CN105071507A - 一种表带单元和包括表带单元的表带及具有表带的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表带单元，所述表带单元(100)包括电池单元、阳接头(101)、表带单元本体(102)和容纳空间(103)，电池单元位于表带单元(102)中，阳接头(101)与容纳空间(103)位于表带单元本体(102)的相对两侧，表带单元(100)通过阳接头(101)能够与其他表带单元的容纳空间(103)配合连接，通过容纳空间能够与其他表带单元的阳接头配合连接；所述表带单元还包含通信接触单元和电力接触单元。本发明还涉及一种表带和电子设备。本发明在不明显改变电子设备体型和外观的基础上，提升了智能电子设备的续航能力，并由表带的可调节与便于更换，方便了电池的扩展和更换，提升了用户体验。

Description

一种表带单元和包括表带单元的表带及具有表带的电子设备

技术领域

本申请涉及一种智能电子设备，具体涉及一种表带单元和包括表带单元的表带及具有表带的电子设备，可用在手环、智能手表以及脚环等电子设备上。

背景技术

随着智能穿戴设备的兴起和不断发展，目前各种智能手表和智能手环等穿戴设备的功能和性能不断丰富和加强，但是电池一直是困扰各个设备进一步提升功能、性能和用户体验的问题。为了进一步提升电池的容量，从而为提升智能穿戴设备的功能进一步提高提供能量支持，技术人员采用了多种技术方案。

摩托罗拉公司在CN1189899A中提出了一种具有柔性适形电源的电子设备，该设备适于戴在用户手腕上的便携式电子设备，如图1所示，该设备可以是一块手表，或者未个人通信或计算而改制的手表，或者移动电话。该个人通信设备或手表12安装在外壳20之内，外壳20包括第一连接夹22和第二连接夹24，连接夹22和24适于做电池接触器，用于将设备电连接到电化学电荷存储设备(如柔性锂电池)，连接连接夹22和24的电池可以为柔性材料制造的电池，表带30包括电池部分32以及第一端34和第二端36，端34和36适于作为接触器，以便分别连接连接夹22和24，并可以作为电池部分32的正极端和负极端，并利用触点22和24电连接到设备，改制接线端以在电池和充电设备之间进行电子连接和机械连接。但是这种柔性适形电池设备存在较多缺陷，比如相对于传统锂电池相比效率较低、成本高、无法进行实用、表带调整不够灵活等问题。

CN204118165U则提供了一种对表带可调节的电池组合装置，如图2所示，通过各多节表带内部的空心电池卡槽11来安装电池，每个表带的一端具有2个卡销12，另一端具有2个销孔13，相邻的的每2节表带之间都通过一节表带的卡销卡住另一节表带的销孔的形式相连；电池卡槽内部两侧分别具有正极弹性簧片14和负极弹性簧片15，与电池正极连接的正极弹性簧片14和与电池负极连接的负极弹性簧片15分别与电池卡槽11对应侧面的卡销12和销孔13连接，用于安装电池(图2中未示出)。这种电池拆卸方便、容量大，但是问题各个电池充放电都不易达到均衡，也无法监测和确定各个电池的状态，且由于其结构限制难以在现在的基础上进行简单改进实现上述效果。

上述这些电池分别存在容量和效率不足、不实用，更换麻烦，电池状态难以监测管理、充放电不均衡、扩展性差等缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种表带单元，该表带单元中的电池状态易于监测、扩展性强、更换和维护方便，并具有较大电池容量的可为智能手环、智能手表等可穿戴设备提供能量。

本发明提出的一种表带单元，多个表带单元组成电子设备的表带，所述表带单元包括电池单元、阳接头、表带单元本体和容纳空间，电池单元位于表带单元中，阳接头与容纳空间位于表带单元本体的相对两侧，表带单元通过阳接头能够与其他表带单元的容纳空间配合连接，通过容纳空间能够与其他表带单元的阳接头配合连接；

所述表带单元还包含通信接触单元和电力接触单元，通信接触单元和电力接触单元分别设置在阳接头和容纳空间上，或分别设置在容纳空间和阳接头上，或同时设置在阳接头或容纳空间上；通信接触单元与其他表带单元的通信接触单元或电子设备包括的电子装置相互通信，表带单元的电池单元通过电力接触单元向电子装置或其他表带单元供电，或者由外部电源通过电力接触单元向表带单元的电池单元充电。

进一步地，所述表带单元通过所述通信接触单元与所述电子装置通信，接收电子装置的控制信号，并将电池单元的状态信息发送给电子装置；电池单元通过电力接触单元与其他表带单元的电池单元串联或并联连接，并向电子装置或其他电池单元供电。

进一步地，所述电池单元包括电池状态监测单元、电池通信单元和充放电控制单元；电池状态监测单元监测电池单元的使用状态；电池通信单元与电子装置通信连接；充放电控制单元根据电池通信单元接收到的指令，控制电池单元进行充电、放电操作。

进一步地，容纳空间上设置有弧状凸棱，相应地，阳接头上设置有接触凹槽，从而使得配合连接的阳接头和容纳空间能够可转动连接。

进一步地，阳接头上设置枢转凸起或枢转凹槽，相应地，容纳空间上设置枢转凹槽或枢转凸起，枢转凹槽和枢转凸起的横截面为圆弧形，从而使得配合连接的阳接头和容纳空间能够枢转一定角度。

进一步地，阳接头或容纳空间上设置弹性体，所述弹性体上设置能够与通信接触单元和电力接触单元接触配合的弹性体接触单元，所述弹性体设置的开口大小可容纳配合连接的容纳空间或阳接头正常***，并能在工作状态时压紧所述弹性体接触单元和与之接触配合的通信接触单元和电力接触单元。

本发明还提出了一种表带，所述表带包括多个如前所述的表带单元，所述表带单元的阳接头与另一个表带单元的容纳空间配合，从而形成所述表带，其中表带单元中的电池单元按照电子设备的电力要求，选择是否放置。

本发明还提出了一种电子设备，其包括电子装置和如前所述的表带，所述表带能够向电子装置供电，并且所述表带还能够与电子装置相互通信。

本发明的有益效果：本发明的表带在不明显改变手表或手环体型和外观的基础上，提升了智能设备的续航能力，并由表带的可调节与更换方便了电池的扩展和更换，提升了用户体验。通过传统电池块的形式，降低了制造的成本，并提升了稳定性，降低柔性电池的造价和损坏后的更换成本。还可以使用金属材质的表带替换塑胶材质，提升表带的美感。

附图说明

图1为现有技术柔性适形电池的示意图。

图2为现有技术表带式电池组合装置的示意图。

图3为本发明实施例1表带部分单元平放后的侧视示意图，未完全示出所有电池单元。

图4为本发明实施例1表带弯曲工作状态下的侧视示意图，未示出与之配合的电子装置。

图5为本发明单个表带单元的侧视示意图。

图6为本发明单个表带单元的主视示意图。

图7为本发明实施例1的两个相邻的表带单元处于普通连接状态侧视示意图。

图8为本发明实施例1的两个相邻的表带单元处于工作状态时的状态侧视示意图。

图9为本发明实施例2的正视图示意图。

图10为本发明实施例2的侧视图示意图。

图11为本发明各实施例表带单元或电池单元与电子装置通信连接示意图。

附图标记说明：

10、表带100、表带单元101、阳接头

102、表带单元本体103、容纳空间105、密封单元

1011、第一触点1012、第二触点1013、第三触点

1014、第四触点1015、接触凹槽1016、枢转凸起

1017、枢转凹槽

1021、狭槽1023、弹性体1024、弧状凸棱

1025、弧状壳体1026、弹性体接触单元

200、电池单元201、第一触点202、第二触点

203、第三触点204、第四触点

2001、电池状态监测单元2002、电池通信单元2003、充放电控制单元

50、电子装置5001、电池均衡单元

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。

实施例1：

本发明提出的所述具有多个表带单元100的表带10，如图3和图4所示，由多个首尾相连的多个表带单元100组成，表带单元100在首尾连接时可以从图3中的平放状态在一定角度内小幅度枢转，从而形成图4中的弯曲形结构，该弯曲形结构可以为圆形、椭圆形及其他各种适于人体手腕、腿部等位置佩戴的形状，佩戴时的方向为手与直面垂直的方向平行，表带10两端分别具有两个接口与电子装置50连接。在图3和图4中显示的表带单元的结构为一个阳接头，一个为阴接头，也可以将两端的表带单元100使用专门制作的结构或者加入转接结构，使得两端均为阴接头或者阳接头。两端的阴接头的标准可以采用简单的插针和插孔结构、或者如图6中所示的分别具有导电或通信功能的第一到第四触点连接，也可以使用符合苹果lightning、USB、MicroUSB或者MiniUSB等各种进行电力和/或通信传输的标准。每个表带中均包含至少一个电池单元。

下面结合图5和图6，对表带单元100的结构进行详细的描述，图5的观察方向为当用户佩戴表带10时，用户沿平行于手臂观察表带的方向，而图6的观测方向为用户垂直于手臂平面观测佩戴于手臂上的表带10时的方向。

如附图5所示，表带单元100包括电池单元、阳接头101、表带单元本体102、容纳空间103、密封单元105。电池单元位于表带单元本体102内部，并部分延伸到阳接头101中，在内部与图6中的第一触点1011、第二触点1012、第三触点1013、第四触点1014连接，第一到第四触点分别具有通信或导电的功能，电池单元通过通信触点与电子装置50通信，接收电子装置50的控制信号，并将电池单元的内部状态信息传送给电子装置50，如剩余电量、电压、温度、寿命、阻抗、充放电电流等各种状态和参数信息；同时，电池单元通过导电触点来与其他电池单元串联或并联连接，并向电子装置50等装置来供电。

表带单元本体102的远离阳接头101所在的第一端部处的靠近第二端部处开设容纳空间103，容纳空间103内设有与其他表带单元的阳接头101上的第一到第四触点配合接触的四个壳体触点，从而形成一个与其他表带单元100的阳接头101接触的阴接头。容纳空间103的大小适于阳接头101在容纳空间103中围绕表带单元本体102上的弧状凸棱1024做小幅度的旋转，来适应表带单元100为佩戴在人体上时与人体外形配合的弯曲。所述弧状凸棱1024位于容纳空间103出口一侧、与表带单元本体102的第二端部交界处，该凸棱1024与其他表带单元的接触凹槽1015配合连接，并使得两个表带单元100可相互枢转。

表带单元本体102在第一端部与阳接头101连接处设置一个大小、形状均可与其他表带单元100的所述弧状凸棱1024相互枢转配合的接触凹槽1015，并在接触凹槽1015如图5示远离阳接头101的一侧开设一段狭槽1021，方便其他表带单元的弧状凸棱1024与表带单元的安装，也可为两个表带单元的枢转留出足够的空间。

容纳空间103内位于容纳空间103顶壁(图5所示容纳空间右侧)与底壁(如图5所示的容纳空间左侧)内还设有与表带单元本体固定连接、可弹性伸缩的、且凸出于所述顶壁和底壁的弹性体1023，弹性体1023与其他表带本体单元102接触的位置上设置弹性体接触单元1026，从而实现两个表带单元之间、表带单元与电子装置50之间的电连接及通信连接，从而实现电池单元之间的串联和/或并联，并进行多个部件之间的通信。

弹性体1023具有在未***任何阳接头101的自由位置P₁和在***阳接头101、并旋转到最大枢转角度后的工作位置P₂，随着表带单元的枢转，弹性体可在阳接头101的压力下实现弹性伸缩，并通过弹性伸缩使得设置于其上的弹性体接触单元1026压紧阳接头上的第一到第四触点1011、1012、1013、1014，保证阳接头101与容纳空间103的紧密结合，使得电接触可靠，同时通过这种压力产生的摩擦力保证阳接头101不易从容纳空间103中轻易脱出，防止表带单元断开。

表带单元本体102在底部以及与第二端部的交汇处为方便两个表带单元的枢转，设置为弧状壳体，在保证旋转连接的情况下，也充分保证表带单元本体102的体积，以及表带单元本体102与表带单元本体102枢转过程中的较小缝隙，保证美观和密封性。

在表带单元本体102的第一端部(图5上侧)沿周边和第二端部(图5下侧)沿周边设置弹性的密封单元105，保证两个弹性体接触过程中不易相互磕坏，更能保证接触位置的密封性，防止汗水等进入连接处从而影响阳接头与阴接头的连接。这种密封单元105也可以设置在阳接头101以及阴接头的适当位置，比如阳接头101与表带单元本体相互交汇的位置。所述密封单元可以为硅胶材料、橡胶材料、塑料、皮革等等材料。

如图6所示，在阳接头101上端面(如图5中所示的靠近右侧)上设置第一到第四共4个触点1011、1012、1013、1014，其中两个为导电触点，两个为通信触点。

下面结合图7和图8对两个表带单元配合的方式进行详细说明。

如图7所示，按照纸面方向分为上方表带单元和下方表带单元，二者结构完全相同，当下方表带单元完全***上方表带单元100时，位于上方表带单元100的表带单元本体102下方的弧状凸棱1024卡入下方表带单元本体上方的接触凹槽1015当中，利用弧状凸棱105的凸起以及弹性体施加在阳接头101上的摩擦力，使得两个表带单元处于一种锁紧状态，不易由于外力挣脱。***到达正确位置后，下方表带单元可围绕所述弧状凸棱1024顺时针旋转一定角度，形成图8中的配合形状。围绕表带单元本体两个端面的四周的密封单元105在两个表带单元结合之后不论出于图7中的普通***状态、还是图8中的枢转***状态均紧密贴合在一起，防止灰尘、汗水等进入影响电接头的性能。图8中的枢转***状态也是表带单元佩戴时的正常状态。弹性体1023被设置为弧形，使得设置于弹性体1023上的弹性体接触单元1026不论在阳接头101如何旋转的情况下，均能相对于设置为普通平面状态取得一个与阳接头101上的第一到第四触点相对更大的接触表面积，提高电性能。

如果需要拆卸表带单元，则需要先将两个表带单元从图8的状态利用外力旋转回到图7中的状态，然后固定上方表带单元、同时向右对下方表带单元用力，从而克服弹性体1023施加的压力，使得上方的表带单元的弧状凸棱1024沿下方表带单元上方(前端)的狭槽1021相对于下方的表带单元向左移动，在弧状凸棱1024完全从接触凹槽1015中离开并不再阻碍阳接头101拔出时，将下方表带单元阳接头101完全从上方表带单元的容纳空间103中取出，实现两个表带单元的分离。

当有表带单元中的电池、或者表带单元本身损坏或者电量耗尽需要更换时，只需要将其去其他表带单元拔出分离，然后替换新的表带单元即可。

另外，各表带单元100也可以通过柔性的阳接头101的形式来实现枢转和连接。这样可以将实施例1中的一些如弧状凸棱1024、接触凹槽1015等结构去掉。保证柔性阳接头101与容纳空间103的卡合即可。

实施例2：

下面结合图9和图10来说明本申请实施例2的结构。如果没有特别说明，实施例2中的其他特征与实施例1中均相同，本领域技术人员能理解并对实施例1和实施例2中的不同之处并进行适应性的修改。

为进一步的简化结构，仅在阳接头101上的上下表面(图10所示，左为下表面，右为上表面)设置各一条指棱状的枢转凸起1016，其径向横截面如图所示均为半圆形。阳接头101上设置如图9所示的第一到第四触点1011、1012、1013、1014，也可以按照MiniUSB、MicroUSB、苹果lighting等标准来设计阳接头101和容纳空间103，保证供电和通信功能即可。第一到第四触点可覆盖在枢转凸起1016上，也可以不覆盖，被其分为两部分。

容纳空间103内部顶壁(图10右侧)和底壁(图10左侧)分别设置一个与枢转凸起1016配合的枢转凹槽1017。在枢转凹槽1017之外的顶壁和底壁上设置弹性体1023，弹性体为平面设置，并被枢转凹槽1017分为上下两个部分，弹性体1023上设置可与第一到第四触点接触配合的弹性体接触单元1026，弹性体1023设置的开口大小可容纳阳接头101的正常***，并能在工作状态压紧弹性体接触单元1026和与之配合的阳接头的第一到第四触点。

在表带单元的阳接头101***另一表带单元的容纳空间103中时，枢转单元1017会撑开弹性体1023的下半部分，然后前进并卡入枢转凹槽1017中，在需要枢转时，可以围绕枢转凸起1016枢转一定角度，如实施例1一样，可实现类似图7和图8的两个状态。在枢转状态下，由于位于图10中枢转凹槽1017上方(靠近表带单元本体1012前端)的弹性体1023会由于弹力的作用，使得其上的弹性体接触单元1026随着旋转而变形，从而压紧阳接头上的触点。

实施例3：

实施例3的结构在实施例2的结构上进一步改进。

图9、图10中的结构也可以改变为容纳空间103被设置一个可绕表带单元本体102枢转的卡座，保留其在实施例2中的枢转凸起1016和枢转凹槽1017，但表带单元并不围绕枢转凸起1016枢转，仅起到卡固的作用，并随着容纳空间103即卡座的旋转而旋转，实现枢转，配合佩戴时表带形状和状态。

下面将结合图11对实施例1-3中的电池单元与电子装置50之间的通信和控制方式进行介绍。

在传统的带电池的表带中，均忽视了一个重要的问题，即各个电池的监控。之前3个实施例均从结构上实现了电池的快速更换，但是用户并不知道何时进行电池的更换。

本申请的各个电池单元由于使用具有通信功能的表带单元100，且表带单元100的这些触点均与电池单元电连接，从而使得电池单元与电子装置50之间可以进行通信。

电池单元中设置电池状态监测单元2001、电池通信单元2002、充放电控制单元2003。电池状态监测单元2001监测电池的额定电压/电流、充放电电压/电流、寿命、额定电量、剩余电量等信息；电池通信单元2002的功能为与电子装置50通信连接，在实施例1-3中，电池通信单元2002与第一到第四触点1011、1012、1013、1014连接，在实施例4中，其中的第一到第四触点201、202、203、204均为电池通信单元2002的一部分。充放电控制单元2003作用为接收从电池通信单元2002中传来的、由电子装置50中的电池均衡单元5001发出的指令，控制电池单元进行充电、放电等操作。电池通信单元2002也可以具有简单的数据处理功能，用以处理接收和发出的数据。

在工作过程中，电池状态监测单元2001监测电池放电或者充电电流、以及剩余电量，并将相应信息发送给电子装置50,中的电池均衡单元5001，电池均衡单元5001会根据各电池的状态进行均衡的控制，当发现某个电池的剩余电量较少或者剩余寿命较低时，将发出指令通过电池通信单元2002向充放电控制单元2003发出指令，降低该电池放电的电流以及放电的频率，当发现某个电池的当前状态异常、寿命耗尽或者无法通信时，则通过电子装置50向用户发出告警以及指示，指示用户排除故障或者更换电池单元。在用户充电过程中，对电池状态进行监测，控制充放电的电压电流，并通过电子装置的电池均衡单元5001向充放电控制单元发出指令，对于寿命较低的电池采用较低的电压和电流进行充电，并将充电频率降低，延长相关电池的使用时间和寿命。用户也可以通过电子装置50或与其他电子装置连接查看各电池的当前各状态和参数。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种表带单元，多个表带单元组成电子设备的表带，其特征在于，所述表带单元(100)包括电池单元、阳接头(101)、表带单元本体(102)和容纳空间(103)，电池单元位于表带单元(102)中，阳接头(101)与容纳空间(103)位于表带单元本体(102)的相对两侧，表带单元(100)通过阳接头(101)能够与其他表带单元的容纳空间(103)配合连接，通过容纳空间能够与其他表带单元的阳接头配合连接；

所述表带单元还包含通信接触单元和电力接触单元，通信接触单元和电力接触单元分别设置在阳接头和容纳空间上，或分别设置在容纳空间和阳接头上，或同时设置在阳接头或容纳空间上；通信接触单元与其他表带单元的通信接触单元或电子设备包括的电子装置(50)相互通信，表带单元(100)的电池单元通过电力接触单元向电子装置(50)或其他表带单元供电，或者由外部电源通过电力接触单元向表带单元的电池单元充电。

2.如权利要求1所述的表带单元，其特征在于，所述表带单元通过所述通信接触单元与所述电子装置(50)通信，接收电子装置(50)的控制信号，并将电池单元的状态信息发送给电子装置(50)；电池单元通过电力接触单元与其他表带单元的电池单元串联或并联连接，并向电子装置(50)或其他电池单元供电。

3.如权利要求1所述的表带单元，其特征在于，所述电池单元包括电池状态监测单元(2001)、电池通信单元(2002)和充放电控制单元(2003)；电池状态监测单元(2001)监测电池单元的使用状态；电池通信单元(2002)与电子装置(50)通信连接；充放电控制单元(2003)根据电池通信单元(2002)接收到的指令，控制电池单元进行充电、放电操作。

4.如权利要求1-3之一所述的表带单元，其特征在于，容纳空间上设置有弧状凸棱(1024)，相应地，阳接头上设置有接触凹槽(1015)，从而使得配合连接的阳接头和容纳空间能够可转动连接。

5.如权利要求1-3之一所述的表带单元，其特征在于，阳接头上设置枢转凸起(1016)或枢转凹槽(1017)，相应地，容纳空间上设置枢转凹槽(1017)或枢转凸起(1016)，枢转凹槽(1017)和枢转凸起(1016)的横截面为圆弧形，从而使得配合连接的阳接头和容纳空间能够枢转一定角度。

6.如权利要求1、4或5所述的表带单元，其特征在于，阳接头或容纳空间上设置弹性体(1023)，所述弹性体(1023)上设置能够与通信接触单元和电力接触单元接触配合的弹性体接触单元(1026)，所述弹性体(1023)设置的开口大小可容纳配合连接的容纳空间或阳接头正常***，并能在工作状态时压紧所述弹性体接触单元(1026)和与之接触配合的通信接触单元和电力接触单元。

7.一种表带，其特征在于，所述表带包括多个如权利要求1-6之一所述的表带单元(100)，所述表带单元的阳接头(101)与另一表带单元的容纳空间(103)配合，从而形成所述表带，其中表带单元中的电池单元按照电子设备的电力要求，选择是否放置。

8.一种电子设备，其特征在于，其包括电子装置(50)和如权利要求7所述的表带，所述表带能够向电子装置(50)供电，并且所述表带还能够与电子装置(50)相互通信。