CN106575879B - 通过数字反馈进行快速电池充电 - Google Patents

Abstract

公开了用于对便携式设备的电池充电的方法和装置，包括：由充电组件接收可连接到外部设备的电源总线上的电压量，其中，所述充电组件利用接收的电压量对所述电池充电。所述方法和装置包括：由认证组件经由多个信号线路利用所述外部设备认证所述便携式设备，其中，所述认证组件被配置为在所述多个信号线路中的一个或多个信号线路上发送一个或多个认证信号。所述方法和装置包括：由配置组件经由所述多个信号线路向所述外部设备发送修改的电压信号和修改的电流信号，其中，所述修改的电压信号和所述修改的电流信号可操作以使所述外部设备修改向所述电源总线发送的电压量。

Description

通过数字反馈进行快速电池充电

优先权要求

本专利申请要求于2014年8月20日提交的、标题为“FAST BATTERY CHARGINGTHROUGH DIGITAL FEEDBACK”的非临时申请第14/463,909号的优先权，该非临时申请被转让给本申请的受让人并故此通过引用方式被明确地并入本文。

技术领域

概括地说，本公开内容的方面涉及对便携式设备的功率管理，并且更具体地，涉及用于通过数字反馈对电池充电的装置和方法，从而在电池充电系统中提供增强的充电能力。

背景技术

现代便携式电子设备的功率要求正在非常迅速地增长；例如，具有较大显示器的设备、长期演进(LTE)通信设备(无线单元、调制解调器等)，多核处理器等。为了维持可接受的操作持续时间，这样的设备越来越多地使用具有更高容量的电池。在这样的系统中，当使用常规电源时，电池充电时间趋向于非常长。原因包括：(1)有限的功率能力(例如，对于通用串行总线(USB)，最大为5V/1.8A)；以及(2)输入电源与电池之间的电压余量问题。此外，由于现成电源的高电压操作与便携式设备可以容忍的操作相比，许多现成的电源(例如，监视器，笔记本等)不能被利用。此外，实现需要使用辅助便携式设备连接器(例如，专有连接器，墙式适配器等)的解决方案显著地增加了解决方案和消费者的成本。

随着电池容量增加，5V输入电压由于电缆、连接器、印刷电路板(PCB)和充电器阻抗而不提供足够的电压余量来实现足够高的充电电流。许多电池现在具有大约4.35V的浮充电压，这使得该问题更糟，特别是因为趋势是朝着使用更高的电压。例如，2S(例如，2个单元)堆叠提供大约8.4V或8.7V，因此需要高于5V的电压来有效地充电。

发明内容

以下提出了对一个或多个方面的简要概述，以便提供对这样的方面的基本理解。该概述不是所有预期方面的泛泛概括，并且既不旨在标识所有方面的关键的或重要的要素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

根据一个方面，公开了一种用于对便携式设备的电池充电的方法。所述方法包括：由充电组件接收可连接到外部设备的电源总线上的电压量，其中，所述充电组件利用接收的电压量对所述电池充电。此外，所述方法包括：由认证组件经由多个信号线路利用所述外部设备认证所述便携式设备，其中，所述认证组件被配置为在所述多个信号线路中的一个或多个信号线路上发送一个或多个认证信号。此外，所述方法包括：由配置组件经由所述多个信号线路向所述外部设备发送修改的电压信号和修改的电流信号，其中，所述修改的电压信号和所述修改的电流信号可操作以使所述外部设备修改向所述电源总线发送的电压量。

在另一个方面中，公开了一种用于对便携式设备的电池充电的装置。所述装置包括：用于接收可连接到外部设备的电源总线上的电压量的单元，其中，充电组件利用接收的电压量对所述电池充电。此外，所述装置包括：用于经由多个信号线路利用所述外部设备认证所述便携式设备的单元，其中，认证组件被配置为在所述多个信号线路中的一个或多个信号线路上发送一个或多个认证信号。此外，所述装置包括：用于经由所述多个信号线路向所述外部设备发送修改的电压信号和修改的电流信号的单元，其中，所述修改的电压信号和所述修改的电流信号可操作以使所述外部设备修改向所述电源总线发送的电压量。

在另一个方面中，公开了一种用于对便携式设备的电池充电的装置。所述装置包括：充电组件，其被配置为接收可连接到外部设备的电源总线上的电压量，其中，所述充电组件利用接收的电压量对所述电池充电。此外，所述装置包括：认证组件，其被配置为经由多个信号线路利用所述外部设备认证所述装置，其中，所述认证组件被配置为在所述多个信号线路中的一个或多个信号线路上发送一个或多个认证信号。此外，所述装置包括：配置组件，其被配置为经由所述多个信号线路向所述外部设备发送修改的电压信号和修改的电流信号，其中，所述修改的电压信号和所述修改的电流信号可操作以使所述外部设备修改向所述电源总线发送的电压量。

在另一个方面中，公开了一种针对用于对便携式设备的电池充电的代码的由装置可执行的非暂时性计算机可读介质。所述计算机可读介质包括：由充电组件接收可连接到外部设备的电源总线上的电压量，其中，所述充电组件利用接收的电压量对所述电池充电。所述计算机可读介质包括：用于由认证组件经由多个信号线路利用所述外部设备认证所述便携式设备的代码，其中，所述认证组件被配置为在所述多个信号线路中的一个或多个信号线路上发送一个或多个认证信号。所述计算机可读介质包括：用于由配置组件经由所述多个信号线路向所述外部设备发送修改的电压信号和修改的电流信号的代码，其中，所述修改的电压信号和所述修改的电流信号可操作以使所述外部设备修改向所述电源总线发送的电压量。

为了实现前述和相关目的，一个或多个方面包括在下文中充分描述的并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征仅指示可以采用各个方面的原理的各种方式中的几种，并且该描述旨在包括所有这样的方面及其等同物。

附图说明

在下文中将结合附图来描述所公开的方面，提供附图以说明而不是限制所公开的方面，其中相同的标号表示相同的要素，其中虚线可以指示可选的组件，并且其中：

图1是示出了本公开内容的电池充电系统的方面的示例的示意图。

图2是示出了电池充电系统中的充电组件的方面的示例的示意图。

图3是示出了电池充电系统中的充电组件的方面的另一个示例的示意图。

图4是示出了电池充电系统中的传输选件的方面的示例的示意图。

图5是示出了电池充电系统中的传输选件的方面的示例的示意图。

图6是示出了用于在电池充电系统中提供数字反馈的方法的方面的示例的流程图。

图7是示出了电池充电系统中的装置的示例中的不同模块/单元/组件之间的数据流的概念性数据流图。

图8是示出了针对采用处理系统的装置的硬件实现方式的方面的示例的图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的具体实施方式旨在作为各种配置的描述，并不旨在表示在其中可以实践本文描述的概念的仅有配置。具体实施方式包括出于提供对各个概念的透彻理解的目的的具体细节。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，以框图形式示出了公知的组件，以便避免模糊这样的概念。在一个方面中，如本文使用的术语“组件”可以是构成系统的部件中的一个部件，可以是硬件或软件，并且可以被划分成其它组件。

将参考各种装置、计算机可读介质和方法来提出电池充电系统的若干方面。这些装置、计算机可读介质和方法将在以下的详细描述中描述并且在附图中通过各种框、模块、组件、电路、步骤、过程、算法等(被统称为“要素”)来示出。这些要素可以使用电子硬件、计算机软件或其任何组合来实现。至于这样的要素是被实现为硬件还是软件或其任何组合，取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束。

举例而言，要素或要素的任何部分或要素的任何组合可以利用包括一个或多个处理器的“处理系统”或“控制框”来实现。处理器的示例包括被配置为执行贯穿本公开内容描述的各种功能的微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、分立硬件电路以及其它适当的硬件。处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。无论是被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其它术语，软件应当被广义地解释为意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行的线程、过程、函数等。

因此，在一个或多个方面中，描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任何组合来实现。如果用软件来实现，则这些功能可以被存储在计算机可读介质上或被编码为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码。计算机可读介质包括计算机存储介质。存储介质可以是能够由计算机存取的任何可用的介质。通过示例而非限制的方式，这样的计算机可读介质可以包括寄存器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、压缩盘ROM(CD-ROM)或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备或能够被用来携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并且能够由计算机存取的任何其它介质。如本文使用的，磁盘和光盘包括CD、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)和软盘，其中磁盘通常磁性地复制数据，而光盘则利用激光来光学地复制数据。上述的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。

概括地说，本发明的方面涉及对便携式(例如，移动)设备的功率管理。具体地，可能期望快速地对便携式设备充电，使得便携式设备花费较少的时间插入充电器或保持被栓(tether)到电源上。然而，许多因素可能限制将被传送到便携式设备的电池的电量，包括电池充电接受能力、温度上升限制和连接器限制。在一些情况下，锂离子电池可以接受以2C速率(例如，可以根据电池容量或C速率来指定电池充电器)，并且在一些情况下以3C速率的充电速率。结果，在一些情况下，对于一些便携式设备，大体积充电时间可能是大约20-30分钟。然而，当锂离子电池切换到恒定电压(例如，完成)充电状态时，其可能花费额外的20-30分钟来获得进入电池的电荷的最后10-30％的电荷。因此，没有替代方案，因为在恒定充电状态期间强加更多的电荷可能导致充电器超过用于电池单元的电压的安全极限(例如，对于当前的锂离子电池为4.2-4.5伏(V))。至多，在恒定充电状态期间可以保持非常精确的电压(例如，如果单元被限制到4.2V+/-.05V的最大电压，则充电器可以保持4.24V+/-0.01V)。

因此，对电池快速充电的主要问题是温度上升限制。由于移动设备中的大多数电池充电器工作在5V情况下，因此使用切换器将5V降至电池需要的3.6V-4.2V。由于切换器需要电感器和快速切换，并且还由于存在使电池充电系统内的切换器尽可能小的巨大压力，所以切换器经常是大量热量的来源。例如，93％效率的8瓦特充电器可能消耗超过半瓦特的功率。由于大多数便携式设备可能消耗一瓦特而不超过电池温度限制，所以为便携式设备的组件(例如，功率放大器、背光、音频放大器等)留出小于半瓦特的功率以消耗。此外，在一些情况下，如果用户在使用便携式设备时进行充电，则充电器可能关闭。甚至更如此的是，将电池保持在关闭极限下的设计可能使电池劣化，因为高电压和在高温下的高速率充电快速地使锂离子电池劣化。在一些情况下，微型USB(Micro-USB)连接器可以安全地通过大约1.8安培，这将5V的功率限制到大约9瓦特。

因此，在一些方面中，与当前解决方案相比，本发明的方法、计算机可读介质和装置可以通过增加电压来提供有效的解决方案，使得电流可以在功率增加时保持相同。因此，概括地说，本发明的装置、计算机可读介质和方法可以改善被传送到便携式设备的电压的灵活性，这可能产生更高的总体充电速率。

参见图1，在一个方面中，电池充电系统100被配置为有助于通过数字反馈来对便携式设备的电池进行充电。电池充电系统100包括至少一个便携式设备10，例如但不限于，诸如智能电话、数字照相机、计算机平板设备、游戏设备的移动通信设备，或从电池获得功率并且可以由用户携带的任何其它设备。便携式设备10可以包括用于为便携式设备供电的电池12。在一些方面中，电池12可以是电路11可以充电的可再充电电池。电池12可以是单单元配置，或者可以是多单元堆叠配置。

便携式设备10可以是可连接到外部设备14的，该外部设备14是可连接到电源的或者是电源。例如，在一些方面中，外部设备14可以是交流(AC)适配器，例如，被配置为被插入到AC电源的墙式适配器。在其它方面中，例如，外部设备14可以是能够向便携式设备供应电力的电子设备。例如，在一个方面中，外部设备14可以是膝上型计算机，该膝上型计算机从其自己的电池组或从至AC电源的连接供应电力。此外，例如，在一个方面中，外部设备14可以是电源、电池充电器或能够将用于对电池12充电的电力传送到便携式设备10的任何其它设备。

可选地，便携式设备10和外部设备14可以具有相应的连接器22和24，其向相应的设备提供电气接口。此外，在可选的方面中，电链路26(诸如但不限于导线或电缆)可以电连接便携式设备10和外部设备14，在一些方面中，该连接可以是经由相应的连接器22和24的。在一些方面中，电链路26和/或连接器22和24可以另外在便携式设备10与外部设备14之间提供机械连接。

在一些方面中，电路11可以包括：充电组件102，其被配置为接收用于对电池12充电的电压量，认证组件110，其被配置为利用外部设备14认证便携式设备10以实现充电，以及配置组件108，其被配置为提供数字反馈以修改由外部设备14向便携式设备10发送的电压量，与先前使用的技术相比，这可以实现减少对电池12充电所花费的时间量。充电组件102基于由充电组件102在VBUS上接收的电压量来确定外部设备14是否为HVDCP设备。

例如，在可选的方面中，充电组件102可以从电源总线114接收用于对电池12充电的电压量，电源总线114向来自外部设备14的电源总线128提供电连接。在另一可选的方面中，来自外部设备14的电源总线128可以被连接到电链路26或可以位于电链路26中。在一些方面中，充电组件102可以例如经由电源总线114被直接地连接到外部设备14。如在该情况下使用的，“直接地连接”指代充电组件102与外部设备14之间的电连接，其不包括位于充电组件102与外部设备14之间的切换器组件。

另外，在可选的方面中，认证组件110和配置组件108可以分别经由信号总线112与外部设备14交换信号，信号总线112将电路11直接地或间接地电连接到来自外部设备14的信号总线126。在一个方面中，例如，信号总线112可以包括多个信号总线线路以用于电连接至来自外部设备14的信号总线126和/或电链路26中的信号线路。被包括在信号总线112中的信号总线线路的数量可以从一个方面变化到另一个方面。

根据本公开内容的原理的示例性方面可以包括根据通用串行总线(USB)规范版本2.0操作的USB接口。更具体地，图1中描绘的系统可以包括基于USB电池充电规范版本1.2(BC1.2)的电路11。大多数便携式设备遵循BC1.2，并且因此该方面在制造和安装的用户基础方面可能具有期望的好处。因此，在一些方面中，电路11可以遵循BC1.2来操作，从而提供与现有便携式设备和外部充电设备以及易于制造并且提供本公开内容的一个或多个益处的便携式设备兼容的充电设备。因此，在一些方面中，便携式设备10可以是并入有USB接口的任何电子设备。同样，外部设备14可以是并入有USB接口并且可以向便携式设备10提供电力的任何电子设备。

类似地，在USB实现方式中，电链路26可以包括四个导线，其包括被称为电压总线(VBUS)的电源线、被称为D+和D-的信号总线线路、以及接地线。这四个导线还可以例如在标准的USB A和USB B插头(例如，连接器22和24)中找到。因此，VBUS构成电源总线114和128的示例。D+和D-线路可以表示包括信号总线112和126的信号线路的示例。

在可选的方面中，电路11可以另外包括检测组件104，检测组件104可以被配置为确定由充电组件102从外部设备14接收的电压量。因此，检测组件104可以与配置组件108通信以便调节被用于对电池12充电的电量。例如，检测组件104可以被连接到信号总线112，以检测包括信号总线112的信号总线线路上的各种电配置。例如，外部设备14可以断言检测组件104可以在信号总线112上检测的电链路26的信号线路上的电配置。在一个方面中，如下文将讨论的，检测组件104可以在信号104a中输出对所检测到的电配置的表示，以供电路11的其它组件使用。在一些情况下，检测组件104可以包括电压比较器、电流传感器等，以检测信号总线112上的电配置。此外，例如，在USB实现方式中，检测组件104可以包括比较器，其用以将在VBUS上断言的电压与电压电平VOTG_SESSN_VLD进行比较。例如，当VBUS上的电压电平超过VOTG_SESSN_VLD时，该比较可以被用来确定已经进行了到外部设备14的附接。另外，在一些方面中，检测组件104可以连续地或定期地确定所接收的电压量。

如本文使用的，在信号总线112的信号总线线路上断言的电配置可以是在一个或多个信号总线线路上断言的电压电平(例如，电压量)，其包括地电位，或在若干信号总线线路上断言的多个电压电平。电配置还可以是分别在信号总线线路中的一个或多个中流动的一个或多个电流。在一些情况下，电配置可以通过将信号总线线路中的一个或多个连接到电阻器(或诸如电容器或电感器之类的其它无源器件)或将信号总线线路中的一个或多个连接在一起来断言。在一些情况下，电配置可以使用电压、电流和/或电阻器(或其它无源器件)的组合来断言。

此外，如上文提及的，配置组件108可以例如通过向外部设备14发送修改的电压信号和修改的电流信号来修改由外部设备14向便携式设备10发送的电压量。例如，如上文提及的，电配置可以由(例如，经由电链路26电连接到信号总线的)外部设备14在信号总线112的信号总线线路上断言。类似地，电配置(例如，修改的电压信号和修改的电流信号)可以由配置组件108在信号总线线路上断言。在一些情况下，配置组件108可以包括电压源、电流源、开关(例如，MOS开关)、无源器件(例如，电阻器)等，用以断言包括信号总线112的信号总线线路中的一个或多个上的电压电平和/或电流电平的某种组合。在一些方面中，如下文讨论的，配置组件108可以生成作为可以从控制组件106接收的一个或多个控制信号106a的函数的一个或多个电配置。在一些情况下，修改的电压信号对应于便携式设备10请求的电压量，其与外部设备14正常传输的默认电压量(例如，5V)不同，并且修改的电流信号对应于外部设备被限制到的用于向便携式设备10进行发送的门限电流量。在一些情况下，门限电压量可以等于与由便携式设备10请求的电压量相对应的修改的电压信号。在其它情况下，该门限电压量可以等于便携式设备10能够在不发生故障的情况下接收的门限电压量。

另外，在另一可选的方面中，电路11可以包括控制组件106，控制组件106被配置为基于外部设备14是否被认证和/或基于所接收的电压量来控制从外部设备14接收的电压量。例如，控制组件106可以在电路11的不包括可选的检测组件104的方面中以及在电路11的包括可选的检测组件104的方面中操作。更具体地，在一个方面中，控制组件106可以被配置为修改由配置组件108发送的修改的电压信号和修改的电流信号。例如，控制组件106可以被连接以从检测组件104接收一个或多个信号104a。信号104a可以指示所检测到的由外部设备14在信号总线112上断言的电配置。控制组件106可以被连接以向配置部件108提供一个或多个控制信号106a，以便断言信号总线112上的特定电配置。

如上文提及的，认证组件110可以被配置为利用外部设备14认证便携式设备10。如本文使用的，术语“认证”或“进行认证”指代便携式设备10向外部设备14证明身份。作为便携式设备10成功进行认证的结果，外部设备14可以在电链路26上发送修改的电压。例如，认证组件110可以尝试经由在信号总线112上交换的信令利用外部设备14认证便携式设备10。认证便携式设备10允许外部设备14向便携式设备10提供可修改的电压量。在某些情况下，向便携式设备10传输默认电压量(例如，5V)。此外，配置组件108可以向外部设备14发送修改的电压信号和修改的电流信号，外部设备14转而可以发送修改的电压量(例如，8.4V)。在一些情况下，控制组件106可以至少部分地基于由检测组件104接收的电压量以及认证组件110是否能够认证便携式设备10来修改由配置组件108发送的修改的电压信号和修改的电流信号。在认证组件110认证便携式设备10失败的情况下，外部设备14可以被配置为传输标准的电压量，例如，在USB实现方式中的5V。在其它情况下，认证组件110可以最初在与外部设备14连接时或者在连接期间定期地利用外部设备14认证便携式设备10。

此外，在可选的方面中，便携式设备10可以包括可能需要电功率来操作的设备电子器件(负载)101。例如，如果便携式设备10是计算机平板设备，则设备电子器件101可以包括诸如处理器、存储器、显示器等之类的组件。设备电子器件101可以经由连接器114a被连接到电源总线114以汲取由电路11例如从电池12或从外部设备14接收的电力。

在一个方面中，外部设备14可以可选地包括除了其它电子电路(未示出)之外的电压选择器122和电力组件124，以控制和生成被提供给便携式设备10的电压量。例如，外部设备14可以是膝上型计算机或电源(例如，AC适配器)等。可以包括但不限于电路的电力组件124可以提供能够经由电链路26被传送到便携式设备10的若干可选择的电压电平中的一个电压电平的电压。例如，外部设备14可以包括被连接到电链路26中的电源线路的电源总线128。电压选择器122可以选择性地控制由电力组件124生成的电压量，并且将由电力组件124产生的电压连接到电源总线128。在一些方面中，电压选择器122可以被连接到包括多个信号总线线路的信号总线126，其可以经由电链路26被电连接到信号总线112。如将在下文更详细地解释的，在一个方面中，电压选择器122可以检测或感测信号总线126上的电配置，并且控制或以其它方式用信号形式通知电力组件124以输出与所检测到的电配置相对应的电压电平。电压选择器122可以包括数字逻辑、模拟电路、或数字和模拟组件的组合，以检测或感测信号总线126上的电配置。

图2是进一步示出了电路11的充电组件102(图1)与外部设备14相结合的方面的功能和操作的示意图。在一个方面中，充电组件102可以经由电链路26与外部设备14直接连接(例如，在没有切换器直接插入的情况下)。外部设备14可以提供能够经由电链路26被传送到充电组件102的若干可选择的电压电平中的一个电压电平的电压。在一些情况下，例如，外部设备14可以向充电组件102提供3.6–4.2V。来自电压传感器的反馈(例如，图1的检测组件104)可以被配置为防止电压超过安全充电门限。此外，开关132可以被提供为使电池12连接到外部设备14和使电池12从外部设备14断开。

在一个方面中，例如，当开关132处于闭合位置(例如，被连接)时，在电池12处提供的电压量可以是3.6–4.2V。在该结构中，消除了由切换器不与外部设备14直接连接引起的温度问题。然而，连接器电流限制问题仍然存在，并且在提供3.6–4.2V的情况下，最大充电速率将仅是9瓦特。因此，在可选的方面中，切换器130可以被包括在充电组件102中，以便使由外部设备14在电链路26上提供的电压下降到由便携式设备10所需的电压(例如，V_PH)。

图3是示出了电路11的充电组件102(图1)与外部设备14相结合的方面的功能和操作的另一个示意图。在一个方面中，充电组件102可以通过等分器(halver)30并且经由电链路26与外部设备14连接。在一个方面中，等分器30可以是电压等分器，其被配置为将电压减半使得外部设备14可以将电压增加到向被连接到等分器30的连接器发送的正常量的两倍。增加向充电组件102发送的电压量可以使最大充电速率也增加。外部设备14可以提供能够经由电链路26被传送到充电组件102的若干可选择的电压电平中的一个电压电平的电压。此外，开关132可以被提供为使电池12连接到外部设备14和使电池12从外部设备14断开。

在一些情况下，外部设备14可以向充电组件102提供7.2–8.4V。当开关132处于闭合位置(例如，被连接)时，在电池12处提供的电压量在等分器138对由外部设备14提供的7.2–8.4V进行等分之后可以是3.6–4.2V。同样，消除了由切换器不与外部设备14直接连接引起的温度问题。此外，在电链路26上提供7.2–8.4V的情况下，最大充电速率可以是18瓦特。在可选的方面中，切换器130可以被包括在充电组件102中，以便使由外部设备14在电链路26上提供的电压下降到由便携式设备10所需的电压(例如，V_PH)。

此外，在多堆叠单元配置(例如，2S单元，其中“2S”代表“两个堆叠的”单元)中，外部设备14可以在电链路26上向充电组件102提供14.4-16.8V。因此，等分器138可以从电链路26接收14.4–16.8V并且将电压进行等分以向电池12输出7.2–8.4V。在电链路26上提供14.4–16.8V的情况下，最大充电速率可以是30瓦特。

图4是示出了在电池充电系统100中在电路11的充电组件102(图1)与外部设备14之间的传输选件的方面的示例的示意图。在一个方面中，充电组件102可以通过等分器30并且经由电链路26与外部设备14的交流或直流(AC/DC)电源150连接。此外，充电组件102可以通过OTG 140经由电链路26与外部设备14的USB(活动式，On-The-Go)(OTG)160连接。此外，开关132可以被提供为使电池12连接到外部设备14和使电池12从外部设备14断开。OTG 140也可以与电池12连接。在可选的方面中，切换器130可以被包括在充电组件102中，以便使由外部设备14在电链路26上提供的电压下降到由便携式设备10所需的电压(例如，V_PH)。

在一个方面中，USB OTG 160和OTG 140提供等时传输(例如，在指定的时间帧内进行的传输)，以便使在电链路26上提供的电压量被感测到。因此，便携式设备10(图1)可以同时地进行以下操作：接收电源总线114上的电压量(经由电链路26)和在信号总线112上发送一个或多个信号(经由电链路26)。在一些情况下，该一个或多个信号可以与便携式设备10(图1)的认证、修改的电压信号和修改的电流信号相对应。

图5是示出了在电池充电系统100中在电路11的充电组件102(图1)与外部设备14之间的传输选件的方面的示例的另一个示意图。在一个方面中，充电组件102可以通过等分器30并且经由电链路26与外部设备14的AC/DC电源150连接。此外，充电组件102可以通过与开关132并联的电容器180经由电链路26与外部设备14的高电压专用充电端口(HVDCP)170连接。常规的DCP通常被指定为输出5V。相比之下，根据本公开内容的外部设备14可以输出除了5V电平之外的若干更高的电压电平(例如，9V、12V、20V等)中的任何一个电压电平。因此，外部设备14可以被称为高电压DCP(HVDCP)。根据本公开内容的原理，便携式设备10(图1)可以执行另外的检测以在是常规的DCP和HVDCP的外部设备之间进行区分。

此外，开关132可以被提供为使电池12连接到外部设备14和使电池12从外部设备14断开。电容器180也可以与电池12连接。开关132可以被提供为将充电组件102和电容器180与Rdm_dwn电阻器连接。在可选的方面中，切换器130可以被包括在充电组件102中，以便使由外部设备14在电链路26上提供的电压下降到由便携式设备10所需的电压(例如，V_PH)。

在一个方面中，HVDCP 170可以使用一系列开关电阻器以经由电链路26向充电组件102提供独特的电压，其可以实现较高电压操作。在一些情况下，这些电压可以作为独特的电压在D+和D-数据线路上发送。在这些情况下，便携式设备10(图1)可以控制Rdm_dwn开关以向充电组件102提供不同的电压量。电压的这些变化可以被感测到并且串行协议可以被用来将数据发送回到外部设备14。

本公开内容的一个有利的方面是保持与现有设备的后向兼容性。例如，根据本公开内容的原理的便携式设备将根据上文在图5中概述的处理来识别HVDCP并且与HVDCP一起操作。此外，根据本公开内容的原理的便携式设备将识别非HVDCP设备(例如，SDP、CDP、DCP，以及在一些方面中的非BC1.2端口(例如，APPLE电源适配器))并且与非HVDCP设备一起操作。从HVDCP侧看，HVDCP将根据图5中概述的处理来与本公开内容的便携式设备一起操作。此外，HVDCP将与常规便携式设备一起操作。

参见图6，在操作中，诸如便携式设备10(图1)之类的便携式设备可以执行用于通过数字反馈对电池12充电的方面的方法200。虽然，出于简化解释的目的，本文中的方法被示出并且描述为一系列的动作，但是应当理解并且意识到的是，这些方法不受动作的顺序限制，因为根据一个或多个方面，一些动作可以以与本文示出的和描述的顺序不同的顺序和/或同时与其它动作发生。例如，应当意识到的是，这些方法可以替代地被表示为一系列相关的状态或事件(例如，在状态图中)。此外，可能并非需要所有示出的动作来实现根据本文描述的一个或多个特征的方法。

在一个方面中，在框202处，方法200包括将便携式设备连接到外部设备。例如，如本文描述的，便携式设备10(图1)可以经由连接器22和24以及电链路26与外部设备14连接。在一些情况下，外部设备14可以被配置为向便携式设备10提供电力以对电池12再充电。

此外，在一个方面中，在框204处，方法200包括利用外部设备认证便携式设备。例如，如本文描述的，便携式设备10(图1)可以执行认证组件110以利用外部设备14认证便携式设备10。在一些情况下，认证便携式设备10包括向外部设备14发送便携式设备10的标识信息，使得外部设备14向便携式设备10发送修改的电压量。

在另一个方面中，在框206处，方法200包括确定认证是否成功。例如，如本文描述的，便携式设备10(图1)可以执行认证组件110以确定认证是否成功。在认证不成功的情况下，方法200可以继续到框208。

在框208处，方法200包括从外部设备接收默认的电压量。例如，如本文描述的，便携式设备10(图1)可以从外部设备14接收默认的电压量(例如，在USB实现方式中的5V)，这是因为认证不成功。

然而，如果确定认证成功，则方法200可以继续到框210。在框210处，方法200包括发送修改的电压信号和修改的电流信号。例如，如本文描述的，便携式设备10(图1)可以执行配置组件108以发送修改的电压信号和修改的电流信号。在一些情况下，修改的电压信号和修改的电流信号使外部设备14修改向便携式设备10发送的电压量，例如，在电源总线114上接收的电压量。

此外，在框212处，方法200包括监控接收的电压量。例如，如本文描述的，便携式设备10(图1)可以执行检测组件104以监控经由电源总线114从外部设备14接收的电压量。在一些情况下，检测组件104可以连续地或定期地监控正在接收的电压量。

在框214处，方法200包括确定接收的电压量是否超过门限电压量。例如，如本文描述的，便携式设备10(图1)可以执行控制组件106以确定接收的电压量是否超过门限电压量。在一些情况下，门限电压量可以等于与由便携式设备10请求的电压量相对应的修改的电压信号。在其它情况下，门限电压量可以等于便携式设备10能够在不发生故障的情况下接收的门限电压量。如果确定接收的电压量没有超过门限电压量，则方法200可以返回到框212。

然而，如果确定接收的电压量超过门限电压量，则方法200可以继续到216。在框216处，方法200包括调整接收的电压量。例如，如本文描述的，便携式设备10(图1)可以执行控制组件106以对修改的电压信号和修改的电流信号进行修改，从而尝试将接收的电压量调整到门限之内，并且以信号形式通知配置组件108以向外部设备14发送修改的电压信号和修改的电流信号。

图7是示出了在装置302的方面的示例中的不同模块/单元/组件之间的数据流的概念性数据流图300。该装置包括充电模块304，充电模块304从外部电源接收电压并且将电压提供给电池系统350。可选的检测模块306可以确定由外部电源供应的电压量。可选的控制模块308可以基于由检测模块306检测到的电压量来对修改的电压信号和修改的电流信号进行修改。此外，配置模块310向外部电源发送电压信号和电流信号(其可以是修改的电压信号和修改的电流信号)，使得外部电源调整其提供的电压量。此外，认证模块312利用外部电源对装置302进行认证，使得可以提供定制的电压而不是默认的电压量。可以在图1和相关联的描述中找到这些模块的示例。

该装置可以包括执行图6的前述流程图中的算法的步骤中的每个步骤的另外的模块。因此，图6的前述流程图中的每个步骤可以由模块来执行并且该装置可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是一个或多个硬件组件，其专门被配置为执行所陈述的过程/算法的、由被配置为执行所陈述的过程/算法的处理器实现的、被存储在计算机可读介质内以便由处理器实现的、或其某种组合。

图8是示出了针对采用处理系统414的装置302'的硬件实现方式的示例的图400。处理系统414可以利用通常用总线424表示的总线架构来实现。取决于处理系统414的具体应用和整体设计约束，总线424可以包括任意数量的互连总线和桥接器。总线424将包括一个或多个处理器和/或硬件模块(其用处理器404、模块440、442、446、448和450表示)以及计算机可读介质/存储器406的各种电路链接在一起。总线424还可以链接诸如定时源、外围设备、电压调节器和功率管理电路之类的各种其它电路，所述各种其它电路在本领域中是公知的，并且因此将不再进一步地描述。

处理系统414包括处理器404，处理器404被耦合到计算机可读介质/存储器406。处理器404负责通用处理，包括对被存储在计算机可读介质/存储器406上的软件的执行。软件在被处理器404执行时使处理系统414执行上文针对任何特定装置描述的各种功能。计算机可读介质/存储器406还可以被用于存储由处理器404在执行软件时操纵的数据。处理系统还包括模块440、442、446、448和450中的至少一个模块。模块可以是在处理器904中运行的、驻留/存储在计算机可读介质/存储器406中的软件模块、被耦合到处理器404的一个或多个硬件模块、或其某种组合。

在一个配置中，用于电池充电器系统的装置302/302'包括：用于由第一充电器向电池系统提供能量的单元；用于基于第一充电器的工作状态来由第二充电器向电池系统提供能量的单元；以及用于基于第二充电器的工作状态来停止由第二充电器向电池系统提供能量的单元。

前述单元可以是被配置为执行由前述单元记载的功能的装置302和/或装置302'的处理系统414的前述模块中的一个或多个模块。

应当理解的是，公开的过程中的步骤的具体顺序或层次是对一个或多个方法的示例的说明。应当理解的是，基于设计偏好，可以重新排列过程中的步骤的具体顺序或层次。此外，可以组合或省略一些步骤。所附的方法权利要求以作为例子的顺序呈现各种步骤的要素，并非意指被限制到呈现的具体顺序或层次。

提供先前的描述，以使得本领域任何技术人员能够实践本文描述的各个方面。对于本领域技术人员来说，对这些方面的各种修改将是显而易见的，并且可以将本文定义的一般原理应用于其它方面。因此，权利要求不旨在被限制到本文示出的方面，而是要被授予与权利要求所表达的内容相一致的全部范围，其中，以单数形式对要素的提及不旨在意指“一个且仅一个”，除非特别地如此声明，而是意指“一个或多个”。本文使用词语“示例性的”来意指“充当示例、实例、或说明”。本文作为“示例性的”描述的任何方面不必然地被解释为优选的或比其它方面具有优势。除非另外特别地声明，否则术语“一些”指代一个或多个。诸如“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的至少一个”和“A、B、C或者其任意组合”之类的组合包括A、B和/或C的任意组合，并且可以包括多个A、多个B或者多个C。具体而言，诸如“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的至少一个”和“A、B、C或者其任意组合”之类的组合可以是仅仅A、仅仅B、仅仅C、A和B、A和C、B和C、或者A和B和C，其中任何这样的组合可以包含A、B或C中的一个成员或多个成员。对于本领域普通技术人员来说是已知的或稍后将成为已知的贯穿本公开内容描述的各个方面的要素的所有结构性和功能性等同，通过引用方式被明确地并入本文中并且旨在被权利要求所包含。此外，本文公开的任何内容都不旨在被奉献给公众，不管这样的公开内容是否被明确地记载在权利要求书中。任何权利要求要素都不应当被解释为功能单元，除非该要素是使用短语“用于……的单元”来明确地记载的。

Claims (28)

1.一种用于对电池充电的装置，包括：

充电组件，其被配置为接收可连接到外部设备的电源总线上的电压量，其中，所述充电组件利用所接收的电压量对向所述装置供电的所述电池充电；

认证组件，其被配置为经由多个信号线路利用所述外部设备认证所述装置，其中，所述认证组件被配置为在所述多个信号线路中的一个或多个信号线路上从所述装置向所述外部设备发送一个或多个认证信号，其中，当所述认证组件利用所述外部设备认证所述装置失败时，所述电源总线接收由所述外部设备发送的默认的电压量；以及

配置组件，其被配置为当所述认证组件利用所述外部设备认证了所述装置时，经由所述多个信号线路向所述外部设备发送修改的电压信号和修改的电流信号，其中，所述修改的电压信号和所述修改的电流信号可操作以使所述外部设备修改向所述电源总线发送的所述电压量。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述充电组件被直接地连接到所述电源总线。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述充电组件还被配置为包括等分器，所述等分器被直接地连接到所述电源总线，其中，所述等分器被配置为将所述电压量分成两半。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述修改的电压信号与所述装置请求的电压量相对应，并且其中，所述修改的电流信号与所述外部设备被限制到的用于向所述装置进行发送的门限电流量相对应。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括检测组件，其被配置为确定从所述外部设备所接收的电压量。

6.根据权利要求5所述的装置，还包括：

控制组件，其被配置为至少部分地基于所接收的电压量和所述装置是否被认证来修改由所述配置组件发送的所述修改的电压信号和所述修改的电流信号；

其中，所述控制组件被配置为在所述装置认证失败时防止进行操作。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述检测组件连续地或定期地确定由所述充电组件所接收的电压量。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置遵循通用串行总线(USB)规范来操作，其中，所述电源总线包括电压总线(VBUS)并且所述多个信号线路包括D-信号线路和D+信号线路。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置还以USB活动式(OTG)配置操作，并且其中，所述装置同时地进行以下操作：接收所述电源总线上的电压量和在所述多个信号线路上发送一个或多个信号。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述外部设备是高电压专用充电端口(HVDCP)设备，其中，所述电源总线包括电压总线(VBUS)并且所述多个信号线路包括D-信号线路和D+信号线路。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述充电组件基于由充电组件在所述VBUS上所接收的电压量来确定所述外部设备是否为HVDCP设备。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电池被配置成单单元电池或多单元电池中的至少一者或这二者。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述认证组件被配置为最初在与所述外部设备连接时或者定期地利用所述外部设备认证所述装置。

14.一种用于对电池充电的装置，包括：

用于接收可连接到外部设备的电源总线上的电压量的单元，其中，所述用于接收的单元利用所接收的电压量对向所述装置供电的所述电池充电；

用于经由多个信号线路利用所述外部设备认证所述装置的单元，其中，所述用于认证的单元被配置为在所述多个信号线路中的一个或多个信号线路上从所述装置向所述外部设备发送一个或多个认证信号；

用于当所述用于认证的单元利用所述外部设备认证所述装置失败时，接收由所述外部设备发送的默认的电压量的单元；以及

用于当所述用于认证的单元利用所述外部设备认证了所述装置时，经由所述多个信号线路向所述外部设备发送修改的电压信号和修改的电流信号的单元，其中，所述修改的电压信号和所述修改的电流信号可操作以使所述外部设备修改向所述电源总线发送的所述电压量。

15.一种用于对便携式设备的电池充电的方法，包括：

由充电组件接收可连接到外部设备的电源总线上的电压量，其中，所述充电组件利用所接收的电压量对向所述便携式设备供电的所述电池充电；

由认证组件经由多个信号线路利用所述外部设备认证所述便携式设备，其中，所述认证组件被配置为在所述多个信号线路中的一个或多个信号线路上从所述便携式设备向所述外部设备发送一个或多个认证信号；

当所述认证组件利用所述外部设备认证所述便携式设备失败时，由所述电源总线接收由所述外部设备发送的默认的电压量；以及

当所述认证组件利用所述外部设备认证了所述便携式设备时，由配置组件经由所述多个信号线路向所述外部设备发送修改的电压信号和修改的电流信号，其中，所述修改的电压信号和所述修改的电流信号可操作以使所述外部设备修改向所述电源总线发送的所述电压量。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述充电组件被直接地连接到所述电源总线。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述充电组件被配置为包括等分器，所述等分器被直接地连接到所述电源总线，其中，所述等分器被配置为将所述电压量分成两半。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述修改的电压信号与所述便携式设备请求的电压量相对应，并且其中，所述修改的电流信号与所述外部设备被限制到的用于向所述便携式设备进行发送的门限电流量相对应。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括由检测组件确定从所述外部设备所接收的电压量。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

由控制组件至少部分地基于所接收的电压量和所述便携式设备是否被认证来修改由所述配置组件发送的所述修改的电压信号和所述修改的电流信号；

在所述便携式设备认证失败时，防止所述控制组件进行操作。

21.根据权利要求19所述的方法，由所述检测组件连续地或定期地确定由所述充电组件所接收的电压量。

22.根据权利要求15所述的方法，其中，所述便携式设备遵循通用串行总线(USB)规范来操作，其中，所述电源总线包括电压总线(VBUS)并且所述多个信号线路包括D-信号线路和D+信号线路。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述便携式设备还以USB活动式(OTG)配置操作，并且其中，所述便携式设备同时地进行以下操作：接收所述电源总线上的电压量和在所述多个信号线路上发送一个或多个信号。

24.根据权利要求15所述的方法，其中，所述外部设备是高电压专用充电端口(HVDCP)设备，其中，所述电源总线包括电压总线(VBUS)并且所述多个信号线路包括D-信号线路和D+信号线路。

25.根据权利要求24所述的方法，还包括：由所述充电组件基于由充电组件在所述VBUS上所接收的电压量来确定所述外部设备是否为HVDCP设备。

26.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电池被配置成单单元电池或多单元电池中的至少一者或这二者。

27.根据权利要求15所述的方法，还包括：最初在与所述外部设备连接时或者定期地由所述认证组件利用所述外部设备认证所述便携式设备。

28.一种计算机可读介质，其存储用于对便携式设备的电池充电的计算机可执行代码，包括：

用于由充电组件接收可连接到外部设备的电源总线上的电压量的代码，其中，所述充电组件利用所接收的电压量对向所述便携式设备供电的所述电池充电；

用于由认证组件经由多个信号线路利用所述外部设备认证所述便携式设备的代码，其中，所述认证组件被配置为在所述多个信号线路中的一个或多个信号线路上从所述便携式设备向所述外部设备发送一个或多个认证信号；

用于当所述认证组件利用所述外部设备认证所述便携式设备失败时，接收由所述外部设备发送的默认的电压量的代码；以及

用于当所述认证组件利用所述外部设备认证了所述便携式设备时，由配置组件经由所述多个信号线路向所述外部设备发送修改的电压信号和修改的电流信号的代码，其中，所述修改的电压信号和所述修改的电流信号可操作以使所述外部设备修改向所述电源总线发送的所述电压量。

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