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JP7668870B2 - バッテリがフィードバック制御される並列充電器回路 - Google Patents
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JP7668870B2 - バッテリがフィードバック制御される並列充電器回路 - Google Patents

バッテリがフィードバック制御される並列充電器回路 Download PDF

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Description

背景
デバイスは、各々が外部ソースから受取った電力を用いて当該デバイスの１つ以上の電源（例えば、バッテリ）を充電することができる複数の内蔵型充電器を含み得る。内蔵型充電器は、それぞれが異なる特性を有する主充電器及び並列充電器を含み得る。当該デバイスのコントローラは、充電状況に応じて、主充電器又は並列充電器を利用して、外部電源から受取った電力を用いて１つ以上の電源を充電し得る。
概要
概して、本開示は、デュアル式の内蔵型の安定型（regulated）充電器を含むデバイスを対象とする。安定型の主充電器及び非安定型（unregulated）の並列充電器を備えたデバイスのコントローラは、当該デバイスに電力を供給している外部電源によって提供される電力の量を調節することによって、非安定型の並列充電器が提供する電力の量を調整し得る。例えば、コントローラは、並列充電器の入力電流を測定し、測定された入力電流に基づいて、デバイスに提供される電流の量を増加又は低減させるための要求を外部電源に出力してもよい。しかしながら、このような手法は１つ以上の不利点を引起こす可能性がある。一例として、外部電源との通信によりレイテンシが生じる可能性がある。別の例として、並列充電器の入力電流は、（例えば、並列充電器によって提供される電流のうちいくらかが他のシステム構成要素を含む電気負荷によって用いられる可能性があるため）１つ以上の蓄電装置に実際に提供されている電流の量を正確に表わさない可能性がある。これらの不利点により、結果として、１つ以上の蓄電装置に提供される電力の量にむらが生じる可能性があり、このことは望ましくない可能性がある。
本開示の１つ以上の技術に従うと、デバイスは、安定型の並列充電器と、１つ以上の蓄電装置に実際に提供されている電流の量に基づいて並列充電器の動作を調整するコントローラとを含み得る。このようにして、コントローラは、レイテンシを低減してもよく、及び／又は、１つ以上の蓄電装置に提供されている電力の量を平滑化してもよい。
一例では、デバイスは、蓄電装置と、電気負荷と、第１の安定型電力変換器とを含む。当該第１の安定型電力変換器は、第１の期間中に、当該デバイスの外部にある電源から受取った電気エネルギを用いて、当該蓄電装置を充電するための第１の電力信号を生成するように構成された構成要素を含む。当該デバイスはさらに第２の安定型電力変換器を備え、当該第２の安定型電力変換器は、当該蓄電装置を充電する充電電流を決定するように構成された構成要素と、当該蓄電装置に流れる総電流量を決定するように構成された構成要素とを含み、当該総電流量は、当該第２の電力変換器によって供給される電流から当該電気負荷によって低減される電流を減じた電流を含み、当該第２の安定型電力変換器はさらに、当該第１の期間と重ならない第２の期間中に、当該電源から受取った電気エネルギを用いて、当該決定された総電流量に基づいて、当該決定された充電電流で当該蓄電装置を充電するための第２の電力信号を生成するように構成された構成要素を含む。
別の例では、方法は、第１の安定型電力変換器によって、第１の期間中に、電源から受取った電気エネルギを用いて、蓄電装置を充電するための第１の電力信号を生成するステップを含む。当該方法は、第２の安定型電力変換器によって、当該蓄電装置を充電する充電電流を決定するステップと、当該第２の安定型電力変換器によって、当該蓄電装置に流れる総電流量を決定するステップとを含み、当該総電流量は、当該第２の電力変換器によって供給される電流から電気負荷によって低減される電流を減じた電流を含み、当該方法はさらに、当該第２の安定型電力変換器によって、当該第１の期間と重ならない第２の期間中に、当該電源から受取った電気エネルギを用いて、当該決定された総電流量に基づいて、当該決定された充電電流で当該蓄電装置を充電するための第２の電力信号を生成するステップを含む。
別の例では、システムは、蓄電装置と、電気負荷と、第１の期間中に、当該デバイスの外部にある電源から受取った電気エネルギを用いて、当該蓄電装置を充電するための第１の電力信号を生成するための第１の回路とを含む。当該デバイスはまた、当該蓄電装置を充電する充電電流を決定するための第２の回路を含む。当該第２の回路はさらに、当該蓄電装置に流れる総電流量を決定し、当該総電流量は、当該第２の電力変換器によって供給される電流から当該電気負荷によって低減される電流を減じた電流を含む。当該第２の回路はさらに、当該第１の期間と重ならない第２の期間中に、当該電源から受取った電気エネルギを用いて、当該決定された総電流量に基づいて、当該決定された充電電流で当該蓄電装置を充電するための第２の電力信号を生成する。
開示される主題の付加的な特徴、利点及び実施形態は、以下の詳細な説明、添付の図面、及び添付の特許請求の範囲を考察することで説明され得るか又は明らかとなり得る。さらに、上述の概要及び以下の詳細な説明はともに例示的なものであり、添付の特許請求の範囲を限定することなくさらなる説明を提供すよう意図されたものであることを理解されたい。
本開示の様々な局面に従った、モバイルデバイス及び電源アダプタを含むシステムの一例を示すブロック図である。 本開示の例に従った、モバイルデバイス及び電源アダプタを含むシステムの一例を概略的に示す図である。 本開示の例に従った、モバイルデバイス及び電源アダプタを含むシステムの一例を概略的に示す図である。 本開示の例に従った、１つ以上の蓄電装置に電荷を供給する並列充電器回路の例示的な動作を示すフロー図である。 本開示の例に従った、モバイルデバイス及び電源アダプタの一例を概略的に示す図である。
詳細な説明
図１は、本開示の様々な局面に従った、モバイルデバイス１０２及び電源アダプタ１１０を含むシステム１００の一例を示すブロック図である。電源アダプタ１１０は、ＡＣアダプタ、ＡＣ／ＤＣアダプタ又はＡＣ／ＤＣコンバータであり得る。電源アダプタ１１０は、ケース（例えば、ＡＣプラグ）内に封入された外部電源の一種であってもよい。電源アダプタ１１０はまた、プラグパック、プラグインアダプタ、アダプタブロック、家庭用電源アダプタ、ライン電源アダプタ、電源ＡＣアダプタ、パワーブリック、及び電源アダプタであってもよい。電源アダプタ１１０は、主電源電圧をより低い電圧に変換するための変圧器を含み得る。図１に示すように、電源アダプタ１１０は、電圧レベルＶＢＵＳ＿ＩＮ及び電流レベルＩＢＵＳ＿ＩＮを有する直流（direct current：ＤＣ）電力信号をモバイルデバイス１０２に出力し得る。
モバイルデバイス１０２は、電源アダプタ１１０等の外部電源アダプタによって再充電可能な蓄電装置を含む任意のデバイスを表わし得る。モバイルデバイス１０２の例として、携帯電話（いわゆる「スマートフォン」を含む）、スマートグラス、スマートウォッチ、携帯型スピーカ（携帯型スマートスピーカを含む）、ラップトップコンピュータ、携帯型ゲームシステム、無線ゲームシステムコントローラ等を含むがこれらに限定されない。いくつかの例では、モバイルデバイス１０２は、モバイルデバイス１０２の構成要素が蝶番によって接合された２つのハウジングにわたって分散され得るという点で、折り畳み可能なデバイスであり得る。図１の例に示すように、モバイルデバイス１０２は、主充電器１１２、並列充電器１１８、処理回路１０８、及び蓄電装置１２４を含み得る。
処理回路１０８は、モバイルデバイス１０２の動作をサポートするように構成された回路を表わし得るとともに、ユーザによって使用される様々な機能を提示するための階層型ソフトウェア層の実行を可能にし得るソフトウェア（又は言い換えれば、命令のセット）を実行し得る。処理回路１０８は、例えば、オペレーティングシステムがカメラ、マイクロフォン、センサ等の他の様々な処理ユニットとインターフェイスを取り得るためのベース層を形成するカーネルを実行し得る。処理回路１０８はまた、ユーザと対話するためのグラフィカルユーザインターフェイスを提示するために１つ以上のアプリケーション（例えば、第一者及び／又は第三者のアプリケーション）が実行され得るアプリケーション空間を提示するオペレーティングシステムを実行し得る。
処理回路１０８は、マイクロプロセッサ、コントローラ、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor：ＤＳＰ）、加速処理ユニット（accelerated processing unit：ＡＰＵ）、アプリケーションプロセッサ（application processor：ＡＰ）、中央処理装置（central processing unit：ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（graphics processing unit：ＧＰＵ）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit：ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field-programmable gate array：ＦＰＧＡ）、又は、同等のディスクリート論理回路もしくは集積論理回路のうちの１つ以上を含み得る。本開示における処理回路１０８に起因する機能は、（上述したように）ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、及びそれらの組合せとして具現化され得る。図１の例示的なモバイルデバイス１０２は１つの処理回路１０８を含むものとして示されているが、本開示に従った他の例示的なモバイルデバイスは、モバイルデバイス１０２の処理回路１０８に起因する１つ以上の機能を個々に又は様々な協働的な組合せで実行するように構成された複数のプロセッサ（又は、複数のいわゆる「コア」（これは、まとめてパッケージ化された場合のプロセッサを指す別の言い方である））を含み得る。
蓄電装置１２４は、モバイルデバイス１０２の構成要素によって使用される電気エネルギを貯蔵するように構成され得る。蓄電装置１２４の例として、二次電池、再充電可能なバッテリ等のバッテリが挙げられる。電池のいくつかの例には、リチウムイオンバッテリ、ニッケルカドミウムバッテリ、又は、ニッケル水素、鉛酸もしくはリチウムイオンポリマー等の他の任意のタイプの再充電可能なバッテリが含まれる。いくつかの例では、蓄電装置１２４は蓄電装置の配列を表わし得る。例えば、モバイルデバイス１０２が折り畳み可能なデバイスである場合、蓄電装置１２４は、折り畳み可能なデバイスの第１のハウジング内に第１のバッテリを含み、折り畳み可能なデバイスの第２のハウジング内に第２のバッテリを含み得る。
主充電器１１２は、蓄電装置１２４を充電するための、及び／又は、モバイルデバイス１０２の他の構成要素に電力を供給するための、電力信号を生成するように構成された回路を表わし得る。例えば、主充電器１１２はＤＣ／ＤＣ電力変換器として動作し得る。主充電器１１２は、主充電器１１２によって出力される電力信号の電圧及び／又は電流が、主充電器１１２の構成要素の動作によって調節され得るという点で、安定型（regulated）の電力変換器であり得る。このような電力変換器の例として、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バック・ブーストコンバータ、Ｃｕｋ（２－インダクタ反転コンバータとしても公知である）、フライバックコンバータ、又は他の任意のタイプの安定型のＤＣ／ＤＣコンバータ等のＤＣ／ＤＣコンバータを含む。
動作時に、主充電器１１２は、電力変換プロセスの副産物として熱を生成し得る。例えば、主充電器１１２がバックタイプの電力変換器である場合、主充電器１１２によって生成される熱の量は、電源アダプタ１１０から受取った入力電力信号の電圧と正の相関性を有し得る（例えば、電圧が高いほど熱量がより多くなり得る）。主充電器１１２の構成要素は、入力電力信号の特定の電圧（例えば、５ボルト）で許容可能な量の熱を生成するように選択され得る。しかしながら、いくつかの充電規格は、例えば、充電時間を短縮するために入力電力信号の電圧レベルを高めることを可能にし得る。モバイルデバイス１０２がこのような高い電圧レベルを利用できるようにするために、モバイルデバイス１０２は、主充電器１１２よりも高い電圧レベルの入力電力信号でも生じる熱がより少なくなり得る並列充電器１１８等の第２の充電器回路を含み得る。
並列充電器１１８及び主充電器１１２は、並列充電器１１８及び主充電器１１２のうち一方だけが任意の所与の時間に蓄電装置１２４を充電するための電力信号を提供するように構成され得る。例えば、主充電器１１２は、第１の期間中に、デバイスの外部にある電源（例えば、電源アダプタ１１０）から受取った電気エネルギを用いて、蓄電装置１２４を充電するための第１の電力信号を生成し得る。並列充電器１１８は、第１の期間と重ならない第２の期間中に、電源から受取った電気エネルギを用いて、蓄電装置１２４を充電するための第２の電力信号を生成し得る。以下でさらに詳細に説明するように、いくつかの例では、並列充電器１１８及び主充電器１１２は、異なるタスクを達成するために同じ時間に（例えば、同時に）動作してもよい。例えば、特定の時間に、並列充電器１１８が、蓄電装置１２４を充電するために電源アダプタ１１０から受取った電力信号を変換し得る一方で、主充電器１１２は、（例えば、モバイルデバイス１０２が同時に、蓄電装置１２４を充電し、かつ、無線伝送により別のデバイスに電力を提供し得るように）別のデバイスを充電するための電力信号を生成する。
いくつかの例では、並列充電器１１８は非安定型（unregulated）の電力変換器であり得る。例えば、並列充電器１１８は、入力電力信号を、半分の電圧および２倍の電流の出力電力信号（例えば、ＶＢＵＳ＿ＯＵＴ＝ＶＢＵＳ＿ＩＮ／２及びＩＢＵＳ＿ＯＵＴ＝２＊ ＩＢＵＳ＿ＩＮ）に変換する２：１スイッチ・キャパシタ電力変換器であってもよい。並列充電器１１８が非安定型の電力変換器である例においては、処理回路１０８は、電源アダプタ１１０との通信により蓄電装置１２４に提供される電流の量を調整し得る。例えば、並列充電器１１８は、並列充電器１１８を通って流れる電流の量の表示を出力してもよい。処理回路１０８は、並列充電器１１８を流れる電流の量に基づいて、電源アダプタ１１０によって提供される電力信号の電圧（ＶＢＵＳ＿ＩＮ）を変更するための要求を電源アダプタ１１０に出力し得る。この制御ループは、いくつかの調整を可能にするものの、１つ以上の不利点を含む可能性がある。一例として、フィードバック及び制御コマンドのレイテンシは非常に大きい可能性があり、このため、制御スキーム全体の帯域幅が０．１Ｈｚを下回ることとなる。別の例として、並列充電器１１８を通って流れる電流の量は、（例えば、並列充電器によって提供される電流のうちいくらかが、処理回路１０８等の他のシステム構成要素を含む電気負荷によって用いられる可能性があるため）蓄電装置１２４に実際に提供されている電流の量を正確に表わしていない可能性もある。これらの不利点により、結果として、蓄電装置１２４に提供される電力の量にむらが生じる可能性があり、このことは望ましくない可能性がある。同様に、電気負荷が電力を吸取ってしまう場合、蓄電装置１２４の充電速度が低下する可能性がある。
本開示の１つ以上の技術に従うと、並列充電器１１８は、蓄電装置１２４に実際に提供されている電流の量に基づいて（例えば、ＩＰＳＤに基づいて）、並列充電器１１８の動作を調整するように構成されたコントローラを含む安定型の電力変換器であり得る。例えば、並列充電器１１８のコントローラは、蓄電装置１２４を充電する充電電流を決定し得る（例えば、蓄電装置１２４が２４００ｍＡｈの容量を有する場合、コントローラは、１Ｃの充電レートを達成するために２４００ｍＡの充電電流で蓄電装置１２４を充電することを決定し得る）。並列充電器１１８のコントローラは、検知抵抗器等の任意の電流レベルセンサを用いて、蓄電装置１２４に流れる総電流量（例えば、ＩＰＳＤ）を決定し得る。蓄電装置１２４に流れる総電流量は、並列充電器１１８によって供給される電流（例えば、ＩＰＣ）から電気負荷（例えば、ＩＬＯＡＤ）によって低減される電流を減じた電流を含み得る。コントローラは、蓄電装置１２４に実際に提供されている電流の量（例えば、ＩＰＳＤ）が当該決定された充電電流にほぼ等しくなるように、並列充電器１１８の動作を調節し得る。このようにして、コントローラは、レイテンシを低減してもよく、及び／又は、蓄電装置１２４に提供されている電力の量を平滑化してもよい。また、このようにして、並列充電器１１８は、蓄電装置１２４を充電するために必要な時間の量を減らし得る。
図２は、本開示の１つ以上の局面に従った、モバイルデバイス２０２と電源アダプタ２１０とを含むシステム２００の一例を示す概略図である。いくつかの例では、システム２００は図１のシステム１００の一例と見なされ得る。図２に示すように、モバイルデバイス２０２は、処理回路２０８と、主充電器２１２と、並列充電器２１８と、電流センサ２２２と、蓄電装置２２４とを含み得る。処理回路２０８、主充電器２１２、並列充電器２１８、及び蓄電装置２２４は、それぞれ、図１の処理回路１０８、主充電器１１２、並列充電器１１８、及び蓄電装置１２４と同様の動作を実行し得る。
図２の例では、並列充電器２１８は、コントローラ２２０及び安定型の電力変換器２２６を含み得る。安定型の電力変換器２２６は、安定化された出力電力信号を生成することができる任意のタイプの電力変換器であり得る。いくつかの例では、安定型の電力変換器２２６はスイッチモード電力変換器であり得る。例えば、安定型の電力変換器２２６は、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バック・ブーストコンバータ、Ｃｕｋ（２－インダクタ反転コンバータとしても公知である）、フライバックコンバータ、又は他の任意のタイプの安定型のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
コントローラ２２０は、安定型の電力変換器２２６等の並列充電器２１８の１つ以上の構成要素の動作を制御するように構成され得る。例えば、コントローラ２２０は、安定型の電力変換器２２６によって供給される電流の量（例えば、ＩＰＣ）を調整する安定型の電力変換器２２６のスイッチに１つ以上の信号（例えば、信号２２８）を出力してもよい。コントローラ２２０はアナログコントローラとデジタルコントローラとの任意の組合わせであってもよい。コントローラ２２０の例として、１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブル論理アレイ（ＦＰＧＡ）、システムオンチップ（systems on a chip：ＳｏＣ）、又は他の同等の集積回路もしくはディスクリート論理回路が含まれるがこれらに限定されない。１つの具体例として、コントローラ２２０はアナログ補償器を含んでもよい。
上述したように、本開示の１つ以上の局面に従うと、コントローラ２２０は、蓄電装置２２４に流れる電流の量（例えば、ＩＰＳＤ）に基づいて、安定型の電力変換器２２６の動作を制御し得る。例えば、コントローラ２２０は、安定型の電力変換器２２６によって供給される電流の量が他の電気負荷によって低減される（例えば、処理回路２０８によってＩＬＯＡＤとして低減される）にかかわらず、蓄電装置２２４に流れる電流の量を指定された充電電流で維持するように、安定型の電力変換器２２６の電流出力を調整し得る。こうして、コントローラ２２０は、安定型の電力変換器２２６に、蓄電装置２２４に流れる総電流量に基づいて、決定された充電電流で蓄電装置２２４を充電するための電力信号を生成させ得る。
上述したように、コントローラ２２０は、蓄電装置２２４に流れる電流の量に基づいて動作を実行し得る。コントローラ２２０は、蓄電装置２２４に流れる総電流量（例えばＩＰＳＤ）を表わす電流センサ２２２から受取った信号に基づいて、蓄電装置２２４に流れる電流の量を決定し得る。例えば、図２に示すように、電流センサ２２２は、（例えば、蓄電装置２２４に流れる電流が電流センサ２２２にも流れるように）蓄電装置２２４と直列の検知抵抗器を含み得るとともに、コントローラ２２０は、検知抵抗器にわたる電圧降下の表示を受信し得る。電流センサ２２２の検知抵抗器にわたる電圧降下は、検知抵抗器の抵抗によって検知抵抗器を通って流れる電流の量に比例しているので、コントローラ２２０は、検知抵抗器にわたる電圧降下と検知抵抗器の抵抗とに基づいて、蓄電装置２２４に流れる総電流量を決定し得る。電流センサ２２２の検知抵抗器の抵抗は、コントローラ２２０のメモリに記憶され得るか、又はコントローラ２２０にとって利用可能であり得る。
上述したように、コントローラ２２０は、安定型の電力変換器２２６の動作を制御し得る。例えば、コントローラ２２０は、安定型の電力変換器２２６のスイッチの動作を制御する信号２２８を出力してもよい。いくつかの例では、信号２２８はパルス幅変調（width modulated：ＰＷＭ）信号であってもよく、コントローラ２２０は、安定型の電力変換器２２６によって出力される電流の量を制御する（例えば、デューティサイクルを調節してＩＰＣを調節する）ように信号２２８のデューティサイクルを調節してもよい。
動作中、モバイルデバイス２０２の電気負荷は、並列充電器２１８によって供給される電流のいくらかを低減させ得る。例えば、処理回路２０８は、ＩＬＯＡＤとして示される電流の量を低減させ得る。したがって、安定型の電力変換器２２６によって生成される電流のすべてが蓄電装置２２４に流れない可能性がある（すなわち、ＩＰＣがＩＰＳＤに等しくならない可能性がある）。したがって、コントローラ２２０が、仮に、蓄電装置２２４の所望の充電電流に等しくなるようにＩＰＣを生成するよう安定型の電力変換器２２６を制御する場合、当該蓄電装置２２４が常に所望の充電電流で充電されなくなる可能性がある。これは、上述したような様々な問題（例えば、蓄電装置２２４の摩耗の増加、充電時間の増加など）をもたらし得る。
上述したように、本開示の１つ以上の技術に従うと、コントローラ２２０は、蓄電装置２２４に流れる電力の量が比較的均一であり、所望の充電電流にほぼ等しくなるように、電気負荷の動的電力使用量を補償するように安定型の電力変換器２２６の動作を制御し得る。例えば、コントローラ２２０は、電流センサ２２２によって生成される信号に基づいて、蓄電装置２２４に流れる電流の量を連続的又は定期的に監視してもよい。場合によっては、モバイルデバイス２０２のディスプレイが使用されていること、又は、充電中に処理回路２０８によって追加の計算が実行されていることに起因して、ＩＬＯＡＤが増加する場合、ＩＰＳＤは所望の充電電流から減少し始める可能性がある。コントローラ２２０は、ＩＬＯＡＤの増加をＩＰＳＤの減少として検知し得る。コントローラ２２０は、信号２２８のデューティサイクル又は他のパラメータを調節して、安定型の電源２２６にＩＬＯＡＤの変化を補償させてもよい。一例では、ＩＰＳＤが減少すると（例えば、ＩＬＯＡＤが増加する場合）、コントローラ２２０は、ＩＰＣを増加させ、これに応じてＩＰＳＤを増加させるように信号２２８のデューティサイクルを増加させてもよい。別の例として、ＩＰＳＤが増加すると（例えば、ＩＬＯＡＤが減少する場合）、コントローラ２２０は、ＩＰＤを減少させ、これに応じてＩＰＳＤを減少させるように信号２２８のデューティサイクルを減少させてもよい。コントローラ２２０は、この制御ループを任意の充分な周波数で実現し得る。１つの特別な例として、コントローラ２２０は、１００ｋＨｚで制御ループを実現（すなわち、ＩＰＳＤに基づいて安定型の電力変換器２２６の動作を調節）してもよい。
図３は、本開示の例に従った、モバイルデバイス３０２と電源アダプタ３１０とを含むシステム３００の一例を示す概略図である。いくつかの例では、システム３００は、図１のシステム１００及び／又は図２のシステム２００の例と見なされてもよい。図３に示すように、モバイルデバイス３０２は、処理回路３０８と、主充電器３１２と、並列充電器３１８と、電流センサ３２２と、蓄電装置３２４と、無線電力モジュール３３６と、スイッチ３３８とを含み得る。処理回路３０８、主充電器３１２、並列充電器３１８、電流センサ３２２、及び蓄電装置３２４はそれぞれ、少なくとも、図２の処理回路２０８、主充電器２１２、並列充電器２１８、電流センサ２２２、及び蓄電装置２２４と同様の動作を実行し得る。
図３に示すように、モバイルデバイス３０２は、無線電力モジュール３３６と有線電力インターフェイス３４０とを含み得る。無線電力モジュール３３６は、無線電力モジュール３３６からの給電または無線電力モジュール３３６への給電のために誘導電力伝送を利用する誘導電力インターフェイス等の無線電力インターフェイスであり得る。無線電力モジュール３３６は、誘導結合、共振誘導結合、容量結合、磁気力学的結合、マイクロ波結合、又は光波結合を用い得る。無線電力モジュール３３６は、外部デバイス３４２との間で電力をやり取りするために用いられ得る。有線電力インターフェイスは、モバイルデバイス３０２との間で電力がやり取りされ得る任意の有線接続であり得る。有線電力インターフェイス３４０の例として、ＵＳＢポート（例えば、マイクロＵＳＢ、ＵＳＢ－Ｃ（登録商標）、サンダーボルト（Thunderbolt（登録商標））等）、専用コネクタ、先端ポート及びスリーブポートなどが含まれるが、これらに限定されない。
モバイルデバイス３０２は外部デバイス３４２と結合し得る。外部デバイス３４２は、（例えば、電源アダプタ３１０の代わりに）有線電力インターフェイス３４０に接続され得るか、又は無線電力モジュール３３６に無線で結合され得る。外部デバイス３４２は、ＵＳＢケーブル充電のためのＵＳＢ充電器、例えば、コンピュータに結合されるＵＳＢケーブル等、又は、プログラム可能な電源でのＵＳＢケーブル充電のためのパワーブリック、例えば、有線電力インターフェイス３４０を介する電源アダプタ３１０等を含み得る。外部デバイス３４２は、ヘッドセット、フラッシュサムドライブ等のオンザゴー（on-the-go）ＵＳＢ負荷など、又は、ヘッドセットもしくは無線充電器等の無線デバイス上にあってもよい。
図３の例では、並列充電器３１８は、図２の並列充電器２１８の例と比較して、追加の構成要素及び／又は機能を含み得る。例えば、図３の例では、並列充電器３１８は、双方向の安定型電力変換器として動作するように構成され得る。したがって、並列充電器３１８は、外部電源から供給される（例えば、有線電力インターフェイス３４０を介して電源アダプタ３１０から供給される）電力を用いて蓄電装置３２４を充電するための第１の電力信号を選択的に生成するように構成されてもよく、及び／又は、（例えば、蓄電装置３２４から供給される電気エネルギを用いて）モバイルデバイス３０２に結合された外部デバイス３４２に電力を提供するための第２の電力信号を生成するように構成されてもよい。
並列充電器３１８は、並列充電器３１８と外部構成要素との間で電気エネルギの流れを方向付けるように構成された構成要素を含み得る。例えば、並列充電器３１８は電源スイッチ構造３３０を含んでもよい。図３の例に示すように、電源スイッチ構造３３０は、２つのバックトゥバック（back-to-back）接続型の負荷スイッチ３３２及びバックトゥバック接続型の負荷スイッチ３３４を含み得る。負荷スイッチ３３２及び３３４は、安定型の電力変換器３２６によって生成された電力信号を様々な宛先（例えば、無線電力モジュール３３６又は有線電力インターフェイス３４０を介して蓄電装置３２４及び外部デバイス３４２）を選択的に経由させることを可能にするとともに、安定型の電力変換器３２６が様々なソース（例えば、電源アダプタ３１０及び外部デバイス３４２）から受取った電気エネルギを用いて上記電力信号を生成することを可能にする、マルチプレクサとして機能し得る。一例として、負荷スイッチ３３２は、安定型の電力変換器３２６が有線電力インターフェイス３４０を介して電源アダプタ３１０から電気エネルギを選択的に得ることを可能にし得る。別の例として、負荷スイッチ３３４は、安定型の電力変換器３２６が外部デバイス３４２から電気エネルギを選択的に得ること又は外部デバイスに電気エネルギを選択的に供給することを可能にし得る。負荷スイッチ３３２及び３３４の例として、トランジスタ（例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（metal oxide semiconductor field effect transistor：ＭＯＳＦＥＴ）等）、真空管、論理ゲート、又はネットワークスイッチが含まれる。負荷スイッチ３３２及び３３４は、各々が２つのスイッチを含むものとして示されているが、いくつかの例では、負荷スイッチ３３２及び３３４の各々がスイッチを１つしか含まない場合もある。
モバイルデバイス３０２を以下の多種多様な充電シナリオで動作させることが望ましいだろう。具体的には、当該充電シナリオは、モバイルデバイス３０２が外部ソースから（例えば、有線電力インターフェイス３４０を介して電源アダプタ３１０から）電力を受取っているシナリオと、モバイルデバイス３０２が外部デバイスに電力を供給しているシナリオと、モバイルデバイス３０２が外部ソースから電力を受取り、同時に外部デバイスに電力を提供しているシナリオとを含む。このようなシナリオにおける電力伝送は、無線リンク（例えば、Ｑｉ規格を用いた無線充電を含む誘導無線充電）と有線リンク（例えば、ＵＳＢ電力供給（ＵＳＢ－ＰＤ）を含むユニバーサルシリアルバス（universal serial bus：ＵＳＢ（登録商標）））との両方を含む種々の接続タイプにわたって行なわれ得る。主充電器３１２及び並列充電器３１８はともに、双方向への電力伝送が可能であり得る。以下で説明するように、モバイルデバイス３０２は、各充電シナリオに最も効率的に対処するために主充電器３１２及び並列充電器３１８に動作を割り振ってもよい。
図３に示すように、モバイルデバイス３０２のスイッチ３３８は、主充電器３１２を無線電力モジュール３３６に選択的に接続することを可能にし得る。主充電器３１２及び並列充電器３１８は、共存する使用事例においても、ケーブル充電、ＵＳＢ ＯＴＧ／ヘッドセット、無線充電、逆無線充電、及び蓄電装置３２４の充電等の外部デバイス３４２の充電に対処し得る。主充電器３１２はまた、スイッチ３３８を介して外部デバイスを充電してもよく、又は、並列充電器３１８は、電源スイッチ構造３３０の負荷スイッチ３３４を介して外部デバイス３４２を充電してもよい。一例では、主充電器３１２は、蓄電装置３２４の標準ケーブル充電及び無線充電に対応し得るとともに、並列充電器３１８は、蓄電装置３２４の高速ケーブル充電と、電源スイッチ構造３３０を介した外部デバイス（例えば、ＵＳＢ ＯＴＧ／ヘッドセット又は逆無線充電）への電力供給とに対応し得る。図３の例では、内部充電、外部充電及び使用事例をすべて多重化するために３つの負荷スイッチ（３３２、３３４及び３３８）が存在する。
表１は、主充電器３１２及び並列充電器３１８の実現可能な充電シナリオ及び対応する動作のリストを示す。以下の説明では、頭字語ＵＳＢ ＣＨＧは、コンピュータ又はパワーブリックに結合されたＵＳＢケーブル等のＵＳＢケーブル充電のための主充電器を使用していることを表わす。パラレルＣＨＧは、電源アダプタ３１０等のプログラマブル電源によるＵＳＢケーブル充電のためにパラレル充電器３１８を使用していることを表わす。ＯＴＧは、ヘッドセット、フラッシュサムドライブ等のオンザゴーＵＳＢ負荷を表わす。ＷＬＣ Ｒｘは、通常の無線充電のための無線受信機を表わす。ＷＴｘは、逆無線充電のための無線送信機を表わす。
ＵＳＢ充電器がモバイルデバイス３０２に結合されており、蓄電装置３２４が「バッテリ切れ」（例えば、＜～２．６Ｖ）であるシナリオ１では、並列充電器３１８は、有線電力インターフェイス３４０等のＵＳＢ充電により蓄電装置３２４を充電するために用いられる。蓄電装置の電圧が低いので外部デバイス３４２の充電は行なわれない。
ＵＳＢ充電器がモバイルデバイス３０２に結合されており、ユーザが逆無線充電の使用を望んでいるシナリオ２では、主充電器３１２は、蓄電装置３２４を充電するために使用され得るとともに、並列充電器３１８は、無線電力モジュール３３６を介する逆無線充電のために使用され得る。
無線充電器がモバイルデバイス３０２に結合されているシナリオ３では、主充電器３１２は、無線電力モジュール３３６及びスイッチ３３８を介して蓄電装置３２４を充電するために使用され得る。
無線充電器がモバイルデバイス３０２ならびにＵＳＢオンザゴー（ＯＴＧ）外部デバイスに結合されているシナリオ４では、主充電器３１２は、無線電力モジュール３３６及びスイッチ３３８を介して無線充電し得るとともに、並列充電器３１８は、スイッチ３３８を介してＯＴＧデバイスに電力供給する。
ＵＳＢ ＯＴＧデバイスがモバイルデバイス３０２に結合されているシナリオ５－１では、並列充電器３１８がＯＴＧデバイスに電力供給し得る。しかしながら、主充電器３１２は、シナリオ５－２に示すように、並列充電器３１８と交互でＯＴＧデバイスに電力供給してもよい。
逆無線充電器デバイスがモバイルデバイス３０２に結合されているシナリオ６－１では、主充電器３１２は逆無線充電器に電力供給し得る。しかしながら、並列充電器３１８は、シナリオ６－２に示すように、主充電器３１２と交互で逆無線充電器に電力供給してもよい。
逆無線充電器デバイス及びＵＳＢ ＯＴＧデバイスがモバイルデバイス３０２に結合されているシナリオ７－１では、主充電器３１２は逆無線充電器に電力供給し得るとともに、並列充電器３１８はＯＴＧデバイスに電力供給し得る。しかしながら、並列充電器３１８は、シナリオ７－２に示すように、主充電器３１２と交互で、逆無線充電器および主充電器に電力供給して、ＵＳＢ ＯＴＧデバイスに電力供給してもよい。
シナリオ８は、電源アダプタ３１０を含むデバイスがいずれも結合されていないシナリオを示す。
Figure 0007668870000001
図４は、本開示の例に従った、１つ以上の蓄電装置に電荷を提供する並列充電器回路の例示的な動作を示すフロー図である。図４に示される動作は、説明のために、図３のモバイルデバイス３０２の文脈で記載される。しかしながら、他のモバイルデバイスが図４の動作を実行してもよい。
第１の期間中、モバイルデバイス３０２の主充電器３１２は、電源３１０から受取った電気エネルギを用いて蓄電装置３２４を充電するための第１の電力信号を生成し得る（４０２）。例えば、ＵＳＢ充電器がモバイルデバイス３０２に結合されており、ユーザが逆無線充電を使用することを望む場合、蓄電装置３２４を充電するために主充電器３１２が用いられ得るとともに、無線電力モジュール３３６を介する逆無線充電のために並列充電器３１８が用いられ得、主充電器３１２は、有線電力インターフェイス３４０を介して電源アダプタ３１０から受取った電気エネルギを用いて蓄電装置３２４を充電するための電力信号を生成し得る。
（例えば、第１の期間とは異なっており、第１の期間とは重ならない）第２の期間中、モバイルデバイス３０２の並列充電器３１８が蓄電装置３２４を充電するための電力信号を生成することが望ましい場合がある。例えば、ＵＳＢ充電器がモバイルデバイス３０２に結合されており、蓄電装置３２４が「バッテリ切れ」であり、有線電力インターフェイス３４０等のＵＳＢ充電により蓄電装置３２４を充電するために並列充電器３１８が使用され得る場合、モバイルデバイス３０２の並列充電器３１８が蓄電装置３２４を充電するための第２の電力信号を生成することが望ましい可能性がある。第２の電力信号を生成するために、並列充電器３１８は、蓄電装置３２４を充電する充電電流を決定し得る（４０４）。例えば、並列充電器３１８のコントローラ３２０は、ＩＰＳＤについて所望の値を決定し得る。一例として、コントローラ３２０は、上述のように１Ｃ充電レート等の蓄電装置３２４の容量に基づいて充電電流を決定してもよい。いくつかの例では、コントローラ３２０によって決定される充電電流は、第１の期間中に主充電器３１２によって提供される充電電流と同じであり得る。いくつかの例では、コントローラ３２０によって決定される充電電流は、第１の期間中に主充電器３１２によって提供される充電電流とは異なっている可能性もある。
並列充電器３１８は、蓄電装置３２４に流れる総電流量を決定し得る（４０６）。当該総電流量は、並列充電器３１８によって供給される電流から電気負荷によって低減される電流を減じた電流を含む。例えば、コントローラ３２０は、蓄電装置３２４に流れる総電流量（例えば、ＩＰＳＤ）を表わす電流センサ３２２から受信した信号に基づいて、蓄電装置３２４に流れる電流の量を決定してもよい。
並列充電器３１８は、第１の期間と重ならない第２の期間中に、電源３１０から受取った電気エネルギを用いて、決定された総電流量に基づいて、決定された充電電流で蓄電装置３２４を充電するための第２の電力信号を生成し得る（４０８）。例えば、コントローラ３２０は、ＩＰＳＤを当該決定された充電電流に近づけるために、ＩＰＣを増加又は減少させるように、並列充電器３１８の安定型の電力変換器３２６の１つ以上のスイッチのデューティサイクルを調整してもよい。
（例えば、第２の期間とは異なっており、第２の期間と重ならない）第３の期間中に、モバイルデバイス３０２の並列充電器３１８が、外部デバイス（例えば、図３の外部デバイス３４２）に提供されるべき電力信号を生成することが望ましい場合もある。例えば、無線充電器がモバイルデバイス３０２ならびにＵＳＢオンザゴー（ＯＴＧ）外部デバイスに結合されており、主充電器３１２が無線電力モジュール３３６及びスイッチ３３８を介して無線充電し得るとともに、並列充電器３１８がスイッチ３３８を介してＯＴＧデバイスに電力供給し得る場合、モバイルデバイス３０２の並列充電器３１８が、外部デバイス３４２（例えば、ＯＴＧデバイス）に出力されるべき第３の電力信号を生成することが望ましい可能性がある。したがって、並列充電器３１８は、第２の期間と重ならない第３の期間中に、蓄電装置３２４から供給される電気エネルギを用いて、デバイスに結合されている外部デバイスに電力供給するための第３の電力信号を生成し得る（４１０）。
図５は、本開示の例に従ったモバイルデバイス及び電源アダプタの例を概略的に示す図である。いくつかの例では、システム５００は、図１のシステム１００及び／又は図２のシステム２００及び／又は図３のシステム３００の例と見なされ得る。図５に示すように、モバイルデバイス５０２は、処理回路５０８と、主充電器５１２と、並列充電器５１８と、電流センサ５２２と、蓄電装置５２４と、無線電力モジュール５３６と、スイッチ５３８とを含み得る。処理回路５０８、主充電器５１２、並列充電器５１８、電流センサ５２２、及び蓄電装置５２４はそれぞれ、少なくとも、図２の処理回路２０８、主充電器２１２、並列充電器２１８、電流センサ２２２、及び蓄電装置２２４、ならびに図３の処理回路３０８、主充電器３１２、並列充電器３１８、電流センサ３２２、及び蓄電装置３２４と同様の動作を実行し得る。モバイルデバイス５０２は外部デバイス５４２と結合し得る。
モバイルデバイスでは、特に充電中等のＵＳＢ経路において過電圧保護（over voltage protection：ＯＶＰ）が有用であり得る。したがって、いくつかのモバイルデバイスは、ＯＶＰスイッチ等のＯＶＰ保護構成要素をＵＳＢ経路に含み得る。このようなＯＶＰスイッチを含めることにより、部品数の増加及び基板面積の使用等の１つ以上の不利点が生じる可能性がある。本開示の１つ以上の技術に従うと、モバイルデバイス５０２を通る電力フローは、負荷スイッチ５３２／５３４のうちのあるスイッチがＯＶＰ保護をもたらし得るように構成され得る。したがって、モバイルデバイス５０２は、追加のＯＶＰ保護構成要素を含める必要なしにＯＶＰ保護を組込み得る。図５に示すように、負荷スイッチ５３２のスイッチ５４４はＯＶＰ機能を提供し得る。
図５の例では、電源アダプタ５１０とモバイルデバイス５０２との間で有線電力インターフェイス５４０を介して受取られる電力についての電力の流れ全体が、ここで並列充電器５１８を通過する。電源アダプタ５１０から有線電力インターフェイス５４０を通過する電流はＯＶＰスイッチ５４を通過する。無線充電器がモバイルデバイス５０２に結合されている上述のシナリオ３と同様の例示的な状況では、無線電力モジュール５３６及びスイッチ５３８を介して蓄電装置５２４を充電するために主充電器５１２が使用され得る。ＵＳＢ充電器がモバイルデバイス５０２に結合されており、ユーザが外部デバイス５４２のために逆無線充電を使用することを望む上述のシナリオ２のような例示的な状況では、電力を有線電力インターフェイス５４０からＯＶＰスイッチ５４４を介して主充電器５１２に、さらには蓄電装置５２４に送ることによって蓄電装置５２４を充電するために、主充電器５１２が使用され得る。また、負荷スイッチ５３４を介して無線電力モジュール３３６に、さらには無線で外部デバイス５４２に逆無線充電するために、並列充電器５１８が使用され得る。
電源アダプタ５１０は、第１の対の負荷スイッチ５３２内のＯＶＰスイッチ５４４において並列充電器５１８に直接結合され得る。ＯＶＰスイッチ５４０を通過した後、ＩＢＵＳ＿ＩＮは、安定型の電力変換器５２６を通過し、蓄電装置５２４に到達し得る。又は、ＩＢＵＳ＿ＩＮは、蓄電装置５２４及び外部デバイス５４２の充電に関して上述したシナリオに応じて、並列充電器５１８を通って主充電器５１２に到達し得る。
以下の番号付けされた例は本開示の１つ以上の局面を例示し得る。
例１：デバイスは、蓄電装置と、電気負荷と、第１の安定型電力変換器とを備え、当該第１の安定型電力変換器は、第１の期間中に、当該デバイスの外部にある電源から受取った電気エネルギを用いて、当該蓄電装置を充電するための第１の電力信号を生成するように構成された構成要素を含み、当該デバイスはさらに、第２の安定型電力変換器を備え、当該第２の安定型電力変換器は、当該蓄電装置を充電する充電電流を決定するように構成された構成要素と、当該蓄電装置に流れる総電流量を決定するように構成された構成要素とを含み、当該総電流量は、当該第２の安定型電力変換器によって供給される電流から当該電気負荷によって低減される電流を減じた電流を含み、当該第２の安定型電力変換器はさらに、当該第１の期間と重ならない第２の期間中に、当該電源から受取った電気エネルギを用いて、当該決定された総電流量に基づいて、当該決定された充電電流で当該蓄電装置を充電するための第２の電力信号を生成するように構成された構成要素を含む。
例２：例１のデバイスにおいては、当該第２の安定型電力変換器は、双方向安定型電力変換器を含み、当該双方向安定型電力変換器の構成要素はさらに、当該第２の期間と重ならない第３の期間中に、当該蓄電装置から供給された電気エネルギを用いて、当該デバイスに結合された外部デバイスに電力供給するための第３の電力信号を生成するように構成される。
例３：例１又は例２のデバイスにおいては、当該第２の安定型電力変換器はさらに、当該電源から受取った当該電気エネルギを用いて、当該蓄電装置を充電するための当該第２の電力信号を生成するように構成されたバックコンバータと、当該バックコンバータに電気的に結合されたコントローラとを備え、当該コントローラは、当該バックコンバータが、当該決定された充電電流及び当該電気負荷によって低減された当該電流に等しい電流の量で当該第２の電力信号を生成するように、当該決定された総電流量に基づいて当該バックコンバータのデューティサイクルを制御する。
例４：例３のデバイスは、当該蓄電装置に流れる当該総電流量を表わす信号を生成するように構成された電流センサをさらに備え、当該コントローラは、当該電流センサによって生成される当該信号に基づいて、当該蓄電装置に流れる当該総電流量を決定するように構成される。
例５：例３又は例４のデバイスにおいては、当該コントローラは、１Ｈｚ～１００ＫＨｚの周波数で当該バックコンバータの当該デューティサイクルを更新する。
例６：例２から例５のいずれか１つのデバイスは、当該第２の安定型電力変換器と当該電源との間に電気的に結合される１つ以上の負荷スイッチの第１のセットと、当該第２の安定型電力変換器と当該外部デバイスとの間に電気的に結合される１つ以上の負荷スイッチの第２のセットとをさらに備える。
例７：例６のデバイスにおいては、当該負荷スイッチの第１のセットは、当該電源から受取った当該電気エネルギを当該第２の安定型電力変換器に方向付けるように構成され、当該負荷スイッチの第２のセットは、当該第３の電力信号を当該第２の安定型電力変換器から当該外部デバイスに方向付けるように構成される。
例８：例６のデバイスにおいては、当該負荷スイッチの第１のセットのうちの特定のスイッチは、過電圧保護スイッチとして動作するように構成され、当該第１の電力信号を生成するために当該第１の安定型電力変換器によって用いられる当該電気エネルギは、当該特定のスイッチを通って流れる。
例９：例２～例８のいずれか１つのデバイスはさらに、有線電力インターフェイスを備え、当該第１の電力信号を生成するために当該第１の安定型電力変換器によって用いられる当該電気エネルギは、当該有線電力インターフェイスを通って流れ、当該デバイスはさらに、無線電力モジュールを備え、当該第３の電力信号は、当該無線電力モジュールを介して当該外部デバイスに出力される。
例１０：例１～例９のいずれか１つのデバイスにおいては、当該電気負荷は、処理回路及びディスプレイのうちの１つ以上を含む。
例１１：例１～例１０のいずれか１つのデバイスにおいては、当該蓄電装置は、第１の蓄電装置と、当該第１の蓄電装置と電気的に並列に結合された第２の蓄電装置とを含み、当該第２の蓄電装置は当該第１の蓄電装置とは異なる蓄電容量を有する。
例１２：方法は、第１の安定型電力変換器によって、第１の期間中に、電源から受取った電気エネルギを用いて、蓄電装置を充電するための第１の電力信号を生成するステップと、第２の安定型電力変換器によって、当該蓄電装置を充電する充電電流を決定するステップと、当該第２の安定型電力変換器によって、当該蓄電装置に流れる総電流量を決定するステップとを含み、当該総電流量は、当該第２の安定型電力変換器によって供給される電流から電気負荷によって低減される電流を減じた電流を含み、当該方法はさらに、当該第２の安定型電力変換器によって、当該第１の期間と重ならない第２の期間中に、当該電源から受取った電気エネルギを用いて、当該決定された総電流量に基づいて、当該決定された充電電流で当該蓄電装置を充電するための第２の電力信号を生成するステップを含む。
例１３：例１２の方法はさらに、双方向安定型電力変換器を含む当該第２の安定型電力変換器によって、当該第２の期間と重ならない第３の期間中に、当該蓄電装置から供給される電気エネルギを用いて、蓄電装置、第１の安定型電力変換器、および、第２の安定型電力変換器を含むデバイスに結合された外部デバイスに電力供給するための第３の電力信号を生成するステップをさらに含む。
例１４：例１２又は例１３の方法においては、当該第２の安定型電力変換器は、当該電源から受取った当該電気エネルギを用いて当該蓄電装置を充電するための当該第２の電力信号を生成するバックコンバータをさらに備え、当該方法はさらに、当該バックコンバータが、当該決定された充電電流及び当該電気負荷によって低減された当該電流に等しい電流の量で当該第２の電力信号を生成するように、当該バックコンバータに電気的に結合されたコントローラによって、当該決定された総電流量に基づいて当該バックコンバータのデューティサイクルを制御するステップを含む。
例１５：例１４の方法はさらに、当該蓄電装置に流れる当該総電流量を表わす信号を電流センサによって生成するステップをさらに含み、当該コントローラは、当該電流センサによって生成される当該信号に基づいて、当該蓄電装置に流れる当該総電流量を決定するように構成される。
例１６：例１４又は例１５の方法はさらに、当該コントローラによって、当該バックコンバータのデューティサイクルを１Ｈｚ～１００ＫＨｚの周波数で更新するステップをさらに含む。
例１７：例１３の方法はさらに、当該第２の安定型電力変換器と当該電源との間に電気的に結合された１つ以上の負荷スイッチの第１のセットによって、当該第２の安定型電力変換器の外部にある当該電源から受取った当該電気エネルギを方向付けるステップと、当該第２の安定型電力変換器と１つ以上の外部デバイスとの間に電気的に結合された１つ以上の負荷スイッチの第２のセットによって、当該第３の電力信号を当該蓄電装置から当該１つ以上の外部デバイスに方向付けるステップとをさらに含む。
例１８：例１～例１７のいずれかの組合わせである。
上述の記載は、説明の目的で、特定の実現例を参照しながら説明されてきた。しかしながら、上述の例示的な説明は、網羅的であること、又は開示される主題の実現例を開示される厳密な形態に限定することを意図するものではない。上述の教示を考慮して多くの変更及び変形が可能である。実現例は、開示される主題の実現例の原理及びそれらの実際の適用例を説明するために選択及び記載されたものであり、これにより、他の当業者が、それらの実現例と、企図される特定の用途に適し得るように様々に変更が加えられた様々な実現例とを利用することが可能となる。

Claims (20)

  1. デバイスであって、
    蓄電装置と、
    電気負荷と、
    第１の安定型電力変換器とを備え、前記第１の安定型電力変換器は、第１の期間中に、前記デバイスの外部にある電源から受取った電気エネルギを用いて、前記蓄電装置を充電するための第１の電力信号を生成するように構成された構成要素を含み、前記デバイスはさらに、
    第２の安定型電力変換器を備え、前記第２の安定型電力変換器は、
    前記蓄電装置を充電する充電電流を決定するように構成された構成要素と、
    前記蓄電装置に流れる総電流量を決定するように構成された構成要素とを含み、前記総電流量は、前記第２の安定型電力変換器によって供給される電流から前記電気負荷によって低減される電流を減じた電流を含み、前記第２の安定型電力変換器はさらに、
    前記第１の期間と重ならない第２の期間中に、前記電源から受取った電気エネルギを用いて、前記決定された総電流量に基づいて、前記決定された充電電流で前記蓄電装置を充電するための第２の電力信号を生成するように構成された構成要素を含み、
    前記第２の電力信号は、前記電気負荷の動的電力使用量を補償するように、前記電気負荷によって低減される電流が増大すると前記第２の安定型電力変換器によって供給される電流を増加させる一方で、前記電気負荷によって低減される電流が減少すると前記第２の安定型電力変換器によって供給される電流を減少させるように生成される、デバイス。
  2. 前記第２の安定型電力変換器は、双方向安定型電力変換器を含み、前記双方向安定型電力変換器の構成要素はさらに、前記第２の期間と重ならない第３の期間中に、前記蓄電装置から供給された電気エネルギを用いて、前記デバイスに結合された外部デバイスに電力供給するための第３の電力信号を生成するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
  3. 前記第２の安定型電力変換器はさらに、
    前記電源から受取った前記電気エネルギを用いて、前記蓄電装置を充電するための前記第２の電力信号を生成するように構成されたバックコンバータと、
    前記バックコンバータに電気的に結合されたコントローラとを備え、前記コントローラは、前記バックコンバータが、前記決定された充電電流及び前記電気負荷によって低減された前記電流に等しい電流の量で前記第２の電力信号を生成するように、前記決定された総電流量に基づいて前記バックコンバータのデューティサイクルを制御する、請求項１に記載のデバイス。
  4. 前記蓄電装置に流れる前記総電流量を表わす信号を生成するように構成された電流センサをさらに備え、前記コントローラは、前記電流センサによって生成される前記信号に基づいて、前記蓄電装置に流れる前記総電流量を決定するように構成される、請求項３に記載のデバイス。
  5. 前記コントローラは、１Ｈｚ～１００ＫＨｚの周波数で前記バックコンバータの前記デューティサイクルを更新する、請求項４に記載のデバイス。
  6. 前記第２の安定型電力変換器と前記電源との間に電気的に結合される１つ以上の負荷スイッチの第１のセットと、
    前記第２の安定型電力変換器と前記外部デバイスとの間に電気的に結合される１つ以上の負荷スイッチの第２のセットとをさらに備える、請求項２に記載のデバイス。
  7. 前記負荷スイッチの第１のセットは、前記電源から受取った前記電気エネルギを前記第２の安定型電力変換器に方向付けるように構成され、
    前記負荷スイッチの第２のセットは、前記第３の電力信号を前記第２の安定型電力変換器から前記外部デバイスに方向付けるように構成される、請求項６に記載のデバイス。
  8. 前記負荷スイッチの第１のセットのうちの特定のスイッチは、過電圧保護スイッチとして動作するように構成され、前記第１の電力信号を生成するために前記第１の安定型電力変換器によって用いられる前記電気エネルギは、前記特定のスイッチを通って流れる、請求項６に記載のデバイス。
  9. 前記デバイスはさらに、
    有線電力インターフェイスを備え、前記第１の電力信号を生成するために前記第１の安定型電力変換器によって用いられる前記電気エネルギは、前記有線電力インターフェイスを通って流れ、前記デバイスはさらに、
    無線電力モジュールを備え、前記第３の電力信号は、前記無線電力モジュールを介して前記外部デバイスに出力される、請求項２に記載のデバイス。
  10. 前記電気負荷は、処理回路及びディスプレイのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のデバイス。
  11. 前記蓄電装置は、第１の蓄電装置と、前記第１の蓄電装置と電気的に並列に結合された第２の蓄電装置とを含み、前記第２の蓄電装置は前記第１の蓄電装置とは異なる蓄電容量を有する、請求項１に記載のデバイス。
  12. 方法であって、
    第１の安定型電力変換器によって、第１の期間中に、電源から受取った電気エネルギを用いて、蓄電装置を充電するための第１の電力信号を生成するステップと、
    第２の安定型電力変換器によって、前記蓄電装置を充電する充電電流を決定するステップと、
    前記第２の安定型電力変換器によって、前記蓄電装置に流れる総電流量を決定するステップとを含み、前記総電流量は、前記第２の安定型電力変換器によって供給される電流から電気負荷によって低減される電流を減じた電流を含み、前記方法はさらに、
    前記第２の安定型電力変換器によって、前記第１の期間と重ならない第２の期間中に、前記電源から受取った電気エネルギを用いて、前記決定された総電流量に基づいて、前記決定された充電電流で前記蓄電装置を充電するための第２の電力信号を生成するステップを含み、
    前記第２の電力信号は、前記電気負荷の動的電力使用量を補償するように、前記電気負荷によって低減される電流が増大すると前記第２の安定型電力変換器によって供給される電流を増加させる一方で、前記電気負荷によって低減される電流が減少すると前記第２の安定型電力変換器によって供給される電流を減少させるように生成される、方法。
  13. 双方向安定型電力変換器を含む前記第２の安定型電力変換器によって、前記第２の期間と重ならない第３の期間中に、前記蓄電装置から供給される電気エネルギを用いて、前記蓄電装置、前記第１の安定型電力変換器、および、前記第２の安定型電力変換器を含むデバイスに結合された外部デバイスに電力供給するための第３の電力信号を生成するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記第２の安定型電力変換器は、前記電源から受取った前記電気エネルギを用いて前記蓄電装置を充電するための前記第２の電力信号を生成するバックコンバータをさらに備え、前記方法はさらに、
    前記バックコンバータが、前記決定された充電電流及び前記電気負荷によって低減された前記電流に等しい電流の量で前記第２の電力信号を生成するように、前記バックコンバータに電気的に結合されたコントローラによって、前記決定された総電流量に基づいて前記バックコンバータのデューティサイクルを制御するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
  15. 前記蓄電装置に流れる前記総電流量を表わす信号を電流センサによって生成するステップをさらに含み、前記コントローラは、前記電流センサによって生成される前記信号に基づいて、前記蓄電装置に流れる前記総電流量を決定するように構成される、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記コントローラによって、前記バックコンバータのデューティサイクルを１Ｈｚ～１００ＫＨｚの周波数で更新するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記第２の安定型電力変換器と前記電源との間に電気的に結合された１つ以上の負荷スイッチの第１のセットによって、前記第２の安定型電力変換器の外部にある前記電源から受取った前記電気エネルギを方向付けるステップと、
    前記第２の安定型電力変換器と１つ以上の外部デバイスとの間に電気的に結合された１つ以上の負荷スイッチの第２のセットによって、前記第３の電力信号を前記蓄電装置から前記１つ以上の外部デバイスに方向付けるステップとをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
  18. デバイスであって、
    蓄電装置と、
    電気負荷と、
    第１の期間中に、前記デバイスの外部にある電源から受取った電気エネルギを用いて、前記蓄電装置を充電するための第１の電力信号を生成するための第１の回路と、
    第２の回路とを備え、前記第２の回路は、
    前記蓄電装置を充電する充電電流を決定し、
    前記蓄電装置に流れる総電流量を決定するためのものであり、前記総電流量は、前記第２の回路によって供給される電流から前記電気負荷によって低減される電流を減じた電流を含み、前記第２の回路はさらに、
    前記第１の期間と重ならない第２の期間中に、前記電源から受取った電気エネルギを用いて、前記決定された総電流量に基づいて、前記決定された充電電流で前記蓄電装置を充電するための第２の電力信号を生成するためのものであり、
    前記第２の電力信号は、前記電気負荷の動的電力使用量を補償するように、前記電気負荷によって低減される電流が増大すると前記第２の回路によって供給される電流を増加させる一方で、前記電気負荷によって低減される電流が減少すると前記第２の回路によって供給される電流を減少させるように生成される、デバイス。
  19. 前記第２の回路は、前記第２の期間と重ならない第３の期間中に、前記蓄電装置から供給される電気エネルギを用いて、前記デバイスに結合された外部デバイスに電力供給するための第３の電力信号を生成するための第３の回路を備える、請求項１８に記載のデバイス。
  20. 前記第２の回路はさらに、
    前記電源から受取った前記電気エネルギを用いて、前記蓄電装置を充電するための前記第２の電力信号を生成するための第３の回路と、
    前記第３の回路に電気的に結合された第４の回路とを備え、前記第４の回路は、前記第３の回路が、前記決定された充電電流及び前記電気負荷によって低減された電流に等しい電流の量で前記第２の電力信号を生成するように、前記決定された総電流量に基づいて前記第３の回路のデューティサイクルを制御するためのものである、請求項１８に記載のデバイス。
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