为多个无线功率接收器分配无线充电功率的方法与流程

文档序号:13697061阅读:168来源:国知局
技术领域本发明的实施方式涉及无线充电,并且更具体地,涉及一种用于在无线充电网络中向多个无线功率接收器分配无线充电功率的方法。

背景技术:
近来,无线充电技术或非接触充电技术已经被开发并且已经被广泛地用在各种电子装置中。无线充电技术是例如可以通过将移动电话简单地放置在充电垫上而无需连接至单独的充电连接器来自动地对移动电话的电池充电的使用无线功率发送和接收的系统。无线充电技术能够通过以无线方式对电子产品充电来增强防水功能,并且能够改进电子设备的便携性,因为有线充电器是不必要的。其中,通过使用谐振方法充电被执行如下。当需要充电的无线功率接收器(例如,移动终端)被定位在发送无线功率的无线功率发送器(例如,充电垫)上时,该无线功率发送器可以对该无线功率接收器充电。在多个无线功率接收器被放置在单个无线功率发送器的充电区域中的情况下,可能在相应的无线功率接收器所需的功率与发送功率之间存在差异,所以需要相应的无线功率接收器被高效地充电。

技术实现要素:
技术问题如上所述,由无线功率接收器所需要的功率可以与能够从无线功率发送器发送的功率不同。然而,无线功率接收器当前是在没有单独设定的情况下根据无线功率发送器的供电能力来充电的。然而,充电效率可以根据各种充电条件(诸如无线功率接收器的特征、硬件设计、无线功率接收器与无线功率发送器之间的距离或充电位置)而变化。此外,在向多个无线功率接收器发送功率的情况下,有必要为了更高效的功率发送而调节并发送功率。技术方案因此,本发明的实施方式提供了一种用于向多个无线功率接收器高效地分配无线充电功率的方法。根据本发明的实施方式的在无线功率发送器中向多个无线功率接收器分配无线充电功率的方法可以包括:向第一无线功率接收器发送功率以然后对该第一无线功率接收器充电;接收第二无线功率接收器的需求功率信息;基于该需求功率信息来确定针对第一无线功率接收器和第二无线功率接收器的功率再分配;以及分别向第一无线功率接收器和第二无线功率接收器发送根据功率再分配的功率。根据本发明的实施方式的用于向多个无线功率接收器分配无线充电功率的无线功率发送器可以包括:充电单元,其向第一无线功率接收器发送功率以然后对该第一无线功率接收器充电;通信单元,其接收第二无线功率接收器的需求功率信息;以及控制器,其控制充电单元以基于该需求功率信息来确定针对第一无线功率接收器和第二无线功率接收器的功率再分配,并且分别向第一无线功率接收器和第二无线功率接收器发送根据功率再分配的功率。有益效果根据本发明的实施方式,可以考虑到多个无线功率接收器和无线功率发送器的状态来确定针对每个无线功率接收器的功率分配的量,使得能够高效地发送功率。附图说明图1是例示了无线充电系统的总体操作的概念图。图2是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的框图。图3是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的详细框图。图4是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的操作的流程图。图5是例示了根据本发明的另一实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的操作的流程图。图6是示出了由无线功率发送器根据时间轴所施加的功率的量的图。图7是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器的控制方法的流程图。图8是示出了根据图7的实施方式的由无线功率发送器根据时间轴所施加的功率的量的图。图9是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器的控制方法的流程图。图10是示出了根据图9的实施方式的由无线功率发送器根据时间轴所施加的功率的量的图。图11是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的框图。图12是示出了根据本发明的第一实施方式的用于多个无线功率接收器的功率分配方法的视图。图13是示出了根据本发明的第二实施方式的用于多个无线功率接收器的功率分配方法的视图。图14是示出了根据本发明的第三实施方式的用于多个无线功率接收器的功率分配方法的视图。具体实施方式在下文中,将参考附图更详细地描述本发明的优选实施方式。应该注意,附图的相同组件在任何地方由相同的附图标记来标明。在本发明的以下描述中,并入在本文中的已知功能和配置的详细描述在它使本发明的主题变得相当不清楚时将被省略。本发明的实施方式可以提供用于通过根据多个无线功率接收器中的需求功率信息来分配无线功率接收器的功率以适合于相应的无线功率接收器而向多个无线功率接收器有效地发送功率的方法。根据无线充电标准,在谐振型的无线充电中,无线功率发送器(功率发送单元;PTU)通过通信连接至无线功率接收器(功率接收单元;PRU),并且此后,PRU和PTU通过静态信号来交换它们的静态参数,以便从而将它自己的状态发送至另一方。在本发明的实施方式中,多个PRU可以向PTU发送限制功率信息,然后PTU可以将充电功率更有效地分配给每个PRU。这时,例如,PRU动态信号可以被用来将限制功率信息从PRU发送至PTU,但是本发明不限于此,并且新近定义的其它信号或预定义的其它信号可以被用来发送该限制功率信息。首先,将参考图1至图11描述能够应用于本发明的实施方式的无线充电系统的构思。图1是例示了无线充电系统的总体操作的概念图。如图1中所示,无线充电系统包括无线功率发送器100以及一个或多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n。无线功率发送器100可以将功率1-1、1-2或1-n以无线方式发送至一个或多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n。更具体地,无线功率发送器100可以仅将功率1-1、1-2或1-n以无线方式发送至已经通过预定验证处理被验证了的无线功率接收器。无线功率发送器100可以与无线功率接收器110-1、110-2和110-n形成电连接。例如,无线功率发送器100可以将形式为电磁波的无线功率发送至无线功率接收器110-1、110-2和110-n。此外,无线功率发送器100可以执行与无线功率接收器110-1、110-2和110-n的双向通信。这里,无线功率发送器100以及无线功率接收器110-1、110-2和110-n可以处理或者发送/接收由预定帧组成的分组2-1、2-2和2-n。将稍后更详细地描述前述帧。无线功率接收器可以具体地由移动通信终端、PDA、PMP或智能电话来实现。无线功率发送器100可以以无线方式向多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n提供功率。例如,无线功率发送器100可以通过谐振方法以无线方式向多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n发送功率。在无线功率发送器100采用谐振方法的情况下,无线功率发送器100与所述多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个之间的距离优选地可以等于或者小于30m。另外,在无线功率发送器100采用电磁感应方法的情况下,供电装置100与所述多个无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个之间的距离优选地可以等于或者小于10cm。无线功率接收器110-1、110-2和110-n可以从无线功率发送器100接收无线功率以便从而对电池充电。另外,无线功率接收器110-1、110-2和110-n可以向无线功率发送器100发送请求无线功率发送的信号、无线功率接收所需的信息、无线功率接收器的状态信息或无线功率发送器100的控制信息。将稍后更详细地描述关于发送信号的信息。另外,无线功率接收器110-1、110-2和110-n可以向无线功率发送器100发送指示每个无线功率接收器的充电状态的消息。无线功率发送器100可以包括诸如显示器的显示装置,以便从而基于从无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个接收到的消息来显示无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个的状态。此外,无线功率发送器100可以显示所估计的完成无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个的充电的剩余时间。无线功率发送器100可以向无线功率接收器110-1、110-2和110-n中的每一个发送用于禁用无线充电功能的控制信号。已经从无线功率发送器100接收到禁用无线充电功能的控制信号的无线功率接收器可以禁用该无线充电功能。图2是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的框图。如图2中所示,无线功率发送器200可以包括功率发送单元211、控制器212和通信单元213。另外,无线功率接收器250可以包括功率接收单元251、控制器252和通信单元253。功率发送单元211可以提供由无线功率发送器200所需要的功率,并且可以将该功率以无线方式提供给无线功率接收器250。这里,功率发送单元211可以以交流电波的形式供应功率,或者可以以通过逆变器而被转换成交流电波以然后被以交流电波的形式供应的直流电波的形式供应功率。功率发送单元211可以以内置电池的形式来实现,或者可以以功率接收接口的形式来实现,以便从而从外面接收功率并且以便从而将该功率供应给其它组件。本领域的技术人员可以理解,功率发送单元211不受限制,并且可以将能够按照交流电波形提供功率的任何装置用作功率发送单元211。此外,功率发送单元211可以给无线功率接收器250提供形式为电磁波的交流电波。功率发送单元211还可以包括谐振电路,进而,它可以发送或者接收预定电磁波。如果功率发送单元211由谐振电路来实现,则该谐振电路的环形线圈的电感(L)可以是可变的。此外,本领域的技术人员可以理解,功率发送单元211不受限制,并且可以将能够发送和接收电磁波的任何装置用作功率发送单元211。控制器212可以控制无线功率发送器200的总体操作。控制器212可以通过使用从存储单元(未示出)读取以用于控制的算法、程序或应用来控制无线功率发送器200的总体操作。可以以CPU、微处理器或微计算机的形式来实现控制器212。将稍后更详细地描述控制器212的详细操作。通信单元213可以以预定方式来执行与无线功率接收器250的通信。通信单元213可以通过使用NFC(近场通信)、Zigbee通信、红外通信、可见光通信、蓝牙通信或BLE(低功耗蓝牙)的方案来执行与无线功率接收器250的通信单元253的通信。通信单元213也可以使用CSMA/CA算法。此外,前述通信方案仅仅是示例性的,并且本发明的实施方式的范围不限于由通信单元213所执行的特定通信方案。此外,通信单元213可以发送关于无线功率发送器200的信息的信号。这里,通信单元213可以单播、多播或者广播信号。另外,通信单元213可以从无线功率接收器250接收功率信息。这里,功率信息可以包含以下项中的至少一个:无线功率接收器250的能力、电池百分比、发生充电的次数、使用的量、电池容量或电池比。另外,通信单元213可以发送用于控制无线功率接收器250的充电功能的充电功能控制信号。该充电功能控制信号可以控制特定无线功率接收器250的无线功率接收单元251以启用或者禁用充电功能。可选地,如将稍后更详细地描述的,功率信息可以包含诸如有线充电端子的引入、从SA模式变成NSA模式的切换以及错误情形的释放的信息。通信单元213可以从另一无线功率发送器(未示出)以及从无线功率接收器250接收信号。例如,通信单元213可以从另一无线功率发送器接收通知信号。此外,尽管在图2中功率发送单元211和通信单元213被例示为不同的硬件元件使得无线功率发送器200执行带外型的通信,然而这仅是示例。在本发明中,功率发送单元211和通信单元213可以作为单个硬件元件被实现,使得无线功率发送器200可以执行带内型的通信。无线功率发送器200和无线功率接收器250可以发送和接收各种信号,进而,可以执行无线功率接收器250在由无线功率发送器200所管理的无线功率网络中的注册以及通过无线功率的发送和接收的充电操作。将稍后更详细地描述以上操作。图3是根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的详细框图。如图3中所示,无线功率发送器200可以包括功率发送单元211、控制器和通信单元212及213、驱动单元214、放大单元215以及匹配单元216。无线功率接收器250可以包括功率接收单元251、控制器和通信单元252及253、整流单元254、DC/DC变换器255、开关单元256以及负载单元257。驱动单元214可以输出预定电压值的直流功率。从驱动单元214输出的直流功率的电压值可以由控制器和通信单元212及213来控制。可以将从驱动单元214输出的直流电输出至放大单元215。放大单元215可以以预定增益(gain)对直流电进行放大。另外,放大单元可以基于从控制器和通信单元212及213输入的信号来将直流功率转换成交流电。据此,放大单元215可以输出交流功率。匹配单元216可以执行阻抗匹配。例如,通过调节从匹配单元216看到的阻抗,可以输出高效功率或高功率。匹配单元216可以基于控制器和通信单元212及213的控制来调节阻抗。匹配单元216可以包括线圈或电容器中的至少一种。控制器和通信单元212及213可以利用线圈或电容器中的至少一种来控制连接状态以便从而执行阻抗匹配。功率发送单元211可以将所输入的交流功率发送至功率接收单元251。功率发送单元211和功率接收单元251可以被实现成为具有相同的谐振频率的谐振电路。例如,谐振频率可以被确定为6.78MHz。此外,控制器和通信单元212及213可以与无线功率接收器250的控制器和通信单元252及253进行通信,并且例如,它们可以在2.4GHz的双侧频率(bilateralfrequency)下执行通信(WiFi、ZigBee或BT/BLE)。此外,功率接收单元251可以接收充电功率。整流单元254可以将由功率接收单元251所接收到的无线功率整流成直流形式,并且例如,可以以桥式整流二极管(bridgediode)的形式来实现。DC/DC变换器255可以将经整流的功率转换成预定增益的功率。例如,DC/DC变换器255可以转换经整流的功率,使得输出端子的电压是5V。此外,可以预先配置能够被施加到DC/DC变换器255的前置端子(frontterminal)的电压的最小值和最大值。开关单元256可以连接DC/DC变换器255和负载单元257。开关单元256可以根据控制器252的控制来维持接通/断开状态。当开关单元256处于接通状态时,负载单元257可以存储从DC/DC变换器255所输入的经转换的功率。图4是例示了根据本发明的实施方式的无线功率发送器和无线功率接收器的操作的流程图。如图4中所示,无线功率发送器400可以被施加有电力(S401)。当电力被施加时,无线功率发送器400可以配置环境(S402)。无线功率发送器400可以进入省电模式(S403)。在省电模式下,无线功率发送器400可以在每个循环中施加用于检测的异构功率信标(heterogeneouspowerbeacon),将在图6中对此进行更详细的描述。例如,如图4中所示,无线功率发送器400可以施加用于检测的功率信标404和405,并且用于检测的功率信标404和405的功率值可以彼此不同。用于检测的功率信标404和405中的一些或全部可以具有用于驱动无线功率接收器450的通信单元的功率的量。例如,无线功率接收器450可以通过用于检测的功率信标404和405中的一些或全部来驱动通信单元,以便从而与无线功率发送器400进行通信。这时,这种状态可以被称为空状态。无线功率发送器400可以通过无线功率接收器450的布置来检测负载变化。无线功率发送器400可以进入低功率模式(S408)。还将参考图6更详细地描述低功率模式。此外,无线功率接收器450可以基于从无线功率发送器400接收到的功率来驱动通信单元(S409)。无线功率接收器450可以向无线功率发送器400发送无线功率发送器搜索信号(PTU搜索)(S410)。无线功率接收器450可以基于BLE通过使用通告信号来发送该无线功率发送器搜索信号。无线功率接收器450可以周期性地发送无线功率发送器搜索信号,并且可以发送该无线功率发送器搜索信号直到从无线功率发送器400接收到响应信号为止或者直到预定时间段期满为止。当从无线功率接收器450接收到无线功率发送器搜索信号时,无线功率发送器400可以发送响应信号(PRU响应)(S411)。这里,响应信号可以在无线功率发送器400与无线功率接收器450之间形成连接。无线功率接收器450可以发送PRU静态信号(S412)。这里,PRU静态信号可以是指示无线功率接收器450的状态的信号。此外,PRU静态信号可以具有如表1中所示的数据结构。[表1]因此,无线功率发送器400可以向无线功率接收器发送包含如表1中所示的数据字段的PTU静态信号(S413)。由无线功率发送器400所发送的PTU静态信号可以是指示无线功率发送器400的能力的信号。当无线功率发送器400和无线功率接收器450发送并接收PRU静态信号和PTU静态信号时,无线功率接收器450可以周期性地发送PRU动态信号(S414和S415)。PRU动态信号可以包含关于在无线功率接收器450中测量到的一个或多个参数的信息。例如,PRU动态信号可以包含无线功率接收器450的整流单元的后端的电压信息。无线功率接收器450的状态可以被叫做引导状态(S407)。这时,根据本发明的各种实施方式,根据情形而被重新调节的电压值可以被包含在PRU静态信号中以然后被发送,使得能够通过PRU静态信号来重新调节最初配置的电压值以符合该情形。此外,无线功率发送器400可以进入功率发送模式(S416),并且无线功率发送器400可以发送作为命令信号的PRU控制信号,以允许无线功率接收器450执行充电(S417)。在功率发送模式下,无线功率发送器400可以发送充电功率。由无线功率发送器400所发送的PRU控制信号可以包含许可信息和用于启用/禁用无线功率接收器450的充电的信息。可以在无线功率发送器400将改变无线功率接收器450的状态时或者在预定循环中(例如,在250ms的循环中)发送PRU控制信号。无线功率接收器450可以根据PRU控制信号来改变配置,并且可以发送PRU动态信号以用于报告无线功率接收器450的状态(S418和S419)。由无线功率接收器450所发送的PRU动态信号可以包含无线功率接收器的电压信息、电流信息或状态和温度信息中的至少一条。这时,无线功率接收器450的状态可以被称为接通状态。此外,PRU动态信号可以具有如表2中所示的数据结构。[表2]如表2中所示的PRU动态信号可以包含以下项中的至少一个:可选字段信息;无线功率接收器的整流单元的后端的电压信息;无线功率接收器的整流单元的后端的电流信息;无线功率接收器的DC/DC变换器的后端的电压信息;无线功率接收器的DC/DC变换器的后端的电流信息;温度信息;无线功率接收器的整流单元的后端的最小电压值信息(VRECT_MIN_DYN);无线功率接收器的整流单元的后端的最佳电压值信息(VRECT_SET_DYN);无线功率接收器的整流单元的后端的最大电压值信息(VRECT_HIGH_DYN);或警报信息(PRU警报)。因此,如上所述,根据情形所确定的一个或多个配置的电压值{例如,无线功率接收器的整流单元的后端的最小电压值信息(VRECT_MIN_DYN)、无线功率接收器的整流单元的后端的最佳电压值信息(VRECT_SET_DYN)或无线功率接收器的整流单元的后端的最大电压值信息(VRECT_HIGH_DYN)
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