(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電力送信装置から受信した電力を負荷端に伝達する無線電力受信装置であって、
前記無線電力送信装置から交流電力を受信する受信コイルと、
（１）前記受信された交流電力を直流電圧に整流して、信号検出部に出力するとともに、（２）前記信号検出部では前記直流電圧から信号を検出し、制御部では、前記信号検出部から検出された信号を基に、前記負荷端の状態を把握し、前記受信コイルとの間に配置された変調部では、前記制御部の制御信号に応じて変調しており、（３）前記変調部の変調によって、前記受信コイルから前記無線電力送信装置の送信コイルに情報が提供され、前記制御部は、前記検出された電圧信号が第２基準電圧より小さい場合、無線電力が不足であると判断し、前記検出された電圧信号が前記第２基準電圧と第３基準電圧の間である場合、無線電力が安定していると判断し、前記検出された電圧信号が前記第３基準電圧より大きい場合、無線電力が過多であると判断し、（４）前記制御部は、前記制御信号として、周期別に同じパルス幅変調信号を生成し、前記無線電力が不足であると判断すると、無線電力増加を要請するために、周期の間漸増するパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号を生成し、前記無線電力が安定していると判断すると、無線電力維持を要請するために、一周期の間同じパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号を生成し、前記無線電力が過多であると判断すると、無線電力減少を要請するために、一周期の間漸減するパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号を生成する整流部と、
前記整流された直流電圧を充電するキャパシタと、
前記キャパシタの電圧と第１基準電圧を比較し、その比較結果に応じた出力信号を生成する比較部と、
前記整流部とキャパシタとの間に連結され、前記直流電圧を前記負荷端に供給するか否かを制御するように、前記比較部からの出力信号によってスイッチングされるスイッチング部を含み、
前記直流電圧が前記第１基準電圧より低い第１区間の間、前記スイッチング部がターンオンされて前記直流電圧が前記負荷端に供給され、
前記直流電圧が前記第１基準電圧より高い第２区間の間、前記キャパシタの電圧が前記第１基準電圧より高い場合、前記比較部の出力信号によって前記スイッチング部がオープンされて前記キャパシタの電圧が前記負荷端に供給され、前記キャパシタの電圧が前記第１基準電圧より低い場合、前記比較部の出力信号によって前記スイッチング部が導通されて、前記直流電圧が前記キャパシタに充電されて前記キャパシタの電圧が前記負荷端に供給される、無線電力受信装置。
【請求項２】
前記第１基準電圧は、前記負荷端の充電に適合した電圧である充電最適電圧である請求項１に記載の無線電力受信装置。
【請求項３】
無線電力送信装置から受信した電力を負荷端に伝達する無線電力受信装置であって、
前記無線電力送信装置から交流電力を受信する受信コイルと、
（１）前記受信された交流電力を直流電圧に整流して、信号検出部に出力するとともに、（２）前記信号検出部では前記直流電圧から信号を検出する整流部と、
前記整流された直流電圧を充電するキャパシタと、
（１）前記キャパシタの電圧と第１基準電圧を比較し、その比較結果に応じた制御信号を生成するとともに、（２）前記信号検出部から検出された信号を基に、前記負荷端の状態を把握すして、前記受信コイルと前記整流部の間に配置された変調部に制御信号に応じた変調を実行させ、（３）前記変調部の変調によって、前記受信コイルから前記無線電力送信装置の送信コイルに情報が提供され、（４）前記検出された電圧信号が第２基準電圧より小さい場合、無線電力が不足であると判断し、前記検出された電圧信号が前記第２基準電圧と第３基準電圧の間である場合、無線電力が安定していると判断し、前記検出された電圧信号が前記第３基準電圧より大きい場合、無線電力が過多であると判断し、（５）前記制御信号として、周期別に同じパルス幅変調信号を生成し、前記無線電力が不足であると判断すると、無線電力増加を要請するために、周期の間漸増するパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号を生成し、前記無線電力が安定していると判断すると、無線電力維持を要請するために、一周期の間同じパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号を生成し、前記無線電力が過多であると判断すると、無線電力減少を要請するために、一周期の間漸減するパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号を生成する制御部と、
前記整流部とキャパシタとの間に連結され、前記直流電圧を前記負荷端に供給するか否かを制御するように、前記制御部の制御信号によってスイッチングされるスイッチング部を含み、
前記直流電圧が前記第１基準電圧より低い第１区間の間、前記スイッチング部がターンオンされて前記直流電圧が前記負荷端に供給され、
前記直流電圧が前記第１基準電圧より高い第２区間の間、前記キャパシタの電圧が前記第１基準電圧より高い場合、前記制御部の制御信号によって前記スイッチング部がオープンされて前記キャパシタの電圧が前記負荷端に供給され、前記キャパシタの電圧が前記第１基準電圧より低い場合、前記制御部の制御信号によって前記スイッチング部が導通されて、前記直流電圧が前記キャパシタに充電されて前記キャパシタの電圧が前記負荷端に供給される、無線電力受信装置。
【請求項４】
前記第１基準電圧は、前記負荷端の充電に適合した電圧である充電最適電圧である請求項３に記載の無線電力受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力伝送技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、無線で電気エネルギーを所望の機器に伝達する無線電力伝送技術(wireless power transmissionまたはwireless energy transfer)が活発に研究開発されている。
【０００３】
このような無線電力伝送技術を利用するために、無線電力を送信するための送信端と送信された無線電力を受信するための受信端が備えられる。
【０００４】
一方、無線電力が受信端に無制限供給される場合、受信端に損傷をあたえる恐れがあり、特に、過電圧により充電対象が損傷する恐れがある。
【０００５】
そこで、受信端の充電を制御できる技術が米国特許登録公告ＵＳ８２１７６２１に開示されている。
【０００６】
ところが、上記特許文献では、構造が複雑で、予め設定されたlow-voltage power supplyを生成するための電源発生手段が必要となるので、充電制御が効率的ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、充電効率を向上させることができる充電制御方法及び装置を提供する。
また、本発明は、充電安全性を確保できる充電制御方法及び装置を提供する。
また、本発明は、構造が簡単な充電制御装置を提供する。
また、本発明は、充電制御装置を備えた無線電力受信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施例によれば、無線電力送信装置から受信された電力から変換された電圧を負荷端に充電する充電制御装置は、前記変換された電圧を充電するキャパシタと、前記キャパシタの電圧と基準電圧を比較し、その比較結果に応じた出力信号を生成する比較部と、前記キャパシタの前端に連結され、前記変換された電圧を前記負荷端に供給するか否かを制御するように、前記比較部からの出力信号によってスイッチングされるスイッチング部と、を含む。
【０００９】
実施例によれば、無線電力送信装置から受信された電力から変換された電圧を負荷端に充電するために、キャパシタと前記キャパシタの前端に連結されるスイッチング部を含む充電制御方法は、前記変換された電圧を前記キャパシタに充電するステップと、前記キャパシタの電圧と基準電圧を比較し、その比較結果により出力信号を生成するステップと、前記変換された電圧を前記負荷端に供給するか否かを制御するように、前記出力信号によってスイッチングされるステップと、を含む。
【００１０】
実施例によれば、無線電力送信装置から受信した電力を負荷端に伝達する無線電力受信装置は、前記無線電力送信装置から交流電力を受信する受信コイルと、前記受信された交流電力を直流電圧に整流する整流部と、前記整流された直流電圧を充電するキャパシタと、前記キャパシタの電圧と基準電圧を比較し、その比較結果に応じた出力信号を生成する比較部と、前記整流部とキャパシタとの間に連結され、前記直流電圧を前記負荷端に供給するか否かを制御するように、前記比較部からの出力信号によってスイッチングされるスイッチング部と、を含む。
【００１１】
実施例によれば、無線電力送信装置から受信した電力を負荷端に伝達する無線電力受信装置は、前記無線電力送信装置から交流電力を受信する受信コイルと、前記受信された交流電力を直流電圧に整流する整流部と、前記整流された直流電圧を充電するキャパシタと、前記キャパシタの電圧と基準電圧を比較し、その比較結果に応じた制御信号を生成する制御部と、前記整流部とキャパシタとの間に連結され、前記直流電圧を前記負荷端に供給するか否かを制御するように、前記制御部の制御信号によってスイッチングされるスイッチング部と、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
実施例は、負荷端に供給される過電圧を遮断して負荷端を保護し、充電安全性を確保することができる。
【００１３】
実施例は、たとえ過電圧が遮断されても、過電圧が供給される間過電圧を充電電圧に変形して充電電圧を持続的に負荷端に供給することで、負荷端の充電効率を向上させ、充電時間を短縮させることができる。
【００１４】
実施例は、最小限のスイッチとキャパシタのみを備え、キャパシタの電圧を利用して負荷端に供給される電圧を遮断するためにスイッチを制御できるので、構造が非常に簡単で費用追加を発生させない。
【００１５】
なお、この他の多様な効果は、後述される実施例に係る詳細な説明において、直接的または暗示的に開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例に係る無線電力伝送システムの説明図である。
【図２】実施例に係る送信誘導コイルの等価回路図である。
【図３】実施例に係る電力ソースと無線電力送信装置の等価回路図である。
【図４】実施例に係る無線電力受信装置の等価回路図である。
【図５】第１実施例に係る無線電力伝送システムを示したブロック図である。
【図６】図５の無線電力受信装置において電力状態情報を送信する方法を示す図である。
【図７ａ】無線電力受信装置の制御部から出力される電力状態情報を反映した信号の一例を示す図である。
【図７ｂ】無線電力受信装置の制御部から出力される電力状態情報を反映した信号の一例を示す図である。
【図７ｃ】無線電力受信装置の制御部から出力される電力状態情報を反映した信号の一例を示す図である。
【図８ａ】無線電力受信装置の制御部から出力される電力状態情報を反映した信号の他の例を示す図である。
【図８ｂ】無線電力受信装置の制御部から出力される電力状態情報を反映した信号の他の例を示す図である。
【図８ｃ】無線電力受信装置の制御部から出力される電力状態情報を反映した信号の他の例を示す図である。
【図９ａ】スイッチのオンオフにより負荷端に充電する様子を示す図である。
【図９ｂ】スイッチのオンオフにより負荷端に充電する様子を示す図である。
【図１０ａ】無線電力の大小によって負荷端に供給される電圧を示した図である。
【図１０ｂ】無線電力の大小によって負荷端に供給される電圧を示した図である。
【図１１】無線電力の可変によって負荷端に供給される電圧を示した図である。
【図１２】図５の無線電力送信装置の情報検出部を詳細に示した図である。
【図１３ａ】図１２の情報検出部で生成される波形を示した図である。
【図１３ｂ】図１２の情報検出部で生成される波形を示した図である。
【図１３ｃ】図１２の情報検出部で生成される波形を示した図である。
【図１４】第２実施例に係る無線電力伝送システムを示したブロック図である。
【図１５】図５及び図１４の第１及び第２実施例で無線電力送信装置における電力伝送制御方法を説明するフローチャートである。
【図１６】図５及び図１４の第１及び第２実施例で無線電力受信装置における電力伝送制御方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施例の説明において、各構成要素の「上または下」に形成されると記載される場合、「上または下」は２つの構成要素が直接接触または１つ以上の他の構成要素が２つの構成要素の間に配置されて形成されるものも含む。また、「上または下」と表現される場合、１つの構成要素を基準に上方向だけでなく下方向の意味も含むことができる。
【００１８】
まず、無線端末の置き台を説明する前に、無線電力を伝送する全般的な概念を反映したシステムを説明することにする。
【００１９】
図１は、実施例に係る無線電力伝送システムの説明図である。
【００２０】
図１を示すように、実施例に係る無線電力伝送システムは、電力ソース１００、無線電力送信装置２００、無線電力受信装置３００及び負荷端４００を含むことができる。
【００２１】
実施例で、電力ソース１００は、無線電力送信装置２００に含まれることができるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
無線電力送信装置２００は、送信誘導コイル２１０及び送信共振コイル２２０を含むことができる。
【００２３】
無線電力受信装置３００は、受信共振コイル３１０、受信誘導コイル３２０及び整流部３３０を含むことができる。
【００２４】
電力ソース１００の両端は、送信誘導コイル２１０の両端と連結される。
【００２５】
送信共振コイル２２０は、送信誘導コイル２１０と一定距離をおいて配置される。
【００２６】
受信共振コイル３１０は、受信誘導コイル３２０と一定距離をおいて配置される。
【００２７】
受信誘導コイル３２０の両端は整流部３３０の両端と連結され、負荷端４００は整流部３３０の両端と連結される。実施例で、負荷端４００は無線電力受信装置３００に含まれることができる。
【００２８】
電力ソース１００から生成された電力は、無線電力送信装置２００に伝達され、無線電力送信装置２００に伝達された電力は、共振現象によって無線電力送信装置２００と共振する、即ち共振周波数値が同一な無線電力受信装置３００に伝達される。
【００２９】
以下、より具体的に電力伝送過程を説明する。
【００３０】
電力ソース１００は、所定周波数を有する交流電力を生成して無線電力送信装置２００に伝達することができる。
【００３１】
送信誘導コイル２１０と送信共振コイル２２０は誘導結合されている。即ち、送信誘導コイル２１０は、電力ソース１００から供給された交流電力によって交流電流が発生し、このような交流電流による電磁気誘導によって物理的に離隔されている送信共振コイル２２０にも交流電流が誘導される。
【００３２】
その後、送信共振コイル２２０に伝達された電力は、共振によって無線電力送信装置２００と周波数共振方式を利用して同一共振周波数を有する無線電力受信装置３００に伝達される。
【００３３】
インピーダンスがマッチングされた２つのＬＣ回路の間は、共振によって電力が伝送される。このような共振による電力伝送は、電磁気誘導方式による電力伝送より遠い距離までより高い伝送効率で電力伝達を可能とする。
【００３４】
受信共振コイル３１０は、送信共振コイル２２０から周波数共振方式を利用して伝達された電力を受信することができる。受信された電力により受信共振コイル３１０には交流電流が流れ、受信共振コイル３１０に伝達された電力は、電磁気誘導によって受信共振コイル３１０と誘導結合された受信誘導コイル３２０に伝達される。受信誘導コイル３２０に伝達された電力は、整流部３３０を介して整流されて負荷端４００に伝達される。
【００３５】
実施例で、送信誘導コイル２１０、送信共振コイル２２０、受信共振コイル３１０、受信誘導コイル３２０は、スパイラル(spiral)またはヘリカル(helical)構造のいずれか１つの構造を有することができる、これに限定されるものではない。
【００３６】
送信共振コイル２２０と受信共振コイル３１０は、共振周波数にて電力伝達が可能となるように共振結合される。
【００３７】
送信共振コイル２２０と受信共振コイル３１０の共振結合によって、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００の間の電力伝送効率は大きく向上される。
【００３８】
以上の無線電力伝送システムは、共振周波数方式による電力伝達を説明した。
【００３９】
実施例は、このような共振周波数方式以外にも電磁気誘導方式による電力伝達にも適用できる。
【００４０】
即ち、実施例で、無線電力伝送システムが電磁気誘導により電力伝送をする場合、無線電力送信装置２００に含まれた送信共振コイル２２０と無線電力受信装置３００に含まれた受信共振コイル３１０が省略される。
【００４１】
無線電力伝送において、品質係数(Quality Factor)と結合係数(Coupling Coefficient)は重要な意味を有する。即ち、電力伝送効率は、品質係数と結合係数のそれぞれと比例関係を有することができる。従って、品質係数と結合係数の少なくともいずれか１つの値が大きくなるほど電力伝送効率が向上する。
【００４２】
品質係数(Quality Factor)は、無線電力送信装置２００または無線電力受信装置３００付近に蓄積できるエネルギーの指標を意味することができる。
【００４３】
品質係数(Quality Factor)は、動作周波数(w)、コイルの形状、サイズ、素材などによって変わり、品質係数は次の式１表すことができる。
【００４４】
Ｑ＝ｗ＊Ｌ／Ｒ [式１]
Ｌはコイルのインダクタンスであり、Ｒはコイル自体で発生する電力損失量に該当する抵抗を意味する。
【００４５】
品質係数(Quality Factor)は、０において無限大の値を有することができ、品質係数が大きいほど無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００の間の電力伝送効率が向上する。
【００４６】
結合係数(Coupling Coefficient)は、送信側コイルと受信側コイルの間の磁気的結合の程度を意味するものとして、０から１の範囲を有する。
【００４７】
結合係数(Coupling Coefficient)は、送信側コイルと受信側コイルの相対的な位置や距離などにより変わる。
【００４８】
図２は、実施例に係る送信誘導コイルの等価回路図である。
図２に示すように、送信誘導コイル２１０はインダクタＬ１とキャパシタＣ１から構成され、これらによって適切なインダクタンスとキャパシタンス値を有する回路に構成される。
【００４９】
送信誘導コイル２１０は、インダクタＬ１の両端がキャパシタＣ１の両端に連結された等価回路から構成される。即ち、送信誘導コイル２１０は、インダクタＬ１とキャパシタＣ１が並列に連結された等価回路から構成される。
【００５０】
キャパシタＣ１は、可変キャパシタからなることができ、キャパシタＣ１のキャパシタンスが調節されることで、インピーダンスマッチングが行われる。送信共振コイル２２０、受信共振コイル３１０、受信誘導コイル３２０の等価回路も、図２に図示されたものと同一または類似するが、これに限定されるものではない。
【００５１】
図３は、実施例に係る電力ソースと無線電力送信装置の等価回路図である。
図３に示すように、送信誘導コイル２１０と送信共振コイル２２０は、それぞれインダクタンス値とキャパシタンス値を有するインダクタＬ１、Ｌ２とキャパシタＣ１、Ｃ２から構成される。
【００５２】
図４は、実施例に係る無線電力受信装置の等価回路図である。
図４に示すように、受信共振コイル３１０と受信誘導コイル３２０は、それぞれインダクタンス値とキャパシタンス値を有するインダクタＬ３、Ｌ４とキャパシタＣ３、Ｃ４から構成される。
【００５３】
整流部３３０は、受信誘導コイル３２０から伝達された交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を負荷端４００に伝達することができる。
【００５４】
具体的に、整流部３３０は、図示されないが、整流器と平滑回路を含むことができる。実施例で、整流器はシリコン整流器が使用され、図４に示すように、ダイオードＤ１で等価化することができるが、これに限定されるものではない。
【００５５】
整流器は、受信誘導コイル３２０から伝達された交流電力を直流電力に変換することができる。
【００５６】
平滑回路は、整流器で変換された直流電力に含まれた交流成分を除去し、なめらかな直流電力を出力することができる。実施例で、平滑回路は図４に示すように、整流キャパシタＣ５が使用されるが、これに限定されるものではない。
【００５７】
整流部３３０から伝達された直流電力は、直流電圧または直流電流であるが、これに限定されるものではない。
【００５８】
負荷端４００は、直流電力を必要とする任意のバッテリーまたは装置である。例えば、負荷端４００はバッテリーを意味することができる。
【００５９】
無線電力受信装置３００は、携帯電話、ノートパソコン、マウスなどの電力を必要とする電子機器に装着される。これによって、受信共振コイル３１０及び受信誘導コイル３２０は、電子機器の形態に相応する形状を有することができる。
【００６０】
実施例は、インバンド(in band)通信方式で無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００の間で情報が交換されるが、これに限定されるものではない。
【００６１】
インバンド(In band)通信は、無線電力伝送に用いられる周波数を有する信号を利用して、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００との間の情報を交換する通信を意味することができる。このために、無線電力受信装置３００はスイッチをさらに含むことができ、スイッチのスイッチング動作によって無線電力送信装置２００から送信される電力を受信または遮断することができる。これによって、無線電力送信装置２００は、無線電力送信装置２００にて消耗される電力量を検出して、無線電力受信装置３００に含まれたスイッチのオンまたはオフ信号を認識することができる。
【００６２】
具体的に、無線電力受信装置３００は、スイッチを利用して無線電力受信装置３００に受信される電力量を変化させ、無線電力送信装置２００にて消耗される電力量を変更させることができる。無線電力送信装置２００は、消耗される電力の変化を感知して負荷端４００の状態情報を獲得することができる。
【００６３】
実施例で、負荷端４００の状態情報は、充電関連状態情報、即ち負荷端４００の現在充電量、充電量推移に対する情報を含むことができる。負荷端４００は無線電力受信装置３００に含まれることができる。
【００６４】
負荷端４００の状態情報の代わりに電力状態情報と命名することもできる。即ち、実施例は、無線電力送信装置２００から受信された電力が負荷端４００を充電させることに不足する電力であるのか過度な電力であるのか、または適正な電力であるのかを把握するものとして、このように電力状態情報と命名しても、実施例の技術的思想内にあることは明白である。
【００６５】
実施例のインバッド通信方式は、後で詳しく説明することにする。
【００６６】
図５は、第１実施例に係る無線電力伝送システムを示したブロック図である。図５に示すように、第１実施例に係る無線電力伝送システムは、電力ソース１００、無線電力送信装置２００、無線電力受信装置３００及び負荷端４００を含むことができる。
【００６７】
電力ソース１００と負荷端４００は、すでに詳しく上述されているので、具体的な説明は省略する。
【００６８】
第１実施例で、無線電力送信装置２００と無線電力受信装置３００は、インバンド通信方式を利用して情報を交換することができる。第１実施例のインバンド通信方式は、別途のデータ通信のための送信モジュールや受信モジュールを必要とせず、これら通信モジュールにおける通信のために用いられる別途の通信周波数を使用する必要がない。送信モジュールと受信モジュールを必要としないので、これらの間の通信プロトコルを定義する必要がない。従って、第１実施例のインバンド通信方式は、費用が著しく低減され、装置の構造の単純化と小型化が可能である。
【００６９】
第１実施例のインバンド通信方式は、例えば、無線電力受信装置３００においてその受信される無線電力量を人為的に変化させることができる。例えば、無線電力量の受信が周期的に遮断されるようにして無線電力量を変化させることができる。無線電力受信装置３００におけるこのような無線電力量の変化により、無線電力受信装置３００に隣接した無線電力送信装置２００の無線電力量も変化することになる。これは、無線電力送信装置２００の送信コイル５と無線電力受信装置３００の受信コイル１１が相互影響を及ぼすためである。
【００７０】
例えば、無線電力受信装置３００の受信コイル１１と負荷端４００との間を遮断すれば、無線電力受信装置３００の受信コイル１１に流れる電流が変化し、このような受信コイル１１の電流変化は、無線電力送信装置２００の送信コイル５の電流変化を誘導することになる。
【００７１】
従って、無線電力送信装置２００は、このような送信コイル５の電流変化を感知することで、無線電力受信装置３００の状態とその要請事項を含む情報を獲得することができる。また、無線電力送信装置２００は、獲得された情報に基づいて無線電力受信装置３００の要請事項に対応する動作を行うことができる。
【００７２】
無線電力受信装置３００は、受信コイル１１、変調部１３、整流部３３０、信号検出部１７、制御部１９及び充電制御モジュール３０を含むことができる。
【００７３】
受信コイル１１は、無線電力送信装置２００から伝送される無線電力を受信することができる。第１実施例の無線電力受信装置３００は、電磁気誘導方式や周波数共振方式によって無線電力送信装置２００の無線電力を受信することができる。
【００７４】
図１に示すように、周波数共振方式の場合、無線電力送信装置２００の送信コイル５は送信誘導コイル２１０と送信共振コイル２２０を含み、無線電力受信装置３００の受信コイル１１は受信共振コイル３１０と受信誘導コイル３２０を含むことができる。
【００７５】
誘導方式の場合、図１に図示された無線電力送信装置２００に含まれた送信共振コイルと無線電力受信装置３００に含まれた受信共振コイルが省略される。
【００７６】
受信コイル１１で受信された無線電力は整流部３３０に提供される。整流部３３０は、無線電力を整流して負荷端４００に提供することができる。
【００７７】
負荷端４００は、充電素子からなることができる。充電素子は、充電が必要な電子機器に装着される。例えば、電子機器は、移動中に無線通信を利用して情報をやり取りすることができる無線端末を含むことができる。無線端末としては、モバイル機器、携帯用コンピュータ、ナビゲーターなどを挙げることができるが、これに限定されるものではない。例えば、電子機器は、家電機器、例えばテレビ、冷蔵庫、洗濯機などを含むことができる。
【００７８】
信号検出部１７は、整流部３３０から出力される信号を検出することができる。信号は、電圧信号や電流信号であるが、これに限定されるものではない。第１実施例では、信号を電圧信号に限定して説明するが、これに限定されるものではない。信号検出部１７は、検出された電圧信号を制御部１９に提供することができる。
【００７９】
制御部１９は、無線電力受信装置３００を全般的に制御できる。制御部１９は、信号検出部１７から検出された電圧信号を基に、負荷端４００の状態情報を把握することができる。制御部１９には、予め設定された基準電圧が設定される。第１実施例によれば、制御部１９には第１及び第２基準電圧が設定されるが、これに限定されるものではない。例えば、第１基準電圧は負荷端４００を充電できる最小電圧であり、第２基準電圧は負荷端４００に安全に充電できる最大電圧である。
【００８０】
制御部１９は、信号検出部１７から検出された電圧信号を第１及び第２基準電圧と比較して、検出電圧と第１及び第２基準電圧の大小によって負荷端４００の状態を把握することができる。
【００８１】
例えば、検出電圧が第１基準電圧より小さい場合、整流部３３０から出力された無線電力は負荷端４００を充電し難い。このような場合、即ち電力不足である場合、整流部３３０から出力された無線電力は増加される必要がある。
【００８２】
例えば、検出電圧が第１基準電圧と第２基準電圧の間である場合、整流部３３０から出力された無線電力によって負荷端４００が安定的に充電される。
【００８３】
例えば、検出電圧が第２基準電圧より大きい場合、整流部３３０から出力された無線電力によって負荷端４００が過熱されたり損傷する恐れがある。このような場合、即ち電力過多な場合、整流部３３０から出力された無線電力は減少される必要がある。
【００８４】
制御部１９は、検出電圧と第１及び第２基準電圧との比較によって、負荷端４００の状態を反映する状態情報を生成することができる。
【００８５】
制御部１９は、状態情報を基に変調部１３を制御する。制御部１９は、状態情報を基に制御信号を生成して変調部１３に提供することができる。制御信号は、パルス幅変調(PWM：Pulse Width Modulation)信号である。制御信号は、負荷端４００の状態と無線前送信装置２００で電力の調整を要請する要請情報を含むことができる。
【００８６】
パルス幅変調信号は可変できる。例えば、各周期のデューティ比(duty ratio)が可変する。例えば、各周期別にデューティ比が減少する。即ち、第１周期では１００％のデューティ比を有するパルスが生成され、第２周期では８０％のデューティ比を有するパルスが生成され、第３周期では６０％のデューティ比を有するパルスが生成され、第４周期では４０％のデューティ比を有するパルスが生成される。
【００８７】
これとは逆に、各周期別にデューティ比が増加し得る。このとき、デューティ比の増加率または減少率は一定またはランダムである。このような増加率または減少率に対するパラメーターが制御部１９に予め設定されるが、これに限定されるものではない。
【００８８】
パルス幅変調信号は、図７及び図８に示したような波形を有することができるが、これに限定されるものではない。
【００８９】
変調部１３は、制御部１９の制御信号に応じて変調される。このような変調部１３の変調によって受信コイル１１から無線電力送信装置２００の送信コイル５に情報が提供される。
【００９０】
図６に示すように、変調部１３はスイッチ１４を含むことができる。スイッチ１４は、半導体トランジスタからなることができるが、これに限定されるものではない。半導体トランジスタは、BJT(Bipolar Junction Transistor)、MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)及びMISFET(Metal Insulating Silicon Field Effect Transistor)のいずれか１つを含むことができる。
【００９１】
制御部１９は、状態情報を基にパルス幅変調信号を生成して変調部１３に提供することができる。パルス幅変調信号は、図７及び図８に示されように生成されるが、これに限定されるものではない。
【００９２】
パルス幅変調信号は、多数のハイレベル、即ちパルスと多数のローレベルを含むことができる。ハイレベルのパルス幅がパルス幅として定義される。ローレベルはハイレベルのパルスより低いレベルを有することができるが、これに限定されるものではない。
【００９３】
図７では各区間が一周期に定義され、各区間で同じパルス幅変調信号が生成され、図８では多数の区間が一周期に定義され、多数の区間ごとに同じパルス幅変調信号が生成される。
【００９４】
このように、周期別に同じパルス幅変調信号を生成することで、このうち特定周期におけるパルス幅変調信号にノイズが含まれてエラーが発生しても、無線電力送信装置２００で他の周期におけるパルス幅変調信号を基に負荷端４００の状態を把握するので、エラーによる誤動作を防止することができる。
【００９５】
図７ａに示すように、状態情報が電力不足と判定された場合、第１区間において漸増するパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号が生成される。第２区間においても第１区間と同じパルス幅変調信号が生成される。例えば、各パルス幅は３０％、５０％、７０％及び９０％のように増加し得る。このように、区間ごとに一周期を持って漸増するパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号が生成される。
【００９６】
図７ｂに示すように、状態情報が電力過多であると判定された場合、第１区間において漸減するパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号が生成される。第２区間においても第１区間と同じパルス幅変調信号が生成される。例えば、各パルス幅は９０％、７０％、５０％及び３０％にように減少し得る。このように、区間ごとに一周期を持って漸減するパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号が生成される。
【００９７】
図７ｃに示すように、状態情報が電力維持と判定された場合、第１及び第２区間の両方とも同じパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号が生成される。各パルス幅は５０％として同一である。このように、区間ごとに一周期を持って同じパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号が生成される。
【００９８】
図７ａ〜図７ｃでは、４つのパルス幅(３０％、５０％、７０％、９０％)に限定されているが、これに限定されるものではない。
【００９９】
図８ａに示すように、状態情報が電力不足と判断される場合、各区間では同じパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号が生成され、各区間のパルス幅は異なる。例えば、第１〜第３区間でのパルス幅は３０％、６０％及び９０％のように増加する。
【０１００】
図８ｂに示すように、状態情報が電力過多であると判断される場合、各区間では同じパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号が生成され、各区間のパルス幅は異なる。例えば、第１〜第３区間でのパルス幅は９０％、６０％及び３０％のように減少する。
【０１０１】
図８ｃに示すように、状態情報が電力維持と判断される場合、各区間では同じパルス幅を有する多数のパルスを含むパルス幅変調信号が生成され、各区間のパルス幅は全部同一である。例えば、第１〜第３区間でのパルス幅は全部５０％として同一である。
【０１０２】
以上で説明したパルス幅の増加比はデューティ比として表すこともできる。例えば、パルス幅が増加することは、デューティ比が増加することと説明することができる。図７ａでは、各パルスのデューティ比は一周期内で３０％、５０％、７０％及び９０％のように増加することができる。図７ｂでは、各パルスのデューティ比は一周期内で９０％、７０％、５０％及び３０％のように減少することができる。図７ｃでは、各パルスの一周期内で５０％として同一である。図８ａ〜図８ｃも同じくデューティ比が可変する。
【０１０３】
図８ａ〜図８ｃでは、３つのパルス幅(５０％、７０％、９０％)に限定されているが、これに限定されるものではない。
【０１０４】
変調部１３、具体的にスイッチ１４は、制御部１９から提供されたパルス幅変調信号に応じてスイッチング制御される。即ち、パルス幅変調信号のハイレベルによってターンオンされ、パルス幅変調信号のローレベルによってターンオフされる。従って、スイッチ１４は、パルス幅変調信号の多数のハイレベルと多数のローレベルによってターンオンとターンオフが繰り返される。
【０１０５】
スイッチ１４がターンオンされる時とターンオフされる時に受信コイル１１に流れる電流が変わる。例えば、スイッチ１４がターンオフされる時の受信コイル１１に流れる電流が、スイッチ１４がターンオンされる時の受信コイル１１に流れる電流より小さくなるが、これに限定されるものではない。
【０１０６】
このように、受信コイル１１に流れる電流が周期的に可変すると、受信コイル１１の磁場が変わり、このような磁場の可変によって受信コイル１１に隣接した無線電力送信装置２００の送信コイル５の磁場も可変され、このような送信コイル５の磁場の可変によって送信コイル５に流れる電流も可変する。従って、このような送信コイル５の電流を感知することで、負荷端４００の状態が把握される。これに対してはまた後述する。
【０１０７】
充電制御モジュール３０は、無線電力受信装置２００にて過電圧の無線電力が受信される場合、このような過電圧によって負荷端４００が損傷することを防止することができる。充電制御モジュール３０は、無線電力受信装置２００にて過電圧の無線電力が受信されても、このような過電圧を負荷端４００の充電に適合した電圧、充電最適電圧に近接した電圧に変形させ、持続的に負荷端４００を充電できるので、充電効率が向上し、充電時間が短縮される。
【０１０８】
充電制御モジュール３０は、スイッチ３２、キャパシタ３４、比較部３６及び充電制御部３８を含むことができる。
【０１０９】
スイッチ３２は、整流部３３０の出力端とキャパシタ３４の一端との間に連結される。スイッチ３２は、充電制御部３８の制御下で整流部３３０の出力信号、例えば出力電圧Ｖ１を負荷端４００に供給または遮断するためにスイッチング制御される。
【０１１０】
例えば、スイッチ３２がターンオンされると、整流部３３０の出力電圧Ｖ１が負荷端４００に供給される。
【０１１１】
例えば、スイッチ３２がターンオフされると、整流部３３０の出力電圧Ｖ１が負荷端４００に供給されなくなる。整流部３３０の出力電圧Ｖ１が充電最適電圧より高い過電圧である場合、スイッチ３２のターンオフによって過電圧Ｖ１が負荷端４００に供給されなくなり、負荷端４００の損傷が防止される。
【０１１２】
スイッチ３２は、MOSFETのようなFET(Field Effect Transistor)やBJT(Bipolar Junction Transistor)からなることができるが、これに限定されるものではない。
【０１１３】
第１実施例では、便宜上スイッチ３２を開示しているが、スイッチ３２の代わりにスイッチング制御の役割をする他の手段を用いることができる。例えば、OP AMPをスイッチ３２として用いることもできる。
【０１１４】
キャパシタ３４の一端はスイッチ３２と負荷端４００との間に連結され、他端は接地される。キャパシタ３４は、スイッチ３２のターンオンとターンオフによって充放電される。
【０１１５】
即ち、スイッチ３２がターンオンされる場合、整流部３３０の出力電圧Ｖ１が負荷端４００に供給されると共に、キャパシタ３４に充電される。スイッチ３２がターンオフされる場合、整流部３３０の出力電圧Ｖ１が負荷端４００に供給されない代わりに、キャパシタ３４に充電された電圧Ｖ２が負荷端４００に供給されてキャパシタ３４は放電される。Ｖ２はキャパシタ３４の両端にかかる電圧として、キャパシタ３４に充電された電圧である。
【０１１６】
比較部３６は、キャパシタ３４に充電された電圧Ｖ２、即ち負荷端４００に供給される電圧と基準電圧Vrefとの比較によって、出力信号を生成することができる。基準電圧Vrefは、充電最適電圧であるといえる。
【０１１７】
例えば、キャパシタ３４に充電された電圧Ｖ２が基準電圧Vrefより高い場合、比較部３６はローレベル信号、例えば「０」を出力信号として出力できるが、これに限定されるものではない。
【０１１８】
例えば、キャパシタ３４に充電された電圧Ｖ２が基準電圧Vrefと同一または低い場合、比較部３６はハイレベル信号、例えば「１」を出力信号として出力できるが、これに限定されるものではない。
【０１１９】
充電制御部３８は、比較部３６から出力された出力信号を基に、スイッチ３２を制御するための制御信号を生成してスイッチ３２に提供することができる。
【０１２０】
例えば、充電制御部３８は、比較部３６からの出力信号がローレベル信号である場合、ローレベルの制御信号を生成することができる。このようなローレベルの制御信号によってスイッチ３２がターンオフされて整流部３３０の出力電圧Ｖ１が負荷端４００に供給されなくなり、過電圧による負荷端４００の損傷が防止される。
【０１２１】
例えば、充電制御部３８は、比較部３６からの出力信号がハイレベル信号である場合、ハイレベルの制御信号を生成することができる。このような場合、ハイレベルの制御信号によってスイッチ３２がターンオンされて整流部３３０の出力電圧Ｖ１が負荷端４００に供給され、負荷端４００が充電される。充電制御部３８は制御部１９に含まれてもよいが、これに限定されるものではない。
【０１２２】
図示されないが、充電制御部３８が省略され、比較部３６の出力信号によって直接スイッチ３２が制御される。即ち、比較部３６が比較と制御の役割をすることができる。
【０１２３】
即ち、比較部３６からローレベル信号が出力されると、このようなローレベル信号によってスイッチ３２がターンオフされる。比較部３６からハイレベル信号が出力されると、このようなハイレベル信号によってスイッチ３２がターンオンされる。
【０１２４】
図９ａ及び図１０ａに示すように、スイッチ３２がターンオンされる場合、即ち整流部３３０の出力電圧Ｖ１が充電最適電圧より高い過電圧である場合、整流部３３０の出力電圧Ｖ１が負荷端４００に供給されなくなる。このような場合、キャパシタ３４に充電された電圧Ｖ２がある場合、このような充電電圧Ｖ２が負荷端４００に供給され負荷端４００が充電される。充電電圧Ｖ２の供給によりキャパシタ３４の両端にかかる電圧が減少する。
【０１２５】
図９ｂに示すように、スイッチ３２がターンオンされる場合、即ち整流部３３０の出力電圧Ｖ１が充電最適電圧より低い場合、整流部３３０の出力電圧Ｖ１が負荷端４００に供給される。これと同時に、整流部３３０の出力電圧Ｖ１はキャパシタ３４に充電される。これによって、キャパシタ３４の両端にかかる電圧は増加する。
【０１２６】
以上のように、第１実施例は、整流部３３０から過電圧が充電される場合、直ちにスイッチ３２をターンオフさせ過電圧が負荷端４００に供給されることを遮断することができる。
【０１２７】
図１０ａに示すように、整流部３３０から基準電圧より低い出力電圧Ｖ１が持続的に供給される場合、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２も整流部３３０の出力電圧Ｖ１となるので、比較部３６及び充電制御部３８による制御によってスイッチ３２が常にターンオンされるので、整流部３３０の出力電圧Ｖ１が持続的に負荷端４００に供給される。
【０１２８】
また、図１０ｂに示すように、整流部３３０から基準電圧より高い過電圧の出力電圧Ｖ２が持続的に供給される場合、スイッチ３２が交互にターンオン及びターンオフが繰り返されることで、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２が基準電圧を基準に、基準電圧より高くまたは低く充放電されるパルス波形を有することができる。このようなパルス波形の充電電圧Ｖ２が負荷端４００に供給される。従って、整流部３３０から過電圧が出力されても、このような過電圧を基準電圧に近接した充電電圧Ｖ２に変形させ、このような充電電圧Ｖ２で負荷端４００を充電することができ、充電効率を向上させることができる。
【０１２９】
キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２は、基準電圧に対して±１０％〜±３０％以内の範囲を有することができる。
【０１３０】
例えば、基準電圧が５Ｖである場合、キャパシタ３４の両端にかかる電圧は３.５Ｖ〜６.５Ｖに可変されるパルス波形を有することができる。３.５Ｖ以下である場合、充電効率が落ちることになり、６.５Ｖ以上である場合、負荷端４００が損傷する可能性がある。
【０１３１】
例えば、基準電圧が５Ｖである場合、キャパシタ３４の両端にかかる電圧は４.５Ｖ〜５.５Ｖの範囲を有することができる。
【０１３２】
具体的に説明すれば、以下のようである
【０１３３】
動作１：整流部３３０の出力電圧Ｖ１が充電最適電圧より高い過電圧である場合、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２も整流部３３０の出力電圧Ｖ１となり、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２が基準電圧より高くなるので、比較部３６によりローレベル信号が出力され、図９ａに示したように制御部の制御によってスイッチ３２がターンオフされる。これによって、整流部３３０の出力電圧Ｖ１がキャパシタ３４に供給されなくなる。スイッチ３２により整流部３３０の出力電圧Ｖ１がキャパシタ３４に充電されないが、キャパシタ３４の充電電圧Ｖ２は負荷端４００に持続的に供給されるので、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２が減少することになる。
【０１３４】
動作２：キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２が持続的に減少して基準電圧より低くなる場合、図９ｂに示したように比較部３６及び制御部の制御によってスイッチ３２がターンオンされ、整流部３３０の出力電圧Ｖ１がキャパシタ３４に供給される。これによって、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２が再び増加することになり、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２は充電電圧として負荷端４００に供給される。
【０１３５】
動作３：キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２が持続的に増加して基準電圧より高くなる場合、図９ａに示したように比較部３６及び制御部の制御によってスイッチ３２がターンオフされ、整流部３３０の出力電圧Ｖ１がキャパシタ３４に供給されなくなる。以前キャパシタ３４に充電された電圧Ｖ２が負荷端４００に持続的に供給されるので、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２が減少することになる。
【０１３６】
図１０ｂに示すように、整流部３３０から充電電圧または基準電圧より大きい過電圧の出力電圧が持続的に出力される場合、以上の動作１〜動作３の過程が持続的に繰り返されることで、過電圧による負荷端４００の損傷が防止される。また、過電圧が基準電圧に近接した充電電圧に変形され負荷端４００に持続的に供給されることで、負荷端４００の充電効率が向上し、充電時間も短縮される。
【０１３７】
一方、図１１に示すように、無線電力受信装置において基準電圧より高い過電圧と基準電圧より低い電圧が交互に受信される場合にも、与えられた区間の間持続的に負荷端４００が充電される。
【０１３８】
例えば、第１区間の間無線電力受信装置において受信された無線電力が基準電圧より低い電圧である場合、充電制御モジュール３０のスイッチ３２が常にターンオンされることで、基準電圧より低い電圧が負荷端４００に供給される。従って、負荷端４００の充電が可能となる。
【０１３９】
例えば、第２区間の間無線電力受信装置において受信された無線電力が基準電圧より低い電圧から基準電圧より高い過電圧に変更された場合、充電制御モジュール３０のスイッチ３２がキャパシタ３４の両端にかかる電圧と基準電圧の大小によって交互にターンオン及びターンオフされ、過電圧がキャパシタ３４にて基準電圧に近接した充電電圧に変形され、このような充電電圧が負荷端４００に供給される。従って、負荷端４００の充電が可能となる。
【０１４０】
例えば、第３区間の間無線電力受信装置において受信された無線電力が基準電圧より高い過電圧から基準電圧より低い電圧に変更された場合、充電制御モジュール３０のスイッチ３２は常にターンオンされることで、基準電圧より低い電圧が負荷端４００に供給される。従って、負荷端４００の充電が可能となる。
【０１４１】
例えば、第４区間の間無線電力受信装置において受信された無線電力が基準電圧より低い電圧から基準電圧より高い電圧に変更された場合、充電制御モジュール３０のスイッチ３２がキャパシタ３４の両端にかかる電圧と基準電圧の大小によって交互にターンオン及びターンオフされ、過電圧がキャパシタ３４にて基準電圧に近接した充電電圧に変形され、このような充電電圧が負荷端４００に供給される。従って、負荷端４００の充電が可能となる。
【０１４２】
従って、間欠的に基準電圧より高い過電圧が無線電力受信装置に受信されても、このような過電圧によって負荷端４００が損傷することなく持続的に負荷端４００が充電され、負荷端４００の充電効率が向上し、充電時間が短縮される。
【０１４３】
一方、無線電力送信装置２００は、電力調整部３、送信コイル５、情報検出部７及び制御部９を含むことができる。
【０１４４】
送信コイル５は、電力ソース１００から提供された電力を、電磁気誘導方式または共振周波数方式を利用して無線電力受信装置３００の受信コイル１１に伝送することができる。
【０１４５】
受信コイル１１の電流及び磁場の変化に応じて送信コイル５の電流及び磁場も変化することになる。
【０１４６】
情報検出部７は、送信コイル５の電流の変化を感知することができる。図１２に示すように、情報検出部７は、電流検出素子２１、電流感知部２３、比較部２５及びＡＤＣ２７を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【０１４７】
電流検出素子２１は送信コイル５と連結され、送信コイル５の電流が流れるようにすることができる。電流検出素子２１の一側は送信コイル５と連結され、電流検出素子２１の他側はグラウンド接地されるが、これに限定されるものではない。
【０１４８】
電流検出素子２１は抵抗素子からなることができるが、これに限定されるものではない。
【０１４９】
電流検出素子２１に流れる電流Ｉｄは、図１３ａに示したように鋸歯状のリップル(ripple)信号を含むことができる。このようなリップル信号は、上述したように無線電力受信装置３００の制御部１９から提供されたパルス幅変調信号による変調部１３のスイッチ３２１４のスイッチング制御によって、受信コイル１１の電流変化に起因したものと考えられる。例えば、リップル信号において、各鋸歯の上部領域はパルス幅変調信号のハイレベルに対応し、各鋸歯の歯間領域がパルス幅変調信号のローレベルに対応するが、これに限定されるものではない。
【０１５０】
即ち、無線電力受信装置３００の制御部１９で生成されたパルス幅変調信号による変調部１３のスイッチ３２１４によるスイッチング制御によって、受信コイル１１の電流変化に応じて無線電力送信装置２００の送信コイル５の電流が増加と減少が繰り返される鋸歯状を有することができる。このとき、各鋸歯のサイズが異なるが、このようなサイズは、無線電力受信装置３００の制御部１９のパルス幅変調信号のパルス幅またはデューティ比に対応することができる。
【０１５１】
電流感知部２３は、電流検出素子２１に流れる電流信号Ｉｄを感知することができる。
【０１５２】
電流感知部２３は、第１及び第２入力端が電流検出素子２１の第１及び第２ノードに連結される。従って、電流感知部２３は、第１及び第２入力端の間に配置される電流検出素子２１に流れる電流信号Ｉｄを感知して、図１３ｂに示したように第１電圧信号に変換させることができる。
【０１５３】
第１電圧信号は、電流信号と類似形状を有することができる。即ち、第１電圧信号も鋸歯状のリップル信号を含むことができる。
【０１５４】
比較部２５は第１及び第２入力端を有し、第１入力端は電流感知部２３の出力端と連結され、第２入力端は基準電圧入力ラインに連結される。
【０１５５】
基準電圧Vref信号が第２入力端を介して比較部２５に入力される。基準電圧Vrefは、直流電圧信号である。電流感知部２３の出力信号、即ち第１電圧信号が第１入力端を介して比較部２５に入力される。
【０１５６】
比較部２５は、電流感知部２３からの第１電圧信号と基準電圧信号を基に、図１３ｃに示したように矩形波の多数のパルスを含む第２電圧信号を生成することができる。
【０１５７】
基準電圧信号Vrefは、第１電圧信号の鋸歯の最上点と最低点の間で決定される。
【０１５８】
比較部２５は、第１電圧信号のうちの基準電圧信号より大きい部分をハイレベルに処理し、基準電圧信号より小さい部分はローレベルに処理することができる。これによって、基準電圧信号より大きいハイレベルと基準電圧信号より小さいローレベルを含む第２電圧信号が生成される。ハイレベルとローレベルが一周期として定義され、ハイレベルがパルスとして定義される。
【０１５９】
比較部２５から出力された第２電圧信号における各パルス幅は同一または異なる。例えば、各パルス幅は、漸増または漸減または相互同一である。
【０１６０】
比較部２５から出力された第２電圧信号はＡＤＣ２７に提供される。
【０１６１】
ＡＤＣ(アナログ−デジタルコンバータ)２７は、比較部２５から出力された第２電圧信号をデジタル電圧信号に変換することができる。このように変換されたデジタル電圧信号が制御部９に提供される。
【０１６２】
以上のように、別途の通信モジュールを備えることなく、単に受信コイル１１と送信コイル５の電流変化のみを利用して通信することをインバンド通信であると称することができる。
【０１６３】
窮極的に、情報検出部７は、無線電力受信装置３００で要請した情報(以下、要請情報という)を制御部９に提供することができる。
【０１６４】
制御部９は、無線電力送信装置２００を全般的に制御できる。また、制御部９は、情報検出部７から提供された要請情報を基に、無線電力受信装置３００の要請事項を把握することができる。即ち、制御部９は、情報検出部７、具体的にＡＤＣ２７から提供されたデジタル電圧信号を基に、負荷端４００の状態及び無線電力受信装置３００の要請事項を把握することができる。
【０１６５】
例えば、第２電圧信号のパルス幅が漸増する場合、制御部９は負荷端４００に供給される電力が不足することを把握すると共に、無線電力受信装置３００から電力を増加させることを要請したことを把握することができる。
【０１６６】
制御部９は、情報検出部７から把握された無線電力受信装置３００の要請事項を基に、電力調整部３を制御して無線電力受信装置３００に送信する電力を調節することができる。
【０１６７】
例えば、無線電力受信装置３００から電力を増加させることを要請した場合、制御部９は、電力調整部３を制御して電力ソース１００から提供された電力を増加させることができる。このように増加した電力が送信コイル５に提供され、送信コイル５で増加された電力が電磁気誘導方式や共振周波数方式によって無線電力受信装置３００に送信される。無線電力受信装置３００の受信コイル１１は、増加された電力を受信して整流部３３０を経て負荷端４００に提供することができる。
【０１６８】
例えば、無線電力受信装置３００から電力を減少させることを要請した場合、制御部９は、電力調整部３を制御して電力ソース１００から提供された電力を減少させることができる。このように減少した電力が送信コイル５に提供され、送信コイル５で減少された電力が電磁気誘導方式や共振周波数方式によって無線電力受信装置３００に送信される。無線電力受信装置３００の受信コイル１１は、減少された電力を受信して整流部３３０を経て負荷端４００に提供することができる。
【０１６９】
第１実施例では、電力調整部３が電力ソース１００と送信コイル５との間に配置されているが、これに限定されるものではない。即ち、電力調整部３は、電力ソース１００に含まれることができる。このような場合、制御部９の制御によって電力ソース１００の電力が調整され、送信コイル５に提供される。
【０１７０】
図１４は、第２実施例に係る無線電力伝送システムを示したブロック図である。第２実施例は、第１実施例の比較部３６と充電制御部３８が省略されたことを除いては、第１実施例と類似している。
【０１７１】
図１４に示すように、第２実施例に係る無線電力伝送システムは、電力ソース１００、無線電力送信装置２００、無線電力受信装置３００及び負荷端４００を含むことができる。
【０１７２】
無線電力送信装置２００は、電力調整部３、送信コイル５、情報検出部７及び制御部９を含むことができる。無線電力送信装置２００の構成要素は、すでに詳しく上述されているので具体的な説明は省略するが、これらの構成要素は第１実施例から容易に理解できる。
【０１７３】
無線電力受信装置３００は、受信コイル１１、変調部１３、整流部３３０、信号検出部１７、制御部１９及び充電制御モジュール４０を含むことができる。充電制御モジュール４０は、スイッチ３２とキャパシタ３４を含むことができる。無線電力受信装置３００の構成要素は、すでに詳しく上述されているので具体的な説明は省略するが、これらの構成要素は第１実施例から容易に理解できる。
【０１７４】
第２実施例では、第１実施例の比較部３６と充電制御部３８の役割を制御部１９が担当することになる。
【０１７５】
制御部１９は、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２を予め設定された基準電圧Vrefと比較し、その大小によってスイッチ３２のターンオンまたはターンオフを制御できる。
【０１７６】
図示されないが、キャパシタ３４と負荷端４００との間に信号検出部が配置され、この信号検出部からキャパシタ３４の両端にかかる電圧が検出され制御部に提供される。
【０１７７】
または、信号検出部なしに、キャパシタ３４の両端にかかる電圧が直接制御部に提供され、制御部にてキャパシタ３４の両端にかかる電圧を必要に応じて信号処理し、基準電圧と比較することもできる。
【０１７８】
例えば、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２が基準電圧より高い場合、制御部から生成されたローレベルの制御信号によってスイッチ３２がターンオフされ、整流部３３０の出力電圧Ｖ１がキャパシタ３４に供給されなくなる。このような場合にも、キャパシタ３４に以前充電された電圧Ｖ２がある場合、このような充電電圧Ｖ２が負荷端４００に供給される。
【０１７９】
例えば、キャパシタ３４の両端にかかる電圧Ｖ２が基準電圧より低い場合、制御部から生成されたハイレベルの制御信号によってスイッチ３２がターンオンされ、整流部３３０の出力電圧Ｖ１がキャパシタ３４に供給されて充電されると共に、負荷端４００に供給される。
【０１８０】
図１５は、図５及び図１４の第１及び第２実施例で無線電力送信装置における電力伝送制御方法を説明するフローチャートである。
【０１８１】
図５、図６、図１２、図１４及び図１５に示すように、まず無線電力送信装置２００にて無線電力受信装置３００が無線電力を受信できる位置にあるかを把握することができる(Ｓ５０１)。無線電力送信装置２００にて無線電力受信装置３００を感知できるように、比較的低い無線電力を送信することができる。このときの無線電力は、実際に負荷端４００への充電に用いられる無線電力よりはるかに低いものとして、無線電力受信装置３００さえ感知できれば充分である。
【０１８２】
例えば、無線電力受信装置３００が無線電力送信装置２００に近接すると、無線電力受信装置３００が無線電力受信装置２００から送信した無線電力を受信することになる。無線電力の送信が無線電力送信装置２００と無線電力受信装置２００の間の電磁気誘導方式や共振周波数方式によってなされるので、無線電力受信装置３００が無線電力を受信することで、無線電力送信装置２００の送信コイル５に流れる電流が可変する。従って、このように可変された電流を検出することで、無線電力送信装置２００は無線電力受信装置３００に近くに存在するのかを感知することができる。以上の説明は一実施例に過ぎず、他の方法によって無線電力受信装置３００の存在を感知することもできる。
【０１８３】
無線電力受信装置３００が感知された後、無線電力受信装置３００から送信した情報があるのかを検出することができる(Ｓ５０３)。このような情報検出については、図１２で既に説明されているのでその詳細な説明は省略する。
【０１８４】
情報が検出されない場合、検出限界以下であるのか(Ｓ５０５)と５回以上情報が検出されないのか(Ｓ５０７)を判断することができる。
【０１８５】
検出限界以下または５回以上情報が検出されない場合、Ｓ５０１ステップに移動して無線電力受信装置３００を感知する動作を行うことができる。このような場合は、無線電力受信装置３００が無線電力の受信能力範囲をはずれたと解釈することができる。
【０１８６】
無線電力送信装置２００の制御部９で検出された情報を分析して、無線電力受信装置３００で無線電力増加を要請しているのかを把握することができる(Ｓ ５１１)。
【０１８７】
無線電力受信装置３００から無線電力増加を要請していると判断される場合、制御部９は電力調整部３を制御して無線電力を増加させることができる(Ｓ ５１３)。このように増加された無線電力は送信コイル５を介して伝送される。
【０１８８】
例えば、無線電力受信装置３００から無線電力減少を要請していると判断される場合(Ｓ５１５)、制御部９は電力調整部３を制御して無線電力を減少させることができる(Ｓ ５１７)。
【０１８９】
例えば、無線電力受信装置３００から無線電力維持を要請していると判断される場合(Ｓ５２１)、制御部９は現在電力調整部３で調整された無線電力を加減させることなく、そのまま維持させることができる(Ｓ５２３)。
【０１９０】
図１６は、図５及び図１４の第１及び第２実施例で無線電力受信装置における電力伝送制御方法を説明するフローチャートである。
【０１９１】
図５、図６、図１２、図１４及び図１５に示すように、無線電力受信装置３００の信号検出部１７にて整流部３３０から信号を検出することができる(Ｓ６０１)。信号検出方法については、図６で既に説明されているのでその詳細な説明は省略する。
【０１９２】
制御部１９は、信号検出部１７にて検出された信号を第１基準電圧と第２基準電圧と比較することができる。即ち、検出信号が第１基準電圧より低いのかを判断することができる(Ｓ６０３)。
【０１９３】
例えば、検出信号が第１基準電圧より低い場合、制御部１９は、無線電力増加を要請するためにパルス幅変調信号を生成して変調部１３を変調し、受信コイル１１を介して無線電力送信装置２００に送ることができる(Ｓ６０５)。
検出信号が第２基準電圧より高いのかを判断し(Ｓ６０７)、検出信号が第２基準電圧より高い場合、制御部１９は無線電力減少を要請するためにパルス幅変調信号を生成して変調部１３を変調し、受信コイル１１を介して無線電力送信装置２００に送ることができる(Ｓ６０９)。
【０１９４】
検出信号が第１基準電圧と第２基準電圧との間にあると判断される場合、無線電力維持を要請するためにパルス幅変調信号を生成して変調部１３を変調し、受信コイル１１を介して無線電力送信装置２００に送ることができる(Ｓ６１１)。
【０１９５】
制御部１９は、一定時間が経過したのかを判断し(６１３)、一定時間が経過した場合、再び信号検出を行うように信号検出部１７を制御することができる。第１及び第２実施例は、インバンド通信方式で無線電力送信装置２００の送信コイル５と無線電力受信装置３００の受信コイル１１を利用してデータを送受信することができる。このようなインバンド通信方式は、無線電力伝送動作を妨害する恐れがある。従って、できるだけこのような妨害を最小化するために、一定時間の間だけでもインバンド通信方式を利用したデータ送受信を行わないことで、円滑な無線電力伝送が行われるようにし、これは負荷端４００の充電効率の向上につながることになる。
【０１９６】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上記特定の実施例に限定されものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者によって多様に変形して実施可能であることは勿論であり、このような変形も本発明の範囲に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１９７】
３  電力調整部
５  送信コイル
７  情報検出部
９、１９  制御部
１１  受信コイル
１３  変調部
１４  スイッチ
１７  信号検出部
２１  抵抗素子
２３  電流感知部
２５  比較部
２７  ＡＤＣ
３０、４０  充電制御モジュール
３２  スイッチ
３４  キャパシタ
３６  比較部
３８  充電制御部
１００  電力ソース
２００  無線電力送信装置
２１０：送信誘導コイル
２２０：送信共振コイル
３００：無線電力受信装置
３１０：受信共振コイル
３２０：受信誘導コイル
３３０：整流部
４００：負荷端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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