(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス信号を受信するように構成されたアンテナと、
前記アンテナと選択的に接続するように構成された複数のモジュールと、
複数のモジュールのうちの１つに前記アンテナを接続するように構成されたスイッチであって、前記アンテナは動作のデフォルトモード時に通信モジュールに接続される、スイッチと、
刺激を検出するように構成されたセンサと、
前記センサから入力を受信するとともに、前記受信した入力に基づいて前記スイッチを介してワイヤレス充電モジュールに前記アンテナを接続するように構成されたプロセッサとを具備し、
前記複数のモジュールは、ワイヤレス充電モジュールと通信モジュールとを含むことを特徴とするワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項２】
前記ワイヤレス充電モジュールが、受信した前記ワイヤレス信号から電力を生成するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項３】
前記ワイヤレス充電モジュールに接続された電力蓄積ユニットをさらに具備し、
前記電力蓄積ユニットは、生成された前記電力を蓄積するように構成されることを特徴とする請求項２に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項４】
第１のモジュールが、第２のモジュールに接続されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項５】
前記複数のモジュールのうちの１つが、受信した前記ワイヤレス信号のパケットヘッダを復号するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項６】
前記スイッチが機械的なセレクタであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項７】
受信した前記ワイヤレス信号の信号源に対する前記デバイスの向きを検出するように構成されたセンサをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項８】
前記アンテナが、識別されたモジュールに電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項９】
前記アンテナが、ワイヤレス電力信号とワイヤレス通信信号とを受信するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項１０】
前記複数のモジュールのうちの１つのモジュールが、複数のモードで動作するように構成可能であることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項１１】
前記複数のモードが、アクティブモードとパッシブモードとを含むことを特徴とする請求項１０に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項１２】
前記複数のモジュールのうちの１つが、時間領域多重化スケジュールを変更するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項１３】
前記通信モジュールが近距離通信（ＮＦＣ）モジュールであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項１４】
アンテナを用いてワイヤレス信号を受信する段階と、
ワイヤレス充電モジュールと通信モジュールとを含む複数のモジュールの中から１つのモジュールを識別するために入力を受信する段階であって、前記アンテナは動作のデフォルトモード時に前記通信モジュールに接続される、受信する段階と、
前記受信した入力に基づいて、スイッチを介して識別されたモジュールに前記アンテナを接続する段階とを有し、
前記モジュールを識別するために入力を受信する段階は、刺激を検出するように構成されたセンサから入力を受信する段階を有することを特徴とするワイヤレス充電のための方法。
【請求項１５】
受信した前記ワイヤレス信号から電力を生成する段階をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
生成された前記電力を蓄積する段階をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
受信した前記ワイヤレス信号を、識別された前記モジュールから前記複数のモジュールのうちの別のモジュールに送信する段階をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数のモジュールの中から１つのモジュールを識別するために入力を受信する段階が、受信した前記ワイヤレス信号の信号源に対する前記アンテナの向きを検出する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記ワイヤレス信号を受信する段階が、ワイヤレス電力信号およびワイヤレス通信信号のうちの１つの信号を受信する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のモジュールの中から１つのモジュールを識別するために入力を受信する段階が、前記複数のモジュールの中から、複数のモードで動作するように構成可能なモジュールを識別する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
時間領域多重化スケジュールを変更する段階をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数のモジュールの中から１つのモジュールを識別するために入力を受信する段階が、前記複数のモジュールの中から、近距離通信（ＮＦＣ）モジュールを識別する段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
ワイヤレス信号を受信する手段と、
刺激を検出する手段と、
前記刺激を検出するための手段から入力を受信する手段であって、入力を受信する前記手段が、前記受信した入力に基づいてワイヤレス充電モジュールと通信モジュールとを含む複数のモジュールの中から１つのモジュールを識別するように構成される、受信する手段と
を具備し、
前記ワイヤレス信号を受信する手段は、動作のデフォルトモード時に前記通信モジュールに接続され、
前記ワイヤレス信号を受信する手段は、スイッチング手段を介して識別されたモジュールに接続されることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２４】
受信した前記ワイヤレス信号から電力を生成する手段をさらに具備することを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
生成された前記電力を蓄積する手段をさらに具備することを特徴とする請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
受信した前記ワイヤレス信号を、識別された前記モジュールから前記複数のモジュールのうちの別のモジュールに送信する手段をさらに具備することを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記ワイヤレス信号を受信する手段が、アンテナを含むことを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記識別する手段が、受信した前記ワイヤレス信号のパケットヘッダを復号する手段を含むことを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記スイッチング手段が機械的なセレクタを含むことを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記スイッチング手段が、受信した前記ワイヤレス信号の信号源に対する前記デバイスの向きを検出するように構成されたセンサを含むことを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３１】
識別された前記モジュールに受信した前記ワイヤレス信号を送信する手段が、電気的接続を含むことを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３２】
ワイヤレス信号を受信する手段が、ワイヤレス電力とワイヤレス通信信号とを受信する手段を含むことを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記複数のモジュールのうちの１つのモジュールが、複数のモードで動作するように構成可能であることを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記複数のモードが、アクティブモードとパッシブモードとを含むことを特徴とする請求項３３に記載のデバイス。
【請求項３５】
時間領域多重化スケジュールを変更する手段をさらに具備することを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記通信モジュールが近距離通信（ＮＦＣ）モジュールであることを特徴とする請求項２３に記載のデバイス。
【請求項３７】
プロセッサによって実行されたとき、
アンテナを用いてワイヤレス信号を受信する手順と、
ワイヤレス充電モジュールと通信モジュールとを含む複数のモジュールの中から少なくとも１つのモジュールを識別するために刺激を検出するように構成されたセンサから入力を受信する手順とを装置に行わせる命令を格納し、
前記アンテナは、動作のデフォルトモード時に前記通信モジュールに接続され、
前記アンテナは、前記受信した入力に基づいてスイッチを介して識別されたモジュールに接続される、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項３８】
前記プロセッサによって実行されたとき、受信した前記ワイヤレス信号から電力を生成する手順を前記装置に行わせる命令をさらに格納することを特徴とする請求項３７に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項３９】
前記プロセッサによって実行されたとき、生成された前記電力を蓄積する手順を前記装置に行わせる命令をさらに格納することを特徴とする請求項３８に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４０】
前記プロセッサによって実行されたとき、受信した前記ワイヤレス信号を、識別された前記モジュールから前記複数のモジュールのうちの別のモジュールに送信する手順を前記装置に行わせる命令をさらに格納することを特徴とする請求項３７に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４１】
前記プロセッサによって実行されたとき、前記複数のモジュール間でスイッチングする手順を前記装置に行わせる命令をさらに格納することを特徴とする請求項３７に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４２】
前記プロセッサによって実行されたとき、受信した前記ワイヤレス信号の信号源に対する前記装置の向きを検出する手順を前記装置に行わせる命令をさらに格納することを特徴とする請求項３７に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４３】
前記プロセッサによって実行されたとき、ワイヤレス電力およびワイヤレス通信信号を受信する手順を前記装置に行わせる命令をさらに格納することを特徴とする請求項３７に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４４】
前記プロセッサによって実行されたとき、前記複数のモジュールの中から、複数のモードで動作するように構成されたモジュールを識別する手順を前記装置に行わせる命令をさらに格納することを特徴とする請求項３７に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４５】
前記プロセッサによって実行されたとき、前記複数のモジュールの中から、近距離通信（ＮＦＣ）モジュールを識別する手順を前記装置に行わせる命令をさらに格納することを特徴とする請求項３７に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４６】
前記入力は、受信したワイヤレスフィールドにおけるエネルギー変動を有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項４７】
前記入力は、通信パケットヘッダ内のコーディングを有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項４８】
前記入力は、ＮＦＣパケットヘッダ内のコーディングを有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項４９】
前記入力は、受信したワイヤレスフィールド内のエネルギー変動を有することを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項５０】
前記入力は、前記ワイヤレス信号内のコーディングを有することを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項５１】
前記センサは、第１の周波数において光を受信するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項５２】
前記センサは、振動を感知するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項５３】
前記センサは、前記ワイヤレス電力電子デバイスの向きを感知するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【請求項５４】
前記入力は、ワイヤレス電力電子デバイスのバッテリの充電レベルを有するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス電力電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国特許法第119条に基づく優先権の主張
本出願は、その開示の全体が引用により本明細書に組み込まれる、2009年2月13日に出願された「WIRELESS CHARGING COEXISTENCE」と題する米国特許仮出願第61/152,354号と、その開示の全体が引用により本明細書に組み込まれる、2009年3月27日に出願された「ANTENNA SHARING BETWEEN NFC AND WIRELESS CHARGING」と題する米国特許仮出願第61/164,372号との米国特許法第119条(e)に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般にワイヤレス電子デバイスに関し、より詳細には、ワイヤレス通信およびワイヤレス充電のために構成された電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、各バッテリー電源式デバイスは、自身の充電器と、通常はAC電源コンセントである電源とを必要とする。これは、多くのデバイスが充電を必要とするときに扱いが面倒となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国実用特許出願第１２／２４９８７３号明細書
【特許文献２】米国実用特許出願第１２／２４９８６１号明細書
【特許文献３】米国実用特許出願第１２／２４９８６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
送信機と充電すべきデバイスとの間で無線電力伝送を使用する手法が開発されている。これらは概して2つのカテゴリーに分けられる。1つは、送信アンテナと充電対象のデバイス上の受信アンテナとの間の平面波放射(遠距離場放射とも称される)による結合に基づくものであり、デバイスは、バッテリーを充電するために、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のものである。この手法には、電力結合がアンテナ間の距離とともに急速に低下するという欠点がある。したがって、妥当な距離(たとえば、>1〜2m)にわたる充電が困難になる。さらに、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、偶発的な放射が他のシステムを妨害することがある。
【０００６】
他の手法は、たとえば、「充電」マットまたは表面中に埋め込まれた送信アンテナと、充電対象のホストデバイス中に埋め込まれた受信アンテナ+整流回路との間の誘導結合に基づく。この手法には、送信アンテナと受信アンテナとの間の間隔が極めて近接している(たとえば、数mm)必要があるという欠点がある。この手法は、同じエリア中の複数のデバイスを同時に充電する機能を有するが、このエリアは一般に狭く、したがって、ユーザがデバイスを特定のエリアに配置しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ワイヤレス充電機能と近距離通信(NFC)機能の両方を有する電子デバイスが必要である。より詳細には、ワイヤレス充電技術と近距離通信技術との間の干渉を低減しながら、その2つの技術を効率的な方法で利用するように構成された電子デバイスが必要である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ワイヤレス電力伝達システムの簡略ブロック図である。
【図２】ワイヤレス電力伝達システムの簡略図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態において使用するための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ブロック図である。
【図６】送信機と受信機との間のメッセージングを実施するための送信回路の一部分の簡略図である。
【図７】本発明の例示的な一実施形態による電子デバイスを示す図である。
【図８】本発明の例示的な一実施形態による電子デバイスのブロック図である。
【図９】本発明の例示的な一実施形態による方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の例示的な一実施形態による、スイッチを含む電子デバイスのブロック図である。
【図１１】本発明の例示的な一実施形態による、機械的セレクタを含む電子デバイスを示す図である。
【図１２】本発明の例示的な一実施形態による、セレクタを含む電子デバイスを示す図である。
【図１３】本発明の例示的な一実施形態による、別のセレクタを含む電子デバイスを示す図である。
【図１４】本発明の例示的な一実施形態による、複数の電子デバイスを含むシステムを示す図である。
【図１５】本発明の例示的な一実施形態による、複数の電子デバイスを含む別のシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
「例示的」という単語は、本明細書では「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用する。本明細書で「例示的」と記載されたいかなる実施形態も、必ずしも他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると解釈すべきではない。
【００１０】
添付の図面とともに以下に示す発明を実施するための形態は、本発明の例示的な実施形態を説明するものであり、本発明が実施され得る唯一の実施形態を表すものではない。この説明全体にわたって使用する「例示的」という用語は、「例、事例、または例示の働きをすること」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であると解釈すべきではない。発明を実施するための形態は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解を与える目的で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に実施され得ることが当業者には明らかであろう。いくつかの例では、本明細書で提示する例示的な実施形態の新規性を不明瞭にしないように、既知の構造およびデバイスをブロック図の形態で示す。
【００１１】
「ワイヤレス電力」という単語は、本明細書では、電界、磁界、電磁界に関連する任意の形態のエネルギー、または場合によっては物理電磁導体を使用せずに送信機から受信機に送信される任意の形態のエネルギーを表すために使用する。
【００１２】
図1に、本発明の様々な例示的な実施形態による、ワイヤレス送信または充電システム100を示す。エネルギー伝達を行うための放射界106を発生させるために入力電力102が送信機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に結合されたデバイス(図示せず)が蓄積または消費するための出力電力110を発生する。送信機104と受信機108の両方は距離112だけ分離されている。1つの例示的な実施形態では、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の共振周波数とが極めて近接している場合、送信機104と受信機108との間の伝送損失は、受信機108が放射界106の「近接場(near-field)」に位置するときに最小になる。
【００１３】
送信機104は、エネルギー送信のための手段を与えるための送信アンテナ114をさらに含み、受信機108は、エネルギー受信のための手段を与えるための受信アンテナ118をさらに含む。送信アンテナおよび受信アンテナは、それに関連する適用例およびデバイスに従ってサイズ決定される。上述のように、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、送信アンテナの近接場におけるエネルギーの大部分を受信アンテナに結合することによって効率的なエネルギー伝達が行われる。近接場にある場合、送信アンテナ114と受信アンテナ118との間に結合モードが展開され得る。この近距離結合が行われ得るアンテナ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称される。
【００１４】
図2に、ワイヤレス電力伝達システムの簡略図を示す。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に応答して調整され得る所望の周波数で信号を発生するように構成される。発振器信号は、制御信号125に応答する増幅量で電力増幅器124によって増幅され得る。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まれ得る。
【００１５】
受信機108は、図2に示すバッテリー136を充電するため、または受信機に接続されたデバイス(図示せず)に電力供給するために、整合回路132と、DC電力出力を生成するための整流器およびスイッチング回路134とを含み得る。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まれ得る。受信機108および送信機104は、別個の通信チャネル119(たとえば、Bluetooth、zigbee、セルラーなど)上で通信し得る。
【００１６】
図3に示すように、例示的な実施形態において使用されるアンテナは、本明細書では「磁気」アンテナと称されることもある「ループ」アンテナ150として構成され得る。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コアを含むように構成され得る。空芯ループアンテナは、コアの近傍に配置された外来物理デバイスに対してより耐性があり得る。さらに、空芯ループアンテナでは、コアエリア内に他の構成要素を配置することができる。さらに、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し得る。
【００１７】
上述のように、送信機104と受信機108と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との間の整合されたまたはほぼ整合された共振中に行われる。しかしながら、送信機104と受信機108と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され得る。エネルギーの伝達は、送信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、送信アンテナの近接場からのエネルギーを、この近接場が確立される近傍に常駐する受信アンテナに結合することによって行われる。
【００１８】
ループまたは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、単にループによって生成されるインダクタンスであり、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成するためにループアンテナのインダクタンスに追加される。非限定的な例として、共振信号156を発生させる共振回路を生成するために、キャパシタ152およびキャパシタ154がアンテナに追加され得る。したがって、直径がより大きいループアンテナでは、ループの直径またはインダクタンスが増加するにつれて、共振を誘起する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加するにつれて、近接場の効率的なエネルギー伝達エリアは増加する。当然ながら、他の共振回路が利用可能である。別の非限定的な例として、ループアンテナの2つの終端間にキャパシタが並列に配置され得る。さらに、当業者なら、送信アンテナの場合、共振信号156はループアンテナ150への入力であり得ることを認識されよう。
【００１９】
本発明の例示的な実施形態は、互いの近接場にある2つのアンテナ間の電力を結合することを含む。上述のように、近接場は、電磁界が存在するが、アンテナから離れて伝搬または放射しないことがある、アンテナの周りのエリアである。それらは、一般に、アンテナの物理体積に近い体積に限定される。本発明の例示的な実施形態では、電気タイプアンテナ(たとえば、小さいダイポール)の電気近接場に比較して磁気タイプアンテナの磁気近接場振幅のほうが大きくなる傾向があるので、単巻き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を送信(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する。これによりペア間の結合を潜在的により強くすることができる。さらに、「電気」アンテナ(たとえば、ダイポールおよびモノポール)または磁気アンテナと電気アンテナとの組合せをも企図する。
【００２０】
Txアンテナは、上述した遠距離場および誘導手法によって可能になる距離よりもかなり大きい距離で小さいRxアンテナへの良好な結合(たとえば、>-4dB)を達成するのに十分に低い周波数および十分大きいアンテナサイズで動作させられ得る。Txアンテナが正しくサイズ決定された場合、ホストデバイス上のRxアンテナが励振Txループアンテナの結合モード領域(すなわち、近接場)内に配置されたとき、高い結合レベル(たとえば、-2〜-4dB)を達成することができる。図3はシングルエンドトポロジーを示しているが、異なるアンテナトポロジーが本発明の範囲内に入ることに留意されたい。
【００２１】
図4は、本発明の例示的な一実施形態による送信機200の簡略ブロック図である。送信機200は、送信回路202と送信アンテナ204とを含む。一般に、送信回路202は、発振信号を供給することによって送信アンテナ204にRF電力を供給し、その結果、送信アンテナ204の周りに近接場エネルギーが発生する。例として、送信機200は、13.56MHz ISM帯域で動作し得る。
【００２２】
例示的な送信回路202は、送信回路202のインピーダンス(たとえば、50オーム)を送信アンテナ204に整合させるための固定のインピーダンス整合回路206と、受信機108(図1)に接続されたデバイスの自己ジャミングを防ぐレベルまで高調波放出を低減するように構成された低域フィルタ(LPF)208とを含む。他の例示的な実施形態は、限定はしないが、他の周波数をパスしながら特定の周波数を減衰させるノッチフィルタを含む様々なフィルタトポロジーを含み得、また、アンテナへの出力電力または電力増幅器によるDC電流ドローなど、測定可能な送信メトリクスに基づいて変化させられ得る適応型インピーダンス整合を含み得る。送信回路202は、発振器212によって判断されたRF信号を駆動するように構成された電力増幅器210をさらに含む。送信回路は、個別デバイスまたは回路からなるか、あるいは代わりに、一体型アセンブリからなり得る。送信アンテナ204からの例示的なRF電力出力は2.5ワットのオーダーであり得る。
【００２３】
送信回路202は、特定の受信機に対する送信位相(またはデューティサイクル)中に発振器212を使用可能にし、発振器の周波数を調整し、取り付けられた受信機を介して隣接デバイスと対話するための通信プロトコルを実装するために出力電力レベルを調整するための、コントローラ214をさらに含む。
【００２４】
送信回路202は、送信アンテナ204によって生成された近接場の近傍におけるアクティブ受信機の存在または不在を検出するための負荷感知回路216をさらに含み得る。例として、負荷感知回路216は、送信アンテナ204によって生成された近接場の近傍におけるアクティブ受信機の存在または不在によって影響を及ぼされる、電力増幅器210に流れる電流を監視する。電力増幅器210に対する負荷の変化の検出は、アクティブ受信機と通信するためのエネルギーを送信するために発振器212を使用可能にすべきかどうかを判断する際に使用するために、コントローラ214によって監視される。
【００２５】
送信アンテナ204は、抵抗損を低く保つように選択された厚さ、幅および金属タイプをもつアンテナストリップとして実装され得る。従来の実装形態では、送信アンテナ204は、一般に、テーブル、マット、ランプまたは他のより可搬性が低い構成など、より大きい構造物との関連付けのために構成され得る。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の例示的な一実装形態は、「電気的に小形」(すなわち、波長の分数)であり得、共振周波数を定義す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同調させられ得る。送信アンテナ204の直径、または方形ループの場合にはその辺の長さが、受信アンテナに対してより大きい(たとえば、0.50メートル)ことがある例示的な適用例では、送信アンテナ204は、妥当なキャパシタンスを得るために必ずしも多数の巻きを必要としない。
【００２６】
送信機200は、送信機200に関連付けられ得る受信機デバイスの所在およびステータスに関する情報を収集し、追跡し得る。したがって、送信機回路202は、(本明細書ではプロセッサとも称される)コントローラ214に接続された、存在検出器280、密閉検出器290、またはそれらの組合せを含み得る。コントローラ214は、存在検出器280および密閉検出器290からの存在信号に応答して、増幅器210によって送出される電力の量を調整し得る。送信機は、たとえば、建築物中に存在する従来のAC電力を変換するためのAC-DC変換器(図示せず)、従来のDC電源を送信機200に適した電圧に変換するためのDC-DC変換器(図示せず)など、いくつかの電源を介して電力を受信するか、または従来のDC電源(図示せず)から直接電力を受信し得る。
【００２７】
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た充電すべきデバイスの初期存在を感知するために利用される動き検出器であり得る。検出後、送信機はオンになり得、デバイスによって受信されたRF電力が、所定の方法でRxデバイス上のスイッチをトグルするために使用され得、その結果、送信機の駆動点インピーダンスが変化する。
【００２８】
別の非限定的な例として、存在検出器280は、たとえば、赤外検出、動き検出、または他の好適な手段によって人間を検出することが可能な検出器であり得る。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において送信し得る電力の量を制限する規制があることがある。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ためのものである。しかしながら、送信アンテナが、たとえば、ガレージ、工業の現場、作業場など人間によって占有されないか、または人間によってめったに占有されないエリアに配置された環境があり得る。これらの環境に人間がいない場合、送信アンテナの電力出力を、通常の電力制限規制を上回って増加させることが許されることがある。言い換えれば、コントローラ214は、人間の存在に応答して送信アンテナ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の電磁界からの規制距離の外側にいるとき、送信アンテナ204の電力出力を、規制レベルを上回るレベルに調整し得る。
【００２９】
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称されることもある)密閉検出器290は、エンクロージャが閉じられた状態または開いた状態にあるときを判断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、密閉状態にあるエンクロージャ中にあるとき、その送信機の電力レベルは増加させられ得る。
【００３０】
例示的な実施形態では、送信機200が無期限にオンのままにならない方法が使用され得る。この場合、送信機200は、ユーザが判断した時間量の後に遮断するようにプログラムされ得る。この機能は、送信機200、特に電力増幅器210が、その周囲内のワイヤレスデバイスが完全に充電された後、長く運転することを防ぐ。このイベントは、中継器または受信コイルのいずれかから送信された、デバイスが完全に充電されたという信号を回路が検出することができないことに起因することがある。送信機200の周囲内に別のデバイスが配置された場合、送信機200が自動的に停止するのを防ぐために、送信機200の自動遮断機能は、その周囲内で動きが検出されない設定された期間の後にのみアクティブにされ得る。ユーザは、非アクティビティ時間間隔を判断し、必要に応じてそれを変更することが可能であり得る。非限定的な例として、その時間間隔は、デバイスが最初に十分に放電されているという仮定の下に、特定タイプのワイヤレスデバイスを完全に充電するために必要とされる時間間隔よりも長いことがある。
【００３１】
図5は、本発明の例示的な一実施形態による受信機300の簡略ブロック図である。受信機300は、受信回路302と受信アンテナ304とを含む。受信機300は、さらに、デバイス350に受信電力を与えるためにデバイス350に接続する。受信機300は、デバイス350の外部にあるものとして示されているが、デバイス350に一体化され得る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にワイヤレスに伝搬され、次いで、受信回路302を介してデバイス350に結合される。
【００３２】
受信アンテナ304は、送信アンテナ204(図4)と同じ周波数、または同じ周波数の近くで共振するように同調させられる。受信アンテナ304は、送信アンテナ204と同様に寸法決定され得、または関連するデバイス350の寸法に基づいて別様にサイズ決定され得る。例として、デバイス350は、送信アンテナ204の直径または長さよりも小さい直径寸法または長さ寸法を有するポータブル電子デバイスであり得る。そのような例では、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低減し、受信アンテナのインピーダンスを増加させるために、多巻きアンテナとして実装され得る。例として、受信アンテナ304は、アンテナ直径を最大にし、受信アンテナのループ巻き(すなわち、巻線)の数および巻線間キャパシタンスを低減するために、デバイス350の実質的な周囲の周りに配置され得る。
【００３３】
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、受信した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に変換するための電力変換回路306を含む。電力変換回路306は、RF-DC変換器308を含み、DC-DC変換器310をも含み得る。RF-DC変換器308は、受信アンテナ304において受信されたRFエネルギー信号を非交流電力に整流し、DC-DC変換器310は、整流された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(たとえば、電圧)に変換する。部分および完全整流器、調整器、ブリッジ、ダブラー、ならびに線形およびスイッチング変換器を含む、様々なRF-DC変換器が企図される。
【００３４】
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、または代替的に電力変換回路306を切断するためのスイッチング回路312をさらに含み得る。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)から「見た」「負荷」を変化させる。
【００３５】
上記で開示したように、送信機200は、送信機電力増幅器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を含む。したがって、送信機200は、受信機が送信機の近接場に存在するときを判断するための機構を有する。
【００３６】
複数の受信機300が送信機の近接場に存在するとき、他の受信機がより効率的に送信機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る。受信機はまた、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クローキングされ得る。受信機のこの「除荷(unloading)」は、本明細書では「クローキング(cloaking)」とも称される。さらに、受信機300によって制御され、送信機200によって検出される除荷と装荷との間のこのスイッチングは、以下で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。さらに、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プロトコルがスイッチングに関連付けられ得る。例として、スイッチング速度は100μ秒のオーダーであり得る。
【００３７】
例示的な一実施形態では、送信機と受信機との間の通信は、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す。言い換えれば、送信機は、近接場においてエネルギーが利用可能であるかどうかを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。受信機側から、受信機は、近接場からどのくらいの電力が受容さ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使用する。送信機は、近接場から使用される電力のこの差異を検出し、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。
【００３８】
受信回路302は、送信機から受信機への情報シグナリングに対応し得る、受信したエネルギー変動を識別するために使用される、シグナリング検出器およびビーコン回路314をさらに含み得る。さらに、シグナリングおよびビーコン回路314はまた、低減されたRF信号エネルギー(すなわち、ビーコン信号)の送信を検出するために使用され得、また、ワイヤレス充電のための受信回路302を構成するために、低減されたRF信号エネルギーを整流して、受信回路302内の無電力供給回路または電力消耗回路のいずれかをアウェイクするための公称電力にするために使用され得る。
【００３９】
受信回路302は、本明細書で説明するスイッチング回路312の制御を含む、本明細書で説明する受信機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有線充電ソース(たとえば、ウォール/USB電力)の検出を含む他のイベントの発生時にも行われることがある。プロセッサ316は、受信機のクローキングを制御することに加えて、ビーコン状態を判断し、送信機から送信されたメッセージを抽出するためにビーコン回路314を監視することもある。プロセッサ316はまた、パフォーマンスの改善ためにDC-DC変換器310を調整し得る。
【００４０】
図6に、送信機と受信機との間のメッセージングを実施するための送信回路の一部分の簡略図を示す。本発明のいくつかの例示的な実施形態では、送信機と受信機との間の通信のための手段が使用可能にされ得る。図6では、電力増幅器210は、送信アンテナ204を励振して放射界を発生させる。電力増幅器は、送信アンテナ204に対して所望の周波数で発振しているキャリア信号220によって駆動される。電力増幅器210の出力を制御するために送信変調信号224が使用される。
【００４１】
送信回路は、電力増幅器210に対してオン/オフキーイングプロセスを使用することによって受信機に信号を送信することができる。言い換えれば、送信変調信号224がアサートされたとき、電力増幅器210は、送信アンテナ204に対してキャリア信号220の周波数を励振する。送信変調信号224がネゲートされたとき、電力増幅器は送信アンテナ204に対して周波数を励振しない。
【００４２】
図6の送信回路はまた、電力増幅器210に電力を供給し、受信信号235出力を発生する、負荷感知回路216を含む。負荷感知回路216では、電力In信号226と電力増幅器210への電力供給228との間で、抵抗Rsの両端間の電圧降下が生じる。電力増幅器210によって消費される電力の変化は、差動増幅器230によって増幅される電圧降下の変化を引き起こす。送信アンテナが受信機中の受信アンテナ(図6に図示せず)との結合モードにあるとき、電力増幅器210によって引き出される電流の量が変化する。言い換えれば、送信アンテナ204の結合モード共振が存在しない場合、放射界を励振するために必要とされる電力が最初の量である。結合モード共振が存在する場合、電力の大部分が受信アンテナに結合されているので、電力増幅器210によって消費される電力の量は上昇する。したがって、受信信号235は、送信アンテナ204に結合された受信アンテナの存在を示すことができ、受信アンテナから送信された信号を検出することもできる。さらに、受信機電流ドローの変化は、送信機の電力増幅器電流ドローにおいて観測可能であり、この変化を使用して、受信アンテナからの信号を検出することができる。
【００４３】
クローキング信号、ビーコン信号、およびこれらの信号を発生するための回路のための、いくつかの例示的な実施形態の詳細は、両方ともその全体が参照により本明細書に組み込まれる、2008年10月10日に出願された「REVERSE LINK SIGNALING VIA RECEIVE ANTENNA IMPEDANCE MODULATION」と題する米国実用特許出願第12/249,873号(特許文献1)と、2008年10月10日に出願された「TRANSMIT POWER CONTROL FOR A WIRELESS CHARGING SYSTEM」と題する米国実用特許出願第12/249,861号(特許文献2)とにおいて確かめられ得る。
【００４４】
例示的な通信機構およびプロトコルの詳細は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、2008年10月10日に出願された「SIGNALING CHARGING IN WIRELESS POWER ENVIRONMENT」と題する米国実用特許出願第12/249,866号(特許文献3)において確かめられ得る。
【００４５】
本明細書で使用する「アクティブモード」という用語は、電子デバイスが信号(たとえば、データ信号)をアクティブに送信している動作モードを含むことに留意されたい。さらに、本明細書で使用する「パッシブモード」という用語は、電子デバイスが、検出されることが可能であるが、信号をアクティブに送信していない、動作モードを含む。さらに、本明細書では「パッシブモード」が「リスニングモード」と称されることもあることに留意されたい。
【００４６】
図7に、アンテナ702を有する電子デバイス700を示す。電子デバイス700は、任意の既知の好適な電子デバイスを含み得る。非限定的な例として、電子デバイス700は、セルラー電話、ポータブルメディアプレーヤ、カメラ、ゲーム機、ナビゲーションデバイス、ヘッドセット(たとえば、Bluetoothヘッドセット)、ツール、玩具、またはそれらの任意の組合せを含み得る。以下でより十分に説明するように、電子デバイス700は、ワイヤレス電源から送信された電力をワイヤレス受信するように構成され得る。より詳細には、アンテナ702、および図2の受信機108などの関連する受信機は、ワイヤレス電源から送信されたワイヤレス電力を受信するように構成され得る。さらに、電子デバイス700は、受信電力を電子デバイス700のバッテリー(たとえば、図2のバッテリー136)内に蓄積するように構成され得る。
【００４７】
さらに、電子デバイス700は、アンテナ702を介して少なくとも1つの他の電子デバイスとワイヤレス通信するように構成され得る。より詳細には、一例として、電子デバイス700は、少なくとも1つの他の電子デバイスとの近距離通信(NFC)通信リンクを確立するように構成され得、通信リンクを確立すると、NFC手段を介してその少なくとも1つの他の電子デバイスからデータ(たとえば、オーディオファイル、データファイル、またはビデオファイル)をワイヤレス受信するか、NFC手段を介してその少なくとも1つの他の電子デバイスにデータをワイヤレス送信するか、または両方を行い得る。
【００４８】
図8は、電子デバイス700の機能ブロック図である。図8に示すように、電子デバイス700は、ワイヤレス充電モジュール710と近距離通信(NFC)モジュール712との各々に選択的に接続するように構成されたアンテナ702を含み得る。ワイヤレス充電モジュール710とNFCモジュール712は、互いに通信可能に接続され得る。電子デバイス700は、さらに、電力管理デバイス714を介してワイヤレス充電モジュール710、NFCモジュール712、または両方に接続されたバッテリー716を含み得る。さらに、電子デバイス700は、当技術分野で既知である任意の好適なプロセッサを含む、プロセッサ718を含み得る。当業者によって理解されるように、ワイヤレス充電モジュール710は、ワイヤレス充電機能を与えるように構成され得る。同様に、NFCモジュール712は、NFC機能を与えるように構成され得る。「ワイヤレス充電モジュール」および「NFCモジュール」という用語は、本明細書では、それぞれ「ワイヤレス充電クライアント」および「NFCクライアント」と称されることもある。同じく当業者によって理解されるように、ワイヤレス充電モジュール710は、パッシブモードまたは「オフ」モードのいずれかで動作するように構成され得、NFCモジュール712は、「オフ」モード、パッシブモード、またはアクティブモードのいずれかで動作するように構成され得る。
【００４９】
1つの企図される動作方法によれば、NFCモジュール712は無効化される(すなわち、オフにされる)ことがあり、ワイヤレス充電モジュール710は、有効化され(すなわち、オンにされ)、パッシブモードで動作していることがある。その結果、この例示的な実施形態では、アンテナ702によって受信された信号が、ワイヤレス充電モジュール710に伝達され、ワイヤレス充電モジュール710によって検出され得る。検出された着信信号が、ワイヤレス充電器(図示せず)から送信されたワイヤレス電力を含む場合、ワイヤレス充電モジュール710は、電力管理デバイス714を介して、そのワイヤレス電力をバッテリー716に伝達し得る。検出された信号が、ワイヤレス充電モジュール710に宛てられていないか、またはワイヤレス充電モジュール710によって認識されなかった(たとえば、その信号がNFCに関連付けられている)場合、ワイヤレス充電モジュール710は、その信号からエネルギーを抽出することと、そのエネルギーをバッテリー716に伝達することとを試み得る。
【００５０】
別の企図される動作方法によれば、NFCモジュール712とワイヤレス充電モジュール710との各々は有効化されることがあり、NFCモジュール712とワイヤレス充電モジュール710との各々はパッシブモードで動作していることがある。さらに、この例示的な実施形態では、送信デバイス(図示せず)から送信され、アンテナ702によって受信された任意の信号が、ワイヤレス充電モジュール710とNFCモジュール712との各々に伝達され得る。1つのモジュール(すなわち、ワイヤレス充電モジュール710またはNFCモジュール712のいずれか)が、上記受信した信号を認識した場合、そのモジュールは、アンテナ702へのアクセスと上記受信した信号とを要求し得る。さらに、そのモジュールは、送信デバイスにアクティブにまたはパッシブに応答することが可能であり得る。たとえば、受信した信号が、NFC手段を介して別の電子デバイス(図示せず)から送信されたデータ信号を含む場合、NFCモジュール712は、アンテナ702へのアクセスと上記受信した信号とを要求し得る。さらに、NFCモジュール712は、送信電子デバイスに応答信号をアクティブにまたはパッシブに送信し得る。別の例として、受信した信号が、ワイヤレス充電器(図示せず)から送信されたワイヤレス電力を含む場合、ワイヤレス充電モジュール710は、アンテナ702へのアクセスと上記受信した信号とを要求し得る。さらに、ワイヤレス充電モジュール710は、ワイヤレス充電器に応答信号をパッシブに送信し得る。上記受信した信号が、ワイヤレス充電モジュール710またはNFCモジュール712のいずれかに宛てられていないか、あるいはワイヤレス充電モジュール710またはNFCモジュール712のいずれかによって認識されなかった場合、ワイヤレス充電モジュール710は、バッテリー716を充電するために上記受信した信号からエネルギーを抽出することを試み得る。
【００５１】
別の企図される動作方法によれば、NFCモジュール712およびワイヤレス充電モジュール710は、それぞれ有効化され、パッシブモードで動作していることがある。さらに、この例示的な実施形態では、アンテナ702によって受信されたすべての着信信号は、最初にワイヤレス充電モジュール710に伝達され得る。受信した信号が、ワイヤレス充電器(図示せず)から送信されたワイヤレス電力を含む場合、ワイヤレス充電モジュール710は、電力管理デバイス714を介して、そのワイヤレス電力をバッテリー716に伝達し得る。受信した信号が、ワイヤレス充電モジュール710に宛てられていないか、またはワイヤレス充電モジュール710によって認識されなかった(たとえば、その信号がNFCに関連付けられている)場合、ワイヤレス充電モジュール710は、上記受信した信号をNFCモジュール712に転送し得る。さらに、上記受信した信号が、NFCモジュール712に宛てられており、NFCモジュール712によって認識された場合、NFCモジュール712は、アンテナ702へのアクセスと上記受信した信号とを要求し得る。さらに、NFCモジュール712は、上記受信した信号を送信した電子デバイスに応答信号をパッシブにまたはアクティブに送信し得る。上記受信した信号が、ワイヤレス充電モジュール710またはNFCモジュール712のいずれかに宛てられていないか、あるいはワイヤレス充電モジュール710またはNFCモジュール712のいずれかによって認識されなかった場合、ワイヤレス充電モジュール710は、バッテリー716を充電するために上記受信した信号からエネルギーを抽出することを試み得る。
【００５２】
別の企図される動作方法によれば、NFCモジュール712とワイヤレス充電モジュール710との各々は、オンにされ、パッシブモードで動作していることがある。さらに、この例示的な実施形態では、アンテナ702によって受信されたすべての着信信号は、最初にNFCモジュール712に伝達され得る。受信した信号が、別の電子デバイス(図示せず)から送信されたデータ信号を含む場合、NFCモジュール712は、アンテナ702へのアクセスと上記受信した信号とを要求し得る。さらに、NFCモジュール712は、送信電子デバイスに応答信号をアクティブにまたはパッシブに送信し得る。受信した信号が、NFCモジュール712に宛てられていないか、またはNFCモジュール712によって認識されなかった(たとえば、その信号がワイヤレス電力に関連付けられている)場合、NFCモジュール712は、上記受信した信号をワイヤレス充電モジュール710に転送し得る。上記受信した信号が、ワイヤレス充電モジュール710に宛てられており、ワイヤレス充電モジュール710によって認識された場合、ワイヤレス充電モジュール710は、アンテナ702へのアクセスと上記受信した信号とを要求し得る。さらに、ワイヤレス充電モジュール710は、上記受信した信号を最初に送信したワイヤレス充電器(図示せず)に応答信号をパッシブに送信し得る。上記受信した信号が、ワイヤレス充電モジュール710に宛てられていないか、またはワイヤレス充電モジュール710によって認識されなかった場合、ワイヤレス充電モジュール710は、バッテリー716を充電するために上記受信した信号からエネルギーを抽出することを試み得る。
【００５３】
ワイヤレス充電モジュール710とNFCモジュール712との各々がパッシブモードで動作している上記で説明した実施形態の各々について、電子デバイス700は時間領域多重化を採用して着信データをサンプリングし得ることに留意されたい。したがって、電子デバイス700は、アンテナ702がワイヤレス充電モジュール710に接続され、NFCモジュール712から遮断される構成と、アンテナ702がNFCモジュール712に接続され、ワイヤレス充電モジュール710から遮断される第2の構成との間でスイッチングすることによって、着信データをサンプリングし得る。
【００５４】
別の企図される動作方法によれば、NFCモジュール712とワイヤレス充電モジュール710との各々はオンにされることがあり、ワイヤレス充電モジュール710はパッシブモードで動作していることがあり、NFCモジュール712はアクティブモードで動作していることがある。この例示的な実施形態は、ワイヤレス充電モジュール710とNFCモジュール712とに割り振られたアクティベーションタイムスロットに基づいてアンテナ702がワイヤレス充電モジュール710またはNFCモジュール712に接続される、時間領域多重化を含み得ることに留意されたい。したがって、電子デバイス700は、受信モード(すなわち、ワイヤレス充電モジュール710の各々が、パッシブモードにあり、アンテナ702に接続される)と送信モード(すなわち、NFCモジュール712が、アクティブモードにあり、アンテナ702に接続される)との間でスイッチングし得る。さらに、NFCモジュール712がアクティブモードで動作している間、ワイヤレス充電モジュール710は、以下でより十分に説明するように、スイッチを介してアンテナ702から遮断され得ることに留意されたい。したがって、この例示的な実施形態では、NFCモジュール712は、アンテナ702へのアクセスを要求し、その後、データをアクティブに送信するように構成され得る。
【００５５】
さらに、この例示的な実施形態では、ワイヤレス充電モジュール710は、アンテナ702へのアクセスを要求するための信号をNFCモジュール712に伝達するように構成され得る。たとえば、バッテリー716の充電レベルがしきい値を下回った場合、ワイヤレス充電モジュール710は、ワイヤレス充電モジュール710がワイヤレス充電器からワイヤレス電力を受信できるようにするために、アンテナ702へのアクセスを要求するための信号をNFCモジュール712に伝達し得る。さらに、アクティブモードで動作している間、NFCモジュール712は、周期的にアクティブ送信をやめて、ワイヤレス充電モジュール710がアンテナ702へのアクセスを要求することを可能にするように構成され得る。NFCモジュール712は、トランザクション中にまたはトランザクションの完了後に、アクティブ送信をやめるように構成され得ることに留意されたい。より詳細には、トランザクションが比較的短い持続時間を有する(たとえば、識別タグの読取り)場合、NFCモジュール712は、トランザクションを完了し、その後、ワイヤレス充電モジュール710がアンテナ702へのアクセスを要求することを可能にするように構成され得る。トランザクションが比較的長い持続時間を有する(たとえば、NFCモジュール712が大量のデータを送信または受信している)場合、NFCモジュール712は、トランザクション中に周期的にアクティブ送信をやめて、ワイヤレス充電モジュール710がアンテナ702へのアクセスを要求することを可能にするように構成され得る。その後、NFCモジュール712は、NFCモジュール712がトランザクションを続けることを可能にするために、アンテナ702へのアクセスを取り戻し得る。
【００５６】
前記のように、電子デバイス700は、時間領域多重化を採用して着信データをサンプリングし得る。さらに、電子デバイス700は、ワイヤレス充電モジュール710とNFCモジュール712との各々が、単に例として、バッテリー716の充電レベル、データ送信に必要な持続時間、およびデータ受信に必要な持続時間など、1つまたは複数のファクタに応答して時間領域多重化スケジュールを変更するように構成され得る、適応型時間領域多重化手法を採用し得る。より詳細には、たとえば、ワイヤレス充電モジュール710は、バッテリー716の充電レベルが低いことを検出すると、特定の時間に特定の持続時間にわたってアンテナ702へのアクセスのためのタイムスロットをスケジュールし得る。さらに、別の例として、NFCモジュール712は、NFCモジュール712が、どれくらいの間、データを送信しようとしているのか、データを受信しようとしているのか、またはそれらの任意の組合せを行おうとしているのかに応じて、タイムスロットをスケジュールおよび/または変更するように構成され得る。
【００５７】
本発明の別の例示的な実施形態によれば、電子デバイス700は、標準NFCプロトコルによるNFCパケットヘッダを受信すると、着信信号をワイヤレス電力に関連付けられているものとして識別し得る、そのパケットヘッダ内のコーディングを検出するように構成され得る。そのコーディングを検出すると、電子デバイス700は、ワイヤレス充電モジュール710が、NFC通信を間欠的にリッスンしながら着信信号を整流し、その信号からエネルギーを抽出し得る、受信専用時間領域多重化モードにスイッチングするように構成され得る。
【００５８】
ある着信RFフィールドを以前に認識したクライアント(たとえば、NFCモジュール712またはワイヤレス充電モジュール710)が、その着信RFフィールドをもはや認識しなくなった場合、そのクライアントは、その信号を別のクライアントに転送するように構成され得ることに留意されたい。より詳細には、たとえば、電子デバイス700によって受信されたRFフィールドが、ワイヤレス充電器から送信されたワイヤレス電力から、別の電子デバイスから転送されたNFC関係のデータに変わった場合、ワイヤレス充電モジュール710は、その信号をNFCモジュール712に転送し得、次いで、NFCモジュール712は、そのRFフィールドをアクティブNFCデバイスから発信されたものとして認識し得る。その後、NFCモジュール712は、アンテナ702へのアクセスを要求する信号をワイヤレス充電モジュール710に送信し得る。さらに、以前は電子デバイス700によって検出可能であったRFフィールドが、もはや検出可能でなくなった場合、電子デバイス700は、別のモードに移行するように構成され得る。たとえば、ワイヤレス充電モジュール710は、ワイヤレス充電モジュール710がRFフィールドのいかなる再開をもリッスンすることができるようになり得る、「リスニング」モードに移行するように構成され得る。別の例として、NFCモジュール712は、アクティブモードに移行するように構成され得る。
【００５９】
さらに、電子デバイス700は、手動オーバーライド機能、自動オーバーライド機能、またはそれらの任意の組合せを含み得ることに留意されたい。より詳細には、たとえば、電子デバイス700は、デバイスユーザ(すなわち、人間オペレータ)が任意の時間にNFCモジュール712を有効化または無効化することを可能にするように構成され得る。さらに、電子デバイス700は、ユーザが、NFCモジュール712を有効化し、NFCモジュール712に任意の時間にアクティブモードまたはパッシブモードのいずれかで動作させることを可能にするように構成され得る。同様に、電子デバイス700は、ユーザが任意の時間にワイヤレス充電モジュール710を有効化または無効化することを可能にするように構成され得る。
【００６０】
さらに、電子デバイス700は、1つまたは複数の事象を検出すると、NFCモジュール712、ワイヤレス充電モジュール710、または両方の動作状態を自動的に変更するように構成され得る。より詳細には、たとえば、バッテリー716の充電レベルがしきい値を下回ったことを検出すると、電子デバイス700は、NFCモジュール712がアクティブモードで動作するのを防ぐように構成され得るか、または、さらに、NFCモジュール712を完全に無効化し得る。さらに、バッテリー716の充電レベルがしきい値を下回ったことを検出すると、電子デバイス700は、ワイヤレス充電モジュール710を有効化するように構成され得る。一方、バッテリー716の充電レベルがしきい値を上回ったことを検出すると、電子デバイス700は、NFCモジュール712を有効化するように構成され得るか、または、さらに、NFCモジュール712をアクティブモードに移行させ得る。さらに、バッテリー716の充電レベルがしきい値を上回ったことを検出すると、電子デバイス700は、ワイヤレス充電モジュール710を無効化するように構成され得る。
【００６１】
図9は、1つまたは複数の例示的な実施形態による方法680を示すフローチャートである。方法680は、アンテナを用いてワイヤレス信号を受信するステップ(符号682によって示す)を含み得る。方法680は、さらに、上記受信した信号が関連付けられているワイヤレス充電モジュールおよび近距離通信モジュールのうちの1つを識別するステップ(符号684によって示す)を含み得る。さらに、方法680は、ワイヤレス充電モジュールおよび近距離通信モジュールのうちの上記識別された1つに上記受信した信号を伝達するステップ(符号686によって示す)を含み得る。
【００６２】
図10を参照すると、電子デバイス700は、さらに、アンテナ702がNFCモジュール712またはワイヤレス充電モジュール710のいずれかに選択的に接続されることを可能にするように構成されたスイッチ750を含み得る。より詳細には、一構成によれば、スイッチ750は、アンテナ702をNFCモジュール712に接続し、さらに、アンテナ702からワイヤレス充電モジュール710を遮断し得る。別の構成によれば、スイッチ750は、アンテナ702をワイヤレス充電モジュール710に接続し、さらに、アンテナ702からNFCモジュール712を遮断し得る。非限定的な例として、以下でより十分に説明するように、スイッチ750の構成は、機械的セレクタと、配向依存セレクタと、材料(たとえば、金属材料)、光源、または振動などの刺激（スティミュラント）に反応するように構成されたセレクタとのうちの少なくとも1つによって制御され得る。
【００６３】
図11に、電子デバイス700'の外面上に位置する機械的セレクタ752であって、スイッチ750(図10を参照)の構成を制御するように構成された機械的セレクタ752を有する電子デバイス700'を示す。言い換えれば、一方の位置(すなわち、「NFC」位置)にある間、機械的セレクタ752は、アンテナ702がNFCモジュール712に接続できるようにすることをスイッチ750に行わせ得る。別の位置(すなわち、「充電」位置)では、機械的セレクタ752は、アンテナ702がワイヤレス充電モジュール710に接続できるようにすることをスイッチ750に行わせ得る。したがって、機械的セレクタ752は、デバイスユーザ(すなわち、人間オペレータ)が電子デバイス700'の動作モードを選択することを可能にし得る。一例として、デバイスユーザは、機械的セレクタ752を「充電」位置に配置し、電子デバイス700'をワイヤレス充電器の近接場領域内に配置することによって、電子デバイス700'のバッテリーを充電し得る。機械的セレクタ752は、電子デバイス700'がワイヤレス電力を受信することを可能にするためだけでなく、電子デバイス700'がNFCモードで動作するのを防ぐためにも、「充電」位置に配置され得ることに留意されたい。たとえば、デバイスユーザは、飛行機に乗るときに機械的セレクタ752を「充電」位置に配置して、電子デバイス700'が放射を放出するのを防ぎ得る。別の例として、機械的セレクタ752は、NFC関係のアクティビティを防ぎ、したがって、電力消費量を制限するために、「充電」位置に配置され得る。
【００６４】
さらに、デバイスユーザは、機械的セレクタ752を「NFC」位置に配置し、電子デバイス700'を別の電子デバイスの近接場領域内に配置することによって、別の電子デバイスとデータを交換し得る(たとえば、ファイルを交換する、モバイル支払いを送信する、など)。電子デバイスが機械的セレクタを含む一実施形態では、スイッチ750の制御はユーザインターフェースに依存しないことがあり、したがって、バッテリー716の充電レベルがあまりに低く、ユーザインターフェースがアクティブでない場合、スイッチ750は動作可能のままであり得ることに留意されたい。
【００６５】
図12に、1つまたは複数の事象の発生時にスイッチ750(図10を参照)の構成を自動制御するように構成されたセレクタ754を有する別の電子デバイス700''を示す。例示的な一実施形態によれば、セレクタ754はリードスイッチを含み得る。より詳細には、例示的な一実施形態によれば、セレクタ754は、磁石を含み得、金属デバイス(たとえば、ワイヤレス充電器)に近接して配置されると、特定の位置(すなわち、「充電」位置または「NFC」位置)に自動的にトグルするように構成され得る。別の例示的な実施形態によれば、セレクタ754は、磁石に近接して配置されると、特定の位置(すなわち、「充電」位置または「NFC」位置)に自動的にトグルするように構成され得る。セレクタ754はデフォルト位置を含み得ることに留意されたい。したがって、「NFC」がデフォルト位置である例示的な一実施形態では、金属デバイスに近接して位置するとき、セレクタ754は「NFC」位置から「充電」位置にトグルし得る。さらに、金属デバイスまたは磁石に近接したエリアから電子デバイス700''を移すと、セレクタ754は、自身をデフォルト「NFC」位置に自動的に再配置し得る。一例として、デバイスユーザは、金属材料を含むワイヤレス充電器に近接して電子デバイス700''を配置し得る。上記ワイヤレス充電器に近接して電子デバイス700''を配置すると、セレクタ754は、「充電」位置に自動的にトグルし、したがって、アンテナ702をワイヤレス充電モジュール710に接続し得る。さらに、上記ワイヤレス充電器に近接したエリアから電子デバイス700''を移すと、セレクタ754は、自身を「NFC」位置に自動的に再配置し、したがって、アンテナ702をNFCモジュール712に接続し得る。
【００６６】
別の例示的な実施形態によれば、セレクタ754は、特定の周波数において光を検出すると、特定の位置(すなわち、「充電」位置または「NFC」位置)に自動的にトグルするように構成され得る。したがって、「NFC」がデフォルト位置である例示的な一実施形態では、特定の周波数において光を検出すると、セレクタ754は「NFC」位置から「充電」位置にトグルし得る。さらに、セレクタ754がその光をもはや検出しなくなった場合、セレクタ754は、自身をデフォルト「NFC」位置に自動的に再配置し得る。たとえば、デバイスユーザは、固有の周波数において光を送信するように構成された光源を有するワイヤレス充電器に近接して電子デバイス700''を配置し得る。上記ワイヤレス充電器に近接して電子デバイス700''を配置すると、セレクタ754は、その光を検出し、「充電」位置に自動的にトグルし得、したがって、アンテナ702はワイヤレス充電モジュール710に接続され得る。さらに、上記ワイヤレス充電器に近接したエリアから電子デバイス700''を移すと、セレクタ754は、自身を「NFC」位置に自動的に再配置し得、したがって、アンテナ702はNFCモジュール712に接続され得る。
【００６７】
他の例示的な実施形態によれば、セレクタ754は、単に例として、振動を感知すること(たとえば、デバイスユーザが、電子デバイス700''を振り動かして、セレクタ754を「充電」位置にトグルし得る)、熱源を感知すること(たとえば、ワイヤレス充電器が、検出され得る熱を照射し、それにより、セレクタ754が「充電」位置にトグルし得る)、または電子デバイス700''の向きを感知することなど、1つまたは複数の他の事象の発生時にデフォルト位置から別の位置にトグルするように構成され得る。たとえば、図13に、1つまたは複数の事象の発生時にスイッチ750(図10を参照)の構成を自動制御するように構成されたセレクタ756を有する別の電子デバイス700'''を示す。例示的な一実施形態によれば、セレクタ756は、向きまたは位置により動作させられる電気的スイッチを含み得る。より詳細には、例示的な一実施形態によれば、セレクタ756は、電子デバイス700'''の向きを検出するように構成されたセンサ(たとえば、「チルト」センサ)を含み得る。さらに、セレクタ756は、特定の向きに位置するとき、特定の位置(すなわち、「充電」位置または「NFC」位置)に自動的にトグルするように構成され得る。
【００６８】
したがって、「NFC」がデフォルト位置である例示的な一実施形態では、特定の向きに位置する(たとえば、水平位置において横たわっている)とき、セレクタ756は「NFC」位置から「充電」位置にトグルし得る。さらに、特定の向きから電子デバイス700'''を移すと、セレクタ756は、自身をデフォルト「NFC」位置に自動的に再配置し得る。一例として、デバイスユーザは、ワイヤレス充電器の表面上に電子デバイス700'''を水平位置に配置し得る。電子デバイス700'''を水平位置に配置すると、セレクタ756は、「充電」位置に自動的にトグルし、その結果、アンテナ702をワイヤレス充電モジュール710に接続し得る。さらに、電子デバイス700'''を水平位置から移すと、セレクタ756は、自身を「NFC」位置に自動的に再配置し、その結果、アンテナ702をNFCモジュール712に接続し得る。
【００６９】
図14に、近接場領域内でワイヤレス電力を送信するように構成され得る電子デバイス810に近接して位置する電子デバイス700を含むシステム800を示す。さらに、電子デバイス810は、NFC手段を介してワイヤレス通信するように構成され得る。本明細書で説明する様々な実施形態のうちの1つまたは複数によれば、電子デバイス700は、電子デバイス810から送信された電力をワイヤレス受信し(矢印790によって示す)、NFC手段を介して電子デバイス810と通信する(たとえば、ファイルを同期させる、および/またはファイルを転送する)(矢印792によって示す)ように構成され得る。
【００７０】
図15に、ラップトップコンピュータとして示される電子デバイス910に近接して位置する電子デバイス700を含む別のシステム900を示す。電子デバイス910は、近接場領域内でワイヤレス電力を送信し、NFC手段を介して通信するように構成され得る。電子デバイス700は、電子デバイス910から送信されたワイヤレス電力を受信するように構成され、さらに、NFC手段を介して電子デバイス810との通信リンクを確立するように構成され得る。したがって、本明細書で説明する様々な実施形態のうちの1つまたは複数によれば、電子デバイス700は、バッテリー716を充電するために電子デバイス910からワイヤレス電力を受信し(矢印890によって示す)、さらに、NFCリンクを介して電子デバイス910とデータを交換し得る(矢印892によって示す)。
【００７１】
ワイヤレス電力と比較して、NFC信号の電力レベルは比較的低いことがあることに留意されたい。したがって、本発明の様々な実施形態は、受信したワイヤレス電力がNFC受信機(たとえば、NFCモジュール712)に損傷を与えるのを防ぐための適切な手段を含み得る。
【００７２】
本発明の例示的な実施形態は、上記で説明したように、ワイヤレス充電技術とNFC技術との間の干渉問題を緩和しながら、その2つの技術が単一の電子デバイス上で共存することを可能にし得る。さらに、本明細書で説明する様々な実施形態は、たとえば、アンテナハードウェアなどのハードウェアの再使用を可能にし得る。したがって、電子デバイスの設計、作製、および使用に関連するコストが低減され得る。
【００７３】
情報および信号は多種多様な技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを、当業者は理解されよう。たとえば、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、磁界または磁性粒子、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され得る。
【００７４】
さらに、本明細書で開示した例示的な実施形態に関連して説明した様々な例示的な論理ブロック、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され得ることを、当業者は諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアとのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、上記では概してそれらの機能に関して説明した。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全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、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すべきではない。
【００７５】
本明細書で開示した例示的な実施形態に関して説明した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論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した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され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、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、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、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され得る。
【００７６】
本明細書で開示した例示的な実施形態に関して説明した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実施されるか、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実施されるか、またはその2つの組合せで実施され得る。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既知である任意の他の形態の記憶媒体中に常駐し得る。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、プロセッサに接続される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体であり得る。プロセッサおよび記憶媒体はASIC中に常駐し得る。ASICはユーザ端末中に常駐し得る。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常駐し得る。
【００７７】
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され得る。ソフトウェアで実装する場合、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録されるか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信され得る。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可能にする任意の媒体を含む、コンピュータ記録媒体とコンピュータ通信媒体の両方を含む。記録媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。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または他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、あるいは命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含むことができる。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に称される。たとえば、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、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモート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、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用するディスク(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、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、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含めるべきである。
【００７８】
開示した例示的な実施形態の前述の説明は、当業者が本発明を製作または使用できるようにするために提供したものである。これらの例示的な実施形態の様々な修正は当業者には容易に明らかとなり、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され得る。したがって、本発明は、本明細書に示す例示的な実施形態に限定されるものではなく、本明細書で開示する原理および新規の特徴と一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】
【００７９】
100  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
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  バッテリー
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  低域フィルタ(LPF)
210  電力増幅器
212  発振器
214  コントローラ
216  負荷感知回路
235  受信信号
260  密閉検出器
270  メモリ
280  存在検出器
300  受信機
302  受信回路
304  受信アンテナ
306  電力変換回路
308  RF-DC変換器
310  DC-DC変換器
312  スイッチング回路
314  ビーコン回路
316  プロセッサ
350  デバイス
700，700'，700''，700'''  電子デバイス
702  アンテナ
710  ワイヤレス充電モジュール
712  近距離通信(NFC)モジュール
714  電力管理デバイス
716  バッテリー
718  プロセッサ
750  スイッチ
752  機械的なセレクタ
754，756  セレクタ
800，900  充電システム
810，910  電子デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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