ES2865855T3 - Dispositivo a ser cargado y método de carga - Google Patents

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Abstract

Dispositivo (10) a ser cargado, que comprende: múltiples celdas (11) acopladas en serie; y un circuito (12) de conversión, configurado para recibir un voltaje de entrada desde un dispositivo (20) de suministro de energía, para convertir el voltaje de entrada a un voltaje de carga para las múltiples celdas (11) y a un voltaje de suministro de energía para un sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado, para cargar las múltiples celdas (11) según el voltaje de carga, y para suministrar energía al sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado según el voltaje de suministro de energía, comprendiendo el dispositivo a ser cargado: un primer canal (14) de carga, en el que está dispuesto el circuito (12) de conversión; un segundo canal (15) de carga, a través del cual el voltaje de salida y la corriente de salida se reciben desde el dispositivo (20) de suministro de energía y se aplican directamente a las múltiples celdas (11) para cargar las múltiples celdas (11); y un circuito (16) de comunicación y de control, configurado para comunicarse con el dispositivo (20) de suministro de energía para controlar el voltaje de salida y/o la corriente de salida recibidos desde el dispositivo (20) de suministro de energía de manera que coincida con una etapa de carga actual de las múltiples celdas (11), cuando las múltiples celdas (11) se cargan a través del segundo canal (15) de carga; estando el circuito (16) de comunicación y de control configurado además para controlar la conmutación entre el primer canal (14) de carga y el segundo canal (15) de carga.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo a ser cargado y método de carga
Campo técnico
La presente divulgación se refiere al campo técnico de la carga y, más particularmente, a un dispositivo a ser cargado y a un método de carga.
Antecedentes
Con la gran popularidad de los dispositivos electrónicos, el dispositivo electrónico se usa cada vez más frecuentemente. Por lo tanto, el dispositivo electrónico necesita ser cargado con frecuencia.
Un proceso de carga del dispositivo electrónico va acompañado de un calentamiento de los dispositivos electrónicos. La carga del dispositivo electrónico durante un tiempo prolongado puede hacer que el calor se acumule en el interior del dispositivo electrónico, lo que puede resultar, a su vez, en un fallo en el dispositivo electrónico. Por lo tanto, existe la necesidad de resolver el problema de cómo reducir el calentamiento en el proceso de carga del dispositivo electrónico.
El documento US 2017/040810 A1, del 9 de febrero de 2017, se refiere a un terminal móvil, a un adaptador de suministro de energía de carga de CC y a un método de carga. El terminal móvil comprende: una batería configurada para almacenar energía eléctrica; una interfaz USB configurada para acoplarse con un dispositivo externo; y un microprocesador configurado para determinar si dos pines de datos diferenciales de la interfaz USB están o no cortocircuitados, tras la detección de la inserción de un dispositivo externo en la interfaz USB; y si es así, para comunicarse con el dispositivo externo insertado, en el que, si el dispositivo externo es un adaptador de suministro de energía de carga de CC, entonces el adaptador de suministro de energía de carga de CC conmuta dos pines de comunicación de una interfaz de carga del mismo desde el estado cortocircuitado por defecto a desconectados, y se comunica con el microprocesador; y el microprocesador detecta el voltaje de la batería después de comunicarse con éxito con el adaptador de suministro de energía de carga de CC, y, si el voltaje de un núcleo de batería está en un intervalo delimitado por umbrales de carga de CC preestablecidos, entonces el microprocesador controla que la batería sea cargada con CC usando el voltaje de carga de salida del adaptador de suministro de energía de carga de CC, y determina un valor del voltaje de carga del adaptador de suministro de energía de carga CC a partir del voltaje actual del núcleo de la batería.
El documento US 2004/080891 A1, del 29 de abril de 2004, se refiere a un controlador de CC a CC para controlar una corriente de irrupción de un convertidor de CC a CC a un sistema de batería que tiene un conmutador de aislamiento interior. El controlador de CC a CC está configurado para controlar el convertidor de CC a CC en base al estado del conmutador de aislamiento interior. Si el conmutador está abierto, el controlador de CC a CC ajusta el voltaje de salida del convertidor de CC a CC a un nivel de voltaje predeterminado. En base al valor de dicho nivel de voltaje, la corriente de irrupción del convertidor de CC a CC al sistema de batería puede reducirse o eliminarse cuando el conmutador de aislamiento cambia desde un estado abierto a un estado cerrado.
El documento CN 106 169798 A, del 30 de noviembre de 2016, se refiere a un sistema de carga de alto voltaje, a una batería de carga de alto voltaje y a un dispositivo terminal.
El documento EP 1763 125 A2, del 14 de Marzo de 2007, se refiere a una unidad de almacenamiento de energía que incluye una parte de generación de voltaje constante configurada para generar un voltaje constante a partir de un suministro de energía comercial, estando la parte de generación de voltaje constante conectada a un aparato externo que funciona consumiendo energía; un circuito de aumento de voltaje configurado para aumentar el voltaje constante generado por la parte de generación de voltaje constante; un condensador configurado para almacenar una carga eléctrica suministrada desde el circuito de aumento de voltaje; una parte de control de circuito configurada para controlar la carga del condensador; y una parte de salida configurada para emitir la energía almacenada en el condensador, teniendo la energía un voltaje diferente al voltaje constante.
El documento US 2015/236538 A1, del 20 de agosto de 2015, se refiere a un paquete de batería móvil de carga rápida que puede usarse para aceptar aproximadamente 12 V de CC o entre aproximadamente 100 V-240 V de CA y para gestionar los niveles de voltaje y de corriente para cargar rápidamente una batería de un dispositivo electrónico portátil y/o una o más celdas de batería en el interior del paquete de baterías móvil de carga rápida. El paquete de batería portátil de carga rápida puede incluir además múltiples puertos de salida para proporcionar niveles de voltaje y/o de corriente diferentes a los dispositivos electrónicos portátiles deseados.
Sumario
La invención se especifica en la reivindicación 1 que se refiere a un dispositivo a ser cargado y la reivindicación 8 se refiere a un método de carga. Las realizaciones de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes. La presente divulgación proporciona un dispositivo a ser cargado y un método de carga, que pueden reducir el calentamiento en un proceso de carga.
Según un primer aspecto de la divulgación, se proporciona un dispositivo a ser cargado. El dispositivo a ser cargado incluye múltiples celdas acopladas en serie y un circuito de conversión. El circuito de conversión está configurado para recibir un voltaje de entrada desde un dispositivo de suministro de energía, para convertir el voltaje de entrada a un voltaje de carga para las múltiples celdas y a un voltaje de suministro de energía para un sistema del dispositivo a ser cargado, para cargar las múltiples celdas según el voltaje de carga y para suministrar energía al sistema del dispositivo a ser cargado según el voltaje del suministro de energía.
Según un segundo aspecto de la divulgación, se proporciona un método de carga. El método de carga es aplicable a un dispositivo a ser cargado. El dispositivo a ser cargado incluye múltiples celdas acopladas en serie, un circuito de conversión, un primer canal de carga y un segundo canal de carga. El circuito de conversión está configurado para recibir el voltaje de entrada desde un dispositivo de suministro de energía, para convertir el voltaje de entrada a un voltaje de carga para las múltiples celdas y a un voltaje de suministro de energía para un sistema del dispositivo a ser cargado, para cargar las múltiples celdas según el voltaje de carga y para suministrar energía al sistema del dispositivo a ser cargado según el voltaje del suministro de energía. El circuito de conversión está dispuesto en el primer canal de carga. A través del segundo canal de carga, el voltaje de salida y la corriente de salida se reciben desde el dispositivo de suministro de energía y se aplican directamente a las múltiples celdas para cargar las múltiples celdas. El método de carga incluye lo siguiente. Comunicarse con el dispositivo de suministro de energía para controlar el voltaje de salida y/o la corriente de salida recibidos desde el dispositivo de suministro de energía para que coincida con una etapa de carga actual de las múltiples celdas, cuando las múltiples celdas se cargan a través del segundo canal de carga.
La estructura de la celda del dispositivo a ser cargado se modifica en las implementaciones de la presente divulgación. Se proporcionan múltiples celdas acopladas en serie. En comparación con un esquema de una única celda, para conseguir una velocidad de carga igual, la corriente de carga para las múltiples celdas es aproximadamente 1/N veces la magnitud de la corriente de carga para una única celda, donde N representa el número de celdas acopladas en serie del dispositivo a ser cargado. Es decir, para una velocidad de carga igual, el esquema técnico proporcionado por la divulgación puede reducir sustancialmente la magnitud de la corriente de carga, reduciendo de esta manera el calentamiento del dispositivo a ser cargado en el proceso de carga. Además, en base a un esquema de múltiples celdas, en un proceso de carga, el esquema técnico en las implementaciones de la presente divulgación controla el sistema del dispositivo a ser cargado para tomar energía desde el dispositivo de suministro de energía, lo que evita el problema de que el dispositivo a ser cargado no pueda encenderse debido a un voltaje excesivamente bajo de las múltiples celdas y mejora la eficiencia en la carga en el proceso de carga.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es un diagrama estructural que ilustra un sistema de carga según una implementación de la presente divulgación.
La Fig.2 es un diagrama estructural que ilustra un sistema de carga según otra implementación de la presente divulgación.
La Fig. 3 es un diagrama estructural que ilustra un sistema de carga según todavía otra implementación de la presente divulgación.
La Fig.4 es un diagrama estructural que ilustra un sistema de carga según todavía otra implementación más de la presente divulgación.
La Fig.5 es un diagrama estructural que ilustra un sistema de carga según todavía otra implementación más de la presente divulgación.
La Fig. 6 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de carga rápida según una implementación de la presente divulgación.
La Fig. 7 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método de carga según una implementación de la presente divulgación.
Descripción detallada
En implementaciones de la presente divulgación, el dispositivo a ser cargado puede ser un terminal. El "terminal" puede incluir, pero no está limitado a, un dispositivo acoplado a través de una línea cableada y/o una interfaz inalámbrica para recibir/transmitir señales de comunicación. Los ejemplos de la línea cableada pueden incluir, pero no están limitados a, al menos una de entre una red telefónica pública conmutada (PSTN), una línea de abonado digital (DSL), un cable digital, un cable de conexión directa y/u otras líneas de conexión de datos o líneas de conexión de red. Los ejemplos de la interfaz inalámbrica pueden incluir, pero no están limitados a, una interfaz inalámbrica con una red celular, una red de área local inalámbrica (WLAN), una red de televisión digital (tal como una red de transmisión de video digital portátil (DVB-H)), una red satelital, un transmisor de radiodifusión AM-FM y/o con otros terminales de comunicación. Un terminal de comunicación configurado para comunicarse a través de una interfaz inalámbrica puede denominarse un "terminal de comunicación inalámbrica", un "terminal inalámbrico" y/o un "terminal móvil". Los ejemplos de un terminal móvil pueden incluir, pero no están limitados a, un teléfono satelital o celular, un terminal de un sistema de comunicación personal (PCS) con capacidad de radio teléfono celular, procesamiento de datos, fax y/o comunicación de datos, un asistente digital personal (PDA) equipado con radio teléfono, buscapersonas, acceso a Internet/Intranet, navegación web, agenda electrónica, calendario y/o receptor de sistema de posicionamiento global (GPS) y/u otros dispositivos electrónicos equipados con capacidad de radio teléfono, tales como un ordenador portátil convencional o un receptor portátil. Además, en las implementaciones de la presente divulgación, el dispositivo o terminal a ser cargado puede incluir también un banco de baterías. El banco de baterías puede ser cargado por el dispositivo de suministro de energía y, de esta manera, puede almacenar energía para cargar otros dispositivos electrónicos.
En implementaciones de la presente divulgación, el dispositivo de suministro de energía puede ser un adaptador, un banco de baterías o un ordenador, etc.
La Fig. 1 es un diagrama estructural esquemático que ilustra un dispositivo a ser cargado según una implementación de la presente divulgación. Un dispositivo 10 a ser cargado ilustrado en la Fig. 1 incluye múltiples celdas 11 acopladas en serie, un circuito 12 de conversión y un sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado.
Debería entenderse que el sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado puede hacer referencia a componentes en el interior del dispositivo 10 a ser cargado que necesitan ser alimentados por celdas. Considérese un teléfono móvil como ejemplo. El sistema del dispositivo 10 a ser cargado puede hacer referencia a un procesador, una memoria, un módulo de radiofrecuencia, un módulo Bluetooth®, un módulo de fidelidad inalámbrica (WiFi®), etc.
El circuito 12 de conversión puede estar configurado para recibir un voltaje de entrada desde un dispositivo 20 de suministro de energía, para convertir el voltaje de entrada a un voltaje de carga para las múltiples celdas 11 y para cargar las múltiples celdas 11 según el voltaje de carga.
Debería entenderse que el voltaje de alimentación del sistema 13 recibido desde el circuito 12 de conversión no es más bajo que el voltaje de funcionamiento mínimo del sistema 13 y no es más alto que el voltaje de funcionamiento máximo del sistema 13.
Cabe señalar que la manera en que el circuito 12 de conversión recibe el voltaje de entrada no está limitada en el presente documento.
Como una implementación, el dispositivo 10 a ser cargado puede incluir una interfaz de carga. El circuito 12 de conversión puede acoplarse con un cable de alimentación de la interfaz de carga. En un proceso de carga, un dispositivo 20 de suministro de energía externo puede transmitir el voltaje de entrada al circuito 12 de conversión a través del cable de alimentación (tal como VBUS) de la interfaz de carga.
El tipo de interfaz de carga no está limitado en el presente documento. Por ejemplo, la interfaz de carga puede ser una interfaz de bus serie universal (USB). La interfaz USB puede ser, por ejemplo, una interfaz USB 2.0, una interfaz micro USB o una interfaz USB TYPE-C. Como otro ejemplo, la interfaz de carga puede ser también una interfaz “lighting” u otros tipos de interfaces paralelas y/o interfaces en serie para la carga.
Como otra implementación, el dispositivo 20 de suministro de energía puede cargar el dispositivo 10 a ser cargado según una carga de manera inalámbrica. El dispositivo 20 de suministro de energía puede enviar una señal electromagnética al dispositivo 10 a ser cargado. El circuito 12 de conversión puede recibir el voltaje de entrada desde el dispositivo 20 de suministro de energía a través de un circuito de recepción inalámbrico en el interior del dispositivo 10 a ser cargado.
De manera alternativa, en algunas implementaciones, el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía puede ser más bajo que el voltaje total de las múltiples celdas 11. El voltaje de carga emitido por el circuito 12 de conversión es más alto que el voltaje total de las múltiples celdas 11. Por ejemplo, el circuito 12 de conversión puede incluir un circuito de aumento, que puede aumentar (en otras palabras, incrementar) el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía.
Un dispositivo convencional a ser cargado normalmente está provisto de una única celda. Por lo tanto, un esquema de carga convencional está diseñado principalmente para una única celda. De esta manera, el voltaje de entrada recibido desde un dispositivo de suministro de energía normalmente no es capaz de satisfacer los requisitos de carga de múltiples celdas, es decir, el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo de suministro de energía es normalmente más bajo que el voltaje total de las múltiples celdas. Considérese como ejemplo la carga de un teléfono móvil. El dispositivo de suministro de energía es capaz generalmente de proporcionar un voltaje de entrada de 5V. El voltaje de una única celda en el interior del dispositivo a ser cargado está comprendido generalmente entre 3,0 V y 4,35 V. Cuando se adopta un esquema convencional de celda única, un circuito de conversión puede utilizar directamente el voltaje de entrada de 5 V para realizar un control de voltaje constante y/o un control de corriente constante en la celda única. Sin embargo, considerando que en las implementaciones de la divulgación se adopta un esquema de múltiples celdas en serie, el voltaje de entrada de 5 V no es capaz de satisfacer los requisitos de carga de múltiples celdas. Considérense dos celdas acopladas en serie como ejemplo. El voltaje de una única celda está comprendido generalmente entre 3,0 V y 4,35 V y, entonces, el voltaje total de las dos celdas acopladas en serie está comprendido entre 6,0 V y 8,7 V. obviamente, el voltaje de entrada de 5 V recibido desde el dispositivo de suministro de energía no puede usarse para cargar las dos celdas. Por lo tanto, en implementaciones de la divulgación, el circuito 12 de conversión puede aumentar primero el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo de suministro de energía y, a continuación, puede realizar un control de voltaje constante y/o un control de corriente constante en las múltiples celdas 11 según el voltaje aumentado para hacer que el voltaje de carga recibido desde el circuito 12 de conversión sea más alto que el voltaje total de las múltiples celdas 11.
De manera alternativa, en algunas implementaciones, el dispositivo 20 de suministro de energía puede proporcionar directamente un voltaje de entrada que es más alto que el voltaje total de las múltiples celdas 11. De esta manera, el voltaje de entrada puede usarse directamente para cargar las múltiples celdas 11 después de que el circuito 12 de conversión ajuste el dispositivo 20 de suministro de energía (tal como realizando el control de voltaje constante y/o el control de corriente constante según una etapa de carga actual de las múltiples celdas 11).
El circuito 12 de conversión puede estar configurado además para convertir el voltaje de entrada a un voltaje de suministro de energía del sistema 13 y para suministrar energía al sistema 13 según el voltaje de suministro de energía. Debería entenderse que el voltaje de alimentación del sistema 13 recibido desde el circuito 12 de conversión no es más bajo que el voltaje de funcionamiento mínimo del sistema 13 y no es más alto que el voltaje de funcionamiento máximo del sistema 13.
En resumen, con el fin de garantizar la velocidad de carga y reducir el calentamiento del dispositivo a ser cargado en el proceso de carga, la estructura de la celda del dispositivo a ser cargado se modifica en las implementaciones de la presente divulgación. Se proporcionan múltiples celdas acopladas en serie. En comparación con un esquema de una única celda, para conseguir una velocidad de carga igual, la corriente de carga para las múltiples celdas es aproximadamente 1/N veces la magnitud de la corriente de carga para una única celda, donde N representa el número de celdas acopladas en serie del dispositivo a ser cargado. Es decir, para una velocidad de carga igual, las múltiples celdas acopladas en serie en las implementaciones de la presente divulgación pueden reducir sustancialmente la magnitud de la corriente de carga, reduciendo de esta manera el calentamiento del dispositivo a ser cargado en el proceso de carga.
En un dispositivo convencional a ser cargado, se adopta una celda en el interior del dispositivo a ser cargado para suministrar energía al sistema, independientemente de si está en un proceso de carga o en un proceso de no carga. Esto causará los siguientes problemas. Cuando el voltaje de la celda es bajo, incluso si el dispositivo a ser cargado está acoplado con un dispositivo de suministro de energía externo, el sistema del dispositivo a ser cargado no puede encenderse hasta que se haya cargado durante un período de tiempo, lo que resulta en un tiempo de espera largo para que pueda ser encendido. Además, las etapas de carga de la celda incluyen una etapa de carga de corriente constante y una etapa de carga de voltaje constante. La corriente de carga en la etapa de carga de voltaje constante normalmente es pequeña. Cuando la celda se adopta para suministrar energía mientras se está cargando, en el caso en el que la celda está en la etapa de carga de voltaje constante, la corriente de suministro de energía emitida por la celda y la corriente de carga en la etapa de carga de voltaje constante pueden cancelarse entre sí, lo que conduce a un prolongamiento de la etapa de carga a voltaje constante, reduciendo de esta manera la eficiencia en la carga del dispositivo a ser cargado. Aunque el esquema convencional de celda única puede suministrar también energía al sistema en base a la energía recibida desde el dispositivo de suministro de energía durante la carga, dicho esquema todavía no puede aplicarse directamente a una arquitectura de múltiples celdas.
Tal como se ilustra en la Fig. 1, en contraste, en implementaciones de la divulgación, cuando las múltiples celdas 11 están cargadas, el circuito 12 de conversión toma energía desde el dispositivo 20 de suministro de energía y suministra energía al sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado según la energía recibida desde el dispositivo 20 de suministro de energía. De esta manera, incluso si el voltaje de las múltiples celdas 11 es bajo, el sistema 13 todavía puede recibir un voltaje de encendido relativamente normal desde el dispositivo 20 de suministro de energía, reduciendo de esta manera el tiempo de espera para ser encendido del sistema. Además, cuando las múltiples celdas 11 están cargadas, las múltiples celdas 11 no necesitan suministrar energía al sistema 13, evitando de esta manera el problema indicado anteriormente de baja eficiencia en la carga, que resulta en una etapa de carga de voltaje constante prolongada.
La configuración del circuito 12 de conversión no está limitada en el presente documento. Opcionalmente, en algunas implementaciones, considérese un voltaje de entrada de 5 V recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía y un voltaje de suministro de energía de 3,0 V a 4,35 V requerido para el sistema 13, como ejemplo. El circuito 12 de conversión puede usar un circuito de reducción para reducir directamente (en otras palabras, disminuir) el voltaje de entrada de 5 V a un voltaje entre 3,0 V y 4,35 V para suministrar energía al sistema 13.
De manera alternativa, en algunas implementaciones, tal como se ilustra en la Fig. 2, el circuito 12 de conversión puede incluir un circuito 121 de gestión de carga y un circuito 122 de reducción.
El circuito 121 de gestión de carga puede estar configurado para recibir un voltaje de entrada desde el dispositivo 20 de suministro de energía y para convertir el voltaje de entrada a un voltaje de carga y a un primer voltaje. El primer voltaje es más alto que el voltaje de funcionamiento máximo del sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado.
En algunas implementaciones, el circuito 121 de gestión de carga puede ser un circuito de gestión de carga con una función de aumento. Como una implementación, el circuito 121 de gestión de carga puede ser un circuito integrado (IC) de carga con una función de aumento, al que puede hacerse referencia también como "cargador". La función de aumento puede conseguirse, por ejemplo, mediante un circuito de aumento.
El circuito 122 de reducción puede estar configurado para recibir el primer voltaje desde el circuito 121 de gestión de carga y para convertir el primer voltaje al voltaje de suministro de energía del sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado.
Considerando que el primer voltaje emitido por el circuito 121 de gestión de carga es más alto que el voltaje de funcionamiento máximo del sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado, en implementaciones de la divulgación, el circuito 122 de reducción se adopta para reducir el primer voltaje para obtener el voltaje de alimentación de energía requerido para el sistema 13.
La manera en que el circuito 121 de gestión de carga convierte el voltaje de entrada en voltaje de carga no está limitada en el presente documento. Como una implementación, el circuito 121 de gestión de carga puede aumentar primero el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía y, a continuación, puede convertir el voltaje aumentado al voltaje de carga que coincide con una etapa de carga actual de las múltiples celdas 11. Ciertamente, el circuito 121 de gestión de carga puede ajustar también el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía primero para hacer que el voltaje ajustado coincida con una etapa de carga actual de una única celda y, a continuación, puede aumentar el voltaje ajustado para obtener un voltaje de carga para las múltiples celdas 11. Como otra implementación, el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía puede ser más alto que el voltaje total de las múltiples celdas 11. El circuito 121 de gestión de carga puede realizar directamente un control de corriente constante y de voltaje constante según el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía para obtener el voltaje de carga anterior.
La manera en que el circuito 121 de gestión de carga convierte el voltaje de entrada al primer voltaje no está limitada en el presente documento. Como una implementación, el circuito 121 de gestión de carga puede aumentar directamente el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía al primer voltaje. Como otra implementación, el circuito 121 de gestión de carga puede usar el voltaje de carga para las múltiples celdas como el primer voltaje. Como todavía otra implementación, el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía puede ser más alto que el voltaje total de las múltiples celdas 11. El circuito 121 de gestión de carga puede usar directamente el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo de suministro de energía como el primer voltaje. Cuando el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía es excesivamente alto, el circuito 121 de gestión de carga puede reducir adicionalmente el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía para obtener el primer voltaje.
Tal como se ha indicado anteriormente, el esquema de carga convencional está diseñado para una única celda. En el esquema de carga convencional, normalmente se adopta una única celda para suministrar energía al sistema del dispositivo a ser cargado. Por lo tanto, el voltaje de funcionamiento del sistema del dispositivo a ser cargado normalmente coincide con el voltaje de una única celda. En las implementaciones de la divulgación, se adopta un esquema de múltiples celdas. El voltaje total de las múltiples celdas 11 puede ser más alto que el voltaje total del sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado. Por lo tanto, antes de que las múltiples celdas 11 se adopten para suministrar energía al sistema 13, el voltaje total de las múltiples celdas 11 se reducen para hacer que el voltaje reducido satisfaga los requisitos del suministro de energía del sistema 13. En la implementación ilustrada en la Fig. 2, debido a que el circuito 122 de reducción está acoplado a un extremo de salida del circuito 121 de gestión de carga, para simplificar el diseño del circuito, el circuito 121 de gestión de carga puede equiparse con una función de gestión de trayectoria de energía para permitir que las múltiples celdas 11 multiplexen una función de reducción del circuito 122 de reducción cuando las múltiples celdas 11 suministran energía al sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado en un proceso de no carga, simplificando de esta manera el diseño de un circuito de carga y un circuito de suministro de energía del dispositivo a ser cargado.
Específicamente, el circuito 121 de gestión de carga puede estar configurado además para recibir un segundo voltaje desde las múltiples celdas 11 y para transmitir el segundo voltaje al circuito 122 de reducción, cuando el dispositivo 10 a ser cargado no está acoplado con el dispositivo 20 de suministro de energía. El segundo voltaje es igual al voltaje total de las múltiples celdas 11, y el segundo voltaje es más alto que el voltaje de funcionamiento máximo del sistema del dispositivo a ser cargado. El circuito 122 de reducción puede estar configurado además para convertir el segundo voltaje al voltaje de suministro de energía del sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado.
Tal como se ha indicado anteriormente, en implementaciones de la divulgación, el circuito 121 de gestión de carga es el circuito de gestión de carga con la función de gestión de trayectoria de energía. En una etapa de carga, el circuito 121 de gestión de carga puede controlar el circuito 122 de reducción para obtener energía desde el dispositivo de suministro de energía. En una etapa de no carga, el circuito 121 de gestión de carga puede controlar el circuito 122 de reducción para obtener energía desde las múltiples celdas 11. En otras palabras, las implementaciones de la divulgación pueden seleccionar la trayectoria de energía más adecuada para suministrar energía al sistema 13 según las situaciones reales, consiguiendo de esta manera una gestión eficiente y una conmutación dinámica de las trayectorias de energía.
La función de gestión de trayectoria de energía puede conseguirse de varias maneras. Tal como se ilustra en la Fig. 3, el circuito 121 de gestión de carga puede estar provisto de un circuito 1211 de gestión de trayectoria de energía. El circuito 1211 de gestión de trayectoria de energía puede materializarse, por ejemplo, mediante un transistor MOS (semiconductor de óxido metálico) o un diodo. La manera de diseñar el circuito de gestión de trayectoria de energía puede hacer referencia a la técnica relacionada y no se repetirá en el presente documento. El circuito 1211 de gestión de trayectoria de energía ilustrado en la Fig. 3 puede integrarse en un IC de carga.
A continuación, se describirá en detalle el circuito 122 de reducción junto con implementaciones específicas de la divulgación.
Considérese el voltaje de funcionamiento de una única celda entre 3,0 V y 4,35 V como un ejemplo. Debido a que el sistema 13 del dispositivo 10 a ser cargado está diseñado en base a una arquitectura de celda única, el voltaje de funcionamiento del sistema 13 está comprendido también entre 3,0 V y 4,35 V, es decir, un voltaje de funcionamiento mínimo del sistema 13 es generalmente de 3,0 V y un voltaje de funcionamiento máximo del sistema 13 es generalmente de 4,35 V. Con el fin de garantizar el voltaje de suministro de energía normal del sistema 13, el circuito 122 de reducción puede reducir el voltaje total de las múltiples celdas 11 a un valor comprendido entre 3,0 V y 4,35 V. El circuito 122 de reducción puede implementarse de diversas maneras, tales como un circuito de reducción, una bomba de carga, etc.
Con el fin de conseguir un circuito simplificado, el circuito 122 de reducción puede ser una bomba de carga. Con la ayuda de la bomba de carga, la entrada de voltaje (tal como el primer voltaje o el segundo voltaje indicados anteriormente) al circuito 122 de reducción puede reducirse directamente a 1/N veces la magnitud del voltaje total actual, donde N representa el número de celdas incluidas en las múltiples celdas 11. Un circuito de reducción convencional incluye componentes tales como un transistor de conmutación, un inductor, etc. Debido a que el consumo de energía del inductor es elevado, la adopción del circuito de reducción para reducir el voltaje puede resultar en un elevado consumo de energía. En comparación con el circuito de reducción, la bomba de carga utiliza principalmente el transistor de conmutación y un condensador para reducir el voltaje, donde el condensador casi no consume energía adicional. Por lo tanto, la adopción de la bomba de carga puede reducir el consumo de energía causado por la reducción de voltaje. Específicamente, el transistor de conmutación de la bomba de carga controla la carga y la descarga del condensador de una determinada manera y hace que el voltaje de entrada se reduzca en un determinado factor (tal como 1/N) para obtener el voltaje de suministro de energía requerido.
A continuación, se describirán más detalladamente las implementaciones de la divulgación junto con ejemplos específicos. Cabe señalar que, los ejemplos ilustrados en la Fig. 4 son solo para que las personas expertas en la técnica comprendan las implementaciones de la divulgación, en lugar de para limitar las implementaciones de la divulgación a los valores numéricos específicos o a las situaciones específicas de los ejemplos. Las personas expertas en la técnica pueden realizar diversas modificaciones y cambios sin apartarse del alcance de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Tal como se ilustra en la Fig.4, puede usarse un cargador de aumento con la función de gestión de trayectoria de energía como el circuito 121 de gestión de carga. Un pin VCC del cargador de aumento puede acoplarse con un VBUS de una interfaz de carga para recibir el voltaje de entrada (tal como 5 V) desde el dispositivo 20 de suministro de energía. Un pin VBAT del cargador de aumento puede acoplarse con las múltiples celdas 11 para proporcionar el voltaje de carga (más alto que el voltaje total de las múltiples celdas). El cargador de aumento puede incluir además un pin para suministrar energía al sistema 13, para emitir el primer voltaje. El primer voltaje o el segundo voltaje funciona como el voltaje de suministro de energía del sistema 13 después de haber sido reducido por el circuito 122 de reducción. Además, el cargador de aumento tiene la función de gestión de trayectoria de energía y puede controlar el circuito 122 de reducción para obtener energía dinámicamente desde el dispositivo 20 de suministro de energía o las múltiples celdas 11.
Cabe señalar que, en la implementación ilustrada en la Fig.4, el circuito 122 de reducción y el cargador de aumento están dispuestos por separado. Sin embargo, la configuración del circuito 122 de reducción y el cargador de aumento no está limitada en el presente documento. En algunas implementaciones, el circuito 122 de reducción puede estar integrado en el cargador de aumento para hacer que el voltaje emitido desde el pin del cargador de aumento, que puede estar configurado para suministrar energía, satisfaga los requisitos sobre el voltaje del suministro de energía del sistema 13.
En la técnica relacionada, se ha propuesto un dispositivo de suministro de energía configurado para cargar un dispositivo a ser cargado. El dispositivo de suministro de energía funciona en un modo de voltaje constante, donde el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía permanece casi constante, tal como de 5 V, 9 V, 12 V, 20 V, etc.
Sin embargo, el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía no es adecuado para ser aplicado directamente a una batería. En cambio, el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía debe ser convertido por un circuito de conversión del dispositivo a ser cargado, de manera que pueda obtenerse el voltaje de carga y/o la corriente de carga esperados de la batería del dispositivo a ser cargado.
El circuito de conversión está configurado para convertir el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía, de manera que satisfaga los requisitos de voltaje de carga y/o de corriente de carga esperados de la batería.
Como una implementación, el circuito de conversión puede ser un circuito de gestión de carga, tal como un IC de carga, que, cuando la batería está cargada, está configurado para gestionar el voltaje de carga y/o la corriente de carga de la batería. El circuito de conversión funciona como un módulo con retroalimentación de voltaje y/o un módulo con retroalimentación de corriente, para conseguir la gestión del voltaje de carga y/o de la corriente de carga de la batería.
Por ejemplo, un proceso de carga de la batería puede incluir al menos una etapa de carga lenta, una etapa de carga de corriente constante y una etapa de carga de voltaje constante. En la etapa de carga lenta, el circuito de conversión puede utilizar un bucle de retroalimentación de corriente para hacer que la corriente que fluye a la batería en la etapa de carga lenta satisfaga la corriente de carga esperada de la batería (tal como una primera corriente de carga). En la etapa de carga de corriente constante, el circuito de conversión puede utilizar un bucle de retroalimentación de corriente para hacer que la corriente que fluye a la batería en la etapa de carga de corriente constante satisfaga la corriente de carga esperada de la batería (tal como una segunda corriente de carga, que puede ser mayor que la primera corriente de carga). En la etapa de carga de voltaje constante, el circuito de conversión puede utilizar un bucle de retroalimentación de voltaje para hacer que el voltaje aplicado a la batería en la etapa de carga de voltaje constante satisfaga el voltaje de carga esperado de la batería.
Como una implementación, cuando el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía es más alto que el voltaje de carga esperado de la batería, el circuito de conversión puede estar configurado para reducir el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía para hacer que el voltaje de carga reducido cumpla con los requisitos de voltaje de carga esperado de la batería. Como otra implementación, cuando el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía es más bajo que el voltaje de carga esperado de la batería, el circuito de conversión puede estar configurado para aumentar el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía para hacer que el voltaje de carga aumentado cumpla los requisitos de voltaje de carga esperado de la batería.
Como todavía otra implementación, el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía es un voltaje constante de 5V, por ejemplo. Cuando la batería incluye una única celda (por ejemplo, una celda de batería de litio, con un voltaje de corte de carga de 4,2V), el circuito de conversión (tal como un circuito de reducción) puede reducir el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía para hacer que el voltaje de carga reducido cumpla los requisitos de voltaje de carga esperado de la batería.
Como todavía otra implementación, el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía es un voltaje constante de 5V, por ejemplo. Cuando el dispositivo de suministro de energía carga una batería con dos o más celdas individuales acopladas en serie (por ejemplo, una celda de batería de litio, con un voltaje de corte de carga de 4,2V), el circuito de conversión (tal como un circuito de aumento) puede aumentar el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía para hacer que el voltaje de carga aumentado cumpla los requisitos de voltaje de carga esperado de la batería.
El circuito de conversión está limitado por la baja eficiencia de conversión del circuito, lo que resulta en que parte de la energía eléctrica no se convierte y se disipa en forma de calor. El calor puede acumularse en el interior del dispositivo a ser cargado. Debido a que tanto el espacio diseñado como el espacio de disipación de calor del dispositivo a ser cargado son muy pequeños, por ejemplo, el tamaño físico del terminal móvil de un usuario es cada vez más liviano y delgado, y hay un gran número de componentes electrónicos dispuestos densamente en el terminal móvil para mejorar el rendimiento del terminal móvil al mismo tiempo, aumenta la dificultad de diseñar el circuito de conversión. Además, es difícil eliminar rápidamente el calor acumulado en el interior del dispositivo a ser cargado, lo que a su vez resulta en una anomalía en el dispositivo a ser cargado.
Por ejemplo, el calor acumulado en el interior del circuito de conversión puede causar interferencias de calor con los componentes electrónicos cerca del circuito de conversión, lo que resulta en una anomalía en el funcionamiento de los componentes electrónicos. Como otro ejemplo, el calor acumulado en el interior del circuito de conversión puede acortar la vida útil del circuito de conversión y los componentes electrónicos cerca del circuito de conversión. Como todavía otro ejemplo, el calor acumulado en el interior del circuito de conversión puede causar interferencias de calor con la batería, lo que a su vez genera una anomalía en la carga y la descarga de la batería. Como todavía otro ejemplo, el calor acumulado en el interior del circuito de conversión puede elevar la temperatura del dispositivo a ser cargado e influir de esta manera en la experiencia del usuario en el proceso de carga. Como todavía otro ejemplo, el calor acumulado en el interior del circuito de conversión puede resultar en un cortocircuito del propio circuito de conversión, causando una anomalía en la carga, ya que el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía se aplica directamente a la batería. En el caso en el que la batería se carga con un voltaje excesivo durante un tiempo prolongado, puede producirse incluso una explosión de la batería, poniendo de esta manera en riesgo a los usuarios.
Según las implementaciones de la presente divulgación, se proporciona un dispositivo de suministro de energía con voltaje de salida ajustable. El dispositivo de suministro de energía puede adquirir información acerca del estado de una batería. La información del estado de una batería puede incluir una energía actual y/o un voltaje actual de la batería. El dispositivo de suministro de energía puede ajustar el voltaje de salida del propio dispositivo de suministro de energía según la información de estado de la batería adquirida para cumplir los requisitos del voltaje de carga y/o de la corriente de carga esperados de la batería. El voltaje de salida ajustado por el dispositivo de suministro de energía puede aplicarse directamente a la batería para cargar la batería (al que se hace referencia en adelante como "carga directa"). Además, en la etapa de carga de corriente constante de la batería, el voltaje de salida ajustado por el dispositivo de suministro de energía puede aplicarse directamente a la batería para cargar la misma.
El dispositivo de suministro de energía puede funcionar como un módulo de retroalimentación de voltaje y/o un módulo de retroalimentación de corriente, con el fin de conseguir la gestión del voltaje de carga y/o de la corriente de carga de la batería.
El dispositivo de suministro de energía puede ajustar el voltaje de salida del propio dispositivo de suministro de energía según la información de estado de la batería adquirida como se indica a continuación. El dispositivo de suministro de energía puede adquirir la información del estado de la batería en tiempo real y puede ajustar el voltaje de salida del dispositivo de suministro de energía según la información del estado en tiempo real de la batería adquirida en cada momento, con el fin de cumplir con los requisitos del voltaje de carga y/o de la corriente de carga esperados de la batería.
El dispositivo de suministro de energía puede ajustar el voltaje de salida del propio dispositivo de suministro de energía según la información del estado en tiempo real de la batería adquirida de la siguiente manera. Con el aumento del voltaje de la batería en el proceso de carga, el dispositivo de suministro de energía puede adquirir información del estado actual de la batería en diferentes puntos de tiempo en el proceso de carga y puede ajustar en tiempo real el voltaje de salida del propio dispositivo de suministro de energía según la información del estado de corriente de la batería, con el fin de cumplir los requisitos del voltaje de carga y/o de la corriente de carga esperados de la batería.
Por ejemplo, el proceso de carga de la batería puede incluir al menos una de entre la etapa de carga lenta, la etapa de carga de corriente constante y la etapa de carga de voltaje constante. En la etapa de carga lenta, el dispositivo de suministro de energía puede emitir la primera corriente de carga en la etapa de carga lenta para cargar la batería, con el fin de cumplir con los requisitos de la corriente de carga esperada (la primera corriente de carga puede ser una corriente de CC constante) de la batería. En la etapa de carga de corriente constante, el dispositivo de suministro de energía puede utilizar el bucle de retroalimentación de corriente para hacer que la corriente emitida desde el dispositivo de suministro de energía a la batería en la etapa de carga de corriente constante cumpla los requisitos de la batería en lo que se refiere a la corriente de carga esperada, tal como la segunda corriente de carga. La segunda corriente de carga puede ser una corriente con una forma de onda pulsante y puede ser mayor que la primera corriente de carga, donde la corriente máxima de la corriente con forma de onda pulsante en la etapa de carga de corriente constante puede ser mayor que la magnitud de la corriente de CC constante en la etapa de carga lenta, y "corriente constante" en la etapa de carga de corriente constante puede hacer referencia a una situación en la que la corriente máxima o un valor medio de la corriente con forma de onda pulsante permanecen casi constantes. En la etapa de carga de voltaje constante, el dispositivo de suministro de energía puede utilizar el bucle de retroalimentación de voltaje para hacer que el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía al dispositivo a ser cargado en la etapa de carga de voltaje constante (es decir, voltaje de CC constante) permanezca constante.
Por ejemplo, en implementaciones de la presente divulgación, el dispositivo de suministro de energía puede estar configurado principalmente para controlar la etapa de carga de corriente constante de la batería del dispositivo a ser cargado. En otras implementaciones, el control de la etapa de carga lenta y de la etapa de carga de voltaje constante de la batería del dispositivo a ser cargado puede completarse también de manera cooperativa mediante el dispositivo de suministro de energía y un chip de carga adicional del dispositivo a ser cargado. En comparación con la etapa de carga de corriente constante, las energías de carga de la batería recibidas en la etapa de carga lenta y en la etapa de carga de voltaje constante son más bajas, de manera que la pérdida de eficiencia de conversión y la acumulación de calor del chip de carga del dispositivo a ser cargado son aceptables. Cabe señalar que, en las implementaciones de la presente divulgación, la etapa de carga de corriente constante o la etapa de corriente constante puede hacer referencia a un modo de carga de control de la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía, pero no requiere que la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía permanezca completamente constante y puede ser, por ejemplo, que una corriente de pico o un valor medio de una corriente con forma de onda pulsante emitida por el dispositivo de suministro de energía permanezca casi constante, o permanezca casi constante en un determinado período de tiempo. En la práctica, por ejemplo, en la etapa de carga de corriente constante, el dispositivo de suministro de energía normalmente carga la batería en un modo de carga de corriente constante multietapa.
La carga de corriente constante multietapa puede incluir N etapas de corriente constante, donde N es un número entero no menor de dos (N>= 2). En la carga de corriente constante multietapa, una primera etapa de carga comienza con una corriente de carga predeterminada. Las N etapas de corriente constante de la carga de corriente constante multietapa se ejecutan en secuencia desde la primera etapa hasta la N-ésima etapa. Cuando se termina una etapa de corriente constante anterior y se inicia una etapa de corriente constante siguiente, la corriente máxima o un valor medio de la corriente con forma de onda pulsante puede reducirse. Cuando el voltaje de la batería alcanza un valor umbral de voltaje de corte de carga, la carga de corriente constante multietapa pasa a una etapa de corriente constante subsiguiente, es decir, la etapa de corriente constante anterior se termina y se inicia la siguiente etapa de corriente constante. La conversión de corriente entre dos etapas de corriente constante adyacentes puede ser gradual o escalonada.
Además, en el caso en el que la corriente emitida por el dispositivo de suministro de energía es una corriente de CC pulsante, el modo de corriente constante puede hacer referencia a un modo de carga con control de un valor máximo (es decir, corriente máxima) o un valor medio de la corriente de CC pulsante, es decir, que controla que el valor máximo de la corriente emitida por el dispositivo de suministro de energía no sea mayor que la corriente correspondiente al modo de corriente constante. Además, en el caso en el que la corriente emitida por el dispositivo de suministro de energía es una corriente de CA (corriente alterna), el modo de corriente constante puede hacer referencia a un modo de carga con control de un valor máximo de la corriente de CA.
Además, en implementaciones de la presente divulgación, cuando un voltaje con forma de onda pulsante emitido por el dispositivo de suministro de energía se aplica directamente a una batería del dispositivo a ser cargado para cargar la batería, la corriente de carga puede representarse en la forma de una onda pulsante. (como una onda de bollo cocido). Puede entenderse que la corriente de carga puede cargar la batería de manera intermitente. El período de la corriente de carga puede variar con la frecuencia de una entrada de CA, tal como una red eléctrica de CA. Por ejemplo, la frecuencia correspondiente al período de la corriente de carga es N veces (N es un número entero positivo) o N veces el recíproco de la frecuencia de una red eléctrica. Además, cuando la corriente de carga realiza la carga de la batería de manera intermitente, la forma de onda de la corriente correspondiente a la corriente de carga puede incluir un pulso o un grupo de pulsos sincronizados con la red eléctrica.
Como una implementación, en implementaciones de la presente divulgación, cuando la batería se carga (tal como en al menos una de entre la etapa de carga lenta, la etapa de carga de corriente constante y la etapa de carga de voltaje constante), la batería puede recibir una CC pulsante (la dirección permanece constante y la magnitud varía con el tiempo), una CA (tanto la dirección como la magnitud varían con el tiempo) o una CC (es decir, una CC constante, ni la magnitud ni la dirección varían con el tiempo) emitida por el dispositivo de suministro de energía.
Con el fin de ser compatible con los modos de funcionamiento del dispositivo de suministro de energía con voltaje de salida ajustable según las implementaciones de la divulgación y un dispositivo de suministro de energía de la técnica relacionada, en implementaciones de la divulgación, el dispositivo 10 a ser cargado está provisto de un primer canal de carga y un segundo canal de carga, que se describirán en detalle en el presente documento junto con la Fig. 5.
Tal como se ilustra en la Fig. 5, el dispositivo 10 a ser cargado puede incluir un primer canal 14 de carga y un segundo canal 15 de carga. El circuito 12 de conversión puede estar dispuesto en el primer canal 14 de carga. A través del segundo canal 15 de carga, el voltaje de salida y la corriente de salida pueden ser recibidos desde el dispositivo 20 de suministro de energía y pueden ser aplicados directamente a las múltiples celdas 11 para cargar las múltiples celdas 11.
Además, el dispositivo 10 a ser cargado, tal como se ilustra en la Fig. 5, puede incluir además un circuito 16 de control de comunicación. Cuando las múltiples celdas 11 se cargan a través del segundo canal 15 de carga, el circuito 16 de control de comunicación está configurado para comunicarse con el dispositivo 20 de suministro de energía (tal como una comunicación bidireccional, que puede ser realizada, por ejemplo, a través de una línea 18 de comunicación, tal como se ilustra en la Fig.5. La línea 18 de comunicación puede ser, por ejemplo, una línea de datos de una interfaz de comunicación entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo 10 a ser cargado) para controlar el voltaje de salida y/o la corriente de salida recibidos desde el dispositivo 20 de suministro de energía, de manera que el voltaje de salida y/o la corriente de salida recibidos desde el dispositivo 20 de suministro de energía coincidan con una etapa de carga actual de las múltiples celdas 11.
Por ejemplo, cuando las múltiples celdas 11 están en una etapa de carga de voltaje constante, el circuito 16 de control de comunicación puede comunicarse con el dispositivo 20 de suministro de energía para controlar el voltaje de salida y/o la corriente de salida recibidos desde el dispositivo 20 de suministro de energía, para hacer que el voltaje de salida recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía coincida con el voltaje de carga correspondiente a la etapa de carga de tensión constante.
Como otro ejemplo, cuando las múltiples celdas 11 están en una etapa de carga de corriente constante, el circuito 16 de control de comunicación puede comunicarse con el dispositivo 20 de suministro de energía para controlar el voltaje de salida y/o la corriente de salida recibidos desde el dispositivo 20 de suministro de energía, para hacer que la corriente de salida recibida desde el dispositivo 20 de suministro de energía coincida con la corriente de carga correspondiente a la etapa de carga de corriente constante.
Además, en algunas implementaciones, el circuito 16 de control de comunicación puede estar configurado además para controlar la conmutación entre el primer canal 14 de carga y el segundo canal 15 de carga. Específicamente, tal como se ilustra en la Fig. 5, el circuito 16 de control de comunicación puede acoplarse con el segundo canal 15 de carga mediante un conmutador 17 y puede controlar la conmutación entre el primer canal 14 de carga y el segundo canal 15 de carga controlando los estados activado y desactivado del conmutador 17.
De manera alternativa, en algunas implementaciones, cuando el dispositivo 20 de suministro de energía carga las múltiples celdas 11 a través del segundo canal 15 de carga, el dispositivo 10 a ser cargado puede suministrar también energía al sistema 13 según el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo 20 de suministro de energía.
De manera alternativa, en algunas implementaciones, el dispositivo 20 de suministro de energía puede operarse de manera selectiva en un primer modo de carga o en un segundo modo de carga. La velocidad de carga del dispositivo 20 de suministro de energía que carga el dispositivo 10 a ser cargado en el segundo modo de carga es más rápida que la del dispositivo 20 de suministro de energía que carga el dispositivo 10 a ser cargado en el primer modo de carga. En otras palabras, en comparación con el dispositivo 20 de suministro de energía que funciona en el primer modo de carga, el dispositivo 20 de suministro de energía que funciona en el segundo modo de carga requiere menos tiempo para cargar una batería de la misma capacidad. Además, en algunas implementaciones, en el primer modo de carga, el dispositivo 20 de suministro de energía carga las múltiples celdas 11 a través del primer canal 14 de carga; en el segundo modo de carga, el dispositivo 20 de suministro de energía carga las múltiples celdas 11 a través del segundo canal 15 de carga.
El primer modo de carga puede ser un modo de carga normal. El segundo modo de carga puede ser un modo de carga rápida. En el modo de carga normal, el dispositivo 20 de suministro de energía emite una pequeña corriente (normalmente menor de 2,5 A) o adopta una baja energía (normalmente menor de 15 W) para cargar una batería del dispositivo a ser cargado. En el modo de carga normal, la carga completa de una batería de alta capacidad (tal como una batería de 3.000 mA) normalmente requiere varias horas. Sin embargo, en el modo de carga rápida, el dispositivo 20 de suministro de energía puede emitir una corriente elevada (normalmente mayor de 2,5 A, tal como de 4,5 A, 5A o incluso mayor) o puede adoptar una energía más elevada (normalmente mayor de o igual a 15 W) para cargar la batería del dispositivo a ser cargado. En comparación con el modo de carga normal, en el modo de carga rápida, el dispositivo 20 de suministro de energía puede cargar completamente la batería de la misma capacidad en un período de carga significativamente más corto y a una velocidad de carga más alta.
El contenido comunicado entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el circuito 16 de control de comunicación y los modos de control del circuito 16 de control de comunicación en la salida del dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga no están limitados en el presente documento. Por ejemplo, el circuito 16 de control de comunicación puede comunicarse con el dispositivo 20 de suministro de energía para interactuar con el voltaje total actual y/o la energía total actual de las múltiples celdas 11 del dispositivo a ser cargado, y para ajustar el voltaje de salida y/o la corriente de salida del dispositivo 20 de suministro de energía según el voltaje total actual y/o la energía total actual de las múltiples celdas 11. A continuación se describirá en detalle el contenido comunicado entre el circuito 16 de control de comunicación y el dispositivo 20 de suministro de energía y los modos de control del circuito 16 de control de comunicación en la salida del dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga junto con implementaciones específicas de la divulgación.
La descripción anterior no limita la relación maestro-esclavo entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado (o el circuito 16 de control de comunicación del dispositivo a ser cargado). Es decir, uno cualquiera de entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado puede funcionar como un dispositivo maestro para iniciar una comunicación bidireccional y, por consiguiente, el otro de entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado puede funcionar como un dispositivo esclavo para proporcionar una primera respuesta a la comunicación iniciada por el dispositivo maestro. Como una implementación, las identidades del dispositivo maestro y del dispositivo esclavo pueden ser determinadas en un proceso de comunicación comparando los niveles del dispositivo 20 de suministro de energía y del dispositivo a ser cargado con referencia a tierra.
El modo de la comunicación bidireccional entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado no está limitado en el presente documento. En otras palabras, uno cualquiera de entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado puede funcionar como el dispositivo maestro para iniciar la comunicación y, por consiguiente, el otro de entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado puede funcionar como el dispositivo esclavo para proporcionar la primera respuesta a la comunicación iniciada por el dispositivo maestro. Además, el dispositivo maestro puede proporcionar una segunda respuesta a la primera respuesta del dispositivo esclavo, de esta manera, el dispositivo maestro y el dispositivo esclavo completan una negociación relativa a los modos de carga. Como una posible implementación, la carga entre el dispositivo maestro y el dispositivo esclavo puede ejecutarse después de completarse las múltiples negociaciones relativas a los modos de carga entre el dispositivo maestro y el dispositivo esclavo, con el fin de garantizar que el proceso de carga sea seguro y fiable después de las negociaciones.
El dispositivo maestro puede proporcionar la segunda respuesta a la primera respuesta a la comunicación del dispositivo esclavo de la siguiente manera. El dispositivo maestro recibe desde el dispositivo esclavo la primera respuesta a la comunicación y proporciona la segunda respuesta a la primera respuesta del dispositivo esclavo. Como ejemplo, cuando el dispositivo maestro recibe desde el dispositivo esclavo la primera respuesta a la comunicación dentro de un período de tiempo preestablecido, el dispositivo maestro puede proporcionar la segunda respuesta a la primera respuesta del dispositivo esclavo de la siguiente manera. El dispositivo maestro y el dispositivo esclavo completan una negociación relativa a los modos de carga. La carga entre el dispositivo maestro y el dispositivo esclavo se ejecuta en el primer modo de carga o en el segundo modo de carga según el resultado de la negociación, es decir, el dispositivo 20 de suministro de energía es operable en el primer modo de carga o en el segundo modo de carga para cargar el dispositivo a ser cargado según la negociación.
El dispositivo maestro que proporciona la segunda respuesta a la primera respuesta a la comunicación del dispositivo esclavo puede incluir también lo siguiente. Cuando el dispositivo maestro no recibe desde el dispositivo esclavo la primera respuesta a la comunicación dentro de un período de tiempo preestablecido, el dispositivo maestro todavía puede proporcionar la segunda respuesta a la primera respuesta proporcionada por el dispositivo esclavo. Como un ejemplo, cuando el dispositivo maestro no recibe desde el dispositivo esclavo la primera respuesta a la comunicación dentro de un período de tiempo preestablecido, el dispositivo maestro todavía puede proporcionar la segunda respuesta a la primera respuesta proporcionada por el dispositivo esclavo de la siguiente manera: el dispositivo maestro y el dispositivo esclavo completan una negociación relativa a los modos de carga. La carga se ejecuta en el primer modo de carga entre el dispositivo maestro y el dispositivo esclavo, es decir, el dispositivo 20 de suministro de energía es operable en el primer modo de carga para cargar el dispositivo a ser cargado.
De manera alternativa, en algunas implementaciones, después de que el dispositivo a ser cargado, como dispositivo maestro, inicia la comunicación y el dispositivo 20 de suministro de energía, como dispositivo esclavo, proporciona la primera respuesta a la comunicación iniciada por el dispositivo maestro, sin que el dispositivo a ser cargado proporcione la segunda respuesta a la primera respuesta del dispositivo 20 de suministro de energía, puede preverse que el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado completen una negociación relativa a los modos de carga y, de esta manera, el dispositivo 20 de suministro de energía puede determinar realizar la carga del dispositivo a ser cargado en el primer modo de carga o en el segundo modo de carga según el resultado de la negociación.
De manera alternativa, en algunas implementaciones, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía a través de una línea de datos de una interfaz de carga para controlar la salida del dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación realiza una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para negociar los modos de carga entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado.
De manera alternativa, en algunas implementaciones, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para negociar los modos de carga entre el dispositivo 20 de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación recibe una primera instrucción desde el dispositivo 20 de suministro de energía, y la primera instrucción está configurada para preguntar si el dispositivo a ser cargado permite (en otras palabras, activa) o no el segundo modo de carga; el circuito 16 de control de comunicación envía una instrucción de respuesta de la primera instrucción al suministro 20 de energía, y la instrucción de respuesta de la primera instrucción está configurada para indicar si el dispositivo a ser cargado acepta o no permitir el segundo modo de carga; en el caso en el que el dispositivo a ser cargado acepta permitir el segundo modo de carga, el circuito 16 de control de comunicación controla el dispositivo 20 de suministro de energía para cargar las múltiples celdas a través del segundo canal 15 de carga.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía a través de la línea de datos para controlar la salida del dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación realiza una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para determinar el voltaje de carga emitido por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurado para cargar el dispositivo a ser cargado.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para determinar el voltaje de carga emitido por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurado para cargar el dispositivo a ser cargado de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación recibe una segunda instrucción desde el dispositivo 20 de suministro de energía, y la segunda instrucción está configurada para preguntar si el voltaje de carga emitido por el dispositivo 20 de suministro de energía coincide con el voltaje total actual de las múltiples celdas 11 del dispositivo a ser cargado; el circuito 16 de control de comunicación envía una instrucción de respuesta de la segunda instrucción al suministro 20 de energía, y la instrucción de respuesta de la segunda instrucción está configurada para indicar si el voltaje emitido por el dispositivo 20 de suministro de energía coincide con el voltaje total actual de las múltiples celdas 11 o no coincide, es decir, está a niveles de voltaje más altos o está a niveles de voltaje más bajos. De manera alternativa, la segunda instrucción puede estar configurada para preguntar si es adecuado usar el voltaje de salida actual del dispositivo 20 de suministro de energía como el voltaje de carga que es emitido por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurado para cargar el dispositivo a ser cargado. La instrucción de respuesta de la segunda instrucción está configurada para indicar si el voltaje de salida actual del dispositivo 20 de suministro de energía es adecuado o inadecuado, es decir, está a niveles de voltaje más altos o a niveles de voltaje más bajos. Que el voltaje de salida actual del dispositivo 20 de suministro de energía coincida con el voltaje total actual de las múltiples celdas, o que el voltaje de salida actual del dispositivo 20 de suministro de energía sea adecuado para ser usado como el voltaje de carga emitido por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurado para cargar el dispositivo a ser cargado puede entenderse de la siguiente manera. El voltaje de salida actual del dispositivo 20 de suministro de energía es ligeramente más alto que el voltaje total actual de las múltiples celdas, y la diferencia entre el voltaje de salida del dispositivo 20 de suministro de energía y el voltaje total actual de las múltiples celdas 11 está comprendido en un intervalo preestablecido (normalmente a un nivel de voltaje de varios cientos de milivoltios (mV)).
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía a través de la línea de datos para controlar la salida del dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación realiza una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para determinar la corriente de carga emitida por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurada para cargar el dispositivo a ser cargado.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para determinar la corriente de carga emitida por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurada para cargar el dispositivo a ser cargado de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación recibe una tercera instrucción desde el dispositivo 20 de suministro de energía, y la tercera instrucción está configurada para preguntar cuál es la máxima corriente de carga que soporta el dispositivo a ser cargado; el circuito 16 de control de comunicación envía una instrucción de respuesta de la tercera instrucción al dispositivo 20 de suministro de energía, y la instrucción de respuesta de la tercera instrucción está configurada para indicar la máxima corriente de carga que soporta el dispositivo a ser cargado, de manera que el dispositivo 20 de suministro de energía puede determinar la corriente de carga emitida por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurada para cargar el dispositivo a ser cargado, según la máxima corriente de carga que soporta el dispositivo a ser cargado. Debería entenderse que puede haber varias maneras en las que el circuito 16 de control de comunicación determina la corriente de carga emitida por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurada para cargar el dispositivo a ser cargado según la máxima corriente de carga que soporta el dispositivo a ser cargado. Por ejemplo, el dispositivo 20 de suministro de energía puede determinar la máxima corriente de carga que soporta el dispositivo a ser cargado como la corriente de carga que es emitida por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurada para cargar el dispositivo a ser cargado o, de manera integral, puede tener en cuenta la máxima corriente de carga que soporta el dispositivo a ser cargado y otros factores, tales como la capacidad de emisión de corriente del propio dispositivo 20 de suministro de energía, para determinar la corriente de carga emitida por el dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurada para cargar el dispositivo a ser cargado.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía a través de la línea de datos para controlar la salida del dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación realiza una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para ajustar la corriente de salida del dispositivo 20 de suministro de energía cuando la carga se realiza en el segundo modo de carga.
Específicamente, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para ajustar la corriente de salida del dispositivo 20 de suministro de energía de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación recibe una cuarta instrucción desde el dispositivo 20 de suministro de energía, y la cuarta instrucción está configurada para preguntar el voltaje total actual de las múltiples celdas; el circuito 16 de control de comunicación envía una instrucción de respuesta de la cuarta instrucción al dispositivo 20 de suministro de energía, y la instrucción de respuesta de la cuarta instrucción está configurada para indicar el voltaje total actual de las múltiples celdas, de manera que el dispositivo 20 de suministro de energía pueda ajustar la corriente de salida del dispositivo 20 de suministro de energía según el voltaje total actual de las múltiples celdas.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía a través de la línea de datos para controlar la salida del dispositivo 20 de suministro de energía en el segundo modo de carga de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación realiza una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para determinar si hay o no un fallo de contacto en la interfaz de carga.
Específicamente, el circuito 16 de control de comunicación puede realizar una comunicación bidireccional con el dispositivo 20 de suministro de energía para determinar si hay o no un fallo de contacto en la interfaz de carga de la siguiente manera. El circuito 16 de control de comunicación recibe una cuarta instrucción desde el dispositivo 20 de suministro de energía, y la cuarta instrucción está configurada para preguntar el voltaje actual de la batería del dispositivo a ser cargado; el circuito 16 de control de comunicación envía una instrucción de respuesta de la cuarta instrucción al dispositivo 20 de suministro de energía, y la instrucción de respuesta de la cuarta instrucción está configurada para indicar el voltaje actual de la batería del dispositivo a ser cargado, de manera que el dispositivo 20 de suministro de energía pueda determinar si hay o no un fallo de contacto en la interfaz de carga según el voltaje de salida del suministro 20 de energía y el voltaje actual de la batería del dispositivo a ser cargado. Por ejemplo, en el caso en el que el dispositivo 20 de suministro de energía determina que la diferencia entre el voltaje de salida del dispositivo 20 de suministro de energía y el voltaje actual de la batería del dispositivo a ser cargado es mayor que un valor de umbral de voltaje preestablecido, esto indica que la impedancia, que se obtiene dividiendo la diferencia (es decir, la diferencia entre el voltaje de salida del dispositivo 20 de suministro de energía y el voltaje actual de la batería del dispositivo a ser cargado) por la corriente de salida del dispositivo 20 de suministro de energía, es mayor que un valor de umbral de impedancia preestablecido y, de esta manera, puede determinarse que hay un fallo de contacto en la interfaz de carga.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el fallo de contacto en la interfaz de carga puede ser determinado por el dispositivo a ser cargado. Por ejemplo, el circuito 16 de control de comunicación envía una sexta instrucción al dispositivo 20 de suministro de energía, y la sexta instrucción está configurada para preguntar el voltaje de salida del dispositivo 20 de suministro de energía; el circuito 16 de control de comunicación recibe una instrucción de respuesta de la sexta instrucción desde el dispositivo 20 de suministro de energía, y la instrucción de respuesta de la sexta instrucción está configurada para indicar el voltaje de salida del dispositivo 20 de suministro de energía; el circuito 16 de control de comunicación determina si hay o no un fallo de contacto en la interfaz de carga según el voltaje actual de la batería y el voltaje de salida del suministro 20 de energía. Cuando el circuito 16 de control de comunicación determina que hay un fallo de contacto en la interfaz de carga, el circuito 16 de control de comunicación puede enviar una quinta instrucción al dispositivo 20 de suministro de energía, y la quinta instrucción está configurada para indicar un fallo de contacto en la interfaz de carga. Después de recibir la quinta instrucción, el dispositivo 20 de suministro de energía puede salir del segundo modo de carga.
A continuación, se describirá más detalladamente un proceso de comunicación entre el dispositivo de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado (el proceso de comunicación puede ser ejecutado por una unidad de control del dispositivo a ser cargado, por ejemplo) junto con la Fig. 6. Cabe señalar que el objetivo del ejemplo de la Fig. 6 es solo que las personas expertas en la técnica comprendan las implementaciones de la divulgación, en lugar de limitar las implementaciones de la divulgación a los valores numéricos específicos o a las situaciones específicas del ejemplo. Las personas expertas en la técnica pueden realizar diversas modificaciones y disposiciones sin apartarse del alcance de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Tal como se ilustra en la Fig. 6, un procedimiento de comunicación entre el dispositivo de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado (al que se hace referencia también como procedimiento de comunicación de un proceso de carga rápida) puede incluir las siguientes cinco etapas.
Etapa 1:
Una vez que el dispositivo a ser cargado está acoplado con el equipo de suministro de energía, el dispositivo a ser cargado puede detectar el tipo del equipo de suministro de energía a través de la línea de datos D+ y la línea de datos D-. Cuando se detecta que el equipo de suministro de energía es un dispositivo de suministro de energía, la corriente absorbida por el dispositivo a ser cargado puede ser mayor que un valor I2 umbral de corriente preestablecido (puede ser de 1 A, por ejemplo). Cuando el dispositivo de suministro de energía detecta que la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía es mayor o igual que I2 durante una duración preestablecida (puede ser un período T1 de tiempo continuo, por ejemplo), el dispositivo de suministro de energía puede considerar que la identificación del tipo del equipo de suministro de energía por parte del dispositivo a ser cargado está completada. A continuación, el dispositivo de suministro de energía inicia un proceso de negociación con el dispositivo a ser cargado y envía una Instrucción 1 (correspondiente a la primera instrucción indicada anteriormente) al dispositivo a ser cargado, con el fin de preguntar si el dispositivo a ser cargado acepta ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga.
Cuando el dispositivo de suministro de energía recibe una instrucción de respuesta de la Instrucción 1 desde el dispositivo a ser cargado y la instrucción de respuesta de la Instrucción 1 indica que el dispositivo a ser cargado no acepta ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga, el dispositivo de suministro de energía detecta una vez más la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía. Cuando la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía todavía es mayor o igual a I2 durante una duración continua preestablecida (puede ser un período T1 de tiempo continuo, por ejemplo), el dispositivo de suministro de energía envía una vez más la Instrucción 1 al dispositivo a ser cargado para preguntar si el dispositivo a ser cargado acepta ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga. El dispositivo de suministro de energía repite las operaciones anteriores en la Etapa 1 hasta que el dispositivo a ser cargado acepte ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga, o la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía ya no es mayor o igual a I2.
Cuando el dispositivo a ser cargado acepta ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga, el procedimiento de comunicación pasa a la Etapa 2.
Etapa 2:
El voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía puede incluir múltiples grados. El dispositivo de suministro de energía envía la Instrucción 2 (correspondiente a la segunda instrucción indicada anteriormente) al dispositivo a ser cargado para preguntar si el voltaje de salida del dispositivo de suministro de energía (voltaje de salida actual) coincide con el voltaje actual de la batería (voltaje total actual de las múltiples celdas) del dispositivo a ser cargado.
El dispositivo a ser cargado envía una instrucción de respuesta de la Instrucción 2 al dispositivo de suministro de energía para indicar si el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía coincide con el voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas) del dispositivo a ser cargado, está a niveles de voltaje más altos o está a niveles de voltaje más bajos. Cuando la instrucción de respuesta de la Instrucción 2 indica que el voltaje de salida del dispositivo de suministro de energía está a niveles de voltaje más altos o está a niveles de voltaje más bajos, el dispositivo de suministro de energía puede ajustar el voltaje de salida del dispositivo de suministro de energía en un grado y enviar una vez más la Instrucción 2 al dispositivo a ser cargado para preguntar si el voltaje emitido por el dispositivo de suministro de energía coincide o no con el voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas). Las etapas anteriores de la etapa 2 se repiten hasta que el dispositivo a ser cargado determine que el voltaje de salida del dispositivo de suministro de energía coincide con el voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas) del dispositivo a ser cargado y pasa a la Etapa 3.
Etapa 3:
El dispositivo de suministro de energía envía la Instrucción 3 (correspondiente a la tercera instrucción indicada anteriormente) al dispositivo a ser cargado para preguntar por una corriente de carga máxima que soporta el dispositivo a ser cargado. El dispositivo a ser cargado envía una instrucción de respuesta de la Instrucción 3 al dispositivo de suministro de energía para indicar la máxima corriente de carga que soporta el dispositivo a ser cargado. A continuación, pasa a la Etapa 4.
Etapa 4:
El dispositivo de suministro de energía determina, según la máxima corriente de carga que soporta el dispositivo a ser cargado, la corriente de carga que es emitida por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga y configurada para cargar el dispositivo a ser cargado. Pasa a la Etapa 5, es decir, la etapa de carga de corriente constante.
Etapa 5:
Después de pasar a la etapa de carga de corriente constante, el dispositivo de suministro de energía puede enviar la Instrucción 4 (correspondiente a la cuarta instrucción indicada anteriormente) al dispositivo a ser cargado en determinados intervalos de tiempo, para preguntar por el voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas) del dispositivo a ser cargado. El dispositivo a ser cargado puede enviar una instrucción de respuesta de la Instrucción 4 al dispositivo de suministro de energía para retroalimentar el voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas). El dispositivo de suministro de energía puede determinar si la interfaz de carga tiene o no un buen contacto y si es necesario o no reducir la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía, según el voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas). Cuando el dispositivo de suministro de energía determina que hay un fallo de contacto en la interfaz de carga, el dispositivo de suministro de energía puede enviar la Instrucción 5 (correspondiente a la quinta instrucción indicada anteriormente), saliendo de esta manera del segundo modo de carga y reiniciándose para volver a la Etapa 1.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, en la Etapa 1, cuando el dispositivo a ser cargado envía la instrucción de respuesta de la Instrucción 1, la instrucción de respuesta de la Instrucción 1 puede transportar datos (o información) de impedancia de trayectoria del dispositivo a ser cargado. Los datos de impedancia de trayectoria del dispositivo a ser cargado pueden usarse para determinar si la interfaz de carga tiene o no un buen contacto en la Etapa 5.
De manera alternativa, en algunas implementaciones, en la Etapa 2, la duración desde que el dispositivo a ser cargado acepta ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga hasta que el dispositivo de suministro de energía ajusta el voltaje de salida del mismo a un voltaje de carga adecuado puede controlarse dentro de un determinado intervalo. Cuando la duración está más allá del intervalo determinado, el dispositivo de suministro de energía o el dispositivo a ser cargado puede determinar que el proceso de comunicación es anómalo, a continuación, se reinicia y vuelve a la Etapa 1.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, en la Etapa 2, cuando el voltaje de salida del dispositivo de suministro de energía es superior al voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas) del dispositivo a ser cargado en AV (AV puede estar configurado entre 200 mV y 500 mV), el dispositivo a ser cargado puede enviar la instrucción de respuesta de la Instrucción 2 al dispositivo de suministro de energía para indicar que el voltaje de salida del dispositivo de suministro de energía coincide con el voltaje de la batería (el voltaje total de las múltiples celdas) del dispositivo a ser cargado.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, en la Etapa 4, la tasa de ajuste de la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía puede controlarse dentro de un determinado intervalo, con el fin de evitar anomalías en el proceso de carga resultantes de una tasa de ajuste excesivamente elevada.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, en la Etapa 5, la magnitud del cambio de la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía puede controlarse dentro de un intervalo del 5%.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, en la Etapa 5, el dispositivo de suministro de energía puede supervisar en tiempo real la impedancia de la trayectoria de carga. Específicamente, el dispositivo de suministro de energía puede supervisar la impedancia de la trayectoria de un circuito de carga según el voltaje de salida y la corriente de salida del dispositivo de suministro de energía y el voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas) retroalimentado por el dispositivo a ser cargado. Cuando la impedancia de la trayectoria del circuito de carga es más alta que la impedancia de la trayectoria del dispositivo a ser cargado más la impedancia de un cable de carga, esto indica que hay un fallo de contacto en la interfaz de carga y, de esta manera, el dispositivo de suministro de energía deja de cargar el dispositivo a ser cargado en el segundo modo de carga.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, después de que el dispositivo de suministro de energía permite el segundo modo de carga para cargar el dispositivo a ser cargado, los intervalos de tiempo de comunicación entre el dispositivo de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado pueden controlarse dentro de un cierto intervalo, para evitar anomalías de comunicación resultantes de intervalos de tiempo de comunicación excesivamente cortos.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, la detención del proceso de carga (o la detención de la carga del dispositivo a ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga) puede incluir una detención recuperable y una detención no recuperable.
Por ejemplo, cuando se detecta que la batería (las múltiples celdas) del dispositivo a ser cargado está completamente cargada o hay un fallo de contacto en la interfaz de carga, se detiene el proceso de carga, se reinicia un proceso de comunicación de carga y el proceso de carga entra de nuevo a la Etapa 1. A continuación, cuando el dispositivo a ser cargado no acepta ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga, el procedimiento de comunicación no pasará a la Etapa 2. La detención del proceso de carga en este caso puede considerarse como la detención no recuperable.
Para otro ejemplo, cuando hay una anomalía de la comunicación entre el dispositivo de suministro de energía y el dispositivo a ser cargado, se detiene el proceso de carga, se restablece el proceso de comunicación de carga y el proceso de carga pasa una vez más a la Etapa 1. Una vez satisfechos los requisitos de la Etapa 1, el dispositivo a ser cargado acepta ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga para recuperar el proceso de carga. La detención del proceso de carga en este caso puede considerarse como la detención recuperable.
Para todavía otro ejemplo, cuando el dispositivo a ser cargado detecta una anomalía en la batería (las múltiples celdas), se detiene el proceso de carga y se reinicia para pasar una vez más a la Etapa 1. A continuación, el dispositivo a ser cargado no acepta que el dispositivo de suministro de energía cargue el dispositivo a ser cargado en el segundo modo de carga. Después de que la batería (las múltiples celdas) vuelve al estado normal y se cumplen los requisitos de la Etapa 1, el dispositivo a ser cargado acepta ser cargado por el dispositivo de suministro de energía en el segundo modo de carga. La detención del proceso de carga rápida en este caso puede considerarse como detención recuperable.
Las etapas u operaciones de comunicación anteriores de la Fig.6 son solo ilustrativos. Por ejemplo, en la Etapa 1, después de que el dispositivo a ser cargado se acopla con el dispositivo de suministro de energía, la comunicación de intercambio entre el dispositivo a ser cargado y el dispositivo de suministro de energía puede ser iniciada también por el dispositivo a ser cargado. En otras palabras, el dispositivo a ser cargado envía la Instrucción 1, para preguntar si el dispositivo de suministro de energía permite o no el segundo modo de carga. Cuando el dispositivo a ser cargado recibe una instrucción de respuesta desde el dispositivo de suministro de energía que indica que el dispositivo de suministro de energía acepta cargar el dispositivo a ser cargado en el segundo modo de carga, el dispositivo de suministro de energía empieza a cargar la batería (las múltiples celdas) del dispositivo a ser cargado en el segundo modo de carga.
Para otro ejemplo, después de la Etapa 5, el procedimiento de comunicación puede incluir además la etapa de carga de voltaje constante. Específicamente, en la Etapa 5, el dispositivo a ser cargado puede retroalimentar el voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas) al dispositivo de suministro de energía. Cuando el voltaje actual de la batería (el voltaje total actual de las múltiples celdas) alcanza un valor umbral de voltaje de carga en la etapa de carga de voltaje constante, la etapa de carga pasa a la etapa de carga de voltaje constante desde la etapa de carga de corriente constante. En la etapa de carga de voltaje constante, la corriente de carga ser reduce gradualmente. Cuando la corriente de carga se reduce a un cierto valor umbral, indica que la batería (las múltiples celdas) del dispositivo a ser cargado está completamente cargada y, de esta manera, se completa todo el proceso de carga.
Las implementaciones del aparato de la divulgación se han descrito en detalle anteriormente junto con la Fig. 1 a la Fig. 6. A continuación, se describirán en detalle implementaciones de métodos de la divulgación junto con la Fig. 7. Debería entenderse que la descripción del método y la descripción del aparato se corresponden entre sí. En aras de la simplicidad, se omitirá de manera apropiada una descripción repetida.
La Fig. 7 es un diagrama de flujo esquemático que ilustra un método de carga según una implementación de la presente divulgación. El método de carga ilustrado en la Fig. 7 es aplicable a un dispositivo a ser cargado (tal como el dispositivo 10 a ser cargado indicado anteriormente). El dispositivo a ser cargado incluye múltiples celdas acopladas en serie, un circuito de conversión, un primer canal de carga y un segundo canal de carga. El circuito de conversión está configurado para recibir un voltaje de entrada desde un dispositivo de suministro de energía, para convertir el voltaje de entrada a un voltaje de carga para las múltiples celdas y a un voltaje de suministro de energía para un sistema del dispositivo a ser cargado, para cargar las múltiples celdas según el voltaje de carga y para suministrar energía al sistema del dispositivo a ser cargado según el voltaje del suministro de energía. El circuito de conversión está dispuesto en el primer canal de carga. A través del segundo canal de carga, el voltaje de salida y la corriente de salida se reciben desde el dispositivo de suministro de energía y se aplican directamente a las múltiples celdas para cargar las múltiples celdas. El método ilustrado en la Fig. 7 incluye las siguientes operaciones.
En 710, se comunica con el dispositivo de suministro de energía para controlar el voltaje de salida y/o la corriente de salida recibidos desde el dispositivo de suministro de energía de manera que coincida con una etapa de carga actual de las múltiples celdas, cuando las múltiples celdas se cargan a través del segundo canal de carga.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito de conversión incluye un circuito de gestión de carga y un circuito de reducción. El circuito de gestión de carga está configurado para recibir el voltaje de entrada y para convertir el voltaje de entrada al voltaje de carga y a un primer voltaje. La primera tensión es más alta que un voltaje de funcionamiento máximo del sistema del dispositivo a ser cargado. El circuito de reducción está configurado para recibir el primer voltaje y para convertir el primer voltaje al voltaje del suministro de energía para el sistema del dispositivo a ser cargado.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito de gestión de carga está configurado además para recibir un segundo voltaje desde las múltiples celdas y para transmitir el segundo voltaje al circuito de reducción, cuando el dispositivo a ser cargado no está acoplado con el dispositivo de suministro de energía. El segundo voltaje es igual al voltaje total de las múltiples celdas, y el segundo voltaje es más alto que el voltaje de funcionamiento máximo del sistema del dispositivo a ser cargado. El circuito de reducción está configurado además para convertir el segundo voltaje al voltaje de suministro de energía para el sistema del dispositivo a ser cargado.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito de reducción es una bomba de carga.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el voltaje de entrada proporcionado por el dispositivo de suministro de energía es más bajo que el voltaje total de las múltiples celdas. El circuito de gestión de carga incluye un circuito de aumento y un IC de carga.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el circuito de aumento y el IC de carga están integrados en el mismo chip.
Opcionalmente, en algunas implementaciones, el método ilustrado en la Fig. 7 puede incluir además controlar la conmutación entre el primer canal de carga y el segundo canal de carga.
La totalidad o parte de las implementaciones anteriores pueden implementarse mediante software, hardware, firmware o cualquier otra combinación de los mismos. Cuando se implementa mediante software, la totalidad o parte de las implementaciones anteriores pueden implementarse en la forma de un producto de programa de ordenador. El producto de programa informático incluye una o más instrucciones de ordenador. Cuando las instrucciones de ordenador se aplican y ejecutan en un ordenador, se realizan la totalidad o parte de las operaciones o las funciones de las implementaciones de la divulgación. El ordenador puede ser un ordenador de propósito general, un ordenador de propósito especial, una red de ordenadores u otros aparatos programables. La instrucción de ordenador puede almacenarse en un medio de almacenamiento legible por ordenador o puede transmitirse desde un medio de almacenamiento legible por ordenador a otro medio de almacenamiento legible por ordenador. Por ejemplo, la instrucción de ordenador puede transmitirse desde un sitio web, un ordenador, un servidor o un centro de datos a otro sitio web, ordenador, servidor o centro de datos, de manera cableada o inalámbrica. Los ejemplos del modo cableado pueden ser un cable coaxial, una fibra óptica, una línea de abonado digital (DSL), etc. El modo inalámbrico puede ser, por ejemplo, infrarrojo, inalámbrico, microondas, etc. El medio de almacenamiento legible por ordenador puede ser cualquier medio utilizable accesible por ordenador o un dispositivo de almacenamiento de datos, tal como un servidor, un centro de datos o similar, que está integrado con uno o más medios utilizables. El medio utilizable puede ser un medio magnético (tal como un disco flexible, un disco duro o una cinta magnética), un medio óptico (tal como un disco de video digital (DVD)) o un medio semiconductor (tal como un disco de estado sólido (SSD)), etc.
Las personas expertas en la técnica apreciarán que las unidades (incluyendo las subunidades) y las operaciones algorítmicas de los diversos ejemplos descritos en conexión con las implementaciones de la presente pueden implementarse mediante hardware electrónico o mediante una combinación de software de ordenador y hardware electrónico. El hecho de que estas funciones sean realizadas mediante hardware o software depende de la aplicación y de las restricciones de diseño de la solución técnica asociada. Un técnico profesional puede usar diferentes métodos con relación a cada aplicación particular para implementar la funcionalidad descrita, pero dichos métodos no deberían considerarse como fuera del alcance de la divulgación.
Se apreciará que los sistemas, los aparatos y los métodos divulgados en las implementaciones en el presente documento pueden implementarse también de diversas otras maneras. Por ejemplo, las implementaciones de aparatos anteriores son meramente ilustrativas, por ejemplo, la división de unidades (incluyendo las subunidades) es solo una división de funciones lógicas, y pueden existir otras maneras de división en la práctica, por ejemplo, múltiples unidades (incluyendo subunidades) o componentes pueden combinarse o pueden integrarse en otro sistema, o algunas características pueden ignorarse o pueden no incluirse. En otros aspectos, el acoplamiento o el acoplamiento directo o la conexión de comunicación tal como se ilustra o se describe puede ser un acoplamiento indirecto o una conexión de comunicación a través de alguna interfaz, dispositivo o unidad, y puede ser eléctrico, mecánico o de otro tipo.
Las unidades separadas (incluyendo las subunidades) ilustradas pueden estar o no físicamente separadas. Los componentes o las partes mostrados como unidades (incluyendo las subunidades) pueden ser o no unidades físicas, y pueden residir en una ubicación o pueden estar distribuidos en múltiples unidades en red. Algunas o la totalidad de las unidades (incluyendo las subunidades) pueden adoptarse de manera selectiva según las necesidades prácticas para conseguir los objetivos deseados de la divulgación.
Además, diversas unidades funcionales (incluyendo las subunidades) descritas en las implementaciones del presente documento pueden integrarse en una unidad de procesamiento o pueden estar presentes como una serie de unidades separadas físicamente, y dos o más unidades pueden integrarse en una.
Aunque la divulgación se ha descrito en conexión con ciertas implementaciones, debe entenderse que la divulgación no está limitada a las implementaciones divulgadas, sino que, por el contrario, pretende cubrir diversas modificaciones y disposiciones incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo (10) a ser cargado, que comprende:
múltiples celdas (11) acopladas en serie; y
un circuito (12) de conversión, configurado para recibir un voltaje de entrada desde un dispositivo (20) de suministro de energía, para convertir el voltaje de entrada a un voltaje de carga para las múltiples celdas (11) y a un voltaje de suministro de energía para un sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado, para cargar las múltiples celdas (11) según el voltaje de carga, y para suministrar energía al sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado según el voltaje de suministro de energía,
comprendiendo el dispositivo a ser cargado:
un primer canal (14) de carga, en el que está dispuesto el circuito (12) de conversión;
un segundo canal (15) de carga, a través del cual el voltaje de salida y la corriente de salida se reciben desde el dispositivo (20) de suministro de energía y se aplican directamente a las múltiples celdas (11) para cargar las múltiples celdas (11); y
un circuito (16) de comunicación y de control, configurado para comunicarse con el dispositivo (20) de suministro de energía para controlar el voltaje de salida y/o la corriente de salida recibidos desde el dispositivo (20) de suministro de energía de manera que coincida con una etapa de carga actual de las múltiples celdas (11), cuando las múltiples celdas (11) se cargan a través del segundo canal (15) de carga; estando el circuito (16) de comunicación y de control configurado además para controlar la conmutación entre el primer canal (14) de carga y el segundo canal (15) de carga.
2. Dispositivo (10) a ser cargado según la reivindicación 1, en el que el circuito (12) de conversión comprende:
un circuito (121) de gestión de carga, configurado para recibir el voltaje de entrada y para convertir el voltaje de entrada al voltaje de carga y a un primer voltaje, siendo el primer voltaje más alto que el voltaje de funcionamiento máximo del sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado; y
un circuito (122) de reducción, configurado para recibir el primer voltaje y para convertir el primer voltaje al voltaje del suministro de energía para el sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado.
3. Dispositivo (10) a ser cargado según la reivindicación 2, estando el circuito (121) de gestión de carga configurado además para recibir un segundo voltaje desde las múltiples celdas (11) y para transmitir el segundo voltaje al circuito (122) de reducción, cuando el dispositivo (10) a ser cargado no está acoplado con el dispositivo (20) de suministro de energía; siendo el segundo voltaje igual al voltaje total de las múltiples celdas (11), y siendo el segundo voltaje más alto que el voltaje de funcionamiento máximo del sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado; y
estando el circuito (122) de reducción configurado además para convertir el segundo voltaje al voltaje del suministro de energía para el sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado.
4. Dispositivo (10) a ser cargado según la reivindicación 2 o 3, estando el circuito (122) de reducción implementado con una bomba de carga.
5. Dispositivo (10) a ser cargado según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, siendo el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo (20) de suministro de energía más bajo que el voltaje total de las múltiples celdas (11); y
el circuito (121) de gestión de carga es un circuito integrado de carga con una función de aumento.
6. Dispositivo (10) a ser cargado según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, el circuito (121) de gestión de carga está configurado para aumentar primero el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo (20) de suministro de energía y, a continuación, para convertir el voltaje aumentado al voltaje de carga que coincide con una etapa de carga actual de las múltiples celdas (11); o
el circuito (121) de gestión de carga está configurado para ajustar el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo (20) de suministro de energía primero para hacer que el voltaje ajustado coincida con una etapa de carga actual de una única celda y, a continuación, para aumentar el voltaje ajustado para obtener el voltaje de carga para las múltiples celdas (11).
7. Dispositivo (10) a ser cargado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende:
el circuito (12) de conversión está configurado para ajustar el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo (20) de suministro de energía para obtener el voltaje de carga, cuando el voltaje de entrada recibido desde el dispositivo (20) de suministro de energía es más alto que el voltaje total de las múltiples celdas (11).
8. Método de carga, aplicable a un dispositivo (10) a ser cargado, comprendiendo el dispositivo a ser cargado: múltiples celdas (11) acopladas en serie;
un circuito (12) de conversión, configurado para recibir un voltaje de entrada desde un dispositivo (20) de suministro de energía, para convertir el voltaje de entrada a un voltaje de carga para las múltiples celdas (11) y a un voltaje de suministro de energía para un sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado, para cargar las múltiples celdas (11) según el voltaje de carga, y para suministrar energía al sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado según el voltaje de suministro de energía;
un primer canal (14) de carga, en el que está dispuesto el circuito (12) de conversión; y
un segundo canal (15) de carga, a través del cual el voltaje de salida y la corriente de salida se reciben desde el dispositivo (20) de suministro de energía y se aplican directamente a las múltiples celdas (11) para cargar las múltiples celdas (11); y
el comprendiendo el método de carga:
comunicarse con el dispositivo (20) de suministro de energía para controlar el voltaje de salida y/o la corriente de salida recibidos desde el dispositivo (20) de suministro de energía de manera que coincida con una etapa de carga actual de las múltiples celdas (11), cuando las múltiples celdas (11) se cargan a través del segundo canal (15) de carga.
9. Método según la reivindicación 8, comprendiendo el circuito (12) de conversión:
un circuito (121) de gestión de carga y un circuito (122) de reducción, comprendiendo el método recibir por parte del circuito (121) de gestión de carga el voltaje de entrada y convertir el voltaje de entrada al voltaje de carga y a un primer voltaje, siendo el primer voltaje más alto que un voltaje de funcionamiento máximo del sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado; y
recibir por parte del circuito (122) de reducción el primer voltaje y convertir el primer voltaje al voltaje de suministro de energía para el sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado.
10. Método según la reivindicación 9, que comprende además recibir por parte del circuito (121) de gestión de carga un segundo voltaje desde las múltiples celdas (11) y transmitir el segundo voltaje al circuito (122) de reducción, cuando el dispositivo (10) a ser cargado no está acoplado con el dispositivo (20) de suministro de energía; siendo el segundo voltaje igual al voltaje total de las múltiples celdas (11), y siendo el segundo voltaje más alto que el voltaje de funcionamiento máximo del sistema del dispositivo (10) a ser cargado; y
convertir por parte del circuito (122) de reducción el segundo voltaje al voltaje de suministro de energía para el sistema (13) del dispositivo (10) a ser cargado.
11. Método según la reivindicación 9 o 10, que comprende además implementar el circuito (122) de reducción con una bomba de carga.
12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, siendo el voltaje de entrada proporcionado por el dispositivo (20) de suministro de energía más bajo que el voltaje total de las múltiples celdas (11); y comprendiendo el circuito (121) de gestión de carga un circuito de aumento y un IC de carga.
13. Método según la reivindicación 12, que comprende además integrar el circuito de aumento y el IC de carga en el mismo chip.
14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, que comprende, además:
controlar la conmutación entre el primer canal (14) de carga y el segundo canal (15) de carga.
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