CN117355812A - 带有集成扩展坞的不间断电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扩展坞系统。扩展坞系统包括由外壁构成的外壳。外壳限定了第一分隔区、第二分隔区和第三分隔区。扩展坞系统进一步包括设置在第一分隔区中的扩展坞电路系统、设置在第二分隔区中的一个或多个电池模块，以及设置在第三分隔区中的不间断电源(UPS)电路系统。上述UPS电路系统和扩展坞电路系统协作以实现某些功能。某些功能可以是智能关机、甩负荷或远程管理功能中的一个或多个。

Description

带有集成扩展坞的不间断电源

相关申请的交叉参考

本申请要求于2021年5月28日提交的美国临时申请序列号63/194,388的优先权，该申请的公开内容据此通过引用并入本公开。

技术领域

本发明涉及用于诸如膝上型或笔记本计算机的移动计算设备的扩展坞和不间断电源(UPS)。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

扩展坞提供了一种用于通过多种多样的连接方法将移动计算设备连接到大量外围设备的简化方法。不间断电源(UPS)是一种与扩展坞分离的设备，其为移动计算设备和相关联的外围设备提供应急电力。

当前的扩展坞插入墙上插座中，以便从墙上插座获得AC电。诸如膝上型计算机和相关联的外围设备的移动计算设备可以连接到扩展坞。扩展坞然后将AC电转换为所需的DC电压，以便为移动计算设备和相关联的外围设备供电。当紧急情况导致墙壁电源停止供电时，扩展坞同样不再向移动计算设备和相关联的外围设备供电。作为单独设备，UPS系统为计算机、监视器、路由器、调制解调器、游戏机和其他电子设备提供备用电池，从而允许在停电期间有时间有序关机，或有足够的时间度过短暂停电。此类UPS系统的示例为由本申请人制造的VERTIV^TM PST5 UPS，型号为PST5-350MT120、PST5-500MT120、PST5-660MT120和PST5-850MT120。

虽然UPS系统和扩展坞可以单独利用，或可以临时或暂时利用，诸如通过将扩展坞插入UPS系统的受保护电源端口中，但此种解决方案不仅不美观，而且必然是“愚蠢的”，因为UPS系统和扩展坞没有集成。例如，为扩展坞供电的UPS系统不仅需要为移动设备供电，而且在每种情况下都需要为插入扩展坞中的所有外围设备供电。在紧急电力损失的情况下，这种配置效率低下，增加了对UPS系统部件的损耗，通过要求向非关键外围设备和移动计算设备提供电力来减少UPS系统的运行时间。此外，与扩展坞和移动计算设备相关联的软件逻辑将不知道任何紧急情况，直到UPS系统不能再提供紧急电力。

因此，需要解决上述问题中的至少一个问题的解决方案。例如，存在对带有集成UPS系统的扩展坞的既定需求。对于另一个示例，还存在对与UPS系统通信的扩展坞的既定需求。还存在对附加功能的既定需求，只有当扩展坞和UPS系统集成在同一产品中时，该附加功能才成为可能。

发明内容

本节提供了本公开的概述，并且不是对其全部范围或所有特征的全面公开。

本发明涉及一种扩展坞系统。扩展坞系统包括由外壁构成的外壳。外壳限定了第一分隔区、第二分隔区和第三分隔区。扩展坞系统进一步包括设置在第一分隔区中的扩展坞电路系统、设置在第二分隔区中的一个或多个电池模块，以及设置在第三分隔区中的不间断电源(UPS)电路系统。上述UPS电路系统和扩展坞电路系统协作以实现某些功能。某些功能可以是智能关机、甩负荷或远程管理功能中的一个或多个。

在本发明的一些实施例中，外壁包括前壁。前壁包括显示屏、一个或多个指示灯和电源按钮，该显示屏用于显示指示当前运行时间的倒计时计时器，在该当前运行时间期间，UPS电路系统可以支持来自扩展坞电路系统的负荷。在本发明的一些实施例中，扩展坞的外壁可以进一步包括后壁，该后壁本身包括电源输入端口、网络接口端口、附件端口和显示端口。电源输入端口可以包括USB-C端口、三叉式端口和雷电端口中的一个或多个。网络接口端口可以包括RJ45端口和指示灯中的一个或多个。附件端口可以包括一个或多个三叉式电源输出端口。显示端口可以包括一个或多个三叉式电源输出端口和DisplayPort端口(显示端口)。电源输入端口、网络接口端口、附件端口和显示端口电联接到UPS电路系统。在本发明的一些实施例中，前壁和后壁进一步包括与USB集线器相关联并电联接到UPS电路系统的一个或多个输入端口。在本发明的一些实施例中，一个或多个电池模块是锂离子电池模块。在本发明的一些实施例中，UPS电路系统进一步包括多个电源轨，每个轨与一个或多个电源输入端口、网络接口端口和附件端口以及显示端口相关联。在本发明的一些实施例中，UPS电路系统被配置为响应于连接到扩展坞的移动计算设备的电源状态、一个或多个电池模块的电源状态以及移动计算设备上的IT管理软件中的一个或多个，通过多个电源轨来控制电源输入端口、网络接口端口、附件端口和显示端口中的一个或多个的电源状态。

本发明还涉及一种扩展坞系统。扩展坞系统包括外壳，该外壳本身包括外壁并限定具有第一分隔区、第二分隔区和第三分隔区的内部。扩展坞电路系统设置在第一分隔区中。一个或多个电池模块设置在第二分隔区中。本身包括第一电源轨、第二电源轨、第三电源轨和第四电源轨的不间断电源(UPS)电路系统设置在第三分隔区中。外壁进一步包括后壁，其中后壁包括电源输入端口、网络接口端口、附件端口和显示端口。电源输入端口可以包括USB-C端口、三叉式端口和雷电端口中的一个或多个。网络接口端口可以包括RJ45端口和指示灯中的一个或多个。附件端口可以包括一个或多个三叉式电源输出端口。显示端口可以包括三叉式电源输出端口和DisplayPort端口中的一个或多个。电源输入端口、网络接口端口、附件端口和显示端口电联接到UPS电路系统。

在本发明的一些实施例中，UPS电路系统被配置为响应于连接到扩展坞的移动计算设备的电源状态、一个或多个电池模块的电源状态以及IT管理软件中的一个或多个，通过第一电源轨、第二电源轨、第三电源轨和第四电源轨来控制电源输入端口、网络接口端口、附件端口和显示端口中的一个或多个的电源状态。UPS电路系统可以被配置为按第一电源轨、第二电源轨、第三电源轨和第四电源轨的顺序对电源轨进行优先级排序。

本发明还涉及一种使用扩展坞系统的方法。该方法包括提供包括外壁的外壳的第一步骤，所述外壳限定了第一分隔区、第二分隔区和第三分隔区。该方法包括提供设置在第一分隔区中的扩展坞电路系统的第二步骤。该方法包括提供设置在第二分隔区中的一个或多个锂离子电池模块的第三步骤。该方法包括提供不间断电源(UPS)电路系统的第四步骤，该不间断电源电路系统包括设置在第三分隔区中的第一电源轨和第二电源轨。该方法还包括将移动计算设备连接到扩展坞电路系统的第五步骤。该方法还包括用第一电源轨为移动计算设备供电的第六步骤。该方法还包括将附件连接到扩展坞电路系统的第七步骤。该方法还包括用第二电源轨为附件轨供电的第八步骤。

在一些实施例中，该方法可以进一步包括从移动计算设备上的IT管理软件接收关闭命令，以及在关闭时将第一电源轨优先于第二电源轨的步骤。该方法可以进一步包括读取一个或多个锂离子电池模块的充电状态、响应于低充电状态而关闭移动计算设备以及在关闭时将第一电源轨优先于第二电源轨的步骤。该方法可以进一步包括从移动计算设备上的IT管理软件接收重新启动或更新命令以及在重新启动移动计算设备的同时保持对第二轨的供电的步骤。该方法可以进一步包括监视附件的存在以及响应于用户移除附件而从移动计算设备上的IT管理软件发送消息的步骤。该方法可以进一步包括以下步骤：监测附件的存在、从移动计算设备上的IT管理软件接收重新启动或更新命令，以及在重新启动移动计算设备的同时保持对第二轨的供电。

从优选实施例的下面的附图和具体实施方式中，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见。

附图说明

下文将结合附图来描述本发明的优选实施例，附图是为了说明而非限制本发明提供的，其中相同的名称表示相同的元件，并且在附图中：

图1是根据本公开的扩展坞系统的内部示意图；

图2是图1的扩展坞系统的外部示意图；

图3是图1的扩展坞系统的前透视图；以及

图4是图1的扩展坞系统的后透视图。

在附图的几个视图中，相同的附图标记表示相同的零件。

具体实施方式

以下具体实施方式本质上仅为示例性的，并且不旨在限制所描述的实施例或所描述的实施例的应用和使用。如本文所用，词语“示例性”或“说明性”是指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实现方式与其他实现方式相比不一定是优选的或有利的。以下描述的所有实现方式都是为了使本领域技术人员能够制作或使用本公开的实施例而提供的示例性实现方式，并且不旨在限制由权利要求限定的本公开的范围。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“后”、“右”、“前”、“竖直”、“水平”及其派生词应与图3中取向的本发明有关。此外，无意受到在先前技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示理论的约束。还应理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的特定设备和过程仅是所附权利要求中定义的本发明概念的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例有关的具体尺寸和其它物理特性不应被视为是限制性的，除非权利要求以其它方式明确陈述。

如图所示，本发明涉及一种带有集成不间断电源(UPS)的扩展坞。初始参考图1至图4，描绘了根据本发明的示例性实施例的扩展坞系统的一个实施例。

图1示意性地描绘了扩展坞系统100，并且特别是容纳在扩展坞系统100内的电气部件。扩展坞系统100包括扩展坞电路系统102、不间断电源(UPS)电路系统104、锂离子电池模块106和控制器107。如图所描绘，扩展坞功能堆叠在UPS功能的顶部上。在扩展坞系统100(图3至图4中描绘)的实现方式中，此种配置将是优选的，以便提供机械平衡，有效地散热，并提高可制造性。

扩展坞电路系统102包括为其内部部件供电、接受来自UPS电路系统104的电力以及实现扩展坞功能所需的任何部件。扩展坞电路系统102可以向多组外围设备和移动计算设备提供单独的“轨”或电源电路。扩展坞电路系统102可以通过内部开关电源提供此类轨，或者从UPS电路系统104接受不同的电压或相位的电力。扩展坞电路系统接受并提供给每个轨的电力类型可以是AC或DC。每个轨可以对应于多组外围设备或者甚至单个外围设备。对于普通技术人员来说显而易见的是，扩展坞系统100相对于先前扩展坞的优点在于，每个轨可以被接通和断开，以便减少UPS电路系统104上的负荷并最大化来自给定电池模块106的运行时间。

UPS电路系统104包括为其内部部件供电、向电池模块106充电、向扩展坞电路系统102提供电力以及提供UPS功能所需的任何部件。UPS电路系统104联接到AC电源(图2中描绘)，以便向扩展坞电路系统102提供电力并向锂离子电池模块106充电。锂离子电池模块106可以接受来自UPS电路系统104的电力以增加其充电状态，或可以向UPS电路系统104提供电力从而使电池模块106放电。虽然电池模块106优选地是锂离子化学作用的电池，但是设想了电池模块106可以利用任何电池化学作用，诸如锂聚合物、密封铅酸、富液式酸、镍金属氢化物、任何类型的合适的电池化学作用、任何合适的储能技术、飞轮、电容器或它们的组合。UPS电路系统104可以包括开关(未示出)，并且特别是固态电控电源开关，诸如SCR，该开关允许在电池模块106和AC电之间进行快速且可靠的切换。控制器107包括使扩展坞电路系统102和UPS电路系统104之间的功能协作所需的任何部件。

图2示意性地描绘了扩展坞系统100，并且特别是扩展坞系统100的外部端口。扩展坞系统100包括输入端口108、110和112。可以看到，输入端口108-112包括三叉式端口108、雷电端口110和USB-C端口112。然而，端口108-112可以用能够向扩展坞系统100提供AC电并向移动计算设备提供连接的任何端口来代替。例如，端口108-112可以全部或部分地用USB-A端口、USB-B端口、USB-Micro端口、USB-Mini端口、DC插头筒或双叉式电源端口来代替。扩展坞系统100进一步包括显示端口114-116。可以看到，显示端口114-116包括多个三叉式端口114和相等数量的DisplayPort(“DP”)端口116。然而，显示端口114-116可以用能够向显示外围设备提供电力并将显示外围设备连接到移动计算设备的任何端口来代替。例如，三叉式端口114可以全部或部分地用DC插头筒或两叉式电源端口来代替。DP端口116也可以全部或部分地用DVI端口或VGA端口来代替。扩展坞系统100进一步包括附件端口118。可以看到，附件端口118包括多个三叉式端口118，并且进一步可以看到，电流被限制为15安培。然而，端口118可以用能够向附件提供电力的任何端口来代替。扩展坞系统100还包括USB集线器端口120。可以看到，USB集线器端口120包括多个USB-A端口。然而，端口120可以用能够提供USB连接的任何端口来代替。例如，端口120可以全部或部分地用USB-A端口、USB-B端口、USB-Micro端口或USB-Mini端口来代替。扩展坞系统100对应地包括有线网络接口端口122和124。可以看到，有线网络接口端口122和124包括RJ45端口122和无线天线端口124。然而，端口122和124可以用能够提供网络连接的任何端口来代替。例如，端口122和124可以全部或部分地用同轴有线网络端口、指示灯或永久固定的无线天线来代替。

在一些实施例中，每组端口(输入端口108-112、显示端口114-116、附件端口118、USB集线器端口120和有线网络接口端口122-124)可以由不同的电“轨”或电路单独供电。一些或所有轨可以由UPS电路系统104(图1中描绘)备份。每个轨也可以通过控制器(未示出)交替地连接到来自UPS电路系统104的备用电力或与其断开。显而易见，扩展坞系统100相对于先前扩展坞的优点在于，每个轨可以被接通和断开，以便减少UPS电路系统104上的负荷并最大化来自由电池模块106提供的电力的运行时间。在其他实施例中，每个单独的端口可以连接到独立的轨。

如应当进一步显而易见的，扩展坞电路系统102和UPS电路系统104在单个外壳中的集成与用于端口108-124中的每个的单独轨组合，允许先前无法实现的功能和协作。例如，UPS电路系统104可以控制附接到端口108-124的外围设备的电源状态，从而允许用户在不使用移动计算设备时关闭监视器、相机、鼠标和其他外围设备。第一能力被称为“可编程电源控制”。对于另一实例，如果电池模块106的容量受到威胁或者如果发生紧急电力状况，则现在经由扩展坞电路系统102直接连接到移动计算设备的UPS电路系统104可以自动将所连接的设备断电。此外，UPS电路系统104可以将一个或多个轨从最不重要的轨到最重要的轨断电。这种能力被称为“智能关机”，并且可以结合IT管理软件诸如由本申请人创建的VERTIV^TMPower Assist来实现。作为另一示例，为了在紧急情况期间最大化运行时间，UPS电路系统104可以对与每个轨相关联的外围设备进行优先级排序。UPS电路系统104甚至可以通过读取移动计算设备的充电状态、当前负荷和其他因素来确定移动计算设备的电力负荷的优先级排序并甩电力负荷。这种能力被称为“甩负荷”，并且可以通过上述软件或经由固件来实现。作为进一步的示例，IT部门可以可靠地远程管理连接到扩展坞系统100的所有设备。这种远程管理可以包括：重置可能需要清洁电源循环的移动计算设备和所连接的外围设备；提供移动计算设备和所连接的外围设备的功耗信息、使用情况和充电状态通知以及遥测数据；以及检测移动计算设备和所连接的外围设备的存在或不存在，以便阻止盗窃。上述能力可以在使扩展坞电路系统102和UPS电路系统104协作的控制器107上实现。

图3至图4描绘了扩展坞系统100的实现方式。扩展坞系统100包括外壳126，该外壳126由前面板128、后面板130以及顶部、底部和侧面板132A-D制成，这些面板协作以限定内部封闭空间。外壳126防止用户接近存在于扩展坞电路系统102和UPS电路系统104中的高电压和敏感内部设备。外壳126可以允许用户接近以更换锂离子电池模块106。

进一步参考图3，在该示例中，可以看到前面板128包括电源按钮134、电源指示灯136、显示屏138、控件140和USB端口142。可以看到显示屏138提供倒计时计时器，该倒计时计时器指示由UPS电路系统104提供的备用电力余量。进一步参考图4，在该示例中，可以看到后面板130包括三叉式电源输入端口144、雷电端口146、USB-C端口148、RJ45端口150、指示灯152、DisplayPort端口154和多个三叉式电源输出端口156。上述端口144-156中的任一个都可以用能够提供等效功能的任何端口来代替。在一些实施例中，扩展坞系统100包括可在顶部面板132A上接近的集成无线充电垫143。无线充电垫143可以与无线充电标准诸如或/>兼容。扩展坞电路系统102可以包括控制器、电源和其他支持部件，以使得能够使用无线充电垫143。在其他实施例中，顶部面板132A可以另外限定凹部，该凹部被定位成将能够无线充电的外围设备(诸如移动电话)保持在集成无线充电垫143上。在可替代实施例中，扩展坞系统100可以另外包括位于顶部面板132A上的磁体、保持夹、威扣(Velcro)或其他机构，以用于将无线充电外围设备保持在集成无线充电垫143上。

设想了可替代实施例，其中扩展坞系统安装在标准机架中并占据1U的空间。

设想了可替代实施例，其中扩展坞系统集成到工作台中。

设想了可替代实施例，其中扩展坞系统集成到计算机监视器中。

设想了可替代实施例，其中扩展坞系统集成到无线网络路由器、中继器或允许提高连接性的其他节点中。

由于可以对本发明的所述优选实施例在细节上进行许多修改、变化和改变，因此，上述描述和附图中所示的所有内容旨在解释为说明性的，并且不是限制性的。因此，本发明的范围应该由所附权利要求及其法律等同形式来确定。

Claims (15)

1.一种扩展坞系统，包括：

包括外壁的外壳，所述外壳限定具有第一分隔区、第二分隔区和第三分隔区的内部；

扩展坞电路系统，所述扩展坞电路系统设置在所述第一分隔区中；

一个或多个电池模块，所述一个或多个电池模块设置在所述第二分隔区中；以及

不间断电源(UPS)电路系统，所述UPS电路系统设置在所述第三分隔区中，

其中所述UPS电路系统和所述扩展坞电路系统协作以实现智能关机、甩负荷或远程管理功能中的一个或多个。

2.根据权利要求1所述的扩展坞系统，其中所述外壁包括前壁，所述前壁包括：

显示屏，所述显示屏用于显示倒计时计时器，所述倒计时计时器指示所述UPS电路系统能够支持来自所述扩展坞电路系统的负荷的所述当前运行时间；

一个或多个指示灯；以及

电源按钮。

3.根据权利要求2所述的扩展坞系统，其中所述外壁包括后壁，所述后壁包括：

电源输入端口，所述电源输入端口包括USB-C端口、三叉式端口和雷电端口中的一个或多个；

网络接口端口，所述网络接口端口包括RJ45端口和指示灯中的一个或多个；

附件端口，所述附件端口包括一个或多个三叉式电源输出端口；以及

显示端口，所述显示端口包括三叉式电源输出端口和DisplayPort(DP)端口中的一个或多个，

其中所述电源输入端口、所述网络接口端口、所述附件端口和所述显示端口中的一个或多个电联接到所述UPS电路系统。

4.根据权利要求3所述的扩展坞系统，其中所述前壁和所述后壁中的一个或多个进一步包括与USB集线器相关联并电联接到所述UPS电路系统的一个或多个输入或输出端口。

5.根据权利要求4所述的扩展坞系统，其中所述一个或多个电池模块为锂离子电池模块。

6.根据权利要求5所述的扩展坞系统，其中所述UPS电路系统进一步包括多个电源轨，每个轨与所述电源输入端口、所述网络接口端口、所述附件端口和所述显示端口中的所述一个或多个相关联。

7.根据权利要求6所述的扩展坞系统，其中所述UPS电路系统被配置为响应于连接到所述扩展坞的移动计算设备的所述电源状态、所述一个或多个电池模块的所述电源状态以及所述移动计算设备上的IT管理软件中的一个或多个，通过所述多个电源轨来控制所述电源输入端口、所述网络接口端口、所述附件端口和所述显示端口中的所述一个或多个的所述电源状态。

8.一种扩展坞系统，包括：

包括外壁的外壳，所述外壳限定具有第一分隔区、第二分隔区和第三分隔区的内部；

扩展坞电路系统，所述扩展坞电路系统设置在所述第一分隔区中；

一个或多个电池模块，所述一个或多个电池模块设置在所述第二分隔区中；以及

不间断电源(UPS)电路系统，所述UPS电路系统包括第一电源轨、第二电源轨、第三电源轨和第四电源轨，并设置在所述第三分隔区中，

其中所述外壁进一步包括后壁，所述后壁包括：

电源输入端口，所述电源输入端口与所述第一电源轨相关联并包括USB-C端口、三叉式端口和雷电端口中的一个或多个；

网络接口端口，所述网络接口端口与所述第二电源轨相关联并包括RJ45端口和指示灯中的一个或多个；

附件端口，所述附件端口与所述第三电源轨相关联并包括一个或多个三叉式电源输出端口；以及

显示端口，所述显示端口与所述第四电源轨相关联并包括三叉式电源输出端口和DisplayPort(DP)端口中的一个或多个。

9.根据权利要求8所述的扩展坞系统，其中所述UPS电路系统和所述扩展坞电路系统协作以实现智能关机、甩负荷和远程管理功能中的一个或多个。

10.根据权利要求8所述的扩展坞系统，其中所述UPS电路系统被配置为响应于连接到所述扩展坞的移动计算设备的所述电源状态、所述一个或多个电池模块的所述电源状态以及IT管理软件中的一个或多个，通过所述第一电源轨、所述第二电源轨、所述第三电源轨和所述第四电源轨来控制所述电源输入端口、所述网络接口端口、所述附件端口和所述显示端口中的所述一个或多个的所述电源状态。

11.根据权利要求10所述的扩展坞系统，其中所述UPS电路系统被配置为按以下顺序对所述电源轨进行优先级排序：所述第一电源轨、所述第二电源轨、所述第三电源轨和所述第四电源轨。

12.根据权利要求8所述的扩展坞系统，其中一个或多个电池模块为锂离子电池模块。

13.根据权利要求8所述的扩展坞系统，其中所述外壁包括前壁，所述前壁包括：

显示屏，所述显示屏用于显示倒计时计时器，所述倒计时计时器指示所述UPS电路系统能够支持来自所述扩展坞电路系统的负荷的所述当前运行时间；

一个或多个指示灯；以及

电源按钮。

14.根据权利要求13所述的扩展坞系统，其中所述前壁和所述后壁中的所述一个或多个进一步包括与USB集线器相关联并电联接到所述UPS电路系统的一个或多个输入或输出端口。

15.一种使用扩展坞系统的方法，包括：

提供包括外壁的外壳，所述外壳限定了第一分隔区、第二分隔区和第三分隔区；

提供设置在所述第一分隔区中的扩展坞电路系统；

提供设置在所述第二分隔区中的一个或多个锂离子电池模块；

提供不间断电源(UPS)电路系统，所述UPS电路系统包括设置在所述第三分隔区中的第一电源轨和第二电源轨；

将移动计算设备连接到所述扩展坞电路系统；

用所述第一电源轨为所述移动计算设备供电；

将附件连接到所述扩展坞电路系统；以及

用所述第二电源轨为所述附件供电。