TWI389421B - 電子系統及其對電子系統進行電源管理之方法 - Google Patents
電子系統及其對電子系統進行電源管理之方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI389421B TWI389421B TW97142593A TW97142593A TWI389421B TW I389421 B TWI389421 B TW I389421B TW 97142593 A TW97142593 A TW 97142593A TW 97142593 A TW97142593 A TW 97142593A TW I389421 B TWI389421 B TW I389421B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- power
- battery pack
- load
- power source
- converters
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims description 39
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 31
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 82
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 101000884714 Homo sapiens Beta-defensin 4A Proteins 0.000 description 3
- 101001048716 Homo sapiens ETS domain-containing protein Elk-4 Proteins 0.000 description 3
- 101001092930 Homo sapiens Prosaposin Proteins 0.000 description 3
- 102100022483 Sodium channel and clathrin linker 1 Human genes 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 101100179038 Hordeum vulgare IAD1 gene Proteins 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of DC sources
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of DC sources
- H02J1/102—Parallel operation of DC sources being switching converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
本發明係關於一種電源管理系統，特別是一種管理多個電源之電源管理系統。
一個電子系統可以由多個電源來供電，例如由主電源和次電源供電。通常，由一個電源管理設備管理這些電源。主電源可以是燃料電池(或者交流/直流轉換器)之類具有有限輸出電能的電源。次電源可以是可充電的電池組，例如鋰離子電池組。一般來說，可由燃料電池為系統供電，鋰離子電池組作為系統後備電源。如果系統的負載較高，系統對電能的需求可能會超過燃料電池的電能輸出能力。為了提供足夠的電能給具有高負載的系統，電源管理設備可指示燃料電池和鋰離子電池組同時放電。
上面提到的電源管理設備有幾個缺點。具有高負載的系統對電能的要求可能會頻繁的超過燃料電池的電能輸出能力，因而鋰離子電池組會頻繁地被放電為系統提供足夠電能。頻繁的放電會縮短鋰離子電池的壽命。此外，隨著系統對供電要求的增加，從鋰離子電池組所輸出的電能也會隨之增加。由於鋰離子電池組一般只具有非常有限的電池電量，因此如果供電給較大的負載，電池組中所儲存的電量很快就會被耗盡，因而會影響系統的性能。為了避免鋰離子電池組放電，傳統電源管理設備中使用具有較大電能輸出能力的主電源。然而，引入較大電能輸出能力的主電源不僅會導致更多的熱能，且增加了系統成本。
本發明提供一種電子系統，該電子系統包括多個主電源、一個次電源和一個與多個主電源及次電源連接的電源管理單元。多個主電源可以為次電源充電。電源管理單元根據系統負載的電能需求，選擇性地指示將每個主電源的電能輸送至系統負載，並在系統負載的電能需求超出主電源的電能總合時，指示次電源的電能輸送至系統負載。電源管理單元還可以根據系統負載的電能需求或次電源的充電需求，調節每個主電源的電能。
本發明提供一種電子系統，該電子系統包括多個燃料電池，耦接至多個直流/直流轉換器，可操作為對一電池組充電；以及一電源管理單元，耦接至多個直流/直流轉換器以及電池組，用於根據負載的電能需求，選擇性地指示將每一個直流/直流轉換器的電能輸送至負載，並在負載的電能需求超出多個直流/直流轉換器的電能總合時，進一步指示電池組的電能輸送至負載。本發明還提供一種對電子系統進行電源管理的方法，包括：根據系統負載的電能需求，選擇性地指示多個主電源的電能輸送至系統負載，如果系統負載的電能需求超出多個主電源的電能總合時，進一步指示次電源的電能輸送至系統負載，並根據次電源的充電需求，選擇性地指示多個主電源的電能輸送至次電源，為次電源充電。
透過採用本發明的電子系統以及電源管理的方法，能夠根據系統負載的電能需求為其提供合適的電能，進而避免了系統負載的電能中斷。此外，還能根據次電源的充電需求，為次電源提供合適的充電電能，並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。
以下將對本發明實施例給出詳細的參考。儘管本發明透過這些實施模式進行闡述和說明，但需要注意的是本發明並不僅僅只局限於這些實施模式。相反，本發明涵蓋後附權利要求所定義的發明精神和發明範圍內的所有替代物、變體和等同物。
另外，為了更好的說明本發明，在下文的具體實施模式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外一些實例中，對於大家熟知的方法、手續、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。
圖1所示為根據本發明一實施例電子系統100示意圖。電子系統100包括供電模組102和系統負載104。在一實施例中，系統負載104可以是一種包括一處理單元、具有背光之一顯示單元、以及一輸入/輸出單元的電腦，用於實現各種功能，(如資料處理、播放影像和音樂等)，但不以此為限。系統負載104還可以是其他類型的電子設備，如電子工具、發光二極體(LED)等。
如圖1所示，供電模組102可以包括多個主電源106-1~106-N(為簡明起見，未示出所有的主電源)、次電源110和一電源管理單元(Power Management Unit,PMU)108。每個主電源106-1~106-N可包括一電能轉換器(例如，一可控輸出的交流/直流轉換器或一可控輸出的直流/直流轉換器)、一燃料電池或其他能量儲存元件，但不以此為限。在一個實施例中，次電源110可包括一電池組(例如，一鋰離子電池組或鎳氫電池組等)，但不以此為限。當系統工作時，電源管理單元108監測系統負載104的電能需求並根據該電能需求供電給系統負載104。
在一個實施例中，系統負載104由一或多個主電源106-1~106-N供電。電源管理單元108能夠根據系統負載104的電能需求，選擇性地指示多個主電源106-1~106-N的每一個的電能輸送至系統負載104，對系統負載104供電。換言之，電源管理單元108可以根據系統負載104的電能需求同時致能/控制一或多個主電源106-1~106-N已對系統負載104供電。電源管理單元108還可以調節每一個主電源106-1~106-N的電能以滿足系統負載104的電能需求。如果系統負載104的電能需求超出了主電源106-1~106-N所能提供的電能總合時，電源管理單元108可以進一步的指示次電源110的電能輸送至系統負載104，對系統負載104供電，因此可以避免系統負載104的電能中斷。
除了對系統負載104供電，主電源106-1~106-N還可以提供電能以對次電源110充電。在一實施例中，主電源106-1~106-N能夠同時對系統負載104供電以及對次電源110充電。在另一個實施例中，主電源106-1~106-N能夠對次電源110充電或對系統負載104供電。在一個實施例中，次電源110是一個可充電電源，電源管理單元108可操作選擇性地指示每一個主電源106-1~106-N的電能輸送至次電源110，對次電源110充電。在一個實施例中，電源管理單元108還可以調節每一個主電源106-1~106-N的電能以滿足次電源110的充電需求(例如，充電電流的需求和/或充電電壓的需求)。
圖2所示為根據本發明一個實施例的電源管理單元108示意圖，此外圖2還示出了主電源106-1~106-N、次電源110、以及系統負載104。在圖2所示之例子中，每一個主電源106-1~106-N可包括一個直流電源，例如，燃料電池212-1~212-N，直流電源與一相對應的電能轉換器，例如，直流/直流轉換器204-1~204-N相耦接。為簡明起見，圖2中未示出所有燃料電池和所有直流/直流轉換器。次電源110可為具有多個鋰離子電池單元的鋰離子電池組(為簡明起見，圖2中未示出所有電池單元)。主電源106-1~106-N和次電源110並不侷限於燃料電池和鋰離子電池組，其他類型的電源，如交流/直流轉換器、鉛酸電池組等也可適用。例如，每個主電源106-1~106-N可包括一個交流/直流轉換器。
在一實施例中，為了提供可控制之電能輸出給系統負載104，直流/直流轉換器204-1~204-N(例如，升壓直流/直流轉換器或降壓直流/直流轉換器)與燃料電池212-1~212-N相耦接以分別調節主電源106-1~106-N的電能。例如，透過使用直流/直流轉換器204-1，燃料電池212-1所產生的電能可以被轉換成一具有期望/預設值(例如，預設之電流值、電壓值或電能值)之輸出。
在一個實施例中，電源管理單元108包括多個電源管理控制器200-1~200-N(為簡明起見，圖2未示出所有的電源管理控制器)，分別耦接至主電源106-1~106-N。每一個電源管理控制器200-1~200-N可以選擇性地指示一對應的主電源106-1~106-N對系統負載104供電。在一個實施例中，電源管理單元108可操作為透過電源管理控制器200-1~200-N調節每一個主電源106-1~106-N的電能。每一個電源管理控制器200-1~200-N可控制一個相對應的直流/直流轉換器204-1~204-N以調整相對應主電源106-1~106-N的電能。
此外，電源管理單元108可控制次電源110的充電和放電。例如，如圖2所示，電源管理控制器200-1控制燃料電池212-1對系統負載104之供電，並控制次電源110進行充電或放電。然而，在其他的實施例中，次電源110的充電和放電也可由其他電源管理控制器200-2~200-N控制。
在一個實施例中，電源管理單元108監測系統負載104的電能需求並根據此電能需求控制供應至系統負載104之電能。在一實施例中，電源管理控制器200-1~200-N利用測量元件(例如，感應電阻)來監測主電源106-1~106-N所產生的電流或電能。同樣的，次電源110的充電電流或放電電流也可透過感應電阻監測。如圖2所示，與主電源106-1~106-N耦接的感應電阻206-1~206-N(為簡明起見，圖2未示出所有的感應電阻)分別監測主電源106-1~106-N的輸出電流和/或電能。另外，與次電源110耦接的感應電阻210用以監測次電源110的充電電流和放電電流。更具體的說，流經每一個燃料電池212-1~212-N的放電電流可由一相對應的電源管理控制器200-1~200-N透過測量一相對應感應電阻206-1~206-N上的壓降而得。此外，感應電阻210可與電源管理控制器200-1並聯耦接。電源管理控制器200-1可以透過感應電阻210監測次電源110的充電電流和放電電流。
另外，每一個電源管理控制器200-1~200-N可包含用於接收來自其他設備(如CPU)的控制信號/監測信號或用於輸出其他控制信號之端點(為簡明起見，圖2中未示出這些端點)。例如，每一個電源管理控制器200-1~200-N可提供一指示次電源110之充電電流的充電電流監測信號。再者，每個電源管理控制器200-1~200-N能夠進一步接收指示次電源110的電池單元數量之控制信號。
在一個實施例中，根據上述的監測信號/控制信號，電源管理單元108產生控制信號以控制開關202-1~202-N和開關214的開/關狀態。根據系統負載104對電能的需求，透過控制開關202-1~202-N和開關214的開/關狀態，燃料電池212-1~212-N和/或次電源110可被選擇性地指示對系統負載104供電。另外，電源管理控制器200-1~200-N還可調節直流/直流轉換器204-1~204-N的輸出電流(或輸出電壓、輸出電能)。因此，當開關202-1~202-N和開關214的開/關狀態被決定之後，透過控制直流/直流轉換器204-1~204-N還可進一步調節供應至系統負載104的電能。
在一實施例中，如果系統負載104的電能需求在燃料電池212-1的最大電能範圍之內變動，電源管理控制器200-1~200-N在一開始可先打開開關202-1並調節直流/直流轉換器204-1的輸出(如輸出電流、輸出電壓或輸出電能)。隨著系統負載104電能需求的增長，電源管理控制器200-2~200-N可依次打開開關202-2~202-N以滿足系統負載104的電能需求。此外，在一實施例中，電源管理單元108可以動態調節直流/直流轉換器204-1~204-N的輸出，這樣可允許次電源110在不同的充電狀態/模式下被充電，例如，定電流充電、定電壓充電。因此，主電源106-1~106-N能夠根據系統負載104的電能需求和次電源110充電需求而被控制/調節。
如果系統負載104的電能需求超過了燃料電池212-1~212-N的電能總合，電源管理控制器200-1~200-N可打開所有的開關202-1~202-N以及開關214。這樣，燃料電池212-1~212-N和次電源110可同時為系統負載104供電。
綜上所述，主電源106-1~106-N能夠根據系統負載104的電能需求和次電源110的充電需求被順序接通。然而，在另一實施例中，不透過順序接通開關202-2~202-N，而是採用在一開始時，將所有的開關202-2~202-N同時接通以允許所有主電源106-1~106-N對系統負載104供電並/或向次電源110充電。因此，每個主電源106-1~106-N能夠同時輸出同等量的電能。在一實施例中，每個電源管理控制器200-1~200-N能夠耦接至感應電阻210並且能夠監測次電源110的充電和/或放電電流。
有利的是，透過使用具有相對較大電能的多個主電源106-1~106-N，次電源110則可避免頻繁的放電。在一實施例中，透過合理選擇主電源106-1~106-N的個數，主電源106-1~106-N可以為系統負載104提供所需的電能。這樣，如果主電源個數N的選擇合理，系統負載104的電能需求在主電源106-1~106-N的電能總合範圍內，次電源110就可以不需要放電。例如，如果N為3且每個主電源具有25瓦的電能，在系統負載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，進而能延長次電源110的壽命並提升系統負載104的性能。
另外，在一實施例中，由於流過每個直流/直流轉換器204-1～204-N、開關202-1～202-N和感應電阻206-1～206-N的電流被控制在一定範圍內，因此對於元件必須能工作在高電流或高電壓的限制將不存在。且在一實施例中，由於其中一個或所有的電源管理控制器200-1~200-N可以透過同一個感應電阻210監測次電源110的電流，因此可節省電源管理的成本。
一般來講，一特定元件(如電阻)所產生的熱能和流過此元件的電流的平方成正比。在一實施例中，如果傳統主電源的最大輸出電能和本發明中全部主電源106-1~106-N的最大輸出電能總合相同，每個主電源106-1~106-N的電能可被限制為單一傳統主電源的最大輸出電能之N分之一。因此供電模組102所產生的熱能得以降低。
在一個實施例中，次電源110的充電電流和充電電壓可被一或多個電源管理控制器200-1~200-N所調節或控制。因此，圖1中所示之供電模組102可為具有不同化學特性和不同電池單元數目的次電源110進行充電。
電源管理單元108可以由不同的實現模式。例如，電源管理控制器200-1~200-N可以是分別獨立的積體電路，也可以被整合成一單一之積體電路(IC)。例如，每個電源管理控制器200-1~200-N可以包括由O2Micro International Limited設計且型號為OZ8758的晶片。其他廠商類似晶片也可以用於實現本發明描述的實施例。
圖3所示為根據本發明一實施例之電源管理單元108應用範例示意圖，電源管理單元108包括兩個電源管理控制器，例如編號分別為300-1和300-2的OZ8758的晶片。圖3將結合圖2進行描述。電源管理單元108可分別控制由兩個主電源106-1和106-2(圖3未示)所產生之電能，並控制由一包含鋰離子電池組(如四芯鋰離子電池組)的次電源110(圖3未示)所產生的電能。主電源106-1包含一燃料電池212-1。主電源106-2包含一燃料電池212-2。燃料電池212-1和212-2的輸出以及次電源110的輸出分別透過插口(jack)J1、J7、以及J4耦接至系統負載104。第一控制器300-1的端點SAP、端點SAMBP和端點SMB可監測一流經感應電阻302-1的電流，此電流係指示燃料電池212-1的輸出電流，以及監測流經感應電阻302-2的電流，此電流係指示次電源110的充電/放電電流。第二控制器300-2的端點SAP和SAMBP則監測流過感應電阻302-3的電流，此電流係指示燃料電池212-2的輸出電流。在圖3所示之例子中，第二控制器300-2不監測指示次電源110的充/放電電流之流經感應電阻302-2的電流。然而，在所有可選實施例中，流經感應電阻302-2的電流都可被第二控制器300-2的端點SBM和SAMBP所監測。每個控制單元可包括用於從其他設備(如CPU或MCU)接收控制信號之輸入端點。具體來說，次電源110的充電電流(或充電電壓)可透過第一控制器300-1的IPROG(或VPROG)輸入端點所接收之信號來設定/控制。每個控制器還包含輸入端點CELL，用於接收一指示次電源110的電池單元數目之信號。有利之處在於，每個控制器能夠根據次電源110的電池單元數目來調整充電電流。每個控制器還具有兩個開關控制端點PA和CA。例如，第一控制器300-1的開關控制端點PA能夠產生一信號以控制耦接於燃料電池212-1和系統負載104之間的開關304-1的開/關狀態，進而控制(例如，致能或失能)從燃料電池212-1提供給系統負載104之電能。第一控制器300-1的開關控制端點CA能夠產生一信號以控制(例如，接通或關斷)開關306的開/關狀態，進而控制次電源110的充放電。在圖3所示之範例中，如果只採用單一次電源110，第二控制器300-2的開關控制端點CA則可閒置。然而，如果採用了額外的次電源，第二控制器300-2的開關控制端點CA則可用於控制其額外附加的次電源。
透過上述端點所監測到之電流和控制信號，第一控制器300-1和第二控制器300-2可在各自的COMP端點產生直流/直流控制信號，並將此控制信號透過插口J3和J9調節直流/直流轉換器204-1和204-2(圖中未示)的輸出(例如，輸出電流、輸出電壓和或輸出電能)。
在一實施例中，第一控制器300-1或第二控制器300-2的輸入引腳DCIN接收一個指示輸入電壓/電能的信號，輸入引腳ACPRES接收一個指示是否檢測到相對應主電源的信號，輸出引腳LDO輸出一個直流信號，輸出引腳REF輸出一個直流參考信號，以及輸入引腳BATT接收來自次電源110的輸入。
圖4所示為根據本發明一實施例之整合在一個單獨積體電路400中的電源管理控制器200-1~200-N方塊圖。圖4將結合圖2和圖3進行描述。在一個實施例中，電源管理控制器200-1~200-N可以被製造在同一半導體基板(substrate)上(如矽基板)。每個電源管理控制器200-1~200-N的輸入端點和輸出端點被接引至積體電路400封裝外殼的引腳上。在一實施例中，積體電路400具有輸入引腳SAP1~SAPn、SAMBP1~SAMBPn、SBM、IPROG、VPROG、VSYS和CELL(為簡明起見，圖4未示出所有輸入引腳)。引腳SAP1~SAPn、SAMBP1~SAMBPn、以及SBM是電流輸入引腳，其係分別耦接至感應電阻206-1~206-N以及感應電阻210，用於接收監測到的電流訊息。例如，電源管理控制器200-1透過引腳SAP1和SBM監測流過感應電阻206-1的電流。為了放大接收到的電流訊息，多個與引腳SBM以及引腳SAMBP1~SAMBPn耦接之內部放大器也被整合在積體電路400內部(為簡明起見，圖4未示)。引腳IPROG可接收一決定次電源110的預定/期望充電電流的信號。引腳VPROG可接收另一決定次電源110的預定/期望充電電壓的信號。引腳VSYS可接收指示系統電壓的信號。引腳CELL可接收指示次電源110中電池單元數目的信號。
積體電路400還可具有輸出引腳CTRL1~CTRLn、CA1~CAn、SWCH、IAD1~IADn、ICHG和ACPRES(為簡明起見，圖4未示出所有輸出引腳)。引腳CTRL1~CTRLn可輸出直流/直流控制信號以分別控制直流/直流轉換器204-1~204-N。引腳CA1~CAn可輸出開關控制信號以分別控制開關202-1~202-N。引腳SWCH可輸出一開關控制信號以控制開關214。引腳IAD1~IADn可輸出指示每個燃料電池所產生之電流幅度的信號。另外，引腳ICHG可用於為次電源110提供指示充電電流的信號。
此外，積體電路400還可整合一內部控制回路(例如，用於控制電流、電壓或電能的內部控制回路)、每一個內部控制回路的一選擇電路、一具有修正(trimming)模組的帶隙參考(bandgap reference)以及一電流分發模組(為簡明起見，圖4中未示)。透過使用修正模組，帶隙參考源輸出電壓可以被精確的控制。根據監測到的電流訊息，電流分發模組能夠為系統模組104進行電流分發且為次電源110進行充電電流分發。
透過將電源管理控制器200-1~200-N整合於一個單一積體電路400中，電源管理單元108的面積得以減小，性能得以提升。
圖5所示為根據本發明一實施例對一電子系統進行電源管理的方法流程600。圖5將結合圖2進行描述。
在步驟602中，根據系統負載104的電能需求，選擇性地指示多個主電源106-1~106-N的電能輸送至系統負載104。例如，首先致能第一主電源106-1為系統負載104供電。如果系統負載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也被致能，進而第一主電源106-1和第二主電源106-2同時為系統負載104供電。
在一個實施例中，每個主電源106-1~106-N的電能可由電源管理單元108透過控制相對應的電力轉換器分別進行調節。
在步驟604中，如果系統負載104的電能需求超出了所有主電源106-1~106-N的電能總合，則次電源110就會被致能。因此主電源106-1~106-N和次電源110能同時為系統負載104供電。
正如上述的步驟602和604所述的，電源管理單元108能夠控制主電源106-1~106-N和次電源110向系統負載104供電。在一個實施例中，電源管理單元108也能夠控制主電源106-1~106-N對次電源110充電。在步驟606中，根據次電源110的充電需求，選擇性地指示主電源106-1~106-N的電能輸送至次電源110，為次電源110充電。
在一個實施例中，每個主電源106-1~106-N的電能可以由電源管理單元108透過控制相對應的電力轉換器分別進行調節，以滿足次電源110的充電需求。如果主電源106-1~106-N向系統負載104供電且同時對次電源110充電，那麼主電源106-1~106-N能夠同時根據系統負載104的電能需求和次電源110的充電需求被控制。
本發明一實施例提供了一種電子系統，該電子系統能利用一電源管理單元透過控制多個主電源和一次電源對系統負載供電。
有利之處在於，電源管理單元可操作為根據系統負載的電能需求，選擇性地指示每個主電源的電能和次電源的電能輸送至系統負載。在操作中，如果系統負載的電能需求超過了所有主電源的電能總合，電源管理單元則控制主電源和次電源使其同時對系統負載供電。在一實施例中，電源管理單元還能夠根據系統負載的電能需求，調節每個主電源的電能。因此，系統負載能不間斷的被供給期望的電能，進而避免電能中斷。
再者，電源管理單元可操作選擇性地指示多個主電源的每一個為次電源充電，其允許次電源在不同充電階段或充電模式下被充電。
在此描述之實施例僅為本發明的常見實施例，用於說明本發明而非限制。本技術領域中具有通常知識者應可以理解，在本質上不背離由後附申請專利範圍所界定的本發明的發明精神和發明範圍的前提下，可以有眾多其它的實施例。另外，在此描述或申請專利範圍中要求保護的本發明之元素可能為單數，在未明確說明的情況下其複數形式同樣視為處於本發明的保護範圍之內。
100．．．電子系統
102．．．供電模組
104．．．系統負載
106-1～106-N．．．主電源
108．．．電源管理單元
110．．．次電源
200-1～200-N．．．電源管理控制器
202-1～202-N．．．開關
204-1～204-N．．．直流/直流轉換器
206-1～206-N．．．感應電阻
210．．．感應電阻
212-1～212-N．．．燃料電池
214．．．開關
300-1．．．電源管理控制器/第一控制器
300-2．．．電源管理控制器/第二控制器
302-1、302-2、302-3．．．感應電阻
304-1、306．．．開關
400．．．積體電路
600．．．流程
602、604、606．．．步驟
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：
圖1所示為根據本發明一實施例之電子系統示意圖。
圖2所示為根據本發明一實施例之電源管理單元示意圖。
圖3所示為根據本發明一實施例之電源管理單元108應用範例示意圖。
圖4所示為根據本發明一實施例之電源管理控制器方塊圖。
圖5所示為根據本發明一實施例之對一電子系統進行電源管理的方法流程。
100．．．電子系統
102．．．供電模組
104．．．系統負載
106-1～106-N．．．主電源
108．．．電源管理單元
110．．．次電源
Claims (4)
- 一種對電子系統進行電源管理的方法，包括：透過多個直流/直流轉換器將多個燃料電池的電壓分別轉換為多個輸出電壓；分別監測該多個直流/直流轉換器的輸出電流；根據一負載的一電能需求，順序導通多個開關以將一相應的直流/直流轉換器的電能輸送至該負載；輸送該相應的直流/直流轉換器的電能至一電池組以為該電池組充電；根據該負載的該電能需求及該電池組的一充電電能需求調節該相應的直流/直流轉換器的電能；如果該負載的該電能需求超出該多個直流/直流轉換器的一電能總合時，將該電池組的電能輸送至該負載；以及監測該電池組的一充電電流及一放電電流。
- 如申請專利範圍第1項的方法，還包括：接收一控制信號，該控制信號指示該電池組所含電池單元個數。
- 一種電子系統，包括：多個燃料電池；多個直流/直流轉換器，分別耦接至該多個燃料電池，可操作為將該多個燃料電池的電壓分別轉換為多個 輸出電壓；多個感測器，耦接至該多個直流/直流轉換器，可操作為分別監測該多個直流/直流轉換器的輸出電流；多個開關，分別耦接至該多個直流/直流轉換器，以及多個電源管理控制器，分別透過該多個開關耦接至該多個直流/直流轉換器，可操作為根據一負載的一電能需求，順序導通該多個開關以將一相應的直流/直流轉換器的電能輸送至該負載，並輸送該相應的直流/直流轉換器的電能至一電池組以為該電池組充電，並根據該負載的該電能需求及該電池組的一充電電能需求調節該相應的直流/直流轉換器的電能，還可操作為當該負載的該電能需求超出該多個直流/直流轉換器的一電能總合時，將該電池組的電能輸送至該負載，其中，該多個電源管理控制器之一第一電源管理控制器可操作為監測該電池組的一充電電流及一放電電流。
- 如申請專利範圍第3項的電子系統，其中，每一電源管理控制器接收一控制信號，該控制信號指示該電池組所含電池單元個數。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US182407P | 2007-11-05 | 2007-11-05 | |
| US12/290,723 US7969043B2 (en) | 2007-11-05 | 2008-11-03 | Power management systems with multiple power sources |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW200934047A TW200934047A (en) | 2009-08-01 |
| TWI389421B true TWI389421B (zh) | 2013-03-11 |
Family
ID=40587367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW97142593A TWI389421B (zh) | 2007-11-05 | 2008-11-05 | 電子系統及其對電子系統進行電源管理之方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7969043B2 (zh) |
| CN (1) | CN101431243B (zh) |
| TW (1) | TWI389421B (zh) |
Families Citing this family (71)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11855231B2 (en) | 2006-12-06 | 2023-12-26 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US8473250B2 (en) | 2006-12-06 | 2013-06-25 | Solaredge, Ltd. | Monitoring of distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US8013472B2 (en) | 2006-12-06 | 2011-09-06 | Solaredge, Ltd. | Method for distributed power harvesting using DC power sources |
| US11735910B2 (en) | 2006-12-06 | 2023-08-22 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power system using direct current power sources |
| US11687112B2 (en) | 2006-12-06 | 2023-06-27 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US12316274B2 (en) | 2006-12-06 | 2025-05-27 | Solaredge Technologies Ltd. | Pairing of components in a direct current distributed power generation system |
| US8319471B2 (en) | 2006-12-06 | 2012-11-27 | Solaredge, Ltd. | Battery power delivery module |
| US8947194B2 (en) | 2009-05-26 | 2015-02-03 | Solaredge Technologies Ltd. | Theft detection and prevention in a power generation system |
| US11888387B2 (en) | 2006-12-06 | 2024-01-30 | Solaredge Technologies Ltd. | Safety mechanisms, wake up and shutdown methods in distributed power installations |
| US8376416B2 (en) * | 2008-09-04 | 2013-02-19 | GM Global Technology Operations LLC | Latch system for a door of an automobile |
| US8803485B2 (en) * | 2009-03-25 | 2014-08-12 | Alieva, Inc. | High efficiency adaptive power conversion system and method of operation thereof |
| CN101581945B (zh) * | 2009-06-24 | 2012-05-23 | 深圳市风发科技发展有限公司 | 一种电压调节方法、装置及系统 |
| JP5346255B2 (ja) * | 2009-09-02 | 2013-11-20 | パナソニック株式会社 | 電源供給装置 |
| US12418177B2 (en) | 2009-10-24 | 2025-09-16 | Solaredge Technologies Ltd. | Distributed power system using direct current power sources |
| KR101084214B1 (ko) * | 2009-12-03 | 2011-11-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 전력 저장 시스템 제어 방법 |
| CN102088194B (zh) * | 2009-12-07 | 2013-03-27 | 台达电子工业股份有限公司 | 车辆负载电压的稳定模块及其方法 |
| CA2784831A1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-23 | Nsg Networks Private Limited | Power management system |
| US8994208B2 (en) * | 2010-03-15 | 2015-03-31 | Magna Electronics Inc. | Backup power for overvoltage protection for electric vehicle |
| JP5164184B2 (ja) * | 2010-07-27 | 2013-03-13 | トヨタ自動車株式会社 | エネルギマネージメントシステム |
| WO2012026108A1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Power management system |
| CN103154851B (zh) * | 2010-10-12 | 2016-08-03 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 使用多个电源向电子设备供电 |
| US10673229B2 (en) | 2010-11-09 | 2020-06-02 | Solaredge Technologies Ltd. | Arc detection and prevention in a power generation system |
| GB2485527B (en) | 2010-11-09 | 2012-12-19 | Solaredge Technologies Ltd | Arc detection and prevention in a power generation system |
| GB2483317B (en) | 2011-01-12 | 2012-08-22 | Solaredge Technologies Ltd | Serially connected inverters |
| US9553460B2 (en) * | 2011-03-31 | 2017-01-24 | Elite Power Solutions Llc | Wireless battery management system |
| JP5565369B2 (ja) * | 2011-04-14 | 2014-08-06 | 株式会社デンソー | 電力供給システム |
| FR2985103B1 (fr) * | 2011-12-23 | 2014-01-24 | Thales Sa | Systeme d'alimentation a selection de reseau priorise. |
| KR101370352B1 (ko) * | 2011-12-27 | 2014-03-25 | 삼성전자주식회사 | 방송수신용 디스플레이장치 및 신호처리모듈, 방송수신장치 및 방송수신방법 |
| GB2498365A (en) | 2012-01-11 | 2013-07-17 | Solaredge Technologies Ltd | Photovoltaic module |
| GB2498791A (en) | 2012-01-30 | 2013-07-31 | Solaredge Technologies Ltd | Photovoltaic panel circuitry |
| US9853565B2 (en) | 2012-01-30 | 2017-12-26 | Solaredge Technologies Ltd. | Maximized power in a photovoltaic distributed power system |
| GB2498790A (en) | 2012-01-30 | 2013-07-31 | Solaredge Technologies Ltd | Maximising power in a photovoltaic distributed power system |
| US9293928B2 (en) * | 2013-04-23 | 2016-03-22 | Kevin Alexander | System and method for a dynamically configurable power distribution control and management system |
| US9401501B2 (en) | 2012-05-18 | 2016-07-26 | 24M Technologies, Inc. | Electrochemical cells and methods of manufacturing the same |
| CN102969751B (zh) * | 2012-09-29 | 2015-02-11 | 深圳市金溢科技股份有限公司 | 一种无线充电装置及相关方法 |
| TWI470893B (zh) * | 2013-01-24 | 2015-01-21 | Chung Hsin Electric & Machinery Mfg Corp | 電能供應系統 |
| ITTO20130129A1 (it) | 2013-02-15 | 2014-08-16 | Magna Closures Spa | Sistema e metodo per controllare un motore elettrico senza spazzole in corrente continua a pilotaggio sinusoidale per un attuatore di potenza automobilistico |
| US9548619B2 (en) * | 2013-03-14 | 2017-01-17 | Solaredge Technologies Ltd. | Method and apparatus for storing and depleting energy |
| US9780601B2 (en) * | 2013-06-04 | 2017-10-03 | Seagate Technology Llc | Battery assisted power |
| CN104333052B (zh) * | 2013-07-22 | 2017-06-16 | 光宝电子(广州)有限公司 | 电池模块、电池模块供电管理方法及其装置 |
| US10084316B2 (en) | 2014-01-31 | 2018-09-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Device with blocking rectifier |
| CN103809475B (zh) * | 2014-02-19 | 2016-08-17 | 中国北方车辆研究所 | 一种高压900v配电优先级管理方法 |
| KR20150104669A (ko) * | 2014-03-05 | 2015-09-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 검사 장치 및 배터리 검사 장치 제어방법 |
| US9740264B2 (en) * | 2014-08-04 | 2017-08-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic apparatus having battery charge circuit and charge control method therefor |
| EP4350937A3 (en) | 2014-10-13 | 2024-10-09 | 24M Technologies, Inc. | Systems and methods for series battery charging and forming |
| EP4300666A3 (en) | 2014-11-05 | 2024-02-21 | 24m Technologies, Inc. | Electrochemical cells having semi-solid electrodes and methods of manufacturing the same |
| US10293693B2 (en) * | 2015-04-21 | 2019-05-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Battery control method and apparatus, battery module, and battery pack |
| US10236714B2 (en) * | 2015-04-30 | 2019-03-19 | Abb Schweiz Ag | UPS operation with high converter efficiency |
| EP4668405A2 (en) | 2015-06-18 | 2025-12-24 | 24M Technologies, Inc. | Single pouch battery cells and methods of manufacture |
| US10468909B2 (en) * | 2015-12-15 | 2019-11-05 | Eaton Intelligent Power Limited | Data center power systems with dynamic source designation |
| CN106953734B (zh) * | 2016-01-06 | 2020-07-24 | 华为技术有限公司 | 一种供电方法，供电设备及受电设备 |
| KR102138109B1 (ko) * | 2016-02-05 | 2020-07-28 | 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 | 어댑터 및 충전 제어 방법 |
| WO2017160298A1 (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Provide bounded voltage range |
| US12057807B2 (en) | 2016-04-05 | 2024-08-06 | Solaredge Technologies Ltd. | Chain of power devices |
| US11018623B2 (en) | 2016-04-05 | 2021-05-25 | Solaredge Technologies Ltd. | Safety switch for photovoltaic systems |
| US11177663B2 (en) | 2016-04-05 | 2021-11-16 | Solaredge Technologies Ltd. | Chain of power devices |
| JP6847604B2 (ja) * | 2016-08-30 | 2021-03-24 | 株式会社アイケイエス | 電力融通システム |
| TWI596860B (zh) | 2016-10-03 | 2017-08-21 | 華碩電腦股份有限公司 | 數位電源裝置及其運作方法 |
| US10965124B2 (en) * | 2017-01-27 | 2021-03-30 | Duke Energy Corporation | Apparatuses including power electronics circuitry, and related methods of operation |
| JP7107487B2 (ja) * | 2018-12-07 | 2022-07-27 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | バッテリー管理装置及び方法 |
| CN110221229A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-09-10 | 深圳市风云实业有限公司 | 电源管理系统、供电系统和供电控制方法 |
| US11742525B2 (en) | 2020-02-07 | 2023-08-29 | 24M Technologies, Inc. | Divided energy electrochemical cell systems and methods of producing the same |
| TWI786598B (zh) * | 2020-04-17 | 2022-12-11 | 仁寶電腦工業股份有限公司 | 多電源管理系統及其操作方法 |
| US11689049B2 (en) * | 2020-05-15 | 2023-06-27 | Bloom Energy Corporation | DC transfer switch for fuel cell systems with auxiliary storage module |
| US12381277B2 (en) | 2020-06-17 | 2025-08-05 | 24M Technologies, Inc. | Electrochemical cells with flame retardant mechanism and methods of producing the same |
| CN112152294B (zh) | 2020-09-28 | 2022-10-21 | 成都芯源系统有限公司 | 电池电流管理系统及相关集成电路 |
| CN112152293B (zh) * | 2020-09-28 | 2022-07-26 | 成都芯源系统有限公司 | 电池电流管理系统及相关集成电路 |
| JP2023047124A (ja) * | 2021-09-24 | 2023-04-05 | 本田技研工業株式会社 | 発電制御システム、及び発電制御方法 |
| TW202341556A (zh) | 2021-11-11 | 2023-10-16 | 美商博隆能源股份有限公司 | 用於微電網中之負載追隨及備援的混合燃料電池系統及其操作方法 |
| CN114465321B (zh) * | 2022-02-25 | 2022-12-02 | 上海智租物联科技有限公司 | 一种分布式动态调节充电的方法 |
| CN115224711B (zh) * | 2022-09-20 | 2022-12-02 | 云南丁旺科技有限公司 | 智能充电能源路由器级联系统及级联控制方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4877972A (en) * | 1988-06-21 | 1989-10-31 | The Boeing Company | Fault tolerant modular power supply system |
| US20040145348A1 (en) * | 2000-09-21 | 2004-07-29 | Constantin Bucur | Power management topologies |
| JP2005032039A (ja) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Sony Corp | 電子機器及び電子機器の電源管理制御方法、並びに電源装置 |
| US7262520B2 (en) * | 2003-12-18 | 2007-08-28 | General Electric Company | Robust power distribution systems and methods |
| US7808548B1 (en) | 2004-04-15 | 2010-10-05 | O2Micro International Limited | Power management for digital devices |
| US7615965B2 (en) * | 2004-05-14 | 2009-11-10 | O2Micro International Limited | Power management system |
| US7688021B2 (en) * | 2005-08-26 | 2010-03-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel cell and battery systems |
| US7656059B2 (en) * | 2006-05-23 | 2010-02-02 | Continental Automotive Systems Us, Inc. | System and method for a power system micro grid |
-
2008
- 2008-11-03 US US12/290,723 patent/US7969043B2/en active Active
- 2008-11-05 TW TW97142593A patent/TWI389421B/zh active
- 2008-11-05 CN CN2008101726405A patent/CN101431243B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101431243A (zh) | 2009-05-13 |
| TW200934047A (en) | 2009-08-01 |
| CN101431243B (zh) | 2011-12-07 |
| US7969043B2 (en) | 2011-06-28 |
| US20090115252A1 (en) | 2009-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI389421B (zh) | 電子系統及其對電子系統進行電源管理之方法 | |
| JP7030993B2 (ja) | 電池システムの配電バスへの接続 | |
| US8810067B2 (en) | Power supply apparatus | |
| CN102655340B (zh) | 电源系统 | |
| JP5317245B2 (ja) | 二次電池パック | |
| US20050275372A1 (en) | Power controller for managing arrays of smart battery packs | |
| US20120153899A1 (en) | Multiple battery charger with automatic charge current adjustment | |
| US8378622B2 (en) | Energy and power management integrated circuit device | |
| CN103907239B (zh) | 用于堆叠电池的电压管理设备 | |
| CN101355258A (zh) | 充电系统以及充电方法 | |
| JP2010028876A (ja) | 充放電システムおよび携帯式コンピュータ | |
| US20120153900A1 (en) | Two-way switching regulator | |
| KR20190050386A (ko) | 배터리 소비전력량 관리 및 수명 관리장치 | |
| KR20160125205A (ko) | 모듈형 능동 셀밸런싱 장치, 모듈형 배터리 블록, 배터리 팩, 및 에너지 저장 시스템 | |
| JP5489779B2 (ja) | リチウムイオン組電池の充電システムおよび充電方法 | |
| US8362740B2 (en) | System of a plurality of parallel-connected fuel cell converter devices and method for controlling the system | |
| CN107949966B (zh) | 电源装置 | |
| JP2010124597A (ja) | エネルギー蓄積装置 | |
| CN102012729A (zh) | 电源扩增系统及其方法 | |
| TW202248805A (zh) | 供電控制方法及其相關可攜式電子裝置 | |
| JP7712034B2 (ja) | 電池管理装置およびその動作方法 | |
| KR101406386B1 (ko) | 휴대용 컴퓨터 및 이의 어댑터를 제어하여 출력전압을제공받는 제어방법. | |
| JP2010252552A (ja) | 放電器、放電方法および直流電源システム | |
| JP2005328581A (ja) | セルエネルギ量調節装置 | |
| HK1252944B (zh) | 电源装置 |