智能供电和配对系统、方法及电源变换单元的制作方法

专利名称：智能供电和配对系统、方法及电源变换单元的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及电子设备和系统。更具体地，本发明涉及电子设备和系统的电力输送。
背景技术：
个人电子设备的使用渗透到日常生活的各个方面。很多这样的设备经常性的处于待机模式，这种模式的累加效应和设备数量的不断增加对于现有能源来说是一个沉重的负担。再者，随着市场上出现的越来越多的功能创新，实现这些功能所带来的复杂性经常会超过它们所提供的便利性。上述功能之一是将一个电子设备与一个或多个其它电子设备进行配对的行为，从而在一个设备不需要始终包含需要的所有功能的情况下结合各功能。尽管分布式功能开发出许多需要组合的新功能，但使能这种组合功能的配对设备会带来很多单独的手动操作步骤，利用新技术来完成的这些手动步骤可能需要超出一般的方便程度。此外，可能仅为了降低制造成本，电子设备的传统电源一般为不可配置并缺乏功能，但也可能是通常的安全性和可靠性考虑使制造商朝着将他们的电源设计得在物理层面上各不相同，从而限制由于不兼容的电压和电流规范带来的损伤风险。由于各个电源一般设计成在有限时间内(例如，单个产品的使用寿命)为很有限的市场服务，总的来说，没有足够的诱因为每个重复的普通电源设计高效或便利功能。另外，在便携式电子设备的情况下，互换性的缺乏通常导致消费者具有多个收集的电源，例如，在家和工作的地方，这样会增加传统电源和供电系统通常意义上的浪费和不方便性。因此，有必要在所属技术领域通过提供供电系统克服上述缺点和不足，所述供电系统可在增加使用那些电子设备的便利性的同时容易地适用于高效和精确地为各种电子设备供电。

发明内容
如至少一幅附图所示和/或结合至少一幅附图所描述，如权利要求中所更完整阐述的，本发明涉及智能供电和配对系统以及相关方法。根据本发明的一个方面，提供一种智能供电和配对系统，包括用于为多个电子设备供电的电源变换单元(PCU)；所述P⑶还用于与所述多个电子设备的至少两个进行通信并将其配对。优选地，所述P⑶用于从所述多个电子设备的至少一个接收电源管理参数，所述电源管理参数用来调节向所述多个电子设备的至少一个所提供的电源的输出功率特征。优选地，所述PCU还用于配对所述多个电子设备的至少两个，以使它们利用安全通信协议通过所述PCU进行通信。优选地，所述PCU用于从所述多个电子设备的至少两个的其中一个接收配对信息。
优选地，所述P⑶用于在一段时间内保存所述配对信息。优选地，所述P⑶用于保存所述配对信息直到事件发生。优选地，所述配对信息包含身份描述。优选地，所述配对信息包含安全数据。根据本发明的其他方面，提供在智能供电和配对系统中使用的电源变换单元 (PCU)，所述PCU包括通信模块；电源管理模块(PMM)；配对模块；所述通信模块和所述PMM用于与多个电子设备进行通信并给它们供电；所述通信模块和所述配对模块用于与所述多个电子设备的至少两个进行通信和对其进行配对。优选地，所述PMM用于通过有线电力管道(power conduit)给所述多个电子设备的至少一个进行供电。优选地，所述通信模块用于通过电力管道形成的通信信道与所述多个电子设备的至少一个进行通信。优选地，所述通信模块用于通过独立于电力管道形成的无线通信信道与所述多个电子设备的至少一个进行通信。优选地，所述配对模块包括用来使能所述配对模块的物理认证装置。优选地，所述物理认证装置是指纹采集器。优选地，所述物理认证装置是电子密匙卡检测器。根据其他方面，提供一种方法，所述方法由对第一电子设备与第二电子设备进行配对的电源变换单元(PCU)所使用，所述PCU有用于执行所述方法的控制器，所述方法包括检测所述第一电子设备与所述PCU间的电源连接(power connection)；建立所述第一电子设备与所述P⑶间的第一通信链路；通过所述P⑶从所述第一电子设备接收配对信息；建立所述第二电子设备与所述P⑶间的第二通信链路；利用所述配对信息对所述第二电子设备与所述第一电子设备进行配对。优选地，所述配对信息包含身份描述，所述PCU用于利用所述身份描述区分所述第二电子设备与多个其它电子设备。优选地，所述配对信息包含安全数据，所述PCU用于利用所述安全数据对所述第二电子设备与所述第一电子设备进行配对。优选地，本方法还包括接收解除所述第一和第二电子设备彼此间配对的指令；解除所述第一电子设备和所述第二电子设备的配对。


图1是根据本发明一个实施例的、智能供电和配对系统的模块示意图2是根据本发明实施例的、阐述实现电子设备配对方法的步骤的流程图。
具体实施例方式本发明涉及智能供电和配对系统以及相关方法。以下的描述包含关于本发明实施方式的具体信息。本领域技术人员应认识到，本发明可由与本申请的特定论述不同的方式来实现。另外，为了使对本发明的理解更加清晰、明确，忽略了对本发明的一些具体细节的论述。本申请的附图和它们的附属详细描述仅仅涉及本发明的示例性实施例。简而言之，本申请和附图并没有对本发明的其它实施例进行具体描述。应理解的是，除非特别注明，否则附图中相似或相应元件能以相似或相应的标号标记。而且，本申请的附图和说明普遍不是按照比例，也不是为了与实际的相对尺寸相一致。许多现代电子设备具有与其它设备通信的能力，目的是提高它们的使用便利性。 为了减少串音和/或安全传递信息，可能以使它们的通信和与其他设备的通信可区分的方式“配对”或集合电子设备。当配对成为结合多个电子设备功能的重要方式时，特别是随着电子设备本身变得更复杂，对一个设备和另一设备配对的最初步骤可能是复杂的、耗时的并且极其地不方便。由于传统的电力输送系统一般不可普遍使用，所以它们不适合于解决上述不方便性。当一般的电子设备的使用寿命结束时，由于它的电力输送系统不能结合其他电子设备运行，通常单纯地丢弃它的电力输送系统。知道这点，制造商通常把它们的电力输送系统做得尽量便宜，这样会排除向他们的设计中并入任何重要的便利功能。图1是本发明的一个实施例的模块图，本发明能够克服常规技术的缺点和不足。 图1中的智能电源管理系统100包括电子设备120和130、电源变换单元(P⑶)110和有线电力管道116。根据图1所示的实施例，P⑶110可用于利用干线适配器(mains adapter) 111、 通过标准的壁装式电插座连接干线交流(AC)电源线，并通过有线电力通道116给电子设备 120或130供电。如图1所示，有线电力管道116可与P⑶110通过连接器117(例如通过通用串行总线(USB)接口插接式连接器)连接，所述连接器可以是固定连接器或可拆式模块化连接器。有线电力管道116可通过模块化连接器118连接P⑶110与电子设备120或130，例如，所述模块化连接器可以是小型USB连接器或任何适合于在有线电力管道116与接收电源的电子设备或系统间提供接口的模块化连接器。有线电力管道116可充当PCU 110与电子设备120或130间的电力传递连接，并可用于传递电力来操作电子设备和/或对它们的电池进行充电(例如，电子设备120的电池122或电子设备130的电池132)。虽然图1所示的实施例展示了一次只与一个电子设备(例如，电子设备120或 130)连接的PCU 110，但是该描述仅作为实例而提供。更通常地，例如，通过包含基本上同时连接每个设备与P⑶110的多个电力管道，P⑶110可用于给多个各个单独的电子设备和/或系统供电，这些电子设备和/或系统的每个都有它们自己的具体电源要求。替代性地，PCU 110可用于给多个电子设备的任何一个提供可变输出，但是一次只能结合单个电子设备或系统这样做。然而，在任何实施方式中，PCU 110可用于支持它本身和与它连接的电子设备或系统间的通信信道。
如图1所示，根据智能电源管理系统100的实施例，P⑶110包括通信模块112、 电源管理模块(PMM) 114和配对模块115。例如，通信模块112可用于通过建立在P⑶110 与电子设备120或130间的通信信道在P⑶110与电子设备120或130间发送和接收信息 (例如，状态信息、电源管理参数和/或配对信息)。如图1所示的实施例，其中电力通过有线连接(例如，有线电力管道116)从P⑶ 110传递至电子设备120。所述有线连接亦可提供信息传递的通信信道。在不同的实施例中，例如，电力可通过本领域中已知的电感耦合或共振电感耦合的无线电力管道(图1中未显示)进行传递。在这些实施例中，通信模块112可用于将无线电力管道用作无线通信信道。通过蓝牙、蓝牙LE、WiFi、近场通信(NFC)、或其它适合的无线通信协议，通信模块112还可能以对通过电力管道形成的通信信道附加或替代的方式、用于支持电子设备120和130 单独的无线通信信道。例如，PMM 114可包括具有多个数字和模拟输入/输出端口的微控制器，所述输入 /输出端口与通信模块112以及与本领域中已知的可编程可变电源连接。出于有效地和精确地给电子设备120或130供电或对它们各自的电池122或132充电的目的，例如，PMM 114 可用于利用从通信模块112接收到的信息来动态调整输送至电子设备120或130的电源的输出功率特征(例如，电流和电压电平)。通过检测测量的跨过电力管道的输出阻抗的变化，PMM 114也可用于检测与电子设备的电源连接。在一个例子中，根据电子设备120与P⑶110间通过通信信道交换的信息(例如， 电源管理参数)，通信模块112和PMM 114的复合作用可用于使能PMM 114调整输送至电子设备120的电源的输出功率特征。因此，本发明的实施例可用来给许多不同的电子设备供电，从而显著延长PCU 110的使用寿命并减少对多个常规配套电源的需要。例如，配对模块115可包括具有多个数字和模拟输入/输出端口的微控制器，所述输入/输出端口与通信模块112以及和本领域中已知的数据存储设备(例如，闪存设备或静态随机存取存储器组)连接。当电子设备(例如，电子设备120和130)与P⑶110进行通信时，例如，配对模块115可用于利用从通信模块112接收到的配对信息对电子设备进行配对。一旦配对完成，如本领域中已知的，例如，电子设备120和130可用于与彼此安全、专有和/或透明地通信(例如，在没有来自用户或PCU 110的额外帮助的情况下)。上述后配对(post-pairing)配置可由包含配对模块115接收到的一部分配对信息的指令来定义，并且所述后配对配置可用来对电子设备120和130进行配对。配对模块115亦可用于保存所有上述配对信息和/或其它的传输信息，其用于配对其他电子设备时的后续使用。替代性地或除上述以外，配对模块115也可包括图1中未显示的物理认证设备，该物理认证设备可用于使能或禁用配对模块115的配对功能。例如，物理认证设备可包含指纹扫描器或电子密匙卡检测器，如本领域中已知的，该检测器可用于识别显示特定电子签名的电子密匙卡。配对模块115可用于在配对模块115成功认证后暂时使能配对功能，例如，当扫描的指纹与之前存储在配对模块115中的另一指纹匹配时，或当PCU 110检测到特定电子密匙卡存在时。虽然没有在图1中显示，P⑶110亦可包含各种用户交互设备，例如，可与包含P⑶ 110的任何模块连接的发光状态指示器(lighted status indicator)或物理开关。例如， 发光状态指示器可包含彩色发光二极管(LED)或一条LEDs带，其用于表明通信模块114的通信链路状态或配对模块115的失败认证。例如，物理开关可包含瞬时按钮开关，例如，该瞬时按钮开关可用于通知配对模块115由于已配对的设备丢失或失效，必须采用新配对信息重启配对功能。图2是流程图，该流程图描述了根据本发明实施例的对电子设备和另一电子设备进行配对的方法。在流程图200中省略对本领域普通技术人员而言显而易见的某些细节和特征。例如，如本领域中已知的，步骤可能包含一个或多个子步骤、或者可能涉及到专门的设备或原料。流程图200中表明的步骤201至205足够对本发明的一个实施例进行充分描述；然而，本发明的其它实施例可利用与流程图200中所示的那些不同的步骤来实现。现在参照图2中包含的本方法的步骤201，流程图200的步骤201包含检测第一电子设备和P⑶间的电源连接。例如，所述第一电子设备可以为任何能与P⑶进行通信和与其它电子设备配对的电子设备，并且该设备可能有或者可能没有内部储能装置，譬如电池。 所述PCU包含通信模块、PMM和配对模块，并且可用于从干线适配器获取电源，例如上述图 1中的P⑶110。如上所述，所述P⑶的PMM可用于检测通过电力管道的输出阻抗的变化和检测与P⑶的电源连接。继续图2中的步骤202，流程图200的步骤202包含在第一电子设备和P⑶间建立第一通信链路。所述第一通信链路可能通过有线或无线电力管道、有线或无线通信信道、或那些的任意结合而形成，并且所述通信链路可由与配对模块和/或PMM协同运行的通信模块来建立。现在转至图2中的步骤203，流程图200的步骤203包含P⑶从第一电子设备接收配对信息。基于如步骤202中描述的已建立的通信链路，通过发射用来区别待配对设备与其它设备的身份描述，或者通过请求数字认证密匙或其它安全数据，PCU或电子设备可启动配对信息的传递。身份描述可包含电子设备的序列号、通用产品代码(UPC)、网络地址、 制造商、型号、或其它可将一个或多个电子设备与其他电子设备区分开的数字、符号或文本的集合。另一方面，如本领域中已知的，安全数据可包含可将一个或多个电子设备的通信与其他通信区分开的任何数据、或者通常可用于确保通信的数据。例如，配对信息传递可透明 (transparently)开始(例如，没有用户的任何干涉)。此外，P⑶接收的任何配对信息可存储在上述PCU的配对模块中。继续图2中的步骤204，流程图200的步骤204包含在第二电子设备与P⑶间建立第二通信链路。所述第二通信链路可完全独立于第一通信链路，并且像第一通信链路一样， 可以通过有线或无线电力管道、有线或无线通信信道、或那些的任一结合而形成。例如，第二通信链路可由与配对模块和/或PMM协同运行的通信模块来建立，并且可与第一通信链路大致同时运作。现在转至图2中的步骤205，流程图200的步骤205包含利用配对信息对第二电子设备与第一电子设备进行配对。配对可透明发生，并可持续或可能不能持续延长的一段时间。例如，如上所述，如果由第一电子设备发射至P⑶的配对信息包含身份描述，P⑶的配对模块会向第二设备请求身份描述，并且把它与第一设备发射的身份描述的储存版本进行对比。如果身份描述相匹配，例如，PCU能通过向两个设备发射PCU生成的安全数据(例如，认证钥匙)来配对设备。替代性地，即使当所述身份描述不相匹配的情况下，如果它们满足特定的预定标准，P⑶可用于通过向两个设备再次发射由P⑶生成的安全数据(例如，认证密匙)来配对设备。在这一发射之后，例如如本领域中已知的，设备可利用安全数据议定安全通信协议来彼此通信。通过第一与第二电子设备间形成的任一通信信道，上述安全通信协议可用来传送任何信息，所述通信信道包括支持先前与PCU形成的第一和第二通信链路的那些通信信道。替代身份描述，如果由第一电子设备发射的配对信息包含安全数据(例如，已经生成的认证密匙)，然后，PCU可用于仅重新传送安全数据至任何它随后通信的电子设备 (如第二电子设备)，并因此如上所述配对第二电子设备与第一电子设备。在上述方法的示例性实施例中，P⑶可用于在有限时间内或直到一些事件发生之前将由第一电子设备发射的配对信息保存为安全特性。例如，PCU可从第一电子设备接收包含安全数据和指令的配对信息，所述指令表明仅与P⑶连接的下一个设备将配对。如上所述，如果在已配对第二电子设备后，第三电子设备连接至PCU，所述第三设备可由P⑶进行供电，但是因为PCU没有存储由第一电子设备提供的配对信息，其不能与其它电子设备进行配对。在其它情况下，例如，配对信息可替代地包含同时或一段时间内对与PCU连接的所有设备进行配对的指令。如果由P⑶配对的电子设备的安全性以某种方式失效(compromise)，或者如果用户希望很方便地解除电子设备的配对，P⑶可替代地用于以与其用于配对电子设备的方式非常相同的方式解除电子设备的配对。例如，第一设备可向PCU发射配对信息，所述配对信息包含配对组的身份描述和解除该配对组中所有设备的配对的指令。利用所述信息，PCU可用于透明地解除该配对组中随后与PCU连接的任何电子设备的配对。替代性地，如上所述， P⑶可包含可用来重启P⑶配对功能的用户选择开关。一旦选择这一开关，P⑶可用于从它们的配对组中解除所有当前连接的电子设备的配对，以及利用新生成的认证密匙将所有设备重新配对为单一配对组。尽管流程图200描述的方法是以配对信息的传递为特征，所述配对信息的传递首先通过第一电子设备与P⑶的第一连接、并且从第一电子设备向P⑶而发生，然后第一电子设备与P⑶断开，接着第二电子设备与P⑶连接并且配对信息从P⑶转移至第二电子设备， 但上述仅仅是一个举例性的陈述。在另一实施例中，第一电子设备可连接至已与一个或多个其它电子设备连接的PCU，例如，有线、无线或有线和无线方式。在该实施例中，紧接着从第一电子设备向PCU传递配对信息，在没有附加介入的断开或连接操作的情况下，可即时向一个或多个其它连接设备传递配对信息。因此，通过提供智能供电和配对系统，所述智能供电和配对系统能与各种连接的电子设备通信并对其供电，并且也能透明地对这些设备进行配对，本发明提供了能显著改善电子设备使用便利性的供电系统。此外，通过提供可明显促进连接的电子设备间信息安全传递的系统，例如，所述信息安全传递是通过混合通信信道(例如，通过有线电力管道形成的一个有线通信信道和通过与电力管道分开的无线通信信道形成的另一有线通信渠道) 进行，本发明在保存重要的通信安全特性的同时增加了上述便利性的提高。从本发明的上述描述可知，在不背离其范围的情况下可以采用各种技术实现本发明的构思。而且，尽管结合特定实施例对本发明进行描述，但本领域的普通技术人员应理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对形式和细节进行改变。同样应该理解的是，本发明不应局限于本文描述的特定实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，而能够进
8行很多调整、修改和替代。
权利要求
1.一种智能供电和配对系统，其特征在于，包括 用于为多个电子设备供电的电源变换单元PCU ；所述PCU还用于与所述多个电子设备的至少两个进行通信和配对所述多个电子设备的至少两个。
2.根据权利要求1所述的智能供电和配对系统，其特征在于，所述PCU用于从所述多个电子设备的至少一个接收电源管理参数，所述电源管理参数用于调节向所述多个电子设备的至少一个提供的电源的输出功率特征。
3.根据权利要求1所述的智能供电和配对系统，其特征在于，所述PCU还用于对所述多个电子设备的至少两个进行配对，以使它们利用安全通信协议通过所述PCU进行通信。
4.根据权利要求1所述的智能供电和配对系统，其特征在于，所述PCU用于从所述多个电子设备的至少两个的其中一个接收配对信息。
5.根据权利要求4所述的智能供电和配对系统，其特征在于，所述PCU用于在一段时间内保存配对信息。
6.一种应用于智能供电和配对系统的电源变换单元PCU，其特征在于，所述PCU包括 通信模块；电源管理模块PMM ； 配对模块；所述通信模块和所述PMM用于与多个电子设备进行通信并对所述多个电子设备进行供电；所述通信模块和所述配对模块用于与所述多个电子设备的至少两个进行通信以及配对所述多个电子设备的至少两个。
7.一种电源变换单元PCU使用的、对第一电子设备与第二电子设备进行配对的方法， 所述PCU具有用于执行所述方法的控制器，其特征在于，所述方法包括检测所述第一电子设备与所述PCU间的电源连接； 建立所述第一电子设备与所述PCU间的第一通信链路； 通过所述PCU从所述第一电子设备接收配对信息； 建立所述第二电子设备与所述PCU间的第二通信链路； 利用所述配对信息对所述第二电子设备与所述第一电子设备进行配对。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述配对信息包含身份描述，所述PCU用于利用所述身份描述区分所述第二电子设备与多个其它电子设备。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述配对信息包含安全数据，所述PCU用于利用所述安全数据对所述第二电子设备与所述第一电子设备进行配对。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 接收解除所述第一电子设备与所述第二电子设备彼此间配对的指令； 解除所述第一电子设备与所述第二电子设备的配对。
全文摘要
根据一个公开的实施例，智能供电和配对系统包括具有通信模块、电源管理模块和配对模块的电源变换单元(PCU)。所述PCU可将干线电源变换为可用于为多个电子设备供电的形式。在一个实施例中，通过从连接的电子设备接收配对信息并利用它随后对连接的电子设备进行配对的方式，PCU可透明地将连接的电子设备与随后连接的一组电子设备进行配对。在另一实施例中，通过将生成的安全数据应用于所有连接的设备，PCU可透明地配对一组连接的电子设备。在另一实施例中，电源变换单元可利用安全数据解除连接的电子设备的配对。
文档编号H02J7/00GK102593885SQ201210004160
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月9日 优先权日2011年1月11日
发明者约翰·沃利, 罗伯特·赫尔维伊 申请人:美国博通公司