相關(guān)申請的交叉引用

本申請基于申請?zhí)枮?2/328,897、申請日期為2016年4月28日的美國臨時專利申請?zhí)岢?，并要求該美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時專利申請的全部內(nèi)容特此引入本申請作為參考。

本公開一般涉及一種電子貨架標(biāo)簽(esl)，尤其涉及電子貨架標(biāo)簽的電源管理。

背景技術(shù)：

電子貨架標(biāo)簽(esl)正被廣泛使用，這是因為esl可通過網(wǎng)絡(luò)從中心位置進(jìn)行更新，而不必像以前的解決方案那樣手動更新，這潛在地為零售商們節(jié)省了資源。esl還具有新功能，比如，可根據(jù)時間、日期、店鋪活動、折扣期限等進(jìn)行線上推廣和頻繁改價。

圖1是一個傳統(tǒng)esl100的方框圖。該esl100包括耦合至接收器120的控制器110、存儲器130和顯示屏140。接收器120連接至一根天線(未示出)，以接收數(shù)據(jù)。顯示屏140上顯示的信息可在esl100使用期間動態(tài)更新，例如，響應(yīng)于從服務(wù)器(未示出)接收數(shù)據(jù)。信息可采用文本數(shù)據(jù)、圖形或二者兼具的格式顯示。信息顯示可包括庫存(sku)、產(chǎn)品說明、當(dāng)前價格和促銷等。

esl100還包括供電裝置150，用于為esl中的多個電子電路供電。在典型實施例中，該供電裝置150為電池或電容器。該電池或電容器可利用一個與其耦合的太陽能電源裝置155重復(fù)充電。

通常情況下，esl為低功率設(shè)備，且esl的供電或電源對其使用存在諸多限制。比如，esl由電池供電時，必須經(jīng)常更換電量耗盡的電池。而棄置這些電池也往往不簡單，這是因為電池必須妥善處理，且在許多情況下還必須依據(jù)規(guī)定進(jìn)行處理。有害物質(zhì)(如，電池)的處理還常常牽涉稅收和處罰。

使用可充電供電裝置也不能很好地解決頻繁更換esl中所存在不足。目前使用的可充電esl存在充、放電循環(huán)次數(shù)少的問題。也就是說，在幾次充、放電循環(huán)之后，供電裝置將耗盡。此外，在當(dāng)前的實施例中，供電裝置的充電時間相對較長，這將導(dǎo)致esl在充電期間出現(xiàn)故障。

此外，可充電esl的設(shè)計也未包括可用于調(diào)節(jié)供電裝置充電電流的電路。esl通常安裝在室內(nèi)(如，超市)。太陽能電源輸出可隨著環(huán)境條件(如，光源輻射和操作環(huán)境溫度等)的變化而發(fā)生巨大變化。由于這些動態(tài)變化的存在，太陽能電源的輸出電流可能出現(xiàn)波動，并且使其不能為供電裝置提供最有效率的充電。此外，過充電流還可能損壞供電裝置。

因此，希望提供一種改善現(xiàn)有技術(shù)解決方案的壽命周期的esl。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的幾個示例性實施例的概述如下所示。提供本發(fā)明內(nèi)容是為了便于讀者對這些實施例做出基本理解，而非對本公開的廣度進(jìn)行全面限定。該發(fā)明內(nèi)容既非所有預(yù)期實施例的全面綜述，也非旨在標(biāo)識所有實施例的關(guān)鍵或重要元素，或劃定任何或所有方面的范圍。其唯一目的僅在以簡化形式呈現(xiàn)一個或多個實施例的一些概念，以作為稍后呈現(xiàn)的更詳細(xì)描述的序言。為了方便起見，本文中使用的術(shù)語“一些實施例”意指本公開的一個或多個實施例。

本公開中的一些實施例包括一種自供電電子貨架標(biāo)簽(esl)，包括：處理電路；通信耦合至所述處理電路的顯示屏；通信耦合至所述處理電路的通信電路，其中，所述通信電路被配置為接收和傳輸來自控制裝置的數(shù)據(jù)；以及電源管理器，該電源管理器連接至所述處理電路、所述顯示屏、儲能裝置以及若干光伏(pv)電池，所述電源管理器包括一最大功率點跟蹤(mppt)電路，其中，所述mppt電路被配置為連續(xù)地確定pv電池的最大功率點，其中，所述電源管理器被配置為基于確定的最大功率點將若干pv電池中的至少一部分pv電池連接至負(fù)載，使所述若干pv電池產(chǎn)生的電壓與連續(xù)確定的最大功率點電壓相等。

附圖說明

在本說明書結(jié)尾處，權(quán)利要求書中特別指出并明確聲明了本發(fā)明的主題。下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點將變得顯而易見。

圖1是現(xiàn)有電子貨架標(biāo)簽(esl)(當(dāng)前技術(shù))的方框圖；

圖2是根據(jù)一實施例實施的自供電esl的圖示；

圖3是根據(jù)一實施例的esl的電源管理器示意圖；和

圖4是根據(jù)一實施例通信耦合至控制服務(wù)器的若干esl的示意圖。

具體實施方式

本公開的實施例僅僅是本文創(chuàng)新教導(dǎo)的許多有利的應(yīng)用示例。通常，本申請說明書中所做的陳述并非一定限制了各種要求保護(hù)的實施例中的任何實施例。而且，某些陳述可能適用于某些創(chuàng)造性特征，但并不適用于其他特征。通常，除非另有說明，單數(shù)元素可以表示復(fù)數(shù)元素，反之亦然，以不失其廣義性。在附圖中，相同的零件用相同的附圖標(biāo)記表示。

提供了一種具有電源管理器電路的太陽能電子貨架標(biāo)簽(esl)，作為示例。在一實施例中，由電源管理器控制若干光伏電池(pvcell)。光伏電池向儲能裝置提供電荷，并進(jìn)一步向esl的負(fù)載提供電流。該負(fù)載可包括處理電路、低功率顯示屏(如，電子紙顯示屏)、通信電路、存儲器和電源管理器電路。在一實施例中，電源管理器可包括最大功率點(mpp)跟蹤器、過放保護(hù)電路和過充保護(hù)電路。

圖2是根據(jù)一實施例實現(xiàn)的自電源電子貨架標(biāo)簽(esl)200的示例圖。esl200至少包括一個處理電路210。在一實施例中，該處理電路210是或可以是一個較大型處理裝置中的一個組件，其中的處理裝置通過一個或多個處理器實現(xiàn)。一個或多個處理器通過下列任意組合實現(xiàn)：通用微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器(dsp)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、可編程邏輯器件(pld)、控制器、狀態(tài)機(jī)、門控邏輯、分立硬件部件、專用硬件有限狀態(tài)機(jī)或其他任何適合執(zhí)行信息計算或其他操作的實體。

處理電路210耦合至存儲器220。存儲器220可作為處理電路210的內(nèi)部存儲器實現(xiàn)。存儲器220可包括存儲區(qū)。存儲區(qū)中包含指令，當(dāng)處理電路210執(zhí)行指令時，方法運(yùn)行。其中的方法在本文中有更詳細(xì)地描述。存儲器220可進(jìn)一步用作處理電路210的工作存儲器(高速暫存)和暫時存儲器等，這可視具體情況而定。

存儲器220可以是易失性存儲器，例如，但不限于隨機(jī)存取存儲器(ram)，或者可以是非易失性存儲器，例如，但不限于閃速存儲器。處理電路210、存儲器220或二者還可包括用于存儲軟件的機(jī)器可讀介質(zhì)。無論被稱為軟件、固件、中間件、微代碼和硬件描述語言，還是其他，軟件都應(yīng)當(dāng)被廣義地解釋為意指所有類型的指令。指令可包括代碼，如，源代碼、二進(jìn)制代碼、可執(zhí)行代碼或任何適用格式的代碼。當(dāng)指令由一個或多個處理器執(zhí)行時，將使處理系統(tǒng)執(zhí)行各項功能，其中的功能將在本文中做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

處理電路210進(jìn)一步與顯示屏230和通信電路250耦合。顯示屏230可以是低功率或超低功率顯示屏，如，電子紙顯示屏。在一些實施例中，可使用低功耗的液晶顯示屏(lcd)。

通信電路250被配置用于為無線網(wǎng)絡(luò)等提供各種通信。無線網(wǎng)絡(luò)可以是局域無線網(wǎng)絡(luò)(如，wifi網(wǎng)絡(luò))、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、近場通訊(nfc)、紅外網(wǎng)絡(luò)或其組合等。通信電路250可支持多個通信協(xié)議。通信電路250用于接收指令，該指令可使處理電路210配置esl200，以執(zhí)行方法，其中的方法在本文中有更詳細(xì)地描述。接收到的指令可被存儲在存儲器220中。通信電路250可進(jìn)一步用于傳輸來自esl200的信息。

根據(jù)本公開實施例，esl200包括電源管理器240和若干pv電池270。電源管理器240耦合至pv電池270和儲能裝置260。電源管理器240用于向儲能裝置260提供pv電池270電荷，向負(fù)載提供電流，并暫時性地或永久性地斷開pv電池270中的任意pv電池的連接。

儲能裝置260被配置為存儲從pv電池270收集到的電荷，并通過電源管理器向負(fù)載提供電荷。例如，負(fù)載可以是或者可以包括處理電路210、存儲器220、低功率顯示屏230、通信電路250或其任意組合。例如，儲能裝置260可以是電容器、鋰離子電池和鋰離子聚合物電池等。

在一實施例中，儲能裝置260為超級電容器。超級電容器(supercapacitor)也被稱為超電容器(ultra-capacitor)或雙電層電容器(edlc)，是一種尺寸可用、電容量巨大，但又無法通過標(biāo)準(zhǔn)電容器技術(shù)實現(xiàn)的電容器。標(biāo)準(zhǔn)封裝尺寸下的電容值可達(dá)到400法拉。因此，可將此類型電容器用于存儲大量能量，并用作超級電容器。通過在本文中提供進(jìn)一步解釋，選擇此類超級電容器的原因?qū)焕斫?。在另一實施例中，在不脫離本公開實施例原理的前提下，可使用可充電電池。

在一實施例中，電源管理器240可作為半導(dǎo)體器件的電路實現(xiàn)，例如，通過美國專利中描述的方法在半導(dǎo)體器件的頂部導(dǎo)電層上設(shè)置多個pv電池270，其中的方法在美國專利(專利號：8,921,967)中有更加詳細(xì)地描述，并引入本文中作為參考。在另一實施例中，多個pv電池270被布設(shè)成陣列結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，pv一次電池以及pv充電電池對的寬度相同，并且pv一次電池的總長和pv充電電池的長度固定。

在又一實施例中，處理電路210、存儲器220、通信電路250、儲能裝置260、電源管理器240或其任意組合可作為半導(dǎo)體器件實現(xiàn)，其中的半導(dǎo)體器件具有頂部導(dǎo)電層，頂部導(dǎo)電層上設(shè)有多個pv電池270。例如，在這種裝置中，多個pv電池270在目標(biāo)物的集成電路(未示出)鈍化層上形成，并且pv電池270中的至少一個pv電池被用作光感電路，將光強(qiáng)等級傳送給電流。該裝置實例在美國專利(專利申請?zhí)枺?4/062,070)中已有更詳細(xì)地探討，并已引入本文中作為參考。

根據(jù)本公開實施例，當(dāng)pv電池中的至少一個被用作光感電路時，可對所提供的電流進(jìn)行計算，并確定光亮度等級，例如，按照校準(zhǔn)表確定。電壓、電流電平和光亮度等級測量可通過esl200傳送。

在一些實施例中，電源管理器240可進(jìn)一步連接至充電端口(未示出)，充電端口可用于接收外部電源，用于對儲能裝置260充電或向負(fù)載提供電流或者二者皆可。處理電路210可進(jìn)一步對儲能裝置260進(jìn)行電壓電平采樣，以便a/d采樣。

圖3是根據(jù)一實施例的esl200的電源管理器240的示例性示意圖。該電源管理器240可包括過充保護(hù)電路342、過放保護(hù)電路344和最大功率點跟蹤器(mppt)346。

過充保護(hù)電路342被配置為保護(hù)儲能裝置260。在一實施例中，過充保護(hù)電路342被配置為保護(hù)儲能裝置260，避免其充電超過預(yù)定閾值。過放保護(hù)電路344被配置為保護(hù)儲能裝置260，避免其放電低于預(yù)定閾值。過放電可對儲能裝置260造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷。

在一些實施例中，電源管理器240包括過壓保護(hù)電路342-1，保護(hù)負(fù)載免遭電壓高于承受范圍的情況。例如，過壓保護(hù)電路342-1保護(hù)負(fù)載，避免電壓電平高于預(yù)定閾值。過壓保護(hù)電路342-1配置用于移除電源負(fù)載，可通過電源管理器240連接至負(fù)載。

電源管理器240可進(jìn)一步包括欠壓保護(hù)電路344-1，保護(hù)負(fù)載免遭電壓低于負(fù)載要求而使其承受過電流的情況。例如，欠壓保護(hù)電路344-1保護(hù)負(fù)載避免電壓電平低于預(yù)定閾值。欠壓保護(hù)電路344-1配置用于移除電源負(fù)載，可通過電源管理器240連接至負(fù)載。負(fù)載可包括處理電路210、低功率顯示屏230、存儲器220、通信電路(如圖2中所示)或其組合。

在某些實施例中，電源管理器240進(jìn)一步包括切換電路(未示出)，用于在第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和第三狀態(tài)之間切換pv電池270中的至少一部分。在第一狀態(tài)下，pv電池270中的至少一部分向儲能裝置260提供電荷；在第二狀態(tài)下，pv電池270中的至少一部分向處理電路210、存儲器220、顯示屏230和通信電路250中的任意一個提供電流；在第三狀態(tài)下，pv電池270中的至少一部分接地。在一些實施例中，切換電路可適用于上述狀態(tài)的任意組合，如，僅第一和第二狀態(tài)。

在某些實施例中，過充保護(hù)電路342和過放保護(hù)電路344由處理電路210控制。在一些實施例中，過充保護(hù)電路342和過放保護(hù)電路344由電源控制器240的二級處理電路(未示出)控制。

根據(jù)本公開實施例，mppt346用于優(yōu)化pv電池270和電源管理器240的功率輸出。注意，由于pv電池270的曝光量變化，功率傳輸效率最高的負(fù)載的特性也發(fā)生變化。因此，當(dāng)負(fù)載特性變?yōu)橄鄳?yīng)的最大功率點時，功率傳輸效率得到優(yōu)化。在一實施例中，圖3中所示的各個電路中的任意一個以及其組合可由處理電路210控制。

如上所述，在一實施例中，儲能裝置260實施為超級電容器。在該實施例中，esl200不包括充電電池，不需要處理電池，從而降低了操作成本。此外，超級電容器不僅可用來快速存儲電荷，還可承受較多次的充、放電循環(huán)。

應(yīng)當(dāng)理解，在使用超級電容器的實施例中，電源管理器240可能非常實用。具體而言，在該實施例中，當(dāng)從pv電池270將功率傳輸至儲能裝置260時，電源管理器240的mppt346將傳輸效率保持在最高。

當(dāng)負(fù)載被連接至pv電池270時，pv電池270的工作點極少處于峰值功率。從pv電池270觀察到的阻抗來自太陽能電池板的工作點。為了使工作點移動到最大功率點電壓，需要改變從pv電池270觀察到的阻抗。在特定阻抗(或占空比)下，工作點將處于最大功率傳輸點。pv電池270的輸出可隨環(huán)境條件(如，陽光、燈具或二者的光源輻射)和工作環(huán)境溫度的變化而發(fā)生明顯變化。鑒于這種變化是動態(tài)的，因此，占空比固定并不一定能取得最好的結(jié)果。

在一實施例中，mppt346對pv電池270產(chǎn)生的電壓、電流或二者進(jìn)行采樣，并根據(jù)需要調(diào)整占空比，以保持最大效率。在一實施例中，充滿電時，儲能裝置260的電壓可接近于pv電池270的最大功率點電壓。然而，滿充狀態(tài)卻無法得到保證，例如，儲能裝置260可因無法預(yù)見的情況，而無法完全充滿電。

當(dāng)在電壓明顯低于pv電池270的最大功率點電壓的情況下開始充電時，mppt346可解決不匹配的問題。例如，如果儲能裝置260充滿電且pv電池270的輸出超過負(fù)載需求，mppt346可使pv電池270不再在最大功率點電壓下運(yùn)行，因為產(chǎn)生的剩余功率無法被傳遞至負(fù)載。mppt346可將pv電池270的工作點從最大功率點移開，直至產(chǎn)生的功率完全滿足需求。在另一實施例中，生成的剩余功率可傳遞給電阻性負(fù)載，使pv電池270繼續(xù)在最大功率點電壓下運(yùn)行。

圖4是根據(jù)一實施例的多個通信連接至控制服務(wù)器420的esl的示例性示意圖400。一個或多個esl200-1～200-n(為了方便起見，以下單獨稱為“esl200”，統(tǒng)稱為“esl200”)各連接至網(wǎng)絡(luò)410。在該示例中，n為1或大于1的整數(shù)。在一實施例中，各個esl200的結(jié)構(gòu)，如圖2中所示。

網(wǎng)絡(luò)410被配置為根據(jù)需要提供各種連接，包括但不限于，有線連接、無線連接或二者，例如，局域網(wǎng)(lan)、廣域網(wǎng)(wan)、城域網(wǎng)(man)、全球網(wǎng)(www)、因特網(wǎng)及其任何組合，以及蜂窩網(wǎng)的連接。esl200被配置為通過網(wǎng)絡(luò)410接收來自控制服務(wù)器420的指令?？刂品?wù)器420可被配置為發(fā)送一個或多個esl200指令，其中，當(dāng)esl20中的一個的處理元件執(zhí)行指令時，esl200執(zhí)行一項功能，例如，顯示屏上顯示一個或多個圖像、重置顯示屏、刷新顯示屏、重啟esl200和重置esl200等。在另一示例中，功能可以是將來自esl200的信息發(fā)送給服務(wù)器420。例如，其中的信息可以是儲能裝置的容量測量信息、儲能裝置接收到的pv電池電流相關(guān)測量信息和環(huán)境光測量信息等。在又一示例中，功能可以是關(guān)閉顯示屏電源。

esl200(如，esl200-n)被配置為與用戶設(shè)備330通信。例如，用戶設(shè)備可以是智能電話、智能手表、rfid標(biāo)簽和專用終端等。在一實施例中，esl200-n的通信電路檢測到用戶設(shè)備330時，處理電路210使顯示屏顯示媒介，如，圖片或視頻(可根據(jù)用戶的用戶設(shè)備330定制)。該媒介可以是特價銷售和定制廣告等。

在示例性實施例中，控制服務(wù)器420可接收每個esl200的周圍光測量信息。服務(wù)器可判認(rèn)各個esl200的pv電池270提供的電荷是否最佳。例如，如果第一esl200-1附近布設(shè)有esl200-2～200-4，且esl200-1的pv電池生成的電荷較少，那么控制服務(wù)器420可發(fā)出一個通知，指示重新設(shè)置esl200-1的位置或移除esl200-1的遮擋物。在另一示例中，如果多個第一esl200生成的電荷少于期望值，且多個第一esl200處于同一空間位置，那么這可表明這一區(qū)域的光照存在問題，而控制服務(wù)器420可發(fā)出通知，解決這一問題。

本文中公開的各實施例可作為硬件、固件、軟件或其任意組合實現(xiàn)。此外，優(yōu)選地，軟件作為應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，其中，應(yīng)用程序可被確實地記載在程序存儲單元或計算機(jī)可讀介質(zhì)上，程序存儲單元或計算機(jī)可讀介質(zhì)由部件或某些器件和/或組合的器件組成。應(yīng)用程序可上傳到機(jī)器并由機(jī)器執(zhí)行，其中的機(jī)器包括適合的任何構(gòu)架。優(yōu)選地，該機(jī)器通過計算機(jī)平臺實現(xiàn)，其中的計算機(jī)平臺包括一個或多個中央處理單元(cpu)、存儲器和輸入/輸出接口等硬件。計算機(jī)平臺可進(jìn)一步包括操作系統(tǒng)和微指令代碼。本文中所述的各種流程和功能可以是微指令代碼的一部分、應(yīng)用程序的一部分或其任意組合，可由cpu執(zhí)行，無論計算機(jī)或處理器是否被明確示出。此外，可將其他各種外圍設(shè)備(如，附加的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和打印設(shè)備)連接至計算機(jī)平臺。而且，非暫態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是除暫態(tài)傳播信號外的任何計算機(jī)可讀介質(zhì)。

本文中所引用的所有示例和條件性用語均出于教導(dǎo)性目的，旨在幫助讀者理解本公開實施例的原理以及發(fā)明人為推動現(xiàn)有技術(shù)而賦予本公開實施例的概念，而不應(yīng)解釋為受限于此類特別引用的示例和條件。此外，本文中所引用的原理、方面以及本公開實施例的所有陳述和本公開的具體實施例均旨在涵蓋其結(jié)構(gòu)性和功能性等效物。另外，其目的是表明此類等效物不僅包括現(xiàn)有已知的等效物，而且還包括未來開發(fā)出的等效物，例如，開發(fā)用于執(zhí)行相同功能的任何元件，而不論結(jié)構(gòu)。

本文中所引用的所有示例和條件性用語均出于教導(dǎo)性目的，旨在幫助讀者理解本公開實施例的原理以及發(fā)明人為推動現(xiàn)有技術(shù)而賦予本公開實施例的概念，而不應(yīng)解釋為受限于此類特別引用的示例和條件。此外，本文中所引用的原理、方面以及本公開實施例的所有陳述和本公開的具體實施例均旨在涵蓋其結(jié)構(gòu)性和功能性等效物。另外，其目的是表明此類等效物不僅包括現(xiàn)有已知的等效物，而且還包括未來開發(fā)出的等效物，例如，開發(fā)用于執(zhí)行相同功能的任何元件，而不論結(jié)構(gòu)。

應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用諸如“第一”、“第二”等標(biāo)記所有引用的元素通常并不限制這些元素的數(shù)量或順序。相反地，在本文中，這些標(biāo)記通常被用作區(qū)分兩種或兩種以上元素或元素實例的簡便方法。因此，引述中的第一和第二元素并不意味著僅僅只使用了兩種元素，或者第一元素必須以某種方式優(yōu)先于第二元素。此外，除非另有說明，一組元素包括一個或多個元素。

本文中在一列項目之后使用的短語“至少有一個”是指所列項目中的任意一個可單獨使用，或者兩個或兩個以上的所列項目可任意組合使用。例如，如果描述系統(tǒng)包括“a、b和c中的至少一個”，那么該系統(tǒng)可單獨包括a、b和c，a和b的組合，b和c的組合，a和c的組合或者a、b和c的組合。

雖然本公開實施例已經(jīng)對數(shù)個所述實施例進(jìn)行了非常詳細(xì)和專門的描述，但是，其并非旨在局限于任何此類特例或?qū)嵤├蛉魏翁囟▽嵤├?，而?yīng)當(dāng)解釋為結(jié)合所附權(quán)利要求在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域?qū)Υ祟悪?quán)利要求進(jìn)行盡可能地解釋，從而有效地涵蓋本發(fā)明的預(yù)期范圍。此外，在之前的詳細(xì)描述中已經(jīng)對本公開實施例可采用的多種形式中的少數(shù)幾種進(jìn)行了闡述。其旨在將之前的詳細(xì)描述理解為對本公開實施例可以采取的所選形式的例示，而不是對本公開實施例的限定。