(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のドライバ回路であって、該１つ以上のドライバ回路の各々が交流信号を発生するためのドライバ回路と、
二次デバイスを置くための充電表面と関連する、選択可能なコイルアレイを形成するように、複数の層で配置された複数のコイルであって、
該選択可能なコイルアレイが、前記複数のコイルのサブセットを、前記複数のコイルの前記サブセットにおいて、磁界を発生するために、前記１つ以上のドライバ回路の１つに選択的に電気的に接続するように動作可能な複数のスイッチを含み、
前記複数のコイルを含む前記選択可能なコイルアレイが、前記１つのドライバ回路は、前記交流信号を前記複数のコイルの各々に提供するように動作可能であるように前記１つ以上のドライバ回路の前記１つに動作可能に結合し、
前記１つのドライバ回路は、前記交流信号を、前記複数のスイッチを介して、選択的に、前記１つのドライバ回路に接続された前記複数のコイルの前記サブセットに提供し、
前記複数のコイルの各々が、別々の直列共振コンデンサに電気的に接続され、
前記複数のコイルの共振点は、前記選択可能なコイルアレイにおいて前記ドライバ回路に並列に、選択的にかつ電気的に接続されたコイルの数から独立に保たれる、複数のコイルと、
前記充電表面に置かれる前記二次デバイスの二次コイルに関する位置情報を得るための位置検出回路と、
前記充電表面の上において、前記二次デバイスの前記位置と相対的に前記磁界を配置するために、前記位置情報の関数として前記選択可能なコイルアレイを動作させるようにプログラムされたコントローラであって、前記選択可能なコイルアレイにおける、選択的にかつ電気的に前記ドライバ回路に接続されたコイルの数が、少なくとも部分的に前記二次デバイスの位置情報に依存する、コントローラと、
を備えるコイルアレイ・システム。
【請求項２】
前記複数のコイルが、重なり合っており、前記複数の重なり合うコイルが、隣接する次のコイルの上に連続して層状に積み重ねられ、前記複数のコイルは、1つ方向における空間的自由度を提供するために、単一の軸に沿って階層化されている、請求項１に記載のコイルアレイ・システム。
【請求項３】
前記位置検出回路が、前記コントローラと、主電流検出器と、主電圧検出器と、入力電流検出器と、入力電圧検出器と、二次電流検出器と、二次電圧検出器と、主及び二次通信システム、又は、これらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコイルアレイ・システム。
【請求項４】
前記コイルアレイにおける前記１つのドライバ回路に選択的にかつ電気的に接続されるコイルの数が、前記二次デバイスの電源要求の関数である、請求項１に記載のコイルアレイ・システム。
【請求項５】
前記コントローラは、複数の前記コイルへのピング実行によって、ピングされた前記コイルの各々への応答を測定して、前記コイルアレイにおける前記コイルの前記位置に対する前記二次デバイスの前記二次コイルの前記位置情報を決定するために前記測定を比較することにより、前記二次デバイスの前記位置情報を得るようにプログラムされる、請求項１に記載のコイルアレイ・システム。
【請求項６】
前記コントローラが、複数の前記コイルへのピング実行し、
各ピングされたコイルに対して前記二次デバイスから位置情報を受信し、
前記コイルアレイのピング実行された前記コイルの前記位置に対して前記二次デバイスの前記二次コイルの前記位置を決定するために前記位置情報を比較することにより前記二次デバイスの前記位置情報を得るようにプログラムされる、請求項１に記載のコイルアレイ・システム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記充電表面の上において、前記二次デバイスの前記位置と相対的に前記磁界の前記ピークを配置するために、前記位置情報の関数として前記選択可能なコイルアレイを操作するようにプログラムされる、請求項１に記載のコイルアレイ・システム。
【請求項８】
１つ以上のドライバ回路であって、該１つ以上のドライバ回路の各々が交流信号を発生するように構成されている、ドライバ回路と、二次デバイスを配置する充電表面と関連した選択可能なコイルアレイを形成するように、複数のレイヤに配置される複数のコイルとを備える選択可能なコイルアレイであって、
前記複数のコイルの各々が、別々の共振コンデンサと直列に電気的に接続され、
前記選択可能なコイルアレイが、選択的にかつ電気的に前記複数のコイルのサブセットを、前記複数のコイルの前記サブセットにおいて、磁界を発生するために、前記１つ以上のドライバ回路に平行して、接続するように動作可能である複数のスイッチを含み、
前記１つ以上のコイルを含む前記選択可能なコイルアレイは、前記１つのドライバ回路は、前記交流信号を前記複数のコイルの各々に提供するように動作可能であるように、前記１つ以上のドライバ回路の前記１つのドライバ回路に動作可能に結合しており、
前記１つのドライバ回路は、前記交流信号を、前記複数のスイッチを介して、選択的、電気的に、前記１つのドライバ回路に接続された前記複数のコイルの前記サブセットに提供し、
前記複数のコイルの共振点は、前記選択可能なコイルアレイにおいて電気的に並列に接続されたコイルの数から独立に保たれる、選択可能なコイルアレイ。
【請求項９】
前記選択可能なコイルアレイの１つの側がシールドされる、請求項８に記載の選択可能なコイルアレイ。
【請求項１０】
前記共振コンデンサの各々の値は、前記コイルアレイにおける前記コイルの各々に対して同一の共振ポイントを維持するために、前記コイルと前記シールドの間の距離の関数として選択される、請求項９に記載の選択可能なコイルアレイ。
【請求項１１】
前記コイルアレイにおいて交流入力に選択的にかつ電気的に接続されるコイルの数は、電力供給されるか充電されるべき二次デバイスの電源要求の関数である、請求項８に記載の選択可能なコイルアレイ。
【請求項１２】
前記複数のコイルの各々は、物理的に類似しており、各々のコイルの中心は、前記コイルアレイの他のコイルの各々の中心から半径以内に位置する、請求項８に記載の選択可能なコイルアレイ。
【請求項１３】
選択可能なコイルアレイの充電表面の上で二次デバイスをワイヤレスで電力供給するための方法であって、該選択可能なコイルアレイは、複数のコイルを含み、
該方法は、
二次デバイスが存在するかどうか決定するステップと、
前記二次デバイスについて電源要求情報を取得するステップと、
前記二次デバイスの前記二次コイルについてコイル情報を取得するステップと、
前記充電表面の上で前記二次デバイスの前記位置を決定するステップと、
少なくとも前記電源要求情報、前記コイル情報、及び、前記充電表面の上の前記二次コイルの前記位置の関数として、パワーを前記二次デバイスの前記二次コイルに提供するために、前記選択可能なコイルアレイの選択する１つ以上のコイルのサブセットを決定するステップと、
ワイヤレスパワーを前記二次デバイスの前記二次コイルに提供するために、少なくとも1つのドライバ回路の1つのドライバ回路からの交流信号を用いて、前記選択可能なコイルアレイのコイルの前記選択されたサブセットにエネルギーを与えるステップと、を含み、
前記１つ以上のコイルの各々が、別々の共振コンデンサと直列に電気的に接続され、
前記複数のコイルを含む前記選択可能なコイルアレイは、前記１つのドライバ回路は、前記交流信号を前記複数のコイルの各々に提供するように動作可能であるように、前記少なくとも1つのドライバ回路の前記1つのドライバ回路に動作可能に結合しており、
前記１つ以上のコイルの共振点は、前記選択可能なコイルアレイにおいて、選択的、電気的に並列に接続されたコイルの数から独立に保たれる、方法。
【請求項１４】
前記二次デバイスの位置を決定する前記ステップは、
前記選択可能なコイルアレイにおいて複数のコイルへのピングを実行するステップと、
前記ピング実行の機能として位置情報を取得するステップと、
前記コイルアレイにおけるピングを実行された前記コイルの位置に関して、前記二次デバイスの前記二次コイルの前記位置を決定するために、前記位置情報を解析するステップと、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記二次デバイスの位置を決定する前記ステップは、
前記コイルアレイにおける複数のコイルへ個別にピングを実行するステップと、
個々のピングの各々に応じて、前記二次デバイスの前記二次コイルにおいて受信される前記パワーの測定を取得するステップであって、前記測定は、前記二次デバイスの前記コイルアレイにおけるピングを実行されたコイルの間の距離に基づいて変化する、ステップと、
前記二次デバイスの前記二次コイルの前記位置を決定するために、三角測量を用いて前記測定を解析するステップと、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記二次デバイスの位置を決定する前記ステップは、
前記二次デバイスの前記二次コイルがコイルアレイの領域の範囲内にあるとの決定に応じて、同時に、該コイルアレイの領域と結びついた複数のコイルへのピングを実行するステップと、
前記コイルアレイの領域と関連した前記複数のコイルを、各々が前記コイルアレイの１つ以上のコイルに関連する複数の領域に分けるステップと、
前記二次デバイスが該領域に存在するかどうかを決定するために、前記複数の領域の各々に関連した前記コイルに対して個々にピングを実行するステップと、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記電源要求情報と前記コイル情報とが、デバイス分類の中に含まれる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
ピング実行の機能として位置情報を取得する前記ステップが、
前記二次コイルによって受信されるパワーの量を示す、コイルアレイにおける、反射インピーダンスの変化を検出するステップ、あるいは、前記二次デバイスによって送信される位置情報を受信するステップ、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記充電表面の上での前記二次デバイスの前記二次コイルの前記位置の、関数として、パワーを前記二次デバイスの前記二次コイルに提供するために、前記選択可能なコイルアレイの選択すべきコイルのサブセットを決定する前記ステップが、
前記二次デバイスの前記二次コイルの前記位置でピーク磁場を生成するために前記選択可能なコイルアレイのコイルの前記サブセットを選択するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
寄生負荷が前記充電表面の上に存在するかどうかを決定するステップと、
前記寄生負荷の関数として、パワーを前記二次デバイスの前記二次コイルに提供するために、前記選択可能なコイルアレイの選択すべきコイルの前記サブセットを決定するステップと、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の重なり合うコイルが、すべて同じ大きさを有する、請求項２に記載のコイルアレイ・システム。
【請求項２２】
前記複数の重なり合うコイルのうちの少なくとも２つが、異なる巻き数を有する、請求項２１に記載のコイルアレイ・システム。
【請求項２３】
前記複数の重なり合うコイルが、すべて同じ大きさを有する、請求項８に記載の選択可能なコイルアレイ。
【請求項２４】
前記複数の重なり合うコイルのうちの少なくとも２つが、異なる巻き数を有する、請求項２３に記載の選択可能なコイルアレイ。
【請求項２５】
前記複数のコイルが、重なり合っており、
前記複数の重なり合うコイルが、隣接する次のコイルの上に連続して層状に積み重ねられ、
前記複数のコイルは、空間的自由度を提供するために、単一の軸に沿って階層化されている、請求項８に記載の選択可能なコイルアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の開示は、ワイヤレスパワーとワイヤレス充電に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導パワー供給は、二次デバイスに電力供給するか、充電するために、ワイヤレスパワーを供給するのに用いることができる。いくつかの既知の誘導パワー供給では、二次デバイスを充電表面に置くことによって電力供給されるか、あるいは充電される。多くの誘導パワー供給では、誘導パワー供給に関して、遠隔デバイスを特定の場所と方向に配置することが必要であり、空間的自由度が制限される。
【０００３】
いくつかの既知の誘導パワー供給システムでは、単一の主コイル１０２が充電器１０６の充電表面１０４に埋め込まれ、単一の二次コイル１０８が二次デバイス１１０に埋め込まれる。例えば、図１と図２に示される先行技術の誘導パワー供給システムでは、１つの二次コイル１０８が二次デバイス１１０に埋め込まれ、充電器１０６に埋められた主コイル１０２のごく近傍に整列している。パワーは電源入力から充電器１０６まで提供され、ワイヤレスパワー供給と呼ばれることがある。電源入力が交流電源を提供するとすると、パワーは、電源整流回路２０２で直流電源に整流化することができ、つぎに、直流/直流電源供給２０４で調整することができる。電磁界を生成するように誘導タンク回路２１０をわたる交流信号を発生するために、インバータ２０６が、コントローラ２０８によって制御される周波数で、直流電源を切り替えることができる。大部分の従来技術の誘導パワー供給のタンク回路は、主コイル１０２と主コンデンサ２１３を含んでいる。二次デバイス１１０は、電磁エネルギーを受信するために、二次コイル１０８とオプションの共振コンデンサ２１４を含む。交流信号は、整流回路２１６で直流電源に整流化することができる。そこから、直流電源は、負荷２２０に直接的に電力供給することができる、あるいは、負荷がバッテリである場合には、パワーは、そのバッテリを充電するのに用いることができる。コントローラ２１８は、パワーをどのように負荷に適用するかを制御するか、または、バッテリを充電するために充電アルゴリズムを制御することに利用することができる。この種のシステムでは、典型的には、そのコイルの中心と中心とが整列している場合、そして、主コイルと二次コイル間のスペースが減少している場合に、パワー転送効率は増加する。しかしながら、効果的に通信して、パワーを送信するための、この１対１のアラインメントに近い要求は、空間的自由度を制限し、一度に１つの二次デバイスでの充電器の操作に制限する。表面でのワイヤレスパワーを可能にするために、ユーザは、典型的には、デバイスがどこに位置する必要があるかに関する情報を提供される。これは、通常、磁気のアラインメント機能、または、デバイスに特定の場所に置かれることを強制するような異なる機械式ガイド、あるいは、正しくデバイスを置くためにユーザを導くグラフィック要素によりなされる。充電器の表面の上で、二次デバイスをもっと自由に動かすことを好むユーザもいる。
【０００４】
この問題のいくつかのソリューションが提案されている。例えば、２０１０年１月５日にバールマン（Ｂaarman）他が出願した米国特許出願番号第１２/６５２０７７号は、可動コイルによる誘導パワー供給を開示しており、そして、その内容全体は、ここに参照により組み込まれる。可動コイルは、コイルの近接性を維持し、充電器の表面の上に望ましい空間的自由度を達成するための、１つの機械的なソリューションである。可動コイルのソリューションは、空間的自由度を増やすことができるが、しかし、潜在的な機械的信頼性の問題の危険性を持ち込む可能性がある。
【０００５】
別の提案されたソリューションは、エネルギーをより大きな領域の上に提供することができる大きな主コイルを利用することである。このソリューションには問題を含む可能性がある。なぜなら、より大きなコイルが望ましくない漂遊磁界をつくるかもしれず、また、効率的にパワーを移すことが困難である可能性があるからである。
【０００６】
さらに別の提案されたソリューションは、単一のレイヤで隣接して配置されるコイルのアレイを提供するものである。このソリューションでは、多くの主コイルが、充電表面の近くでアレイ状に配置されている。デバイスが、サイズがそのデバイスより大きな充電表面に配置される場合には、エネルギーは、直接デバイスの下にある平面と二次コイルに結合することができる、すぐ隣接した領域の充電表面のその部分から移されるだけである。つまり、１つの構成において、主コイルのアレイのコイルの全てが、充電表面の上の電子デバイスの正確な位置と方向が決定的に重要ではないように、充電表面の上において実質的に均質である磁束をつくるために、同時にドライブされる。なお、例えば金属片または非ワイヤレスで電力供給されたデバイスのような寄生性負荷は、磁界を吸収してしまい、システム効率を下げることになる。
【０００７】
いくつかのソリューションは、より均一な磁界分布を提供するために、マルチレイヤー・コイルアレイを提案している。コイルの単一のレイヤ・アレイに関する１つの問題は、コイル間にギャップがあるところで、谷と呼ばれることがあるように磁界が、より低くなることである。１つのレイヤの上の巻線パターンの中心が、他のレイヤの上の隣接した巻線パターン間のギャップの上に、置かれるようにコイルを２層以上に配置しておくことによって、より均一な電磁界分布を達成することができる。同時にそれらのコイルすべてにエネルギーを与えると、電界の重なりから起こる電界構成効果および電界解消効果のために、ホットゾーンとデッドゾーンとにすることができる。なお、金属片または非ワイヤレスで電力供給されたデバイスなどの寄生負荷は、磁界を吸収してしまい、システム効率を下げてしまうことになる。
【０００８】
いくつかのアレイ・ソリューションは、単一コイルを利用してパワーを移すことができるように、特にデバイスを充電表面に置くために磁気的吸引体を提供することによって、大量のコイルをオンにしなければならないことを回避しようとしている。しかしながら、磁気的吸引体は、原価、複雑さを増加させ、パワー転送システムの効率を下げる可能性がある。種々のエルゴノミクスの整列化ソリューションが、提案されてきたが、しかし、このような補助手段は表面の美しさを損なってしまい、表面のデザインを複雑にしてしまう。また、整列化は、まだ保証されていないので、使い勝手に影響を及ぼす。
【発明の概要】
【０００９】
本願発明は、充電表面の上で１つ以上のデバイスにパワーを供給するために、選択的にエネルギーを与えることができるコイルのアレイを含むコイルアレイ・システムを提供する。このコイルアレイの選択可能な性質により、充電表面の上でうまく磁界の位置をシフトし、コイルの異なる組合せに、エネルギーを与えることができる。
【００１０】
１つの実施形態において、異なるコイルがオンまたはオフになることができる重なり合うコイルを含むコイルアレイ・システムが提供される。これにより、表面上のいかなる点においてもパワーを提供することを可能になる。したがって、どの領域にパワーを提供するかに主制御を与えながら、表面全体で空間的自由度を与える。これにより、主コイルと二次コイルの間でより良いカップリングを提供することによる効率の向上とともに、寄生負荷による損失を減少させることができる。
【００１１】
１つの実施形態において、コイルは積み重なり、複数レイヤに分散される。システムは、コイルアレイにおける各々のコイルの個々に、また、選択的に、エネルギーを与える能力を有する。コイル選択は、前記充電表面の上での二次コイルの位置に、少なくとも部分的に基づくことができる。どのコイル、また、どれくらいのコイルが、エネルギーを与えられるかに依存して、磁界の位置を、充電表面のいろいろな位置にシフトすることができる。二次コイルを充電表面のどこに置くかを決定することによって、コントローラが、選択的に、二次コイルが置かれるところの磁界がより強いことを確実にするコイルにエネルギーを与えるようにプログラムすることができる。
【００１２】
別の実施形態において、コイルアレイの各々のコイルは、別々の直列共振コンデンサに接続される。各々のコンデンサは、それが接続されるコイルとともに、特定の共振周波数においてタンク回路を形成する。複数のタンク回路が平行に接続される場合には、システムの共振周波数は、各付加タンク回路が、システムに加えられるので、通常、維持される。これは、エネルギーを与えられように選択されたコイルの数から独立している二次コイルに、効率的なパワー伝達を容易にする。主コイル共振周波数と、二次コイル共振周波数とが同様であるところにおいて、ワイヤレスパワー転送効率が通常、増加するからである。
【００１３】
別の実施形態において、コイルアレイ・システムの充電表面の上で二次コイルの位置を検出するための方法が知られている。その方法は、複数のコイルにピングを実行すること、各々のコイルのピングに合わせて応答を測定すること、コイルアレイの位置に関して、二次コイルの位置を測定するために測定値を比較することを含む。
【００１４】
実施形態と図面の記載を参照することによって、本願発明の上記の特徴および他の特徴を、より良く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】先行技術の誘導パワー供給システムの説明図を示す。
【図２】先行技術の誘導パワー供給の回路図を示す。
【図３Ａ】種々の二次アラインメントを有する単一コイル送信機と複数のコイル送信機の磁束パスを示す。
【図３Ｂ】種々の二次アラインメントを有する単一コイル送信機と複数のコイル送信機の磁束パスを示す。
【図３Ｃ】種々の二次アラインメントを有する単一コイル送信機と複数のコイル送信機の磁束パスを示す。
【図４】重なり合うコイルを用いて、単一方向における空間的自由度を与える主コイルアレイを示す。
【図５】コイルアレイの基本ビルディングブロックの１つの実施形態を示す。
【図６Ａ】アレイの基本ビルディングブロックのいくつかの配線オプションを示す。
【図６Ｂ】アレイの基本ビルディングブロックのいくつかの配線オプションを示す。
【図７】各々の主コイルがそれ自身の直列共振コンデンサを有する３つのコイルアレイを示す。
【図８Ａ】一度に３つのコイルを選択するときパワーを提供するために、エネルギーを与えることができる６つの潜在的ゾーンを提供するコイルの配置を示す。
【図８Ｂ】一度に３つのコイルを選択するときパワーを提供するために、エネルギーを与えることができる６つの潜在的ゾーンを提供するコイルの配置を示す。
【図８Ｃ】一度に３つのコイルを選択するときパワーを提供するために、エネルギーを与えることができる６つの潜在的ゾーンを提供するコイルの配置を示す。
【図８Ｄ】一度に３つのコイルを選択するときパワーを提供するために、エネルギーを与えることができる６つの潜在的ゾーンを提供するコイルの配置を示す。
【図８Ｅ】一度に３つのコイルを選択するときパワーを提供するために、エネルギーを与えることができる６つの潜在的ゾーンを提供するコイルの配置を示す。
【図８Ｆ】一度に３つのコイルを選択するときパワーを提供するために、エネルギーを与えることができる６つの潜在的ゾーンを提供するコイルの配置を示す。
【図８Ｇ】一度に３つのコイルを選択するときパワーを提供するために、エネルギーを与えることができる６つの潜在的ゾーンを提供するコイルの配置を示す。
【図８Ｈ】一度に３つのコイルを選択するときパワーを提供するために、エネルギーを与えることができる６つの潜在的ゾーンを提供するコイルの配置を示す。
【図９Ａ】７つのコイル、３つのレイヤのコイルアレイの回路図の１つの実施形態を示す。
【図９Ｂ】７つのコイル、３つのレイヤのコイルアレイにおける６つのゾーンにエネルギーを与えるための、スイッチ状態の表を示す。
【図１０Ａ】ワイヤレスでパワーを二次デバイスに提供するために、１、２、または、３のコイルの組合せに、エネルギーを与えることができる実施形態を示す。
【図１０Ｂ】ワイヤレスでパワーを二次デバイスに提供するために、１、２、または、３のコイルの組合せに、エネルギーを与えることができる実施形態を示す。
【図１０Ｃ】ワイヤレスでパワーを二次デバイスに提供するために、１、２、または、３のコイルの組合せに、エネルギーを与えることができる実施形態を示す。
【図１０Ｄ】ワイヤレスでパワーを二次デバイスに提供するために、１、２、または、３のコイルの組合せに、エネルギーを与えることができる実施形態を示す。
【図１０Ｅ】ワイヤレスでパワーを二次デバイスに提供するために、１、２、または、３のコイルの組合せに、エネルギーを与えることができる実施形態を示す。
【図１０Ｆ】ワイヤレスでパワーを二次デバイスに提供するために、１、２、または、３のコイルの組合せに、エネルギーを与えることができる実施形態を示す。
【図１１】一度に３つのコイルを選択する場合にパワーを供給するために、エネルギーを与えることができる７つの潜在的ゾーンを提供するコイルの配置を示す。
【図１２Ａ】図１１のゾーンがどのように一度に３つのコイルにエネルギーを与えることによって活性化させることができるかを示す。
【図１２Ｂ】図１１のゾーンがどのように一度に３つのコイルにエネルギーを与えることによって活性化させることができるかを示す。
【図１２Ｃ】図１１のゾーンがどのように一度に３つのコイルにエネルギーを与えることによって活性化させることができるかを示す。
【図１２Ｄ】図１１のゾーンがどのように一度に３つのコイルにエネルギーを与えることによって活性化させることができるかを示す。
【図１２Ｅ】図１１のゾーンがどのように一度に３つのコイルにエネルギーを与えることによって活性化させることができるかを示す。
【図１２Ｆ】図１１のゾーンがどのように一度に３つのコイルにエネルギーを与えることによって活性化させることができるかを示す。
【図１２Ｇ】図１１のゾーンがどのように一度に３つのコイルにエネルギーを与えることによって活性化させることができるかを示す。
【図１３】図１１のコイルが、どのように１ないし３のコイルに同時にエネルギーを与えることによって活性化することができるかを示す。
【図１４Ａ】空間的自由度を二次デバイスに提供するために選択することができる図１１の主コイルのいくつかの組合せの実施例を示す。
【図１４Ｂ】空間的自由度を二次デバイスに提供するために選択することができる図１１の主コイルのいくつかの組合せの実施例を示す。
【図１４Ｃ】空間的自由度を二次デバイスに提供するために選択することができる図１１の主コイルのいくつかの組合せの実施例を示す。
【図１５】大きなコイルアレイ上で充電している単一の低消費電力二次デバイスを示す。
【図１６】大きなコイルアレイの１つの実施形態上で充電している複数の低消費電力二次デバイスを示す。
【図１７】大きなコイルアレイの別の実施形態上で充電している複数の低消費電力二次デバイスを示す。
【図１８】複数のゾーンにエネルギーを与えられた大きなアレイ上で充電している高電力二次デバイスに対する単一の媒体を示す。
【図１９】単一ゾーンに複数の主コイルを使用してエネルギーを与えられた大きなアレイ上で充電している高電力二次デバイスに対する単一の媒体を示す。
【図２０】複数の３コイル・ビルディングブロックを有するコイルアレイの配線図の１つの実施形態を示す。
【図２１】複数の３コイル・ビルディングブロックを有するコイルアレイの配線図の別の実施形態を示す。
【図２２】各々のコイルを個々に選択することができ、直列共振コンデンサを含むことができる、複数のコイルアレイの配線図の実施形態を示す。
【図２３】プロセスの１つの実施形態のフローチャートが負荷を検出して、パワーを提供することを示す。
【図２４】どのコイルにエネルギーを与えるかを決定する方法の１つの実施形態を示す、図２３のフローチャートの拡張された部分を示す。
【図２５】負荷を検出して、パワーを並列共振回路を使用しているデザインに提供するプロセスの１つの実施形態のフローチャートを示す。
【図２６】充電表面の上の二次デバイスの位置を決定するための１つの方法の可視表現を示す。
【図２７】充電表面の上の二次デバイスの位置を決定するための別の方法の可視表現を示す。
【図２８】各々のコイルが個々に選択可能であるコイルアレイの回路図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願発明の実施形態によるマルチレイヤー・コイルアレイ・システムが、図８Ａに示される。本願発明の付加的な実施形態による他のマルチレイヤー・コイルアレイ・システムが、図１１（線マルチレイヤー・コイルアレイ）と図１５（長方形マルチレイヤー・コイルアレイ）に示される。マルチレイヤー・コイルアレイ・システムは、１つ以上の遠隔デバイスをワイヤレスパワーを受信するために置くことができる充電表面を提供する。現在の実施形態の各々において、マルチレイヤー・コイルアレイ・システムは、そのマルチレイヤー・コイルアレイの中に、ワイヤレスでパワーを充電表面に置かれるデバイスへ移すために、誘導パワー供給、マルチレイヤー・コイルアレイ、および、選択的に１つ以上のコイルにエネルギーを与えるようにプログラムされたコントローラを含む。
【００１７】
図３Ａ−Ｃは、誘導パワーシステムの断面表現を図示し、二次位置合せ不良によるフィールド・キャンセルの影響を示す。図３Ａは、従来の誘導パワーシステムにおいて、磁束がどのようにパワーを移送するコイルのまわりを流れるかについて図示している。図３Ｂは、従来のシステムにおいて、二次コイルの位置合わせが不良である場合に、主コイルからの磁束が、二次コイルのどちらの半分の上にあっても、電流をキャンセルし、パワー伝達を妨げてしまうことを図示したものである。図３Ｃは、単一コイル半径と等しい距離において、複数の主コイル・オフセットを有することによって、フィールド・キャンセルは、ある条件下で避けられることができることを示す。
【００１８】
おそらく図４に最も良く示されているが、複数のコイルを層状に積み重ね、どのコイルをエネルギーを与えるべきかについて選ぶ能力を有することによって、二次デバイスに、表面上での空間的自由度を与えることができる。記載された実施形態において、各々のコイルは、隣接する次のコイルの上に連続して層状に積み重ねられる。代替的な実施形態において、コイルは、異なる構成を有することもできる。たとえば、コイルは、各々を別々のレイヤの上にではなく、２つの交互に互い違いに並べたレイヤ（staggered layers）にわたって広がることができる。二次コイルを有する遠隔デバイスが表面上をすべるので、二次コイルに最も密接に整列するコイルが、エネルギーを与えられるコイルであることを確実にするために、異なるコイルに、エネルギーを与えることができる。図４の実施形態において、コイルは、単一の軸に沿って層状に積み重ねられ、１つの方向に空間的自由度を与える。代替的な実施形態において、付加的な方向において空間的自由度を提供するように、それらのコイルは、他の軸でも層状に積み重ねることが出来る。図５は、各々のコイルが１つの半径だけ互いに離れ、複数方向で、図４の空間的自由度を効率的に提供する、３レイヤのアレイを示す。
【００１９】
二次デバイスに関する位置情報はさまざまな方法で、システムに通信されるか、システムにより決定することができる。例えば、反射インピーダンスを測定して、位置情報を認識するために、センサを、タンク回路電流、電源入力電流、整流化された電源入力電流を感知するのに用いられることができる。他の実施例は、二次サイド電圧、二次サイド電流、あるいは、通信深度（communication depth）を測定することを含み、次に、誘導パワー供給にその測定を通信することを含む。現在の実施形態において、二次サイドの電圧の測定値が、位置を測定することができるように、主サイドへデータとして送り戻される。
【００２０】
１つの実施形態において、コントローラは、短い期間に、誘導パワー供給にコイルにエネルギーを与えるようにプログラムされ、物が存在するかどうか、その物が、エネルギーを与えられたコイルのどの程度近くに位置するか、を決定することができる。コイルアレイにおける、各々のコイル、またはコイルのサブセットごとに、このプロセスを繰り返すことによって、また、相対的な結果を比較することによって、充電表面の上の二次デバイスの位置を決定することができる。このプロセスは、検出された物が、ワイヤレスパワーを受信することを望んでいる遠隔デバイスであることを確認するための検証ステップを含むこともできる。
【００２１】
１つの実施形態において、コイルがエネルギーを与えられるときに、二次負荷からの反射インピーダンスは、主側のセンサを使用して感知することができる。例えば、主タンク回路の電流センサは、電流は、二次コイルが存在するかどうか、および、主コイルからの二次コイルの距離の関数として変化することを示す。このプロセスは、ピング実行と呼ぶことができる。データが複数のコイルへのピングを実行することにより集められる場合、二次コイルについて位置情報を決定するために、それを、二次デバイスに関する他のデータとともに利用することができる。例証として、７つのコイルアレイ・システムにおいて、二次コイルが図１０Ａに示される位置に置かれる場合、アレイの各々のコイルＬ１−Ｌ７へのピングを実行することができ、そのピングへの応答を、メモリに格納することができる。図１０Ａにおいて、二次デバイスの位置を与えられると、コイルＬ１とＬ３へのピングに対する応答は、比較的類似しており、コイルＬ４とＬ６へのピングに対する応答は、比較的類似している。なぜなら、図１０Ａにおける二次デバイスは、Ｌ１とＬ３との間でのおよそ等しい距離に、および、Ｌ４からとＬ６とからおよそ等しい距離に、配置されているからである。コイル・レイヤによって、ピングの応答には、いくつかの差異がある。しかし、それは、プロセスにおいて対処することができる。Ｌ５、Ｌ２、および、Ｌ７に対するピングへの応答は、比較的少なくなる。なぜなら、二次デバイスは、もっと遠くに離れて置かれているからである。この単純なシナリオにおいて、このシステムは、二次コイルが、コイルＬ１とＬ３間で等距離に、また、コイルＬ４とＬ６との間で等距離に、配置されていると確定することができる。生成することができる既知のパワー・ゾーンに対して、この位置情報を利用し、位置情報を相互参照することで、その位置に適切な特定のパワー・ゾーンを、選ぶことができる。この特定の状況において、コイルＬ４とＬ６をオンにして、最も好ましい位置においてパワーのゾーンを提供する。
【００２２】
別の実施例として、図１０Ｅに示される二次コイルの位置に対して、ピングの応答は、コイルＬ１とＬ３とへの応答は比較的類似しているが、コイルＬ６に対して最も高いであろう。この情報を利用して、システムは、二次コイルを、Ｌ６主コイルに近接して整列させることができ、したがって、システムは、Ｌ６コイルのみを活性化することを決定できることを認識することができる。
【００２３】
前の２つの実施例は、二次デバイスが、いくつかのコイルの間に等距離で配置されるために、ピングの応答間において、いくつかのシンメトリが存在するところで、システムがどのように機能するかについて示している。二次デバイスが、生成されるゾーンのうちの１つと完全に整列する所の位置に配置されていないときにも、また、システムは機能する。三角測量技術と相対的なコイルのピングの応答を利用して、システムは、どのゾーンがパワーを提供するために最適かを決定することができる。例えば、３つの主コイルの中間に配置された二次デバイスは、各々のコイルに等しく結合していなくてもよい。閾値を用いて、主コイルは、図８Ｃの場合のように、コイルの各々が効率的にパワーを提供するのに十分間近であることを決定することができる。あるいは、図１０Ａの場合のように、２つのコイルだけが必要であることを決定することができる。
【００２４】
現在の実施形態において、ピング実行は、主サイドの上の電流センサを利用する。代替的な実施形態において、二次コイルによって受信されたエネルギーの量を測定することができるどのような回路でも利用して、ピング実行応答を記録することができる。例えば、主サイドの上の電圧センサ、または、主サイドによる通信パスと連結した二次サイドの上の電流または電圧センサ、ＩＲ、ブルートゥースなど、または他のどのコミュニケーション技術を利用することができる。
【００２５】
ポジショニングの他の要因は、このプロセスの間に考慮することもできる。例えば、二次コイルに接続される遠隔デバイスが、２つの主コイルが提供することができるよりも多くのパワーを必要とする場合には、付加的な主コイルを、負荷に届けられるパワーの総量を増やすために利用することができる。あるいは、例えば、充電表面に置かれた金属片等、寄生負荷がある場合には、コントローラは、寄生負荷を同定して、寄生負荷から遠く離れたコイルを活性化するように選ぶことができる。このようにしても、まだ、パワーを二次デバイスに提供することができる。これらは、選択可能なコイルアレイにおけるどのコイルを活性するべきかについての決定の要素となることができる他の情報の２つの実施例のみである。
【００２６】
システムは、二次デバイスにパワーを移送するために、どのコイル、いくつのコイルにエネルギーを与えるべきかを決定するために、位置情報を利用することができる。コイルの異なる組合せをオンにすることによって、磁界の位置を、充電表面の周辺でシフトすることができる。一般に、典型的には、磁界におけるピークを、遠隔デバイスの二次コイルの位置に整列させることが望ましい。
【００２７】
いくつかの実施形態において、所定数のコイルに、二次デバイスの位置に従いエネルギーを与えることができる。他の実施形態おいて、エネルギーを与えられるべきコイルの数は動的であり、二次デバイスの位置、または、いろいろな他の要因に依存し得る。コイルアレイ・システムの１つの実施形態において、３つのコイルが選択され、平行して同時にエネルギーを与えることができる。したがって、その平行したコイルは、インピーダンス整合ネットワークを共有し、そしてそれは、各々のコイルの中の電圧が同じになる共鳴システムを生成する。典型的には、カップリングがその３つのコイルの間で、動いている二次デバイスの位置のために変化すると、そのパワー転送効率は減少する。パワー転送効率は、どのコイルに、二次コイルの位置に基づいてエネルギーを与えられるかを動的に制御することによって良くすることができる。例えば、二次コイルが単一コイルの上に直接整列する所では、パワー伝達は、可能であれば、その単一の整列したコイルを利用して実行しなければならない。この状況において、例えば、図５の中で記載されるように、パワー伝達が平行に３つのコイルにエネルギーを与えることによって実行される場合には、パワー伝達は、システムがもはや機能できないところまで、崩壊し得る。別の述べ方をすると、その効率は、二次デバイスに弱くカップリングした他のコイルにおいて、パワーが無駄になることだけでなく、その位置におけるフィールド・キャンセルによって、減少し得る。
【００２８】
コイルは、直列共振コンデンサの有無にかかわらず、平行または直列に配線することができ、そして、複数の出力を有する単一のコントローラによって、または、複数のコントローラによって、制御することができる。単純さのために配線の構造は、種々のコイル構成を図示する図面に示さなかったが、そのかわりに、いくつかの別々の回路図が、いくつかの異なるコイルアレイ構成を図示する。直列に配線された３つのコイルを有する単一のビルディングブロック・コイルが、図６Ａに示されており、平行に配線された単一のビルディングブロック・コイルが、図６Ｂに示されている。共振コンデンサは、これらの図面には示されていない。コンデンサは、誘導パワー供給のどこかほかに含むことができるか、あるいは、いくつかの実施形態においては、全く含むことができない。図７は、各々のコイルが別々の共振コンデンサを含むビルディングブロック・コイルを図示している。
【００２９】
図２０の回路図は、３つのコイルのグループが単一の共振コンデンサとともに駆動／制御回路に平行に接続されているマルチレイヤー・コイルアレイ・システムを表している。図２１の回路図は、３つのコイルのグループが単一の共振コンデンサとともに駆動／制御回路に直列に接続されているマルチレイヤー・コイルアレイ・システムを表している。これらの実施形態において、コイルの複数のグループをオンにすることにより、共振点を変えることができる。図２２の回路図は、各々のコイルが、別々の共振コンデンサとともに駆動／制御回路に直列に接続されるマルチレイヤー・コイルアレイ構成を表している。このシステムの異なる実施形態は、異なる回路構成を利用することができる。
【００３０】
マルチレイヤー・コイルアレイ構成の別の実施形態が、図２８に図示されている。この実施形態において、このシステムは、ハーフブリッジ・ドライバ、電流及び電圧検出回路、９つのコイル、３層アレイ、および、スイッチＳＷ１−ＳＷ９を利用してその回路に含まれている９つのコイルのどんな組合せでも個々に選択することができる多重化コントローラを含む。図６、図７、図２０、および図２１の実施形態とは異なり、この実施形態において、ドライバ回路は、コイルの個々にエネルギーを与えることができる。個々にコイルのどんな組合せでも選択できる能力は、一定数のコイルのグループがエネルギーを与えられる実施例に対して、デッドゾーンを減少させる能力を提供する。図２８の実施形態が、ハーフブリッジ・ドライバ、電流と電圧検出回路、および、多重化コントローラとともに、図示されるが、他の実施形態は、これらのコンポーネントの異なるバージョンを含むことができ、あるいは、全く異なるコンポーネントを含むことができる。例えば、回路は、フルブリッジ・ドライバを含むことができる、あるいは、それは、ハーフブリッジ・ドライバとスイッチを制御するために、マイクロコントローラを含むことができる。個々に選択可能なマルチ・コイル・アレイは、一般に、どのような誘導パワー供給回路とともにでも動作するように構成することができる。
【００３１】
図２０と図２１において、３つのコイルの各々のセットは、駆動／制御回路によって、回路に対してオン・オフのスイッチを行うことができる。つまり、駆動／制御回路は、同時に、交流電源を３つのコイルの１つ以上のセットに提供することができる。図２２において、個々のコイルは、駆動／制御回路によって個別に、回路に対してオン・オフをスイッチすることができる。つまり、駆動／制御回路は、全てのコイルアレイ、アレイの範囲内の単一コイル、または、アレイ内のコイルのいかなる組合せに対しても同時に、パワーを提供することができる、スイッチは、図２０−図２２の中に図示されていない。しかしながら、本質的に、どのようなタイプのスイッチング素子あるいは複数のスイッチング素子でも、コイル、または、コイルのグループをオン・オフとスイッチするために利用することができることが理解されなければならない。例えば、図９Ａの実施形態に示すように、電界効果トランジスタをスイッチとして利用することができる。代替的な実施形態において、異なる種類のスイッチを利用することができる。駆動／制御回路は、ハーフブリッジまたはフルブリッジ・インバータを含むことができ、共鳴型あるいは非共鳴型であってもよい。 
【００３２】
各々のコイルに対して別々の共振コンデンサを有する図７、図２２、および、図２８、の中のコイル構成は、多くの利点を有する。例えば、各々のコイルに対して直列共振コンデンサを有することにより、１）同じ共振ポイントを維持しながら、任意数のコイルを選ぶことができ、２）たとえインダクタンスが各々のレイヤで変わったとしても、各々のコイルを同じ周波数で共鳴させることができ、３）二次側と最良カップリングを有するコイルにバランスする電流を可能とする。いくつかの実施形態において、いくつかのコイルは直列共振コンデンサと接続され、あるコイルは接続されない。 
【００３３】
共振周波数は、インダクタンスと容量の関数として変化し、それにより、付加コイル、インダクタンスが活性化される実施形態において、共振ポイントが変化する。しかしながら、別々の直列共振コンデンサが提供される所では、付加的なインダクタを活性化することは、直列共振コンデンサが適切であるとすると、共振ポイントを変えない。
【００３４】
各々のコイルのインダクタンスは、コイルとシールドの間の距離に応じて、または他の理由のために、異なるかもしれない。別の述べ方をすると、上部のコイルのインダクタンスは、７ｕＨであってもよく、また、底部のコイルは、９ｕＨであるかもしれない。両方の位置におけるコイルに対して同じ共振ポイントを維持するために、直列共振コンデンサは異なるものであることができる。直列共振コンデンサなしで、共振ポイントを維持することは難しく、場合によっては、不可能である。 
【００３５】
なお、電流は、二次側と最良カップリングを有するコイルとコンデンサに対してバランスする。一般に、電流バランスは、他のあまりカップリングが良くないコイル全体の電圧を増やすことなく、増加している最良カップリングコイル全体の電圧に関係がある。 
【００３６】
各々のコイルが個々に選択可能であるところでは、システムは、１）より速いデバイス探索、２）二次側の必要パワーに基づいてのコイルの数を調整すること、３）、デバイスまたはコイルの幾何形状に基づいてコイルの数を調整すること、４）より均一な表面の上に誘導フィールドを提供する強化した能力、を含むことが可能である。 
【００３７】
同時に、一定の少ない数のコイルではなく、システムが全ての多数のコイルまたはコイルの大きなグループにピングを実行することができるので、より速いデバイス探索を達成することができる。例えば、コイルの各々またはコイルの組合せを選択可能であるために、分割統治法（divide and conquer）によるピング実行方法を可能にし、それによって、全表面を、デバイスが存在する、そして、デバイスの位置を確認できるまで、ピングの領域を再帰的に減らすことができるかどうかを決定するためにピングを実行することができる。 
【００３８】
１つの実施形態において、マルチレイヤー・コイルアレイを、コイル・ビルディングブロックを利用してつくることができる。図５に示すように、複数のコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３を、コイル・ビルディングブロックを形成するために、積み重ねたレイヤとオフセットに配置することができる。コイル・ビルディングブロックのコイルは、スプレッド・コイルと呼ばれることがあり、ビルディングブロックは、スプレッド・コイル・ビルディングブロックと呼ばれる。異なるレイヤの上の各々のコイルが、他のレイヤ上にコイルに対して広げられるからである。
【００３９】
図５に図示されたコイル・ビルディングブロックは、３層に積み重ねられたレイヤに配置される。そのコイルは、オーバーラップを得るように、同時に、他の隣接したコイルと重なるように、間隔をあけて配置することができる。現在の実施形態において、コイル・ビルディングブロックの各々のコイルの位置は、以下の式により決定される。ここで、ＯＤ＝コイルの外径、である。
Ａ＝０.５ *ＯＤ
Ｂ＝ＯＤ／（４＊ＳＩＮ（６０））
Ｃ＝ＯＤ／（２＊ＳＩＮ（６０））
【００４０】
ディメンジョンＡ、Ｂ、Ｃは、デカルト座標系でのコイルの中央点の位置を決められるように提供される。
【００４１】
この式は、現在の実施形態において、いかなる所与のコイル直径に対しても幾何学的スペーシングを提供する。代替的な実施形態において、互いに相対的なコイルの位置を、異なる式によって、または、他の基準によって、決定することができる。典型的なディメンジョンは、コイルの間の相対的な距離に対して用意されている。もちろん、これらのディメンジョンは、単に、例として提供されるだけである。非均一なコイル・サイズや形のアレイを採用することもできる。それらは、座標系におけるコイルの位置を見つけるために、異なる式または異なる式の組を使用することができる。
【００４２】
単一コイル・ビルディングブロックは、マルチレイヤー・アレイを形成することができる。または、複数のビルディングブロックを、より大きなアレイを形成するために、互いに隣接して配置することができる。空間的自由度を、スパイラル・コイルの３つのレイヤ・アレイを使用して、全方向に達成できる。
【００４３】
図５に図示されるコイル・ビルディングブロックは、３つの積み重ねられたコイルを含む。代替的な実施形態において、追加的なあるいはより少数のコイルを、コイル・ビルディングブロックをつくるのに用いることができる。現在の実施形態において、ビルディングブロックの３つのコイルの各々は、同一である。代替的な実施形態において、コイル・ビルディングブロックを形成するコイルは、幾何形状、ディメンジョン、巻き数、その他において様々であってもよい。本願発明が、より大きなコイルのマルチレイヤー・アレイの説明を単純化するために、コイル・ビルディングブロックの文脈の範囲内で記述されるが、ここに記述されるマルチレイヤー・アレイは、個々のコイルを配置して、または、コイル・ビルディングブロックを配置して構成できることを理解すべきである。 
【００４４】
複数のコイル・ビルディングブロックを、コイルアレイをつくるために配置することができる。例えば、ライン・コイルアレイを、図１１で示すようにライン上にコイル・ビルディングブロックを置くことによって形成することができる。別の実施例は、図１５で図示される長方形のコイルアレイであり、長方形パターンのコイル・ビルディングブロックを置くことによって形成される。アレイの形とサイズは、所望のアプリケーションにより、コイル・ビルディングブロックの数および配置の関数として、異なることができる。
【００４５】
現在の実施形態において、各々のコイルは、水平にコイルの１つの半径長さでオフセットされて、直接お互いの上の積み重ねられた構成で配置される。コイルは、具体例の一般的なドーナツ形として示され、それは一般に渦巻コイルを表すものである。しかしながら、コイル幾何形状、巻き線の巻数、ワイヤー直径、及び、本質的に、コイルの他のどの物理的性質は、アプリケーションに依存して、変化することができることを理解すべきである。
【００４６】
図６Ａ−Ｂは、コイルの２つの異なる可能な回路構成を示す。図６Ａは、直列に接続されるＬ１、Ｌ２、及び、Ｌ３を図示する。図６Ｂは、平行に接続されるＬ１、Ｌ２、及び、Ｌ３を図示する。 
【００４７】
図７は、各々のコイルが直列共振コンデンサを含むコイルアレイ・ビルディングブロックの別の実施形態を示す。この実施形態において、各々のコイルは、個々に選択可能である。これは、どの１つ、どの２つ、あるいは、すべての３つのコイルが、同時にエネルギーを与えられることを可能にする。
【００４８】
図８Ａは、７つのコイル、３つのレイヤの選択可能なコイル回路の１つの実施形態を図示する。この実施形態において、個々のコイルは、基本の３つのコイルのモジュールのパターンにおいて、エネルギーを与えられたゾーンを形成するために、図９に示されるＳＷ１２を通して、スイッチＳＷ１によって選択される。３つのコイルにエネルギーを与えることによって選ぶことができる６つのゾーンが、図８Ｂに図示される。コイルは直列にあるいは平行にエネルギーを与えることができる。
【００４９】
６つの図示されたゾーンもまた、ワイヤレスパワーを受信するために、二次コイルを配置することができた種々の位置を表す。更に、斜め線塗りつぶしパターンのコイルは、特定のゾーンに配置された二次デバイスに適切にパワーを提供するために、どのコイルがエネルギーを与えられなければならないかについて表示する。二次デバイスは、ダイヤモンド塗りつぶしパターンで示される。現在の実施形態において、マルチレイヤー７コイルアレイで、誘導パワー供給がどのように種々のコイルに接続することができるかついて示す代表的な回路図が、図９Ａに表される。
【００５０】
図９Ａは、７つのコイル、３つのレイヤの選択可能なコイル回路の１つの実施形態における、構造の回路図を提供する。第１のレイヤは、コイルＬ１、Ｌ２、および、Ｌ３を含む。第２のレイヤは、コイルＬ４を含む。第３のレイヤは、コイルＬ５、Ｌ６、及び、Ｌ７を含む。Ｌ１コイルは、ＳＷ１スイッチとＳＷ２スイッチに接続される。Ｌ２コイルは、ＳＷ３スイッチとＳＷ４スイッチに接続される。Ｌ３コイルはＳＷ５スイッチとＳＷ６スイッチに接続される。Ｌ４コイルは、ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ９、及び、ＳＷ１１スイッチに接続される、Ｌ５コイルは、ＳＷ７とＳＷ８スイッチに接続される。Ｌ６コイルは、ＳＷ１０スイッチに接続される。Ｌ７コイルは、ＳＷ１１スイッチとＳＷ１２スイッチに接続される。誘導パワー供給からの１つのリードは、ＳＷ１、ＳＷ３、及び、ＳＷ５スイッチに接続され、そして、誘導パワー供給からの別のリードはＳＷ８、ＳＷ１０、及び、ＳＷ１２スイッチに接続される。現在の実施形態のスイッチは、電界効果トランジスタである。代替的な実施形態において、スイッチの異なるタイプを、利用することができる。現在の実施形態において、各々のコイルは、２つのスイッチに接続され、代替的な実施形態において、各々のコイルに対して単一のスイッチを、利用することができる。充電表面の上の二次デバイスは、二次共振コンデンサを含んでも、含まなくても良い。
【００５１】
図８に示されるパワーの６つのゾーンをつくる適切なコイルにエネルギーを与えるためのスイッチの状態が、図９Ｂに図示されている。図８Ｃに示すように、コイルＬ１、Ｌ４とＬ６にエネルギーを与えられるときに、ゾーン１は活性化している。そして、それはスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ９及びＳＷ１０を、オンにし、他のスイッチをオフに切り替えることによって達成することができる。図８Ｄで示すように、コイルＬ３、Ｌ４とＬ６にエネルギーを与えられるときに、ゾーン２は活性化している。そして、それはスイッチＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ９及びＳＷ１０を、オンにし、他のスイッチをオフに切り替えることによって達成することができる。図８Ｅに示すように、コイルＬ３、Ｌ４とＬ７にエネルギーを与えられるときに、ゾーン２は活性化している。そして、それはスイッチＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ１１及びＳＷ１２を、オンにし、他のスイッチをオフに切り替えることによって達成することができる。図８Ｆに示すように、コイルＬ２、Ｌ４とＬ７にエネルギーを与えられるときに、ゾーン２は活性化している。そして、それはスイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ１１及びＳＷ１２を、オンにし、他のスイッチをオフに切り替えることによって達成することができる。図８Ｇに示すように、コイルＬ２、Ｌ４とＬ５にエネルギーを与えられるときに、ゾーン５は活性化している。そして、それはスイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ７及びＳＷ８を、オンにし、他のスイッチをオフに切り替えることによって達成することができる。図８Ｈに示すように、コイルＬ１、Ｌ４とＬ５にエネルギーを与えられるときに、ゾーン６は活性化している。そして、それはスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ７及びＳＷ８を、オンにし、他のスイッチをオフに切り替えることによって達成することができる。
【００５２】
図１０は、コイルが、個々に選択可能であり、各々のコイルは、図２２に示すように直列共振コンデンサを含む、代替的な実施形態を図示する。代替的な実施形態において、コイルは、個々に選択可能である。しかし、直列共振コンデンサを含まなくても良く、この実施形態において、個々のコイルは、平行に電力供給する１つ、２つ、あるいは、３つのコイルでつくられたエネルギーを与えられたゾーンを形成するために、スイッチで選択できる。先に述べたように３つのコイルの同じセットにエネルギーを与えることによって、最初の６つのゾーンの各々を、つくることができる。なお、追加的なゾーンをつくるために、いかなる２つの隣接したコイルをも同時にエネルギーを与えることができる。３つの典型的なゾーンは、図１０Ａ、１０Ｂ、及び、１０Ｃとして図示される。図１０Ａにおいて、コイルＬ６とＬ４に、エネルギーを与えられる。図１０Ｂにおいて、コイルＬ１とＬ４に、エネルギーを与えられる。図１０Ｃにおいて、コイルＬ１とＬ６に、エネルギーを与えられる。他の実施形態おいて、現在の実施形態の場合のように、２つの隣接したコイルでもではなく、アレイのいかなる２つのコイルでも、ゾーンをつくるためにエネルギーを与えることができる。個々のコイルは、また、現在の実施形態の中において、単独でエネルギーを与えることができる。例えば、図１０Ｄにおける、コイルＬ４は、単独でエネルギーを与えられる。図１０ＥにおけるコイルＬ６は、単独でエネルギーを与えられる。図１０ＦにおけるコイルＬ１は、単独でエネルギーを与えられる。
【００５３】
図１１−図１２は、１２のコイル、３つのレイヤの選択可能なコイル回路の１つの実施形態を図示する、コイルの配置は、結果として、パワーを提供するためにエネルギーを与えられることができる７つの潜在的ゾーンとなる。図１１で示すように、選択することができる７つのゾーンは、一度に３つのコイルにエネルギーを与えることによって表される。コイルは直列に、あるいは、並列に、エネルギーを与えることができる。
【００５４】
図１２Ａ−Ｇは、７つの異なるゾーンをつくるためにエネルギーを与えることができる３つの主コイルの異なるグループを図示する。この実施形態において、二次デバイスは、ゾーンの線に沿ってスライドするために、単一の自由度を備えている。
【００５５】
図１３は、一度に３つ足らずのコイルにエネルギーを与えることによって、付加ゾーンをどのようにつくることができるかについて説明するものである。付加空間的自由度は、３つのコイルにエネルギーを与えてつくられるゾーンに加えて、１ないし２のコイルのいかなる組合せにでもエネルギーを与えることによって達成することができるこれは、また、同様に、付加的方向における、いくつかの空間的自由度を提供することができる。つまり、種々の数の選択することができるコイルのアレイで、増加した空間的自由度が、高磁束ゾーンの中心を動かすことにより、達成できる。
【００５６】
図１４Ａ−Ｃは、１つ、２つ、または、３つのコイルを選ぶ能力から生じた増加した空間的自由度を図示する。図１４Ａは、１つのコイルだけがどのように、二次デバイスが単一コイルに整合されるときに、より高い磁束のゾーンをつくるのに、活性化され得るかを説明するものである。図１４Ｂと図１４Ｃは、より高い磁束のゾーンをつくるために、２つのコイルがどのように同時に活性化され得るかを説明するものである。図１４Ｂは、また、ピークの磁束のゾーンが、線マルチレイヤー・コイルアレイにおいて、３つの隣接したコイルを活性化することによって、生成することができるオリジナルの７つのゾーンの軸の外側に、生成されることを図示する。図１４Ａと図１４Ｃは、３つのコイルを利用してつくられないゾーンの使用によって、デバイスがより良い整列配置を獲得する機会を有するように、付加的解像度を提供するオリジナルの７つのゾーンと同じ軸に沿って、付加的ゾーンをどのようにつくることができるかについて説明するものである。
【００５７】
図１５は、３つのレイヤ（レイヤにつき１６のコイル）で４８のコイルから成り立つ大きなアレイの上で充電する単一の低消費電力二次デバイスの１つの実施形態の代表的ダイアグラムを示す。この実施形態において、二次デバイスは、１つのゾーンによって供給されるパワーによって電力供給される。３つのレイヤ中に広がる、レイヤにつき１６のコイルを有する、４８のコイルを有する基本的な長方形パターンに配置される。代替的な実施形態において、重なり合う正三角形のスペーシング・パターンが維持される限り、コイルアレイは、どんな形状、コイル数でもあり得る。他の実施形態おいて、等辺三角形のスペーシング・パターンは、たとえば、コイルが異なる形またはサイズであるように、変えることができる。
【００５８】
図１９は、点線の円によって表される１つの小さい二次デバイスにパワーを提供するために、３つのコイルがどのようにエネルギーを与えられることができるかについて示す。ここに示されたいかなる三角形のゾーンも、所望のゾーン周辺の同じパターンで、３つのコイルにエネルギーを与えることにより、同様の方法で活性化することができる。エネルギーを与えられる３つのコイルは、図２１−図２３に示されるコイル回路構成のいずれでも使用することによって、単一のまたは複数のコントローラによって、直列または並列にドライブすることができる。特に、コイルアレイは、平行に接続された３つのコイルのセットにより、直列に接続された３つのコイルのセットにより（図２１）、あるいは、個々に選択可能なコイルにより（図２２）、配線することができる（図２０）。図２０と２１の構成におけるコイルの複数のセットは、同時に活性化することができ、コイルのいかなる組合せでも、図２０の構成において、活性化することができる。
【００５９】
図１６は、コイルの大きなアレイ上で充電する複数の低消費電力二次デバイスの１つの実施形態を示す。この実施形態において、各々の二次デバイスは、１つのゾーンによって電力供給される。３つのレイヤ全体に広がる、レイヤにつき１６コイルを有する４８のコイルを有する基本的な長方形パターンに配置される。しかしながら、代替的な実施形態において、重なり合う正三角形のスペーシング・パターンが維持される限り、アレイは、どんな形状、コイル数でもあり得る。ちょうど図１５に示されるコイルアレイと同様に、図２１−図２３に示されるコイルアレイ回路構成のどれでも、インプリメントすることができる。図１６は、６つのコイルがどのようにパワーをドットの円によって表わされる２つの小さな二次デバイスに提供するためにエネルギーを与えられることができるかについて示す。ここに示されたいかなる三角形のゾーンも、所望のゾーン周辺の同じパターンで、デバイスごとに３つのコイルにエネルギーを与えることにより、同様の方法で活性化することができる。エネルギーを与えられるいかなる３つのコイルでも、単一のまたは複数のコントローラによって、直列または並列にドライブすることができる。
【００６０】
図１７は、コイルの大きなアレイの上で充電する複数の低消費電力二次デバイスの１つの実施形態を示す。この実施形態において、付加的なゾーンが利用可能である。３つのコイルを活性化することができるのに加えて、追加的なゾーンをつくるために、コイルの他の組合せを活性化することができるからである。例えば、図示した実施形態において、単一コイルによってつくられるゾーンが示され、同時に活性化される２つのコイルでつくられるゾーンが示される。この図は、点線の円によって表される３つの小さい二次デバイスにパワーを提供するために、コイルがどのようにエネルギーを与えられることができるかについて示す。デバイスは、１つ、２つ、または３つの主コイルを使用して電力供給することができる。現在の実施形態において、活性化するゾーンは、二次コイルの位置に基づいて決定される。代替的な実施形態において、どのゾーンを活性化すべきか決定するために、付加的あるいは異なる要素を利用することができる。
【００６１】
図１８は、エネルギーを与えられた複数のゾーンを有するより大きなアレイの上で充電する高電力二次デバイスに対する単一のメディアの１つの実施形態を示す。各々のエネルギーを与えられたゾーンは、二次デバイスに移すパワーを増加させる。この実施形態において、二次デバイスは、複数のゾーンによって供給されるパワーを引き出す。３つのレイヤ全体に広がる、レイヤにつき１６コイルを有する４８のコイルを有する基本的な長方形パターンに配置される。しかしながら、代替的な実施形態において、アレイは、どんな形状、コイル数でもあり得る。ここで、この図は、ドットの円によって表される１つの二次デバイスにパワーを提供するために、９つのコイルがどのようにエネルギーを与えられることができるかについて示す。図示される三角形のゾーンのどれでも、所望のゾーン周辺の同じパターンで、デバイスごとに３つのコイルにエネルギーを与えることにより、同様の方法で、起動することができる。エネルギーを与えられるいかなる３つのコイルでも、単一のまたは複数のコントローラによって、直列または並列に、ドライブすることができる。
【００６２】
図１９は、ドットの円によって表される、１つの二次デバイスにパワーを提供するために、９つのコイルに、どのようにエネルギーを与えることができるかについて示す。図示される三角形のゾーンのどれでも、所望のゾーン周辺の同じパターンで、デバイスごとに３つのコイルにエネルギーを与えることにより、同様の方法で、起動することができる。エネルギーを与えられるいかなる３つのコイルでも、単一のまたは複数のコントローラによって、直列または並列に、ドライブすることができる。図２２に示されるコイル回路構成を利用して、個々のコイルは、図１９の中で表される二次デバイスにパワーを提供するために、適切なゾーンを提供するために動かすことができる。ここで、この図は、ドットの円によって表される１つの二次デバイスにパワーを提供するために、７つのコイルがどのようにエネルギーを与えられることができるかについて示す。これは、二次コイルの直径の範囲内に磁束をつくる７つのコイルに電力供給することによって達成される。このデザインにおいて、この二次デバイスは、１つのコイルを必要とするだけである。使用される主コイルの数は、二次デバイスによって必要とされるパワーと同様に、二次コイルのサイズと位置に依存することができる。
【００６３】
図２３は、負荷を検出して、ビルディングブロック・コイルのアレイにパワーを提供するプロセス（４００）の１つの実施形態のフローチャートを示す。そのプロセスのステップは、二次デバイスの存在を決定する（４０２）ために、個々のビルディングブロック・コイルにピングを実行することを含む。ピングは、定期ベースで、または、例えばホール効果センサなど、いくつかの他のイベントの結果として開始することができる。二次デバイスを検出すること（４０４）に応じて、コイル選択を決定する（４０６）。コイル選択を決定する方法の１つの実施形態は、図２４に関連して以下に記載される。一旦コイル選択が決定されるならば、デバイスを動かしたか（４１０）、あるいは、取り除かれた（４１２）と決定されるまでは、ビルディングブロック・コイルにエネルギーを与えられる（４０８）。二次デバイスが充電表面から取り除かれるならば、コイルアレイをパワーオフし、システムはビルディングブロックのピングを実行することに戻ることができる。代替的な実施形態において、異なる状況を、ビルディングブロック・コイルにエネルギーを与えることを始める、あるいは、終わるのに用いることができる。
【００６４】
図２４は、図２３ からコイル選択を決定する方法の１つの実施形態を示す（５００）。ビルディングブロック・コイルの各々に、エネルギーを与え（５０２）、その応答が範囲の中にあるかどうかが決定される（５０４）。ビルディングブロック・コイルの各々の応答が測定され（５０６）、一時的にメモリに記憶される（５０８）。そして、最良の応答を有するビルディングブロックが選択される（５１０）。二次デバイスと主デバイスとの間のコミュニケーション５１２が開始され、選択されたコイルが十分なパワーを提供することができるかどうかの決定が行われる（５１４）。十分なパワーが提供されることができないならば、別のコイルが次善の応答に基づいて選ばれる（５１６）。十分なパワーが提供されることができるならば、そのビルディングブロックは決定されたコイル選択とみなされる。
【００６５】
図２５は、コイルのアレイを使用して負荷を検出して、パワーを提供するための方法の別の実施形態（６００）を示す。その方法のステップは、充電表面の上で二次デバイスが存在するかどうかについて決定すること（６０２）を含む。これは、コイルの一つ以上にピングを実行することによって、または他のいかなる存在検出プロセスによってでも、デジタル存在検出器で行うことができる。
【００６６】
二次デバイスが検出されたとの決定（６０４）に応答して、プロセスは、二次デバイスについて電源要求情報とコイル情報を取得する（６０６）。１つの実施形態において、コイルアレイ・システムは、情報を取得するために、二次デバイスと通信する。例えば、二次デバイスを、デジタル・ピング応じて情報を送信するようにプログラムすることができる。代替的な実施形態において、コイルアレイ・システムは、二次デバイスから情報を要求するために、トランシーバまたは他の通信システムを利用することができる。いくつかの実施形態において、二次デバイスは、コイルアレイ・システムに識別符号を送信することができる。そして、コイルアレイ・システムは、その識別に基づいて、関連情報をデータベースで調べることができる。さらにもう１つの代替的な実施形態において、いくつかの情報を、二次デバイスと通信することなく検出することができる。例えば、コイルアレイにおけるコイルにピングを実行して、応答を測定することによって、二次デバイスで二次コイルのコイル幾何形状を決定することが可能である。取得される特定情報は、アプリケーションからアプリケーションで種々である。いくつかの実施形態において、パワー要求情報は、二次デバイスが要求するボルトまたはワット数を含むことができる。取得することができるコイル情報の例は、形状、サイズ、分類、そして、コイルの巻数を含む。
【００６７】
そのプロセスは、また、二次デバイスの位置を決定する。これは、種々の異なる方法のいずれを利用しても行うことができる。現在の実施形態において、デバイスの位置は、コイルアレイの上でコイルにピングを実行し、主コイルにおける変化を検出して、主コイルの変化の相対値を分析することで決定することができる。二次デバイスの位置を決定するための方法の２つの特定の実施形態が、図２６と図２７に関連して記述される。
【００６８】
図２６は、二次デバイスの位置を見つけるために、選択可能なコイルアレイにピングを実行する方法の１つの実施形態を記述するのに有効である。図２６の実施形態において、個々のコイルに、一つずつピングを実行される。各々の主コイルにピングを実行する際に、電流センサを、応答を測定するために、主サイドの上で利用することができる。主コイルの電流は、二次コイルの反射インピーダンスによって影響され、その反射インピーダンスは、一次と二次コイルの間の距離の関数である。このようにして、ピングを実行される各々のコイルに対する測定された電流は、相対的な距離の値を提供する。一般に、ピングを実行されたコイルが二次コイルに近いほど、より高い電流値が感知される。したがって、コイルにピングを実行して、応答を分析することによって、二次デバイスの位置を決定することができる。例えば、電流が最も高いところで、二次デバイスの二次コイルの位置が、最も近接していることが知られている。いくつかの実施形態においては、ラフな位置を、必要とするのみであるかもしれない。より正確な位置決定が望まれる実施形態においては、付加的技術を、さらなる精度で位置を決定するために利用することができる。例えば、三角測量を、付加データ・ポイントを利用している位置を決定するために利用することができる。あるいは、他の状況において、コイルの幾何形状情報を利用することができる。いくつかの実施形態において、コイルの単一のレイヤのみに、漸進的にピングを実行する。代替的な実施形態において、コイルの複数のレイヤに、漸進的にピングを実行する。なお、レイヤの間のデータは、異なるレイヤのコイルの間のピングをより容易に比較することができるように、レイヤの間の垂直距離を補償するために修正することができる。他の実施形態おいて、異なるレイヤにおけるコイルの間の垂直距離は、ピングの結果に対するこれといった影響を有しておらず、無視することができる。
【００６９】
図２７は、二次デバイスの位置を見つけるために、選択可能なコイルアレイにピングを実行する方法の別の実施形態を図示するのに有効である。図２７の実施形態において、そのデバイスがその領域にあるかどうかを決定するために、コイルのセットに、同時にピングが実行される。次に、その領域は、そのデバイスがその領域に存在するかどうかを決定するために、ピングを実行されるより小さな領域に分けられる。デバイスが見つかった場合には、コイルアレイを、表面のコイルの複数のゾーンに分けることができ、どのゾーンにデバイスが位置するのかを決定するために、それらのゾーンの各々に、個々にピングを実行することができる。このプロセスを、デバイス位置に関して解像度が適切なレベルに達するまで、繰り返すことができる。位置情報の正確さは、他のレイヤからのコイルを含むことによって、さらに増加することができる。図２７は、同時に活性化しているコイルアレイの上置コイルの全てを図示する。この技術は、二次デバイスは、全６０２で充電表面の上で存在するかどうかの閾値問合せのために利用されることができる。現在の実施形態において、１６のコイルに、エネルギーが与えられる。１つの実施形態において、１６のコイルは、８つのコイルの２つのグループに分けることができる。例えば、コイルアレイ・システムは、コイルアレイの上部の近くに位置する８つのコイルにピングを実行することができ、そして、コイルアレイの底部の近くに位置する８つのコイルに、別にピングを実行することができる。図２７で示される二次コイルの位置を与えられると、ピング結果は、二次デバイスが、下部８つのコイルにトップ８つのコイルより近くて位置することを明らかにする。下部の８つのコイルは、次に、コイルアレイの左側の近くの４つのコイルと、コイルアレイの右側の近くの４つのコイルとに分けることができ、そして、コイルの各々のグループは、別々にピングを実行することができる。また、図２７に示される二次コイルの位置を与えられると、このピング実行は、その二次コイルは、コイルアレイの左側の近くで、その４つのコイルにより近いことを明らかにする。このプロセスは、上置コイルを利用して、さらに２回、繰り返すことができる。このプロセスが、上置コイルに関連して上で記述されたが、この同じ技術は、同時に複数のレイヤまたは多少異なるレイヤの上でコイルにピングを実行する間にも適用することができる。なお、分割統治法アプローチを、図２６に関連して記述された、漸進的ピング・アプローチと組み合わせることができる。例えば、一旦システムが二次コイルが位置する一般的な領域を決定すると、位置を測定するために、その領域の近くでいくつかのコイルに対して個々にピングを実行することが可能である。
【００７０】
コイルのアレイにピングを実行する上記の２つの方法は、単に典型的な実施例であるだけである。充電表面の上で二次コイルの位置を決定するための他の方法を利用することができる。例えば、充電表面は、特に二次コイル、または充電表面の上の二次デバイスの位置を決定において補助するために、１つ以上のセンサを含むことができる。更に、いくつかの状況では、位置を決定することは、ピッチ、偏揺れ、及び、方向を決定することを含むことができることを理解していなければならない。現在の実施形態において、渦巻コイルが使用されている所において、位置は、単に、充電表面の上の二次デバイスのx、y位置を記述するだけである。一次または二次コイルが長方形であるか他の形を有する実施形態において、ピッチ、偏揺れ、または二次コイルの方向を決定することが可能である。
【００７１】
システムは、他のどの追加情報と同様に、位置情報、パワー要求情報、そして、コイル情報、の関数として、コイル構成を決定することができる。一旦コイル構成が決定されると、その特定の構成に対してコイルを、選択することができ、望ましいゾーンで磁界をつくるために、パワーを提供することができる。いくつかの実施形態において、位置情報は、コイル構成を決定するための唯一の要因であるかもしれない。他の実施形態において、パワー要求情報は、デバイスに必要なパワーを提供するためにエネルギーを与えられるのに必要であるコイルの最小数を変えることができる。更に、現在の実施形態の図示された二次コイルは、すべての渦巻コイルである。二次コイルが異なる幾何学を有する所では、コイルアレイ・システムは、その幾何形状を収納するためにつくられるようにピーク磁場のゾーンを変えることができる。
【００７２】
パワーは、二次デバイスが、動く（６１２）、または充電表面から除去される（６１４）まで、二次デバイスに供給することができる。デバイスが充電表面から除去されると、コイルアレイはパワーオフされて（６１６）、ピング実行に戻る（６０２）。
【００７３】
選択可能なコイルアレイ・システムの１つ以上の実施形態を用いて、達成することができる、多くの利益が存在する。例えば、選択可能なコイルアレイ・システムは、他の相互運用可能なソリューションよりも、製造して運用するコストを低くすることができる。選択可能なコイルアレイ・システムは、相互運用可能なレシーバーの広いアレイを使用可能にすることができる。選択可能なコイルアレイ・ソリューションは、相互運用可能な通信の保証を助けることができる。選択可能なコイルアレイ・システムは、Ｘ／ＹおよびＺ軸の自由度を増加する、あるいは、最大にすることができる。選択可能なコイルアレイ・システムは、自由位置アレイで可変なパワー・ソリューションを提供することができる。選択可能なコイルアレイは、直列共振形システムをドライブするために、ソリューションを提供することができる。選択可能なコイルアレイ・システムは、レシーバーをドライブするために、直列共振コンデンサなしでソリューションを提供することができる。選択可能なコイルアレイ・システムは、パワー伝達のために最大または増加した効率を保証することができる。選択可能なコイルアレイ・システムは、より小型レシーバーを使用可能にする。選択可能なコイルアレイ・システムは、メーカーがデザイン柔軟性を増加させるのを可能にする。
【００７４】
上の記載は、本願発明の現在の実施形態のものである。種々の変更と修正を、本願発明の趣旨、および、添付の特許請求の範囲において定めるような本願発明のより広い態様から離れることなく行うことができる。特許請求の範囲は、均等物の原理を含む特許法の原則に従って解釈されるべきものである。単数形の請求項の要素への言及において、例えば、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」または、「ｓａｉｄ」を使用することは、その要素を単数に制限するものとして解釈すべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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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１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１１】
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【図１２Ａ−１２Ｇ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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