JP7463304B2 - 電気的負荷に定電圧または定電流を提供するワイヤレス電力受信回路、および、方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2018年6月29日に出願され、全体が参照によって本明細書に組み込まれる“電気的負荷に定電圧または定電流を供給するワイヤレス電力受信回路、および、方法”と題された米国非仮出願第16/023,925号の優先権の利益を主張する。本出願は、また、2018年8月8日に出願され、全体が参照によって本明細書に組み込まれる“電気的負荷に定電圧または定電流を供給するワイヤレス電力受信回路、および、方法”と題された英国特許出願第1812900.7号の優先権の利益を主張する。
Claims (23)
- ワイヤレス電力伝送システムに使用するためのワイヤレス電力受信回路であって、前記ワイヤレス電力受信回路は、
前記ワイヤレス電力受信回路が、アクティブ状態にあり、ラジオ周波数(RF)出力信号を出力する場合に、前記ワイヤレス電力伝送システムのワイヤレス電力送信機によって生成された周囲磁界の周波数で共振するように構成された共振回路であって、前記共振回路が第1状態から第2状態、および、その逆に切り替わる原因になる制御信号によって制御可能な電気制御可能スイッチを含む、共振回路と、
交流(AC)-直流(DC)整流回路であって、前記共振回路から出力される前記RF出力信号が前記AC-DC整流回路に入力され、前記AC-DC整流回路は、前記RF出力信号をDC電力信号に変換し、前記DC電力信号を出力する、AC-DC整流回路と、
DC負荷およびエネルギ貯蔵デバイスを有するDC負荷回路であって、前記アクティブ状態の間、前記AC-DC整流回路によって出力される前記DC電力信号は、前記エネルギ貯蔵デバイスを充電し、前記DC負荷によって使用されるのに応じた実質的に一定のDC電流または電圧を前記DC負荷へ伝送させる原因になる、DC負荷回路と、
前記DC負荷回路から出力される出力信号を受け取り、受け取った前記出力信号を予め選択された基準電圧信号と比較し、前記制御信号を生成する比較回路であって、前記制御信号は、前記電気制御可能スイッチの状態を制御するために前記共振回路にフィードバックされる、比較回路と、
前記共振回路に一列になって接続されたヒューズまたはスイッチであって、前記ワイヤレス電力受信回路がオフ状態である場合、前記共振回路の共振応答がシャットダウンされ、前記ワイヤレス電力受信回路がオフ状態である場合、前記ワイヤレス電力受信回路によって電力の最小限の量が受け取られる、ヒューズまたはスイッチと、
を含むことを特徴とするワイヤレス電力受信回路。 - 前記第1および第2状態は、前記電気制御可能スイッチのそれぞれ閉および開状態であり、前記閉状態から前記開状態への、および、その逆のスイッチングは、前記ワイヤレス電力受信回路のアイドル状態から前記アクティブ状態への、および、その逆の切り替わりの原因になり、前記ワイヤレス電力受信回路が前記アイドル状態である場合、前記共振回路の共振応答はシャットダウンされ、前記ワイヤレス電力受信回路が前記アイドル状態である場合、前記ワイヤレス電力受信回路によって電力の最小限の量が受け取られることを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記DC負荷回路から出力される前記出力信号が、前記予め選択された基準電圧信号よりも所定の量を下回る値に低下した場合、前記比較回路によって生成される前記制御信号は、前記電気制御可能スイッチが前記閉状態から前記開状態に切り替わる原因になる低い値を有し、これによって、前記ワイヤレス電力受信回路をアクティブ状態に置くことを特徴とする請求項2に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記比較回路は、前記比較回路が前記制御信号を出力する前に、前記DC負荷回路から出力される前記出力信号が低下し、前記予め選択された基準電圧信号を下回る前記所定の量を決定する予め選択された量のヒステリシスを示すことを特徴とする請求項3に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記予め選択された量のヒステリシスは、前記ワイヤレス電力受信回路の前記アイドル状態から前記アクティブ状態へのスイッチングを遅延させるために予め選択され、前記遅延は、前記ワイヤレス電力受信回路の前記スイッチングが、前記周囲磁界の前記周波数よりも低い周波数であることを確保することを特徴とする請求項4に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記エネルギ貯蔵デバイスが完全に充電された場合、前記ワイヤレス電力受信回路は前記アクティブ状態からアイドル状態に切り替わり、前記ワイヤレス電力受信回路が前記アイドル状態にある場合、前記共振回路はシャットダウンされ、前記周囲磁界に対して共振応答を有さず、前記エネルギ貯蔵デバイスの電荷が所定のレベルを下回り低下した場合、前記ワイヤレス電力受信回路は前記アイドル状態から前記アクティブ状態に切り替わり、前記ワイヤレス電力受信回路が前記アクティブ状態にある場合、前記共振回路は前記周囲磁界に対して共振応答を有することを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記共振回路が、互いに直列に接続された少なくとも第1キャパシタおよび第1インダクタを含むことを特徴とする請求項6に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記電気制御可能スイッチが、前記第1キャパシタと並列に接続されていることを特徴とする請求項7に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記共振回路は、互いに直列に接続された少なくとも第1キャパシタおよび第1インダクタと、前記電気制御可能スイッチに並列に接続された第2キャパシタと、を含むことを特徴とする請求項6に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記AC-DC整流回路は、第1整流ダイオードを含み、前記共振回路は、互いに直列に接続された少なくとも第1キャパシタおよび第1インダクタと、前記電気制御可能スイッチに並列に接続された第2キャパシタと、を含み、前記ワイヤレス電力受信回路が、
前記第2キャパシタおよび前記電気制御可能スイッチに並列に接続された第2整流ダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス電力受信回路。 - 前記DC負荷回路が、
少なくとも1つの抵抗を含む抵抗ネットワークをさらに含み、前記抵抗ネットワークは、前記DC負荷回路の出力ノードと、前記DC負荷および前記エネルギ貯蔵デバイスのうち少なくとも1つと、に接続されることを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス電力受信回路。 - 前記DC負荷回路が、
前記DC負荷に並列に接続されたバッテリまたは電気化学セルをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のワイヤレス電力受信回路。 - 前記DC負荷回路が、
前記DC負荷に並列に接続されたキャパシタをさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のワイヤレス電力受信回路。 - 前記DC負荷回路が、
前記バッテリまたは電気化学セルに直列に接続された抵抗をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載のワイヤレス電力受信回路。 - 前記DC負荷回路が、
前記DC負荷に直列に接続されたローパス抵抗-キャパシタ(RC)フィルタをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のワイヤレス電力受信回路。 - 前記DC負荷回路が、
前記DC負荷に直列に接続されたローパスインダクタ-キャパシタ(RC)フィルタをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のワイヤレス電力受信回路。 - 前記DC負荷回路が、
前記抵抗ネットワークに接続された入力端子と、前記DC負荷に接続された出力端子と、を有するリニアレギュレータをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のワイヤレス電力受信回路。 - 前記DC負荷回路が、
前記DC負荷に並列に接続された少なくとも第1キャパシタをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載のワイヤレス電力受信回路。 - 前記電気制御可能スイッチに電気的に結合された制御回路をさらに含み、前記制御回路は、所定のイベントまたは条件が起きたことを検出し、前記所定のイベントまたは条件が起きたことを検出すると、前記電気制御可能スイッチが前記共振回路を前記第1状態に置くように構成されていることを特徴とする請求項11に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記ヒューズまたはスイッチは、温度が所定の温度を超えた場合に前記ワイヤレス電力受信回路をパルス幅変調(PWM)状態からオフ状態に切り換える原因になるように、前記共振回路に開回路を形成するように構成されることを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス電力受信回路。
- 前記ヒューズまたはスイッチは、ユーザ制御可能スイッチであり、前記ユーザ制御可能スイッチは、前記ユーザが前記ワイヤレス電力受信回路をパルス幅変調(PWM)状態からオフ状態、および、その逆に切り替えることを可能にするために、前記ユーザがオンおよびオフすることができることを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス電力受信回路。
- ワイヤレス電力伝送システムに使用するためのワイヤレス電力受信回路であって、前記ワイヤレス電力受信回路は、
前記ワイヤレス電力伝送システムのワイヤレス電力送信機によって生成された周囲磁界の周波数で共振し、ラジオ周波数(RF)出力信号を出力するように構成された共振回路であって、前記共振回路は、制御信号を受け取る制御信号入力端子と前記RF出力信号を出力するRF電力出力端子とを有し、前記共振回路は、前記共振回路を第1状態から第2状態、および、その逆に切り替えるための制御信号によって制御可能な電気制御可能スイッチを含み、前記共振回路が前記第1状態にある場合、前記ワイヤレス電力受信回路は、前記共振回路の共振応答がシャットダウンされて前記ワイヤレス電力受信回路による電力の受け取りを防止するアイドリング状態にあり、前記共振回路が前記第2状態にある場合、前記ワイヤレス電力受信回路は、前記ワイヤレス電力受信回路によって電力が受け取られるアクティブ状態にある、共振回路と、
交流(AC)-直流(DC)整流回路であって、前記共振回路から出力される前記RF出力信号が前記AC-DC整流回路の入力端子を介して前記AC-DC整流回路に入力され、前記AC-DC整流回路は、前記RF出力信号をDC電力信号に変換し、前記AC-DC整流回路の出力端子を介して前記DC電力信号を出力する、AC-DC整流回路と、
DC負荷回路であって、前記DC負荷回路は、DC負荷およびエネルギ貯蔵デバイスを有し、前記DC負荷回路は、前記DC負荷回路の入力端子に前記DC電力信号を入力し、前記DC負荷回路の出力端子を介して出力信号を出力する、DC負荷回路と、
第1および第2入力端子と出力端子とを有する比較回路であって、前記比較回路は、前記DC負荷回路の前記出力端子から出力される前記出力信号を受け取り、受け取った前記出力信号を予め選択された基準電圧信号と比較し、前記比較の結果に基づいて前記制御信号を生成し、前記比較回路は、前記比較回路の出力端子を介して前記制御信号を出力し、前記比較回路の前記出力端子は、前記共振回路の前記制御信号入力端子に電気的に結合されている、比較回路と、
前記共振回路に一列になって接続されたヒューズまたはスイッチと、
を含むことを特徴とするワイヤレス電力受信回路。 - ワイヤレス電力伝送システムにおいてワイヤレス電力を受け取る方法であって、前記ワイヤレス電力伝送システムは、
ワイヤレス電力受信回路の共振回路を用いて、アクティブ状態またはアイドル状態で動作することであって、前記アクティブ状態において、前記共振回路は、前記ワイヤレス電力伝送システムのワイヤレス電力送信機によって生成される周囲磁界の周波数で共振し、ラジオ周波数(RF)出力信号を出力し、前記共振回路は、前記共振回路がアイドル状態である第1の状態から前記共振回路がアクティブ状態で動作する第2の状態、および、その逆に前記共振回路を切り換える原因になる制御信号によって制御可能な電気制御可能スイッチを含み、前記ワイヤレス電力受信回路は、前記共振回路に一列になって接続されたヒューズまたはスイッチであって、前記ワイヤレス電力受信回路がオフ状態である場合、前記共振回路の共振応答がシャットダウンされ、前記ワイヤレス電力受信回路がオフ状態である場合、前記ワイヤレス電力受信回路によって電力の最小限の量が受け取られる、ヒューズまたはスイッチを含む、ことと、
交流(AC)-直流(DC)整流回路を用いて、前記RF出力信号をDC電力信号に変換し、前記DC電力信号を出力することと、
DC負荷およびエネルギ貯蔵デバイスを有するDC負荷回路を用いて、前記共振回路がアクティブ状態にある場合、前記エネルギ貯蔵デバイスを充電し、前記DC負荷によって使用されるのに応じた実質的に一定のDC電流または電圧を前記DC負荷へ伝送させる原因になることと、
比較回路を用いて、前記DC負荷回路から出力される出力信号を受け取り、受け取った前記出力信号を予め選択された基準電圧信号と比較し、前記制御信号を生成し、前記電気制御可能スイッチの状態を制御するために前記共振回路に前記制御信号をフィードバックすることと、
を含むことを特徴とする方法。
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