TW202302391A - 供電控制方法以及供電裝置 - Google Patents

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Abstract

提供可對供電裝置抑制不希望的輸入電流增加的供電裝置控制方法。電源對終端機器的供電控制方法包括監視步驟，監視來自電源的輸入電壓，基於預設的特定輸入輸出關係決定最大可供給電力值；以及控制步驟，控制對終端機器供給最大可供給電力以下的輸出電力。在特定輸入輸出關係中以由小到大順序規定第1到第N輸入電壓範圍作為輸入電壓範圍IR1~IRN，以由小到大順序規定具離散值並分別對應第1到第N輸出電力值的第1到第N輸出電力值作為輸出電力值OP1~OPN。在監視步驟將對應來自電源的輸入電壓所屬的輸入電壓範圍的輸出電力值決定為最大可供給電力值。

Description

供電控制方法以及供電裝置
本發明係有關於從電源對終端機器的供電控制方法以及供電裝置。
專利文獻1揭露遵循通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)規格的供電裝置的一例。此供電裝置為車載用供電裝置。
如第4圖所示，專利文獻1揭露的供電裝置90包括車載裝置92以及使用者開放部94。車載裝置92與使用者開放部94之間以纜線96連接。車載裝置92連接作為輸入電源的車載用電池，供給電力給連接使用者開放部94的終端機器。使用者開放部94包括作為終端機器之連接用介面的USB連接器。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2020-10428號公報。
[發明所欲解決的課題]
例如，車載用電池有因汽車的行駛狀態負載變動電壓降低的情況，因此，流經供電裝置的輸入電流有增加的情況。如此，流經供電裝置的輸入電流增加時，恐怕會產生各種問題。例如，往供電裝置的輸入電流之增加會加速電池的消耗，有給予從電池往供電裝置的電源供給路徑傷害的可能性。另外，包含於供電裝置的電壓轉換器也有因為往供電裝置的輸入電流之增加過度發熱的可能性。另外，因為輸入電流之增加，往電源供給路徑的傷害以及過度發熱的問題不限於輸入電源為電池的情況。
因此，本發明的目的為提供可以對供電裝置抑制不希望的輸入電流增加的供電裝置控制方法。另外，本發明的目的為提供基於該供電控制方法進行控制的供電裝置。 [用以解決課題的手段]
作為第1供電控制方法，本發明提供供電控制方法，為電源對終端機器的供電控制方法，包括：監視步驟，監視來自前述電源的輸入電壓，基於預先設定的特定輸入輸出關係決定對前述終端機器可供給的最大可供給電力值；在前述特定輸入輸出關係中，以由小到大的順序規定第1到第N輸入電壓範圍作為輸入電壓範圍(N為2以上的整數)，以由小到大的順序規定具有離散值的第1到第N輸出電力值作為輸出電力值，前述第1到前述第N輸入電壓範圍分別對應前述第1到前述第N輸出電力值，將對應來自前述電源的前述輸入電壓所屬的前述輸入電壓範圍的前述輸出電力值設為前述最大可供給電力值，以及控制步驟，控制對前述終端機器供給前述最大可供給電力值以下的輸出電力。
另外，作為第2供電控制方法，本發明提供供電控制方法，為第1供電控制方法，更包括：取得步驟，從前述終端機器取得終端資訊，前述終端資訊包括作為前述終端機器要求的最大電力值的要求電力值；其中，在前述控制步驟中，將對前述終端機器的輸出電力設為前述最大可供給電力值以下且為前述要求電力值以下。
另外，作為第3供電控制方法，本發明提供供電控制方法，為第1或第2供電控制方法，其中前述控制步驟在來自前述電源的輸入電壓比前述第N輸入電壓範圍更大時，對前述終端機器供給比前述第N輸出電力值更小的輸出電力。
再者，作為第1供電裝置，本發明提供供電裝置，包括：電壓轉換器，基於控制訊號，將來自電源的輸入電壓轉換為給終端機器的供給電壓；電源電壓監視器，監視來自前述電源的前述輸入電壓，為基於預先設定的特定輸入輸出關係決定對前述終端機器可供給的最大可供給電力值的電源電壓監視器，在前述特定輸入輸出關係中，以由小到大的順序規定第1到第N輸入電壓範圍作為輸入電壓範圍(N為2以上的整數)，以由小到大的順序規定具有離散值的第1到第N輸出電力值作為輸出電力值，對前述第1到前述第N輸入電壓範圍分別對應前述第1到前述第N輸出電力值，將對應來自前述電源的前述輸入電壓所屬的前述輸入電壓範圍的前述輸出電力值設為前述最大可供給電力值；以及電力輸送(Power Delivery，PD)控制器，生成前述控制訊號，控制電壓轉換器使前述供給電壓對應前述最大可供給電力值以下的電力值。 此處，PD控制器包含所有具有PD控制功能的積體電路(Integrated Circuit，IC)，例如可以是通用微型計算機。
另外，作為第2供電裝置，本發明提供供電裝置，為第1供電裝置，其中前述PD控制器從前述終端機器取得終端資訊，前述終端資訊包括作為前述終端機器要求的最大電力值的要求電力值，控制前述電壓轉換器使前述供給電壓對應前述最大可供給電力值以下且為前述要求電力值以下的電力值。
另外，作為第3供電裝置，本發明提供供電裝置，為第1或第2供電裝置，其中前述電源電壓監視器被設置於前述PD控制器內。
另外，作為第4供電裝置，本發明提供供電裝置，為第1至第3供電裝置中任一者，其中前述PD控制器在來自前述電源的輸入電壓比前述第N輸入電壓範圍更大時，控制前述電壓轉換器使前述供給電壓對應比前述第N輸出電力值更小的電力值。
再者，作為第5供電裝置，本發明提供供電裝置，為第1至第4供電裝置中任一者，更包括：通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)連接器；前述USB連接器被連接到前述PD控制器，作為前述終端機器的連接用介面被使用。 [發明的效果]
來自電源的輸入電壓下降時，為了供給與電壓下降前相同的電力，流入供電裝置的電流會增加。對此，根據本發明，因為監視來自電源的輸入電壓，在輸入電壓下降時供給終端機器的電力下降，可以抑制不希望的輸入電流增加。
此外，因為對複數輸入電壓的範圍分別設定對應一定的輸出電力值，可以實現預先設定依據輸入電壓生成電力值之部分的對應關係的暫存器等簡易構成。
根據本發明之實施例的電源對終端機器的供電控制方法，包括：監視步驟，監視來自電源的輸入電壓並決定最大可供給電力；以及控制步驟，控制對終端機器供給最大可供給電力值以下的輸出電力。
詳細而言，在監視步驟中最大可供給電力之決定基於預先設定的特定輸入輸出關係進行。在特定輸入輸出關係中，以由小到大的順序規定第1到第N輸入電壓範圍作為輸入電壓範圍(N為2以上的整數)，以由小到大的順序規定具有離散值的第1到第N輸出電力值作為輸出電力值。另外，第1到第N輸入電壓範圍分別對應第1到第N輸出電力值。基於這樣的特定輸入輸出關係，在監視步驟中，將對應來自電源的輸入電壓所屬的輸入電壓範圍的輸出電力值決定為最大可供給電力值。如此一來，輸入電壓下降時，由於最大可供給電力本身下降，供給終端機器的輸出電力也下降，可以避免不希望的輸入電流增加。
此處，在控制步驟中，來自電源的輸入電壓比第N輸入電壓更大時，控制對終端機器供給比第N輸出電力值更小的輸出電力。因此，電源為電池等時，可以期待保護電池不受過電壓狀態影響。
上述供電控制方法也可以更包括取得步驟，從終端機器取得終端資訊，前述終端資訊包括作為終端機器要求的最大電力值的要求電力值。此時，在控制步驟中，將對終端機器的輸出電力設為最大可供給電力值以下且為要求電力值以下。因此，可以進行依據終端機器的供電控制。
參照第1圖，根據本發明之實施例的供電系統包括根據上述本發明之實施例的進行基於供電控制方法的供電控制的供電裝置10、作為電源的電池70以及終端機器80。
詳細而言，第1圖的供電裝置10包括電力輸送(Power Delivery，PD)控制器20、電源轉換器30、電源連接器50以及USB連接器60。電源連接器50連接作為電源的電池70。USB連接器60作為終端機器80的連接用介面使用。終端機器80連接此USB連接器60時，供電裝置10一一進行作為電源之電池70對終端機器80的供電的控制。另外，電源不限於電池70。只要是對供電裝置10供給電壓者，不問其構成。
電源轉換器30連接電源連接器50以及USB連接器60。本實施例的電源轉換器30為直流-直流(DC/DC)轉換器。另外，電源轉換器30連接PD控制器20，如後述般基於由PD控制器20生成的控制訊號，將來自電池70的輸入電壓轉換為給終端機器80的供給電壓。
本實施例的PD控制器20包括電源電壓監視器40以及控制部24。電源電壓監視器40連接到連接電源連接器50與電源轉換器30之間的線，控制部24連接電源電壓監視器40、USB連接器60以及電源轉換器30。
電源電壓監視器40監視來自電池70的輸入電壓，基於預先設定的特定輸入輸出關係決定可對終端機器80供給的最大可供給電力值。詳細而言，在特定輸入輸出關係中，以由小到大的順序規定第1到第N輸入電壓範圍作為輸入電壓範圍(N為2以上的整數)，以由小到大的順序規定具有離散值的第1到第N輸出電力值作為輸出電力值。另外，第1到第N輸入電壓範圍分別對應第1到第N輸出電力值。電源電壓監視器40基於這樣的特定輸入輸出關係，將對應來自電源的輸入電壓所屬的輸入電壓範圍的輸出電力值決定為最大可供給電力值，通知控制部24。
再參照第2圖，在本實施例中，輸入電壓的範圍大致分為3個區域：通常動作範圍NR、比通常動作範圍NR更低電壓的低範圍UR以及比通常動作範圍NR更高電壓的過範圍OR。其中通常動作範圍NR為成為上述特定輸入輸出關係之對象的範圍，以由小到大的順序分成第1到第3輸入電壓範圍IR1~IR3。另一方面，以由小到大的順序規定具有離散值的第1到第3輸出電力值OP1~OP3作為輸出電壓值，分別對應第1到第3輸入電壓範圍IR1~IR3。
電源電壓監視器40監視從電池70輸入電源轉換器30的電壓，將在輸入電壓值屬於第1輸入電壓範圍IR1時對終端機器80可供給的最大可供給電力值設為第1輸出電力值OP1。同樣地，電源電壓監視器40將在輸入電壓值屬於第2輸入電壓範圍IR2時對終端機器80可供給的最大可供給電力值作為第2輸出電力值OP2，將在輸入電壓值屬於第3輸入電壓範圍IR3時對終端機器80可供給的最大可供給電力值作為第3輸出電力值OP3。
此外，本實施例的電源電壓監視器40在來自電池70的輸入電壓屬於比通常動作範圍NR更低的低範圍UR時，將最大可供給電力設為0W。另一方面，本實施例的電源電壓監視器40在來自電池70的輸入電壓屬於比通常動作範圍NR更高的過範圍OR時，意即輸入電壓為過電壓時，將最大可供給電力設為比最高的第3輸出電力值OP3更低的電力值。此時的電源電壓監視器40決定的電力值也為一定值。如此，在本實施例中，由於設複數輸入電壓的範圍分別對應一定的電力值，可以以例如暫存器等簡易的構成實現依據輸入電壓決定最大可供給電力的電源電壓監視器40。
PD控制器20的控制部24生成控制訊號以供給電源電壓監視器40決定的最大可供給電力以下的電力給終端機器80，並輸出到電源轉換器30。電源轉換器30接收此控制訊號，將輸入電壓轉換為適當的供給電壓，供給終端機器80。如此，PD控制器20的控制部24生成控制訊號，控制電源轉換器30使電源轉換器30供給終端機器80的電壓對應最大可供給電力以下的電力值。
例如，輸入電壓一開始屬於第3輸入電壓範圍IR3，或設對終端機器80供給相當於第3輸出電力值OP3的電力。之後輸入電壓下降且成為屬於第1輸入電壓範圍IR1的值時，不進行任何控制，若對終端機器80繼續供給相當於第3輸出電力值OP3的電力， 會對供電裝置10(具體而言對電源轉換器30)過度增加輸入電流。對此，若根據本實施例，在輸入電壓下降且成為屬於第1輸入電壓範圍IR1的值時，將最大可供給電力下降到第1輸出電力值OP1。意即，實際上對終端機器80供給的電力成為第1輸出電力值OP1以下的電力。因此，可以避免對供電裝置10(具體而言對電源轉換器30) 的輸入電流增加到不希望的值。
本實施例的PD控制器20的控制部24特別遵循USB規格。具體而言，PD控制器20的控制部24也連接USB連接器60，從終端機器80取得包含作為終端機器80要求的最大電力值的要求電力值的終端資訊。因此，控制部24生成給電源轉換器30的控制訊號時，不只電源電壓監視器40決定的最大可供給電力，可以也考慮要求電力值，決定對終端機器80的供給電力。例如，即使基於輸入電壓決定的最大可供給電力為第3輸出電力值OP3，若終端機器80的要求電力為相當於第2輸出電力值OP2的電力，本實施例的控制部24對終端機器80的供給電力設為相當於第2輸出電力值OP2的電力。因此，可以依據終端機器80進行適當的供給電力控制。
如上所述，本實施例的電源電壓監視器40在來自電池70的輸入電壓屬於比通常動作範圍NR更低的低範圍UR時，將最大可供給電力設為0W。意即，藉由控制部24的控制，對終端機器80供給的電力為關閉，對供電裝置10的輸入電流也成為零。如此，在本實施例中，在最低範圍中輸入電壓不會產生輸入電流增加過度的問題，可以期待保護供電裝置10。
另外，如上所述，本實施例的電源電壓監視器40在輸入電壓為過電壓時，將最大可供給電力設為比最高的第3輸出電力值OP3更低的電例值。如第2圖所示，在本實施例中，對應過範圍OR的最大可供給電力設定為比第1輸出電力值OP1更大且比第2輸出電力值OP2更小的值。若無關乎輸入電壓為過電壓狀態，對終端機器80繼續供給大電力，電池70恐怕會受到傷害。另一方面，也有例如終端機器80希望繼續充電等供給最低限度的電力的要求。在本實施例中，兼容這些設定電力值作為對過電壓的最大可供給電力。
根據上述供電裝置10，即使在來自電源的輸入電壓下降時也可以避免產生輸入電流增加過多的問題的可能性。因此，例如可以保護作為電源的電池70，或透過電源連接器50保護從電池70到電源轉換器30的路徑。另外，電源轉換器30因輸入電流之增加發熱時，可以在電源轉換器30抑制發熱。但是，這不代表作為電源轉換器30只將因輸入電流之增加而發熱者作為目標。
以上，雖然使用第1圖說明根據本實施例的供電裝置10，本發明不限於此，在不脫離本發明之主旨範圍中可以有各種變形、變更。
例如，在上述實施例中，PD控制器20以及其控制部24雖然可以遵循USB規格，但本發明不限於此。PD控制器20以及其控制部24不限於遵循USB規格。此時，PD控制器20的控制部24可以不連接USB連接器60。
另外，在上述實施例中，電源電壓監視器40雖然被設置於PD控制器20內，但本發明不限於此。例如，如第3圖所示的供電裝置10A，電源電壓監視器40也可以設置於PD控制器20A之外。另外，在第3圖中，對與第2圖所示的元素相同的元素標示相同參考符號。
再者，在上述實施例中，PD控制器20的控制部24雖然包括從終端機器80取得終端資訊的功能，但也可以將取得終端資訊的功能設為從PD控制器20分離獨立的元素(終端資訊取得部)。此時，終端資訊取得部連接USB連接器60，從終端機器80取得終端資訊，通知控制部24。控制部24比較在終端資訊取得部取得的終端資訊中包含的要求電力值，以及從電源電壓監視器40通知的最大可供給電力，控制電源轉換器30將較低者的電力設為供給電力。
另一方面，在終端機器80的要求電力值為一定的應用供電裝置10的情況下，PD控制器20的控制部24可以不具有從終端機器80取得終端資訊的功能。此時，PD控制器20的控制部24透過USB連接器60連接終端機器80。
10,10A:供電裝置 20,20A:電力輸送(PD)控制器 24:控制部 30:電源轉換器 40:電源電壓監視器 50:電源連接器 60:通用序列匯流排(USB)連接器 70:電池 80:終端機器 IR1:第1輸入電壓範圍 IR2:第2輸入電壓範圍 IR3:第3輸入電壓範圍 NR:通常動作範圍 OP1:第1輸出電力值 OP2:第2輸出電力值 OP3:第3輸出電力值 OR:過範圍 UR:低範圍
[第1圖]為顯示根據本發明之實施例的供電系統的示意圖。 [第2圖]為用以說明根據本發明之實施例的供電控制方法的示意圖。 [第3圖]為顯示第1圖所示之供電裝置的變形例的示意圖。 [第4圖]為顯示專利文獻1中記載的供電裝置的示意圖。
IR1:第1輸入電壓範圍
IR2:第2輸入電壓範圍
IR3:第3輸入電壓範圍
NR:通常動作範圍
OP1:第1輸出電力值
OP2:第2輸出電力值
OP3:第3輸出電力值
OR:過範圍
UR:低範圍

Claims (8)

  1. 一種供電控制方法，為電源對終端機器的供電控制方法，包括： 監視步驟，監視來自前述電源的輸入電壓，基於預先設定的特定輸入輸出關係決定對前述終端機器可供給的最大可供給電力值；在前述特定輸入輸出關係中，以由小到大的順序規定第1到第N輸入電壓範圍作為輸入電壓範圍(N為2以上的整數)，以由小到大的順序規定具有離散值的第1到第N輸出電力值作為輸出電力值，對前述第1到前述第N輸入電壓範圍分別對應前述第1到前述第N輸出電力值，將對應來自前述電源的前述輸入電壓所屬的前述輸入電壓範圍的前述輸出電力值設為前述最大可供給電力值，以及 控制步驟，控制對前述終端機器供給前述最大可供給電力值以下的輸出電力。
  2. 如請求項1之供電控制方法，更包括： 取得步驟，從前述終端機器取得終端資訊，前述終端資訊包括作為前述終端機器要求的最大電力值的要求電力值；其中， 在前述控制步驟中，將對前述終端機器的輸出電力設為前述最大可供給電力值以下且為前述要求電力值以下。
  3. 如請求項1之供電控制方法，其中前述控制步驟在來自前述電源的輸入電壓比前述第N輸入電壓範圍更大時，對前述終端機器供給比前述第N輸出電力值更小的輸出電力。
  4. 一種供電裝置，包括： 電壓轉換器，基於控制訊號，將來自電源的輸入電壓轉換為給終端機器的供給電壓； 電源電壓監視器，監視來自前述電源的前述輸入電壓，為基於預先設定的特定輸入輸出關係決定對前述終端機器可供給的最大可供給電力值的電源電壓監視器，在前述特定輸入輸出關係中，以由小到大的順序規定第1到第N輸入電壓範圍作為輸入電壓範圍(N為2以上的整數)，以由小到大的順序規定具有離散值的第1到第N輸出電力值作為輸出電力值，對前述第1到前述第N輸入電壓範圍分別對應前述第1到前述第N輸出電力值，將對應來自前述電源的前述輸入電壓所屬的前述輸入電壓範圍的前述輸出電力值設為前述最大可供給電力值；以及 電力輸送(Power Delivery，PD)控制器，生成前述控制訊號，控制電壓轉換器使前述供給電壓對應前述最大可供給電力值以下的電力值。
  5. 如請求項4之供電裝置，其中前述PD控制器從前述終端機器取得終端資訊，前述終端資訊包括作為前述終端機器要求的最大電力值的要求電力值，控制前述電壓轉換器使前述供給電壓對應前述最大可供給電力值以下且為前述要求電力值以下的電力值。
  6. 如請求項4之供電裝置，其中前述電源電壓監視器被設置於前述PD控制器內。
  7. 如請求項4之供電裝置，其中前述PD控制器在來自前述電源的輸入電壓比前述第N輸入電壓範圍更大時，控制前述電壓轉換器使前述供給電壓對應比前述第N輸出電力值更小的電力值。
  8. 如請求項4至7中任一項之供電裝置，更包括： 通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)連接器； 前述USB連接器被連接到前述PD控制器，作為前述終端機器的連接用介面被使用。
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