CN117389136A - 功率控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种功率控制系统和控制方法，涉及充电技术领域，系统包括：依次连接的处理器、PID控制模块、PWM生成模块、能量传输电路和采样模块，且所述处理器还连接所述PWM生成模块；所述PID控制模块，用于接收处理器发送的目标功率期望值和采样模块发送的实际功率输出值，以及对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果，并基于所述PID运算结果得到PWM比较值；所述PWM生成模块，用于基于所述PWM比较值输出PWM波；所述能量传输电路，用于基于所述PWM波发出所述实际功率输出值。本申请可以极大地加快系统运算速度，释放处理器运算资源，且对处理器软件依赖程度较低，可以提高系统的通用性。

Description

功率控制系统和控制方法

技术领域

本申请涉及充电技术领域，特别是涉及一种功率控制系统和控制方法。

背景技术

在充电技术领域，接收端和发射端在进行电力传输时，需要根据当前系统状态调整输出功率以满足接收端的要求。

目前控制输出功率的方法一般采用运行在MCU上的软件PID程序去控制生成的数字PWM波的频率或占空比。然而，对于软件PID而言，它以MCU为计算核心，运算过程以指令为单位，而执行一条指令的时间至少需要数个时钟周期，且MCU可能会中途执行其他命令，即处理速度较慢。另外，模拟PID属于全定制电路，它在不同的控制对象、不同的使用环境下，都需要不同的设计，开发成本高且不易进行移植，通用性低。

需要说明的是，上述的陈述仅用于提供与本申请有关的背景技术信息，而不必然的构成现有技术。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种功率控制系统和控制方法，本申请能够针对性的解决现有功率控制系统时效性不高以及通用性不高的问题。

基于上述目的，第一方面，本申请提出了一种功率控制系统，所述系统包括：依次连接的处理器、PID控制模块、PWM生成模块、能量传输电路和采样模块，且所述处理器还连接所述PWM生成模块；所述PID控制模块，用于接收处理器发送的目标功率期望值和采样模块发送的实际功率输出值，以及对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果，并基于所述PID运算结果得到PWM比较值；所述PWM生成模块，用于基于所述PWM比较值输出PWM波；所述能量传输电路，用于基于所述PWM波发出所述实际功率输出值。

在一些实施例中，所述PID控制模块包括：数字PID运算电路和比较值计算模块；所述数字PID运算电路用于采用增量式PID算法对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行比例、积分、微分计算并求和，得到所述PID运算结果，所述PID运算结果包括多位数值组成的二进制数；所述比较值计算模块用于响应于硬件加速模式控制信号，在映射关系表中查找与所述二进制数的每一位对应的查表数值，并基于所述查表数值计算出所述PWM比较值。

在一些实施例中，所述PWM比较值包括整数值和小数值，所述PWM生成模块还用于利用精度调控算法控制所述PWM波的占空比；其中，所述PWM生成模块内存储有预设精度表，所述PWM生成模块根据所述精度调控算法和所述预设精度表得到实际比较值，所述实际比较值等于所述整数值与更新小数值的和值，所述更新小数值根据查询所述预设精度表得到。

在一些实施例中，所述处理器用于：响应于手动模式控制信号或自动模式控制信号，触发预设程序，得到所述PWM比较值。

在一些实施例中，所述采样模块用于，响应于手动模式控制信号，将采集到的实际功率输出值写入所述处理器对应的软件寄存器；以及，响应于自动模式控制信号或硬件加速模式控制信号，将采集到的实际功率输出值自动载入所述PID控制模块。

在一些实施例中，所述PID控制模块集成于所述处理器中。

第二方面，还提供了一种功率控制方法，应用于第一方面任一项所述的功率控制系统，所述方法包括：处理器在确定系统处于能量传输状态的情况下，基于模式控制信号配置PID控制模块的寄存器参数，并触发PID控制模块、PWM生成模块、能量传输电路和采样模块工作，所述模式控制信号包括手动模式控制信号、自动模式控制信号和硬件加速模式控制信号；在所述模式控制信号为所述手动模式控制信号或所述自动模式控制信号的情况下，所述处理器根据目标功率期望值和实际功率输出值得到PWM比较值；在所述模式控制信号为硬件加速模式控制信号的情况下，所述PID控制模块根据处理器发送的目标功率期望值和采样模块发送的实际功率输出值进行PID运算，得到PWM比较值，所述PWM比较值用于输出PWM波。

在一些实施例中，在所述模式控制信号为所述手动模式控制信号的情况下，所述方法包括：处理器将目标功率期望值和实际功率输出值写入PID控制模块的寄存器，并向PID控制模块发送使能信号；PID控制模块对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果；处理器基于所述PID运算结果得到PWM比较值。

在一些实施例中，在所述模式控制信号为所述自动模式控制信号的情况下，所述方法包括：处理器将目标功率期望值写入PID控制模块的寄存器，并向PID控制模块发送使能信号；PID控制模块进入等待状态，在采样模块将实际功率输出值写入PID控制模块之后，PID控制模块对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果；处理器基于所述PID运算结果得到PWM比较值。

在一些实施例中，在所述模式控制信号为所述硬件加速模式控制信号的情况下，所述方法包括：处理器将目标功率期望值写入PID控制模块的寄存器，并向PID控制模块发送使能信号；PID控制模块进入等待状态，在采样模块将实际功率输出值写入PID控制模块之后，PID控制模块对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果，并基于所述PID运算结果得到PWM比较值。

在一些实施例中，所述方法还包括：处理器在确定系统处于非能量传输状态的情况下，控制PID控制模块停止工作，并将PWM生成模块作为定时器。

总的来说，本申请至少存在以下有益效果：

本实施例提供的功率控制系统，采用PID控制模块来进行PID运算以及PWM比较值的计算，可以极大地加快系统运算速度，释放处理器运算资源，且对处理器软件依赖程度较低，可以提高系统的通用性。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。

图1示出本申请实施例提出的一种功率控制系统；

图2示出本申请实施例提供的一种PID控制模块进行运算的时序图；

图3示出本申请实施例提供的PWM生成模块的结构简化框图；

图4示出本申请实施例提供的一种PWM生成模块的运算过程示意图；

图5示出本申请实施例提供的一种预设精度表的示意图；

图6示出本申请实施例提供的手动模式下的系统工作流程图；

图7示出本申请实施例提供的自动模式下的系统工作流程图；

图8示出本申请实施例提供的硬件加速模式下的系统工作流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在充电技术领域，如无线充电技术领域和有线快充技术领域，接收端和发射端在进行电力传输时，能量传输阶段会受到许多外部因素。例如电力发送端与电力接收端的相对位置发生改变会影响线圈之间的互感，从而影响接收端接收到的功率大小，因此，在进行电力传输时，需要根据当前系统状态调整输出功率以满足接收端的要求。例如接收端根据当前状态，判断实际接收到的功率是否符合充电协议要求值。以Qi协议为例，如果不符合，接收端会向发送端发送偏差信息；发送端接收到偏差信息后，根据当前系统状态调整输出功率以满足接收端的要求。

根据当前系统状态调整输出功率的方法一般采用运行在MCU上的软件PID程序去控制生成的数字PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）波的频率或占空比。然而，对于软件PID（Proportional Integral Derivative）而言，它以MCU（Microcontroller Unit，微控制单元）为计算核心，运算过程以指令为单位，而完整执行一条指令的时间至少需要数个时钟周期，且MCU可能会中途执行其他命令，即处理速度较慢。另外，模拟PID属于全定制电路，它在不同的控制对象、不同的使用环境下，都需要不同的设计，开发成本高且不易进行移植，通用性低。

对于上述问题，本实施例提出一种功率控制系统，采用数字PID电路来实现运算，即使用一种硬件电路来代替软件PID的方法，本实施例的PID控制模块属于数字电路，其运算与执行时间以时钟周期为单位，相比于软件PID需要数个指令周期，本实施例运算速度快，成本低，易实现；且采用数字电路来进行运算不会占用MCU的资源；另外，数字电路具有可移植性，通用性更高。

本实施例可以同时适用于无线充电技术和有线快充技术的功率控制场景，下面通过具体的实施例对本申请进行详细说明。

实施例一

图1示出本申请实施例提出的一种功率控制系统，参考图1，该功率控制系统100包括：依次连接的处理器10、PID控制模块20、PWM生成模块30、能量传输电路40和采样模块50，如此，可以形成闭环反馈回路，以根据能量传输电路40输出的实际功率值，来调节PWM生成模块生成的PWM波的占空比，进而可以实现调整输出功率以满足接收端的要求。

处理器用于向PID控制模块发送使能信号，以控制PID控制模块开始运作，以及向PID控制模块20发送目标功率期望值，目标功率期望值可以根据能量接收端的需求得到。

在一些例子中，处理器还用于将PID控制模块20中数字PID运算电路60的运算结果转化为PWM比较值。

PID控制模块20用于接收处理器10发送的目标功率期望值和采样模块50发送的实际功率输出值，以及对目标期望值和实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果，并基于PID运算结果得到PWM比较值。

PWM生成模块30，用于基于PWM比较值输出PWM波，PWM波的占空比由PWM比较值决定。

能量传输电路40用于基于PWM波发出实际功率输出值，如此，可以将符合接收端需求的能量发送至接收端。

本实施例中处理器还连接PWM生成模块，可以使得系统在处于非能量传输阶段时，将PWM生成模块作为定时器，实现PWM生成模块的复用，可以提高本实施例功率控制系统的灵活性。

本实施例提供的功率控制系统，采用PID控制模块来进行PID运算以及PWM比较值的计算，可以极大地加快系统运算速度，释放处理器运算资源，且对处理器软件依赖程度较低，可以提高系统的通用性。

PID控制模块20包括：数字PID运算电路60和比较值计算模块70，数字PID运算电路60用于采用增量式PID算法对目标期望值和实际输出值的误差值进行比例、积分、微分计算并求和，得到PID运算结果，PID运算结果包括多位数值组成的二进制数。

比较值计算模块70用于响应于硬件加速模式控制信号，在映射关系表中查找与二进制数的每一位对应的查表数值，并基于查表数值计算出PWM比较值。

本实施例提供的系统支持多种模式的切换，具体的模式控制信号可通过处理器进行配置，其中，硬件加速模式控制信号是模式控制信号的一种，硬件加速模式控制信号用于使系统通过数字电路处理运算过程，以达到系统加速的目的。

下面对PID控制模块20的具体运算过程进行说明。

PID控制模块采用增量式PID算法，公式如下：

u(k)=u(k-1)+Kp*[error-error_1]+Ki*error+Kd*[error-2*error_1+error_2]（公式1）

其中：u(k)为第k次PID运算结果；u(k-1)为第k-1次PID运算结果；error为第k次PID运算的误差值，即当前误差值；error_1为第k-1次PID运算的误差值；error_2为第k-2次PID运算的误差值；Kp、Ki、Kd分别为比例、积分、微分参数。

可以看到，以上算式需要做四次乘法运算和六次加（减）法运算。而在硬件电路中，乘法和加（减）法的运算会产生一定延时，其中乘法尤其明显。所以对公式1做进一步优化，做一个参数定义，令：

PID_A=Kp+Ki+Kd，

PID_B=-(Kp+2Kd)，

PID_C=Kd；

则可得：

u(k)=u(k-1)+PID_A*error+PID_B*error_1+PID_C*error_2（公式2）

可以看到，按照优化后的公式2，只需要进行三次乘法运算和三次加法运算。实际工作过程中，Kp、Ki、Kd几乎不会变化，因此可以看作常数。

再令：

PID_A*error =P，

PID_B*error_1 =I，

PID_C*error_2 =D;

即得：u(k)=u(k-1)+P+I+D（公式3）

即，PID运算结果公式可由上述公式3计算得到。

图2示出本申请实施例提供的一种PID控制模块进行运算的时序图，如图2所示，图2中CLK为时钟信号；I_START是PID控制模块启动运算的标志，I_START与模式控制信号相关；enable为模块使能信号；error为误差值；cur_state是数字电路状态机，表征PID控制模块当前状态；O_U为本次运算的结果；O_PID_INT是中断信号。

每次运算结束，PID控制模块产生中断信号O_PID_INT后 ，处理器和PID控制模块的比较值计算模块将根据不同的模式控制信号产生不同响应，在模式控制信号为硬件加速模式控制信号的情况下，比较值计算模块70用于响应于硬件加速模式控制信号，在映射关系表中查找与二进制数的每一位对应的查表数值，并基于查表数值计算出PWM比较值。

下面对比较值计算模块70的工作流程进行说明。

比较值计算模块是以“查表+ 运算”的方式进行运算的，根据PID运算结果O_U的每一位所代表的实际物理值，预先计算满足此实际物理值的PWM比较值，并将此比较值以查找表的形式存储下来。其中“查表”是在映射关系表中根据运算结果O_U的每一位，查找每一位对应的数值，分为整数值与小数值，对应PWM生成模块比较值的整数部分与小数部分；“运算”即是将“查表”输出的结果进行相加，整数部分与整数部分相加，小数部分与小数部分相加；经过“查表+运算”后输出的值即输出至PWM生成模块的比较值。

假如某种应用场景下，映射关系表的整数部分如表1所示，映射关系表的小数部分如表2所示，PID运算结果O_U的位宽为4，对应的查找表为表1与表2。当此结果O_U为0101（二进制）时，首先进行查表，如果规定二进制码的最低位是第0位，可知O_U的第3位为0，第2位为1，第1位为0，第0位为1，那么整数部分查表结果分别为1100、1000、0101、0001（二进制），小数部分查表结果为0000、0000、0100、0001（二进制）；接下来对查表结果进行运算，整数部分相加结果为11010，小数部分相加结果为0101；则输出的PWM比较值的整数部分和小数部分分别为11010和0101。

表1：

表2：

如上所示，PID控制模块20即可根据目标期望值和实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果，并基于PID运算结果得到PWM比较值。

如上所述PWM比较值包括整数值和小数值，则PWM生成模块30还用于利用精度调控算法控制PWM波的占空比，其中，PWM生成模块30内存储有预设精度表，PWM生成模块30根据精度调控算法和预设精度表得到实际比较值，实际比较值等于整数值与更新小数值的和值，更新小数值根据查询预设精度表得到。

本实施例的PWM生成模块30通过对PWM比较值的小数值部分进行重新计算，可以实现PWM占空比调控精度的提升。

下面对PWM生成模块30的工作原理进行说明。

图3示出本申请实施例提供的PWM生成模块的结构简化框图，其中，重装载值寄存器中的数值决定输出的PWM波的频率，死区时间寄存器的值决定互补PWM的死区宽度，极性寄存器决定输出PWM的极性，比较值寄存器的值决定PWM波的占空比，输出控制模块用于根据比较值寄存器的值生成对应占空比的PWM波。

其中，比较值寄存器由两部分构成：整数部分与小数部分。本实施例的PWM生成模块所得到的实际比较值=整数值+更新小数值。

图4示出本申请实施例提供的一种PWM生成模块的运算过程示意图。图5示出本申请实施例提供的一种预设精度表的示意图。

在进行PWM占空比的调控时，可将PWM比较值的整数值和小数值分别存储在比较值寄存器的整数部分和小数部分，然后基于该小数值查询图5所示的预设精度表，查询过程中，每查询一次则图4所示的计数器自加，使其从0到19计数，直至查询完一个循环周期的所有PWM周期对应的定时器实时比较值。

结合图4和图5，可根据小数部分寄存器的值（0~19）查找图5表中的对应行；将20个PWM周期（T1）看作一个大周期（T20，T20=20*T1），此大周期内对PWM周期个数进行计数（0~19，计满归零），即根据PWM的周期数（0~19）查找图5表中的对应列。

进一步举例说明，如果没有比较值小数部分时，假定当前PWM占空比为50%，且其他寄存器值不变的情况下，整数部分的值每加1，占空比增加1%，则可知占空比调控精度为1%；而增加了小数部分后，假设小数部分寄存器的值为1，即选中查找表第1行，则前19个PWM占空比为50%，第20个PWM占空比增加1%，为51%，此时即可认为当前大周期内PWM平均占空比为50.05%（50.05=（50*19+51*1）/20）。也就是说，在此大周期内，实际比较值可以等效看作50.05：50（整数部分）+0.05（小数部分）。因此，对该大周期而言，占空比在增加小数部分后，等效增加了0.05%，占空比调控精度是原来的20倍。

由此可知，本实施例的PWM生成模块可以提高PWM波的占空比调控精度。

本实施例中，处理器用于：响应于手动模式控制信号或自动模式控制信号，触发预设程序，得到PWM比较值。如此，可以使得本实施例的功率控制系统可以适用在多种场合下，可以通过处理器实现软件运算，也可以实现软件和硬件的结合。

本实施例的功率控制系统中，手动模式控制信号的自动化程度低于自动模式控制信号的自动化程度，也就是说，手动模式控制信号下，系统中的一些模块需要额外增加控制信号才能运行。

基于此，采样模块50用于响应于手动模式控制信号，将采集到的实际功率输出值写入与处理器对应的软件寄存器，也就是说，手动模式控制信号下，PID控制模块不能自动载入最新的采样值，此即“手动模式”的“手动”含义。

对于自动模式控制信号或硬件加速模式控制信号，采样模块响应于自动模式控制信号或硬件加速模式控制信号，将采集到的实际功率输出值自动载入PID控制模块。即，在自动模式或硬件加速模式下，采样模块50可以自动执行其采样输出功能，PID控制模块可以自动载入最新的采样值。

其中，采样模块50指的是ADC采样模块，如模数转换器。

本申请实施例中，PID控制模块20集成于处理器中。例如将PID控制模块20作为一个数字外设集成至处理器中，如此，可以提高系统集成度，且不会增加较多电路，即可实现通过硬件电路来实现PWM占空比控制，极大压缩了相关技术中仅采用软件计算并更改PWM比较值的执行时间。当不需要使用硬件电路计算时，也可以通过处理器进行软件计算来得到PWM比较值，大大提高系统的通用性。

本实施例的功率控制系统，采用数字PID电路来实现实际PWM比较值的运算，即使用一种硬件电路来代替仅采用软件计算PWM比较值的方法，本实施例的PID控制模块属于数字电路，其运算与执行时间以时钟周期为单位，相比于仅采用软件计算需要数个指令周期，本实施例运算速度快，成本低，易实现；且采用数字电路来进行运算不会占用MCU的资源；另外，数字电路具有可移植性，通用性更高。

实施例二

基于上述功率控制系统相同的构思，本实施例还提供一种功率控制方法，该功率控制方法包括：处理器在确定系统处于能量传输状态的情况下，基于模式控制信号配置PID控制模块的寄存器参数，并触发PID控制模块、PWM生成模块、能量传输电路和采样模块工作。

其中，PID控制模块用于接收处理器发送的目标功率期望值和采样模块发送的实际功率输出值，以及对目标期望值和实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果，并基于PID运算结果得到PWM比较值。PWM生成模块用于基于PWM比较值输出PWM波。能量传输电路用于基于PWM波发出实际功率输出值。如此，可以将符合接收端需求的能量发送至接收端。

模式控制信号包括手动模式控制信号、自动模式控制信号和硬件加速模式控制信号，不同的模式控制信号可以灵活应对不同场景下的复杂需求，实现功率控制系统在不同场景中的应用，极大地提高了系统的移植性。

系统处于能量传输状态指的是能量传输端处于向能量接收端传输能量的状态。

参考表3，本实施例的PID控制模块包括多个寄存器，多个寄存器用于存储不同的参数，处理器可配置PID控制模块的寄存器参数。

表3：

本实施例的处理器和PID控制模块在不同的模式下所执行的任务不同，其中，在模式控制信号为手动模式控制信号或自动模式控制信号的情况下，处理器根据目标功率期望值和实际功率输出值得到PWM比较值。

在模式控制信号为硬件加速模式控制信号的情况下，PID控制模块根据处理器发送的目标功率期望值和采样模块发送的实际功率输出值进行PID运算，得到PWM比较值，PWM比较值用于输出PWM波，以发出实际功率输出值。

也就是说，在手动模式或自动模式的情况下，PWM比较值由处理器通过软件运算得到，即由软件代替图1中的比较值计算模块70；在硬件加速模式情况下，PWM比较值由PID控制模块得到，即通过硬件电路实现系统的加速。

如此，可以使得本申请实施例的功率控制系统应用在不同的场景中，提高系统的适应性。

本实施例中，在模式控制信号为手动模式控制信号的情况下，功率控制方法包括：处理器将目标功率期望值和实际功率输出值写入PID控制模块的寄存器，并向PID控制模块发送使能信号；PID控制模块对目标期望值和实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果；处理器基于PID运算结果得到PWM比较值。

图6示出本申请实施例提供的手动模式下的系统工作流程图。如图6所示，处理器在确认模式控制信号为手动模式控制信号的情况下，检测系统是否处于能量传输状态，若是，则检测PID控制模块是否使能，在PID控制模块未使能的情况下，向PID控制模块发送使能信号，产生PID控制模块中的I_START信号；触发PID控制模块开始工作，在PID控制模块已使能的情况下，PID控制模块进行比例、积分、微分计算，得到PID运算结果O_U，PID控制模块运算结束后，产生中断信号，处理器根据PID运算结果O_U得到PWM比较值，并将PWM比较值和PWM实际值写入PID控制模块对应的寄存器，此时，完成一次计算，手动模式下，PID控制模块不能自动载入最新的采样值，处理器根据系统能量传输状态控制采样模块进行采样，将采样值写入“实际值寄存器”（此即“手动模式”的“手动”含义），开始又一次的PID运算。

在产生中断信号后，若处理器判定无需进行能量传输时，即可关闭PID模块，保证系统低功耗。

本实施例中，在模式控制信号为自动模式控制信号的情况下，功率控制方法包括：处理器将目标功率期望值写入PID控制模块的寄存器，并向PID控制模块发送使能信号；PID控制模块进入等待状态，在采样模块将实际功率输出值写入PID控制模块之后，PID控制模块对目标期望值和实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果；处理器基于PID运算结果得到PWM比较值。

图7示出本申请实施例提供的自动模式下的系统工作流程图。如图7所示，处理器在确认模式控制信号为自动模式控制信号的情况下，检测系统是否处于能量传输状态，若是，则检测PID控制模块是否使能，在PID控制模块未使能的情况下，向PID控制模块发送使能信号，触发PID控制模块开始工作，在PID控制模块已使能的情况下，处理器配置寄存器参数，PID控制模块进入等待状态，等待时间由“等待时间寄存器”决定，等待结束后，采样模块将采样值（实际功率值）输出至PID控制模块，PID控制模块将采样值自动载入“实际值寄存器”，并产生I_START信号，PID开始运算，此即“自动模式”的“自动”含义。PID控制模块进行比例、积分、微分计算，得到PID运算结果O_U，PID模块运算结束后，产生中断信号，处理器根据PID运算结果O_U得到PWM比较值，并将PWM比较值和PWM实际值写入PID控制模块对应的寄存器，同时PID控制模块进入等待状态。

在产生中断信号后，若处理器判定无需进行能量传输时，即可关闭PID模块，保证系统低功耗。

本实施例中，在模式控制信号为硬件加速模式控制信号的情况下，功率控制方法包括：处理器将目标功率期望值写入PID控制模块的寄存器，并向PID控制模块发送使能信号；PID控制模块进入等待状态，在采样模块将实际功率输出值写入PID控制模块之后，PID控制模块对目标期望值和实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果，并基于PID运算结果得到PWM比较值。

图8示出本申请实施例提供的硬件加速模式下的系统工作流程图。如图8所示，处理器在确认模式控制信号为自动模式控制信号的情况下，检测系统是否处于能量传输状态，若是，则检测PID控制模块是否使能，在PID控制模块未使能的情况下，向PID控制模块发送使能信号，触发PID控制模块开始工作，在PID控制模块已使能的情况下，处理器配置寄存器参数，PID控制模块进入等待状态，等待时间由“等待时间寄存器”决定。等待结束后，采样模块将采样值输出至PID控制模块，PID控制模块将采样值自动载入“实际值寄存器”，并产生I_START信号，PID控制模块对误差值进行比例、积分、微分计算并求和，得到PID运算结果，PID模块运算结束后，产生中断信号；PID控制模块在映射关系表中查找与PID运算结果的二进制数的每一位对应的查表数值，并基于查表数值计算出PWM比较值，并写入“比较值寄存器”；PID控制模块进入等待状态。

在中断出现后，处理器若判定无需进行能量传输时，即可关闭PID控制模块，保证系统低功耗。

本实施例中，功率控制方法还包括：处理器在确定系统处于非能量传输状态的情况下，控制PID控制模块停止工作，并将PWM生成模块作为定时器。

可以实现PWM生成模块的复用，可以提高本实施例功率控制系统的灵活性。

本实施例提供的功率控制方法，基于功率控制系统相同的构思，故至少能够实现上述功率控制系统能够实现的有益效果，且上述功率控制系统的任意实施方式均可应用于本实施例提供的功率控制方法中，在此不再赘述。

需要说明的是：

在上述文本中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，仅为本申请的具体实施方式，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (11)

1.一种功率控制系统，其特征在于，所述系统包括：依次连接的处理器、PID控制模块、PWM生成模块、能量传输电路和采样模块，且所述处理器还连接所述PWM生成模块；

所述PID控制模块，用于接收处理器发送的目标功率期望值和采样模块发送的实际功率输出值，以及对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果，并基于所述PID运算结果得到PWM比较值；

所述PWM生成模块，用于基于所述PWM比较值输出PWM波；

所述能量传输电路，用于基于所述PWM波发出所述实际功率输出值。

2.根据权利要求1所述的功率控制系统，其特征在于，所述PID控制模块包括：数字PID运算电路和比较值计算模块；

所述数字PID运算电路用于采用增量式PID算法对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行比例、积分、微分计算并求和，得到所述PID运算结果，所述PID运算结果包括多位数值组成的二进制数；

所述比较值计算模块用于响应于硬件加速模式控制信号，在映射关系表中查找与所述二进制数的每一位对应的查表数值，并基于所述查表数值计算出所述PWM比较值。

3.根据权利要求1所述的功率控制系统，其特征在于，

所述PWM比较值包括整数值和小数值，所述PWM生成模块还用于利用精度调控算法控制所述PWM波的占空比；

其中，所述PWM生成模块内存储有预设精度表，所述PWM生成模块根据所述精度调控算法和所述预设精度表得到实际比较值，所述实际比较值等于所述整数值与更新小数值的和值，所述更新小数值根据查询所述预设精度表得到。

4.根据权利要求2所述的功率控制系统，其特征在于，所述处理器用于：

响应于手动模式控制信号或自动模式控制信号，触发预设程序，得到所述PWM比较值。

5.根据权利要求1所述的功率控制系统，其特征在于，

所述采样模块用于，响应于手动模式控制信号，将采集到的实际功率输出值写入所述处理器对应的软件寄存器；

以及，响应于自动模式控制信号或硬件加速模式控制信号，将采集到的实际功率输出值自动载入所述PID控制模块。

6.根据权利要求1所述的功率控制系统，其特征在于，

所述PID控制模块集成于所述处理器中。

7.一种功率控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的功率控制系统，所述方法包括：

处理器在确定系统处于能量传输状态的情况下，基于模式控制信号配置PID控制模块的寄存器参数，并触发PID控制模块、PWM生成模块、能量传输电路和采样模块工作，所述模式控制信号包括手动模式控制信号、自动模式控制信号和硬件加速模式控制信号；

在所述模式控制信号为所述手动模式控制信号或所述自动模式控制信号的情况下，所述处理器根据目标功率期望值和实际功率输出值得到PWM比较值；

在所述模式控制信号为硬件加速模式控制信号的情况下，所述PID控制模块根据处理器发送的目标功率期望值和采样模块发送的实际功率输出值进行PID运算，得到PWM比较值，所述PWM比较值用于输出PWM波。

8.根据权利要求7所述的功率控制方法，其特征在于，在所述模式控制信号为所述手动模式控制信号的情况下，所述方法包括：

处理器将目标功率期望值和实际功率输出值写入PID控制模块的寄存器，并向PID控制模块发送使能信号；

PID控制模块对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果；

处理器基于所述PID运算结果得到PWM比较值。

9.根据权利要求7所述的功率控制方法，其特征在于，在所述模式控制信号为所述自动模式控制信号的情况下，所述方法包括：

处理器将目标功率期望值写入PID控制模块的寄存器，并向PID控制模块发送使能信号；

PID控制模块进入等待状态，在采样模块将实际功率输出值写入PID控制模块之后，PID控制模块对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果；

处理器基于所述PID运算结果得到PWM比较值。

10.根据权利要求7所述的功率控制方法，其特征在于，在所述模式控制信号为所述硬件加速模式控制信号的情况下，所述方法包括：

处理器将目标功率期望值写入PID控制模块的寄存器，并向PID控制模块发送使能信号；

PID控制模块进入等待状态，在采样模块将实际功率输出值写入PID控制模块之后，PID控制模块对所述目标期望值和所述实际输出值的误差值进行数字运算，得到PID运算结果，并基于所述PID运算结果得到PWM比较值。

11.根据权利要求7-10任一项所述的功率控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

处理器在确定系统处于非能量传输状态的情况下，控制PID控制模块停止工作，并将PWM生成模块作为定时器。