用于精简电池更换的方法和装置与流程

用于精简电池更换的方法和装置


背景技术：

1.移动设备可以配备有可移除电池组。当在使用期间可用电池容量低或耗尽时，当前的电池组可以被移除并替换为另一个电池组。然而，更换电池组可能需要在常规设备操作中进行耗时的中断。
附图说明
2.附图(其中贯穿不同的视图，相同的附图标记表示相同的或功能类似的要素)连同下面的具体实施方式被并入说明书并形成说明书的一部分，并用于进一步说明包括所要求保护的发明的概念的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优势。
3.图1是移动计算设备的前视等距视图。
4.图2是图1的移动计算设备的后视等距视图。
5.图3是示出移除其电池组的图1和图2的移动计算设备的示图。
6.图4是图1和图2的移动计算设备和电池组的某些内部硬件部件的框图。
7.图5是图1-图4的移动计算设备中的温电池更换的方法的流程图。
8.图6是示出图5的方法的框515和框520的示例执行的示图。
9.图7是示出图5的方法的框545的示例执行的示图。
10.本领域技术人员将理解，附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按尺度绘制。例如，附图中的要素中的一些要素的尺寸可相对于其它要素被夸大以帮助提升对本发明的实施例的理解。
11.已在附图中通过常规符号在合适位置表示装置和方法构成，所述表示仅示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节，以免因对得益于本文的描述的本领域普通技术人员而言显而易见的细节而混淆本公开。
具体实施方式
12.具有可移除、可充电电池组的移动计算设备可以部署在各种环境中，包括仓库设施(例如用于在运输和物流活动中使用的)、医疗设施、制造设施等。这样的设备可连续运行很长一段时间，在此期间电池组可能会被耗尽并需要替换。
13.一些设备实现电池组的“热更换(hot swapping)”，其中操作者可以简单地移除当前的电池组并插入新的电池组，而无需采取任何其他动作来准备设备以进行更换。然而，实现热更换功能的硬件(例如辅助可充电电池、超级电容器等)的实现成本可能很高。
14.其他设备通过实现“温更换(warm swap)”功能来降低实现热更换功能的成本，其中在更换电池组之前将设备置于低功率状态。虽然可以通过这种方式避免一些硬件成本和复杂性，但温更换可能需要操作者和设备之间的附加的交互，例如，以用于启动设置应用程序并指示设备进入低功率模式以进行电池更换。这样的交互可能是耗时的，延长了设备的常规操作被中断的时间段。
15.本文公开的示例涉及一种移动计算设备，包括：电池舱，被构造为可移除地固定第
一电池组；输出设备；以及处理器，该处理器被配置成用于：检测移动计算设备附近的第二电池组；响应于检测到第二电池组，将移动计算设备置于低功率操作模式；控制输出设备以生成电池更换准备就绪通知；并且响应于第二电池组代替第一电池组固定在电池舱中，将移动计算设备返回到全功率操作模式。
16.本文公开的附加示例涉及一种方法，包括：检测移动计算设备附近的第二电池组，移动计算设备具有被构造为可移除地固定第一电池组的电池舱；响应于检测到第二电池组，将移动计算设备置于低功率操作模式；控制移动计算设备的输出以生成电池更换准备就绪通知；并且响应于第二电池组代替第一电池组固定在电池舱中，将移动计算设备返回到全功率操作模式。
17.本文公开的进一步示例涉及一种移动计算设备，包括：电池舱，被构造为可移除地固定第一电池组；输出设备；以及处理器，被配置为：检测移动计算设备附近的第二电池组；从第二电池组接收充电状态指示符；确定充电状态指示符是否超过阈值；当充电状态指示符不超过阈值时，控制输出设备生成警告通知。
18.本文公开的又进一步示例涉及一种方法，包括：检测移动计算设备附近的第二电池组，移动计算设备具有被构造为可移除地固定第一电池组的电池舱；从第二电池组接收充电状态指示符；确定充电状态指示符是否超过阈值；当充电状态指示符不超过阈值时，控制移动计算设备的输出设备生成警告通知。
19.图1描绘了示例移动计算设备100(本文中也被称为移动设备100或者简称为设备100)。在图1的图示中，设备100被实现为手持计算机。在其他示例中，设备100可以以各种其他形状因子中的任何一种来实现，包括膝上型计算机、平板计算机、智能手机等。
20.设备100包括壳体104，壳体104支撑设备的各种其他部件，包括至少一个输出设备和至少一个输入设备。在本示例中，输出设备包括扬声器108和显示器112。显示器112可以以触摸屏的形式实现输出设备和输入设备两者。输入设备的其他示例包括条形码扫描仪116。还构想到输出设备的各种其他示例，诸如由壳体104支撑的指示灯(例如发光二极管(led))。还构想到输入设备的各种其他示例，诸如，设置在壳体104上的按钮或开关、麦克风等。
21.转到图2，设备100可以由可释放地固定到壳体104的电池组200供电。例如，电池组200可以包括可移动按钮204，用于激活电池组200上的闩锁以接合壳体104的互补特征以将电池组200接合到壳体104以及从外壳104释放电池组200。图2示出了处于接合位置的电池组200，而图3示出了从壳体104移除之后的电池组200。特别地，图3示出了设备100包括由壳体104限定的电池舱300。电池舱300接收电池组200，并且按钮204可以缩回或伸出闩锁302，闩锁302接合电池舱300内的上述互补结构。
22.电池舱300还包括电触点304以电连接电池组200内的电池以从电池组200向设备100的各种受电部件供电。
23.如对于本领域技术人员将显而易见的，电池组200可以在使用期间放电，然后可以从电池舱300中移除并用另一个电池组200替换。然而，从设备100取出电池组200会中断向设备100的供电。因此，设备100实现了一种功能，用于为这种中断做准备并且使得能够在插入新电池组200时返回到常规操作。此外，设备100实现了在某些条件下自动发起上述准备的功能。
24.在讨论设备100的与准备供电中断有关的功能之前，将参考图4讨论设备100和电池组200的某些内部部件。
25.转到图4，示出了设备100的某些部件的框图。设备100包括专用控制器，诸如与非瞬态计算机可读存储介质(诸如存储器404)互连的处理器400。存储器404包括易失性存储器(例如，随机存取存储器或ram)和非易失性存储器(例如，只读存储器或rom、电可擦除可编程只读存储器或eeprom、闪存存储器)的组合。处理器400和存储器404各自包括至少一个集成电路。在一些示例中，可以在单个集成电路上实现处理器400和存储器404，例如作为片上系统(soc)。
26.也如图4所示且与处理器400连接的是结合图1提及的输入和输出设备，即扬声器108、显示器和触摸屏112、以及扫描仪116。如前所述，设备100还可以包括其他输入和/或输出设备。这样的其他输入和/或输出设备，当存在时，也与处理器400连接。
27.设备100还包括通信接口408，诸如至少一个无线收发器和相关联的硬件和软件部件，以使得设备100能够通过网络与其他计算设备通信。此外，设备100包括短程通信接口412。短程接口412还包括至少一个收发器以及相关的硬件和软件，并以由其实现的通信方式与接口408区别开来。特别地，接口408可以例如经由诸如wi-fi和各种蜂窝标准的通信标准实现在延伸超过约50米(约165英尺)的距离上的通信，同时短程接口412实现在延伸不超过约50米的距离上的通信。例如，短程接口412可以实现近场通信(nfc)、蓝牙低能量(ble)或射频识别(rfid)标准中的任何一者或多者。在本示例中，例如根据nfc标准，短程接口412实现在约30cm(约12英寸)以下的距离上的通信。
28.如在设备100处实现的短程接口412可以包括用于执行短程通信的所有相关联的硬件和软件。在其他示例中，短程接口412包括相关联的硬件和软件的一部分，而实现短程通信的其他部件被实现在电池组200上。例如，电池组200可以携带nfc天线，而短程接口412可以包括用于在电池组200与壳体104接合时连接到天线的处理电路和电触点。
29.存储器404存储由处理器400执行的计算机可读指令。具体地，存储器404存储电池管理应用416(也简称为应用416)，当由处理器400执行时，电池管理应用416将处理器400配置为执行下文更详细讨论的并且涉及检测电池组和准备设备100用于更换电池组的各种功能。在其他示例中，应用416还可以被实现为不同应用的套件。本领域技术人员将理解，在其他实施例中，处理器400经由应用416的执行所实现的功能也可以由一个或多个专门设计的硬件和固件组件(诸如fpga、asic等)来实现。
30.也如图4所示，电池组200包括一个或多个能量存储单元420，以及控制器424。控制器424可以监控单元420的各种属性，并且基于这些属性可以生成持续更新的充电状态指示符。充电状态指示符指示当前从电池单元420可获得的电池单元420的最大蓄电量的分数。充电状态指示符例如可以表示为百分比，但也构想到各种其他形式的充电状态指示符。控制器424还可以维持各种其他电池状态信息，包括充电状态指示符。电池状态信息的其他示例包括指示电池组200的制造商的认证数据、最大容量指示符、当前电池温度、当前电池电压、活动错误代码等。
31.电池组200还包括无线标签428，诸如nfc标签。标签428可以是与控制器424连接的有源标签，使得标签428能够接收来自控制器424的数据并传输这些数据(例如，任何或全部上述电池状态信息，包括充电状态指示符)。在其他示例中，标签428为无源标签，并且标签
428与控制器424之间的连接可以省略。标签428可以存储电池组的标识符(例如，序列号等)。除了标识符之外或代替标识符，标签428还可以存储设备类型的指示符(例如，指示标签428与电池相关联)。当标签428是有源标签时，标签428还可以存储从控制器424获得的电池组200的当前充电状态指示符。现在将显而易见的是，标签428和短程接口412使得设备100和电池组200能够交换数据。
32.现在转到图5，示出了用于电池更换的方法500。下面将结合设备100对方法500的执行来讨论方法500。特别地，方法500的框在以下示例中由处理器400执行，如经由应用416的执行配置的。
33.假设在开始执行方法500之前设备100配备有电池组200并且通电。在框505，设备100检测到新的电池组200，该新的电池组200与耦合到设备100并向设备100供电的电池组200不同。具体地，新电池组200的检测包括检测新电池组200与设备100的物理接近度。
34.在框505的新电池组200的检测包括经由短程通信接口412检测与新电池组200相关联的标签148。标签148的检测可以包括从如上所述的标签148接收标识符、设备类型指示符等。标签148的检测还可以包括当标签148有源时在接口412处接收充电状态指示符。
35.在框510处，设备100可以确定在505检测到的新电池组的充电状态指示符是否可获得。换句话说，在框510，设备100可以确定是否在框505处接收到充电状态指示符。如上所述，一些标签148可以是有源标签，能够从相应的控制器424获得充电状态信息以传输到设备100。同时，其他标签可以是无源标签，没有获得和传输充电状态信息的能力。在其他示例中，框510处的确定不必限于确定充电状态指示符是否可获得。在这样的示例中，在框510处，设备100可以确定上述电池状态信息中的任何一个是否可获得。
36.当框510的确定是肯定的时，设备100可以执行用于在启动更换过程之前评估新电池组200的当前充电水平的附加功能。该功能将在下面进一步更详细地描述。在方法500的当前示例执行中，假设在框510处的确定是否定的，指示在框505处检测到的新电池组200的标签148是缺乏传输充电状态信息的能力的无源标签。因此设备100前进至框515。
37.在框515处，设备100被配置为响应于检测到新电池组200，自动启动将设备100置于低功率模式。低功率模式也可以称为待机、睡眠或休眠模式，其中一些或所有设备功能被禁用以降低功耗。低功率模式与设备100的完全关机的区别通常但不一定在于它能够更快地返回到常规操作。
38.本领域技术人员将想到低功率模式的各种实现。设备100可以例如通过在非易失性存储器中存储应用状态信息(例如，当前运行的应用的指示，以及存储在易失性存储器中的任何应用特定信息)来启动转换到低功率模式。在其他示例中，可以(例如，从与电池组200不同的辅助电池)继续向易失性存储器供电，同时禁用向设备100的其他部件的功率输送。
39.在框520，设备生成温更换通知，指示设备100准备好更换电池组200。可以与执行框515一起执行框520。同时构想了温更换通知的各种示例。例如，简要参考图6，设备100可以在显示器112上呈现消息600，该消息600向设备100的操作者指示当led 604关闭时向低功率模式的转换将完成。在呈现消息600的同时，处理器400还可以启用led 604。一旦完成向低功率模式的转换，到显示器112和led 604两者的功率输送停止(不一定同时)，并且led因此停止发光。
40.也构想了温更换通知的其他形式。例如，设备100可以产生可听音、记录的消息等，向操作者指示在停止可听输出时设备100将处于低功率模式。在另一个示例中，设备100包括触觉输出设备(诸如，电机)以振动壳体104。在这样的示例中，框520处的通知可以是在完成向低功率模式的转换时壳体104的振动(随后电机本身可以被禁用)。
41.当在框520处已经生成通知并且完成向低功率模式的转换时，可以从电池舱300移除电池组200并替换为新的电池组200。
42.返回图5，在框525处，设备100确定新的电池组200是否已被放置到电池舱300中(即，电池更换是否完成)。在框525处的确定可以是自动的，或者可以包括经由按钮或其他输入设备接收输入。例如，处理器400可以被配置为经由触点304检测电源再次可用，指示新的电池组200已被插入。在其他示例中，框525处的确定可以包括检测设备100的壳体104上的电源按钮的激活。
43.在框525的肯定性确定之后，在框530处，设备恢复全功率操作。恢复全功率操作可以包括从低功率模式返回到各种其他操作模式中的任一种。如将显而易见的，计算设备可以能够在某些条件下减少某些部件的功耗或禁用某些部件。例如，当没有安排无线数据传输时，可以将无线收发器置于睡眠状态，而其他活动继续进行。在其他示例中，处理器400本身可以能够利用不同级别的功耗以各种不同模式操作。这些状态在本文中都被称为“全功率”并且与低功率模式的区别在于它们在框525处等待信号唤醒之后允许设备100操作至少一些活动。
44.返回框510，将讨论方法500在充电状态指示符对于在框505处检测到的新电池组200可用的情况下的另一示例执行。
45.当框510的确定是肯定的时，处理器400进行到框535而不是框515。在框535处，处理器400确定在框505处接收的充电状态指示符是否超过阈值。该阈值可以是存储在存储器404中的预定阈值(例如50％，但也可以采用高于和低于50％的阈值)。阈值也可以是例如经由应用416的执行而可配置的。例如，可以在显示器112上呈现提示或其他界面元素以用于接收选择阈值的输入数据。
46.在其他示例中，可以基于当前电池组200的充电状态指示符动态地确定在框535处采用的阈值。例如，可以将阈值确定为当前电池组200的充电状态指示符的倍数(例如3倍，直到最大值100％)。
47.如前所述，设备100可以接收除了充电状态指示符之外或代替充电状态指示符的其他电池状态信息。因此，在框535处，设备100可以被配置为确定电池状态信息是否满足至少一个标准。充电状态阈值是这种标准的一个示例。在框535处应用的标准的其他示例包括电池制造商与存储在设备100处的预期电池制造商标识符是否匹配。在框535处应用的标准的其他示例包括最小电压阈值，使得框535处的确定仅在当由新电池组200报告的当前电压高于阈值电压时是肯定的。
48.当框535处的确定是肯定的时，方法500的执行进行到框515，如上面所讨论的。在一些示例中，在框535处的肯定性确定之后，设备100可以在显示器112上呈现提示并且等待来自设备100的操作者的指令以继续转换到低功率模式、或者中止该过程并继续全功率操作。
49.当在框535处的确定是否定的时(即，当新电池组200具有不超过阈值的充电状态
指示符时)，设备100进行到框540。在框540处，设备100生成警告通知，诸如，指示新电池组200不适用于更换以替换当前电池组200的可听的警报、显示的消息等。在框540的执行之后，方法500的执行可以终止。即，当新电池组200的充电状态指示符未能达到阈值时，可以自动中止更换过程。
50.在其他示例中，如图5所示，设备100可以替代地进行到框545并确定是否已经接收到超控指令。例如，在框535的否定性确定之后，在框540处，设备可以生成上述警告和用于进行电池更换或中止电池更换的可选选项两者。简要参考图7，设备100被示出为具有显示在显示器112上的警告消息700以及可选元素704和708。选择元素704会指令设备100进行电池更换而不管新电池组200的低充电状态指示符(即从框545进行到框515)。选择元素708会中止电池更换过程并结束方法500的执行。
51.构想了上述功能的变化。例如，当从新电池组可获得充电状态指示符时，在框520处生成的通知可以包括例如经由显示器112、扬声器118等对充电状态指示符的呈现或其他输出。
52.在进一步的示例中，设备100的短程通信接口412可以被禁用，直到当前插入的电池组200的充电状态指示符低于阈值(例如20％，但也构想到大于和小于20％的阈值)。当当前充电状态指示符低于阈值时，可以启用短程通信接口412以允许执行方法500的框505。换句话说，在执行框505之前，设备100可以确定当前充电状态指示符是否低于上述阈值。
53.在上述说明书中，已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，可以做出各种修改和改变而不脱离如以下权利要求书所阐述的本发明的范围。因此，说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的意义，并且所有此类修改都旨在被包括在本教导的范围内。
54.这些益处、优势、问题解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何(多个)要素不被解释成任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或要素。本发明仅由所附权利要求书限定，包括在本技术处于待审状态期间做出的任何修改以及授权公告的这些权利要求的所有等效物。
55.此外，在该文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等之类的关系术语可以单独地用于区分一个实体或动作与另一实体或动作，而不一定要求或暗示此类实体或动作之间具有任何实际的此类关系或顺序。术语“包括”、“包括有”、“具有”、“具备”、“包含”、“包含有”、“盖”、“涵盖有”或它们的任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，使得包括、具有、包含、涵盖一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括未明确列出的或对此类过程、方法、物品或装置固有的其他要素。以“包括一”、“具有一”、“包含一”、“涵盖一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在包括、具有、包含、涵盖该要素的过程、方法、物品或装置中有另外的相同要素存在。术语“一”和“一个”被定义为一个或更多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本”、“大致”、“近似”、“约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域技术人员理解的那样接近，并且在一个非限制性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，而在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械连接的。以某种方式“配置”的设备或结构至少以该种方式进行配置，但也可以以未列出的方式进行配置。
56.将理解，一些实施例可以包括一个或多个专用处理器(或“处理设备”)，诸如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(fpga)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，所述唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以连同某些非处理器电路实现本文所描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可以由不具有存储的程序指令的状态机来实现，或者在一个或多个专用集成电路(asic)中实现，其中，每种功能或所述功能中的某些功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，也可以使用这两种方法的组合。
57.此外，实施例可以实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如，包括处理器的)计算机编程以执行如本文所描述和要求保护的方法。此类计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、cd-rom、光存储设备、磁存储设备、rom(只读存储器)、prom(可编程只读存储器)、eprom(可擦除可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域普通技术人员虽然做出由例如，可用时间、当前技术和经济考虑促动的可能显著的努力以及许多设计选择，但在得到本文所公开的概念和原理指导时，将容易地能以最少的试验产生此类软件指令和程序以及ic。
58.本公开的摘要被提供以允许读者快速地确定本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。另外，在上述具体实施方式中，可以看出出于使本公开整体化的目的，各种特征在各种实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例与各项权利要求中明确记载的相比需要更多的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下权利要求由此被并入具体实施方式中，其中各个权利要求作为单独要求保护的主题代表其自身。