用于无线地接收电力的设备和方法以及无线电力供应系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于无线地接收电力的设备和方法以及无线电力供应系统。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接通操作来控制输出电压。
【专利说明】
用于无线地接收电力的设备和方法以及无线电力供应系统
[0001] 本申请要求于2014年8月18日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0107098号 韩国专利申请的优先权和权益，该韩国申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
[0002] 本公开涉及一种用于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 线地提供电力的无线电力供应系统。
【背景技术】
[0003] 已开发了无线技术，以执行从数据的传输到电力的传输的各种无线功能。最近，一 种能够以非接触的方式对电子装置进行充电的用于无线地传输电力的技术已成为重要问 题。
[0004] 用于无线地传输电力的技术可提供用于对电子装置进行充电而不需要电子装置 和充电装置之间的物理连接的充电方法。因此，用于无线地传输电力的技术的充电便利和 自由程度加快无线地传输电力的各种应用的发展。
[0005] 然而，为了满足各种电子装置所需要的电压，用于无线地接收和发送电力的设备 具有相对复杂的结构，结果，可能降低电力传输的效率。因此，存在对于具有相对简单的结 构和提高的电力传输效率的用于无线地接收或发送电力的设备的提供需求。
【发明内容】
[0006] 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用于无 线地接收电力的设备和方法以及用于使用所述设备和方法来无线地提供电力的无线电力 供应系统。
[0007] 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 非接触的方式无线地接收电力；开关单元，使电力接收单元进行操作；
[0008] 控制单元，通过调整开关单元的接通操作来控制用于无线地发送电力的设备输出 的输出电压。
[0009] 控制单元可通过调整开关单元的接通操作来调整电力接收单元的谐振电流的初 始值。
[0010] 控制单元可控制所述谐振电流的初始值随着所述输出电压增加而增加。
[0011] 控制单元可包括：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接通操作。
[0012] 电力接收单元可包括：电力接收线圈，以非接触的方式无线地接收电力；电容器， 阻止由电力接收线圈无线地接收到的电力的直流分量。
[0013] 开关单元可包括与电力接收单元串联连接的单个开关。
[0014] 根据本公开的另一方面，一种用于无线地提供电力的无线电力供应系统可包括： 用于无线地发送电力的设备，以非接触的方式发送电力；用于无线地接收电力的设备，以非 接触的方式接收电力，并通过调整与用于无线地发送电力的设备的谐振开始时序来调整用 于无线地发送电力的设备输出的输出电压。
[0015] 用于无线地发送电力的设备可以以固定频率进行操作，而不管用于无线地发送电 力的设备的输出电压如何。
[0016] 用于无线地接收电力的设备可通过调整用于无线地接收电力的设备的谐振电路 的操作时序，来调整所述输出电压的电平。
[0017] 用于无线地接收电力的设备可包括：电力接收单元，以非接触的方式无线地接收 电力；开关单元，使电力接收单元进行操作；控制单元，通过调整开关单元的接通操作来控 制所述输出电压的电平。
[0018] 控制单元可通过调整开关单元的接通操作，来调整电力接收单元的谐振电流的初 始值。
[0019] 控制单元可控制谐振电流的初始值随着输出电压增加而增加。
[0020] 控制单元可包括：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接通操作。
[0021] 根据本公开的另一方面，一种在用于无线地接收电力的设备中执行的用于无线地 接收电力的方法，所述方法可包括以下步骤：检查用于无线地发送电力的设备的同步信息； 根据由用于无线地发送电力的设备输出的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时序；控制所述谐振电路以使所述谐振电路在操作时序切 换到接通状态。
[0022] 确定所述谐振电路的操作时序的步骤可包括以下步骤：检查根据所述谐振电路的 操作时序的谐振电流的初始值；确定操作时序，使得当所述输出电压增加时，所述谐振电流 的初始值增加。
【附图说明】
[0023] 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它方面、特征和 其它优点，在附图中：
[0024] 图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地提供电力的无线电力供应 系统的构造图；
[0025] 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；
[0026] 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；
[0027] 图4是示出图3的控制单元的示例的框图；
[0028] 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；
[0029] 图6是示出根据谐振电流的初始值的输出电压的大小的曲线图；
[0030] 图7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方法的流程图；
[0031] 图8是示出图7的步骤S720的示例的流程图。
【具体实施方式】
[0032] 现在将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
[0033] 然而，可以以很多不同的形式实施本公开，并且本公开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 充分地传达给本领域的技术人员。
[0034] 在附图中，为了清楚，可夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终用于指定 相同或相似的元件。
[0035] 图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于无线地提供电力的无线电力供应 系统的构造图。
[0036] 如图1中所示出的，用于无线地提供电力的无线电力供应系统可包括用于无线地 发送电力的设备1〇〇和用于无线地接收电力的设备200。
[0037] 用于无线地发送电力的设备100可以以非接触的方式向用于无线地接收电力的 设备200提供电力。用于无线地发送电力的设备100可包括电力发送线圈，并且电力发送 线圈可以与用于无线地接收电力的设备200的电力接收线圈谐振，以向电力接收线圈无线 地提供电力。
[0038] 虽然示出的示例示出一个电力发送线圈，但这仅仅是示意性的，用于无线地发送 电力的设备100可包括多个电力发送线圈。
[0039] 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。例如，用于无线地发送电力的设备100可以以固定频率无线地提供电力， 而不管用于无线地接收电力的设备200的类型和数量如何。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。例如，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同时且无线 地向多个用于无线地接收电力的设备200提供电力的情况下，也不需要针对用于无线地发 送电力的设备100的单独的控制。因此，可以简化设备100的构造和操作。
[0040] 用于无线地接收电力的设备200可以以非接触的方式无线地接收从用于无线地 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可以向电子装置300提 供无线地接收到的电力。
[0041] 用于无线地接收电力的设备200可通过调整与用于无线地发送电力的设备谐振 的时间点，来调整由用于无线地发送电力的设备输出的电压的电平。例如，可由用于无线地 接收电力的设备200执行用于调整输出电压的电平的预定操作。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的数量或由用于无线地 发送电力的设备输出的电压如何。
[0042] 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，在执行无线充电时，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可在满足预设通信方案的标准（例如，A4WP)的同时进行操作。作为另一示例， 在执行无线充电时，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 可在满足不存在预设通信方案的标准（例如，WPC、PMA)的同时进行操作。
[0043] 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。
[0044] 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 (resonant tank)120〇
[0045] 开关单元110可以以固定频率执行开关操作，而不管用于无线地接收电力的设备 200的数量或由用于无线地发送电力的设备输出的电压如何。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。
[0046] 谐振回路120可包括电力发送线圈L1、L2和L3。虽然示出的示例示出LC谐振回 路，但是根据本公开中的示例性实施例，谐振回路可被实施为诸如LLC谐振回路等的各种 谐振回路。虽然在示出的示例中谐振回路120示出三个电力发送线圈，但这仅仅是示意性 的，电力发送线圈的数量不限于此。
[0047] 根据现有技术，已使用这样的方案：用于无线地接收电力的设备200以与用于无 线地发送电力100的设备的开关频率相同的开关频率进行操作而不用单独的控制电路，并 且开关频率根据从用于无线地发送电力的设备100输出的电压而改变。在根据现有技术的 这种方案中，当向用于无线地接收电力的多个设备200无线地提供电力时，可能出现电路 相对复杂且充电效率降低的问题。
[0048] 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可执行预 定操作，并且用于无线地接收电力的设备200可根据由用于无线地发送电力的设备输出的 电压来执行控制，从而可简化用于无线地发送电力的设备1〇〇和用于无线地接收电力的设 备200的构造并可提尚充电效率。
[0049] 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。
[0050] 用于无线地接收电力的设备200可以以非接触的方式无线地接收电力。用于无线 地接收电力的设备200可通过调整与用于无线地发送电力的设备谐振的时间点，来调整由 用于无线地发送电力的设备输出的电压的电平。
[0051] 用于无线地接收电力的设备200可通过调整谐振电路的操作时序，来调整由用于 无线地发送电力的设备输出的电压的电平。
[0052] 图6是示出根据谐振电流的初始值的输出电压的电平的曲线图。将参照图6描述 由用于无线地接收电力的设备200执行的对从用于无线地发送电力的设备输出的电压的 电平的调整。
[0053] 在图6中示出的Ip"表示初级电流（例如，用于无线地发送电力的设备100的电 力发送线圈的电流），表示次级电流（例如，用于无线地接收电力的设备200的电力接 收线圈的电流）。Ι ιηι表示谐振电流的初始值。
[0054] 各个电流之间的关系可由以下等式1表示。
[0055] [等式 1]
[0056]
[0057] 其中，VIN表示用于无线地发送电力的设备的输入电压，V"ini表示用于无线地发送 电力的设备的谐振电容器Cl、C2和C3的谐振电压的初始值，V。表示用于无线地接收电力 的设备的输出电压。t。是开关M3的接通时间。n = Ntx/Nrx，其中，Ntx是电力发送线圈的 匝数，Nrx是电力接收线圈的匝数，LR是谐振回路的电感，CR是谐振回路的电容。
[0058] 在图6中示出的开关时序（switching timing)与用于无线地接收电力的设备200 的开关时序相关联。如在图6中示出的，可理解，可根据接通时序（switching ON timing) 来不同地设置谐振电流的初始值Ιιηι的电平。此外，可理解，根据谐振电流的初始值I ιηι调 整电力接收线圈的电流1_的电平，结果，由用于无线地发送电力的设备输出的电压的电平 被调整。
[0059] 结果，用于无线地发送电力的设备100可根据预设操作来进行操作，用于无线地 接收电力的设备200可调整接通时序，以调整由用于无线地发送电力的设备输出的电压的 电平。例如，用于无线地接收电力的设备200可通过调整接通时序来调整谐振电流的初始 值Ι ιηι的电平，从而调整由无线地发送电力的设备输出的电压的电平。
[0060] 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。根据本公开的示例性实施例，用于无线地接收电力的设备200还可 包括整流单元220。
[0061] 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 可以以与电力发送线圈的磁谐振的方案或以与电力发送线圈的磁感应方案无线地接收电 力。
[0062] 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。
[0063] 开关单元230可使电力接收单元210进行操作。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。
[0064] 控制单元240可通过调整开关单元230的接通操作，来控制由用于无线地发送电 力的设备输出的电压的电平。
[0065] 根据本公开的示例性实施例，控制单元240可通过调整开关单元230的接通时序 来调整谐振电流的初始值。例如，如以上参照图6描述的，控制单元240可通过调整开关单 元230的接通时序来调整谐振电流的初始值Ι ιηι的电平。根据本公开的示例性实施例，控 制单元240可执行控制，使得当由用于无线地发送电力的设备输出的电压增加时，谐振电 流的初始值增加。如在图6中示出的，当开关单元230的接通时序变快时，谐振电流的初始 值增加。原因是电力接收线圈的电流1_增加。
[0066] 图4是示出图3的控制单元的示例的框图。
[0067] 参照图4,控制单元240可包括存储器241和控制器242。
[0068] 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可存储针对固定频率的同步信息。
[0069] 控制器242可使用同步信息来调整开关单元230的接通时序。例如，控制器242 可使用同步信息来检查用于无线地发送电力的设备100的操作时序，并因此可检查谐振电 流的初始值Ιιηι的电平。一旦检查了谐振电流的初始值Ι ιηι的电平，就可识别由与用于无线 地发送电力的设备输出的电压对应的谐振电流的初始值Ιιηι，结果，可确定开关单元230的 接通时序。
[0070] 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。
[0071] 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。
[0072] 谐振电路210可包括电力接收线圈L1和电容器C1。
[0073] 电力接收线圈L1可以以非接触的方式无线地接收电力。电容器C1可阻止由电力 接收线圈L1无线地接收到的电力的直流分量。
[0074] 虽然示出的谐振电路210被构造为LC电路，但如上根据本公开的示例性实施例所 描述的，谐振电路210还可被构造为LLC电路。
[0075] 开关230可被构造为串联连接到谐振电路210的单个开关。详细地讲，图3的开 关单元230可被构造为单个开关。
[0076] 原因是由于通过确定谐振电路210的操作时序来调整由用于无线地发送电力的 设备输出的电压的电平，因此可仅通过单个开关的闭合-断开操作来确定谐振电路210的 操作时序。因此，根据本公开的示例性实施例，仅单个开关就可执行控制而不需要单独的变 压器电路等，因此，可通过简单便宜的电路构造来调整由用于无线地发送电力的设备输出 的电压的电平。
[0077] 图7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方法的示例的 流程图。由于用于无线地接收电力的方法在参照图1至图6描述的用于无线地接收电力的 设备中执行，因此将省略重复的描述。
[0078] 参照图7，用于无线地接收电力的设备200可检查用于无线地发送电力的设备100 的同步信息（S710)。
[0079] 用于无线地接收电力的设备200可根据由用于无线地发送电力的设备输出的电 压的大小，来确定用于无线地接收电力的设备的谐振电路的操作时序（S720)。
[0080] 用于无线地接收电力的设备200可执行控制，从而使谐振电路以操作时序接通 (S730)〇
[0081 ] 图8示出图7的S720的示例的流程图。
[0082] 参照图8,用于无线地接收电力的设备200可根据谐振电路的操作时序来检查谐 振电路的初始值（S721)。
[0083] 用于无线地接收电力的设备200可确定操作时序，使得当输出电压增加时，谐振 电路的初始值增加（S722)。
[0084] 如上所阐述的，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由用 于无线地发送电力的设备输出的电压的电平，从而可降低生产成本。
[0085] 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 收电力的设备对由用于无线地发送电力的设备输出的电压的控制为如何而进行操作，因此 可简化用于无线地接收电力的设备的构造并降低生产成本。
[0086] 根据本公开的示例性实施例，用于无线地接收电力的设备可提供如下的效果：减 少有源元件的数量以改进热特性并提高可靠性。
[0087] 虽然以上已示出并描述了示例性实施例，但本领域的技术人员将清楚，可在不脱 离本发明的由权利要求限定的范围的情况下做出各种修改和改变。
【主权项】
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，以非接触的方式无线地接收电力； 开关单元，使电力接收单元进行操作； 控制单元，通过调整开关单元的接通操作来控制用于无线地发送电力的设备输出的输 出电压。2. 如权利要求1所述的设备，其中，控制单元通过调整开关单元的接通操作来调整电 力接收单元的谐振电流的初始值。3. 如权利要求2所述的设备，其中，控制单元控制所述谐振电流的初始值随着所述输 出电压增加而增加。4. 如权利要求1所述的设备，其中，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接通操作。5. 如权利要求1所述的设备，其中，电力接收单元包括： 电力接收线圈，以非接触的方式无线地接收电力； 电容器，阻止由电力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，其中，开关单元包括与电力接收单元串联连接的单个开 关。7. -种用于无线地提供电力的无线电力供应系统，包括： 用于无线地发送电力的设备，以非接触的方式发送电力； 用于无线地接收电力的设备，以非接触的方式接收电力，并通过调整与用于无线地发 送电力的设备的谐振开始时序来调整用于无线地发送电力的设备输出的输出电压。8. 如权利要求7所述的无线电力供应系统，其中，用于无线地发送电力的设备以固定 频率进行操作，而不管用于无线地发送电力的设备的输出电压如何。9. 如权利要求8所述的无线电力供应系统，其中，用于无线地接收电力的设备通过调 整用于无线地接收电力的设备的谐振电路的操作时序，来调整所述输出电压的电平。10. 如权利要求7所述的无线电力供应系统，其中，用于无线地接收电力的设备包括： 电力接收单元，以非接触的方式无线地接收电力； 开关单元，使电力接收单元进行操作； 控制单元，通过调整开关单元的接通操作来控制所述输出电压的电平。11. 如权利要求10所述的无线电力供应系统，其中，控制单元通过调整开关单元的接 通操作，来调整电力接收单元的谐振电流的初始值。12. 如权利要求11所述的无线电力供应系统，其中，控制单元控制谐振电流的初始值 随着输出电压增加而增加。13. 如权利要求10所述的无线电力供应系统，其中，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接通操作。14. 一种在用于无线地接收电力的设备中执行的用于无线地接收电力的方法，所述方 法包括以下步骤： 检查用于无线地发送电力的设备的同步信息； 根据由用于无线地发送电力的设备输出的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时序； 控制所述谐振电路以使所述谐振电路在操作时序切换到接通状态。15.如权利要求14所述的方法，其中，确定所述谐振电路的操作时序的步骤包括以下 步骤： 检查根据所述谐振电路的操作时序的谐振电流的初始值； 确定操作时序，使得当所述输出电压增加时，所述谐振电流的初始值增加。
【文档编号】H02J17/00GK105990911SQ201510071274
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月11日
【发明人】赵相镐, 赵亨旭, 朴星钦, 韩昌穆, 成宰硕, 韩正晚, 张基源
【申请人】三星电机株式会社