CN105978054A - 便携式电力单元 - Google Patents

Abstract

本申请涉及便携式电力单元。所述便携式电力单元包括限定内部区域的外壳，该内部区域接纳电源，例如可再充电电池或电容器，以及可穿过或者在外壳的外部表面接入的一个或多个电连接器。外壳包括大致为平面的基座，用于搁在顶部大致水平的表面上，并且可以包括用于有选择地给插口供能的电力开关。可选地，充电指示器提供板载电源的当前容量或电量等级的可视指示。电力单元可以通过直接接触的电端子或通过感应电力传输来接收或传送电力，并且可以包括额外的特征件，例如位置检测电路，其可工作来检测并在电力单元从预定区域移开时生成信号。

Description

便携式电力单元

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月11日提交的第62/132,501号美国临时专利申请以及2015年5月11日提交的第62/159,848号美国临时专利申请的优先权权益，这些临时专利申请通过引用以其整体结合到本文中。

技术领域

本发明涉及电力供给，更具体地，涉及具有可再充电电池或类似物的便携式电力供给。

背景技术

便携式的配电池的电源供给用于在可能与传统有线电力供给隔离的各种场所提供方便但有限的电力供给。

发明内容

本发明提供了便携式电力单元，其可以放置在工作台表面、台桌、书桌等类似物上，并且包括其自己的可再充电电池或其它电源来提供至少一定有限量的电能用于给移动电话、掌上电脑和媒体播放器以及其它小型电器或电子装置充电。电力单元可以包括若干电连接器，它们允许同时给多个装置充电或供电，并且可以包括电力开关以便有选择地给电插座供能和断能。可选地，电力单元包括电量等级(charge level)指示器，其提供板载(onboard)电源(例如电池、电容器或类似物)中剩余的容量的可视的指示。在一些实施方案中，电力单元小得足够携带在手提包、公文包或类似物中，并且进一步设想到餐馆和其它商业机构或聚集场所的其他管理员可以维护一组已充电的电力单元，它们可以在短期基础上租借给客户或顾客，例如在用餐期间。

依据本发明的一个形式，便携式电力单元包括：外壳、电连接器、电源以及电力开关。外壳限定内部区域，并进一步限定电插座开口，可通过该电插座开口接入电连接器。电连接器固定在外壳的内部区域内，电源也是。电源通过电力开关与电连接器电气通信，由此电力开关可工作来有选择地给电连接器供能或断能。

在一方面，电力单元包括充电连接器或端口，其与电连接器分隔开，并且可以穿过外壳接入，用于接收外部电力供给的充电连接器，并使得能够给外壳中的电源再充电。例如，电源可以是电池或电容器。

在另一方面，电力开关包括已充电等级指示器，其提供电源的电量等级的可视指示。可选地，电量等级指示器是环形圈的形式，其中所述圈可以以与电源的电量等级相应的方式整体或部分点亮。例如，环形圈的一半可以点亮来指示电源持有大约50％的电量。可选地，环形圈由布置成圆圈的多个可独立供能的LED灯构成。可选地，电力开关包括环形圈的可压低中心区域，或者单独的按钮或可压低部分。

在进一步方面，电力单元通过直接接触的电端子或通过感应电力传输来接收或传送电力，例如位于或穿过其底部和顶部表面。

这样，本发明的便携式电力单元提供了用于给小型电器或电子装置充电或供能的易于携带的电能源，其适合于放置在台桌、书桌上或甚至在交通工具或户外区域中，以便提供有限量的备用电力给小型装置使用。

本发明的这些及其它目标、优势、目的及特征将通过审阅结合附图的以下说明而变得清晰。

附图说明

图1是依据本发明的便携式电力单元的透视图；

图2是图1中的便携式电力单元从对侧观察的另一幅透视图；

图3是类似于图2的另一个便携式电力单元的透视图；

图3A示出了图3的便携式电力单元的电力等级指示器的放大视图；

图4是图2的便携式电力单元的放大的部分透视图和整体透视图，示出为开启然后被供能的状态；

图5是图3的便携式电力单元的放大的部分透视图和整体透视图，示出为开启然后被供能的状态；

图6是图1的便携式电力单元的顶平面图；

图7是图1的便携式电力单元的底平面图；

图8是图1的便携式电力单元的前立面图；

图9是图1的便携式电力单元的右侧立面图；

图10是图1的便携式电力单元的左侧立面图；

图11A是图1的便携式电力单元的后立面图；

图11B是图3的便携式电力单元的后立面图；

图12是依据本发明的另一个便携式电力单元的右侧立面图，示出为托在充电座中；

图13是依据本发明的另一个便携式电力单元的右侧立面图，示出为搁在具有感应充电器的支撑面上；

图14是图12的便携式电力单元的底平面图；

图15是图12的便携式电力单元的顶平面图；

图16是图13的便携式电力单元的底平面图；

图17是图13的便携式电力单元的顶平面图；

图18是依据本发明的另一个便携式电力单元的透视图，示出为在将上部插座部分耦接到可拆卸的基座部分之前；

图19是类似图1-11B的另一个便携式电力单元的透视图；以及

图20是依据本发明的另一个便携式电力单元的透视图，绘出能量存储装置的滑动插入(slide-in insertion)。

具体实施方式

现参考附图及本文描述的示意性实施方案，便携式电力单元10包括外壳12，外壳12配置为用于安装或放置在其处可能需要便携式电源的台桌、工作台或大体上任何水平的表面上。外壳12限定内部区域，例如电池或电容器的电源(未示出)安装在其中。优选地，电源被保护并且/或者被设计成在任意方向对抗损坏、泼溅或漏孔，并且可以以抗震动方式安装或支撑，以便抵御例如从常见台桌高度跌落的损坏。电力单元10包括至少一个电连接器14，例如低压USB连接器(已示出)，迷你USB(mini-USB)或微型USB(micro-USB)，并且可以根据期望包括相同或不同配置的两个或更多电连接器。在示出的实施方案中，电力单元10包括在外壳12各自侧面上的三个电连接器14，以及在第四侧面上的电力开关16，电力开关可选地包括电量等级指示器18(图2-5、6、11A和11B)，如下将更详细地描述。

在示出的实施方案中，电量等级指示器18提供板载电源的电量等级的可视指示。在示出的实施方案中，以及如图3和3A最佳示出的，电量等级指示器18形状为环形圈，其以指示电源的大致电量等级的方式点亮。例如，并且参考图3A，电量等级指示器18可以完全点亮(图3A，左边)来指示完全充满的电池或电源，以及仅部分点亮，例如大约80％(图3A，中间)或者大约30％(图3A，右边)，来指示相应的电量等级。例如，电量等级指示器18可以由可根据检测到的板载电池或其他电源的电力或电量等级来独立供能和断能的多个LED灯来构成。尽管电量等级指示器18示出为具有环形或圈形，应当认识到可以使用其它类型的电量等级指示器而不脱离本发明的精神和范畴，例如线形或弧形发光指示器、针规、或甚至一个或多个可听音调来指示一个或多个特定电量等级，或者在一些家用电池上所使用类型的变色液晶条。

可选地，电力开关16的任何暴露区域可以被用户压低(如图4左边所示)来给电连接器14供能(如图4右边所示)。进一步设想到仅开关16的中心区域，例如由电量等级指示器18界定的圆形区域，可以提供凭直觉使用的有回弹的或加载弹簧的按钮开关。然而，进一步设想到可以沿着包括电量等级指示器18的电力开关16'提供单独的按钮20，如图3、5和11B所示。

电力单元10进一步包括形式为充电连接器22的再充电接口，充电连接器22与电连接器14和电力开关16分隔开，并且也可以穿过外壳22接入，如图11A和11B中所示。充电连接器22与板载电源电气通信，并且配置成接收电力供能的充电连接器(未示出)，充电连接器可以用于从例如墙面电源插口的单独的电力供给向板载电源供给电力，从而给电力单元10的板载电源再充电。例如，充电连接器22可以是微型USB(micro USB)连接器。

可选地，电力单元可以包括能够检测并在电力单元从预定区域移开时生成对应信号的位置检测装置。例如，位置检测装置可以是内嵌电路、RFID芯片或类似物，它们可以与板载电池或电源处于持续的电气通信中(即独立于开关位置)，以便检测电力单元何时从一个区域移开，在该情况中可发出可听的警报并且/或者电力单元可以自行停用。此功能对于维护多个电力单元以供顾客或客户偶尔使用的餐馆、商用车运营商，以及其它机构或类似者可以是有用的。可选地，电力单元可以包含用于在不同连接器提供不同电压输出的电路，连接器将相应地贴标签并且/或者进行配置以便限制或防止不相容的连接器的接入。

外壳12具有在腰线28处会合的上部区域24和下部区域26，腰线28限定外壳12的最宽外缘，如图8-11B中所示。上部区域24包括顶部或上部表面30以及从上部表面30向下延伸同时横向向外倾斜的四个上部侧表面32a-d。类似地，下部区域26包括底部表面34以及从底部表面34向上延伸同时横向向外倾斜的四个下部侧表面36a-d。外壳12进一步包括位于邻接的上部侧表面32a-d和下部侧表面36a-d之间的弯曲的角区域38。每个上部侧表面32a-d在腰线28处会合相应的下部侧表面36a-d之一。尽管外壳12被示出并描述为具有四个上部侧表面和四个下部侧表面，应当认识到其它形状也是可能的，例如三侧面或者五或六侧面的形状，而不脱离本发明的精神和范畴。

底部表面34可以通过接合形成在外壳12中的相应镗孔的螺纹螺钉40(图7)来拆除，镗孔例如是形式为从上部表面30沿着上部区域24的内部向下延伸的中空的圆柱。在示出的实施方案中，顶部表面30、上部侧表面32a-d、底部表面34以及下部侧表面36a-d都大致是平面的，尽管也设想到其它圆润的和/或多面的形状。可选地，顶部表面30是可替换盖板的一部分，例如在标题为“INTERCHANGEABLE COVER SYSTEM(可更换盖板的系统)”的共有美国专利第9,000,298号中所描述的，其通过引用以其整体结合到本文中。

每个上部侧表面32a-d限定各自的方形开口42a-d，电连接器14或开关16中任一个放置在开口中。应当认识到当每个方形开口42a-d沿着其各自的上部侧表面32a-d放置在相同的位置时，如所示，电连接器14和开关16可以与电池或电源一起安装到底部表面34，并且在四个不同的可旋转方向的任意一个上插入外壳内部，并用螺纹紧固件40固定到位。然而，应当进一步认识到电插口开口42a-c和开关开口42d沿着外壳12的放置可以按期望的被变更或改变，而不脱离本发明的精神和范畴。

当电力单元10配备充电连接器22时，在外壳12中提供单独的开口44用于接入。在示出的实施方案中，并且如图11A和11B所示，充电连接器开口44形成或建立在下部侧表面36d上，在开关16和开关开口42d下方。在此情况中，底部表面34可以配置成仅在一个方向适合进入外壳12的上部部分，并且可以使用多种外壳表面以便防止在错误方向组装。可拆卸的底部表面34也有利于更换板载电池或其它电源，以及/或者按期望更换一个或多个电连接器。可选地，底部表面34可以适配防滑垫、双面胶带、磁体、钩-环紧固件的一部分，或类似物，以便提供相对于支撑其的表面的一些级别增加的外壳12的固定或保持。

应当认识到便携式电力单元可以配置为当其放置在充电座或区域中时通过电力输入接口再充电，并且可以进一步配置成通过电力输出接口传送电力给放置在单元上方的便携式电子装置，例如移动电话或手持媒体播放器。例如，并且参考图12、14和15，便携式电力单元110在其底部表面134具有形式为一对电输入触点148的再充电接口，它们由在充电座152的接纳表面150处的一对相应的电输入触点(未示出)接合(图12)。可选地，可在底部表面134放置类似于USB充电连接器22的连接器。配备充电座152以便提供适宜的电力输出，例如低压DC电力，来给电力单元110的板载电源(例如电池或电容器)充电，并且可以在接纳表面150处包括用于将高压AC电力输入转换为低压DC电力输出的电变压器。

电力单元110进一步在其上部表面130包括一对电输出触点154(图12和15)，用于提供电力给放置在电力单元110上方的便携式电子装置。电输出触点154布置或配置成接合特定电子装置的电触点，但设想到可以使用一个或多个不同的电触点布置或配置，以便保证与一系列电子装置的更大的相容性。可选地，电输出触点可以安装在具有用于接合电力单元外壳内部的电触点的公共基底的可替换的插入物上，不同插入物具有不同配置的电输出触点用于与不同电子装置的相容。进一步设想到可以在上部表面130提供具有多个细长的极性变换的低压电触点的“充电皮”，以便相容的电子装置可以沿着上部表面130以不同的朝向放置来接收电力。充电皮及类似物在共有美国专利第8,951,054号以及在2014年9月30日提交的且对应于美国公开号2015/0091522的共有且共同未决的美国专利申请序列号14/501,165中详细描述，它们通过引用以其整体结合到本文中。

参考图13、16和17，另一个便携式电力单元210在其底部表面234包括形式为感应电力接收器256的再充电接口，以及在其上部表面230包括感应电力发射器258。除了电力单元210利用非接触感应充电或电力传输技术而不是直接接触的电力传输以外，便携式电力单元210功能上类似于以上讨论的便携式电力单元110。具有非接触的感应充电或电力传输技术的电气装置在2014年9月30日提交的且对应于美国公开号2015/0091389的共有且共同未决的美国专利申请序列号14/501,158中详细描述，其通过引用以其整体结合到本文中。

电力接收器256可以放置在紧邻位于表面262之中或沿着表面262的感应电力发射器或充电器260处，表面262可支撑电力接收器210(图13)。这样，通过仅仅沿表面262在感应电力发射器260上方放置电力单元210，当感应电力发射器260被供能时可以给板载电源充电，而无须任何暴露的电触点。感应电力发射器258可被持续供能(即，当板载电池持有足够电量的任何时间)或者仅响应被开启的开关216，并且可以在给板载电源充电的同时被供能。

应当认识到另一个便携式电力单元可以具有直接电触点和感应电力发射器和/或感应电力接收器的组合，而不脱离本发明的精神和范畴。例如，便携式电力单元可以在其底部表面配备有感应电力接收器，并在其顶部表面有直接接触的电触点，或者反过来。另一个便携式电力单元可以在其底部表面具有感应电力接收器和直接电触点两者，并在其上部表面具有感应电力发射器和直接电触点两者。这样的布置为给板载电池或其它电力存储装置再充电，以及为从板载电池或电力存储装置给其它装置供给电流提供了更多的灵活性和选择。应当认识到所有电触点、插座和/或感应电力传输装置可以响应一个或多个开关而被供能或断能，启动或停用，如以上面描述的方式。

可选地，便携式电力单元310可以配置有与下部外壳312b分离的上部外壳312a，包含可再充电电池组或其它电能存储装置，如图18和19所示。上部外壳312a包括至少一个电连接器314，例如低压USB连接器(未示出)、迷你USB(mini-USB)，或微型USB(micro-USB)，并且可以按期望包括两个或更多相同或不同配置的电连接器。沿着上部外壳312a的外部侧壁之一提供电量等级指示器和/或电力开关316。上部外壳312a的上部表面330可以包括电力传输技术例如电触点(类似于电力单元110的可选的电输出触点154)，或者无线或非接触的电力传输例如感应线圈(类似于电力单元210的可选的感应电力发射器258)。上部外壳312的下部表面(未示出)具有一对电输入触点，用于建立到在下部外壳312b的上部表面320的一对电输出触点318的电连接。电输出触点318与下部外壳312b内含的电池或其它电能存储装置通信，从而将电力从下部外壳312b中的电池传送到上部外壳312a处的插口。

下部外壳312b的上部表面320和上部外壳312a的下部表面具有互补的闭锁或固定元件(未示出)，其互相接合以便在电力单元310使用期间将上部和下部外壳312a，312b固定到一起。设想到大体上可以使用任何机械闭锁或固定元件来固定上部和下部外壳，例如有回弹的闭锁扣、钩-环紧固件、卡扣按钮或其它互锁组件、加载弹簧的闭锁、磁体或类似物。下部外壳312b与上部外壳312a的分离有利于将耗尽的电池组快速更换为新充好电的电池组，于是仅通过交换可替换的下部外壳312b可以保持上部外壳312a的插口可用。

当下部外壳312b固定到上部外壳312a，电输出触点318(其可以是加载弹簧的)建立到上部外壳312a的下部表面处的相应电输入触点的电连接，并且固定的外壳312a，312b可以作为一个单元一起移动。当下部外壳312b与上部外壳312a分离，下部外壳312b可被移至充电位置，例如充电基底或座(类似于上面描述的充电座152)，以便给电池再充电供将来使用。这样的充电可以通过触点318完成，或通过特意为此目的提供的额外的触点完成，类似于在便携式电力单元110的底部表面134处的电输入触点148。可选地，设想到可以无线地完成充电，例如用非接触电力传输，类似于电力单元210的感应电力接收器256。进一步设想到下部外壳312b内含的电池或其它电能存储装置可以可选地在仍附连到上部外壳时被再充电，例如以大致与上述充电连接器22相同的方式使用接合形式为充电连接器或插座322的再充电接口的充电插头321(图19)。

依据另一个实施方案，便携式电力单元410包括具有开口413的单件外壳412，开口413形成在外壳下部侧表面之一，如图20中所示。开口413的尺寸和形状用于接纳电池组418，电池组418一旦完全接合在外壳412中会建立与电路的电连接，电路关联位于电力单元410的上部区域中的电连接器414和电量等级指示器和/或电力开关416。电池组418可以使用闭锁机构(未示出)或任意适合的固定装置或结构来可松开地固定到外壳412中，并且可以移开以便再充电。这也允许将耗尽的电池组快速更换为充好电的电池组，从而在期望使用期间为电力单元410最小化任何无服务时间。

相应地，本发明的便携式电力单元提供了能够给移动电话和其它小型电子或电气装置充电的易于携带且自给的电力供给，其可以尤其良好适用于商业机构或工作区域的顾客或客户的使用，在这些商业机构或工作区域中偶尔需要临时的低压电力供给，然而在偶然期望这种电力的区域提供专用的低压有线系统又不是必需期望的或者经济有效的。电力单元是紧凑的并且是可再充电的，并且可以提供一个或多个不同类型的电连接器用于与不同类型装置相容，并可以进一步包括用于有选择地给插口供能和断能的电力开关，同时也提供内部电池或板载电源的当前电量等级的可视指示。

可以在特定描述的实施方案中实行变更和修改而不脱离本发明的原理，本发明的原理意在仅受所附权利要求的范畴限制，如依据包括等同原则的专利法的实质所阐释的。

Claims (20)

1.一种配置为支撑在书桌或台桌上的便携式电力单元，所述电力单元包括：

限定内部区域的外壳，所述外壳包括上部区域和下部区域，所述上部区域具有顶部表面和从所述顶部表面向下延伸的至少三个上部侧表面部分，并且所述下部区域具有底部表面和从所述底部表面向上延伸的至少三个下部侧表面；

其中所述上部侧表面部分中的第一上部侧表面部分面对第一方向，并且所述上部侧表面部分中的第二上部侧表面部分面对相对第一方向至少成约90度角的第二方向；

第一和第二电插口开口，所述第一和第二电插口开口分别位于所述第一和第二上部侧表面部分中；

第一和第二电插座，所述第一和第二电插座安装在所述内部区域中并且可以穿过所述第一和第二电插口开口中相应的一个接入；

可再充电电源，所述可再充电电源安装在所述内部区域中并且与所述第一和第二电插座电气通信；

再充电接口，所述再充电接口安置在所述外壳的所述下部区域处，其中所述再充电接口与所述可再充电电源电气通信并且可工作来从外部电源接收电流用于给所述可再充电电源再充电；以及

电力开关，所述电力开关在所述外壳处可接入并且可工作来有选择地给所述第一和第二电插座供能和断能。

2.如权利要求1所述的电力单元，其中所述至少三个上部侧表面在所述顶部表面下方横向向外倾斜，并且所述至少三个下部侧表面在所述底部表面上方横向向外倾斜。

3.如权利要求2所述的电力单元，其中所述至少三个上部侧表面包括四个上部侧表面，并且所述至少三个下部侧表面包括四个下部侧表面，并且其中所述电力开关沿着所述上部侧表面部分中的第三上部侧表面部分放置，其中所述第三上部侧表面部分面对相对第一方向和第二方向至少成约90度角的第三方向。

4.如权利要求1所述的电力单元，进一步包括电量等级指示器，所述电量等级指示器可工作来提供所述可再充电电源的电量等级的可视指示。

5.如权利要求4所述的电力单元，其中所述电量等级指示器包括环形圈，所述环形圈可工作来点亮其选定部分来指示所述可再充电电源的电量等级。

6.如权利要求5所述的电力单元，其中所述电力开关包括所述环形圈的可压低中心区域。

7.如权利要求1所述的电力单元，其中所述下部区域包括配置为提供对所述内部区域的接入的可拆卸部分。

8.如权利要求1所述的电力单元，其中所述再充电接口包括直接接触充电连接器，所述直接接触充电连接器与所述第一和第二电插座分离并且可以穿过所述外壳接入，其中所述充电连接器配置成接纳与外部电源关联的电供能的充电连接器。

9.如权利要求1所述的电力单元，其中所述再充电接口包括在所述底部表面处的直接接触充电连接器，其中所述直接接触充电连接器配置成接合与外部电源关联的电供能的充电连接器。

10.如权利要求1所述的电力单元，其中所述再充电接口包括非接触电力接收器，所述非接触电力接收器被配置为从与外部电源关联的非接触电力发射器接收电能。

11.如权利要求10所述的电力单元，其中所述再充电接口包括感应线圈。

12.如权利要求1所述的电力单元，进一步包括在所述顶部表面处的电力输出接口。

13.如权利要求12所述的电力单元，其中所述电力输入接口包括选自直接电触点和非接触电力发射器中的至少一个。

14.如权利要求13所述的电力单元，其中所述第一和第二电插座包括低压直流插座。

15.如权利要求14所述的电力单元，其中所述低压直流插座中的至少一个包括USB连接器。

16.如权利要求1所述的电力单元，进一步包括与所述可再充电电源电气通信的位置检测装置，独立于是否给所述第一和第二电插座供能，其中所述位置检测装置可工作来检测并在所述电力单元从预定区域移开时生成对应信号。

17.一种配置为支撑在书桌或台桌上的便携式电力单元，所述电力单元包括：

限定内部区域的外壳，所述外壳包括上部区域和下部区域，所述上部区域具有顶部表面和从所述顶部表面向下延伸并且均横向向外倾斜的大致为平面的四个上部侧表面部分，并且所述下部区域具有底部表面和从所述底部表面向上延伸并且均横向向外倾斜的大致为平面的四个下部侧表面，其中每个所述上部和下部侧表面部分面对不同的方向；

在每个所述上部侧表面部分中形成的开口；

第一、第二和第三电插座，所述第一、第二和第三电插座安装在所述内部区域中并且可以穿过三个所述开口中相应的一个接入；

电力开关，所述电力开关安装在所述内部区域中并且可以穿过所述开口中的第四开口接入，其中所述电力开关可工作来同时给所述第一、第二和第三电插座供能和断能；

可再充电电源，所述可再充电电源安装在所述内部区域中并且与所述电力开关电气通信并且与所述第一、第二和第三电插座中的每一个有选择地通信；以及

再充电接口，所述再充电接口安置在所述外壳的所述下部区域处，其中所述再充电接口与所述可再充电电源电气通信并且可工作来从外部电源接收电流用于给所述可再充电电源再充电。

18.如权利要求17所述的电力单元，进一步包括电量等级指示器，所述电量等级指示器可工作来提供所述可再充电电源的电量等级的可视指示，其中所述电量等级指示器包括环形圈，所述环形圈可工作来点亮其选定部分来指示所述可再充电电源的电量等级，并且其中所述电力开关包括所述环形圈的可压低中心区域。

19.如权利要求17所述的电力单元，其中所述下部区域包括配置成提供对所述内部区域的接入的可拆卸部分。

20.如权利要求17所述的电力单元，进一步包括与所述可再充电电源电气通信的位置检测装置，独立于是否通过所述开关给所述第一和第二电插座供能，其中所述位置检测装置可工作来检测并在所述电力单元从预定区域移开时生成对应信号。