(57)【要約】      （修正有）【課題】ユーザが広い領域上の任意の場所に位置決めした電気装置に、比較的高い電力をコードレスで供給できるようにする。【解決手段】誘導送電プラットフォームは、個々の電力スイッチを介して共通ドライバに接続された複数の誘導電力コンセントを含む。誘導電力コンセントは、誘導電力受信器に結合されて、それに結線された電気負荷に電力を提供するように構成される。スイッチは、電流が流れている間は閉じた状態を保つように構成し得る。共通ドライバを使用して、送電プラットフォームから各誘導電力コンセントに引き込まれる電力を管理し得る。【選択図】図１
2011010546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気負荷に結線された少なくとも１つの二次誘導子に結合するように構成される複数の一次誘導子と、
前記一次誘導子に振動電圧を提供する共通ドライバと
を備え、
前記一次誘導子が、個々の電力スイッチを介して前記共通ドライバに接続されることを特徴とする、誘導送電プラットフォーム。
【請求項２】
前記電力スイッチのそれぞれは、電流が流れている限り、閉じた状態を保つように構成される、請求項１に記載のプラットフォーム。
【請求項３】
前記電力スイッチのそれぞれは、
磁気スイッチと、
リードスイッチが閉じられているとき、前記リードスイッチの近傍に磁場を提供するソレノイドと、
前記ドライバと通信し、前記一次誘導子に結合された前記二次誘導子を検出する二次感知ユニットと
を備える、請求項１又は２に記載のプラットフォーム。
【請求項４】
前記ドライバは、前記二次感知ユニットからアクティブ化信号を受信した場合のみ、前記振動電圧を提供する、請求項３に記載のプラットフォーム。
【請求項５】
前記二次感知ユニットは、前記二次誘導子に関連する光エミッタから光信号を受信する光受信器を備える、請求項３に記載のプラットフォーム。
【請求項６】
電源から引き込まれる電力を監視するエネルギー管理システムをさらに備え、前記エネルギー管理システムは、
該プラットフォームが引き込む電力を監視し、電力信号を生成する少なくとも１つの電力モニタと、
前記一次誘導子に結合された前記電気負荷の存在を検出し、検出信号を生成する少なくとも１つの負荷検出器と、
前記電力信号及び前記検出信号を受信し、アクティブ化する少なくとも１つの一次誘導子を選択し、前記少なくとも１つの一次誘導子に送られる電力を制御するように構成される少なくとも１つのコントローラを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラットフォーム。
【請求項７】
少なくとも１つの前記電源及び少なくとも１つの前記一次誘導子に選択的に接続可能な少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置をさらに備える、請求項６に記載のプラットフォーム。
【請求項８】
前記エネルギー貯蔵装置に貯えられたエネルギーのレベルを監視し、貯蔵装置信号を生成する貯蔵装置モニタをさらに備え、前記コントローラは、前記貯蔵装置信号を受信し、前記エネルギー貯蔵装置を前記電源に選択的に接続する、請求項７に記載のプラットフォーム。
【請求項９】
前記エネルギー貯蔵装置、ボルタ電池、キャパシタ、燃料電池、スーパーキャピシタ、フロー電池、充電可能電池、超伝導磁気エネルギー貯蔵装置、前記電気負荷に接続された電池、及びこれらの組み合わせからなる群のうちの少なくとも１つから選択される、請求項７又は８に記載のプラットフォーム。
【請求項１０】
前記負荷検出器は、ボリュームセンサ、赤外線センサ、超音波センサ、ホールプローブ、バネスイッチ、磁気スイッチ、送信器−受信器装置、及び誘導要素からなる群から選択される、請求項６〜９のいずれか一項に記載のプラットフォーム。
【請求項１１】
前記コントローラは、複数の前記一次誘導子を前記電源に順次接続するように構成される、請求項６〜９のいずれか一項に記載のプラットフォーム。
【請求項１２】
電力スイッチにそれぞれ接続された複数の一次誘導子を含む電力コンセントのクラスタを提供することであって、前記電力スイッチは、電流が流れている限り、閉じた状態を保つように構成される、提供すること、
すべての電力スイッチを共通ドライバに接続することであって、前記ドライバは、アクティブ化信号を受信した場合のみ、振動電圧を前記クラスタに提供するように構成される、接続すること、
電気負荷に結線された二次誘導子と、前記二次誘導子が関連する前記一次誘導子と位置合わせされているとき、少なくとも１つの前記電力スイッチを閉じるように構成される少なくとも１つのトリガとを備える誘導電力受信器を提供すること、及び
前記一次誘導子に結合された前記二次誘導子を検出した場合、前記アクティブ化信号を前記ドライバに送信するように構成される二次検出器を提供すること
により、誘導送電を提供する方法。
【請求項１３】
共通ドライバに接続された複数の電力コンセントを備える配電盤が電源から引き込む電力を管理する方法であって、
少なくとも１つの電力モニタを提供すること、
少なくとも１つの負荷検出器を提供すること、
少なくとも１つのコントローラを提供すること、
前記配電盤が引き込んでいる電力を監視し、電力信号を生成すること、
前記配電盤の少なくとも１つの電力コンセントに結合された少なくとも１つの負荷を検出し、検出信号を生成すること、
前記コントローラが前記電力信号及び前記検出信号を受信すること、
前記コントローラがアクティブ化する前記電力コンセントのうちの少なくとも１つを選択すること、
前記コントローラがアクティブな電力コンセントを接続するデューティサイクルを決定すること、及び
前記コントローラが、前記デューティサイクルに従って前記アクティブな電力コンセントを前記ドライバに接続すること
を含む、方法。
【請求項１４】
前記配電盤が引き込んでいる電力がある範囲の値に制限される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１５】
前記電源、前記電気負荷、又は前記電力コンセントからなる群のうちの少なくとも１つに選択的に結合可能な少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置を提供するステップと、
前記アクティブな電力コンセントが前記電源から切断されているとき、少なくとも１つのアクティブな電力コンセントに前記エネルギー貯蔵装置を接続するステップとをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導送電を制御するシステム及び方法に関する。特に、実施形態は、単一のドライバに接続された複数の電力コンセントを含む誘導送電システムの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電力結合により、接続線なしでエネルギーを電源から電気負荷に送ることができる。電源は一次コイルに結線され、振動電位が一次コイルの両端に印加され、振動磁場が誘導される。振動磁場は、一次コイルの近傍に配置された二次コイル内に振動電流を誘導することができる。このようにして、２つのコイルを導電的に接続せずに、電磁誘導により電気エネルギーを一次コイルから二次コイルに送ることができる。電気エネルギーが一次コイルから二次コイルに送られるとき、このペアは誘導結合していると言える。このような二次コイルの両端に結線された電気負荷は、二次コイルが一次コイルに誘導結合されているとき、電源からエネルギーを消費することができる。
【０００３】
誘導結合を介するエネルギー転送の効率は、一次コイルが二次コイルと良好に位置合わせされ、且つコイル間のギャップが最小の場合に大きく向上する。このため、変圧器又は他の固定された誘導結合内では、２つのコイルは互いの近傍に巻かれることが多い。しかし、これは、結合が一時的な性質のものであり、二次コイルを一次コイルから容易に分離する必要があるシステムでは実用的ではない。
【０００４】
モバイル装置の誘導結合用の位置合わせシステムとしては、例えば、Baily等に付与された（特許文献１）に記載のシステムが挙げられ、この文献には、トランスデューサ及び測定回路に電気エネルギーを送受する誘導結合が記載されている。Bailyのシステムは、強磁性ロッドに巻かれた単層ソレノイドを有するオスコネクタ及び第２の単層ソレノイドを有するメスコネクタからなる。オスコネクタをメスコネクタ内に挿入することにより、これら２つのソレノイドは位置合わせされ、間で誘導エネルギーを転送できるようになる。この結合は、露出した接触表面を有するという欠点のない、封止された信号接続を提供する。
【０００５】
Bailyのシステムでは、オスコネクタに結線された電気装置を、メスコネクタに結線された電源から独立して移動させることができるが、それでもやはり、これら２つを一緒に差し込むことにより、このペアは非常に正確に結合され得る。しかし、差し込むこと自体、接続リード線の長さを超えては移動できない電気装置の移動の自由を過度に制限する恐れがある。さらに、付随リード線は見苦しく、且つ引っ掛かったり、又は絡まったりする恐れがある。
【０００６】
受電する電気装置を、大きな面積を覆う広いベースユニット上のどこにでも配置でき、それにより、Bailyに固有の付随ワイヤを必要とせずに移動の自由を提供できる他の送電システムが提案されている。このような一例が、Huiに付与された（特許文献２）に記載されている。Huiのシステムでは、平坦な誘導電池充電システムが、電気装置を再充電できるように設計される。このシステムは、再充電する装置が上に配置される充電表面を有する平坦な充電モジュールを含む。充電モジュール内には、充電表面と平行して、エネルギーを、充電する装置内の二次コイルに誘導結合する少なくとも１つの一次コイル、好ましくは配列になった一次コイルがある。Huiのシステムは、システムを、二次コイルが供給されていない従来の電子装置と併用できるようにする二次モジュールも提供する。
【０００７】
このようなシステムは通常、電池の充電に適切であり得る比較的低電力の誘導結合を提供する。しかし、ユニットの全体面積にわたってエネルギーを概ね均一に送るHuiの充電表面等の広いベースユニットが、高エネルギーシステムとの併用に適さないことが理解される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７，２１０，９４０号明細書
【特許文献２】米国特許第７，１６４，２５５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８０３，７４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ユーザが広い領域上の任意の場所に位置決めした電気装置に、比較的高い電力をコードレスで提供可能な柔軟性のある誘導送電表面が必要である。本発明はこのニーズに応える。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一目的は、電気を誘導的に少なくとも１つの電気負荷に提供する電力モジュールであって、電気負荷に結線された少なくとも１つの二次誘導子と誘導結合する少なくとも１つの一次誘導子を備え、一次誘導子の場所が調整可能である、電力モジュールを提供することである。
【００１１】
任意選択的に、電力モジュールは、少なくとも１つの一次誘導子ユニットを収容する少なくとも１つの電力ドックを有するベースユニットを備える。電力ドックは、一次誘導子ユニットを着脱可能に受けるソケット及び一次誘導子ユニットを着脱可能に固定するクリップのうちの少なくとも１つを備え得る。一次誘導子ユニットは、一次誘導子ユニットを電力線に接続して、電力を一次誘導子に提供する少なくとも１つの電気接点を備え得る。電力線は、コントローラと一次誘導子ユニットとの間で通信するための信号線を備え得る。通常、電力線は三芯ケーブルを備える。好ましい実施形態では、一次誘導子ユニットは、少なくとも１つの電力線に並列接続される。任意選択的に、複数の一次誘導子ユニットのそれぞれが少なくとも１つの電力ハブに接続され、電力ハブが、一次誘導子ユニットへの配電を制御する。
【００１２】
好ましい実施形態では、電力モジュールは、この電力モジュールを少なくとも１つのさらなるモジュールに結合する少なくとも１つのコネクタを備える。好ましくは、コネクタは、モジュールをさらなるモジュールに機械的に結合する少なくとも１つの機械的コネクタを含む。さらに、コネクタは、モジュールを第２のモジュールに電気的に結合する少なくとも１つの電気接点を含み得る。通常、モジュールは、電力ドックを覆い、それにより、概して平滑なワークトップを提供する蓋をさらに備える。
【００１３】
通常、モジュールは、作業表面をタイルを並べたようにする碁盤目形状を有する。碁盤目形状は、特に、矩形、三角形、六角形、及び正方形に基づく五角形を含む群から選択し得る。他の実施形態では、モジュールは水平プラットフォーム内に組み込まれる。水平プラットフォームは、特に、卓上、キッチンのワークトップ、会議テーブル、作業台、机、及び床を含む群から選択し得る。さらなる実施形態では、モジュールは、作業スペースの床、天井、又は壁内に組み込み得る。
【００１４】
代替として、モジュールは、電力ドックを二次誘導子の近傍に移動可能なように、少なくとも１つの平面内で複数の構成をとることが可能な少なくとも１つの可撓性ストリップを備える。いくつかの実施形態では、可撓性ストリップは畝付きの縁を備える。代替として、可撓性ストリップは複数の継ぎ合わせられたセクションを備える。任意選択的に、閉じられてバンドになった可撓性ストリップ。様々な実施形態では、モジュールは、エラストマー、織物、不織布、及びポリマーを含む群から選択される可撓性材料を含む。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、電気装置に結線された二次誘導子ユニットに結合する一次誘導子ユニットであって、ベースユニットの少なくとも１つの電力ドックに接続可能である、一次誘導子ユニットが提示される。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、複数の一次誘導子と、振動電圧を一次誘導子に提供する共通ドライバとを備え、一次誘導子が個々の電力スイッチを介して共通ドライバに接続される、電力モジュールを提供することである。好ましくは、各電力スイッチは、電流がその電力スイッチを通らない限り、閉じた状態を保つ。通常、電力スイッチは、リードスイッチと、リードスイッチが閉じられているときに、リードスイッチの近傍に磁場を提供するソレノイドとを備える。
【００１７】
好ましくは、電力モジュールは、ドライバと通信して、一次誘導子に結合された二次誘導子を検出する二次感知ユニットをさらに備える。任意選択的に、この感知ユニットは、二次誘導子に関連する光学エミッタから光信号を受信する光受信器を備える。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、電源から、複数の電力ジャックを備える配電盤により引き込まれる電力を管理するエネルギー管理システムであって、
・配電盤により引き込まれる電力を監視し、電力信号を生成する少なくとも１つの電力モニタと、
・配電盤の少なくとも１つの電力ジャックに結合された少なくとも１つの負荷の存在を検出し、検出信号を生成する少なくとも１つの負荷検出器と、
・電力信号を電力モニタから受信すると共に、負荷検出器から検出信号を受信し、アクティブ化する少なくとも１つの電力ジャックを選択し、少なくとも１つの電力ジャックに送られる電力を制御する少なくとも１つのコントローラと
を備える、エネルギー管理システムを提供することである。
【００１９】
任意選択的に、エネルギー管理システムは、少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置をさらに備える。
【００２０】
通常、エネルギー貯蔵装置は、電源及び少なくとも１つの電力ジャックを含む群のうちの少なくとも１つに結合可能である。
【００２１】
好ましくは、エネルギー貯蔵装置内に蓄えられたエネルギーのレベルを監視し、コントローラが貯蔵装置信号を受信し、エネルギー貯蔵装置を電源に選択的に結合するように、貯蔵装置信号を生成する貯蔵装置モニタが提供される。
【００２２】
通常、エネルギー貯蔵装置は、ボルタ電池、キャパシタ、燃料電池、スーパーキャピシタ（supercapicitor）、フロー電池、及び超伝導磁気エネルギー貯蔵装置を含む群のうちの少なくとも１つから選択される。
【００２３】
好ましい実施形態では、少なくとも１つの負荷は、オンボード再充電可能電池を有するコンピュータであり、エネルギー貯蔵装置は電池である。通常、コンピュータの画面輝度を少なくとも１度低減するソフトウェアが提供される。
【００２４】
通常、配電盤は、誘導電力プラグに誘導結合するための誘導電力ジャックの配列を備える。
【００２５】
任意選択的に、負荷検出器は、ボリュームセンサ、赤外線センサ、超音波センサ、ホールプローブ、バネスイッチ、磁気スイッチ、送信器−受信器装置、及び誘導コイルを含む群から選択される。
【００２６】
通常、コントローラは、複数の負荷を電源に順次接続するように構成される。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、電源に結線された一次誘導子を、電気負荷に結線された二次誘導子に位置合わせする方法であって、
・上記一次誘導子を備える少なくとも１つの調整可能な電源モジュールを提供するステップと、
・少なくとも１つの二次誘導子を提供するステップと、
・上記一次誘導子が上記二次誘導子の近傍になるように、上記調整可能なモジュールの構成を調整するステップと、
・上記二次誘導子を上記一次誘導子に位置合わせするステップと
を含む、方法を紹介することである。
【００２８】
任意選択的に、この方法は、上記一次誘導子を複数の場所に選択的に位置決めできるように、複数の上記モジュールを一緒に結合する追加のステップを含む。
【００２９】
調整可能なモジュールが、上記一次誘導子を収容する複数の電力ドックを備える場合、さらなるステップは、上記一次誘導子を少なくとも１つの上記電力ドックにドッキングすることを含む。調整可能なモジュールが複数の構成を有する場合、さらなるステップは、上記一次誘導子が上記二次誘導子の近傍にある構成を選択することを含む。
【００３０】
本発明の別の目的は、
・モジュール内に、複数の一次誘導子を含むクラスタを埋め込むことであって、上記一次誘導子のそれぞれは電力スイッチに接続され、上記電力スイッチは、電流が通っている間、閉じられた状態を保つように構成される、埋め込むこと、
・すべての電力スイッチを共通ドライバに接続することであって、上記ドライバは、アクティブ化信号を受信した場合のみ、振動電圧を上記クラスタに提供する、接続すること、
・電気負荷に結線された二次誘導子と、上記二次誘導子が関連する一次誘導子と位置合わせされているとき、少なくとも１つの上記電力スイッチを閉じるように構成された少なくとも１つのトリガとを備える誘導電力受信器を提供すること、及び
・上記一次誘導子に結合された二次誘導子を検出した場合、上記アクティブ化信号を上記ドライバに送信するように構成された二次誘導子を提供すること
により、低メンテナンスの誘導送電を提供する方法を紹介することである。
【００３１】
本発明のさらに別の目的は、複数の電力ジャックを備える配電盤により電源から引き込まれる電力を管理する方法であって、
・少なくとも１つの電力モニタを提供するステップと、
・少なくとも１つの負荷検出器を提供するステップと、
・少なくとも１つのコントローラを提供するステップと、
・配電盤により引かれた電力を監視し、電力信号を生成するステップと、
・配電盤の少なくとも１つの電力ジャックに結合された少なくとも１つの負荷を検出し、検出信号を生成するステップと、
・コントローラが電力信号及び検出信号を受信するステップと、
・コントローラが、アクティブ化する少なくとも１つの電力ジャックを選択するステップと、
・コントローラが、アクティブな電力ジャックを接続するデューティサイクルを決定するステップと、
・デューティサイクルに従ってアクティブな電力ジャックを接続するステップと
を含む、方法を紹介することである。
【００３２】
通常、デューティサイクルは、アクティブな電力ジャックを個々に順次接続する。
【００３３】
代替として、デューティサイクルは、少なくとも２つのアクティブな電力ジャックを同時に接続する。
【００３４】
任意選択的に、配電盤により引かれた電力は、ある範囲の値に制限される。好ましくは、その範囲は、システムのピーク効率電力（peak efficiency power）の前後で選択される。
【００３５】
通常、この方法は、電源及び少なくとも１つの電力ジャックを含む群のうちの少なくとも１つに結合可能な少なくとも１つのエネルギー貯蔵装置を提供することを含む。
【００３６】
好ましくは、エネルギー貯蔵装置は、少なくとも１つのアクティブ化された電力ジャックが電源から分離されているとき、そのアクティブ化された電力ジャックに接続される。
【００３７】
本発明をよりよく理解し、本発明をどのようにして実行し得るかを示すために、これより、純粋に例として、添付図面を参照する。
【００３８】
これより、特に図面を詳細に参照しながら、示される特定事項は例であり、本発明の好ましい実施形態の説明的な考察のみを目的とし、本発明の原理及び概念的態様の最も有用且つ容易に理解される説明であると信じられるものを提供するために提示されることが強調される。この点に関して、本発明を基本的に理解するために必要な程度よりも詳しく本発明の構造的細部を示すことは試みられておらず、図面と共に行われる説明は、本発明のいくつかの形態をどのように実際に具現し得るかを当業者に明らかにするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態による、電気装置を上に有する送電プラットフォームの分解組み立て概略図である。
【図２】送電プラットフォームと併用するための一次誘導子の概略図である。
【図３ａ】送電プラットフォームの２つの代替の構成を示す概略図である。
【図３ｂ】送電プラットフォームの２つの代替の構成を示す概略図である。
【図４ａ】本発明の別の実施形態によるモジュール式送電プラットフォームの概略図である。
【図４ｂ】本発明の別の実施形態によるモジュール式送電プラットフォームの概略図である。
【図５ａ】本発明のさらなる実施形態による、可撓性電力ストリップの２つの代替の構成を示す概略図である。
【図５ｂ】本発明のさらなる実施形態による、可撓性電力ストリップの２つの代替の構成を示す概略図である。
【図６ａ】可撓性電力ストリップに可撓性を提供するために使用されるバンドの特定の一実施形態を示す概略図である。
【図６ｂ】可撓性電力ストリップに可撓性を提供するために使用されるバンドの特定の一実施形態を示す概略図である。
【図７ａ】本発明の様々な実施形態による、デイジーチェイン構成に構成された複数の一次誘導子ユニットを示す。
【図７ｂ】本発明の様々な実施形態による、デイジーチェイン構成に構成された複数の一次誘導子ユニットを示す。
【図７ｃ】本発明の様々な実施形態による、デイジーチェイン構成に構成された複数の一次誘導子ユニットを示す。
【図７ｄ】本発明の様々な実施形態による、デイジーチェイン構成に構成された複数の一次誘導子ユニットを示す。
【図８ａ】本発明の様々な実施形態による、ハブ構成に構成された複数の一次誘導子ユニットを示す。
【図８ｂ】本発明の様々な実施形態による、ハブ構成に構成された複数の一次誘導子ユニットを示す。
【図８ｃ】本発明の様々な実施形態による、ハブ構成に構成された複数の一次誘導子ユニットを示す。
【図９ａ】本発明の実施形態の送電プラットフォームを使用して、電力を電気装置に提供する方法を概説したフローチャートである。
【図９ｂ】本発明の実施形態の送電プラットフォームを使用して、電力を電気装置に提供する方法を概説したフローチャートである。
【図１０】誘導電力コンセントを制御するスイッチシステムの主要特徴を示すブロック図である。
【図１１ａ】本発明の一実施形態による、保護スイッチを組み込んだ誘導電力コンセントの概略図であり、図１１ａは、非アクティブ構成の誘導電力コンセントを示す。
【図１１ｂ】本発明の一実施形態による、保護スイッチを組み込んだ誘導電力コンセントの概略図であり、図１１ｂは、アクティブ化されて、誘電結合された二次ユニットに電力を移す誘電電力コンセントを示す。
【図１１ｃ】本発明の一実施形態による、保護スイッチを組み込んだ誘導電力コンセントの概略図であり、図１１ｃは、二次ユニットを取り除いた後の誘電電力コンセントを示す。
【図１２】本発明の別の実施形態による保護スイッチを介して単一のドライバにそれぞれ接続された一次コイルのクラスタを組み込んだマルチコイル誘導電力コンセントを示す。
【図１３】保護スイッチシステムを使用して、誘導電力コイルのアクティブ化及び非アクティブ化を行う方法を示すフローチャートである。
【図１４】マルチコイル電力プラットフォームでの配電を制御するエネルギー管理システムのブロック図である。
【図１５】エネルギーを貯えるエネルギー貯蔵装置を有するエネルギー管理システムの第２の実施形態のブロック図である。
【図１６】各電力ジャックに個々のエネルギー貯蔵装置を有するエネルギー管理システムの第３の実施形態のブロック図である。
【図１７】オンボードエネルギー貯蔵装置を有する負荷に接続されたエネルギー管理システムの第４の実施形態のブロック図である。
【図１８】オンボード電池を有する２台のコンピュータへの給電に使用されるエネルギー管理システムの好ましい実施形態の概略図である。
【図１９】５個の負荷で電力を共有する典型的なデューティサイクルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
好ましい実施形態の説明
図１を参照すると、本発明は、複数の一次誘導子ユニット２００ａ、２００ｂ、２００ｃを収容する誘導送電プラットフォーム１００に関する。誘導送電表面１００は、例えば、卓上に組み込まれて、上に配置された、特に、ラップトップコンピュータ３２０ａ、携帯電話３２０ｂ、及びスタンド式ランプ３２０ｃ等の電気装置３２０に給電又は充電することができる。
【００４１】
送電プラットフォーム１００は、一次誘導子ユニット２００を内部に固定可能な複数の電力ジャック１２０を含む。高密度で覆うために、電力ドック１２０は、矩形又は互い違いになった六角形（蜂の巣）配列に配置することができる。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態の特定の特徴は、一次誘導子ユニット２００ａ、２００ｂ、２００ｃを任意のドック内に位置決めすることができ、そのため、特定のニーズに合うように、恐らくはカスタムベースで一次誘導子ユニット２００の配置が可変なことである。
【００４３】
例えば、コンピュータ３２０ａ、携帯電話３２０ｂ、又はデスクランプ３２０ｃ等の電気装置３２０には、一次誘導子ユニット２００と結合して、そこから電力を引き込むための二次誘導子３２２を設けることができる。
【００４４】
各一次誘導子ユニット２００は、ドック１２０の周囲に配置されたクリップ等の固定手段１２２により、ドック１２０における所定場所に固定することができる。好ましくは、一次誘導コイルユニット２００は、手動で所定位置に押し込まれることにより、ドック１２０内にスナップ嵌めすることができ、引っ張ることにより、そこから解放することができる。代替として、クラスプ、ソケット、及びこれらと同様のもの等の他の固定手段で、本明細書においてクリップ１２２により示される機能を実行してもよいことが理解される。
【００４５】
一次誘導子ユニット２００は、給電線２２２により電源に接続される。長さの短い接続電力線２２４ａ、２２４ｂを使用して、一次誘導子ユニット２００のチェインを一緒に接続することができる。電力線２２２、２２４は、接続プラグ２４０を介して一次誘導子ユニット２００に電気的に結合することができる。電力線２２２、２２４は通常、一次誘導子ユニット２００の給電に使用される可変電位を提供する２つの電力芯２２１ａ及び２２１ｂ（図２）と、コントローラ（図示せず）と一次誘導子ユニット２００との間に通信チャネルを提供して、配電を制御する信号線２２３とを含む。後述するハブ構成又はこれと同様のもの等の様々な接続構成が、特定の用途に対して好ましいであろうことが理解される。
【００４６】
通常、電力プラットフォーム１００は蓋１４０で覆われ、全体的に平滑なワークトップ３００を提供する。二次誘導子３２２を、平滑なワークトップ３００の下のアクセスポイント３８０ａ〜ｃに配置された一次誘導子ユニット２００と位置合わせすることにより、電力を関連する電気装置３２０に移すことができる。
【００４７】
単なる例として、上述した誘導プラットフォーム１００は、卓上に配置されるように適合されたモジュールである。しかし、一次誘導子ユニット２００が、机上内、キッチンのワークトップ内、会議テーブル内、作業台内、床下構成、又はこれらと同様のもの等の他の作業表面に固定してもよく、又はその内部にあってもよく、任意選択的に、概して平滑な作業エリアを生み出すように覆ってもよいことに留意する。実際には、本発明の他の実施形態では、一次誘導子ユニット１００は、例えば、部屋の壁、天井、又はキャビネットの側面等の非水平面内に埋め込むことができる。
【００４８】
適した一次誘導子ユニット１００から転送された誘導電力は、先に参照したHuiに付与された（特許文献２）に記載されるようなシステムにおいて上述したように、携帯電話３２０ｂを充電に使用できるが、本発明の実施形態の特定の特徴は、一般には広い表面にわたってすべてに同時ではなく、電力を表面内の特定の（ユーザ構成可能ではあるが）場所に供給できるため、コンピュータ３２０ａ、デスクランプ３２０ｃ、又はこれらと同様のものに直接給電するために十分な高電力であっても、必要な場合、誘導的に提供できることである。
【００４９】
一次誘導子ユニット２００の一実施形態を図２に示す。電導材料のコイル２０１が、フェライト材料等の強磁性磁束案内芯２０３の中心シャフト２０３ａと周囲リング２０３ｂとの間に入れ子される。一次誘導子ユニット２００の外面２０６上の接触ソケット２０５は、電力線２２０の接続プラグ２４０を受けるように構成される。電力線２２０は通常、２本の電力芯２２１ａ及び２２１ｂ並びに信号線２２３を有する三芯ケーブルである。一次誘導子ユニット２００は、電力ドック１２０内に押し込まれ、電力ドック１２０内の所定位置に、クリップ１２２等により固定することにより、送電表面１００に固定される。
【００５０】
従来技術によるシステムとは異なり、本発明の好ましい実施形態では、一次誘導子ユニット２００は、取り付けられた表面内又は表面上で可動であり、又は取り付けられた表面から取り外し可能である。そのため、一次誘導子ユニット２００の配置は構成可能且つ再構成可能であり、それにより、様々な、恐らくは変化するニーズに合うように、送電表面３００をカスタマイズ可能なことが理解される。
【００５１】
図３ａ及び図３ｂを参照して、同じ送電プラットフォーム１００を２つの代替の構成で示す。
【００５２】
特に図３ａを参照すると、３個の一次誘導子ユニット２０２、２０４、２０６が３個の別個の電力ドック１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにそれぞれ接続される。一次誘導子ユニット２００ａ〜ｃは、特定の装置に適することができ、それにより、例えば、低電力一次誘導子ユニット２００ｂを携帯電話３２０ｂの再充電用に最適化することができ、その一方で、例えば、高電力一次誘導子２００ａをコンピュータ３２０ａに給電するように最適化することができ、中電力一次誘導子をデスクランプ３２０ｃに給電するように最適化することができる。
【００５３】
単なる例として、右利きユーザは、例えば、携帯電話３２０ｂをコンピュータ３２０ａの右側に、例えば、容易に手が届き得る場所に配置できるように、一次誘導子ユニット２００ａ、２００ｂを人間工学的にカスタマイズすることを選択し得る。しかし、左利きユーザは、図３ｂに示すように、ランプ３２０ｃ及び携帯電話３２０ｂがコンピュータ３２０ａの左側に配置されるような送電プラットフォーム１００の再構成を望み得る。このような再構成は、一次誘導子ユニット２００を送電プラットフォーム１００上に再配置し、新構成の要件により都合のいいように配置された他の電力ドック１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆに接続することにより、達成し得る。
【００５４】
これより図４ａ及び図４ｂを参照して、本発明の別の実施形態によるモジュール式電力プラットフォーム１１０を示す。必要とされる作業表面の面積が、個々のモジュール１１０の面積よりも大きい場合、２個以上のモジュールを一緒に結合して、より大きな送電表面３１０を形成することができる。クリップ、鉤留めコネクタ、磁石、及びこれらと同様のもの等の機械的コネクタ４００が、好ましくは、モジュールの周縁４２０に設けられて、２個のモジュール１１０を機械的に着脱可能に取り付ける。電気接点４４０を使用して、隣接するモジュール１１０の電力線２２４間に電通を提供することもできる。
【００５５】
特に図４ｂを参照すると、モジュールタイル１１０ａ〜ｇを電気的且つ機械的に一緒に結合することができる。コネクタ２４２を使用して、各タイル１１０内の電力線２２４をタイル周縁上の電気接点４４０に電気的に接続してもよく、代替として、より長い電力線２２６を使用して、個々の一次コイルユニットを直接結合してもよい。それにより、電気装置３２０を上に配置できる水平送電表面３１０が提供される。例えば、コンピュータ３２０ａ、携帯電話３２０ｂ、又はデスクランプ３２０ｃ等の電気装置３２０に、送電表面３１０内に埋め込まれた一次コイル２００と結合する二次誘導コイル３２２を設けることができる。電力は、電気装置３２０に関連する二次誘導コイル３２２を、一次コイル２００が配置された送電表面３１０上のアクセスポイント３８０ａ〜ｃに位置合わせすることにより、電気装置３２０に送ることができる。
【００５６】
六角形タイル１００のみについて上述したが、送電表面３１０の生成に、任意の碁盤目形状を使用してもよいことが理解される。矩形、三角形、正方形に基づく五角形、六角形等の任意の碁盤目形状のタイルを使用してもよい。代替として、例えば、半規則的な碁盤目状を提供する八角形と正方形等の相補的な碁盤目状ペアでタイルを生成してもよく、又は間隔を空けた八角形配列を提供してもよい。
【００５７】
任意選択的に、広いカバー１４５を提供して、複数のタイル１１０並びに隣接するタイル１１０間の繋ぎ目１１２を覆ってもよい。このようにして、様々な用途に適し得る概して平滑な送電表面３１０を提供することができる。
【００５８】
本発明のさらに別の実施形態を図６ａ及び図６ｂに示す。特に図６ａを参照すると、可撓性ベースユニットが、ラップトップコンピュータ５２０等の複数の電気装置に電気を誘電的に提供するストラップ１０２として構成される。一次誘導子ユニット２００ａ〜ｈは、バンド１３０内に組み込まれて、電気装置に結線された二次誘導子と誘導結合する。本発明のこの実施形態の特定の特徴は、複数のニーズに合うように、バンド１３０の構成を調整可能なことである。
【００５９】
例として、可撓性電力ストリップ１０２の有用性は、以下の状況を考えることにより示すことができる。１つの電力ストリップ１０２を閉じてバンドにし、会議テーブル３０２上に重ね、恐らく、ミーティングで異なる参加者によりそれぞれ使用される４台のラップトップコンピュータ５２０ａ〜ｄへの給電に使用される。各コンピュータ５２０は、関連する二次コイルユニット３２２を有する。二次コイルユニット３２２は、接続リード線３２６によりコンピュータに結合された外付けユニット３２４であってもよく、代替として、コンピュータ等が、一体化されたハードワイヤード二次コイルを含んでもよい。電力ストリップ１０２の第１の構成Ｃ１は、各コンピュータ５２０ａ〜ｄの届く範囲内に少なくとも１つの一次コイルユニット２００ａ〜ｄがあるように選択することができる。図５ｂに示すように、第５の参加者が続けてミーティングに参加して、第５のラップトップ５２０ｅコンピュータを持ち込み得る。第１の構成Ｃ１は、４台のコンピュータ５２０ａ〜ｄのニーズに最もよく合うように選択されたため、追加のコンピュータ５２０ｅの届く範囲内に一次コイルユニット２００がない可能性がある。電力ストリップ１０２に固有の可撓性により、電力ストリップ１０２を調整して、追加の一次コイルユニット２００ｅが追加のコンピュータ５２０ｅの近傍にある第２の構成Ｃ２にすることが可能である。
【００６０】
図５ａ及び図５ｂに示すような会議テーブル３００に加えて、本発明の実施形態の可撓性電力ストリップ１０２を、机上、キッチンのワークトップ、作業台、床等を含む他の作業表面上に配置してもよく、又はそのような作業表面内に組み込んでもよいことが理解される。実際に、例えば、可撓性ストリップ１０２を壁に垂直に取り付けてもよい。
【００６１】
例示的な可撓性バンド１３０を図６ａ及び図６ｂに示す。可撓性材料には、畝付き縁１３２が設けられる。可撓性材料は、特に、ゴム、ブタジエン、ネオプロペン等のエラストマー、織物、フェルト等の不織布であり得る。可撓性バンド１３０は、図６ａに示すように、畝１３４がすべて同じ寸法である直線構成に構成してもよい。代替として、図６ｂに示すように、バンド１３０を曲げて、畝１３４ａ〜ｃ長外縁１３２ａが内縁１３２ｂに沿った畝１３４ｄ〜ｆよりも幅広である湾曲構成を提供してもよい。
【００６２】
代替の可撓性ストリップ又はバンドは、少なくとも１つの平面内で曲げて、バンド１３０の複数の構成を提供することができる継ぎ合わせられたセクション、間接式に連結されたフレーム等を含み得る。
【００６３】
図７ａを参照すると、一次誘導子ユニット２００ａ〜ｅは、電源に結線されたコントローラ２６０により制御されるデイジーチェイン構成に配置してもよい。一次誘導子ユニット２００は、スイッチユニット２７０ａ〜ｅを介して一次コイル２０１を電源に導電的に接続する電力線２２０を接続することにより接続される。スイッチユニット２７０ｅ〜ｅは、信号線２２３を介してコントローラ２６０と通信し、信号を受信した場合、一次コイル２０１をアクティブ化するように構成されると共に、そのように動作可能である。図７ｂは、デイジーチェイン構成を電力プラットフォーム内にどのようにして組み込むことができるかを示す。同様に、デイジーチェイン構成は、図７ｃ及び図７ｄにそれぞれ示すように、モジュール式電力プラットフォーム又は可撓性電力プラットフォーム等の本発明の他の実施形態内に組み込んでもよい。
【００６４】
図８ａを参照して、一次誘導子ユニット２００ａ〜ｅの代替のハブ制御構成を示す。一次誘導子ユニット２００ａ〜ｅは、電源に結線された単一の制御ハブ２８０から集中的に制御される。各一次コイル２０１ａ〜ｅは、電力線２２０を介して制御ハブ２８０に導電的に直接接続される。したがって、制御ハブ２８０は、各一次コイル２０１ａ〜ｅを電源に直接及び間接的に接続することが可能である。図８ｂは、ハブ制御構成をどのように電力プラットフォームに組み込むことができるかを示し、図８ｃは、ハブ制御構成をどのようにモジュール式プラットフォームに組み込むことができるかを示す。
【００６５】
一次コイル２０１を駆動するために、例えば、高周波発振器等の電子駆動回路が必要なことが理解される。駆動電子回路は、コントローラ２６０により、駆動する一次コイル２０１を選択するセレクタと共に提供し得る。代替として、駆動電子回路は、個々の一次誘導子ユニット２００のスイッチユニット２７０内に組み込んでもよく、コントローラ２６０が、アクティブ化する一次誘導子ユニット２００を選択するように機能してもよい。
【００６６】
さらに図９ａのフローチャートを参照して、上述した送電プラットフォーム１００を使用して電力を無線で提供する方法を提示する。少なくとも１つの電力ドック１２０を備えた送電モジュール１１０が提供される（ステップａ）。任意選択的に、少なくとも２つの送電モジュール１１０が、共通の縁に沿って一緒に結合され、より大きな表面を形成する（ステップｂ）。電気装置に結線された二次誘導コイルに誘導結合する一次誘導子ユニット２００が提供される（ステップｃ）。少なくとも１つの一次誘導ユニット２００が、送電表面内に組み込まれる（ステップｄ）。電力を一次コイルユニットに提供する電力線２２０が提供され（ステップｅ）、一次誘導子ユニット２００が電力線に電気的に接続される（ステップｆ）。二次誘導子に結線された電気装置が提供され（ステップｇ）、二次誘導子が、一次誘導子ユニット２００のうちの１つに位置合わせされる（ステップｈ）。可変電位が、電力線２２２を介して一次誘導コイル２０１に印加され（ステップｉ）、二次誘導コイル３２２が、一次誘導コイル２０１により送られた電力を誘導的に受け取り、それにより、二次誘導コイル３２２に結合された電気負荷に電力が提供される。
【００６７】
図９ｂのフローチャートをさらに参照して、上述した可撓性電力ストリップ１０２を使用して電力を無線で提供する第２の方法を提示する。複数の構成をとることができ、内部に組み込まれた少なくとも１つの電力ドック１２０を有する調整可能な可撓性バンド１３０が提供される（ステップａ’）。電気装置に結線された二次誘導コイルに誘導結合する一次誘導子ユニット２００が提供される（ステップｂ’）。少なくとも１つの一次コイルユニット２００が、可撓性バンドにドッキングされる（ステップｃ’）。電力を一次誘導子ユニットに提供する電力線２２０が提供され（ステップｄ’）、一次誘導子ユニット２００が電力線に電気的に接続される（ステップｅ’）。可撓性バンド１３０の構成は、一次誘導子ユニット２００が、二次誘導コイルに結線されたコンピュータ５２０等の電気装置の近傍になるように調整される（ステップｆ’）。二次誘導コイルが、ストリップ１０２の一次誘導子ユニット２００のうちの１つに位置合わせされる（ステップｇ’）。可変電位が、電力線２２２を介して一次誘導コイル２０１に印加され（ステップｈ’）、二次誘導個オイル３２２が、一次誘導コイル２０１により送られた電力を誘導的に受け取り、それにより、電力を電気装置３２０に提供する。
【００６８】
一次誘導子２０１の制御に使用されるスイッチユニット２７０を再び参照して、電力スイッチが、電源から電力コンセントを遮断するように機能し得るため、いかなる電力コンセントでも重要な安全構成要素であることに留意する。これは、通常、送電に導電的な接触を必要としない誘導電力コンセント内で特に重要である。誘導電力コンセントでは、漏電を回避するために、電力スイッチが必要であり得る。
【００６９】
Saboに付与された「Alignment independent and self aligning inductive power transfer system」という名称の（特許文献３）には、コードレス電化製品を再充電する誘導送電装置が記載されている。Saboの装置は、変圧器の一次コイルとしてそれぞれ機能する複数の誘導子を含む。変圧器の二次コイルが電化製品内に配置される。電化製品が、一次コイルと二次コイルとが位置合わせされた状態で送電装置の近傍に位置決めされると、電力が、装置から変圧器を介して電化製品に誘導的に送られる。
【００７０】
Saboのシステムの誘導子は、配列に配置され、電力スイッチを介して電源に接続され、送電装置内に埋め込まれる。電力スイッチは、関連する誘導子をアクティブ化するように選択的に動作可能である。電力スイッチは、電力を一定に保ち、電磁場が送電システムの誘導子から送られるのを防止する。このような電力スイッチは、誘導子がアクティブ化される都度、及び非アクティブ化される都度、切り替えられ、したがって、比較的すぐに劣化する。さらに、スイッチは送電装置内に埋め込まれるため、容易に交換することができない。
【００７１】
これより、本発明の様々な実施形態による一次誘導ユニット２０を制御するスイッチシステム１０の主要特徴のブロック図を示す図１０を参照する。
【００７２】
一次誘導ユニット２０は、電気負荷３４に結線された二次ユニット３０内に収容された二次誘導子３２と誘導結合する、電源２４に結線された一次誘導子２２からなる。
【００７３】
一次コイル２２は、一次コイル２２の駆動に必要な電子を提供するドライバ２３を介して電源２４に結線される。駆動電子回路は、高周波発振電源を提供する。電力コンセント２０が、２つ以上の一次コイル２２からなる場合、ドライバ２３はさらに、駆動する一次コイル２２を選択するセレクタからなり得る。
【００７４】
電力コンセント２０は、一次コイル２２をドライバ２３に接続する電力スイッチ１２と、スイッチ１２及びドライバ２３と通信し、一次コイル２２の近傍にある二次コイル３２を検出する感知ユニット１４とからなるスイッチシステム１０により制御される。感知ユニット１４が、二次コイル３２が一次コイル２２の範囲内にあることを感知した場合、電力スイッチ１２が閉じられる。
【００７５】
電流が流れている間に、閉じられていたスイッチを開くと、アーク放電が生じ、ギャップにわたってスパークが形成される恐れがある。このようなアーク放電又はスパークは、スイッチの劣化又は故障に繋がる恐れがあるため、問題である。
【００７６】
スパークは、ギャップをまたがって放電するほど、接点間の電圧降下が大きく、且つ接点間のギャップが小さい場合に発生する。これら条件は通常、電流が電力スイッチを流れている間に、電力スイッチが開かれた場合に発生する。スパークは、接点が互いに接触している場合であっても、接点が導電ブリッジを形成するのを阻止する絶縁性酸化膜の形成により、接点を腐食させる恐れがある。さらに、抵抗を増大させ、過熱、場合によっては火災の原因にもある浸食により、有効接点面積が低減する恐れがある。
【００７７】
スイッチを交換する前にオンオフすることができる回数は、非導電性酸化層の蓄積によって制限される。したがって、頻繁な切り替えを必要とするシステムには、標準的なスイッチは適さない。本発明の好ましい実施形態では、電力スイッチ１２は、一次コイル２２がアクティブである間、ドライバ２３から一次コイル２２を分離するために使用されない。むしろ、感知ユニット１４が、二次コイル３２が一次コイル２２の範囲外に移動したことを検出した場合、ドライバ２３は、電力スイッチ１２が開かれる前に非アクティブ化される。したがって、電力スイッチ１２が開かれる前、電流は電力スイッチ１２を流れるのを止める。これにより、電力スイッチ１２の接点（図示せず）間のスパークが回避される。
【００７８】
本発明の別の実施形態による誘導電力コンセント１２００を制御する例示的なスイッチシステム１１００の概略図を図１１ａ〜ｃに示す。スイッチシステム１１００は、リードスイッチ１１２０、ソレノイド１１２２、及び二次感知ユニット１１４０からなる。リードスイッチ１１２０は、磁石１１３０が近傍に来たときに、閉じるように構成され、ソレノイド１１２２は、リードスイッチ１１２０を閉じた状態に保つために十分な大きさの磁場を生成するように構成され、二次感知ユニット１１４０は、二次コイル１３２０の存在を検出するように構成される。
【００７９】
閉じられると、リードスイッチ１１２０は、一次コイル１２２０を、電源１２４０に結線されたドライバ１２３０に接続する。さらに、リードスイッチ１１２０は、電源１２４０をソレノイド１１２２にも接続する。したがって、ソレノイド１１２２は、リードスイッチ１１２０を閉じた状態に保つ磁場を生成する。このようにして、リードスイッチ１１２０が磁石１１３０により閉じられると、リードスイッチ１１２０を開かずに、磁石１１３０を除去することができる。
【００８０】
リードスイッチ１１２０は、電流が流れている限り、その接点がソレノイド１１２２の磁場により一緒に保たれるため、スパークから保護される。リードスイッチについて上述したが、本発明の他の実施形態では、ホールスイッチ又はそれと同様のもの等の他の時期感知スイッチが好ましいであろうことに留意する。
【００８１】
二次感知ユニット１１４０は、二次コイル１３２０が一次コイル１２２０と誘導結合されるときを検出するように構成される。二次コイル１３２０が検出されると、アクティブ化信号Ｓ１がドライバ１２３０に送信され、ドライバ１２３０は次に、一次コイル１２２０を駆動する。二次コイル１３２０がなくなると、二次感知ユニット１１４０は、非アクティブ化信号Ｓ０をドライバ１２３０に送信し、ドライバ１２３０は次に、一次コイル１２２０の駆動を止める。
【００８２】
二次感知ユニット１１４０は、例えば、二次コイル１３２０に関連する光エミッタ１１４４から検出信号を受信するように構成される、一次コイル１２２０に関連する光受信器１１４２を含み得る。
【００８３】
代替又は追加として、二次感知ユニット１１４０は、例えば、赤外線信号、Ｗｉ−Ｆｉ信号、又はブルートゥース信号等の計算及び通信において広く使用される種類の何等かの標準データ信号等の検出信号を受信するように構成し得る。実際には、任意の発光ダイオード、無線送信器、光カプラ、超音波変換器、又は他のこのようなエミッタを使用してもよい。
【００８４】
本発明の別の実施形態（図示せず）によれば、一次コイルから引き込まれる電力を監視する受信回路をドライバ内に組み込むことができる。この受信回路は、負荷が検出されない場合、ドライバを非アクティブ化するように構成し得る。任意選択的に、メインの電気負荷に並列にスイッチユニットを介して二次コイルに接続された補助的な負荷を含む、対応する送信回路を使用して、データを受信回路に転送し得るように、二次コイルが受信した電力を変調し得る。
【００８５】
図１１ａは、二次コイル１３２０が結合されていない、非アクティブ構成の誘導電力コンセント１２００を示す。この構成では、リードスイッチ１１２０は開いており、一次コイル１２２０がドライバから分離されている。
【００８６】
図１１ｂには、誘導電力コンセント１２００と位置合わせされた二次ユニット１３００を示す。二次ユニット１３００は、電気負荷１３４０に結線された二次コイル１３２０と、リードスイッチ１１２０を閉じるように構成される磁石１１３０と、光エミッタ１１４４とを備える。二次ユニット１３００が、二次コイル１３２０が一次コイル１２２０と位置合わせされるように、誘導電力コンセント１２００に相対して位置決めされた場合、磁石１３２０はリードスイッチ１１２０を閉じ、ドライバ１２３０を一次コイル１２２０に接続する。さらに、検出器１１４２は、検出信号をエミッタ１１４４から受信し、それにより、ドライバ１２３０をアクティブ化する。したがって、一次コイル１２２０はエネルギーを誘導的に二次コイル１３２０に送る。
【００８７】
図１１ｃを参照して、二次ユニット１３００がなくなってから、ドライバ１２３０が非アクティブ化されるまでの短い時間間隔中の誘導電力コンセント１２００を示す。二次ユニット１３００がない状態では、磁石１１３０はもはや、（磁石ではあるが）リードスイッチ１１２０を閉じた状態に保つために十分なほど、リードスイッチ１１２０の近傍にない。しかし、事前対策用ソレノイド１１２２がなお、アクティブドライバ１１３０に接続しており、そのため、それ自体が、リードスイッチ１１２０を閉じた状態に保つために十分に強い磁場を提供する。検出器１１４２はもはや、検出信号をエミッタ１１４４から受信せず、したがって、非アクティブ化信号がドライバ１２３０に渡され、ドライバ１２３０は一次コイル１２２０の駆動を止める。ドライバ１２３０は、一次コイル１２２０への電力提供を止め、事前対策用ソレノイド１１２２が分離され、リードスイッチ１１２０が開く。したがって、誘導電力コンセント１２００は、図２ａに示すような非アクティブ構成をとる。ドライバ１２３０は、リードスイッチ１１２０が開かれる前に非アクティブ化されるため、電流は、抜かれる前にリードスイッチ１１２０を流れなくなり、それにより、スパークが回避されることに留意する。
【００８８】
これより、本発明のさらなる実施形態による保護電力スイッチ２１２０により制御されるマルチコイル誘導電力コンセント２２００の概略図を示す図１２を参照する。マルチコイル誘導電力コンセント２２００は、一次誘導コイル２２００ａ〜ｄのクラスタ２２１０を含む。すべての一次誘導コイル２２２０ａ〜ｄは、ソレノイド２１２２ａ〜ｄによりそれぞれ保護された別個の電力スイッチ２１２０ａ〜ｄを介して単一のドライバ２２３０に接続される。マルチコイル誘導電力コンセントは、例えば、机上等の平坦な表面２４００内に組み込み、表面２４００上に配置された電気装置に電力を誘導的に提供することができる。
【００８９】
二次ユニット２３００は、誘導電力コンセント２２００から電力を受けるように構成される。二次ユニット２３００は、電気負荷２３４０に結線された二次コイル２３２０と、リードスイッチを閉じるための磁石等のトリガ機構２１３０とからなる。二次ユニット２３００は、コンピュータ、テレビ、及びこれらと同様のもの等の電気装置に一体化されるか、又はレトロフィットされた誘導電力受信器であり得る。
【００９０】
二次ユニット２３００は、トリガ磁石２１３０が保護電力スイッチ２１２０ａに近く、それにより、関連する一次誘導コイル２２２０ａをドライバ２２３０に接続するように配置される。二次検出器２１４０ａは、二次誘導コイル２３２０が一次誘導コイル２２２０ａに結合していることを示すアクティブ化信号をドライバ２２３０に送信するように構成される。
【００９１】
ドライバ２２３０がアクティブ化信号を受信すると、振動電圧がクラスタ２２１０に提供される。ドライバ２２３０は振動電圧をクラスタ２２１０の全体に提供するが、電力スイッチ２１２０ａのうちの１つのみが閉じられる。したがって、閉じられた電力スイッチ２１２０ａに関連する一次誘導コイル２２２０ａのみがアクティブ化される。他のすべての一次コイル２２２０ｂ〜ｄは非アクティブ化されたままである。
【００９２】
電力を１つの一次誘導コイル２２２０ａから引き込んでいる二次ユニット２３００が示されるが、代替として、二次ユニット２３００を任意の他の一次誘導コイル２２２０ｂ〜ｄと位置合わせしてもよいことが理解される。
【００９３】
二次ユニット２３００が一次誘導コイル２２２０ａから離れるように移動すると、トリガ磁石２１３０は関連する電力スイッチ２１２０ａから除去されるが、スイッチ２１２０ａは閉じられたままである。二次検出器２１４０ａは、二次コイル２３２０がもはや一次コイル２２２０ａに結合されていないことを検出し、非アクティブ化信号をドライバ２２３０に送信する。ドライバ２２３０は、振動電圧の提供を止め、電力スイッチ２１２０ａは、スパークなしで開く。
【００９４】
二次ユニット２３００は次に、別の一次誘導コイル２２２０ｂと位置合わせすることができる。関連する電力スイッチ２１２０ｂは、トリガ磁石２１３０により閉じられ、二次検出器２１４０ｂは、アクティブ化信号をドライバ２２３０に送信する。２つ以上の一次誘導コイル２２２０を共通の二次検出器２１４０により制御してもよいことに留意する。
【００９５】
好ましい実施形態では、二次ユニット２３００は、一次誘導コイル２２２０の遷移中に電力を負荷２３４０に提供する、ボルタ電池、キャパシタ、又はこれらと同様のもの等の内部電源２３３０をさらに含む。このようにして、二次ユニット２３００は、ユーザが遷移に気付くことなく、一次誘導コイル２２２０間を移動することができる。
【００９６】
本発明のこの実施形態の特定の特徴は、１つのみのドライバ２２３０が、マルチコイルクラスタ２２１０全体を制御するために必要であるため、システムに必要なメンテナンスが最小に抑えられることである。したがって、電力スイッチ２１２０及び一次コイル２２２０を、机上、平坦な電化製品、壁、床等の表面２４００内に埋め込むことができる。よりコストのかかる構成要素である中央ドライバ２２３０は、より容易にアクセスし得る遠隔ユニット内に有用に収容することができる。これは、各一次コイルが通常、別個のドライバ又は専用電力スイッチを必要とする従来技術による誘導電力システムに勝る利点を表す。
【００９７】
高いコイル密度を有する大きなコイルクラスタ２２１０には、表面２４００内の単一のドライバ２２３０を組み込むことができる。したがって、電力を、表面２４００上の任意の場所に配置された二次ユニット２３００に、二次ユニット２３００が表面２４００を横切って移動した場合であっても、提供することができる。電力が単一のユニットに向けられるにも拘わらず、このような表面２４００のユーザ経験は、表面２４００全体が給電可能であるというものである。
【００９８】
図１３は、低メンテナンス誘導送電を提供する方法を示すフローチャートであって、この方法は、表面内に、電力スイッチにそれぞれ接続された複数の一次誘導コイルを含むクラスタを埋め込むステップであって、電力スイッチは、電流が通っている限り、閉じた状態を保つように構成される、埋め込むステップ−ステップ（アルファ）と、すべてのスイッチを共通のドライバに接続するステップであって、ドライバは、アクティブ化信号を受信した場合のみ、振動電圧をクラスタに提供する、接続するステップ−ステップ（ベータ）と、電気負荷に結線された二次誘導コイル及び二次誘導コイルが関連する一次誘導コイルと位置合わせされた場合、少なくとも１つの電力スイッチを閉じるように構成される少なくとも１つのトリガを備える誘導電力受信器を提供するステップ−ステップ（ガンマ）と、上記一次誘導コイルに結合された二次誘導コイルを検出した場合、上記アクティブ化信号を上記ドライバに送信するように構成される二次検出器を提供するステップ−ステップ（デルタ）とを含む。
【００９９】
本発明のさらなる実施形態によれば、マルチコイル誘導コンセントの誘導子への配電は、エネルギー管理システムにより制御することができる。これより図１４を参照して、電源４３００に結合されると共に、複数の負荷４２００ａ〜ｆに接続された例示的なエネルギー管理システム４１００を示す。電源４３００は、コントローラ４１５０を介して配電盤４１１０に電気的に結合される。コントローラ４１５０は、電力信号ＳＰを電力モニタ４１３０から受信し、負荷信号ＳＬを負荷モニタ４１４０から受信するように構成される。配電盤４３００は、複数の電気負荷４２００ａ〜ｆに結合し得る複数の電力ジャック４１２０ａ〜ｆを含む。
【０１００】
負荷４２００がジャック４１２０に結合された場合、負荷４２００は負荷検出器４１４０により検出される。負荷信号ＳＬは、この情報をコントローラ４１５０に中継する。例えば、図１４には、３つのみの負荷４２００ａ、４２００ｂ、及び４２００ｆが電力ジャック４１２０に接続される。その結果、コントローラ４１５０は、電力を、負荷４２００ａ、４２００ｂ、及び４２００ｆに接続されたアクティブなジャック４１２０ａ、４１２０ｂ、及び４１２０ｆに提供するが、負荷が接続されていない非アクティブなジャック４２００ｃ、４２００ｄ、及び４２００ｅには提供しない。追加の負荷４２００ｃが非アクティブジャック１２０ｃに接続された場合、この負荷２００ｃは負荷検出器４１４０により検出され、負荷検出器４１４０は信号をコントローラ４１５０に送信する。コントローラ４１５０は次に、非アクティブジャック４１２０ｃをアクティブ化し、それにより、電力を新しい負荷４２００ｃに提供する。
【０１０１】
負荷検出器４１４０が負荷４２００の位置を特定することができる様々なモードが当業者に既知であり得るが、可能な方法の中から選択された方法としては、
・恐らく、単純な三角測量を使用して負荷４２００の位置を特定する、ボリュームセンサ、赤外線センサ、超音波センサ、ホールプローブ、又はこれらと同様のもの等の外部センサ、
・例えば、２つの接点等を導電的に接続するバネスイッチを押し下げることにより、負荷４２００をジャック４１２０に接続して、検出回路を閉じること、
・恐らく、磁気キーを使用して負荷を識別する、負荷４２００内に埋め込まれた磁石の存在を検出できる、配電盤４１１０内の磁気スイッチ、
・例えば、赤外線信号、無線信号、又はこれらと同様のもの等の信号を、負荷検出器４１４０内の受信器４１９０（図４）に送信する、負荷４２００内に埋め込まれた送信器４２９０（図１７）、
・低電力でスキャンし、負荷４２００が引き込んでいる追加の電力を検出することにより、負荷４２００内の二次誘導コイルの位置特定に使用できる、配電盤４１１０内の一次誘導コイル
が挙げられる。
【０１０２】
さらに、コントローラ４１５０は、電力ジャック４１２０ａ〜ｆに送られる電力を調整するように構成される。電力モニタ４１３０は、配電盤４１１０に送られる電力を監視し、この情報を電力信号ＳＰにおいてコントローラに中継する。コントローラ４１５０は、少なくとも部分的に電力信号ＳＰにより決定されるように、電力を電力ジャック４１２０に提供するように事前に構成される。電力は、例えば、同時に、順次、又は断続的等、いくつかの方法で２つ以上の電力ジャック４１２０に提供することができる。
【０１０３】
例示的なエネルギー管理システムを使用して、配電盤４１００が電源４３００から引き込んでいる電流Ｉｉｎを調整することができる。コントローラ４１５０は、最大値を超えないように、電源４３００から引き込まれる電流Ｉｉｎを制限するように事前に構成することができる。配電盤Ｉｉｎが引き込む電流は、接続されたすべての負荷４２００が引き込む電流ｉａ〜ｆに依存する。接続された負荷４２００ａ、４００ｂ、及び４２００ｆが大きすぎる電流ｉａ、ｉｂ、及びｉｆを引き込んでいる場合、電源４３００から引き込まれる電流Ｉｉｎは最大値を超え得る。このような状況では、コントローラ４１５０は、所定のデューティサイクルに従ってアクティブな電力ジャック４１２０ａ、４１２０ｂ、及び４１２０ｆを順次切り替えるように事前に構成し得る。したがって、接続された負荷４２００ａ、４２００ｂ、及び４２００ｆにより引き込まれる電流の合計が制限され、それにより、配電盤が引き込む電流Ｉｉｎが最大値未満に維持される。
【０１０４】
これより、ボルタ電池、キャパシタ、燃料電池、スーパーキャパシタ、フロー電池、超伝導磁気エネルギー貯蔵装置、又はこれらと同様のもの等のエネルギー貯蔵装置４１６０を有するエネルギー管理システム４１０１の第２の実施形態を示す図１５を参照する。貯蔵装置モニタ４１７０は、エネルギー貯蔵装置４１６０のエネルギーレベルを監視し、貯蔵装置信号ＳＲにおいてこの情報をコントローラ４１５１に中継するように構成される。
【０１０５】
エネルギー管理システム４１０１の第２の実施形態では、コントローラ４１５１は、例えば、電力信号ＳＰにより、電源４３００から引き込まれている電力が低いことが示される場合、エネルギー貯蔵装置４１６０を選択的に充電するように事前に構成される。この機能を使用して、引き込まれる電流Ｉｉｎに下限を提供することができる。
【０１０６】
さらに、上述したように、引き込まれる電流Ｉｉｎが上限を超える場合、アクティブな電力ジャック４１２０は、デューティサイクルに従って電源４３００に断続的に接続される。エネルギー管理システム４１０１の第２の実施形態では、エネルギー貯蔵装置４１６０は、充電されると、電力をアクティブな電力ジャック４１２０に、そのアクティブな電力ジャック４１２０が電源４３００から分離されているときに、サイクルの持続時間にわたって提供するために使用できる。したがって、途切れない電力がすべての負荷４２００ａ〜ｆに継続して提供される。
【０１０７】
エネルギー管理システム４１０１の動作パラメータを、特定の範囲内に制限することにより、システム４１０１の効率を最適化して、この厳密な既知の範囲内で動作した場合、電力損失を最小に抑えることができることが理解される。したがって、エネルギー管理システム４１０１は、特に長い時間期間にわたって動作した場合、エネルギー損失を大幅に低減することができる。
【０１０８】
図１６において、各電力ジャック４１２２ａ〜ｆが、貯蔵装置モニタ４１７２によりすべて監視される個々に結合されたエネルギー貯蔵装置４１６２ａ〜ｆを有する、エネルギー管理システム４１０２の第３の実施形態を示す。コントローラ４１５２は各ジャック４１２２を制御することができ、貯蔵装置４１６２の充電、ジャック４１２２への直接の給電、又はこれら両方を同時に行うことを切り替えることができる。
【０１０９】
これより図１７を参照して、エネルギー管理システム１０２の第４の実施形態を示す。ここでは、各負荷４２０３ａ〜ｆは、それ自体のエネルギー貯蔵装置４２６３を有する。負荷と通信する送信器４２９０ａ〜ｆは、貯蔵装置モニタ４１７３と通信する受信器４１９０に信号を送信し、それにより、エネルギー貯蔵装置４２６３の電力レベルに関するデータを提供する。
【０１１０】
コントローラ４１５３が電力ジャック４１２３ａ〜ｆを電源４３００に接続した場合、結合された負荷４２０３ａ〜ｆは自動的にエネルギー貯蔵装置４２６３ａ〜ｆを充電し、同時に負荷４２０３ａ〜ｆを直接給電する。コントローラ４１５３が電力ジャック４１２３ａ〜ｆを分離した場合、結合された負荷４２０３ａ〜ｆは自動的に、各自のエネルギー貯蔵装置４２６３ａ〜ｆから電力を消費する。したがって、貯蔵装置信号ＳＲを受信するコントローラ４１５３は、各貯蔵装置４２６３ａ〜ｆの電力レベルが維持されるように、電力を各負荷４２０３ａ〜ｆに断続的に提供するように構成し得る。このようにして、各負荷４２００は連続して動作することが可能であり、電源４３００から引き込まれる電力が最小に抑えられる。
【０１１１】
エネルギー管理システム４１０５の好ましい実施形態を図１８に示す。図１８を参照して、配電盤４１１４は、誘導電力ジャック４１２４の配列を備え、各誘導電力ジャック４１２４は、一次誘導コイル１２４２及び磁気スイッチ１２４４を有する。オンボード電池４２６４ａ、４２６４ｂを有する２台のコンピュータ４２０４ａ、４２０４ｂが、誘導電力プラグを介して配電盤４１１４に結合される。各誘導電力プラグ４２２４ａ、４２２４ｂは、二次誘導コイル２２４２及び磁石２２４４を含む。電力モニタ４１３４、負荷検出器４１４４、及び貯蔵装置モニタ４１７４は、制御信号をコントローラ４１５４に提供し、コントローラ４１５４は、電源４３０４から引き込まれ、電力ジャック４１２４に送られる電力を調整する。
【０１１２】
誘導電力プラグ４２２４ａ、４２２４ｂが誘導電力ジャック４１１４ａ、４１１４ｂの近傍にきた場合、磁石２２４４は磁気スイッチ１２４４を始動させる。これは、信号を負荷検出器４１４４に送信し、この信号はコントローラに中継され、それにより、関連する誘導電力ジャック４１１４ａ、４１１４ｂがアクティブ化される。無線送信器４２９４ａ４２９４ｂは、オンボード電池４２６４ａ、４２６４ｂの電力レベルを、貯蔵装置モニタ４１７４と通信する貯蔵装置４１９４に送信する。それにより、コントローラは、接続されたコンピュータ４２０４のオンボード電池４２６４のレベルを監視し、電力ジャック４１１４ａ、４１１４ｂを選択的に接続及び分離し、それにより、電源４３０４から引き込まれる電力が最小に抑えられることを保証することができる。
【０１１３】
送信器４２９４が、受信器４１９４の近傍にあるように構成される場合、データ転送を低電力で提供するために使用できることにさらに留意する。例えば、低電力のＷｉ−Ｆｉ信号又はブルートゥース信号を使用することにより、これら用途により要求される電力を最小に抑えることができる。
【０１１４】
電力を５個の負荷に提供する典型的なデューティサイクルを図６に示す。一定電力レベルＰが、デューティサイクル全体を通して引き込まれる。しかし、この電力は、５個の負荷のそれぞれに順次送られる。負荷Ａは、電力Ｐを短い時間間隔δｔ１中に受け、次に、より長い時間間隔δｔｏｆｆ中、分離される。負荷Ａが分離されると、負荷Ｂが時間間隔δｔ２中、接続され、次に、オフに切り替えられる。すべての負荷は、デューティサイクルの時間周期Δｔ中に順次接続され、次に、サイクルが繰り返される。通常、すべての負荷が等しい時間間隔δｔ１〜５中、接続されるが、不均等な時間間隔にも適合し得ることが理解される。
【０１１５】
したがって、本発明の様々な実施形態によれば、可動誘導コンセントを提供する調整可能なプラットフォームが提供される。好ましくは、ユーザは、必要に応じて誘導コンセントを位置決めすることが可能である。任意選択的に、誘導コンセントは別個に制御可能であり、それにより、誘導により電力を複数の電気負荷に提供することができる。本発明のさらなる実施形態では、このような負荷への配電を集中的に制御して、エネルギーを節減することができる。
【０１１６】
本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により規定され、本発明の範囲は、上記説明を読んだ上で当業者が思いつくであろう、上述した様々な特徴の組み合わせ及び次位組み合わせ（sub combination）の両方並びにその変形及び変更を含む。
【０１１７】
特許請求の範囲中、言葉「備える」及び「備えている」、「備えた」、及びこれらと同様のもの等のその派生語は、列挙された構成要素が含まれるが、一般に他の構成要素を除外しないことを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
2011010546.tif 000009
【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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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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