供电控制方法及供电控制框架与流程

本公开涉及供电，尤其涉及一种供电控制方法及供电控制框架。

背景技术：

1、随着mini pc、htpc、nas、工业计算机、网络通信设备、边缘计算设备及其它小型电子产品的发展，圆头dc接口仍是广泛采用的外置供电方式。不同产品通常采用9v、12v、19v、20v或其它输入电压平台，并配套相应功率等级、接口规格及线材的适配器。传统方案通常以固定输出适配器与特定受电设备一一配套。产品立项时，设计人员主要依据设备额定功率、输入电压、结构空间和工业设计要求选择接口及适配器，并通过不同孔径、不同中心针结构或其它机械特征降低误插风险。

2、在传统模式下，一种固定输出电压往往对应一套相对独立的供电平台。该平台不仅包括适配器本体，还包括不同国家或地区的ac cable、dc cable、插头、插座、认证资料、bom、库存、包装、产线工装和售后备件体系。随着产品线和产品代际增加，企业内部容易形成多个额定电压、多个功率等级和多个接口尺寸并存的碎片化状态。相近功率或相近尺寸的方案可能重复开发，研发、测试、生产及售后环节需要准备多种适配器，采购与库存管理复杂度持续增加。由于不同项目通常独立决策，接口尺寸容易呈无规则扩散状态。即使某些尺寸可以复用，也可能因缺乏统一参考体系而再次新增规格，难以形成可管理、可持续演进的企业内部dc供电生态。

3、同时，现有圆头dc适配器通常采用固定输出模式。例如，面向正常工作状态设计的19v或20v适配器，在设备进入睡眠、现代待机、软关机或其它低负载状态后，仍维持固定高压输出。适配器无法获知受电设备当前运行状态，也无法根据设备实际需求调整目标输出。此时，适配器可能处于轻载效率较低的工作区域，受电设备前级电源转换链路仍承受较大的输入输出压差，从而限制适配器与整机组合后的低功耗优化空间。

4、因此，传统固定输出方式在满足erp、energy star或企业内部能效目标时，通常只能分别优化适配器本体和设备内部电源，而缺少适配器与受电设备协同调整的控制手段，无法统一供电控制框架。

技术实现思路

1、本公开实施例的主要目的在于提出一种基于双源经验的供电控制方法、系统及电子设备，以解决上述问题。

2、为实现上述目的，本公开实施例的第一方面提出了一种供电控制方法，应用于供电控制框架，所述供电控制框架包括受电设备、控制信号路径以及供电设备，所述控制信号路径复用直流dc接口中的既有信号路径，所述方法包括：

3、所述受电设备根据设备数据生成供电控制信息，其中，所述设备数据包括所述受电设备自身的产品属性、运行状态以及控制策略中的至少一种，所述供电控制信息用于指示所述受电设备当前的供电控制意图；

4、所述受电设备基于所述控制信号路径将所述供电控制信息发送至所述供电设备，其中，所述供电控制信息形成的控制信息流由所述受电设备指向所述供电设备，所述控制信息流与所述供电设备经主供电路径向所述受电设备传输电能的能量流方向相反；

5、所述供电设备根据预设控制规则解析所述供电控制信息以得到目标输出，其中，所述目标输出包括输出电压、输出电流、输出功率或者供电状态中的至少一种；

6、所述供电设备将输出建立或调整至所述目标输出，通过所述主供电路径向所述受电设备传输电能；

7、当所述供电控制意图发生变化时，所述受电设备重新形成所述供电控制信息并经所述控制信号路径传递至所述供电设备，所述供电设备重新解析并调整所述目标输出。

8、在一些实施例中，所述运行状态包括正常工作状态、待机保持状态以及节能状态；

9、当所述供电控制信息指示所述受电设备处于所述正常工作状态时，所述供电设备确定第一目标输出；

10、当所述供电控制信息指示所述受电设备处于所述待机保持状态时，所述供电设备确定第二目标输出，其中，所述待机保持状态为所述受电设备处于非正常工作状态但仍需维持部分系统功能、存储状态或唤醒能力的运行阶段，所述第二目标输出的功耗低于所述第一目标输出的功耗；

11、当所述供电控制信息指示所述受电设备满足预设节能条件而处于所述节能状态时，所述供电设备确定第三目标输出，所述第三目标输出的功耗低于所述第二目标输出的功耗。

12、在一些实施例中，所述方法还包括：

13、当所述受电设备处于所述待机保持状态时，所述受电设备根据是否满足所述预设节能条件请求进入所述节能状态；当所述受电设备产生恢复运行条件时，所述受电设备重新形成与所述正常工作状态对应的供电控制信息，以使所述供电设备将所述目标输出恢复至所述第一目标输出，其中，由所述节能状态恢复时不经过所述第二目标输出对应的中间档位；

14、所述受电设备与所述供电设备建立连接之后，所述供电设备对所述受电设备的接入进行连接确认，并在完成连接确认后按照预设策略建立默认输出，以通过所述主供电路径向所述受电设备供电；当所述受电设备进入所述正常工作状态后，所述受电设备形成与所述正常工作状态对应的供电控制信息，所述供电设备根据该供电控制信息将所述输出维持于所述第一目标输出。

15、在一些实施例中，所述既有信号路径为所述直流dc接口中原本用于连接检测、适配器识别、输出使能或防带电插拔中的至少一种辅助功能的信号路径，在保留所述既有信号路径原有辅助功能的基础上，将所述既有信号路径扩展为承载所述供电控制信息的所述控制信号路径；

16、其中，所述供电控制信息包括静态电平、阻抗状态、脉冲、频率、占空比、模拟量、数字编码中的至少一种，所述控制信号路径为单线路径或多线路径。

17、在一些实施例中，所述供电设备设置有上拉支路和控制信号采样单元，所述受电设备设置有下拉网络，所述下拉网络包括默认下拉支路以及所述至少一个可控并联下拉支路，所述上拉支路与所述下拉网络经所述控制信号路径形成分压结构，所述受电设备基于所述控制信号路径将所述供电控制信息发送至所述供电设备，包括：

18、所述受电设备通过控制所述可控并联下拉支路的导通状态，改变所述下拉网络的等效下拉阻抗，使所述分压结构的控制信号节点形成与所述供电控制信息对应的不同控制电压；

19、所述控制信号采样单元采集所述控制信号节点的控制电压作为所述供电控制信息并基于所述控制信号路径发送至所述供电设备。

20、在一些实施例中，在所述受电设备未连接时，所述控制信号节点由所述上拉支路保持于预设未连接电平；当所述受电设备接入后，所述默认下拉支路与所述上拉支路形成分压，所述供电设备根据所述控制信号节点的电压变化识别所述受电设备的接入并确定默认输出；

21、当所述受电设备的控制单元未供电、未初始化或处于关机状态时，所述受电设备通过所述默认下拉支路维持预设控制状态对应的等效下拉阻抗，以使所述控制信号节点形成与所述默认输出对应的控制电压；

22、当所述受电设备的控制单元工作后，所述控制单元根据所述受电设备当前的运行状态控制所述至少一个可控并联下拉支路中的部分或全部导通，以改变所述等效下拉阻抗，形成与当前的供电控制意图对应的控制电压。

23、在一些实施例中，所述供电设备根据预设控制规则解析所述供电控制信息以得到目标输出，包括：

24、所述供电设备解析所述控制信号节点的控制电压，并将采样结果与多个预设识别窗口分别进行比较，以确定当前控制状态，根据所述当前控制状态确定目标输出，其中，各个所述预设识别窗口分别对应不同的供电控制意图，相邻所述预设识别窗口之间设置有容差区间以及未定义区域；

25、当所述采样结果落入所述未定义区域时，所述供电设备将当前控制状态判定为异常状态，维持当前输出或回退至默认输出，并对所述控制电压进行重新采样确认；

26、其中，所述预设识别窗口的阈值以及所述容差区间根据供电电压、阻值误差、线缆压降、噪声以及采样精度中的至少一种进行配置；所述当前控制状态的数量通过增加所述可控并联下拉支路的数量、采用多级编码、连续可变阻抗或数字编码中的至少一种方式进行扩展。

27、在一些实施例中，所述供电设备将输出建立或调整至所述目标输出，包括：

28、所述供电设备对调整后的输出进行稳定性确认，当确认所述输出稳定于所述目标输出时完成本次输出调节；当确认过程中识别到输出异常或所述控制信号异常时，所述供电设备将所述输出回退至调整前的输出或默认输出。

29、在一些实施例中，所述供电设备根据预设控制规则解析所述供电控制信息以得到目标输出，包括：

30、所述供电设备对获取到的所述供电控制信息，根据预设映射关系、阈值规则、状态机或控制算法中的至少一种预设控制规则进行解析，确定与所述供电控制信息对应的目标输出；

31、其中，所述目标输出对应至少两个离散输出等级，或者对应n档可调输出、连续可调输出或近似连续可调输出，n为大于等于3的整数；

32、所述供电设备将输出建立或调整至所述目标输出，包括：所述供电设备通过反馈基准调整、脉宽调制pwm控制、数模转换dac控制或数字电源控制中的至少一种输出调节方式，控制主功率变换单元将输出建立、保持或切换至所述目标输出对应的供电状态。

33、为实现上述目的，本公开实施例的第二方面提出了一种供电控制框架，所述供电控制框架执行上述第一方面实施例所述的供电控制方法。

34、本公开实施例的有益效果包括：

35、受电设备根据设备数据生成供电控制信息，受电设备基于控制信号路径将供电控制信息发送至供电设备，供电设备根据预设控制规则解析供电控制信息以得到目标输出，供电设备将输出建立或调整至目标输出，通过主供电路径向受电设备传输电能，当供电控制意图发生变化时，受电设备重新形成供电控制信息并经控制信号路径传递至供电设备，供电设备重新解析并调整目标输出，形成动态的闭环控制链路，因此，针对不同产品平台均能够提供统一的供电控制框架，实现不同设备类型及不同运行状态下的自适应供电。同时，控制信号路径复用直流dc接口中的既有信号路径，能够保持现有架构并具备持续扩展能力。