[发明专利]用于使用多个电源同时给电池充电的系统和方法

说明书

本发明公开了用于功率管理的系统和方法。在一个公开的实施方案中，电池充电系统包括使用多个电源同时给电池充电(和/或给系统负载供电)的电池充电器，所述电池充电系统基于由一个或多个电量计测量的测量结果来使用闭环充电伺服目标。在一些实施方案中，可根据指定例如一种或多种电池充电参数的充电曲线并且根据所确定的所述多个电源中的一个或多个的优先级同时利用所述多个电源，所述电源耦接至所述电池。在一些实施方案中，给定电源的所述优先级是不固定的；相反，所述给定电源的所述优先级可基于所述给定电源的所述特征而改变。在一些实施方案中，使用级联电压目标值实现所述多个电源的所述优先级。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月29日提交的美国专利申请No.15/083,917以及于2016年3月8日提交的美国临时申请No.62/305,344的优先权，并且与共同转让的共同待审的美国专利申请No.14/323,961的主题相关，这些专利申请的内容全文并入本文。

技术领域

本公开整体涉及功率管理和电池充电系统。更具体地，公开了一个与电池充电系统相关的实施方案，该电池充电系统用于使用闭环充电伺服使用多个电源同时给电池充电。本文还描述了其他实施方案。

背景技术

如今许多电子设备，尤其是便携式电子设备，在主流电源或其他传统有线电源不可用时使用电池供电。在许多情况下，期望此类便携式电子设备能够使用多个不同的外部(或内部)电源同时给它们的电池(或电池组)充电。此类系统例如可包括膝上型电脑，该膝上型电脑具有例如用于通过有线电源适配器给设备充电的传统充电端口以及多个能够充电的端口诸如USB-C端口。

发明内容

根据本文所公开的实施方案，实现了使用多个电源同时给电池充电的优先系统。与选择单个电源作为充电器的输入相反，多个电源中的每个电源均可利用其自身的功率转换器，并且所有功率转换器和电池的输出可直接连接至公用的V_主系统轨，以用于给系统负载供电和/或给电池充电。闭环伺服，例如在微处理器上运行的闭环伺服，可用于在多个电源之间进行协调，并通过有效的方式给电池充电。根据一些实施方案，图1的电路拓扑结构中所示的传输FET 140和充电FET 185可组合成由电子设备的电池组中的电池电量计控制的单个充电/传输FET。根据一些实施方案，电池电量计也可负责系统安全。

根据本发明的实施方案，基于已知的优先方案和位于电池和/或多个功率转换器中的一个或多个传感器的测量结果，通过调整多个功率转换器的电压目标来实现(电池充电系统中的)电池充电过程的闭环控制，以控制电池充电。

根据一些实施方案，根据反馈控制回路算法(或方法)，充电控制器，例如使用微处理器实现的充电控制器，以第一频率反复确定或更新伺服目标。反馈控制回路方法可基于比较a.)指定一个或多个电池参数的目标值的期望的和预先确定的充电曲线与b.)存在的电池电流、存在的电池电压、存在的电池温度或推断的指标诸如电荷状态、锂表面浓度或电流除以电池容量中的一者或多者来计算误差值，其中各种指标可由电池电量计及其传感器提供。

根据一些实施方案，最高优先级电源的目标电压可被设定为比例积分微分(PID)控制器的输出，该控制器的输出在本文中也被称为V_伺服。然后，可将次高优先级电源的目标电压设定为第一优先电源目标的目标电压减去固定的“电压差”量。电压差量可通过例如两个功率转换器的精度来确定，鉴于功率转换器的精度，其中电压差偏移量被设定成确保两个电压目标不会意外重叠。通过将不同的功率转换器设定为与功率转换器的精度以外的因素分开的目标，控制伺服同时确定功率转换器的优先级，并且通过控制V_主电压以防止功率转换器彼此冲突。