(57)【要約】  ワイヤレス充電デバイスの実施形態が含まれる。いくつかの実施形態は、送信側タンクコンデンサと、主伝送コイルと、を含む送信側共振タンク回路を含む。送信側共振タンク回路を駆動するために、送信側共振タンク回路に結合されているブリッジコンポーネントもまた含まれる。ブリッジコンポーネントは、送信側共振タンク回路のレールを提供するために電源から電圧を受け取るように構成されてもよい。ブリッジコンポーネントを制御する調整回路もまた含まれてもよい。調整回路は、送信側共振タンク回路に供給される電力量を制御するロジックを実行してもよい。同様に、電源から引き出される電流量を調整回路に通知する電流検知素子が、含まれてもよい。
2019514322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側タンクコンデンサと、主伝送コイルと、を含む送信側共振タンク回路であって、前記主伝送コイルは、前記送信側タンクコンデンサと結合されており、前記主伝送コイルは、前記ハンドヘルドデバイス内の電池を充電するために利用されるハンドヘルドデバイス上の受信コイルに誘導結合される交流磁場を生成する、送信側共振タンク回路と、
前記送信側共振タンク回路を駆動するために前記送信側共振タンク回路に結合されているブリッジコンポーネントであって、前記ブリッジコンポーネントは、前記送信側共振タンク回路のレールを提供するために電源から電圧を受け取る、ブリッジコンポーネントと、
前記ブリッジコンポーネントを制御する調整回路であって、前記調整回路は、前記送信側共振タンク回路に供給される電力量を制御するロジックを実行する、調整回路と、
前記電源から引き出される電流量を前記調整回路に通知する電流検知素子と、を備える、ワイヤレス充電デバイス。
【請求項２】
前記ワイヤレス充電デバイスが、前記ハンドヘルドデバイスに結合されており、前記ハンドヘルドデバイスが、
前記ワイヤレス充電デバイスからエネルギーを受信するために前記主伝送コイルに誘導結合される前記受信コイルと、
前記ワイヤレス充電デバイスからのエネルギー伝送を増幅するための受信側共振タンク回路を形成する前記受信コイルに結合される複数の受信側タンクコンデンサと、
整流器を介して前記受信側共振タンク回路に結合されており、前記ワイヤレス充電デバイスから受信した前記エネルギーを受信及び貯蔵する、前記電池と、を備え、
前記送信側共振タンク回路が、第１の周波数で共振するように構成されており、前記受信側共振タンク回路が、第２の周波数で共振するように構成されており、前記第１の周波数が、前記第２の周波数と異なる、請求項１に記載のワイヤレス充電デバイス。
【請求項３】
前記ブリッジコンポーネントに結合されており、前記調整回路によって制御されるドライバを更に備える、請求項１に記載のワイヤレス充電デバイス。
【請求項４】
前記調整回路に電力を供給する電圧レギュレータを更に備える、請求項１に記載のワイヤレス充電デバイス。
【請求項５】
前記ワイヤレス充電デバイスが負荷に結合されているかどうかに関する信号を受信する電流測定デバイスであって、前記ワイヤレス充電デバイスが前記負荷に結合されていないという前記信号の受信に応じて、前記調整回路が所定の時間の間、低電力モードに入り、前記所定の時間の満了後、前記調整回路が前記低電力モードを終了し、前記ワイヤレス充電デバイスが前記負荷に結合されているかどうかを再度判定する、電流測定デバイスと、
充電制御スイッチであって、前記調整回路は、受信負荷が予想される負荷と異なるかどうかを判定し、前記受信負荷が前記予想される負荷と異なるという判定に応じて、存在している不適合なデバイス関する出力を与える、充電制御スイッチと、を更に備える、請求項１に記載のワイヤレス充電デバイス。
【請求項６】
前記調整回路が、前記電源から引き出されるエネルギーを制御するために前記送信側共振タンク回路を提供する前記ブリッジコンポーネントの動作周波数及びデューティサイクルを制御する、請求項１に記載のワイヤレス充電デバイス。
【請求項７】
エネルギーを貯蔵する電池を含む、ハンドヘルドデバイスと、
充電デバイスであって、
送信側タンクコンデンサと、主伝送コイルと、を含む送信側共振タンク回路であって、前記主伝送コイルは、前記送信側タンクコンデンサと共振状態にあるように結合されており、前記主伝送コイルは、前記ハンドヘルドデバイスの前記電池を充電するために利用される前記ハンドヘルドデバイス上の受信コイルに誘導結合される交流磁場を生成する、送信側共振タンク回路と、
複数のスイッチング素子を含み、前記送信側共振タンク回路に結合されているブリッジコンポーネントであって、電源から電圧を受け取り、前記送信側共振タンク回路のレールを提供する、ブリッジコンポーネントと、
前記ブリッジコンポーネントに結合されている調整回路であって、前記送信側共振タンク回路に送信される前記電力を前記充電デバイスに制御させるロジックを実行する、調整回路と、を備える充電デバイスと、を備える、充電システム。
【請求項８】
前記ハンドヘルドデバイスが、
前記充電デバイスからエネルギーを受信するために前記主伝送コイルに誘導結合される前記受信コイルと、
前記受信コイルに結合され、前記送信側共振タンク回路からのエネルギー伝送を増幅するための複数のコンデンサを含む受信側共振タンク回路と、を更に備え、
前記電池は、前記受信側共振タンク回路に結合されており、前記充電デバイスから受信した前記エネルギーを受信及び貯蔵する、請求項７に記載の充電システム。
【請求項９】
前記充電デバイスは、前記充電デバイスが負荷に結合されているかどうかに関する信号を受信する電流測定デバイスを更に含み、前記充電デバイスが前記負荷に結合されていないという前記信号の受信に応じて、前記調整回路は、所定の時間の間、低電力モードに入り、前記所定の時間の満了後、前記調整回路は、前記低電力モードを終了し、前記充電デバイスが前記負荷に結合されているかどうかを再度判定し、前記調整回路は、受信負荷が予想される負荷と異なるかどうかを更に判定し、前記受信負荷が前記予想される負荷と異なるという判定に応じて、関連する出力を提供する、請求項７に記載の充電システム。
【請求項１０】
前記調整回路が、前記電源から引き出されるエネルギーを制御するために前記ブリッジコンポーネントの動作周波数及びデューティサイクルを制御する、請求項７に記載の充電システム。
【請求項１１】
前記ブリッジコンポーネントが、ハーフブリッジ及びフルブリッジの少なくとも一方を含む、請求項７に記載の充電システム。
【請求項１２】
充電デバイスであって、
所定の電圧を提供するための電源と、
送信側タンクコンデンサと、主伝送コイルと、を含む送信側共振タンク回路であって、前記主伝送コイルは、前記送信側タンクコンデンサと結合されており、前記主伝送コイルは、前記電源から電力を受け取って、前記ハンドヘルドデバイスの電池を充電するために利用されるハンドヘルドデバイス上の受信コイルに誘導結合される交流磁場を生成する、送信側共振タンク回路と、
複数のスイッチング素子を含み、前記送信側共振タンク回路に結合されているハーフブリッジであって、前記電源から前記所定の電圧を受け取り、前記送信側共振タンク回路のレールを提供する、ハーフブリッジと、
前記ハーフブリッジに結合されている調整回路であって、前記送信側共振タンク回路に送信される前記電力を前記充電デバイスに制御させるロジックを実行する、調整回路と、を備える充電デバイス。
【請求項１３】
前記ハンドヘルドデバイスを更に含み、前記ハンドヘルドデバイスは、
前記充電デバイスからエネルギーを受信するために前記主伝送コイルに誘導結合される前記受信コイルと、
受信コイルに結合され、送信側共振タンク回路からのエネルギー伝送を増幅するための複数のコンデンサを含む受信側共振タンク回路と、
前記受信側共振タンク回路に結合され、前記充電デバイスから受信した前記エネルギーを受信及び貯蔵する、前記電池と、を備える、請求項１２に記載の充電デバイス。
【請求項１４】
前記調整回路は、受信負荷が予想される負荷と異なるかどうかを更に判定し、前記受信負荷が前記予想される負荷と異なるという判定に応じて、存在している不適合なデバイスに関する出力を与える、請求項１２に記載の充電デバイス。
【請求項１５】
前記充電デバイスは、前記充電デバイスが負荷に結合されているかどうかに関する信号を受信する電流測定デバイスを更に含み、前記充電デバイスが前記負荷に結合されていないという前記信号の受信に応じて、前記調整回路が所定の時間の間、低電力モードに入り、前記所定の時間の満了後、前記調整回路が前記低電力モードを終了し、前記充電デバイスが前記負荷に結合されているかどうかを再度判定する、請求項１２に記載の充電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概ね、ハンドヘルドデバイスの電磁誘導充電のためのシステム及び装置に関し、具体的にはハンドヘルドデバイスに電力を供給するワイヤレス充電システムの実施形態に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯ブラシ及び携帯電話などのハンドヘルドデバイスを充電するための、強力なワイヤレスエネルギー伝送システムへの現在の傾向が存在する。これらのシステムは、典型的には、携帯電話を充電するための数ワットから電気自動車を充電するための最大数キロワットまでのエネルギー伝送を可能にする。より高い送電レベルは、典型的には、より広範な技術的安全対策を必要とし、通常、エネルギー規制に適合するためにより高い効率を必要とする。電気自動車を充電する際、ワイヤレス電力伝送システムは、数キロワットの電力を供給して妥当な時間内で電池を充電する必要がある。その場合、発熱及び追加の電力コストを制限内に維持するために通常は効率を９０％より高くする必要がある。携帯電話用に設計されるワイヤレス電力伝送システムもまた、最大７０％までのかなり良好な効率を提供するが、一定の出力電圧も提供するように通常設計されている。しかしながら、５ワットより高いような高効率、一定の電圧出力、及び出力電力のいずれも、歯ブラシ又はひげそりなどの低コストのハンドヘルドデバイスの電池を充電するために必要とされない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、１５％〜５０％の範囲内の効率を実現し、２５０ミリワット〜５ワットの範囲内の電力を供給する低コストの充電システムに対するニーズが業界内に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ワイヤレス充電デバイスの実施形態が含まれる。いくつかの実施形態は、送信側タンクコンデンサと、主伝送コイルと、を含む送信側共振タンク回路を含む。送信側共振タンク回路を駆動するために、送信側共振タンク回路に結合されているブリッジコンポーネントもまた含まれる。ブリッジコンポーネントは、送信側共振タンク回路のレールを提供するために電源から電圧を受け取るように構成されてもよい。ブリッジコンポーネントを制御する調整回路もまた含まれてもよい。調整回路は、送信側共振タンク回路に供給される電力量を制御するロジックを実行してもよい。同様に、電源から引き出される電流量を調整回路に通知する電流検知素子が、含まれてもよい。
【０００５】
充電システムの実施形態もまた含まれる。これらの実施形態は、ハンドヘルドデバイスを含んでもよく、ハンドヘルドデバイスは、エネルギーを貯蔵する電池を含む。実施形態はまた、送信側タンクコンデンサと、主伝送コイルと、を含む送信側共振タンク回路を含む充電デバイスも含んでもよく、主伝送コイルは、送信側タンクコンデンサと直列共振に結合されている。主伝送コイルは、ハンドヘルドデバイスの電池を充電するために利用されるハンドヘルドデバイス上の受信コイルに誘導結合される交流磁場を生成し得る。充電デバイスはまた、複数のスイッチング素子を含み、送信側共振タンク回路に結合されているブリッジコンポーネントも含んでもよく、ブリッジコンポーネントは、電源から電圧を受け取り、送信側共振タンク回路のレールを提供する。充電デバイスはまた、ブリッジコンポーネントに結合されている調整回路も含んでもよく、調整回路は、送信側共振タンク回路に送信される電力を充電デバイスに制御させるロジックを実行する。
【０００６】
充電デバイスの実施形態もまた、含まれる。充電デバイスのいくつかの実施形態は、所定の電圧を供給する電源、並びに送信側タンクコンデンサと、主伝送コイルと、を含む送信側共振タンク回路を含み、主伝送コイルは、送信側共振タンクコンデンサと結合され、主伝送コイルは電源から電力を受け取って、ハンドヘルドデバイスの電池を充電するために利用されるハンドヘルドデバイス上の受信コイルに誘導結合される交流磁場を生成する。複数のスイッチング素子を含み、主伝送タンク回路に結合されているハーフブリッジもまた含まれており、ハーフブリッジは、電源から所定の電圧を受け取り、送信側共振タンク回路のレールを提供する。いくつかの実施形態はまた、ハーフブリッジに結合されている調整回路も含んでもよく、調整回路は、送信側共振タンク回路に送信される電力を充電デバイスに制御させるロジックを実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は両方とも、種々の実施形態を説明し、特許請求される発明の主題の本質及び特徴を理解するための概観又は骨組みを提供することが意図されることを理解されたい。添付の図面は、種々の実施形態の更なる理解を提供するために含められたものであり、本明細書の一部に組み込まれると共に本明細書の一部をなすものである。図面は、本明細書に記述される種々の実施形態を例示し、説明と共に、特許請求される発明の主題の原理及び動作を説明する役割を果たす。
【図１】本明細書において開示される実施形態による、ハンドヘルドデバイスを充電するためのシステムを示す。
【図２】本明細書に記載される実施形態による、ハンドヘルドデバイスを充電するための送信器側及び受信器側の複数の回路コンポーネントを示す。
【図３】本明細書に記載される実施形態による、不要な負荷を検出するためのフローチャートを示す。
【図４】本明細書に記載される実施形態による、負荷が存在するかどうかを検出するためのフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で開示される実施形態は、ハンドヘルドデバイスの電磁誘導充電のためのシステム及び装置を含む。具体的には、実施形態は、約０．５ワット〜約５ワットを供給するように構成され、約１５％〜約５０％の範囲内の効率を実現するワイヤレス充電デバイス及び／又はシステムを含む。これらの実施形態は、正確な共振からオフセットし、かつ全振幅以外で送信器側で共振タンク回路を操作しつつ、誘導結合を利用してエネルギーを送信するように構成され得る。したがって、ハーフブリッジドライバ（ハーフブリッジ）、フルブリッジドライバ（フルブリッジ）及び／又は他の類似の回路などのインバータ回路を、共振タンクを送信器側で駆動するために使用することができる。
【０００９】
したがって、本明細書に記載の実施形態は、充電式電池が、それ自体でほぼ一定の電圧を保持することができるので、必ずしも一定ではない出力電圧を供給するように構成され得る。電池を充電する際、負荷は、電池が満充電に達するまで実質的に一定のままであり得る。その結果、本明細書に記載の実施形態は、受信器と送信器との間でデータを通信する必要がない。このことは、多くの現在の解決策で必要とされる通信回路の必要をなくす。
【００１０】
本明細書に記載の実施形態は、マイクロコントローラなどのコンピューティングデバイスを含み得る調整回路、及び／又はインダクタ／コンデンサの組み合わせに接続されるブリッジコンポーネントを制御する他の回路を利用してもよい。調整回路は、ブリッジコンポーネントの周波数及び／又はデューティサイクルを調整する充電ロジックによって構成され得る。周波数の許容誤差は、多くの場合、周波数が回路の多くの部品及びそれらの許容誤差に依存する単純な発振回路を使用する場合に達しうる許容誤差と比較して１％より良好であるマイクロコントローラのクロックの精度によって決まりうる。
【００１１】
更に、本明細書に記載の実施形態は、送信器の電流消費を測定し、デューティサイクルを調整することによってこの電流を調節するように構成されてもよい。実施形態は、ドライバに電力を供給する電源の過負荷を防止し、エネルギー規制に違反せずに十分な電力を供給する一定の電力点で動作するように構成されてもよい。電力が低すぎる場合、必要な充電時間に到達することができない場合がある。電力が高すぎる場合、電源は、電力を処理することができない場合があり、回路が過熱する場合があり、かつ／又はシステムは、単にエネルギー規制に適合するためだけに非効率的に動作する場合がある。
【００１２】
いくつかの実施形態は、実質的に固定周波数で動作してもよく、受信器内の共振回路に最も良く適合するように調節されてもよい。システムは完全な共振状態の下で制御するのが困難になり得るので、この固定受信器動作周波数（例えば、第２の周波数）は、送信器共振回路の共振周波数（例えば、第１の周波数）に適合しない場合がある。共振から極端に離れた状態での動作は、充電の効率を悪くする。このように送信器は、送信器共振周波数の上下約５％〜約３０％で動作するように構成され得る。
【００１３】
負荷がないとき（例えば、受信器が存在しない、又は受信器が存在するが、受信器電池がフルであり、したがって、接続が切断されている）、調整は、負荷が存在する場合とは異なるデューティサイクルにつながり得る。これは、検出することができ、電力を節約するためにシステムをオフにするために使用される。所定の間隔（例えば、数秒）で、システムを起動し、再度負荷を検出することを試行してもよい。負荷がない場合は、システムは、節電モードに戻ってもよい。負荷が検出された場合は、システムは、負荷に連続的に電力を供給してもよい。
【００１４】
いくつかの実施形態は、不要な負荷（例えば、金属物体）と予想される負荷との区別をするように構成されてもよい。これは、所定の間隔（例えば、６０秒毎）で所定の時間（例えば、１００ミリ秒）の間、予想される負荷とその誘導負荷との接続を切断する、ないしは別の方法でデチューンすることによって達成され得る。この切断を送信器によって検出してもよく、そのような瞬断がない場合は、負荷は、「不要」として宣言される。これに応じて、送電を停止してもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態はまた、異なる動作周波数及び／又は異なる所要電力を必要とする製品を検出する機能も含んでもよい。そのような製品は、そのような製品が充電器に置かれる際に、調整後のデューティサイクルを分析することによって検出され得る。更に、製品間でより良好に区別するために、動作周波数を変更してもよく、デューティサイクルを決定してもよい。
【００１６】
ここで、図面を参照すると、図１は、本明細書において開示される実施形態による、ハンドヘルドデバイス１０２を充電するためのシステムを表す。図示されるように、ワイヤレス充電デバイスなどの充電デバイス１００は、ハンドヘルドデバイス１０２を受容するように構成され得る。ハンドヘルドデバイス１０２は、電気かみそり、電動ハブラシ、電気洗顔デバイス、モバイル通信デバイス、及び／又は他のハンドヘルドデバイスとして構成されてもよい。より詳細に後述されるように、充電デバイス１００は、ハンドヘルドデバイス１０２を受容し、誘導的に充電するために構成され得る。したがって、充電デバイス１００は、メモリコンポーネント１４０、マイクロコントローラ、入力／出力ハードウェアなどを含む調整回路１０４を含んでもよい。メモリコンポーネント１４０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスタなどの任意の揮発性及び／又は不揮発性記憶デバイスを含んでもよく、充電ロジック１４４ａ及び検出ロジック１４４ｂを記憶してもよい。充電ロジック１４４ａは、本明細書に記載の充電機能を提供するように構成され得るが、検出ロジック１４４ｂは、負荷の検出及び／又は本明細書に記載の他の検出機能の提供のために構成され得る。
【００１７】
図２は、本明細書に記載される実施形態による、ハンドヘルドデバイスを充電するための送信器側及び受信器側の複数の回路コンポーネントを表す。図示されるように、充電デバイス１００は、電源２１０、電圧レギュレータ２１２、調整回路１０４、ドライバ２１６、電流検知素子２１８、ブリッジコンポーネント２２０、及び送信側共振タンク回路２２２を含み、送信側共振タンク回路２２２は、送信側タンクコンデンサ２２２ａ及び２２２ｂのような複数のコンデンサと、主伝送コイル２２２ｃとを含んでもよい。
【００１８】
また図２には、ハンドヘルドデバイス１０２も示されており、受信コイル２２６、複数の受信側タンクコンデンサ２２８ａ、２２８ｂ、複数のダイオード２３０ａ、２３０ｂ、充電制御スイッチ２３２、及び電池２３４を含んでもよい。
【００１９】
具体的には、電源２１０は、ハンドヘルドデバイス１０２に電力を供給するための任意の電力コンポーネントとして構成されてもよい。例として、電源２１０は、電力送信器回路の残部に約１２ボルトの中間電圧を供給するように構成されてもよい。しかしながら、電源２１０の出力は、実施形態に応じて約５ボルト〜約４０ボルトで異なり得る。いくつかの実施形態はまた、スイッチモード電源及び／又は非ガルバニック絶縁ステップダウンコンバータも利用してもよい。いくつかの実施形態では、電源２１０は、所定の電流量（例えば、約２５０ミリアンペア）の供給に限定され得る。そのような実施形態において、調整回路１０４は、電流引き込みが約２５０ミリアンペアを下回るような方法で送信側共振タンク回路２２２と共にブリッジコンポーネント２２０を制御するように構成されてもよい。
【００２０】
また、電圧レギュレータ２１２も含まれる。電圧レギュレータ２１２は、電源２１０によって調整回路１０４に供給される電力を調節するように構成されてもよい。実施形態に応じて、電圧レギュレータ２１２は、電力を約３．３ボルトに調節するように構成されてもよい。電源２１０が調整回路１０４の必要条件に実質的に一致する実施形態では、電圧レギュレータ２１２を省略してもよい。
【００２１】
上述のように、調整回路１０４は、マイクロコントローラを含んでもよく、マイクロコントローラは、メモリコンポーネント１４０、プロセッサ、タイマー、及び／又は本明細書に記載の機能を提供するための他のコンピューティングコンポーネントを含んでもよい。上述のように、メモリコンポーネント１４０は、充電ロジック１４４ａ及び検出ロジック１４４ｂなどのロジックを記憶してもよい。充電ロジック１４４ａは、調整回路１０４に上述のブリッジコンポーネント２２０を制御させる、及び／又は他の充電関連の機能を実行させることができる。検出ロジック１４４ｂは、調整回路１０４に、負荷が存在する場合、負荷が不要である場合などにそれを検出させることができる。
【００２２】
例として、充電ロジック１４４ａは、調整回路１０４に所定のデューティサイクル及び電源２１０から引き出される所定の電力量でブリッジコンポーネント２２０を駆動させることができる。結果的に、調整回路１０４は、シャント抵抗などの電流測定デバイス、又はワイヤレス充電デバイスが負荷に結合されていないという信号を受信するように構成されている他の類似のデバイスを含んでもよい、及び／又はそこに結合されていてもよい。負荷（例えば、ハンドヘルドデバイス１０２）が作動していて、かつ主伝送コイル２２２ｃに近接しているとき、電流は、負荷のない場合とは異なり得る。検出ロジック１４４ｂは、調整回路１０４に負荷が存在するかどうかを検出させることができ、負荷が検出されない（又は不要な負荷が検出される）場合に、充電デバイス１００を低電力モードにすることができる。所定の間隔によって、調整回路１０４は、ドライバ２１６を起動してもよく、その後、再度負荷について試験してもよい。
【００２３】
特定の実施形態に依存して、調整回路１０４は、ブリッジコンポーネント２２０を直接制御する出力ピンで十分な電力及び電圧を供給することができない場合がある。これらの実施形態では、ドライバ２１６を利用してもよい。調整回路１０４がブリッジコンポーネント２２０を制御するのに十分な電力及び電圧を供給することができる実施形態では、ドライバ２１６は、充電デバイス１００から除外されてもよい。
【００２４】
ブリッジコンポーネント２２０は、ＭＯＳＦＥＴなどの１つ又は２つ以上のトランジスタを含んでもよい。ハーフブリッジの少なくとも１つの実施形態では、短絡を回避するために常に１つ以下のＭＯＳＦＥＴが作動している。ブリッジコンポーネント２２０は、供給のポジティブ及び／又はネガティブレールを、所定のエネルギー量を貯蔵する送信側共振タンク回路２２２に適用するように構成されてもよい。デューティサイクルを調節することによって、サイクルごとに送信側共振タンク回路２２２に追加されるエネルギー量を制御することができ、電源２１０からの回路の平均電流引き込みを調節することができる。
【００２５】
送信側共振タンク回路２２２は、コンデンサ２２２ａ、２２２ｂと直列及び／又は並列共振接続された主伝送コイル２２２ｃを含んでもよい。主伝送コイル２２２ｃからの交流磁場は、受信コイル２２６に誘導結合され、したがって、エネルギーを受信コイル２２６に送信することができる。受信コイル２２６は、コンデンサ２２８ａ、２２８ｂと共にハンドヘルドデバイス１０２内で受信側共振タンク回路２２８を形成する。受信側共振タンク回路２２８は、ハンドヘルドデバイス１０２のエネルギー引き込み（energy draw）を増幅するように構成されてもよく、このことは、低い結合係数においてさえ効率を改善する。
【００２６】
最良の性能をシステムに提供するコンデンサに基づいて、適切なコンデンサ２２８ａ、２２８ｂを取り付けること／取り付けないことにより並列共振タンク回路及び／又は直列共振タンク回路を利用することができることを理解されたい。したがって、いくつかの実施形態は、送信側共振タンク回路２２２の共振周波数が、受信側共振タンク回路２２８の共振周波数と同じ周波数にならないように構成されてもよい。そのような実施形態では、調整回路１０４は、実質的に受信側共振タンク回路２２８の共振と一致する周波数を出力してもよいが、送信側共振タンク回路２２２の共振周波数は、約１０％高く又は低くてもよい。ダイオード２３０ａ、２３０ｂは、整流ダイオードなどの整流器として構成されてもよく、直列共振構成でかつ受け取られたエネルギーを整流しながら回路を操作する最低条件であり得る。充電制御スイッチ２３２は、トランジスタなどの制御スイッチとして構成されてもよく、電池２３４が十分に充電されると開き得る。このことは、電池２３４の更なる充電及び損傷を停止する。この直列共振回路のように、エネルギーは、電池２３４を通じて振動し、充電制御スイッチ２３２を開いて、更にハンドヘルドデバイス１０２の共振動作も停止し、充電デバイス１００でこの状態を検出しやすくしている。充電制御スイッチ２３２はまた、より詳細に後述されるように不要な負荷を検出するために利用されてもよい。
【００２７】
図３は、本明細書に記載される実施形態による、不要な負荷を検出するためのフローチャートを表す。ブロック３５０に例示されるように、受信した負荷を検出することができる。上述のように、負荷は、図１のハンドヘルドデバイス１０２を含んでよく、ハンドヘルドデバイス１０２は、充電する図２の電池２３４を含んでよい。ブロック３５２において、電力を負荷に提供することができる。ブロック３５４において、タイマーを開始することができる。ブロック３５６において、負荷が所定のパターンに従って図１の充電デバイス１００から接続を切断されたかどうかについての判定を行うことができる。具体的には、所望される負荷（又は予想される負荷）は、図２の充電制御スイッチ２３２を開くことによって、又は所定の間隔で所定の時間の間、共振回路コンポーネントをデチューンする若しくはその接続を切断することによって受電を停止するように構成することができる。不要な負荷又は不適合なデバイスは、このパターンによって接続を切断するように構成されていない場合がある。したがって、切断が検出されない場合、負荷は、不要な負荷である可能性が最も高い。ブロック３５８において、負荷が不要であるというステータスの表示が提供されてもよく、切断は続行してもよい。ブロック３５６で切断パターンが検出された場合、処理は、ブロック３５２に戻ることができる。
【００２８】
図４は、本明細書に記載される実施形態による、負荷が存在するかどうかを検出するためのフローチャートを表す。ブロック４５０に図示されるように、電力を負荷に提供することができる。ブロック４５２において、負荷が検出されるかどうかについての判定を行うことができる。そうである場合、フローチャートは、ブロック４５０に戻ることができる。ブロック４５４において、負荷が検出されない場合は、図１の充電デバイス１００の調整回路１０４で電力をオフにすることができる。ブロック４５６において、タイマーを開始することができる。ブロック４５８において、タイマーが時間切れとなった後、図１の充電デバイス１００で電力をオンにすることができる。つまり、所定の時間の満了後、電力をオンにすることができる。ブロック４６０において、負荷が検出されるかどうかについての判定を行うことができる。負荷が検出されない場合、フローチャートは、ブロック４５４に戻る。ブロック４６２において、負荷が検出された場合は、図１の充電デバイス１００で電力をオンにされてもよい。いくつかの実施形態では、ブロック４６０での負荷の検出に応じて、処理を再始動することができる。
【００２９】
実施例／組み合わせ
Ａ．
送信側タンクコンデンサ及び主伝送コイルを含む送信側共振タンク回路であって、主伝送コイルは、送信側タンクコンデンサと結合されており、主伝送コイルは、ハンドヘルドデバイス内の電池を充電するために利用されるハンドヘルドデバイス上の受信コイルに誘導結合される交流磁場を生成する、送信側共振タンク回路と、
送信側共振タンク回路を駆動するために送信側共振タンク回路に結合されているブリッジコンポーネントであって、ブリッジコンポーネントは、送信側共振タンク回路のレールを提供するために電源から電圧を受け取る、ブリッジコンポーネントと、
ブリッジコンポーネントを制御する調整回路であって、調整回路は、送信側共振タンク回路に送達される電力量を制御するロジックを実行する、調整回路と、
電源から引き出される電流量を調整回路に通知する電流検知素子と、を備える、ワイヤレス充電デバイス。
Ｂ．ワイヤレス充電デバイスがハンドヘルドデバイスに結合されており、ハンドヘルドデバイスが、
ワイヤレス充電デバイスからエネルギーを受信するために主伝送コイルに誘導結合される受信コイルと、
ワイヤレス充電デバイスからのエネルギー伝送を増幅するための受信側共振タンク回路を形成する受信コイルに結合される複数の受信側タンクコンデンサと、
整流器を介して受信側共振タンク回路に結合されており、ワイヤレス充電デバイスから受信したエネルギーを受信し貯蔵する、電池と、を備え、
送信側共振タンク回路が、第１の周波数で共振するように構成されており、受信側共振タンク回路が、第２の周波数で共振するように構成されており、第１の周波数が、第２の周波数と異なる、段落Ａに記載のワイヤレス充電デバイス。
Ｃ．ブリッジコンポーネントに結合されており、調整回路によって制御されるドライバを更に備える、段落Ａに記載のワイヤレス充電デバイス。
Ｄ．調整回路に電力を供給する電圧レギュレータを更に備える、段落Ａに記載のワイヤレス充電デバイス。
Ｅ．
ワイヤレス充電デバイスが負荷に結合されているかどうかに関する信号を受信する電流測定デバイスであって、ワイヤレス充電デバイスが負荷に結合されていないという信号の受信に応じて、調整回路が所定の時間の間、低電力モードに入り、所定の時間の満了後、調整回路が低電力モードを終了し、ワイヤレス充電デバイスが負荷に結合されているかどうかを再度判定する、電流測定デバイスと、
充電制御スイッチであって、調整回路は、受信負荷が予想される負荷と異なるかどうかを判定し、受信負荷が予想される負荷と異なるという判定に応じて、存在している不適合なデバイスについて出力を提供する、充電制御スイッチと、を更に備える、段落Ａに記載のワイヤレス充電デバイス。
Ｆ．調整回路が、電源から引き出されるエネルギーを制御するために送信側共振タンク回路を提供するブリッジコンポーネントの動作周波数及びデューティサイクルを制御する、段落Ａに記載のワイヤレス充電デバイス。
Ｇ．充電システムであって、
エネルギーを貯蔵する電池を含む、ハンドヘルドデバイスと、
充電デバイスであって、
送信側タンクコンデンサと、主伝送コイルと、を含む送信側共振タンク回路であって、主伝送コイルは、送信側タンクコンデンサと共振状態にあるように結合されており、主伝送コイルは、ハンドヘルドデバイスの電池を充電するために利用されるハンドヘルドデバイス上の受信コイルに誘導結合される交流磁場を生成する、送信側共振タンク回路と、
複数のスイッチング素子を含み、送信側共振タンク回路に結合されているブリッジコンポーネントであって、電源から電圧を受け取り、送信側共振タンク回路のレールを提供する、ブリッジコンポーネントと、
ブリッジコンポーネントに結合されている調整回路であって、送信側共振タンク回路に送信される電力を充電デバイスに制御させるロジックを実行する、調整回路と、を備える充電デバイスと、を備える、充電システム。
Ｈ．ハンドヘルドデバイスが、
充電デバイスからエネルギーを受信するために主伝送コイルに誘導結合される受信コイルと、
受信コイルに結合され、送信側共振タンク回路からのエネルギー伝送を増幅するための複数のコンデンサを含む受信側共振タンク回路と、を更に備え、
電池は、受信側共振タンク回路に結合されており、充電デバイスから受信したエネルギーを受信し貯蔵する、段落Ｇに記載の充電システム。
Ｉ．充電デバイスは、充電デバイスが負荷に結合されているかどうかに関する信号を受信する電流測定デバイスを更に含み、充電デバイスが負荷に結合されていないという信号の受信に応じて、調整回路は、所定の時間の間、低電力モードに入り、所定の時間の満了後、調整回路は、低電力モードを終了し、充電デバイスが負荷に結合されているかどうかを再度判定し、調整回路は、受信負荷が予想される負荷と異なるかどうかを更に判定し、受信負荷が予想される負荷と異なるという判定に応じて、存在している不適合なデバイスに関連する出力を提供する、段落Ｇに記載の充電システム。
Ｊ．調整回路が、電源から引き出されるエネルギーを制御するためにブリッジコンポーネントの動作周波数及びデューティサイクルを制御する、段落Ｇに記載の充電システム。
Ｋ．ブリッジコンポーネントが、ハーフブリッジ及びフルブリッジの少なくとも一方を含む、段落Ｇに記載の充電システム。
Ｌ．
所定の電圧を提供するための電源と、
送信側タンクコンデンサと、主伝送コイルと、を含む送信側共振タンク回路であって、主伝送コイルは、送信側タンクコンデンサと結合されており、主伝送コイルは、電源から電力を受け取ってハンドヘルドデバイスの電池を充電するために利用されるハンドヘルドデバイス上の受信コイルに誘導結合される交流磁場を生成する、送信側共振タンク回路と、
複数のスイッチング素子を含み、送信側共振タンク回路に結合されているハーフブリッジであって、電源から所定の電圧を受け取り、送信側共振タンク回路のレールを提供する、ハーフブリッジと、
ハーフブリッジに結合されている調整回路であって、送信側共振タンク回路に送信される電力を充電デバイスに制御させるロジックを実行する、調整回路と、を備える充電デバイス。
Ｍ．ハンドヘルドデバイスを更に含み、ハンドヘルドデバイスは、
充電デバイスからエネルギーを受信するために主伝送コイルに誘導結合される受信コイルと、
受信コイルに結合され、送信側共振タンク回路からのエネルギー伝送を増幅するための複数のコンデンサを含む受信側共振タンク回路と、
受信側共振タンク回路に結合されており、充電デバイスから受信したエネルギーを受信し貯蔵する、電池と、を備える、段落Ｌに記載の充電デバイス。
Ｎ．調整回路は、受信負荷が予想される負荷と異なるかどうかを更に判定し、受信負荷が予想される負荷と異なるという判定に応じて、存在している不適合なデバイスについて出力を提供する、段落Ｌに記載の充電デバイス。
Ｏ．充電デバイスは、充電デバイスが負荷に結合されているかどうかに関する信号を受信する電流測定デバイスを更に含み、充電デバイスが負荷に結合されていないという信号の受信に応じて、調整回路が所定の時間の間、低電力モードに入り、所定の時間の満了後、調整回路が低電力モードを終了し、充電デバイスが負荷に結合されているかどうかを再度判定する、段落Ｌに記載の充電デバイス。
【００３０】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に指示がない限り、そのような各寸法は、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。
【００３１】
相互参照される又は関連する全ての特許又は特許出願、及び本願が優先権又はその利益を主張する任意の特許出願又は特許を含む、本願に引用される全ての文書は、除外又は限定することを明言しない限りにおいて、参照によりその全容が本願に援用される。いかなる文献の引用をも、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとはみなされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（１つ又は複数）と組み合わせたときに、そのような任意の発明を教示、示唆、又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することにより本明細書に援用された文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する場合、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【００３２】
本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を行うことができる点は当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することを意図したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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