CN102668319B - 响应于连接事件传输电力的***和方法 - Google Patents

Abstract

提供用于将电力从第一能量源(116)传输至第二能量源(118)的***和方法。用于将电力从第一能量源(116)传输至第二能量源(118)的电气***(100)包括构在为耦合至第二能量源的接口(114)、耦合在第一能量源和接口之间的开关元件(108)以及耦合至开关元件和接口的处理***(122)。处理***被配置为基于指示接口耦合至第二能量源(118)的接口(114)的电气特性识别(404)连接事件，以及响应于识别到连接事件操作开关元件(108)以提供(406)用于来自第一能量源(116)的电流的路径。

Description

响应于连接事件传输电力的***和方法

技术领域

本文所述的主题的实施例总体上涉及电气***，且更具体地，主题的实施例涉及在充电或将电力传输至电子设备时有效利用来源于诸如电网的能量源的电力的电气***。

背景技术

许多电子设备以直流电(DC)进行操作。但是，大多数电传输和/或配电***提供交流电(AC)。因此，许多电子设备利用经常被称为AC适配器，壁式适配器，壁挂疣型充电器或充电器的AC-DC电力适配器将AC电源(例如主电源)提供的AC电力转换为用于操作和/或充电电子设备的DC电力。许多电力适配器消耗待机电力，即它们即使在电子设备可能断开连接、完全充满电或关闭的情况下也消耗电力。用户通常使电力适配器一直插在或者连接到AC电源。因此，电力适配器的广泛应用消耗了大量的待机电力，而这继而很少或根本不能被利用，且非常浪费电能。

附图说明

当结合以下附图考虑时，通过参考详细说明和权利要求，可以使主题得到更全面的理解，在整个附图中相同的附图标记表示相似的元件。

图1是根据本发明一个实施例的适合用在电力适配器中的电气***的框图；

图2是根据本发明一个实施例的适合用作与图1中所示的电气***的设备接口的屏蔽电缆的截面图；

图3是根据本发明一个实施例的适合用在电力适配器中的电气***的示意图；以及

图4是根据本发明一个实施例的适合与图1或图3中所示的电气***一起使用的电力管理处理的流程图。

具体实施方式

以下详细说明仅为说明性的，且不旨在限制主题的实施例或这些实施例的应用和使用。如本文所用，词语“示例性”是指“用作示例、实例或说明”。本文所述的任何示例性实施方式不必解释为比其他实施方式更优选或更有利。此外，本文不受现有技术领域，背景技术或以下详细说明中存在的理论明示或者暗示的束缚。

以下说明涉及“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如本文所用，除非明确指出，否则“连接”是指一个元件直接联接至另一元件(或直接与另一元件通信)，且不一定是机械式的。类似地，除非明确指出，否则“耦合”是指一个元件直接或间接联接至另一元件(或直接或间接与另一元件通信)，且不一定是机械式的。因此，虽然附图中示意性示出元件的某种示例性布置，但所述的主题的实施例中可能存在其他***的元件，设备，特征或部件。

为简明起见，本文不详细说明与电力转换、电池充电***和/或方案、电容感测、电压感测、信号传输以及***的其他功能性方面(以及***的各个操作部件)有关的常规技术。此外，本文的各种附图中包含的连接线旨在表明各种元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应注意，主题的实施例中可存在多种可替换或额外的功能关系或物理连接。此外，仅出于参考的目的，某些术语也可以用于以下说明中，且因此意图不在于限制，且涉及结构的术语“第一”、“第二”以及其他这种数字式术语不暗示序列或顺序，除非本文明确指出。

本文讨论的技术和概念涉及有效将电力传输至电子设备和/或目标能量源的***和/或方法。诸如闭锁继电器的开关元件用于响应于接口耦合至电子设备和/或目标能量源而自动为来源于供应能量源的电流建立路径。在一个示例性实施例中，接口被实现为屏蔽电缆，其中响应于检测或识别屏蔽的状况或特性操作开关元件为来源于供应能量源的电流提供路径，该状况或特性指示屏蔽电缆***电子设备和/或目标能量源。在电子设备和/或目标能量源不再需要电力时，例如当目标能量源已经充满电(或充电状态已经超出充电阈值状态)或接口与电子设备和/或目标能量源断开耦合时，操作开关元件阻止来源于供应能量源的电流。因此，在接口未耦合至电子设备和/或目标能量源时或在电子设备和/或目标能量源不需要供应能量源的电力时不再浪费来源于供应能量源的电力。

图1示出适合与用于电子设备104的电力适配器102一起使用的电气***100的示例性实施例，电子设备104诸如是移动设备(例如蜂窝电话，个人数字助理等)、计算机(例如膝上型计算机、个人计算机、笔记本计算机等)、数字音频播放器，电子书阅读器或另外合适的电子设备。在一个示例性实施例中，电气***100包括但不限于第一接口106、开关元件108、电力转换模块110、电力管理***112以及第二接口114。应当理解，图1是电气***100的简化表示，其目的在于图示和简化说明，且不旨在以任何方式限制本文所述的主题。将认识到，电气***100的应用实施例可包括被配置为执行本文未提及的其他功能的其他部件和/或元件。

在一个示例性实施例中，配置开关元件108以使其电串联在第一接口106和电力转换模块110之间，以致开关元件108阻止或允许耦合至第一接口106的供应能量源116的电流(或电力)流至电力转换模块110。如下文更详细说明的那样，在一个示例性实施例中，电力管理***112被配置为响应于第二接口114耦合至电子设备104而自动操作(例如关闭或开启)开关元件108，从而为来自供应能量源116和/或第一接口106的电流提供路径，由此使得来自供应能量源116的电力经由第二接口114传输至电子设备104和/或目标能量源118。为方便起见但并非限制，第一接口106也可在本文为中被称为电源接口，而第二接口114也可在本文为中被称为设备接口。

根据一个或多个实施例，供应能量源116被实现为交流(AC)电源，诸如多数建筑物、居所或电力网(例如市电或电网)中的其他结构中使用的单相AC电源。因此，为方便起见但并非限制，供应能量源116也可在本文中被称为AC能量源，且第一接口106也可在本为中被称为AC接口。但是应当认识到，虽然本文所述的主题针对AC电源的环境进行说明，但在其他实施例中，供应能量源116可实现为直流(DC)电源，例如太阳能电池、燃料电池、电池组或另外合适的DC电源。将认识到，AC供应能量源116的电压和/或频率可取决于使用电气***100和/或电力适配器102的地理区域而改变。例如，在美国，AC供应能量源116可实现为在60Hz的120伏特或240伏特，而在其他地区，AC供应能量源116可实现为50Hz的110伏特或220伏特。

在一个示例性实施例中，AC接口106包括插头或另外合适的物理零件，其适于对接，配接或与AC供应能量源116(例如壁式插座或电插座)的对应物理零件建立电连接，从而在电气***100和AC供应能量源116之间提供电接口。根据一个或多个实施例，电力适配器102实现为插座式或壁安装式电力适配器(或壁挂疣型充电器)，其中开关元件108、电力转换模块110和电力管理***112设置为接近于AC接口106和/或与AC接口106集成在一起。在替代的实施例中，如在本领域中显然的，电力适配器102可利用对接站或对接平台构建，其中开关元件108、电力转换模块110和电力管理***112与设备接口114集成在一起，并且布置为远离AC接口106。

在一个示例性实施例中，如下文详细说明的那样，开关元件108耦合在AC接口106和电力转换模块110的输入109之间并被配置为电串联在AC接口106和电力转换模块110之间，以致可利用开关元件108调整或控制从AC供应能量源116到电力转换模块110的输入109的电流(或电力)流动。在一个示例性实施例中，电力转换模块110的输出111经由电力管理***112耦合至设备接口114。如下文详细说明的，电力管理***112调整从电力转换模块110的输出111到电子设备104和/或目标能量源118的电力传输和/或流动。

在一个示例性实施例中，开关元件108实现为闭锁继电器，其被配置为响应于来自电力管理***112的电气信号而改变其状态。在替换的实施例中，开关元件108可实现为非闭锁继电器、固态开关、接触器或另外合适的开关装置。在一个示例性实施例中，在第一状态下(例如闭合状态或接通状态)，开关元件108提供或建立用于从AC接口106和/或AC供应能量源116到电力转换模块110的电流(或电力流)的路径。在第二状态下(例如打开状态或断开状态)，开关元件108阻止或禁止电流从AC接口106和/或AC供应能量源116流至电力转换模块110。在这点上，当开关元件108处于打开状态时，电气***100和/或电力适配器102基本上不消耗来源于AC供应能量源116的电流或电力。如下文详细说明的，在一个示例性实施例中，操作开关元件108以使耦合至设备接口114的电子设备104和/或目标能量源118希望和/或需要时消耗来自AC能量源116的电流(或电力)，而在其他情况下不消耗电流(或电力)。因此，电力适配器102是“零吸引”设备，或换言之，电力适配器102基本上不消耗待机电力。

在一个示例性实施例中，电力转换模块110被配置为将在其输入109处来源于AC供应能量源116的电压和/或电流转换成在其输出111处的适于目标能量源118的电压电平和/或电流电平。在一个示例性实施例中，目标能量源118实现为直流(DC)储能元件，其中电力转换模块110将来自AC供应能量源116的AC电力转换成适用于目标能量源118的DC电压电平。在一个示例性实施例中，目标能量源118实现为可充电电池(或可充电电池组)，诸如锂离子电池、镍金属氢化物电池、镍镉电池、铅酸电池等。在替代的实施例中，目标能量源118可实现为电容器(例如超级电容器或超电容)或另外适当的储能元件。在一个示例性实施例中，电力转换模块110包括耦合至输入109的变压器(或变压级)，其后是在变压器和输出111之间的整流器(或整流级)，其中响应于输入109处的AC电力(或电流)，变压器和整流器共同被配置为在电力转换模块110的输出111处产生适用于目标能量源118的DC电压电平。例如，在一个示例性实施例中，电力转换模块110在输出111处产生DC电压，其在目标能量源118充满电时基本上等于(例如在实际和/或现实操作容限内)目标能量源118的额定电压。应当注意的是在替代的实施例中，如果供应能量源116实现为DC能量源，则电力转换模块110实现为适当配置的DC-DC转换器，正如本领域中显然的。

电力管理***112通常代表硬件，固件、处理逻辑和/或软件的组合，它们被被配置为调整从电力转换模块110和/或AC供应能量源116的输出111到目标能量源118的电力的传输和/或流动。在一个示例性实施例中，电力管理***112包括电力电路120，处理***122以及内部能量源124。电力电路120耦合在电力转换模块110的输出111和设备接口114之间。在一个示例性实施例中，电力电路120包括H-电桥和/或其他适当被配置为允许处理***122调整、监测或控制从电力转换模块110的输出111到电子设备104和/或目标能量源118流动的电力的电路。电力电路120还耦合至内部能量源124，并包括被配置为允许电流(电力流)双向流至/流出内部能量源124或允许处理***122控制来自电力转换模块110的电力的电路。应注意到在某些替代的实施例中，电力转换模块110的输出111可直接耦合至连接装置126。

在一个示例性实施例中，处理***122耦合至电力电路120，内部能量源124以及设备接口114。处理***122通常代表被配置为操作开关元件108、电力电路120并执行下文详细说明的其他任务、功能和/或操作的硬件、固件、处理逻辑和/或软件的组合。在一个示例性实施例中，内部能量源124实现为可充电储能元件，其被配置为在开关元件108处于打开状态时将电力提供给电力管理***112。在一个示例性实施例中，内部能量源124实现为具有较小形状因子的可充电电池(例如锂离子钮扣电池)，但是在替代的实施例中，内部能量源124可实现为电容器(例如超级电容器或超电容器)、太阳能电池或另外适当的能量源。

在一个示例性实施例中，处理***122实现为一个或多个微控制器，其被配置为执行本文所述的任务、功能和/或操作。在替代的实施例中，处理***122可实现为设计为支持和/或执行本文所述的功能的通用处理器、控制器、微处理器、状态机、内容可寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、任何适当的可编程逻辑器件、分立硬件部件或它们的任意组合。处理***122还可实现为计算设备的组合，例如多个处理核，或任何其他这种配置。实际上，如下文详细说明的，处理***122包括被配置为执行功能、技术的处理逻辑以及与电气***100的操作有关的处理任务。此外，与结合本文公开的实施例进行说明的方法或算法的步骤可直接在硬件、固件、通过处理***122执行的软件模块或它们的任意实用组合中实施。在一个示例性实施例中，处理***122和电力电路120可封装或包含在单个集成电路封装体(或芯片)中，但是在替代的实施例中，处理***122和电力电路120可实现为多个集成电路封装体(或芯片)，多个分立部件或其组合。

在一个示例性实施例中，设备接口114被配置为耦合至电子设备104和/或目标能量源118并包括连接装置126以及感测装置128。连接装置126耦合至电力电路120并包括适于对接、配接或与电子设备104和/或目标能量源118的对应的插座建立电连接的插头130(或另外合适的物理零件)。在这点上，当插头130***电子设备104中时，经由连接装置126和电力电路120建立从电力转换模块110的输出111到电子设备104和/或目标能量源118的电流路径。

在一个示例性实施例中，感测装置128与连接装置126集成在一起。如下文详细说明的，处理***122被配置为基于指示连接装置126耦合至电子设备104和/或目标能量源118的感测装置128的电气特性或状况，检测或识别连接事件，并响应于连接事件操作开关元件108提供用于来源于供应能量源116的电流的路径。此外，处理***122被配置为基于指示电子设备104和/或目标能量源118不再希望和/或需要来自供应能量源116的电流的连接装置126和/或感测装置128的状况或特性，检测或识别断开连接事件，并响应于断开连接事件打开开关元件108从而阻止来源于供应能量源116的电流流动。

现在参考图2，其描绘了屏蔽电缆200的一个示例性实施例，该屏蔽电缆200例如是通用串行总线(USB)电缆、RS-232串行电缆、D微型(或D-sub)电缆、PS/2电缆、HDMI电缆或适用于用作图1中所示的电气***100中的设备接口114的其他同轴电缆。在一个示例性实施例中，屏蔽电缆200包括内层导电芯202、内层绝缘体204、外层导体206以及外层绝缘体208。如图所示，在一个示例性实施例中，内层绝缘体204与内层导电芯202同轴并围绕内层导电芯202，并且外层导体206与内层绝缘体204同轴并围绕内层绝缘体204，且外层绝缘体208与外层导体206同轴并围绕外层导体206。内层导电芯202包括一个或多个导体(例如导线)，用于将电气信号从屏蔽电缆200的一端(例如从电力电路120的输出端)传输至屏蔽电缆200的另一端(例如传输至电子设备104和/或目标能量源118)。内层绝缘体204包括介电材料，诸如塑料、橡胶、织物纤维等，其提供绝缘性并防止电气信号径向传导入/传导出内层导电芯202。外层导体206包括导电材料，其提供电磁屏蔽并减小对内层导电芯202的一个或多个导线上传播的信号的辐射电磁干扰效应。因此，外层导体206还可称为屏蔽件，如本领域中显然的。在一个示例性实施例中，屏蔽件206实现为辫状铜(或另外适当的导体)或铜纤维。外层绝缘体208包括介电材料，诸如塑料、橡胶、聚氯乙烯(PVC)等等，其提供绝缘性并防止电气信号传导入/传导出屏蔽件206。

再次参考图1并继续参考图2，根据一个或多个实施例，当电力适配器102实现为插头型或壁安装型电力适配器时，设备接口114实现为屏蔽电缆200，其中连接装置126包括屏蔽电缆200的内层导电芯202，且感测装置128包括屏蔽电缆200的屏蔽件206。如下文详细说明的，根据一个实施例，设备接口114的插头130被配置为在插头130连接至电子设备104时将感测装置128和/或屏蔽件206连接至电接地，其中处理***122被配置为监测感测装置128和/或屏蔽件206的电压以及基于感测装置128和/或屏蔽件206的电压检测连接事件。在另一实施例中，处理***122被配置为利用感测装置128和/或屏蔽件206作为电容感测电极并基于感测装置128和/或屏蔽件206的电容检测连接事件。

图3描绘了根据另一实施例的适合与用于电子设备的电力适配器一起使用的示例性电气***300。电气***300包括但不限于电源接口306、开关元件308、电力转换模块310、电力管理***312以及设备接口314。电力管理***312包括电力电路320、处理***322以及内部能量源324。图3中的各种元件都类似于上文在图1的环境中描述的对等元件，因此这里不再图3的环境中赘述这些元件。在一个示例性实施例中，设备接口314的第一节点326连接至和/或集成于连接装置(例如连接装置126)，且设备接口314的第二节点328连接至和/或集成于感测装置(例如感测装置128)。应理解的是，图3是电气***300的简化图，且用于表达并简化说明，而不旨在以任何方式限制本文所述的主题。将理解，电气***300的实际实施例可包括被配置为执行本文未描述的其他功能的其他部件和/或元件。

在一个示例性实施例中，电力电路320包括电池管理电路340以及负载监测电路342。电池管理电路340通常表示被配置为监测内部能量源324的充电电压和/或状态并从电力转换模块310的输出311对内部能量源324进行充电的硬件、固件、处理逻辑和/软件(或它们的组合)。电池管理电路340耦合至电力转换模块310的输出311以及经由开关元件308耦合至内部能量源324。在一个示例性实施例中，电池管理电路340耦合至处理***322并将与内部能量源324的充电电压和/或状态有关的信息提供给处理***322，如下文详细说明。负载监测电路342通常表示被配置为监测从设备接口314提供的电流和/或电压的硬件、固件、处理逻辑和/或软件(或它们的组合)。在一个示例性实施例中，负载监测电路342耦合至处理***322并将与流至设备接口314的电流量有关的信息提供给处理***322，如下文详细所述。在一个示例性实施例中，电力管理***312包括驱动器电路344，其耦合在处理***322和开关元件308之间。驱动器电路344通常表示被配置为响应于来自处理***322的信号改变开关元件308的状态的硬件。

如图3中所示，在一个示例性实施例中，开关元件308实现为双刀双掷(DPDT)闭锁继电器。在这点上，在对于DPDT闭锁继电器308的第一状态下(例如闭合状态或接通状态)，DPDT闭锁继电器308提供从电源接口306至电力转换模块310的电流路径，且DPDT闭锁继电器308还提供从电池管理电路340至内部能量源324的电流路径。当DPDT闭锁继电器308处于第一状态时，电力转换模块310以与以上在图1的环境中描述的类似的方式将来源于电源接口306的电力转换成其输出311处的电压电平，其中电池管理电路340监测内部能量源324，并且/或者在需要时从电力转换模块310的输出311为内部能量源324充电。如下文详细所述，响应于断开连接事件，处理***322产生或提供一信号，该信号致使驱动器电路344改变DPDT闭锁继电器308的状态(例如打开或断开)。在DPDT闭锁继电器308的第二状态下(例如打开或断开状态)，DPDT闭锁继电器308通过移除从电源接口306至电力转换模块310的电流路径而阻止电流从电源接口306流出。配置DPDT闭锁继电器308以致在第二状态时，内部能量源324经由DPDT闭锁继电器308在节点350处耦合至处理***322。因此，在打开状态下(或断开状态下)，内部能量源324为处理***322提供运行电力。在所述实施例中，第一二极管352提供在节点326和节点350之间并被配置为阻止电流从节点350流至节点326，且第二二极管354提供在DPDT闭锁继电器308和节点350之间以阻止电流从节点350流至内部能量源324。在这点上，在一个示例性实施例中，内部能量源324的电压(小于二极管354的导通电压)优选小于节点326处的电压(小于二极管352的导通电压)，从而确保内部能量源324仅在DPDT闭锁继电器308处于第二状态时将电力提供给处理***322。如下文详细所述，当DPDT闭锁继电器308处于打开状态时，响应于节点328处指示节点326电连接至设备和/或目标能量源的信号，处理***322产生或提供一信号，使得驱动器电路344将DPDT闭锁继电器308的状态从第二状态(或打开状态)转变为第一状态(或闭合状态)。

现在参考图4，在一个示例性实施例中，电气***可被配置为执行电力管理处理400以及如下所述的其他任务、功能和/或操作。可通过软件、硬件固件或它们的任意组合执行各种任务。出于说明的目的，以下描述涉及结合附图1-3在上文提及的元件。实际上，任务、功能和操作可由上述***的不同元件执行，诸如开关元件108，电力转换模块110、310，电力管理***112、312，电力电路120、320，处理***122、322，连接装置126和/或感测装置128。应当认识到可包括任意数目的额外或其他任务，且可并入具有本文未详细描述的额外功能的更广泛的过程或处理。

现在参考图4并继续参考图1-3，电力管理处理400可由电力适配器中的电气***执行，从而有效利用来自诸如电力网或市电的供应能量源的电力，并避免浪费或在电力适配器长期耦合至(或***)供应能量源时消耗未利用的电力。在这点上，用户可将电力适配器102的AC接口106耦合至或***至AC供应能量源116，并随后保持电力适配器102与AC供应能量源116耦合而不用关心是否浪费电力。在一个示例性实施例中，开关元件108被配置为在打开状态(或断开状态)下初始化，以致电力适配器102和/或电气***100不会默认消耗来自AC供应能量源116的电力。如上所述，当开关元件108处于打开状态时，开关元件108阻止或禁止电流(或电力)从AC供应能量源116流至电气***100和/或电力转换模块110。因此，电力转换模块110的变压器或其他部件不会在不希望和/或不需要AC供应能量源116的电力时消耗和/或浪费来自AC供应能量源116的电力。如下文详细所述，内部能量源124为电力管理***112提供电力，以在开关元件108处于打开状态时使其执行本文所述的各种任务、功能和操作。

在一个示例性实施例中，电力管理处理400开始于为连接事件监测电力适配器的设备接口，即被配置为耦合至电子设备的电力适配器的接口(任务402,404)。在这点上，连接事件应被理解为是指设备接口114和/或感测装置128的电气特性或状况，其指示设备接口114耦合至电子设备104和/或目标能量源118。根据一个实施例，设备接口114被配置为在设备接口114***至或耦合至电子设备104和/或目标能量源118时将感测装置128和/或屏蔽件206接地，其中电力管理***112监测感测装置128和/或屏蔽件206的电压并在感测装置128和/或屏蔽件206的电压对应于接地电压时识别连接事件。根据一个或多个实施例，电力管理***112实施耦合在供应电压(例如来自内部能量源124)和感测装置128和/或屏蔽件206之间的上拉电阻器，以致在设备接口114耦合至电子设备104和/或目标能量源118时，上拉电阻器和感测装置128和/或屏蔽件206之间的节点处的电压从逻辑“1”(或逻辑高状态)变成逻辑“0”(或逻辑低状态)。在这点上，处理***122可实现为微控制器，其具有耦合在用于处理***122的供应电压和连接至感测装置128和/或屏蔽件206的引脚之间的内部电阻器，其中处理***122监测引脚电压并在引脚电压对应于逻辑“0”时识别连接事件。例如，参考图3中所示的实施例，根据一个实施例，具有约一兆欧电阻的阻性元件连接在节点350和节点328(处理***322的内部或外部)之间，其中处理***322监测节点328的电压并在节点328的电压对应于逻辑“0”时识别连接事件。

根据另一实施例，电力管理***112监测感测装置128和/或屏蔽件206的电容，并在感测装置128和/或屏蔽件206的电容对应于耦合至电子设备104和/或目标能量源118的设备接口114时识别连接事件。在这点上，当设备接口114实现为屏蔽电缆200时，外部绝缘体208在屏蔽件206和屏蔽电缆200的外表面(例如外部绝缘体208的内部)之间产生电容。屏蔽件206和屏蔽电缆200的外表面之间的电容受到与屏蔽电缆200的外表面的接触的影响，以致处理***122可识别对应于用户抓取屏蔽电缆200用于***或将屏蔽电缆200耦合至电子设备104的电容。根据一个或多个实施例，电力管理***112将输入信号(例如恒压和/或恒流)施加至感测装置128和/或屏蔽件206，测量响应信号(例如由输入信号产生的电流和/或电压)，并基于输入信号和响应信号之间的关系确定感测装置128和/或屏蔽件206的电容。例如，处理***122可基于响应信号相对于输入信号的上升时间确定时间常数，并且基于该时间常数确定感测装置128和/或屏蔽件206的电容。在这点上，根据一个或多个实施例，处理***122实现为微控制器，其具有连接至感测装置128和/或屏蔽件206的引脚，其中处理***122将恒流施加至引脚，响应于恒流监测和/或测量引脚的电压，并基于输入电流和响应电压之间的关系确定感测装置128和/或屏蔽件206的电容。例如，参考图3的实施例，处理***322可将恒流施加至连接至感测装置128和/或屏蔽件206的节点328，监测和/或测量节点328的电压，并基于输入电流和响应电压之间的关系确定节点328处的电容。

在一个示例性实施例中，响应于识别连接事件，电力管理处理400进行至为从供应能量源流出的电流(或电力)建立路径(任务406)。在一个示例性实施例中，电力管理***112响应于识别连接事件，通过自动操作开关元件108为从AC供应能量源116至电气***100和/或电力转换模块110的电流提供路径而建立来源于AC供应能量源116的电流的路径。在一个示例性实施例中，处理***122监测感测装置128的电压并在感测装置128的电压对应于逻辑“0”时(例如响应于插头130***电子设备104上的相应插座)，处理***122自动发出信号使开关元件关闭、断开或转变成关闭状态。例如，参考图3所示的实施例，当节点328的电压对应于连接事件时，处理***322可以对驱动器电路344发出信号以将DPDT闭锁继电器308的状态转变为闭合状态，该状态提供从电源接口306至电力转换模块310的电流路径。

在替换的实施例中，如上所述，处理***122可监测感测装置128的电容并在感测装置128的电容指示设备接口114耦合至电子设备104时自动将信号发送至开关元件108以转变为关闭状态。在这点上，当设备接口114没有耦合至电子设备104时，感测装置128和/或屏蔽件206具有浮动电压，导致对于电压响应于施加至感测装置128和/或屏蔽件206的恒流来说相对较短的上升时间，且因此，处理***122可确定感测装置128和/或屏蔽件206的电容较低。当设备接口114(例如屏蔽电缆200)被用户抓取时，感测装置128和/或屏蔽件206的电容会增大，导致感测装置128和/或屏蔽件206的电压响应于恒流的上升时间对应增加。此外，当设备接口114耦合至电子设备104且感测装置128和/或屏蔽件206接地时，由于感测装置128和/或屏蔽件206的电压被阻止上升的事实，所以感测装置128和/或屏蔽件206的电压的上升时间按指数增大。因此，处理***122可在感测装置128和/或屏蔽件206的电容大于阈值电容时识别或检测连接事件，并在屏蔽件206的电容大于阈值电容时自动将信号发送至开关元件108以将其转变为闭合状态。阈值电容优选为指示用户牢固抓取设备接口114，以致开关元件108响应于用户牢固抓取设备接口114或设备接口114***至或耦合至电子设备104和/或目标能量源118而闭合。

根据另一实施例，感测装置128可实现为加速度计，其中处理***122监测感测装置128的电压并在感测装置128的电压对应于指示用户将设备接口114耦合至电子设备104和/或目标能量源118的加速度时识别连接事件。在这点上，感测装置128可产生和/或形成一电压，其与设备接口114的加速度和/或移动大致成比例，以致处理***122可在感测装置128的电压(或其电压变化)大于阈值电压时识别或检测连接事件。阈值电压选择为足够高，使得电压超过阈值电压极有可能是由于用户将设备接口114耦合至电子设备104和/或目标能量源118，以便开关元件108不会响应于与设备接口114的偶然接触而闭合。

在一个示例性实施例中，在为从供应能量源流出的电流(或电力)建立路径之后，电力管理处理400进行至将电力从供应能量源传输至目标能量源和/或电子设备(任务408)。取决于该实施例，电力管理处理400可执行将运行电力从供应能量源116提供给电子设备104或为电子设备104中的目标能量源118提供充电(或再充电)电流。如上所述，电力转换模块110将来自AC供应能量源116的电压和/或电流转换成适用于目标能量源118的电压和/或电流电平。例如，在一个示例性实施例中，AC供应能量源116包括60Hz的120伏特AC市电，且目标能量源118包括5伏特DC可充电电池，其中电力转换模块110将其输入109处的120伏特AC电压转换成其输出111处的约5伏特的DC电压。处理***122操作电力电路120以将电力经由设备接口114(例如连接装置126或内部导电芯202)传输至电子设备104和/或目标能量源118。

在一个示例性实施例中，对于断开连接事件来说，电力管理处理400通过监测电力适配器的设备接口检测或识别断开连接事件(任务410,412)。如本文所用，断开连接事件应被理解为是指设备接口的状况或特性，其指示电子设备和/或所述目标能量源不再希望和/或需要来自AC能量源的电力的，例如在设备接口114与电子设备104断开连接或者从电子设备104拔下，或目标能量源118已经完全充满电(例如充电超过充电的阈值状态)时。根据一个示例性实施例，处理***122监测感测装置128和/或屏蔽件206的电压，并在屏蔽件206未接地(或浮动)时识别或检测断开连接事件，屏蔽件206未接地指示设备接口114没有与电子设备104和/或目标能量源118耦合或者与其断开连接。如上所述，处理***122可实现上拉电阻器，其使得在设备接口114与电子设备104断开连接和/或不耦合且感测装置128和/或屏蔽件206未接地时，上拉电阻器和感测装置128和/或屏蔽件206之间的节点的电压，即耦合至感测装置128和/或屏蔽件206的引脚的电压从逻辑“0”(或逻辑低状态)变为逻辑“1”(或逻辑高状态)。

根据另一实施例，电力管理***112可耦合至连接装置126并被配置为基于流过连接装置126的电流识别断开连接事件。例如，处理***122可耦合至连接装置126以监测流过连接装置126的电流，其中处理***122在流过连接装置126的电流小于阈值时识别或检测断开连接事件。或者，对于图3中所示的实施例来说，负载监测电路342可定期监测流至节点326的电流，并将结果提供给处理***322。流至目标能量源118的电流会随着目标能量源118接近完全充满电的状态而降低，其中选择阈值以指示目标能量源118不再需要来自供应能量源116提供的电力，例如当目标能量源118的充电状态大于或等于阈值量(例如100%的充电状态)时。将认识到阈值可取决于电子设备104正采用的特定充电方案(例如涓流充电、恒流充电、恒压充电等等)而变化。根据另一实施例，将阈值选择为指示设备接口114和/或插头130不再耦合至电子设备104的电流值，例如零安培。

在某些实施例中，处理***122可实现为计时器，其对应于完全充满目标能量源118所需时间的额定值，并在计时器到期时识别断开连接事件，由此确保电气***100和/或电力适配器102不会一直消耗来自供应能量源116的电流(或电力)，正本领域中显而易见的。根据一个实施例，处理***122可在感测装置128和/或屏蔽件206的电容以与上述相似的方式降至阈值以下时识别或检测断开连接事件。根据又一实施例，当感测装置128实现为加速度计时，处理***122可在感测装置128的电压(或其电压变化)对应于用户将设备接口114与电子设备104和/或目标能量源118断开连接时识别或检测断开连接事件。

在一个示例性实施例中，响应于检测或识别断开连接事件，电力管理处理400进行至阻止来源自供应能量源的电流(或电力)的流动(任务414)。在这点上，响应于断开连接事件，例如用户将插头130和/或设备接口114与电子设备104断开连接，处理***122打开、断开开关元件108或改变开关元件108的状态为打开状态，以移除从AC供应能量源116至电气***100的电流路径，使得不存在用于来自AC供应能量源116的电流的路径。例如，参考图3的实施例，当阻性元件连接在节点350和节点328之间时，处理***322可在节点328的电压对应于逻辑“1”时识别断开连接事件，并响应于断开连接事件将信号提供给驱动器电路344以将DPDT闭锁继电器308的状态改变为打开状态。以此方式，即使电力适配器102和/或插头106仍然耦合至和/或***至AC供应能量源116，诸如电力转换模块110、电力管理***112、目标能量源118和/或电子设备104之类的电气***100的部件也被有效地与AC供应能量源116断开电连接。可根据需要在电力适配器102***和/或耦合至AC供应能量源116的整个持续阶段重复由任务402、404、406、408、410、412和414定义的循环。

如上所述，在一个示例性实施例中，内部能量源124将电力提供给处理***122用以在开关元件108处于打开状态时对设备接口114监测连接事件。在这点上，实际上，处理***122监测设备接口114所需的电流(或电力)量较小(例如在微安培量级)，因此内部能量源124能在足够长的时间段中提供充足的电力。在一个示例性实施例中，当开关元件108闭合时，处理***122以将充电电流(或电力)提供给内部能量源124的方式操作电力电路120，由此使内部能量源124在开关元件108随后打开之前保持或达到充满电的状态。在替换的实施例中，可以允许完全耗尽内部能量源124，在这点上，用户例如可通过移除废弃的钮扣电池并***未使用和/或完全充满电的钮扣电池而实现替换内部能量源124。

在一个示例性实施例中，处理***122被配置为监测内部能量源124的充电状态，且在内部能量源124的充电状态小于或等于充电阈值的下限状态时，处理***122被配置为闭合开关元件108并操作电力电路120来为内部能量源充电至充电阈值的上限状态。当内部能量源124的充电状态大于或等于充电阈值的上限状态时，处理***122被配置为再次打开开关元件108，从而阻止来自能量源106的额外电流(或电力流)。以此方式，处理***122将内部能量源124的充电状态保持在期望范围之内，该范围适于电力管理***112的长期操作。例如，参考图3的实施例，当内部能量源324的充电状态小于或等于充电阈值的下限状态时，处理***322将信号发送至驱动器电路344以闭合DPDT闭锁继电器308或将DPDT闭锁继电器308的状态改变为对于来自电源接口306的电流提供路径的状态。电池管理电路340从电力转换模块310的输出311为内部能量源324充电，直至内部能量源324的充电状态大于或等于充电阈值的上限状态。当内部能量源324的充电状态大于或等于充电阈值的上限状态时，处理***322将信号发送至驱动器电路344以打开DPDT闭锁继电器308或将DPDT闭锁继电器308的状态改变为阻止来自电源接口306的电流的状态，同时将来自内部能量源324的电流提供给处理***322以使内部能量源324为处理***322提供运行电力。

借助本文所述的电力管理处理400，可降低由电力适配器102和/或电气***100消耗的待机电力。例如，用户可将电力适配器102的AC电源插头106***AC供应能量源116的壁式插座并将设备插头130***电子设备104。响应于插头130***电子设备104(即连接事件)，电力管理***112和/或处理***122闭合开关元件108并将来自AC供应能量源116的电力传输至电子设备104。在充电应用中，电力管理***112和/或处理***122可基于流至目标能量源118的电流降低而识别目标能量源118何时处于或接近完全充满的状态，并打开开关元件108以避免电力适配器102和/或电子设备104消耗来自AC供应能量源116的任何额外的电流(或电力)。当设备接口114和/或插头130从电子设备104断开连接时，开关元件108保持打开，从而防止电气***100消耗来自AC供应能量源116的任何电流(或电力)，直至设备接口114和/或插头130又耦合至电子设备104或内部能量源124达到充电限制的下限状态。电力管理***112和/或处理***122被配置为响应于断开连接事件自动打开开关元件108并响应于连接事件自动闭合开关元件108，不受用户行为的干扰或无需用户行为的努力。

根据本发明的实例实施例配置的***和方法涉及：

根据一个实施例，提供用于将电力从第一能量源传输至第二能量源的电气***。电气***包括：被配置为耦合至第二能量源的接口、耦合在第一能量源和接口之间的开关元件，以及能量至开关元件和接口的处理***。处理***被配置为基于指示接口耦合至第二能量源的接口的电气特性识别连接事件，并响应于识别到连接事件操作开关元件提供用于来自第一能量源的电流的路径。根据一个实施例，接口包括含有屏蔽件的屏蔽电缆，其中处理***被配置为基于屏蔽件的电压识别连接事件。在另一实施例中，处理***被配置为基于屏蔽件的电容识别连接事件。根据另一实施例，处理***被配置为识别指示接口从第二能量源断开连接的断开连接事件，并响应于断开连接事件操作开关元件以移除用于来自第一能量源的电流的路径。在又一实施例中，电气***还包括耦合在开关元件和接口之间的电力转换模块。电力转换模块被配置为在开关元件提供用于来自第一能量源的电流的路径时将电力经由接口从第一能量源传输至第二能量源。在另一实施例中，处理***被配置为识别指示第二能量源不再需要来自第一能量源的电力的断开连接事件，并响应于识别到断开连接事件，操作开关元件以阻止电流从第一能量源流至电力转换模块。在另一实施例中，电气***还包括第三能量源和电池管理电路。第三能量源在开关元件阻止来自第一能量源的电流时耦合至处理***。电池管理电路耦合在电力转换模块的输出和第三能量源之间。处理***被配置为在第三能量源的充电状态小于或等于第一阈值时操作开关元件提供用于来自第一能量源的电流的路径，其中电池管理电路被配置为从电力转换模块的输出为第三能量源充电。处理***还被配置为在第三能量源的充电状态大于或等于第二阈值时操作开关元件以阻止电流从第一能量源流至电力转换模块。

根据另一实施例，提供用于将电力从第一能量源传输至设备的***。***包括被配置为耦合至第一能量源的第一接口以及被配置为耦合至设备的第二接口。开关元件耦合在第一接口和第二接口之间，且开关元件被配置为控制来自第一接口的电流。电力管理***耦合至第二接口以及开关元件。电力管理***被配置为响应于第二接口耦合至设备而闭合开关元件，其中闭合开关元件产生用于来自第一接口的电流的路径。根据一个实施例，***还包括耦合在开关元件和第二接口之间的电力转换模块。电力转换模块被配置为在开关元件闭合时将电力经由第二接口从第一能量源传输至设备。响应于第二接口从设备断开连接，电力管理***被配置为打开开关元件以禁止来自第一能量源的电流流动。根据另一实施例，设备包括第二能量源以及第二接口，第二接口包括连接装置和与连接装置集成在一起的感测装置。感测装置耦合至电力管理***，其中电力管理***被配置为检测感测装置的第一状况，该第一状况指示第二接口耦合至设备，且响应于第一状况闭合开关元件，其中连接装置被配置为在第二接口耦合至设备且开关元件闭合时耦合在开关元件和第二能量源之间。在另一实施例中，电力管理***被配置为检测指示第二接口与设备断开连接的第二接口的第二状况，并响应于第二状况打开开关元件，以致开关元件阻止来自第一能量源的电流流动。根据另一实施例，设备包括第二能量源和第二接口，第二接口包括内部导电芯、与内部导电芯同轴并围绕内部导电芯的绝缘体，以及与绝缘体同轴并围绕绝缘体的导体。电力管理***耦合至导体并被配置为检测指示第二接口耦合至设备的导体特性，并响应于检测到指示第二接口耦合至设备的导体的特性闭合开关元件，其中内部导电芯在第二接口耦合至设备时耦合在开关元件和第二能量源之间。在另一实施例中，电力管理***被配置为检测指示第二接口耦合至设备的导体的电压，并响应于指示第二接口耦合至设备的导体的电压闭合开关元件。在另一实施例中，电力管理***被配置为将输入电气信号施加至导体，从而在导体上产生响应信号，基于响应信号确定导体的电容，并响应于指示第二接口耦合至设备的导体的电容闭合开关元件。

在另一实施例中，提供利用被配置为耦合至目标能量源的接口而将电力从供应能量源传输至目标能量源的方法。接口包括连接装置和与连接装置集成在一起的感测装置。该方法包括基于感测装置的电气特性检测连接事件，连接事件指示接口耦合至目标能量源，以及响应于连接事件建立用于来自能量源的电流的路径。供应能量源在用于来自供应能量源的电流的路径建立时将电力经由连接装置传输至目标能量源。在另一实施例中，连接装置包括第一导体，并且感测装置包括与第一导体同轴的第二导体，其中检测连接事件包括检测指示接口耦合至目标能量源的第二导体的电容。在另一实施例中，检测连接事件包括检测指示接口耦合至目标能量源的第二导体的电压。在又一实施例中，开关元件耦合在供应能量源和接口之间。开关元件被配置为在打开状态下阻止来自供应能量源的电流，其中建立用于电流的路径包括响应于连接事件闭合开关元件。开关元件在闭合状态下提供用于来自供应能量源的电流的路径。在另一实施例中，该方法还包括基于接口的电气特性检测断开连接事件，断开连接事件指示目标能量源不再需要从供应能量源传输电力，以及响应于断开连接事件打开开关元件。根据另一实施例，该方法还包括基于接口的电气特性检测断开连接事件，断开连接事件指示目标能量源不再需要从供应能量源传输的电力，以及响应于断开连接事件阻止来自供应能量源的电流。

虽然在上文的描述中已经给出了至少一个示例性实施例，但应当认识到可存在大量变型例。还应认识到，本文所述的一个或多个示例性实施例不旨在以任何方式限制要求保护的主题的范围、适用性或配置。确切地说，上述详细说明将使本领域技术人员以简易的方式实施上述一个或多个实施例。应当理解，在不脱离由权利要求定义的范围的情况下，可对元件的功能和布置进行各种改变，权利要求定义的范围包括公知等价物以及在提交本专利申请时可以预知的等价物。

Claims (14)

1.一种用于将电力从第一能量源传输至第二能量源的电气***，所述电气***包括：

被配置为耦合至所述第一能量源的第一接口；

被配置为耦合至所述第二能量源的第二接口；

耦合在所述第一接口和所述第二接口之间的开关元件；以及，

耦合至所述开关元件和所述第二接口的处理***，其中所述处理***被配置为：

基于所述第二接口的电气特性来识别连接事件，所述第二接口的电气特性指示所述第二接口耦合至所述第二能量源；以及

响应于识别到所述连接事件，操作所述开关元件，以提供用于来自所述第一能量源的电流的路径。

2.根据权利要求1所述的电气***，所述第二接口包括含有屏蔽件的屏蔽电缆，其中所述处理***被配置为基于所述屏蔽件的电压来识别所述连接事件。

3.根据权利要求1所述的电气***，所述第二接口包括含有屏蔽件的屏蔽电缆，其中所述处理***被配置为基于所述屏蔽件的电容量识别所述连接事件。

4.根据权利要求1所述的电气***，其中所述处理***被配置为：

通过检测电缆屏蔽件的接地电压来识别所述连接事件；

通过检测所述电缆屏蔽件何时未接地来识别断开连接事件，所述断开连接事件指示所述第二接口从所述第二能量源断开耦合；以及

响应于所述断开连接事件，操作所述开关元件，以移除用于来自所述第一能量源的电流的所述路径。

5.根据权利要求1所述的电气***，进一步包括耦合在所述开关元件和所述第二接口之间的电力转换模块，所述电力转换模块被配置为：在所述开关元件提供用于来自所述第一能量源的电流的所述路径时，经由所述第二接口将电力从所述第一能量源传输至所述第二能量源。

6.根据权利要求5所述的电气***，其中所述处理***被配置为：

识别断开连接事件，所述断开连接事件指示所述第二能量源不再需要来自所述第一能量源的电力；以及

响应于识别断开连接事件，操作所述开关元件，以阻止来自所述第一能量源的电流到所述电力转换模块。

7.根据权利要求6所述的电气***，进一步包括：

第三能量源，当所述开关元件阻止来自所述第一能量源的电流时，所述第三能量源被耦合到所述处理***以向所述处理***供电；

电池管理电路，所述电池管理电路耦合在所述电力转换模块的输出和所述第三能量源之间，其中所述处理***被配置为：

在所述第三能量源的充电电压小于或等于第一阈值时，操作所述开关元件以提供用于来自所述第一能量源的电流的路径，其中所述电池管理电路被配置为从所述电力转换模块的所述输出为所述第三能量源充电；以及

在所述第三能量源的所述充电电压大于或等于第二阈值时，操作所述开关元件，以阻止来自所述第一能量源的电流到所述电力转换模块。

8.根据权利要求7所述的电气***，进一步包括开关，当操作所述开关元件以移除用于来自所述第一能量源的电流的所述路径时，所述第三能量源被耦合以经由处于关闭开关状态的所述开关向所述处理***供电，其中，当操作所述开关元件以提供用于来自所述第一能量源的电流的所述路径时，所述开关处于打开开关状态。

9.根据权利要求8所述的电气***，其中，所述开关元件包括开关和第二开关，所述第二开关被耦合在所述第一接口和所述第二接口之间，其中，处理***被配置为响应于识别到所述连接事件，操作所述第二开关以提供用于来自所述第一能量源的电流的所述路径。

10.根据权利要求9所述的电气***，其中：

所述开关是双刀双掷开关，所述双刀双掷开关具有耦合到所述第三能量源的第一端子、耦合到所述处理***的第二端子，以及耦合到电池管理电路的第三端子，当操作处于第一开关状态的所述开关元件以提供用于来自所述第一能量源的电流的所述路径时，所述电路经由所述第二开关从所述第一能量源接收电力，用于对所述第三能量源充电；

其中，在所述开关元件的所述第一开关状态中，所述第三端子连接到所述第一端子；

其中，在所述开关元件的第二开关状态中，所述第二端子连接到所述第一端子，并且操作所述第二开关以不提供用于来自所述第一能量源的电流的所述路径；

其中，所述开关元件的所述第一开关状态对应于所述开关的接通开关状态，并且所述开关元件的所述第二开关状态对应于所述开关的断开开关状态。

11.根据权利要求7所述的电气***，其中，所述第三能量源是电池。

12.根据权利要求1所述的电气***，其中，当所述第一能量源经由所述路径提供电流时，从所述第一能量源向所述处理***供电。

13.根据权利要求7所述的电气***，其中，所述第三能量源是电容器。

14.根据权利要求7所述的电气***，其中：

所述开关是双刀双掷开关，所述双刀双掷开关具有耦合到所述第三能量源的第一端子、耦合到所述处理***的第二端子，以及耦合到电池管理电路的第三端子，当操作处于第一开关状态的所述开关元件以提供用于来自所述第一能量源的电流的所述路径时，所述电路经由所述开关元件从所述第一能量源接收电力，用于对所述第三能量源充电；

其中，在所述开关元件的所述第一开关状态中，所述第三端子连接到所述第一端子；其中，所述第三端子连接到所述第一端子对应于所述开关的接通开关状态；

其中，在所述开关元件的第二开关状态中，所述第二端子连接到所述第一端子，并且操作所述开关元件以不提供用于来自所述第一能量源的电流的所述路径，其中，所述第二端子连接到所述第一端子对应于所述开关的断开开关状态。