ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Российский патент 2018 года по МПК H02J7/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к зарядному устройству электронного устройства.

Уровень техники

Доступная мощность и срок службы батареи являются факторами, которые могут повлиять на возможности взаимодействия пользователя с электронным устройством, таким как мобильный терминал. Электронное устройство может получать электропитание от источника постоянного тока (DC) или, в качестве альтернативы, от альтернативного источника электропитания (или альтернативного источника энергии).

Краткое описание чертежей

Схемы и варианты осуществления изобретения могут быть подробно описаны со ссылкой на следующие чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к подобным элементам и на которых:

фиг. 1 - схема системы зарядки и электронного устройства в соответствии с примерной компоновкой;

фиг. 2 - схема компонентов для зарядки батареи для электронного устройства в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения;

фиг. 3А - график, показывающий характеристики источника питания постоянного тока;

фиг. 3В - график, показывающий характеристики альтернативного источника электропитания;

фиг. 4 - схема зарядного устройства и другие компоненты в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения;

фиг. 5А - различные режимы управления электропитанием в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения; и

фиг. 5В - различные сценарии относительных уровней мощности между источником электропитания и нагрузкой в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения;

фиг. 6 - электронное устройство в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения; и

фиг. 7 - электронная система в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

В последующем подробном описании одинаковые ссылочные позиции и символы могут быть использованы для обозначения одинаковых, соответствующих и/или аналогичных компонентов на различных чертежах. Кроме того, в подробном описании могут быть заданы примерные размеры/модели/значения/диапазоны, хотя варианты осуществления изобретения этим не ограничиваются. Там, где конкретные детали изложены для описания примерных вариантов осуществления, как очевидно для специалистов в данной области техники, варианты осуществления изобретения могут быть реализованы на практике без этих конкретных деталей.

Электронное устройство (например, мобильное устройство) может использовать источник питания (или блок питания) для питания электронного устройства. Источником питания может быть источник постоянного тока (DC), источник электропитания переменного тока (АС) или альтернативный источник электропитания (или альтернативный источник энергии), например. Кроме того, могут быть предусмотрены и другие типы источников питания. Следующее описание может относиться к электронному устройству; тем не менее, описание может также относиться к электронной системе.

Электронное устройство может быть мобильным терминалом, мобильным устройством, мобильной вычислительной платформой, мобильной платформой, портативным компьютером, планшетом, ультра-мобильным персональным компьютером, мобильным устройством интернет, смартфоном, персональным цифровым помощником, устройством отображения, телевизором (TV) и/или т.п.

Фиг. 1 показывает систему зарядки и электронное устройство в соответствии с примерной компоновкой. Кроме того, могут быть предусмотрены и другие схемы компоновки.

Более конкретно, фиг. 1 показывает первый вариант компоновки, в котором электронное устройство 50 может получать электропитание от альтернативного источника 20 питания. Фиг. 1 также показывает второй вариант компоновки, в котором электронное устройство 50 может получить электропитание от DC источника 30 питания. Электронное устройство может быть различным в зависимости от типа используемого источника питания для питания электронного устройства. Другими словами, электрические устройства могут получать электропитание от конкретных типов источников электропитания.

Блок 10 обработки альтернативного электропитания (или функциональный блок согласования импеданса и регулирования напряжения) может быть использован, когда электронное устройство 50 получает электропитание от альтернативного источника 20 электропитания. В качестве альтернативы, источник 30 питания постоянного тока может быть непосредственно соединен с электронным устройством 50 (без использования блока обработки альтернативного электропитания) для обеспечения постоянного напряжения (или мощности).

Фиг. 1 показывает блок 10 обработки альтернативного электропитания, как внешний по отношению к электронному устройству 50. Однако блок 10 обработки альтернативного электропитания может быть частью электронного устройства 50 (т.е. внутренний).

Альтернативный источник 20 питания может быть источником солнечной энергии, источником механической энергии (например, посредством ветра), фотоэлектрическим источником энергии (PV), источником тепловой энергии, радиочастотным источником энергии (RF), вибрационным источником энергии, биомеханическим источником энергии, топливным элементом и/или любым другим источником электропитания.

Альтернативный источник 20 питания может подавать мощность (или энергию) в блок 10 обработки альтернативной электропитания. В качестве одного примера, альтернативный источник 20 питания может подавать входную мощность (или входную энергию) в устройство слежения за точкой максимальной мощности (МРРТ). МРРТ устройство может быть устройством для динамической регулировки значения выходного импеданса подключенного источника электропитания (или источника энергии), таким образом, что выходная мощность источника электропитания является оптимальной и/или максимальная доступная мощность (от, например, коллектора) выводится и подается на нагрузку.

МРРТ устройство может подавать мощность (или напряжение) на регулятор напряжения, основываясь по меньшей мере частично на мощности, обеспечиваемой альтернативным источником 20 питания. Регулятор напряжения может регулировать уровень выходного напряжения, подаваемого на электронное устройство 50.

Как показано на фиг. 1, электронное устройство 50 может включать в себя зарядное устройство 52, регулятор 54 напряжения (VR), нагрузку 56 и батарею 58 (например, порт батареи). Электронное устройство 50 может включать в себя другие компоненты, которые могут быть частью нагрузки 56. Дополнительные компоненты могут включать в себя, но не ограничиваясь этим, процессор, дисплей, громкоговоритель (или устройство вывода звука), устройство беспроводной связи, также может быть предусмотрена камера, запоминающее устройство (или устройство хранения данных), микрофон и т.д. Также могут использоваться другие компоненты и/или меньшее количество компонентов.

Зарядное устройство 52 может принимать входное напряжение (или входное электропитание). Фиг. 1 показывает, что зарядное устройство 52 может получать электропитание от альтернативного источника 10 электропитания (для альтернативного источника 20 питания) или зарядное устройство 52 может получать электропитание от DC источника 30 постоянного тока. Зарядное устройство 52 также может получать питание от других типов источников электропитания.

Зарядное устройство 52 может подавать выходное напряжение на регулятор 54 напряжения, например. Регулятор 54 напряжения (электронного устройства 50) может обеспечивать подачу выходного напряжения на нагрузку 56. Регулятор напряжения 54 может обеспечивать подачу регулируемого выходного напряжения на нагрузку 56.

Зарядное устройство 52 может также (или альтернативно) обеспечивать выходное напряжение для батареи 58 (поставляемое на порт батареи электронного устройства 50). Батарея 58 может заряжаться напряжением, полученным от зарядного устройства 52.

Зарядное устройство 52 может подавать выходное напряжение на нагрузку 56 (через регулятор 54 напряжения) и/или батарею 58.

Фиг. 1 показывает использование альтернативного источника электропитания (или альтернативного источника энергии). Тем не менее, принимаемая мощность и выходное напряжение от альтернативного источника 20 питания могут быть нестабильными.

Фиг. 1 показывает, что различные источники электропитания могут быть использованы для питания различных типов электронных устройств. Тем не менее, электронное устройство не может быть совместимо с любым источником питания, т.е. необходимо обеспечить регулировку значения выходного напряжения в пределах определенного процента от номинального значения. Кроме того, уровень мощности источника электропитания или энергии (или источника питания) может быть достаточно большим, чтобы зарядить батарею, а также питать нагрузку. Тем не менее, необходимость выполнения некоторых требований для источника электропитания (или блока питания) может сделать альтернативные источники электропитания несовместимыми с различными типами электронных устройств.

Например, по меньшей мере в одном варианте компоновки может быть применена гибридная система подачи электропитания для обеспечения электронного устройства (например, мобильной платформы) электропитанием либо от источника питания постоянного тока, либо от альтернативного источника электропитания. По меньшей мере в одном из вариантов компоновки может быть предусмотрено множество зарядных устройств на платформе с множеством входов источника электропитания.

Варианты осуществления изобретения могут обеспечить механизм управления (или схему управления) распределением преобразования энергии. Варианты осуществления могут обеспечить единый механизм преобразования энергии. Варианты осуществления изобретения могут обеспечить требования к рабочим характеристикам устройства/системы (рабочая нагрузка, зарядка) и источника электропитания (стабилизация электропитания).

Фиг. 2 является схемой компонентов для зарядки батареи электронного устройства в соответствии с примерным вариантом осуществления изобретения. Кроме того, могут быть предусмотрены другие варианты и конфигурации.

Фиг. 2 показывает источник 22 питания (или блок питания), зарядное устройство 60, нагрузку 56 (устройство или система) и батарею 58 (например, порт батареи). Источник 22 питания (фиг. 2) может представлять собой любой из множества различных источников электропитания, таких как источник питания постоянного тока (DC) и/или альтернативный источник электропитания, например.

Зарядное устройство 60 может выполнять различные функции, как будет описано ниже в связи с любым из нескольких различных типов источников электропитания. Зарядное устройство 60 может быть предназначено для использования с любым из нескольких различных источников электропитания.

Нагрузка 56 может представлять собой нагрузку электронного устройства (или нагрузку электронной системы). Нагрузка 56 и батарея 58 могут соответствовать нагрузке и батарее, показанной на фиг. 1.

По меньшей мере в одном варианте зарядное устройство 60, нагрузка 56 и батарея 58 могут все рассматриваться как часть электронного устройства (или электронной системы). Зарядное устройство 60 также может быть отделено от (или быть внешним блоком по отношению к) электронного устройства (или электронной системы).

Варианты могут обеспечить только одну стадию преобразования энергии с управлением с обратной связью или с несколькими элементами управления с обратной связью. Логика управления (или алгоритм управления) может динамически адаптироваться к мощностным характеристикам источника электропитания и требованию нагрузки. Распределение мощности и раздел потоков мощности может быть самоконфигурированным и оптимизированным механизмом даже с использованием различных типов источников энергии (таких, как источник питания постоянного тока или альтернативный источник электропитания).

Варианты осуществления изобретения могут повысить эффективность преобразования мощности с использованием одного каскада преобразования мощности, а не множество силовых каскадов.

Варианты осуществления изобретения могут обеспечить один силовой каскад (в аппаратных средствах) путем объединения двух различных функций, а именно обработки мощности и регулирования напряжения. Это может быть лучше, чем схемы компоновки, имеющие каскадные схемы преобразования мощности.

Варианты осуществления изобретения могут обеспечивать один из множества режимов работы (или состояний), основанные на различных сценариях требований к электропитанию, уровню зарядки батареи и/или другого источника. Электронные рабочие параметры устройства/системы могут быть определены (с программным обеспечением/аппаратно-программным обеспечением) на основе приложения во время функционирования.

Варианты осуществления изобретения могут обеспечить критические требования к рабочим характеристикам источника электропитания (например, регулировка импеданса), батареи (например, профиль зарядки) и/или нагрузки устройства/системы во время работы по алгоритму адаптивного управления (и/или с помощью логики, по меньшей мере часть которой представляет собой аппаратные средства).

Варианты осуществления изобретения могут обеспечить электропитание нагрузки (системы или устройства) и/или зарядку батареи независимо от типа источника электропитания, подключенного к электронному устройству и, таким образом, обеспечить зависимость только от выходной мощности источника электропитания. Механизм управления (или алгоритм управления) может динамически адаптировать устройство к типу источника электропитания, например, фиксированное напряжение питания постоянного тока или нелинейную вольт-амперную (IV) кривую альтернативного источника энергии (например, фотоэлектрического напряжения (PV) собранной энергии). Выходное напряжение может управляться или регулироваться на нагрузке устройства/системы или батареи, например. Таким образом, как процесс обработки мощности, так и зарядки батареи может быть выполнен с помощью зарядного устройства 60 (показанного на фиг. 2). Таким образом, зарядное устройство 60 может упоминаться в качестве зарядного устройства общего назначения и/или универсального зарядного устройства.

Варианты осуществления изобретения могут обеспечивать механизм управления (или алгоритм управления), который может регулировать процесс одноступенчатого преобразования энергии таким образом, что входная мощность от источника питания к устройству или системе может быть оптимизирована, а также может соответствовать критерию эффективности устройства/системы при включении питания/напряжения/тока.

Фиг. 2 показывает, что входом зарядного устройства 60 может быть источник питания с фиксированным выходным напряжением постоянного тока (например, источник питания постоянного тока) или нелинейный (или линейный) ток-напряжение (I-V) профиль (например, от альтернативного источника питания). Источник питания может поставлять ограниченный объем энергии (например, P_supply <P_demand) или иметь избыточную энергоемкость.

Фиг 3А показывает характеристики DC источника питания. Например, на фиг. 3А показан график выходного напряжения (V) в зависимости от выходного тока (А)/мощности (W) для источника питания постоянного тока. Как видно, источник питания постоянного тока может быть источником питания с фиксированным напряжением постоянного тока. Фиг. 3А показывает постоянное напряжение питания DC источника питания.

Фиг. 3В показывает характеристики альтернативного источника питания (или питания). Например, левый график на фиг. 3В показывает выходное напряжение (V) в зависимости от выходного тока (А) и правый график на фиг. 3В показывает выходное напряжение (V) в зависимости от выходной мощности (W). В то время как фиг. 3А показывает постоянное напряжение питания для источника питания постоянного тока, на фиг. 3В показывает изменяющуюся величину выходного напряжения для альтернативного источника питания.

Фиг. 3В показывает, что выходной ток альтернативного источника питания может изменяться в зависимости от выходного напряжения. Что в отличие от фиг. 3А, которая показывает характеристики источника питания постоянного тока, который может поставлять ток при любом заданном напряжении питания. Фиг. 3В дополнительно показывает, что альтернативный источник питания может подавать максимальную мощность (Рmax) при определенном значении напряжения и тока, которое может быть определено как его точка максимальной мощности (МРР), в зависимости от входа (свет, механическое движение, радиочастотная (RF) энергия и другие), и что мощность, подаваемая альтернативным источником питания, может значительно снижаться, если альтернативный источник питания работает при значении напряжения или тока, отличном от его точки максимальной мощности МРР.

В предшествующих вариантах компоновок, в которых устройство/система подключена к источнику электропитания постоянного тока (или к сети переменного тока через адаптер AC/DC), электронное устройство (или система) может получать достаточный уровень мощности, чтобы питать нагрузку и заряжать батарею одновременно.

Однако в вариантах компоновок, в которых устройство/система подключена к альтернативному источнику электропитания, может иметь место изменяющиеся верхнее предельное значение энергии или энергоемкости альтернативного источника питания. Например, график на фиг. 3В показывает, что мощность PV может быть всегда меньше или равна максимальному значению мощности (например, для солнечной энергии). Фиг. 3В показывает максимальные значения мощности, как Pmpp1, Pmpp2, Рмрр3 и Рmpp4. Выходная мощность источника питания может изменяться от нуля до Pmpp (или Рmax) на основании рабочего напряжения, тока нагрузки и т.д. Кроме того, нелинейность вольт-амперной I-V кривой альтернативного источника питания может потребовать другой тип источника питания, чем источник питания постоянного тока.

Варианты осуществления изобретения могут обеспечить электропитания для электронного устройства (например, мобильные платформы) с использованием источника питания постоянного тока и/или регулируемого источника электропитания.

Фиг. 4 показывает схему зарядного устройства и другие компоненты в соответствии с примерным вариантом осуществления. Кроме того, могут быть предусмотрены другие варианты осуществления и конфигурации.

Фиг. 4 показывает, что источник 22 питания (например, регулируемый источник питания) может подключаться к электронному устройству (или электронной системе) с нагрузкой 56 и батареей 58, с использованием компонентов, таких как преобразователь 106 мощности, устройство 108 широтно-импульсной модуляции (PWM) (или широтно-импульсный генератор) и второй компенсатор 104. Варианты осуществления могут обеспечить управление с обратной связью, которое реализовано в сочетании с преобразователем 106 мощности и устройством 108 широтно-импульсной модуляции. Варианты осуществления могут включать в себя первый компенсатор 102 (или компенсатор возбуждения & наблюдения) и второй компенсатор 104 (или PID-компенсатор). Эти признаки могут выполнять управление с замкнутой цепью воздействия стабильности и регулирования, а также управлять характеристиками схемы таким образом, что доступная мощность на нагрузку является оптимальной (например, МРРТ).

Зарядное устройство 60 может быть установлено в электронном устройстве, например в электронном устройстве 50 (фиг. 1). В качестве альтернативы, зарядное устройство 60 может являться внешним устройством по отношению к электронному устройству, например электронному устройству 50 (фиг. 1).

Аналогичным образом, как показано на фиг. 2, источник 22 питания может обеспечить питание зарядного устройства 60. Зарядное устройство 60 затем может работать и обеспечивать питание нагрузки 56 и/или батареи 58. Источник 22 питания (фиг. 2) может представлять собой любой из множества различных источников энергии, такой как источник питания постоянного тока (DC) и/или альтернативный источник электропитания, например. Преобразователь 106 мощности может обеспечить первую мощность на нагрузку 56. Преобразователь 106 мощности может обеспечить вторую мощность к батарее 58. Первая мощность может быть аналогична второй мощности. В качестве альтернативы, первая мощность может отличаться от второй мощности.

Как показано на фиг. 4, зарядное устройство 60 может включать в себя первый компенсатор 102, второй компенсатор 104, преобразователь 106 мощности и устройство 108 широтно-импульсной модуляции (PWM).

Первый компенсатор 102 может быть назван компенсатором наблюдения и возмущения (или Р&О компенсатора). Второй компенсатор 104 может быть компенсатором тока управления с обратной связью. Первый компенсатор 102 может быть цепью или схемой аппаратных средств, например. Второй компенсатор 104 может быть цепью или схемой аппаратных средств, например. Признаки первого компенсатора 102 и/или второго компенсатора 104 каждый может быть алгоритмом (или программным объектом), который может работать на микропроцессор, процессор цифровых сигналов (DSP), микроконтроллер или компьютер. Признаки первого компенсатора 102 и/или второго компенсатора 104 могут включать в себя логику, по меньшей мере часть из которых является аппаратными средствами.

Зарядное устройство 60 может обеспечить регулируемый опорный параметр тока I_ref. Регулируемый опорный параметр тока I_ref может быть получен из первого компенсатора 102. Регулируемый опорный параметр тока I_ref может динамически регулироваться в режиме реального времени на основании значений времени подачи входной мощности, а также емкости батареи.

Дополнительный элемент 105 может представлять собой элемент схемы для подключения признаков, таких как первый компенсатор 102 и второй компенсатор 104 к зарядному устройству. Зарядное устройство может регулировать ток зарядки к данной опорной величине, которая может зависеть от состояния заряда батареи, например. Дополнительный элемент 105 может обеспечить минимальные изменения в схеме зарядного устройства для достижения совместимости энергии альтернативного источника электропитания.

Как показано, преобразователь 106 мощности может принимать от устройства 103 входное напряжение V_in (или значение входного напряжения) и входной ток I_in (или текущее значение входного сигнала). Входное напряжение V_in и входной ток I_in могут представлять собой измеренные значения в режиме реального времени входного напряжения и тока преобразователя 106 мощности. Преобразователь 106 мощности может принимать сигнал широтно-импульсной модуляции из устройства 108 широтно-импульсной модуляции и, таким образом, обеспечивать выходной ток battery и выходное напряжение V_out. Выходная мощность может затем быть подана на нагрузку 56 и/или батарею 58. Аналогичная мощность может быть подана на нагрузку 56 и батарею 58. В качестве альтернативы, другое значение мощности может быть подано на нагрузку 56 и батарею 58.

Преобразователь 106 мощности может включать в себя этап подачи питания DC/DC с измерительными элементами мощности. Например, преобразователь 106 мощности может включать в себя понижающий и/или повышающий преобразователь напряжения и/или комбинированный преобразователь, так как может получать широкий диапазон входного напряжения от источника электропитания.

Первый компенсатор 102 может принимать, например, по обратной связи выходное напряжение V_out и выходной ток I_battery из преобразователя 106 мощности. Первый компенсатор 102 может адаптировать режим работы зарядного устройства 60 на основании выходного напряжения V_out и выходного тока I_current. Первый компенсатор 102 может изменять режим работы зарядного устройства 60.

PWM устройство 108 может поставлять широтно-импульсный модулированный сигнал на преобразователь 106 мощности. Широтно-импульсный модулированный сигнал может быть использован преобразователем 106 мощности для регулировки выходного тока I_battery и выходного напряжения V_out. Широтно-импульсный модулированный сигнал (или сигналы) может приводить в действие переключатели переключающего преобразователя, например, для достижения выходного напряжения V_out и выходного тока I_battery на выходе преобразователя 106 мощности.

Первый компенсатор 102 может получить выходной ток I_battery и выходное напряжение V_out от преобразователя 106 мощности. Мощность Р_in и ток I_in, протекающий в преобразователь 106 мощности, могут быть равны (или такой как) мощности и току источника входного сигнала (то есть альтернативный источник питания или источник питания постоянного тока). Первый компенсатор 102 может контролировать эти значения для обеспечения соответствующей или нормальной работы при поставке питания альтернативной энергией или источником энергии. Первый компенсатор 102 может отслеживать точку максимальной мощности МРР источника питания. Батарея 58 может быть заряжена с учетом выходного тока I_battery, который является током, регулируемым таким образом, чтобы одновременно соответствовать нескольким критериям. Варианты осуществления могут удовлетворить требования к профилю заряда конкретной батареи или определенного типа батареи, используя преимущества альтернативного источника питания или собирательного источника энергии.

В вариантах осуществления изобретения могут управлять параметром или характеристикой выходной мощности, основанной на типе источника питания, соединенного с зарядным устройством 60. Например, первый компенсатор 102 может выводить ток I_ref опорного значения, которое может непрерывно регулироваться на основании величины входной мощности от источника 22 питания. Это может обеспечить согласование сопротивления (или отследить точку максимальной мощности), когда вход альтернативного источника питания обеспечивается (в качестве источника 22 питания) или может быть реализован посредством этапа преобразования энергии, который выполняется в зарядном устройстве 60. Таким образом, множество преобразований мощности может быть предусмотрено на одном этапе преобразования.

Варианты осуществления изобретения могут контролировать и управлять распределением мощности устройства/системы, обеспечивать регулировку напряжения и/или управлять функционированием батареи, чтобы не допустить (или уменьшить) возникновение недостатков в работе, связанных с несоответствием мощности.

Фиг. 5А показывает различные режимы управления мощностью в соответствии с примерным вариантом осуществления. Кроме того, могут быть предусмотрены другие варианты осуществления и конфигурации.

Фиг. 5А представляет собой график, показывающий зависимость напряжения от времени (в нижней части чертежа), и график, показывающий зависимость тока от времени (в верхней части чертежа). Ось времени (то есть ось у) показывает период времени предварительного заряда, период времени константы тока (СС) и период времени константы напряжения (CV). Эти периоды представляют собой соответствующие периоды времени работы зарядного устройства.

Фиг. 5А показывает три различных рабочих состояния (режимы) зарядного устройства для иллюстрации различных возможных сценарий поставки мощности на электронное устройство. Фиг. 5А показывает рабочее состояние отслеживания точки максимальной мощности (МРРТ), рабочее состояние отслеживания максимального значения тока постоянной величины (МССТ) и рабочее состояние регулятора напряжения (VR). Рабочие состояния могут также называться режимами.

Зарядное устройство 60 может быть предусмотрено в МРРТ (или отслеживание точки максимальной мощности) режиме, чтобы получить максимальную мощность от входного источника питания.

Зарядное устройство 60 может быть предусмотрено в МССТ (или отслеживание максимального значения тока постоянной величины) режиме для выполнения отслеживания максимального значения тока заряда, когда емкость батареи 58 достигла уровня предварительного заряда, но пока еще не или еще не близко к уровню полного заряда (например, менее 90% от полной емкости).

Зарядное устройство 60 может быть предусмотрено в режиме регулировки напряжения (VR), когда нижнее предельное значение напряжения должно поддерживаться для работы электронного устройства (т.е. обеспечивать подзарядку батареи), когда общая доступная мощность от входного источника питания может быть меньше или больше, чем требуемая нагрузки и/или ток заряда. В этом примере баланс мощности между источником и нагрузкой можно контролировать, оценивать и регулировать с целью повышения производительности работы и поддержания стабильности функционирования системы и обеспечения управляемости.

Фиг. 5В показывает различные сценарии относительных уровней мощности между источником питания (или источником энергии) и нагрузкой, в соответствии с примерным вариантом осуществления. Кроме того, могут быть предусмотрены другие варианты осуществления и конфигурации. Например, различные сценарии могут относиться к уровням мощности источника питания и нагрузки.

На каждом из графиков на фиг. 5В проиллюстрирована подача мощности в зависимости от времени. На верхнем графике Р_MPP больше, чем самое высокое значение потребления мощности нагрузкой Pload, max. На среднем графике Pload, max больше, чем Р_MPP, которая больше, чем минимальная мощность, потребляемая нагрузкой с течением времени, Pload, min. На нижнем графике P_MPP меньше, чем Pload, min. В условиях, показанных на фиг. 5В, показаны возможности входной и выходной мощности, которую логика управления (или схемы) может адаптировать, поддерживая оптимальную передачу мощности и заряд батареи при подаче подходящего напряжения на нагрузку.

Следующее изложение может относиться к алгоритму, который может быть выполнен на основании зарядного устройства 60.

B=(I_in_k+1<I_in_k)

XOR (Р_in_k+1>Р_in_k)

XOR ((I__battery_k+1>I_max)

OR (V_out_k+1>V_max))

если В=1, I_ref_k+1=I_ref_k+ΔI, увеличение тока, переменная управления;

если В=0, I_ref_k+1=I_ref_k-ΔI, уменьшение тока, переменная управления.

Как и в описанном выше уравнении, В может представлять собой логическое значение. В этом уравнении k, k+1 может указывать последовательные значения; I_in может представлять собой значение тока входного источника питания; Р_in может представлять собой значение мощности входного источника питания; V__out может представлять собой выходное напряжение зарядного устройства; и I__battery может представлять собой значение тока заряда (+) или разряда (-) батареи.

Оба значения максимального тока I_max и максимального напряжения V_max могут быть отрегулированы в процессе работы зарядного устройства на основе состояния батареи (и емкости энергии).

В описанном выше уравнении ΔI может представлять шаг изменения тока, который может быть фиксированной величиной или переменной.

В качестве примера, когда электронное устройство функционирует в условиях, когда уменьшается значение входного тока (I_in_k+1<I_in_k) и увеличивается входная мощность (P_in_k+1>P_in_k), сохраняя при этом состояние зарядного тока и напряжения на батарее ниже их предельных значений (I__battery<I_max), (V_out<V_max), то зарядное устройство (или логика управления) может уменьшить значение I_ref (В=0). В другом примере, когда электронное устройство (или система) не потребляет ток и его батарея заряжается почти полностью, в то время как входной альтернативный источник питания способен обеспечить избыточную мощность, то логика управления (или схемы) может изменить значение I_ref до величины тока дозированного подзаряда батареи. Таким образом, батарея может работать при заданном режиме предварительной зарядки под управлением, соответствующим низким значениям тока входного сигнала.

Фиг. 6 показывает электронное устройство в соответствии с примерным вариантом осуществления. Кроме того, могут быть предусмотрены другие варианты осуществления и конфигурации.

Более конкретно, фиг. 6 показывает электронное устройство 200, которое может включать в себя любой из признаков, элементов или операций, описанных выше. Электронное устройство 200, показанное на фиг. 6, может соответствовать, в целом или частично, электронному устройству 50, показанному на фиг. 1, и/или признакам других чертежей. Могут использоваться также больше или меньше компонентов.

Фиг. 6 показывает, что электронное устройство 200 может включать в себя батарею 210, процессор 220, дисплей 230, громкоговоритель 240, устройство 250 беспроводной связи, камеру 260, флэш-устройство 270, память 280, микрофон 290 и зарядное устройство 295.

Процессор 220 может выполнять операции, описанные выше, с помощью инструкций, полученных, например, с помощью считываемого компьютером носителя.

Фиг. 6 показывает зарядное устройство 295 внутри электронного устройства 200. Тем не менее, зарядное устройство 295 может также быть предусмотрено снаружи электронного устройства 200. Зарядное устройство 295 может выполнять операции, описанные выше (в отношении описанного выше зарядного устройства).

Фиг. 7 показывает электронную систему в соответствии с примерным вариантом осуществления. Кроме того, могут быть предусмотрены другие варианты осуществления и конфигурации.

Более конкретно, на фиг. 7 показана система 300, которая включает в себя процессор 305, источник 310 питания и память 320, которая может представлять собой оперативное запоминающее устройство, например. Процессор 305 может включать в себя арифметико-логическое устройство 312 и внутренний кэш 304, например. Процессор 305 может выполнять операции, описанные выше, с помощью инструкций, полученных, например, с помощью считываемого компьютером носителя.

Система 300 может также включать в себя графический интерфейс 330, набор микросхем 340, кэш 350, сетевой интерфейс 360 и блок 370 беспроводной связи, который может быть включен в состав сетевого интерфейса. В качестве альтернативы или дополнительно, блок 380 связи может быть соединен с процессором 305, и память может быть непосредственно соединена с процессором 305.

Процессор 305 может представлять собой центральный блок обработки данных, микропроцессор или любой другой тип схемы обработки или вычислений, и может быть выполнен на кристалле со всеми или любой комбинацией остальных признаков, или один или несколько других признаков могут быть электрически соединены с микропроцессором на кристалле посредством известных соединений и интерфейсов. Кроме того, соединения, которые показаны, являются просто иллюстративными, поскольку другие соединения между или среди изображенных элементов могут существовать в зависимости, например, от платформы микросхемы, функциональности или требований приложения.

По меньшей мере в одном варианте осуществления считываемый компьютером носитель (или машиночитаемый носитель) может хранить программу для управления схемой или логикой зарядного устройства. Программа может храниться в системной памяти, которая, например, может быть внутренней или внешней по отношению к электронному устройству. По меньшей мере в одном варианте осуществления программа может быть частью алгоритма управления для управления работой зарядного устройства.

Команды или код, выполняемые процессором, например, могут быть переданы в память с машиночитаемого носителя или внешнего устройства хранения данных, доступного через удаленное соединение (например, через сеть, через антенну и/или сетевой интерфейс) для обеспечения доступа к одному или нескольким электронным носителям информации и т.д. Машиночитаемый носитель может включать в себя любой механизм, который обеспечивает (т.е. хранит и/или передает) информацию в форме, считываемой машиной (например, компьютером). Например, машиночитаемый носитель может включать в себя оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), магнитный или оптический носитель хранения данных, устройства флэш-памяти, электрические, оптические, акустические или другие формы распространяющихся сигналов (например, несущие волны, инфракрасные сигналы, цифровые сигналы) и т.д. В альтернативных вариантах осуществления вместо этого может использоваться жестко смонтированная схема, или в сочетании с инструкциями, или кодом, и таким образом варианты осуществления изобретения не ограничиваются какой-либо конкретной комбинацией аппаратных схем и программных инструкций.

Программа может включать в себя код или команды для выполнения операций или функций, выполняемых в ранее рассмотренных вариантах осуществления изобретения.

Пример 1 представляет собой электронное устройство, содержащее зарядное устройство для определения типа источника питания, подключенного к зарядному устройству, и регулировки мощности от источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 2, объект изобретения по примеру 1 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство изменяет импеданс источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 3, объект изобретения по примеру 1 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство выполняет обработку мощности на основании определенного типа источника питания.

В примере 4, объект изобретения по примеру 1 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство определяет конкретный режим работы зарядного устройства.

В примере 5, объект изобретения по примеру 1 и примеру 4 может, необязательно, включать в себя то, что конкретный режим является одним из режимом отслеживания точки максимальной мощности (МРРТ), режимом отслеживания максимальной константы тока (МССТ) и режимом регулятора напряжения.

В примере 6, объект изобретения по примеру 1 и примеру 4 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство определяет конкретный режим работы зарядного устройства на основании величины потребляемой мощности.

В примере 7, объект изобретения по примеру 1 и примеру 4 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство определяет конкретный режим работы зарядного устройства на основании состояния зарядки батареи.

В примере 8, объект изобретения по примеру 1 может, необязательно, включать в себя то, что тип источника питания является источником питания постоянного тока (DC) или альтернативным источником питания.

В примере 9, объект изобретения по примеру 1 и примеру 8 может, необязательно, включать в себя то, что альтернативный источник питания является одним из источников солнечной энергии, источником механической энергии, фотоэлектрическим источником энергии, источником тепловой мощности, радиочастотным источником питания, вибрационным источником питания, биомеханическим источником питания или топливным элементом.

Пример 10 представляет собой электронное устройство, содержащее: логику, по меньшей мере часть которой является аппаратными средствами для определения типа источника питания и регулировки мощности от источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 11, объект изобретения по примеру 10 может, необязательно, включать в себя то, что логика изменяет импеданс источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 12, объект изобретения по примеру 10 может, необязательно, включать в себя то, что логика выполняет обработку мощности на основании определенного типа источника питания.

В примере 13, объект изобретения по примеру 10 может, необязательно, включать в себя то, что логика определяет конкретный режим.

В примере 14, объект изобретения по примеру 10 и примеру 13 может, необязательно, включать в себя то, что конкретный режим является одним из режимов отслеживания точки максимальной мощности (МРРТ), режимом отслеживания максимальной константы тока (МССТ) и режимом регулятора напряжения.

В примере 15, объект изобретения по примеру 10 и примеру 13 может, необязательно, включать в себя то, что логика определяет конкретный режим на основании величины потребляемой мощности.

В примере 16, объект изобретения по примеру 10 и примеру 13 может, необязательно, включать в себя то, что логика определяет конкретный режим на основании состояния зарядки аккумуляторной батареи.

В примере 17, объект изобретения по примеру 10 может, необязательно, включать в себя то, что тип источника питания является источником питания постоянного тока (DC) или альтернативным источником питания.

В примере 18, объект изобретения по примеру 10 и примеру 17 может, необязательно, включать в себя то, что альтернативный источник питания является одним из источником солнечной энергии, источником механической энергии, фотоэлектрическим источником питания, источником тепловой энергии, радиочастотным источником питания, вибрационным источником питания, биомеханическим источником питания или топливным элементом.

Пример 19 представляет собой электронную систему, содержащую нагрузку, процессор для выполнения операции на нагрузке, порт батареи для приема батареи и зарядное устройство для определения типа источника питания и регулировки мощности от источника питания на основании определяемого типа источника питания.

В примере 20, объект изобретения по примеру 19 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство обеспечивает подачу мощности на нагрузку.

В примере 21, объект изобретения по примеру 19 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство подает питания на батарею.

В примере 22, объект изобретения по примеру 19 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство изменяет сопротивление источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 23, объект изобретения по примеру 19 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство выполняет обработку мощности на основании определенного типа источника питания.

В примере 24, объект изобретения по примеру 19 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство определяет конкретный режим работы зарядного устройства.

В примере 25, объект изобретения по примеру 19 и примеру 24 может, необязательно, включать в себя то, что конкретный режим является одним из режимов отслеживания точки максимальной мощности (МРРТ), режимом отслеживания максимальной константы тока (МССТ) и режимом регулятора напряжения.

В примере 26, объект изобретения по примеру 19 и примеру 24 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство определяет конкретный режим работы зарядного устройства на основании величины потребляемой мощности.

В примере 27, объект изобретения по примеру 19 и примеру 24 может, необязательно, включать в себя то, что зарядное устройство определяет конкретный режим работы зарядного устройства на основании состояния зарядки аккумуляторной батареи.

В примере 28, объект изобретения по примеру 19 может, необязательно, включать в себя то, что тип источника питания является источником питания постоянного тока (DC) или альтернативным источником питания.

В примере 29, объект изобретения по примеру 19 и примеру 28 может, необязательно, включать в себя то, что альтернативный источник питания является одним из источником солнечной энергии, источником механической энергии, фотоэлектрическим источником питания, источником тепловой энергии, радиочастотным источником питания, вибрационным источником питания, биомеханическим источником питания или топливным элементом.

Пример 30 представляет собой электронное устройство, содержащее: первое средство для определения типа источника питания, соединенное с электронным устройством, и второе средство для регулировки мощности от источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 31, объект изобретения по примеру 30 может, необязательно, включать в себя то, что второе средство изменяет сопротивление источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 32, объект изобретения по примеру 30 может, необязательно, включать в себя то, что второе средство выполняет обработку мощности на основании определенного типа источника питания.

В примере 33, объект изобретения по примеру 30 может, необязательно, включать в себя то, что второе средство определяет конкретный режим.

В примере 34, объект изобретения по примеру 30 и примеру 33 может, необязательно, включать в себя то, что конкретный режим является одним из режимов отслеживания точки максимальной мощности (МРРТ), режимом отслеживания максимальной константы тока (МССТ) и режимом регулятора напряжения.

В примере 35, объект изобретения по примеру 30 и примеру 33 может, необязательно, включать в себя то, что второе средство определяет конкретный режим на основании величины потребляемой мощности.

В примере 36, объект изобретения по примеру 30 и примеру 33 может, необязательно, включать в себя то, что второе средство определяет конкретный режим на основании состояния зарядки аккумуляторной батареи.

В примере 37, объект изобретения по примеру 30 может, необязательно, включать в себя то, что тип источника питания является источником питания постоянного тока (DC) или альтернативным источником питания.

В примере 38, объект изобретения по примеру 30 и примеру 37 может, необязательно, включать в себя то, что альтернативный источник питания является одним из источником солнечной энергии, источником механической энергии, фотоэлектрическим источником питания, источником тепловой энергии, радиочастотным источником питания, вибрационным источником питания, биомеханическим источником питания или топливным элементом.

Пример 39 представляет собой машиночитаемый носитель информации, содержащий одну или несколько команд, которые при выполнении вызывают устройство выполнить одну или несколько операций для: определения типа источника питания и регулировки мощности от источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 40, объект изобретения по примеру 39 может, необязательно, включать в себя то, что одна или несколько команд регулируют мощность путем изменения сопротивления источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 41, объект изобретения по примеру 39 может, необязательно, включать в себя то, что одна или больше команд регулируют мощность путем выполнения обработки мощности источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 42, объект изобретения по примеру 39 может, необязательно, включать в себя одну или несколько команд, которые при выполнении определяют конкретный режим.

В примере 43, объект изобретения по примеру 39 и примеру 42 может, необязательно, включать в себя, что конкретный режим является одним из режимом отслеживания точки максимальной мощности (МРРТ), режимом отслеживания максимальной константы тока (МССТ) и режимом регулятора напряжения.

В примере 44, объект изобретения по примеру 39 и примеру 42 может, необязательно, включать в себя, что одна или большее количество команд определяют конкретный режим на основании величины потребляемой мощности.

В примере 45, объект изобретения по примеру 39 и примеру 42 может, необязательно, включать в себя, что одна или большее количество команд определяют конкретный режим, основываясь на состоянии зарядки аккумулятора.

В примере 46, объект изобретения по примеру 39 может, необязательно, включать в себя, что тип источника питания является источником питания постоянного тока (DC) или альтернативным источником питания.

В примере 47, объект изобретения по примеру 39 и примеру 46 может, необязательно, включать в себя, что альтернативный источник питания является одним из источником солнечной энергии, источником механической энергии, фотоэлектрическим источником питания, источником тепловой энергии, радиочастотным источником питания, вибрационным источником питания, биомеханическим источником питания или топливным элементом.

Пример 48 представляет собой способ электронного устройства, содержащий определение типа источника питания, соединенного с электронным устройством; и регулировку мощности от источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 49, объект изобретения по примеру 48 может, необязательно, включать в себя, что регулирование мощности включает в себя изменение сопротивления источника питания на основании определенного типа источника питания.

В примере 50, объект изобретения по примеру 48 может, необязательно, включать в себя, что регулирование мощности включает в себя выполнение обработки мощности источника на основе определенного типа источника питания.

В примере 51, объект изобретения по примеру 48 может, необязательно, включать в себя определение конкретного режима зарядного устройства.

В примере 52, объект изобретения по примеру 48 и примеру 51 может, необязательно, включать в себя, что конкретный режим является одним из режимом отслеживания точки максимальной мощности (МРРТ), режимом отслеживания максимальной константы тока (МССТ) и режимом регулятора напряжения.

В примере 53, объект изобретения по примеру 48 и примеру 51 может, необязательно, включать в себя, что определение конкретного режима включает в себя определение конкретного режима на основании величины потребляемой мощности.

В примере 54, объект изобретения по примеру 48 и примеру 51 может, необязательно, включать в себя, что определение конкретного режима включает в себя определение конкретного режима на основании состояния зарядки батареи.

В примере 55, объект изобретения по примеру 48 может, необязательно, включать в себя, что тип источника питания является источником питания постоянного тока (DC) или альтернативным источником питания.

В примере 56, объект изобретения по примеру 48 и примеру 55 может, необязательно, включать в себя, что альтернативный источник питания является одним из источников солнечной энергии, источником механической энергии, фотоэлектрическим источником питания, источником тепловой энергии, радиочастотным источником питания, вибрационным источником питания, биомеханическим источником питания или топливным элементом.

Любая ссылка в данном описании на «один вариант осуществления изобретения», «вариант осуществления изобретения», «примерный вариант осуществления изобретения» и т.д. означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления изобретения, включены в состав по меньшей мере одного из вариантов осуществления изобретения. Появление таких фраз в различных местах в описании необязательно относится к одному и тому же варианту осуществления изобретения. Кроме того, когда конкретный признак, структура или характеристика описывается в связи с любым из вариантов осуществления изобретения, утверждается, что специалист в данной области техники способен подвергать изменениям такой признак, структуру или характеристику в связи с другими таковыми вариантами осуществления изобретения.

Хотя варианты осуществления изобретения были описаны со ссылкой на ряд иллюстративных вариантов осуществления изобретения, следует понимать, что многочисленные другие модификации и варианты могут быть разработаны специалистами в этой области техники, которые находятся в пределах сущности и объема принципов данного изобретения. Более конкретно, различные изменения и модификации возможны в составных частях и/или схемах компоновок предмета, комбинации схем компоновок, в пределах объема раскрытия, чертежей и прилагаемой формулы изобретения. В дополнение к изменениям и модификациям в частях и/или схемах компоновок, альтернативные варианты использования будут также очевидны специалистам в данной области техники.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности преобразования мощности с использованием только одного каскада преобразования мощности. Электронное устройство содержит зарядное устройство, предназначенное для определения вида источника питания, подключенного к зарядному устройству, и регулировки мощности от указанного источника питания посредством указанного зарядного устройства для изменения импеданса источника питания на основании установленного вида источника питания. При этом зарядное устройство выполнено с возможностью определять конкретный первый режим из нескольких режимов работы зарядного устройства на основе потребляемой мощности и определять конкретный второй режим из нескольких режимов работы зарядного устройства на основе состояния заряда аккумуляторной батареи. Указанный конкретный первый режим является режимом регулятора напряжения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Электронное устройство, содержащее:

зарядное устройство, предназначенное для определения вида источника питания, подключенного к зарядному устройству, и регулировки мощности от указанного источника питания посредством указанного зарядного устройства для изменения импеданса источника питания на основании установленного вида источника питания, при этом зарядное устройство выполнено с возможностью определять конкретный первый режим из нескольких режимов работы зарядного устройства на основе потребляемой мощности и

определять конкретный второй режим из указанных нескольких режимов работы зарядного устройства на основе состояния заряда аккумуляторной батареи,

причем указанный конкретный первый режим является режимом регулятора напряжения.

2. Электронное устройство по п. 1, в котором зарядное устройство выполнено с возможностью выполнять обработку мощности на основании установленного вида источника питания.

3. Электронное устройство по п. 1, в котором указанные несколько режимов зарядного устройства включают режим отслеживания точки максимальной мощности (MPPT), или режим отслеживания максимального постоянного тока (MCCT), или режим регулятора напряжения.

4. Электронное устройство по п. 1, в котором указанным видом источника питания является источник питания постоянного тока или альтернативный источник питания.

5. Электронное устройство по п. 4, в котором альтернативный источник питания является источником солнечной энергии, или источником механической энергии, или фотоэлектрическим источником питания, или источником тепловой энергии, или радиочастотным источником питания, или вибрационным источником питания, или биомеханическим источником питания или топливным элементом.

6. Электронное устройство, содержащее:

логическую схему, по меньшей мере часть которой является аппаратными средствами, предназначенную для определения вида источника питания и регулировки мощности от указанного источника питания посредством указанной логической схемы для изменения импеданса источника питания на основании установленного вида источника питания,

при этом логическая схема выполнена с возможностью определения конкретного первого режима из нескольких режимов работы на основе потребляемой мощности и определения конкретного второго режима из указанных нескольких режимов работы на основе состояния заряда аккумуляторной батареи,

причем указанный конкретный первый режим является режимом регулятора напряжения.

7. Электронное устройство по п. 6, в котором логическая схема выполнена с возможностью выполнять обработку мощности на основании установленного вида источника питания.

8. Электронное устройство по п. 6, в котором указанным видом источника питания является источник питания постоянного тока или альтернативный источник питания.

9. Машиночитаемый носитель информации, содержащий одну или более команд, которые при их исполнении вызывают выполнение устройством одной или более операций, чтобы:

определить вид источника питания и

регулировать мощность от источника питания посредством изменения импеданса источника питания на основании установленного вида источника питания,

определять конкретный первый режим из нескольких режимов на основе потребляемой мощности и

определять конкретный второй режим из указанных нескольких режимов на основе состояния заряда батареи,

причем указанный конкретный первый режим является режимом регулятора напряжения.

10. Машиночитаемый носитель информации по п. 9, в котором указанные одна или более команд обеспечивают регулировку мощности путем выполнения обработки мощности источника на основании установленного вида источника питания.