USB能量采集的制作方法

本文所描述的主题涉及能量采集(energy harvesting)。

背景技术：

物理连接器(例如与通用串行总线(USB)一起使用的连接器)可以用于耦合设备。USB标准可用于定义USB的物理和电气方面。那些标准的示例包括通用串行总线3.1规范和通用串行总线2.0和3.0规范，以及任何对其的添加、修改和更新。USB还定义了特定连接器，例如C型USB连接器，与A型USB(也称为标准A)和B型(也称为微型－B)相比，C型USB连接器是具有相对小尺寸的USB型连接器。

技术实现要素：

提供了用于能量采集的方法和装置，包括计算机程序产品。

在一些示例实施例中，可以提供一种方法，所述方法可以包括通过控制器电路确定能量源是否提供至少门限电流；当所述能量源提供至少所述门限电流时，将所述能量源连接到接口电路，以便使得在用户设备处能够进行正常操作模式；以及当所述能量源不提供至少所述门限电流时，将所述能量源连接到电池。

在一些变型中，本文公开的包括以下特征的一个或多个特征可视情况包括在任何可行的组合中。所述能量源可以耦合到所述用户设备处的充电端口。所述能量源可以经由通用串行总线专用充电端口耦合到所述充电端口。所述控制器电路可以检测所述能量源的类型。可以基于所检测到的所述能量源的类型来确定所述门限电流。将所述能量源连接到所述电池可以进一步包括：将所述能量源直接连接到所述用户设备的电池。所述直接连接可以包括一个或多个组件。将所述能量源连接到所述电池可以进一步包括：通过所述控制器电路基于所述确定来触发开关，以便将耦合到充电端口的所述能量源耦合到所述用户设备的所述电池。将所述能量源连接到所述接口电路可以进一步包括：通过所述控制器电路基于所述确定来触发所述开关，以便将所述能量源耦合到所述接口电路。所述接口电路可以包括通用串行总线电路。当至少所述能量源的电流低于所述门限电流时，针对所述接口电路的连接可被切换到所述电池。

取决于所期望的配置，上述方面和特征可以在系统、装置、方法和/或物品中实现。在附图和下面的描述中阐述了本文所描述的主题的一个或多个变型的细节。根据说明书、附图以及权利要求书，本文所描述的主题的特征和优点将显而易见。

附图说明

附图中，

图1描绘了根据一些示例实施例包括能量采集控制器的系统的示例；

图2描绘了根据一些示例实施例用于能量采集的过程的示例；

图3描绘了根据一些示例实施例包括能量采集控制器的系统的另一示例；以及

图4描绘了根据一些示例实施例的用户设备的示例。

在附图中使用相同的标记来指代相同或相似的项目。

具体实施方式

诸如蜂窝电话、智能电话和/或任何其它设备或附件的用户设备可以经由连接器(诸如通用串行总线(USB)连接器)来采集能量。这种能量采集可以经由端口(诸如可用于例如USB充电器的充电端口、充电连接器和/或专用充电端口(DCP))而来自能量源(诸如备选能量源(例如，太阳能电池、基于快速充电电池的电源，等等))。然而，USB规范可能需要经由端口耦合的设备(例如DCP)必须提供指定量的电流。例如，USB规范可能需要DCP处的任何能量源例如在低于4.75伏特的电压下提供最小约500毫安(以便使得能够在设备处进行例如某些操作，诸如启动(boot-up)、点亮充电指示器等)，并提供高达约1.5安培。该最小电流门限可以防止从诸如备选能量源(例如，太阳能电池以及有时可提供小于500毫安的其它能量源)的一些能量源采集能量。

在一些示例实施例中，本文公开的主题可以提供能量采集控制器电路，其检测由源提供的电流。如果来自能量源的该电流低于门限电流(如某些太阳能电池和其它备选能量源的情况)，则通过将该能量源直接耦合到用户设备的电池并且通过禁止正常的USB操作(例如USB通信、启动、针对直流充电的直流，等等)，能量采集控制器电路进行能量采集。

图1描绘了系统100，其包括诸如电池194、USB充电器192和备选能量源198这样的能量源。这些能量源可以耦合到用户设备(UE)10，尽管所述能量源也可以耦合到任何其它设备或附件。此外，这种耦合可以来自USB DCP(其可以是微型USB(B型连接器))，尽管也可以使用其它类型的USB连接器、端口类型和连接器类型。

在一些示例实施例中，用户设备(UE)10可以包括能量采集控制电路196(这里也称为控制器)。控制器电路196也可被实现为USB电路、UE 10功率管理电路的一部分和/或在其它位置处。

尽管本文描述的一些示例涉及USB和门限电流的特定值，但是这些仅仅是示例，因为也可以使用除了USB之外的接口和其它门限电流和/或电压值。

在一些示例实施例中，控制器196可以检测耦合到充电端口(诸如USB端口130)的能量源是否可以提供门限电流(例如500毫安)，尽管也可以使用其它门限。如果所耦合的能量源提供小于门限电流，则控制器196可以耦合(或维持)在所耦合的能量源与电池194之间的直接连接，以便使得能够进行能量采集。另一方面，如果能量源提供大于门限电流，则控制器196可允许能量源耦合到USB电路以便允许正常操作，诸如启动、经由USB充电器192充电和/或其它操作。

在一些示例实施例中，控制器196可以检测耦合到USB端口130的能量源是否可以在为USB充电器192指定的操作范围内提供电压和电流。例如，USB充电器192可被配置为在电压-电流操作区的特定区域内操作。用户设备10(例如控制器196)可以测量由耦合到USB端口130的能量源所提供的电压和/或电流。如果耦合到USB端口130的能量源不能提供处在为USB充电器192定义或指定的操作范围内的电压和/或电流，则可能无法经由充电电路190对电池194充电。例如，充电电路190可被配置为：当输入充电电流和/或电压低于电流和/或电压门限和/或处在为USB充电器192定义/指定的操作范围之外时，防止充电。如果由耦合到USB端口的能量源所提供的电压和/或电流不在该预定操作范围内，则根据一些示例实施例，控制器196可以将USB端口直接耦合到电池194。

为了进一步说明，能量源可以是备选能量源198，例如太阳能电池、自行车发电机(例如，在整流之后)、风力发电机、手动曲柄发电机、热电元件、燃料电池、原电池、振动能量采集器等。在该示例中，耦合到包括控制器196的UE 10处的USB端口130的备选能量源198可能无法提供大于500毫安。如此，控制器196可以将备选能量源198直接耦合到电池194，以便从备选能量源198充分地采集能量。在这种情况下，从控制器196到电池194的“直接”连接可以包括经由一个或多个组件(诸如一个或多个电引线、一个或多个电阻器、一个或多个电容器和/或一个或多个电感器)将控制器196耦合到电池194。控制器196和电池194之间的直接连接可以例如包括保护电路以防止瞬时功率峰值对电池194造成损坏。直接连接还可以包括到电池194的任何备选电路径，诸如经由UE 10的充电电路190将USB 130端口耦合到电池194。非直接连接的示例将是经由被配置为控制充电操作(例如，发起和终止对电池194的充电)的充电电路190将控制器196连接到电池。然而，如果能量源能够提供至少500毫安，则控制器196可以在UE 10处启用正常的USB操作，在这种情况下，UE可以允许UE 10例如：在充电时进行启动、激活应用、开始主动地例如显示图标(诸如充电图标或动画)、点亮充电LED、开始主动操作(包括禁用一个或多个省电特征和启用功率消耗特征(例如，扫描可用的连接性))，等等。这些正常的USB操作可以包括：控制器196将从USB端口130接收的功率引导到充电电路190。充电电路190可以例如包括DC-DC转换器，以便在对电池194充电时控制充电电压和/或充电电流。为了进一步说明，如果能量源是USB充电器192或基于电池的USB快速充电器(其被充分充电并且能够递送门限电流)，则控制器196可以在UE 10处启用正常的USB操作。如此，控制器196在一些示例性实施例中可以允许从不满足所需最小电流要求(例如USB规范所要求的500毫安要求)的能量源进行采集。

图2描绘了根据一些示例实施例的用于能量采集的示例过程200。图2的说明也参考图1。

当电源连接到UE 10时，根据一些示例实施例，在206处，控制器196可以检测所连接的能量源。如上所述，耦合到例如UE 10处的USB端口130的一些能量源可能无法在任何给定时间提供门限电流值(例如500毫安)。例如，经由USB端口130耦合到UE 10的太阳能充电器可能无法提供门限电流，但是USB充电器附件192可能能够提供门限电流。在一些示例性实施例中，控制器196可以检测所耦合的能量源的类型，以便确定门限电流值和/或操作范围。例如，控制器196可以确定能量源将其自身表示为DCP。基于所检测到的能量源的类型，控制器可以确定电流门限和/或操作范围。可以根据USB规范以及其它方式来实现对能量源的类型的检测。

在210处，根据一些示例实施例，控制器196可以将所耦合的能量源/备选能量源198直接耦合到电池194以便使得能够进行能量采集。然而，根据一些示例实施例，如果由所耦合的能量源提供的电流小于门限电流，则控制器196可以保持(或连接)在所耦合的能量源与电池之间的直接连接(在215处的“是”和220)。例如，当所耦合的能量源耦合到电池194时，控制器196可以测量(或接收)电流测量。如果该电流测量小于门限电流(在该示例中为500毫安)，则控制器196可以保持对于电池的直接连接，同时抑制某些USB操作，诸如启动等。通过这种方式，备选能量源由电池194进行充分采集。

如果由所耦合的能量源提供的电流处于或高于门限电流，则在240处，控制器196可以进入所谓的“正常”USB模式。当处于正常模式时，在250处，UE 10可以实施操作，诸如使得能够在对UE 10充电时进行启动，允许针对直流转换的直流电流，等等。在260处，控制器196可以继续该正常模式，直到能量源断开，电池194被充满，等等。

图3描绘了根据一些示例实施例的示例系统300。图3的描述也参考图1和图2。

系统300可以包括经由专用充电端口131耦合的备选能量源198。备选能量源198可以具有电阻(限流)输出320。在图3的示例中，DCP 131可被实现为微型B USB连接器，并且USB端口130被实现为微型B USB插座，尽管也可以使用其它类型的连接器(包括除了USB之外的连接器)。

在一些示例实施例中，系统300可以包括控制器196。在370处，当控制器196检测到来自所耦合的能量源的处于或高于门限电流的电流时，控制器196可以激活开关340以便将370耦合到399，从而使得能够例如在240处进行正常的USB操作。然而，当控制器196在370处检测到来自所耦合的能量源的低于门限电流的电流时，控制器196可以激活开关340将370耦合到395，以便将能量源直接耦合(或保持耦合)到诸如电池194这样的负载，同时抑制由例如USB电路启动的一些USB操作。

在一些示例实施例中，控制器196可以保持开关340使得线370耦合到395和诸如电池194这样的负载，直到控制器196在370处能够检测到电流。如果来自所耦合的电源的电流小于门限电流(如在198处太阳能电池的情况下那样)，则控制器196可以保持开关使得线370耦合到395以及例如电池194。然而，如果来自所耦合的电源的电流处于或高于门限电流，则控制器196可以移动开关340使得线370耦合到399以及正常的USB电路以便启用正常的USB操作。

系统300还描绘了低功率指示器372，例如发光二极管或电墨指示器，以便用信号通知正在发生处于小于门限电流的能量采集模式。系统300还描绘了可以直接耦合到电池194的USB充电器连接。

在一些示例实施例中，控制器196以及本文所公开的相关联的能量采集模式可以启用例如UE的所有省电模式。例如，可以在就像没有功率供给的情况下使用相同的活动时间段而令UE的待机和睡眠模式保持原封不动(例如在240处)，以便即使在非常低的功率采集下也获得一些待机和睡眠时间的延长。如果设备处于断电模式并且电池没电了或部分充电，则UE可能不会醒来，直到USB能量采集器已将电池充电到足以唤醒UE的水平。在电池水平充足之后，UE可以运作得就像连接了正常的USB电源一样。

在一些示例实施例中，可以实现微功率充电控制。控制器196可以在CMOS中实现，以便其本身提供可忽略的功耗。

在一些示例实施例中，可以提供高达USB充电器水平500毫安(或其它电流水平，例如对于其它USB设备的较低的100mA或者较高的电流水平，以便例如在仅能提供接近500mA的低功率充电器的情况下获取效率)的恒定电流模式。在设定的USB能量采集门限电流水平(在一些情况下为500毫安)以下，控制器196可以独立地监控电池的电荷水平和采集电流。当电流超过门限电流水平时，控制器196可以将USB充电器连接到标准的USB输入端，以便允许设备根据常规USB充电过程来工作。当电流低于500mA时，UE/设备可以断开充电器，并且进入待机模式，从而允许控制器196重新激活。在实践中，大多数设备目前接受低于指定电流并且继续充电，虽然效率非常差。例如，如果设备本身在活动模式下消耗300mA，忽略所述500mA规范的下限，并且充电器仅提供400mA，则以常规方式利用100mA净充电电流对设备充电需要很长时间。然而，在能量采集模式下并且设备处于睡眠或断电状态，在一些实现中，利用所有可用的400mA的充电可以更快。此外，假设设备在具有外部电源的活动模式下消耗300mA(尽管在便携模式下只有100mA)，并且忽略所述500mA规范的下限，充电器这时仅提供200mA，那么连接这样的电源将不会导致设备被充电，而是继续减少其电池电量。然而，利用能量采集模式，设备可以不遭受其电池电量的减少，而是慢慢地对电池进行充电。

图4描绘了根据一些示例实施例的装置10的框图。例如，装置10可被实现为用户设备，诸如智能电话、音频源(例如，扩音器等)、音频池(例如，扬声器)、扩音器、耳机、数字耳机、电视、平板计算机和/或任何其它设备或附件。

在一些示例性实施例中，装置10可以包括耦合到端口130的控制器196，其中诸如源192和198的能量源可以耦合。

在一些示例实施例中，装置10可以包括与发射机14和接收机16通信的至少一个天线12。可选地，发射和接收天线可以是分离的。

在一些示例性实施例中，装置10还可以包括处理器20，处理器20被配置为分别针对发射机和接收机提供信号和接收信号，以及控制所述装置的功能。处理器20可被配置为通过经由针对发射机和接收机的电引线实现控制信令来控制发射机和接收机的功能。同样，处理器20可被配置为通过经由将处理器20连接到诸如显示器或存储器的其它元件的电引线实现控制信令来控制装置10的其它元件。可以例如以各种方式来体现处理器20，所述各种方式包括电路、至少一个处理核、具有伴随的数字信号处理器的一个或多个微处理器、没有伴随的数字信号处理器的一个或多个处理器、一个或多个协处理器、一个或多个多核处理器、一个或多个控制器、处理电路、一个或多个计算机、包括集成电路(例如专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)等)的各种其它处理元件，或者其某种组合。相应地，尽管图4中示出为单个处理器，在一些示例实施例中，处理器20可以包括多个处理器或处理核。

由处理器20发送和接收的信号可以包括根据适用的蜂窝系统的空中接口标准的和/或任意多个不同有线或无线联网技术的信令信息，所述有线或无线联网技术包括但不限于Wi-Fi、无线局域网(WLAN)技术，诸如电气和电子工程师协会(IEEE)802.11和/或802.16等。另外，这些信号可以包括语音数据、用户生成的数据和/或用户请求的数据等。

装置10能够通过一个或多个空中接口标准、通信协议、调制类型和/或接入类型等进行操作。例如，装置10和/或其中的蜂窝调制解调器能够根据各种第一代(1G)通信协议、第二代(2G或2.5G)通信协议、第三代(3G)通信协议、第四代(4G)通信协议、因特网协议多媒体子系统(IMS)通信协议(例如，会话发起协议(SIP)等)进行操作。例如，装置10能够根据2G无线通信协议IS-136、时分多址TDMA、全球移动通信系统GSM、IS-95和/或码分多址CDMA等进行操作。此外，例如，装置10能够根据2.5G无线通信协议通用分组无线电服务(GPRS)和/或增强型数据GSM环境(EDGE)等进行操作。此外，例如，装置10能够根据3G无线通信协议进行操作，诸如通用移动电信系统(UMTS)、码分多址2000(CDMA2000)、宽带码分多址(WCDMA)和/或时分同步码分多址(TD-SCDMA)等。装置10另外能够根据3.9G无线通信协议进行操作，诸如长期演进(LTE)和/或演进型通用陆地无线电接入网络(E-UTRAN)等。另外，例如，装置10能够根据诸如高级LTE等的4G无线通信协议以及可后续开发的类似无线通信协议进行操作。

应当理解，处理器20可以包括用于实现装置10的音频/视频和逻辑功能的电路。例如，处理器20可以包括数字信号处理器设备、微处理器设备、模数转换器和/或数模转换器等。装置10的控制和信号处理功能可以在这些设备之间根据它们各自的能力进行分配。处理器20可以另外包括内部语音编码器(VC)20a和/或内部数据调制解调器(DM)20b等。此外，处理器20可以包括功能来操作可存储在存储器中的一个或多个软件程序。通常，处理器20和所存储的软件指令可被配置为促使装置10实施动作。例如，处理器20能够操作诸如web浏览器这样的连接程序。所述连接程序可以允许装置10根据诸如无线应用协议WAP和/或超文本传输协议HTTP等的协议来发送和接收web内容，诸如基于位置的内容。

装置10还可以包括可操作地耦合到处理器20的用户接口，包括例如耳机或扬声器24、振铃器22、扩音器26、显示器28和/或用户输入接口等。如上所述，显示器28可以包括用户可对其触摸和/或做手势来进行选择和/或输入值等的触敏显示器。处理器20还可以包括被配置为控制用户接口的一个或多个元件的至少一些功能的用户接口电路，诸如扬声器24、振铃器22、扩音器26和/或显示器28等。处理器20和/或包括处理器20的用户接口电路可被配置为通过在处理器20可访问的存储器(例如易失性存储器40和/或非易失性存储器42等)上存储的计算机程序指令(例如软件和/或固件)来控制用户接口的一个或多个元件的一个或多个功能。装置10可以包括用于为与移动终端相关的各种电路(例如用于提供机械振动作为可检测的输出的电路)供电的电池。用户输入接口可以包括允许装置20接收数据的设备，诸如键板30(其可以是呈现在显示器28上的虚拟键盘或外部耦合的键盘)和/或其它输入设备。

如图4所示，装置10还可以包括用于共享和/或获得数据的一个或多个机制。例如，装置10可以包括短距离射频(RF)收发器和/或询问器64，因此可以根据RF技术与电子设备共享数据和/或从电子设备获得数据。装置10可以包括其它短距离收发器，诸如红外(IR)收发器66、使用蓝牙^TM无线技术操作的蓝牙^TM(BT)收发器68、无线通用串行总线(USB)收发器70、蓝牙^TM低能量收发器、ZigBee收发器、ANT收发器、蜂窝设备到设备收发器、无线局域链路收发器和/或任何其它短距离无线电技术。装置10(以及特别地，短距离收发器)能够在装置附近(例如10米内)向电子设备发送数据和/或从电子设备接收数据。包括Wi-Fi或无线局域网调制解调器的装置10还能够根据各种无线联网技术从电子设备发送和/或接收数据，所述各种无线联网技术包括6LoWpan、Wi-Fi、Wi-Fi低功率、WLAN技术等，诸如IEEE 802.11技术、IEEE 802.15技术和/或IEEE802.16技术等。

装置10可以包括诸如订户身份模块(SIM)38、可装卸式用户身份模块(R-UIM)、eUICC和/或UICC等的存储器，其可以存储与移动订户相关的信息元素。除了SIM之外，装置10还可以包括其它可装卸的和/或固定的存储器。装置10可以包括易失性存储器40和/或非易失性存储器42。例如，易失性存储器40可以包括随机存取存储器(RAM)，所述随机存取存储器(RAM)包括动态和/或静态RAM、片上或片外高速缓冲存储器和/或诸如此类。可以是嵌入式和/或可装卸式的非易失性存储器42可以包括例如只读存储器、闪存、磁存储设备，例如硬盘、软盘驱动器、磁带、光盘驱动器和/或介质，非易失性随机存取存储器(NVRAM)和/或诸如此类。与易失性存储器40类似，非易失性存储器42可以包括用于数据的临时存储的高速缓存区域。易失性和/或非易失性存储器的至少一部分可以嵌入到处理器20中。所述存储器可以存储可被所述装置用于实施本文关于控制器电路和/或UE等所公开的操作中的一个或多个操作的一个或多个软件程序、指令、信息片段和/或数据等。所述存储器可以包括能够唯一地标识装置10的标识符，例如国际移动设备标识(IMEI)码。所述功能可以包括关于过程200所公开的操作中的一个或多个操作。所述存储器可以包括能够唯一地标识装置10的标识符，例如国际移动设备标识(IMEI)码。在示例性实施例中，可以使用存储在存储器40和/或42处的计算机代码来配置处理器20，以便实施本文所公开的包括过程200的操作中的一个或多个操作。

可以以软件、硬件、应用逻辑或者软件、硬件和应用逻辑的组合来实现本文公开的一些实施例。所述软件、应用逻辑和/或硬件可以驻留在例如存储器40、控制装置20或电子组件上。在一些示例实施例中，应用逻辑、软件或指令集被保持在各种常规计算机可读介质中的任何一个上。在本文的上下文中，“计算机可读介质”可以是可包含、存储、传送、传播或传输由诸如计算机或数据处理器电路这样的指令执行系统、装置或设备使用或结合诸如计算机或数据处理器电路这样的指令执行系统、装置或设备来使用的指令的任何非瞬态介质，以图4所示为例，计算机可读介质可以包括非瞬态计算机可读存储介质，所述非瞬态计算机可读存储介质可以是可包含或存储由诸如计算机这样的指令执行系统、装置或设备使用或结合诸如计算机这样的指令执行系统、装置或设备来使用的指令的任何介质。

在不以任何方式限制以下出现的权利要求的范围、解释或应用的情况下，本文所公开的一个或多个示例性实施例的技术效果是对备选能量源的增强采集，所述备选能量源可能在某些时候不提供门限充电电流水平。

如果需要的话，可以以不同顺序和/或彼此同时执行本文所讨论的不同功能。此外，如果需要的话，上述功能中的一个或多个功能可以是可选的或可以被组合。尽管在独立权利要求中阐述了一些实施例的各个方面，但是一些实施例的其它方面可以包括来自所描述的实施例和/或具有独立权利要求的特征的从属权利要求的特征的其它组合，而不仅限于权利要求中明确阐述的组合。在本文中还应注意，尽管上文描述了示例实施例，然而这些描述不应被视为具有限制意义。相反，在不背离所附权利要求中限定的一些实施例的范围的情况下，可以做出若干变化和修改。其它实施例也可以在下述权利要求的范围内。术语“基于”包括“至少基于”。除非另有说明，否则对词语“诸如”的使用意味着“例如像”。