BRPI0809338A2

BRPI0809338A2 - Dispositivo portátil de carga e armazenamento de energia

Info

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

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO PORTÁTIL DE CARGA E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA".

ANTECEDENTES

O tempo de funcionamento de dispositivos portáteis (por exempio, telefones celulares, PDAs, etc.) é limitado pelo tamanho das baterias usadas para alimentar esses dispositivos. Em geral, as baterias são recarregadas conectando-se as baterias e/ou os dispositivos a carregadores que recebem energia de fontes de alimentação externas AC ou DC.

Quando um usuário viaja e não tem acesso às fontes de alimentação externas típicas usadas para recarregar as baterias que alimentam os vários dispositivos portáteis deste usuário, ele se vê geralmente obrigado a transportar baterias extras para cada dispositivo portátil para estender o tempo de uso desses dispositivos.

SUMÁRIO

A presente invenção refere-se a um dispositivo carregador que

pode armazenar e fornecer energia em altas correntes a aplicativos portáteis, e, em particular, fornecer energia em altas correntes para carregar baterias de dispositivos portáteis sem acessar fontes de alimentação AC ou DC externas. Esse dispositivo permite que os usuários de equipamentos e dis20 positivos portáteis (por exemplo, PDA, telefone celular, iluminação portátil, aparelhos de vídeo, câmeras, computadores, etc.), transportem energia armazenada adicional para estender o tempo de uso do dispositivo ou para uso de emergência. O dispositivo de armazenamento pode ser carregado a partir de fontes AC ou de fontes DC, como as fontes 14V DC comumente 25 disponíveis em automóveis.

Em um aspecto, é apresentado um dispositivo carregador portátil para carregar uma ou mais baterias externas recarregáveis. O dispositivo inclui uma câmara para reter pelo menos uma bateria recarregável durante a carga e pelo menos um controlador. O controlador é configurado para de30 terminar um primeiro nível de corrente de carga a ser aplicado a pelo menos uma bateria recarregável durante a carga, de modo que a pelo menos uma bateria recarregável durante a carga alcance uma primeira carga predetermi nada que é atingida dentro de um primeiro período de tempo de 15 minutos ou menos, aplicar a pelo menos uma bateria recarregável durante a carga uma primeira corrente de carga substancialmente igual ao primeiro nível de corrente de carga determinado, determinar uma segunda corrente de carga 5 a ser aplicada à uma ou mais baterias externas recarregáveis, e aplicar a uma ou mais baterias externas recarregáveis uma segunda corrente de carga substancialmente igual ao segundo nível de corrente de carga determinado, a segunda corrente de carga é drenada da pelo menos uma bateria recarregável durante a carga.

As modalidades podem incluir um ou mais dos recursos apre

sentados a seguir.

O pelo menos um controlador pode, ainda, ser configurado para ajustar periodicamente a primeira corrente de carga após ter sido alcançado o primeiro nível de tensão predeterminado da pelo menos uma bateria recar15 regável durante a carga, de modo a manter a tensão nos terminais da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada no primeiro nível de tensão predeterminado.

O pelo menos um controlador pode, ainda, ser configurado para ajustar periodicamente a segunda corrente de carga após o segundo nível de tensão predeterminado da uma ou mais baterias externas recarregáveis ser atingido, de modo a manter a tensão nos terminais da uma ou mais baterias externas recarregáveis no segundo nível de tensão predeterminado.

O pelo menos um controlador pode ser configurado para determinar a segunda corrente de carga a ser aplicada a uma ou mais baterias externas recarregáveis, de modo que a uma ou mais baterias externas recarregáveis alcancem um segundo nível de carga predeterminado que é atingido dentro de um segundo período de tempo de 15 minutos ou menos.

O dispositivo pode incluir, também, um módulo de conversão de potência configurado para converter um nível de tensão de fonte de alimentação externa em um nível de tensão de carga a ser aplicado a pelo menos uma bateria recarregável durante a carga. O módulo de conversão de potência pode incluir, por exemplo, um módulo de conversão de potência AC-DC e/ou um módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC. O dispositivo podem incluir, também, um primeiro compartimento que contém o módulo de conversão de potência, e um segundo compartimento conectável que contém o pelo menos um controlador e a pelo menos uma bateria recar5 regável durante a carga, sendo que o segundo compartimento conectável é configurado para ser mecanicamente conectado ao primeiro compartimento.

A pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada pode incluir pelo menos duas baterias recarregáveis, sendo que as pelo menos duas baterias recarregáveis podem ser conectadas em configuração de série.

A pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada pode incluir baterias de íons de Li. A pelo menos uma bateria recarregável pode incluir uma bateria de fosfato de lítio-ferro.

O primeiro nível de carga predeterminado da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada pode ser de pelo menos 90% da capacidade de carga da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, e o primeiro período de tempo pode ser aproximadamente entre 5 a 15 minutos.

O segundo nível de carga predeterminado da uma ou mais baterias externas recarregáveis pode ser de pelo menos 90% da capacidade de carga da uma ou mais baterias externas recarregáveis, e o segundo período de tempo pode ser aproximadamente de 5 a 15 minutos.

O dispositivo pode incluir, também, um compartimento de carga configurado para receber uma ou mais baterias externas recarregáveis. O dispositivo pode incluir, também, uma ou mais baterias externas recarregáveis.

O pelo menos um controlador pode incluir um microcontrolador baseado em processador.

O dispositivo pode incluir, também, pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.

Em um outro aspecto, é apresentado um dispositivo carregador portátil para carregar uma ou mais baterias externas recarregáveis. O dispositivo inclui um primeiro compartimento que tem uma câmara para reter pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, um segundo compartimento que compreende um primeiro módulo de conversão DC-DC que recebe carga da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada na câ5 mara e fornece a carga a uma ou mais baterias externas recarregáveis, e um terceiro compartimento que tem um mecanismo para conectar e desconectar o terceiro compartimento do primeiro compartimento, sendo que o terceiro compartimento compreende um segundo módulo de conversão DC-DC que fornece energia para carregar a pelo menos uma bateria recarregável sendo 10 carregada e que recebe carga do módulo de conversão de potência.

As modalidades podem incluir um ou mais dos recursos apresentados a seguir.

O primeiro compartimento pode incluir um mecanismo para conectar e desconectar o primeiro compartimento do segundo compartimento. O segundo compartimento pode incluir um mecanismo para co

nectar e desconectar o segundo compartimento do primeiro compartimento.

O dispositivo pode incluir, também, um quarto compartimento que tem um mecanismo para conectar e desconectar o quarto compartimento do terceiro compartimento, sendo que o quarto compartimento compreende um módulo de conversão de potência.

O dispositivo pode incluir, também, uma ou. mais baterias externas recarregáveis.

O primeiro módulo de conversão DC-DC pode incluir pelo menos um controlador configurado para determinar um nível de corrente de carga a 25 ser aplicado a uma ou mais baterias externas recarregáveis, e aplicar a uma ou mais baterias externas recarregáveis uma corrente de carga substancialmente igual ao segundo nível de corrente de carga determinado, sendo que a segunda corrente de carga é drenada da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada. O pelo menos um controlador pode ser configurado 30 para determinar a corrente de carga a ser aplicada à uma ou mais baterias externas recarregáveis, de modo que a uma ou mais baterias externas recarregáveis alcance um nível de carga de pelo menos 90% da capacidade de carga da uma ou mais baterias externas recarregáveis dentro de um segundo período de tempo de 15 minutos ou menos. O pelo menos um controlador pode, ainda, ser configurado para determinar um segundo nível de corrente de carga a ser aplicada à pelo menos uma bateria recarregável sendo carre5 gada, de modo que a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada alcance um segundo nível de carga de pelo menos 90% da capacidade de carga da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada em um segundo período de tempo de 15 minutos ou menos, e aplicar à pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada uma segunda corrente de carga 10 substancialmente igual ao segundo nível de corrente de carga determinado.

O primeiro compartimento e o segundo compartimento podem

ser iguais.

O segundo compartimento pode incluir, também, uma interface para ser acoplada a uma ou mais baterias externas. A interface pode ser uma interface de chicote.

Em um aspecto adicional, é apresentado um método. O método inclui determinar um primeiro nível de corrente de carga a ser aplicado a peIo menos uma bateria recarregável sendo carregada, de modo que a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada alcance uma primeira carga predeterminada que é atingida dentro de um primeiro período de tempo de 15 minutos ou menos, aplicar à pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada uma primeira corrente de carga substancialmente igual ao primeiro nível de corrente de carga determinado, determinar uma segunda corrente de carga a ser aplicada a uma ou mais baterias externas recarregáveis, e aplicar a uma ou mais baterias externas recarregáveis uma segunda corrente de carga substancialmente igual ao segundo nível de corrente de carga determinado, sendo que a segunda corrente de carga é drenada da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.

Similares aos aspectos do dispositivo, as modalidades do método podem incluir qualquer recurso correspondente a quaisquer dos recursos determinados acima para os dispositivos.

O dispositivo carregador pode armazenar uma quantidade de energia maior do que a quantidade de energia armazenada normalmente por um dispositivo portátil típico, permitindo, dessa forma, que o usuário transfira carga elétrica do dispositivo carregador para o dispositivo portátil ou para a bateria do dispositivo portátil. Dessa forma, o usuário pode transportar energia elétrica armazenada sem que tenha que transportar baterias extras para cada dispositivo portátil que o usuário possui. O dispositivo carregador serve como um dispositivo portátil de carga universal. O dispositivo pode ter, adicionalmente, a capacidade de ser recarregado a taxas altas, de modo que o dispositivo de armazenamento de energia portátil pode ser restaurado com energia elétrica em aproximadamente 5 a 15 minutos ou menos. Adicionalmente, o dispositivo pode fornecer níveis altos de potência de carga com tensão suficientemente alta para permitir o carregamento rápido de baterias de dispositivos portáteis pequenos, em aproximadamente 5 a 15 minutos, ou menos.

O dispositivo carregador aqui descrito fornece uma solução leve, de baixo custo para transporte de armazenamento de energia portátil adicional, permitindo a ampliação do uso de vários dispositivos portáteis quando o usuário está distante de uma fonte confiável de alimentação contínua por um período de tempo prolongado.

Os detalhes de uma ou mais modalidades da invenção são apresentados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo. Outras características, objetos e vantagens da invenção serão aparentes a partir da descrição, dos desenhos e das reivindicações.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Afigura 1 é um diagrama de blocos de uma modalidade exemplificadora de um dispositivo carregador portátil.

A figura 2A é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora de um compartimento que compreende um circuito de conversão de potência.

A figura 2B é a vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora de um compartimento que compreende um circuito de carga e armazenamento de energia.

A figura 2C é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora da vista interna do compartimento da figura 2B.

A figura 2D é uma vista em perspectiva do compartimento de

figura 2B mecanicamente fixado ao compartimento da figura 2A.

A figura 2E é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora de um compartimento para receber uma bateria interna prismática, e que compreende um circuito de carga e armazenamento de energia.

A figura 2F é uma vista em perspectiva de uma modalidade exemplificadora da vista interna do compartimento da figura 2E.

A figura 3 é um outro diagrama de blocos de uma modalidades exemplificadora de um dispositivo carregador portátil.

A figura 4 é um circuito esquemático de um circuito de carga e

xemplificador usado pelo dispositivo carregador das figuras 1 e 3.

Afigura 5 é um comutador AC-DC de uma modalidade exemplificadora.

Afigura 6A é um diagrama de fluxo de uma modalidade exempli

ficadora de um procedimento de carregamento de baterias recarregáveis.

Afigura 6B é um diagrama de fluxo de uma modalidade exemplificadora de um procedimento de carga para carregamento de baterias externas recarregáveis.

A figura 7 é um diagrama de blocos de outras modalidades exemplificadoras de um dispositivo carregador portátil.

A figura 8 é um circuito esquemático de uma modalidade exemplificadora de um circuito regulador de amplificação de tensão.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Com referência à figura 1, é mostrado um dispositivo carregador portátil 10 configurado para recarregar baterias externas. O dispositivo portátil de carga 10 usa corrente drenada das baterias de carga 20 (também denominadas de baterias internas) incluídas no dispositivo carregador portátil. O dispositivo carregador portátil 10 inclui um módulo de conversão de potência AC-DC 12 conectado ao módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14 que, por sua vez, é conectado ao módulo de carga e armazenamento de energia 16. A bateria 18 é acoplada ao módulo de carga e 5 armazenamento de energia 16. A bateria 18 é tipicamente uma bateria usada em um dispositivo eletrônico portátil. O módulo de conversão de potência AC-DC 12 inclui um circuito para converter a corrente/tensão fornecida de uma fonte AC externa para uma corrente/tensão DC de nível mais baixo adequada ao carregamento das baterias. O módulo de conversão de potência 10 DC-DC com entrada DC 14 inclui um circuito para converter a corrente/tensão fornecida de uma fonte DC externa (por exemplo, uma bateria de automóvel) para uma tensão DC de nível mais baixo adequada ao carregamento de baterias. O módulo de carga e armazenamento de energia 16 é configurado para carregar as baterias externas usando a corrente drenada 15 das baterias internas 20 e inclui o circuito de controle e as baterias internas 20. Embora as bateria internas 20 mostradas na figura 1 incluam cinco (5) baterias dispostas em série, podem ser usadas mais ou menos baterias, dispostas em configurações diferentes (por exemplo, em paralelo e/ou em série e paralelo).

A bateria externa 18, bem como as baterias internas 20 incluídas

no módulo de armazenamento de energia 16, podem ser células secundárias (baterias) ou células primárias. As células eletroquímicas primárias destinam-se a serem descarregadas, por exemplo, até a exaustão apenas uma vez e, então, descartadas. As células primárias não se destinam a serem 25 recarregadas. As células primárias são descritas, por exemplo, em "Handbook of Batteries", de David Linden (McGraw-HilI, 2a. Edição, 1995). As células eletroquímicas secundárias podem ser recarregadas muitas vezes, por exemplo mais de cinqüenta vezes, mais de cem vezes, ou mais. Em alguns casos, células secundárias podem incluir separadores relativamente robus30 tos, como os que têm muitas camadas e/ou que são relativamente espessos. As células secundárias podem também ser projetadas para acomodar alterações, como inchaços, que podem ocorrer nas células. As células secundárias são descritas, por exemplo, em Falk & Salkind, "Alkaline Storage Batteries", John Wiley & Sons, Inc. 1969, na patente US n° 345.124 e na patente francesa n° 164.681, todos aqui incorporados a título de referência.

Nas modalidades aqui descritas, a bateria externa 18, bem como as baterias internas 20, são baterias secundárias, ou recarregáveis, e podem incluir células de íons de Li dotadas de material de ânodo grafítico ou material de ânodo de titanato de lítio, e materiais de cátodo de fosfato de ferro Iitiados adaptados para permitir rápida recarga de baterias recarregáveis com base nesses materiais. O dispositivo carregador portátil 10 pode ser configurado para carregar diferentes tipos de baterias, incluindo, por exemplo, baterias cilíndricas, baterias prismáticas, baterias com célula de tipo botão, e assim por diante. Embora a figura 1 mostre uma única bateria externa 18 acoplada ao carregador 10, o carregador 10 pode ser configurado para ser acoplado e para carregar baterias externas adicionais, como a bateria 18. Outros tipos de bateria podem ser usados.

Agora com referência à figura 2A, o módulo de conversão de potência AC-DC 12 e o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14 são dispostos em um compartimento de conversão de potência que é conectável e desconectável de um compartimento separado conectável e desconectável 40 de carga e armazenamento de energia (vide figura 2B) do módulo de carga e armazenamento de energia 16. O módulo de conversão de potência AC-DC 12 e o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14, cada um, podem ser alojados em compartimentos conectáveis discretos, sendo cada um dotado de mecanismos respectivos para se conectar e desconectar-se do outro compartimento, de modo que, quando é necessário apenas um dos módulos de conversão de potência (por exemplo, quando a fonte de alimentação externa disponível é uma bateria de automóvel, apenas o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC é necessário), o outro compartimento de conversão de potência não terá que ser carregado.

Com referência à figura 2B, o compartimento de armazenamento 40 inclui uma tampa 41 e uma parede de base 42 que definem uma câmara interna para baterias na qual as baterias internas recarregáveis são recebidas.

Com referência à figura 2C, com a remoção da tampa 41 do compartimento 40, as baterias internas 20a-c são conectadas eletricamente 5 umas às outras pelos terminais elétricos 48a-c (mostrados em linha tracejada) e 49a-c. Não-mostrados na figura 2C, há fios que acoplam os terminais 48a-c e 49a-c em uma configuração predefinida à saída da bateria. Por exemplo, os terminais do compartimento 40, incluindo os terminais 48a-c e 49a-c, são conectados eletricamente, de modo que, em algumas modalida10 des, é formada uma configuração em série. Outras configurações são possíveis.

Dentro do compartimento 40 está também disposto o circuito de controle 47 que controla, conforme será descrito com mais detalhes abaixo, o processo de carregamento da bateria externa 18 e/ou o processo de car15 regamento das baterias internas 20. Em algumas modalidades, o circuito de controle para controlar o processo de carregamento da bateria externa 18 e/ou das baterias internas 20a-c pode ser colocado em um compartimento separado do compartimento 40. Esse compartimento separado pode incluir um mecanismo que o conecta e desconecta do compartimento 40. Nessas 20 circunstâncias, o compartimento 40 também incluiria um mecanismo que mecanicamente o conecta e desconecta do compartimento separado que compreende o circuito de controle. Dessa forma, um compartimento separado para alojar, por exemplo, o circuito de controle para carregar a bateria externa, permite que as baterias internas 20 sejam acopladas eletricamente 25 a múltiplos tipos de circuitos de controle que são configurados para controlar o processo de carregamento de múltiplos tipos de baterias externas recarregáveis.

Conforme mostrado nas figuras 2B e 2C, estendendo-se a partir de um borda da parede de base 42 do compartimento de carga e armazenamento de energia 40 (deste ponto em diante do presente documento "compartimento de armazenamento 40") estão as abas de engate 44a-e (um conjunto similar de abas de engate também estende-se da borda oposta da parede de base 42). Essas abas de engate 44a-e são configuradas para serem recebidas nas ranhuras correspondentes 34a-e definidas sobre as paredes longitudinais das paredes que formam a depressão 32 do compartimento de conversão de potência 30 (mostrado na figura 2A). Quando as abas de 5 engate 44a-e são inseridas dentro das ranhuras 34a-e, e quando abas de engate similares são encaixadas nas ranhuras 34f-j, o compartimento de armazenamento 40 é mecanicamente fixado ao compartimento de conversão de potência 30. A figura 2D mostra o compartimento de armazenamento 40 mecanicamente conectado ao compartimento de conversão de potência 10 30. O compartimento de armazenamento 40 pode ser conectado ao compartimento de conversão de potência 30 com o uso de outros tipos de mecanismos de acoplamento.

As abas de engate 44a-e são fabricadas de materiais eletricamente condutivos, de modo que, quando o compartimento de armazenamen15 to 40 é mecanicamente fixado ao compartimento de conversão de potência, o módulo de armazenamento de energia 16 está em comunicação elétrica com os módulos de conversão de potência (isto é, o módulo 12 e/ou o módulo 14 dispostos no compartimento 30), de modo que, quando os módulos de conversão de potência são conectados a uma fonte de alimentação externa, 20 esta forneça a corrente de carga necessária para recarregar as baterias internas de carga 20, conforme será descrito com mais detalhes abaixo.

O compartimento de armazenamento 40 inclui uma interface para permitir o acoplamento mecânico e elétrico a uma ou mais baterias externas recarregáveis, como a bateria externa 18. Por exemplo, conforme mos25 trado na figura 2B, em algumas modalidades, o compartimento de armazenamento 40 inclui uma interface de chicote 46 dotada de um conector de 3 pinos. A interface de chicote de três pinos permite que o dispositivo portátil de carga seja conectado a diferentes dispositivos de usuário operados a bateria, como telefone celular, transponder GPS, etc., por um cabo configurado 30 com o conector de carga-padrão do dispositivo. Dessa forma, um dispositivo portátil de carga pode ser configurado para carregar uma ampla variedade de dispositivos do usuário, sem remover a bateria do dispositivo do usuário, através de conexão a uma variedade de conjuntos de cabos, estando o conector do dispositivo adequado situado em uma extremidade e um conector de três pinos acoplado ao conector de chicote 46 na extremidade oposta.

Quando a bateria externa recarregável 18 é inserida dentro do compartimento de carga, e, dessa forma tem seus terminais em comunicação elétrica com o circuito de carga do módulo de armazenamento de energia 16, a bateria externa 18 é recarregada através da aplicação de uma corrente de carga genericamente drenada das baterias internas de carga 20 do módulo de carga e armazenamento de energia 16. Durante o processo de carregamento da bateria externa recarregável 18, os módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 não precisam ser operados (embora possam ser), e, dessa forma, não necessitam estar presentes. Consequentemente, quando a bateria externa 18 é carregada, o compartimento de conversão de potência pode ser separado do compartimento de armazenamento de energia 40. Em algumas modalidades, a corrente de carga pode ser fornecida pela fonte de alimentação externa conectada aos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14.

A configuração do dispositivo carregador 10 para ter estruturas conectáveis discretas separadas permite que as várias estruturas conectá20 veis sejam facilmente transportadas, e, portanto, menos fisicamente pesadas aos usuários. Adicionalmente, um usuário em viagem precisa apenas trans-. portar com ele/ela o compartimento de armazenamento 40 no qual o módulo de carga e armazenamento de energia 16 (incluindo as baterias internas de carga) está disposto, e usar a energia armazenada nas baterias internas pa25 ra recarregar as baterias externas utilizadas para ligar os diversos dispositivos elétricos que o usuário possui.

Com referência à figura 2E, é mostrada uma modalidade de um compartimento de armazenamento 150 que usa uma ou mais baterias prismáticas recarregáveis como suas baterias internas recarregáveis. O compar30 timento de armazenamento 150 inclui uma tampa 151 e uma parede de base 152 que define uma câmara interna para baterias na qual uma ou mais baterias prismáticas recarregáveis internas são recebidas. Com referência à figura 2F, com a tampa 151 do compartimento 150 removida, uma bateria prismática recarregável interna 160 é disposta dentro da câmara interna para baterias. Adicionalmente, disposto dentro do compartimento 150 está o circuito de controle 157 que, como o circuito de 5 controle 47 mostrado na figura 2C, controla o processo de carregamento da bateria externa 218 e/ou o processo de carregamento da bateria interna 160.

Como adicionalmente mostrado nas figuras 2E-F, estendendo-se a partir de uma borda da parede de base 152 do compartimento de carga e armazenamento de energia 150 estão as abas de engate 154a-e (um con10 junto similar de abas de engate também se estende da borda oposta da parede de base 152). Essas abas de engate 154a-e são configuradas para serem recebidas nas ranhuras correspondentes em um compartimento de conversão de potência como, por exemplo, o compartimento de conversão de potência 30 (mostrado na figura 2A). Quando as abas de engate 154a-e são 15 inseridas dentro das ranhuras correspondentes do compartimento de conversão de potência, o compartimento de armazenamento 150 é mecanicamente fixado ao compartimento de conversão de potência. O compartimento de armazenamento 150 pode ser conectado ao compartimento de conversão de potência utilizando-se outros tipos de mecanismos de acoplamento.

Com referência à figura 3, o módulo de carga e armazenamento

de energia 16 é configurado para incluir pelo menos uma bateria recarregável de íons de Iitio de alta potência, e, em algumas modalidades, duas ou mais baterias recarregáveis de íons de lítio de alta potência.

Quando apenas uma bateria interna é usada para carregar uma 25 bateria externa esgotada, é difícil carregar totalmente a bateria externa porque a tensão da bateria interna de carga será eventualmente reduzida a um valor substancialmente igual ao da bateria externa que está sendo carregada. Dessa forma, a bateria externa não pode, nessas circunstâncias, atingir sua tensão máxima (correspondente a capacidade de carga total ou próxima 30 ao total). Além disso, para operar o circuito do módulo de carga e armazenamento de energia 16, a(s) bateria(s) interna(s) exigem tipicamente uma tensão mínima de, por exemplo, 2,5V a 3,OV. Consequentemente, quando o módulo de carga e armazenamento de energia 16 inclui uma única bateria interna recarregável, um circuito de amplificação de tensão é usado para facilitar o carregamento do circuito externo e a operação do circuito do módulo de carga e armazenamento de energia 16. Entretanto, quando é usado 5 um circuito de amplificação de tensão, uma corrente maior é drenada da bateria interna de carga, limitando, dessa forma, a corrente máxima de carga que o dispositivo pode fornecer. O controle do circuito de amplificação de tensão é configurado para fornecer a tensão de carga necessária, fazendo com que a tensão da bateria interna varie de cerca de 4V quando totalmente 10 carregada a no mínimo 2V quando totalmente descarregada, permitindo, dessa forma, que a capacidade de descarga total da bateria de armazenamento interno seja utilizada para carregar o dispositivo ou a bateria externa. O circuito de amplificação de tensão é configurado para fornecer a tensão de carga adequada necessária ao dispositivo externo. Para dispositivos que 15 usam uma única bateria, essa tensão de carga de saída é tipicamente 3,8V a 3,9V para baterias de íons de Li do tipo fosfato de ferro, enquanto que a tensão de saída de carga para baterias de íons de Li do tipo óxido de cobalto é 4,1 V a 4,2V. A figura 8 é um circuito esquemático de uma modalidade exemplificadora de um circuito regulador de amplificação de tensão 170. O 20 circuito de amplificação é configurado para fornecer substancialmente uma corrente constante de carga enquanto a tensão nos terminais da bateria externa está abaixo do limite de tensão de carga. Quando a tensão nos terminais da bateria externa é igual ao limite de tensão de carga, o circuito de controle de amplificação de carga entra em um modo de controle de tensão 25 constante e fornece uma tensão de saída substancialmente constante. O fornecimento de energia de carga pode ser interrompido com base no tempo de carga transcorrido ou com base em um limite de corrente mais baixo durante a fase de tensão constante do processo de carregamento.

Duas ou mais baterias de íons de Li em série permitem substancialmente o uso total da carga armazenada nas baterias internas recarregáveis do módulo de carga e armazenamento de energia 16, sem o uso de um circuito de amplificação, em virtude da tensão mais alta alcançada quando as baterias são conectadas em série. Adicionalmente, o uso de duas ou mais baterias armazenadas em série usadas em conjunto com um circuito regulador buck fornece capacidade de corrente de carga maior do que a capacidade de fornecimento de corrente da bateria individual, por um fator a5 proximadamente igual ao número de baterias em série. Por exemplo, duas baterias em série que podem fornecer 1A de corrente de saída a uma tensão média de 3V irão fornecer, cada, um circuito regulador buck de 1A e 6V. A saída de corrente do regulador buck a 4V poderia ser tão alta quanto 1,5A, enquanto que a saída de corrente a 3V poderia ser 2,OA (negligenciando-se 10 quaisquer ineficiências do conversor). Em modalidades nas quais duas baterias internas recarregáveis em série são usadas para carregar uma bateria externa recarregável, a tensão resultante na saída do módulo de carga e armazenamento de energia 16 é geralmente entre 4 a 8V. A tensão de saída é regulada (incluindo o desempenho da redução de tensão) por, por exem15 pio, um regulador buck, como o conversor buck 80 mostrado na figura 3, para fornecer níveis de corrente/tensão adequados para carregar a bateria externa recarregável. Próximo a finalização do processo de carregamento, a tensão da bateria interna de carga ainda estaria acima dos 4,OV necessários para carregar a bateria externa recarregável. A tensão da bateria de carga 20 estará, ainda, acima do nível de tensão necessário para operar o circuito do módulo de carga e armazenamento de energia 16 (por exemplo, 3,3V).

Baterias de íons de Li típicas são carregadas a cerca de 3,8V a 4,OV para baterias à base de cátodo de Li-ferro-fosfato e a cerca de 4,1 V a 4,2V para baterias à base de cátodo de óxido de cobalto. A tensão de corte 25 de descarga de baterias baseadas na eletroquímica de fosfato de Li-ferro é tipicamente de cerca de 2,0V, e cerca de 2,5V para baterias à base da eletroquímica de óxido de cobalto. A tensão de corte de descarga é a menor tensão sob carga que a bateria pode ser reduzida sem sofrer efeitos potencialmente adversos à capacidade ou ao ciclo de vida das células da bateria. 30 Dessa forma, a descarga da bateria deve ser bloqueada quando a tensão da bateria alcançar a tensão de corte de descarga.

O módulo de conversão de potência AC-DC 12 e/ou o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14, carrega(m) as baterias 20. O módulo de carga e armazenamento de energia 16 é configurado para, inicialmente, fazer com que uma corrente de carga constante seja aplicada às baterias internas recarregáveis 20 recebidas na câmara interna para bate5 rias do módulo de armazenamento 16. Durante o período em que uma corrente constante é fornecida às baterias 20 (durante esse período, diz-se que o carregador está operando em corrente constante, ou modo DC), a tensão das baterias 20 aumenta. Quando a tensão das baterias internas 20 atinge o limite superior de uma tensão predeterminada de, por exemplo, 3,8V (esse 10 limite superior de tensão é, às vezes, chamado de tensão crossover), o módulo de armazenamento 16 é configurado para fornecer uma tensão substancialmente constante no nível de limite superior, aplicada às baterias 20 pelo período de carga remanescente. Durante o período em que uma tensão constante, substancialmente igual ao valor no crossover predeterminado, é 15 aplicada às baterias 20, diz-se que o módulo de armazenamento 16 está operando em modo de tensão constante, ou modo CV (constant voltage).

Durante o período em que as baterias internas de carga 20 são carregadas, o módulo de conversão de potência AC-DC 12 pode ser acoplado eletricamente a uma fonte de alimentação AC, externa ao carregador 10, 20 como uma fonte que fornece energia a uma taxa de 85V - 265V e 50Hz a 60Hz, para converter a energia AC a uma tensão DC baixa adequada para carregar as baterias internas recarregáveis.

A configuração das baterias internas recarregáveis inseridas dentro da câmara de carga do módulo de armazenamento afeta a tensão necessária para carregar essas baterias. Por exemplo, se uma única bateria de carga está disposta na câmara de carga do módulo de armazenamento

16, uma tensão de aproximadamente 4,OV pode ser necessária (a tensão necessária pode variar de acordo com a bateria específica usada para a bateria interna de carga). Se, por outro lado, duas baterias internas de carga 30 são dispostas em série na câmara de carga, pode ser necessário a aplicação de uma tensão de, por exemplo, aproximadamente 8V às baterias internas recarregáveis. Por outro lado, se duas baterias são inseridas em paraleIo1 a corrente de carga necessária seria duas vezes a de uma bateria única.

Agora com referência à figura 5, o módulo de conversão de potência AC-DC pode ser implementado como um comutador AC-DC isolado 90 que inclui uma seção de transformador, e é configurado para aceitar a 5 energia de entrada em uma primeira tensão alternada e transformá-la em uma tensão DC constante mais baixa. O conversor AC-DC inclui isolamento galvânico entre a linha de entrada AC e a saída DC para evitar que a corrente AC de entrada alcance a seção de saída DC do módulo de conversão de potência AC-DC 12 e para proteger o usuário da exposição acidental à cor10 rente AC.

Conforme descrito na presente invenção, o módulo de conversão de potência AC-DC pode ser acoplado eletricamente ao módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14. O módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14 é configurado para converter uma fonte 15 de alimentação DC externa, como um dispositivo de energia DC de um automóvel a um nível de tensão DC mais baixo adequado para carregar baterias recarregáveis. O módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC pode ser implementado como um conversor buck configurado para reduzir a tensão DC efetiva aplicada às baterias 20, fazendo com que os disposi20 tivos de chaveamento (por exemplo, transistores), sejam chaveados de maneira controlada para permitir, dessa forma, que a corrente seja fornecida durante o período em que os dispositivos de chaveamento estão ligados, e retirar corrente durante o período em que os dispositivos de chaveamento estão desligados. Uma descrição detalhada da operação de um circuito con25 versor buck exemplificador é fornecida abaixo. Dessa forma, por exemplo, em algumas modalidades, uma fonte de alimentação de corrente contínua de um carro fornece aproximadamente 11,5V a 14,3V de energia DC, e o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14 converte esse nível de energia a um nível de energia adequado necessário para carregar 30 pelo menos uma bateria interna recarregável e/ou operar o circuito do módulo de armazenamento de energia 16.

Com relação novamente à figura 3, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 inclui também um controlador 50 para determinar a corrente de carga a ser aplicada às baterias 20. Em algumas modalidades, o controlador 50 é configurado para interromper a corrente de carga após transcorrido um período de tempo específico ou predeterminado. O controla5 dor 50 pode também ser configurado para interromper a corrente de carga quando uma tensão, ou nível de carga, de bateria predeterminada for obtida. Por exemplo, o controlador 50 regula o conversor DC-DC, como um conversor buck 60, de modo que uma taxa de carga constante de, por exemplo, 12C (isto é, uma taxa de carga de 1C corresponde à corrente que seria ne10 cessária para carregar uma bateria em uma hora, e, dessa forma, 12C é a taxa de carga que carregaria uma bateria específica em aproximadamente 1/12 de uma hora, isto é, cinco minutos) é aplicada até que uma tensão de limite superior predeterminada seja obtida. Uma vez obtida a tensão de limite superior, o controlador 50 altera os modos de controle e faz com que uma 15 tensão constante seja aplicada às baterias 20 até que um período de carga predeterminado tenha expirado, por exemplo, 5 minutos.

Em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada às baterias 20 pode ser baseada, pelo menos em parte, na entrada especificada pelo usuário fornecida através de uma interface do usuário disposta, por exemplo, no compartimento de armazenamento de energia 40. Essa interface de usuário pode incluir, por exemplo, chaves, teclas e/ou botões através dos quais um usuário pode indicar, por exemplo, a capacidade da bateria a ser carregada. Adicionalmente, em algumas modalidades, a interface pode ser configurada para permitir que o usuário especifique outros parâmetros pertinentes ao processo de carregamento, como, por exemplo, o período de carga (em circunstâncias nas quais um período de carga de, por exemplo, 15 minutos a 1 hora, é desejado). Para determinar a corrente de carga específica a ser usada, é acessada uma tabela de conversão que indexa correntes de carga adequadas correspondentes aos parâmetros especificados pelo usuário.

Em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga pode ser feita pela identificação da capacidade (s) bateria(s) inserida(s) na câmara de carga do módulo de armazenamento de energia 16 utilizando-se, por exemplo, um mecanismo de identificação que fornece dados representativos da capacidade e/ou tipo de bateria. Uma descrição detalhada de um dispositivo carregador exemplificador que inclui um mecanismo de identifica5 ção baseado no uso de um resistor ID dotado de uma resistência representativa da capacidade da bateria é fornecida no pedido de patente concomitantemente depositado intitulado "Ultra Fast Battery Charger with Battery Sensing", cujo conteúdo está aqui incorporado a titulo de referência, em sua totalidade.

Outros tipos de mecanismos de identificação de baterias podem

ser empregados. Por exemplo, mecanismos de identificação de bateria adequados podem incluir identificação por radiofreqüência (RFID) mecanismo no qual em resposta a um sinal de ativação (por exemplo, um sinal de rádio), um dispositivo RFID comunica ao carregador 10 um sinal elétrico represen15 tativo da capacidade da bateria, do tipo, etc. Outros mecanismos de identificação adequados incluem mecanismos que implementam técnicas de comunicação serial para identificar uma bateria, por exemplo, os padrões SMBus de Bateria Inteligente para fazer com que os dados de identificação representativos da capacidade e/ou tipo de bateria sejam comunicados ao car20 regador 10 por uma interface de comunicação de dados seriais. Alternativamente, uma interface proprietária poderia ser usada para permitir a comunicação de informações pertinentes ao processo de carregamento ao controlador para facilitar a determinação da corrente de carga a ser aplicada às baterias.

Em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga

pode ser feita pela medição de pelo menos uma das características elétricas da bateria indicativas da capacidade e/ou do tipo de bateria (por exemplo, a resistência de carga DC da bateria). Uma descrição detalhada de um dispositivo carregador exemplificador que adaptativamente determina a corrente 30 de carga com base nas características medidas da bateria é fornecida no pedido de patente concomitantemente depositado intitulado "Adaptive Charger Device and Method", cujo conteúdo está aqui incorporado a titulo de referência, em sua totalidade.

O controlador 50 inclui um dispositivo processador 52 configurado para controlar as operações de carga realizadas nas baterias 20. O dispositivo processador 52 pode ser qualquer tipo de dispositivo de computação e/ou processamento, como um microcontrolador PIC18F1320, disponível junto à Microchip Technology Inc. O dispositivo processador 52 usado na implementação do controlador 50 inclui elementos de memória volátil e/ou não-volátil configurados para armazenar instruções de computador inseridas em software para permitir operações gerais do dispositivo baseado em processador, bem como de programas de implementação para executar operações de carga das baterias internas recarregáveis 20 dispostas na câmara de carga do módulo de carga e armazenamento de energia 16, incluindo as operações de carga que alcançam pelo menos 90% da capacidade de carga das baterias internas 20 em menos de quinze (15) minutos. O dispositivo processador 52 inclui um conversor analógico-digital (A/D) 54 com múltiplas linhas de entrada e saída analógicas e digitais. O controlador 50 inclui também um dispositivo conversor digital-analógico (D/A) 56, e/ou um modulador de largura de pulso (PWM) 58 que recebe sinais digitais gerados pelo dispositivo processador 52 e, em resposta, gera sinais elétricos que regulam o ciclo de trabalho do circuito de chaveamento, como o conversor buck 60 do módulo de armazenamento de energia.

Com referência agora à figura 4, o conversor buck 60 inclui, por exemplo, dois transistores de junção Bi-polar (BJT) 62 e 64 e um indutor 66 que armazena energia quando o módulo de conversão de potência 12 e/ou 25 14 está em comunicação elétrica com o conversor buck 60, e que descarrega energia como corrente durante os períodos em que os módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 está eletricamente isolado do conversor buck 60. O conversor buck 60 mostrado na figura 4 inclui, também, um capacitor 68 que é adicionalmente usado como um elemento para armazenamento de 30 energia. O indutor 66 e o capacitor 68 agem também como filtros de saída para reduzir a corrente de chaveamento e as ondulações de tensão na saída do conversor buck 60. A energia transmitida às baterias internas 20 do módulo de conversão de potência AC-DC 12 e/ou do módulo de conversão de potência DCDC com entrada DC 14 é regulada pelo controle do nível de tensão aplicado às bases dos transistores 62 e 64. Para ocasionar a aplicação da energia do 5 módulo de conversão de potência às baterias 20, um sinal elétrico de atuação a partir de um terminal 50d (marca SW1) do controlador 50 é aplicado à base do transistor 62, resultando no fluxo de corrente dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 para o transistor 62 e para a baterias 20.

Quando o sinal de atuação aplicado à base do transistor 62 é 10 removido, a passagem de corrente dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 é bloqueada, e o indutor 66 e/ou o capacitor 68 fornece(m) corrente da energia armazenada nos mesmos. Durante o período em que o transistor 62 está desligado, um segundo sinal de atuação é aplicado pelo terminal 50e (marca SW2) do controlador 50 à base do transistor 64 para 15 permitir a passagem de corrente (usando a energia que foi armazenada no indutor 66 e/ou no capacitor 68 durante o período em que o transistor 62 está ligado) através das baterias 20. Em algumas modalidades, um diodo retificador é usado em substituição ao transistor 64, sendo que o diodo fornece funcionalidade similar ao transistor 64.

O período em que o transistor está ligado, ou ciclo de trabalho, é inicialmente aumentado aos poucos do ciclo de trabalho de 0%, enquanto que o controlador ou circuito de realimentação mede a corrente e a tensão de saída. Uma vez obtida a corrente de carga determinada aplicada às baterias 20, o circuito de controle de retroinformação gerencia o ciclo de trabalho do tran25 sistor utilizando um sistema de retroinformação linear de circuito fechado, por exemplo, um mecanismo proporcional-integral-diferencial, ou PID. Um mecanismo de controle similar pode ser usado para controlar o ciclo de trabalho do transistor quando a saída de tensão do carregador, ou a tensão nos terminais da bateria, alcança a tensão crossover.

Dessa forma, a corrente fornecida pelos módulos de conversão

de potência durante o período em que o transistor 62 está ligado, e a corrente fornecida pelo indutor 66 e/ou pelo capacitor 68 durante os períodos em que o transistor 62 está desligado deveriam resultar em uma corrente efetiva substancialmente igual à corrente de carga necessária.

Em algumas modalidades, o controlador 50 recebe periodicamente (por exemplo, a cada 0,1 segundos) uma medição da passagem de 5 corrente pela bateria 12 conforme medido, por exemplo, pelo sensor de corrente 61 que comunica o valor medido através de um terminal 50c (marca ISENSE) do controlador 50. Com base nessa corrente medida recebida, o controlador 50 ajusta o ciclo de trabalho para ocasionar um ajuste no fluxo de corrente através da baterias 20, de modo que a corrente converge para 10 um valor substancialmente igual ao nível de corrente de carga. O conversor buck 60 é, dessa forma, configurado para operar com um ciclo de trabalho ajustado, que resulta em níveis de corrente ajustáveis fornecidos às baterias 20.

O controlador 50 é configurado, ainda, para manter a tensão nos terminais da bateria 12 em cerca de um limite de tensão superior predeterminado substancialmente constante quando o limite superior é atingido. Enquanto as baterias 20 estão sendo carregadas com a corrente substancialmente igual à corrente de carga, a tensão nos terminais da bateria aumenta. Para assegurar que a tensão nos terminais das baterias não exceda o limite de tensão superior predeterminado (de modo que as baterias não superaqueçam, ou que o funcionamento das baterias ou a expectativa de vida útil não sejam de outro modo adversamente afetados), a tensão nos terminais das baterias 20 é periodicamente medida (por exemplo, a cada 0,1 segundos) utilizando-se um sensor de tensão 63 para determinar quando o limite de tensão superior predeterminado foi atingido. A tensão medida é comunicada ao controlador 50 por um terminal 50b (marca VSENSE). Quando a tensão nos terminais das baterias 20 alcançarem o limite de tensão superior predeterminado, o circuito regulador de corrente/tensão é controlado para ocasionar uma tensão substancialmente constante nos terminais das baterias 20.

Em algumas modalidades, o controlador 50 é configurado para monitorar a taxa de aumento da tensão através da medição periódica da tensão nos terminais das baterias 20 e ajustar a corrente de carga aplicada às baterias 20 de modo que o limite de tensão superior predeterminado é atingido em um período de tempo de aumento de tensão especificado. Com base na taxa de aumento de tensão medida, o nível de corrente de carga é 5 ajustado para aumentar ou diminuir a corrente de carga, de modo que o limite de tensão superior predeterminado é atingido dentro de um período de aumento de tensão especificado. O ajuste do nível de corrente de carga pode ser executado, por exemplo, de acordo com uma técnica do preditorcorretor que usa um filtro Kalman. Podem ser usadas outras abordagens 10 para a determinação de ajustes à corrente para se obter o limite de tensão superior predeterminado.

Em adição ao sensor de tensão e/ou ao sensor de corrente, o carregador 10 pode incluir outro sensor configurado para medir outros atributos das baterias 20 e/ou do carregador 10. Por exemplo, o carregador 10 15 pode incluir sensores de temperatura (por exemplo, baseado em termistor) acoplados a uma ou mais das baterias 20, à placa de circuito sobre a qual o controlador 50 está disposto, ao módulo de conversão de potência 12 e/ou 14, etc. Esses sensores de temperatura são configurados para permitir que o carregador 10 adote ações preventivas ou corretivas, na hipótese de um ou 20 mais módulos e/ou componentes do carregador superaquecerem (por exemplo, a temperatura da placa exceder 60°C). Ações preventivas ou corretivas para contra-atacar condições de operação inseguras incluem a interrupção da operação de carga, ou a redução da corrente de carga para diminuir a temperatura das baterias 20 e/ou do carregador 10. Em circunstâncias 25 nas quais as baterias 20 são baterias de fosfato de lítio-ferro dotadas de uma resistência de carga baixa que não resulta em significativa geração de aquecimento durante a operação de carga, ou em circunstâncias em que a operação de carga é realizada em um curto período de tempo, por exemplo, 5 a 15 minutos, o carregador 10 pode ser implementado sem controle térmi30 co e/ou mecanismos de monitoramento térmico. Dessa forma, nessas modalidades, a operações de determinação das temperaturas da bateria e/ou do carregador, e a resposta às mesmas, não são realizadas. Os sinais de medição recebidos são processados usando-se elementos de processamento lógico analógico (não-mostrados), como dispositivos controladores de carga dedicados que podem incluir, por exemplo, comparadores de limite, para determinar o nível de tensão e de corrente 5 medidos pelo sensores de tensão e/ou de corrente. O carregador 10 pode também incluir blocos de condicionamento de sinal, como os filtros 51 e 53, para realização de filtragem de sinal e processamento de sinais de entrada analógicos e/ou digitais para evitar a medição incorreta (por exemplo, medição incorreta de tensão, temperatura, etc.) que pode ser causada por fatores 10 indesejados, como ruído no nível de circuito.

Com referência novamente à figura 3, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 inclui, ainda, um segundo circuito de carga para converter a tensão da disposição de baterias 20 em uma tensão adequada para carregamento da bateria externa 18 e fornecer a tensão convertida à 15 bateria externa 18. Em algumas modalidades, o segundo circuito conversor de carga pode ter uma configuração e pode executar operações similares às configurações e operações do circuito usado para regular a corrente/tensão aplicada às baterias 20 dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14.

Dessa forma, o segundo circuito de carga inclui um segundo 20 controlador 70 configurado para determinar uma corrente de carga a ser aplicada à bateria externa recarregável 18, e aplicar à bateria externa 18 uma corrente substancialmente igual à corrente de carga determinada. O segundo controlador 70 é configurado para interromper a corrente de carga após transcorrido um período de tempo específico predeterminado. O controlador 25 70 pode, ainda, ser configurado para interromper a corrente de carga, uma vez que tenha sido obtida uma tensão ou nível de carga de bateria predeterminada.

O controlador 70 é configurado para controlar outro circuito conversor DC-DC, como, por exemplo, um conversor buck 80. Tendo em vista que a corrente que deve ser aplicada à bateria externa 18 é drenada de energia armazenada limitada, o controlador 70 pode ser configurado para limitar a corrente de carga externa a níveis que não excedam 3A. Por exemplo, em circunstâncias em que a corrente de carga externa é de aproximadamente 2,5A, uma bateria externa recarregável com uma capacidade de 500 mAh seria carregada em aproximadamente doze (12) minutos (0,5 Ah / 2,5A = 0,2 horas = 12 minutos), correspondendo à taxa de carga de 5C.

5 Similar ao controlador 50, o controlador 70 pode ser configurado

para aplicar a corrente de carga determinada até que uma segunda tensão limite superior predeterminada da bateria externa 18 seja obtida, ou um determinado período de tempo (por exemplo, 10 minutos) tenha expirado. Uma vez obtida a tensão máxima de carga, ou expirado o período de tempo, o 10 controlador 70 altera os modos de controle e aplica uma tensão constante à bateria externa 18 até que um período de tempo predeterminado adicional tenha expirado, por exemplo, 5 minutos após a transição para o modo de tensão constante de carregamento da bateria externa.

Como com a operação de carga para as baterias internas de carga 20, em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada à bateria externa 18 pode ser baseada, pelo menos em parte, na entrada específica fornecida pelo usuário através da interface do usuário disposta sobre o compartimento do módulo de armazenamento 40. Essa interface de usuário pode incluir, por exemplo, chaves, teclas e/ou botões através dos quais um usuário pode indicar, por exemplo, a capacidade da bateria a ser carregada. Adicionalmente, em algumas modalidades, a interface pode ser configurada para permitir que o usuário especifique outros parâmetros pertinentes ao processo de carregamento, como, por exemplo, o período de carga (em circunstâncias nas quais um período de carga mais longo, de, por exemplo, 15 minutos a 1 hora, é desejado). Para determinar a corrente de carga específica a ser usada, é acessada uma tabela de conversão que indexa as corrente de carga adequadas correspondentes aos parâmetros especificados pelo usuário. Adicionalmente, em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada à bateria externa 18 pode ser feita pela identificação da capacidade da bateria 18 inserida no compartimento de carga, usando-se, por exemplo, um mecanismo de identificação que fornece dados representativos da capacidade e/ou do tipo da bateria, ou pela medição, por exemplo, da resistência de carga DC da bateria para, dessa forma, identificar a bateria externa 18 a ser carregada.

O controlador 70 inclui um dispositivo processador 72 configurado para controlar as operações de carga realizadas na bateria 18, e pode 5 ser, por exemplo, um microcontrolador PIC18F1320, disponível junto à Microchip Technology Inc. Em algumas modalidades, o processador 52, usado para controlar a operação de carga das baterias internas de carga 20, pode também ser usado para controlar a operação de carga a ser realizada na bateria externa 18. Em circunstâncias nas quais outro processador separado 10 é usado para controlar a operação de carga da bateria externa 18, o dispositivo processador 72 usado na implementação do controlador 70 inclui elementos de memória volátil e/ou não-volátil, configurados para armazenar instruções de computador inseridas em software para permitir as operações gerais do dispositivo baseado em processador, bem como de programas de 15 implementação para execução de operações de carga na bateria externa 18, incluindo as operações de carga que alcançam pelo menos 90% da capacidade de carga em menos que quinze (15) minutos. O dispositivo processador 72 inclui um conversor analógico-digital (A/D) 74 com múltiplas linhas de entrada e saída analógicas e digitais. O controlador 70 inclui, também, um 20 dispositivo conversor digital-analógico (D/A) 76, e/ou um modulador de largura de pulso (PWM) 78 que recebe sinais digitais gerados pelo dispositivo processador 72 e gera, em resposta, sinais elétricos que regulam o ciclo de trabalho do circuito de chaveamento, como o conversor buck 80 do segundo circuito de carga.

O controlador 70 atua o conversor buck 80 para regular a corren

te/tensão fornecida pelas baterias internas de carga 20. Como explicado com relação ao conversor buck 60 usado para regular a corrente/tensão fornecida pelos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14, o conversor buck 80 pode incluir transistores (não-mostrados) ou outros tipos de disposi30 tivos de chaveamento, que são eletricamente atuados para permitir que a corrente/tensão fornecida pelas baterias internas 20 seja aplicada à bateria externa 18. O conversor buck 80 pode também incluir elementos de armazenamento de energia (por exemplo, capacitor e/ou um indutor) que armazena energia quando a corrente é fornecida para o conversor buck durante o período em que os dispositivos de chaveamento do conversor estão ligados. Dessa forma, quando os dispositivos de chaveamento fazem com que a cor5 rente fornecida das baterias 20 sejam cortadas da bateria externa 18, a energia no elemento (s) de armazenamento de energia é descarregada na bateria externa 18. A corrente resultante da corrente aplicada durante o período em que os dispositivos de chaveamento estão ligados e a corrente descarregada do(s) elemento(s) para armazenamento de energia durante o 10 período em que os dispositivos de chaveamento estão desligados é substancialmente igual à corrente de carga necessária para ser aplicada à bateria externa 18.

Para regular a corrente/tensão drenada das baterias 20, o circuito de carga secundário inclui também um mecanismo de ajuste de retroinformação implementado, por exemplo, usando-se o controlador 80. O mecanismo de ajuste de retroinformação é usado para ajustar o ciclo de trabalho de atuação dos dispositivos de chaveamento do conversor DC-DC (por exemplo, o conversor buck 80) de modo que a corrente resultante aplicada à bateria externa 18 será substancialmente igual à corrente de carga determinada pelo controlador 80. Por exemplo, em algumas modalidades, o controlador 70 periodicamente recebe (por exemplo, a cada 0,1 segundos) a medição da passagem de corrente pelas baterias 18, conforme medido, por exemplo, por um sensor de corrente (não-mostrado) que comunica o valor medido ao controlador 80 (por exemplo, usando o fio 82 mostrado na figura 3). Com base nessa corrente medida recebida, o controlador 70 ajusta o ciclo de trabalho para ocasionar um ajuste no fluxo de corrente através da bateria externa 18, de modo que a corrente converge para um valor substancialmente igual ao nível de corrente de carga. O conversor buck 80 é, dessa forma, configurado para operar com um ciclo de trabalho ajustado que resulta no fornecimento de níveis de corrente ajustáveis à bateria externa 18.

O segundo circuito de carga pode empregar também um sensor de tensão (não-mostrado), bem como outros sensores configurados para medir outros atributos da bateria externa 18 e/ou do módulo de carga e armazenamento de energia 16. Por exemplo, em modalidades em que é necessário o controle térmico do módulo de carga e armazenamento de energia 16 (por exemplo, quando o período de carga para carregar a bateria ex5 terna 18 excede 15 minutos), o módulo de carga e armazenamento de energia 16 pode incluir sensores de temperatura (por exemplo, termistores) acoplados à bateria externa 18 e/ou à placa de circuito sobre o qual o módulo de carga e armazenamento de energia 16 está disposto.

A saída do dispositivo pode ser protegida contra condições de 10 curto-circuito e de sobrecarga de corrente pelo uso de um circuito ativo com uma MOSFET ou chave de energia em estado sólido do tipo transistor, a qual abriria a chave em estado sólido quando é detectada uma condição de sobrecarga de corrente. Alternativamente ou em combinação, um dispositivo PTC de proteção poderia também ser utilizado para limitar a drenagem de 15 corrente máxima.

A figura 6A ilustra um procedimento de carga exemplificador 100 para recarregar as baterias internas recarregáveis 20 incluídas no compartimento 40 do dispositivo carregador portátil 10. As baterias 20 são inicialmente inseridas na câmara interna para baterias do compartimento 40. Para car20 regar as baterias 20, o compartimento 40 no qual as baterias 20a-e e o circuito de carga são dispostos é mecanicamente conectado ao compartimento 30 que compreende o módulo de conversão de potência AC-DC 12 e/ou o módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC 14. Quando os compartimentos 40 e 30 tornam-se mecanicamente conectados, o módulo 25 de carga e armazenamento de energia 16 é acoplado eletricamente aos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14.

Quando uma fonte elétrica externa é conectada aos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14, a operação de carga das baterias internas 20a-e pode começar. Em algumas modalidades, um usuário pode iniciar os ciclos de carga pressionando o botão 'INICIAR' disposto no compartimento 30 ou no compartimento 40.

Opcionalmente, antes de iniciar o procedimento de carga, o carregador 10 determina a existência de certas condições de falha. Por exemplo, o carregador 10 mede 102 as tensões respectivas Va ... Ve correspondentes às baterias 20 (isto é, mede as tensões das várias baterias individuais no câmara interna do compartimento 40). O carregador 10 determina 5 104, se as tensões medidas estão dentro de um intervalo predeterminado (por exemplo, entre 2-3,8V). Em circunstâncias nas quais é determinado que as tensões medidas, Va ... Ve, de qualquer uma das baterias 20 não estão dentro da faixa aceitável predeterminada, tornando arriscada a operação de carga nas condições de condicionamentos de corrente, o carregador não 10 continua com a operação de carga, e o processo de carregamento pode ser interrompido. Nessas circunstâncias, uma indicação do problema pode ser fornecida ao usuário através de uma interface de usuário no compartimento 30 e/ou no compartimento 40.

O carregador 10 determina 106 uma corrente de carga e/ou um 15 período de carga a ser usado para carregar as baterias 20 com base nas informações pertinentes ao processo de carregamento, incluindo os tipos de baterias, o período de carga, as capacidades das baterias, etc. Por exemplo, o carregador 10 pode ser configurado para determinar uma corrente de carga para carregar as baterias 20 com pelo menos 90% da capacidade de car20 ga em menos que 15 minutos. Em algumas modalidades, a corrente de carga adequada para períodos de carga mais longos (por exemplo, 1 a 4 horas), diferentes capacidades de baterias, e diferentes níveis de carga podem ser determinados.

A informação usada para determinar a corrente de carga pode 25 ser fornecida através da interface de usuário disposta, por exemplo, no compartimento de conversão de potência 30 e/ou no compartimento de armazenamento 40. Adicionalmente e/ou alternativamente, essa informação pode ser fornecida através de um mecanismo de identificação através do qual as baterias, por exemplo, podem comunicar ao carregador informações repre30 sentativas de suas características (por exemplo, capacidade, tipo). Em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada pode ser baseada em informações obtidas pela medição das características elétricas das baterias (por exemplo, resistência de carga DC), e pela determinação, com base nessas medições, do tipo e/ou da capacidade das baterias 20. Se o carregador 10 é configurado para receber um tipo específico de bateria dotada de um tipo de capacidade específica, o carregador 10 usa 5 uma corrente de carga predeterminada adequada àquela bateria e capacidade em particular. A determinação da corrente de carga pode ser feita pelo acesso a uma tabela de conversão que associa correntes de carga a diferentes capacidades de bateria, tipos de baterias, períodos de carga, etc. Dessa forma, opcionalmente, o carregador 10 pode determinar 105 a capacidade 10 e/ou o tipo das baterias 20 inseridas na câmara do compartimento 40.

Após a determinação da corrente de carga a ser aplicada às baterias 20, é iniciado 108 um temporizador, configurado para medir o período de tempo pré-especificado da operação de carga. O temporizador pode ser, por exemplo, um modo temporizador do processador dedicado 52, ou pode 15 ser um registro que é incrementado a intervalos de tempo regulares medidos pelo relógio interno ou externo do processador 52.

Um circuito de regulação de corrente/tensão, como, por exemplo, o conversor buck 60 mostrado na figura 4, é controlado 110 para fazer com que uma corrente constante substancialmente igual à corrente determinada seja aplicada às baterias internas recarregáveis 20. Como explicado, a corrente de carga determinada é usada para gerar um sinal de ciclo de trabalho, aplicado, por exemplo, ao transistor 62 do conversor buck 60, para fazer com que uma corrente substancialmente igual à corrente de carga seja aplicada às baterias 20. Durante o período em que um ciclo de trabalho específico está desligado, o módulo de conversão de potência 12 e/ou 14 é cortado das baterias 20, e a energia armazenada no indutor 66 e/ou no capacitor 68 é descarregada nas baterias como corrente. O resultado da corrente combinada aplicada ao módulo de conversão de potência 12 e/ou 14, e a corrente descarregada do indutor 66 e/ou do capacitor 68 é uma corrente efetiva substancialmente igual à corrente de carga determinada.

Em algumas modalidades, o carregador 10 implementa um processo de carregamento DC/CV. Dessa forma, nessas modalidades, a tensão nos terminais das baterias 20 é periodicamente medida 112 (por exemplo, a cada 0,1 segundos) para determinar quando o limite de tensão superior predeterminado (isto é, a tensão crossover) foi obtido. Quando a tensão das baterias (tanto a tensão combinada entre a disposição das baterias 20, como 5 as tensões individuais das baterias 20) tiverem obtido o limite de tensão superior predeterminado, um circuito de regulação de corrente/tensão é controlado (por exemplo, através da atuação elétrica dos transistores 62 e 64) para apresentar um nível de tensão constante, substancialmente igual ao nível de tensão crossover, mantido nos terminais das baterias 20.

Após transcorrido um período de tempo substancialmente igual

ao período de tempo de carga, como determinado 114, ou após um certo nível de carga ou tensão tiver sido atingido (como pode ser determinado pelas medições periódicas das baterias 20) a corrente de carga aplicada às baterias 20 é interrompida (por exemplo, pela cessação da atuação elétrica 15 do transistor 62 para fazer com que a energia fornecida dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14 seja interrompida).

Na conclusão da operação de carga das baterias internas 20, o dispositivo carregador portátil pode ser desconectado da fonte de alimentação externa e ser usado para carregar baterias externas recarregáveis, co20 mo a bateria externa 18, utilizando a corrente de carga drenada das baterias internas 20. O usuário pode resolver não transportar o compartimento de conversão de potência 30 com ele/ela, particularmente em situações nas quais o usuário não quer ser excessivamente sobrecarregado por itens pesados ou quando ele não espera que uma fonte de alimentação externa se 25 torne disponível, e dessa forma, ele pode separar o compartimento de armazenamento 40 do compartimento de conversão de potência 30 puxando, ou destravando o compartimento 40 do compartimento de conversão de potência 30. Por exemplo, nos locais onde abas de engate, como abas de engate 44a-e, são usadas para mecanicamente conectar os dois compartimento um 30 ao outro, o compartimento 40 é puxado para fora elevando-se as abas de engate 44a-e da ranhura correspondente definida na depressão 32 do compartimento 30. A figura 6B é um fluxograma mostrando uma modalidade exemplificadora do procedimento de carga 120 para carregar a bateria externa 18. O processo de carregamento da bateria externa 18 é similar ao processo de carregamento das baterias internas recarregáveis 20. Dessa forma, opcio5 nalmente, antes de iniciar o processo de carregamento da bateria externa 18, deve-se determinar a existência de certas condições de falha. Por exemplo, a tensão inicial V0 da bateria 18 é medida 122. O carregador 10 determina 124 se a tensão medida está dentro do intervalo predeterminado (por exemplo, entre 2-3,8V), e caso não esteja, o procedimento de carga da bate10 ria 18 é interrompido, e uma indicação adequada de que o procedimento de carregamento da bateria externa 18 foi interrompido, e/ou dos possíveis problemas que ocasionaram a interrupção, pode ser indicado na interface de usuário disposta sobre o compartimento 40.

O carregador 10, ou, mais especificamente, o módulo de carga e armazenamento de energia 16, determina 126 uma corrente de carga e/ou um período de carga a ser usado para carregar a bateria 18 com base nas informações pertinentes ao processo de carregamento, incluindo o tipo de bateria, o período de carga, a capacidade da bateria, etc. Por exemplo, o carregador 10 pode ser configurado para determinar uma corrente de carga para carregar a bateria 18 pelo menos em 90% da capacidade de carga em menor que 15 minutos. Quando a corrente que pode ser drenada das baterias internas 20 não é suficiente para carregar a bateria externa 18 em pelo menos 90% da capacidade em um período de tempo menor que 15 minutos, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 determina o tempo de carga ideal e os níveis de carga pretendidos, tendo em conta as limitações impostas pelas características das baterias internas 20. Dessa forma, em algumas modalidades, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 pode computar um perfil de carga que resultaria em um nível de carga pretendido mais baixo (por exemplo, 80%), ou em um período de carga mais longo (por exemplo, 20 minutos, para maximizar o uso da energia armazenada da bateria interna).

As informações utilizadas para determinar a corrente de carga podem ser fornecidas por uma interface de usuário disposta, por exemplo, no compartimento de armazenamento 40. Adicionalmente e/ou alternativamente, essas informações podem ser fornecidas por um mecanismo de identificação através do qual a bateria 18 pode comunicar ao carregador infor5 mações representativas de suas características (por exemplo, capacidade, tipo). Em algumas modalidades, a determinação da corrente de carga a ser aplicada pode ser baseada em informações obtidas pela medição das características elétricas das baterias (por exemplo, resistência de carga DC), sendo determinado, com base nessas medições, o tipo e/ou capacidade da ba10 teria externa 18. Se o módulo de carga e armazenamento de energia é configurado para ser acoplado eletricamente a um tipo específico de bateria externa recarregável dotada de um tipo específico de capacidade, o carregador 10 utiliza uma corrente de carga predeterminada adequada àquela bateria e capacidade específicas. A determinação da corrente de carga pode ser feita 15 pelo acesso a uma tabela de conversão que associa correntes de carga a diferentes capacidades de bateria, tipo de bateria, períodos de carga, etc. Dessa forma, o carregador 10 pode, opcionalmente, determinar 125 a capacidade e/ou o tipo da bateria externa 18 inserida dentro do compartimento de carga.

Após determinação da corrente de carga a ser aplicada à bateria

18, um temporizador, configurado para medir o período de tempo da operação de carga, é iniciado 128. O temporizador pode ser, por exemplo, um módulo temporizador do processador dedicado 72 (ou o processador 52), ou pode ser um registro que é incrementado a intervalos de tempo regulares 25 medidos pelo relógio interno ou externo do processador 72 (ou o processador 52).

Um circuito de regulação de corrente/tensão, como, por exemplo, o conversor buck 80 mostrado na figura 3, é controlado 130 para fazer com que uma corrente constante substancialmente igual à corrente determi30 nada seja aplicada à bateria externa recarregável 18. Como explicado, a corrente de carga determinada é usada para atuar os dispositivos de chaveamento (por exemplo, transistores) do conversor buck 80, fazendo com que, dessa forma, uma corrente substancialmente igual à corrente de carga seja fornecida pelas baterias internas recarregáveis 20 e aplicada à bateria 18.

Em algumas modalidades, o módulo de carga e armazenamento de energia 16 implementa um processo de carregamento DC/CV. Dessa 5 forma, em tais modalidades, a tensão nos terminais das baterias 18 é periodicamente medida 132 (por exemplo, a cada 0,1 segundos) para determinar quando foi atingido o limite superior de tensão predeterminado (isto é, a tensão crossover). Quando a tensão da bateria 18 tiver alcançado o limite superior de tensão predeterminado, por exemplo, 4,2V, o circuito de regulação de 10 corrente/tensão é controlado para ter um nível de corrente constante, substancialmente igual ao nível de tensão crossover, mantido nos terminais da bateria externa 18.

Após transcorrido um período de tempo substancialmente igual ao período de tempo de carregamento, como determinado 134, ou após um certo nível de carga ou tensão ter sido alcançado (como pode ser determinado por meio de medições periódicas da bateria externa recarregável 18), a corrente de carga aplicada à bateria 18 é interrompida.

Em algumas modalidades, o dispositivo carregador pode carregar baterias externas enquanto é simultaneamente carregado. Dessa forma, um usuário poderia, por exemplo, de seu veículo, carregar seus dispositivos portáteis, bem como carregar as baterias internas 20 do dispositivo de armazenamento portátil. Ao fazer isso, o usuário maximiza a quantidade de energia armazenada que ele/ela pode levar a campo para uso remoto. Em algumas modalidades, a bateria externa 18 pode ser recarregada usando-se corrente fornecida pela fonte de alimentação externa (AC ou DC) através dos módulos de conversão de potência 12 e/ou 14. Especificamente, em tais modalidades, o carregador 10 determina que uma fonte de alimentação externa seja acoplada ao carregador, fazendo, dessa forma, com que seja aplicada uma corrente tanto às baterias internas recarregáveis 20 (se elas estiverem esgotadas e precisarem ser recarregadas) quanto à bateria externa

18. Nessas circunstâncias, as baterias internas 20 não precisam ser usadas para carregar a bateria externa 18. Com referência à figura 7, em algumas modalidades, uma bateria externa (não-mostrada) pode ser acoplada ao dispositivo carregador 10 por um dispositivo conector 140 conectado à interface do dispositivo carregador 10 (por exemplo, a interface de chicote 46 mostrada nas figuras 2B e 5 2C) através dos condutores elétricos 142a-c. O dispositivo conector 140 pode incluir um compartimento de carga (não-mostrado) para receber a(s) bateria(s) externa(s) que deve(m) ser recarregada(s) usando o dispositivo 10. Exemplos e outras modalidades

Modalidades alternativas adicionais incluem dispositivos carregadores cujas baterias internas têm químicas recarregáveis que incluem, em adição às químicas adaptadas para operações de carga rápida, ácido NiMH, Ni-Cd, chumbo, bem como várias químicas de íons de lítio.

Diversas modalidades da invenção foram descritas. No entanto, deve-se entender que várias modificações podem ser feitas sem que se desvie do caráter e escopo da invenção. Consequentemente, outras modalidades estão dentro do escopo das reivindicações a seguir.

Claims

1. Dispositivo carregador portátil para carregar uma ou mais baterias externas recarregáveis, caracterizado pelo fato de que compreende: uma câmara para reter pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada; e pelo menos um controlador configurado para: determinar um primeiro nível de corrente de carga a ser aplicado a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, de modo que a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada alcance uma primeira carga predeterminada que é atingida em um primeiro período de tempo de .15 minutos ou menos; aplicar a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada uma primeira corrente de carga substancialmente igual a do primeiro nível de carga determinado; determinar uma segunda corrente de carga a ser aplicada a uma ou mais baterias externas recarregáveis; e aplicar a uma ou mais baterias externas recarregáveis uma segunda corrente de carga substancialmente igual a do segundo níve! de carga determinado, sendo que a segunda corrente de carga é drenada da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um controlador é adicionalmente configurado para ajustar periodicamente a primeira corrente de carga após ser atingido o primeiro nível de tensão predeterminado da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, para manter a tensão nos terminais da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada no primeiro nível de tensão predeterminado.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um controlador é adicionalmente configurado para ajustar periodicamente a segunda corrente de carga após ser atingido o segundo nível de tensão predeterminado da uma ou mais baterias externas recarregáveis para manter a tensão nos terminais da uma ou mais baterias externas recarregáveis no primeiro nível de tensão predeterminado.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo o menos um controlador é configurado para determinar a segunda corrente de carga a ser aplicada à uma ou mais baterias externas recarregáveis, de modo que a uma ou mais baterias externas recarregáveis alcancem um segundo nível de carga predeterminado que é atingido em um segundo período de tempo de 15 minutos ou menos.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, um módulo de conversão de potência configurado para converter um nível de tensão de fonte de alimentação externa em um nível de tensão de carga a ser aplicado a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o módulo de conversão de potência inclui pelo menos um dentre: um módulo de conversão de potência AC-DC e um módulo de conversão de potência DC-DC com entrada DC.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda: um primeiro compartimento que compreende o módulo de conversão de potência; e um segundo compartimento fixável que compreende o pelo menos um controlador e a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, sendo que o segundo compartimento fixável é configurado para ser mecanicamente fixado ao primeiro compartimento.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada inclui pelo menos duas baterias recarregáveis sendo carregada, sendo que as pelo menos duas baterias recarregáveis sendo carregada são conectadas em uma configuração em série.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada inclui uma bateria de íons de lítio.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma bateria recarregável inclui baterias de fosfato de lítio-ferro.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro nível de carga predeterminado da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada é pelo menos 90% da capacidade de carga da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, e sendo que o primeiro período de tempo é aproximadamente de 5 a 15 minutos.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o segundo nível de carga predeterminado da uma ou mais baterias externas recarregáveis é pelo menos 90% da capacidade de carga da uma ou mais baterias externas recarregáveis, e sendo que o segundo período de tempo é aproximadamente de 5 a 15 minutos.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, um compartimento de carga configurado para receber a uma ou mais baterias externas recarregáveis.

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, a uma ou mais baterias externas recarregáveis.

15. Dispositivo de carga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um controlador inclui um microcontrolador baseado em processador.

16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.

17. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: determinar um primeiro nível de corrente de carga a ser aplicado a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, de modo que a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada alcance uma primeira carga predeterminada que é atingida em um primeiro período de tempo de minutos ou menos; aplicar a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada uma primeira corrente de carga substancialmente igual ao primeiro nível de corrente de carga determinado; determinar uma segunda corrente de carga a ser aplicada a uma ou mais baterias externas recarregáveis; e aplicar a uma ou mais baterias externas recarregáveis uma segunda corrente de carga substancialmente igual ao segundo nível de carga determinado, sendo que a uma segunda corrente de carga é drenada da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda: ajustar periodicamente a primeira corrente de carga após ser atingido um primeiro nível de tensão predeterminada da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, para manter a tensão nos terminais da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada no primeiro nível de tensão predeterminado.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda: ajustar periodicamente a segunda corrente de carga após ser atingido o segundo nível de tensão predeterminado da uma ou mais baterias externas recarregáveis para manter a tensão nos terminais da uma ou mais baterias externas recarregáveis no primeiro nível de tensão predeterminado.

20. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a determinação da segunda corrente de carga compreende determiná-la de modo que a uma ou mais baterias externas recarregáveis alcancem um segundo nível de carga predeterminado que é atingido em um segundo período de tempo de 15 minutos ou menos.

21. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o segundo nível de carga predeterminado da pelo menos uma ou mais baterias externas recarregáveis é pelo menos 90% da capacidade de carga da uma ou mais baterias externas recarregáveis, e sendo que o segundo período de tempo é aproximadamente entre 5 a 15 minutos.

22. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro nfvel de carga predeterminado da pelo menos uma bateria recarregavel sendo carregada e pelo menos 90% da capacidade de carga da pelo menos uma bateria recarregavel sendo carregada e sendo que o primeiro periodo de tempo e aproximadamente entre 5 a 15 minutos.

23. Dispositivo carregador portatil para carregar uma ou mais baterias externas recarregaveis, caracterizado pelo fato que compreende: um primeiro compartimento dotado de uma camara para reter pelo menos uma bateria recarregavel sendo carregada; um segundo compartimento que compreende um primeiro modulo de conversao DC-DC que recebe carga da pelo menos uma bateria recarregavel sendo carregada na camara e fornece carga a uma ou mais baterias externas recarregaveis; e um terceiro compartimento dotado de um mecanismo para conectar e desconectar o terceiro compartimento do primeiro compartimento, sendo que o terceiro compartimento compreende um segundo modulo de conversao DC-DC que fornece energia para carregar a pelo menos uma bateria recarregavel sendo carregada e que recebe carga de um modulo de conversao de potencia.

24. Dispositivo carregador portatil, de acordo com a reivindica-gao 23, caracterizado pelo fato de que o primeiro compartimento compreende: um mecanismo para conectar e desconectar o primeiro compartimento do segundo compartimento.

25. Dispositivo carregador portatil, de acordo com a reivindica-5a0 23, caracterizado pelo fato de que 0 segundo compartimento compreende: um mecanismo para conectar e desconectar 0 primeiro compartimento do segundo compartimento.

26. Dispositivo carregador portatil, de acordo com a reivindica-Qao 23, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda: um quarto compartimento dotado de um mecanismo para conectar e desconectar 0 quarto compartimento do terceiro compartimento, sendo que o quarto compartimento compreende um módulo de conversão de potência.

27. Dispositivo carregador portátil, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato que compreende, ainda, uma ou mais baterias externas recarregáveis.

28. Dispositivo carregador portátil, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o primeiro módulo de conversão DCDC compreende pelo menos um controlador configurado para: determinar um nível de corrente de carga a ser aplicada à uma ou mais baterias externas recarregáveis; e aplicar a uma ou mais baterias externas recarregáveis uma corrente de carga substancialmente igual ao segundo nível de carga determinado, sendo que uma segunda corrente de carga é drenada da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.

29. Dispositivo carregador portátil, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um controlador é configurado para determinar a corrente de carga a ser aplicada à uma ou mais baterias externas recarregáveis, de modo que a uma ou mais baterias externas recarregáveis alcancem um nível de carga de pelo menos 90% da capacidade de carga da uma ou mais baterias externas recarregáveis dentro de um período de tempo de 15 minutos ou menos.

30. Dispositivo carregador portátil, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um controlador é adicionalmente configurado para: determinar um segundo nível de corrente de carga a ser aplicada à pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada, de modo que a pelo uma bateria recarregável sendo carregada alcance um segundo nível de carga de pelo menos 90% da capacidade de carga da pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada dentro de um segundo período de tempo de 15 minutos ou menos; e aplicar à pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada uma segunda corrente de carga substancialmente igual ao segundo nível de carga determinado.

31. Dispositivo carregador portátil, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o primeiro compartimento e o segundo compartimento são iguais.

32. Dispositivo carregador portátil, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o segundo compartimento inclui, ainda, uma interface para ser acoplada à uma ou mais baterias externas.

33. Dispositivo carregador portátil, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que a interface é uma interface de chicote.

34. Dispositivo carregador portátil, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, a pelo menos uma bateria recarregável sendo carregada.