專利名稱：電子系統(tǒng)及其電源管理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一個(gè)電子系統(tǒng)可以由多個(gè)電源供電，比如由主電源和次電源供電。通常，由一個(gè) 電源管理設(shè)備管理這些電源。主電源可以是燃料電池(或者交流/直流轉(zhuǎn)換器)之類 的具有有限電能的電源。次電源可以是可充電的電池組，比如鋰離子電池組。通常情 況下，由燃料電池為系統(tǒng)供電，鋰離子電池組為系統(tǒng)提供后備電源。如果系統(tǒng)的負(fù)載 較高，系統(tǒng)對(duì)電能的需求可能會(huì)超過燃料電池的電能。為了給負(fù)載較高的系統(tǒng)提供足 夠的電能，電源管理設(shè)備可以控制燃料電池和鋰離子電池組同時(shí)放電。
上面提到的電源管理設(shè)備有幾個(gè)缺點(diǎn)。高負(fù)載的系統(tǒng)對(duì)電能的要求可能會(huì)頻繁的 超過燃料電池的電能，因而鋰離子電池組會(huì)頻繁放電為系統(tǒng)提供足夠電能。而頻繁的 放電會(huì)縮短鋰離子電池的壽命。此外，隨著系統(tǒng)對(duì)供電要求的增加，鋰離子電池組所 傳遞的電能輸出也會(huì)變大。由于鋰離子電池組一般只具有有限的電池電量，因此如果 對(duì)較大的負(fù)載供電，電池組中存儲(chǔ)的電量會(huì)很快耗盡，因而會(huì)影響系統(tǒng)的性能。電能 為了避免鋰離子電池組放電，傳統(tǒng)方案是在電源管理設(shè)備中使用具有較大電能輸出能 力的主電源。但是引入較大電能輸出能力的主電源不僅會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，而且提高 了系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電子系統(tǒng)，該電子系統(tǒng)包括多個(gè)主電源、 一個(gè)次電源和一個(gè)與所 述多個(gè)牛.電源及次電源連接的電源管理單元。多個(gè)主電源可以為次電源充電。電源管 理單元根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電能需求，選擇性的將每個(gè)主電源的電能輸送至所述系統(tǒng)負(fù)
載，并在所述系統(tǒng)負(fù)載的電能需求超出主電源總的電能時(shí)，將次電源的電能也輸送至 系統(tǒng)負(fù)載。電源管理單元還可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電能需求或次電源的充電需求，調(diào)節(jié)每個(gè)主電源的電能。
發(fā)明還提供一種對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行電源管理的方法，所述方法包括下列步驟根 據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電能需求，將多個(gè)主電源的電能選擇性的輸送至所述系統(tǒng)負(fù)載，如果所 述系統(tǒng)負(fù)載的電能需求超出所述多個(gè)主電源的總的電能，則進(jìn)一步將次電源的電能也 輸送至所述系統(tǒng)負(fù)載，并根據(jù)所述次電源的充電需求，將多個(gè)主電源的電能選擇性的 輸送至所述次電源，為所述次電源充電。
通過采用本發(fā)明所述的電子系統(tǒng)以及電源管理的方法，能夠根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電能 需求為其提供合適的電能，從而避免了系統(tǒng)負(fù)載的電能中斷。此外，還能根據(jù)次電源 的充電需求，為次電源提供合適的充電電能，并能夠滿足次電源在不同的充電階段或 充電模式下的充電需求。


以下通過對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目 的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖l所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子系統(tǒng)的方框圖，該電子系統(tǒng)由數(shù)個(gè)主電 源和一個(gè)次電源供電；
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電源管理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方框圖3A和圖3B共同所示為根據(jù)圖2所示電源管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電路示意圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電源管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方框圖5所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行電源管理的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下將對(duì)本發(fā)明即電池單元均衡的電路和方法的實(shí)施例給出詳細(xì)的參考。盡管本 發(fā)明通過這些實(shí)施方式進(jìn)行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這 些實(shí)施方式。相反，本發(fā)明涵蓋后附權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有 替代物、變體和等同物。
另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的具體實(shí)施方式
中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外一些實(shí)例 中，對(duì)于大家熟知的方法、手續(xù)、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子系統(tǒng)的方框圖。電子系統(tǒng)IOO包括供電
模塊102和系統(tǒng)負(fù)載104。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)負(fù)載104可以是但不局限于一種
包括處理單元、背光顯示單元、及輸入/輸出單元的計(jì)算機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)各種功能，(如
數(shù)據(jù)處理，播放視頻和音樂等)。系統(tǒng)負(fù)載104還可以是其他類型的電子設(shè)備，如電 子工具、發(fā)光二極管(LED)等。
如圖1所示，供電模塊102可以包括數(shù)個(gè)主電源106-l 106-N (為簡(jiǎn)明起見，圖 1中沒有示出所有的主電源)，次電源IIO和電源管理單元(PMU) 108。每個(gè)主電源 106-l 106-N可以包括但不限于電力轉(zhuǎn)換器(如可控輸出的交流/直流轉(zhuǎn)換器或可控輸 出的直流/直流轉(zhuǎn)換器)、燃料電池或其他任意一種能量存儲(chǔ)單元。在一個(gè)實(shí)施例中， 次電源110可以包括但不限于電池組(如類似鋰離子電池組或鎳氫電池組等)。系統(tǒng) 工作時(shí)，PMU 108監(jiān)測(cè)系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求并根據(jù)該電能需求對(duì)系統(tǒng)負(fù)載104 供電。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)負(fù)載104由一個(gè)或多個(gè)主電源106-l 106-N供電。PMU i08 能夠根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求，選擇性地將一個(gè)或多個(gè)主電源106-1~106-N的電 能輸送至系統(tǒng)負(fù)載104，給系統(tǒng)負(fù)載104供電。換句話說，為了給系統(tǒng)負(fù)載104供電， PMU 108可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求同時(shí)使能/控制一個(gè)或多個(gè)主電源 106-1~106-N。 PMU 108還可以調(diào)節(jié)每一個(gè)主電源106-l 106-N的電能以滿足系統(tǒng)負(fù) 載104的電能需求。如果系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求超出了主電源106-l 106-N所能提 供的總的電能量，PMU 108可以進(jìn)一步的將次電源110的電能輸送至系統(tǒng)負(fù)載104， 給系統(tǒng)負(fù)載104供電，因此可以避免系統(tǒng)負(fù)載104的電能中斷。
除了給系統(tǒng)負(fù)載104供電，主電源106-l 106-N還可以提供電能以對(duì)次電源110 進(jìn)行充電。在一個(gè)實(shí)施例中，主電源106-l 106-N能夠在向次電源IIO充電的同的'向 系統(tǒng)負(fù)載104供電。在另一個(gè)實(shí)施例中，主電源106-l 106-N能夠向次電源IIO充電 或者向系統(tǒng)負(fù)載104供電。在一個(gè)實(shí)施例中，次電源IIO是一個(gè)可充電電源，PMU 108 能夠選擇性地將一個(gè)或多個(gè)主電源106-1~106-N的電能輸送至次電源110，對(duì)次電源 110充電。在一個(gè)實(shí)施例中，PMU 108還可以調(diào)節(jié)每一個(gè)主電源106-1~106-N的電能 以滿足次電源IIO的充電需求(比如對(duì)充電電流的需求和/或?qū)Τ潆婋妷旱男枨?。
在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的PMU 108的示意圖，此外還示出了主電源106-l 106-N，次電源IIO，以及系統(tǒng)負(fù)載104。在圖2的例子中，每一個(gè)主電源 106-l 106-N可以包括一個(gè)直流電源，如燃料電池212-l 212-N，該直流電源與一個(gè) 對(duì)應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換器，如直流/直流轉(zhuǎn)換器204-1~ 204-N相連接。為簡(jiǎn)明起見，圖2中 沒有示出所有的燃料電池和所有的直流/直流轉(zhuǎn)換器。次電源110可以是具有多個(gè)鋰 離子電池單元的鋰離子電池組(為簡(jiǎn)明起見，圖2中沒有示出所有的電池單元)。主 電源106-l 106-N和次電源IIO并不限于燃料電池和鋰離子電池組。其他類型的電源 如交流/直流轉(zhuǎn)換器，鉛酸電池組等也可適用。比如，每個(gè)主電源106-l 106-N可以包 括一個(gè)交流/直流轉(zhuǎn)換器。
為了向系統(tǒng)負(fù)載104提供可控的電能輸出，直流/直流轉(zhuǎn)換器204-1 204-N (如 升壓直流/直流轉(zhuǎn)換器或降壓直流/直流轉(zhuǎn)換器)與燃料電池212-1~212-N相連接以分 別調(diào)節(jié)主電源106-1 106-N的電能。比如，通過使用直流/直流轉(zhuǎn)換器204-1，燃料電 池212-1產(chǎn)生的電能可以被轉(zhuǎn)換到一個(gè)需要的/預(yù)設(shè)的值(比如把燃料電池212-1的電 流、電壓或功率調(diào)節(jié)到一個(gè)預(yù)設(shè)的值)。
在一個(gè)實(shí)施例中，PMU 108包括多個(gè)電源管理控制器200-l 200-N(為簡(jiǎn)明起見， 圖2中沒有示出所有的電源管理控制器)，分別與主電源106-l 106-N相連接。每一 個(gè)電源管理控制器200-l 200-N可以選擇性地使一個(gè)對(duì)應(yīng)的主電源106-l 106-N對(duì)系 統(tǒng)負(fù)載104供電。在一個(gè)實(shí)施例中，PMU108可以利用電源管理控制器200-l 200-〗、, 調(diào)節(jié)每一個(gè)主電源106-l 106-N的電能。每一個(gè)電源管理控制器200-l 200-N可以分 別控制一個(gè)對(duì)應(yīng)的直流/直流轉(zhuǎn)換器204-1 204-N以調(diào)整對(duì)應(yīng)的主電源106-l 106-N 的電能。
此外，MPU108可以控制次電源110的充電和放電。比如，如圖2所示，電源管 理控制器200-1控制燃料電池212-1對(duì)系統(tǒng)負(fù)載104供電，并控制次電源110進(jìn)行充 電或放電。
但是，在其他的實(shí)施例中，次電源110的充電和放電也可以由其他的電源管理控 制器200-2 200-N控制。
在一個(gè)實(shí)施例中，PMU 108監(jiān)測(cè)系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求并根據(jù)該電能需求對(duì) 系統(tǒng)負(fù)載104進(jìn)行供電。電源管理控制器200-l 200-N利用測(cè)量元件(如檢測(cè)電阻) 來監(jiān)測(cè)主電源106-l 106-N產(chǎn)生的電流。與此類似，次電源IIO的充電電流或放電電 流也可以被檢測(cè)電阻所監(jiān)測(cè)。如圖2所示，與主電源106-l 106-N相連接的檢測(cè)電阻206-1-206-N (為簡(jiǎn)明起見，圖2中沒有示出所有的檢測(cè)電阻)分別監(jiān)測(cè)主電源 106-l 106-N的輸出電流和/或電能。另夕卜，與次電源110連接的檢測(cè)電阻210監(jiān)測(cè)次 電源110的充電電流和放電電流。具體的說，流過每一個(gè)燃料電池212-1 212-N的電 流可以由一個(gè)對(duì)應(yīng)的電源管理控制器200-l~200-N通過測(cè)量一個(gè)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電阻 206-l 206-N上的壓降而得到。此外，檢測(cè)電阻210可以與電源管理控制器200-1并 聯(lián)。電源管理控制器200-1可以通過檢測(cè)電阻210監(jiān)測(cè)次電源IIO的充電電流和放電 電流。
另外，每一個(gè)電源管理控制器200-l 200-N可以包含用于接收來自其他設(shè)備(如 CPU)的控制信號(hào)/監(jiān)測(cè)信號(hào)的端口 (為簡(jiǎn)明起見，圖2中沒有示出這些端口)。比如， 每個(gè)電源管理控制器200-l 200-N可以提供能夠指示次電源110的充電電流的電流監(jiān) 測(cè)信號(hào)。另外，每個(gè)電源管理控制器200-l 200-N能夠進(jìn)一步接收指示次電源110的 電池?cái)?shù)量的控制信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)上述的控制信號(hào)/監(jiān)測(cè)信號(hào)，PMU 108產(chǎn)生控制信號(hào)以控 制開關(guān)202-l 202-N和開關(guān)214的開/關(guān)狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載104對(duì)電能的需求，通過 控制開關(guān)202-l 202-N和開關(guān)214的開/關(guān)狀態(tài)，燃料電池212-l 212-N和/或次電源 IIO可以被選擇性的用于給系統(tǒng)負(fù)載104供電。電源管理控制器200-l 200-N還可以 調(diào)節(jié)直流/直流轉(zhuǎn)換器204-l 204-N的輸出電流(或輸出電壓、功率)。因此，在開關(guān) 202-l 202-N的開/關(guān)狀態(tài)被決定之后，通過控制直流/直流轉(zhuǎn)換器204-l 204-N，還可 以進(jìn)一步調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)負(fù)載104提供的電能。
在一個(gè)實(shí)施例中，如果系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求在燃料電池212-1的最大電能范 圍之內(nèi)，電源管理控制器200-l 200-N可以先打開開關(guān)202-1并調(diào)節(jié)直流/直流轉(zhuǎn)換器 204-1的輸出(如輸出電流，輸出電壓或輸出功率)。隨著系統(tǒng)負(fù)載104電能需求的增 長(zhǎng)，電源管理控制器200-l 200-N可以依次打開開關(guān)202-2 202-N以滿足系統(tǒng)負(fù)載104 的電能需求。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，PMU 108可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)直流/直流轉(zhuǎn)換器204-1 204-N的輸出，這樣可以允許次電源110在不同的充電狀態(tài)/模式下被充電，例如，恒 電流充電、恒電壓充電模式。因此，主電源106-1 106-N能夠根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載104的電 能需求和次電源110充電需求被控制/調(diào)節(jié)。
如果系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求超過了燃料電池212-1 212-N總的電能，電源管理 控制器200-l 200-N可以接通所有的開關(guān)202-l 202-N以及開關(guān)214。這樣，燃料電池212-1 212-N和次電源IIO就同時(shí)為系統(tǒng)負(fù)載104供電。
綜上所述，主電源106-l 106-N能夠根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求和次電源的充 電需求被順序接通。但是，在另一個(gè)實(shí)施例中，不通過順序接通開關(guān)202-2~202-N， 而是在開始時(shí)，所有的開關(guān)202-2~202-N能夠被同時(shí)接通以允許所有的主電源 106-1-106-N向系統(tǒng)負(fù)載104供電并/或向次電源110充電。因此，每個(gè)主電源 106-l 106-N能夠同時(shí)輸出同樣數(shù)值的電能。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)電源管理控制器 200-l~200-N能夠連接至檢測(cè)電阻210并且能夠監(jiān)測(cè)次電源110的充電和/或放電電 流。
有利的是，通過使用具有相對(duì)較大電能的多個(gè)主電源106-1~106-N，次電源110 不會(huì)頻繁的放電。在一個(gè)實(shí)施例中，通過合理選擇主電源的個(gè)數(shù)，主電源106-1 106-N 可以為系統(tǒng)負(fù)載104提供所需的電能。這樣，如果主電源個(gè)數(shù)N的值選擇合理，系統(tǒng) 負(fù)載104的電能需求在主電源106-l 106-N總的電能的范圍內(nèi)，次電源IIO就可以不 需要放電。比如，如果N的值為3并且每個(gè)主電源具有25瓦的電能，在系統(tǒng)負(fù)載104 的電能需求超過75瓦之前次電源110不需要放電。這樣就降低了次電源110的放電 頻率，從而能延長(zhǎng)次電源110的壽命并提高系統(tǒng)負(fù)載104的性能。
另外，由于流過每個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器、開關(guān)和檢測(cè)電阻的電流被限定在一定范 圍內(nèi)，因此不必使用可以工作在大電流或大電壓條件下的元件，而且由于其中一個(gè)或 所有的電源管理控制器200-l 200-N都可以通過同一個(gè)檢測(cè)電阻210監(jiān)測(cè)次電源110 的電流，系統(tǒng)的成本得以降低。
一般來講，某個(gè)元件(如電阻)產(chǎn)生的熱量和流過該元件的電流的平方成正比。 如果傳統(tǒng)方案中單個(gè)主電源的最大電能(輸出功率)和本發(fā)明方案中全部主電源 106-l 106-N總的最大電能(輸出功率)相同，那每個(gè)主電源106-1~106-N的電能僅 僅是單個(gè)傳統(tǒng)主電源的最大輸出功率1/N。因此供電模塊102產(chǎn)生的熱量得以降低。
在一個(gè)實(shí)施例中，次電源110的充電電流和充電電壓可以被一個(gè)或更多個(gè)電源管 理控制器200-l 200-N所調(diào)節(jié)或控制。因此圖1中所示的供電模塊102可以為具有不 同化學(xué)特性和不同電池單元數(shù)目的次電源進(jìn)行充電。
PMU 108可以有不同的實(shí)現(xiàn)方式。比如電源管理控制器200-l~200-N可以是分別 獨(dú)立的集成電路，也可以被集成到一個(gè)集成電路里面。比如，每個(gè)電源管理控制器可 以包括由02Micro International Limited設(shè)計(jì)的型號(hào)為OZ8758的芯片。其他廠商的類描述的實(shí)施例。
圖3A和圖3B共同示出了PMU108的示意圖。因該示意圖較為復(fù)雜，故一部分 在圖3A中繪制，另一部分在圖3B中繪制。
在圖3A和圖3B所示的例子中，PMU 108包括兩個(gè)電源管理控制器，比如編號(hào) 分別為300-1和300-2的兩塊OZ8758的芯片。圖3A和圖3B將結(jié)合圖2進(jìn)行描述。 PMU 108可以控制兩個(gè)主電源106-1和106-2 (未在圖3中示出)的供電，并控制由 包含有鋰離子電池組(如4芯鋰離子電池組)的次電源IIO (未在圖3中示出)所產(chǎn) 生的電能。主電源106-1包含有燃料電池212-1。主電源106-2包含有燃料電池212-2。 燃料電池212-1和212-2的輸出以及次電源110的輸出分別通過插口J1， J7, J4和系 統(tǒng)負(fù)載104相連接。第一控制器300-1的端口 SAP、 SAMBP和SMB監(jiān)測(cè)流過檢測(cè)電 阻302-l的電流，該電流能指示燃料電池212-l的輸出電流，還監(jiān)測(cè)流過檢測(cè)電阻302-2 的電流，該電流能指示次電源110的充電/放電電流。第二控制器300-2的端口 SAP 和SAMBP監(jiān)測(cè)流過檢測(cè)電阻302-3的電流，該電流能指示燃料電池212-2的輸出電 流，還監(jiān)測(cè)流過檢測(cè)電阻302-2的電流，該電流能指示次電源110的充電/放電電流， 在圖3的例子中，第二控制器300-2不監(jiān)測(cè)流經(jīng)檢測(cè)電阻302-3的電流，該電流用于 指示次電源110的充/放電電流。但是，在所有的可選實(shí)施例中，流經(jīng)檢測(cè)電阻302-3 的電流都可以被第二控制器300-2的端口 SBM和SAMBP所監(jiān)測(cè)。每個(gè)控制器都可 以包括用于接收來自其他設(shè)備(如CPU或MCU)的控制信號(hào)。具體來講，次電源110 的充電電流(或充電電壓)可以通過控制器300-1的IPROG (或VPROG)輸入端口 來設(shè)置/控制。每個(gè)控制器還包含輸入端口 CELL，用于接收指示信號(hào)，該指示信號(hào)可 以指示次電源IIO包含的電池單元數(shù)目。因此，每個(gè)控制器能夠根據(jù)次電源110包含 的電池單元數(shù)目來調(diào)整充電電流。每個(gè)控制器還具有兩個(gè)開關(guān)控制端口 PA和CA。 例如，第一控制器300-1的PA端口能夠產(chǎn)生控制信號(hào)以控制連接于燃料電池2124 和系統(tǒng)負(fù)載104之間的開關(guān)304-1的開/關(guān)狀態(tài)，從而控制(例如，使能或中斷)燃料 電池212-1向系統(tǒng)負(fù)載104供電。第一控制器300-1的CA端口能夠產(chǎn)生控制信號(hào)以 控制(例如，接通和關(guān)斷開關(guān)306)開關(guān)306的開/關(guān)狀態(tài)，從而控制次電源110的充 電或放電。如果只采用單個(gè)次電源，第二控制器300-2的CA端口可以閑置，如圖3B 所示。但是，如果采用附加的次電源，第二控制器300-2的CA端口可以用于控制其 附加的次電源。通過上述端口監(jiān)測(cè)到的電流和控制信號(hào)，控制器300-1和300-2可以在各自的 COMP端口產(chǎn)生直流/直流控制信號(hào)，并將上述控制信號(hào)通過插口 J3和J9控制直流/ 直流轉(zhuǎn)換器204-1和204-2 (未示出)的輸出(如輸出電流、輸出電壓、輸出功率)。
在一個(gè)實(shí)施例中，控制器300-1或300-2的輸入引腳DCIN接收一個(gè)指示輸入電 壓或功率的信號(hào)，輸入引腳ACPRES接收一個(gè)指示是否檢測(cè)到主電源的信號(hào)，輸出 引腳LDO輸出一個(gè)直流信號(hào)，輸出引腳REF輸出一個(gè)直流參考信號(hào)，輸入引腳BATT 接收來自次電源110的輸入。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的集成在一個(gè)單獨(dú)的集成電路400中的電源管理控制器 200-l~200-N。圖4將結(jié)合圖2和圖3進(jìn)行描述。在一個(gè)實(shí)施例中，電源管理控制器 200-l 200-N可以制造在同一片半導(dǎo)體襯底上(如硅襯底)。每個(gè)電源管理控制器的輸 入端口和輸出端口被接引至集成電路400封裝外殼的引腳上。在一個(gè)實(shí)施例中，集成 電路400具有輸入引腳SAPl SAPn， SAMBPl SAMBPn， SBM， IPROG， VPROG， VSYS和CELL (為簡(jiǎn)明起見，圖4中沒有示出所有的輸入引腳)。引腳SAPl SAPn， SAMBPl SAMBPn， SBM是分別與檢測(cè)電阻206-l~206-N以及檢測(cè)電阻210連接的 電流輸入引腳，用于接收監(jiān)測(cè)到的電流信息。比如，電源管理控制器200-1通過SAP1 和SBM監(jiān)測(cè)流過電阻檢測(cè)電阻206-1的電流。為了放大接收到的電流信息，與引腳 SBM以及引腳SAMBPl SAMBPn連接的多個(gè)內(nèi)部放大器也被集成在集成電路400 內(nèi)部(為簡(jiǎn)明起見未在圖4中示出)。引腳IPROG可以用于接收一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)可 以決定次電源110的預(yù)定的/所需的充電電流。引腳VPROG可以用于接收另一個(gè)信號(hào)， 該信號(hào)可以決定次電源110的預(yù)定的/所需的充電電壓。引腳VSYS可以接收指示系 統(tǒng)電壓的信號(hào)。引腳CELL可以接收指示次電源IIO所包含電池單元數(shù)目的信號(hào)。
集成電路400可以還具有輸出引腳CTRLl CTRLn， CAl CAn， SWCH， IADl IADn， ICHG和ACPRES (為簡(jiǎn)明起見，圖4中沒有示出所有的輸出引腳)。 引腳CTRLl CTRLn可以輸出直流/直流控制信號(hào)以分別控制直流/直流轉(zhuǎn)換器204-1 204-N。弓|腳CAl CAn可以輸出開關(guān)控制信號(hào)以分別控制開關(guān)202-l 202-N。弓l腳 SWCH可以輸出開關(guān)控制信號(hào)以控制開關(guān)214。引腳IADl IADn可以輸出用于指示 每個(gè)燃料電池的電流幅度的信號(hào)。引腳ICHG可以用于為次電源IIO提供指示充電電 流的信號(hào)。
此外，集成電路400還可以集成內(nèi)部控制回路(如用于控制電流、電壓或功率的控制回路)，對(duì)應(yīng)每個(gè)控制回路的選擇電路。集成電路400中還集成了具有修正模塊 的帶隙參考源和電流分配模塊(為簡(jiǎn)明起見，圖4中沒有示出)。通過使用修正模塊， 帶隙參考源的輸出電壓可以得到較為精確的控制?；诒O(jiān)測(cè)到的電流信息，電流分配
模塊能夠根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載104的供電需求和次電源110的充電需求進(jìn)行電流分配。
通過將電源管理控制器200-l 200-N集成于一個(gè)單獨(dú)的集成電路400中，PMU
108的面積得以減小，性能得以提高。
圖5所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行電源管理的方法流程
圖600。圖5將結(jié)合圖2進(jìn)行描述。
在步驟602中，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求，選擇性地將多個(gè)主電源
106-1~106-N的電能輸送至系統(tǒng)負(fù)載104。比如，首先使能第一主電源106-1為系統(tǒng)
負(fù)載104供電。如果系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求超過了第一主電源106-1的電能，則第
二主電源106-2也被使能，從而第一主電源106-1和第二主電源106-2同時(shí)為系統(tǒng)負(fù)
載104供電。
在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)主電源106-l 106-N的輸出電能可以由PMU 108通過對(duì) 應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換器分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在步驟604中，如果系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求超出了所有主電源106-l 106-N的 總的電能量，則次電源110被使能。從而主電源106-l 106-N和次電源110同時(shí)為系 統(tǒng)負(fù)載104供電。
正如上述的步驟602和604所述的，PMU 108能夠控制主電源106-l 106-N和次 電源110向系統(tǒng)負(fù)載104供電。在一個(gè)實(shí)施例中，PMU 108也能夠控制主電源 106-l 106-N對(duì)次電源110充電。
在步驟606中，根據(jù)次電源IIO的充電需求，選擇性地將主電源106-l 106-N的 電能輸送至次電源IIO，為次電源110充電。
在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)主電源106-l 106-N的輸出電能可以由PMU 108通過對(duì) 應(yīng)的電力轉(zhuǎn)換器分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足次電源110的充電需求。如果主電源 106-1~106-N向系統(tǒng)負(fù)載104供電以及同時(shí)對(duì)次電源110充電，那么主電源 106-l 106-N能夠同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載104的電能需求和次電源110的充電需求被控制。
如前所述，本發(fā)明披露了一種電子系統(tǒng)，該電子系統(tǒng)中的電源管理單元利用多個(gè) 主電源和一個(gè)次電源為系統(tǒng)負(fù)載充電。該電源管理單元能夠根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電能需求，選擇性的把每個(gè)主電源的電能和 次電源的電能輸送至系統(tǒng)負(fù)載。如果系統(tǒng)負(fù)載的電能需求超過了所有主電源的總的電 能，電源管理單元控制主電源和次電源同時(shí)為系統(tǒng)負(fù)載供電。電源管理單元還能夠根 據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電能需求，分別調(diào)節(jié)每個(gè)主電源的電能。因此，系統(tǒng)負(fù)載能被不間斷的 供給期望的電能，從而避免電能中斷。
電源管理單元還能夠選擇性的用一個(gè)或多個(gè)主電源為次電源充電，從而滿足次電 源在不同的充電階段或充電模式下的充電需求。
在此使用之措辭和表達(dá)都是用于說明而非限制，使用這些措辭和表達(dá)并不將在此 圖示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在發(fā)明范圍之外，在權(quán)利要求 的范圍內(nèi)可能存在各種修改。其它的修改、變體和替換物也可能存在。因此，權(quán)利要 求旨在涵蓋所有此類等同物。
權(quán)利要求
1. 一種電子系統(tǒng)，包括多個(gè)主電源，所述多個(gè)主電源可以為次電源充電；及與所述多個(gè)主電源和所述次電源連接的電源管理單元，用于根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電能需求，選擇性地將每個(gè)主電源的電能輸送至所述系統(tǒng)負(fù)載，并在所述系統(tǒng)負(fù)載的電能需求超出所述多個(gè)主電源總的電能時(shí)，將所述次電源的電能也輸出至所述系統(tǒng)負(fù)載。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，還包括 與所述多個(gè)主電源分別連接的多個(gè)檢測(cè)電阻，用于分別監(jiān)測(cè)所述多個(gè)主電源的輸出電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元能夠調(diào)節(jié)每個(gè) 主電源的電能。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元還包括 與所述多個(gè)主電源分別連接的多個(gè)電源管理控制器，其中每個(gè)電源管理控制器用于選擇性地將對(duì)應(yīng)主電源的電能輸送至所述系統(tǒng)負(fù)載。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)所述主電源都包括用于調(diào) 節(jié)主電源電能的電力轉(zhuǎn)換器，所述電源管理單元能夠控制所述電力轉(zhuǎn)換器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述次電源包括可充電電源，所述電源管理單元能夠選擇性地將每個(gè)主電源的電能輸送至所述次電源，為所述次電源充電。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元還能夠根據(jù)所 述次電源的充電需求調(diào)整每個(gè)主電源的電能。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元還包括與所述多個(gè)主電源分別連接的多個(gè)電源管理控制器，其中所述多個(gè)電源管理控制器中的每一個(gè)都能夠選擇性的將對(duì)應(yīng)的主電源的電 能輸送至所述次電源，為所述次電源充電。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)主電源中的每一個(gè)都包 括一個(gè)電力轉(zhuǎn)換器，用于調(diào)整對(duì)應(yīng)主電源的電能，所述電源管理單元能夠控制所述電 力轉(zhuǎn)換器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，還包括 與所述次電源連接的檢測(cè)電阻，用于監(jiān)測(cè)所述次電源的充電電流和放電電流。
11. 一種對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行電源管理的方法，其特征在于，包括下列步驟 根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電能需求，將多個(gè)主電源的電能選擇性地輸送至所述系統(tǒng)負(fù)載； 如果所述系統(tǒng)負(fù)載的電能需求超出所述多個(gè)主電源的總的電能，則進(jìn)一步將次電源的電能也輸送至所述系統(tǒng)負(fù)載；及根據(jù)所述次電源的充電需求，將多個(gè)主電源的電能選擇性地輸送至所述次電源， 為所述次電源充電。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述電源管理的方法，其特征在于，還包括 使能第一主電源為所述系統(tǒng)負(fù)載供電；及如果所述系統(tǒng)負(fù)載的電能需求超出所述第一主電源的電能，則進(jìn)一步使能第二 主電源為所述系統(tǒng)負(fù)載供電。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述電源管理的方法，其特征在于，還包括 通過控制與每個(gè)主電源分別連接的電力轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)每個(gè)主電源的電能。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述電源管理的方法，其特征在于，還包括 通過控制與每個(gè)主電源分別連接的電力轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)每個(gè)主電源的電能來對(duì)所述次電源進(jìn)行充電。
15. —種電子系統(tǒng)，包括可以給電池組充電的多個(gè)燃料電池，所述多個(gè)燃料電池分別與多個(gè)直流/直流轉(zhuǎn) 換器連接；及與所述多個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器和所述電池組連接的電源管理單元，用于根據(jù)系統(tǒng) 負(fù)載的電能需求，選擇性地將每個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器的電能輸送至系統(tǒng)負(fù)載，并在所 述系統(tǒng)負(fù)載的電能需求超出所述多個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器總的電能時(shí)，將電池組的電能 也輸出至系統(tǒng)負(fù)載。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元能夠調(diào)節(jié)每 個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器的電能。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元包括 與所述多個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器分別連接的多個(gè)電源管理控制器，用于選擇性的將對(duì)應(yīng)直流/直流轉(zhuǎn)換器的電能輸送至所述系統(tǒng)負(fù)載。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元能夠選擇性 的將每個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器的電能輸送至所述電池組，為所述電池組充電。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元還能夠根據(jù) 所述電池組的充電需求調(diào)整每個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器的電能。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子系統(tǒng)，其特征在于，所述電源管理單元還包括 與所述多個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器分別連接的多個(gè)電源管理控制器， 其中所述多個(gè)電源管理控制器中的每一個(gè)都能夠選擇性的將對(duì)應(yīng)的直流/直流轉(zhuǎn)換器的電能輸送至所述電池組，為所述電池組充電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子系統(tǒng)，以及對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行電源管理的方法，該電子系統(tǒng)包括多個(gè)主電源、一個(gè)次電源和一個(gè)與所述多個(gè)主電源及次電源耦合的電源管理單元，多個(gè)主電源可以為次電源充電，電源管理單元根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電能需求，選擇性的將每個(gè)主電源的電能輸送至所述系統(tǒng)負(fù)載，并在所述系統(tǒng)負(fù)載的電能需求超出主電源總的電能時(shí)，將次電源的電能也輸出至系統(tǒng)負(fù)載，從而使得系統(tǒng)負(fù)載能夠避免電能中斷，并能夠滿足次電源在不同的充電階段或充電模式下的充電需求。
文檔編號(hào)G05B19/04GK101431243SQ200810172640
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日
發(fā)明者康斯坦丁·史匹登, 楊子青, 艾夫提米·卡瑞喬喬博 申請(qǐng)人:凹凸電子(武漢)有限公司