(57)【要約】  電力管理のためのシステム及び方法が本明細書に開示される。１つの開示される実施形態では、バッテリ充電システムは、１つ以上のゲージによって取得される測定結果に基づいた閉ループ充電サーボ目標を用いて、複数の電源でバッテリ（及び／又は電力をシステム負荷に供給する）を同時に充電するバッテリチャージャを有する。いくつかの実施形態において、例えば１つ以上のバッテリ充電パラメータなどを具体的に示す充電プロファイルに従うとともにしたがテリに結合された複数の電源のうちの１つ以上に対して定められた優先度レベルに従って、複数の電源が同時に使用される。いくつかの実施形態において、所与の電源は優先度レベルが固定されておらず、むしろ、所与の電源の特性に基づいて、特定の電源のための優先度レベルが変更されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の電源に対する優先度レベルは、下げられた電圧目標値を用いて実施される。
2019508005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ充電システムであって、
バッテリのバッテリゲージ及び複数の電力変換器に結合されるように構成され、これにより前記バッテリの端子に電力を供給するコントローラを備え、
前記コントローラは、充電プロファイルの１つ以上のプロファイル目標値と１つ以上のバッテリメトリックとの比較に基づいて、第１フィードバック制御ループプロセスに従って、第１のレートでサーボ目標を繰り返し更新するように構成されており、
前記１つ以上のバッテリメトリックは前記バッテリゲージによって判断され、
前記複数の電力変換器のそれぞれは、割り当てられた優先度レベルを有し、
前記複数の変換器は、前記複数の変換器のそれぞれの割り当てられた優先度レベル及び前記サーボ目標に従って、前記バッテリを同時に充電するように構成されている、バッテリ充電システム。
【請求項２】
前記バッテリゲージを更に備え、前記バッテリゲージは、前記バッテリ内の１つ以上のセンサと結合されており、前記１つ以上のバッテリメトリックのうちの少なくとも１つは、前記１つ以上のセンサによって測定されたバッテリ電流又はバッテリ電圧のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項３】
前記コントローラは、は前記サーボ目標に少なくとも部分的に基づいて、前記複数の電力変換器のそれぞれの目標値を設定するように更に構成されている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項４】
前記コントローラは、最も高い割り当てられた優先度レベルを有する前記電力変換器の前記目標値を前記サーボ目標の前記値に設定するように更に構成されている、請求項３に記載のバッテリ充電システム。
【請求項５】
前記コントローラは、割り当てられた優先度レベルが低下する順に、前記複数の電力変換器のそれぞれの減少目標値を設定するように更に構成されている、請求項３に記載のバッテリ充電システム。
【請求項６】
所与の電力変換器の前記目標値は、すぐ上位の優先度レベルを有する前記電力変換器の前記目標値から差分オフセット量を引いて設定される、請求項５に記載のバッテリ充電システム。
【請求項７】
前記差分オフセット量は、前記所与の電力変換器及び前記すぐ上位の優先度レベルを有する前記電力変換器の精度に少なくとも部分的に基づいて判断される、請求項６に記載のバッテリ充電システム。
【請求項８】
前記差分オフセット量は、前記複数の電力変換器のそれぞれに対して固定されていない、請求項６に記載のバッテリ充電システム。
【請求項９】
電力変換器の前記割り当てられた優先度レベルは、前記電力変換器に結合されたパワーサプライの特性に少なくとも部分的に基づいている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１０】
電力変換器の前記割り当てられた優先度レベルは、固定されていない、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記複数の電力変換器のそれぞれが、バッテリレール電圧、前記所与の電力変換器の入力電圧、前記所与の電力変換器の入力電流、ダイ熱制限、又は前記所与の電力変換器のデューティサイクルのうちの少なくとも１つによって制限されるときに、前記サーボ目標を固定値に保持するように更に構成されている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１２】
前記複数の電力変換器のそれぞれは、一方向の電力変換器を有する、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１３】
充電プロファイルセレクタを更に備え、前記充電プロファイルセレクタは、前記バッテリゲージによって判断される前記１つ以上のバッテリメトリックに基づいて、前記充電プロファイルの前記１つ以上のプロファイル目標値を更新するように構成されている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項１４】
バッテリ充電システムによって実行される方法であって、
バッテリのバッテリゲージによって、前記バッテリの１つ以上のバッテリメトリックを判断することと、
充電プロファイルの１つ以上のプロファイル目標値と前記１つ以上のバッテリメトリックとの比較に少なくとも部分的に基づいて、第１フィードバック制御ループプロセスに従って、第１のレートでサーボ目標を繰り返し更新することと、
前記バッテリの端子に電力を供給する複数の電力変換器を繰り返し調整することと、を含み、
前記複数の電力変換器のそれぞれは、割り当てられた優先度レベルを有し、
前記複数の電力変換器は、前記複数の電力変換器のそれぞれに割り当てられた優先度レベル及び前記サーボ目標に従って、前記バッテリを同時に充電するように構成されている、方法。
【請求項１５】
前記１つ以上のバッテリメトリックを前記充電プロファイルの対応するプロファイル目標値と比較して最小誤差を判断することと、
前記第１フィードバック制御ループプロセスに従って、前記最小誤差に基づいて前記サーボ目標を更新することと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の電力変換器を構成することは、
最も高い割り当てられた優先度レベルを有する前記電力変換器の目標値を前記サーボ目標の前記値に設定することと、
割り当てられた優先度レベルが低下する順に、前記複数の電力変換器のそれぞれの減少目標値を設定することと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の電力変換器のうちの少なくとも１つの前記割り当てられた優先度レベルを調整することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の電力変換器のそれぞれが、バッテリレール電圧、前記所与の電力変換器の入力電圧、前記所与の電力変換器の入力電流、ダイ熱制限、又は前記所与の電力変換器のデューティサイクルのうちの少なくとも１つによって制限されるときに、前記サーボ目標を固定値に保持することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
ポータブル電子デバイスであって、
バッテリと、
コントローラと、を備え、前記コントローラは、
前記バッテリの１つ以上のバッテリメトリックを判断するように構成されたバッテリゲージに結合し、
前記バッテリの端子に電力を供給するように構成された複数の電力変換器に結合し、
充電プロファイルと前記バッテリゲージによって判断された前記１つ以上のバッテリメトリックとの比較に基づいて、第１のレートで第１フィードバック制御ループのサーボ目標を繰り返し更新する、ように構成されており、
前記複数の電力変換器のそれぞれは、割り当てられた優先度レベルを有し、
前記複数の変換器は、前記複数の変換器のそれぞれの割り当てられた優先度レベル及び前記サーボ目標に従って、前記バッテリを同時に充電するように構成されている、ポータブル電子デバイス。
【請求項２０】
前記コントローラは、前記サーボ目標に少なくとも部分的に基づいて、前記複数の電力変換器のそれぞれの目標値を設定するように更に構成されている、請求項１９に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２１】
前記コントローラは、最も高い割り当てられた優先度レベルを有する前記電力変換器の前記目標値を、前記サーボ目標の前記値に設定するように更に構成されている、請求項２０に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２２】
前記コントローラは、割り当てられた優先度レベルが低下する順に、前記複数の電力変換器のそれぞれの減少目標値を設定するように更に構成されている、請求項２０に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２３】
所与の電力変換器の前記目標値は、すぐ上位の優先度レベルを有する前記電力変換器の前記目標値から、差分オフセット量を引いて設定される、請求項２２に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２４】
前記差分オフセット量は、前記所与の電力変換器及び前記すぐ上位の優先度レベルを有する前記電力変換器の精度に少なくとも部分的に基づいて判断される、請求項２３に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２５】
前記複数の電力変換器のそれぞれは、一方向の電力変換器を有する、請求項１９に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２６】
電力変換器の前記割り当てられた優先度レベルは、前記電力変換器に結合されたパワーサプライの特性に少なくとも部分的に基づいている、請求項１９に記載のポータブル電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全般的に、電力管理及びバッテリ充電システムに関する。より詳細には、閉ループ充電サーボを用いてバッテリを複数の電源で同時に充電するバッテリ充電システムに関する実施形態を開示する。本明細書には他の実施形態もまた説明がなされる。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１６年３月２９日に出願した米国特許出願第１５／０８３，９１７号及び２０１６年３月８日に出願した米国仮特許出願第６２／３０５，３４４号の優先権を主張し、本発明の主題は、同一出願人による同時係属中の米国特許出願第１４／３２３，９６１号に関連する。これらの出願の内容の全ては本出願に含まれている。
【背景技術】
【０００３】
現代の多くの電子デバイス、特にポータブル電子デバイスは、電気又は他の従来型の有線電源が利用できない場合には、バッテリを電源として用いる。多くの例では、そのようなポータブル電子デバイスは、複数の異なる外部（又は内部）電源を用いて、ポータブル電子デバイス自身のバッテリ（又は複数のバッテリ）を同時に充電できることが望ましい。このようなシステムは例えばラップトップを含み得る。ラップトップは、例えば有線型の電源アダプタからデバイスを充電するための従来型の充電ポートと、ＵＳＢ−Ｃポートのような複数の充電に対応するポートの両方を有する。
【発明の概要】
【０００４】
ここに開示される実施形態によれば、複数の電源からバッテリを同時に充電する優先システムが実現される。単一の電源をチャージャの入力として選択する代わりに、複数の電源それぞれが自身の電力変換器を利用できる。また、電力変換器の全て及びバッテリの出力は、共通のＶMAINシステムレールに対して直接接続され、システム負荷に対して電力を供給し及び／又はバッテリを充電する。例えばマイクロプロセッサで動作するような閉ループサーボは、複数の電源を連動させ、また、バッテリを効率的に充電するように利用され得る。いくつかの実施形態によれば、図１の回路トポロジにおいて示されているパスＦＥＴ  １４０及びチャージＦＥＴ  １８５は、単一のチャージ／パスＦＥＴへと結合されてもよい。この単一のチャージ／パスＦＥＴは、電子デバイスのバッテリパック内のバッテリゲージによって制御される。いくつかの実施形態によれば、バッテリゲージは、システムの安全性の確保する役割を担うことができる。
【０００５】
本発明の実施形態によれば、（バッテリ充電システムにおける）バッテリ充電プロセスの閉ループ制御は、既知の優先度スキームとバッテリに配置された１つ以上のセンサ及び／又は複数の電力変換器によって取得される測定結果に基づいて、複数の電力変換器の電圧目標を調整してバッテリの充電を制御することにより達成される。
【０００６】
いくつかの実施形態によれば、例えばマイクロプロセッサを用いて実装される充電コントローラは、フィードバック制御ループアルゴリズム（又はプロセス）に従って、第１の頻度でサーボ目標を繰り返し判断又は更新する。フィードバック制御ループは、ａ）１を超えるバッテリパラメータの目標値を特定する所望かつ所定の充電プロファイルを、ｂ）バッテリゲージやそのセンサによって提供される現在のバッテリ電流、現在のバッテリ電圧、現在のバッテリ温度、又は推定メトリックのうちの１つ以上と比較することにより誤差値を計算できる。なお、推定メトリックは、例えば、充電状態、リチウムの表面濃度又はバッテリの容量によって除算された電流である。
【０００７】
いくつかの実施形態によれば、最も高い優先度の電源の目標電圧は、比例−積分−微分（proportional-integral-derivative：ＰＩＤ）コントローラの出力として設定されてもよい。ＰＩＤコントローラの出力は、ここではＶSERVOとも称する。続いて２番目に高い優先度の電源の目標電圧は、１番目の優先度の電源の目標の目標電圧から、固定の「電圧差」量を引いて設定されてもよい。電圧差量は、例えば２つの電力変換器の精度によって判断されてもよく、電圧差オフセット量は、電力変換器の精度を考慮し、２つの電圧目標が決して不慮に重複しないことを確実にするために設定されている。異なる電力変換器を、電力変換器の精度よりも離れた目標に設定することにより、制御サーボは、電力変換器の優先度を同時に判断し、また、電力変換器がＶMAIN電圧を制御する際に互いに競合することを防ぐ。
【０００８】
２つ以上の電力変換器を有するシステムにおいて、優先度スキームは、優先度を下げる順に、各電力変換器の目標電圧を各電力変換器のより低い値へと「落とす」ことによって、例えば、各電力変換器の電圧目標を、すぐ上位の優先度レベルを有する電力変換器の電圧目標から、追加の「電圧差」量だけ減少させることによって、残りの電力変換器の電圧目標が低い目標電圧を有するように設定を継続することによって実装され得る。いくつかの実施形態において、電圧差量は、例えば電圧及び／又は電流などの動作状態によって変動し得るそれぞれの電力変換器の誤差の違いによって判断されてもよい。他の実施形態においては、「電圧差」量は、固定されているのではなく、優先度レベルが隣接する電力変換器の異なる対の間の差であってもよい。
【０００９】
実施形態によると、電源の優先度は、特定の電力変換器に固定されてはおらず、その代わりに電源の特性に応じて変更されてもよい。例えば、複数の充電に対応するＵＳＢ−Ｃポートを有するシステムにおいて、最も高い電力容量を有する電源は最も高い優先度の変換器として選択され、どのポートが最も高い優先度の変換器かは、どのＵＳＢ−Ｃポートに最も高い電力容量の電源が接続されるかに依存するであろう。
【００１０】
一実施形態において、バッテリ充電システムによって実行される方法は、バッテリ内の１つ以上のセンサ及び／又はセンサ回路によって、バッテリ電流、バッテリ電圧、バッテリ温度、又は推定メトリックの少なくとも１つを測定することを含む。推定メトリックは、例えばバッテリ状態、又はバッテリパック又はバッテリパック内のセルのバッテリ容量で除算されたバッテリ電流である。本方法は、１つ以上のセンサと結合された充電コントローラによって、測定されたバッテリ側の電流、バッテリ側の電圧、バッテリ側の温度、又は、推定メトリックは例えば、充電状態又は、バッテリ容量で除算されたバッテリ電流等の推定メトリックに基づいて、第１フィードバック制御ループプロセスに従って、可変サーボ目標を繰り返し更新することを更に含み得る。サーボ目標をすることは、所定の又は記憶された充電優先度プロファイルに基づいて、複数の電力変換器のそれぞれのプロファイル電圧目標及びプロファイル電流目標を判断することと、複数の電力変換器のそれぞれの誤差を判断するために、測定されたバッテリ電圧をプロファイル電圧目標と比較すること、及び／又は測定されたバッテリ電流をプロファイル電流目標と比較することと、を含んでもよい。そして、第１フィードバック制御ループプロセスに従って、複数の電力変換器のそれぞれの判断された誤差に基づいて、サーボ目標が判断され得る。本方法は、充電コントローラによって、バッテリパックの端子及びシステム負荷と直接接続されている電力供給レール上で出力電圧をそれぞれ生成する、１つ以上の電力変換回路を繰り返し調整することを更に含み、生成される電圧はサーボ目標に従っており、サーボ目標は、判断されたプロファイル目標に少なくとも部分的に基づいていてもよい。フィードバック制御ループプロセスは、ＰＩＤ制御スキームを含んでいてもよい。このＰＩＤ制御スキームは、例えば、非ゼロ積分ゲインを有し、ゼロに設定しても（又は省略されても）よい、比例ゲイン又は微分ゲインに対して、（他の安定性以外の）要件はない。
【００１１】
一実施形態において、バッテリ充電システム及び方法は、ＰＩＤ制御スキームにおいて、積分「ワインドアップ」を防止する。チャージャコントローラは、バッテリ電圧レール以外の他の任意の目標が複数の電力変換器のうちのいずれかの制御を制限するときに通知をするように構成されてもよい。例えば、方法は、電力変換器の入力電圧、電力変換器の入力電流又は電力変換器のデューティサイクルによって複数の電力変換器のいずれかが制限されるかどうかを判断することを含んでもよい。入力電圧、入力電流、ダイ熱制限又はデューティサイクルが、接続された複数の電力変換器のそれぞれを制限する場合、充電システムは、反復するサーボ目標の判断又は更新を中断して、いわゆるワインドアップ状態を防止するように構成されてもよい。他方で、電力変換器のうちの少なくとも１つがそのように制限されていない場合、充電システムはサーボ目標及び目標電圧を反復する判断又は更新を続けることができる。
【００１２】
実施形態はまた、非一時的コンピュータ可読媒体を含んでもよい。非一時的コンピュータ可読媒体は、バッテリ充電プロセスを制御するためのコンピュータ可読命令を有する。例えば、命令はバッテリ充電システムに対して上述の方法を実装させることができる。
【００１３】
上述の概要は、本発明のすべての態様の網羅的なリストを含んでいない。本発明は、上でまとめた様々な態様の全ての適切な組み合わせによって実施できる全てのシステム及び方法、並びに以下の「発明を実施するための形態」で開示されるもの、特に本出願と共に提出された請求項に指摘されるものを含むと考えられる。そのような組み合わせは、上記概要に具体的に記載されていない特定の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】標準的なマルチ電源バッテリ充電システムの概略図である。
【図２】１つ以上の実施形態による、バッテリと通信するチャージャを有するマルチ電源バッテリ充電システムの概略図である。
【図３】１つ以上の実施形態よる、マルチ電源バッテリ充電システムのための閉ループ充電サーボコントローラの概略図である。
【図４Ａ】１つ以上の実施形態による、マルチ電源閉ループバッテリ充電システムのための制御スキームを説明するブロック図である。
【図４Ｂ】１つ以上の実施形態による、マルチ電源閉ループバッテリ充電システムのための制御スキームを説明するブロック図である。
【図５】１つ以上の実施形態による、マルチ電源閉ループバッテリ充電システムを動作させるための方法を説明するフローチャートである。
【図６】１つ以上の実施形態による、マルチ電源閉ループバッテリ充電システムを有する電子デバイスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、例示を目的として説明されるのであって、同種の参照記号が同様の要素が示している添付図面の図に限定することを目的として説明されるのではない。なお、本開示における発明の「一」又は「１つの」実施形態に関する言及は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、それらは、少なくとも１つということを意味することに留意されたい。また簡潔性の点から、特定の図面は、本発明の１を超える実施形態又は本発明の１を超える種の特徴を説明するために用いられ、図中の全ての要素は、所与の実施形態又は種において必要とされ得るものではない。
【００１６】
以下の記載では、説明を目的として、発明の概念に対する理解を深めるために、多くの具体的な詳細を説明している。この記載の一部として、本開示の図面のいくつかは、本発明が不明瞭になるのを避けるために、構造及び装置をブロック図の形態で表す。また、明確性の点から、本明細書においては、実際の実装形態の全ての特徴が説明されているわけではない。更に、本開示に使用される言語は、主に、読み易さ及び説明の目的のために選択されたもので、発明の要旨を線引き又は制限するために選択されたものではなく、このような本発明の要旨を判断するためには特許請求の範囲に依存する必要がある。本開示において言及される「１つの実施形態」又は「一実施形態」は、実施形態と関連付けられて説明された特有の機能、構造又は特性が、本発明の少なくとも１つの実装形態に含まれることを意味し、「一実施形態」又は「１つの実施形態」と何度も言及されていても、その全ての言及が必ずしも、同じの実施形態に対して言及されているとは理解すべきではない。
【００１７】
本明細書で説明される実施形態は、バッテリよって電力供給される電子デバイスにおいて使用するためのバッテリ充電システムに関する。いくつかの実施形態はポータブル電子デバイス内の統合に関して特に説明されているが、実施形態はそれに限定されず、ある実施形態を他に使用する際に適用することが可能である。例えば、以下に説明される１つ以上の実施形態は、デバイスや装置が一般的に単一の場所で作動されるかに関係なく、バッテリによって電力が供給されるデバイス又は装置内で統合されてもよい。
【００１８】
さまざまな実施形態において、図面を参照して説明する。しかしながら、ある実施形態はこれらの特定の詳細うちの１つ以上を用いることなく、また、他の既知の方法及び構成と組み合わせることで実施することができる。以下の説明では、実施形態の理解を深めるために、具体的な構成、寸法、プロセス等の多くの具体的な詳細が説明されている。他の例においては、説明を不必要に不明瞭にすることを防ぐために、周知のプロセスや製造技術は特に詳細には説明されていない。更に、特定の特徴、構造、構成又は特性は、１つ以上の実施形態において任意に好適に組み合わせてもよい。
【００１９】
ある態様において、バッテリ充電システムの実施形態は、バッテリ内で、例えばバッテリゲージによって取得された測定結果に基づく充電プロセスの閉ループ制御を含む。バッテリゲージは、バッテリ内のセンサ回路を用い、バッテリの特性を、例えばセル電流、セル電圧及び／又はセル温度などの測定し、それらの測定結果をコントローラに提供してもよい。コントローラは、これらの測定結果、推定メトリック（例えば、充電状態、又は、バッテリコントローラに送られるバッテリ容量で除算されたバッテリ電流）及び／又は、バッテリを同時に充電するために用いられる複数の電力変換器のそれぞれのサーボ目標及び／又は目標電圧を判断するための充電プロファイル情報を使用してもよい。
【００２０】
例えば、バッテリチャージャは、充電プロファイルの少なくとも１つの目標値と受け取った測定結果との比較に基づき、フィードバック制御ループプロセスを実行して、第１のレートでサーボ目標を繰り返し更新してもよい。サーボ目標は、受け取った測定結果と充電プロファイルの１つ以上の目標値の間の誤差信号をゼロにすることができる。充電プロファイルは例えば、目標電圧又は目標電流である。このようにして、サーボ目標は、充電プロファイルによって定められたような１つ以上の目標値となるようにバッテリの充電を制御するために用いられてもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態によると、最も優先度が高い電源は可能な限り大量の電力を供給し、２番目に優先度が高いパワーサプライがそれに続くなどのようにし、そして、複数の接続された電源の全ての中から所望の電力の全てが供給されるに至るような優先度スキームが採用されてもよい。例えば、サーボコントローラが目標充電電圧を最も高い優先度の電源に設定したがこれが条件を満たすことができない場合、バッテリゲージによって測定されるセル電圧が目標充電電圧に到達するように、サーボ目標（及びその延長線上で考えると、複数の電源のそれぞれの目標電圧）は、複数の電源のうちの１つ（又はそれ以上）が所望のレベルで電圧を供給できるようになるまで徐々に増大される。
【００２２】
このようなマルチ電源バッテリ充電システムに対する例示的な回路ソリューション１００が図１に示されている。「ｎ」個の複数の電源１０５が、ＶIN_1からＶIN_nとして参照符号が付与されている。複数の電源１０５は、例えば異なる直流電流（ＤＣ）電源（例えばパワーサプライ又は外部バッテリ）への複数の外部接続であってもよく、又は電源への外部接続と電源（例えばワイヤレス受電器やソーラーパネルなど）への内部接続が混在していてもよい。例えばマルチプレクサ１１２のような入力電圧セレクタは、入力電圧選択信号１１０を介して、シングルチャージャ集積回路（ＩＣ）１１５と接続される複数の電源１０５のうちの１つを選択できる。このシングルチャージャ集積回路の役割は、内部バッテリ１９８（例えば、電子デバイス内のバッテリパック１６０内に配置されている）を充電し、また、ＶMAINの電圧レベルでシステム負荷１５０に電力を供給することである。他の外部（又は内部）電源が利用できなければ、続いてチャージャ１１５は内部バッテリ１９８をＶMAINに接続して、システム負荷１５０に電力供給してもよい。
【００２３】
マルチ電源バッテリ充電システムは、例えば図１に示されており、５ＶのＵＳＢ接続からなど、ＤＣ電源からバッテリを充電する役割を担うことができる。チャージャ１１５のようなチャージャＩＣは、電力変換器１３０、チャージャコントローラ１０８、及びパス電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１４０から構成されてもよい。電力変換器１３０は、リニアレギュレータ又は、降圧又は昇圧コンバータのようなスイッチング電源を有してもよい。リニアレギュレータ又はスイッチング電源は、選択された電源１０５からの入力ＤＣ電力をＶMAINレールへの電力へと変換する。電力はパスＦＥＴ  １４０を介して供給されてもよく、チャージャ１１５はパスＦＥＴ  １４０を制御して充電のためにバッテリ１９８に供給される電圧及び電流を調整してもよい。
【００２４】
チャージャコントローラ１０８は電力変換器１３０を制御して電力を直接システムの負荷１５０に対して供給してもよく、また、電源１０５の種々の容量に基づいてバッテリパック１６０を充電してもよい。チャージャコントローラ１０８による制御は、一般的には、種々のセンサによってチャージャコントローラ１０８に与えられる測定結果の影響を受ける。より具体的には、電流を供給してバッテリ１９８を充電する場合、チャージャ１１５は一般的には、チャージャ１１５内の、すなわち同じ集積回路パッケージ内電流及び電圧を測定する。例えば、チャージャ１１５はチャージャ電流センサ１２６を有してもよく、このチャージャ電流センサはパスＦＥＴ  １４０を介してバッテリ１９８に供給される電流を測定する。同様に、チャージャ１１５は、チャージャ１１５でのバッテリレール電圧を測定するためのチャージャ電圧センサ１２８を有してもよい。チャージャ１１５はまた、ＶMAINレールの電圧を測定するための、入力電流センサ１２０と入力電圧センサ１２２と共に変換器出力電圧センサ１２４を有し得る。入力電流１２０及び入力電圧１２２は、例えば、入力電流の電流制限及び／又は入力電圧の許容最大電圧降下に基づいて、例えば、電源から大きすぎる電力が引き出されることを防ぐために測定されてもよい。ＶMAIN電圧１２４は、例えばバッテリ電圧が低い場合にはＶMAIN電圧を最小電圧よりも高く保つために、又はバッテリ１９８が満充電の場合にはＶMAIN電圧を制御するために測定されてもよい。チャージャ１１５はまた、例えば温度センサ１９６でバッテリ温度の測定結果を取得してもよい。バッテリ電流１２６、バッテリ電圧１２８及びバッテリ温度１９６の測定結果はまた、バッテリの充電にあたり温度依存性のある電流及び電圧の制限を制御するのに用いられてもよい。
【００２５】
パスＦＥＴ  １４０は一般的には３つの役割を有する。
１．充電が完了してバッテリが満充電になると、パスＦＥＴ  １４０は使用不可能となり、バッテリ１９８に電荷が入ることが更に防がれ、その一方で、電力変換器１３０はシステム負荷１５０に対してＶMAINレールを介して電力を供給し続ける。
２．充電システムは一般的には、最小ＶMAINシステム電圧を有する。この最小ＶMAINシステム電圧は、電子デバイスを動作させるために必要とされ、最小バッテリ電圧よりも高い。バッテリ電圧が最小ＶMAINシステム電圧よりも低下すると、その後チャージャ１１５は電力変換器１３０を制御して、ＶMAIN電圧を最小システム電圧よりも高く保つ一方で、パスＦＥＴ  １４０を直線的に制御して最小電圧でバッテリ１９８を充電する。
３．パスＦＥＴ  １４０は、バッテリに流れる電流１２６を制御を目的として測定するために、一般的にはＦＥＴミラー技術を用いて設計される。他の実施形態においては、外部の検出抵抗器を用いてバッテリ電流１２６を測定してもよい。
【００２６】
システムは、バッテリゲージ１８０も含んでいてもよく、このバッテリゲージは、例えばバッテリパック１６０内などに、離されて配置される。バッテリゲージ１８０は、バッテリセンサを用いてもよい。バッテリセンサは１つ以上のバッテリセル１９８に直接的に集積されて、バッテリ動作パラメータを検出する。これらのパラメータは、検出されたバッテリ電圧１９０、バッテリ電流１９２及びバッテリ温度１９４を含んでもよい。これらの測定結果は、続いて、一般的には、例えば充電状態、インピーダンス、容量、完全放電までの残り時間等のバッテリの特性を推測するために用いられる。より具体的には、バッテリゲージによる測定結果は、一般的には、システムの特性を、例えばバッテリパック１６０の充電状態を示すディスプレイアイコンを通して使用者に報告するために依拠される。
【００２７】
図１に示すように、チャージャ測定結果（１２０／１２２／１２４／１２６／１２８／１９６）は、バッテリゲージによる電圧（１９０）、電流（１９２）、温度（１９４）の測定結果からは一般的には独立している。バッテリゲージ１８０による測定結果は、充電状態及びバッテリ容量を測定するために用いられ、充電を制御するためには一般的には用いられない。バッテリを測定することに加えて、バッテリ回路はまた、安全回路１７０を含んでもよい。安全回路は、チャージＦＥＴ  １８５及びディスチャージＦＥＴ  １７５を制御することでバッテリの動作の安全を保証する役割を担う。チャージＦＥＴ及びディスチャージＦＥＴの動作が停止されると、バッテリ１９８の充電及び放電それぞれが抑制される。図１に示すように、バッテリパック１６０内に設けられているバッテリゲージ１８０及び安全回路１７０は、しばしば独立した回路として実装される。
【００２８】
例えば図１に示されているようなマルチ電源バッテリ充電回路ソリューションが有する１つの問題は、システム負荷１５０への電力供給及び／又はバッテリ１９８への充電をどの電源１０５を用いて行うかをシステムが選択しなければならないことである。選択された電源がシステム負荷に対して全ての電力を供給しつつバッテリを充電することができる程度に十分な能力を有していない場合、バッテリは所望の速度よりもより遅く充電され、また、放電さえする可能性もある。これは、またシステム負荷に対して必要な電力を供給するためである。
【００２９】
したがって、ここで望まれるシステムとは、最も高い優先度を有する電源は可能な限り高い電力を供給し、２番目に高い優先度を有するパワーサプライがそれに続くなどのようにし、そして、複数の接続された電源の全ての中から所望の電力の全てが供給されるに至るように、充電優先度スキームに従い、利用可能な電源の１超−又は全ての場合もある−から、電力を同時に引き出すことができるシステムである。
【００３０】
次に図２目を向けると、１つ以上の実施形態に従って、バッテリと通信するチャージャを有するマルチ電源バッテリ充電システムの概略図２００が示されている。より具体的には、図２の回路トポロジは、複数の電源２０５から単一のバッテリ２９８を同時に充電する優先システムを提供する。単一の電源をチャージャの入力として選択する代わりに、ＶIN_1からＶIN_nとして参照符号が付与された各電源２０５は、２１５aから２１５nの参照符号が付与された自身の「チャージャ」２１５を有している。チャージャは、２３０aから２３０nと参照符号が付与された個々の電力変換器２３０と、関連付けられた電流及び電圧測定回路２２０n／２２２n／２２４nとを有する。全ての電力変換器２３０a〜２３０nの出力及びバッテリパック２６０は、共通のＶMAINシステムレール２５５と接続されている。図２のマイクロプロセッサ２４０として示されているようなプロセッサにて実行している閉ループサーボは、電源と連携し、例えば通信インターフェース２１０を介して、バッテリを充電する役割を担い得る。図１に示される標準的な回路トポロジのパスＦＥＴ  １４０及びチャージＦＥＴ  １８５は、図２に示す実施形態においては単一のチャージ／パスＦＥＴ  ２８５として結合される。チャージ／パスＦＥＴは、バッテリゲージと安全回路２８０の組み合わされたものによって制御されてもよい。
【００３１】
図１を参照しながら説明するように、バッテリパック２６０はまた、バッテリセンサを使用してもよい。バッテリセンサは、１つ以上のバッテリセル２９８に直接集積されて、バッテリの動作パラメータを検出することができる。これらのパラメータは、検出されたバッテリ電圧２９０、バッテリ電流２９２及びバッテリ温度２９４を含んでもよい。これらの測定結果はその後、一般的にはバッテリ特性を推測するのに用いられる。バッテリ特性は例えば、充電状態、インピーダンス、容量、完全放電までの残り時間等である。バッテリパック２６０は、電圧センサ２７０を有していてもよい。電圧センサは、ノード２６５における電圧、すなわち、バッテリパック２６０及び電力変換器２３０ａ〜２３０ｎのそれぞれが接続される共通ＶMAINシステムレール２５５を報告してもよい。
【００３２】
上述のように、図２の回路トポロジは、複数の電源が単一のバッテリを同時に充電することを可能とする。マイクロプロセッサ２４０で動作するような閉ループサーボの基本的な前提は、バッテリゲージからの測定結果及び所望の充電プロファイルに基づいて、チャージャの電圧目標が調整されてもよいということである。バッテリの電圧及び電流は、バッテリのインピーダンスと相互に相関しており、バッテリのインピーダンスは急速には変化しない。結果として、バッテリゲージの電流の測定結果を目標電流と比較し、チャージャの電圧目標を管理可能なサーボレートで調整することにより、バッテリの電流を直接制御する回路の必要なしに、一定の充電電流は制御される。なお、管理可能なサーボレートとは、例えば、１Ｈｚである。
【００３３】
’９６１出願は、閉ループサーボを、バッテリゲージからの測定結果を読み取り、ＶSERVOと称されるチャージャ内の目標電圧を設定するマイクロプロセッサでどのように実行できるかを更に詳細に説明している。’９６１出願によると、サーボワインドアップを防ぐために、単一の電力変換器が、その出力電圧を目標電圧に制御できない場合、チャージャは、（例えば、入力電流制限によって）制限されていることをサーボに伝達しなければならず、そしてサーボは目標電圧を同じレベルに保持することにより応答する。量子化ノイズを低減するために、チャージャの出力電圧の精密度は、一般的には数ミリボルト（ｍＶ）又はそれよりも良くなるように設計される。精密度のみが求められるのは、精度はバッテリゲージの正確な電圧及び電流の測定結果によって提供されるからである。チャージャはまた、しばしば「ゼロ負荷ライン」と呼ばれる最小出力インピーダンスを有するようにも設計されるべきである。これは、目標電圧がチャージャの高帯域幅内に制御され、システムの負荷に依存しないためである。
【００３４】
’９６１出願はまた、チャージ及びディスチャージＦＥＴを直接制御するバッテリゲージと組み合わせた閉ループ充電サーボが、上述の３つのパスＦＥＴの役割を排除することなく、どのように、従来型のチャージャにおいて必要とされていた図１に示されているようなパスＦＥＴを不要とできるかを説明している。
１．充電が完了してバッテリが満充電となると、バッテリゲージ２８０は、図２においてチャージ／パスＦＥＴ  ２８５として示されているチャージＦＥＴを、図１に示すチャージャのパスＦＥＴ  １４０の代わりに使用不可能とし、電力変換器がＶMAINシステムレール２５５に電力供給を継続することが可能になる。［図２においてディスチャージＦＥＴ  ２７５として示されているディスチャージＦＥＴは、図１に示されているディスチャージＦＥＴ  １７５と同様の役割、すなわち、使用可能か否かに応じてバッテリパック２６０の放電を可能にする、又は防止すること、を果たすことができる。］
２．電力変換器はＶMAINシステムレール２５５を、最小システム電圧よりも高く維持し、その一方でバッテリゲージ２８０はチャージ／パスＦＥＴ  ２８５を線形制御して、ＶMAIN電圧よりも低い電圧でバッテリ２９８に電力を供給する。バッテリゲージ２８０は、チャージ／パスＦＥＴ  ２８５のゲートを制御する高帯域幅サーボが必要であり得る。バッテリ電圧を制御するためであり、その一方、同時に、ＶMAIN電圧を設定レベル以下に降下させないためである。これにより、バッテリ２９８の充電よりも、システム負荷２５０への電力供給を優先する。
３．閉ループサーボは、バッテリ２９８に流れる電流を、ゲージ２８０によるバッテリにおける電流２９２の測定結果を用い、そして電力変換器の目標電圧を調整することにより制御でき、これにより、バッテリ電流を測定又は制御できる、チャージャ内従来型のパスＦＥＴ  １４０が不要になる。いくつかの実施形態によると、バッテリゲージ２８０はまた、図１において要素１７０として示されている安全集積回路の役割を担うことが想定され得、これにより、個別の安全ＩＣは不要となる。
【００３５】
次に図３に目を向けると、１つ以上の実施形態に従って、マルチ電源バッテリ充電システムのための閉ループ充電サーボコントローラの概略図３００が示されている。図３に示すトポロジにおいて必要とされるフィードバック制御システムは、’９６１出願において説明されているものと類似しているが、単一充電電圧目標値を制御するのではなく、図３に示されたシステムは、定められた優先度レベルに従って複数の電力変換器のそれぞれのための目標電圧値を設定している。「単一の電源閉ループ充電サーボコントローラ」と記載された破線の囲み３０５は、ＰＩＤコントローラ３４０の出力を制御するのに使用できる構成要素を含んでいる。ＰＩＤコントローラは、最も高い優先度の電力変換器の目標値を設定するのに使用されてもよい。例えば、構成要素３１０／３１５／３２０／３２５は、システムが制御しようとし得る各バッテリパラメータを測定し、比較するのに使用してもよい。例えば、プロファイル目標値Ａ（３１０ａ）と関連付けられたバッテリパラメータは電流プロファイル目標値であってもよく、プロファイル目標値Ｂ（３１０ｂ）と関連付けられたバッテリパラメータは電圧プロファイル目標値であってもよく、プロファイル目標値Ｍ（３１０ｍ）と関連付けられたバッテリパラメータはチャージＦＥＴの電力消失プロファイル目標値であってもよい。最小回路３３０は、最大制限パラメータがＰＩＤコントローラ３４０のサーボ出力値を制御することを保証する。例えば、電流プロファイル目標値が１．０アンペアであり、電圧プロファイル目標値は４．０Ｖであり、最大チャージＦＥＴ電力消失プロファイル目標値は０．５Ｗである場合、ＰＩＤコントローラ３４０は（最小回路３３０を介して）主要な属性のみを選択してサーボ出力値を制御する。例えば、電流プロファイル目標値が主要でる場合、例えば、ＰＩＤコントローラ３４０はメイン電圧（ＶSERVO  ３５０）を調整して電流を１．０Ａに保つことができる。この仮定の例においては、電圧は４．０Ｖ未満となり、チャージＦＥＴ電力は０．５Ｗ未満となるであろう。
【００３６】
上記のように、制御サーボへの入力は、種々のプロファイル目標値３１０及びバッテリゲージ３１５からの測定結果である。典型的なプロファイル目標値は、電流又は電圧制限であってもよく、対応する測定結果は、ゲージによって測定された電流又は電圧であってもよい。プロファイル目標３１０とゲージ測定結果３１５の間の差は、ゲインＧｍ  ３２０によって時には増大する。この差は誤差項εm  ３２５を作り出す。そして、測定結果が範囲内である、すなわち、プロファイル目標値未満である場合、誤差項εmは正と定義される。図３においてεMin  ３３５として示されているように、個々の誤差項の全ての最小値は、最小回路３３０で計算されてもよく、その後、標準的なＰＩＤコントローラ３４０に対して入力誤差として用いられてもよい。ＰＩＤコントローラ３４０は、その出力である入力誤差εMinがゼロになるようにサーボするために、ＶSERVO  ３５０を調整できる。
【００３７】
’９６１出願において説明されているような単一の電源システムにおいて、フィードバック制御ループは、ＰＩＤコントローラを備えていてもよい。ＰＩＤコントローラは、電力変換器の目標設定ポイント値である出力ＶSERVO、又はＶMAIN電圧を有する。電力変換器が入力電流制限のような出力電圧以外のものによって制限される場合、その後、電力変換器は制限されていることを示し、ＰＩＤサーボコントローラは休止し、そして出力値を保持することでサーボワインドアップを抑制する。
【００３８】
これに対し、ここで開示されているようなマルチ電源バッテリ充電システムのためのフィードバック制御ループでは、最も高い優先度の電源の目標電圧ＶTGT1（３８０1）が、ＰＩＤコントローラ３４０の出力、すなわち、ＶSERVO  ３５０に設定され得る。そして、２番目に高い優先度の電源ＶTGT2（３８０2）の目標電圧は、１番目の優先度の電源の目標電圧であるＶTGT1（３８０1）から、固定の電圧差ΔＶ12（３７５1）を引いて設定され、電圧差の大きさは、２つの電力変換器の精度に基づいて判断されてもよく、また、単純な減算回路（３７０1）を用いて実装されてもよい。図３に示すように、この方法は、電源２０５の数に応じて拡張されてもよい。したがって、例えば、使用される電源のそれぞれについて、３番目の優先度の電源ＶTGT3（３８０3）の目標電圧は、２番目の優先度の電源の目標電圧であるＶTGT2（３８０2）から固定の電圧差ΔＶ23（３７５2）を引いて設定されてもよい。
【００３９】
ΔＶ12（３７５1）のような電力変換器間の固定の電圧差は、各電力変換器の精度によって判断されることで、電力変換器の精度を考慮しても２つの電圧目標が決して重複せず、したがって、電力変換器の所望のそれぞれの優先度レベルが偶然にも逆転しないことを確保する。異なる電力変換器を、電力変換器のそれぞれの精度よりも離れた目標に設定することにより、制御サーボは、電力変換器の優先度を同時に判断し、また、電力変換器がＶMAIN電圧を制御する際に互いに競合することを防ぐことができる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、種々の電源は、出力電圧目標以外のものによって制御され得る。電圧目標以外のものとしては、例えば、電流目標、電力目標又はこれらの組み合わせが挙げられる。他のタイプの電源、例えば燃料電池を用いるのであれば、目標値は、電圧目標又は電流目標でなく、酸素レベル又はスロットルレベルに関連し得る。しかしながら、種々の複数の電力変換器の出力目標が、制御して、例えば数学的にシステムによって設定できる限り、システムは、上述の特定の「固定の電圧差」スキーム以外の制御スキームを用いて、本明細書に開示されたような方法に従って、所望の優先度スキームを実行することができる。
【００４１】
なお、電源優先目標番号（例えば、１は１番目の優先度、２は２番目の優先度、３は３番目の優先度、など）は、特定の電力変換器（例えば、電力変換器Ａ、電力変換器Ｂ、電力変換器Ｃ）に対して必ずしも固定されるわけではないが、その代わりに、電源の特性に応じて変更され得る。例えば、複数の「充電に対応するＵＳＢ−Ｃポートを有するシステムにおいて、最も高い電力容量の電源（例えば、プラグを壁の電力コンセントに挿入するＡＣ−ＤＣアダプタ）は、最も優先度の高い電源として選択されてもよい（すなわち、優先番号１）。しかし、どの電力変換器が最も高い優先度の電源に対応する（例えば、電力変換器Ａ又はＢ又はＣ等）かは、どのＵＳＢ−Ｃポートに接続されるかにより判断されるであろう。いくつかの実施形態によれば、システムが種々の電源の相対的な優先度を判断することを可能にする情報及び／又は特性は、電源が接続されたときに計数プロトコルを介して取得されてもよい。任意の所望の優先度付けスキーム、例えば、より高い電力出力容量をより低い電力出力容量よりも優先すること、有線電源をバッテリよりも優先すること、「クリーン」エネルギー源からもたらされる電源を「ダーティー」エネルギー源からもたらされる電源よりも優先することなど、又はそれらのいくつかを組み合わせが採用され得る。
【００４２】
制御をよりよく理解するために、本明細書では、電力変換器Ａ及び電力変換器Ｂと称される２つの電力変換器を有する例示的なシステムが、より詳細に説明される。最小誤差信号εMinがゼロとなるようにサーボするＰＩＤコントローラの目標が４．０Ｖであり、最小電圧差量ΔＶ12（３７５1）が５０ｍＶに設定された場合、最も高い優先度の電力変換器、すなわち、本例では電力変換器Ａの目標電圧ＶTGT1（３８０1）は４．０Ｖに設定され、他の電力変換器、すなわち、本例では電力変換器Ｂの目標電圧ＶTGT2（３８０2）は３．９５Ｖ（すなわち、４．０Ｖから最小電圧差量である５０ｍＶを引いたもの）と設定されるであろう。
【００４３】
この状況において最も高い優先度の変換器である電力変換器Ａは、電力変換器Ａがその出力を４．０Ｖに保持できる限りにおいて、全ての電力をシステムにＶMAINまで供給して、バッテリを充電するであろう。２番目の優先度の電力変換器は、本例では電力変換器Ｂであるが、電力を出力しないであろう。これは、４．０Ｖの出力電圧が、電力変換器の目標である３．９５Ｖよりも高いためである。いずれの電力変換器が電力を供給するかを複数の電力変換器で「競合」することを防ぐため、いくつかの実施形態では、このトポロジで用いられる電力変換器は、電力変換器の出力電力を増大させることによってＶMAIN電圧をアクティブに増大させることできるように構成されるが、電力変換器は、電力を出力から引き出してＶMAIN電圧を下げることができない。電力変換器が降圧コンバータのようなＤＣ−ＤＣスイッチングサプライとして実装される場合、例えばその後は、この制約は、降圧コンバータが一方向のみに電力を供給すること可能にすることを意味する。いくつかの実施形態によれば、一方向の電力供給は、不連続導通モード（ＤＣＭ）で変換器を動作させることによって実装されてもよい。またＤＣＭモードで動作させることにより、不必要な場合には、より低い優先度の電力変換器を停止させることができる。不必要な場合とは例えば、特定の電力変換器の目標値が実際のＶMAIN電圧よりも低い場合である。これに対し、外部バッテリに接続された双方向スイッチャは、ＤＣＭモードを有する必要ことがある。そして、外部バッテリを充電している際にはシステム負荷のように見えるであろう。しかしその代わりに、電源のみが使用されている場合、又はより高い優先度の電源を補助している場合には、電源のように見えるであろう。
【００４４】
本例の電力変換器Ａに接続された電源が何らかの理由でＶMAINを４．０Ｖにもはや制御できない場合には、その後、ＶMAIN電圧は、３．９５Ｖに到達するまで降下し、その電圧において、本例において２番目に優先度が高い電力変換器として指定された電力変換器Ｂが、電力の補助を開始してＶMAINを３．９５Ｖに維持するであろう。しかしながら、ＶMAIN電圧が３．９５Ｖに降下した場合、閉ループサーボは出力目標を積極的に増大させることでオフセットを補償し、これにより、ＶSERVO値を４．０５Ｖに増大して、最小誤差信号εMinをゼロに戻すであろう。したがって最も高い優先度の電力変換器は、電圧目標を４．０５Ｖに設定し、２番目の優先度の電力変換器の電圧目標は４．０Ｖに設定される。また、２番目の優先度の電力変換器は制御され、最も高い優先度の電力変換器は、例えば入力電流制限などの何らかの制限によりその出力を４．０５Ｖに制御できない。オフセットを良好にサーボするために、ＰＩＤコントローラは非ゼロ積分ゲインを有するように構成することができるが、ゼロに設定されても省略されてもよい、自己の比例ゲインや微分ゲインに対する（安定性以外の）任意の他に要件はない。
【００４５】
例えば’９６１出願において説明されているような単一の電源システムでは、単一のチャージャが出力電圧以外のものによって制限される場合、ＰＩＤコントローラの出力が保持されることでワインドアップを抑制し得る。マルチ電源システムでは、本明細書で説明されたいくつかの実施形態によると、各電力変換器が制限されていることを示す論理ハイ信号を、ライン３６０ａ〜３６０ｎのそれぞれが報告した場合のみ論理ハイ信号を報告する、図３の「ＡＮＤ」ゲート３６５によって実装されるように、全ての電力変換器がそれらの出力電圧以外のものにより制限された（すなわち、論理ハイが「変換器ｎが制限されているか？」のライン３６０ａ〜３６０ｎそれぞれに存在している）場合のみ、ＰＩＤコントローラ３４０が（例えば、論理ハイ信号が「保持」ライン３５５に存在することにより）保持され得る。そのような状況において電圧目標が保持されることにより、電源のうちの１つがこれ以上制限されなくなるとともに出力を目標電圧へと制御できるようになるまで、バッテリへの電流は急激に低下する。これにより、論理ロー信号が「保持」ライン３５５に存在し、これによりＰＩＤサーボ３４０が再び使用可能となる。
【００４６】
次に図４Ａに目を向けると、１つ以上の実施形態による、マルチ電源閉ループバッテリ充電システムのための制御スキームを説明するブロック図４００が示されている。図４Ａに示すように、サーボコントローラ３００は、充電プロファイル目標値４０５を、充電プロファイルセレクタ４１０から得る。充電プロファイルセレクタは、別体として外部に設けられていてもよく、バッテリゲージ２８０内に設けられていてもよく、又はサーボコントローラ３００内に設けられていてもよい。サーボコントローラ３００は、バッテリ測定結果４１５をもバッテリゲージ２８０から直接受け取ってもよく、加えて、出力電圧目標３６０ａ〜３６０ｎ以外のものによって各電力変換器が制限されているかどうかを示す情報を受け取ってもよい。電力変換器うちの少なくとも１つが制限されていない場合、続いてサーボコントローラ３００はＰＩＤコントローラ３４０を使用して、図３に示すように各電力変換器２３０の目標電圧３８０を判断することができる。判断された目標電圧３８０は、選択された間隔で、で更新されてもよい。選択された間隔は、例えば１秒に１回であり、これはすなわち１Ｈｚである。の電力変換器２３０の全てが制限されている場合（すなわち、論理ハイが「変換器ｎが制限されているか？」ライン３６０ａ〜３６０ｎのそれぞれに存在すると）、続いてＰＩＤコントローラ出力が固定されたままとされ得る。そして、各電力変換器２３０の目標電圧３８０は、変更されないままとされ得る。
【００４７】
いくつかの実施形態によれば、電力変換器２３０は、自身の出力電圧を自身のそれぞれの目標電圧へと制御しようと試みる。この際、電流を逆方向に流させることはなく、すなわち、一方向性の電源として機能する。図２に関して説明したように、電力変換器２３０の電圧出力の全ては、ＶMAIN電力レール２５５に接続されてもよい。ＶMAINパワーレールは、システム負荷２５０及びバッテリパック２６０に接続されている。制御ループは種々のゲージＡ／Ｄ  ２９６を用いるバッテリ２９８によってこのようにして「閉じられ」、関連する電圧、電流及び温度の測定値をバッテリゲージ２８０へ送る。バッテリゲージは続いて測定結果４１５を転送して、充電プロファイルセレクタ４１０が充電プロファイル４０５を更新すること、及び／又はサーボコントローラ３００が測定結果を必要に応じて更新することを可能にし得る。図４Ａに示すように、電力変換器Ａ  ２３０ａは、最も高い優先度の電源として特定され（そしてこれによりＶTGT1  ３８０1と関連付けられ）、電力変換器Ｂ  ２３０ｂは２番目に高い優先度の電源として特定される（そして、これによりＶTGT2  ３８０2と関連付けられる）。図４Ｂに関して説明されるように、いくつかの実施形態によると、この優先度レベルは電力変換器ごとに固定されておらず、その代わりに、オンザフライで、及び／又は異なる電源がシステムに接続される又は動作条件が変わる必要があれば、変更され又は判断されてもよい。
【００４８】
次に図４Ｂに目を向けると、１つ以上の実施形態に従って、マルチ電源閉ループバッテリ充電システムのための制御スキームを説明するブロック図４５０が示されている。上述のように、図４Ｂは、いくつかの実施形態によると、電力変換器の優先度が必ずしも固定される必要がない点を示している。特に、電力変換器Ａ  ２３０ａは最も高い優先度の電源であり（そしてこれによりＶTGT1  ３８０1と関連付けられており）、電力変換器Ｂ  ２３０ｂは２番目に高い優先度の電源である（そしてこれによりＶTGT2  ３８０2と関連付けられている）という図４Ａと比べて、図４Ｂでは状況が逆となっている。したがって、図４Ｂに示すように、電力変換器Ｂ  ２３０ｂは、充電プロファイルに従って、最も高い優先度の電源（そしてこれにより関連付けられたＶTGT1  ３８０1）とここではみなされ、電力変換器Ａ  ２３０ａは、２番目に高い優先度の電源（そしてこれにより関連付けられたＶTGT2  ３８０2）である。
【００４９】
他の実施形態では、システムは初期設定の優先度レベルを、電力変換器の最初の優先度レベルとして有効に使用できる。このような実施形態において、一旦電源のプラグが接続されると、システムが「真の」優先度を判断して変換器に割り当て、その後それらの「真の」優先度が実行されてもよい。これは例えば、各変換器のための電圧目標に対して適用されるΔＶ(n-1)n（３７５n）値のそれぞれのための適切なオフセットを利用することによってなされる。例えば、システムが実行するのを所望している「真の」優先度を反映した目標電圧を変換器に保持「させる」ために、システムは１つ以上のΔＶ(n-1)n（３７５n）値のためのネガティブオフセットを用いることができる。このように、システムは種々の電力変換器とＰＩＤコントローラ３４０との間の接続を実際に再構成する必要なく、種々の変換器の優先度を再び順位付けできる。
【００５０】
次に図５に目を向けると、１つ以上の実施形態に従って、マルチ電源閉ループバッテリ充電システムを動作させるための方法を説明するフローチャート５００が示されている。最初に、ブロック５０２において、方法は、充電されるべきバッテリの充電プロファイルを入手してもよい。充電プロファイルはバッテリをどのように充電すべきか特定し得る一方で、個々の電力変換器は、個々の電力変換器がどのくらい多くの電力を供給できるかを通知する。続いて、電力変換器の優先度は、この情報に従って設定されてもよい。いくつかの実施形態によると、電源の優先度レベルは、電源が結合される電力変換器に設定される目標出力電圧と直接相関してもよい。例えば、最も高い優先度を有すると特定された電源に接続された電力変換器は、最も高い目標出力電圧を有し、２番目に高い優先度を有すると特定された電源に接続された電力変換器は、２番目に高い目標出力電圧を有する、等である。そして、最も低い優先度を有すると特定された電源に接続された電力変換器は、最も低い目標出力電圧を有する。
【００５１】
次に、方法５００は、ｎ個の電源と接続されたｎ個の電力変換器のそれぞれの優先度レベルを判断してもよい（ブロック５０４）。次に、プロセスは、マルチ電力閉ループ充電サーボの動作を開始してもよい（ブロック５０６）。図３を参照しながら上述したように、充電サーボはバッテリゲージからの測定結果を取得することによって、動作してもよい（ブロック５０８）。次に、方法５００は、例えば、バッテリの充電状態又はバッテリの温度のようなバッテリの測定結果に基づいて、（必要に応じて）バッテリの充電プロファイルを更新してもよい（ブロック５１０）。次に、方法５００は、電力変換器の構成が変更されたか、例えば電源が追加された又は除去されたか、又は、特定の電源が異なる電力変換器に接続されたかを判断してもよい（ブロック５１２）。電力変換器の構成が変更された場合、方法５００はブロック５０４に戻り、接続された電力変換器の優先度を再度判断してもよい。これに代えて、ブロック５１２において電力変換器の構成が変更されていない場合、方法５００は進み、出力電圧以外のものによってｎ個の電力変換器のそれぞれが制限されているか否かの通知を受け取る（ブロック５１４）。ブロック５１４において、ｎ個の電力変換器のそれぞれが出力電圧以外のものによって制限される場合、方法５００は、ブロック５１８に進み、ブロック５１８では、サーボがｎ個の電力変換器のそれぞれの、目標が「下げられた」目標電圧を（例えば優先度に基づいて）計算して設定する。その後、ブロック５０８に戻り、所定の時間間隔でバッテリゲージから測定結果を取得し続け、サーボ目標に対して続けて調整が必要となるかどうかを判断する。これに代えて、ブロック５１４において、ｎ個の電力変換器のそれぞれが出力電圧以外のものによって制限されていない場合、方法５００はブロック５１６に進む。ブロック５１６では、バッテリの充電プロファイルと比べて主要なバッテリパラメータの最小誤差項の少なくとも部分的に基づき、サーボは自身の目標であるＶSERVOを更新する。その後、ブロック５１８に進み、ｎ個の電力変換器のそれぞれの、目標電圧が「下げられた」目標を（例えば優先度に基づいて）計算して設定する。
【００５２】
ここに開示されるマルチ電源バッテリ充電設計の他の利点は実施形態を含んでおり、１つ以上の電源が外部バッテリであることである。双方向の電力変換器と共に、外部バッテリは双方向に動作できる。すなわち、電力が利用できる場合には他の電源から充電され得る。他の場合には、電力をシステムに電力を必要に応じて供給できる。このような実施形態において、双方向の電力変換器は、例えば、低い優先度の電源と指定して類似の閉ループ充電サーボによって制御される外部バッテリのチャージャとして機能できる。他の電源、すなわち、より高い優先度の電源が切断され、又は（内部バッテリと外部バッテリの充電を含めて）システムに対して必要な電力の全てを供給できなくなった場合、外部バッテリ電源は「反転」し、電源として機能し、他の電源を補助する。例えば図１に示すような従来型の又は一般的なバッテリ充電アーキテクチャを用いる場合、外部バッテリは電源又は電力の消費のいずれかの間を交互に実行しなければならない。しかし高負荷の下では、本明細書で説明される実施形態を用いて可能となるような、他の外部のパワーサプライを補助するような設計にはできなかった。
【００５３】
全ての入力が（例えば図２の要素２５５で示されているように）ＶMAINで接続されたマルチ電源バッテリチャージャ設計を設計することにより、システムは、システムによって優先度が定められている利用可能な電源の全てから電力を同時に引き出すことができる。これは、例えば図１に示すような電流の標準的な設計よりも改善されたことを示している。電流標準的な設計は、システムに電力を供給し及び／又は内部バッテリを充電するときに、単一の電源の入力を選択しなければならない。本明細書で開示される実施形態の他の利点は、例えば外部バッテリのようないくつかの電源は、双方向に動作できるという点である。これにより、電力が利用できる場合には電源は他の電源から充電されてもよく、あついは、必要とされる場合又は必要なときには、システムに対して電力を供給してもよい。
【００５４】
図６に目を向けると、１つ以上の実施形態による、マルチ電源閉ループバッテリ充電システムを有する電子デバイス６００の概略図が示されている。電子デバイス６００は、特有の機能に適した回路を有する、いくつかのタイプのポータブルの又は固定されたデバイス又は装置のうちの１つであってもよく、なお図６に示された回路は例として提供されており、これに限定されない。電子デバイス６００は、命令を実行して、上述の様々な機能や性能を実行するマイクロプロセッサ２４０を含むことができる。命令は、ローカルメモリ６２０から抽出されてもよく、オペレーティングシステムプログラム６２４の形態であってもよい。オペレーティングシステムプログラムはデバイスドライバ６２２と共に、任意の種々の機能、例えば電話通信、Ｅメール、テキストメッセージング、メディアアプリケーション及び／又はインターネットブラウジングを実行する、オペレーティングシステム上で動作する１つ以上のアプリケーションプログラム６２２を有する。
【００５５】
電子デバイス６００は、外部ハウジング内に組み込まれたバッテリパック２６０を有する。バッテリパック２６０はチャージャ２１５にコネクタ６３０を介して接続されてもよい。チャージャ２１５は、周辺インターフェースコネクタ６７０を有し、このインターフェースコネクタによって、別個のパワーサプライ２０５（ＰＳ１からＰＳＮとして参照符号が付与されている）と接続することが可能となる。別個のパワーサプライとしては、例えばＡＣ壁面電力アダプタ、ＵＳＢ−Ｃに準拠した電源、外部バッテリ、ソーラーパネル、燃料電池又は他のグリーンエネルギー電源が挙げられる。いくつかの実施形態によれば、各電源２０５は自身の電力変換器２３０と接続されてもよい。電力変換器のそれぞれは、上述のとおり、他の電力変換器及び内部バッテリパック２６０に、共通のＶMAINシステムレールで接続されてもよい。
【００５６】
図６に示す例では、種々の電源のインデックスである例えば１、２、３等は、各電源の相対的な優先度レベルを反映している。すなわち、ＰＳ１は最も高い優先度の電源を表し、ＰＳ２は２番目に高い優先度の電源を表している。図６に示すように、ＰＳ１は、電力変換器Ａ、すなわちＰＣ（Ａ）に接続される。このようにして、ＰＣ（Ａ）は最も高い目標電圧が割り当てられる。同様に、ＰＳ２は、電力変換器Ｂ、すなわちＰＣ（Ｂ）に接続され、これによりＰＣ（Ｂ）は２番目に高い目標電圧が割り当てられる。上述のように、これらの優先度の割り当ては固定されていない。したがって、最も低い優先度の電源が、その後に電力変換器Ａに接続された場合、電力変換器Ａは最も低い目標電圧が割り当てられる。言い換えると、電源がデバイス６００に結合された場合、充電プロファイルは、電源に接続された種々の電力変換器のそれぞれに対して優先度を割り当ててもよい。続いて、デバイスは、適切な変換器を適切な目標出力電圧に接続してもよい。これにより、システムは柔軟性を維持し、また、特定の電源が特定の電力変換器に常に接続されるという必要がない。また、電源の優先度レベルを長期間にわたり固定し続ける必要もない。
【００５７】
また、電子デバイス６００において示されているように、内部電源６６０は、電力変換器Ｃ、ＰＣ（Ｃ）に接続されているものとして示されている。内部電源６６０は、電子デバイス６００内に配置され得る、可能性のある電源の任意の番号を表している。可能性のある電源は、例えば、ワイヤレス受電器、誘導充電コイル、ソーラーパネル、燃料電池である。内部電源６６０は、電子デバイス６００の内部バッテリを充電するのに利用できる可能性もある１つ以上の外部電源と連動するように、内部電源（単数又は複数）のための適切な優先度レベルが割り当てられている限り、外部電源２０５と、効果的かつ一体的に組み合わせされる。
【００５８】
チャージャ２１５は、マイクロプロセッサ２４０に、例えば配線又はバスを含むコネクタ６４０を介して接続されてもよい。一実施形態において、マイクロプロセッサ２４０は、詳細に上述したとおり、電力変換器２３０の種々の電圧目標を設定することにより、チャージャ２１５を制御する。一実施形態において、マイクロプロセッサ２４０はまた、上述のサーボ目標及び電力変換器目標電圧レベルが設定され得るとバッテリパック２６０がバッテリ測定結果をマイクロプロセッサ２４０と通信するように、バッテリパック２６０と通信してもよい。
【００５９】
複数の電源２０５／６６０から供給されて内部バッテリパック２６０を充電し及び／又はシステム負荷２５０に対して電力を供給する電力は、電子デバイス６００の種々の構成要素に対して電力を供給するのに用いられてもよい。種々の構成要素は、ブロック図に示されているように、例えばディスプレイ６０５、ユーザインターフェース要素６１０、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ハードウェア及びセンサ（例えば、スピーカ、マイクロホン、加速度計、ジャイロメータ、アンテナ、無線機）６１５、メモリサブシステム６２０である。言うまでもなく、列記された構成要素は例示を意味するものであり、電子デバイス６００に存在し得る構成要素がこの種のものや数には決して限定されない。
【００６０】
（例）
【００６１】
以下の例は、追加の実施形態に関連する。
【００６２】
例１は、バッテリ充電システムであって、バッテリのバッテリゲージと複数の電力変換器と結合されるように構成されており、これにより電力を前記バッテリの端子に供給するコントローラを備え、コントローラは、充電プロファイルの１つ以上のプロファイル目標値と１つ以上のバッテリメトリックとの比較に基づいて、第１フィードバック制御ループプロセスに従って、第１のレートでサーボ目標を繰り返し更新するように構成されており、１つ以上のバッテリメトリックはバッテリゲージによって判断され、複数の電力変換器のそれぞれは、割り当てられた優先度レベルを有し、複数の電力変換器は、複数の変換器のそれぞれの割り当てられた優先度レベルとサーボ目標に従って、バッテリを同時に充電するように構成されている。
【００６３】
例２は、前記バッテリゲージを更に備える例１の主題を含み、バッテリゲージは、バッテリ内の１つ以上のセンサと結合されており、前記１つ以上のバッテリメトリックのうちの少なくとも１つは、１つ以上のセンサによって測定されたバッテリ電流又はバッテリ電圧のうちの少なくとも１つに基づいている。
【００６４】
例３は例１の主題を含み、コントローラは、サーボ目標に少なくとも部分的に基づいて、複数の電力変換器のそれぞれの目標値を設定するように更に構成されている。
【００６５】
例４は例３の主題を含み、コントローラは、最も高い割り当てられた優先度レベルを有する電力変換器の目標値を、サーボ目標の値に設定するように更に構成されている。
【００６６】
例５は例３の主題を含み、コントローラは、割り当てられた優先度レベルが低下していく順に、複数の電力変換器のそれぞれの減少目標値を設定するように更に構成されている。
【００６７】
例６は例５の主題を含み、所与の電力変換器の目標値は、すぐ上位の優先度レベルを有する電力変換器の目標値から差分オフセット量を引いて設定される。
【００６８】
例７は例６の主題を含み、差分オフセット量は、所与の電力変換器及びすぐ上の優先度レベルを有する電力変換器の精度に少なくとも部分的に基づいて判断される。
【００６９】
例８は例６の主題を含み、差分オフセット量は、複数の電力変換器のそれぞれに対して固定されていない。
【００７０】
例９は例１の主題を含み、電力変換器の割り当てられた優先度レベルは、電力変換器に結合されたパワーサプライの特性に少なくとも部分的に基づいている。
【００７１】
例１０は例１の主題を含み、電力変換器の割り当てられた優先度レベルは、固定されていない。
【００７２】
例１１は例１の主題を含み、コントローラは、複数の電力変換器のそれぞれが、バッテリレール電圧、所与の電力変換器の入力電圧、所与の電力変換器の入力電流、ダイ熱制限、又は所与の電力変換器のデューティサイクルのうちの少なくとも１つによって制限されるときに、サーボ目標を固定値で保持するように更に構成されている。
【００７３】
例１２は例１の主題を含み、複数の電力変換器のそれぞれは、一方向の電力変換器を有する。
【００７４】
例１３は、充電プロファイルセレクタを更に備える例１の主題を含み、充電プロファイルセレクタは、バッテリゲージによって判断される１つ以上のバッテリメトリックに基づいて、充電プロファイルの１つ以上のプロファイル目標値を更新するように構成されている。
【００７５】
例１４はバッテリ充電システムによって実施される方法であって、バッテリのバッテリゲージによって、バッテリの１つ以上のバッテリメトリックを判定することと、充電プロファイルの１つ以上のプロファイル目標値と１つ以上のバッテリメトリックとの比較に少なくとも部分的に基づいて、第１フィードバック制御ループプロセスに従って、第１のレートでサーボ目標を繰り返し更新することと、バッテリの端子に電力を供給する複数の電力変換器を繰り返し調整することと、を含み、複数の電力変換器のそれぞれは、割り当てられた優先度レベルを有し、複数の電力変換器は、複数の電力変換器のそれぞれに割り当てられた優先度レベルとサーボ目標に従って、バッテリを同時に充電するように構成されている。
【００７６】
例１５は、１つ以上のバッテリメトリックを充電プロファイルの対応するプロファイル目標値と比較して最小誤差を判断することと、第１フィードバック制御ループプロセスに従って、最小誤差に基づいてサーボ目標を更新することと、を更に含む、例１４の主題を含む。
【００７７】
例１６は例１４の主題を含み、複数の電力変換器を構成することは、最も高い割り当てられた優先度レベルを有する電力変換器の目標値をサーボ目標の値に設定することと、割り当てられた優先度レベルが低下する順に、前記複数の電力変換器のそれぞれのための減少目標値を設定することと、更に含む。
【００７８】
例１７は、複数の電力変換器のうちの少なくとも１つの割り当てられた優先度レベルを調整することを更に含む、例１６の主題を含む。
【００７９】
例１８は、複数の電力変換器のそれぞれが、バッテリレール電圧、所与の電力変換器の入力電圧、所与の電力変換器の入力電流、ダイ熱制限、又は所与の電力変換器のデューティサイクルのうちの少なくとも１つによって制限されたときに、サーボ目標を固定値に保持することを更に含む、例１６の主題を含む。
【００８０】
例１９はポータブル電子デバイスであって、バッテリと、コントローラとを有し、コントローラは、バッテリの１つ以上のバッテリメトリックを判断するように構成されたバッテリゲージに結合し、バッテリの端子に電力を供給するように構成された複数の電力変換器に結合し、充電プロファイルとバッテリゲージによって判断された１つ以上のバッテリメトリックとの比較に基づいて、第１のレートで第１フィードバック制御ループのサーボ目標を繰り返し更新するように構成されており、複数の電力変換器のそれぞれは、割り当てられた優先度レベルを有し、複数の変換器は、複数の電力変換器のそれぞれに割り当てられた優先度レベルとサーボ目標に従って、バッテリを同時に充電するように構成されている。
【００８１】
例２０は例１９の主題を含み、コントローラは、サーボ目標に少なくとも部分的に基づいて、複数の電力変換器のそれぞれの目標値を設定するように更に構成されている。
【００８２】
例２１は例２０の主題を含み、コントローラは、最も高い割り当てられた優先度レベルを有する電力変換器の目標値を、サーボ目標の値に設定するように更に構成されている。
【００８３】
例２２は例２０の主題を含み、コントローラは、割り当てられた優先度レベルが低下していく順に、複数の電力変換器のそれぞれの減少目標値を設定するように更に構成されている。
【００８４】
例２３は例２２の主題を含み、所与の電力変換器の目標値は、すぐ上位の優先度レベルを有する電力変換器の目標値から差分オフセット量を引いて設定される。
【００８５】
例２４は例２３の主題を含み、差分オフセット量は、所与の電力変換器及びすぐ上位の優先度レベルを有する電力変換器の精度に少なくとも部分的に基づいて判断される。
【００８６】
例２５は例１９の主題を含み、複数の電力変換器のそれぞれは、一方向の電力変換器を有する。
【００８７】
例２６は例１９の主題を含み、電力変換器の割り当てられた優先度レベルは、電力変換器に結合されたパワーサプライの特性に少なくとも部分的に基づいている。
【００８８】
以上の説明は、例示にすぎず、限定的なものでないことも理解されたい。資料は、いかなる当業者がクレームに記載された発明及び特定の実施形態を製造及び使用することが可能なように示されており、それらの変更は当業者にとって容易に明らかとなるであろう（例えば、開示された実施形態のいくつかは、互いに組み合わせて使用されてもよい）。なお、本明細書で特定された動作の一部が異なる順序で行われてもよいことは理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照にし、そして、そのような特許請求の範囲に対して与えられる均等物の全範囲も併せて判断されなければならない。
【図１】
2019508005.tif 000003
【図２】
2019508005.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月6日(2018.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ充電システムであって、
バッテリのバッテリゲージ及び複数の電力変換器と結合されるように構成され、これにより前記バッテリの端子に電力を供給するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記複数の電力変換器のそれぞれに対して優先度レベルを割り当て、
充電プロファイルの１つ以上のプロファイル目標値と１つ以上のバッテリメトリックとの比較に基づいて、第１フィードバック制御ループプロセスに従って、第１のレートでサーボ目標を繰り返し更新する、ように構成されており、
前記１つ以上のバッテリメトリックは前記バッテリゲージによって測定され、
前記複数の変換器は、前記複数の変換器それぞれに割り当てられた優先レベル及び前記サーボ目標に従って、同時に前記バッテリを充電するように構成されている、バッテリ充電システム。
【請求項２】
バッテリゲージを更に備え、前記バッテリゲージは、前記バッテリ内の１つ以上のセンサと結合されており、前記１つ以上のバッテリメトリックのうちの少なくとも１つは、前記１つ以上のセンサによって測定されたバッテリ電流又はバッテリ電圧のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記サーボ目標に少なくとも部分的に基づいて、前記複数の電力変換器のそれぞれの目標値を設定するように更に構成されており、
前記コントローラは、最も高い割り当てられた優先度レベルを有する前記電力変換器の前記目標値を、前記サーボ目標の前記値に設定するように更に構成されており、
前記コントローラは、割り当てられた優先レベルが低下する順に、前記複数の電力変換器のそれぞれの減少目標値を設定するように更に構成されている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項４】
電力変換器の前記割り当てられた優先度レベルは、前記電力変換器に結合されたパワーサプライの特性に少なくとも部分的に基づいている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項５】
電力変換器の前記割り当てられた優先度レベルは、固定されていない、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記複数の電力変換器のそれぞれが、バッテリレール電圧、前記所与の電力変換器の入力電圧、前記所与の電力変換器の入力電流、ダイ熱制限、又は前記所与の電力変換器のデューティサイクルのうちの少なくとも１つによって制限されるときに、前記サーボ目標を固定値に保持するように更に構成されている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項７】
前記複数の電力変換器のそれぞれは、一方向の電力変換器を有する、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項８】
充電プロファイルセレクタを更に備え、前記充電プロファイルセレクタは、前記バッテリゲージによって測定される前記１つ以上のバッテリメトリックに基づいて、前記充電プロファイルの前記１つ以上のプロファイル目標値を更新するように構成されている、請求項１に記載のバッテリ充電システム。
【請求項９】
バッテリ充電システムによって実行される方法であって、
複数の電力変換器に優先レベルを割り当てることと、
バッテリのバッテリゲージによって、前記バッテリの１つ以上のバッテリメトリックを測定することと、
充電プロファイルの１つ以上のプロファイル目標値と前記１つ以上のバッテリメトリックの比較に少なくとも部分的に基づいて、第１フィードバック制御ループプロセスに従って、第１のレートでサーボ目標を繰り返し更新することと、
前記バッテリの端子に電力を供給する前記複数の電力変換器を繰り返し調整することと、を含み、
前記複数の電力変換器は、前記複数の電力変換器のそれぞれに割り当てられた優先度レベル及び前記サーボ目標に従って、前記バッテリを同時に充電するように構成されている、方法。
【請求項１０】
前記１つ以上のバッテリメトリックを前記充電プロファイルの前記対応するプロファイル目標値と比較して、最小誤差を判断することと、
前記第１フィードバック制御ループプロセスに従って、前記最小誤差に基づいて、前記サーボ目標を更新することと、を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の電力変換器を構成することは、
最も高い割り当てられた優先度レベルを有する前記電力変換器の目標値を前記サーボ目標の前記値に設定することと、
割り当てられた優先レベルが低下する順に、前記複数の電力変換器のそれぞれの減少目標値を設定することと、を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の電力変換器のうちの少なくとも１つの前記割り当てられた優先度レベルを調整することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の電力変換器のそれぞれが、バッテリレール電圧、前記所与の電力変換器の入力電圧、前記所与の電力変換器の入力電流、ダイ熱制限、又は前記所与の電力変換器のデューティサイクルのうちの少なくとも１つによって制限されるときに、前記サーボ目標を固定値に保持することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ポータブル電子デバイスであって、
バッテリと、
コントローラと、を備え、前記コントローラは、
前記バッテリの１つ以上のバッテリメトリックを測定するように構成されたバッテリゲージに結合し、
前記バッテリの端子に電力を供給するように構成された複数の電力変換器に結合し、
前記複数の電力変換器のそれぞれに対して優先度レベルを割り当て、
充電プロファイルと前記バッテリゲージによって判断された前記１つ以上のバッテリメトリックとの比較に基づいて、第１のレートで第１フィードバック制御ループのサーボ目標を繰り返し更新する、ように構成されており、
前記複数の変換器は、前記複数の変換器のそれぞれに割り当てられた優先度レベル及び前記サーボ目標に従って、前記バッテリを同時に充電する、ポータブル電子デバイス。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記サーボ目標に少なくとも部分的に基づいて、前記複数の電力変換器のそれぞれの目標値を設定するように更に構成されている、請求項１４に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項１６】
前記コントローラは、最も高い割り当てられた優先度レベルを有する前記電力変換器の前記目標値を、前記サーボ目標の値に設定するように更に構成されている、請求項１５に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項１７】
前記コントローラは、割り当てられた優先度レベルが低下する順に、前記複数の電力変換器のそれぞれの減少目標値を設定するように更に構成されている、請求項１５に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項１８】
所与の電力変換器の前記目標値は、すぐ上位の優先度レベルを有する前記電力変換器の前記目標値から、差分オフセット量を引いて設定される、請求項１７に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項１９】
前記差分オフセット量は、前記所与の電力変換器の精度及び前記すぐ上位の優先レベルを有する前記電力変換器に少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項１８に記載のポータブル電子デバイス。
【請求項２０】
電力変換器の前記割り当てられた優先度レベルは、前記電力変換器に結合されたパワーサプライの特性に少なくとも部分的に基づいている、請求項１４に記載のポータブル電子デバイス。
【国際調査報告】
2019508005.tif 000010
2019508005.tif 000011
2019508005.tif 000012