JP7150156B2 - ワイヤレス充電受信機回路、制御方法、及び端末デバイス - Google Patents
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Description
本願は、ワイヤレス充電の分野、特にワイヤレス充電受信機回路、制御方法、端末デバイスに関連する。
図1は、ワイヤレス充電システムの概略的な原理図である。ワイヤレス充電システムは、ワイヤレス充電送信機回路101とワイヤレス充電受信機回路102とを含む。実装において、エネルギはワイヤレス充電送信機回路101とワイヤレス充電受信機回路102との間で磁気誘導により無線で伝送されることが可能である。例えば、ワイヤレス充電送信機回路101は、交流電源Vs、一次直列共振キャパシタCp、及び一次コイルLpを含み、ワイヤレス充電受信機回路102は、二次コイルLs、二次直列共振キャパシタCs、及び整流回路1021を含む。交流電源Vsは、特定の周波数を有する交流電流を出力する。一次直列共振キャパシタCp及び一次コイルLpは、直列共振を生成し、特定の周波数を有する交流を生成する。この場合、エネルギは、一次コイルLpと二次コイルLsとの間の磁気誘導を介してワイヤレス充電受信機回路102へ無線伝送される。二次コイルLsと二次直列共振キャパシタCsは直列共振を生成し、ある動作周波数を有する交流を発生する。整流回路1021は、動作周波数を有する入力の交流を直流に変換し、負荷RLを駆動する。
第2可制御スイッチ・デバイスの他方端は第2キャパシタの一方端に接続され、第2キャパシタの他方端は整流回路の第2入力端部に接続される。この場合、グランド点は、第1キャパシタの他方端と第2可制御スイッチ・デバイスの一方端との間に位置する。
直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の第2入力端部は、第1フィルタ・キャパシタの第2端部に接続され、直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の第1出力端部は負荷の第1端部に接続され、直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の第2出力端部は負荷の第2端部に接続される。直流/直流電圧ステップ・ダウン回路は、第1フィルタ・キャパシタの2つの端部の間の電圧を減少させ、等価負荷インピーダンスを増加させるように構成される。ワイヤレス充電受信機回路の出力電力が調整される場合に、出力電圧は安定したままであるように要求される。上述したように、並列共振キャパシタのキャパシタンス値が増加する場合、整流回路によって出力される電圧は増加する。この場合、DC/DC電圧ステップ・ダウン回路400(即ち、ワイヤレス充電受信機回路)により出力される電圧が安定的であるように、DC/DC電圧ステップ・ダウン回路はそれに応じて調整されることを必要とする。
第2フィルタ・キャパシタの第1端部は、直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の第1出力端部と負荷の第1端部との間に接続され、第2フィルタ・キャパシタの第2端部は、直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の第2出力端部と負荷の第2端部との間に接続される。第2フィルタ・キャパシタは、DC/DC電圧ステップ・ダウン回路によって出力される電流をフィルタリングするように構成される。
整流回路の第1入力端部と第2入力端部との間の交流電圧の動作周波数を取得するステップ、及び
動作周波数が第1周波数閾値より小さく、N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであってワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値が、プリセット・キャパシタンス閾値より小さい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであってワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値を増加させるステップ、又は
動作周波数が第2周波数閾値より大きい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであってワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値を減少させるステップを含む。
整流回路により出力される電圧と電流を取得し、電圧と電流に基づいて出力電力を取得するステップと、
動作周波数が第1周波数閾値以上であり且つ第2周波数閾値以下であり、N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタのキャパシタンス値のトータル値が、プリセット・キャパシタンス値より小さく、出力電力がプリセット電力閾値より小さい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであってワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値を増加させるステップとを更に含むことが可能である。
プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを呼び出して、第2態様又は第2態様の可能な実装のうちの任意の1つによる方法を実行する。
結合中に、ワイヤレス充電受信機回路102の側の動作周波数がある程度低下したことが検出された場合、即ち、一次コイルLpと二次コイルLsとの間の伝送距離が比較的大きな値になると、ワイヤレス充電送信機回路101の側の交流周波数出力を更に低下させることができない。この場合、並列共振キャパシタCdのキャパシタンス値が増加させられ、ワイヤレス充電受信機回路102の出力電圧を増加させ、ワイヤレス充電送信機回路101の一次コイルLpとワイヤレス充電受信機回路102の二次コイルLsとの間の伝送距離の増加に起因するワイヤレス充電受信機回路の出力電圧の減少を防止する。
動作周波数が第1周波数閾値を下回る値に低下した場合には、並列共振キャパシタCdのキャパシタンス値は増やされるように制御され、ワイヤレス充電受信機回路の出力電圧及び出力電力の減少を補償するか、或いは動作周波数が第2周波数閾値を上回る値に上昇した場合には、並列共振キャパシタCdのキャパシタンス値は減らされるように制御され、ワイヤレス充電受信機回路の出力電圧及び出力電力が過剰に高くなることを防止する。
キャパシタンス値が増やされる前述の条件が満たされると、コントローラの1番目の出力端部から(i+1)番目の出力端部までは第1レベルを出力し、コントローラの(i+2)番目の出力端部からN番目の出力端部までは第2レベルを出力する。
整流回路により出力される電圧V3と電流i4を取得し、電圧V3と電流i4に基づいて出力電力P=V3*i4を取得し、
動作周波数が第1周波数閾値以上であり且つ第2周波数閾値以下であり、N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであってワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値が、プリセット・キャパシタンス閾値より小さく、出力電力がプリセット電力閾値より小さい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであってワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値を増加させるように構成されていてもよい。
取得ユニット1711は、更に、整流回路により出力される電圧と電流を取得し、電圧と電流に基づいて出力電力を取得するように構成される。
Claims (16)
- N個のキャパシタ・スイッチ網と、整流回路と、コントローラとを含むワイヤレス充電受信機回路であって、
Nは1以上の整数であり、各々のキャパシタ・スイッチ網の第1端部は前記整流回路の第1入力端部に接続され、各々のキャパシタ・スイッチ網の第2端部は前記整流回路の第2入力端部に接続され、
各々のキャパシタ・スイッチ網は、第1キャパシタと、第2キャパシタと、第1可制御スイッチ・デバイスと、第2可制御スイッチ・デバイスと、グランド点とを含み、前記グランド点の一方側に位置する前記第1キャパシタは前記第1可制御スイッチ・デバイスに直列に接続され、前記グランド点の他方側に位置する前記第2キャパシタは前記第2可制御スイッチ・デバイスに直列に接続され、且つ同じキャパシタ・スイッチ網の中で、第1キャパシタのキャパシタンス値は第2キャパシタのキャパシタンス値に等しく、
前記コントローラはN個の出力端部を含み、前記N個の出力端部は前記N個のキャパシタ・スイッチ網に1対1に対応し、各々の出力端部は、対応するキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスの制御端部と、前記対応するキャパシタ・スイッチ網における第2可制御スイッチ・デバイスの制御端部とに接続されるように構成されており、
前記コントローラは:
前記整流回路の前記第1入力端部と前記第2入力端部との間の交流電圧の動作周波数を取得し、且つ
前記動作周波数が第1周波数閾値より小さく、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値が、プリセット・キャパシタンス閾値より小さい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における前記第1可制御スイッチ・デバイスと前記第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタの前記キャパシタンス値の前記トータル値を増加させ、又は
前記動作周波数が第2周波数閾値より大きい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における前記第1可制御スイッチ・デバイスと前記第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値を減少させるように構成されており、前記第1周波数閾値は前記第2周波数閾値以下である、ワイヤレス充電受信機回路。 - 前記コントローラは、更に、
前記整流回路により出力される電圧と電流を取得し、前記電圧と前記電流に基づいて出力電力を取得し、
前記動作周波数が前記第1周波数閾値以上であり且つ前記第2周波数閾値以下であり、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタの前記キャパシタンス値の前記トータル値が、前記プリセット・キャパシタンス値より小さく、前記出力電力がプリセット電力閾値より小さい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における前記第1可制御スイッチ・デバイスと前記第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタの前記キャパシタンス値の前記トータル値を増加させるように構成されている、請求項1に記載のワイヤレス充電受信機回路。 - (i+1)番目のキャパシタ・スイッチ網における第1キャパシタのキャパシタンス値は、i番目のキャパシタ・スイッチ網における第1キャパシタのキャパシタンス値のK倍であり、iは整数であり、1≦i≦N-1及び1≦K≦10である、請求項1又は2に記載のワイヤレス充電受信機回路。
- 前記回路は二次コイルと二次直列共振キャパシタとを更に含み、前記二次コイルの第1端部は前記二次直列共振キャパシタの第1端部に接続され、前記二次直列共振キャパシタの第2端部は、前記N個のキャパシタ・スイッチ網の第1端部と前記整流回路の前記第1入力端部とに接続され、前記二次コイルの第2端部は、前記N個のキャパシタ・スイッチ網の第2端部と前記整流回路の前記第2入力端部とに接続されている、請求項1-3のうちの何れか1項に記載のワイヤレス充電受信機回路。
- 第1フィルタ・キャパシタを更に含み、前記整流回路の第1出力端部は前記第1フィルタ・キャパシタの第1端部に接続され、前記整流回路の第2出力端部は前記第1フィルタ・キャパシタの第2端部に接続されている、請求項1-4のうちの何れか1項に記載のワイヤレス充電受信機回路。
- 直流/直流電圧ステップ・ダウン回路を更に含み、前記第1フィルタ・キャパシタの前記第1端部は前記直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の第1入力端部に接続され、前記第1フィルタ・キャパシタの前記第2端部は前記直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の第2入力端部に接続され、前記直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の第1出力端部は負荷の第1端部に接続され、前記直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の第2出力端部は前記負荷の第2端部に接続され、前記直流/直流電圧ステップ・ダウン回路は、前記第1フィルタ・キャパシタの前記2つの端部の間の電圧を減少させるように構成されている、請求項5に記載のワイヤレス充電受信機回路。
- 第1レジスタと第2レジスタとを更に含み、前記第1レジスタの第1端部は前記整流回路の前記第1出力端部に接続され、前記第1レジスタの第2端部は前記第2レジスタの第1端部に接続され、前記第2レジスタの第2端部は前記整流回路の前記第2出力端部に接続され、前記第2レジスタの前記第1端部は前記コントローラの第1入力端部に接続され、前記第1レジスタと前記第2レジスタとは前記整流回路により出力される前記電圧を測定するように構成されている、請求項5又は6に記載のワイヤレス充電受信機回路。
- 電流サンプリング装置を更に含み、前記電流サンプリング装置は、前記第1フィルタ・キャパシタと前記直流/直流電圧ステップ・ダウン回路との間の正の端部又はグランド端部に位置し、前記電流サンプリング装置は、前記コントローラの第2入力端部に接続され、且つ前記整流回路により出力される前記電流を測定するように構成されている、請求項6に記載のワイヤレス充電受信機回路。
- 第2フィルタ・キャパシタを更に含み、前記第2フィルタ・キャパシタの第1端部は、前記直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の前記第1出力端部と前記負荷の前記第1端部との間に接続され、前記第2フィルタ・キャパシタの第2端部は、前記直流/直流電圧ステップ・ダウン回路の前記第2出力端部と前記負荷の前記第2端部との間に接続されている、請求項6に記載のワイヤレス充電受信機回路。
- 請求項1-9のうちの何れか1項に記載の前記ワイヤレス充電受信機回路に適用される制御方法であって、前記方法は、
整流回路の第1入力端部と第2入力端部との間の交流電圧の動作周波数を取得するステップと、
前記動作周波数が第1周波数閾値より小さく、N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値が、プリセット・キャパシタンス閾値より小さい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタの前記キャパシタンス値の前記トータル値を増加させるステップ、又は
前記動作周波数が第2周波数閾値より大きい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値を減少させるステップであって、前記第1周波数閾値は前記第2周波数閾値以下である、ステップとを含む方法。 - 前記方法は、更に、
前記整流回路により出力される電圧と電流を取得し、前記電圧と前記電流に基づいて出力電力を取得するステップと、
前記動作周波数が前記第1周波数閾値以上であり且つ前記第2周波数閾値以下であり、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタの前記キャパシタンス値の前記トータル値が、前記プリセット・キャパシタンス値より小さく、前記出力電力がプリセット電力閾値より小さい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタの前記キャパシタンス値の前記トータル値を増加させるステップと
を含む請求項10に記載の方法。 - 制御装置であって、
整流回路の第1入力端部と第2入力端部との間の交流電圧の動作周波数を取得するように構成された取得ユニットと、
前記動作周波数が第1周波数閾値より小さく、N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであってワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値が、プリセット・キャパシタンス閾値より小さい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタの前記キャパシタンス値の前記トータル値を増加させるように、又は
前記動作周波数が第2周波数閾値より大きい場合に、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続されるキャパシタのキャパシタンス値のトータル値を減少させるように構成された調整ユニットと
を含む制御装置。 - 前記取得ユニットは、前記整流回路により出力される電圧と電流を取得し、前記電圧と前記電流に基づいて出力電力を取得するように更に構成されており、
前記動作周波数が前記第1周波数閾値以上であり且つ前記第2周波数閾値以下であり、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタの前記キャパシタンス値の前記トータル値が、前記プリセット・キャパシタンス値より小さく、前記出力電力がプリセット電力閾値より小さい場合に、前記調整ユニットは、各々の出力端部で出力レベルを調整して、各々のキャパシタ・スイッチ網における第1可制御スイッチ・デバイスと第2可制御スイッチ・デバイスとがクローズ又はオープンにされるように制御し、前記N個のキャパシタ・スイッチ網におけるものであって前記ワイヤレス充電受信機回路に接続される前記キャパシタの前記キャパシタンス値の前記トータル値を増加させるように更に構成されている、請求項12に記載の制御装置。 - 請求項1-9のうちの何れか1項に記載のワイヤレス充電受信機回路を含む端末デバイス。
- 記憶媒体であって、前記記憶媒体はコンピュータ・プログラムを記憶し、前記コンピュータ・プログラムは、請求項10又は11に記載の制御方法を実施するようにプロセッサにより実行される、記憶媒体。
- ワイヤレス充電送信機回路と請求項1-9のうちの何れか1項に記載の前記ワイヤレス充電受信機回路とを含むワイヤレス充電システムであって、前記ワイヤレス充電受信機回路と前記ワイヤレス充電送信機回路との間で磁気誘導によりエネルギが伝送される、ワイヤレス充電システム。
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