專利名稱：便攜式電源供應(yīng)的制作方法
便攜式電源供應(yīng)本申請要求2007年1月25日才是交的、標(biāo)題為"External Device Power Supply"的美國臨時專利申請序列號60/897，410的權(quán)益。
背景技術(shù)：
本發(fā)明通常涉及電子裝置，更具體地，涉及與給電子裝置供應(yīng)功 率相關(guān)的裝置和方法。諸如移動電話的便攜式電池供電裝置的擴散普及在過去的幾年中 顯著增加并預(yù)期該趨勢會持續(xù)。電話通常使用嵌在電話內(nèi)以提供所需 功率的可再充電電池。電池給電話供電的時間長度主要取決于電池的 大小和嵌入電話內(nèi)的能量消耗部件的數(shù)量。響應(yīng)于用戶的需求，手機 制造商給電話部件并入了例如發(fā)送和接收數(shù)碼圖片和/或文本消息的 能力。遺憾地是，這些部件的包括通常會在給手機供電的可再充電電 池方面設(shè)置其它的要求。最終的結(jié)果是由于增加的功率需要使得手機 的工作時間變得越來越短。在對電池設(shè)置的電需求增加的同時，手機的尺寸和重量在減小以減小電話的尺寸。由于手機的尺寸減小了，嵌 入手機內(nèi)部的電池盒的尺寸也會減小。這兩種趨勢(即，增加的電需 求和減小的電池尺寸)的存在已經(jīng)使使許多手機用戶經(jīng)歷由于他們的 電話的電池在不合適的時刻耗盡所造成的失敗的電話呼叫或數(shù)據(jù)傳形狀特征:電池:為了鼓勵消費者從手;幾制造商購買替換電池，制造的手機所具有的電池具有獨特外形、鎖定機構(gòu)、電壓要求等。此外， 嵌入手機內(nèi)部的再充電端口會限制能夠連接到手機的充電器的類型。 總起來說，這些因素限制了消費者用其它電源供應(yīng)迅速替換耗盡的電 池的能力。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實施例從外部向電子裝置提供功率。結(jié)果，可以使電子 裝置操作的時間段延長而超出內(nèi)部電池的限制。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了一種外部功率裝置。該裝置包 括用于容納一個或多個電池單元的電池盒以及從電池盒獲得功率并 以選定的電壓電平和電流將功率提供給例如電子裝置的電路。公開了其它系統(tǒng)、方法和裝置。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的外部供電系統(tǒng)100的框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的供電電路的框圖。圖3是示例說明各種電池化學(xué)物質(zhì)的能量密度的圖表。圖4是示例說明各種電池化學(xué)物質(zhì)的比容量的圖表。圖5A、 5B和5C是示例說明供電電路的電路圖。圖6描述了包括功率裝置和電子裝置的設(shè)備。圖7描述了用戶界面的方面。圖8描述了用戶界面的方面。圖9描述了方法。
具體實施方式
通過提供從外部供應(yīng)的功率，本發(fā)明的實施例會使電子裝置操作 便利。結(jié)果，可以使電子裝置操作超過內(nèi)部電池限制的延長的時間段。 外部功率裝置的功能或用途在于給內(nèi)部電源供應(yīng)再充電，例如電子裝置中嵌入的Li離子電池。本發(fā)明還包括提供特定量及特定電壓和 電流特性的補充功率，以在沒有特意給裝置的內(nèi)部電池充電的情況下 延長裝置的運行時間或使用。這是通過將外部功率裝置的輸出特性 (即最大電流)限制到這種程度來實現(xiàn)的使正確連接至裝置但又足 夠低以使外部電源的新尺寸、形狀、類型或化學(xué)物質(zhì)(chemistries) 可行。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的外部供電系統(tǒng)100的框圖。該系統(tǒng) 100包括電子裝置102和外部功率裝置108。電子裝置102包括裝置電路106和內(nèi)部電源供應(yīng)104。電子裝置 102包括像這樣的多種裝置例如，便攜式電子裝置、非便攜式電子 裝置、移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、筆記本電腦、智能電話、 便攜式數(shù)字音頻裝置、多媒體裝置等。作為實例，電子裝置102可以包括移動電話或無線電話，它具有除了發(fā)出和接收語音呼叫之外的特 征，例如，發(fā)送和接收數(shù)碼圖片和/或文本消息的能力、瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、 聽音樂、看視頻內(nèi)容和執(zhí)行其它多媒體功能。注意，以上特征通常會 增加功率消耗并會減少運行時間。電子裝置102可以包括沒有示出的其它組件，例如，輸入/輸出裝 置、圖形顯示器、音頻裝置、記錄組件、文本便箋簿、觸摸屏、鍵盤、 耳機插孔、附屬接口 (功率和數(shù)據(jù))等。裝置電路106控制和/或執(zhí)行 裝置的操作。例如，裝置102是手機，裝置電路106可以控制接收和 發(fā)送語音呼叫信息等。裝置電路106—般依靠從內(nèi)部電源供應(yīng)104接 收的功率進行工作?？蛇x地，裝置電路106可以依靠從交流電源(未 示出)接收的功率進行工作。內(nèi)部電源供應(yīng)104給裝置電路106供應(yīng)功率。內(nèi)部電源供應(yīng)104 通常會以適合于裝置電路106工作的電壓電平和電流供應(yīng)功率。內(nèi)部 電源供應(yīng)104 ，例如，可以由包括原電池(primary)和/或蓄電池 (secondary)的一個或者多個電池單元組成。電池單元可以是適當(dāng)?shù)幕?學(xué)物質(zhì)，例如鋰離子、鎳金屬氫化物等。在一個實例中，在內(nèi)部電源 供應(yīng)104中使用可再充電的鋰離子電池。通常，鋰離子電池會提供比 其它電池類型例如石威性電池更高的電流輸出。更高的電流輸出可以是 裝置電路106的要求。外部功率裝置108包括供電電路110和電源112。電源112根據(jù) 包括但不限制于電壓范圍、電流范圍、峰值電壓、峰值電流、持續(xù)時 間等的第一特性來供電。電源112,例如，可以包括一個或多個電池 單元，其包括原電池和/或蓄電池、燃料電池、太陽能電池、光生伏打 電池、曲柄發(fā)電機等。電池單元可以具有適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)，例如鎳金 屬氬化物、堿性、鋰、鋅空氣棱形(zinc-air-prismatic) (ZAP)等。各種適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)可以用于如上所述的一個或者多個電池單 元。各種化學(xué)物質(zhì)具有包括每單元標(biāo)稱電壓、比能Wh/Kg、 g/Ah、 Ah/Kg、倍率性能(rate capability )等性質(zhì)。例如，AA型號的堿性電 池和AA型號的鋰電池(LiFeS2)具有大約1000mW的倍率性能。具 有與AA型號的電池類似體積的鋅空氣棱形電池具有大約500 mW的 倍率性能。量密度的圖表。應(yīng)該明白，碳-Zn、堿性、Li-FeS2和Li-Mn02化學(xué)物 質(zhì)是一次(primary)系統(tǒng)，NiMeH、 Li-Ion、鋰離子聚合體化學(xué)物質(zhì) 是二次(secondary)化學(xué)物質(zhì)，并且燃料電池和Zn-空氣化學(xué)物質(zhì)表示 有前途的新概念。注意，鋅空氣棱形會提供堿性的兩倍多的能量密度。容量的圖。注意，鋅空氣會提口供堿性的三(3)倍多的容量^還要注 意，在1000 Wh/Kg處估計燃料電池且運行時間為一百加(100+)小時。供電電路110從電源112接收功率，并根據(jù)包括但不限制于電壓 范圍、電流范圍、峰值電壓、峰值電流、持續(xù)時間等的第二特性提供 轉(zhuǎn)換的功率。第二特性通常與電子裝置102的要求相關(guān)。在一個實例 中，第二特性包括以比第 一 特性更高的速率提供電流。在另 一 實例中， 供電電路110會提供具有包括比第一特性的電壓和電流更高的電壓和 電流的第二特性的轉(zhuǎn)換的功率。轉(zhuǎn)換的功率的第二特性可以根據(jù)一種或者多種操作模式而變化。 例如，充電操作模式可以提供具有相對高電流的轉(zhuǎn)換的功率以便便壽'J 充電。作為另一實例，擴展使用操作模式可以提供具有相對低電流和 /或有限持續(xù)時間的轉(zhuǎn)換的功率，以便允許裝置102操作而避免給內(nèi)部 電源供應(yīng)104充電。作為另一實例，周期模式可以在有限的持續(xù)時間 內(nèi)周期性地供應(yīng)功率。在一個實例中， -使用兩個AA石威性電池單元作為電源112的外部 功率裝置108能夠提供680mA，并限制于125mA的較低水平。對于 充電模式可能需要680 mA,而對于擴展使用模式僅需要125mA。在 給電子裝置的操作提供足夠的功率同時，較低的功率電平會將兩個 AA堿性電池單元的負(fù)載從2.5W減小到0.5W，例如，依照諾基亞2-mm DC充電接口規(guī)格的那些功率電平，這可以在http:〃sw.nokia.com/id/3378ff2b-4016-42b9隱9118畫d59e4313a521/No kia—2-mm_DC—Charging—Interface_Specification_vl_2_en.pdf4^!]。減小的負(fù)載，在上面的實例中減小到1/5，允許這種外部功率裝置 108使用更長的持續(xù)時間。在另一個實例中，代替堿性電池，使用碳鋅AA型號的電池作為 電源112。碳鋅電池一般比堿性電池成本低并且能夠適合用于擴展模式。在另一實施例中，可以使用鋅空氣電池作為電源112。對于與可 以具有如圖3和4所示的其它化學(xué)物質(zhì)的電源相比，它們較高的能量 密度和比容量能夠允許對外部功率裝置108的更輕、減小的體積需求。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的供電電路200的框圖。供電電路200 根據(jù)第 一 特性或電源特性接收功率并根據(jù)第二特性或選擇的輸出特 性供應(yīng)功率。通常，供電電路200根椐電源特性、應(yīng)用或使用模式等調(diào)整功率 轉(zhuǎn)換裝置的輸出。電源特性包括工作電壓、電流輸出、功率輸出等。 應(yīng)用或者使用模式可以包括對于外部裝置的功率需求、預(yù)期的用途等 作為選擇的輸出特性。供電電路200包括控制電路214和功率轉(zhuǎn)換電路216?？刂齐娐?214例如從原電池接收非轉(zhuǎn)換的功率218并且根據(jù)選擇的輸出特性提 供轉(zhuǎn)換的功率220?？刂齐娐?14可以改變非轉(zhuǎn)換功率218的特性和/ 或直接將功率222傳送到功率轉(zhuǎn)換單元216。另外，控制電路214可 以改變來自功率轉(zhuǎn)換單元216的轉(zhuǎn)換的功率224的特性，和/或?qū)⑥D(zhuǎn)換 的功率224直接傳送為功率輸出220。另外，控制電路214控制并指 引功率轉(zhuǎn)換電路216的操作?？刂齐娐?14會根據(jù)電源特性和選擇的 輸出特性調(diào)整功率轉(zhuǎn)換電路216的輸入和/或與功率轉(zhuǎn)換電路216通 信。例如，控制電路214會根據(jù)用作電源的特定化學(xué)物質(zhì)的開路電壓 來調(diào)整輸入。作為另一實例，控制電路214可以根據(jù)擴展使用功率限 制，例如50mW/h，來調(diào)整輸入和/或通信。通常，功率轉(zhuǎn)換單元216根據(jù)輸入和/或通信的信息將輸入功率轉(zhuǎn) 換成輸出功率。功率轉(zhuǎn)換單元216根據(jù)一個或多個控制輸入和/或通信 的信息將輸入功率222轉(zhuǎn)換成輸出功率224。適當(dāng)?shù)墓β兽D(zhuǎn)換裝置的 實例是從以色列特拉維夫的Techtium有限公司(www.techtium.com ) 獲得的TEC103 DC-DC轉(zhuǎn)換器和電荷控制器集成電路。然而，可以使 用其它合適的功率轉(zhuǎn)換單元。圖5A、5B和5C是示例說明根據(jù)本發(fā)明可以使用的供電電路實例 的電路圖。通常，供電電路會根據(jù)電源特性、應(yīng)用或者使用模式等調(diào) 整功率轉(zhuǎn)換裝置的輸出。電源特性包括工作電壓、電流輸出、功率輸 出等。應(yīng)用或者使用模式可以包括對于外部裝置的功率需求、預(yù)期的ii用途等。率轉(zhuǎn)換裝置的實例。應(yīng)該注意，可以使用其它電路和/或其它功率轉(zhuǎn)換裝置用來代替TEC103。參考圖5A-C，使用各種外部組件來配置功率 轉(zhuǎn)換電路的工作參數(shù)。所示電路的示例性修改使其能夠根據(jù)ZAP電池 進行工作。在一個實例中，變化包括使R7的值從0.082歐姆增加到 0.30歐姆的值。增加R7的值會降低供電電路的總的最大輸出電流。 注意圖5C中的R7對應(yīng)于TEC103凄t據(jù)表中的Rsensel。降低輸出電 流能夠使ZAP電池以使用擴展方式以相對低電流提供能量，而以更高 輸出電流運行將超出ZAP電池的能力。還考慮調(diào)整其它組件以便促進 用于特定應(yīng)用的功率轉(zhuǎn)換效率?？紤]的變更包括改變感應(yīng)器Ll和或 其它定時和濾波組件例如Rt、 Cin和Cout。功率轉(zhuǎn)換電路的第二種變 更可以說明ZAP電池化學(xué)物質(zhì)相對于堿性、LiFeS2或其它標(biāo)稱1.5V 電池系統(tǒng)的略低的工作電壓。圖5A-C的其它可能的變更包括改變由 給TEC103的Valk管腳提供信號的R14和R22組成的分壓器。在一 個這種變更中，R22從750千歐姆的值變到1.2兆歐姆，因此使出現(xiàn) 在Valk的電壓信號比它在其它情況時高，因此會補償ZAP電池的較 低的工作電壓。還考慮圖5A-C中的電路的其它變更，包括改變啟動 參數(shù)以使ZAP電池能夠在相對高需求的情況下在啟動期間可靠地執(zhí) 行?？梢砸庾R到，根據(jù)本發(fā)明替換實施例，其它供電電路是可考慮的并且包括提供其它合適的電池化學(xué)物質(zhì)作為電源。還考慮其它的變更以及使用其它的功率調(diào)節(jié)控制器?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6,設(shè)備600包括便攜式功率裝置602和便攜式電子裝置604。便攜式電子裝置604被配置成當(dāng)從固定電源例如AC輸電線或者 車輛電氣系統(tǒng)中斷開時正常工作。示例性電子裝置604包括但不限制 于用戶、商業(yè)以及工業(yè)電氣和電子裝置，例如關(guān)于電子裝置102的上 述裝置、閃光燈或其它光源、光學(xué)和其它掃描儀或讀取器諸如便攜式 條形碼掃描儀、和電測量設(shè)備或環(huán)境測量設(shè)備例如電壓表、電流表、 溫度計等。電子裝置604包括外殼606，如所示，外殼606容納有電連接器608、可再充電的電源610和裝置電氣電路614。被配置用于與連接器608電功率傳送的可再充電的電源610包括 能量存儲裝置或者如下裝置例如一個或多個蓄(可再充電的)電池、 超級電容器或者其它電容性能量存儲裝置，或其它電源例如關(guān)于電源 112的上述那些電源。裝置電氣電路614同樣地與可再充電電源610電功率傳送，它使 用來自電源610的功率以執(zhí)行電子裝置604的功能。電路614的特性 以及其電壓、電流和電功率需求，通常取決于裝置604的性質(zhì)和功能。 同樣地，可再充電電源610的性質(zhì)和能力通常取決于裝置604和電路 614的需要。注意，裝置電氣電路614可以包括功率轉(zhuǎn)換器，它會將 電源610的輸出轉(zhuǎn)換為電路614所需要的電壓和/或電流電平。通過電連接器608提供用于給可再充電電源610再充電的功率。 注意，可以在連4妻器608和可再充電電源610之間插入再充電電路以 控制電源610的再充電。連接器608還可以提供在裝置電氣電路614 和其它外部裝置之間的信號或其它連接?？稍俪潆婋娫?10通常用外部電源612例如乂人i者如AC llT電線的 固定電源接收功率的常規(guī)供電拒(power cube)、從車輛電氣系統(tǒng)接 收功率的適配器等進行充電。當(dāng)便攜式操作時，裝置604通常會與電 源612斷開，在這種情況下，裝置電氣電路614從可再充電電源610 接收工作功率。當(dāng)然，裝置604的使用時間會受可再充電電源610的 能量存儲容量限制。繼續(xù)參考圖6，功率裝置602包括外殼624,其容納有電源接收區(qū) 626、電源供應(yīng)618、控制器622、用戶界面620和電連接器650。裝置602優(yōu)選具有易讓人攜帶的尺寸和外形。例如，外殼624的 形狀因素可以像這樣，裝置602易用手?jǐn)y帶或者放入口袋、錢包、背 包、家用或書桌抽屜、汽車手套箱等中。適合的形狀因素包括從美國 密蘇里州圣路易斯的Energizer公司可獲得的已知Energi To Go 和用 于iPod裝置的Energi To GoTM。電源4妾收區(qū)626^t妄收電源616。該電源可以包4舌例如一個或多個 原電池(單獨使用)或蓄電池、電容性能量存儲裝置、太陽能電池、 手動曲柄等的電源，其具有適當(dāng)?shù)难b置和包括關(guān)于電源112的上述那 些的化學(xué)物質(zhì)，。在一個實施中，通過可拆卸蓋子進入電源接收區(qū)626,以便用戶根據(jù)需要能夠容易地插入新電池或者其它電源和/或者從電源接收區(qū)626移除耗盡的電池或者其它電源。因此，當(dāng)便攜式操作時， 功率裝置602通常不會連接到固定電源。電源供應(yīng)618從電源616接收功率并且產(chǎn)生具有電子裝置604所 需要的電壓、電流和/或功率電平的電源供應(yīng)輸出?？刂破?22控制電源供應(yīng)618的操作。如所示例的，控制器622 會使電源供應(yīng)618在充電模式630、擴展使用模式632和限定能量模 式634中的一種或多種模式中工作。在這點上，應(yīng)該注意，控制器622 不需要是分立的或單獨的控制器而可以與電源供應(yīng)618結(jié)合在一起。當(dāng)在充電模式630中工作時，控制器622使電源供應(yīng)618以相對 高的速率(例如，以相對高的功率或電流級)給電子裝置604/可再充 電電源610提供能量以便便利可再充電電源610的充電。優(yōu)選地，在 可再充電電源610部分或充分放電的情況下，功率電平也足夠給裝置 電氣電路614提供工作功率。這種布置可以如下表示等式1 P功率裝置-P裝置電氣電路+P充電其中P功率裝置是由功率裝置602供應(yīng)的功率，P裝置"^路是由裝置電 氣電路614汲取的功率，而P充電是用于給可再充電電源610充電的功 率。當(dāng)在充電模式630下工作時，可以將功率提供給電子裝置604直 到可再充電電源610基本完全充電或以不同方式達(dá)到希望的充電狀 態(tài)。 一旦可再充電電源610如期望地被充電，功率裝置602就可以與 電子裝置604斷開并且電子裝置604利用來自可再充電電源610的功 率工作。充電模式630可以用于代替或補充外部電源612的用途。假設(shè)， 例如，電子裝置包括手機以及可再充電電源610至少部分放電。然而， 用戶在旅行或者在其它情況下不能使用外部電源612，但還希望確保 適當(dāng)給可再充電電源610充電。經(jīng)由各自的連接器608、 650,用戶連 接功率裝置602與電子裝置604。功率裝置602供應(yīng)用于給可再充電 電源610充電的能量。注意，如所述，用戶可以在充電過程期間使電 子裝置604工作。 一旦將期望的電荷給予可再充電電源610,用戶就 可以將功率裝置602與電子裝置604斷開。雖然這種方法可以有效，但用于給可再充電電源610提供充電能工作功率兩者所需要的相對較高的漏速 率(drain rate)會有害地影響電源616的壽命。另外，在耗盡電源616 之前可以得到的充電循環(huán)的數(shù)量會有些限制。當(dāng)在擴展使用模式632下工作時，控制器622會使電源供應(yīng)618 工作以便由電源供應(yīng)618提供的功率的時間平均約等于裝置電氣電路 614汲取的功率的時間平均，因此避免特意給可再充電電源610充電等式2P功率裝置-P裝置電氣電路這種方法給裝置電氣電路614提供工作功率而制止了對可再充電 電源610充分充電或放電。換句話說，功率裝置602提供的功率和裝 置電氣電路614汲取的功率是平衡的。使用這種方法可以延長電子裝 置604的工作時間，同時相對于功率裝置602在充電才莫式630下工作 時汲取的功率，減小從電源616汲取的功率。再次以手機為例，假定可再充電電源610至少部分放電。用戶可 能希望在午餐時間期間離開他的或她的辦公室時或者外出辦事時使 用手機，但可能擔(dān)心錯過重要的電話。經(jīng)由各自的連接器608、 650, 用戶連接功率裝置602與電子裝置604。功率裝置602供應(yīng)功率以用 于維持可再充電電源610的充電的近似狀態(tài)。 一旦辦完差事或者用戶 再次使用外部電源612，用戶可以將功率裝置602與電子裝置604斷 開。在這種意義上，應(yīng)該理解，功率裝置602供應(yīng)的功率和電子裝置 604汲取的功率不需要精確平衡。然而，優(yōu)選地，在預(yù)期用戶在常規(guī) 使用過程中"橋接該間隙"的那些時間段期間可再充電電源610基本不 充電或》文電。擴展使用方式632可以以不同方式來實現(xiàn)。在持續(xù)功率模式中， 再次根據(jù)期望的常規(guī)使用，在持續(xù)的基礎(chǔ)上將功率供應(yīng)給電子裝置 604,所供應(yīng)功率的時間平均約等于裝置電氣電路614汲取的功率的 時間平均。在非持續(xù)功率模式中，可以周期性地或者以其它方式時不 時地供應(yīng)功率達(dá)有限的持續(xù)期間。因此，功率裝置602提供的瞬時功 率可能大于裝置電氣電路614汲取的功率，其中以減小的占空比供應(yīng) 功率等式3占寶k匕 P功率裝置瞬時-P裝置電氣電路平均其中0<占空比<100%，P功率裝置瞬時是功率裝置602供應(yīng)的瞬時功率， 而P 裝置電氣電路平均 是裝置電氣電路614汲取的功率的平均時間。注意， 一般，通過使用電流感測電阻器或其它傳感器來測量供應(yīng) 給裝置的功率或者通過感測或者以其它方式確定裝置電氣電路614汲 取的工作功率，可以得到更精確的平衡。當(dāng)在限定能量模式634下工作時，控制器622使電源供應(yīng)618給 電子裝置604供應(yīng)限定的能量數(shù)量或份額。在一個實施中，關(guān)于電源616的能量存儲容量來限定能量的數(shù)量。 因此，可以選擇能量的數(shù)量或份額以便在變成放電之前預(yù)期電源616 能夠以限定的次數(shù)供應(yīng)電子裝置604。例如，可以選擇能量份額，以 便在變成放電之前能夠使用電源616以在大約五(5)和二十(20) 次之間供應(yīng)電子裝置604。甚至更優(yōu)選地，可以選擇能量份額以便在 進行放電之前預(yù)期電源616能夠在大約七(7)和十(10)次之間供 應(yīng)電子裝置604。在這點上，應(yīng)該理解，不需要絕對精確地確定使用循環(huán)的數(shù)量。 例如，向用戶提供在耗盡之前電源616的預(yù)期使用次數(shù)的大概期望或 者理解就可能足夠了。由于放電速率能大大地影響電源616的存儲容量(例如，在某些 電池技術(shù)諸如碳鋅和較小程度上堿性的情況下)，因此可能預(yù)期在擴 展使用模式632下工作以延長電池的壽命。還可以使用擴展使用模式 632來增加具有相對有限的倍率性能的電源616的應(yīng)用范圍(例如碳 鋅或者鋅空氣電池)。另外或者可選地，關(guān)于可再充電電源610的能量存儲容量可以確 定電源616的能量存儲容量和能量數(shù)量或份額。因此，該份額可以被 選擇成對應(yīng)于可再充電存儲裝置610的能量存儲容量的大概百分比。 例如，能量份額可以被選擇成對應(yīng)于可再充電能量存儲裝置610的容 量的大約百分之十(10%)和百分之二十五(25%)之間。因此，在一個示例性實施例中，用戶大概預(yù)期在需要對電源616 替換或再充電之前他或她可以增加大約一 (1)條(bar)或者給手機 充電大約七(7)到十(10)次。再次，不需要絕對精確地確定百分比。例如，向用戶提供功率裝置602將供應(yīng)充電的大約"四條或五條中的一個，，的大概期望或者理 解可能就足夠了。限定能量模式634可以以不同的方式來實現(xiàn)。在基于時間的實施 中，將以限定的時間量給電子裝置604供應(yīng)能量。因此，控制器622 可以包括定時器642和/或連接檢測器644。定時器642可以包括數(shù)字 或模擬定時器或計數(shù)器電路、電阻器-電容器(RC)網(wǎng)絡(luò)等；連接檢 測器644可以包括電流、電壓或功率傳感器、機械連接傳感器等。響 應(yīng)于被檢測的而啟動定時，并且比較測量的時間和期望的時間段。在 時間段期滿時，通過適當(dāng)?shù)耐C電路628例如半導(dǎo)體或機電開關(guān)或其 它適當(dāng)?shù)碾娫垂?yīng)停機電路，控制器622使電源供應(yīng)終止給電子裝置 604供應(yīng)功率。在監(jiān)控能量實施中，例如根據(jù)其中計算給電子裝置供應(yīng)的電流的 時間積分的庫侖計算技術(shù)，測量或者以其它方式監(jiān)控給電子裝置604 供應(yīng)的能量。比較供應(yīng)的能量和期望值，相應(yīng)地終止功率的供應(yīng)。注 意，還可以結(jié)合基于時間和監(jiān)控能量的實施。還可以考慮其它的實施， 包括考慮諸如給電子裝置610供應(yīng)能量的速率之類的因素的那些實 施。注意，結(jié)合充電模式630或者擴展使用模式632，可以實現(xiàn)限定 能量模式634。再以手機為例，假定可再充電能源610至少部分放電。經(jīng)由各自 的連接器608、 650,用戶連接功率裝置602與電子裝置604。功率裝 置602給電子裝置604供應(yīng)要求的能量。如果結(jié)合充電模式630工作， 則供應(yīng)能量直到傳送了要求的能量數(shù)量。如果結(jié)合擴展使用模式632 工作，則將保持可再充電電源610的大概的充電狀態(tài)。 一旦供應(yīng)了要 求的能量數(shù)量，即使用戶忽略了斷開功率裝置602與電子裝置的連接， 也會終止功率的供應(yīng)。當(dāng)然，如要求的，用戶也可以斷開功率裝置602 與電子裝置604的連接。任選的用戶界面620允許用戶改變功率裝置602的工作和/或給用 戶提供工作信息。例如，用戶界面可以包括允許用戶啟動或終止給裝 置604供應(yīng)功率的按鈕或開關(guān)。在功率裝置支持多于一個模式630、 632、 624時，用戶界面620還可以包括允許用戶在支持的才莫式中選擇 的模式選擇器開關(guān)或其它輸入。另外或可選地，用戶界面可以包括指示功率裝置602正在向電子裝置604供應(yīng)功率和/或選擇的模式630、 632、 634的顯示器或其它指示器。現(xiàn)在將關(guān)于圖7描述用戶界面實施，其特別適用于支持限定能量 模式634的功率裝置。如所示的，用戶界面包括能量變化按鈕或者開 關(guān)702、 704和用戶可見的顯示器或者指示器706。如圖7所示，例如 通過常規(guī)的膜或者按鈕開關(guān)，將能量變化開關(guān)702、 704實施為瞬時 按鈕。按下或啟動能量增加開關(guān)702會增加要求的能量，同時按下或 啟動能量增加開關(guān)會減小要求的能量。在一個實施中，響應(yīng)于各個開 關(guān)702、 704的啟動，指示器706會遞增或遞減以指示限定能量值的 當(dāng)前設(shè)置。在基于時間實施的情況下，顯示器還可以指示大概要求的 連接時間(例如，10、 20或30分鐘)。另外，指示器706提供指示 在電源616變成放電之前使用循環(huán)剩余的大概數(shù)量的信息。這可通過 遞增(或遞減)每個使用循環(huán)的顯示來實現(xiàn)。注意，考慮用戶界面的變形。例如，可以去掉開關(guān)702、 704中 一個。另外，如圖8所示，可以將能量變化開關(guān)802實施為滑動或其 它開關(guān)，它的位置用于選擇要求的能量數(shù)量。注意，如所示的，可以 去掉顯示器706。事實上，還可以去掉能量變換開關(guān)702、 704、 802。關(guān)于圖9現(xiàn)在將描述系統(tǒng)的操作。在902，用戶連接功率裝置602與電子裝置604。如上所述，例 如，通過裝置各自的電連接器650、 608可以提供連接。在904啟動從功率裝置602到電子裝置604的功率供應(yīng)。在一個 實施中，響應(yīng)于檢測到的裝置連接而自動執(zhí)行該啟動。在由用戶界面 620支持時，響應(yīng)于用戶的輸入可以啟動功率的供應(yīng)。依照功率裝置 602支持的功能，根據(jù)充電630或者擴展使用632模式可以供應(yīng)功率。 注意，還可以以比裝置電氣電路614汲取的速率相對更低的速率供應(yīng) 功率，在這種情況下，可再充電電源將會逐漸耗盡，雖然會比沒用功 率裝置602時更慢。在支持限定能量模式634的功率裝置602的情況下，例如通過基 于時間、被監(jiān)控的能量或者其它實施，在906啟動對供應(yīng)能量的測量。在由功率裝置602支持時，例如通過用戶界面620，可以在908 改變要求的能量和/或模式。注意，還可以通過來自電子裝置604的信 號改變要求的能量和/或模式。還應(yīng)該意識到，可以在過程的其它點例如在步驟902之前或之后改變期望的能量和/或模式。 在910將功率供應(yīng)給裝置。再次，在支持限定能量模式634的功率裝置602的情況下，在912 比較供應(yīng)的能量與要求的能量。在沒有傳送要求的能量時，在910繼 續(xù)該過程。如果傳送了要求的能量，在914終止功率的供應(yīng)。注意，在支持 時，通過用戶界面620或者另外通過來自電子裝置604的信號可以終 止功率的供應(yīng)。在916,按照要求用戶斷開功率裝置602與電子裝置604的連接。 應(yīng)該意識到，在該過程的不同步驟期間按照要求用戶還可以操作 電子裝置604。注意，當(dāng)功率裝置602已經(jīng)被描述為外部裝置時，它還可以在電 子裝置604的內(nèi)部或者以其它方式形成電子裝置604的一部分。參考優(yōu)選實施例已描述了本發(fā)明。當(dāng)然，基于閱讀和理解前述描 述，其他人將會想到更改和變更。意指將該發(fā)明解釋為包括所有更改 和變更，只要該修改和變更落入所附權(quán)利要求及其等價物范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種給裝置(604)供應(yīng)電功率的設(shè)備，該裝置(604)包括第一可再充電電源(610)和與該可再充電電源有功率傳送的裝置電氣電路(614)，該設(shè)備包括電源接收區(qū)(626)；電源供應(yīng)(618)，其從在接收區(qū)(626)中接收的第二電源(616)接收功率并給該裝置(604)供應(yīng)功率，其中電源供應(yīng)(618)根據(jù)第一擴展使用模式(632)工作，在第一擴展使用模式中當(dāng)?shù)谝豢稍俪潆婋娫?610)至少部分放電時，由電源供應(yīng)(618)供應(yīng)的功率和裝置電氣電路(614)汲取的工作功率處于平衡，其中通過裝置電氣電路(614)的操作基本上沒有改變第一可再充電電源(610)的充電狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(100),其中電源供應(yīng)(618)根據(jù) 第二充電模式給裝置(604)供應(yīng)功率，在第二充電模式下由電源供 應(yīng)(618)供應(yīng)的功率的時間平均大于裝置電氣電路(614)汲取的工 作功率的時間平均，其中使用來自第二電源(616)的功率給可再充 電電源(610)充電。
3. 如權(quán)利要求1和2所述的設(shè)備，包括控制器(622),當(dāng)已經(jīng) 由電源供應(yīng)(618)供應(yīng)了限定的能量數(shù)量時，該控制器(622)會使 電源供應(yīng)(618)終止給該裝置供應(yīng)功率。
4. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中控制器(622)包括測量在電 源供應(yīng)(618)給裝置(604)供應(yīng)功率期間經(jīng)過的時間的定時器(642)。
5. 如權(quán)利要求l、 2或3所述的設(shè)備，包括部件(622、 634), 該部件用于將電源供應(yīng)(618)供應(yīng)的平均功率限制為約等于裝置電 氣電路(614)汲取的平均功率的水平。
6. 如權(quán)利要求l、 2、 3或5所述的設(shè)備，其中電源供應(yīng)(618) 根據(jù)如下關(guān)系給裝置(604)提供功率占空比-P 功率裝置瞬時 r裝置電氣電路平均。
7. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中電源接收區(qū)(626)接收兩節(jié) 電池。
8. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中電源接收區(qū)(626)接收具有大于600 Wh/L的能量密度的鋅空氣電池。
9. 如權(quán)利要求l、 2、 3、 5或6所述的設(shè)備，包括裝置(604)。
10. —種給裝置(604)供應(yīng)功率的方法，該裝置(604)包括第 一可再充電電源(610)和與該第一可再充電電源(610)有功率傳送 的裝置電氣電路(614),該方法包括從第二電源(616)接收功率；使用電源供應(yīng)(618)以從第二電源(616)給裝置(604)供應(yīng)功率；在裝置電氣電路(614)的操作期間，根據(jù)在供應(yīng)的功率和裝置電 氣電路(614)汲取的工作功率之間保持平衡狀態(tài)的擴展使用模式 (632 )，使電源供應(yīng)(618)工作。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，包括使用控制器(622)來將供 應(yīng)功率的時間平均保持為約等于電氣電路(614)汲取的功率的時間 平均的值。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中控制器(622)包括感測供 應(yīng)給該裝置的電流的傳感器。
13. 如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中供應(yīng)包括持續(xù)地供應(yīng) 功率。
14. 如權(quán)利要求10、 11或13所述的方法，其中給裝置(604)供 應(yīng)的瞬時功率和占空比(630、 632、 634 )的乘積約等于裝置電氣電 路(614)汲取的平均功率。
15. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中電源(616)包括原電池。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中原電池包括堿性或碳鋅電池。
17. 如權(quán)利要求10、 11、 13或14所述的方法，其中裝置(604) 包4舌手才幾。
18. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中第一可再充電電源(610) 至少部分》文電。
19. 一種給裝置(604)供應(yīng)電功率的設(shè)備，該裝置(604)包括 可再充電電源(610)和與該可再充電電源(610)有功率傳送的裝置 電氣電路(614),其中裝置電氣電路(614)的使用時間受可再充電 電源(610)中存儲的能量限制，該設(shè)備包括電池接收區(qū)(626);電源供應(yīng)(618),其從接收區(qū)中接收的電池(616)接收功率； 控制器(622),其使電源供應(yīng)(618)在延長使用時間但不給可 再充電電源(610)充電的電平下給電氣裝置(604)供應(yīng)功率。
20. —種給便攜式裝置(604)供應(yīng)電功率的便攜式設(shè)備，該便攜 式裝置(604)包括第一可再充電電源(610)和與該第一可再充電電 源(610)有功率傳送用于從那里接收工作功率的裝置電氣電路(614)， 該^L備包括電源接收區(qū)(626);電源供應(yīng)(618),其從接收區(qū)(626)中接收的第二電源(616) 接收功率，并向第一可再充電電源(610)供應(yīng)功率；控制器(622)，其根據(jù)限定能量模式(634)使電源供應(yīng)給第一 可再充電電源(610)供應(yīng)功率，在該模式中電源供應(yīng)(616)供應(yīng)限 定的能量數(shù)量。
21. 如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中控制器(622 )使電源供應(yīng) (618)以限定的時間段給可再充電電源(610)供應(yīng)功率。
22. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，包括測量時間段的定時器(642)。
23. 如權(quán)利要求20或21所述的設(shè)備，包括可拆卸地電連接電源 供應(yīng)(618)和裝置(604)的連接器(608、 650)以及4全測電源供應(yīng)(618)和裝置(604)之間連接的連接檢測器(644)，其中響應(yīng)于 ;險測的連接啟動該時間#爻。
24. 如權(quán)利要求20或23所述的設(shè)備，包括允許用戶改變時間段 的用戶界面(620)。
25. 如權(quán)利要求20、 21或23所述的設(shè)備，包括允許用戶限定能 量數(shù)量的用戶界面(620)。
26. 如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中用戶界面(620)允許用戶 啟動從電源供應(yīng)(618)到裝置(604)的功率供應(yīng)。
27. 如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中用戶界面(620)包括能量 變化開關(guān)(702、 704、 802 )，能量變化開關(guān)的激活會改變限定的能 量數(shù)量。
28. 如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中開關(guān)(702、 704、 802)包 括能量增加瞬間開關(guān)(702),能量增加瞬間開關(guān)的激活會增加限定 的能量數(shù)量。
29. 如權(quán)利要求20、 21或23所述的設(shè)備，其中該設(shè)備包括指示 器(706),該指示器指示電源供應(yīng)(618)已供應(yīng)限定的能量數(shù)量的 次數(shù)。
30. 如權(quán)利要求20、 21、 23或29所述的設(shè)備，其中限定的能量 數(shù)量在第二電源(616)的能量存儲容量的大約5%和20%之間。
31. 如權(quán)利要求20和30所述的設(shè)備，其中限定的能量數(shù)量在第 二電源(616)的能量存儲容量的大約10%和25%之間。
32. 如權(quán)利要求20、 21、 23或29所述的設(shè)備，其中，當(dāng)?shù)谝豢?再充電電源(610)至少部分放電時，電源供應(yīng)(618)供應(yīng)的功率和 裝置電氣電路(614)汲取的工作功率處于平衡，其中通過裝置電氣 電路(614)的操作基本上沒有改變第一可再充電電源(610)的充電 狀態(tài)。
33. 如權(quán)利要求20、 21、 23、 29或32所述的設(shè)備，其中電源供 應(yīng)(618)供應(yīng)的功率的時間平均大于裝置電氣電路(614)汲取的工 作功率的時間平均，由此使用來自第二電源(616)的功率給第一可 再充電電源(610)充電。
34. 如權(quán)利要求20、 21、 23、 29、 32或33所述的設(shè)備，其中第 二電源(616)包括電池并且該裝置包括手機。
35. —種給便攜式裝置(604 )供應(yīng)功率的方法，該便攜式裝置(604 ) 包括第一可再充電電源(610)和與該第一可再充電電源(610)有傳 送以便從那里接收工作功率的裝置電氣電路(614),該方法包括使用從第二電源(616)接收能量的便攜式設(shè)備(602)的電源供 應(yīng)(618)以給裝置(604)供應(yīng)功率；比較電源供應(yīng)(618)供應(yīng)的能量和要求的能量； 至少部分基于比較結(jié)果終止來自電源供應(yīng)(618)的功率供應(yīng)。
36. 如權(quán)利要求35所述的方法，其中比較包括將電源供應(yīng)(618) 已給裝置(604)供應(yīng)功率的時間與要求的時間段相比較。
37. 如權(quán)利要求35或36所述的方法，包括 ;險測電源供應(yīng)(618)與裝置(604)連接的啟動； 響應(yīng)于檢測的連接(644),啟動供應(yīng)步驟。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，包括 斷開電源供應(yīng)(618)與裝置(604)的連接；重復(fù)檢測和啟動的步驟。
39. 如權(quán)利要求35、 36、 37或38所述的方法，其中該方法包括 測量電源供應(yīng)(618)供應(yīng)的能量并且該比較包括將測量的能量與要 求的能量相比較。
40. 如權(quán)利要求35、 36、 37、 38或39所述的方法，其中要求的 能量數(shù)量在第二電源(616)的能量存儲容量的大約5%和20%之間和 在第一可再充電電源(610)的能量存儲容量的大約10%和25%之間。
41. 一種給裝置(604 )供應(yīng)電功率的設(shè)備(602 ),該裝置(604 ) 包括可再充電電源(610)和與可再充電電源(610)有功率傳送的裝 置電氣電路(614)，其中裝置電氣電路(614)的使用時間受可再充 電電源(610)中存儲的能量的限制，該設(shè)備包括電池接收區(qū)(626);電源供應(yīng)(618),其從接收區(qū)(626)中接收的電池(616)接收 功率并將給該裝置(604)供應(yīng)功率；連接器(608、 650),其可拆卸地電連接電源供應(yīng)(618)與裝置 (604);控制器(622),其響應(yīng)于要求的能量數(shù)量的供應(yīng)而終止給裝置 (604)供應(yīng)功率。
全文摘要
一種系統(tǒng)(600)包括功率裝置(602)和電子裝置(604)。電子裝置(604)包括可再充電電源(610)和裝置電氣電路(614)。功率裝置(602)根據(jù)充電模式(630)、擴展使用模式(632)和限定能量模式(634)中的至少一種模式給可再充電電源(610)供應(yīng)功率。
文檔編號H02J7/00GK101611524SQ200880003192
公開日2009年12月23日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月25日
發(fā)明者P·F·霍夫曼 申請人:永備電池有限公司