CN103178607B - 用于为电池组充电的装置和方法 - Google Patents

Abstract

根据特定实施例，一种用于为电子装置的备用电池组充电的装置和方法包括耳机连接单元、充电确定切换单元、充电电路和控制单元。耳机连接单元被配置为与电子装置相连，以选择性地耦合针对耳机模式的耳机单元和针对充电模式的备用电池组之一。充电确定切换单元被配置为根据电连接至耳机连接单元的单元来切换至耳机模式和充电模式之一；充电电路被配置为根据充电确定切换单元的切换，接通充电路径，以利用向电子装置施加的外部电压来为备用电池组充电。控制单元，被配置为读取向充电确定切换单元施加的备用电池组的电阻值、切换模式、以及接通充电电路。

Description

用于为电池组充电的装置和方法

技术领域

本发明总体上涉及电池，更具体地，涉及一种用于为电池组充电的装置和方法。

背景技术

一般而言，诸如平板计算机、手持式计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络家电、照相机、智能电话和增强型通用分组无线服务(EGPRS)移动终端等多种电子装置都配备有供应电功率的电池组。

这种电子装置可以由不易与其分离的外壳内部安装的电池组(电池单元状态)来供电。因此，当需要充电时，可以通过将充电器直接电连接至电子装置的连接器端口来为电池组充电。

然而，在大多数情况下，这种内置电池组不可替换，并且用户不得不在电池组的使用寿命之后为了替换可消耗电池组而访问服务中心，这为用户带来不便。

近来，电池组被配置为可拆卸地设置在电子装置的特定位置(一般而言，在电子装置的后面)。当购买者购买诸如便携式终端等电子装置时，向购买者提供备用电池组和用于与电子装置分离地为备用电池组充电的电池充电器(BTC)。因此，用户可以携带充满电的备用电池组及其关联的电子装置，并且通过在电子装置中当前安装的电池组没电时利用备用电池组简单地替换当前安装的电池组来长时间地使用电子装置(便携式终端)，即使在移动或旅游期间，也是如此。

另一方面，为了在旅行期间为电子装置的电池组充电，用户应该携带用于为备用电池组充电的旅行者适配器(TA)和充电器。然而，用户通常因为必须携带充电器而感到不便。此外，制造成本增加，原因在于需要制造商向购买者提供用于为备用电池组充电的单独充电器。

发明内容

为了解决现有技术中的上述缺陷，主要目的在于提供一种用于为电池组充电的装置和方法，其能够为备用电池充电而不用独立充电器。

本发明的另一目的在于，提供一种用于为电池组充电的装置和方法，其能够改善便携性并且消除丢失的风险。

本发明的另一目的在于，提供一种用于为电池组充电的装置和方法，其能够降低制造成本。

本发明的另一目的在于，提供一种用于为电池组充电的装置和方法，其能够改善电池组使用的便利性。

本发明的另一目的在于，提供一种用于为电池组充电的装置和方法，其能够通过在便携式终端中提供充电电路并且添加针对耳机连接单元的电池组连接结构来直接为备用电池组充电，而不使用单独充电器。

根据本发明的一个方面，一种用于为电子装置的备用电池组充电的装置包括：耳机连接单元，被配置为与电子装置相连，以选择性地耦合针对耳机模式的耳机单元和针对充电模式的备用电池组之一；充电确定切换单元，被配置为根据电连接至耳机连接单元的单元来切换到耳机模式和充电模式之一；充电电路，被配置为根据充电确定切换单元的切换，接通充电路径以利用向电子装置施加的外部电压来为备用电池组充电；以及控制单元，被配置为读取向充电确定切换单元施加的备用电池组的电阻值、切换模式、以及接通充电电路。

所述装置还可以包括充电电流确定切换单元，被配置为当备用电池组连接至耳机连接单元时，调节充电电流来为备用电池组和电子装置的内部电池组充电。

还可以在配置来为备用电池组充电的充电路径上设置保护电路，使得即使当充电端子暴露时，不会连接功率路径。

在耳机连接单元中，用于连接耳机单元的部件与用于连接备用电池组的部件可以具有相同的结构，或者可以被设置在不同的位置。

当在不同位置处设置上述连接部件时，耳机连接单元可以包括：主体；单元端子，安装在主体的端子接触面上，与备用电池组的端子相对应；以及耳机插孔，安装在主体的侧面，用于容纳耳机单元的耳机插头。

所述装置还可以包括在端子接触面上设置的连接引导单元，被配置为在耳机连接单元的端子与备用电池组的端子之间提供相对精确连接。连接引导单元可以包括至少一个基座突出体，所述基座突出体可以从端子接触面突出预定高度，并且被放置到在备用电池组的端子安装面上形成的基座槽中。

所述装置还可以包括固定单元，被配置为在充电操作中将耳机连接单元固定到备用电池组上。固定单元可以包括在耳机连接单元的端子接触面上设置的至少一个磁体，可以通过所述至少一个磁体与在备用电池组的端子安装面上设置的磁体之间的磁力来固定耳机连接单元和备用电池组。

还可以在耳机连接单元的端子接触面上安装盖体，以在耳机模式下使用耳机连接单元时保护单元端子。

在描述以下具体实施方式之前，阐述贯穿本专利文档所使用的特定单词和短语的定义可能是有利的。术语“包括”和“含有”及其派生词意为包括而非限制；术语“或”是包含的，意为和/或；短语“与...相关联”和“与此相关联”及其派生词可以意为包括、包括在...内、与...互连、包含、包含在...内、连接至或与...相连、耦合至或与...耦合、能够与...进行通信、与...协作、交织、并置、接近于、一定要或用...进行约束、具有、具有...的性质、等等；以及术语“控制器”意为控制至少一项操作的任何设备、***或者控制至少一项操作的任何设备、***的一部分，这种设备可以以硬件、固件或软件、或三者中至少两个的一些组合来实现。应该注意，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或者分布式的，不论本地的还是远程的。贯穿本专利文档，提供了特定单词和短语的定义，本领域普通技术人员应该理解，在大多数或绝大多数情况下，这些定义适用于如此定义的单词和短语的现有及未来的使用。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中相同参考数字表示相同部件：

图1示出了根据本发明特定实施例的电子装置的示例充电装置；

图2示出了图1的充电装置中使用的示例耳机连接单元；

图3示出了与图1的充电装置中使用的耳机连接单元相耦合的示例盖体；

图4示出了由图1的充电装置中使用的耳机连接单元为备用电池组充电的示例状态；

图5示出了用于为备用电池组充电的图1的示例电子装置；

图6示出了图1的充电装置中的示例耳机连接单元；以及

图7示出了在图1的电子装置中为备用电池组充电的示例过程。

具体实施方式

在本专利文档中，下述图1至7以及用于描述本公开原理的各种实施例只是说明，不应该以任何方式解释为限制公开的范围。本领域技术人员将理解，可以以任何适当设置的便携式设备来实现本公开的原理。下文中，将参照附图描述本发明的示例实施例。然而，将省略公知功能或配置的详细描述，原因在于它们将不必要地混淆本发明的主旨。

在本发明的以下描述中，电子装置的示例可以不仅包括便携式终端，还包括多种电子装置，比如平板计算机、手持式计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络家电、照相机、智能电话和增强型通用分组无线服务(EGPRS)移动终端。例如，根据本发明，可以在电子装置上可拆卸地安装电池组，并且电池组可以应用于具有备用电池组的多种设备。

图1示出了根据本发明特定实施例的用于电子装置的示例充电装置1，图2示出了图1的充电装置中使用的示例耳机连接单元20。在本发明中，用于通信的便携式终端10被示为或描述为电子装置的一个特定实施例。在没有背离本发明的精神和范围的情况下，便携式终端10可以包括额外的元件或更少的元件。

参考图1和2，便携式终端10和与其耦合的耳机连接单元20可以用于为备用电池组50充电。

在便携式终端10中，可以在正面安装显示单元11。可以在显示单元11的上方安装听筒12，可以在显示单元11的下方安装麦克风单元13。可以在便携式终端10的底表面安装连接器端口14，使得可以通过数据线与个人计算机(PC)交互数据，并且可以通过旅行者适配器(TA)为便携式终端10中安装的电池组充电。

一般而言，用户可以携带耳机连接单元20，用于通过便携式终端10听音乐或观看视频。因此，耳机连接单元20还可以用于为备用电池组50充电。

耳机连接单元20可以包括主体21和连接单元线27。连接单元线27可以从主体21延伸特定长度，其中，在连接单元线27的尾部安装了耳机插头连接器28。这里，耳机插头连接器28可以使用3.5毫米的圆柱型耳机插头。然而，本发明不限于此。例如，耳机插头连接器28还可以使用多种连接器，比如10引脚连接器和24引脚连接器。然而，这些连接器还可以包括音频左(AL)、音频右(AR)、接地(GND)、麦克风(MIC)端子，用于听音乐或经由MIC端子产生音频信号。

根据特定实施例，用户可以通过将耳机单元40的耳机插头44***在耳机连接单元20的一侧安置的耳机插孔221。耳机单元40可以使用商用耳机单元。即，可以在预定长度的耳机线43的末端包括用于立体声收听的右扬声器(SPK_R)41和左扬声器(SPK_L)42。因此，在正常模式下，用户可以通过将耳机单元40与耳机连接单元20相连来听音乐。

另一方面，为了为备用电池组50充电，用户可以断开耳机单元40与耳机连接单元20之间的连接，然后，将耳机连接单元20直接耦合至在备用电池组50的上表面设置的端子531、532和533。在这种情况下，可能需要经由TA将外部功率施加到便携式终端10的连接器端子14。

备用电池组50可以包括主体51和主体51的上表面的端子安装面52。一般而言，可以在端子安装面52设置用于充电的端子531、532和533。例如，端子531、532和533可以包括电池(VBAT)端子、控制功能(C_F)端子和GND端子。此外，可以在端子531、532和533的一侧或两侧包括用于与耳机连接单元20进行适当连接的连接引导单元。因此，可以在端子安装面52上形成两个基座槽55和56，作为连接引导单元。耳机连接单元20的基座突出体25和26(将在稍后描述)可以位于基座槽55和56中，使得耳机连接单元20可以被导入连接状态，以便为备用电池组50充电。此外，可以安装一个基座槽55或55，出于更稳定的目的，可以形成两个或更多个基座槽。在特定实施例中，可以在备用电池组50处形成基座槽55和56，并且可以在耳机连接单元20处形成基座突出体25和26。在特定实施例中，可以在备用电池组50处形成基座突出体25和26，并且可以在耳机连接单元20处形成基座槽55和56。

然而，连接引导单元不限于如所示的基座槽和基座突出体的接合结构。例如，可以使用单独的引导单元。例如，可以在备用电池组处形成引导开口，可以在耳机连接单元处形成由引导开口引导的引导肋状物，使得可以通过引导开口与引导肋状物的滑动耦合来耦合备用电池组和耳机连接单元。

另一方面，耳机连接单元20和备用电池组50还可以包括固定单元，其位置被固定在连接状态。如图所示，可以在备用电池组50的端子安装面52中安装一对磁体54，并且可以在耳机连接单元20的相应位置处安装一对磁体24，使得耳机连接单元20与备用电池组50的端子安装面52可以经由彼此之间的磁力保持紧密固定状态。可以根据磁力在不同位置处安装一个或多个磁体24和54。然而，本发明不限于此。例如，可以在耳机连接单元20和备用电池组50的端子安装面52中的一个处安装至少一个磁体24，可以在耳机连接单元20和备用电池组50的端子安装面52中的另一个处安装被磁体24的磁力吸引的金属材料。

此外，描述为连接引导单元的引导开口和引导肋状物不仅可以执行连接引导功能，还可以执行固定功能。

上述连接引导单元和固定单元可以使用已知锁定结构或固定结构。例如，多种单元可以用于保持耳机连接单元20在备用电池组50的上表面的连接状态，以便为备用电池组50充电。

耳机连接单元20可以用于连接用于听音乐的耳机单元40或为备用电池组50充电，并且还可以用作耳机麦克风单元。因此，在主体21的外面，还可以安装麦克风单元222，并且还可以安装用于控制便携式终端的多个按钮。

图3示出了与图1的充电装置1中使用的耳机连接单元20相耦合的示例盖体30。

参见图3，耳机连接单元20还可以包括盖体30。盖体30可以用于在耳机连接单元20不用于充电时保护端子接触面23免受外部污染。因此，可以形成具有形状、颜色和/或纹理的盖体30的上表面31以具有耳机连接单元20的外观，以及可以形成包括端子容纳槽33的盖体30的下表面32，所述容纳槽33用于容纳耳机连接单元20的端子231、232和233。例如，可以形成在耳机连接单元20处安装的稍微突出的端子231、232和233，以便容易连接至备用电池组50的端子531、532和533。因此，可以将盖体30的端子容纳槽33形成为具有容纳突出端子231、232和233的深度。

此外，可以在端子容纳槽33的两侧形成凹槽35和36，用于与从耳机连接单元20的主体21突出的基座突出体25和26相啮合。此外，可以在盖体30的下表面32安装一对磁体34，使得可以经由磁体34与耳机连接单元20的端子接触面23上设置的磁体24之间的磁力来固定盖体30和耳机连接单元20。这种配置可以在没有施加到盖体30上的外力的情况下阻止盖体30与耳机连接单元20相分离。然而，本发明不限于此。例如，可以使用卡扣锁机制替代磁体24和34的耦合，并且盖体30可以由橡胶材料或硅材料形成，使得盖体30的一面可以被固定到耳机连接单元20。

图4示出了由图1的充电装置1中使用的耳机连接单元20为备用电池组50充电的示例充电状态。

相应地，如图4所示，当用户去掉耳机连接单元20的盖体30并且将耳机连接单元20安装到备用电池组50的上表面(端子安装面52)时，耳机连接单元20的基座突出体25和26可以位于在备用电池组50的端子安装面上形成的基座槽55和56，使得它们的位置可以对准。这种状态可以与耳机连接单元20的端子231、232和233分别与备用电池组50的端子531、532和533电耦合的状态相对应。同时，在备用电池组的端子安装面52中提供的磁体54与在耳机连接单元20的端子接触面23中设置的磁体24之间的磁力可以紧密固定这些组件的位置，使得可以执行对备用电池组50的充电操作。

例如，耳机插头连接器28的A_L端子可以与备用电池组50的VBAT端子相对应，耳机插头连接器28的A_R端子可以与备用电池组50的C_F端子相对应。

尽管耳机连接单元20可选地连接至耳机单元40和备用电池组50，但是便携式终端检测这些连接中的任何一个，并且在执行充电操作时转换内部充电电路。即，因为在为备用电池组50充电时还为便携式终端10中安装的内置电池组充电，所以能够改变内部充电电路。

在下文中，将描述便携式终端10的内部配置。

图5示出了用于为备用电池组50充电的图1的便携式终端10的示例内部配置。图6示出了图1的充电装置1中的耳机连接单元20的示例内部配置。图7示出了在图1的便携式终端10中为备用电池组50充电的示例流程。

如图5所示，便携式终端10可以包括控制单元101、充电电路102、充电确定切换单元103、充电电流确定切换单元106和保护电路107。

控制单元101可以通过检查在***耳机插头连接器端口104的耳机连接单元20的耳机插头连接器28上施加的信号来确定便携式终端10处于耳机模式还是充电模式。当检测到充电模式时，控制单元101可以切换充电确定切换单元103，以使用保护电路107来接通充电路径。此外，当检测到TA的连接时，控制单元101可以接通充电电路102并且切换充电电流确定切换单元106。此外，控制单元101可以接通在充电路径上设置的保护电路107。

在下文中，将参考图7描述充电流程。参见图7，在步骤701中，控制单元确定TA是否与便携式终端相连。当检测到TA的连接时，在步骤703中，控制单元可以接通针对主电池组的充电电路。在这种情况下，充电电路可以经由充电路径为主电池组充电。在步骤707中，控制单元可以确定是否经由耳机连接单元连接了备用电池组。这里，经由耳机连接单元检测备用电池组的充电操作的操作可以包括经由控制单元中的模数转换器(ADC)端口来检测连接的备用电池组的C_F端子的电阻值的操作。

此后，当检测到备用电池组的连接时，在步骤709中，控制单元可以切换充电确定切换单元103来连接充电路径，并且可以控制充电电流确定切换单元106调整充电电流来提供能够同时为两个电池组充电的电阻值。例如，在图5中，当充电电流确定切换单元106的电阻器A具有针对600mA充电的电阻值，用于只为便携式终端中安装的主电池组充电时，充电电流确定切换单元106的电阻器B可以具有针对1200mA充电的电阻值，用于同时为主电池组和备用电池组充电。

在步骤709中，控制单元还可以接通保护电路207。在一个实施例中，保护电路是FET。为了用户安全，可以在充电电路中用于为备用电池组充电的充电路径上设置保护电路，使得即使备用电池组的端子突出到外面时，也不会连接功率路径。

图6示出了图1的充电装置1中的耳机连接单元20的内部配置图。

如图6所示，耳机连接单元20还可以包括切换单元201。这里，切换单元201可以用于在相关单元(备用电池组或耳机单元)连接至耳机连接单元20的端子和耳机插孔中的任何一个时自动执行切换操作。

可以通过将耳机单元的耳机插头主体***耳机连接单元的耳机插孔时施加的V_MIC偏置电压用作驱动电压，来实现这个切换操作。因此，如图6所示，当耳机单元电耦合至耳机连接单元时，因为耳机单元连接至音频路径(A_L、A_R、V_MIC)并且没有连接备用电池组的C_F端子的电阻值，所以便携式终端的控制单元可以在耳机模式下工作。

在所示实施例中示出和描述了这样的状态，其中在耳机连接单元的不同位置处连接备用电池组与耳机单元的耳机插头。然而，当按照与备用电池组的端子相同的方式实现耳机单元的耳机插头时，可以独立地控制便携式终端中的耳机模式和充电模式，而不用图6所示的切换操作。

根据本发明，当检测到没有独立充电器的耳机连接单元耦合至备用电池组时，电子装置的充电电路用于为备用电池组充电。因此，根据特定实施例，可以改善便携性，降低制造成本，改善使用的便利性。

显而易见的是，存在多种方法，可以在落入所附权利要求的范围内的同时修改上述实施例。即，可以存在多种方法，能够在不背离所附权利要求的范围的情况下实现本发明。

尽管已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，可以在不背离所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下对本发明进行形式和细节上的多种改变。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述来限定，而是由所附权利要求来限定，并且范围内的所有差异将解释为包括在本发明中。

Claims (19)

1.一种用于为电子装置的备用电池组充电的装置，所述装置包括：

耳机连接单元，与电子装置相耦合，所述耳机连接单元被配置为能够直接耦合针对耳机模式的耳机单元和针对充电模式的备用电池组二者；

充电确定切换单元；

充电电路，经由充电确定切换单元耦合到耳机连接单元，并且被配置为根据充电确定切换单元的切换，接通充电路径，以利用向电子装置施加的外部电压来为备用电池组充电；以及

控制单元，被配置为读取向充电确定切换单元施加的备用电池组的电阻值，并且控制充电确定切换单元切换到耳机模式和充电模式之一，

还包括固定单元，被配置为在充电操作中将耳机连接单元固定到备用电池组上，

其中所述固定单元包括至少一个磁体。

2.如权利要求1所述的装置，还包括：充电电流确定切换单元，被配置为当备用电池组耦合至耳机连接单元时，调节充电电流来为备用电池组和电子装置的内部电池组充电。

3.如权利要求1所述的装置，其中，在充电路径中还配置有保护场效应晶体管FET，所述FET被配置为当充电端子暴露时断开功率路径。

4.如权利要求1所述的装置，其中，在耳机连接单元中，用于耦合耳机单元的部件与用于耦合备用电池组的部件具有相同的结构。

5.如权利要求1所述的装置，其中，在耳机连接单元中的不同位置处配置有用于耦合耳机单元的部件和用于耦合备用电池组的部件。

6.如权利要求5所述的装置，其中耳机连接单元包括：

主体；

单元端子，安装在主体的端子接触面上，与备用电池组的端子相对应；以及

耳机插孔，安装在主体的侧面，所述耳机插孔被配置为容纳耳机单元的耳机插头。

7.如权利要求6所述的装置，还包括在端子接触面上设置的连接引导单元，被配置为提供在耳机连接单元的端子与备用电池组的端子之间的耦合。

8.如权利要求7所述的装置，其中，连接引导单元包括至少一个基座突出体，所述基座突出体从端子接触面突出预定高度，并且被放置到在备用电池组的端子安装面上形成的基座槽中。

9.如权利要求6所述的装置，其中，在耳机连接单元的端子接触面上配置的至少一个磁体，通过所述至少一个磁体与在备用电池组的端子安装面上配置的磁体之间的磁力来固定耳机连接单元和备用电池组。

10.如权利要求5所述的装置，其中，盖体被配置为安装在耳机连接单元的端子接触面上，以在耳机模式下使用耳机连接单元时保护单元端子。

11.如权利要求10所述的装置，其中，在盖体与端子接触面相接触的一面上形成端子容纳槽，所述端子容纳槽配置用于容纳单元端子。

12.如权利要求5所述的装置，其中，切换单元被配置为通过连接的耳机单元的特定偏置电压来将切换至耳机模式，其中，所述连接的耳机单元被配置为安装在耳机连接单元中。

13.一种电子装置，被配置为通过使用耳机连接单元来确定耳机模式或充电模式，所述耳机连接单元被配置为能够直接耦合针对耳机模式的耳机单元和针对充电模式的备用电池组二者，所述电子装置包括：

充电确定切换单元；

充电电路，经由充电确定切换单元耦合到耳机连接单元，并且被配置为根据充电确定切换单元的切换，接通充电路径，以利用向电子装置施加的外部电压来为备用电池组充电；以及

控制单元，被配置为读取向充电确定切换单元施加的备用电池组的电阻值，并且控制充电确定切换单元切换到耳机模式和充电模式之一，

还包括固定单元，被配置为在充电操作中将耳机连接单元固定到备用电池组上，

其中所述固定单元包括至少一个磁体。

14.如权利要求13所述的电子装置，还包括：充电电流确定切换单元，被配置为当备用电池组耦合至耳机连接单元时，调节充电电流来为备用电池组和电子装置的内部电池组充电。

15.如权利要求13所述的电子装置，其中，还在充电路径中配置保护场效应晶体管FET，所述FET被配置为当充电端子暴露时断开备用电池组。

16.一种使用耳机连接单元来为电子装置的电池组充电的方法，所述耳机连接单元被配置为能够直接耦合针对耳机模式的耳机单元和针对充电模式的备用电池组二者，所述方法包括：

当供应外部功率时，接通电子装置中针对主电池组的充电电路；以及

当检测到备用电池组的耦合时，将充电电路同时连接至主电池组并经由充电确定切换单元连接到备用电池组，

所述方法还包括：通过固定单元在充电操作中将耳机连接单元固定到备用电池组上，

其中所述固定单元包括至少一个磁体。

17.如权利要求16所述的方法，还包括当检测到备用电池组的耦合时，切换至用于增大充电电流的模式。

18.如权利要求16所述的方法，还包括由用于为备用电池组充电的充电路径上的保护场效应晶体管FET来阻止功率泄漏。

19.如权利要求16所述的方法，其中，确定是否检测到备用电池组的耦合包括：通过读取备用电池组的多个端子中的特定端子的电阻值来检测备用电池组的耦合。