CN114600335A - 用于电池充电的闭环余度管理 - Google Patents

Abstract

电子系统可包括被充电系统和充电系统。该被充电系统可包括充电器和被配置为由其充电的电池。该充电器可被配置为从充电系统接收电力，该充电系统包括配置为向该充电器供应电力的电力转换器和被配置为控制该电力转换器的控制器。该控制器可被配置为从该被充电系统接收反馈信息，包括一个或多个电压。该控制器可被进一步配置为根据该反馈信息确定该电力转换器的输出电压补偿值，并且根据该补偿值设置该电力转换器的输出电压。可选择该补偿值和该输出电压以维持该充电器的电池充电目标电压与供应给该充电器的电压之间的预选择余度。

Description

用于电池充电的闭环余度管理

背景技术

现代消费者采用由电池供电的各种个人电子设备。作为一般原理，期望尽可能高效地对这些电池进行充电。在一些实施方案中，可增强此类效率要求。例如，对于消费者而言正变得常见的是，从另一个电池供电设备对一个设备的电池进行充电。一个示例是无线耳机(也称为“耳塞”)，该无线耳机可从包括其自身的电池的存储盒进行充电。其他示例包括从膝上型计算机对智能电话、平板计算机等进行充电，或者从便携式移动电源对这些和其他设备等进行充电。在这些应用中，由于充电设备中可用的有限电荷量，因此最大化被充电设备的充电效率可改善被充电设备可接收的电荷的数量，由此扩展其可用时间。

在一些实施方案中，对电池充电可包括提供恒定电流直到电池达到特定充电状态，并且然后提供恒定电压直到电池达到另外的特定充电状态。在恒定电流阶段中，随着电池的充电状态增加，为了驱动恒定电流而需要/供应的电压将增加。在提供给充电器的输入电压显著大于所需的电池充电电压的情况下，可引入显著的低效率。然而，提供比满足电池充电曲线所需的电压更小的电压可导致比必要充电时间更长的充电时间。因此，本领域中需要的是用于将供应到便携式电子设备的电池充电器的电压维持在一定电平的系统和方法，该电平充分高于所需电池目标电压以维持期望充电速率，但不会过高而引入上述低效率。

发明内容

电子系统可包括被充电系统和充电系统。该被充电系统可包括至少一个充电器和被配置为由该至少一个充电器充电的至少一个电池。该至少一个充电器可被配置为从充电系统接收电力。该充电系统可包括被配置为向该被充电系统的该至少一个充电器供应电力的电力转换器和被配置为控制该电力转换器的控制器。该控制器可被配置为从该被充电系统接收反馈信息，该反馈信息包括该被充电系统的一个或多个电压。该控制器可被进一步配置为根据该反馈信息确定该电力转换器的输出电压补偿值。该控制器还可被进一步配置为根据该补偿值设置该电力转换器的输出电压，其中选择该补偿值和该输出电压以维持该充电器的电池充电目标电压与供应到该充电器的电压之间的预选择余度。

该被充电系统可包括多个电池和多个充电器。该被充电系统的该一个或多个电压可至少包括该至少一个充电器的输入电压和该至少一个充电器的输出电压。该被充电系统还可包括耦接在该至少一个充电器的输入与该被充电系统的至少一个电力触点之间的至少一个低压差稳压器或至少一个开关。该被充电系统可包括一个或多个无线耳机。

该充电系统还可包括耦接在该电力转换器的输出与该充电系统的一个或多个电力触点之间的一个或多个开关。该充电系统还可包括被配置为向该电力转换器提供电力的电源。该电源可耦接到该充电系统内的电池，或者该电源可通过有线和/或无线连接耦接到外部电源。

一种向被充电系统的电池充电器(其用于对该被充电系统的电池充电)供应电力的方法可包括在充电系统的控制器处从该被充电系统接收反馈信息，该反馈信息包括该被充电系统的一个或多个电压。该方法还可包括由该充电系统的该控制器根据该反馈信息确定该被充电系统的电力转换器的输出电压补偿值，该电力转换器被配置为向该电池充电器递送电力。该方法另外还可包括由该控制器根据该补偿值设置该电力转换器的输出电压，其中选择该补偿值和该输出电压以维持该充电器的电池充电目标电压与供应到该充电器的电压之间的预选择余度。

该被充电系统可包括多个电池和多个充电器。该被充电系统的该一个或多个电压至少包括该至少一个充电器的输入电压和该至少一个充电器的输出电压。由该充电系统的该控制器根据该反馈信息确定该被充电系统的电力转换器的输出电压补偿值可包括确定从该被充电系统接收的数据是否有效。由该充电系统的该控制器根据该反馈信息确定该被充电系统的电力转换器的输出电压补偿值包括确定从该被充电系统接收的数据是否有效，还可包括响应于该反馈信息而将该被充电系统状态设置为多个状态中的一个状态。该补偿值可选自多个预定补偿电平。该预定补偿值包括多个正值、至少一个负值和零值。该被充电系统可包括一个或多个无线耳机，并且该被充电系统可包括充电盒。

一种电子系统可包括：至少一个电池；至少一个充电器，该至少一个充电器被配置为对该至少一个电池充电；和电力转换器，该电力转换器被配置为向该至少一个电池递送电力。该电子系统还可包括装置，该装置用于调节该电力转换器的输出电压以使得该输出电压维持高于该至少一个充电器的充电目标电压的预选择余度。

附图说明

图1示出了可采用闭环余度管理的电池充电系统的框图。

图2示出了与包括闭环余度管理的电池充电操作相关联的电压和电流的曲线图。

图3示出了采用闭环余度管理的图1的充电系统的控制系统的高级流程图。

图4示出了采用闭环余度管理的图1的充电系统的控制系统的更详细的流程图。

图5示出了用于在闭环余度管理算法中响应于误差信号而确定补偿的流程图。

图6示出了采用闭环余度管理的系统的一系列电压状态和误差信号。

图7示出了用于控制采用闭环余度管理的充电系统中的降压/升压转换器的流程图。

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所公开构思的彻底理解。作为该描述的一部分，为了简单起见，本公开的附图中的一些附图以框图形式表示结构和设备。为了清晰起见，在本公开中未描述实际具体实施的所有特征。此外，本公开中使用的语言是出于可读性和指导目的而选择的，尚未选择它来描绘或限制所公开的主题。相反，所附权利要求旨在用于此目的。

所公开的概念的各种实施方案以举例的方式进行说明，而不仅限于各个附图，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。为简单和清楚说明起见，在合适的情况下，在不同附图中重复参考标号以指示对应或类似的元件。此外，示出许多具体细节以便提供对本文所述的具体实施的充分理解。在其他情况下，未详细描述方法、规程和部件以免模糊所描述的相关功能。在本公开中提到“一个”、“一种”或“另一种”实施方案未必是相同或不同的实施方案，并且这意味着至少一个。给定附图可用于示出本公开的多于一个实施方案或多于一个种类的特征，并且对于给定的实施方案或种类可能不需要附图中的所有元件。当在给定附图中提供时，参考标号在整个若干附图中是指相同的元件，但其可以不在每个附图中重复。除非另外指明，否则附图未按比例绘制，并且某些部件的比例可被放大以更好地示出本公开的细节和特征。

图1示出了示例性系统100，其包括向被充电设备140供应电力的充电设备110。在所示的实施方案中，被充电系统140可包括一对无线耳机/耳塞。充电设备110可以是那些无线耳机的充电盒。本文描述的设备和技术不限于该特定应用。相反，它们可用于其中将可控电压供应到电池充电器，并且期望最小化与该可控供应电压和电池充电目标电压之间的差异相关联的低效率的任何应用。

进一步参考图1，充电设备110可包括控制器112。该控制器可以是用于引导其他充电系统部件的操作的微控制器、微处理器或其他合适的电子控制单元。控制器112可从被充电设备140接收反馈，该反馈可用于辅助对充电过程的控制，如下文进一步描述。在所示的实施方案中，控制器112经由反馈路径111从第一耳机接收反馈并且经由反馈路径113从第二耳机接收反馈。在其他实施方案中，控制器112可从任何数量的被充电设备或系统接收反馈，此类反馈引用控制充电过程，如下文更详细地描述。

控制器112可耦接到电力转换器114并且引导该电力转换器的操作。电力转换器114可将从电源116接收的电压转换为适合于递送到被充电系统140的另一个电压。在所示的实施方案中，转换器114是降压-升压转换器，这意味着它能够提供逐步上升(升压)的输出电压(即，供应到被充电系统140的电压大于由电源116供应的电压)或逐步下降(降压)的输出电压(即，供应到被充电系统140的电压小于由电源116供应的电压)。许多电力转换器拓扑(包括降压-升压和其他拓扑)以及其基本操作原理是本领域技术人员已知的。任何此类转化器可与本文的教导内容结合使用，如适合于特定应用。

电力转换器114从电源116接收电力。在所示的实施方案中，电源116可以是无线耳机组的电池盒中的充电器。此类充电器可被配置为从一个或多个电源向电力转换器114递送电力。此类电源可包括例如被充电系统110内部的电池、连接到被充电系统110的有线外部电源、或耦接到被充电系统110的无线(感应)电力传递源。电源/充电器116还可被配置为将电力从有线和/或无线外部电源递送到包含在被充电系统110内的电池。在其他实施方案中，可适当地使用其他类型的电源或电源组合。

如上所述，控制器112引导电力转换器114的操作。为了有效地这样做，控制器114可接收对应于电力转换器114的输出的反馈信号。例如，控制器112可接收对应于电力转换器114的输出的反馈连同反馈115。控制器112可使用该反馈来引导充电操作，如下文更详细地描述。电力转换器114的输出也可被供应到任选的开关124和124，这些开关可被配置为选择性地向被充电系统140递送电力。在所示的实施方案中，提供了两个开关122和124，每个开关对应于构成被充电系统140的无线耳机中的一者。然而，在其他应用中，可根据需要提供其他数量的开关。这些开关可用于根据需要(例如，如由控制器112确定)选择性地连接和断开待充电的负载。

开关122和124可分别耦接到触点132和134。这些触点可包括充电系统110中的导电元件，该导电元件被配置为与被充电系统140中的对应导电元件接触。例如，如果充电系统110是无线耳机的充电盒，则在该盒中可存在金属触点，该金属触点被配置为与耳机本身上的对应金属触点物理(并且因此电)接触。所得的电流路径可提供用于对被充电系统140中的电池进行充电的路径。另外地，在一些实施方案中，这些触点或附加电触点可提供从被充电系统到控制器112的针对反馈信号的路径。在其他实施方案中，反馈路径可由另选物理路径提供，诸如使用蓝牙、WiFi、电感耦接或其他合适无线通信介质的无线通信路径。

在所示的示例中，如上所述，被充电系统140可以是一对无线耳机。在其他实施方案中，具有待充电的电池的任何个人电子设备可被替换。图1在附图中省略了负载/电池。然而，图1确实示出了包括低压差稳压器(LDO)/开关142和144、充电器152和154，以及提供给控制器112的各种反馈电压的电力流动路径。更具体地，对于被充电系统140中的每个负载，可向控制器112提供触点132和134处的电压，该电压也是到LDO/开关142和144的输入电压。另外地，可向控制器112提供LDO/开关142和144的输出电压，该输出电压也是充电器152和154的输入电压。最后，可向控制器112提供充电器152和154的输出电压。这些后面电压可被提供给被充电系统140的电池。被充电系统140还可包括其自身的控制器(未示出)，该控制器可监测前述电压中的一者或多者和/或经由反馈路径111和113将它们传送回控制器112。

进一步参考图1，LDO/开关142和140可分别从触点132和134接收电压。该电压将大致对应于电力转换器114的输出电压，减去沿路径的任何压降。LDO/开关142和144可将该电压调低到合适的电平以用于输入到充电器152和154中，如上所讨论。LDO/开关142和144可由被充电系统140的控制器(未示出)控制，并且还可用于根据需要断开电池/负载。充电器152和154可接收LDO/开关142和144的输出电压并且生成合适的电池目标电压，如下文更详细地描述。在一些实施方案中，充电器152和154可以是线性充电器。前述描述已经基于作为一对无线耳机的被充电系统140的所示示例，其中充电系统110是此类耳机的充电盒。然而，应当理解，各种充电系统和被充电系统中的任一者仍然可与本文所述的技术一起使用。

图2示出了与示例性电池充电操作相关联的相关电压和电流波形。例如，波形可以是对应于对一组无线耳机中的一个耳机的电池进行充电的波形。在其他实施方案中，可使用任何负载。进入电池的电流由曲线210示出，该曲线包括恒定电流部分210a(对应于恒定电流电池充电操作)和衰减电流部分210b(对应于恒定电压电池充电操作)。在许多实施方案中，特别是涉及锂离子电池的那些实施方案中，电池可通过一个或多个恒定电流充电操作(每一者之后是恒定电压充电操作)来进行充电。尽管图2的曲线示出仅一个恒定电流间隔(之后是一个恒定电压间隔)，但应当理解，多个此类间隔也可与本文的教导内容一起采用。

曲线212描绘了在相同充电操作期间的对应电池电压。在初始的恒定电流充电阶段221a期间，电池电压随着充电充电状态增加而增加(以维持恒定充电电流)。电池电压212可由充电器152或154提供，并且可被调节以维持期望的恒定充电电流210a。一旦电池达到预定充电水平，电池充电电压就可变为恒定电压212b，该恒定电压将产生以上讨论的减少的电池充电电流210b。曲线214可描绘可提供给充电器的充电器输入电压(诸如LDO/开关142或144的输出)。在先前设备中，可向充电器的输入提供恒定电压214a。相反，结合本文的教导内容，可提供可变电压214b/214c，这维持高于以上讨论的电池目标电压的相对较小余度。因此，可消除对应于阴影区域214d的损失。这些损失不仅浪费本来可用于相应设备的功能的能量，而且还可能导致不期望的加热，该加热可损坏/缩短各种电池单元的寿命。在高电平下，电池充电电压余度管理可包括使充电器输入电压相对于电池目标电压在预定余度内(如曲线214b所示)，并且然后维持从电池充电电压偏移预定余度量的电池充电器输入电压(如曲线214c所示)。下面是用于在以上相对于图1所描绘的系统的上下文中这样做的一种方法的描述。

图3示出了可由一个或多个控制器(诸如控制器112)执行以实现电池充电电压余度管理系统的控制技术300的流程图。尽管在上面相对于图1描述的系统的上下文中描述，但控制技术300也可与除无线耳机以外的设备和系统一起使用。从框302开始，被充电系统140中的控制器(或给定系统的其他合适控制器)可从模数转换器收集关于系统的各种部件的状态(包括被充电系统140中的任何电池的状态)以及各种系统电压的数据。电池状态信息可包括被充电系统140的电池的信息，诸如电池电压、温度、充电状态等。在所示的示例中，这些是相应耳机的电池，但在其他系统中，可记录任何适用电池的状态。除了电池状态信息之外，控制框302还可包括相关系统电压(诸如上文相对于图1讨论的反馈电压)的收集。更具体地，所收集的信息可包括触点132和134处的电压(其也是到LDO/开关142和144的输入电压)、LDO/开关142和144的输出电压(其也是充电器152和154的输入电压)，以及充电器152和154的输出电压(其被提供给电池)。可以任何合适的间隔收集这种和其他适当的数据。在至少一些实施方案中，可能期望对一定数量的最近收集值取平均以提供合适的过滤电平。

由于收集了该数据，被充电系统140中的控制器(或其他合适的控制器)可确定(在框304中)是否已从整个系统中的另一个控制器(诸如充电系统中的控制器112)接收状态请求。在一些实施方案中，控制技术300的全部可在单个控制器中实现，在该情况下，可消除控制技术300的控制器间通信步骤。否则，在所示的多控制器实施方案中，被充电系统控制器(未示出)可等待直到它从另一控制器接收状态请求。一旦接收了，控制可行进到框306，其中被充电系统140的控制器(未示出)可计算误差信号(下文更详细地讨论)，并且将误差信号连同其他相关信息(诸如电池状态)一起发送到另一个控制器(诸如控制器112)。

在所示的实施方案中，控制技术300的剩余框308-316可由充电系统110中的控制器112执行。然而，为了重申，本文所示的监测、控制和计算的特定划分不应被解释为限制性的，因为本文所描述的充电余度管理技术可在各种合适的控制器架构中的任一者中实现。尽管如此，在所示的实施方案中，可将包括误差信号的电池数据发送到控制器112，该控制器可(在框308中)确定所接收的数据是否有效。可针对该有效性检查执行各种测试中的任一者。假设电池数据有效，可保存所接收的数据(框310)。然后，在框312中，可确定会话状态是否(下文更详细地描述)是否为有效的。如果是，则控制可行进到框314，其中确定适当的电池电压余度补偿(如下文更详细地描述)。一旦确定补偿，可将电力转换器114设置为正确模式(根据所需的补偿)。

图4示出了更详细地示出与上文讨论的框312-316相关联的操作的扩展流程图。从框402开始，控制器112(或其他合适的控制器)可等待确定是否从被充电系统140接收有效数据。在所示的与一对无线耳机相关的实施方案中，如果耳机中的任一者返回有效数据，则可以肯定方式确定框402。该概念可延伸，使得在任何多设备被充电系统中，控制可在任何电池返回有效数据时行进。然而，在一些多设备被充电系统实施方案中，可能期望在行进之前等待确定所有电池是否返回有效数据。对于单设备系统，当单个电池返回有效数据时，控制可行进。

一旦返回有效数据，在框404中，确定任一/任何连接的设备(例如，无线耳机中的任一者)是否正在充电。如果不是，则控制可返回到框402，因为如果电池不在充电，则不需要实现充电电压余度管理技术。否则，如果被充电系统140的至少一个电池正在充电，则可在框406中确定是否到了闭环余度管理算法运行的时间。在至少一些实施方案中，可能期望防止算法连续运行，因为电池和其他系统部件响应于由算法做出的补偿变化将花费一些时间。因此，可实现合适的更新间隔以防止适当补偿值的连续追逐。

如果到了闭环余度管理算法运行的时间，则可在框408中确定电力转换器114的输出是否出现界限，这意味着转换器的输出在一定预定范围外。例如，在一个实施方案中，可认为3.8V至5V的范围是适当的。如果电压不超出界限，则控制可行进到下面讨论的框412a/412b。如果确定了电压超出界限，则可在框410中设置电力转换器读取误差标记(再次参考下面的框422)，此时控制可行进到框412a/412b。

框412a-420a和412b-420b对应于所示实施方案的相应的左无线耳机和右无线耳机并且描述了闭环余度管理技术的所需补偿电平。这些框对于每个耳机是相同的，并且对应的负载将采用类似的步骤。因此，将这些步骤一起描述。在框412a/412b中开始，可确定来自被充电系统140的每个电池/负载的数据是否为有效数据。如果不是，即如果数据无效，则控制可绕过框414a/414b-420a/420b并且行进到框422，在下文更详细地讨论。如果是，则可在框414a/414b中确定电池是否正在充电。如果不是，即如果没有耳机正在充电，则控制可绕过框416a/416b-420a/420b并且行进到框422，在下文更详细地讨论。否则，如果在框414a/414b中确定对应电池正在充电，则控制可行进到框416a/416b，其中可确定会话是否为活动的。

下文更详细地描述了针对闭环余度管理的会话的使用。如果在框416a/416b中确定会话无效，则控制可绕过框418a/418b-420a/420b并且行进到框422，在下文更详细地讨论。否则，如果在框416a/416b中确定会话有效，则控制可转到框418a/418b，其中由被充电系统(上文讨论)报告的误差可用于确定适当的补偿电平，如下文更详细地描述。然后，控制可行进到框420a/420b，其中可确定转换器114的目标电压(使用所确定的补偿)。

然后，控制转到框422。在框422中，确定被充电系统会话是否已经到期，或者是否已经存在转换器读取误差(上文讨论的框410)。如果这些状况中的任一者为真，则闭环余度算法应正确终止。因此，转换器114的输出电压可被设置为其重置值，即在所有情况下提供适当电池充电的一定标称值。另外地但任选地，可设置在再次运行算法之前的延迟周期(框424)。否则，如果会话未到期并且不存在转换器界限外误差，则控制可转到框426。

在框426中，可确定被充电系统140的电池/负载中的任一者是否处于活动会话。(同样，下文更详细地讨论了用于控制算法的会话。)如果没有被充电系统电池处于活动会话，则控制可返回到框402，即算法的开始。否则，如果被充电系统140的电池/负载处于活动会话，则控制可转到框428，其中确定任一路径(即任一耳机)的所需补偿是否为非零的。如果不是，这意味着框418a和418b中确定的补偿等于零，则控制可经由框430返回到框402(即算法的开始)，其中可设置在再次运行算法之前的延迟(例如，1秒)。否则，如果至少一个路径确定非零补偿值，则控制可转到框432，其中可选择最高目标电压(对应于最大补偿)，并且可在框434中将转换器114的输出设置为该最大目标电压。另外地，控制可返回到算法的开始(框402)，在返回算法之前具有合适的延迟(例如，3秒)。

图5和图6描绘了合适补偿电平的确定。图6描绘了作为误差信号的函数的一系列增加/减少的电力转换器输出电压电平，其在下文更详细地讨论。图5是描绘用于在各种补偿电平中进行选择的技术500的流程图，其可被认为是框418a/418b和420a/420b的扩展。

参考图5，技术在框502中开始，其中确定由被充电系统看到的误差信号的绝对值是否大于阈值(例如，350mV)。可取决于特定应用选择不同阈值。误差信号可被确定为提供给电力转换器114的输入电压，小于充电系统110的轨电压，小于以下的总和：(a)与LDO/开关142相关联的余度、(b)与充电器152相关联的余度，以及高于电池充电目标电压的所需裕度或余度电平(例如，图2中描绘的余度)。换句话说，误差信号旨在补偿沿着从电源116通过转换器114和被充电系统140的电池之前的其他中间部件的电力路径的电压降，加上添加的余度。在一些实施方案中，裕度/余度可以是约25mV-35mV。取决于系统的确切构造，可使用不同的误差计算，其中理解总体想法是使转换器114(或对应转换器)的输出电压偏移以补偿沿着通向被充电电池的路径的电压降以及预定余度裕度。

如果在框502中确定误差信号的绝对值大于一定的第一阈值(例如，350mV)，则控制可转到框510，其中确定误差是正还是负。如果误差为负，则可将补偿设置为预定最大负值(例如，-300mV)。另选地，如果误差为正，则可将补偿设置为预定最大正值(例如，300mV)。这些可对应于图6中的区域608和610。换句话说，如果误差信号具有大正值，则所供应的电压显著大于维持高于目标电压的合适高效最小余度所需的电压。因此，转换器114的输出电压可减小相对较大的增量。另一方面，如果误差信号具有大负值，则所供应的电压可显著小于维持高于目标电压的合适余度所需的电压，从而使充电减速，并且转换器114的输出电压可增加相对较大的增量以增加余度。

另选地，如果在框502中确定误差信号的绝对值小于第一阈值(例如，350mV)，然后控制可转到框504，其中确定误差是否大于第二中间阈值(例如，150mV)。如果是，则可将补偿设置为中间值(框516)。换句话说，如果误差信号相对较大(即大于第二阈值但小于第一阈值)，则所供应的电压可稍微大于维持高于目标电压的合适高效余度所需的电压，并且转换器114的输出电压可减小中间增量以减少余度。这对应于图6中的区域606。

另选地，如果在框504中确定误差信号的值小于第二阈值，则控制可转到框506，其中可确定误差是否大于第三最小阈值或小于零。如果不是，这意味着误差是小正值，则控制可转到框508，其中将补偿设置为零。这对应于图6中的死带区域602。换句话说，如果误差信号相对较小，则转换器114的输出电压接近提供足够余度但电池充电中的最大效率的值。此外，在该区域中，可能存在对控制电路的其他限制(诸如模数转换器(ADC)准确度等)。另选地，如果在框506中确定误差信号大于第三最小阈值或为负，则控制可转到框518，其中可将补偿值设置为误差信号-25mV的值或取决于给定系统的细节选择的任何其他裕度值。

图5和图6的前述描述基于一系列三个阈值和对应的小、中间和大补偿值范围。应当理解，在任何特定应用中，可适当地使用更多或更少的阈值和补偿值。通常，补偿点确定是确定系统与合适高效最小余度相距的距离，其中可基于特定设计的目标和特定参数来确定合适效率。如果提供给充电器的余度大于所需的余度，则应向合适高效值操纵该充电器以最大化效率。如果与最佳值的Δ较大，则系统可通过相对较大的补偿步长来进行操纵。如果与最佳值的Δ相对较小，则系统可通过相对较小的补偿步长来进行操纵。另一方面，如果提供不足余度，则应操纵系统以提供至少最小量的余度以最大化电池可被充电的速率，而不会产生过度效率惩罚和所导致的对系统的热损坏的风险。

图7示出了用于控制转换器114(或类似系统中的对应转换器)的输出电压的技术的流程图700。在框702处，可确定转换器114的输入电源116是否与任何外部源断开(例如，仅连接到充电系统110的内部电池)。如果是，则控制可行进到框710，在下文更详细地讨论。另选地，如果在框702中确定转换器114的输入电源116不与任何外部电源断开，则可在框704中确定其是否连接到有线外部电源。如果是，则控制可行进到框710，在下文更详细地讨论。另选地，如果在框704中确定电源116未连接到有线电源，则可在框706中确定其是否连接到无线电源。如果是，则控制可转到框710，在下文更详细地讨论。否则，控制可转到框708(指示输入电源116的未知连接)，其可触发电力转换器114的设置为其默认输出电压(框716)。这可对应于以下误差状况：系统的某个问题已导致其中转换器的输出电压不处于用于充电的适当值的情况，并且所有可被重置为正常状态以恢复正常操作。

另选地，如果在前述框702、704或706中的任一者中，确定了要耦接到哪个电力转换器114，则可在框710中确定电力转换器114是否可被设置成通过模式。在通过模式中，输入电压(来自连接的源，无论是电池、有线还是无线)可直接通过转换器114，其可在不切换的情况下操作。这仅在如果输入到转换器114中的电压约等于电池所需的充电电压时是可行的。如果是，则在不切换的情况下使该电压通过转化器114(框714)可允许比转化器114实际上转换输出电压时更有效的操作。另选地，如果将转换器114设置成通过模式不可行，则可将转换器114的输出电压设置为根据上述规程确定的目标电压。

如上文相对于框312(图3)、416a、416b和426所讨论的，会话状态可用于跟踪被充电系统140中的电池的充电状态。这些会话状态可例如被实现为在控制器112(或其他合适位置)中实现的状态机的各种状态。取决于具体实施的细节，可提供具有不同含义的各种状态。在一个实施方案中，与本文所述的无线耳机示例相关，可能存在总共四个状态。这四个状态可以是非活动状态(状态0)、进行中状态(状态1)、活动状态(状态2)和到期状态(状态3)。作为一个非限制性示例，与无线耳机实施方案相关，当无线耳机不处于充电盒中时，可设置非活动状态，这意味着被充电系统140的电池不可用于充电。类似地，当所接收的最后电池数据早于阈值，但尚未满足用于重新运行算法的超时状况时，可设置进行中状态。在进行中状态中，先前确定的补偿值和对应的转换器输出电压可应用于被充电系统140的电池。当电池数据相对较新，但尚未被作用以确定补偿电平和对应的换器输出电压时(换句话说，当算法正确定合适的补偿电平和对应的转换器输出电压时)，可设置活动状态。最后，当来自被充电系统的数据是失效的并且已经满足超时状况(这意味着到了重新运行算法以确定补偿电平和对应的转换器输出电压电平的时间)时，可设置到期状态。

前述状态仅是可用于确定充电系统的控制器(例如，控制器112)是否具有来自被充电系统140的有效数据的状态的一个示例，该有效数据可用于确定适当的补偿电平和对应的转换器输出电压以维持被充电系统140的一个或多个充电器152/154的闭环余度控制。通常，可使用用于确保正在接收有效数据并且正在生成有效输出的任何跟踪技术，考虑到以下的总体目标：(1)对被充电系统的电池进行充电，(2)以使效率最大化并使热损坏的风险最小化的这种方式，同时(3)尽可能快地充电。

上文描述了涉及针对电池充电系统的闭环余度管理的各种特征和实施方案。此类系统可用于各种应用，但在与期望针对其最大化电池充电操作效率并同时最小化对电池的热损坏的风险的个人电子设备结合使用时可能特别有利。另外，虽然已经描述了许多特定特征和各种实施方案，但应当理解，除非另有说明为相互排斥，否则各种特征和实施方案可在特定实施方式中组合成各种排列。因此，上文描述的各种实施例仅仅以举例方式提供，而不应解释为限制本公开的范围。在不脱离本公开的范围和不脱离权利要求的范围的情况下，可以对本文的原理和实施方案进行各种修改和改变。

Claims (20)

1.一种电子系统，包括：

被充电系统，所述被充电系统包括至少一个充电器和被配置为由所述至少一个充电器充电的至少一个电池，其中所述至少一个充电器被配置为从充电系统接收电力；

充电系统，所述充电系统包括被配置为向所述被充电系统的所述至少一个充电器供应电力的电力转换器和被配置为控制所述电力转换器的控制器；所述控制器被配置为：

从所述被充电系统接收反馈信息，所述反馈信息包括所述被充电系统的一个或多个电压；

根据所述反馈信息确定所述电力转换器的输出电压补偿值；以及

根据所述补偿值设置所述电力转换器的输出电压，其中选择所述补偿值和所述输出电压以维持所述充电器的电池充电目标电压与供应到所述充电器的电压之间的预选择余度。

2.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述被充电系统包括多个电池和多个充电器。

3.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述被充电系统的所述一个或多个电压至少包括所述至少一个充电器的输入电压和所述至少一个充电器的输出电压。

4.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述被充电系统还包括耦接在所述至少一个充电器的输入与所述被充电系统的至少一个电力触点之间的至少一个低压差稳压器或至少一个开关。

5.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述被充电系统包括一个或多个无线耳机。

6.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述充电系统还包括耦接在所述电力转换器的输出与所述充电系统的一个或多个电力触点之间的一个或多个开关。

7.根据权利要求1所述的电子系统，其中所述充电系统还包括被配置为向所述电力转换器提供电力的电源。

8.根据权利要求7所述的电子系统，其中所述电源耦接到所述充电系统内的电池。

9.根据权利要求7所述的电子系统，其中所述电源被配置为通过有线连接耦接到外部电源。

10.根据权利要求7所述的电子系统，其中所述电源被配置为通过无线连接耦接到外部电源。

11.根据权利要求7所述的电子系统，其中所述被充电系统是无线耳机的充电盒。

12.一种向被充电系统的电池充电器供应电力的方法，所述电池充电器用于对所述被充电系统的电池充电，所述方法包括：

在充电系统的控制器处从所述被充电系统接收反馈信息，所述反馈信息包括所述被充电系统的一个或多个电压；

由所述充电系统的所述控制器根据所述反馈信息确定所述被充电系统的电力转换器的输出电压补偿值，所述电力转换器被配置为向所述电池充电器递送电力；以及

由所述控制器根据所述补偿值设置所述电力转换器的输出电压，其中选择所述补偿值和所述输出电压以维持所述充电器的电池充电目标电压与供应到所述充电器的电压之间的预选择余度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述被充电系统包括多个电池和多个充电器。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述被充电系统的所述一个或多个电压至少包括所述至少一个充电器的输入电压和所述至少一个充电器的输出电压。

15.根据权利要求12所述的方法，其中由所述充电系统的所述控制器根据所述反馈信息确定所述被充电系统的电力转换器的输出电压补偿值包括确定从所述被充电系统接收的数据是否有效。

16.根据权利要求15所述的方法，其中由所述充电系统的所述控制器根据所述反馈信息确定所述被充电系统的电力转换器的输出电压补偿值包括确定从所述被充电系统接收的数据是否有效，还包括响应于所述反馈信息而将被充电系统状态设置为多个状态中的一个状态。

17.根据权利要求12所述的方法，其中所述补偿值选自多个预定补偿电平。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述预定补偿值包括多个正值、至少一个负值和零值。

19.根据权利要求12所述的方法，其中所述被充电系统包括一个或多个无线耳机，并且所述被充电系统包括充电盒。

20.一种电子系统，包括：

至少一个电池；

至少一个充电器，所述至少一个充电器被配置为对所述至少一个电池充电；

电力转换器，所述电力转换器被配置为向所述至少一个电池递送电力；和

装置，所述装置用于调节所述电力转换器的输出电压以使得所述输出电压维持高于所述至少一个充电器的充电目标电压的预选择余度。

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