JP6878592B2 - インテリジェント車載ワイヤレス充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載無線および電源管理に跨る分野に属し、特に、インテリジェント車載ワイヤレス充電装置であり、特にマルチデバイス、マルチプロトコル充電の状況に適している。

電子業界の急速な発展に伴い、電子デバイスが次々と出され、各ユーザは携帯機器を少なくとも１〜２台有している。このように多くのデバイスの充電が課題となっている。例えば、自動車の運転時に、複数のデバイスの充電が必要となるが、従来のケーブル充電は比較的やり難く、使い勝手が悪い。このため、車載ワイヤレス充電デバイスが出現している。

市場でよく見られる車載ワイヤレス充電デバイスは、大部分がシングルコイルまたは３コイルの充電方式である。これらの充電方式には、複数のデバイスでの同時充電をサポートしないという特性があり、さらに、複数のデバイス、複数のプロトコルのデバイスでの充電をサポートせず、しかも、デバイスを向かい合わせる必要もある。このため、これらのデバイスの使用が、ユーザ体験に極めて大きな影響を及ぼしている。

車載ワイヤレス充電装置のマルチプロトコル対応およびマルチデバイス充電の課題を解決するため、本発明は、信頼性が高く、充電効率が高く、マルチデバイス、マルチプロトコルをサポートし、充電デバイスのインテリジェント管理を行う、インテリジェント車載ワイヤレス充電装置を提供する。

上記目的を実現するため、本発明は、下記の技術手法を用いる。
給電ユニットと、制御ユニットと、信号変調復調ユニットと、駆動ユニットと、コイルモジュールユニットと、通信ユニットとを含み、制御ユニットは、それぞれ給電ユニット、信号変調復調ユニット、駆動ユニットおよび通信ユニットに接続され、駆動ユニットは、コイルモジュールユニットに接続され、コイルモジュールユニットは、信号変調復調ユニットに接続されており、
給電ユニットは、他のユニットに電源を供給し、制御ユニットは、駆動ユニットを制御してコイルモジュールユニットを駆動し振動を発生し、信号変調復調ユニットは、電子デバイスからの情報を復調すると同時に、制御ユニットが送信した情報をコイルモジュールユニット上に変調し、通信ユニットは、車体または周辺機器と情報のやり取りを行う、インテリジェント車載ワイヤレス充電装置である。

さらに、給電ユニットは、順次接続された保護モジュールと、電源管理モジュールと、電源出力モジュールとを含み、電源管理モジュールは、５Ｖ〜２５Ｖの広電圧の変換に用いられ、電源出力モジュールは、ワイヤレス充電装置に動作電圧を提供する。

さらに、制御ユニットは、順次接続された学習モジュールと、記憶モジュールと、制御モジュールとを含み、学習モジュールは、畳み込みニューラルネットワークアルゴリズムを用いて各種の異なる電子デバイスのＩＤ番号を記録し、電子デバイスの電池の状態を分析し、データを記憶モジュールに保存し、制御モジュールが、記憶モジュールからデータを抽出してから、かつて記憶された電子デバイスをＢＭＳ管理すると同時に、制御モジュールは、ファジィアルゴリズムを用いて駆動ユニットの駆動動作を制御する。

さらに、信号変調復調ユニットは、順次接続された多重信号識別モジュールと、信号処理モジュールと、プロトコルモジュールと、多重信号送信モジュールとを含み、多重信号識別モジュールは、多重化されたＡＳＫ信号を同時に復調し、アナログ信号からデジタル信号への変換を実現し、信号処理モジュールは、複数の電子デバイス通信のルート管理作業を担当し、多重信号識別モジュールのデジタル信号に対して符号化およびカプセル化処理を行い、カプセル化した信号は、プロトコルモジュールがＱｉ規格またはＰＭＡ規格に準拠して翻訳し、プロトコルモジュールが、翻訳した信号を制御ユニットにより処理すると同時に、プロトコルモジュールは、制御ユニットからの制御コマンド信号を、Ｑｉ規格またはＰＭＡ規格により多重信号送信モジュールに伝送し、多重信号送信モジュールは、ＦＳＫ方式により多重信号を同時に変調し、変調信号をコイルモジュールユニットの指定されたコイル上にロードする。

さらに、駆動ユニットは、ハーフブリッジまたはフルブリッジの方式を用いてコイルモジュールユニットの動作を駆動する。

さらに、コイルモジュールユニットは、接続されたアレイ信号アンテナと、コンデンサモジュールとを含み、アレイ信号アンテナは、複数セットのコイルにより、磁場空間の分布に基づき配列してなり、アレイ信号アンテナは、制御ユニットによって対応する１セットまたは複数セットのアレイアンテナの動作を制御し、コンデンサモジュールは、複数のコンデンサからなる集積回路であり、コンデンサモジュールは、制御ユニットのコマンドに基づき、その容量値を変更することにより、アレイ信号アンテナに整合して異なる振動周波数を発生する。

さらに、通信ユニットで用いる通信方式は、ＬＩＮ、ＣＡＮ、ＭＯＳＴおよびブルートゥースを含む。

本発明の実施例の全体の構成ブロック図である。 本発明の実施例の給電ユニットの構成ブロック図である。 本発明の実施例の制御ユニットの構成ブロック図である。 本発明の実施例の信号変調復調ユニットの構成ブロック図である。 本発明の実施例のコイルモジュールユニットの構成ブロック図である。

次に、図面および実施例と合わせて本発明についてさらに説明する。

本実施例は、図１に示すように、給電ユニット１と、制御ユニット２と、信号変調復調ユニット３と、駆動ユニット４と、コイルモジュールユニット５と、通信ユニット６とを含み、制御ユニット２は、それぞれ給電ユニット１、信号変調復調ユニット３、駆動ユニット４および通信ユニット６に接続され、駆動ユニット４は、コイルモジュールユニット５に接続され、コイルモジュールユニット５は、信号変調復調ユニット３に接続されている、インテリジェント車載ワイヤレス充電装置を提案する。

給電ユニット１は、他のユニットに電源を供給し、制御ユニット２は、駆動ユニット４を制御してコイルモジュールユニット５を駆動し振動を発生し、信号変調復調ユニット３は、電子デバイスからの情報を復調すると同時に、制御ユニット２が送信した情報をコイルモジュールユニット５上に変調し、通信ユニット６は、車体または周辺機器と情報のやり取りを行う。

図２に示す通り、給電ユニット１は、ワイヤレス充電装置全体の給電部分である。

給電ユニット１は、順次接続された保護モジュール１０と、電源管理モジュール１１と、電源出力モジュール１２とを含み、保護モジュール１０は、隔離の作用を奏し、ワイヤレス充電装置が車両の電源突入干渉を受けないよう保護することができるだけでなく、ワイヤレス充電装置の故障により車両にもたらされる影響を回避することができ、電源管理モジュール１１は、５Ｖ〜２５Ｖの広電圧の変換に用いられ、５Ｖから２５Ｖの範囲の電圧入力を許容することができ、電源出力モジュール１２は、ワイヤレス充電装置に動作電圧を提供する。

図３に示すように、制御ユニット２は、ワイヤレス充電装置の処理システムである。制御ユニット２は、順次接続された学習モジュール２０と、記憶モジュール２１と、制御モジュール２２とを含み、学習モジュール２０は、畳み込みニューラルネットワークアルゴリズムを用いて各種の異なる電子デバイスのＩＤ番号を記録し、電子デバイスの電池の状態を分析し、データを記憶モジュール２１に保存し、制御モジュール２２が、記憶モジュール２１からデータを抽出してから、かつて記憶された電子デバイスをＢＭＳ管理すると同時に、制御モジュール２２は、ファジィアルゴリズムを用いて従来のＰＩＤアルゴリズムを最適化し、より効率的に駆動ユニット４の駆動動作を制御し、より高い電気エネルギー変換効率を実現することができる。

図４に示すように、信号変調復調ユニット３は、ワイヤレス充電装置および電子デバイスのやり取りのシステムである。信号変調復調ユニット３は、順次接続された多重信号識別モジュール３０と、信号処理モジュール３１と、プロトコルモジュール３２と、多重信号送信モジュール３３とを含み、多重信号識別モジュール３０は、多重化されたＡＳＫ信号を同時に復調し、アナログ信号からデジタル信号への変換を実現し、信号処理モジュール３１は、複数の電子デバイス通信のルート管理作業を担当し、多重信号識別モジュール３０のデジタル信号に対して符号化およびカプセル化処理を行い、カプセル化した信号は、プロトコルモジュール３２がＱｉ規格またはＰＭＡ規格に準拠して翻訳し、プロトコルモジュール３２が、翻訳した信号を制御ユニット２により処理すると同時に、プロトコルモジュール３２は、制御ユニット２からの制御コマンド信号を、Ｑｉ規格またはＰＭＡ規格により多重信号送信モジュール３３に伝送し、多重信号送信モジュール３３は、ＦＳＫ方式により多重信号を同時に変調し、変調信号をコイルモジュールユニット５の指定されたコイル上にロードする。

図５に示すように、コイルモジュールユニット５は、電気エネルギー伝送の核となる部分である。コイルモジュールユニット５は、接続されたアレイ信号アンテナ５０と、コンデンサモジュール５１とを含み、アレイ信号アンテナ５０は、複数セットのコイルにより、磁場空間の分布に基づき配列してなり、アレイ信号アンテナ５０は、制御ユニット２によって対応する１セットまたは複数セットのアレイアンテナの動作を制御する。このようにして複数のワイヤレス充電装置が同一のプラットフォーム上で動作することを実現し、かつ各装置は、いずれも対応するアレイアンテナを制御することにより、互いの間で干渉を発生しない。コンデンサモジュール５１は、複数のコンデンサからなる集積回路であり、コンデンサモジュール５１は、制御ユニット２のコマンドに基づき、その容量値を変更することにより、アレイ信号アンテナ５０に整合して異なる振動周波数を発生し、Ｑｉ規格またはＰＭＡ規格に対応する。

本発明の保護範囲の制限について、本発明の技術手法の基礎の上で当業者が創造的な労働なしに行うことが可能な各種修正または変更が依然として本発明の保護範囲内にあることを、当業者は理解すべきである。

１ 給電ユニット
２ 制御ユニット
３ 信号変調復調ユニット
４ 駆動ユニット
５ コイルモジュールユニット
６ 通信ユニット
１０ 保護モジュール
１１ 電源管理モジュール
１２ 電源出力モジュール
２０ 学習モジュール
２１ 記憶モジュール
２２ 制御モジュール
３０ 多重信号識別モジュール
３１ 信号処理モジュール
３２ プロトコルモジュール
３３ 多重信号送信モジュール
５０ アレイ信号アンテナ
５１ コンデンサモジュール

Claims (6)

1. 給電ユニット（１）と、制御ユニット（２）と、信号変調復調ユニット（３）と、駆動ユニット（４）と、コイルモジュールユニット（５）と、通信ユニット（６）とを含み、前記制御ユニット（２）は、前記給電ユニット（１）、前記信号変調復調ユニット（３）、前記駆動ユニット（４）および前記通信ユニット（６）に接続され、前記駆動ユニット（４）は、前記コイルモジュールユニット（５）に接続され、前記コイルモジュールユニット（５）は、前記信号変調復調ユニット（３）に接続され、
   前記給電ユニット（１）は、他のユニットに電源を供給し、前記制御ユニット（２）は、前記駆動ユニット（４）を制御して前記コイルモジュールユニット（５）を駆動し振動を発生し、前記信号変調復調ユニット（３）は、電子デバイスからの情報を復調すると同時に、前記制御ユニット（２）が送信した情報を前記コイルモジュールユニット（５）上に変調し、前記通信ユニット（６）は、車体または周辺機器と情報のやり取りを行い、
   前記信号変調復調ユニット（３）は、多重信号識別モジュール（３０）と、信号処理モジュール（３１）と、プロトコルモジュール（３２）と、多重信号送信モジュール（３３）とを含み、前記多重信号識別モジュール（３０）が前記信号処理モジュール（３１）に接続され、前記信号処理モジュール（３１）が前記プロトコルモジュール（３２）に接続され、前記プロトコルモジュール（３２）が前記多重信号送信モジュール（３３）に接続され、前記多重信号識別モジュール（３０）は、多重化されたＡＳＫ信号を同時に復調し、アナログ信号からデジタル信号への変換を実現し、前記信号処理モジュール（３１）は、複数の電子デバイス通信のルート管理作業を担当し、前記多重信号識別モジュール（３０）のデジタル信号に対して符号化およびカプセル化処理を行い、カプセル化した信号は、前記プロトコルモジュール（３２）がＱｉ規格またはＰＭＡ規格に準拠して翻訳し、前記プロトコルモジュール（３２）は、翻訳した信号を前記制御ユニット（２）により処理すると同時に、前記プロトコルモジュール（３２）は、前記制御ユニット（２）の制御コマンド信号を、Ｑｉ規格またはＰＭＡ規格により前記多重信号送信モジュール（３３）に伝送し、前記多重信号送信モジュール（３３）は、ＦＳＫ方式により多重信号を同時に変調し、変調信号を前記コイルモジュールユニット（５）の指定されたコイル上にロードすることを特徴とするインテリジェント車載ワイヤレス充電装置。
2. 前記給電ユニット（１）は、保護モジュール（１０）と、電源管理モジュール（１１）と、電源出力モジュール（１２）とを含み、前記保護モジュール（１０）が前記電源管理モジュール（１１）に接続され、前記電源管理モジュール（１１）が前記電源出力モジュール（１２）に接続され、前記電源管理モジュール（１１）は、５Ｖ〜２５Ｖの広電圧の変換に用いられ、前記電源出力モジュール（１２）は、ワイヤレス充電装置に動作電圧を提供することを特徴とする請求項１に記載のインテリジェント車載ワイヤレス充電装置。
3. 前記制御ユニット（２）は、学習モジュール（２０）と、記憶モジュール（２１）と、制御モジュール（２２）とを含み、前記学習モジュール（２０）が前記記憶モジュール（２１）に接続され、記憶モジュール（２１）が前記制御モジュール（２２）に接続され、前記学習モジュール（２０）は、畳み込みニューラルネットワークアルゴリズムを用いて各種の異なる電子デバイスのＩＤ番号を記録し、電子デバイスの電池の状態を分析し、データを前記記憶モジュール（２１）に保存し、前記制御モジュール（２２）が、前記記憶モジュール（２１）からデータを抽出してから、かつて記憶された電子デバイスをＢＭＳ管理すると同時に、前記制御モジュール（２２）は、ファジィアルゴリズムを用いて前記駆動ユニット（４）の駆動動作を制御することを特徴とする請求項１に記載のインテリジェント車載ワイヤレス充電装置。
4. 前記駆動ユニット（４）は、ハーフブリッジまたはフルブリッジの方式を用いて前記コイルモジュールユニット（５）の動作を駆動することを特徴とする請求項１に記載のインテリジェント車載ワイヤレス充電装置。
5. 前記コイルモジュールユニット（５）は、接続されたアレイ信号アンテナ（５０）と、コンデンサモジュール（５１）とを含み、前記アレイ信号アンテナ（５０）は、磁場の空間分布に基づき配列された複数セットのコイルを含み、前記アレイ信号アンテナ（５０）は、前記制御ユニット（２）によって対応する１セットまたは複数セットのアレイアンテナの動作を制御し、前記コンデンサモジュール（５１）は、複数のコンデンサからなる集積回路であり、前記コンデンサモジュール（５１）は、前記制御ユニット（２）のコマンドに基づき、その容量値を変更することにより、前記アレイ信号アンテナ（５０）に整合して異なる振動周波数を発生することを特徴とする請求項１に記載のインテリジェント車載ワイヤレス充電装置。
6. 前記通信ユニット（６）で用いる通信方式は、ＬＩＮ、ＣＡＮ、ＭＯＳＴおよびブルートゥースを含むことを特徴とする請求項１に記載のインテリジェント車載ワイヤレス充電装置。

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