CN1677790A - 用于便携式装置的机会式电源充电系统 - Google Patents

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Abstract

提供用于给便携式电子装置的可再充电电源机会式充电的系统和方法。该系统包括被主电源激励的一次感应组件，该组件用于在与便携式装置的电源相关联的二次线圈组件中感应电磁通量。该电磁通量产生随后用于给便携式装置的电源充电的电流。充电系统的控制器可以监测电荷的状态，并且通知用户需要再充电的时机。为了给便携式装置的主电源和可再充电电源再充电，还可以使用废物利用模式。

Description

用于便携式装置的机会式电源充电系统
技术领域
本发明涉及给便携式装置的能量存储元件充电，更具体地是涉及以选择的时间间隔周期性地和/或机会式地对这样的能量存储元件充电。
背景技术
通常，期望减小电子装置的尺寸，同时降低相关的成本。许多诸如便携式或手持式电子装置这样的电子装置，例如便携式电话、膝上型计算机、条形码扫描器及类似的装置，可包括各种具有电/机械触点的可更换的电池单元，该触点在电子装置的使用寿命期间会被磨损和划破。例如，这样的电池装置可包括由蓄电池组单元电池组成的可再充电电池组。
通常，当该电池组中的一个电池单元或蓄电池组单元电池耗尽时，可将其从主单元移除并且更换另一充足电的单元电池，而耗尽的电池单元或单元电池被再充电或移除。这样的电池组装置通常可以包括密封的封装，其保护可再充电单元电池。一旦电池组被配置到电子装置上，电池组封装外表面上的触点与电子装置或内部端子触点上的触点配合。这样的电池组可以布置成两或三排，这取决于整个电池组所需的容量，每个电池的容量和尺寸，以及类似的因素。这些装置的充电或放电电池需要使用各种导电部件用于电池之间和封装端子和电池之间的电连接。通常这样的导电元件会被磨损和划破，这在电子装置以及便携式装置的使用寿命期间会影响其性能。
同时，便携式装置/计算机的可穿戴系统的市场发展迅速。这样的系统具有这样的体系结构，其中该系统主要元件通常由和/或依靠用户的身体支承。这样，可穿戴的计算机的用户可被称为计算机或便携式装置的“穿戴者”。
当操作该装置时，这样的装置通常可使用户能够自由地使用手或其他身体部分。可穿戴的计算机(或便携式数据收集设备)形成了以下因素，通常包括带状/头状穿戴产品—其可与设置有头装式显示装置以及手持式麦克风和/或标牌显示装置一起装配—和穿戴在手腕/手指上的设备，这些设备通常与条形码扫描器以及语音或触摸屏界面相关联。这样的便携式数据收集设备，被广泛地使用在制造业、服务业和包裹输送业中，从而执行各种现场数据的收集动作，包括：集成条形码数据组读取器，其适于读取附于在仓库、零售店、装运基地等中的产品、产品包装和/或容器上的条形码数据组，用于库存控制、跟踪、产量控制和快速发送、质量保证以及其他各种目的。
这样装置以及其他便携式电子设备的可再充电电源的所希望的特征，包括：亮度、快速充电速率、低电量时的性能、充放电许多次而不会变劣的能力、以及日历寿命。然而通常，提供便携式电子设备的长电池寿命基本上会增加便携式装置的重量，因此它们变得很重并且阻碍一些人使用。
因此，需要克服传统设备的上述缺陷。
发明内容
为了提供本发明的一个或多个方面的基本理解，下面提出了本发明的简单的概要。本概要不是本发明的广泛的综述。这既不是本发明的鉴别关键或决定性部分，也不是用于描述本发明的范围。进一步地，此概要唯一的目的是以简洁的形式提出本发明的一些概念，作为在下文中提出的更详细的描述的序言。
本发明提供用于在期望的、预定的或随机的时间间隔给便携式装置的能量存储元件或电源周期性地和/或机会式地充电的系统和方法。根据本发明的一个方面，当用户的便携式装置受到感应作用的电磁场的影响时，通过充电系统的非电接触方法诱导性的进行能量存储元件或电源的充电。可再充电电源或能量存储元件可以包括：可再充电电池、燃料电池、电容、高容量电容、超级电容和类似的。然而，本发明并不限定于此，而是还可以使用其他类型的电源。
在根据本发明的一个方面，充电系统包括一次感应组件，其在二次组件中感应出电磁场，其中二次组件被操作性地连接到便携式装置。该一次感应元件可以包括一次绕组元件并且被一次电源激励。二次组件包括二次或拾波绕组元件和整流器，其操作性地连接到便携式装置的可再充电电源。该充电系统包括磁通量，其在二次感应组件的二次绕组中产生交流电。转换器可以将感应的交流电转换为直流电，然后该直流电被用于给便携式装置的可再充电电源充电。根据本发明的一个方面，提供这样的机会式充电，用于在很短的期间或一旦有感应就立即地对便携式装置的可再充电电源临时部分地或满充地充电。
在本发明的另一方面，充电系统可以包括监测便携式装置的电荷状态的控制器。然后，该控制器可以基于便携式装置的充电状态通知用户给其充电的需求。当用户同时使用几个需要充电的便携式装置，控制器可以额外地确定每个便携式装置的所需充电时间的间隔，因此可以分配每个装置的充电时间间隙。然后用户可以基于控制器的通知启动每个便携式装置各自的再充电处理。
在本发明的另一个方面，控制器可以基于预定标准修正充电系统的工作并且相应地作出响应。这样的修正例如可以是基于，用户身体运动的算法，便携式装置和充电系统的邻近关系，光或声音的变化，被充电的便携式装置或电源的类型等等，其中控制器包括这样传感器，例如运动传感器，光声传感器，电压和电流测量元件以及类似的元件。
根据本发明的一个方面，便携式装置的用户携带着充电系统，并且在使用间隙以及在非使用期间机会式地给便携式装置充电。例如，便携式装置可以是具有可再充电能量存储元件的无线环状扫描器，该能量存储元件的满充电力仅够少量扫描操作。该环状扫描器的这样的电源几次扫描之后最终会耗尽，而要周期性地再充电。然后用户可以在期望的间隔机会式地给环状扫描器再充电。在本发明的相关方面，一次感应元件可以设置在用户的腰部，或者编织到可穿戴的织物中，例如手套或衫衬的一部分。
在本发明的另一方面，充电系统可以是用于携带便携式装置的皮套。具有一次充电线圈的主电池组可以是皮套内部的一部分。当电池充电器中的充电线圈被激励时，充电线圈产生磁通量线。具有可再充电电池组的便携式装置被设置在皮套内并且以非直接电接触的关系位于电池充电器附近。可再充电电池组包括拾波线圈，一旦电池组位于电池充电器邻近并且电池充电器被激励，该线圈内将具有感应的电流。可再充电电池组可以包括用于对拾波线圈中的感应电流整流从而给电池组中的电池单元充电的电路。该电路可以包括整流器和限流电阻，因此可再充电电池可根据电流和过充自我调节。此外，通过对皮套内线圈及其位置的设计可以减少损耗和相应的发热。AC电阻损耗(涡流损耗)通过减少磁场轴向上连续层的数量而减小。还可以通过分隔一次和二次组件中的线圈层得到更大的表面积，从而具有增加的表面积，冷空气可以流过该表面。
根据本发明的另一方面，具有各种结构，例如平垫形，圆柱形和其他三维形状的若干充电组件，可作为内衣、背包的一部分，例如军用背包或者类似的，用于给用户携带的便携式装置再充电。在本发明的相关方面，组中的一个部件可以用作再充电系统的载体，无论什么时候需要各自地再充电，该组中的其他部件将接近该载体。
根据本发明的另一方面，可再充电电力单元和主电源可以使用其他的用于再充电的废物利用(scavenge)技术，例如利用体热、足压、太阳能和类似的对它们各自的再充电电源再充电。
为了实现前述和相关目标，本发明还包括在下文充分描述的特性。下面详细叙述的说明和附图是本发明的示例性的方面。然而，这些方面是仅示出了使用本发明的原理的各种方法中的少数几种。另一方面，从下面详细的结合附图考虑本发明的说明中，本发明的优点和新颖的特性将变得明显。为了便于附图的阅读，在附图彼此之间或给定图范围内定标的一些附图没有绘出。
附图说明
图1是根据本发明的一个方面利用充电系统的装置的示意图。
图2是根据本发明的一个方面的感应系统的结构图。
图3示出了根据本发明的一个方面的感应电磁通量的电路结构。
图4是根据本发明的一个方面的控制器的结构图。
图5示出了根据本发明的一个方面的环状扫描器的感应装置。
图6是根据本发明的一个方面使用充电系统的环状扫描器的透视图。
图7是根据本发明的一个方面关于环状扫描器的可再充电电源的透视图，该环状扫描器使用机会式的感应。
图8是可再充电电源的透视图。
图9是可再充电电源的选择性元件的局部电路图。
图10是根据本发明的一个方面的工艺流程图。
图11是根据本发明的一个方面的流程图。
图12是根据本发明的废物利用(scavenging)模式，附加到用户身体的热电偶装置的示意性顶视图。
图13是图12的热电偶装置的选择性元件的示意性侧视图。
具体实施方式
现在，参考附图描述本发明，其中使用的相同的附图标记始终指同一元件。在附图中，为了解释，描述了许多具体的细节以提供对本发明的彻底理解。但是，显然本发明可以在没有这些具体细节的情况下实行。在其他情况中，为了便于描述本发明结构在图示中示出了公知结构和设备。
在本申请中，术语“元件”和“系统”用于指代计算机相关实体，或硬件，硬软件组合，软件或现有的软件。例如，元件可以是但并不限于处理器中运行的过程、处理器、目标、可执行的过程、执行线程、程序和/或计算机。通过说明，服务器中运行的应用系统和该服务器都可以是元件。一个或多个元件可以驻留在执行的过程和/或线程内，并且元件可以定位在一台计算机上和/或在两个或多个计算机之间分配。应该理解，过滤器、小型过滤器、过滤器管理器、分类器、顺序组和其他各种零件都是元件。
在此，术语“推断(inference)”通常指的是推理过程，或从一组观察资料推断系统、环境和/或用户的状态，该观察资料是通过事件和/或数据收集的。例如，可以使用推断来识别特殊的前后关系或动作，或者可以产生状态上的可能性分配。推断可以是概率性的，也就是基于数据和事件的考虑，重要性(interst)状态上的可能性分配的计算。推断还可以指的是用于从一组事件和/或数据组成更高层的事件而使用的技术。这样的推断导致从一组观察的事件和/或存储的事件数据构造新的事件或动作，无论该事件是否暂时紧密相关，以及该事件和数据是否来自一个或几个事件和数据源。
该主题发明(例如，关于对可再充电电源充电)可以使用各种基于人工智能的方案，用于实施其各方面。例如，当设备需要或应该被充电时，可通过自动分类系统和处理，使用于明确地或含蓄地学习的过程变得容易。分类可以使用基于概率和/或统计的分析(例如，分解为分析效用和成本)来预测或推断用户希望自动执行的动作。例如，可以使用支撑向量机(SVM)分类器。其他分类方法包括贝叶斯网络，决策树，并可以使用提供不同独立模式的概率分类模式。在此用到的分类还包括统计回归，其用来发展优先模式。
从该主题说明中将容易理解，本主题发明可以使用分类器，其被明确地培训(例如通过一般的培训用数据)以及被含蓄地培训(例如，通过观察用户行为，接收外部信息)，因此利用分类器根据预定的标准自动地确定哪个答案返回到原问题。例如，关于SVM的分类器容易被理解，通过在分类器构造器和特征选择模式内的学习或培训相位，构造SVM的分类器。分类器的功能是，将输入属性向量，x＝(x1，x2，x3，x4，xn)，映射到该输入属于某一类别(class)的可信度(confidence)，也就是f(x)＝confidence(class)。根据本发明的一个方面，利用充电系统的装置的示意图在图1中示出。该系统包括充电装置组件10，其提供电荷11到便携式装置16(“n”是正整数)。便携式装置16可以是主体区域网(BAN)的一部分，该区域网通常包括连接到中心网络控制器的可戴式通信部件和应用系统。该部件和/或应用系统可以位于基本上身体的任何合适的部分上。该部件例如可以包括手镯、项链、手表、脚镯、口袋区域和类似的。通常这些部件的功能可取决于该部件与之通信并且有效地与之连接的应用系统或便携式装置。
便携式装置16可以接收电力存储元件，该元件可以被周期性地再充电。这样的电力存储元件可以包括，例如：可再充电电池、燃料电池、电容器、高容量电容器、超级电容器和类似的，或者任何其他的可存储并释放能量的能量存储元件，其中该能量可以形成电流。根据本发明的一方面，便携式装置16的这样的存储元件可以通过“非直接电接触”充电感应11被周期性地再充电。
使用这种感应机构的便携式装置需要各级充电维护，这取决于它们的应用。例如，环状扫描器可以具有能够存储能量的存储元件，其存储能量在能量耗尽之前仅可用于十个扫描操作，然而另一方面，耳机不需要象环状扫描器那样频繁地充电。控制器12可以监测便携式装置的电荷状态，并且基于其电荷状态通知其用户对便携式装置充电的要求。而且，当用户使用几个便携式装置时，控制器12可以额外地确定每个便携式装置的所需充电时间的间隔，并且相应地为每个装置分配充电时间间隙。然后，基于来自控制器12的通知，用户可以起动每个便携式装置各自的再充电程序。再者，基于特殊标准和相应的响应，控制器12可以用于修正充电系统的操作。这样的修正，可根据下文所讨论的，基于例如，用户身体运动的算法，便携式装置和充电系统的邻近关系，光或声音的变化，便携式装置或被充电的电源的类型等等，其中控制器包括这样传感器，例如运动传感器，光声传感器，电压和电流测量元件以及类似的元件。
图2和图3示出了根据本发明的一示例性方面，充电系统的几个元件的结构图和电路图。充电系统20包括与一次感应元件22联接的控制器21，该一次感应元件用于在与便携式装置26相关的第二线圈组件24中感应磁通量27。用于一次组件22和二次组件24之间的电感耦合27的传输网络，可以是恒流驱动电路结构，如图3所示。一次感应元件22包括具有线圈装置Lt的感应组件。当感应组件22中的线圈装置Lt通过主电源24而被激励时，充电的线圈产生磁通量线M。该拾波(pick up)二次组件24包括二次铁心，缠绕的元件LT和整流器(未示出)，其操作性地连接到便携式装置的可再充电电源28。因此，便携式装置26的可再充电电源28与一次感应组件22是非直接地电接触关系。当电源28与充电系统20邻近地设置时，其中其线圈装置由电源24激励，则具有拾波线圈的电源28将具有在此感应的电流Ir(t)。可再充电电源28包括电路装置，该装置用于对拾波线圈中感应的电流整流，以将电力存储在可再充电存储元件28中。该电路装置可以包括整流器(未示出)和限流电阻，因此电池根据电流和过充自我调节。通过收发机23与收发机进行29RF通信，可以控制所有这些功能以形成便携式装置26和/或控制器21。也可以使用其他无线通信系统，例如红外线通信系统。
而且，损耗和随之而来的发热，可通过对一次和二次组件的线圈或缠绕元件合适的设计和定位而减小。AC电阻损耗(涡流损耗)通过减少磁场轴向上连续层的数量而减小。通过分隔一次和二次组件中的线圈层得到更大的表面积，从而具有增加的表面积，冷空气可以流过该表面。
由于耦合器和接收器中电绕组的轴线方向上薄，在感应充电耦合器22和感应充电接收器24之间的电磁耦合被增大。注意，绕组的AC电阻Rac可以比DCRdc电阻高很多，这取决于频率、绕组的几何结构和层的厚度。
通常，可以注意到，当绕组层的厚度与工作频率上的表面深度相比要小时，Rac/Rdc的比率恒为一。然而，当绕组层厚度接近表面流厚度时，该比率迅速上升，特别是当绕组层的数量大于一时。因此，在本发明的一方面，为了使耗损最小化，磁场轴线方向上的层数量可最少，例如通过将一次感应分为几个绕组并且提供相应的二次绕组。
而且，与感应器22或便携式装置24相关的线圈可以与各自元件整体形成。例如，线圈可以被蚀刻和/或电镀，或可选地，线圈可以与相关的元件物理分开。
对于环状扫描器便携式装置，传输线圈可以包括2”半径的传输线圈，其具有145圈和2.213mH的电感Lt。接收线圈可以具有0.785英寸的半径，9.7圈和3.63μH的电感LT和6.35m欧姆的线圈电阻。最大源电压和最大安全电流可以分别地限制为5伏和91.4毫安。因此，根据本发明的装置使便携式装置，例如环状扫描器，能够通过使用充分小的电源元件而工作，用户可以在需要和/或预定的间隔机会式地并且感应地对电流再充电。
如图2所示，根据本主题发明可以使用人工智能(AI)元件30以易于推断和/或确定影响再充电的时间、地点、方式。AI元件30可以使用如下文所述的任何种类的合适的基于AI的方案，该方案与促进在此描述的发明的各方面有关。
现在参考图4，根据本发明的一个方面示出了控制器的结构图，其中控制器是充电系统的一部分。控制器40监测便携式装置的电荷状态，并且基于其电荷状态通知其用户对便携式装置充电的要求。而且，当用户使用几个根据本发明的便携式装置时，控制器12可以额外地确定每个便携式装置的所需充电时间的间隔，并且相应地为每个装置分配充电时间间隙。然后，基于来自控制器40通知，用户可以起动每个便携式装置各自的再充电过程。这样的通知可以以电激励、视觉和/或听觉信号等形式出现。
作为控制器40的一部分，可以提供处理器42和传感器元件44，一旦发生触发事件它们就激活从充电器系统到便携式装置的电力感应。这样的触发事件可以基于预定的算法，例如基于下述中的一种：用户身体运动的算法，或者被充电的便携式装置与充电系统的邻近关系，光或声音的变化，以及类似的。
例如，戴着环状扫描器的用户可以将戴有环状扫描器的手放置在充电系统的三英寸之内，影响控制器的光或运动传感器元件并且因此激活各自的电力感应脉冲。一旦触发事件消除或经过预定间隔之后，传感器还释放电力感应。当由于检测到触发事件，例如传感器的运动，而激活电力感应时，控制器还发出通知信号，例如噪声、光等，以指示该状况。这样的通知信号还可以被传输到便携式装置的显示器，以管理电源可感应再充电。在另一实施例中，为了当用户通过充电器摇动和/或擦拭环状扫描器时启动电脉冲，控制器40可以检测用户手臂的运动。
在根据本发明的相关方面中，当这样的便携式装置被放置在如下文所述的皮套或背包装置中时，处理器42可以从电源取出电力并且将电力24分配到几个便携式装置。此外，这样的电力分配可以均衡便携式装置中的电荷状态，通过提供或阻碍进一步的充电电流，因此便携式装置的功能性被保持并将具有便携式装置相互之间的功能相关性。例如当用户在内衣、皮套或背包组件中携带便携式装置时，可以提供这样的电力分配方案。因此，控制器可以被定构为响应由用户使用的其他便携式装置的电荷状态，并且相应地修正该响应。
图5示出了根据本发明的一个方面的感应装置100。使用例如可戴在用户的腰线周围的充电组件100，以用于具有可再充电电源的可戴式便携式装置的感应电荷112。在此特定方面，可戴式便携式装置是环状扫描器。该环状扫描器102可以用带缚到用户的一个或多个手指上-如所示的食指和中指-并且被定位，以致于通过扫描入口104扫描头状电子仪器(或读取装置)远离用户并且指向可读性数据表单106，例如条形码。该扫描头状电子仪器(未示出)通过入口104扫描可读性数据表单106。该环状扫描器102包括可再充电电源108，该电源通过充电器114可在选择的间隔被机会式地再充电。这样的电源108操作性地连接到具有整流器(未示出)的拾波线圈装置和RLC电路。在电源108的机会式地再充电112期间，通过充电组件114在可再充电电源108的拾波线圈中感应出磁通量，该充电组件可以被穿戴在用户的腰部周围。这样的感应磁通量产生电流，该电流随后被整流并且用于对电池组108再充电。
充电组件114可以包括主电池，其也戴在用户腰部周围。该充电组件114包括一次感应元件(未示出)，该元件感应电磁磁通到扫描器的拾波线圈组件内。一次感应元件包括具有线圈装置(未示出)的感应组件。当在感应组件中的这样的线圈装置由穿戴在腰部周围的主电源激励时，充电线圈产生磁通量线。用于在一次组件和便携式装置之间电感耦合的这样的电力传输网络可以是固定电压驱动或恒定电流驱动电路结构。然后，当便携式装置被定位在预定距离和/或被充电组件擦拭或摇动时，磁通量通过拾波线圈获得。充电组件114还可以包括下文中描述的控制器，该控制器监测环状扫描器的电荷状态并且基于其电荷状态通知其用户对便携式装置充电的要求。然后用户可将该环状扫描器定位于邻接充电组件，并且机会式地对其电池电源108再充电。这样允许轻得多的电池电源作为环状扫描器的一部分使用，因此易于简单使用。
可再充电电池组108可以包括观察口110，通过该观察口用户可以观察从内部光源发出的光。该光源可以包括LED(发光二极管)，该LED例如与电源108的电荷的特定状态和/或扫描操作有关联。此外，可以利用可再充电电池的电荷状态和/或扫描读取而使用其他听觉的通知方案。
在本发明的相关方面中，如果当便携式装置被带到与充电器114很近时成功地感应出电荷，那么用户将察觉到绿光穿过电池组108的观察口110。此外，当扫描器的可再充电电池108在充满状态时可以显示绿光。此外，如果未成功地感应出电荷和/或当低电池电平在非常低的水平时，用户将察觉到穿过观察口110的红光。而且，环状扫描器的可再充电电池的电力耗尽到预定水平也可启动特殊的刺激以通知用户，例如特殊的LED颜色或听觉音调。在一相关方面，根据操作者的判断，可以以各种组合或各自地激活由LED和/或音频变换器提供的控制确认。
类似地，可以通过LED通知用户读取扫描状态，例如正常操作产生稳定的绿光，而成功地读取则保持绿光，此外在组合中启动高声嘟嘟响。未成功读取操作将导致关掉绿光而激活红光，并且激活音频变换器以产生低声嘟嘟响。应该理解，也可以使用用于通知用户读取扫描或电池电荷状态的其他报警机构，例如可以使用相同频率音调的独立系列或多种频率音调的组合来指示充电的不同状态和/或扫描器的可再充电电池的电力消耗情况。此外，LED不必是分开的设备，但可以是在单个盒子(例如，线/绿/蓝设备或双色红/绿设备)中的多颜色LED设备，或者包括内装芯片的闪光器LED，该芯片用于根据相应的状态控制闪烁功能。一旦数据组106已被扫描，被扫描的数据组的数据表示通过无线通信链路112被无线传送到远程数据收集单元，其也可以是充电器114的一部分。
现在参考图6，这里示出了图5中的环状扫描器102的等大后视图。扫描器102包括容纳电子设备的盒202，该电子设备用于对由感应磁通量产生的电流执行整流以及扫描和通讯操作。该盒202适当地设计为接收具有再充电线圈电路的可再充电电池组108。为了便于从电池组108观察光源，盒202包括观察口孔204，其中该孔对准观察区110以允许用户察觉到从可再充电电池组108内部的光源发出的光。该盒202还包括在盒202的每侧上的闩锁开口206，该开口用于容纳可再充电电池组108每侧上的可压缩闩锁208，该可压缩闩锁用于从盒202下面与相应的闩锁开口206啮合以将电池组208固定在盒202内。扫描器102还可以包括束带，用于将扫描器102缚在两手指背侧上。
现在参照图7，这里示出了根据本发明的一特定方面从扫描器盒202解开电池组108的等大图。电池组108从下面啮合扫描器盒202，并且被设置到盒202后侧，因此用户可以从扫描器的后侧同时察觉在工作期间与电池组的电荷状态有关的光信号和音频信号。电池组108包括接口连接件300，用于将该电池组电源和充电电路与扫描器盒202内部的电子设备电连接。而且，电池组108包括观察口110，其是紧邻光源的聚焦透镜的一端，从而基本上将从光源发出的光聚焦到电池组108壳体302的外侧上的可视透镜表面。这样确保了用户可以清楚地看见对应各自的电荷和/或扫描状态的有色光。
现在参考图8，示出了电池组108的透视图。在此特定方面，两个可再充电扁平形蓄电池组单元电池600和602根据电界面上所需的极性而堆叠。在此装置中，电池600和602是NiMH电池，也可以使用其他合适的化学电池。该电池组108可以包括由两个LED元件组成的光源，它们设置在最上一块电池602的顶部并与观察口110对准，该元件包括绿色LED604和红色LED606，用于受控时根据充电状态而提供相应的光。位于两个LED光源604和606之上的是聚焦透镜608，其具有穿过图7中的壳体202可观察的一端。该透镜608的可观察端具有凸曲率，因此在壳体表面上透镜稍微延伸。这样易于使发出的光从最大角视觉回馈，其中在使用扫描器102和电池组108的期间可以确定手的位置。电池组108还包括位于LED源(604和606)前面的音频源610(例如磁音频变换器)，当该音频源接合在扫描器盒202中时从电池组壳体302内向上和向后地发出音频信号，因此用户可以听到该音频信号。电池组壳体302还包括一对可微压缩的姆指闩锁612(与闩锁208类似)，其位于将电池组108啮合到扫描盒202中的长度的任意一端上。可再充电电池600和602，LED604和606，音频源610电连接到接口连接件300，该连接件用于给扫描器电子设备提供电力并且接收其控制信号。
现在参考图9，这里示出了根据本发明的一个方面便携式装置的可再充电电源的电路图。可再充电电源700包括连接到各自接线端702和704的高低侧，该接线端可操作性地连接到便携式装置。光源705包括LED604和606，每个具有连接到各自连接件端子706和708的阳极，和连接在公共节点上的阴极，该公共节点是电源700的低侧端子704。音频变换器610一侧连接到连接件300的音频输入端子710，一侧连接到低侧端子704。因此，在本发明的一个方面，一旦电源700耗尽，电力通过端子702和704从具有感应产生的电流的感应电路(未示出)提供给可再充电电源700。此外，LED可以被充电器系统的控制器(未示出)通过各自的端子706和708分别地控制开和关；并且，音频变换器610可以被控制中的控制电路通过各自的端子710和704来控制开和关(以及不同的音频频段)。
此外，电池存储器712可以并入电池组108以保持电源以及用户对电源700机会式充电的行为所特有的数据。电池存储器712可以是具有通讯口703的非易失性存储器，该通讯口用于接收电力和来自扫描器102处理器的信号，以及用于从处理器读取/写入数据。存储器712也连接到低侧口704。存储的数据可以包括再充电的次数，再充电的频率，放电率，预测剩余容量，耗尽警告，因此该设备处理器可以以LED和音频变换器的任何组合产生关机警告，以警告用户需要再充电。
图10示出了根据本发明的一个方面的方法。在130一次线圈组件被主电源激励。如下文所解释的，这样的一次线圈和电源可以穿戴在用户的腰部。接下来在140，与便携式装置关联的二次拾波线圈适当地设置在相对于充电一次线圈的距离上，因此在拾波线圈中可感应出磁通量。这样感应的磁通量可在以预定时间间隔以脉冲形式产生，如在150所示，该脉冲可以由充电系统的控制器指定。在160在波线圈中感应的交流电被整流，并且被用于在170给便携式装置的电源充电。
根据本发明的另一方面的方法在图11中示出。在180便携式装置的用户请求给便携式装置的电池充电。例如，这样的请求可以是响应充电系统控制器的通知，或者是用户的选择。在185，用户激活控制器的触发事件，以对一次线圈组件充电。这样的触发事件可以包括，例如，基于用户的臂摇动充电组件前面的便携式装置的运动的一个事件。这样的触发事件涉及对可再充电电源充电的机会式特性。不同地，当使用便携式装置时其电源逐渐地耗尽。当使用该装置时将预定的机会式动作结合到用户的行为中，例如以充电器的方向移动便携式装置或将便携式装置放置在离充电器合适的距离，本发明提供可再充电电源立即的暂时的部分充电或满充充电。用户这样的在不同时间的暂时行为周期性地给电源再充电并提供所需的电池寿命，只要用户继续机会式的再充电行为。机会式行为可以发生在设备的不使用期间，以及在设备的使用期间同时发生。换句话说，用户不必在机会式的再充电间隔期间停用便携式装置。
接下来，在190一次线圈被激励并且在195便携式装置的拾波线圈电路中感应出磁通量。当便携式装置达到预定距离例如离充电组件达3”时，一次线圈的激励和随后拾波线圈的感应可以以脉冲形式而发生。然后，一次线圈被去磁，预期下一个再充电循环。这样机会式的再充电使便携式装置能够通过使用充分小的电源元件来操作。
虽然在此描述和说明了示例性方法，并将该方法描述为一系列的各事件和/或动作的方块表示，但本发明并不限定于这些方块的示出顺序。例如，根据本发明，除在此示出的顺序外，一些动作或事件可以以不同的顺序和/或与其他动作或事件同时地发生。此外，执行根据本发明的方法不需要所有示出的块、事件或动作。而且，应该理解，可以结合在此说明和描述的方法，以及结合其他未说明和描述的系统和装置，执行根据本发明的示例性方法和和其他方法。
在本发明的另一方面，控制器和充电系统可以是携带着便携式装置的皮套或背包的一部分。例如，具有各种结构，例如可以提供平垫形，圆柱形和其他三维空间的或平面形的几个充电组件，作为内衣或背包的一部分，例如军用背包，以用于给需要由军人携带的便携式装置再充电。这样的背包可以包括主电源和控制器，如下文所述，士兵将每个便携式装置设置在背包中的各个位置并且在此期间机会式地对其充电。在本发明的相关方面，该组中的一个部件可以用作再充电系统的载体，而当需要各自地再充电时，该组中的其他部件将接近该载体。
根据本发明的另一方面，可再充电电源单元和主电源可以使用其他的废物利用(scavenge)技术，例如利用体热、足压、太阳能和类似的，以用于对它们各自的再充电电源再充电。例如，用于激励一次线圈的主电源可以被热电堆激励，该热电堆包括多个串联的热电偶，每个热电偶具有热结点以用于接收来自用户身体部分的热能，暴露到空气的冷结点和用于维持热结点和冷结点之间温度差的元件，以及在热结点和用户身体部分之间的电绝缘薄膜，借此体热能量被转化为电能。
图12和13说明了作为本发明的废物利用模式的一部分的热电偶装置的示意性顶视图和侧视图。如图所示，该热电堆包括一系列热电偶，该热电偶由异种金属111和222制造的，例如铜/康铜(含有40-50％的镍的铜/镍合金，平衡体为铜)、硅/锗或镍/铬。也可以使用半导体材料用于该组件。热电偶可以以级联或插入式结构串联连接，从而使间隙最小并且允许多个热电偶在小间隙中堆叠。这样的布置还便于以片格式制造。
热电偶用于分别维持热节点30和冷节点40之间的温差。这是赛贝克效应的应用。低导热率的热绝缘体50，例如以陶瓷膜或陶瓷泡沫的形式，可用来保持热节点的热量。此外，还提供了热导体或散热片60，例如如图13所示的高导热率的箔，以从冷结点导走热量。这样使温差最大化。当热导体60还可导电时，额外的非常薄的电绝缘膜70可以提供在层60和热电偶111、222之间。有用的导热箔材料的例子包括银、铜和铝。非常薄的电绝缘膜材料70被插入在用户温暖的身体部分80和热电偶的热接收表面(热结点)30之间，以防止短路并且提供防止损坏设备的保护。可以使用这样的装置，用于废物利用模式并且给主电源和/或便携式装置的电源提供额外的电力。还可以通过MEMS技术的应用使用其他方法。
虽然就某些说明的方面已经描述和示出了本发明，但是应该理解，通过阅读并且理解本说明书和附图以及附属权利要求，本领域技术人员将能做出等效的替代和修改。具体地，关于由上述元件(组件、设备、电路、系统等等)执行的各功能，除非另外指示，用来描述这些元件的术语(包括“装置”的引用)应当符合执行所述元件(例如功能等效)的特殊功能的任何元件，即使其结构非结构性地等效于公开的结构，其中该结构执行在此描述的本发明示例性方面的功能。在此方面，还将理解，本发明包括系统以及计算机可读的媒介，该媒介具有计算机可执行的指令以用于实施本发明的各种方法的动作和/或事件。
此外，虽然仅就几种实施方案中的一种公开了本发明的特定特性，但是只要是需要的和有利于任何给定或特定的应用的，这些特性可以与其他实施方案中的一个或多个其他特性组合。如在本应用中所使用的，术语“元件”还可以指与计算机相关的实体，比如硬件、硬软件组合、软件、或者现有的软件。例如元件可以是但并不限于，处理器中运行的过程、处理器、目标、可执行过程、执行线程、程序和计算机。另外，在详细说明或权利要求中使用了术语“包括”、“包括的”、“具有”、“具有的”以及它们的各种变型，这些术语用于以类似于术语“包含”的方式将其包括在内。

Claims (29)

1、一种便携式计算装置，包括：
接收由外源产生的电磁通量的元件；以及
充电元件，其由磁通量产生充电电流并且给可再充电电源充电。
2、权利要求1的便携式计算装置，还包括条形码扫描器。
3、权利要求1的便携式计算装置，还包括人工智能(AI)元件，其推断和/或确定电源应该再充电的时机。
4、权利要求3的便携式计算装置，还包括通知元件，其通知该装置的用户应该将该装置暴露到外部磁通源。
5、权利要求1的便携式计算装置，还包括：
控制器，其监测可再充电电源的电荷状态。
6、权利要求1的便携式计算装置，所述可再充电电源是燃料电池、电容、超级电容和可再充电蓄电池组单元电池中的至少一种。
7、权利要求6的便携式计算装置，所述控制器确定便携式装置的充电时间并且分配其充电时间。
8、权利要求1的便携式计算装置，还包括：
通知元件，其警告用户可再充电电源的电力状态。
9、一种给便携式装置充电的方法，包括：
提供至少一个一次感应组件，其具有用于产生磁通量的一次绕组；
提供二次拾波感应组件，其耦合到便携式装置的可再充电电源；该磁通量可延伸到二次拾波感应组件中；以及
通过由磁通量在二次感应组件中产生的电流，机会式地对电源再充电。
10、权利要求9的方法，还包括：
机会式地给电源再充电，而不必停用该便携式装置。
11、权利要求9的方法，还包括：
当磁通量延伸到二次拾波组件中时，即时地给电源再充电。
12、权利要求9的方法，还包括：
提供控制器以控制一次感应组件和二次感应组件中的至少一个。
13、权利要求12的方法，还包括：
触发事件以激励一次绕组。
14、权利要求13的方法，所述触发还包括：
改变光特性。
15、权利要求13的方法，所述触发还包括：
以预定方式移动用户的身体部分。
16、权利要求9的方法，还包括：
通过废物利用方法给可再充电电源充电，该废物利用方法使用用户体热、用户足压和太阳能中的至少一种。
17、权利要求9的方法，还包括：
将所述二次感应组件空间紧靠地对准到所述第一感应组件。
18、权利要求9的方法，还包括：
由组中的部件携带第一感应组件；以及
当其他部件的便携式装置需要机会式地再充电时，接近所述部件。
19、一种用于便携式装置的充电系统，包括：
一次感应组件，其具有耦合到主电源的一次线圈；以及
二次感应组件，其具有与便携式装置的可再充电电源耦合的二次线圈；所述第一一次感应组件的磁通量可以延伸到二次感应组件中，从而给可再充电电源提供充电电流，该充电电流在便携式装置的机会式充电期间通过磁通量感应产生。
20、权利要求19的充电系统，还包括：
与便携式装置进行无线通讯的控制器，用于监测可再充电电源的电荷状态。
21、权利要求20的充电系统，所述控制器包括传感器。
22、权利要求21的充电系统，所述传感器是运动和光传感器中的至少一种。
23、权利要求19的充电系统，所述可再充电电源是燃料电池、电容、超级电容和可再充电单元电池中的至少一种。
24、权利要求20的充电系统，所述控制器确定便携式装置的充电时间并且分配其充电时间。
25、权利要求19的充电系统，所述便携式装置和充电系统中的至少一个是可穿戴在用户身体周围的。
26、权利要求20的充电系统，还包括：
通知系统，其警告用户可再充电电源的电力状态。
27、权利要求20的充电系统，所述一次感应组件是平垫形部件。
28、权利要求25的充电系统，还包括：
连接到用户身体的热电隅，用于额外地给主电源和可再充电电源中的至少一个再充电。
29、一种给便携式装置充电的充电系统，包括：
用于产生磁通量的装置；以及
接收磁通量的装置，所述接收装置可操作性地连接到便携式装置的可再充电电源，从而在便携式装置的机会式充电期间产生电流。
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