(57)【要約】  ワイヤレス電力伝送システムのパワートランスミッター１０１は、ワイヤレス電力をパワーレシーバー１０５に提供する。パワートランスミッター１０１は、可変共振回路２０１を含み、可変共振回路２０１は、駆動信号に応答して誘導電力伝送信号を発生させる。共振回路は、誘導性及び容量性インピーダンス１０３、２０３を含み、その少なくとも１つは可変である。共振周波数は、インピーダンスの少なくとも１つが制御信号に応答して可変であるということによって変化させられ得る。ドライバー２０５は、可変駆動周波数を有する駆動信号を発生させる。周波数変調器３０５は、パワーレシーバー１０５に送信されるデータ値に応じて可変駆動周波数を変化させることによって、周波数変調を駆動信号に適用する。アダプター３０９は、可変共振周波数が、駆動信号の周波数変調の結果として生じる駆動周波数の変動に追従するように、データ値に応じて制御信号を発生させる。
2019506129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電力伝送信号を介してパワーレシーバーに電力をワイヤレスに提供するためのパワートランスミッターであって、前記パワートランスミッターは、
駆動信号に応答して前記誘導電力伝送信号を発生させるための容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを含む可変共振回路であって、前記誘導性インピーダンスは、前記誘導電力伝送信号を発生させるためのトランスミッターコイルを含み、前記可変共振回路は、制御信号によって制御可能なインピーダンスを有する可変インピーダンスである、前記誘導性インピーダンス及び前記容量性インピーダンスのうちの少なくとも１つによる可変共振周波数を有している、前記可変共振回路と、
前記可変共振回路のための前記駆動信号を発生させるためのドライバーであって、前記駆動信号は、可変駆動周波数を有している、前記ドライバーと、
前記パワーレシーバーに送信されるデータ値に応じて前記可変駆動周波数を変化させることによって、周波数変調を前記駆動信号に適用するための周波数変調器と、
前記可変共振周波数が、前記駆動信号の前記周波数変調の結果として生じる前記可変駆動周波数の変動に追従するように、前記データ値に応じて前記制御信号を発生させるためのアダプターとを含む、パワートランスミッター。
【請求項２】
前記周波数変調器は、前記データ値に応じて周波数のセットから前記可変駆動周波数を選択し、前記アダプターは、前記周波数のセットに対応する可変共振周波数に対応するインピーダンスのセットの間で可変インピーダンスを適合させるように前記制御信号を発生させる、請求項１に記載のパワートランスミッター。
【請求項３】
前記アダプターは、周波数のセットの間の前記可変駆動周波数の遷移に同期した遷移を持つ前記制御信号を発生させる、請求項１に記載のパワートランスミッター。
【請求項４】
前記アダプターは、前記周波数変調に関するデータシンボル時間に同期した遷移を持つ前記制御信号を発生させる、請求項１に記載のパワートランスミッター。
【請求項５】
前記可変共振回路は、前記制御信号に応答して、前記可変インピーダンスのリアクティブコンポーネントへの電流フローを制限するためのスイッチを含む、請求項１に記載のパワートランスミッター。
【請求項６】
前記可変インピーダンスは、前記容量性インピーダンスを含み、前記可変共振回路は、前記制御信号に応答して前記容量性インピーダンスのキャパシターを短絡すること及び切断することのうちの少なくとも１つを行うスイッチを含む、請求項５に記載のパワートランスミッター。
【請求項７】
前記可変インピーダンスは、前記誘導性インピーダンスを含み、前記可変共振回路は、前記制御信号に応答して前記誘導性インピーダンスのインダクターを短絡すること及び切断することのうちの少なくとも１つを行うスイッチを含む、請求項５に記載のパワートランスミッター。
【請求項８】
前記制御信号は、バイナリー制御信号であり、前記スイッチは、前記バイナリー制御信号の第１の値に関して開状態になるように、及び、前記バイナリー制御信号の第２の値に関して閉状態になる、請求項５に記載のパワートランスミッター。
【請求項９】
前記アダプターは、前記周波数変調が前記可変駆動周波数を変化させるときにだけ、前記制御信号を変化させる、請求項５に記載のパワートランスミッター。
【請求項１０】
前記共振回路は、前記駆動信号の少なくともいくつかのサイクルの部分的時間間隔にわたって、前記容量性インピーダンス及び前記誘導性インピーダンスのうちの少なくとも１つに関する状態変化を遅らせることによって、前記可変共振周波数を制御するための共振修正回路を含み、前記共振修正回路は、前記制御信号に応答して前記部分的時間間隔の持続期間を適合させる、請求項１に記載のパワートランスミッター。
【請求項１１】
前記共振修正回路は、前記可変共振回路の信号に応答して前記部分的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの一方を決定し、前記制御信号に応答して前記開始時間及び前記終了時間のうちの他方を決定する、請求項１０に記載のパワートランスミッター。
【請求項１２】
前記周波数変調器は、前記可変駆動周波数における周波数遷移を引き起こし、前記アダプターは、前記可変駆動周波数に関する前記周波数遷移に同期される前記可変共振周波数における遷移を引き起こす前記制御信号を発生させる、請求項１に記載のパワートランスミッター。
【請求項１３】
前記周波数変調器は、データシンボルの間に周波数遷移を引き起こし、前記アダプターは、前記データシンボルの間に前記可変共振周波数における遷移を引き起こす前記制御信号を発生させる、請求項１に記載のパワートランスミッター。
【請求項１４】
誘導電力伝送信号を介してパワーレシーバーに電力をワイヤレスに提供するためのパワートランスミッターを含むワイヤレス電力伝送システムであって、前記パワートランスミッターは、
駆動信号に応答して前記誘導電力伝送信号を発生させるための容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを含む可変共振回路であって、前記誘導性インピーダンスは、前記誘導電力伝送信号を発生させるためのトランスミッターコイルを含み、前記可変共振回路は、制御信号によって制御可能なインピーダンスを有する可変インピーダンスである、前記誘導性インピーダンス及び前記容量性インピーダンスのうちの少なくとも１つによる可変共振周波数を有している、前記可変共振回路と、
前記可変共振回路のための前記駆動信号を発生させるためのドライバーであって、前記駆動信号は、可変駆動周波数を有している、前記ドライバーと、
前記パワーレシーバーに送信されるデータ値に応じて前記可変駆動周波数を変化させることによって、周波数変調を前記駆動信号に適用するための周波数変調器と、
前記可変共振周波数が、前記駆動信号の前記周波数変調の結果として生じる前記可変駆動周波数の変動に追従するように、前記データ値に応じて前記制御信号を発生させるためのアダプターとを含む、ワイヤレス電力伝送システム。
【請求項１５】
誘導電力伝送信号を介してパワーレシーバーに電力をワイヤレスに提供するパワートランスミッターの動作の方法であって、前記パワートランスミッターは、駆動信号に応答して前記誘導電力伝送信号を発生させる、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを含む可変共振回路を含み、前記誘導性インピーダンスは、前記誘導電力伝送信号を発生させるためのトランスミッターコイルを含み、前記可変共振回路は、制御信号によって制御可能なインピーダンスを有する可変インピーダンスである、前記誘導性インピーダンス及び前記容量性インピーダンスのうちの少なくとも１つによる可変共振周波数を有しており、前記方法は、前記パワートランスミッターが、
前記可変共振回路のための前記駆動信号を発生させるステップであって、前記駆動信号は、可変駆動周波数を有している、ステップと、
前記パワーレシーバーに送信されるデータ値に応じて前記可変駆動周波数を変化させることによって、周波数変調を前記駆動信号に適用するステップと、
前記可変共振周波数が、前記駆動信号の前記周波数変調の結果として生じる前記可変駆動周波数の変動に追従するように、前記データ値に応じて前記制御信号を発生させるステップとを実施する、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、限定されないが特に、ワイヤレス電力伝送システムに関するＱｉ規格に準拠するエレメントを使用して誘導電力伝送を提供するパワートランスミッターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの今日のシステムは、外部電源から給電されるために専用の電気接点を必要とする。しかし、これは、非実用的な傾向があり、ユーザーがコネクターを物理的に挿入するか、又は、その他の方法で物理的な電気接点を確立することを必要とする。典型的に、電力要件も著しく異なり、現在のほとんどのデバイスには、自分自身の専用の電源が設けられており、典型的なユーザーが多数の異なる電源を有することを結果として生じさせ、それぞれの電源は、特定のデバイスに専用のものである。内部バッテリーの使用は、使用の間の電源へのワイヤード接続に対する必要性を回避するが、これは、バッテリーが再充電（又は、交換）を必要とすることとなるので、部分的な解決策を提供するに過ぎない。また、バッテリーの使用は、デバイスの重量、並びに、潜在的にコスト及びサイズを著しく増大させる。
【０００３】
著しく改善されたユーザー経験を提供するために、電力がパワートランスミッターデバイスの中のトランスミッターインダクターから個々のデバイスの中のレシーバーコイルへ誘導的に伝送される、ワイヤレス電源を使用することが提案されている。
【０００４】
磁気誘導を介した送電は、良く知られた概念であり、それは、一次トランスミッターインダクターと二次レシーバーコイルとの間の密結合を有する変圧器において主に適用される。２つのデバイスの間で一次トランスミッターインダクター及び二次レシーバーコイルを分離させることによって、これらの間のワイヤレス電力伝送が、疎結合されている変圧器の原理に基づいて可能になる。
【０００５】
そのような構成は、いかなるワイヤー接続又は物理的な電気接続も行う必要なしに、デバイスへのワイヤレス電力伝送を可能にする。実際に、それは、デバイスが、再充電されるか又は外部から給電されるために、トランスミッターインダクターに隣接して又はトランスミッターインダクターの上に設置されることを簡単に可能にする。たとえば、パワートランスミッターデバイスは、水平表面を備えており、デバイスが、給電されるために水平表面の上に簡単に設置され得る。
【０００６】
そのうえ、そのようなワイヤレス電力伝送構成は、有利には、パワートランスミッターデバイスがさまざまなパワーレシーバーデバイスとともに使用され得るように設計されている。とりわけ、Ｑｉ規格として知られるワイヤレス電力伝送アプローチが規定されており、それは、現在、さらに発展されている。このアプローチは、Ｑｉ規格を満たすパワートランスミッターデバイスが、これらが同じ製造業者のものであるか又は互いに専用のものである必要なしに、同様にＱｉ規格を満たすパワーレシーバーデバイスとともに使用されることを可能にする。Ｑｉ標準は、（たとえば、特定の電力消費に依存して）動作が特定のパワーレシーバーデバイスに適合されることを可能にするための何らかの機能性をさらに含む。
【０００７】
Ｑｉ規格は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍによって開発されており、さらなる情報は、たとえば、ウェブサイト：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ．ｃｏｍ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌにおいて見ることができ、そこでは、とりわけ、規定された規格文書を見ることができる。
【０００８】
たとえばＱｉなどのような多くのワイヤレス電力送信システムは、パワーレシーバーからパワートランスミッターへの通信をサポートし、それによって、パワーレシーバーがパワートランスミッターに情報を提供することを可能にし、それは、特定のパワーレシーバー又はパワーレシーバーによって経験される特定の条件に、パワートランスミッターが適合することを可能にする。
【０００９】
多くのシステムにおいて、そのような通信は、電力伝送信号の負荷変調によって行われる。具体的には、通信は、パワーレシーバーが負荷変調を実施することによって実現され、パワーレシーバーによって二次レシーバーコイルに印加される負荷は、電力信号の変調を提供するように変化させられる。結果として生じる電気的な性質の変化（たとえば、トランスミッターインダクターの電流の変動）は、パワートランスミッターによって検出されてデコードされ得る（復調させられる）。
【００１０】
Ｑｉにおける負荷変調の適用のさらなる情報は、たとえば、パート１＆２のセクション５．２（バージョン１．２）に見ることができる。
【００１１】
パワーレシーバーからパワートランスミッターへの負荷変調通信に加えて、パワートランスミッターからパワーレシーバーへの通信をサポートすることが提案されている。そのような通信は、電力信号を変調させることによって実施されるということが提案されている。変調は、パワーレシーバーによって検出され得る振幅変調であることが提案されている。しかし、ＡＭ変調は、雑音に対して感度が高く、とりわけ、たとえば、パワーレシーバーによる電力信号の負荷の変化の結果として生じる雑音に対して感度が高い。
【００１２】
また、パワートランスミッターからパワーレシーバーへの通信のために、周波数変調、及び、具体的には、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）を使用することが提案されている。周波数変調は、振幅雑音に対してより感度が低く、また、電力伝送動作との干渉がより少ない。しかし、電力伝送システムにおける周波数変調の適用は、実質的に異なっており、典型的には、特に従来のラジオ通信などのような従来の通信に関して周波数変調を使用するときよりも実施することが困難である。
【００１３】
たとえば、電力伝送は、パワートランスミッター及びパワーレシーバーの両方において共振回路を使用して実現されることが多い。したがって、単に駆動信号をトランスミッターコイルに給送するというよりもむしろ、パワートランスミッターの出力が、トランスミッターコイルを含む共振回路を含む。これは、より高い効率及び改善された電力伝送を提供する。さらに、パワートランスミッター及びパワーレシーバーの共振回路は、（疎）結合されており、したがって、ラジオトランスミッターとレシーバーとの間に存在するものとは完全に異なる関係を有している。
【００１４】
したがって、電力伝送システムにおける周波数変調の使用は、複数のさらなる課題及び困難を結果として生じさせる。実際に、周波数変調動作及び電力伝送動作は、互いに干渉する。したがって、周波数変調は、電力伝送動作に影響を与え、電力伝送動作は、周波数変調通信に影響を与える。
【００１５】
たとえば、電力伝送特性、及び、実際に通信特性は、駆動信号の周波数に依存しており、したがって、周波数変調によって導入される周波数変動は、電力伝送動作の変動を結果として生じさせる。
【００１６】
したがって、改善されたアプローチが有利である。とりわけ、動作の改善、電力伝送の改善、柔軟性の向上、実施の促進、動作の促進、通信の改善、通信エラーの低減、周波数変調に関するサポートの向上、及び／又は、性能向上を可能にするアプローチが有利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明は、好ましくは、上述の不利益のうちの１つ又は複数を単独で又は任意の組み合わせで軽減、緩和、又は排除しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の態様によれば、誘導電力伝送信号を介してパワーレシーバーに電力をワイヤレスに提供するためのパワートランスミッターが提供され、当該パワートランスミッターは、駆動信号に応答して誘導電力伝送信号を発生させるための容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを含む可変共振回路であって、誘導性インピーダンスは、誘導電力伝送信号を発生させるためのトランスミッターコイルを含み、可変共振回路は、制御信号によって制御可能なインピーダンスを有する可変インピーダンスである、誘導性インピーダンス及び容量性インピーダンスのうちの少なくとも１つによる可変共振周波数を有している、可変共振回路と；可変共振回路のための駆動信号を発生させるためのドライバーであって、駆動信号は、可変駆動周波数を有している、ドライバーと；パワーレシーバーに送信されるデータ値に応じて可変駆動周波数を変化させることによって、周波数変調を駆動信号に適用するための周波数変調器と；データ値に応じて制御信号を発生させるためのアダプターであって、可変共振周波数が、駆動信号の周波数変調の結果として生じる可変駆動周波数の変動に追従するようになっている、アダプターとを含む。
【００１９】
本発明は、多くのワイヤレス電力伝送システムにおいて改善された性能を提供する。それは、多くのシナリオにおいて、通信の促進及び／又は改善を提供し、また、とりわけ、周波数変調を使用したパワートランスミッターからパワーレシーバーへのデータの送信の間の改善された動作を提供する。多くの実施形態では、このアプローチは、パワーレシーバーにおいて誘導される電圧の振幅変動の低減を可能にする。とりわけ、このアプローチは、多くのシナリオにおいて、レシーバーにおける過電圧条件又は不足電圧条件のリスクを低減させ、及び／又は、パワーレシーバーにおいて変化のより少ない電圧を提供することによって電圧調整を促進させる。このアプローチは、ワイヤレス電力伝送システムにおける周波数変調から振幅変調への変換を低減させ、場合によっては除去する。
【００２０】
可変共振周波数は、互いにマッチするように、可変駆動周波数に追従する。アダプターは、可変インピーダンスを変化させるように制御信号を発生させ、結果として生じる可変共振周波数の変動が、周波数変調の結果として生じる駆動周波数の変動に追従するようになっている。アダプターは、周波数変調の間に可変共振周波数及び駆動周波数が実質的に同じになるように、制御信号を発生させる。アダプター及び可変共振回路は、周波数変調の結果として生じる駆動周波数の変化をトラッキングするように、可変共振周波数を変化させるように構成されている。
【００２１】
可変共振周波数は、駆動周波数に追従し、駆動周波数の増加（又は、周波数変調によって引き起こされる偏移若しくはオフセット）が、共振周波数の増加（又は、オフセット若しくは偏移）を結果として生じさせるようになっている。それに対応して、駆動周波数の減少（又は、周波数変調によって引き起こされる偏移若しくはオフセット）は、共振周波数の減少（又は、オフセット若しくは偏移）を結果として生じさせる。
【００２２】
いくつかの実施形態では、可変共振周波数は、駆動周波数に追従し、周波数変調の結果として生じる可変駆動周波数におけるオフセットの増加が、可変共振周波数の増加（可変共振周波数におけるオフセット）を結果として生じさせるようになっている（及び／又は、周波数変調の結果として生じる可変駆動周波数におけるオフセットの減少が、共振周波数の減少（共振周波数におけるオフセット）を結果として生じさせるようになっている）。多くの実施形態では、アダプターは、制御信号を発生させるように構成されており、データ値に応じて、可変共振周波数における変化（又は、偏移若しくはオフセット）を引き起こし、その変化は、データ値に応じて、可変駆動周波数における変化（又は、偏移若しくはオフセット）と同じ方向である。多くの実施形態では、駆動周波数及び可変周波数における変化／オフセット／偏移は、さらに、実質的に同じ大きさになっている。
【００２３】
したがって、周波数変調に起因する周波数偏移が、可変駆動周波数の増加に対応する場合には、アダプターは、制御信号を発生させ、データ値に応じた周波数偏移を引き起こし、その偏移は、同様に可変共振周波数を増加させるものである。それに対応して、周波数変調に起因する周波数偏移が、可変駆動周波数の減少に対応する場合には、アダプターは、制御信号を発生させ、データ値に応じた周波数偏移を引き起こし、その偏移は、同様に可変共振周波数を減少させるものである。
【００２４】
多くの実施形態では、アダプターは、制御信号を発生させるように構成されており、可変駆動周波数の単調増加関数に対応するように可変共振周波数を調節する。
【００２５】
多くの実施形態では、アダプターは、制御信号を発生させるように構成されており、周波数変調の結果として生じる可変駆動周波数の周波数偏移又はオフセットの単調増加関数に対応するように、可変共振周波数の周波数偏移又はオフセットを導入する。
【００２６】
したがって、システムにおいて、コントローラーは、（周波数変調に起因する）可変駆動周波数の動的変動に一致して変化するように、可変共振周波数を制御する。
【００２７】
具体的には、システムにおいて、制御信号は、可変共振周波数の変動が、周波数変調の結果として生じる駆動周波数の変動にマッチするように、変化するように構成され得る。
【００２８】
多くの実施形態では、周波数変調は、公称駆動周波数に対する周波数偏移を導入する。公称駆動周波数は可変であり、また、具体的には、パワーレシーバーから受信されるパワー制御メッセージに応答して変化させられる。周波数変調の周波数偏移は、送信されるデータ値に依存する。アダプターは、公称共振周波数に対する共振周波数に対応する周波数偏移を導入するように構成されている。公称共振周波数は、公称駆動周波数とは異なっている。多くの実施形態では、公称共振周波数は、駆動周波数に対する周波数オフセットを有している。周波数オフセットは、たとえば、パワーレシーバーからのパワー制御メッセージに応答して決定される。アダプターは、周波数変調に応じて（したがって、データ値に応じて）共振周波数を変化させるように構成されているが、パワーレシーバーから受信されるパワー制御メッセージに応答して共振周波数を変化させないように構成されている。パワートランスミッターは、データ値に応じて、且つ、パワーレシーバーから受信されるパワー制御メッセージに応答して、駆動周波数を変化させるように構成されている。
【００２９】
アダプターは、周波数変調によって引き起こされる周波数変動に同期されるように制御信号を発生させる。制御信号は、周波数変調によって引き起こされる駆動周波数の変動に、共振周波数の変動を同期させる。
【００３０】
可変共振回路は、制御信号に応答して可変インピーダンスを変化させるように構成されている共振修正回路を含む。アダプター及び共振修正回路は、周波数変調の結果として生じる駆動周波数の変動にマッチするように、共振周波数を変化させるように構成されている。共振修正回路は、たとえば、異なる共振周波数に対応する異なるインピーダンスの間で可変インピーダンスを切り替えるスイッチを含む。それぞれの共振周波数は、周波数変調によって使用される周波数に対応している。共振修正回路は、制御信号に応答して可変共振周波数の間で切り替えるように構成されている。アダプターは、異なるインピーダンスの間で可変インピーダンスを切り替えるスイッチ信号となるように、制御信号を発生させ、それによって、周波数変調器によって駆動信号に現在適用されている駆動周波数にマッチする共振周波数に対応するインピーダンスが選択されるようになっている。
【００３１】
周波数変調は、具体的には、周波数シフトキーイングである。制御信号、及び、共振周波数の変化は、周波数シフトキーイングに起因する周波数変化に同期される。
【００３２】
本発明の随意的な特徴によれば、周波数変調器は、データ値に応じて周波数のセットから可変駆動周波数を選択するように構成されており、アダプターは、周波数のセットに対応する可変共振周波数に対応するインピーダンスのセットの間で可変インピーダンスを適合させるように制御信号を発生させるように構成されている。
【００３３】
これは、多くの実施形態では、促進及び／又は改善された動作を可能にする。それは、典型的に、共振周波数と駆動周波数との間のより近い対応を可能にし、また、駆動信号の周波数変調によって引き起こされるレシーバーにおける振幅変動を低減させる。
【００３４】
周波数変調は、具体的には、周波数シフトキーイングであり、具体的には、離散周波数の選択されたサブセットの所定のパターンによってデータ値が表される周波数シフトキーイングである。
【００３５】
周波数のセットは、多くの実施形態では、２つの周波数から構成されている。
【００３６】
本発明の随意的な特徴によれば、アダプターは、周波数のセットの間の可変駆動周波数の遷移に同期した遷移を持つ制御信号を発生させるように構成されている。
【００３７】
これは、改善及び／又は促進された動作を可能にし、また、典型的に、周波数変調の結果として生じるパワーレシーバーにおける振幅変動を低減させる。
【００３８】
本発明の随意的な特徴によれば、アダプターは、周波数変調に関するデータシンボル時間に同期した遷移を持つ制御信号を発生させるように構成されている。
【００３９】
これは、改善及び／又は促進された動作を可能にし、また、典型的に、周波数変調の結果として生じるパワーレシーバーにおける振幅変動を低減させる。
【００４０】
制御信号における遷移は、可変インピーダンスにおける遷移を引き起こし、これは、共振周波数における遷移を結果として生じさせる。
【００４１】
ほとんどの実施形態では、少なくともいくつかの制御信号遷移は、チャネルデータシンボル時間と同期されることとなる。いくつかの実施形態では、すべての制御信号遷移は、データシンボル時間と同期されることとなる。
【００４２】
データシンボル時間は、具体的にはチャネルデータシンボル時間であり、すなわち、それらは、データ値に対応する情報シンボルというよりもむしろ、チャネル上で実際に通信されるシンボルに関連している。一般的な通信理論によれば、データ値を表す情報シンボルは、１つ又は複数のチャネルデータシンボルとしてエンコードされる。制御信号の同期は、チャネルデータシンボルのシンボル時間に対するものである。
【００４３】
制御信号は、具体的には、遷移を周波数変調に関するデータシンボル時間に同期させるように発生させられる。
【００４４】
本発明の随意的な特徴によれば、可変共振回路は、制御信号に応答して、可変インピーダンスのリアクティブコンポーネント（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）への電流フローを制限するためのスイッチを含む。
【００４５】
これは、可変インピーダンスを発生させるための、したがって、共振周波数を制御するための効率的なアプローチを提供する。リアクティブコンポーネントへの電流フローの制限は、リアクティブコンポーネントの実効インピーダンスを結果として生じさせ、また、電流フロー制限が課されない場合には、電流フローを遅らせることは、リアクティブコンポーネントのインピーダンスに対して変化させられる。電流フローは、電流を制限若しくは限定することによって、又は、リアクティブコンポーネントをバイパスすることによって妨げられる。
【００４６】
リアクティブコンポーネントは、キャパシター又はインダクターである。
【００４７】
本発明の随意的な特徴によれば、可変インピーダンスは、容量性インピーダンスを含み、共振回路は、制御信号に応答して容量性インピーダンスのキャパシターを短絡すること及び切断することのうちの少なくとも１つを行うように構成されたスイッチを含む。
【００４８】
これは、可変インピーダンスを発生させるための効率的なアプローチを提供する。
【００４９】
本発明の随意的な特徴によれば、可変インピーダンスは、誘導性インピーダンスを含み、共振回路は、制御信号に応答して誘導性インピーダンスのインダクターを短絡すること及び切断することのうちの少なくとも１つを行うように構成されているスイッチを含む。
【００５０】
これは、可変インピーダンスを発生させるための効率的なアプローチを提供する。
【００５１】
本発明の随意的な特徴によれば、制御信号は、バイナリー制御信号であり、スイッチは、バイナリー制御信号の第１の値に関して開状態になるように、及び、バイナリー制御信号の第２の値に関して閉状態になるように構成されている。
【００５２】
これは、可変インピーダンスを発生させるための効率的なアプローチを提供する。
【００５３】
本発明の随意的な特徴によれば、アダプターは、周波数変調が可変駆動周波数を変化させるときにだけ、制御信号を変化させるように構成されている。
【００５４】
これは、多くの実施形態では、改善された動作及び／又は性能を可能にする。
【００５５】
本発明の随意的な特徴によれば、共振回路は、駆動信号の少なくともいくつかのサイクルの部分的時間間隔（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ  ｔｉｍｅ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）にわたって、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも１つに関する状態変化を遅らせることによって、可変共振周波数を制御するための共振修正回路を含み、共振修正回路は、制御信号に応答して部分的時間間隔の持続期間を適合させるように構成されている。
【００５６】
これは、多くの実施形態では、とりわけ有利な動作を提供し、また、とりわけ、効率的でさらに低い複雑性を提供し、また、駆動周波数に追従するように共振周波数の適合を実施しやすくなっている。駆動周波数変動への速くて正確な適合及びマッチングが実現される。
【００５７】
状態変化を遅らせることは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのみを含む共振回路に対して遅らせることである。そのような回路は、（自励）共振周波数（固有共振周波数と称される）を有しており、それは、状態変化が遅らせられることの結果として生じる実効共振周波数よりも高い。
【００５８】
状態変化を遅らせることは、修正された（実効）インピーダンスを結果として生じさせる。容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスは、典型的に、直列又は並列の共振構成で結合されている。状態は、具体的には、エネルギー状態であり、具体的には、容量性インピーダンスを横切る電圧、及び／又は、誘導性インピーダンスを通る電流である。
【００５９】
部分的時間間隔は、駆動信号の時間周期の半分よりも短い持続期間を有している。開始時間及び終了時間は、典型的に、それぞれのサイクル（その中に部分的時間間隔が存在する）のタイムインスタント／イベントに対するタイムインスタントである。たとえば、開始時間及び終了時間は、駆動信号のゼロクロッシングに対して考えられる。
【００６０】
部分的時間間隔は、具体的には、駆動信号の複数の（しかし、必ずしもすべてではなく、又は、連続していない）サイクルで起こる、及び、駆動信号のサイクル／駆動信号のサイクルの時間周期よりも短い持続期間を有する、時間間隔である。
【００６１】
容量性インピーダンスは、典型的にキャパシターであり、誘導性インピーダンスは、典型的にインダクターである。しかし、いくつかの実施形態では、容量性インピーダンス及び／又は誘導性インピーダンスは、たとえば、抵抗コンポーネントも含む。
【００６２】
共振周波数は、典型的に、部分的時間間隔の持続期間が長くなるにつれて、ますます低減される。共振修正回路は、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスの固有共振周波数（容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのみから構成される共振回路の中でそれらが振動する周波数に対応する）を低減させる。多くの実施形態では、実効共振周波数は、部分的時間間隔の持続期間を増加させるアダプターによって低減され、たとえば、部分的時間間隔に関する開始時間及び／又は終了時間を変化させることによって低減される。
【００６３】
いくつかの実施形態では、パワートランスミッターは、部分的時間間隔の持続期間を増加させることによって共振周波数を低減させるように構成されている。
【００６４】
いくつかの実施形態では、共振修正回路は、部分的時間間隔の間に誘導性インピーダンスと容量性インピーダンスとの間のエネルギーフローを妨げることによって、状態変化を遅らせるように構成されている。
【００６５】
これは、多くのシナリオにおいて改善された性能を提供し、とりわけ、共振周波数の効果的な調節を提供する。このアプローチは、実施を促進させる。エネルギーフローは、容量性インピーダンスから誘導性インピーダンスへ向かう間に、誘導性インピーダンスから容量性インピーダンスへ向かう間に、又は、それが誘導性インピーダンスから容量性インピーダンスへ向かうとき及びそれが容量性インピーダンスから誘導性インピーダンスへ向かうときの両方に、妨げられる。
【００６６】
エネルギーフローを妨げることは、エネルギーフローを低減させること及び任意のエネルギーフローを完全に防止することの両方を含む。
【００６７】
多くの実施形態では、共振修正回路は、部分的時間間隔の間に誘導性共振と容量性インピーダンスとの間の電流フローを妨げることによって、状態変化を遅らせるように構成されている。
【００６８】
これは、とりわけ効果的な制御を提供し、また、実用的な実施形態を提供する。電流フローは、プラス又はマイナスの電流フローである。電流フローを妨げることは、電流フローを低減させること及び一切の電流フローを完全に防止する（遮断する）ことの両方を含む。
【００６９】
いくつかの実施形態では、共振修正回路は、部分的時間間隔の間に容量性インピーダンスから誘導性インピーダンスへの電流フローを妨げることによって、誘導性インピーダンスに関する状態変化を遅らせるように構成されている。
【００７０】
本発明の随意的な特徴によれば、共振修正回路は、可変共振回路の信号に応答して部分的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの一方を決定するように構成されており、また、制御信号に応答して開始時間及び終了時間のうちの他方を決定するように構成されている。
【００７１】
これは、アダプターによる共振周波数の制御を促進させる。多くの実施形態では、それは、開始時間及び終了時間のうちの少なくとも１つの自動的な決定を可能にし、アダプターによるアクティブ制御が１つのタイムインスタントだけを考慮することを可能にする。たとえば、スイッチが状態変化を遅らせることを制御するために使用される場合には、このアプローチは、多くのシナリオにおいて、スイッチ−オン時間及びスイッチ−オフ時間のうちの一方だけが正確に制御されることを必要とすることを可能にする。
【００７２】
本発明の随意的な特徴によれば、周波数変調器は、可変駆動周波数における周波数遷移を引き起こすように構成されており、アダプターは、制御信号を発生させるように構成されており、可変駆動周波数に関する周波数遷移に同期される可変共振周波数における遷移を引き起こす。
【００７３】
本発明の随意的な特徴によれば、周波数変調器は、データシンボルの間に周波数遷移を引き起こすように構成されており、アダプターは、制御信号を発生させるように構成されており、データシンボルの間に可変共振周波数における遷移を引き起こす。
【００７４】
本発明の態様によれば、誘導電力伝送信号を介してパワーレシーバーに電力をワイヤレスに提供するためのパワートランスミッターを含むワイヤレス電力伝送システムであって、駆動信号に応答して誘導電力伝送信号を発生させるための可変共振回路であって、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを含み、誘導性インピーダンスは、誘導電力伝送信号を発生させるためのトランスミッターコイルを含み、共振回路は、制御信号によって制御可能なインピーダンスを有する可変インピーダンスである、誘導性インピーダンス及び容量性インピーダンスのうちの少なくとも１つによる可変共振周波数を有している、可変共振回路と；可変共振回路のための駆動信号を発生させるためのドライバーであって、駆動信号は、可変駆動周波数を有している、ドライバーと；パワーレシーバーに送信されるデータ値に応じて可変駆動周波数を変化させることによって、周波数変調を駆動信号に適用するための周波数変調器と；可変共振周波数が、駆動信号の周波数変調の結果として生じる可変駆動周波数の変動に追従するように、データ値に応じて制御信号を発生させるためのアダプターとを含む、ワイヤレス電力伝送システムが提供される。
【００７５】
本発明の態様によれば、誘導電力伝送信号を介してパワーレシーバーに電力をワイヤレスに提供するパワートランスミッターの動作の方法であって、パワートランスミッターは、駆動信号に応答して誘導電力伝送信号を発生させる容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを含む可変共振回路を含み、誘導性インピーダンスは、誘導電力伝送信号を発生させるためのトランスミッターコイルを含み、可変共振回路は、制御信号によって制御可能なインピーダンスを有する可変インピーダンスである、誘導性インピーダンス及び容量性インピーダンスのうちの少なくとも１つによる可変共振周波数を有しており、方法は、パワートランスミッターが、可変共振回路のための駆動信号を発生させるステップであって、駆動信号は、可変駆動周波数を有している、ステップと；パワーレシーバーに送信されるデータ値に応じて可変駆動周波数を変化させることによって、周波数変調を駆動信号に適用するステップと；可変共振周波数が、駆動信号の周波数変調の結果として生じる可変駆動周波数の変動に追従するように、データ値に応じて制御信号を発生させるステップとを実施する、方法が提供される。
【００７６】
本発明のこれらの及び他の態様、特徴、及び利点は、以降に説明されている実施形態を参照して明らかに説明されるだろう。
【００７７】
本発明の実施形態は、単なる例として、図面を参照して説明されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による電力伝送システムのエレメントの例を図示する図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による電力伝送システムのエレメントの例を図示する図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターのエレメントの例を図示する図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターのハーフブリッジインバーターのエレメントの例を図示する図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターのフルブリッジインバーターのエレメントの例を図示する図である。
【図６】パワートランスミッターの共振回路の信号の例を図示する図である。
【図７】パワートランスミッターの共振回路の信号の例を図示する図である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターの共振回路の信号の例を図示する図である。
【図９】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターの共振回路の信号の例を図示する図である。
【図１０】本発明のいくつかの実施形態による電力伝送システムのエレメントの例を図示する図である。
【図１１】パワートランスミッターの共振回路の信号の例を図示する図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターの共振回路の信号の例を図示する図である。
【図１３】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターのエレメントの例を図示する図である。
【図１４】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターのエレメントの例を図示する図である。
【図１５】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターの共振回路の信号の例を図示する図である。
【図１６】本発明のいくつかの実施形態による電力伝送システムのエレメントの例を図示する図である。
【図１７】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターの共振回路の信号の例を図示する図である。
【図１８】本発明のいくつかの実施形態によるパワートランスミッターの共振回路の信号の例を図示する図である。
【図１９】本発明のいくつかの実施形態による電力伝送システムのエレメントの例を図示する図である。
【図２０】本発明のいくつかの実施形態による電力伝送システムのエレメントの例を図示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
以下の説明は、Ｑｉ規格から知られているものなどのような、電力伝送アプローチを利用するワイヤレス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ている。しかし、本発明は、この用途に限定されず、多くの他のワイヤレス電力伝送システムに適用されるということが認識されることとなる。
【００８０】
図１は、本発明のいくつかの実施形態による電力伝送システムの例を図示している。電力伝送システムは、パワートランスミッター１０１を含み、パワートランスミッター１０１は、トランスミッターインダクター／インダクター１０３を含む（又は、トランスミッターインダクター／インダクター１０３に結合されている）。システムは、パワーレシーバー１０５をさらに含み、パワーレシーバー１０５は、レシーバーコイル／インダクター１０７を含む（又は、レシーバーコイル／インダクター１０７に結合されている）。
【００８１】
システムは、パワートランスミッター１０１からレシーバー１０５へのワイヤレス誘導電力伝送を提供する。具体的には、パワートランスミッター１０１は、ワイヤレス誘導電力伝送信号（電力伝送信号、電力信号、又は誘導電力伝送信号とも称される）を発生させ、ワイヤレス誘導電力伝送信号は、トランスミッターインダクター１０３よって磁束として伝播させられる。電力伝送信号は、典型的に、おおよそ２０ｋＨｚからおおよそ５００ｋＨｚの間の周波数を有しており、また、Ｑｉ適合性システムに関して、典型的に１００ｋＨｚから２００ｋＨｚの範囲にある周波数を有していることが多い。トランスミッターインダクター１０３及びレシーバーコイル１０７は、疎結合されており、したがって、レシーバーコイル１０７は、パワートランスミッター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。したがって、電力は、トランスミッターインダクター１０３からレシーバーコイル１０７へのワイヤレス誘導結合を介して、パワートランスミッター１０１からパワーレシーバー１０５へ伝送される。電力伝送信号という用語は、トランスミッターインダクター１０３とレシーバーコイル１０７との間の誘導信号／磁界（磁束信号）を表すために主に使用されているが、同等に、それは、トランスミッターインダクター１０３に提供される電気信号、又は、レシーバーコイル１０７によってピックアップされる電気信号に対する参照として考慮及び使用されるということが認識されることとなる。
【００８２】
システムは、かなりの電力レベルを伝送するように構成されており、具体的には、パワートランスミッターは、多くの実施形態では、５００ｍＷ、１Ｗ、５Ｗ、又は５０Ｗを超える電力レベルをサポートする。たとえば、Ｑｉに対応する用途に関して、電力伝送は、典型的に、低電力用途に関して１〜５Ｗ電力範囲にあり、また、たとえばキッチン用途などのような高電力用途に関して、１００Ｗを超えて１０００Ｗ以上にもなる電力範囲にある。
【００８３】
図２は、図１のシステムの特定の例のシステムアーキテクチャーをもう少し詳細に図示している。この例では、パワートランスミッター１０１の出力回路は、共振タンク又は共振回路２０１を含む。共振回路は、誘導性インピーダンス及び容量性インピーダンスによって形成されている。図２の例では、誘導性インピーダンスは、単一のインダクター、すなわち、トランスミッターコイル１０３によって形成されており、容量性インピーダンスは、単一のトランスミッターキャパシター２０３によって形成されている。
【００８４】
パワートランスミッター１０１の共振回路２０１が、トランスミッター共振回路２０１又は一次共振回路２０１とも称されることとなり、トランスミッターコイル１０３及びトランスミッターキャパシター２０３は、（トランスミッター）共振コンポーネントとも称されることとなる。共振回路２０１は、典型的に、直列又は並列の共振回路であり、とりわけ、図２によって図示されているように、トランスミッターインダクター１０３に並列に（又は、直列に）結合されている共振キャパシター２０３から構成される。
【００８５】
電力伝送信号は、適切な駆動周波数（典型的に、２０〜２００ｋＨｚ周波数範囲にある）を有する駆動信号を発生させるドライバー２０５からトランスミッター共振回路２０１を駆動することによって発生させられる。
【００８６】
また、パワーレシーバー１０５の入力回路は、共振回路又は共振タンク２０７を含み、共振回路又は共振タンク２０７は、レシーバーインダクター１０７及びレシーバーキャパシター２０９を含む。パワーレシーバー１０５の共振回路２０７は、レシーバー共振回路２０７又は二次共振回路とも称されることとなり、レシーバーコイル１０７及びレシーバーキャパシター２０９は、（レシーバー）共振コンポーネントとも称されることとなる。レシーバー共振回路２０７は、典型的に、直列又は並列の共振回路であり、とりわけ、図２に示されているように、レシーバーインダクター１０７に並列（又は、直列）に結合されているレシーバーキャパシター２０９から構成される。
【００８７】
レシーバー共振回路２０７は、パワーコンバーター２１１に結合されており、パワーコンバーター２１１は、受信された電力伝送信号、すなわち、レシーバー共振回路２０７によって提供される誘導された信号を、（当業者にはよく知られることとなるように、典型的に、ＡＣ／ＤＣ変換を実施し、場合によっては、電圧調整を続いて実施することによって、）外部負荷２１３に提供される電力に変換する。
【００８８】
負荷は、たとえば、バッテリーであり、電力供給は、バッテリーを充電するためのものである。別の例として、負荷は、独立したデバイスであり、電力供給は、このデバイスに給電するためのものである。
【００８９】
図３は、図１及び図２のパワートランスミッター１０１のいくつかの例示的なエレメントをより詳細に図示している。
【００９０】
図３は、一次共振回路２０１に結合されているドライバー２０５を図示しており、一次共振回路２０１は、例では、送電コイル１０３及びトランスミッターキャパシター２０３を含むものとして示されている。
【００９１】
ドライバー２０５は、変化する（典型的にはＡＣ）電圧駆動信号を発生させ、電圧駆動信号は、トランスミッターキャパシター２０３及びトランスミッターコイル１０３に印加される。他の実施形態では、一次共振回路２０１は、直列共振回路であり、電圧駆動信号は、キャパシター及びインダクターを横切って印加される（それによって、駆動信号をトランスミッターコイル１０３に提供する）。いくつかの実施形態では、ドライバー２０５は、直接的に（又は、間接的に）送電コイル１０３に結合され、電圧駆動信号が、送電コイル１０３に提供される。いくつかの実施形態では、駆動信号は、電流駆動信号である。これは、とりわけ、共振回路が並列共振回路である実施形態において適切であり、一方、電圧駆動信号は、直列共振回路に関して使用されることが多い。
【００９２】
したがって、システムにおいて、ドライバー２０５は、一次共振回路２０１／送電コイル１０３に給送される駆動信号を発生させ、パワーレシーバー１０５に電力を提供する電力伝送信号を送電コイル１０３が発生させることを引き起こす。ドライバー２０５は、可変共振回路２０１のための駆動信号を発生させるように構成されている。駆動信号は、駆動周波数を有している。
【００９３】
ドライバー２０５は、トランスミッターコイル１０３／共振回路２０１に給送される電流及び電圧を発生させる。ドライバー２０５は、典型的に、ＤＣ電圧から交流信号を発生させるインバーターの形態の駆動回路である。ドライバー２０５の出力は、典型的に、スイッチブリッジのスイッチの適当なスイッチングによって駆動信号を発生させるスイッチブリッジである。図４は、ハーフブリッジスイッチブリッジ／インバーターを示している。スイッチＳ１及びＳ２は、それらが決して同時に閉じられないように制御される。交互に、Ｓ２が開いている間にＳ１が閉じられ、Ｓ１が開いている間にＳ２が閉じられる。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発生させる。典型的に、インバーターの出力は、共振キャパシターを介してトランスミッターコイルに接続されている。図５は、フルブリッジスイッチブリッジ／インバーターを示している。スイッチＳ１及びＳ２は、それらが決して同時に閉じられないように制御される。スイッチＳ３及びＳ４は、それらが決して同時に閉じられないように制御される。交互に、Ｓ２及びＳ３が開いている間にスイッチＳ１及びＳ４が閉じられ、次いで、Ｓ１及びＳ４が開いている間にＳ２及びＳ３が閉じられ、それによって、出力において方形波信号を生成させる。スイッチは、所望の周波数で開閉される。
【００９４】
上記の説明は、左及び右のブリッジが、１８０°位相がずれており、最大出力パワー又は最大デューティーサイクルを提供するケースに対応している。しかし、他のシナリオでは、ブリッジハーフは、部分的に位相がずれていてもよい。ブリッジハーフが同位相になっており、Ｓ２及びＳ４の両方又はＳ１及びＳ３の両方が同時に閉じられることが結果として生じる場合には、ブリッジ電圧はゼロになることとなる。２つのブリッジハーフの間の位相を制御することによって、駆動信号のデューティーサイクル、及び、結果として、駆動信号の出力パワーが制御され得る。
【００９５】
したがって、ドライバー２０５は、所与の駆動周波数を有する駆動信号を発生させる。駆動信号は、一次共振回路２０１に印加され、それによって、電力伝送信号を発生させる。
【００９６】
また、ドライバー２０５は、トランスミッターコントローラー３０１に結合されており、トランスミッターコントローラー３０１は、電力伝送機能を動作させるための制御機能性を含み、トランスミッターコントローラー３０１は、具体的には、必要に応じて、Ｑｉ規格にしたがってパワートランスミッター１０１を動作させるように構成されたコントローラーを含む。たとえば、トランスミッターコントローラー３０１は、識別及び構成フェーズ並びに電力伝送フェーズを含む、異なるＱｉフェーズを実施するように、パワートランスミッター１０１を制御するように構成される。
【００９７】
例では、パワートランスミッター１０１は、ドライバー２０５によって駆動される単一のトランスミッターコイル１０３を含む。したがって、ワイヤレス誘導電力信号は、単一のトランスミッターコイル１０３によって発生させられる。しかし、他の実施形態では、ワイヤレス誘導電力信号は、ドライバーによってたとえば並列に駆動される複数のトランスミッターコイルによって発生させられるということが認識されることとなる。具体的には、ドライバー２０５の対応する（依存する）出力信号によって駆動される複数のトランスミッターコイルは、ワイヤレス誘導電力信号を発生させるために使用される。たとえば、２つのトランスミッターコイルは、２つのパワーレシーバーに２つの充電ポイントを提供するために、異なる位置に位置決めされる。２つのコイルは、ドライバー２０５から同じ出力信号を給送される。これは、複数の充電ポイントをサポートするために、改良されたワイヤレス誘導電力信号／磁界の分布を可能にする。
【００９８】
パワートランスミッター１０１は、復調器３０３の形態の負荷変調レシーバーをさらに含み、復調器３０３は、パワーレシーバー１０５からデータメッセージを受信するように構成されている。具体的には、復調器３０３は、ワイヤレス誘導電力信号の負荷変調を復調させ、パワーレシーバー１０５から送信される対応するデータを決定するように構成されている。したがって、負荷変調レシーバー／復調器３０３は、パワーレシーバーによる誘導電力信号の負荷変調を復調させるように構成されている。
【００９９】
物理的なレベルで、パワーレシーバー１０５からパワートランスミッター１０１への通信チャネルは、通信キャリアとしてワイヤレス誘導電力信号を使用することによって実施されている。パワーレシーバー１０５は、レシーバーコイル１０７の負荷を変調させることによってデータメッセージを送信する。負荷変調は、たとえば、駆動信号電流／電圧の振幅及び／又は位相の変化によって、トランスミッターコイル１０３の電流／電圧の変化によって、及び／又は、共振回路の電流／電圧の変化によって、検出される。別の例として、負荷変調は、ドライバー２０５への（具体的には、インバーター／スイッチブリッジへの）電源の電流の変化によって検出される。
【０１００】
したがって、パワーレシーバー１０５は、データを電力信号に負荷変調させることが可能であり、次いで、パワートランスミッター１０１がこれを復調させることが可能である。このアプローチは、たとえば、Ｑｉに関して、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ．ｃｏｍ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｗｉｒｅｌｅｓｓ−ｐｏｗｅｒ−ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ−ｐａｒｔ−１．ｈｔｍｌを介して入手可能な「Ｔｈｅ  Ｑｉ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｌａｓｓ  ０  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｓ  １  ａｎｄ  ２：  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ」、バージョン１．２．１、２０１５年１０月（それは、Ｑｉワイヤレス電力規格、とりわけ、セクション５．３Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（又は、規格のその後のバージョン）とも呼ばれる）に説明されているものに対応する。
【０１０１】
パワーレシーバー１０５からパワートランスミッター１０１への通信に加えて、図１及び図２のシステムは、パワートランスミッター１０１からパワーレシーバー１０５への通信をさらにサポートする。通信は、電力伝送信号の周波数変調によって実現され、パワートランスミッター１０１は、具体的には、周波数変調器３０５を含み、周波数変調器３０５は、ドライバー２０５を制御するように構成されており、可変的な駆動周波数を有するように駆動信号を発生させ、可変的な駆動周波数は、パワーレシーバー１０５に通信されるデータ値に依存している。Ｑｉシステムの中の周波数変調の使用のさらなる情報は、「Ｔｈｅ  Ｑｉ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｌａｓｓ  ０  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｓ  １  ａｎｄ  ２：  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ」、バージョン１．２．１、２０１５年１０月のセクション５．３Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅの中に見出される。
【０１０２】
具体的には、パワートランスミッター１０１は、周波数変調器３０５を含み、周波数変調器３０５は、トランスミッターコントローラー３０１に結合されており、それはトランスミッターコントローラー３０１からデータを受信し、データは、パワーレシーバー１０５へ送信されることとなる。周波数変調器３０５は、可変発振器３０７に結合されており、可変発振器３０７は、ドライバー２０５にさらに結合されている。可変発振器３０７は、駆動周波数を制御し、具体的には、インバーター出力ブリッジに関するスイッチ信号が、可変発振器３０７によって発生させられる信号から得られる。したがって、駆動周波数は、可変発振器３０７の周波数と同じであることとなる。
【０１０３】
可変発振器３０７は、送信されるデータに応じて、周波数変調器３０５によって制御され、したがって、駆動周波数は、データに応じて、周波数変調器３０５によって制御される。
【０１０４】
可変発振器３０７を実施又は制御するための任意の適切なアプローチが使用されるということが認識されることとなる。たとえば、可変発振器３０７は、電圧依存型キャパシター（たとえば、ダイオードによって実施される）によって制御されるアナログ発振器であり、キャパシターにかかる電圧は、データ値に応じて周波数変調器３０５によって設定されている。多くのデジタル実施形態では、可変発振器３０７は、たとえば、周波数変調器３０５によって提供されるデジタル入力ワードによって設定される周波数を有するＤＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）ユニットとして実施される。別の例として、低い駆動周波数に関して、発振器出力信号は、大幅に高いクロック周波数を適切な量によって割るプロセッサーによって簡単に設定される。また、可変発振器３０７は、周波数変調器３０５の一部として、又は、実際に、ドライバー２０５の一部として、見ることができるということが理解されることとなる。
【０１０５】
したがって、周波数変調器３０５は、送信されるデータに基づいて、駆動信号、ひいては、電力伝送信号を周波数変調させる。簡単な例として、それぞれの可能性のあるチャネルデータシンボルは、周波数に関連付けられ、周波数変調器３０５は、所与のデータ値に関連付けられた周波数を選択し、駆動周波数をこの値に設定することによって、対応するシンボルを送信する。たとえば、「０」のバイナリー値は、第１の周波数ｆ１を送信することによって送信され、また、「１」のバイナリー値は、第２の周波数ｆ２を送信することによって送信される。しかし、多くの実施形態において、それぞれの可能性のあるデータ値は、周波数のパターンに関連付けられている。
【０１０６】
特定の例では、駆動周波数は、したがって、どのデータ値が通信されているかということに応じて（及び、シンボルの中のタイミングに応じて）、所与の時間において、周波数のセットから選択される。周波数のセットは、典型的には、少数の周波数に限定されており、具体的には、多くの実施形態では、可能性のある周波数の数は、せいぜい４つであり、典型的には、せいぜい２つである。周波数のセットは、典型的に事前に決定されており、データ値（及び、データシンボルの中のタイミング）の関数としての周波数の選択は、典型的に事前に決定されている。
【０１０７】
例として、周波数変調は、２つの周波数のセット（ｆ１、ｆ２）を使用して実現される。さらに、バイナリー通信が使用され、また、異なる可能性のあるデータシンボルと周波数との間の所定のリンクが確立される。たとえば、「０」のバイナリー値は、チャネルシンボル期間の第１の半分に関してｆ１の周波数を有し、且つ、チャネルシンボル期間の第２の半分に関してｆ２の周波数を有する、電力伝送信号によって送信される。「１」のバイナリー値は、チャネルシンボル期間の第１の半分に関してｆ２の周波数を有し、且つ、チャネルシンボル期間の第２の半分に関してｆ１の周波数を有する、電力伝送信号によって送信される。したがって、周波数変調器３０５は、「０」又は「１」を反映する駆動周波数を制御することによって、バイナリーデータ値を送信する。
【０１０８】
周波数変調の使用は、パワートランスミッター及びパワーレシーバーが結合されており、負荷変調が一方向の通信のために使用される、電力伝送システムにおいて、複数の利点を提供する。具体的には、それは、さまざまな形態の振幅雑音に対して高度の保護を提供する。
【０１０９】
しかし、電力伝送システムにおいて周波数変調を使用することは、また、たとえば、従来のラジオ通信に関して、存在していないか、又は、特に問題ではなかった、いくつかの特定の挑戦を提供する。
【０１１０】
とりわけ、周波数変調は、駆動周波数を変化させることを結果として生じさせ、それは、電力伝送動作、及び、たとえば電力伝送の効率に影響を及ぼす。さらに、周波数変動は、一定の振幅を維持する駆動信号にかかわらず、多くの場合、電力伝送信号のかなりの振幅変調を結果として生じさせる。そのような振幅変調は、パワーレシーバーにおいて、誘導された電圧の変動を結果として生じさせ、また、たとえば、電力伝送のためのパワー制御動作を複雑にする。
【０１１１】
図３のシステムでは、ワイヤレス電力伝送システムの中の周波数変調に関連付けられる複数の問題が緩和されている。とりわけ、図３のシステムでは、共振回路２０１は、可変共振周波数を有する可変共振回路である。具体的には、共振回路２０１は、制御信号に応答して変化させられ得る少なくとも１つのインピーダンスを含む。具体的には、共振回路２０１の容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも１つは、制御信号に応答して変化させられ得る。インピーダンスを変化させることによって、具体的には、共振回路２０１の（共振）インピーダンスのうちの少なくとも１つのリアクタンスを変化させることによって、共振回路の共振周波数が変化させられ得る。たとえば、図３に示されているように、トランスミッターキャパシター２０３は、可変キャパシターであり、可変キャパシターは、制御信号に応答して変化させられ得る（たとえば、それは、電圧依存型キャパシターであり、電圧依存型キャパシターは、トランスミッターキャパシター２０３を横切るＤＣ電圧を変化させることによって修正され得る）。
【０１１２】
したがって、パワートランスミッター１０１は、アダプター３０９をさらに含み、アダプター３０９は、共振回路２０１の可変インピーダンスひいては共振周波数を制御する制御信号を発生させるように構成されている。アダプター３０９は、トランスミッターコントローラー３０１及び／又は周波数変調器３０５に結合されており、また、（たとえば、データ値は駆動周波数又は発振器制御信号によって表されているので、直接的に又は間接的に）データ値に応じて制御信号を発生させるように構成されている。したがって、アダプター３０９は、パワーレシーバーに送信されるデータ値に基づいて、共振回路２０１の共振周波数を制御する。
【０１１３】
具体的には、アダプター３０９は、可変インピーダンスを制御するように構成されており、結果として生じる共振周波数が、駆動信号の周波数変調の結果として生じる駆動周波数の変動に追従するようになっている。
【０１１４】
このアプローチは、電力伝送信号の周波数変調を使用するワイヤレス電力伝送システムがパワーレシーバーへデータを伝えるのにかなりの利益を提供する。とりわけ、このアプローチは、周波数変調によって引き起こされる電力伝送信号の振幅変調を低減させ、また、通信の改善及び電力伝送の改善の両方につながる。
【０１１５】
実際に、本発明者は、結合された共振回路を使用するワイヤレス電力伝送システムにおける重大な問題は、効率的な電力伝送を実現するために、比較的に高いＱが必要とされるということであるということを認識した。しかし、これは、電力伝送信号の周波数変調を使用する影響効果をかなり増加させる。
【０１１６】
実際に、高いＱ値の共振回路を備えたパワートランスミッターが、共振周波数に等しいか又は共振周波数の近くの駆動周波数で動作しているときに、駆動周波数の変化は、電力信号の振幅の大きい変化につながることとなる。したがって、そのようなアプローチは、電力伝送の観点から有利であるが、それは、周波数変調、及び、具体的には、周波数シフトキーイングが、電力信号の振幅の望ましくなく且つ意図しない変化につながる可能性があるということも意味している。パワーレシーバーにおける誘導された電圧の振幅は、結果として、周波数変調に起因して変動し過ぎ、潜在的な過電圧状況及び不足電圧状況につながる。さらに、そのような変動の性質は、パワーレシーバーの中の電圧調整回路が、そのような変動によって潜在的に影響を受けるということを結果として生じさせ、不十分な調整を結果として生じさせる。
【０１１７】
図６は、高いＱファクター（Ｑ＝１５０）及び１００ｋＨｚの共振周波数を有するパワートランスミッターに関して、パワートランスミッターの一次コイル電流（トランスミッターコイル１０３を通る電流Ｉ（Ｌ＿ｔｘ））、及び、パワーレシーバーの中の誘導された電圧Ｖ（ｒｘ）の振幅の例を、駆動周波数の関数として図示している。
【０１１８】
例として、電力伝送信号の駆動周波数ひいては動作周波数が、周波数変調に起因して、１００ｋＨｚから１００．５ｋＨｚへわずかにでも増加する場合には、レシーバーの中に発生させられる電圧Ｖ（ｏｕｔ）が著しく降下する。これは、図７の中にも見ることができ、図７は、それぞれ１００ｋＨｚ及び１００．５ｋＨｚの駆動周波数に関するタイムドメイン信号を示している。
【０１１９】
したがって、共振周波数の辺りで動作するときに、データを伝えるために使用される周波数変調は、パワーレシーバーにおいて誘導される電圧の振幅の望ましくなく且つ著しい変化を結果として生じさせる可能性がある。さらに、この変動は、パワー制御ループによって補償されるには速過ぎ、又は、そうでなければ、そのような制御ループに関する設計を複雑にする。しかし、説明されているシステムでは、そのような変動は、通信されるデータ値に基づいて修正される共振回路の共振周波数によって補償及び緩和される。具体的には、共振周波数は、駆動信号の中の周波数変動をトラッキングするように制御される。さらに、制御は、データ値に基づいて共振回路を直接的に制御及び修正するパワートランスミッターによって実現される。これは、パワートランスミッターが完全な制御状態にあることを可能にしながら、効率的で低複雑性の実施形態を可能にすることができる。
【０１２０】
このアプローチは、図８及び図９によって図示され得、図８及び図９は、共振周波数が周波数変調に起因する駆動周波数の変化に追従するように、パワートランスミッターが共振回路を制御し、可変インピーダンスを変化させるという差を除いて、図６及び図７に対応している。見ることができるように、周波数変調の影響は、大幅に低減させられ、また、実際に、いくつかのシナリオでは、完全に除去される。
【０１２１】
したがって、システムにおいて、共振回路２０１の共振周波数は、可変共振周波数であり、駆動周波数は、可変駆動周波数である。さらに、可変駆動周波数は、周波数変調の関数として変化し、アダプター３０９は、可変共振周波数が可変駆動周波数の変動に追従するように、可変インピーダンスを変化させるように構成されている。したがって、可変駆動周波数が周波数変調に起因して変化するときに、可変駆動周波数及び可変共振周波数が（適切なマージンの中で）実質的に同じになるように、制御信号が発生させられる。
【０１２２】
制御信号の正確な発生は、共振回路の特定の実施形態、及び、具体的には、可変インピーダンスの特定の実施形態に依存することとなるということが認識されることとなる。多くの実施形態では、アダプター３０９は、バイナリー制御信号を発生させ、バイナリー制御信号は、周波数シフトキーイングのために使用される２つの周波数の間の駆動周波数の変化と同期して変化する。次いで、共振回路は、バイナリー値に応じて、２つの状態の間で（たとえば、２つの異なるキャパシターの間で）切り替わり、バイナリー値において、それぞれの状態は、周波数シフトキーイングによって使用される周波数のうちの１つに等しい共振周波数に対応している。
【０１２３】
システムにおいて、可変共振周波数は、具体的には、可変駆動周波数に追従し、これらが互いにマッチするようになっている。アダプター３０９は、制御信号を発生させ、それは、可変インピーダンスが変化することを引き起こすようになっており、結果として生じる可変共振周波数の変動が、周波数変調の結果として生じる駆動周波数の変動に追従するようになっている。データ値の周波数変調／通信の間に、可変共振周波数及び駆動周波数が実質的に同じになるように、アダプターは制御信号を発生させる。
【０１２４】
したがって、可変共振周波数の変動が、周波数変調の結果として生じる駆動周波数の変動とマッチするように、制御信号は変化するように構成されている。
【０１２５】
システムにおいて、可変共振回路は、共振修正回路を含み、共振修正回路は、制御信号に応答して可変インピーダンスを変化させるように構成されている（たとえば、スイッチは、２つの状態の間で切り替わる）。アダプター３０９及び共振修正回路は、周波数変調の結果として生じる駆動周波数の変動にマッチするように、共振周波数を変化させるように構成されている。
【０１２６】
したがって、一次共振回路２０１は、例では、可変共振回路であり、共振周波数が変化させられ得る。
【０１２７】
制御信号に応答して共振回路の可変インピーダンスを変化させるために、任意の適切なアプローチが使用され、共振周波数が修正されるようになっているということが認識されることとなる。
【０１２８】
多くの実施形態では、容量性インピーダンスが可変であるということが有利である。具体的には、いくつかの実施形態では、トランスミッターキャパシター２０３は、可変キャパシターであり、可変キャパシターは、アダプター３０９によって発生させられる制御信号によって制御され得る。
【０１２９】
たとえば、キャパシターは、バリキャップダイオード又はバラクタダイオードの形態の可変キャパシターである。そのような例では、制御信号は、ダイオードの上に重ねることができるＤＣ電圧として発生させられる。
【０１３０】
しかし、多くの実施形態では、共振回路２０１は、スイッチを含み、スイッチは、制御信号に応答して、容量性インピーダンスの１つ又は複数のキャパシターを短絡させるか又は切断するように構成されている。
【０１３１】
したがって、トランスミッターキャパシター２０３は、たとえば、複数の並列のキャパシターによって実施され、そのそれぞれは、スイッチと直列になっている。たとえば、以前のキャパシターのキャパシタンスのおおよそ半分を有するそれぞれのキャパシターを備えた複数のキャパシターが設けられている。個々のキャパシターのスイッチを入れるか又は切ることによって、最大のキャパシターのキャパシタンスの２倍までの任意のキャパシタンスが、最小のキャパシターのキャパシタンスに対応する分解能によって実現され得る。
【０１３２】
多くの実施形態では、キャパシターの数は、可能なデータ周波数の数に等しく、また、スイッチの数は、可能なデータ周波数の数よりも小さいものである。たとえば、２つの周波数だけが使用される場合には、トランスミッターキャパシター２０３は、１つのキャパシターを含み、１つのキャパシターは、常に、回路の中にアクティブに結合されており、すなわち、それは、常に、トランスミッターコイル１０３と共振する構成で接続されている。さらに、トランスミッターコイル１０３とともに、第１のキャパシターは、周波数シフトキーイングによって使用される最高の変調周波数に等しい共振周波数を結果として生じさせる。それに加えて、第２のキャパシターは、第１のキャパシターに並列に接続されており、また、スイッチと直列に接続されている。２つのキャパシターは、トランスミッターコイル１０３のインダクタンスとともに、周波数シフトキーイングの最低の変調周波数に等しい共振周波数を結果として生じさせる、キャパシタンスをともに有している。制御信号は、開構成と閉構成との間でスイッチを切り替えるために使用され、したがって、トランスミッターコイル１０３から第２のキャパシターを接続／切断するか又は結合／結合解除する解除する。具体的には、駆動周波数が最高の変調周波数に等しいときに、制御信号は、スイッチを開構成に設定し、また、駆動周波数が最低の変調周波数に等しいときに、制御信号は、スイッチを閉構成に設定する。
【０１３３】
そのようなアプローチの例が、図１０に図示されている。例では、周波数変調が、２つの周波数を使用する周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）によって実現されている。したがって、周波数変調器３０５は、２つの周波数のセットから駆動周波数を選択する。周波数の選択は、シンボル持続期間全体にわたるものであってもよく、又は、たとえば、データ値／シンボルに関する所定のパターンにしたがって、より短い間隔の中にあってもよい。
【０１３４】
周波数変調が２つの周波数を使用するので、トランスミッターキャパシター２０３は、２つのキャパシターＣ＿ａｄ及びＣ＿ｔｘによって形成され、一方のキャパシターＣ＿ｔｘは、共振回路の中に連続的に接続されており、他方のＣ＿ａｄは、スイッチ１００１と直列に結合されており、また、キャパシターＣ＿ａｄ及びスイッチ１００の直列接続は、恒久的に係合されているキャパシターＣ＿ｔｘに並列に結合されている。スイッチ１００１は、周波数変調器３０５によって発生させられる制御信号に応答して、開状態と閉状態との間で切り替えられ得る。また、周波数変調器３０５は、ドライバー２０５の駆動周波数を制御する。
【０１３５】
例では、制御信号は、バイナリー制御信号であり、バイナリー制御信号は、開状態と閉状態との間でスイッチ１００１を切り替える。スイッチが開いているとき、キャパシターＣ＿ａｄは、共振回路から切断されており、共振周波数は、トランスミッターコイル１０３（図１０の中でＬ＿ｔｘによって表されている）及びキャパシターＣ＿ｔｘの値のみによって与えられる。これらのコンポーネントの値は、この共振周波数が駆動周波数のセットの２つの駆動周波数のうちの第１のものに対応する（実質的に同じになる）ように選択される。
【０１３６】
スイッチが閉じられているときに、キャパシターＣ＿ａｄは、キャパシターＣ＿ｔｘに並列に接続されており、したがって、２つのキャパシターは、個々のキャパシタンスの総和に等しいキャパシタンスを有する実効共振キャパシターを形成している。共振周波数は、トランスミッターコイル１０３及びこの組み合わせられたキャパシターの値によって与えられる。次いで、キャパシターＣ＿ａｄの値は、この共振周波数が駆動周波数のセットの２つの駆動周波数のうちの第２のものに対応する（実質的に同じになる）ように選択される。
【０１３７】
したがって、バイナリー制御信号を制御し、スイッチ１００１を開閉させることによって、アダプター３０９は、周波数シフトキーイングのために使用される周波数の間で切り替わるように、共振回路の共振周波数を制御することが可能である。アダプター３０９は、スイッチ１００１を開閉させるために制御信号を発生させるように構成されており、共振周波数が、周波数変調によって引き起こされる駆動周波数の変化に追従するようになっている。したがって、具体的には、周波数変調器３０５が、駆動周波数を第１の周波数から第２の周波数へ変化させるときに、アダプター３０９は、共振回路の共振周波数も第１の周波数から第２の周波数へ切り替えるように、制御信号を発生させる。
【０１３８】
これは、改善された性能を提供し、とりわけ、レシーバーコイル１０７によって誘導される電圧のＡＭ変調を低減させる。これは、図１１及び図１２に図示されている。図１１は、共振回路の共振周波数が一定に維持されるシナリオを示しており、一方、図１２は、共振周波数が上記に説明されているように変化させられるときの結果を示している（例では、ＦＳＫのために使用される２つの駆動周波数は、それぞれ１００ｋＨｚ及び１００．５ｋＨｚである）。
【０１３９】
見ることができるように、振幅変動は、極めて著しく低減され、それによって、不足電圧条件又は過電圧条件が起こるリスクを低減させ、レシーバー端部における電圧調整を促進させる。
【０１４０】
特定の例では、共振周波数の変化は、周波数変調によって引き起こされる駆動周波数の変化に制御信号を同期させることによって実現される。具体的には、制御信号は、スイッチ信号として発生させられ、スイッチ信号は、共振インピーダンスのうちの１つのインピーダンスを、周波数変調による駆動周波数の変化と同期させて切り替える。周波数変調は、周波数変化の所定のＦＳＫパターンを使用するので、スイッチ制御信号の中の遷移は、アダプター３０９によるデータシンボルから直接的に決定され得る。
【０１４１】
（図１０に示されているように）周波数変調器３０５及びアダプター３０９は、一体化された機能ブロックとして実施されており、実際に、同じ制御信号が、周波数変調を制御するために（すなわち、発振器３０７を制御する）、また、共振回路２０１の可変インピーダンスを制御するために使用されるということが認識されることとなる。
【０１４２】
例では、駆動周波数に追従するように共振周波数を適合させることは、周波数変調に起因する駆動周波数の変化に追加的なキャパシターのスイッチの入り切りを同期させることによって実現される。他の実施形態では、複数のキャパシターのスイッチが入り切りされるということ、及び、実際に、これがそれぞれのキャパシターに対して個別に行われる（たとえば、３つ以上の異なる周波数が使用される場合に）ということが認識されることとなる。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、制御信号は、複数のサブ信号を含むということが認識されることとなる。たとえば、制御信号は、複数のバイナリー制御信号によって形成されており、そのそれぞれが、１つのスイッチを制御する。実際に、いくつかの実施形態では、制御信号は、複数のビットデジタル値として考えられ、それぞれのビットは、１つのバイナリー制御値／信号によって表されている。
【０１４４】
また、以前の説明は、並列のインピーダンスのスイッチが入り切りされることに焦点を合わせていたが、同じ原理が、互いに直列になっているコンポーネントにも適用され得るということが理解されることとなる。
【０１４５】
また、説明は、キャパシターのスイッチングに焦点を合わせてきたが、このアプローチは、インダクターインピーダンスにも適用され得る。とりわけ、並列になっているキャパシターと直列になっているインダクターとの間の等価性が留意される（また、その逆も同様）。しかし、多くの実施形態では、実際には、容量性インピーダンスを変化させることが有利である。これは、多くの実施形態では、複雑性を低減させ、スイッチングを促進させる。それに加えて、トランスミッターコイル１０３は一定であるので、それは、発生させられる磁界に対するスイッチングの影響を低減させる。
【０１４６】
具体的には、図１０に図示されているように、共振周波数は、リアクティブコンポーネントを短絡させるか又は切断する（断線させる）ことができるスイッチを制御する１つ又は複数のバイナリー制御信号に応答して適合されている。
【０１４７】
たとえば、別のキャパシター（それは、切り替え可能であってもよく、又は、切り替え可能でなくてもよい）と並列になっている切り替え可能なキャパシターに関して、バイナリー制御信号は、切り替え可能なキャパシターを接続又は切断するように構成されている。スイッチは、具体的には、キャパシターと直列になっており、切り替え可能なキャパシターを切断するために開き、また、切り替え可能なキャパシターを接続するために閉じる。
【０１４８】
別の例として、別のキャパシター（それは、切り替え可能であってもよく、又は、切り替え可能でなくてもよい）と直列になっている切り替え可能なキャパシターに関して、バイナリー制御信号は、切り替え可能なキャパシターを接続又は短絡させるように構成されている。スイッチは、具体的には、キャパシターと並列になっており、切り替え可能なキャパシターを他のキャパシターと直列に接続するために開き（したがって、合計のキャパシタンスは、結果として生じる直列のキャパシタンスによって与えられる）、また、切り替え可能なキャパシターを短絡させるために閉じる（したがって、合計のキャパシタンスは、第２のキャパシターのみによって与えられる）。
【０１４９】
別の例として、トランスミッターコイル１０３と並列になっている切り替え可能なインダクターに関して、バイナリー制御信号は、切り替え可能なインダクターを接続又は切断するように構成されている。スイッチは、具体的には、インダクターと直列になっており、切り替え可能なインダクターを切断するために開き、また、切り替え可能なインダクターを接続するために閉じる（合計の共振インダクタンスが２つのインダクターの並列インダクタンスとして与えられるということを結果として生じる）。
【０１５０】
別の例として、トランスミッターコイル１０３と直列になっている切り替え可能なインダクターに関して、バイナリー制御信号は、切り替え可能なインダクターを接続又は短絡させるように構成されている。スイッチは、具体的には、インダクターと並列になっており、切り替え可能なインダクターをトランスミッターコイル１０３と直列に接続するために開き（したがって、合計のインダクタンスは、結果として生じる直列のインダクタンスによって与えられる）、また、切り替え可能なインダクターを短絡させるために閉じる（したがって、合計のインダクタンスは、トランスミッターコイル１０３のみによって与えられる）。
【０１５１】
上記に与えられている例では、周波数変化は、周波数シフトキーイングと同期してリアクティブコンポーネントを接続又は切断することによって（短絡させるか又は断線させることによって）実現されている。しかし、そのようなバイナリー「全か無か」のスイッチングがこのアプローチにとって必須ではないということが認識されることとなる。実際に、いくつかの実施形態では、スイッチは、リアクティブコンポーネントの中へ流れ込む電流を（それを完全に防止するというよりもむしろ）制限するように構成されている。たとえば、以前の例のスイッチは、（リアクティブコンポーネントとの直列結合のために）電流制限器及びスイッチを並列に含むか、又は、（リアクティブコンポーネントとの並列結合のために）電流制限器及びスイッチを直列に含む。
【０１５２】
説明されているように、アダプター３０９は、周波数シフトキーイングの結果として生じる周波数変化に共振周波数の変化が同期されるように、制御信号を発生させるように構成されている。具体的には、制御信号は、周波数シフトキーイングのために使用される周波数のセットの間での可変駆動周波数の遷移に同期させられた遷移を有するように発生させられる。共振周波数の変化は、このように制御され、たとえば、共振回路のリアクティブコンポーネントを接続又は切断するスイッチによって、駆動周波数の変化に同期される。
【０１５３】
いくつかの実施形態では、周波数変調器３０５による駆動周波数の制御及び変動、並びに、アダプター３０９による制御信号の発生は、独立して行われる。周波数変動（時間の関数として）は周波数シフトキーイングのために事前に決定されるので、アダプター３０９は、多くの実施形態では、周波数変化の時間を十分に正確に推定することが可能であり、したがって、依存性の又は組み合わせられたこれらの制御を必要とすることなく、制御信号を周波数変化に同期させることが可能である。
【０１５４】
しかし、多くの実施形態では、周波数シフトキーイング及び制御信号の発生は、独立していなくてもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、アダプター３０９は、たとえば、発振器３０７を制御する周波数制御信号をモニタリングし、また、これに応答して制御信号の変化の時間を測定する。実際に、多くの実施形態では、周波数変調器３０５及びアダプター３０９は、効果的に一体化されており、また、発振器のための周波数制御信号及び共振回路のための制御信号の両方を発生させるために、同じ機能性が使用される。
【０１５５】
典型的な実施形態では、（チャネル）データシンボルに関する周波数パターンは、（チャネル）データシンボルによって排他的に与えられており、任意の他の（チャネル）データシンボルに依存していない。したがって、（ほとんどの周波数パターンに関して、）周波数は、（少なくとも）（チャネル）データシンボル同士の間の遷移において変化する傾向にある。したがって、多くの実施形態では、アダプター３０９は、制御信号の中の遷移（共振回路の共振周波数の変化に対応している）を、周波数変調させられたデータに関するシンボル時間に同期させるように構成されている。
【０１５６】
いくつかの実施形態では、それぞれの（チャネル）データシンボルは、単一の周波数によってあらわされており、その周波数は、データ値に依存している。そのようなケースでは、共振周波数は、シンボル遷移時間においてのみ変化させられる。他の実施形態では、周波数パターンが使用され、それは、（チャネル）シンボル時間の間の周波数変化を有している。そのような実施形態では、アダプター３０９は、シンボル時間の間の共振周波数を変化させるように、共振回路を追加的に制御する。データシンボルの中の遷移時間は、一般的に事前に決定されており、また、多くの実施形態では、すべてのデータ値に関して同じになっている。したがって、そのような遷移のタイミングは、アダプター３０９によって決定されるか、又は、周波数変調器３０５によって発生させられる信号から直接的に得られる。
【０１５７】
したがって、いくつかの実施形態では、周波数変調は、それがチャネルデータシンボルの間の周波数遷移を引き起こすようになっている。そのようなケースでは、アダプター３０９は、制御信号を発生させ、チャネルデータシンボルの間の可変共振周波数の遷移を引き起こすように構成されている。データシンボルの中の共振周波数の遷移は、データシンボルに関して周波数シフトキーイングパターンに起因して周波数が変化する場合に、時間に同期されることとなる。
【０１５８】
多くの実施形態では、アダプター３０９は、シンボル遷移時間、及び、データシンボルの間の時間の両方において、共振周波数を変化させるように構成されている。ほとんどの実施形態では、アダプター３０９は、駆動周波数が変化するときにはいつでも、共振周波数を変化させるように構成されており、実際に、周波数シフトキーイングに起因して駆動周波数が変化するときだけ、共振周波数を変化させるように構成されている。したがって、そのような実施形態では、アダプター３０９は、共振周波数が駆動周波数に追従することを引き起こし、典型的に、共振周波数が周波数変調の間の実質的にすべての時間において実質的に同じになることを引き起こすように、制御信号を発生させる。そのようなアプローチは、周波数シフトキーイングの結果として生じる大幅に低減された振幅変調を伴う、より効率的な動作を提供する。
【０１５９】
以前の例では、共振回路の共振周波数は、駆動信号の周波数変化と同期して可変インピーダンスが変化させられることによって修正される。
【０１６０】
いくつかの実施形態では、駆動周波数変化と同期して変化させられるのは、実効インピーダンス又は平均インピーダンスであり、一方、実際の瞬間的なインピーダンス（又は、リアクタンス）はより高いレートで変化させられる、特定のアプローチが使用される。いくつかのそのような実施形態では、実効インピーダンス又は平均インピーダンスは、瞬間的なインピーダンスの変動のデューティーサイクルを変化させることによって変化させられる。
【０１６１】
具体的には、いくつかの実施形態では、共振回路は、共振修正回路を含み、共振修正回路は、駆動信号の少なくともいくつかのサイクルの部分的時間間隔にわたって、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも１つに関する状態変化を遅らせることによって、可変共振周波数を制御するように構成されている。たとえば、駆動信号のそれぞれのサイクルの間に、トランスミッターキャパシター２０３の状態変化は、トランスミッターキャパシター２０３にかかる電圧のゼロクロッシングに続いてトランスミッターキャパシター２０３が短絡させられることによって、所与の時間間隔にわたってフリーズさせられる。
【０１６２】
共振修正回路は、制御信号に応答して部分的時間間隔の持続期間を適合させるように構成されている。たとえば、共振修正回路は、バイナリー制御信号の状態に応じて、２つの異なる効果的なインピーダンス値（ひいては、２つの異なる実効共振周波数）に対応する、２つの異なる持続期間の間で切り替わるように構成されている。
【０１６３】
図１３は、パワートランスミッター１０１の例のエレメントを図示しており、実効共振周波数は、駆動信号のサイクルのいくつか及び典型的にすべての部分的時間間隔に関する状態変化を遅らせることによって低減され得る。
【０１６４】
例では、共振回路２０１は、トランスミッターコイル１０３及びトランスミッターキャパシター２０３を含むが、説明されている原理は、たとえば、より複雑なインピーダンスにも適用可能であることとなる（及び、具体的には、適切な誘導性インピーダンス及び容量性インピーダンスを使用する任意の共振回路に適用可能である）ということが認識されることとなる。
【０１６５】
実際に、図１３のトランスミッターコイル１０３は、電力伝送信号を発生させるインダクターに直接的に対応しているが、他の実施形態では、誘導性インピーダンスは、任意の、たとえば、１ポート／２端子エレメントであると考えられ、それは、少なくとも部分的な誘導性インピーダンスを有しており、すなわち、それは、誘導性リアクタンス成分を有しており、又は、換言すれば、正の虚数部を伴う複素インピーダンスを有している（及び、それはトランスミッターコイル１０３を含む）ということが認識されることとなる。したがって、図１３のトランスミッターコイル１０３は、線形の２端子回路又は（等価）コンポーネントを表すと考えられ、それに関して、端子における電圧は、コンポーネント／回路を通る電流の導関数に少なくとも部分的に依存している。
【０１６６】
同様に、特定の例では、トランスミッターキャパシター２０３は、単一のキャパシターに直接的に対応しているが、他の実施形態では、トランスミッターキャパシター２０３は、より一般的に、任意の、たとえば、１ポート／２端子エレメントであると考えられ得、それは、少なくとも部分的な容量性インピーダンスを有しており、すなわち、それは、容量性リアクタンス成分を有しており、又は、換言すれば、負の虚数部を伴う複素インピーダンスを有しているということが認識されることとなる。したがって、トランスミッターキャパシター２０３は、線形の２端子回路又は（等価）コンポーネントを表すと考えられ、それに関して、端子における回路／コンポーネントを通る電流は、端子を横切る電圧の導関数に少なくとも部分的に依存している。
【０１６７】
ほとんどの実施形態では、誘導性インピーダンス及び容量性インピーダンスの抵抗部分は、典型的に、かなり小さくなることとなり、リアクタンス部分と比較して無視できることが多いということが認識されることとなる。これは、振動が比較的に減衰されないことを保証することとなり、すなわち、それは、共振回路に関して比較的に高いＱを提供することとなる。
【０１６８】
明確化及び簡潔化のために、以下の説明は、誘導性インピーダンスが（理想の）トランスミッターインダクター１０３、具体的には、図１及び図２のトランスミッターインダクター１０３であるということ、並びに、容量性インピーダンスが理想のトランスミッターキャパシター２０３であるということに焦点を合わせることとなる。簡潔化のために、トランスミッターコイル１０３及びトランスミッターキャパシター２０３のペアも、共振コンポーネントと称されることとなる。
【０１６９】
トランスミッターインダクター１０３及びトランスミッターキャパシター２０３は、共振構成で一緒に結合されている。例では、トランスミッターインダクター１０３及びトランスミッターキャパシター２０３は、直列共振で結合されているが、他の実施形態では、それらは、並列共振構成で結合されているということが認識されることとなる。
【０１７０】
トランスミッターインダクター１０３及びトランスミッターキャパシター２０３は、トランスミッターインダクター１０３及びトランスミッターキャパシター２０３のみを含む共振回路の共振周波数に対応する固有共振周波数を示すこととなる。よく知られているように、そのような回路に関する共振周波数は、
【数１】
2019506129.tif 000003
により、ここで、Ｌは、トランスミッターインダクター１０３のインダクタンスであり、Ｃは、トランスミッターキャパシター２０３のキャパシタンスである。
【０１７１】
しかし、図１３のシステムでは、共振回路２０１は、共振修正回路１３０１をさらに含み、共振修正回路１３０１は、トランスミッターキャパシター２０３及び／又はトランスミッターインダクター１０３に関する状態変化を遅らせることによって、トランスミッター共振回路に関する共振周波数を制御するように構成されている。共振修正回路１３０１は、トランスミッター共振回路２０１の一部として考えられ得る。また、共振修正回路１３０１は、図１３では、トランスミッターインダクター１０３とトランスミッターキャパシター２０３との間に直列に結合されている単一の２端子エレメントとして示されているが、これは、単なる例に過ぎず、他の実施形態では、他の構成が使用されることとなるということが理解されることとなる。たとえば、図１３の例の中の共振修正回路１３０１は、２つだけの端子を有しているが、他の実施形態では、共振修正回路１３０１は、より多くの端子を有しており、たとえばドライバー２０５のための電源レールを含む、回路の他の部分に接続されているということが認識されることとなる。
【０１７２】
共振修正回路１３０１は、トランスミッターインダクター１０３及びトランスミッターキャパシター２０３のうちの一方又は両方に関する状態変化を遅らせることによって、共振周波数を修正するように構成されている。トランスミッターインダクター１０３及びトランスミッターキャパシター２０３の状態は、コンポーネントに関する電流エネルギー値によって表されると考えられ、具体的には、トランスミッターインダクター１０３の電流に対応し（
【数２】
2019506129.tif 000004
）、並びに、トランスミッターキャパシター２０３の電圧に対応する（
【数３】
2019506129.tif 000005
）と考えられる。
【０１７３】
キャパシター及びインダクターによって形成される従来の共振回路では、共振は、連続的で周期的な位相変化によって実現され、その位相変化は、キャパシター（ここでは、エネルギーが電位エネルギーとして保存される）とインダクター（ここでは、エネルギーが磁位エネルギーとして保存される）との間を行ったり来たりするエネルギーフローの結果として生じる。そのようなシステムの中の状態変化の速度及びエネルギーフローは、キャパシター及びインダクターの値によって与えられ、これは、
【数４】
2019506129.tif 000006
の固有共振周波数における振動を結果として生じさせる。
【０１７４】
しかし、図１３のシステムでは、共振回路は、単純に自励発振を実施することが許容されるのではなく、むしろ、共振修正回路１３０１は、サイクルのうちのいくつか及び典型的にすべての部分的時間間隔の間に、トランスミッターインダクター１０３及びトランスミッターキャパシター２０３のうちの少なくとも１つに関する状態変化を遅らせる。
【０１７５】
したがって、状態変化は、トランスミッターキャパシター２０３及びトランスミッターインダクター１０３のみを含む自励共振回路の状態変化に対して、部分的時間間隔の間に遅らせられる。
【０１７６】
具体的には、状態変化は、（トランスミッターインダクター１０３からトランスミッターキャパシター２０３へ、トランスミッターキャパシター２０３からトランスミッターインダクター１０３へ、又は、トランスミッターインダクター１０３からトランスミッターキャパシター２０３へ及びトランスミッターキャパシター２０３からトランスミッターインダクター１０３への両方のエネルギーフローを遅らせることによって、）トランスミッターキャパシター２０３とトランスミッターインダクター１０３との間のエネルギーフローを妨げることによって遅らせられる。自励共振回路において、プラスの電流が、共振サイクルの半分にわたってトランスミッターインダクター１０３からトランスミッターキャパシター２０３へ流れ、共振サイクルの他方の半分にわたってトランスミッターキャパシター２０３からトランスミッターインダクター１０３へ流れる。多くの実施形態では、エネルギーフローを遅らせることは、共振コンポーネント同士の間を流れる電流を妨げることによって実現される。多くの実施形態では、共振修正回路１３０１は、たとえば、トランスミッターインダクター１０３の電流（のうちのいくらか又はすべて）をトランスミッターキャパシター２０３から離れるように導くことによって（潜在的に、マイナス電流及びプラスの電流の両方をトランスミッターキャパシター２０３から離れるように導くことを含む）、トランスミッターインダクター１０３からトランスミッターキャパシター２０３への電流を妨げるように構成されている。他の実施形態では、共振修正回路１３０１は、たとえば、部分的時間間隔の間にトランスミッターインダクター１０３からトランスミッターキャパシター２０３を切断することによって（それによって、また、インダクターを横切る電圧をゼロに設定することによって、すなわち、電流及び電圧の両方がインダクターに関してゼロに設定される）、トランスミッターキャパシター２０３からトランスミッターインダクター１０３への電流を妨げるように構成されている。
【０１７７】
したがって、これらの例では、共振コンポーネント同士の間の電流フローは部分的時間間隔の間に低減されるか、又は、完全に防止までされる。この部分的時間間隔の間に、コンポーネントのうちの少なくとも１つの状態変化は、遅らせられるか又は完全に停止される。これが複数のサイクルの間に実施される場合には、具体的には、サイクルごとに実施される場合には、その効果は、共振回路が自励共振回路構成に関する固有共振周波数よりも低い周波数において共振するかのように挙動することとなるということである。
【０１７８】
共振修正回路１３０１は、固有共振周波数よりも低くなるように実効共振周波数をこのように制御及び調節する。図１３のシステムでは、実際の実効共振周波数は、部分的時間間隔の持続期間を変化させることができる共振修正回路１３０１によって制御される。したがって、部分的時間間隔が長くなればなるほど、状態変化を遅らせる効果は大きくなることとなり、したがって、実効共振周波数は低くなることとなる。
【０１７９】
例では、共振修正回路１３０１は、制御信号に応答して部分的時間間隔の持続期間を変化させるように構成されており、したがって、制御信号に応答して可変インピーダンスひいては共振回路２０１の共振周波数を変化させるように構成されている。たとえば、共振修正回路５０５は、バイナリー制御信号の状態に応じて、２つの所定の持続期間の間で切り替わるように構成されている。２つの持続期間は、周波数シフトキーイングに関して使用される２つの周波数に対応する実効共振周波数を結果として生じさせるように選択される。
【０１８０】
図１４は、図１３のアプローチの例を図示しており、共振修正回路１３０１は、トランスミッターキャパシター２０３の状態変化を遅らせるように構成されている。例では、共振修正回路１３０１は、部分的時間間隔の間に、トランスミッターインダクター１０３からの電流をトランスミッターキャパシター２０３から離れるように迂回させるように構成されている。迂回は、スイッチ１４０１によって実現されており、スイッチ１４０１は、トランスミッターキャパシター２０３と並列に結合されており、スイッチ１４０１は、これを短絡させるように構成されている。
【０１８１】
例では、スイッチ１４０１は、部分的時間間隔の間に閉じられる。特定の例では、スイッチ１４０１を開閉することは、アダプター３０９によって受信された制御信号に応答して、スイッチコントローラー１４０３によって発生させられるスイッチ信号の遷移によって制御される。
【０１８２】
具体的には、スイッチコントローラー１４０３は、スイッチ信号を発生させるように構成されており、スイッチ信号は、駆動信号のそれぞれのサイクルにおいて、所与の持続期間（部分的時間間隔）にわたってトランスミッターキャパシター２０３を短絡させ、そして、この持続期間は、制御信号に依存している。たとえば、スイッチコントローラー１４０３は、制御信号に応じて、２つの所定の持続期間のうちの一方を適用し、ここで、２つの持続期間は、周波数シフトキーイングに関して使用される２つの周波数に等しい共振周波数に対応している。
【０１８３】
スイッチ１４０１が閉じられるときに、トランスミッターインダクター１０３を通って流れており、そうでなければトランスミッターキャパシター２０３を充電又は放電する電流が、その代わりに、スイッチ１４０１を通して迂回させられる。したがって、トランスミッターキャパシター２０３を短絡させることによって、電流は、トランスミッターキャパシター２０３をバイパスし、したがって、キャパシターを充電しない。例では、スイッチ１４０１は、トランスミッターキャパシター２０３を横切る電圧がゼロになることに対応するタイムインスタントにおいて閉じるように構成されている。このときに、トランスミッターインダクター１０３を通るかなりの電流が存在している（実際に、電流は最大レベルになることとなる）。しかし、スイッチを短絡させることによって、この電流は、もはやトランスミッターキャパシター２０３を通って流れず、その代わりに、スイッチ１４０１を通って流れることとなる。したがって、トランスミッターキャパシター２０３の短絡は、電圧がゼロに維持されること、すなわち、トランスミッターキャパシター２０３の状態が一定に維持されることを保証する。
【０１８４】
したがって、スイッチ１４０１は、電流迂回経路を形成し、電流迂回経路は、プラス及びマイナスの電流の両方をトランスミッターキャパシター２０３から迂回させるということが留意されるべきである。
【０１８５】
特定の持続期間の後に、すなわち、部分的時間間隔の終わりに、スイッチは再び開かれ、それによって、トランスミッターコイル１０３を通って流れる電流が次にトランスミッターキャパシター２０３の中へ（又は、外へ）流れることを結果として生じさせる。結果として、トランスミッターキャパシター２０３は、充電を開始し、キャパシター電圧は、それにしたがって変化する。これは、インダクターから「見た」ときのトランスミッターキャパシター２０３の実効キャパシタンスが増加させられることを結果として生じさせることとなり、したがって、共振周波数が低減されることを結果として生じさせることとなる。結果として生じる実効共振周波数は、部分的時間間隔のタイミングに依存することとなり、持続期間の増加は、実効共振周波数の低減を結果として生じさせる。
【０１８６】
具体的には、駆動信号の期間の一部にわたってキャパシターを短絡させることによって、実効キャパシタンスが増加されることとなる。
【０１８７】
この効果を図示するために、平均電流
【数５】
2019506129.tif 000007
によって時間ｔ２にわたって電圧Ｕ１（ｔ２）まで充電されるキャパシターＣ１が考えられる。
電圧Ｕ１（ｔ２）は、
【数６】
2019506129.tif 000008
として表される。
【０１８８】
代わりに、Ｃ１よりも小さい値を有するが、０からｔ１まで短絡させられ、ｔ１からｔ２の時間間隔において充電される、別のキャパシターＣ２を考えると、このキャパシターは、同じ平均電流
【数７】
2019506129.tif 000009
によって電圧Ｕ１（ｔ２）まで充電される。Ｃ２に関して、電圧は、以下のように決定され得る。
【数８】
2019506129.tif 000010
Ｕ１（ｔ２）及びＵ２（ｔ１）がｔ２において等しくなる場合には、Ｃ１は、次式によって表現され得る。
【数９】
2019506129.tif 000011
【０１８９】
換言すれば、キャパシターＣ２は値が小さいが、時間ｔ２において、両方のキャパシターは、同じ電圧まで充電される。時間ｔ２において、キャパシターＣ２は、インダクターをキャパシターＣ１と同じ電圧にさらす。したがって、短絡させることの効果は、インダクターによって「見た」ときのキャパシターの実効（又は、見掛けの）キャパシタンスを増加させることである。したがって、短絡させる持続期間を変化させることによって、実効キャパシタンスが変化させられる。
【０１９０】
図１４の回路における信号の例が、図１５に提供されている。例では、トランスミッターインダクター１０３のインダクタンスは、Ｌｐ＝２００ｕＨであり、トランスミッターキャパシター２０３のキャパシタンスは、Ｃｐ＝８．２ｎＦであり、以下の固有共振周波数を結果として生じさせる。
【数１０】
2019506129.tif 000012
【０１９１】
例では、上側の曲線は、駆動信号を示しており、中間の曲線は、トランスミッターコイル１０３を通る電流を示しており、下側の曲線は、トランスミッターキャパシター２０３にかかる電圧を示している。
【０１９２】
見ることができるように、それぞれのサイクルに関して、スイッチ１４０１は、（キャパシター電圧のプラスのゼロクロッシングに関して）第１の部分的時間間隔の間に、及び、（キャパシター電圧のマイナスのゼロクロッシングに関して）第２の部分的時間間隔の間に、トランスミッターキャパシター２０３を短絡させるように構成されている。したがって、それぞれの部分的時間間隔において、電圧は、おおよそ１μｓにわたって一定に維持されている。この時間の間に、トランスミッターキャパシター２０３の電圧は変化しない。同様に、トランスミッターインダクター１０３を通る電流も、トランスミッターインダクター１０３が電圧にさらされないことに起因して、ほとんど変化しない（それは、最大値においてほとんど一定である）。
【０１９３】
見ることができるように、実効共振周波数が低下させられ、実際に、例では、おおよそ１０２ｋＨｚの実効共振周波数が実現される。
【０１９４】
正確な実効共振周波数は、部分的時間間隔の持続期間を調節することによって設定され得る。持続期間が長くなればなるほど、周波数が低くなる。したがって、このアプローチでは、部分的時間間隔の持続期間は、制御信号に基づいて変化させられる。
【０１９５】
図１０の例に対応する別の例が、図１６に提供されている。例では、スイッチコントローラー１４０３は、組み合わせられたユニットの中でドライバー２０３及びアダプター３０９とさらに組み合わせられている。
【０１９６】
例では、組み合わせられたユニットは、駆動信号と同期してバイパススイッチ１６０１をＣ＿ｔｘ（トランスミッターキャパシター２０３）に切り替える。トランスミッターキャパシター２０３にかかる電圧がゼロ電圧にあるときに、組み合わせられたユニットは、スイッチを閉じ、Ｌ＿ｔｘを通る電流がバイパススイッチ１６０１を介して流れることを維持しながら、キャパシターにかかる電圧をゼロに維持する。組み合わせられたユニットは、時間Ｔｈｏｌｄの後にスイッチを開く。組み合わせられたユニットが、周波数シフトキーイングにしたがって駆動信号の周波数を変化させるときに、それは、また、バイパススイッチ１６０１のタイミングを適合させる。例では、トランスミッターキャパシター２０３の値（Ｃ＿ｔｘ）は、バイパススイッチ１６０１が常に開いている場合にはパワートランスミッターが１０５ｋＨｚで共振するように選ばれる。駆動周波数が１００ｋＨｚである場合には、組み合わせられたユニットは、５００ｎｓのＴｈｏｌｄを使用する。駆動周波数が１００．５ｋＨｚである場合には、ＦＳＫ制御ユニットは、４５０ｎｓのＴｈｏｌｄを適用する。したがって、バイパスキャパシター１６０１が閉じられている部分的時間間隔の持続期間を変化させることによって、実効容量性インピーダンス、ひいては、共振回路の実効共振周波数が、駆動信号周波数が周波数変調に起因して変化するときに、駆動信号周波数にマッチするように変化させられ得る。
【０１９７】
図１７は、２つの異なる駆動周波数に関して、すなわち、それぞれ１００ｋＨｚ及び１００．５ｋＨｚの駆動周波数に関して、トランスミッターキャパシター２０３にかかる電圧、及び、トランスミッターコイル１０３を通る電流を図示している。図１８は、部分的時間間隔の周りのより小さい時間間隔に関するこれらの値を図示している（すなわち、時間軸が拡張されている）。
【０１９８】
したがって、例では、共振修正回路は、共振回路の信号に応じて、部分的時間間隔の開始時間を決定し、たとえば、具体的には、それは、トランスミッターキャパシター２０３にかかる電圧のゼロクロッシングと一致するように開始時間を決定する。これは、キャパシターを短絡させるのにとりわけ有利な時間を提供する。その理由は、それが、過渡的変化及びステップ変化を低減又は回避することが可能であるからである。さらに、終了時間は、制御信号に応じて決定され、すなわち、部分的時間間隔の持続期間は、時間Ｔｈｏｌｄを制御することによって制御され、時間Ｔｈｏｌｄにおいて、バイパススイッチは、開状態にシフトさせられ、それによって、トランスミッターキャパシター２０３が充電することを可能にする。
【０１９９】
他の実施形態では、サイクルの他の時間又はイベントが使用され得るということ、並びに、たとえば、トランスミッターコイル１０３の電流又は電圧は、開始時間及び終了時間のうちの一方を決定するために使用され得、他方は、制御信号に応答して制御される（したがって、実効共振周波数を変化させるように変化させられる）ということが認識されることとなる。
【０２００】
いくつかの実施形態では、組み合わせられたユニットは、たとえばトランスミッターキャパシター２０３にかかる電圧を測定し、たとえばゼロクロッシングの検出に応答してスイッチ信号を発生させる。他の実施形態では、バイパススイッチ構成体が使用され、バイパススイッチ構成体は、適当な時間において、スイッチを自動的に開及び／又は閉にする。
【０２０１】
たとえば、図１６の単一のバイパススイッチ１６０１の代わりに、スイッチと直列にダイオードを含む構成体が使用される。そのような例では、スイッチは、たとえば、ある時間において開かれ、その時間の間に、トランスミッターキャパシター２０３にかかる電圧がマイナスになっている。したがって、ダイオード電圧もマイナスになっているので、ダイオードは、トランスミッターキャパシター２０３にかかる電圧がプラスに変わる（そして、ダイオード伝導電圧を超える）まで、伝導しないこととなる。この段階において、ダイオードは、電流を伝導させ始めることとなる。したがって、トランスミッターキャパシター２０３にかかる電圧は、ダイオード伝導電圧においてフリーズさせられ、また、これは比較的に低いので（典型的に、おおよそ０．５Ｖ）、その効果は、実質的に、トランスミッターキャパシター２０３がキャパシター電圧のおおよそゼロクロッシングにおいてバイパスされるということである。所望の持続期間の後に、スイッチが、組み合わせられたユニットによって開状態に切り替えられ、それによって、トランスミッターキャパシター２０３が充電されることを可能にする。これは、トランスミッター通信インダクター２０９の制御を促進させ、具体的には、部分的時間間隔の所与の所望の持続期間を実現するために１つの遷移だけが正確にタイミングを計られる必要があるので、スイッチを制御するスイッチ信号の発生を促進させる。
【０２０２】
以前のテキストは、共振修正回路１３０１が、部分的時間間隔の間にトランスミッターコイル１０３（より一般的には、誘導性インピーダンス）からの電流をトランスミッターキャパシター２０３から離れるように迂回させることによって、トランスミッターキャパシター２０３（及び、より一般的には、容量性インピーダンス）に関する状態変化を遅らせるように構成されている例に焦点を合わせられてきた。しかし、他の実施形態では、共振修正回路１３０１は、部分的時間間隔の間にトランスミッターキャパシター２０３からトランスミッターコイル１０３へ流れる電流を遮断することによって、トランスミッターコイル１０３に関する状態変化を遅らせるように構成されている。
【０２０３】
たとえば、図１９は、部分的時間間隔の間にトランスミッターキャパシター２０３からトランスミッターコイル１０３への電流フロー（及び、具体的には、電流フローの変化のレート）を妨げることによって、又は、同等に、トランスミッターコイル１０３にかかるトランスミッターキャパシター２０３によって課される電圧を低減させることによって、共振修正回路１３０１がトランスミッターコイル１０３に関する状態変化を遅らせるように構成されている例を図示している。具体的には、例では、共振修正回路１３０１は、部分的時間間隔の間にトランスミッターキャパシター２０３からトランスミッターコイル１０３への電流フローを遮断することによって、又は、同等に、インダクター電圧をゼロに設定することによって、トランスミッターコイル１０３に関する状態変化を遅らせるように構成されている。
【０２０４】
例では、トランスミッターキャパシター２０３からトランスミッターインダクター１０３への電流は、スイッチ１９０１によって遮断され、スイッチ１９０１は、トランスミッターインダクター１０３と直列になっている。例では、ドライバー２０５は、共振サイクルの一部にわたってトランスミッターキャパシター２０３とトランスミッターインダクター１０３との間の結合を効果的に切断するように構成されている。その動作は、図１４に関して説明されているものに対応している。実際に、図１４の例では、スイッチ１４０１は、トランスミッターキャパシター２０３を通る電流をゼロに制御することによって、トランスミッターキャパシター２０３を横切る電圧をゼロにフリーズさせるように構成されている。図１９の例では、スイッチ１９０１は、トランスミッターインダクター１０３をトランスミッターキャパシター２０３から切断することによって、そして、トランスミッターコイル１０３に対するトランスミッターキャパシター２０３の電圧の影響を除去することによって、トランスミッターインダクター１０３を通る電流をゼロにおいてフリーズさせるように構成されている。したがって、電流及び電圧の役割が交換されるときにキャパシター及びインダクターの動作が同じであるということを考慮すると、２つのアプローチは同等である。実際に、図１５の信号は、インダクター電流及びキャパシター電圧に関する曲線がそれぞれキャパシター電圧及びインダクター電流と交換される場合には、図１９の例に適用することも可能である。
【０２０５】
また、提供されている例では、部分的時間間隔の間に、トランスミッターキャパシター２０３及びトランスミッターインダクター１０３の両方の状態変化が遅らせられるか、又は、実質的にフリーズさせられるということが留意されるべきである。実際に、図１４の例では、部分的時間間隔の間に、電流は、トランスミッターキャパシター２０３に到達せず、電圧は、ゼロにおいて一定である。しかし、これは、また、トランスミッターインダクター１０３を横切る電圧を一定のままとなるようにフリーズさせ、したがって、インダクター電流は、実質的に一定であり、すなわち、トランスミッターインダクター１０３に関する状態変化は実質的に存在しない。同様に、図１９の例では、部分的時間間隔の間に、電流は、トランスミッターキャパシター２０３から流れることができず、したがって、トランスミッターキャパシター２０３を横切る電圧は、実質的に一定になることとなり、すなわち、トランスミッターキャパシター２０３に関する状態変化は実質的に存在しない。
【０２０６】
以前の例では、部分的時間間隔の開始は、それぞれインダクター電圧及びキャパシター電流のゼロクロッシングに同期させられていた（及び、具体的には、整合させられていた）。とりわけ、部分的時間間隔の開始時間は、それぞれキャパシター電圧及びインダクター電流のゼロクロッシングと整合させられている。これは、部分的時間間隔の間にトランスミッターキャパシター２０３とトランスミッターインダクター１０３との間の電流フローが完全にゼロに低減されるときに、特定の利点を提供する。しかし、いくつかの実施形態では、より段階的な電流フローの低減が使用されるということが認識されることとなる。
【０２０７】
状態変化、及び、トランスミッターキャパシター２０３とトランスミッターインダクター１０３との間のエネルギーフローを遅らせることは、共振コンポーネント同士の間の電流フローを完全に防止するというよりもむしろ低減させることによって実現されるということが認識されることとなる。低減された電流は、たとえば、電流調整回路を通して実現され、電流調整回路は、たとえば、マイクロコントローラーによってリアルタイムに制御され得る。
【０２０８】
しかし、別の例として、低減は、たとえば、部分的時間間隔の間に追加的なキャパシター又はインダクターを含むことによって実現される。たとえば、図２０の例では、追加的な電流低減キャパシター２００１が、図１４のスイッチと直列に挿入されている。部分的時間間隔の間に、スイッチ１４０１は、トランスミッターキャパシター２０３を短絡させないが、電流低減キャパシター２００１を並列に挿入する。これは、部分的時間間隔の間に電流が電流低減キャパシター２００１の中へ流れるので、トランスミッターキャパシター２０３への電流が低減されるということを結果として生じさせ、それによって、トランスミッターキャパシター２０３の状態変化、そして、トランスミッターキャパシター２０３がトランスミッターコイル１０３に課す電圧を低減させる（電流低減キャパシター１４０１は、トランスミッターキャパシター２０３と一緒に充電及び放電される）。
【０２０９】
トランスミッターコイル１０３に関して、対応するアプローチが使用され得るということが認識されることとなる。
【０２１０】
以前の説明では、簡潔化及び明確化のために、周波数変調によって、及び、具体的には、周波数シフトキーイングによって引き起こされる周波数を除いて、駆動周波数は一定であるということが仮定されていた。そのような実施形態は、たとえば、駆動周波数を発生させるために正確なＤＤＳアプローチが使用されるシステムを含み、ここで、パワー制御は、駆動信号の振幅を制御することによって実現される。
【０２１１】
しかし、他の実施形態では、駆動周波数は、単に周波数変調以外の要因に依存し、したがって、公称（変調されていない）駆動周波数が変化する。
【０２１２】
いくつかの実施形態では、たとえば、コンポーネント分散及び公差に起因する変動は、ドリフト及び周波数変動を結果として生じさせ、それは、潜在的に十分に重大であり、共振周波数を設定するときに考慮に入れる必要がある。しかし、ほとんどの実施形態では、駆動周波数は、十分に正確且つ良好に制御され、そのような変動が考慮に入れられることを必要としない。
【０２１３】
また、以前の説明は、共振周波数が駆動周波数と実質的に同一になるように制御される例に焦点を合わせられており、すなわち、ここで、共振回路は、駆動周波数と同じ周波数になるようにバイアスされている。
【０２１４】
しかし、いくつかの実施形態では、パワートランスミッターは、他の要因に応答して駆動周波数をアクティブに変化させるように構成されており、及び／又は、駆動周波数が共振周波数とは異なるように、駆動信号を発生させるように構成されている。
【０２１５】
具体的には、いくつかの実施形態では、パワートランスミッターは、パワーレシーバーへの電力伝送を制御するために駆動周波数を変化させるように構成されている。たとえば、パワーレシーバーが、電力伝送信号のパワーが低減されることを要求するパワー制御メッセージを送信する場合には、パワートランスミッターは、共振周波数からより大きく逸脱するように駆動周波数を変化させる。逆に、パワートランスミッターが、パワーの増加を要求するパワー制御メッセージを受信する場合には、駆動周波数は、共振周波数により近くなるように構成される。
【０２１６】
たとえば、周波数変調が用いられていない時間の間に（すなわち、データシンボルがパワーレシーバーに送信されていないときに）、たとえば、共振周波数は、たとえば１００ｋＨｚの公称値に設定される。駆動周波数は、所与の電力伝送レベルに関して、たとえば９８ｋＨｚに設定される。パワーレシーバーが、増加した電力レベルを要求する場合には、駆動周波数は、所望の電力レベルが実現されるまで増加させられ、それは、たとえば、９９ｋＨｚの駆動周波数に関して起こる。逆に、低減されたパワーが要求される場合には、駆動周波数が低減され、たとえば、９７ｋＨｚの駆動周波数を結果として生じさせる。したがって、そのような実施形態では、所望の電力伝送レベルを実現するために、周波数オフセットが、駆動周波数と共振周波数との間に導入される。さらに、オフセットは、典型的に、パワーレシーバーから受信されたパワー制御メッセージに応答して、動的に変化させられる。
【０２１７】
そのような実施形態では、周波数変調は、周波数変動を結果として生じさせ、それは、現在の公称駆動周波数を重ね合わせる。周波数変調の周波数変動は、典型的に、パワー制御に起因する周波数変動よりもかなり速く、したがって、パワーレシーバーは、送信されたデータをデコードするためにこれらのより速い周波数変動を検出することが可能である。たとえば、ローカル発振器の周波数は、低速位相同期ループ（ｓｌｏｗ  Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）によって受信された電力伝送信号の平均周波数にロックされる。
【０２１８】
そのような実施形態では、共振周波数は、周波数変調の結果として生じる駆動信号の周波数変動に追従するように、しかし、パワー制御の結果として生じる周波数変動にはしたがわないように変化させられる。具体的には、共振周波数は、共振周波数と駆動周波数との間に、周波数変調に起因する駆動周波数変化と同じ平均周波数オフセットを維持する。具体的には、駆動周波数は、データ値及び制御エラーメッセージの両方に依存し、一方、共振周波数は、制御エラーメッセージのみに依存する。
【０２１９】
たとえば、周波数変調が、周波数シフトキーイングであり、周波数シフトキーイングは、公称駆動周波数から−５００Ｈｚ及び５００Ｈｚそれぞれオフセットされている２つの周波数を使用する場合には、アダプター３０９は、周波数シフトキーイングと同期して−５００Ｈｚ及び＋５００Ｈｚだけそれぞれ共振周波数を変化させるように構成されている。したがって、電流パワー制御が、９８ｋＨｚである公称駆動周波数を結果として生じさせた場合には、アダプター３０９は、周波数シフトキーイングに起因する周波数偏移にしたがって、９７．５ｋＨｚと９８．５ｋＨｚとの間の共振周波数をそれぞれシフトさせることが可能である。公称駆動周波数（パワー制御の結果として生じる）が９９ｋＨｚである場合には、アダプター３０９は、９８．５ｋＨｚと９９．５ｋＨｚとの間の共振周波数をそれぞれシフトさせることが可能である。
【０２２０】
特定の例として、Ｑｉ規格では、周波数変調深さは、サイクル長さの差によって決定され：深さ＝（１／ｆｍｏｄ−１／ｆｏｐ）、ここで、ｆｏｐは、動作（又は、駆動）周波数であり、ｆｍｏｄは、変調させられた周波数である。深さは、ｎｓで表現される。アダプター３０９は、変調深さに対応する変化に追従するように構成されており、具体的には、変調周波数変化ｆｍｏｄに追従するように構成され得る。
【０２２１】
具体的には、状態変化が部分的時間間隔にわたってフリーズさせられる以前の例では、２つの周波数シフトキーイング周波数に対応する２つの共振周波数の間の部分的時間間隔の持続期間の差、すなわち、Ｔｈｏｌｄは、この深さに等しく設定される。換言すれば、以前の例では、部分的時間間隔の２つの持続期間の間の差（すなわち、２つのＴｈｏｌｄ値の間の差）は、２つの周波数シフトキーイング周波数に関するサイクル時間の間の差に等しくなるように設定され得る。これは、Ｑｉ規格に関して使用される変調深さ定義に対応している（それは、サイクル時間によって定義される）。
【０２２２】
したがって、周波数変調に応答した共振周波数の周波数変動は、相対的周波数変動又は差分周波数変動（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）であるということが認識されることとなる。周波数変調は、変化する周波数オフセットを導入し、それは、送信されるデータに依存しており、アダプター３０９は、対応する周波数オフセットによって共振周波数を変化させるように構成されている。
【０２２３】
したがって、いくつかの実施形態では、パワートランスミッターは、駆動周波数を変化させることによって電力信号を制御する。たとえば、共振回路の共振周波数よりも上の駆動周波数で動作するパワートランスミッターは、駆動周波数を共振周波数に向けて低下させることによって、電力信号を増加させる。したがって、周波数変調は、デルタ又は差分を公称駆動周波数に追加し（それは、たとえば、平均駆動周波数、又は、周波数変調のない駆動周波数である）、また、したがって、共振周波数の変動は、公称駆動周波数に対応する公称共振周波数に対するデルタ又は差分である。
【０２２４】
明確化のために、上記の説明は、異なる機能回路、ユニット、及びプロセッサーを参照して、本発明の実施形態を説明してきたということが認識されることとなる。しかし、異なる機能回路、ユニット、又はプロセッサーの間での機能性の任意の適切な分配が、本発明を損なうことなく使用されるということが明らかになることとなる。たとえば、別々のプロセッサー又はコントローラーによって実施されるように図示されている機能性は、同じプロセッサー又はコントローラーによって実施されてもよい。したがって、特定の機能ユニット又は回路への言及は、厳密な論理的な又は物理的な構造又は組織を示すというよりもむしろ、単に、説明されている機能性を提供するための適切な手段への言及として見られるべきであるに過ぎない。
【０２２５】
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は、これらの任意の組み合わせを含む、任意の適切な形態で実施され得る。本発明は、随意的に、１つ又は複数のデータプロセッサー及び／又はデジタル信号プロセッサーの上で走るコンピューターソフトウェアとして少なくとも部分的に実装される。本発明の実施形態のエレメント及びコンポーネントは、任意の適切な方式で、物理的に、機能的に、及び論理的に実装される。実際に、機能性は、単一のユニットにおいて、複数のユニットにおいて、又は、他の機能ユニットの一部として実装される。そうであるので、本発明は、単一のユニットにおいて実装されるか、又は、異なるユニット、回路、及びプロセッサーの間に物理的に及び機能的に分散される。
【０２２６】
本発明は、いくつかの実施形態に関連して説明されてきたが、それは、本明細書で述べられている特定の形態に限定されることは意図されていない。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって限定される。追加的に、特徴は特定の実施形態に関連して説明されているように見えるが、説明されている実施形態のさまざまな特徴は本発明にしたがって組み合わせられるということを当業者は認識する。特許請求の範囲において、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という用語は、他のエレメント又はステップの存在を除外しない。
【０２２７】
そのうえ、個別に列挙されるが、複数の手段、エレメント、回路、又は方法ステップは、たとえば、単一の回路、ユニット、又はプロセッサーによって実施される。追加的に、個々の特徴が異なる請求項の中に含まれるが、これらは、場合によっては、有利に組み合わせられ、また、異なる請求項の中に含まれることは、特徴の組み合わせが実行可能でなく及び／又は有利でないということを暗示していない。また、請求項の１つのカテゴリーの中に特徴を含むことは、このカテゴリーへの限定を暗示しておらず、むしろ、必要に応じて特徴が他の請求項カテゴリーに等しく適用可能であるということを示している。そのうえ、請求項における特徴の順序は、特徴が実行されなければならないいかなる特定の順序も暗示しておらず、とりわけ、方法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施されなければならないということを暗示していない。むしろ、ステップは、任意の適切な順序で実施される。加えて、単数形の参照は、複数を除外しない。したがって、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「第１の」、「第２の」などへの参照は、複数を排除しない。請求項における参照記号は、単に明確にする例として提供されているに過ぎず、決して特許請求の範囲を限定するものとして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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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