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KR-102961969-B1 - WIRELESS CHARGING SYSTEM

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Abstract

무선 충전 시스템이 제공된다. 상기 무선 충전 시스템은 무선 전력 공급 플랫폼, 제1 디바이스 및 제2 디바이스를 포함한다. 상기 무선 전력 공급 플랫폼은 무선 공급 전력을 제공한다. 상기 제1 디바이스는 제1 전력 수신 회로, 제1 전력 스위치 및 제1 제어 회로를 포함한다. 상기 제2 디바이스는 제2 전력 수신 회로, 제2 전력 스위치 및 제2 제어 회로를 포함한다. 상기 제2 제어 회로는 상기 제1 전력 스위치 및 제2 전력 스위치의 조정된 스위칭 상태를 판별하기 위해 제1 제어 회로와 통신한다. 상기 협응된 스위칭 상태는 상기 무선 공급 전력에 따라 상기 제1 전력 수신 회로에 의해 생성된 제1 출력 전압 값 그리고 상기 무선 공급 전력에 따라 상기 제2 전력 수신 회로에 의해 생성된 제2 출력 전압 값을 결정한다.

Inventors

  • 수 시우-시엔
  • 리 충-시운
  • 쳉 윈-치

Assignees

  • 아푸 이파워 씨오., 엘티디.

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240508
Priority Date
20230509

Claims (13)

  1. 무선 충전 시스템으로서, 상기 무선 충전 시스템은: 무선 공급 전력을 제공하도록 구성된 무선 전력 공급 플랫폼; 제1 디바이스로서, 상기 제1 디바이스는: 루프를 포함하는 제1 전력 수신 회로; 상기 제1 전력 수신 회로에 결합된 제1 전력 스위치; 그리고 상기 제1 전력 스위치에 결합된 제1 제어 회로를 포함하는, 제1 디바이스; 그리고 제2 디바이스를 포함하며, 상기 제2 디바이스는: 제2 전력 수신 회로; 상기 제2 전력 수신 회로에 연결된 제2 전력 스위치; 그리고 상기 제2 전력 스위치에 결합되고, 상기 제1 전력 스위치와 상기 제2 전력 스위치의 협응된 스위칭 상태를 판별하기 위해 상기 제1 제어 회로와 통신하도록 구성된 제2 제어 회로를 포함하며, 상기 협응된 스위칭 상태는 상기 무선 공급 전력에 따라 상기 제1 전력 수신 회로에 의해 생성된 제1 출력 전압 값 그리고 상기 무선 공급 전력에 따라 상기 제2 전력 수신 회로에 의해 생성된 제2 출력 전압 값을 결정하며, 그리고 필드에서, 상기 제1 전력 스위치가 켜질 때에, 상기 루프는 릴레이 공진 루프로서 사용되며 유도 결합을 통해 상기 필드에서 상기 제2 디바이스로 유도 전력을 전달하는, 무선 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 무선 전원 공급 플랫폼은 현장에 무선 공급 전력을 제공하며, 그리고 상기 제1 디바이스와 제2 디바이스가 현장에 진입할 때, 상기 제2 제어 회로는 상기 제1 제어 회로와 통신하는, 무선 충전 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 출력 전압 값은 상기 무선 공급 전력에 따라 단위 시간 간격 동안 상기 제1 전력 수신 회로에서 생성된 평균 전압 값이며, 그리고 상기 제2 출력 전압 값은 상기 무선 공급 전력에 따라 단위 시간 간격 동안 상기 제2 전력 수신 회로에서 생성된 평균 전압 값인, 무선 충전 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 출력 전압 값은 상기 단위 시간 간격에서 상기 제1 전력 스위치의 연결이 끊긴 상태의 시간 길이와 양의 상관관계를 가지며, 그리고 상기 제1 출력 전압 값은 단위 시간 간격에서 연결이 끊긴 상태인 제2 전력 스위치의 시간 길이와 음의 상관관계를 갖는, 무선 충전 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 출력 전압 값은 상기 단위 시간 간격에서 상기 제2 전력 스위치의 연결이 끊긴 상태의 시간 길이와 양의 상관관계를 가지며, 그리고 상기 제2 출력 전압 값은 단위 시간 간격에서 연결이 끊긴 상태인 상기 제1 전력 스위치의 시간 길이와 음의 상관관계를 갖는, 무선 충전 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 전력 수신 회로는: 상기 제1 전력 스위치 및 상기 루프에 결합되고, 상기 루프를 통해 무선 공급 전력을 수신하고, 상기 무선 공급 전력을 획득하여 변환된 전력을 생성하도록 구성된 공진 회로; 그리고 상기 공진 회로에 결합되며, 상기 변환된 전력을 정류하여 제1 출력 전압 값을 갖는 출력 전력을 생성하도록 구성된 정류 회로를 더 포함하는, 무선 충전 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 전력 수신 회로는: 상기 제1 전력 수신 회로에 결합되고, 출력 전력을 저장하도록 구성된 배터리 모듈을 더 포함하는, 무선 충전 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 배터리 모듈은 알루미늄 이온 배터리를 포함하는, 무선 충전 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 제1 전력 스위치가 연결 해제될 때에, 상기 공진 회로와 상기 루프는 제1 공진 동작을 수행하며, 그리고 상기 제1 전력 스위치가 도통될 때에, 상기 공진 회로와 상기 루프는 제2 공진 동작을 수행하는, 무선 충전 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 상기 공진 회로는: 제1 커패시터 - 상기 제1 커패시터의 제1 단자는 상기 루프의 제1 단자에 결합되고, 상기 제1 커패시터의 제2 단자는 상기 제1 전력 스위치의 제1 단자에 결합됨 -; 그리고 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제2 커패시터의 제1 단자는 상기 제1 커패시터의 제2 단자에 결합되고, 상기 제2 커패시터의 제2 단자는 상기 루프의 제2 단자 및 상기 제1 전력 스위치의 제2 단자에 결합되는, 무선 충전 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 전력 스위치가 연결 해제될 때에, 상기 제1 커패시터, 상기 제2 커패시터 및 상기 루프는 제1 공진 동작을 수행하고, 상기 제1 전력 스위치가 도통될 때에, 상기 제1 커패시터와 상기 루프는 2차 공진 동작을 수행하며, 그리고 상기 제1 공진 동작에서 제1 전력 수신 회로가 생성하는 이득은 제2 공진 동작에서 제1 전력 수신 회로가 생성하는 이득보다 더 큰, 무선 충전 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 제어 회로는: 제어 신호를 생성하기 위해 상기 제2 제어 회로와 무선으로 통신하도록 구성된 프로세싱 회로; 그리고 상기 프로세싱 회로 및 상기 제1 전력 스위치의 제어 단자에 결합되고, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1 전력 스위치의 스위칭 상태를 판별하도록 구성된 구동 회로를 포함하는, 무선 충전 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 제어 회로는: 상기 프로세싱 회로 및 상기 제1 전력 수신 회로에 결합되며, 상기 제1 출력 전압 값이 상기 제1 디바이스의 전력 사양을 충족하는지 여부를 판단하도록 구성된, 피드백 회로를 포함하고, 상기 제1 출력 전압 값이 제1 디바이스의 전력 사양을 충족하지 않는 때에, 상기 피드백 회로는 상기 프로세싱 회로에 피드백 신호를 제공하며, 그리고 상기 프로세싱 회로는 상기 피드백 신호에 응답하여 제어 신호를 조정하는, 무선 충전 시스템.

Description

무선 충전 시스템 {WIRELESS CHARGING SYSTEM} 관련 출원에 대한 상호 참조 본 출원은 2023년 5월 9일에 출원 대만 출원 일련번호 112117102에 대한 우선권을 주장한다. 위에서 언급한 특허 출원의 전체 내용은 본원에 참조로 포함되며 본 명세서의 일부를 이룬다. 기술 분야 본 개시는 충전 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 충전 시스템에 관한 것이다. 일반적으로, 무선 충전 시스템에서, 무선 전력 공급 플랫폼은 무선 충전을 사용하여 충전될 디바이스를 충전할 수 있다. 충전 대상 디바이스는, 예를 들면, 무선 충전 기능을 갖춘 전자 디바이스나 이동 차량이다. 따라서, 무선 충전 시스템은 충전의 편의성을 제공한다. 무선 전력 공급 플랫폼은 충전될 다수의 디바이스에게 전력을 공급할 수 있다. 충전될 디바이스의 전력 사양이 완전히 동일하지 않을 수 있다는 점에 유의해야 한다. 전력 사양은, 예를 들어, 충전 전압 또는 동작 전력이다. 무선 전력 공급 플랫폼이 상이한 전력 사양을 갖는 충전 대상 디바이스들에 전원을 공급할 때에, 충전될 디바이스들이 서로 간섭하며, 이는 충전될 디바이스들의 동작 안정성 및 충전 안정성을 심각하게 저하시킨다. 이처럼, 충전하는 동안 충전될 디바이스들 간의 상호 간섭을 어떻게 줄이는가는 당업자의 연구 초점 중 하나임을 알 수 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 회로 개략도이다. 도 3은 본 개시에 따른 상이한 협응된 스위칭 상태에서 변환된 전력 및 출력 전압 값의 개략도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이득의 개략도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 협응된 스위칭 상태에서의 이득에 대한 개략도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제2 협응된 스위칭 상태에서의 이득에 대한 개략도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 통신의 개략도이다. 본 개시의 일부 실시예가 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이하의 설명에서 인용되는 참조번호에 있어서, 다른 도면에서도 동일한 참조번호들이 나타나는 때에, 그 참조번호들은 동일하거나 유사한 구성요소를 참조하는 것으로 간주된다. 실시예는 본 개시의 일부일 뿐이고, 본 개시의 가능한 모든 구현을 개시하지 않는다. 보다 구체적으로, 실시예들은 단지 본 개시의 청구항들에서의 예일 뿐이다. 도 1을 참조한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 개략도이다. 본 실시예에서, 무선 충전 시스템(10)은 무선 전력 공급 플랫폼(100)과 디바이스들(200_1, 200_2)을 포함한다. 무선 전력 공급 플랫폼(100)은 무선 공급 전력(WP)을 제공한다. 디바이스(200_1, 200_2)는 각각 무선 충전 기능을 갖춘 전자 디바이스 또는 이동 차량이다. 예를 들어, 디바이스(200_1)는 휴대용 전자디바이스, EV(Electric Vehicle), 무선 충전 기능을 갖춘 AGV(Automated Guided Vehicle)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 있어서, 디바이스(200_1)는 전력 수신 회로(210_1), 전력 스위치(SW1) 및 제어 회로(220_1)를 포함한다. 전력 스위치(SW1)는 전력 수신 회로(210_1)에 연결된다. 제어 회로(220_1)는 전력 스위치(SW1)에 연결된다. 디바이스(200_2)는 전력 수신 회로(210_2), 전력 스위치(SW2) 및 제어 회로(220_2)를 포함한다. 전력 스위치(SW2)는 전력 수신 회로(210_2)에 연결된다. 제어 회로(220_2)는 전력 스위치(SW2)에 연결된다. 제어 회로(220_2)는 제어 회로(220_1)와 통신하여 전력 스위치(SW1, SW2)의 협응된 스위칭 상태를 판단한다. 추가로, 협응된 스위칭 상태는 무선 공급 전력 WP에 따라 전력 수신 회로(210_1)에서 생성되는 출력 전압 값 VO1을 결정하고, 무선 공급 전력 WP에 따라 전력 수신 회로(210_2)에 의해 생성되는 출력 전압 값 VO2를 결정한다. 예를 들어, 디바이스(200_1)의 전력 사양에 기반하여, 디바이스(200_1)는 출력 전압 값 VO1의 출력 전력을 이용하여 동작하거나 충전한다. 디바이스(200_2)의 전력 사양에 기초하여, 디바이스(200_2)는 출력 전압 값 VO2의 출력 전력을 이용하여 동작하거나 충전한다. 무선 전력 공급 플랫폼(100)은 무선 공급 전력(WP)을 현장(미도시)에 제공한다. 디바이스(200_1, 200_2)가 현장에 진입할 때에, 제어 회로 220_2는 제어 회로 220_1과 통신한다. 따라서, 제어 회로(220_1)는 디바이스(200_2)의 전력 사양을 학습한다. 제어 회로(220_2)는 디바이스(200_1)의 전력 사양도 학습한다. 제어 회로(220_1)는 전력 스위치(SW1)의 스위칭 상태를 제어한다. 제어 회로(220_2)는 전력 스위치(SW2)의 스위칭 상태를 제어한다. 상기 디바이스들(200_1, 200_2)이 필드에 진입할 때, 전력 스위치(SW1, SW2)의 스위칭 상태는 전력 수신 회로(210_1)에서 생성되는 출력 전압 값(VO1)에 영향을 미치고, 전력 수신 회로(210_2)에서 생성되는 출력 전압 값(VO2)에도 영향을 준다. 여기서 주목할 점은 제어 회로(220_1)가 제어 회로(220_2)와 통신하여 전력 스위치(SW1, SW2)의 협응된 스위칭 상태를 결정한다는 점이다. 상기 협응된 스위칭 상태는 무선 공급 전력 WP에 따라 전력 수신 회로(210_1)에서 생성되는 출력 전압 값 VO1을 결정하고, 무선 공급 전력 WP에 따라 전력 수신 회로(210_2)에서 생성되는 출력 전압 값 VO2도 결정한다. 이와 같이, 제어 회로(220_1)와 제어 회로(220_2) 사이의 통신에 기초하여, 디바이스(200_1, 200_2)는 모두 협응된 스위칭 상태를 이용하여 전력 사양을 만족하는 출력 전압 값들(VO1, VO2)을 획득할 수 있다. 따라서, 제어 회로(220_1)와 제어 회로(220_2) 사이의 통신을 기반으로, 충전 동안에 디바이스들(200_1, 200_2) 사이의 상호 간섭을 줄일 수 있다. 본 실시예에서 디바이스(200_1)는 배터리 모듈(BT1)도 포함한다. 배터리 모듈(BT1)은 전력 수신 회로(210_1)에 연결된다. 디바이스(200_1)의 전력 사양에 기초하여, 배터리 모듈(BT1)은 출력 전력을 출력 전압 값(VO1)으로 저장한다. 본 실시예에서, 배터리 모듈(BT1)은 알루미늄 이온 배터리를 포함한다. 알루미늄 이온 배터리는 충방전률(C-rate)이 높다. 따라서, 배터리 모듈(BT1)은 고속 충전을 달성할 수 있다. 또한, 디바이스(200_1)는 출력 전압값(VO1)의 출력 전력을 또한 이용하여 부하 요소(예를 들어 모터)를 구동할 수 있다. 디바이스(200_1)와 유사하게, 디바이스(200_2)도 배터리 모듈(BT2)을 포함한다. 배터리 모듈(BT2)은 전력 수신 회로(210_2)에 결합된다. 배터리 모듈(BT2)은 디바이스(200_2)의 전력 사양에 기초하여 출력 전력을 출력 전압 값(VO2)으로 저장한다. 본 실시예에서, 배터리 모듈(BT2)은 알루미늄 이온 배터리를 포함한다. 상기 알루미늄 이온 배터리는 C-rate가 높다. 그러므로, 상기 배터리 모듈(BT2)는 고속 충전이 가능하다. 또한, 디바이스(200_2)는 출력 전압값(VO2)의 출력 전력을 또한 이용하여 부하 요소를 구동할 수 있다. 본 실시예에서, 무선 전력 공급 플랫폼(100)은 인버터(110), 공진 회로(120) 및 루프(LP)를 포함한다. 인버터(110)는 입력 전력(PS)을 수신하고, 입력 전력(PS)을 변환된 전력(PD)으로 변환한다. 실시예에서 인버터(110)는 풀 브리지 인버터 회로일 수 있다. 입력 전력(PS)은 직류 파워 서플라이이다. 변환된 전력(PD)는 교류 파워 서플라이이다. 공진 회로(120)는 인버터(110)에 연결된다. 공진 회로(120)는 변환된 전력(PD)에 공진 동작을 수행하여 변환된 전력(PD)을 생성한다. 루프 LP는 공진 회로(120)에 연결된다. 루프 LP는 변환된 전력(PD)를 수신하고, 그 변환된 전력(PD)에 따라 무선 공급 전력 WP를 출력한다. 본 실시예에서, 무선 전력 공급 플랫폼(100)은 자기장 결합을 통해 무선 공급 전력(WP)을 전력 수신 회로(210_1, 210_2)로 전송한다. 본 실시예에서, 전력 스위치(SW1, SW2)는 각각 당업자에게 공지된 트랜지스터 스위치에 의해 구현될 수 있다. 도 2를 참조한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 회로 개략도이다. 본 실시예에서, 무선 충전 시스템(20)은 무선 전력 공급 플랫폼(300)과 디바이스(400_1, 400_2)를 포함한다. 무선 전력 공급 플랫폼(300)은 인버터(310), 공진 회로(320), 제어 회로(330) 및 루프 LP를 포함한다. 인버터(310)는 제어 회로(330)에 의해 제어되어 입력 전력(PS)을 수신하여 입력 전력(PS)을 변환된 전력(PD)으로 변환한다. 공진 회로(320)는 인버터(310)에 연결된다. 공진 회로(320)는 변환된 전력(PD)에 공진 동작을 수행하여 변환된 전력(PD)을 생성한다. 루프 LP는 공진 회로(320)에 연결된다. 루프 LP는 변환된 전력 PD에 따라 무선 공급 전력 WP를 출력한다. 본 실시예를 예로 들면, 공진 회로(320)는 인덕터(LR)와 커패시터(CR1, CR2)를 포함한다 (본 개시는 공진 회로(320)의 회로 구성으로 한정되지 않는다). 인덕터(LR)의 제1 단자는 인버터(310)의 제1 출력 단자에 연결된다. 커패시터(CR1)의 제1 단자는 인덕터(LR)의 제2 단자에 연결된다. 커패시터(CR1)의 제2 단자는 루프(LP)의 제1 단자에 연결된다. 커패시터(CR2)의 제1 단자는 인덕터(LR)의 제2 단자에 연결된다. 커패시터(CR2)의 제2 단자는 루프(LP)의 제2 단자 및 인버터(310)의 제2 출력 단자에 연결된다. 본 실시예에서, 디바이스(400_1)는 전력 수신 회로(410_1), 전력 스위치(SW1) 및 제어 회로(420_1)를 포함한다. 전력