JP7204766B2 - 被充電機器及び充電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線充電分野に関し、さらに具体的に、被充電機器及び充電制御方法に関する。

現在、充電技術分野では、被充電機器は主に有線充電方式で充電されている。

携帯電話を例に挙げると、現在、携帯電話は依然として主に有線充電方式で充電されている。具体的には、携帯電話を充電することを必要とする場合、ユニバーサルシリアルバス（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ，ＵＳＢ）ケーブルなどの充電ケーブルによって携帯電話と電源装置を接続することができ、且つこの充電ケーブルによって電源装置の出力電力を携帯電話に伝送して、携帯電話のバッテリを充電する。

被充電機器にとって、有線充電方式は充電ケーブルを使用することを必要とするので、充電準備段階の作業が煩雑になる。したがって、無線充電方式は、ユーザーの間で人気が高まっている。しかしながら、従来の無線充電方式は効果が悪く、改善する必要がある。

本発明は、被充電機器及び充電制御方法を提供し、無線充電方式の充電効果を改善できる。

第一態様において、被充電機器が提供される。被充電機器は、バッテリを充電するように、無線充電信号を受信するために用いられる無線受信回路と、バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行するために用いられる充電管理回路と、無線受信回路の出力電圧又は充電管理回路の出力電圧を降圧するために用いられる降圧回路と、を備える。

第二態様において、充電制御方法が提供される。前記充電制御方法は、バッテリを充電するように、無線受信回路で無線充電信号を受信するステップと、充電管理回路でバッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行するステップと、降圧回路で無線受信回路の出力電圧又は充電管理回路の出力電圧を降圧するステップと、を備える。

図１は、従来の無線充電システムの構造を示す概略図である。 図２は、本発明の一実施形態に係わる被充電機器の構造を示す概略図である。 図３は、本発明の別の実施形態に係わる被充電機器の構造を示す概略図である。 図４は、本発明のさらに別の実施形態に係わる被充電機器の構造を示す概略図である。 図５は、本発明のさらに別の実施形態に係わる被充電機器の構造を示す概略図である。 図６は、本発明の実施形態に係わる充電制御方法のフローチャートである。

従来の無線充電技術では、一般的に電源装置（アダプタなど）と無線充電装置（無線充電台座など）を接続して、前記無線充電装置によって電源装置の出力電力を無線方式（電磁波など）で被充電機器に送信して、被充電機器に対して無線充電を行う。

異なる無線充電原理によって、無線充電方式は主に３つのタイプ、即ち磁気結合（又は電磁誘導）、磁気共鳴、及び無線電波に分けられる。現在、主流の無線充電規格は、ＱＩ規格、ＰＭＡ（ｐｏｗｅｒ ｍａｔｔｅｒｓ ａｌｌｉａｎｃｅ）規格、無線電力アライアンス（ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ，Ａ４ＷＰ）規格を含む。ＱＩ規格及びＰＭＡ規格はいずれも磁気結合方式で無線充電を行う。Ａ４ＷＰ規格は磁気共鳴方式で無線充電を行う。

以下、図１を参照して、従来の無線充電方式を紹介する。

図１に示されたように、無線充電システムは、電源装置１１０と、無線充電装置１２０と、被充電機器１３０と、を備える。無線充電装置１２０は、例えば、無線充電台座であることができる。被充電機器１３０は、例えば、端末であることができる。

電源装置１１０が無線充電装置１２０に接続されると、電源装置１１０の出力電圧及び出力電流は無線充電装置１２０に伝送されることができる。

無線充電装置１２０はその内部の無線送信回路１２１を介して電源装置１１０の出力電圧及び出力電流を無線充電信号（電磁信号）に変換して送信することができる。例えば、無線送信回路１２１は電源装置１１０の出力電流を交流電流（ＡＣ）に変換し、且つ送信コイル又は送信アンテナ（図示せず）によって交流電流を無線充電信号に変換することができる。

被充電機器は、有線回線によって接続される装置及び/又は無線インタフェースを介して通信信号を受信/送信する装置であることができるが、それに限定されるものではない。有線回線は、例えば、公衆交換電話網（ｐｕｂｌｉｃ ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ ｎｅｔｗｏｒｋ, ＰＳＴＮ）、デジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ, ＤＳＬ）、デジタルケーブル、直接接続ケーブル、及び/又は他のデータ接続ライン又はネットワーク接続ラインであることができる。無線インターフェースは、例えば、セルラーネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ）、デジタルビデオ放送ハンドヘルド（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｈａｎｄｈｅｌｄ，ＤＶＢ-Ｈ）ネットワークのようなデジタルテレビネットワーク、衛星ネットワーク、振幅変調周波数変調（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ-ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ, ＡＭ－ＦＭ）放送送信機、及び/又は他の通信端末と通信することであることができる。無線インタフェースを介して通信するように構成された端末は、「無線通信端末」、「無線端末」、及び/又は「移動端末」と呼ぶことができる。移動端末の例としては、衛星又はセルラー電話、パーソナル通信システム（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ＰＣＳ）端末（セルラー無線電話とデータ処理、ファックス及びデータ通信能力を組み合わせることができる）、パーソナルデジタルアシスタント（Ｐｅｒｓｏｎａ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ, ＰＤＡ）（無線電話（ｒａｄｉｏ ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）、ページャ（ｐａｇｅｒ）、インターネット/イントラネットアクセス（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ/Ｉｎｔｒａｎｅｔ ａｃｃｅｓｓ）、ウェブブラウジング（ｗｅｂ ｂｒｏｗｓｉｎｇ）、ノートブック（ｎｏｔｅｂｏｏｋ）、カレンダー（ｃａｌｅｎｄａｒ）及び/又は全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ, ＧＰＳ）受信機を備えることができる）及び/又は通常のラップトップ型又はハンドヘルド受信機、又は無線電話機能を備えた他の電子デバイスを備えるが、それに限定されるものではない。いくつかの実施形態において、被充電機器は、移動端末装置又はハンドヘルド端末装置であることができ、例えば、携帯電話、ｉｐａｄなどである。いくつかの実施形態において、被充電機器はシステムオンチップであることができ、被充電機器のバッテリはシステムオンチップに属するか又は属しないことができる。

被充電機器１３０は、無線受信回路１３１によって無線送信回路１２１から送信する無線充電信号を受信し、且つこの無線充電信号を無線受信回路１３１の出力電圧及び出力電流に変換することができる。例えば、無線受信回路１３１は、受信コイル又は受信アンテナ（図示せず）によって無線送信回路１２１から送信する無線充電信号を交流電流に変換し、且つ交流電流に対して整流及び/又はフィルタリングなどの操作を行って、交流電流を無線受信回路１３１の出力電圧と出力電流に変換することができる。

従来の無線充電技術にとって、無線充電が始まる前に、無線充電装置１２０と被充電機器１３０は無線送信回路１２１の送信電力を事前に交渉する。無線充電装置１２０と被充電機器１３０が交渉した電力は５Ｗであると仮定すると、無線受信回路１３１の出力電圧と出力電流は一般的に５Ｖ及び１Ａである。無線充電装置１２０と被充電機器１３０が交渉した電力は１０．８Ｗであると仮定すると、無線受信回路１３１の出力電圧と出力電流は一般的に９Ｖ及び１．２Ａである。

被充電機器１３０内のバッテリ１３３の予想充電電圧及び/又は充電電流を獲得するために、無線受信回路１３１の出力電圧はバッテリ１３３の両端に直接に印加することには適していなく、先ず被充電機器１３０内の充電管理回路１３２によって定電圧及び/又は定電流制御を実行しなければならない。

充電管理回路１３２の出力電圧及び又は出力電流がバッテリ１３３の予想充電電圧及び/又は充電電流に関する要件を満たすように、充電管理回路１３２は無線受信回路１３１の出力電圧を変換するために用いられる。

一実施形態として、充電管理回路１３２は、充電集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，ＩＣ）であることができ、又はチャージ（ｃｈａｒｇｅｒ）と呼ばれる。バッテリ１３３の充電過程で、充電管理回路１３２はバッテリ１３３の充電電圧及び/又は充電電流を管理することができる。充電管理回路１３２は、バッテリ１３３の充電電圧及び/又は充電電流を管理するために、電圧フィードバック機能及び/又は電流フィードバック機能を含むことができる。

例えば、バッテリの充電過程は、トリクル充電段階、定電流充電段階及び定電圧充電段階のうちの少なくとも１つを含むことができる。トリクル充電段階において、充電管理回路１３２は電流フィードバック機能を利用して、トリクル充電段階でバッテリ１３３に流れる電流がバッテリ１３３の予想充電電流の大きさ（例えば、第一充電電流）を満足することにする。定電流充電段階において、充電管理回路１３２は電流フィードバック機能を利用して、定電流充電段階でバッテリ１３３に流れる電流がバッテリ１３３の予想充電電流の大きさ（例えば、第二充電電流であり、第二充電電流は第一充電電流より大きいことができる）を満足することにする。定電圧充電段階において、充電管理回路１３２は電圧フィードバック機能を利用して、定電圧充電段階でバッテリ１３３の両端に印加された電圧の大きさがバッテリ１３３の予想充電電圧の大きさを満足することにする。

一実施形態において、無線受信回路１３１の出力電圧がバッテリ１３３の予想充電電圧よりも高い場合、降圧変換後の充電電圧がバッテリ１３３の予想充電電圧需要を満たすように、充電管理回路１３２は無線受信回路１３１の出力電圧に対して降圧処理を行うことができる。他の実施形態において、無線受信回路１３１の出力電圧がバッテリ１３３の予想充電電圧より低い場合、昇圧変換後の充電電圧がバッテリ１３３の予想充電電圧需要を満たすように、充電管理回路１３２は無線受信回路１３１の出力電圧に対して昇圧処理を行うことができる。

さらに他の実施形態において、無線受信回路１３１の出力電圧は、例えば、５Ｖの一定電圧であり、バッテリ１３３が単一のセル（リチウムバッテリセルを例に挙げると、単一のセルの充電カットオフ電圧は、一般的に４．２Ｖである）を含む場合、充電管理回路１３２（例えば、Ｂｕｃｋ降圧回路）は無線受信回路１３１の出力電圧に対して降圧処理を行うことができ、従って降圧してから獲得した充電電圧がバッテリ１３３の予想充電電圧需要を満たすようにする。

さらに他の実施形態において、無線受信回路１３１の出力電圧は、例えば、５Ｖの一定電圧であり、 バッテリ１３３が直列に接続された２つ以上の単セル（リチウムバッテリセルを例に挙げると、単一のセルの充電カットオフ電圧は、一般的に４．２Ｖである）を含む場合、充電管理回路１３２（例えば、Ｂｏｏｓｔ昇圧回路）は無線受信回路１３１の出力電圧に対して昇圧処理を行うことができ、従って昇圧してから獲得した充電電圧がバッテリ１３３の予想充電電圧需要を満たすようにする。

充電管理回路１３２は、電力変換効率（エネルギー変換効率又は回路変換効率とも呼ばれる）が低いという理由に制限されて、変換されなかった電気エネルギーは熱の形で消散される。この部分の熱は被充電機器１３０の内部に蓄積される可能性がある。被充電機器１３０の設計スペース及び放熱スペースはいずれも非常に小さい（例えば、ユーザーが使用する携帯端末の物理的サイズはますます軽量化、薄型化になるとともに、携帯端末の性能を向上させるために、携帯端末内に多数の電子部品が密集して配置されている）ので、充電管理回路１３２の設計難易度が向上するだけではなく、被充電機器１３０の内部に蓄積された熱を速やかに除去することは困難であり、結果的に被充電機器１３０の異常が発生する。

例えば、充電管理回路１３２に蓄積された熱は、充電管理回路１３２の近傍の電子部品に熱干渉を招く、その結果、電子部品の動作異常を引き起こす可能性がある。さらに、一例では、充電管理回路１３２に蓄積された熱は、充電管理回路１３２及び充電管理回路１３２の近傍の電子部品の寿命を短縮する可能性がある。さらに別の例では、充電管理回路１３２に蓄積された熱は、バッテリ１３３に熱干渉を招く、バッテリ１３３の異常充電及び異常放電を引き起こす可能性がある。さらに別の例では、充電管理回路１３２に蓄積された熱は、被充電機器１３０の温度を上昇させて、充電過程でユーザーの使用経験に影響を与える可能性がある。さらに別の例では、充電管理回路１３２に蓄熱された熱は、充電管理回路１３２自体を短絡させる可能性があり、その結果、無線受信回路１３１の出力電圧が直接にバッテリ１３３の両端に印加されて、充電異常を引き起こし、もしバッテリ１３３が長時間過電圧で充電される場合、バッテリ１３３の爆発を引き起こし、ユーザーの安全が危険になる可能性がある。

また、充電速度を高めるために、低電圧大電流でバッテリを充電する被充電機器は増えている。ただし、大電流で充電すると、無線受信回路１３１に大量の熱が蓄積される。例えば、充電電力は２０Ｗであり、１つのセルの充電電圧/充電電流は５Ｖ/４Ａである場合、無線送信回路１２１は、５Ｖの充電電圧と４Ａの充電電流に基づいて、無線充電信号を生成する。従って、無線受信回路１３１は、無線充電信号を５Ｖの出力電圧及び４Ａの出力電流に変換する。このような４Ａの充電電流は、無線送信回路１２１と無線受信回路１３１との間の電気エネルギー伝送過程で大量の熱が生成することをもたらす。

被充電機器の発熱量を低減するために、無線充電信号を高電圧で送信することができる。例えば、充電電力は２０Ｗであり、１つのセルの充電電圧/充電電流は５Ｖ/４Ａである場合、無線送信回路１２１は１０Ｖの充電電圧と２Ａの充電電流に基づいて、無線充電信号を生成する。従って、無線受信回路１３１は、無線充電信号を１０Ｖの出力電圧及び２Ａの出力電流に変換する。上記の例と比較すると、充電電力が同じである場合、電圧を上げることにより、無線受信回路１３１の出力電流は４Ａから２Ａに減少される。従って、無線受信回路１３１の発熱量を効果的に低減することができる。さらに、バッテリ１３３の充電電圧及び/又は充電電流が依然として５Ｖ/４Ａの充電要件を満たすように、充電管理回路１３２で無線受信回路１３１の出力電圧に対して降圧処理を行うことができ、バッテリ１３３の充電電圧及び/又は充電電流が依然として５Ｖ/４Ａである。このように、充電管理回路１３２の降圧変換効率（降圧変換時のエネルギーロス）は、被充電機器１３０の発熱量を測定する重要な要素となる。

一般的に、充電管理回路１３２の入力電圧と出力電圧との間の電圧差が大きければ大きいほど、降圧変換効率は低くなり、発熱もさらに深刻になる。高電圧を伴う無線充電信号送信は、充電管理回路１３２の入力電圧と出力電圧との間の大きな電圧差をもたらす。この場合、依然として高電圧で無線充電信号を送信することが望ましい場合、被充電機器の内部構造をさらに改善する必要がある。

以下、図２を結合して本出願の実施形態に係わる被充電機器を説明し、高電圧で無線充電信号を送信しても、被充電機器の発熱量をさらに低減することできる。

図２に示されたように、本出願の実施形態に係わる被充電機器２３０は、無線受信回路２３２、充電管理回路２３４及び降圧回路２３６を備える。

無線受信回路２３２は、バッテリ２３８を充電するように、無線充電信号を受信するために用いられる。無線受信回路２３２は、例えば、受信コイル又は受信アンテナ（図２に図示せず）と、受信コイル又は受信アンテナに接続された整流回路及び/又はフィルタリング回路などのような整形回路と、を備えることができる。受信コイル又は受信アンテナは、無線充電信号を交流電流（ＡＣ）に変換するために用いられることができる。整形回路は、ＡＣを無線受信回路２３２の出力電圧及び出力電流に変換するために用いられる。

充電管理回路２３４は、バッテリ２３８の充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行するために用いられる。例えば、充電管理回路２３４の出力端はバッテリ２３８に直接に接続されることができ、この場合、充電管理回路２３４はその出力電圧及び/又は出力電流をバッテリ２３８の現在必要とする充電電圧及び/又は充電電流に直接に変換して、バッテリ２３８の充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することができる。別の例では、充電管理回路２３４の出力端は別の回路（以下で説明される降圧回路２３６など）を介してバッテリ２３８に間接的に接続されることができ、この場合、充電管理回路２３４はその出力電圧及び/又は出力電流を制御することができ、その結果、その出力電圧及び/又は出力電流が別の回路を通過してから形成された電圧及び/又は電流は、バッテリ２３８の現在必要とする充電電圧及び/又は充電電流であり、従ってバッテリ２３８の充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することができる。

降圧回路２３６は、無線受信回路２３２の出力電圧又は充電管理回路２３４の出力電圧を降圧するために用いられる。降圧回路２３６を採用すると、充電管理回路２３４の降圧機能と、充電管理回路２３４の定電圧制御機能及び/又は定電流制御機能と、をある程度分離することができ、従って充電管理回路２３４の発熱量を低減することができる。

選択的に、降圧回路２３６の降圧変換効率は、充電管理回路２３４（又はバック回路（ＢＵＣＫ回路）などの充電管理回路２３４内の降圧回路）の降圧変換効率より高いことができる。降圧変換効率は、降圧変換中のエネルギー損失を示すために用いられることができる。「降圧回路２３６の降圧変換効率は充電管理回路２３４の降圧変換効率より高い」という表現は、同じ降圧条件下で、降圧回路２３６のエネルギー損失（又は電力損失）は、充電管理回路２３４のエネルギー損失（又は電力損失）よりも低いことを意味する。充電管理回路２３４はＢＵＣＫ回路を採用して降圧する場合、「降圧回路２３６の降圧変換効率は充電管理回路２３４の降圧変換効率より高い」という表現は、降圧回路２３６の降圧変換効率は、充電管理回路２３４内のＢＵＣＫ回路の降圧変換効率より高いことを意味する。

上述したように、高電圧で無線充電信号を送信する場合、無線受信回路の出力電圧を大幅に下げる必要がある。直接に充電管理回路を採用して無線受信回路の出力電圧を降圧する場合、充電管理回路の降圧変換効率がより低いので、降圧変換時のエネルギー損失が大きく、充電管理回路の発熱がさらに深刻である。本出願の実施形態において、無線受信回路の出力電圧を降圧することは、充電管理回路に完全に依存することではなく、より高い降圧変換効率を有する降圧回路で降圧機能の一部又は全部を分担するので、充電管理回路は比較的小さな電圧範囲内で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することができ、従って被充電機器の発熱量を低減する。

本出願の実施形態において、降圧回路２３６の降圧変換効率が充電管理回路２３４の降圧変換効率より高い限り、降圧回路２３６の形態に特に限定しない。選択的に、１つの実施形態において、充電管理回路２３４は誘導降圧回路を採用して降圧することができ、降圧回路２３６は容量降圧回路（チャージポンプなど）を採用して降圧することができ、又は降圧回路２３６は誘導降圧回路と容量降圧回路を組み合わせた降圧回路を採用して降圧することができる。

一例として、降圧回路２３６はチャージポンプである。チャージポンプは主にスイッチ部品で構成されているので、降圧変換時のエネルギー損失が少なく、降圧変換効率を高めることができる。本出願の実施形態において、チャージポンプの降圧係数（つまり、出力電圧と入力電圧の比率）を特に限定しない。チャージポンプの降圧係数は、実際の需要に応じて設定することができ、例えば、降圧係数は、１/２、１/３、２/３、１/４のうちの少なくとも１つを採用することができる。

選択的に、いくつかの実施形態において、充電管理回路２３４の入力電圧は、充電管理回路２３４の出力電圧より高い。換言すると、無線受信回路２３２の出力電圧をバッテリ２３８の現在必要とする充電電圧に降圧する過程において、充電管理回路２３４は降圧操作の一部を担当することができ、降圧操作の残りの部分は、降圧変換効率がさらに高い降圧回路２３６が担当することができる。例えば、充電管理回路２３４は全ての降圧操作の小さな部分を実行することができ、降圧回路２３６は降圧操作の残りの大部分を実行することができ、即ち、降圧回路２３６の降圧電圧差は充電管理回路２３４の降圧電圧差より大きい。降圧回路２３６の降圧変換効率はさらに高いので、降圧操作の上記の分配方式によって、被充電機器の発熱をさらに低減することができる。

本出願の実施形態は、充電管理回路２３４と降圧回路２３６の位置関係を特に限定せず、以下、図３～図４を参照して、例を挙げて説明する。

図３に示されたように、充電管理回路２３４の入力端は、無線受信回路２３２の出力端に電気的に接続されることができる。充電管理回路２３４は、無線受信回路２３２の出力電圧に基づいて、バッテリ２３８の充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行するために用いられる。降圧回路２３６の入力端は、充電管理回路２３４の出力端に電気的に接続されることができ、降圧回路２３６の出力端は、バッテリ２３８に電気的に接続されることができる。降圧回路２３６は、充電管理回路２３４の出力電圧を降圧し、且つ降圧した後の電圧に基づいてバッテリ２３８を充電するために用いられる。

一例として、降圧回路２３６が半電圧回路（即ち、降圧係数が１/２である）である場合、充電管理回路２３４の出力電圧がバッテリ２３８の現在必要とする充電電圧の２倍になるように、充電管理回路２３４はその出力電圧を調整する（定電圧制御及び/又は定電流制御を実行する）ことができ、従って半電圧回路の出力電圧とバッテリ２３８の現在必要とする充電電圧が一致するようにする。

図３に示された実施例において、充電管理回路２３４は、その出力電圧及び/又は出力電流をサンプリングし、サンプリングされた出力電圧及び/又は出力電流に基づいて、バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することができる。あるいは、充電管理回路２３４は、バッテリ２３８の両端の充電電圧及び/又は充電電流をサンプリングし、サンプリングされた充電電圧及び/又は充電電流に基づいて、バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することができる。あるいは、充電管理回路２３４は、上述した電圧/電流サンプリング方式の任意の他の組合せ方式を採用して、バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することができ、本出願の実施形態はこれに対して限定しない。

さらに、図３に示された実施形態に基づいて、無線受信回路２３２及び充電管理回路２３４は、１つの無線充電チップに統合することができる。これにより、被充電機器２３０の集積度を向上させ、被充電機器２３０の構造を簡素化することができる。例えば、従来の無線充電チップの機能を拡張することができ、無線充電チップは充電管理機能をサポートすることができる。

以上、図３を参照して、充電管理回路２３４と降圧回路２３６の１つの可能な位置関係を説明した。以下、図４を参照して、充電管理回路２３４と降圧回路２３６の他の可能な位置関係を説明する。図３に示された実施形態と異なり、図４に示されたように、降圧回路２３６は無線受信回路２３２と充電管理回路２３４との間に設置される。

具体的には、図４に示されたように、降圧回路２３６の入力端は、無線受信回路２３２の出力端に電気的に接続される。降圧回路２３６は、無線受信回路２３２の出力電圧を降圧し、降圧した後の電圧を形成することができる。充電管理回路２３４の入力端は、降圧回路２３６の出力端に電気的に接続されることができ、充電管理回路２３４の出力端は、バッテリ２３８に電気的に接続されることができる。充電管理回路２３４は、降圧した後の電圧に基づいて、バッテリ２３８の充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行するために用いられる。

本出願の実施形態に係わるバッテリ２３８は、１つのセル又は直列に接続された複数のセルを含むことができる。例えば、充電電力は２０Ｗであり、１つのセルの充電電圧/充電電流は５Ｖである場合、バッテリ２３８が直列に接続された２つのセルを含むと、直列に接続された２つのセルの充電電圧要件を満たすために、バッテリ２３８の充電電圧を１０Ｖに維持する必要があり、従って降圧回路２６の入力電圧は１０Ｖより大きなければならない。単一セル方式と比較すると、充電電力が同じである条件で、無線受信回路２３２の出力電流はさらに小さいことができ、無線受信回路２３２の発熱量もさらに小さい。充電電力が同じである条件で、直列に接続された複数のセルを採用すると、被充電機器の発熱量をさらに低減することができる。

選択的に、図５に示されたように、被充電機器２３０は、通信制御回路２３７をさらに備える。通信制御回路２３７は、充電管理回路２３４の入力電圧と出力電圧との間の電圧差に応じて無線充電装置と無線通信して、充電管理回路２３４の入力電圧と出力電圧との間の電圧差を低減するように、無線充電装置に無線充電信号を調整するように指示するために用いられる。

充電管理回路２３４の降圧変換効率は、充電管理回路２３４の入力端と出力端との間の電圧差と正の相関がある。従って、充電管理回路２３４の入力電圧と出力電圧との間の電圧差を低減することにより 、充電管理回路２３４の発熱をさらに低減することができるので、被充電機器２３０の発熱をさらに低減することができる。

通信制御回路２３７は、充電管理回路２３４の入力端と出力端との間の電圧差をリアルタイムで検出又は監視することができる。通信制御回路２３７は、様々な方法で充電管理回路２３４の入力端と出力端との間の電圧差をリアルタイムで検出又は監視することができる。例えば、通信制御回路２３７は、電圧検出回路によって電圧差を検出することができ、他の方法で電圧差を検出することもができ、本出願の実施例はこれに対して限定しない。

通信制御回路２３の制御機能は、例えば、マイクロ制御ユニット（ＭＣＵ）又は被充電機器２３０内部のアプリケーションプロセッサ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＡＰ）によって実現することができ、ＭＣＵとＡＰが互いに協力して実現することもできる。

本出願の実施形態は、通信制御回路２３７と無線充電装置との間の通信方式に対して特に限定しない。例えば、ブルートゥース（ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、無線忠実度（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｉｄｅｌｉｔｙ，Ｗｉ － Ｆｉ）、又は後方散乱（ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ）変調（又は電力負荷変調）に基づいて無線通信を行うことができる。

本出願の実施形態は、通信制御回路２３７と無線充電装置との間の通信順序を特に限定しない。例えば、通信制御回路２３７が主動的に通信を開始して、無線充電装置に無線充電信号を調整するように指示して、充電管理回路２３４の入力電圧と出力電圧との間の電圧差を低減するようにする。又は、無線充電装置が主動的に通信を開始して、通信制御回路２３７に充電管理回路２３４の入力電圧と出力電圧との間の電圧差を低減することを必要とするか否かを問い合わせる。電圧差を低減することを必要とする場合、通信制御回路２３７は、無線充電装置の問い合わせに応答して、無線充電装置に充電管理回路２３４の入力電圧と出力電圧との間の電圧差を低減するように指示する。

本出願の実施形態は、無線充電信号の調整方式に対して特に限定しない。例えば、無線充電装置は、無線送信回路の入力電圧及び/又は入力電流を調整することにより、無線充電信号を調整することができる。あるいは、無線充電装置は、周波数変調（ＦＭ）又はデューティサイクルを調整する方式を採用して、無線送信回路が電源回路によって提供される電力から引き出す電力量を調整することにより、無線充電信号を調整することができる。

無線送信回路の入力電圧及び/又は入力電流は、様々な方法で調整することができる。 例えば、無線送信回路は、電源回路に直接に接続されることができる。この場合、無線充電装置は、電源回路の出力電圧及び/又は出力電流を調整することにより、無線送信回路の入力電圧及び/又は入力電流を調整することができる。他の例として、無線充電装置の内部に電圧変換回路を設置することができる。電圧変換回路の入力端は電源装置に接続され、電圧変換回路の出力端は無線送信回路に接続される。電圧変換回路は、電源装置の入力電圧を調整することにより、無線送信回路の入力電圧及び/又は入力電流を調整することができる。

以上、図２～図５を参照して、本出願の装置実施例を詳細に説明した。以下、図６を参照して、本出願の方法実施例を詳細に説明する。方法実施例と装置実施例は互いに対応するので、方法実施例で詳しく説明しなかった部分は、各装置実施例を参照することができる。

図６は、本出願の実施形態に係わる充電制御方法のフローチャートである。この方法は、被充電機器に適用可能であり、例えば、上述した被充電機器２３０である。図６の方法は、ステップＳ６１０～Ｓ６３０を含む。

ステップＳ６１０において、バッテリを充電するように、無線受信回路で無線充電信号を受信する。ステップＳ６２０において、充電管理回路でバッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行する。ステップＳ６３０において、降圧回路で無線受信回路の出力電圧又は充電管理回路の出力電圧を降圧する。

選択的に、充電管理回路の入力端は無線受信回路の出力端に電気的に接続され、降圧回路の入力端は充電管理回路の出力端に電気的に接続され、降圧回路の出力端はバッテリに電気的に接続される。ステップＳ６２０は、無線受信回路の出力電圧に応じて、バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することを含む。ステップＳ６３０は、充電管理回路の出力電圧を降圧することを含む。図６の方法は、降圧した後の電圧に基づいてバッテリを充電することをさらに含む。

選択的に、降圧回路の入力端は無線受信回路の出力端に電気的に接続され、充電管理回路の入力端は降圧回路の出力端に電気的に接続され、充電管理回路の出力端はバッテリに電気的に接続される。ステップＳ６３０は、無線受信回路の出力電圧を降圧して、降圧した後の電圧を形成することを含む。ステップＳ６２０は、降圧した後の電圧に基づいてバッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することを含む。

選択的に、降圧回路はチャージポンプである。

選択的に、充電管理回路の入力電圧は、充電管理回路の出力電圧より高い。

選択的に、被充電機器のバッテリは、直列に接続された複数のセルを含む。

選択的に、充電管理回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差は、降圧回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差より小さい。

選択的に、充電制御方法は、充電管理回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差に応じて無線充電装置と無線通信して、充電管理回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差を低減するように、無線充電装置に無線充電信号を調整するように指示することをさらに含むことができる。

選択的に、降圧回路の降圧変換効率は、充電管理回路の降圧変換効率より高い。

選択的に、降圧回路の出力電圧と入力電圧の電圧比は、１：２、１：３、２：３又は１：４である。

上述した実施形態において、全部又は一部はソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、又は任意の他の組み合わせによって実現することができる。ソフトウェアによって実現する場合、全部又は一部は、コンピュータプログラム製品の形式で実現することができる。コンピュータプログラム製品は、１つ又は複数のコンピュータ命令を含む。コンピュータにコンピュータプログラム命令をアップロードして実行される場合、本発明の実装形態のプロセス又は機能の全部又は一部が実行される。コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータネットワーク、又は他のプログラム可能な装置であることができる。コンピュータ命令は、コンピュータ可読記憶媒体に記憶することができ、又は１つのコンピュータ可読記憶媒体から別のコンピュータ可読記憶媒体に送信することができる。例えば、コンピュータ命令は、有線（例えば、同軸ケーブル、光ファイバ、デジタル加入者線（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｌｉｎｅ, ＤＳＬ）である）又は無線（赤外線、無線、マイクロ波などである）方式によって、あるウェブサイト、コンピュータ、サーバ、又はデータセンタから別のウェブサイト、コンピュータ、サーバ、又はデータセンタに送信することができる。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータがアクセスすることができる任意の利用可能な媒体、又は１つ又は複数の利用可能な媒体統合を含むサーバ、データセンタなどのデータ記憶装置であることができる。使用可能な媒体は、磁気媒体（例えば、ソフトディスク、ハードディスク、磁気テープである）、光学媒体（例えば、デジタルビデオディスク（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｄｉｓｃ，ＤＶＤ）である）、又は半導体媒体（例えば、ソリッドステートディスク（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｋ，ＳＳＤ）である）などであることができる。

本出願に開示された実施例に基づいて記載される各例示のユニット及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、又はコンピュータープログラムと電子ハードウェアとの組み合わせにより実現され得ることは、当業者とって明らかである。これらの機能は、ハードウェアにより実行されるか又はソフトウェアにより実行されるかについて、技術方案の特定の応用場合や設計の制限条件などによって決められる。当業者は、特定応用ごとに異なる方法を使用して記載される機能を実現できるが、これらの実現は、本発明の範囲を超えると見なされるべきではない。

本願によって提供される幾つかの実施形態において、開示されるシステム、装置及び方法は、他の形態により実現され得ると理解されるべきである。例えば、上記に説明された装置の実施例は、例示するためのものに過ぎない。例えば、ユニットの分割は、ロジック機能の分割に過ぎず、実際に実現するときに別の分割形態を有してもよい。例えば、複数のユニット又は部品を組み合わせ、又は別のシステムに集積し、又は若干の特徴を無視し、又は実行しなくてもよい。さらに、図示又は検討する相互間の結合や直接結合や通信接続は、いくつかのインタフェース、装置、又はユニットの間接結合や通信接続であってもよいし、電気、機械や他の形態であってもよい。

分離部品として記載されたユニットは、物理的に分離してもよいし、分離しなくてもよい。ユニットとして表示される部品は、物理的なユニットであってもよいし、物理的なユニットではなくておもよい。即ち、一つの箇所に設置してもよいし、複数のネットワークユニットに設置してもよい。実際の要求に応じて一部又は全部のユニットを選択して本実施例の技術方案の目的を実現することができる。

また、本発明に係る各実施例の各機能ユニットは、１つの処理ユニットに集積されてもよいし、物理的に分離された複数のユニットとして存在してもよいし、２つ以上のユニットは１つのユニットに集積してもよい。

上述したのは、ただ本願の具体的な実施形態であり、本願の保護範囲はこれに限定されるものではない。当業者であれば、本願に開示された技術範囲内で変更又は置換を容易に想到しうることであり、全て本出願の範囲内に含まれるべきである。従って本願の保護範囲は特許請求の範囲によって決めるべきである。

Claims (17)

1. 被充電機器であって、
   バッテリを充電するように、無線充電信号を受信するために用いられる無線受信回路と、
   前記バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行するために用いられる充電管理回路と、
   前記無線受信回路の出力電圧又は前記充電管理回路の出力電圧を降圧するために用いられる降圧回路と、
   前記充電管理回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差に応じて無線充電装置と無線通信して、前記充電管理回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差を低減するように、前記無線充電装置に前記無線充電信号を調整するように指示するために用いられる通信制御回路と、
   を備え、
   前記降圧回路の降圧変換効率は、前記充電管理回路の降圧変換効率より高い、
   ことを特徴とする被充電機器。
2. 前記充電管理回路の入力端は前記無線受信回路の出力端に電気的に接続され、前記充電管理回路は、前記無線受信回路の出力電圧に基づいて、前記バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行するために用いられ、
   前記降圧回路の入力端は前記充電管理回路の出力端に電気的に接続され、前記降圧回路の出力端は前記バッテリに電気的に接続され、前記降圧回路は、前記充電管理回路の出力電圧を降圧し、且つ降圧した後の電圧に基づいて前記バッテリを充電するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の被充電機器。
3. 前記充電管理回路はその出力電圧を制御して、前記降圧回路によって前記充電管理回路の出力電圧を降圧してから前記バッテリの現在必要とする充電電圧を獲得するようにする、
   ことを特徴とする請求項２に記載の被充電機器。
4. 前記充電管理回路と前記無線受信回路は、１つの無線充電チップに統合する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の被充電機器。
5. 前記降圧回路の入力端は前記無線受信回路の出力端に電気的に接続され、前記降圧回路は、前記無線受信回路の出力電圧を降圧し、降圧した後の電圧を形成するために用いられ、
   前記充電管理回路の入力端は前記降圧回路の出力端に電気的に接続され、前記充電管理回路の出力端は前記バッテリに電気的に接続され、前記充電管理回路は、降圧した後の電圧に基づいて、前記バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の被充電機器。
6. 前記充電管理回路はその出力電圧及び/又は出力電流を前記バッテリの現在必要とする充電電圧及び/又は充電電流に変換するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の被充電機器。
7. 前記充電管理回路の入力電圧は、前記充電管理回路の出力電圧より高い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の被充電機器。
8. 前記充電管理回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差は、前記降圧回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差より小さい、
   ことを特徴とする請求項６に記載の被充電機器。
9. 前記降圧回路の出力電圧と入力電圧の電圧比は、１：２、１：３、２：３又は１：４である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の被充電機器。
10. 前記充電管理回路はその出力電圧及び/又は出力電流をサンプリングし、サンプリングされた出力電圧及び/又は出力電流に基づいて、前記バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の被充電機器。
11. 前記無線受信回路は、
    前記無線充電信号を受信し且つ前記無線充電信号を交流電流に変換するために用いられる受信コイルと、
    前記交流電流を前記無線受信回路の出力電圧及び出力電流に変換するために用いられる整形回路と、を備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載の被充電機器。
12. 充電制御方法であって、
    バッテリを充電するように、無線受信回路で無線充電信号を受信するステップと、
    充電管理回路で前記バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行するステップと、
    降圧回路で前記無線受信回路の出力電圧又は前記充電管理回路の出力電圧を降圧するステップと、
    前記充電管理回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差に応じて無線充電装置と無線通信して、前記充電管理回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差を低減するように、前記無線充電装置に前記無線充電信号を調整するように指示するステップと、
    を含み、
    前記降圧回路の降圧変換効率は、前記充電管理回路の降圧変換効率より高い、
    ことを特徴とする充電制御方法。
13. 前記充電管理回路の入力端は前記無線受信回路の出力端に電気的に接続され、前記降圧回路の入力端は前記充電管理回路の出力端に電気的に接続され、前記降圧回路の出力端は前記バッテリに電気的に接続され、
    前記バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することは、 前記無線受信回路の出力電圧に応じて、前記バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することを含み、
    前記無線受信回路の出力電圧又は前記充電管理回路の出力電圧を降圧することは、前記充電管理回路の出力電圧を降圧することを含み、
    前記充電制御方法は、
    降圧した後の電圧に基づいて前記バッテリを充電するステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の充電制御方法。
14. 前記降圧回路の入力端は前記無線受信回路の出力端に電気的に接続され、前記充電管理回路の入力端は前記降圧回路の出力端に電気的に接続され、前記充電管理回路の出力端はバッテリに電気的に接続され、
    前記無線受信回路の出力電圧又は前記充電管理回路の出力電圧を降圧することは、前記無線受信回路の出力電圧を降圧して、降圧した後の電圧を形成することを含み、
    前記バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することは、 降圧した後の電圧に基づいて前記バッテリの充電過程で定電圧制御及び/又は定電流制御を実行することを含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の充電制御方法。
15. 前記充電管理回路の入力電圧は、前記充電管理回路の出力電圧より高い、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の充電制御方法。
16. 前記充電管理回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差は、前記降圧回路の入力電圧と出力電圧との間の電圧差より小さい、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の充電制御方法。
17. 前記バッテリを充電するように、無線受信回路で無線充電信号を受信することは、
    受信コイルを使用して受信された前記無線充電信号を交流電流に変換することと、
    整形回路を使用して前記交流電流を前記無線受信回路の出力電圧及び出力電流に変換することと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の充電制御方法。

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