[发明专利]电池模拟器及其使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年11月30日提交的题目为“供应外部电力并控制通信装置（Supplying External Power and Controlling a Communication Device）”的美国临时专利申请序列号61/264,975的优先权。

技术领域

本发明涉及电子与通信领域。更具体地，本发明涉及用于在轿车、卡车、及其他移动车辆中的电池模拟器。

背景技术

便携式电池驱动的电子装置如蜂窝手机、媒体播放器、及位置追踪装置在当今世界是普遍的。为在车辆中的这些装置提供电力或再充电，可以使用将车辆的电气系统直接连接到便携式装置的电源适配器。当车辆在操作或活动时，来自电源适配器和电子装置的车辆上的电气负载相比较于来自车辆本身的整体电气需要较小。当车辆不操作或不活动并且电源适配器和电子装置保持开启时，车辆电池将有连续和较大的消耗。为防止车辆电池的耗尽，电源适配器被设计为感测车辆点火何时转向到关闭位置，然后关闭该装置或逐渐减少其电力消耗。

发明内容

在开发用于追踪一队使用成品的便携式电池驱动的电子装置如全球定位系统（GPS）使能的位置追踪装置或蜂窝电话的车辆的低成本系统的过程中形成本发明。传统的电源适配器因为几个原因不适于该目的。首先，结合充电器适配器使用的传统电池随着使用的年数消耗，并且会与在车辆中安装的恶劣环境相关联的条件中失去能力（例如极冷或极热、振动等）。第二，在车辆点火关闭之后，结合充电器适配器使用的传统的电池不允许通过该装置的数据获取和传输在该装置完全关闭之前完成以防止车辆的电池耗尽。第三，结合充电器适配器使用的传统电池不能用于在不同的车辆中的便携式电子装置，因为在点火状态和不同车辆供应的电力中的较大变化（这可以在范围6V-40V），以及固有的噪声、尖峰、及与每个车辆电气系统相关联的电涌。例如，不同车辆中使用的电气系统在6V至超过40V范围并且倾向于电气噪声。第四，结合充电器适配器使用的传统电池不提供使用车载便携式装置用于现实世界中追踪或监测所要求的非常清洁类型的电力。例如，当车载电子装置的收发器与手机信号塔或其他设备通信时，该装置牵引较大电流，并且需要低输出阻抗用于传输；但然后需要立刻关闭发射器，并且开启接收器以接收信号。在没有非常清洁的电源防止任何噪声干扰所接收的数据的情况下，这将是不可能的。

为克服这些问题，本发明人独出心裁并且努力开发了一种替代和模拟便携式电子通信装置的电池的特征（例如，阻抗、电压、电流、及电容）的电池模拟器。在一个实施方案中，电池模拟器使用与具有电气系统的任何车辆（例如飞机、轮船、摩托车、电动车、高尔夫球车、工业设备、叉车等）兼容的模拟数字转换器，以及允许连接的便携式电子装置在发送信号到该装置使其断电之后完成数据的获取和记录（本地存储或传输到远程服务器）的计时器。不像传统的电源适配器，本发明的电池模拟器可以允许确定性的功率水平（电压输出可以取决于发送信号和内部算法而改变），完全的“ON”/“OFF”控制以防止从车辆的电力系统牵引过多的电力，滤波以从供应的电力中消除噪声，对来自车辆的电力系统和便携式装置负载条件的瞬态负载、电涌及尖峰的快速（例如，少于1000、900、800、700、600、500、400、200、或100纳秒）响应。重要地的是，不管其使用的车辆，还可以供应合适的特征以模拟替代电池的阻抗、电流及电压以便便携式装置操作好像真实的电池附接到其中（例如，GPS使能的装置的最佳性能、手机、及其他的噪声和电力敏感电子便携式装置，特别是具有无线数据收发器的那些，这些对于电源噪声敏感）。因此，在一个实施方案中，本发明的电池模拟器可以结合在6V-30V之间操作的车辆电气系统而操作（在非常嘈杂的环境中）从而将电力调节到更低的阻抗（例如少于1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、或0.05欧姆）低电压（例如约或少于6、5、4、3、或2V；约3.7或5.7V；或在1.5-38V之间）从而使用最适合于低噪声、低输出阻抗的切换调节器及附加的滤波元件以过滤出固有的切换频率噪声来模拟真实的锂离子或类似的电池。