JP7091368B2 - 無線充電装置、システム、制御方法、充電機器及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、無線充電技術分野に関し、特に、無線充電装置、システム、制御方法、充電機器及び記録媒体に関する。

スマートフォンの発展に伴い、従来の有線充電技術がユーザの利便性への需要を満足するのはますます困難になっている。このため、無線充電技術が徐々に注目を集めている。
無線充電技術において、送信端は、電気信号を電磁波に変換して放射する一方で、受信端は、電磁波を受信して電気信号に変換し、電池に出力する。

本発明は、無線充電の充電効率を向上することができる無線充電装置、システム、制御方法、充電機器及び記録媒体を提供する。

本発明の一態様によれば、無線充電装置を提供する。前記無線充電装置は、
交流信号を供給する給電回路と、
前記交流信号を電磁波に変換して受信端に放射する送信コイルと、
前記送信コイルの周方向に沿って間隔を置いて配置される複数の検出コイルと、
前記送信コイルと前記複数の検出コイルが設置される可動コイルサポーターと、
前記可動コイルサポーターに接続され、前記可動コイルサポーターを駆動して移動させる駆動機構と、
前記複数の検出コイルの誘導信号を取得し、前記複数の検出コイルの誘導信号に基いて、前記駆動機構を制御することによって前記可動コイルサポーターの位置を制御するコントローラと、を含み、
前記複数の検出コイルにより形成される円形軌跡は、前記送信コイルと同心であり、前記複数の検出コイルは、エネルギーを前記受信端の受信コイルに放射し、誘導信号を発生させる。

本発明の実施例において、送信コイルの周囲に複数の検出コイルを間隔を置いて配置し、上記複数の検出コイルは、受信コイルとの間に誘導信号を発生させるためのものである。誘導信号の大きさが距離に関連されるので、複数の誘導信号に基いて受信コイルと送信コイルが整列しているか否かを判断することができる。両者が整列されていない場合、コントローラにより可動コイルサポーターの位置を制御することで、両者を整列させるので、無線充電の充電効率を向上させることができる。また、検出コイルは、送信コイルと受信コイルとの間に配置されることではなく、送信コイルの周囲に配置されるので、送信コイルと受信コイルとの間に生じられる渦電流が送信コイルと受信コイルとの間のエネルギー伝送に影響を与えることはない。

本発明の実施例の一実施形態において、前記検出コイルは、２～３ターンの角丸矩形のコイルであり、前記角丸矩形コイルの長手方向は、前記送信コイルの中心を通過する。

上記実施形態において、検出コイルは、２～３ターンの角丸矩形のコイルを利用するので、十分に小さく設計されることができ、複数設置されても無線充電装置全体のサイズが大きすぎることはない一方で、このような角丸矩形の設計が検出コイルと受信コイルとの間のエネルギー放射を実現させるので、誘導信号を発生させることができる。

本発明の実施例の一実施形態において、前記複数の検出コイルは、一対ずつ配置されている。複数の一対の検出コイルは、等間隔に配置され、且つ、各前記一対の検出コイルは、前記送信コイルに対して対称的に配置される。

上記実施形態において、複数の検出コイルは、一対ずつ配置されている。各一対の検出コイルが送信コイルに対して対称的に配置されることによって、コントローラは、各一対の検出コイルの誘導信号に基いて、受信コイルの位置を判断することができる。

本発明の実施例の一実施形態において、前記コントローラは、各前記一対の検出コイルにより検出される２つの誘導信号の振幅差を比較する。少なくとも一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差が閾値よりも大きい場合、前記一対の検出コイルのそれぞれにより検出された２つの誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーターの位置を移動させるように構成される。

上記実施形態において、各一対の検出コイルの誘導信号の振幅は、受信コイルと上記２つの検出コイルとの距離を表す。各一対の検出コイルの誘導信号の２つの振幅差が閾値よりも大きい場合、受信コイルと送信コイルが上記一対の検出コイルの方向において整列されていないことを示すので、受信コイルと送信コイルが整列されるように、可動コイルサポーターの位置を移動させる。

本発明の実施例の一実施形態において、前記コントローラは、前記一対の検出コイルの誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーターが前記一対の検出コイルの配置方向において移動する方向及び距離を確定し、且つ、前記可動コイルサポーターが各一対の検出コイルの配置方向において移動する方向及び距離に基いて、前記可動コイルサポーターの移動方向及び移動距離を確定するように構成される。

上記実施形態において、各一対の検出コイルの誘導信号の振幅差に基いて、前記一対の検出コイルの方向における変移を確定することによって、移動すべき距離を確定し、その後、各方向における移動すべき距離を統合することで、可動コイルサポーターの最終的な移動すべき方向及び距離を取得し、当該方向及び距離で移動させるので、各方向における変移を解消し、充電効率を最大化することができる。

本発明の実施例の一実施形態において、前記コントローラは、さらに、各検出コイルの誘導信号の振幅と基準値との差を比較し、いずれの振幅と基準値との差が閾値を超える場合、受信コイルが存在していると確定するように構成される。

上記実施形態において、各検出コイルの誘導信号の振幅に基いて、受信コイルが現在の送信コイルに対応して設置されているか否かを確定することができる。受信コイルが存在していると判断された場合のみ、送信コイルを移動すべきか否かを判断するので、受信コイルが存在していない場合に送信コイルを移動させることによるエネルギーの浪費を避けることができる。

本発明の実施例の一実施形態において、前記検出コイルの両端は、それぞれ励起信号入力端及び誘導信号出力端に構成される。

上記実施形態において、検出コイルの両端のそれぞれを励起信号入力端及び誘導信号出力端に構成し、励起信号を入力することによって検出コイルと受信コイルとの間に誘導信号を生成させることは、本発明において送信コイルと受信コイルが整列されているか否かを判断するの基礎となる。

本発明の実施例の一実施形態において、各前記一対の検出コイルの励起信号入力端及び誘導信号出力端と前記コントローラとの間には、いずれも一つの制御可能なスイッチが設置される。

前記コントローラは、前記検出コイルのそれぞれに接続されている制御可能なスイッチのオン／オフを周期的に制御し、任意のタイミングにおいて、前記検出コイルに接続されている１つのみの制御可能なスイッチをオンにさせる。

上記実施形態において、制御可能なスイッチにより各検出コイルの動作を周期的に制御することによって、各コイルが同時に動作して互いに干渉することを避けるとともに、各検出コイルの動作を周期的に制御するので、充電の開始時に受信コイルと送信コイルの整列を制御するだけではなく、充電する途中でも、受信コイルと送信コイルの整列を制御することができる。

本発明の実施例の一実施形態において、前記可動コイルサポーターは、前記送信コイルと前記複数の検出コイルが設置される回路基板を含む。
上記実施形態において、送信コイル及び検出コイルを回路基板に設置した後、これらを駆動機構により移動させるので、コイルを回路基板に集積化させて小型化を容易に実現できる一方で、コイルを回路基板に設置してコイルの移動に対する駆動も容易になることができる。

本発明の実施例の一実施形態において、前記無線充電装置は、
前記受信端を認証するために、前記受信端と無線通信する通信モジュールと、
前記受信端が認証された場合、前記複数の検出コイルの誘導信号に基いて前記可動コイルサポーターの位置を制御するコントローラと、をさらに含む。

上記実施形態において、通信モジュールにより受信端を認証し、受信端が認証された場合のみに、可動コイルサポーターの位置を制御するので、受信端が不正な受信端である場合に可動コイルサポーターを移動させた後、その不正な受信端と無線充電を行うことによるエネルギーの浪費を避けることができる。

本発明の他の態様によれば、送信端及び受信端を含む無線充電システムを提供する。
前記送信端は、上記のいずれか１項に記載の無線充電装置である。

本発明の他の態様によれば、前記無線充電装置に適用される無線充電の制御方法を提供する。前記無線充電の制御方法は、
前記複数の検出コイルの誘導信号を取得するステップと、
前記複数の検出コイルの誘導信号に基いて前記可動コイルサポーターの位置を制御するステップと、を含む。

本発明の実施例の一実施形態において、前記複数の検出コイルを一対ずつ配置し、複数の一対の検出コイルを等間隔に配置され、且つ、各前記一対の検出コイルを前記送信コイルに対して対称的に配置し、前記複数の検出コイルの誘導信号に基いて前記可動コイルサポーターの位置を制御するステップは、
各前記一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差を比較し、少なくとも一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差が閾値よりも大きい場合、各前記一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーターの位置を移動させるステップを含む。

本発明の実施例の一実施形態において、各前記一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーターの位置を移動させるステップは、
前記一対の検出コイルの誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーターが前記一対の検出コイルの配置方向において移動する方向及び距離を確定し、前記可動コイルサポーターが各一対の検出コイルの配置方向において移動する方向及び距離に基いて、前記可動コイルサポーターの移動方向及び距離を確定するステップを含む。

本発明の実施例の一実施形態において、前記無線充電の制御方法は、
各前記検出コイルの誘導信号の振幅と基準値との差を比較し、いずれの振幅と基準値との差が閾値を超える場合、受信コイルが存在していると確定するステップをさらに含む。

本発明の実施例の一実施形態において、前記無線充電の制御方法は、
前記受信端を認証するために、前記受信端と無線通信するステップと、
前記受信端が認証された場合、前記複数の一対の検出コイルの誘導信号に基いて、前記可動コイルサポーターの位置を制御するステップと、をさらに含む。

本発明の他の態様によれば、充電機器を提供する。前記充電機器は、
プロセッサーと、
前記プロセッサーにより実行可能な命令を記憶するためのメモリと、を備え、
前記プロセッサーは、上記のいずれか１項に記載の無線充電の制御方法を実行するように構成される。

本発明の他の態様によれば、コンピュータ命令が記憶されている非一時的コンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。前記コンピュータ命令がプロセッサーにより実行される場合、上記のいずれか１項に記載の無線充電の制御方法を実現する。
なお、前記一般的な記載及び後述の詳細な記載は、単なる例示的で解釈的な記載であり、本発明は、これに限定されるものではない。

以下の図面は、明細書に組み込んで本明細書の一部分を構成し、本明細書に該当する実施例を例示するとともに、明細書と一緒に本発明の原理を解釈するように構成される。
本発明に係る無線充電システムの構造を示す模式図である。 本発明の実施例に係る無線充電装置の構造を示す模式図である。 本発明の実施例に係る無線充電の制御方法のフローチャートである。 一例示的な実施例に係る充電機器を示すブロック図である。

以下、例示的な実施例を詳しく説明し、その例示を図面に示す。以下の記載が図面に関わる場合、特に別の説明がない限り、異なる図面における同一符号は、同じ又は類似する要素を示す。以下の例示的な実施例に記載の実施形態は、本発明と一致する全ての実施形態を代表するものではない。即ち、それらは、特許請求の範囲に記載の本発明のある側面に一致する装置及び方法の例に過ぎない。

図１は、本発明に係る無線充電システムの構造を示す模式図である。図１を参照すると、上記無線充電システムは、送信端１０１及び受信端１０２を含む。送信端１０１は、電気信号を電磁波に変換して放射し、受信端１０２は、電磁波を受信して電気信号に変換し、電池に出力する。充電する際、送信端１０１の送信コイルと受信端１０２の受信コイルが整列されている。この時、例えば、８４％程度の最適な充電効率を達成することができる。しかしながら、受信コイルと送信コイルが整列されていない場合、充電効率が大きく低下される。

図２は、本発明の実施例に係る無線充電装置の構造を示す模式図でる。上記無線充電装置は、前述の送信端１０１である。図２を参照すると、無線充電装置は、給電回路２０１と、送信コイル２０２と、複数の検出コイル２０３と、可動コイルサポーター２０４と、駆動機構２０５と、コントローラ２０６と、を含む。

給電回路２０１は、交流信号を供給するように構成される。

送信コイル２０２は、交流信号を電磁波に変換して受信端に放射するように構成される。

複数の検出コイル２０３は、送信コイル２０２の周方向を沿って間隔を置いて配置され、複数の検出コイル２０３により形成される円形軌跡は、送信コイル２０２と同心であり、また、複数の検出コイル２０３は、エネルギーを受信端の受信コイルに放射し、誘導信号を発生させる。

送信コイル２０２と複数の検出コイル２０３は、いずれも可動コイルサポーター２０４に設置される。

駆動機構２０５は、可動コイルサポーター２０４に接続され、可動コイルサポーター２０４を駆動して移動させるように構成される。

コントローラ２０６は、複数の検出コイル２０３の誘導信号を取得し、複数の検出コイル２０３の誘導信号に基いて駆動機構２０５を制御することで、可動コイルサポーター２０４の位置を制御するように構成される。

本発明の実施例において、送信コイル２０２の周囲に複数の検出コイル２０３が間隔を置いて配置される。当該複数の検出コイル２０３は、受信コイルとの間に誘導信号を発生させるためのものである。誘導信号の大きさが距離に関連されるので、複数の誘導信号に基いて受信コイルと送信コイルが整列されているか否かを判断することができる。受信コイルと送信コイルが整列されていない場合、コントローラ２０６により可動コイルサポーター２０４の位置を制御することで、受信コイルと送信コイルを整列させるので、無線充電の充電効率を向上させることができる。また、検出コイル２０３は、送信コイル２０２と受信コイルとの間に配置されることではなく、送信コイル２０２の周囲に配置されるので、送信コイル２０２と受信コイルとの間に生じられる渦電流が（充電効率に対する影響が５％以上である。）送信コイル２０２と受信コイルとの間のエネルギー伝送に影響を与えることはない。

なお、受信端は、コイルサポーター２０４と共に移動しないプラットフォーム又はホルダにより送信端の上方に配置される。上記プラットフォーム又はホルダは、上記無線充電装置の一部分であってもよい。

本発明の実施例において、給電回路２０１は、充電器２１１とインバータ回路２１２とを含むことができる。充電器２１１は、電源により供給される交流電を直流信号に変換する。インバータ回路２１２は、直流信号を交流信号に変換させる。

例示的に、充電器２１１は、直接電源充電器（Ｄｉｒｅｃｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｈａｒｇｅｒ、ＤＰＣ）、ＱＣ１充電器、ＱＣ２充電器、ＱＣ３充電器、ＱＣ４充電器又はパワーデリバリー（Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ、ＰＤ）充電器であってもよい。インバータ回路２１２は、フルブリッジ／ハーフブリッジインバータ回路であってもよい。通常、送信コイル２０２は、Ｎストランド巻線又はフレキシブル回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＣ）の銅線により製作され、Ｎは８～１２である。

本発明の実施例において、検出コイル２０３は、２～３ターンの角丸矩形を有するコイルであり、角丸矩形コイルの長手方向は、送信コイル２０２的中心を通過する。

上記実施形態において、検出コイルは、２～３ターンの角丸矩形のコイルを利用するので、十分に小さく設計されることができ、複数個が設置されても無線充電装置全体のサイズが大きすぎることはない一方で、このような角丸矩形の設計が検出コイルと受信コイルとの間のエネルギー放射を実現させるので、誘導信号を発生させることができる。

上記検出コイル２０３は、図２に示すように、２ターンに設計される。２ターンの角丸矩形のコイルは、交差されてｍ型に類似する形状を形成する。このような設計において、ソフトワイヤーをコイル材として使用することにより、交差する箇所での短絡を避けることができる。他の実施形態において、角丸矩形のコイルは、クリップ構造を採用することもできるが、本発明では、これに対して限定しない。

上記検出コイル２０３は、そのサイズが小さく設計されることができる。例えば、検出コイル２０３の長さは、送信コイル２０２の半径の１／３から１／２であってもよく、検出コイル２０３の幅は、送信コイル２０２の長さの１／４から１／３であってもよい。以上の数値は、例示てきなものであり、実際の需要に応じて、検出コイル２０３のサイズを設計することができる。

複数の検出コイル２０３は、図２に示すように、一対ずつ配置される。複数の一対の検出コイル２０３は、等間隔に配置される。また、一対の検出コイル２０３は、それぞれ送信コイル２０２に対して対称的に配置される。

上記実施形態において、複数の検出コイル２０３は、一対ずつ配置される。コントローラ２０６は、一対の検出コイル２０３を送信コイル２０２に対して対称的に配置することによって、各一対の検出コイル２０３の信号に基いて受信コイルの位置を判断することができる。その理由は、受信コイルと送信コイルの中心が整列されている場合、一対の検出コイル２０３と送信コイルの中心の距離が等しくなる。この時、一対の検出コイル２０３から生じた誘導信号の大きさが等しくなる。そうでない場合、コントローラ２０６は、一対の検出コイル２０３から生じた誘導信号の大きさに基いて、受信コイルが変移されているか否か、およびその変移量を確定することができることである。

例示的に、上記検出コイル２０３の数は、図示したように８個であり、８個の検出コイル２０３は、４対に分けられることができる。他の実施形態において、上記検出コイル２０３の数は、４個、１６個又は他の数であってもよい。上記検出コイル２０３の数が多いほど、位置の検出精度が高くなり、数が少ないほど、回路が単純になる。

本発明の実施例において、検出コイル２０３の両端は、それぞれ励起信号入力端及び誘導信号出力端として構成される。

上記実施形態において、検出コイル２０３の両端のそれぞれを励起信号入力端と誘導信号出力端に構成し、励起信号を入力することによって検出コイル２０３と受信コイルとの間に誘導信号を生成させることは、本発明において送信コイルと受信コイルが整列されているか否かを判断するの基礎となる。

各検出コイル２０３は、図２に示すように、いずれも送信コイル２０２の径方向に沿って配置され、且つ対向して配置されている。例示的に、検出コイル２０３と送信コイル２０２との間の最小距離は、２ｍｍであってもよい。

図２に示すように、各検出コイル２０３の励起信号入力端及び誘導信号出力端とコントローラ２０６との間には、いずれも一つの制御可能なスイッチ２３１が設置されている。

コントローラ２０６は、検出コイル２０３のそれぞれに接続されている制御可能なスイッチ２３１のオン／オフを周期的に制御し、任意のタイミングにおいて検出コイル２０３に接続されている１つのみの制御可能なスイッチ２３１をオンにさせる。

上記実施形態において、制御可能なスイッチ２３１により各検出コイル２０３の動作を周期的に制御することによって、各コイルが同時に動作して互いに干渉することを避けるとともに、各検出コイルの動作を周期的に制御するので、充電の開始時に受信コイルと送信コイルの整列を制御することだけではなく、充電する途中でも、受信コイルと送信コイルの整列を制御することができる。

本発明の実施例において、制御可能なスイッチ２３１は、いずれも統合スイッチ、１つ又は複数の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＭＯＳ）により実現されることができる。

本発明の実施例の一実施形態において、可動コイルサポーター２０４は、送信コイル２０２と複数の検出コイル２０３が配置される回路基板を含む。

上記実施形態において、送信コイル２０２及び検出コイル２０３を回路基板に設置した後、これらを駆動機構２０５により移動させる。従って、コイルを回路基板に集積化することにより小型化を容易に実現する一方で、コイルを回路基板に設置することにより、コイルの移動に対する駆動も容易になる。

複数の検出コイル２０３と送信コイル２０２を同一の平面に配置することによって、検出コイルは、コイルの検出を良好に完了するだけではなく、高電力無線充電する場合に効率に影響を与えなく、また、効率に与える影響を無視できる程度までに低減させることもできる。

例示的に、上記回路基板は、プリント回路基板であってもよい。前記送信コイル２０２、複数の検出コイル２０３、制御可能なスイッチ２３１及びそれらの間に設けられる配線は、いずれも回路基板に配置されることができる。

図２に示すように、各検出コイル２０３とコントローラとの間に制御可能なスイッチが設置されているので、コントローラは、２本の配線を介してすべての検出コイルを接続するので、回路設計の複雑さを低減することができる。

回路基板には、図２に示すように、１ターンの磁気シールド部材２３２がさらに設置されている。磁気シールド部材２３２は、例えば、フェライト材料のような高透磁率の材料であってもよい。磁気シールド部材２３２の形状は、円形であってもよい。送信コイルと検出コイルは、磁気シールド部材２３２の上に設置される。その作用は、無線充電に高透磁率の経路を提供することによって、効率を大幅に向上させるとともに発熱を低下させることである。

例示的に、上記駆動機構２０５は、モータと、モータ駆動回路と、直線運動ユニットと、を含むことができる。ここで、コントローラは、モータ駆動回路に信号を送信し、モータ駆動回路は、コントローラの信号に基いてモータの正転又は逆転及び回転数を制御することができる。直線運動ユニットは、モータの回動により直線に移動されることで、回路基板を移動させる。回路基板が任意の方向において移動できることを確保するために、上記駆動機構２０５は、２組が配置される。回路基板は、２組の駆動機構２０５によって互いに垂直する方向において移動される。また、２組の駆動機構２０５のいずれの１組は、他の１組の駆動方向に対してスライドすることができる（例えば、レールの上に配置される。）ので、回路基板が任意の方向においてスライドすること及び任意の距離にスライドすることを実現する。コントローラは、制御する時、確定された移動方向及び距離に基いて、２つの垂直方向に分かれた後、それぞれ２つのモータの回動方向及び回転数を制御すればよい。

駆動制御を容易にするために、モータは、例えばステッピングモータであってもよい。直線運動ユニットは、クランクスライダーなどであってもよい。クランクスライダーは、モータの出力軸の回動をスライダーの直線運動に変換させる。上記回路基板は、スライダーに設置される。

本発明の実施例において、検出コイル２０３は、コントローラ２０６が検出コイル２０３の励起信号入力端を介して検出コイル２０３に励起信号を入力することによって、エネルギー放射を実現する。一定の時間後、検出コイル２０３は、誘導信号を生じ、それを誘導信号出力端を介してコントローラ２０６に出力する。上記コントローラ２０６は、プロセッサー又は制御機能を有するその他のチップにより実現されることができる。

コントローラ２０６は、一対の検出コイル２０３のそれぞれにより検出される２つの誘導信号（電圧）の振幅差を比較し、少なくとも一つの一対の検出コイル２０３により検出された２つの誘導信号の振幅差が閾値よりも大きい場合、一対の検出コイル２０３により検出された２つの誘導信号の振幅差に基いて、可動コイルサポーター２０４の位置を移動させる。

上記実施形態において、各一対の検出コイル２０３の誘導信号の振幅は、受信コイルと上記２つの検出コイルとの距離を表す。各一対の検出コイル２０３の誘導信号の２つの振幅差が閾値よりも大きい場合、受信コイルと送信コイル２０２が当該一対の検出コイル２０３の方向において整列されていないことを示すので、受信コイルと送信コイル２０２が整列されるように、可動コイルサポーターの位置を移動させる必要がある。

ここで、振幅差は、距離により確定されることができる。例えば、受信コイルと送信コイルが、ある方向において２ ｍｍの範囲内で変移されている場合、急速充電を実現できる。この時、２ｍｍの変移に対応する振幅差を閾値として利用してもよい。勿論、ここでの閾値は、より大きく又は小さく設定されることができるが、本発明では、これに対して限定しない。

本発明の実施例の一実施形態において、コントローラ２０６は、一対の検出コイル２０３の誘導信号の振幅差に基いて、可動コイルサポーター２０４が一対の検出コイル２０３の配置方向において移動する方向及び距離を確定する。また、コントローラ２０６は、可動コイルサポーター２０４が各一対の検出コイル２０３の配置方向において移動する方向及び距離に基いて、可動コイルサポーター２０４の移動方向及び移動距離を確定する。

上記実施形態において、各一対の検出コイル２０３の誘導信号の振幅差に基いて、上記一対の検出コイル２０３の方向における変移を確定することによって、可動コイルサポーター２０４の移動すべき距離を確定することができる。その後、各方向において移動すべき距離を統合することによって、可動コイルサポーター２０４の最終的な移動すべき方向及び距離を取得し、当該方向及び距離に応じて移動させるので、各方向における変移を解消し、充電効率を最大化することができる。

本発明の実施例において、振幅差と移動すべき距離との対応関係は、事前に実験により確定することができる。本発明において、上記対応関係を利用して移動距離を確定することができる。例えば、各ステップサイズの振幅差の範囲のそれぞれが移動距離に対応するので、振幅差を取得する時、振幅差と移動すべき距離との対応表を調べることによって、対応する移動距離を得ることができる。

例示的に、各一対の検出コイル２０３の配置方向において移動する方向及び距離が確定された場合、各方向における移動距離をベクトルとし、各ベクトルの和を計算することによって、可動コイルサポーター２０４の最終的に移動する方向及び距離を取得することができる。

本発明の実施例の一実施形態において、コントローラ２０６は、さらに、各検出コイル２０３の誘導信号の振幅と基準値との差を比較し、いずれの振幅と基準値との差が閾値を超えると、受信コイルが存在していると確定する。また、いずれの振幅と基準値との差がいずれも閾値を超えない場合、受信コイルが存在していないと確定するように構成される。

上記実施形態において、各検出コイル２０３の誘導信号の振幅によって、受信コイルが現在の送信コイルに対応して設置されているか否かを確定することができる。また、受信コイルが存在していると判断された場合のみに、送信コイルを移動すべきか否かを判断するので、受信コイルがないにも係らず送信コイルを移動させることによるエネルギーの浪費を避けることができる。

本願の実施例において、基準値は、受信コイルが存在しない場合、検出コイル２０３の検知信号の振幅を指す。

本発明の実施例の一実施形態において、前記無線充電装置は、
受信端を認証するために、受信端と無線通信する通信モジュール２０７と、
受信端が認証された場合、複数の検出コイル２０３の誘導信号に基いて可動コイルサポーターの位置を制御する前記コントローラ２０６と、をさらに含むことができる。

上記実施形態において、通信モジュール２０７により受信端を認証し、受信端が認証された場合のみに、可動コイルサポーター２０４の位置を制御することによって、受信端が不正な受信端である場合に可動コイルサポーター２０４を移動させた後、当該不正な受信端と無線充電を行うことによるエネルギーの浪費を避けることができる。

例示的に、通信モジュール２０７は、変調及び復調回路と、プロトコル通信ユニットと、を含むことができる。

上記の認証過程は、プロトコル通信ユニットにより実行されることができる。認証動作は、プロトコル通信ユニットにより実行されてもよく、認証方式は、一般的な認証アルゴリズムにより実現されてもよい。プロトコル通信ユニットは、ブルートゥース（登録商標）又は近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＮＦＣ）ユニットであることができる。プロトコル通信ユニットは、ブルートゥース（登録商標）又はＮＦＣプロトコルをベアラとして利用し、その上でプライベートプロトコルの情報を伝送する。当該プライベートプロトコルは、受信端及び送信端により事前に合意されている。伝送される情報は、無線充電規格（Ｑｉ規格）における電力昇降命令、現在の電力指示情報及び上記の充電器情報などの内容をさらに含むことができる。

他の実施形態において、プロトコル通信ユニットは、例えば、無線高忠実度（ＷＩＦＩ）ユニットなどの他のプロトコル通信ユニットを利用してもよい。或いは、無線充電装置において、プロトコル通信ユニットを設置せずに、変調及び復調回路のみを設置することも可能である。

変調及び復調回路は、帯域内の通信に属し、送信端と規格プロトコルによるインタラクションを担当し、且つ、この過程において、プロトコル通信ユニットが相手先に存在しているか否かを確定する。プロトコル通信ユニットが存在している場合、後続の通信プロセスは、プロトコル通信ユニット、即ち帯域外の通信により実現されることができる。帯域内の通信信号の品質が負荷変動及びコイル結合の影響を受けるので、信号復調が失敗されて充電が切られることが発生する場合がある。帯域外の通信を利用する場合、信号の品質は、負荷とコイル結合の影響を受けないので、通信品質が大幅に向上されることができる。

例示的に、変調及び復調回路は、充電器２１１とインバータモジュール２０１との間に接続されることができる。変調及び復調回路は、振幅偏移変調（ＡＳＫ）信号の復調を行い、コイルの電流及び電圧を制御することにより周波数偏移変調（ＦＳＫ）信号などを発生させることで、受信端との情報インタラクションを実現するために使用される。ここで、情報インタラクションの内容は、Ｑｉ規格に基いて実現され、変調及び復調回路が受信端と通信することによって、ベースライン電力プロファイル（Ｂａｓｅ Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｏｆｉｌｅ、ＢＰＰ）により充電するか、それとも、拡張電力プロトコル（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｏｆｉｌｅ、ＥＰＰ）により充電するかを確定する。例示的に、ＢＰＰを利用して充電する場合、送信コイルの出力電圧Ｖｏｕｔは、５Ｖであり、ＥＰＰを利用して充電する場合、送信コイルの出力電圧Ｖｏｕｔは、１２Ｖである。

以下、それぞれがＮ１、Ｎ２、．．．Ｎ８であり、且つ４組の対角線コイルに分けられる８個の検出コイルを有する無線充電装置を一例とする場合、４組の対角線コイルにより得られた誘導信号が等しい時、整列されていることを示す。
１、無線充電装置は、動作が開始されると、受信端が存在しているか否かを検出し始める。コントローラは、一定の時間Ｔ、例えば２５０ ｍｓごとに、励起信号入力端を介して検出コイルに励起信号ｐｕｌｓｅを送信する。当該励起信号の周波数は、１ Ｍｈｚであり、持続時間は、ｔであり、ｔ＜Ｔである。励起信号の振幅は、コイルＮ１、．．．コイルＮ８のインダクタンス値の大きさに関連されることができる。コイルＮ１を制御してオンにさせ、１番目のパルスを送信してから、ｔ時間内で誘導信号の振幅Ｖ１をテストし、コイルＮ２を制御してオンにさせ、２番目のパルスを送信した後、ｔ時間内で誘導信号の振幅Ｖ２をテストする。このように、合わせて８つのコイルの誘導信号の振幅をテストする。
Ｖ１、Ｖ２、．．．Ｖ８の振幅と基準値との差がいずれも閾値の範囲にある場合、受信端が送信端に配置されていないと認定することができる。Ｖ１、Ｖ２、．．．Ｖ８のうちの１つ又はいくつかの振幅と基準値との差が閾値より大きい場合、受信端が送信端に配置されていると認定することができる。
２、コントローラは、受信端が存在している場合、通信モジュールによりｄｉｇｉｔａｌ ｐｉｎｇを送信し、受信端に対して認証を行う。ＱＩ規格に基いて、対応する時間内に受信端から０ｘ０１ ＡＳＫ信号が応答される場合、正当なデバイスであることを示す。０ｘ０１ ＡＳＫ信号が応答されていない場合、不正なデバイスであることを示す。
３、コントローラは、正当なデバイスである場合、Ｖ１、Ｖ２、．．．Ｖ８の振幅に基いて送信コイルを移動すべきか否かを確定し、そして、移動すべきである場合、移動方向及び距離を計算する。
４、移動方向及び距離を制御信号に変換してモータ制御回路にフィードバックすることによって、ステッピングモータを制御して移動させる。

充電する過程において、検出コイルは、常に動作し、位置を複数回検出することによって送信コイルと受信コイルとの整列を実現する。従って、当該方法により、受信端が配置された直後の段階において整列されることだけではなく、高電力無線充電する過程において、受信端が意図せずにスライドされたり、移動されたりする場合でも、リアルタイムで検出してコイルを移動して、整列させることもできる。

図３は、本発明の実施例に係る無線充電の制御方法のフローチャートである。上記無線充電の制御方法は、図２に示す無線充電装置に適用される。図３を参照すると、上記無線充電の制御方法は、以下のステップを含む。

ステップＳ３１において、複数の検出コイルの誘導信号を取得する。

ステップＳ３２において、複数の検出コイルの誘導信号に基いて、可動コイルサポーターの位置を制御する。

本発明の実施例の一実施形態において、複数の検出コイルは、一対ずつ配置され、複数の一対の検出コイルは、等間隔に配置され、且つ、各一対の検出コイルは、送信コイルに対して対称的に配置され、複数の検出コイルの誘導信号に基いて可動コイルサポーターの位置を制御するステップは、
各一対の検出コイルにより検出される２つの誘導信号の振幅差を比較し、少なくとも一つの一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差が閾値よりも大きい場合、各一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差に基いて、可動コイルサポーターの位置を移動させるステップを含む。

本発明の実施例の一実施形態において、各一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差に基いて、可動コイルサポーターの位置を移動させるステップは、
一対の検出コイルの誘導信号の振幅差に基いて、可動コイルサポーターが一対の検出コイルの配置方向において移動する方向及び距離を確定し、可動コイルサポーターが各一対の検出コイルの配置方向において移動する方向及び距離に基いて、可動コイルサポーターの移動方向及び距離を確定するステップを含む。

本発明の実施例において、振幅差と移動すべき距離との対応関係は、事前に実験により確定することができる。本発明において、上記対応関係を利用して移動距離を確定することができる。例えば、各ステップサイズの振幅差の範囲のそれぞれが移動距離に対応するので、振幅差を取得する時、振幅差と移動すべき距離との対応表を調べることによって、対応する移動距離を得ることができる。

例示的に、各一対の検出コイルの配置方向において移動する方向及び距離が確定された場合、各方向における移動距離をベクトルとし、各ベクトルの和を計算することによって、可動コイルサポーターの最終的に移動する方向及び距離を取得することができる。

本発明の実施例の一実施形態において、前記無線充電の制御方法は、
各検出コイルの誘導信号の振幅と基準値との差を比較し、いずれの振幅と基準値との差が閾値を超える場合、受信コイルが存在していると確定するステップをさらに含むことができる。

本発明の実施例の一実施形態において、前記無線充電の制御方法は、
受信端を認証するために、受信端と無線通信するステップと、
受信端が認証された場合、複数の検出コイルの誘導信号に基いて、可動コイルサポーターの位置を制御するステップと、をさらに含むことができる。

図４は、一例示的な実施例に係る充電機器４００のブロック図である。図４を参照すると、充電機器４００は、処理ユニット４０２、メモリ４０４、電源ユニット４０６、及び通信ユニット４０８からなる組から選ばれる少なくとも１つを備えてもよい。

処理ユニット４０２は、一般的には、充電機器４００の全体の操作、例えば、表示、電話呼び出し、データ通信、カメラ操作及び記録操作に関連する操作を制御する。処理ユニット４０２は、上述した方法におけるステップの一部又は全部を実現できるように、命令を実行する少なくとも１つのプロセッサー４２０を備えてもよい。また、処理ユニット４０２は、他のユニットとのインタラクションを便利にさせるように、少なくとも１つのモジュールを備えてもよい。例えば、処理ユニット４０２は、マルチメディアユニット４０８とのインタラクションを便利にさせるように、マルチメディアモジュールを備えてもよい。

メモリ４０４は、充電機器４００での操作をサポートするように、各種のデータを記憶するように構成される。これらのデータは、例えば、充電機器４００で何れのアプリケーション又は方法を操作するための命令、連絡先データ、電話帳データ、メッセージ、画像、ビデオなどを含む。メモリ４０４は、何れの種類の揮発性又は不揮発性メモリ、例えば、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｂｅｒ）、磁気メモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスク、或いは光ディスクにより、或いはそれらの組み合わせにより実現されてもよい。

電源ユニット４０６は、充電機器４００の各種ユニットに電力を供給するためのものであり、電源管理システム、１つ又は複数の電源、及び充電機器４００のために電力を生成、管理及び分配することに関連する他のユニットを備えてもよい。

通通信ユニット４０８は、充電機器４００と他の設備の間との無線又は有線通信を便利にさせるように構成される。本発明の実施例において、通信ユニット４０８は、通信標準に基づく無線ネットワーク、例えば、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ又は５Ｇ、又はそれらの組み合わせにアクセスできて、物理ダウンリンク制御シグナリングの検出を実現する。一つの例示的な実施例では、通信ユニット４０８は、ブロードキャストチャンネルを介して外部のブロードキャスト管理システムからのブロードキャスト信号又はブロードキャストに関する情報を受信する。選択的に、前記通信ユニット４０８は、近距離無線通信（ＮＦＣ）モジュールをさらに備える。

例示的な実施例では、充電機器４００は、上述した無線充電の制御方法を実行するために、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサー、又は他の電子機器により実現されてもよい。

例示的な実施例では、命令を有する非一時的コンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、命令を有するメモリ４０４をさらに提供する。前記命令は、充電機器４００のプロセッサー４２０により実行されて上述した無線充電の制御方法を実現する。例えば、前記非一時的コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク及び光データメモリなどであってもよい。

当業者は、明細書に対する理解、及び明細書に記載された発明に対する実施を介して、本発明の他の実施形態を容易に取得することができる。本願は、本発明に対する任意の変形、用途、又は適応的な変化を含み、このような変形、用途、又は適応的な変化は、本発明の一般的な原理に従い、本発明では開表していない本技術分野の公知知識、又は通常の技術手段を含む。明細書及び実施例は、単に例示的なものであって、本発明の本当の範囲と主旨は、以下の特許請求の範囲によって示される。

理解すべきことは、本発明は、上記の内容及び図面に示された構造に限定されず、その範囲を逸脱しない限り、各種の変更及び変更を行うことができる。

Claims (17)

1. 交流信号を供給する給電回路（２０１）と、前記交流信号を電磁波に変換して受信端に放射する送信コイル（２０２）と、を含む無線充電装置であって、
   前記送信コイル（２０２）の周方向に沿って離隔し、前記送信コイル（２０２）に対して対称になるように一対に配置される複数の検出コイル（２０３）と、
   前記送信コイル（２０２）及び前記複数の検出コイル（２０３）が設置される可動コイルサポーター（２０４）と、
   前記可動コイルサポーター（２０４）に接続され、前記可動コイルサポーター（２０４）を駆動して移動させる駆動機構（２０５）と、
   前記複数の検出コイル（２０３）の誘導信号を取得し、前記複数の検出コイル（２０３）の誘導信号に基いて、前記駆動機構（２０５）を制御することによって前記可動コイルサポーター（２０４）の位置を制御するコントローラ（２０６）と、を含み、
   前記複数の検出コイル（２０３）により形成される円形軌跡は、前記送信コイル（２０２）と同心であり、
   前記複数の検出コイル（２０３）は、エネルギーを前記受信端の受信コイルに放射し、誘導信号を発生させ、
   前記コントローラ（２０６）は、
   各前記一対の検出コイル（２０３）により検出される２つの誘導信号の振幅差を比較し、少なくとも一対の検出コイル（２０３）により検出された２つの誘導信号の振幅差が閾値よりも大きい場合、各前記一対の検出コイル（２０３）により検出された２つの誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーター（２０４）の位置を移動させる
   ことを特徴とする無線充電装置。
2. 前記検出コイル（２０３）は、２～３ターンの角丸矩形のコイルであり、
   前記角丸矩形のコイルの長手方向は、前記送信コイル（２０２）の中心を通過する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線充電装置。
3. 前記複数の検出コイル（２０３）は、一対ずつ配置され、
   複数の一対の検出コイル（２０３）は、等間隔に配置され、
   各前記一対の検出コイル（２０３）は、前記送信コイル（２０２）に対して対称的に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線充電装置。
4. 前記コントローラ（２０６）は、
   前記一対の検出コイル（２０３）の誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーター（２０４）が前記一対の検出コイル（２０３）の配置方向において移動する方向及び距離を確定し、且つ、前記可動コイルサポーター（２０４）が各一対の検出コイル（２０３）の配置方向において移動する方向及び距離に基いて、前記可動コイルサポーター（２０４）の移動方向及び距離を確定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線充電装置。
5. 前記コントローラ（２０６）は、さらに、
   各前記検出コイル（２０３）の誘導信号の振幅と基準値との差を比較し、いずれの振幅と基準値との差が閾値を超える場合、受信コイルが存在していると確定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線充電装置。
6. 前記検出コイル（２０３）の両端は、励起信号入力端及び誘導信号出力端に構成される
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線充電装置。
7. 各前記検出コイル（２０３）の励起信号入力端及び誘導信号出力端と前記コントローラ（２０６）との間には、１つの制御可能なスイッチ（２３１）が設置され、
   前記コントローラ（２０６）は、
   各前記検出コイル（２０３）に接続される制御可能なスイッチ（２３１）のオン/オフを周期的に制御し、任意のタイミングにおいて、１つのみの前記検出コイル（２０３）に接続されている制御可能なスイッチ（２３１）をオンにさせる
   ことを特徴とする請求項６に記載の無線充電装置。
8. 前記可動コイルサポーター（２０４）は、
   前記送信コイル（２０２）及び前記複数の検出コイル（２０３）が設置される回路基板を含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の無線充電装置。
9. 前記受信端を認証するために、前記受信端と無線通信する通信モジュール（２０７）と、
   前記受信端が認証された場合、前記複数の一対の検出コイル（２０３）の誘導信号に基いて前記可動コイルサポーター（２０４）の位置を制御するコントローラ（２０６）と、をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の無線充電装置。
10. 無線充電システムであって、
    送信端及び受信端を含み、
    前記送信端は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の無線充電装置である
    ことを特徴とする無線充電システム。
11. 無線充電装置に適用される無線充電の制御方法であって、
    前記無線充電装置は、
    交流信号を供給する給電回路（２０１）と、前記交流信号を電磁波に変換して受信端に放射する送信コイル（２０２）と、
    前記送信コイル（２０２）の周方向に沿って離隔し、前記送信コイル（２０２）に対して対称になるように一対に配置される複数の検出コイル（２０３）と、
    前記送信コイル（２０２）及び前記複数の検出コイル（２０３）が設置される可動コイルサポーター（２０４）と、
    前記可動コイルサポーター（２０４）に接続され、前記可動コイルサポーター（２０４）を駆動して移動させる駆動機構（２０５）と、
    前記複数の検出コイル（２０３）の誘導信号を取得し、前記複数の検出コイル（２０３）の誘導信号に基いて、前記駆動機構（２０５）を制御することによって前記可動コイルサポーター（２０４）の位置を制御するコントローラ（２０６）と、を含み、
    前記複数の検出コイル（２０３）により形成される円形軌跡は、前記送信コイル（２０２）と同心であり、
    前記複数の検出コイル（２０３）は、エネルギーを前記受信端の受信コイルに放射し、誘導信号を発生させ、
    前記複数の検出コイルの誘導信号を取得するステップと、
    前記複数の検出コイルの誘導信号に基いて前記可動コイルサポーターの位置を制御するステップと、含み、
    前記複数の一対の検出コイルの誘導信号に基いて前記可動コイルサポーターの位置を制御するステップは、
    各前記一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差を比較し、少なくとも一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差が閾値よりも大きい場合、各前記一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーターの位置を移動させるステップを含む
    ことを特徴とする無線充電の制御方法。
12. 前記複数の検出コイルを一対ずつ配置し、複数の一対の検出コイルを等間隔に配置し、各前記一対の検出コイルを前記送信コイルに対して対称的に配置する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線充電の制御方法。
13. 各前記一対の検出コイルにより検出された２つの誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーターの位置を移動させるステップは、
    前記一対の検出コイルの誘導信号の振幅差に基いて、前記可動コイルサポーターが前記一対の検出コイルの配置方向に移動する方向及び距離を確定し、前記可動コイルサポーターが各一対の検出コイルの配置方向において移動する方向及び距離に基いて、前記可動コイルサポーターの移動方向及び距離を確定するステップを含む
    ことを特徴とする請求項１２に記載の無線充電の制御方法。
14. 各前記一対の検出コイルの誘導信号の振幅と基準値との差を比較し、いずれの振幅と基準値との差が閾値を超える場合、受信コイルが存在していると確定するステップをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１２に記載の無線充電の制御方法。
15. 前記受信端を認証するために、前記受信端と無線通信するステップと、
    前記受信端が認証された場合、前記複数の一対の検出コイルの誘導信号に基いて、前記可動コイルサポーターの位置を制御するステップと、をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の無線充電の制御方法
    。
16. 充電機器であって、
    プロセッサーと、
    前記プロセッサーにより実行可能な命令を記憶するためのメモリと、を備え、
    前記プロセッサーは、請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の無線充電の制御方法を実行するように構成される
    ことを特徴とする充電機器。
17. コンピュータ命令が記憶されているコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記コンピュータ命令がプロセッサーにより実行される場合、請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の無線充電の制御方法を実現する
    ことを特徴とする記録媒体。
    
    

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