專利名稱：使用分布式電池技術(shù)來減小電池供電裝置的體積的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池供電的電氣裝置，尤其涉及便攜式電子裝置。
背景技術(shù)：
一般在電子行業(yè)中，尤其是在無線通信行業(yè)中，有減小電子裝置——尤其是 旨在由個人攜帶的便攜式電子裝置的尺寸的驅(qū)動力。這種裝置包括蜂窩電話、步話
機、AM/FM無線電、便攜式CD播放器、便攜式音頻磁帶播放器、任何種類的便 攜式數(shù)字音樂播放器、照相機、攝像機、便攜式DVD播放器、錄音電話機、筆記 本計算機以及GPS單元。
圖1是示出示例性蜂窩電話100的一些主要組件的框圖。在本說明書的附圖 中，由虛線指示數(shù)據(jù)路徑(例如，數(shù)據(jù)和/或控制信號在其上傳播的電連接路徑)， 而由實線指示電源路徑(例如，電源在其上提供給組件的電連接路徑)。 一般地， 無線通信裝置和其它便攜式電子裝置由駐留在便攜式裝置100內(nèi)的單個大電池組 110來供電，該電池組110通過電源(P/S) 112來向裝置上的所有電組件供電，該 電源112調(diào)節(jié)由電池提供的電流和/或電壓并將經(jīng)調(diào)節(jié)的電能引導(dǎo)到裝置100的電 力供電的組件上。電池組通常是單一單元并且可以再充電——如在典型的蜂窩電話 中，或者可以包括一個或多個一次性電池——如在典型的便攜式CD播放器中。電 池110可以是可移動的或固定安裝的。 一般地，裝置包括需要電能(例如電流/電 壓)以運轉(zhuǎn)的多個分立的電組件。例如，蜂窩電話包括任意數(shù)量的需要電能的組件， 諸如數(shù)字信號處理器(DSP) 114、麥克風(fēng)118、揚聲器116、 LCD顯示器122、收 發(fā)機124 (被耦合到通常不需要其自身的電能的天線126)、鍵區(qū)(128)以及存儲 器129。作為另一個示例(未示出)，在便攜式數(shù)字音頻播放器的情況下，它可以 包括硬盤驅(qū)動器、LCD顯示器和DSL，這些都需要電能。
由于個人通常在他們的口袋、錢包、公文包、書包等中攜帶多個便攜式電子 裝置，因此期望最小化這些裝置的尺寸以便于使得它們更方便于個人攜帶。
雖然這種便攜式電子裝置中的電子組件通常相當(dāng)密集地包裝(主要是為了最
4小化裝置體積)，然而在這種裝置中仍然有大量空的空間或空氣空間。例如，在蜂
窩電話中，鍵區(qū)的按鍵通常是中空的。此外，在LCD顯示屏背后通常有大量空的 空間。此外，在便攜式數(shù)字音樂播放器中，可能在揚聲器、麥克風(fēng)、LCD顯示器 和使諸如硬盤、DVD和CD等數(shù)據(jù)存儲盤旋轉(zhuǎn)的電動機中和周圍有空的空間。
發(fā)明概述
一種便攜式、電池供電的電氣裝置，其中電池是包括多個電池組電池的分布 式電池，所述多個電池組電池部署在整個裝置中的否則未使用的空間中。


圖1是示出常規(guī)的蜂窩電話的一些基本、主要組件的框圖。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例示出蜂窩電話的一些基本、主要組件 的框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例示出蜂窩電話的一些基本、主要組件 的框圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例示出蜂窩電話的一些基本、主要組件 的框圖。
圖5A和5B是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例示出本發(fā)明的特征的蜂窩電話的立體圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的原理，通過將消耗大量整體空間休積的常規(guī)電池替換成分布在 整個便攜式裝置的否則未被使用的(或者僅由空氣占用)的空間中的多個分布式電 池組電池，將電氣裝置，尤其是便攜式電子裝置做得更小。諸如多形電池等可以制 造成實質(zhì)上的任何形狀和/或尺寸的分布式電池技術(shù)通過將這種電池組電池置于裝 置內(nèi)任何可用空間內(nèi)來獲利?？梢詥为毜厥褂枚鄠€分布式電池組電池中的每一個來 向全部裝置的一個(或一些)組件供電。優(yōu)選地，將分布式電池組電池用于向物理 上接近它的一個或一些組件供電?；蛘?，可以串聯(lián)或并聯(lián)耦合兩個或多個分布式電 池組電池以便提供具有比任何一個電池組電池單獨提供的更高的電壓和/或電流的 單個電源。可以提供該集合的電壓/電流以便向裝置上所有的電子組件供電?；蛘?， 多個分布式電池的任何子集可以彼此并聯(lián)或串聯(lián)地耦合，并且可用于向裝置的一個或多個組件供電，而其它子集或單個電池向裝置的其它組件供電。
在優(yōu)選實施例中，電池組電池被合并到裝置的一個或多個機械組件中、與所 述機械組件集成或鄰近所述機械組件，其中所述機械組件諸如蜂窩電話或數(shù)字音樂 播放器的鍵區(qū)。諸如鍵區(qū)、揚聲器、麥克風(fēng)和電動機等機械組件(具有可動部分的 組件)在其中和其周圍通常具有相當(dāng)大量的空的空間。例如，蜂窩電話的典型鍵區(qū) 的按鍵通常是中空的。小型多形電池組電池可以被合并到這種鍵區(qū)的每個按鍵之后 的空間中并由此與鍵區(qū)集成。同樣地，有些電子組件也通常具有與之相關(guān)聯(lián)的某些 自由空間。例如，液晶二極管(LCD)顯示器在顯示器背后通常具有大量的空間， 其中可以填充一個或多個多形電池組電池。
在一個優(yōu)選實施例中，電池組電池被耦合以便僅向?qū)⑺鼈儼谄渲械慕M件 供電。例如，部署在按鍵中的一個或多個電池可用于向鍵區(qū)供電，包括從背后照亮
按鍵或向按鍵矩陣供電。按鍵中的電池組電池可以被并聯(lián)或串聯(lián)地耦合以便共同地 提供單個電源以便向整個鍵區(qū)供電?；蛘?，每個單獨的電池可以向鍵區(qū)中的每個按
鍵供電。實際上，分布式電池組電池中的任何一個或多個可以被耦合以便向鍵區(qū)的 任何部分供電，諸如鍵區(qū)內(nèi)的一排按鍵。在又一替換實施例中，部署在鍵區(qū)內(nèi)的一 個或多個分布式電池組電池可用于向鍵區(qū)以及鍵區(qū)的鄰近區(qū)域內(nèi)的其它電子組件 供電。
例如，圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個特定實施例示出示例性蜂窩電話200的框圖。 電話200包括典型的電組件，諸如DSP214、揚聲器216、麥克風(fēng)218、顯示器222、 鍵區(qū)228、發(fā)射/接收電路224、存儲器229以及天線226。在該實施例中，多個分 布式電池組電池250、 251、 252、 253、 254以及255被分布在整個電話200中。例 如，電池組電池250被部署在揚聲器216中或附近，電池組電池251被部署在麥克 風(fēng)218中或附近，電池組電池252被部署在DSP 214中或附近，電池組電池253 被部署在顯示器222中或附近、電池組電池254被部署在鍵區(qū)228中或附近，以及 電池組電池255被部署在發(fā)射/接收電路224中或附近。在該實施例中，每個單獨 的分布式電池組電池向它在其中或它所接近的組件供電。例如，電池組電池250 向揚聲器216供電，電池組電池251向麥克風(fēng)218供電，電池組電池252向DSP214 供電，電池組電池253向顯示器供電，以及電池組電池254向鍵區(qū)228供電。此外， 電池組電池255向發(fā)射/接收電路以及存儲器229供電，優(yōu)選地將存儲器部署成接 近發(fā)剁/接收電路。
如果用于調(diào)節(jié)一個或多個電池的輸出的任何電路是必須的，則它可以被合并
6到它所調(diào)節(jié)的電池被部署在其中的區(qū)域或組件之中或附近。或者，可以在裝置中設(shè) 置一個或多個電源調(diào)節(jié)器，并且可以將各個電池的輸出路由到電源調(diào)節(jié)器，而調(diào)節(jié) 器的輸出被提供回所供電的組件。
圖3示出了本發(fā)明的另一實施例，其中分布式電池組電池被串聯(lián)地耦合以便 共同地提供比任何電池單獨提供的更高的電壓。如圖1和2中所示，實線表示向裝 置的電氣組件供電的路徑，而虛線表示數(shù)據(jù)或信號路徑。然而，此外，點線表示單 獨的電池組電池通過其彼此串聯(lián)耦合的電氣連接。
在圖3中，電話300包括典型的電氣組件，諸如DSP314、揚聲器316、麥克 風(fēng)318、顯示器322、鍵區(qū)328、發(fā)射/接收電路324、存儲器329以及天線326。在 該實施例中，多個分布式電池組電池351、 352、 353、 354、 355、 356、 357、 358、 359、 360以及361被分布在整個電話300中。例如，電池組電池351被部署在揚 聲器316中或附近，電池組電池352和353被部署在麥克風(fēng)318中或附近，電池組 電池354被部署在裝置的混雜區(qū)域中，電池組電池355被部署在DSP 314中或附 近，電池組電池356被部署在電話內(nèi)的另一混雜空間中，電池組電池357被部署在 發(fā)射/接收電路324中或附近，電池組電池358和359被部署在鍵區(qū)228中或附近， 以及電池組電池360和361被部署在顯示器322中或附近。所有電池組電池如點線 所示被串聯(lián)地耦合，并且被連接到電源312。電源312調(diào)節(jié)由電池組電池串聯(lián)提供 的電能并且經(jīng)由圖中所示的實連線將經(jīng)調(diào)節(jié)的電能提供給裝置的各個組件，諸如揚 聲器316、麥克風(fēng)318、 DSP314、顯示器322、鍵區(qū)328、發(fā)射/接收電路324和存 儲器329。
圖4示出了本發(fā)明的又一實施例，它本質(zhì)上是上文中描述的各個實施例的混 合。具體的，在圖4的實施例中，有些電池組電池單獨地向裝置的單個組件供電， 有些電池組電池被串聯(lián)地耦合以便共同地向一個或多個組件供電，有些電池組電池 被并聯(lián)地耦合以便共同地向一個或多個組件供電，以及有些電池組電池被并聯(lián)和串 聯(lián)地耦合在一起以便共同地向 一個或多個組件供電。
在圖4中，電話400包括典型的電氣組件，諸如DSP414、揚聲器416、麥克 風(fēng)418、顯示器422、鍵區(qū)428、發(fā)射/接收電路424、存儲器429以及天線426。在 該實施例中，多個分布式電池組電池450、 451、 452、 453、 454、 455、 456、 457、 458、 459、 460以及461以各種不同的組合和配置被分布在整個電話400中。例如， 電池組450被部署在揚聲器414中或附近，并且單獨地向揚聲器414供電。電池組 電池451和452被部署在麥克風(fēng)418中或附近且彼此并聯(lián)地耦合，而電池組電池
7453和454也在電話400的混雜空間中彼此并聯(lián)地耦合，并且進一步與電池組電池 451和452串聯(lián)地耦合。這四個電池組電池的集體電能輸出被耦合到電源412,所 述電源412調(diào)節(jié)從電池組電池451、 452、 453和454提供給它的電能，并且將經(jīng)調(diào) 節(jié)的電能提供給裝置400中的各個組件，諸如DSP414和麥克風(fēng)418。此外，電池 組電池455被部署在DSP中或附近，并且與部署在電話400內(nèi)的另一混雜空間中 的電池組電池456串聯(lián)地耦合。電池組電池455和456的輸出被耦合到電源412， 所述電源412將經(jīng)調(diào)節(jié)的電能經(jīng)由電能路徑491提供回麥克風(fēng)418以及通過電能路 徑492提供回諸如發(fā)射/接收電路424等裝置上的其它組件。在發(fā)射/接收電路424 中或附近的電池組電池456單獨地向存儲器429供電。部署在鍵區(qū)428中的電池組 電池457和458被并聯(lián)地耦合并且共同地向鍵區(qū)428供電，電池組電池459和460 被部署在顯示器424中或附近，以及被串聯(lián)地耦合并且共同地向顯示器供電。
部署在DSP 414中或附近的電池組電池461以及部署在電話400的混雜的空 的空間中的電池組電池462被串聯(lián)地耦合，它們的共同輸出饋送到調(diào)節(jié)器412。調(diào) 節(jié)器412調(diào)節(jié)由串聯(lián)電池組電池461、 462提供的電能，并且經(jīng)由電能路徑493向 DSP414供電。
上述實施例僅是示例性、說明性的實施例。應(yīng)該理解可能有無數(shù)其它配置。 蜂窩電話的其它區(qū)域和通常具有可以部署分布式電池組電池的相當(dāng)大的空的 體積的其它便攜式電子裝置包括PCB(印刷電路板)至少和周圍的區(qū)域，尤其是可能 從PCB突起的諸如電容器和感應(yīng)器之類的大的模擬電路裝置周圍的空間。其它可 能的區(qū)域包括用于旋轉(zhuǎn)硬盤驅(qū)動器、DVD和數(shù)字音樂播放器中的CD的電動機周 圍的空間。
本發(fā)明本質(zhì)上可以在電池供電的任何裝置中具體化，但是當(dāng)然尤其適合其中 體積(尺寸)的減小非常有益的便攜式裝置。這種裝置包括蜂窩電話、膝上型計算 機、便攜式音頻/視頻播放器，諸如CD播放器、DVD播放器以及MP3數(shù)字播放器、 照相機、攝像機、GPS (全球定位系統(tǒng))單元、雪崩信號機、步話機、便攜式錄音 電話機以及其它便攜式記錄裝置、數(shù)碼相機、傳統(tǒng)的膠片相機等。
多形電池尤其適用于用在本文中所描述的分布式電池技術(shù)中的單個電池組電 池上，因為這種技術(shù)允許將電池組電池制造成非常小的尺寸以及幾乎任何形狀。
任何給定的分布式電池組電池的尺寸和/或形狀通?？捎梢渴鹚谄渲械目?用體積來規(guī)定。根據(jù)多形電池技術(shù)，可以對一系列電池形狀建模，以便適合由便攜 式電池驅(qū)動的裝置提供的每個特定的空腔空間。多形電池特別適用于大容量的應(yīng) 用，諸如蜂窩電話和MP3播放器，假設(shè)較大的產(chǎn)量單位量可以有利于該解決方案
8的總體電池成本。
合適的多形電池的一個示例是聚合物鋰電池(LPB)。 LPB是可塑的且可以按照
所需來定形以便適合許多不同的空間/體積要求。然而，LPB被限制在棱柱輪廓并 且一般不成形為圓柱形、球形或其它衍生的形狀。LPB是可再充電電池，因此它 最適用于并聯(lián)或串聯(lián)連接的分布式電池系統(tǒng),其中可以將單個電池充電器用于對所 有電池再充電。假設(shè)低成本的電池充電器，可以將多于一個電池充電器集成到便攜 式設(shè)備中以便允許多形電池系統(tǒng)的分布式充電。LPB的制造商包括日本兵庫縣洲 本市的三洋電子優(yōu)有限公司。此外，于1998年10月4-8日在美國加利福尼亞州舊 金山的第二十界國際電信能源會議，1998， INTELEC上，Letourneau、 J.等人的 Progress in Lithium Polymer Battery Development for Telecommunication System (用 于電信系統(tǒng)的聚合物鋰電池開發(fā)中的進展)的第656—662頁揭示了 LPB技術(shù)的特 征。
有可適合多形電池應(yīng)用的其它合適的電池技術(shù)，而LPB是作為一個示例來提 供的。也預(yù)期現(xiàn)有和將來的電池技術(shù)將能成熟到能指出在哪里可以設(shè)計更為復(fù)雜的 分布式電池系統(tǒng)以適合便攜式電池驅(qū)動裝置的需求。
如上所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，電子裝置上的不同部分由分布式電池 的不同電池單獨供電。在這種情況下，可能期望將電子裝置模塊制作成其不同部分 可以在物理上與裝置分開，這樣可以單獨地替換它們。這在其中分布式電池中的一 個電池被用壞或者以其它方式故障的情況下尤為有利?？梢詢H替換設(shè)備中包含故障 電池組電池的部分，而并非必須修理或替換整個裝置。例如，圖5A和5B示出了 傳統(tǒng)蛤殼或翻蓋設(shè)計的蜂窩電話500，包含兩半501、具有顯示部分502的503， 包含可以從電話的主體504分離的LCD顯示器503。包括了合適的電接觸512和 合適的機械附加裝置516，諸如鎖鉤(latch and catch)裝置518、 519以便提供必 須的電氣和機械附連?？煞蛛x的顯示部分502可以或可以不包括部署在其中的從分 布式電池組電池接收電能的一些其它組件，諸如按鈕511。
類似地，諸如鍵區(qū)、麥克風(fēng)或揚聲器等包含一個或多個分布式電池組電池的 其它組件也可以與電話的主體相分離。
如此描述了本發(fā)明的一些特定實施例之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到各種 改變、修改或改進。雖然沒有明確地聲明，但是旨在將由本公開使其顯而易見的這 種改變、修改或改進作為本說明書的一部分，并且旨在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。相 應(yīng)地，以上描述僅是作為示例，而非限制。本發(fā)明僅受到以上權(quán)利要求及其等價物 的中定義的限制。
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權(quán)利要求
1.一種電池供電的電氣裝置，包括多個分立的組件，其包括多個電力供電的組件；以及分布式電池，其包括在所述裝置中的多個電池組電池，所述電池組電池被耦合以便向所述電力供電的組件供電，其中第一個所述電池組電池部署在第一個所述分立組件的體積中，而第二個所述電池組電池部署在第二個所述分立組件中。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一分立組件和所述第二分立組件是機械組件。
3. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述裝置是蜂窩電話。3a.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述第一分立組件是鍵區(qū)。
4. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述第一分立組件是第一鍵區(qū)， 而所述第二機械組件是第二鍵區(qū)。4a.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述第一分立組件是LCD顯示器 。
5. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述多個電池組電池串聯(lián)地耦合 以便提供比由所述電池組電池單獨地提供的更高的電壓。
6. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述多個電池組電池并聯(lián)地耦合 以便提供比由所述電池組電池單獨地提供的更高的電流。
7. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述裝置是便攜的。
8. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述分布式電池組電池包括多形 的電池組電池。
9. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述多個電力供電組件包括第一 電力供電組件和第二電力供電組件，以及其中所述第一電力供電組件被耦合以便從 所述電池組電池的第一子集接收電能，以及所述第二電力供電組件被耦合以便從所 述電池組電池的第二子集接收電能。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述電池組電池的第一子集和 所述電池組電池的第二子集是無重疊子集。
11. 如權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，所述電池組電池的第一子集被 部署成相比于所述第二電氣組件更接近所述第一電氣組件，以及所述電池組電池的第二子集被部署成相比于所述第一電氣組件更接近所述第二電氣組件。
12. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述電池組電池的第一子集包 括彼此串聯(lián)耦合的電池組電池，所述電池組電池的第二子集包括彼此串聯(lián)耦合的電 池組電池，以及所述電池組電池的第一子集和所述電池組電池的第二子集彼此獨
13. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一機械組件與所述第二 機械組件物理上相分離。
14. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置是模塊化的，包括與 所述裝置物理上分離的至少一個部分，所述一個部分包含所述電池組電池的子集。
15. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一個所述電池組電池向 所述第一個所述分立組件供電，并且不向所述第二個所述分立組件供電，以及其中 所述第二個所述電池組電池向所述第二個所述分立組件供電，并且不向所述第二個所述分立組件供電。
16. —種電池供電的電氣裝置，包括 多個分立組件，其包括多個電力供電的組件；以及分布式電池，其包括在所述裝置中的多個電池組電池，所述電池組電池被耦 合以便向所述電力供電的組件供電，其中第一個所述電池組電池與第一個所述分立 組件集成，第二個所述電池組電池與第二個所述分立組件集成。
全文摘要
一種便攜式、電池供電的電氣裝置，其中電池是包括多個電池組電池的分布式電池，所述多個電池組電池部署在整個裝置中的否則未使用的空間中。
文檔編號H02J7/00GK101569074SQ200680056495
公開日2009年10月28日 申請日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
發(fā)明者D·洛帕塔, S·賴因霍爾德 申請人:阿杰瑞系統(tǒng)股份有限公司