JP2016127633A - Radio energy receiver, radio energy transmission system, and radio energy transmission method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線エネルギー伝送に関し、特に無線エネルギー受信装置、無線エネルギー伝送システム及び無線エネルギー伝送方法に関するものである。 The present invention relates to wireless energy transmission, and more particularly to a wireless energy receiver, a wireless energy transmission system, and a wireless energy transmission method.
図１は、従来の無線エネルギー伝送システムの回路ブロック図である。現在の無線エネルギー伝送システムには、複数の実現方法があり、少なくとも磁気カップリング、磁気共振及び電場カップリングの３つが挙げられる。図１は、磁気カップリングによりエネルギーが伝送されるシステムを示す。無線エネルギー伝送装置１１は、無線エネルギー受信装置１２に交流電圧を供給する。無線エネルギー伝送装置１１について、図１において、制御回路が図示されていないが、エネルギー伝送に用いられる入力電圧及びコイルのみが図示されている。無線エネルギー受信装置１２は、カップリングコイル１２１が交流電流（ＡＣ）にカップリングし交流電流を整流回路１２２に供給し、整流回路１２２が整流後の直流電流ＤＣを直流−直流変換器（DC to DC converter）１２４に伝送し、直流出力ポート１２５が直流−直流変換器１２４の出力電圧を外部の回路に供給するように構成されている。判定回路１２３は、直流出力ポート１２５の出力電圧及びカップリングコイル１２１の交流電流に基づいて直流−直流変換器１２４を制御する。 FIG. 1 is a circuit block diagram of a conventional wireless energy transmission system. Current wireless energy transmission systems have multiple implementation methods, including at least three: magnetic coupling, magnetic resonance, and electric field coupling. FIG. 1 shows a system in which energy is transmitted by magnetic coupling. The wireless energy transmission device 11 supplies an AC voltage to the wireless energy reception device 12. Although the control circuit is not shown in FIG. 1 for the wireless energy transmission device 11, only the input voltage and coil used for energy transmission are shown. In the wireless energy receiver 12, the coupling coil 121 couples to an alternating current (AC) and supplies the alternating current to the rectifier circuit 122, and the rectifier circuit 122 converts the rectified direct current DC to a direct current to direct current converter (DC to DC). The DC output port 125 is configured to supply the output voltage of the DC-DC converter 124 to an external circuit. The determination circuit 123 controls the DC / DC converter 124 based on the output voltage of the DC output port 125 and the AC current of the coupling coil 121.
しかしながら、電気エネルギーの伝送状況を調整するために、無線エネルギー伝送装置１１自体は、出力パワーを調整するメカニズムを有するのみならず、従来の無線エネルギー受信装置１２も、直流−直流変換器１２４を介して出力電圧を自ら制御する。このように、マルチレベルのパワー及び電圧の調整によって、電力変換の効率は低下する可能性がある。 However, in order to adjust the transmission state of electric energy, the wireless energy transmission device 11 itself has not only a mechanism for adjusting the output power, but also the conventional wireless energy reception device 12 is connected via the DC-DC converter 124. Control the output voltage by itself. Thus, the efficiency of power conversion may be reduced by adjusting multi-level power and voltage.
本発明は、無線エネルギー伝送装置が無線エネルギー受信装置から返送された直流出力電圧に関する信号に基づいて、出力パワーを調整するための無線エネルギー受信装置、無線エネルギー伝送システム及び無線エネルギー伝送方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a wireless energy receiver, a wireless energy transmission system, and a wireless energy transmission method for adjusting output power based on a signal related to a DC output voltage returned from the wireless energy receiver. For the purpose.
本発明は、無線エネルギー伝送装置からのエネルギーを無線受信するためのコイルと、コイルにカップリングされ、コイルからの交流電圧を直流出力電圧に変換するための整流回路と、整流回路にカップリングされ、直流出力電圧を供給するための直流出力ポートと、コイル、整流回路及び直流出力ポートにカップリングされ、直流出力ポートの直流出力電圧をモニタリングするとともに、直流出力電圧に基づいて無線エネルギー伝送装置に対して無線エネルギー伝送装置の出力パワーを調整するよう通知する判定回路と、を含むことを特徴とする無線エネルギー受信装置を提供する。 The present invention relates to a coil for wirelessly receiving energy from a wireless energy transmission device, a rectifier circuit coupled to the coil, for converting an AC voltage from the coil into a DC output voltage, and coupled to the rectifier circuit. The DC output port for supplying the DC output voltage is coupled to the coil, the rectifier circuit and the DC output port to monitor the DC output voltage of the DC output port, and to the wireless energy transmission device based on the DC output voltage. A determination circuit for notifying the output power of the wireless energy transmission apparatus to be adjusted is provided.
また、本発明は、出力パワーを無線供給するための無線エネルギー伝送装置と、無線エネルギー伝送装置からのエネルギーを無線受信するためのコイルと、コイルにカップリングされ、コイルからの交流電圧を直流出力電圧に変換するための整流回路と、整流回路にカップリングされ、直流出力電圧を供給するための直流出力ポートと、コイル、整流回路及び直流出力ポートにカップリングされ、直流出力ポートの直流出力電圧をモニタリングするとともに、直流出力電圧に基づいて無線エネルギー伝送装置に対して無線エネルギー伝送装置の出力パワーを調整するよう通知する判定回路とを含む無線エネルギー受信装置と、を含むことを特徴とする無線エネルギー伝送システムを提供する。 The present invention also provides a wireless energy transmission device for wirelessly supplying output power, a coil for wirelessly receiving energy from the wireless energy transmission device, and a coil coupled to an alternating voltage from the coil for direct current output. A rectifier circuit for converting to a voltage, a DC output port coupled to the rectifier circuit to supply a DC output voltage, and a DC output voltage of the DC output port coupled to the coil, the rectifier circuit and the DC output port And a wireless energy receiving device including a determination circuit that notifies the wireless energy transmission device to adjust the output power of the wireless energy transmission device based on the DC output voltage. Provide energy transmission system.
また、本発明は、無線エネルギー伝送装置によりパワーを無線エネルギー受信装置に伝送する工程と、無線エネルギー受信装置の直流出力電圧を検知するとともに、無線エネルギー受信装置により直流出力電圧を表す指示信号を無線エネルギー伝送装置に伝送する工程と、無線エネルギー伝送装置により直流出力電圧を表す指示信号に基づいて無線エネルギー伝送装置の出力パワーを調整する工程とを含むことを特徴とする無線エネルギー伝送方法を提供する。 The present invention also includes a step of transmitting power to the wireless energy receiving device by the wireless energy transmission device, a direct current output voltage of the wireless energy receiving device is detected, and an instruction signal representing the direct current output voltage is wirelessly transmitted by the wireless energy receiving device. There is provided a wireless energy transmission method comprising: transmitting to an energy transmission device; and adjusting the output power of the wireless energy transmission device based on an instruction signal representing a DC output voltage by the wireless energy transmission device. .
本発明に係る無線エネルギー受信装置、無線エネルギー伝送システム及び無線エネルギー伝送方法によれば、無線エネルギー受信装置が直流−直流変換器を有さず、エネルギー送信側の無線エネルギー伝送装置においてのみパワー変調が１回行われる。従来の無線エネルギー伝送システムと比較すると、本発明に係る無線エネルギー受信装置、無線エネルギー伝送システム及び無線エネルギー伝送方法では、直流−直流の変換が不要となるため、回路材料コストが低下し、発熱素子の数が削減され、電力変換効率が向上する。 According to the wireless energy receiving device, the wireless energy transmission system, and the wireless energy transmission method according to the present invention, the wireless energy receiving device does not have a DC-DC converter, and power modulation is performed only in the wireless energy transmitting device on the energy transmission side. It is done once. Compared with the conventional wireless energy transmission system, the wireless energy receiving device, the wireless energy transmission system, and the wireless energy transmission method according to the present invention do not require DC-DC conversion, so that the circuit material cost is reduced and the heating element is reduced. And the power conversion efficiency is improved.
［無線エネルギー受信装置及び無線エネルギー伝送システムの実施例］
図２は、本発明の実施例に係る無線エネルギー伝送システムの回路ブロック図である。無線エネルギー伝送システム２は、エネルギー伝送側（ＴＸ）である無線エネルギー伝送装置２１と、エネルギー受信側（ＲＸ）である無線エネルギー受信装置２２とを含む。無線エネルギー伝送装置２１は、例えば磁気カップリング、磁気共振、電場カップリングまたはその他の無線伝送メカニズムによりエネルギーを無線エネルギー受信装置２２に伝送することができる。本実施例に係る無線エネルギー伝送装置２１は、例えば磁気カップリングによりコイルを介して交流の入力電圧ＴＸＩをコイルに送り込み、無線エネルギー受信装置２２のカップリングコイル２２１は、磁気カップリングによりエネルギーとカップリングされる。ここで、カップリングコイル２２１はコイルであり、磁気カップリング用のコイルはカップリングコイルであり、磁気共振に用いられるコイルは共振コイルであってもよいが、本発明はコイルの種類に限定されるものではない。
[Examples of wireless energy receiving apparatus and wireless energy transmission system]
FIG. 2 is a circuit block diagram of the wireless energy transmission system according to the embodiment of the present invention. The wireless energy transmission system 2 includes a wireless energy transmission device 21 that is an energy transmission side (TX) and a wireless energy reception device 22 that is an energy reception side (RX). The wireless energy transmission device 21 can transmit energy to the wireless energy reception device 22 by, for example, magnetic coupling, magnetic resonance, electric field coupling, or other wireless transmission mechanisms. The wireless energy transmission device 21 according to the present embodiment sends an AC input voltage TXI to the coil via a coil, for example, by magnetic coupling, and the coupling coil 221 of the wireless energy receiver 22 couples energy and energy by magnetic coupling. Be ringed. Here, the coupling coil 221 is a coil, the coil for magnetic coupling may be a coupling coil, and the coil used for magnetic resonance may be a resonance coil, but the present invention is limited to the type of coil. It is not something.
無線エネルギー受信装置２２は、カップリングコイル２２１と、整流回路２２２と、直流出力ポート２２５と、判定回路２２３と、通信回路２２６とを含む。判定回路２２３は、通信回路２２６により出力電圧ＲＸ０を表す指示信号ＩＮＤを無線エネルギー伝送装置２１に伝送する。判定回路２２３は、例えばマイクロコントローラ（ＭＣＵ）であってもよい。他の実施例において、通信回路２２６は、信号無線伝送として機能するものであり、判定回路２２３と統合することができる。 The wireless energy receiver 22 includes a coupling coil 221, a rectifier circuit 222, a DC output port 225, a determination circuit 223, and a communication circuit 226. The determination circuit 223 transmits the instruction signal IND representing the output voltage RX0 to the wireless energy transmission device 21 through the communication circuit 226. The determination circuit 223 may be a microcontroller (MCU), for example. In another embodiment, the communication circuit 226 functions as signal radio transmission and can be integrated with the determination circuit 223.
カップリングコイル２２１は、無線エネルギー伝送装置２１のエネルギーを無線受信する。整流回路２２２は、カップリングコイル２２１にカップリングされ、カップリングコイル２２１の交流電圧（無線エネルギー伝送装置２１の入力電圧ＴＸＩに対応する）を直流出力電圧ＲＸＩに変換する。整流回路２２２は、例えばフルブリッジ整流回路、ハーフブリッジ整流回路であってもよいが、本発明はそれらに限定されるものではない。当業者は、必要に応じて整流回路の種類と設計を変更することができる。 The coupling coil 221 wirelessly receives the energy of the wireless energy transmission device 21. The rectifier circuit 222 is coupled to the coupling coil 221 and converts an AC voltage of the coupling coil 221 (corresponding to the input voltage TXI of the wireless energy transmission device 21) into a DC output voltage RXI. The rectifier circuit 222 may be, for example, a full bridge rectifier circuit or a half bridge rectifier circuit, but the present invention is not limited thereto. One skilled in the art can change the type and design of the rectifier circuit as needed.
直流出力ポート２２５は、整流回路２２２にカップリングされ、直流出力電圧ＲＸ０を提供する。判定回路２２３は、カップリングコイル２２１、整流回路２２２、及び直流出力ポート２２５にカップリングされ、直流出力ポート２２５の直流出力電圧ＲＸ０をモニタリングするとともに、直流出力電圧ＲＸ０に基づいて無線エネルギー伝送装置２１に対して無線エネルギー伝送装置２１の出力パワーを調整するよう通知する。一つの実施例において、判定回路２２３は、振幅変移変調（ＡＳＫ）または周波数偏移変調（ＦＳＫ）により無線エネルギー伝送装置と通信するが、本発明はこれに限定されるものではない。無線エネルギー受信装置２２は、さらに、無線エネルギー伝送装置２１と無線エネルギー受信装置２２との間の伝達関数（transfer function）及び直流出力電圧ＲＸ０に基づいて無線エネルギー伝送装置２１からの出力パワーを調整する。言い換えれば、本実施例の無線エネルギー受信装置２２自体は、直流出力電圧及びパワーを制御・調整せず、直流出力電圧ＲＸ０の状況に関する指示信号を無線エネルギー受信装置２２に返信する。 The DC output port 225 is coupled to the rectifier circuit 222 and provides a DC output voltage RX0. The determination circuit 223 is coupled to the coupling coil 221, the rectifier circuit 222, and the DC output port 225, monitors the DC output voltage RX0 of the DC output port 225, and based on the DC output voltage RX0, the wireless energy transmission device 21. Is notified to adjust the output power of the wireless energy transmission device 21. In one embodiment, the determination circuit 223 communicates with the wireless energy transmission device by amplitude shift keying (ASK) or frequency shift keying (FSK), but the present invention is not limited thereto. The wireless energy receiver 22 further adjusts the output power from the wireless energy transmitter 21 based on the transfer function between the wireless energy transmitter 21 and the wireless energy receiver 22 and the DC output voltage RX0. . In other words, the wireless energy receiver 22 itself of the present embodiment does not control / adjust the DC output voltage and power, and returns an instruction signal regarding the state of the DC output voltage RX0 to the wireless energy receiver 22.
図１の従来のような直流−直流変換器１２４を有する無線エネルギー受信装置１２と比較すると、本実施例の無線エネルギー受信装置２２は、直流−直流変換器１２４が不要となるため、よりコンパクトに構成することができる。本実施例の無線エネルギー受信装置２２は、異なる負荷状況によって発生した異なる直流出力電圧の状況を無線エネルギー伝送装置２１に返送することができ、しかも無線エネルギー伝送装置２１においてのみパワー変調が行われ、無線エネルギー受信装置２２自体は、直流出力ポート２２５の直流出力電圧ＲＸ０を制御する必要がない。端的に言えば、無線エネルギー受信装置２２（ＲＸ）は、無線エネルギー伝送装置２１（ＴＸ）のパワーを受信した後、出力電圧に対応する指示信号ＩＮＤを伝送し、無線エネルギー伝送装置２１（ＴＸ）は、指示信号ＩＮＤを受信した場合、指示信号ＩＮＤに基づいてパワー変調を行う。 Compared with the wireless energy receiver 12 having the conventional DC-DC converter 124 of FIG. 1, the wireless energy receiver 22 of the present embodiment is more compact because the DC-DC converter 124 is not required. Can be configured. The wireless energy receiver 22 of the present embodiment can return different DC output voltage situations generated by different load situations to the wireless energy transmission device 21, and power modulation is performed only in the wireless energy transmission device 21, The wireless energy receiver 22 itself does not need to control the DC output voltage RX0 of the DC output port 225. In short, after receiving the power of the wireless energy transmission device 21 (TX), the wireless energy reception device 22 (RX) transmits an instruction signal IND corresponding to the output voltage, and the wireless energy transmission device 21 (TX). When the instruction signal IND is received, power modulation is performed based on the instruction signal IND.
さらに、無線エネルギー伝送装置２１のパワー変調について、無線エネルギー伝送装置２１は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）またはパルス周波数変調（ＰＦＭ）によりその入力電圧ＴＸＩを調整することができる。しかしながら、本発明は、無線エネルギー伝送装置２１の出力パワーの調整方法に限定されるものではない。 Further, regarding the power modulation of the wireless energy transmission device 21, the wireless energy transmission device 21 can adjust the input voltage TXI by, for example, pulse width modulation (PWM) or pulse frequency modulation (PFM). However, the present invention is not limited to the method for adjusting the output power of the wireless energy transmission device 21.
実際に応用した場合、不安定な出力電圧、例えば電圧オーバーシュート（overshoot phenomenon）による不具合を回避するために、システムの始動時に、無線エネルギー伝送装置２１は、無線エネルギー伝送の関連パラメータ、例えば伝達関数等の取得ができるように、最大パワー、若しくは最大パワーではなくユーザまたは設計者によって自ら定義された所定のパワーを予め供給することができる。上記の伝達関数は、無線エネルギー伝送装置２１及び無線エネルギー受信装置２２の回路の相違、例えばフルブリッジ、ハーフブリッジ等の交流直流変換回路、整流回路等の異なる回路形式に基づいて変更され、伝達関数もそれに従って変更される。本発明は、パワー関連回路の形式、または回路に対応する伝達関数に限定されない。伝達関数は、実際に、パワー関連回路の設計に応じて異なっている。 When actually applied, in order to avoid malfunctions due to unstable output voltage, for example voltage overshoot phenomenon, at the start of the system, the wireless energy transmission device 21 may be associated with parameters related to wireless energy transmission, such as transfer function. The predetermined power defined by the user or the designer instead of the maximum power or the maximum power can be supplied in advance. The above transfer function is changed based on a difference in the circuit of the wireless energy transmission device 21 and the wireless energy reception device 22, for example, different circuit types such as an AC / DC conversion circuit such as a full bridge and a half bridge, and a rectification circuit. Will be changed accordingly. The present invention is not limited to the type of power-related circuit or the transfer function corresponding to the circuit. The transfer function actually varies depending on the design of the power related circuit.
図２、図３を同時に参照すると、図３は、本発明の実施例に係る無線エネルギー伝送システムの電圧操作波形図である。図３に示すように、識別段階は、無線エネルギー伝送装置２１と無線エネルギー受信装置２２とのやり取り過程であり、識別段階の後、パワー伝送段階に入る。無線エネルギー伝送装置２１が入力電圧ＴＸＩを生成することで、無線エネルギー受信装置２２は、例えばカップリングによりエネルギーを受信して直流出力電圧ＲＸＩを生成する。無線エネルギー受信装置２２は、直流出力電圧ＲＸ０に基づいて指示信号ＩＮＤを生成する。無線エネルギー伝送装置２１は、指示信号ＩＮＤに基づいて入力電圧ＴＸＩを調整することにより、直流出力電圧ＲＸＩを調整し、直流出力電圧ＲＸ０を調整する。例えば、全負荷（full laod）である場合、直流出力電圧ＲＸ０は、目標電圧ＶＴＡよりも大きい。この場合、指示信号ＩＮＤに応じて無線エネルギー伝送装置２１が入力電圧ＴＸＩを低減させることで、無線エネルギー受信装置２２の直流出力電圧ＲＸＩ及び直流出力電圧ＲＸ０は徐々に低下する。電圧の変調については、図３に示す周期的変更であってもよいが、本発明はそれに限定されるものではない。ここで注意すべき点は、図３のフルロード状況に示すように、直流出力電圧ＲＸ０は、目標電圧ＶＴＡに徐々に近接している点である。しかしながら、目標電圧ＶＴＡよりも大きいか小さいかに限定されるものではない。さらに、図３に示すように、無負荷（no load）である場合、直流出力電圧ＲＸ０は、目標電圧ＶＴＡよりも十分大きい。この場合、指示信号ＩＮＤに応じて無線エネルギー伝送装置２１が入力電圧ＴＸＩを低下させることで、無線エネルギー受信装置２２の直流出力電圧ＲＸＩ及び直流出力電圧ＲＸ０は低下し、最後に目標電圧ＶＴＡに近接するようになる。 Referring to FIGS. 2 and 3 at the same time, FIG. 3 is a voltage operation waveform diagram of the wireless energy transmission system according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the identification stage is an exchange process between the wireless energy transmission apparatus 21 and the wireless energy reception apparatus 22, and enters the power transmission stage after the identification stage. When the wireless energy transmission device 21 generates the input voltage TXI, the wireless energy reception device 22 receives energy by coupling, for example, and generates the DC output voltage RXI. The wireless energy receiver 22 generates the instruction signal IND based on the DC output voltage RX0. The wireless energy transmission device 21 adjusts the DC output voltage RXI and adjusts the DC output voltage RX0 by adjusting the input voltage TXI based on the instruction signal IND. For example, in the case of full load, the DC output voltage RX0 is higher than the target voltage VTA. In this case, the wireless energy transmission device 21 reduces the input voltage TXI in accordance with the instruction signal IND, so that the direct current output voltage RXI and the direct current output voltage RX0 of the wireless energy reception device 22 gradually decrease. The voltage modulation may be a periodic change shown in FIG. 3, but the present invention is not limited thereto. What should be noted here is that the DC output voltage RX0 gradually approaches the target voltage VTA, as shown in the full load state of FIG. However, it is not limited to whether it is larger or smaller than the target voltage VTA. Furthermore, as shown in FIG. 3, when there is no load, the DC output voltage RX0 is sufficiently larger than the target voltage VTA. In this case, the wireless energy transmission device 21 decreases the input voltage TXI in accordance with the instruction signal IND, so that the DC output voltage RXI and the DC output voltage RX0 of the wireless energy reception device 22 decrease, and finally approaches the target voltage VTA. To come.
［無線エネルギー伝送方法の実施例］
図２、図４を同時に参照すると、図４は、本発明の実施例に係る無線エネルギー伝送方法のフローチャートである。本実施例のフローは、図２の無線エネルギー伝送システム２で実現可能である。まず、ステップＳ１１０において、無線エネルギー伝送装置２１によりパワーを無線エネルギー伝送装置２１に伝送する。そして、ステップＳ１２０において、無線エネルギー受信装置２２の直流出力電圧ＲＸ０を検知するとともに、無線エネルギー受信装置２２により直流出力電圧ＲＸ０を表す指示信号ＩＮＤを無線エネルギー伝送装置２１に伝送する。次に、ステップＳ１３０において、無線エネルギー受信装置２２により直流出力電圧ＲＸ０を表す指示信号ＩＮＤに基づいて無線エネルギー伝送装置２１の出力パワーを調整する。より詳しくは、ステップＳ１３０において、一つの実施例として、無線エネルギー伝送装置２１により無線エネルギー伝送装置２１と無線エネルギー受信装置２２との間の伝達関数及び指示信号ＩＮＤに基づいて無線エネルギー伝送装置２１からの出力パワーを調整する。実際に応用した場合、図４のステップＳ１１０、Ｓ１２０〜Ｓ１３０は、程度の異なる負荷状況、図３に示す全負荷及び無負荷を含む状況に用いられる。ここで注意すべき点は、上記のステップＳ１３０の伝達関数は、システム設計時に既知のものであってもよい点である。実際に応用した場合、システムの物理的伝達関数は、予め設計されたものと異なる可能性があるため、図５のフローチャートにより物理的伝達関数の関連パラメータを得ることもできる。
[Example of wireless energy transmission method]
Referring to FIGS. 2 and 4 at the same time, FIG. 4 is a flowchart of a wireless energy transmission method according to an embodiment of the present invention. The flow of the present embodiment can be realized by the wireless energy transmission system 2 of FIG. First, in step S <b> 110, the wireless energy transmission device 21 transmits power to the wireless energy transmission device 21. In step S120, the DC output voltage RX0 of the wireless energy receiver 22 is detected, and the wireless energy receiver 22 transmits an instruction signal IND representing the DC output voltage RX0 to the wireless energy transmitter 21. Next, in step S130, the wireless energy receiver 22 adjusts the output power of the wireless energy transmitter 21 based on the instruction signal IND representing the DC output voltage RX0. More specifically, in step S130, as one example, the wireless energy transmission device 21 uses the wireless energy transmission device 21 based on the transfer function between the wireless energy transmission device 21 and the wireless energy reception device 22 and the instruction signal IND. Adjust the output power. When actually applied, steps S110 and S120 to S130 in FIG. 4 are used for load situations of different degrees, including a full load and no load shown in FIG. It should be noted that the transfer function in step S130 may be known at the time of system design. In actual application, the physical transfer function of the system may be different from the one designed in advance, so the related parameters of the physical transfer function can also be obtained by the flowchart of FIG.
次に、上記のステップＳ１３０が終了した後、再びステップＳ１１０を行うことができる。一方、実際に実施した場合、ステップＳ１１０は、持続的に実施可能である。上記のステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０の順序は、負荷状況に応じて出力パワーが調整されるものである。このように、直流出力電圧ＲＸ０は、周期的に調整可能となる。 Next, after step S130 is completed, step S110 can be performed again. On the other hand, when actually implemented, step S110 can be implemented continuously. The order of the above steps S110, S120, and S130 is such that the output power is adjusted according to the load situation. Thus, the DC output voltage RX0 can be adjusted periodically.
図５は、本発明の他の実施例に係る無線エネルギー伝送方法のフローチャートである。ステップＳ２１０において、無線エネルギー伝送装置２１により所定のパワーを無線エネルギー受信装置２２に伝送する。上記所定のパワーは、例えば最大パワーであってもよいが、本発明はそれに限定されるものではない。次に、ステップＳ２２０において、伝達関数、無線エネルギー受信装置２２の直流出力電圧ＲＸ０及び無線エネルギー伝送装置２１の入力電圧ＴＸＩに基づいて伝達関数の関連パラメータを取得する。伝達関数について、磁気カップリングによりエネルギーを伝送することを例にする。上記伝達関数は、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＊（Ｎｓ／Ｎｐ）＊Ｄ＊Ｇである。ここで、Ｖｏｕｔは出力電圧（ＲＸ０）、Ｖｉｎは入力電圧（ＴＸＩ）、Ｎｓは無線エネルギー受信装置２２のコイル巻数、Ｎｐは無線エネルギー伝送装置２１のコイル巻数、Ｄは無線エネルギー伝送装置２２のデューティサイクル（Duty Cycle）、Ｇは伝達関数のゲイン（gain）である。次に、順次にステップＳ２３０、Ｓ２４０、Ｓ２５０を行う。ステップＳ２３０、Ｓ２４０、Ｓ２５０は、それぞれ図４のステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０と同一であるため、ここでは詳しい説明を省略する。言い換えれば、ステップＳ２１０及びステップＳ２２０は、無線エネルギー伝送システム２の伝達関数の関連パラメータ、例えばゲインＧを取得するために、図４のフローにおけるステップＳ１１０の前、即ち、無線エネルギー伝送システム２の始動時に実行することができ、本発明はそれに限定されるものではない。無線エネルギー伝送システムがエネルギーを伝送する方法は、磁気共振、電場カップリング等々であってもよい。使用された無線エネルギー伝送方法に応じて、上記の伝達関数は異なる可能性もある。 FIG. 5 is a flowchart of a wireless energy transmission method according to another embodiment of the present invention. In step S <b> 210, the wireless energy transmission device 21 transmits predetermined power to the wireless energy reception device 22. The predetermined power may be, for example, the maximum power, but the present invention is not limited thereto. Next, in step S220, related parameters of the transfer function are acquired based on the transfer function, the DC output voltage RX0 of the wireless energy receiver 22 and the input voltage TXI of the wireless energy transmitter 21. As an example of the transfer function, energy is transmitted by magnetic coupling. The transfer function is Vout = Vin * (Ns / Np) * D * G. Here, Vout is the output voltage (RX0), Vin is the input voltage (TXI), Ns is the number of coil turns of the wireless energy receiver 22, Np is the number of coils of the wireless energy transmitter 21, and D is the duty of the wireless energy transmitter 22. A cycle (Duty Cycle), G is a gain of the transfer function. Next, steps S230, S240, and S250 are sequentially performed. Steps S230, S240, and S250 are the same as steps S110, S120, and S130 of FIG. 4, respectively, and thus detailed description thereof is omitted here. In other words, step S210 and step S220 are performed before step S110 in the flow of FIG. 4, that is, to start the wireless energy transmission system 2 in order to obtain a related parameter of the transfer function of the wireless energy transmission system 2, for example, the gain G. It can sometimes be performed and the present invention is not limited thereto. The method by which the wireless energy transmission system transmits energy may be magnetic resonance, electric field coupling, or the like. Depending on the wireless energy transmission method used, the above transfer function may be different.
他の実施例において、ステップＳ２１０の所定のパワーが最大パワーである場合、ステップＳ２１０が終了した後、ステップＳ２２０においては、さらに、無負荷の場合に、無負荷状況を判定するための所定の電圧を設定するとともに直流出力電圧を所定の電圧と比較することにより、無線エネルギー受信装置の出力電圧が高すぎるか否かを知ることができる。このように、電圧オーバーシュートの問題を解決することができる。実際に、無負荷状況下の出力電圧が高すぎる場合、無線エネルギー伝送装置は、無線エネルギー受信装置の指示信号に基づいて無線エネルギー伝送装置からの出力パワーを低減させることにより、電圧オーバーシュートを回避することができる。 In another embodiment, when the predetermined power in step S210 is the maximum power, after step S210 is completed, in step S220, a predetermined voltage for determining a no-load condition in the case of no load is further provided. And comparing the DC output voltage with a predetermined voltage, it can be determined whether or not the output voltage of the wireless energy receiver is too high. In this way, the problem of voltage overshoot can be solved. In fact, when the output voltage under no load condition is too high, the wireless energy transmission device avoids voltage overshoot by reducing the output power from the wireless energy transmission device based on the instruction signal of the wireless energy receiving device can do.
［実施例の効果］
上記のように、本発明の実施例に係る無線エネルギー受信装置、無線エネルギー伝送システム及び無線エネルギー伝送方法によれば、無線エネルギー受信装置が直流−直流変換器を有せず、エネルギー送信側の無線エネルギー伝送装置においてのみパワー変調が１回行われる。従来の無線エネルギー伝送システムと比較すると、本発明の実施例に係る無線エネルギー受信装置、無線エネルギー伝送システム及び無線エネルギー伝送方法では、直流−直流の変換が不要となるため、回路材料コストが低下し、発熱素子の数が削減され、電力変換効率が向上する。
[Effect of Example]
As described above, according to the wireless energy receiver, the wireless energy transmission system, and the wireless energy transmission method according to the embodiments of the present invention, the wireless energy receiver does not have a DC-DC converter, and the wireless on the energy transmission side. Power modulation is performed once only in the energy transmission device. Compared with the conventional wireless energy transmission system, the wireless energy receiving device, the wireless energy transmission system, and the wireless energy transmission method according to the embodiment of the present invention do not require DC-DC conversion, thereby reducing the circuit material cost. The number of heating elements is reduced, and the power conversion efficiency is improved.
１１、２１ 無線エネルギー伝送装置
２ 無線エネルギー伝送システム
１２、２２ 無線エネルギー受信装置
１２１、２２１ カップリングコイル
１２２、２２２ 整流回路
１２３、２２３ 判定回路
１２４ 直流−直流変換器
１２５、２２５ 直流出力ポート
２２６ 通信回路
ＡＣ 交流電
ＤＣ 直流電
ＴＸＩ、ＲＸＩ 入力電圧
ＩＮＤ 指示信号
ＲＸ０ 直流出力電圧
ＶＴＡ 目標電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 21 Wireless energy transmission apparatus 2 Wireless energy transmission system 12, 22 Wireless energy receiver 121, 221 Coupling coil 122, 222 Rectifier circuit 123, 223 Determination circuit 124 DC-DC converter 125, 225 DC output port 226 Communication circuit AC AC power DC DC power TXI, RXI Input voltage IND Instruction signal RX0 DC output voltage VTA Target voltage
Claims (10)
前記コイルにカップリングされ、前記コイルからの交流電圧を直流出力電圧に変換するための整流回路と、
前記整流回路にカップリングされ、前記直流出力電圧を供給するための直流出力ポートと、
前記コイル、前記整流回路及び前記直流出力ポートにカップリングされ、前記直流出力ポートの前記直流出力電圧をモニタリングするとともに、前記直流出力電圧に基づいて前記無線エネルギー伝送装置に対して前記無線エネルギー伝送装置の出力パワーを調整するよう通知する判定回路と、
を含むことを特徴とする無線エネルギー受信装置。 A coil for wirelessly receiving energy from a wireless energy transmission device;
A rectifier circuit coupled to the coil for converting an AC voltage from the coil into a DC output voltage;
A DC output port coupled to the rectifier circuit for supplying the DC output voltage;
The wireless energy transmission device is coupled to the coil, the rectifier circuit, and the direct current output port, monitors the direct current output voltage of the direct current output port, and the wireless energy transmission device based on the direct current output voltage. A determination circuit for notifying to adjust the output power of
A wireless energy receiver.
前記無線エネルギー伝送装置からのエネルギーを無線受信するためのコイルと、前記コイルにカップリングされ、前記コイルからの交流電圧を直流出力電圧に変換するための整流回路と、前記整流回路にカップリングされ、前記直流出力電圧を供給するための直流出力ポートと、前記コイル、前記整流回路及び前記直流出力ポートにカップリングされ、前記直流出力ポートの前記直流出力電圧をモニタリングするとともに、前記直流出力電圧に基づいて前記無線エネルギー伝送装置に対して前記無線エネルギー伝送装置の出力パワーを調整するよう通知する判定回路とを含む無線エネルギー受信装置と、
を含むことを特徴とする無線エネルギー伝送システム。 A wireless energy transmission device for wirelessly transmitting output power;
A coil for wirelessly receiving energy from the wireless energy transmission device, coupled to the coil, a rectifier circuit for converting an AC voltage from the coil into a DC output voltage, and coupled to the rectifier circuit A DC output port for supplying the DC output voltage, coupled to the coil, the rectifier circuit, and the DC output port, and monitoring the DC output voltage of the DC output port; A wireless energy receiving device including a determination circuit for notifying the wireless energy transmitting device to adjust the output power of the wireless energy transmitting device based on;
A wireless energy transmission system comprising:
前記無線エネルギー受信装置の直流出力電圧を検知するとともに、前記無線エネルギー受信装置により前記直流出力電圧を表す指示信号を前記無線エネルギー伝送装置に伝送する工程と、
前記無線エネルギー伝送装置により前記直流出力電圧を表す前記指示信号に基づいて前記無線エネルギー伝送装置の出力パワーを調整する工程と
を含むことを特徴とする無線エネルギー伝送方法。 Transmitting power to the wireless energy receiving device by the wireless energy transmitting device;
Detecting a direct current output voltage of the wireless energy receiver, and transmitting an instruction signal representing the direct current output voltage to the wireless energy transmission device by the wireless energy receiver;
Adjusting the output power of the wireless energy transmission device based on the instruction signal representing the DC output voltage by the wireless energy transmission device.
前記伝達関数、前記無線エネルギー受信装置の前記直流出力電圧、及び前記無線エネルギー伝送装置の入力電圧に基づいて、前記伝達関数の関連パラメータを取得する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の無線エネルギー伝送方法。 Transmitting predetermined power to the wireless energy receiving device by the wireless energy transmitting device;
Obtaining related parameters of the transfer function based on the transfer function, the DC output voltage of the wireless energy receiver, and the input voltage of the wireless energy transmitter;
The wireless energy transmission method according to claim 8, further comprising:
ここで、Ｖｏｕｔは前記出力電圧、Ｖｉｎは前記入力電圧、Ｎｓは前記無線エネルギー受信装置のコイル巻数、Ｎｐは前記無線エネルギー伝送装置のコイル巻数、Ｄは前記無線エネルギー伝送装置のデューティサイクル、Ｇは前記伝達関数のゲインであることを特徴とする請求項９に記載の無線エネルギー伝送方法。 The transfer function is Vout = Vin * (Ns / Np) * D * G,
Where Vout is the output voltage, Vin is the input voltage, Ns is the number of coil turns of the wireless energy receiver, Np is the number of coils of the wireless energy transmitter, D is the duty cycle of the wireless energy transmitter, and G is The wireless energy transmission method according to claim 9, wherein the transfer energy is a gain of the transfer function.
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