CN102694424A - 无线电力传输组件的电力控制方法及无线电力传输组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线电力传输组件的电力控制方法及无线电力传输组件，所述无线电力传输组件的电力控制方法包括如下步骤：将交流电源经由适配器变更为直流电压而输出至无线电力传输装置；以及若所述无线电力传输装置将电压变更通信信号传输至所述适配器，则所述适配器随之变更所述直流电压的大小。

Description

无线电力传输组件的电力控制方法及无线电力传输组件
技术领域
本发明涉及通过减少部件数量来能够降低制造成本的无线电力传输组件的电力控制方法及无线电力传输组件。
背景技术
一般来讲，电池组(Battery pack)从外部的充电器接受电力(电能)而被充电的状态下，提供能够使得便携式终端(手机、PDA等)工作的电源，这种电池组包括用于充电电能的电池单元以及用于对所述电池单元进行充电及放电(以便携式终端提供电能)的电路等。
如此，向使用于便携式终端的电池组充电电能的充电器与电池组之间的电连接方式中，包括：接受常用电源而转换为对应于电池组的电压及电流，并通过相关电池组的端子向电池组供给电能的端子供给方式。
但是，若以这种端子供给方式提供电源，则在将充电器与电池组相接触或分离时，由于两侧的端子(电池组的端子及充电器的端子)具有互不相同的电位差，因此存在导致瞬间放电现象的问题。
尤其，当因这种瞬间放电现象等，而在两侧端子上堆积异物时，具有发生火灾等隐患。
并且，由于潮湿等原因，已被充电到电池组的电能会经由电池组的端子向外部自然放电，不仅如此，随之还降低电池组的寿命及性能。
最近，为了解决如上所述的问题，而提出了利用无线电力传输方式的无接点方式的充电系统及控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过减少部件数量来能够降低制造成本，且可以提高无线电力传输效率的无线电力传输组件的电力控制方法及无线电力传输组件。
为了解决上述课题，根据本发明一实施例的无线电力传输组件的电力控制方法，可以包括如下步骤：将交流电源经由适配器变更为直流电压而输出；以及若与所述适配器相连的无线电力传输装置传输电压变更通信信号，则所述适配器随之变更所述直流电压的大小。
根据本发明一实施例的一方面，所述适配器与所述无线电力传输装置由正线、接地线及通信线相连，若与所述适配器相连的无线电力传输装置传输电压变更通信信号，则所述适配器随之变更所述直流电压的大小的步骤，可以包括：通过所述通信线传输振幅调制信号或串行通信信号，并根据该振幅调制信号或串行通信信号，所述适配器变更所述直流电压的大小。
根据本发明一实施例的一方面，所述电压变更通信信号可以包括基于无线电力接收装置之充电状态信号的加电信号(power up signal)、掉电信号(power down signal)中的至少一个。
根据本发明一实施例的一方面，所述无线电力传输装置包括第一传输线圈及第二传输线圈，无线电力传输组件的电力控制方法还可以包括如下步骤：所述无线电力接收装置被所述第一传输线圈及所述第二传输线圈中的一个所感测；以及根据所感测的传输线圈传输所述电压变更通信信号。
根据本发明一实施例的一方面，所述适配器与所述无线电力传输装置由正线及接地线相连，若与所述适配器相连的无线电力传输装置传输电压变更通信信号，则所述适配器随之变更所述直流电压的大小的步骤，可以包括：通过所述正线以DC调制的方式传输升压请求信号或降压请求信号。
根据本发明一实施例的一方面，若接收到与所述适配器相连的无线电力传输装置所传输的用于变更所述输出之直流电压大小的电压变更通信信号，则所述适配器随之变更所述直流电压的大小的步骤，可以包括：通过调整所述适配器的补偿电压(offset voltage)，来变更直流电压的大小。
根据本发明另一实施例的无线电力传输组件，包括：适配器，将交流电源变更为直流电压而输出；以及无线电力传输装置，以用于利用从所述适配器所输出的直流电压，将无线电力信号传输至无线电力接收装置；而所述无线电力传输装置的传输控制部，传输与所述适配器相连的无线电力传输装置所传输的用于变更所述输出之直流电压大小的电压变更通信信号，从而可以变更所述适配器的所述直流电压的大小。
根据本发明另一实施例的一方面，所述适配器与所述无线电力传输装置由正线、接地线及通信线相连，所述传输控制部通过所述通信线传输振幅调制信号或串行通信信号，并根据该振幅调制信号或串行通信信号，所述适配器可以变更所述直流电压的大小。
根据本发明另一实施例的一方面，所述适配器可以包括：通信控制部，以用于接收所述电压变更通信信号；以及输出电压控制部320，以用于从所述通信控制部接收所述电压变更通信信号而控制所述直流电压。
根据本发明另一实施例的一方面，所述电压变更通信信号可以包括基于无线电力接收装置之充电状态信号的加电信号(power up signal)、掉电信号(power down signal)中的至少一个。
根据本发明另一实施例的一方面，所述无线电力传输装置包括第一传输线圈及第二传输线圈，而所述传输控制部通过所述第一传输线圈及所述第二传输线圈中的一个来感测所述无线电力接收装置，并根据所感测的传输线圈来能够传输所述电压变更通信信号。
根据本发明另一实施例的一方面，所述传输控制部可以通过所述第一传输线圈及第二传输线圈的载荷调制，来感测所述无线电力接收装置。
根据本发明另一实施例的一方面，所述适配器与所述无线电力传输装置由正线及接地线相连，所述无线电力传输控制部可以通过所述正线以DC调制方式传输升压请求信号或降压请求信号。
根据本发明另一实施例的一方面，所述传输控制部可以通过调节所述适配器的补偿电压，来变更直流电压的大小。
根据具有如上所述构成的本发明的一实施例，在无线电力传输装置直接控制适配器的输出电压，从而可以减少部件数量而降低制造成本，且可以提高无线电力传输效率。
附图说明
图1a为本发明一实施例的无线电力传输系统的构成框图；
图1b为本发明一实施例的无线电力传输组件之适配器的构成框图；
图2为用于说明本发明一实施例的无线电力传输组件中的电力控制方法的流程图；
图3为用于说明本发明一实施例的无线电力传输组件中的无线电力传输装置与适配器的连接关系的示意图；
图4a及图4b为示出本发明一实施例的用于无线电力传输装置的多个线圈之结构示例的图；
图5a及图5b为容置本发明一实施例的用于无线电力传输装置的多个线圈的屏蔽核芯之平面图及立体图。
(附图标记的说明)
100：无线电力传输装置        111：第一传输线圈
112：第二传输线圈            120：传输控制部
121：客体感测部              122：中央控制部
123：开关控制部              124：驱动器
125：串联共振型转换器        200：无线电力接收装置
210：接收线圈                220：整流部
230：电池单元模块            300：交流/直流转换器(适配器)
具体实施方式
以下，参照附图详细说明有关本发明的无线电力传输组件的电力控制方法及无线电力传输组件。在以下的说明中所使用的对构成要素的接尾词“模块”及“部”是为了便于说明书撰写而赋予或混用的，两者本身并非具有相互区别的含义或作用。
图1a是本发明一实施例的无线电力传输系统的构成框图。如图所示，本发明一实施例的无线电力传输系统包括：含有无线电力传输装置100和适配器300的无线电力传输组件；以及无线电力接收装置200。即，根据电磁感应方式，若无线电力传输装置100将通过适配器300所接收的直流电压变更为无线电力信号而传输至无线电力接收装置200，则接收该电力信号的无线电力接收装置200以所述无线电力信号的电力对电池组进行充电，或者向与无线电力接收装置200相连的电子设备供给电源。
以下，对无线电力传输装置100及无线电力接收装置200的构成分别进行说明。
根据本发明一实施例的无线电力传输装置100，包括：传输线圈110和传输控制部120。在此，传输线圈110(一次侧线圈)是将电力信号以电磁感应方式传输至电力接收装置200之接收线圈210的装置，在本实施例中，可以使用两个线圈(即，第一传输线圈111及第二传输线圈112)。
对所述第一传输线圈111及第二传输线圈112的形态，将参照图3进行详细说明。
再次参照图1a，用于控制所述传输线圈110的传输控制部120可以包括：客体感测部121、中央控制部122、开关控制部123、驱动器124以及串联共振型转换器125。
所述客体感测部121，感测作为所述一次侧线圈的传输线圈110的载荷变化，不仅能够判断由所述载荷变化所感测到的客体是否为无线电力接收装置200(即，具有作为ID确认部的功能)，而且执行对从无线电力接收装置200所传输的充电状态信号进行滤波处理的功能。即，若接收到通过传输线圈110所传输的作为ID请求信号之应答信号的ID确认信号，则对之进行滤波处理，而后对通过传输线圈110所传输的充电状态信号进行滤波处理。
所述中央控制部122，接收所述客体感测部121的判断结果而进行确认，分析从传输线圈110所接收到的ID确认信号及充电状态信号，从而将通过所述传输线圈110而用于发送无线电力信号的电力信号传输至所述驱动器124。并且，为了调节将要后述的适配器的输出电压，将电压变更通信信号传输至适配器300。
即，所述中央控制部122分析处理在所述客体感测部121被滤波的数据信号，并与此对应地控制驱动器124，而且控制适配器的输出电压。
所述开关控制部123用于控制位于串联共振型转换器125与第一传输线圈111及第二传输线圈112之间的开关的开关动作。
所述驱动器124通过中央控制部122的控制来对串联共振型转换器125的动作进行控制。
所述串联共振型转换器125，根据驱动器124的控制而生成用于产生欲发送电力信号的发送电源，并供给至所述传输线圈110。换句话说，若中央控制部122将用于发送具有所需电力值之电力信号的电力控制信号发送至驱动器124，则所述驱动器124对应于所传输之电力控制信号而控制串联共振型转换器125的动作，而所述串联共振型转换器125根据驱动器124的控制，将与所需电力值相对应的发送电源施加到传输线圈110，以发送所需大小的无线电力信号。此时，所产生的无线电力信号，根据适配器300的输出电压其大小能够得以调节，而传输控制部120以有线或无线方式将电压变更通信信号传输至适配器300，以此变更适配器300的输出电压。
并且，所述串联共振型转换器125根据驱动器124的控制，通过第一传输线圈111及第二传输线圈112，分别提供用于产生第一客体感测信号及第二客体感测信号的电源。
另外，接收电力信号而受电力供给的无线电力接收装置200，包括：接收线圈210，根据所述发送的电力信号产生感应电力；整流部220，对感应的电力进行整流；以及电池单元模块230，用整流的电力对电池单元进行充电。
在此，在所述电池单元模块230包括过电压及过电流防止电路、温度感测电路等保护电路，而且包括用于收集和处理电池单元的充电状态等信息的充电管理模块。
另外，适配器300是将220V或110V的交流常用电源转换为可变电压之直流电压的装置，如前所述，根据所述中央控制部122的电压变更请求信号而变更补偿电压，并以此变更输出电压。接着，参照图1b更加详细说明所述适配器300。
适配器300包括通信控制部310和输出电压控制部320。
通信控制部310从所述无线电力传输装置100的传输控制部120接收电压变更通信信号。接收该电压变更通信信号的通信控制部310对之进行滤波而发送至输出电压控制部320。
输出电压控制部320基于电压变更通信信号，变更向无线电力传输装置100输出的直流电压值。即，根据电压变更通信信号对直流电压进行升压或降压，以使得无线电力传输装置100传输适当的电力信号。
如此，在无线电力传输装置直接控制适配器300的输出电压，从而可以减少部件数量而降低制造成本，且可以提高无线电力传输效率。
以下，参照图2详细说明具有如上所述构成的根据本发明一实施例的无线电力传输系统的电力控制方法。
图2是用于说明本发明一实施例的无线电力传输组件中的电力控制方法的流程图。
如图所示，首先，若在设有无线电力传输装置100之传输线圈110的充电位置放置外部客体，则感测随之产生的传输线圈110的载荷变化，并向外部客体传输ID请求信号(S1、S3)。若所述外部客体为无线电力接收装置200，则无线电力接收装置200将对应于所述ID请求信号的ID应答信号传输至无线电力传输装置100(S5)。接收到ID应答信号的无线电力传输装置100，随之确认所述外部客体为无线电力接收装置200，并通过传输线圈110传输无线电力信号(S7)。此时，当传输线圈为两个时，传输控制部120确认所述无线电力接收装置200位于两个传输线圈中的哪一个线圈上，而后通过被确认的线圈传输无线电力信号。更加详细来讲，向两个传输线圈交替地传输ID请求信号之后，将能够反馈ID确认信号的线圈认定为所述被确认的线圈。
接着，接收到无线电力信号的无线电力接收装置200，通过整流部220对所述无线电力信号进行整流后，利用整流后的电源对电池进行充电(S9)。
无线电力接收装置200随着电池的充电，将包含整流部的充电电压信息及电池充电状态信息的充电状态信号通过无线电力接收装置的接收线圈210传输至无线电力传输装置100(S11)。在此，基于所述充电状态信号，无线电力传输装置100向适配器300传输电压变更通信信号。所述电压变更通信信号可以是基于无线电力接收装置200之充电状态信号的加电信号、掉电信号、满充电信号、充电错误信号中的某一个。
进而，若需要变更无线电力信号，则无线电力传输装置100将电压变更通信信号传输至适配器300(S13)。此时，可以通过通信线传输电压变更通信信号，还可以通过正线传输电压变更通信信号。对此，将进行后述。
如此，接收到电压变更通信信号的适配器300通过变更电压补偿来提升或降低输出电压(S15)。进而，所述无线电力传输信号得以变更，随之继续执行适当的充电(S17、S19)。
根据具有如上所述构成的本发明的一实施例，在无线电力传输装置直接控制AC/DC适配器的输出电力，从而可以减少部件数量而降低制造成本，且可以提高无线电力传输效率。
以下，参照图3详细说明根据本发明一实施例的无线电力组件中的无线电力传输装置与适配器的连接关系。
图3是用于说明本发明一实施例的无线电力传输组件中的无线电力传输装置与适配器的连接关系的示意图。
在图3a，适配器300与无线电力传输装置100由三条线相连。如图所示，适配器300与无线电力传输装置100由正线401、接地线402以及通信线403相连。此时，无线电力传输装置100的传输控制部120通过所述通信线403，将振幅调制信号作为电压变更通信信号传输至所述适配器300。或者，电压变更通信信号还可以作为单线串行通信信号，通过所述通信线403所传输。若调节接收到所述振幅调制信号或串行通信信号的适配器300的电压补偿，则随之可以变更输出电压的大小。
在图3b，适配器300与无线电力传输装置100由两条线相连。如图所示，适配器300与无线电力传输装置100由正线401及接地线402相连。此时，无线电力传输装置100的传输控制部120，通过所述正线401使用DC调制来传输作为电压变更信号的升压请求信号或降压请求信号。由此，接收到所述请求信号的适配器300的通信控制部310，对所述信号进行解释，而后输出电压控制部320变更输出电压的大小。
以下，参照图4详细说明所述多个传输线圈的示例。
图4a及图4b是示出本发明一实施例的用于具有多个线圈之无线电力传输装置100的多个线圈的结构示例图。
如图4a所示，根据本发明一实施例的具有多个线圈的无线电力传输装置100，其第一传输线圈111与第二传输线圈112可以具有相同形状及大小，而且第一传输线圈111与第二传输线圈112具有重叠区域。如图4a所示，第一传输线圈111与第二传输线圈112可以是椭圆形的线圈。
另外，如图4b所示，第一及第二传输线圈111、112可以是分别由圆形线圈与四边形线圈相结合的形态。即，如图所示，对于第一传输线圈111及第二传输线圈112而言，其圆形线圈111-1、112-1形成在内侧，而四边形线圈111-2、112-2设置在所述圆形线圈111-1、112-1的外侧面。
如图4b所示的传输线圈，具备作为圆形线圈的优点的电力传输效率以及作为四边形线圈的优点的移动性，因此可以减少无线电力接收装置200无法接收电力之区域的盲区(dead zone)的同时能够保持电力传输效率。
以下，参照图5详细说明用于插入图4a所示椭圆形线圈的传输侧屏蔽核芯。
图5a及图5b是示出本发明一实施例的使用于具有多个线圈之无线电力传输装置100的、用于容置多个线圈的屏蔽核芯140的立体图及平面图。如图所示，屏蔽核芯140形成为长方形的平板状，形成有用于插入第一线圈的第一凹陷部141及用于插入第二线圈112的第二凹陷部142。如图所示，第一凹陷部141与第二凹陷部142之间形成高度差。并且，在各凹陷部的侧面与中央形成有用于插入引线的孔141-1、142-1，在各凹陷部141、142的中央形成有用于固定所述传输线圈的固定部(凸出部)141-2、142-2。在此，所述屏蔽核芯可以包含非晶质系统的铁素体(ferrite)系列、Mn-Zn(50重量部∶50重量部)、Ni-Fe(80重量部∶20重量部)或者纯金属(Fine-metal)(Fe-Si-Cu-Nb)中的至少一个。
根据上述的屏蔽核芯，不仅可以防止产生于第一传输线圈111及第二传输线圈112的磁场破坏无线电力传输装置的控制部，而且还可以提高电力传输效率。
根据具有如上所述构成的本发明的一实施例，在无线电力传输装置直接控制适配器的输出电压，从而可以减少部件数量而降低制造成本，且可以提高无线电力传输效率。
以上说明的无线电力传输组件的电力控制方法及无线电力传输组件并非以限定的方式适用如上说明的实施例的构成及方法，而是可有选择性地组合各实施例的全部或一部分来对所述实施例能够进行各种变更。

Claims (14)

1.一种无线电力传输组件的电力控制方法，包括如下步骤：
将交流电源经由适配器变更为直流电压而输出至无线电力传输装置；以及
若所述无线电力传输装置将电压变更通信信号传输至所述适配器，则所述适配器随之变更所述直流电压的大小。
2.根据权利要求1所述的无线电力传输组件的电力控制方法，其特征在于，所述适配器与所述无线电力传输装置由正线、接地线及通信线相连，
若所述无线电力传输装置将电压变更通信信号传输至所述适配器，则所述适配器随之变更所述直流电压的大小的步骤，包括：
通过所述通信线传输振幅调制信号或串行通信信号，并根据该振幅调制信号或串行通信信号，所述适配器变更所述直流电压的大小。
3.根据权利要求2所述的无线电力传输组件的电力控制方法，其特征在于，所述电压变更通信信号包括基于无线电力接收装置之充电状态信号的加电信号、掉电信号中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的无线电力传输组件的电力控制方法，其特征在于，
所述无线电力传输装置包括第一传输线圈及第二传输线圈，
无线电力传输组件的电力控制方法还包括如下步骤：
所述无线电力接收装置被所述第一传输线圈及所述第二传输线圈中的一个所感测；以及
根据所感测的传输线圈传输所述电压变更通信信号。
5.根据权利要求1所述的无线电力传输组件的电力控制方法，其特征在于，所述适配器与所述无线电力传输装置由正线及接地线相连，
若所述无线电力传输装置将电压变更通信信号传输至所述适配器，则所述适配器随之变更所述直流电压的大小的步骤，包括：
通过所述正线以DC调制的方式传输升压请求信号或降压请求信号。
6.根据权利要求1所述的无线电力传输组件的电力控制方法，其特征在于，
若所述无线电力传输装置将电压变更通信信号传输至所述适配器，则所述适配器随之变更所述直流电压的大小的步骤，包括：
通过调整所述适配器的补偿电压，来变更直流电压的大小。
7.一种无线电力传输组件，包括：
适配器，将交流电源变更为直流电压而输出；以及
无线电力传输装置，以用于利用从所述适配器所输出的直流电压，将无线电力信号传输至无线电力接收装置；
而所述无线电力传输装置的传输控制部，向所述适配器传输与所述适配器相连的无线电力传输装置所传输的用于变更所述输出之直流电压大小的电压变更通信信号，从而变更所述适配器的所述直流电压的大小。
8.根据权利要求7所述的无线电力传输组件，其特征在于，
所述适配器与所述无线电力传输装置由正线、接地线及通信线相连，
所述传输控制部，通过所述通信线传输振幅调制信号或串行通信信号，并根据该振幅调制信号或串行通信信号，所述适配器变更所述直流电压的大小。
9.根据权利要求7所述的无线电力传输组件，其特征在于，
所述适配器包括：
通信控制部，以用于接收所述电压变更通信信号；以及
输出电压控制部，以用于从所述通信控制部接收所述电压变更通信信号而控制所述直流电压。
10.根据权利要求9所述的无线电力传输组件，其特征在于，所述电压变更通信信号包括基于无线电力接收装置之充电状态信号的加电信号、掉电信号中的至少一个。
11.根据权利要求7所述的无线电力传输组件，其特征在于，所述无线电力传输装置包括第一传输线圈及第二传输线圈，
而所述传输控制部通过所述第一传输线圈及所述第二传输线圈中的一个来感测所述无线电力接收装置，并根据所感测的传输线圈来传输所述电压变更通信信号。
12.根据权利要求11所述的无线电力传输组件，其特征在于，
所述传输控制部，通过所述第一传输线圈及第二传输线圈的载荷调制，来感测所述无线电力接收装置。
13.根据权利要求8所述的无线电力传输组件，其特征在于，所述适配器与所述无线电力传输装置由正线及接地线相连，
所述无线电力传输控制部，通过所述正线以DC调制方式传输升压请求信号或降压请求信号。
14.根据权利要求7所述的无线电力传输组件，其特征在于，
所述传输控制部，通过调节所述适配器的补偿电压，来变更直流电压的大小。
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