CN111327124B - 电池壳体功率*** - Google Patents
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Abstract
本公开涉及电池壳体功率***。电池壳体可与诸如蜂窝电话的电子设备一起操作。电池壳体具有可用于向电子设备提供功率的电池。电池壳体被配置为使用有线路径从耦接到主电源的电源接收功率,或者从无线充电垫或其他无线功率传输设备接收功率。电池壳体中的电路可包括直流至直流功率转换器电路、电流传感器电路、切换电路、以及用于控制电池壳体中的电流和电压并与其他电子设备通信的其他电路。
Description
本专利申请要求2019年6月17日提交的美国专利申请No.16/443,678以及2018年12月17日提交的美国临时专利申请号No.62/780,827的优先权,这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及功率***,并且更具体地,涉及具有电池壳体的功率***。
背景技术
电子设备(诸如蜂窝电话)具有电池。电池的使用允许移动电话为便携式的。在一些情况下,可使用可移除的电池壳体来补充蜂窝电话电池的电池容量。当可移除的电池壳体未耦接到蜂窝电话时,蜂窝电话可使用蜂窝电话中的电池来供电。当可移除壳体耦接到蜂窝电话时,可使用可移除壳体和/或蜂窝电话电池中的电池向蜂窝电话提供电力。
如果不小心,具有电池壳体的***可能无法尽可能有效地处理电力,或者在使用期间可能不满足用户的期望。
发明内容
电池壳体可与诸如蜂窝电话的电子设备一起操作。电池壳体具有可用于向电子设备供电的电池。电池壳体可使用有线连接从电源接收功率,或者可从无线充电垫或其他无线功率传输设备无线接收功率。电池壳体中的电路包括直流至直流功率转换器电路、电流传感器电路、切换电路、以及用于对电池壳体中的电池充电以及以其他方式控制电池壳体中的电流和电压的其他电路。
电路可被配置为递升输入电压以确保电子设备从壳体接收足够的电压,可被配置为如果壳体在操作期间被***到低容量电源中,则使用电池来保持来自壳体的功率输送的期望水平,可被配置为从一组串联的电池单元向所述电子设备直接提供升高的电池电压,可被配置为将功率数据对象序列(例如列表)进行重新排序,可被配置为经由所述电子设备从电源接收功率数据对象,并且可被配置为通过在操作期间选择性地利用电池电力来处理功率峰值。
附图说明
图1为根据实施方案的例示性无线功率***的示意图。
图2为根据实施方案的例示性无线功率电路的电路图。
图3为根据实施方案的例示性电子设备电路的示意图。
图4为根据实施方案的例示性无线功率***的电路图。
图5是根据实施方案的使用无线功率***所涉及的例示性操作的图。
图6为根据实施方案的示出由电子设备消耗的例示性电流的曲线图。
图7为根据实施方案的示出当由附接的电子设备消耗的电流超过阈值量时,电池壳体中的电池功率可如何用于提供峰值电流的曲线图。
具体实施方式
电子设备诸如蜂窝电话和电池壳体包含电池。电源诸如无线充电垫和有线电源用于对电池进行充电。图1中示出了例示性***的分解侧视图,其中有线和无线路径用于向诸如电池壳体和相关联的电子设备的设备传送电力。如图1所示,***8包括电子设备10。每个电子设备10包括控制电路。电子设备还可具有附加部件,诸如输入输出设备、电池、无线功率电路和/或其他电路。
设备10可以是任何合适的电子设备,诸如电源适配器、手表、蜂窝电话或其他手持设备、膝上型计算机、平板电脑,附件诸如耳塞、电子铅笔(例如触笔)、或计算机鼠标,其他便携式电子设备和/或其他电子设备。在本文有时描述为示例的例示性配置中,***8具有第一电子设备10A、第二电子设备10B、第三电子设备10C和第四电子设备10D。电子设备10A是无线功率传输设备,诸如无线充电垫。设备10A具有外壳诸如外壳22A(例如,外壳,其具有放置了要充电的设备的平坦上充电表面)。电子设备10D是有线电源适配器(有时称为电源砖或有线电源)。外壳22D的端子24被配置为与提供主功率的壁出口耦接。交流(AC)至直流(DC)电源适配器容纳在外壳22D内,并且将在端子24处接收的AC功率转换为DC功率。缆线26将DC功率提供给连接器16D。
电子设备10C是便携式电子设备,诸如蜂窝电话,并且电子设备10B是电池壳体。设备10B具有外壳诸如外壳22B,所述外壳具有凹槽R和/或被配置为接纳设备10C的外壳22C的其他结构。这样,用户可将设备10C可移除地附接到设备,使得设备10B和10C可一起用作便携式单元。外壳22C可具有平坦的前面和后面(例如)。在图1的取向上面朝上的前面具有显示器。外壳22C的背面面向设备10B的外壳22B。设备10C具有有线连接器诸如连接器16A,其被配置为与对应的连接器诸如设备10B的有线连接器16B配合,使得设备10B可向设备10C提供有线电力。设备10B包括连接器16C,该连接器被配置为与设备10D的连接器16D配合,使得可从设备10D向设备10B提供电力。设备10B可从设备10A接收无线电力。在设备10B不存在的情况下,连接器16D和16A可彼此耦接,使得设备10D可向设备10C提供有线电力。
为了在保护设备10C免受应力产生事件诸如跌落事件的损害的同时向设备10C提供补充功率,将设备10B安装在设备10C上(例如,设备10C的外壳22C可放置在设备10B的外壳22B中的对应凹槽R内,以将设备10B可移除地耦接到设备10C)。在该位置,设备10B和10C可被携带在用户的口袋中(例如)。当设备10C耦接到设备10B时,连接器16A和16B配合,使得电池功率可通过有线路径从设备10B提供至设备10C。
当期望从设备10A接收无线功率时,可将设备10B(并且如果需要,在凹槽R内的设备10C)放置在设备10A的充电表面上。设备10A可具有一个或多个无线功率线圈,诸如无线功率线圈12。线圈诸如线圈12用于感应式无线功率传输,因此有时可被称为感应式功率线圈。当期望传输无线功率时,向线圈12施加交流电,该线圈产生对应的交流电磁场。以这种方式传输的无线功率由对应的附近无线功率线圈接收。如图1所示,例如,设备10C可具有无线功率线圈诸如线圈20,该线圈可在不存在设备10B的情况下直接从线圈12接收无线功率。设备10B具有无线功率线圈14,该无线功率线圈可从线圈12接收无线功率并且具有连接器16C,该连接器可从设备10D的连接器16D接收有线功率。
电子部件诸如电池18可安装在设备10B的外壳22B中。电子部件诸如电池28可安装在设备10C的外壳22C中。
图1的设备10可使用无线和/或有线路径来传输功率和/或可接收电力。可用于设备10的类型的例示性无线功率电路在图2中示出。图2的无线功率电路包括无线功率发射器TX和无线功率接收器电路RX。在操作期间,无线功率信号44由电路TX传输并由电路RX接收。在图2的实施方案中,无线功率在单个方向上从线圈36传输至线圈82。如果需要,可提供附加的发射器和接收器电路以允许无线功率双向传输(例如,以允许第一发射器电路将功率从线圈36传输至线圈82以供第一接收器电路接收,并且还允许第二发射器电路将功率从线圈82传输至线圈36,以供第二接收器电路接收)。图2的单向功率传输电路为例示性的。
如图2所示,电路TX包括逆变器电路80。控制电路向逆变器电路80提供控制信号。逆变器电路80将对应的交流驱动信号提供给线圈36。如图2所示,诸如电容器70的电路部件可与线圈36串联耦接。当向线圈36提供交流电流信号时,对应的交流电磁信号(无线功率信号44)被传输到附近线圈,诸如接收器电路RX中的例示性线圈82。这在线圈82中引起对应的交流(AC)电流信号。电容器诸如电容器72可与线圈82串联耦接。整流器50从线圈82接收AC电流并且在输出端子76处产生对应的直流功率(例如,直流电压Vrect)。此功率可用于为负载供电。
在双向无线功率***中,无线功率传输电路诸如逆变器80和无线功率接收电路诸如接收器50可耦接到公共线圈。这允许相同的线圈用于接收无线功率(当无线功率接收电路处于活动状态时)和传输无线功率(当无线功率传输电路处于活动状态时)。
图3是示出可以在***8的每个设备10中使用的例示性电路的示意图。图3的电路不需要全部在给定设备中使用。例如,图3的设备10的一些电路可用于设备10A中,但不用在设备10B和10C中。例如,设备10A可以是通过缆线耦接到主电源(例如,壁出口)的无线充电垫。在该布置方式中,设备10A可使用交流至直流功率转换器诸如AC-DC转换器90来将交流(AC)主功率转换为直流(DC)功率以供设备10A使用,其中电路诸如AC-DC转换器90可从设备10B和10C中省略。在一个实施方案中,设备10D是有线电源适配器,并且不包含无线电源电路或电池。在其他实施方案中,设备10D可包含电池和/或可从设备10中的每一个选择性地省略不同组的部件。
***8中的一个或多个设备10可包括无线电源电路96,诸如无线功率发射器电路TX和/或无线功率接收器电路RX。例如,设备10A可仅包含发射器电路TX并且不包含接收器电路RX。设备10C可仅包含用于从设备10A和/或从设备10B接收功率的接收器电路RX,或者如果需要,可包含接收器电路RX(用于从设备10A和/或设备10B接收功率)和发射器电路TX(用于将功率传输至电子设备10,诸如一对耳塞、电子触笔或其他电子设备和/或用于将功率传输至设备10B)两者。设备10B可包含电路RX(例如,以从设备10A接收功率以对设备10B中的电池充电,并且如果需要,从设备10C接收功率),并且可任选地包含电路TX(例如,当设备10B和10C耦接在一起并且设备10C希望来自设备10B的补充功率时,从设备10B中的电池向设备10C传输功率,和/或从设备10B中的电池向其他电子设备传输功率)。如果需要,也可使用其他配置(例如,其中设备10A包括无线功率接收器电路RX等的配置)。无线功率发射器电路TX和无线功率接收器电路RX包含线圈,如结合图2的线圈36和82所述。
设备10A、设备10B、设备10C和设备10D包括如图3的设备10的控制电路104所示的控制电路。控制电路104用于控制设备10A、10B、10C和10D的操作。此控制电路***可包括与微处理器、功率管理单元、基带处理器、数字信号处理器、微控制器和/或具有处理电路的专用集成电路相关联的处理电路***。处理电路在设备10A、10B、10C和10D中实现期望的控制和通信特征。例如,处理电路能够用于选择线圈、确定功率传输水平、处理传感器数据和其它数据、处理用户输入、处置在设备之间的协商(例如,建立功率传输设置)、发送和接收带内和带外数据、进行测量,以及其他控制***8的操作。
***8中的控制电路诸如控制电路104可被配置为使用硬件(例如,专用硬件或电路)、固件和/或软件在***8中执行操作。用于在***8中执行操作的软件代码存储在控制电路104中的非暂态计算机可读存储介质(例如,有形计算机可读存储介质)上。该软件代码可有时被称为软件、数据、程序指令、指令、或代码。非暂态计算机可读存储介质可包括非易失性存储器诸如非易失性随机存取存储器(NVRAM)、一个或多个硬盘驱动器(例如,磁盘驱动器或固态驱动器)、一个或多个可移动闪存驱动器、或其它可移动介质等。存储在非暂态计算机可读存储介质上的软件可以在控制电路104的处理电路上执行。处理电路可包括具有处理电路的专用集成电路、一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)、或其他处理电路。
电子设备10A、10B、10C和10D可包括输入输出电路,如图3的输入输出设备94所示。输入输出设备94可包括基于光的设备(例如,显示器、由发光二极管或其他光发射器形成的状态指示灯、环境光传感器、图像传感器、光学接近传感器、用于由投射光束的光发射器形成的三维图像传感器和检测所投射的光束照亮对象的点的对应的图像传感器、相机闪光灯部件、和/或发射和/或检测光的其他电路)、射频电路(例如,射频电路诸如雷达电路和/或用于检测对象的位置和移动的其他射频电路)、声学部件(例如,用于采集声音的麦克风和用于发出声音的扬声器)、用于提供震动和其他触觉输出的触觉输出设备、触摸传感器、按钮、力传感器、操纵杆、旋钮、温度传感器、气体传感器、和/或用于检测用户输入和用于测量环境数据的其他电路。
电子设备10A、10B、10C和10D可以是任何合适的电子设备。例如,设备10A可以是独立的无线电源适配器(例如,包括电源适配器电路的无线充电垫),可以是通过缆线耦合到电源适配器或其它设备的无线充电垫,可以是便携式设备,可以是已经结合到家具、车辆或其它***中的设备,或可以是其它无线功率传递设备。其中设备10A是无线功率传输设备诸如无线充电垫的例示性配置在本文中有时作为示例进行描述。电子设备10D可以是***主功率的有线电源适配器(例如,电力砖)或从电池供电的有线电源适配器。电子设备10B可为补充电池组。例如,设备10B可为包括电池诸如电池92的电池壳体,以向电子设备诸如设备10C和/或其他电子设备提供补充电池电力。其中设备10B为电池壳体(有时称为补充壳体、可移除壳体或可移除的电池壳体)的示例性配置在本文中有时被描述为一个示例。电子设备10C可以是蜂窝电话或其他便携式电子设备(例如,平板电脑、膝上型计算机、手表设备、耳机、耳塞、触笔或其他电子设备)。其中设备10C为蜂窝电话的示例性配置有时作为示例来描述。
设备10A、10B、10C和/或10D可包括无线通信电路,诸如图3的设备10的通信电路102。无线通信电路可由设备10A、10B、10C和/或10D使用以允许这些设备(或这些设备的子集)使用带内或带外通信进行无线通信。电路102可例如具有无线收发器电路(例如,无线发射器),该无线收发器电路使用天线来向外部设备无线地传输带外信号。电路102还可具有用于使用天线从外部设备无线接收带外信号的无线收发器电路(例如,无线接收器)。
无线通信电路102可使用一个或多个线圈(例如,发射器电路TX和/或接收器电路RX中的线圈)来发射和/或接收带内信号。可使用任何合适的调制方案来支持设备10之间的带内通信。在一个例示性配置中,使用频移键控(FSK)将带内数据从功率传输电路传送至功率接收电路(例如,当功率从功率发射电路传输至功率接收电路时,无线功率信号的频率可被调制),并且使用幅移键控(ASK)将带内数据从无线功率接收电路传送至无线功率发射电路。在这些FSK和ASK传输期间,设备之间可继续进行功率传输。如果需要,可使用其他类型的带内通信。
在无线功率传输操作期间,控制电路104驱动发射器电路TX中的逆变器电路以在给定功率传输频率下向一个或多个线圈供应AC驱动信号。功率传输频率可以是例如约125kHz、至少80kHz、至少100khz、小于500khz、小于300khz或其它合适的无线功率频率的预先确定的频率。在一些配置中,功率传输频率可在设备之间的通信中进行协商。在其它配置中,功率传输频率可以是固定的。
在利用无线功率传输设备(例如,***8中的设备10中的一个)进行无线功率传输操作期间,虽然功率发射器电路TX在功率传输频率下将AC信号驱动到一个或多个的线圈中以产生无线信号44,但通信电路102使用FSK调制来调节驱动AC信号的功率传输频率,并由此调节信号44的频率。在无线功率接收设备(例如,***8中的另一个设备10)中,线圈用于接收信号44。功率接收器电路RX使用线圈和电路RX中的整流器电路上接收的信号来产生DC功率。同时,接收设备中的无线收发器电路使用FSK解调来从信号44提取传输的带内数据。这种方法允许通过线圈将FSK数据(例如,FSK数据分组)在设备10之间进行带内传输,同时使用线圈将功率在设备10之间进行无线传送。
上述FSK和ASK技术的讨论描述了兼容功率发射器和接收器之间的数据传输机制。希望功率发射器和接收器电路能够传送信息诸如所接收的功率、频率信息、电荷状态等以控制无线功率传输。然而,上述技术不需要使用FSK或ASK来传输个人可识别信息以发挥功能。出于足够的谨慎,值得注意的是,在此充电技术的具体实施涉及使用个人可识别信息的范围内,实施人员应当遵循一般被认为满足或超出工业或政府维护用户隐私要求的隐私政策和做法。具体地,应管理和处理个人可识别信息数据,以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化,并应当向用户明确说明授权使用的性质。
如果需要,设备10(例如,图3中的设备10)的控制电路104可具有检测与设备10相关联的充电表面或其他无线功率输出区域上的外部对象的外部对象测量电路100(有时称为外来对象检测电路或外部对象检测电路)。电路100可检测外来对象诸如线圈、回形针和其它金属对象,并且可检测无线功率传输电路附近的无线功率接收设备的存在。在对象检测和表征操作期间,外部对象测量电路100可以被用于在设备10中的线圈上进行测量以确定在设备10上或其附近是否存在任何外部电子设备(例如,触摸设备10的外壳的表面)。
在例示性布置中,控制电路104的测量电路100包含信号发生器电路(例如,用于在一个或多个探针频率下生成AC探针信号的振荡器电路、脉冲发生器等)和信号检测电路(例如,滤波器、模数转换器、脉冲响应测量电路等)。从测量电路100接收信号的线圈的特性取决于是否有任何外来对象与该线圈(例如,硬币、无线功率接收设备等)重叠,并且还取决于是否存在具有线圈的无线功率接收设备,这可提高线圈的测量的电感。信号测量电路100被配置为向线圈施加信号并且测量对应的信号响应。例如,信号测量电路100可施加交流电流探针信号,同时监测在耦合到线圈的节点处的所得信号。又如,信号测量电路100可将脉冲施加到线圈并且测量所得脉冲响应(例如,测量线圈电感)。使用来自测量电路100的测量,设备10可确定外部对象是否存在于设备10的一个或多个线圈上。
如果需要,可从设备10中的一个或多个省略图3的设备10中的测量电路100和/或其他电路,以帮助降低该设备的成本和复杂性。例如,设备10A可具有帮助存储能量的电池,或者可从设备10A中省略电池92以降低成本(例如,在设备10A具有用于接收主功率的AC-DC功率转换器90的实施方案中)。如果需要,转换器90可从设备10B和10C中省略,以节省空间并降低那些设备的成本和复杂性。在一个实施方案中,测量电路100包括在设备10A中,并且从设备10B、10C和10D中省略。在设备10C具有无线功率发射器电路TX的实施方案中,设备10C可包括测量电路100。在设备10C不包括无线功率发射器电路TX的实施方案中,设备10C不需要包括测量电路100(例如)。
通信电路102同样可从设备10中的一个或多个并入和/或省略。在一些实施方案中,给定的设备10之一仅包括发射器电路TX或仅包括接收器电路RX。如果需要,设备10A、10B和/或10C中的一个或多个可包括发射器电路TX和接收器电路RX。
图4是示出可如何在***8中一起使用设备10A、10B、10C和10D的电路图。图4示出了设备10A和10B可如何电磁耦接(例如,设备10A的线圈120可与设备10B的线圈122电磁耦接)。这允许从设备10A向设备10B提供无线功率。用线圈122接收的无线功率信号由整流器50B整流并在节点100处提供为直流(DC)功率。如果需要,可使用有线路径(例如,使用连接器16D和16C)来耦接设备10D和10B。在这种类型的场景中,有线功率(例如,来自设备10D中的AC-DC转换器的DC功率)经由路径102提供给节点100。
设备10B包括电路,诸如开关、功率转换器电路、电池充电电路、处理电路、连接器、电流传感器和/或用于操作设备10B和***8的其他电路。图4的图中所示的电路布置是例示性的。
如图4的例示性配置所示,当需要将节点100处的电压Vin路由至调节器132时,控制电路104B可闭合开关诸如开关130。调节器132是直流至直流(DC至DC)功率转换器,其通过设备10C中的电路将经由开关130接收的输入电压转换为节点138上的期望输出电压。节点138上的电压和/或设备10B中的其他电源电压可用于为设备10B的电路供电。当需要将功率(例如,输出电压Vout)从调节器132路由至节点136时,控制电路104B可闭合开关134。当需要将功率从电池18路由到设备10C时,控制电路104B可闭合开关140。
图4的设备10C使用设备10B的连接器16B和设备10C的配合连接器16A经由有线连接耦接到设备10B。设备10C使用来自节点136的功率为设备10C的电路供电(例如,操作控制电路,操作通信电路,操作部件诸如显示器,对设备10C的电池充电等)。
当期望对电池18充电时,控制电路104B闭合开关140并使用充电电路142对电池18充电。电池18可以是锂电池或其他合适的电池,并且可以具有任何合适数量的并联和/或串联配置的电池。在一个实施方案中,电池18为具有两个串联电池(2s配置)的锂电池。在充电期间,充电电路142通过开关140向电池142提供充电电压,而电流传感器144监测充电电流。控制电路104B可使用开关140(例如,场效应晶体管)来控制在充电期间流入电池18中的电流的量,从而防止过量的充电电流。
当期望从电池电力给设备10C供电时,开关148可闭合。在一些情况下,可使用设备10B中的功率调节器电路来增强设备10B中的电压。例如,可使用调节器132增加电池电压(例如,当开关148打开并且开关134闭合时)。电流传感器146可用于检测流过充电电路142和围绕旁路路径的总电流(即,总电流)。流动到电池140中的电流的量可使用电流传感器144来确定。
一条或多条信号线(例如,数据线150)可用于在设备10D的连接器16D和设备10C的连接器16A之间传递信号。这些信号线可包括例如通用串行总线数据线。数据线的图案可以是可重新配置的。例如,开关152可被配置为将数据线从连接器16DC耦接到控制电路104B或连接器16B。使用数据线150和与设备10中的线圈120和122和/或其他无线通信电路相关联的无线通信电路,设备10D和10C可彼此直接或间接通信,并且设备10A和10C可彼此直接或间接通信。设备10C和10B还可直接或间接通信,并且设备10A和10B可直接或间接通信。在用于在***8中建立适当功率传输水平的协商期间,例如,设备10B和/或10C可彼此通信并且可与设备10A和/或10D通信。
当设备10A或设备10D可用于向设备10B和10C提供功率时,可能期望通过设备10B将功率路由至设备10C。通过在可从设备10A或设备10D获得功率的情况下以这种方式向设备10C提供功率,设备10C中的电池不会耗尽。在从节点100到节点136的功率递送期间,例如作为节点100和136之间的路径的电阻与所提供的电流的函数,存在电压下降的可能性,这产生了节点136处的电压可能低于期望的可能性(例如,即使在节点100处的电压Vin为5V时,也低于5V)。因此,设备10B使用DC-DC功率转换器电路(例如,与调节器132或电池充电电路相关联的转换器电路等)将电压Vin升到更高的电压。例如,如果调节器132的输入处的Vin为5V,则在调节器132的输出处提供给节点136的输出电压Vout可为8V(例如,在1.5A下为8V,而不是在2.4A下为5V)。这确保设备10C将接收到足够的电压以在通过连接器16A供电时正常工作。
为了保持设备10C中的电池电量,设备10C尝试使用节点136上的电压Vout来运行其负载,即使在不存在从设备10A或设备10D到设备10B的输入功率的情况下也是如此。在该场景中,设备10B使用电池18向设备10C提供给定功率量。例如,设备10B可使用电池18来递送一定量的功率,诸如足以在不使用设备10C的电池的情况下为设备10C的操作供电的5W功率。在该操作模式期间,设备10A或设备10D可变得可用以提供功率。例如,用户可将设备10B***到设备10D中以接收功率。设备10D的最大功率能力可小于由电池18递送的给定功率量。例如,设备10D可仅能够递送2.5W。为了响应于将设备10C***到具有比从电池18递送至设备10C的当前功率量小的可用功率的设备10A中而避免形成节点136处的设备10C可用的功率量的不期望的突降,设备10B从其中所有5W功率被从电池18提供至设备10C的第一模式自动切换到其中当设备10B弥补电池18的功率不足(在此示例中为5W-2.5W)时,设备10D提供来自设备10D的尽可能多的功率(在此示例中为2.5W)的第二模式。在该第二操作模式下,设备10C继续从节点136接收5W的功率,因为设备10B已确保向节点136提供2.5W以弥补来自设备10D的功率不足(或在其他情况下,来自设备10A的功率不足)。这种布置的优点在于,当来自设备10A或设备10D的电力输送下降到设备10A或设备10D存在之前由设备10B单独递送的水平以下时,设备10C将不会突然恢复使用其自身的内部电池以弥补丢失的电力。这有助于保持设备10C中的电池电量并允许***8为设备10C的用户令人满意地工作。
在可能的情况下,设备10C将尝试使用由设备10B提供给节点136的电力对其内部电池充电。当向节点136提供来自电池18的功率时,该功率可用于对设备10C中的电池充电。设备10C中的电池充电可涉及在设备10C中使用DC-DC功率转换器来将由设备10C接收的电压Vout调节至期望的电压以在内部用于对设备10C中的电池进行充电。电池18为2s锂电池,因此当开关148闭合时,电池18可直接向节点136提供约6-8.6V,(而不会导致通过功率转换器的损耗)。因为该电压足以对设备10C中的内部电池充电而不会递升至更高的电压,所以不会发生由于设备10B中的功率转换器升压操作而引起的功率损耗,从而提高充电效率。
***8可支持通用串行总线功率输送(USB PD)合同协商。这些电力合同协商涉及在电源和其他设备之间发送可用功率数据对象(PDO)的序列(例如,列表)。
图5是使用***8中的PDO所涉及的例示性操作的流程图。
在框160的操作期间,电子设备10可交换功率数据对象(与所支持的功率递送条件相关联的电压电流对)。例如,在合同协商期间,设备10D可提供以下PDO:PDO1:1A处的5V、PDO2:3A处的5V、PDO3:2.5A处的9V、以及PDO4:2A处的15V。这些PDO可经由数据线150(例如,直接从连接器16C中的引脚传递到连接器16B中的引脚的数据线)直接从设备10D传送至设备10C。当以这种方式直接传送时,控制电路104B不必参与将PDO从设备10D中继到设备10C。从设备10D向设备10C提供的PDO表示设备10D的功率递送能力。
在框162的操作期间,设备10C(例如,蜂窝电话)向设备10B提供从设备10D接收的PDO。在框164的操作期间,设备10B(例如,此示例中的蜂窝电话壳体)经由设备10C将附加的PDO添加至从设备10D接收的PDO的序列(列表)。附加的PDO表示使用电池18的设备10B的功率递送能力。该附加的PDO可为例如第五PDO,诸如PDO5:0.8A处的5.5-8.6V。
在框164的操作期间,设备10B重新排序PDO序列。例如,PDO可被重新排序,使得期望与更有效的***操作相关联的PDO放置在重新排序的PDO序列的起始处(例如,在重新排序的PDO列表的顶部),并且期望与效率较低的操作相关联的PDO放置在重新排序的PDO序列的末尾(例如,在重新排序的PDO列表的底部)。在确定如何对序列进行重新排序时,设备10B可考虑充电状态、设备能力和其他因素。例如,如果设备10C的电池充满电,则设备10B可通过将PDO1放置在PDO序列的起始处(例如,在PDO列表的顶部)来节省***功率。如果又如,设备10B的电池18耗尽,则设备10B可从序列删除电池选项(PDO5)。
在对PDO重新排序(例如,从最高效到最低效)之后,设备10B向设备10C呈现重新排序的PDO序列(例如,重新排序的PDO列表),并且设备10C在确定要用于从设备10D接收功率的PDO时获取并使用该PDO序列(框166)。然后使用所选择的PDO进行功率递送。在从PDO序列进行选择时,设备10C可被配置为始终选择序列中的第一项(例如,列表中的顶部条目)。这样,设备10B可间接选择用于设备10C使用的PDO,而无需设备10C理解***8的拓扑。
如图6的曲线图所示,由设备10C的负载消耗的电流Ip可通过间歇峰值来表征。例如,设备10C的用户可启动语音激活助理或可通过无线连接发起对大文件的下载。诸如这些的操作可与功率消耗的峰值和对应的电流峰值相关联。由于***8中的调节电流的相对较小的变化可能导致不期望的大幅电压下降,因此在设备10C中存在电流峰值的情况下调节***8中的功率可能是有挑战性的。为了帮助适应电流峰值而不引起不期望的供电电压波动,设备10B(例如,控制电路104B)响应于检测到由设备10C消耗的电流的增加(例如,高于阈值量的电流)而自动将电池18切换为使用。通过这种方式,电池18充当功率缓冲器,该功率缓冲器可帮助设备10B满足功率需求的峰值而不产生电压下降,否则如果所消耗的电流的峰值超过供电的稳压器电路的能力,则可能发生电压下降。
例如,考虑图7的曲线图。在图7的曲线图中,电流Ic表示由设备10B提供给设备10C的电流的总量,该电流由于设备10C所消耗的电流的峰值而在时间t处呈现峰值(例如,由于与启动语音控制助理相关联的活动的峰值等)。总电流Ic由与电池18不相关联的第一部分和与电池18相关联的第二部分组成。由图7的曲线图中的电流Io表示的电流Ic的第一部分可由设备10A和/或设备10D提供,并且如果需要,可在设备10C经由端子136接收之前通过调节器诸如调节器132或其他功率转换器。当检测到需要提供超过阈值电流Ith的电流(例如,使用开关140和148)时,由图7中的电池电流部分Ib表示的电流Ic的第二部分可由电池18提供。通过满足来自电池18的电流的峰值需求,可防止电流Ic中的峰值在使用设备10B(以及设备10A或10D)向设备10C提供功率时产生不希望的供电电压下降。
根据一个实施方案,提供了一种能够在具有提供功率的第一电子设备和消耗功率的第二电子设备的***中操作的电池壳体,包括:外壳,所述外壳可移除地附接到所述第二电子设备;电池;和功率转换器,所述功率转换器被配置为接收与由所述第一电子设备提供的所述功率相关联的输入电压,并且被配置为递升所述输入电压以向所述第二电子设备提供对应的递升的输出电压。
根据另一实施方案,所述电子设备包括具有第一连接器的蜂窝电话,所述电池壳体包括被配置为与所述第一连接器配合的第二连接器,并且所述递升的输出电压通过所述第一连接器和所述第二连接器从所述功率转换器提供至所述第二电子设备。
根据另一实施方案,所述第一电子设备包括无线功率发射器,所述电池壳体包括线圈和整流器,所述整流器被配置为接收来自所述无线功率发射器的无线功率,并且所述整流器将所述输入电压提供至所述功率转换器。
根据另一实施方案,所述第一电子设备包括被配置为接收交流电主功率的电源,并且所述电池壳体具有被配置为与所述电源中的第四连接器配合的第三连接器。
根据一个实施方案,提供了一种能够在具有第一电子设备和第二电子设备的***中操作的电池壳体,其中所述第二电子设备被配置为消耗给定功率量,所述电池壳体包括:外壳,所述外壳可移除地附接到所述第二电子设备;电路,所述电路具有输入和输出;和电池,所述电路被配置为当所述第一电子设备不向所述输入提供功率时,使用所述输出从所述电池向所述第二电子设备提供所述给定功率量,并且所述电路被配置为当所述第一电子设备向所述输入提供所述给定功率量的所述第二部分时,使用所述输出从所述电池向所述第二电子设备提供所述给定功率量的第一部分并且从所述第一电子设备向所述电子设备提供所述给定功率量的第二部分。
根据另一个实施方案,所述给定功率量等于所述第一部分和所述第二部分的总和,并且所述电池壳体还包括耦接到所述输入的连接器,所述连接器被配置为与所述第一电子设备中的对应连接器配合。
根据另一个实施方案,包括被配置为从所述第一电子设备接收无线功率信号的线圈。
根据一个实施方案,提供了一种能够与电子设备操作的电池壳体,所述电池壳体包括:外壳,所述外壳可移除地耦接到所述电子设备;第一连接器,所述第一连接器可移除地连接到所述电子设备中的配合的第二连接器;电池,所述电池产生电池电压;和电路,所述电路耦接在所述电池和所述第一连接器之间,所述电路包括开关,所述电路被配置为闭合所述开关以向所述第一连接器提供所述电池电压,并且当所述第一连接器和所述第二连接器连接时,所述配合的第二连接器从所述第一连接器接收所述电池电压。
根据另一个实施方案,所述电子设备为蜂窝电话,并且所述外壳被配置为接纳所述蜂窝电话。
根据另一个实施方案,所述电池具有串联耦接的第一电池单元和第二电池单元。
根据一个实施方案,提供了一种能够与电子设备操作的电池壳体,包括:外壳,所述外壳可移除地附接到所述电子设备;电池;和电路,所述电路被配置为:接收功率数据对象序列;将所接收的功率数据对象序列进行重新排序;以及将所述重新排序的功率数据对象序列提供至所述电子设备。
根据另一个实施方案,所述电路被配置为将与所述电池相关联的功率数据对象添加至所接收的功率数据对象序列。
根据一个实施方案,提供了一种能够在具有第一电子设备和第二电子设备的***中操作的电池壳体,其中所述第一电子设备被配置为提供功率,所述电池壳体包括:外壳,所述外壳可移除地附接到所述第二电子设备;电路,所述电路具有输入和输出以及连接在所述输入和所述输出之间的至少一条信号线;和电池,所述电路被配置为:通过所述信号线将功率数据对象序列从所述第一设备提供至所述第二设备;从所述第二设备接收所述功率数据对象序列;将所接收的功率数据对象序列进行重新排序;以及使用所述输出将所述重新排序的功率数据对象序列提供至所述第二电子设备。
根据另一个实施方案,所述电路被进一步配置为在将所述功率数据对象序列进行重新排序之前将功率数据对象添加至所接收的功率数据对象序列。
根据另一个实施方案,当向所述第二电子设备提供功率时,所添加的功率数据对象表征从所述电池获得的电压和电流。
根据另一个实施方案,所述第一电子设备具有第一连接器,并且所述电池壳体具有与所述第一连接器配合的第二连接器。
根据另一个实施方案,所述第一电子设备包括被配置为接收主功率的电源适配器。
根据一个实施方案,提供了一种能够在具有第一电子设备和第二电子设备的***中操作的电池壳体,包括:外壳,所述外壳可移除地附接到所述第二电子设备;电池;和电路,所述电路被配置为:从所述第一电子设备向所述第二电子设备提供功率;以及响应于确定所述第二电子设备正在消耗超过阈值量的电流,从所述第一电子设备和所述电池两者向所述第二电子设备提供功率。
根据另一个实施方案,所述第一电子设备包括蜂窝电话,并且所述外壳被配置为可移除地接纳所述蜂窝电话。
根据另一个实施方案,所述蜂窝电话被配置为响应于激活所述蜂窝电话上的语音激活助理而消耗所述附加功率,并且所述电池至少部分地用于提供所述附加功率。
前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。
Claims (20)
1.一种能够在具有提供功率的第一电子设备和消耗功率的第二电子设备的***中操作的电池壳体,包括:
外壳,所述外壳可移除地附接到所述第二电子设备;
电池;
功率转换器,所述功率转换器被配置为接收与由所述第一电子设备提供的所述功率相关联的输入电压,并且被配置为递升所述输入电压以经由输出向所述第二电子设备提供对应的递升的输出电压而不向所述电池提供功率;以及
开关,所述开关耦接在所述功率转换器与所述输出之间,其中当所递升的电压被提供给所述第二电子设备时,所述开关处于第一状态,并且当将所述功率转换器与所述输出解耦合时,所述开关处于不同于所述第一状态的第二状态。
2.根据权利要求1所述的电池壳体,其中所述开关在所述第一状态中是闭合的,并且在所述第二状态中是打开的,其中所述电子设备包括具有第一连接器的蜂窝电话,其中所述电池壳体包括被配置为与所述第一连接器配合的第二连接器,并且其中所述递升的输出电压通过所述第一连接器和所述第二连接器从所述功率转换器提供至所述第二电子设备。
3.根据权利要求2所述的电池壳体,其中所述第一电子设备包括无线功率发射器,其中所述电池壳体包括线圈和整流器,所述整流器被配置为接收来自所述无线功率发射器的无线功率,并且其中所述整流器将所述输入电压提供至所述功率转换器。
4.根据权利要求2所述的电池壳体,其中所述第一电子设备包括被配置为接收交流电主功率的电源,并且其中所述电池壳体具有被配置为与所述电源中的第四连接器配合的第三连接器。
5.一种能够在具有第一电子设备和第二电子设备的***中操作的电池壳体,其中所述第二电子设备被配置为在第一状态中消耗第一功率量并且在第二状态中消耗大于所述第一功率量的第二功率量,所述电池壳体包括:
外壳,所述外壳可移除地附接到所述第二电子设备;
电路,所述电路具有输入和输出;
电池,其中所述电路被配置为当所述第二电子设备处于所述第一状态时,使用所述输出从所述第一电子设备向所述第二电子设备提供所述第一功率量,并且其中所述电路被配置为当所述第二电子设备处于所述第二状态时,通过从所述第一电子设备向所述电子设备提供小于阈值量的一部分所述第二功率量、并且通过从所述电池提供所述阈值量与所述第二功率量之间的差值,而使用所述输出向所述第二电子设备提供所述第二功率量;
电流传感器,被配置为监测流入所述电池的电流量;以及
开关,被配置为控制流入所述电池的所述电流量,以防止过量的充电电流。
6.根据权利要求5所述的电池壳体,其中所述电池壳体还包括连接器,所述连接器被配置为与所述第一电子设备中的对应连接器配合。
7.根据权利要求5所述的电池壳体,还包括被配置为从所述第一电子设备接收无线功率信号的线圈。
8.一种能够与电子设备操作的电池壳体,所述电池壳体包括:
外壳,所述外壳可移除地耦接到所述电子设备;
第一连接器,所述第一连接器可移除地连接到所述电子设备中的配合的第二连接器;
功率接收电路;
电池,所述电池产生电池电压;和
电路,所述电路耦接在所述电池和所述第一连接器之间,其中所述电路被配置为当所述电子设备具有第一功耗时从所述功率接收电路向所述电子设备提供功率,其中所述电路包括第一开关和第二开关,所述第一开关和所述第二开关耦接在所述电池与所述第一连接器之间,其中所述电路被配置为当所述电子设备具有大于所述第一功耗的第二功耗时闭合所述第一开关和所述第二开关以向所述第一连接器提供所述电池电压,其中当所述第一开关和所述第二开关闭合时,从所述电池提供所述第二功耗超过预先确定阈值的量,并且其中当所述第一连接器和所述第二连接器连接时,所述配合的第二连接器从所述第一连接器接收所述电池电压。
9.根据权利要求8所述的电池壳体,其中所述电子设备为蜂窝电话,并且其中所述外壳被配置为接纳所述蜂窝电话。
10.根据权利要求9所述的电池壳体,其中所述电池具有串联耦接的第一电池单元和第二电池单元。
11.一种能够与电子设备操作的电池壳体,包括:
外壳,所述外壳可移除地附接到所述电子设备;
电池;和
电路,所述电路被配置为:
接收功率数据对象序列;
将所接收的功率数据对象序列进行重新排序;以及
将所述重新排序的功率数据对象序列提供至所述电子设备。
12.根据权利要求11所述的电池壳体,其中所述电路被配置为将与所述电池相关联的功率数据对象添加至所接收的功率数据对象序列。
13.一种能够在具有第一电子设备和第二电子设备的***中操作的电池壳体,其中所述第一电子设备被配置为提供功率,所述电池壳体包括:
外壳,所述外壳可移除地附接到所述第二电子设备;
电路,所述电路具有输入和输出以及连接在所述输入和所述输出之间的至少一条信号线;和
电池,其中所述电路被配置为:
通过所述信号线将功率数据对象序列从所述第一电子设备提供至所述第二电子设备;
从所述第二电子设备接收所述功率数据对象序列;
将所接收的功率数据对象序列进行重新排序;以及
使用所述输出将所述重新排序的功率数据对象序列提供至所述第二电子设备。
14.根据权利要求13所述的电池壳体,其中所述电路被进一步配置为在将所述功率数据对象序列进行重新排序之前将功率数据对象添加至所接收的功率数据对象序列。
15.根据权利要求14所述的电池壳体,其中当向所述第二电子设备提供功率时,所添加的功率数据对象表征从所述电池获得的电压和电流。
16.根据权利要求13所述的电池壳体,其中所述第一电子设备具有第一连接器,并且所述电池壳体具有与所述第一连接器配合的第二连接器。
17.根据权利要求16所述的电池壳体,其中所述第一电子设备包括被配置为接收主功率的电源适配器。
18.一种能够在具有第一电子设备和第二电子设备的***中操作的电池壳体,包括:
外壳,所述外壳可移除地附接到所述第二电子设备;
电池;和
电路,所述电路被配置为:
从所述第一电子设备向所述第二电子设备提供功率;以及
响应于确定所述第二电子设备正在消耗超过阈值量的电流,
从所述第一电子设备向所述第二电子设备提供小于或等于所述阈值量的功率,并且从所述电池向所述第二电子设备提供超过所述阈值量的功率而不使用所述第二电子设备上的电池为所述第二电子设备上的操作供电。
19.根据权利要求18所述的电池壳体,其中所述第一电子设备包括蜂窝电话,并且其中所述外壳被配置为可移除地接纳所述蜂窝电话。
20.根据权利要求19所述的电池壳体,其中所述蜂窝电话被配置为响应于激活所述蜂窝电话上的语音激活助理而消耗超过阈值电流量的所述电流,并且其中所述电池至少部分地用于提供超过所述阈值电流量的所述电流。
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