JP2020519229A

JP2020519229A - ワイヤレス充電受信装置

Info

Publication number: JP2020519229A
Application number: JP2020511854A
Authority: JP
Inventors: クォーチャンファン; チェーインリー
Original assignee: ノウマックステクノロジーリミテッド
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2020-06-25
Also published as: WO2018202125A1; CN108808868A; US20200083738A1

Abstract

本発明は、出力ユニット及び保護ユニットを備えるワイヤレス充電受信装置に関する。前記保護ユニットは、出力ユニットと並列に接続され、且つ保護負荷、及び前記保護負荷と直列に接続される保護スイッチを有する。出力ユニットの出力電圧が保護起動電圧値以上であると検出された場合、前記保護スイッチを入れて前記保護負荷に電流が流れることで、出力ユニットの出力電流及び出力パワーを減少させる。【選択図】図１

Description

本出願は、２０１７年５月５日に出願された中国出願番号２０１７１０３１２０６１．５に基づいて優先権を主張するものである。当該特許出願の全内容は参照により援用される。

本発明は、ワイヤレス充電装置、特にワイヤレス充電受信装置に関する。

電子部品は、電圧が、システムが耐えられる規定電圧以上になったとしても、短時間では、充電される電子装置又は充電システム自体に損傷を与えることはない。しかしながら、ワイヤレス充電中においての理想的な充電電圧は、固定値ではなく、ワイヤレス充電受信器の最大定格パワー及び出力負荷の大きさによって異なる。

また、ワイヤレス充電システムにおいて、充電パワーは、下記３つの状況によって変化する。
１つ目は、送信機が、ある原因によって高すぎるエネルギーを出力した時。
２つ目は、受信器及び負荷が移動された時。
３つ目は、充電中において、充電される電子装置が必要とするパワーが突然減少した時。
また、充電パワーの変化につれて、充電される電子装置又は充電システム自体に損傷を与える可能性がある。

そのため、ワイヤレス充電の技術分野において、上記問題を解決し、ワイヤレス充電中、突然の電圧サージ（ｖｏｌｔａｇｅｓｕｒｇｅ）による装置の損傷を防ぐことは、非常に重要となる。

ワイヤレス充電受信器チップにおいて、一般的に電流が大きくても、温度上限を超えなければ、永久的な損傷を与えることはない。しかしながら、電圧が高すぎる場合、永久的な損傷を与える可能性が高い。そのため、本発明の実施例において、前記特性を利用し、保護負荷を使用することでワイヤレス充電受信器チップを保護する。保護負荷をオンにすれば、ワイヤレス充電受信器チップに流れる電流が大きくなったとしても、限界を超えないように電圧を維持して、ワイヤレス充電受信器チップを保護することができる。

また、本発明の他の実施例において、複数の保護負荷を提供する。充電システムにおける負荷の状況に基づき、複数の保護負荷をオンにすることで、充電システムの安全性を高める。

下記内容を参考すれば、本発明の観点及び利点を、また、下記説明及び図面によって本発明の主旨を容易に理解できる。

図１は、本発明の実施例のワイヤレス充電伝送装置、及びワイヤレス充電受信装置間の素子及びそれらの相互作用を示す模式図である。図２は、図１のワイヤレス充電受信装置を起動（ａｃｔｉｖａｔｅ）又は停止（ｄｅａｃｔｉｖａｔｅ）する操作プロセスを示すフローチャートである。図３は、図１のワイヤレス充電受信装置の保護スイッチのオン／オフ、及び出力ユニットの操作プロセスを示すフローチャートである。図４は、本発明のもう１つ実施例のワイヤレス充電受信装置、及びワイヤレス充電伝送装置間の素子及びそれらの相互作用を示す模式図である。前記ワイヤレス充電受信装置は、２種類以上の保護ユニットを有する。図５は、図４のワイヤレス充電受信装置の保護スイッチのオン／オフ、及び出力ユニットの操作プロセスを示すフローチャートである。図６は、図４のワイヤレス充電受信装置の保護スイッチのオン／オフ、及び出力ユニットの選択的な操作プロセスを示すフローチャートである。

上記図面は、模式的に記載されたものである。正確さ、便宜上等の理由で、図面において、相対的な寸法、比率等は、実際のものと異なる場合がある。また、類似の符号は類似の素子を表す。

以下、本発明の技術的手段及び効果等を理解して実行できるように、図面及び実施例を開示しながら本発明の実施形態を詳しく説明する。しかしながら、当業者は、開示される内容に備えられてない条件であっても本発明を実行できる。また、本文において、各実施例間での説明の混乱を避けるために、既知の構造又は機能も詳しく説明する。下記内容に用いる用語は、本発明の特定の実施例の内容に利用されていても、最も広い意味で、且つ合理的な方法で解釈される。

その場合、特に明記されていない限り、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」等の単数形は、複数形も含むと解釈される。

図１において、本発明の実施例のワイヤレス充電伝送装置１１０、及びワイヤレス充電受信装置１２０間の素子及びそれらの相互作用を示す。ワイヤレス充電受信装置１２０は、入力ユニット１６０、コントローラ１３０、保護ユニット１４０、及び出力ユニット１５０を有する。入力ユニット１６０は、電力受信コイル１６６、信号送信機１６２、及び受信コントローラ１６４を有する。ワイヤレス充電伝送装置１１０は、信号受信器１１２、伝送コントローラ１１４、及び電力伝送コイル１１６を有する。伝送電力１１８は、ワイヤレス充電伝送装置１１０の電力伝送コイル１１６とワイヤレス充電受信装置１２０の電力受信コイル１６６との間に伝送される。信号１２８は、ワイヤレス充電伝送装置１１０の信号受信器１１２とワイヤレス充電受信装置１２０の信号送信機１６２との間に伝送される。

ワイヤレス充電受信装置１２０を使用する時に、ワイヤレス充電受信装置１２０の出力ユニット１５０は、電子装置、例えば携帯電話に電気接続され、電力を提供するために用いられる。充電において、出力ユニット１５０にて充電される電子装置又は充電システムに、高い電圧が生じることによる損傷を避けるため、ワイヤレス充電受信装置１２０の保護ユニット１４０は、出力ユニット１５０と並列に接続される。
保護ユニット１４０は、保護負荷１４２、及び前記保護負荷１４２と直列に接続される保護スイッチ１４４を有する。保護スイッチ１４４を入れた（即ち、オンにする）場合、保護負荷１４２に電流が流れる。ワイヤレス充電受信装置１２０のコントローラ１３０は、検出器１３２及び設定素子１３４を有する。検出器１３２は、出力ユニット１５０の両端の出力電圧Ｖｏを測定する。設定素子１３４は、出力ユニット１５０の高負荷パワーＰ_Ｈ及び低負荷パワーＰ_Ｌを設定し、且つ保護スイッチ１４４の保護起動電圧値（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｃｔｉｖａｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ）及び保護休止電圧値（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅａｃｔｉｖａｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ）を設定する。

図２は、ワイヤレス充電受信装置１２０の保護スイッチ１４４のオン／オフを示す工程フローチャートである。工程２０２において、ワイヤレス充電受信装置１２０を起動し、出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏを測定する。工程２０４において、出力電圧Ｖｏと保護起動電圧値Ｖｐａを比較する。保護起動電圧値Ｖｐａは、保護スイッチ１４４を起動するか否かを判断するために用いられる。工程２１２において、出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護起動電圧値Ｖｐａ以下である場合、ワイヤレス充電を続行する。もし出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが、コントローラ１３０の設定素子１３４に設定される保護起動電圧値Ｖｐａ以上である場合、工程２０６において、コントローラ１３０によって前記保護スイッチ１４４を入れて、前記保護負荷１４２に電流が流れることで、出力ユニット１５０に流れる出力電流及び出力パワーは減少する。必要に応じ、コントローラ１３０によって出力ユニット１５０の出力電圧を低下させてもよい。工程２０８において、出力ユニット１５０の両端の電圧降下を検出器１３２で継続して監視し、出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以下になるか否かを確認する。コントローラ１３０の設定素子１３４は、保護休止電圧値Ｖｐｄを設定するために用いられる。出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以下になる場合、コントローラ１３０によって保護スイッチ１４４を切る（即ち、オフにする）ことで、出力ユニット１５０に全ての電流が流れる。それによって、出力ユニット１５０に流れる出力電流及び出力パワーを増加させる。

図１に示すように、コントローラ１３０の設定素子１３４は、保護起動電圧値Ｖｐａ及び保護休止電圧値Ｖｐｄを設定するための抵抗、スイッチ、又はソフトウェア（図示せず）である。その代わりに、保護起動電圧値Ｖｐａ及び保護休止電圧値Ｖｐｄは、コントローラ１３０にて予めに設定した高負荷パワーＰ_Ｈ又は低負荷パワーＰ_Ｌに応じて変更してもよい。

図３は、ワイヤレス充電受信装置１２０の保護スイッチ１４４のオン／オフ、及び出力ユニット１５０を示す工程フローチャートである。工程３０２において、ワイヤレス充電受信装置１２０を起動する。工程３０４において、コントローラ１３０の検出器１３２によって出力ユニット１５０の出力パワーＰｏが高負荷パワーＰ_Ｈ以上であると検出された場合、工程３０６において、コントローラ１３０によって保護起動電圧値Ｖｐａを低下させることで、保護起動電圧値Ｖｐａ以上になるように出力電圧Ｖｏを上昇させる。それによって、前記コントローラ１３０は、工程３１４において、保護スイッチ１４４を入れ、充電される電子装置の損傷を避ける。工程３０８において、コントローラ１３０の検出器１３２によって出力ユニット１５０の出力パワーＰｏが低負荷パワーＰ_Ｌ以下であると検出された場合、工程３１０において、コントローラ１３０によって保護起動電圧値Ｖｐａを上昇させることで、保護起動電圧値Ｖｐａ以下になるように出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏを低下させ、出力電圧Ｖｏが保護起動電圧値Ｖｐａ以上になることを避ける。よって、コントローラ１３０は、工程３１４において、保護スイッチ１４４を入れることで、工程３２０において、ワイヤレス充電を続行する。そのため、電子装置に対して長時間充電することを避ける。

図１を参照しながら説明する。本発明の他の実施例において、出力ユニット１５０の出力パワーＰｏが保護起動電圧値Ｖｐａ以上である場合、保護スイッチ１４４を入れる他に、コントローラ１３０によって、入力ユニット１６０の信号伝送器１２６から信号１２８をワイヤレス充電伝送装置１１０に伝送し、ワイヤレス充電伝送装置１１０の伝送パワーを減少させる。ワイヤレス充電伝送装置１１０の信号受信器１１２にて前記信号１２８を受信した後、ワイヤレス充電伝送装置１１０の伝送コントローラ１１４によって電力伝送コイル１１６を制御し、伝送電力１１８の伝送パワーを減少させる。

図４において、本発明のもう１つの実施例を示す。本実施例のワイヤレス充電伝送装置１１０、ワイヤレス充電受信装置１２０の素子及びその配置は図１と同じである。その相違点としては、本実施例のワイヤレス充電受信装置１２０は、少なくとも２つの保護ユニット１４０ａ、１４０ｂを有することにある。前記構成において、少なくとも２つの保護ユニット１４０ａ、１４０ｂは、互いに並列に接続され、且つ出力ユニット１５０と並列に接続される。図１と同じく、第１保護ユニット１４０ａは、保護負荷１４２ａ、及び保護負荷１４２ａと直列に接続される保護スイッチ１４４ａを有する。保護スイッチ１４４ａが切れた場合、保護負荷１４２ａに電流は流れない。

図５は、ワイヤレス充電受信装置の１つ又は複数の保護スイッチのオン／オフを示す工程フローチャートである。工程５０２において、ワイヤレス充電受信装置１２０を起動する。工程５０４において、出力ユニット１５０の出力パワーＰｏが保護起動電圧値Ｖｐａより高いがどうかを判断する。出力電圧Ｖｏが保護起動電圧値Ｖｐａ以下である場合、工程５１２において、ワイヤレス充電を続行する。出力電圧Ｖｏが保護起動電圧値Ｖｐａ以上である場合、工程５０６において、コントローラ１３０によって少なくとも１つの保護スイッチを入れることで、保護負荷１４２ａ、１４２ｂの少なくとも１つに電流が流れ、出力ユニット１５０の出力電流及び出力パワーを減少させる。必要に応じ、工程５０６において、コントローラ１３０によって出力ユニット１５０の出力電圧を低下させてもよい。複数の保護スイッチ、例えば保護スイッチ１４４ａ、１４４ｂを入れる場合、順番に入れてもよいが、同時に入れてもよい。工程５０８において、継続して、出力ユニット１５０の両端の出力電圧Ｖｏに対して、出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以上であるかどうかを検出器１３２によって判断する。出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以上である場合、工程５０４を実行する。もし、出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以下である場合、コントローラ１３０によって複数の保護ユニットの少なくとも１つの保護スイッチを切ることで、出力ユニット１５０に流れる出力電流及び出力パワーは増加する。複数の保護ユニットの保護スイッチは、同時にオン／オフにしてもよいが、順番にオン／オフにしてもよい。

図６は、ワイヤレス充電受信装置１２０の保護スイッチのオン／オフ、及び出力ユニット１５０を示す工程フローチャートである。図３に示した工程と同じく、保護起動電圧値Ｖｐａ及び保護休止電圧値Ｖｐｄは、高負荷パワーＰ_Ｈ及び低負荷パワーＰ_Ｌに応じて変更してもよい。設定素子１３４は、高負荷パワーＰ_Ｈ及び低負荷パワーＰ_Ｌを設定する。工程６０２において、ワイヤレス充電受信装置１２０を起動する。工程６０４において、出力ユニット１５０の出力パワーＰｏが高負荷パワーＰ_Ｈ以上であるかどうかを判断する。出力ユニット１５０の出力パワーＰｏが高負荷パワーＰ_Ｈ以上であると判断された場合、工程６０６において、コントローラ１３０によって保護起動電圧値Ｖｐａを低下させることで、工程６１２において、出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護起動電圧値Ｖｐａ以上になる。そして、工程６１４において、１つ又は複数の保護スイッチを入れることで、充電される電子装置の損傷を避ける。工程６０８において、出力ユニット１５０の出力パワーＰｏが低負荷パワーＰＬ以下であるかどうかを判断する。出力ユニット１５０の出力パワーＰｏが低負荷パワーＰＬ以下であると判断された場合、工程６１０において、コントローラ１３０によって保護起動電圧値Ｖｐａを上昇させることで、工程６１４において、出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護起動電圧値Ｖｐａ以下になる。それによって、保護スイッチがオンになることを避ける。

そして、図６に示すように、コントローラによって複数の保護ユニットの少なくとも１つの保護スイッチを入れた後、継続して出力ユニット１５０の両端の出力電圧Ｖｏを検出器１３２で監視する。工程６１６において、出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以下であるかどうかを判断する。出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以下であると判断された場合、工程６１８において、複数の保護ユニットの少なくとも１つの保護スイッチを切る。もし、出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以上である場合、工程６０４に戻る。工程６０４、６０８において、出力パワーＰｏと高負荷パワーＰ_Ｈ及び低負荷パワーＰ_Ｌとの比較結果に基づいて、工程６０６において、コントローラ１３０によって保護起動電圧値Ｖｐａを低下させるか、又は、工程６１０において、コントローラ１３０によって保護起動電圧値Ｖｐａを上昇させる。工程６１２において、出力ユニット１５０の新たな出力電圧Ｖｏが依然として保護起動電圧値Ｖｐａ以上であるかどうかを判断する。出力ユニット１５０の新たな出力電圧Ｖｏが保護起動電圧値Ｖｐａ以下である場合、工程６２０において、ワイヤレス充電を続行する。出力ユニット１５０の新たな出力電圧Ｖｏが依然として保護起動電圧値Ｖｐａ以上である場合、工程６１４に戻り、複数の保護ユニットにおける起動されていない保護ユニットの保護スイッチを入れる。そして、工程６１６において、出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以下であるかどうかを判断する。出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以下である場合、工程６１８において、１つ又は複数の保護スイッチを切る。そうでなければ、工程６０４に戻り、出力ユニット１５０の出力電圧Ｖｏが保護休止電圧値Ｖｐｄ以下になるまで、上記工程を繰り返す。

前記実施例によって説明したが、本発明は、それらに限定されていない。当業者は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更、改良してもよい。本発明の範囲は、請求の範囲によって決定される。

１１０ワイヤレス充電伝送装置
１１２信号受信器
１１４伝送コントローラ
１１６電力伝送コイル
１１８伝送電力
１２０ワイヤレス充電受信装置
１２８信号
１３０コントローラ
１３２検出器
１３４設定素子
１４０、１４０ａ、１４０ｂ保護ユニット
１４２、１４２ａ、１４２ｂ保護負荷
１４４、１４４ａ、１４４ｂ保護スイッチ
１５０出力ユニット
１６０入力ユニット
１６２信号送信機
１６４受信コントローラ
１６６電力受信コイル
２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０工程

Claims

出力ユニットと、
前記出力ユニットに並列に接続され、且つ保護負荷、保護スイッチ、及びコントローラを有する保護ユニットと
を備え、
前記保護スイッチは、前記保護負荷と直列に接続され、前記保護負荷に流れる電流を制御し、
前記コントローラは、前記出力ユニットの出力電圧を測定するための検出器を有し、
前記出力ユニットの前記出力電圧が保護起動電圧値以上である場合、前記コントローラによって前記保護スイッチを入れて前記保護負荷に電流が流れることを特徴とする、
ワイヤレス充電受信装置。
前記出力電圧が保護休止電圧値以下である場合、前記コントローラによって前記保護スイッチを切って、前記出力ユニットに全ての前記電流が流れることで、前記出力ユニットの出力電流及び出力パワーを増加させることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス充電受信装置。
前記コントローラにて前記出力ユニットの出力パワーが低負荷パワー以下であると検出された場合、前記コントローラによって前記保護起動電圧値を上昇させることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス充電受信装置。
前記コントローラにて前記出力ユニットの出力パワーが高負荷パワー以上であると検出された場合、前記コントローラによって保護休止電圧値を低下させることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス充電受信装置。
前記コントローラは、さらに設定素子を有し、
前記設定素子は、低負荷パワー、高負荷パワー、前記保護起動電圧値又は保護休止電圧値を設定するために用いられること特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス充電受信装置。
前記出力ユニットの前記出力電圧が前記保護起動電圧値以上である場合、前記コントローラによって信号をワイヤレス充電伝送装置に伝送し、伝送パワーを減少させることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス充電受信装置。
前記コントローラは、さらに抵抗又はスイッチを有し、
前記抵抗又はスイッチは、低負荷パワー、高負荷パワー、前記保護起動電圧値又は保護休止電圧値を設定するために用いられることを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス充電受信装置。
出力ユニットと、
互いに並列に接続され、且つ前記出力ユニットと並列に接続される複数の保護ユニットとを備え、
前記複数の保護ユニットは、それぞれ保護負荷、保護スイッチ、及びコントローラを有し、
前記保護スイッチは、前記保護負荷と直列に接続され、前記保護負荷に流れる電流を制御し、
前記コントローラは、前記出力ユニットの出力電圧を測定するための検出器を有し、前記出力ユニットの前記出力電圧が保護起動電圧値以上である場合、前記複数の保護ユニットの少なくとも１つの前記保護スイッチを入れて、前記複数の保護ユニットの少なくとも１つの前記保護負荷に電流が流れて、
前記出力電圧が前記保護起動電圧値以下になるまで、前記コントローラによって前記複数の保護ユニットを起動させることを特徴とする、
ワイヤレス充電受信装置。
前記コントローラにて前記出力ユニットの前記出力電圧が保護休止電圧値以下であると検出された場合、前記コントローラによって前記保護スイッチを切って、前記出力ユニットに流れる電流を増加させることで、前記出力ユニットの出力パワー及び出力電流を増加させることを特徴とする、請求項８に記載のワイヤレス充電受信装置。
前記検出器にて前記出力ユニットの出力パワーが低負荷パワー以下であると検出された場合、前記コントローラによって前記保護起動電圧値を上昇させることを特徴とする、請求項８に記載のワイヤレス充電受信装置。
前記検出器にて前記出力ユニットの出力パワーが高負荷パワー以上であると検出された場合、前記コントローラによって保護休止電圧値を低下させることを特徴とする、請求項８に記載のワイヤレス充電受信装置。
前記コントローラは、さらに設定素子を有し、
前記設定素子は、低負荷パワー、高負荷パワー、前記保護起動電圧値、又は保護休止電圧値を設定するために用いられることを特徴とする、請求項８に記載のワイヤレス充電受信装置。