MXPA00009690A

MXPA00009690A - Bateria que tiene un controlador integrado.

Info

Publication number: MXPA00009690A
Application number: MXPA00009690A
Authority: MX
Inventors: Dragan Danilo Nebrigic
Original assignee: Univ Illinois
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 2005-09-08
Also published as: EP1066658A1; NO20004963L; KR20010042432A; SK14692000A3; IL138699A0; IL138699A; RU2242065C2; CA2326702A1; AR015260A1; HUP0102655A2; TW417327B; TR200003615T2; CN1164004C; HUP0102655A3; AU751745B2; KR100391005B1; NO20004963D0; PE20000714A1; ZA200005269B; US20020001745A1

Abstract

Se describe una bateria de celdas multiples que tienen un controlador integrado que prolonga el tiempo de servicio de la bateria; el controlador puede prolongar tiempo de servicio de la bateria, por ejemplo, convirtiendo el voltaje de la celda a un voltaje de salida que es mayor que el voltaje de corte de un dispositivo electronico, convirtiendo el voltaje de la celda a un voltaje de salida y es menor que el voltaje nominal de la celda electroquimica de la bateria, o protegiendo la celda electroquimica contra picos de corriente; el controlador tambien puede incluir un circuito de polarizacion a tierra que provee una tierra virtual por lo que un convertidor puede operar a voltajes de celda menores; la bateria puede ser una bateria de una sola celda, una bateria de una sola celda universal, una bateria de celdas multiples o una bateria hibrida de celdas multiples; las celdas individuales de la bateria de celdas multiples se pueden conectar en serie o en paralelo; ademas, las celdas individuales pueden tener un controlador en cada celda que sea capaz de realizar una o mas funciones para prolongar el tiempo de servicio de la celda.

Description

BATERIA QUE TIENE UN CONTROLADOR INTEGRADO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a baterías y más en particular a baterías que tienen un controlador integrado para prolongar el tiempo de servicio de la batería.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los consumidores utilizan baterías primarias y recargables (secundarias) en dispositivos electrónicos portátiles tales como radios, reproductores de discos compactos, cámaras, teléfonos celulares, juegos electrónicos, juguetes, localizadores y dispositivos de computadoras. Cuando se termina el tiempo de servicio de una batería primaría, la batería normalmente se desecha. El tiempo de servicio de una batería primaria típica en general permite solamente el uso de entre aproximadamente 40 y 70% de la capacidad de almacenamiento total de la batería. Una vez que se ha utilizado esa porción de la energía inicial almacenada, la batería en general no puede suministrar suficiente voltaje para impulsar un circuito electrónico típico. Cuando se gasta la vida útil de esas baterías, los consumidores normalmente desechan esas baterías aún aunque la batería aún contiene entre aproximadamente 30 y 60% de su capacidad de almacenamiento. Por lo tanto, extender el tiempo de servicio de una batería primaria permitiendo una descarga profunda más segura reducirá el desperdicio al permitir que los dispositivos electrónicos utilicen más de la capacidad de almacenamiento de la batería antes de desecharla. La vida total de una batería recargable, sin embargo, depende principalmente del número y eficiencia de los ciclos de carga. Las baterías recargables se pueden cargar y reutilizar después de cada ciclo de descarga. Como con una batería primaria, después de que se ha utilizado un porcentaje de la capacidad de almacenamiento de la batería, la batería típicamente no puede suministrar suficiente voltaje para impulsar un circuito electrónico. Por lo tanto, cada ciclo de descarga de una batería recargable se puede extender si se provee una descarga más profunda de la batería. El nivel de descarga de una batería recargable, sin embargo, tiene un impacto en el número y eficiencia de cargas futuras de la batería recargable. En general, conforme se incrementa la profundidad de descarga de una celda electroquímica recargable el número de ciclos de carga que una celda electroquímica recargable puede soportar se disminuye. Las características de descarga óptimas de tipos particulares de celdas electroquímicas recargables, sin embargo, varían ampliamente. En una batería de níquel cadmio ("NiCd"), por ejemplo, se prefiere una descarga profunda debido a que la batería puede de otra manera desarrollar un efecto de "memoria" si la batería se carga sin estar agotada de manera adecuada resultando en una capacidad disminuida disponible para futuras cargas. La descarga profunda de una batería de litio, sin embargo, puede dañar las celdas electroquímicas. El tiempo de servicio de una celda electroquímica recargable se puede extender mejor en general controlando de manera eficiente los ciclos de descarga y carga de la celda particular de manera que el número total de ciclos de carga se puede maximizar y la cantidad de energía recuperada de cada ciclo de descarga de la celda electroquímica también se optimiza. Además, los consumidores demandan constantemente dispositivos electrónicos portátiles más pequeños y más ligeros. Uno de los principales obstáculos para fabricar esos dispositivos más pequeños y más ligeros es el tamaño y peso de las baterías requeridas para suministrar energía a los dispositivos. De hecho, conforme los dispositivos electrónicos se vuelven más rápidos y más complejos, requieren típicamente aún más corriente que anteriormente, y, por lo tanto, las demandas sobre las baterías son aún más grandes. Los consumidores, sin embargo, no aceptarán dispositivos más potentes y miniaturizados si la funcionalidad y velocidad incrementadas requieren que reemplacen o recarguen las baterías más frecuentemente. Por lo tanto, con el fin de fabricar dispositivos electrónicos más rápidos y complejos sin disminuir su vida útil, los dispositivos electrónicos necesitan utilizar las baterías de manera más eficiente y/o las baterías en sí necesitan proveer un uso más grande de la energía almacenada. Algunos dispositivos electrónicos más costosos incluyen un circuito regulador de voltaje tal como un convertidor interruptor (por ejemplo un convertidor de corriente directa/corriente directa) en los dispositivos para convertir y/o estabilizar el voltaje de salida de la batería. En esos dispositivos, las baterías de celdas solas múltiples están generalmente conectadas en series, y el voltaje total de esas baterías se convierte en un voltaje requerido por la carga del circuito mediante un convertidor. Un convertidor puede prolongar el tiempo de servicio de la batería disminuyendo el voltaje de salida de la batería en la porción inicial de la descarga de la batería en donde de otra manera la batería suministraría más voltaje, y por lo tanto más energía, de lo que el circuito de carga requiere, y/o aumentando el voltaje de salida de la batería en la última porción de la descarga de batería en donde de otra manera la batería se gastaría debido a que el voltaje de salida es menor de lo que requiere el circuito de carga. El método de tener el convertidor en el dispositivo electrónico, sin embargo, tiene varias desventajas. Primera, los convertidores son relativamente caros de colocar en los dispositivos electrónicos debido a que cada fabricante de dispositivos tiene diseños de circuitos específicos que se fabrican en una cantidad relativamente limitada y, por lo tanto, tienen un costo individual más alto. Segunda, los proveedores de baterías no tienen control sobre el tipo de convertidor que será utilizado con una batería particular. Por lo tanto, los convertidores no están optimizados para las propiedades electroquímicas específicas de cada tipo de celda electroquímica. Tercera, tipos diferentes de celdas electroquímicas tales como celdas alcalinas y de litio tienen propiedades electroquímicas y voltajes nominales diferentes y, por lo tanto, no se pueden intercambiar fácilmente. De manera adicional, los convertidores ocupan espacio valioso en los dispositivos electrónicos. Además, algunos dispositivos electrónicos pueden utilizar reguladores lineales en lugar de convertidores interruptores más eficientes tales como un convertidor de corriente directa/corriente directa. Además, los dispositivos electrónicos que contienen convertidores interruptores pueden crear interferencia electromagnética (EMI) que puede afectar de manera adversa circuitería adyacente en el dispositivo electrónico tal como un transmisor de frecuencia de radio (RF). Al colocar el convertidor en la batería, sin embargo, la fuente de la EMI se puede colocar más lejos de otros electrónicos sensibles a EMI y/o podrían estar cubiertos por una cubierta conductiva de la batería. Otro problema con los convertidores de voltaje actuales es que típicamente necesitan múltiples celdas electroquímicas, especialmente con respecto a baterías alcalinas, de zinc-carbón, níquel cadmio (NiCd), hidrato de metal níquel (NiMH), y de óxido de plata, con el fin de proporcionar suficiente voltaje para impulsar el convertidor. Con el fin de evitar este problema, los convertidores actuales requieren múltiples celdas electroquímicas conectadas en series para proveer suficiente voltaje para impulsar el convertidor, el cual puede después disminuir el voltaje a un nivel requerido por el dispositivo electrónico. Por lo tanto, debido a los requerimientos de salida de voltaje del convertidor, el dispositivo electrónico debe contener varias celdas electroquímicas, aún aunque el dispositivo electrónico en sí pueda requerir una sola celda para funcionar. Esto resulta en espacio y peso desperdiciado y evita la miniaturización adicional de los dispositivos electrónicos. Por lo tanto, existe una necesidad para utilizar de manera óptima la carga almacenada de una batería recargable y optimizar la profundidad de descarga antes de cargar la batería con el fin de maximizar su tiempo de servicio. Al diseñar baterías para proporcionar una utilización más grande de su energía almacenada, los dispositivos electrónicos también pueden utilizar menos baterías o más pequeñas, con el fin . de miniaturizar de manera adicional los dispositivos electrónicos portátiles.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención provee una batería que provee un tiempo de servicio más largo al utilizar de manera óptima la carga almacenada de una batería primaria o una recargable antes de cargarla. La batería tiene un controlador integrado que incluye un convertidor, que puede ser capaz de operar por abajo del umbral de voltaje de dispositivos electrónicos típicos. El controlador regula de manera más eficiente el voltaje de la celda electroquímica y permite una descarga controlada o una profundidad de descarga óptima con el fin de prolongar el tiempo de servicio de la batería. El controlador está dispuesto de manera preferible sobre un chip de silicio de modo mezclado que es de diseño habitual para operación con un tipo particular de celda electroquímica tal como una celda alcalina, de níquel cadmio ("NiCd"), hidrato de metal níquel ("NiMH"), litio, iones de litio, plomo sellado-ácido ("SLA"), óxido de plata o híbrida o con un dispositivo electrónico particular. El controlador supervisa y controla el suministro de energía a la carga para prolongar de manera óptima el tiempo de servicio de la batería mediante (1) apagar y encender el convertidor de corriente directa/corriente directa; (2) mantener un voltaje de salida mínimo requerido cuando el voltaje de entrada está por abajo del cual los dispositivos electrónicos típicos pueden operar; (3) disminuir la impedancia de salida de la batería; (4) determinar la profundidad de descarga óptima; (5) proveer una secuencia de carga óptima; (6) incrementar la corriente de descarga que celdas electroquímicas dadas pueden proveer sin controlador; (7) proveer corriente de alta descarga dentro de límites de seguridad de celda aún si esta corriente excede la corriente de salida máxima del convertidor utilizando modo de desviación; (8) medir la capacidad de celda restante; y (9) proveer señales de control operativo a indicadores de capacidad de celda/calibradores de "combustible". En una modalidad preferida, está montado un solo controlador dentro de un alojamiento de una batería primaria o recargable de celdas múltiples (por ejemplo, una batería estándar de 9 voltios). Este aspecto de la presente invención proporciona varias ventajas distintas sobre la colocación del controlador en el dispositivo electrónico. Primera, permite que el diseñador de la batería tome ventaja de características electroquímicas particulares de un tipo particular de celda electroquímica. Segunda, si el dispositivo necesita un convertidor solamente para una batería que contiene un tipo particular de celda electroquímica (por ejemplo, litio) para alterar y/o estabilizar el voltaje de salida de la batería y no para una batería que contiene otro tipo de celda electroquímica (por ejemplo, NiCa, SLA), y el convertidor está integrado con la batería que requiere el convertidor (es decir, la batería de litio), el dispositivo electrónico se puede diseñar sin el convertidor de corriente directa/corriente directa. Esto permitirá diseños de circuitos más pequeños y evitará pérdidas asociadas con el convertidor por afectar la batería que no necesita el convertidor. En una modalidad particularmente preferida, el controlador se monta dentro del contenedor de una batería de una sola celda, tal como una AAA, AA, C, D o prismática, o adentro del contenedor de cada celda de una batería de celdas múltiples tal como una batería prismática o una estándar de 9 voltios. Este aspecto de la presente invención provee las ventajas listadas anteriormente para colocar un solo controlador en una batería de celdas múltiples y provee aún más ventajas. Primera, permite que el controlador ajuste a la medida al tipo particular de celda electroquímica para tomar ventaja de sus reacciones electroquímicas particulares. Segunda, permite que las baterías que tienen diferentes tipos de celdas electroquímicas se utilicen de manera intercambiable ya sea alterando o estabilizando el voltaje de salida o la impedancia interna para cumplir los requerimientos de dispositivos electrónicos diseñados para operar con una batería estándar. Ambas de esas ventajas, por ejemplo, se cumplen en una celda de litio super eficiente que cumple los requerimientos de empaque y eléctricos de una batería estándar AA de 1.5 voltios mediante el uso de un controlador integrado para disminuir el voltaje de celda nominal desde la escala de aproximadamente 2.8 a aproximadamente 4.0 voltios a un voltaje de salida de aproximadamente 1.5 voltios. Mediante el uso del voltaje de celda más alto de una celda de litio, el diseñador puede incrementar de manera sustancial el tiempo de servicio de la batería. Además, al proveer un controlador en cada celda de batería se provee un control mucho más efectivo sobre cada celda que el que está actualmente disponible. El controlador puede supervisar y controlar las condiciones de descarga en cada celda electroquímica primaria y puede asegurar que cada celda se ha agotado completamente antes de que el dispositivo electrónico se apague. El controlador también puede supervisar o controlar el ciclo de descarga en cada celda electroquímica recargable para asegurar que la celda se ha descargado a un nivel que proporcionará el tiempo de servicio más largo posible de la batería y mejorará la seguridad de la celda para evitar condiciones tales como efectos de memoria, cortos circuitos o descargas profundas dañinas. El controlador también puede supervisar y controlar directamente el ciclo de carga- de cada celda electroquímica recargable que hay en una batería para evitar condiciones tales como sobrecarga o corto circuito para incrementar el ciclo de vida y mejorar la seguridad de la batería. El estado de carga de celdas solas también puede ser señalado a los consumidores directamente (indicadores visuales, de audio, vibración, etc.) o a través de interfase de dispositivo "inteligente". Los controladores también permiten el uso universal de las baterías de la presente invención. Las baterías de la presente invención proveen ventajas sobre baterías conocidas sin importar si es que se utilizan con dispositivos eléctricos, electromecánicos, o electrónicos que tienen un voltaje .de corte tal como los listados anteriormente o con un dispositivo eléctrico. En caso de dispositivos o aparatos eléctricos, electromecánicos, y electrónicos las baterías de la presente invención mantendrán su máximo rendimiento hasta el fin del tiempo de servicio de las baterías. Al utilizar el controlador con la batería la cola de la curva de voltaje actual versus tiempo de descarga se podría perfilar de tal manera que podría imitar el perfil típico de descarga (sin final instantáneo de tiempo servicio). Los chips de controlador también se pueden fabricar de manera mucho más económica debido a que el gran volumen de ventas de baterías permite la producción mucho menos costosa de los chips que se pueden hacer diseños de convertidor o regulador individuales para cada tipo de dispositivo electrónico. Una modalidad preferida del convertidor de corriente directa/corriente directa es un convertidor de energía media, de voltaje de salida ultra bajo, de alta eficiencia, que utiliza una modulación de amplitud de pulso, o cambio de fase, y esquema de control de trabajo ligero de salto de pulso con el sistema de control de oscilador de arranque-alto. Otras características y ventajas de la presente invención se describen con respecto a la descripción de una modalidad preferida de la invención.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Aunque la especificación concluye con reivindicaciones que destacan y reivindican de manera distintiva la materia objeto que se considera como la presente invención, se cree que la invención se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción, que se toma en conjunto con los dibujos que se anexan. La figura 1 es una vista en perspectiva de una estructura de batería cilindrica típica. La figura 2 es una vista en perspectiva de otra estructura de batería cilindrica típica. La figura 3 es una vista en sección de aún otra estructura de batería cilindrica típica. La figura 4 es un diagrama de bloque de una batería de la presente invención. La figura 4 A es un diagrama de bloque de una modalidad preferida de la batería mostrada en la figura 4. La figura 4B es un diagrama de bloque de otra modalidad preferida de la batería mostrada en la figura 4. La figura 4C es un diagrama de bloque de aún otra modalidad preferida de la batería mostrada en la figura 4. La figura 5 A es una vista en sección, parcialmente despiezada de una modalidad preferida de una batería de la presente invención. La figura 5B es una vista en sección, parcialmente despiezada de otra modalidad preferida de una batería de la presente invención. La figura 5C es una vista en perspectiva, parcialmente despiezada de aún otra modalidad preferida de una batería de la presente invención.

La figura 6 es una vista en perspectiva, parcialmente en sección de una modalidad preferida de una batería de celdas múltiples de la presente invención. La figura 7 es un diagrama de bloque de otra modalidad preferida de una batería de la presente invención. La figura 8 es un diagrama de bloque de aún otra modalidad preferida de una batería de la presente invención. La figura 9 es un diagrama de bloque de otra modalidad preferida de una batería de la presente invención, La figura 9 A es un diagrama esquemático de una modalidad de un aspecto de la modalidad preferida de la batería de la figura 9. La figura 9B es un diagrama de bloque de aún otra modalidad preferida de un aspecto de la modalidad preferida de la batería de la figura 9. La figura 10 es un diagrama de bloque de aún otra modalidad preferida de una batería de la presente invención. La figura 11 es un diagrama de bloque de otra modalidad preferida de una batería de la presente invención. La figura 12 es un diagrama de bloque de aún otra modalidad preferida de una batería de la presente invención. La figura 13 es una combinación de un diagrama de bloque y uno esquemático de otra modalidad preferida de una batería de la presente invención.

La figura 14 es una gráfica de curvas características de descagra para una batería típica y dos modalidades preferidas diferentes de baterías de la presente invención. La figura 15 es una combinación de un diagrama de bloque y uno esquemático de aún otra modalidad preferida de una batería de la presente invención. La figura 16 es un diagrama de bloque de una modalidad de un sub-controlador de carga como se representa en la figura 15. La figura 17 es un diagrama de bloque de otra modalidad de un sub-controlador de carga como se representa en la figura 15.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención se refiere a baterías de una sola celda o de celdas múltiples. Las baterías de la presente invención pueden ser ya sea primarias o recargables. El término "primaria" se utiliza en esta solicitud y se refiere a una batería o una celda electroquímica que está diseñada para desecharse después de que se ha agotado su capacidad de almacenamiento eléctrico utilizable ( es decir, no está diseñada para ser recargada o reutilizada de alguna otra manera). Los términos "recargable" y "secundaria" se utilizan de manera intercambiable en esta solicitud y se refieren a una batería o a una celda electroquímica que está diseñada para ser recargada al menos una vez después de que se ha agotado su capacidad de almacenamiento eléctrico utilizable (es decir, está diseñada para ser reutilizada al menos una vez). El término "consumidor" en esta solicitud se refiere a una batería que está diseñada para ser utilizada en un dispositivo electrónico o eléctrico adquirido o utilizado por un consumidor. El término "una sola celda" se refiere a una batería que tiene una sola celda electroquímica empacada de manera individual tal como una batería estándar tipo AAA, C o D, o una sola celda en una batería de celdas múltiples (por ejemplo, tal como una batería estándar de 9 voltios o una batería para un teléfono celular o computadora portátil). El término "batería", como se utiliza en esta solicitud, se refiere a un contenedor que tiene terminales y una sola celda electroquímica, o un alojamiento que tiene terminales y al menos contiene sustancialmente dos o más celdas electroquímicas (por ejemplo, una batería estándar de 9 voltios o una batería para un teléfono celular o computadora portátil). Las celdas electroquímicas no necesitan estar completamente encerradas por el alojamiento si cada celda tiene su propio contenedor individual. Una batería de teléfono portátil, por ejemplo, puede contener dos o más celdas electroquímicas que tienen cada una su propio contenedor individual y están empacadas juntas en un material plástico de empaque al vacío que mantiene juntos Jos contenedores individuales pero que no puede encerrar completamente los contenedores individuales de las celdas. Como se utiliza en esta solicitud, el término "batería híbrida" incluye una batería de celdas múltiples que contiene dos o más celdas voltaicas de las cuales al menos dos de esas celdas tienen diferentes mecanismos voltaicos tales como fotovoltaico, de combustible, térmico, electroquímico, electromecánico, etc., o un electrodo diferente, un par diferente de electrodos o un electrolito diferente: Como se utiliza en esta solicitud, el término "celda de batería" se utiliza para referirse en general a celdas voltaicas que se utilizan en una batería, incluyendo celdas electroquímicas. Incluso, celdas voltaicas o electrovoltaicas se utiliza de manera intercambiable y describe varios mecanismos físicos de generación de electricidad incluyendo químicos. Además, una celda híbrida puede contener elementos de almacenamiento de energía adicionales que mejoran las características de voltaje de celda y descarga de corriente tal como un super o ultra capacitor, un inductor de alta eficiencia, o celda secundaria de baja capacidad. Se pueden fabricar los elementos de celda híbrida para reemplazar elementos de construcción de celda inactivos, tales como una marca, sello, terminales huecas, etc. El término "controlador" como se utiliza en esta solicitud se refiere a un circuito que acepta al menos una señal de entrada y provee al menos una señal de salida que es una función de la señal de entrada. Los términos "convertidor de corriente directa/corriente directa" y "convertidor", se usan de manera intercambiable en esta solicitud y se refieren a uno de tipo interruptor, es decir, convertidor de corriente directa/corriente directa controlado por cuchilla, también conocido como un invertidor DC/AC, que convierte un voltaje DC de entrada a un voltaje DC de salida requerido. Los convertidores de corriente directa/corriente directa son circuitos electrónicos de energía que proveen con frecuencia una salida regulada. El convertidor puede proveer un nivel de voltaje aumentado, un nivel de voltaje disminuido, o un voltaje regulado de aproximadamente el mismo nivel. Se conocen bien en la técnica muchos tipos diferentes de convertidores de corriente directa/corriente directa. La presente invención contempla el uso de convertidores conocidos o reguladores lineales como sustitutos posibles, aunque menos ventajosos, para los convertidores preferidos descritos en esta solicitud que son capaces de operar a niveles bajos de voltaje por abajo de donde los dispositivos electrónicos típicos pueden operar. El "voltaje de corte" de un dispositivo electrónico es el voltaje por abajo del cual un dispositivo eléctrico o electrónico conectado a una batería no puede operar. Por lo tanto, el "voltaje de corte" depende del dispositivo, es decir, el nivel depende del voltaje operativo mínimo del dispositivo (el punto final funcional), o la frecuencia de operación (por ejemplo, debe ser capaz de cargar el capacitor dentro de un período de tiempo dado). La mayoría de los dispositivos electrónicos tienen un voltaje de corte en la escala de 1 voltio a aproximadamente 1.2 voltios, con algunos dispositivos electrónicos que tienen un voltaje de corte tan bajo como aproximadamente 0.9 voltios. Los dispositivos electrónicos que tienen partes mecánicas movibles, tales como relojes eléctricos, motores y relés electromecánicos también tienen un voltaje de corte que es necesario para proveer suficiente corriente para crear un campo electromagnético suficientemente fuerte para mover las partes eléctricas. Otros dispositivos eléctricos, tales como una linterna, no tienen en general un voltaje de corte de dispositivo, pero conforme disminuye el voltaje de la energía de la batería, la energía de salida (por ejemplo, intensidad de foco) también disminuirá.

Si una sola celda electroquímica está suministrando energía a un dispositivo que tiene un voltaje de corte, la celda electroquímica "se somete" al voltaje de corte del dispositivo en que la batería debe proveer un voltaje de salida que es más grande que o igual a el voltaje de corte del dispositivo o de lo contrario se apagará. Sin embargo, si dos o más celdas electroquímicas dispuestas en series, suministran energía al dispositivo, es decir, conectadas eléctricamente entre la terminal de entrada positiva y la terminal de entrada negativa, cada celda electroquímica "se somete" a una porción del voltaje de corte del dispositivo. Por ejemplo, si dos celdas electroquímicas se conectan en series y suministran energía a un dispositivo, cada celda "se somete" a una mitad del voltaje de corte del dispositivo. Sin embargo, si tres celdas electroquímicas se conectan en series y se utilizan para suministrar energía al dispositivo, cada celda electroquímica "se somete" solamente a una tercera parte del voltaje de corte del dispositivo. Por lo tanto, si un número "n" de celdas se conectan en series y suministran energía al dispositivo, cada celda "se somete" a una porción del voltaje de corte del dispositivo, que se puede definir como el voltaje de corte dividido por n, en donde n es un entero. Sin embargo, si dos o más celdas electroquímicas se conectan en paralelo para suministrar energía al dispositivo electrónico, cada celda electroquímica "se somete" a todo el voltaje de corte del dispositivo. De manera adicional, en esta solicitud, si dos o más celdas electroquímicas se conectan en serie, y esa conexión en serie se conecta en paralelo con una o más de otras celdas electroquímicas, cada una de las celdas conectadas en serie "se someten" a la misma porción de voltaje de corte como si las celdas electroquímicas conectadas en serie fuesen solamente celdas electroquímicas que suministran energía al dispositivo. Un aspecto de la presente invención es prolongar el "tiempo de servicio" de una batería. Para una batería primaria, el "tiempo de servicio de una batería" y "tiempo de servicio de batería" son intercambiables y se definen como el tiempo del ciclo de descarga hasta que el voltaje de salida de la batería cae por abajo del voltaje operativo mínimo del dispositivo que la batería está suministrando de energía, es decir, el voltaje de corte de ese dispositivo. Aunque el "tiempo de servicio de celda" depende de la celda electroquímica en sí, es decir, agotar toda la energía electroquímica de la celda, el "tiempo de servicio de batería" depende del dispositivo en el que se utiliza. Un dispositivo electrónico que tiene un voltaje de corte de aproximadamente 1 voltio, por ejemplo, se apagará cuando el voltaje de salida de la batería caiga debajo de 1 voltio aunque la celda electroquímica pueda tener aún al menos 50% restante de su capacidad de almacenamiento de energía. En este ejemplo, el "tiempo de servicio de batería" se ha agotado debido a que ya no puede proveer voltaje suficientemente alto para impulsar el dispositivo electrónico y en general la batería se desecha. Sin embargo, el "tiempo de servicio de celda" no se ha agotado debido a que a la celda le queda energía electroquímica. Sin embargo, una batería recargable tiene múltiples ciclos de carga/descarga. En una batería recargable, el "ciclo de vida" se define como el número de ciclos de carga/descarga que se pueden lograr. El "tiempo de servicio de batería" de una batería recargable se refiere al tiempo de un solo ciclo de descarga hasta que el voltaje de salida de la batería recargable cae por abajo del voltaje de corte del dispositivo al que la batería está suministrando de energía o la descarga se detiene para proveer un ciclo de vida más grande de la batería. Sin embargo, el "tiempo de servicio de batería" de una batería recargable, se refiere al número total de ciclos de carga/descarga en los que cada ciclo de descarga tiene un tiempo de servicio óptimo. El "tiempo de servicio de celda" de una celda electroquímica recargable es el tiempo que se requiere para que la celda logre la profundidad de descarga óptima bajo condiciones de carga durante un solo ciclo de descarga de esa celda. Como se discute anteriormente, el "ciclo de vida" de una batería recargable es una función de la profundidad de descarga que la celda recargable soporta. Conforme se incrementa la profundidad de descarga, el tiempo de servicio de la batería también se incrementa, pero el ciclo de vida y el tiempo de servicio de batería disminuyen. Contrariamente, conforme la profundidad de la descarga disminuye, el tiempo de servicio de la batería también disminuye, pero el ciclo de vida y el tiempo de servicio de batería se incrementan. Sin embargo, desde un punto de vista de uso de dispositivo, es inconveniente un tiempo corto de servicio de batería. Por lo tanto, para cada electroquímica y diseño particular de una batería recargable se puede optimizar una relación entre la profundidad de descarga y el ciclo de vida para permitir un tiempo de servicio de batería más grande. Por ejemplo, una forma posible de optimizar el tiempo de servicio de una batería recargable, es comparar la energía cumulativa suministrada, que se puede definir como el producto del ciclo de vida (es decir, número de ciclos) que se logran a una profundidad de descarga particular y la cantidad de energía recuperada en cada uno de esos ciclos. En esta solicitud, los términos "vida útil de la celda electroquímica" o "la vida útil de celda'' también se utilizan sin considerar si es que la celda electroquímica es una celda primaria o recargable, y corresponde al tiempo de servicio de batería en que la "vida útil de celda" es el tiempo hasta que la celda ya no es útil en un ciclo de descarga particular debido a que la celda electroquímica ya no puede proveer suficiente voltaje para impulsar al dispositivo al que está suministrando de energía. Si el "tiempo de servicio de celda" en una batería de una sola celda se extiende o reduce, entonces la "vida útil de celda" y el "tiempo de servicio de batería" necesariamente también se extienden o reducen, respectivamente. De manera adicional, los términos "tiempo de servicio de batería" de una batería de una sola celda y "vida útil de celda" son intercambiables en que si cualquiera del "tiempo de servicio de batería" de la batería de una sola celda, o la "vida útil de celda" se extienden o se reducen, entonces el otro también se extenderá o reducirá respectivamente. Sin embargo, en contraste, el término "vida útil de celda" de una celda electroquímica particular en una batería de celdas múltiples, no es necesariamente intercambiable con el término "tiempo de servicio de batería" para esa batería de celdas múltiples debido a que la celda electroquímica particular puede tener aún vida útil restante aún después de que el tiempo de servicio dé la batería de celdas múltiples se ha agotado. Igualmente, si el "tiempo de servicio de celda" de una celda electroquímica particular en una batería de celdas múltiples se extiende o reduce, el "tiempo de servicio de batería" no necesariamente se extiende o se reduce debido a que el "tiempo de servicio de batería" puede depender del voltaje de una o más de otras celdas en la batería. La "profundidad óptima de la descarga" o "profundidad de descarga óptima" de una celda electroquímica recargable como se utiliza en esta solicitud se refiere a la capacidad residual de celda que maximiza el número de ciclos de carga/descarga y optimiza el tiempo de servicio para cada ciclo de descarga de esa celda. El tiempo de servicio de una celda electroquímica recargable se puede acortar de manera drástica si la celda se descarga por abajo de la "profundidad óptima de descarga" para esa celda (por ejemplo voltaje a aproximadamente 1.6 voltios para una celda SLA). Por ejemplo, una descarga profunda de una celda de iones de litio, puede dañar, la celda y disminuir el número y la eficiencia de ciclos de carga futuros en esa celda. Sin embargo, una celda electroquímica de níquel cadmio ("NiCd"), se descarga de manera preferible más profundamente con el fin de evitar que efectos de "memoria" acorten la vida de la celda disminuyendo el tiempo de servicio de la celda en ciclos de carga futuros. Los términos "conectada eléctricamente" y "conexión eléctrica" y "acoplada eléctricamente" se refieren a conexiones o acoplamientos que permiten el flujo continuo de corriente. Los términos "conectada electrónicamente" y "conexión electrónica" se refieren a conexiones en las que un dispositivo electrónico tal como un transistor o un diodo se incluyen en la trayectoria de corriente. "Conexiones electrónicas" se consideran en esta solicitud que son un sub conjunto de "conexiones eléctricas" de manera que aunque toda "conexión electrónica" se considera que es una "conexión eléctrica", no toda "conexión eléctrica" se considera que es una "conexión electrónica". Una batería de la presente invención incluye uno o más controladores que prolongan el tiempo de servicio de la batería al optimizar la recuperación de energía en el ciclo de descarga de una batería primaria o recargable y, en el caso de una batería recargable, maximiza el número de ciclos de descarga. En una modalidad de la presente invención, por ejemplo, un controlador puede realizar una o más de las siguientes funciones: (1 ) control de descarga, (2) control de carga, (3) control de emergencia, desconectando la celda en caso de corto circuito, polaridad en reversa, carga (celda primaria) o desviación de controlador si la carga requiere corriente segura de batería que excede la proporción de corriente suministrable por el controlador, (4) señalar capacidad restante de celda y niveles críticos de energía restante. Las celdas electroquímicas se pueden empacar en baterías de una sola celda o de celdas múltiples. Las baterías de celdas múltiples dos o más celdas electroquímicas del mismo tipo, o incluir dos o más celdas electroquímicas de diferentes tipos en una batería híbrida. La batería de celdas múltiples de la presente invención puede contener celdas electroquímicas dispuestas eléctricamente en series y/o en paralelo con las celdas electroquímicas dentro de un contenedor de una celda, y empacadas dentro de un alojamiento que contiene al menos parcialmente el contenedor de la celda, o adheridas al contenedor, el alojamiento, o a una marca o cualquier otra estructura fija al contenedor o alojamiento. El controlador(es) de una batería de celdas múltiples se puede empacar junto con una o más de las celdas individuales como se describe con respecto a una batería de una sola celda, y/o se puede empacar junto con una combinación de celdas- múltiples de manera que el controlador se conecta en serie o en paralelo con la combinación de celdas electroquímicas. El controlador de una batería de la presente invención puede realizar una o más de las funciones listadas anteriormente, y también puede realizar otras funciones además de las funciones listadas anteriormente. Un controlador de una batería de la presente invención puede contener un circuito que realiza cada una de las funciones deseadas, o puede contener sub controladores individuales que realizan cada uno una o más de las funciones deseadas. Además, los sub controladores pueden compartir círcuitería tal como círcuitería de detección que puede proveer señales de control a los sub controladores individuales. En los dibujos, los últimos dos dígitos de un número que especifica un componente se repiten sobre otras figuras para componentes comparables, diferenciados por un prefijo de uno o dos dígitos que corresponden a la figura. Por ejemplo, un contenedor 12 al que se hace referencia en las figuras 1-3 se compara a un contenedor 212 en la figura 5 A. Las figuras 1-3 muestran estructuras típicas de batería cilindrica 10 que están simplificadas para propósitos de discusión. Cada estructura de batería cilindrica 10 tiene los mismos elementos básicos estructurales dispuestos en diferentes configuraciones. En cada caso, la estructura incluye un contenedor 12 que tiene una cubierta o pared lateral 14, una tapa superior 16 que incluye una terminal positiva 20, y una tapa inferior 18 que incluye una terminal negativa 22. El contenedor 12 encierra una sola celda electroquímica 30. La figura 1 muestra una configuración que se puede utilizar para una batería 10 cilindrica de una sola celda electroquímica 30 de zinc-carbón. En esta configuración, toda la tapa superior 16 es conductiva y forma la terminal positiva 20 de la batería 10. La rondana o sello aislante 24 aisla la tapa superior conductiva 16 de la celda electroquímica 30. El electrodo o recolector de corriente 26 conecta eléctricamente la terminal positiva externa 20 de la batería 10 y el cátodo (electrodo positivo) 32 de la celda electroquímica 30. La tapa inferior 18 también es completamente conductiva y forma la terminal externa negativa 22 de la batería 10. La tapa inferior se conecta eléctricamente al ánodo 34 de la celda 30 de batería a través del recolector de corriente 26. El separador está dispuesto entre el ánodo y el cátodo y provee los medios para conducción de iones a través del electrolito. Las baterías primarias y recargables alcalinas (zinc/dióxido de manganeso), por ejemplo, se empacan típicamente en este tipo de disposición. La figura 3 muestra otro diseño de batería alterno en el que la celda electroquímica 30 se forma en una estructura de "rollo de jalea enredado en espiral". En este diseño, están dispuestas cuatro capas adyacentes una a otra en una estructura "tipo laminado". Esta estructura "tipo laminado" puede contener, por ejemplo, el siguiente orden de capas: una capa de cátodo 32, una primera capa de separador 28, una capa de ánodo 34 y una segunda capa de separador 28. De manera alternativa, la segunda capa de separador 28 que no está dispuesta entre las capas de cátodo 32 y de ánodo 34 se puede reemplazar por una capa aislante. Esta estructura "tipo laminado" se enrolla después en una configuración cilindrica de rollo de jalea enrollado en espiral y se coloca en el contenedor 12 de la batería 10. Una rondana o sello aislante 24 se muestra aislando la tapa superior 16 de la celda electroquímica 30. En este caso, toda la tapa superior 16 es conductiva y forma la terminal positiva 20 de la batería 10. La tapa superior 16 se conecta eléctricamente a la capa de cátodo 32 de la celda electroquímica 30 a través del recolector de corriente 26 y los conductores 33. La tapa inferior 18 se conecta eléctricamente al ánodo 34 de la celda de batería 30 a través de la placa conductiva inferior 19. Las capas de separador 28 se disponen entre la capa de cátodo 32 y la capa de ánodo 34 y proveen los medios para conducción de iones a través del electrolito. La pared lateral 14 se muestra conectada a la tapa superior 16 y a la capa inferior 18. En este caso, la pared lateral 14 se forma preferiblemente de un material no conductivo tal como un polímero. Sin embargo, la pared lateral se puede fabricar también de un material conductivo tal como un metal si la pared lateral 14 se aisla de al menos la terminal positiva 20 y/o la terminal negativa 22 para no crear un corto circuito entre las dos terminales. Las baterías de litio primarías y recargables tales como una batería de litio dióxido de manganeso (Mn02) y baterías recargables de iones de litio, níquel cadmio (NiCd) e hidrato de metal níquel (NiMH), por ejemplo, se empacan con frecuencia en este tipo de disposición.

Cada una de esas celdas también puede incluir varias formas de ventanas de seguridad, ventanas operativas para celdas electroquímicas que necesitan intercambio de aire para operación, indicadores de capacidad, marcas, etc., que se conocen bien en la técnica. Además, las celdas se pueden construir en otras estructuras conocidas en la técnica tales como celdas de botón, celdas tipo moneda, celdas prismáticas, placa plana, placa bi polar, o celdas basadas en película gruesa/delgada, etc. Para propósitos de la presente invención, el "contenedor" 12 de la batería aloja una sola celda electroquímica 30. El contenedor 12 incluye todos los elementos necsarios para aislar y proteger los dos electrodos 32 y 34,- el separador y el electrolito de la celda electroquímica 30 del medio ambiente y de . cualesquier otras celdas electroquímicas en una batería de celdas múltiples y proveer energía eléctrica desde la celda electroquímica 30 fuera del contenedor. De esta manera, el contenedor 12 en las figuras 1 y 2 incluye una pared lateral 14, tapas superior 6 e inferior 18, y terminales positiva 20 y negativa 22 que proveen conexión eléctrica de la celda 30. En una batería de celdas múltiples, el contenedor puede ser una estructura individual que contiene una sola celda electroquímica 30, y este contenedor 12 puede ser uno de múltiples contenedores individuales dentro de la batería de celdas múltiples. De manera alternativa, el contenedor 12 se puede formar por una porción del alojamiento de una batería de celdas múltiples si el alojamiento aisla completamente los electrodos y el electrolito de una celda electroquímica 30 del medio ambiente y de cada otra celda en la batería. El contenedor 12 se puede fabricar de una combinación de materiales conductivos, tales como metal, y material aislante, tal como un plástico o un polímero. Sin embargo, el contenedor 12.se debe distinguir de un alojamiento de batería de celdas múltiples que contiene celdas 630 alcalinas aisladas individualmente separadas que contienen cada una sus propios electrodos y electrolitos. Por ejemplo, un alojamiento de una batería estándar alcalina de 9 voltios encierra seis celdas 630 alcalinas individuales, que tienen cada una su propio contenedor 612, como se muestra en la figura 6. Cada celda alcalina 630 tiene una terminal positiva interior 620 conectada a una terminal positiva exterior 621 y tiene un electrodo negativo interno 622 conectado a una terminal negativa externa 623. De manera ventajosa, cada celda alcalina 630 incluiría un contenedor 640 operando en una manera descrita en la presente. En algunas baterías de litio de 9 voltios, sin embargo, el alojamiento 611 de la batería se forma de manera que tiene cámaras individuales que aislan los electrodos y el electrolito de las celdas electroquímicas 30, y por lo tanto el alojamiento comprende los contenedores individuales 12 para cada celda y el alojamiento 611 para toda la batería de celdas múltiples 610. La figura 6 muestra una vista en perspectiva, parcialmente en sección, de una batería 610 de 9 voltios de celdas múltiples de la presente invención en . la cual cada celda electroquímica 630 tiene un controlador 640 dentro del contenedor 612 individual de la celda. En esta modalidad, la batería 610 contiene seis celdas electroquímicas 630 individuales, cada una tiene un voltaje nominal de aproximadamente 1 .5 voltios. La batería 610, por ejemplo, podría contener también tres celdas de litio, que tiene cada una un voltaje nominal de 3 voltios por pieza. Se conocen en la técnica otras construcciones de baterías de celdas múltiples y se pueden utilizar para alojar un controlador 640 de la presente invención. Por ejemplo, las baterías de celdas múltiples incluyen baterías prismáticas, baterías que tienen contenedores individuales que están al menos sustancialmente envueltos juntos al vacío, alojamientos de plástico que contienen múltiples contenedores de una sola celda tales como una grabadora de video portátil y baterías de teléfono celular. Las figuras 5 A, 5B y 5C muestran vistas parcialmente despiezadas de tres modalidades de la presente invención para baterías primarias 210, 310, y 410 cilindricas de una sola celda. En la figura 5 A, el controlador 240 se coloca entre la tapa superior 210 y la rondana aislante 224 de la batería 210. La salida positiva 242 del controlador 240 se conecta de manera eléctrica a la terminal positiva 220 de la batería 210, que está directamente adyacente al controlador 240, y la salida negativa 244 del controlador 240 se conecta eléctricamente a la terminal negativa 222 de la batería 210 a través de la banda conductiva 245, y la pared lateral conductiva 214, que está en contacto eléctrico con la terminal negativa 222 de la tapa inferior conductiva 218 de la batería 210. En este caso, la pared lateral conductiva se debe aislar eléctricamente de la tapa superior 216. La entrada positiva 246 del controlador 240 se conecta eléctricamente al cátodo 232 de la celda electroquímica 230 a través del recolector de corriente 226. La entrada negativa 248 del controlador 240 se conecta eléctricamente al ánodo 234 de la celda electroquímica 230 a través de la banda conductiva 237. De manera alternativa, el controlador 240 se puede colocar entre la tapa inferior 218 y el aislador 225, o adherirse, fijarse o unirse al exterior del contenedor o la marca de la batería. El -separador 228 se dispone entre la conducción del ánodo a través del electrolito de la celda electroquímica 230. En la figura 5B, el controlador 340 se coloca entre la tapa inferior 318 y el aislador 325 de la batería 310. La salida negativa 344 del controlador 340 se conecta eléctricamente a la terminal negativa 322 de la batería 310, que está directamente adyacente al controlador 340, y la salida positiva 342 del controlador 340 se conecta eléctricamente a la terminal positiva 320 de la batería 310. En este ejemplo, la salida positiva 342 del controlador 340 se conecta a la terminal positiva 320 de la batería 310 a través de la pared lateral conductiva 314, que está en contacto eléctrico con la terminal positiva 320 de la tapa superior conductiva 316 de la batería 310. La salida positiva 346 del controlador 340 se conecta eléctricamente al cátodo 332 de la celda electroquímica 330 a través de la banda conductiva 336. La entrada negativa 348 del controlador 340 se conecta eléctricamente al ánodo 334 de la celda electroquímica 330 a través del recolector de corriente 326, que se extiende desde la placa inferior 319 al ánodo 334 de la celda electroquímica 330. En tales casos, el recolector de corriente 326 y la entrada negativa 348 del controlador 340 deben aislarse de la terminal negativa 322 del contenedor 312 y la salida negativa 344 del controlador 340 si el controlador 340 utiliza una tierra virtual. De manera alternativa, el controlador 340 se puede colocar entre la tapa superior 316 y el aislador 324, o adherirse, fijarse o unirse al exterior del contenedor 312 o la marca de la batería.

El separador 328 se dispone entre la conducción del ánodo a través del electrolito de la celda electroquímica 330. En la figura 5C, el controlador 440 se forma sobre una camisa 441 que utiliza tecnología de impresión de película gruesa, o tarjetas flexibles de circuitos impresos ("PCBs"), y se coloca dentro del contenedor entre la pared lateral 414 y el cátodo 432 de la batería 410. La salida positiva 442 del controlador 440 se conecta eléctricamente a la terminal positiva 420 de la batería 410 a través de la tapa superior 416 de la batería 410, y la salida negativa 444 del controlador 440 se conecta éléctricamente a la terminal negativa 422 de la batería 410 a través de la placa inferior 419 y la tapa superior 418. La entrada positiva 446 del controlador 440 se conecta eléctricamente al cátodo 432 de la celda electroquímica 430, que en este ejemplo está directamente adyacente a la camisa 441 que contiene el controlador 440. La entrada negativa 448 del controlador 440 se conecta eléctricamente al ánodo 434 de la celda electroquímica 430 a través de la placa de contacto 431 y el recolector de corriente 426, que se extiende desde la placa de contacto 431 al ánodo 434 de la celda electroquímica 430. La rondana aislante 427 aisla la placa de contacto 431 del cátodo 432. Como se muestra en la figura 5C, la rondana aislante se puede extender también entre el ánodo 434 y la placa de contacto 431 debido a que el recolector de corriente 426 provee la conexión desde el ánodo 434 a la placa de contacto 431. Si el controlador 440 utiliza una tierra virtual, la placa de contacto 431 también se debe aislar de la placa inferior 419 y la terminal negativa 422 como mediante la rondana aislante 425. De manera alterna, la camisa 441 se puede disponer también sobre el lado exterior del contenedor 412, envuelta alrededor del exterior de la pared lateral 414. En tales modalidades, la marca puede cubrir la camisa, o se puede imprimir la marca sobre la misma camisa como el controlador en sí. Las figuras 4, 4 A y 4B muestran diagramas de bloque de diferentes modalidades de la batería 1 10 de la presente invención. La figura 4 muéstra un diagrama de bloque de una modalidad de una batería 1 10 de la presente invención que utiliza un circuito controlador 140 integrado incrustado. Esta modalidad utiliza preferiblemente un circuito integrado de modo mezclado que tiene componentes análogos y digitales. El circuito controlador se podría fabricar alternativamente utilizando un circuito integrado de aplicación específica ("ASIC"), un diseño de chip híbrido, una tarjeta PC o cualquier otra forma de tecnología de fabricación de circuito conocida en la técnica. El circuito controlador 140 se puede colocar dentro del contenedor 112 de la batería entre los electrodos positivo 132 y negativo 134 de la celda electroquímica 130 y las terminales positiva 120 y negativa 122 de la batería. De esta manera, el controlador 140 puede conectar la celda electroquímica 130 a o desconectar la celda electroquímica 130 de las terminales 120 y 122 del contenedor 112, alterar o estabilizar el voltaje de salida o la impedancia de salida de la celda 130 que se aplica a las terminales de batería 120 y 122. La figura 4 A muestra una modalidad preferida de la batería 1 10 de la presente invención que se muestra en la figura 4. En la figura 4 A, el controlador 140 se conecta entre el electrodo positivo (cátodo) 132 de la celda electroquímica 130 y la terminal positiva 120 del controlador 112 de batería. El electrodo negativo 134 (ánodo) de la celda electroquímica 130 y la terminal negativa 122 del contenedor 112 de batería comparten una tierra común con el controlador 140. La figura 4B, sin embargo, muestra una modalidad preferida alterna de la batería 1 10 de la presente invención en la que el controlador 140 opera sobre una tierra virtual y aisla el electrodo negativo 134 de la celda electroquímica 130 de la terminal- negativa 122 del contenedor 112 además de aislar el electrodo positivo 132 de la celda electroquímica 130 de la terminal positiva 120 del contenedor 1 12. Cada una de las modalidades que se muestran en las figuras 4 A y 4B tienen sus propias ventajas y desventajas. La configuración de la figura 4 A, por ejemplo, permite un diseño de circuito más sencillo que tiene una tierra común para la celda voltaica 130, el controlador 140 y la terminal negativa 122 del contenedor 112 de batería. Sin embargo, la configuración de la figura 4 A tiene la desventaja de que requiere un convertidor para trabajar bajo niveles reales de voltaje de celda y puede requerir el uso de un elemento inductor. En la configuración de la figura 4B, la tierra virtual aplicada a la terminal negativa 122 del contenedor 1 12 de batería aisla el electrodo negativo 134 de la celda electroquímica 130 de la carga y permite el uso de un convertidor de corriente directa/corriente directa o bomba de carga. Esta configuración, sin embargo, tiene la desventaja de que requiere la complejidad de circuito incrementada de una tierra virtual con el fin de permitir que un convertidor de voltaje del controlador 140 continúe operando de manera más eficiente cuando el voltaje de celda es bajo (<1 V).

La figura 4C muestra aún otra modalidad de una batería 110 de la presente invención que tiene un circuito controlador 140 integrado en el cual el circuito controlador 140 incluye cuatro componentes principales: un circuito sub controlador de descarga 102, un circuito sub controlador de carga 104, un circuito sub controlador de emergencia 106, y un circuito detector 105 que provee señales de control de voltaje al circuito sub controlador de descarga 102 y/o al circuito sub controlador de carga 104 basadas en parámetros operativos y/o condiciones físicas detectadas de manera intermitente o continua. El circuito detector 105 puede medir parámetros operativos de la celda electroquímica 130 tales como voltaje de celda, corriente extraída de la celda, cambio de fase entre el voltaje de celda y corriente, etc. De manera adicional, el circuito detector 105 puede medir parámetros operativos del circuito controlador 140 integrado tales como voltaje de salida y niveles de corriente, voltaje de carga y niveles de corriente, etc. Además, el circuito detector también puede medir condiciones físicas de la celda electroquímica tales como la temperatura, presión, pH, la concentración de hidrógeno y/u oxígeno, etc. El circuito detector 105 puede medir cualquier combinación de esas suficiente para supervisar de manera efectiva la celda electroquímica durante un ciclo de carga o descarga como se conoce en la técnica o como se describe enseguida. El circuito controlador integrado 140 de una batería 110 de la presente invención, sin embargo, no necesita realizar cada una de las funciones listadas anteriormente.EI circuito controlador 140, por ejemplo, puede tener solament dos o tres de los componentes listados anteriormente tales como un circuito sub controlador de descarga 102 y un circuito detector 105, un circuito sub controlador de carga 104 y un circuito detector 105, un circuito sub controlador de emergencia 106 y un circuito detector 105, o cualquier combinación de esos. De manera alternativa, el circuito controlador 140 puede no tener un circuito detector 105 si el circuito sub controlador de descarga 102, el circuito sub controlador de carga 104 y/o el circuito sub controlador de emergencia 106 que se incluyen en una modalidad específica del circuito controlador 140 contienen su propia circuitería detectora interna necesaria para realizar sus funciones respectivas. Además, ya sea el circuito sub controlador de descarga 102, el circuito sub controlador de carga 104, o ambos pueden realizar también la función del sub controlador de emergencia 106. El circuito controlador 140 también puede tener uno o más de los sub controladores o el circuito detector listados anteriormente junto con otros sub controladores que realizan funciones además de esas funciones listadas anteriormente. El circuito sub controlador de descarga 102 controla la descarga de la celda electroquímica 130 de la batería 110 con el fin de proveer un tiempo de servicio más largo de la batería al proveer una descarga profunda segura para utilizar más de una energía almacenada de una batería primaria o al utilizar dé manera óptima la energía almacenada de una batería recargable antes de la recarga. El circuito sub controlador de carga 104 controla de manera segura y eficiente la carga de las celdas electroquímicas 30 de una batería 1 0 en la que está integrado el circuito controlador 140. El sub controlador de emergencia 106 desconecta las celdas electroquímicas de las terminales de batería cuando el circuito detector 105 detecta una condición no segura tal como un corto circuito, una polaridad inversa, una condición de sobre carga, o una condición de sobre descarga. El sub controlador de emergencia 106 también provee conexión eléctrica para desviar el controlador de descarga si la carga requiere corriente alta segura que, sin embargo, excede la velocidad de corriente suministrable mediante controlador. En una modalidad preferida de una batería primaria de la presente invención, sin embargo, el controlador 140 incluiría preferiblemente el circuito sub controlador de descarga 102, el sub controlador de emergencia 106 y el circuito detector 105. El circuito detector 105 preferiblemente supervisa de manera continua los parámetros operativos y las condiciones físicas de la celda electroquímica 130. El circuito sub controlador de descarga 102 provee preferiblemente una descarga más profunda, más segura, de celdas electroquímicas 130 primarias de la batería 110 con el fin de proveer un tiempo de servicio más largo antes de que la batería se deseche. El circuito sub controlador de emergencia 106 desconecta preferiblemente las celdas electroquímicas de las terminales de batería 120, 122 cuando el circuito detector detecta una condición insegura o provee conexión de desvío si la velocidad de corriente requerida de carga excede la capacidad del controlador pero está dentro de una escala segura de corriente de descarga de celda. En una modalidad preferida de una batería recargable 110 de la presente invención, el circuito controlador 140 puede incluir adicionalmente un circuito sub controlador de carga 104. El circuito sub controlador de carga 104 controla de manera eficiente y segura la carga de las celdas electroquímicas 130 de la batería 110 en la que el circuito controlador 140 está integrado. El circuito detector 105 preferiblemente supervisa de manera continua y directa los parámetros de operación del circuito controlador 140 y las condiciones físicas en la celda electroquímica 130. Por ejemplo, el circuito detector 105 puede supervisar el voltaje de celda, la corriente de carga, la ¡mpedancia interna de la celda electroquímica, la concentración de hidrógeno u oxígeno, pH, temperatura, presión, o cualquier otro parámetro operativo o condición física conocida en la técnica. En una modalidad particularmente preferida, cada celda electroquímica tiene su propio circuito controlador integrado 140 que supervisa las condiciones en esa celda particular. Al supervisar directamente las condiciones de cada celda particular, el sub controlador de carga 105 puede proveer mejor seguridad y eficiencia que un controlador de carga conocido que supervisa una batería que tiene múltiples celdas electroquímicas. El sub controlador de carga 105 minimiza pérdidas mediante el uso del valor de carga instantáneo de la celda(s) y la capacidad máxima de la celda para optimizar continuamente las condiciones de carga. Cada controlador puede incluir uno o más de los siguientes sub controladores: (1 ) un sub controlador de descarga 102, (2) un sub controlador de carga 104 y/o (3) un sub controlador de emergencia 106. Para facilidad de discusión, las funciones de controlador se describen en términos de sub controladores. La realización actual de un controlador 140 de la presente invención, sin embargo, no requiere implementaciones de circuito independiente para cada función debido a que funciones múltiples que se realizan por el controlador pueden ser, y preferiblemente ío están, combinadas en un solo circuito. Por ejemplo, cada sub controlador puede tener sus propios circuitos de detección internos para medir uno o más de los parámetros operativos del controlador y/o condiciones físicas de las celdas electroquímicas, o un circuito detector independiente puede medir los parámetros y/o condiciones y proveerlas y/o señales de control relacionadas a los parámetros y/o condiciones a uno o más de los sub controladores. Además, un controlador puede tener sub controladores adicionales o alternos que realizan otras funciones además de una o más de las funciones listadas anteriormente.

SUB CONTROLADOR DE DESCARGA El sub controlador de descarga 102 puede prolongar el tiempo de servicio de una batería primaria o recargable de la presente invención en una de varias maneras. Primero, en el caso de una batería de celdas múltiples que contiene al menos una celda electroquímica primaria, o al menos una celda recargable que preferiblemente está completamente descargada antes de ser cargada (por ejemplo una celda de NiCd se descarga preferiblemente hasta un 100%, pero no más), el sub controlador puede permitir que una o más de las celdas electroquímicas de la batería se descarguen más profundamente por un dispositivo electrónico de lo que sería posible de otra manera. Por ejemplo, el sub controlador de descarga puede permitir que una batería de una sola celda se descargue más allá del punto en donde el voltaje de celda ha caído por abajo del voltaje de corte del dispositivo . En el caso de una batería primaria, el tiempo de servicio de la batería, se puede incrementar descargando la celda electroquímica tan profundamente como sea posible antes de desechar la batería. Sin embargo, en una batería recargable, el tiempo de servicio de batería se incrementa descargando las celdas electroquímicas a la profundidad de descarga óptima. Por lo tanto, si la profundidad de descarga óptima de una celda electroquímica recargable está por abajo del voltaje de corte del dispositivo que la batería recargable está suministrando de energía, el tiempo de servicio de la batería recargable se puede incrementar si la celda recargable se permite descargar más allá del voltaje de corte de ese dispositivo. En esta solicitud, el término "descarga profunda" se refiere a permitir que la celda electroquímica(s) se descargue hasta al menos 80% de la capacidad determinada de la celda electroquímica(s). Además, el término "descarga sustancial" en esta solicitud se refiere a permitir que la celda electroquímica(s) se descargue hasta al menos 70% de la capacidad determinada de la celda electroquímica(s). "Sobre descarga" se refiere en esta solicitud como la descarga de la celda electroquímica(s) más allá del 100%, lo que puede conducir a voltaje en reversa. Una batería alcalina típica en el mercado actual, por ejemplo, es capaz en general de suministrar, aproximadamente de 40 a 70% de su capacidad de energía almacenada antes de que el nivel de voltaje de la celda electroquímica caiga a un nivel de voltaje que no es suficiente para impulsar un dispositivo electrónico dado. Por lo tanto, un sub controlador de la presente invención provee preferiblemente una celda alcalina que es capaz de una descarga más grande de 70% antes de que la batería se apague. Más preferiblemente, el sub controlador provee un nivel de descarga más grande de 80%. Aún más preferiblemente, el sub controlador provee un nivel de descarga más grande de 90%, con aproximadamente más grande de 95% siendo el más preferido. El sub controlador de descarga 102 puede incluir un convertidor qu convierte el voltaje de celda al voltaje de salida deseado de una batería primaria o recargable. En una batería primaria, esto permite una descarga más profunda de la celda electroquímica(s) y por lo tanto prolonga el tiempo de servicio de la batería. Sin embargo, en una batería recargable, el convertidor permite que el controlador descargue la batería recargable a una profundidad de descarga óptima independiente del voltaje de corte de un dispositivo dado. En una modalidad de la presente invención, el sub controlador puede convertir continuamente el voltaje de celda a un voltaje de salida deseado durante el tiempo de servicio de la batería. Cuando el voltaje de celda cae al nivel del voltaje de corte del dispositivo en donde la descarga de batería normalmente se cortaría, el convertidor está icrementando, o aumentando, el voltaje de celda a un nivel a la salida de la batería que es suficiente para seguir impulsando al dispositivo hasta que el nivel de voltaje cae por abajo del voltaje mínimo requerido para impulsar al sub controlador o a una profundidad de descarga óptima para una celda electroquímica recargable. De esta manera, una batería que tiene un diseño de sub . controlador que es capaz de operar a un nivel de voltaje más bajo que el sub controlador de otra batería proveerá una batería que es capaz de descargarse de manera más profunda independiente del nivel de voltaje de celda. En el caso de una celda híbrida, el sub controlador de descarga puede incluir un convertidor de bajo voltaje que convierte el voltaje de celdas voltaicas a un voltaje de salida deseado de una batería primaria o recargable. El sub controlador de descarga 102 puede convertir continuamente el voltaje de celda voltaica a un voltaje de salida deseado durante el tiem de salida deseado durante el tiempo de servicio de la batería primaria o secundaria. De esta manera, una batería híbrida que tiene un diseño de sub controlador que es capaz de operar a un nivel de voltaje más bajo que el sub controlador de otra batería proveerá una batería capaz de ser compatible con voltaje bajo típico generado mediante muchas celdas voltaicas, tales como celdas de foto, de combustible, térmicas y mecánicas. Las celdas voltaicas del sub controlador de descarga 102 pueden proveer energía adicional si la batería híbrida contiene una celda primaria. El sub controlador de descarga también puede usar celdas voltaicas para cargar celdas secundarias o para proveer energía adicional. En modalidades preferidas de la presente invención, el convertidor opera solamente cuando el voltaje de celda cae a o por debajo de un nivel de voltaje predeterminado. En tales modalidades, se minimizan las pérdidas internas del convertidor debido a que el convertidor opera solamente cuando es necesario. El nivel de voltaje predeterminado está preferiblemente en la escala desde el voltaje nominal de la celda electroquímica al voltaje de corte más alto de la clase de dispositivos para los cuales la batería está diseñada para operar. Más preferiblemente, el nivel de voltaje predeterminado es ligeramente más grande que el nivel de corte más alto de la clase de dispositivos para los cuales la batería está diseñada para operar. Por ejemplo, el nivel de voltaje predeterminado puede estar en la escala desde aproximadamente el voltaje de corte más alto de la clase de dispositivos para los cuales la batería está diseñada para operar hasta aproximadamente 0.2 voltios más que ese voltaje de corte, preferiblemente en la escala desde aproximadamente el voltaje de corte más alto de la clase de dispositivos para los cuales la batería está diseñada para operar hasta aproximadamente 0.15 voltios más que ese voltaje de corte, más preferiblemente en la escala desde aproximadamente el voltaje de corte más alto de la clase de dispositivos para los cuales la batería está diseñada para operar hasta aproximadamente 0.1 voltios más que ese voltaje de corte, y aún m's preferiblemente en la escala desde aproximadamente el voltaje de corte más alto de la clase de dispositivos para los cuales la batería está diseñada para operar hasta aproximadamente 0.05 voltios más que ese voltaje de corte. Por ejemplo, una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 1.5 voltios generalmente tiene un voltaje predeterminado que está en la escala entre aproximadamente 0.8 voltios a aproximadamente 1.8 voltios. Preferiblemente, el voltaje predeterminado está en la escala entre aproximadamente 0.9 voltios y aproximadamente 1.6 voltios. Más preferiblemente, el voltaje predeterminado está en la escala entre aproximadamente 0.9 voltios y aproximadamente 1.5 voltios. Aún más preferiblemente, el voltaje predeterminado está en la escala entre aproximadamente 0.9 voltios y aproximadamente 1.2 voltios, con la escala entre aproximadamente 1.0 voltios y aproximadamente 1.2 voltios aún más preferida. Con el nivel de voltaje de ligeramente más grande que o igual a el voltaje de corte más alto de la clase de dispositivos para los cuales la batería está diseñada para operar siendo el más preferido. Sin embargo, un sub controlador diseñado para operación con una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 3.0 voltios, en general puede tener un nivel de voltaje predeterminado que está en la escala de aproximadamente 2.0 voltios a aproximadamente 3.4 voltios. Preferiblemente el voltaje predeterminado está en la escala de aproximadamente 2.2 voltios a aproximadamente 3.2 voltios. Más preferiblemente, el voltaje predeterminado está en la escala de aproximadamente 2.4 voltios a aproximadamente 3.2 voltios. Aún más preferiblemente, el voltaje predeterminado está en la escala de aproximadamente 2.6 voltios a aproximadamente 3.2 voltios, con la escala de aproximadamente 2.8 voltios a aproximadamente 3.0 voltios siendo aún más preferida. Con el nivel de voltaje de ligeramente más grande que o igual a el voltaje de corte más alto de la clase de dispositivos para los cuales la batería está diseñada para operar siendo el más preferido. Cuando el voltaje de celda cae a o por abajo del nivel de voltaje predeterminado, el sub controlador de descarga enciende el convertidor e impulsa el voltaje de celda a un voltaje de salida deseado suficiente para impulsar la carga. Esto elimina pérdidas del convertidor que no son nécesarias . cuando el voltaje de celda es suficientemente alto para impulsar la carga, pero también permite qué la celda electroquímica continúe la descarga aún después de que el voltaje de celda cae por abajo del nivel requerido para impulsar la carga hasta que el voltaje de celda alcanza el voltaje operativo mínimo del convertidor en el caso de una celda primaria o, en el caso de una celda recargable, hasta que el voltaje de celda de la celda alcanza la profundidad de descarga óptima. El sub controlador puede utilizar uno o más de un número de mecanismos de control desde una sencilla combinación de comparador de voltaje e interruptor electrónico que enciende el convertidor cuando el voltaje de celda cae al nivel de voltaje predeterminado, a esquemas de control más complejos tales como los que se describen enseguida. Una batería universal de la presente invención que está diseñada para un voltaje de salida dado es preferiblemente capaz de prolongar el tiempo de servicio de la batería cuando se usa para suministrar de energía a un dispositivo. Como se utiliza en esta solicitud, una batería "universal" es una batería que puede proveer un voltaje de salida estándar o uniforme independientemente de la electroquímica de la celda o del mecanismo físico de la celda voltaica. De esta manera, la batería de la presente invención está diseñada preferiblemente para prolongar su tiempo de servicio manteniendo el voltaje de salida de la batería a un nivel más grande que o igual a el voltaje de corte de un dispositivo dado hasta que el sub controlador integrado se apaga cuando el voltaje de la celda electroquímica(s) primaria cae a un nivel por abajo del cual el sub controlador ya no puede operar, o cuando una celda electroquímica recargable cae a su profundidad de descarga óptima. Una batería de la presente invención que está diseñada para suministrar energía a un dispositivo electrónico específico o una clase limitada o dispositivos electrónicos que tienen voltajes de corte similares se puede diseñar específicamente para operar de manera más eficiente igualando de manera más cercana el nivel de voltaje predeterminado al voltaje de corte de esos dispositivos. Segundo, el sub controlador de descarga 102 también se puede utilizar para prolongar el tiempo de servicio de una celda electroquímica recargable mediante la descarga óptima de la celda con el fin de incrementar el número o la eficiencia de los ciclos de carga. Por ejemplo, en una celda sellada de plomo-ácido, una descarga profunda puede dañar la celda y/o reducir el número o la eficiencia de futuros ciclos de recarga. El sub controlador puede, por ejemplo, controlar la descarga de un tipo particular de celda electroquímica recargable de manera que el ciclo de descarga termina cuando el voltaje de celda alcanza un nivel de voltaje predeterminado que es la profundidad de descarga óptima para ese tipo de o esa celda electroquímica particular. En una celda electroquímica recargable de plomo-ácido, por ejemplo, el nivel de voltaje predeterminado está en la escala de aproximadamente 0.7 voltios a aproximadamente 1.6 voltios, con aproximadamente 0.7 voltios siendo más preferido. En una celda electroquímica recargable de litio Mn02, por ejemplo, el nivel de voltaje predeterminado está en la escala de aproximadamente 2.0 voltios a aproximadamente 3.0 voltios, con aproximadamente 2.4 voltios siendo el más preferido. De manera alternativa, el sub controlador de descarga también puede terminar el ciclo de descarga cuando la impedancia interna de la celda electroquímica recargable alcanza un nivel de impedancia predeterminado que corresponde a la profundidad de descarga máxima deseada para ese tipo de o esa celda electroquímica particular. De esta manera, en una batería de la presente invención que contiene al menos una celda electroquímica recargable que preferiblemente no se descarga profundamente más allá de una profundidad de descarga óptima, se puede utilizar un sub controlador de descarga para prolongar el tiempo de servicio de la batería terminando el ciclo de descarga cuando el voltaje de celda alcanza un nivel de voltaje predeterminado o cuando la impedancia interna de la celda alcanza un nivel de impedancia interna predeterminado o como se indica mediante cualquier detector químico integrado adecuado. Tercero, el sub controlador de descarga también puede disminuir el voltaje de celda de celda(s) electroquímica(s) que tienen un voltaje nominal más grande que el voltaje de salida deseado y/o alterar la impedancia de salida de la celda(s) electroquímica(s) de una batería. Esto no solo prolonga el tiempo de servicio de las baterías, sino también permite una capacidad de intercambio más alta entre celdas electroquímicas que tienen diferentes voltajes nominales de lo que es posible de otra manera, permite que los diseñadores tomen ventaja del potencial de almacenamiento más grande de celdas electroquímicas que tienen un voltaje nominal más alto, y permite que los diseñadores alteren la impedancia de salida de una cierta celda electroquímica con el fin de igualar la impedancia a un nivel deseado ya sea para incrementar la capacidad de intercambio de la celda electroquímica con otros tipos de celdas electroquímicas y/o incrementar la eficiencia de la celda electroquímica con un tipo de carga particular. Además, las celdas electroquímicas que son ineficientes, dañinas al medio ambiente, costosas, etc., y se utilizan en general solamente debido a que se requiere un voltaje nominal particular, tales como una celda de mercurio cadmio, se pueden reemplazar por celdas electroquímicas más seguras, más eficientes o más baratas que tienen su voltaje nominal aumentado o disminuido o su impedancia de salida alterada con el fin de igualar el voltaje nominal requerido o impedancia de salida requerida por la aplicación. Por ejemplo, una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 1.8 voltios o más alto se puede empacar con un sub controlador que disminuye este voltaje nominal más alto al nivel nominal estándar de aproximadamente 1.5 voltios de manera que la batería se puede utilizar de manera intercambiable con una batería que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 1.5 voltios. En un ejemplo específico, una celda estándar de litio tal como una celda primaria de litio Mn02 que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 3.0 se puede empacar en una batería con un sub controlador hacia debajo de manera que la batería tiene un voltaje de salida de aproximadamente 1.5 voltios. Esto provee una batería que tiene por lo menos dos veces más capacidad que una batería que tiene una cel con un voltaje nominal de aproximadamente 1.5 voltios y el mismo volumen. Además, también provee una celda de litio de alto voltaje que es verdaderamente intercambiable con una batería estándar de una sola celda alcalina o de zinc carbón, sin necesidad de reducir químicamente el alto potencial de litio. Además, una celda de iones de litio recargable tiene un voltaje nominal de aproximadamente 4.0 voltios. La celda se puede empacar en una batería con un controlador hacia debajo de manera que la batería de una sola celda tiene un voltaje de salida de aproximadamente 1.4 voltios. La batería de iones de litio de la presente invención puede ser intercambiable con una batería recargable de una sola celda de MiCd o NiMH, pero sería capaz de proveer de dos a tres veces la capacidad de una batería de una sola celda de NiCd o NiMH que tiene el mismo volumen. De manera adicional, las baterías que tienen celdas electroquímicas tales como iones de litio, magnesio, magnesio aire y aluminio aire también tienen voltajes nominales por arriba de aproximadamente 1.8 voltios y se pueden utilizar de manera intercambiable con una batería estándar que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 1.5 voltios. No sólo se pueden utilizar diferentes tipos de celdas electroquímicas de manera intercambiable, sino se pueden empacar diferentes tipos de celdas electroquímicas juntas en una batería híbrida. De esta manera, se pueden utilizar de manera intercambiable diferentes tipos de baterías que tienen celdas electroquímicas diferentes con varios voltajes nominales o impedancias internas, o se pueden fabricar baterías híbridas que tienen tipos diferentes de celdas electroquímicas y celdas voltaicas tales como de foto, térmicas, de combustible, mecánicas, etc. De manera alternativa, se pueden utilizar celdas electroquímicas que tienen voltajes nominales por debajo de los cuales un dispositivo electrónico típico operará, con un sub controlador de descarga 102 que tiene integrado un convertidor de aumento para incrementar el voltaje nominal. Esto permite que una batería que tiene este tipo de celda electroquímica se utilice con un dispositivo que requiere un nivel de voltaje más alto que el que de otra manera proveería la celda. Además, la batería que tiene este tipo de celda también se puede utilizar de manera intercambiable con una celda electroquímica estándar alcalina o de zinc-carbón. Esto puede proveer baterías utilizables, comercialmente viables, que tienen celdas electroquímicas que no han sido consideradas de otra manera para uso del consumidor debido a que los voltajes nominales fueron muy bajos para ser prácticos. De manera adicional, varias celdas voltaicas que tienen voltajes nominales por debajo de los cuales operará un dispositivo electrónico típico se pueden utilizar con un sub controlador de descarga que tiene integrado un controlador de aumento para incrementar el voltaje nominal. Esto permite que una batería híbrida que tiene este tipo de celda voltaica se utilice con un dispositivo que requiere un nivel de voltaje más alto del que la celda proveería. Además, la batería que tiene este tipo de celda también se puede utilizar de manera intercambiable con una celda electroquímica estándar alcalina o de zinc-carbón. Esto puede proveer baterías utilizables, comercialmente viables, que tienen celdas híbridas que no han sido consideradas de otra manera para uso del consumidor debido a que los voltajes nominales fueron muy bajos para ser prácticos. El cuadro 1 no significa que sea exclusivo, sino más bien lista celdas electroquímicas ilustrativas primarias, secundarias y de reserva que se pueden utilizar en una batería de la presente invención. Por ejemplo, tipos diferentes de celdas electroquímicas primarías y/o recargables que tienen voltajes nominales o impedancias internas diferentes se pueden utilizar con un convertidor para crear una batería universal de una celda que tiene el mismo voltaje de salida que una batería estándar primaria o recargable alcalina de 1.5 voltios o una batería estándar de NiCd recargable alcalina de 1.4 voltios. Además, las celdas primarias, secundarias y/o de reserva se pueden utilizar juntas en una batería híbrida de celdas múltiples de la presente invención. De hecho, la presente invención permite una capacidad de intercambio más grande entre varios tipos de celdas electroquímicas, y entre celdas electroquímicas y suministros de energía alternos tales como celdas de combustible, capacitores, etc. que anteriormente. Al colocar un controlador en cada celda electroquímica, las características eléctricas tales como el voltaje nominal y la impedancia de salida de diferentes tipos de celdas electroquímicas se pueden ajustar con el fin de que se utilice una variedad más grande de celdas al fabricar baterías intercambiables. Las baterías se pueden diseñar especialmente para aprovechar ventajas particulares de una celda electroquímica, mientras que aún permiten la capacidad de intercambio con baterías que contienen otros tipos de celdas. Además, la presente invención se puede utilizar para crear nuevos niveles de voltajes estándar al convertir los voltajes nominales de celdas electroquímicas a los niveles de voltaje de los estándares. Lo mismo es cierto para otros mecanismos físicos diferentes a los químicos utilizados para generar energía eléctrica. La celda típica sencilla foto, térmica, de combustible y mecánica (por ejemplo PST) tiene su voltaje de salida muy por abajo del voltaje estándar de dispositivo o de otra celda electroquímica. La presente invención permite combinar bajo voltaje voltaico y sistema electroquímico estándar en una sola celda híbrida o celdas independientes para suministrar energía a dispositivos que requieren voltaje igual o diferente al de celda híbrida o celdas independientes.

CUADRO 1 Tipos de celda electroquímica y voltajes nominales Además, se pueden utilizar celdas electroquímicas de otra manera incompatibles juntas en baterías híbridas diseñadas especialmente para tipos de aplicaciones particulares. Por ejemplo, se puede utilizar una celda electroquímica de zinc-aire junta ya sea en paralelo o en serie con una celda de litio en una batería híbrida. La celda de zinc-aire tiene un voltaje nominal de aproximadamente 1.5 voltios y una densidad de energía muy alta, pero solamente puede proveer bajos niveles de corriente continua. Sin embargo, la celda de litio tiene un nivel de voltaje nominal de aproximadamente 3.0 voltios y puede proveer descargas cortas de niveles de corriente altos. Los sub controladores de descarga de cada celda electroquímica proveen el mismo voltaje de salida nominal y permiten una disposición ya sea en configuración eléctrica en series o en paralelo. Cuando las celdas están en una configuración en paralelo, los sub controladores también evitan que las celdas se carguen una a otra. El sub controlador para cada celda se puede utilizar para conectar o desconectar cualquiera o ambas de las celdas como se necesite por la carga. De esta manera, cuando la carga está en un modo de baja energía, la celda de zinc-aire se puede conectar para proveer una corriente baja, continua, y, cuando la carga está en modo de alta energía, la celda de litio o las celdas de litio y zinc-aire en combinación pueden proveer la corriente necesaria para suministrar de energía la carga. Las baterías híbridas también pueden contener muchas combinaciones diferentes de celdas electroquímicas tales como celdas primarias y secundarias, celdas primarías y de reserva, celdas secundarias y de reserva, o celdas primarias, secundarias y de reserva. Además, una batería híbrida también puede contener una combinación de una o más celdas electroquímicas y uno o más suministradores de energía tales como celda foto, térmica, de combustible o mecánica, un capacitor convencional o aún un super/ultra capacitor. Por ejemplo, una batería híbrida puede contener combinaciones tales como celdas alcalinas y de metal-aire, celdas de metal-aire y secundarias, una celda de metal-aire y un super capacitor. Más aún, las baterías híbridas también pueden contener cualquier combinación de dos o más de las celdas o suministros de energía mencionados anteriormente. Además, el sub controlador de descarga también puede prolongar el tiempo de servicio de una batería al proteger la celda electroquímica(s) contra picos de corriente al proveer un almacenamiento temporal de carga eléctrica en la salida del sub controlador de manera que el almacenamiento temporal se puede utilizar de inmediato con la demanda. Por lo tanto, una demanda de pico de corriente se puede eliminar completamente o reducir de manera significativa antes de que alcance la celda electroquímica. Esto permite que una batería provea picos de corriente más altos de los que la celda electroquímica(s) puede proveer de manera directa y protege a la celda electroquímíca(s) de picos de corriente que pueden ser perjudiciales a los componentes de celda. El elemento de almacenamiento temporal es preferiblemente un capacitor. Este capacitor puede ser cualquier tipo de capacitor que se conoce en la técnica, tal como un capacitor convencional, un capacitor impreso en película gruesa o hasta un "super/ultra capacitor". La figura 13, por ejemplo, muestra el capacitor Cf conectado a través de las terminales de salida 1320 y 1322 del contenedor 1312. Un solo sub controlador de descarga prolongará preferiblemente el tiempo de servicio de la batería al proteger a la celda contra picos de corriente y al convertir el voltaje de celda al voltaje de salida deseado. Por ejemplo, una modalidad preferida del sub controlador puede encender un convertidor cuando el voltaje de celda cae a un voltaje predeterminado con el fin de minimizar pérdidas asociadas con el convertidor. El mismo sub controlador puede supervisar el voltaje de celda y la corriente de carga de salida y encender el convertidor si el voltaje de celda alcanza el nivel de voltaje predeterminado o la carga de corriente alcanza un nivel de corriente predeterminado. De manera alternativa, el sub controlador puede supervisar el voltaje de celda y la corriente de carga de salida y determinar si el suministro de la corriente de carga requerida bajará el voltaje de celda por debajo de un nivel de voltaje de corte. En el último ejemplo, el sub controlador está operando sobre dos señales de entrada combinadas en un algoritmo para determinar si el convertidor se debe encender. En el primer ejemplo, sin embargo, el sub controlador enciende el convertidor si el voltaje de celda cae a un nivel de voltaje predeterminado, o la corriente de carga de salida se eleva a un nivel de corriente predeterminado. Esos, junto con otros esquemas de control posibles, se discuten en más detalle enseguida. La presente invención se refiere a baterías especializadas así como a baterías normales para consumidor, tales como baterías AMA, AAA, AA, C o D, y de 9 voltios. La invención contempla el uso de baterías primarias especializadas, y baterías híbridas que se podrían utilizar en varias aplicaciones. Se anticipa que esas baterías especializadas y baterías híbridas se podrían utilizar para reemplazar baterías recargables para usos tales como para teléfonos celulares, computadoras portátiles, etc., que están limitadas actualmente por la habilidad de baterías primarías para proveer la velocidad de corriente requerida durante un período de tiempo suficiente. Además, al poder controlar de manera individual el voltaje de salida y la impedancia de salida de las celdas permitirá que los diseñadores de baterías diseñen tipos completamente nuevos de baterías híbridas que utilizan diferentes tipos de celdas en combinación o suministros de energía alternos, tales como celdas foto, térmicas, de combustible o mecánicas, capacitores convencionales o hasta "super/ultra capacitores", en la misma batería híbrida. El incremento de tipos intercambiables de celdas electroquímicas podría permitir también que los diseñadores provean baterías estándar primarias o recargables para disminuir la dependencia de baterías habituales diseñadas para dispositivos particulares tales como teléfonos celulares, computadoras portátiles, grabadoras de video, cámaras, etc. Un consumidor simplemente adquiriría baterías estándar para suministrar energía a un teléfono celular, de manera similar a como un consumidor compraría actualmente para una linterna o grabadora de audio, en lugar de tener que comprar una batería fabricada especialmente para el tipo particular, marca y/o modelo de dispositivo electrónico. Además, conforme se incrementa el número de baterías estándar fabricadas, el costo por unidad disminuiría rápidamente, resultando en baterías mucho más accesibles que finalmente reemplazarían a las baterías recargables diseñadas especialmente. Además, las baterías primarias y recargables se podrían utilizar de manera intercambiable unas con otras. Por ejemplo, si se agotan las baterías recargables de una computadora portátil, el usuario simplemente adquiriría baterías primarias que durarían durante varias horas de uso hasta que el usuario pueda cargar las baterías recargables. El usuario también podría comprar baterías menos costosas si el usuario no necesita ciertos niveles de alto rendimiento que podrían ser provistos por el dispositivo con baterías más costosas. La tecnología de marcación electrónica como la que se utiliza sobre película fotográfica, etc. se podría utilizar también para designar el tipo exacto de celda(s) en la batería, capacidad clasificada y/o restante de la celda(s), capacidades de suministro de corriente óptima y de pico, nivel de carga de corriente, impedancia interna, etc., de manera que un dispositivo "inteligente" podría leer la marca electrónica y optimizar su consumo para mejorar el rendimiento del dispositivo, para prolongar el tiempo de servicio de la batería, etc. Por ejemplo, una cámara, que ya utiliza marcación electrónica para determinar velocidad de película, también podría utilizar tecnología de marcación electrónica con sus baterías para permitir un tiempo de carga de flash más lento, detener el uso del flash, etc., con el fin de optimizar el tiempo de servicio de una batería particular. Una computadora portátil también podría utilizar tecnología de marcación electrónica para determinar los parámetros de operación más eficientes para baterías particulares mediante, por ejemplo, el cambio de su velocidad operativa con el fin de utilizar de mejor manera la carga restante en la batería para una duración deseada por un usuario, o utilizando tecnología de encendido/apagado de energía para conservar la energía de la batería. Además, las grabadoras de video, los teléfonos celulares, etc. también podrían utilizar marcación electrónica para optimizar el uso de las baterías. La presente invención también se refiere a baterías estándar para el consumidor tales como baterías de celdas AAA, AA, C o D y de 9 voltios. Además de que las baterías primarias son intercambiables con diferentes tipos de baterías primarias y hasta recargables, pueden estar disponibles baterías estándar primarias y recargables para aplicaciones en las cuales actualmente solo están disponibles baterías hechas a la medida. Por ejemplo, dependiendo de sus necesidades, los consumidores podrían comprar una o más baterías estándar primarias o recargables que podrían colocar directamente en sus computadoras portátiles, grabadoras de video, teléfonos celulares, y otro equipo electrónico portátil. Como se mencionó anteriormente, conforme se incrementa el número de baterías estándar fabricadas, el costo por unidad disminuiría rápidamente, resultando en baterías mucho más accesibles que finalmente reemplazarían a las baterías recargables de diseño especial. Con el fin de prolongar el tiempo de servicio de baterías primarias o baterías recargables que tienen una profundidad de descarga óptima relativamente baja, se puede diseñar el sub controlador de descarga para operar a voltajes aún más bajos conforme avanza la tecnología de fabricación de circuitos. Se puede diseñar un sub controlador de descarga, por ejemplo, para operar a niveles de voltaje tan bajos como aproximadamente 1.0 voltios en una modalidad de carburo de silicio ("SiC"), aproximadamente 0.34 voltios en una modalidad de arsénido de galio ("GaAs"), y aproximadamente 0.54 voltios en una modalidad convencional basada en silicio. Además, conforme el tamaño de impresión disminuye, esos voltajes operativos mínimos disminuirán también. En silicio, por ejemplo, disminuir la impresión de circuito a tecnología de 0.18 mieras disminuiría el voltaje operativo mínimo de aproximadamente 0.54 a aproximadamente 0.4 voltios. Como se describió anteriormente, mientras sea más bajo el voltaje operativo mínimo requerido del sub controlador de descarga, menos podrá regular el sub controlador de descarga el voltaje de celda con el fin de proveer la descarga más profunda de una celda electroquímica primaria o para descargar de manera óptima una celda electroquímica recargable hasta una baja profundidad de descarga óptima. De esta manera, está bajo la comprensión de esta invención utilizar diferentes avances de fabricación de circuito para incrementar el uso de la batería hasta aproximadamente 100% de la carga almacenada de la celda electroquímica. Sin embargo, la presente modalidad basada en silicio provee hasta un 95% de uso del potencial de almacenamiento de batería, lo cual es bastante elevado en comparación al 40-70% de uso de las celdas electroquímicas primarias sin un controlador. Por ejemplo, en una modalidad preferida basada en silicio, el sub controlador de descarga 102 se diseña para operar a voltajes tan altos como aproximadamente 1 voltio, más preferiblemente aproximadamente 0.85 voltios, aún más preferiblemente aproximadamente 0.8 voltios, aún más preferiblemente aproximadamente 0.75 voltios, aún más preferiblemente aproximadamente 0.7 voltios, aún más preferiblemente aproximadamente 0.65 voltios, aún más preferiblemente aproximadamente 0.6 voltios, con aproximadamente 0.54 voltios siendo el que más se prefiere. En un sub controlador diseñado para una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 1.5 voltios, el sub controlador es capaz preferiblemente de operar a un voltaje de entrada al menos tan alto como aproximadamente 1.6 voltios. Más preferiblemente, el sub controlador de descarga es capaz preferiblemente de operar a un voltaje de entrada al menos tan alto como aproximadamente 1.8 voltios. Sin embargo, el sub controlador también puede operar, y preferiblemente lo hace, por afuera de esa escala. Sin embargo, en una modalidad preferida de un sub controlador de descarga 102 de la presente invención diseñado para utilizarse con una celda electroquímica 30 tal como una celda primaria de litio Mn02 que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 3.0 voltios, el sub controlador debe ser capaz de operar a un nivel de voltaje más alto del requerido para un sub controlador. de descarga que se utiliza en conjunto con una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 3.0 voltios. En el caso de una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 3.0 voltios, el sub controlador de descarga es preferiblemente capaz de operar en la escala de 2.4 voltios á aproximadamente 3.2 voltios. Más preferiblemente el sub controlador es capaz de operar con un voltaje de entrada en la escala de aproximadamente 0.6 voltios a al menos aproximadamente 3.4 voltios. Aún más preferiblemente el sub controlador es capaz de operar con un voltaje de entrada en la escala de aproximadamente 0.54 voltios a al menos aproximadamente 3.6 voltios, con la escala de aproximadamente 0.45 voltios a al menos aproximadamente 3.8 voltios siendo la que más se prefiere. Sin embargo, el sub controlador también puede operar, y preferiblemente lo hace, por afuera de esa escala. Sin embargo, en una modalidad preferida de un sub controlador de descarga 102 de la presente invención diseñado para utilizarse con una celda electroquímica 30 tal como una celda recargable de iones de litio que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 4.0 voltios, el sub controlador debe ser capaz de operar a un nivel de voltaje más alto del requerido para un sub controlador de descarga que se utiliza en conjunto con una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 3.0 voltios a aproximadamente 1.5 voltios. En el caso de una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 4.0 voltios, el sub controlador de descarga es preferiblemente capaz de operar en la escala de 2.0 voltios a aproximadamente 4.0 voltios. Más preferiblemente el sub controlador es capaz de operar en una escala de voltaje de aproximadamente 0.8 voltios a al menos aproximadamente 4.0 voltios. Más preferiblemente el sub controlador es capaz de operar con un voltaje de entrada en la escala de aproximadamente 0.6 voltios a al menos aproximadamente 4.0 voltios. Aún más preferiblemente el sub controlador es capaz de operar con un voltaje de entrada en la escala de aproximadamente 0.54 voltios a al menos aproximadamente 4.0 voltios, con la escala de aproximadamente 0.45 voltios a al menos aproximadamente 4.0 voltios siendo la que más se prefiere. Sin embargo, el sub controlador también puede operar, y preferiblemente lo hace, por afuera de esa escala.

Una modalidad alterna que se prefiere es capaz de operación con una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de ya sea aproximadamente 1.5 voltios a aproximadamente 3.0 voltios. En esta modalidad, el sub controlador de descarga es capaz de operar con un voltaje de entrada mínimo de aproximadamente 0.8 voltios, preferiblemente aproximadamente 0.7 voltios, más preferiblemente aproximadamente 0.6 voltios, y más preferiblemente aproximadamente 0.54 voltios, y un voltaje de entrada máximo de al menos aproximadamente 3.2 voltios, preferiblemente aproximadamente 3.4 voltios, más preferiblemente aproximadamente 3.6 voltios, y más preferiblemente aproximadamente 3.8 voltios. Por ejemplo, el sub controlador de descarga puede ser capaz de operar en la escala de aproximadamente 0.54 voltios, a aproximadamente 3.4, o de aproximadamente 0.54 voltios, a aproximadamente 3.8 voltios, o de aproximadamente 0.7 voltios a aproximadamente 3.8 voltios, etc. Las baterías de la presente invención también proveen distintas ventajas sobre baterías típicas cuando se utilizan con dispositivos eléctricos tales como luces instantáneas, etc., que no tienen un voltaje dé corte. Con una batería típica, conforme la batería se descarga, disminuye el voltaje de salida de la bat. Debido a que la energía de salida del dispositivo eléctrico es directamente proporcional al voltaje suministrado por la batería, la salida del dispositivo eléctrico disminuye de manera proporcional con el voltaje de salida de la batería. Por ejemplo, la intensidad de un foco de luz instantánea se desvanecerá conforme disminuye el voltaje de salida de la batería hasta que la batería se descarga completamente. Sin embargo, la batería de la presente invención, tiene un sub controlador de descarga que regula el voltaje de celda en un nivel de voltaje controlado, relativamente constante durante todo el ciclo de descarga de la batería hasta que el voltaje de la celda electroquímica 30 disminuye a un nivel por abajo del cual el sub controlador es capaz de operar. En ese momento, la batería se apagará, y el dispositivo eléctrico detendrá su operación. Sin embargo, durante el ciclo de descarga, el dispositivo eléctrico continuará proveyendo una salida relativamente continua (por ejemplo, intensidad de foco) y funcionalidad completa hasta que la batería se apague. Una modalidad preferida de una batería de la presente invención también incluye un aviso de carga restante baja al usuario así como un indicador de capacidad restante. El sub controlador de descarga, por ejemplo, puede desconectar y volver a conectar las celdas electroquímicas de las terminales de salida de la batería de manera intermitente por una corta duración de tiempo cuando el voltaje de celda electroquímica alcanza un valor predeterminado. Esto puede proveer una indicación visible, audible, vibratoria, o leíble mediante dispositivo, de que se está agotando la capacidad de la batería. De manera adicional, el sub controlador también podría recrear de manera artificial las condicions de una condición de descarga acelerada de batería disminuyendo el voltaje de salida de la batería al final de la vida de la batería. Por ejemplo, el sub controlador podría empezar a disminuir el voltaje de salida cuando la capacidad de almacenamiento de batería está a 5% de su capacidad establecida. Esto podría proveer una indicación al usuario tal como una disminución de volumen en un reproductor de cintas o de discos compactos, o proveer una indicación al dispositivo, el cual podría advertir al usuario de manera correspondiente. La figura 7 muestra un diagrama de bloque de una modalidad de la presente invención en la cual el convertidor de corriente directa/corriente directa 750 del sub controlador de descarga 702 está conectado, eléctricamente, o preferiblemente electrónicamente, entre los electrodos positivo 732 y negativo 734 de la celda electroquímica 730 y las terminales positiva 720 y negativa 722 del contenedor 712. El convertidor de corriente directa/corriente directa 750 convierte el voltaje de celda a través de los electrodos positivo 732 y negativo 734 de la celda electroquímica 730 al voltaje de salida en las terminales positiva 720 y negativa 722 del contenedor 712. El convertidor de corriente directa/corriente directa 750 puede proveer conversión hacia arriba, conversión hacia abajo, ambas conversiones hacia arriba y hacia abajo, o estabilización de voltaje en las terminales de salida 720 y 722. En esta modalidad, el convertidor de corriente directa/corriente directa 750 opera en un modo continuo en el cual el voltaje de salida de la celda electroquímica 730 será convertido en un voltaje de salida estable en las terminales 720 y 722 del contenedor durante el tiempo de servicio de la batería. Esta modalidad estabiliza el voltaje de salida del contenedor 712 en las terminales de salida 722 y 722. Proveer un voltaje estable de salida permite que los diseñadores de dispositivos electrónicos disminuyan la complejidad de los circuitos de manejo de energía de los dispositivos electrónicos, y, de manera correspondiente, disminuir también el tamaño, peso y costo de los dispositivos.

El convertidor de corriente directa/corriente directa 750 continuará operando hasta que el voltaje de celda de la celda electroquímica 730 cae por debajo de ya sea la profundidad de descarga óptima de la celda electroquímica en el caso de una celda electroquímica recargable o el voltaje mínimo de desviación hacia adelante de los componentes electrónicos, Vfb, del convertidor 750 en el caso de una celda electroquímica primaria. Al grado en que es más baja la profundidad de descarga óptima de la celda electroquímica o el voltaje de interruptor mínimo, Vfb, del convertidor de corriente directa/corriente directa 750, que el voltaje de corte del dispositivo electrónico al que la batería 710 está suministrando de energía, el controlador 740 también prolongará el tiempo de servicio de la batería 710 descargando la batería 710 más allá del voltaje de corte del dispositivo electrónico manteniendo el voltaje de salida en las terminales 720 y 722 del contenedor 712 por arriba del voltaje de corte del dispositivo electrónico. En una modalidad preferida de la presente invención como se muestra en la figura 7, el convertidor de corriente directa/corriente directa 750 que opera en un modo continuo puede ser un convertidor hacia abajo que disminuye el voltaje de celda de la celda electroquímica 730 a un voltaje de salida del contenedor 712. En una modalidad de un sub controlador de descarga 702 que incluye un convertidor hacia abajo, el convertidor disminuye el voltaje de un primer tipo de celda electroquímica 730 a un voltaje de salida del contenedor 712 que es aproximadamente el nivel de voltaje nominal de un segundo tipo de celda electroquímica de manera que la batería que contiene el primer tipo de celda electroquímica 730 es intercambiable con una batería que contiene el segundo tipo de celda electroquímica. Por ejemplo, una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal más alto que una celda estándar de 1.5 voltios se puede utilizar en combinación con un convertidor hacia abajo que opera continuamente para proveer una celda que es intercambiable con la celda estándar sin necesidad de alterar químicamente la celda electroquímica. Esta modalidad permite un grado más grande de capacidad de intercambio entre diferentes tipos de celdas electroquímicas de lo que es de otra manera posible sin alterar químicamente la estructura de la celda electroquímica en sí y disminuir el almacenamiento de energía química de la celda. Una celda de litio primaria o recargable, por ejemplo, se puede utilizar en un empaque de batería AA estándar para proveer por lo menos dos veces más capacidad que una batería alcalina del mismo volumen. Una celda de litio tal como una de litio Mn02 primaria o recargable tiene un voltaje nominal de aproximadamente 3.0 voltios y no se puede utilizar normalmente de manera intercambiable con una batería alcalina estándar AA que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 1.5 voltios. Una celda de iones de litio que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 4.0 voltios tampoco se puede utilizar normalmente de manera intercambiable con una batería NiCd estándar que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 1.4 voltios. Sin embargo, los diseñadores han creado nuevos tipos de baterías de litio (LiFeS2) por ejemplo, que tienen un voltaje nominal de aproximadamente 1.6 voltios con el fin de crear una batería de litio que se puede utilizar de manera intercambiable por ejemplo con una batería alcalina estándar AA. Aunque esta batería de litio de 1 .6 voltios aún tiene la capacidad de suministrar altos niveles de corriente para usos tales como cargas de luz instantánea fotográfica, el uso de la celda electroquímica de litio de 1 .6 voltios resulta en una reducción química sustancial en el almacenamiento de energía química por peso de litio. Sin embargo, la presente invención provee la habilidad de utilizar una celda electroquímica de litio, de alto voltaje, primaria o recargable, que tiene un voltaje nominal de aproximadamente 3.0 o aproximadamente 4.0 voltios y un controlador para convertir hacia abajo ese voltaje nominal a aproximadamente 1.5 voltios o aproximadamente 1.4 voltios. De esta manera, la batería provee justamente el doble de almacenamiento de energía química de una celda alcalina de 1.5 voltios, o una batería NiCd de 1.4 voltios en una batería que es completamente intercambiable con cualquiera de esas baterías de 1.5 voltios o 1 .4 voltios. De manera adicional, la batería de litio de la presente invención proveería los mismos niveles de corriente alta como una celda LiFeS2 de 1.6 voltios. Adícionalmente, el sub controlador de descarga 702 también optimiza el rendimiento de un dispositivo eléctrico tal como una luz instantánea que utiliza la batería 710. Aunque un dispositivo eléctrico no se apagará como un dispositivo electrónico a un voltaje operativo mínimo, el rendimiento del dispositivo eléctrico, tal como la intensidad del foco de luz instantánea, disminuirá conforme disminuye el voltaje de entrada. De esta manera, un voltaje de salida estable de una batería 710 permite que permanezca constante el rendimiento del dispositivo eléctrico durante el tiempo de servicio de la batería sin que disminuya el rendimiento del dispositivo conforme disminuye el voltaje de la celda electroquímica 730. El convertidor de corriente directa/corriente directa 750 puede utilizar uno o más de muchos esquemas de control que se conocen tales como modulación de pulso, que además puede incluir modulación de ancho de pulso ("PW "), modulación de amplitud de pulso ("PAM"), modulación de frecuencia de pulso ("PFM"), y modulación de fase de pulso ("PM"), esquema d control de trabajo ligero de salto de pulso, convertidores resonantes, etc., para controlar los parámetros operativos del convertidor 750. Una modalidad preferida del convertidor 750 de la presente invención utiliza modulación de ancho de pulso. Una modalidad más preferida utiliza una combinación de modulación de ancho de pulso y modulación de fase de pulso, que se describe en detalle enseguida. En una modalidad preferida del convertidor de corriente directa/corriente directa .750 para utilizarse en una batería de la presente invención, el convertidor se controla mediante un modulador de ancho de pulso para impulsar al convertidor de corriente directa/corriente directa 750. El modulador de ancho de pulso genera una señal de control de frecuencia fija en la cual se varía el ciclo de trabajo. Por ejemplo, el ciclo de trabajo puede ser cero cuando el convertidor de corriente directa/corriente directa está apagado, 100% cuando el convertidor está operando a toda su capacidad, y variado entre cero y 100% dependiendo de la demanda de la carga y/o la capacidad restante de la celda electroquímica 730. El esquema de modulación de ancho de pulso tiene al menos una señal de entrada que se utiliza para generar el ciclo de trabajo. En una modalidad, el voltaje de salida en las terminales 720 y 722 del contenedor 712 se muestres y se compara de manera continua a un voltaje de referencia. La señal de corrección de error se utiliza para alterar el ciclo de trabajo del convertidor de corriente directa/corriente directa. En esta instancia, el circuito de retroalimentación negativa del voltaje de salida en las terminales 720 y 722 del contenedor 712 permite que el convertidor de corriente directa/corriente directa 750 provea un voltaje de salida estable. De manera alternativa, el convertidor de corriente directa/corriente directa 750 puede utilizar múltiples señales de entrada tales como el voltaje de celda, es decir, el voltaje a través de los electrodos positivo 732 y negativo 734 de la celda electroquímica 730, y la corriente de salida para generar el ciclo de trabajo. En esta modalidad, el voltaje de celda y la corriente de salida se supervisan, y el convertidor de corriente directa/corriente directa 750 genera un ciclo de trabajo que es una función de esos dos parámetros. Las figuras 8-11 muestran diagramas de bloque de modalidades alternas de circuitos sub consoladores de descarga de la presente invención. En cada una de esas modalidades, el circuito sub controlador incluye al menos dos componentes principales: (1 ) un convertidor de corriente directa/corriente directa, y (2) un controlador convertidor que conecta y desconecta eléctricamente, o preferiblemente electrónicamente el convertidor de corriente directa/corriente directa entre los electrodos de la celda electroquímica y las terminales de salida del contenedor de manera que se incurra en pérdidas internas del convertidor de corriente directa/corriente directa solamente cuando es necesario que el convertidor de corriente directa/corriente directa convierta el voltaje de celda a un voltaje necesario para impulsar la carga. El convertidor de corriente directa/corriente directa, por ejemplo, se puede encender solamente cuando el voltaje de celda cae a un nivel predeterminado por abajo del cual la carga ya no puede operar. De manera alternativa, si el dispositivo electrónico requiere un voltaje de entrada dentro de una escala específica tal como 10% del voltaje nominal de la batería, por ejemplo, el controlador convertidor puede "encender" el convertidor de corriente directa/corriente directa cuando' el voltaje de celda está por afuera de la escala deseada, pero puede "apagar" el convertidor cuando el voltaje de celda está dentro de la escala deseada. En la figura 8, por ejemplo, el convertidor de corriente directa/corriente directa 850 está conectado eléctricamente entre los electrodos positivo 832 y negativo 834 de la celda electroquímica 830 y las terminales positiva 820 y negativa 822 del contenedor 812. El controlador convertidor 852 también está conectado eléctricamente entre los electrodos positivo 832 y negativo 834 de la celda electroquímica 830 y las terminales positiva 820 y negativa 822 del contenedor 812. En este ejemplo, él controlador convertidor actúa como un interruptor que conecta la celda electroquímica 830 directamente a las terminales de salida 820 y 822 del contenedor 812, o conecta el convertidor de corriente directa/corriente directa 850 entre la celda electroquímica 830 y las terminales de salida 820 y 822 del contenedor 812. El controlador convertidor 852 muestrea continuamente el voltaje de salida y lo compara a uno o más umbrales de voltaje generados internamente. Si el voltaje de salida del contenedor 812 cae por abajo del umbral del nivel de voltaje o está afuera de una escala deseada de umbrales de voltaje, por ejemplo, el controlador convertidor 852 "enciende" el convertidor de corriente directa corriente directa 850 conectando eléctricamente, o preferiblemente electrónicamente el convertidor de corriente directa/corriente directa 850 entre la celda electroquímica 850 y las terminales de salida 820 y 822 del contenedor 812. El umbral de voltaje está preferiblemente en la escala desde aproximadamente el voltaje nominal de la celda electroquímica 830 a aproximadamente el voltaje de corte más alto de la clase de dispositivos electrónicos con los cuales la batería está diseñada para operar. De manera alternativa, el controlador convertidor 852 puede muestrear continuamente el voltaje de celda de la celda electroquímica 830 y comparar ese voltaje con el umbral de voltaje con el fin de controlar la operación del convertidor de corriente directa/corriente directa 850. En el caso de una batería recargable, el controlador convertidor 852 preferiblemente también desconecta la celda electroquímica 830 y las terminales de salida 820 y 822 del contenedor 812 cuando el voltaje de celda alcanza aproximadamente la profundidad de descarga óptima de la celda electroquímica 830. Esto provee un ciclo de vida máximo de la batería en la que cada ciclo de descarga tiene un tiempo de servicio de batería optimizado. De esta manera, se puede prolongar el tiempo de servicio dé la batería. El sub controlador de descarga 902 de la figura 9 puede incluir los elementos del sub controlador de descarga 802 que se muestra en la figura 8, pero incluye además un circuito de desviación a tierra 980 conectado eléctricamente entre los electrodos 932 y 934 de la celda electroquímica 930, y el convertidor de corriente directa/corriente directa 950, el controlador convertidor 952 y las terminales 920 y 922 del contenedor 912. El circuito de desviación a tierra 980 provee un nivel de voltaje desviado negativamente, Vnb, al convertidor de corriente directa/corriente directa 950 y a la terminal de salida negativa 922 del contenedor 912. Esto incrementa el voltaje aplicado al convertidor de corriente directa/corriente directa 950 del voltaje de celda al nivel de voltaje del voltaje de celda más el valor absoluto del nivel de voltaje desviado negativamente, Vnb. Esto permite que el convertidor 950 opere a un nivel de voltaje eficiente hasta que el voltaje de celda actual cae a un nivel de voltaje por abajo del voltaje de desvío hacia delante mínimo necesario para impulsar el circuito de desviación a tierra 980. De esta manera, el convertidor 950 puede jalar de manera más eficiente un nivel de corriente más alto de la celda electroquímica 930 de lo que sería capaz con solamente el voltaje de celda de la celda electroquímica 930 impulsando el convertidor 950. En una modalidad preferida del sub controlador de descarga 902 para una batería 910 de la presente invención que tiene una celda electroquímica con un voltaje nominal de aproximadamente 1.5 voltios, el voltajé desviado negativamente, Vnb, está preferiblemente en la escala entre aproximadamente 0 voltios y aproximadamente 1 voltio. Más preferiblemente, el voltaje desviado negativamente, Vnb, es de aproximadamente 0.5 voltios, con 0.4 voltios siendo el más preferido. Por lo tanto, el circuito de desviación a tierra 980 permite que el convertidor descargue más profundamente la celda electroquímica 930 e incremente la eficiencia del convertidor 950 para extraer la corriente de la celda electroquímica 930 cuando el voltaje de celda cae por debajo de 1 voltio para una celda electroquímica que tiene un voltaje nominal de 1.5 voltios. Una modalidad ilustrativa de una bomba de carga 988 que se puede utilizar como circuito de desviación a tierra 980 en una batería 910 de la presente invención se muestra en la figura 9 A. En esta modalidad, cuando los interruptores S1 y S3 están cerrados y S2 y S4 están abiertos, el voltaje de celda de la celda electroquímica 930 carga al capacitor Ca. Después, cuando los interruptores S1 y S3 están abiertos, y S2 y S4 están cerrados, se invierte la carga sobre el capacitor Ca y se transfiere al capacitor Cb, que provee un voltaje de salida invertido del voltaje de celda de la celda electroquímica 930. Alternativamente, la bomba de carga 988 que se muestra en la figura 9 A se puede reemplazar por cualquier circuito de bomba de carga adecuado conocido en la técnica. En una modalidad preferida de la presente invención, el circuito de desviación a tierra 980 incluye un circuito de bomba de carga 986. El circuito de bomba de carga 986 se muestra en la figura 9B e incluye un generador de reloj 987, y una o más bombas 988. En una modalidad preferida del circuito de bomba de carga 986 mostrado en la figura 9B, por ejemplo, la bomba de carga incluye una configuración de dos gradas que incluye cuatro mini bombas 989, y una bomba principal 990. Sin embargo, sé pueden utilizar cualquier número de mini bombas 989. Una modalidad preferida de circuito de bomba de carga 986, por ejemplo, incluye doce mini bombas 989, y una bomba principal. Las mini bombas 989 y la bomba principal 990 de esta modalidad se impulsan mediante cuatro señales de control de diferente fase, 991a, 991 b, 991c, y 991 d, generadas mediante un generador de reloj 987 que tiene cada uno la misma frecuencia, pero están turnados en fase uno de otro. Por ejemplo, las señales de control 991a hasta 991 d, se pueden turnar en noventa grados de fase una de otra. En esta modalidad, cada una de las mini bombas 989 provee un voltaje de salida invertido de las señales de control 991a hasta 991 d que se generan mediante el generador de reloj. La bomba principal 990 suma las salidas de las mini bombas múltiples 989 y provee una señal de salida para el circuito de bomba de carga 986 que está al mismo nivel de voltaje que los voltajes de salida individuales de las mini bombas 989, pero está a un nivel de corriente más alto que es el total de la corriente provista por todas las doce mini bombas 989. La señal de slida provee la tierra virtual para el convertidor de corriente directa/corriente directa 950 y la terminal negativa de salida 922 del contenedor 912. En un aspecto adicional de la invención, el circuito de bomba de carga incluye además un controlador de bomba de carga 992 que solamente enciende el circuito de bomba de carga 986 cuando el voltaje de celda cae a un nivel de voltaje predeterminado con el fin de minimizar pérdidas asociadas con el circuito de bomba de carga 986. El voltaje predeterminado para el controlador de bomba de carga 992, por ejemplo, podría estar en la escala de aproximadamente el voltaje nominal de la celda electroquímica 930 a aproximadamente el voltaje de corte más alto del grupo de dispositivos electrónicos para los cuales la batería 910 está diseñada para suministrar de energía. El voltaje predeterminado es más preferiblemente aproximadamente 0.1 voltios más grande que el voltaje de corte del dispositivo electrónico, con aproximadamente 0.05 voltios más grande que el voltaje de corte siendo el más preferido: De manera alterna, el circuito de bomba de carga 986 se podría controlar mediante la misma señal de control que enciende el convertidor de corriente directa/comente directa 950 de manera que el circuito de bomba de carga 986 opera solamente cuando el convertidor 950 está operando. Además, el convertidor de corriente directa/corriente directa 950 y el circuito de bomba de carga 986 en una batería que tiene una celda electroquímica recargable se apagan preferiblemente cuando el voltaje de celda cae a aproximadamente la profundidad de descarga óptima. Esto permite que la celda electroquímica recargable se descargue de manera óptima con el fin de permitir un número y eficiencia máxima de ciclos de carga para esa celda. Además, cuando el circuito de desviación a tierra 980 se apaga, la tierra virtual, que se aplica a la terminal de salida negativa 922 del contenedor 912, preferiblemente colapsa al nivel de voltaje del electrodo negativo 934 de la celda electroquímica 930. De esta manera, cuando el circuito de desviación a tierra 980 no está operando, la batería opera en una configuración de tierra estándar provista por el electrodo negativo 934 de la celda electroquímica 930. De manera alterna, el circuito de desviación a tierra 980 podría comprender un segundo convertidor de corriente directa/corriente directa tal como un convertidor Buck-Boost, un convertidor Cuk, o un regulador lineal. Además, el convertidor de corriente directa/corriente directa 950 y el circuito de desviación a tierra 980 se pueden combinar y reemplazar por un solo convertidor tal como un convertidor Buck-Boost, un convertidor de jale-empuje, o un convertidor de vuelo de regreso que cambiará el voltaje de salida positivo hacia arriba y cambiará la desviación negativa hacia abajo. La figura 10 muestra aún otra modalidad de un circuito sub controlador de descarga 1002 de la presente invención: En esta modalidad, el convertidor de corriente directa/corriente directa 1050 es capaz de aceptar una señal de control de corrección desde una fuente externa tal como el circuito detector de cambio de fase 1062. Como se describe anteriormente con referencia a la figura 7, el convertidor de corriente directa/corriente directa 1050 utiliza un esquema de control tal como un modelador de ancho de pulso para controlar los parámetros operativos del convertidor 1050. En esta modalidad, el circuito sub controlador de descarga 1002 incluye los mismos elementos que I circuito sub controlador de descarga 902 mostrado en la figura 9, pero incluye además un circuito detector de cambio de fas 1062 que mide el cambio de fase instantáneo, entre los componentes AC del voltaje de celda en el electrodo 1032 y la corriente que se extrae de la celda electroquímica 1030 medida a través del resistor Re detector de corriente. El convertidor de corriente directa/corriente directa 1050 utiliza esta señal en combinación con otras señales de control generadas internamente o externamente para generar el ciclo de trabajo. El sub controlador de descarga 1102 de la modalidad que se muestra en la figura 11 , puede incluir los mismos elementos que el sub controlador de descarga 1002 que se muestra en la figura 10, pero incluye además un circuito de emergencia 1182 conectado eléctricamente a ambos lados del resistor Re detector de corriente, y a una terminal negativa 1 122 de la celda electroquímica 1 130, y conectado además al controlador convertidor 1152. El circuito de emergencia 1182 puede enviar señal al controlador convertidor 152 en respuesta a una o más condiciones relacionadas con la seguridad que requieren desconectar la celda electroquímica(s) 1130 de las terminales de salida 1120 y 1122 del contenedor 1112 para proteger al consumidor, a un dispositivo eléctrico o electrónico que utiliza la batería 1 110, o a la celda electroquímica 1130 en sí. Por ejemplo, en el evento de un corto circuito o polaridad inversa, el circuito de emergencia 1182 envié una señal al controlador convertidor 1 152 para desconectar los electrodos 1132 y 1134 de la celda electroquímica 1030 de las terminales 1120 y 1122 del contenedor 1 112. Además el circuito de emergencia 1 182 también puede proveer una indicación del final de ciclo de descarga de la celda electroquímica 1130 al controlador convertidor 1152 mediante la detección del voltaje y/o la impedancia interna de la celda electroquímica 1130. Por ejemplo, el sub controlador de descarga 1102 puede disminuir la corriente cuando la capacidad restante de la celda electroquímica 1130 cae a un nivel predeterminado, desconectar y volver a conectar de manera intermitente los electrodos 1 132 y 1134 de la celda electroquímica 1030 de las terminales de salida 1 20 y 1 122 durante una corta duración cuando la capacidad restante de la celda electroquímica 1 130 alcanza un valor predeterminado, o provee alguna otra indicación visible, audible o leíble mediante máquina de que la batería está a punto de apagarse. De manera separada, el circuito de emergencia 1182 también se puede utilizar para proveer un modo de derivación de controlador si un circuito detector de corriente 1183 indica una velocidad de corriente estable más alta de la que el controlador 1150 puede sostener. Si esta corriente está dentro de los márgenes de seguridad de la celda 1130, el circuito de emergencia 1182 puede enviar una señal al controlador convertidor 1 152 para conectar los electrodos 1132 y 1134 de la celda electroquímica 1030 directamente a las terminales de salida 1120 y 1122 que se derivan del convertidor 1150. Al final del ciclo de descarga, el circuito de emergencia también puede enviar una señal al controlador convertidor 1 152 para desconectar la celda electroquímica 1130 de las terminales 1120 y 1122 del contenedor 1 1 12 y/o cortar las terminales de salida 1120 y 1122 para evitar que la celda electroquímica 1 130 descargada consuma la corriente de otras celdas conectadas en series con la celda electroquímica 1130 descargada. Un sub controlador de descarga 1202 preferido que se muestra en la figura 12 incluye un convertidor de corriente directa/corriente directa 1250 que tiene un rectificador síncrono que puede conectar y desconectar electrónicamente el electrodo positivo 1232 de la terminal positiva 1220 del contenedor 1212. El interruptor del rectificador síncrono 1274 elimina la necesidad de un interruptor adicional tal como el controlador convertidor 852 en la trayectoria eléctrica directa entre los electrodos positivo 1232 o el negativo 1234 de la celda electroquímica 1230 y las terminales de salida 1220 y 1222 del contenedor. De manera adicional el, rectificador síncrono 1274 incrementa la eficiencia del convertidor de corriente directa/corriente directa 1250 al reducir las pérdidas internas. El controlador convertidor 1252 de esta modalidad, también permite señales de entrada adicionales para el control del convertidor de corriente directa/corriente directa 1250. Por ejemplo, en la modalidad que se muestra en la figura 12, el controlador convertidor 1252 supervisa el medio ambiente interno de la celda electroquímica a través de detectores (no se muestran) tales como temperatura, presión y concentración de hidrógeno y oxígeno además de las mediciones de desplazamiento de fase que se describen al principio con respecto a la figura 10. Las figuras 7-12 muestran diseños de circuitos progresivamente más complejos de la presente invención. Se dan en este orden con el fin de proveer una descripción ordenada de diferentes elementos que se pueden incluir en un circuito sub controlador de descarga además de al convertidor de corriente directa/corriente directa que es el elemento central del controlador de la presente invención. El orden de presentación no significa que implique que los elementos que se presentan posteriormente en circuitos que combinan múltiples elementos diferentes, deban tener todas las características descritas con respecto a las figuras anteriores con el fin de estar dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, un circuito de emergencia, un circuito indicador de carga, un circuito detector de fase, y/o un circuito de polarización a tierra, se pueden utilizar en combinación con los circuitos de las figuras 6-11 sin el controlador convertidor u otros elementos que se muestran en las figuras que muestran estos elementos. Una modalidad preferida del circuito controlador integrado 1340 para utilizarse en una batería 1310 de la presente invención incluye el convertidor de corriente directa/corriente directa 1350 y el controlador convertidor 1352 y se muestra en la figura 13. El convertidor 1350 es preferiblemente un convertidor de alto rendimiento, y de energía media, que puede operar por abajo del umbral de voltaje de la mayoría de dispositivos electrónicos. El sub controlador de descarga 1302 de manera preferible incluye una bomba de carga tal como la que se muestra en la figura 9B para suministrar una tierra virtual que tiene un potencial por abajo de el del electrodo negativo 1334 de la celda electroquímica 1330 al convertidor de corriente directa/corriente directa 1350 y la terminal de salida 1322 del contenedor 1312. La tierra virtual provee un diferencial de voltaje incrementado disponible para impulsar el convertidor de corriente directa/corriente directa 1350 y permite que el convertidor 1350 extraiga de manera más eficiente un nivel de corriente más elevado de la celda electroquímica 1330 de lo que podría con solamente el voltaje de celda que impulsa al convertidor. En esta modalidad, el controlador convertidor 1352 utiliza preferiblemente un esquema de control de modulación de anchura de pulso y de fase de pulso. El circuito detector de desplazamiento de fase 1362 mide el voltaje de celda y la corriente que se extrae de la celda electroquímica 1330 en los electrodos positivo 1332 y negativo 1334 de la celda electroquímica 1330 y el desplazamiento de fase instantáneo y/o continuo entre el voltaje y la corriente. Este desplazamiento de fase define la impedancia interna de la celda electroquímica 1330, la cual es una función de capacidad de carga de la celda electroquímica 1330. Por ejemplo, en una batería alcalina, después de aproximadamente 50% de descarga de la celda electroquímica 1330, que se determina mediante la caída de voltaje de circuito cerrado de celda, la impedancia interna que se incrementa indica la capacidad restante de la celda electroquímica 1330. El circuito detector de desplazamiento de fase 1362 provee esas señales al controlador de fase lineal 1371. El controlador de fase lineal 1371 provee después el voltaje detectado Vs por el circuito detector de desplazamiento de fase 1362 y una señal de control de voltaje de salida V(ps¡) que es linealmente proporcional al desplazamiento de fase al modulador de pulso 1376 que utiliza una combinación de esquemas de control de modulación de anchura de pulso y modulación de fase de pulso. El modulador de pulso 1376 también recibe la caída de voltaje a través del resistor Rs como una señal de control de voltaje. El modulador de pulso 1376 utiliza las señales de control de voltaje en combinación para impulsar el convertidor de corriente directa/corriente directa 1350. Cuando el voltaje Vs está por arriba de un umbral de nivel de voltaje predeterminado, el modulador de pulso 1.376 mantiene el transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal ("MOSFET) M3 en un estado cerrado y el MOSFET M4 en un estado abierto. De esta manera, la trayectoria de corriente desde la celda electroquímica 1330 a la carga se mantiene a través de MOSFET M3. Además, las pérdidas asociadas con el convertidor de corriente directa/corriente directa 1350 y el controlador convertidor 1352 se minimizan debido a que el ciclo de trabajo se mantiene de manera efectiva a cero por ciento. En este caso, las pérdidas DC de la MOSFET M3 cerrada y el resistor Rs son extremadamente bajas. El resistor Rs por ejemplo está preferiblemente en la escala de 0.01 a aproximadamente 0.1 ohms. Sin embargo, cuando el voltaje Vs está por abajo de un umbral de nivel de voltaje predeterminado, el modulador de pulso 1376 se enciende y modula el ciclo de trabajo del convertidor de corriente directa/corriente directa 1350 basado en la combinación de señales de control de voltaje. La amplitud de Vs opera como la señal de control primaria que controla el ciclo de trabajo. La caída de voltaje a través del resistor Rs detector de corriente, o detector de corriente, la cual es una función de la corriente de salida, opera como la segunda señal de control. Finalmente, la señal V(psi) generada por el controlador de fase lineal 1371 , la cual es linealmente proporcional al desplazamiento de fase entre los componentes AC del voltaje de celda y la corriente que se extrae de la celda electroquímica 1330, es la tercera señal de control. En particular, la señal V(psi) se utiliza para alterar el ciclo de trabajo en respuesta a los cambios de impedancia interna durante el tiempo de servicio de la batería, lo que afecta la eficiencia del convertidor y del tiempo de servicio de la batería. El modulador de pulso incrementa el ciclo de trabajo si la amplitud instantánea y/o continua de Vs disminuye, o si la caída de voltaje a través del resistor Rs se incrementa, y/o si la amplitud instantánea y/o continua de la señal de control V(psi) se incrementa. La , contribución de cada variable está evaluada de acuerdo a un algoritmo de control adecuado. Cuando el modulador de pulso 1376 se enciende, su oscilador genera pulsos de control de onda trapezoides o cuadrados que tienen preferiblemente un 50% de ciclo de trabajo y una frecuencia en la escala de 40 KHz a aproximadamente 1 MHz, más preferiblemente en la escala de 40 KHz a aproximadamente 600 KHz, con aproximadamente 600 KHz siendo en general el que más se prefiere. El modulador de pulso 1376 altera el ciclo de trabajo de la señal de control de salida para los MOSFET M3 y M4 utilizando un algoritmo de control adecuado. Más en general, el algoritmo de control opera M3 y M4 con el mismo ciclo de trabajo pero la fase opuesta. Los MOSFET M3 y M4 son preferiblemente transistores complementarios de alto poder en los cuales M3 es preferiblemente un canal N MOSFET, y M4 es preferiblemente un canal P MOSFET. En esencia, la configuración del convertidor de corriente directa/corriente directa 1350 completo es un convertidor de corriente directa/corriente directa de incremento con un rectificador sincronizado en la salida. Además, el convertidor 1350 minimiza pérdidas AC y DC mediante el uso de MOSFET M3 en lugar de un diodo Schottky no síncrono. Señales de control separadas impulsan M3 y la energía MOSFET M4. Si se altera el ciclo de fase Y7o de trabajo entre las señales de control M3 y M4, se altera el voltaje de salida a través de las terminales 1320 y 1322 del contenedor 1312. El modulador de pulso 1376 puede controlar los MOSFET M3 y M4 basado en una o más señales de control de voltaje tales como el voltaje Vs, la caída de voltaje a través del resistor Rs, o la impedancia interna de la celda electroquímica 1330. Por ejemplo, si el consumo de corriente de carga es bajo, el modulador de pulso 1376 genera un ciclo de trabajo del convertidor de corriente directa/corriente directa 1350 cercano a 100%. Conforme el consumo de corriente de carga varía entre esos dos extremos, el modulador de pulso 1376 varía el ciclo de trabajo del convertidor de corriente directa/corriente directa 1350 con el fin de suministrar la corriente que requiere la carga. La figura 14 compara curvas de descarga ilustrativas para una batería B1 que no tiene un controlador d la presente invención, una batería B2 de la presente invención que tiene un sub controlador de descarga en el que el convertidor opera en un modo continuo, y una batería B3 de la presente invención, que tiene un sub controlador de descarga en el que el convertidor se enciende por arriba del voltaje de corte de la batería para un dispositivo elec típico para el cual la batería está diseñada. Como se muestra en la figura 14, la batería B1 que no tiene un controlador de la presente invención fallará en un dispositivo electrónico que tiene un voltaje de corte Ve en el tiempo t1. Sin embargo, el sub controlador de descarga de la batería B2, incrementa de manera continua el voltaje de salida de la batería a un nivel de voltaje V2 durante el tiempo de servicio de la batería. Cuando el voltaje de celda de la celda electroquímica de la batería B2 cae al nivel de voltaje Vd, el voltaje operativo mínimo del sub controlador de descarga, el sub controlador de la batería B2 se apagará y el voltaje de salida de la batería cae a cero en el tiempo t2, terminando el tiempo de servicio efectivo de la batería B2. Como se muestra en la gráfica de la figura 14, la prolongación efectiva de tiempo de servicio de la batería B2 que tiene un sub controlador en el que el convertidor opera en un modo continuo, es t2 - 11.

Sin embargo, el controlador de la batería B3, no empieza a incrementarel voltaje de salida de la batería hasta que el voltaje de celda de la celda electroquímica alcanza un nivel de voltaje predeterminado Vp3. El nivel de voltaje Vp3 predeterminado está preferiblemente en la escala entre el nivel de voltaje nominal de la celda electroquímica y el voltaje de corte más alto de la clase de dispositivos electrónicos que la batería está diseñada para suministrar de energía. Más preferiblemente, el nivel de voltaje predeterminado . Vp3 es aproximadamente 0.2 voltios más grande que el voltaje de corte más alto, Ve, de la clase de dispositivos electrónicos que la batería está diseñada para suministrar de energía. Aún más preferiblemente, el nivel de voltaje predeterminado Vp3 es aproximadamente 0.15 voltios más grande que el voltaje de corte más alto, Ve, de la clase de dispositivos electrónicos que la batería está diseñada para suministrar de energía. Aún más preferiblemente, el nivel de voltaje predeterminado Vp3 es aproximadamente 0.1 voltios más grande que el voltaje de corte más alto, Ve, de la clase de dispositivos electrónicos que la batería está diseñada para suministrar de energía, con aproximadamente 0.05 voltios más grande que Ve siendo el que más se prefiere. Cuando el voltaje de celda alcanza el nivel de voltaje predeterminado Vp3, el convertidor de la batería B3 empieza a incrementar o estabilizar el voltaje de salida a un nivel de Ve + V. El nivel de voltaje V se representa en la figura 14 y representa la diferencia de voltaje entre el voltaje de slida incrementado de la batería B3 y el voltaje de corte Ve. El nivel de voltaje V está preferiblemente en la escala de 0 voltios a aproximadamente 0.4 voltios, con aproximadamente 0.2 voltios siendo el más preferido. La batería B3 después continua proveyendo una salida hasta que el voltaje de celda de la celda electroquímica cae a un nivel de voltaje Vd, el voltaje operativo mínimo del convertidor, el controlador de la batería B3 se apagará. E-h ese tiempo, el voltaje de salida de batería cae a cero en el tiempo t3, finalizando el tiempo de servicio efectivo de la batería B3. Como se muestra en la gráfica de la figura 14, la prolongación efectiva de tiempo de servicio de la batería B3 sobre la batería B1 que no tiene un convertidor de la presente invención es t3 - 11. La figura 14 muestra también que la batería B3 durará más tiempo que la batería B2 cuando se conectan al mismo dispositivo electrónico. Debido a que el convertidor de la batería B2 opera de manera continua, las pérdidas internas del convertidor consumen algo de la capacidad de energía de la celda electroquímica de la batería B2, y, por lo tanto, el voltaje de celda de la batería B2 alcanzará el voltaje operativo mínimo Vd del convertidor en un período más corto comparado al de la batería B3 en la que el controlador está operacional durante solamente una porción del ciclo de descarga. De esta manera, optimizar la selección del voltaje predeterminado Vp3 de la batería B3 tan cerca al voltaje de corte del dispositivo electrónico que la batería está suministrando de energía resultará en el uso más eficiente de la celda electroquímica y resulta en una prolongación más grande del tiempo de servicio de la batería. De esta manera, el voltaje predeterminado Vp3 de la batería B3 es preferiblemente igual a o ligeramente más grande que el voltaje de corte del dispositivo eléctrico o electrónico al que está diseñada para suministrar de energía. Por ejemplo, el voltaje predeterminado Vp3 puede ser aproximadamente 0.2 voltios más grande que el voltaje de corte. Más preferiblemente, el voltaje predeterminado Vp3 puede ser preferiblemente aproximadamente 0.15 voltios más grande que el voltaje de corte. Aún más preferiblemente, el voltaje predeterminado Vp3 puede ser aproximadamente 0.1 voltios más grande que el voltaje de corte, con aproximadamente 0.05 voltios más grande que el voltaje de corte siendo el que más se prefiere. Sin embargo, si la batería está diseñada como una batería universal para una variedad de dispositivos electrónicos, el voltaje predeterminado Vp3 se selecciona preferiblemente para ser igual a o ligeramente más grande que el voltaje de corte más alto de ese grupo de dispositivos electrónicos. Por ejemplo, el voltaje predeterminado Vp3 puede ser preferiblemente aproximadamente 0.2 voltios más grande que el voltaje de corte más alto de ese grupo de dispositivos electrónicos. Más preferiblemente, el voltaje predeterminado Vp3 puede ser preferiblemente aproximadamente 0.15 voltios más grande que el voltaje de corte más alto de ese grupo de dispositivos electrónicos. Aún más preferiblemente, el voltaje predeterminado Vp3 puede ser preferiblemente aproximadamente 0.1 voltios más grande que el voltaje de corte más alto de ese grupo de dispositivos electrónicos, con aproximadamente 0.05 voltios más grande que el voltaje de corte más alto de ese grupo de dispositivos electrónicos siendo el que más se prefiere. Las gráficas de la figura 14 también muestran que mientras es más bajo el voltaje operativo mínimo Vd del convertidor, será más grande la prolongación del tiempo de servicio en comparación con la batería B1 que no tiene un controlador de la presente invención. Además, si es más grande la diferencia entre el voltaje de corte Ve, del dispositivo electrónico, y el voltaje operativo mínimo Vd, del convertidor, el controlador de la presente invención proveerá una prolongación más grande del tiempo de servicio de la batería debido a que se incrementa el voltaje de celda de la celda electroquímica. Además, la figura 14 muestra que el corte de dispositivo ya no es el factor limitante de la descarga de una celda electroquímica primaria o recargable. En tanto que el controlador pueda mantener el voltaje de salida de la batería por arriba del voltaje de corte del dispositivo, las celdas electroquímicas de la batería pueden seguir descargando. En una batería primaria, esto permite que las celdas se descarguen de manera tan completa como sea posible dependiendo del voltaje operativo mínimo del convertidor. Sin embargo, en Una batería recargable, la presente invención permite una descarga óptima que incrementa el tiempo de servicio de la batería recargable independientemente del voltaje de corte del dispositivo en tanto que el convertidor sea capaz de operar a un voltaje de celda menor que o igual a la profundidad de descarga óptima de la celda electroquímica recargable.

SUB CONTROLADOR DE CARGA El sub controlador de carga 104 también puede prolongar el ciclo de vida de una batería recargable de la presente invención. El sub controlador puede prolongar el ciclo de vida de una batería mediante el control, de manera individual, de la secuencia de carga para cada celda electroquímica individual.

De esta manera, el sub controlador de carga puede optimizar la carga de cada celda basado en retroalimentación actual de esa celda particular con el fin de maximizar el número y la eficiencia de cada ciclo de carga y descarga. Por ejemplo, el sub controlador de carga puede controlar la carga de cada celda supervisando directamente el voltaje de celda y/o la impedancia interna de cada celda. Esto permite que el sub controlador controle el ciclo de carga de cada celda electroquímica individual de baterías de múltiples celdas sencillas o de una o más baterías de celdas múltiples. El sub controlador de carga 104 también puede prolongar el tiempo de servicio de una batería recargable que preferiblemente no está descargada profundamente, tal como una batería de plomo-ácido, suministrando carga a la celda electroquímica(s) durante el "tiempo de apagado" del ciclo de descarga, es decir, cuando la celda electroquímica no está en un modo de descarga. Por ejemplo, el controlador puede permitir que el sub controlador de carga cargue cualquiera de una o más de las celdas individuales durante el "tiempo de apagado" de la descarga para esas celdas. Si el "tiempo de apagado" no es bastante largo con respecto al "tiempo de encendido" de la descarga, es decir, cuando la celda electroquímica particular está en descarga activa, el sub controlador de carga puede ser capaz de mantener la celda en al menos una condición de carga casi completa. Si el ciclo de trabajo es suficientemente alto y el dispositivo opera por arriba de una duración suficiente que el sub controlador de carga es incapaz de sostener la carga de la celda electroquímica por arriba de un nivel de voltaje predeterminado o por debajo de un nivel de impedancia particular que corresponde a la profundidad de descarga máxima deseada de ese tipo de o esa celda electroquímica particular, el sub controlador de descarga puede finalizar el ciclo de descarga de la batería cuando la celda electroquímica(s) alcanza la profundidad de descarga máxima deseada. El sub controlador de carga también puede evitar una sobrecarga con solamente cargar la celda cuando el voltaje de celda está debajo de cierto nivel de voltaje predeterminado tal como el voltaje nominal de la celda, mediante cualquier otro método para determinar el final de un ciclo de carga descrito en esta solicitud, o por cualquier otro medio conocido en la técnica. De esta manera, el controlador puede optimizar el tiempo de servicio de celdas electroquímicas recargables al no permitir que la celda se descargue más allá de la profundidad de descarga óptima durante el ciclo de descarga y optimizando la secuencia de carga durante el ciclo de carga. Los suministros de energía altemos para el ciclo de carga pueden incluir un suministro externo tal como un cable de energía de un dispositivo o un suministro interno tal como otra celda electroquímica en el dispositivo o empacada con la celda electroquímica recargable en una batería híbrida. Por ejemplo, una celda primaria se puede empacar en el dispositivo o junto con una celda electroquímica recargable en una batería híbrida. Una celda de metal-aire, tal como una celda de zinc-aire que tiene una alta densidad de energía, pero que solamente puede proveer niveles de corriente relativamente bajos, provee un suministro de energía alterno particularmente ventajoso que se puede utilizar para cargar una celda electroquímica recargable. De manera alterna, se puede incluir un suministro de energía alterno tal como una celda de combustible en una batería híbrida para proveer la fuente de carga para la celda electroquímica recargable. Además, el sub controlador de carga también permite el uso de ya sea un sistema de carga de contacto o un sistema de carga aislado, sin contacto, para cargar la batería de la presente invención. Una modalidad preferida de la presente invención también puede incluir una indicación de carga completa al usuario. El sub controlador de carga, por ejemplo, puede proveer una indicación visible o audible al usuario de que la batería está completamente cargada. De manera alternativa, el sub controlador puede proveer una indicación leíble por sistema o dispositivo de carga de manera que el sistema o el dispositivo de carga pueden advertir al usuario de manera correspondiente. La figura 15 muestra un diagrama de bloque de una batería de la presente invención que incluye un circuito sub controlador de carga 1504. El circuito sub controlador de carga 1504 preferiblemente está integrado en la batería 1510 y es responsable de controlar de manera segura y eficiente una señal de entrada de energía desde una fuente o circuito de carga externo con el fin de optimizar el ciclo de carga de la celda electroquímica recargable 1530. El circuito sub controlador de carga 1504 controla la señal de entrada de energía desde la fuente de carga externa basado en las señales de control de voltaje de entrada que se reciben desde el circuito detector 105 y/o retroalimentación desde su propia circuitería de detección interna. Por ejemplo, el sub controlador de carga 1504 podría utilizar la señal de control de voltaje, V(psi), que define la impedancia interna de la celda electroquímica 1530. Esta señal de control se genera mediante el controlador de fase lineal 1571 y se describe con respecto a la figura 13. Alternativamente, el sub controlador de carga puede controlar la carga de la celda electroquímica 1530 mediante el voltaje de celda o la corriente de carga, o mediante una combinación de dos o más de la impedancia interna, el voltaje de celda y la corriente de carga. Además, las condiciones físicas medidas dentro del contenedor 1512 de la batería 1510 tales como concentración de hidrógeno, concentración de oxígeno, temperatura y/o presión se pueden utilizar por el sub controlador de carga para cargar de manera óptima la celda electroquímica 1530. Cuando el voltaje en las terminales 1520 y 1522 es más alto que el voltaje de celda de la celda electroquímica 1530, el modulador de pulso 1576 del sub controlador de descarga 1502 cierra el canal N OSFET 3 y abre el canal P MOSFET M4. MOSFET M3 crea una trayectoria de corriente desde las terminales 1520 y 1522 para cargar la celda electroquímica 1530, y MOSFET M4 evita un corto circuito entra las terminales 1520 y 1522. El modulador de pulso 1576 también puede apagar el circuito de polarización a tierra 1580 enviando una señal de control de voltaje al generador de reloj 1587 dej circuito de polarización a tierra 1580. En el ejemplo de la bomba de carga dé la figura 9 A, por ejemplo, el generador de reloj 987 abrirá los interruptores S1 y S2, y cierra los. interruptores S3 y S4, colapsando la salida de tierra virtual al potencial del electrodo negativo 934 de la celda electroquímica 930. De manera alternativa, si el circuito de polarización a tierra 1580 incluye un controlador interno tal como un controlador de bomba de carga 1592 que opera como se describe con respecto al controlador de bomba de carga 992 de la figura 9B, el controlador interno puede comparar directamente el voltaje de las terminales 1520 y 1522 con el voltaje de celda de la celda electroquímica 1530 y apagar el circuito de polarización a tierra 1580 si el voltaje a través de las terminales 1520 y 1522 es más grande que el voltaje de celda de la celda electroquímica 1530 controlando directamente al generador de reloj 1587. Esto hará colapsar la salida de tierra virtual al potencial del electrodo negativo 1534 de la celda electroquímica 1530. En una modalidad preferida de la presente invención; el circuito sub controlador de carga 1504 utiliza la información de impedancia interna para determinar el perfil de señal AC más eficiente que incluye la amplitud, la frecuencia, límites de caída y elevación, etc. El sub controlador minimiza de esta manera las pérdidas dinámicas y estáticas de carga interna de la celda electroquímica y provee el control para la velocidad de carga más rápida posible para la celda electroquímica particular. Además, detectores de condición físicas tales como concentración de hidrógeno y oxígeno, temperatura, presión, etc., pueden proveer la habilidad de optimizar de manera adicional las condiciones dé carga. Cuando el circuito sub controlador de carga 1504 determina que se ha cargado completamente la celda electroquímica, el sub controlador de carga abre el canal N MOSFET M3. Esto desconecta la celda electroquímica 1530 de las terminales 1520 y 1522 del contenedor 1512, y, por lo tanto, de la fuente o circuito de carga externa. El uso de la impedancia interna para controlar la carga de la celda electroquímica 1530 permite que se optimice la carga basada en las condiciones reales de iónicas y de electro-impedancia de la celda electroquímica 530. Si se coloca un sub controlador de carga 1504 en cada contenedor 1512 se provee más control de las celdas electroquímicas 1530 individuales de baterías de múltiples celdas solas o de una batería de celdas múltiples debido a que los sub controladores controlan individualmente la carga de cada celda. Las celdas 1530 se pueden cargar en una configuración en series y/o en paralelo con otras celdas electroquímicas 1530. Si las celdas se cargan en series, el sub controlador de carga 1504 puede incluir una trayectoria de alta impedancia entre las terminales de manera que cuando la celda electroquímica 1530 se carga completamente, el sub controlador 1504 puede mandar la corriente de carga a las otras celdas conectadas en series con esa celda 1530. Sin embargo, si las celdas se conectan en paralelo, el sub controlador de carga 1504 puede desconectar la celda electroquímica 1530 de la corriente de carga. Al colocar un controlador en cada celda electroquímica de una batería de celdas múltiples permite que cada celda se cargue por la misma corriente de carga, la cual se controla por los controladores individuales en cada celda para cargar de manera óptima esa celda, sin importar la electroquímica de esa celda. Este sub controlador de carga también puede cargar celdas múltiples de una batería híbrida aún cuando las celdas tengan voltajes nominales diferentes.

La figura 16 muestra una modalidad de una configuración de un circuito sub controlador de carga 1504 que se puede utilizar en una batería de la presente invención como se muestra en la figura 15. En esta modalidad, el circuito sub controlador de carga 1604 incluye un circuito de carga universal 1677, un circuito de irrupción 1678 y una máquina de estado de control de carga 1679. La máquina de estado de control de carga 1679 utiliza el circuito de irrupción 1678 para crear una corriente de prueba, Is, y el voltaje de prueba, Vs, en los electrodos 1532 y 1534 de la celda electroquímica 1530. Como se describe con referencia a la figura 13, el controlador de fase lineal 1571 detecta el desplazamiento de fase entre la corriente de prueba, Is, y el voltaje de prueba, Vs. El circuito de irrupción 1678 incluye preferiblemente un impulsor de irrupción 1668 y un canal n de MOSFET M1. El impulsor de irrupción 1668 produce una señal de control de pulso de alta frecuencia, que impulsa la compuerta del MOSFET M1. La corriente de prueba, MOSFET M1 , y el controlador de fase lineal 1571 detecta el ángulo de desplazamiento de fase ( ) entre la corriente de prueba, Is, y el voltaje de prueba, Vs. El controlador de fase lineal 1571 emite la señal de control de voltaje V(ps¡), que es linealmente proporcional al desplazamiento de fase entre los componentes AC del voltaje de celda y la corriente que se extrae de la celda electroquímica 1530, a la máquina de estado de control de carga 1679. La máquina de estado de control de carga 1679 utiliza esta señal de control desde el controlador de fase lineal 1571 para controlar el perfil de señal de carga AC. Cuando la celda electroquímica 1530 se carga por completo, el modulador de pulso 1576 desconecta MOSFET M3, el cual a su vez desconecta la celda electroquímica 1530 de las terminales 1520 y 1522 del contenedor 1512. La figura 17 muestra una modalidad alterna del circuito sub controlador de carga que se muestra en la figura 15 que permite cargar de manera aislada ala celda electroquímica 1530 sin ningún contacto mecánico entre el circuito de carga externo y la batería 1510 de la presente invención. En esta modalidad, el circuito sub controlador de carga 1704 incluye una bobina que actúa como la bobina secundaria de un transformador para cargar la celda electroquímica 1530. La fuente de carga externa incluye una bobina primaria del transformador que se puede acoplar en una conexión inalámbrica a través del aire a la bobina secundaria del circuito sub controlador de carga 1704. Por ejemplo, una batería de la presente invención, puede contener una bobina de cable impreso sobre la marca de la batería 1510 o se puede encontrar dentro del contenedor, o la batería, para formar la bobina secundaria del transformador de carga. El circuito de carga de esta modalidad opera preferiblemente a una frecuencia en la escala de 20 KHz a aproximadamente 100 KHz, más preferiblemente la escala de 40 KHz a aproximadamente 60 KHz, con aproximadamente 50 KHz siendo el que más se prefiere. La señal desde la fuente de carga externa suministra de energía la bobina secundaria 1798 del circuito sub controlador de carga 1704 a través de la bobina primaria de la fuente de carga externa. La máquina de estado de control de carga 1794 controla el circuito de carga universal 1777 con el fin de optimizar el ciclo de carga de la celda electroquímica recargable 1 30. Si el circuito de carga externa opera a una frecuencia de aproximadamente 50 KHz, el transformador tendría una escala suficiente para permitir la carga de la celda electroquímica desde 2.54 hasta 7.62 centímetros desde la batería de la presente invención, y permitiría de esta manera una carga in situ de la celda electroquímica sin retirar la batería del dispositivo eléctrico o electrónico. Esto puede proveer un beneficio diferente sobre baterías que se deben retirar del dispositivo. Una batería en un dispositivo que se implanta quirúrgicamente tal como un marca pasos, por ejemplo, se puede cargar sin retirar quirúrgicamente la batería del paciente.

SUB CONTROLADOR DE EMERGENCIA El controlador también puede desempeñar una función de emergencia que desconecta la celda electroquímica de las terminales del contenedor de la batería en el caso de que se detecten una o más condiciones relacionadas con la seguridad y/o conecta la celda electroquímica directamente a la terminal de salida derivando al convertidor si la demanda de corriente por la carga excede las capacidades del convertidor y sin embargo está dentro de la escala de corriente operativa para la celda electroquímica particular. El controlador puede incluir un sub controlador de emergencia independiente que detecta condiciones inseguras tales como un corto circuito, una polaridad inversa, sobrecarga, sobredescarga, alta temperatura, presión o concentración de hidrógeno y desconecta eléctricamente la celda electroquímica de las terminales de la batería. De manera alternativa, se pueden desempeñar las funciones de emergencia mediante la circuitería del sub controlador de descarga y/o el sub controlador de carga, o el controlador puede incluir circuitería de detección por separado que envía señales al sub controlador de descarga y/o al sub controlador de carga para desconectar la celda electroquímica de las terminales de la batería.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1 .- Una batería caracterizada porque comprende (a) un contenedor que tiene una terminal positiva y una terminal negativa; (b) una celda de batería dispuesta dentro del contenedor, dicha celda tiene un electrodo positivo, un electrodo negativo, y un voltaje de celda que se mide a través de los electrodos positivo y negativo de dicha celda; ( c) un controlador acoplado eléctricamente entre los electrodos de dicha celda y dichas terminales del contenedor para formar, a partir del voltaje de celda, un voltaje de salida a través de las terminales positiva y negativa del contenedor; y (d) un circuito que responde a una condición predeterminada de dicha batería, el circuito es operable para desacoplar el voltaje de salida del controlador de las terminales del contenedor al detectar dicha condición predeterminada.

2.- La batería de conformidad con la reivindicación 1 caracterizada además porque dicho circuito es una parte del controlador y es operable para desacoplar el voltaje de salida del controlador desde dichas terminales positiva y negativa del controlador al detectar dicha condición predeterminada.

3.- La batería de conformidad con la reivindicación 1 o 2 caracterizada además porque dicho circuito incluye un detector de corriente acoplado con dicha celda para medir una corriente de celda, el circuito responde a una condición predeterminada que incluye una de una condición de corto circuito y una condición de polaridad inversa basado en el detector de corriente, y desacopla el voltaje de salida del controlador al detectar la condición predeterminada.

4. - La batería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-3 caracterizada además porque dicho circuito es operable s para supervisar el voltaje de celda y/o la impedancia interna de celda, el circuito responde a una condición predeterminada que incluye una de caída de voltaje de celda por debajo de un nivel predeterminado, y si la impedancia interna de celda excede una impedancia predeterminada, el circuito desacopla el voltaje de salida del controlador al detectar la condición predeterminada para evitar en general o una sobredescarga de la celda.

5. - La batería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4 caracterizada además porque dicho circuito es operable para supervisar el voltaje de celda, el circuito responde a una condición predeterminada que incluye el voltaje de celda excede un nivel de voltaje 5 predeterminado, el circuito desacopla el voltaje de salida del controlador al detectar la condición predeterminada para evitar en general una sobrecarga de la celda.

6. - La batería de conformidad con cualquiera de , las reivindicaciones 1-5 caracterizada además porque dicho circuito es operable 0 para supervisar la presión dentro del contenedor, el circuito responde a una condición predeterminada que incluye la presión del contenedor excede un límite predeterminado, el circuito desacopla el voltaje de salida del controlador al detectar la condición predeterminada.

7. - La batería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6 caracterizada además porque dicho circuito es operable para supervisar una concentración de hidrógeno dentro del contenedor, el circuito responde a una condición predeterminada que incluye la concentración s de hidrógeno dentro del contenedor excede un límite de hidrógeno, el circuito desacopla el voltaje de salida del controlador al detectar la condición predeterminada.

8. - La batería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-7 caracterizada además porque dicho circuito es operable o para supervisar una temperatura dentro del contenedor, el circuito responde a una condición predeterminada que incluye la temperatura del contenedor excede un límite de temperatura, el circuito desacopla el voltaje de salida del controlador al detectar la condición predeterminada.

9. - La batería de conformidad con cualquiera de las 5 reivindicaciones 1-8 caracterizada además porque dicha condición predeterminada incluye la condición en la cual la demanda de corriente de una carga adherida a la batería excede las capacidades del controlador, el circuito es operable adicionalmente, al desacoplar el voltaje de salida del controlador de las terminales del contenedor, para acoplar la celda directamente a las terminales 0 del contenedor para formar el voltaje de celda en las terminales del contenedor.

10. - Un método para extender la vida útil de una batería, dicho método se caracteriza por los pasos de: (a) proveer una batería que incluye: (i) un contenedor que tiene una terminal positiva y una terminal negativa; y (ii) una celda de batería dispuesta dentro del contenedor, dicha celda tiene un electrodo positivo, un electrodo negativo, y un voltaje de celda que se mide a través de los electrodos positivo y negativo de dicha celda; (b) acoplar eléctricamente un controlador entre los electrodos de dicha celda y dichas terminales del contenedor para formar, a partir del voltaje de celda, un voltaje de salida a través de las terminales positiva y negativa del contenedor; y (c) en respuesta a la detección de una condición predeterminada de la batería, desacoplar el voltaje de salida del controlador de las terminales del contenedor.