JP2013529365A - ポータブルデバイス用の電力モジュール - Google Patents

Abstract

汎用電力管理システムについて記載する。前記システムは、交換可能であり取り外しが容易でありかつ接続可能である汎用電力モジュール（ＵＰＭ）と、スマートホンスキンおよびドアと、複数のデバイスの充電を自動管理するためのアプリケーションとからなる。前記システムは、多様なポータブル電子デバイスと適合する。
【選択図】図２６

Description

本出願は、米国仮出願第６１／３４９６３５号（出願日：２０１０年５月２８日）、第６１／３８３８７８号（出願日：２０１０年９月１７日）、第６１／３８５５０９号（出願日：２０１０年９月２２日）、および第６１／４１１２８３号（出願日：２０１０年１１月８日）に対する優先権を主張する。本明細書中、同文献のそれぞれの内容全体を参考のため援用する。

本明細書中に記載の発明の時点における当業者に公知のような技術水準をより詳細に説明するために、本明細書中引用される全ての特許、特許出願および公開文献の全体を参考のため援用する。

ポータブル家電（ＣＥ）（例えば、携帯電話（従来のセル式携帯電話およびスマートホン）、ＭＰ３プレーヤ、ハンドヘルドゲームおよびｅブックリーダ）はますます普及しており、ますます要求電力の高い用途および能力への電力供給のために電池電力が用いられている。しかし、ポータブルＣＥデバイスの主要技術は発展しているにもかかわらず、電池技術は沈滞気味であるため、ＯＥＭにおける高電力機能の追加は不可能となっており、またユーザのデバイス利用可能様態も制限されている。

汎用電力管理システムについて記載する。前記汎用電力管理システムは、交換可能でありかつ取り外しが容易でありかつ接続可能な汎用電力モジュール（ＵＰＭ）、スマートホンスキンおよびドアと、複数のデバイスへの給電を自動管理するためのアプリケーションとからなる。前記システムは、多様なポータブル電子デバイスに適合する。

ＵＰＭを挙げると、通信および電力入力／出力ポート（例えば、ＵＳＢポート（例えば、多数のスマートホンへの充電およびインターフェースのために現在用いられている「マイクロＵＳＢ」ポート））がある。ＵＰＭを特定のスキンまたはドアを通じてデバイスに接続することにより、当該デバイスの電池寿命を延ばすことができる。一局面において、前記ＵＰＭが同一または適合するフォームファクターを持つ場合、モジュールをリエンジニアリングする必要無く前記ＵＰＭを多様なシステムに容易に用いることが可能となる。他の局面において、前記フォームファクターは変化し得る。適切なスキン／電池ドアを変更して各独自のデバイスに適合させることにより、異なるデバイスに対応することが可能となる。さらに、各ＵＰＭは、モジュール間相互接続（ＩＭＩ）バスを含む。前記モジュール間相互接続（ＩＭＩ）バスにより、ＵＰＭ間の接続性、管理およびモジュール間電力転送ならびに／またはＵＰＭおよびデバイス間の接続性、管理およびモジュール間電力転送が可能となる。各ＵＰＭはまた、充電回路も含む。前記充電回路は、外部源から電力を受容し、電池への電力転送の管理を安全かつ有効な様態で行う。ＵＰＭは、プロセッサも含む。前記プロセッサは、ＵＰＭとポータブルデバイスとの間の充電の転送を管理する。これらのプロセッサは、前記ＩＭＩバスを介して通信し、コンピュータで読み出し可能なメモリ中に保存されたファームウェア命令を実行する。

１つ以上の実施形態において、前記ＵＰＭは、単一の配線の自己構成可能なバスを含む。例えば、前記単一の配線はＢＵＳ３である。前記自己構成は、プロトコル定義の結果得られる。前記プロトコルは、例えば多様なアイテム（例えば、ケーブル、ＵＰＭ）を差し込む／引き抜く際または電池がフル充電状態である場合に前記バスが自己構成するための１つの方法である。

１つ以上の実施形態において、前記ＵＰＭは、ＤＣ／ＤＣ変換に合わせて構成される。前記ＤＣ／ＤＣ変換器において、ＵＳＢ電力（典型的には５Ｖ＋／−０．２５Ｖ）が、標準的またはマイクロＵＳＢコネクタおよび他の非標準的コネクタ（例えば、Ａｐｐｌｅ３０ピンコネクタ）を用いて提供される。充電などの目的のための局所的な低電圧電力を提供するための標準化されたマイクロＵＳＢコネクタがグローバルトレンドとなっているため、前記ＵＰＭを一定範囲のデバイスのための電力プラットフォームとして用いることができ、また、柔軟性および相互接続性をユーザに提供することができる。

本発明について、以下の図面を参照して説明する。図面はひとえに例示目的のために示すものであり、制限的なものではない。

１つ以上の実施形態による３つのＵＰＭを含む電力管理システムを示す。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの斜視図である。前記ツーピースハウジングは、ポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態による、ケースおよび取り付けられたＵＰＭの斜視図である。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの前側の斜視図である。 本明細書中に記載の特定の実施形態によるＵＰＭの上面図および側端面図である。 １つ以上の実施形態による、フックおよびフックレシーバを用いた機構を用いて２つのＵＰＭをスタックするプロセスを示す。 １つ以上の実施形態による、３つのＵＰＭのスタックをＩＭＩバスを介してスマートホンへと接続することで電力ハブを形成する様子を示す機能図である。 １つ以上の実施形態による、２つのＵＰＭから得られた電力ハブを示す。前記２つのＵＰＭは、多様な源（例えば、（左）壁コンセント、（上）別のＵＰＭまたは（右）ラップトップ）から給電（充電）される。 １つ以上の実施形態による独立型電力ハブを示す。前記独立型電力ハブを用いて、（左）単一のデバイスを充電することができ、（右）２つのポータブルデバイスを同時に充電することもできる。 １つ以上の実施形態によるＵＰＭスタックを示す。前記ＵＰＭスタックは、ＡＣ電力源から充電することができ、複数のポータブル電子デバイスを充電することができる。 １つ以上の実施形態による一体型ＵＰＭのケースを示す。前記ケースも、電力ハブとして機能することができる。 １つ以上の実施形態によるＵＰＭを示す。前記ＵＰＭは、前記デバイスの後ドアと一体化される。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの背面図である。前記ツーピースハウジングは、ポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの側面図である。前記ツーピースハウジングは、ポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの背面図である。前記ツーピースハウジングは、ＵＰＭが取り付けられたポータブルデバイスと一体化される。前記ＵＰＭには、周辺デバイスおよび壁コンセントが取り付けられる。 １つ以上の実施形態による交換用電池ドア１４０１を示す。交換用電池ドア１４０１は、デバイスの内蔵された電池ドア用コネクタによって前記デバイスへと取り付けられる。 １つ以上の実施形態による、交換用電池ドアに接続されたＵＰＭと、前記ＵＰＭに接続された周辺デバイスおよび壁コンセントとを示す。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの背面図である。このツーピースハウジングは、ＵＰＭ無しでポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの側面図である。このツーピースハウジングは、ＵＰＭ無しでポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態によるＵＰＭが取り付けられたハウジングの背面図である。前記ＵＰＭは、周辺デバイスおよび壁コンセントへと接続される。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの背面図である。前記ツーピースハウジングは、ＵＰＭが取り付けられ、ポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの側面図である。前記ツーピースハウジングは、ＵＰＭおよび壁コンセントが取り付けられ、ポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの背面図である。前記ツーピースハウジングは、ＵＰＭが取り付けられ、ポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの側面図である。前記ツーピースハウジングは、ＵＰＭが取り付けられ、ポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態による交換用電池ドアを示す。前記交換用電池ドアは、デバイスの内蔵された電池ドア用コネクタを用いて前記デバイスへと取り付けられる。 １つ以上の実施形態による、交換用電池ドアを有するデバイスの正面図である。 １つ以上の実施形態による交換用電池ドアを示す。前記交換用電池ドアは、デバイスの内蔵された電池ドア用コネクタを用いて前記デバイスへと取り付けられる。前記電池ドアには、ＵＰＭが取り付けられる。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの正面図である。前記ツーピースハウジングは、ＵＰＭが取り付けられ、ポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態によるツーピースハウジングの上面図である。前記ツーピースハウジングは、ＵＰＭが取り付けられ、ポータブルデバイスと一体化される。 １つ以上の実施形態によるハウジングを示す。前記ハウジングには、２つのＵＰＭのスタックが取り付けられる。 １つ以上の実施形態によるＵＰＭの側端面図である。 １つ以上の実施形態による交換用電池ドアの側面図である。前記交換用電池ドアは、デバイスの内蔵された電池ドア用コネクタを用いて前記デバイスへと取り付けられる。前記電池ドアには、ＵＰＭが取り付けられる。 １つ以上の実施形態による、ブルートゥースヘッドセットと、ポータブルデバイスに取り付けられたＵＰＭとの一体化を示す。 １つ以上の実施形態による、ブルートゥースヘッドセットと、ポータブルデバイスに取り付けられたＵＰＭとの一体化を示す。 １つ以上の実施形態による、ブルートゥースヘッドセットと、ポータブルデバイスに取り付けられたＵＰＭとの一体化を示す。 １つ以上の実施形態によるＵＰＭの正面図であり、一体型音声スピーカを用いている。 １つ以上の実施形態によるＵＰＭの側面図であり、一体型音声スピーカを用いている。 １つ以上の実施形態による、ＵＰＭとの一体化のためのフックを備えたブルートゥースヘッドセットを示す。

本明細書中、汎用電力モジュールシステムの特徴について、スマートホンを参照して説明する。しかし、前記システムは、任意のポータブルデバイス（例を非限定的に挙げると、ハンドヘルド電子ゲーム、ｍｐ３音楽プレーヤ、ｅブックリーダおよび類似のデバイス）とも用いることが可能である。

図１は、本明細書中に記載の一実施形態を示す。（ＵＰＭ１０ａ、ＵＰＭ１０ｂおよびＵＰＭ１０ｃを含む）ＵＰＭ１０のスタックが、ポータブルデバイス（例えば、スマートホン１１（ここではｉＰｈｏｎｅを図示しているが、本明細書中に記載の発明は、任意のスマートホンまたはポータブルコンピューティングデバイス（例を非限定的に挙げると、上記のデバイス）を意図している））へと接続される。本電力管理システムの特徴として、ＵＰＭを相互に接続するかまたはＵＰＭを多様な他のエネルギー源および／または電子デバイスへと接続することが可能な点があり、これにより、エネルギー容量の増加およびデバイス動作時間の増加と、多様な電子デバイスおよびＵＰＭ間での汎用送電とが可能となる。図１に示す電力管理システムは、３つのＵＰＭを含む。これら３つのＵＰＭは、ＩＭＩバス（図示せず）を介して接続され、これによりＵＰＭスタックを形成する。しかし、前記システムは、任意の数のＵＰＭを作動させることができる。一例として、単一のＵＰＭを用いてもよいし、あるいは２つ以上のＵＰＭを組み合わせてもよい。スタック可能なＵＰＭの数は、制限されない。しかし、体積および重量などを考慮した場合、スタック可能なＵＰＭの数が実際には制限される場合がある。

各ＵＰＭは、充電を保存することが可能な電池と、この電池とインターフェースをとる充電回路とを含む。前記充電回路は、前記電池への充電に用いられる電圧および電流を調整し、前記電池の電圧を監視することで、充電の開始および停止を行うタイミングを決定する。再充電可能な電池を用いたデバイスにおいて利用することが可能な市販の充電回路が多数存在する（例えば、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＢＱ２４１５０ＡおよびＦｒｅｅｓｃａｌｅ ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＭＣ３４６７３（同製品のデータシートを本出願において援用し、別表Ａおよび別表Ｂとしてそれぞれ記載する））。本発明は、任意の特定のモデルまたは多様な充電回路に限定されない。

上述したように、前記充電回路は、外部源からの電力を受容し、ＵＰＭの電池への電力転送を安全かつ有効な様態で管理する。このような動作には、いくつかのタスクが含まれる。前記タスクは、以下のステップのうち１つ以上であり得る：前記ＵＰＭの電池の現在の充電状態を決定するステップと、前記充電の電流を監視するステップと、前記充電の転送の制御を電流制御型または電圧制御型の様態で行うステップと、前記充電の転送を終了するタイミングを決定するステップ（危険な充電条件に起因する終了を含む）。

取り外し可能な電池を用いたポータブルデバイスは一般的には、前記デバイスの筐体内または別個の充電モジュール内に充電回路を収容する。前記充電回路を前記デバイスそのものの内部に設けた場合、前記電池の充電を前記電池を前記デバイスに挿入したときにしか行うことができず、前記電池を別個に充電することはできない。従来技術のように前記充電回路を専用充電モジュール内に設けた場合、前記電池を別個に充電することが可能になるものの、ユーザが別個の充電器を持ち歩く必要が出てくるため、携帯性および利便性が低減する。

これとは対照的に、ＵＰＭは、充電回路および電池をひとまとめに扱う。ＵＰＭのハウジング内に充電回路を設けた場合、いくつかの目的が得られる。すなわち、ユーザが別個の充電器を持ち歩く必要が無くなるため、携帯性が向上する。前記ＵＰＭの充電を標準的マイクロ／ＵＳＢ電力ケーブルおよび電力源（例えば、ラップトップまたは壁コンセント）だけで行うことが可能となる。また、任意の数のＵＰＭをスタックする（例えば、ＵＰＭだけをスタックするまたはケース上にスタックする）ことが可能となり、ＵＰＭ内に充電回路を内臓させることにより、専用充電回路によって各電池を確実に管理することが可能となる。その結果、特に各電池の充電レベルを個々に制御および監視することが可能となり、以下に記載する「スマートな」充電アルゴリズムが促進される。この「スマートな」充電アルゴリズムは、ＵＰＭスタック内の特定の電池を選択的に充電することを含む。

ＵＰＭ１０のスタックは、デバイス専用ケーブル１２によってポータブルデバイス１１へと接続され得る。デバイス専用ケーブル１２を通じて、充電および／またはデータをＵＰＭ１０のスタックからスマートホン１１へと転送することができる。デバイス専用ケーブル１２はまた、充電および／またはデータを双方向に搬送することができる。デバイス専用ケーブル１２の一端は、ＵＰＭ１３のうちの１つの充電出力ポートへと取り付けられる。デバイス専用ケーブル１２の他端１４は、スマートホン１１そのものへと取り付けられる。汎用ケーブルを用いて、ＵＰＭ１０のスタックをポータブルデバイス１１へと接続することも可能である。

ＵＰＭ１０のスタックをデバイス専用ケーブルによってスマートホン１１へと取り付けた場合、前記ＵＰＭは、スマートホン１１用の電力源として機能する（すなわち、スマートホン１１を壁電力源へと差し込んだ場合または別のデバイス（例えば、デスクトップまたはラップトップコンピュータ）を介してスマートホン１１を充電した場合と機能的に同等である）。ＵＰＭ１０のスタックは、スマートホン１１の内部電池状態を定期的に問い合わせる。前記スマートホンの内部電池の充電レベルが１００％である場合、前記ＵＰＭは、前記スマートホンへの充電の転送を実質的にオフにしている。前記内部電池充電状態が閾値（例えば、９７％）に到達した場合、前記ＵＰＭは、前記内部スマートホン電池への充電を開始する。前記閾値は、１００％未満から０％を越える範囲であれば、任意の値でよい。しかし、前記スマートホンの内部電池を実質的にフル充電状態で保つために前記閾値は典型的には高く（例えば、９０〜９９％）設定されることが多い。さらに、前記ＵＰＭのハウジングは、ボタン（図示せず）を含み得る。前記ボタンは、前記スマートホンの内部電池の前記ＵＰＭによる充電をオン／オフするように動作することができる。前記ＵＰＭから前記スマートホンへの充電転送を実質的にオフにしかつ必要な場合にのみ前記ＵＰＭを充電転送に利用することにより、保存された充電を前記ＵＰＭが浪費することが無くなり、よって、前記外部デバイスへの電力提供をより長時間にわたって行うことが可能となる。

ＵＰＭ１０のスタックを電力源（例えば、壁差し込み口あるいはラップトップまたはデスクトップコンピュータ）へ接続することも可能である。電力入力ケーブル１６により、スタック１０内のＵＰＭのうち１つの充電入力ポートへと電力源が接続される。ＵＰＭのスタック（例えば、スタック１０）が電力入力ケーブルによって電力源へと接続されると、ＵＰＭのスタックが以下のようにして集合的に充電される。適切な電力入力ケーブルを非限定的に挙げると、ＵＳＢ電力ケーブルおよびＡ／Ｃプラグケーブルがある。前記ＵＰＭスタックは、ポータブルデバイスおよび外部電力源へと同時に接続することができる。そのため、ポータブルデバイス１１およびＵＰＭ１０を同時に充電することが可能となる。

特定の実施形態において、前記ＵＰＭは、ポータブルデバイスと一体化されたハウジング、ケースまたはパネルに挿入することができる。図２は、本明細書中に記載されるいくつかの実施形態による例示的なケース２０を示す。ケース２０は、ポータブルデバイス（例えば、セル式携帯電話）を収容することを意図する。前記ケースを斜視図において示し、前記ケーシングの背面（例えば、前記ケースのうちデバイスから離隔する方向を向く側）が視認可能となっている。前記ケースは、上部２４および下部２５に分割可能であり、これにより、前記デバイスを前記ケース内に適合させることが可能となる。前記ケースのこれら２つの部分は、多様な機構を用いて接続させることが可能である。図２に示すように、下部２５のリブ２６を、上部２４の溝部２７内へとスライドさせて取り付ける。

別の実施形態において、前記ケースは、図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように水平方向に分割することが可能である。図１３Ａ〜図１３Ｃに示すケースは、左部１３１０および右部１３１１に分割可能である。上部および下部へと分割可能なケースの場合と同等に、水平方向に分割可能なケースにより、多様な機構（例えば、図２に示すリブおよび溝部を用いた方法）を用いて右部および左部を接続させることが可能である。図１３Ａは、水平方向に分割可能なケースの背面図１３０１であり、図１３Ｂは、水平方向に分割可能なケースの側面図１３０２である。図１３Ｃは、ＵＰＭが取り付けられたケースを示す。さらに、ＵＰＭを電源（例えば、壁コンセント１３０５）へと接続することにより、ＵＰＭの電池またはデバイスの内部電池を直接充電することが可能である。また、前記ＵＰＭを用いて、外部デバイス（例えば、ブルートゥース音声デバイス１３０４）を充電することが可能である。前記ＵＰＭは、スマートホンおよび／または外部デバイスを（壁コンセントまたは他の電源に接続せずに）充電することができる。図１３Ａ〜図１３Ｃに示すケースは、機械溝部１３２１を含む。これらの機械溝部１３２１を用いて、ＵＰＭのフックを受容する。溝部１３２１は、図１３Ａの左上の拡大図に示すように、上側の幅広部１３２１ａおよび下側の幅狭部１３２１ｂを含む。図２７に示すように、前記ＵＰＭの下部には、「フック」２７１０が設けられる。フック２７１０を用いて、前記ＵＰＭをポータブルデバイスまたは別のＵＰＭへと取り付けることができる。ＵＰＭを前記ケースへ取り付けるには、前記ＵＰＭのフック２７１０を溝部１３２１の上側の幅広部１３２１ａへと挿入する。上側の幅広部１３２１ａは、前記フックを受容することができる。すなわち、前記フックは、上側の溝部１３２１ａよりも幅狭である。その後、前記ＵＰＭアセンブリを下方に移動させて、フックシャンクと溝部１３２１の下側の幅狭部１３２１ｂとを係合させ、これによりケースへの接続を確実にする。フック２７１０は、フランジまたはリムまたはリップを有する。前記フランジまたはリムまたはリップは、溝部１３２１の幅狭部１３２１ｂよりも幅広であり、前記ＵＰＭを前記ケースへと固定するために用いられる。前記シャフトの長さは異なり得るが、典型的にはケース内面を越えたフック延長部を最小化させる長さである。前記フックの深さは、クリアランスが得られるだけの深さであり、前記デバイスから間隔を空けて配置されることが望ましい。

別の実施形態において、前記ケースは、可撓性材料からなる１つのピースによって構成され、ポータブル電話のケースの後部上に適合しかつ「パチリ」と嵌められる。

前記ケースは、前記ＵＰＭを前記ケースへと取り付けるための機構を含む。図２を参照して、前記ケースの後部は、ＵＰＭを受容するＵＰＭ接続アセンブリ２１を含む。前記接続アセンブリは、前記ケース背面上の空間または領域を含む。前記空間または領域は、ＵＰＭを受容するように適合される。前記空間は、前記ケース背面中の中空部または窪みであってもよいし、あるいは、前記ケース背面の残り部分と同一面上であってもよい。前記空間は、図２に示すように１つ以上の隆起側部を備えた区画であり得る。あるいは、前記空間は、前記ケース背面上の実質的な平坦領域であってもよく、前記ＵＰＭを前記ケースへと固定するためのコネクタを含む。前記ＵＰＭ接続アセンブリは、ＩＭＩ接点２８を含む。ＩＭＩ接点２８は、ＵＰＭの相補型ＩＭＩコネクタを接続させる（ＩＭＩ接点およびＩＭＩコネクタについて、以下により詳細に説明する）。ケースは、硬質材料で構成してもよいし、あるいは可撓性材料で構成してもよい。デバイスを収容する際に１つの部分のみを必要とするさらに他の設計も企図される（例えば、上記したスナップオンケース）。

図２を参照して、ＵＰＭを接続アセンブリに挿入するには、ユーザは、レール２２とキャッチ２３との間のＵＰＭ区画内へとＵＰＭをスライドさせる（レール２６１１とキャッチ２６１２との間の空間に挿入されたＵＰＭ２６１０ａを示す図２６も参照されたい。さらなるＵＰＭ２６１０ｂがＵＰＭ２６１０ａへと取り付けられる）。前記ＵＰＭが前記区画内へと完全に挿入されると、前記ＵＰＭは保持ラッチ２３によって所定位置に保持される。図３に示すケース２０において、ＵＰＭ３０がＵＰＭ区画２１へと挿入される。ＵＰＭを前記接続アセンブリから取り外すには、ユーザは、保持ラッチ２３を取り外す。図２に示すケースにおいては接続アセンブリ２１内へのＵＰＭの固定のためにレール２２を用いているが、前記接続アセンブリは、同じ目的のために多様な広範囲のコネクタを含み得る（例を非限定的に挙げると、磁気接続、ベルクロ（商標）コネクタ、フック、スタッド、ラッチ、ダブテール、スナップ、ゴム）。前記接続方法において、以下に図１４、図１５および図１６Ａ〜図１６Ｃを参照して説明するような機械溝部およびフックも利用可能である。図２７に示すように、前記ＵＰＭの下部には「フック」２７１０が設けられる。フック２７１０を用いて、前記ＵＰＭをポータブルデバイスまたは別のＵＰＭへと取り付けることができる。

いくつかの実施形態によれば、ＵＰＭのフック２７１０を用いて、前記ＵＰＭを取り外し可能なケースまたは取り外し可能な電池パネルへと固定することができる。図１６Ａ〜図１６Ｃに示すケースは、ＵＰＭを取り付けるための溝部１６２１を含む。溝部１６２１は、図１６Ａの左上拡大図に示すように、上側の幅広部１６２１ａと、下側の幅狭部１６２１ｂとを含む。ＵＰＭを前記ケースへと取り付けるには、ＵＰＭのフック２７１０（図２７を参照）を溝部１６２１の上側の幅広部１６２１ａへと挿入する。上側の幅広部１６２１ａは、フックを受容することができる。すなわち、前記フックは、上側の溝部１６２１ａよりも幅狭である。その後、前記ＵＰＭアセンブリを下方に移動させて、前記フックシャンクを溝部１６２１の下側の幅狭部１６２１ｂと係合させて、前記ケースへの接続を確実にする。フック２７１０は、フランジまたはリムまたはリップを有する。前記フランジまたはリムまたはリップは、溝部１６２１の幅狭部１６２１ｂよりも幅広であり、ＵＰＭをケースへと固定するために用いられる。前記シャフトの長さは変更可能であるが、典型的にはケース内面を越えたフック延長部を最小化させる長さである。前記フックの深さは、クリアランスが得られるだけの深さであり、前記デバイスから間隔を空けて配置されることが望ましい。

図１６Ａは、ケース１６０１の背面図であり、ＵＰＭは挿入されていない。図１６Ｂは、ケースの側面図１６０２であり、ＵＰＭは用いていない。図１７、図１８、および図２５はそれぞれ、ＵＰＭが挿入されたケース１６０３の背面図、側面図および上面図である。図１６Ｃは、ケース１６０３を示し、前記挿入されたＵＰＭに周辺デバイスが取り付けられている。ＵＰＭが挿入されると、前記ＵＰＭの電池を用いて前記デバイスの内部電池へ充電を提供することが可能となる。さらに、前記ＵＰＭを電源（例えば、壁コンセント１６０５またはＰＣ、ＭＡＣ、または他のパーソナルコンピューティングデバイス）へと接続することにより、前記ＵＰＭの電池または前記デバイスの内部電池を直接充電することも可能となる。また、前記ケースは、同期／充電ポートを有する。前記同期／充電ポートにより、ポータブルデバイス、ＵＰＭおよび前記ＵＰＭへ接続された任意の外部デバイスへの充電が可能となる。また、前記同期／充電ポートにより、データ転送（例えば、ｉＴｕｎｅｓへの同期）も可能となる。また、前記ＵＰＭは、前記ポータブルデバイス、ＵＰＭおよび前記ＵＰＭへ接続された任意の外部デバイスへの充電を可能にする同期／充電ポートを有する。また、前記同期／充電ポートにより、データ転送（例えば、ｉＴｕｎｅｓへの同期）も可能となる。一般的に、前記ＵＰＭ上の充電ポートを用いて充電することが可能な任意のデバイスも、ケース上の同期／充電ポートを用いて充電することが可能であり、その逆も成り立つ。また、前記ＵＰＭを用いて、外部デバイス（例えば、ブルートゥース音声デバイス１６０４）へと充電することができる。

図１６Ａ〜図１６Ｃに示す実施形態の場合、ＵＰＭがケース背面上の溝部に取り付けられていない場合において、流線形状を維持できるという利点がある。側面図１６０２に示すように、ケース背面は実質的に平坦である。そのため、ＵＰＭが取り付けられていない場合、ハンドヘルドデバイスの使用、保持または持ち運びにおいて邪魔になる突起部または大型穴部は存在しない。ＵＰＭをケース背面に取り付けるには、前記ＵＰＭのフックを前記ケース背面上の溝部内にスライドさせることで、接続を形成する。取り付けられたＵＰＭは、前記ケース背面と同一面上にある。

図１３Ａ、図１３Ｂおよび図２４はそれぞれ、別の「実質的に平坦な」実施形態（例えば、図１６Ａ〜図１６Ｃを参照して記載した実施形態）の背面図、側面図および正面図であり、ＵＰＭは取り付けられていない。図１９および図２０はそれぞれ、この実施形態の背面図および側面図であり、ＵＰＭが取り付けられている。図１３Ｃは、この実施形態の背面図であり、ＵＰＭおよび周辺デバイスが取り付けられている。

フックおよび機械溝部を用いて、図１４および図２１に示すようにＵＰＭを取り外し可能な電池パネルへと取り付けることが可能である。デバイスの内蔵された電池ドア用コネクタ（図示せず）を用いて、交換用電池ドア１４０１を前記デバイスへと取り付ける。前記電池ドア用コネクタ（図示せず）は、デバイス内に設けられた電池ドアの接続のために用いられる。交換用電池ドア１４０１は、充電用接点１４０２を含む。充電用接点１４０２は、前記デバイスの内部電池と電気接触するように構成され、かつ、ＵＰＭを用いて前記デバイスの内部電池へ充電するために用いられ得る。多様なデバイス専用方法（例えば、多数のＲＩＭＢｌａｃｋＢｅｒｒｙデバイスの場合、前記デバイスをドッキングクレードルに配置すれば、外部充電インターフェースを用いて内部電池を充電することができる。このインターフェースも、ＵＰＭを用いて内部電池を充電することができる）に従って、充電用接点１４０２が前記デバイスの内部電池へと接続される。充電用インターフェースは一般的にはデバイス専用であり、複数の公知の充電方法（例を非限定的に挙げると、ＵＳＢケーブル、誘導充電、外部充電用接点による充電）のうち１つを用いることができる。

前記交換用ドアは、機械溝部１４１１を含む。これらの機械溝部１４１１は、ＵＰＭのフックを受容するために用いられる。溝部１４１１は、図１４の左上拡大図に示すように、上側の幅広部１４１１ａと、下側の幅狭部１４１ｌｂとを含む。ＵＰＭを交換用ドアへと取り付けるには、前記ＵＰＭのフック２７１０を溝部１４１１の上側の幅広部１４１１ａへと挿入する。上側の幅広部１４１１ａは、フックも受容することができる。すなわち、前記フックは、上側の溝部１４１１ａよりも幅狭である。その後、前記ＵＰＭアセンブリを下方へと移動させて、フックシャンクと溝部１４１１の下側の幅狭部１４１１ｂとを係合させて、前記ケースへの接続を確実にする。フック２７１０は、フランジまたはリムまたはリップを有する。前記フランジまたはリムまたはリップは、溝部１４１１の幅狭部１４１１ｂよりも幅広であり、前記ＵＰＭを交換用ドアへと固定するために用いられる。前記シャフトの長さは変更可能であるが、典型的にはケース内面を越えたフック延長部を最小化させる長さである。前記フックの深さは、クリアランスが得られるだけの深さであり、前記デバイスから間隔を空けて配置されることが望ましい（前記幅広部および幅狭部の位置は任意であり、逆にすることも可能である）。前記フックが機械溝部１４１１へと挿入されると、前記ＵＰＭは下方に移動して、前記ＵＰＭと電池ドア１４０１との間の接続が確実になる。前記ＵＰＭが取り付けられると、前記ＵＰＭは充電用接点１４０２を用いて、前記内部電池へ充電を提供する。

図１５および図２３は、交換用電池ドアへと接続されたＵＰＭ１５０１を示す。前記ドアへ取り付けられると、前記ＵＰＭの電池を用いて、前記デバイスの内部電池へ充電を提供することが可能となる。さらに、前記ＵＰＭを電源（例えば、壁コンセント１５０２）へと接続することにより、前記ＵＰＭの電池および／または前記デバイスの内部電池を直接充電することも可能である。また、前記ＵＰＭを用いて外部デバイス（例えば、ブルートゥース音声デバイス１５０３）を充電することも可能である。この実施形態の正面図を図２２に示す。

あるいは、溝部を含むドアまたはＵＰＭおよび充電用接点への他の接続手段または他のＵＰＭを充電する手段が既にポータブルデバイスの製造業者によって提供されており、その場合交換用電池ドアは不要である。同様に、製造業者は、電池ドア無しにポータブルデバイスを提供することができるが、その場合、表面に含まれる溝部または他のＵＰＭ接続手段および充電用接点または他のＵＰＭ充電手段が用いられる。これらの２つのシナリオにおいて、交換用電池ドアまたは外部ケース無しでＵＰＭを直接ポータブルデバイスに取り付けることができる。

上記した場合と同様に、図１４および図１５に示す交換用電池ドアの場合も、ＵＰＭがケース背面上の溝部に取り付けられていない場合において、流線形状を維持できるという利点がある。図２８に示すように、交換用電池ドアの背面は実質的に平坦である。そのため、ＵＰＭが取り付けられていない場合、ハンドヘルドデバイスの使用、保持または持ち運びにおいて邪魔になる突起部または大型穴部は存在しない。ＵＰＭを交換用電池パネルの背面に取り付けるには、前記ＵＰＭのフックを前記パネル背面上の溝部内にスライドさせることで、接続を形成する。

図４は、図２に示すケース２０の前側を示す。図示のように、前記ケースは、１つ以上の「パススルー」ポート４１（例えば、図示のようなマイクロＵＳＢポート）を含み得、これにより、ケース外部からスマートホンの通信および電力Ｉ／Ｏポートへアクセスすることが可能となる。これらのパススルー溝部により、前記スマートホンへのデータ転送および前記スマートホンからのデータ転送が可能となり、また、ユーザが前記スマートホンの内部電池を直接充電することも可能となる。特定の実施形態によれば、パススルーポート４１により、ユーザは、前記スマートホンの内部電池への充電を行うことができるだけでなく、ケースに取り付けられた任意のＵＰＭまたは外部ケーブルを介して取り付けられた任意のＵＰＭも充電することができ、また、ケースに取り付けられたかまたは外部ケーブルを介して取り付けられた任意の外部デバイスも充電することができる。

さらに、前記ケースをポータブルデバイスのデータ／電力入力ポートに直接接続することもでき、これにより、前記ポータブルデバイスが接続アセンブリに挿入された際、前記ポータブルデバイスに対してＵＰＭが確実に自動的に接続される。また、ケースは、ＵＰＭから電話への電力転送を制御するためのオン／オフスイッチも任意選択的に含み得る。図４に示す場合において、この接続は、コネクタ４２を介して達成される。この実施形態において、前記ケースは、上記したデバイス専用ケーブル１２の機能を組み込む。他の種類の接続も利用可能である（例えば、標準的ポートまたはマイクロ−ＵＳＢポート、または３接点の電池充電コネクタ）。なぜならば、図４に示す３０ピンｉＰｈｏｎｅコネクタを備えていないスマートホンもあるからである。

いくつかのポータブル電子デバイス（例えば、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙポータブルデバイス）は、ハウジング外部の内部電池へ充電を行うための接点を含む。このような場合、ケースは、ポータブルデバイスのハウジング上の接点と接続するための充電用接点を含み得る。あるいは、スマートホンの既存の電池ドアと、ＵＰＭを受容するように設計されたカスタムドアとを交換してもよい。このような配置構成は、図２、図３および図４に示すケースの機能的特徴全てを含み得る。他のポータブル電子デバイスは、ＵＳＢポート、円形電力／データポートおよび充電用の電力源への他の接続手段を含む。いくつかの局面によれば、ケースは、これらの相互接続とインターフェースをとるように設計される。

前記ケースにより、スマートホンデバイスの側部／背面上に既に存在している多様なボタン／ポートへユーザがアクセスすることが可能となる。スマートホンにカメラが含まれる場合、ケース内にカメラレンズ用の開口部を設けることができ、これにより、前記スマートホンをケース２０内に収容した場合においても、前記カメラを利用することが可能となる。例えば、図４は、音量調整４３、音声出力差し込み口４４、カメラレンズ４５およびオン／オフスイッチ４６のための開口部を示す。

前記ケースは、ＵＰＭ電源の「ホットスワップ可能な」交換を可能にすることを意図している。換言すれば、ＵＰＭを開放および取り外して別のＵＰＭと交換する際、ポータブルデバイスの機能の干渉は発生しない。また、ケース上のＵＰＭの存在またはポータブル電子デバイスの機能の干渉に関係無く、新規ＵＰＭをケースＵＳＢポートに差し込むことができる。前記ＵＰＭのプロセッサおよびＩＭＩバスは、デバイスが接続されたのを自動的に検出し、必要であれば、前記ＵＰＭに命令して充電転送を開始させる。この機能の実行のために、ポータブルデバイスを変更することは不要である。なぜならば、上述したように、ＵＰＭを取り付けることは、スマートホン１１を壁電力源に差し込むことまたは別のデバイス（例えば、デスクトップまたはラップトップコンピュータ）を介して充電することと機能的に等しいからである。

図５は、本明細書中に記載の特定の実施形態によるＵＰＭの上面図（左）および側端面図（右）である。ＵＰＭは、ハウジング５０の内側に電池電力源を含む。前記電池内に含まれる充電レベルを通知するために、ＬＥＤインジケータ５１が前記ハウジングの外部に設けられる。あるいは、他の種類のインジケータも利用可能である（例えば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤ）。これらのインジケータ５１から、前記ＵＰＭのおおよその充電レベルを知ることができる（例えば、５個のうち３個が点灯している場合、残り充電量が６０％である旨を示すことができる）。さらに、これらのＬＥＤを用いて、他のイベントを通知することもできる（例えば、スタックまたはケースからのＵＰＭの引き抜き／取り外し、スタックまたはケース内へのＵＰＭの差し込み／取り付け、ＵＰＭ内への充電器の差し込み、ＵＰＭ内またはＵＰＭからの充電の転送）。これらのＬＥＤはＵＰＭの上側および側部から視認可能となるように配置されているため、ユーザは、前記ＵＰＭがＵＰＭスタックの一部を形成している場合においても、前記ＵＰＭ中のおおよその残りの充電量を視認することができる。このような構成は、例えば、ＬＥＤインジケータ５１を角度付き面（例えば、前記ＵＰＭの斜角縁部）上に配置するかまたは前記ＬＥＤを直角レセプタクル内に配置することにより、達成することができる。他のＬＥＤの配置構成を用いて、前記ＵＰＭの上面および下面からの視認性を得ることも可能である。ＬＥＤインジケータ５１は、連続的に点灯させてもよいし、あるいは、前記ＵＰＭの外側ケーシング上のボタン５８が押圧された際にＬＥＤインジケータ５１を起動させてもよい。あるいは、前記ＬＥＤを定期的に点滅させてもよい。ボタン押圧の後に前記ＬＥＤの起動を一定時間にわたって行った場合、電力節減に繋がる。ＬＥＤはまた、情報伝達のために異なる色を用いてもよい（例えば、前記ＵＰＭの内部電池がフル充電状態である場合に緑色ＬＥＤを用い、前記内部電池が空である場合に赤色ＬＥＤを用いてもよく、あるいは、複数のＵＰＭのグループ間の相対的充電レベルを通知するためにＬＥＤを用いてもよい）。ＬＥＤ（例えば、英数字ＬＥＤ）を用いて、多様な情報をユーザに伝達することも可能である（例えば、残りの電池充電レベルのパーセンテージ）。

前記ＵＰＭはまた、複数のポート５２を含む（図５中、マイクロＵＳＢポートとして図示する）。これらのポートは、充電および／またはデータを取り扱うことができ、また、入力または出力専用ポートあるいは入力／出力用双方向ポートであり得る。これらのポートは、ポータブルデバイスへの電力提供のために、前記ポータブルデバイス（例えば、スマートホンまたは他のＵＰＭ）に接続することができ、また、ＵＰＭを充電するために電力源（例えば、壁コンセントまたはラップトップ／デスクトップコンピュータ）にも接続することができる。前記ＵＰＭはマイクロＵＳＢコネクタの利用に限定されず、２ポートのみにも限定されない点に留意されたい。充電またはデータの転送に適した任意の種類の電気コネクタを用いて、ＵＰＭをポータブルデバイス（例えば、「ポゴ型」コネクタ）へ接続することが可能である。これらのコネクタは、入力のみとして機能することもできるし、出力のみとして機能することもできるし、あるいは双方向コネクタとして機能することもできる。

上述したように、いくつかのＵＰＭをスタックすることにより、前記ＵＰＭを単一の電源ユニットとして機能させることができる。機械的には、このスタッキングはフック５３およびフックレシーバ５４を用いて行われるが、この目的のために任意の種類の機械コネクタが利用可能である。

図５に示す実施形態においては、「ドロップアンドスライド型」フックが用いられる。この実施形態において、ユーザは、１つのＵＰＭを別のＵＰＭ上にスタックする。このスタック動作は、１つのＵＰＭのフックを別のＵＰＭのフックレシーバに挿入した後、横方向にスライドし、前記２つのＵＰＭを所定位置にロックすることにより、行われる。図６は、２つのＵＰＭをスタッキングするプロセスを示す。左図において、上側ＵＰＭのフック５３を下側ＵＰＭのフックレシーバ５４に挿入する。右図において、上側ＵＰＭを下側ＵＰＭに相対して前方に移動させて、前記フックを所定位置に固定する。フック５３はフックレシーバ５４のリップと係合し、これにより、前記ＵＰＭをロック位置に保持する。しかし、スタッキングはこの特定の種類の機械的接続に限定されない。広範な多様な物理的コネクタ（例えば、磁気接続、ベルクロコネクタ、フック、スタッド、ラッチ、ダブテール、スナップ、ゴム）を用いて、１つのＵＰＭを別のＵＰＭに物理的に接続させることが可能である。電気接続転送においては、機械的接続は不要である。

電気的には、ＵＰＭのスタッキングは、電気接点を用いて行われる。しかし、この目的のために任意の種類の電気コネクタが利用可能である。２つのＵＰＭを（図６に示すように）相互にスタックした場合、１つのＵＰＭのＩＭＩ接点５５が、他方のＵＰＭのＩＭＩコネクタ５６と電気的に接触する。各ＵＰＭは、ＩＭＩ接点５５およびＩＭＩコネクタ５６双方を含み、これにより、相互接続させることが可能であり（すなわち、ＵＰＭのスタックの「中間」において接続させることが可能であり）、あるいは、スマートホンケース内の適切なＩＭＩに接続させることも可能である。図５に示す特定の実施形態において、ＩＭＩコネクタ５６はバネ付勢された「ポゴ」型コネクタであり、これにより、隣接ＵＰＭのＩＭＩ接点５５との確実な電子的接続が可能となる。しかし、本明細書中に開示される発明は、この特定の種類のコネクタに限定されない。広範な多様な電気接点、接続、ソケットなどを用いて、ＩＭＩ接続を実行することが可能である（例えば、データおよび／または電力転送のための非物理的接点（例えば、ＲＦまたは誘導充電））。スタッキング方向は、ＵＰＭ筐体上の充電用接点の位置に依存する。例えば、充電用接点が側部に設けられたＵＰＭモジュールの場合、水平方向にスタックされる。

図５および図６はまた、レール溝部５７を示す。これらのレール溝部５７は、ＵＰＭをケース（例えば、図２〜図４に示すケース）に挿入した際に前記ＵＰＭを固定するために用いられる。ＵＰＭをケースまたは電池ドアへと取り付けるための別の方法（例えば、上記した機械溝部およびフックを用いた方法）も利用可能である。上述したように、広範な多様な物理的コネクタ（例えば、磁気接続、ベルクロコネクタ、フック、スタッド、ラッチ、ダブテール、スナップ、ゴム）を用いて、ＵＰＭをケースまたは電池ドアへと物理的に接続することができる。

複数のＵＰＭをスタックする場合、前記複数のＵＰＭは、上記した電子ＩＭＩ接続を用いて充電および／またはデータを通信し得る。各ＵＰＭは、ファームウェア命令を含むメモリおよびこれらのファームウェア命令を実行するプロセッサを含む。前記プロセッサおよびファームウェアにより、ＵＰＭがイベントを認識することが可能となる（前記イベントの例を非限定的に挙げると、当該ＵＰＭが他のＵＰＭとスタックされたこと、当該ＵＰＭが外部電力源に接続されたこと、および当該ＵＰＭがポータブルデバイスに接続されたこと（これらの状態は、相互に排他的ではない））。さらに、スタック中のＵＰＭは、前記スタック内のその他のＵＰＭについての充電情報をＩＭＩ接続を介して得ることもできる。これらの状態それぞれにおいて、前記ＵＰＭの挙動は、適切なファームウェア命令によって決定される。前記ＩＭＩバスは、ＵＰＭを他のＵＰＭに接続しているが、ＵＰＭをポータブルデバイス（例えば、スマートホン）にも接続させる点に留意されたい。このようにして、（ＵＰＭそのものを含む）ＵＰＭスタックに接続された全デバイスを、単一のＩＭＩバスに接続されたものとしてみなすことが可能となる。

複数のＵＰＭをスタックして、電力ハブを形成することができる。例えば、図７は、３つのＵＰＭ７０、７１および７２のスタックがＩＭＩバス７４を介してスマートホン７３へと接続されている様子を示す機能図である。このシナリオにおいて、前記３つのＵＰＭのスタックを用いて、充電があと１０％しか残っていないスマートホンに給電する。前記スタック内のＵＰＭはそれぞれ、部分的にしか充電されていない。ＵＰＭ７０の充電残量は３０％であり、ＵＰＭ７１の充電残量は２３％であり、ＵＰＭ７２の充電残量は２５％である。

本発明のいくつかの実施形態によれば、ファームウェア命令によって指定された様態に基づいて、充電残量が最小（非ゼロ）となっている前記スタック内のＵＰＭから電力が前記スマートホンへと流れる。この場合、最も充電残量が低いＵＰＭはＵＰＭ７１であり、容量のうち２３％しか残っていない。ＵＰＭ７１中の電力が枯渇した場合、ＵＰＭ７２が最も非ゼロの充電残量が低い前記スタック中のＵＰＭとなり、ＵＰＭ７２からスマートホン７３へ電力が流れ始める。前記スマートホンがフル充電されるかまたは前記スタック中の全ＵＰＭ中の残り電力が枯渇するまで、このプロセスを継続する。スタックされたＵＰＭからの充電出力挙動は、前記ＵＰＭのプロセッサによって実行されるファームウェア命令によって決定される。

ＵＰＭのスタックが外部電力源（例えば、壁コンセントまたはラップトップ／デスクトップコンピュータ）へと接続された場合、逆の規則が適用可能となる。これらの場合、ファームウェア命令によって指定された様態で電力が自動的に前記外部電力源から、充電レベルが１００％に近い前記スタック中のＵＰＭへと流れる。例えば、３つのＵＰＭからなるスタックがそれぞれ４０％、８０％、および６０％容量まで充電されている場合、第２のＵＰＭ（１００％容量に近いもの）を先ず前記外部源からの電力を用いて１００％容量まで充電する、第２のＵＰＭをフル充電した後、充電レベルが６０％である第３のＵＰＭを１００％近くまで充電し、第３のＵＰＭがフル充電になるまで、前記外部電力源からの電力によって給電する。前記スタック中の全ＵＰＭ中の電力がフル充電されるまで、このプロセスを継続する。あるいは、スタック中の全ＵＰＭへ電力を同時にまたは逆の順序で（例えば、最低レベルの充電部から最高レベルの充電部へ）流してもよい。スタックされたＵＰＭの充電入力挙動は、前記ＵＰＭのプロセッサによって実行されるファームウェア命令によって決定される。

ＵＰＭスタック内の多様なＵＰＭ間において充電を転送することも可能である。例えば、本明細書中に開示される発明のいくつかの実施形態によれば、単一のフル充電されたＵＰＭをスタックから取り外してケース（例えば、図２に示すもの）に挿入する目的のために、スタックのうち最低充電レベルの部材から最高充電レベルの部材へと充電を転送することができる。ＵＰＭまたはＵＰＭスタックがポータブルデバイス（例えば、スマートホン）を現在充電していない場合、ＵＰＭ間において電力転送を上記した様態で自動的に開始することができる。スタックされたＵＰＭの充電転送挙動は、前記ＵＰＭのプロセッサによって実行されるファームウェア命令によって決定される。フル充電ＵＰＭをできるだけ多く得るために、ＵＰＭ間において充電転送を行う。

ＵＰＭまたはＵＰＭスタックを用いて、複数のデバイスの充電を同時に行うことが可能である点に留意されたい。この「電力ハブ」型アプローチは、１つよりも多くのデバイスをポート５２を用いてＵＰＭ／ＵＰＭスタックへと取り付けるだけで、達成することができる。前記ＵＰＭは充電ハブとして機能することができ、前記スタック中の各ＵＰＭポートを多様な電力源から充電することができる。例えば、図８に示す電力ハブ８００は２つのＵＰＭから得られたものであり、そのうち１つのＵＰＭが他方のＵＰＭを充電する。ＵＰＭの充電は、外部ＡＣ電力源８２０からまたはさらにはポータブル電子デバイス８１０から行うことができる。前記ＵＰＭは、他のデバイスを充電するための独立型電力ハブとして用いることができる。例えば、図９に示す独立型電力ハブ９００は、単一のデバイスを充電するために用いられ、電力ハブ９１０は、２つのポータブルデバイスを同時に充電するために用いられる。複数のＵＰＭのスタックは、ポータブルデバイスの充電のための単一差し込み電力ステーションとして機能することができるとともに、ＡＣ電力源への接続によって充電する（または充電状態を維持する）ことが可能である。例えば、図１０に示すＵＰＭスタック１０００は、ＡＣ電力源１０１０から充電することができる。前記ＵＰＭスタックは、複数のポータブル電子デバイス１０２０を充電することができる。ＵＰＭと一体化されたケースも、図１１に示すように電力ハブとして機能することができる。図１１において、一体型ＵＰＭ１０００を有するケースを備えたスマートホンは、別のポータブル電子デバイス１１１０を充電することができる。

また、外部デバイスをＩＭＩ接点を用いて直接充電することも可能である。図２９Ａ〜図２９Ｃを参照して、外部デバイス（例えば、ブルートゥースヘッドセット２９１０）は、ＩＭＩ接点２９１１を用い得る。ブルートゥースヘッドセット２９１０および２９１３は、フック（図３１に示す３１１０）によって前記ＵＰＭへと物理的に取り付けられ得る。このフックは、溝部２９１４内にスライドして、図２９Ｃに示すような確実な物理的接続を形成する。このようにしてＵＰＭへと取り付けられると、前記ブルートゥースヘッドセット上のＩＭＩ接点２９１１は、前記ＵＰＭ上のＩＭＩ接点２９１２と接触する。接点２９１１と接点２９１２との間の接続を用いて、充電および／またはデータを前記ＵＰＭからブルートゥースヘッドセット２９１０へと転送することができる。ブルートゥースヘッドセット２９１０は、このようにして充電することが可能な外部デバイスの一例に過ぎない。ＵＰＭへの取り付けのためのＩＭＩ接点およびコネクタを用いた任意の再充電可能なポータブルデバイスを前記ＵＰＭ上のＩＭＩ接点２９１２を通じて、直接充電することが可能である。任意の確実な取り付け機構、（例を非限定的に挙げると、図２９Ａ〜図２９Ｃに示すフックおよび溝部による接続機構、磁気接続、ベルクロ（商標）コネクタ、フック、スタッド、ラッチ、ダブテール、スナップ、ゴム）を用いて、ポータブルな外部デバイスを前記ＵＰＭへ接続することが可能である。

図３０Ａ〜図３０Ｂに示す一実施形態において、ＵＰＭ３０１０は、上記した多様な他のＵＰＭコンポーネントに加えて、音声スピーカ３０１１を含み得る。ＵＰＭ３０１０は、音声信号を無線によってスピーカ３０１１へと送るためのブルートゥースインターフェースを含む。ＵＰＭ３０１０はまた、音量調整３０１２と、ブルートゥースインジケータ光３０１４と、オン／オフボタン３０１３とを含む。音量調整３０１２により、音量が制御される。ＵＰＭ３０１０とブルートゥースイネーブル型音声源との間にブルートゥース接続が確立した際にブルートゥースインジケータ光３０１４が点灯される。オン／オフボタン３０１３を用いて、スピーカ３０１１を選択的にイネーブル／ディセーブルすることができる。上記した多様な実施形態と同様に、ＵＰＭ３０１０は、ケース、交換用電池ドアまたは別のＵＰＭに固定してもよいし、あるいは直接ポータブルデバイスに固定してもよく、これにより、ＵＰＭ３０１０の内部電池がＩＭＩ接点を介して充電および／またはデータを送信／受信することが可能となる。

ＩＭＩバスは、充電だけでなくデータも伝送することができる。このデータを用いて、例えばＵＰＭ間の通信を行って、上記した充電入力挙動、充電出力挙動および充電転送挙動を行うことができる。電気コネクタを用いた充電およびデータ双方の伝送は当該分野において周知であり、広範な多様な方法によって達成することができる。例えば、図５および図６に示すＩＭＩコネクタを参照して、３つのコネクタ要素のうち２つを用いて充電を転送し、残りのコネクタ要素を用いてデータを転送することができる。しかし、本発明は、この特定のスキームに限定されない。

ハンドヘルド電子デバイスとのインターフェースをとる例示的なＵＰＭについて説明する。本記載の目的のため、この設計は、２つの基準製品からなる（例えば、矩形ハウジング（ＵＰＭ）内の電池および制御盤と、ケース（またはスキン）（例えば、ｉＰｈｏｎｅ３ＧＳ用のスキン）とからなる電力モジュール）。

前記ＵＰＭは、ポータブルデバイスのために余分な電力を保存および提供する。前記ＵＰＭは、３ピンＩＭＩバスコネクタと接触し得る。さらに、前記ＵＰＭからマイクロＵＳＢコネクタを介して充電を転送して、前記ＵＰＭまたは外部デバイスを充電することも可能である。

例示的ＵＰＭは、以下の特徴を有する（下記リストは特定の実施形態のみに適用され、網羅的なものではない点に留意されたい）：
−形態は矩形（７ｘ４４ｘ８１ｍｍ）
−エネルギー容量は、１１００（またはこれ以上）ｍＡｈ再充電可能なリチウムポリマー電池
−充電受容のために、マイクロＵＳＢ Ｂレセプタクルが設けられる
−前記デバイスの電池充電状態に問い合わせを行うことで、電池充電の利用状態を最大化する
−充電提供のため、マイクロＵＳＢ ＡＢレセプタクルが設けられる
−前記スキンまたは他のＵＰＭと、（１個の）雄コネクタおよび（１個の）雌ＩＭＩコネクタとに接続する
−５個のＬＥＤを用いて、電池充電レベルのＬＥＤディスプレイを提供する。前記ＬＥＤは、前記ＵＰＭの端部および上部から視認可能である
−前記ＬＥＤ上に電池状態を一時的に強制表示させるためのボタンが設けられる
−ポータブルデバイスプラットフォームの範囲にわたって、同一フォームファクターが用いられる
−転送時におけるエネルギー損失を最小化するために、高効率ＤＣ／ＤＣ変換器および電池充電器が用いられる。

例示的スキンは、以下の特徴を有する（下記リストは特定の実施形態のみに適用され、網羅的なものではない点に留意されたい）：
−前記ハンドヘルドデバイスのための保護ケースを提供する
−雌ＩＭＩコネクタを提供する
−ハンドヘルドデバイスと、ＰＣ、ＭＡＣまたは他のパーソナルコンピューティングデバイスとの間の同期を可能にするためのマイクロＵＳＢコネクタが提供される。このコネクタにより、ハンドヘルドデバイスおよび／またはＵＰＭの充電も可能となる。
−前記デバイスの電池充電状態に問い合わせを行うことで、電池充電の利用状態を最大化する
−前記ハンドヘルドデバイスへの接続のために、雄３０ピンコネクタを提供する
−基準電話のアンテナ性能に対する影響を最小に抑える
−ケース／スキン上にオン／オフスイッチを提供する
−内部デバイス電池がフル充電である場合にハンドヘルドデバイスが充電電流を引き出す事態を回避するために、無効化機能を提供する

これらの成果は、以下のようにして用いることが可能である（下記リストは特定の実施形態のみに適用され、網羅的なものではない点に留意されたい）：
−ＵＰＭをスキン内に「スナップ」するかまたは別の接続機構（例えば、上記したもの）を用いて取り付けることが可能である
−１つよりも多くのＵＰＭを、スキンに取り付けられたＩＭＩを介して別のＵＰＭ上にスナップすることができる。
−１つよりも多くのＵＰＭをスキンを用いずに共にスナップすることができる。
−ＵＰＭを外部デバイスおよび／または外部電力源へ接続することができる

１つ以上の実施形態において、前記ＵＰＭは、電力源、ハンドヘルドデバイスおよび他のＵＰＭとのインターフェースをＩＭＩバスを通じてとる。

例示的実施形態において、前記ＩＭＩバスは、３つの電力／信号ピンを含み得る（例えば、ＢＵＳ１、５Ｖ電力バス、ＢＵＳ２、電力および信号用接地、およびＢＵＳ３、制御経路）。例示的実施形態において、前記ＵＰＭは、２つのＩＭＩインターフェース（すなわち、「左端」インターフェース（雌コネクタ）および「右端」インターフェース（雄コネクタ））を含み、前記ＢＵＳ１およびＢＵＳ２は、左端インターフェースと右端インターフェースとの間でハード接続され、前記ＢＵＳ３は、ローカルマイクロプロセッサを通過する。いくつかの実施形態において、スキンは、「左端」インターフェースのみを有する。

前記ＵＰＭへの給電は、多様な源から行うことが可能である（例えば、ローカル電池（ただし、存在する場合）、充電器コネクタまたはＢＵＳ１）。充電用プロトコルは、前記プロトコルによって消費される電流ができるだけ通常の電池消費に近くなるように（例えば、＜＜ｌｍａ）、定義および実行される。

１つ以上の実施形態において、前記ＵＰＭＢＵＳは、自己構成可能である。すなわち、前記ＵＰＭは、前記ＢＵＳに接続されたコンポーネントを特定し、接続の特性および優先順位を特定することができる。ＵＰＭとスキンとの間の「接続状態」が変化するたびに、前記ＩＭＩバス上のデバイスが通信し、前記システム中の電流の流れについて決定を下す。これを決定するための規則は、基準モデルに基づく。この基準モデルにおいて、０以上のＵＰＭが０または１スキンへ接続される。デバイスは、ＵＰＭまたはスキンとして定義される。「左端」のデバイスは、前記スキンから最も離隔した位置にあるＵＰＭとしてまたは雌コネクタが露出しているＵＰＭとして定義される。「右端」のデバイスは、前記スキン（ただし、存在する場合）としてまたは雄コネクタが露出しているＵＰＭとして定義される。接続状態が変化した場合、任意のＵＰＭまたはスキンに差し込まれた充電器があるかについて決定を下す。

前記デバイスは、充電を供給するデバイスを以下のようにして決定する：
−充電器が存在する場合：左端充電器を用いる。
−充電器が存在しない場合：全てのデバイスが現在の電池状態に「入札する」ことが可能となる。
充電レベルが最も低いＵＰＭが選択される。ＵＰＭの電池充電の精度はユニットごとに制約があるため、比較のための公差帯が存在する。２つ以上のデバイスの充電レベルが同じである場合、「左端の」ＵＰＭが選択される。

前記デバイスは、充電を行うＵＰＭを優先順位を付けて決定する：
−１つ以上のマイクロＵＳＢ ＡケーブルがマイクロＵＳＢ ＡＢコネクタに差し込まれている場合、最も右側のＵＰＭに接続されたデバイスを優先させる。この優先順位は、当該ＵＰＭが全て充電されるまで継続する。
−スキン（ただし、存在する場合）がデバイスの充電が必要であるとみなした場合、前記デバイスの電池の充電の優先順位を第２位とする。
−最終の優先順位において、全デバイスが現在の電池状態に「入札する」ことが可能となる。最も充電レベルの高いＵＰＭが選択される。精度における制約に起因して、比較のための公差帯が存在する。２つ以上のデバイスの充電レベルが同じである場合、「右端の」ＵＰＭが選択される。

前記デバイスは、以下のイベントについても、上記の決定を行う。これらのアクションも、接続状態の変化としてみなされる：
−利用中の充電器が差し込まれていないかまたはオフになっている。
−充電を受けているデバイスが、（例えば、前記デバイスがフルになったため）充電停止を決定する。
−充電を供給しているＵＰＭ中の電力が枯渇した。

１つ以上の実施形態において、上記した命令を達成するための信号送信は、信号配線上において行われる（例えば、ＢＵＳは、単一の配線ＢＵＳである）。また、さらなる配線を用いて信号送信してもよいことが企図される。他の実施形態において、電力転送を別個の配線において行う。他の実施形態において、信号送信は、電力配線上に付加される。

前記デバイスは、多様な情報を提供するユーザと多様なインターフェースをとり得る。例えば、ＬＥＤ光をケースおよび／またはＵＰＭ上に設けることができる。ＬＥＤが表示されると、前記ＬＥＤは、以下のように電池の現在の充電状態を通知する。
−オフ（充電無し）
−１個の緑色ＬＥＤ（＜２０％充電）
−２個の緑色ＬＥＤ（＜４０％充電）
−３個の緑色ＬＥＤ（＜６０％充電）
−４個の緑色ＬＥＤ（＜８０％充電）
−５個の緑色ＬＥＤ（＜１００％充電）

前記ボタンが押圧されると、現在の充電状態が前記ＬＥＤ上に５秒間だけ表示される。以下のような他のイベントに起因して前記ＬＥＤを一時的に表示させることも可能である：
−ＵＰＭの引き抜き
−別のＵＰＭまたはスキンへのＵＰＭの差し込み
−ＵＰＭへの充電器の差し込み
−ＵＰＭから充電を得るために、ケーブルが差し込まれた際

説明目的のために特定の順序のステップについて図示および記載してきたが、これらの順序は特定の点において変更可能であり、あるいは、所望の構成を入手しつつ、前記ステップを組み合わせることも可能であることが理解される。さらに、特徴付けられるように記載のような開示の実施形態および本発明の変形が、本発明の範囲内において可能である。

Claims (54)

1. ポータブル電子デバイスを充電するためのシステムであって、
   ａ．電池モジュールであって、
   ｉ．充電を保存する電池と、
   ｉｉ．充電回路と、
   ｉｉｉ．第１の電気ポートと、
   を含む、電池モジュールと、
   ｂ．電子デバイスを少なくとも部分的に収容するような構造にされたケースであって、
   ｉ．前記電池モジュールを取り外し可能な様態で前記ケースへと固定するように適合されたコネクタと、
   ｉｉ．収容された電子デバイスへと接続するように適合された第２の電気ポートと、
   を含む、ケースと、
   ｃ．前記第１の電気ポートを前記第２の電気ポートへと接続させる電気導線であって、前記導線は、前記電池中に保存された充電を前記第２の電気ポートへと転送するように適合される、電気導線と、
   を含む、システム。
2. 前記電気導線は、前記第１の電気ポートと前記第２の電気ポートとの間でデータを転送するようにさらに適合される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の電気ポートはＵＳＢポートである、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第２の電気ポートはＵＳＢポートである、請求項１に記載のシステム。
5. 前記第２の電気ポートは、３０ピンの多機能電気コネクタである、請求項１に記載のシステム。
6. 前記電池モジュールは、外部電力源から充電を受容するように適合された電気入力ポートをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記電池モジュールは、前記受容された充電を前記電池中に保存するように適合される、請求項６に記載のシステム。
8. 前記電池モジュールは、前記受容された充電を前記第２の電気ポートに転送するように適合される、請求項６に記載のシステム。
9. 前記電池モジュールは物理的コネクタをさらに含み、前記物理的コネクタは、さらなる電池モジュールを取り外し可能な様態で前記電池モジュールへと固定するように適合される、請求項１に記載のシステム。
10. 前記電池モジュールは電子コネクタをさらに含み、前記電子コネクタは、さらなる電池モジュール中に保存された充電を受容するように適合される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記電池モジュールは電子コネクタをさらに含み、前記電子コネクタは、前記電池モジュール中に保存された充電をさらなる電池モジュールへと転送するように適合される、請求項９に記載のシステム。
12. 前記電池モジュールは物理的コネクタをさらに含み、前記物理的コネクタは、外部デバイスを取り外し可能な様態で前記電池モジュールへと固定するように適合される、請求項１に記載のシステム。
13. 前記電池モジュールは電子コネクタをさらに含み、前記電子コネクタは、モジュール中に保存された充電を前記外部デバイスへと転送するように適合される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記電池モジュールは、単一の配線の自己構成可能なバスを含む、請求項１に記載のシステム。
15. 前記電池モジュールは、ＤＣ／ＤＣ変換のために構成される、請求項１に記載のシステム。
16. 電池モジュールが取り付けられていないとき、前記ケースの後部は実質的に平坦である、請求項１に記載のシステム。
17. 前記電池モジュールは、音声を生成する音声アクチュエータデバイスを含む、請求項１に記載のシステム。
18. 前記コネクタはフックおよび溝部を含み、前記溝部は、前記電池モジュールを取り外し可能な様態で前記ケースへ固定するように前記フックを受容する、請求項１に記載のシステム。
19. ポータブル電子デバイスを充電するためのシステムであって、
    ａ．電池モジュールであって、
    ｉ．充電を保存する電池と、
    ｉｉ．充電回路と、
    ｉｉｉ．第１の電気ポートと、
    を含む、電池モジュールと、
    ｂ．電子デバイスへ取り付けられるような構造にされたパネルであって、前記パネルは、
    ｉ．前記電池モジュールを取り外し可能な様態で前記パネルへと固定するように適合されたコネクタと、
    ｉｉ．取り付けられた電子デバイスへと接続するように適合された第２の電気ポートと、
    を含む、パネルと、
    ｃ．前記第１の電気ポートを前記第２の電気ポートへと接続させる電気導線であって、前記導線は、前記電池中に保存された充電を前記第２の電気ポートへと転送するように適合される、電気導線と、
    を含む、システム。
20. 前記電気導線は、前記第１の電気ポートと前記第２の電気ポートとの間でデータを転送するようにさらに適合される、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記第１の電気ポートはＵＳＢポートである、請求項１９に記載のシステム。
22. 前記第２の電気ポートはＵＳＢポートである、請求項１９に記載のシステム。
23. 前記第２の電気ポートは、３０ピンの多機能電気コネクタである、請求項１９に記載のシステム。
24. 前記電池モジュールは、外部電力源から充電を受容するように適合された電気入力ポートをさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
25. 前記電池モジュールは、前記受容された充電を前記電池中に保存するように適合される、請求項１９に記載のシステム。
26. 前記電池モジュールは、前記受容された充電を前記第２の電気ポートへと転送するように適合される、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記電池モジュールは物理的コネクタをさらに含み、前記物理的コネクタは、さらなる電池モジュールを取り外し可能な様態で前記電池モジュールへと固定するように適合される、請求項１９に記載のシステム。
28. 前記電池モジュールは電子コネクタをさらに含み、前記電子コネクタは、さらなる電池モジュール中に保存された充電を受容するように適合される、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記電池モジュールは電子コネクタをさらに含み、前記電子コネクタは、前記電池モジュール中に保存された充電をさらなる電池モジュールへと転送するように適合される、請求項２７に記載のシステム。
30. 前記電池モジュールは、単一の配線の自己構成可能なバスを含む、請求項１９に記載のシステム。
31. 前記電池モジュールは、ＤＣ／ＤＣ変換のために構成される、請求項１９に記載のシステム。
32. 電池モジュールが取り付けられていないとき、前記ケースの後部は実質的に平坦である、請求項１９に記載のシステム。
33. 前記コネクタはフックおよび溝部を含み、前記溝部は、前記電池モジュールを取り外し可能な様態で前記パネルへ固定するように前記フックを受容する、請求項１９に記載のシステム。
34. 前記パネルを電池パネルとして電子デバイスに固定することができる、請求項１９に記載のシステム。
35. 前記電池モジュールは、音声を生成する音声アクチュエータデバイスを含む、請求項１９に記載のシステム。
36. ポータブル電子デバイスを充電するためのシステムであって、
    ａ．電池モジュールであって、
    ｉ．充電を保存する電池と、
    ｉｉ．第１の電気ポートと、
    を含む、電池モジュールと、
    ｂ．電子デバイスを少なくとも部分的に収容するような構造にされたケースであって、
    ｉ．前記電池モジュールを取り外し可能な様態で前記ケースへと固定するように適合されたコネクタであって、前記コネクタはフックおよび溝部を含む、コネクタと、
    ｉｉ．収容された電子デバイスへと接続するように適合された第２の電気ポートと、
    を含む、ケースと、
    ｃ．前記第１の電気ポートを前記第２の電気ポートへと接続させる電気導線であって、前記導線は、前記電池中に保存された充電を前記第２の電気ポートへと転送するように適合される、電気導線と、
    を含む、システム。
37. 電池モジュールが取り付けられていないとき、前記ケースの後部は実質的に平坦である、請求項３６に記載のシステム。
38. ポータブル電子デバイスを充電するためのシステムであって、
    ａ．電池モジュールであって、
    ｉ．充電を保存する電池と、
    ｉｉ．第１の電気ポートと、
    を含む、電池モジュールと、
    ｂ．電子デバイスへ取り付けられるような構造にされたパネルであって、
    ｉ．前記電池モジュールを取り外し可能な様態で前記パネルへと固定するように適合されたコネクタであって、前記コネクタはフックおよび溝部を含み、
    ｉｉ．取り付けられた電子デバイスへと接続するように適合された第２の電気ポートと、
    を含む、パネルと、
    ｃ．前記第１の電気ポートを前記第２の電気ポートへと接続させる電気導線であって、前記導線は、前記電池中に保存された充電を前記第２の電気ポートへと転送するように適合される、電気導線と、
    を含む、システム。
39. 電池モジュールが取り付けられていないとき、前記ケースの後部は実質的に平坦でありかつ前記電子デバイスの表面と同一面にある、請求項３８に記載のシステム。
40. 前記電池モジュールは、音声を生成する音声アクチュエータデバイスを含む、請求項３８に記載のシステム。
41. ポータブルデバイスの充電に用いられるスタック可能な電力モジュールであって、
    ａ．充電を保存する充電可能な電池と、
    ｂ．前記スタック可能な電力モジュールと、他のスタック可能な電力モジュールとを物理的に接続するために用いられる機械コネクタと、
    ｃ．前記スタック可能な電力モジュールと、他のスタック可能な電力モジュールとを電子的に接続するために用いられる電子コネクタと、
    ｄ．１つ以上のＩ／Ｏコネクタと、
    ｅ．コンピュータで実行可能な命令を含むメモリであって、前記命令は、プロセッサによって実行される、メモリと、
    を含む、電力モジュール。
42. 前記電子コネクタは、スタック可能な電力モジュール間において充電およびデータ双方を転送するために用いられる、請求項４１に記載の電力モジュール。
43. 前記Ｉ／Ｏコネクタのうち少なくとも１つを用いて、外部電力源を用いた前記電池の充電を行うことができる、請求項４１に記載の電力モジュール。
44. 前記Ｉ／Ｏコネクタのうち少なくとも１つを用いて、前記電池中に保存された充電を用いたポータブルデバイスの充電を行うことができる、請求項４１に記載の電力モジュール。
45. 前記Ｉ／Ｏコネクタのうち少なくとも１つを用いて、ポータブルデバイスへのデータ送信および前記ポータブルデバイスからのデータ受信を行うことができる、請求項４１に記載の電力モジュール。
46. 前記電力モジュールは、複数のポータブルデバイスを充電しかつ前記複数のポータブルデバイスから充電を受容するように動作することが可能である、請求項４１に記載の電力モジュール。
47. 検出器と、オン／オフ機構とをさらに含み、前記検出器は、前記ポータブルデバイスが実質的にフル充電状態であるかを決定するように動作することができ、前記オン／オフ機構は、前記検出器に応答して、前記電力モジュールからの転送をオンおよびオフするように動作可能である、請求項４１に記載の電力モジュール。
48. モバイルデバイスに取り付けられるように設計されたハウジングであって、
    ａ．汎用電力モジュール（ＵＰＭ）を受容するようにされた接続アセンブリと、
    ｂ．前記接続アセンブリに挿入されたＵＰＭと、モバイルデバイスの電池充電用接点とを接続させるように動作することが可能なコネクタと、
    を含む、ハウジング。
49. 前記ハウジングはケースを含み、前記ケースは、前記モバイルデバイスを受容するように適合される、請求項４８に記載のハウジング。
50. 前記ハウジングは、前記モバイルデバイスの標準的電池カバーと代替される、請求項４８に記載のハウジング。
51. 前記接続アセンブリは、ＵＰＭを受容するための領域を前記ハウジング上に含む、請求項４８に記載のハウジング。
52. 前記領域は、ＵＰＭと係合する少なくとも１つの隆起縁部を有する窪みまたは区画から選択される、請求項５１に記載のハウジング。
53. 前記ケース内に収容されたポータブルデバイスとの充電およびデータ通信を可能にするコネクタをさらに含む、請求項４８に記載のハウジング。
54. 無線音声デバイスであって、
    ａ．前記デバイスを物理的に電池モジュールへと固定するために用いられる機械コネクタと、
    ｂ．前記デバイスを電子的に電池モジュールへと接続するために用いられる電気ポートと、
    ｃ．前記電気ポートを介して充電されるように前記電気ポートへと接続された電池と、
    を含む、無線音声デバイス。

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