CN113137907A - 电池膨胀检测 - Google Patents

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内特·科伊
布莱恩·蒙森
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Abstract

本发明涉及电池膨胀检测，并且公开一种电容传感器，该电容传感器可以被定位以检测物体的尺寸变化。该传感器可以构造为使用互电容或自电容以检测尺寸变化。

Description

电池膨胀检测
技术领域
本公开总体涉及用于检测尺寸的系统和方法。特别地，本公开涉及用于电容式感测尺寸变化的系统和方法。
背景技术
尺寸变化可以描述有助于获知的状态。例如，一些装置组件的尺寸变化可以指示部件即将发生故障或指示危险情况的存在。锂离子(Li-ion)电池通常用于许多消费者、军事和航空航天电子产品，如平板电脑、移动电话、卫星、航天器等。锂离子电池因为其含有易燃的电解质(典型为锂盐)，所以可能存在安全隐患，并且可能需要保持被加压。锂离子电池会随着其开始老化和劣化而膨胀。
在有限空间约束的装置中，膨胀的电池是潜在危险的问题。传统上，例如，平板电脑将电池封闭在坚硬的塑料或金属外壳中，以限制任何膨胀并且防止其推压平板电脑的其他部件。典型的电池组可以包括几个单独的电池单元。目前，随着平板电脑变得更薄并且更轻，单独的电池单元通常被封装在真空密封的塑料袋或塑料包中，如果电池单元膨胀，电池组对其周围的组件推压。这通常意味着它对键盘和/或触摸板推压。来自膨胀的电池的力可能非常大并且可能造成机械损坏。现有的系统和方法也存在其他瑕疵、缺点和不便。
发明内容
在一些实施例中，便携式电子装置可以包括第一电容传感器；控制器，被编程以检测由第一电容传感器测量的触摸输入和/或接近输入；第二电容传感器，与控制器连通；以及电池组装件，与第二电容传感器连通。第二电容传感器被编程以检测电池组装件的膨胀。
电池组装件可以与第二电容传感器邻近。
第一电容传感器可以并入轨迹板中。
第二电容传感器可以位于轨迹板和电池组装件之间。
第二电容传感器可以位于便携式电子装置的结构特征和电池组装件之间。
第二电容传感器可以连接到轨迹板的下侧。
第二电容传感器可以与电池组装件中的至少一个单元物理接触。
第二电容传感器可以与电池组装件中的每个单元物理接触。
第一电容传感器可以是触摸屏幕。
第二电容传感器可以包括第一电极和在第一电极和电池组装件之间的可压缩材料。通过第一电极测量的电容可以基于可压缩材料的尺寸。
第二电容传感器可以包括第二电极。第一电极和第二电极可以定位成与可压缩材料的第一侧邻近。
便携式电子装置可以包括浮动耦合器。浮动耦合器可以与可压缩材料的第二侧邻近，该第二侧与可压缩材料的第一侧相对。
便携式电子装置可以包括第二电极。可压缩材料可以位于第一绝缘体和第二绝缘体之间，并且通过第一电极测量的电容可以基于第一电极和第二电极之间的距离。
在一个实施例中，便携式电子装置可以包括控制器，被编程以检测由便携式电子装置的轨迹板测量的触摸输入和/或接近输入，以及通过并入便携式电子装置的电容传感器检测并入便携式电子装置中的内部物体的膨胀。
电容传感器可以位于轨迹板和内部物体之间。
电容传感器可以位于便携式电子设备的结构特征和内部物体之间。
电容传感器可以连接到轨迹板。
电容传感器可以与内部物体中的至少一个单元物理接触。
电容传感器可以与内部物体中的每个单元物理接触。
在一个实施例中，用于便携式电子装置的计算机程序产品可以包括存储指令的非临时计算机可读介质，该指令通过处理器执行以检测由便携式电子装置的轨迹板测量的触摸输入和/或接近输入，并且通过并入便携式电子装置中的电容传感器检测并入便携式电子装置中的电池组装件的膨胀。
电容传感器可以位于便携式电子设备的结构特征和电池组装件之间。
在一个实施例中，设备可以包括物体；可压缩材料，与物体机械连通；电极，与可压缩材料机械连通、以及控制器，被编程以当物体的尺寸变化以改变可压缩材料的厚度时，检测用电极测量的电容变化。
可压缩材料的厚度可以为0.1毫米至5毫米。
可压缩材料可以是泡沫、橡胶、泡沫橡胶或其组合。
电极可以位于第一绝缘体上。
设备可以包括第二电极和第二绝缘体，该第二电极位于该第二绝缘体上。可压缩材料可以位于第一绝缘体和第二绝缘体之间，并且用电极测量的电容可以基于第一电极和第二电极之间的距离。
设备可以包括位于第一绝缘体上的第二电极。第一绝缘体可以具有可弯曲区域，该可弯曲区域被配置为围绕物体弯曲。
设备可以包括第二电极。第一电极和第二电极可以定位成与可压缩材料的第一侧邻近。
设备可以包括浮动耦合器。浮动耦合器可以与可压缩材料的第二侧邻近，该第二侧与可压缩材料的第一侧相对。
通过电极测量的电容可以是自电容测量。
可压缩材料的厚度可以配置为当物体膨胀时收缩。
可压缩材料的厚度可以配置为当物体收缩时膨胀。
当物体的部分排气时，物体可以易于膨胀。
物体可以是电池组装件。
物体的尺寸可以因温度而变化。
物体的尺寸可以易于因湿度而变化。
在一个实施例中，设备可以包括电池组装件；可压缩材料，与电池组装件机械连通；电极，与可压缩材料机械连通、以及控制器，被编程以当电池组装件的尺寸因排气而变化进而引起可压缩材料收缩时，检测用电极测量的电容变化。
可压缩材料可以是泡沫。
设备可以包括第二电极和第二绝缘体，第二电极位于该第二绝缘体上。可压缩材料可以位于第一绝缘体和第二绝缘体之间，并且用电极测量的电容可以基于第一电极和第二电极之间的距离。
该设备可以包括位于第一绝缘体上的第二电极。第一绝缘体可以具有可弯曲区域，并且可以被配置为围绕物体弯曲。
该设备可以包括第二电极，其中第一电极和第二电极定位成与可压缩材料的第一侧邻近，并且包括浮动耦合器，其中浮动耦合器与可压缩材料的第二侧邻近，该第二侧与可压缩材料的第一侧相对。
在一个实施例中，电池组装件可以包括电化学结构；袋，设置在电化学结构周围；第一电极，并入电池组装件中；第二电极，并入电池组装件中；以及控制器，与第一电极和第二电极连通，该控制器被编程以测量在第一电极和第二电极之间的电容。
第二电极可以并入袋中。
第二电极可与袋一起移动。
第一电极可以粘附到电化学结构。
第一电极可以并入袋中。
第一电极可以是设置在袋内部的感测电极，第二电极是并入该袋中的发射电极。
控制器可以被编程为当第一电极和第二电极之间的电容达到预定值时发送警报。
电池组装件可以包括与袋一起可移动的浮动耦合器。
第一电极和第二电极中的至少一个可以固定到袋内部的参考表面，并且浮动耦合器与第一电极和第二电极中的至少一个之间的距离影响第一电极和第二电极之间的电容。
可以与电池终端共用电极。
参考表面可以是电化学结构的部件。
在一个实施例中，与电池组装件相关联的计算机程序产品可以包括存储指令的非临时计算机可读介质，该指令通过处理器执行以确定并入电池组装件的第一电极和并入电池组装件的第二电极之间的电容。
当第一电极和第二电极之间的电容达到预定阈值时，处理器可执行指令以发送警报。
第一电极和第二电极中的至少一个可以并入袋中。
计算机程序产品可以包括设置在电池组装件内部并且与袋一起可移动的浮动耦合器，其中浮动耦合器和第一电极和第二电极中的至少一个之间的距离影响第一电极和第二电极之间的电容。
在一个实施例中，电池组装件可以包括袋、至少部分地位于袋中的电容传感器、以及控制器，经编程以至少部分地基于电容传感器的电容测量来确定袋的膨胀尺寸。
电容传感器可以包括可以与袋的部分一起移动的至少一个电极。
通过可以与袋的至少一部分一起移动的浮动耦合器可以影响电容测量。
电容传感器的感测电极可以设置在袋内部，并且电容传感器的发射电极并入袋中。
电容传感器可以是具有独立驱动和感测电极的互电容传感器。
电容传感器可以是具有电极的自电容传感器，其中电极被配置为既驱动电压又感测电容测量值。
附图说明
图1描绘根据本公开的尺寸检测系统的示例。
图2是沿线A-A剖开图1中的系统的部分的示意性横截面侧视图。
图3描绘根据本公开的尺寸检测系统的示例。
图4A是根据本公开的尺寸传感器的示意性俯视图。
图4B是图4A中的尺寸传感器处于折叠配置的示意性横截面侧视图。
图5描绘根据本公开的多单元电池尺寸检测系统的示例。
图6描绘根据本公开的尺寸检测系统的示例。
图7描绘根据本公开的尺寸检测系统的示例。
图8描绘根据本公开的尺寸检测系统的示例。
图9描绘根据本公开的尺寸检测系统的示例。
图10描绘根据本公开的尺寸检测系统的示例。
图11描绘根据本公开的并入电子装置中的尺寸检测系统的示例。
图12描绘根据本公开的并入电子装置中的尺寸检测系统的示例。
图13描绘根据本公开的用于检测电池膨胀的方法的示例。
图14描绘根据本公开的电池的方法的示例。
图15描绘根据本公开的电池的方法的示例。
图16描述根据本公开的用于检测尺寸变化的方法的示例。
虽然本公开可以具有各种修改和替代形式，但是特定的实施例已经通过附图中的示例示出，并且将在本文中详细描述。然而，应当理解的是，本公开并不旨限制于所公开的特定形式。相反，本发明旨在涵盖通过所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的所有修改、等效方案和替代方案。
具体实施方式
本说明书提供示例，并不旨在限制本发明的范围、适用性或配置。相反，接下来的描述将为本领域中的那些技术人员提供用于实现本发明的实施例的有利描述。可以在元件的功能和布置上会做出各种变化。
因此，各种实施例可以适当地省略、替换或添加各种程序或组件。例如，应当理解的是，可以以不同于所描述的顺序来执行这些方法，并且可以添加、省略或组合各种步骤。而且，针对一些实施例所描述的方面和元件可以在各种其他实施例中被组合。还应当理解的是，以下系统、方法、装置和软件可以单独地或共同地成为更大系统的组件，其中其他程序可以优先或以其他方式修改其应用程序。
就本公开而言，术语“对齐”通常是指平行、基本平行或形成小于35.0度的角。就本公开而言，术语“横向”通常指垂直、基本垂直或形成55.0度和125.0度之间的角。就本公开而言，术语“长度”通常是指物体的最长尺寸。就本公开而言，术语“宽度”通常是指物体从一侧到另一侧的尺寸并且可以指垂直于物体的长度地横跨物体进行测量。
就本公开而言，术语“电极”通常指旨在用于进行测量的导电体的部分，术语“路径”和“迹线”通常是指不旨在用于进行测量的导电体的部分。就本公开中有关电路的内容而言，术语“线路”通常是指电极和导电体的“路径”或“迹线”部分的组合。就本公开而言，术语“Tx”通常是指传输线、电极，或其部分，术语“Rx”通常是指感测线、电极，或其部分。
就本公开而言，术语“便携式电子装置”通常指可运输的装置并且包括电池和电子组件。示例可以包括电动车、混合动力车辆、笔记本电脑、台式计算机、移动电话、电子平板电脑、个人数字装置、手表、游戏控制器、其他装置或其组合。就本公开而言，术语“机械连通”通常是指直接物理接触或间接物理接触。例如，与物体直接物理接触的材料可以接触到物体。另一方面，与物体间接物理接触的材料可以包括经由与物体直接物理接触的一种中间材料(或多种中间材料)直接物理接触。在这种类型的示例中，当该材料移动时，该材料可以导致中间材料移动，这导致物体移动。
就本公开而言，术语“浮动耦合器”通常是指未接地的导电材料。在一些情况下，浮动耦合器可以利用电绝缘材料与电极分离。基于浮动耦合器和电极之间的距离可以影响用电极测量的电容。
应理解的是，在本公开中使用的术语“触摸板”和“触摸传感器”可与“电容式触摸传感器”、“电容式传感器”、“电容式触摸和接近传感器”、“接近传感器”、“触摸和接近传感器”、“触摸面板”、“触摸板”、和“触摸屏幕”互换使用。
还应理解的是，如同本文所使用的，术语“竖直”、“水平”、“横向”、“上部”、“下部”、“左侧”、“右侧”、“内部”、“外部”等可以指代图中所示的所公开的装置和/或组件中的特征的相对方向或位置。例如，“上部”或“最上部”可以指比另一个特征更靠近页面顶部的特征。然而，这些术语应广义地解释为包括具有其他方向的装置和/或组件，例如倒置或倾斜方向，其中顶部/底部、在……上/在……下、上方/下方、上/下和左/右可以根据方向互换。
虽然下面的许多例子是参照电池尺寸检测系统来描述的，但该系统可以用于检测任何类型的物体的尺寸变化。例如，尺寸检测系统可以用于检测固体、气体、液体、其组合或诸如电池组装件的复杂装置的尺寸变化。在电池的示例中，电池可以位于笔记本电脑、移动装置、电子平板电脑、车辆或其他类型的装置中。在一些情况下，电池是锂电池。然而，在其他示例中，可以使用碱性电池或其他类型的电池。
图1是根据本公开的实施例的尺寸检测系统100的示意性俯视图。如图所示，所公开的实施例包括基本上沿着例如电池102或其他类型电池的物体的长度、宽度或其他尺寸而定位的传感器104。传感器104构造有驱动电极106和感测电极108(参见图2)，驱动电极106和传感电极108沿诸如塑料等的薄条状绝缘体116而延伸，其中电极106、108通过诸如泡沫橡胶等的薄(例如0.5mm)绝缘的且可压缩材料114隔开。传感器104经由连接110连接到驱动和感测电路112。
图2是沿线A-A剖开图1中的尺寸检测系统100的部分的示意性横截面侧视图。在该配置中，传感器104以“互电容”模式操作。可压缩材料114通过图2中被以D标注的恒定或固定的分离部(separation)保持驱动电极106和感测电极108。
在使用中，传感器104条优选地附接到与物体邻近的参考表面，例如计算机壁或其他相对不可移动的支撑体。在一些情况下，优选使传感器104填充物体和参考表面之间的可用空间。在电池102的示例中，电池的电化学结构周围的袋或外壳可以充满排出气体，该排出气体导致袋或外壳膨胀，从而改变电池的尺寸。在该示例中，电池的增大的尺寸可以填充电池102和计算机壁之间的任何开放空间。当空间被填满或没有开放空间时，电池尺寸的增大可以增加作用在传感器104条上的压力。随着压力增大，它在传感器104上施加压力，导致泡沫或其他类型的可压缩材料114压缩。由于材料114压缩，驱动电极106靠近感测电极108移动(即，距离D减小)，这增大两个电极之间的电容耦合。利用感测电路112测量从驱动电极106耦合到感测电极108上的增加的信号。感测电路112的实施例可以通知计算机或其他处理器，其继而可以通知用户电池102需要尽快更换，否则计算机可能发生物理损坏等。
在其他示例中，该传感器104条可以应用于计算装置、车辆、其他类型的设备或其组合中的其他组件。例如，传感器条可以应用于包含气体或液体的容器。例如，传感器条可以应用于软管、轮胎、气球、球、罐、袋、外壳、其他类型的容器和/或基于内部压力而膨胀和收缩的结构，及其组合的外表面。随着这些类型的容器膨胀，可压缩材料可以被推动抵靠参考表面，例如设备的表面、轮胎结构、外部壳体等。随着传感器条的可压缩材料在参考表面和容器之间被压缩，可压缩材料中的电极可以被推到一起，进而指示尺寸膨胀。
使用可压缩材料的一个优点是可以量化施加在传感器上的力。例如，电极之间的距离，因此电容测量可以与力测量相关联。
在一些情况下，尺寸检测条可用于确定物体尺寸减小。在本示例中，随着尺寸减小，施加在可压缩材料上的压力可以减小，导致电极彼此远离移动。在本示例中，电极之间的电容测量可以减小。因此，在一些情况下，传感器条可以用于确定物体的膨胀和收缩。这样的传感器可以协助捕获周期性尺寸变化、振动、绝对尺寸变化、相对尺寸变化、其他类型的尺寸变化和/或模式，或其组合。
物体可以基于任何适当的因素而变化。例如，物体的内部压力可以基于排气而变化，如关于电池的描述。除了电池外的其他类型的物体也可以基于排气而改变尺寸。在其他类型的物体中，当物体的成分经历相变时，例如通过蒸发，或其他类型的化学反应，排气可以发生在其他类型的物体中。在其他例子中，物体的液体或气体的内部压力可以导致物体改变尺寸。在其他示例中，可以利用传感器条检测到由于湿度和/或温度而引起的尺寸变化。
图3是根据本公开的实施例的尺寸检测系统200的视图。系统200的该实施例以自电容模式操作传感器204。在这种配置中，存在利用电压变化被驱动的一个电极206，并且可以通过测量驱动电极206上的电压变化的电流来估算寄生电容。通过驱动和感测电路112完成驱动和测量。如图所示，传感器204在泡沫或其他可压缩材料114的一侧具有电极206，以及在另一侧接地208。当电池102膨胀时，泡沫或可压缩材料114压缩(即，距离D变小)，这使电极206更接近接地208层，增大寄生电容。
如图3所示，如果传感器204安装成与如电池102的物体邻近，使得电极206侧通过中间的间隙(在图3中标注为“G”)面对物体，随着物体靠近传感器204移动，即使在物体接触传感器204之前，传感器204也对尺寸变化敏感。这是“接近感测”模式。
对于受益于本公开的本领域普通技术人员显而易见的是，本文所公开的任何实施例都可以使用传感器(例如，104、204)，该传感器连接到作为计算机或其他基于处理器的装置的一部分的电容式触摸板附近(未示出)。例如，传感器(例如，104、204)可以连接到用于触摸板的触摸控制器集成电路(IC)上的已使用或未使用的电极针。同样地，传感器(例如，104、204)可以连接到具有电容感测能力的一些其他的一些微控制器。此外，传感器(例如，104、204)可在电极(例如106、206)周围具有接地迹线，以使电极屏蔽环境变化。其他配置也是可行的。
图4A是根据本公开的实施例的电池尺寸传感器104的俯视图，图4B是图4A中的电池尺寸传感器104处于折叠式结构的横截面侧视图。如图所示，传感器104具有绝缘体116基板，该基板可以由低成本的柔性的塑料薄板或类似物制成。如图所示，驱动电极106可以位于一个边缘附近，另一感测电极108沿着相对边缘。绝缘且可压缩材料114(图4A中所示的部分)可以放置在绝缘体116基板的顶部，并且组件沿着可弯曲区域118对折以形成图4B的配置。在使用中，图4B的配置与图2公开的实施例基本相同地操作。
图5是根据本公开的实施例的多单元电池尺寸检测系统500的示意性视图。如图所示，对于具有多个单元102A、102B、102C、102D的电池，传感器504A、504B、504C、504D可以具有不同的尺寸、形状和电极配置，使得传感器504A、504B、504C、504D对一些区域比其他区域更敏感。例如，如果电池组用四个排成一排地安装在敞开的框架中的单元102A、102B、102C、102D制成，则传感器504A、504B、504C、504D可以在每个单元的中央的上方具有大的区域，并且传感器的每个大的区域可以与薄迹线510或其他的下层表面区域导体连接。受益于本公开的本领域普通技术人员将认识到的是，图5中所示的形状、尺寸、位置、连接等仅是示例性的，并且可以使用其他配置。同样，可以在系统500中使用互电容、自电容、接近感测等类型的传感器，并且不同区域可以具有不同比例的接地或驱动电极，以增大对环境变化或电噪声的屏蔽。
图6是根据本公开的实施例的电池尺寸检测系统600的示意性视图。如图所示，第一传感器604A可以位于电池102下方，第二传感器604B可以位于电池102上方。如果电池102在笔记本电脑等中，则优选位置可以在掌托下方、键盘下方或主电路板下方。在一些实施例中，优选在电池102的两侧(包括在电池102和外侧计算机外壳或壳体之间)布置传感器(例如604A、604B)。受益于本公开的本领域普通技术人员将认识到的是，图6中所示的形状、尺寸、位置、连接等仅是示例性的，并且可以使用其他配置。同样，可以在系统600中使用互电容、自电容、接近感测等类型的传感器。
图7是根据本公开的实施例的电池尺寸检测系统700的示意性局部视图。如图所示，感测电极708可以位于电池102的电化学结构的外表面上。在一些情况下，电池的电化学结构包括金属箔和/或电池的其他结构组件。此外，驱动电极706A可以位于袋702壁的内侧上，使得驱动电极706A位于感测电极708的上方。可选地，驱动电极706B可以位于如图所示的袋702的外表面上。此外，感测电极708和驱动电极706A或706B的位置可以颠倒。另外，也可以使用自电容或接近感测配置。
在一些实施例中，感测电路(图7中未示出)可以位于电池袋702内部或电池袋702外部的印刷电路板等上。在使用中，当驱动电极706A、706B和感测电极708非常靠近时，感测电路感测它们之间的耦合。随着电池102劣化，电池袋702填充气体时，电池袋702如同在图7中示意性地表明从电池102处移位。移位还使驱动电极706A、706B与感测电极708分离，从而形成图7中被标注为“G1”(或电极706B则为“G2”)的间隙。该间隙G1、G2以及驱动电极706A、706B和感测电极708之间的耦合的减小可以通过感测电路(未示出)测量，并且可以被传送到电池充电电路和/或计算机，以了解电池102的状态，计算机或计算机操作员可以采取纠正措施，例如断开电池，以减少任何进一步的膨胀。也可以采取其他纠正措施。
在一些情况下，与该袋相关联的电极可以位于该袋的外部，可以位于该袋的内部，可以附接到(直接或间接)该袋的内侧表面，使得电极随着该袋的移动而移动，可以并入该袋的厚度中或其组合。
图8是根据本公开的实施例的电池尺寸检测系统800的示意性侧视图。如图所示，电极806(例如，驱动电极)位于电池102的一侧。另一电极808(例如，感测电极)位于电池102的另一侧。浮动耦合器820缠绕在电池102周围以将驱动电极806和感测电极808耦合，并且可以围绕电池102位于袋702的内侧(或如同通过虚线820B被部分标注的袋702的外侧)。电池尺寸的任何变化(或电池袋702的膨胀)导致耦合器820(或者如果在外侧则为820B)移动，并且电极806、808之间的电容耦合改变并且可以被检测到。这样的配置增大敏感度并且感测电池的所有侧面，而且与电池的位置无关。对受益于本公开的本领域普通技术人员来说将显而易见的是，可以切换电极806、808的位置，可以使用利用接地连接的自电容模式，或者也可以使用其他配置。
图9描绘了尺寸检测系统的示例。在该示出的示例中，设备900包括物体902、间隔部904、浮动耦合器906、可压缩材料908、发射电极910、感测电极912和基板914。
物体902可以是易于改变其尺寸的任何适当类型的物体。尺寸变化可以基于(至少部分地)热膨胀和/或收缩、湿度变化、化学变化、排气、物体的一部分经历相变、生物生长、其他因素或其组合而发生。在一些示例中，物体902可以是电池。在其他示例中，物体可以是轮胎、软管、容器、杆、材料、发动机组件、气罐、液体罐、氢电池单元、其他类型的物体或其组合。
间隔部904可以填充设备的其他部分和物体902之间的间隙。在一些情况下，间隔部904可以提供物体902和浮动耦合器906之间的电绝缘。然而，浮动耦合器906可以由任何适当的材料制成，该材料可以是电绝缘的或导电的。在一些可选示例中，在物体902和浮动耦合器906之间不使用间隔部904。
浮动耦合器906可以由不接地导电的导电材料制成。可以使用任何适当的导电材料。例如，可以使用的材料的非详尽列表包括铜、镍、金、银、铝、钢、铁、黄铜、青铜、锌、其他金属、导电塑料、其合金、其混合物或其组合。
可压缩材料908可以将浮动耦合器906与电极910、912分离。在该示例中，浮动耦合器906和电极910、912位于可压缩材料908的外侧。然而，在可选示例中，浮动耦合器906、发射电极910和感测电极912中的至少一个可以位于可压缩材料908的内部。
可压缩材料908可以由任何合适的材料制成。可以适合作为可压缩材料的、材料的非详尽列表的示例可以包括泡沫、橡胶、泡沫橡胶、弹性材料、其他类型的材料或其组合。在一些情况下，可压缩材料被配置为在一个方向上压缩。然而，在其他示例中，可压缩材料能够随物体尺寸的波动而压缩和膨胀。在一些情况下，可压缩材料是由钢或塑料制成的传统弹簧。在一些情况下，弹簧可以以非传统方式使用，例如但不限于现有机械结构或基体的固有弹簧。在一些情况下，例如检测电池膨胀，一旦已经确定电池膨胀，出于安全和健康的原因，可以更换电池。在这种类型的应用中，不会考虑电池的尺寸将减小，从而允许可压缩材料膨胀。即使电池的膨胀度降低了，电池可能已经结构上受损，并且构成安全隐患。因此，在这种类型的应用中，可压缩材料可以不需要有足够的弹性，以便在压缩后重新膨胀。然而，在其他类型的应用中，可以期望可压缩材料可以是弹性的以使随着物体改变尺寸而膨胀和收缩。虽然以上描述的具有电池尺寸检测系统的示例关注仅仅确定电池已经膨胀，但其他应用可以包括监测电池尺寸的波动。在监测尺寸波动的一些示例中，系统可以包括能够随着电池尺寸增大和减小而膨胀和收缩的可压缩材料。
发射电极910和感测电极912可以位于基板914上。在一些示例中，发射电极910提供在发射电极910和感测电极912之间产生可测量电容的电压。然而，电容值也可能因浮动耦合器906的存在而受影响。在一些情况下，浮动耦合器906距离电极910、912越近，对电容的影响越大。在可压缩材料908使浮动耦合器906与电极910、912分离的情况下，可压缩材料的尺寸的变化影响浮动耦合器906和电极910、912之间的距离。
当物体902膨胀时，可压缩材料908被压缩。在可压缩材料908压缩的情况下，浮动耦合器906与电极910、912之间的距离减小，这导致通过感测电极912测量到的电容的变化为增大。控制器(未示出)可以确定当感测电极912测量到电容的变化时，物体的尺寸已经增大。在一些情况下，电容的变化为增大可以指示物体902的尺寸增大。在一些例子中，电容的变化为减小可以指示物体902的尺寸减小。然而，在一些可选实施例中，设备900的电极、可压缩材料、物体、浮动耦合器或其他组件可以被布置为使得电容的减小指示物体尺寸的增大。类似地，在一些布置中，测量到的电容的增大可以指示物体902的尺寸减小。
虽然图9所示的示例描绘单个发射电极910和单个感测电极912，但是可以使用多个发射电极和/或感测电极。此外，在一些示例中，只使用单个电极来测量电容。在这种示例中，单个电极可以发射电压并且测量由所发射的电压产生的寄生电容。
图10描绘设备1000的示例。该设备可以包括第一感测堆叠部1002和第二感测堆叠部1004。感测堆叠部1002、1004中的每一个可以包括如结合图9所描述的间隔部904、浮动耦合器906、可压缩材料908、发射电极910、感测电极912和基板914。然而，第一感测堆叠部或第二感测堆叠部可以使用如结合图1至图9所描述的检测物体尺寸的变化的任何合适类型的布置。同样地，可以在第一感测堆叠部和第二感测堆叠部中的至少一个中使用利用电容以检测物体的尺寸变化的其他的感测布置。
在图10所示的示例中，第一感测堆叠部1002和第二感测堆叠部1004都被定位成检测相同物体902的尺寸变化。在一些示例中，物体902可以以不对称的方式增大尺寸。例如，在物体902是具有多个单元的电池组装件的情况下，多个单元中的一个可能膨胀，而其他电池单元不膨胀。在这种情况下，定位在临近未膨胀的单元或部分电池组装件的感测堆叠部可能不检测其他单元中的一个单元的膨胀。在一些多单元电池组装件是物体的一些示例中，感测堆叠部可以被定位成检测每个单元的尺寸变化。在物体不是电池组装件，但是仍然能够不对称地膨胀或以其他方式改变尺寸的其他示例中，则多个感测堆叠部可以被定位在物体的不同区域以检测那些区域的尺寸变化。在一些情况下，可以使用多个感测堆叠部来确定相对尺寸变化或绝对尺寸变化。
图11描绘并入电子装置1102中的尺寸检测系统1100的示例。在该示例中，尺寸检测系统1100包括并入电子装置1102的结构中的第一感测堆叠部1002和第二感测堆叠部1004。
电子装置1102包括键盘表面1104、位于限定在键盘表面1104中的开口1108中的轨迹板组装件1106，以及并入轨迹板组装件1106中的控制器1110。轨迹板组装件1106可以包括传感器，该传感器包括用于确定轨迹板组装件1106上的接近输入或轨迹板组装件1106上的触摸输入的至少一个电极。控制器1110可以通过电极确定电容测量值，以确定轨迹板组装件1106的接近输入和/或触摸输入。
第一感测堆叠部1002和第二感测堆叠部可以被定位成检测电子装置1102的电池组装件1111的尺寸变化。第一感测堆叠部1002可以位于电子装置结构的第一柱1112之间，且第二感测堆叠部1004可以位于电子装置结构的第二柱1114之间。第一柱1112和第二柱1114中的每一个柱可以提供作为电池组装件1111的一部分被各个感测堆叠部推压抵靠的参考表面。
在该示例中，第一感测堆叠部1002和第二感测堆叠部1004与轨迹板组装件1106的控制器1110连通。因此，轨迹板组装件的控制器1110的电路、固件和其他资源可以用于说明来自第一感测堆叠部1002和第二感测堆叠部1004的测量。在可选示例中，第一感测堆叠部1002和第二感测堆叠部1004中的一个可以与说明它们各自的测量的专用控制器连通。
在图11所示的示例中，电池组装件1111的紧靠轨迹板组装件1106的区域没有感测堆叠部。然而，在图12所示的实施例中，感测条1200被定位于电池组装件1111的长度上方。感测条1200可以包括与结合图1至图10中的示例所描述的布置或配置为检测尺寸变化的其他类型的电容感测布置相类似的组件和布置。在该示例中，连接器1202将感测条1200连接到轨迹板组装件1106的下侧1204。当电池组装件1111膨胀导致可压缩材料压缩时，连接器1202可以提供物理阻力。在一些示例中，连接器1202可以将感测条1200电连接至轨迹板组装件1106的控制器1110。在这个具体示例中，控制器1110可以处理至轨迹板组装件1106的输入和来自感测条1200的输入。
图13描绘用于检测电池膨胀的方法1300的示例。可以基于关于图1至图12的装置、模块和原理的描述来执行该方法1300。在该示例中，方法1300包括检测由便携式电子装置的轨迹板测量的触摸输入和/或接近输入1302，以及根据并入便携式电子装置中的电容传感器检测并入便携式电子装置中的电池组装件的膨胀1304。
图14描绘电池的方法1400的示例。可以基于关于图1至图12的装置、模块和原理的描述来执行该方法1400。在该示例中，方法1400包括确定并入电池组装件的第一电极与并入电池组装件的第二电极之间的电容1402。
图15描绘电池的方法1500的示例。可以基于关于图1至图12的装置、模块和原理的描述来执行该方法1500。在该示例中，方法1500包括确定并入电池组装件的第一电极与并入电池组装件的第二电极之间的电容1502，以及当第一电极和第二电极之间的电容达到预定值阈值时发送警报1504。
图16描绘检测尺寸变化的方法1600的示例。可以基于关于图1至图12的装置、模块和原理的描述来执行该方法1600。在该示例中，方法1600包括当物体的尺寸变化时检测通过至少一个电极测量的电容变化1602。
具有触摸板的电子装置可以是笔记本电脑、台式计算机、用于向计算机装置或云计算装置提供输入的外部板、计算装置、联网装置、电子平板电脑、移动装置、个人数字助理、控制面板、游戏装置、扁平面板、显示器、电视、其他类型装置或它们的组合。
应注意的是，以上讨论的方法、系统和装置仅旨在作为示例。必须强调的是，各种实施例可以适当地省去、替代或添加各种程序或组件。例如，应当理解的是，在可选实施例中，可以以不同于所描述的顺序来执行这些方法，并且可以添加、省去或组合各种步骤。此外，可以在各种其他实施例中组合关于一些实施例描述的特征。可以以类似的方式组合实施例的不同方面和元件。此外，应当强调的是，技术不断革新，因此，许多元件在性质上是示例性的，并且不应被解释为限制本发明的范围。
在描述中给出的具体细节用于提供对实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。例如，为了避免模糊实施例，已经示出了公知电路、过程、算法、结构和技术，而没有不必要的细节。
还应注意的是，可以将实施例描述为被显示为流程图或框图的过程。尽管每个实施例可以将操作描述为一个顺序过程，但是许多操作可以并行或并发地执行。此外，可以重新安排操作的顺序。过程可以有附图中未包含的额外的步骤。
在描述了若干实施例之后，本领域中的那些技术人员将认识到，可以在不脱离本发明的思想的情况下使用各种修改、可选结构和等效体。例如，上述元件可以仅是更大系统的组件，其中其他规则可以优先或以其他方式修改本发明的应用。此外，在考虑上述元件前、期间或后，可以采取一些数个步骤。因此，上述描述不应被视为限制本发明的范围。

Claims (20)

1.一种便携式电子装置，包括：
第一电容传感器；
控制器，被编程以检测由所述第一电容传感器测量的触摸输入和/或接近输入；
第二电容传感器，与所述控制器连通；以及
电池组装件，与所述第二电容传感器邻近；
其中所述第二电容传感器被编程以检测所述电池组装件的膨胀。
2.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其中所述第一电容传感器被并入轨迹板中。
3.根据权利要求2所述的便携式电子装置，其中所述第二电容传感器位于所述轨迹板与所述电池组装件之间。
4.根据权利要求2所述的便携式电子装置，其中所述第二电容传感器位于所述便携式电子装置的结构特征与所述电池组装件之间。
5.根据权利要求2所述的便携式电子装置，其中所述第二电容传感器连接到所述轨迹板的下侧。
6.根据权利要求2所述的便携式电子装置，其中所述第二电容传感器与所述电池组装件的至少一个单元物理接触。
7.根据权利要求2所述的便携式电子装置，其中所述第二电容传感器与所述电池组装件的每个单元物理接触。
8.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其中所述第一电容传感器是触摸屏幕。
9.根据权利要求1所述的便携式电子装置，其中所述第二电容传感器包括：
第一电极；以及
可压缩材料，在所述第一电极与所述电池组装件之间；
其中通过所述第一电极测量的所述电容基于所述可压缩材料的尺寸。
10.根据权利要求9所述的便携式电子装置，其中所述第二电容传感器包括：
第二电极；
其中所述第一电极和所述第二电极定位成与所述可压缩材料的第一侧邻近。
11.根据权利要求10所述的便携式电子装置，进一步包括：
浮动耦合器；
其中所述浮动耦合器与所述可压缩材料的第二侧邻近，所述第二侧与所述可压缩材料的所述第一侧相对。
12.根据权利要求9所述的便携式电子装置，进一步包括：
第二电极；
其中所述可压缩材料位于第一绝缘体与第二绝缘体之间；
其中通过所述第一电极测量的所述电容基于所述第一电极与所述第二电极之间的距离。
13.一种便携式电子装置，包括：
控制器，被编程以:
检测由所述便携式电子装置的轨迹板测量的触摸输入和/或接近输入，并且
通过并入所述便携式电子装置的电容传感器检测并入所述便携式电子装置的内部物体的膨胀。
14.根据权利要求13所述的便携式电子装置，其中所述电容传感器位于所述轨迹板与所述内部物体之间。
15.根据权利要求13所述的便携式电子装置，其中所述电容传感器位于所述便携式电子装置的结构特征与所述内部物体之间。
16.根据权利要求13所述的便携式电子装置，其中所述电容传感器连接到所述轨迹板。
17.根据权利要求13所述的便携式电子装置，其中所述电容传感器与所述内部物体的至少一个单元物理接触。
18.根据权利要求13所述的便携式电子装置，其中所述电容传感器与所述内部物体的每个单元物理接触。
19.一种用于便携式电子装置的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储指令的非临时计算机可读介质，所述指令通过处理器执行以：
检测由所述便携式电子装置的轨迹板测量的触摸输入和/或接近输入，并且
通过并入所述便携式电子装置的电容传感器检测并入所述便携式电子装置的电池组装件的膨胀。
20.根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中所述电容传感器位于所述便携式电子装置的结构特征与所述电池组装件之间。
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