用于移动计算设备的便携式电源设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2010年11月17日、申请号为201080052070. 1、发明名称为"用 于移动计算设备的便携式电源设备"的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 所公开的实施例涉及一种用于移动计算设备的便携式电源设备。
【背景技术】
[0003] 关于移动计算设备（例如智能电话、媒体播放器等）使用插接站（docking station)和其他附件设备是公知的。传统地，插接站用于（i)给移动计算设备再充电或供 电；（ii)使计算设备能够与连接至插接站的其他设备进行通信（例如与个人计算机同步）； 或者（iii)使用具有插接站的附加资源（例如用于音频输出的扬声器）。
[0004] 在传统方案中，插接站和移动计算设备使用插入式阳性/阴性连接器（male/ female connector)而连接。当设计移动设备具有连接器以与插接站一起使用时，要考虑多 种因素。例如，典型地，这种连接器考虑用户可建立连接的容易度（例如，用户是否可以简 单地将设备丢进吊架）以及连接器的机械可靠性。当用户重复地将设备与插接站配对时， 配对动作以及从插接站对设备的移除均可以拉紧（strain)连接器结构及其元件。
[0005] 连接器还约束了设备的形状因子可在厚度和/或其他尺寸上减小的量。连接器方 案（特别地，遵守工业标准的那些连接器方案）具有对连接器的阳性和阴性端的物理尺寸 进行规定的限制。随着设备变小，适应连接器的大小限制变得更具挑战性。
【附图说明】
[0006] 图IA是示意了根据实施例的可电感链接以将功率和/或数据信号提供给其他设 备的两个计算设备的示意图。
[0007] 图IB示意了在实施例下被模块化为将计算设备配置为与另一设备建立电感链路 的移动计算设备的外壳段。
[0008] 图2A是根据一个或多个实施例的电感链接的两个设备的简化框图。
[0009] 图2B示意了根据一个或多个实施例的从电感链接的两个设备延伸或者这两个设 备之间的电感信号路径。
[0010] 图3A至图3C示意了在不同实施例或变型下电感信号传送的不同线圈分布实施方 式。
[0011] 图4示意了在实施例下提供对功率和/或数据信号的电感传送的计算系统的简化 框图。
[0012] 图5是根据实施例配置的计算设备的简化框图。
[0013] 图6是根据实施例配置的插接站的简化框图。
[0014] 图7A是根据实施例的具有用于结合另一设备实现电感信号传送系统的部件的移 动计算设备的简化框图。
[0015] 图7B是示意了图7A中所示的系统的一部分的示例电路配置的电路级图。
[0016] 图8示意了根据一个或多个实施例的可在计算设备上使用的磁线圈的细节。
[0017] 图9A是根据实施例的具有用于结合另一设备实现电感信号传送系统的部件的插 接站（或其他附件设备）的简化框图。
[0018] 图9B是示意了在实施例下如图9A所描述的插接站的输出电路的合适电路配置的 电路级图。
[0019] 图9C是描绘了在实施例下插接部上的电感接收机的合适电路配置的电路级图。
[0020] 图9D和图9E示意了在另一实施例下用在一个或两个设备上的线圈组件或子组 件。
[0021] 图9F示意了在另一实施例下将插接部和移动计算设备进行电感耦合的可替换实 施例。
[0022] 图10示意了在实施例下为了实现高效和安全的电感信令环境而在两个计算设备 上实现的过程或方法。
[0023] 图11示意了根据实施例的在受控协议或过程下使相应的电源和功率接收设备能 够彼此电感链接时在这两个设备上执行的步骤。
[0024] 图12是在实施例下电源设备的操作状态的状态图。
[0025] 图13示意了根据这里描述的实施例的可在设备之间交换的通信分组。
[0026] 图14示意了在实施例下以二进制形式解释的各种电感信号调制。
[0027] 图15示意了在实施例下其中可选择移动计算设备的定向以影响由一个或两个插 接设备引起的操作或功能的方法。
[0028] 图16A示意了在实施例下可具有移动计算设备和/或插接部的结构表面特征的实 施方式。
[0029] 图16B示意了在实施例下其中可以使用结构表面特征将移动计算设备机械地保 持在插接部的平台上的实施方式。
[0030] 图16C示意了在实施例下其中可以使用插入式扣（insertive clasp)的集合将移 动计算设备机械地保持在插接部的平台上的实施方式。
[0031] 图17示意了在实施例下移动计算设备的背面的配置。
[0032] 图18示意了在实施例下包括磁体的装置（arrangement)的插接部的接收表面的 俯视图。
[0033] 图19示意了在另一实施例下具有磁体的装置的插接部的侧面横截面视图。
[0034] 图20示意了在实施例下使用磁扣而插接到插接部上的移动计算设备。
[0035] 图21示意了根据实施例的用于磁扣的环形接口的透视图。
[0036] 图22示意了根据实施例的具有机械凸起（proud)区域的环形接口的透视图。
[0037] 图23示意了在实施例下可以用于磁扣的磁元件的实施例。
[0038] 图24示意了在实施例下插接部和移动计算设备的横截面视图。
[0039] 图25示意了其中移动计算设备可以耦合至背胶（sticky-back)附件设备的实施 例。
[0040] 图26示意了根据实施例的电源设备。
[0041] 图27示意了根据实施例的用于操作电源设备的方法。
[0042] 图28A示意了在实施例下保持和占用移动计算设备的电源设备的俯视横截面视 图。
[0043] 图28B示意了在实施例下保持移动计算设备的电源设备的前视图。
[0044] 图28C示意了如图28B所示意的保持移动计算设备的电源设备的后视图。
[0045] 图28D示意了在实施例中被插入到电源设备的车厢（carriage)中的移动计算设 备。
[0046] 图28E示意了在实施例中被插入到电源设备的车厢中的移动计算设备的另一视 图。
[0047] 图29A是在实施例下包括移动计算设备的电源设备的侧面横截面视图。
[0048] 图29B示意了在实施例中包括图29A的移动计算设备的电源设备的前视图。
[0049] 图29C示意了在实施例中包括图29A的移动计算设备的电源设备的后视图。
[0050] 图30A是在实施例下包括移动计算设备的电源设备的侧面横截面视图。
[0051] 图30B示意了在实施例中包括图30A的移动计算设备的电源设备的前视图。
[0052] 图30C示意了在实施例中包括图30A的移动计算设备的电源设备的后视图。
[0053] 图3IA示意了根据实施例的电源设备的前视图。
[0054] 图3IB是包括图3IA的移动计算设备的电源设备的横截面视图。
[0055] 图32是在实施例中具有电感信号接口的电源设备的前等距视图。
[0056] 图33是在实施例中包括电感信号接口的部件的隔离视图。
[0057] 图34A示意了在实施例下电源设备的厢的前视图。
[0058] 图34B示意了图34B的电源设备的厢的后视图。
[0059] 图35A示意了在实施例中可被插入到电源设备中的移动计算设备的可替换定向。
[0060] 图35B示意了在实施例下电源设备的可替换线圈配置。
[0061] 图35C示意了电源设备的线圈配置的另一实施例。
[0062] 图36示意了其中根据实施例的电源设备被配置为同时且电感接收功率并给另一 设备供电的实施例。
[0063] 图37示意了根据一个或多个实施例的将硬件和逻辑功能进行集成以关于移动计 算设备的使用而实现对功能的执行的电源设备。
【具体实施方式】
[0064] 这里描述的实施例使设备能够与另一设备进行电感链接，以便在这两个设备之间 交换或杜杆（leverage)功能。一些实施例提供了在两个计算设备之间建立的电感链路。电 感链路用于用信号发送（signal)功率和/或数据。如多个实施例所描述的，电感链路可以 用于配置一个或所有电感链接的设备上的功能或操作。
[0065] 这里描述的实施例提供了一种计算系统或包括该计算系统的一部分的设备。在实 施例中，针对计算设备提供了插接站。该插接站可以由例如移动计算设备（例如蜂窝或无 线电话/消息收发设备）使用。插接站包括外壳，该外壳包括接收和保持移动计算设备的 接收顶表面。与外壳一起包括电感信号传送接口，以电感地用信号发送功率或数据中的至 少一个给移动计算设备。插接站还提供了输出部件和处理资源。处理资源被配置为检测移 动计算设备在接收表面上的布置。从移动计算设备接收数据，并且基于所接收的数据将输 出用信号发送给输出部件。
[0066] 根据一些实施例，插接站是音频插接部，以便包括作为输出设备的扬声器。这里记 载了插接站的其他示例。
[0067] 此外，这里描述的实施例包括计算机系统，该计算机系统包括彼此电感链接的第 一计算设备和第二计算设备。两个设备之一电感地用信号发送标识符给其他设备。在接收 到标识符时，该其他设备配置一个或多个操作。基于用信号发送的标识符来选择或另外配 置操作。
[0068] 根据一个实施例，移动计算设备（"MCD"）和插接站（"插接部"）单独地配备有 在不使用连接器的情况下使充电/功率信号能够从插接部传送至MCD的特征和部件。作为 附加或替换，当相对于插接部保持（即，"插接")MCD时，插接部和/或MCD可以与该其他设 备交换数据信号或者向该其他设备发送数据信号。
[0069] 可以使用编程元件（programmatic element)来实现这里描述的一些实施例，编程 元件通常被称作模块或部件，尽管也可以使用其他名称。这种编程元件可以包括程序、子例 程、程序的部分、或者能够执行一个或多个所声明的任务或功能的软件部件或硬件部件。如 这里所使用，模块或部件可以存在于硬件部件上而与其他模块/部件无关，或者模块/部件 可以是其他模块/部件、程序或机器的共享元件或过程。模块或部件可以驻留于一个机器 上（例如客户端上或服务器上），或者模块/部件可以分布在多个机器当中（例如多个客户 端上或服务器机器上）。所描述的任何系统可以整体或部分地实现在服务器上，或者被实现 为网络服务的一部分。可替换地，例如这里描述的系统可以整体或部分地实现在本地计算 机或终端上。在任一种情况下，本申请中提供的系统的实施方式可能需要使用存储器、处理 器和网络资源（包括数据端口和数据线路（光、电等等）），除非另有声明。
[0070] 这里描述的一些实施例可能一般需要使用包括处理和存储器资源的计算机。例 如，这里描述的系统可以实现在服务器或网络服务上。这些服务器可以相连接并被用户通 过网络（例如互联网）或通过网络的组合（例如蜂窝网络和互联网）来使用。可替换地， 这里描述的一个或多个实施例可以整体或部分地本地实现在计算机器（例如台式电脑、蜂 窝电话、个人数字助理或膝上型计算机）上。因此，存储器、处理和网络资源均可以是关于 这里描述的任何实施例的建立、使用或执行（与任何方法的执行或任何系统的实现一起包 括）而使用的。
[0071] 此外，这里描述的一些实施例可以是通过使用一个或多个处理器可执行的指令来 实现的。这些指令可以是在计算机可读介质上承载的。以下各图中所示的机器提供了在其 上可承载和/或执行用于实现本发明实施例的指令的处理资源和计算机可读介质的示例。 具体地，在本发明实施例中示出的多个机器包括处理器以及用于保持数据和指令的各种形 式的存储器。计算机可读介质的示例包括永久内存存储设备，例如个人计算机或服务器上 的硬盘驱动器。计算机存储介质的其他示例包括便携式存储单元（例如⑶或DVD单元）、 闪存（例如在许多蜂窝电话和个人数字助理（PDA)上承载）以及磁存储器。计算机、终端、 网络使能设备（例如，诸如蜂窝电话之类的移动设备）是利用处理器、存储器、以及计算机 可读介质上存储的指令的机器和设备的所有示例。
[0072] 概述
[0073] 图IA是示意了根据实施例的两个计算设备的示意图，可以使这两个计算设备相 接触，以便用于使一个设备能够将功率和/或数据信号提供给其他设备的目的。这里描述 的多个实施例（包括例如图1所述的实施例）将MCD和插接部称作彼此接触以在不使用传 统插入式或机械耦合连接器的情况下进行功率/数据传送目的的两个设备。然而，在这里 描述的实施例中可以使用不同类型的设备（例如，便携式设备和附件设备）。在这里提供的 许多示例中，电感耦合的两个设备与移动计算设备（也被称作MCD)和附件设备（具体地， 插接部或插接站）相对应。然而，还可以使用其他类型的设备来实现实施例。在一个实施 方式中，MCD是具有蜂窝数据和电话能力的多用途设备，而附件设备对应于例如插接站（用 于通信和电源）、背胶（或背载）附件、投光器、音箱或头戴式耳机站。作为蜂窝电话/数 据能力的附加或替换，MCD可以包括例如用作以下各项的功能：媒体播放器、摄像机或录像 机、全球定位单元、超移动个人计算机、膝上型计算机或多用途计算设备。这里描述了多个 其他示例和实施方式，包括其中三个或更多个设备通过一个或多个无连接器的连接而互连 的实施例。
[0074] 相应地，系统100包括由插接部120支撑或另外保持的MCD 110。其中支撑MCD 110的方式可以变化。此外，如利用一个或多个实施例所描述的，用户可以改变MCD在插接 站上的定向，用于配置一个或两个设备的操作或行为的目的。根据所示的实施例的定向，在 插接部120上在部分直立的位置处沿其长度轴（L)支撑MCD 110。这种定向可以与"肖像 (portrait) "位置相对应。在其中可替换定向可能的实施例中，一个或多个"风景"位置或 者肖像与风景之间的位置是可能的。
[0075] 根据实施例，插接部120利用物理支撑结构（未示出）（例如架子、平台、钩或机械 保持特征），将MCD 110保持在插接或配对位置处。在另一实施例中，针对插接部120和/ 或MCD 110,可以包括或提供磁扣，以牢固MCD相对于插接部的保持。全部内容以参考方式 并入此处的优先权美国专利申请No. 12/239, 656详述了使用磁扣和铁质（或其他）材料， 以便将MCDllO物理保持在与插接部120插接的位置处。
[0076] 插接部120可以包括用于生成功率和/或数据信号并将其延伸至MCDllO的资源 121。例如，插接部120可以与功率出口 124或另一计算机126(例如，台式计算机）配对以 延伸功率和/或数据信号。资源121可以包括电路或硬件，例如AC/DC转换器和调节器。为 了使插接部120能够从个人计算机或其他计算站接收电功率，一个实施方式提供了包括物 理连接器端口（例如由通用串行总线（USB)连接器提供）的插接部120。此外，插接部120 可以包括数据获取能力，该数据获取能力是通过计算机126的连接器端口、无线端口（例 如，蜂窝、WiMax连接、蓝牙）、互联网端口和介质馈线来提供的（例如，通过电视调谐器和线 缆来提供的）。
[0077] 如图1的实施例所示，MCD 110具有厚度为⑴的外壳套（housing shell) 112。 外壳套112可以用于保持MCD 110的内部部件，例如电路板、处理器、存储器或者显示组件 的部件。MCD 110可以被构造为使得外壳套112的主面115 (例如，背面板）依靠在插接部 120的接收表面125上。
[0078] 这里描述的实施例提供了一种用于在不使用电导体的情况下短距离传送电功率 的系统和技术。在一个实施例中，MCD 110和插接部120是电感耦合的。MCD 110可以物 理地置于插接部120上，以将功率和数据信号中的一个或两个电感耦合。在其他实施例中， MCD 110和插接部120可以被放置为彼此接近而无物理接触。
[0079] 作为替换地或附加地，MCD可以配备有定向传感器（例如加速计），以便供设备检 测其自身关于重力的定向。MCD 110可以包括基于其在插接部120上的定向（例如风景或 肖像）而实现或自动执行的功能。在一个实施例中，该设备将其定向传送至插接部（例如， 以电感方式或通过无线（RF)通信介质），使得插接部120可以便于或执行与MCD在给定的 定向上执行的操作一致的功能。为了使MCD的加速计（或其他传感器）能够检测其自身位 置，由插接部120提供的支撑的角度可以使得传感器可操作。例如，这里描述的一些实施例 采用加速计，在这种情况下，与适当支撑MCD 110的水平面的角度至少为22. 5度。
[0080] 可替换外壳实施方式和配置
[0081] 尽管在别处描述的许多示例具体记载了其中在作为移动计算设备和插接部（或 插接站）的两个设备之间发生电感充电的实施方式，但是所记载的实施例可以是在被更一 般地记载为电源或功率接收设备的设备之间等同地应用的。一些实施例认识到，电感充电 可以由其他类型的计算设备执行或利用其他类型的计算设备而执行。例如，不是使用在某 可操作决定中支撑移动计算设备的插接站，而是附件设备可以具有使其能够在设备上承载 的可替换形状因子。
[0082] 同样地，移动计算设备可以承载作为附件特征的电感充电能力。例如，图IB示意 了可被覆盖到移动计算设备110上的现有外壳段190上或取代现有外壳段190而组装的外 壳段180。外壳段180包括用于实现与另一设备的电感信号传送的信号处理机资源182(如 在本申请中的图7A的实施例和其他位置处所描述的）。外壳段180可以是与MCD 110分离 地购买的，并可以被用户组装到MCD上以使MCD能够具有电感充电（功率接收）、电感功率 信令和/或电感数据传送的能力。在一个实施例中，外壳段180是MCD的电池盖。数据和 功率总线184可以将外壳段的电感信令资源182与计算设备的电池和其他电子部件互连。
[0083] 在其中使用磁扣将MCD 110耦合至插接部的实施例中，外壳段180的外表面可以 包括设备110与插接部或附件磁耦合所需的一些或所有铁质材料（或磁体）。作为替换，可 以在MCD的外壳的除段180外的其他部分上提供铁质材料。为了这里描述的应用的目的， 对具有电感信号接收/发送能力的移动计算设备的参考可以包括具有制造或销售后部分 地装饰或替换的其外壳的设备。
[0084] 电感信号路径
[0085] 图2A是MCD 210和插接部220的简化框图，其中，一个或两个设备被配置为在具 有电感信号路径部分的信号路径上对信号进行传送，以便形成部分电感信号路径。根据实 施例，MCD 210可以被放置为与插接部220接触，例如以利用其他实施例所述（例如图1所 述）的方式。结果是：设备外面208 (例如，后面）与插接部的接收表面228接触。可替换 地，可以使这两个设备很接近，但不必接触，以便发生电感信号通信。尽管MCD 210和插接 部220的外表面208、228分别可以由于插接部对MCD的保持而接触，但是不进行接触以在 这些设备之间导电传送信号。更确切地，插接部220上的信号源224(例如，功率入口）可 以生成通过磁线圈226或其他电感机构而变换为磁场的信号228 (例如功率）。可以在MCD 210上提供对应的线圈214或电感接收部件，以将信号228变换为电信号216。电信号216 可以由各种电路元件和部件处理，以便给MCD 210的部件通电和/或给设备210的电池模 块219充电。
[0086] 图2B示意了使用在插接部220和MCD 210上提供的磁/电感和导电元件的组合 而从插接部220到MCD 210延伸或在插接部220与MCD 210之间延伸的电感信号路径250。 在插接部上，信号路径250包括电流相位252和电感（或磁场）相位254。电感相位254使 用磁场来承载相应外壳的边界上的信号。因此，在设备210上，信号路径250包括电感相位 254后面紧接着电流相位256。相反路径也是可能的，例如，在MCD将功率和/或数据供给 至插接站或另一附件设备的情况下。
[0087] 电感线圈布置
[0088] 可以通过使用在要耦合以发送或接收功率和/或数据信号的每个设备上提供的 线圈来实现功率和/或数据信号的电感传送。各种线圈配置是可能的，以实现功率和/或 数据的单向或双向传送。
[0089] 图3A至图3C示意了在不同实施例或变型下用于电感信号传送的不同线圈分布实 施方式。具体地，图3A示意了包括两个线圈（每个设备上一个）的系统或子系统。这两个 线圈302、304可以用于在这两个设备之间交换的一个信号301中传送功率和/或数据。此 外，功率或数据的传送可以是双向的。
[0090] 图3B示意了三线圈实施方式，其中，两个设备之一（例如插接部220)包括两个线 圈312、314,并且其他设备（例如，MCD 2