JP5821126B2 - 逆方向ローカルデータ伝送接続を介して電力を提供するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本明細書における１以上の実施形態は電子デバイスへの電力供給に関する。

ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）および他のタイプのローカル接続の開発により、ホストシステムとデバイスとの間でデータを伝送するための方法が単純化され標準化されてきた。いくつかの場合においては、これらの接続により、ホストシステムからデバイスへ電力を供給することが可能となる。しかし、既存のＵＳＢ接続およびローカル接続のインタフェースでは、デバイスからホストシステムへ電力を供給することは可能ではない。

電源デバイスからホストデバイスへ電力を提供するためのシステムを示す。 電源からホストデバイスへ電力を提供するための方法を示す。 電源デバイスおよびホストデバイス、並びにそれらの接続の例を示す。 図３のホストデバイスへ電力を提供するための方法を示す。 デバイス間の電力伝送を制御するための他の方法を示す。 電力提供システムの例示的な適用例を示す。 電力提供システムの他の例示的な適用例を示す。 電力提供システムの他の例示的な適用例を示し、（ａ）および（ｂ）の適用例は互いに異なるモバイルデバイスの利用を伴い、（ｃ）の適用例は専用のバッテリーモジュールの利用を伴う。

以下に説明する１以上の実施形態において、「ポート」および「コネクタ」という用語を本明細書で用いることにより、接続されるデバイスのタイプが定義される。例えば少なくとも一実施形態において、「コネクタ」という用語によりデバイスが定義され、「ポート」という用語によりホストが定義される。よって、例えばＵＳＢインタフェースが用いられる場合、コネクタという用語により、ＵＳＢホストではなくＵＳＢデバイスであるということが定義される。反対にポートという用語により、ＵＳＢデバイスではなくＵＳＢホストシステムであるということが定義される。本明細書における１以上の実施形態により、これまで実施されてこなかった、ＵＳＢホストシステムのバッテリーを充電することを目的として、ＵＳＢコネクタを有するデバイスからＵＳＢポートを有するホストへ電流を送ることが可能となる。

図１は、電源デバイス１００からホストデバイス２００へ電力を提供するためのシステムの一実施形態を示す。電源デバイスは有限の電源を含み得、若しくは、車両のコンセントチャージャーまたはＡＣ電源などの無限の電源からの電力を供給するべく結合され得る。電源デバイスとホストデバイスとは、ケーブルなどのインタフェース３００により接続される。

有限の電源の例には、バッテリー、太陽電池または他のタイプの環境に優しい電源、ウルトラキャパシタ、若しくは、バッテリーまたは他のタイプの電源を含む電子デバイスが含まれる。電子デバイスは、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント、カメラ、ラップトップパソコンまたはノートパソコン、コンピュータパッド、ポッドまたはタブレット、電子書籍、コンピューティング機能および／または通信機能を有するモバイル端末、ビデオプロセッサ、メディアプレーヤ、スピーカシステム、若しくは、他のタイプの、ＡＣ電源および／またはＤＣ電源を含む、またはそれらに結合された固定型または移動型の電子デバイスであり得る。ホストデバイスもこれらの電子デバイスのうちのいずれかであり得る。以下の説明において、電源デバイスとホストデバイスとの両方がノートパソコンである例示的な場合について説明する。

インタフェース３００は単方向または双方向の伝送を行うシリアルケーブルまたはパラレルケーブルを含みうる。このインタフェースの例には、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）規格ケーブル、ＵＳＢ Ｏｎ−Ｔｈｅ−Ｇｏ規格ケーブル、ＦｉｒｅＷｉｒｅケーブル、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ケーブル、Ｓｅｒｉａｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ（ＳＡＴＡ）ケーブル、Ｍｕｓｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＭＩＤＩ）ケーブル、または、他のタイプの、規格化された通信プロトコルに基づいてデータを伝送するローカルインタフェースケーブルが含まれる。

単方向ケーブルが用いられた場合、ケーブルは、データと共に、またはデータを伴わず電源デバイスからホストデバイスへ電力を伝送する。つまりインタフェース３００が単方向ケーブルの場合、当該ケーブルは単に、ホストデバイスへ電力（電流）を伝送するための電力ケーブルとして使用され得る。そのような実施形態は、例えば、電源デバイスが無限の電源を含む、または単に無限の電源として動作する場合において適しているであろう。代替的な実施形態において、ケーブルは、電力およびデータを同時に、または異なる時点において伝送し得る。

双方向ケーブルが用いられた場合、当該ケーブルは、電源デバイスとホストデバイスとの間で電力およびデータを伝送する。データは両方の方向に、または一方向（例えば電源デバイスからホストへ）のみに伝送され得る。いずれの場合であっても、電力が電源デバイスからホストデバイスへ供給される。他の動作モードにおいては、ホストデバイスは電源を電源デバイスへ供給し得る。

図２は、インタフェースを介して電源デバイスからホストデバイスへ電力を提供するための方法を示す。この方法は、図１に示されるシステム、または他のシステムを用いて実施され得る。図２の動作は所定の順序で示されているが、代替的な実施形態において、動作の順序は、例えばデバイス内の内蔵された制御回路および／またはソフトウェア、並びに／若しくは制御プロトコルに基づいて変更され得る。

まず、電源デバイスとホストデバイスとの間にインタフェースが接続される（ブロック３１０）。この接続は、例えばインタフェースの両端のコネクタを電源デバイスおよびホストデバイスのそれぞれのポートへ差し込むことにより、物理的に行われ得る。インタフェースが事前に接続されているが通信が妨げられている場合、例えばホストデバイスおよび／または電源デバイスで実行されるソフトウェア駆動型アプリケーションを用いて、インタフェースの接続を再確立してもよい。

インタフェースが接続されるとホストデバイスは、接続が確立されたことを検出する（ブロック３２０）。この動作は、例えばインタフェースの１以上のデータ線または制御線で送信される電圧または信号を検出するなど様々なやり方で実行され得る。これらの電圧または信号の範囲に応じて、電源デバイスおよび／またはホストデバイス内のコントローラ回路により、インタフェースの接続の存在、並びに、インタフェースに対応するデータバスの速度など他のパラメータに関する決定が成され得る。

例えばＵＳＢインタフェースの場合、ホストデバイスのコントローラは、ホストデバイスと電源デバイスとの間にインタフェースが接続されたことを示す、プルアップスピード識別抵抗器（ｐｕｌｌ−ｕｐ ｓｐｅｅｄ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）にかかる電圧を検出してもよい。例えば抵抗器がＵＳＢインタフェースのＶｂｕｓ線に接続された場合、デバイスが接続されたことを示す電圧信号が生成される。その後ホストコントローラは、ＵＳＢ機能を初期化し得る。他の検出方法としては、インタフェースの送電線を流れる電力を検出すること、または、例えばＡｔｔａｃｈ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＡＤＰ）または他の検出プロトコルに従ってＵＳＢポートのキャパシタンス（またはキャパシタンスの変化）を測定することが含まれる。

インタフェースの接続をホストデバイスが検出すると、ホストデバイスのコントローラは、インタフェースから受ける電力に基づきホストデバイスのバッテリー（または他の再充電可能電源）を充電するための回路パスを設定する（ブロック３３０）。この動作は、ホストデバイスのインタフェースポートからその電源への電力の流れを制御する１以上のスイッチを設定することを伴いうる。

この動作は、インタフェースの送電線から充電回路へ電力を誘導するために、ホストコントローラにより実行される対応するソフトウェアをロードすることも伴いうる。一実施形態によると、通常、充電回路は、車両、またはＡＣアダプタから電力を受けるように構成され得る。しかし本実施形態によると、充電回路へのパスは、インタフェースから電力を受けるようコントローラにより再構成され得る。

また、ホストデバイスが電力を外部接続機器へ送るのに通常用いる回路パスは、ホストデバイスの電源を充電するためにインタフェースを介した電力の受け取りを可能とすべく反転される、またはバイパスされてもよい。

他の動作において、電源デバイスのコントローラは、インタフェースの接続を検出する（ブロック３４０）。このコントローラは、ホストデバイスのコントローラと同様のやり方で接続を検出し得る。

この接続を検出した後、電源デバイスのコントローラは、その電源（またはこのデバイスに結合された電源）から、インタフェースに結合されたポートまでの回路パスを設定し得る（ブロック３５０）。その後、コントローラの管理の元、電力はポートを介してインタフェースへ送信される（ブロック３６０）。

他の動作としては、電力が実際に伝送される前に、ホストデバイスおよび電源デバイスのコントローラ間で様々な制御信号を交換することが含まれ得る。これら制御信号の生成および交換は、インタフェースに適合する通信プロトコルおよび／または制御プロトコルに基づき得る。また、動作３４０、３５０、３６０は動作３１０、３２０、３３０の後に示されているが、用いられるプロトコル規格に基づいて、これらの動作は異なる順序で、または同時に実行されてもよい。

図３は、ＵＳＢインタフェース３００、並びに、ホストデバイスおよび電源デバイスの対応するコントローラで構成された図１のシステムの一例を示す。インタフェースは、標準的なＵＳＢプロトコルに適合して動作し、かつ当該プロトコルに適合する線を含み得、若しくは、いわゆるＯｎ−ｔｈｅ−Ｇｏ（ＯＴＧ）ＵＳＢ規格に適合して動作し、かつ当該プロトコルに適合する線を含み得る。

電源デバイス１００は、ＵＳＢコネクタ１２０とバッテリー１５０との間に結合されたＰＳＤコントローラ１１０を含む。コントローラはインタフェースの信号線に対応し、インタフェースの信号線に結合された信号線を有する。これらの信号線は、送電線（Ｖｃｃ）、１組の差動データ線（Ｄ−）、（Ｄ＋）、および接地線（ＧＮＤ）を含みうる。様々な他の制御、および／またはデータ伝送動作を実行するべく他の線が含まれ得る。

加えて、電源デバイスは、任意選択的に用いられる電圧変換回路１３０、および任意選択的に用いられる充電回路１４０を含み得る。電圧変換器は、バッテリーと、インタフェースの送電線との間で送信される電圧のＤＣ−ＤＣ電圧変換を実行する。

バッテリーの電力が（ホストデバイスの電源を充電すべく）インタフェースに送信される場合、コントローラ１１０は、バッテリーから電圧変換回路１３０へ回路パスを確立すべく、スイッチ１２５を閉じる放電信号１２４を生成する。その後、電圧変換回路は、バッテリーの出力電圧を信号線（Ｖｃｃ）に適合する電圧、例えば５Ｖへ変換し、この電圧は、信号線での送信のために保護ダイオード１２６を通過する（信号線Ｖｃｃは実際には、電圧Ｖｃｃに対応する電流を送信する）。ＧＮＤ信号線はバッテリーと電圧変換器とに結合され得る。

バッテリーが充電される場合、コントローラは、スイッチ１２８を閉じる充電信号１２７を生成する。このスイッチを閉じることにより、外部の電源からバッテリーを充電するための充電回路を通る回路パスが確立される。ここに示す例において、インタフェースの信号線Ｖｃｃから受け取る電力に基づきバッテリーを充電するための回路パスが確立される。この動作の間、ＵＳＢケーブルを通って電源デバイスへ電力が流れる。反対に、ホストデバイスの充電動作の間、インタフェースを反対方向に通り、電源デバイスからホストデバイスへ電力が流れる。任意選択的に、コントローラ１１０は、ＵＳＢインタフェースと関連付けられていない外部のＤＣまたはＡＣ電源などからの外部の電力に基づきバッテリーを充電すべくスイッチ１２８を閉じてもよい。

ＵＳＢインタフェースのデータ線を用いて、前述したように、ホストデバイスおよび電源デバイスのコントローラによってインタフェースの接続が検出され得る。加えて、ホストデバイスまたは電源デバイスの充電の間、データ線を用いて、インタフェースの動作を制御するのに用いられるプロトコル規格に従いデバイス間でデータを伝送してもよい。充電信号および放電信号は、電源デバイスを介した電圧／電流の流れを制御するコントローラにより決定されて交互に適用され得る。これらの信号を交互に適用することにより、スイッチ１２５、１２８はそれぞれの時点において異なる状態に設定され得る。

ホストインタフェース２００は、ＵＳＢインタフェースと充電回路端子３５０との間に結合されたコントローラ３１０を含む。充電回路端子３５０は、バッテリー充電回路およびバッテリー（図示せず）に結合される。コントローラ３１０は、少なくともインタフェースのデータ線に対応し、当該データ線に結合された信号線を有する。信号線は、他の２つの信号線と共に、インタフェースからＵＳＢポート３２０を介してコントローラへ繋がる。データ線の電圧に基づき、コントローラはＵＳＢインタフェースの接続を検出出来る。

加えて、ホストデバイスは、２つの電源のうち一方からの電力の送信を制御する電力管理コントローラ３３０を含みうる。第１電源は、例えばＡＣアダプタに結合され得る主電源端子３３１から得られる。第２電源は、ＵＳＢインタフェースの送電線に対応する。電力管理コントローラ３３０への入力は、マルチプレクサー３４０または他のセレクタスイッチにより選択され得る。このマルチプレクサーまたはセレクタスイッチの動作は、例えばコントローラ３１０または３３０からの信号に基づき制御され得る。

ホストデバイスのバッテリーが、ＵＳＢケーブルからの電力に基づき充電される場合、コントローラ３１０は、スイッチ３４３を閉じる電流受信信号３４２を生成する。同時に、スイッチ３４４が開かれ得る。このやり方でこれらのスイッチを設定することにより、インタフェースの送電線（ＶＣＣ）から、バッテリーを充電するべく充電回路端子３５０に入力される電流を選択するマルチプレクサー３４０への電流の流れが引き起こされる。

ホストデバイスのバッテリーが、主電源からの電力に基づき充電される場合、マルチプレクサー３４０は、例えばコントローラ３１０または３３０からの制御信号に基づき主電源端子３３１から電力を受け取るよう選択する。この時、スイッチ３４３、３４４の両方が開かれた状態である。より詳細に説明するように、スイッチ３４４は、電源デバイスのバッテリーを充電するべくインタフェースを介して電力を提供するため、コントローラ３１０からの供給信号に基づき閉じられ得る。

この時にスイッチ３４３は開かれるので、ＵＳＢインタフェースが接続されたままであっても、ＵＳＢインタフェースの信号線からの電流は、ホストデバイスのバッテリーへ通過しない。

図４は、電源デバイスからＵＳＢインタフェースを介してホストデバイスへ電力を提供するための方法を示す。この方法は、図３に示されるシステムまたは他のシステムにより実施され得る。図４の動作は所定の順序で示されているが、代替的な実施形態において、動作の順序は、例えばデバイス内の内蔵された制御回路および／またはソフトウェア、並びに／若しくはデバイス内で実行される制御プロトコルに基づいて変更され得る。

まず、電源デバイスとホストデバイスとの間にＵＳＢインタフェースが接続される（ブロック４１０）。この接続は、例えばインタフェースの両端のコネクタを電源デバイスおよびホストデバイスのそれぞれのポートへ差し込むことにより、物理的に行われ得る。インタフェースが事前に接続されているが通信が妨げられている場合、インタフェースの接続は、例えばホストデバイスおよび／または電源デバイスで実行されるソフトウェア駆動型アプリケーションを用いて再確立されてもよい。

インタフェースが接続されるとホストデバイスは、接続が確立されたことを検出する（ブロック４２０）。この動作は、例えばインタフェースの１以上のデータ線または制御線で送信される電圧または信号を検出するなど様々なやり方で実行され得る。これらの電圧または信号の範囲に応じて、電源デバイスおよび／またはホストデバイス内のコントローラは、インタフェースの接続の存在、並びに、インタフェースの速度など他のパラメータを決定し得る。

例えばホストデバイスのコントローラは、ホストデバイスと電源デバイスとの間にインタフェースが接続されたことを示す、プルアップスピード識別抵抗器にかかる電圧を検出してもよい。例えば抵抗器がＵＳＢインタフェースのＶｂｕｓ線に接続された場合、デバイスが接続されたことを示す電圧信号が生成される。その後ホストコントローラは、ＵＳＢ機能を初期化し得る。他の検出方法としては、インタフェースの送電線を流れる電力を検出すること、または、例えばＡｔｔａｃｈ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＡＤＰ）または他の検出プロトコルに従ってＵＳＢポートのキャパシタンス（またはキャパシタンスの変化）を測定することが含まれる。

インタフェースの接続をホストデバイスが検出すると、ホストデバイスのコントローラは、インタフェースから受ける電力に基づきホストデバイスのバッテリー（または他の再充電可能電源）を充電するための回路パスを設定する（ブロック４３０）。この動作は、ホストデバイスのインタフェースポートからその電源への電力の流れを制御する１以上のスイッチを設定する信号を生成することを伴いうる。図３のシステムにおいて、電流受信信号および／または他の信号は、マルチプレクサー３４０に、電流受信信号に基づき閉じられたスイッチ３４３を用いてインタフェースからの電力を選択させるよう、コントローラにより生成され得る。

この動作は、インタフェースの送電線から充電回路へ電力を誘導するために、ホストコントローラにより実行される対応するソフトウェアをロードすることも伴いうる。一実施形態によると、通常、充電回路は、車両、またはＡＣアダプタ、若しくは一次バッテリーから電力を受けるように構成され得る。しかし本実施形態によると、充電回路へのパスは、インタフェースから電力を受けるようコントローラにより再構成され得る。

また、ホストデバイスが電力を外部接続機器へ送るのに通常用いる回路パスは、ホストデバイスの電源を充電するためにインタフェースを介した電力の受け取りを可能とすべく反転され、またはバイパスされてもよい。

他の動作において、ホストデバイスのコントローラは、ＵＳＢインタフェースを介して制御信号または検出信号を電源デバイスへ送信する。この信号は、ホストデバイスへ電力を提供するためのプロセスを開始するよう、電源デバイスのコントローラに命令する（ブロック４４０）。制御信号は、インタフェースのデータ線を介して、またはインタフェースの制御線などの他の線（図示せず）を介して電力制御デバイスへ送信され得る。

制御信号は、電源デバイスのコントローラにインタフェースの接続を検出させるための基準としても用いられ得る。代替的に、この接続は、例えばインタフェースのデータ線を通る電圧または信号を検出するなど、ホストデバイスにより実行される検出動作と同様のやり方で電源デバイスにより検出され得る。

インタフェースの接続およびホストデバイスからの制御信号を検出した後、電源デバイのコントローラは、その電源（またはこのデバイスに結合された電源）から、インタフェースに結合されたポートまでの回路パスを設定する（ブロック４５０）。図３のシステムにおいて、回路パスは、放電信号１２４を生成するコントローラ１１０により設定され得る。放電信号により、電力が電源デバイスのバッテリー１５０からインタフェースの送電線（Ｖｃｃ）へされるようスイッチ１２５が閉じられる。

その後、送信された電力はポート３２０を介してホストデバイスにより受け取られ、スイッチ３４３、マルチプレクサー３４０、および電力管理コントローラ３３０を通り、ホストデバイスのバッテリーの充電回路端子３５０へ入力される（ブロック４６０）。その後、充電回路がホストデバイスのバッテリーを充電する。過充電を防ぐべく、保護回路がホストデバイスに含まれてもよい。

他の動作としては、電力が実際に伝送される前に、ホストデバイスおよび電源デバイスのコントローラとの間で様々な制御信号を交換することが含まれ得る。これら制御信号の生成および交換は、インタフェースに適合する通信プロトコルおよび／または制御プロトコルに基づき得る。また、用いられるプロトコル規格に基づき、図４に示される動作の順序は変更され得、若しくは、これらの動作のうち２以上が同時に実行されてもよい。

一実施形態によると、インタフェースを用いて、電源デバイスのバッテリー（または他の有限の電源）を充電すべくホストデバイスの主電源または二次電源（例えばバッテリー）から電源デバイスへ電力を伝送してもよい。

この場合、電力管理コントローラ３３０は、スイッチ３４３を切るようＵＳＢホストのコントローラ３１０への信号を生成する。このことにより、ホストコントローラのバッテリーが電源デバイスからの電力に基づき充電されていた場合、ホストコントローラのバッテリーへの電力供給が止められることになる。マルチプレクサーもオフとする位置に設定され、いずれの入力も選択していない状態になる。その後、コントローラ３１０は、ホストデバイスの主電源または二次電源からインタフェースの送電線（Ｖｃｃ）へ電流を供給するべくパスを開くために、スイッチ３４４を閉じるよう電流供給信号３４７を生成する。コントローラは、例えば独立して、または電力管理コントローラからの指示に基づき、電流供給信号を生成してもよい。

このプロセスの間、電力管理コントローラは、インタフェースを介して電源デバイスへ送信される制御信号を生成し得る。この信号は、インタフェースの１以上のデータ線または他の制御線（図示せず）で送信され得る。当該信号が受信され得ると、電源デバイスのコントローラは、スイッチ１２５を開きスイッチ１２８を閉じるための制御信号を生成する。スイッチ１２８は、コントローラからの充電信号に基づき閉じられる。この充電信号により充電回路１４０への回路パスが開かれ、インタフェースの送電線を介してホストデバイスから供給される電力を用いて、電源デバイスのバッテリーが充電される。

他の実施形態によると、電源デバイスは、図５に示される内蔵された検出回路１３５を含みうる。検出回路は、ＰＳＤコントローラ１１０に入力される信号１３６を生成する。この信号に基づき、コントローラは、残りの充電が所定のレベル未満になったかどうかを判断する。残りの充電が所定のレベル未満になった場合、コントローラは、前述したような回路パスの設定に基づき主電源（ＡＣ電源または車両の電源）にバッテリー１５０を充電させるべくスイッチ３４４を閉じるよう、ホストデバイスのコントローラへ信号を送信し得る。

このプロセスは自動的に、バッテリー１５０からの電力によりホストデバイスのバッテリーが充電されている時に実行され得る。この場合、ホストデバイスのバッテリーを充電したことによりバッテリー１５０の充電が所定のレベル未満となると、ホストデバイスの主電源は、インタフェースを介して電源デバイスのバッテリーを充電するよう自動的に接続され得る。そのようなシナリオが起こりうるのは、例えば、電源デバイスによりホストデバイスのバッテリーが充電されている場合にホストデバイスが主電源からの電力へアクセス出来ず、しかし、その後ホストデバイスのユーザが、主電源にアクセス可能な位置へ移動した場合である。

図６は、上述した実施形態が、電源デバイスがノートパソコン５００であり、ホストデバイス６００が他のノートパソコンである場合に適用された実際の適用例を示す。この場合、それらコンピュータのうち一方のバッテリーを用いて、インタフェース３００を介して他方のコンピュータのバッテリーを充電すべく電力が供給される。この適用例は、例えば、いずれかのコンピュータのユーザがＡＣまたは車両の電源にアクセス可能ではなく、それらコンピュータの一方の充電が少ない状況において有用である。

図７は、上述した実施形態が、電源デバイスが携帯電話またはスマートフォン７００であり、ホストデバイスがノートパソコンである場合に適用された他の実際の適用例を示す。この場合、携帯電話のバッテリーを用いて、インタフェース３００を介した電力供給によりノートパソコンが充電され得る。

図８は、電源デバイスが携帯電話またはスマートフォンであり（ａ）、電源デバイスがノートパソコンであり（ｂ）、電源デバイスが専用の電池パック１１００であり（ｃ）、ホストデバイスが、スマートフォン、ｉＰｏｄ（登録商標）、電子タブレット、または他の電子書籍デバイスである場合に適用される、他の適用例を示す。

専用の電池パック１１００は特に興味い。なぜならば、そのようなモジュールは、旅行者が自身のモバイルデバイスを充電する必要があるがＡＣコンセントが利用可能でない空港、電器店、または他のロケーションにおいて販売され得るからである。一実施形態によると、バッテリーパックは、ネットワーク通信およびマルチメディア機能を実行するための回路を含まなくてもよい。

他の実施形態によると、複数の異なるコンピュータ可読媒体が、電源デバイスおよびホストデバイスのコントローラのうちそれぞれにより実行される動作、および電子デバイス内での電力の割り振りを制御するためのプログラムを格納する。コンピュータ可読媒体は、内部メモリチップ、または格納ユニットであり得、コネクタを介して、または他のタイプの通信パスを介して電源デバイスとホストデバイスとに取り外し可能に結合されたものであってもよい。

プログラムは、方法に関する実施形態に含まれる動作のいずれかを実行するコードセクションを含みうる。非限定的な一実施形態によると、プログラムは、デバイスとホストとの間のインタフェースの接続を検出する第１コードと、接続の検出に基づきデバイスの第１回路パスを設定する第２コードとを含む。第１回路パスを通じてデバイスのコネクタを介し、電力が有限の電源からインタフェースへ出力される。電力はインタフェースを通り、ホストのバッテリーの充電に用いられる。デバイスはＵＳＢデバイスであり得、ホストはＵＳＢホストであり得る。

第２コードセクションは、第１回路パスを設定するための第１制御信号を生成することにより第１回路パスを設定してもよい。第１制御信号は、スイッチの状態を変化させ、第１回路パスを通じて電力を有限の電源からインタフェースへ通過させる。インタフェースから受け取る電力に基づき有限の電源を充電するための第２回路パスを設定する他のコードが含まれ得る。コードセクションはデバイスのコントローラにより実行され得る。

他の実施形態によると、プログラムは、ホストとデバイスとの間のインタフェースの接続を検出する第１コードと、接続の検出に基づいてホスト内に第１回路パスを設定する第２コードとを含む。第１回路パスを通じて、電力がインタフェースからバッテリーへ伝送され、当該電力は、デバイスの有限の電源から供給され得る。ポートはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートであり得、コネクタはＵＳＢコネクタであり得る。

これらのプログラムに加えて、またはこれらのプログラムの代わりに、各デバイスは、ホストとデバイスとの間での信号、およびホストとデバイスとの間でインタフェースを介して伝送される電力の交換を管理し処理するための制御およびプロトコルソフトウェアを格納してもよい。

また上述した実施形態には様々な適用例がある。例えば、特にホストデバイスがＡｌｗａｙｓ−Ｏｎ／Ａｌｗａｙｓ−Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（ＡＯＡＣ）動作モードの一部として含まれる場合に、これらの適用例を用いて当該ホストデバイスのより長いバッテリー寿命を実現し得る。このより長いバッテリー寿命は、ホストデバイスまたはシステムのため二次電力として電源デバイスを用いることにより可能となる。

インタフェースを介した電力の流れは、ホストデバイスと電源デバイスとの間で接続が検出された場合に電流を供給する代わりに、電流を受け取るためにホストデバイスのポート（例えばＵＳＢポート）の電力ピンを再利用することによって達成され得る。データ線を用いて、バッテリー容量、残量、充電／放電電流、可能な出力電圧、再充電サイクル、バッテリー状態、および／または温度などの情報を電源デバイスからホストへ伝送してもよい。これらの情報の全てが、ホストへの電力供給においてホストおよび／またはデバイスのコントローラにより考慮され得る。

ある適用例によると、電源デバイスにおいて、コネクタ（例えばＵＳＢコネクタ）の電力ピンは、デフォルト設定により５Ｖの一定の電力で最大２Ａの電流を供給し得る。ホストデバイスは、データ線を介してデバイスの全ての必要な属性を取得することが出来、電圧レベルの変更、電力の切断（安全な取り外しのために）、さらにはデバイスのバッテリーの放電から充電への切り替え（例えば、ホストがＡＣまたは車両の電源に接続された場合）など特定の動作を実行するよう内部構成レジスタをプログラムすることさえ出来る。

後方互換性のために、以前のプロトコル（例えばＵＳＢ）規格（例えば、デバイスから電力を受け取ることをサポートしない規格）をサポートするホストデバイスに電源デバイスが接続された場合、デバイスのドライバ回路／ソフトウェアは、何らかの所定の時間制限に基づき、インタフェースのデータ線を通じてホストデバイスから受信した情報に基づき、または、電源デバイスにプログラムされた他の所定の基準に従い、デフォルト設定によりホストへの電力供給を停止してもよい。ＵＳＢに関する適用例の場合、電源デバイスとホストデバイスとのうち一方、または両方が、ＵＳＢ−ＯＴＧに準拠していてよい。

他の例によると、第１ラップトップパソコンはＡＣ充電器に差し込まれ得、第２ラップトップパソコンはインタフェースを介して第１ラップトップパソコンに接続され得る。このシナリオにおいて、第１ラップトップパソコンは電力を直接充電器から受け取り、第２ラップトップパソコンは同時に電力をインタフェースを介して受け取ることにより、両方のラップトップパソコンが第１ラップトップパソコンのＡＣ充電器を用いて充電され得る。このことを可能とするべく、図３および図５のコントローラ３１０はスイッチ３４４を閉じ、セレクタは、主電源からの電力を両方のラップトップパソコンへ送るよう端子３３１からの入力を選択し得る。スイッチ３４３はこの時、閉じられ得る。

両方のラップトップパソコン（または、一方がラップトップパソコンであり、他方が、当該ラップトップパソコンに結合された、モバイルデバイスまたは他のデバイス）を同時に充電することにより、両方のデバイスのための高効率の電圧変換器を１つのみ有することにより、場合によってはエネルギーの節約を実現し得る。

加えて、本明細書で説明する実施形態のいずれかに係る電源デバイスは、本明細書で説明されるように動作するＵＳＢまたは他のインタフェースポートおよびコネクタを有するモバイルデバイスであればブランド、製造者、またはモデルに関わらず充電することが出来るユニバーサルな充電器として機能し得る。よって、デバイスまたはホストのうち一方の充電器を用いて、当該デバイスまたはホストのうち一方だけに充電器が適合する場合であっても当該デバイスまたはホストのうち他方のバッテリーを充電し得る。このことにより、以前のモデルの充電器をそれ以後のモデルのホストまたはデバイスで用いるためにとっておくこともあるのでお金の節約となり、ユーザの利便性が高まる。

本明細書において説明する実施形態により、取り外し可能なバッテリーを有さないデバイス（例えばタブレット）は以下のことも可能となる。外部の予備バッテリーパックを用いることが出来る。標準的なＵＳＢまたは他のコネクタを用いることにより、何らかの低電力のデバイスのための専用充電ポートの必要性がなくなる。同時に複数の電源にプラグ接続し、組み合わせたより高い電力を引き出すことが出来、電源を切り替える際にホストおよび／またはデバイスの電源を切る必要性がなくなりホットプラグ動作が可能となる点で拡張性が向上する。幅広いデバイスおよびホストに亘る共通の規格を提供し、当該デバイスまたはホストが変えられる場合の再利用が促される。ＵＳＢ充電仕様に対応する古いデバイスおよび／またはホストとの後方互換性を提供する。電圧を変更する機能を提供し、これにより、最適なバッテリーの利用およびより高い効率性のためのよりフレキシブルな電力管理が実現する。

本明細書において「実施形態」について言及した場合、当該実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、または特性が本願発明の少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。そのような文言が本明細書の様々な箇所において用いられたとしても、全てが同じ実施形態を参照しているとは限らない。さらに当業者であれば、いずれかの実施形態に関連して特定の特徴、構造、または特性が説明された場合、そのような特徴、構造、または特性を他の実施形態に関連して適用し得ることを理解されよう。いずれかの実施形態の特徴は、本明細書に説明された１以上の他の実施形態の特徴と組み合わせられ、追加的な実施形態を形成し得る。

さらに、容易に理解いただけるよう、いくつかの機能ブロックは独立したブロックとして示されている。しかし、これらの独立しているものとして示されたブロックは、必ずしも、本明細書において説明された、または示された順序でのみ解釈されるべきではない。例えば、いくつかのブロックは、代替的な順序で、または同時に実行され得る。

複数の例示的な実施形態を参照して本明細書において本願発明を説明してきたが、様々な他の修正および実施形態が当業者により想到され得、それらも本願発明の原理の精神および態様に含まれ得ることを理解されたい。より詳細には、本願発明の精神から逸脱することなく上記の開示、図面、および添付の請求項の範囲内で、主題の組み合わせられた構成のコンポーネントの部分、および／または構成に関して合理的な変形例および修正例が可能である。コンポーネントの部分および／または構成の変形例および修正例に加え、代替的な利用法が当業者には明らかなるであろう。
［項目１］
条件に基づいて有限の電源とコネクタとの間に第１回路パスを設定するコントローラを備え、
前記条件は、前記コネクタとホストのポートとの間のインタフェースの接続を検出することを含み、
前記有限の電源は、前記第１回路パスを通じて前記インタフェースへ電力を出力する、装置。
［項目２］
前記コネクタはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）コネクタであり、
前記ポートはＵＳＢポートである、項目１に記載の装置。
［項目３］
前記コントローラは前記第１回路パスを設定するための第１制御信号を生成し、
前記第１制御信号は、前記コネクタが前記インタフェースに結合された場合にスイッチの状態を変化させ、電力を前記有限の電源から前記コネクタを介して通過させる、項目１または２に記載の装置。
［項目４］
前記有限の電源から出力される電力を、第１レベルから、前記インタフェースに適合する第２レベルへ変換するコンバータをさらに備える、項目１から３のいずれか１項に記載の装置。
［項目５］
前記コントローラは、前記インタフェースから受信する電力に基づいて前記有限の電源を充電するための第２回路パスを設定する、項目１から４のいずれか１項に記載の装置。
［項目６］
前記有限の電源はバッテリーである、項目１から５のいずれか１項に記載の装置。
［項目７］
前記装置は、モバイル通信デバイスおよび電子書籍デバイスのいずれか、若しくは、ネットワーク通信およびマルチメディア機能を実行する回路を含まないバッテリーパックである、項目１から６のいずれか１項に記載の装置。
［項目８］
条件に基づいてホストのポートと有限の電源との間に第１回路パスを設定するホストコントローラを備え、
前記条件は、前記ポートとデバイスのコネクタとの間のインタフェースの接続を検出することを含み、
前記インタフェースからの電力は、前記第１回路パスを通ってバッテリーを充電する、装置。
［項目９］
前記ポートはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートであり、
前記コネクタはＵＳＢコネクタである、項目８に記載の装置。
［項目１０］
前記ホストコントローラは、前記ポートと前記コネクタとの間の前記接続が切断された場合に主電源からの電力で前記バッテリーが充電されるようセレクタを制御する、項目８または９に記載の装置。
［項目１１］
前記ホストコントローラは第１スイッチの状態を変化させ、電力を前記第１回路パスに沿って前記バッテリーへ通過させる、項目８から１０のいずれか１項に記載の装置。
［項目１２］
前記ホストコントローラは前記第１スイッチの前記状態を変化させ、第２スイッチの状態を変化させ、主電源からの電力を第２回路パスを通って流れさせ、
前記第２回路パスは前記デバイスへ電力を提供する、項目１１に記載の装置。
［項目１３］
前記デバイスのバッテリーを充電するよう指示する信号が受信されると、前記ホストコントローラは前記第１スイッチの前記状態を変化させ、前記第２スイッチの前記状態を変化させる、項目１２に記載の装置。
［項目１４］
デバイスとホストとの間のインタフェースの接続を検出する段階と、
前記接続の検出に基づき、前記デバイス内に第１回路パスを設定する段階とを備え、
有限の電源からの電力が前記第１回路パスを通じて前記デバイスのコネクタを介し前記インタフェースへ出力され、
前記電力は前記インタフェースを通過し、前記ホストのバッテリーを充電するのに用いられる、方法。
［項目１５］
前記デバイスはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）デバイスであり、
前記ホストはＵＳＢホストである、項目１４に記載の方法。
［項目１６］
前記第１回路パスを設定する段階は、前記第１回路パスを設定するための第１制御信号を生成する段階を有し、
前記第１制御信号はスイッチの状態を変化させ、電力を前記有限の電源から前記第１回路パスを通って前記インタフェースへ通過させる、項目１４または１５に記載の方法。
［項目１７］
コントローラが、前記インタフェースから受信する電力に基づいて前記有限の電源を充電するための第２回路パスを設定する、項目１４から１６のいずれか１項に記載の方法。
［項目１８］
ホストとデバイスとの間のインタフェースの接続を検出する段階と、
前記接続の検出に基づき、前記ホスト内に第１回路パスを設定する段階とを備え、
前記インタフェースからの電力は前記第１回路パスを通ってバッテリーへ伝送され、
前記電力は前記デバイスの有限の電源から供給される、方法。
［項目１９］
前記ホストのポートはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートであり、
前記デバイスのコネクタはＵＳＢコネクタである、項目１８に記載の方法。
［項目２０］
前記ホストはコンピュータであり、前記デバイスは、モバイル通信デバイス、電子書籍デバイス、または、コンピュータである、項目１８または１９に記載の方法。

Claims (21)

1. 条件に基づいて、有限の電源とコネクタとの間に前記有限の電源から前記コネクタへ向けて電力を送る第１回路パスを設定し、または、前記有限の電源と前記コネクタとの間に前記コネクタから前記有限の電源へ向けて電力を送る第２回路パスを設定するコントローラと、
   前記第１回路パス上に配置され、前記有限の電源から入力された電圧を変換して前記コネクタに出力する電圧変換回路と、
   前記第２回路パス上に配置され、前記コネクタから送られる電力を利用して前記有限の電源を充電する充電回路と、
   前記第２回路パス上に配置され、前記有限の電源と前記充電回路とを接続する第１信号線と、
   前記第１信号線から分岐し、前記電圧変換回路に接続される第２信号線と、
   前記第２信号線上に配置され、前記コントローラによって制御されることで、前記電圧変換回路と前記有限の電源との接続をオンまたはオフする第１スイッチと、
   前記第２回路パス上の前記充電回路と前記コネクタとの間に配置され、前記コントローラによって制御されることで、前記充電回路と前記コネクタとの接続をオンまたはオフする第２スイッチと
   を備え、
   前記条件は、前記コネクタとホストのポートとの間のインタフェースに含まれるデータ線を流れる信号を検出することにより、前記インタフェースの接続を検出することを含み、
   前記コントローラは、前記データ線を流れる前記検出された信号に応じて、前記第１スイッチをオンして前記電圧変換回路と前記有限の電源とを接続することにより、前記第１回路パスを設定し、
   前記有限の電源は、前記第１回路パスを通じて前記インタフェースへ電力を出力し、
   前記条件は、前記ホストから前記インタフェースの前記データ線を介して制御信号を受信することを含み、
   前記コントローラは、前記ホストから前記インタフェースの前記データ線を介して前記制御信号を受信した場合、前記第１スイッチをオフして前記電圧変換回路と前記有限の電源との接続を解除し、前記第２スイッチをオンして前記コネクタと前記充電回路とを接続することにより前記第２回路パスを設定し、
   前記インタフェースからの電力は、前記第２回路パスを通じて前記有限の電源に供給される、
   装置。
2. 前記コネクタはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）コネクタであり、
   前記ポートはＵＳＢポートである、請求項１に記載の装置。
3. 前記コントローラは前記第１回路パスを設定するための第１制御信号を生成し、
   前記第１制御信号は、前記コネクタが前記インタフェースに結合された場合に前記第１スイッチの状態を変化させ、電力を前記有限の電源から前記コネクタを介して通過させる、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記電圧変換回路は、前記有限の電源から出力される電力を、第１レベルから、前記インタフェースに適合する第２レベルへ変換する、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記有限の電源はバッテリーである、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記装置は、モバイル通信デバイスおよび電子書籍デバイスのいずれか、若しくは、ネットワーク通信およびマルチメディア機能を実行する回路を含まないバッテリーパックである、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記コントローラは、バッテリー容量、残量、充電電流または放電電流、可能な出力電圧、再充電サイクル、バッテリー状態、および温度のうち少なくとも１つを含む情報を、前記インタフェースの前記データ線を介して送信する、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記データ線は、１組の差動データ線である、請求項１から７いずれか１項に記載の装置。
9. 条件に基づいて、ホストのポートとバッテリーとの間に前記ポートから前記バッテリーへ向けて電力を送る第１回路パスを設定し、前記ポートと前記ホストの主電源との間に前記主電源から前記ポートへ向けて電力を送る第２回路パスを設定し、または、前記主電源と前記バッテリーとの間に前記主電源から前記バッテリーへ向けて電力を送る第３回路パスを設定するホストコントローラと、
   前記第１回路パス上に配置され、前記ホストコントローラにより制御されることで、前記ポートと前記バッテリーとの接続をオンまたはオフする第１スイッチと、
   前記第２回路パス上に配置され、前記ホストコントローラにより制御されることで、前記ポートと前記主電源との接続をオンまたはオフする第２スイッチと、
   前記第１回路パスを介して前記ポートから送られた電力を前記バッテリーに供給するか、前記第３回路パスを介して前記主電源から送られた電力を前記バッテリーに供給するかを切り替えるマルチプレクサと
   を備え、
   前記条件は、前記ポートとデバイスのコネクタとの間のインタフェースに含まれるデータ線を流れる信号を検出することにより、前記インタフェースの接続を検出することを含み、
   前記ホストコントローラは、前記検出された信号に応じて、前記第１スイッチをオンして前記ポートと前記バッテリーとを接続し、前記ポートからの電力を前記バッテリーに供給するように前記マルチプレクサを制御することで前記第１回路パスを設定し、
   前記インタフェースからの電力は、前記第１回路パスを通って前記バッテリーを充電し、
   前記ホストコントローラは、
   前記デバイスへ電力を提供する場合、制御信号を前記インタフェースの前記データ線を介して送信し、前記第１スイッチをオフして前記ポートと前記バッテリーとの接続を解除し、前記第２スイッチをオンして前記ポートと前記主電源とを接続することにより前記第２回路パスを設定し、
   前記主電源からの電力を用いて前記バッテリーを充電する場合、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチをオフにし、前記主電源からの電力を前記バッテリーへ供給するように前記マルチプレクサを制御することで前記第３回路パスを設定する、
   装置。
10. 前記ポートはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートであり、
    前記コネクタはＵＳＢコネクタである、請求項９に記載の装置。
11. 前記デバイスのバッテリーを充電するよう指示する信号が受信されると、前記ホストコントローラは前記第１スイッチの状態を変化させ、前記第２スイッチの状態を変化させる、請求項９または１０に記載の装置。
12. 前記データ線は、１組の差動データ線である、請求項９から１１いずれか１項に記載の装置。
13. デバイスとホストとの間のインタフェースに含まれるデータ線を流れる信号を検出することにより、前記インタフェースの接続を検出する段階と、
    前記データ線を流れる前記検出された信号に応じて、前記デバイス内の有限の電源とコネクタとの間に第１回路パスを設定する段階と、
    前記第１回路パスを通じて、前記有限の電源からの電力を、前記コネクタを介して前記インタフェースに出力する段階と、
    前記ホストから前記インタフェースの前記データ線を介して制御信号を受信する段階と、
    前記受信した制御信号に応じて、前記有限の電源と前記コネクタとの間に第２回路パスを設定する段階と、
    前記インタフェースから受信する電力を、前記コネクタから前記第２回路パスを通じて前記有限の電源に供給する段階と
    を備え、
    前記デバイスは、
    前記第１回路パス上に配置され、前記有限の電源から入力された電圧を変換して前記コネクタに出力する電圧変換回路と、
    前記第２回路パス上に配置され、前記コネクタから送られる電力を利用して前記有限の電源を充電する充電回路と、
    前記第２回路パス上に配置され、前記有限の電源と前記充電回路とを接続する第１信号線と、
    前記第１信号線から分岐し、前記電圧変換回路に接続される第２信号線と、
    前記第２信号線上に配置され、前記電圧変換回路と前記有限の電源との接続をオンまたはオフする第１スイッチと、
    前記第２回路パス上の前記充電回路と前記コネクタとの間に配置され、前記充電回路と前記コネクタとの接続をオンまたはオフする第２スイッチと
    を有し、
    前記第１回路パスを設定する段階は、
    前記データ線を流れる前記検出された信号に応じて、前記第１スイッチをオンして前記電圧変換回路と前記有限の電源とを接続する段階を含み、
    前記第２回路パスを設定する段階は、
    前記受信した制御信号に応じて、前記第１スイッチをオフして前記電圧変換回路と前記有限の電源との接続を解除し、前記第２スイッチをオンして前記コネクタと前記充電回路とを接続する段階を含む、方法。
14. 前記デバイスはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）デバイスであり、
    前記ホストはＵＳＢホストである、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１回路パスを設定する段階は、前記第１回路パスを設定するための第１制御信号を生成する段階を有し、
    前記第１制御信号は前記第１スイッチの状態を変化させ、電力を前記有限の電源から前記第１回路パスを通って前記インタフェースへ通過させる、請求項１３または１４に記載の方法。
16. バッテリー容量、残量、充電電流または放電電流、可能な出力電圧、再充電サイクル、バッテリー状態、および温度のうち少なくとも１つを含む情報を、前記インタフェースの前記データ線を介して送信する段階
    をさらに備える、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記データ線は、１組の差動データ線である、請求項１３から１６いずれか１項に記載の方法。
18. ホストとデバイスとの間のインタフェースに含まれるデータ線を流れる信号を検出することにより、前記インタフェースの接続を検出する段階と、
    前記データ線を流れる前記検出された信号に応じて、前記ホスト内のポートとバッテリーとの間に第１回路パスを設定する段階と、
    前記インタフェースからの電力を、前記第１回路パスを通って前記バッテリーへ伝送する段階と、
    前記デバイスへ電力を提供する場合、前記ポートと前記ホストの主電源との間に第２回路パスを設定する段階と、
    設定された前記第２回路パスを通じて前記主電源から前記ポートへ向けて電力を送る段階と、
    前記主電源からの電力を用いて前記バッテリーを充電する場合、前記主電源と前記バッテリーとの間に第３回路パスを設定する段階と、
    設定された前記第３回路パスを通じて前記主電源から前記バッテリーへ向けて電力を送る段階と
    を備え、
    前記ホストは、
    前記第１回路パス上に配置され、前記ポートと前記バッテリーとの接続をオンまたはオフする第１スイッチと、
    前記第２回路パス上に配置され、前記ポートと前記主電源との接続をオンまたはオフする第２スイッチと、
    前記第１回路パスを介して前記ポートから送られた電力を前記バッテリーに供給するか、前記第３回路パスを介して前記主電源から送られた電力を前記バッテリーに供給するかを切り替えるマルチプレクサと
    を有し、
    前記第１回路パスを設定する段階は、
    前記検出された信号に応じて、前記第１スイッチをオンして前記ポートと前記バッテリーとを接続し、前記ポートからの電力を前記バッテリーに供給するように前記マルチプレクサを制御する段階を含み、
    前記第２回路パスを設定する段階は、
    前記デバイスへ電力を提供する場合、制御信号を前記インタフェースの前記データ線を介して送信し、前記第１スイッチをオフして前記ポートと前記バッテリーとの接続を解除し、前記第２スイッチをオンして前記ポートと前記主電源とを接続する段階を含み、
    前記第３回路パスを設定する段階は、
    前記主電源からの電力を用いて前記バッテリーを充電する場合、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチをオフにし、前記主電源からの電力を前記バッテリーへ供給するように前記マルチプレクサを制御する段階を含む、方法。
19. 前記ホストのポートはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートであり、
    前記デバイスのコネクタはＵＳＢコネクタである、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ホストはコンピュータであり、前記デバイスは、モバイル通信デバイス、電子書籍デバイス、または、コンピュータである、請求項１８または１９に記載の方法。
21. 前記データ線は、１組の差動データ線である、請求項１８から２０いずれか１項に記載の方法。

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