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CN106160248A - 无线地接收电力的设备和方法以及无线地提供电力的系统 - Google Patents

无线地接收电力的设备和方法以及无线地提供电力的系统 Download PDF

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CN106160248A
CN106160248A CN201510163357.6A CN201510163357A CN106160248A CN 106160248 A CN106160248 A CN 106160248A CN 201510163357 A CN201510163357 A CN 201510163357A CN 106160248 A CN106160248 A CN 106160248A
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China
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赵亨旭
朴星钦
韩昌穆
成宰硕
韩正晚
张基源
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Abstract

提供一种无线地接收电力的设备和方法以及无线地提供电力的系统。所述用于无线地接收电力的设备可包括：电力接收单元，以非接触方式无线地接收电力；开关单元，操作电力接收单元；控制单元，通过调整开关单元的开关断开操作来控制输出电压。

Description

无线地接收电力的设备和方法以及无线地提供电力的系统
本申请要求于2014年10月27日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0146154号韩国专利申请的权益，该韩国申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种无线地接收电力的设备和方法，以及使用所述设备和方法无线地提供电力的系统。
背景技术
随着无线技术的发展，能够无线地执行从数据传输至电力传输的各种功能。最近，能够以非接触方式对电子装置进行充电的无线电力传输技术已变得突出。
用于无线地传输电力的这种技术可自由地允许对电子装置进行充电，而不用电子装置和充电装置之间的物理连接。由于在无线电力传输技术中对电子装置充电的便利性以及空间自由程度得到加强，因此已对用于无线地传输电力的技术做出各种应用。
然而，为了满足各种电子装置的电压需求，用于无线地发送电力的设备或用于无线地接收电力的设备的结构可能会相对复杂，结果，可能会降低电力传输的效率。
以下列出的专利文档1和专利文档2涉及与用于无线地接收电力的设备和方法相关联的现有技术。
[现有技术文档]
(专利文档1)第2011-0116025号韩国专利申请
(专利文档2)第2011-0051919号韩国专利申请
发明内容
本公开的一方面可提供一种能够使用简单的电路构造来调整输出电压的无线地接收电力的设备和方法，以及使用所述设备和方法的用于无线地提供电力的系统。
根据本公开的一方面，一种用于无线地接收电力的设备可包括：电力接收单元，以非接触方式无线地接收电力；开关单元，操作电力接收单元；控制单元，通过调整开关单元的断开操作来控制输出电压。
根据本公开的另一方面，一种用于无线地提供电力的系统可包括：用于无线地发送电力的设备，以非接触方式无线地发送电力；用于无线地接收电力的设备，以非接触方式无线地接收电力，并通过调整谐振结束时序来调整输出电压。
根据本公开的另一方面，一种用于无线地接收电力的设备中的无线地接收电力的方法，所述方法可包括：执行与用于无线地发送电力的设备同步的开关接通操作；根据输出电压的电平来确定包括在用于无线地接收电力的设备中的谐振电路的操作结束时序；控制谐振电路在谐振电路的操作结束时序切换到断开状态。
附图说明
从以下结合附图的详细描述将更清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和其他优点，在附图中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地传输电力的系统的构造图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地发送电力的设备的示例的电路图；
图3是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地接收电力的设备的示例的框图；
图4是示出图3的控制单元的示例的框图；
图5是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地接收电力的设备的示例的电路图；
图6A至图6C是示出根据开关时序的电流的电平的曲线图；
图7是示出根据本公开的示例性实施例的无线地接收电力的方法的示例的流程图；
图8是示出图7的S720的示例的流程图；
具体实施方式
现在将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。
然而，本公开可以以很多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是充分且完整的，并将本公开的范围完全地传达给本领域的技术人员。
在附图中，为了清楚，可夸大元件的形状和大小，并且相同的标号将始终用于指定相同或相似的元件。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地传输电力的系统的构造图。
如图1所示，用于无线地传输电力的系统可包括用于无线地发送电力的设备100和用于无线地接收电力的设备200。
用于无线地发送电力的设备100可以以非接触方式将电力无线地发送到用于无线地接收电力的设备200。用于无线地发送电力的设备100可包括发送线圈，其中，发送线圈可以与用于无线地接收电力的设备200的接收线圈谐振，以将电力无线地发送到接收线圈。
虽然示出的示例示出一个发送线圈，但这仅仅是示意性的。例如，用于无线地发送电力的设备100还可包括多个发送线圈。
根据本公开的示例性实施例，用于无线地发送电力的设备100可以进行操作，而不管用于无线地接收电力的设备200如何。例如，用于无线地发送电力的设备100可以以固定频率进行操作。也就是，用于无线地发送电力的设备100可以以固定频率无线电发送电力，而不管用于无线地接收电力的设备200的种类和数量。在上述示例性实施例中，用于无线地接收电力的设备200可控制输出电压。也就是，由于用于无线地发送电力的设备100不执行用于控制输出电压的操作，因此，即使在用于无线地发送电力的设备100同时、无线地将电力发送到多个用于无线地接收电力的设备200的情况下，也不要求针对用于无线地发送电力的设备100的特定控制，从而可简化用于无线地发送电力的设备100的构造和操作。
用于无线地接收电力的设备200可以以非接触方式接收从用于无线地发送电力的设备100提供的电力。用于无线地接收电力的设备200可以将接收到的电力无线地提供给电子装置300。
用于无线地接收电力的设备200可通过调整谐振结束时序来调整输出电压。也就是，用于无线地接收电力的设备200可执行用于调整输出电压的预定操作。因此，用于无线地发送电力的设备100可进行操作，而不管用于无线地接收电力的设备200的数量或其输出电压。
用于无线地发送电力的设备100以及用于无线地接收电力的设备200不限于特定标准。例如，用于无线地发送电力的设备100和用于无线地接收电力的设备200也可在无线充电时的通信方案满足预设标准(例如，A4WP)时进行操作。作为另一示例，用于无线地发送电力的设备100和用于无线地接收电力的设备200还可在无线充电时的预设通信方案满足非现有标准(例如，WPC、PMA)时进行操作。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地发送电力的设备的示例的电路图。
参照图2，用于无线地发送电力的设备100可包括开关单元110和谐振回路(tank)120。
开关单元110可以执行开关操作，而不管用于无线地接收电力的设备200的数量或其输出电压。例如，开关单元110的开关Q4和开关Q5可以以固定频率交替地执行开关操作。
谐振回路120可包括发送线圈L1、L2和L3。虽然示出的示例示出LC谐振回路，但根据示例性实施例，谐振回路可被实施为诸如LLC谐振回路的各种谐振回路。虽然在示出的示例中谐振回路120示出三个发送线圈，但这仅仅是示意性的，发送线圈的数量不限于上述数量。
根据现有技术，存在这样的方案：用于无线地接收电力的设备200以固定频率进行操作并且用于无线地发送电力的设备100根据输出电压改变开关频率。根据上述方案，当向多个用于无线地接收电力的设备200无线地发送电力时，电路可能变得复杂，充电效率可能降低。
因此，根据本公开中的示例性实施例，用于无线地发送电力的设备100执行恒定操作，并且用于无线地接收电力的设备200根据输出电压来执行调整，从而可简化用于无线地发送电力的设备100和用于无线地接收电力的设备200的构造并可提高充电效率。
图3是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地接收电力的设备的示例的框图。
用于无线地接收电力的设备200可以以非接触方式无线地接收电力。用于无线地接收电力的设备200可通过调整谐振结束时序来调整输出电压。
用于无线地接收电力的设备200可通过调整谐振电路的谐振结束时序，来调整输出电压的电平。
图6A至图6C是示出根据开关时序的电流的电平的曲线图。将参照图6A至图6C描述对用于无线地接收电力的设备200的输出电压的调整。
在图6A至图6C中示出的Ipri表示初级电流(即，用于无线地发送电力的设备100的发送线圈的电流)，Isec表示次级电流(即，用于无线地接收电力的设备200的接收线圈的电流)。这里，接收线圈的电流曲线形成的面积可对应于输出电压的电平。
图6A至图6C中示出的开关工作(switching duties)与用于无线地接收电力的设备200的开关操作有关。如示出的，可以看出：根据接收线圈的输出电压的电平可根据开关断开时序而改变。
也就是，可以看出：当用于无线地接收电力的设备200的开关断开时序被延迟时，施加到接收线圈的电流量Isec增加，结果，输出电压的电平增加。
结果，用于无线地发送电力的设备100可根据设置的操作进行操作，并且用于无线地接收电力的设备200可调整开关断开时序，以调整输出电压的电平。也就是，用于无线地接收电力的设备200可通过调整开关断开时序来调整输出电压的电平。
再次参照图3，用于无线地接收电力的设备200可包括电力接收单元210、开关单元230和控制单元240。根据示例性实施例，用于无线地接收电力的设备200还可包括整流单元220。
电力接收单元210可以以非接触的方式无线地接收电力。例如，电力接收单元210可以以与发送线圈的磁共振方案或以与发送线圈的磁感应方案无线地接收电力。
整流单元220可对由电力接收单元210无线地接收到的电力进行整流。
开关单元230可操作电力接收单元210。开关单元230可串联连接到电力接收单元210，以操作或停止电力接收单元210。
控制单元240可通过调整开关单元230的开关断开操作，来控制输出电压。
根据示例性实施例，控制单元240可控制开关单元230的开关接通操作与用于无线地发送电力的设备100的开关接通操作同步。也就是，控制单元240可通过使开关单元230的开关接通操作与用于无线地发送电力的设备100的开关接通操作同步并调节开关断开时序来调节输出电压的电平。
根据示例性实施例，控制单元240可控制开关单元230，从而当增加输出电压时，延迟开关单元230的开关断开操作的时序。原因如以上参照图6所述：当延迟开关单元230的开关断开操作时，施加到次级接收线圈的电流量Isec增加，结果，输出电压的电平增加。
图4是示出图3的控制单元的示例的框图。
参照图4，控制单元240可包括存储器(reservoir)241和控制器242。
存储器241可保存与用于无线地发送电力的设备100的同步信息。存储器241可存储用于无线地发送电力的设备100的开关同步信息。例如，用于无线地发送电力的设备100可以以固定频率执行开关操作，存储器241可存储关于固定频率的同步信息。
控制器242可使用同步信息来调整开关单元230的开关时序。
例如，控制器242可使用同步信息来使开关单元230的开关接通操作与用于无线地发送电力的设备100的开关接通操作同步。接着，控制器242可根据输出电压的电平来确定开关单元230的开关断开时序。
图5是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地接收电力的设备的示例的电路图。
参照图5，用于无线地接收电力的设备200可包括谐振电路210、整流电路220和开关230。谐振电路210、整流电路220和开关230可分别对应于图3的电力接收单元210、整流单元220和开关单元230。
谐振电路210可包括接收线圈L1和电容器C1。
接收线圈L1可以以非接触的方式无线地接收电力。电容器C1可阻止由接收线圈L1无线地接收到的电力的直流分量。
虽然示出的谐振电路210被构造为LC电路，但根据上述示例性实施例，谐振电路210还可被构造为LLC电路。
开关230可被构造为串联连接到谐振电路210的单个开关。也就是，开关230可被构造为单个开关。
原因是由于通过确定谐振电路210的操作时序来调整输出电压的电平，因此可仅通过单个开关的接通-断开操作来确定谐振电路210的操作时序。因此，本公开可由单个开关执行控制，而不需要单独的变压电路等，从而，可通过简单便宜的电路构造来调整输出电压。
图7是示出根据本公开的示例性实施例的无线地接收电力的方法的示例的流程图。由于无线地接收电力的方法在以上参照图1至图6描述的用于无线地接收电力的设备中执行，因此将省略与上述描述相同或相应的描述。
参照图7，用于无线地接收电力的设备200可以与用于无线地发送电力的设备100同步，以执行开关接通操作(S710)。
用于无线地接收电力的设备200可根据输出电压的电平，来确定包括在用于无线地接收电力的设备200中的谐振电路的操作结束时序(S720)。
用于无线地接收电力的设备200可以控制谐振电路在操作结束时序切换到断开状态(S730)。
图8是示出图7的S720的示例的流程图。
参照图8，用于无线地接收电力的设备200可检查输出电压的电平(S721)。
用于无线地接收电力的设备200可根据输出电压的电平来确定与用于无线地发送电力的设备的谐振时间(S722)。
用于无线地接收电力的设备200可通过应用谐振时间来确定操作结束时序。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，可使用简单的电路构造来调整输出电压，从而可降低生产成本。
根据本公开的示例性实施例，由于用于无线地发送电力的设备不管用于无线地接收电力的设备的输出电压而进行操作，因此用于无线地发送电力的设备具有简单的构造，从而可降低生产成本。
根据本公开的示例性实施例，由于用于无线地接收电力的设备的有源元件的数量减小，因此可提高热特性并可提高可靠性。
虽然以上已示出并描述了示例性实施例，但对于本领域的技术人员明显的是：可在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下做出修改和改变。

Claims (16)

1.一种用于无线地接收电力的设备，所述设备包括：
电力接收单元，以非接触方式无线地接收电力；
开关单元，操作电力接收单元；
控制单元，通过调整开关单元的开关断开操作来控制输出电压。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元控制开关单元的开关接通操作与用于无线地发送电力的设备的开关接通操作同步。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元控制延迟开关单元的开关断开操作的时序以增加输出电压，或控制提前开关单元的开关断开操作的时序以减小输出电压。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制单元包括：
存储器，保存与用于无线地发送电力的设备的同步信息；
控制器，使用所述同步信息来调整开关时序。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述电力接收单元包括：
接收线圈，以非接触方式无线地接收电力；
电容器，阻止由接收线圈无线地接收到的电力的直流分量。
6.如权利要求1所述的设备，还包括：
整流单元，对由电力接收单元无线地接收到的电力进行整流。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述开关单元被构造为串联连接到整流单元的单个开关。
8.一种用于无线地提供电力的系统，包括：
用于无线地发送电力的设备，以非接触方式无线地发送电力；
用于无线地接收电力的设备，以非接触方式无线地接收电力，并通过调整谐振结束时序来调整输出电压。
9.如权利要求8所述的用于无线地提供电力的系统，其中，用于无线地发送电力的设备以固定的频率进行操作，而不管用于无线地接收电力的设备的输出电压如何。
10.如权利要求9所述的用于无线地提供电力的系统，其中，用于无线接收电力的设备通过调整谐振电路的谐振结束时序来调整输出电压的电平。
11.如权利要求9所述的用于无线地提供电力的系统，其中，用于无线地接收电力的设备包括：
电力接收单元，以非接触方式无线地接收电力；
开关单元，操作电力接收单元；
控制单元，通过调整开关单元的开关断开操作来控制输出电压。
12.如权利要求11所述的用于无线地提供电力的系统，其中，所述控制单元控制开关单元的开关接通操作与用于无线地发送电力的设备的开关接通操作同步。
13.如权利要求11所述的用于无线地提供电力的系统，其中，所述控制单元控制延迟开关单元的开关断开操作的时序以增加输出电压，或控制提前开关单元的开关断开操作的时序以减小输出电压。
14.如权利要求11所述的用于无线地提供电力的系统，其中，所述控制单元包括：
存储器，保存与用于无线地发送电力的设备的同步信息；
控制器，使用所述同步信息来调整开关时序。
15.一种用于无线地接收电力的设备中的无线地接收电力的方法，所述方法包括：
执行与用于无线地发送电力的设备同步的开关接通操作；
根据输出电压的电平来确定包括在用于无线地接收电力的设备中的谐振电路的操作结束时序；
控制谐振电路在谐振电路的操作结束时序切换到断开状态。
16.如权利要求15所述的方法，其中，确定谐振电路的操作结束时序的步骤包括：
检查输出电压的电平；
根据输出电压的电平来确定与用于无线地发送电力的设备的谐振时间；
通过应用所述谐振时间来确定操作结束时序。
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