CN103516005A

CN103516005A - 充电器外部电力装置增益采样

Info

Publication number: CN103516005A
Application number: CN201210587009.8A
Authority: CN
Inventors: 凯丽·汤普森; 约翰·麦克尼特; 马克·拉瑟福德
Original assignee: Zyray Wireless Inc
Current assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: EP2675036A3; CN103516005B; EP2675036A2; US20130335035A1; US20160049807A1; TW201351841A; US9190854B2; EP2675036B1; HK1189716A1; TWI504101B

Abstract

本发明涉及充电器外部电力装置增益采样。电力管理单元精确地测量和控制充电电流。电力管理单元可比现有设计更高效地实施，使得在电力管理单元的实施中以及在包括电力管理单元的装置的实施中节省成本。电力管理单元包括外部充电控制装置（例如晶体管）的模型，且以使得电力管理单元无需外部装置引脚和其它电路的方式使用所述模型。

Description

充电器外部电力装置增益采样

技术领域

本创新涉及电源充电，诸如电池充电。本发明也涉及确定和控制充电电流。

背景技术

各类电子装置的巨大消费需求部分由低成本制造和不断增加的装置功能所推动。现在，一个人拥有多个手机、便携式游戏装置、音乐播放器、平板电脑或者GPS装置和其它装置并不少见。这些装置的一个共同特征是，它们很大程度上依赖于，有时完全依赖于可充电电源，例如可充电电池。电池充电的改良将继续使这样的装置成为对消费者有吸引力的选项。

发明内容

本公开的一方面涉及一种电力管理单元（power management unit），其包括：开关装置控制输出端，用于控制开关装置；装置电源电流测量输入端；以及开关装置模型，与所述开关装置控制输出端和所述装置电源电流测量输入端通信，所述开关装置模型包括所述开关装置的模型参数；以及充电逻辑，被配置为：从所述装置电源电流测量输入端确定从充电电源取得的充电电流；以及根据所述模型参数来调整所述开关装置控制输出端，以控制所述充电电流。

在上述电力管理单元中，优选所述电源电流测量输入端包括可充电电池电流测量输入端。

在上述电力管理单元中，优选所述充电逻辑被配置为通过以下步骤来确定充电电流：在所述开关装置控制输出端允许充电电流流过所述开关装置时，从所述装置电源电流测量输入端进行第一测量；在所述开关装置控制输出端已经停止充电电流流过所述开关装置时，从所述装置电源电流测量输入端进行第二测量；以及确定所述第一测量与所述第二测量之差。

在上述电力管理单元中，优选所述模型参数包括晶体管增益。

在上述电力管理单元中，优选所述充电逻辑被配置为通过以下步骤来调整所述开关装置控制输出端：通过根据被调整以初始地减少所述充电电流的所述模型参数来驱动所述开关装置控制输出端，从而实施充电启动时段。

在上述电力管理单元中，优选所述充电逻辑还被配置为：在多个时间点确定所述充电电流，并且在所述多个时间点中的至少一个之后，驱动所述开关装置控制输出端以增大所述充电电流。

在上述电力管理单元中，优选所述充电逻辑还被配置为：在多个时间点确定所述充电电流，并且随着时间推移，将充电电流增大至由命令电流值指定的量。

在上述电力管理单元中，优选所述充电逻辑还被配置为：在多个伪随机时间点确定所述充电电流，并且在所述多个伪随机时间点中至少一个之后，驱动所述开关装置控制输出端以增大所述充电电流。

本公开的另一方面涉及一种方法，其包括：测量从充电电源流出的充电电流，而不是测量流过连接至所述充电电源的可充电电池的电池电流，所述充电电流包括可充电电池电流和补充电流；使用对于充电电流流过的开关装置的装置模型的模型参数来控制所述充电电流。

在上述方法中，优选所述补充电流包括数字逻辑电流、功率放大器电流或这两者。

在上述方法中，优选所述模型参数包括所述开关装置的增益。

在上述方法中，优选控制包括：随着时间推移，增大所述充电电流。

在上述方法中，优选控制包括：在测量所述充电电流以确保它在预定界限内之后，随着时间推移增大所述充电电流。

在上述方法中，优选测量充电电流包括：在所述充电电流流过所述可充电电池时，进行所述电池电流的第一测量；在所述充电电流已经停止流到所述可充电电池时，进行所述电池电流的第二测量；以及确定所述第一测量与所述第二测量之差。

本公开的又一方面涉及一种充电系统，其包括：充电电路，包括：开关装置；以及电池电流传感器，与所述开关装置通信；电力管理单元，包括：所述开关装置的开关模型；所述开关装置的开关驱动器；以及充电电流测量逻辑，可操作为：利用所述开关驱动器来驱动所述开关装置，以提供包括流过所述电池电流传感器的电池电流的充电电流，并获得所述电池电流的第一测量；利用所述开关驱动器来停用所述开关装置，以停止所述充电电流，并获得所述电池电流的第二测量；从所述第一测量和所述第二测量确定所述充电电流；以及根据所述开关模型通过驱动所述开关装置来控制所述充电电流。

上述充电系统中，优选所述开关模型包括所述开关装置的增益参数。

上述充电系统中，优选所述电力管理单元可操作为通过随着时间推移增大所述充电电流来控制所述充电电流。

上述充电系统中，优选所述电力管理单元可操作为通过从充电操作开始时起随着时间推移增大所述充电电流来控制所述充电电流。

上述充电系统中，优选所述电力管理单元可操作为递增增大所述充电电流。

上述充电系统中，优选所述电力管理单元可操作为在获得充电电流测量结果且确定所述充电电流测量结果满足充电电流标准之后，递增增大所述充电电流。

附图说明

参考以下附图和描述可更好地理解本发明。图中，类似参考数字标出不同视图中对应部分。

图1为包括电力管理单元的装置的实例。

图2示出传统充电监测技术。

图3示出利用电力装置模型来更高效监测和控制充电电流的电力管理单元的实例。

图4示出使用装置模型的电力管理单元的示例实施方案。

图5示出进行电池电流测量的示例波形。

图6为可如何实施装置模型的实例。

图7为软启动的实例。

图8、图9和图10表示电力管理单元如何利用不同环反馈值使充电电流向命令值（commanded value）增大的不同实例。

图11、图12和图13示出假设开关装置的不同增益电力管理单元如何使充电电流向命令值增大的不同实例。

图14示出电力管理单元可实施的逻辑。

具体实施方式

图1示出装置100的实例，装置100包括电力管理单元102。在本实例中，虽然装置100为智能手机，但是装置100可为包括可充电电源的任何装置，包括便携式游戏机、音乐或者视频播放器、膝上型电脑、平板电脑或者其它装置。电力管理单元（PMU）102包括充电电路104且控制电源106的充电，包括控制到电源106的充电电流。外部电源108供应充电电流。

例如，电源106可为可充电电池。可充电电池的化学成分可以是各种不同的化学成分。实例包括镍金属氢化物（NiMH）、锂离子（Li离子）和锂离子聚合物（Li离子聚合物）化学成分。外部电源108也可以是各种不同的外部电源。例如，外部电源108可为通用串行总线（USB）端口、交流（AC）电源插座、直流（DC）电源、输出DC电压的AC壁式适配器或者任何其它电源。

装置100包括通信接口110，通信接口110可包括例如无线收发器、天线以及驱动天线的功率放大器（PA）。装置也可包括系统逻辑112和用户界面114。系统逻辑112可包括硬件、软件、固件或者其它逻辑的任何组合。例如，系统逻辑112和PMU102可在一个以上片上系统（SoC）、特定应用集成电路（ASIC）中、采用分立电路或者以其它方式实施。系统逻辑112为装置100中任何所需功能的实施的一部分。作为一个例子，系统逻辑112包括处理器116和存储器118，存储器118中装置功能逻辑120（例如，软件或者固件的应用程序）实施任何所需功能。在这方面，系统逻辑112可易于例如运行应用程序、接受用户输入、保存和检索应用程序数据、建立、维护和终止电话呼叫、无线网络连接、处理全球定位信号、蓝牙连接或者其它连接以及在用户界面114上显示相关信息。用户界面114可包括图形用户界面、触摸敏感显示器、语音或者面部识别输入、按钮、开关和其它用户界面元件。

特别是，系统逻辑112可监测电源106的充电状态。为此，系统逻辑112可与电力管理单元102通信，以监测关于电源106的充电活动和放电活动。为了在用户界面114上显现电量计（fuel gauge）122或者其它充电状态指示器，系统逻辑112可跟踪充电和放电活动。

如上所述，系统逻辑112可包括一个以上处理器118和存储器120。存储器120存储例如处理器118执行任何所需装置功能的装置功能逻辑120。在一些实施方案中，存储器120可存储帮助监测和控制电源106的过充电的充电装置模型124和充电逻辑126。在其它实施方案中，电力管理单元102可包括充电装置模型124和充电逻辑126的全部或者一部分。存储器120自身可实施为非易失性（但是可选为可重编程的）固件存储器、易失性系统存储器（例如SRAM或者DRAM）或者这样的存储器的任何组合。因此，可根据需要更新充电装置模型124和充电逻辑126。例如，当改良装置模型变为可用时，网络控制器（例如，基站）可根据在存储器120中或者PMU102中用改良装置模型取代旧装置模型的指令将改良装置模型传递到装置100。

充电逻辑104可包括外部装置。换言之，用于给电源106充电的电路并不一定全部包括在实施电力管理单元102或者系统逻辑112的单个ASIC或者SoC中。在某种程度上，这是因为半导体制造工艺往往耐受最高大约3至5伏特，而在例如有人将错误的充电器连接到装置100的情况下，充电输入通常要求承受最高20伏特或者更高的输入电压。因此，电力管理单元102可利用可耐受更高电压的外部装置来给电源106充电。

电力管理单元102可通过外部装置来监测电流。特别是，电力管理单元102可通过外部开关装置来监测电流，电流流过外部开关装置以给电源106充电。开关装置可为功率晶体管，诸如PNP或者FET功率晶体管，但是根据具体的装置，开关装置可以其它方式实施。例如，监测电流使得电力管理单元102确保到电源106的充电电流在可接受范围内且确保取自电源108的充电电流在可接受限度内。此外，电流监测使得电力管理单元102在充电时跟踪流入到电源106中的电流，当给装置100供电时跟踪从电源106流出的电流。跟踪这些电流，电源106可提供电量计功能（有时称为库仑计功能），电量计功能确定电源106的充电电平。除了流入到电源106和从电源106流出的电流，电力管理单元102获得其它电流的测量结果，诸如流到其它负载的电流，以确保电流如上所述在可接受限度内。

图2示出传统充电监测技术200的实例。图2中，USB外部电源将流过开关装置204（在此例中，PNP功率晶体管）和充电电流感测电阻器206的充电电流I-充电提供给电源208（例如可充电电池）。通过电源208的电流（I-电池）通过电池电流感测电阻器210流到接地。此外，I-充电中一些流到装置的其它部分，诸如流到射频功率放大器（RFPA）（例如用于驱动天线）以及系统装置（例如数字逻辑）。图2将这两个电流标记为I-RFPA和I-系统。流到装置的电源208之外的部分的电流在下文中被称为补充电流I-sup，且除了I-RFPA和I-系统之外，可能有构成I-sup的另外更少或者不同的电流。I-充电=I-sup+I-电池，对于图2实例，I-充电=I-系统+I-RFPA+I-电池。

图2中，跨充电电流感测电阻器206两端的电压提供I-充电的测量。为了测量I-充电，装置引脚212将跨充电电流感测电阻器206两端的电压传递到在电力管理单元200内部的测量电路214，诸如模数转换器（ADC）。类似地，跨电池电流感测电阻器210两端的电压提供I-电池的测量。在电力管理单元200内部的测量电路216（例如Δ-∑ADC）测量跨电池电流感测电阻器210两端的电压以确定I-电池。注意，在图2所示设计中需要充电电流感测电阻器206、测量电路214和装置引脚212以确定I-充电，这是因为由于补充电流，测量I-电池与测量I-充电不同。电流感测电阻器206、测量电路214和装置引脚212的存在增加了复杂性和设计成本。

图3示出充电设计300，其中电力管理单元102使用充电装置模型124。充电配置300无需充电电流感测电阻器206、在电力管理单元内部的测量电路214以及装置引脚212。因此，充电设计300可使得装置100的复杂性和设计成本更低。

充电设计300包括驱动电路302、调节器304和电压测量逻辑，诸如测量电源电压的逐次逼近（SAR）模数转换器（ADC）306以及通过电池电流测量输入端（battery current measurement input）320测量I-电池的电量计Δ-∑ADC308。驱动电路302可为以每秒2至30兆个样本（MS/s）操作、具有10至14位分辨率的DAC，以通过开关装置控制输出端（switching device control output）322直接或者间接驱动开关装置204。调节器304提供由装置100中任何其它电路使用的任何电压（例如3.3V或者5V）。SAR ADC306可具有8至12位分辨率且以0.2至1MS/s操作，而电量计ADC可具有12至14位分辨率且以5至15KS/s操作。根据PMU102的实施方案，充电设计300中任何电路的规格可能有所不同。

如图3所示，充电逻辑104也包括功能模块310。功能模块可包括恒定电流/恒定电压环路312、功率限制逻辑314、计时器316和保护逻辑318。图4图示功能模块312可以实施的方式的一个实例。

在充电设计300中，驱动电路302将电流驱动到功率晶体管204的基极。例如，驱动电路302可实施为数模转换器（DAC）。特别地，驱动电路302调整功率晶体管204的操作点，以使得I-充电的所需量自外部电源108流入。如下文将更详细描述，PMU102智能地控制功率晶体管204以获得I-充电的测量结果，而无需图2所示的额外电路。

在充电设计300中，当功率晶体管204允许I-充电流动时，PMU102使测量电路216测量I-电池。然后，电力管理单元102使用驱动电路302来关闭功率晶体管204，且进行I-电池的第二测量。然而，因为当功率晶体管204关闭时电源106不充电，所以I-电池的第二测量实际上为补充电流I-sup（具体地负I-sup）的测量。换言之，利用功率晶体管204关闭，电源106将电力提供给装置100，包括第二测量获得的I-sup电流。PMU102然后确定第一测量与第二测量之差，以获得I-充电的第一测量。换言之，I-充电1=I-电池1﹣I-电池2，式中，I-电池1为功率晶体管204供应充电电流的I-电池测量，I-电池2为功率晶体管204关闭的I-电池测量。在第二测量之后，电力管理单元102驱动功率晶体管204，以再次将充电电流提供给电源106。此外，一旦充电电流再次流动，PMU就可获得第三测量I-电池3，且可确定I-充电的第二测量为I-充电2=I-电池3-I-电池2。

PMU102可分隔I-电池的样本，以避免对I-充电短暂影响的装置事件。例如，PMU102可延迟或者以其它方式重新安排I-电池的测量，以避开装置启用或者停用PA（例如发射2G/3G/4G脉冲群（burst））的时间。PA启用/停用信号可通过基带控制器芯片提供给PMU102，所述基带控制器芯片调度（schedule）这样的脉冲群。此外，PMU102可基于伪随机偏移I-电池样本，以避开可能将重复偏压引入到测量中的顾虑的规律的定期装置活动。留意到此框架，PMU102可例如标称每100ms采样，三个样本间隔1ms。然而，可使用样本或者样本组之间的任何其它间距，间距取决于电源特性、开关装置204特性、电源106特性或者其它装置特性中任何一个或者多个。

装置模型124提供一种机制（mechanism），通过该机制电力管理单元102通过驱动开关装置204（或者替代使用的任何其它开关装置，例如FET）来控制I-充电。作为概述，装置模型124对开关装置204的增益（例如PNP晶体管的β）建模。因此，假定驱动开关装置204的信号强度，充电逻辑104可确定I-充电输出。在BJT开关装置情况下，驱动信号可为电流，或者在FET开关装置情况下，驱动信号可为电压。虽然增益在开关装置204之间可能差别很大，但是通常缓慢变化，并且随着温度最剧烈地变化。例如，PMU102采样I-电池的速率是由于其它因素增益变化时的速率的5-10倍。虽然图3示出直接驱动开关装置204（例如，直接驱动PNP晶体管的基极）的驱动电路302，但是驱动电路302可改为首先驱动中间级，如下文关于图4的描述。

图4示出PMU102的另一个示图。有限状态机（FSM）402控制PMU102，包括三个环路：CC-设定环路（CC-Set loop）404、CV-设定环路406和PD-设定环路408。FSM402利用表示所需充电电流的值来驱动CC-设定环路404，利用响应于电池电压（例如，对于充电循环电流控制结束）的值来驱动CV-设定环路，以及利用表示对于开关装置204中功耗控制不应超过的电流的值来驱动PD-设定环路408。PMU102应用限制逻辑410（例如，最小值选择器）来选择对于I-充电的几个选项的最小电流，且对于I-充电控制的实际电流，所得值被示出为I-cmd。以此方式，如果任何控制环路需要限制或者完全关闭I-充电，那么它可通过将其输入到限制逻辑410的电流值限制或者设定为零来实现。

装置模型124提供装置增益（例如，以1/增益形式），乘法器412将其乘以I-cmd。所得驱动值通过DAC斜波控制（slew control）414传递以驱动开关装置204。在图4实例中，驱动电路302通过第一级驱动器416来驱动开关装置204。DAC斜波控制414引入逐渐关闭和逐渐打开波形形状，其在其他情况下将是快速转换开关信号。这样做可有助于降低通常由快速信号转换产生的RF噪声和开关瞬态。

计算模块418从例如I-电池的三个样本确定I-充电，如上文所述。I-电池的三个样本产生I-充电的两个测量结果（measurement，测量），同样如上文所述。与经由I-cmd实际命令的I-充电电流相比，I-充电的两个测量结果产生两个不同的误差项：

I-err1=[I-电池(样本1)+I-电池(样本2)]﹣I-cmd；

I-err2=[I-电池(样本3)+I-电池(样本2)]﹣I-cmd；

PMU102可通过应用任何期望选择函数来选择用于更新装置模型124的I-err。例如，PMU102可选择I-err为：I-err=min(I-err1，I-err2)。

在其它实施方案中，PMU102可获得一个I-err测量结果或者超过两个I-err测量结果，且以任何期望方式合并它们（例如，通过平均化、加权平均化、或者丢弃高值或低值）以获得用于更新装置模型124的I-err值。

装置模型124包括累加器420和限幅控制（clip control）422。累加器420累积I-err，试图通过调整施加于乘法器412的装置增益来将I-err驱动为零。可选限幅控制422可防止装置增益超过选定可编程限幅上限（例如1000）且低于选定可编程限幅下限（例如50）。因此，累加器420增加装置增益以将I-err驱动为零。装置模型124可以装置增益的人为高值启动以确保I-充电人为低地启动，以对充电处理提供软启动。当装置增益人为高地启动时，由于与I-cmd相比I-充电将太低，所以将有大量I-err。装置模型124通过降低增益值来作出响应。因此，施加于乘法器的（1/增益）项增加，从而增大最终驱动开关装置204的电流或者电压，导致增大的I-充电。

功率限制功能314和保护功能318也存在于图4中。例如，随着电池电压接近任何期望的设定点（例如，充电电压结束），CV-设定环路406可将命令减少的电流。图4所示的Verr项表示电池电压与设定点的接近程度，且当设定点接近时，命令电流（commanded current）可被减少（且可降至低于CC-设定环路404值）。作为另一个实例，PD-设定环路408可包括功率控制逻辑424，用于监测开关装置204的功耗。如果功率超过在选定数目样本上的任何选定设定点，那么功率控制逻辑424可将命令电流减少或者驱动为零。功率控制逻辑424可根据I-充电以及跨开关装置204两端由的电压来确定功率，所述电压由计算模块426确定为外部电源108适配器电压（Vadp）减去电池电压（Vbat）。例如，功率控制逻辑424可将命令电流限制为比将导致最大允许功耗的电流低10%的值（或者另一个可编程值）。

作为另一个实例，适配器崩溃逻辑428可确定适配器电压是否显著下降或者上升，其表明正在试图从适配器汲取比它可供应的更多的电流。如果适配器突然恢复，为了防止充电电流的不必要摆动，适配器崩溃逻辑428可减少命令电流，直至适配器电压稳定。其他保护包括在过流逻辑434检测到太多电池电流流动时的I-充电关闭以及在SAR ADC306检测到电池电压超过预定阈值时的I-充电关闭。

如上所述，PMU102可分隔I-电池的样本，以避免对I-充电有短暂影响的装置事件。例如，PMU102可延迟或者以其它方式重新安排I-电池的测量，以避开装置启用或者停用PA（例如发射2G/3G/4G脉冲群）的时间。此外，PMU102可基于伪随机偏移I-电池样本，以避免可能将重复偏压引入到测量中的规律的定期装置启用。为了实现这些目标，PMU102可包括采样控制逻辑430。采样控制逻辑430可包括设定采样周期（例如100ms）的一个或多个可编程计时器以及将偏移添加到样本组或者单独样本的采样时间的一个或多个伪随机计数器。虽然偏移可能差别很大，但是在一个实施方案中，它可能为（+/-）10%（例如每90ms至110ms开始一组三个样本）。当PA信号有效（assert）时，PA输入信号432可使采样控制逻辑430中任何一个计时器停止，使得在PA活动期间不采样。

在视为充电逻辑104和视为PMU102之间无需严格区分。充电逻辑104可表示整个PMU102。在其它视图中，充电逻辑104可表示PMU102的子集，例如控制环404、406、408和FSM402。充电逻辑104还可视为包括装置模型124。

图5示出进行电池电流测量的示例波形500。图5示出DAC使能输出502、DAC输出504以及当进行三个I-电池采样时所呈现的采样波形506。此外，图5示出充电器电流（I-充电）波形508、系统电流（I-系统）波形510和电池电流（I-电池）波形512。特别地，PMU102将DAC使能输出504提供给斜波控制414，斜波控制414产生DAC输出504。DAC输出504以受控方式打开和关闭开关装置204。

在点1处，PMU采样I-电池，其中开关装置204导通，以获得第一I-电池样本514。在点2处，PMU已经关闭开关装置204，且充电电流因此已经降为零。电源106因此在第二I-电池样本516时供应I-系统。在点3处，PMU已经打开开关装置204，且当取得第三I-电池样本518时，充电电流已经恢复流自电源108。任何I-电池样本可使用随机偏移在时间上随机化为（例如）每隔100ms的标称样本间距1ms。此外，如果基带控制器使PA启用/停用信号有效，那么PMU可延迟采样I-电池，直至PA启用/停用信号为无效（de-assert）。

图6示出装置模型124可如何实现的实例600。上述三个样本被表示为电量计输入（FGin[13:0]），同时命令电流被表示为Icmd[9:0]。不同实施方案可使用对于这些参数不同的位分辨率。加法器602产生上述I-err的两个值，同时选择和限制逻辑604选择I-err值（例如，通过选择最小或者I-err1和I-err2），且也可限制I-err值超过选定可编程上限值（ceiling value）或者低于选定可编程下限值（floor value）。滤波器606可实施增益累加器420，其中累加器环路反馈值a1根据以下公式来确定：

a_{1} = (\frac{- 1}{Ts * w_{p} + 1}) = (\frac{- f_{s} / f_{p}}{2 π + f_{s} / f_{p}})

式中，Ts表示采样周期，wp表示弧度极点频率，fs表示采样时钟频率（Ts=1/fs），以及fp表示极点频率（wp=2x pi xfp）。这个方程表示实施低通滤波器功能的A1反馈项606，其中极点位置在fp处。极点位置fp可被选择为是采样时钟频率fs的1/5至1/10。低通滤波器功能集成选定误差604，且允许整个反馈环路600以受控方式将这个误差驱动为零。

图7示出软启动700的实例。如上所述，装置模型124可以装置增益的人为高值启动，从而在软启动时段702最初保持低I-充电。在PMU102操作的多个时间点处，PMU测量I-充电，且调整供应给乘法器412的装置增益以将I-err驱动为零，且达到命令电流I-cmd。图7中，装置模型124以受控方式通过一系列减少增益值706、708和712从最初人为高值704减少装置增益，以达到标称增益点714，其中I-充电=I-cmd。在装置增益的每个变化处，I-充电向命令值I-cmd增大，如由I-充电测量结果716、718、720、722和724指示。

图8、图9和图10分别表示电力管理单元102如何利用不同累加器环路反馈值使充电电流向命令值增大的不同实例800、900和1000。图8示出a1=2的实例，图9示出a1=8的实例，以及图9示出a1=32的实例。如图示出，增加累加器环路反馈值使装置模型124更迅速地将充电电流调整为命令电流I-cmd。

图11、图12和图13分别示出假设开关装置的不同增益电力管理单元102如何使充电电流向命令值增大的不同实例1100、1200和1300。图11示出增益=50的实例，图12示出增益=200的实例，以及图13示出增益=900的实例。如图示出，随着开关装置204的增益增加，装置模型124将充电电流调整为命令电流I-cmd需要的时间更少。其中一个原因是，装置模型以假定为人为高增益来启动。因此，与开关装置的增益为900且实际上接近假定人为高启动值（例如，其可为1000）的情况相比，当开关装置的增益为相对低（例如50或者200）时，充电电流达到I-cmd需要更长时间。

图14示出电力管理单元可实施的逻辑1400。逻辑1400设定装置模型124中的初始增益参数（602）。例如，初始增益参数可人为设定为高，例如1000。逻辑1400也使用例如CC-设定环路404或者PMU102和限制逻辑410中的其它控制环路来设定命令充电电流（604）。当已经达到采样I-电池的时间（例如，每隔100ms）时，PMU102可使每个样本偏移伪随机偏移量（pseudo random offset）（606），且也可延迟任何采样，直至PA信号为无效（608）。

如上所述，逻辑1400进行第一I-电池采样，其中开关装置204为活动且供应I-充电（610）。逻辑1400进行第二I-电池采样，其中开关装置204为非活动且电源106供应系统电流（612）。此外，逻辑1400进行第三I-电池采样，其中开关装置204为活动（614）。从这三个测量结果，逻辑1400确定I-充电1和I-充电2以及对应误差项I-err1和I-err2（616）。

逻辑1400例如通过选择最小值在I-err1和I-err2之间选择（618）。选定的I-err被提供给装置模型124（620），响应于I-err，装置模型124更新建模装置增益（622）。装置模型124可限制装置增益（624），以确保它不超过最大值或者低于最小值。装置模型输出更新的装置增益，以控制I-充电（626）。

PMU102可以许多方式描述，其中上文给出一个实例。作为另一个实例，PMU102可被描述为包括用于控制开关装置204的开关装置控制输出端、装置电源106电流测量输入以及包括开关装置的模型参数（例如，增益或者β）的开关装置模型124。电力管理单元被配置为从装置电源电流测量输入端确定取自充电电源的充电电流，且根据模型参数来调整开关装置控制输出端，以控制充电电流（例如，朝着命令值I-cmd）。

PMU102可被配置为通过当开关装置控制输出端允许充电电流流过开关装置时从装置电源电流测量输入端进行第一测量，当开关装置控制输出端已停止充电电流流过开关装置时从装置电源电流测量输入端进行第二测量，确定第一测量和第二测量之差，从而确定充电电流。PMU102也可进行充电电流的任何数目的其他测量，用于更新装置模型124。

在操作中，PMU102可通过根据设定为最初减少充电电流的模型参数驱动开关装置控制输出端来实施充电启动时段（charging starting period，充电启动周期）（例如，软启动）。PMU102也可在多个时间点确定充电电流，且在多个时间点中至少一个之后，驱动开关装置控制输出端以例如向命令值I-cmd增加充电电流。多个时间点可为伪随机时间点，且可避免装置100中功率放大器或者其它噪声电路的启用或者停用。

上文描述的方法、装置和逻辑可在硬件、软件或者硬件和软件的许多不同组合中以许多不同方式实施。例如，系统的全部或者部分可包括在控制器、微处理器或者特定应用集成电路（ASIC）中的电路，或者可用分立逻辑或者组件、或者合并在单个集成电路上或者分布在多个集成电路之间的其它类型模拟或者数字电路的组合来实施。上述逻辑的全部或者部分可实施为由处理器、控制器或者其它处理装置执行的指令，且可存储于有形或者非暂时机器可读或者计算机可读介质中，诸如闪存储器、随机存取存储器（RAM）或者只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）或者其它机器可读介质，诸如光盘只读存储器（CDROM）或者磁盘或者光盘。因此，产品（诸如计算机程序产品）可包括存储介质以及存储于介质上的计算机可读指令，当在端点、计算机系统或者其它装置中执行时，计算机可读指令促使装置执行根据以上描述中任何一个的操作。

系统的充电控制能力可分布在多个系统组件之间，诸如在多个处理器和存储器之间。参数、模型和其它数据结构可分开存储和管理，可并入到单个存储器或者数据库中，可以许多不同方式在逻辑上和在物理上组织，以及可以许多方式实施，包括数据结构，诸如链表、哈希表或者隐式存储机制。程序可为单个程序一部分（例如子程序），跨几个存储器和处理器分布，或者诸如在库（诸如共享库（例如动态链接库（DLL）））中以许多不同方式实施。例如，DLL可存储执行上述充电控制中任何一个的代码。虽然已经描述本发明的各种实施方案，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在本发明范围内可以有更多实施方式和实施方案。因此，本发明不受除了所附权利要求及其等方案外的内容的限制。

Claims

1.一种电力管理单元，包括：

开关装置控制输出端，用于控制开关装置；

装置电源电流测量输入端；以及

开关装置模型，与所述开关装置控制输出端和所述装置电源电流测量输入端通信，所述开关装置模型包括所述开关装置的模型参数；以及

充电逻辑，被配置为：

从所述装置电源电流测量输入端确定从充电电源取得的充电电流；以及

根据所述模型参数来调整所述开关装置控制输出端，以控制所述充电电流。

2.根据权利要求1所述的电力管理单元，其中：

所述电源电流测量输入端包括可充电电池电流测量输入端。

3.根据权利要求1所述的电力管理单元，其中，所述充电逻辑被配置为通过以下步骤来确定充电电流：

在所述开关装置控制输出端允许充电电流流过所述开关装置时，从所述装置电源电流测量输入端进行第一测量；

在所述开关装置控制输出端已经停止充电电流流过所述开关装置时，从所述装置电源电流测量输入端进行第二测量；以及

确定所述第一测量与所述第二测量之差。

4.根据权利要求1所述的电力管理单元，其中，所述模型参数包括晶体管增益。

5.根据权利要求1所述的电力管理单元，其中，所述充电逻辑被配置为通过以下步骤来调整所述开关装置控制输出端：

通过根据被调整以初始地减少所述充电电流的所述模型参数来驱动所述开关装置控制输出端，从而实施充电启动时段。

6.根据权利要求5所述的电力管理单元，其中，所述充电逻辑还被配置为：

在多个时间点确定所述充电电流，并且在所述多个时间点中的至少一个之后，驱动所述开关装置控制输出端以增大所述充电电流。

7.根据权利要求5所述的电力管理单元，其中，所述充电逻辑还被配置为：

在多个时间点确定所述充电电流，并且随着时间推移，将充电电流增大至由命令电流值指定的量。

8.根据权利要求5所述的电力管理单元，其中，所述充电逻辑还被配置为：

在多个伪随机时间点确定所述充电电流，并且在所述多个伪随机时间点中至少一个之后，驱动所述开关装置控制输出端以增大所述充电电流。

9.一种方法，包括：

测量从充电电源流出的充电电流，而不是测量流过连接至所述充电电源的可充电电池的电池电流，所述充电电流包括可充电电池电流和补充电流；

使用充电电流流过的开关装置的装置模型的模型参数来控制所述充电电流。

10.一种充电系统，包括：

充电电路，包括：

开关装置；以及

电池电流传感器，与所述开关装置通信；

电力管理单元，包括：

所述开关装置的开关模型；

所述开关装置的开关驱动器；以及

充电电流测量逻辑，可操作为：

利用所述开关驱动器来驱动所述开关装置，以提供包括流过所述电池电流传感器的电池电流的充电电流，并获得所述电池电流的第一测量；

利用所述开关驱动器来停用所述开关装置，以停止所述充电电流，并获得所述电池电流的第二测量；

从所述第一测量和所述第二测量确定所述充电电流；以及

根据所述开关模型通过驱动所述开关装置来控制所述充电电流。