TW201739139A - 模組化電池系統 - Google Patents

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艾利瑞莎 塔瑪斯扎達
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模組化智慧穿戴公司
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Abstract

部分實作能包括用於提供電源至可穿戴智慧手環的各種模組的電池供電系統、電池模組、及電池管理方法。該智慧手環能包括具有電池及電源部的核心模組。該智慧手環也能包括連接至電源的一或多個選擇性額外電池模組及耦接至該核心模組的通訊匯流排。

Description

模組化電池系統
部分實作相關於能量儲存系統，且特別相關於用於行動電子裝置，諸如，可穿戴智慧型手環，的模組化可擴充電池系統。
部分實作能包括電力儲存元件，諸如，電池模組或內建電池電源部，或在部分實例中，組態成提供電力至電子裝置，諸如，可穿戴電子裝置、模組化可穿戴智慧型手環、智慧型手錶等，的多個電力儲存元件。可穿戴電子裝置能包括主電池電源部(例如，在可穿戴裝置之錶面或核心模組中的主電池電源部)，並可經由一或多個外加(或額外)可連接及可交換電池電源部(例如，在核心模組中的主電池電源部外部的外加電池模組)擴充。當所監視的電壓位準(例如，如下文描述的VBUS電壓位準)到達特定位準或臨限時，部分實作能在可穿戴裝置上的外加電池模組之間提供自動交換。部分實作能包括偵測電池何時汲取(例如，核心模組電池或外加電池模組)及到達特定電壓位 準，並切換至次一外加電池模組的電路。在部分實作中，當電力係從外加電池模組汲取時，核心模組中的主電池變為電源。
部分實作能包括系統，其包含具有主電池電源部的核心模組。核心模組能包括核心模組控制器、具有連接至該核心模組控制器之控制線的核心模組充電部、連接至該核心模組充電部的核心模組電池、連接至該核心模組電池的核心模組轉換器、及連接至該核心模組電池及電源匯流排的核心模組保護電路。該系統也能包括一或多個額外電池模組，經由通訊匯流排耦接至該核心模組並耦接至該電源匯流排。各額外電池模組能包括額外電池模組控制器、連接至該額外電池模組控制器的額外電池模組充電開關、連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組充電開關及該電源匯流排的額外電池模組充電部、連接至該額外電池模組之該充電部的額外電池模組電池、連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組電池及該電源匯流排的額外電池模組放電開關、及連接至該額外電池模組放電開關及該電源匯流排的額外電池模組保護電路。
該一或多個額外電池模組能包括連接至該電源匯流排及至該額外電池模組控制器的第一類比至數位轉換器，及連接至該額外電池模組的該額外電池模組電池及該額外電池模組控制器的第二類比至數位轉換器。該核心模組轉換器能包括降壓轉換器。該核心模組控制器能包括微控制器。該額外電池模組控制器能包括微控制器。該一或 多個額外電池模組能組態成當該電源匯流排上的電壓落至臨限值之下時供應電源至該電源匯流排。
該額外電池模組控制器能組態成實施包括在連接至該電源匯流排時，初始化為離線狀態、偵測該電源匯流排的電壓位準、及當該電源匯流排的該電壓位準低於臨限時，轉變至離線放電狀態的操作。該操作也能包括當該電源匯流排的該電壓位準係在或高於該臨限時，轉變至線上閒置狀態、及從該核心模組接收命令以從該線上閒置狀態轉變至線上放電狀態，且作為回應，當由該核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至該線上放電狀態。該操作能更包括當由該核心模組下令時或當在該額外電池模組的該額外電池模組電池中偵測到低電壓時，從該線上放電狀態轉變至該線上閒置狀態、當該電源匯流排上的該電壓位準係在臨限時且當由該核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至該線上充電狀態、及當該額外電池模組的該額外電池模組電池放電時或當由該核心模組下令時，從該線上充電狀態轉變至該線上閒置狀態。
部分實作能包括一種系統，其包含一或多個額外電池模組。各額外電池模組能包括額外電池模組控制器、連接至該額外電池模組控制器的額外電池模組充電開關、額外電池模組充電部，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組充電開關及電源匯流排、連接至該額外電池模組充電部的額外電池模組電池、額外電池模組放電開關，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組 電池及該電源匯流排、及額外電池模組保護電路，連接至該額外電池模組放電開關及該電源匯流排。該一或多個額外電池模組能包括連接至該電源匯流排及至該額外電池模組控制器的第一類比至數位轉換器，及連接至該額外電池模組電池及該額外電池模組控制器的第二類比至數位轉換器。
該額外電池模組控制器能包括微控制器。該一或多個額外電池模組能組態成當該電源匯流排上的電壓落至臨限值之下時供應電源至該電源匯流排。
該額外電池模組控制器能組態成實施包括在連接至電源匯流排時，初始化為離線狀態、偵測該電源匯流排的電壓位準、及當該電源匯流排的該電壓位準低於臨限時，轉變至離線放電狀態的操作。該操作也能包括當該電源匯流排的該電壓位準係在或高於該臨限時，轉變至線上閒置狀態、及當由核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至線上放電狀態。該操作能更包括當由該核心模組下令時或當在該額外電池模組的該額外電池模組電池中偵測到低電壓時，從該線上放電狀態轉變至該線上閒置狀態、當該電源匯流排上的該電壓位準係在臨限時且當由該核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至該線上充電狀態、及當該額外電池模組的該額外電池模組電池放電時或當由該核心模組下令時，從該線上充電狀態轉變至該線上閒置狀態。
該系統也能包括具有電源部的核心模組，其中 該核心模組能耦接至該一或多個額外電池模組。核心模組能包括核心模組控制器、具有連接至該核心模組控制器之控制線的核心模組充電部、連接至該核心模組充電部的核心模組電池、連接至該核心模組電池的核心模組轉換器、及連接至該核心模組電池及電源匯流排的核心模組保護電路。該核心模組能組態成實施包括傳輸指令至該一或多個額外電池模組的操作。該指令導致該一或多個額外電池模組實施從該線上閒置狀態轉變至線上放電狀態、從該線上放電狀態轉變至該線上閒置狀態、從該線上閒置狀態轉變至該線上充電狀態、及從該線上充電狀態轉變至該線上閒置狀態的一或多者。
部分實作能包括可穿戴計算系統，其包含具有主電源部的核心模組。核心模組能包括核心模組控制器、具有連接至該核心模組控制器之控制線的核心模組充電部、連接至該核心模組充電部的核心模組電池、連接至該核心模組電池的核心模組轉換器、及連接至該核心模組電池及電源匯流排的核心模組保護電路。該可穿戴計算系統也能包括一或多個額外電池模組。
該額外電池模組各者能包括額外電池模組控制器、連接至該額外電池模組控制器的額外電池模組充電開關、額外電池模組充電部，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組充電開關及該電源匯流排、連接至該額外電池模組充電部的額外電池模組電池、額外電池模組放電開關，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模 組電池及該電源匯流排、及額外電池模組保護電路，連接至該額外電池模組放電開關及該電源匯流排。
該一或多個額外電池模組能包括連接至該電源匯流排及至該額外電池模組控制器的第一類比至數位轉換器，及連接至該額外電池模組電池及該額外電池模組控制器的第二類比至數位轉換器。該核心模組轉換器能包括降壓轉換器。該核心模組控制器能包括微控制器。該一或多個額外電池模組能組態成當該電源匯流排上的電壓落至臨限值之下時供應電源至該電源匯流排。
該額外電池模組控制器能組態成實施包括在連接至電源匯流排時，初始化為離線狀態、及偵測該電源匯流排的電壓位準的操作。該操作也能包括當該電源匯流排的該電壓位準低於臨限時，轉變至離線放電狀態、及當該電源匯流排的該電壓位準係在或高於該臨限時，轉變至線上閒置狀態。該操作能更包括當由該核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至線上放電狀態、及當由該核心模組下令時或當在該額外電池模組的該額外電池模組電池中偵測到低電壓時，從該線上放電狀態轉變至該線上閒置狀態。該操作也能包括當該電源匯流排上的該電壓位準係在臨限時且當由該核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至該線上充電狀態、當該額外電池模組的該額外電池模組電池放電時或當由該核心模組下令時，從該線上充電狀態轉變至該線上閒置狀態。
待理解本專利技術的其他組態將從以下實施方 式對熟悉本技術的人士變得顯而易見，其中本專利技術的各種實作或組態係藉由說明顯示及描述。本專利技術能在各種方面有其他及不同的組態，且其數個細節能在各種方面修改，而不脫離本專利技術的範圍。因此，在本質上將實施方式及圖式視為係說明性而非限制性的。
102、210‧‧‧核心模組
104‧‧‧第一周邊模組
106‧‧‧第二周邊模組
108‧‧‧第三周邊模組
110、212-218‧‧‧周邊模組
202、304、404‧‧‧VBUS
204‧‧‧GND
206‧‧‧I2C_SCL
208‧‧‧I2C_SDA
220‧‧‧電源
300、400‧‧‧硬體模組
302‧‧‧I2C匯流排
306‧‧‧微控制器
308、408‧‧‧充電IC
310、410、614‧‧‧電池
312‧‧‧放電開關
314、414‧‧‧保護電路
316‧‧‧EBM
406‧‧‧核心微控制器
412‧‧‧轉換器
416‧‧‧核心模組電源部
600‧‧‧EBM電路
604‧‧‧接地(GND)
606‧‧‧正電壓供應VCC
608‧‧‧第一類比至數位轉換器(ADC)
610‧‧‧第二ADC
612‧‧‧控制邏輯
616‧‧‧充電部
618‧‧‧第一開關
620‧‧‧第二開關
本專利技術的特定特性在隨附的申請專利範圍中陳述。然而，包括其以提供進一步理解的隨附圖式描繪所揭示的樣態，並連同描述用於解釋本專利技術的原理。在該等圖式中：圖1係根據部分實作在一或多個模組及核心之間的範例連接性的圖。
圖2根據部分實作提供描繪模組控制器及核心控制器之間的電連接性的範例示意圖。
圖3根據部分實作描繪用於實作外加電池模組之範例硬體模組的方塊圖。
圖4根據部分實作描繪用於實作核心模組之範例硬體模組的方塊圖。
圖5根據部分實作描繪外加電池模組(EBM)控制狀態圖。
圖6根據部分實作描繪範例電源系統的方塊圖。
下文陳述的實施方式企圖作為本專利技術之各種組態的描述，且未企圖代表能於其中實踐本專利技術的唯一組態。將隨附圖式併入本文中並構成實施方式的一部分。實施方式包括用於提供對本專利技術更徹底理解之目的的具體範例細節。然而，本專利技術未限於本文陳述的具體範例細節並可不使用此等細節實踐將係清楚而明顯的。在部分實例中，結構及組件以方塊圖形式顯示以避免混淆本專利技術的觀念。
部分實作可解決可存在於部分習知能量儲存解決方案中的部分限制。本技術的樣態特別提供關於用於實作、或擴充可穿戴裝置之功能的一或多個可交換模組之用於可穿戴智慧型手環的各種模組，包括組態成提供使用者介面(例如，至可穿戴使用者)的一或多個固定單元(亦即，核心模組)。可穿戴系統能包括一或多個外加(或額外)電池模組，其能包括具有與主電池相同的容量或不同之容量的額外電池。
在部分樣態中，各種模組接續地連接，其中核心模組102連接至第一周邊模組104，其依次連接至第二周邊模組106、第三周邊模組108，並依此類推，如圖1所示。取決於實作，模組可串聯連接(如圖1所示)，或在匯流排上並聯連接(例如，如圖2所示)。
在部分樣態中，將各種模組組態成可熱抽換(例如，針對無需將主可穿戴裝置的電源關閉的插入或移 除組態)。可熱抽換模組依次提供可穿戴裝置熱抽換特性及擴充功能。在部分實施例中，提供外加電池模組(EBM)，例如，周邊模組104-110的一或多者包括外加電池。
雖然EBM能包含各種軟體及/或硬體模組，在部分樣態中，EBM能包括具有一或多個電池槽及控制電路的電池(例如，如圖3所示)。部分實作也能包括用於發電及/或電力採集的裝置，諸如，太陽能電池槽、動能至電力裝置、體熱至電力轉換器等。能將發電或電力採集組件積集至EBM中或與EBM及/或核心模組分開的模組中。實際上，能將多個EBM附接至系統中並獨立地識別。EBM也能附接至核心模組並自其分離而不影響系統的其餘部分。
在部分實作中，各EBM能由核心模組控制，例如，以開啟或關閉充電及放電功能。例如，EBM的的殘餘電池位準(例如，作為已使用或殘餘電池電力的百分比)能藉由透過通訊匯流排查詢各EBM而由核心模組擷取。在部分實作中，EBM也能通訊通訊其電源狀態而無需週期地查詢(例如，經由中斷等)或回應偵測條件(例如，電池電壓位準下降至低於臨限位準)。EBM中的微控制器經由用於量測電壓的電路元件(例如，類比至數位轉換器或ADC)得到電池電壓位準。然後EBM微控制器能回應於來自核心模組的請求或基於另一參數(諸如，電池電壓、匯流排電壓等)經由通訊匯流排將電池電壓位準提供至核 心模組。將EBM及核心模組描述中提及的微控制器使用為範例控制器。將理解能使用其他種類的控制器，包括特定應用積體電路(ASIC)、可程式化邏輯裝置、微處理器、或數位訊號處理器(DSP)等的一或多者。控制器能具有內部儲存、程式化、或接線指令，或可存取在控制器內部或外部的非暫態電腦可讀記憶體(或媒體)。
在部分實作中，核心模組及EBM能使用四線(或導體、佈線等)電源及通訊介面，其包括一對電源供應線及一對I2C信號匯流排線(例如，如圖2所示)。例如，四線能包括VBUS(202)或正電壓供應線、GND(204)、I2C_SCL(206)、及I2C_SDA(208)。如圖2的範例所示，能將周邊模組(212-218)及核心模組(210)並聯連接至四線(202-208)。在部分實作中也能使用串聯連接配置。
在圖2的範例中，VBUS 202係正電源線，其中電流能經由該電力線在二方向上流動。在部分實作中，VBUS上的電壓能係可變的並可對從約3.3V至約5V的範例有效。在部分樣態中，能將高於約5.5V的電壓確認為係過電壓並觸發過電壓保護(OVP)回應。低於3.3V的電壓能導致部分模組故障。在部分實作中，VBUS 202負責提供電源至所有周邊模組及核心模組。在部分實作中，也可將外部電源220(例如，來自AC配接器、USB連接器、其他充電連接器、發電元件或模組(例如，太陽能電池槽、動能充電器、體熱充電器等)等的5V(或其他電壓)供應)連接至VBUS 202。圖2也包括耦接至電源匯流排及信號匯 流排線的核心模組210及複數個周邊模組212-218(例如，EBM)。電源220(例如，太陽能電池槽、動能充電器、體熱充電器等)也能在其自有模組內部或積集至另一模組中，諸如，EBM或核心模組。
繼續圖2的該範例，GND 204係負電源線，並能使用為I2C_SCL 206(時鐘信號)及I2C_SDA 208(資料信號)信號的接地參考。I2C_SCL 206係I2C匯流排的時鐘線。在部分實作中，I2C_SCL 206能單獨由核心模組驅動，且電壓能由核心模組拉昇(例如，以提供低態動作協定)。I2C_SDA 208係I2C匯流排的雙向資料線。其能由核心模組、或周邊模組的一或多者驅動。在部分樣態中，I2C_SDA 208的電壓位準能由核心模組拉昇。
圖3描繪用於實作EBM 316之範例硬體模組300的方塊圖。如圖3所示，EBM 316能包括微控制器306、充電IC 308、電池310、放電開關312、及保護電路314。微控制器306處理EBM及其他模組之間的通訊並也監視匯流排電壓位準及電池電壓位準(例如，經由類比至數位轉換器或ADC)。充電IC 308監視電池電壓位準，且當需要時且當來自匯流排的適當電源可用且EBM不在放電模組中時從匯流排電壓充電電池310。放電開關312操作以允許電池310提供電源至電源匯流排。保護電路314防止從匯流排至電池310在充電IC 308之路徑外側的反向電流。
實際上，EBM的微控制器306能連接至I2C 匯流排302以與核心模組中或周邊模組中的處理器(例如，微控制器)通訊。EBM微控制器306能組態成偵測電池310的電壓位準並經由通訊匯流排將電池電壓位準報告至核心模組(或不同的周邊模組)並基於來自核心模組(或不同的周邊模組)的指令或命令執行動作。能將EBM電池310位準報告為絕對值(例如，電池具有X的電壓位準)、相對值(例如，電池充電至容量的指定百分比、或電池距完全充電或放電需要多少分鐘的時間值)。電池報告能包括上述的組合。微控制器也能取得VBUS 304電壓及電池電壓等的類比值，例如，以監視系統狀態。在部分實作中，EBM微控制器306也能控制充電IC 308及放電開關312以開啟或關閉充電電路及/或放電電路。充電IC 308依次從VBUS 304取得電壓並調節及/或開關電源以充電電池310並維持電池310上的電荷。充電IC 308控制電池的充電以不使電池過充(並可能損壞電池)或電池充電不足及不能有效地使用電池容量。當EBM在放電模式中時(亦即，供應電源至匯流排)，充電IC 308可由EBM微控制器下令以抑制對電池310充電。當VBUS 304電壓高於電池電池槽電壓且充電模式開啟時，能實施從VBUS 304對電池310充電。
在部分實作中，電池310能係能重充電的單或多電池槽電池包。在部分實例中，電池310組態成在3.5V終止放電(Li-離子/Li-聚合物)。可使用其他電池種類及合適的對應電壓位準。
放電開關312能由微控制器306控制，且當放電開關關閉時，電流不能在電池310及保護電路314之間的任一方向上流動。
在部分樣態中，保護電路314能包括組態成防止反向電流及過放電電流的快速回應及穩健獨立電路。使用保護電路314，僅一些或沒有電流能經由將電池連接至VBUS的放電路徑流回電池310。在輸出電流太大(例如，過超臨限值)指出有短路或其他故障的實例中，能立即終止放電。
圖4係用於實作核心模組電源部416之範例硬體模組400的方塊圖。如圖4所示，如所描繪的，核心模組電源部416包括核心微控制器406、充電IC 408、電池410、轉換器412(例如，3.3V降壓轉換器)、及保護電路414。轉換器412能取決於預期實作實作為轉換器或電壓調整器。
實際上，核心微控制器406負責處理周邊模組之間的通訊且因此管理EBM。微控制器406也能組態成用於監視VBUS 404的狀態並控制傳送至EBM的充電及放電指令。充電IC 408係由微控制器406控制並能用於充電電池410。充電IC 408能包括昇壓轉換器以將來自VBUS 404的電壓昇壓至較高位準，例如，使得充電IC 408能充電電池410。在部分實作中，電池410係唯一提供電力至核心模組的電池。當未連接EBM時，電池410也能組態成用於提供電力至VBUS 404。
轉換器412將電池電壓轉換至固定位準(例如，3.3V)。轉換器412能由微控制器406控制，但正常係始終導通。當EBM放電至VBUS 404時，VBUS 404上的電壓能高於3.3V(或根據EBM放電終止電壓的其他較低電壓)。在部分樣態中，保護電路414能防止電流在反方向上退回。當EBM終止放電或分離時，VBUS電壓下降且轉換器412以3.3V將電源輸出至VBUS，例如，以繼續供應電力至一或多個模組(例如，3.3V比充電EBM之最小電壓更低，且因此將僅係至其他模組的供應電壓)。將理解能取決於期望實作使用其他電壓位準。
當VBUS 404電壓高於3.3V時，保護電路414停止從VBUS 404至轉換器412之反向方向上的電流。保護電路414也能協助防止從核心模組電源部416至VBUS 404的過放電電流。
當核心模組活動或操作時，VBUS 404典型應隨時具有至少3.3V。當核心模組電池(例如，電池410)係空的時，VBUS 404將係0V。若EBM連接至核心模組且VBUS上的偵測電壓係0V，EBM的一或多者將依次開始自動地放電以提供電壓至VBUS 404並對核心模組電源部416中的電池410充電。
若EBM連接至其高於3.3V(例如，5V)的有效VBUS，預設狀態係閒置，例如，既不充電也不放電。例如，若外部5V AC配接器(例如，圖2中所示的220)連接至VBUS且核心模組下令EBM充電電池，能啟動EBM中 的充電IC並能充電EBM電池電池槽。當電池充滿時，或當由核心模組下令終止時，充電IC能組態成自動地終止電池電池槽的充電。當VBUS不係5V時，核心下令EBM放電並提供電力至所有模組。當電池係空的或當核心下令時，放電自動地終止。
核心模組也能根據各種情景及決定條件獨立地或共同地下令一或多個EBM。例如，當系統連接至外部電源時，核心模組可下令EBM將外加電池轉移至充電狀態。在另一範例中，當系統未連接至電源時，核心模組可下令EBM將外加電池轉移至放電狀態。在另一範例中，核心模組可下令一或多個EBM以特定優先次序轉移至放電狀態(例如，在使用具有較低電荷的第二外加電池之前，首先使用具有較高電荷的電池；首先使用具有較快充電率的電池；當需要較高電流的模組連接至系統時，使用具有較大電流放電能力的電池；以最佳化電池充電/放電循環的方式使用電池等)。
充電/放電處理能每次在單一EBM或並行地在多個EBM上實施。也將理解電池已作為範例使用在本文中，但能使用其他能量儲存元件，諸如，電容器等。
在部分實作中，反向電流保護可包括零電壓下降以最小化電力損失。可使用理想二極體設計。所有的電源轉換器(昇/降壓轉換器)能包括開關型以最小化電源損失。
在部分實作中，當EBM連接至電源匯流排 時，下列情況之一可發生：
情況A-EBM電池電壓等於匯流排電壓
情況B-EBM電池電壓低於匯流排電壓
情況C-EBM電壓大於匯流排電壓。
若EBM電池的電壓等於匯流排電壓(例如，情況A)，電池能沒有任何顧慮地連接至匯流排。若EBM電池的電壓低於匯流排電壓(例如，情況B)，為安全連接電池至匯流排，EBM必須等待，直到匯流排電壓下降至電池電壓，且之後情況A將發生。在情況B中，核心微控制器可與EBM通訊以決定EBM電壓位準並命令EBM充電電池。充電EBM電池的電源能來自外部電源、採集器發電模組等。若EBM電池的電壓大於匯流排電壓(情況C)，EBM能由核心模組微控制器下令以藉由放電電池電力並充電匯流排，直到消耗EBM電池電壓並下附至匯流排電壓而作用為充電器，且之後，情況A再度發生。
圖5係控制EBM之範例方法的狀態圖。EBM在狀態(502)開始並轉移至狀態(504)離線。一旦將EBM插入電子裝置中(例如，可穿戴裝置)，EBM能偵測VBUS的電壓位準。若VBUS電壓位準係0V(或另外無效)，EBM能轉移至狀態(506)，保持離線(例如，不與核心模組通訊)，並開始放電(亦即，提供電力)至VBUS以提供電力至其他模組(包括核心模組)，直到核心模組電池充電，然後轉移至狀態(508)。
若VBUS電壓位準係有效(例如，5V)，EBM 能轉移至狀態(508)並成為線上(例如，與核心模組通訊)及閒置(例如，不放電)。
當由核心模組下令時，EBM能從狀態(508)轉移至線上及放電狀態(510)，且當由核心模組下令或當EBM電壓甚低時，從狀態(510)轉移至狀態(508)。
當由核心模組下令且VBUS有效(例如，5V)時，EBM也能從狀態(508)轉移至線上及充電狀態(512)。當由核心模組下令時或當EBM電池充電時，EBM能從狀態(512)返回至狀態(508)。
圖6係顯示EBM電源部602之範例EBM電路600的圖。將電源部耦接至接地(GND)604及正電壓供應VCC 606(例如，5V)。電源部602也包括第一類比至數位轉換器(ADC)608、第二ADC 610、控制邏輯612、電池614、充電部616、第一開關618、及第二開關620。
在操作中，第一ADC 608能量測604及606(例如，VBUS)上的電壓並提供代表該電壓的信號至控制邏輯612。第二ADC 610能量測電池614的電壓並提供代表電池614之電壓位準的信號至控制邏輯612。
控制邏輯612能使用來自二個ADC(608、610)的輸入以決定如何控制充電部616(例如，充電IC)及第一開關618及第二開關620。第一開關618將電力從電源(604，及606)切換至EBM。第二開關620將電力從EBM切換到VBUS。第一開關618典型地會在充電期間關閉且第二開關620典型地會開啟。在放電期間，第一開關618 會開啟且第二開關620會關閉。
控制邏輯612能包括微控制器、可程式化邏輯裝置、或ASIC等。開關(618、620)能係任何數目的開關機制，諸如，機器繼電器。然而，由於針對與可穿戴裝置有關之模組實作的空間規範，可實作調節器及DC/DC轉換器。調節器可包括下列種類的一或多種：線性：LDO(低壓差)；及/或準-LDO。
在部分樣態中，因為低壓差電壓特徵(亦即，輸入及輸出電壓之間的可忽略差，所以具有一個電池槽的電池能驅動匯流排)，LDO可優先針對電池供電系統實作。
在部分實作中，取代將連接至匯流排的任何其他電池模組放電，外加電池模組的一或多者可提供彼等將係放電之電池模組的指令。EBM可基於來自核心模組的指導或不需等待或接收來自核心模組的指導或指令提供此等指令。例如，外加電池模組的一者可係能量採集器(例如，太陽能、動能等)，且當其發電時，其取得放電的優先權。
部分實作能使用外加電池(或電源)模組以分開提供電力至核心中的低功率組件或其他模組(例如，心率感測器、或記時模組)，同時主電池對高功率組件供電，像是顯示器、主處理器等。此能將技術解決方案的優點提供給主電池耗盡的情況。在上述範例中，外加電池模組(且具體地說，從體熱、日光、運動等產生能量的採集型 模組)能至少保持裝置的時間功能運作，使得，例如，即使其他功能可由於低電源狀態而不可用，手錶將繼續提供時間。
該說明及該等圖式因此應以說明而非限制的角度看待。然而，明顯地可對其產生各種修改及改變而不脫離在申請專利範圍中陳述的本揭示發明之更廣泛的精神及範圍。
提供本專利技術的描述以致能熟悉本技術的人士實踐本文描述的各種實施例。在本專利技術已明確地參考各種圖式及實施例描述的同時，應理解彼等僅用於說明的目的且不應用於限制本專利技術的範圍。
可有許多其他方式實作本專利技術。本文描述的各種功能及元件可與所示的功能及元件不同地劃分而不脫離本專利技術的範圍。此等實施例的各種修改對熟悉本發明之人士將係顯而易見的，且本文界定的普遍原理可施用至其他實施例。因此，能由熟悉本技術的人士對本專利技術產生許多改變及修改而不脫離本專利技術的範圍。
除非具體地陳述，對單數型元件的參考並未企圖意指「一個且僅有一個」，而係「一或多個」。術語「部分」係指一或多個。底線及/或斜體標題及次標題係為了方便使用，並不限制本專利技術，且不涉及本專利技術之描述的解釋。以提及之方式將已為熟悉本技術的人士知悉或稍後知悉之在此揭示發明通篇描述的各種實施例之元件的所有結構及功能的等效實例明確地併入本文中並意 圖由本專利技術所包含。再者，本文的揭示未企圖獻給公眾，與此種揭示是否明顯地在以上描述中敘述無關。
所揭示處理中之步驟的任何特定次序或層次係範例方法的說明係眾所周知的。處理中之步驟的特定次序或層次可基於設計偏好重安排，或僅實施部分說明步驟係眾所周知的。部分步驟可同時實施。例如，在特定環境中，多工及平行處理可係有利的。再者，不應將上述實施例中的各種系統組件的分拆理解為在所有實施例中均需要此種分拆，而應理解所描述的程式組件及系統通常能共同積集在單一硬體及/或軟體產品中或封裝至多個硬體及/或軟體產品中。
提供以上描述以致能熟悉本技術的人士實踐本文描述的各種樣態。此等樣態的各種修改對熟悉本發明之人士將係顯而易見的，且本文界定的一般原理可施用至其他樣態。因此，申請專利範圍未企圖限制本文所示的樣態，而係根據與語言所宣稱之範圍一致的全部範圍，其中除非具體地如此陳述，對單數型元件的參考未企圖意指「一個且僅有一個」，而係「一或多個」。
諸如「樣態」的片語未暗示此種樣態對本專利技術係基本的，或暗示將此種樣態施用至本專利技術的所有組態。相關於樣態的揭示可施用至所有組態，或一或多個組態。諸如樣態的片語可指一或多個樣態且反之亦然。諸如「組態」的片語未暗示此種組態對本專利技術係基本的，或暗示將此種組態施用至本專利技術的所有組態。相 關於組態的揭示可施用至所有組態，或一或多個組態。諸如組態的片語可指一或多個組態且反之亦然。
300‧‧‧硬體模組
302‧‧‧I2C匯流排
304‧‧‧VBUS
306‧‧‧微控制器
308‧‧‧充電IC
310‧‧‧電池
312‧‧‧放電開關
314‧‧‧保護電路
316‧‧‧EBM

Claims (20)

  1. 一種系統，包含：核心模組，具有電源部，該核心模組包括：核心模組控制器；核心模組充電部，具有連接至該核心模組控制器的控制線；核心模組電池，連接至該核心模組充電部；核心模組轉換器，連接至該核心模組電池；及核心模組保護電路，連接至該核心模組電池及電源匯流排；以及一或多個額外電池模組，經由通訊匯流排耦接至該核心模組並耦接至該電源匯流排，各額外電池模組包括：額外電池模組控制器；額外電池模組充電開關，連接至該額外電池模組控制器；額外電池模組充電部，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組充電開關及該電源匯流排；額外電池模組電池，連接至該額外電池模組的該額外電池模組充電部；額外電池模組放電開關，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組電池及該電源匯流排；及額外電池模組保護電路，連接至該額外電池模組放電開關及該電源匯流排。
  2. 如申請專利範圍第1項的系統，其中該一或多個額外電池模組包括連接至該電源匯流排及至該額外電池模組控制器的第一類比至數位轉換器，及連接至該額外電池模組的該額外電池模組電池及該額外電池模組控制器的第二類比至數位轉換器。
  3. 如申請專利範圍第1項的系統，其中該核心模組轉換器包括降壓轉換器。
  4. 如申請專利範圍第1項的系統，其中該核心模組控制器包括微控制器。
  5. 如申請專利範圍第1項的系統，其中該額外電池模組控制器包括微控制器。
  6. 如申請專利範圍第1項的系統，其中該一或多個額外電池模組組態成當該電源匯流排上的電壓落至臨限值之下時供應電源至該電源匯流排。
  7. 如申請專利範圍第1項的系統，其中該額外電池模組控制器組態成實施操作，該操作包括：在連接至該電源匯流排時，初始化為離線狀態；偵測該電源匯流排的電壓位準；當該電源匯流排的該電壓位準低於臨限時，轉變至離線放電狀態；當該電源匯流排的該電壓位準係在或高於該臨限時，轉變至線上閒置狀態；從該核心模組接收命令以從該線上閒置狀態轉變至線上放電狀態，且作為回應，當由該核心模組下令時，從該 線上閒置狀態轉變至該線上放電狀態；當由該核心模組下令時或當在該額外電池模組的該額外電池模組電池中偵測到低電壓時，從該線上放電狀態轉變至該線上閒置狀態；當該電源匯流排上的該電壓位準係在臨限時且當由該核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至該線上充電狀態；及當該額外電池模組的該額外電池模組電池放電時或當由該核心模組下令時，從該線上充電狀態轉變至該線上閒置狀態。
  8. 一種系統，包含：一或多個額外電池模組，各者包括：額外電池模組控制器；額外電池模組充電開關，連接至該額外電池模組控制器；額外電池模組充電部，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組充電開關及電源匯流排；額外電池模組電池，連接至該額外電池模組充電部；額外電池模組放電開關，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組電池及該電源匯流排；及額外電池模組保護電路，連接至該額外電池模組放電開關及該電源匯流排。
  9. 如申請專利範圍第8項的系統，其中該一或多個額 外電池模組包括連接至該電源匯流排及至該額外電池模組控制器的第一類比至數位轉換器，及連接至該額外電池模組電池及該額外電池模組控制器的第二類比至數位轉換器。
  10. 如申請專利範圍第8項的系統，其中該額外電池模組控制器包括微控制器。
  11. 如申請專利範圍第8項的系統，其中將該一或多個額外電池模組組態成當該電源匯流排上的電壓落至臨限值之下時供應電源至該電源匯流排。
  12. 如申請專利範圍第8項的系統，其中將該額外電池模組控制器組態成實施操作，該操作包括：在連接至電源匯流排時，初始化為離線狀態；偵測該電源匯流排的電壓位準；當該電源匯流排的該電壓位準低於臨限時，轉變至離線放電狀態；當該電源匯流排的該電壓位準係在或高於該臨限時，轉變至線上閒置狀態；當由核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至線上放電狀態；當由該核心模組下令時或當在該額外電池模組的該額外電池模組電池中偵測到低電壓時，從該線上放電狀態轉變至該線上閒置狀態；當該電源匯流排上的該電壓位準係在臨限時且當由該核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至該線上充電狀 態；及當該額外電池模組的該額外電池模組電池放電時或當由該核心模組下令時，從該線上充電狀態轉變至該線上閒置狀態。
  13. 如申請專利範圍第8項的系統，更包含：核心模組，具有核心模組電源部，該核心模組耦接至該一或多個額外電池模組，該核心模組包括：核心模組控制器；核心模組充電部，具有連接至該核心模組控制器的控制線；核心模組電池，連接至該核心模組充電部；核心模組轉換器，連接至該核心模組電池；及核心模組保護電路，連接至該核心模組電池及電源匯流排，其中將該核心模組組態成實施操作，該操作包括：將導致該一或多個額外電池模組實施下列一或多者的指令傳輸至該一或多個額外電池模組：從線上閒置狀態轉變至線上放電狀態；從該線上放電狀態轉變至該線上閒置狀態；從該線上閒置狀態轉變至線上充電狀態；及從該線上充電狀態轉變至該線上閒置狀態。
  14. 一種可穿戴計算系統，包含：具有電源部的核心模組，包括：核心模組控制器； 核心模組充電部，具有連接至該核心模組控制器的控制線；核心模組電池，連接至該核心模組充電部；核心模組轉換器，連接至該核心模組電池；及核心模組保護電路，連接至該核心模組電池及電源匯流排。
  15. 如申請專利範圍第14項的系統，其中該核心模組轉換器包括降壓轉換器。
  16. 如申請專利範圍第14項的系統，其中該核心模組控制器包括微控制器。
  17. 如申請專利範圍第14項的可穿戴計算系統，更包含：一或多個額外電池模組，各者包括：額外電池模組控制器；額外電池模組充電開關，連接至該額外電池模組控制器；額外電池模組充電部，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組充電開關及該電源匯流排；額外電池模組電池，連接至該額外電池模組充電部；額外電池模組放電開關，連接至該額外電池模組控制器、該額外電池模組電池及該電源匯流排；及額外電池模組保護電路，連接至該額外電池模組放電開關及該電源匯流排。
  18. 如申請專利範圍第17項的可穿戴計算系統，其中該一或多個額外電池模組包括連接至該電源匯流排及至該額外電池模組控制器的第一類比至數位轉換器，及連接至該額外電池模組電池及該額外電池模組控制器的第二類比至數位轉換器。
  19. 如申請專利範圍第17項的系統，其中將該一或多個額外電池模組組態成當該電源匯流排上的電壓落至臨限值之下時供應電源至該電源匯流排。
  20. 如申請專利範圍第17項的系統，其中將該額外電池模組組態成實施操作，該操作包括：在連接至電源匯流排時，初始化為離線狀態；偵測該電源匯流排的電壓位準；當該電源匯流排的該電壓位準低於臨限時，轉變至離線放電狀態；當該電源匯流排的該電壓位準係在或高於該臨限時，轉變至線上閒置狀態；當由該核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至線上放電狀態；當由該核心模組下令時或當在該額外電池模組的該額外電池模組電池中偵測到低電壓時，從該線上放電狀態轉變至該線上閒置狀態；當該電源匯流排上的該電壓位準係在臨限時且當由該核心模組下令時，從該線上閒置狀態轉變至該線上充電狀態；及 當該額外電池模組的該額外電池模組電池放電時或當由該核心模組下令時，從該線上充電狀態轉變至該線上閒置狀態。
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