(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを充電するように構成される装置であって、
複数の充電プロファイルを定義し、各充電プロファイルが、異なる充電速度で前記バッテリを充電するように構成され、
決定可能な時間イベントに応じて前記複数の中から充電プロファイルを選択し、
充電開始時間および充電継続時間を監視すると共に、デバイス充電履歴を生成し、
前記デバイス充電履歴に応じて、前記複数の充電プロファイルのうちの前記選択した充電プロファイルの充電開始時間、充電継続時間、および充電停止時間のうちの少なくとも1つを調整するように構成されるプロセッサと、
前記プロセッサに動作可能に結合され、前記複数の充電プロファイルを記憶するように構成されるメモリユニットとを備える装置。
【請求項２】
前記プロセッサが、選択した前記充電プロファイルに応じた電力レベルで充電電力を前記バッテリに供給するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
送信アンテナからの電力を無線で受信するように構成される受信アンテナと、
前記プロセッサおよび前記受信アンテナに動作可能に結合され、受信電力を前記充電電力に変換するように構成される電力変換回路と
をさらに備え、前記プロセッサが、前記電力変換回路を制御して搬送される前記電力レベルを調整するようにさらに構成される、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記プロセッサが、
前記決定可能な時間イベントまたは低活動インジケータに応じて低活動時間を決定し、
前記低活動時間に応じて、前記低活動時間に関連している前記複数の中からの前記充電プロファイルを選択する
ようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセッサに動作可能に結合され、前記決定可能な時間イベントを与えるように構成されるリアルタイムクロックをさらに含む、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばすための速度で前記バッテリを充電するように構成される前記充電電力の電流、電圧、またはそれらの組合せを定義する、請求項2に記載の装置。
【請求項７】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばすための速度よりも速い速度で前記バッテリを充電するように構成される前記充電電力の電流、電圧、またはそれらの組合せを定義する、請求項2に記載の装置。
【請求項８】
前記プロセッサに動作可能に結合されるユーザインタフェースと、
前記プロセッサに動作可能に結合した通信要素と
をさらに備え、
前記通信要素が、前記低活動時間中に以下の動作、
前記通信要素を介した遠隔デバイスから/への情報のバックアップ、
前記通信要素を介した前記遠隔デバイスへの前記プロセッサによって取り込まれた内容のアップロード、
前記通信要素を介した前記遠隔デバイスからの内容のダウンロード、
メモリクリーンアップ動作の実行、
メモリデフラグメンテーション動作の実行、および
前記プロセッサの活動に関する報告の生成
のうちの1つまたは複数を実行するようにさらに構成される、請求項4に記載の装置。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルの充電開始時間、充電継続時間、および充電停止時間のうちの少なくとも1つを設定するためのユーザ入力を受信するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項１０】
ネットワークに結合するように構成される通信要素をさらに備え、前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルの充電開始時間、充電継続時間、および充電停止時間のうちの前記少なくとも1つが、ウェブページを用いてユーザによって設定される、請求項9に記載の装置。
【請求項１１】
前記プロセッサに動作可能に結合される少なくとも1つのモーションセンサをさらに備え、所定の期間後にモーションが検出されないという決定に応じて、前記プロセッサが、前記少なくとも1つのモーションセンサから前記低活動インジケータを含むモーション情報を受信するようにさらに構成される、請求項4に記載の装置。
【請求項１２】
交流電流コンセントに動作可能に結合するように構成される対応する少なくとも2つの取り付け可能なタブと機械的および電気的に結合するように構成される少なくとも2つのタブ受け口をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１３】
電力を受信デバイスにある受信アンテナに無線で供給するための結合モード領域を生成するように電磁場を発生させるように構成される送信アンテナと、
前記受信デバイスの識別子を受信するように構成される通信要素と
をさらに備え、前記プロセッサが、前記通信要素および前記送信アンテナに動作可能に結合される、請求項1に記載の装置。
【請求項１４】
前記送信アンテナが、前記選択した充電プロファイルに応じて、前記電磁場の電力レベルを制御するように構成される、請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばす速度で前記バッテリを充電するための前記電磁場の電力レベルを定義する、請求項13に記載の装置。
【請求項１６】
バッテリを充電する方法であって、
前記バッテリの複数の充電プロファイルを定義するステップであって、各充電プロファイルが、異なる充電速度で前記バッテリを充電するように構成される、ステップと、
決定可能な時間イベントに応じて前記複数の中から充電プロファイルを選択するステップと、
充電開始時間および充電継続時間を監視すると共に、デバイス充電履歴を生成するステップと、
前記デバイス充電履歴に応じて、前記複数の充電プロファイルのうちの前記選択した充電プロファイルの充電開始時間、充電継続時間、および充電停止時間のうちの少なくとも1つを調整するステップと、
前記選択した充電プロファイルに応じた電力レベルで前記バッテリに充電電力を供給するステップと
を含む方法。
【請求項１７】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばす速度で前記バッテリを充電するように構成される前記充電電力の電流、電圧、またはそれらの組合せを定義する、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
充電電力を供給するステップが、
送信アンテナを用いて電磁場を発生させて電力を無線伝送するための結合モード領域を生成するステップと、
前記選択した充電プロファイルに応じて前記電磁場の電力レベルを制御するステップと
をさらに含む、請求項16に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばす速度で前記バッテリを充電するための前記電磁場の電力レベルを定義する、請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばすための速度よりも速い速度で前記バッテリを充電するための前記電磁場の前記電力レベルを定義する、請求項18に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばすための速度よりも速い速度で前記バッテリを充電するように構成される前記充電電力の電流、電圧、またはそれらの組合せを定義する、請求項16に記載の方法。
【請求項２２】
前記バッテリに動作可能に結合したバッテリ駆動デバイスへのユーザ入力に応じて、前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルの充電開始時間、充電継続時間、および充電停止時間のうちの少なくとも1つを設定するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
【請求項２３】
前記ユーザ入力を受信するために外部データネットワークと前記バッテリに動作可能に結合した前記バッテリ駆動デバイスとの間で通信するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも1つのモーションセンサからモーション情報を受信するステップをさらに含み、前記複数の中から前記充電プロファイルを選択するステップが、所定の期間モーションがないことを前記モーション情報が示しているという決定に応じて前記充電プロファイルを選択するステップを含む、請求項16に記載の方法。
【請求項２５】
前記バッテリに動作可能に結合したバッテリ駆動デバイスからの前記決定可能な時間イベントまたは低活動インジケータに応じて低活動時間を決定するステップと、
前記低活動時間に応じて前記低活動時間に関連した充電プロファイルを前記複数の中から選択するステップ
をさらに含む、請求項16に記載の方法。
【請求項２６】
前記低活動時間に応じて、
通信要素を介した前記バッテリ駆動デバイスから遠隔デバイスへの情報のバックアップ、
前記通信要素を介した前記遠隔デバイスへの前記バッテリ駆動デバイスによって取り込まれた内容のアップロード、
前記通信要素を介した前記遠隔デバイスから前記バッテリ駆動デバイスへの内容のダウンロード、
前記バッテリ駆動デバイス上のメモリクリーンアップ動作の実行、
前記バッテリ駆動デバイス上のメモリデフラグメンテーション動作の実行、および
前記バッテリ駆動デバイスの活動に関する報告の作成
のうちの1つまたは複数を実行するステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
【請求項２７】
受信アンテナを用いて送信アンテナから電力を無線で受信するステップと、
受信電力を充電電流に変換するステップと
をさらに含み、供給するステップが、前記充電電流に基づいて、前記選択した充電プロファイルに応じた電力レベルで充電電力を前記バッテリに供給するステップを含む、請求項16に記載の方法。
【請求項２８】
バッテリを充電するように構成される装置であって、
前記バッテリの複数の充電プロファイルを定義する手段であって、各充電プロファイルが、異なる充電速度で前記バッテリを充電するように構成される手段と、
決定可能な時間イベントに応じて前記複数の中から充電プロファイルを選択する手段と、
充電開始時間および充電継続時間を監視すると共に、デバイス充電履歴を生成する手段と、
前記デバイス充電履歴に応じて、前記複数の充電プロファイルのうちの前記選択した充電プロファイルの充電開始時間、充電継続時間、および充電停止時間のうちの少なくとも1つを調整する手段と、
前記選択した充電プロファイルに応じた電力レベルで前記バッテリに充電電力を供給する手段と
を含む装置。
【請求項２９】
前記複数の充電プロファイルを定義する手段、前記充電プロファイルを選択する手段、前記充電時間を監視する手段、前記調整する手段、および前記充電電力を前記供給する手段が、プロセッサを含む、請求項28に記載の装置。
【請求項３０】
送信アンテナからの電力を無線で受信するように構成される受信アンテナと、
前記受信アンテナに動作可能に結合され、受信電力を前記充電電力に変換するように構成される電力変換回路とをさらに備え、前記充電電力を供給する手段が、前記電力変換回路を制御して搬送される電力レベルを調整するようにさらに構成される、請求項28に記載の装置。
【請求項３１】
前記充電プロファイルを選択する手段が、
前記決定可能な時間イベントまたは低活動インジケータに応じて低活動時間を決定し、
前記低活動時間に応じて、前記低活動時間に関連している前記複数の中からの前記充電プロファイルを選択する
ようにさらに構成される、請求項28に記載の装置。
【請求項３２】
前記充電プロファイルを選択する手段に動作可能に結合され、前記決定可能な時間イベントを与えるように構成されるリアルタイムクロックをさらに備える、請求項28に記載の装置。
【請求項３３】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばすための速度で前記バッテリを充電するように構成される前記充電電力の電流、電圧、またはそれらの組合せを定義する、請求項28に記載の装置。
【請求項３４】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばすための速度よりも速い速度で前記バッテリを充電するように構成される前記充電電力の電流、電圧、またはそれらの組合せを定義する、請求項28に記載の装置。
【請求項３５】
前記複数の充電プロファイルを定義する手段に動作可能に結合されるユーザインタフェースと、
前記複数の充電プロファイルを定義する手段に動作可能に結合した通信要素と
をさらに備え、
前記通信要素が、前記低活動時間中、
前記通信要素を介した遠隔デバイスから/への情報のバックアップ、
前記通信要素を介した前記遠隔デバイスへの内容のアップロード、
前記通信要素を介した前記遠隔デバイスからの内容のダウンロード、
メモリクリーンアップ動作の実行、
メモリデフラグメンテーション動作の実行、および
プロセッサの活動に関する報告の生成
のうちの1つまたは複数を実行するようにさらに構成される、請求項31に記載の装置。
【請求項３６】
前記複数の充電プロファイルを定義する手段が、前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルの充電開始時間、充電継続時間、および充電停止時間のうちの少なくとも1つを設定するためのユーザ入力を受信するようにさらに構成される、請求項28に記載の装置。
【請求項３７】
ネットワークに結合するように構成される通信要素をさらに備え、前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルの充電開始時間、充電継続時間、および充電停止時間のうちの前記少なくとも1つが、ウェブページを用いてユーザによって設定される、請求項36に記載の装置。
【請求項３８】
前記充電プロファイルを選択する手段に動作可能に結合される少なくとも1つのモーションセンサをさらに備え、所定の期間後にモーションが検出されないという決定に応じて、前記充電プロファイルを選択する手段が、前記少なくとも1つのモーションセンサから前記低活動インジケータを含むモーション情報を受信するようにさらに構成される、請求項31に記載の装置。
【請求項３９】
交流電流コンセントに動作可能に結合するように構成される対応する少なくとも2つの取り付け可能なタブと機械的および電気的に結合するように構成される少なくとも2つのタブ受け口をさらに備える、請求項28に記載の装置。
【請求項４０】
電力を受信デバイスにある受信アンテナに無線で供給するための結合モード領域を生成するように電磁場を発生させるように構成される送信アンテナと、
前記受信デバイスの識別子を受信するように構成される通信要素と
をさらに備え、前記複数の充電プロファイルを定義する手段が、前記通信要素および前記送信アンテナに動作可能に結合される、請求項28に記載の装置。
【請求項４１】
前記送信アンテナが、前記選択した充電プロファイルに応じて、前記電磁場の電力レベルを制御するように構成される、請求項40に記載の装置。
【請求項４２】
前記複数の中の少なくとも1つの充電プロファイルが、前記バッテリの寿命を延ばす速度で前記バッテリを充電するための前記電磁場の電力レベルを定義する、請求項40に記載の装置。
【請求項４３】
プロセッサ可読媒体であって、バッテリを充電する方法を実行するためのプロセッサ実行可能命令を記憶して含み、前記方法が、
前記バッテリの複数の充電プロファイルを定義するステップであって、各充電プロファイルが、異なる充電速度で前記バッテリを充電するように構成される、ステップと、
決定可能な時間イベントに応じて前記複数の中から充電プロファイルを選択するステップと、
充電開始時間および充電継続時間を監視すると共に、デバイス充電履歴を生成するステップと、
前記デバイス充電履歴に応じて、前記複数の充電プロファイルのうちの前記選択した充電プロファイルの充電開始時間、充電継続時間、および充電停止時間のうちの少なくとも1つを調整するステップと、
前記選択した充電プロファイルに応じた電力レベルで前記バッテリに充電電流を供給するステップと
を含む、プロセッサ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、以下のものに対する米国特許法第119条(e)による優先権を主張する。
【０００２】
2009年7月23日に出願した、題名「HISTORY BASED WIRELESS BATTERY CHARGING TO EXTEND BATTERY LIFE AND IMPROVE EFFICIENCY」の米国仮特許出願第61/227,936号(本出願の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【０００３】
2009年8月25日に出願した、題名「WIRELESS CHARGER, PORTABLE ELECTRONICS AND BATTERY」の米国仮特許出願第61/236,817号(本出願の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【０００４】
本発明は、一般に、無線充電に関し、より具体的には無線電力システムに位置し得る受信デバイスに電力を割り当てることに関連したデバイス、システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
典型的には、無線電子デバイスなどの各バッテリ駆動デバイスは、それ自体の充電器および電源を必要とし、これは通常交流電流(AC)電源コンセントである。そのような有線構成は、多くのデバイスが充電を必要とするときに扱いにくくなる。
【０００６】
充電される電子デバイスに結合した送信機と受信機の間でOTA(over-the-air)または無線電力伝送を使用する手法が開発されている。そのような手法は、一般に、2つのカテゴリに入る。1つは、送信アンテナと充電されるデバイスにある受信アンテナとの間の平面波放射(遠距離場放射とも呼ばれる)の結合に基づく。受信アンテナは、バッテリを充電するために放射電力を収集し、それを整流する。アンテナは、一般に、結合効率を改善するために共振長である。この手法は、電力結合がアンテナ間の距離と共に急に低下することに悩まされ、したがって、理にかなった距離(例えば、1〜2メートル未満)にわたる充電が困難になる。加えて、送信システムは平面波を放射するので、フィルタ処理によって適切に制御されない場合、意図しない放射が他のシステムに干渉する可能性がある。
【０００７】
無線エネルギー送信技法に対する他の手法は、例えば「充電」マットまたは表面に埋め込まれた送信アンテナと、充電される電子デバイスに埋め込まれた受信アンテナ(加えて、整流回路)との間の誘導結合に基づく。この手法は、送信アンテナと受信アンテナの間の間隔が、とても近く(例えば、数千分の1メートル以内で)なければならないという欠点がある。この手法は、同じエリア内の複数のデバイスを同時に充電する能力を有するが、このエリアは、典型的にはとても小さく、ユーザが、デバイスを特定のエリアに正確に配置する必要がある。
【０００８】
多くの無線充電システムについては、電源から送信される電力は、単一レベルに固定され、したがって、電力レベルは一般に、異なる最大ピーク電力レベルを有するデバイスに対応するように調整することができない。このことは、充電できるデバイスのタイプを制限する。別の問題は、一定の放射電力レベルをデバイスの現在のバッテリレベルに応じて調整することができないことである。これは、バッテリが充電するにつれて充電を終えるのに必要とする電力が次第に少なくなるので電力を浪費する。
【０００９】
可搬式電子デバイスに関しては、大抵のバッテリ充電器は、妥協した充電プロファイルを使用する。これは、ユーザの要求が未知であるための急速充電と、バッテリにより優しい緩速充電との間の妥協である。さらに、バッテリは、充電を繰り返すにつれて変化する充電プロファイルを示す傾向がある。従来の有線式充電器は、電源から抜き差しされ、バッテリの充電履歴の概念を持たない傾向がある。しかし、携帯電話などの可搬式電子デバイスは、バッテリの充電履歴をいくらか保持することができるが、従来、いずれの保持される履歴も、充電の終了を制御することに限定されていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
可搬式電子デバイスの潜在的な使用、可搬式電子デバイスの実際の使用、またはそれらの組合せに基づいて種々のバッテリ充電の要求に適合できる装置および方法が必要とされている。さらに、そのようなデバイスへの無線電力供給が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
特許請求の範囲に記載の構成によって課題を解決する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】無線電力伝達システムの簡略化したブロック図である。
【図２】無線電力伝達システムの簡略化した概略図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態に用いられるループアンテナの概略図である。
【図４】本発明の例示的な一実施形態による送信機の簡略化したブロック図である。
【図５】本発明の例示的な一実施形態による受信機の簡略化したブロック図である。
【図６Ａ】本発明の例示的な実施形態を用いて充電できるバッテリを有するバッテリ駆動デバイスの簡略化したブロック図である。
【図６Ｂ】本発明の例示的な実施形態を用いて充電できるバッテリを有するバッテリ駆動デバイスの簡略化したブロック図である。
【図７】様々な例示的なバッテリの充電速度を示すグラフである。
【図８】本発明の1つまたは複数の例示の実施形態による夜間の再充電セッションを示すタイムラインである。
【図９】本発明の1つまたは複数の例示の実施形態による日中の再充電セッションを示すタイムラインである。
【図１０】履歴使用情報に基づいた充電プロファイルの調節を示す簡略化した流れ図である。
【図１１】充電プロファイルを定義、選択および改良するためのプロセスの例示的な実施形態を示す流れ図である。
【図１２】デバイスの保守作業を実行するためのプロセスの追加の例示的な実施形態を示す流れ図である。
【図１３Ａ】交流電流(AC)充電用の取り付け可能なタブを含むバッテリ駆動デバイスを示す図である。
【図１３Ｂ】図13Aの取り付け可能なタブ、およびこの取り付け可能なタブを受け入れるためのタブ収容デバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
「例示的な」という単語は、本明細書では「例、実例、または例示として働くこと」を意味するために使用される。「例示的な」と本明細書に記載した任意の実施形態は、必ずしも他の実施形態よりも好ましいまたは有利なものと解釈されるべきでない。
【００１４】
添付図面と共に以下に説明する詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するものであり、本発明を実施できる実施形態だけを表すものではない。本説明全体を通じて使用される用語「例示的な」は、「例、実例、または例示として働くこと」を意味し、必ずしも他の例示的な実施形態よりも好ましいまたは有利なものと解釈されるべきでない。詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解を与えるために具体的な詳細を含む。本発明の例示的な実施形態は、これらの具体的な詳細なしで実施することができることが当業者には明らかであろう。いくつかの実例では、よく知られている構造およびデバイスは、本明細書に示す例示的な実施形態の新規性を曖昧にするのを避けるためにブロック図の形態で示されている。
【００１５】
「無線電力」という単語は、本明細書では、物理的な電磁導体を使用することなく送信機から受信機の間で送信される電場、磁場、電磁場、または他のものに関連した任意の形態のエネルギーを意味するために使用される。
【００１６】
本明細書に記載した本発明の例示的な実施形態は、バッテリ駆動デバイスの潜在的な使用、バッテリ駆動デバイスの実際の使用、またはそれらの組合せに基づいて種々のバッテリ充電の必要に適合できる装置および方法を含む。さらに、いくつかの例示的な実施形態は、そのようなデバイスへの無線電力供給を含む。
【００１７】
図1は、本発明の様々な例示的な実施形態による無線伝送もしくは充電システム100を示す。入力電力102は、エネルギー伝達を行うために放射界106を発生させるための送信機104に供給される。受信機108は、放射界106に結合し、出力電力110を発生させ、それによって出力電力110に結合したデバイス(図示せず)が貯蔵または消費する。送信機104と受信機108は共に、距離112だけ離される。例示的な一実施形態では、送信機104および受信機108は、相互共振関係に従って構成され、受信機108の共振周波数と送信機104の共振周波数とがとても近い場合、受信機108が、放射界106の「近距離場」に位置するとき、送信機104と受信機108の間の伝送損失が最小となる。
【００１８】
送信機104は、エネルギーを送信する手段を与えるための送信アンテナ114をさらに備え、受信機108は、エネルギーを受信する手段を与えるための受信アンテナ118をさらに備える。送信アンテナおよび受信アンテナは、それと関連する用途およびデバイスに応じたサイズに作製される。述べた通り、効率的なエネルギー伝達は、エネルギーの大部分を電磁波で遠距離場に伝搬するのではなく、送信用アンテナの近距離場におけるエネルギーの大部分を受信用アンテナに結合することによって行われる。この近距離場にあるとき、結合モードは、送信アンテナ114と受信アンテナ118の間に生じ得る。この近距離場の結合が生じ得るアンテナ114および118の周りのエリアは、本明細書では、結合モード領域と呼ばれる。
【００１９】
図2は、無線電力伝達システムの簡略化した概略図を示す。送信機104は、発振器122と、電力増幅器124と、フィルタおよび整合回路126とを含む。発振器は、調整信号123に応じて調整することができる所望の周波数を発生させるように構成される。発振器信号は、制御信号125に応じた増幅量で電力増幅器124によって増幅することができる。フィルタおよび整合回路126は、高調波または他の不要な周波数をフィルタで除去し、送信機104のインピーダンスを送信アンテナ114に整合させるために含むことができる。
【００２０】
受信機108は、図2に示すようにバッテリ136を充電、または受信機(図示せず)に結合したデバイスに電力を供給するために、整合回路132と、直流電力出力を発生させるための整流器およびスイッチング回路134とを含むことができる。整合回路132は、受信機108のインピーダンスを受信アンテナ118に整合させるために含むことができる。受信機108および送信機104は、別個の通信チャンネル119(例えば、Bluetooth(登録商標)、zigbee(登録商標)、セルラー(cellular)など)上で通信することができる。
【００２１】
図3に示すように、例示的な実施形態に用いられるアンテナは、「ループ」アンテナ150として構成することができ、本明細書では、この「ループ」アンテナは、「磁気」アンテナとも呼ばれ得る。ループアンテナは、空芯またはフェライトコアなどの物理的コアを含むように構成することができる。空芯ループアンテナは、この芯の近くに配置される外部からの物理デバイスによりよく耐えることができる。さらに、空芯ループアンテナは、コアエリア内に他の構成要素を配置することを可能にする。加えて、空芯ループは、送信アンテナ114(図2)の結合モード領域がより強力であり得る送信アンテナ114(図2)の平面内での受信アンテナ118(図2)の配置をより容易に可能にすることができる。
【００２２】
述べた通り、送信機104と受信機108の間のエネルギーの効率的な伝達は、送信機104と受信機108の間の整合されたまたはほぼ整合された共振中に生じる。しかし、送信機104と受信機108の間の共振が、整合されていないときでも、エネルギーは、より低い効率で伝達することができる。エネルギーの伝達は、送信用アンテナからのエネルギーを自由空間に伝搬するのではなく、送信用アンテナの近距離場からのエネルギーをこの近距離場が確立される近傍に存在する受信用アンテナに結合することによって行われる。
【００２３】
ループアンテナすなわち磁気アンテナの共振周波数は、インダクタンスおよびキャパシタンスに基づく。ループアンテナにおけるインダクタンスは、一般に単純に、ループによって生じるインダクタンスであるのに対し、キャパシタンスは、一般に、所望の共振周波数で共振構造を生じさせるようにループアンテナのインダクタンスに加えられる。非限定的な例として、キャパシタ152およびキャパシタ154が、共振信号156を発生させる共振回路を生じさせるようにアンテナに加えられてもよい。したがって、より大きい直径のループアンテナについては、ループの直径またはインダクタンスが増大するにつれて、共振を引き起こすために必要なキャパシタンスの大きさは減少する。さらに、ループまたは磁気アンテナの直径が増大するにつれて、近距離場の効率的なエネルギー伝達エリアは増大する。もちろん、他の共振回路も可能である。別の非限定の例として、キャパシタは、ループアンテナの2つの端子の間に並列に配置されてもよい。加えて、当業者は、送信アンテナについては、共振信号156が、ループアンテナ150への入力であり得ると認識されよう。
【００２４】
本開示の例示的な実施形態は、互いの近距離場にある2つのアンテナの間の電力の結合(coupling power)を含む。述べた通り、近距離場は、電磁場が存在するが、電磁場はアンテナから離れて伝搬または放射できないアンテナの周りのエリアである。典型的には、それらは、アンテナの物理的な体積に近い体積に限定される。本開示の例示的な実施形態では、電気タイプのアンテナ(例えば、小さいダイポール)の電気的な近距離場に比較して磁気タイプアンテナの方が、磁気的な近距離場の振幅がより大きい傾向があるので、単巻きループアンテナおよび多巻きループアンテナなどの磁気タイプアンテナが、送信(Tx)アンテナシステムと受信(Rx)アンテナシステムの両方に使用される。これにより、これらのペア間の潜在的により高い結合が可能になる。さらに、「電気的」アンテナ(例えば、ダイポールおよびモノポール)、または磁気的アンテナと電気的アンテナの組合せも考えられる。
【００２５】
Txアンテナは、小さいRxアンテナへの良好な結合(例えば、>40%)を実現するのに十分に低い周波数および十分に大きいアンテナサイズで前述の遠距離場の手法および誘導的手法によって可能とされる距離よりもかなり長い距離で動作することができる。Txアンテナが正しいサイズに作製される場合、ホストデバイスにあるRxアンテナを励振Txループアンテナの結合モード領域内(すなわち、近距離場内)に配置するとき、高い結合レベル(例えば、40%〜70%)を実現することができる。
【００２６】
図4は、本開示の例示的な実施形態による送信機200(本明細書では無線電力送信機とも呼ばれる)の簡略化したブロック図である。送信機200は、送信回路202および送信アンテナ204を備える。一般に、送信回路202は、発振信号を供給することによってRF電力を送信アンテナ204に供給し、それにより送信アンテナ204の辺りに近距離場エネルギーを発生させる。例として、送信機200は、13.56MHzのISM帯で動作することができる。
【００２７】
例示的な送信回路202は、送信回路202のインピーダンス(例えば、50オーム)を送信アンテナ204に整合させるためのインピーダンス整合回路206と、受信機108(図1)に結合したデバイスの自家中毒を防ぐレベルまで高調波放射を低減するように構成されるローパスフィルタ(LPF)208とを備える。他の例示的な実施形態は、限定するものではないが、特定の周波数を減衰させる一方、他の周波数を通過させるノッチフィルタを含む種々のフィルタトポロジを含むことができ、アンテナへの出力電力または電力増幅器による直流電流引き込みなど、測定可能な送信メトリクス(measurable transmit metrics)に基づいて変更できる適応性のあるインピーダンス整合を含むことができる。送信回路202は、発振器212によって決定されるようなRF信号を励振するように構成される電力増幅器210をさらに備える。送信回路は、ディスクリートデバイスまたは回路で構成することができ、あるいは代替として、一体型アセンブリで構成されてもよい。送信アンテナ204からの例示的なRF電力出力は、2.5〜8.0ワット程度であり得る。
【００２８】
送信回路202は、特定の受信機に対する送信フェーズ(またはデューティサイクル)中、発振器212をイネーブルにし、発振器の周波数を調整し、それらの取り付けた受信機を通じて近隣のデバイスと交信するための通信プロトコルを実現するための出力電力レベルを調整するコントローラ214をさらに備える。
【００２９】
送信回路202は、送信アンテナ204によって発生する近距離場の近くのアクティブな受信機の有無を検出するための負荷感知回路216をさらに備えることができる。例として、負荷感知回路216は、送信アンテナ204によって発生する近距離場の近くのアクティブな受信機の有無によって影響を受ける抵抗器(Rsense)の両端の電圧降下を作り出すことによって、電力増幅器210に流れる電流を監視する。電力増幅器210の負荷に対する変化の検出は、コンパレータ出力235で生成され、アクティブな受信機と通信するために、エネルギーを送信するための発振器212をイネーブルにするか決定するのに用いるコントローラ214によって監視される。言い換えれば、コンパレータ出力235は、以下により十分に説明するように、送信アンテナの近距離場における受信アンテナの有無を示すことができると共に、コンパレータ出力235の変動に基づいて受信アンテナからの通信を検出することができる。
【００３０】
送信アンテナ204は、抵抗損を低く抑えるように選択される厚さ、幅、および金属タイプのアンテナストリップとして実装することができる。従来の実装では、送信アンテナ204は、一般に、テーブル、マット、ランプまたは他のあまり可搬性のない構成などのより大きい構造と関連付けるように構成することができる。したがって、送信アンテナ204は、一般に、実際的な寸法にするための「巻き」を必要としない。送信アンテナ204の例示的な実施形態は、「電気的に小さい」(すなわち、波長の何分か1の)ものとし、共振周波数を定めるためにキャパシタを使用することによってより低い使用可能な周波数で共振するようにチューニングすることができる。送信アンテナ204が、受信アンテナに比べて(例えば、0.50メートルの)より直径が大きくてもよい、または正方形のループの場合には、より辺が長くてもよい例示的な適用例では、送信アンテナ204は、理にかなったキャパシタンスを得るために必ずしも多数の巻き数を必要としない。
【００３１】
送信機200は、送信機200に関連し得る受信デバイスの所在およびステータスに関する情報を収集および追跡することができる。つまり、送信機回路202は、(本明細書では、プロセッサとも呼ばれる)コントローラ214に接続される存在検出器280、密閉型検出器290、またはそれらの組合せを含むことができる。コントローラ214は、存在検出器280および密閉型検出器290からの存在信号に応じて、増幅器210によって供給される電力量を調整することができる。送信機は、例えば、送信機200に適した電圧に、建物に存在する従来の交流電源を変換するためのAC-DCコンバータ(図示せず)、従来のDC電源を変換するためのDC-DCコンバータ(図示せず)、または従来のDC電源(図示せず)から直接など、いくつかの電源を通じて電力を受信することができる。
【００３２】
非限定的な例として、存在検出器280は、送信機のカバレージエリアに挿入されている充電されるデバイスの初期存在を感知するために利用されるモーション検出器であり得る。検出後、送信機は、オンになることができ、デバイスによって受信したRF電力を使用して所定のやり方で受信デバイスのスイッチを切り換えることができ、これによって送信機の駆動点インピーダンスに変化が生じる。
【００３３】
別の非限定の例として、存在検出器280は、例えば、赤外線検出、モーション検出、または他の適当な手段によって人間を検出することができる検出器であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、送信アンテナが特定の周波数で送信できる電力量を制限する規制が存在し得る。場合によっては、これらの規制は、電磁放射から人間を保護することを意図する。しかし、例えば、ガレージ、工場の現場、作業所(shop)等など、送信アンテナが、人間によって占められないエリアまたは人間によって稀に占められるエリアに配置される環境があり得る。これらの環境に人間がいない場合、通常の電力制限規制を上回って送信アンテナの電力出力を増大させることが許される場合がある。言い換えれば、コントローラ214は、人間の存在に応じて、送信アンテナ204の電力出力を規制レベル以下に調整し、人間が送信アンテナ204の電磁場から規制距離の外側にいるときに、規制レベルを上回るレベルに送信アンテナ204の電力出力を調整することができる。
【００３４】
非限定的な例として、(本明細書では、密閉区画検出器または密閉空間検出器とも呼ばれる場合がある)密閉型検出器290は、エンクロージャが、閉じた状態にあるか、開いた状態にあるかを決定するための感知スイッチなどのデバイスであり得る。送信機が、閉じた状態にあるエンクロージャにあるとき、送信機の電力レベルを増加させることができる。
【００３５】
例示的な実施形態では、送信機200が無制限にオンのままにならないようにする方法を、使用することができる。この場合、送信機200は、ユーザが決定した時間の後、シャットオフするようにプログラムすることができる。この機能は、送信機200、特に電力増幅器210が、その周囲の無線デバイスが完全に充電された後、長時間動作するのを防ぐ。このイベントは、デバイスが完全に充電されているという中継器または受信コイルから送られる信号を検出するのを回路が失敗することによるものであり得る。別のデバイスがその周囲に配置されている場合に、送信機200が、自動的にシャットダウンするのを防ぐために、送信機200の自動シャットオフ機能は、モーションがその周囲で検出されないことに関する設定期間後にのみ作動することができる。ユーザは、非活動時間間隔を決定し、必要に応じてこの非活動時間間隔を変更することが可能であり得る。非限定的な例として、時間間隔は、デバイスが初めに完全に放電されているという仮定の下で特定のタイプの無線デバイスを完全に充電するのに必要な時間間隔よりも長いものであってもよい。
【００３６】
送信回路202は、非限定の例としてコントローラ用のソフトウェア、送信機200についての情報、送信動作についての情報、および送信機200の近くに配置される受信機についての情報を記憶するためのメモリ270を備えてもよく、送信機200と通信してもよく、またはそれらの組合せであってもよい。
【００３７】
送信回路202は、決定可能な時間イベントを追跡するように構成されるリアルタイムクロック(RTC)272を含むことができ、この決定可能な時間イベントの非限定の一例は、時刻であり得る。リアルタイムクロックは、例えばユーザインタフェース276からのユーザ入力、および通信要素274を介した外部デバイスからの通信など、いくつかのソースから更新することができる。
【００３８】
ユーザインタフェース276は、ユーザがユーザインタフェース276に情報を入力することを可能にする、例えばキーボード、マウス、ジョイスティック等などの入力要素を含むことができる。ユーザインタフェース276は、例えば、オーディオジェネレータ、およびユーザに情報を伝えるための視覚的ディスプレイなどの出力要素を含むこともできる。
【００３９】
通信要素274は、セルラー信号、無線ネットワーク信号、および有線ネットワーク信号、シリアルチャンネル、ならびにパラレルチャンネルなどを、様々な有線通信インタフェースおよび無線通信インタフェースを介して遠隔デバイス(図示せず)と通信するための回路を含むことができる。通信要素274は、外部デバイス(図示せず)または外部データネットワーク(図示せず)と通信することができる。非限定の一例として、外部データネットワークは、インターネットであってもよく、ウェブページ(または他のグラフィカルインタフェース)は、ユーザが送信機200へ情報を送信および送信機200から情報を受信するために使用することができる。加えて、通信要素274は、負荷感知回路216を含むと考えることもでき、この負荷感知回路216を使用して、近距離場放射を用いて受信機と送信機200の間で通信することができる。
【００４０】
図5は、本開示の例示的な実施形態による受信機300の簡略化したブロック図である。受信機300は、受信回路302および受信アンテナ304を含む。受信機300は、受信電力を充電電流としてデバイス350に供給するために充電電力線340を用いてデバイス350にさらに結合する。受信機300は、デバイス350の外部にあるものとして示されるが、デバイス350に組み込まれてもよいことに留意されたい。一般に、エネルギーは、受信アンテナ304に無線で伝播され、次いで受信回路302を介してデバイス350に結合される。デバイス350は、本明細書に記載するように、図6の充電されるバッテリ690を備えてもよい。
【００４１】
受信アンテナ304は、送信アンテナ204(図4)と同じ周波数で、またはその周波数の近くで共振するようにチューニングされる。受信アンテナ304は、送信アンテナ204と同様に寸法決定することができ、または関連するデバイス350の寸法に基づいて様々なサイズに作製することができる。例として、デバイス350は、送信アンテナ204の長さの直径より小さい直径寸法または長さ寸法を有するバッテリ駆動デバイスであってもよい。そのような一例では、受信アンテナ304は、同調キャパシタ(図示せず)のキャパシタンス値を減少させ、受信アンテナのインピーダンスを増大せせるために多巻きアンテナとして実装することができる。例として、アンテナ直径を最大にし、受信アンテナのループの巻き数(すなわち、巻数)、および巻線間キャパシタンスを低減するために、受信アンテナ304は、デバイス350の実質的な周囲の周りに配置することができる。
【００４２】
受信回路302は、受信アンテナ304に対するインピーダンス整合を行う。受信回路302は、受信RFエネルギー源を、デバイス350が使用するための充電電力線340に変換する電力変換回路306を含む。電力変換回路306は、RF-DCコンバータ308を含み、DC-DCコンバータ310を含むこともできる。RF-DCコンバータ308は、受信アンテナ304で受信したRFエネルギー信号を非交流電力に整流し、一方、DC-DCコンバータ310は、整流したRFエネルギー信号を、デバイス350に適合するエネルギーポテンシャル(例えば、電圧)に変換する。部分整流器および完全整流器、レギュレータ、ブリッジ、ダブラ、ならびに線形およびスイッチングコンバータが含まれる様々なRF-DCコンバータが考えられる。
【００４３】
受信回路302は、受信アンテナ304を電力変換回路306に接続するため、または代替として電力変換回路306を切断するためのスイッチング回路312をさらに含んでもよい。電力変換回路306から受信アンテナ304を切断することは、デバイス350の充電を中断するだけでなく、送信機200(図2)によって「見られる」ような「負荷」を変化させもする。
【００４４】
上記の通り、送信機200は、送信機の電力増幅器210に供給されたバイアス電流の変動を検出する負荷感知回路216を備える。したがって、送信機200は、受信機が送信機の近距離場に存在するときを決定するための機構を有する。
【００４５】
複数の受信機300が送信機の近距離場に存在するとき、他の受信機が送信機により効率的に結合することができるように1つまたは複数の受信機の装荷および除荷を時間多重化することが望ましいことがあり得る。他の近くの受信機への結合を解消するため、または近くの送信機に対する装荷を低減するために、受信機は、クローキングする(cloak)こともできる。受信機のこの「除荷」は、本明細書では、「クローキング(cloaking)」としても知られる。さらに、受信機300によって制御されると共に送信機200によって検出される除荷と装荷の間のこのスイッチングは、以下により十分に説明するように、受信機300から送信機200への通信機構を与える。加えて、プロトコルは、受信機300から送信機200へのメッセージの送信を可能にするスイッチングに関連し得る。例として、スイッチング速度は、100μ秒程度であり得る。
【００４６】
例示的な一実施形態では、近距離場を用いた送信機と受信機の間の通信は、従来の双方向通信ではなく、デバイス感知および充電制御機構を指している。言い換えれば、送信機は、近距離場においてエネルギーが利用できるか調整するために、送信信号のオン/オフキーイングを使用する。受信機は、エネルギーのこれらの変化を送信機からのメッセージと解釈する。受信機の側からは、受信機は、どれくらいの電力を近距離場から受け入れているかを調整するために、受信アンテナの同調および離調を用いる。送信機は、近距離場から使用される電力のこの差を検出し、これらの変化を受信機からのメッセージと解釈することができる。
【００４７】
受信回路302は、送信機から受信機への情報信号方式(informational signaling)に対応し得る、受信したエネルギー変動を識別するために使用される信号検出器(signaling detector)およびビーコン回路314をさらに備えることができる。さらに、無線充電向けに受信回路302を構成するために、信号方式およびビーコン回路314を使用して、低減されたRF信号エネルギー(すなわち、ビーコン信号)の伝送を検出し、低減されたRF信号エネルギーを、受信回路302内の無電力供給回路または電力消耗回路を目覚めさせるための公称電力に整流することもできる。
【００４８】
受信回路302は、本明細書に記載したスイッチング回路312の制御を含む、本明細書に記載した受信機300のプロセスを調整するためのプロセッサ316をさらに含む。受信機300のクローキングは、デバイス350に充電電力を供給する外部の有線充電源(例えば、壁/USB電源)の検出を含む他のイベントの発生時に行わることもあり得る。受信機のクローキングの制御に加えて、プロセッサ316は、ビーコンの状態を決定し、送信機から送られるメッセージを抽出するために、ビーコン回路314を監視することもできる。プロセッサ316は、性能改善のためにDC-DCコンバータ310を調整することもできる。プロセッサ316は、以下により十分に説明するように、デバイス350の充電プロファイルを決定し、デバイスの充電履歴を追跡することもできる。
【００４９】
いくつかの例示的な実施形態では、以下により十分に説明するように、受信回路320は、電力要求を、例えば所望の充電開始時間、所望の充電継続時間、所望の充電終了時間、所望の電力レベル、最大電力レベル、所望の電流レベル、最大電流レベル、所望の電圧レベル、および最大電圧レベルの形態で送信機へ信号で伝えることができる。これらのレベルおよび送信機から受け取る実際の電力量に基づいて、プロセッサ316は、DC-DCコンバータ310の動作を調整して、電流レベルの調整、電圧レベルの調整、またはそれらの組合せの形態でその出力を調節することができる。
【００５０】
受信回路302は、非限定の例として、プロセッサ316用のソフトウェア、受信機300についての情報、無線電力受信動作についての情報、バッテリ充電プロファイルについての情報、およびバッテリ充電履歴についての情報を記憶するためのメモリ370を含むことができる。
【００５１】
受信回路302は、時刻などの決定可能な時間イベントを追跡するように構成されるリアルタイムクロック(RTC)372を含むことができる。リアルタイムクロックは、例えば充電デバイス350または他のデバイスに接続された送信機200および通信バス605など、いくつかのソースから更新することができる。
【００５２】
図6Aおよび図6Bは、本発明の例示的な実施形態を用いて充電できるバッテリを有するバッテリ駆動デバイスの簡略化したブロック図である。
【００５３】
図6Aでは、バッテリ充電器605A(本明細書ではバッテリ充電デバイスとも呼ばれる)は、充電電力線608上で充電電力をバッテリ690に供給する。バッテリ駆動デバイス600は、例えば携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、携帯用コンピュータ、携帯型メディアプレーヤ、または電子書籍などの任意の数のデバイスであってもよい。
【００５４】
デバイスコントローラ620(本明細書ではプロセッサとも呼ばれる)は、バッテリ充電器600の機能を制御し、バッテリ充電器600の情報を管理するためにバッテリ充電器600内に備えることができる。
【００５５】
バッテリ駆動デバイス600は、上記の通り、無線電力をバッテリ690に供給するための無線電力受信回路302、およびバッテリ駆動デバイスを備えることができる。直流入力610は、電力をバッテリ駆動デバイス600に供給し、バッテリ690を充電し、またはそれらの組合せを行うこともできる。同様に、交流入力615およびAC-DCコンバータ680は、電力をバッテリ駆動デバイス600に供給し、バッテリ690を充電し、またはそれらの組合せを行うように含むことができる。
【００５６】
バッテリ駆動デバイス600は、非限定の例として、プロセッサ620用のソフトウェア、バッテリ駆動デバイス600についての情報、無線電力受信動作についての情報、バッテリ充電プロファイルについての情報、およびバッテリ充電履歴についての情報を記憶するためのメモリ630を含むことができる。
【００５７】
1つまたは複数のモーションセンサ640が、当業界で知られているように、バッテリ駆動デバイス600がどのように移動しているかを示すモーション情報を与えるように含むことができる。非限定の例として、モーションセンサ640は、加速度計、ジャイロスコープ、およびコンパスなどのデバイスを含んでもよい。全地球測位衛星(GPS)受信機650が、当業界で知られているように、バッテリ駆動デバイス600が位置する場所についての情報を与えるように含まれてもよい。さらに、1つまたは複数の他の状態センサ645(その一例は、環境光検出器である)が、本明細書にさらに記載するように、バッテリ駆動デバイス600が保守作業を実行するように促す状態にあることを示す状態情報を与えるようにさらに含むこともできる。環境光検出器は、暗い空間内で睡眠中などのユーザの非活動を示す閾値より下の環境光状態(例えば、<20ルクス)を感知するように構成することができる。
【００５８】
1つまたは複数のユーザインタフェース670は、ユーザが送信機276に情報を入力することを可能にするための例えばキーボード、マウス、ジョイスティック等などの入力要素を含んでもよい。ユーザインタフェース276は、例えば、ユーザに情報を伝えるためのオーディオジェネレータおよび視覚的ディスプレイなどの出力要素を含むこともできる。
【００５９】
1つまたは複数の通信要素660は、セルラー信号、無線ネットワーク信号、および有線ネットワーク信号、シリアルチャンネル、ならびにパラレルチャンネルなどを、様々な有線通信インタフェースおよび無線通信インタフェースを介して遠隔デバイス(図示せず)と通信するための回路を含むことができる。通信要素660は、外部デバイス(図示せず)または外部データネットワーク(図示せず)と通信することができる。非限定の一例として、外部データネットワークは、インターネットであってもよく、ウェブページ(または他のグラフィカルインタフェース)は、ユーザがバッテリ駆動デバイス600へ情報を送信およびバッテリ駆動デバイス600から情報を受信するために使用することができる。加えて、通信要素660は、上述の通り、近距離場放射を用いた通信を用いて無線電力受信回路302を介して送受信される通信を含むと考えることもできる。
【００６０】
様々な機能ブロックの多くが通信できることを示すように通信バス609を示す。しかし、この通信バス609は、通信の可能性を例示するに過ぎず、様々な機能ブロックの間に他の通信バスがあってもよいことを当業者は認識するであろう。
【００６１】
図6Bでは、機能ブロックは、図6Aにおける機能とほぼ同じ機能を実行し、その詳細は、再度説明する必要がない。図6Bの例示的な実施形態では、無線電力回路302およびAC-DCコンバータ680は、バッテリ充電器605Bの一部であってもよく、他の要素が、バッテリ駆動デバイス600Bの一部であってもよい。加えて、いくつかの例示的な実施形態では、バッテリ充電器(605Aおよび605B)は、バッテリ駆動デバイス(600Aおよび600B)に組み込まれてもよい。他の例示的な実施形態は、バッテリ駆動デバイス(600Aおよび600B)から物理的に分離できるバッテリ充電器(605Aおよび605B)を用いて構成されてもよい。
【００６２】
図7は、様々な例示的なバッテリ(例えば、図6中の690)の充電速度を示すグラフである。非限定的な例として、携帯電話のバッテリ性能を異なる充電電流を用いて示す。この場合、バッテリは、850ミリアンペア/時間で定められており、バッテリが、容認できないレベルまで端子の電圧が降下するまで1時間の間、850ミリアンペアの電流を供給できることを意味する。バッテリが1Cの速度(Cは容量であり、この場合850mA)で充電されるとき、バッテリは、500回の充放電サイクルを超える寿命を有する。バッテリが2Cの速度で充電されるとき、寿命は、約400サイクルまで下がる。クイック充電の典型である3Cの速度を用いると、寿命は、約100サイクルまで下がる。この典型的なデータから、充電速度はバッテリの寿命に劇的な影響を及ぼし得ることを理解することができる。充電電圧および許容バッテリ温度などの他の充電パラメータも大きな影響を及ぼし、したがってバッテリ充電プロファイルの選択が、バッテリに関するユーザの経験を大きく変え得ることを理解することができる。充電電圧の場合、バッテリに貯蔵されるエネルギーの量は、バッテリ寿命を減少させることを犠牲にして電圧を増加させることによって増加させることができる。
【００６３】
本発明の例示的な実施形態は、スタンドアロンのバッテリ充電器の充電方法および充電装置、充電されるバッテリを有するバッテリ駆動デバイス、および無線電力受信アンテナを有するバッテリ駆動デバイスに電力を供給するための無線電力送信機を含む。また、バッテリ駆動デバイスは、無線電力送信機、交流電源、または直流電源から電力を受信することができる。本明細書における議論の大部分は、スタンドアロンのバッテリ充電器、および必要に応じて、無線電力送信機について指摘される差を有するバッテリ駆動デバイスに焦点を合わせる。
【００６４】
バッテリ駆動デバイスのバッテリを充電する間のユーザの習慣の履歴を使用して、完全に充電されているデバイスを日常使用に利用可能にさせつつバッテリの寿命を大きく延ばすことができる充電プロファイルの選択を可能にすることができる。大部分の従来のバッテリ充電器は、妥協した充電プロファイルを使用する。この充電プロファイルは、ユーザの要求が未知であるための急速充電と、バッテリにより優しい緩速充電との間の妥協である。安価な有線式充電器は、電源から抜き差しされ、時間または充電履歴の概念を有さない傾向がある。携帯電話などのバッテリ駆動デバイス自体は、充電履歴を保持し、最適な充電プロファイルを選択することができる。この特徴を内蔵していないデバイスについては、充電器は、履歴を維持し、充電プロファイルを選択することができる。無線充電器は、送信される電力を、選択した充電プロファイルおよびより高い充電効率に最適なレベルに調整することによってさらなる利点を得ることができる。
【００６５】
音楽プレーヤおよび携帯電話などのバッテリ駆動デバイスの伝統的な設計は、使用が数日間続き得るバッテリを与え、ユーザは、一般に、毎夜このバッテリを再充電した。その結果、バッテリは、滅多に深い放電サイクルを受けることがなく、一般に、複数年の寿命を有する。しかし、大きいカラーディスプレイを備える現在のスマートフォンの設計は、バッテリを、しばしばほとんど毎日を使い果たす可能性があり、通常、急速充電器から完全に再充電する必要がある。この急速充電は、ある状況においてはユーザにとって便利であり得るが、1年よりずっと短い期間後にバッテリの衰弱ももたらし得る。一晩中(または他の長時間)の充電機会を利用できる充電プロセスをとることによって、バッテリの寿命を大きく延ばすことができる。
【００６６】
例示的な一実施形態では、リアルタイムクロック(RTC)は、充電器がネットワーク接続性を有する場合にはネットワーク時間源から、またはユーザの入力から、自動的に設定できる。RTCは、時刻などの決定可能な時間イベントの追跡を続け、時刻などの決定可能な時間イベントに基づいてバッテリの種々の充電プロファイルを決定するために使用することができる。ある可能である充電プロファイルの非限定の一例として、ユーザが、夕方に充電器に可搬式電子デバイスを置くとき、充電器は、一晩かけてバッテリをゆっくり充電することができ、バッテリの加熱を低減し、バッテリの寿命を延ばす。充電器は、この緩速充電を達成し、消費電力を低減するための低電力モードを使用することもできる。
【００６７】
別の充電プロファイルの非限定の一例として、ユーザが正午に充電器にデバイスを置いたとしたら、これはユーザの習慣ではなく、バッテリの充電が少なく、そこで充電器は、バッテリがクイック充電を必要とするとみなすことができ、したがってよりアグレッシブな充電プロファイルを使用してもよい。
【００６８】
いくつかの例示的な実施形態では、バッテリ駆動デバイス600(図6)は、バッテリ充電電力を制御し、RTCを維持することができる。他の例示的な実施形態では、無線電力受信回路302(図5)または無線電力送信回路202(図4)は、バッテリ充電電力を制御し、RTCを維持することができる。
【００６９】
ある単純な選択プロセスでは、午後6時以降かつ午前6時以前に充電器を電話に接続する場合、夜間の充電プロファイルが選択されてもよく、この夜間の充電プロファイルは、延長された充電期間を利用するためになだらかでゆっくりした充電を含むことができる。日中の期間中(例えば、午前6時〜午後6時)バッテリ駆動デバイスを充電器に接続する場合、バッテリ駆動デバイスをより素早く使用できるようにさせるために、高速充電プロファイルを選択することができる。このプロセスは、充電プロファイルの開始時間および停止時間を変化させ、および/または特別な状況に対応するために、充電プロファイルの手動選択を可能にするユーザインタフェースを追加することによって改善することができる。
【００７０】
より一般的には、バッテリ寿命を延ばすための充電プロファイルは、バッテリ駆動デバイスの低活動時間中に生じるように定義することができ、最も速い可能な充電速度の充電プロファイルは、バッテリ駆動デバイスの高活動に関連した時間で定義することができる。これらの低活動時間および高活動時間は、本明細書ではしばしば、夜間および日中とそれぞれ呼ばれるが、バッテリ駆動デバイスの通常の使用の仕方に関連した任意の時間として定義されてもよい。
【００７１】
図8は、本発明の1つまたは複数の例示の実施形態による夜間の再充電セッションを示すタイムラインである。この例では、充電プロファイルは、低活動時間中であると共にバッテリ駆動デバイスが(有線または無線で)充電機構に結合されるときの組合せとして定義することができる充電開始時間を含む。したがって、開始時間810は、デバイスを充電器に配置する真夜中であり、デバイスは、緩速充電プロファイルによって定義される停止時間830までの長い充電継続時間820で充電される。この充電プロファイルは、バッテリ寿命に最も有益であり得る。
【００７２】
図9は、本発明の1つまたは複数の例示の実施形態による日中の再充電セッションを示すタイムラインである。この例では、充電プロファイルの開始時間は、高活動時間中であると共にバッテリ駆動デバイスが(有線または無線で)充電機構に結合されるときとして定義され得る。したがって、開始時間910は、デバイスを充電器に配置するときに正午であり、デバイスは、高速充電プロファイルによって定義される停止時間930までの短い充電継続時間920で充電される。この充電プロファイルは、バッテリ寿命に影響を与え得るが、デバイスをよりすぐに使用できるようにさせる。
【００７３】
もちろん、ユーザの使用の習慣は、図8および図9に定義されるものとは大きく異なり得る。結果として、低活動時間および高活動時間は、上記の通り、デバイスのユーザインタフェース上でまたは通信チャンネルを介してユーザによって設定されてもよい。
【００７４】
本開示のいくつかの例示的な実施形態は、最も効率的なやり方でバッテリを充電するために、バッテリの状態およびユーザの習慣の知識を確認するのに充電の履歴を使用することに向けられる。バッテリの寿命は、1日のある一部の間に長時間、充電されるデバイスを充電器に接続したままにするユーザの習慣を利用することによって長くすることができる。デバイス、充電器、または無線電力送信機は、バッテリにストレスをあまり与えず、使用する電力が少ない充電プロファイルを選択するために、このより長い時間を使用する。これは、バッテリ寿命を延ばし、浪費を減少させ、バッテリ充電エネルギーをより効率的に使用することによって、無線充電器を環境に配慮(環境的に優しく)するのを助ける。デバイスが、異なる時刻などの異なる決定可能な時間イベントで充電器に接続される場合、クイック充電プロファイルが選択され、フル充電がより早くなる。これは、ユーザがデバイスを必要とするときに準備のできた完全に充電されているデバイスを提供することによってユーザにより良い経験をもたらしもする。
【００７５】
例示的な一実施形態では、メモリ630中のバッテリ駆動デバイス、メモリ270中の無線電力送信機などのバッテリ充電器は、時刻などの、どの決定可能な時間イベントにデバイスが充電される構成にあったかの履歴を保持する。この履歴は、充電プロファイルごとに期間を改良するために使用される。非限定的な例として、ユーザが、午後6時にデバイスを充電器につなげるが、午後7時にデバイスを取り外す場合、夜間のプロファイル選択期間(例えば、低活動時間)は、午後8時以降にデバイスが充電器につながれるとき、ユーザがデバイスを充電器から滅多に取り外さないことを履歴が示す場合、午後8時までに変更されてもよい。同様に、午後5時にデバイスが充電器に習慣的につなげられ、次の朝まで滅多に取り外されない場合、夜間の充電プロファイル期間が、午後5時へ移動されてもよい。ユーザの充電習慣を記録することによって、充電プロファイルの選択は、この期間に適合する最も遅い速度で充電するための充電期間、それでいてさらに日中に使い果たしたバッテリから回復する必要があるときは高速充電プロファイルを与えるための充電期間を利用するように調整することができる。
【００７６】
図10は、履歴使用情報に基づいた充電プロファイルの調節を示す簡略化した流れ図である。非限定的な例として、操作1010では、デフォルトが、午後12時〜午前6時の夜の充電プロファイル(例えば、低活動時間)についてセットされる。
【００７７】
操作1020では、デバイスは、午後8時頃に充電される位置にセットされ、午前7時頃に取り外される。このパターンが(一例として)3回行われた後、低活動プロファイルが、午後8時〜午前7時に変更されてもよく、高活動プロファイルが、午前7時〜午後8時に変更されてもよい。
【００７８】
操作1030では、デバイスは、午後8時15分頃に充電される位置にセットされ、午後8時30分頃の後に取り外される。このパターンが(一例として)1回行われた後、低活動プロファイルが、午後9時〜午前6時に変更されてもよく、高活動プロファイルが、午前6時〜午後9時に変更されてもよい。
【００７９】
操作1040では、デバイスが、午後8時頃までに充電される位置にセットされ、午前7時頃までに取り外される。このパターンが(一例として)6回行われた後、低活動プロファイルが、午後8時〜午前7時に変更されてもよく、高活動プロファイルが、午前7時〜午後8時に変更されてもよい。
【００８０】
もちろん、これらの調節は、一部の例であり、他の多くの時間および調節が、本開示の例示的な実施形態によって用いられてもよい。さらに、追加のプロファイルが、定義されてもよい。非限定の例として、中間プロファイルが、予期される低活動時間と高活動時間の間に定義されてもよい。高活動時間と低活動時間の間の中間プロファイルは、高速充電プロファイルを用いてデバイスの充電を始めることができ、次いでデバイスが、所定の時間の間充電される位置に置かれたままである場合、中間プロファイルは、より低い充電プロファイルに切り替わり得る。
【００８１】
いくつかの例示的な実施形態では、充電器(例えば、無線電力送信機)は、充電プロファイルを制御する。この場合、充電器は、識別子を備えるデバイスを少なくとも識別するためにバッテリ駆動デバイスへの通信インタフェースを使用することができる。充電器は、そのデバイス、バッテリ、バッテリのタイプ、またはそれらの組合せを識別するために、充電中のデバイスとの通信を利用する。充電器は、充電されるデバイスが充電器につなげられる時間、およびそのデバイスが取り外される時間を記録するのに役立つRTCを有する。充電器は、特定のデバイスについての充電プロファイルを保持し、RTCを使用して時刻などの決定可能な時間イベントに基づいて適切な充電プロファイルを選択することができる。加えて、充電器は、関連する様々なデバイスについてのデバイス充電履歴を保持し、上記の通り、充電履歴および時刻などの決定可能な時間イベントに基づいて適切な充電プロファイルを適応的に選択することができる。
【００８２】
さらに、充電プロファイルは、時刻などのデフォルトの決定可能な時間イベントに基づいてもよく、または充電器にあるもしくは充電されるデバイスにあるユーザインタフェースを介してユーザによって設定されてもよい。デバイスにあるユーザインタフェースを使用する場合、設定は、通信インタフェースを介して充電器に伝達することができる。
【００８３】
充電の適応形態(adaptive form)では、充電の開始時間および停止時間の履歴が、記録される。ユーザの習慣の履歴が構築されているとき、充電器は、デフォルトの充電選択スケジュールからユーザが充電器にデバイスを置いたままにする時間を利用する複数のプロファイルから選択されるスケジュールにシフトする。この調節は、デバイスにより制御された充電プロファイルの選択についての上記概説と同じステップに従う。
【００８４】
別の例示的な実施形態では、無線バッテリ充電器は、デバイスおよびこのデバイスに装着したバッテリを識別するために、無線通信回線を介して充電されるデバイスと通信する。電波の場の強度は、このデバイスのために適切な充電電力に関して調整される。とても小型のバッテリを備えるデバイスは、すぐ上の簡単な例における弱い場の充電速度でも、なお小型バッテリには急速過ぎる充電速度になり得るので、そのように識別されることによる利益を受ける。この場合、デバイスの識別は、いっそう弱い電波の場を選択する無線充電器になって、消費電力および充電中のバッテリに与える影響をさらに低減する。
【００８５】
図11は、充電プロファイルを定義、選択および改良するためのプロセス1100の例示的な実施形態を示す流れ図である。動作ブロック1102では、バッテリの様々な充電プロファイルを定義することができる。判断ブロック1104は、充電されるデバイスが、充電のための位置にあるか確かめるためにテストする。ない場合、プロセス1100は、デバイスが充電される位置にあるまでループする。
【００８６】
動作ブロック1106では、充電プロファイルは、時刻などの決定可能な時間イベントに基づいて選択される。動作ブロック1108では、充電電力が、選択した充電プロファイルに基づいてバッテリに供給される。動作ブロック1110では、充電履歴は、少なくとも電流充電セッションの開始時間および継続時間を監視することによって生成される。他のパラメータ、例えば停止時間、および電力供給パラメータなどを、充電履歴と共に監視および保持することもできる。
【００８７】
動作ブロック1112では、例えば開始時間、停止時間、および継続時間などの充電プロファイルのパラメータを、電流、および場合により先の充電履歴に基づいて修正することができる。充電セッションの終了後、プロセス1110は、新しい充電セッションを待つために判断ブロック1104にループする。
【００８８】
上記の例では、バッテリ充電電力を受信するためのデバイスの個数は、1つに限定されない。デバイスごとの充電プロファイルが、時刻などの決定可能な時間イベント、このデバイスの充電習慣履歴、またはそれらの組合せに基づいて選択されつつ、複数のデバイスが、同時または順番に充電されてもよい。
【００８９】
上記の例では、選択基準は、ユーザインタフェースを介して手動で変更することができる。ユーザインタフェースは、充電中のデバイスにあってもよく、またはバッテリ充電器にあってもよい。バッテリ充電器と通信する第2のデバイスは、ユーザインタフェースの機能を与えることもできる。ユーザインタフェースは、充電中のデバイスに接続されたインターネット上のウェブページによって、バッテリ充電器と通信する別のデバイスによって、またはバッテリ充電器を用いて直接与えることもできる。
【００９０】
適応性のあるやり方でバッテリ駆動デバイスを充電することによって、バッテリの寿命を延ばすことができる一方、時間が通常の緩速充電プロファイルを許容しないときに時々のクイック充電を用いるユーザの要求にさらに対応する。多くの例示的な実施形態では、充電器がユーザの習慣を記録し、充電開始時間および充電停止時間ならびにバッテリの充電継続時間の履歴を構築することができるので、ユーザインタラクションは必要ない。
【００９１】
本開示のいくつかの例示的な実施形態は、モーションセンサからのモーション情報、およびGPS受信機からの位置情報などの追加の情報を使用して、適応的に充電プロファイルをチューニングし、追加のデバイス充電履歴を保持することができる。
【００９２】
加えて、いくつかの例示的な実施形態は、バッテリ駆動デバイスが通常使用されていない低活動時間中に追加の機能を実行することができる。この調節は、ユーザが他の作業のためにデバイスを使用しており、システムをスローダウンさせる追加のいずれのプロセスを有することも望まない時間の間にa)ユーザによって、またはb)システムによって、一部の作業が実行される必要がないようにその一部の作業についての時間を定めることができる。
【００９３】
これらの作業の一部を以下に概説する。バッテリ駆動デバイスの情報内容は、充電器の内部記憶装置にバックアップすることができる。このプロセスは、ユーザがすでに行っている何か、すなわちバッテリ駆動デバイスを充電器に接続することを利用するので役立ち得る。このプロセスは、充電時間を、バックアップ動作を実行するきっかけにする。
【００９４】
低活動時間中に実行することができる別のプロセスは、(インターネットなどの)外部データネットワークから内容をダウンロードすることであり、それによってユーザは翌日その内容にすぐアクセスできる。例には、日中にアップロードされた最も人気のあるトップ50のソーシャルネットワークの動画のダウンロード、および見るためにそれを用意することが含まれ得る。さらに、任意の必要なトランスコーディング(例えば、HD mpeg4→VGAの映像パケット)が、低活動時間中に実行されてもよい。
【００９５】
低活動時間中に実行することができる他のプロセスは、バッテリ駆動デバイス上で日中に取り込んだ任意の画像および動画をお気に入りのインターネットポータル、または他の遠隔デバイスもしくは遠隔地にアップロードすることである。いくつかの例示的な実施形態では、バッテリ駆動デバイス用の充電器は、内部記憶装置を備え、外部データネットワークを介してウェブサーバを実行し、ユーザが、ウェブブラウザを用いてバックアップした内容にいつでもアクセスすることを可能にするように構成されてもよい。
【００９６】
例えば、フラッシュメモリのデフラグメンテーションおよびメモリクリーンアップ動作などのシステムメンテナンスは、低活動時間中に実行されてもよい。報告が、午前中に読まれるように生成されてもよく、この報告は、歩いたマイル、歩数、聞いた音楽の時間、および聴覚損失(hearing loss)を最小にするのを助けるのはどの平均およびピークdBか、果たせなかった約束、折り返していない電話、返事をしていないメッセージなどを含み得る。
【００９７】
図12は、デバイスの保守作業を実行するためのプロセス1200の追加の例示的な実施形態を示す流れ図である。非限定の例として、これらの保守作業の一部は、バッテリ駆動デバイスの内部記憶装置の内容をバッテリ充電器にバックアップすること、インターネットからバッテリ駆動デバイス、バッテリ充電器、またはそれらの組合せにメディアコンテンツをダウンロードすること、バッテリ駆動デバイスによって取り込まれたメディアコンテンツをバッテリ充電器にアップロードすること、およびバッテリ駆動デバイス上でメモリクリーンアップ、メモリのデフラグメンテーション、またはそれらの組合せを実行することなど、上記定められた通りであり得る。
【００９８】
判断ブロック1202では、プロセスは、バッテリ駆動デバイス、バッテリ充電器、またはそれらの組合せの保守作業を実行またはその実行を助ける体勢が整えられた充電したバッテリにバッテリ駆動デバイスが充電可能に結合されているかを決定する。バッテリ駆動デバイスが、充電可能に結合されていない場合、このプロセスは、バッテリ駆動デバイスが、充電可能に結合されるまで待つようにループして戻る。
【００９９】
判断ブロック1204では、このプロセスは、バッテリ駆動デバイスが充電可能に結合されたので、バッテリ駆動デバイスが所定の時間の間、実質的に動かないままであるか決定する。この時間は、デフォルト値(例えば、2時間)として設定することができ、これは、バッテリ駆動デバイスまたはバッテリ充電器にあるユーザインタフェースを介してユーザによって修正することができる。したがって、バッテリ駆動デバイスにあるモーションセンサが、定められた期間の間ほとんどまたは全くモーションを示さない場合、このテストは、満足することになる。このテストは、例えばユーザの睡眠中など、ユーザがバッテリ駆動デバイスを使用していそうにない場合、長時間取り込んでもよい。ほとんどまたは全くモーションがない期間が満たされなかった場合、このプロセスは、判断ブロック1202にループして戻る。
【０１００】
いくつかの例示的な実施形態では、ほとんどまたは全くモーションがない期間が満たされた場合、動作1210は、バッテリ駆動デバイスおよびバッテリ充電器が保守作業の実行を開始することを示し、プロセスが終了する。
【０１０１】
いくつかの例示的な実施形態では、ほとんどまたは全くモーションがない期間が満たされた場合、判断ブロック1206が、デバイスが所定の物理的位置にあるか決定するために実行される。判断1206は、GPSの位置決定機能をバッテリに使用して、バッテリ駆動デバイスが、バッテリ駆動デバイスがあまり使用されていそうにない時間に通常関連した物理的位置、例えば、家の無線充電スタンド上などにあることを決定することができる。1つまたは複数のそのような物理的位置は、ユーザインタフェースを介してユーザによって設定することができ、または判断ブロック1202、1204および1208における判断の反復判定に基づいてバッテリ駆動デバイスによって適応的に決定することができる。バッテリ駆動デバイスが定められた位置にない場合、このプロセスは、判断ブロック1202にループして戻る。判断ブロック1206が真と評価する場合、保守作業が動作1210で実行され、プロセスは終了する。
【０１０２】
いくつかの例示的な実施形態では、判断ブロック1208は、バッテリ駆動デバイスの低活動時間または他の検出可能な状態を決定するように含むことができる。低活動時間状態は、充電プロファイルの生成において上述の通り決定することができる。他の検出可能な状態は、環境光検出器などの1つまたは複数の他の状態センサ645を含み得るが、それらに限定されない。環境光検出器は、例えば、環境光が<20ルクスのレベルにあり得る暗い空間内で睡眠中などのユーザの非活動を決定するために使用することができる。
【０１０３】
それが、バッテリ駆動デバイスの低活動時間または他の検出可能な状態でない場合、このプロセスは、ループして判断ブロック1202に戻る。判断ブロック1208が真と評価する場合、保守作業が動作1210で実行され、プロセスは終了する。いくつかの例示的な実施形態では、判断ブロック1208が使用されてもよく、判断ブロック1206はバイパスされてもよい。
【０１０４】
いくつかの例示的な実施形態では、バッテリ駆動デバイスは、シリアル化(serialize)(すなわち、シリアルナンバーまたは他の充電器の識別子に基づいて特定の充電器とのみ働くように構成)されてもよく、これによりユーザのデバイスが特定セットの充電器(例えば、ナイトスタンド上の充電器、オフィス内の充電器、および自動車内の充電器)でのみ充電する機能を可能にするオプションをユーザに許可する。このシリアル化は、これらのバッテリ駆動デバイスの盗難を防止することができる。このシステムは、通信チャンネルによって動作することができ、それによって充電を始めることができる前に、2つのデバイスが、ハンドシェーク機構と同期することができる。バッテリ駆動デバイスが特定の充電器のみにシリアル化されている場合、人々は、デバイスを使用することができないのであれば、盗まれたまたは見つかったバッテリ駆動デバイスを所有者に戻すであろう。
【０１０５】
さらに、シリアル化は、セキュリティプロセスとして使用することができる。非限定的な例として、スマートフォンは、音声電話の実行を超える多くの作業を実行する。スマートフォンが盗難されまたはスマートフォンを置き忘れ、ユーザがスマートフォンの音声およびデータサービスをキャンセルする場合でも、スマートフォンは、まだ多くのアプリケーションを実行できる可能性があり、他の無線ネットワークによって通信することさえも可能である。シリアル化すれば、バッテリ駆動デバイス中のバッテリが使い果たされると、バッテリ駆動デバイスは、バッテリが承認された充電器によって充電されない限りもはや動作しない。
【０１０６】
承認された充電器のリストは、どの充電器が電力をデバイスに供給することを許可されているのか示すためにバッテリ駆動デバイス上で保持することができる。バッテリ駆動デバイスが、承認された充電器のリストにあるバッテリ充電器に充電可能に結合された場合、バッテリ駆動デバイスは、動作、充電、またはそれらの組合せをすることが可能になり得る。バッテリ駆動デバイスが、承認された充電器のリストに載っていないバッテリ充電器に充電可能に結合される場合、バッテリ駆動デバイスは、動作、充電、またはそれらの組合せをすることができないものとなり得る。
【０１０７】
いくつかの例示的な実施形態では、充電器は、無線通信チャンネルによって外部ネットワークに接続することができ、含まれたGPSモジュールによってユーザが充電器を共有することを可能にする。例えば、次回ユーザの電力が残り少なくなってユーザがバッテリ駆動デバイスを充電する必要があるとき、ユーザは、ユーザに最も近い使用可能な充電器の位置および所有者を知らせるサービスに接続することができる。GPSは、充電器の正確な位置を見つけるのを助けるのに十分に精確ではないが、GPSは、建物内で働くユーザに、ユーザのバッテリ駆動デバイスの充電器が近くにあり、貸し借りするのに利用できる可能性があることを知らせることができる。
【０１０８】
例えばインターネットなどの通信ネットワークからアクセス可能であるデータベースを共有する充電器を定義することができる。充電器の共有に参加することを希望するユーザは、充電器の位置および充電器のタイプを示すためのデータベースにユーザの充電器を登録することができる。いくつかの実施形態では、充電器の位置が、ユーザによる手入力によって、または充電器からのGPS情報に基づく自動手段によって定期的に更新することができる。使用可能な充電器を見つけることを希望するユーザは、ユーザのバッテリ駆動デバイスからのGPS情報に基づいてユーザの現在の位置の近くの互換性がある充電器の充電器の位置および充電器のタイプを決定するために、通信ネットワークを介してバッテリ駆動デバイスからデータベースを共有する充電器にアクセスすることができる。
【０１０９】
図13Aは、交流電流(AC)充電用の取り付け可能なタブ1330を含むバッテリ駆動デバイス600を示す。タブ受け口1320は、バッテリ駆動デバイス600に設けおよび配置することができ、取り付け可能なタブ1330がタブ受け口1320に取り付けられるときに、電気的結合および機械的結合が生じるようになっており、バッテリ駆動デバイス600が充電用の交流コンセントに差し込むことができるようになっている。機械的結合は、例えば、しっかりしたプレス嵌め(secure press fit)、ねじ嵌め、キーロック、または他の適当な機構などの結合手段であり得る。機械的結合の一部として、取り付け可能なタブは、充電電力をバッテリに供給するために、AC-DCコンバータにも接続される。
【０１１０】
図13Bは、図13Aの取り付け可能なタブ1330、および取り付け可能なタブ1330を受け入れるためのタブ収容デバイス1350を示す図である。したがって、取り付け可能なタブ1330は、財布または他のコンパクトな位置に容易に収めることができるクレジットカードのサイズのケーシング内に平らに収容することができる。
【０１１１】
いくつかの例示的な実施形態では、小売店は、小売店が、顧客の空のバッテリを完全に充電されているバッテリに置き換えるためのプログラムを有してもよい。ユーザは、ユーザがお返しに得るバッテリが同じ充電サイクルまたはより少ない充電サイクルを有する場合にのみユーザのバッテリを進んで差し出してもよい。言い換えれば、ユーザは、3,000回再充電したバッテリの代わりに新しいバッテリを手放したくないであろう。そのために、いくつかの例示的な実施形態は、何回バッテリが充電されたかを示すカウンタを含んでもよい。加えて、より早い日付からのバッテリまたはより少ない再充電サイクルのバッテリを与えるために、小売店員は、バッテリの日付印を使用してもよい。
【０１１２】
したがって、バッテリ交換サービスは、小売店の顧客の利便性のために小売店で確立することができる。バッテリ交換サービスのためのバッテリ充電器は、例えばバッテリが受けた充電サイクル回数、バッテリの日付印、および上記の本発明の実施形態を用いるバッテリ充電履歴などの上記のシナリオのうちの1つまたは複数に基づいてバッテリ寿命を評価するように備えていてもよい。小売業者は、返されるバッテリのバッテリ寿命の評価よりもバッテリ寿命が同じまたは長い評価を有する供給されたバッテリを顧客に与えることができる。
【０１１３】
情報および信号は、様々な異なる技術および技法のいずれかを用いて表すことができることを当業者は理解されよう。例えば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光場または光学粒子、あるいはそれらの任意の組合せによって表すことができる。
【０１１４】
本明細書に開示した例示的な実施形態と関連して説明する様々な例示の論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装できることを当業者はさらに理解されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示の構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、概してそれらの機能の観点で上述してきた。そのような機能をハードウェアとして実装するか、ソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例およびシステム全体に課される設計の制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々なやり方で実装することができるが、そのような実装の決定は、本発明の例示的な実施形態の範囲からの逸脱を生じるものと解釈されるべきではない。
【０１１５】
本明細書に開示した例示的な実施形態と関連して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタロジック、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書に記載の機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装または実行できる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサとすることができるが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械とすることができる。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装することもできる。
【０１１６】
本明細書に開示した例示的な実施形態と関連して説明する方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアで具体化されてもよく、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで具体化されてもよく、またはその2つの組合せで具体化されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ(ROM)、電気的プログラマブルROM(EPROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体中に存在することができる。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替として、記憶媒体は、プロセッサに一体化することができる。プロセッサおよび記憶媒体は、ASIC中に存在することができる。ASICは、ユーザ端末中に存在することができる。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末中に個別構成要素として存在することができる。
【０１１７】
1つまたは複数の例示的な実施形態では、説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装することができる。ソフトウェアで実装される場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとして、コンピュータ可読媒体上に記憶、またはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を助ける任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体であってもよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または命令もしくはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを担持もしくは記憶するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる任意の他の媒体を備えることができる。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(DSL)、または赤外線、ラジオ、およびマイクロ波などの無線技術を用いて、ウェブサイト、サーバ、または他の遠隔ソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、DSL、または赤外線、ラジオ、およびマイクロ波などの無線技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用されるディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク(disk)およびブルーレイディスク(disc)を含み、ただし、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、一方、ディスク(disc)は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内にやはり含めるべきである。
【０１１８】
開示した例示的な実施形態の前述の説明は、当業者が本発明を作製または使用できるように与えられる。これらの例示的な実施形態への様々な修正は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義した一般原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用することができる。したがって、本発明は、本明細書に示す実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示した原理および新規の特徴に合致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【符号の説明】
【０１１９】
100  無線伝送もしくは充電システム
102  入力電力
104  送信機
106  放射界
108  受信機
110  出力電力
112  距離
114  送信アンテナ
118  受信アンテナ
119  別個の通信チャンネル
122  発振器
123  調整信号
124  電力増幅器
125  制御信号
126  フィルタおよび整合回路
132  整合回路
134  整流器およびスイッチング回路
136  バッテリ
150  ループアンテナ
152  キャパシタ
154  キャパシタ
156  共振信号
200  送信機
202  送信回路
204  送信アンテナ
206  インピーダンス整合回路
208  ローパスフィルタ(LPF)
210  電力増幅器、増幅器
212  発振器
214  コントローラ
216  負荷感知回路
235  コンパレータ出力
270  メモリ
272  リアルタイムクロック(RTC)
274  通信要素
276  ユーザインタフェース、送信機
280  存在検出器
290  密閉型検出器
300  受信機
302  受信回路、無線電力受信回路、無線電力回路
304  受信アンテナ
306  変換回路
308  RF-DCコンバータ
310  DC-DCコンバータ
312  スイッチング回路
314  ビーコン回路
316  プロセッサ
320  受信回路
340  充電電力線
350  デバイス、充電デバイス
370  メモリ
372  リアルタイムクロック(RTC)
600  バッテリ駆動デバイス、バッテリ充電器
600A  バッテリ駆動デバイス
600B  バッテリ駆動デバイス
605  通信バス
605A  バッテリ充電器
605B  バッテリ充電器
608  充電電力線
609  通信バス
610  直流入力
615  交流入力
620  デバイスコントローラ、プロセッサ
630  メモリ
640  モーションセンサ
645  他の状態センサ
650  全地球測位衛星(GPS)受信機
660  通信要素
670  ユーザインタフェース
680  AC-DCコンバータ
690  バッテリ
810  開始時間
820  長い充電継続時間
830  停止時間
910  開始時間
920  短い充電継続時間
930  停止時間
1100  プロセス
1200  プロセス
1320  タブ受け口
1330  取り付け可能なタブ
1350  タブ収容デバイス
【図１】
0005460868.tif 000002
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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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８】
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