CN101931093B - 带有用于内部与外部充电/输出操作连接口的可充电电池组件 - Google Patents

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Abstract

实施例涉及具有内部和外部充电/输出操作的可充电电池组件。可充电电池组件具有内部连接口，当这样的电池组件安装在电子设备内部进行内部充电/输出操作期间，该内部连接口被设置为直接连接至电子设备中的内部电触点。可充电电池组件还具有至少一个外部连接口，该外部连接口可以在电池组件从电子设备卸下进行可充电电池组件的外部充电和/或输出操作期间使用。外部连接口允许可充电电池组件外连至外部充电操作期间的外部充电接头(或充电接插件)或外部输出操作期间的第二电子设备或第二可充电电池组件。

Description

带有用于内部与外部充电/输出操作连接口的可充电电池组件
相关申请的交叉引用
本发明要求于2009年6月22日递交的、申请号为61/219,323的美国临时专利申请的优先权。
发明背景
1.发明领域
本发明总体上涉及可充电电池组件(rechargeable battery pack)。具体的说，本发明涉及带有一个或多个连接口(connecting ports)的可充电电池组件。当可充电电池组件安装在一个电子设备内时，该一个或多个连接口用于可充电电池组件的内部充电/输出操作，而当可充电电池组件从该电子设备卸下时，该一个或多个连接口用于可充电电池组件外部充电/输出操作。
2.相关技术的描述
充电电池广泛地用于为电子设备提供电源。传统的充电电池典型被构成为具有一个连接口，以便于当这样在充电电池安装在电子设备内时，实现该充电电池的内部充电/输出操作。例如，充电电池的连接口可以是被构成为插脚组(pin connecter set)。当这样的充电电池安装在电子设备内部时，电池通过插脚组向电子设备供电。
当可充电电池从电子设备卸下进行外部电池充电操作时，该电池可由专门设计的充电座(charger dock)来充电。例如，此种专门设计的充电座典型地由电池制造商设计为包括与其相配的(complementary)插脚组。
充电电池的连接口是由充电电池制造商设计或由使用充电电池的电子设备制造商设计的。由于各种不同类型充电电池的不同的特定连接口设计，在用户端的电池充电操作往往局限于充电电池安装在电子设备内时的内部电池充电操作。典型地，还不能对电池直接进行外部电池充电操作。
发明内容
本发明总的涉及可充电电池组件，更具体地说，本发明涉及同时适用于内部和外部充电/输出操作的可充电电池组件。可充电电池组件具有内部连接口，当这样的可充电电池组件被安装在电子设备内部进行内部充电/输出操作期间，该内部连接口被设置为直接连接至被构成在电子设备内部的电触点。
可充电电池组件还包括至少一个外部连接口，该外部连接口可以在可充电电池组件从电子设备卸下进行外部充电和/或输出操作的期间使用。外部连接口允许可充电电池组件外连至外部充电接头(或充电接插件)并且能够在不被安装在任何电子设备内的情况下进行充电。另外地或可选地，可充电电池组件的外部连接口可以电连接至第二电子设备或第二可充电电池组件，从而，在可充电电池组件没有被安装在该第二电子设备内进行可充电电池组件的外部输出操作期间，可充电电池组件可以向这样的第二电子设备或这样的第二可充电电池组件供电。
附图简要说明
下面是有关附图的详细说明，这些附图并非完全按比例绘制，其强调点在于演示本发明的原则。在以下附图中：
图1是包含有可充电电池组件的电子设备的分解立体图；
图2是根据第一实施例构成的可充电电池组件的立体图；
图3是图2中所示的可充电电池组件的框图；
图4A是根据本发明第二实施例构成的可充电电池组件的立体图；
图4B是图4A中所示的可充电电池组件的局部放大图；以及
图5是可选的可充电电池组件的框图。
实施例的详细描述
在下文中结合附图描述可充电电池组件1的各个实施例。在不同的实施例的以下描述中，相同的部件被标以相同的附图标记，并且省略重复的描述。
图1示出用于和各种已知或日后研发的电子设备2一起使用的可充电电池组件1，电子设备2可以是移动电话或数码照相机。可充电电池组件1具有用于容纳各种已知或日后研发的电池50(见图3)的电池外壳3。如图1所示，在正常使用时，可充电电池组件1被配置成装在电子设备2中，例如装在电子设备2的电池容室4中。在电子设备2的正常使用时，电池盖6可用于将可充电电池组件1盖在并且保持在电池容室4中。
在可充电电池组件1的内部充电/输出操作时，可充电电池组件1被配置成与电子设备2电连接以向电子设备2供电或对可充电电池组件1进行充电。在图2的示例中，可充电电池组件1被构成为具有位于电池外壳3中的第一连接口10。与在传统充电电池上的充电/输出口相似，在可充电电池组件1装在电子设备2中进行内部电池输出操作时，第一连接口10被配置成与电子设备2的内部电触点8电连接。例如，第一连接口10可以包括一引脚组，该引脚组和与内部电触点8(该内部电触点8是与第一连接口10相配的引脚组的形式)相连，而内部电触点8形成在电子设备2的电池容室4中。知悉本领域的人会知道，第一连接口10也可以是其他已知或将来研发的各种形式，用以与电子设备2中的内部电触点8进行电连接。
另外地或可选地，当可充电电池组件1安装装在电子设备2中进行内部电池充电操作时，可充电电池组件1可以和被构成在电子设备2上的外部充电接口(未示出)电连接。例如，可充电电池组件1的第一连接口10可以和被构成在电子设备2上的外部充电口(未示出)电连接。电子设备2上的外部充电口可以是各种形式的电接口，如USB型接口。当电子设备2和附加的外部电源相连时，可充电电池组件1可以被保持在电子设备2内部，并且被充电。
图2示出的可充电电池组件1进一步包括第二连接口20，该第二连接口20被构成在电池外壳3(battery housing)中并能够与可充电电池组件1的电池控制电路100电连接，这一点请见图3并会在下面更加详细地描述。当把可充电电池组件1从电子设备2的电池容室4卸下并且分别将其直接或者间接连接至外部充电设备(未示出)或者另一个电子设备2进行外部充电和/或输出操作时，第二连接口20可以在这样的外部充电和/或输出操作中使用。例如，可以通过具有合适外部充电接头(或充电接插件)的连接电缆将可充电电池组件1连接至外部充电装置。
第二连接口20可以有多种多样的类型。在一个例子中，第二连接口20是USB型接口，例如小型USB接口或者微型USB接口。知悉本领域的人会知道，第二连接口20也可以是各种其他已知或将来研发的形式，包括但不局限于引脚组和用于接受不同类型电源连接器的接收口，比如计算机电源电缆连接器或插头连接器。
在图2示出的实施例中，第二连接口20与第一连接口10相分离，从而可充电电池组件1具有两个连接口10，20。在一个例子中，第一连接口10可以由可充电电池组件1和/或电子设备2的制造者来设计，从而来确保可充电电池组件1和电子设备2之间的兼容性。
在一个优选实施例中，第二连接口20可以被构造为标准和/或通用的接口，比如USB型接口。这样的第二连接口20在外部充电操作期间有助于与外部标准充电接口(例如，与其匹配的USB插头)电连接。另外地或者可选择地，第二连接口20可以在外部输出操作期间使用，并能够通过附加的接头(或接插件)直接连接至另一个电子设备2或者类似地构成的可充电电池组件1的另一个第二连接口20。下文中会有对可充电电池组件1的第一和第二连接口10，20的操作的详细论述。
图3是图2所示的可充电电池组件1的电池控制电路100的框图。电池控制电路100包括与电池50(比如锂电池)相连接的充电控制监视电路110。充电控制监视电路110可以以熟悉本领域的人理解的多种方法被构成，用来控制可充电电池组件1的内部充电/输出操作。例如，控制监视电路110在可充电电池组件1的外部充电操作和/或输出操作期间执行所述电池50的热管理。在图3所示的例子中，连接控制监视电路110，以在可充电电池组件1的内部和外部充电/输出操作期间执行电池50热管理。
可充电电池组件1的电池控制电路100还包括一个或多个用于将第二连接口20连接至电池50的控制电路120，该控制电路120可用于控制可充电电池组件1的外部充电/输出操作。这样的控制电路120可以包括充电和/或输出控制电路，这种充电和/或输出控制电路与电子设备2中采用的用于可充电电池组件1内部充电/输出操作的充电和/或输出控制电路相似。
在图3所示的例子中，这样的控制电路120可以包括电连接在第二连接口20和充电控制监视电路110之间的I/O控制电路122和电压控制电路124和126。在一个例子中，电压控制电路124和126电连接在I/O控制电路122和充电控制监视电路110之间。在另一个例子中，电压控制电路124和126可以包括以并联方式相互连接的电压输入控制电路124和电压输出控制电路126。如同在下面的实施例中所讨论的，在电池控制电路100中可以包含另外的电路来控制可充电电池组件1的外部充电/输出操作。
在图3所示的例子中，控制电路120的I/O控制电路122与第二连接口20电连接，I/O控制电路122用于通过该第二连接口20确定可充电电池组件1的电池充电状态或者供电状态。依据所确定的操作状态，I/O控制电路122切换到相应的电压控制电路124或126来执行可充电电池组件1的电池充电操作或者供电操作。例如，如果I/O控制电路122检测到可充电电池组件1的电压比第二连接口20的输入电压低，那么该I/O控制电路122确定可充电电池组件1正连接到电源(未示出)以执行电池充电操作。在这种情况下，I/O控制电路122工作以与电压输入控制电路124连接，从而对可充电电池组件1充电。
在一个例子中，I/O控制电路122可以是开关22(见图2)的形式，该开关22允许用户在可充电电池组件1的电池充电状态和供电状态之间进行手动选择。例如，当可充电电池组件1被外连至另一个的电子设备或者另一个可充电电池组件(未示出)时，用户能够手动操作可充电电池组件1上的开关22至电池充电状态，从而使可充电电池组件1对该另一个的电子设备或者另一个可充电电池组件进行充电。这样的充电操作能够一直持续直到该另一个的电子设备被充满电或者直到可充电电池组件1的电力被耗尽。
控制电路120的电压输入控制电路124能够用多种方法构成以控制电池充电操作。在一个实施例中，电压输入控制电路124可操作用于将来自第二连接口20的高输入电压转变为电池50的充电电压。例如，可通过USB电源电缆将电压为5V的充电源输入第二连接口20。在确定了电池充电状态后，I/O控制电路122激活电压输入控制电路124以将输入电压转变为4.2V用于对锂电池50进行充电。知悉本领域的人会知道，电压输入控制电路124可以构成为与电池充电控制电路相似。
控制电路120中的电压输出控制电路126能够以多种方法构成，以在外部输出操作期间控制可充电电池组件1的供电操作。例如，当向第二连接口20提供3.7V的电压输入时，I/O控制电路122就会检测到该电压输入并且确定可充电电池组件1的供电状态。在这种情况下，电压输出控制电路126被激活以允许电池50通过第二连接口20向连接的电子设备2供电。知悉本领域的人会知道，电压输出控制电路126可以被构成为与电源供应控制电路相似。
如上所述，此处所描述的可充电电池组件1的第二连接口20既能够用作电池充电接口，又能够用作电源输出接口。在另一个例子中，在可充电电池组件1的电池控制电路100中仅使用电压输入控制电路124及电压输出控制电路126中的一种。在这种情况下，可充电电池组件1的第二连接口20是单向接口，其要么作为电池充电接口，要么作为电源输出接口；I/O控制电路122可以被省略。
在图3所示的例子中，控制电路122，124和126以及第二连接口20与第一连接口10电气地并联。因此，或者第一连接口10，或者第二连接口20能够被用作输入口来对电池50进行充电和/或用作输出口来对电子设备2进行供电。例如，当将可充电电池组件1装入电子设备2(例如，移动电话或平板电脑)中时，能够使用例如图2中所示的引脚组的第一连接口10来对可充电电池组件1进行充电。在一个可选的例子中，能够通过使用第二连接口20在电子设备2的外面对可充电电池组件1进行充电。此外，第二连接口20能够用作电源输出接口，以便所述可充电电池组件1能够作为外部或者备用电池用于各种各样的其他电子设备2或者其他的可充电电池组件1。
图4A示出了根据第二个实施例构成的可充电电池组件1，其中，第二连接口20在可充电电池组件1的不同位置处被构成。如图4A所示，第二连接口20是USB型连接口。这样的第二连接口20可以和上述实施例中讨论的第一连接口10合并在一起，并且这样的第二连接口20在可充电电池组件1的内部和外部充电/输出操作中都可以使用。
如图4A和4B所示，电池指示器60可以构成在可充电电池组件1上以显示可充电电池组件1的可用电量和充电状态。如下所述，电池指示器60通过电量指示电路130连接至电池50并且由电量指示电路130控制。当可充电电池组件1在电子设备的外面使用时，这样的电池指示器60有利于将电池电量通知给使用者。例如，指示器60可以包括一个或多个LED指示器60以显示可用电池电量的电量。如在图4B中被最好地示出的，可以提供多个LED指示器60，以指示可充电电池组件1的可用电量为饱和电池电量的25％，50％，75％和100％。知悉本领域的人会知道，也可以使用其他类型的电池指示器60以实现同样的目的。
图5是可选择的可充电电池组件1的电池控制电路100的框图。在图5所示的一个实例中，电量指示电路130包含在电池控制电路100中并且被设置为和电池50直接串联连接。这样的电量指示电路130同时电连接至充电控制监视电路110并且接收由充电控制监视电路110检测的信号，该信号和剩余在可充电电池组件1中的可用电池电量有关。如图4a和4b所示，根据来自充电控制监视电路110的信号，电量指示电路130操作一个或多个电量指示器60，以将剩余的可用电池电量通知给使用者。
在图5所示的另一个实例中，可以在可充电电池组件1上提供第三连接口30。在一个例子中，第三连接口30可以构成于或者位于可充电电池组件1上，并且第三连接口30在可充电电池组件1上的位置不同于第一连接口10和第二连接口20的位置。和第二连接口20类似，第三连接口30可形构成为用作给电池50充电的输入口，或向电子设备2供电的输出口，或用作外部充电/输出操作的输入口和输出口。如图5所示，在图5的实例中，第三连接口30可以被构成为和第二连接口20电气的并联。在这样的情况下，第二连接口20和第三连接口30中的一个可以被用于可充电电池组件1的外部充电/输出操作。
第三连接口30可以是各种形式的，包括但不限于一组连接器和用于接收各种电源连接器接收口，例如计算机电源电缆连接器或插头连接器。另外地或可选地，第三连接口30可以被构成为不同于第一连接口10和第二连接口20的连接口类型。例如，第三连接口30可以和第三方规定的充电接头(接插件)相匹配。在另一个例子中，第三连接口30可以被构成为连接至包括但不限于太阳能电池板的任何其他类型的电源。
现在详细描述可充电电池组件1的充电/输出操作。
在可充电电池组件1的内部充电/输出操作过程中，可充电电池组件1首先被安装在电子设备2内部。例如，可充电电池组件1被安装在电子设备2的电池容室4中并用电池盖6盖在电池容室4内(见图1)。在可充电电池组件1的内部输出操作过程中，第一连接口10可以例如通过在电子设备2上的内部电触点8被电连接至电子设备2，以使得可充电电池组件1能够向电子设备2供电。
另外地或可选地，当可充电电池组件1还在电子设备2的电池容室4中的时候，可以对可充电电池组件1进行内部电池充电操作。在这样的内部电池充电操作过程中，可充电电池组件1的第一连接口10电连接至被构成在电子设备2上的外部充电接口(未示出)。当电子设备2连接至附加的外部电源，可充电电池组件1进行内部电池充电操作。
当可充电电池组件1从电子设备2卸下并位于电子设备2的外面时，可以通过第一连接口10、第二连接口20和第三连接口30之一对可充电电池组件1进行外部充电操作和/或外部输出操作。例如，可以使用第一连接口10对可充电电池组件1进行充电和/或使可充电电池组件1进行电源供给，第一连接口10被构成为由可充电电池组件1和/或电子设备2的制造商规定的引脚组。
在另一个例子中，在可充电电池组件1上的第二连接口20可以在外部充电和/或输出操作中被使用。在优选的实施例中，不同的可充电电池组件1被构成为具有相同的通用型的第二连接口20(例如，图2中所示的USB型连接口)，以允许不同的可充电电池组件1可以在外部电池充电操作过程中与通用的充电接头(或充电接插件)一起使用。这种通用型的第二连接口20也可以通过适当的电缆连接器(electric cable connector)电连接至其他的可充电电池组件1或其他的电子设备2，以被用于外部充电操作和/或外部输出操作。在这样的情况下，一个可充电电池组件1可以被用作外部电池盒以对另一个可充电电池组件1或容纳有可充电电池组件1的另一个电子设备2充电。例如，使用者可以使用在MP3播放器中的可充电电池组件1向移动电话供电，或对移动电话的可充电电池组件1进行充电。
在又一个实例中，在可充电电池组件1上的第三连接口30可以类似地用于外部充电和/或输出操作。例如，第三连接口30可以是由第三方规定的任何形式。在这样一种情况下，具有这样的第三连接口30的可充电电池组件1可以通过由第三方规定的充电接头(或充电接插件)进行充电。例如，第三连接口30可以连接至包括但不限于太阳能电池板的任何各种其他类型的电源。
在此描述的可充电电池组件1具有包括但不限于以下所述的各种优点：
1.在正常的充电/输出操作期间，用作为用于电子设备2的内部可充电电池，并用作为备用电池和/或外部电池用以向各种其他的电器(包括另一个电子设备2或可充电电池组件1)供电；
2.在各种类型的可充电电池组件1上形成标准/通用型第二连接口20以允许通过标准/通用型电池充电接头(充电接插件)对这样的各种类型的可充电电池组件1进行充电；以及
3.在各种类型的可充电电池组件1上形成标准/通用型第二连接口20，以允许这样的各种可充电电池组件1电连接至另一个可充电电池组件和/或另一个电子设备2，以用于外部充电操作和/或外部输出操作。
在各附图中所显示的可充电电池组件1可用于各种电子设备，例如具有或不具有操作系统的移动电话、个人数据助理器(PDA)、移动式电脑、便携式视频游戏、MP3播放器、数码照相机、摄像机、录音笔、便携式全球定位系统(GPS)、扫描仪、笔记本电脑、上网本、平板计算机或其他包括可充电电池的电子设备。另外地或可选地，这里所描述的可充电电池组件可以被构成为车辆电池组件或其他的可充电电池组件。
尽管本说明书示出了、描述了并指出了适用于本发明的优选实施例的本发明的新颖特征，应当可以理解，本领域的技术人员在不背离本发明的精神的前提下，可以对所示出的设备及其操作的形式和细节进行省略、替换和改变。例如，特别要指出，以基本相同的方式执行基本相同的功能以达到相同结果的那些元件和/或方法步骤的组合是在本发明的范围内的。此外，应当认识到，在本发明公开的形式或实施例中所示的和/或所描述的结构和/或部件和/或方法步骤可能被作为设计选择合成为其他的形式或实施例。因此，本发明所要保护的范围仅限于所附的权利要求的范围。

Claims (14)

1.适于装在电子设备内部的可充电电池组件，所述电池组件包括：
适于装在电子设备内部的电池外壳；
封装在电池外壳中的电池；
设置在电池外壳上并与电池电连接的第一连接口，所述第一连接口被设置成与内部电触点直接连接，所述内部电触点构成在电子设备中，在可充电电池组件被装在电子设备内部时，所述第一连接口能用于执行电池的内部充电/输出操作；和
设置在电池外壳上并与电池电连接的第二连接口，在所述可充电电池组件被从所述电子设备卸下并电连接至外部充电装置时，所述第二连接口能用于执行电池的外部充电操作；在所述可充电电池组件被从所述电子设备卸下并电连接至另一个电子设备时，所述第二连接口能用于执行电池的外部输出操作；
电连接在第二连接口和电池之间的I/O控制电路、电压输入控制电路和电压输出控制电路，其中I/O控制电路用于通过第二连接口确定电池的电池充电状态或者供电状态，根据所确定的操作状态，I/O控制电路切换到相应的电压输入控制电路或电压输出控制电路来执行电池的外部充电操作或外部输出操作，其中，所述第一和第二连接口彼此分离。
2.根据权利要求1所述的可充电电池组件，其中，所述第一和第二连接口是不同类型的连接口。
3.根据权利要求1所述的可充电电池组件，其中，所述第一连接口包括引脚组。
4.根据权利要求3所述的可充电电池组件，其中，所述第二连接口是USB型连接口。
5.根据权利要求1所述的可充电电池组件，其中，所述第二连接口是USB型连接口。
6.根据权利要求1所述的可充电电池组件，进一步包括一个或多个电池指示器，用于反映电池的电量和充电状态，其中，所述一个或多个电池指示器通过电量指示电路电连接至电池。
7.根据权利要求1所述的可充电电池组件，进一步包括充电控制监视电路，用于在外部充电和/或输出操作中进行电池的热管理。
8.根据权利要求1所述的可充电电池组件，进一步包括电连接到电池的第三连接口，所述第三连接口用于执行外部充电和/或输出操作，其中，所述第三连接口被构成为分离于所述第一和第二连接口并且不同于所述第一和第二连接口的类型。
9.根据权利要求8所述的可充电电池组件，其中，所述第一连接口在外部充电操作和/或外部输出操作期间工作。
10.电子设备和可充电电池组件的组合，其中：
所述电子设备构成有一电池容室，所述电池容室用于容纳可卸的可充电电池组件，被构成在电池容室中的内部电触点，和与内部电触点电连接的外部充电口；和
在内部充电/输出操作期间，可充电电池组件被配置成可卸地安装在电池容室中并保持在其中，所述可充电电池组件包括：
设置在电池外壳上并与电池电连接的第一连接口，所述第一连接口被配置为直接连接至形成在所述电子设备内部的内部电触点，并且，当所述可充电电池组件安装在所述电子设备的内部的时候，所述第一连接口用于执行电池的内部充电/输出操作；和
设置在电池外壳上并与电池电连接的第二连接口，在所述可充电电池组件被从所述电子设备卸下并电连接至外部充电装置时，所述第二连接口能用于执行电池的外部充电操作；在所述可充电电池组件被从所述电子设备卸下并电连接至另一个电子设备时，所述第二连接口能用于执行电池的外部输出操作；
电连接在第二连接口和电池之间的I/O控制电路、电压输入控制电路和电压输出控制电路，其中I/O控制电路用于通过第二连接口确定电池的电池充电状态或者供电状态，根据所确定的操作状态，I/O控制电路切换到相应的电压输入控制电路或电压输出控制电路来执行电池的外部充电操作或外部输出操作，
其中，所述第一和第二连接口彼此分离。
11.根据权利要求10所述的组合，其中，在可充电电池组件上的第二连接口和在设备壳体上的外部充电口相同。
12.根据权利要求10所述的组合，其中所述第二连接口是USB型连接口。
13.根据权利要求10所述的组合，进一步包括电池盖，所述电池盖用于盖住在电池容室中的可充电电池组件。
14.根据权利要求10所述的组合，包括根据权利要求1构成的多个可充电电池组件。
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