ejemplo. La segunda batería 126 en este ejemplo tiene una forma cilíndrica, con un diámetro de 10 mm y una longitud de 37 mm. Esta batería es capaz de someterse a 8000 ciclos de carga/descarga a más 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 batería se carga completamente de carga cero a carga completa en una hora y una velocidad de carga de 2 C significa que la batería se carga completamente de carga cero a carga completa en media hora. La capacidad de la batería está en la región de los 125 mAh. La corriente de carga máxima 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 temperatura del calentador. A temperatura ambiente la velocidad de descarga puede ser tan alta como 28 C pero se reduce a temperaturas más altas a medida que la resistencia del calentador aumenta. A la temperatura de operación típica, la velocidad de descarga es de aproximadamente 13 C. Como una alternativa, una batería de titanato de litio puede usarse para la segunda batería.
Una muestra de segundas baterías puede someterse a una prueba de calificación para asegurar que pueden cumplir con un estándar de calificación en términos de número de ciclos útiles de carga y descarga. La prueba de calificación puede comprender: cargar la batería a una velocidad de al menos 2 C; descargar la batería; repetir el ciclo de carga/descarga al menos 6000 veces; y luego determinar que la batería cumple con un estándar de calificación si la capacidad de la batería es mayor que una capacidad umbral, tal como 80 % de la capacidad de la batería original.
La primera batería 106 en la unidad primaria 100 es una batería de óxido de cobalto litio (LiCoO2) del tipo prismática. La primera batería tiene una capacidad de alrededor de 1350 mAh, más de diez veces la capacidad de la segunda batería. La segunda batería puede cargarse a partir de la primera batería a una velocidad de entre 2 C y 16 C. La descarga de la primera batería a una velocidad de 1C proporciona una velocidad de carga por encima de 10 C a la segunda batería. La carga de la primera batería puede llevarse a cabo a partir de una alimentación de la red, a una velocidad de entre 0 y 1,5 C, y típicamente a una velocidad de alrededor de 0,5 C para maximizar la vida de la batería.
Una batería de óxido de cobalto litio proporciona una voltaje de la batería mayor que el fosfato de hierro litio, lo que permite la carga de una batería de fosfato de hierro litio a partir de una única batería de óxido de cobalto litio.
La Figura 2a muestra un perfil de carga estándar para cargar una batería recargable. La Figura 2a muestra la voltaje de carga proveniente del dispositivo de carga 210, la corriente de carga 220 proveniente del dispositivo de carga y la voltaje de la batería 230 de la segunda batería que se carga. El perfil de carga consiste de una fase de corriente constante inicial 200. Durante la fase de corriente constante 200 la voltaje de carga 210 se controla de manera que proporcione la corriente de carga máxima constante Icarga. Esto proporciona la velocidad máxima de carga. Sin embargo, la fase de corriente de carga constante 200 finaliza cuando la voltaje de carga que se requiere para mantener la corriente de carga máxima excede una voltaje de carga máximo Vcarga. Vcarga se establece a un nivel que conserva la vida útil de la segunda batería. Una vez que se alcanza esta etapa, indicada en el punto 203 en la Figura 2a, una fase de voltaje constante 202 comienza. Durante la fase de voltaje constante la voltaje de carga 210 se mantiene a la Vcarga máxima. Durante la fase de voltaje constante, la corriente de carga cae a medida que la diferencia entre la voltaje de carga 210 y la voltaje de la batería 230 cae. El proceso de carga se detiene cuando la corriente de carga alcanza un umbral bajo Ifinal. La corriente de carga máxima y la voltaje de carga máximo son establecidas por el fabricante de la batería.
La Figura 2b ilustra las etapas de control en este proceso. En la etapa 20 la corriente de carga se establece como Icarga, la corriente de carga máxima. Durante la fase de corriente constante, la lógica de control compara la voltaje de carga con la voltaje de carga máximo permitida Vcarga. Esto se muestra como la etapa 22. Si la voltaje de carga está por debajo de Vcarga la corriente de carga se mantiene. Si la corriente de carga es igual a o excede Vcarga, la fase de corriente constante finaliza y la voltaje de carga se establece a Vcarga. Esto se muestra como la etapa 24. La lógica 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 más corto es conveniente, particularmente para sistemas tales como sistemas electrónicos 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 línea 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 voltaje controlada 320, que comprende la primera batería y un regulador de voltaje y un microcontrolador 340 configurado para controlar la fuente de voltaje 340 en base a las mediciones de corriente I y voltaje V. El lado del dispositivo secundario comprende la segunda batería 126. La resistencia interna del circuito de carga comprende contribuciones de varias fuentes. Las resistencias rp- y rp+ representan las resistencias eléctricas de la disposición de componentes electrónicos y lengüetas para soldar en el dispositivo primario. Las resistencias rs- y rs+ representan las resistencias eléctricas de la disposición de componentes electrónicos y lengüetas para soldar en el dispositivo primario. Las resistencias rc-(t) y rc+(t) representan las resistencias eléctricas de los contactos entre los dispositivos primario y secundario. Estas variarán de un dispositivo a otro y pueden variar en el tiempo de un ciclo de carga a otro. En un sistema eléctrico para fumar del tipo descrito con referencia a la Figura 1, las unidades principal y secundaria pueden contactarse y separarse varias veces al día, y cada vez las resistencias del contacto pueden ser diferentes. Las resistencias del contacto pueden aumentar además si los contactos no se mantienen limpios. La resistencia ri(t) representa la resistencia interna de la segunda batería, que aumenta durante la vida de la segunda batería.
Si las resistencias parásitas rp-, rp+, rs-, rs+, rc-(t) and rc+(t) se combinan en una sola resistencia R(t), entonces el voltaje en la segunda batería será menor que el voltaje de carga de la fuente de voltaje por Vdrop = I * R(t).
Esto significa que el voltaje de carga suministrado por la fuente de voltaje se puede aumentar por encima del Vcarga máximo en una cantidad I * R(t) y el voltaje en la segunda batería será igual a Vcarga. La fase de corriente constante del perfil de carga puede extenderse hasta el punto en el que la voltaje de carga alcance Vcarga + I * R(t). La voltaje de carga suministrada a partir de entonces solo puede controlarse para ser más de Vcarga pero no más de Vcarga + I * R(t).
La Figura 4 ilustra un perfil de carga de acuerdo con un aspecto de la invención, en el que la voltaje de carga suministrada excede Vcarga. El perfil de carga comprende una fase de corriente constante 400 y una fase de voltaje seudoconstante 402. La voltaje de carga proveniente de la fuente de voltaje se muestra como 410, la corriente de carga se muestra como 420 y la voltaje de la segunda batería se muestra como 430.
La fase de corriente constante 400 se extiende hasta que la voltaje de carga alcance un máximo de Vcomp=Vcarga + I * R(t). En la fase de voltaje seudoconstante 402, la voltaje de carga se controla para igualar Vcomp. El ciclo de carga finaliza cuando la corriente de carga es igual a Ifinal.
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 Icarga la corriente de carga máxima especificada por el fabricante. En la etapa 520 se mide la resistencia interna del circuito de carga.
El proceso para fabricar la resistencia interna del circuito de carga se muestra en la Figura 6. En una primera etapa 610 se miden la corriente de carga I1 y la voltaje de carga V1. La voltaje de carga se reduce entonces hasta una voltaje menor V2 en la etapa 620, donde V2=V1-AV. AV es una diferencia de voltaje predeterminada fija de unos varios milivoltios. La voltaje reducida V2 y la corriente reducida correspondiente I2 se miden en la etapa 630. La voltaje solo se reduce por un periodo de 100-400ps, lo suficientemente largo para que la voltaje y la corriente se midan una vez (o unas pocas veces para proporcionar un promedio) por el microcontrolador. La resistencia interna R¡ del circuito de carga se calcula en la etapa 640 usando la relación Rf (V1-V2)/(I1-I2). El proceso finaliza en la etapa 650, y puede repetirse como se describe a continuación.
En la etapa 530 la voltaje de carga se compara con la voltaje de carga máximo compensada Vcomp. La resistencia interna Ri comprende tanto la resistencia parásita R(t) como la resistencia interna de la batería ri(t). Vcomp=Vcarga+R(t). La resistencia interna máxima de la segunda batería rimáx se proporciona por el fabricante de la batería y puede usarse para derivar un valor para R(t) a partir de Ri. Como una alternativa, la voltaje a través de la batería puede medirse directamente y pasarse al microcontrolador para permitir que se determine la resistencia parásita. Usando el valor de R(t), puede calcularse Vcomp .
Si la voltaje 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 voltaje de carga es igual a o excede V comp entonces la fase de corriente constante finaliza y la voltaje de carga se establece a Vcomp en la etapa 540. En la etapa 550 la corriente de carga se compara con Ifinal. Si la corriente de carga es mayor que o igual a Ifinal, entonces el proceso regresa a la etapa 540. La voltaje 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 Ifinal entonces el ciclo de carga se termina en la etapa 560 y esto se indica al usuario. El valor de Ifinal puede establecerse en base a la capacidad total de la batería o en base a la cantidad de energía requerida para un uso estándar del dispositivo secundario, por ejemplo una única sesión de fumado.
La Figura 5b ilustra un proceso de carga de conformidad con la invención. En el proceso de la Figura 5b, las etapas 500 y 510 son idénticas 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 voltaje de carga se compara con Vcarga, la voltaje de carga máximo especificada por el fabricante de la batería. Solo si la voltaje de carga es igual a o excede Vcarga el proceso pasa a la etapa 520, para la determinación 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 después de que la voltaje de carga alcanzan Vcarga. En la fase de corriente seudoconstante de la Figura 5b, la primera etapa es un nuevo cálculo 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 cálculo permite un mejor cálculo de Vcomp y un tiempo de carga potencialmente más corto. Las etapas 540, 550 y 560 son como se describieron con referencia a la Figura 5a.
La Figura 5c ilustra un proceso de carga adicional alternativo. 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 voltaje de carga se compara con la voltaje de carga máximo 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 voltaje 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 idénticas a las etapas 535 y 540 de la Figura 5b. En la etapa 545 la corriente de carga se compara con Ifinal. Si la corriente de carga es mayor que o igual a Ifinal 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 Ifinai entonces el ciclo de carga se termina en la etapa 560 y esto se indica al usuario. Como se explicó anteriormente, el valor de Ifinal puede estar en base a la capacidad total de la batería de manera que la batería se carga hasta una cierta proporción de carga total, digamos 90 % de carga total. Alternativamente Ifinal puede establecerse en base a la cantidad de energía requerida almacenada para un único 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 voltaje seudoconstante de las Figuras 5a, 5b y 5c, proporcionando nueve procesos de control posibles diferentes.
En sistemas tales como un sistema eléctrico para fumar, cualquier disminución del tiempo necesario para recargar el dispositivo secundario puede aumentar significativamente la adopción 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 rápida dentro de los límites del funcionamiento especificados por el fabricante de la batería.
Un aspecto adicional de esta descripción 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 batería cae por debajo del 20 % de su nivel totalmente cargado. Esto protege la vida de la segunda batería. Los circuitos electrónicos de control 128 se configuran para monitorizar la voltaje de la batería de la segunda batería durante el uso. Cuando la voltaje de la batería cae hasta el 20 % de la voltaje de carga total, el dispositivo se deshabilita hasta que la segunda batería se ha recargado hasta un nivel de carga umbral. El nivel de carga umbral puede seleccionarse a menos de la capacidad máxima de la batería, digamos 90 % de la capacidad total, nuevamente para proteger la vida de la batería. Se ha encontrado que el nivel del 20 % es un buen nivel umbral para baterías 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 químicos de las baterías.
La Figura 7 ilustra el proceso de control para el cual se configuran los circuitos electrónicos de control 128. El proceso inicia en la etapa 700. En la etapa 720 la voltaje de la batería secundaria se compara con una voltaje mínima de inicio Vmín para permitir el funcionamiento del dispositivo. Si la voltaje de la batería es menor que Vmín entonces el dispositivo secundario no permitirá el funcionamiento del calentador y entrará en un modo de energía baja para conservar la capacidad de la batería 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 operación de calentamiento del dispositivo si no hay carga suficiente en la segunda batería para completar una única experiencia de fumar (que corresponde a la experiencia de fumar un cigarrillo convencional). Una vez que la segunda batería se ha recargado el proceso puede reiniciarse en la etapa 700.
Si la voltaje de la batería es mayor que o igual a Vmín entonces el dispositivo puede funcionar completamente. Durante el funcionamiento, la voltaje de la batería de la segunda batería se compara repetidamente un segundo umbral, en este caso Vmín/5, es decir 20 % de la voltaje mínima de inicio de la batería. Esto se muestra como la etapa 740. Si la voltaje de la batería es mayor que Vmín/5 entonces el dispositivo continua funcionando y se repite la etapa 740. Si la voltaje de la batería es menor que o igual a Vmín/5 entonces el dispositivo entra en el modo de energía 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 batería se descarga hasta un nivel en el que la voltaje de la batería es mayor que o igual a Vmín.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un sistema electrónico para fumar portátil que comprende dispositivos primarios (100) y secundarios (102) recargables, el dispositivo secundario (102) es un dispositivo de tabaco calentado eléctricamente, dicho dispositivo secundario comprende un calentador (134) configurado para calentar un sustrato formador de aerosol, el dispositivo primario (100) que comprende un alojamiento (116), dicho dispositivo secundario está configurado para recibirse dentro de la carcasa 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), y en donde los dispositivos primario y secundario se configuran para recargar la segunda batería (126) desde 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 CC (106);
    un regulador de voltaje conectado entre la fuente de energía de CC (106) y a los terminales de salida para controlar una voltaje de carga; y
    un microprocesador (340) acoplado al regulador de voltaje 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 voltaje para suministrar una primera voltaje de carga; y
    determinar una resistencia interna del circuito de carga midiendo una corriente en el circuito de carga en el primer voltaje de carga y en un segundo voltaje de carga, en donde el segundo voltaje de carga es menor que el primer voltaje de carga por una diferencia de voltaje predeterminada; y
    limitar el primer voltaje de carga suministrado por el regulador de voltaje a un primer voltaje de carga máximo basado en la resistencia interna determinada y un nivel de voltaje de carga máximo predeterminado de la segunda batería.
  2. 2. Sistema electrónico para fumar portátil de conformidad con la reivindicación 1, en donde el microprocesador (340) se configura para:
    calcular la primer voltaje de carga máximo en base a la resistencia interna determinada y al nivel de voltaje de carga máximo predeterminado de la segunda batería; y
    ajustar el primer voltaje de carga para mantener una corriente de carga predeterminada hasta que el primer voltaje de carga alcance el primer nivel de voltaje de carga máximo de la segunda batería, luego ajustar el primer voltaje de carga a un nivel igual o inferior al primer voltaje de carga máximo, y luego recalcular periódica o continuamente el primer voltaje de carga máximo y ajustar el primer voltaje de carga para mantenerlo en un nivel igual o por debajo del primer voltaje de carga máximo recalculado.
  3. 3. El sistema electrónico para fumar portátil de conformidad con la reivindicación 1 o 2, en donde el microprocesador (340) se configura para reducir el voltaje del primer voltaje de carga al segundo voltaje de carga durante un período de entre 100 gs y 400 gs para medir la corriente en el circuito de carga al segundo voltaje de carga.
  4. 4. Sistema electrónico para fumar portátil de conformidad con cualquier reivindicación anterior, en donde el microprocesador (340) se configura para calcular nuevamente la resistencia interna periódicamente.
  5. 5. Un método para cargar una segunda batería (126) en un dispositivo secundario de tabaco calentado eléctricamente (102) desde una primera batería (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 electrónico para fumar portátil, el dispositivo primario tiene una primera batería (106) y el dispositivo secundario tiene una 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), el método que comprende:
    conectar la segunda batería al dispositivo primario, el dispositivo primario tiene una fuente de voltaje ajustable (320), para formar un circuito de carga;
    controlar una primera voltaje suministrada por la fuente de voltaje para proporcionar una corriente de carga predeterminada a la batería secundaria;
    determinar una resistencia interna del circuito de carga midiendo una corriente en el circuito de carga al primer voltaje de carga y a un segundo voltaje de carga, en donde el segundo voltaje de carga es menor que el primer voltaje de carga por una diferencia de voltaje predeterminada;
    calcular un primer voltaje de carga máximo en base a la resistencia interna determinada y a un nivel de voltaje de carga máximo predeterminado de la batería secundaria; y
    ajustar el primer voltaje de carga para mantener una corriente de carga predeterminada hasta que el primer voltaje de carga alcance el nivel de voltaje de carga máximo predeterminado de la batería secundaria, y luego ajustar el primer voltaje de carga para mantenerlo a un nivel igual o inferior al primer voltaje de carga máximo.
  6. 6. Un método de conformidad con la reivindicación 5, en donde la etapa de determinar una resistencia interna del circuito de carga comprende reducir el voltaje del primer voltaje de carga al segundo voltaje de carga durante un período de entre 100 ps y 400 ps para medir la corriente en el circuito de carga al segundo voltaje de carga.
  7. 7. Un método de conformidad con la reivindicación 5 o 6, en donde las etapas de calcular la primer voltaje de carga máximo y ajustar la primera voltaje de carga para mantenerla a un nivel en o por debajo de la primer voltaje de carga máximo se llevan a cabo una pluralidad de veces durante un único ciclo de carga.
  8. 8. Un método de conformidad con la reivindicación 5, en donde las etapas de calcular la primer voltaje de carga máximo y ajustar la primera voltaje de carga para mantenerla a un nivel en o por debajo de la primer voltaje de carga máximo se llevan a cabo continuamente después de que la primera voltaje de carga alcanza la primer voltaje de carga máximo durante un único ciclo de carga.
  9. 9. Un método de conformidad con cualquier reivindicación de la 5 a la 8, en donde la etapa de determinar la resistencia interna se lleva a cabo periódicamente.
  10. 10. El método de conformidad con cualquier reivindicación de la 5 a la 9, que comprende además la etapa de regresar el dispositivo secundario al dispositivo primario para recargar la segunda batería después de una única sesión de fumado.
  11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la única sesión de fumado dura 7 minutos.
  12. 12. El método de conformidad con cualquier reivindicación de la 5 a la 11, que comprende además la etapa de recargar la segunda batería por menos de 6 minutos.
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