充電控制裝置、充電控制方法及裝配有該充電控制裝置的無線電力接收裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]實施方式涉及無線電力傳輸技術。
【背景技術】
[0002]近來，已積極地研究和開發(fā)了用于向期望的裝置無線地傳遞電能的無線電力傳輸或無線能量傳遞。
[0003]為了使用無線電力傳輸，可以提供用于發(fā)送無線電力的發(fā)送端子和用于接收所傳輸?shù)臒o線電力的接收端子。
[0004]同時，如果無線電力被無限地提供給接收端子，則可能損壞接收端子。具體地，要被充電的對象可能由于過電壓而損壞。
[0005]在這點上，美國專利N0.8217621中公開了用于控制對接收端子充電的技術。
[0006]然而，根據(jù)上述專利文獻，具有復雜結構以生成預定低壓電力供應的發(fā)電單元是必需的，使得充電控制效率低下。

【發(fā)明內容】

[0007]技術問題
[0008]實施方式提供了一種能夠提高充電效率的充電控制方法和充電控制裝置。
[0009]實施方式提供了一種能夠確保充電安全的充電控制方法和充電控制裝置。
[0010]實施方式提供了一種具有簡單配置的充電控制裝置。
[0011]實施方式提供了一種具有充電控制裝置的無線電力接收器。
[0012]技術解決方案
[0013]根據(jù)實施方式，一種用于使用由從無線電力發(fā)送器接收的電力轉換而來的電壓對負載進行充電的充電控制裝置包括:電容器，使用所轉換的電壓被充電；比較器，將電容器的電壓與基準電壓進行比較，并且基于比較結果生成輸出信號；以及開關，被連接至電容器的前端，并且基于比較器的輸出信號進行切換以控制所轉換的電壓至負載的供應。
[0014]根據(jù)實施方式，提供了一種充電控制方法，所述充電控制方法用于以下裝置，所述裝置包括電容器和連接至電容器的前端的開關，所述充電控制方法使用由從無線電力發(fā)送器接收的電力轉換而來的電壓對負載進行充電，其中，充電控制方法包括:使用所轉換的電壓對電容器進行充電;將電容器的電壓與基準電壓進行比較并且根據(jù)比較結果生成輸出信號；以及基于輸出信號來切換開關以控制所轉換的電壓至負載的供應。
[0015]根據(jù)實施方式，一種用于將從無線電力發(fā)送器接收的電力傳遞至負載的無線電力接收器包括:接收線圈，用于接收來自無線電力發(fā)送器的AC電力;整流器，用于將AC電力整流成DC電壓；電容器，使用所整流的DC電壓被充電；比較器，將電容器的電壓與基準電壓進行比較并且基于比較結果來生成輸出信號；以及開關，被連接在整流器與電容器之間，并且基于比較器的輸出信號進行切換以控制DC電壓至負載的供應。
[0016]根據(jù)實施方式，一種用于將從無線電力發(fā)送器接收的電力傳遞至負載的無線電力接收器包括:接收線圈，用于接收來自無線電力發(fā)送器的AC電力;整流器，用于將AC電力整流成DC電壓；電容器，使用所整流的DC電壓被充電；控制器，將電容器的電壓與基準電壓進行比較并且基于比較結果來生成控制信號；以及開關，被連接在整流器與電容器之間，并且基于控制器的控制信號進行切換以控制DC電壓至負載的供應。
[0017]有益效果
[0018]根據(jù)實施方式，可以阻斷提供給負載的過電壓以保護負載，使得可以保障充電安全。
[0019]根據(jù)實施方式，由于在提供過電壓時，過電壓被轉換成充電電壓，因此即使過電壓被阻斷，充電電壓仍可以被持續(xù)提供給負載，使得可以提高負載的充電效率并且可以縮短充電時間。
[0020]實施方式僅包括開關和電容器，并且可以通過使用電容器的電壓來控制開關以阻斷提供給負載的電壓，使得可以簡化配置并且不會增加額外成本。
[0021]同時，下面將在實施方式的詳細描述中直接地或隱含地描述其他各種效果。
【附圖說明】
[0022]圖1是示出了根據(jù)實施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的視圖。
[0023]圖2是根據(jù)實施方式的發(fā)送感應線圈的等效電路圖。
[0024]圖3是根據(jù)實施方式的電源和無線電力發(fā)送器的等效電路圖。
[0025]圖4是根據(jù)實施方式的無線電力接收器的等效電路圖。
[0026]圖5是示出了根據(jù)第一實施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的框圖。
[0027]圖6是示出了發(fā)送來自無線電力接收器的電力狀態(tài)信息的方法的視圖。
[0028]圖7a至圖7c是示出了反映電力狀態(tài)信息并且從無線電力接收器的控制器輸出的信號的示例的視圖。
[0029]圖8a至圖Sc是示出了反映電力狀態(tài)信息并且從無線電力接收器的控制器輸出的信號的另一示例的視圖。
[0030]圖9a和圖9b是示出了根據(jù)開關的接通/斷開狀態(tài)對負載進行充電的充電操作的視圖。
[0031]圖1Oa和圖1Ob是示出了根據(jù)無線電力的大小而提供至負載的電壓的視圖。
[0032]圖11是示出了根據(jù)無線電力的變化而提供至負載的電壓的視圖。
[0033]圖12是示出了圖5所示的無線電力發(fā)送器的信息檢測器的詳細視圖。
[0034]圖13a至圖13c是示出了從圖12所示的信息檢測器生成的波形的視圖。
[0035]圖14是示出了根據(jù)第二實施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的框圖。
[0036]圖15是示出了根據(jù)圖5所示的第一實施方式和圖14所示的第二實施方式的無線電力發(fā)送器中的電力傳輸控制方法的流程圖。
[0037]圖16是示出了根據(jù)圖5所示的第一實施方式和圖14所示的第二實施方式的無線電力接收器中的電力傳輸控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0038]在實施方式的描述中，應當理解，當構成元件被稱為在另一構成元件“上”或“下”時，構成元件可以“直接”或“間接”在另一構成元件上，或者還可以存在一個或更多個介于中間的元件。另外，術語“在……上(在……上方)”和“在……下(在……下方)”可以包括基于一個構成元件的“向上”和“向下”的含義。
[0039]首先，在說明無線端子支架之前，將描述反映發(fā)送無線電力的一般概念的系統(tǒng)。
[0040]圖1是示出了根據(jù)實施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)的視圖。
[0041]參考圖1，根據(jù)實施方式的無線電力傳輸系統(tǒng)可以包括電源100、無線電力發(fā)送器200、無線電力接收器300和負載400。
[0042]根據(jù)一個實施方式，電源100可以被包括在無線電力發(fā)送器200中，但是本實施方式不限于此。
[0043]無線電力發(fā)送器200可以包括發(fā)送感應線圈210和發(fā)送諧振線圈220。
[0044]無線電力接收器300可以包括接收諧振線圈310、接收感應線圈320和整流單元330。
[0045]電源100的兩個端子可以連接至發(fā)送感應線圈210的兩個端子。
[0046]發(fā)送諧振線圈220可以以預定距離與發(fā)送感應線圈210間隔開。
[0047]接收諧振線圈310可以以預定距離與接收感應線圈320間隔開。
[0048]接收感應線圈320的兩個端子可以連接至整流單元330的兩個端子，并且負載400可以連接至整流單元330的兩個端子。根據(jù)一個實施方式，負載400可以被包括在無線電力接收器300中。
[0049]從電源100生成的電力被發(fā)送至無線電力發(fā)送器200。在無線電力發(fā)送器200中接收的電力被發(fā)送至無線電力接收器300，無線電力接收器300由于諧振現(xiàn)象而與無線電力發(fā)送器200諧振，S卩，無線電力接收器300具有與無線電力發(fā)送器200的諧振頻率相同的諧振頻率。
[0050]在下文中，將更加詳細地描述電力傳輸過程。
[0051]電源100可以生成具有預定頻率的AC電力并且將該AC電力傳遞至無線電力發(fā)送器200。
[0052]發(fā)送感應線圈210和發(fā)送諧振線圈220彼此感應耦合。換言之，AC電流由于從電源裝置100接收的AC電力而從發(fā)送感應線圈210生成，并且AC電流由于電磁感應而被感應至與發(fā)送感應線圈210物理地間隔開的發(fā)送諧振線圈220。
[0053]其后，發(fā)送諧振線圈220中接收的電力通過諧振被發(fā)送至無線電力接收器300，無線電力接收器300通過頻率諧振具有與無線電力發(fā)送器200的諧振頻率相同的諧振頻率。
[0054]電力可以通過諧振在彼此阻抗匹配的兩個LC電路之間傳送。當通過諧振發(fā)送的電力與通過電磁感應發(fā)送的電力相比較時，通過諧振發(fā)送的電力可以以較高的效率被更遠地傳送。
[0055]接收諧振線圈310可以通過頻率諧振從發(fā)送諧振線圈220接收電力。AC電流可以由于接收的電力而流過接收諧振線圈310。由于電磁感應，接收諧振線圈310中接收的電力可以被發(fā)送至與接收諧振線圈310感應耦合的接收感應線圈320。接收感應線圈320中接收的電力通過整流單元330被整流并且被發(fā)送至負載400。
[0056]根據(jù)一個實施方式，發(fā)送感應線圈210、發(fā)送諧振線圈220、接收諧振線圈310、和接收感應線圈320可以具有螺線結構(spiral structure)或螺旋結構(helical structure)，但是本實施方式不限于此。
[0057]發(fā)送諧振線圈220和接收諧振線圈310可以彼此諧振耦合，使得可以在諧振頻率下進行電力傳輸。
[0058]由于發(fā)送諧振線圈220與接收諧振線圈310諧振耦合，因此無線電力發(fā)送器200與無線電力接收器300之間的電力傳輸效率可以得到顯著提高。
[0059]如上所述，無線電力傳輸系統(tǒng)可以在諧振頻率方案下傳輸電力。
[0060]實施方式還可以通過電磁感應方案以及諧振頻率方案傳輸電力。
[0061 ]即，根據(jù)實施方式，當無線電力傳輸系統(tǒng)基于電磁感應傳送電力時，可以省略包括在無線電力發(fā)送器200中的發(fā)送諧振線圈220和包括在無線電力接收器300中的接收諧振線圈310。
[0062]品質因數(shù)和耦合系數(shù)在無線電力傳輸中是重要的。即，電力傳輸效率可以與品質因數(shù)和耦合系數(shù)中的每一個成比例。因此，隨著品質因數(shù)和耦合系數(shù)中至少之一的增加，電力傳輸效率可以得到提高。
[0063]品質因數(shù)可以指代可以被存儲在無線電力發(fā)送器200或者無線電力接收器300附近的能量的指數(shù)。
[0064]品質因數(shù)可以根據(jù)工作頻率w以及線圈的形狀、尺寸和材料而變化。品質因數(shù)可以被表達為下面的等式1:
[0065][等式I]
[0066]Q=w*L/R
[0067]在等式I中，L指的是線圈的電感，并且R指的是與在線圈中引起的功率損耗的量對應的電阻。
[0068]品質因數(shù)可以具有O至無窮大的值。當品質因數(shù)具有較大的值時，無線電力發(fā)送器200與無線電力接收器300之間的電力傳輸效率可以得到較大地提高。
[0069]耦合系數(shù)表示發(fā)送線圈與接收線圈之間的電感磁耦合的程度，并且具有O至I的值。
[0070]耦合系數(shù)可以根據(jù)發(fā)送線圈與接收線圈之間的相對位置和距離而變化。
[0071]圖2是根據(jù)實