(57)【要約】      （修正有）【課題】受信アンテナは放射される電力を収集し、そしてデバイスのバッテリの充電、またはデバイスへの電源供給のために、それを使用に適した電力に調整する。【解決手段】無線電力送受信機及びデバイスは、実質的に変調されていないキャリア周波数に応じて共振するように構成された並列共振器を含むアンテナを備える。更に、並列共振器に結合された双方向電力変換回路を備える。双方向電力変換回路は、アンテナで受信された誘導電流をＤＣ電力に整流し、ＤＣ電力に応じてアンテナに共振を引き起こすように再設定可能である。【選択図】図１０
2014239645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に変調されていないキャリア周波数（substantially unmodulated carrier frequency）に応じて共振するように構成された共振器を含むアンテナと、
前記並列共振器に結合された双方向電力変換回路と
を備え、前記双方向電力変換回路は、前記アンテナで受信された誘導電流をＤＣ電力に整流するように、及び蓄積されたＤＣ電力から共振周波数の誘導電流を前記アンテナに生成するように再設定可能である、無線電力送受信機。
【請求項２】
前記双方向電力変換回路は同期整流器を備える、請求項１の送受信機。
【請求項３】
前記同期整流器は、少なくとも２つの対照的（opposingly）に活性化されるスイッチを含み、前記スイッチは、それらの両端に設けられ、前記スイッチの活性化の前に受信した無線電力を整流するためのシャントダイオードを含む、請求項２の送受信機。
【請求項４】
前記双方向電力変換回路は、前記並列共振器の容量に付加的なスイッチング容量を含む、請求項１の送受信機。
【請求項５】
前記並列共振器の共振周波数は、少なくとも部分的に前記スイッチング容量で決定される、請求項４の送受信機。
【請求項６】
前記双方向電力変換回路は、前記アンテナへの電力源（power source）及び前記アンテナからの電力の受信側（power sink）として動作するように構成される、請求項１の送受信機。
【請求項７】
電力を蓄積し、提供するバッテリと、
前記バッテリに結合され、双方向電力変換回路を介して共鳴磁気近接場（resonant magnetic near-field）から受信した無線受信電力を前記バッテリに蓄積し、共鳴磁場近接場を生成するために、前記双方向電力変換回路を介して前記バッテリから無線により電力を送信するように構成された無線電力送受信機と
を備えるデバイス。
【請求項８】
前記双方向電力変換回路は同期整流器を備える、請求項７のデバイス。
【請求項９】
前記同期整流器は、それに関連づけられたスイッチング容量を有する少なくとも１つのスイッチを含み、
前記同期整流器は、前記磁気近接場で共振するように構成されたアンテナに関連づけられた容量を補う前記スイッチング容量と共に構成される、請求項８のデバイス。
【請求項１０】
前記アンテナの共振周波数は、少なくとも部分的に前記スイッチング容量で決定される、請求項９のデバイス。
【請求項１１】
前記同期整流器は、少なくとも２つの対照的（opposingly）に活性化されるスイッチを含み、前記スイッチは、それらの両端に設けられ、前記スイッチの活性化の前に受信した無線電力を整流するためのシャントダイオードを含む、請求項７のデバイス。
【請求項１２】
前記バッテリからの電力の過度な提供を制限するように構成されたホストデバイス電子機器を更に備える、請求項７のデバイス。
【請求項１３】
双方向電力変換回路が受信モードで構成されている際に、磁気近接場（magnetic near-field）に応じて共振するアンテナから誘導電流を受信すること、及び前記双方向電力変換回路を介して前記誘導電流をＤＣ電力に整流することと、
前記双方高電力変換回路が送信モードで構成されている際に、前記双方向電力変換回路を介して、蓄積されたＤＣ電力から前記アンテナに共振周波数の誘導電流を生成すること、及び前記アンテナから磁気近接場を生成することと
を備える無線電力送受信方法。
【請求項１４】
前記整流することは、前記誘導電流を前記ＤＣ電力にアクティブにスイッチングすることを備える、請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記誘導電流を整流すること及び生成することは、生成された波形に基づいて、同期するように調整される（synchronously timed）、請求項１３の方法。
【請求項１６】
前記誘導電流を生成することは、前記双方向電力変換回路における付加的なスイッチング容量に部分的に基づいて前記共振周波数を決定することを含む、請求項１３の方法。
【請求項１７】
前記蓄積されたＤＣ電力が限定されている際、前記磁気近接場の生成を制限すること、を更に備える請求項１３の方法。
【請求項１８】
双方向電力変換回路が受信モードで構成されている際に、磁気近接場（magnetic near-field）に応じて共振するアンテナから誘導電流を受信する手段、及び前記双方向電力変換回路を介して前記誘導電流をＤＣ電力に整流する手段と、
前記双方高電力変換回路が送信モードで構成されている際に、前記双方向電力変換回路を介して、蓄積されたＤＣ電力から前記アンテナに共振周波数の誘導電流を生成する手段、及び前記アンテナから磁気近接場を生成する手段と
を備える無線電力送受信機。
【請求項１９】
前記整流することは、前記誘導電流を前記ＤＣ電力にアクティブにスイッチングすることを備える、請求項１８の無線電力送受信機。
【請求項２０】
前記誘導電流を整流すること及び生成することは、生成された波形に基づいて、同期するように調整される（synchronously timed）、請求項１８の無線電力送受信機。
【請求項２１】
前記誘導電流を生成することは、前記双方向電力変換回路における付加的なスイッチング容量に部分的に基づいて前記共振周波数を決定することを含む、請求項１８の無線電力送受信機。
【発明の詳細な説明】
【米国特許法第１１９条に基づく優先権の主張】
【０００１】
この出願は、２００８年９月２日に出願され“BIDIRECTIONAL WIRELESS ENERGY TRANSFER”と表題され、これによる参照によってその開示の全てが組み込まれる米国仮特許出願６１／０９３，６９２、２００８年９月１７日に出願され“HIGH EFFICIENCY TECHNIQUES AT HIGH FREQUENCY”と表題され、これによる参照によってその開示の全てが組み込まれる米国仮特許出願６１／０９７，８５９、２００８年１０月９日に出願され“DUAL HALF BRIDGE POWER CONVERTER”と表題され、これによる参照によってその開示の全てが組み込まれる米国仮特許出願６１／１０４，２１８、２００９年１月２４日に出願され“WIRELESS POWER ELECTRONIC CIRCUIT”と表題され、これによる参照によってその開示の全てが組み込まれる米国仮特許出願６１／１４７，０８１、２００９年６月１９日に出願され“DEVELOPMENT OF HF POWER CONVERSION ELECTRONICS”と表題され、これによる参照によってその開示の全てが組み込まれる米国仮特許出願６１／２１８，８３８、に対する、米国特許法第１１９（ｅ）に基づく優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
この出願は、概して無線充電に関し、より具体的には無線充電システムに関するデバイス、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、無線電子デバイスのようなそれぞれが電力を有するデバイスは、その有線充電器と電源を必要とし、それは通常、交流（ＡＣ）電源コンセントである。多くのデバイスが充電を必要とする場合、このような有線の構成は扱いづらくなる。送信機と、充電すべき電子デバイスに結合される受信機との間で、エアを介したまたは無線の電力送信を用いる方法が開発されてきている。受信アンテナは放射される電力を収集し、そしてデバイスのバッテリの充電、またはデバイスへの電源供給のために、それを使用に適した電力に調整する。
【０００４】
いくつかの充電可能な無線デバイスのうち、ある無線充電可能デバイスは動作可能な充電を使い果たし、他方で別の無線充電可能デバイスは十分な動作可能な充電を有する状況があり得る。従って、ある無線充電可能デバイスから別の無線充電可能デバイスに、電力を無線でやりとり出来る必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、無線電力送信システムの単純化されたブロック図を示す。
【図２】図２は、無線電力送信システムの単純化された概念図を示す。
【図３】図３は、典型的な実施形態に従ったループアンテナの概念図を示す。
【図４】図４は、典型的な実施形態に従った無線電力送信システムの機能ブロック図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、典型的な実施形態に従った双方向無線電力デバイスを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、典型的な実施形態に従った双方向無線電力デバイスを示す。
【図６Ａ】図６Ａは、典型的な実施形態に従った双方向無線電力送信用に構成された電子デバイスの種々の動作状況を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、典型的な実施形態に従った双方向無線電力送信用に構成された電子デバイスの種々の動作状況を示す。
【図７】図７は、典型的な実施形態に従った双方向無線電力送信用に構成された電子デバイスのブロック図を示す。
【図８】図８は、ハーフブリッジ（half bridge）整流器の回路図である。
【図９】図９は、典型的な実施形態に従った無線電力送信システムの回路図を示す。
【図１０】図１０は、別の典型的な実施形態に従った無線電力送信システムの回路図を示す。
【図１１】図１１は、典型的な実施形態に従った無線電力を送受信する方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
用語「典型的（exemplary）」は、本明細書では、「例（example）、例証（instance）、または例示（illustration）として与えられること」を意味するように用いられる。本明細書で「典型的」として述べられたあらゆる実施形態は、他の実施形態に対して好適または有利であると解釈される必要はない。
【０００７】
添付図面と共に以下で説明される詳細な記述は、本発明の典型的な実施形態の記述として意図され、本発明を実施出来る唯一の実施形態を示すことを意図したものではない。本記述全体で使用される用語「典型的」は、「例（example）、例証（instance）、または例示（illustration）として与えられること」を意味し、他の典型的な実施形態に対して好適または有利であると解釈される必要はない。詳細な説明は、本発明の典型的な実施形態の完全な理解を提供する目的で、具体的な詳細を含む。本発明の典型的な実施形態が、これらの具体的な詳細を有することなく実施し得ることが、当業者には明白であろう。ある例では、周知の構造及びデバイスは、本明細書に示された典型的な実施形態の新規性をあいまいにすることを避けるため、ブロック図の形で示される。
【０００８】
本明細書において、用語「無線電力（wireless power）」は、電場、磁場、電磁場に関連づけられたエネルギーのあらゆる形態を意味し、あるいは電磁気の物理的な導体を使用することなく送信機から受信機に送信されるエネルギーのあらゆる形態を意味するために使用される。例えば携帯電話、コードレス電話、ｉＰｏｄ、ＭＰ３プレーヤ、ヘッドセット等を含む無線充電デバイスへのシステムにおける電力変換が、本明細書において述べられる。一般に、無線エネルギー転送の根本原理は、例えば３０ＭＨｚ未満の周波数を用いた磁気的結合共鳴（magnetic coupled resonance）（すなわち共鳴誘導（resonant induction））を含む。しかしながら、種々の周波数を使用することが出来、この周波数には、例えば１３５ｋＨｚ未満（ＬＦ）または１３．５６ＭＨｚ（ＨＦ）のいずれかの、比較的高い放射レベルでライセンス不要動作可能な周波数を含む。ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムによって通常使用されるこれらの周波数では、欧州のＥＮ３００３３０または米国のＦＣＣ Ｐａｒｔ１５基準のような、干渉及び安全規格に適合しなければならない。例示の目的で、これに限定するものではないものとして、ＬＦ及びＨＦの略語は、「ＬＦ」はｆ０＝１３５ｋＨｚを指し、「ＨＦ」はｆ０＝１３．５６ＭＨｚを指すものとして、本明細書では使用される。
【０００９】
用語「ＮＦＣ」はまたＲＦＩＤの機能を含み、用語「ＮＦＣ」及び「ＲＦＩＤ」は置き換えることが出来、そのような置換のために互換性ある機能が許される。一方の用語または他方の用語の使用は、限定することを意図していない。
【００１０】
用語「送受信機」はまた中継器（transponder）の機能を含み、そして用語「送受信機」及び「中継器」は置き換えることが出来、そのような置換のために互換性ある機能が許される。一方の用語または他方の用語の使用は、限定することを意図していない。
【００１１】
図１は、種々の典型的な実施形態に従った無線電力送信システム１００を例示する。入力電力１０２は、エネルギー転送を提供するための磁場１０６を生成するため、送信機１０４に供給される。受信機１０８は磁場１０６に結合され、出力電力１１０に結合されたデバイス（図示せず）によって蓄えられまたは消費される出力電力１１０を生成する。送信機１０４及び受信機１０８は、距離１１２だけ離れている。ある典型的な実施形態では、送信機１０４及び受信機１０８は、相互共振関係（mutual resonant relationship）に従って構成され、受信機１０８の共振周波数と送信機１０４の共振周波数とが一致する際、受信機１０８が磁場１０６の近接場（near-field）内にあれば、送信機１０４と受信機１０８との間の送信損失が最小となる。
【００１２】
送信機１０４は更に、エネルギー送信手段を提供する送信アンテナ１１４を含み、受信機１０８は更に、エネルギー受信または結合手段を提供する受信アンテナ１１８を含む。送信及び受信アンテナは、関連づけられたアプリケーションやデバイスに従ったサイズとされる。先の通り、効率的なエネルギー転送は、エネルギーの多くを電磁波で遠方場（far-field）に伝播させることよりもむしろ、送信アンテナの近接場のエネルギーの大部分を受信アンテナに結合させることによって生じる。この近接場では、送信アンテナ１１４と受信アンテナ１１８との結合が確立され得る。この近接場結合（near-field coupling）が生じ得るアンテナ１１４及び１１８周囲の領域は、本明細書では結合モード領域（coupling-mode region）と呼ばれる。
【００１３】
図２は、無線電力送信システムの単純化された概念図を示す。入力電力１０２によって駆動される送信機１０４は、発振器１２２、電力増幅器または電力ステージ１２４、並びにフィルタ及び整合回路１２６を含む。発振器は、所望の周波数を生成するように構成され、これは調整信号１２３に応じて調整され得る。発振器信号は、制御信号１２５に応じた電力出力で、電力増幅器１２４によって増幅され得る。フィルタ及び整合回路１２６は、高調波またはその他の無用な周波数を除去し、そして送信機１０４のインピーダンスを送信アンテナ１１４に整合（match）させるために含まれ得る。
【００１４】
電子デバイス１２０は、受信機１０８に結合し、または受信機１０８を含む。受信機１０８は、図２に示すようなバッテリ１３６、または受信機１０８に結合されたデバイス１２０の電力ホスト電子機器を充電するためのＤＣ電力出力を生成するための整流器及びスイッチング回路１３４、並びに整合回路１３２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。
【００１５】
通信チャネル１１９はまた、送信機１０４と受信機１０８との間に存在し得る。本明細書で述べられたように、通信チャネル１１９は、ＮＦＣ（Near-Field Communication）の形態であり得る。本明細書で述べられたある典型的な実施形態では、通信チャネル１１９は、磁場１０６とは別個のチャネルとして実施され、また別の典型的な実施形態では、通信チャネル１１９は磁場１０６と一体化される。
【００１６】
図３に示すように、典型的な実施形態で使用されるアンテナは「ループ（loop）」アンテナ１５０として構成され、これはまた本明細書では「磁気」、「共鳴」、または「磁気共鳴」アンテナとも呼ばれ得る。ループアンテナは、空洞のコア（air core）またはフェライトコアのような物理的なコアを含むように構成され得る。更に、空洞のコアのループアンテナによれば、コア領域内に他の要素を配置することを可能とする。更に、空洞のコアのループは、送信アンテナ１１４（図２）の面内に受信アンテナ１１８（図２）を配置することをより容易に可能とし、これは送信アンテナ１１４（図２）の結合モード領域をより効果的とし得る。
【００１７】
上記の通り、送信機１０４と受信機１０８との間のエネルギーの効率的な送信は、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（matched or nearly matched resonance）時に生ずる。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くても、エネルギーは低効率で送信され得る。エネルギーの転送は、送信アンテナから自由空間（free space）へエネルギーを伝播することよりもむしろ、送信アンテナの近接場から、この近接場が確立されている近傍内にある受信アンテナにエネルギーを結合することによって生じる。
【００１８】
ループアンテナの共振周波数は、インダクタンス及び容量に基づく。ループアンテナのインダクタンスは一般的に、ループによって生成されたインダクタンスであり、他方で容量は一般的に、所望の共振周波数での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付加される。非限定的な例として、キャパシタ１５２及びキャパシタ１５４が、正弦波または疑似正弦波信号１５６を生成する共振回路を生成するため、アンテナに付加され得る。従って、より大きい直径のアンテナでは、ループの直径またはインダクタンスが増加すれば、共振を引き起こすのに必要な容量のサイズは小さくなる。更に、ループアンテナの直径が増加すれば、近接場の効率的なエネルギー転送領域は、「近傍」結合デバイス（”vicinity” coupled device）につき増大する。もちろん、その他の共振回路も可能である。別の非限定的な例として、キャパシタは、ループアンテナの２つの端子間に並列に設けられても良い。更に、送信アンテナの場合には、共振信号１５６がループアンテナ１５０への入力であり得ることを、当業者は理解するだろう。
【００１９】
本発明の典型的な実施形態は、互いの近接場にある２つのアンテナ間で電力を結合することを含む。述べたように、近接場は、電磁場が存在するがアンテナから伝播または放射しないアンテナ周囲の領域である。それらは一般的に、アンテナの物理的な体積に近い体積に閉じこめられる。本発明の典型的な実施形態では、場合によってはアンテナを取り囲む環境の多くが絶縁体であり、よって電場に較べて磁場への影響が小さいため、単一及び複数巻のループアンテナのようなアンテナが、送信（Ｔｘ）及び受信（Ｒｘ）アンテナシステムの両方に使用される。更に、「電気的」なアンテナ（例えば、ダイポール及びモノポール）、または磁気及び電気的なアンテナの組み合わせとして支配的に構成されたアンテナもまた考えられる。
【００２０】
Ｔｘアンテナは、先に説明した遠方場及び誘導的なアプローチによって許容されるよりも非常に大きい距離における小さなＲｘアンテナとのより良い結合効率（例えば＞１０％）を得るために十分に大きいアンテナサイズを有し、そして十分に低い周波数で動作され得る。Ｔｘアンテナが適切なサイズとされていれば、ホストデバイス上のＲｘアンテナが、駆動されたＴｘループアンテナの結合モード領域（すなわち、近接場または強く結合された形態（strongly coupled regime））内に配置される場合に、高い結合効率（例えば３０％）が得られ得る。
【００２１】
更に、無線電力送信アプローチは、デバイスの配置を含む送信距離によって影響を受け得る（例えば、実質的に距離ゼロでの充電ソリューションについての非常に近接した結合（close “proximity” coupling）または短距離無線電力ソリューションについての近傍結合（“vicinity” coupling））。非常に近接した結合アプリケーション（すなわち、強く結合された形態（strongly coupled regime）であり、結合係数（coupling factor）ｋは一般にｋ＞０．１）は、一般的にアンテナのサイズに応じてミリメーターまたはセンチメーターオーダーの短距離または超短距離のエネルギー転送を提供する。近傍結合アプリケーション（すなわち、ゆるやかに結合された形態（loosely coupled regime）であり、結合係数ｋは一般にｋ＜０．１）は、一般にアンテナのサイズに応じて１０ｃｍから２ｍの範囲の距離の比較的低効率のエネルギー転送を提供する。
【００２２】
図４は、典型的な実施形態に従った、送信機と受信機との間の直接フィールド結合（direct field coupling）用に構成された無線電力送信システムの機能ブロック図を示す。無線電力送信システム２００は、送信機２０４及び受信機２０８を含む。エネルギー転送を提供するため、直接フィールド結合ｋ２０６を有する主に非放射フィールド（non-radiative field）を生成するよう、入力電力ＰＴＸｉｎが、入力ポート２０２で送信機２０４に与えられる。受信機２０８は、非放射フィールド２０６と直接結合し、出力ポート２１０に結合されたバッテリまたは負荷２３６によって蓄えられまたは消費される出力電力ＰＲＸｏｕｔを生成する。送信機２０４及び受信機２０８の両方は、ある距離で離隔されている。ある典型的な実施形態では、送信機２０４及び受信機２０８は、相互共振関係（mutual resonant relationship）に従って構成され、受信機２０８の共振周波数ｆ０と送信機２０４の共振周波数とが整合する際に、送信機２０４によって生成される放射フィールドの「近接場」に受信機２０８がある場合、送信機２０４と受信機２０８との間の送信損失が最小化される。
【００２３】
送信機２０４は更に、エネルギー送信手段を提供する送信アンテナ２１４を含み、受信機２０８は更に、エネルギー受信手段を提供する受信アンテナ２１８を含む。送信機２０４は更に、少なくとも部分的にＡＣ／ＡＣコンバータとして機能する送信電力変換回路２２０を含む。受信機２０８は、少なくとも部分的にＡＣ／ＤＣコンバータとして機能する受信電力変換回路２２２を含む。
【００２４】
本明細書で述べられた種々の送信及び受信アンテナの構成は、送信アンテナ２１４と受信アンテナ２１８が共通の共振周波数ｆ０に調整されている場合に、磁場を介して送信アンテナ２１４から受信アンテナ２１８にエネルギーを効率的に結合可能な共振構造を形成する、容量性負荷を有する配線ループまたは複数巻コイルを用いる。従って、強い結合形態における電子デバイス（例えば携帯電話）を高効率に無線充電することが述べられ、ここで送信アンテナ２１４及び受信アンテナ２１８は非常に近接し、一般に３０％を超える結合係数となる。従って、配線ループ／コイルアンテナからなる種々の送信機及び受信機電力変換コンセプト及び電力変換回路が、本明細書で述べられる。
【００２５】
無線送信システムにおける一方のデバイスが送信機を含み、他方のデバイスが受信機を含む場合に無線電力送信が起き得るが、単一のデバイスが無線電力送信機と無線電力受信機との両方を含んでいても良い。従って、そのような実施形態は、専用の送信回路（例えば、送信電力変換回路と送信アンテナ）と専用の受信機回路（例えば受信アンテナとと受信電力変換回路）を含むように構成され得る。デバイスは同時には無線電力送信機及び無線電力受信機として構成されないので、アンテナを含む共通の回路の再利用が望ましい。従って、本明細書に開示される種々の典型的な実施形態は、双方向の電力送信、すなわち、あるデバイスにつき、このデバイスでの無線電力の受信と、このデバイスからの無線電力の送信との両方の能力、を認定する。
【００２６】
そのような構成の種々の利点は、デバイスが無線電力を受信して蓄え、引き続き蓄えた電力を、受信すなわち「吸収（absorbing）」するデバイスに送信、すなわち「提供（donate）」する能力を含む。従って、そのような構成はまた、「ピアツーピア（peer-to-peer）」の「慈善的（charitable）」な充電構成と考えることが出来る。そのようなデバイス充電構成は、充電が為される場所において非常な利便性を提供する（すなわち、受信機すなわち吸収するデバイスは、不便な場所の、または利用できない充電パッドから充電を受ける必要が無い）。
【００２７】
図５Ａ及び図５Ｂは、典型的な実施形態に従った双方向無線電力デバイスを示す。電子デバイス（例えば携帯電話、ヘッドセット、ＭＰ３プレーヤ等）の双方向無線電力供給及び充電が開示され、ここでは電気的なエネルギーが、図５Ａに示すように、電力ベース（power base）３０２（例えば充電パッド）の電力変換回路２２０及び送信アンテナ２１４から、図５Ｂに示すような電子デバイス３００の送受信アンテナ３０６及び双方向電力変換回路３０８を含む双方向無線電力送受信機３１８に、無線で転送され得る。そして、図５Ｂを参照して示されるように、無線転送された電力は、バッテリ３１０として例示された負荷に蓄えられる。バッテリ３１０に蓄えられた電力は、電子デバイス３００の双方向電力変換回路３０８及び送受信機アンテナ３０６を介して、負荷またはバッテリ３１６における消費または蓄積のため、別の電子デバイス３０４の受信アンテナ３１２及び電力変換回路３１４に提供される。
【００２８】
本明細書で述べたように、無線電力転送は、送信機と受信機の両方が共通の共振周波数に調整されていれば、磁場または電場を介して送信機から受信機への効率的なエネルギーの結合が可能となる結合共鳴（coupled resonance）（例えば、容量性負荷が与えられた配線ループ／コイル）を用いる。本明細書で述べられる種々の典型的な実施形態は、少なくとも２つの象限（quadrant）で動作され得る双方向電力変換回路３０８及び共振アンテナ３０６を含む無線電力送受信機を含み、これは、双方向電力変換回路３０８が、電力受信側（power sink）（すなわち、正の電力フロー）または電力源（power source）（すなわち、負の電力フロー）のいずれかとして使用され得ることを示す。電子デバイスに集積された無線電力送受信機３００は、同様に構成された電子デバイス間で、電気的なエネルギーの無線交換を可能とする。双方向電力変換回路３０８は、本明細書で述べられるように、同期整流器を含んでも良い。
【００２９】
述べたように、電子デバイス３００は、双方向無線電力送信用に構成されている。更に図５Ａを参照して、受信すなわち「吸収（absorbing）」モードでは、バッテリ（例えば電力貯蔵装置）３１０は、電力ベース（例えば充電パッド）３０２に供給されるＡＣメインから無線充電され得る。更に図５Ｂを参照すると、電子デバイス３００は逆に、電子デバイス３０４への電力供給に使用されるバッテリ３１６への蓄積及び動作のため、別の電子デバイス３０４への無線電力の送信のための送信すなわち「提供（donor）」モードで動作され得る。
【００３０】
図６Ａ及び図６Ｂは、典型的な実施形態に従った、双方向無線電力送信用に構成された電子デバイスについての種々の動作状況を例示する。具体的には、双方向無線電力送信用に構成された電子デバイス３００は、無線電力送信の際に電力ベース３０２と関連づけられ（engage）、電子デバイス３００は無線電力を受信して、受信した電力をバッテリに蓄える。引き続き電子デバイス３００は、蓄えた電力の提供者（donor）として、求められ（solicited）、志願し（volunteer）、あるいは加えられる（enlisted）。従って、一つまたはそれ以上の電子デバイス３０４Ａ、３０４Ｂが、無線電力送信プロセスによって、電子デバイス３００から電力を受信する。
【００３１】
提供モードで動作する電子デバイス３００での無線送信プロセスは、例えば緊急時、または少なくとも一時的な充電時に、別のデバイス３０４Ｂへの電力補充を提供するため、またはヘッドセット、ＭＰ３プレーヤ等のマイクロパワーデバイス３０４Ｂの充電を提供するためであり得る。この目的のため、デバイスＡは、ユーザインターフェースを介して、または許可された要求に応答して、提供モードにセットされる。更に、提供側の電子デバイス３００はまた、提供側電子デバイス３００のバッテリ内に蓄積された電力の過度な枯渇を避けるため、自身の利用可能な電力のエネルギー管理を実行し得る。従って、規格化された無線電力インターフェースを仮定すると、デバイスは、ほぼどこでも、提供側の電子デバイスとして機能し、十分なバッテリ容量を提供するあらゆる無線電力デバイスから再充電され、または一部再充電され得る。
【００３２】
図７は、典型的な実施形態に従った双方向無線電力送信用に構成された電子デバイスのブロック図を示す。電子デバイス３００は、アンテナ３０６、双方向電力変換回路３０８、及びバッテリ３１０またはホストデバイス電子機器３２４に直接電力を供給するスイッチ３２６を含む。双方向電力変換回路３０８は、アクティブ整流器、例えば同期整流器３２０を含み、Ｖ−Ｉ平面の少なくとも２つの象限で動作され得る。
【００３３】
双方向電力変換回路３０８は更に、所望のモード（送信または受信）において同期整流器３２０を動作させるため、及び提供モードにおいて電子デバイスがバッテリ３１０に蓄えられたその電力を共有する範囲を制御するために必要なスイッチ波形３２８を生成する周波数生成及び制御回路３２２を含む。周波数生成及び制御回路３２２は、バッテリ管理を実行し、そして提供モードの選択のためのユーザインターフェースを提供するホストデバイス電子機器３２４内の制御によって制御される。更に、同期整流器３２０はまた、バッテリ３１０からの電力が枯渇し、またはそうでなければ利用不可能である際に、受信モードにおいて、周波数生成及び制御回路３２２に電力を供給し得る。
【００３４】
述べたように、双方向電力変換回路３０６のアクティブ整流器は、同期整流器として構成され得る。図８は、直列共鳴磁気アンテナ（series resonant magnetic antenna）を含むハーフブリッジ（half bridge）整流器トポロジ４００と、並列共鳴磁気アンテナ（parallel resonant magnetic antenna）を含むそのデュアルトポロジ４２０の回路図を示し、ここで「デュアル」とは、電子工学で周知の電子回路の二重性（dualism）を指す。以下で更に述べられる同期整流器回路は、更にデュアル構成に配置されたハーフブリッジインバータ（プッシュプル・クラスＤ・増幅器）トポロジに基づく。デュアル構成は、スイッチング損失及びソフトスイッチング（soft switching）に関して、より高い周波数（ＨＦにおいて、例えば＞１ＭＨｚ）において性能向上をもたらし、送信及び受信電力変換に適用可能である。
【００３５】
回路４００に示すように、一般的なハーフブリッジインバータ設計は、スイッチトランジスタの接合容量によって生じるアンテナ４０６の共振に影響するスイッチング損失に関する欠点を含む。図８に示すように、ゼロ電流制御（zero current control）におけるソフトスイッチングが適用される際でさえ、スイッチングの度に接合容量Ｃｊ４０２は充電される必要があり、Ｃｊ’４０４は放電される必要があり、または逆も同様である。このことは、より高い周波数において重大な損失をもたらす。これは、そのデュアルの対応構成（すなわち、シリアル／パラレル変換）と対照的であり、そこでは接合容量Ｃｊ４２２及びＣｊ’４２４は、Ｃ１と接合容量Ｃｊ４２２及びＣｊ’４２４とからなるトータルの容量にマージされると考えられる。そして、トータルの容量は、所望の周波数においてアンテナ４２６で共振を得られるように調整される。
【００３６】
回路４２０の回路トポロジは、スイッチＳ１、Ｓ１’の両端で低いdV/dtで動作し、そしてクラスＥ増幅器回路と同様にゼロ電圧スイッチング（zero voltage switching）を可能とする。図９は、典型的な実施形態に従った無線電力送信システムの回路図を示す。無線電力送信システム４５０は、共振容量Ｃ１にマージされるスイッチＱ１及びＱ１’のスイッチング容量と共に構成されたハーフブリッジアクティブ整流器（half bridge active rectifier）を有する双方向無線電力送受信機３１８Ｔ（ここで「Ｔ」は送信機の構成を示す）と受信機４５４とを含む。
【００３７】
双方向無線電力送受信機３１８Ｔは、双方向電力変換回路３０８Ｔとアンテナ３０６Ｔを含む。双方向電力変換回路３０８Ｔでは、ハーフブリッジアクティブ整流器は、適切な電圧及び電流比を有する整合された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の対のような、スイッチＱ１及びＱ１’を含む。ＦＥＴスイッチＱ１及びＱ１’は、ＦＥＴスイッチＱ１及びＱ１’の両方の電圧及び電流をセンスするセンサ４７０によってモニタされつつ、周波数生成及び制御回路３２２Ｔによって駆動され、正確に制御される。更に、低損失のゼロ電圧スイッチングはまた、ＦＥＴの矩形電流波形とタンク電圧との間の位相シフトを排除するため、送信アンテナのタンク回路Ｌ１及びＣ１の厳密な調整を必要とする。典型的な実施形態では、この調整は、キャパシタＣ１を調整することによって実施され得る。
【００３８】
対称的なトポロジによって偶数の高調波が抑制される可能性があったとしても（プッシュプル）、直列共振Ｌ−Ｃ回路の形の奇数高調波フィルタリング（例えば３次高調波に調整される）は更に有用であり得る。これは、高調波フィルタ４５８Ｔとして示されている、送信アンテナのタンク回路Ｌ１及びＣ１の両端の高調波周波数に調整された、追加の直列共振を用いて達成され得る。
【００３９】
単一方向デバイス（受信機）４５４では、ハーフブリッジパッシブダイオード整流器（half bridge passive diode rectifier）４６０は、バッテリ４６２（例えばリチウム−イオン）の低電圧／高電流充電に関して特に適している。ハーフブリッジパッシブダイオード整流器４６０は、バッテリ４６２の低負荷抵抗をより高いインピーダンスに変換して、受信機の効率を改善するために実現可能なＬ−Ｃ比を有するアンテナタンク回路を可能とする。
【００４０】
図１０は、別の典型的な実施形態に従った無線電力送信システムの回路図を示す。この典型的な実施形態は、一方のバッテリ駆動デバイスから他方のバッテリ駆動デバイスへ、両方向で同様にエネルギーの交換を可能とする。無線電力送信システム５００は、双方向無線電力送受信機３１８Ｔ（ここで「Ｔ」は送信機の構成または送信モードを示す）及び双方向無線電力送受信機３１８Ｒ（ここで「Ｒ」は受信機の構成または受信モードを示す）を含む。
【００４１】
双方向無線電力送受信機３１８Ｔは、双方向電力変換回路３０８Ｔ及びアンテナ３０６Ｔを含む。双方向電力変換回路３０８Ｔでは、ハーフブリッジアクティブ整流器は、適切な電圧及び電流比を有する整合された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の対のような、スイッチＱ１及びＱ１’を含む。ＦＥＴスイッチＱ１及びＱ１’は、ＦＥＴスイッチＱ１及びＱ１’の両方の電圧及び電流をセンスするセンサ４７０によってモニタされつつ、周波数生成及び制御回路３２２Ｔによって駆動され、正確に制御される。更に、低損失のゼロ電圧スイッチングはまた、ＦＥＴの矩形電流波形とタンク電圧との間の位相シフトを排除するため、送信アンテナのタンク回路Ｌ１及びＣ１の正確な調整を必要とする。典型的な実施形態では、この調整は、キャパシタＣ１を調整することによって実施され得る。
【００４２】
対称的なトポロジによって偶数の高調波が抑制される可能性があったとしても（プッシュプル）、直列共振Ｌ−Ｃ回路の形の奇数高調波フィルタリング（例えば３次高調波に調整される）は更に有用であり得る。これは、高調波フィルタ４５８Ｔとして示されている、送信アンテナのタンク回路Ｌ１及びＣ１の両端の高調波周波数に調整された、追加の直列共振を用いて達成され得る。
【００４３】
双方向無線電力送受信機３１８Ｒは、双方向電力変換回路３０８Ｒとアンテナ３０６Ｒを含む。双方向電力変換回路３０８Ｒでは、ハーフブリッジアクティブ整流器は、適切な電圧及び電流比を有する整合された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の対のような、スイッチＱ２及びＱ２’を含む。ＦＥＴスイッチＱ２及びＱ２’は、ＦＥＴスイッチＱ２及びＱ２’の両方の電圧及び電流をセンスするセンサ４７０によってモニタされつつ、周波数生成及び制御回路３２２Ｒによって駆動され、正確に制御される。駆動波形は、最大または所望のＤＣ電力出力を提供するように、アンテナ誘導電流との周波数及び位相同期に至る位相ロックループの方法で、連続的に調整され得る。送信モードとは反対に、受信モードでは、受信アンテナのタンク回路Ｌ２及びＣ２の調整についての要求をあまり気にかける必要はなく、共振からのいくらかのオフセットが許容され得る。よって、例えばキャパシタＣ２の調整は、それほど正確でなくても良く、または全く使用されなくても良い。
【００４４】
対称的なトポロジによって偶数の高調波が抑制される可能性があったとしても（プッシュプル）、直列共振Ｌ−Ｃ回路の形の奇数高調波フィルタリング（例えば３次高調波に調整される）は更に有用であり得る。これは、高調波フィルタ４５８Ｒとして示されている、送信アンテナのタンク回路Ｌ１及びＣ１の両端の高調波周波数に調整された、追加の直列共振を用いて達成され得る。
【００４５】
受信すなわち吸収モードでは、双方向電力変換回路３０８は同期整流器として機能し、スイッチはセンスされた電圧に基づいて制御される。典型的な実施形態はまた、スイッチＱ１及びＱ１’の両端にシャントダイオード（図示せず）を含んでも良い。これらのスイッチＱ１及びＱ１’は、バッテリが枯渇した事態においてこの回路が自動的に再生する（self recovering）ことを保証する。具体的には、回路は、受信した高い周波数電力を整流し始め、電力を周波数生成及び制御回路３２２に供給する。
【００４６】
図１１は、典型的な実施形態に従った無線電力を送受信する方法のフローチャートを示す。無線電力を送受信する方法６００は、本明細書で述べられた種々の構成及び回路によってサポートされている。方法６００は、双方向電力変換回路が受信モードで構成されている際には、磁気近接場に応答してアンテナ共振からの誘導電流を受信し、この誘導電流を、双方向電力変換回路を介してＤＣ電力に整流するステップ６０２を含む。方法６００は更に、双方向電力変換回路が送信モードで構成されている際には、蓄積されたＤＣ電力から、共振周波数の誘導電流を、双方向電力変換回路を介してアンテナに生成し、アンテナから磁気近接場を生成するステップ６０４を含む。
【００４７】
当業者は、制御情報及び信号が任意の様々な異なる技術及び技法を使用して表されることを理解するであろう。例えば、上述の至る所で参照され得るデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または粒子、光学場または粒子、またはその任意の組合せによって表され得る。
【００４８】
当業者は、本明細書に開示された実施形態に関連して述べられた様々な例示の論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムステップが、電子ハードウェアとして実施され、コンピュータソフトウェアによって制御され、または双方の組合せであって良いことを認識するであろう。ハードウェア及びソフトウェアのこの互換性を明確に例証するために、様々な例示の要素部品、ブロック、モジュール、回路、及びステップは、一般にそれらの機能に関して上で述べられてきた。そのような機能がハードウェアまたはソフトウェアとして実施及び制御されるか否かは、特定のアプリケーション及びシステム全体に課せられた設計制限に依存する。当業者は、記述した機能を特定の各アプリケーションのために様々な方法で実施するかもしれないが、そのような実施決定は本発明の典型的な実施形態の範囲から逸脱するものと解釈されるべきでない。
【００４９】
本明細書に開示された実施形態に関連して述べた様々な例示の論理ブロック、モジュール、及び回路は、本明細書で述べた機能を実行するために設計された汎用プロセッサ、ディ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）、またはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア部品、またはその任意の組合せによって制御され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであって良いが、これに代るものでは、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、またはステートマシンであり得る。プロセッサはまた、計算デバイスの組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連係した１つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ、または他の任意のそのような構成として実施され得る。
【００５０】
本明細書に開示された実施形態に関連して述べた方法またはアルゴリズムの制御ステップは、直接、ハードウェアにおいて、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において、またはその二つの組合せにおいて具体化され得る。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、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的に書き込み可能なＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去及び書き込み可能な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他の形の任意の記録媒体に存在し得る。典型的な記録媒体は、プロセッサが記録媒体から情報を読出し、そして記録媒体へ情報を書込むことが出来るように、プロセッサへ結合され得る。あるいは、記録媒体はプロセッサへ一体化されても良い。プロセッサ及び記録媒体は、ＡＳＩＣ内にあっても良い。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内にあっても良い。あるいは、プロセッサ及び記録媒体は、ユーザ端末においてディスクリート部品としてあっても良い。
【００５１】
１つまたはそれ以上の典型的な実施形態では、述べられた制御機能はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその任意の組合せで実装され得る。ソフトウェアで実装される場合、それらの機能は１つまたはそれ以上の命令またはコードとして、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶され、或いは伝送され得る。コンピュータ読み取り可能な媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの持ち運びを助ける任意の媒体を含むコンピュータ記憶メディア及び通信メディアの双方を含み得る。記録媒体は、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良い。例として、これに限定するもので無いものとして、このようなコンピュータ読み取り可能な媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは光ディスク媒体、磁気ディスク媒体または他の磁気記録デバイス、または命令またはデータ構造の形で所望のプログラムコードを運びまたは保持するために使用され、そしてコンピュータによってアクセスできる他の任意の媒体を含むことが出来る。また、あらゆる接続が、適切にコンピュータ読み取り可能な媒体と呼ばれる。例えば、その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、ディジタル加入者回線（ＤＳＬ）、或いは赤外線、無線、及びマイクロ波といった無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、または遠隔源から送信されるならば、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、或いは赤外線、無線、及びマイクロ波といった無線技術は、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 and disc）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光学ディスク、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、及びブルーレイディスクを含み、ディスク（disk）は、一般的に、磁気によってデータを再生し、ディスク（disc）はレーザによって光学的にデータを再生する。上記の組合せもまたコンピュータ読み取り可能な媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００５２】
開示された典型的な実施形態の上記説明は、当業者に本発明の製造及び使用を容易にするために与えられる。この開示の種々の変形が、当業者には容易に明白であろう。そして本明細書で定義された包括的な原理は、この発明の範囲及び精神から逸脱することなく、その他の実施形態に適用され得る。よって、この発明は、本明細書に示された実施形態に限定されることを意図されないが、本明細書で開示された新規な特徴と原理に一致する最も広い範囲に許容される。
【図１】
2014239645.tif 000003
【図２】
2014239645.tif 000004
【図３】
2014239645.tif 000005
【図４】
2014239645.tif 000006
【図５Ａ】
2014239645.tif 000007
【図５Ｂ】
2014239645.tif 000008
【図６Ａ】
2014239645.tif 000009
【図６Ｂ】
2014239645.tif 000010
【図７】
2014239645.tif 000011
【図８】
2014239645.tif 000012
【図９】
2014239645.tif 000013
【図１０】
2014239645.tif 000014
【図１１】
2014239645.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月25日(2014.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に変調されていない周波数（substantially unmodulated frequency）を有する受信された信号に応じて電流信号を生成するように構成されたアンテナと、
前記アンテナに結合された電力変換回路と
を備え、前記電力変換回路は、前記アンテナで受信された前記電流信号を直流（ＤＣ）に整流するように構成された同期整流器を備え、前記同期整流器は、制御回路によって駆動されるように構成された少なくとも２つのスイッチを備え、前記少なくとも２つのスイッチは、前記電流信号に応じて駆動されるように構成され、前記電力変換回路は、電力源から前記アンテナへの出力電流を生成するように更に構成され、前記電力変換回路は、前記電力変換回路が前記電流信号を整流するか前記アンテナへの前記出力電流を生成するか、を制御するように構成された制御回路を備え、前記少なくとも２つのスイッチは、前記同期整流器が前記電流信号を整流するか、あるいは前記アンテナへの前記出力電流を生成するかを制御するように構成され、前記制御回路は、各それぞれのスイッチでセンスされた電圧及び電流に基づいて、各スイッチを駆動するように構成される、無線電力送受信機。
【請求項２】
前記少なくとも２つのスイッチは、少なくとも２つの対照的（opposingly）に活性化されるスイッチとなるように構成され、前記スイッチは、それらの両端に、前記スイッチの活性化の前に、受信された無線電力を整流するためのシャントダイオードを含む、請求項１の送受信機。
【請求項３】
前記電力変換回路は、前記アンテナの容量にマージされるスイッチング容量を含み、前記アンテナは、共振器を備える、請求項１の送受信機。
【請求項４】
前記共振器の共振周波数は、少なくとも部分的に前記スイッチング容量に基づいて決定される、請求項３の送受信機。
【請求項５】
前記電力変換回路は、前記アンテナへの電力源（power source）及び前記アンテナからの電力の受信側（power sink）として動作するように構成される、請求項１の送受信機。
【請求項６】
電力を蓄積し、提供するバッテリと、
前記バッテリに結合された無線電力送受信機であって、
前記バッテリに電力を蓄積し、前記電力は、無線により受信され、電力変換回路を介して伝えられる、
前記バッテリから前記電力変換回路を介して受信された電力を、アンテナを使用して無線により送信する
ように構成された無線電力送受信機と
を備え、前記電力変換回路は、制御回路によって駆動されるように構成される少なくとも２つのスイッチを備えた同期整流器を備え、前記少なくとも２つのスイッチは、前記無線により受信された電力に応じて駆動されるように構成され、前記電力変換回路は、前記無線電力送受信機が、無線により受信された電力を前記バッテリに蓄積するか前記バッテリから受信された電力を送信するか、を制御するように構成された制御回路を備え、前記少なくとも２つのスイッチは、前記同期整流器が前記バッテリに無線により受信された電力を蓄積するか、あるいは前記バッテリから受信された電力を送信するかを制御するように構成され、前記制御回路は、各それぞれのスイッチでセンスされた電圧及び電流に基づいて、各スイッチを駆動するように構成される、デバイス。
【請求項７】
前記少なくとも２つのスイッチは、それに関連づけられたスイッチング容量を備え、
前記同期整流器は、アンテナに関連づけられた容量にマージされる前記スイッチング容量と共に構成され、前記アンテナは、実質的に変調されていない周波数を有する受信された信号に応じて電流信号を生成するように構成される、請求項６のデバイス。
【請求項８】
前記アンテナの共振周波数は、少なくとも部分的に前記スイッチング容量に基づいて決定される、請求項７のデバイス。
【請求項９】
前記少なくとも２つのスイッチは、２つの対照的（opposingly）に活性化されるスイッチとなるように構成され、前記スイッチは、それらの両端に、前記スイッチの活性化の前に、受信された無線電力を整流するためのシャントダイオードを含む、請求項６のデバイス。
【請求項１０】
前記バッテリからの過度な電力の提供を制限するように構成されたホストデバイス電子機器を更に備える、請求項６のデバイス。
【請求項１１】
電力変換回路が受信モードで構成されている際に、アンテナによって生成された電流信号を受信することと、前記電流信号は、実質的に変調されていない周波数を有する受信された信号に応じて生成され、前記電流信号に応じて駆動されるように構成された少なくとも２つのスイッチを含む同期整流器を備える前記電力変換回路によって、前記電流信号を直流（ＤＣ）に整流することと、
前記電力変換回路が送信モードで構成されている際に、前記電力変換回路によって、電力源から出力電流を生成することと、前記出力電流は、前記アンテナへ流れる、
前記電力変換回路が前記受信モードで構成されるか前記送信モードで構成されるかを制御することと
を備え、前記制御することは、
前記少なくとも２つのスイッチによって、前記同期整流器が前記受信モードで構成されるか、あるいは前記送信モードで構成されるかを制御することと、
各それぞれのスイッチでセンスされた電圧及び電流に基づいて、各スイッチを駆動することと
を備える、無線電力送受信方法。
【請求項１２】
前記整流することは、前記電流信号を前記ＤＣにアクティブに変換することを備える、請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記電流信号を整流すること及び前記出力電流を生成することは、生成された波形に基づいて、同期するように調整される（synchronously timed）、請求項１１の方法。
【請求項１４】
前記出力電流を生成することは、前記電力変換回路におけるスイッチング容量に部分的に基づいて共振周波数を決定することを更に含む、請求項１１の方法。
【請求項１５】
蓄積されたＤＣ電力が限定されている際、バッテリからの過度な電力の提供を制限することを更に備える、請求項１１の方法。
【請求項１６】
電力変換回路が受信モードで構成されている際に、アンテナによって生成された電流信号を受信するための手段と、前記電流信号は、実質的に変調されていない周波数を有する受信された信号に応じて生成される、
前記電力変換回路が前記受信モードで構成されている際に、前記電流信号を直流（ＤＣ）に同期整流する手段と、
前記電力変換回路が送信モードで構成されている際に、電力源から出力電流を生成する手段と、前記出力電流は、前記アンテナへ流れる、
前記電力変換回路が前記受信モードで構成されるか前記送信モードで構成されるかを制御する手段と
を備え、前記制御する手段は、前記同期整流する手段の少なくとも２つのスイッチを備え、前記少なくとも２つのスイッチは、各それぞれのスイッチでセンスされた電圧及び電流に基づいて駆動される、無線電力送受信機。
【請求項１７】
前記同期整流する手段は、前記電流信号を前記ＤＣにアクティブに変換する手段を備える、請求項１６の無線電力送受信機。
【請求項１８】
前記電流信号を同期整流する手段及び前記出力電流を生成する手段は、生成された波形に基づいて、同期するように調整される（synchronously timed）、請求項１６の無線電力送受信機。
【請求項１９】
前記出力電流を生成する手段は、前記電力変換回路におけるスイッチング容量に部分的に基づいて共振周波数を決定する手段を更に含む、請求項１６の無線電力送受信機。
【請求項２０】
前記電力変換回路は、双方向電力変換回路である、請求項１の送受信機。
【請求項２１】
前記電力変換回路は、双方向電力変換回路である、請求項６のデバイス。
【請求項２２】
前記電流信号を整流することは、双方向電力変換回路によって、前記電流信号を整流することを更に備える、請求項１１の方法。
【請求項２３】
前記電流信号を同期整流する手段は、双方向電力変換回路が前記受信モードで構成されている際に、前記電流信号を整流する手段を更に備える、請求項１６の方法。
【請求項２４】
前記アンテナは、送信モードである際に、前記アンテナのタンク電圧と前記少なくとも２つのスイッチの電流波形との間の位相シフトを排除するために、前記制御回路によって調整される、請求項１の送受信機。
【請求項２５】
前記アンテナは、受信モードである際に、共振周波数以外の周波数に調整される、請求項１の送受信機。
【請求項２６】
前記制御回路は、前記少なくとも２つのスイッチを駆動するために、スイッチ波形を生成するように構成される、請求項１の送受信機。
【請求項２７】
受信モードである際に、前記スイッチ波形は、前記電流信号の周波数及び位相が前記スイッチ波形の周波数及び位相と同期されるように、前記制御回路によって連続的に調整される、請求項２６の送受信機。
【請求項２８】
前記少なくとも２つのスイッチは、整合された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の対を備える、請求項１の送受信機。
【請求項２９】
前記少なくとも２つのスイッチは、前記電力源における電力が枯渇した際に、前記電力変換回路に、受信された高い周波数電力を整流して、前記制御回路に電力を供給することを可能にさせるように構成される、請求項１の送受信機。
【請求項３０】
前記制御回路は、前記同期整流器の動作を制御するスイッチ波形を生成する、請求項１の送受信機。
【請求項３１】
前記スイッチ波形は、前記アンテナへの前記生成された出力電流の量を制御する、請求項３０の送受信機。
【請求項３２】
前記アンテナは、前記バッテリから受信された電力が送信される際に、前記アンテナのタンク電圧と前記少なくとも２つのスイッチの電流波形との間の位相シフトを排除するために、前記制御回路によって調整される、請求項６のデバイス。
【請求項３３】
前記アンテナは、電力が前記バッテリに蓄積される際に、共振周波数以外の周波数に調整される、請求項６のデバイス。
【請求項３４】
前記制御回路は、前記少なくとも２つのスイッチを駆動するために、スイッチ波形を生成するように構成される、請求項６のデバイス。
【請求項３５】
前記少なくとも２つのスイッチは、整合された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の対を備える、請求項６のデバイス。
【請求項３６】
前記少なくとも２つのスイッチは、前記バッテリにおける電力が枯渇した際に、前記電力変換回路に、受信された高い周波数電力を整流して、前記制御回路に電力を供給することを可能にさせるように構成される、請求項６のデバイス。
【請求項３７】
前記制御回路は、前記同期整流器の動作を制御するスイッチ波形を生成する、請求項６のデバイス。
【請求項３８】
前記スイッチ波形は、前記バッテリから受信される前記電力の量を制御する、請求項３７のデバイス。
【請求項３９】
送信モードである際に、前記アンテナのタンク電圧と前記少なくとも２つのスイッチの電流波形との間の位相シフトを排除するために、前記アンテナを調整することを更に備える、請求項１１の方法。
【請求項４０】
受信モードである際に、前記アンテナを共振周波数以外の周波数に調整することを更に備える、請求項１１の方法。
【請求項４１】
前記少なくとも２つのスイッチを駆動するために、スイッチ波形を生成することを更に備える、請求項１１の方法。
【請求項４２】
受信モードである際に、前記電流信号の周波数及び位相が前記スイッチ波形の周波数及び位相と同期されるように、前記スイッチ波形を連続的に調整することを更に備える、請求項４１の方法。
【請求項４３】
前記少なくとも２つのスイッチは、整合された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の対を備える、請求項１１の方法。
【請求項４４】
前記電力源における電力が枯渇した際に、前記電力変換回路に、受信された高い周波数電力を整流して、制御回路に電力を供給することを可能にさせることを更に備える、請求項１１の方法。
【請求項４５】
前記電力変換回路の動作を制御するスイッチ波形を生成することを更に備える、請求項１１の方法。
【請求項４６】
送信モードである際に、前記アンテナのタンク電圧と前記少なくとも２つのスイッチの電流波形との間の位相シフトを排除するために、前記アンテナを調整する手段を更に備える、請求項１６の無線電力送受信機。
【請求項４７】
受信モードである際に、前記アンテナを共振周波数以外の周波数に調整する手段を更に備える、請求項１６の無線電力送受信機。
【請求項４８】
前記少なくとも２つのスイッチを駆動するために、スイッチ波形を生成する手段を更に備える、請求項１６の無線電力送受信機。
【請求項４９】
受信モードである際に、前記電流信号の周波数及び位相がスイッチ波形の周波数及び位相と同期されるように、前記スイッチ波形を連続的に調整する手段を更に備える、請求項１６の無線電力送受信機。
【請求項５０】
前記少なくとも２つのスイッチは、整合された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の対を備える、請求項１６の無線電力送受信機。
【請求項５１】
前記電力源における電力が枯渇した際に、前記電力変換回路に、受信された高い周波数電力を整流して、制御回路に電力を供給することを可能にさせる手段を更に備える、請求項１６の無線電力送受信機。
【請求項５２】
前記電力変換回路の動作を制御するスイッチ波形を生成する手段を更に備える、請求項１６の無線電力送受信機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
開示された典型的な実施形態の上記説明は、当業者に本発明の製造及び使用を容易にするために与えられる。この開示の種々の変形が、当業者には容易に明白であろう。そして本明細書で定義された包括的な原理は、この発明の範囲及び精神から逸脱することなく、その他の実施形態に適用され得る。よって、この発明は、本明細書に示された実施形態に限定されることを意図されないが、本明細書で開示された新規な特徴と原理に一致する最も広い範囲に許容される。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
実質的に変調されていないキャリア周波数（substantially unmodulated carrier frequency）に応じて共振するように構成された共振器を含むアンテナと、
前記並列共振器に結合された双方向電力変換回路と
を備え、前記双方向電力変換回路は、前記アンテナで受信された誘導電流をＤＣ電力に整流するように、及び蓄積されたＤＣ電力から共振周波数の誘導電流を前記アンテナに生成するように再設定可能である、無線電力送受信機。
［Ｃ２］
前記双方向電力変換回路は同期整流器を備える、Ｃ１の送受信機。
［Ｃ３］
前記同期整流器は、少なくとも２つの対照的（opposingly）に活性化されるスイッチを含み、前記スイッチは、それらの両端に設けられ、前記スイッチの活性化の前に受信した無線電力を整流するためのシャントダイオードを含む、Ｃ２の送受信機。
［Ｃ４］
前記双方向電力変換回路は、前記並列共振器の容量に付加的なスイッチング容量を含む、Ｃ１の送受信機。
［Ｃ５］
前記並列共振器の共振周波数は、少なくとも部分的に前記スイッチング容量で決定される、Ｃ４の送受信機。
［Ｃ６］
前記双方向電力変換回路は、前記アンテナへの電力源（power source）及び前記アンテナからの電力の受信側（power sink）として動作するように構成される、Ｃ１の送受信機。
［Ｃ７］
電力を蓄積し、提供するバッテリと、
前記バッテリに結合され、双方向電力変換回路を介して共鳴磁気近接場（resonant magnetic near-field）から受信した無線受信電力を前記バッテリに蓄積し、共鳴磁場近接場を生成するために、前記双方向電力変換回路を介して前記バッテリから無線により電力を送信するように構成された無線電力送受信機と
を備えるデバイス。
［Ｃ８］
前記双方向電力変換回路は同期整流器を備える、Ｃ７のデバイス。
［Ｃ９］
前記同期整流器は、それに関連づけられたスイッチング容量を有する少なくとも１つのスイッチを含み、
前記同期整流器は、前記磁気近接場で共振するように構成されたアンテナに関連づけられた容量を補う前記スイッチング容量と共に構成される、Ｃ８のデバイス。
［Ｃ１０］
前記アンテナの共振周波数は、少なくとも部分的に前記スイッチング容量で決定される、Ｃ９のデバイス。
［Ｃ１１］
前記同期整流器は、少なくとも２つの対照的（opposingly）に活性化されるスイッチを含み、前記スイッチは、それらの両端に設けられ、前記スイッチの活性化の前に受信した無線電力を整流するためのシャントダイオードを含む、Ｃ７のデバイス。
［Ｃ１２］
前記バッテリからの電力の過度な提供を制限するように構成されたホストデバイス電子機器を更に備える、Ｃ７のデバイス。
［Ｃ１３］
双方向電力変換回路が受信モードで構成されている際に、磁気近接場（magnetic near-field）に応じて共振するアンテナから誘導電流を受信すること、及び前記双方向電力変換回路を介して前記誘導電流をＤＣ電力に整流することと、
前記双方高電力変換回路が送信モードで構成されている際に、前記双方向電力変換回路を介して、蓄積されたＤＣ電力から前記アンテナに共振周波数の誘導電流を生成すること、及び前記アンテナから磁気近接場を生成することと
を備える無線電力送受信方法。
［Ｃ１４］
前記整流することは、前記誘導電流を前記ＤＣ電力にアクティブにスイッチングすることを備える、Ｃ１３の方法。
［Ｃ１５］
前記誘導電流を整流すること及び生成することは、生成された波形に基づいて、同期するように調整される（synchronously timed）、Ｃ１３の方法。
［Ｃ１６］
前記誘導電流を生成することは、前記双方向電力変換回路における付加的なスイッチング容量に部分的に基づいて前記共振周波数を決定することを含む、Ｃ１３の方法。
［Ｃ１７］
前記蓄積されたＤＣ電力が限定されている際、前記磁気近接場の生成を制限すること、を更に備えるＣ１３の方法。
［Ｃ１８］
双方向電力変換回路が受信モードで構成されている際に、磁気近接場（magnetic near-field）に応じて共振するアンテナから誘導電流を受信する手段、及び前記双方向電力変換回路を介して前記誘導電流をＤＣ電力に整流する手段と、
前記双方高電力変換回路が送信モードで構成されている際に、前記双方向電力変換回路を介して、蓄積されたＤＣ電力から前記アンテナに共振周波数の誘導電流を生成する手段、及び前記アンテナから磁気近接場を生成する手段と
を備える無線電力送受信機。
［Ｃ１９］
前記整流することは、前記誘導電流を前記ＤＣ電力にアクティブにスイッチングすることを備える、Ｃ１８の無線電力送受信機。
［Ｃ２０］
前記誘導電流を整流すること及び生成することは、生成された波形に基づいて、同期するように調整される（synchronously timed）、Ｃ１８の無線電力送受信機。
［Ｃ２１］
前記誘導電流を生成することは、前記双方向電力変換回路における付加的なスイッチング容量に部分的に基づいて前記共振周波数を決定することを含む、Ｃ１８の無線電力送受信機。
【外国語明細書】
2014239645000001.pdf