CN110741530A - 无线启用的便携式可移动电源 - Google Patents
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Abstract
一种可移动电源部分地包括可充电电池、适于无线地接收功率的无线功率回收单元、适于将功率回收单元回收的功率传递到可充电电池的电池充电电路、输出接口、以及适于将功率从可充电电池提供给输出接口以传递到外部设备的电压再调整电路。无线功率回收单元可以包括以下中的一个或更多个:适于将相干光学信号转换成电功率的多个光电二极管、适于将声波转换成电功率的声换能器、适于将时变磁通量转换成电功率的感应耦合电路、以及适于将RF信号转换成电功率的RF功率回收单元。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35USC 119(e)要求于2017年6月15日递交的序列号为第62/520,022号申请的权益,该申请的内容通过引用以其整体并入本文。
发明领域
本发明涉及电池充电器,且更具体地涉及便携式电池充电器的无线充电。
发明背景
随着诸如智能电话的便携式电子设备的涌现,对长效电池的需求也在增加。随着便携式电子设备的制造商趋向于将锂离子电池集成到便携式设备中,并且随着具有可拆卸可充电电池的便携式设备的数量减少,对便携式电池充电器(在本文也称为便携式可移动电源)的需求增加。
这些可移动电源通常具有相对高容量的可充电电池,使用户能够根据需要给其电话和其他类似设备充电。然而,用户可能忘记给他们的可移动电源充电。对改进可移动电源的需求仍然存在。
发明简要概述
根据本发明的一个实施例,一种可移动电源部分地包括可充电电池、适于无线地接收功率的无线功率回收单元、适于将功率回收单元回收的功率传递到可充电电池的电池充电电路、输出接口、以及适于将功率从可充电电池提供给输出接口以传递到外部设备的电压再调整电路。
在一个实施例中,无线功率回收单元包括适于将相干光学信号转换成电功率的多个光电二极管。在一个实施例中,无线功率回收单元包括适于将声波转换成电功率的声换能器。在一个实施例中,无线功率回收单元包括适于将时变磁通量转换成电功率的感应耦合电路。在一个实施例中,无线功率回收单元包括适于将RF信号转换成电功率的RF功率回收单元。
在一个实施例中,可移动电源还部分地包括适于经由有线连接向可移动电源提供功率的输入接口。在一个实施例中,可移动电源还部分地包括电压感测电路,该电压感测电路适于在由无线功率回收单元提供的功率和由输入接口提供的功率之间进行选择。所选择的功率被提供给可充电电池。
在一个实施例中,可移动电源还部分地包括适于监测可充电电池的控制器,以及适于接收和传输信息的无线链路。在一个实施例中,控制器还适于经由与用户相关联的移动设备通知用户,以使可移动电源被充电。在一个实施例中,控制器还适于接收来自移动设备的指令,以当一个或更多个条件被满足时使可移动电源被充电。在一个实施例中,如果存储在可充电电池中的电量被检测为低于阈值水平,则指令使得功率回收单元对可充电电池充电。
根据本发明的一个实施例,可移动电源部分地包括适于将RF信号转换成电功率的RF功率回收单元,以及适于将由RF功率回收单元提供的功率转换成时变磁通量的感应耦合电路。
根据本发明的一个实施例,可移动电源部分地包括适于无线地回收功率的无线功率回收单元、输出接口、和适于经由输出接口将回收的功率传递到外部设备的电压再调整电路。在一个实施例中,可移动电源还部分包括控制器和适于接收和传输信息的无线链路。在一个实施例中,可移动电源还部分地包括LCD触摸屏。
根据本发明的一个实施例,一种功率传递方法部分地包括无线回收功率,将回收的功率传递到可充电电池,调整从可充电电池接收的电压,以及将调整后的电压提供到输出接口以传递到外部设备。在一个实施例中,功率由适于将相干光学信号转换成电功率的多个光电二极管回收。在一个实施例中,功率由适于将声波转换成电功率的声换能器回收。在一个实施例中,功率由感应耦合电路回收,该感应耦合电路适于将时变磁通量转换成电功率。在一个实施例中,功率由适于将RF信号转换成电功率的RF功率回收单元回收。
在一个实施例中,该方法还部分地包括经由有线连接向可充电电池提供功率。在一个实施例中,该方法还部分地包括在回收的功率和由有线连接提供的功率之间进行选择,并将所选择的功率传递到可充电电池。
在一个实施例中,该方法还部分地包括监测可充电电池的状态,并无线地传送该状态。在一个实施例中,该方法还部分地包括经由与用户相关联的移动设备通知用户以使得可充电电池被充电。在一个实施例中,该方法还部分地包括当一个或更多个条件被满足时,无线地传输指令以使可充电电池被充电。在一个实施例中,条件限定可充电电池的电压水平。
根据本发明的一个实施例,一种功率传递方法部分地包括将RF信号转换成电功率,并将电功率转换成时变磁通量。
根据本发明的一个实施例,功率传递方法部分地包括回收无线地接收的功率,并且经由输出接口将回收的功率传递到外部设备。在一个实施例中,该方法还部分地包括经由无线地传输的指令控制对接收的功率的回收。
根据本发明的一个实施例,一种可移动电源部分地包括可充电电池、输入接口、适于将从输入接口接收的功率传递到可充电电池的电池充电电路、输出接口、适于将功率从可充电电池提供到输出接口以传递到外部设备的电压再调整电路、耦合到电池充电电路和电压调整电路的可编程控制器、以及适于将数据传输到外部便携式设备或从外部便携式设备接收数据的无线通信链路。
根据本发明的一个实施例,一种功率传递方法部分地包括接收来自有线输入接口的功率,将接收的功率传递到可充电电池,调整从可充电电池接收的电压,将调整后的电压提供到输出接口以传递到外部设备,监测可充电电池的状态,以及无线地传送状态。
在一个实施例中,该方法还部分地包括经由与用户相关联的移动设备通知用户以使得可充电电池被充电。在一个实施例中,该方法还部分地包括当一个或更多个条件被满足时,无线地传输指令以使可充电电池被充电。在一个实施例中,条件限定可充电电池的电压水平。
附图简述
图1是根据本发明的一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源的简化高级框图。
图2是根据本发明的一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源的简化高级框图。
图3是根据本发明的一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源的简化高级框图。
图4是根据本发明的一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源的简化高级框图。
图5是根据本发明的一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源的简化高级框图。
图6是根据本发明的另一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源的简化高级框图。
图7是根据本发明的另一个实施例的可移动电源的简化高级框图。
图8是根据本发明的另一个实施例的可移动电源的简化高级框图。
图9是根据本发明的另一个实施例的可移动电源的简化高级框图。
图10是根据本发明的另一个实施例的可移动电源的简化高级框图。
图11是根据本发明的另一个实施例的可移动电源的简化高级框图。
图12是根据本发明的另一个实施例的可移动电源的简化高级框图。
图13是根据本发明的另一个实施例的电池充电电路的简化高级框图。
发明详述
根据本发明的一个实施例,对可移动电源进行无线地充电。在下列的描述中,应当理解的是,使用相同的标识号标识的元件/部件在结构和操作上是相同的。
图1是根据本发明的一个实施例适于被无线地充电的可移动电源100的简化高级框图。可移动电源100被示为部分地包括接口102、电压再调整电路104、可充电电池110、电池充电电路120、和无线功率回收单元115。
接口102适于将可移动电源100耦合到要被充电的设备,任何可能的接口是例如,USB接口/端口。电压调整电路104适于调整由电池110传递到接口102的功率。电池110可以是锂离子电池。
通过电池110经由电池充电电路120从无线功率回收单元115接收的DC电压,给电池110充电。无线功率回收单元115适于将其无线地接收的功率转换成DC电压。电池充电电路120适于使用由功率回收单元115提供的DC电压对电池110充电。
图2是根据本发明的一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源150的简化高级框图。可移动电源150被示为部分地包括接口102、电压再调整电路104、可充电电池110、电池充电电路120、和一个或更多个光电二极管140。
接口102和电压再调整电路104如上文参考图1所述操作。光电二极管140适于将相干光学信号(例如激光束)转换成DC电压。电池充电电路120适于使用从光电二极管140接收的DC电压对电池110充电。为了接收电量,设备经由接口102被插入到可移动电源150中。
图3是根据本发明的一个实施例适于被无线地充电的可移动电源175的简化高级框图。可移动电源175被示为部分地包括接口102、电压再调整电路104、可充电电池110、电池充电电路120、和声换能器145。
接口102和电压再调整电路104如上文参考图1所述操作。声换能器145适于将声波和压力波转换成DC电压。电池充电电路120适于使用从声换能器145接收的DC电压对电池110充电。
图4是根据本发明的一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源180的简化高级框图。可移动电源180被示为部分地包括接口102、电压再调整电路104、可充电电池110、电池充电电路120、和感应耦合电路155。
接口102和电压再调整电路104如上文参考图1所述操作。感应耦合电路155适于接收时变磁通量并作为响应生成DC电压。电池充电电路120适于使用从感应耦合电路155接收的DC电压对电池110进行充电。
图5是根据本发明的一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源185的简化高级框图。可移动电源185被示为部分地包括接口102、电压再调整电路104、可充电电池110、电池充电电路120、和RF功率回收单元165。
接口102和电压再调整电路104如上文参考图1所述操作。RF功率回收单元165适于接收RF信号并将接收的RF信号转换成DC电压。电池充电电路120适于使用从RF功率回收单元165接收的DC电压对电池110进行充电。
图6是根据本发明的另一个实施例的适于被无线地充电的可移动电源190的简化高级框图。无线功率回收单元190可以是图5中所示的RF功率回收单元165、图2中所示的光电二极管140、图3中所示的声换能器145和/或图4中所示的感应耦合电路155中的任何一者、或者一者或更多者的组合。可移动电源190也被示出为部分地包括输入接口195(例如,USB接口),其适于被插入到电源中以经由电池充电电路120给电池110充电。
电池充电电路120被示出为包括电压感测电路(VSC)122,该电压感测电路122适于比较从接口195和无线功率回收单元190接收的电压量,并选择这些电压之一以用于对电池100的充电。例如,如果VSC 122确定由有线接口195提供的功率量大于由无线回收单元190提供的功率量和/或比其更稳定,则VSC 122使电池110经由从接口195接收的电压被充电。在一个实施例中,电压感测电路可以由并联的多个二极管形成。
图7是根据本发明的另一个实施例的可移动电源200的简化高级框图。如上所述,可移动电源200包括输出接口102、电压调整电路104、可充电电池110、电池充电电路120、和输入接口195。可移动电源200也被示为部分地包括微控制器(MCU)和无线链路205,其可以符合任何通信标准,例如Bluetooth、Wi-Fi等。
例如运行在用户手机(未示出)、智能手表(未示出)等上的应用(未示出)经由微控制器(MCU)和无线链路205被无线链接到可移动电源200,以使用户能够监测可移动电源200的充电状态。例如,关于电量水平、温度等的信息可以由用户在与用户相关联的另一设备(例如,他的手机)上进行监测,并且该另一设备经由(MCU)和无线链路205被无线地链接到可移动电源。这种应用也可以用于设置用于对可移动电源充电的触发水平。例如,用户在他的手机或智能手表上使用该应用,可以设置30%的触发水平,使得当电池110中存储的电量下降到30%以下时,通知用户插入可移动电源100以例如经由USB端口195的USB投诉插座以对其充电。除了电量水平之外,用户还可以通过应用选择对可移动电源充电的时间和/或位置。例如,用户可以根据下列一个或更多个条件选择使应用通知用户给可移动电源充电的选项:(i)如果他/她在例如家(特定位置),和/或(ii)在例如晚上9点(特定时间)之后;和/或(iii)可移动电源具有例如少于50%的电量。因此,该通知提醒用户在选择的时间和方便的地点以及当电量水平低于用户选择的水平时给可移动电源充电。
图8是根据本发明的另一个实施例的可移动电源210的简化高级框图。可移动电源210包括输出接口102、电压调整电路104、可充电电池110、电池充电电路120、输入接口195、和无线功率回收电路190。无线功率回收单元190可以是图6中所示的RF功率回收单元165、图2中所示的光电二极管140、图3中所示的声换能器145和/或图4中所示的感应耦合电路155中的任何一者、或者一者或更多者的组合。可移动电源200也被示为部分地包括微控制器(MCU)和无线链路205,其适于符合任何通信标准,例如Bluetooth、Wi-Fi等。
例如运行在用户手机(未示出)、智能手表(未示出)等上的应用(未示出)经由微控制器(MCU)和无线链路205被无线链接到可移动电源200,以使用户能够监测可移动电源200的充电状态。例如,关于电量水平、温度等的信息可以由用户在与用户相关联的另一设备(例如,其手机)上进行监测,并且该另一设备经由(MCU)和无线链路205被无线地链接到可移动电源。这种应用也可以用于设置用于对可移动电源充电的触发水平。例如,用户使用在其手机或智能手表上的应用,可以设置25%的触发水平,使得当电池110的存储电量下降到低于25%时,也通知用户通过例如USB端口195将可移动电源100插入电源插座以对其充电。可选地,在这种条件下,可移动电源210被配置为激活无线功率回收单元190来给电池充电。如果检测到由无线回收单元190接收的功率的量低于预定义的最小阈值,则可以通知用户通过USB端口195将可移动电源插入插座。
除了电量水平之外,用户还可以通过应用选择对可移动电源充电的时间和/或位置。例如,用户可以根据下列一个或更多个条件选择使应用通知用户给可移动电源充电的选项:(i)如果他/她在例如家(特定位置),和/或(ii)在例如晚上9点(特定时间)之后;和/或(iii)可移动电源具有例如少于50%的电量。因此,该通知提醒用户在选择的时间和方便的地点以及当电量水平低于用户选择的水平时给可移动电源充电。例如,如果电池电量水平下降到低于第一阈值,并且被无线地接收的无线功率的量被检测为大于第二阈值,则用户还可以经由他/她的手机或智能手表选择选项,以使电池通过无线功率回收单元190充电。
图9是根据本发明的另一个实施例的可移动电源250的简化高级框图。可移动电源210被示为包括无线功率回收电路190。无线功率回收单元190可以是图5中所示的RF功率回收单元165、图2中所示的光电二极管140、图3中所示的声换能器145和/或图4中所示的感应耦合电路155中的任何一者、或者一者或更多者的组合。
图10是可移动电源250的一个示例性实施例的简化框图。可移动电源250被示为包括RF功率回收单元165和感应充电电路/单元155,但是不包括可充电电池。可移动电源250可以经由RF功率回收单元165从RF信号接收功率,并且传递接收的功率以激活感应充电单元155。因此,适于被感应充电并放置在包括感应充电单元155的充电垫上的便携式设备(例如手机、智能手表等)可以通过可移动电源190充电。
图11是根据本发明的另一个实施例的可移动电源260的简化高级框图。可移动电源260被示出为包括无线功率回收电路190、电压再调整电路104和接口,例如USB接口。无线功率回收单元190可以是图5中所示的RF功率回收单元165、图2中所示的光电二极管140、图3中所示的声换能器145和/或图4中所示的感应耦合电路155中的任何一者、或者一者或更多者的组合。可移动电源260适于例如经由RF功率回收单元220接收来自RF信号的功率,并将接收的功率传递到便携式设备,例如被插入到例如USB端口102中的手机。电压再调整电路104将通过RF回收单元220提供的DC电压转换成USB端口102所需的格式。
图12是根据本发明的另一个实施例的可移动电源300的简化高级框图。可移动电源300被示出为包括无线功率回收电路190、电压再调整电路104、诸如USB接口102的接口、微控制器(MCU)和无线链路205以及可以是触摸屏的LCD显示屏290,所述无线链路可以是符合诸如Bluetooth、Wi-Fi等任何通信标准。
无线功率回收单元190可以是图5中所示的RF功率回收单元165、图2中所示的光电二极管140、图3中所示的声换能器145和/或图4中所示的感应耦合电路155中的任何一者、或者一者或更多者的组合。由无线功率回收单元190接收的功率被通过电压再调整电路104调整,并被提供给有线接口(例如,USB端口)102。MCU和无线链路205以与上面参考图6和图7描述的相同方式操作。
可移动电源300可以由诸如餐馆或咖啡店的服务提供商提供给坐在餐馆或咖啡店的用户。例如,用户可以使用LCD来下订单。可选地,服务提供商可以通过LCD显示屏向用户提供信息。例如,如果服务提供商是在机场的餐馆,它可以向用户/顾客提供航班信息。用户/顾客也可以例如,通过将他/她的便携式设备插入到USB端口102中使用可移动电源300来给便携式设备充电。如上文参考图10和图11所述,可移动电源300适于通过功率回收单元190接收功率。
图13是任何上述实施例中描述的电池充电电路120的多个部件。由无线功率回收单元115提供的电压可能不足以给锂离子电池充电。此外,当无线功率回收单元115的输出负载具有最佳值时,无线功率回收单元115更有效地运行,并且提供更高的输出功率。最佳负载和从功率回收单元115汲取的电流可以取决于传入到功率回收单元115上的功率,且因此,根据本发明的一个实施例,负载是被动态调整的。
如下文进一步描述的,电池充电电路120适于增加由功率回收单元115提供的电压,以匹配电池的电压。开关控制器320适于在任何给定时间闭合开关305或310之一。因此,当控制器320闭合开关305时,它断开开关310。相反,当控制器320断开开关305时,其闭合开关310。
当开关控制器320闭合开关305并断开开关310时,因为从功率回收单元流向电感器300的电流不能瞬时增加,所以电感器中的电流开始增加。电感器中的电流持续增加到开关控制器320断开开关305并闭合开关310。当开关310闭合时,存储在电感器300中的电流能够在流经电压和电流感测块315之后对电池充电。因此,通过开关305和310的断开和闭合来改变提供给电池的电流脉冲的占空比,优化平均电流并且因此优化给电池充电所花费的时间。块315适于感测被传递到电池的电流和/或感测存储在电池中的电压。由块315如此感测的电流和/或电压也被传递到控制逻辑330。作为响应,控制逻辑控制脉宽调制器(PWM)块325生成并施加到开关305和310的脉冲宽度。换句话说,通过图13中所示的反馈机制,施加到开关305和310的脉冲宽度保持在最佳水平并且因此提供给电池的电流脉冲的占空比也保持在最佳水平,同时确保电池不会被过度充电。
本发明的上述实施例是说明性的而不是限制性的。本发明的实施例不受传输元件或接收元件的数量的限制。本发明的上述实施例不受信号的波长或频率限制。本发明的上述实施例不受用于给电池充电的电路类型或用于调整由电池提供的电压的电路类型的限制。本发明的上述实施例不受可被用于形成可移动电源的半导体衬底的数量的限制。其他修改和变化对于本领域技术人员将是明显的,并且旨在落入所附权利要求的范围内。
Claims (34)
1.一种可移动电源,包括:
可充电电池;
无线功率回收单元,所述无线功率回收单元适于无线地接收功率;
电池充电电路,所述电池充电电路适于将由所述功率回收单元回收的功率传递到所述可充电电池;
输出接口;和
电压再调整电路,所述电压再调整电路适于将功率从所述可充电电池提供给所述输出接口,以传递到外部设备。
2.根据权利要求1所述的可移动电源,其中,所述无线功率回收单元包括多个光电二极管,所述光电二极管适于将相干光学信号转换成电功率。
3.根据权利要求1所述的可移动电源,其中,所述无线功率回收单元包括声换能器,所述声换能器适于将声波转换成电功率。
4.根据权利要求1所述的可移动电源,其中,所述无线功率回收单元包括感应耦合电路,所述感应耦合电路适于将时变磁通量转换成电功率。
5.根据权利要求1所述的可移动电源,其中,所述无线功率回收单元包括RF功率回收单元,所述RF功率回收单元适于将RF信号转换成电功率。
6.根据权利要求1所述的可移动电源,还包括:
输入接口,所述输入接口适于经由有线连接向所述可移动电源供电。
7.根据权利要求6所述的可移动电源,还包括电压感测电路,所述电压感测电路适于在由所述无线功率回收单元提供的功率和由所述输入接口提供的功率之间进行选择,所选择的功率被提供给所述可充电电池。
8.根据权利要求1所述的可移动电源,还包括:
控制器,所述控制器适于监测所述可充电电池;和
无线链路,所述无线链路适于接收和传输信息。
9.根据权利要求8所述的可移动电源,其中,所述控制器还适于经由与用户相关联的移动设备通知用户,以使所述可移动电源被充电。
10.根据权利要求8所述的可移动电源,其中,所述控制器还适于从移动设备接收在一个或更多个条件被满足时使所述可移动电源被充电的指令。
11.根据权利要求10所述的可移动电源,其中,如果存储在所述可充电电池中的电量被检测为下降到低于阈值水平,则所述指令使得所述功率回收单元对所述可充电电池充电。
12.一种可移动电源,包括:
RF功率回收单元,所述RF功率回收单元适于将RF信号转换成电功率;和
感应耦合电路,所述感应耦合电路适于将通过所述RF功率回收单元提供的功率转换成时变磁通量。
13.一种可移动电源,包括:
无线功率回收单元,所述无线功率回收单元适于无线地回收功率;
输出接口;和
电压再调整电路,所述电压再调整电路适于经由所述输出接口将所回收的功率传递到外部设备。
14.根据权利要求13所述的可移动电源,还包括:
控制器;和
无线链路,所述无线链路适于接收和传输信息。
15.根据权利要求14所述的可移动电源,还包括:
LCD触摸屏。
16.一种功率传递方法,包括:
无线地回收功率;
将所回收的功率传递到可充电电池;
调整从所述可充电电池接收的电压;和
将所调整的电压提供给输出接口,以传递到外部设备。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述功率是通过多个光电二极管回收的,所述光电二极管适于将相干光学信号转换成电功率。
18.根据权利要求16所述的方法,其中,所述功率是通过声换能器回收的,所述声换能器适于将声波转换成电功率。
19.根据权利要求16所述的方法,其中,所述功率是通过感应耦合电路回收的,所述感应耦合电路适于将时变磁通量转换成电功率。
20.根据权利要求16所述的方法,其中,所述功率是通过RF功率回收单元回收的,所述RF功率回收单元适于将RF信号转换成电功率。
21.根据权利要求16所述的方法,还包括:
经由有线连接向所述可充电电池供电。
22.根据权利要求21所述的方法,还包括:
在所述回收的功率和通过所述有线连接提供的功率之间进行选择;和
将所选择的功率传递到所述可充电电池。
23.根据权利要求16所述的方法,还包括:
监测所述可充电电池的状态;和
无线地传送所述状态。
24.根据权利要求23所述的方法,还包括:
经由与用户相关联的移动设备通知所述用户以使所述可充电电池被充电。
25.根据权利要求16所述的方法,还包括:
当一个或更多个条件被满足时,无线地传输指令以使所述可充电电池被充电。
26.根据权利要求25所述的方法,其中,所述条件限定所述可充电电池的电压水平。
27.一种功率传递方法,包括:
将RF信号转换成电功率;和
将所述电功率转换成时变磁通量。
28.一种功率传递方法,包括:
无线地回收接收的功率;和
经由输出接口将所回收的功率传递到外部设备。
29.根据权利要求29所述的方法,还包括:
经由无线地传输的指令控制对所接收的功率的回收。
30.一种可移动电源,包括:
可充电电池;
输入接口;
电池充电电路,所述电池充电电路适于将从所述输入接口接收的功率传递到所述可充电电池;
输出接口;
电压再调整电路,所述电压再调整电路适于将功率从所述可充电电池提供给所述输出接口,以传递到外部设备;
可编程控制器,所述可编程控制器被耦合到所述电池充电电路和所述电压调整电路;和
无线通信链路,所述无线通信链路适于向外部便携式设备传输数据或从外部便携式设备接收数据。
31.一种功率传递方法,包括:
从有线输入接口接收功率;
将所接收的功率传递到可充电电池;
调整从所述可充电电池接收的电压;
将所调整的电压提供给输出接口,以传递到外部设备。
监测所述可充电电池的状态;和
无线地传送所述状态。
32.根据权利要求31所述的方法,还包括:
经由与用户相关联的移动设备通知所述用户以使所述可充电电池被充电。
33.根据权利要求32所述的方法,还包括:
当一个或更多个条件被满足时,无线地传输指令以使所述可充电电池被充电。
34.根据权利要求33所述的方法,其中,所述条件限定所述可充电电池的电压水平。
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