多口快速充电器的智能功率分配方法与流程

1.本发明涉及多接口快速充电器领域，特别涉及一种多口快速充电器的智能功率分配方法。


背景技术：

2.随着快充技术和功率器件的快速发展，小体积、多口、支持多种快速充电协议的快充产品广受欢迎，因此，支持快速充电协议的多口输出功率分配成为刚性需求。而输出功率的分配与被充电设备所需的功率、前级的总输出功率等因素密切相关，如何在被充电设备所需功率和充电设备自身功率限制及其他因素(如温度)之间实时调整、均衡是亟待解决的问题。目前技术方案都是基于固定的功率分配表实现的——即每个输出口固定快充协议的某个功率档位，多口接入时根据功率分配表分配输出。
3.现有技术中的多口快速充电器根据固定的功率分配表分配多口输出功率，因此，无法做到自由功率分配。例如，一个最大输出功率为120w的双口快速充电器，按照快充协议pd3.0标准，可以实现单口使用时每个口最大100w，双口同时使用情况下，则各60w，无法做到自由的功率分配组合(如90w 30w，100w 20w等)，给多设备充电的效率比较低，此外，大多含电池的智能设备的充电功率是变化的(一般来说会随着自身电量的升高或温度的升高而降低所需的充电功率)。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种多口快速充电器的智能功率分配方法，以解决至少一个上述技术问题。
5.为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种多口快速充电器的智能功率分配方法，包括：
6.所述多口快速充电器的前级ac-dc输出的可供分配的最大功率p
max
、输出端口个数n，所述多口快速充电器包括n个内置pd控制器的mcu，所述mcu之间通过通信总线彼此通信，按下述方式动态调节所述n个输出端口的输出功率：
7.当第一个待充电的充电设备m接入输出端口m时，充电设备m在与输出端口m对应的mcu握手或通信完成后发出充电需求，请求输出功率pm；输出端口m对应的mcu根据p
max
提供实际输出功率p
mm
到输出端口m，且作为主机通过总线向其他mcu实时回报当前提供给充电设备m的功率p
mm
；
8.当有新的一个待充电的充电设备i接入输出端口i时，输出端口i对应的mcu根据可分配功率p
max-∑p
out
和充电设备i的充电需求提供实际输出功率p
ii
到输出端口i，其中，∑p
out
是已经分配出去的输出功率；
9.其中，提供到输出端口i的实际输出功率p
ii
通过下述方式确定：
10.情形一：如果p
max-∑p
out
＞0，充电设备i在与其接入的输出端口i对应的mcu握手或通信完成后发出充电需求，请求输出功率pi；输出端口i对应的mcu根据p
max
提供实际输出功
率p
mm
到输出端口m，且作为主机通过总线向其他mcu实时回报当前提供给充电设备m的功率p
mm
；
11.情形二：如果p
max-∑p
out
≤0，与充电设备i接入的输出端口i对应的mcu不对充电设备i提供任何输出，仅不断监听通信总线检查可分配功率，直到可分配的功率满足新设备的最低功率请求，才进行所述情形一中的步骤。
12.优选地，无设备插入空载时，所有的mcu控制各自的电源指示灯根据可供范围颜色表指示。
13.优选地，与输出端口m对应的mcu根据功率指示颜色表调整电源指示灯的颜色指示当前输出功率状态，其他mcu收到功率报文消息后根据实际剩余可分配功率调整各自的电源指示灯颜色。
14.优选地，如果之前作为主机的mcu对应的充电设备被移除且通信总线并不支持多主机通信，则该mcu通过总线通知所有其他从机，让出主机，剩下的依然在为已接入设备供电的mcu中序号最小的自动成为主机；如果通信总线支持多主机通信，则无需更换主机。
15.优选地，所述多口快速充电器的功率分配策略如下：
16.在成功握手并且提供给充电设备需求的功率后，若有多个新的充电设备接入时的充电功率需求p
req
≥80％
·
p
max
，充电端可以重新发出pdo报文，将可提供功率更改为k
·
p
req
，其中k为小于1的比例系数，通过不断调整这个比例系数，直到受电端(即待充电设备)能接受且仍然在快充功率段内为止。
17.优选地，充电功率比例系数k与实际接入充电设备的数量相关、动态变化，某个口的实际输出功率可能大于设备请求功率，任意时刻各个端口的充电功率比例系数ki之和为1，即：
[0018][0019]
当第m 1个设备接入时，如果可分配的功率不足以维持设备所需的最低功率请求，则关闭第m 1输出口，并指示关闭状态，直到其他在线的充电设备所需功率下降且剩余的可分配功率达到第m 1个设备的功率请求为止。
[0020]
优选地，所述多口快速充电器在多口分配功率时，通过下述方式指示功率分配状态：通过多色led，由各个mcu根据当前功率分配情况，调整led的发光颜色以说明当前状态。
[0021]
优选地，通过多色led，由各个mcu根据当前功率分配情况，调整led的发光颜色以说明当前状态包括：绿色表示可接入设备充电，黄色表示正在充电且处于快充状态，橙色表示一般充电状态，熄灭则表示可分配功率不足、现阶段无法输出。
[0022]
由于采用了上述技术方案，本发明可以根据主流的快充协议标准，基于实时的多口充电功率需求，实现多口快速充电器的各口输出功率自由分配。
附图说明
[0023]
图1示意性地示出了多口功率动态分配框图。
具体实施方式
[0024]
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0025]
本发明提供了一种多口快速充电器的智能功率分配和指示方法，如图1所示(为了简捷起见，pd mcu控制的dc-dc电路已省略)，假设快速充电器前级ac-dc输出的可供分配的最大功率为p
max
，有n个输出端口，且n个输出口均接入待充电设备，某一时刻t各个输出口的功率为n个内置pd控制器的mcu(微控制器)通过通信总线(communication bus，可以是i2c，can，spi或1-wire等总线接口)彼此通信，动态调节n个口的输出功率，无需额外的mcu进行星形控制。
[0026]
具体调节步骤如下：
[0027]
(1)无设备插入时(空载)，所有pd mcu控制power indicator(电源指示灯)根据可供范围颜色表(自行定义)指示；
[0028]
(2)某个时刻，任一待充电设备m接入输出端口m(m＝1，2
…
n)；
[0029]
(3)充电设备与pd mcu#m握手或与pd mcu#m通信完成后发出充电需求(请求输出功率pm)；
[0030]
(4)pd mcu#m根据ac-dc可配置的总功率p
max
提供实际输出功率p
mm
到输出端口m；
[0031]
(5)pd mcu#m根据功率指示颜色表调整power indicator#m的颜色指示当前输出功率状态；
[0032]
(6)pd mcu#m作为主机通过总线向其他pd mcu实时回报当前提供给充电设备的功率p
mm
；
[0033]
(7)其他pd mcu收到功率报文消息后，根据实际剩余可分配功率调整各自的power indicator颜色。
[0034]
(8)若有新充电设备接入到输出端口i(i＝1，2
…
n；i≠m)；
[0035]
(9)新充电设备i与pd mcu#i握手通信完成后发出充电需求(请求输出功率pi)；
[0036]
(10)pd mcu#i根据可分配功率p
max-∑p
out
(其中，∑p
out
是已经分配出去的输出功率)和设备的充电需求提供实际输出功率p
ii
到输出端口i；
[0037]
(11)当有新设备接入未使用的充电端口时，如p
max-∑p
out
＞0，对应的pd mcu重复步骤3～步骤7，否则，pd mcu熄灭(或其他指示方式)自己控制的power indicator，不对接入的新设备提供任何输出，仅不断监听通信总线检查可分配功率，直到可分配的功率满足新设备的最低功率请求，才进行步骤3～步骤7。
[0038]
在上述步骤中，如果之前作为主机的pd mcu对应的充电设备被移除且通信总线并不支持多主机通信，则该pd mcu通过总线通知所有其他从机，让出主机，剩下的依然在为已接入设备供电的pd mcu中序号最小的自动成为主机；如果通信总线支持多主机通信，则无需更换主机。
[0039]
根据不同应用场景和需求，本发明中的功率分配策略描述如下：
[0040]
鉴于大部分快速充电协议的特点，在成功握手并且提供给设备需求的功率后，若有多个新设备接入，譬如其充电功率需求p
req
≥80％
·
p
max
，基于快充协议的特点，充电端可以重新发出pdo报文，将可提供功率更改为k
·
p
req
，其中k为小于1的比例系数，通过不断调整这个比例系数，直到受电端(待充电设备)能接受(依然在快充功率段内)为止。需要说明
的是充电功率比例系数k与实际接入充电设备的数量相关，动态变化，可能某个口的实际输出功率大于设备请求功率。任意时刻，各个端口的充电功率比例系数ki之和为1。即：
[0041][0042]
基于该分配策略，当第m 1个设备接入时，如果可分配的功率不足以维持设备所需的最低功率请求，则关闭第m 1输出口，并指示关闭状态。直到其他在线的充电设备所需功率下降且剩余的可分配功率达到第m 1个设备的功率请求为止。
[0043]
多口分配功率需要比较明确的指示，在本发明的一个优选的实施例中，可通过多色led，由各个pd mcu根据当前功率分配情况，调整led的发光颜色说明当前状态。(譬如：绿色表示可接入设备充电，黄色表示正在充电且处于快充状态，橙色表示一般充电状态，熄灭则表示可分配功率不足，现阶段无法输出)。
[0044]
由于采用了上述技术方案，本发明可以根据主流的快充协议标准，基于实时的多口充电功率需求，实现多口快速充电器的各口输出功率自由分配。
[0045]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。