(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザ動作を必要とせずに、充電／給電レベルミスマッチおよび製品損傷を軽減しつつ、充電時間を短縮するＵＳＢ充電のための方法、電子デバイス、および充電器装置を提供する。【解決手段】充電システム１００において、電子デバイス１２０およびＵＳＢ充電器１１０は、双方向通信接続を確立するためにＵＳＢケーブルデータ線１３０を用いる。ＵＳＢ充電器は、双方向通信接続を介して電子デバイスのマスターコントローラ１２４に充電器能力情報を提供する。マスターコントローラは、充電器能力情報とデバイス充電能力情報との間最速の充電マッチを優先的に選択し、ＵＳＢ充電器の電力供給レベルを設定するため双方向通信接続を介して構成情報を送信する。ＵＳＢ充電器は、電子デバイスに電力供給ステータス情報を伝達し、電子デバイスは、それに応じて充電器電力供給レベルを再構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスであって、
ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブルのコネクタを受け取るためのＵＳＢコネクタであって、前記ＵＳＢコネクタが、
前記ＵＳＢケーブルの第１のデータ信号コンダクタへの電気接続のための第１の導電構造と、
前記ＵＳＢケーブルの第２のデータ信号コンダクタへの電気接続のための第２の導電構造と、
前記ＵＳＢケーブルの第１の電力コンダクタへの電気接続のための第３の導電構造と、
前記ＵＳＢケーブルの第２の電力コンダクタへの電気接続のための第４の導電構造と、
を含む前記ＵＳＢコネクタ、
前記第３および第４の導電構造から電力を受け取るように動作可能に結合される負荷、
前記第１および第２の導電構造と結合され、前記第１および第２の導電構造を介して、前記ＵＳＢケーブルの前記第１および第２のデータ信号コンダクタに沿って、接続される充電器とデータを交換するため、双方向デジタル通信接続を確立するように選択的に作用するコントローラ、および、
前記コントローラと動作可能に結合されるプロセッサであって、前記プロセッサが、前記コントローラにより確立される前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器から充電器能力情報を取得するように、および、前記充電器能力情報に少なくとも部分的に従って前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を選択的に構成または再構成するようにプログラムされる、前記プロセッサ、
を含む、電子デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記電子デバイスを充電するのに適切な少なくとも一つの充電電力レベルを表すデバイス充電能力情報を記憶する電子メモリを含み、前記プロセッサが、前記充電器能力情報と前記デバイス充電能力情報との間の少なくとも一つのマッチを判定するように、および、前記少なくとも一つのマッチに少なくとも部分的に従って、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を選択的に構成または再構成するようにプログラムされる、電子デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の電子デバイスであって、
前記プロセッサが、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器から充電器ステータス情報を受信するように、および、前記充電器ステータス情報に少なくとも部分的に従って、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を選択的に再構成するようにプログラムされる、電子デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の電子デバイスであって、
前記プロセッサが、前記充電器能力情報と前記デバイス充電能力情報との間の最速の充電マッチに従って、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を優先的に構成するように、および、前記充電器ステータス情報に従って、前記充電器能力情報と前記デバイス充電能力情報との間のより低速な充電マッチへ、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を選択的に再構成するようにプログラムされる、電子デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の電子デバイスであって、
前記第１および第２の導電構造と結合され、前記電子デバイスへの、前記接続された充電器の検出された接続を示す第１の状態と、前記電子デバイスに充電器が接続されていないことを示す第２の状態とを有するスイッチング制御信号を提供するように作用する充電器検出回路、ならびに、
前記充電器検出回路から前記スイッチング制御信号を受信するように結合されるスイッチング回路であって、前記スイッチング回路が、前記スイッチング制御信号が前記第１の状態にあるとき、前記第１および第２の導電構造を前記コントローラと選択的に結合するように作用し、前記スイッチング制御信号が前記第２の状態にあるとき、前記第１および第２の導電構造を前記コントローラから選択的に結合解除するように作用する、前記スイッチング回路、
を含む、電子デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の電子デバイスであって、
前記コントローラが、前記双方向デジタル通信接続をＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスとして確立するようにマスターコントローラとして作用し、前記双方向デジタル通信接続が、前記第１の導電構造をシリアルデータ線として、および、前記第２の導電構造をシリアルクロック線として用いる、電子デバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記第１および第２の導電構造に結合され、前記電子デバイスへの、前記接続された充電器の検出された接続を示す第１の状態と、前記電子デバイスに充電器が接続されていないことを示す第２の状態とを有するスイッチング制御信号を提供するように作用する充電器検出回路、および、
前記充電器検出回路から前記スイッチング制御信号を受信するように結合されるスイッチング回路であって、前記スイッチング回路が、前記スイッチング制御信号が前記第１の状態にあるとき、前記第１および第２の導電構造を前記コントローラと選択的に結合するように作用し、前記スイッチング制御信号が前記第２の状態にあるとき、前記第１および第２の導電構造を前記コントローラから選択的に結合解除するように作用する、前記スイッチング回路
を含む、電子デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の電子デバイスであって、
前記コントローラが、前記双方向デジタル通信接続をＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスとして確立するようにマスターコントローラとして作用し、前記双方向デジタル通信接続が、前記第１の導電構造をシリアルデータ線として、および、前記第２の導電構造をシリアルクロック線として用いる、電子デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記コントローラが、前記双方向デジタル通信接続をＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスとして確立するようにマスターコントローラとして作用し、前記双方向デジタル通信接続が、前記第１の導電構造をシリアルデータ線として、および、前記第２の導電構造をシリアルクロック線として用いる、電子デバイス。
【請求項１０】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記プロセッサが、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器から充電器ステータス情報を受信するように、および、前記充電器ステータス情報に少なくとも部分的に従って、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を選択的に再構成するようにプログラムされる、電子デバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子デバイスであって、
前記プロセッサが、前記充電器能力情報とデバイス充電能力情報との間の最速の充電マッチに従って、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を優先的に構成するように、および、前記充電器ステータス情報に従って、前記充電器能力情報と前記デバイス充電能力情報との間のより低速な充電マッチに従って前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を選択的に再構成するようにプログラムされる、電子デバイス。
【請求項１２】
第１および第２のデータ信号コンダクタを有するユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブルから電子デバイスを給電または充電するための方法であって、前記方法が、
前記電子デバイスのプロセッサを用いて、前記電子デバイスと、接続される充電器との間でデータを交換するために、前記ＵＳＢケーブルの前記第１および第２のデータ信号コンダクタに沿って双方向デジタル通信接続を確立すること、
前記プロセッサを用いて、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器から充電器能力情報を取得すること、
前記プロセッサを用いて、前記電子デバイスを充電するのに適切な少なくとも一つの充電電力レベルを表す、前記充電器能力情報とデバイス充電能力情報との間の少なくとも一つのマッチを判定すること、および、
前記プロセッサを用いて、前記充電器能力情報と前記デバイス充電能力情報との間の最速の充電マッチに少なくとも部分的に従って、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を選択的に構成すること、
を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記プロセッサを用いて、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器から充電器ステータス情報を受信すること、および、
前記プロセッサを用いて、前記充電器ステータス情報に従って、前記充電器能力情報と前記デバイス充電能力情報との間のより低速な充電マッチへ、前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された充電器を選択的に再構成すること、
を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、
前記第１の導電構造をシリアルデータ線として、および、前記第２の導電構造をシリアルクロック線として用いて、前記双方向デジタル通信接続をＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスとして確立することを含む、方法。
【請求項１５】
ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）充電器装置であって、
ＵＳＢケーブルを受けるためのコネクタであって、前記コネクタが、
前記ＵＳＢケーブルの第１のデータ信号コンダクタへの電気接続のための第１の導電構造と、
前記ＵＳＢケーブルの第２のデータ信号コンダクタへの電気接続のための第２の導電構造と、
前記ＵＳＢケーブルの第１の電力コンダクタへの電気接続のための第３の導電構造と、
前記ＵＳＢケーブルの第２の電力コンダクタへの電気接続のための第４の導電構造と、
を含む、前記コネクタ、
前記第３および第４の導電構造を介して、接続される電子デバイスに複数の出力電力レベルの一つで電力を供給するように動作可能に結合される電力供給、および、
前記第１および第２の導電構造と結合されるコントローラであって、
前記第１および第２の導電構造を介して、前記ＵＳＢケーブルの前記第１および第２のデータ信号コンダクタに沿った双方向デジタル通信接続を用いて、前記複数の出力電力レベルを表す充電器能力情報を前記接続された電子デバイスに提供するように、
前記双方向デジタル通信接続を用いて前記接続された電子デバイスから構成情報を受信するように、および、
前記構成情報に少なくとも部分的に従って前記複数の出力電力レベルの一つへ前記電力供給を選択的に設定または調整するように、
選択的に作用する、前記コントローラ、
を含む、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）充電器装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＵＳＢ充電器装置であって、
前記コントローラが、前記双方向デジタル通信接続を用いて、前記電力供給の少なくとも一つの状況を表すステータス情報を前記接続された電子デバイスに提供するように作用する、ＵＳＢ充電器装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の前記ＵＳＢ充電器装置であって、
前記ステータス情報が、前記電力供給の過電圧状況、過電流状況、および過温度状況の少なくとも一つを表す、ＵＳＢ充電器装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の前記ＵＳＢ充電器装置であって、
前記双方向デジタル通信接続が、前記第１の導電構造をシリアルデータ線として、および、前記第２の導電構造をシリアルクロック線として用いる、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）バス接続であり、前記コントローラが、前記ＵＳＢケーブルの前記第１および第２のデータ信号コンダクタに沿って前記接続された電子デバイスのマスターコントローラとデータを交換するためにスレーブコントローラとして作用する、ＵＳＢ充電器装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載のＵＳＢ充電器装置であって、
前記双方向デジタル通信接続が、前記第１の導電構造をシリアルデータ線として、および、前記第２の導電構造をシリアルクロック線として用いるＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）バス接続であり、前記コントローラが、前記ＵＳＢケーブルの前記第１および第２のデータ信号コンダクタに沿って前記接続された電子デバイスのマスターコントローラとデータを交換するためにスレーブコントローラとして作用する、ＵＳＢ充電器装置。
【請求項２０】
請求項１５に記載のＵＳＢ充電器装置であって、
前記コントローラが、前記接続された電子デバイスを給電または充電するためのデフォルト電力出力レベルを提供するために、および、前記接続された電子デバイスからの受信される構成情報に従って、前記電力供給の前記出力レベルを選択的に調整するために、前記電力供給を制御するように作用する、ＵＳＢ充電器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＵＳＢ充電回路要素、およびＵＳＢケーブルを用いて電子デバイスを充電機器にインターフェースするための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートは、例えば、ラップトップコンピュータ、タブレット、携帯電話、ＭＰ３プレーヤ等、種々のポータブルデバイスによく見られ、また、デバイス間のシリアル通信用の相互接続を提供するために、デスクトップコンピュータ、自動車ダッシュボードコンソール等にも提供される。また、ＵＳＢ標準は充電能力を規定し、この充電能力により、携帯電話またはその他のポータブルデバイスが、ＵＳＢケーブルを介してデバイスに提供される電力を用いて動作され得る。また、ＵＳＢシステムのこの電力特徴により、有利に、バッテリ駆動のデバイスが、接続されるＵＳＢ互換のデバイスから提供される電力を用いて充電され得る。シリアル通信が充電機器とデバイスとの間で必要とされない場合でも、例えば、種々のポータブルデバイスを充電するための複数のＵＳＢポートを有する専用の充電機器を利用することが可能である。元来のＵＳＢ実装は、充電電流を１Ａに制限した５Ｖでの充電を規定し、標準に対する後続の改訂（例えば、ＵＳＢ３．０、３．１等）は、例えば、５Ｖ、１２Ｖ、２０Ｖの充電器電圧ならびに１Ａ、３Ａ、および５Ａの充電電流レベルを用いて、より高いレベルでの迅速な充電を規定し、それゆえ、最大１００Ｗの充電に対応する。しかし、ＵＳＢ充電源と充電されるデバイスとの間のミスマッチが、製品損傷および／または充電時間を最小にできないことをもたらす恐れがある。従って、充電器または充電される電子デバイスに対する損傷を伴うことなく充電電力レベルが最大化され得る、改善されたＵＳＢ充電器装置および電子デバイスに対する需要がある。
【発明の概要】
【０００３】
本願で開示される実施形態は、ＵＳＢ充電器と充電される電子デバイスとの間のＵＳＢケーブルのＵＳＢデータ線に沿った双方向通信接続またはリンクを確立することにより、自動的に、ＵＳＢ充電器および充電される電子デバイスの能力間のより良好なマッチングを対象とする装置および技法を提供し、この装置および技法を介して、充電される電子デバイスはＵＳＢ充電器の能力を検出して充電される電子デバイスの能力との最善のマッチ（ｍａｔｃｈ）を見つけ、充電される電子デバイスは、この通信接続を介して充電器に、プログラミングまたは構成情報を送信する。この技法により、デバイスは、双方のデバイスの動作限界内で充電器を構成またはプログラムし、また、迅速な充電のための実行可能な最高充電レベルを優先的に選択し得る。また、種々の実施形態において、充電器は、その電力供給の過電圧、過電流および／または過温度状況などのステータス表示を報告し得、デバイスがそれに応じてより低い充電レベルに充電器を再構成し得る。このように、本開示は、ユーザ動作を必要とせずに、充電／給電レベルミスマッチおよび製品損傷を軽減しつつ、充電時間を短縮することに関して著しい利点を提供する。
【０００４】
本開示の一つまたは複数の態様によれば、電子デバイスが提供され、電子デバイスは、ＵＳＢコネクタ、負荷、ならびに、ＵＳＢケーブルの第１および第２のデータ信号コンダクタと関連する導電構造と結合されるコントローラを含み、コントローラは、接続される充電器との双方向デジタル通信接続を確立するように作用する。デバイスはまた、通信接続を用いて、接続された充電器から充電器能力情報を取得するように、および、そうした充電器能力情報に少なくとも部分的に従って、通信接続を介して、接続された充電器を選択的に構成または再構成するようにプログラムされるプロセッサを含む。
【０００５】
幾つかの実施形態において、デバイスプロセッサは、充電器能力情報と、電子デバイスを充電するのに適切な充電電力レベルを表すデバイス充電能力情報との間の一つまたは複数のマッチを判定するようにプログラムされ、プロセッサは、通信接続を用いて、識別されたマッチに少なくとも部分的に従って、接続された充電器を選択的に構成または再構成する。
【０００６】
また、幾つかの実施形態において、電子デバイスは、通信接続を介して、接続された充電器から充電器ステータス情報を受信し、デバイスプロセッサは、通信接続を介して、充電器ステータス情報に少なくとも部分的に従って、接続された充電器を選択的に再構成する。幾つかの開示される実施形態において、プロセッサは、充電器能力情報とデバイス充電能力情報との間の最速の充電マッチに従って充電器を優先的に構成するようにプログラムされる。また、幾つかの実施形態におけるプロセッサは、何らかの受信される充電器ステータス情報に従ってより低速な充電マッチに、通信接続を用いて、接続された充電器を選択的に再構成するようにプログラムされる。このようにして、例えば、充電器状況を考慮した可能な限り最速の充電の可能性を維持しつつ、充電器の故障または損傷を軽減または回避するため充電レベルを低減するように、過電圧、過電流および／または過温度状況など、充電器の充電状況が、インテリジェントな再構成のためにデバイスプロセッサによって用いられ得る。
【０００７】
幾つかの実施形態において、電子デバイスは、充電器の検出された接続を示す第１の状態と、電子デバイスに充電器が接続されていないことを示す第２の状態とを有するスイッチング制御信号を提供する充電器検出回路を含む。これらの実施形態におけるデバイスはさらに、スイッチング制御信号が第１の状態にあるとき、ＵＳＢケーブルデータ線をコントローラと選択的に結合するように、および、スイッチング制御信号が第２の状態にあるとき、ＵＳＢデータ線をコントローラから結合解除するように、スイッチング回路を含む。
【０００８】
幾つかの実施形態におけるデバイスコントローラは、ＵＳＢデータ線を介してＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスを実装し、デバイスコントローラは、第１のデータ線をシリアルデータ線（ＳＤＡ）として、および、第２のデータ線をシリアルクロック線（ＳＣＬ）として用いて、マスターコントローラとして動作する。コントローラおよび接続される充電器が、例えば、Ｉ２Ｃ、汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）等、任意の適切な通信プロトコルを用いて通信する、更なる実施形態が実行可能である。
【０００９】
本開示の更なる態様に従って、ＵＳＢケーブルから電子デバイスを給電または充電するための方法が提供される。この方法は、デバイスと、接続される充電器との間でデータを交換するため、ＵＳＢケーブルの第１および第２のデータ信号コンダクタに沿って双方向デジタル通信接続を確立するようにプロセッサを用いること、ならびに、デジタル通信接続を用いて、接続された充電器から充電器能力情報を取得することを含む。この方法はさらに、充電器能力情報と、デバイスを充電するのに適切な少なくとも一つの充電電力レベルを表すデバイス充電能力情報との間の少なくとも一つのマッチを判定すること、および、充電器能力情報とデバイス充電能力情報との間の最速の充電マッチに少なくとも部分的に従って、通信接続を用いて、接続された充電器を選択的に構成することを含む。
【００１０】
この方法の幾つかの実施形態が、接続された充電器から充電器ステータス情報を受信するためプロセッサを用いること、および、充電器ステータス情報に従ってより低速な充電マッチに、通信接続を用いて、接続された充電器を選択的に再構成することを含む。
【００１１】
本開示の更なる態様が、ＵＳＢ充電器装置を提供し、ＵＳＢ充電器装置は、ＵＳＢケーブルの第１および第２のデータ信号コンダクタへおよび第１および第２の電力コンダクタへの電気接続のための導電構造を備えるコネクタ、ならびに、接続される電子デバイスに複数の出力電力レベルのうちの一つで電力を供給するように作用する電力供給を含む。充電器装置はまた、ＵＳＢケーブルデータ信号コンダクタに沿った双方向デジタル通信接続を用いて、複数の出力電力レベルを表す充電器能力情報を、接続された電子デバイスに提供するコントローラを含む。充電器コントローラはさらに、通信接続を用いて、接続された電子デバイスから構成情報を受信するように、および、こうした構成情報に少なくとも部分的に従って、複数の出力電力レベルの一つに電力供給を選択的に設定または調整するように作用する。
【００１２】
幾つかの実施形態において、充電器コントローラは、通信接続を用いて、電力供給の少なくとも一つの状況を表すステータス情報を、接続される電子デバイスに提供し、幾つかの実装におけるステータス情報は、電力供給の過電圧状況および過電流状況ならびに／または過温度状況を表す。
【００１３】
幾つかの実施形態におけるコントローラは、スレーブコントローラとして作用し、通信接続は、ＵＳＢケーブルデータ線コンダクタをシリアルデータ線およびシリアルクロック線として用いるＩ２Ｃバス接続である。
【００１４】
幾つかの実施形態において、ＵＳＢ充電器コントローラは、接続される電子デバイスを給電または充電するためのデフォルト電力出力レベルを提供するために電力供給を制御するように作用し、コントローラは、接続された電子デバイスからの受信される構成情報に従って、電力供給の出力レベルを選択的に調整する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
以下の説明および図面は、本開示の種々の原理が実施され得るいくつかの方式を示す、本開示の幾つかの例示的な実装を詳細に述べるものである。しかし、例示される例は、本開示の多くの実行可能な実施形態を網羅しない。本開示のその他の目的、利点、および新規の特徴が、図面と共に考慮される際に以下の詳細な説明において述べられる。
【００１６】
【図１】本開示の一つまたは複数の態様に従った、デバイスを給電または充電するためにＵＳＢケーブルにより接続されるＵＳＢ充電器および電子デバイスを図示する概略的なシステム図であり、充電器およびデバイスは、インテリジェントな充電器電力レベル構成のために双方向通信接続を実装する。
【００１７】
【図２】双方向デジタル通信を用いた充電器の構成のため、Ｉ２Ｃマスターコントローラを実装する電子デバイス実施形態、および、Ｉ２Ｃスレーブコントローラを実装する接続される充電器実施形態を図示する概略図である。
【００１８】
【図３】接続される充電器との双方向デジタル通信接続を実装するように、シリアルデータ線ＳＤＡおよびシリアルクロック線ＳＣＬのためのトランシーバおよびプルアップレジスタを備えるＩ２Ｃマスターコントローラを含む電子デバイスの更なる詳細を図示する概略図である。
【００１９】
【図４】図１〜図３の電子デバイスにおける充電器検出回路の実施形態を図示する概略図である。
【００２０】
【図５】ＵＳＢケーブルからデバイスを給電または充電するためのデバイス動作方法の実施形態を説明するフローチャートである。
【００２１】
【図６】ＵＳＢケーブルを用いて、接続されるデバイスを給電または充電する充電器装置動作方法の実施形態を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
一つまたは複数の実施形態または実装が、図面と共に以下で説明される。図面において、同様の参照数字は、全体を通して同様の要素を参照するために用いられ、種々の特徴は必ずしも等倍で描かれていない。
【００２３】
図１は、ＵＳＢ充電器装置１１０からＵＳＢケーブル１３０を介して搬送される電力を用いてデバイス１２０を給電または充電するためにＵＳＢケーブル１３０を介して接続される、ＵＳＢ充電器装置１１０および電子デバイス１２０を含む充電システム１００を示す。デバイス１２０は、これらに限定されないが、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話等を含む任意の電子デバイスであり得、充電器１１０からＵＳＢケーブル１３０を介して電力を受け取り得る負荷１２２を有する。また、充電器装置１１０は、接続されるデバイス１２０にＵＳＢケーブル１３０を介して電力を提供するように作用する電力供給１１２およびＵＳＢコネクタ１１１を有する、専用の充電デバイス、デスクトップコンピュータ、または、任意のその他のデバイスであり得る。
【００２４】
図１に示すように、充電器１１０はＵＳＢコネクタ１１１を含み、ＵＳＢコネクタ１１１は、ＵＳＢケーブル１３０のプラグまたはレセプタクル１３２を受けるように適合され、および、ＵＳＢケーブル１３０の種々のコンダクタへの電気接続のための導電構造１５１〜１５４を提供する。特に、第１の導電構造１５１は、この場合には正のデータ信号コンダクタＤＰまたはＤ＋であるＵＳＢケーブル１３０の第１のデータ信号コンダクタに電気接続を提供し、第２の導電構造１５２は、負のデータ信号コンダクタＤＮまたはＤ−に電気接続を提供し、第３および第４の導電構造１５３および１５４はそれぞれ、ＵＳＢケーブル１３０の第１および第２の（例えば、正および負の）電力コンダクタＶＢＵＳおよびＧＮＤに電気接続を提供する。充電器コネクタ１１１は、例えば、関連したＵＳＢ標準に従って任意の適切な数の接続を有するＡタイプまたはＢタイプのＵＳＢケーブルプラグまたはレセプタクルである標準的なＵＳＢケーブル１３０とインターフェースするように構成される任意の適切なコネクタであり得、コネクタ１１１の幾つかの実施形態は、４つよりも多い接続に適応し得、雄コネクタ１３２（プラグ）または雌コネクタ（レセプタクル）を受けるかまたはインターフェースするように適合され得る。
【００２５】
充電器装置１１０はまた、第３および第４の導電構造１５３および１５４を介して、接続される電子デバイス１２０に、複数の出力電力レベルの一つで電力を供給するように結合される電力供給１１２を含む。一つの非限定的な例において、電力供給１１２は、５Ｖ、１２Ｖ、または２０Ｖで出力電力を供給するようにプログラム可能であり、また、１Ａ、３Ａ、または５Ａで出力電流を提供可能とし得る。その他の実施形態において、電力供給１１２は、電圧および電流出力に関するその他の充電レベルを実装し得、２つまたはそれ以上のプログラム可能な出力電力レベルを提供するように、より多い、またはより少ない組合せを実装し得る。
【００２６】
充電器装置１１０はさらに、コントローラ１１４と、充電器能力情報１１７およびステータス情報１１８を記憶するメモリまたはデータストア１１６とを含む。コントローラ１１４は、任意の適切なプロセッサ、制御回路、プログラマブルロジック、論理回路等であり得、デジタルデータ信号を送信および受信するためのインターフェース回路要素を含み得る。コントローラ１１４は、導電構造１５１および１５２と結合され、幾つかの実施形態において、ＵＳＢケーブル１３０のＤＰおよびＤＮコンダクタに沿って導電構造１５１および１５２を介して確立される双方向デジタル通信接続を用いて、接続された電子デバイス１２０に、２つまたはそれ以上の出力電力レベルを表す充電器能力情報１１７を提供するようにスレーブコントローラとして動作する。一つの可能な実装において、例えば、スレーブコントローラ１１４は、印刷回路基板上に搭載される電子プロセッサであり得、導電構造１５１および１５２は、スレーブコントローラ１１４とコネクタ１１１との間に電気的に接続される導電性回路板トレースとして実装される。例えばフィルタ回路構成要素等、一つまたは複数の介在構成要素が、スレーブコントローラ１１４とコネクタ１１１との間に接続され得る。また、幾つかの実装において、双方向デジタル通信接続は、第１の導電構造１５１をシリアルデータ線（ＳＤＡ）として、および、第２の導電構造１５２をシリアルクロック線（ＳＣＬ）として用いるＩ２Ｃバス接続であり、コントローラ１１４は、デバイス１２０のマスターコントローラ１２４とデータを交換するため、スレーブコントローラとして動作する。別の可能な実施形態において、充電器コントローラ１１４は、マルチマスターシステムなどにおいてマスタとして動作し得る。
【００２７】
動作において、下記でさらに説明されるように、充電器コントローラ１１４は、ＵＳＢケーブル１３０を介した双方向デジタル通信接続を用いて、接続された電子デバイス１２０から構成情報を受信し、また、その構成情報に少なくとも部分的に従って、複数の出力電力レベルの一つに電力供給１１２を選択的に設定または調整する。また、例示される充電器装置１１０はまた、例えば、電力供給過電圧状況、過電流状況、および／または過温度状況を示すために、双方向デジタル通信接続を用いて、一つまたは複数の電力供給状況を表すステータス情報１１７を、接続された電子デバイス１２０に提供するように作用する。この点で、充電器１１０は、適切な診断回路要素を含み得、コントローラ１１４は、電力供給１１２のステータスまたは動作状況に関する診断情報を評価するように作用するプログラムされたプロセッサとして実装され得、対応するステータス情報１１８を電子メモリ１１６に記憶し得る。
【００２８】
この提供された充電器ステータス情報は、異なる所望の電力出力レベルを選択的に選択するため、および、それに応じて充電器１１０を再構成するように通信接続を介して情報を送信するため、インテリジェントな電子デバイス１２０によって用いられ得る。一つの可能な実施形態において、コントローラ１１４は、デバイス１２０を給電または充電するため、５Ｖおよび１Ａなど、デフォルト電力出力レベルを提供するように電力供給１１２を制御し、接続された電子デバイス１２０から通信接続を介して受信される構成情報に従って電力供給１１２の出力レベルを選択的に調整する。さらに、幾つかの実施形態における充電器１１０は、ステータス情報１１８に基づいて、または、その他の入力に基づいて、充電器能力情報１１７を改変または更新するように動作可能であり得、例えば、電力供給１１２が一定の電圧および／または電流レベルをもはや提供できないことを診断情報が示す場合、能力情報１１７から、一定の電圧または電流能力指示を削除し得る。
【００２９】
電子デバイス１２０は、ＵＳＢコネクタ１２１と共に、負荷１２２、コントローラ１２４、および、関連する電子メモリ１２８を備えるプロセッサ１２６を含み、また、図２に関連して下記でさらに説明されるように、充電器検出回路１２９およびスイッチング回路などの更なる回路要素を含み得る。図１に見られるように、コネクタ１２１は、ＵＳＢケーブル１３０のコネクタ１３４（例えば、プラグまたはレセプタクル）を受けるために適合され、電気接続のための導電構造１４１〜１４４を、それぞれ、ケーブル１３０のＤＰ、ＤＮ、ＶＢＵＳ、およびＧＮＤコンダクタに提供する。デバイス１２０はまた、導電構造１４３および１４４に接続される負荷１２２を含み、負荷１２２は、デバイス１２０の種々の回路要素、充電可能なバッテリシステム、または、種々の実施形態におけるその他の電気負荷を動作させるための電力供給であり得る。
【００３０】
デバイスコントローラ１２４は、接続される充電器１１０と通信するために導電構造１４１および１４２と結合され、ＵＳＢケーブル１３０のＤＰおよびＤＮコンダクタに沿って、接続された充電器１１０とデータを交換するために、双方向デジタル通信接続を確立するように選択的に作用する。デバイスコントローラ１２４は、任意の適切なアナログおよび／またはデジタル回路要素であり得、また、プログラム可能であり得、種々の実施形態において、プロセッサ構成要素、プログラマブルロジック等を含む。プロセッサ１２６は、コントローラ１２４と動作可能に結合され、接続される充電器１１０との双方向デジタル通信接続またはリンクを確立するためにコントローラ１２４を用いるようにプログラムされる。幾つかの実装において、プロセッサ１２６がコントローラ１２４との通信接続確立を開始するか、或いは、接続される充電器１１０がそうした通信接続確立を開始してもよい。任意の適切なプロセスが、ＤＰおよびＤＮ線に沿って双方向通信リンクを確立するために、充電器１１０およびデバイス１２０のコントローラ１１４、１２４間に実装され得る。
【００３１】
通信リンクが確立されると、デバイス１２０のプロセッサ１２６は、接続された充電器１１０から、コントローラ１２４により確立される双方向デジタル通信接続を介して充電器能力情報１１７を取得し、プロセッサは、ＤＰおよびＤＮコンダクタに沿った双方向デジタル通信接続を用いて、接続された充電器１１０を選択的に構成または再構成する。一つの可能な実施形態において、電子デバイス１２０は、通信リンクを介して充電器１１０に充電器能力情報１１７を要求するメッセージを送信し、（スレーブとして動作する）充電器のコントローラ１１４は、要求された能力情報１１７を含むメッセージで応答する。その他の可能な実施形態において、充電器１１０は、デバイス１２０により促されることなく、充電能力情報１１７を提供する。適切なメッセージフレームおよび通信プロトコルが用いられ得、それらにより、充電器１１０は、デバイス１２０により認識可能なフォーマットで能力情報１１７を提供する。一つの実施形態における充電器１１０を構成するために、デバイス１２０のプロセッサ１２６は、それに応じて電力供給１１２を構成またはプログラムするため、充電器１１０により認識可能な選択された充電レベルを示す、一つまたは複数のメッセージを構築し、ＤＰおよびＤＮ線に沿った通信リンクを介して、そうしたメッセージを充電器１１０に送信する。多数の異なる実施形態が可能であり、そうした実施形態において、コントローラ１２４および接続された充電器１１０は、Ｉ２Ｃ、汎用非同期送受信機（ＵＡＲＴ）、シリアル周辺インターフェース（ＳＰＩ）等を含め、任意の適切な通信プロトコルを用いて通信するが、これらに限定されるわけではない。
【００３２】
構成または再構成は、充電器１１０から受信される充電器能力情報１１７に少なくとも部分的に従って、プロセッサ１２６によって実装される。この実施形態におけるメモリ１２８は、電力が負荷１２２に安全に提供され得る一つまたは複数の適切な充電電力レベルを表す、デバイス充電能力情報１２７を記憶する。一つの実施形態に従った動作において、デバイスプロセッサ１２６は、充電器１１０から受信される充電器能力情報１１７と、メモリ１２８に記憶されたデバイス充電能力情報１２７との間の一つまたは複数のマッチを判定し、識別されたマッチに少なくとも部分的に従って、双方向デジタル通信接続を用いて充電器１１０を選択的に構成または再構成する。幾つかの実施形態において、プロセッサ１２６は、例えば、充電器１１０から受信される充電器ステータス情報など、どんな構成情報を充電器１１０に送信するかを判定する際にその他の要因を考慮してもよい。プロセッサ１２６は、双方向デジタル通信接続を用いて、接続された充電器１１０から充電器ステータス情報を受信するように、および、充電器ステータス情報に少なくとも部分的に従って双方向デジタル通信接続を用いて、接続された充電器１１０を選択的に再構成する（２２０）ようにプログラムされる。また、幾つかの実装において、デバイスプロセッサ１２６は、充電器能力情報１１７とデバイス充電能力情報１２７との間の最速の充電マッチに従って、通信接続を介して充電器１１０を優先的に構成する。例えば、充電器１１０は、デフォルトで、５Ｖで充電動作を開始し得、１２Ｖまたは２０Ｖでより急速な充電を提供し得ることをデバイス１２０に報告し得る。デバイス１２０が、これらのより高い電圧の一方または両方で充電し得る場合、デバイスプロセッサ１２６は、２０Ｖで動作するように充電器電力供給１１２を構成するため、充電器１１０に構成メッセージを送信し得る。
【００３３】
また、この実施形態におけるデバイスプロセッサ１２６は、任意の受信される充電器ステータス情報１１８に少なくとも部分的に基づいて、充電器能力情報１１７とデバイス充電能力情報１２７との間のより低速な充電マッチに従って、接続された充電器１１０を選択的に再構成し得る。例えば、スレーブコントローラ１１４が電力供給１１２における過温度状況を報告する場合、デバイスプロセッサ１２６は、１２Ｖの所望の充電電圧レベルを示す再構成メッセージを送信することにより、充電器１１０を再構成し得る。この例において、充電器コントローラ１１４は、その後、以前に報告された過温度状況の除去を報告し得、その後、デバイスプロセッサ１２６は、高い方の電力出力レベル（例えば、この例では２０Ｖ）で動作を再開するために充電器１１０を再び再構成し得る。
【００３４】
このように、電子デバイス１２０は、充電器１１０の安全な動作をインテリジェントに促進し得、一方で、充電器１１０およびデバイス１２０両方の能力内での最高電力出力レベルを優先的に選択することによって充電を早め、また、充電器１１０からの報告される電力供給ステータス情報１１８に従って、必要に応じて電力出力レベルを選択的に低減させ得る（例えば、それにより充電プロセスが減速する）。また、この有利な動作は、互いと通信できない充電およびデバイス機器を用いると実行可能でなく、また、単純な一方向の通信を用いると実行可能でない。また、双方向デジタル通信接続を有利に実装するためのＵＳＢデータ線ＤＰおよびＤＮの使用は、過度の回路改変の必要性を回避または軽減し、こういった回路改変において、充電器とデバイスとの間の通信のための電力供給接続（例えばＶＢＵＳ）を用いるその他のアプローチでは、ＵＳＢケーブル１３０のいずれかの端部の送信機および受信機をインターフェースするためにＡＣ結合回路要素が必要とされる。一方、本開示の概念は、双方向通信を実装するためにデータ信号コンダクタＤＰおよびＤＮを利用し、これにより、インテリジェントな急速な充電動作が促進される。
【００３５】
図２は、充電器１１０およびデバイス１２０の実施形態の更なる詳細を図示し、図２において、Ｉ２ＣまたはＩｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔバス通信リンクが確立されており、充電器コントローラ１１４はＩ２Ｃ通信のためのスレーブコントローラとしてマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）において実装され、デバイスコントローラ１２４はＩ２Ｃマスターコントローラとして動作している。その他の双方向デジタル通信リンクは、これらに限定されないが、ＳＰＩ、ＵＡＲＴ等、ＤＰおよびＤＮ線を用いて実装され得る。図２に見られるように、Ｉ２Ｃ実施形態における充電器１１０は、スレーブコントローラ１１４に電力を提供する低ドロップアウト（ＬＤＯ）供給１１３を含み、コントローラ１１４は、調整可能な設定値を電力供給１１２に提供するため、レジスタアレイ１１９を介して充電器電力供給１１２を構成する。また、充電器１１０は、データ線１５１と１５２との間に接続される可変レジスタＲを含み、コントローラ１１４は、レジスタＲの抵抗値を選択的に改変するように構成される。データ線１５１と１５２との間に種々の個別のレジスタを直列、並列、および／または直列／並列構成の組合せで相互接続するためのスイッチング回路など、任意の適切な可変抵抗回路要素が、可変レジスタＲを実装するために用いられ得る。抵抗値は、幾つかの実施形態において、以下でさらに説明するようにデバイス１２０による接続検出を促進するために用いられ得る。また、コントローラ１１４は、メモリ１１６と動作可能に結合され、メモリ１１６は、充電器能力情報１１７を再び記憶し、また、上述のように充電器ステータス情報１１８を記憶し得る。他の可能な実施形態において、任意の汎用Ｉ／Ｏが、電力供給１１２により実装され得る２つまたはそれ以上の出力電力レベルを表す充電器能力情報１１７を、接続されたデバイス１２０に提供するため、デバイスコントローラ１１４と動作可能に結合され得る。
【００３６】
図２にさらに示すように、この場合のデバイスは、データ線１４１および１４２と結合される充電器検出回路１２９を含み、検出回路１２９が、充電器１１０の接続が検出されたことを示す第１の状態と、ＵＳＢコネクタ１２１を介してデバイス１２０に接続されている充電器１１０がないことを示す第２の状態とを有する、スイッチング制御信号１６６を提供する。任意の適切な検出回路要素１２９が種々の実施形態において用いられ得、その非限定的な例が、図４に関連して以下でさらに例示および説明される。図２の実施形態におけるデバイス１２０はまた、検出回路１２９からスイッチング制御信号１６６を受信するように結合されるスイッチＳ１およびＳ２を備えるスイッチング回路を含む。この場合、スイッチング回路は、スイッチング制御信号１６６が第１の状態にあるとき（すなわち、充電器１１０が接続されているとき）、第１および第２の導電構造１４１および１４２を通信コントローラ１２４と選択的に結合するように作用し、スイッチング制御信号１６６が第２の状態にあるとき（例えば、充電器が接続されていないとき）、第１および第２の導電構造１４１および１４２をコントローラ１２４から選択的に結合解除するように作用する。
【００３７】
図３も参照すると、充電器検出回路１２９から制御信号１６２を受信するイネーブル入力を備えるトランシーバ１４６を含む、Ｉ２Ｃマスターコントローラ１２４の非限定的な例が例示され、接続される充電器１１０が検出回路要素１２９により検出されたとき、制御信号１６２により、トランシーバ１４６がイネーブルされ、そうでない場合はディスエーブルされる。また、この例における充電器検出回路１２９は、制御信号１６４をデバイスプロセッサ１２６に提供し、これにより、接続される充電器１１０が検出されたことをプロセッサ１２６に知らせる。この実施形態において、マスターコントローラ１２４はまた、プルアップレジスタＲ１およびＲ２を含み、Ｒ１はデータ線（ＳＤＡ）と正の供給電圧ＶＣＣとの間に接続され、Ｒ２は、オープンドレインＩ２Ｃバスとのトランシーバ１４６の相互接続に適応するように、シリアルクロック線ＳＣＬとＶＣＣとの間に接続される。第１のスイッチＳ１は、第１の導電構造１４１（ＵＳＢ  ＤＰ線）を、充電器１１０が接続されていないとき（例えば、通常のＵＳＢ通信のために）プロセッサ１２６への第１のデータ接続１４１ａに、或いは、図示するように（充電器１１０がデバイス１２０に接続されているとき）コントローラトランシーバ１４６に結合されるＩ２ＣバスＳＤＡ接続１４１ｂに、接続するように制御信号１６６に従って作用する。また、Ｓ２は同様に、第２の導電構造１４２（ＵＳＢ  ＤＮ線）を、（充電器１１０が接続されていないとき）プロセッサ１２６への第２のデータ接続１４２ａに、或いは、接続される充電器１１０が検出回路要素１２９により検出されたときＩ２Ｃバスシリアルクロック（ＳＣＬ）接続に、接続する。
【００３８】
マスターコントローラ１２４はさらに、送信制御線１４７（ＴＸ）に従ってＳＤＡ線１４１ｂ上に出力データビットを生成するためトランシーバ１４６により動作されるデータ送信制御トランジスタＱｌと、ＳＣＬ線１４２ｂ上にシリアルクロック信号を提供するためトランシーバ１４６からの制御線１４８により動作されるクロック制御トランジスタＱ２とを含む。例示される実施形態の動作において、デバイスコントローラ１２４は、双方向デジタル通信接続またはリンクをＩ２Ｃバスとして確立するようにマスターコントローラとして作用し、図示するように、双方向デジタル通信接続は、第１の導電構造１４１をシリアルデータ線ＳＤＡとして、および、第２の導電構造１４２をシリアルクロック線ＳＣＬとして用いる。また、先に述べたように、充電器コントローラ１１４は、スレーブコントローラとして、またはマスターコントローラとして構成され得、任意の適切な通信プロトコルに従って、ＵＳＢケーブル１３０を介してデータを送信および受信するための適切なトランシーバ回路要素を含み得る。
【００３９】
図４に図示されるような一つの可能な充電器検出回路実施形態１２９が、接続されるＵＳＢ充電器１１０の検出に基づいて、上述のように充電器検出制御信号１６２、１６４、および１６６を提供する論理回路１７０を含む。この実施形態において、充電器検出回路１２９は、導電構造１４１〜１４４に接続され、接続１４３の電圧と基準電圧ＶＯＴＧ＿ＳＥＳＳ＿ＶＬＤとの比較に基づいて、接続されるＵＳＢケーブル１３０のＶＢＵＳ線が基準を超える正の電圧を有するかどうかを示す信号を論理回路１７０に提供する比較器１７２を含む。第１の導電構造１４１（ＤＰ線）は、論理回路１７０により制御されるスイッチＳ３〜Ｓ５に接続される。スイッチＳ３は、正のデータソース電圧基準ＶＤＰ＿ＳＲＣをＤＰ線１４１に選択的に接続し、スイッチＳ４は、電流ＩＤＰ＿ＳＲＣをＤＰ線に提供するように電流源１７４を選択的に接続するため、論理回路１７０に従って作用する。また、スイッチＳ５は、線１４１から回路接地（導電構造１４４）へ電流を導通するため、線１４１を電流源１７６ＩＤＰ＿ＳＩＮＫと選択的に接続し、Ｓ５はまた、線１４１を、線１４１の電圧をデータ基準電圧ＶＤＡＴ＿ＲＥＦと比較する比較器１７８と接続する。スイッチＳ５が閉じられるとき、線１４１はまた、インバータ１８０に入力として提供され、インバータ１８０の出力は、図示するように専用の充電ポート検出信号（ＤＣＰ＿ＤＥＴ）を論理回路要素１７０に提供するＡＮＤゲート１８２への入力として、比較器１７８の出力と共に提供される。
【００４０】
第２の導電構造１４２は、図４に示すように、充電器検出回路１２９のスイッチＳ６〜Ｓ８に接続され、スイッチＳ６は、線１４２をデータソース電圧基準ＶＤＭ＿ＳＲＣと選択的に接続するため論理回路１７０からの信号に従って作用し、スイッチＳ８は、プルダウンレジスタＲＤＭ＿ＤＷＮを介して接地線１４４に第２のデータ線（ＤＮ）を接続するため、論理回路１７０により選択的に閉じられる。また、論理回路１７０は、シンク電流ＩＤＭ＿ＳＩＮＫを、接地に、および、電圧をデータ基準電圧ＶＤＡＴ＿ＲＥＦと比較する比較器１８６を含む比較器回路に導通するように、線１４２を電流源１８４と選択的に接続するためスイッチＳ７を制御し、比較器出力は、図示するように、充電器検出信号ＣＨＧ＿ＤＥＴを論理１７０に提供するため、インバータ１８８の出力と共に、ＡＮＤゲート１９０に入力を提供する。
【００４１】
幾つかの実施形態において、ＵＳＢケーブル１３０を介してデバイス１２０に接続される装置がある場合、その装置のタイプを確認するため、充電器検出回路１２９およびマスターコントローラ１２４は、従来のＵＳＢ検出手順に従ってプロセッサ１２６によって用いられ得る。例えば、デバイス１２０は、スタンダードダウンストリームポート（ＳＤＰ）、充電ダウンストリームポート（ＣＤＰ）、アクセサリ充電器アダプタ（ＡＣＡ）、または専用の充電ポート（ＤＣＰ）を区別するため、バッテリ充電仕様１．２一次検出またはその他の適切な検出技法を実装し得る。例えば、ＤＣＰが接続されているかどうかを検出するため、論理回路１７０がスイッチＳ３およびＳ７をオンにする一次検出が実装され得、その場合、ＵＳＢ充電標準は、接続されるＤＣＰが抵抗（ＲＤＣＰ＿ＤＡＴ、図示せず）を通じてＤＰおよびＤＮを短絡させることを提供し、それゆえ、充電器検出回路１２９は、ＶＤＰ＿ＳＲＣに近い、ＤＮの電圧を（比較器１８６を介して）検出し得る。デバイス１２０はまた、Ｓ７が閉じられた状態で、ＤＮ線の電圧をデータ基準電圧ＶＤＡＴ＿ＲＥＦと比較し、ＤＮ線電圧がこの基準を超える場合、論理回路１７０は、デバイス１２０がＤＣＰまたはＣＤＰのいずれかに接続されていると判定する。また、この例において、論理１７０がスイッチＳ３およびＳ５を閉じること、および、信号ＤＣＰ＿ＤＥＴを選択的に生成するために比較器１７８が線１４１上の電圧を基準ＶＤＡＴ＿ＲＥＦと比較することにより、接続されたＣＤＰが検出され得る。この点で、専用の充電ポート１１０が接続されていることを電子デバイス１２０が検出する場合、幾つかの実装が、上述のＤＰおよびＤＮ線を用いて双方向デジタル通信接続またはリンクの選択的な確立を提供する。
【００４２】
図５および図６も参照すると、図５は、ＵＳＢケーブル１３０から電子デバイス１２０を給電または充電するためのプロセスまたは方法２００を図示する。図５における方法２００および図６の方法３００は、一連の作用または事象の形態で例示および説明されるが、本願において具体的に述べられない限り、本開示の種々の方法は、このような作用または事象の例示される順番に限定されない。この点で、以下で具体的に提供されない限り、いくつかの作用または事象は、本願において例示および説明されるものとは、異なる順番で、および／または、その他の作用または事象と共に、起こり得、本開示に従ったプロセスおよび方法を実装するために、例示されるステップ全てが必要とされなくてもよい。例示される方法は、本願において説明される適応的なインテリジェントな充電機能を提供するため、上記で例示および説明されたようなハードウェアにおいて、および／または、プロセッサにより実行されるソフトウェア、プロセッサにより実行されるファームウェア、ＦＰＧＡ、論理回路要素等、もしくはそれらの組合せを用いて実装され得るが、本開示は、具体的に例示または説明されるアプリケーションおよびシステムに限定されない。
【００４３】
図５におけるプロセス２００は、２０２で始まる電子デバイス１２０の動作を図示しており、デバイス１２０は、充電器（例えば、一実施形態ではＤＣＰ充電器）が接続されているかどうかを２０４で判定または検出する。例えば、充電器検出回路１２９は、充電器が接続されているかを判定するため、上記の図４に関して上述したように用いられ得る。例示された例において、ＳＤＰが接続されている場合、または、デバイスがＵＳＢコネクタ１２１に接続されていない場合（２０４でＮＯ）、プロセスは２０４で継続する。ＤＣＰ、ＣＤＰ、またはＡＣＡが検出されると（２０４でＹＥＳ）、デバイス１２０は、２０６で、ＤＰおよびＤＮ線を介して、接続された充電器１１０との双方向デジタル通信接続を確立するように試みる。上記の実施形態において、例えば、充電器検出回路１２９は、図２および図３に示したように、接続１４１ｂおよび１４２ｂを介してＤＰおよびＤＮ線をＩ２Ｃマスターコントローラ１２４と動作可能に結合するようにスイッチング回路Ｓ１、Ｓ２を動作させるため、スイッチング制御信号１６６をアサートする。図３に見られるように、これが、それぞれＤＰおよびＤＮ線とＶＣＣとの間にプルアップレジスタＲ１およびＲ２を提供し、それゆえ、ＤＰをＩ２Ｃシリアルデータ線ＳＤＡとして、および、ＤＮをシリアルクロック線ＳＣＬとして用いる。この例において、マスターコントローラ１２４は、アドレスが利用できるようになることを接続された充電器１１０に示すＳＴＡＲＴ状況を発行する。その後、マスターコントローラ１２４は、Ｒｅａｄ動作が所望されるという指示と共に、充電器１１０によりそれ自体のアドレスとして解釈される所定のアドレスに対応するＡＤＤＲＥＳＳを送信する。これに応じて、接続された充電器（スレーブ）コントローラ１１４は、受信確認により応答し、続いて、マスターコントローラ１２４にデータを、この場合は充電器メモリ１１６から充電器能力情報１１７を、伝送する。
【００４４】
受信確認が受信されると、電子デバイス１２０のマスターコントローラ１２４は、双方向通信接続が確立されたと判定し（図５における２０８でＹＥＳ）、２１０で通信接続を介して充電器能力情報を受信する。デバイスプロセッサ１２６には、コントローラ１２４からのこの充電器能力情報１１７が提供され、デバイスプロセッサ１２６は、充電器能力情報１１７を、メモリ１２８からの、局所的に記憶されたデバイス充電能力情報１２７と比較し、２１２で、充電器能力情報１１７とデバイス充電能力情報１２７との間の一つまたは複数のマッチを判定する。２１４で、デバイスプロセッサ１２６は、書き込み動作の指示を備えたＡＤＤＲＥＳＳを伝送することにより、双方向デジタル通信接続を用いて、接続された充電器１１０を選択的に構成し、これに続いて、構成パケットまたはフレームが、接続されたデバイス１２０により選択された所望の電力供給出力レベルをスレーブコントローラ１１４に示す。上述のように、幾つかの実施形態において、デバイスプロセッサ１２６は、充電器能力情報１１７とデバイス充電能力情報１２７との間の最速の充電マッチに対応するマッチングレベルを優先的に選択し、これを、図５における２１４でスレーブコントローラ１１４に伝送する。２１６で、デバイス１２０は、構成されたレベルで充電電力を受信し、充電器１１０からの何らかの更なる情報のための通信接続をモニタする。
【００４５】
２１８で、デバイスは、例えば、幾つかの実施形態において、充電器電力供給１１２における過電圧、過電流、および／もしくは過温度、またはその他の状況を示す何らかの充電器ステータス情報（例えば、図１における充電器ステータス情報１１８）が受信されたかどうかについて判定する。受信されない場合（図５における２１８でＮＯ）、プロセス２００は２１８で継続し、デバイス１２０は、予め構成された出力レベルで充電電力を受ける。充電器ステータス情報１１８が充電器１１０から受信された場合（２１８でＹＥＳ）、デバイス１２０は、２２０で、受信された充電器ステータスに従って通信接続を介して充電器１１０を選択的に再構成し、プロセスは２１６での充電動作に戻り、デバイスコントローラ１２４がＤＰおよびＤＮ線をモニタし続ける。幾つかの実装において、上述のように、例えば、２１８で、過電流、過電圧、および／または過温度状況が充電器１１０により示されると、デバイスプロセッサ１２６は、充電プロセスを低速にするため、２２０で充電レベルを選択的に再構成する。
【００４６】
図６も参照すると、３０２で始まる充電器動作のためのプロセス３００が例示され、３０４で、充電器は、ＶＢＵＳおよびＧＮＤを介してデフォルトレベルの出力電力（例えば、１Ａで５Ｖ）を提供し、一方で、接続される電子デバイス１２０からの通信のためＤＰおよびＤＮ線をモニタする。３０６で、通信接続が確立されたかどうかについて判定が成され、確立されない場合（ＮＯ）、充電器１１０は、接続されたデバイス１２０を充電するためのデフォルトの電圧および電流レベルを提供し続ける。通信接続が確立されると（３０６でＹＥＳ）、３０８で、充電器１１０は、接続されたデバイス１２０にＤＰおよびＤＮ線を介して充電器能力情報１１７を送信し、３１０で、（利用可能な場合）充電器ステータス情報１１８をデバイス１２０に任意選択で送信し得る。
【００４７】
３１２で、充電器１１０は、通信接続を用いて構成情報をデバイス１２０から受信し、こうした構成情報は、所望の電力供給出力レベル（例えば、１Ａで２０Ｖ）を示す。３１４で、充電器コントローラ１１４は、受信された構成情報に従って、電力供給１１２の出力レベルを選択的に設定し、その後、３１６で、出力レベルを提供する一方で、接続されたデバイス１２０からの更なる通信のためＤＰおよびＤＮ線を再びモニタする。幾つかの実施形態において、充電器１１０はまた、例えば、充電器電力供給１１２における所定の状況（例えば、一実施形態において、過電圧、過電流、および／または過温度）の検出の際、３１８で、任意の更新されたステータス情報１１８を通信接続を介してデバイス１２０に送信し得る。
【００４８】
３２０で、充電器１１０は、何らかの再構成情報がＤＰおよびＤＮ接続を介して受信されたかどうかを判定し、受信されていない場合（３２０でＮＯ）、プロセスは３１６に進み、充電器１１０が、出力を現在のレベルで維持する一方で、接続されたデバイス１１０からのメッセージのためにＤＰおよびＤＮ線をモニタし、３１８で、任意の更新されたステータス情報１１８を送信する。再構成情報がデバイス１２０から受信される場合（３２０でＹＥＳ）、充電器１１０は、３２２で、再構成情報に従って出力電力レベルを選択的に調整し、プロセス３００は、上述した３１６に戻る。
【００４９】
本願で開示される実施形態は、有利にも、双方向通信バスを提供するためにＵＳＢケーブル１３０のＤＰおよびＤＮ接続を再使用し、接続された充電器１１０上の汎用またはその他のデータストレージが、接続される電子デバイス１２０への伝送のため充電器能力情報１１７を記憶しており、充電器１１０およびデバイス１２０の実際の能力に基づいた、デバイス１２０によるインテリジェントなマッチ判定および充電速度判定が可能になる。また、開示される技法は、充電器１１０からの電力供給ステータス情報１１８を提供することにより、接続されたデバイス１２０の制御下で充電器出力レベルの更新を促進し、これにより、製品損傷を軽減するため、および、短縮された充電時間を促進するための、適応的な調整が促進される。それゆえ、開示される装置および技法は、ユーザのミスマッチを受ける専用の充電装置に対し著しい進歩を提供し、開示されるデバイス１２０および充電器１１０は、構成要素の損傷またはストレスを自動的に軽減しつつ急速な充電を促進するために充電器ステータス情報により補足される能力情報をインテリジェントに用い、また、複数のデバイスおよび充電器間のＵＳＢ互換性および標準コンプライアンスを維持しつつアナログデバイス間通信適応と関連した追加の回路要素を必要としない。
【００５０】
上記の例は本開示の種々の態様の幾つかの可能な実施形態を例証するものに過ぎず、当業者であれば、本明細書および添付の図面を読み、理解すれば、同等の代替物および／または改変を想起し得る。また、本開示の特定の特徴が複数の実装の一つのみに関して開示され得たが、このような特徴は、任意の所与または特定の用途に所望且つ有利であり得るように、その他の実施形態の一つまたは複数のその他の特徴と組み合され得る。また、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「を有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「を有する（ｈａｓ）」、「を備える（ｗｉｔｈ）」といった用語、または、それらの変形が、詳細な説明において、および／または、特許請求の範囲において用いられる限り、このような用語は、「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語と同様に包括的であることが意図される。
【図１】
2019109898.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月22日(2019.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスであって、
ＶＢＵＳコンダクタとＤＰコンダクタとＤＮコンダクタとＧＮＤコンダクタとを有するユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）コネクタと、
前記ＶＢＵＳコンダクタと前記ＧＮＤコンダクタとに結合される負荷と、
前記ＶＢＵＳコンダクタと前記ＤＰコンダクタと前記ＤＮコンダクタとに結合され、制御出力を有する充電器検出回路要素と、
ＵＳＢ通信のために前記ＤＰコンダクタに結合されるＤＰ接続と前記ＤＮコンダクタに結合されるＤＮ接続とを有するプロセッサであって、前記制御出力に結合される制御入力とコントローラコンダクタとを更に有する、前記プロセッサと、
前記ＤＰコンダクタに結合される第１の接続と前記ＤＮコンダクタに結合される第２の接続と前記プロセッサの前記コントローラコダンタクに結合されるプロセッサコンダクタと前記制御出力に結合される制御入力とを有するコントローラであって、前記第１の接続と前記第２の接続とに結合され、ＵＳＢ通信以外のためのシリアル双方向デジタル通信回路要素を含む、前記コントローラと、
を含む、電子デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記ＤＰ及びＤＮコンダクタと前記第１及び第２の接続と前記ＤＰ及びＤＮ接続とに結合されるスイッチング回路要素を更に含み、
前記スイッチング回路要素が前記制御出力に接続される制御入力を有する、電子デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記コントローラが、前記第１の接続に接続される第１の入力と前記第２の接続に接続される第２の入力とを有するＩ２Ｃデジタルトランシーバを含む、電子デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記第１の接続がシリアルデータ線であり、前記第２の接続がシリアルクロック線であり、
前記コントローラが、正の供給電圧と前記シリアルデータ線との間に結合される第１の抵抗器と、前記正の供給電圧と前記シリアルクロック線との間に結合される第２の抵抗器と、前記シリアルデータ線と回路接地との間に結合される第１のトランジスタと、前記シリアルクロック線と前記回路接地との間に結合される第２のトランジスタとを含む、電子デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記負荷が前記電子デバイスを動作させるための電源である、電子デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記負荷が充電可能なバッテリシステムである、電子デバイス。
【請求項７】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記プロセッサに結合されるメモリであって、充電能力情報を格納する、前記メモリを更に含む、電子デバイス。
【請求項８】
請求項１に記載の電子デバイスであって、
前記第１の接続と前記第２の接続とに結合される前記シリアル双方向デジタル通信回路要素が、充電器能力情報の通信のためのものである、電子デバイス。
【請求項９】
ＶＢＵＳ、ＤＰ、ＤＮ及びＧＮＤコンダクタを備えるコネクタを有するユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）デバイスを充電するためのプロセスであって、
前記ＶＢＵＳコンダクタと前記ＤＰコンダクタと前記ＤＮコンダクタとに結合される前記ＵＳＢデバイス内の充電器検出回路で、充電器が前記コネクタに接続されていることを判定することと、
前記接続された充電器と前記ＤＰ及びＤＮコンダクタに結合された通信コントローラとの間にＵＳＢ通信接続以外のシリアル双方向デジタル通信接続を確立することと、
前記ＤＰ及びＤＮコンダクタ上で、前記充電器と前記通信コントローラとの間でデジタルデータを交換することと、
前記ＵＳＢデバイスの充電能力に調和するように前記充電器の充電能力を構成することと、
前記構成された充電能力において前記充電器から前記コネクタ上で充電電力を受信することと、
を含む、プロセス。
【請求項１０】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記充電器からのステータス変化情報の通信のために前記ＤＰ及びＤＮコンダクタを監視することと、
前記充電器から受信したあらゆるステータス変化情報に従って前記充電器を再構成することと、
を更に含む、プロセス。
【請求項１１】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記確立することが、Ｉ２Ｃ双方向デジタル通信接続を確立することを含む、方法。
【請求項１２】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記デジタルデータを交換することが、前記充電器から充電器能力情報を受信することと、メモリから充電能力情報を読み出すことと、前記充電器に構成情報を送信することとを含む、プロセス。
【請求項１３】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記デジタルデータを交換することが、前記通信コントローラを介して前記シリアル双方向デジタル通信接続を通じてプロセッサにおいてメッセージを受信することと、前記通信コントローラを介して前記シリアル双方向デジタル通信接続を通じて前記プロセッサからメッセージを送信することとを含む、プロセス。
【請求項１４】
ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）充電器装置であって、
ＶＢＵＳコンダクタとＤＰコンダクタとＤＮコンダクタとＧＮＤコンダクタとを含むＵＳＢコネクタと、
前記ＶＢＵＳコンダクタと前記ＧＮＤコダンタクとに結合され、抵抗器アレイ入力を有する電源と、
前記ＤＰコンダクタに結合される第１のコンダクタと前記ＤＮコンダクタに結合される第２のコンダクタと抵抗器アレイ制御出力とを有するコントローラであって、前記ＤＰ及びＤＮコンダクタを通じて通信する、ＵＳＢ通信以外のためのシリアル双方向デジタル通信回路要素を含む、前記コントローラと、
前記抵抗器アレイ制御出力に結合される抵抗器アレイ制御入力と、前記電源の前記抵抗器アレイ入力に結合される抵抗器アレイ出力とを有する抵抗器アレイと、
を含む、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）充電器装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のＵＳＢ充電器装置であって、
前記第１のコンダクタがシリアルデータ線であり、前記第２のコンダクタがシリアルクロック戦であり、前記コントローラがＩ２Ｃスレーブコントローラである、ＵＳＢ充電器装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＵＳＢ充電器装置であって、
制御入力を有し、前記ＤＰコンダクタと前記ＤＮコンダクタとの間に結合される可変抵抗器を更に含み、
前記コントローラが、前記制御入力に接続される可変抵抗器制御出力を更に含む、ＵＳＢ充電器装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載のＵＳＢ充電器装置であって、
前記コントローラに接続される供給リードを有し、前記ＶＢＵＳコンダクタに接続される低ドロップアウト供給を更に含む、ＵＳＢ充電器装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載のＵＳＢ充電器装置であって、
充電器能力情報を格納し、前記コントローラに結合されるメモリを更に含む、ＵＳＢ充電器装置。
【請求項１９】
ＶＢＵＳコンダクタとＤＰコンダクタとＤＮコンダクタとＧＮＤコンダクタとを備えるコネクタを有するユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）デバイスを充電するプロセスであって、
前記コネクタを介して前記ＵＳＢデバイスを充電器に接続することと、
前記ＶＢＵＳコンダクタと前記ＧＮＤコンダクタとを介して前記充電器の電源から前記ＵＳＢデバイスに初期設定レベルの出力電力を提供することと、
前記ＤＰコンダクタと前記ＤＮコンダクタとを介して前記充電器の通信コントローラと前記ＵＳＢデバイスとの間にＵＳＢ通信接続以外のシリアル双方向デジタル通信接続を確立することと、
前記ＤＰコンダクタと前記ＤＮコンダクタとを介して前記ＵＳＢデバイスに充電器能力情報を送信することと、
前記ＤＰコンダクタと前記ＤＮコンダクタ上で前記シリアル双方向デジタル通信接続を介して前記充電器において前記ＵＳＢデバイスから構成情報を受信することと、
前記構成情報に調和するように前記充電器の充電能力を構成することと、
前記充電器から前記ＵＳＢデバイスに前記構成された充電能力で前記コネクタ上で充電電力を送ることと、
を含む、プロセス。
【請求項２０】
請求項１９に記載のプロセスであって、
前記ＵＳＢデバイスからのステータス変化のあらゆる通信に対して前記ＤＰコンダクタと前記ＤＮコンダクタとを監視することと、
前記ＵＳＢデバイスから受信したステータス変化に従って前記充電器を再構成することと、
を更に含む、プロセス。
【請求項２１】
請求項１９に記載のプロセスであって、
前記シリアル双方向デジタル通信接続がＩ２Ｃ双方向デジタル通信接続である、プロセス。
【請求項２２】
請求項１９に記載のプロセスであって、
前記構成情報が電圧及び電流供給情報を含む、プロセス。
【請求項２３】
請求項１９に記載のプロセスであって、
前記充電器能力情報が電圧及び電流供給情報を含む、プロセス。