(57)【要約】      （修正有）【課題】負の変調を回避する無線電力送信機の電力及び周波数出力を制御するのを適応的に助ける無線電力受信機を提供する。【解決手段】無線電力受信機を動作させる方法は、負の変調を検出し７０４、正の変調への遷移を強制するためにパラメータを調整する７０６。パラメータは、無線電力受信機の出力電圧である。無線電力受信機の出力電圧を調整することは、整流回路と出力電圧との間に結合されたレギュレータの動作を調整することである。パラメータは、無線電力送信機の入力電圧である。【選択図】図７Ａ
2019216592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電力受信機を動作させる方法であって、
負の変調を検出し、正の変調への遷移を強制するためにパラメータを調整する、無線電力受信機を動作させる方法
【請求項２】
前記パラメータは、前記無線電力受信機の出力電圧である、請求項１に記載の無線電力受信機を動作させる方法。
【請求項３】
前記無線電力受信機の前記出力電圧を調整することは、整流回路と前記出力電圧との間に結合されたレギュレータの動作を調整することを含む、請求項２に記載の無線電力受信機を動作させる方法。
【請求項４】
前記パラメータは、無線電力送信機の入力電圧である、請求項１に記載の無線電力受信機を動作させる方法。
【請求項５】
前記無線電力送信機の前記入力電圧を調整することは、前記入力電圧を低減するために前記無線電力送信機と通信することを含む、請求項４に記載の無線電力受信機を動作させる方法。
【請求項６】
無線電力受信機は、
第１の入力と第２の入力との間に結合され、整流電圧を出力する整流回路と、
前記第１の入力と前記第２の入力とに接続され、入力電圧を受信する受信機コイルと、
前記整流器に接続され、前記整流電圧を受信し、出力電圧を出力するレギュレータと、
前記整流器と前記レギュレータに接続され、前記整流電圧に関し負の変調を検出し、
負の変調が検出されると、前記整流電圧に関し正の変調が検出されるまで動作電圧を調整するプロセッサと、を備える無線電力受信機。
【請求項７】
前記動作電圧は前記出力電圧であり、前記プロセッサは、前記レギュレータ内のパラメータを調整することによって前記出力電圧を調整する、請求項６に記載の無線電力受信機。
【請求項８】
無線電力送信機の入力電圧を調整するために前記無線電力送信機と通信することをさらに含む、請求項６に記載の無線電力受信機。
【請求項９】
前記第１の入力とキャパシタドライバとの間に結合された１つ以上の第１のキャパシタと、
前記第２の入力と前記キャパシタドライバとの間に結合された１つ以上の第２のキャパシタと、をさらに備え、
前記プロセッサは、前記第１の入力と前記第２の入力とに前記キャパシタドライバを介して結合されたキャパシタンスを制御して、前記整流器電圧に正の変調を提供する、請求項７に記載の無線電力受信機。
【請求項１０】
無線電力受信機は、
無線電力を受信する手段と、
前記無線電力の負の変調を検出するための手段と、
負の変調が検出されたときに前記無線電力を正の変調に遷移するための手段と、を備える無線電力受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は無線電力システムに関し、特に、固定コイル設計における負の変調を補正することに関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示は２０１８年６月１３日に同一の発明者により出願された米国仮特許出願第６２／６８４，６９０号「動作点変化および適応インピーダンス制御による固定コイル設計のための負変調解決手段」のタイトルの米国仮特許出願第６２／６８４，６９０号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
モバイルデバイス、例えば、スマートフォン、タブレット、ウェアラブル、および他のデバイスは、無線電力充電システムをますます使用している。一般に、無線電力伝送は、送信機コイルを駆動する送信機と、送信機コイルに近接して配置された受信機コイルを有する受信機とを含む。受信機コイルは送信機コイルによって生成された無線電力を受信し、その受信電力を使用して負荷を駆動し、例えば、バッテリ充電器に電力を供給する。
【０００４】
電力の無線転送のために現在使用されている複数の異なる規格が存在する。電力の無線送信のためのより一般的な規格は、無線電力コンソーシアム（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）規格、Ｑｉ規格を含む。無線電力コンソーシアム、Ｑｉ仕様の下では、誘導結合システムが受信機コイル回路を有する単一のデバイスを充電するために利用される。他の規格または方法は、相互インダクタンスおよび充電モバイルデバイスへの結合を使用して存在し得る。Ｑｉ規格では受信機コイルが送信機コイルに近接して配置され、一方、他の規格では受信機コイルが潜在的に他の充電デバイスに属する他の受信機コイルと共に、送信機コイルの近くに配置される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
典型的には、無線電力システムが時間変化磁場を生成するように駆動される送信機コイルと、時間変化磁場で送信される電力を受信するように送信機コイルに対して配置される受信機コイルとを含む。無線電力送信で生じる問題の中には、周波数出力を調整しながら送信電力を制御する必要がある。無線電力伝送システムの動作に悪影響を及ぼし得る１つの重要な問題は負の変調である。負の変調は、コイルの様々な構成の下で起こり得る。負の変調は通信信号が送信されるときに、整流された電圧を負にする（または０Ｖに近づける）（負の変調が発生するときに、通信中に整流器に蓄積された電荷が少なくなる）。
【０００６】
したがって、負の変調を回避する無線電力送信機の電力および周波数出力を制御するのを適応的に助けるシステムを開発する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、負の変調を制御および補正する方法が提示される。いくつかの実施形態では、受信機を動作させる方法が負の変調を検出することと、正の変調への遷移を強制するために１つまたは複数のパラメータを調整することとを含む。パラメータは、出力電圧Ｖｏｕｔ、送信機入力電圧Ｖｉｎ、または受信機構造要素とすることができる。
【０００８】
これらの実施形態および他の実施形態は、以下の図面に関して以下でさらに説明される。
【発明の効果】
【０００９】
無線電力システムにおける負の変調の発生が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、無線電力伝送システムを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、いくつかの実施形態による無線電力受信機を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、いくつかの実施形態による無線電力受信機を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、いくつかの実施形態による無線電力受信機を示す。
【図３】図３Ａは、負の変調、正の変調、および標準動作についての電力曲線を比較する、典型的な電力曲線（周波数の関数としての共振タンク電位電力）を示す。図３Ｂは、変調信号と標準信号との間の潜在的な電力曲線における交差を示す。図３Ｃは、変調信号と標準信号との間の潜在的な電力曲線における交差を示す。
【図４】図４は、軽負荷下での負の変調から正の変調への切り替えの一例を示す。
【図５】図５は、負の変調から正の変調への切り替えを示す。
【図６】図６は、負の変調の工程低減を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃに示すような無線電力受信機が負の変調に影響を及ぼす動作のフローチャートを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃに示すような無線電力受信機が負の変調に影響を及ぼす動作のフローチャートを示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃに示すような無線電力受信機が負の変調に影響を及ぼす動作のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明では、本発明のいくつかの実施形態を説明する特定の詳細が述べられる。しかし、当業者には、いくつかの実施形態がこれらの特定の詳細の一部または全部なしに実施され得ることが明らかであろう。本明細書に開示される特定の実施形態は例示的であることを意味するが、限定的ではない。当業者は本明細書では特に説明しないが、本開示の範囲および精神の中にある他の要素を理解することができる。
【００１２】
本発明の態様および実施形態を示すこの説明および添付の図面は、特許請求の範囲が保護された発明を定義するものとして解釈されるべきではない。この説明および特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができる。場合によっては、周知の構造および技術が本発明を不明瞭にしないために、詳細には示されていないか、または説明されていない。
【００１３】
一実施形態を参照して詳細に説明される素子およびそれらの関連する態様は、実用的な場合はいつでも、それらが具体的に示されていないかまたは説明されていない他の実施形態に含まれてもよい。例えば、要素が１つの実施形態を参照して詳細に説明され、第２の実施形態を参照して説明されない場合、要素は、それにもかかわらず、第２の実施形態に含まれるものとして特許請求され得る。
【００１４】
図面は例示に過ぎず、図面中の素子の相対的な大きさは重要ではない。例えば、図２では受信機コイル１０８が送信機コイル１０６よりも小さいものとして示されているが、受信機コイル１０８は送信機コイル１０６と同じサイズであってもよく、または特定のシステムに応じて、より小さくてもよく、またはより大きくてもよい。さらに、インダクタンスの変化または結合の変化もまた、負の変調に影響を及ぼす可能性があり、これもまた、いくつかの実施形態に従って緩和することができる。
【００１５】
負の変調は多くの無線システムで発生し、典型的には、受信機コイルのインダクタンスが高すぎるか、または受信機コイルと送信機コイルとの間のスペーサが小さすぎる場合に生じる。他の幾何学的特性、例えば、巻数比の不整合及び送信機及び受信機コイルの相対直径も負の変調を誘発することができる。一般に、負の変調が生じる動作点は、パラメータの所与のセットおよび送信機コイルおよび受信機コイルの幾何学的形状について計算することができる。これはコイル設計の遅れを引き起こす可能性があり、場合によっては最終製品の要件を満たすために、コイルはそれぞれの予想される状況において負の変調を排除するように設計することができない。
【００１６】
負の変調は受信機出力に結合し、発振をもたらす可能性がある電圧降下を引き起こし、通信信号と干渉し、そしてシステムの安定性に影響を与えるので、問題である。極端な場合には、無線充電の切断またはバッテリ充電の中断が起こり得る。
【００１７】
図１は、電力の無線転送のためのシステム１００を示す。図１に示すように、無線電力送信機１０２は、送信機コイル１０６を駆動して磁場を生成する。電源１０４は、入力電圧Ｖｉｎを無線電力送信機１０２に供給する。電源１０４は例えば、バッテリベースの電源であってもよいし、例えば、６０Ｈｚで１２０Ｖの交流電流によって電力供給されてもよい。無線電力送信機１０２は、典型的には無線電力規格の１つに従って、典型的にはある範囲の周波数で送信機コイル１０６を駆動する。しかし、これは、存在し得る任意の規格にかかわらず、磁気コイルの手段によって電力および／または情報を伝達することが実用的である任意の周波数に適用可能であり得る。
【００１８】
無線電力アライアンス（Ａｌｌｉａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ）（Ａ４ＷＰ）規格および無線電力コンソーシアム（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）規格、Ｑｉ規格を含む、電力の無線伝送のための複数の規格がある。Ａ４ＷＰ規格の下では、例えば、５０ワットまでの電力を、送信機コイル１０６の近傍の複数の充電装置に、約６．７８ＭＨｚの電力送信周波数で誘導的に送信することができる。無線電力コンソーシアム（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）、Ｑｉ規格の下では、共振誘導結合システムが装置の共振周波数で単一の装置を充電するために利用される。Ｑｉ規格では受信機コイル１０８が送信機コイル１０６に近接して配置され、一方、Ａ４ＷＰ規格では受信機コイル１０８が他の充電装置に属する他のコイルと共に、送信機コイル１０６の近くに配置される。図１は、これらの規格のいずれかの下で動作する一般化された無線電力システム１００を示す。ヨーロッパでは、スイッチング周波数が電波障害（ＥＭＩ）コンプライアンスの緩和のために１４８ｋＨｚに制限されている。
【００１９】
図１にさらに示されるように、送信機コイル１０６によって生成される磁界は受信機コイル１０８に電流を誘導し、その結果、電力が無線電力受信機１１０で受信される。無線電力受信機１１０は受信機コイル１０８から電力を受信し、負荷１１２に電力を供給し、負荷１１２は、バッテリ充電器および／またはモバイルデバイスの他の構成要素であってもよい。無線電力受信機１１０は、典型的には受信したＡＣ電力を負荷１１２のＤＣ電力に変換するための整流を含む。
【００２０】
図２Ａおよび図２Ｂは、例示的な受信機ユニットをより詳細に示す。図２Ａに示すように、無線電力受信機２１０は、ノードＡＣ１とＡＣ２との間に入力電圧ＶＩＮを提供する受信機コイル２０８に結合される。無線電力受信機２１０は例えば、無線電力を受信し、整流する単一の集積回路（例えば、ＩＤＴ  Ｐ９２２１−Ｒ）とすることができる。受信機２１０は整流された信号Ｖｒｅｃｔおよび出力電圧Ｖｏｕｔを生成し、出力電圧Ｖｏｕｔは、負荷１１２などの負荷に結合することができる。無線電力受信機２１０は無線電力受信機の動作を制御し、負の変調を制限または除去する処理を実行するプロセッサを含むことができる。
【００２１】
図２Ｂは、無線電力受信機２１０のより詳細を示す。図２Ｂに示すように、入力電圧Ｖｉｎは、受信機コイル２０８から整流回路２１４で受信される。整流回路２１４は、整流器コントローラ２１８によって制御される４つのトランジスタによって形成されるフルブリッジ整流器である。整流器コントローラ２１８は受信機コイル２０８から受信された無線電力信号が効率的に整流されるように、プロセッサ２１２によって制御される。このように、整流回路２１４は、整流電圧Ｖｒｅｃｔを生成する。いくつかの実施形態では図示のように、過電圧保護回路２３６は無線電力受信機２１０に過電圧保護を提供することができる。
【００２２】
レギュレータ２１６は、Ｖｒｅｃｔから出力電圧Ｖｏｕｔを生成する。レギュレータ２１６は図示のように、低ドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ）であってもよい。いくつかの実施形態では、レギュレータ２１６が出力電圧Ｖｏｕｔを提供するために、バック回路またはブースト回路を含み得る。他のＬＤＯレギュレータ２２０は内部回路の動作のために、ここに示される出力ピンＶＤＤ５ＶおよびＶＤＤ１８として出力される他の信号、例えば、５Ｖまたは１．８Ｖ、またはさらに高い電圧を生成し得る。
【００２３】
図２Ｂにさらに示すように、周波数シフトキー（ＦＳＫ）復調器２２２を設けることができる。ＦＳＫ復調器２２２はＶｉｎ信号を受信し、受信機コイル２０８によって受信された無線電力信号上に提供された任意のＦＳＫ変調データを復調する。復調されたデータはプロセッサ２１２に供給される。同様に、振幅シフトキー（ＡＳＫ）変調器２２４をプロセッサ２１２に結合することができる。ＡＳＫ変調器２２４は、プロセッサ２１２から受信したデータを、無線電力信号上の振幅変調信号として送信する。振幅変調はピンＣＯＭＭ１とＣＯＭＭ２との間に提供され、これは、図２Ａに示されるように、キャパシタを介してＡＣ１およびＡＣ２に結合され得る。プロセッサは、ステートマシン、アナログ回路、またはメッセージに基づいて決定を行うことができる信号プロセッサとして使用される他のデジタル回路に置き換えることができる。
【００２４】
さらに、ＶＲＥＣＴおよびＶＯＵＴを含むいくつかのアナログ信号が、マルチプレクサ２３２およびアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２３４を介してプロセッサ２１２に入力される。他の信号には、ピーク検出器およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２８からの出力、位相検出器２２６からの出力、温度センサおよび充電終了インジケータ（ＴＳ／ＥＯＣ）ならびに他の信号が含まれる。プロセッサ２１２は、マルチプレクサ２３２におけるデジタル変換のために特定の信号を選択することによって、各信号を受信する。
【００２５】
無線電力受信機２１０の回路はプロセッサ２１２によって制御され、プロセッサ２１２はデータおよびプログラミングを保持するためのプロセッサおよびメモリを含む。無線電力受信機２１０がＩＤＴ  Ｐ９２２１−Ｒ受信機ＩＣである例では、プロセッサ２１２は３２ビットＡＲＭプロセッサとすることができる。プロセッサ２１２は、とりわけ、出力電圧Ｖｏｕｔ、整流された電圧Ｖｒｅｃｔ、および入力電圧Ｖｉｎ＿ＡＣを監視して、整流回路２１４およびレギュレータ２１６の動作を制御するように結合される。特に、いくつかの実施形態によれば、プロセッサ２１２は負の変調を制限または低減するために、負の変調を検出し、出力電圧Ｖｏｕｔ、送信機入力電圧Ｖｉｎ、または電圧Ｖｉｎ＿ＡＣを調整することができる。以下でさらに説明するように、Ｖｉｎ＿ＡＣは、ＡＣ１およびＡＣ２に結合されたキャパシタンスを調整することによって調整することができる。送信機入力電圧Ｖｉｎは、ＡＳＫ通信または他の帯域外通信を使用して、その入力電圧の変更を要求する命令を送信機に送信することによって調整することができる。他の技法は、制御エラーパケットまたはシステム動作点を調整するために使用される他の適用可能な方法を使用して、送信機内の周波数変更を要求することであり得る。出力電圧Ｖｏｕｔは、ＬＤＯ ２１６の動作を制御することによって調整することができる。負の変調は、ＶｒｅｃｔまたはＶｉｎの値を監視して、変調の位相を決定するか、または通信中のＶｒｅｃｔ上の電圧変化を検出することによって検出することができる。次いで、プロセッサ２１２は以下でさらに説明するように、負の変調を適応的に検出し、それに応答することができる。いくつかの実施形態では負の変調が試験によって特徴付けることもでき、コイルおよび構成要素の構成は負の変調が観察される典型的な条件の周りに基づく固定解として作成することができる。
【００２６】
プロセッサ２１２は、本発明の実施形態を実行するために記憶された命令を動作させることができる任意のプロセッサとすることができる。特に、プロセッサ２１２は、プロセッサまたはマイクロコンピュータ、メモリ、および他の回路を含む。したがって、プロセッサ２１２は整流された電圧Ｖｒｅｃｔに対する負の変調を検出し、送信機入力電圧Ｖｉｎ、磁界によって誘導されるＡＣ電圧Ｖｉｎ＿ＡＣ、または出力電圧Ｖｏｕｔ、のいずれかを、正の変調が検出されるまで調整するために、メモリに格納された命令を実行することができる。以下でさらに説明するように、出力電圧Ｖｏｕｔは、レギュレータ２１６の動作を調整することによって調整することができる。入力電圧Ｖｉｎ＿ＡＣは、ノードＡＣ１およびＡＣ２に結合されるキャパシタンスを調整することによって調整することができる。
【００２７】
図２Ｃは、無線電力受信機２５０を有する実施形態を示す。無線電力受信機は図２Ａおよび図２Ｂに示される無線電力受信機２１０と同様であり、ＡＣ１およびＡＣ２の両端の入力電圧Ｖｉｎ＿ＡＣをより良好に制御するために、以下で説明されるようなさらなるピンを有する。図２Ｃに示すように、キャパシタ２５２（Ｃ５）はＡＣ１とＣＭＡとの間に結合され、キャパシタ２５４（Ｃ３）はＡＣ１とＣＭ１との間に結合され、キャパシタ２５６（Ｃ６）はＡＣ１とＢＳＴ１との間に結合される。同様に、キャパシタ２５８（Ｃ１０）はＡＣ２とＣＭＢとの間に結合され、キャパシタＣ１１はＡＣ２とＣＭ２との間に結合され、キャパシタＣ１２はＡＣ２とＢＳＴ２との間に結合される。ＡＣ１またはＡＣ２と対応する入力端子との間には、任意の数のキャパシタを結合することができる。
【００２８】
図２Ｃにさらに示すように、ノードＢＳＴ１、ＣＭ１、およびＣＭＡは、プロセッサ２１２によって制御されるキャパシタドライバ回路２６４に結合される。同様に、ノードＢＳＴ２、ＣＭ２、およびＣＭＢは、プロセッサ２１２によって制御されるキャパシタドライバ回路２６６に結合される。キャパシタドライバ回路２６４およびキャパシタドライバ回路２６６は、ＣＭ１、ＣＭＡ、ＣＭ２、およびＣＭＢを電圧に結合するように構成することができる。例えば、キャパシタドライバ回路２６４およびキャパシタドライバ回路２６６は、プロセッサ２１２からの制御信号に応答してＢＳＴ１、ＣＭ１、ＣＭＡ、ＢＳＴ２、ＣＭ２、およびＣＭＢをグランドに選択的に結合するように構成されたＦＥＴを含むことができる。上述したように、キャパシタドライバ回路２６４および２６６は、それぞれ入力ＡＣ１およびＡＣ２の間に結合された任意の数のキャパシタを駆動するように構成することができる。
【００２９】
特に、プロセッサ２１２はキャパシタドライバ回路２６４およびキャパシタドライバ回路２６６を制御して、ＡＣ１およびＡＣ２への容量性入力を変更し、入力電圧Ｖｉｎ＿ＡＣをより良好に制御することができる。特に、入力ＣＭ１およびＣＭＡにそれぞれ結合されるＡＣ１への入力上の調整キャパシタ２５２（Ｃ５）およびキャパシタ２５４（Ｃ３）は、選択的に係合することができる。同様に、入力ＣＭ２およびＣＭＢにそれぞれ結合されたＡＣ２への入力上のキャパシタ２５８（Ｃ１０）およびキャパシタ２６０（Ｃ１１）を接続することができる。上述のように、ＣＭ１、ＣＭＡ、ＣＭ２、およびＣＭＢにおける信号は、ＡＣ１とＡＣ２との間の入力電圧Ｖｉｎ＿ＡＣを調整するために提供され得る。これらのキャパシタは典型的には図２Ａおよび図２Ｂに示すように、受信機から送信機にデータメッセージを送信するために使用される。データメッセージを送信するために使用されるこれらのキャパシタの数（より重要なことには、キャパシタンス値の大きさ）が変調深さ（Ｖｒｅｃｔ電圧変化の量）に影響を及ぼし、その結果、Ｖｒｅｃｔ変調に影響を及ぼすために使用することができる。
【００３０】
図３Ａは、負の変調、正の変調、および標準動作についての電力曲線を比較する、典型的な電力曲線（周波数の関数としての共振タンク電位電力）を示す。図示のように、負の変調は、標準または正の変調の場合よりも低い周波数でピークに達することがある。これらの曲線は、コイル設計、結合係数、インピーダンス変化、および動作周波数点、ならびにシステムによって使用される送信機および受信機コイルの磁気特性の関数である。
【００３１】
図３Ｂおよび３Ｃは、変調信号と標準信号との間の潜在的な電力曲線における交差を示す。図３Ｂでは、変調された信号が２つの場所で標準曲線と交差する。図３Ｃでは、例示的な変調曲線が標準曲線と一度交差する。
【００３２】
負の変調は、固定されたＶｉｎ、コイル、及び間隔に対するＶｏｕｔの関数として観測することができる。これらのパラメータは、負荷の関数として負の変調と相関するように見える。ある場合にはＶｏｕｔを増加させる（または他の場合にはＶｏｕｔを減少させる）ことによって、負の変調を制限または改善することができることは明らかである。この特徴は図４に示されており、Ｖｒｅｃｔは、Ｖｏｕｔがあるレベルに達するまでの負の変調を示している。次に、Ｖｒｅｃｔは正の変調を示す。図４はＶｒｅｃｔ、Ｖｏｕｔ、および復調信号Ｄｅｍｏｄを示し、一方、Ｖｏｕｔは、Ｖｒｅｃｔが負の変調から正の変調に移動するように増加される。
【００３３】
図５は、Ｖｉｎが調整され、Ｖｒｅｃｔが負の変調方式から正の変調方式に切り替わる状況を示している。図５に示すように、Ｖｏｕｔは一定に保持され、一方、送信機の入力電圧Ｖｉｎは減少され、例えば、送信機コイル１０６内にＡＣ信号を発生するために使用されるフルブリッジインバータ１０２に印加されるＤＣ電圧を調整するように送信機に要求する通信メッセージを、無線回線を介してまたは無線回線の外部に送信する。いくつかの実施形態では、送信機パッド出力電圧はまた、図２Ｃに示されるように、キャパシタ２５４（Ｃ３）、キャパシタ２５２（Ｃ５）、キャパシタ２５８（Ｃ１０）、およびキャパシタ２６０（Ｃ１１）への信号を調整することによって、負の変調を補正するために受信機入力電圧Ｖｉｎ＿ｏｕｔを調整するために使用される。図５はＶｒｅｃｔ、Ｖｏｕｔ、Ｖｉｎ、およびＤｅｍｏｄを示し、一方、Ｖｉｎは、Ｖｒｅｃｔを負の変調から正の変調に移動させるために減少される。この場合、Ｖｏｕｔは一定に保たれる。
【００３４】
図６は、Ｖｉｎが一定に保持され、Ｖｏｕｔが段階的に調整されるときのＶｒｅｃｔ、Ｖｏｕｔ、Ｖｉｎ、およびＤｅｍｏｄを示す。Ｖｒｅｃｔは負の変調を示し続けるが、Ｖｏｕｔに示される減少の各ステップでは変調の振幅は減少し、Ｖｒｅｃｔは電圧が減少する。
【００３５】
負の変調問題は、プロセッサ２１２によって実行されるファームウェアにおいて解決することができる。負の変調に反応するように設計されたプロセッサ２１２または他の回路によって実行され得るアルゴリズムが、図７Ａ、７Ｂ、および７Ｃに示される。図７Ａは、出力電圧Ｖｏｕｔを調整することによって負の変調を補正するアルゴリズム７０２を示す。図７Ｂは、送信機入力電圧Ｖｉｎを調整することによって負の変調を補正するアルゴリズム７２０を示す。図７Ｃは、電圧Ｖｉｎ＿ＡＣが図２Ｃに示すように調整される実施形態を示す。いずれのアルゴリズムにおいても、負の変調は、無線電力システムにおける正の変調に変更することができる。可変周波数を有する固定Ｖｉｎシステムの場合、アルゴリズム７０２を実行してＶｏｕｔを調整することができる。固定Ｖｏｕｔの場合、アルゴリズム７２２を実行して、送信機の入力電圧Ｖｉｎを調整することができる。アルゴリズム７０２またはアルゴリズム７２０のいずれかを実行して、可変電圧固定周波数設計上の負の変調を解決することができる。場合によっては、負の変調がＶＯＵＴおよびＶＩＮの両方を同じレベルに保ち、１つまたは複数の通信キャパシタ（キャパシタ２５２、２５４、２５８、２６０）を使用して変調信号を送信し、したがって通信信号強度を変更し、変調の大きさに影響を与えることによって解決することができる。他の場合には、変調信号を送信するために内部ＦＥＴまたは抵抗器を使用することができ、これらの抵抗信号の大きさの変化を使用して負の変調を補正することもできる。
【００３６】
図７Ａは、プロセッサ２１２によって実行することができるアルゴリズム７０２を示す。図示のように、アルゴリズム７０２は、負の変調が検出されるステップ７０４で開始する。負の変調が検出されると、アルゴリズム７０２はステップ７０６に進む。ステップ７０６において、プロセッサ２１２は、出力電圧Ｖｏｕｔを調整する。上述のように、プロセッサ２１２は、レギュレータ２１６の動作を調整することによって、または無線電力送信機１０２における動作周波数シフトを要求することによって、出力電圧Ｖｏｕｔを調整することができる。ステップ７０６から、アルゴリズム７０２はステップ７０８に進む。ステップ７０８において、正の変調が検出された場合、アルゴリズムは出射する。負の変調が依然として存在する場合、アルゴリズム７０２はステップ７０６に進み、出力電圧Ｖｏｕｔにさらなる調整を提供する。
【００３７】
図７Ｂは、いくつかの実施形態によるアルゴリズム７２０を示す。図７Ｂに示すように、アルゴリズム７２０は工程７２２で開始する。工程７２２において、負の変調がプロセッサ２１２によって検出される。負の変調が検出されない場合、アルゴリズム７２０は出射する。しかし、工程７２２で負の変調が検出された場合、アルゴリズム７２０は工程７２４に進む。工程７２４では、入力電圧Ｖｉｎが調整される。上述したように、入力電圧は例えば、無線電力送信機１０２に要求を送信することによって調整することができる。工程７２４から、アルゴリズム７２０は工程７２６に進む。工程７２６において、アルゴリズム７２０は、正の変調が達成されたか否かを決定する。そわない場合、アルゴリズム７２０はステップ７２４に戻り、入力電圧Ｖｉｎをさらに調整することができる。正の変調が達成された場合、アルゴリズム７２０は終了することができる。
【００３８】
図７Ｃは、いくつかの実施形態によるアルゴリズム７４０を示す。図７Ｃに示すように、アルゴリズム７４０は、工程７４２において負の変調を検出する。負の変調が検出されない場合、アルゴリズム７４０は出射する。負の変調が検出された場合、アルゴリズム７４０はステップ７４４に進む。工程７４４では、ノードＡＣ１およびＡＣ２に結合された容量Ｖｉｎ＿ＡＣを、図２Ｃに関して説明したように調整することができる。いくつかの実施形態では、負の変調を補正するために使用することができる変調信号を送信するために、内部ＦＥＴまたは抵抗器を調整することができる。アルゴリズムは次にステップ７４６に進む。次に、工程７４６において、アルゴリズム７４０は、正の変調を検出する。正の変調が検出された場合、アルゴリズム７４０は出射する。正の変調が検出されない場合、アルゴリズム７４０はステップ７４４に戻る。
【００３９】
図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃのフローチャートに示すアルゴリズムは整流器によって受信された信号Ｖｒｅｃｔの負の変調が検出されたときに、Ｖｏｕｔ、Ｖｉｎ、または内部パラメータのいずれかの調整を可能にする。いくつかの実施形態では、正の変調を達成するために負の変調が検出されると、ＶｏｕｔおよびＶｉｎの両方を調整することができる。したがって、図７Ａおよび図７Ｂでは、負の変調が発生していると検出され、発生している場合、受信機出力電圧が調整されるか、または送信機入力電圧が調整されて、変調が正になるまで動作点を送信機から強制的に変化させる。負の変調の問題は図７Ｃに示すように、ハードウェアにおいても解決することができるが、すべての設計が、ハードウェアの解決策をサポートするために必要な要件をサポートすることができるわけではない。他の解決策は特性データを使用して、負の変調が発生する特定の動作点を観察し、メモリに保存し、動作点（Ｖｉｎ、Ｖｏｕｔ、または変調の大きさ）を調整するためのアルゴリズムを追加することを含むことができる。
【００４０】
上記の詳細な説明は、本発明の特定の実施形態を例示するために提供され、限定することを意図するものではない。本発明の範囲内で、多くの変形および修正が可能である。本発明は、以下の特許請求の範囲に記載されている。
【符号の説明】
【００４１】
１００：無線電力システム
１０２：無線電力送信機
１０４：電源
１０６：送信機コイル
１０８、２０８：受信機コイル
１１０、２１０：無線電力受信機
１１２：負荷
２１２：プロセッサ
２１４：整流回路
２１６：レギュレータ（低ドロップアウトレギュレータ（ＬＤＯ））
２１８：整流器コントローラ
２２０：ＬＤＯレギュレータ
２２２：周波数シフトキー（ＦＳＫ）復調器
２２４：振幅シフトキー（ＡＳＫ）変調器
２２６：位相検出器
２２８：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２３０：Ｉ２Ｃスレーブ
２３２：マルチプレクサ
２３４：アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）
２３６：過電圧保護回路
２６４、２６６：キャパシタドライバ回路
２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２：キャパシタ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【外国語明細書】
2019216592000001.pdf