CN108780998A - 用于使用多个电源同时给电池充电的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

用于使用多个电源同时给电池充电的系统和方法
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。
在配备多于两个功率转换器的系统中，优先方案可通过以下方式实现：通过按优先级降低的顺序“级联”每个功率转换器的目标电压与每个功率转换器的越来越低的值，例如通过使每个功率转换器的电压目标在具有上一级优先级的功率转换器的电压目标基础上减去附加的“电压差”，不断地将剩余功率转换器的电压目标设定成具有较低的目标电压。在一些实施方案中，电压差量可通过相应的功率转换器的误差幅度来确定，其可例如在操作条件诸如电压和/或温度下波动。在其他实施方案中，与固定值相反，相邻优先级的不同功率转换器对之间的“电压差”量可不同。
根据实施方案，电源优先级非固定到特定的功率转换器，而是根据电源的特征而改变。例如，在具有多个能够充电的USB-C端口的系统中，具有最高功率容量的电源可被选择为最高优先级转换器，并且对应的端口将取决于连接至最高功率电源的USB-C端口。
在实施方案中，由电池充电系统执行的方法包括通过电池中的一个或多个传感器和/或传感器电路测量电池电流、电池电压、电池温度或推断的指标诸如电量状态或电池电流除以电池组或电池组中的电池单元的电池容量。该方法还可包括通过与一个或多个传感器耦接的充电控制器根据第一反馈控制回路方法反复更新可变的伺服目标，该第一反馈控制回路方法基于所测量的电池侧电流、电池侧电压、电池侧温度或推断的指标诸如电量状态或电池电流除以电池容量。确定伺服目标可包括基于预先确定的或存储的充电优先级配置文件来确定所述多个功率转换器中的每个功率转换器的曲线电压目标和曲线电流目标，以及比较所测量的电池电压与曲线电压目标和/或比较所测量的电池电流与曲线电流目标以确定所述多个功率转换器中的每个功率转换器的误差。然后可根据第一反馈控制回路方法，基于测定的所述多个功率转换器中的每个功率转换器的误差来确定伺服目标。该方法还可包括通过充电控制器反复调整一个或多个功率转换电路，所述一个或多个功率转换电路各自在电源轨上产生输出电压，该电源轨直接连接至电池组和系统负载的端子，其中根据伺服目标产生电压，其中伺服目标可至少部分地基于所确定的曲线目标。反馈控制回路方法可包括PID控制方案，该PID控制方案具有例如非零积分器增益，并且不要求比例或导数增益(除稳定性之外)，其甚至可被设定为零(或省略)。
在实施方案中，电池充电系统和方法防止PID控制方案中的积分“饱卷”。充电器控制器可被配置为当电池电压轨以外的任何目标限制对所述多个功率转换器中的任一个的控制时，提供通知。例如，方法可包括确定所述多个功率转换器中的任一个是否受功率转换器的输入电压、功率转换器的输入电流或功率转换器的占空比限制。当输入电压、输入电流、管芯热限值或占空比限制所连接的多个功率转换器中的每个功率转换器时，充电系统可被配置为停止其反复确定或更新伺服目标以防止所谓的“饱卷”情况。另一方面，如果功率转换器中的至少一个不受限制，则充电系统可继续其重复确定或更新伺服目标和目标电压。
实施方案还可包括非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质具有用于控制电池充电过程的计算机可读指令。例如，指令可使得电池充电系统实现上述方法。
以上概述不包括本发明的所有方面的详尽列表。可预期的是，本发明包括可从上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随该申请提交的权利要求书中特别指出的各个方面的所有合适的组合而实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述发明内容中具体阐述的特定优点。
附图说明
本发明的实施方案以举例的方式进行说明，而不仅限于各个附图的图示，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出的是，本公开中提到本发明的“一”或“一个”实施方案未必是同一实施方案，并且这意味着至少一个。另外，为了简洁起见，可使用给定附图示出本发明的不止一个实施方案或本发明的不止一种物质的特征，并且对于给定的实施方案或物质，可能并不需要附图中的所有元素。
图1是标准多电源电池充电系统的示意图。
图2是根据一个或多个实施方案的多电源电池充电系统的示意图，该系统具有与电池连通的充电器。
图3是根据一个或多个实施方案用于多电源电池充电系统的闭环充电伺服控制器的示意图。
图4A是示出根据一个或多个实施方案用于多电源闭环电池充电系统的控制方案的框图。
图4B是示出根据一个或多个实施方案用于多电源闭环电池充电系统的控制方案的框图。
图5是示出根据一个或多个实施方案用于操作多电源闭环电池充电系统的方法的流程图。
图6是根据一个或多个实施方案具有多电源闭环电池充电系统的电子设备的示意图。
具体实施方式
在以下描述中，为了解释的目的，阐述了很多具体细节，以便提供对发明构思的彻底理解。作为该描述的一部分，本公开的附图中的一些附图以框图形式表示结构和设备，以避免模糊本发明。为了清晰起见，在本说明书中未描述实际具体实施的所有特征。此外，本公开中所使用的语言已主要被选择用于可读性和指导性目的，并且可能没有被选择为划定或限定本发明的主题，从而诉诸于所必需的权利要求以确定此类发明主题。在本公开中提到“一个实施方案”或“实施方案”意指包括在本发明的至少一个具体实施中的结合该实施方案所述的特定特征、结构或特性，并且多次提到“一个实施方案”或“实施方案”不应被理解为必然地全部参考相同的实施方案。
本文所述的实施方案涉及用于由电池供电的电子设备中的电池充电系统。虽然一些实施方案具体参照与便携式电子设备集成来描述，但是实施方案并不限于此，并且某些实施方案也可适用于其他用途。例如，如下文所述的实施方案中的一个或多个可集成到由电池供电的设备或装置内，与设备或装置是否通常在单一位置操作无关。
在各种实施方案中，参照附图来进行描述。然而，某些实施方案可在不存在这些具体细节中的一个或多个具体细节或者不与其他已知的方法和构型相结合的情况下被实施。在以下的描述中，示出许多具体细节诸如特定构型、尺寸和工艺，以提供对实施方案的透彻理解。在其他情况下，未对熟知的工艺和制造技术进行特别详细地描述，以免不必要地模糊本说明书。此外，特定特征、结构、构型或特性可以任何适当的方式组合在一个或多个实施方案中。
在一个方面，电池充电系统的实施方案包括基于例如由电池电量计获取的电池的测量结果对充电过程进行闭环控制。电池电量计可使用电池中的传感器电路测量电池的特征，例如电池电流、电池电压和/或电池温度，并将这些测量结果提供给控制器。控制器可使用这些测量结果、推断的指标(例如，提供给电池控制器的电荷状态或电池电流除以电池电量)和/或充电曲线信息，以确定用于同时给电池充电的多个功率转换器中的每个功率转换器的伺服目标和/或目标电压。
例如，电池充电器可基于充电曲线的至少一个目标值与所接收的测量结果之间的比较来实现反馈控制回路方法，以第一速率反复更新伺服目标。可更新伺服目标，以使所接收的测量结果与充电曲线的一个或多个目标值例如目标电压或目标电流之间的误差信号接近零。通过这种方式，伺服目标可用于根据一个或多个目标值控制电池的充电，所述一个或多个目标值由充电曲线确定。
根据一些实施方案，可采用优先方案，使得具有最高优先级的电源提供尽可能高的功率，然后使用具有次高优先级的电源等等，直至由所有多个连接的电源提供所有期望的功率。例如，如果最高优先级电源无法达到伺服控制器设定的目标充电电压，则可递增地提高伺服目标(并且，引申到所述多个电源中的每个电源的目标电压)，直至所述多个电源中的一个(或多个)电源能够开始提供所需水平的电压，使得由电池电量计测量的电池电压达到目标充电电压。
图1中示出了针对此类多电源电池充电系统的示例性电路解决方案100。多电源105中的“n”个电源被标记为VIN_1至VIN_n。多电源105可来自例如与不同直流(DC)电源(诸如电源或外部电池)的多个外部连接、或与电源的外部连接和与电源(诸如无线功率接收机、太阳能面板等)的内部连接的组合。输入电压选择器，诸如多路复用器112，可通过输入电压选择信号110选择多电源105中的一个连接至单个充电器集成电路(IC)115，该充电器集成电路负责给内部电池198(例如，位于电子设备内的电池组160中)充电并且以电压电平V主给系统负载150供电。当其他外部(或内部)电源不可用时，充电器115可将内部电池198连接至V主以给系统负载150供电。
诸如图1中所示的多电源电池充电系统可负责通过DC电源给电池充电，诸如通过5V USB连接进行充电。充电器IC，诸如充电器115，可包括功率转换器130、充电器控制器108和传输场效应晶体管(FET)140。功率转换器130可包括线性调节器或开关电源诸如降压或升压转换器，其负责将所选择的电源105的输入DC功率转换为V主轨上的功率。该功率可通过场效应晶体管140递送，并且充电器115可控制传输FET 140以调整馈送给电池198进行充电的电压和电流。
充电器控制器108可基于电源105的各种功能来控制功率转换器130，以直接给系统负载150供电并且给电池组160充电。充电器控制器108的控制通常受到由各种传感器提供给充电器控制器108的测量结果的影响。更具体地，当提供电流以给电池198充电时，充电器115通常测量充电器115内的电流和电压，即，同一集成电路封装内的电流和电压。例如，充电器115可包括充电器电流传感器126，以测量通过传输FET 140提供给电池198的电流。同样，充电器115可包括充电器电压传感器128以测量充电器115处的电池干线电压。充电器115还可包括输入电流传感器120和输入电压传感器122，以及用于测量V主轨的电压的转换器输出电压传感器124。可测量输入电流120和输入电压122，以例如基于其电流限值和/或最大允许的电压降防止从电源汲取过多的电力。可测量V主电压124以例如在电池电压较低时保持V主电压高于最低电压，或者在电池198充满时控制V主电压。充电器115还可例如使用温度传感器196测量电池温度。电池电流126、电池电压128和电池温度196测量结果还可用于控制电池充电的依赖于温度的电流和电压限值。
传输FET 140通常具有三项功能：
1.当充电完成并且电池充满时，可禁用传输FET 140以防止更多电荷进入电池198，同时功率转换器130继续通过V主轨给系统负载150供电。
2.充电系统通常具有运行电子设备所需的最低V主系统电压，该电压高于最低电池电压。如果电池电压降至最低V主系统电压以下，
则充电器115可控制功率转换器130以保持V主电压高于最低系统电压，同时线性控制传输FET 140以较低的电压给电池198充电。
3.传输FET 140通常设计为采用FET镜像技术以便测量流入电池中的电流126，以实现控制目的。在其他实施方案中，可使用外部感测电阻器来测量电池电流126。
该系统还可包括电池电量计180，该电池电量计180位于例如电池组160的远侧。电池电量计180可使用电池传感器感测电池操作参数，这些电池传感器可直接集成到一个或多个电池单元198中。这些参数可包括感测的电池电压190、电池电流192和电池温度194。然后，这些测量结果通常用于推断电池特征，诸如电荷状态、阻抗、容量、完全放电剩余的时间等。更具体地，通常依赖于电池电量计所得到的测量结果向用户报告系统特征，例如通过指示电池组160的电荷状态的显示图标来报告。
充电器测量结果(120/122/124/126/128/196)通常与电池电量计测量的电压(190)、电流(192)和温度(194)无关，如图1所示。电池电量计180的测量结果用于测量电池的电荷状态和容量，并且通常不用于控制充电。除测量电池之外，电池电路还可包括安全电路170，该安全电路170负责确保电池安全操作，其控制充电FET 185和放电FET 175，在禁用时，将分别阻止电池198的充电和放电。电池组160内的电池电量计180和安全电路170通常被实现为独立的电路，如图1所示。
如图1所示的多电源电池充电电路解决方案的一个问题在于，该系统必须选择用于给系统负载150供电和/或给电池198充电的电源105。如果所选择的电源不足以为系统负载提供全部电力并且给电池充电，则电池充电的速度将远远慢于期望的速度，甚至可能放电，以便为系统负载提供所需的电力。
因此，期望一种系统能够根据充电优先方案同时从多于一个或甚至全部可用电源中汲取电力，使得具有最高优先级的电源提供尽可能多的电力，然后由具有次高优先级的电源提供电力等等，直至全部所需的电力由多个已连接的电源中的所有电源提供。
现在转向图2，示出了根据一个或多个实施方案的多电源电池充电系统的示意图200，该电池充电系统具有与电池连通的充电器。更具体地，图2的电路拓扑结构提供了使用多个电源205同时给单个电池298充电的优先系统。与选择单个电源作为充电器的输入相反，各个电源205被标记为VIN_1至VIN_n，它们有其自身的“充电器”215，这些充电器被标记为215a至215n，包括标记为230a至230n的独立的功率转换器230，以及相关联的电流和电压测量电路220n/222n/224n，并且所有功率转换器230a–230n和电池组260的输出连接至公用的V主系统轨255。在处理器如图2所示的微处理器240上运行的闭环伺服可负责协调电源并且给电池充电，例如，通过通信接口210实现。图1所示的标准电路拓扑结构中的传输FET 140和充电FET 185在图2中示出的实施方案中组合成单个充电/传输FET 285，可通过组合的电池电量计和安全电路280进行控制。
如参考图1所述，电池组260也可使用电池传感器感测电池操作参数，这些电池传感器可直接集成到一个或多个电池单元298中。这些参数可包括感测的电池电压290、电池电流292和电池温度294。然后，这些测量结果通常用于推断电池特征，诸如电荷状态、阻抗、容量、完全放电剩余的时间等。电池组260还可包括电压传感器270，该电压传感器270可在节点265处报告电压，该节点265即连接电池组260和功率转换器230a–230n中的每个功率转换器的公用的V主系统轨255。
如上所述，图2的电路拓扑结构能够使多个电源同时给单个电池充电。闭环伺服诸如在微处理器240上运行的闭环伺服的基本前提是，充电器的电压目标可基于来自电池电量计的测量结果和期望的充电曲线进行调整。电池电压和电流与电池的阻抗相关，不会快速改变。因此，可通过比较电池电量计的电流测量结果与目标电流并且以可管理的伺服速率例如以1Hz的速率调整充电器的电压目标来控制恒定的充电电流，无需直接控制电池电流的电路。
美国专利申请No.14/323,961进一步详述了闭环伺服如何在微处理器中运行，该微处理器读取来自电池电量计的测量结果并且设定充电器的目标电压，该目标电压被称为V伺服。根据美国专利申请No.14/323,961，为防止伺服饱卷，如果单个功率转换器无法将其输出电压控制为目标电压，则充电器必须通知伺服其受到限制(例如，受限于输入电流限值)，并且伺服通过将目标电压保持在相同电平作为响应。为减小量化噪声，充电器输出电压的精度通常被设计为几毫伏(mV)或更高。只需要精确度，是因为精度由电池电量计的准确电压和电流测量结果提供。充电器还应被设计成具有最小输出阻抗，通常称为“零负载线”，因为目标电压应被控制在充电器的高带宽范围内并且不取决于系统的负载。
美国专利申请No.14/323,961还描述了闭环充电伺服与直接控制充电和放电FET的电池电量计的组合如何能够消除传统充电器中通常所需的传输FET，而不影响上文所概述的三种传输FET功能：
1.当充电完成并且电池充满时，电池电量计280禁用其充电FET，如图2中的充电/传输FET 285所示，而不是图1中充电器的传输FET 140，允许功率转换器继续给V主系统轨255供电。[放电FET，在图2中显示为DSG FET 275，可发挥与图1所示的放电FET 175类似的作用，即，根据其是否被启用而允许或阻止电池组260放电。]
2.功率转换器保持V主系统轨255高于最低系统电压，同时电池电量计280线性控制充电/传输FET 285，以低于V主电压的电压给电池298供电。电池电量计280可能需要高带宽伺服控制充电/传输FET 285的栅极以控制电池电压，同时不允许V主电压降至设定电平以下，从而优先给系统负载250供电而不是给电池298充电。
3.闭环伺服可使用电量计280测得的电池292中的电流并且调整功率转换器的目标电压来控制进入电池298的电流，从而无需充电器中可测量或控制电池电流的传输FET140。根据一些实施方案，电池电量计280还可承担安全集成电路的作用，该安全集成电路在图1所示的元件170处示出，从而无需单独的安全IC。
现在转向图3，示出了根据一个或多个实施方案用于多电源电池充电系统的闭环充电伺服控制器的示意图300。图3中所示的拓扑结构所需的反馈控制系统类似于美国专利申请No.14/323,961中所描述的系统，但是与控制单个充电器电压目标值相反，图3所示的系统根据确定的优先级来设定多个功率转换器中的每个功率转换器的目标电压值。标有“单电源闭环充电伺服控制器”的虚线框305包含可用于控制PID控制器340的输出的部件，这些部件可用于设定最高优先级功率转换器的目标值。例如，部件310/315/320/325用于测量和比较系统可能试图控制的每个电池参数。例如，与曲线目标值A(310a)相关联的电池参数可为电流曲线目标值，与曲线目标值B(310b)相关联的电池参数可为电压曲线目标值，并且与曲线目标值M(310m)相关联的电池参数可为充电FET的功耗曲线目标值。最小电路330确保最主要的限制参数控制PID控制器340的伺服输出值。例如，如果电流曲线目标值为1.0安培，电压曲线目标值为4.0V，并且最大充电FET功耗曲线目标值为0.5W，则PID控制器340将仅选择(通过最小电路330)主要属性来控制伺服输出值。如果例如电流曲线目标值占主要地位，则PID控制器340可调整主电压(V伺服350)，使电流保持为1.0A。在这一假想示例中，电压将小于4.0V，并且充电FET功率将小于0.5W。.
如上所述，控制伺服的输入是各种曲线目标值310和来自电池电量计315的测量结果。典型的曲线目标值可为电流或电压限值，并且对应的测量结果可为电量计测得的电流或电压。曲线目标310和电量计测量结果315之差，有时乘以增益Gm 320，形成误差项εm325，如果测量结果处于范围内，即小于曲线目标值，则该误差项εm 325被定义为阳性。所有单独的误差项中的最小值，如图3所示的εMin 335，可由最小电路330计算得到，然后用作标准PID控制器340的输入误差。然后，PID控制器340可调整其输出V伺服350，以便使伺服输入误差εMin接近零。
在单电源系统诸如美国专利申请No.14/323,961所述的系统中，反馈控制回路可包括PID控制器，该PID控制器具有输出V伺服和V主电压，其中输出V伺服为功率转换器的目标设定值。如果功率转换器受输出电压以外的因素诸如输入电流限值的限制，则功率转换器将指示其受到限制，并且PID伺服控制器将暂停并保持其输出值以防止伺服饱卷。
在用于如本文所公开的多电源电池充电系统的反馈控制回路中，相比之下，最高优先级电源的目标电压VTGT1(3801)可被设定为PID控制器340的输出，即V伺服350。然后，次高优先级的电源的目标电压VTGT2(3802)可被设定为第一优先级电源的目标电压VTGT1(3801)减去固定电压差ΔV12(3751)，其中电压差的大小由两个功率转换器的精度确定，并且可使用简单的减法器电路(3701)来实现。该方法可被扩展，如图3所示，取决于电源205的数量，因此例如对于利用的每个电源，第三优先级电源的目标电压VTGT3(3803)可被设定为第二优先级电源的目标电压VTGT2(3802)减去固定电压差ΔV23(3752)等等。
功率转换器之间的固定电压差诸如ΔV12(3751)可由每个功率转换器的精度确定，鉴于功率转换器的精度，确保两个电压目标从不重叠，并因此意外地颠倒功率转换器所需的相应的优先级。通过将不同的功率转换器设定为与功率转换器的相应精度以外的因素分开的目标，控制伺服可同时确定功率转换器的优先级，并且通过V主电压的控制防止功率转换器彼此冲突。
在一些实施方案中，可使用输出电压目标以外的因素控制各种电源，例如，可使用电流目标、功率目标或它们的组合。对于其他类型的电源，例如燃料电池，目标值可与氧水平或油门杆相关，而不是电压或电流目标。然而，只要各种多个功率转换器的输出目标能够由系统以可控的方式例如数学方式进行设定，系统即可根据本文所公开的方法，使用除上文所述的特定的“固定电压差”方案以外的控制方案来执行期望的优先方案。
需注意，电源优先级目标编号(例如，对应于第一优先级的1、对应于第二优先级的2、对应于第三优先级的3等)不一定固定到特定的功率转换器(例如，功率转换器A、功率转换器B、功率转换器C)，而是可根据电源的特征而改变。例如，在具有多个能够充电的USB-C端口的系统中，可选择具有最高功率容量的电源源(例如，插入到墙上电源插座中的AC-DC适配器)作为最高优先级电源(即，优先级编号1)，但是对应于最高优先级电源的功率转换器(例如，功率转换器A或B或C等)将取决于连接的USB-C端口。根据一些实施方案，在电源已连接时，允许系统确定各种电源的相对优先级的信息和/或特征可通过枚举协议获得。可采用任何期望的优先方案，例如优先选择较高的功率输出能力而不是较低的功率输出能力，优先选择有线电源而不是电池，优先选择来自“清洁”能源的电源而不是来自“脏”能源等的电源，或者它们的一些组合。
为更好地理解所述控制，将详述具有两个功率转换器的示例性系统，这两个功率转换器在本文中称为功率转换器A和功率转换器B。如果伺服最小误差信号εMin接近零的PID控制器的目标值为4.0V，并且ΔV12(3751)的最低电压差量被设定为50mV，则最高优先级功率转换器(即，本示例中的功率转换器A)的目标电压VTGT1(3801)将被设定为4.0V，并且其他功率转换器(即，本示例中的功率转换器B)的目标电压VTGT2(3802)将被设定为3.95V(即，4.0V减去最低电压差量50mV)。
在这种情形下作为最高优先级转换器的功率转换器A将为系统的V主提供全部电力，并且给电池充电，只要它能够在其输出过程中保持4.0V即可。在本示例中作为第二优先级功率转换器的功率转换器B将不向输出供电，因为输出电压为4.0V，高于该功率转换器的目标值3.95V。为防止功率转换器在供电方面“发生冲突”，在一些实施方案中，本拓扑结构中的功率转换器被配置为能够通过提高其输出功率来主动提高V主电压，但是不允许从输出中汲取电力以降低V主电压。例如，如果功率转换器被实现为DC-DC开关电源诸如降压转换器，则该约束意味着降压转换器仅允许功率在一个方向上移动。根据一些实施方案，可通过在不连续导电模式(DCM)下操作转换器来实现单向功率传送。在DCM模式下操作还允许在不需要时关闭较低优先级的功率转换器，例如当特定功率转换器的目标值低于实际V主电压时将其关闭。相比之下，连接至外部电池的双向开关可能无需具有DCM模式，并且在对外部电池充电时将看起来像系统负载，但是当它用作唯一的电源或补充更高优先级电源时看起来像电源。
如果本示例中连接至功率转换器A的电源出于某种原因不再能够将V主控制为4.0V，则V主电压将降低直至达到3.95V，此时功率转换器B被指定为本示例中的次高优先级功率转换器，将开始补充电力并使V主保持为3.95V。然而，如果V主电压降至3.95V以下，闭环伺服往往将提高输出目标值以补偿偏移，从而将V伺服值增至4.05V，以使最小误差信号εmin恢复为零。因此，最高优先级功率转换器将具有设定为4.05V的电压目标值，并且第二优先功率转换器的电压目标值将被设定为4.0V，其中第二优先功率转换器受控制，并且由于某种限制诸如输入电流限制，最高优先级功率转换器无法将其输出控制为4.05V。为成功地伺服输出任何偏移，PID控制器可被配置为具有非零积分器增益，但是相对于其比例或导数增益不一定具有任何其他要求(除稳定性之外)，其甚至可被设定为零或者被省略。
在诸如美国专利申请No.14/323,961中所述的单电源系统中，如果单个充电器受限于输出电压以外的其他因素，则可以保持PID控制器输出以防止饱卷。在根据本文所述的一些实施方案的多电源系统中，仅在每个功率转换器受限于它们的输出电压以外的其他因素时(即，“转换器n是否受限？”行360a–360n中的每一行均为逻辑高)，PID控制器340才可被保持(例如，通过“保持”行355上的逻辑高信号)，这一过程通过图3中的“与”门365实现，该“与”门365仅在行360a–360n中的每行报告逻辑高信号时才报告逻辑高信号，指示它们受到限制。通过在此类情况下保持电压目标值，进入电池的电流将指数衰减，直至电源中的一个电源不再受限制并且能够将其输出控制为目标电压，导致“保持”行355上产生逻辑低信号，从而重新启用PID伺服340。
现在转向图4A，示出了根据一个或多个实施方案示出用于多电源闭环电池充电系统的控制方案的框图400。如图4A所示，伺服控制器300从充电曲线选择器410获得充电曲线目标值405，该充电曲线选择器410可作为单独实体位于外部，位于电池电量计280内，或位于伺服控制器300内。除指示每个功率转换器是否受到输出电压目标360a–360n以外的其他因素限制的信息之外，伺服控制器300还可接收直接来自电池电量计280的电池测量结果415。如果至少一个功率转换器不受限制，则伺服控制器300可使用PID控制器340确定每个功率转换器230的目标电压380，如图3所示。所确定的目标电压380可以所选的间隔更新，该间隔为例如每秒一次或1Hz。如果所有功率转换器230均受到限制(即，“转换器n是否受限？”行360a–360n中的每一行均为逻辑高),则PID控制器输出可保持冻结，并且每个功率转换器230的目标电压380可保持不变。
根据一些实施方案，功率转换器230试图将其输出电压控制为其相应的目标电压，而不允许电流反向流动，即用作单向电源。如相对于图2所述，功率转换器230的所有电压输出可一起连接至V主电力轨255，该V主电力轨255连接至系统负载250和电池组260。因此，控制回路被“关闭”，电池298使用各种电量计A/D 296将相关电压、电流和温度读数发送至电池电量计280，然后，该电池电量计280可转发测量结果415以允许充电曲线选择器410更新充电曲线405和/或伺服控制器300更新其测量结果(如果需要)。如图4A所示，功率转换器A230a被标识为最高优先级电源(并因此与VTGT1 3801相关联)，并且功率转换器B 230b被标识为次高优先级电源(并因此与VTGT2 3802相关联)。如相对于图4B所示，根据一些实施方案，每个功率转换器的这一优先级并不固定，相反可在不同电源连接至系统或各种操作条件改变时即时和/或根据需要修改或确定。
现在转向图4B，示出了根据一个或多个实施方案示出用于多电源闭环电池充电系统的控制方案的框图450。如上所述，图4B示出根据一些实施方案，功率转换器的优先级不一定固定。具体地讲，相比于图4A，其中功率转换器A 230a为最高优先级电源(并因此与VTGT1 3801相关联)，并且功率转换器B 230b为次高优先级电源(并因此与VTGT2 3802相关联)，这种情况在图4B被颠倒。因此，如图4B所示，现在功率转换器B 230b根据充电曲线被视为最高优先级电源(并因此与VTGT1 3801相关联)，并且功率转换器A 230a为次高优先级电源(并因此与VTGT2 3802相关联)。
在其他实施方案中，对于初始优先级的功率转换器，系统可有效地使用默认优先级。在此类实施方案中，系统仍可在电源插入时确定并分配“真正的”优先级给转换器，然后执行那些“真正的”优先级，例如对于应用于每个转换器的电压目标的ΔV(n-1)n(375n)值中的每个，利用适当的偏移。例如，对于一个或多个ΔV(n-1)n(375n)值，系统可使用负偏移以便“强制”转换器具有目标电压，该目标电压反映系统期望执行的“真正的”优先级。通过这种方式，系统可对各种转换器的属性重新排序，而无需重新配置各种功率转换器和PID控制器340之间的连接。
现在转向图5，示出了是根据一个或多个实施方案示出用于操作多电源闭环电池充电系统的方法的流程图500。首先，在框502处，该方法可获得待充电的电池的充电曲线。充电曲线可指定如何给电池充电，而各个功率转换器突出它们能够提供的功率量。然后，可根据此信息设定功率转换器的优先级。根据一些实施方案，电源的优先级可与被设定用于电源所耦接的功率转换器的目标输出电压直接相关。例如，连接至被标识为具有最高优先级的电源的功率转换器将具有最高的目标输出电压，连接至被标识为具有次高优先级的电源的功率转换器将具有次高的目标输出电压等等，并且连接至被标识为具有最低优先级的电源的功率转换器将具有最低的目标输出电压。
接下来，方法500可确定连接至n个电源的n个功率转换器中的每个功率转换器的优先级(框504)。接下来，该过程可开始多电源闭环充电伺服的操作(框506)。如上文参考图3所述，充电伺服可通过获取电池电量计的测量结果来操作(框508)。接下来，方法500可基于电池测量结果更新电池的充电曲线(如果需要)，所述电池测量结果例如电池的电荷状态和电池的温度(框510)。接下来，方法500可确定功率转换器配置是否已经改变，例如，是否已添加或移除电源，或者某些电源是否已连接至不同的功率转换器(框512)。如果功率转换器配置已经改变，则方法500可返回框504，以重新确定所连接的功率转换器的优先级。相反，如果在框512处，功率转换器配置尚未改变，则方法500可转到接收n个功率转换器中的每个功率转换器是否受到输出电压以外的因素限制的指示(框514)。如果在框514处，n个功率转换器中的每个功率转换器均受到输出电压以外的因素限制，则方法500可转到框518，其中伺服可计算并设定n个功率转换器中的每个功率转换器的目标“级联”目标电压(例如，基于优先级)，然后返回框508，继续以确定的时间间隔获取电池电量计的测量结果，以确定是否将需要对伺服目标进行后续调整。相反，如果在框514处，n个功率转换器中的每个功率转换器不受输出电压以外的因素限制，则方法500可转到框516，其中伺服可至少部分地基于相比于电池的充电曲线的主要电池参数的最小误差项更新其目标V伺服，然后转到框518，以计算并设定n个功率转换器中的每个功率转换器的目标“级联”目标电压(例如，基于优先级)。
本文所公开的多电源电池充电设计的另一个优点涉及其中一个或多个电源为外部电池的实施方案。借助双向功率转换器，外部电池可双向工作，即，如有电力可用，则可由其他电源充电，否则可根据需要给系统供电。在此类实施方案中，双向功率转换器可充当外部电池的充电器，该外部电池例如由类似的闭环充电伺服控制，该外部电池被指定为低优先级电源。如果其他电源，即更高优先级的电源，将断开连接或无法提供系统所需的全部电力(包括给内部电池和外部电池充电)，则外部电池电源可“反转”并充当电源以补充其他电源。在使用例如图1中所示的传统或标准电池-充电架构时，外部电池必须交替作为电源或功率漏极，但是它不能设计用于在重负载下补充其他外部电源，而本文所述的实施方案则能够实现这点。
通过将多电源电池充电器设计为其中所有输入在V主(例如，如图2中的元件255处所示)处连接至一起，系统可同时从具有由系统确定的优先级的所有可用电源中汲取电力。这表示对当前标准设计的改进，例如图1中所示的标准设计中，每次必须选择单个电源输入用于给系统供电和/或给内部电池充电。本文所公开的实施方案的另一个优点在于，一些电源诸如外部电池可以双向方式工作，由此在具有可用电力时，它们可由另一个电源充电，并且否则如果相反或根据需要，它们可给系统供电。
现在转向图6，示出了根据一个或多个实施方案具有多电源闭环电池充电系统的电子设备600的示意图。电子设备600可为若干类型的便携式或固定式设备或装置中的一种，该电子设备600具有适于特定功能的电路，因此图6中所示的电路以举例的方式提供并且不限于此。电子设备600可包括微处理器240，该微处理器240执行指令以实现如上所述的不同功能和能力。指令可从本地存储器620中进行检索，并且可呈具有设备驱动程序622的操作系统程序624以及一个或多个应用程序622的形式，所述一个或多个应用程序622在操作系统之上运行，以执行各种功能中的任一种，例如电话、电子邮件、文本消息、媒体应用程序和/或互联网浏览。
电子设备600可具有集成到外部外壳内的电池组260，并且电池组260可通过连接器630连接至充电器215。充电器215可连接至外围设备接口连接器670，该外围设备接口连接器670允许与单独的电源205(标记为PS1至PSN)连接，例如，该电源205例如AC墙插式适配器、可兼容USB-C的电源、外部电池、太阳能面板、燃料电池或其他绿色能源。根据一些实施方案，每个电源205可连接至其自身的功率转换器230，其中如上文所述的每个功率转换器230可在公用的V主系统轨上连接至其他功率转换器和内部电池组260。
在图6中所示的示例中，各种电源的索引例如1、2、3等反映出每个电源的相对优先级，即，PS1表示最高优先级电源，PS2表示次高优先级电源等等。如图6所示，PS1将连接至功率转换器A，即PC(A)。因此，PC(A)将被分配最高的目标电压。同样，PS2将连接至功率转换器B，即PC(B)，因此PC(B)将被分配次高的目标电压。如上所述，这些优先级分配并不固定。因此，如果最低优先级电源随后连接至功率转换器A，则功率转换器A将被分配最低的目标电压。换句话讲，当电源耦接至设备600时，充电曲线可为已连接电源的各种功率转换器中的每个功率转换器分配优先级，然后设备可将适当的转换器连接至适当的目标输出电压。通过这种方式，系统保持灵活性，并且无需特定的电源始终连接至特定的功率转换器，并且无需电源的优先级随时间推移保持固定。
另外，在电子设备600中还示出了内部电源660，该内部电源660被显示为连接至功率转换器C，即PC(C)。内部电源660表示任意数量的潜在电源，这些电源可位于电子设备600的内部，例如，无线功率接收机、感应充电线圈、太阳能面板、燃料电池等。内部电源660可有效地与外部电源205无缝混合，只要能够为一个或多个内部电源分配适当的优先级，并且一个或多个外部电源也可能用于给电子设备600的内部电池充电。
充电器215可通过连接器640连接至微处理器240，该连接器640包括例如接线或总线。在实施方案中，微处理器240通过为功率转换器230设定各种电压目标值来控制充电器215，如上文所详述。在实施方案中，微处理器240还可与电池组260连通，使得电池组260可将电池测量结果发送至微处理器240，可根据这些电池测量结果设定上述伺服目标和功率转换器目标电压电平。
由多电源205/660提供的给内部电池组260充电和/或给系统负载250供电的电力可用与给框图中所示的电子设备600的各种部件供电，这些部件包括例如显示器605、用户界面元素610、输入/输出(I/O)硬件和传感器(例如，扬声器、麦克风、加速度计、陀螺仪、天线、无线电设备等)615以及存储器子系统620。当然，该部件列表旨在作为示例性的，并且不以任何方式限制可存在于电子设备600中的部件的类型或数量。
实施例
下列实施例涉及另外的实施方案。
实施例1是一种电池充电系统，该电池充电系统包括：控制器，该控制器被配置为耦接至电池的电池电量计，并且耦接至多个功率转换器，以便给电池的端子供电，其中控制器被配置为根据第一反馈控制回路方法以第一速率反复更新伺服目标，该第一反馈控制回路方法基于充电曲线的一个或多个曲线目标值与一种或多种电池指标的比较，其中所述一种或多种电池指标是由电池电量计测定的，其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器具有分配的优先级，并且其中所述多个转换器被配置为根据它们相应的分配的优先级和伺服目标同时给电池充电。
实施例2包括实施例1的主题，还包括电池电量计，其中电池电量计与电池中的一个或多个传感器耦接，并且所述一种或多种电池指标中的至少一种基于电池电流或电池电压中的至少一个，该电池电流或电池电压由一个或多个传感器测得。
实施例3包括实施例1的主题，其中控制器被进一步配置为至少部分地基于伺服目标来设定多个功率转换器中的每个功率转换器的目标值。
实施例4包括实施例3的主题，其中控制器被进一步配置为将具有最高分配的优先级的功率转换器的目标值设定为伺服目标的值。
实施例5包括实施例3的主题，其中控制器被进一步配置为按分配的优先级降低的顺序为所述多个功率转换器中的每个功率转换器设定减小的目标值。
实施例6包括实施例5的主题，其中给定功率转换器的目标值被设定为具有上一级优先级的功率转换器的目标值减去差值偏移量。
实施例7包括实施例6的主题，其中差值偏移量是至少部分地基于给定功率转换器和具有所述上一级优先级的功率转换器的精度而确定的。
实施例8包括实施例6的主题，其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器的差值偏移量是不固定的。
实施例9包括实施例1的主题，其中功率转换器的分配的优先级至少部分地基于电源的特征，该电源耦接至功率转换器。
实施例10包括实施例1的主题，其中功率转换器的分配的优先级是不固定的。
实施例11包括实施例1的主题，其中当所述多个功率转换器中的每个功率转换器受以下各项中的至少一个限制时，控制器被进一步配置为使伺服目标保持为固定值：电池干线电压、给定功率转换器的输入电压、给定功率转换器的输入电流、管芯热限值或给定功率转换器的占空比。
实施例12包括实施例1的主题，其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器包括单向功率转换器。
实施例13包括实施例1的主题，还包括充电曲线选择器，其中该充电曲线选择器被配置为基于由电池电量计测定的一种或多种电池指标来更新充电曲线的一个或多个曲线目标值。
实施例14是一种由电池充电系统执行的方法，包括：由电池的电池电量计测定电池的一种或多种电池指标；根据第一反馈控制回路方法以第一速率反复更新伺服目标，该第一反馈控制回路方法至少部分地基于充电曲线的一个或多个曲线目标值与一种或多种电池指标的比较；以及反复调节多个功率转换器，所述多个功率转换器给电池的端子供电，其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器具有分配的优先级，并且其中所述多个功率转换器被配置为根据它们相应的分配的优先级和伺服目标同时给电池充电。
实施例15包括实施例14的主题，还包括：将一种或多种电池指标与充电曲线的对应的曲线目标值进行比较以确定最小误差，以及根据第一反馈控制回路方法基于最小误差来更新伺服目标。
实施例16包括实施例14的主题，其中配置所述多个功率转换器还包括：将具有所述最高分配的优先级的功率转换器的目标值设定为伺服目标的值；以及按分配的优先级降低的顺序为所述多个功率转换器中的每个功率转换器设定减小的目标值。
实施例17包括实施例16的主题，还包括：调整所述多个功率转换器中的至少一个的分配的优先级。
实施例18包括实施例16的主题，还包括：当所述多个功率转换器中的每个功率转换器受以下各项中的至少一个限制时，使伺服目标保持为固定值：电池干线电压、给定功率转换器的输入电压、给定功率转换器的输入电流、管芯热限值或给定功率转换器的占空比。
实施例19为便携式电子设备，包括：电池；和控制器，其中控制器被配置为：耦接至电池电量计，其中电池电量计被配置为测定电池的一种或多种电池指标；耦接至多个功率转换器，其中所述多个功率转换器被配置为给电池的端子供电；以及基于充电曲线与由电池电量计测定的一种或多种电池指标的比较，以第一速率反复更新第一反馈控制回路的伺服目标，其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器具有分配的优先级，并且其中所述多个转换器被配置为根据它们相应的分配的优先级和伺服目标同时给电池充电。
实施例20包括实施例19的主题，其中控制器被进一步配置为至少部分地基于伺服目标来设定多个功率转换器中的每个功率转换器的目标值。
实施例21包括实施例20的主题，其中控制器被进一步配置为将具有最高分配的优先级的功率转换器的目标值设定为伺服目标的值。
实施例22包括实施例20的主题，其中控制器被进一步配置为按分配的优先级降低的顺序为所述多个功率转换器中的每个功率转换器设定减小的目标值。
实施例23包括实施例22的主题，其中给定功率转换器的目标值被设定为具有上一级优先级的功率转换器的目标值减去差值偏移量。
实施例24包括实施例23的主题，其中差值偏移量是至少部分地基于给定功率转换器和具有所述上一级优先级的功率转换器的精度而确定的。
实施例25包括实施例19的主题，其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器包括单向功率转换器。
实施例26包括实施例19的主题，其中功率转换器的分配的优先级至少部分地基于电源的特征，该电源耦接至功率转换器。
应当理解，以上描述旨在是示例性的而非限制性的。已呈现材料以使得本领域的任何技术人员能够作出并使用受权利要求保护的发明，并在特定实施方案的上下文中提供该材料，其变化对于本领域的技术人员而言将是显而易见的(例如，可彼此结合使用所公开的实施方案中的一些实施方案)。此外应当理解，本文所标识的操作中的一些操作可以不同的顺序来执行。因此，应当参考所附权利要求以及赋予此类权利要求的等同形式的完整范围来确定本发明的范围。

Claims (26)

1.一种电池充电系统，包括：
控制器，所述控制器被配置为耦接至电池的电池电量计并且耦接至多个功率转换器，以便给所述电池的端子供电，
其中所述控制器被配置为根据第一反馈控制回路方法以第一速率反复更新伺服目标，所述第一反馈控制回路方法基于充电曲线的一个或多个曲线目标值与一种或多种电池指标的比较，
其中所述一种或多种电池指标是由所述电池电量计测定的，
其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器具有分配的优先级，并且
其中所述多个转换器被配置为根据它们相应的分配的优先级和所述伺服目标同时给所述电池充电。
2.根据权利要求1所述的电池充电系统，还包括所述电池电量计，其中所述电池电量计与所述电池中的一个或多个传感器耦接，并且所述一种或多种电池指标中的至少一种基于电池电流或电池电压中的至少一个，所述电池电流或所述电池电压由所述一个或多个传感器测得。
3.根据权利要求1所述的电池充电系统，其中所述控制器被进一步配置为至少部分地基于所述伺服目标来设定所述多个功率转换器中的每个功率转换器的目标值。
4.根据权利要求3所述的电池充电系统，其中所述控制器被进一步配置为将具有最高分配的优先级的所述功率转换器的所述目标值设定为所述伺服目标的所述值。
5.根据权利要求3所述的电池充电系统，其中所述控制器被进一步配置为按分配的优先级降低的顺序为所述多个功率转换器中的每个功率转换器设定减小的目标值。
6.根据权利要求5所述的电池充电系统，其中给定功率转换器的所述目标值被设定为具有上一级优先级的所述功率转换器的所述目标值减去差值偏移量。
7.根据权利要求6所述的电池充电系统，其中所述差值偏移量是至少部分地基于所述给定功率转换器和具有所述上一级优先级的所述功率转换器的精度而确定的。
8.根据权利要求6所述的电池充电系统，其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器的所述差值偏移量是不固定的。
9.根据权利要求1所述的电池充电系统，其中功率转换器的所述分配的优先级至少部分地基于电源的特征，所述电源耦接至所述功率转换器。
10.根据权利要求1所述的电池充电系统，其中功率转换器的所述分配的优先级是不固定的。
11.根据权利要求1所述的电池充电系统，其中当所述多个功率转换器中的每个功率转换器受以下各项中的至少一个限制时，所述控制器被进一步配置为使所述伺服目标保持为固定值：电池干线电压、给定功率转换器的输入电压、所述给定功率转换器的输入电流、管芯热限值或所述给定功率转换器的占空比。
12.根据权利要求1所述的电池充电系统，其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器包括单向功率转换器。
13.根据权利要求1所述的电池充电系统，还包括充电曲线选择器，其中所述充电曲线选择器被配置为基于由所述电池电量计测定的所述一种或多种电池指标来更新所述充电曲线的所述一个或多个曲线目标值。
14.一种由电池充电系统执行的方法，包括：
由电池的电池电量计测定所述电池的一种或多种电池指标；
根据第一反馈控制回路方法以第一速率反复更新伺服目标，所述第一反馈控制回路方法至少部分地基于充电曲线的一个或多个曲线目标值与所述一种或多种电池指标的比较；以及
反复调节多个功率转换器，所述多个功率转换器给所述电池的端子供电，
其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器具有分配的优先级，并且
其中所述多个功率转换器被配置为根据它们相应的分配的优先级和所述伺服目标同时给所述电池充电。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
将所述一种或多种电池指标与所述充电曲线的对应的曲线目标值进行比较以确定最小误差，以及
根据所述第一反馈控制回路方法，基于所述最小误差来更新所述伺服目标。
16.根据权利要求14所述的方法，其中配置所述多个功率转换器还包括：
将具有所述最高分配的优先级的所述功率转换器的目标值设定为所述伺服目标的所述值；以及
按分配的优先级降低的顺序为所述多个功率转换器中的每个功率转换器设定减小的目标值。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：调整所述多个功率转换器中的至少一个的所述分配的优先级。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：当所述多个功率转换器中的每个功率转换器受以下各项中的至少一个限制时，使所述伺服目标保持为固定值：电池干线电压、给定功率转换器的输入电压、所述给定功率转换器的输入电流、管芯热限值或所述给定功率转换器的占空比。
19.一种便携式电子设备，包括：
电池；和
控制器，其中所述控制器被配置为：
耦接至电池电量计，其中所述电池电量计被配置为测定所述电池的一种或多种电池指标；
耦接至多个功率转换器，其中所述多个功率转换器被配置为给所述电池的端子供电；以及
基于充电曲线与由所述电池电量计测定的所述一种或多种电池指标的比较，以第一速率反复更新第一反馈控制回路的伺服目标，
其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器具有分配的优先级，并且
其中所述多个转换器被配置为根据它们相应的分配的优先级和所述伺服目标同时给所述电池充电。
20.根据权利要求19所述的便携式电子设备，其中所述控制器被进一步配置为至少部分地基于所述伺服目标来设定所述多个功率转换器中的每个功率转换器的目标值。
21.根据权利要求20所述的便携式电子设备，其中所述控制器被进一步配置为将具有所述最高分配的优先级的所述功率转换器的所述目标值设定为所述伺服目标的所述值。
22.根据权利要求20所述的便携式电子设备，其中所述控制器被进一步配置为按分配的优先级降低的顺序为所述多个功率转换器中的每个功率转换器设定减小的目标值。
23.根据权利要求22所述的便携式电子设备，其中给定功率转换器的所述目标值被设定为具有上一级优先级的所述功率转换器的所述目标值减去差值偏移量。
24.根据权利要求23所述的便携式电子设备，其中所述差值偏移量是至少部分地基于所述给定功率转换器和具有所述上一级优先级的所述功率转换器的精度而确定的。
25.根据权利要求19所述的便携式电子设备，其中所述多个功率转换器中的每个功率转换器包括单向功率转换器。
26.根据权利要求19所述的便携式电子设备，其中功率转换器的所述分配的优先级至少部分地基于电源的特征，所述电源耦接至所述功率转换器。
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