CN103348558B - 半导体设备、电力传送设备、电力接收设备、充电系统、无线通信系统及充电方法 - Google Patents
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Abstract
一种半导体设备,其向电力接收设备传送无线信号。电力接收设备以从接收到的无线信号所获得的对电池充电,当完成电池的充电时,传送充电完成信号,并响应于包括在所述无线信号中的询问信号传送应答信号。半导体设备包括驱动控制电路、接收电路和控制器。驱动控制电路被配置为控制驱动电路以控制所述无线信号的强度和调制,所述驱动电路被配置为从传送侧线圈传送所述无线信号。接收电路被配置为接收由所述电力接收设备通过调制所述无线信号而传送的所述应答信号和所述充电完成信号。控制器被配置为当所述接收电路没有接收到所述应答信号或所述接收电路接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送通信使能电力和所述询问信号,通信使能电力使得可以与电力接收设备进行通信,及当所述接收电路接收到所述应答信号且所述接收电路没有接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路从所述传送侧线圈借助所述无线信号传送充电电力,其能够对所述电力接收设备的电池充电,所述充电电力高于所述通信使能电力。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体设备、电力传送设备、电力接收设备、充电系统、无线通信系统及充电方法。
背景技术
非接触式充电系统用于家庭无绳电话等的手持装置中。在非接触式充电系统中,线圈(电感器)包括在电源侧的电力传送设备和电力接收侧的电力接收设备中的每一个中,从电力传送设备传送的能量(电力)通过互感传送到电力接收设备,由传送的能量为电池充电。
在这个系统中,电力传送设备不能检测是否存在电力接收设备。因此,即使在不存在电力接收设备时,电力传送设备也必须总是发出充电电力,以致于浪费了电力。此外,电力传送设备不能获得接收电力限制(能够对电池充电的电力的下限)和电力接收设备的充电完成的信息,以使得电力传送设备在预定特定传送条件下传送电力。因此,在电力传送设备与电力接收设备之间的关系常常局限于预定设备的一对一关系。这样,系统的灵活性低。
引用列表:
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开No.2010-26756
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种半导体设备、电力传送设备、电力接收设备、充电系统、无线通信系统及充电方法,其可以将电力有效地用于为电池充电。
问题的解决方案
半导体设备向电力接收设备传送无线信号。电力接收设备以从接收的无线信号所获得的对电池充电,当完成电池的充电时,传送充电完成信号,并响应于包括在所述无线信号中的询问信号传送应答信号。半导体设备包括驱动控制电路、接收电路和控制器。驱动控制电路被配置为控制驱动电路以控制所述无线信号的强度和调制,所述驱动电路被配置为从传送侧线圈传送所述无线信号。接收电路被配置为接收由所述电力接收设备通过调制所述无线信号而传送的所述应答信号和所述充电完成信号。控制器被配置为:当所述接收电路没有接收到所述应答信号或所述接收电路接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送通信使能(capable)电力和所述询问信号,通信使能电力使得可以与电力接收设备进行通信;及当所述接收电路接收到所述应答信号且所述接收电路没有接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路从所述传送侧线圈借助所述无线信号传送充电电力,该充电电力能够对所述电力接收设备的电池充电,所述充电电力高于所述通信使能电力。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的充电系统100的结构的方框图。
图2是示出根据本发明第一实施例的电力传送设备10的结构的电路图。
图3是示出根据本发明第一实施例的电力传送设备10的操作的流程图。
图4是示出根据本发明第一实施例的电力接收设备20的操作的流程图。
图5是示出根据本发明第一实施例的充电系统的操作的顺序图。
图6是示出根据本发明第二实施例的电力接收设备20的结构的方框图。
图7是根据第五实施例的充电系统100a的透视图。
图8是示出根据第五实施例的充电系统100a的结构的方框图。
图9是示出根据第六实施例的无线通信系统的结构的方框图。
图10是示出根据第六实施例的无线通信系统的操作的顺序图。
图11是示出根据第六实施例的无线通信系统的另一个操作的顺序图。
图12是示出根据第七实施例的充电系统100的充电特性的图示。
具体实施方式
在下文中将参考附图来说明本发明的实施例。实施例不限制本发明。
(第一实施例)
图1是示出根据本发明第一实施例的充电系统100的结构的方框图。如图1所示,充电系统100(非接触式充电系统)包括电力传送设备10和电力接收设备20。
电力传送设备10包括控制单元(例如,CPU)11、驱动控制电路12、驱动电路13、传送侧线圈14和RFID(射频识别)接收电路(接收电路)15。在它们中,例如控制单元11、驱动控制电路12和RFID接收电路15可以形成为一个半导体设备(集成电路)。
电力接收设备20包括接收侧线圈21、整流器22、平滑电容器23、充电电路24、电池(蓄电池)25和RFID功能电路26。在它们中,例如整流器22、平滑电容器23、充电电路24和RFID功能电路26可以形成为一个半导体设备。同样在它们中,接收侧线圈21、整流器22、平滑电容器23和RFID功能电路26起到RFID28的作用。
电力传送设备10通过使用无线信号来传送电力。电力接收设备20接收从电力传送设备10传送的无线信号,并以从接收的无线信号获得的电力对电池25充电。
传送侧线圈14传送无线信号。驱动电路13驱动传送侧线圈14,以使得传送侧线圈14传送无线信号。驱动控制电路12控制驱动电路13,以控制无线信号的强度和调制。驱动控制电路12控制无线信号的强度,以便控制由无线信号传送的电力。此外,驱动控制电路12控制无线信号的调制,以便由无线信号传送预定的询问信号(命令)。
当驱动控制电路12不调制无线信号时,RFID接收电路15通过传送侧线圈14接收应答信号和充电完成信号,它们是由电力接收设备20通过调制无线信号而传送的。
控制单元11解译由RFID接收电路15接收的应答信号和充电完成信号,并执行相应的处理。具体地,当RFID接收电路15没有接收到应答信号时或者当RFID接收电路15接收到充电完成信号时,控制单元11控制驱动控制电路12,以使得传送侧线圈14借助无线信号传送通信使能电力和询问信号,通信使能电力使得可以与电力接收设备20进行通信。
通信使能电力是可以与电力接收设备20进行通信的电力。换句话说,通信使能电力是可以运行电力接收设备20的电力。此外,通信使能电力对应于无线信号的强度,从电力传送设备10传送的询问信号可以借助无线信号由电力接收设备20正常接收。询问信号包括命令,其能够核查电力接收设备20的存在,并且是用于请求电力接收设备20传送应答信号的信号。
当RFID接收电路15接收到应答信号,且没有接收到充电信号时,控制电路11控制驱动控制电路12,以使得传送侧线圈14传送充电电力,其能够借助无线信号对电力接收设备20的电池25充电。
充电电力高于通信使能电力。此时,控制单元11基于包括在由RFID接收电路15接收的应答信号中的电池25的识别信息,控制无线信号的强度(即充电电力)。
稍后将说明电力传送设备10的更详细的电路结构。
接收侧线圈21从电力传送设备10接收无线信号。整流器22对由接收侧线圈21接收的无线信号整流并产生电力。在本实施例中,作为整流器22的实例,使用了桥接二极管,在其中连接了四个二极管。就是说,在本实施例中,整流器22对无线信号进行全波整流。平滑电容器23使经整流的电力平滑。
充电电路24借助来自整流器22的平滑后的电力为电池25充电。当电池25的充电完成时,充电电路24输出完成信号S1。
RFID功能电路26由来自整流器22的平滑后的电力运行。当RFID功能电路26解调由接收侧线圈21接收的无线信号,并从无线信号检测询问信号时,RFID功能电路26调制从电力传送设备10传送的无线信号,并从接收侧线圈21传送应答信号。RFID功能电路26包括存储器(附图中未示出),存储器存储电池25的前述识别信息等。由此,RFID功能电路26可以将电池25的识别信息等增加到应答信号中。例如在制造电力接收设备20时,根据电池25的类型,识别信息可以存储在RFID功能电路26的存储器中。
当RFID功能电路26从充电电路24接收到完成信号S1时,RFID功能电路26调制无线信号,并从接收侧线圈21传送充电完成信号。
如下所述地执行由RFID功能电路26进行的调制。当RFID功能电路26调制无线信号时,RFID功能电路26从接收侧线圈21汲取电流。于是,借助所接收的无线信号,除了从接收侧线圈21流向整流器22的电流以外,电流从接收侧线圈21流向RFID功能电路26。由此,从电力传送设备10传送的无线信号的强度减小,并对无线信号调幅。如上所述,电力传送设备10的RFID接收电路15从以此方式调制的无线信号接收应答信号和充电完成信号。
RFID28的通信方案(通信标准)可以是借以能够执行在电力传送设备10与电力接收设备20之间的通信的任何方案。
接下来,将参考图2说明电力传送设备10的详细电路结构的实例。
图2是示出根据本发明第一实施例的电力传送设备10的结构的电路图。如图2所示,驱动控制电路12包括可变电源31、振荡器32、反相器33、缓冲器34和35、NMOS晶体管(第一NMOS晶体管)36、NMOS晶体管(第二NMOS晶体管)37和电阻38和39。
驱动电路13包括PMOS晶体管41和42、NMOS晶体管43和44、及反相器45。RFID接收电路15包括整流器(传送侧整流器)51和比较器52。
来自控制电路11的调制控制信号输入到反相器33中。反相器33的输出信号通过缓冲器34输入到NMOS晶体管36的栅极,还通过缓冲器35输入到NMOS晶体管37的栅极。
关于NMOS晶体管36,源极接地,漏极通过电阻38连接到传送侧线圈14的一端。关于NMOS晶体管37,源极接地,漏极通过电阻39连接到传送侧线圈14的另一端。
振荡器32向PMOS晶体管41的栅极、NMOS晶体管43的栅极和反相器45输出振荡信号,其具有基于来自控制电路11的频率控制信号的频率。反相器45的输出信号输入到PMOS晶体管42的栅极和NMOS晶体管44的栅极。
来自控制电路11的强度控制信号输入到可变电源31中。
来自可变电源31的电压提供给PMOS晶体管41的源极,其漏极和栅极分别连接到NMOS晶体管43的漏极和栅极。NMOS晶体管43的源极接地。在PMOS晶体管41的漏极与NMOS晶体管43的漏极之间的连接点连接到传送侧线圈14的一端。就是说,PMOS晶体管41和NMOS晶体管43形成第一驱动反相器。
来自可变电源31的电压提供给PMOS晶体管42的源极,其漏极和栅极分别连接到NMOS晶体管44的漏极和栅极。NMOS晶体管44的源极接地。在PMOS晶体管42的漏极与NMOS晶体管44的漏极之间的连接点连接到传送侧线圈14的另一端。就是说,PMOS晶体管42和NMOS晶体管44形成第二驱动反相器。
传送侧线圈14的一端和另一端连接到整流器51。在本实施例中,作为整流器51的一个实例,使用了桥接二极管,在其中连接了四个二极管。由整流器51整流后的来自传送侧线圈14的信号输入到比较器52的反相输入端子。参考电压Vref输入到比较器52的输入端子。比较器52的输出信号输入到控制单元11。
基于来自振荡器32的振荡信号,第一驱动反相器和第二驱动反相器借助彼此反相的信号来驱动传送侧线圈14。由此,从传送侧线圈14传送无线信号。根据通信方案,振荡信号的频率(无线信号的频率)可以任意设定为例如125kHz、13.56MHz等。
根据来自控制单元11的强度控制信号来控制可变电源31的电压。第一驱动反相器和第二驱动反相器的输出信号的电压振幅取决于可变电源31的电压,因此从传送侧线圈14传送的无线信号的强度由可变电源31的电压控制。
根据来自控制电路11的调制控制信号来控制NMOS晶体管36和37导通或截止。当NMOS晶体管36和37导通时,电流从传送侧线圈14流向NMOS晶体管36和37,第一驱动反相器和第二驱动反相器的输出信号的电压振幅减小。从而控制了从传送侧线圈14传送的无线信号的调制。在本实施例中,假定无线信号是经调幅的。
如上所述,控制单元11通过使用强度控制信号和调制控制信号来控制驱动控制电路12,以使得传送侧线圈14借助无线信号来传送预定电力和信号。
整流器51对来自传送侧线圈14的无线信号整流,无线信号是由电力接收设备20调制的。比较器53将经整流的信号与参考电压Vref相比较,并向控制单元11输出比较结果。比较结果包括应答信号和充电完成信号。以此方式,如上所述,RFID接收电路15从由电力接收设备20调制的无线信号接收应答信号和充电完成信号。
接下来,将参考图3和4中的流程图说明电力传送设备10和电力接收设备20的操作。此后,将参考图5中的顺序图来说明电力传送设备10的操作和电力接收设备20的操作之间的关系。
图3是示出根据本发明第一实施例的电力传送设备10的操作的流程图。
首先,电力传送设备10通过使用无线信号传送通信使能电力和询问信号(步骤S10)。如上所述,通信使能电力是比用于对电池25充电的充电电力足够低的电力。间歇性地传送询问信号。例如,电力传送设备10在10秒内重复传送未调制的无线信号,随后对无线信号进行调幅,并在0.1秒内传送询问信号。通信使能电力由未调制的无线信号和经调幅的无线信号传送。
接下来,在传送了询问信号后,电力传送设备10确定是否从电力接收设备20接收到应答信号(步骤S11)。在传送前述未调制信号的同时执行该确定。
当没有接收到应答信号时(步骤S11:否),电力传送设备10返回步骤S10的处理。由此,当由于电力接收设备20没有位于附近等原因,电力传送设备10不能接收到应答信号时,电力传送设备10就连续传送通信使能电力和询问信号。
当接收到应答信号时(步骤S11:是),电力传送设备10随后设定充电电力的传送条件(步骤S12)。当从电力接收设备20传送应答信号时,从电力传送设备10传送的未调制无线信号由电力接收设备20进行调幅。电力传送设备10通过由RFID接收电路15接收经调幅的无线信号而可以接收应答信号。
如上所述,电力传送设备10基于包括在应答信号中的电池25的识别信息来设定充电电力的传送条件。例如,电力传送设备10的控制单元11具有映射(表),包括多对彼此相关的识别信息和充电特性信息,并可以根据对应于所接收的识别信息的充电特性信息来设定充电电力的传送条件。例如,充电特性信息包括充电电力与时间之间的关系(充电特征图(profile))。从而根据电池25的特性,例如可以在紧接着充电开始后减小充电电力,而不对电池25快速充电,并且在经过了特定时间段后增大充电电力。此外可以根据电池25的充电电力的下限传送充电电力。可以借助上述的控制减小无线信号(电磁波)的发射,从而可以减小电磁干扰。
接下来,电力传送设备10确定是否从电力接收设备20接收到充电完成信号(步骤S13)。
当接收到充电完成信号时(步骤S13:是),电力传送设备10返回到步骤S10的处理。
当没有接收到充电完成信号时(步骤S13:否),电力传送设备10在设定传送条件下传送充电电力(步骤S14),并返回到步骤S13的确定。由此,电力传送设备10连续传送充电电力,直至接收到充电完成信号。在本实施例中,在传送充电电力时,不传送询问信号。
图4是示出根据本发明第一实施例的电力接收设备20的操作的流程图。
首先,电力接收设备20接收从电力传送设备10传送的通信使能电力并开始操作(步骤S20)。具体地,由通信使能电力启动RFID功能电路26。
接下来,电力接收设备20确定是否从电力传送设备10接收到询问信号(步骤S21)。
当没有接收到询问信号时(步骤S21:否),电力接收设备21返回到步骤S21的确定。
当接收到询问信号时(步骤S21:是),电力接收设备20响应于询问信号通过使用无线信号传送应答信号(步骤S22)。
接下来,电力接收设备20确定电池25的充电是否完成(步骤S23)。
当完成充电时(步骤S23:是),电力接收设备20通过使用无线信号传送充电完成信号,并结束该过程。
当没有完成充电时(步骤S23:否),电力接收设备20借助所接收的充电电力对电池25充电(步骤S25),并返回到步骤S23的确定。
接下来,将参考图5中的顺序图来说明电力传送设备10的操作与电力接收设备20的操作之间的关系(就是说,充电系统100的操作)。在此,将说明为没有充电的电池25充电的实例。以下所述的步骤对应于图3和4中的流程图中的步骤。
首先,在电力传送设备10通电后,电力传送设备10传送通信使能电力和询问信号,其可以通过使用无线信号来与电力接收设备20通信(步骤S10)。
接下来,电力接收设备20借助从电力传送设备10接收的通信使能电力开始操作(步骤S20),并响应于从电力传送设备10接收的询问信号,通过使用无线信号传送应答信号(步骤S22)。
接下来,电力传送设备10设定充电电力的传送条件(步骤S12)。
随后,当电力传送设备10从电力接收设备20接收到应答信号,而没有接收到充电完成信号时,电力传送设备10就根据充电电力的设定传送条件增大要传送的无线信号的强度,并通过使用无线信号来传送充电电力(步骤S14)。
接下来,当没有完成电池25的充电时,电力接收设备20借助接收的充电电力对电池25充电(步骤S25)。此时,电力传送设备10在设定传送条件下连续传送充电电力,直至接收到充电完成信号(步骤S13:否,步骤S14)。
接下来,当完成电池25的充电时,电力接收设备20通过使用无线信号传送充电完成信号(步骤S24)。
当电力传送设备10从电力接收设备20接收到充电完成信号时,电力接收设备10再次减小要传送的无线信号的强度,并通过使用无线信号传送通信使能电力和询问信号,它们低于充电电力(步骤S10)。由此,在无需执行电池25的充电时,可以不传送没有用于充电的无用电力。
如上所述,根据本实施例,在电力传送设备10的RFID接收电路15与电力接收设备20的RFID28之间进行通信,以使得电力传送设备10可以获知电力接收设备20的存在和信息。由此,电力传送设备10可以仅传送最小的必需通信使能电力,以便与电力接收设备20的RFID28通信,直至电力传送设备10确认电力接收设备20的存在,并且电力接收设备20的电池25的充电成为必要的。结果,电力传送设备10无需总是传送为电池25充电所必需的充电电力,以致于可以减小没有有效使用的无用电力。因此,可以有效地使用电力来为电池充电。
电力传送设备10可以接收从电力接收设备20的RFID28传送的电池25的识别信息,以使得电力传送设备10可以基于识别信息设定充电电力的适当的传送条件。因此,即使当要充电的电力接收设备20(电池25)的类型和充电条件增加时,电力传送设备10也可以传送适合于每一个电力接收设备20的充电电力。结果,可以增大充电系统100的灵活性。
在以上的说明中,说明了电力传送设备10在传送充电电力时不传送询问信号的实例。然而,电力传送设备10可以在传送充电电力的同时间歇性地传送询问信号。在此情况下,当电力接收设备20在为电池25充电的同时接收到询问信号时,电力接收设备20传送应答信号。当电力传送设备10在传送询问信号后没有接收到应答信号时,电力传送设备10就停止充电电力的传送,并传送通信使能电力。由此,当在为电池25充电的同时并且在完成充电之前电力接收设备20消失时,电力传送设备10可以立即停止充电电力的传送。因此,可以进一步减小无用电力。
(第二实施例)
在第二实施例中,借助电池25的电力来运行电力接收设备20的RFID功能电路26。
图6是示出根据本发明第二实施例的电力接收设备20的结构的方框图。如图6所示,电力接收设备20与图1中所示第一实施例的不同点是在没有从整流器22向RFID功能电路26供电时,从电池25向RFID功能电路26供电。其它部件与图1所示第一实施例的相同,因此以相同的附图标记来指示相同的部件,并省略对其的说明。
在使用这个电力接收设备20的充电系统100中,当没有为电池25充电时,电力传送设备10无需传送用于运行RFID功能电路26的电力。因此,电力传送设备10将此时传送的无线信号的强度减小到低于第一实施例中的,以使得电力传送设备10可以传送通信使能电力和询问信号,通信使能电力低于第一实施例中的通信使能电力。
通信使能电力对应于无线信号的强度,借由该无线信号的强度,从电力传送设备10传送的询问信号可以由电力接收设备20正常接收。此外,通信使能电力对应于无线信号的强度,借由该无线信号的强度,从电力传送设备10传送的未调制无线信号可以由电力接收设备20调制,并且由电力接收设备20调制的无线信号可以由电力传送设备10接收。
如上所述,根据本实施例,当电力传送设备10不为电池25充电时,可以将由电力传送设备10传送的电力减小到低于第一实施例中的电力。因此,可以比第一实施例更多地减小电磁干扰。此外,可以获得与第一实施例中相同的效果。
RFID功能电路26可以由不同于电池25的专用电池供电。
(第三实施例)
在第三实施例中,除了第一实施例的RFID读取功能以外,电力传送设备10还具有RFID写入功能,电力传送设备10向电力接收设备20的RFID功能电路26写入信息。
例如,本实施例的电力传送设备10传送信号,用于在开始传送充电电力前写入充电的次数。当电力接收设备20接收到用于写入充电次数的信号时,电力接收设备20将存储在包含于RFID功能电路26中的存储器中的充电次数加1,并存储相加后的充电次数。由此,当充电次数超过预定次数时,电力接收设备20就可以通过使用灯、示出器等相应地通知用户。
以此方式,根据本实施例,电力接收设备20的RFID功能电路26存储充电次数,以使得用户可以获知电池25的寿命。此外,可以获得与第一实施例相同的效果。
(第四实施例)
在第一到第三实施例中,说明了电力传送设备10通过使用特定频率的无线信号来传送通信使能电力、充电电力和诸如询问信号的命令的实例。然而,在本实施例中,用于传送和接收通信使能电力和充电电力的频率与用于传送和接收诸如询问信号的命令的频率不同。
在本实施例中,电力传送设备10进一步包括与传送侧线圈14并联连接的附加传送侧线圈。驱动电路13驱动传送侧线圈14和该附加传送侧线圈。例如,电力传送设备10通过使用125kHz的无线信号从传送侧线圈14传送通信使能电力和充电电力,通过使用13.56MHz的无线信号从附加传送侧线圈传送诸如询问信号的命令。
电力接收设备20进一步包括与接收侧线圈21并联连接的附加接收侧线圈。例如,电力接收设备20通过使用由接收侧线圈21接收的125kHz的无线信号获得通信使能电力和充电电力,通过使用由附加接收侧线圈接收的13.56MHz的无线信号检测诸如询问信号的命令。
借助上述结构,可以获得与第一到第三实施例中相同的效果。
(第五实施例)
本实施例涉及一种充电系统,在其中可以由一个电力传送设备为多个电力接收设备充电。
图7是根据第五实施例的充电系统100a的透视图。图8是示出根据第五实施例的充电系统100a的结构的方框图。如图7和8所示,充电系统100a包括电力传送设备10a和多个电力接收设备20a。例如,电力接收设备20可以被配置为移动终端。如图7所示,电力传送设备10a例如具有平板形状,多个电力接收设备20a可以放置在电力传送设备10a的表面19a上。传送侧线圈14a嵌入到电力传送设备10a的表面19a中。如图8所示,电力传送设备10a和电力接收设备20a的结构与图1中所示的结构基本上相同。
在充电系统100a中,电力传送设备10a的控制单元11a通过使用RFID的防冲突(anti-collision)(冲突预防)功能来获取电力接收设备20a的电池25的识别信息。电力传送设备10a的控制单元11a根据所获取的电力接收设备20a的电池25的识别信息来控制充电电力。
例如,将说明在电力传送设备10a最多可以为10个电力接收设备20a充电的情况下的具体操作。当两个电力接收设备20a放置在电力传送设备10a上时,电力传送设备10a可以根据这两个电力接收设备20a的电池25的识别信息,作为发射电力来传送电力接收设备20a所需的电力的总和。因此,电力传送设备10a无需传送无用发射电力,从而可以减小功耗和电磁干扰。电池25的识别信息,即所需电力,对于每一个电力接收设备20a可以不同。
另一方面,在可以为多个电力接收设备充电的传统充电系统中,例如当电力传送设备被配置为能够最多为10个电力接收设备充电时,电力传送设备连续传送电力,其可以与电力接收设备无关地为10个电力接收设备充电。因此,例如当放置了两个电力接收设备时,例如接收到全部传送的电力的一半的每一个电力接收设备将大部分所接收的电力内在地消耗为热量等。以此方式,传统的电力传送设备必须传送没有用于为电池充电的无用电力。
例如,在充电系统100a中,电力传送设备10a的传送侧线圈14a可以埋入到十字路口附近的道路中,电力接收设备20a可以安装到车辆中。在此情况下,在车辆等待交通灯改变时可以为电力接收设备20a充电。
(第六实施例)
本实施例涉及一种无线通信系统,其使用电力传送设备10和电力接收设备20。
图9是示出根据第六实施例的无线通信系统的结构的方框图。无线通信系统包括第一无线通信设备1000和第二无线通信设备2000。第一无线通信设备1000例如是安装在车辆中的车内系统或信息站(kiosk)终端。第二无线通信系统2000例如是智能电话。
第一无线通信设备1000包括第一实施例的电力传送设备10和第一无线单元80。
第二无线通信设备2000包括第一实施例的电力接收设备20和第二无线单元90。第二无线通信设备2000借助电力接收设备20的的电池25的电力或来自整流器22的电力运行。第二无线单元90被配置为能够与第一无线单元80进行无线通信。
第一和第二无线单元80和90例如服从至少一个以下的通信标准:BT:蓝牙(注册商标)、W-LAN:无线LAN、及T-Jet:闪传支持(Transferjet)(注册商标)。
在下文中,将参考图10和11中的顺序图来说明无线通信系统的操作。在以下说明中,以与第一实施例相同的附图标记来指示与第一实施例中的步骤相同的步骤。
图10是示出根据第六实施例的无线通信系统的操作的顺序图。图10示出了第一无线通信设备1000是车内系统的情况。首先,第一无线通信设备1000的电力传送设备10通过使用无线信号来传送通信使能电力和询问信号,通信使能电力可以与第二无线通信设备2000的电力接收设备20通信(步骤S10)。
接下来,电力接收设备20借助从电力传送设备10接收的通信使能电力开始操作(步骤S20),并响应于从电力传送设备10接收的询问信号,通过使用无线信号传送应答信号和与第二无线通信设备200的属性相关的属性信息(步骤S60)。例如,电力接收设备20通过使用RFID(NFC)28的加密机制向车内系统传送智能电话的属性信息(加密密钥1、所有者姓名、保持金额、卡号等)。
接下来,第一无线通信设备1000根据接收的属性信息使得电力传送设备10传送在第一无线单元80与第二无线单元90之间的无线路径的设定信息(步骤S61)。例如,车内系统通过使用与RFID相同的加密机制向智能电话传送无线路径的设定信息(SSID和加密密钥2)。
结果,根据无线路径的设定信息,第一无线通信设备1000与第二无线通信设备2000在第一无线单元80与第二无线单元90之间建立了信道(步骤S62)。换句话说,建立了另一个无线路径的呼叫(信道),以便可以在第一无线通信设备1000与第二无线通信设备2000之间传送和接收大数据。在T-Jet的情况下,信道建立方式不同。然而,根据通信标准可以适当地建立信道。
接下来,电力传送设备10设定充电电力的传送条件(步骤S12)。
随后,电力传送设备10根据充电电力的设定传送条件增大要传送的无线信号的强度,并通过使用无线信号来传送充电电力(步骤S14)。
接下来,电力接收设备20借助接收的充电电力来为电池25充电(步骤S25)。
可以在步骤S25之后执行步骤S61和S62的处理。
此后,第一无线通信设备1000和第二无线通信设备2000如下所述地通过使用在第一无线单元80与第二无线单元90之间的信道来传送和接收大数据。此时,第二无线通信设备2000借助电池25的电力或来自整流器22的电力来进行操作。
第一无线通信设备1000(其为车内系统)向第二无线通信设备2000(其为智能电话)传送车内系统的属性信息(汽油不足、速度等)(步骤S63)。
接下来,第二无线通信设备2000(其为智能电话)通过使用接收的属性信息执行应用操作(步骤S64)。例如,智能电话基于缺油的属性信息,在汽车导航系统上示出加油站的位置。
图11是示出根据第六实施例的无线通信系统的另一个操作的顺序图。图11示出了无线通信设备1000是信息站终端的情况。
如图11所示,在此情况下,可以执行步骤S63a和S64a的处理,以代替图10中的步骤S63和S64的处理。其它步骤与图10中的相同。
具体地,第二无线通信设备2000(其为智能电话)传送帐单信息(假设为Suica)或卡号(步骤S63a)。
第一无线通信设备1000(其为信息站终端)传送大数据,例如杂志、书籍、音乐和电影(步骤S64a)。
可以通过使用步骤S60中的RFID28来传送帐单信息或卡号。
如上所述,根据本实施例,可以通过以与第一实施例中相同的方式有效地使用电力为电池25充电以及传送和接收大数据。
(第七实施例)
在本实施例中,在执行充电的同时减小充电电力。
图12是示出根据第七实施例的充电系统100的充电特性的图示。图12中的纵轴表示从电力接收设备20的充电电路24流向电池25的电流I,横轴表示自从电池25的充电开始所经过的时间t。如图12所示,随着时间t的过去,从充电电路24流向电池25的电流I减小。换句话说,随着时间过去,用于为电池25充电的电力减小。
当流向电池25的电流I在时间t1变为等于或小于阈值It时,充电电路24输出电流减小信号。当RFID功能电路26接收到电流减小信号时,RFID功能电路26调制无线信号,并从接收侧线圈21传送充电电力控制信号。当接收电路25接收到电流减小信号时,电力传送设备10的控制单元11减小充电电力。
在时间t1后,通过使用减小的充电电力来为电池25充电。在时间t2,从充电电路24流向电池25的电流I变为基本上恒定的值Ic。如在第一实施例中所述的,充电电路24检测以上现象并输出完成信号S1。
如上所述,根据本实施例,在执行充电的同时减小由电力传送设备10传送的充电电力,以便可以比第一实施例等更多地减小无用电力。
可以提供多个阈值,并且可以多次执行对充电电力的控制。
根据上述实施例,可以有效地使用电力来为电池25充电。
例如,在以上实施例中,说明了通过使用调幅的无线信号来传送和接收询问信号和应答信号的实例。然而,其不限于此。例如,可以使用相位调制、频率调制等。
在以上实施例中,说明了驱动控制电路12借助NMOS晶体管36和37的导通/截止来调制无线信号的实例。然而,其不限于此。例如,在不使用反相器33、缓冲器34和35、NMOS晶体管36和37、及电阻38和39的情况下,可以通过控制可变电压31的电压来调制无线信号。
在以上实施例中,参考图2说明了电力传送设备10的电路结构的实例。然而,其不限于此。例如,当使用相位调制、频率调制等时,可以将不同电路用作驱动控制电路12和RFID接收电路15。
在以上实施例中,说明了借助耦合方法执行在传送侧线圈14与接收侧线圈21之间的电力和命令的传送和接收的实例。然而,可以借助磁场方法来执行传送和接收。
尽管说明了本发明的一些实施例,但这些实施例是作为实例而提出的,而并非旨在限制本发明的范围。可以以其它多种形式来实现这些实施例,在不脱离本发明范围的情况下,可以做出各种省略、替换和修改。这些实施例及其修改包括在本发明的范围和要旨内,也包括在权利要求和权利要求的等价范围中所述的发明内。
Claims (17)
1.一种半导体设备,其被配置为向电力接收设备传送无线信号,所述电力接收设备以从接收到的无线信号所获得的对电池充电,当完成电池的充电时,传送充电完成信号,并响应于包括在所述无线信号中的询问信号传送应答信号,
所述半导体设备包括:
驱动控制电路,其被配置为控制驱动电路以控制所述无线信号的强度和调制,所述驱动电路被配置为从传送侧线圈传送所述无线信号;
接收电路,其被配置为接收由所述电力接收设备通过调制所述无线信号而传送的所述应答信号和所述充电完成信号;以及
控制器,其被配置为
当所述接收电路没有接收到所述应答信号或所述接收电路接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送用于运行所述电力接收设备的通信使能电力、和所述询问信号,以及
当所述接收电路接收到所述应答信号且所述接收电路没有接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送充电电力,该充电电力能够对所述电力接收设备的电池充电,所述充电电力高于所述通信使能电力,
所述控制器控制所述驱动控制电路除了所述充电电力以外,还借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送用于写入充电的次数的信号,并且
当接收到所述用于写入充电的次数的信号时,所述电力接收设备将所述充电的次数加1并存储相加后的充电的次数,并且当所述充电的次数超过预定次数时,所述电力接收设备相应地通知用户。
2.根据权利要求1所述的半导体设备,其中
所述应答信号包括所述电池的识别信息,并且
所述控制器基于所述识别信息来控制所述充电电力。
3.根据权利要求2所述的半导体设备,其中
所述控制器包括表,该表包括多个对,在每一个所述对中所述识别信息与充电特性信息彼此相关联,并且所述控制器根据对应于所述识别信息的所述充电特性信息来控制所述充电电力,并且
所述充电特性信息包括所述充电电力与时间之间的关系。
4.根据权利要求1所述的半导体设备,其中,所述控制器控制所述驱动控制电路在传送所述充电电力的同时,间歇性地借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送所述询问信号。
5.根据权利要求1所述的半导体设备,其中
所述控制器通过使用防冲突功能而经由所述传送侧线圈和所述接收电路来获得多个电力接收设备的电池的识别信息,并且
所述控制器根据所获得的多个电力接收设备的电池的识别信息来控制所述充电电力。
6.根据权利要求1所述的半导体设备,其中,用于传送和接收所述通信使能电力和所述充电电力的所述无线信号的第一频率与用于传送和接收所述询问信号的所述无线信号的第二频率不同。
7.一种半导体设备,其被配置为从电力传送设备接收无线信号,当没有接收到应答信号或者接收到充电完成信号时,所述电力传送设备借助所述无线信号传送通信使能电力和询问信号,当接收到所述应答信号且没有接收到所述充电完成信号时,借助所述无线信号传送高于所述通信使能电力的充电电力,
所述半导体设备包括:
整流器,其被配置为对由接收侧线圈接收的所述无线信号整流,以产生电力;
充电电路,其被配置为以来自所述整流器的电力为电池充电,并且当所述电池的充电完成时输出所述充电完成信号;以及
RFID功能电路,其被配置为解调由所述接收侧线圈接收的所述无线信号,从而:
当从所述无线信号检测到所述询问信号时,通过调制所述无线信号而从所述接收侧线圈传送所述应答信号,并且
当从所述充电电路接收到所述充电完成信号时,通过调制所述无线信号而从所述接收侧线圈传送所述充电完成信号,
所述电力传送设备传送用于写入充电的次数的信号,并且
当从所述无线信号检测到所述用于写入充电的次数的信号时,所述RFID功能电路将所述充电的次数加1并存储相加后的充电的次数,并且当所述充电的次数超过预定次数时,所述RFID功能电路相应地通知用户。
8.根据权利要求7所述的半导体设备,其中
所述应答信号包括所述电池的识别信息,并且
所述电力传送设备基于所述识别信息控制所述充电电力。
9.根据权利要求7所述的半导体设备,其中,所述RFID功能电路借助从所述整流器提供的电力来进行操作。
10.根据权利要求7所述的半导体设备,其中,所述RFID功能电路借助从所述电池提供的电力来进行操作。
11.根据权利要求7所述的半导体设备,其中
当流向所述电池的电流变为等于或小于阈值时,所述充电电路输出电流减小信号,
当接收到所述电流减小信号时,所述RFID功能电路通过调制所述无线信号而从所述接收侧线圈传送充电电力控制信号,并且
当接收到所述充电电力控制信号时,所述电力传送设备减小所述充电电力。
12.一种电力传送设备,其被配置为向电力接收设备传送无线信号,所述电力接收设备以从接收到的无线信号所获得的对电池充电,当完成电池的充电时,传送充电完成信号,并响应于包括在所述无线信号中的询问信号传送应答信号,
所述电力传送设备包括:
传送侧线圈,其被配置为传送所述无线信号;
驱动电路,其被配置为驱动所述传送侧线圈;
驱动控制电路,其被配置为控制所述驱动电路,以控制所述无线信号的强度和调制;
接收电路,其被配置为通过所述传送侧线圈从由所述电力接收设备调制的所述无线信号接收所述应答信号和所述充电完成信号;以及
控制器,其被配置为
当所述接收电路没有接收到所述应答信号或所述接收电路接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送用于运行所述电力接收设备的通信使能电力、和所述询问信号,以及
当所述接收电路接收到所述应答信号且所述接收电路没有接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送充电电力,该充电电力能够对所述电力接收设备的电池充电,所述充电电力高于所述通信使能电力,
所述控制器向所述驱动控制电路提供:强度控制信号,用于控制所述无线信号的强度;和调制控制信号,用于控制所述无线信号的调制,
所述驱动控制电路包括:
可变电源,其电压被根据所述强度控制信号控制;
第一NMOS(N型金属氧化物半导体)晶体管,所述调制控制信号被输入到其栅极,其源极接地,其漏极连接所述传送侧线圈的第一端;
第二NMOS晶体管,所述调制控制信号被输入到其栅极,其源极接地,其漏极连接所述传送侧线圈的第二端;以及
振荡器,其被配置为输出振荡信号,
所述驱动电路包括:
第一驱动反相器,所述振荡信号被输入到其输入端子,其输出端子连接到所述传送侧线圈的第一端,并且来自所述可变电源的电压被提供作为电源;以及
第二驱动反相器,所述振荡信号的反相信号被输入到其输入端子,其输出端子连接到所述传送侧线圈的第二端,并且来自所述可变电源的电压被提供作为电源,
其中所述控制器控制所述驱动控制电路除了所述充电电力以外,还借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送用于写入充电的次数的信号,并且
当接收到所述用于写入充电的次数的信号时,所述电力接收设备将所述充电的次数加1并存储相加后的充电的次数,并且当所述充电的次数超过预定次数时,所述电力接收设备相应地通知用户。
13.根据权利要求12所述的电力传送设备,其中,所述接收电路包括:
传送侧整流器,其被配置为对来自所述传送侧线圈的所述无线信号整流;以及
比较器,其被配置为将由所述传送侧整流器整流的信号与参考电压相比较,并向所述控制器输出比较结果,所述比较结果包括所述应答信号和所述充电完成信号。
14.一种电力接收设备,其被配置为从电力传送设备接收无线信号,当没有接收到应答信号或者接收到充电完成信号时,所述电力传送设备借助所述无线信号传送通信使能电力和询问信号,当接收到所述应答信号且没有接收到所述充电完成信号时,借助所述无线信号传送高于所述通信使能电力的充电电力,
所述电力接收设备包括:
接收侧线圈,其被配置为接收所述无线信号;
整流器,其被配置为对由所述接收侧线圈接收的所述无线信号整流,以产生电力;
充电电路,其被配置为以来自所述整流器的电力为电池充电,并且当所述电池的充电完成时输出所述充电完成信号;以及
RFID功能电路,其被配置为解调由所述接收侧线圈接收的所述无线信号,从而:
当从所述无线信号检测到所述询问信号时,通过调制所述无线信号而从所述接收侧线圈传送所述应答信号,并且
当从所述充电电路接收到所述充电完成信号时,通过调制所述无线信号而从所述接收侧线圈传送所述充电完成信号,
所述电力传送设备传送用于写入充电的次数的信号,并且
当从所述无线信号检测到所述用于写入充电的次数的信号时,所述RFID功能电路将所述充电的次数加1并存储相加后的充电的次数,并且当所述充电的次数超过预定次数时,所述RFID功能电路相应地通知用户。
15.一种充电系统,包括:
根据权利要求12所述的电力传送设备;以及
根据权利要求14所述的电力接收设备。
16.一种无线通信系统,包括:
第一无线通信设备,其包括电力传送设备和第一无线单元;以及
第二无线通信设备,其包括电力接收设备和第二无线单元,所述电力接收设备以从接收到的无线信号所获得的对电池充电,所述第二无线单元被配置为能够与所述第一无线单元进行无线通信,
其中,所述电力传送设备包括:
传送侧线圈,其被配置为向所述电力接收设备传送所述无线信号;
驱动电路,其被配置为驱动所述传送侧线圈;
驱动控制电路,其被配置为控制所述驱动电路,以控制所述无线信号的强度和调制;
接收电路,其被配置为通过所述传送侧线圈从由所述电力接收设备调制的所述无线信号接收应答信号和充电完成信号;以及
控制器,其被配置为
当所述接收电路没有接收到所述应答信号或所述接收电路接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送用于运行所述电力接收设备的通信使能电力、和询问信号,以及
当所述接收电路接收到所述应答信号且所述接收电路没有接收到所述充电完成信号时,控制所述驱动控制电路借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送充电电力,该充电电力能够对所述电力接收设备的电池充电,所述充电电力高于所述通信使能电力,
所述电力接收设备包括:
接收侧线圈,其被配置为从所述电力传送设备接收所述无线信号;
整流器,其被配置为对由所述接收侧线圈接收的所述无线信号整流,以产生电力;
充电电路,其被配置为以来自所述整流器的电力为电池充电,并且当所述电池的充电完成时输出所述充电完成信号;以及
RFID功能电路,其被配置为解调由所述接收侧线圈接收的所述无线信号,从而:
当从所述无线信号检测到所述询问信号时,通过调制所述无线信号而从所述接收侧线圈传送所述应答信号,并且
当从所述充电电路接收到所述充电完成信号时,通过调制所述无线信号而从所述接收侧线圈传送所述充电完成信号,
所述第二无线通信设备借助来自所述电池或所述整流器的电力来进行操作,
当所述电力接收设备传送所述应答信号时,所述电力接收设备传送属性信息,该属性信息与所述第二无线通信设备的属性有关,
所述第一无线通信设备根据接收到的属性信息,使得所述电力传送设备向所述电力接收设备传送在所述第一无线单元与所述第二无线单元之间的无线路径的设定信息,并且
所述第一无线通信设备和所述第二无线通信设备根据所述无线路径的设定信息,通过在所述第一无线单元与所述第二无线单元之间建立信道来彼此通信,
其中所述控制器控制所述驱动控制电路除了所述充电电力以外,还借助所述无线信号从所述传送侧线圈传送用于写入充电的次数的信号,并且
当接收到所述用于写入充电的次数的信号时,所述电力接收设备将所述充电的次数加1并存储相加后的充电的次数,并且当所述充电的次数超过预定次数时,所述电力接收设备相应地通知用户。
17.一种充电方法,其中,由电力传送设备使用无线信号来传送电力,以便由电力接收设备以借助所述无线信号传送的电力为电池充电,
所述充电方法包括:
由所述电力传送设备传送用于运行所述电力接收设备的通信使能电力、和询问信号;
由所述电力接收设备响应于从所述电力传送设备接收的所述询问信号来传送应答信号;
当从所述电力接收设备接收到所述应答信号且没有接收到充电完成信号时,由所述电力传送设备传送充电电力和用于写入充电的次数的信号,该充电电力能够对所述电力接收设备的电池充电;
当所述电池的充电没有完成时,由所述电力接收设备以接收到的充电电力为所述电池充电;
当所述电池的充电完成时,由所述电力接收设备传送所述充电完成信号;
当从所述无线信号检测到所述用于写入充电的次数的信号时,由所述电力接收设备将所述充电的次数加1并存储相加后的充电的次数,并且当所述充电的次数超过预定次数时,由所述电力接收设备相应地通知用户;以及
当从所述电力接收设备接收到所述充电完成信号时,由所述电力传送设备传送所述通信使能电力和所述询问信号。
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