CN110870161A - 电插座的控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电源插座，其包括：配置为电连接至负载设备的出线口；和电子处理器。电子处理器被配置为确定负载设备的电池的充电状态。电子处理器进一步被配置为：在电池的充电状态低于预定阈值时，向负载设备供电；并且在电池的充电状态等于或高于预定阈值时，中止向负载设备供电。

Description

电插座的控制系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年6月20日提交的美国临时专利申请第62/522,551号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
实施例涉及电插座。
发明内容
电插座，诸如电弧故障断路器(AFCI)插座或接地故障断路器(GFCI)插座，被配置为向电连接至电插座的负载设备供电。负载设备可以包括电池，该电池使用从电插座接收的电力来充电。通常，当电连接到至源时，即使负载设备的电池处于充满电状态，也会持续从插座向负载设备供电。当电池处于充满电状态时，持续供电不仅效率低下，还可能损坏电池和/或缩短电池寿命。
因此，一个实施例提供了一种电源插座，其包括被配置为电连接至负载设备的出线口，和电子处理器。电子处理器被配置为确定负载设备的电池的充电状态。电子处理器进一步被配置为：在电池的充电状态低于预定阈值时，向负载设备供电；并且在电池的充电状态等于或高于预定阈值时，中止向负载设备供电。
另一个实施例提供了一种操作电连接至负载设备的电源插座的方法。该方法包括确定负载设备的电池的充电状态。该方法进一步包括：在电池的充电状态低于预定阈值时，向负载设备供电；并且在电池的充电状态等于或高于预定阈值时，中止向负载设备供电。
通过考虑详细描述和附图，本申请的其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1是根据一些实施例的电插座的透视图。
图2A是根据一些实施例的图1的电插座的局部暴露前透视图。
图2B是根据一些实施例的图1的电插座的局部暴露后透视图。
图3是根据一些实施例的图1的电插座的局部暴露图。
图4是根据一些实施例的图1的电插座的测试电路的框图。
图5是示出了根据一些实施例的图1的电插座的操作的流程图。
具体实施方式
在详细解释本申请的任何实施例之前，应理解，本申请的应用不限于在以下描述中阐述或在以下附图中说明的构造细节和部件布置。本申请可以具有其他实施例，并且可以以各种方式实践或实施。
为了便于描述，通过每个零部件的单个示例示出了本文提出的一些或全部示例系统。一些示例可能无法描述或说明系统的所有部件。其他示例实施例可以包括更多或更少的每个所示部件，可以组合一些部件，或者可以包括附加或替代部件。
图1示出了根据本申请的一个实施例的插座10的透视图。在一些实施例中，插座10是电弧故障断路器(AFCI)设备或接地断路器(GFCI)设备。在一些实施例中，插座10是被配置为从干线向电耦合至该插座的设备提供120VAC和/或220VAC的插座。在一些实施例中，插座10可以包括通用串行总线(USB)出线口或被配置为提供DC电压的其他直流(DC)出线口。
在所示的实施例中，插座10包括盖12，该盖具有双出线口面14，该双出线口面14具有相开口16、中性开口18和接地开口20。另外，在所示的实施例中，面14进一步具有开口22和相邻开口23。开口22和23被配置为容纳除双出线口面14之外的出线口。例如，如图2A和图2B所示，开口23容纳第一出线口24，并且开口22容纳第二出线口28。出线口24和28可以是相同类型的电源出线口，或者各自可以是不同类型的。例如，在所示的实施例中，第一出线口24是通用串行总线(USB)出线口，并且第二出线口28是苹果公司的闪电端口(TM)。在其他实施例中，插座10包括单个USB(或其他类型的)出线口和/或单出线口面。
在所示的实施例中，出线口24有助于插座10内的USB充电组件与包括USB端口的外部设备之间的连接。然而，如上所述，应当理解，任何电力/通信连接器都可以配置有所公开的用于向外部设备供电的开口22和23。
回到图1，插座10进一步包括后盖36，该后盖通过四个紧固件38(图1中示出了两个紧固件38，其他两个紧固件38在视图中被遮挡了)固定到前盖12上。在一些实施例中，紧固件38包括前盖12上的带倒钩的柱50和后盖36上相应的弹性箍52，类似于美国专利第6,398,594号中所详细描述那些，该专利全部内容通过引用并入本文，以用于所示教的全部内容。接地轭/桥组件40包括从插座10的端部伸出的标准安装耳42。
图2A和图2B各自示出了插座10的前部和后部(分别)的透视图，其中前盖12被移除以露出歧管126。歧管126为印刷电路板(PCB)390和轭/桥组件40(图1)提供支撑。PCB 390包括控制系统200中的一些或全部(图4)。
图3是根据一些实施例的芯组件80的侧视图。芯组件80可以包括电路板PCB82，该电路板PCB 82支撑插座10的一些工作部件。在一些实施例中，PCB 82可以是PCB 390的一部分，并且包括控制系统200中的一些或全部(图4)。线路触点臂94、96为悬臂式，其各自的远端载有相位和中性线路触点102、104。负载触点臂98、100也为悬臂式，其各自的远端载有相负载和中性负载触点101、103。悬臂式触点臂的弹性使线路触点102、104和负载触点101、103彼此远离。负载触点臂98、100搁置在可移动触点滑座106上，该可移动触点滑座由绝缘(优选热塑性)材料制成。
图4是示出了插座10内的控制系统或电路200的框图。控制系统200包括电子处理器205(例如，微处理器或另一种合适的可编程设备)。电子处理器205电连接和/或通信连接至插座10的各个模块或部件。例如，电子处理器205连接至线路端子210、负载端子215、中断设备220、整流器225、输入/输出(I/O)模块230、传感器231和存储器235。在一些实施例中，控制系统200还包括通信链路239。在另外的实施例中，控制系统200还包括收发器240。
存储器235包括，例如，程序存储区域和数据存储区域。程序存储区域和数据存储区域可以包括不同类型的存储器的组合，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)。可以使用各种非暂时性计算机可读介质，例如，磁性、光学、物理或电子存储器。电子处理器205通信耦合至存储器235，并且执行存储在存储器235中、或存储在另一个非暂时性计算机可读介质(诸如，另一个存储器或盘)上的软件指令。该软件可以包括一个或多个应用程序、程序数据、过滤程序、规则、一个或多个程序模块以及其他可执行指令。
线路端子210被配置为接收电力(例如，线路电力)。线路端子210经由中断设备220，选择性地电连接至负载端子215。负载端子215被配置为将电力输出到系统200外部电连接至出线口245的负载设备242(或外部负载)。出线口245是插座的一个或多个电力/通信连接器，例如，双出线口面14的出线口之一、出线口24和出线口28。在具有多于一个出线口245的实施例中，系统200可以包括重复的和/或附加的部件，诸如以下描述的那些部件。
负载设备242可以是被配置为从系统200接收电力的任何种类的电气设备(例如，家用或商用电器、计算机、便携式通信设备、便携式电池等)。在一些实施例中，负载设备242包括电池(未示出)，当负载设备242连接至系统200时，对该电池充电。在一些实施例中，负载设备242可以是或可以包括适配器，该适配器被配置为对从系统200接收的电力进行转换和/或整流。应当理解，虽然以下从单个负载设备242的角度对系统和方法进行了描述，但是在一些实施例中，多于一个的负载设备242可以通过每个出线口245连接至系统200，并且以与下文所述类似的方式，与系统200相互作用。
中断设备220被配置为中断从线路端子210到负载端子215的电力流。在一些实施例中，中断设备220可以包括芯组件80的部件，例如，线路触点臂94、96，触点102、104，负载触点臂98、100以及触点101、103。
尽管示出为单个线路端子210、单个负载端子215和单个中断设备220，但是在其他实施例中，插座10可以包括两个或更多个单独起作用的线路端子210、负载端子215和中断设备220。例如，第一线路端子、第一负载端子和第一中断设备可以对应于插座10的第一出线口，而第二线路端子、第二负载端子和第二中断设备可以对应于插座10的第二出线口。例如，在一些实施例中，线路端子210、负载端子215和中断设备220可以对应于出线口24，而第二线路端子、第二负载端子和第二中断设备可以对应于出线口28。
在一些实施例中，在出线口245和I/O模块230之间设有通信链路239，使得电子处理器205可以与负载设备242进行通信。通信链路239可以是物理(有线)连接或感应式短程通信系统。在一些实施例中，通信链路239是近场通信链路，并且与出线口245集成在一起。
整流器225被配置为将线路电力整流为标称电力，以供控制系统200使用。在一些实施例中，整流器225将交流(AC)电整流为标称直流(DC)电。在另外的实施例中，整流器225定位成与中断设备220串联在一起，以便对通过负载端子215提供给负载设备242的线路电力进行额外整流。
I/O模块230被配置为接收输入并向外围设备提供输出。I/O模块230(例如，通过一个或多个有线和/或无线连接)从插座10内部和外部的设备获得信息和信号，并向其提供信息和信号。例如，I/O模块230被配置为从传感器231接收数据。在一些实施例中，I/O模块230被配置为提供插座10与外部设备(例如，其他插座、电气设备、外部计算机、智能电话、平板电脑等)之间的通信。在这样的实施例中，插座10可以使用例如收发器240，通过网络与一个或多个外部设备通信。该网络例如是广域网(WAN)(例如，因特网，基于TCP/IP的网络，蜂窝网络，诸如例如全球移动通信系统[GSM]网络、通用分组无线业务[GPRS]网络、码分多址[CDMA]网络、演进数据优化[EV-DO]网络、增强型数据速率GSM演进[EDGE]网络、3GSM网络、4GSM网络、数字增强型无绳电信[DECT]网络、数字AMPS[IS-136/TDMA]网络或集成数字增强型网络[iDEN]网络等)。在其他实施例中，网络是例如采用各种通信协议(诸如，Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等)中的任何一种的局域网(LAN)、邻域网(NAN)、家庭区域网(HAN)或个人区域网(PAN)。在又一个实施例中，网络包括广域网(WAN)、局域网(LAN)、邻域网(NAN)、家庭区域网(HAN)或个人区域网(PAN)中的一个或多个。
传感器231被配置为感测/测量与电连接至出线口245的负载设备242有关的至少一个电气特性。电气特性例如是电压、电流和/或电阻。在一些实施例中，传感器231是电流传感器，其被配置为对通过负载端子215提供给负载设备242的电流进行测量。
收发器240被配置为经由例如无线通信链路244，实现插座10和负载设备242之间的无线通信。在其他实施例中，代替收发器240，插座10可以包括单独的发送和接收组部件，例如，发射器和接收器。在操作中，电子处理器205被配置为控制收发器240向插座10发送数据和从其接收数据。电子处理器205对收发器240发送和接收的数字数据进行编码和解码。收发器240向各种无线通信网络发送无线电信号，并从其接收无线电信号。例如，在一些实施例中，收发器240被配置为与家庭自动化(智能家庭)集线器通信。家庭自动化或智能家庭集线器是一种硬件设备，其连接家庭自动化网络上的设备并对其之间的通信进行控制。家庭自动化集线器可以进一步通信耦合到一个或多个远程服务器，收发器240可以被配置为通过家庭自动化集线器直接或间接访问该一个或多个远程服务器。电子处理器205和收发器240可以包括各种数字和模拟部件，简洁起见，本文不对这些部件进行描述，并且这些部件可以以硬件、软件或二者的结合来实现。一些实施例包括单独的发送和接收部件，例如，发射器和接收器，而不是组合的收发器240。
图5示出了根据一些实施例的插座10的过程或操作300。作为示例，方法300被描述为分别由上述图4和图1中所示的插座10内的系统200的电子处理器205执行。应当理解，可以改变操作300中公开的步骤顺序。尽管示出为以并行顺序发生，但是在其他实施例中，所公开的步骤可以以连续顺序执行。此外，可以向过程添加附加的步骤，且可能并非所有步骤都是需要的。
在框310中，电子处理器205基于电气特性，确定负载设备242的电池的充电状态(换言之，当前充电容量)。在一些实施例中，电子处理器205经由收发器240与负载设备242通信，以确定电池的充电状态。
在一些实施例中，电子处理器205从传感器231接收电气特性。电气特性可以是单个值或数据点的时间序列。电气特性可以用于确定负载设备242的充电状态。
在一些实施例中，例如通过收发器240或通信链路239，向电子处理器205提供附加信息。该信息可以用来识别特定的负载设备242。例如，该信息可以包括负载或设备的类型、负载的制造商、和/或负载的品牌/型号。在一些实施例中，该信息包括唯一标识符，以将特定的负载设备242与相同类型、制造商、和/或品牌/型号(例如，序列号)的其他负载设备区分开来。在其他实施例中，可以使用附加信息确定负载设备242的电池的充电状态。
在框315中，电子处理器205确定充电状态是否等于或大于预定阈值。在一些实施例中，阈值对应于负载设备242的电池的满充电容量。在另外的实施例中，电子处理器205根据负载设备242的身份确定阈值。在这样的实施例中，阈值是基于负载设备242的充电历史(例如，自上次充电以来的使用情况)来计算的。负载设备242的充电历史可以存储在存储器235或远程服务器或数据库内。在这样的实施例中，充电历史可以通过家庭自动化(智能家庭)集线器存储在远程服务器上。阈值还可以基于负载设备242的一个或多个充电特性(例如，最大充电时间或自上次充电以来的使用情况)来计算。这样的充电特性可以存储在存储器235或远程服务器或数据库(例如，与智能家居集线器通信的服务器)内。在这样的实施例中，电子处理器205提供关于负载设备242的信息，例如，负载设备242的物理位置或负载设备242的充电历史。
当电池的充电状态低于阈值时，电子处理器205继续向负载设备242供电(框320)。在一些实施例中，电子处理器205进一步被配置为经由收发器240与家庭自动化集线器通信，并且从家庭自动化集线器接收对负载设备242进行充电的充电命令。充电命令例如是向负载设备242提供多少电力以及何时开始或停止对负载设备242充电。
当电池的充电状态等于或大于阈值时，电子处理器205中止向负载设备242的供电(框325)。在一些实施例中，电子处理器205激活中断设备220，以中止向负载设备242的供电。在一些实施例中，在中止向负载设备242供电之后，控制系统200进入待机(或睡眠)模式，以减少其功耗。在待机模式下，控制系统200可以以预定的时间间隔进行检查，以验证充电状态低于阈值的负载设备242是否已电连接至出线口245。该验证可以基于来自传感器231的数据或收发器240从负载设备242接收的信号来进行。
在前述说明书中，已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下，进行各种修改和更改。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的，并且所有这样的修改旨在包含在本示教的范围内。
然而，益处、优点、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更加明显的任何特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征。本发明仅通过所附权利要求书限定，所附权利要求书包括在本申请未决期间进行的任何修改以及所发布的那些权利要求的所有等同物。
在本文件中，关系术语，例如第一和第二、顶部和底部等，仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际上的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或其任何其他变型旨在覆盖非排他性的包含，使得包括、包含、具有或含有一系列元素的过程、方法、物品或装置不仅包括那些元素，还可以包括未明确列出的或这种过程、方法、物品或装置固有的其他元素。以“包括……”、“具有……”、“包含……”、“含有……”开头的元素，没有更多限制，不排除在包括、具有、包含或含有该元素的过程、方法、物品或设备中存在附加的相同元素。除非本文另外明确指出，否则，术语“一”和“一个”被定义为一个或多个。术语“基本上”、“本质上”、“大约”、“约”或其任何其他版本被定义为接近本领域普通技术人员所理解的，并且在一个非限制性实施例中，这些术语被定义为在10％之内，在另一个实施例中为在5％之内，在另一个实施例中为在1％之内，并且在另一个实施例中为在0.5％之内。本文使用的术语“耦合”被定义为连接，但不一定是直接连接也不一定是机械连接。以某种方式“配置”的设备或结构至少以这种方式配置，但是也可以以未列出的方式配置。
将要理解的是，一些实施例可以由一个或多个通用或专用电子处理器(或“处理设备”)，诸如微处理器、数字信号处理器、定制处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包含软件和固件)构成，该唯一存储的程序指令控制一个或多个电子处理器，以结合某些非处理器电路实现本文所述的方法和/或装置的一些、大多数或全部功能。另选的，一些或全部功能可以通过没有存储程序指令的状态机来实现，或者在一个或多个专用集成电路(ASIC)中实现，其中每个功能或某些功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，可以使用两种方法的组合。
此外，实施例可以被实现为其上存储有计算机可读代码的计算机可读存储介质，该计算机可读代码用于对计算机(例如，包括电子处理器)进行编程，以执行本文所描述和所要求保护的方法。这样的计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光学存储设备、磁存储设备、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪存。进一步地，预期普通技术人员在本文所公开的概念和原理的指导下，尽管可能会花费大量精力和例如受可用时间、当前技术和经济考虑激发而作出许多设计选择，但只需进行最少的试验即可轻松生成这样的软件指令、程序和IC。
说明书摘要被提供以允许读者快速确定技术公开的性质。提交时的理解是，其不会被用来解释或限制权利要求书的范围或含义。此外，在前面的具体实施方式中，可以看出，出于简化本公开的目的，各种特征在各种实施例中被组合在一起。本公开的方法不应被解释为反映如下意图：所要求保护的实施例需要比每个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，如以下权利要求书所反映的，本发明主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，以下权利要求书由此被并入到具体实施方式中，其中每个权利要求本身作为单独的所要求的保护的主题。

Claims (18)

1.一种电源插座，包括：
出线口，其被配置为电连接至负载设备；和
电子处理器，其被配置为
确定所述负载设备的电池的充电状态，
当所述电池的所述充电状态低于预定阈值时，向所述负载设备供电，以及
当所述电池的所述充电状态等于或高于预定阈值时，中止向所述负载设备供电。
2.根据权利要求1所述的电源插座，其中，所述预定阈值对应于所述电池的满充电容量。
3.根据权利要求1所述的电源插座，其中，所述电子处理器进一步被配置为经由收发器或通信链路与所述负载设备通信，以确定所述电池的所述充电状态。
4.根据权利要求1所述的电源插座，进一步包括收发器。
5.根据权利要求4所述的电源插座，其中，所述电子处理器进一步被配置为经由所述收发器与家庭自动化集线器通信，并且从所述家庭自动化集线器接收充电命令。
6.根据权利要求1所述的电源插座，其中，所述电子处理器进一步被配置为参考所述负载设备的充电特性，以确定何时停止向所述电池供电。
7.根据权利要求6所述的电源插座，其中，所述充电特性是选自由以下组成的群组中的一项：最大充电时间、自上次充电以来的使用情况和充电历史。
8.根据权利要求1所述的电源插座，进一步包括传感器，所述传感器被配置为感测所述出线口的电气特性。
9.根据权利要求8所述的电源插座，其中，所述电子处理器基于所述电气特性，确定所述负载设备的所述电池的所述充电状态。
10.根据权利要求1所述的电源插座，其中，所述电子处理器基于与所述负载设备的通信，确定所述负载设备的所述电池的所述充电状态。
11.一种操作电连接至负载设备的电源插座的方法，所述方法包括：
确定所述负载设备的电池的充电状态；
当所述电池的所述充电状态低于预定阈值时，向所述负载设备供电，以及
当所述电池的所述充电状态等于或高于预定阈值时，中止向所述负载设备供电。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定阈值对应于所述电池的满充电容量。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：经由收发器或通信链路与所述负载设备通信，以确定所述电池的所述充电状态。
14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：经由收发器与家庭自动化集线器通信，并且从所述家庭自动化集线器接收充电命令。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：参考所述负载设备的充电特性，以确定何时停止向所述电池供电。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：经由传感器，感测所述出线口的电气特性。
17.根据权利要求16所述的电源插座，其中，所述确定所述负载设备的所述电池的所述充电状态的步骤是基于所述电气特性进行的。
18.根据权利要求11所述的电源插座，其中，所述电子处理器确定所述负载设备的所述电池的所述充电状态是基于与所述负载设备的通信进行的。
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