KR20180108750A - 다수의 전원들로 배터리를 동시에 충전하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

다수의 전원들로 배터리를 동시에 충전하기 위한 시스템들 및 방법들 Download PDF

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Abstract

전력 관리를 위한 시스템들 및 방법들이 본 명세서에 개시된다. 하나의 개시된 실시예에서, 배터리 충전 시스템은 하나 이상의 게이지들에 의해 취해진 측정들에 기초하여 폐-루프 충전 서보 타겟을 사용하여 다수의 전원들로 동시에 배터리를 충전하기 위한(그리고/또는 시스템 부하에 전력을 제공하기 위한) 배터리 충전기를 포함한다. 일부 실시예들에서, 다수의 전원들은 예를 들어 하나 이상의 배터리 충전 파라미터들을 특정하는 충전 프로파일 뿐만 아니라 배터리에 결합된 다수의 전원들 중 하나 이상에 대해 결정된 우선순위 레벨들에 따라 동시에 활용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 주어진 전원의 우선순위 레벨은 고정되지 않고; 오히려, 주어진 전원에 대한 우선순위 레벨은 주어진 전원의 특성들에 기초하여 변할 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 전원들에 대한 우선순위 레벨들은 캐스케이드된 전압 타겟 값들을 사용하여 구현된다.

Description

다수의 전원들로 배터리를 동시에 충전하기 위한 시스템들 및 방법들
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 3월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/083,917호 및 2016년 3월 8일자로 출원된 미국 가출원 제62/305,344호에 대한 우선권을 주장하며, 본 출원인에게 양도되어 공동으로 계류중인 미국 특허 출원 제14/323,961호의 청구 대상과 관련되며, 상기 출원들의 내용들은 그 전체가 본원에 통합된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 전력 관리 및 배터리 충전 시스템들에 관한 것이다. 더 상세하게는, 폐-루프 충전 서보(servo)를 사용하여 다수의 전원들로 배터리를 동시에 충전하기 위한 배터리 충전 시스템과 관련된 실시 예가 개시된다. 다른 실시예들이 또한 본 명세서에 기술된다.
오늘날 많은 전자 디바이스들, 특히 휴대용 전자 디바이스들은, 메인 전기 또는 다른 전통적인 유선 전원들이 이용가능하지 않은 경우 전력을 위해 배터리들을 사용한다. 많은 경우들에서, 이러한 휴대용 전자 디바이스들이 다수의 상이한 외부(또는 내부) 전원들을 사용하여 그들의 배터리(또는 배터리들)를 동시에 충전할 수 있는 것이 바람직할 것이다. 이러한 시스템은 예를 들어 유선 전력 어댑터로부터 디바이스를 충전하기 위한 전통적인 충전 포트 뿐만 아니라 USB-C 포트들과 같은 다수의 충전 가능한 포트들 둘 모두를 갖는 랩탑을 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들에 따르면, 다수의 전원들로부터 배터리를 동시에 충전하기 위한 우선순위화된 시스템이 달성된다. 단일 전원을 충전기의 입력으로 선택하는 대신에, 다수의 전원 각각이 자기 자신의 전력 변환기를 활용할 수 있고, 전원 변환기들 및 배터리 모두의 출력들은 시스템 부하에 전력을 공급하고/하거나 배터리를 충전하기 위해 공통 VMAIN 시스템 레일에 직접 연결될 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서 상에서 실행되는 폐-루프 서보는 다수의 전원들 사이를 조정하고 효율적인 방식으로 배터리를 충전하기 위해 활용될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 도 1의 회로 토폴로지에 도시된 패스 FET(140) 및 충전 FET(185)는 전자 디바이스의 배터리 팩 내의 배터리 게이지에 의해 제어되는 단일 충전/패스 FET로 결합될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 배터리 게이지는 또한 시스템 안전을 담당할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, (배터리 충전 시스템에서의) 배터리 충전 프로세스의 폐-루프 제어는 공지된 우선순위 방식 및 배터리 및/또는 다수의 전력 변환기들에 위치된 하나 이상의 센서들에 의해 취해진 측정들에 기초하여 배터리 충전을 제어하도록 다수의 전력 변환기들의 전압 타겟들을 조정함으로써 달성된다.
일부 실시예들에 따르면, 예를 들어 마이크로프로세서를 사용하여 구현되는 충전 제어기는 피드백 제어 루프 알고리즘(또는 프로세스)에 따라 제1 주파수에서 서보 타겟을 반복적으로 결정 또는 업데이트한다. 피드백 제어 루프 프로세스는 a) 하나 이상의 배터리 파라미터들에 대한 타겟 값들을 특정하는 원하는 그리고 미리 결정된 충전 프로파일과, b) 현재 배터리 전류, 현재 배터리 전압, 현재 배터리 온도 또는 추론된 메트릭, 예를 들어, 배터리 게이지 및 그 센서들에 의해 제공될 수 있는 충전 상태, 리튬 표면 농도 또는 배터리 용량으로 나눈 전류 중 하나 이상을 비교하는 것에 기초하여 에러 값들을 계산할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 가장 높은 우선순위 전원의 타겟 전압은 비례-적분-미분(PID) 제어기의 출력으로 설정될 수 있으며, 이러한 출력은 또한 본 명세서에서 VSERVO로 지칭된다. 그 다음, 두번째로 높은 우선순위 전원의 타겟 전압은 제1 우선순위 전원 타겟의 타겟 전압 마이너스 고정된 '전압 차이' 양으로 설정될 수 있다. 전압 차이 양은 예를 들어 2개의 전력 변환기들의 정확도들에 의해 결정될 수 있으며, 전압 차이 오프셋 양은, 전력 변환기들의 정확도들이 주어지면 2개의 전압 타겟들이 결코 부주의하게 중첩되지 않을 수 있는 것을 보장하도록 설정된다. 상이한 전력 변환기들을 전력 변환기들의 정확도들 초과만큼 분리된 타겟들로 설정함으로써, 제어 서보는 전력 변환기들을 동시에 우선순위화하고 전력 변환기들이 VMAIN 전압의 제어에 대해 서로 싸우는 것을 방지한다.
2개 초과의 전력 변환기들을 갖는 시스템에서, 우선순위 방식은, 각각의 전력 변환기에 대한 타겟 전압들을 내림차순 우선순위 순서로 각각의 전력 변환기에 대한 점점 더 낮은 값들로 '캐스케이딩'함으로써, 예를 들어, 각각의 전력 변환기의 전압 타겟을, 바로 위의 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 전압 타겟으로부터 추가적인 '전압 차이' 양만큼 감소시킴으로써, 나머지 전력 변환기들의 전압 타겟들을 더 낮은 타겟 전압들을 갖도록 설정하는 것을 계속함으로써 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압 차이 양은 예를 들어 전압 및/또는 온도와 같은 동작 조건들에 따라 변동할 수 있는 각각의 전력 변환기들에 대한 에러 마진(margin of error)에 의해 결정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 고정되기보다는, '전압 차이' 양은 인접한 우선순위 레벨들을 갖는 전력 변환기들의 상이한 쌍들 사이에서 상이할 수 있다.
실시예들에 따르면, 전원 우선순위는 특정 전력 변환기에 고정되지 않으며 그 대신 전원의 특성들에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 다수의 충전 가능한 USB-C 포트들을 갖는 시스템에서, 가장 높은 전력 능력을 갖는 전원이 가장 높은 우선순위 변환기로서 선택될 수 있고, 어느 포트인지는 가장 높은 전력이 가능한 전원이 어느 USB-C 포트에 연결되는지에 의존할 것이다.
일 실시예에서, 배터리 충전 시스템에 의해 수행되는 방법은 배터리의 하나 이상의 센서들 및/또는 센서 회로에 의해, 배터리 전류, 배터리 전압, 배터리 온도, 또는 추론된 메트릭, 예를 들어, 충전 상태, 또는 배터리 팩 또는 배터리 팩의 셀의 배터리 용량으로 나눈 배터리 전류 중 적어도 하나를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은, 하나 이상의 센서들과 결합된 충전 제어기에 의해, 측정된 배터리 측 전류, 배터리 측 전압, 배터리 측 온도 또는 추론된 메트릭, 예를 들어, 충전 상태, 또는 배터리 용량으로 나눈 배터리 전류에 기초하는 제1 피드백 제어 루프 프로세스에 따라 가변 서보 타겟을 반복적으로 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다. 서보 타겟을 결정하는 단계는 미리 결정된 또는 저장된 충전 우선순위 프로파일에 기초하여 다수의 전력 변환기들 각각에 대한 프로파일 전압 타겟 및 프로파일 전류 타겟을 결정하는 단계, 및 측정된 배터리 전압을 프로파일 전압 타겟들과 비교하는 단계 및/또는 다수의 전력 변환기들 각각에 대한 에러를 결정하기 위해 측정된 배터리 전류를 프로파일 전류 타겟들과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 그 다음, 서보 타겟은 제1 피드백 제어 루프 프로세스에 따라 복수의 전력 변환기들 각각에 대해 결정된 에러들에 기초하여 결정될 수 있다. 방법은 충전 제어기에 의해, 배터리 팩의 단자 및 시스템 부하에 직접 연결된 전력 공급 레일 상에 출력 전압들을 각각 생성하는 하나 이상의 전력 변환 회로들을 반복적으로 조정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 생성된 전압은 서보 타겟에 따르고, 서보 타겟은 결정된 프로파일 타겟들에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 피드백 제어 루프 프로세스들은 예를 들어 제로가 아닌 적분기 이득을 갖고, 심지어 제로로 설정(또는 생략)될 수 있는 비례 또는 미분 이득들에 대해 (안정성 이외의) 어떠한 요건들도 갖지 않는 PID 제어 방식을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 충전 시스템 및 방법은 PID 제어 방식에서 완전한 '와인드업(windup)'을 방지한다. 충전기 제어기는 배터리 전압 레일 이외의 임의의 타겟이 다수의 전력 변환기들 중 임의의 것의 제어를 제한하고 있는 경우 통지를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 방법은 다수의 전력 변환기들 중 임의의 것이 전력 변환기의 입력 전압, 전력 변환기의 입력 전류 또는 전력 변환기의 듀티 사이클에 의해 제한되는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 입력 전압, 입력 전류, 다이 열 제한 또는 듀티 사이클이 연결된 다수의 전력 변환기들 각각을 제한하고 있는 경우, 충전 시스템은 소위 와인드업 조건을 방지하기 위해 서보 타겟의 반복적인 결정 또는 업데이트를 중단하도록 구성될 수 있다. 한편, 전력 변환기들 중 적어도 하나가 그렇게 제한되지 않으면, 충전 시스템은 서보 타겟 및 타겟 전압들의 반복적인 결정 또는 업데이트를 계속할 수 있다.
또한, 실시예들은 배터리 충전 프로세스를 제어하기 위한 컴퓨터 판독가능 명령어들을 갖는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 명령어들은 배터리 충전 시스템이 전술한 방법들을 구현하게 할 수 있다.
상기 발명의 내용은 본 발명의 모든 양태들의 총망라 목록을 포함하지는 않는다. 본 발명은 상기에 요약된 다양한 태양들의 모든 적합한 조합들로부터 실시될 수 있는 모든 시스템들 및 방법들뿐만 아니라, 아래의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 개시되고, 특히 본 출원과 함께 제출된 청구범위에서 지적된 것들을 포함한다는 것이 고려된다. 그러한 조합들은 상기의 발명의 내용에서 구체적으로 언급되지 않은 특정한 이점들을 갖는다.
본 발명의 실시예들은 첨부 도면의 도면들에서 제한으로서가 아니라 예로서 도시되며, 첨부 도면에서 유사한 도면 부호는 유사한 요소들을 표시한다. 본 개시내용에서 본 발명의 "일" 또는 "하나의" 실시예에 대한 참조들은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 이들은 적어도 하나를 의미함을 유의해야 한다. 또한, 편의상, 본 발명의 하나 초과의 실시예의 특징부들 또는 본 발명의 하나 초과의 종류들을 예시하기 위해 소정 도면이 여기에 사용될 수 있고, 도면에서의 모든 요소들이 소정 실시예 또는 종류들에 필요하지는 않을 수 있다.
도 1은 표준 다중 전원 배터리 충전 시스템의 개략도이다.
도 2는 하나 이상의 실시예들에 따라, 배터리와 통신하는 충전기를 갖는 다중 전원 배터리 충전 시스템의 개략도이다.
도 3은 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 배터리 충전 시스템을 위한 폐-루프 충전 서보 제어기의 개략도이다.
도 4a는 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 폐-루프 배터리 충전 시스템을 위한 제어 방식을 도시하는 블록도이다.
도 4b는 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 폐-루프 배터리 충전 시스템을 위한 제어 방식을 도시하는 블록도이다.
도 5는 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 폐-루프 배터리 충전 시스템을 동작시키기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 폐-루프 배터리 충전 시스템을 갖는 전자 디바이스의 개략도이다.
하기의 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 다수의 특정 상세 사항들이 본 발명의 개념의 철저한 이해를 제공하기 위해 기재된다. 이러한 설명의 일부로서, 본 개시내용의 도면들의 일부는 본 발명을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 구조들 및 디바이스들을 블록도 형태로 나타낸다. 명료하도록, 실제 구현예의 모든 특징부들이 본 명세서에 기술되지는 않는다. 게다가, 본 개시내용에 사용된 표현은 원칙적으로 가독성 및 교육 목적들을 위해 선택되었으며, 본 발명의 요지를 기술하거나 제한하도록 선택되지는 않아서, 그러한 본 발명의 요지를 결정하기 위해 청구범위에 대한 의존이 필요할 수 있다. "일 실시예"에 대한 또는 "실시예"에 대한 본 개시내용에서의 언급은 실시예와 관련되어 기술되는 특정한 특징부, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 구현에 포함된다는 것을 의미하며, "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 다수의 언급들이 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것으로서 이해되어서는 안된다.
본 명세서에 기술된 실시예들은 배터리들에 의해 전력이 공급되는 전자 디바이스들에서 사용하기 위한 배터리 충전 시스템들에 관한 것이다. 일부 실시예들이 휴대용 전자 디바이스들 내부에의 통합에 관해 특정하게 기술되지만, 그 실시예들은 그렇게 제한되지 않고, 소정 실시예들이 또한 다른 사용들에 적용가능할 수 있다. 예를 들어, 아래에 기술되는 실시예들 중 하나 이상은, 디바이스들 또는 장치들이 통상적으로 단일 위치에서 동작하는지 여부와 무관하게, 배터리들에 의해 전력이 공급되는 디바이스들 또는 장치들 내에 통합될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 도면들을 참조하여 설명된다. 그렇지만, 소정 실시예들은 이러한 특정 세부 사항들 중 하나 이상 없이, 또는 다른 알려진 방법들 및 구성들과 조합되어 실시될 수 있다. 하기의 설명에서, 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 구성들, 치수들 및 프로세스들과 같은 많은 특정 세부 사항들이 기재된다. 다른 경우에, 잘 알려진 프로세스들 및 제조 기법들은 설명을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 특별히 상세히 기술되지 않았다. 또한, 특정 특징들, 구조들, 구성들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
일 양태에서, 배터리 충전 시스템의 일 실시예는 예를 들어, 배터리 게이지에 의해 배터리에서 취해진 측정들에 기초한 충전 프로세스의 폐-루프 제어를 포함한다. 배터리 게이지는 배터리의 센서 회로를 사용하여 배터리의 특성들, 예를 들어, 셀 전류, 셀 전압 및/또는 셀 온도를 측정하고 그러한 측정들을 제어기에 제공할 수 있다. 제어기는 이러한 측정들, 추론된 메트릭들(예를 들어, 충전 상태 또는 배터리 제어기에 대한 배터리 용량으로 나눈 배터리 전류) 및/또는 충전 프로파일 정보를 사용하여, 서보 타겟 및/또는 배터리를 동시에 충전하기 위해 사용되고 있는 다수의 전력 변환기들 각각에 대한 타겟 전압들을 결정할 수 있다.
예를 들어, 배터리 충전기는 충전 프로파일의 적어도 하나의 타겟 값과 서보 타겟을 제1 레이트로 반복적으로 업데이트하기 위해 수신된 측정들 사이의 비교에 기초하여 피드백 제어 루프 프로세스를 구현할 수 있다. 서보 타겟은 수신된 측정들과 충전 프로파일의 하나 이상의 타겟 값들, 예를 들어, 타겟 전압 또는 타겟 전류 사이의 에러 신호를 0으로 유도하기 위해 업데이트될 수 있다. 이러한 방식으로, 서보 타겟은 충전 프로파일에 의해 결정된 바와 같이 하나 이상의 타겟 값들로 배터리의 충전을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 다수의 연결된 전원들 모두로부터 원하는 전력 모두가 제공될 때까지, 가장 높은 우선순위를 갖는 전원이 가능한 한 많은 전력을 제공하고, 두번째로 높은 우선순위를 갖는 전력 공급부 등이 후속되도록 우선순위 방식이 이용될 수 있다. 예를 들어, 서보 제어기가 가장 높은 우선순위 전원에 대한 타겟 충전 전압을 충족될 수 없도록 설정하면, 서보 타겟(및 확장에 의해 다수의 전원들 각각의 타겟 전압들)은, 배터리 게이지에 의해 측정된 셀 전압이 타겟 충전 전압에 도달하도록 다수의 전원들 중 하나(또는 그 초과)가 원하는 레벨의 전압을 제공하기 시작할 수 있을 때까지 증분적으로 증가될 수 있다.
이러한 다중 전원 배터리 충전 시스템에 대한 예시적인 회로 솔루션(100)이 도 1에 도시되어 있다. 'n'개의 다수의 전원들(105)은 VIN_1 내지 VIN_ n 으로 라벨링된다. 다수의 전원들(105)은 예를 들어 상이한 직류(DC) 전원들(예를 들어, 전력 공급부들 또는 외부 배터리들)에 대한 다수의 외부 연결부들 또는 전원들에 대한 외부 연결부들과 전원들(예를 들어, 무선 전력 수신기들, 태양열 패널들 등)에 대한 내부 연결부들의 혼합으로부터의 것일 수 있다. 멀티플렉서(112)와 같은 입력 전압 선택기는, 입력 전압 선택 신호(110)를 통해, (예를 들어, 전자 디바이스 내의 배터리 팩(160)에 위치된) 내부 배터리(198)를 충전하고 시스템 부하(150)를 전압 레벨 VMAIN으로 전력 공급하는 것을 담당하는 단일 충전기 집적 회로(IC)(115)에 연결되도록 다수의 전원들(105) 중 하나를 선택할 수 있다. 어떠한 다른 외부(또는 내부) 전원도 이용가능하지 않은 경우, 충전기(115)는 시스템 부하150)에 전력을 공급하기 위해 내부 배터리(198)를 VMAIN에 연결할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 다중 전원 배터리 충전 시스템은 5V USB 연결부와 같은 DC 전원으로부터 배터리를 충전하는 것을 담당할 수 있다. 충전기(115)와 같은 충전기 IC는 전력 변환기(130), 충전기 제어기(108) 및 패스 전계 효과 트랜지스터(FET)(140)로 구성될 수 있다. 전력 변환기(130)는 선택된 전원(105)으로부터의 입력 DC 전력을 VMAIN 레일 상의 전력으로 변환하는 것을 담당하는 벅(buck) 또는 부스트 변환기와 같은 선형 레귤레이터 또는 스위칭 전력 공급부로 구성될 수 있다. 전력은 패스 FET(140)를 통해 전달될 수 있고, 충전기(115)는 충전을 위해 배터리(198)에 급전되는 전압 및 전류를 조정하도록 패스 FET(140)를 제어할 수 있다.
충전기 제어기(108)는 전원들(105)의 다양한 능력들에 기초하여 시스템 부하(150)에 직접 전력을 전달하고 배터리 팩(160)을 충전하도록 전력 변환기(130)를 제어할 수 있다. 충전기 제어기(108)에 의한 제어는 일반적으로 다양한 센서들에 의해 충전기 제어기(108)에 제공된 측정들에 의해 영향받는다. 보다 구체적으로, 충전기(115)는 일반적으로 배터리(198)를 충전하기 위해 전류를 전달하는 경우 충전기(115) 내의, 즉 동일한 집적 회로 패키지 내의 전류 및 전압을 측정한다. 예를 들어, 충전기(115)는 패스 FET(140)를 통해 배터리(198)로 전달되는 전류를 측정하기 위한 충전기 전류 센서(126)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 충전기(115)는 충전기(115)에서 배터리 레일 전압을 측정하기 위한 충전기 전압 센서(128)를 포함할 수 있다. 충전기(115)는 또한 입력 전류 센서(120) 및 입력 전압 센서(122) 뿐만 아니라 VMAIN 레일 상의 전압을 측정하기 위한 변환기 출력 전압 센서(124)를 포함할 수 있다. 입력 전류(120) 및 입력 전압(122)은 예를 들어, 전류 제한 및/또는 최대 허용 전압 하락에 기초하여 전원으로부터 너무 많은 전력이 끌어 당겨지는 것을 방지하기 위해 측정될 수 있다. VMAIN 전압(124)은 예를 들어 배터리 전압이 낮은 경우 VMAIN 전압을 최소 전압 초과로 유지하거나 배터리(198)가 풀(full)인 경우 VMAIN 전압을 제어하기 위해 측정될 수 있다. 충전기(115)는 또한 예를 들어 온도 센서(196)로 배터리 온도의 측정들을 취할 수 있다. 배터리 전류(126), 배터리 전압(128) 및 배터리 온도(196) 측정들은 또한 배터리 충전에 대한 온도 의존적 전류 및 전압 제한을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
패스 FET(140)는 일반적으로 3가지 역할들을 갖는다:
1. 충전이 완료되고 배터리가 풀인 경우, 전력 변환기(130)가 VMAIN 레일을 통해 시스템 부하(150)에 전력을 계속 공급하는 동안, 패스 FET(140)는 추가적인 전하가 배터리(198)에 진입하는 것을 방지하기 위해 디스에이블될 수 있다.
2. 충전 시스템들은 일반적으로, 최소 배터리 전압보다 높은, 전자 디바이스를 실행시키기 위해 필요한 최소 VMAIN 시스템 전압을 갖는다. 배터리 전압이 최소 VMAIN 시스템 전압보다 낮게 강하하면, 충전기(115)는 VMAIN 전압을 최소 시스템 전압 초과로 유지하도록 전력 변환기(130)를 제어하면서, 배터리(198)를 더 낮은 전압으로 충전하도록 패스 FET(140)를 선형 제어할 수 있다.
3. 패스 FET(140)는 일반적으로 제어 목적으로 배터리로 흐르는 전류(126)를 측정하기 위해 FET 미러 기술로 설계된다. 다른 실시예들에서, 배터리 전류(126)를 측정하기 위해 외부 감지 저항기가 사용될 수 있다.
시스템은 또한 예를 들어 배터리 팩(160)에 원격으로 위치되는 배터리 게이지(180)를 포함할 수 있다. 배터리 게이지(180)는 배터리 동작 파라미터들을 감지하기 위해 하나 이상의 배터리 셀들(198)에 직접 집적될 수 있는 배터리 센서들을 사용할 수 있다. 이러한 파라미터들은 감지된 배터리 전압(190), 배터리 전류(192) 및 배터리 온도(194)를 포함할 수 있다. 그 다음, 이러한 측정들은 일반적으로 충전 상태, 임피던스, 용량, 완전 방전될 때까지 남은 시간 등과 같은 배터리 특성들을 추론하기 위해 사용된다. 보다 구체적으로, 예를 들어, 배터리 팩(160)의 충전 상태를 표시하는 디스플레이 아이콘을 통해 시스템 특성들을 사용자에게 보고하기 위해, 일반적으로 배터리 게이지에 의해 수행된 측정에 의존한다.
충전기 측정들(120/122/124/126/128/196)은 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 전압(190), 전류(192) 및 온도(194)의 배터리 게이지 측정들과 독립적이다. 배터리 게이지(180)에 의한 측정들은 배터리의 충전 상태 및 용량을 측정하기 위해 사용되며, 일반적으로 충전을 제어하기 위해 사용되지 않는다. 배터리를 계량하는 것에 추가하여, 배터리 회로는 또한 배터리가 안전하게 동작되는 것을 보장하는 것을 담당하는 안전 회로(170)를 포함할 수 있으며, 안전 회로(170)는 충전 FET(185) 및 방전 FET(175)의 제어로, 디스에이블되는 경우 배터리(198)의 충전 및 방전을 각각 방지한다. 배터리 팩(160) 내의 배터리 게이지(180) 및 안전 회로(170)는 종종 도 1에 도시된 바와 같이 독립적인 회로들로서 구현된다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 다중 전원 배터리 충전 회로 솔루션에 대한 하나의 문제는, 시스템이 시스템 부하(150)에 전력을 공급하고/하거나 배터리(198)를 충전하기 위해 어느 전원(105)을 사용할지를 선택해야 한다는 것이다. 선택된 전원이 시스템 부하에 대한 모든 전력을 제공하고 배터리를 충전할 정도로 충분히 강하지 않으면, 시스템 부하에 필요한 전력을 제공하기 위해, 배터리는 원하는 것보다 더 천천히 충전될 것이고, 가능하게는 심지어 방전될 것이다.
따라서, 다수의 연결된 전원들 모두로부터 원하는 전력 모두가 제공될 때까지, 가장 높은 우선순위를 갖는 전원이 가능한 한 많은 전력을 제공하고, 두번째로 높은 우선순위를 갖는 전력 공급부 등이 후속되도록, 충전 우선순위 방식에 따라 이용가능한 전원들 중 하나 초과 또는 심지어 모두로부터 동시에 전력을 끌어 당길 수 있는 시스템이 바람직한 시스템이다.
이제, 도 2를 참조하면, 하나 이상의 실시예들에 따라, 배터리와 통신하는 충전기들을 갖는 다중 전원 배터리 충전 시스템의 개략도(200)가 도시되어 있다. 보다 상세하게는, 도 2의 회로 토폴로지는 다수의 전원들(205)로부터 단일 배터리(298)를 동시에 충전하기 위한 우선순위화된 시스템을 제공한다. 단일 전원을 충전기의 입력으로 선택하는 것 대신에, VIN_1 내지 VIN_ n 으로 라벨링된 각각의 전원(205)은, 230a 내지 230n으로 라벨링된 개별적인 전력 변환기(230) 및 연관된 전류 및 전압 측정 회로(220n/222n/224n)를 포함하는 215a 내지 215n으로 라벨링된 자기 자신의 "충전기"(215)를 갖고, 전력 변환기들(230a 내지 230n) 및 배터리 팩(260) 모두의 출력들은 공통 VMAIN 시스템 레일(255)에 연결된다. 도 2의 마이크로프로세서(240)로서 도시된, 프로세서 상에서 실행되는 폐-루프 서보는, 예를 들어 통신 인터페이스(210)를 통해 전원들을 조정하고 배터리를 충전하는 것을 담당할 수 있다. 도 1에 도시된 표준 회로 토폴로지의 패스 FET(140) 및 충전 FET(185)는 결합된 배터리 게이지 및 안전 회로(280)에 의해 제어될 수 있는 도 2에 도시된 실시예에서 단일 충전/패스 FET(285)로 결합된다.
도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 배터리 팩(260)은 또한 배터리 동작 파라미터들을 감지하기 위해 하나 이상의 배터리 셀들(298)에 직접 집적될 수 있는 배터리 센서들을 사용할 수 있다. 이러한 파라미터들은 감지된 배터리 전압(290), 배터리 전류(292) 및 배터리 온도(294)를 포함할 수 있다. 그 다음, 이러한 측정들은 일반적으로 충전 상태, 임피던스, 용량, 완전히 방전될 때까지 남은 시간 등과 같은 배터리 특성들을 추론하기 위해 사용된다. 배터리 팩(260)은 또한 전압 센서(270)를 포함할 수 있으며, 이는 노드(265), 즉, 배터리 팩(260) 및 전력 변환기들(230a 내지 230n) 각각이 연결되는 공통 VMAIN 시스템 레일(255)에서의 전압을 보고할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 2의 회로 토폴로지는 다수의 전원들이 단일 배터리를 동시에 충전할 수 있게 한다. 마이크로프로세서(240) 상에서 실행되는 것과 같은 폐-루프 서보의 기본 전제는 충전기의 전압 타겟이 배터리 게이지로부터의 측정들 및 원하는 충전 프로파일에 기초하여 조정될 수 있다는 것이다. 배터리 전압 및 전류는 배터리의 임피던스에 의해 상관되며, 이는 빠르게 변하지 않는다. 결과적으로, 배터리 게이지의 전류 측정을 타겟 전류와 비교하고, 충전기의 전압 타겟을 관리가능한 서보 레이트로, 예를 들어, 배터리 전류를 직접 제어하는 회로를 필요로 함이 없이 1 ㎐의 레이트로 조정함으로써, 일정한 충전 전류가 제어될 수 있다.
'961 출원은 폐-루프 서보가 배터리 게이지로부터의 측정들을 판독하고 VSERVO로 지칭되는 충전기에서 타겟 전압을 설정하는 마이크로프로세서에서 어떻게 실행될 수 있는지를 더 상세히 설명한다. '961 출원에 따르면, 서보 와인드업을 방지하기 위해, 단일 전력 변환기가 출력 전압을 타겟 전압으로 제어할 수 없으면, 충전기는 (예를 들어, 입력 전류 제한에 의해) 자신이 제한됨을 서보에 통지해야 하고, 서보는 타겟 전압을 동일한 레벨로 유지함으로써 응답한다. 양자화 잡음을 감소시키기 위해, 충전기 출력 전압의 정밀도는 일반적으로 수 밀리볼트(㎷) 또는 그보다 양호하게 설계된다. 정확성은 배터리 게이지의 정확한 전압 및 전류 측정에 의해 제공되므로, 오직 정밀도만 요구된다. 타겟 전압은 충전기의 높은 대역폭 내에서 제어되어야 하고 시스템의 부하들에 의존하지 않아야 하므로, 충전기는 종종 '제로 부하 라인'으로 지칭되는 최소 출력 임피던스로 설계되어야 한다.
'961 애플리케이션은 또한, 위에서 개략된 3개의 패스 FET 역할들을 제거함이 없이, 충전 및 방전 FET들을 직접 제어하는 배터리 게이지와 결합된 폐-루프 충전 서보가 도 1에 도시된 종래의 충전기에서 일반적으로 필요한 패스 FET에 대한 필요성을 어떻게 제거할 수 있는지를 설명한다.
1. 충전이 완료되고 배터리가 풀인 경우, 배터리 게이지(280)는 도 1의 충전기의 패스 FET(140) 대신에 도 2의 CHG/패스 FET(285)로 도시된 자신의 충전 FET를 디스에이블하여, 전력 변환기가 VMAIN 시스템 레일(255)에 전력을 계속 공급하도록 허용한다. [도 2의 DSG FET(275)로서 도시된 방전 FET는 도 1에 도시된 방전 FET(175)와 유사한 역할을 할 수 있어서, 즉, 자신이 인에이블되었는지 여부에 따라 배터리 팩(260)의 방전을 허용 또는 방지한다.]
2. 전력 변환기는 VMAIN 시스템 레일(255)을 최소 시스템 전압 초과로 유지하는 한편, 배터리 게이지(280)는 CHG/패스 FET(285)를 선형 제어하여, VMAIN 전압보다 낮은 전압으로 배터리(298)에 전력을 제공한다. 배터리 게이지(280)는 CHG/패스 FET(285)의 게이트를 제어하는 높은 대역폭 서보가 배터리 전압을 제어하도록 요구하는 한편, 이와 동시에 VMAIN 전압이 설정 레벨 미만으로 하락하도록 허용하지 않아서, 배터리(298)를 충전하는 것에 대해 시스템 부하(250)에 대한 전력을 우선순위화할 수 있다.
3. 폐-루프 서보는, 배터리(292) 내의 전류의 게이지(280) 측정을 사용하고 전력 변환기의 타겟 전압들을 조정함으로써 배터리(298)로의 전류를 제어할 수 있어서, 배터리 전류를 측정 또는 제어할 수 있는 충전기의 종래의 패스 FET(140)에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 배터리 게이지(280)는 또한 도 1의 요소(170)에 도시된 안전 집적 회로의 역할들을 가정할 수 있어서, 별개의 안전 IC에 대한 필요성을 제거할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 배터리 충전 시스템을 위한 폐-루프 충전 서보 제어기의 개략도(300)가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 토폴로지에 대해 요구되는 피드백 제어 시스템은 '961 출원에서 설명된 것과 유사하지만, 단일 충전기 전압 타겟 값을 제어하기보다는, 도 3에 도시된 시스템은 결정된 우선순위 레벨들에 따라 복수의 전력 변환기들 각각에 대한 타겟 전압 값들을 설정한다. "단일 소스 폐-루프 충전 서보 제어기"로 라벨링된 파선 박스(305)는 PID 제어기(340)의 출력을 제어하기 위해 사용될 수 있는 컴포넌트들을 포함하며, 이는 가장 높은 우선순위 전력 변환기에 대한 타겟 값을 설정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트들(310/315/320/325)은 시스템이 제어하려고 시도할 수 있는 각각의 배터리 파라미터를 측정하고 비교하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로파일 타겟 값 A(310a)와 연관된 배터리 파라미터는 현재 프로파일 타겟 값일 수 있고, 프로파일 타겟 값 B(310b)와 연관된 배터리 파라미터는 전압 프로파일 타겟 값일 수 있으며, 프로파일 타겟 값 M(310m)과 연관된 배터리 파라미터는 충전 FET에 대한 전력 소산 프로파일 타겟 값일 수 있다. 최소 회로(330)는 가장 제한적인 파라미터가 PID 제어기(340)의 서보 출력 값을 제어하는 것을 보장한다. 예를 들어, 현재 프로파일 타겟 값이 1.0 amp이고, 전압 프로파일 타겟 값이 4.0V이고, 최대 충전 FET 전력 소산 프로파일 타겟 값이 0.5W이면, PID 제어기(340)는 (최소 회로(330)를 통해) 서보 출력 값을 제어하는 오직 지배적인 속성만을 선택할 것이다. 예를 들어, 현재 프로파일 타겟 값이 지배적이면, PID 제어기(340)는 전류를 1.0A로 유지하기 위해 메인 전압(VSERVO(350))을 조정할 수 있다. 이러한 가상의 예에서, 전압은 4.0V 미만일 것이며, 충전 FET 전력은 0.5W 미만일 것이다.
전술한 바와 같이, 제어 서보에 대한 입력들은 다양한 프로파일 타겟 값들(310) 및 배터리 게이지(315)로부터의 측정이다. 일반적인 프로파일 타겟 값은 전류 또는 전압 제한일 수 있고, 대응하는 측정은 게이지에 의해 측정된 전류 또는 전압일 수 있다. 때때로 이득 Gm(320)이 곱해지는, 프로파일 타겟(310)과 게이지 측정(315) 사이의 차이는, 측정 값이 한계들 내에 있으면, 즉 프로파일 타겟 값 미만이면 포지티브로 정의되는 에러 항 εm(325)을 형성한다. 도 3에서 εMin(335)으로 도시된 모든 별개의 에러 항들의 최소값은 최소 회로(330)에 의해 계산될 수 있고, 표준 PID 제어기(340)에 대한 입력 에러로서 사용된다. 그 다음, PID 제어기(340)는 입력 에러 εMin을 0으로 서보하기 위해 자신의 출력 VSERVO(350)를 조정할 수 있다.
'961 출원에서 설명된 바와 같은 단일 전원 시스템에서, 피드백 제어 루프는 전력 변환기에 대한 타겟 설정 포인트 값 또는 VMAIN 값인 출력 VSERVO를 갖는 PID 제어기를 포함할 수 있다. 전력 변환기가 입력 전류 제한과 같은 출력 전압 이외의 어떠한 것에 의해 제한되면, 전력 변환기는 자신이 제한된 것을 표시하며, PID 서보 제어기는 일시정지되어 서보 와인드업을 방지하기 위해 자신의 출력 값을 유지할 것이다.
대조적으로, 본 명세서에 개시된 것과 같은 다중 전원 배터리 충전 시스템에 대한 피드백 제어 루프에서, 가장 높은 우선순위 전원의 타겟 전압 VTGT1(3801)은 PID 제어기(340)의 출력, 즉, VSERVO(350)로 설정될 수 있다. 그 다음, 두번째로 높은 우선순위 전원 VTGT2(3802)의 타겟 전압은 제1 우선순위 전원의 타겟 전압 VTGT1(3801) 타겟 마이너스 고정된 전압 차이 ΔV12(3751)로 설정될 수 있고, 전압 차이의 크기는 2개의 전력 변환기들의 정확도들에 의해 결정될 수 있고, 단순한 감산기 회로(3701)를 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 방법은 도 3에 도시된 바와 같이 전원들(205)의 수에 따라 확장될 수 있고, 따라서, 예를 들어 제3 우선순위 전원의 타겟 전압 VTGT3(3803)은 활용되고 있는 전원들 각각에 대해, 제2 우선순위 전원의 타겟 전압 VTGT2(3802) 마이너스 고정된 전압 차이 ΔV23(3752) 등으로 설정될 수 있다.
ΔV12(3751)와 같은 전력 변환기들 사이의 고정된 전압 차이는 각각의 전력 변환기의 정확도에 의해 결정되어, 전력 변환기들의 정확도들이 주어지면 2개의 전압 타겟들이 결코 중첩하지 않고 따라서 전력 변환기들의 각각의 원하는 우선순위 레벨들을 부주의하게 반전시키지 않는 것을 보장할 수 있다. 상이한 전력 변환기들을 전력 변환기들의 각각의 정확도들 초과만큼 분리된 타겟들로 설정함으로써, 제어 서보는 전력 변환기들을 동시에 우선순위화하고 전력 변환기들이 VMAIN 전압의 제어에 대해 서로 싸우는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에서, 다양한 전원들은 출력 전압 타겟들 이외의 것에 의해 제어될 수 있어서, 예를 들어, 전류 타겟, 전력 타겟, 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 연료 셀들과 같은 다른 유형들의 전원들의 경우, 타겟 값은 전압 또는 전류 타겟보다는 산소 레벨 또는 스로틀 레벨과 또한 관련될 수 있다. 그러나, 다양한 다수의 전력 변환기들의 출력 타겟들이 제어된, 예를 들어, 수학적 방식으로 시스템에 의해 설정될 수 있는 한, 시스템은 전술한 특정한 '고정된 전압 차이' 방식 이외의 제어 방식들을 사용하여, 본 명세서에 개시된 방법들에 따라 이의 원하는 우선순위 방식을 강제할 수 있다.
전원 우선순위 타겟 번호(예를 들어, 제1 우선순위에 대한 1, 제2 우선순위에 대한 2, 제3 우선순위에 대한 3 등)는 반드시 특정 전력 변환기(예를 들어, 전력 변환기 A, 전력 변환기 B, 전력 변환기 C)에 고정되지는 않지만, 그 대신 전원의 특성들에 따라 변할 수 있음을 주목한다. 예를 들어, 다수의 충전 가능 USB-C 포트들을 갖는 시스템에서, 가장 높은 전원 능력을 갖는 전원(예를 들어, 벽 전원 콘센트에 플러그 인되는 AC-DC 어댑터)이 가장 높은 우선순위 전원(즉, 우선순위 번호 1)으로 선택될 수 있지만, 가장 높은 우선순위 전원이 어느 전력 변환기(예를 들어, 전력 변환기 A 또는 B 또는 C 등)에 대응하는지는 이것이 연결된 USB-C 포트에 의존할 것이다. 일부 실시예들에 따르면, 시스템이 다양한 전원의 상대적 우선순위들을 결정하도록 허용하는 정보 및/또는 특성들은 전원이 연결되는 경우 열거 프로토콜을 통해 획득될 수 있다. 더 낮은 전력 출력 능력보다 더 높은 전력 출력 능력을 우선순위화하는 것, 배터리들보다 유선 전원들을 우선순위화하는 것, '더티(dirty)' 에너지원으로부터의 전원들보다 '클린(clean)' 에너지원으로부터의 전원들을 우선순위화하는 것, 또는 이들의 일부 조합(들)과 같은 임의의 원하는 우선순위화 방식이 이용될 수 있다.
제어를 더 양호하게 이해하기 위해, 본 명세서에서 전력 변환기 A 및 전력 변환기 B로 지칭되는 2개의 전력 변환기들을 갖는 예시적인 시스템이 보다 상세히 설명될 것이다. 최소 에러 신호 εMin을 제로로 서보하는 PID 제어기의 타겟이 4.0V이고, ΔV12(3751)의 최소 전압 차이 양이 50 ㎷로 설정되면, 가장 높은 우선순위 전력 변환기, 즉 이 예에서는 전력 변환기 A의 타겟 전압 VTGT1(3801)은 4.0V로 설정될 것이고, 다른 전력 변환기, 즉 이 예에서는 전력 변환기 B의 타겟 전압 VTGT2(3802)는 3.95V(즉, 4.0V 마이너스 50 ㎷의 최소 전압 차이 양)로 설정될 것이다.
이러한 시나리오에서 가장 높은 우선순위 변환기로서 전력 변환기 A는 모든 전력을 시스템에 대해 VMAIN에 제공할 것이고 이의 출력에서 4.0V를 유지할 수 있는 한 배터리를 충전할 것이다. 이 예에서는 전력 변환기 B인 제2 우선순위 전력 변환기는, 4.0V에서의 출력 전압이 3.95V인 전력 변환기의 타겟보다 크기 때문에 출력에 어떠한 전력도 제공하지 않을 것이다. 일부 실시예들에서, 어느 것이 전력을 제공하는지에 대해 전력 변환기들이 '싸우는' 것을 방지하기 위해, 이러한 토폴로지에서 사용되는 전력 변환기들은 이들의 출력 전력을 증가시킴으로써 VMAIN 전압을 능동적으로 증가시키도록 구성되지만, VMAIN 전압을 낮추기 위해 출력으로부터 전력을 끌어 당기도록 허용되지는 않는다. 예를 들어 전력 변환기들이 벅 변환기와 같은 DC-DC 스위칭 공급부들로 구현되면, 이러한 제약은, 벅 변환기가 전력이 오직 한 방향으로만 움직이도록 허용한다는 것을 의미한다. 일부 실시예들에 따르면, 단방향 전력 전달은 불연속 전도 모드(DCM)로 변환기를 동작시킴으로써 구현될 수 있다. DCM 모드로 동작하는 것은 또한, 예를 들어, 특정 전력 변환기의 타겟 값이 실제 VMAIN 전압보다 낮은 경우, 더 낮은 우선순위 전력 변환기들이 불필요할 때 이들이 턴 오프되도록 허용한다. 반대로 외부 배터리에 연결된 양방향 스위처는 DCM 모드를 갖도록 요구되지 않을 수 있으며, 외부 배터리를 충전하는 동안 시스템 부하처럼 보일 것이지만, 그 대신 이것이 사용되고 있는 유일한 전원이거나 더 높은 우선순위 전원들을 보조하고 있는 경우, 전원처럼 보일 것이다.
이러한 예에서 전원 변환기 A에 연결된 전원이 어떠한 이유로 VMAIN을 더 이상 4.0V로 제어할 수 없으며, VMAIN 전압은 3.95V에 도달할 때까지 하락할 것이고, 3.95V에서, 이 예에서는 두번째로 높은 우선순위 전력 변환기로 지정된 전력 변환기 B가 전력을 보조하기 시작하고 VMAIN을 3.95V로 유지할 것이다. 그러나 VMAIN 전압이 3.95V로 하락할 경우, 폐-루프 서보는 오프셋을 보상하기 위해 출력 타겟을 증가시키는 경향이 있을 것이고, 따라서 VSERVO 값을 4.05V로 증가시켜 최소 에러 신호 εMin을 제로로 복원한다. 따라서 가장 높은 우선순위 전력 변환기는 4.05V로 설정된 자신의 전압 타겟을 가질 것이고, 제2 우선순위 전력 변환기의 전압 타겟은 4.0V로 설정되며, 제2 우선순위 전력 변환기는 제어되고 가장 높은 우선순위 전력 변환기는 입력 전류 제한과 같은 일부 제한으로 인해 자신의 출력을 4.05V로 제어할 수 없다. 임의의 오프셋을 성공적으로 서보 아웃(servo out)하기 위해, PID 제어기는 제로가 아닌 적분기 이득을 갖도록 구성될 수 있지만, 비례 또는 미분 이득들에 대해서는 (안정성 이외의) 임의의 다른 요건들을 반드시 가질 필요는 없으며, 이들은 심지어 제로로 설정되거나 생략될 수 있다.
'961 출원에서 설명된 것과 같은 단일 전원 시스템에서, PID 제어기 출력은, 출력 전압 이외의 것에 의해 단일 충전기가 제한되는 경우 와인드업을 방지하기 위해 유지될 수 있다. 본 명세서에 설명된 일부 실시예들에 따른 다중 전원 시스템에서는, 라인들(360a 내지 360n) 각각이 제한되고 있음을 이들이 표시하는 로직 하이 신호들을 보고하고 있는 경우에만 로직 하이 신호를 보고하는 도 3의 "AND" 게이트(365)에 의해 구현되는 바와 같이, 모든 전력 변환기가 이들의 출력 전압(즉, "변환기 n이 제한되는가?" 라인들(360a 내지 360n) 각각 상의 로직 하이) 이외의 것에 의해 제한되는 경우에만 PID 제어기(340)가 (예를 들어, "유지" 라인(355) 상의 로직 하이 신호에 의해) 유지될 수 있다. 이러한 상황에서 전압 타겟들을 유지함으로써, 배터리로의 전류는 전원들 중 하나가 더 이상 제한되지 않고 자신의 출력을 타겟 전압으로 제어할 수 있을 때까지 지수적으로 감쇠하여 "유지" 라인(355) 상에 논리 로우 신호를 초래하고 PID 서보(340)를 다시 인에이블시킬 것이다.
이제 도 4a를 참조하면, 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 폐-루프 배터리 충전 시스템을 위한 제어 방식을 도시하는 블록도(400)가 도시되어 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 서보 제어기(300)는, 별개의 엔티티로서 외부에, 배터리 게이지(280) 내에 또는 서보 제어기(300) 내에 위치될 수 있는 충전 프로파일 선택기(410)로부터 충전 프로파일 타겟 값들(405)을 획득한다. 서보 제어기(300)는 또한, 각각의 전력 변환기가 출력 전압 타겟(360a 내지 360n) 이외의 것에 의해 제한되는지 여부를 표시하는 정보에 추가로 배터리 게이지(280)로부터 직접 배터리 측정들(415)을 수신할 수 있다. 전력 변환기들 중 적어도 하나가 제한되지 않으면, 서보 제어기(300)는 PID 제어기(340)를 사용하여, 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 전력 변환기(230)에 대한 타겟 전압(380)을 결정할 수 있다. 결정된 타겟 전압들(380)은 선택된 간격, 예를 들어 초당 1 회 또는 1 ㎐로 업데이트될 수 있다. 전력 변환기들(230) 모두가 제한되면(즉, "변환기 n이 제한되는가?" 라인들(360a 내지 360n) 각각 상의 로직 하이), PID 제어기 출력은 동결되어 유지될 수 있고, 각각의 전력 변환기(230)에 대한 타겟 전압들(380)은 불변으로 유지될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 전력 변환기들(230)은 전류가 역방향으로 흐르도록 허용하지 않는, 즉 단방향 전원들로 작용하도록 하는 이들 각각의 타겟 전압들로 이들의 출력 전압들을 제어하려고 시도한다. 도 2와 관련하여 언급된 바와 같이, 전력 변환기들(230)의 모든 전압 출력들은 시스템 부하(250) 및 배터리 팩(260)에 연결된 VMAIN 전력 레일(255)에 함께 연결될 수 있다. 따라서, 제어 루프는 '폐쇄되고', 배터리(298)는 다양한 게이지 A/D들(296)을 사용하여 관련 전압, 전류 및 온도 판독들을 배터리 게이지(280)이 전송하고, 그 다음, 배터리 게이지(280)는 측정들(415)을 포워딩하여, 필요한 경우, 충전 프로파일 선택기(410)가 충전 프로파일(405)을 업데이트하도록 및/또는 서보 제어기(300)가 이의 측정들을 업데이트하도록 허용한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 전력 변환기 A(230a)는 가장 높은 우선순위 전원으로 식별되고(따라서 VTGT1(3801)에 부착됨), 전력 변환기 B(230b)는 두번째로 높은 우선순위 전원으로 식별된다(따라서 VTGT2(3802)에 부착된다). 도 4b와 관련하여 도시될 바와 같이, 일부 실시예들에 따르면, 이러한 우선순위 레벨은 전력 변환기마다 고정되지 않고, 그 대신, 상이한 전원들이 시스템에 연결되거나 다양한 동작 조건들이 변하기 때문에 온-더-플라이(on-the-fly)로 및/또는 필요에 따라 변경 또는 결정될 수 있다.
이제 도 4b를 참조하면, 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 폐-루프 배터리 충전 시스템을 위한 제어 방식을 도시하는 블록도(450)가 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 도 4b는 일부 실시예들에 따라, 전력 변환기들의 우선순위들이 반드시 고정되지는 않음을 도시한다. 특히, 전력 변환기 A(230a)가 가장 높은 우선순위 전원이고(따라서 VTGT1(3801)에 부착됨), 전력 변환기 B(230b)가 두번째로 높은 우선순위 전원인(따라서 VTGT2(3802)에 부착되는) 도 4a에 비해, 도 4b에서는 상황이 반전된다. 따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 전력 변환기 B(230a)는 이제 충전 프로파일에 따라 가장 높은 우선순위 전원으로 간주되고(따라서 VTGT1(3801)에 부착됨), 전력 변환기 A(230b)는 두번째로 높은 우선순위 전원이다(따라서 VTGT2(3802)에 부착된다).
다른 실시예들에서, 시스템은 전력 변환기들의 초기 우선순위 레벨들에 대해 디폴트 우선순위 레벨들을 효과적으로 사용할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 시스템은 전원들이 플러그 인된 후 '진정한' 우선순위들을 여전히 결정하여 변환기들에 할당할 수 있고, 그 다음, 예를 들어, 각각의 변환기에 대한 전압 타겟들에 적용된 ΔV(n-1)n(375n) 값들 각각에 대한 적절한 오프셋들을 활용함으로써 그러한 '진정한' 우선순위들을 강제할 수 있다. 예를 들어, 시스템은, 시스템이 강제하기를 원하는 '진정한' 우선순위들을 반영하는 타겟 값들을 갖도록 변환기들에 '강제'하기 위해 하나 이상의 ΔV(n-1)n(375n) 값들에 대해 네거티브 오프셋들을 사용할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 다양한 전력 변환기들과 PID 제어기(340) 사이의 연결을 실제로 재구성할 필요없이 다양한 변환기들의 우선순위들을 재순서화할 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 폐-루프 배터리 충전 시스템을 동작시키기 위한 방법을 도시하는 흐름도(500)가 도시되어 있다. 먼저, 블록(502)에서, 본 방법은 충전될 배터리에 대한 충전 프로파일을 획득할 수 있다. 충전 프로파일은 배터리를 충전하는 방법을 특정할 수 있는 한편, 개별적인 전력 변환기들은 이들이 얼마나 많은 전력을 제공할 수 있는지를 광고한다. 그 다음, 전력 변환기들의 우선순위들은 이러한 정보에 따라 설정될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 전원의 우선순위 레벨은, 전원이 결합되는 전력 변환기에 대해 설정될 타겟 출력 전압에 직접 상관될 수 있다. 예를 들어, 가장 높은 우선순위를 갖는 것으로 식별된 전원에 연결된 전력 변환기는 가장 높은 타겟 출력 전압을 가질 것이고, 두번째로 높은 우선순위를 갖는 것으로 식별된 전원에 연결된 전력 변환기는 두번째로 높은 타겟 출력 전압을 가질 것이고, 이러한 식으로, 가장 낮은 우선순위를 갖는 것으로 식별된 전원에 연결된 전력 변환기는 가장 낮은 타겟 출력 전압을 가질 것이다.
다음으로, 방법(500)은 n개의 전원들에 연결된 n개의 전력 변환기들 각각에 대한 우선순위 레벨을 결정할 수 있다(블록(504)). 다음으로, 프로세스는 다중 전원 폐-루프 충전 서보의 동작을 시작할 수 있다(블록(506)). 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 충전 서보는 배터리 게이지로부터의 측정들을 취함으로써 동작할 수 있다(블록(508)). 다음으로, 방법(500)은 배터리 측정들, 예를 들어, 배터리의 충전 상태 또는 배터리의 온도에 기초하여 (필요한 경우) 배터리에 대한 충전 프로파일을 업데이트할 수 있다(블록(510)). 다음으로, 방법(500)은 전력 변환기 구성이 변경되었는지 여부, 예를 들어, 전원이 추가되거나 제거되었는지 여부 또는 특정 전원들이 상이한 전력 변환기들에 연결되었는지 여부를 결정할 수 있다(블록(512)). 전력 변환기 구성이 변경된 경우, 방법(500)은 블록(504)으로 복귀하여 연결된 전력 변환기들의 우선순위들을 재결정할 수 있다. 대신에, 블록(512)에서 전력 변환기 구성이 변경되지 않았다면, 방법(500)은 n개의 전력 변환기들 각각이 출력 전압 이외의 것에 의해 제한되는지 여부의 표시들을 수신하도록 진행할 수 있다(블록(514)). 블록(514)에서, n개의 전력 변환기들 각각이 출력 전압 이외의 것으로 제한되면, 방법(500)은 블록(518)으로 진행할 수 있고, 여기서 서보는 (예를 들어, 우선순위에 기초하여) n개의 전력 변환기들 각각에 대한 타겟 '캐스케이드된' 타겟 전압들을 계산 및 설정할 수 있고, 그 다음, 블록(508)로 복귀하여, 서보 타겟에 대한 후속 조정들이 필요할지 여부를 결정하기 위해 미리 결정된 시간 간격으로 배터리 게이지로부터의 측정들을 계속 취할 수 있다. 그 대신, 블록(514)에서, n개의 전력 변환기들 각각이 출력 전압 이외의 것에 의해 제한되지 않는다면, 방법(500)은 블록(516)으로 진행할 수 있고, 여기서 서보는 배터리 충전 프로파일에 비해 지배적인 배터리 파라미터의 최소 에러 항에 적어도 부분적으로 기초하여 자신의 타겟 VSERVO를 업데이트할 수 있고, 그 다음, 블록(518)으로 진행하여, (예를 들어, 우선순위에 기초하여) n개의 전력 변환기들 각각에 대한 타겟 '캐스케이드된' 타겟 전압들을 계산 및 설정할 수 있다.
본 명세서에 개시된 다중 전원 배터리 충전 설계들의 다른 이점은 전원들 중 하나 이상이 외부 배터리들인 실시예를 수반한다. 양방향 전력 변환기에 있어서, 외부 배터리는 양방향으로 동작할 수 있어서, 즉, 전력이 이용가능하면 다른 전원들로부터 충전될 수 있고, 그렇지 않으면 필요한 경우 시스템에 전력을 제공할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 양방향 전력 변환기는 예를 들어 유사한 폐-루프 충전 서보에 의해 제어되는 외부 배터리를 위한 충전기로서 동작할 수 있고, 외부 배터리는 낮은 우선순위 전원으로 지정된다. 다른 전원들, 즉 더 높은 우선순위 전원들이 단절되거나 (내부 배터리 및 외부 배터리를 충전하는 것을 포함하여) 시스템에 필요한 모든 전력을 제공할 수 없다면, 외부 배터리 전원은 '반전'될 수 있고, 전원으로 동작하여 다른 전원들을 보조할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 전통적인 또는 표준 배터리 충전 아키텍처를 사용하는 경우, 외부 배터리는 전원 또는 전력 드레인 중 어느 하나가 되는 것 사이에서 교번할 수 있지만, 본 명세서에 설명된 실시예들에서 가능한 바와 같이, 과부하 하에서 다른 외부 전력 공급부들을 보조하도록 설계될 수 없다.
(예를 들어, 도 2의 요소(255)에 도시된 바와 같이) VMAIN에서 모든 입력들이 함께 연결된 다중 전원 배터리 충전기 설계를 설계함으로써, 시스템은 시스템에 의해 결정된 우선순위로, 이용가능한 전원들 모두로부터 동시에 전력을 끌어 당길 수 있다. 이는, 예를 들어, 시스템에 전력을 공급하고/하거나 내부 배터리를 충전하기 위해 사용될 시간에 단일 전원 입력을 선택해야 하는 도 1에 도시된 바와 같은 현재 표준 설계들에 비해 개선을 나타낸다. 본 명세서에 개시된 실시예들의 다른 이점은, 외부 배터리와 같은 일부 전원들이 양방향 방식으로 동작할 수 있어서, 전력이 이용가능하면 이들은 다른 전원으로부터 충전될 수 있고, 그렇지 않으면 필요한 경우 시스템에 전력을 제공할 수 있다는 것이다.
이제 도 6을 참조하면, 하나 이상의 실시예들에 따른 다중 전원 폐-루프 배터리 충전 시스템을 갖는 전자 디바이스(600)의 개략도가 도시되어 있다. 전자 디바이스(600)는 특정 기능성에 적합한 회로를 갖는 몇몇 유형들의 휴대용 또는 고정 디바이스들 또는 장치들 중 하나일 수 있으며, 따라서 도 6에 도시된 회로는 제한이 아닌 예로서 제공된다. 전자 디바이스(600)는 전술한 상이한 기능들 및 능력들을 수행하기 위한 명령어들을 실행하는 마이크로프로세서(240)를 포함할 수 있다. 명령어들은 로컬 메모리(620)로부터 검색될 수 있고, 운영 체제의 최상부에서 실행되는 하나 이상의 애플리케이션 프로그램들(622) 뿐만 아니라 디바이스 드라이버들(622)을 갖는 운영 체제 프로그램(624)의 형태일 수 있으며, 전화, 이메일, 텍스트 메시지, 미디어 애플리케이션들 및/또는 인터넷 브라우징과 같은 임의의 다양한 기능들을 수행할 수 있다.
전자 디바이스(600)는 외부 하우징 내에 통합된 배터리 팩(260)을 가질 수 있고, 배터리 팩(260)은 커넥터(630)를 통해 충전기(215)에 연결될 수 있다. 충전기(215)는 예를 들어, AC 벽 전력 어댑터, USB-C 호환가능 전원, 외부 배터리, 태양열 패널, 연료 셀 또는 다른 녹색 에너지 전원과 같은 별개의 전력 공급부들(205)(PS1 내지 PSN으로 라벨링됨)과의 연결들을 허용하는 주변부 인터페이스 커넥터(670)에 연결될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 각각의 전원(205)은 자기 자신의 전력 변환기(230)에 연결될 수 있으며, 이들 각각은 전술한 바와 같이 공통 VMAIN 시스템 레일 상의 다른 전력 변환기들 및 내부 배터리 팩(260)에 연결될 수 있다.
도 6에 도시된 예에서, 1, 2, 3 등과 같은 다양한 전원들의 인덱스는 각각의 전원의 상대적 우선순위 레벨을 반영하는데, 즉, PS1은 가장 높은 우선순위 전원을 나타내고, PS2는 두번째로 높은 우선순위 전원을 나타내는 등등이다. 도 6에 도시된 바와 같이 PS1은 전력 변환기 A, 즉, PC(A)에 연결될 것이다. 따라서, PC(A)는 가장 높은 타겟 전압을 할당받을 것이다. 마찬가지로, PS2는 전력 변환기 B, 즉 PC(B)에 연결될 것이고, 따라서 PC(B)는 두번째로 높은 타겟 전압을 할당받을 것이다. 전술한 바와 같이, 이러한 우선순위 할당들은 고정되지 않는다. 따라서, 가장 낮은 우선순위 전원이 추후에 전력 변환기 A에 연결된다면, 전력 변환기 A는 가장 낮은 타겟 전압을 할당받을 것이다. 즉, 전원들이 디바이스(600)에 결합되는 경우, 충전 프로파일은, 전원들이 연결된 다양한 전력 변환기들 각각에 우선순위들을 할당할 수 있고, 그 다음 디바이스는 적절한 변환기를 적절한 타겟 출력 전압에 연결할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 유연성을 유지하고, 특정 전원들이 항상 특정 전력 변환기들에 연결되도록 요구하지 않으며 전원들의 우선순위 레벨이 시간에 따라 고정되어 유지되도록 요구하지도 않는다.
또한, 전력 변환기 C, 즉, PC(C)에 연결된 것으로 도시된 내부 전원(660)이 전자 디바이스(600)에 도시되어 있다. 내부 전원(660)은 전자 디바이스(600), 예를 들어, 무선 전력 수신기들, 유도성 충전 코일들, 태양열 패널들, 연료 셀들 등의 내부에 위치될 수 있는 임의의 수의 잠재적 전원들을 나타낸다. 내부 전원들(660)은, 내부 전원(들)에 대한 적절한 우선순위 레벨이 하나 이상의 외부 전원들과 관련하여 할당될 수 있고 또한 잠재적으로 전자 디바이스(600)의 내부 배터리를 충전하기 위해 활용되는 한, 효과적으로 끊김없이 외부 전원들(205)과 상호혼합될 수 있다.
충전기(215)는 예를 들어 배선 또는 버스를 포함하는 커넥터(640)를 통해 마이크로프로세서(240)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로프로세서(240)는 앞서 상세히 설명된 바와 같이 전력 변환기들(230)에 대한 다양한 전압 타겟들을 설정함으로써 충전기(215)를 제어한다. 일 실시예에서, 마이크로프로세서(240)는 또한 배터리 팩(260)과 통신하여 배터리 팩(260)은 배터리 측정들을 마이크로프로세서(240)에 통신할 수 있으며, 이 때 전술한 서보 타겟 및 전력 변환기 타겟 전압 레벨들이 설정될 수 있다.
내부 배터리 팩(260) 및/또는 전력 시스템 부하(250)를 충전하기 위해 다중 전원들(205/660)로부터 공급된 전력은 블록도에 도시된 전자 디바이스(600)의 다양한 컴포넌트들, 예를 들어 디스플레이(605), 사용자 인터페이스 요소(610), 입/출력(I/O) 하드웨어 및 센서(예를 들어, 스피커들, 마이크로폰들, 가속도계들, 자이로미터들, 안테나들, 라디오들 등)(615) 및 메모리 서브시스템(620)에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 물론, 이러한 컴포넌트들의 목록은 예시적인 것을 의미하며, 어떠한 방식으로도 전자 디바이스(600)에 존재할 수 있는 컴포넌트들의 유형들 또는 수들을 제한하지 않는다.
예들
다음 예들은 추가적인 실시예들에 관한 것이다.
예 1은 배터리의 단자에 전력을 공급하기 위해 배터리의 배터리 게이지 및 복수의 전력 변환기들에 결합하도록 구성되는 제어기를 포함하는 배터리 충전 시스템이고, 제어기는 충전 프로파일의 하나 이상의 프로파일 타겟 값들과 하나 이상의 배터리 메트릭들 사이의 비교에 기초하는 제1 피드백 제어 루프 프로세스에 따라 제1 레이트로 서보 타겟을 반복적으로 업데이트하도록 구성되고, 하나 이상의 배터리 메트릭들은 배터리 게이지에 의해 결정되고, 복수의 전력 변환기들 각각은 할당된 우선순위 레벨을 갖고, 복수의 변환기들은 이들 각각의 할당된 우선순위 레벨 및 서보 타겟에 따라 배터리를 동시에 충전하도록 구성된다.
예 2는 예 1의 청구 대상을 포함하며, 배터리 게이지를 더 포함하고, 배터리 게이지는 배터리의 하나 이상의 센서들과 결합되고, 하나 이상의 배터리 메트릭들 중 적어도 하나는 하나 이상의 센서들에 의해 측정된 배터리 전류 또는 배터리 전압 중 적어도 하나에 기초한다.
예 3은 예 1의 청구 대상을 포함하며, 제어기는 서보 타겟에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 전력 변환기들 각각에 대한 타겟 값을 설정하도록 추가로 구성된다.
예 4는 예 3의 청구 대상을 포함하며, 제어기는 가장 높게 할당된 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값을 서보 타겟의 값으로 설정하도록 추가로 구성된다.
예 5는 예 3의 청구 대상을 포함하며, 제어기는 할당된 우선순위 레벨의 내림차순 순서로 복수의 전력 변환기들 각각에 대해 감소하는 타겟 값들을 설정하도록 추가로 구성된다.
예 6은 예 5의 청구 대상을 포함하며, 주어진 전력 변환기에 대한 타겟 값은 바로 위의 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값 마이너스 차이 오프셋 양으로 설정된다.
예 7은 예 6의 청구 대상을 포함하며, 차이 오프셋 양은 주어진 전력 변환기 및 바로 위의 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 정확도에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다.
예 8은 예 6의 청구 대상을 포함하며, 차이 오프셋 양은 복수의 전력 변환기들 각각에 대해 고정되지 않는다.
예 9는 예 1의 청구 대상을 포함하며, 전력 변환기의 할당된 우선순위 레벨은 전력 변환기에 결합된 전력 공급부의 특성에 적어도 부분적으로 기초한다.
예 10은 예 1의 청구 대상을 포함하며, 전력 변환기의 할당된 우선순위 레벨은 고정되지 않는다.
예 11은 예 1의 청구 대상을 포함하며, 제어기는, 복수의 전력 변환기들 각각이 배터리 레일 전압, 주어진 전력 변환기의 입력 전압, 주어진 전력 변환기의 입력 전류, 다이 열 제한, 또는 주어진 전력 변환기의 듀티 사이클 중 적어도 하나에 의해 제한되는 경우 서보 타겟을 고정된 값으로 유지하도록 추가로 구성된다.
예 12는 예 1의 청구 대상을 포함하며, 복수의 전력 변환기들 각각은 단방향 전력 변환기를 포함한다.
예 13은 예 1의 청구 대상을 포함하며, 충전 프로파일 선택기를 더 포함하고, 충전 프로파일 선택기는 배터리 게이지에 의해 결정된 하나 이상의 배터리 메트릭들에 기초하여 충전 프로파일의 하나 이상의 프로파일 타겟 값들을 업데이트하도록 구성된다.
예 14는 배터리 충전 시스템에 의해 수행되는 방법이며, 배터리의 배터리 게이지에 의해, 배터리의 하나 이상의 배터리 메트릭들을 결정하는 단계; 충전 프로파일의 하나 이상의 프로파일 타겟 값들과 하나 이상의 배터리 메트릭들 사이의 비교에 적어도 부분적으로 기초하는 제1 피드백 제어 루프 프로세스에 따라 제1 레이트로 서보 타겟을 반복적으로 업데이트하는 단계; 및 배터리의 단자에 전력을 공급하는 복수의 전력 변환기들을 반복적으로 조정하는 단계를 포함하고, 복수의 전력 변환기들 각각은 할당된 우선순위 레벨을 갖고, 복수의 전력 변환기들은 이들 각각의 할당된 우선순위 레벨 및 서보 타겟에 따라 배터리를 동시에 충전하도록 구성된다.
예 15는 예 14의 청구 대상을 포함하며, 최소 에러를 결정하기 위해 하나 이상의 배터리 메트릭들을 충전 프로파일의 대응하는 프로파일 타겟 값들과 비교하는 단계, 및 제1 피드백 제어 루프 프로세스에 따라 최소 에러에 기초하여 서보 타겟을 업데이트하는 단계를 더 포함한다.
예 16은 예 14의 청구 대상을 포함하며, 복수의 전력 변환기들을 구성하는 단계는, 가장 높게 할당된 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값을 서보 타겟의 값으로 설정하는 단계; 및 할당된 우선순위 레벨의 내림차순 순서로 복수의 전력 변환기들 각각에 대해 감소하는 타겟 값들을 설정하는 단계를 더 포함한다.
예 17은 예 16의 청구 대상을 포함하며, 복수의 전력 변환기들 중 적어도 하나의 할당된 우선순위 레벨을 조정하는 단계를 더 포함한다.
예 18은 예 16의 청구 대상을 포함하며, 복수의 전력 변환기들 각각이 배터리 레일 전압, 주어진 전력 변환기의 입력 전압, 주어진 전력 변환기의 입력 전류, 다이 열 제한, 또는 주어진 전력 변환기의 듀티 사이클 중 적어도 하나에 의해 제한되는 경우 서보 타겟을 고정된 값으로 유지하는 단계를 더 포함한다.
예 19는 휴대용 전자 디바이스이며, 배터리; 및 제어기를 포함하고, 제어기는 배터리 게이지에 결합하고 - 배터리 게이지는 배터리의 하나 이상의 배터리 메트릭들을 결정하도록 구성됨 -; 복수의 전력 변환기들에 결합하고 - 복수의 전력 변환기들은 배터리의 단자에 전력을 공급하도록 구성됨 -; 충전 프로파일과 배터리 게이지에 의해 결정된 하나 이상의 배터리 메트릭들 사이의 비교에 기초하여, 제1 레이트로 제1 피드백 제어 루프의 서보 타겟을 반복적으로 업데이트하도록 구성되고, 복수의 전력 변환기들 각각은 할당된 우선순위 레벨을 갖고, 복수의 변환기들은 이들 각각의 할당된 우선순위 레벨 및 서보 타겟에 따라 배터리를 동시에 충전하도록 구성된다.
예 20은 예 19의 청구 대상을 포함하며, 제어기는 서보 타겟에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 전력 변환기들 각각에 대한 타겟 값을 설정하도록 추가로 구성된다.
예 21은 예 20의 청구 대상을 포함하며, 제어기는 가장 높게 할당된 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값을 서보 타겟의 값으로 설정하도록 추가로 구성된다.
예 22는 예 20의 청구 대상을 포함하며, 제어기는 할당된 우선순위 레벨의 내림차순 순서로 복수의 전력 변환기들 각각에 대해 감소하는 타겟 값들을 설정하도록 추가로 구성된다.
예 23은 예 22의 청구 대상을 포함하며, 주어진 전력 변환기에 대한 타겟 값은 바로 위의 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값 마이너스 차이 오프셋 양으로 설정된다.
예 24는 예 23의 청구 대상을 포함하며, 차이 오프셋 양은 주어진 전력 변환기 및 바로 위의 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 정확도에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다.
예 25는 예 19의 청구 대상을 포함하며, 복수의 전력 변환기들 각각은 단방향 전력 변환기를 포함한다.
예 26은 예 19의 청구 대상을 포함하며, 전력 변환기의 할당된 우선순위 레벨은 전력 변환기에 결합된 전력 공급부의 특성에 적어도 부분적으로 기초한다.
위의 상세한 설명이 의도적인 예시이며, 제한하려는 것이 아님이 이해될 것이다. 당업자가 본 발명을 청구되는 바와 같이 만들고 사용하도록 할 수 있는 내용들이 제시되었고, 특정 실시예들의 상황에서 제공되지만, 그의 변형들이 당업자들에게 쉽게 이해될 것이다(예를 들어, 개시된 실시예들 중 일부는 서로 조합하여 사용될 수 있다). 또한, 본 명세서에서 식별된 동작들 중 일부는 상이한 순서들로 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구범위를 참조하여, 이러한 청구범위의 권리를 갖는 등가물들의 전체 범주에 따라 결정되어야 한다.

Claims (26)

  1. 배터리 충전 시스템으로서,
    배터리의 단자에 전력을 공급하기 위해 상기 배터리의 배터리 게이지 및 복수의 전력 변환기들에 결합하도록 구성되는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 충전 프로파일의 하나 이상의 프로파일 타겟 값들과 하나 이상의 배터리 메트릭들 사이의 비교에 기초하는 제1 피드백 제어 루프 프로세스에 따라 제1 레이트로 서보 타겟을 반복적으로 업데이트하도록 구성되고,
    상기 하나 이상의 배터리 메트릭들은 상기 배터리 게이지에 의해 결정되고,
    상기 복수의 전력 변환기들 각각은 할당된 우선순위 레벨을 갖고,
    상기 복수의 변환기들은 이들 각각의 할당된 우선순위 레벨 및 상기 서보 타겟에 따라 상기 배터리를 동시에 충전하도록 구성되는, 배터리 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리 게이지를 더 포함하고, 상기 배터리 게이지는 상기 배터리의 하나 이상의 센서들과 결합되고, 상기 하나 이상의 배터리 메트릭들 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 센서들에 의해 측정된 배터리 전류 또는 배터리 전압 중 적어도 하나에 기초하는, 배터리 충전 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 서보 타겟에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 전력 변환기들 각각에 대한 타겟 값을 설정하도록 추가로 구성되는, 배터리 충전 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 가장 높게 할당된 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값을 상기 서보 타겟의 값으로 설정하도록 추가로 구성되는, 배터리 충전 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어기는 할당된 우선순위 레벨의 내림차순 순서로 상기 복수의 전력 변환기들 각각에 대해 감소하는 타겟 값들을 설정하도록 추가로 구성되는, 배터리 충전 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 주어진 전력 변환기에 대한 타겟 값은 바로 위의 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값 마이너스 차이 오프셋 양으로 설정되는, 배터리 충전 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 차이 오프셋 양은 상기 주어진 전력 변환기 및 상기 바로 위의 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 정확도에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는, 배터리 충전 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 차이 오프셋 양은 상기 복수의 전력 변환기들 각각에 대해 고정되지 않는, 배터리 충전 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 전력 변환기의 상기 할당된 우선순위 레벨은 상기 전력 변환기에 결합된 전력 공급부의 특성에 적어도 부분적으로 기초하는, 배터리 충전 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 전력 변환기의 상기 할당된 우선순위 레벨은 고정되지 않는, 배터리 충전 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 복수의 전력 변환기들 각각이 배터리 레일 전압, 상기 주어진 전력 변환기의 입력 전압, 상기 주어진 전력 변환기의 입력 전류, 다이 열 제한, 또는 상기 주어진 전력 변환기의 듀티 사이클 중 적어도 하나에 의해 제한되는 경우 상기 서보 타겟을 고정된 값으로 유지하도록 추가로 구성되는, 배터리 충전 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 전력 변환기들 각각은 단방향 전력 변환기를 포함하는, 배터리 충전 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 충전 프로파일 선택기를 더 포함하고, 상기 충전 프로파일 선택기는 상기 배터리 게이지에 의해 결정된 하나 이상의 배터리 메트릭들에 기초하여 상기 충전 프로파일의 하나 이상의 프로파일 타겟 값들을 업데이트하도록 구성되는, 배터리 충전 시스템.
  14. 배터리 충전 시스템에 의해 수행되는 방법으로서,
    배터리의 배터리 게이지에 의해, 상기 배터리의 하나 이상의 배터리 메트릭들을 결정하는 단계;
    충전 프로파일의 하나 이상의 프로파일 타겟 값들과 상기 하나 이상의 배터리 메트릭들 사이의 비교에 적어도 부분적으로 기초하는 제1 피드백 제어 루프 프로세스에 따라 제1 레이트로 서보 타겟을 반복적으로 업데이트하는 단계; 및
    상기 배터리의 단자에 전력을 공급하는 복수의 전력 변환기들을 반복적으로 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 전력 변환기들 각각은 할당된 우선순위 레벨을 갖고,
    상기 복수의 전력 변환기들은 이들 각각의 할당된 우선순위 레벨 및 상기 서보 타겟에 따라 배터리를 동시에 충전하도록 구성되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    최소 에러를 결정하기 위해 상기 하나 이상의 배터리 메트릭들을 상기 충전 프로파일의 대응하는 프로파일 타겟 값들과 비교하는 단계, 및
    상기 제1 피드백 제어 루프 프로세스에 따라 상기 최소 에러에 기초하여 상기 서보 타겟을 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 복수의 전력 변환기들을 구성하는 단계는,
    가장 높게 할당된 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값을 상기 서보 타겟의 값으로 설정하는 단계; 및
    할당된 우선순위 레벨의 내림차순 순서로 상기 복수의 전력 변환기들 각각에 대해 감소하는 타겟 값들을 설정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 복수의 전력 변환기들 중 적어도 하나의 상기 할당된 우선순위 레벨을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 복수의 전력 변환기들 각각이 배터리 레일 전압, 상기 주어진 전력 변환기의 입력 전압, 상기 주어진 전력 변환기의 입력 전류, 다이 열 제한, 또는 상기 주어진 전력 변환기의 듀티 사이클 중 적어도 하나에 의해 제한되는 경우 상기 서보 타겟을 고정된 값으로 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 휴대용 전자 디바이스로서,
    배터리; 및
    제어기를 포함하고, 상기 제어기는,
    배터리 게이지에 결합하고 - 상기 배터리 게이지는 상기 배터리의 하나 이상의 배터리 메트릭들을 결정하도록 구성됨 -;
    복수의 전력 변환기들에 결합하고 - 상기 복수의 전력 변환기들은 상기 배터리의 단자에 전력을 공급하도록 구성됨 -;
    충전 프로파일과 상기 배터리 게이지에 의해 결정된 상기 하나 이상의 배터리 메트릭들 사이의 비교에 기초하여, 제1 레이트로 제1 피드백 제어 루프의 서보 타겟을 반복적으로 업데이트하도록 구성되고,
    상기 복수의 전력 변환기들 각각은 할당된 우선순위 레벨을 갖고,
    상기 복수의 변환기들은 이들 각각의 할당된 우선순위 레벨 및 상기 서보 타겟에 따라 상기 배터리를 동시에 충전하도록 구성되는, 휴대용 전자 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어기는 상기 서보 타겟에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 전력 변환기들 각각에 대한 타겟 값을 설정하도록 추가로 구성되는, 휴대용 전자 디바이스.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제어기는 가장 높게 할당된 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값을 상기 서보 타겟의 값으로 설정하도록 추가로 구성되는, 휴대용 전자 디바이스.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제어기는 할당된 우선순위 레벨의 내림차순 순서로 상기 복수의 전력 변환기들 각각에 대해 감소하는 타겟 값들을 설정하도록 추가로 구성되는, 휴대용 전자 디바이스.
  23. 제22항에 있어서, 주어진 전력 변환기에 대한 타겟 값은 바로 위의 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 타겟 값 마이너스 차이 오프셋 양으로 설정되는, 휴대용 전자 디바이스.
  24. 제23항에 있어서, 상기 차이 오프셋 양은 상기 주어진 전력 변환기 및 상기 바로 위의 우선순위 레벨을 갖는 전력 변환기의 정확도에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는, 휴대용 전자 디바이스.
  25. 제19항에 있어서, 상기 복수의 전력 변환기들 각각은 단방향 전력 변환기를 포함하는, 휴대용 전자 디바이스.
  26. 제19항에 있어서, 전력 변환기의 상기 할당된 우선순위 레벨은 상기 전력 변환기에 결합된 전력 공급부의 특성에 적어도 부분적으로 기초하는, 휴대용 전자 디바이스.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101809787B1 (ko) * 2015-03-10 2017-12-15 엘에스산전 주식회사 배터리 전력 공급 시스템을 포함하는 전력 공급 시스템
US10142117B2 (en) * 2016-04-11 2018-11-27 Dell Products L.P. Information handling system selective local and remote charger control
US10461555B2 (en) * 2017-05-18 2019-10-29 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Battery charging for mobile devices
WO2019005023A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 Halliburton Energy Services, Inc. REDUNDANT POWER SOURCE FOR INCREASED RELIABILITY IN PERMANENT EXECUTION
EP3807971A4 (en) 2018-06-18 2022-03-23 Go Electric, Inc. MICRO-GRID CONTROL DEVICE WITH SINGLE OR MULTIPLE SOURCES
DE102018212927A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-06 Audi Ag Ladevorrichtung für Elektrofahrzeuge
CN110943501B (zh) * 2018-09-25 2024-03-15 东莞新能德科技有限公司 一种充电方法、充电控制装置及电子设备
US11349317B2 (en) 2018-11-07 2022-05-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Charger integrated circuit for charging battery device and electronic device including the charger integrated circuit
CN109739330A (zh) * 2018-12-28 2019-05-10 郑州云海信息技术有限公司 一种检测电源混插的系统
TWI772733B (zh) * 2019-01-09 2022-08-01 仁寶電腦工業股份有限公司 多電源管理系統以及多電源管理方法
CN111953294B (zh) * 2020-07-22 2021-06-15 国网河南省电力公司西峡县供电公司 基于物联网的台区备电系统及方法
KR20220045470A (ko) * 2020-10-05 2022-04-12 현대자동차주식회사 멀티 충전 장치 및 방법
US11698669B2 (en) 2021-08-25 2023-07-11 Apple Inc. Scalable, hierarchical power delivery system
US11556161B1 (en) 2021-09-28 2023-01-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Power delivery system with charging current limiting
US20240069613A1 (en) * 2022-08-31 2024-02-29 Dresser, Llc Powering sensors with an exsitign process control loop
CN116404728A (zh) * 2023-06-07 2023-07-07 北京精亦光电科技有限公司 一种电容充电方法、电容充电电路及气体激光器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63124728A (ja) * 1986-11-12 1988-05-28 富士電機株式会社 充電手段の負荷電流自動平衡回路
US20160006272A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Apple Inc. Battery charger with gauge-based closed-loop control

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5315228A (en) 1992-01-24 1994-05-24 Compaq Computer Corp. Battery charge monitor and fuel gauge
US5629604A (en) 1992-11-13 1997-05-13 Zenith Data Systems Corporation Computer power supply system
US5912548A (en) 1996-07-30 1999-06-15 Dallas Semiconductor Corp. Battery pack monitoring system
US6184659B1 (en) 1999-02-16 2001-02-06 Microchip Technology Incorporated Microcontroller with integral switch mode power supply controller
US6154012A (en) 1999-10-13 2000-11-28 Xicor, Inc. Gas gauge implementation
US6433522B1 (en) 2001-05-02 2002-08-13 The Aerospace Corporation Fault tolerant maximum power tracking solar power system
US7002315B2 (en) 2002-05-28 2006-02-21 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha Servo control device
TWI222798B (en) 2003-04-02 2004-10-21 Mediatek Inc Multiple base station automatic frequency control architecture in wireless communication system
US7612472B2 (en) 2004-01-23 2009-11-03 American Power Conversion Corporation Method and apparatus for monitoring energy storage devices
US7755330B2 (en) 2004-03-31 2010-07-13 Texas Instruments Incorporated Methods and systems for controlling an AC adapter and battery charger in a closed loop configuration
US7053713B1 (en) 2004-06-02 2006-05-30 Rf Micro Devices, Inc. Multi-phase switching power supply having both voltage and current feedback loops
US7132891B1 (en) 2004-08-17 2006-11-07 Rf Micro Devices, Inc. Power amplifier control using a switching power supply
US7715884B2 (en) 2005-10-14 2010-05-11 Research In Motion Limited Mobile device with a smart battery having a battery information profile corresponding to a communication standard
US7816900B2 (en) 2006-04-05 2010-10-19 International Rectifier Corporation Correction circuit for improved load transient response
US8175574B1 (en) 2006-04-28 2012-05-08 Cisco Technology, Inc. Methods and systems for selecting one or more charging profiles for a mobile data service session
US7750604B2 (en) 2007-02-16 2010-07-06 O2Micro, Inc. Circuits and methods for battery charging
KR100903464B1 (ko) 2007-04-25 2009-06-18 엘에스전선 주식회사 전력 손실을 줄일 수 있는 무접점 충전 배터리 및 이를구비한 배터리 충전 세트
KR20140129349A (ko) 2007-12-10 2014-11-06 바이엘 헬쓰케어, 엘엘씨 배터리로 전원공급되는 체액 분석물질 측정기의 고속 충전 및 전원 관리 방법
US8575896B2 (en) * 2008-02-15 2013-11-05 Apple Inc. Parallel battery architecture with shared bidirectional converter
US8624560B2 (en) 2008-04-11 2014-01-07 Apple Inc. Controlling battery charging based on current, voltage and temperature
US9331513B2 (en) 2008-04-11 2016-05-03 Apple Inc. Adaptive surface concentration battery charging
US20110050164A1 (en) 2008-05-07 2011-03-03 Afshin Partovi System and methods for inductive charging, and improvements and uses thereof
US8217626B2 (en) 2008-05-09 2012-07-10 Research In Motion Limited System and method for dynamic power management of a mobile device
US7961125B2 (en) 2008-10-23 2011-06-14 Microchip Technology Incorporated Method and apparatus for dithering in multi-bit sigma-delta digital-to-analog converters
US9407327B2 (en) * 2009-02-13 2016-08-02 Qualcomm Incorporated Wireless power for chargeable and charging devices
US8193661B2 (en) * 2009-02-17 2012-06-05 Lineage Power Corporation DC plant controller and method for selecting among multiple power sources and DC plant employing the same
US20100244573A1 (en) 2009-03-31 2010-09-30 Tanay Karnick Hybrid power delivery system and method
TWI364128B (en) 2009-04-06 2012-05-11 Young Green Energy Co Power supply system and curcuit control method thereof
US20110215752A1 (en) * 2009-09-11 2011-09-08 Adaptive Materials, Inc. Fuel Cell Battery Charger
KR101569216B1 (ko) * 2009-11-24 2015-11-16 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US9094054B2 (en) 2009-11-30 2015-07-28 Broadcom Corporation IC controlled wireless power operation and applications thereof including control channel communication configuration
US9590444B2 (en) 2009-11-30 2017-03-07 Broadcom Corporation Device with integrated wireless power receiver configured to make a charging determination based on a level of battery life and charging efficiency
WO2011074661A1 (ja) * 2009-12-17 2011-06-23 三洋電機株式会社 充放電システム
NL2004746C2 (en) * 2010-05-19 2011-11-22 Epyon B V Charging system for electric vehicles.
US8639954B2 (en) 2010-12-20 2014-01-28 Motorola Mobility Llc Portable electronic device and method for recovering power to a rechargeable battery used therein
US20130285605A1 (en) 2011-01-18 2013-10-31 Mojo Mobility, Inc. Systems and methods for wireless power transfer
JP2013081262A (ja) 2011-08-29 2013-05-02 Toshiba Corp 充電装置および充電方法
US8810198B2 (en) * 2011-09-02 2014-08-19 Tesla Motors, Inc. Multiport vehicle DC charging system with variable power distribution according to power distribution rules
JP5576844B2 (ja) 2011-11-21 2014-08-20 本田技研工業株式会社 発電デバイスの統合制御システム
US9743357B2 (en) 2011-12-16 2017-08-22 Joseph Akwo Tabe Energy harvesting computer device in association with a communication device configured with apparatus for boosting signal reception
US9331520B2 (en) * 2011-12-22 2016-05-03 Texas Instruments Incorporated Inductively coupled charger
NL2008058C2 (en) * 2011-12-29 2013-07-03 Epyon B V Method, system and charger for charging a battery of an electric vehicle.
US20130201316A1 (en) 2012-01-09 2013-08-08 May Patents Ltd. System and method for server based control
US9434263B2 (en) * 2012-09-05 2016-09-06 Lear Corporation Multi-mode battery charger
US10756543B2 (en) 2012-09-13 2020-08-25 Stem, Inc. Method and apparatus for stabalizing power on an electrical grid using networked distributed energy storage systems
CN103023320B (zh) 2012-11-23 2014-09-03 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种高效率的双向直流变换器及其控制方法
US9496738B2 (en) * 2012-11-30 2016-11-15 Motorola Solutions, Inc. Method and apparatus for charging a battery using multiple charging sources
KR102067019B1 (ko) 2013-02-13 2020-02-11 삼성전자 주식회사 휴대 단말기의 충전 경로 제어 장치 및 방법
US9438054B2 (en) 2013-05-01 2016-09-06 Apple Inc. Battery charger integrated circuit chip
US9559543B2 (en) 2013-07-19 2017-01-31 Apple Inc. Adaptive effective C-rate charging of batteries
US9166615B2 (en) 2013-12-13 2015-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. System and method for cascaded PWM digital-to-analog converter with hybrid DAC interface
CN104467117B (zh) * 2014-12-31 2018-01-26 展讯通信（上海）有限公司 充电方法、装置以及充电器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63124728A (ja) * 1986-11-12 1988-05-28 富士電機株式会社 充電手段の負荷電流自動平衡回路
US20160006272A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Apple Inc. Battery charger with gauge-based closed-loop control

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