專利名稱：用于電池供電裝置的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及用于電池供電裝置的電源。本發(fā)明具體可應(yīng)用于使用 來自輔助電池的能量補(bǔ)充由電池供電裝置的主電池提供的能量或者對 主電池充電的情形。
背景技術(shù)：
近年來，電池供電裝置(battery powered device)迅速增長。 數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手持游戲機(jī)、便攜音頻播放器、遠(yuǎn) 程控制、無線計(jì)算機(jī)鍵盤和鼠標(biāo)、便攜和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信裝置、以及移 動(dòng)電話僅僅是一些例子。
這些裝置通常包括一個(gè)或多個(gè)主電池，在正常工作期間由主電池 向裝置供電。當(dāng)主電池為可再充電電池(二次電池)時(shí)，這些裝置有 時(shí)設(shè)置有供給電能用于對電池充電的電池充電電路。視具體實(shí)施而定， 充電電路可以置于裝置本身的內(nèi)部或者外部。在任何情況下，該充電 電路通常是由交流(AC)電源插座、12伏直流(VDC)汽車電源插座等 供電。因此，該裝置必需返回到固定或者半固定位置來充電。
所謂的混合電池管理技術(shù)使用外部輔助電池連同相關(guān)的充電控制 電路，該混合電池管理技術(shù)已用于向電池供電裝置提供補(bǔ)充電力。在 一種實(shí)施例中，輔助電池和充電控制電路收納在通常圓柱形外殼內(nèi)， 該外殼懸桂在線纜的一端，另一端連接到該電池供電裝置的充電或電 力端口的正端子和負(fù)端子。
圖1示出根據(jù)混合電池管理技術(shù)提供給具有鋰離子(Li-離子)主 電池的裝置的輸出電流I。ut。當(dāng)主電池電壓小于笫一值時(shí)，輸出電流基 本上不依賴于主電池電壓。當(dāng)主電池電壓具有較高的值時(shí)，輸出電流 為主電池電壓的基本上線性的函數(shù)。當(dāng)主電池電壓具有更高值時(shí)，輸 出電流再次基本上不依賴于主電池電壓。從圖1還可以看出，輸出電 流也是輔助電池電壓的函數(shù)。
這些技術(shù)在移動(dòng)工作期間提供了對裝置的主電池更為方便的充 電，不過存在改進(jìn)的空間。具體而言，仍期望延長輔助電池的工作壽
命同時(shí)最小化電池供電裝置的修改.在許多情況下，還期望外部裝置
具有與電池供電裝置的形狀因子(form factor)互補(bǔ)的形狀因子。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各方面解決這些問題以及其他問題。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面， 一種輔助電源適于用于電池供電裝置， 該電池供電裝置包括第一電路和第一可再充電電池，該第一電路提供 隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載，該第一可再充電電池向該第一電路供給電能。 該輔助電源包括電池接收區(qū)域，適于接收第二電池；以及第二電路。 該第二電路從該電池供電裝置接收信號(hào)。該信號(hào)表示該隨時(shí)間變化的 電學(xué)負(fù)載的幅值。該第二電路還利用來自該第二電池的能量產(chǎn)生電源 輸出，該電源輸出用于對該第一可再充電電池再充電并用于向該第一 電路供給電能，且該第二電路根據(jù)該第一可再充電電池的充電狀態(tài)、 該第二電池的充電狀態(tài)以及該信號(hào)調(diào)整該電源輸出。該輔助電源還包 括第一電連接器，該第一電連接器與該第二電路操作上通信且適于將 該電源輸出選擇性地電連接到該電池供電裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種設(shè)備適于用于向電池供電裝置供給 電能，該電池供電裝置包括第一可再充電電池和第一電路，其中在該 裝置工作時(shí)，該第一電路從該第一電池接收電能并呈現(xiàn)隨時(shí)間變化的 電學(xué)負(fù)載。該設(shè)備包括第一外殼，該第一外殼限定電池接收區(qū)域； 第一和第二電池接觸，用于與在該電池接收區(qū)域內(nèi)接收的第二電池進(jìn)
行電學(xué)接觸；第一電連接器，與該第一外殼機(jī)械連通且電學(xué)地置于該 第二電池和該第一電路之間；以及第二電路。該第二電路從該第二電 池接收能量，產(chǎn)生用于向該第一電路供給電能并用于對該第一電池再 充電的輸出，并根據(jù)該第一電池的充電狀態(tài)以及表示該隨時(shí)間變化的 電學(xué)負(fù)載電流的信號(hào)調(diào)整該輸出。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種電源適于用于電池供電裝置，該電 池供電裝置包括第一電路和第一可再充電電池，該第一電路呈現(xiàn)隨時(shí) 間變化的電學(xué)負(fù)載，該第一可再充電電池向該第一電路供給電能。該 電源包括電池接收區(qū)域，適于接收第二電池；用于確定該第一電池 的充電狀態(tài)的裝置；電路裝置，操作上連接到用于向該第一電路以及 向該第一電池供給電能的該第二電池；用于接收表示該隨時(shí)間變化的
電學(xué)負(fù)載電流的信號(hào)的裝置；以及電連接器，電學(xué)地置于該笫二電池 和該第一電路之間。該電路裝置產(chǎn)生輸出，該輸出為該第一電池的充 電狀態(tài)以及該隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載電流的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面， 一種設(shè)備包括電池供電裝置和電源。該 電池供電裝置包括限定第一電池接收區(qū)域的第一外殼，該第一電池 接收區(qū)域適于接收第一可再充電電池；以及置于該第一外殼內(nèi)的第一 電路，該第一電路從該第一電池接收電能且提取隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù) 載電流。該電池供電裝置還包括用于提供表示該隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù) 載電流的電學(xué)信號(hào)的裝置；以及第一電連接器，操作上電連接到該第 一電池、第一電路以及用于提供的裝置。該電源包括限定第二電池 接收區(qū)域的第二外殼，該第二電池接收區(qū)域適于接收第二電池；用于 接收所述信號(hào)的裝置；以及置于該第二外殼內(nèi)的電源電路。該電源電 路從該第二電池接收電能，產(chǎn)生用于向該第一電路和該第一電池供給 能量的輸出，并根據(jù)該第一電池的充電狀態(tài)以及該信號(hào)調(diào)整該輸出。 該電源還包括由該第二外殼承載的第二電連接器。該第二電連接器操 作上電連接到該電源電路以及用于接收的裝置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解所附說明書之后將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的 另外其他方面。
本發(fā)明通過示例的方式來描述且不限于附圖的圖示，附圖中相同 的參考符號(hào)表示相似的元件且其中
圖l描述由現(xiàn)有技術(shù)裝置提供的輸出電流。
圖2為連接到電池供電裝置的輔助電源的電學(xué)框圖。
圖3為電學(xué)裝置的功能框圖。
圖4為輔助電源的功能框圖。
圖5描述由輔助電源提供的輸出電流。
圖6描述輔助電源和移動(dòng)電話。
圖7描述輔助電源和便攜娛樂裝置。
圖8描述輔助電源結(jié)合電池供電裝置的工作的步驟。
具體實(shí)施例方式
參考圖2,電池供電裝置100包括裝置電路102、 一個(gè)或多個(gè)主電 池104、充電控制電路106和主裝置電連接器108a。
電路102執(zhí)行由電池供電裝置IOO提供的部分或全部功能。取決 于電學(xué)裝置100的類型，電路102可以是許多形式。例如，電路102 可執(zhí)行相機(jī)、PDA、移動(dòng)電話、游戲裝置、條形碼讀取器、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo) 或鍵盤、便攜或遠(yuǎn)程通信裝置等所需要的電學(xué)功能，當(dāng)然其他類型的 裝置100和電路102也是可4亍的。
裝置電路102還可包括通信接口 103，該通信接口 103適于提供 與一個(gè)或多個(gè)外部裝置的通信.在一個(gè)實(shí)施例中，通信接口為已知的 通用串行總線(USB)通信接口，其提供與外部裝置例如外部計(jì)算機(jī)的 數(shù)字通信。其他串行、并行或模擬通信接口也是可行的。
在正常工作中，電路102由一個(gè)或多個(gè)主電池104供電。在給定 裝置100中采用的電池104的化學(xué)物質(zhì)、形狀因子和數(shù)目通常取決于 裝置100的類型以及電路102的要求.然而，在許多情況下，該一個(gè) 或多個(gè)電池104為二次電池。目前可獲得的二次電池化學(xué)物質(zhì)的例子 包括鋰離子、鎳金屬氫化物(NiMH)、鎳鎘(NiCd)、鋰離子聚合物以 及可再用堿。 一般可得到的電池形狀因子包括諸如傳統(tǒng)AAA、 AA、 C和 D尺寸電池(cell)的通常圓柱形電池，以及通常矩形或棱柱形電池。 主電池104也可以是根據(jù)已知智能電池標(biāo)準(zhǔn)工作的所謂智能電池。其 他電池化學(xué)物質(zhì)和形狀因子也是可行的。
充電控制電路106提供與主電池104的充電相關(guān)聯(lián)的功能，電學(xué) 地置于電連接器108和電池104之間。在特別適用于充電控制功能塊 位于裝置100外部的裝置100的實(shí)施方式中，該充電控制電路包括在 主裝置電連接器108a被短路、連接到不正確極性的外部信號(hào)、承受過 壓等時(shí)保護(hù)該裝置100的部件、晶體管、或者二極管。在另外實(shí)施方 式中，充電控制電路102可包括控制施加到電池104的電壓和/或電流 的電路。這些電路一般從連接到交流電源的功率單元或者汽車12 VDC 電源接收電力，這些電路對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的且通?；谒?期望的充電功能以及電池104的特性來實(shí)施。充電控制電路106也可 以省略。充電控制電路106、裝置電路102和通信接口 (103)中的一 些或全部可以實(shí)施于單個(gè)集成電路或者專用集成電路(ASIC)內(nèi)；它 們也可以實(shí)施于多個(gè)集成電路或者分立的部件內(nèi)。
主裝置電連接器108a在裝置IOO和外部環(huán)境之間提供可拆除的電 學(xué)連接。在示例性USB接口中，連接器108a為標(biāo)準(zhǔn)USB連接器，其提 供正電源連接110p和負(fù)電源連接110n以及正數(shù)據(jù)連接112p和負(fù)數(shù)據(jù)連 接112n。主裝置連接器108a還可提供與具體裝置IOO相關(guān)的其他電學(xué) 連接，例如數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)器連接、控制連接等。主裝置電連接器108a還 可實(shí)施為一個(gè)或多個(gè)物理連接器；下述配置是特別有用的，其中，期 望使得裝置IOO可獨(dú)立地連接到不止一個(gè)外部裝置。
繼續(xù)參考圖2,電池供電裝置IOO通過電連接器108a接收的總電 流1。。t可以表述如下
方程1
Iout = Idevice + Ibattery
其中Idevice為裝置電路103提取的負(fù)載電流，且Ibattery為主電池104 提取的電流。為了測量裝置負(fù)載電流Idevice，檢測電阻器(sense resis tor ) 116可以電學(xué)串聯(lián)地置于裝置電路102與負(fù)電源連接110n或正電源連接 110p之間。將理解，檢測電阻器116上的電壓提供信號(hào)114，該信號(hào)指 示由裝置電路102提取的負(fù)載電流?？梢允褂门c電池104串聯(lián)的類似 的檢測電阻器相似地確定主電池104提取的電流。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3,裝置電路102通常包括例如微處理器或微控制器 的處理器202，該處理器執(zhí)行相關(guān)存儲(chǔ)器內(nèi)的指令。處理器202通過通 信接口 103協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸，并與其他裝置專用電路204協(xié)作以提供期 望的裝置功能。處理器202還接收涉及控制因子的信息或者控制因子， 這些控制因子影響裝置電學(xué)負(fù)載206、裝置電學(xué)特性208以及主電池健 康狀態(tài)210中的一個(gè)或多個(gè)。
裝置電學(xué)負(fù)載信息206包括表示裝置電路102的實(shí)際或預(yù)期功率 要求中的一個(gè)或多個(gè)的信息。測量的負(fù)載212包括裝置電路102代表 的負(fù)載的測量值。在一個(gè)實(shí)施方式中，測量的負(fù)載為通過測量跨過檢
測電阻器116的電壓而得到的IdeW"值。
實(shí)際工作狀態(tài)信息214包括與裝置100的當(dāng)前工作狀態(tài)或模式有 關(guān)的信息。例如，許多裝置的特征在于較低功率或靜態(tài)工作的較長時(shí) 間段散布有較高功率工作的時(shí)間段。取決于裝置的性質(zhì)，該裝置通常 響應(yīng)于操作人員輸入或命令或者自動(dòng)地基于其他事件或標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)入特 定工作狀態(tài)。例如，對于移動(dòng)電話的情形，使用者可以發(fā)起或接聽電
話呼叫，在該時(shí)間內(nèi)，電路102對主電池104施加較高負(fù)載，此外， 電話發(fā)送器的功率輸出可以基于局部射頻信號(hào)的強(qiáng)度而被調(diào)整，再次 影響對主電池104施加的負(fù)載。無論如何，裝置的工作狀態(tài)214在許 多情形下可以提供施加到主電池104的負(fù)載的合理表示。
預(yù)期工作狀態(tài)信息216包括與裝置100的預(yù)期或預(yù)計(jì)工作狀態(tài)有 關(guān)的信息。例如，便攜或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信裝置可被編程，從而在天、星 期或其他時(shí)間周期的過程內(nèi)上載或下載數(shù)據(jù)一個(gè)或多個(gè)預(yù)定次數(shù)。裝 置100還可以被編程，從而按照期望時(shí)間間隔(例如每小時(shí)、每天等) 或者在發(fā)生特定事件之后傳輸數(shù)據(jù)。裝置100還可以被編程從而基于 裝置的工作歷史，例如，其中使用者致使該裝置按照規(guī)則的次數(shù)或間 隔進(jìn)入特定工作狀態(tài)，以預(yù)測未來工作狀態(tài)。無論如何，預(yù)期工作狀 態(tài)216可以提供對預(yù)期將來工作狀態(tài)的合理表示，并因此提供對施加 到主電池104的預(yù)期負(fù)載的合理表示。
裝置電學(xué)特性208包括與裝置100的功率要求有關(guān)的信息。在一 個(gè)實(shí)施方式中，裝置標(biāo)識(shí)符218或代碼存儲(chǔ)于與裝置100關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ) 器內(nèi)。作為一個(gè)示例，裝置標(biāo)識(shí)符218標(biāo)識(shí)裝置100的制造者和模型 號(hào)碼。作為另一示例，裝置標(biāo)識(shí)符218可將裝置100標(biāo)識(shí)為屬于具有 相似功率要求的裝置類別。類似地，電池標(biāo)識(shí)符220也可以用于標(biāo)識(shí) 主電池104的制造者和/或模型號(hào)碼，或者標(biāo)識(shí)該電池為具有相似特性 的特定電池類別。在另外實(shí)施方式中，裝置100的特定電池電壓、電 流、容量、化學(xué)物質(zhì)或其他特性222可以設(shè)置于與裝置100關(guān)聯(lián)的存 儲(chǔ)器內(nèi)或者與主電池104關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器內(nèi)。
電池健康狀態(tài)210包括表示主電池104健康的信息。該信息可包 括表示電池充電狀態(tài)224的信息，例如主電池104的測量的輸出電壓 Vmain。在另一示例中，充電狀態(tài)可以通過所謂的燃料計(jì)來確定，其中主 電池內(nèi)剩余的電荷基于電池容量以及從該電池提取的能量的測量或評 估來估算。電池健康信息210的另一示例為電池溫度226，通常使用其 他溫度敏感裝置的熱敏電阻來測量該電池溫度226。
現(xiàn)在回到圖2，電池供電輔助電源150包括一個(gè)或多個(gè)輔助電池 152、電源電路154以及輔助電連接器108b。在下文更詳細(xì)地描述的一 個(gè)實(shí)施例中，將輔助電源150適于與具有不同電功率要求的多個(gè)不同 主裝置100接口。在另一實(shí)施例中，提供一系列外部電源，該一系列 外部電源的成員具有不同的負(fù)載額定值或容量。
輔助電源150包括電池接收區(qū)域，該電池接收區(qū)域包括必需的電 池接觸且容納一個(gè)或多個(gè)輔助電池152。給定輔助電源150中采用的輔 助電池152的化學(xué)物質(zhì)、形狀因子和數(shù)目通常取決于期望與外部電源 150 —起工作的主裝置100的功率要求、期望的外部電源150的形狀因 子和便攜性、及類似的因素。
電源電路154由輔助電池152供電，提供用于向裝置電子電路102 供電和用于對主電池104充電的電能.通信接口 156還與輔助電源150 相關(guān)聯(lián)。在所示實(shí)施例中，通信接口 156為USB接口，不過該接口一 般被選擇以與裝置100相兼容，其中輔助電源150預(yù)期與該裝置100 一起工作。注意，充電控制電路154和通信接口 156可以實(shí)施于一個(gè) 或多個(gè)集成電路、ASIC或其他裝置內(nèi)。
與檢測電阻器116類似的檢測電阻器120提供一信號(hào)，該信號(hào)表 示供給到電池供電裝置110的輸出電流I。ut。
電源電連接器108b適于匹配地接合電池供電裝置連接器108a， 以提供電源連接110p、 110n和數(shù)據(jù)連接112p、 112n。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，電源電路154優(yōu)選地包括例如微處理器或微控制 器的處理器302，該處理器執(zhí)行相關(guān)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的指令。處理器302 與通信接口 156接口并與電源電子裝置304接口，還接收與電池供電 裝置電學(xué)特性306、電池供電裝置工作狀態(tài)308和主電池健康狀態(tài)310 中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的信息。
電池供電裝置電學(xué)信息306包括與各種主裝置100的功率和/或負(fù) 栽要求有關(guān)的信息。在一個(gè)實(shí)施方式中，各種電池供電裝置100的電 壓、電流或其他特性包含在存儲(chǔ)于處理器302可訪問的存儲(chǔ)器內(nèi)的列 表或數(shù)據(jù)庫內(nèi)。從給定主裝置接收的裝置標(biāo)識(shí)符218被用于從存儲(chǔ)器 訪問相關(guān)信息。在另一實(shí)施方式中，各種主電池104的特性被存儲(chǔ)， 從給定主裝置接收的電池標(biāo)識(shí)符220用于訪問相關(guān)信息。將理解，這 些布置有利于將外部電源150用于具有不同功率要求的電池供電裝置 IOO或電池104。
主裝置工作狀態(tài)信息308包括與一個(gè)或多個(gè)電池供電裝置100的 工作狀態(tài)或模式有關(guān)的信息。在一個(gè)實(shí)施方式中，與一個(gè)或多個(gè)電池 供電裝置100的工作狀態(tài)有關(guān)的電壓、電流或其他負(fù)載要求包含在存 儲(chǔ)于存儲(chǔ)器內(nèi)的列表或數(shù)據(jù)庫內(nèi)。從給定裝置100接收的實(shí)際工作狀 態(tài)信息214或預(yù)期工作狀態(tài)信息216以及裝置標(biāo)識(shí)符218 (如果存在) 被用于從該存儲(chǔ)器訪問相關(guān)信息.注意，裝置電學(xué)特性306和工作狀 態(tài)信息308的一些或全部可以組合在單個(gè)列表或數(shù)據(jù)庫內(nèi)。例如，在 上述移動(dòng)電話中，該電話可包括低功率或待機(jī)模式以及一個(gè)或多個(gè)發(fā) 送模式，每個(gè)代表不同的電學(xué)負(fù)載。其他裝置100可具有不同的工作 模式。將理解，實(shí)際工作狀態(tài)信息216可以替代測量的負(fù)載212。此外， 預(yù)期工作狀態(tài)信息216提供從測量的負(fù)載212或?qū)嶋H工作狀態(tài)216通 常無法獲得或經(jīng)常難以推知的信息。
主電池健康狀態(tài)310包括從電池供電裝置100接收的主電池健康 狀態(tài)信息210，例如主電池電壓V ain。在圖2的實(shí)施例中，通常基于正 電源連接110p處的電壓來確定主電池電壓。備選地，可以從其他位置 獲得該電壓。主電池健康狀態(tài)信息310被示為直接提供到電源電子裝 置304，不過該信息也可以通過通信接口 156而傳遞到處理器302。
處理器302操作地連接到電源電子裝置304。各種電源電路和拓 樸是已知的，且基于諸如電池供電裝置及其電池的電學(xué)特性的因素可 以由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地實(shí)施。然而，優(yōu)選地，基于從處理器302 接收的信息來確定電源裝置304的電壓、電流和/或其他輸出特性。具 體而言，處理器302將電源電子裝置304的電壓和/或電流設(shè)定點(diǎn)確定 為裝置電學(xué)特性306、裝置工作狀態(tài)信息308和主電池健康狀態(tài)310 中的一個(gè)或多個(gè)的函數(shù)。
輔助電池健康狀態(tài)信息312包括與輔助電池152的健康狀態(tài)有關(guān) 的信息。該信息可包括例如測量的輔助電池電壓V^的充電狀態(tài)信息 324、輔助電池溫度326或者與涉及主電池104如上所述的相似的其他 信息。盡管輔助電池健康狀態(tài)信息312示為直接提供到電源電子裝置 304,不過該信息也可以提供到處理器302。
在一個(gè)實(shí)施方式中，電源電子裝置304可以配置成根據(jù)圖1的傳 輸功能將總輸出電流1。ut供給到電池供電裝置100，其中輸出電流 為輔助電池電壓V^和主電池電壓V^n的函數(shù)。
然而，通過與裝置電子電路102呈現(xiàn)的實(shí)際或預(yù)期負(fù)載相關(guān)地改 變或調(diào)整外部電源150的輸出，可以更高效地利用從輔助電池154可 得到的能量。圖5描述對于多個(gè)裝置電路電流I"。s的每一個(gè)，由電源
電子裝置304供給的輸出電流Iw與主電池電壓V^n的關(guān)系，Idevi。6"-般從1。增大到16，且其中1。代表裝置100關(guān)閉或者處于較低功率工作 模式時(shí)的負(fù)栽電流。在圖5中，為了便于說明而假定輔助電池電壓Vaux
恒定，應(yīng)理解，輸出電流Iw優(yōu)選地也是輔助電池電壓Vm的函數(shù)，如
圖l一般性所示。
可以看出，對于給定裝置電學(xué)負(fù)載1^i"和輔助電池電壓vaux，由 電源電路304供給的輸出電流在主電池電壓V^n較低時(shí)具有最大值。 最大輸出電流I。ut ^優(yōu)選地設(shè)置為滿足下述條件的值
方程2
<formula>formula see original document page 16</formula>
其中Ibau吣。為該電流不受限制時(shí)主電池104提取的充電電流。
這種設(shè)置確保外部電源150提供足夠功率以使電池供電裝置100 工作，同時(shí)仍提供能量以對主電池104充電，盡管速率降低。如上文 更全面所述，優(yōu)選地通過測量實(shí)際裝置電流獲得裝置電流Id"i"或者從 電池供電裝置100的實(shí)際工作狀態(tài)推知裝置電流Idevi"。
還可以基于預(yù)期裝置工作狀態(tài)的值來調(diào)整最大輸出電流1。ut^。因 此，對于期望該裝置在未來某一時(shí)刻變得活動(dòng)的情形，該最大輸出電 流可以增大到盡可能快地對主電池充電的水平，或者增大到預(yù)期在裝 置100進(jìn)入該更高功率工作狀態(tài)之前將主電池104完全充電的水平。 作為另 一示例，使用者可以輸入命令從而盡可能快地或者以較快速率 對主電池104充電，這種情況下，最大輸出電流的值可以相應(yīng)地增大。
可以通過致使處理器302根據(jù)裝置電流Uw。e改變檢測電阻器120 的值，來調(diào)整該輸出電流I。ut。將理解，電流反饋為檢測電阻器120的 值的函數(shù)。因此，減小檢測電阻器120的值會(huì)增大輸出電流，而增大 該值會(huì)減小輸出電流。如上所述，檢測電阻器的值優(yōu)選地限制于滿足 方程2的值。結(jié)果，輸出電流可以降低到或者保持一水平，該水平低 于由裝置電路102代表的負(fù)栽以及主電池104的最大充電接受速率之 和。也可以實(shí)施其他技術(shù)，例如在檢測電阻器120的輸出處使用可編 程增益放大器。
可以使用從Israel, Tel Aviv的Techtium， Ltd.可購得的已知 的TEC103 Step-Up Converter and Charge Controller集成電路來實(shí) 施電源電子裝置304。也可以采用其他電路和電路配置。
各種備選方案是可行的。將理解，在輔助電源150中實(shí)施的功能 通常取決于電池供電裝置100的特性或者從其可得到的其他信息，輔 助電源150預(yù)期與該電池供電裝置IOO—起工作。
再者，電池供電裝置IOO也可以通過在連接器108a可得到的信號(hào) 來供給裝置電學(xué)負(fù)栽信息206。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以通過模擬電壓 信號(hào)來提供裝置電流匸—的測量值。在另一實(shí)施方式中，可以通過數(shù) 字信號(hào)來提供實(shí)際工作狀態(tài)信息214或預(yù)期工作狀態(tài)信息216。在再一 實(shí)施方式中，期望的信號(hào)可以在雙線(two wire)通信接口中提供， 其中所述信號(hào)疊加在電源信號(hào)上，優(yōu)選地作為通過調(diào)制電壓和/或電流 水平而產(chǎn)生的串行數(shù)字信號(hào)。在又一實(shí)施方式中，電池供電裝置100 可供給輸出電流設(shè)定點(diǎn)信號(hào)，該信號(hào)為裝置電流的函數(shù)。無論如何， 輔助電源電路154包括合適的模擬和/或數(shù)字電路，用于將輸出電流I。ut 值調(diào)整為該信號(hào)的函數(shù)，例如調(diào)整檢測電阻器120的有效值。
作為另一備選，輔助電池152可置于輔助電源150內(nèi)，電源電路 154的部分或全部置于電池供電裝置100內(nèi)。
上述討論集中在提供直接表示由裝置電路102呈現(xiàn)的負(fù)載的信 息。然而，考慮方程l，可以提供表示主電池電流Ibauw的信息，因?yàn)?輸出電流I。ut減去電池電流I"ttw得到表示由裝置電子電路102代表的 負(fù)栽的信息。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，使用移動(dòng)電話600示出示例性的輔助電源650。電 話600包括外殼601，該外殼601具有前主表面602、分隔開的后主表 面、以及另外的表面604a、 604b、 604c和604d。母連接器608a置于 表面604a上。
輔助電源650包括外殼651，該外殼651具有前主表面672、分隔 開的后主表面、以及另外的表面674a、 674b、 674c和674d。輔助電源 650容納電源電路154并包括電池接收區(qū)域，該電池接收區(qū)域適于選擇 性地接收輔助電池652。使用者可移除的蓋660 (用部分剖面圖示出以 露出電池652 )使得使用者可以選擇性地到達(dá)電池接收區(qū)域。置于表面 674a上的公連接器608b適于匹配地接合母連接器608a。如所示，表 面674a的曲率與表面604a的曲率基本上一致，且外殼601的寬度近 似等于位于其間的界面處的外殼601的寬度。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，使用便攜娛樂裝置700示出另一示例性的輔助電
源750。便攜娛樂裝置700包括外殼701，該外殼701具有前主表面702、 分隔開的后主表面、以及另外的表面704a、 704b、 704c和704d。母連 接器708a置于表面704a上。
輔助電源750包括外殼751,該外殼751具有前主表面772、分隔 開的后主表面、以及另外的表面774a、 774b、 774c和774d。輔助電源 750容納電源電路154并包括電池接收區(qū)域，該電池接收區(qū)域包含必要 的正電池端子和負(fù)電池端子并適于選擇性地接收輔助電池752。使用者 可移除的蓋760 (用部分剖面圖示出以露出電池752 )使得使用者可以 選擇性地到達(dá)電池接收區(qū)域。置于表面774a上的公連接器708b適于 匹配地接合母連接器708a。如所示，外殼701的寬度近似等于位于其 間的界面處的外殼701的寬度。
其他布置是可行的。例如，輔助電源可連接到主裝置的其他表面 之一。輔助電源以及該裝置還可以通過包括合適連接器的線纜來連接， 且還可以具有與電池供電裝置不一致的圓柱形或其他形狀因子。
工作中，使用者按需要操作電池供電裝置100。當(dāng)然，裝置100 的連續(xù)工作導(dǎo)致主電池102的最終放電。為了對電池再充電，使用者 通常將該裝置連接到固定充電器。
在不容易獲得固定充電器工作所需的電源的一些情形中，使用者 可以選擇使用外部電源150。參考圖8，在步驟802，使用者通過相應(yīng) 電學(xué)連接部108a、 108b來連接外部電源150和電池供電裝置100。
當(dāng)輔助電源150和主裝置100通過USB接口通信時(shí)，在804，裝 置經(jīng)歷USB列舉(enumeration)過程。 一旦外部電源150被識(shí)別為外 部電源，該電池供電裝置可優(yōu)選地允許其通信接口 103在USB功率標(biāo) 準(zhǔn)以外工作。
如果實(shí)施，在步驟806，電池供電裝置IOO提供裝置電學(xué)特性208 到外部電源150。在808，外部電源150利用裝置功率特性208確定將 施加到電池供電裝置100的期望的電壓和電流水平。
在810,電池供電裝置100提供裝置電學(xué)負(fù)載信息206到外部電 源150。如上所述，可以通過測量值212來提供該負(fù)載信息206。代替 測量值212，或者除了測量值212之外，可以傳輸實(shí)際工作狀態(tài)信息 214和/或預(yù)期工作狀態(tài)信息216。視具體實(shí)施方式
，在工作時(shí)，可以 連續(xù)地或者在各種時(shí)間提供該信息。
在812，輔助電源150供給輸出電壓和電流到主裝置。如前所述， 該電源輸出優(yōu)選地為由裝置電路103呈現(xiàn)的電學(xué)負(fù)載的函數(shù)。
在814，使用者將輔助電源150與主裝置斷開。
已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。當(dāng)然，其他人在閱讀和理解 前述描述之后可以想到各種調(diào)整和變更。本發(fā)明應(yīng)被理解為包括落在 所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有這些調(diào)整和變更。
權(quán)利要求
1. 一種輔助電源150，包括輔助電池152；以及由該輔助電池152供電的電路154，該電路154從電池供電的裝置100接收裝置數(shù)據(jù)并根據(jù)該裝置數(shù)據(jù)將電能提供到該電池供電的裝置100。
2. 如權(quán)利要求1所述的電源，其中該裝置數(shù)據(jù)包括裝置功能信息 204、裝置電學(xué)負(fù)載信息206、裝置電學(xué)特性信息208以及電池健康狀態(tài) 信息210。
3. 如權(quán)利要求2所述的電源，其中該裝置電學(xué)特性信息208包括裝 置標(biāo)識(shí)符218和電池標(biāo)識(shí)符220。
4. 如權(quán)利要求l所述的電源，其中該裝置數(shù)據(jù)包括裝置特性306、 裝置工作狀態(tài)信息308和主電池健康信息310。
5. 如權(quán)利要求4所述的電源，其中該裝置特性306包括裝置信息314 和電池信息316。
6. 如權(quán)利要求l所述的電源，其中該電路154根據(jù)該裝置特性306 和輔助電池健康信息312將電能提供到該電池供電的裝置100。
7. 如權(quán)利要求6所述的電源，其中該輔助電池健康信息312包括充 電狀態(tài)324和溫度326。
8. 如權(quán)利要求l所述的電源，還包括從該電池供電的裝置IOO接收 所述數(shù)據(jù)的通信接口 103。
9. 如權(quán)利要求1所述的電源，還包括檢測部件120，該檢測部件120 獲得表示該電路154提供的電能的輸出電流的電流反饋，且其中該電路 154根據(jù)該電流反饋來調(diào)整該電能的輸出電流。
10. 如權(quán)利要求l所述的電源，其中該電路154還從該電池供電的 裝置IOO接收命令數(shù)據(jù)并且還根據(jù)該命令數(shù)據(jù)提供該電能。
11. 如權(quán)利要求10所述的電源，其中該命令數(shù)據(jù)包括使用者輸入的 對該電池供電的裝置充電的命令。
12. —種用于電池供電裝置的輔助電源，該電池供電裝置包括第一 電路和第一可再充電電池，該第一電路呈現(xiàn)隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)栽，該 第一可再充電電池向該第一電路供給電能，該輔助電源包括電池接收區(qū)域，適于接收第二電池；第二電路，其中該第二電路從該電池供電裝置接收信號(hào)，該信號(hào)表 示所述隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載的幅值，其中該第二電路利用來自該第二電池的能量產(chǎn)生電源輸出(110p, 110n)，該電源輸出用于對該第一可再充電電池再充電并用于向該第一電路供給電能，且其中該第二電路才艮據(jù) 該第一可再充電電池的充電狀態(tài)、該第二電池的充電狀態(tài)以及所述信號(hào)調(diào)整該電源輸出；第一電連接器，與該第二電路工作操作上通信且適于將該電源輸出 選擇性地電連接到該電池供電裝置。
13. 如權(quán)利要求12所述的電源，其中所述信號(hào)包括所述隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)栽的測量值。
14. 如權(quán)利要求13所述的電源，其中該隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載的測 量值包括電學(xué)負(fù)載電流的測量值，且其中該第二電路根據(jù)該第一可再充 電電池的電壓、該第二電池的電壓以及該隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載電流的測量值，調(diào)整該電源輸出電流。
15. 如權(quán)利要求14所述的電源，其中當(dāng)該第一可再充電電池的電壓 低于第一電壓時(shí)，該第二電路將該電源輸出電流維持在基本上不依賴于 該第一可再充電電池的電壓的水平，且其中該水平為該隨時(shí)間變化的電 學(xué)負(fù)載電流的測量值以及該第二電池的電壓的函數(shù)。
16. 如權(quán)利要求12所述的電源，其中該電池供電裝置至少具有第一工作模式和第二工作模式，該第一工作模式中該笫一電路呈現(xiàn)第一電學(xué) 負(fù)載，該第二工作模式中該裝置電路呈現(xiàn)與該第一電學(xué)負(fù)載不同的第二電學(xué)負(fù)載；并且其中所述信號(hào)包括工作模式。
17. 如權(quán)利要求12所述的電源，其中該第二電路包括與該第一電連 接器工作通信的數(shù)字接口，且其中所述信號(hào)通過該數(shù)字接口被接收。
18. 如權(quán)利要求17所述的電源，其中該數(shù)字接口為USB接口。
19. 如權(quán)利要求17所述的電源，其中該電源通過該數(shù)字接口接收表 示該第一可再充電電池的充電狀態(tài)的信息。
20. 如權(quán)利要求12所述的電源，其中該電池供電裝置包括第一外殼，該第一外殼具有分隔開的第一和第二主表面以及具有第一長度的第三表 面，其中該電池供電裝置包括置于該第一外殼的第三表面上的第二電連 接器，且其中該電源包括第二外殼，該第二外殼具有分隔開的第一和第 二主表面以及具有第二長度的第三表面，其中該第一電連接器置于該第二框架的第三表面上且適于匹配地接合該第二電連接器，且其中該第二 長度短于或等于該第一長度。
21. —種用于向電池供電裝置供給電能的設(shè)備，該電池供電裝置包 括第一可再充電電池和第一電路，其中在該裝置工作時(shí)，該第一電路從 該第一電池接收電能并呈現(xiàn)隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載電流，該設(shè)備包括第一外殼，該第一外殼限定電池接收區(qū)域；第一和第二電池接觸，用于與在該電池接收區(qū)域內(nèi)接收的第二電池 進(jìn)行電學(xué)接觸；第一電連接器，與該笫一外殼機(jī)械連通且電學(xué)地置于該第二電池和 該第一電路之間；第二電路，其中該第二電路從該第二電池接收能量，產(chǎn)生用于向該 第一電路供給電能和用于對該第一電池再充電的輸出，并根據(jù)該第一電 池的充電狀態(tài)以及表示該隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載電流的信號(hào)調(diào)整該輸 出。
22. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中該信號(hào)為模擬電壓信號(hào)。
23. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中該信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。
24. 如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中該信號(hào)疊加在該輸出上.
25. 如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中該電池供電裝置至少具有第一 工作模式和第二工作模式，第一工作模式中該第一電路提取第一電學(xué)負(fù) 栽電流，第二工作模式中該第一電路提取不同的第二電學(xué)負(fù)載電流；并 且其中該數(shù)字信號(hào)表示該電池供電裝置的預(yù)期工作模式。
26. 如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中該第二電路置于該第一外殼內(nèi)， 且其中該第一電連接器電學(xué)地置于該第二電路和該第一電路之間。
27. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，還包括數(shù)字通信接口，且其中表示 該第一電池的充電狀態(tài)的信息以及所述信號(hào)通過該數(shù)字通信接口被接 收。
28. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中該輸出電流限于滿足下述關(guān)系 的值IbatteryO +Idevice > lout其中1。u,為輸出電流的值，Uvi。s為隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)栽電流，以及I"u—為輸出電流不受限制時(shí)該第一電池提取的電流。
29. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中該電池供電裝置包括第二外殼，該第二外殼具有第一和第二主表面、彎曲的第三表面、以及位于該第三 表面上的第二電連接器，且其中該第一外殼包括第四和第五主表面、第 六表面，其中該第一電連接器置于該第六表面上并適于選擇性地連接到 該第二電連接器，其中該笫六表面具有與該第三表面的曲率基本上一致 的曲率。
30. —種用于電池供電裝置的電源，該電池供電裝置包括第一電路 和第一可再充電電池，該第一電路呈現(xiàn)隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載，該第一 可再充電電池向該第一電路供給電能，該電源包括電池接收區(qū)域，適于接收第二電池；用于確定該第一電池的充電狀態(tài)的裝置；用于接收表示該隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載電流的信號(hào)的裝置；電路裝置，操作上連接到該笫二電池用于向該第一電路以及向該第 一電池供給電能，其中該電路裝置產(chǎn)生輸出，該輸出為該第一電池的充 電狀態(tài)以及該隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載電流的函數(shù)；電連接器，電學(xué)地置于該第二電池和該第一電路之間。
31. 如權(quán)利要求30所述的電源，其中用于接收的裝置包括串行通信 接口。
32. 如權(quán)利要求30所述的電源，還包括存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器包含表示 多個(gè)電池供電裝置的電學(xué)特性的信息，且其中該輸出為該信息的函數(shù)。
33. 如權(quán)利要求30所述的電源，還包括存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器包含表示 多個(gè)電池的電學(xué)特性的信息，且其中該輸出為該信息的函數(shù)。
34. 如權(quán)利要求30所述的電源，還包括存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器包含表示 多個(gè)電池供電裝置的工作模式的信息，且其中該輸出為該信息的函數(shù)。
35. 如權(quán)利要求30所述的電源，其中該電池供電裝置包括向該第一 電路供給電能的多個(gè)可再充電電池，且該電池接收區(qū)域適于接收多個(gè)電 池。
36. —種設(shè)備，包括 電池供電裝置，包括限定第一電池接收區(qū)域的第一外殼，該第一電池接收區(qū)域適于 接收第一可再充電電池；置于該第一外殼內(nèi)的第一電路，其中該第一電路從該第一電池 接收電能且提取隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載電流；提供裝置，用于提供表示該隨時(shí)間變化的電學(xué)負(fù)載電流的電學(xué)信號(hào)；第一電連接器，操作上電連接到該第一電池、第一電路以及提 供裝置； 電源，包括限定第二電池接收區(qū)域的第二外殼，該第二電池接收區(qū)域適于 接收第二電池；接收裝置，用于接收所述信號(hào)；置于該第二外殼內(nèi)的電源電路，其中該電源電路從該第二電池 接收電能，產(chǎn)生用于向該第一電路和該第一電池供給能量的輸出， 并根據(jù)該第一電池的充電狀態(tài)以及所述信號(hào)調(diào)整該輸出；第二電連接器，由該第二外殼承栽且操作上電連接到該電源電 路以及所述接收裝置。
37. 如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中接收裝置包括數(shù)字通信接口。
38. 如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中該數(shù)字通信接口為串行接口。
39. 如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中該電池供電裝置至少具有第一 工作狀態(tài)和笫二工作狀態(tài)，第一工作狀態(tài)中該第一電路提取第一電流， 第二工作狀態(tài)中該第二電路提取不同的笫二電流；并且其中所述信號(hào)指示工作狀態(tài)。
40. 如權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中該信號(hào)表示預(yù)期工作狀態(tài)。
41. 如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中該輸出包括輸出電流，其中該 輸出電流在該第一電池較多地被充電時(shí)為該第一電池的充電狀態(tài)的函 數(shù)，且在該第一電池較少地被充電時(shí)基本上不依賴于該第一電池的充電 狀態(tài)。
42. 如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中該信號(hào)疊加在該輸出上。
43. —種操作輔助電源150的方法，該方法包括 建立與電池供電裝置100的通信； 從該電池供電裝置100接收裝置電學(xué)特性208; 從該電池供電裝置IOO接收電學(xué)負(fù)載信息206; 從該電池供電裝置IOO接收工作狀態(tài)信息308;才艮據(jù)該裝置電學(xué)特性208、電學(xué)負(fù)栽信息206和工作狀態(tài)信息306 來建立電壓和電流水平；以及根據(jù)所建立的電壓和電流水平向該電池供電裝置ioo供給電能。
44. 如權(quán)利要求43所述的方法，還包括通過USB通信接口 156、 103 將該電池供電裝置連接到該輔助電源。
45. 如權(quán)利要求43所述的方法，還包括識(shí)別該電池供電裝置100以 及在建立該電壓和電流水平時(shí)采用該識(shí)別信息。
46. 如權(quán)利要求43所述的方法，還包括識(shí)別包含電壓和電流限制的 功率標(biāo)準(zhǔn)。
47. 如權(quán)利要求43所述的方法，還包括選擇超過所識(shí)別的功率標(biāo)準(zhǔn) 的裝置標(biāo)準(zhǔn)。
48. 如權(quán)利要求47所述的方法，其中該功率標(biāo)準(zhǔn)為USB功率標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
一種輔助電源(150)，包括輔助電池(152)、電源電路(154)和連接器(108b)。該電源電路(154)供給輸出，該輸出提供用于對電池供電裝置(100)的電路(102)供電和用于對與之關(guān)聯(lián)的電池(104)再充電的電能。在一個(gè)實(shí)施例中，該電源電路(154)供給輸出電流，該輸出電流為輔助電池(152)的充電狀態(tài)以及由電路(102)提供的負(fù)載電流的函數(shù)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101390270SQ200780006466
公開日2009年3月18日 申請日期2007年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者J·S·伊格爾, P·F·霍夫曼 申請人:永備電池有限公司