CN101467323A - 直流电源 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于手持式电子装置(88)例如移动电话的便携式电化学电源(20)。该电源(20)包括带有电连接器(86)的壳体(22)，电路板(24)，和位于其中的可移除的电化学电池(72)。电路板(24)带有从电化学电池(72)接收电能并提供电源输出来给外部装置(88)供电的供电电路。

Description

直流电源
技术领域
本发明整体上涉及一种用于手持式电子装置的便携式直流电源。更具体地，本发明涉及一种用于例如移动电话等装置的直流电源。
背景技术
便携式电池供电装置例如移动电话的增长在过去的几年间有了显著地提高并且该趋势被认为还将继续。移动电话通常使用置于话机内以提供所需电力的可再充电电池。电池给移动电话供电的时长主要取决于电池的型号和置于移动电话内的耗能元件的数量。响应消费者的需求，移动电话生产商将例如发送和接收数字图像和/或文字信息的能力引入移动电话元件中。不幸地是，含有这些元件通常会对给移动电话供电的可再充电电池带来附加的要求。最终结果就是移动电话的运行时间由于增加的电力需求而变得越来越短。在对于电池的电力需求不断增加的同时，为了减小移动电话的大小，移动电话的尺寸和重量在不断减小。随着移动电话尺寸的减小，置于移动电话内的电池盒的尺寸也被减小。这两种趋势的存在(也就是电力需求的增加和电池尺寸的减小)导致很多移动电话用户体验过因其移动电话电池在不恰当时刻的耗尽而导致的通话或数据传输失败。一种使解决该问题复杂化的附加趋势是绝大多数移动电话需要具有特定尺寸和形状特征的电池。为了鼓励消费者向移动电话生产商购买替换电池，移动电话被制成为包括具有特定的形状，封闭机构，电压要求等的电池。而且，置于移动电话内的再充电端口限制了能够被连接至移动电话的充电器的类型。总之，这些因素限制了消费者用另一个电源快速替换已耗尽电池的能力。
已经进行了多种尝试来发展合适的用于移动电话的便携式电源。例如，US6,127,801公开了一种电源，包括电池组和具有双向电路的基本单位。电池组被制成卡入到设计为被夹在移动电话上的基本单位内。不幸地是，电池组和基本单位会增加移动电话的尺寸和重量，这与消费者的期望相反，同时还会导致用户在移动电话的电池被耗尽时需要更换的部件数量的额外增长。在另一个例子中，US6,709,784公开了一种独特的电池组，该电池组能够被插入移动电话的接口以再充电移动电话的内置可再充电电池和/或直接给移动电话供电。该发明将电池和允许将电池组连接至移动电话的插头集成在一起。因此，当电池组的电池被耗尽时，整个电池组，包括插头在内，就必须报废，这增加了消费者的成本。
因此，存在一种对于使用通用电池的便携式直流电源的需求，消费者能够轻易地将这种通用电池插入可重复使用的壳体内和从中取出。该电源应该是重量轻，体积小并容易适于各种使用不同形状和尺寸的电池的移动电话。
发明内容
本发明提供一种能够给手持式电子装置，例如使用具有特定尺寸和形状的电池的移动电话，提供电流的便携式直流电源。本发明体积小，重量轻，并且使用便宜。
根据本发明的第一种应用，便携式电化学电源包括具有内表面和外表面的壳体，穿过壳体设置的电连接器，连接器具有可从外表面连接的第一端。电源还包括位于壳体内的电路板。电路板同时与电化学电池和连接器电连接，从电化学电池接收低于1.90V的输入电压并通过连接器提供高于3.00V的输出电压。壳体包括彼此连接在一起的至少两部分和适于可取出地容纳电化学电池的空腔。
根据本发明的另一种应用，一种用于向电池供电装置提供电流的方法包括提供一种具有至少一个端口的电池供电装置，该端口被物理地和电学地设置成从外部电源接收电流，选择一种具有第一端子，第二端子和低于1.90V的初始不变的开路电压的电化学电池，提供一个用于至少一块电路板和电化学电池的壳体，将电化学电池放入壳体内，在壳体开口端上固定一个封盖，提供一个细长的导电的连接器，将细长的连接器固定至壳体和本装置的端口从而在壳体和装置之间建立起电连接，并使组装起来的壳体，细长的连接器和装置在电路板从电化学电池接收输入电压时保持连接并将输出电压提供给装置。输入电压低于1.90V而输出电压高于3.00V。壳体包括开口端，侧壁和封闭端。电路板能够将电化学电池的电压从第一电压转化为较高的第二电压。壳体还包括界定出壳体封闭端的不导电的第一部分且电连接器被设置为通过该部分和包括侧壁的导电的第二部分。
而根据另一种应用，便携式电池供电电源包括：具有第一端和第二端的第一壳体部分，第一端包括第一开口；第二壳体部分，具有第三和第四端以及位于其间的电池容纳区域；电路板；和由电路板携带的供电电路。供电电路包括从第一电池接收电能的输入端和将电能提供给电池供电装置的输出端。电源还包括由电路板携带的第一电池触点且其与供电电路的输入端电连通，由电路板携带的电连接器且其与电源输出端电连通，以及适于和位于电池第二端的端子电接触的第二电池触点。第三端面向第一壳体部分，第一电池触点适于和位于容纳在电池容纳区域内的电池的第一端的端子电接触，而电连接器通过第一开口可到达电源外部。
根据另一种应用，便携式电池供电电源适于选择性地容纳基本圆柱形的第一和第二电池并通过电连接器将电能提供给外部的便携式电池供电装置。电源主要包括封闭地接合以形成具有电池容纳区域的整体组件的第一，第二和第三盖部，电路板，第四盖部，由第四盖部携带并适于可移除地将第四盖部连接至整体组件的第一和第二用户可操作连接部件，和由第四盖部携带的机械弹性导电部件。电路板带有供电电路，电连接器，适于和位于第一电池第一端上的端子电接触的第一电池触点，和适于和位于第二电池第一端上的端子电接触的第二电池触点。机械弹性导电部件适于提供分别位于第一和第二电池的第二端的端子之间的电连接。机械弹性导电部件与锁定部件有效机械连通。
而根据另一种应用，便携式电池供电电源包括第一高分子盖部，封闭地接合第二盖部以形成包括适于容纳电池的空腔的整体组件的第二高分子盖部，电路板，和由电路板携带的供电电路。供电电路包括从电池接收电能的输入端和用于将电能提供给外部装置的输出端。电源还包括由电路板携带并与供电电路的输出端电连通的第一电连接器，由电路板携带并与供电电路的输入端电连通的第一电池触点，封闭地接触整体组件以允许用户选择性地处理空腔的第三高分子盖部，以及由第三高分子盖部携带的第二电池触点。第一电连接器适于向对应的外部连接器提供可移除的电连接，第一电池触点适于提供和位于空腔内容纳的电池第一端的端子的电接触，而第二电池触点适于提供和位于电池第二端的端子的电接触。
根据本发明的另一种应用，一种组装电池供电电源的方法包括在第一盖部内安装可人工操作的第一和第二连接部件和机械弹性导电部件以使得导电部件将连接部件压向第一盖部的内表面并提供第一电池触点。该方法还包括将第二盖部卡合地连接至第三盖部以构成具有第一端和第二端以及位于其间的电池容纳区域的壳体，插入带有电连接器，第二电池触点，和从电池接收电能并产生电源输出来给第四盖部内的外部装置提供电能的电子电路的电路板，以使得电连接器与第四盖部内的第一开口对齐。该方法进一步包括将第四盖部卡合地连接至壳体的第一端和使用连接部件以可移除地将第一盖部连接至壳体的第二端。
根据另一种应用，一种组装便携式电池供电电源的方法包括将带有导电部件，电连接器，第一电池触点，和从电池接收电能并产生电源输出来给外部装置提供电能的电子电路的电路板放入第一盖部内，以使得电连接器与第一盖部内的第一开口对齐。该方法还包括将第一盖部连接至具有第一端和第二端以及位于其间的电池容纳区域的第二盖部以使得导电部件和第一壳体的第一端电接触，并可移除地将带有第二电池触点的第三盖部连接至壳体的第二端。
本发明的更多其他应用将通过阅读和理解随后的说明书和附图而被本领域普通技术人员领会。
附图说明
图1是便携式电源的分解截面图；
图2是已组装的便携式电源的截面图；
图3示出了便携式电源，通用连接器和移动电话的透视图；
图4示出了本发明的方法的流程图；
图5示出了电子电路的功能方块图；
图6示出了电子电路的变压功能；
图7是便携式电源的顶部正面透视图；
图8是具有被设置为透明的封盖的便携式电源的顶部正面透视图；
图9是具有被设置为透明的封盖的便携式电源的底部正面透视图；
图10是印刷电路板和光导管的透视图；
图11是底盖内部的透视图；
图12是顶盖内部的透视图；
图13示出了一部分连接器壳体的截面；
图14示出了组装电源的步骤。
具体实施方式
下面参照附图且更具体地是参照图1，示出了本发明的便携式电源20的分解截面图。电源通常包括壳体22，电路板24，绝缘环26，和电化学电池72。壳体22包括不导电的第一部分28和导电的第二部分30，第二部分30能够被进一步划分为第一分部32和第二分部34。第一部分28由不导电且透明的材料制成以允许消费者看到电路板上的部件。第二部分由本身是导电材料的铝制成。第一部分28和第二部分30可以被固定在一起。电路板24，作为公知的印刷电路板(PCB)，通常包括用不导电的薄片成型的具有第一平面50和第二平面51的基板。电子部件，例如电阻，二极管，变压器等，被印制和/或以其他方式固定至任一基板平面。固定至第一表面的是管状金属触点36和发光二极管53。固定至电路板第二表面的是位于至少部分电路板边界附近的弧形导电触点99。第二表面上的弧形触点99与固定至第一平面和/或第二平面的电子电路(未示出)电接触。电路板的管状金属触点36的一部分延伸穿过内壁40内的开口38。开口38的直径大于管状金属触点的顶部46的外径但是小于和内壁40的内表面44接触的凸缘42的直径，从而限制管状触点能够伸出开口的距离。内壁40被充分凹进以防止管状触点36的顶部46延伸超出由绝缘的第一部分28的边缘48所确定的平面。具有确定开口27尺寸的内径和外径的绝缘环由电绝缘材料制成。绝缘环26邻接电路板24的底面和第一分部32的横档52。在组装电源时，第一分部32的前沿54延伸穿过绝缘环26并与电路板24底面上的弧形导电触点99形成导电接触。第一分部32具有外径56，内径58，前端60和后端62。前端和后端都有螺纹以便于可移除地将第一分部32分别固定至第一部分28和第二分部34。第二分部34，本文中也被称作封盖，是一个具有封闭端64和与封闭端相对的螺纹开口66的杯形部件。导电的金属螺旋弹簧68被固定至封盖34的内底面70。
图2中公开的组装电源可以按下述步骤组装。将电路板朝向并插入壳体的第一部分28以使得管状金属触点穿过第一部分的内壁40内的开口伸出直到管状触点的凸缘42触及内壁40的内表面44为止。然后将绝缘环26插入壳体第一分部32的前端60。绝缘环26的外径略微大于第一分部32的第一内径58且略微小于横档52的内径从而确保绝缘环26搁置在横档52上且不会阻挡第一分部32的前沿54。第一部分28随即通过将第一部分螺纹固定在第一分部上的方式被固定至第一分部32从而限制住绝缘环26并建立起第一分部的前沿54和电路板24的底面51上的周缘触点之间的电路。为了最小化电源的成本和体积，壳体被设计为去掉了独立导线或其他已能够被用于完成从电池的第二端子到电路板的电路的电导体。这是通过构造由本身是导电材料的铝制成的第一分部和第二分部而实现的。其他的导电材料，例如镀镍钢，铜或黄铜都可以用来替代铝。如果需要，壳体可以由电绝缘材料例如塑料制成，提供一条设置在电池的第二端子和电路板之间的导电路径。导电路径可以是固定至绝缘壳体内表面并缠绕或者以其他方式终止在壳体的前沿54上的细长条的黄铜以与PCB的弧形触点99形成电接触。随后将电化学电池72插入空腔74以使得电池的第一端子76延伸穿过绝缘环26内的开口27并接触设置在电路板24底面中心上的电触点。绝缘环防止第一端子和其他可能设置在电路板底面上的电子部件之间的电接触。随后通过绕第一分部外壁的外表面手动旋转封盖将第二分部34，本文中也称作封盖，固定至第一分部32的后端62，以使得第一分部外表面上的螺纹皱褶80与封盖内表面中的凹槽82相接合。弹簧68将电池压向电路板从而确保建立并保持电池和电路板之间良好的物理接触同时也提供了电池的第二端子和封盖之间的导电路径。
固定在电路板上的是电子电路300的各个部件。这些部件可以被固定至电路板的第一侧面50，第一侧面50是电路板距离电化学电池最远的侧面，而对于电路板的第二侧面51来说，则是距离电化学电池最近的侧面。
电路的第一部分用作测量电路而电路的第二部分用作增压电路。测量电路的基本功能是检测电源所连接的电池供电装置的存在，然后确定固定在电源壳体内的电化学电池是否能够提供具有足够电流强度和电压的电流来操作该装置和/或给构成该装置一部分的可再充电电池再充电。如果测量装置能够检测到的该装置的一个或多个电子参数例如电阻对于测量电路来说不可接受，那么测量电路将不允许增压电路给该装置供电。类似地，如果测量电路确定该电池的电化学容量已经被完全耗尽从而禁止该电池继续给增压电路提供足够的电流，那么测量电路将不允许增压电路工作。在一个实施例中，测量电路可以被设置为大约每秒钟尝试检测合适的装置和电化学电池的存在两次。从消费者的观点出发来看，电源一直是“打开”的。但是，由于给测量电路供电的电池的功耗非常小，因此在必须更换电池之前，电池能够给测量电路供电很长一段时间。
增压电路的功能是将电池的电压，在本文中也被称作增压电路的输入电压，从第一电压转化为较高的第二电压。优选地，增压电路的输入电压，被定义为电池在任意电路中放电并消耗超过百分之一的电池理论电化学容量之前电池的闭合回路电压，低于1.90V。增压电路接受电池的电压低于1.90V的能量，并将其转化以产生高于3.00V的输出电压，这是给很多商用移动电话供电所需的最低电压。如果需要，增压电路可以被设置为将输出电压转化为不同的电压例如3.60V。增压电路直到测量电路确定电池的输出电压和装置的电子参数满足了预定标准例如用于电池的最小闭合回路电压和用于装置的最大电阻才会被激活。
参照图5的功能方块图，电子电路300工作时被有效连接在电化学电池72和给电子装置88例如移动电话供电的电池310之间。
电子电路300由电化学电池72供电。电子电路300将由电化学电池72提供的电能转化为适合给电子装置88供电的电压和电流水平。
在一个实施例中，电子电路300从一块具有1.5伏直流(VDC)额定电压的碱性AA电池接收输入功率并产生高于约3.0伏直流(VDC)的输出电压。更具体地，电路300给具有3.6伏直流(VDC)额定电压的锂离子电池310提供充电电流。电子电路300包括有效连接至反过来给锂离子电池310提供电能的充电/增压电路307的控制器306。输入测量电路302被有效连接至电化学电池72并给控制器306提供电池72所供电压的指示信号。负载测量电路304被有效连接至负载310并给控制器306提供负载310所消耗电流的指示信号。人眼可读的指示器308例如一个或多个发光二极管(LED)指示电源的状态。
图6示出了表示提供给锂离子电池310的输出电流和电压与由电化学电池72提供的输入电压之间关系的示意图。在锂离子电池310的3.6伏直流(VDC)额定电压附近的电压值第一范围中，电路300用作电流源以给电池310提供基本恒定的充电电流。由于电池310的电压随着电池充电量的增加而升高，提供给电池310的电流被降低直到电池310被充分地充电为止。
继续参照图5，电子电路300还包括测量电化学电池72所提供的输入电压的输入测量电路302。高于第一电压阈值，例如约1.1伏直流(VDC)时，由充电电路307提供的电流作为输入电压的函数基本保持恒定。随着电池72电压的降低，由充电电路307提供的电流也同样降低。当电池72的电压下降到低于第二阈值，例如约0.6伏直流(VDC)时，控制器306进入待机模式或低功率模式，在此模式下增压电路307被禁用且充电电路307不再给锂离子电池310供电。
负载测量电路304在电路的输出端测量负载的存在。如果检测到没有负载，那么控制器306进入待机模式或低功率模式，在此模式下增压电路307被禁用以保存电池72中的能量。另一方面，如果负载测量电路304指示存在合适的负载，那么增压电路被启用，且电子电路300给电池310提供再充电电流。控制器306使指示器308闪动以表明该装置正在给负载供电。
在一个实施例中，使用可以从以色列特拉维夫的Techt ium有限责任公司获得的TEC103集成电路来实现电子电路300。当然，也能够实现其他的电路实施例。
尽管上述的内容集中在再充电锂离子电池方面，但是电子电路300还可以在电子装置88运行时提供附加或辅助电源，或者可以被用于直接给装置供电。
也可以实现电子电路300的其他实施例。因此，例如电路可以被设置为提供适合用于除了锂离子电池以外的电池充电技术的电压和/或电流水平。电路可以被设置为提供合适的电压和/或电流以在没有电池310时直接给负载供电。而且，可以省略输入和负载测量功能两者之一或全部省略。
图3中示出了以下三种部件的透视图：本发明中的便携式电源20；细长，柔性，导电的连接器86；和移动电话88。电源20包括透明的第一部分28，通过第一部分28可以看到两个发光二极管53；管状金属触点36和电路板24。被设置在管状触点36的一端和印刷电路板24之间的弹簧触点92与管状触点36电绝缘。弹簧触点92被电连接至电化学电池的其中一个端子而管状触点36被与电池的另一个端子电连接。柔性连接器86包括在其一端的第一连接部件94和在其相反端的第二连接部件96。连接部件是能够被用于在电源和装置之间建立电连接的电插头。两个插头通过包括用电绝缘材料涂覆的金属导线的软线被电连接和物理连接在一起。第一连接部件94包括外绝缘部分102，第一导电部分104，第二导电部分106和绝缘套108。第一导电部分104是设计用于形成和管状触点36的内径紧配合的管状金属触点。绝缘套108环绕第一部分104的内表面且略微地延伸超出第一部分104的顶部从而构成第二导电部分106延伸穿过的电绝缘路径。当消费者抓出外绝缘部分102并将第一连接部件94插入电源的管状金属触点36时，第一导电部分104即和管状触点36建立起电连接而第二导电部分106即和弹簧92建立起电连接。第二导电部件96被成型为恰好符合移动电话88的端口110所界定的空腔。因为移动电话生产商可能会使用几种不同端口中的一种，而每一种端口相对于其他端口来说都是独特成型的，所以消费者需要选择柔性导电连接器，其具有被恰当地设置用于匹配其电话端口的第二连接部件。如果消费者需要先后给具有不同尺寸端口的两种不同的移动电话充电，例如在消费者将他们的旧移动电话换为新移动电话时可能会出现这种情况，那么只要选择一种能够适合新电话的柔性连接器该电源就仍然可用。当柔性连接器的第一连接部件被插入电源的管状触点且第二连接部件被插入装置的端口时，电源的测量电路就检测移动电话，并且只要通过测量电路检测到一个或多个预定参数就允许电源向话机送出电流。
如图4所示，本发明的一种方法包括以下步骤。在步骤200中，提供一种电池供电装置。该装置包括一个端口，导电的连接部件可以被插入该端口。在步骤202中，组装便携式电源。该电源包括具有可移除地位于其中的电化学电池的壳体。在步骤204中，提供细长的导电连接器。连接器具有连接到一端的第一连接部件和连接到连接器另一端的第二连接部件。步骤206表示将第一连接部件连接至电源和将第二连接部件连接至装置的端口。在步骤208中，在印刷电路板从电池接收输入电压并给装置提供输出电压时，其中输入电压低于1.90V而输出电压高于3.00V，使装置、细长的连接器和电源保持连接。
用于在本发明的便携式直流电源中使用的优选电池是主要为圆柱形的单块电池，其包括含锂的单个阳极以及含二硫化铁和非水电解质的单个阴极。优选电池具有凝胶卷结构，其中阳极条(锂)，阴极(二硫化铁)和隔离物被卷在一起以形成线圈，随后线圈被插入构成电池主体的容器中。凝胶卷电池公知地具有很大的阳极到阴极的分界面积，这有助于快速放电。在优选的实施例中，至少百分之二十的电池理论电化学容量在1.40V或更高电压下被释放，且电池具有初始不变的介于1.50V和1.90V之间的开路电压。其他适合的化学电池包括：(1)主要为圆柱形的电池，含有锌，碱性电解质和从由二氧化锰，羟基氧化镍和氧化银构成的组中选出的一种或多种电化学反应材料；(2)包括锌，碱性电解质并具有一个或多个气体出入口和/或气体管理器的金属/气体电池；(3)利用碱性电解质与包含镍和镉或者包含镍和金属氢化物的电极的可再充电电池；和(4)利用锌做阳极，二氧化锰做阴极和酸性电解质的电池。为了适应商用电话的尺寸，电源的壳体被制成为界定一个圆柱形空腔以容纳一块电化学电池，本文中也被称为电池，例如R6(AA)，R03(AAA)，R14(C)或R20(D)型电池。因为电源使用通用电池，所以不再需要购买各种独特形状的电池给消费者拥有的各种不同装置供电。本发明的电源允许消费者使用单个电源先后给多种不同装置供电。
设计包含电化学电池的电源时可能需要考虑的其中一个问题是在电池被放电时对于产生的热量的管理。例如，当包含锌，二氧化锰和碱性电解质的R6型电池在一安培的恒定电流放电率下被连续放电，电池的外表面能够升温至45℃。如果电池的外表面接触电源壳体的内表面，那么热量将会被传导地送至并穿过电池的壳体。如果电源随后被一个没有预料到的消费者例如儿童拿起，电源壳体升高的温度可能会使消费者突然扔掉电源结果导致伤害了消费者和/或损伤了电源和/或装置。一种安全地管理由电池产生的热量的方法是最小化最近被放电的电池和壳体内表面之间的接触，特别是壳体侧壁的内表面和电池的圆周表面之间的接触量。优选地，电池的圆周表面区域和壳体的侧壁之间的接触被限制在小于电池圆周表面面积的5％，这样能够确保至少95％的电池圆周表面面积不与壳体的内表面接触。这可以通过在壳体内装入一种部件以在插入电池时将电池置于空腔的中心并且无论用户如何改变电源的朝向都将电池保持在空腔的中心而实现。例如，绝缘环26(参见图1)可以由足够厚的材料制成以允许在其位于底面51内的部分成型为皱褶和/或凹槽，这样能够限制电池的第一端子76的侧向移动从而限制电池的侧向移动。类似地，封盖34的内底面70可以被成型为接合电池第二端子78上的皱褶和/或凹口并因此防止电池在空腔内的侧向移动。管理从电池到电源壳体的热量传输的另一种方法是将管状成型的热绝缘体插入电池和壳体侧壁的内表面之间。管状成型的热绝缘体的直径需要大于电池的直径并且小于壳体的内径。可选地，可以在壳体的内表面上添加热绝缘材料。而管理热量传输的另一种方法是确保壳体的内径至少比电池的外径大5％，从而确保在壳体和电池的圆周表面区域之间存在气体层。
图1中所示的电源的壳体可以穿过壳体加工出一个或多个开口以便于气体例如氧气和/或氢气流入或流出壳体。某些电池，例如包含锌，二氧化锰和碱性电解质的圆柱形电池，公知地会在放电期间产生氢气。气体通过渗透穿过电池的密封组件缓慢地从电池的壳体逸出。穿过电源壳体的开口可以允许气体逸出从而避免电源壳体内的氢气危险的积聚。包含穿过壳体的开口的另一个理由是如果电池是使用氧气作为电池的一种反应物的气体电池，那么允许空气中的氧气进入电化学电池。氧气将流过电源壳体内的开口并随后流过电化学电池壳体内的开口，在此氧气可以和电池的其他电化学反应材料一起反应以产生电流。开口也可以被用于释放电池放电时产生的热量。
因为本发明的电源是要用于供消费者在其日常生活中使用的，有时装置和电源可能会被临时性地在钱包，公文包或衣服口袋内存放，所以电源占据的总体积需要被最小化。因此壳体占据的体积相对于电化学电池占据的体积而言应该被最小化。优选地，电化学电池的体积应该至少是电源占据的总体积的85％。更优选地，电化学电池的体积应该至少是电源占据的总体积的90％。为了实现该目标，本发明的电源被优选地设计为包括的电化学电池具有的外径不小于电池所插入空腔内径的95％。
下面介绍本发明的优选电源的操作。将具有电连接至单个阳极的第一端子，电连接至单个阴极的第二端子，和不变的低于1.90V的开路电压的主(不可再充电的)电池穿过开口插入部分封闭的壳体，壳体包括印刷电路板和设置为穿过壳体的电连接器。在开口上固定有封盖从而在电池的第二端子和壳体的导电部分之间提供导电路径以和印刷电路板建立起电连接。印刷电路板包括检测正确插入并具有最小电压的电池的存在的测量电路。印刷电路板进一步包括被短时间点亮以提醒消费者电源正在运行的发光二极管。消费者随后将细长导电的连接器的一段连接至伸出壳体的电源的电连接器并将细长的连接器的第二端连接至移动电话的充电端口。电源的测量电路检测到存在可以被电源再充电的移动电话之后就激活印刷电路板的增压电路以将电池的电压从低于1.90V增加到高于3.00V或更高。由电源提供的功率被用于再充电移动电话的可再充电电池和/或直接给移动电话供电。测量电路监控移动电话的电压，如果移动电话的电压下降到低于预定的最小电压就降低或者停止电源的输出。例如，如果移动电话的电压下降到低于第一阈值电压例如1.10V，那么就降低电源的输出。当移动电话的电压下降到低于第二阈值电压例如0.60V，那么电源的输出就被降低为0.0V。
下面参照图7，便携式电源700具有顶部702，底部704，前部706，后部708，以及第一侧面710和第二侧面712。因为电源700是便携式的，上述说明是为了提供一种一致的参考框架用于介绍电源700自身而不应该对应于用户的参考框架或者外界其他方式的参考框架。如图7所示，电源700适于容纳两节AA型电池。还是如图所示，电源700具有的外部尺寸为83.4mm的长度×41mm的宽度×22.8mm的深度并且采用具有基本扁平的前部706和后部708表面的卵形的形状。
电源700包括可以有利地使用高分子材料例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)模制或以其他方式成型的前盖714，后盖716，顶盖718，和底盖720。电连接器722例如阴极插头可以通过通常位于顶盖718的顶表面中心的开口存取。人眼可读的第一状态指示器724a在顶盖718的第一侧面710可见。对应的人眼可读的第二状态指示器724b(参见图9)类似地在第二侧面720可见。第一锁定部件726a被设置在底盖720的前部706。对应的第二锁定部件726b(在图7的透视图中也不可见)被类似地设置在底盖720的后部708。
图8和图9分别示出了具有设为透明以便于图示的前盖714的便携式电源700的顶部正面透视图和底部正面透视图。便携式电源700包括适于容纳通常为圆柱形的第一和第二电池的电池容纳区域802。后盖716包括面朝前方，基本为弧形的电池支撑件806。前盖714包括类似的面朝后方的支撑件。
位于后盖716边缘的突起808和凹口810卡合地连接位于前盖714边缘的对应凹口和突起。更具体地，卡扣和凹口被设置为便于将盖部714，718组装为整体部件但是防止被用户很容易的拆开。
另外参照图11，底盖720被可移除地连接至电源700以允许用户插入和取出电池。底盖720带有优选相同的锁定部件726a，726b，和接触部件820。
锁定部件726a，726b包括用户可操作的致动部分812a，812b，可以分别通过底盖720内的无材料区域操作。如图所示，致动部分812a，812b基本与底盖720的外表面平齐。锁定部件726a，726b还包括肩部1102a，1102b，其具有大于无材料区域的尺寸并用于保持锁定部件726a，726b在底盖720内的位置。
锁定部件726a，726b还包括从底盖720向上延伸的盖部接合部分814a，814b。盖部接合部分814a，814b包括凹口816a，816b，无材料区域，挡片，或与位于前盖714和后盖716的内表面中的对应突起相接合的类似部件。各个突起通常具有弯曲或楔形的形状以使得突起的高度相对稍低于各个封盖的顶部并相对稍高于底部。应该理解，这样的设置有助于将底盖720组装至前盖714和后盖716并防止很容易地被拆开，除非按压致动部分812a，812b。盖部接合部分814a，814b也可以被设置用于提供突起以接合盖部714，716上对应的凹口或锁定部分。
接触部件820由导电的弹性材料例如AISI 302铬镍不锈钢制成。接触部件820由通常从底盖的内底面向内延伸的凸块822支撑。杆824穿过接触部件820上对应的孔延伸以帮助定位接触部件820。杆824可以以热压或其他方式成型以保持接触部件820就位。其他的紧固方式，例如卡合地与孔接合的开口柱，机械紧固部件例如螺栓，粘接剂，和/或紧配合方式也都可以使用。
接触部件820包括与锁定部件726a，726b内部中对应的凹槽或凹口接合的锁片826a，826b。接触部件820的弹性性质会将锁定部件726a，726b向外压向底盖720直到它们各自的肩部1102a，1102b接触到其内表面为止。接触部件820还包括第一电池触点828a和第二电池触点828b以提供和插入电池容纳区域802内的电池端子的电连接。接触部件的弹性性质用于提供与装在电池容纳区域802内的电池之间可靠的电连接。
如图所示，底盖720和相关部件具有旋转对称性以使得接触部件820可以被安装在底盖内的两个180°旋转相对的位置中的任意一个；盖锁726a，726b是可以互换的。而且，底盖720可以类似地安装在电源的两个180°旋转相对的位置中的任意一个。这种结构的一个特定优点是简化了电源700上的底盖720的组装和安装。
下面回到图8和图9并另外参照图10，顶盖718包括第一连接部件902a和第二连接部件902b，分别卡合地连接后盖716和前盖714。连接部件902a，902b优选地为楔形以使得顶盖718在朝向错误时无法被安装。更具体地，第一连接部件902a包括基本为正方形的孔来适于接合后盖712内表面上对应形状的突起904a。第二连接部件902b类似地包括基本为圆形的孔来适于接合前盖714内表面上对应形状的突起。各个突起904具有基本楔形的形状以使得突起的高度相对稍低于各个封盖的顶部并相对稍高于底部。应该理解，这样的设置有助于将顶盖718组装至前盖714和后盖716并防止被用户或者其他人很容易地拆开。
顶盖718上带有PCB 908。设置在PCB 908的第一侧面912上的是第一和第二电池触点906a，906b，适于分别和插入电池容纳区域802内的电池的端子电接触。从前盖714和后盖716的内表面伸出的电池极性部件910，防止更靠近第一侧面710设置的电池以错误的极性被插入。更具体地，极性部件910与前盖和后盖一起配合以形成孔998，其尺寸允许所需型号电池(在图示的实施例中为AA型电池)的正极端通过孔998伸出以接触第一电池端子906a。孔998具有小于所需型号电池外径的尺寸以使得负极端无法进行这种接触。
PCB 908还带有供电电路以将电池提供的电能在电源输出端转化为所需的电压和/或电流水平。在一个实施例中，供电电路可以基本按照上述与电路板24和电路300相关的内容工作。但是，如结合图7-11的内容所示，电池被成组地电连接。因此，供电电路的输入电压通常是提供给电路板24的电路的电压的两倍，所以电路300的操作也应该相应地调整。这样设置的一种结果是电源700可以有利地给GSM移动电话和其他与只能通过单节电池有效供电的装置相比具有相对较高功率需求的电子装置供电。
图10示出了PCB 108的第二侧面914，连接器722，光源1001a，1001b，例如为发光二极管(LED)，和光导管1002。PCB 908的第二侧面914上带有被电连接至供电电路输出端的连接器722。连接器722被设置为在将PCB 908装入电源700时与对应的顶盖724上的开口对齐以使得连接器可以从电源外部插拔。与顶盖718内表面中对应的凹槽接合的键部1008a，1008b防止PCB 908以错误的朝向被安装。
如图所示，连接器722还包括基本为管形或圆柱形的部分1098，该部分穿过光导管1002的无材料区域。由聚碳酸酯或其他合适的材料制成的光导管1002的外部具有基本为弓形或弧形的形状，该形状通常符合顶盖718的形状以使得光导管可以被插入其中。光导管1002的外表面包括凹槽或狭缝1004与对应的从顶盖718的内表面向内突出的凸块相接合以帮助正确地定位光导管1002。
被电连接至供电电路以提供电路状态指示的光源1001a，1001b被设置为使得当PCB 908和光导管1002被装入电源内时，光源1001a，1001b与光导管1002对应的光接收部分1006a，1006b光学连通。光导管1002进一步与顶盖718的光传输或无材料区域对齐以给穿过其中可见的状态指示器724a，724b提供信号。另外，光导管1002的部分或全部的环形部分1096可以为了可见而被设置在连接器722的圆柱形部分1098和顶盖718对应的无材料区域之间。这样的设置可以被用于在电源700的顶部提供额外的人眼可读的指示。如图所示，顶盖718和光导管1002具有旋转对称性以使得光导管1002可以被安装在底盖内的两个180°旋转相对的位置中的任意一个。
图12示出了便于使用旋转锁定式外部连接器的顶盖718的可选实施例。如上所述，顶盖718包括与连接器对齐并提供插口的孔1202。但是如图12所示，顶盖包括位于顶盖718的顶面上或顶面附近的180°相对的支架或凸起部分104a，1204b，在此孔1202具有相对较小的直径。换句话说，顶盖还包括位于顶盖718的顶面上或顶面附近的180°相对的无材料区域1206a，1206b，在此孔具有相对较大的直径。将孔限制为较小直径的附加凸起或支架1208a，1208b被设置在无材料区域1206a，1206b下方。
对应的外部连接器的一部分壳体具有图13所示的截面。该壳体包括尺寸被成型为刚好穿过无材料区域1206a，1206b的凸起或支架1302a，1302b。凸起1302a，1302b的位置和深度被设定为使得连接器可以被插入孔102并旋转以防止外部连接器被从电源700上移除。尽管附图中提供了一种90°旋转锁定的连接器，但是孔和外部连接器也可以很容易地设置为提供180°锁定或其他所需的锁定方式。这样的设置可以类似地被结合用于封盖28。
在一个实施例中，前盖714和后盖716以及锁定部件726被设置为第一种颜色，而顶盖718和底盖720被设置为第二种颜色。标志，说明，附加的装置图案或其他类似的内容也可以被设置在壳体的外表面上，例如通过贴上另外模制的塑料片。特别是顶盖718还可以被加工为半透明或透明的。
还有其他的变形也是可能的。例如，电源700可以被设置为容纳AAA，C，D，或其他型号的电池。电源还可以被设置为容纳四块或更多块电池，或者如果导电路径被设置在电池的第二端子和PCB908之间，那还是只能容纳单块电池。
下面参照图14介绍电源的组装。在步骤1402中，连接前盖714和后盖716以形成壳体。在图示的实施例中，盖部被卡合在一起以使凸起808和凹口810接合。
在步骤1404中，光导管1002和PCB 908被插入顶盖718。换句话说，顶盖被设置在光导管1002和PCB 908上方。注意光导管可以被安装在两个180°相对的位置中的任意一个。但是，PCB是被键固定的并且只能从一个旋转位置被插入。
在步骤1408中，顶盖718被连接至壳体。在图示的实施例中，两部件被卡合在一起以使得连接部件902接合其对应的突起904。注意顶盖718和壳体只能从一个旋转位置被连接。
在步骤1406中，锁定部件726a，726b和连接部件802被安装在底盖720内。杆824可以根据需要以热压或其他方式成型。
在步骤1410中，电池可以被随意地插入电池容纳区域802。极性部件910防止被错误插入的电池的负极端与电池触点906a形成电接触。
在步骤1412中，底盖720被连接至壳体。注意底盖720可以被安装在两个180°相对的位置中的任意一个。
底盖720可以通过按压锁定部件726a，726b的致动部分812a，812b直到接合部814a，814b从其各自的突起脱离并将底盖720与壳体的其余部分分离而被拆下。电池可以随后通过拆下底盖所造成的开口而被从电池容纳区域中取出。
上述的说明内容只考虑了优选实施例。本领域普通技术人员和制作并使用本发明的人员都能够对本发明做出修正。因此，应该理解附图中示出的和上述介绍的实施例仅仅是用于说明的目的而并不是为了限制本发明的保护范围，本发明的保护范围根据包括等价原则在内的专利法的法条解释由下述的权利要求确定。

Claims (46)

1、一种电子电路(300)，包括：
壳体(700)；
在所述壳体内容纳多块电池(72)的电池容纳区域(802)；
测量所述多块电池(72)的输入功率并产生第一信号的输入测量电路(302)；
测量输出功率消耗量并产生第二信号的负载测量电路(304)；
将所述输入功率转化为所述输出功率的增压电路(307)；以及
根据所述第一信号和第二信号控制所述增压电路(307)的控制器(306)。
2、如权利要求1所述的电路(300)，进一步包括指示所述电路(300)状态的指示器(308)。
3、如权利要求2所述的电路(300)，其中所述状态包括负载(310)的存在。
4、如权利要求2所述的电路(300)，其中所述状态包括所述电路(300)的充电状态。
5、如权利要求1所述的电路(300)，其中所述输入功率和所述输出功率具有不同的电压。
6、如权利要求1所述的电路(300)，其中所述输入功率具有低于约1.90伏的电压而所述输出功率具有高于约3.00伏的电压。
7、如权利要求1所述的电路(300)，其中所述多块电池(72)包括第一和第二电池。
8、如权利要求1所述的电路(300)，其中所述输出功率被电子装置(88)的电池(310)所消耗。
9、如权利要求1所述的电路(300)，其中所述控制器(306)驱使所述增压电路(307)以设定的充电电流和充电电压提供所述输出功率。
10、如权利要求1所述的电路(300)，其中所述控制器(306)驱使所述增压电路(307)作为恒流电源提供所述输出功率。
11、如权利要求1所述的电路(300)，其中所述控制器(306)驱使所述增压电路(307)随着负载(310)的输出电压的升高而降低电流。
12、如权利要求1所述的电路(300)，其中所述控制器(306)驱使所述增压电路随着所述输入功率的输入电压的降低而降低输出功率的电流。
13、如权利要求1所述的电路(300)，其中所述控制器(306)在所述增压电路(307)被禁用时进入低功率模式。
14、如权利要求1所述的电路(300)，其中来自所述输入测量电路(302)的所述第一信号表示所述输入功率的输入电压。
15、如权利要求1所述的电路(300)，其中来自所述负载测量电路(304)的所述第二信号表示消耗电流。
16、如权利要求1所述的电路(300)，其中来自所述负载测量电路(304)的所述第二信号指示外部装置(88)的存在。
17、一种便携式电池供电电源，包括：
(a)具有第一端和第二端的第一壳体部分，第一端包括第一开口；
(b)第二壳体部分，具有第三端和第四端以及位于其间的电池容纳区域；
(c)电路板；
(d)由所述电路板携带的供电电路，且所述供电电路包括输入端和给电池供电装置提供电能的输出端；
(e)由所述电路板携带并与所述供电电路的输入端电连通的第一电池触点，其中所述第一电池触点适于和位于所述电池容纳区域内容纳的电池的第一端的端子电接触；
(f)由所述电路板携带并与所述电源输出端电连通的电连接器，其中所述电连接器可以通过所述第一开口连接到所述电源外部；
(g)适于和位于所述电池第二端的端子电接触的第二电池触点。
18、如权利要求17所述的电源，其中所述第二壳体部分构成所述第二电池触点和所述供电电路的输入端之间的至少一部分导电路径。
19、如权利要求18所述的电源，其中所述第二壳体部分由导电材料制成。
20、如权利要求19所述的电源，其中所述第一壳体部分由电绝缘材料制成。
21、如权利要求17所述的电源，其中所述电源包括电绝缘部件，所述第三端包括凹槽，所述电绝缘部件位于所述凹槽内，所述电路板与所述第三端电接触，且所述绝缘部件允许容纳在所述电池容纳区域内的电池的正极端接触所述第一电池触点但防止所述电池的负极端接触所述第一电池触点。
22、如权利要求17所述的电源，其中所述电路板包括与所述供电电路输入端电连通的导电部件，所述第二壳体部分包括电导线，所述导电部件与所述电导线电接触，且所述电导线与所述第二电池触点电连通。
23、如权利要求22所述的电源，其中所述第二壳体部分由导电材料制成。
24、如权利要求17所述的电源，包括螺纹连接至所述第四端的封盖。
25、如权利要求23所述的电源，其中所述第一和第二壳体部分被螺纹连接在一起。
26、如权利要求17所述的电源，其中所述第二壳体部分包括第一盖部和卡合地连接至所述第一盖部的第二盖部，且其中所述第一壳体部分被卡合地连接至所述第二壳体部分。
27、如权利要求17所述的电源，包括位于所述第一壳体部分内的光导管，且其中所述电路板带有第一发光二极管，所述光导管的第一光线接收部分与所述发光二极管光学连通，且由所述光导管发出的光线通过所述第一壳体部分可见。
28、如权利要求27所述的电源，其中由所述光导管发出的光线通过所述第一壳体部分的第一和第二侧面可见。
29、如权利要求28所述的电源，其中由所述光导管发出的光线通过所述第一壳体部分的第三侧面可见。
30、如权利要求28所述的电源，其中所述电路板带有第二发光二极管且其中所述光导管的第二光线接收部分与所述第二发光二极管光学连通。
31、如权利要求17所述的电源，包括由所述电路板携带并与所述供电电路的输入端电连通的第三电池触点，且其中所述电池容纳区域适于容纳第二电池。
32、如权利要求31所述的电源，包括锁定地连接至所述第四端的封盖，且其中所述封盖带有所述第二电池触点。
33、如权利要求32所述的电源，包括机械弹性导电部件和可通过所述封盖操作的用户可操作锁定部件，其中所述封盖带有所述导电部件和所述锁定部件，所述导电部件适于和所述第一和第二电池的端子电接触，且所述导电部件将所述锁定部件压向所述封盖外部。
34、如权利要求31所述的电源，包括封盖和由所述封盖携带的导电部件，其中所述导电部件适于和所述第一和第二电池的端子电接触，且其中所述封盖在第一位置和180°旋转相对的第二位置被锁定地连接至所述第四端。
35、如权利要求17所述的电源，包括封盖以及第一和第二用户可操作锁定部件，其中所述第一锁定部件可通过位于所述封盖第一侧面上的第一无材料区域操作而所述第二锁定部件可通过位于与所述第一侧面相对的所述封盖第二侧面上的第二无材料区域操作，因此用户可以选择性地将所述封盖连接至所述第四端和将所述封盖从所述第四端移除。
36、如权利要求17所述的电源，其中所述第一开口的第一角部具有第一直径而所述第一开口的第二角部具有第二直径，因此所述开口适于选择性地容纳对应的用于与其旋转锁定接合的外部电连接器。
37、一种便携式电池供电电源，其中所述电源适于选择性地容纳基本圆柱形的第一和第二电池并通过电连接器给外部的便携式电池供电装置提供电能，所述电源主要包括：
(a)锁定地接合以形成具有电池容纳区域的整体组件的第一，第二和第三盖部；
(b)电路板，其中所述电路板带有供电电路，电连接器，适于和位于所述第一电池第一端上的端子电接触的第一电池触点，以及适于和位于所述第二电池第一端上的端子电接触的第二电池触点；
(c)第四盖部；
(d)由所述第四盖部携带并适于可移除地将所述第四盖部连接至所述整体组件的第一和第二用户可操作连接部件；
(e)由所述第四盖部携带的机械弹性导电部件，其中所述机械弹性导电部件适于提供分别位于所述第一和第二电池的第二端的端子之间的电连接，且其中所述机械弹性导电部件与所述锁定部件有效机械连通。
38、如权利要求37所述的电源，包括由所述电路板携带的光源。
39、如权利要求38所述的电源，包括与所述光源有效连通的光导管。
40、一种便携式电池供电电源，包括：
(a)第一高分子盖部；
(b)锁定地接合所述第二盖部以形成包括适于容纳电池的空腔的整体组件的第二高分子盖部；
(c)电路板；
(d)由所述电路板携带并具有从电池接收电能的输入端和给外部装置提供电能的输出端的供电电路；
(e)由所述电路板携带并与所述供电电路的输出端电连通的第一电连接器，其中所述第一电连接器适于给对应的外部连接器提供可移除的电连接；
(f)由所述电路板携带并与所述供电电路的输入端电连通的第一电池触点，其中所述第一电池触点适于提供和位于所述空腔内容纳的电池的第一端的端子的电接触；
(g)锁定地接合所述整体组件以允许用户选择性地处理所述空腔的第三高分子盖部；
(h)由所述第三高分子盖部携带的第二电池触点，其中所述第二电池触点适于提供和位于所述电池第二端的端子的电接触。
41、一种组装电池供电电源的方法，所述方法包括：
(a)在第一盖部内安装可人工操作的第一和第二连接部件以及机械弹性导电部件以使得所述导电部件将所述连接部件压向所述第一盖部的内表面并提供第一电池触点；
(b)将第二盖部卡合地连接至第三盖部以构成具有第一端和第二端以及位于其间的电池容纳区域的壳体；
(c)插入带有电连接器，第二电池触点，和从电池接收电能并产生电源输出来给第四盖部内的外部装置提供电能的电子电路的电路板，以使得所述电连接器与所述第四盖部内的第一开口对齐；
(d)将所述第四盖部卡合地连接至所述壳体的第一端；
(e)使用所述连接部件以可移除地将所述第一盖部连接至所述壳体的第二端。
42、如权利要求41所述的方法，包括将光导管插入所述第四盖部。
43、一种组装便携式电池供电电源的方法，包括：
(a)将带有导电部件，电连接器，第一电池触点，和从电池接收电能并产生电源输出来给外部装置提供电能的电子电路的电路板放入第一盖部内，以使得所述电连接器与所述第一盖部内的第一开口对齐；
(b)将所述第一盖部连接至具有第一端和第二端以及位于其间的电池容纳区域的第二盖部以使得所述导电部件和所述第一壳体的第一端电接触；
(c)可移除地将带有第二电池触点的第三盖部连接至所述壳体的第二端。
44、如权利要求43所述的方法，其中所述第三盖部被螺纹连接至所述第二盖部。
45、如权利要求44所述的方法，其中所述第一盖部被螺纹连接至所述第二盖部。
46、如权利要求43所述的方法，包括在连接步骤之前安装包含无材料区域的绝缘部件，所述无材料区域与位于所述第二部件第一端内凹槽中的第一电池触点对齐。
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