CN107533111A - 在多个电池充电器之间共享电流信息的电池电量计 - Google Patents

在多个电池充电器之间共享电流信息的电池电量计 Download PDF

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Abstract

在一个实施例中，描述了一种电量计系统，其包括并联耦合到电池用于向电池充电的在不同集成电路(IC)上的两个或更多电池充电器。每个电池充电器IC生成电流信号，该电流信号指示由所述每个电池充电器IC生成到相同电池中的电流。电量计负责基于电压、电流和温度信息的组合来准确地报告电池充电状态。

Description

在多个电池充电器之间共享电流信息的电池电量计
相关申请
本申请要求对2015年4月28日提交的美国申请No.14/698,834的优先权，其内容以它的整体通过引用并入本文用于所有目的。
背景技术
本公开涉及电池电量计(battery fuel gauge)，并且特别涉及在多个电池充电器之间共享电流信息的电池电量计。
除非本文另有指示，否则这一章节中描述的方法未通过包括在这一章节中而被承认是现有技术。
应用使用多路径电池充电实施方式，其在两个或更多不同的电池充电器集成电路(IC)之间拆分充电电流以减小功率消耗和热损耗。归因于多个路径，这种实施方式的一个问题是准确地测量用于电量计的总充电和放电电流。
发明内容
本公开包括与在多个电池充电器之间共享电流信息的电池电量计有关的技术。在一个实施例中，描述了一种电量计系统，其包括并联耦合到电池用于向电池充电的在不同集成电路(IC)上的两个或更多电池充电器。每个电池充电器IC生成电流信号，该电流信号指示由所述每个电池充电器IC生成到相同电池中的电流。电量计响应于来自电池充电器的电流信号和由电池放电的电流来确定总充电电流。
在一个实施例中，感测到的电池电流作为电压信号被报告并且电量计将模拟电压信号相加以确定总充电电流。
在一个实施例中，感测到的电池电流作为电流信号被报告并且电量计将模拟电流读数相加以确定总电池电流。
在一个实施例中，电流信号是每个电池充电器IC上生成的数字信号，并且电量计将数字信号相加以确定总充电电流。
在一个实施例中，电流信号是每个电池充电器IC上生成的数字信号，并且每个电池充电器IC包括驱动器以向电量计传送数字信号。
在一个实施例中，电量计在电池充电器IC中的一个电池充电器IC上。其他电池充电器IC经由总线向电池充电器IC中的所述一个电池充电器IC传送数字信号。
在一个实施例中，一个电池充电器IC对来自该一个电池充电器IC上的电流感测电路的输入的、来自其他电池充电器IC的电池充电电流进行组合，以确定该一个IC上的总充电电流。
在一个实施例中，电池充电器中的一个电池充电器是功率管理集成电路(PMIC)IC的一部分并且电量计是PMIC的一部分。
在一个实施例中，电量计在与电池充电器分离的集成电路上并且从电池充电器接收电流信号。
在又另一实施例中，公开了一种电量计系统，其包括：用于将不同集成电路(IC)上的两个或更多电池充电器并联耦合到电池用于向电池充电的部件，每个电池充电器IC生成电流信号，该电流信号指示由所述每个电池充电器IC生成到相同电池中的电流；以及用于响应于来自电池充电器的电流信号来确定总充电电流的部件。
在一个实施例中，电流信号是模拟电压信号。用于确定总充电电流的部件包括将模拟电压信号相加以确定总充电电流的部件。
在一个实施例中，电流信号是每个IC上生成的数字信号。用于确定总充电电流的部件包括用于将数字信号相加以确定总充电电流的部件。
在一个实施例中，用于确定总充电电流的部件在电池充电器IC中的一个电池充电器IC上。电量计系统进一步包括用于从其他电池充电器IC向电池充电器IC中的所述一个电池充电器IC传送数字信号的部件。
在一个实施例中，用于确定总充电电流的部件包括：用于在一个电池充电器IC中对来自该一个电池充电器IC上的电流感测电路的输入的、来自其他电池充电器IC的电池充电电流进行组合以确定该一个IC上的总充电电流的部件。
在一个实施例中，电池充电器中的一个电池充电器是功率管理集成电路(PMIC)IC的一部分并且用于确定总充电电流的部件是PMIC的一部分。
在一个实施例中，电量计系统进一步包括：用于在所述两个或更多电池充电器中的每个电池充电器中生成指示由每个所述电池充电器IC生成的电流的电流信号的部件。
在再另一实施例中，公开了一种方法，其包括：从并联耦合到电池用于向电池充电的在不同集成电路(IC)上的两个或更多电池充电器中的每个电池充电器接收电流信号，该电流信号指示由每个所述电池充电器IC生成到相同电池中的电流；以及响应于来自电池充电器的电流信号来确定总充电电流。
在一个实施例中，电流信号是模拟电压信号。确定总充电电流包括将模拟电压信号相加以确定总充电电流。
在一个实施例中，电流信号是每个IC上生成的数字信号。确定总充电电流包括将数字信号相加以确定总充电电流。
在一个实施例中，确定总充电电流包括：在一个电池充电器IC中，对来自该一个电池充电器IC上的电流感测电路的输入的、来自其他电池充电器IC的电池充电电流进行组合，以确定该一个IC上的总充电电流。
在一个实施例中，电池充电器中的一个电池充电器是功率管理集成电路(PMIC)IC的一部分。用于确定总充电电流的部件是PMIC的一部分。
在一个实施例中，该方法进一步包括：将不同集成电路上的所述两个或更多电池充电器并联耦合到电池用于向电池充电。
在一个实施例中，该方法进一步包括：在所述两个或更多电池充电器中的每个电池充电器中生成指示由每个所述电池充电器IC生成的电流的电流信号。
以下详细描述和附图提供了本公开的性质和优点的更好理解。
附图说明
关于随后的讨论并且特别是关于附图，要强调的是所示出的详情表示用于说明性讨论的目的的示例，并且为了提供对本公开的原理和概念性方面的描述而被提出。在这一点上，没有进行尝试以示出超过对本公开的基本理解所需的事物之外的实施细节。随后的讨论，结合附图，使得根据本公开的实施例如何可以被实践对本领域的技术人员是明显的。在附图中：
图1是图示了根据一些实施例的电量计系统的第一示例的框图。
图2是图示了根据一些实施例的电量计系统的第二示例的框图。
图3是图示了根据一些实施例的电量计系统的第三示例的框图。
图4是图示了根据一些实施例的电量计系统的第四示例的框图。
图5是图示了根据一些实施例的电量计系统的过程流程的过程流程图。
具体实施方式
在以下描述中，为了解释的目的，许多示例和具体细节被阐述以便提供对本公开的透彻理解。然而，对本领域的技术人员将明显的是，在权利要求中所表达的本公开可以单独地或与下文描述的其他特征相组合地包括这些示例中的一些或所有特征，并且可以进一步包括本文描述的特征和概念的修改和等价物。
描述了各种电量计系统以用于确定电池充电系统的总电池电流，这些电池充电系统包括并联耦合到电池用于向电池充电的两个或更多电池充电器。每个电池充电器生成电流信号，该电流信号指示由该电池充电器生成的电流(即，来自每个充电器的进入或出自电池的电流信号)。电量计响应于来自电池充电器中的每个电池充电器的所报告的电池电流来确定总电池电流。电量计通常是功率管理集成电路(PMIC)的一部分。这些电池充电器可以在分离的IC上。这些IC可以包括PMIC，例如，包括一个IC上的第一电池充电器和电量计以及第二IC上的电池充电器。
在一个实施例中，电流在每个电池充电器IC中被感测并且被转换为表示该电流的模拟电压。电量计将这些模拟电压组合以确定到电池的总充电电流。
在一个实施例中，电流在每个电池充电器IC中被感测并且作为比例电流被报告。电量计将这些电流组合以确定到电池的总充电电流。
图1是图示了根据一些实施例的电量计系统100的框图。
电量计系统100包括电池充电器102和电池充电器104。在一些实施例中，电池充电器102和104被实施在分离的集成电路(IC)中。在一些实施例中，电量计系统100可以被实施具有多于一个电池充电器104。电池充电器102和电池充电器104并联耦合以向电池106充电。电池106可以耦合到另一系统(未示出)，诸如移动电话或平板。
充电器102和充电器104均包括电池充电器晶体管112a-b(下文称为“电池充电器FFT”)，其从每个充电器向电池106提供充电电流。电池充电器FFT 112a-b具有耦合到充电器电路系统(未示出)的漏极，充电器电路系统可以包括降压转换器、降压-升压转换器、或低压差调节器(LDO)。充电器102和充电器104均包括电流传感器114a-b，其感测来自每个充电器的充电电流并且将感测到的充电电流作为电压或电流提供给电量计电路116。在一些实施例中，电流传感器114a-b例如是复制FET。
一个电池充电器IC(这一示例中的充电器104)将充电/放电电流信息发送给具有电量计(这一示例中的电量计116)的另一充电器IC(这一示例中的充电器102)。在每个充电器102和104中，来自充电器电池FET 112的电流由电流传感器114感测。感测到的来自充电器104(或多个充电器104，如果被实施)的电流通过输出端子126(IBAT_OUT)作为通过充电器102的输入端子128(IBAT_IN)的模拟电压而被提供给充电器102中的电量计116。电量计116包括求和电路118，其将感测到的来自电池充电器102和电池充电器104的电流相加在一起以确定到电池106的总充电电流。电量计电路120确定向电池106提供的总电量计充电或放电电流。
在一个实施例中，电流由两个电池充电器提供到电量计的输入，其将电流组合以确定到电池的总充电电流。
图2是图示了根据一些实施例的电量计系统200的框图。电量计系统200包括电池充电器202和电池充电器204。在一些实施例中，每个电池充电器202和204被实施在分离的集成电路(IC)中。在各种实施例中，电池充电器202可以被实施在例如功率管理集成电路(PMIC)上。在一些实施例中，电量计系统200可以被实施具有多于一个电池充电器204。电池充电器202和电池充电器204并联耦合以向电池106充电。电量计系统200包括电量计216，其从多个电池充电器(这一示例中的充电器202和充电器204)接收电流，将上游来自电量计输入的电流相加在一起，并且将相加后的电流施加到它的模数转换器(ADC)和它的电量计算法。在这种情况中，来自充电器204(并联充电器)的充电器电池FET 212的电流作为模拟电流被提供给充电器202的充电器电池FET 212。充电器202中的电量计116感测通过充电器202的充电器电池FET 212的电流作为总充电电流。
PMIC充电器202通过端子220、电感器222(其耦合到电容器C1)、端子224、并且通过如上文描述的充电器电池FET 212来提供充电电流。电感器222和电容器C1可以是充电电路的一部分，诸如降压转换器或降压-升压转换器。(图1和图3的电量计系统可以包括用于每个充电器的类似的电感器和电容器)。PMIC充电器202通过端子226向电池106提供充电电流。
并联充电器204通过端子230、电感器232(其耦合到电容器C2)、端子234、并且通过如上文描述的充电器电池FET 212来提供充电电流。电感器232和电容器C2可以是充电电路的一部分，诸如降压转换器或降压-升压转换器。并联充电器204通过端子236向PMIC充电器202的端子224提供充电电流，其中该充电电流与来自PMIC充电器202的充电电流相加。电流的和通过PMIC充电器202的充电器电池FET 212和端子226而耦合到电池106。
放电电流在例如从电池106至端子226、至端子224、并且至Vsys(系统电源电压)的相反方向上。
在一个实施例中，电流在每个电池充电器中被感测并且被转换为表示该电流的数字信号。电量计将数字信号组合以确定到电池的总充电电流。
图3是图示了根据一些实施例的电量计系统300的框图。电量计系统300包括电池充电器302和电池充电器304。在一些实施例中，每个电池充电器302和304被实施在分离的集成电路(IC)中。在各种实施例中，电池充电器302是PMIC充电器。在一些实施例中，电量计系统300可以被实施具有多于一个电池充电器304。电池充电器302和电池充电器304并联耦合以向电池106充电。
电量计系统300从多个电池充电器(这一示例中的充电器302和充电器304)接收作为数字信号的电流，将电流数字地相加在一起，并且应用电量计算法316以确定到电池106的总充电电流。
每个充电器302和304使用对来自每个充电器的电流(例如，分别经由端子334a-b和336a-b通过充电器电池FET 312a-b的电流)的(包括复制FET的模拟电流感测电路310a-b中的)模拟感测来生成本地模拟信号，其由每个充电器IC上的模数转换器(ADC)318a-b(示出为电流ADC，IADC)进行数字化以生成用于充电器的数字化的充电电流。每个充电器上的数字控制块324a-b可以用来从充电器304IC通过数据总线330经由端子332a-b向充电器302IC传送充电器304的数字化的充电电流。数字化的电流然后可以在充电器302IC上被组合并且例如被使用在电量计算法316中。在处理器中执行并且在存储器中存储的软件328可以通过数据总线330控制充电器302和304。在一些实施例中，软件328可以实施配置IADC318a-b的协议以及对转换的触发和报告。在一些实施例中，IADC 318a-b直接向总线330进行通信。在一些实施例中，可以使用单个主总线(master bus)配置。
图4是图示了根据一些实施例的电量计系统100的框图。
电量计系统400包括多个电池充电器404-1和404-2。在一些实施例中，电池充电器404-1和404-2被实施在分离的集成电路(IC)中。电池充电器404并联耦合以向电池106充电。电池106可以耦合到另一系统(未示出)，诸如移动电话或平板。充电器404-1和404-2分别包括以充电器104(图1)中的类似方式被布置的电池充电晶体管112a-b和电流传感器114a-b。
电池充电器404-1和404-2中的每个电池充电器向电量计416发送充电/放电电流信息。电量计416类似于电量计116(图1)，但是在与电池充电器404-1和404-2的IC分离的IC中。在每个充电器中，由电流传感器114a-b感测到的来自充电器电池FET 112a-b的电流通过输出端子126a-b(IBAT_OUT)作为通过电量计416的输入端子428a-b(IBAT_IN)的模拟电压而被提供。电量计算法电路120确定向电池106提供的总电量计充电或放电电流。
在一个实施例中，电流由两个电池充电器提供到电量计的输入，其将电流组合以确定到电池的总充电电流。
图5是图示了根据一些实施例的电量计系统的过程流程500的过程流程图。
对于并联耦合到电池用于向电池充电的在不同集成电路(IC)上的两个或更多电池充电器，在502处，电流信号被接收，该电流信号指示由每个所述电池充电器IC生成到相同电池中的电流。在504处，总电池电流响应于来自电池充电器的电流信号而被确定。
对于一些电量计系统，诸如电量计系统100，电流信号是模拟电压信号。在504处，确定总电池电流包括将模拟电压信号相加以确定总充电电流。
对于一些电量计系统，诸如电量计系统300，电流信号是每个IC上生成的数字信号。在504处，确定总充电电流包括将数字信号相加以确定总充电电流。
对于一些电量计系统，诸如电量计系统300，在504处，确定总充电电流包括：在一个电池充电器IC中，对来自该一个电池充电器IC上的电流感测电路的输入的、来自其他电池充电器IC的电池充电电流进行组合，以确定该一个IC上的总充电电流。
本文描述的电量计系统避免了来自感测电阻器的随电池一起的附加串联电阻，该感测电阻器串联耦合在电池与所有充电器之间用于感测总充电和放电电流。
上面的描述说明了本公开的各种实施例以及特定实施例的方面如何可以被实施的示例。上面的示例不应当认为是仅有的实施例，并且被提出以说明由以下权利要求限定的特定实施例的灵活性和优点。基于上面的公开和以下权利要求，其他布置、实施例、实施方式和等价物可以被采用而不偏离由权利要求限定的本公开的范围。

Claims (20)

1.一种电量计系统，包括：
并联耦合到电池用于向所述电池充电的在不同集成电路(IC)上的两个或更多电池充电器，每个电池充电器IC生成电流信号，所述电流信号指示由所述每个电池充电器IC生成到相同的所述电池中的电流；以及
电量计，用以响应于来自所述电池充电器的所述电流信号和由所述电池放电的电流来确定总电池电流。
2.根据权利要求1所述的电量计系统，其中所述电流信号是模拟电压信号，并且所述电量计将所述模拟电压信号相加以确定所述总充电电流。
3.根据权利要求1所述的电量计系统，其中所述电流信号是模拟电流信号，并且所述电量计将所述模拟电流信号相加以确定所述总充电电流。
4.根据权利要求1所述的电量计系统，其中所述电流信号是每个电池充电器IC上生成的数字信号，并且所述电量计将所述数字信号相加以确定所述总充电电流。
5.根据权利要求4所述的电量计系统，其中所述电量计在所述电池充电器IC中的一个电池充电器IC上，并且其他电池充电器IC经由总线向所述电池充电器IC中的所述一个电池充电器IC传送所述数字信号。
6.根据权利要求1所述的电量计系统，其中所述电量计在与所述电池充电器分离的集成电路上并且从所述电池充电器接收所述电流信号。
7.根据权利要求1所述的电量计系统，其中一个电池充电器IC对来自所述一个电池充电器IC上的电流感测电路的输入的、来自其他电池充电器IC的所述电池充电电流进行组合，以确定所述一个IC上的所述总充电电流。
8.根据权利要求1所述的电量计系统，其中所述电池充电器中的一个电池充电器是功率管理集成电路(PMIC)IC的一部分并且所述电量计是所述PMIC的一部分。
9.一种电量计系统，包括：
用于将不同集成电路(IC)上的两个或更多电池充电器并联耦合到电池用于向所述电池充电的部件，每个电池充电器IC生成电流信号，所述电流信号指示由所述每个电池充电器IC生成到相同的所述电池中的电流；以及
用于响应于来自所述电池充电器的所述电流信号来确定总充电电流和放电电流的部件。
10.根据权利要求9所述的电量计系统，其中所述电流信号是模拟电压信号，并且其中用于确定总充电电流的所述部件包括用于将所述模拟电压信号相加以确定所述总充电电流的部件。
11.根据权利要求9所述的电量计系统，其中所述电流信号是每个IC上生成的数字信号，并且其中用于确定总充电电流的所述部件包括用于将所述数字信号相加以确定所述总充电电流的部件。
12.根据权利要求11所述的电量计系统，其中用于确定总充电电流的所述部件在所述电池充电器IC中的一个电池充电器IC上，并且所述电量计系统进一步包括用于从其他电池充电器IC向所述电池充电器IC中的所述一个电池充电器IC传送数字信号的部件。
13.根据权利要求9所述的电量计系统，其中用于确定总充电电流的所述部件包括：用于在一个电池充电器IC中对来自所述一个电池充电器IC上的电流感测电路的输入的、来自其他电池充电器IC的所述电池充电电流进行组合以确定所述一个IC上的所述总充电电流的部件。
14.一种方法，包括：
从并联耦合到电池用于向所述电池充电的在不同集成电路(IC)上的两个或更多电池充电器中的每个电池充电器接收电流信号，所述电流信号指示由每个所述电池充电器IC生成到相同的所述电池中的电流；以及
响应于来自所述电池充电器的所述电流信号来确定总充电电流。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述电流信号是模拟电压信号，并且其中确定总充电电流包括将所述模拟电压信号相加以确定所述总充电电流。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述电流信号是每个IC上生成的数字信号，并且其中确定总充电电流包括将所述数字信号相加以确定所述总充电电流。
17.根据权利要求14所述的方法，其中确定总充电电流包括：在一个电池充电器IC中，对来自所述一个电池充电器IC上的电流感测电路的输入的、来自其他电池充电器IC的所述电池充电电流进行组合，以确定所述一个IC上的所述总充电电流。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述电池充电器中的一个电池充电器是功率管理集成电路(PMIC)IC的一部分，并且用于确定总充电电流的部件是所述PMIC的一部分。
19.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：将不同集成电路上的所述两个或更多电池充电器并联耦合到所述电池用于向所述电池充电。
20.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：在所述两个或更多电池充电器中的每个电池充电器中生成指示由每个所述电池充电器IC生成的电流的所述电流信号。
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