(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電器と受電器を含む無線電力伝送システムのための当該送電器であって、前記送電器は電力伝送フェーズ中に前記受電器に給電するための電力伝送信号を生成するように構成され、前記送電器は、
前記受電器の受電コイルへ前記電力伝送信号を送信する送電コイルと、
個別のアンテナを介する通信信号を用いて前記受電器の第二の通信ユニットと通信するための第一の通信ユニットと、
前記受電器以外のエンティティから前記通信信号の特性への影響がないと考えられるときに、前記通信信号の特性に対する基準値を測定し記憶するための基準プロセッサと、
前記電力伝送フェーズ中に前記通信信号の特性に対する測定値を決定するための測定ユニットと、
前記測定値を前記基準値に比較するためのコンパレータと、
前記測定値と前記基準値が類似基準を満たさないことを前記比較が示す場合にエンティティ検出プロセスをトリガするためのイニシエータであって、前記エンティティ検出プロセスが前記電力伝送フェーズ中の前記受電器以外のエンティティの存在を検出するように構成される、イニシエータと
を有する、送電器。
【請求項２】
前記エンティティ検出プロセスを実行するように構成される検出器をさらに有し、前記エンティティ検出プロセスが前記受電器以外のエンティティの第三の通信ユニットの検出を有する、請求項１に記載の送電器。
【請求項３】
前記基準プロセッサが前記電力伝送フェーズの初期化中に前記基準値を測定し記憶するように構成される、請求項１に記載の送電器。
【請求項４】
前記エンティティ検出プロセスによって前記第一の通信ユニットによって通信可能な候補通信ユニットの数を検出するように構成される通信候補検出器である検出器をさらに有し、前記基準プロセッサは前記候補通信ユニットの数が１に等しい場合のみ前記基準値を記憶するように構成される、請求項１又は３に記載の送電器。
【請求項５】
前記第一の通信ユニットが短距離通信を用いて前記第二の通信ユニットと通信するように構成され、前記短距離通信が３０ｃｍを超えない距離を持つ、請求項１に記載の送電器。
【請求項６】
前記短距離通信が近距離無線通信である、請求項５に記載の送電器。
【請求項７】
前記基準値が近距離無線通信衝突解消／検出後に測定される、請求項６に記載の送電器。
【請求項８】
前記電力伝送信号が周期変動電力を持ち、前記測定ユニットが前記測定値の決定を前記電力伝送信号の電力が閾値を下回る時間間隔に同期させるように構成される、請求項１に記載の送電器。
【請求項９】
前記特性が前記通信信号の負荷を反映する、請求項１に記載の送電器。
【請求項１０】
前記特性が前記通信信号の信号強度を示す、請求項１に記載の送電器。
【請求項１１】
前記受電器以外のエンティティの存在を検出すること、及び前記測定値と前記基準値が前記類似基準を満たないことを前記比較が検出することの少なくとも一つに応じて、前記電力伝送信号の電力レベルを制限するための電力制限器をさらに有する、請求項１に記載の送電器。
【請求項１２】
前記第二の通信ユニットと通信するための通信アンテナをさらに有し、前記測定値が前記通信アンテナのアンテナ信号の電圧、電流、及び位相の少なくとも一つを示す、請求項１に記載の送電器。
【請求項１３】
前記第二の通信ユニットと通信するための通信アンテナをさらに有し、前記測定値が前記通信アンテナのインピーダンス及びインダクタンスの少なくとも一つを示す、請求項１に記載の送電器。
【請求項１４】
前記第二の通信ユニットと通信するための通信アンテナと、前記第一の通信ユニットを前記通信アンテナに結合するためのフロントエンドをさらに有し、前記測定値が前記第一の通信ユニットと前記フロントエンドの間のインターフェースにおける通信信号の特性を示す、請求項１に記載の送電器。
【請求項１５】
前記通信信号の特性が、
前記フロントエンドのインピーダンス、
前記第一の通信ユニットの受信入力上の信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つ、並びに
前記第一の通信ユニットの送信出力上の信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つ
の少なくとも一つである、請求項１４に記載の送電器。
【請求項１６】
前記電力伝送信号が繰り返し電力伝送信号タイムフレームの電力時間間隔において供給され、前記電力伝送信号タイムフレームが低電力時間間隔をさらに有し、前記第一の通信ユニットが、前記短距離通信が前記低電力時間間隔に制限されるように前記通信を前記電力伝送信号タイムフレームに同期させるように構成される、請求項１に記載の送電器。
【請求項１７】
送電器と受電器を含む無線電力伝送システムのための動作方法であって、前記送電器が電力伝送フェーズ中に前記送電器の送電コイルと前記受電器の受電コイルとを介して前記受電器に給電するための電力伝送信号を生成するように構成され、前記方法は、
前記送電器の第一の通信ユニットが個別のアンテナを介する通信信号を用いて前記受電器の第二の通信ユニットと通信するステップと、
前記受電器以外のエンティティから前記通信信号への影響がないと考えられるときに、前記通信信号の特性に対する基準値を測定し記憶するステップと、
前記電力伝送フェーズ中に前記通信信号の特性に対する測定値を決定するステップと、
前記測定値を前記基準値に比較するステップと、
前記測定値と前記基準値が類似基準を満たさないことを前記比較が示す場合にエンティティ検出プロセスをトリガするステップであって、前記エンティティ検出プロセスは前記電力伝送フェーズ中の前記受電器以外のエンティティの存在を検出するように構成される、ステップと
を有する、方法。
【請求項１８】
送電器と受電器を含む無線電力伝送システムのための当該受電器であって、前記送電器は電力伝送フェーズ中に前記受電器に給電するための電力伝送信号を生成するように構成され、前記受電器は、
前記送電器の送電コイルから前記電力伝送信号を受信する受電コイルと、
個別のアンテナを介する通信信号を用いて前記送電器の第二の通信ユニットと通信するための第一の通信ユニットと、
前記送電器以外のエンティティから前記通信信号への影響がないと考えられるときに、前記通信信号の特性に対する基準値を測定し記憶するための基準プロセッサと、
前記電力伝送フェーズ中に前記通信信号の特性に対する測定値を決定するための測定ユニットと、
前記測定値を前記基準値に比較するためのコンパレータと、
前記測定値と前記基準値が類似基準を満たさないことを前記比較が示す場合にエンティティ検出プロセスをトリガするためのイニシエータであって、前記エンティティ検出プロセスが前記電力伝送フェーズ中の前記送電器以外のエンティティの存在を検出するように構成される、イニシエータと
を有する、受電器。
【請求項１９】
前記エンティティ検出プロセスを実行するように構成される検出器をさらに有し、前記エンティティ検出プロセスが前記送電器以外のエンティティの第三の通信ユニットの検出を有する、請求項１８に記載の受電器。
【請求項２０】
前記基準プロセッサが前記電力伝送フェーズの初期化中に前記基準値を測定し記憶するように構成される、請求項１８に記載の受電器。
【請求項２１】
前記エンティティ検出プロセスによって前記第一の通信ユニットによって通信可能な候補通信ユニットの数を検出するように構成される通信候補検出器である検出器をさらに有し、前記基準プロセッサは前記候補通信ユニットの数が１に等しい場合のみ前記基準値を記憶するように構成される、請求項１８又は２０に記載の受電器。
【請求項２２】
前記第一の通信ユニットが短距離通信を用いて前記第二の通信ユニットと通信するように構成され、前記短距離通信が３０ｃｍを超えない距離を持つ、請求項１８に記載の受電器。
【請求項２３】
前記短距離通信が近距離無線通信である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記基準値が近距離無線通信衝突解消／検出後に測定される、請求項２３に記載の受電器。
【請求項２５】
前記電力伝送信号が周期変動電力を持ち、前記測定ユニットが前記測定値の決定を前記電力伝送信号の電力が閾値を下回る時間間隔に同期させるように構成される、請求項１８に記載の受電器。
【請求項２６】
前記特性が前記通信信号の負荷を反映する、請求項１８に記載の受電器。
【請求項２７】
前記特性が前記通信信号の信号強度を示す、請求項１８に記載の受電器。
【請求項２８】
前記送電器以外のエンティティの存在を検出すること、及び前記測定値と前記基準値が前記類似基準を満たないことを前記比較が検出することの少なくとも一つに応じて、前記電力伝送信号の電力レベルを制限するための電力制限器をさらに有する、請求項１８に記載の受電器。
【請求項２９】
前記第二の通信ユニットと通信するための通信アンテナをさらに有し、前記測定値が前記通信アンテナのアンテナ信号の電圧、電流、及び位相の少なくとも一つを示す、請求項１８に記載の受電器。
【請求項３０】
前記第二の通信ユニットと通信するための通信アンテナをさらに有し、前記測定値が前記通信アンテナのインピーダンス及びインダクタンスの少なくとも一つを示す、請求項１８に記載の受電器。
【請求項３１】
前記第二の通信ユニットと通信するための通信アンテナと、前記第一の通信ユニットを前記通信アンテナに結合するためのフロントエンドをさらに有し、前記測定値が前記第一の通信ユニットと前記フロントエンドの間のインターフェースにおける通信信号の特性を示す、請求項１８に記載の受電器。
【請求項３２】
前記通信信号の特性が、
前記フロントエンドのインピーダンス、
前記第一の通信ユニットの受信入力上の信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つ、並びに
前記第一の通信ユニットの送信出力上の信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つ
の少なくとも一つである、請求項３１に記載の受電器。
【請求項３３】
前記電力伝送信号が繰り返し電力伝送信号タイムフレームの電力時間間隔において供給され、前記電力伝送信号タイムフレームが低電力時間間隔をさらに有し、前記第一の通信ユニットが、前記短距離通信が前記低電力時間間隔に制限されるように前記通信を前記電力伝送信号タイムフレームに同期させるように構成される、請求項１８に記載の受電器。
【請求項３４】
送電器と受電器を含む無線電力伝送システムのための動作方法であって、前記送電器が電力伝送フェーズ中に前記送電器の送電コイルと前記受電器の受電コイルとを介して前記受電器に給電するための電力伝送信号を生成するように構成され、前記方法は、
前記受電器の第一の通信ユニットが個別のアンテナを介する通信信号を用いて前記送電器の第二の通信ユニットと通信するステップと、
前記送電器以外のエンティティから前記通信信号への影響がないと考えられるときに、前記通信信号の特性に対する基準値を測定し記憶するステップと、
前記電力伝送フェーズ中に前記通信信号の特性に対する測定値を決定するステップと、
前記測定値を前記基準値に比較するステップと、
前記測定値と前記基準値が類似基準を満たさないことを前記比較が示す場合にエンティティ検出プロセスをトリガするステップであって、前記エンティティ検出プロセスは前記電力伝送フェーズ中の前記送電器以外のエンティティの存在を検出するように構成される、ステップと
を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導電力伝送に関し、特に、限定されないが、Ｑｉ無線電力伝送規格対応の誘導電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのシステムはデバイスに電力を供給するために配線及び／又は電気接点を要する。これらの配線と接点を省くことは改善されたユーザ経験を提供する。従来、これはデバイス内にあるバッテリを用いて達成されていたが、このアプローチは余分な重量、かさ、頻繁にバッテリを交換若しくは充電する必要性を含む多数の欠点を持つ。近年、無線誘導電力伝送を用いるアプローチへの関心が高まっている。
【０００３】
この高まる関心の一部は、この１０年で爆発的に広がっている多数の様々なポータブル及びモバイルデバイスに起因する。例えば、携帯電話、タブレット、メディアプレーヤなどの使用は当たり前になっている。こうしたデバイスは一般的に内蔵バッテリによって給電され、典型的な使用シナリオはバッテリの充電若しくは外部電源からのデバイスの直接配線給電を要することが多い。
【０００４】
前述の通り、ほとんどの今日のデバイスは外部電源から給電されるために配線及び／又は明示的な電気接点を要する。しかしながら、これは非実用的な傾向があり、ユーザがコネクタを物理的に挿入するか若しくはそうでなければ物理的電気接点を確立することを要する。これはまた、ワイヤの長さを導入することによりユーザにとって不都合な傾向もある。典型的には、電力要求も著しく異なり、現在ほとんどのデバイスはその専用電源を備え、典型的なユーザは各電源が特定デバイス専用である多数の異なる電源を持つことになる。内蔵バッテリは外部電源への配線接続の必要性を防止し得るが、このアプローチはバッテリが充電（若しくは費用のかかる交換）を必要とすることになるので部分的な解決法を提供するに過ぎない。バッテリの使用はデバイスの重量を、潜在的にコストとサイズを大幅に増す可能性もある。
【０００５】
著しく改善されたユーザ経験を提供するために、電力が電力伝送デバイス内の送電コイルから個々のデバイス内の受電コイルへ誘導伝送される無線電源を使用することが提案されている。
【０００６】
磁気誘導を介した送電は、一次送電コイルと二次受電コイルの間に密結合を持つ変圧器において主に適用される、周知の概念である。一次送電コイルと二次受電コイルを二つのデバイス間に分離することによって、疎結合変圧器の原理に基づいてデバイス間の無線電力伝送が可能になる。
【０００７】
こうした構成はいかなる配線若しくは物理的電気接点も要することなくデバイスへの無線電力伝送を可能にする。実際、これはデバイスが充電されるか若しくは外部から給電されるために送電コイルに隣接して、若しくはその上に置かれることを容易く可能にし得る。例えば、送電デバイスは水平面を備えることができ、その上にデバイスが給電されるために容易く置かれることができる。
【０００８】
さらに、こうした無線電力伝送装置は送電デバイスが様々な受電デバイスと使用されることができるように都合よく設計され得る。特に、Ｑｉ規格として知られる無線電力伝送規格が規定されており、現在さらに開発が進んでいる。この規格はＱｉ規格に適合する送電デバイスが同様にＱｉ規格に適合する受電デバイスと使用されることを、これらが同じ製造業者のものであるか若しくは相互に専用品である必要なしに可能にする。Ｑｉ規格はさらに（例えば特定電力ドレインに依存して）動作を特定受電デバイスに適応させるための何らかの機能を含む。
【０００９】
Ｑｉ規格はワイヤレスパワーコンソーシアムによって策定され、詳細は例えばそのウェブサイト：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.htmlで見られ、ここで特に既定の規格文書が見られる。
【００１０】
送電器と受電器間の相互作用と相互運用性をサポートするためには、これらのデバイスが相互に通信可能であることが好ましく、すなわち送電器と受電器間の通信がサポートされる場合、好適には通信が双方向にサポートされる場合が望ましい。
【００１１】
Ｑｉ規格は受電器から送電器への通信をサポートし、それによって、送電器が特定受電器に適応することを可能にし得る情報を受電器が提供することを可能にする。現在の規格では、受電器から送電器への一方向通信リンクが規定されており、アプローチは受電器が制御素子であるという原理に基づく。送電器と受電器間の電力伝送を準備し制御するために、受電器は特に送電器へ情報を通信する。
【００１２】
一方向通信は受電器が負荷変調を実行することによって達成され、受電器によって二次受電コイルに印加される負荷は電力信号の変調をもたらすように変更される。得られる電気特性の変化（例えば電流引き込みの変動）は送電器によって検出され、復号（復調）され得る。このアプローチでは、電力伝送信号は基本的に、受電器によって変調される、すなわち例えば受電コイルに接続されるインピーダンスのオンオフを切り替えることにより受電コイル上の負荷を変調することによって、キャリアとして使用される。
【００１３】
しかしながら、Ｑｉシステムの制限は送電器から受電器への通信をサポートしないことである。これに対処するために、様々な通信アプローチが提案されている。例えば、送信されるデータをあらわす適切な信号で電力伝送信号を変調することにより、送電器から受電器へデータを通信することが提案されている。例えば、データをあらわすわずかな周波数変動が電力伝送信号に重畳され得る。
【００１４】
一般に、受電器と送電器間の通信は複数の課題と困難に直面する。特に、典型的には電力伝送における電力信号に対する要件及び特性と、通信に対する要件及び要望との間に不一致がある。典型的には、システムは電力伝送及び通信機能の間に密接な相互作用を要する。例えば、システムはただ一つの信号のみが送電器と受電器の間で誘導結合されるという概念、すなわち電力信号自体に基づいて設計される。しかしながら、電力伝送を実行するためだけでなく情報を伝えるためにも電力信号自体を使用することは、変動動作特性のために困難をもたらす。
【００１５】
具体例として、（Ｑｉシステムにおけるように）受電器が電力信号の負荷を変調することによってデータを通信する負荷変調法を用いることは定格負荷が比較的一定であることを要する。しかしながら、これは多くの用途において保証されることができない。
【００１６】
例えば、無線電力伝送がモータ駆動機器（例えばブレンダ―など）に給電するために使用される場合、モータ電流はかなり不安定で不連続になる傾向がある。実際、モータ駆動機器が電流を引き込むとき、電流の振幅はモータの負荷に強く関連する。モータ負荷が変化している場合、モータ電流も変化している。これは送電器の電流の振幅も負荷とともに変化することになる。この負荷変動は負荷変調を妨げ、通信劣化をもたらす。本当に、実際、モータを負荷の一部として含む負荷に対する負荷変調を検出することは典型的には非常に難しい。従って、このようなシナリオでは、通信エラーの数が比較的高く、若しくは通信は非常に高いデータシンボルエネルギーを利用し得るので、可能なデータレートを非常に大幅に減少させる。
【００１７】
負荷変調の問題に対処するために、受電器から送電器へ別個の独立した通信リンクを用いることが提案されている。こうした独立通信リンクは、電力伝送動作と動的変動から実質的に独立した受電器から送電器へのデータパスを提供し得る。これはより高いバンド幅と、しばしばよりロバストな通信も提供し得る。
【００１８】
しかしながら、独立通信リンクを用いることに伴う欠点もある。例えば、個別通信チャネルの使用は異なる送電器の動作間に干渉をもたらす可能性があり、これは高電力レベルを伴う潜在的に危険な状況をもたらす可能性がある。例えば、制御動作は例えばある電力伝送動作の受電器からの制御データが別の近くの受電器への電力伝送を制御するために使用されることによって、相互に干渉し得る。通信及び電力伝送信号間の分離はあまりロバストでなくフェイルセーフでない動作をもたらし得る。
【００１９】
無線電力伝送の別の考えられる問題は、意図せぬ例えば金属性物体に電力が非意図的に伝送され得ることである。例えばコイン、鍵、リングなどといった異物が、受電器を受けるように配置される送電器プラットフォーム上に置かれる場合、送電コイルによって生成される磁束が金属性物体に渦電流を誘導し、これはその物体を加熱させる。温度上昇は非常に大きくなる可能性があり、実際に後でその物体を手に取る人に痛みと損傷のリスクをもたらし得る。
【００２０】
実験の結果、送電器の表面に位置する金属性物体は、物体内の電力散逸が５００ｍＷと低い場合でも、通常環境温度（２０℃）において望ましくない高温（６０℃より高い）に達し得ることがわかっている。比較のため、熱い物体との接触によって生じる皮膚火傷は約６５℃の温度で始まる。典型的な異物における５００ｍＷ若しくはそれ以上の電力吸収はその温度を許容できないレベルに上昇させることが実験で示されている。
【００２１】
このようなシナリオを防ぐために、送電器が異物の存在を検出して送信電力を減少させることができる異物検出を導入することが提案されている。例えば、Ｑｉシステムは異物を検出し、異物が検出される場合に電力を減少させるための機能を含む。
【００２２】
異物における電力散逸は送信電力と受信電力との差から推定され得る。異物において過剰な電力が散逸することを防ぐために、送電器は電力損失が閾値を超える場合に電力伝送を終了し得る。
【００２３】
現在のＱｉ規格において好適なアプローチは、異物における損失を決定するために送電器と受電器の間のインターフェースにかかる電力損失を決定することである。この目的で、受電器はそのインターフェース面に入る電力の量、すなわち受信電力を推定する。推定値を生成するために、受電器は負荷に供給される電力の量を測定し、コイル、共振コンデンサ、整流器などの部品における損失、並びにユーザにさらされない金属部品など、デバイスの導体素子における損失の推定値を加える。受電器は決定される受信電力推定値を送電器へ定期的に通信する。
【００２４】
送電器は電力信号から抽出される電力の量、すなわち送信電力を推定する。そして送電器は送信電力と受信電力の差を計算することができ、差が所定レベルを超える場合、送電器は許容できない電力が異物において散逸し得る状況が起きたと決定し得る。例えば、異物は送電器の上若しくは近くに位置する可能性があり、これが電力信号によって加熱されることになる。電力損失が所定閾値を超える場合、送電器は物体が熱くなり過ぎるのを防ぐために電力伝送を終了する。より詳しくはＱｉ規格、無線送電システム説明を参照のこと。
【００２５】
この電力損失検出を実行するとき、異物の存在が検出されることを確実にするために十分な精度で電力損失が決定されることが重要である。まず、磁場からかなりの電力を吸収する異物が検出されることが保証されなければならない。これを保証するために、送信及び受信電力から計算される電力損失を推定する際のいかなるエラーも、異物における電力吸収に対する許容可能なレベルよりも低くなければならない。同様に、誤検出を防ぐために、電力損失計算の精度は、異物が存在しないときに高過ぎる推定電力損失値をもたらさないよう、十分に正確でなければならない。
【００２６】
低電力レベルよりも高電力レベルにおいて十分に正確に送信及び受信電力推定値を決定する方が実質的に難しい。例えば、送信及び受信電力の推定値の不確実性が±３％であると仮定すると、これは
５Ｗの送信及び受信電力において±１５０ｍＷ
５０Ｗの送信及び受信電力において±１．５Ｗ
のエラーにつながり得る。
【００２７】
従って、この精度は低電力伝送動作にとっては許容可能であり得るが、高電力伝送動作にとっては許容できない。
【００２８】
典型的に、送電器はたった３５０ｍＷ若しくはもっと低い異物の電力消費を検出することができなければならないことが要求される。これは受信電力と送信電力の非常に正確な推定を要する。これは高電力レベルにおいて特に難しく、しばしば受電器が十分に正確な推定値を生成することは難しい。しかしながら、受電器が受信電力を過大評価する場合、これは異物による電力消費が検出されないという結果になり得る。逆に、受電器が受信電力を過小評価する場合、これは送電器が異物が存在しないにもかかわらず電力伝送を終了する、誤検出につながり得る。
【００２９】
従って、異物検出と通信のための現在のアプローチは最善には及ばず、いくつかの欠点を伴い得る。
【００３０】
従って、改良された電力伝送システムが有利であり、特に改良された通信サポート、信頼性の増大、柔軟性の増大、実施容易化、負荷変動への感受性の低下、安全性の向上、改良された異物検出、及び／又は改良された性能を可能にするシステムが有利であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
従って、本発明は好適には上述の欠点の一つ以上を単独で若しくは任意の組み合わせで軽減、緩和若しくは除去しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明の一態様によれば、送電器と受電器を含む無線電力伝送システムのための装置が提供され、送電器は電力伝送フェーズ中に受電器に給電するための無線誘導電力伝送信号を生成するように構成され、装置は、電磁通信信号を用いて第一のエンティティの第二の通信ユニットと通信するための第一の通信ユニットであって、第一のエンティティは受電器と送電器のうちの一つである、第一の通信ユニットと、通信信号の特性の基準値を測定し記憶するための基準プロセッサと、電力伝送フェーズ中に繰り返し通信信号の特性の測定値を決定するための測定ユニットと、測定値を基準値と比較するためのコンパレータと、測定値と基準値が類似基準を満たさないことを比較が示す場合にエンティティ検出プロセスをトリガするためのイニシエータとを有し、エンティティ検出プロセスは第一のエンティティ以外のエンティティの存在を検出するように構成される。
【００３３】
本発明は多くの電力伝送システムにおいて、改良された通信及び／又は改良された、より信頼できる若しくはさらにより安全な可能性がある動作を提供し得る。
【００３４】
アプローチは特に多くのシナリオにおいて電力伝送に悪影響を与え得る若しくは悪影響を与えられ得る他のエンティティが存在する可能性を検出するために電力伝送信号と分離した通信チャネルの存在を利用し得る。
【００３５】
特定の実施例として、アプローチは異なる電力伝送動作に対してデータ間の衝突若しくは干渉をもたらす他の通信ユニットの可能性のある存在を検出するためのアプローチを提供し得る。例えば、送電器に対して、アプローチは送電器によって給電されるものとは異なる受電器の存在の可能性のある検出を可能にし得る。こうした受電器の存在は、送電器によって受信される、給電される受電器から送信されていると考えられていたが、実際には電力伝送の一部でない受電器に由来していた、データをもたらし得る。これは意図しない電力伝送動作をもたらし得る。
【００３６】
別の実施例として、アプローチは導体素子などの異物が存在する可能性を潜在的に検出する方法を可能にし得る。電力伝送信号はこうした素子において電流が誘導されるという結果をもたらし、過剰電力散逸をもたらし、異物の加熱をもたらす可能性がある。
【００３７】
アプローチは特に異物若しくは別の受電器／送電器が電力伝送環境に導入されることに起因する可能性があり得る通信信号における予期せぬ変動を検出し得る。システムは従って他の意図せぬエンティティが実際に存在するか否かを決定しようとするエンティティ検出プロセスを初期化し得る。電力伝送中の通信信号の特性の変化の評価は、意図せぬエンティティが環境に導入されているという潜在的リスクの表示を提供し得る。しかしながら、例えば他の通信ユニット若しくは異物を検出し得るエンティティ検出プロセスをトリガするためにこの検出を使用することによって、実質的により信頼できる検出が多くの実施形態において実現され、その結果改良された性能をもたらし得る。エンティティ検出プロセスは例えば特定テスト条件中に実行され得るか、若しくは電力伝送フェーズ中の連続使用に適さないアプローチ及びアルゴリズムを使用し得る。
【００３８】
電磁通信信号は例えば第一の通信ユニットと第二の通信ユニットの間で交換される任意の信号であり得、特に第一の通信ユニット若しくは第二の通信ユニットのいずれかによって生成されるＲＦ信号であり、第一の通信ユニット若しくは第二の通信ユニットのいずれかによって変調され得る。例えば、通信信号は第一の通信ユニットによって生成されるキャリア信号であり、第一の通信ユニットによって（例えば振幅、周波数若しくは位相変調によって）、又は第二の通信ユニットによって（例えば負荷変調によって）変調され得る。一部の実施形態において、通信信号は第二の通信ユニットによって生成され、例えば第二の通信ユニットによって（例えば振幅、周波数若しくは位相変調）によって変調され得る。
【００３９】
多くの実施形態において、通信信号は第一若しくは第二の通信ユニットのアンテナによって送信される信号及び／又は第一若しくは第二の通信ユニットのアンテナによって受信される信号であり得る。
【００４０】
基準値と測定値は通信信号の同じ特性、例えばその信号強度の表示などをあらわし得る。通信信号の特性は別のエンティティの存在によって影響され得る任意の特性であり得る。
【００４１】
エンティティ検出プロセスが第一のエンティティ以外のエンティティの存在を示す場合、装置は個々の実施形態の特定の要望と要件に依存して必要に応じて進行し得る。多くの実施形態において、装置は例えば電力伝送フェーズを終了すること、電力伝送（フェーズ）に入らない（若しくは継続しない）こと、又は電力伝送フェーズ中の電力伝送信号の電力を制限することによって、こうした検出に応じて電力伝送を抑制し得る。
【００４２】
装置が送電器である場合、第一のエンティティは受電器であり得る。装置が受電器である場合、第一のエンティティは送電器であり得る。
【００４３】
本発明のオプション機能によれば、装置はエンティティ検出プロセスを実行するように構成される検出器をさらに有し、エンティティ検出プロセスは第三の通信ユニットの検出を有する。
【００４４】
エンティティ検出プロセスは第一の通信ユニットとの通信のために利用可能な通信ユニットの検出であり得る。特に、エンティティ検出プロセスはどの可能性がある通信候補が第一の通信ユニットに利用可能であるかを検出し得る。エンティティ検出プロセスは特に第一の通信ユニットに利用可能な可能性のある唯一の通信候補が第二の通信ユニットであるかどうかを検出し得る。より多くの（すなわち少なくとも第三の）通信ユニットが通信に利用可能である場合、エンティティ検出プロセスによるこうした（第三の）通信ユニットの検出は電力伝送の抑制をもたらし得る。
【００４５】
アプローチは第一の通信ユニットが意図せぬ他のパーティと通信するリスクを軽減し得る。従って、第一の通信ユニットによる通信が実際に電力伝送に関与する対応する送電器若しくは受電器となされるという確実性が増大され得る。
【００４６】
エンティティ検出プロセスは特に通信解消若しくは衝突検出を有し得る。
【００４７】
本発明のオプション機能によれば、基準プロセッサは電力伝送フェーズの初期化中に基準値を測定し記憶するように構成される。
【００４８】
これは多くの実施形態において改良された性能をもたらし、特により正確な若しくは適切な基準値が決定されることを可能にし得る。多くの実施形態において、初期化はエンティティ検出プロセスを有し、基準値の決定はエンティティ検出プロセスの後電力伝送フェーズの前に実行され得る。基準値は、第二の通信ユニットを有するもの以外のエンティティが存在しないことをエンティティ検出プロセスが示す場合にのみ記憶され得る。
【００４９】
一部の実施形態において基準値は電力伝送フェーズの初期化中に決定され、基準プロセッサは送電器が電力伝送信号を生成する時間間隔中に基準値を測定するように構成され得る。これは基準値が信号に対する電力伝送信号の存在の影響を反映することを可能にし、従って電力伝送フェーズ中の測定条件により密接に対応し得る。
【００５０】
従って、一部の実施形態において、装置は電力伝送フェーズの前に基準値を測定し記憶するように構成され得る。
【００５１】
一部の実施形態において、基準プロセッサは電力伝送フェーズ中に基準値を測定し記憶するように構成され得る。
【００５２】
本発明のオプション機能によれば、装置は第一の通信ユニットによって通信され得る候補通信ユニットの数を検出するように構成される通信候補検出器である検出器をさらに有し、基準プロセッサは候補通信ユニットの数が１に等しい場合のみ基準値を記憶するように構成される。
【００５３】
これは多くの実施形態において改良された動作の信頼性を提供し、特に多くのシナリオにおいて基準値がただ一つの送電器と一つの受電器が存在するシナリオを反映する確率を増加し得る。
【００５４】
本発明のオプション機能によれば、第一の通信ユニットは短距離通信を用いて第二の通信ユニットと通信するように構成され、短距離通信は３０ｃｍを超えない距離を持つ。
【００５５】
これは多くの実施形態において改良された動作を提供し得る。
【００５６】
システムは短距離誘導電力伝送の使用を短距離通信システムと、これらの間の干渉を回避し若しくは軽減しながら組み合わせ、それによって信頼できる動作が実現されることを可能にし得る。発明者らは、個別通信リンクを使用することが一つよりも多くの受電器若しくは送電器の存在が望ましくない効果をもたらし得るリスクを導入し得ること、及びこれらの効果が誘導電力伝送の距離に相当する距離を持つ通信リンクを使用することによって軽減され得ることに気付いた。
【００５７】
従ってアプローチは非常に短距離の電力伝送及び通信の両方を持つことによる利益を提供しながら、同時に電力伝送及び通信の両方が短距離であるという欠点を克服し得る。
【００５８】
アプローチは特により信頼できる動作を可能にし、複数の電力伝送エンティティ（受電器若しくは送電器）の動作と相互に近接し得る電力伝送との間の干渉のリスクを軽減し得る。アプローチは双方向通信、より高いデータレート通信、及び／又はより信頼できる通信を含む、実質的に改良された通信も可能にし得る。
【００５９】
通信距離は一部の実施形態において所定方向に、特に電力伝送信号を放射するために平面送電コイルが形成される面の方向に、測定され得る。
【００６０】
本発明のオプション機能によれば、短距離通信は近距離無線通信である。
【００６１】
これは特に有利な性能と特性を可能にし得る。
【００６２】
アプローチは、通信を非常に短距離に制限しながら十分に高いデータレートが実現され、典型的には所定距離内にただ一つの他の通信エンティティのみが存在し得ることを確実にするので、コストを削減し、電力伝送に特に適した通信を提供し得る。
【００６３】
ＮＦＣはエンティティ検出に特に適し、実際エンティティ検出プロセスはＮＦＣ衝突検出若しくは解消アプローチを含み得る。
【００６４】
本発明のオプション機能によれば、電力伝送信号は周期変動電力を持ち、測定ユニットは電力伝送信号が電力伝送信号の電力が閾値を下回る時間間隔に測定値の決定を同期させるように構成される。
【００６５】
これは改良された動作を可能にし、特に意図せぬエンティティが存在する可能性のより信頼できる検出を可能にし得る。特に、これは多くの実施形態において測定値に対する電力伝送信号の影響を軽減し、それによってより正確な決定、及び特に基準値の決定により密接に対応する決定を可能にし得る。
【００６６】
本発明のオプション機能によれば、第一の通信ユニットは通信信号を生成するように構成され、特性は通信信号の負荷を反映する。
【００６７】
これは他のエンティティの潜在的存在を検出するために特に信頼できる動作と適切なパラメータを提供し得る。アプローチは、第一の通信ユニットがＮＦＣイニシエータであり第二の通信ユニットがパッシブＮＦＣターゲットであるシナリオなど、第一の通信ユニットが通信信号を生成するシナリオにとって特に適切であり得る。
【００６８】
本発明のオプション機能によれば、通信信号は第一の通信ユニットによって生成されず、基準値は通信信号の信号強度を示す。
【００６９】
これは他のエンティティの潜在的存在を検出するために特に信頼できる動作と適切なパラメータを提供し得る。
【００７０】
本発明のオプション機能によれば、装置は第一のエンティティ以外のエンティティの存在を検出すること、及び測定値と基準値が類似基準を満たさないことを比較が示すことを検出することの少なくとも一つに応じて、電力伝送信号の電力レベルを制限するための電力制限器をさらに有する。
【００７１】
これは多くの実施形態において電力伝送システムの改良された動作を可能にし得る。
【００７２】
本発明のオプション機能によれば、装置は送電器であり第一のエンティティは受電器である。
【００７３】
これは多くの実施形態において電力伝送システムの改良された動作を可能にし得る。
【００７４】
本発明のオプション機能によれば、装置は受電器であり第一のエンティティは送電器である。
【００７５】
これは多くの実施形態において電力伝送システムの改良された動作を可能にし得る。
【００７６】
本発明のオプション機能によれば、装置は第二の通信ユニットと通信するための通信アンテナを有し、測定値は通信アンテナのアンテナ信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つを示す。
【００７７】
これは多くの実施形態において意図せぬエンティティの潜在的存在を検出するために特に有利なパラメータを提供し得る。
【００７８】
本発明のオプション機能によれば、装置は第二の通信ユニットと通信するための通信アンテナを有し、測定値は通信アンテナのインピーダンス及びインダクタンスの少なくとも一つを示す。
【００７９】
これは多くの実施形態において意図せぬエンティティの潜在的存在を検出するために特に有利なパラメータを提供し得る。
【００８０】
本発明のオプション機能によれば、装置は第二の通信ユニットと通信するための通信アンテナと、第一の通信ユニットを通信アンテナに結合するためのフロントエンドを有し、測定値は第一の通信ユニットとフロントエンドの間のインターフェースにおける特性を示す。
【００８１】
これは多くの実施形態において意図せぬエンティティの潜在的存在を検出するために特に有利なパラメータを提供し得る。第一の通信ユニットとフロントエンドの間のインターフェースは特に集積回路（ＮＦＣ集積回路など）と集積回路を通信アンテナに結合する個別部品の回路との間のインターフェースであり得る。
【００８２】
本発明のオプション機能によれば、特性は、フロントエンドのインピーダンス、第一の通信ユニットの受信入力上の信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つ、並びに第一の通信ユニットの送信出力上の信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つ、のうちの少なくとも一つである。
【００８３】
これは多くの実施形態において意図せぬエンティティの潜在的存在を検出するために特に有利なパラメータを提供し得る。
【００８４】
本発明のオプション機能によれば、電力伝送信号は繰り返す電力伝送信号タイムフレームの電力時間間隔において提供され、電力伝送信号タイムフレームは低電力時間間隔をさらに有し、第一の通信ユニットは短距離通信が低電力時間間隔に制限されるように通信を電力伝送信号タイムフレームに同期させるように構成される。
【００８５】
これは改良された通信を可能にし、特に通信信号に対する電力伝送信号の実質的に軽減された影響を可能にし、それによって軽減された干渉及び従ってより信頼できる通信を可能にする。
【００８６】
本発明はこのように改良された通信を可能にしながら、同時に例えば他の潜在的通信候補の存在によって生じる意図せぬ動作に対するロバスト性、保護及び／又は緩和をもたらし得る。
【００８７】
本発明の一態様によれば送電器と受電器を含む無線電力伝送システムのための動作方法が提供され、送電器は電力伝送フェーズ中に受電器に給電するために無線誘導電力伝送信号を生成するように構成され、方法は、第一の通信ユニットが電磁通信信号を用いて第一のエンティティの第二の通信ユニットと通信するステップであって、第一のエンティティは受電器と送電器のうちの一つであるステップと、通信信号の特性の基準値を測定し記憶するステップと、電力伝送フェーズ中に繰り返し通信信号の特性の測定値を決定するステップと、測定値を基準値に比較するステップと、測定値と基準値が類似基準を満たさないことを比較が示す場合、エンティティ検出プロセスをトリガするステップとを有し、エンティティ検出プロセスは第一のエンティティ以外のエンティティの存在を検出するように構成される。
【００８８】
本発明のこれらの及び他の態様、特徴及び利点は下記実施形態から明らかとなり、それらを参照して解明される。
【００８９】
本発明の実施形態は、ほんの一例として、図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一部の実施形態にかかる送電器と受電器を有する電力伝送システムの一実施例を図示する。
【図２】本発明の一部の実施形態にかかる送電器の素子の一実施例を図示する。
【図３】本発明の一部の実施形態にかかる送電器の素子の一実施例を図示する。
【図４】本発明の一部の実施形態にかかる送電器の素子の一実施例を図示する。
【図５】本発明の一部の実施形態にかかる受電器の素子の一実施例を図示する。
【図６】本発明の一部の実施形態にかかる送電器の素子の一実施例を図示する。
【図７】図１の電力伝送システムの動作に対する可能なタイミング図の一実施例を図示する。
【図８】図３の送電器に対するドライバの素子の一実施例を図示する。
【図９】送電器における信号の一実施例を図示する。
【図１０】送電器の送電コイルに対する駆動回路の実施例を図示する。
【図１１】送電器の送電コイルに対する駆動回路の実施例を図示する。
【図１２】電力伝送システムの電力伝送信号のタイムフレームの実施例を図示する。
【図１３】電力伝送システムの電力伝送信号のタイムフレームの実施例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００９１】
以下の記載はＱｉ電力伝送システムに適用可能な本発明の実施形態に焦点を合わせるが、当然のことながら本発明はこの用途に限定されず、多くの他の電力伝送システムに適用され得る。
【００９２】
図１は本発明の一部の実施形態にかかる電力伝送システムの一実施例を図示する。電力伝送システムは、以下送電コイル１０３とよばれる送電伝送コイル／インダクタを含む（若しくはそれに結合される）送電器１０１を有する。システムはさらに以下受電コイル１０７とよばれる受電伝送コイル／インダクタを含む（若しくはそれに結合される）受電器１０５を有する。
【００９３】
システムは送電器１０１から受電器１０５へ無線誘導電力伝送を提供する。特に、送電器１０１は送電コイル１０３による磁束として伝播される電力伝送信号を生成する。電力伝送信号は典型的には約２０ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚの周波数を持ち得る。送電コイル１０３と受電コイル１０７は疎結合であり、従って受電コイルは送電器１０１から電力伝送信号（の少なくとも一部）をピックアップする。従って、送電コイル１０３から受電コイル１０７への無線誘導結合を介して送電器１０１から受電器１０５へ電力が伝送される。電力伝送信号という語は主に送電コイル１０３と受電コイル１０７の間の誘導信号（磁束信号）をあらわすために使用されるが、当然のことながら均等によりこれは送電コイル１０３に供給される電気信号、若しくは実に受電コイル１０７の電気信号への参照としても考慮され使用され得る。
【００９４】
一部の実施形態において、受電伝送コイルは、誘導電力伝送信号にさらされると誘導渦電流に起因して若しくは付加的に強磁性挙動に起因するヒステリシス損失によって加熱される、受電伝送エンティティでさえあり得る。例えば、受電コイル１０７は誘導加熱される機器用の鉄板であり得る。従って、一部の実施形態において、受電コイル１０７は誘導渦電流によって若しくは付加的に強磁性挙動に起因するヒステリシス損失によって加熱される導電素子であり得る。かかる実施例において、受電コイル１０７は従って本質的に負荷も形成する。
【００９５】
以下、送電器１０１と受電器１０５の動作がＱｉ規格に従って一実施形態を特に参照して記載される（本明細書に記載の（若しくは結果として生じる）修正及び改良を除く）。特に、送電器１０１と受電器１０５は実質的にＱｉ規格バージョン１．０若しくは１．１に適合し得る（本明細書に記載の（若しくは結果として生じる）修正及び改良を除く）。
【００９６】
電力伝送を制御するために、システムは異なるフェーズ、特に選択フェーズ、ピンフェーズ、識別及び構成フェーズ、電力伝送フェーズを介して進行し得る。より詳しくはＱｉ無線電力仕様パート１チャプタ５を参照のこと。
【００９７】
最初に、送電器１０１は単に受電器の潜在的存在をモニタリングする選択フェーズにある。送電器１０１はこの目的で例えばＱｉ無線電力仕様に記載のような様々な方法を使用し得る。こうした潜在的存在が検出される場合、送電器１０１は電力伝送信号が一時的に生成されるピンフェーズに入る。信号はピン信号として知られる。受電器１０５はその電子機器を起動するために受信信号を適用し得る。電力伝送信号を受信後、受電器１０５は初期パケットを送電器１０１へ通信する。特に、送電器と受電器の間の結合度を示す信号強度パケットが送信される。より詳しくはＱｉ無線電力仕様パート１チャプタ６．３．１を参照のこと。従って、ピンフェーズにおいて受電器１０５が送電器１０１のインターフェースに存在するかどうかが決定される。
【００９８】
信号強度メッセージの受信により、送電器１０１は識別及び構成フェーズに移る。このフェーズにおいて、受電器１０５はその出力負荷を切断したままにし、従来のＱｉシステムにおいて受電器１０５はこのフェーズにおいて負荷変調を用いて送電器１０１へ通信する。かかるシステムにおいて、送電器はこの目的で一定振幅、周波数及び位相の電力伝送信号を供給する（負荷変調によって生じる変化を除く）。メッセージは受電器１０５の要請を受けて自身を構成するために送電器１０１によって使用される。受電器１０５からのメッセージは連続的に通信されないが間隔をあけて通信される。
【００９９】
識別及び構成フェーズの後、システムは実際の電力伝送が行われる電力伝送フェーズに移る。特に、その電力要求を通信した後、受電器１０５は出力負荷を接続してそれに受信電力を供給する。受電器１０５は出力負荷をモニタリングして所定動作点の実際の値と所望の値との制御エラーを測定する。これは電力伝送信号の変更若しくは変更不要の要望とともにこれらのエラーを送電器１０１に示すために、例えば２５０ｍｓ毎の最低レートで送電器１０１へかかる制御エラーを通信する。従って、電力伝送フェーズにおいて、受電器１０５は送電器１０１とも通信する。
【０１００】
図１の電力伝送システムは従って送電器１０１と受電器１０５の間の通信を利用する。
【０１０１】
Ｑｉ規格バージョン１．０及び１．１に従って、受電器から送電器への通信チャネルは、前述の通り、電力伝送信号をキャリアとして使用して実現され得る。受電器は受電コイルの負荷を変調する。これは送電器側における電力伝送信号の対応する変動をもたらす。負荷変調は送電コイル電流の振幅及び／又は位相の変化によって、又は代替的に若しくは付加的に送電コイルの電圧の変化によって検出され得る。この原理に基づいて、受電器は送電器が復調するデータを変調し得る。このデータはバイト及びパケットでフォーマットされる。より詳しくは、Ｑｉ無線電力仕様ともよばれる、http://www.wirelesspowerconsotrium.com/downloads/wirelss-power-specification-part-1.htmlから利用可能な"System description, Wireless Power Transfer, Volume I:Low Power, Part 1:Interface Definition Version 1.0 July 2010, published by the Wireless Power Consortium"、特にチャプタ６：通信インターフェースを参照のこと。
【０１０２】
Ｑｉ無線電力仕様バージョン１．０及び１．１は受電器から送電器への通信のみを規定する、すなわちこれは一方向通信のみを規定することが留意される。
【０１０３】
図１のシステムはＱｉ無線電力仕様バージョン１．０及び１．１に開示されるものと異なる通信方法を使用する。しかしながら、当然のことながらこの異なる通信方法はＱｉ無線電力仕様バージョン１．０及び１．１の通信方法を含む他の通信方法と一緒に使用され得る。例えば、Ｑｉタイプシステムに対して、Ｑｉ無線電力仕様バージョン１．０及び１．１の通信方法がＱｉ無線電力仕様バージョン１．０及び１．１によって実行されると規定される全ての通信のために使用され得るが、さらなる通信が以下に記載の異なるアプローチによってサポートされる。また、当然のことながらシステムは一部の時間間隔でＱｉ無線電力仕様バージョン１．０及び１．１に従って通信し得るが、他の時間間隔では通信しない。例えば、これは電力伝送信号と外部負荷が一定である識別及び構成フェーズ中に標準負荷変調を使用し得るが、これが当てはまらない電力伝送フェーズ中には使用しない。
【０１０４】
図１のシステムにおいて、受電器１０５と送電器１０１の間の通信はＱｉ無線電力仕様バージョン１．０及び１．１の標準化通信に対して改善される。
【０１０５】
最初に、システムは送電器１０１から受電器１０５へのメッセージの通信をサポートし、特に送電器１０１が受電器１０５へデータを送信することを可能にする。
【０１０６】
特に、送電器１０１から受電器１０５への通信リンクは専用通信リンク（以下順方向通信リンクをよばれる）を用いて確立され得る。順方向通信リンクは電力伝送信号から独立し、特に電力伝送信号を送電器１０１によって変調されるキャリアとして使用しない。順方向通信リンクは送電コイル１０３若しくは受電コイル１０７を介して通信されないが、個別の通信アンテナ（例えばコイルとして実現される）を使用する。一部の実施形態において、順方向通信リンクは疎結合変圧器として結合する（アンテナ）コイルによって実現され得るか若しくは他の実施形態では密結合でないアンテナを使用し得る。
【０１０７】
従来のＱｉシステムに対する図１のシステムのもう一つの違いは、受電器１０５から送電器１０１への通信のために専ら負荷変調を用いるのではなく、システムが電力伝送信号を使用しない個別通信リンク（以下逆方向通信リンクとよばれる）を利用し、特に通信のために送電コイル１０３若しくは受電コイル１０７のいずれも使用するのではなく、個別通信アンテナ（例えばコイルとして実現される）を使用することである。一部の実施形態において、逆方向通信リンクは疎結合変圧器として結合する（アンテナ）コイルによって実現され得るか、若しくは他の実施形態では密結合でないアンテナを使用し得る。
【０１０８】
特に、送電器１０１は第一の通信アンテナ１０９を含み、受電器１０５は第二の通信アンテナ１１１を有し、これらは電力伝送信号、送電コイル１０３若しくは受電コイル１０７を使用しないＲＦ通信リンクを確立するために使用される。
【０１０９】
順方向通信リンクは従って送電器１０１から受電器１０５へのリンクを提供し、逆方向通信リンクは従って受電器１０５から送電器１０１へのリンクを提供する。リンクは送電コイル１０３、受電コイル１０７、若しくは実に電力伝送信号に頼らない若しくは使用しない通信方法を使用する。むしろ、ほとんどの実施形態において、順方向及び逆方向通信リンクは電力伝送信号から完全に独立し、この特性のいかなる動的変化にも影響され得ない。特に、順方向通信リンクと逆方向通信リンクは実質的に受電器１０５の負荷変動から分離される。従って、順方向及び逆方向通信リンクは送電器１０１と受電器１０５の間に改良された通信を提供し、特に受電器１０５の負荷が可変負荷である状況においてより信頼できる通信を提供し得る。
【０１１０】
実際、電力伝送信号の変化からの通信への干渉を防止するために、電力チャネルからできるだけ物理的に分離される通信リンクが使用され得る。例えば、電力信号の周波数よりもかなり高い周波数を持つＲＦ信号が、この高周波数のために特に設計されたアンテナと一緒に、電力信号と順方向及び逆方向通信リンクとの間に十分な分離を提供する。個別通信リンク（及び特により高いキャリア周波数を用いること）のさらなる利点は、通信チャネルがより高いデータレートをサポートすることができ、（例えばエラー訂正コーディングを用いることによって）信頼性を増すために使用され得るさらなる冗長情報を伝えることができることを含む。
【０１１１】
しかしながら、電力伝送信号から独立した通信リンクの使用はいくらかの欠点も持ち得る。特に、電力信号の負荷変調による通信は本質的に、通信されるデータが正確な受電器１０５と送電器１０１の間であることを保証する傾向があり、すなわち送電器１０１は受信データが電力伝送動作を制御するために使用され得ることを確実に仮定し得る。しかしながら、発明者らは電力伝送信号から独立した個別の逆方向通信リンクが使用されるとき、受電器１０５から送信されるデータが受電器１０５へ給電する送電器１０１によって受信されないかもしれないリスクがあることに気付いた。また、データが、受電器１０５へ給電しない異なる送電器によって受信され得るリスクもある。同様に、送電器１０１によって受信されるデータが、予期される受電器１０５から生じているのではなく、例えば別の受電器から生じているかもしれないリスクがある。
【０１１２】
同様に、順方向通信リンクで送信されるデータが他の受電器によって受信され得るか、若しくは受電器１０５によって受信されるデータが異なる送電器１０１に由来するリスクがある。
【０１１３】
この問題は複数の送電器が限られた領域内に位置し、複数の受電器へ同時に電力を伝送し得る状況にとって特に顕著であり得る。
【０１１４】
この問題は複数の送電コイルを含み複数の電力伝送を同時にサポートすることができる送電器にとっても特に顕著であり得る。
【０１１５】
例えば、逆方向通信リンク用の個別ＲＦ通信リンクの使用は、電力伝送信号の負荷変調の場合ならそうであろうが、通信が実行されるために正確に受電器１０５が位置付けられることを典型的には要しない。特に、通信の成功が個別の逆方向通信リンクを用いて可能であるという事実は、典型的には受電コイル１０７が送電コイル１０３の十分近くに位置することを保証しない。受電器がこうした通信チャネルを介して送電器を制御する場合、システムは従って受電コイルが送電コイルの十分近くに位置する（及び従って受電コイルと送電コイルの間の結合が非常に低いかもしれない）と確信できない。受電器が電流非効率結合でも十分な電力を受信するために供給電力が十分に高くなるまで、受電器が送電器に電力増大を要求し続ける可能性がある。しかしながら、これは非常に強磁場が誘導されることを要し、これは送電器によって生成される磁場へのユーザ若しくは金属性物体の予期せぬ望ましくない暴露につながり得る。
【０１１６】
送電器と受電器は受電器の位置を検証しチェックするための追加機能を含み得るが、かかる追加機能は典型的に複雑性とコストを増す。
【０１１７】
別の実施例として、個々の受電器を持つ複数の機器の同時使用は、第一の送電器に結合される第一の受電器が第二の送電器に結合される第二の受電器と干渉するという状況につながり得る。第一の受電器からの制御データが第二の送電器によってピックアップされる可能性があり、逆もまた同様である。結果として、第二の送電器は第二の受電器へ給電しながら第一の受電器から受信される制御データによって制御され得る（第一の送電器の場合も同様）。これは第二の送電器が第二の受電器にとって適切でない高磁場を生成するように制御されるという結果になり得る。例えば、第一の受電器が、電力信号のレベルが増加されるべきであると検出する場合、これは電力増大を要求し得る。しかしながら、この要求は第一の送電器ではなく第二の送電器によって受信される可能性があり、そしてこれは第二の受電器が高電力を要しないにもかかわらず第二の送電器が送電器の電力を増大するという結果になる。実際、第一の受電器はまだ電力信号のレベルが（変更されていないので）低過ぎると検出し、電力増大を要求し続ける。従って、第二の送電器は電力レベルを増大し続ける。この連続的電力増大は損傷、過剰発熱、及び一般に第二の受電器と関連機器にとって望ましくない、危険な可能性すらある状況につながり得る。
【０１１８】
この問題を説明する特定のシナリオ例として、ユーザは第一の送電器の上に無線給電ケトルを置き得る。第一の送電器は物体がその電力伝送インターフェース上に置かれていると検出し、その電子機器を起動するためにケトルに低電力で電力伝送信号を供給し得る。するとケトルは給電するように送電器を起動して制御するために送電器へＲＦ逆方向通信リンクを介して情報を送信する。しばらくした後、ユーザは第一の送電器上に無線給電パンを置くことを決定し、従ってケトルを第一の送電器に近い第二の送電器へ動かし得る。第二の送電器はケトルを検出し、ケトルの制御下でケトルへ電力を伝送する。第一の送電器はパンを検出し得るが、依然としてケトルから制御データを受信する。第一の送電器は従ってパンへ電力を供給するが、電力信号はケトルによって制御される。これはパンの予期せぬ加熱と、電力伝送を制御するパンの能力の喪失をもたらし得る。ユーザは典型的には状況に気付かず、例えば不適切に熱いかもしれないパンに触れてしまうかもしれない。
【０１１９】
問題は、複数の送電器が小領域内に位置し、同時に複数の受電器への電力伝送が可能であるシナリオに特に関連し得る。さらに、これは送電器が複数の送電コイルを有するシナリオに特に関連し得る。例えば、図２に図示の通り、送電器は各々が送電コイルを有する複数の送電素子ＴＦを制御する電力制御器ＰＣＵを有し得る。同時に、個別通信ユニットＣＵが個別ＲＦ逆方向通信リンクからデータを受信し得る。かかるシナリオにおいて、第一の受電器は送電素子／コイルＴＥの一番目に位置し得る。例えば、第一の機器が送電コイルアレイ上に位置付けられ、第一の機器への電力伝送が開始し得る。第一の機器はＲＦ逆方向通信リンクを用いて送電器へ制御データを送信し、第一の送電コイルＴＥの電力信号はそれに従って構成され得る。ここでユーザは第二の機器を充電したいかもしれない。ユーザは第二の機器のためのスペースを空けるために第一の機器をわずかに片側へ移動させ、これは第一の機器が例えば隣接送電コイルの上など、異なる送電コイルの上に位置付けられるという結果になり得る。しかしながら、これはシステムによって検出されない可能性があり、実際第一の機器からの逆方向通信リンクはまだ機能する。第一の機器は疎結合を補うために電力を増大するよう要求し、非常に大きな磁場が第一の送電コイルによって生成される可能性をもたらす。実際、多くのシナリオにおいて、第二の機器は第一の送電コイルの上に位置付けられる可能性があり、これはその結果高磁場を減らす機会がない状況で経験し得る。従って、電力伝送の制御は事実上失われ、実際一部のシナリオではあるモバイル用の電力伝送は他のものによって制御され、逆もまた同様であり得る。
【０１２０】
図１のシステムはかかるシナリオ発生のリスクを軽減し対処することができる機能を有し得る。特に、システムは一つよりも多くの潜在的通信候補が送電器１０１（若しくは場合により受電器１０５）に利用可能であるかどうかを検出し得る。その場合、予想と異なるエンティティとの通信リンクの潜在的リスクがあり、特に送電器１０１が送電器１０１によって給電されているものでない受電器と通信し得るという潜在的リスクがある。システムは電力伝送に特に適したアプローチでかかる潜在的に危険な状況を検出するために特定のアプローチを使用する。
【０１２１】
このアプローチは機能が送電器１０１において実現されるシナリオについてまず記載される。図３は図１の送電器１０１の素子をかかるシナリオについてより詳細に図示する。
【０１２２】
送電器１０１は送電コイル１０３を有し、これは送電コイル１０３の駆動信号を生成するように構成される、従って誘導電力伝送信号に変換される駆動信号を生成するように構成されるドライバ３０１に結合される。ドライバ３０１は電力伝送信号を生成するために送電コイル１０３へ供給される所望の電力レベルを持つＡＣ信号を生成するように構成される。当然のことながらドライバ３０１は当業者に周知の通り駆動信号を生成するために適切な機能を有し得る。例えば、ドライバ３０１はＤＣ電源信号を電力伝送のために適切な周波数（典型的には約２０‐２００ｋＨｚ）のＡＣ信号に変換するためのインバータを有し得る。また当然のことながらドライバ３０１は電力伝送システムの異なる位相を操作するために適切な制御機能も有し得る。多くの場合、ドライバ３０１は選択周波数に対して電力コイル１０３を持つ共振回路を実現するために一つ以上のコンデンサを含む。
【０１２３】
ドライバ３０１は送電器の様々な動作態様を制御するように構成される送電器制御器３０３に結合される。特に、送電器制御器３０３は様々な動作手順を開始し、送電器１０１がどの動作モードで動作するかを制御し得る。例えば、送電器制御器３０３は送電器１０１が電力伝送フェーズを終了し、電力伝送フェーズ中に減少した電力で動作し、衝突検出若しくは異物検出などを開始するように制御し得る。
【０１２４】
送電器１０１は受電器１０５と通信するように構成される第一の通信ユニット３０５をさらに有する。特に、第一の通信ユニット３０５は順方向通信リンク上で受電器１０５へデータを通信し、逆方向通信リンク上で受電器１０５からデータを受信し得る。通信リンクは短距離ＲＦ通信リンクであり、従って送電器１０１は第一の通信ユニット３０５に結合される通信アンテナ１０９を有する。
【０１２５】
システムは送電器１０１から受電器１０５へのメッセージの通信をサポートし、特に送電器１０１が受電器１０５へデータを送信することを可能にし得る。また、受電器１０５から送電器１０１への通信は、負荷変調による通信の低データレートによって制限されない改良された通信を提供するためにＲＦ通信リンクを使用し得る。
【０１２６】
特に、図１のシステムは電力伝送信号のいかなる変調も伴わない若しくは電力伝送信号をキャリアとして使用しないという意味で電力伝送信号から独立した第二の通信リンクを利用する。
【０１２７】
通信リンクはわずか３０ｃｍの距離の短距離通信リンクである。従って、通信は３０ｃｍの距離までしか保証されない。一部の実施形態において、距離はわずか２０若しくは１０ｃｍですらある。実際、多くの実施形態において、典型的な通信距離は約数センチメートルであり得る。
【０１２８】
通信リンクは電力リンクから完全に独立していると意図されるが、電力信号は実際には近接性と高信号強度に起因して通信リンク／信号と干渉する傾向がある。特に平面コイルが通信リンク用に使用される場合、電力コイルへの通信コイルの結合に起因して通信コイル内に電圧が誘導される傾向がある。この干渉を軽減するために、通信はより詳細に後述される通り電力信号レベルが削減されるか若しくは電力信号がオフにされる時間間隔で起こり得る。
【０１２９】
通信距離は信頼できる通信を可能にするアンテナ間の最大距離であり得る。信頼できる通信は、エラーレートが例えば１０−３未満の（チャネル若しくは情報）ビットエラーレートなどの閾値を下回ることを要すると考えられ得る。
【０１３０】
特定の実施例において、第一の通信ユニット３０５はＮＦＣ通信ユニットであり、従って通信リンクはＮＦＣ通信リンクである。アンテナ１０９は特にＮＦＣ平面コイルであり得る。
【０１３１】
第一の通信ユニット３０５は従って短距離通信を用いて、特にＮＦＣ通信を用いて受電器１０５とデータメッセージを交換し得る。通信の距離はわずか３０ｃｍに、多くの実施形態ではわずか２０若しくは１０ｃｍに制限される。典型的な通信リンクはたった数ｃｍの距離に及び得る。
【０１３２】
ＮＦＣなどの短距離通信リンクの使用は、電力伝送信号から独立した個別通信リンクが使用されるが、送電器１０１と受電器１０５の間に保証された幾何学的関係があることを確実にし、特に送電器１０１と受電器１０５が比較的互いに近いことが保証され得る。
【０１３３】
第一の通信ユニット３０５はＮＦＣ通信リンクを介して受電器１０５へデータメッセージを送信し得るか、若しくはＮＦＣ通信リンクを介して受電器１０５からデータメッセージを受信し得る。特に、第一の通信ユニット３０５はＮＦＣ通信リンクを介して受電器１０５へ順方向メッセージを送信し、受電器１０５はＮＦＣ通信リンクを介して送電器１０１へ応答メッセージを送信することによって応答すると期待される。応答メッセージは例えば逆方向通信リンクが本当に電力伝送に参加している受電器１０５とのリンクであることを確認するために使用され得る。
【０１３４】
一部の実施形態において、順方向及び逆方向通信リンクのうちの一方のみが短距離（ＮＦＣ）通信によって確立され得る。例えば、一部の実施形態において、受電器１０５への通信リンクは電力伝送信号の変調を用いて確立され得るが、一方逆方向通信リンクはＮＦＣ通信を用いて確立される。別の実施例として、一部の実施形態では、送電器１０１への通信リンクは電力伝送信号の負荷変調を用いて確立され得るが、一方順方向通信リンクはＮＦＣ通信を用いて確立される。かかる実施形態では、（ＮＦＣ要件に適合するよう）ＮＦＣ双方向通信が依然として確立され得るが、電力伝送関連データは一方向のみに通信され得る。
【０１３５】
第一の通信ユニット３０５は従って受電器１０５内の第二の通信ユニットと通信するように構成され、すなわち特定の実施例において第二の通信ユニットは短距離通信ユニットであり、特に第一の通信ユニット３０５と通信し得るＮＦＣ通信ユニットである。
【０１３６】
通信は特にＲＦ電磁信号であり得る通信信号を用いて実行される。通信信号は多くの実施形態において送信アンテナから受信アンテナへ送信される変調キャリア信号である。実施例において、通信信号はアンテナ１０９によって送信若しくは受信されるキャリア信号である。通信信号は特に変調キャリア信号であり得、変調は例えば振幅、位相、周波数若しくは負荷変調であり得る。
【０１３７】
送電器１０１は通信信号の特性に対する基準値を測定し記憶するように構成される基準プロセッサ３０７をさらに有する。アンテナ１０９によって送信される通信信号の場合、特性は特に通信信号の負荷であり、従って基準値は通信信号の負荷を示す（に依存する）値であり得る。アンテナ１０９によって受信される通信信号の場合、特性は特に通信信号の信号強度であり、従って基準値は通信信号の信号強度を示す（に依存する）値であり得る。
【０１３８】
基準プロセッサ３０７は特に通信信号の特性に影響を及ぼす受電器１０５以外のエンティティがない可能性が高いとみなされるときに所定時間に基準値を測定するように構成され得る。例えば、第二の通信ユニットのみがＲＦ信号を生成していることがわかる（若しくはその可能性が高い）ときに信号強度が測定され得るか、又はＲＦ信号の唯一の負荷が第二の通信ユニットによることがわかる（若しくはその可能性が高い）ときに負荷が測定され得る。測定は例えば受電器１０５以外のエンティティの存在を検出しようとする検出プロセス直後に、若しくはその一部としてなされ得る。例えば、測定はＮＦＣ衝突解消／検出直後になされ得る。
【０１３９】
基準プロセッサ３０７は従ってアンテナ１０９の近くに他のエンティティが存在しないときの状況を反映すると考えられる／仮定される通信信号に対する基準値を測定し記憶する。アンテナ１０９は典型的には送電コイル１０３と実質的に同一場所に配置され（約５ｃｍ以内）、従って基準値は、典型的には通信信号の通信距離に対応する距離内など（例えば約１０ｃｍ以内若しくはそれ以上）、送電コイル１０３の近くに他のエンティティが存在しないシナリオを反映する。特に、基準値は従って第二の通信ユニット以外の補完的通信ユニットが（通信距離内に）存在しない及び／又は異物が存在しないときの通信信号の特性を反映し得る。
【０１４０】
送電器１０１は送電器が電力伝送フェーズにあるときの通信信号の特性に対する測定値を繰り返し決定するように構成されるモニタ３０９をさらに有する。
【０１４１】
従って基準値が記憶される同じ特性が電力伝送フェーズ中に繰り返し評価され得る。新たな測定値の生成の頻度は個々の実施形態の要望と要件に依存し得る。値は例えば定期的に及び周期的に生成され得るか、若しくは例えば特定動作若しくはイベントに応じて生成され得る。多くの実施形態において、後続の値が生成される間の期間は１秒を超えないか、又は多くのシナリオにおいてより有利には５００ｍ秒若しくは２５０ｍ秒を超えない。
【０１４２】
当然のことながら測定値と基準値は直接的若しくは間接的測定によって決定され得る。従って、一部の実施形態において、値は直接測定される特性をあらわし、特に値は単に測定結果であり得る。他の実施形態において、測定結果は基準値若しくは測定値を生成するように処理され得る。例えば、電圧及び電流の測定結果から電力測定結果が生成され得、（例えばピーク若しくは振幅検出器から）測定された低周波数電圧から信号強度値が計算され得、補償値若しくは他の測定結果が基準値若しくは測定値などの生成に含まれ得る。また当然のことながら値は直接的に特性の値でなくてもよく、特性に依存する値であってもよい。従って、値は特性の値を示し得る。例えば、通信信号の負荷はアンテナ１０９による電流ドレインの測定結果、アンテナ１０９に対するフロントエンドのインピーダンス、若しくはアンテナ１０９の電流／電圧位相オフセットによって反映され得る。別の実施例として、受信通信信号の信号強度はピーク検出器のコンデンサなどにかかる電圧によって反映され得る。従って、基準値と測定値は通信信号の特性の値を示す任意の特性の値であり得る。
【０１４３】
送電器１０１は基準プロセッサ３０７とモニタ３０９に結合されるコンパレータ３１１をさらに有する。電力伝送フェーズ中、コンパレータ３１１は基準値と測定値を受信する。測定値の各々に対して、コンパレータ３１１は続けて基準値を測定値と比較し、これらが類似基準を満たすかどうかを評価する。
【０１４４】
類似基準は、基準値と測定値が所定の測定比較に従って十分に類似する場合に満たされる。基準は異なる実施形態において異なり得る。多くの実施形態において、類似基準は測定値と基準値の間の（絶対）差が所定閾値を下回る場合に満たされる。閾値は予め決められた閾値であり得るか、又は例えば他の特性若しくは特徴に依存して動的に変動する閾値であり得る。
【０１４５】
基準値への測定値の比較の結果は、コンパレータ３１１に結合されるイニシエータ３１３に供給される。特に、イニシエータ３１３は測定値と基準値の間の個々の比較が類似基準を満たすか否かを示す信号を供給され得る。
【０１４６】
イニシエータ３１３は送電器制御器３０３に結合され、特定動作を実行するように送電器制御器３０３を起動／トリガし得る。特に、イニシエータ３１３は、コンパレータ３１１による比較の結果に依存して、エンティティ検出プロセスを開始するか否かを決定し得る。エンティティ検出プロセスは異物若しくは他の受電器（短距離通信ユニットを有する）など、受電器１０５／受電器１０５を有するデバイス以外のエンティティが検出プロセスの所定距離内に存在するかどうかを検出するように構成される。
【０１４７】
イニシエータ３１３は特に、測定値と基準値が類似基準を満たさないことを比較が示すという検出に応じて、エンティティ検出プロセスをトリガするように構成される。例えば、現在測定された値が所定量以上基準値を超える場合、これはコンパレータ３１１によって検出されることができ、それに応じてイニシエータ３１３がエンティティ検出を実行するように送電器制御器３０３をトリガし得る。
【０１４８】
記憶された基準値に関して類似基準を満たさない測定値は、電磁環境において変化が起こったことのあらわれであり得る。この変化は基準値の測定中に存在しなかった別のエンティティの存在に起因し得る。従って、比較は新たなエンティティが局所環境に入ったことを示し得る。
【０１４９】
例えば、通信信号が送電器１０１によって生成され、基準値と測定値が通信信号の負荷を示す場合、負荷の変化は異物（中に渦電流が誘導される金属など）の存在若しくは別の通信ユニット（通信信号によって給電されるパッシブＮＦＣレシーバなど）の存在によって生じ得る。これは望ましくないシナリオ（例えば電力伝送信号によって、又は電力伝送制御データ交換が電力伝送に関与する受電器と異なる受電器となされることによって生じる、誘導電流から生じる熱による異物の過熱）をもたらし得る。従って図３の送電器１０１は続けてかかる潜在的エンティティが存在するかどうかを決定するためにエンティティ検出を実行し得る。その場合、例えば望ましくない電力伝送シナリオが起こることを回避するために電力伝送を終了し得る。従って、より安全でより信頼できる動作が実現され得る。
【０１５０】
同様に、通信信号が第一の通信ユニット３０５によってではなく受電器１０５によって生成される場合、受信信号レベルがモニタリングされ得る。基準値は意図された受電器１０５のもの以外の通信ユニットが存在しないと仮定されるときにおける信号レベルを示す。従って、基準値は受電器１０５によって生成される信号の受信信号レベルに対応する。しかしながら、電力伝送中、測定される受信信号レベルが大幅に増加することが検出される場合、これは信号を送信する新たな通信ユニットの導入に起因し得る。例えば、別の受電器のＮＦＣ通信ユニットもＮＦＣ通信信号を生成し得る。これは二つの受電器間に衝突をもたらし、送電器１０１が誤った受電器と通信するという結果になり得る。従って、イニシエータ３１３は電力伝送を終了し、互換性のある通信ユニットがいくつ存在するかを決定する検出プロセスを開始し得る。従って、先と同様に、望ましくない潜在的に危険なシナリオが回避され得る。
【０１５１】
このアプローチの特別な利点は、電力伝送中にチェックが継続的に実行されることができ、従ってこれは、例えばユーザが受電器を有するデバイスを動かすときなど、現在の状況の変化の検出に特に適しているということである。
【０１５２】
当然のことながら現在の測定値と基準値に加えて類似基準は、他の測定値及びそれらが例えば基準値にどのように関連するかに依存することを含めて、他の因子及び特性にも依存し得る。例えば、類似基準は所定量以上基準値と異なる二つの連続測定値がないことを要し得る。現在の測定値がこの量以上異なる場合、類似基準は、前の測定値の違いがこの量よりも少ない場合にはまだ満たされるとみなされ得るが、前の測定値の違いがこの量よりも大きい場合は満たされない。
【０１５３】
前述の通り、エンティティ検出プロセスは特に、第一の通信ユニット３０５に対して可能性のある通信候補がいくつあるかを識別しようとする検出プロセスであり得る。従って、図４に図示の通り、送電器１０１は（少なくとも）第三の通信ユニットが存在するかどうかを検出することによってエンティティ検出プロセスを実行するように構成される検出器４０１を有し得る。従って検出プロセスは任意の他の通信候補が存在するかどうかを検出し得る。その場合、第一の通信ユニット３０５は誤った受電器からデータを受信するか若しくはデータを送信する可能性があり、従って送電器１０１は例えば電力伝送を終了することによって電力伝送中にこれを回避するように注意し得る。
【０１５４】
エンティティ検出プロセスは特にＮＦＣ実施例の場合ＮＦＣ衝突検出若しくは解消を有し得る。
【０１５５】
実際、ＮＦＣは所定ＮＦＣ通信ユニットが通信することができるかもしれない他のＮＦＣデバイスの数を検出するための、すなわち通信距離内の可能性のある他のＮＦＣ通信ユニットの数を決定するための機能を有し得る。
【０１５６】
使用される正確なアプローチは、使用されるＮＦＣの特定変形例と、第一の通信ユニット３０５がイニシエータ若しくはターゲットとして機能するかどうかに依存し得る。ＮＦＣ用語において、イニシエータは新たなＮＦＣ通信リンクのセットアップを開始する通信ユニットであり、ターゲットはこの開始に応答する通信ユニットである。イニシエータとターゲットの役割は通信の持続期間中維持されるが、異なる通信リンクによって異なり得る。特に、多くのＮＦＣ通信ユニットはイニシエータとターゲットの両方として動作することができる。
【０１５７】
特定の衝突検出は、現在データを送信しているＮＦＣ通信ユニットがキャリア信号も生成するアクティブモード（このモードにおいて両ＮＦＣ通信ユニットは局部発振キャリア信号の振幅変調を使用する）で、若しくはイニシエータがデータを送信しているときに振幅変調され、ターゲットがデータを送信しているときに負荷変調され得るキャリア信号をイニシエータのみが生成するパッシブモードで、通信が操作されるかどうかにも依存し得る。
【０１５８】
衝突解消動作及びＲＦ衝突回避はＮＦＣ規格に従って実行され得る（例えばISO/IEC_18092:Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Near Field Communication-Interface and Protocol(NFCP-1),Second edition,15 March 2013）。
【０１５９】
特に、パッシブモードにおいて、エンティティ検出プロセスは衝突解消動作として実行され得る。一旦この動作がＮＦＣ規格に従って実行されると、イニシエータは通信可能なターゲットの数がわかる。しかしながら、衝突解消動作を実行した後、イニシエータはイニシエータと同じＮＦＣ技術（すなわちＮＦＣ‐Ａ，ＮＦＣ‐Ｂ若しくはＮＦＣ‐Ｆ）を用いて通信するターゲットを検出することしかできない。従って、任意の新たな物体／ＮＦＣターゲットが存在するかどうかを検出する高速検出プロセスはシステムの安全性を改良する。
【０１６０】
特に、アクティブモードにおいて、イニシエータはただ一つのターゲットと通信することができる。この場合、イニシエータ及び／又はターゲットはエンティティ検出プロセスとしてＮＦＣ規格に従ってＲＦ衝突回避を実行し得る。ＲＦ衝突回避は、別のＲＦ場が生成されているかどうかをイニシエータ（若しくはターゲット）がチェックするプロセスである。これは別のＲＦ場が検出される限りその独自のＲＦ場を生成してはならない。従って、アクティブなＮＦＣデバイスを含み、第一の送電器と第一の受電器の間の電力伝送の一部でない、第二の受電器（若しくは第二の送電器）のＲＦ場が検出され得る。しかしながらこのプロセスはパッシブなＮＦＣデバイスを検出しない。従って、任意の新たな物体／パッシブなＮＦＣデバイスが存在するかどうかを検出する高速検出プロセスはシステムの安全性を改良する。ＲＦ衝突回避技術はパッシブモードＮＦＣデバイスにも適用可能である。
【０１６１】
このように、検出器４０１は第一の通信ユニット３０５に対して可能性のある通信候補である他の通信ユニットが存在するか否かを検出し得る。特に、第一の通信ユニット３０５が通信し得る可能性がある他のＮＦＣ通信ユニットが存在するかどうかが検出され得る。その場合、送電器１０１がこの他の通信ユニットによって受信され得るデータを送信し得るリスクがあり、これは潜在的に誤った動作をもたらし得る。同様に、この他の通信ユニットから送信されるデータは第一の通信ユニット３０５によって受信される可能性があり、第二の通信ユニットに、すなわち受電器１０５に由来すると考えられ得るリスクがある。従って、電力伝送の動作は別の通信ユニットの存在によってゆがめられ得る。例えば、別の受電器からの電力制御エラーメッセージが、給電されている受電器１０５に由来すると考えられる可能性があり、従って誤った電力レベルが電力伝送信号に対して設定されることになり得る。
【０１６２】
従って、検出器４０１は第二の通信ユニット（すなわち受電器１０５のもの）とは別の通信ユニットの存在を検出する場合、これを送電器制御器３０３へ示し得る。それに応じて、送電器制御器３０３は続けて電力伝送動作を抑制し得る。特に、送電器制御器３０３は本質的に安全と考えられるレベルに電力レベルを削減し得る。例えば、電力伝送信号は、多くの電力伝送動作にとって十分であると考えられるが、過熱などをもたらすことができないと考えられるほど十分に低い固定電力値に設定され得る。別の実施例として、送電器制御器３０３は別の通信ユニットの検出に応じて続けて電力伝送を完全に終了し得る。
【０１６３】
送電器制御器３０３はユーザに警告し得るユーザアラートをさらに生成し、それによって例えば受電器を有する近くのデバイスを移動させることによってユーザが状況を改善することを可能にする。
【０１６４】
当然のことながら一部の実施形態において、別のエンティティ（例えば別の通信ユニット）が検出されるとき、すなわちエンティティ検出後に、送電器１０１は続けて（例えば最大電力を制限することによって若しくは電力伝送を終了すること／電力伝送フェーズを終了することによって）電力伝送信号の電力レベルを制限し得る。しかしながら、一部の実施形態において、電力の制限はエンティティ検出プロセスの前に実行されてもよく、特に類似基準が満たされないことをコンパレータ３１１が検出するときに既に実行され得る。エンティティ検出プロセスの結果に依存して、送電器１０１は電力伝送フェーズに再び入るか否かを決定し得る。
【０１６５】
一部の実施形態において、エンティティ検出は代替的に若しくは付加的に異物検出を含み得る。実際、多くのシナリオにおいて通信ユニットでない（若しくは持たない）物体の存在は依然として通信信号に影響を及ぼし得る。例えば、金属性のリング若しくは鍵などの導体素子が通信アンテナ（特に例えばＮＦＣ通信のために典型的に使用される通信コイル）の近くに置かれる場合、通信信号は素子内に電流を誘導し得る。これはかかる物体が存在しないシナリオに対して生成される通信信号の負荷が変化する結果になり得る。基準値は他の物体が存在しないシナリオをあらわし、基準値に対する測定値の変化の検出は送電器の近くに位置する異物によって生じ得る。
【０１６６】
従って、一部の実施形態において、基準値と測定値が類似基準を満たさないという決定は、イニシエータ３１５に異物検出である（若しくは含む）エンティティ検出を初期化させ得る。異物検出は特に寄生電力損失検出であり得る（例えば電力伝送信号から抽出される電力が所定レベル以上受電器の推定電力消費を超えるかどうかを検出する）。
【０１６７】
特に、送電器１０１は寄生電力損失（すなわち送電器１０１によって電力信号へ供給される電力と受電器１０５によって消費される電力との差）を推定し得る。これが所定レベルを超える場合、異物が存在することに起因する可能性が高いとみなされ、従って送電器１０１は続けて電力伝送を終了し得る。
【０１６８】
Ｑｉ電力伝送規格において、受電器は例えば整流電圧及び電流を測定し、それらを乗じて、受電器における内部電力損失の推定（例えば整流器、受電コイル、受電器の一部である金属部品の損失など）を加えることによって、その受信電力を推定する。受電器は決定される受信電力を例えば４秒毎の最低レートで送電器へ報告する。
【０１６９】
送電器は例えばインバータのＤＣ入力電圧と電流を測定し、それらを乗じて、送電器における内部電力損失の推定、例えばインバータ、一次コイル及び送電器の一部である金属部品における推定電力損失などを減じることによって結果を修正することによって、その送信電力を推定する。
【０１７０】
送電器１０１は報告された受信電力を送信電力から減じることによって電力損失を推定し得る。結果として得られる寄生電力損失推定が検出閾値を超える場合、送電器１０１は過剰電力が異物において散逸されると仮定し、そして続けて電力伝送を終了し得る。
【０１７１】
特に、寄生電力損失推定ＰＴ‐ＰＲが閾値より大きいときに電力伝送が終了し、ＰＴは送信電力推定でありＰＲは受信電力推定である。
【０１７２】
測定は受電器と送電器の間で同期され得る。これを達成するために、受電器は構成中に時間窓のパラメータを送電器へ通信し得る。この時間窓は受電器が受信電力の平均を決定する期間を示す。時間窓は受信電力パケットの第一ビットが受電器から送電器へ通信されるときである基準時間に対して定義される。この時間窓に対する構成パラメータは窓の持続期間と基準時間に対する開始時間から成る。
【０１７３】
この電力損失検出を用いて異物検出を実行するとき、異物の存在が検出されることを確実にするために十分な精度で電力損失が決定されることが重要である。
【０１７４】
まず、磁場から大幅な電力を吸収する異物が検出されることが保証されなければならない。これを確実にするために、送信及び受信電力から計算される電力損失の推定におけるいかなるエラーも、異物における電力吸収に対する許容可能レベルよりも低くなければならない。同様に、誤検出を回避するために、電力損失計算の精度は異物が存在しないときに高過ぎる推定電力損失値をもたらさないように十分に正確でなければならない。
【０１７５】
低電力レベルよりも、高電力レベルにおいて十分に正確に送信及び受信電力推定値を決定することの方が実質的により難しい。例えば、送信及び受信電力の推定値の不確実性が±３％であると仮定すると、これは
５Ｗの送信及び受信電力において±１５０ｍＷ
５０Ｗの送信及び受信電力において±１．５Ｗ
のエラーにつながり得る。
【０１７６】
従って、かかる精度は低電力伝送動作にとっては許容可能であり得るが、高電力伝送動作にとっては許容可能でない。
【０１７７】
典型的に、送電器はたった３５０ｍＷ若しくはもっと低い異物の電力消費を検出することができなければならないことが要求される。これは受信電力と送信電力の非常に正確な推定を要する。これは特に高電力レベルにおいて困難であり、受電器が十分に正確な推定値を生成することは困難であることが多い。しかしながら、受電器が受信電力を過大評価する場合、これは異物による電力消費が検出されないことになり得る。逆に、受電器が受信電力を過小評価する場合、これは異物が存在しないにもかかわらず送電器が電力伝送を終了する誤検出につながり得る。
【０１７８】
図１のシステムにおいて、送電器１０１によって実行される異物検出が特定テスト条件を用いて実行されることによって精度が改善され得る。例えば、現在の測定値が所定閾値以上基準値と異なるという検出に応じて、送電器１０１はエンティティ検出開始前に続けて電力伝送を終了する。そしてこれは受電器１０５に（可能な場合）負荷を切断し所定の（安全な）レベルの電力信号を設定するよう指示し得る。一部の実施形態において、これは受電器１０５によって引き込まれる電力を無視できるレベルまで削減し、送電器１０１は引き込まれた電力を単に測定してこれを閾値と比較し得る。引き込まれた電力が閾値を超える場合、これは異物の存在に起因する可能性が高く、送電器１０１は例えばユーザアラートを生成することによってそれに応じて進行し得る。検出が低電力で（及び従ってより長期間）、負荷が切断された状態で実行され得るので、より正確な寄生電力損失／異物検出が実行され得る。
【０１７９】
一部の実施形態において、受電器１０５の存在に起因して引き込まれる電力は無視できない可能性がある。しかしながら、多くのかかる実施形態において、例えば事前知識若しくは異物が存在しないときに実行されるキャリブレーション（例えばユーザ入力によって確認される）に基づいて、テスト条件中に引き込まれた電力を十分な精度で推定することが可能であり得る。そして引き込まれた電力の分析は例えば測定された電力ドレインを削減することによって若しくは検出閾値を増加させることによって、受電器１０５によって引き込まれる電力について補正され得る。
【０１８０】
一部の実施形態において、上記機能の一部若しくは全部は代替的に若しくは付加的に受電器１０５に含まれ得る。この一施例が図５に図示され、対応する機能ブロックはそれぞれ図３及び１と同じ参照符号であらわされる。
【０１８１】
実施例において、受電器１０５は、受電コイル１０７に結合され電力伝送信号を受信する電力伝送制御器５０１を有する。電力伝送制御器５０１はさらに負荷５０３に結合され、電力伝送信号を受信し負荷５０３にとって適切な電源信号を生成することができる。電力伝送制御器５０１は例えば（フルブリッジ）整流器、平滑回路、及び当業者に周知の通り電圧若しくは電力制御回路を有し得る。多くの場合、受電器は選択周波数に対する受電コイル１０７を持つ共振回路を実現するために一つ以上のコンデンサを含む。
【０１８２】
電力伝送制御器５０１はさらに受電器１０５を制御し、特にＱｉ電力伝送の異なるフェーズをサポートすることを含めて、伝送機能動作をサポートすることができる。
【０１８３】
実施例において、受電器１０５は送電器１０１の第一の通信ユニット３０５に対応する第二の通信ユニット５０５をさらに有する。特に、第二の通信ユニット５０５は第一の通信ユニット３０５が通信する第二の通信ユニットであり得る（しかしながら、当然のことながら第一及び第二という語は交換可能であり、すなわち受電器１０５の通信ユニットが第一の通信ユニットとして示されてもよく、送電器の通信ユニットが第二の通信ユニットとして示されてもよい）。
【０１８４】
従って、実施例において、第二の通信ユニット５０５は短距離通信ユニットである。特に、第二の通信ユニット５０５は逆方向通信リンク上で送電器１０１へデータを通信し、順方向通信リンク上で送電器１０１からデータを受信し得る。通信リンクは短距離ＲＦ通信リンクであり、従って受電器１０５は第二の通信ユニット５０５に結合されるアンテナも有する。
【０１８５】
特定の実施例において、第二の通信ユニット５０５はＮＦＣ通信ユニットであり、従って通信リンクはＮＦＣ通信リンクである。アンテナ１１１は特にＮＦＣ平面コイルであり得る。
【０１８６】
従って第二の通信ユニット５０５は短距離通信を用いて、特にＮＦＣ通信を用いて送電器１０１とデータメッセージを交換し得る。第二の通信ユニット５０５はＮＦＣ通信リンクを介して送電器１０１へデータメッセージを送信し得るか、又はＮＦＣ通信リンクを介して送電器１０１からデータメッセージを受信し得る。特に、第二の通信ユニット５０５は逆方向ＮＦＣ通信リンクを介して送電器１０１へメッセージを送信し得る。そして送電器１０１は順方向ＮＦＣ通信リンクを介して送電器１０１へ応答メッセージを送信することによってこのメッセージに応答し得る。
【０１８７】
別の実施例として、送電器１０１はＮＦＣイニシエータを実現し、受電器１０５はＮＦＣターゲットを実現し得る。ＮＦＣイニシエータ（すなわち送電器１０１）は順方向ＮＦＣ通信リンク上で要求を送信し、ＮＦＣターゲット（すなわち受電器１０５）は逆方向ＮＦＣ通信リンク上で応答を送信し得る。この応答は、順方向ＮＦＣ通信リンクが本当に正確な受電器１０５へのリンクであるという確認であり得るか、若しくはそれを含み得る。
【０１８８】
受電器１０５は、送電器１０１について前記したものと同等である基準プロセッサ３０７、モニタ３０９、コンパレータ３１１及びイニシエータ３１３をさらに有する。
【０１８９】
従って、実施例において、受電器１０５は典型的には受電器１０５によって生成されないＲＦ通信信号の信号強度表示など、通信信号に対する基準値を測定し記憶し得る。電力伝送中の測定値はこの基準値と比較され、例えば測定信号レベルが所定量以上基準レベルと異なることが検出される場合、これはＮＦＣを用いて通信する別の送電器が近いことに起因する可能性がある。
【０１９０】
かかる検出に応答して、イニシエータ３１３は可能性のある第二の送電器が近接しているかもしれないことを受電器制御器５０１へ示し得る。それに従って受電器制御器５０１は一連の電力低下要求を送信することによって若しくは電力伝送を終了することによって電力伝送信号の電力レベルを低減し得る。イニシエータ３１３はさらに（例えば受電器制御器５０１を介して）検出器４０１によって操作されるエンティティ検出を開始し得る。
【０１９１】
多くの実施形態において、エンティティ検出はいくつのＮＦＣ通信ユニットが第二の通信ユニット５０５によるＮＦＣ通信にとって可能性のある候補であるかを識別する衝突解消若しくは検出であり得る。得られる数が１に等しい場合（に限り）、受電器１０５は電力伝送を継続若しくは再開し得る。
【０１９２】
当然のことながら一部の実施形態において、上記アプローチは送電器１０１において実行されてもよく、他の実施形態においてこれは受電器において実行されてもよく、さらに他の実施形態においてこれは受電器と送電器の両方において（場合により独立して）実行されてもよい。
【０１９３】
以下の記載は明確かつ簡潔にするために機能が送電器１０１（のみ）において実現される実施例に焦点を合わせる。しかしながら、当然のことながらコメントは他の実施形態に等しく準用する。
【０１９４】
前述の通り、比較のために使用される特性は異なる実施形態において異なり得る。
【０１９５】
多くの実施形態において、送電器１０１は送信信号を生成し得る。かかる実施形態において、特性は通信信号の負荷であり得る。例えば、金属性物体若しくは別の通信ユニットがアンテナ１０９の非常に近くに位置するとき、通信信号の負荷が増加し得る。
【０１９６】
例えば、ＮＦＣの場合、平面コイルアンテナが典型的に使用される。（例えばパッシブモードで動作する）ＮＦＣ通信ユニットは二つのコイルが実質的に疎結合変圧器に対応するシナリオにおいて生成される信号から電力を抽出し得る。この追加電力消費が検出され得る。同様に、アンテナ１０９の近接場内の金属性物体は渦電流が誘導される結果をもたらし、従って通信信号の負荷の増大をもたらす。このように変化した負荷が検出され得る。
【０１９７】
一部の実施形態において、通信アンテナのアンテナ信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つが検出され得る。アンテナ１０９の場内の別の物体の存在は電磁場に変化をもたらし、これは先と同様に電流、電圧及び／又は位相に変化をもたらす。一部の実施形態において、基準値に対するこうした変化が検出され、エンティティ検出を開始するために使用され得る。
【０１９８】
例えば、モニタ３０９と基準プロセッサ３０７が通信コイルにかかる電圧の振幅及び／又は通信コイルを通る電流を測定し得る。
【０１９９】
一部の実施形態において、送電器１０１は特にコイルであり得る通信アンテナ１０９のインピーダンス及び／又は（等価）インダクタンスの値を評価するように構成され得る。インピーダンスとインダクタンスは電磁環境に依存し、従ってその変化はこれら特性の測定から検出され得る。
【０２００】
特に、通信信号が受電器１０５によって生成されるシナリオにおいて、送電器１０１は続けて受信信号の信号強度の指標を測定し評価し得る。
【０２０１】
特に、アンテナ１０９の受信電圧若しくは電流が測定され、以前に測定され記憶された基準値と比較され得る。測定値が記憶された基準値を所定量以上超える場合、これは一つよりも多くのＮＦＣ信号がアンテナによって受信されていることを示し、従って別の受電器が送電器１０１の近くにある可能性があり得ることを示し得る。
【０２０２】
図６に図示の通り、一部の実施形態において、送電器１０１は第一の通信ユニット３０５とアンテナ１０９の間にフロントエンド６０１を有し得る。フロントエンド６０１は例えばフィルタリング、インピーダンスマッチング、及び増幅機能を含み得る。例えば、第一の通信ユニット３０５はＮＦＣ通信ユニットを実現する集積回路に対応するとみなされ、このユニットは個別部品を有するフロントエンドを介してアンテナ１０９とインターフェースし得る。
【０２０３】
かかる実施形態において、測定値と基準値はフロントエンド６０１とアンテナ１０９の間のインターフェースではなく第一の通信ユニット３０５とフロントエンド６０１の間のインターフェースにおいて決定され得る。従って、測定値は第一の通信ユニット３０５とフロントエンド６０１の間のインターフェースにおける特性を示し得る。特に、特性は第一の通信ユニット３０５の送信出力の負荷、又は第一の通信ユニット３０５の受信入力における信号強度を示す特性であり得る。特に、送信出力若しくは受信出力における信号の特性が使用され得る。
【０２０４】
特定の実施例として、第一の通信ユニット３０５の受信入力上の信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つが考慮され得る。例えば、測定電圧若しくは電流が基準電圧若しくは電流と所定量以上異なる（及びほとんどの実施形態において超える）場合、エンティティ検出が開始され得る。
【０２０５】
代替的に若しくは付加的に、第一の通信ユニット３０５の送信出力上の信号の電圧、電流及び位相の少なくとも一つが考慮され得る。別の実施例として、フロントエンドの入力のインピーダンスが使用され得る。前記の通り、アンテナ１０９のインピーダンスは電磁環境における変化の関数として変化し得る。アンテナインピーダンスの変化は典型的にはフロントエンド６０１の入力におけるインピーダンスの変化にも反映し、従ってこの値は変化を検出するために評価され得る。
【０２０６】
当然のことながら異なる実施形態において基準値は異なるときに生成され得る。
【０２０７】
しかしながら、多くの実施形態において、基準プロセッサ３０７は電力伝送フェーズの初期化中に基準値を測定し記憶するように好都合に構成され得る。特に、基準値は電力伝送フェーズの開始前のときの特性を反映するように生成され得る。
【０２０８】
一部の実施形態において、初期化は第一の通信ユニット３０５が通信する可能性がある他の通信ユニットがいくつ存在するかを推定するプロセスを含み得る。数が１に等しい場合、基準プロセッサ３０７は続けて現在の特性に基づいて基準値を生成し得る。これは基準値がただ一つの受電器のみが存在するシナリオを反映することを確実にし得る。
【０２０９】
特に、ＮＦＣの実施例の場合、電力伝送フェーズの初期化はＮＦＣ通信の初期化を含み得る。この初期化は先と同様に技術検出、衝突解消及びデバイス起動などのＮＦＣ通信動作を含み得る。基準値の決定はかかるシナリオにおいて衝突解消に続き得る。
【０２１０】
考えられるタイミングの特定の実施例が図７に示される。図示の通り、ＮＦＣ衝突解消動作は送電器が電力伝送フェーズにおいて受電器へ送電を開始する前に実行される。パッシブ通信モードにおいて、この動作は送電器がただ一つの受電器と通信し送電しているか否かを決定することを可能にする。従って、衝突解消後、送電器は一つよりも多くの受電器がその通信範囲内に存在するかどうかがわかる。これが当てはまる場合、送電器は電力伝送フェーズへ進まず、基準値を決定しない。しかしながら、ただ一つの通信候補のみが存在する場合、送電器は続けて基準値を決定して記憶し、そしてこれは電力伝送フェーズ中に基準として使用される。
【０２１１】
図７に図示の通り、このタスクは衝突解消動作終了直後に実行されることができ、有利には（多くのシナリオにおいて）電力伝送フェーズにおいて送電器が送電を開始する前に完了され得る。
【０２１２】
電力伝送フェーズ中、電力伝送信号は高電力レベルを持つ可能性があり、これは測定値に影響を及ぼす可能性がある。従って、多くの実施形態において、測定値の決定中の条件が、基準値が決定されたときの条件にマッチすることが有利である。従って、測定条件と環境が基準値及び測定値決定にとって可能な限り類似することが望ましい。
【０２１３】
これは例えば電力伝送フェーズ前、ただし電力伝送信号が受電器へ供給される時間間隔中に、基準値を決定することによって実現され得る。特に、基準値を生成するために使用される測定を実行するときに、送電器は電力伝送フェーズ中の予想電力レベルに対応する電力レベルで電力伝送信号をオンにし得る。
【０２１４】
かかるアプローチは電力伝送信号が電力伝送フェーズ中に比較的一定レベルを持ち、電力伝送信号における変動が受電器からの電力制御に起因するシナリオにとって特に適切であり得る。
【０２１５】
しかしながら、他の実施形態において、測定値の決定は特に電力伝送フェーズの電力が比較的低い時間間隔中に実行され得る。
【０２１６】
実際、一部の実施形態において、電力伝送信号は周期変動電力を持ち、モニタ３０９は測定値の決定を電力伝送信号の電力が閾値を下回る時間間隔に同期させるように構成され得る。
【０２１７】
一実施例として、一部の実施形態において、送電器は変動ＤＣ電力伝送信号から電力伝送信号を生成するように構成され得る。
【０２１８】
かかるドライバの一実施例が図８に図示される。図９はドライバ３０１の信号に対する信号波形の実施例を図示する。
【０２１９】
ドライバ３０１は電源信号を生成する電源８０１を有する。電源８０１は実施例において特にＡＣ信号を受信して変動レベルでＤＣ信号を生成するＡＣ‐ＤＣ変換器である。
【０２２０】
特定の実施例において、電源８０１は５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚの周波数を持つ電源由来（ｍａｉｎｓ  ｄｅｒｉｖｅｄ）正弦波信号を受信する（図９のＵｍａｉｎｓ）。電源８０１は正弦波信号の全波整流を実行する。従って図９のＵｄｃ＿ａｂｓ信号に対応する電源信号が生成される。
【０２２１】
特定の実施例において、電源８０１はいかなる平滑コンデンサも含まず、従って電源信号は全波整流正弦波信号に対応する。しかしながら、他の実施形態において、電源８０１は整流信号を平滑化するコンデンサを有し、それによってレベル変動の少ない電源信号を生成し得る。しかしながら、ほとんどの実施形態においてコンデンサは比較的小さく、少なくとも一部の負荷について大幅に変動するレベルを持つ電源信号をもたらし得る。例えば、多くのシナリオにおいて、リップルは全負荷の少なくとも２５％若しくは５０％であり得る。
【０２２２】
従って、可変電圧／振幅を持つＤＣ電源信号が生成される。変動電圧／振幅はＡＣレベルの変動に起因するので、ＤＣ電源信号は電源の周波数の二倍の周期、すなわち５０Ｈｚ入力信号に対して１０ｍ秒の周期を持つ周期信号である。
【０２２３】
電源８０１は電力伝送信号発生器８０３に結合され、これは電源信号を受信し、これから電力伝送信号発生器８０３に結合されるインダクタ１０３に対する駆動信号を生成する。
【０２２４】
電力伝送信号発生器８０３は特に電力伝送信号の周波数よりも高くなるように駆動信号の周波数を生成するように構成される周波数変換器８０５を有する。周波数変換器は電力伝送信号に対して駆動信号の周波数を増加させ得る。インダクタ１０３は電源信号の周波数よりも実質的に高い周波数を持つ駆動信号によって駆動される。電源信号の周期は典型的には２．５ｍ秒以上若しくは５ｍ秒ですらある（それぞれ４００Ｈｚ若しくは２００Ｈｚの周波数に対応する）。しかしながら、駆動信号は典型的には少なくとも２０ｋＨｚから２００ｋＨｚの周波数を持つ。電力伝送間隔中、駆動信号は特に
ｄ（ｔ）＝ｐ（ｔ）・ｘ（ｔ）
で与えられ得る。ｐ（ｔ）は電源信号でありｘ（ｔ）はｐ（ｔ）よりも高い周波数、典型的にはかなり高い周波数（例えば典型的には１００倍高いか若しくはそれ以上）を持つ信号である。損失を減らすために、ｘ（ｔ）は典型的にはＡＣ信号であり、すなわちゼロの平均値を持つ。
【０２２５】
ｘ（ｔ）は例えば正弦波であり得る。しかしながら、図８の実施例においてｘ（ｔ）は方形波信号に対応する。周波数変換はこの実施例において乗算ではなくスイッチ動作によって実行される。特に、周波数変換器８０５はスイッチ回路を有し、これに電源信号が供給電圧として供給され、これはスイッチ素子を介してインダクタ１０３に結合し、電源信号と周波数変換信号ｘ（ｔ）の乗算に対応する結果をもたらす。
【０２２６】
図８のシステムにおいて、周波数変換器８０５は供給電圧として使用される電源信号の変動ＤＣ電圧から交流信号を生成するインバータの形で駆動回路を含む。図１０はハーフブリッジインバータの一実施例を示す。スイッチＳ１とＳ２は決して同時に閉じられないように制御される。交互にＳ１が閉じられる間にＳ２が開かれ、Ｓ２が閉じられる間にＳ１が開かれる。スイッチは所望の周波数で開閉され、それによって出力において交流信号を生成する。図１１はフルブリッジインバータを示す。スイッチＳ１とＳ２は決して同時に閉じられないように制御される。同様に、スイッチＳ３とＳ４は決して同時に閉じられないように制御される。交互に、スイッチＳ１とＳ４が閉じられる間にＳ２とＳ３が開かれ、そしてＳ２とＳ３が閉じられる間にＳ１とＳ４が開かれ、それによって出力において方形波信号を生成する。スイッチは所望の周波数で開閉される。
【０２２７】
得られる信号Ｕａｃ＿ＨＦが図９に図示される。典型的に共振信号を含む、この信号の送電コイル１０３への印加は図９の信号Ｕａｃ＿ＴＸをもたらす。
【０２２８】
かかる実施例において、測定値を生成するために使用される測定は周期的振幅変動に同期され得る。特に、測定は周期的電力／振幅変動の最小値に同期され得る。従って、測定は電力伝送信号の振幅が所定レベルを下回る時間間隔中になされ得る。特に、測定はドライバに供給される入力供給電圧Ｕｍａｉｎｓのゼロ交差に同期され得る。
【０２２９】
さらに測定は通信が送電器と受電器の間で起こるタイムスロットに同期され得る。
【０２３０】
これは、通信リンクに対する電力信号の干渉を低減するために電力信号の振幅が低い時間間隔中に通信タイムスロットが起こっている場合に特に適用可能である。
【０２３１】
かかるアプローチは生成された測定値に対する電力伝送信号の影響を軽減し、電力伝送信号が存在しない（若しくは低振幅電力伝送信号が存在する）電力伝送フェーズの前に実行される基準値に対する測定により密接に対応する測定をもたらし得る。従って、検出プロセスの精度の増加が実現される。
【０２３２】
通信のための個別通信信号の使用で直面する特定の問題は、これらが電力伝送信号によってしばしば影響され得ることである。特に、通信信号が電力信号の周波数と非常に異なるキャリア周波数を使用しない限り、電力伝送信号の近い存在と高い信号強度は通信信号に顕著な干渉を生じる可能性があり、エラーレートの増大をもたらし、若しくは実に信頼できる通信が実現不可能になり得る。一部の実施形態において、かかる問題は電力伝送信号と通信信号を、二つの信号を時間領域において分離するために時分割多重化を用いて操作することによって対処され得る。特に、通信はタイムフレームの専用タイムスロット中に実行され、電力伝送信号はこれら専用タイムスロット中に例えばオフにされる。
【０２３３】
特に、一部の実施形態において、電力信号は繰り返し電力伝送信号タイムフレームの電力時間間隔において供給され、電力伝送信号タイムフレームは低電力時間間隔をさらに有する。かかる実施形態において、（ＮＦＣ）通信が単に電力伝送から独立して実現され得るのでなく、動作は統合され互いに協調され得る。統合は電力伝送とＮＦＣ通信が同期された時分割多重化構成で動作するようになされ得る。
【０２３４】
特に、電力伝送は連続電力伝送でなく、不連続電力伝送信号が使用されるように変更され得る。実際、電力伝送とＮＦＣ通信の両方が繰り返しタイムフレームに従って動作するように構成され得る。繰り返しタイムフレームは電力伝送が実行される少なくとも一つの時間間隔を有する。従ってこの時間間隔は電力時間間隔（若しくは電力伝送時間間隔）とよばれる。各タイムフレームは電力伝送信号の電力が削減される、典型的には実質的にゼロに削減される少なくとも一つの時間間隔をさらに有する。この時間間隔は従って低電力時間間隔とよばれる。
【０２３５】
図１２はかかるシステムのタイミング図の一実施例を図示する。
【０２３６】
実施例において、各繰り返しタイムフレームは一つの電力時間間隔と一つの低電力時間間隔を有する。実施例において、電力伝送信号の電力は低電力時間間隔においてゼロに削減される。図１２において電力時間間隔は"窓Ｐ"とよばれ、低電力時間間隔は"窓Ｚ"とよばれる。
【０２３７】
当然のことながら一部の実施形態若しくはシナリオにおいて、電力伝送信号の電力は低電力時間間隔においてゼロに削減されないかもしれないが、例えばＮＦＣ通信に生じる干渉が許容可能であるとわかっている電力レベルに電力レベルを制限することなどによって、電力時間間隔中の電力伝送信号の最大可能電力よりも低いレベルである低レベルに制限され得る。
【０２３８】
かかるシステムにおいて、ＮＦＣ通信は単にＮＦＣ通信規格に適合するように実行されるのみならず、電力伝送動作と統合されるようにも実行され、特にＮＦＣ通信は電力伝送信号のタイムフレームと同期して実行され、すなわち電力伝送信号の電力変動と同期される。
【０２３９】
特に、第一の通信ユニット３０５は短距離（ＮＦＣ）通信が低電力時間間隔に制限されるように短距離（ＮＦＣ）通信を電力伝送信号タイムフレームに同期させるように構成され得る。
【０２４０】
同様に、受電器１０５の通信ユニットは短距離（ＮＦＣ）通信が低電力時間間隔に制限されるように短距離（ＮＦＣ）通信を電力伝送信号タイムフレームに同期させるように構成され得る。
【０２４１】
従って、第一及び第二の通信ユニット３０５，５０５は、ＮＦＣ通信リンクを介した通信が低電力時間間隔に限られるように動作し得る。特に、データメッセージの送信は低電力時間間隔中にしか実行されず、これらの外側ではデータ送信が起こらない（ただし一部の実施形態では第一及び第二の通信ユニット３０５，５０５の一方のＮＦＣ送信器は例えばパッシブＮＦＣ通信ユニットに給電するために例えば連続的に非変調キャリアを送信し得る）。
【０２４２】
例えば、ＮＦＣ通信は、ターゲットがそれ自体に給電するための機能を持たないパッシブＮＦＣ通信エンティティである、パッシブモードで実行され得る。パッシブモードでは、イニシエータがＲＦ場を生成し、ターゲットがこの場によって給電される。ターゲットは存在するＲＦ場を変調することによって応答する。前述の通り、イニシエータは送電器側若しくは受電器側に設けられ得る。しかしながら、ターゲットが受電器側に置かれる場合、ターゲットはイニシエータから直接給電され得る。この解決法は受電器におけるキャリア信号の生成（すなわち局部発振器）及び内部電源（例えばバッテリ）の実装を防止し得る。
【０２４３】
一部の実施形態において、第一の通信ユニット３０５と第二の通信ユニット５０５はデータメッセージの送信を低電力時間間隔に同期させるように構成される。同様に、一部の実施形態において、第一の通信ユニット３０５と第二の通信ユニット５０５はデータメッセージの受信を低電力時間間隔に同期させるように構成される。これは正確な時間間隔において送信されるデータメッセージのみが受信され得ることを確実にし得る。これは電力を削減し、及び／又は意図した受電器１０５以外のソースからデータメッセージが受信されるリスクをさらに低下させるために使用され得る。
【０２４４】
ほとんどの実施形態において、各タイムフレーム内の電力時間間隔の持続期間（若しくは一つよりも多くある場合は電力時間間隔の総持続期間）は各タイムフレーム内の低電力時間間隔（若しくは一つよりも多くある場合は低電力時間間隔の総持続期間）よりも長い。多くの実施形態において、これは少なくとも２、３、５若しくはさらに１０倍長い。各タイムフレームがただ一つの電力時間間隔と一つの低電力時間間隔のみを有する実施形態において、（低電力時間間隔に対する）デューティサイクルは典型的にはわずか２０％、１０％若しくは５％ですらある。
【０２４５】
これは典型的には送電器に許容できない影響を及ぼすことなく十分な容量の通信チャネルを確立するために十分な時間を与えることによって好都合であり得る。
【０２４６】
電力伝送信号を制御（例えばゲート）するために使用されるのと同じ時間基準が第一の通信ユニット３０５に供給され得るので、タイムフレームタイミングは典型的には送電器１０１において容易に利用可能になる。受電器１０５において、タイミングは（例えばシュミットトリガ回路を用いて）電力レベル変動に基づく電力時間間隔と低電力時間間隔の間の遷移の検出によって電力伝送信号自体から導出され得る。例えば、第一の位相同期ループは電力時間間隔から低電力時間間隔への遷移と同期される時間基準信号を生成するために立下りエッジ遷移（すなわち電力時間間隔から低電力時間間隔へ）に基づき得る。第二の位相同期ループは低電力時間間隔から電力時間間隔への遷移と同期される時間基準信号を生成するために立上りエッジ遷移（すなわち低電力時間間隔から電力時間間隔へ）に基づき得る。そして生成された二つの信号は例えば５０％のデューティサイクルを持ち、（例えばＯＲ若しくはＡＮＤ関数を用いて）生成された二つの信号を結合することによって両遷移と同期される時間基準信号が生成され得る。
【０２４７】
図１２は同期されたＮＦＣ通信の一実施例をさらに図示する。実施例において、イニシエータ（異なる実施形態及びシナリオにおいて送電器若しくは受電器のいずれかであり得る）は第一の低電力時間間隔においてデータメッセージを送信する。ターゲット（異なる実施形態及びシナリオにおいて受電器若しくは送電器のいずれかであり得る）は第一の低電力時間間隔においてデータメッセージを受信する。その後の低電力時間間隔においてターゲットはイニシエータへ応答メッセージを送信することによって応答する。
【０２４８】
従って、実施例において、通信ユニット３０５、５０５はデータメッセージに応答するように構成され、ここで応答はデータメッセージが受信される低電力時間間隔の後の低電力時間間隔において送信される。
【０２４９】
従って実施例において、各低電力時間間隔は一方向の通信を提供する。データメッセージが一方向に送信された後、受信部が次の低電力時間間隔において応答メッセージを送信する。
【０２５０】
電力伝送と多重化されるデータ交換動作の動作時間のために、データメッセージを送信するために利用可能な時間は限られる。これは送信され得るデータの量を、特に一つの低電力時間間隔内で送信され得るデータの量を削減し得る。各時間間隔において一方向のみの送信はしばしばより低いオーバーヘッドでより効率的な通信を提供し、それによってより高い総データレートを可能にし得る。
【０２５１】
しかしながら、一部の実施形態ではデータメッセージにより速い応答を持つことが望ましいことがある。
【０２５２】
一部の実施形態において、通信ユニット３０５、５０５はデータメッセージが受信されるのと同じ低電力時間間隔においてデータメッセージに応答するように構成され得る。
【０２５３】
かかる時分割法を用いて、通信信号に対する電力伝送信号の影響が軽減され、典型的には無視できるほどになり得る。しかしながら、一部の実施形態において、低下した電力に起因する低下した電力信号効率は不都合であるとみなされ得る。しかしながら、電力信号が変動振幅を持つ実施形態において、通信時間間隔は電力伝送信号の振幅が閾値を下回る瞬間に同期され、特に振幅（の絶対値）の最小値に同期され得る。
【０２５４】
図９から１１を参照して記載した送電器例のためのアプローチの一実施例が図１３に示される。実施例において、電力伝送信号の振幅は供給電源電圧Ｕｍａｉｎｓの絶対最小値／ゼロ交差に同期される繰り返し時間間隔においてゼロに削減される。これらの時間間隔中（信号Ｏｎ＿Ｏｆｆ＿ＺｅｒｏＸで示される）に通信信号（信号Ｃａｒｒｉｅｒで示される）が生成される（特に信号ＣａｒｒｉｅｒはＮＦＣ信号をあらわし得る）。
【０２５５】
タイムフレームの正確なタイミングは個々の実施形態に依存し得る。しかしながら、典型的には通信間隔は比較的短く、例えば５ｍ秒未満であることが多く、典型的には約２ｍ秒である。
【０２５６】
このように短い持続期間は他の通信候補の完全検出を実行することを実現困難にする。例えば、完全ＮＦＣ衝突検出／解消を実行するために必要な時間は実質的に典型的な通信時間間隔の持続期間を超える。
【０２５７】
前記の通り、一つよりも多くの通信候補の存在は望ましくない動作をもたらす可能性があり、従って他の通信候補の完全検出を実行する時間の不足は一部のシナリオにおいて問題となり得る。
【０２５８】
しかしながら、本実施例は測定値を基準値に比較する前記アプローチを適用する。例えば、電力伝送初期化の一部として実行される完全ＮＦＣ衝突解消の後、システムは通信信号の特性に対する基準値を記憶し得る。後続電力伝送フェーズの各通信時間間隔中にシステムは対応する測定値を生成してそれを記憶された基準値に比較し得る。この測定値は完全衝突検出アルゴリズムを要しないが、典型的には迅速かつ確実に、典型的には十分に通信時間間隔の持続期間内に決定されることができる。従って、高速だが恐らく精度の低い他の通信ユニットの検出が各通信時間間隔において実行され得る。別の通信ユニットが存在する可能性があり得ることを比較が示す場合、システムは続けて電力伝送フェーズを終了し完全ＮＦＣ衝突検出／解消を開始し得る。
【０２５９】
従って、上記アプローチは専用の（短い）通信時間間隔を持つタイムフレームの使用をサポートし容易にし、それによって依然としてロバストな動作を提供しながらより信頼できる通信を可能にする。
【０２６０】
当然のことながら明確にするための上記記載は異なる機能回路、ユニット及びプロセッサに関して本発明の実施形態を記載している。しかし当然のことながら異なる機能回路、ユニット若しくはプロセッサ間での機能のいかなる適切な分散も、本発明を損なうことなく使用され得る。例えば、別々のプロセッサ若しくはコントローラによって実行されるように例示される機能が、同じプロセッサ若しくはコントローラによって実行されてもよい。従って、特定の機能ユニット若しくは回路への言及は厳密な論理的若しくは物理的構造若しくは機構を示すのではなく記載の機能を提供するための適切な手段への言及とみなされるに過ぎない。
【０２６１】
本発明はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア若しくはこれらの任意の組み合わせを含む任意の適切な形式で実現され得る。本発明は随意に一つ以上のデータプロセッサ及び／又はデジタル信号プロセッサ上で実行するコンピュータソフトウェアとして少なくとも部分的に実現され得る。本発明の実施形態の構成要素及び部品は任意の適切な方法で物理的に、機能的に及び論理的に実現され得る。実際、機能は単一ユニットにおいて、複数のユニットにおいて、若しくは他の機能ユニットの一部として実現され得る。従って、本発明は単一ユニットにおいて実現され得るか、又は異なるユニット、回路及びプロセッサ間に物理的に及び機能的に分散されてもよい。
【０２６２】
本発明は一部の実施形態に関して記載されているが、本明細書に記載の特定の形式に限定されないことが意図される。むしろ、本発明の範囲は添付の請求項にのみ限定される。付加的に、ある特徴は特定実施形態に関して記載されるように見えるかもしれないが、当業者は記載の実施形態の様々な特徴が本発明に従って組み合され得ることを認識するだろう。請求項において、有するという語は他の要素若しくはステップの存在を除外しない。
【０２６３】
さらに、個別に列挙されるが、複数の手段、要素、回路若しくは方法ステップは例えば単一の回路、ユニット若しくはプロセッサによって実現され得る。付加的に、個々の特徴が異なる請求項に含まれ得るが、これらは場合により好都合に組み合わされてもよく、異なる請求項への包含は特徴の組み合わせが実現可能及び／又は好都合でないことを示唆しない。請求項の一つのカテゴリへの特徴の包含もこのカテゴリへの限定を示唆せず、むしろ特徴が必要に応じて他の請求項カテゴリに等しく適用可能であることを示す。さらに、請求項における特徴の順序は特徴が実施されなければならないいかなる特定の順序も示唆せず、特に方法の請求項における個々のステップの順序はステップがこの順序で実行されなければならないことを示唆しない。むしろ、ステップはいかなる適切な順序で実行されてもよい。加えて、単数形の参照は複数を除外しない。従って"a"、"ａｎ"、"ｆｉｒｓｔ"、"ｓｅｃｏｎｄ"などの参照は複数を除外しない。請求項における参照符号は単に明確にする実施例として与えられるに過ぎず、決して請求項の範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【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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