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Diese Anmeldung beansprucht Priorität vor der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr.
62 / 694,087 , die am 5. Juli 2018 eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit vollständig aufgenommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Energieverwaltung und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Lastverteilung in Multi-Port-Stromversorgungsanwendungen unter Verwendung von Ports wie zum Beispiel Universal Serial Bus (USB-) Ports.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die USB 1.0-Spezifikation wurde ursprünglich in den 1990er Jahren entwickelt, um einen Bus und Schnittstellen bereitzustellen, um die Kommunikation zwischen Computern und Peripheriegeräten wie Tastaturen, Druckern, Cursorzeigegeräten, externen Laufwerken und dergleichen zu standardisieren. Seitdem ist USB in die Versionen 2.0 und 3.0 übergegangen und in Computern sowie tragbaren Geräten wie Smartphones, Tablet-Computern und MP3-Playern allgegenwärtig geworden.
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Im Allgemeinen fungiert bei der USB-Kommunikation ein Element als Host, während ein anderes als Gerät fungiert. Der Host versorgt den Bus mit Strom, gibt Befehle aus und behält im Allgemeinen die Kontrolle über die Verbindung. Das Gerät initiiert keine Aktivität zur Steuerung des Busses. Beispielsweise fungiert ein Personal Computer als Host für einen USB-Stick.
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Mit der On-the-Go-Spezifikation können ein einzelner Host und ein einzelnes Gerät die Rollen tauschen. Beispielsweise können einige Tablet-Computer in einer Geräterolle fungieren und als Massenspeichergerät fungieren, wenn sie an einen Personalcomputer-Host gekoppelt sind, können jedoch als Host fungieren, wenn sie an Peripheriegeräte wie eine Tastatur gekoppelt sind.
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USB-Hubs erweitern einen einzelnen USB-Anschluss auf mehrere, sodass mehr Elemente angeschlossen werden können. Ein Personal Computer oder ein Kfz-Unterhaltungssystem kann beispielsweise mehrere externe USB-Anschlüsse aufweisen, verfügt jedoch über ein internes Dock und nicht über dedizierte USB-Controller für jeden Anschluss. Die vom Antragsteller der vorliegenden Anmeldung hergestellten Flex Connect-fähigen Docks (USB 2.0- und USB 3.0-Docks) sind in der Branche insofern einzigartig, als sie den Upstream-(Host-) Port mit einem der Downstream- (Geräte-) Ports austauschen können. Tatsächlich kann beispielsweise ein Smartphone mit zwei Rollen (Host / Gerät) das Dock vom Downstream-Port übernehmen. Die Flexconnect-Funktion, die nur für vom Antragsteller hergestellte Dock-Geräte gilt, stellt einen Crossbar-Schalter auf dem Chip bereit, um beispielsweise den USB-Dock-Host-Port (Port 0) und den Downstream-Port 1 umzudrehen, an den das Smartphone als USB-Gerät angeschlossen werden kann.
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ZUS AMMENF AS SUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen ein Universal Serial Bus (USB-) Dock auf. Das Dock kann Ports, einen Prozessor und ein nicht-flüchtiges Medium einschließlich Anweisungen aufweisen. Wenn die Anweisungen auf den Prozessor geladen und ausgeführt werden, kann dies dazu führen, dass der Prozessor unterhalb einer Ebene eines Betriebssystems, auf dem Anwendungen ausgeführt werden und auf das USB-Dock zugegriffen wird, einen ersten Port der mehreren Ports als Prioritätsport identifiziert. Der Prozessor kann weiterhin veranlasst werden, eine Verbindung zum Dock zu erkennen, zu bestimmen, ob ein Kandidatenport, zu dem die Verbindung hergestellt wird, der Prioritätsport ist, und basierend auf der Feststellung, dass der Kandidatenport der Prioritätsport ist, die Stromversorgung von anderen Ports wiederherstellen und einem USB-Element das Stromversorgungspotential des Prioritätsanschlusses anbieten, das mit dem Dock verbunden ist. In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann der Prozessor weiterhin veranlasst werden, zu bestimmen, dass der Kandidatenport der Prioritätsport ist, einen Leistungsbedarf des USB-Elements zu bestimmen, das über den Kandidatenport sich mit dem Dock verbindet, und basierend auf einer Feststellung, dass der Kandidatenport der Prioritätsport ist und einer Feststellung, dass der Strombedarf die anderen Ports nicht zugewiesene Leistung übersteigt, anderen Ports zugewiesene Leistung zurückzuholen. In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann der Prozessor weiterhin veranlasst werden, die anderen Ports zugewiesene Leistung zurückzuholen, indem der Stromverbrauch eines anderen USB-Elements zurückgesetzt wird, das an einen der anderen Ports angeschlossen ist, so dass das andere USB-Element mit verminderter Kapazität ungleich Null arbeitet. In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann der Prozessor weiterhin veranlasst werden, die anderen Ports zugewiesene Leistung zurückzuholen, indem der Stromverbrauch eines anderen USB-Elements zurückgesetzt wird, das an einen der anderen Ports angeschlossen ist, so dass das andere USB-Element abschaltet. In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann der Prozessor weiterhin veranlasst werden, basierend auf einer Feststellung, dass der Kandidatenport nicht der Prioritätsport ist, eine Leistungszuteilung für den Kandidatenport auszuhandeln, ohne Strom von anderen Ports zurückzuholen. In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann der Prozessor weiterhin veranlasst werden, dem USB-Element, das mit dem Dock verbunden ist, Stromversorgungspotential des Prioritätsports bekannt zu machen, indem Stromanschlüsse angeboten werden, um das USB-Element in Modi zu betreiben, die mehr Leistung erfordern, als im Dock nicht zugewiesen ist. In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann der Prozessor weiterhin veranlasst werden, eine Strommenge zu bestimmen, die von einem an das Dock angeschlossenen und betriebenen USB-Element aufgenommen wird, und basierend auf der vom betriebenen USB-Element aufgenommenen Strommenge die Leistungszuweisung an das betriebene USB-Element mit dem USB-Element neu auszuhandeln.
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In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann der Prozessor weiterhin veranlasst werden, zu bestimmen, dass die von dem an das Dock angeschlossenen und in Betrieb befindlichen USB-Element gezogene Strommenge unter einem gegebenen Schwellenwert liegt, und, basierend auf der Feststellung, dass die entnommene Strommenge des an das Dock angeschlossenen in Betrieb befindlichen USB-Elements unter dem angegebenen Schwellenwert liegt, mit dem in Betrieb befindlichen USB-Element eine Stromzuordnung hin zu einem Betriebsmodus mit geringerer Leistung neu zu verhandeln. In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann der Prozessor weiterhin veranlasst werden, basierend auf einer fehlgeschlagenen Neuverhandlung der Stromzuordnung mit dem in Betrieb befindlichen USB-Element zum Betriebsmodus mit niedrigerer Leistung, die Stromzuordnung beizubehalten. In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen kann der Prozessor weiterhin veranlasst werden, zu bestimmen, dass die von dem an das Dock angeschlossenen in Betrieb befindlichen USB-Element aufgenommene Strommenge über einem gegebenen Schwellenwert liegt, basierend auf der Feststellung, dass die von dem am Dock angeschlossenen in Betrieb befindlichen USB-Element entnommene Strommenge über dem angegebenen Schwellenwert liegt, die Stromzuordnung mit dem in Betrieb befindlichen USB-Element hin zu einem Betriebsmodus mit höherer Leistung neu zu verhandeln.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können Laptops, mobile Geräte, Computer, Kioske, Ladestationen und Server umfassen, einschließlich eines der Docks der obigen Ausführungsformen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können Verfahren aufweisen, die von einem der Docks der obigen Ausführungsformen ausgeführt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Veranschaulichung eines Systems zur Lastverteilung in Multi-Port-Stromversorgungsanwendungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 2A und 2B veranschaulichen ein Betriebsverfahren eines Prioritätsmoduls zur Abwicklung von Energieverhandlungen basierend auf einer Energiepriorität gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist eine Veranschaulichung eines beispielhaften Verfahrens zum Bestimmen einer Priorität von Ports gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Einstellen der Leistung basierend auf der Stromaufnahme gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 ist eine Veranschaulichung eines Systems 100 zur Lastverteilung in Multi-Port-Stromversorgungsanwendungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das System 100 kann in jedem geeigneten Kontext implementiert werden, wie beispielsweise in einem Computer, einer Steckdose, einem Computerdock, einer Ladestation, einer Energiebank, einem Ladegerät, einem Netzteil, einem Tablet, einem Laptop, einem Server, einem Auto, einer Auto-Breakout-Box, einem Fahrzeug, einem Flugzeug oder einem Kiosk, Gerät, Netzwerk oder anderem elektronischem Gerät mit Telekommunikationsanschlüssen. In einer Ausführungsform können die Ports USB-Ports sein.
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Das System 100 kann ein Dock 102 aufweisen. Das Dock 102 kann ein USB-Dock, ein Computer, eine Steckdose, ein Computerdock, eine Ladestation, eine Energiebank, ein Ladegerät, ein Tablet, ein Laptop, ein Server, ein Automobil, ein Fahrzeug, ein Flugzeug oder ein Kiosk, Gerät, Netzwerk oder anderes elektronisches Gerät sein oder aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Dock 102 so ausgebildet sein, dass es so ausgebildet ist, dass es mit den USB-Elementen 120, 122, 124 verbunden ist. In einer anderen Ausführungsform kann das Dock 102 so ausgebildet sein, dass es die USB-Elemente 120, 122, 124 mit Strom versorgt. Obwohl drei derartige Elemente gezeigt sind, kann das Dock 102 eine beliebige geeignete Anzahl und Art von Elementen aufweisen oder mit diesen verbunden sein.
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Das Dock 102 kann ausgebildet sein, um mit den USB-Elementen 120, 122, 124 über die Ports 112, 114, 116, 118 zu kommunizieren. Das Dock 102 kann eine beliebige geeignete Anzahl und Art von Ports aufweisen. Beispielsweise können die Ports 112 bis 118 USB-Power-Delivery- (PD-) Ports vom Typ C sein.
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Das Dock 102 kann einen Prozessor 104 aufweisen, der kommunikativ mit einem Speicher 106 verbunden ist oder einen Speicher 106 beinhaltet. Der Speicher 106 kann Anweisungen beinhalten, die, wenn sie vom Prozessor 104 geladen und ausgeführt werden, die Funktionalität des Docks 102 ausführen, wie beispielsweise Prioritätsmodul 110. In anderen Fällen kann das System 100 kombinatorische Logik oder Anweisungen aufweisen, die über eine Hardwarebeschreibungssprache auf Hardware geschrieben werden. Das Prioritätsmodul 110 kann durch Anweisungen in dem Speicher 206 zur Ausführung durch den Prozessor 104 oder durch Hardware implementiert werden, die Logik enthält, die durch Anweisungen gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung geschrieben wurde. In einigen Ausführungsformen kann das Prioritätsmodul 110 extern zum Dock 102 implementiert sein, kann jedoch kommunikativ mit dem Dock 102 gekoppelt sein, um die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Steuersignale und die Verwaltung bereitzustellen. Der Prozessor 104 kann in einem Mikrocontroller 103 implementiert sein, und der Speicher 106 kann in dem Mikrocontroller 103 enthalten sein oder mit diesem verbunden sein. Dementsprechend kann das Prioritätsmodul 110 innerhalb des Mikrocontrollers 103 implementiert sein. Durch die Implementierung in dem Mikrocontroller 103 muss das Prioritätsmodul 110 möglicherweise nicht auf Betriebssysteme, USB-Stack-Software oder andere Anwendungen auf Treiber- oder Benutzerebene angewiesen sein. Das Prioritätsmodul 110 kann auf einer Ausführungsebene unterhalb von Betriebssystemen, USB-Stack-Software oder anderen Anwendungen auf Treiber- oder Benutzerebene ausgeführt werden.
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Das Dock 102 kann eine Stromversorgung 108 aufweisen. Die Stromversorgung 108 kann Verbindungen zu jedem der Ports 112-118 aufweisen. Die Verbindungen können einzeln hergestellt werden oder können über einen gemeinsamen Leistungsbus hergestellt werden, wobei die Ports 112-118 so ausgebildet werden können, dass nur eine vom Prioritätsmodul 110 festgelegte Energiemenge verwendet wird. Zusätzliche Instanzen der Stromversorgung 108 können im Dock 102 verwendet werden obwohl der Einfachheit halber eine einzelne Instanz der Stromversorgung 108 dargestellt ist. Die Stromversorgung 108 kann ausgebildet sein, um USB-Elemente zu versorgen, die an die Anschlüsse 112-118 angeschlossen sind. Von Zeit zu Zeit wird ein Port wie Port 118 für einen bestimmten Zeitraum möglicherweise nicht verwendet.
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Dementsprechend können der Mikrocontroller 103 und das Prioritätsmodul 110 ausgebildet sein, um die Leistung im Dock 102 zu verwalten. Wenn das Dock 102 so ausgelegt ist, dass es Strom an die daran angeschlossenen Elemente liefert und keine USB-Kommunikation zwischen den daran angeschlossenen Elementen bereitstellt, kann das Dock 102 so ausgebildet sein, dass es das USB-Power-Delivery- (PD-) Protokoll und Variationen davon verwendet, jedoch keine Teile des USB-Kommunikationsprotokolls. In einem solchen Fall ist das Dock 102 möglicherweise nicht als USB-Hub konfiguriert. In einer Ausführungsform kann das Dock 102 jedoch so ausgelegt sein, dass es sowohl Strom als auch USB-Kommunikation zwischen den daran angeschlossenen Elementen bereitstellt. Das Dock 102 kann so ausgebildet sein, dass es das USB-PD- und das Kommunikationsprotokoll verwendet. In einem solchen Fall kann das Dock 102 so ausgebildet sein, dass es als USB-Hub fungiert.
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Bei der USB-Kommunikation kann ein einzelnes USB-Element unter den USB-Elementen 120, 122, 124 als USB-Master angegeben werden. Andere USB-Elemente unter den USB-Elementen 120, 122, 124 können als USB-Gerät angegeben werden Der USB-Master kann als Upstream-Port gesehen werden. Ein an ein USB-Gerät angeschlossener Port kann als Downstream-Port gesehen werden. In solchen Fällen kann das Dock 102 geeignete Schalt-, Aufzählungs-, Übersetzungs- oder andere Verfahren bereitstellen, um die Kommunikation zwischen den USB-Elementen 120, 122, 124 zu erleichtern. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Downstream- oder Upstream-Beschaffenheit der Ports 112, 114, 116, 118 und die Master- oder Geräte-Beschaffenheit der USB-Elemente 120, 122, 124 fest oder dynamisch sein. Das Dock 102 kann verschiedene Technologien aufweisen, so dass mehr als ein damit verbundenes USB-Element als USB-Master angegeben wird.
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In einer Ausführungsform kann das Prioritätsmodul 110 ausgebildet sein, um die Priorität unter den Ports 112-118 für die Verwendung der Stromversorgung 108 zu bestimmen. Die Priorität kann für USB-Elemente 120-124 festgelegt werden, die mit solchen Ports verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform kann das Prioritätsmodul 110 ausgebildet sein, um Steuersignale auszugeben oder andere Verwaltungsfunktionen auszuführen, um unterschiedliche Leistungsmengen zwischen der Stromversorgung 108 und den jeweiligen Ports 112-118 zu routen.
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In einer Ausführungsform kann das Prioritätsmodul 110 so ausgebildet sein, dass es auf einer Ebene unterhalb des Treibers, einer Software auf Anwendungsebene oder einer Software auf Benutzerebene arbeitet, die die USB-Software verwendet. Das Prioritätsmodul 110 kann in Firmware oder Hardware implementiert sein und ohne Software auf Anwendungsebene, die zur Kommunikation zwischen USB-Elementen erforderlich ist. Selbst wenn das Dock 102 in einem System implementiert ist, das zusätzlich zu USB-PD die USB-Kommunikation ermöglicht, kann die USB-Kommunikation von separaten Prozessoren oder Mikrocontrollern oder Teilen davon gehandhabt werden. Somit kann die USB-PD-Funktionalität des Prioritätsmoduls 110 hinsichtlich der USB-Software auf Benutzerebene, Betriebssystemebene, Treiberebene, Anwendungsebene oder der USB-Kommunikation alleinstehen.
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Da die Ports 112, 114, 116, 118 möglicherweise eine physische Komponente für Benutzer zum Anschließen oder Trennen von USB-Elementen aufweisen, muss ein Benutzer möglicherweise auswählen, an welchen dieser Ports ein bestimmtes USB-Element angeschlossen werden soll. Andere Implementierungen eines Docks können dedizierte Leistungspegel für verschiedene seiner jeweiligen Ports aufweisen. Beispielsweise kann ein Dock nicht nur einen Stecker aufweisen, sondern auch ein am Stecker befestigtes Kabel für ein USB-Element, das eine höhere Leistungsstufe aufweisen soll. Das Dock kann festlegen, dass das Kabel beispielsweise mit oder zum Laden eines Laptops verwendet werden soll. In einem anderen Beispiel kann das Dock Bilder, Markierungen oder andere Bezeichnungen über jedem physischen Port aufweisen, um Benutzer darüber zu informieren, welcher Port für eine bestimmte Art von Gerät verwendet werden soll. Beispielsweise kann ein physischer Anschluss mit einer Leistung von 60 W mit einem Symbol eines Laptops oder Computers gekennzeichnet sein, das den Benutzern anzeigt, dass von allen physischen Anschlüssen dieser bestimmte physische Anschluss für die Stromversorgung eines Laptops ausgebildet ist. In einem anderen Fall können einige physische Ports als Nur-Lade-Ports ausgebildet sein, während andere physische Ports USB-Verbindungen herstellen können. In einem solchen Fall können die physischen Anschlüsse, die zum Laden und nicht zur USB-Kommunikation vorgesehen sind, als „nur laden“ oder mit einem Stromversorgungssymbol anstelle eines USB-Symbols oder eines Laptop-Symbols gekennzeichnet sein. Während USB-Systeme in der Vergangenheit Strom und Daten auf demselben Anschluss verwenden, kann für ein Dock- oder Anwendungsdesign eine Stromversorgung mit höherer Stromversorgung isoliert werden, wie oben beschrieben. Dies kann jedoch die „universelle“ Anwendung zunichte machen. Andere Implementierungen eines Docks sind möglicherweise nicht in der Lage, jedem Port eine maximale Leistung wie zum Beispiel 60 W oder 100 W bereitzustellen. Das Bereitstellen einer solchen Leistung für jede einzelne Leistung in anderen Implementierungen erfordert möglicherweise Hardware, die zu groß und zu teuer ist, da jeder Port einzeln mit der erforderlichen Stromversorgung ausgestattet ist.
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Im Gegensatz dazu können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung es dem System 100 ermöglichen, mehrere Stromversorgungspotentiale, wie 60 W oder 100 W, selektiv an mehrere der physischen USB-Ports 112, 114, 116, 118 ohne solch große und teure Stromrahmen zu unterstützen. In einer Ausführungsform können Algorithmen des Prioritätsmoduls 110 ausgebildet sein, um das PD-Protokoll zu verwenden.
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Die USB-Elemente 120, 122, 124 können verschiedene Leistungspotentiale und Anforderungen aufweisen. Die USB-Elemente 120, 122, 124 können ausgebildet sein, um in verschiedenen Modi zu arbeiten, wenn sie so ausgestattet sind, wenn ausreichend Strom verfügbar ist, und um in verminderten Modi zu arbeiten, oder um abzuschalten oder keine Verbindung herzustellen, wenn nicht genügend Strom verfügbar ist.
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Beispielsweise kann das USB-Element 120 ein Laptop sein. Der Laptop kann so ausgebildet sein, dass er auf unterschiedliche Weise unterschiedliche Stromverfügbarkeit verwendet. Wenn beispielsweise 15 W bereitgestellt werden, kann der Laptop mit einer verringerten Kapazität arbeiten. Die verringerte Kapazität kann beispielsweise mit gedimmten Displays und aktiven Prozessoren ausgeführt werden und keinen Akku des Laptops aufladen. Bei einer Leistung von 60 W kann der Laptop normal betrieben werden. Die normale Kapazität kann das Ausführen mit normalen Anzeigevorgängen, aktiven Prozessoren und das Laden eines Akkus des Laptops aufweisen. Wenn 100 W bereitgestellt werden, kann der Laptop mit einer Superladekapazität betrieben werden, wobei der Akku schneller aufgeladen wird, als wenn 60 W bereitgestellt werden.
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In einem anderen Beispiel kann das USB-Element 122 ein drahtloses USB-Ladegerät oder ein Ladeblock sein. Das USB-Element 122 kann als tragbares Backup-Ladegerät ausgebildet sein und muss möglicherweise selbst aufgeladen werden. Das USB-Element 122 kann ausgebildet sein, um irgendetwas zwischen 15 W und 100 W zu akzeptieren, und kann sich basierend auf der Ladung, die ihm von der Stromversorgung 108 bereitgestellt wird, schneller aufladen.
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In einem weiteren Beispiel kann das USB-Element 124 ein Smartphone sein. Das Smartphone wird möglicherweise bei 15 W normal aufgeladen.
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Jedes der USB-Elemente 120, 122, 124 kann ausgebildet sein, um beim Verbinden mit Dock 100 in eine Aushandlung mit Dock 100 einzutreten. Die Aushandlung kann gemäß PD oder anderen USB-Standards durchgeführt werden. Die Aushandlung kann das USB-Element umfassen, das sich selbst oder seinen Gerätetyp und seinen möglichen Strombedarf identifiziert. Die Aushandlung kann das Angebot von Dock 100 oder das Anbieten verfügbarer Leistung aufweisen. Die verfügbare Leistung kann abgelehnt oder akzeptiert werden, und anschließend kann eine andere verfügbare Leistung angeboten werden. Dock 100 und das entsprechende USB-Element können später die Stromversorgung neu aushandeln.
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In einer Ausführungsform kann das Prioritätsmodul 110 eine Priorität zwischen den USB-Ports 112, 114, 116, 118 zuweisen. Die Priorität kann eine beliebige geeignete Quantifizierung oder Anzahl von Ebenen umfassen. Die Priorität kann verwendet werden, um einzelnen USB-Elementen, die an die USB-Ports 112, 114, 116, 118 angeschlossen sind, Quantifizierungen der Leistung zuzuweisen. Die Priorität kann dazu führen, dass das Prioritätsmodul 110 den USB-Elementen durch Verhandlungen Angaben macht oder ihnen eine bestimmte Leistung anbietet. Darüber hinaus kann das Prioritätsmodul 110 ausgebildet sein, um die Priorität zwischen den USB-Ports 112, 114, 116, 118 von Zeit zu Zeit oder bei sich ändernden Bedingungen neu zuzuweisen. Die Priorität kann durch das Prioritätsmodul 110 neu zugewiesen werden und somit Neuverhandlungen verursachen.
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Die Stromversorgung 108 kann eine Menge an verfügbarem Strom oder verfügbarer Leistung aufweisen, die, wenn sie an verschiedene Ports angelegt wird, eine Verringerung des verfügbaren Stroms oder der verfügbaren Leistung an anderen Ports verursachen kann. Beispielsweise kann die Stromversorgung 108 so ausgebildet sein, dass sie insgesamt 150 Watt liefert. Das Prioritätsmodul 110 kann ein Budget oder eine Tabelle der zugewiesenen Leistung für verschiedene Ports verwalten. Das Prioritätsmodul 110 kann ausgebildet sein, um Strom von Ports zurückzuholen, indem Strom von einem Port für einen Port mit höherer Priorität weggenommen wird oder indem Strom weggenommen wird, wenn ein USB-Element getrennt wird.
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In einer Ausführungsform kann das Prioritätsmodul 110 Elementen, die mit dem Prioritätsport verbunden sind, das höchste Leistungspotential anbieten. Dies kann unabhängig vom Verbindungsstatus der anderen Ports durchgeführt werden. Der Verbindungsstatus der anderen Ports kann herabgesetzt werden, um den Prioritätsport zu berücksichtigen. Somit kann das Prioritätsmodul 110 mehr als die tatsächlich verfügbare budgetierte Leistung ankündigen, mit dem Vorwissen, dass die Leistung anderer Elemente wegen des Prioritätsports gedrosselt wird.
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Wenn das an den Prioritätsport angeschlossene Element nicht die gesamte Menge der angezeigten verfügbaren Leistung nutzen kann, verbraucht es möglicherweise so viel Leistung, wie sie zur Verwendung konfiguriert wurde. Beispielsweise kann das Element 124, das eine Verbindung zu einem Prioritätsport herstellt, nur 15 W verwenden, selbst wenn 100 W angezeigt und verfügbar sind. Das Element 120 kann jedoch 90 W verwenden, und das Element 122 kann in analogen Situationen 100 W verwenden.
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Andere Ports als der Prioritätsport müssen daher möglicherweise die Stromversorgung neu aushandeln, wenn ein USB-Element an den Prioritätsport angeschlossen wird. Das Prioritätsmodul 110 kann ausgebildet sein, um nachfolgende Neuverhandlungen für ein oder mehrere Elemente durchzuführen, deren Leistungszuteilung verschlechtert wurde.
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Das Prioritätsmodul 110 kann basierend auf beispielsweise einem Zeitgeber, einer Batteriestatusabfrage oder einem Tastendruck durch einen Benutzer des Systems umschalten, welcher Port der Prioritätsport ist. Dies kann es dem Benutzer des Systems ermöglichen, im Laufe der Zeit eine konsistente Erfahrung zu erhalten, unabhängig davon, an welchem Port oder in welcher Reihenfolge die Geräte angeschlossen sind.
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Das Prioritätsmodul 110 kann Operationen definieren, wenn ein Gerät an einen PD-Port angeschlossen wird. Da das Prioritätsmodul 110 bereits den Stromversorgungsstapel ausführt, interagiert das Prioritätsmodul 110 mit diesem Stapel in der Verbindungserkennungsphase. Wenn ein Gerät angeschlossen wird, bestimmt das Prioritätsmodul 110, ob der Port der Prioritätsport oder ein anderer Port ist. Wenn der angeschlossene Port der Prioritätsport ist, bewertet das Prioritätsmodul 110 den Verbindungsstatus aller anderen verbundenen Ports, um festzustellen, ob genügend Strom vorhanden ist, um das maximal gewünschten Stromversorgungspotential anzukündigen. Wenn nicht genügend Strom vorhanden ist, trennt das Prioritätsmodul 110 die anderen Ports, bis genügend Strom verfügbar ist, um die maximal gewünschte Leistung anzukündigen. Die anderen Ports passen ihre Leistungsfähigkeit entsprechend dem verbleibenden Budget an.
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Das Prioritätsmodul 110 kann umschalten, welchem Port Priorität gegeben wird. Dies kann die Benutzererfahrung verbessern, sodass alle Geräte nach einer langen Zeit gleichermaßen aufgeladen werden. Der Benutzer möchte möglicherweise nicht, dass zwei identische Geräte unterschiedlich aufgeladen werden, je nachdem, in welcher Reihenfolge sie verbunden waren oder an welchen Port sie angeschlossen waren. Dies kann über eine Zeitüberschreitung, durch eine Abfrage unter Verwendung der PD-Spezifikation zur Überprüfung des Batteriestatus oder durch Benutzersteuerung von einem GPIO des Prozessors ausgeführt werden. Das Zeitlimit kann beispielsweise 10 Sekunden betragen.
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Die meisten PD sind Ein-Port-Verbindungen zu einem Verwaltungsprozessor. Für den Systemleistungsausgleich benötigen die Lösungen ein UCSI-Protokoll, das an das Betriebssystem gesendet wird, um den Portstatus zu kommunizieren. Im Gegensatz dazu können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf der Portverwaltungsebene anstelle der Systemverwaltungsebene aktiviert werden.
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USB-IF hat ein Verfahren definiert, bei dem die Ports ihre angezeigten Stromversorgungsfunktionen basierend auf der maximal verfügbaren Stromversorgung ändern müssen, nachdem andere Ports angeschlossen wurden. Dies ist nicht wünschenswert, da Benutzer je nach Reihenfolge der an ein Multi-Port-System angeschlossenen Geräte unterschiedliche Erfahrungen machen und einige Geräte möglicherweise überhaupt nicht aufgeladen werden, wenn zuerst ein Hochleistungsgerät angeschlossen wird.
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2A und 2B veranschaulichen ein Verfahren 200 des Prioritätsmoduls 110, um Energieverhandlungen basierend auf einer Energiepriorität gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung abzuwickeln.
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Bei 205 kann Dock 100 bestimmen, ob ein USB-Element an einen der Ports angeschlossen wurde. Wenn kein USB-Element angeschlossen wurde, kann das Verfahren 200 mit 255 fortfahren. Wenn ein USB-Element angeschlossen wurde, kann das Prioritätsmodul 110 einen Leistungsbedarf des USB-Elements bestimmen. Das Prioritätsmodul 110 kann die für das USB-Element verfügbare Leistung basierend auf einer Identität des USB-Elements, der verfügbaren Leistung aus einem Budget für die Stromversorgung 108 und der Priorität bekannt geben. Bei 215 kann das Prioritätsmodul 110 bestimmen, ob der Port, an den das USB-Element angeschlossen wurde, ein Port mit hoher Priorität ist. Wenn dies der Fall ist, kann das Verfahren 200 mit 220 fortfahren. Andernfalls kann das Verfahren 200 mit 240 fortfahren.
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Bei 220 kann eine Leistungsverhandlung durch das Prioritätsmodul 110 und das angebundene Element durchgeführt werden. Die Leistungsverhandlung kann in einer beliebigen geeigneten Anzahl von Schritten und Iterationen durchgeführt werden. Die Anzahl der Leistungsverhandlungsschritte kann darauf basieren, wie schnell ein Leistungsbereitstellungsbetrag zwischen dem Prioritätsmodul 110 und dem angeschlossenen Element vereinbart wird. Die Leistungsverhandlung kann eine Abfrage aufweisen, ob eine bestimmte Menge an verfügbarer Leistung von der Stromversorgung 108 für eine gegebene Betriebsart des angeschlossenen Elements akzeptabel ist. Die Leistungsverhandlung kann nachfolgende Abfragen umfassen, ob Mengen verfügbarer Leistung für noch andere gegebene Betriebsarten des angeschlossenen Elements akzeptabel sind. In einer Ausführungsform kann die Aushandlung mit höheren Mengen an verfügbarer Leistung beginnen und in einen akzeptablen Betriebsmodus eintreten, wenn das Element an einen Prioritätsport angeschlossen ist. Die Modi können jeden geeigneten Modus aufweisen, der sich auf die verfügbare Leistung bezieht, die auf dem Element ausgebildet ist, wie beispielsweise einen erweiterten, normalen oder verringerten Modus. Wenn beispielsweise 100 W im Strombudget verfügbar sind und ein Laptop an Dock 100 angeschlossen ist, kann das Prioritätsmodul 110 dem Laptop 90 W anzeigen oder anbieten. Wenn der Laptop 90 W akzeptiert, kann die Aushandlung abgeschlossen werden. Wenn jedoch nur 80 W verfügbar sind, kann das Prioritätsmodul 110 dieses anbieten und der Laptop kann einen 60 W-Leistungsvereinbarung akzeptieren. Wenn nur 40 W verfügbar sind, kann das Prioritätsmodul 110 dieses anbieten und der Laptop kann eine 15-W-Leistungsvereinbarung akzeptieren. Wenn bei 220 kein akzeptables Leistungsniveau verfügbar ist, kann das Verfahren 200 mit 235 fortfahren. Wenn ein akzeptables Leistungsniveau verfügbar ist, kann das Verfahren 200 mit 225 fortfahren.
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Bei 225 kann die Leistung vom Element akzeptiert werden. Die zugewiesene Leistung kann vom Prioritätsmodul 110 vom Gesamtleistungsbudget abgezogen werden. Das Element kann in dem festgelegten Modus gemäß der zugewiesenen Leistung arbeiten. Bei 230 können Leistungsvereinbarungen für alle Elemente neu ausgehandelt werden, die zuvor für die Energieverwaltung gestoppt oder angehalten wurden, wie weiter unten erläutert wird. Diese Verhandlungen können für jedes solche Element durchgeführt werden und können durch rekursive oder zusätzliche Ausführung von beispielsweise Verfahren 200 bei 210 durchgeführt werden. Verfahren 200 kann mit 255 fortfahren.
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Bei 235, bei dem nicht genügend Leistung für das angeschlossene Element verfügbar ist, kann das Prioritätsmodul 110 Strom von einem anderen Port oder Gerät zurückfordern, das an Dock 100 angeschlossen ist. Das Prioritätsmodul 110 kann einen Port mit niedrigerer Priorität identifizieren. Ein an einen anderen Port angeschlossenes Element kann angehalten, nicht gelistet oder vorübergehend gestoppt werden. Die dem an den Port mit niedrigerer Priorität angeschlossenen Element zugewiesene Leistung kann durch das Prioritätsmodul 110 zurückgefordert und dem verfügbaren Budget hinzugefügt werden. Das Verfahren 200 kann zu 220 zurückkehren, um zu bestimmen, ob ausreichend Leistung für das neu angeschlossene Element reserviert wurde oder ob zusätzliche Elemente ihre Leistung auf das neue und neu angeschlossene Element mit höherer Priorität umleiten sollen.
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Bei 240, bei dem der Port, an dem das neu angeschlossene Element angebracht wurde, kein Prioritätsport ist, kann durch das Prioritätsmodul 110 bestimmt werden, ob für einen beliebigen gegebenen Modus für den neu verbundenen Modus ausreichend Leistung verfügbar ist. Das Prioritätsmodul 110 kann ausgebildet sein, um eine Leistungsverhandlung durchzuführen, die der in 220-225 durchgeführten ähnlich ist. In einer Ausführungsform kann das Prioritätsmodul 110 ausgebildet sein, um zu bestimmen, ob das Element eine Leistungszuweisung von der Energieversorgung 108 in einem verringerten, normalen oder erweiterten Modus annehmen kann. Wenn eine Leistungsverhandlung erfolgreich ausgehandelt werden kann, kann Verfahren 200 mit 245 fortfahren. Andernfalls kann Verfahren 200 mit 250 fortfahren.
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Bei 245 kann die Leistung vom Element akzeptiert werden. Die zugewiesene Leistung kann vom Prioritätsmodul 110 vom Gesamtleistungsbudget abgezogen werden. Das Element kann in dem festgelegten Modus gemäß der zugewiesenen Leistung arbeiten. Verfahren 200 kann mit 255 fortfahren.
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Bei 250 kann das Element angehalten, nicht gelistet oder vorübergehend gestoppt werden. Verfahren 200 kann mit 255 fortfahren.
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Bei 255 kann das Prioritätsmodul 110 bestimmen, ob ein Gerät getrennt wurde oder ob der Stromverbrauch eines Geräts verringert wurde. Der Stromverbrauch des Geräts wurde möglicherweise beispielsweise durch die Schritte 235 oder 255 verringert. Ein Gerät wurde möglicherweise durch Benutzeraktion getrennt. Wenn ein Gerät getrennt oder der Stromverbrauch verringert wurde, kann Verfahren 200 mit 260 fortfahren. Andernfalls kann Verfahren 200 mit 265 fortfahren.
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Bei 260 kann die Leistung, die zuvor von dem Gerät verwendet wurde, das abgetrennt wurde oder dessen Stromverbrauch verringert wurde, zurückgefordert und dem Gesamtstrombudget wieder hinzugefügt werden. Bei Bedarf können Stromversorgungsgeräte mit verringertem Stromverbrauch neu verhandelt werden. Dies kann beispielsweise durch rekursive oder parallele Ausführung von Schritt 240 für solche anderen Elemente durchgeführt werden.
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Bei 265 kann bestimmt werden, ob das Prioritätsmodul 110 die Priorität der Ports ändern soll. In diesem Fall können bei 270 Neuverhandlungen für Ports durchgeführt werden, deren Priorität sich geändert hat, ob nach oben oder nach unten. Wenn nicht, kann bei 275 bestimmt werden, ob das Verfahren 200 wiederholt werden soll. Wenn nicht, kann das Verfahren 200 beendet werden. Andernfalls kann sich das Verfahren 200 beispielsweise bei 205 wiederholen.
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3 ist eine Veranschaulichung eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Bestimmen einer Priorität von Ports gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 300 kann eine Round-Robin-Auswahl zum Bestimmen einer Priorität veranschaulichen.
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Bei 305 kann ein Port als Prioritätsport eingerichtet werden, oder ein Port kann zuvor als Prioritätsport eingerichtet worden sein.
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Bei 310 kann das Prioritätsmodul 110 einen Zeitgeber oder einen Countdown einstellen. Der Timer kann beispielsweise 1-10 Sekunden betragen.
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Bei 315 läuft der Timer möglicherweise ab.
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Bei 320 kann das Prioritätsmodul 110 prüfen, ob an einem nächsten Port ein Element angeschlossen ist. In diesem Fall kann Verfahren 200 mit 325 fortfahren. Wenn nicht, kann Verfahren 200 320 wiederholen, um einen anderen weiteren Port zu überprüfen. Wenn ein Ende der verfügbaren Ports erreicht ist, kann ein Port am Anfang einer Liste von Ports überprüft werden und so weiter. Das Verfahren 200, bei dem keine mit anderen Ports verbundenen Elemente gefunden werden, kann vor den aufeinanderfolgenden Leistungen von 320 zu dem als Prioritätsport festgelegten ursprünglichen Port zurückkehren. In einem solchen Fall kann der als Prioritätsport festgelegte ursprüngliche Port als Prioritätsport beibehalten werden.
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Bei 325 kann der in 320 identifizierte verbundene Port als Prioritätsport eingestellt werden oder seine Priorität kann erhöht werden. Ein vorheriger, anderer Port, der als Prioritätsport identifiziert wurde, kann als Prioritätsport bezeichnet werden oder seine Priorität kann verringert werden.
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Bei 330 können Leistungsvereinbarungen für die Ports, deren Priorität sich nach oben oder unten geändert hat, neu ausgehandelt werden. Die Leistungsvereinbarung für den Port mit höherer Priorität kann zuerst ausgeführt werden, um dem Port mit höherer Priorität eine größere verfügbare Leistung anzubieten. Die Aushandlung kann, wie oben im Zusammenhang mit 2 erörtert durchgeführt werden.
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Bei 335 kann das Verfahren 300 gegebenenfalls beispielsweise bei 305 wiederholt werden.
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In einigen Ausführungsformen kann die in 3 gezeigte Portpriorität von einem Benutzer des Docks 100 unterbrochen oder ersetzt werden, der eine höhere Priorität für einen gegebenen Port geltend macht. Dies kann beispielsweise durch einen Schalter, einen Druckknopf oder eine andere Benutzereingabe erfolgen. In einem solchen Fall kann der Round-Robin-Prozess auf unbestimmte Zeit unterbrochen werden. Der Round-Robin-Prozess kann beispielsweise fortgesetzt werden, wenn der Druckknopf losgelassen oder erneut umgeschaltet wird oder wenn ein an den neu priorisierten Port angeschlossenes Element entfernt wird.
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4 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Einstellen der Leistung basierend auf der Stromaufnahme gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 400 kann zusätzlich zu oder durch ersetzte Teile der Verfahren 200 und 300 durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Verfahren 400 parallel zu dem Energieverwaltungsverfahren 200 arbeiten. Das Verfahren 400 kann Energieverträge anpassen und dabei die Priorität der beteiligten Ports ändern. Das Verfahren 400 kann Leistungsvereinbarungen anpassen, während die bestehende Priorität der beteiligten Ports beibehalten wird. Das Verfahren 400 kann das Energiebudget anpassen, auf das dann beispielsweise reagiert werden kann, beispielsweise in 255, wo der Stromverbrauch verringert wurde, oder in 265, wo sich die Priorität geändert hat.
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Das Verfahren 400 kann so ausgebildet sein, dass es auf jeder geeigneten Basis oder nach geeigneten Kriterien durchgeführt wird. Zum Beispiel kann das Verfahren 400 bei einem insgesamt niedrigen oder hohen Stromzustand an der Stromversorgung 108, beim Anbringen oder Abnehmen eines Elements oder periodisch durchgeführt werden. Das Verfahren 400 kann für jeden Port, an den ein USB-Element angeschlossen ist, separat durchgeführt werden. Bei 405 kann das Prioritätsmodul 110 einen Zeitgeber einstellen. Der Zeitgeber kann beispielsweise 1 bis r0 Sekunden betragen. Nach Ablauf des Zeitgebers kann das Prioritätsmodul 110 bei 410 die aktuelle Stromverwendung in dem an den Port angeschlossenen Element überprüfen.
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Bei 410 kann die Stromverwendung durch das angeschlossene Element ausgewertet werden. Die tatsächliche Stromnutzung kann vom zugewiesenen oder reservierten Strombudget für das Element abweichen. Während einem Laptop beispielsweise 90 W zugewiesen werden können, damit er schnell aufgeladen werden kann, ist sein Akku möglicherweise vollständig aufgeladen. Daher zieht der Laptop möglicherweise nicht den vollen Strom, dem ihm zugeordnet ist. Jede geeignete Granularität der Analyse kann durchgeführt werden. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob das angeschlossene Element eine niedrige, erwartete oder hohe Nutzung seiner zugewiesenen Leistung verwendet. Die geringe Nutzung kann beispielsweise so definiert werden, dass weniger als 25% des zugewiesenen Stroms verwendet werden. Die erwartete Nutzung kann beispielsweise so definiert werden, dass zwischen 25% und 75% des zugewiesenen Stroms verwendet werden. Die hohe Nutzung kann beispielsweise so definiert werden, dass mehr als 75% des zugewiesenen Stroms verwendet werden. Stattdessen können für jede dieser Kategorien andere geeignete Schwellenwerte verwendet werden. Es können mehr oder weniger Kategorien verwendet werden. Wenn eine geringe Nutzung festgestellt wird, kann das Verfahren 400 mit 415 fortfahren. Wenn die erwartete Nutzung erkannt wird, kann das Verfahren 400 mit 420 fortfahren. Wenn eine hohe Nutzung festgestellt wird, kann das Verfahren 400 mit 425 fortfahren.
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Bei 415 kann die Leistungsvereinbarung für das Element für einen geringeren Verbrauch neu ausgehandelt werden. Wenn die bestehende Leistungsvereinbarung beispielsweise für einen erweiterten Modus von 90 W für den Laptop vorgesehen war, kann die Leistungsvereinbarung neu ausgehandelt werden, so dass das Prioritätsmodul 110 dem Laptop einen normalen Modus von 60 W bietet. Das Verfahren 400 kann mit 430 fortfahren. Bei 420 kann die Leistungsvereinbarung für das Element in seiner gegenwärtigen Form verbleiben. Verfahren 400 kann mit 440 fortfahren.
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Bei 425 kann die Leistungsvereinbarung für das Element für eine höhere Nutzung neu ausgehandelt werden, sofern dies aus dem Strombudget verfügbar ist. Wenn die bestehende Leistungsvereinbarung beispielsweise für den normalen Modus von 60 W für den Laptop war, kann die Leistungsvereinbarung neu ausgehandelt werden, so dass das Prioritätsmodul 110 dem Laptop einen erweiterten Modus von 90 W bietet. Verfahren 400 kann mit 430 fortfahren.
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Bei 430 kann festgestellt werden, ob die Aushandlung erfolgreich war. Die Aushandlung kann erfolglos sein, wenn der angebotene Modus für das Element nicht akzeptabel ist, wenn kein höherer oder niedrigerer Modus verfügbar ist oder wenn nicht genügend Strom von der Stromversorgung 108 verfügbar ist. Wenn nicht, kann das Verfahren 400 mit 440 fortfahren und bestehende Leistungsvereinbarungen können aufrechterhalten werden. In diesem Fall kann das Verfahren 400 mit 435 fortfahren.
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Bei 435 kann das Leistungsbudget basierend auf vorgenommenen Änderungen angepasst werden. Darüber hinaus können Prioritätsänderungen vorgenommen werden, die als Folge erforderlich sein können. Verfahren 400 kann mit 440 fortfahren.
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Bei 440 kann das Verfahren 400 optional bei 405 wiederholt oder beendet werden.
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Die Verfahren 200, 300, 400 können jederzeit initialisiert werden. Die Verfahren 200, 300, 400 können weniger oder mehr Schritte aufweisen, als in den Figuren dargestellt sind. Die Schritte der Verfahren 200, 300, 400 können gegebenenfalls wiederholt oder weggelassen werden. Mehrere Instanzen der Verfahren 200, 300, 400 oder Teile der Verfahren 200, 300, 400 können rekursiv oder parallel zueinander ausgeführt werden. Die Schritte der Verfahren 200, 300, 400 können durch das Prioritätsmodul 110 oder einen anderen geeigneten Teil des Docks 100 ausgeführt werden.
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Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, können aus dieser Offenbarung andere Variationen und Ausführungsformen ausgeführt werden, ohne vom Geist und Schutzumfang dieser Ausführungsformen abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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