(57)【要約】  電源と、誘導電力レシーバを伴う二次インダクタと誘導的に結合する少なくとも１つの一次インダクタを有する誘導電力アウトレットとの間の接続を制御するように構成されるスイッチングシステムが実現される。スイッチングシステムは、誘導電力アウトレットを電源から遮断するように構成される回路ブレーカと、誘導電力レシーバが誘導電力アウトレットの近くに持ちこまれたとき回路ブレーカを無効にするように構成されるトリガスイッチとを有する【選択図】図１ｂ
2013513350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と誘導電力アウトレットとの間の接続を制御するように構成されるスイッチングシステムであって、
前記誘導電力アウトレットが、誘導電力レシーバを伴う二次インダクタと誘導的に結合するように構成される少なくとも１つの一次インダクタを有するスイッチングシステムであって、
前記スイッチングシステムが、前記誘導電力アウトレットを前記電源から遮断するように構成される回路ブレーカと、前記誘導電力レシーバが前記誘導電力アウトレットの近くに持ちこまれたとき前記回路ブレーカを無効にするように構成されるトリガスイッチとを有するスイッチングシステム。
【請求項２】
前記トリガスイッチが、前記誘導電力レシーバを伴う磁性素子を検出するように構成される磁気スイッチを有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項３】
前記磁気スイッチが、少なくとも１つのリードスイッチを有する、請求項２に記載のスイッチングシステム。
【請求項４】
前記磁気スイッチが、少なくとも１つのホール効果スイッチを有する、請求項２に記載のスイッチングシステム。
【請求項５】
前記トリガスイッチが、活性化信号を検出するように構成される検出器を有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項６】
前記検出器が、機械的信号、音声信号、超音波信号、およびマイクロ波信号からなる群の少なくとも１つを検出するように構成される、請求項５に記載のスイッチングシステム。
【請求項７】
前記トリガスイッチが前記誘導電力レシーバによって発せられた活性化信号を検出するように構成される、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項８】
前記検出器が光学信号を検出するように構成される光学検出器を有する、請求項５に記載のスイッチングシステム。
【請求項９】
前記トリガスイッチに電力を供給するための電源をさらに有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項１０】
前記電源が、電気化学電池、コンデンサ、圧電性結晶、太陽電池、熱電発生器、電磁発生器および無線周波数電磁放射ハーベスタからなる群から選択される、請求項９に記載のスイッチングシステム。
【請求項１１】
前記誘導電力アウトレットが、少なくとも１つの圧電性結晶を有し、この圧電性結晶は、前記誘導電力レシーバによって圧縮されたとき電位を発生するように構成されている、請求項９に記載のスイッチングシステム。
【請求項１２】
前記回路ブレーカが無効にされるとき前記誘導電力レシーバの存在を確認するように構成される、認証システムをさらに有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項１３】
前記認証システムが前記誘導電力レシーバの存在を確認しない限り、ある時間経過の後、前記回路ブレーカは前記誘導電力アウトレットを前記電源から遮断するように構成される、請求項１２に記載のスイッチングシステム。
【請求項１４】
前記トリガスイッチが太陽電池を有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項１５】
前記太陽電池が電位を与えるように構成され、かつ前記回路ブレーカが前記電位が閾値以下である場合には無効にされるように構成される、請求項１４に記載のスイッチングシステム。
【請求項１６】
前記誘導電力アウトレットが前記一次インダクタの両端間に振動電圧を与えるように構成される駆動ユニットを有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項１７】
前記誘導電力アウトレットが前記トリガスイッチから前記回路ブレーカへの通信線を有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項１８】
前記トリガスイッチが圧電素子を有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項１９】
前記トリガスイッチがマイクロフォンを有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項２０】
電源と誘導電力アウトレットとの間の接続を制御するための方法であって、前記方法は以下の、
ステップ（ａ）−前記電源と前記誘導電力アウトレットとの間に回路ブレーカを設けるステップと、
ステップ（ｂ）−前記回路ブレーカを無効にするように構成されるトリガスイッチを設けるステップと、
ステップ（ｃ）−前記トリガスイッチが活性化信号を検出するステップと、
ステップ（ｄ）−前記トリガスイッチが前記回路ブレーカに無効使号を送るステップと、
ステップ（ｅ）−前記回路ブレーカが、前記電源を前記誘導電力アウトレットに接続するステップとを有する方法
【請求項２１】
追加ステップである、
ステップ（ｆ）−誘導電力レシーバからの認証信号を待つステップと、
ステップ（ｇ）−認証信号を受けなかった場合、前記回路ブレーカが前記電源を前記誘導電力アウトレットから遮断するステップとをさらに有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
追加ステップである、
ステップ（ｈ）−前記誘導電力アウトレットが誘導電力レシーバから充電終了信号を受けるステップと、
ステップ（ｉ）−前記回路ブレーカが前記電源を前記誘導電力アウトレットから遮断するステップとをさらに有する、請求項２０に記載の方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエネルギー効率の高い電力伝送システムに関する。より詳細には、本発明は、誘導電源アウトレットへの電源を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有効エネルギーの効率的利用が、非常に重要であるのには多くの理由がある。世界的規模で、関心が高まりつつあるのは、化石燃料の燃焼による二酸化炭素といった温室効果ガスの排出が、地球温暖化を引き起こしている可能性があるということである。さらに、エネルギー資源は限られている。地政学的要因と並んで世界的なエネルギー資源の不足は、エネルギーのコストを引き上げる。したがって、エネルギーを効率的に利用することは、エネルギーの消費者にとって、これまで以上に重要な予算上の考慮事項である。
【０００３】
電気エネルギー伝送におけるエネルギー損失は、導電ワイヤの付随的発熱に主に起因する。多くの場合、これは、避けられないことであった。というのは、導電ワイヤは、電気装置に電力を供給するために不可欠であり、そして導電ワイヤには抵抗があるからである。実行された仕事は、ワイヤ内で熱を発生させるこの抵抗の問題を解決することである。
【０００４】
他のケースでは、エネルギー損失は不必要なものである。例えば、電気装置はしばしば、不必要に動作したままにしておかれ、そして、使用されていない装置に電力を供給するのに使われるエネルギーは浪費そのものである。空運転している装置によって無駄になるエネルギー量を減らすことを目的とする様々なイニシアティブが提唱されてきた。例えば、エネルギースターは、米国環境保護庁および米国エネルギー省の共同プログラムであり、製造業者に、エネルギー消費基標準を満たす製品に認定ラベルを表示する権利を与えるものである。エネルギースターは、より良好なエネルギー管理によってエネルギー消費を減らすことを試みている。
【０００５】
効率的なエネルギー管理によって、エネルギー浪費は減少する。例えば、ラップトップコンピュータは、搭載電池から供給される限られた量のエネルギーに頼っているが、このラップトップコンピュータは、電力消費を最少に保つために様々な方策を用いている。例えば、スクリーンおよびハードディスクは、コンピュータがある程度の時間に渡って使わないで放置されると自動的にスイッチが切れる。同様に、コンピュータを幹線またはネットワークから切り離すと、ネットワークカードは無効にされるかもしれない。このようなエネルギー管理方策によって、搭載電池が装置に電力供給可能な時間を長くするのに役立つ可能性がある。
【０００６】
しかしながら、幹線に接続しているときでも、エネルギーを効率的に利用することは不可欠である。一般の電気機器の多くは、低電圧ＤＣで稼動し、ＡＣ−ＤＣ電力アダプタ付きの変圧器を通常は使用し、供給電力を調節している。エネルギースターによれば、ＭＰ３プレーヤ、パーソナル携帯情報機器（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルカメラ、非常灯、コードレスおよび移動電話のような機器に、米国内だけで１５億個のこのような電力アダプタが使用されていると推定されている。エネルギースターによれば、このような電力アダプタは、毎年、３０００億キロワット時のエネルギーを引き出し、このエネルギー量は、米国の全体の電気料金の約１１％にあたる。
【０００７】
誘導電力伝送システムは、一般的なプラグ・ソケット電源コネクターに代わる便利な電源装置である。誘導電力伝送によって、誘導電源アウトレットから誘導電力レシーバへ接続ワイヤ無しに電力を伝送することができる。
【０００８】
振動電位、または駆動電圧が誘導電力アウトレットを伴う一次インダクタの両端間に加えられる。これによって、一次インダクタ近傍に変動する磁場が発生する。誘導レシーバが誘導アウトレット近くに持ちこまれた場合、二次電位差、または出力電圧が、この変化する磁場内に位置する二次インダクタの両端間に発生する。出力電圧は、二次インダクタに配線された電気機器に充電または電力を供給するために使用することができる。
【０００９】
エネルギー効率の高い誘導電力伝送のために、この技術を利用するシステムは、作動中のエネルギー損失量を最少化しなければならない。Ｐａｒｔｏｖｉに付与された特許文献１には、柔軟なフィルム上に平面導電性接触パッドを有する誘導電源表面が記載されている。磁石が取り付けられたレシーバコイルが、パッドの近くに持ちこまれた場合、接点は伝送コイルのポートに接続し、電流が適切なコイルに流れることが可能となる。Ｐａｒｔｏｖｉのシステムの柔軟なコイル接点は、適切なコイルを検出するのが目的であり、システムのエネルギー効率を高めはしないことはいうまでもない。実際、特許文献１（パラグラフ［００２８３］）では、システムが単一装置の充電を可能にするために設計されたものであり、もし２つの装置がマット上に置かれたなら、２つの装置は定められた電力に達しない可能性があることが指摘されている。
【００１０】
もう１つの誘導電力伝送システムが、Ｈｕｉに付与された特許文献２に記載されている。Ｈｕｉは、もう１つの誘導電力伝送システムについて記載しており、そのシステムにおいては、機械的なスイッチが実現されている。二次充電モジュールが近づくとき、スイッチは、高周波ＡＣ電圧源に対して一次巻線を作動させる。しかしながら、Ｈｕｉのシステムでは、可動部品を導入し、かつ二次充電モジュールと機械的スイッチとの間の正確な位置合わせが必要となり、それゆえ、誘導電力システムに必要不可欠な利点の多くが損なわれる。
【００１１】
それゆえ、エネルギー効率の高い伝送システムの必要性は残されている。本明細書で記載されている実施形態は、この必要性に焦点をあてている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第０８／１３７９９６号パンフレット、名称「携帯装置の誘導充電のためのシステムおよび方法（”Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”  ）」
【特許文献２】米国特許第７，１６４，２５５号明細書、名称「多層構造で形成された１次変圧器巻線を有する誘導バッテリ充電器システム（”Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｈａｒｇｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ｐｒｉｍａｒｙ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ  ｗｉｎｄｉｎｇｓ  ｆｏｒｍｅｄ  ｉｎ  ａ  ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”）」
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本明細書に記載のシステムは、電源と誘導電力アウトレットとの間の接続を制御するように構成されるスイッチングシステムに関するものである。誘導電力アウトレットは、誘導電力レシーバを伴う二次インダクタに誘導的に結合するように構成される少なくとも１つの一次インダクタを有しており、スイッチングシステムは、誘導電力アウトレットを電源から遮断するように構成される回路ブレーカと、誘導電力レシーバが誘導電力アウトレットの近くに持ちこまれたとき回路ブレーカを無効にするように構成されるトリガスイッチとを有する。
【００１４】
任意選択で、トリガスイッチは、誘導電力レシーバを伴う磁性素子を検出するように構成される磁気スイッチを有する。磁気スイッチは、少なくとも１つのリードスイッチを有してもよい。代わりにまたは追加として、磁気スイッチは、少なくとも１つのホール効果スイッチを有する場合がある。
【００１５】
他のシステムにおいて、トリガスイッチは、活性化信号を検出するように構成される検出器を有する。任意選択で、検出器は、機械的信号、音声信号、超音波信号およびマイクロ波からなる群の、少なくとも１つを検出するように構成される。
【００１６】
いくつかのシステムによれば、トリガスイッチは、誘導電力レシーバによって発される活性化信号を検出するように構成される。任意選択で、検出器は、光学信号を検出するように構成される光学式検出器を有する。
【００１７】
必要に応じて、スイッチングシステムは、トリガスイッチに電力を供給するための電源をさらに有することができる。このような電源は、電気化学電池、コンデンサ、圧電性結晶、太陽電池、熱発電器、電磁発生器および無線周波数電磁放射ハーベスタからなる群から選択することができる。任意選択で、誘導電力アウトレットは、誘導電力レシーバによって圧縮されるときに、電位を発生するように構成される少なくとも１つの圧電性結晶を有する。
【００１８】
さらに、回路ブレーカが無効にされるとき、スイッチングシステムは誘導電力レシーバの存在を確認するように構成される認証システムをさらに有することができる。通常は、回路ブレーカは、認証システムが誘導電力レシーバの存在を確認しない限り、ある時間経過の後、誘導電力アウトレットを電源から遮断するよう構成される。
【００１９】
任意選択で、トリガスイッチは、太陽電池を有する。通常は、しかし、排他的にではなく、太陽電池は電位を与えるように構成することができる、そして、電位が閾値以下になるとき、回路ブレーカは無効にされるように構成される。
【００２０】
さまざまなシステムにおいて、誘導電力アウトレットは、一次インダクタの両端間に振動電圧を与えるように構成される駆動ユニットを有する。さらなる実施形態において、誘導電力アウトレットは、トリガスイッチから回路ブレーカまでの通信ラインを有する。
【００２１】
さらに、電源と誘導電力アウトレットとの間の接続を制御するための方法が教示される。その方法は以下のステップを含む。
ステップ（ａ）−電源と誘導電力アウトレットとの間に回路ブレーカを設けるステップと、ステップ（ｂ）−回路ブレーカを無効にするように構成されるトリガスイッチを設けるステップと、ステップ（ｃ）−トリガスイッチが活性化信号を検出するステップと、ステップ（ｄ）−トリガスイッチが回路ブレーカに無効使号を送るステップと、ステップ（ｅ）−回路ブレーカが、誘導電力アウトレットに電源を接続するステップとを有する。任意選択で、その方法は以下の追加のステップを有してもよく、そのステップは、ステップ（ｆ）−誘導電力レシーバからの認証信号を待つステップと、ステップ（ｇ）−認証信号を受けなかった場合、回路ブレーカが電源を誘導電力アウトレットから遮断するステップとである。その方法のさらに他の実施形態は以下の追加のステップを有し。そのステップは、ステップ（ｈ）−誘導電力アウトレットが誘導電力レシーバから充電終了信号を受けるステップと、ステップ（ｉ）−回路ブレーカが電源を誘導電力アウトレットから遮断するステップとである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明をより理解するために、そしてそれをいかに実行することができるかを示すために、ただ実施例として、添付図面を参照に用いる。
【００２３】
次に、図面を詳細に具体的に参照することによって、示される詳細は、例として、および例示的な議論のみの目的のためであり、ならびに、本発明の原理および概念的態様の最も有用で理解が容易な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ていることを強調しておく。これに関して、本発明の基本的理解のために必要なものよりも詳細に、本発明の実施形態の構造的な細部を示すための試みはなされず、図面を参照した説明によって、当業者には、如何にして本発明の幾つかの形態を実際に具現化し得るか明らかになる。
添付の図面において：
【図１ａ】誘導電力伝送システムでの使用のための誘導電力トランスミッタの概略図である。
【図１ｂ】誘導電力伝送システムでの使用のための誘導電力レシーバの概略図である。
【図２ａ】誘導電力伝送システムの電源と誘電力トランスミッタとの間の接続を制御するための第１のスイッチングシステム内の主要素を示すブロック図である。
【図２ｂ】もう１つのスイッチングシステムの主要素を示すブロック図であり、このスイッチングシステムでは、トリガ機構が誘導レシーバによって発せられる活性化信号を検出するように構成されている。
【図３ａ】スイッチングシステムで使われる様々なトリガ機構を概略的に示すブロック図である。
【図３ｂ】スイッチングシステムで使われる様々なトリガ機構を概略的に示すブロック図である。
【図３ｃ】スイッチングシステムで使われる様々なトリガ機構を概略的に示すブロック図である。
【図３ｄ】スイッチングシステムで使われる様々なトリガ機構を概略的に示すブロック図である。
【図３ｅ】スイッチングシステムで使われる様々なトリガ機構を概略的に示すブロック図である。
【図３ｆ】スイッチングシステムで使われる様々なトリガ機構を概略的に示すブロック図である。
【図３ｇ】スイッチングシステムで使われる様々なトリガ機構を概略的に示すブロック図である。
【図３ｈ】スイッチングシステムで使われる様々なトリガ機構を概略的に示すブロック図である。
【図３ｉ】例示的な音作動トリガ機構の電気部品を示す回路図である。
【図４ａ】スイッチングシステムで使われる認証システムを示すブロック図である。
【図４ｂ】スイッチングシステムで使われる様々な認証システムの概略図である。
【図４ｃ】スイッチングシステムで使われる様々な認証システムの概略図である。
【図４ｄ】スイッチングシステムで使われる様々な認証システムの概略図である。
【図４ｅ】スイッチングシステムで使われる様々な認証システムの概略図である。
【図４ｆ】スイッチングシステムで使われる様々な認証システムの概略図である。
【図５】スイッチングシステムの実施形態を使った電源と誘導電力トランスミッタとの間の接続を制御するための方法のステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで、誘導電力伝送システム１００の実施形態を示す図１ａおよび図１ｂを参照する。伝送システム１００は、誘導電力アウトレット２００および誘導電力レシーバ３００を含む。
誘導電力アウトレット２００は、電磁誘導を使って無線で電力を誘導電力レシーバ３００に伝送するように構成されている。
【００２５】
この実施形態の誘導電力アウトレット２００は、プラットフォーム２０２に組み込まれた４つの一次インダクタ２２０ａから２２０ｄを含む。誘導電力レシーバ３００は、携帯電話３４２を収容するためのケース３０２内に組み込まれた二次インダクタ３２０を含む。携帯電話３４２がケース３０２内に置かれたとき、電力コネクター３０４によって二次インダクタ３２０が携帯電話３４２と電気的に接続される。図１ａに示すように、誘導電力レシーバ３００は、１つの一次インダクタ２２０ｂと位置を合わせてプラットフォーム２０２上に置くことができるので、二次インダクタ３２０は一次インダクタ２２０ｂと誘導的に結合される。
【００２６】
別の実施形態において、誘導電力レシーバ３００は、別の方法で構成されてもよく、例えば、充電用電池のパワーパック内に組み込まれる、あるいは、電気負荷３４０（図２ａ、図３ａ〜ｈ）に、電力を直接に供給するために直接に配線されてもよいことを言及しておく。誘導電力レシーバ３００のさらに別の実施形態において、専用の誘導電力アダプタが電力ケーブルで電気装置に接続するのに提供される。この電力ケーブルは、アダプタに線でつながれてもよいし、また伝導性のピン・ソケット式のコネクターを介して接続可能でもよい。
【００２７】
誘導電力アウトレット２００は、電源２４０（図２ａ、図３ａ〜ｈ）に接続され、電源２４０から電力を引き出す。しばしば、変圧器またはＡＣ−ＤＣ電力アダプタが、電源と誘導電力アウトレット２００との間に、誘導電力アウトレット２００に供給される電力を調節するために導入される。このような電力アダプタおよび変圧器は、誘導電力アウトレットが使われていないときでも、電源に接続したままにされることがあり、これが著しい電力浪費につながる可能性がある。
【００２８】
本明細書で使用される用語「電源」は、誘導電力アウトレットがエネルギーを引き出す電源を指す。電源の例としては、幹線、発電装置、パワーパック、乗物バッテリ、送電網、太陽電池等がある。
【００２９】
本明細書で使用される用語「電力アダプタ」は、電源に接続される装置を指し、電源からの入力電圧源を所望の形の出力電圧に変換するためにある。電力アダプタの例としては、変圧器、ＡＣ―ＡＣ変換器、ＡＣ―ＤＣ変換器、ＤＣ―ＡＣ変換器、整流回路など、および、多くの場合、それらを組み合わせたものである。
【００３０】
通常は、誘導電力アウトレットは、プラグ・ソケット接続を介して幹線から電力を引くが、他の電源としては、乗物バッテリ、パワーパック、発電機などが使われる場合がある。
【００３１】
本明細書で開示されるスイッチングシステムは、電源への接続を遮断することによって、誘導電力アウトレットまたは変圧器による不必要な電力浪費を減らすことを目的としている。これは、誘導電力アウトレットが使用されていないとき、例えば、誘導レシーバが結合されていないとか、または電気装置が完全に充電されているときなどには、幹線から遮断することによって行われる。
【００３２】
したがって、本明細書で説明したスイッチングシステムには特徴があり、それは、回路ブレーカ４２０が、誘導電力アウトレット２００と電源の間の接続を制御するために設けられていることである。必要に応じて、誘導電力アウトレットが停止中、変圧器、ＡＣ−ＤＣ変換器からの熱損失を防止するために電源および電力アダプタの間に回路ブレーカ４２０を導入できることに言及しておく。代わりにまたは追加として、回路ブレーカ４２０は、電力アダプタと誘導電力アウトレットの間に導入したり、あるいは必要に応じて、電力アダプタ自体に組み込むことができる。
【００３３】
回路ブレーカ４２０は、誘導電力アウトレット２００が非アクティブなとき、電源から電源出力２００によって引き出される電流が無いように、電源から誘導電力アウトレット２００を遮断するように構成することができる。引き出される電流を零まで減らすことによって、停止中の電源出力２００で引き出され得る電力は無くなり、電力浪費は著しく減る。
【００３４】
したがって、回路ブレーカ４２０は、誘導電力レシーバ３００が存在しないとき、電源を遮断することができる。そして、誘導電力レシーバ３００が、一次インダクタ２２０ａ〜ｄの内の１つの近くに持ちこまれたとき、回路ブレーカ４２０は無効にされ、電流を電源２４０から電源出力２００に流すことができる。誘導電力レシーバ３００が、その位置を一次インダクタ２２０ａ〜ｄに位置を合わされてはいるが、誘導電力アウトレット２００から電力を引き出していないとき、回路ブレーカ４２０は誘導アウトレット２００を電源から遮断するようにさらに構成されてもよい。
【００３５】
例えば、非アクティブな誘導電力アウトレット２００は、誘導電力レシーバ３００が誘導電力アウトレット２００上に置かれ、活性化信号を発するまでは、停止中の設定のままでいることができる。図２ａおよび図２ｂのそれぞれのスイッチングシステム４００および１４００は、以下でより詳細に記載されるように、誘導電力レシーバ３００が、その位置を電源出力２００の一次インダクタ２２０ｂの位置に合うように持ちこまれたとき、回路ブレーカ４２０は無効になるように設けられることができる。一旦無効にされると、電流が電源２４０から誘導電力アウトレット２００へ引き出され得るように、回路ブレーカ４２０は導電経路を設けることになる。
【００３６】
電話３４２などは、電磁誘導によって、二次インダクタ３２０を介して一次インダクタ２２０ｂから電力を引き出すことによって充電することができる。一旦、電話３４２の電気化学電池が完全に充電されると、充電終了信号は誘導アウトレット２００に送信され得る。充電終了信号を受けると、スイッチングシステム４００は、回路ブレーカ４２０を作動させることができ、それによって誘導電力アウトレット２００から電源を遮断し、停止中の設定に誘導電力アウトレットを戻す。
【００３７】
任意選択で、回路ブレーカ４２０は、電話３４２の充電状況をモニタし必要に応じて電力を補給するために、電源２４０を誘導電力アウトレット２００に周期的に接続するようにさらに構成されてもよい。あるいは、他の活性化信号が発せられるまで、誘導電力アウトレット２００は停止状態のままであってもよい。
【００３８】
スイッチングシステム４００の実施形態をより理解するために、次に図２ａのブロック線図を参照する。ブロック線図は、スイッチングシステム４００の第１の実施形態の主な要素を示す。このスイッチングシステム４００は、幹線、乗物バッテリなどの電源２４０と、誘導電力伝送システム１００の誘導電力アウトレット２００との間の接続を制御するためにある。
【００３９】
誘導電力伝送システム１００は、誘導電力アウトレット２００および誘導電力レシーバ３００を含む。誘導電力アウトレット２００は、ドライバ２３０を介して、そして、任意選択で変圧器（図示せず）を介して電源２４０に接続可能な一次誘導コイル２２０を含む。ドライバ２３０は、誘導コイル２２０に振動電圧を供給するために必要な電子部品を与える。誘導電力レシーバ３００は、二次誘導コイル３２０、整流器３３０および電気負荷３４０を一般的に含む。二次誘導コイル３２０は、誘導電力アウトレット２００の一次誘導コイル２２０と誘導的に結合するように構成されている。必要とされる場合には、整流器３３０は、二次コイル３２０の両端間に誘導された交流電流を、電気負荷３４０に供給するための直流信号に変えるために設けられ得る。整流器３３０は、例えば、電気負荷３４０が充電の必要な電気化学電池を有する場合には必要となるかもしれない。
【００４０】
スイッチングシステム４００は、電源２４０と誘導電力アウトレット２００との間の接続を制御するために設けられる。スイッチングシステム４００は、回路ブレーカ４２０およびトリガ機構４４０を含む。任意選択で、スイッチングシステム４００は、誘導電力アウトレット２００が電源２４０から遮断されるとき、電力を供給するための補助電源４６０をさらに含んでもよい。
【００４１】
トリガ機構４４０は、誘導電力レシーバ３００の近接を示す活性化信号を検出するように構成されている。トリガ機構４４０は、活性化信号が検出されるとき、回路ブレーカ４２０を無効にするようにさらに構成される。任意選択で、誘導電力レシーバ３００に組み込まれた活性体４８０は、トリガ機構４４０によって検出可能である活性化信号を発生させるように構成される。これについては、後で詳しく記載する。
【００４２】
回路ブレーカ４２０は、トリガ機構からの無効信号を受け、それに応答して、電源２４０と誘導電力アウトレット２００との間を電気的に接続するように構成されている。要求条件に合うように、様々な回路ブレーカ４２０を、電源２４０から誘導電力アウトレット２００を遮断するために用いることができる。例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  （ＭＯＳＦＥＴ）  ）などの電子的スイッチが設けられる場合があり、そのスイッチのゲート端子が、トリガ機構４４０によって送信された電気信号を受けるように構成されていてもよい。他の回路ブレーカは、例えば単極スイッチ、二極スイッチ、投スイッチなどを含む場合がある。
【００４３】
次に図２ｂを参照すると、スイッチングシステムの第２実施形態１４００の主な要素を表すブロック線図が示されている。ここでも、スイッチングシステムの第２実施形態１４００は、電源１２４０と誘導電力伝送システム１１００の誘導電力アウトレット１２００との間の接続を制御するように構成されている。スイッチングシステムの第２の実施形態には特徴があり、その特徴とは、トリガ機構１４４０は、活性化信号検出器１４４２を含むということである。活性化信号検出器１４４２は、誘導電力レシーバ３００’を伴う信号エミッタ１４４４によって能動的に発された活性化信号ＳＡを受けるように構成されている。
【００４４】
従来技術において周知である様々な信号エミッタを、能動的なトリガ機構１４４０の実施形態において使用できる。活性化信号エミッタ１４４４は、数ある中で、機械的信号、音声信号、超音波信号、電磁信号、赤外線信号、無線信号などを発するように構成され得る。一般的に、活性化信号エミッタ１４４４は、電気化学電池などの付加電源１３６０を誘導電力レシーバ３００’に組み込むことを必要とするであろう。
【００４５】
誘導電力レシーバ３００’が、中間材によって誘導電力アウトレット１２００から隔てられる場合、活性化信号ＳＡは、誘導電力アウトレット１２００を伴う信号検出器１４４２によって検出可能に選択される。非限定的な例としてのみであるが、多くの材料が、赤外光に対して部分的に半透明である。ＬＥＤなどからの比較的低い強度の赤外線信号は、数百ミクロンの厚さの、プラスチック、ボール紙、フォーマイカまたは紙シートのような一般的な材料を十分な程度まで通過すること、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光依存抵抗器などの光学式検出器は、０．１〜２ｍｍのそのような材料の背後から信号を受けかつ処理することができることが分かっている。例えば、８５０ｎｍで角度２４度以上で伝送するＡｖａｇｏ  ＨＳＤＬ−４４２０  ＬＥＤからの信号は、Ｅｖｅｒｌｉｇｈｔ  ＰＤ１５−２２Ｃ−ＴＲ８  ＮＰＮフォトダイオードによって、０．８ｍｍフォーマイカシートの背後から検出可能である。信号を送るためなら、高度な減衰が許容され、そして、小部分（すなわち、伝送された信号強度の０．１％）のみが通過すれば充分である可能性がある。
【００４６】
次に、各種のトリガ機構４４０Ａ〜Ｈの概略図を示している図３ａ〜図３ｈを参照する。これらのトリガ機構は、スイッチングシステムの実施形態とともに使用するためのものである。先ず図３ａを参照すると、磁気トリガ機構４４０Ａの第１の実施形態は、リードスイッチ４４２Ａおよび補助電源４４４Ａを含む。
【００４７】
誘導電力レシーバ３００Ａを伴う磁性素子４８２は、受動的な活性体として役立つ。第１の実施形態のリードスイッチ４４２Ａは、磁性素子４８２がリードスイッチ４４２Ａの近くに持ってこられるとき、リードスイッチ４４２Ａは閉じるように選択される磁気スイッチである。これによって、補助電源４４４Ａは、電力ＭＯＳＦＥＴ４２２のゲート端子に接続される。電気信号機がＭＯＳＦＥＴのゲート端子に到達するとき、導通経路が供給源端子とＭＯＳＦＥＴ４２２の電流ドレイン端子の間に作られ、電源２４０を誘導電力アウトレット２００Ａに接続する。
【００４８】
誘導電力アウトレットが主電源２４０から遮断されるとき、補助電源４４４Ａはトリガ機構４４０Ａに電力を供給するように選択される。電気化学電池、コンデンサなどの各種の補助電源４４４Ａが、トリガ機構４４０Ａの実施形態において用いられてもよい。これらの各種補助電源は、誘導電力アウトレットが遮断されるとき、誘導電力アウトレットが使用のための電源２４０に接続されながら、エネルギーを蓄積するように構成され得る。さらに他の補助電源は、太陽電池、圧電素子、発電機等などの電気を生成する要素を含むことができる。
【００４９】
トリガ機構の別の実施形態を、図３ｂに示す。トリガ機構４４０Ｂの第２の実施形態は、ホール効果スイッチ４４２Ｂを含む。ホール効果スイッチ４４２Ｂは、誘導電力レシーバ３００Ｂを伴う作動中の磁性素子の接近の結果として、磁場の増加を検出するように構成されることができる。第２実施形態のホール効果スイッチ４４２Ｂが、トリガ機構が固定磁場の中にある第１の実施形態のリードスイッチ４４２Ａ以上に好ましい場合があることはいうまでもない。例えば、固定アライメント磁石２２２が、一次インダクタ２２０を伴う場合である。ホール効果スイッチ４４２Ｂは、誘導電力レシーバ３００Ｂを伴う第２のアライメント磁石３２２の接近を検出するように構成されてもよく、アライメント磁石はトリガ機構４４０Ｂのために作動中の磁性素子４８２としてさらに機能する。熟練した実務家に見出されるであろうトリガ機構の他の実施形態において、他の磁気スイッチが使用される場合があることはさらに理解されるであろう。
【００５０】
トリガ機構４４０Ｃの第３の実施形態を図３Ｃに示す。トリガ機構４４０Ｃの第３の実施形態は、光をエネルギーに変換し電気信号を発生する、太陽電池４４２Ｃを含む。誘導電力レシーバ３００Ｃが、誘導電力アウトレット２００Ｃに位置を合わされているとき、太陽電池４４２Ｃに入射する光は弱められ、回路ブレーカ４２０に送信される電気信号の電位を減ずることになる。このように、太陽電池４４２Ｃは、誘導電力レシーバ３００Ｃが接近するのを検出するのに用いられることができる。したがって、太陽電池からの電気信号の電位が閾値以下であるとき、回路ブレーカ４２０は、電源２４０を誘導電力アウトレット２００Ｃに接続するように構成される場合がある。
【００５１】
単一の太陽電池によって発生させられた電位がＭＯＳＦＥＴの活性化電圧より低くなる可能性があることに注意されたい。例えば、太陽電池が０．５ボルト以下の電位を発生する可能性があるのに対して、代表的なＭＯＳＦＥＴは約４〜５ボルトの活性化電圧を要求する可能性がある。このような状況においては、複数の太陽電池を、発生電位を高めるために直列に接続することができる。あるいは、増幅回路をエネルギーハーベスト部品などとして使用してもよい。他の実施形態では、回路ブレーカを起動するために、フォトダイオードまたはフォトトランジスタを使用する場合がある。
【００５２】
さらに、トリガ機構の第４の実施形態を図３ｄに示す。トリガ機構４４０Ｄの第４の実施形態は、機械的応力の下に置かれるとき電位を生ずる圧電素子４４２Ｄを含む。圧電素子４４２Ｄは、誘導電力レシーバ３００Ｄが一次インダクタ２２０と位置を合わせて置かれるとき、応力を加えられるように構成される。従って、誘導電力レシーバが一次インダクタ２２０と位置を合わせて配置されるとき、電気信号が発生する。その電気信号は、例えばゲート端子における電位を、闇値を超えて高めることによって、回路ブレーカ４２０を無効にするために使用され得る。
【００５３】
次に図３ｅを参照すると、磁気トリガ機構４４０Ｅの第２の実施形態を有する誘導電力アウトレット２００Ｅが示されている。図３ａに関連して先に記載された第１の磁気トリガ機構４４０Ａと異なり、磁気トリガ機構４４０Ｅの第２の実施形態は、電源２４０に接続されるリードスイッチ４４２Ｅを含む。任意選択で、リードスイッチ４４２Ｅは、電流制限部品（図示せず）を介して電源２４０に接続される。この電流制限部品には、リードスイッチ４４２ＥおよびＭＯＳＦＥＴ４２２のような敏感な部品を守るための抵抗などがある。他の実施形態では、例えば、ホール効果スイッチなどの別の磁気センサが使用される場合がある。
【００５４】
磁性素子４８２Ｅが磁気トリガの第２の実施形態のリードスイッチ４４２Ｅの近くに持ってこられたとき、リードスイッチ４４２Ｅは閉じる。したがって、電源２４０は、一般的に電流制限または他の保護部品を介して電力ＭＯＳＦＥＴ４２２のゲート端子につながる。このように、電気信号はＭＯＳＦＥＴのゲート端子に到達し、導電経路が、電源端子とＭＯＳＦＥＴ４２２のドレイン端子との間に作られ、電源２４０は誘導電力アウトレット２００Ｅに接続する。    磁性素子４８２Ｅによって起動されない限り、誘導電力アウトレット２００Ｅはいかなる電流も引き出さないことに注意されたい。
【００５５】
次に、さらなる誘導電力アウトレット２００Ｆ、２００Ｇを示している図３ｆおよび図３ｇを参照する。ここで、誘導電力アウトレット２００Ｆ、２００Ｇには、トリガ機構４４０Ｆ、４４０Ｇの２つの代替実施形態を組み込んであり、これらのトリガ機構では、コンデンサ４４４Ｆ、４４４Ｇが補助電源として使用されている。検出器４４２Ｆ、４４２Ｇは、誘導電力レシーバ３００Ｆ、３００Ｇを伴う適切な活性体４８２Ｆ、４８２Ｇによって作動させられるとき、ＭＯＳＦＥＴ４２２に活性化電位を与えるように構成されている。
【００５６】
図３ｆを詳しく参照すると、コンデンサ４４４Ｆは、電源２４０に、一般的に保護および／または電流を整流している部品（図示せず）を介して接続され、そして、回路ブレーカＭＯＳＦＥＴ４２２を迂回する。したがって、コンデンサ４４４Ｆは、電源２４０から直接に充電される。一般的に、非常に小さい充電電流が、放電したコンデンサ４４４Ｆによって最初に引き出されることはいうまでもない。にもかかわらず、一旦コンデンサ４４４Ｆが完全に充電されたなら、検出器４４２Ｆが作動させられるまで、さらなる電流は誘導電力アウトレット２００Ｆによって一般的に引き出されず、電力はコンデンサ４４４Ｆから引き出される。
【００５７】
次に図３ｇを参照すると、コンデンサ４４４Ｇは、回路ブレーカＭＯＳＦＥＴ４２２が、電源２４０を誘導電力アウトレット２００Ｇに接続するまでは、コンデンサ４４４Ｇによって電流が引き出されないように、ＭＯＳＦＥＴ４２２を介して、一般的には保護および／または電流を整流している部品（図示せず）を介して、電源２４０に接続している。
【００５８】
次に、さらに別のトリガ機構４４０Ｈの主な要素を示している図３ｈのブロック線図を参照する。トリガ機構４４０Ｈは、誘導電力アウトレット２００Ｈに組み込まれた他のスイッチングシステムの回路ブレーカ４２０Ｈを作動させるために用いられる場合がある。トリガ機構４４０Ｈは、マイクロホン４４２Ｈ、充電可能な補助電源４４４Ｈおよび充電回路４４６Ｈを含む。
【００５９】
マイクロホン４４２Ｈは、誘導電力アウトレット２００Ｈ上に置かれている誘導電力レシーバ３００Ｈによって生じたノイズを検出するように構成されている。マイクロホン４４２Ｈによって検出された音は、回路ブレーカ４２０Ｈを作動開始させ、電源２４０を誘導電力アウトレット２００Ｈに、任意選択で変圧器２３５を介して接続する。
【００６０】
電源２４０が誘導電力アウトレット２００Ｈから遮断されるとき、補助電源４４４Ｈが、マイクロホン４４２Ｈに電力を供給するのに必要になることはいうまでもない。それゆえ、電気化学電池、コンデンサなどが、内部電力を蓄積することができる。充電回路４４６Ｈが、補助電源４４４Ｈの充電を調整するために設けられる場合がある。必要に応じて、充電回路４４６Ｈは、電源出力２００Ｈが停止中である間、補助電源４４４Ｈの充電状態をモニタし、かつ必要に応じて補助電力供給源４４４Ｈの充電式電池を再充電するために、周期的に充電回路４４６Ｈを再接続するように作動可能であってもよい。
【００６１】
次に図３ｉを参照すると、典型的な音作動トリガ機構４４０Ｉを示す例示的な回路図が示されている。この音作動トリガ機構４４０Ｉは、電源２４０Ｉに誘導電力アウトレット（図示せず）を接続するように操作可能である。トリガ機構４４０Ｉは、マイクロホン４４２Ｉ、活性体４４８Ｉ、補助電源４４４Ｉおよび補助充電回路４４６Ｉを含む。
【００６２】
幹線電源のようなＡＣ電源２４０Ｉが、回路ブレーカ４２０Ｉを介して電力アダプタ２３５Ｉに接続している。電力アダプタ２３５Ｉは、電源２４０ＩからのＡＣ入力を、誘導電力アウトレットに電力を供給するのに適している低電圧ＤＣ出力に変換するように構成される。このＤＣ出力は、一般的に、しかし排他的にではなく、約１８ボルトである。
【００６３】
回路ブレーカ４２０Ｉは、スイッチ４２２Ｉおよびトリガ４２４Ｉを含む。トリガ４２４Ｉは、トリガ機構４４０Ｉから活性化信号を受けるとき、スイッチ４２２Ｉを作動させ、電源２４０Ｉを電力アダプタ２３５Ｉに接続するように構成されている。
【００６４】
補助充電回路４４６Ｉは、電力アダプタ２３５Ｉの出力に接続していて、３ボルトの電池などの補助電源４４４Ｉを充電するように操作可能である。補助電源４４４Ｉは、トリガ機構４４０Ｉのマイクロホン４４２Ｉおよび活性体４４８Ｉに電力を供給する。したがって、停止状態の間でさえ、マイクロホン４４２Ｉは、誘導電力レシーバ（図示せず）の存在を示す音を検出するように操作可能である。
【００６５】
活性体４４８Ｉは、サンプリング回路４４３Ｉ、オプトカプラ４４５Ｉ、能動負荷検出器４４７Ｉおよび補助電源モニタ４４９Ｉを有する。オプトカプラ４４５Ｉは、サンプリング回路４４３Ｉの出力に接続し、そして、電源２４０Ｉを電力アダプタ２３５Ｉに接続するように、回路ブレーカ４２０Ｉのトリガ４２４Ｉを作動させるよう作動可能である。サンプリング回路４４３Ｉは、少なくとも、音がマイクロホン４４２Ｉによって検出されるとき、活性化信号をオプトカプラ４４５Ｉに送信するように構成されている。
【００６６】
マイクロホンが発生する信号は、パルスである可能性がある。しかしながら、一旦オプトカプラ４４５Ｉに対する活性化信号が開始すると、その活性化信号は、能動負荷検出器４４７Ｉによって発生させられた引き伸ばされた信号によって維持され得る。
【００６７】
能動負荷検出器４４７Ｉは、誘導電力アウトレットに供給される電力の電圧をモニタするように構成されている。誘導電力アウトレットに供給される電力の電圧の変動は、誘導電力アウトレットから電力を引き出している能動負荷が存在することを示している。能動負荷が検出される限り、信号はサンプリング回路４４３Ｉに送信される、そして、オプトカプラ４４５Ｉに対する活性化信号は維持される。
【００６８】
能動負荷が誘導電力アウトレットから電力を引き出すのを中止するとき、例えば、装置が完全に充電されるかまたはスイッチを切られるとき、能動負荷検出器４４７Ｉからの信号は一般的に止まり、それによってオプトカプラ４４５Ｉへの活性化信号を取り消す。従って、負荷が非アクティブなとき、回路ブレーカ４２０Ｉは電力アダプタ２３５Ｉから電源２４０Ｉを遮断する場合がある。
【００６９】
補助電源モニタ４４９Ｉは、補助電源４４４Ｉによって生じた電圧をモニタして、電圧が閾値以下に低下するとき、信号をサンプリング回路４４３Ｉに送信するように構成されている。このように、補助電源４４４Ｉが再充電を要求するとき、補助電源４４４Ｉの両端間の電圧が閾値を越えるまで、電源２４０Ｉを電力アダプタ２３５Ｉに再接続される活性化信号は、オプトカプラ４４５Ｉに送信される。
【００７０】
図３ｉの回路図は、音作動トリガ機構４４０Ｉのあり得る実例として与えられる。図３ｉの回路に対する変形物および他のトリガ機構に使用する別の部品は、実務家によって考案されるであろう。
【００７１】
トリガ機構の誤ったトリガが、スイッチングシステムの潜在的な問題となる場合があることはいうまでもない。図３ｈおよび図３ｉに関して、上記の音作動トリガ機構を起動する可能性がある漂遊ノイズから離れて、図３ａ、図３ｂおよび図３ｅに関して上記のトリガ機構４４０Ａ、４４０Ｂ、４４０Ｅは、磁気スイッチに近接して配置されている誘導電力レシーバを伴わない磁石によって誤って作動する可能性がある。同様に、図３ｃに関して上記のトリガ機構４４０Ｃの実施形態については、光感応トリガ機構は、環境光の減少によって、誤って作動させる可能性がある。さらにまた、図３ｄに関して上記のトリガ機構４４０Ｄの実施形態で、圧電素子は、他の圧力源によって応力を加えられ、それによって、スイッチングシステムを誤って作動させる場合がある。
【００７２】
誤ったトリガに関連した問題は、複数フェーズ起動処理の組み込みによって減る可能性がある。起動の第１のフェーズの間、停止中の誘導電力アウトレット２００は、上記のスイッチングシステムのようなスイッチングシステム４００によって起動される場合がある。一旦起動されると、誘導電力アウトレット２００は電源に接続しているが、非アクティブなままである。起動の第２のフェーズの間、二次認証システムは、誘導電力レシーバ３００の存在を検査するために用いられる場合がある。正当な誘導電力レシーバ３００が検出された場合、誘導電力アウトレットは完全に作動する。正当な誘導電力レシーバが検出されない場合には、回路ブレーカ４２０は、おそらくある時間遅れで、誘導電力アウトレットを電源から遮断するように構成される可能性がある。
【００７３】
次に、複数フェーズ起動処理の認証フェーズにおいて用いられる認証システム６００の実施形態を示す図４ａを参照する。認証システム６００は、誘導電力アウトレット２２００が正当な誘導電力レシーバ２３００の非存在下で電力を伝送するのを防止するように構成されている。
【００７４】
誘導電力アウトレット２２００は、電気負荷２３４０に配線されている二次コイル２３２０と誘導的に結合するための、電源２２４０に配線されている、一次コイル２２２０を備える。一次コイル２２２０は、その一次コイル２２２０を駆動するのに必要な電子部品を備えるドライバ２２３０を介して、電源２２４０に配線されている。駆動電子部品は、例えば、高周波振動電圧源を与えるスイッチングユニットを含む可能性がある。電源出力２２００が複数の一次コイル２２２０から成る場合、ドライバ２２３０は、どの一次コイル２２２０が駆動されるべきかを選択するためのセレクタからさらに成っている可能性がある。
【００７５】
二次認証システム６００は、電源２２４０と一次コイル２２２０との間に直列に接続される伝送ロック２１２０からなる伝送ガード２１００を含む。伝送ロック２１２０は、伝送キー２１４０によって解除されない限り、一次コイル２２２０が電源２２４０に接続するのを防止するように、構成されている。伝送キー２１４０は、誘導電力レシーバ２３００を伴っており、かつ二次コイル２３２０が一次コイル２２２０に位置合わせされるのを示すのに役立つ。
【００７６】
図４ｂによって、本発明の他の実施形態による例示的な磁気伝送ガード２１００によって保護されている誘導電力アウトレット２２００の概略図を示す。電力は、認証された誘導電力レシーバ２３００が保護されている電源出力２２００に位置合わせされたとき、その電源出力２２００によってのみ与えられ得る。
【００７７】
保護されている電源出力２２００は、磁気伝送ロック２１２０を含むが、この磁気伝送ロックは、一次コイル２２２０とドライバ２２３０との間に電気的に直列に接続された磁気スイッチ２１２２の配列から成る。磁性素子２１４２の配列から成る磁気伝送キー２１４０は、認証された誘導電力レシーバ２３００の中に設けられる。
【００７８】
伝送キー２１４０内の磁性素子２１４２の構成は、伝送ロック２１２０の磁気スイッチ２１２２の構成と一致するように選択される。認証された誘導電力レシーバ２３００は、伝送ロック２１２０と伝送キー２１４０および一次コイル２２２０と二次コイル２３２０の両方を位置合わせすることによって、保護されている誘導出力２２００に位置合わせされ得る。一旦位置合わせされると、伝送ロック２１２０内のすべての磁気スイッチ２１２２は閉じられ、それによって、ドライバ２２３０は一次コイル２２２０に接続させられる。
【００７９】
例えば、リードスイッチ、ホール効果センサなどの磁気スイッチ２１２２の様々な実施形態が、当技術分野では知られている。このような磁気スイッチ２１２２は、例えば、永久磁石の北極または南極や、電磁コイルなどのいかなる磁性素子２１４２にも影響される可能性がある。ホール効果センサが所定の強さの磁場を感知するように構成されることがある点にさらに注意されたい。
【００８０】
ある実施形態によれば、磁気伝送キー２１４０は、誘導電力レシーバ２３００の中に組み込まれる永久磁石および強磁性素子から成る場合がある。この種類の伝送キーによってもたらされた磁場の特性は、永続的な磁性物質の強さおよび位置、ならびに強磁性素子の寸法および特性に依存する。例えば、磁気伝送ロック２１２０は、例えば単極ホールスイッチのような磁気スイッチの配列から成る場合があり、その磁気スイッチは、永久磁石および強磁性素子の特別な組合せによって起動されるときにだけ、一次コイル２２２０をドライバ２２３０に接続するように、戦略的に配置されて方位を合わされる。
【００８１】
永久磁石は、一次コイル２２２０に二次コイル２３２０が位置合わせするのを助けるために、一般に設けられる場合があることに注意されたい。強磁性素子も、一次コイル２２２０から二次コイル２３２０まで磁束ガイダンスを与えるために、誘導電力レシーバ２３００内に一般に含まれる場合がある。それゆえ、磁気伝送ロック２１２０は、これらの部品に影響される可能性がある。実際に単一の磁気伝送ロック２１２０が設けられる場合があり、この磁気伝送ロックは、様々な二次ユニットを検出して、検出される二次ユニットによって決まっている複数の一次コイル２２２０を選択的に接続するように構成される。
【００８２】
戻って図４ａを参照すると、伝送ガード２１００の他の実施形態によれば、電源出力２２００は、解除信号ＳＲが検出器２１２４によって受けとられるとき、解除され得る伝送ロック２１２０によって保護される場合がある。解除信号ＳＲは伝送キー２１４０によって能動的に発される、または、代わりに、伝送キーは検出器２１２４に解除信号を受動的に向ける。
【００８３】
本発明のさらなる実施形態による、光伝送ガード２１００を表す図４ｃ〜図４ｅに、受動的な伝送キー２１４０の１つの実施形態を示す。
【００８４】
伝送ガード２１００は、誘導電力アウトレット２２００’に組み込まれた能動光伝送ロック２１２０’および二次ユニット誘導電力レシーバ２３００’に組み込まれた受動光伝送キー２１４０’より成っている。
【００８５】
図４ｃを詳しく参照すると、光学伝送ロック２１２０’は、スイッチ２１２２’、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光依存抵抗器などの光学式検出器２１２４’、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光エミッタ２１２６’を含む。スイッチ２１２２’は、通常は開であり、解除信号ＳＲが光学式検出器２１２４’によって受け取られたときには、閉となるように構成されており、それによって一次コイル２２２０をドライバ２２３０に接続する。光エミッタ２１２６’は、光学式検出器２１２４’によって直接には検出可能でない光解除信号ＳＲを発するように構成されている。
【００８６】
次に図４ｄを参照すると、光学伝送キー２１４０’は、光導波管、光ファイバ、反射器等などのブリッジ素子２１４２’を含む。ブリッジ素子２１４２’は、二次コイル２３２０が一次コイル２２２０に位置合わせされたとき、光学解除信号ＳＲを光エミッタ２１２６’から光学式検出器２１２４’の方へ導くように構成されている。
【００８７】
図４ｅに示すように、二次ユニット誘導電力レシーバ２３００’が誘導電力アウトレット２２００’と正しく位置合わせされたとき、二次コイル２３２０は、一次コイル２２２０と位置が合い、そして受動光伝送キー２１４０’は、光学伝送ロック２１２０’と位置が合う。光学解除信号ＳＲは、このように、光学式検出器２１２４’によって検出され、そして、スイッチ２１２２’は、一次コイル２２２０をドライバ２２３０に接続して閉じる。
【００８８】
上記したように、多くの材料は、赤外光に対して部分的に半透明である。ＬＥＤなどからの比較的低い強度の赤外線信号は、数百ミクロンの厚さの、プラスチック、ボール紙、フォーマイカまたは紙シートのような一般的な材料を十分な程度まで通過すること、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光依存抵抗器などの光学式検出器２１２４’は、０．１〜２ｍｍのそのような材料の背後から信号を受けかつ処理することができることが分かっている。例えば、８５０ｎｍで角度２４度以上で伝送するＡｖａｇｏ  ＨＳＤＬ−４４２０  ＬＥＤからの信号は、Ｅｖｅｒｌｉｇｈｔ  ＰＤ１５−２２Ｃ−ＴＲ８  ＮＰＮフォトダイオードによって、０．８ｍｍフォーマイカシートの背後から検出可能である。信号を送るためなら、高度な減衰が許容され、そして、小部分（すなわち、伝送された信号強度の０．１％）のみが通過すれば充分となる可能性がある。
【００８９】
光伝送キー２１４０’は、上記ではあるが、他の受動伝送キーは、他の種類の解除信号を導くように構成されたブリッジ素子を組み入れる場合があることはいうまでもない。例えば、強磁性のブリッジは、磁気解除信号を磁性素子からホール効果センサなどの磁気検出器まで送信するために組み込まれる場合がある。磁気エミッタは、この場合には一次コイル自体であってもよい。
【００９０】
あるいは、音声信号は高密度素子または、例えばマイクロ波導波管に沿った低消費電力マイクロ波を通ってガイドされる場合がある。
【００９１】
能動光伝送キー２１４０”の実施例が、図４ｆに示されており、本発明の他の実施形態による伝送ガード２１００”を表している。
【００９２】
本実施形態の伝送ガード２１００”は、誘導電力アウトレット２２００”の中に組み込まれた伝送ロック２１２０”および二次ユニット誘導電力レシーバ２３００”の中に組み込まれた能動光伝送キー２１４０”含む。
【００９３】
能動光伝送キー２１４０”は、光学解除信号ＳＲを発するように構成された光エミッタ２１４２”および伝送ロック２１２０”は、スイッチ２１２２”および光学検出器２１２４”を含む。伝送ロック２１２０”は、光検出器２１２４”が解除信号ＳＲを受け取るとき、スイッチ２１２２”を閉じ、それによって一次コイル２２２０をドライバ２２３０に接続するように構成されている。
【００９４】
二次ユニット誘導電力レシーバ２３００”‘が、誘導電力アウトレット２２００”と位置を合わされたとき、伝送キー２１４０”は、伝送ロック２１２０”の光学式検出器２１２４”によって受け取られる光解除信号ＳＲを発し、これが、スイッチ２１２２”を閉じる。このように、誘導電力アウトレット２２００”は、電力を二次コイル２３２０”へ伝送することが可能となる。
【００９５】
解除信号ＳＲがユニーク識別子を提供するために符号化されることはいうまでもない。符号化は、周波数、パルス周波数、振幅などの変調によるものでよい。符号は、例えば、認証のための二次ユニットの種類または素性を識別するために用いることができる。他のデータも追加的にコード化され、解除信号に加えられ得る。このデータは、必要電力伝送パラメータ、課金情報または電力アウトレットの使用に関連する他の情報を含んでもよい。
【００９６】
光能動伝送キー２１４０”は上記されているが、他の能動伝送キーが他のタイプの解除信号を発することができるのはいうまでもない。例えば、二次コイル２３２０は、伝送ロックに取り入れられる磁気検出器に磁気解除信号を伝送するために用いられ得る。これは、ホール効果センサなど、またはさらに一次コイル２２２０それ自体であるかもしれない。
【００９７】
能動的に解除信号を発するために、伝送キーには、一般的に電源が必要である。場合によっては、特に二次ユニットが携帯用の電気装置に組み込まれる場合、電力は二次ユニット内の内部電池によって供給される。あるいは、電力は、一次コイルから二次コイルへ伝送される電力パルスから引き出される場合がある。
【００９８】
本発明のある実施形態において、誘導電力アウトレットは周期的な低エネルギー電力パルスを伝送する、例えば、２、３ミリ秒の継続時間のパルスは１ヘルツほどの周波数で一次コイルによって送信される場合がある。二次コイルが一次コイルの付近に持ち込まれるとき、電力は、二次コイルへ伝送されて、能動伝送キーに電力を供給するために用いられ得る。
【００９９】
伝送ガードの他の実施形態において、二次ユニット誘導電力レシーバを伴う第１の伝送キー（好ましくは受動伝送キー）は、第１の伝送ロックを解除し、それによって、二次コイルの存在の可能性を示す。それから、低いエネルギー電力パルスは、能動的な第２の伝送キーに電力を供給するために一次コイルによって発せられる。この伝送キーは、第２の伝送ロックを解除し一次コイルをドライバに接続することができる。
【０１００】
図５は、スイッチングシステムの実施形態を使って、電源と誘導電力アウトレットとの間の接続を制御するための方法のステップ示すフローチャートである
【０１０１】
方法は、接続フェーズ、活性化フェーズおよび終了フェーズを有している。接続フェーズは、次のステップを含んでいる。そのステップは、ステップ（ａ）−電源と誘導電力アウトレットとの間に回路ブレーカを設けるステップと、ステップ（ｂ）−回路ブレーカを無効にするように構成されるトリガスイッチを設けるステップと、ステップ（ｃ）−トリガスイッチが活性化信号を検出するステップと、ステップ（ｄ）−トリガスイッチが回路ブレーカに無効使号を送るステップと、ステップ（ｅ）−回路ブレーカが、電源を誘導電力アウトレットに接続するステップとを有する。
【０１０２】
活性化フェーズは、次のステップを含んでいる。そのステップは、ステップ（ｆ）−誘導電力レシーバからの認証信号を待つステップと、ステップ（ｇ）−認証信号を確認し、認証信号を受けなかった場合、回路ブレーカが電源を誘導電力アウトレットから遮断するステップとである。
【０１０３】
終了フェーズは、次のステップを含んでいる。そのステップは、ステップ（ｈ）−誘導電力アウトレットが誘導電力レシーバから充電終了信号を受けるステップと、ステップ（ｉ）−回路ブレーカが電源を誘導電力アウトレットから遮断するステップとである。
【０１０４】
本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定され、上記の様々な特徴の組合せおよび副組合せ、ならびにその変形例および変更形態を含み、上記の記載を読めば、当業者はそれを思いつくであろう。
【０１０５】
請求項において、語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、および、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えた（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のようなその変形語は、その語によって挙げられた構成要素が含まれることを示唆するが、しかし、一般に他の構成要素を除外することを示唆しない。
【符号の説明】
【０１０６】
１００  誘導電力伝送システム  伝送システム
２００、２００Ａ、２００Ｃ、２００Ｅ−Ｈ  誘導電力アウトレット  誘導アウトレット  電力アウトレット
２０２  プラットフォーム
２２０  一次誘導コイル、誘導コイル
２２０ａ−ｄ  一次インダクタ
２２２  固定アライメント磁石
２３０  ドライバ
２３５Ｉ  電力アダプタ
２４０、２４０Ｉ  電源
３００、３００’、３００Ａ−Ｃ、３００Ｆ−Ｈ  誘導電力レシーバ
３０２  ケース  
３０４    電力コネクター
３２０  二次インダクタ  二次誘導コイル  二次コイル
３３０  整流器
３４０  電気負荷
３４２  携帯電話  電話
４００  スイッチングシステム
４２０、４２０Ｈ、４２０Ｉ    回路ブレーカ
４２２    ＭＯＳＦＥＴ
４２２Ｉ  スイッチ
４２４Ｉ  トリガ
４４０、４４０Ａ−Ｉ  トリガ機構  
４４２Ａ、４４２Ｅ  リードスイッチ
４４２Ｂ  ホール効果スイッチ
４４２Ｃ  太陽電池
４４２Ｄ  圧電素子
４４２Ｅ  リードスイッチ
４４２Ｈ、４４２Ｉ  マイクロフォン
４４３Ｉ  サンプリング回路
４４４Ａ  補助電源
４４４Ｆ、４４４Ｇ  コンデンサ
４４４Ｈ、４４４Ｉ  補助電源
４４５Ｉ  オプトカプラ
４４６Ｈ、４４６Ｉ  充電回路
４４７Ｉ  能動負荷検出器
４４８Ｉ  活性体
４４９Ｉ  補助電源モニタ
４６０    補助電源
４８０    活性体  
４８２、４８２Ｅ  、４８２Ｆ、４８２Ｇ    磁性素子
６００  認証システム
１１００  誘導電力伝送システム
１２００  誘導電力アウトプット
１２４０  電源  
１３６０  付加電源
１４００  スイッチングシステム
１４４０  トリガ機構  
１４４２  信号検出器  
１４４４  信号エミッタ  
２１００、２１００’’  伝送ガード
２１２０、２１２０’、２１２０’’  伝送ロック
２１２２、２１２２’、２１２２’’  スイッチ
２１２４，２１２４’，２１２４’’  光学式検出器
２１２６’  光エミッタ
２１４０，２１４０’，２１４０’’    伝送キー
２１４２  磁気素子
２１４２’  ブリッジ素子
２１４２’’  光エミッタ
２２００、２２００’，２２００’’、  誘導電力アウトレット、
２２００  電力アウトレット
２２２０  一次コイル
２２３０  ドライバ
２２４０  電源  
２３００、２３００’，２３００’’．２３００’’’  誘導電力レシーバ
２３２０  二次コイル
２３４０  電気負荷
３０００  誘導電力レシーバ
【図１ｂ】
2013513350.tif 000003
【図４ｄ】
2013513350.tif 000004
【図１ａ】
2013513350.tif 000005
【図２ａ】
2013513350.tif 000006
【図２ｂ】
2013513350.tif 000007
【図３ａ】
2013513350.tif 000008
【図３ｂ】
2013513350.tif 000009
【図３ｃ】
2013513350.tif 000010
【図３ｄ】
2013513350.tif 000011
【図３ｅ】
2013513350.tif 000012
【図３ｆ】
2013513350.tif 000013
【図３ｇ】
2013513350.tif 000014
【図３ｈ】
2013513350.tif 000015
【図３ｉ】
2013513350.tif 000016
【図４ａ】
2013513350.tif 000017
【図４ｂ】
2013513350.tif 000018
【図４ｃ】
2013513350.tif 000019
【図４ｅ】
2013513350.tif 000020
【図４ｆ】
2013513350.tif 000021
【図５】
2013513350.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月6日(2012.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と誘導電力アウトレットとの間の接続を制御するように構成され、前記誘導電力アウトレットが、誘導電力レシーバを伴う二次インダクタと誘導的に結合するように構成される少なくとも１つの一次インダクタを有するスイッチングシステムであって、前記スイッチングシステムが、前記誘導電力アウトレットが前記電源から電力を引き出さないように前記誘導電力アウトレットを前記電源から遮断するように構成される回路ブレーカと、前記誘導電力レシーバが前記誘導電力アウトレットの近くに持ちこまれたとき前記回路ブレーカを無効にするように構成されるトリガスイッチとを有するスイッチングシステム。
【請求項２】
前記トリガスイッチが、前記誘導電力レシーバを伴う磁性素子を検出するように構成される磁気スイッチを有する、請求項１に記載のスイッチングシステム。
【請求項３】
前記磁気スイッチが、リードスイッチおよびホール効果スイッチからなる群から選択される少なくとも１つのスイッチを有する、請求項２に記載のスイッチングシステム。
【請求項４】
前記トリガスイッチが、活性化信号を検出するように構成される検出器を有する、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のスイッチングシステム。
【請求項５】
前記検出器が、機械的信号、音声信号、超音波信号、光学信号およびマイクロ波信号からなる群から選択される少なくとも１つの信号を検出するように構成される、請求項４に記載のスイッチングシステム。
【請求項６】
前記活性化信号が、前記誘導電力レシーバによって発される、請求項４または請求項５に記載のスイッチングシステム。
【請求項７】
前記トリガスイッチに電力を供給するための電源をさらに有する、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載のスイッチングシステム。
【請求項８】
前記電源が、電気化学電池、コンデンサ、圧電性結晶、太陽電池、熱電発生器、電磁発生器および無線周波数電磁放射ハーベスタからなる群から選択される、請求項７に記載のスイッチングシステム。
【請求項９】
前記誘導電力アウトレットが、少なくとも１つの圧電性結晶を有し、この圧電性結晶は、前記誘導電力レシーバによって圧縮されたとき電位を発生するように構成されている、請求項７に記載のスイッチングシステム。
【請求項１０】
前記誘導電力レシーバの存在を確認するように構成される認証システムをさらに有し、前記回路ブレーカが無効にされるとき、前記認証システムが前記誘導電力レシーバの存在を確認しない限り、ある時間経過の後、前記回路ブレーカは前記誘導電力アウトレットを前記電源から遮断するように構成される、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載のスイッチングシステム。
【請求項１１】
前記トリガスイッチが、太陽電池を有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスイッチングシステム。
【請求項１２】
前記太陽電池が電位を与えるように構成され、かつ前記回路ブレーカが、前記電位が閾値以下である場合には、無効にされるように構成される、請求項１１に記載のスイッチングシステム。
【請求項１３】
電源と誘導電力アウトレットとの間の接続を制御するための方法であって、前記方法は以下の、
ステップ（ａ）−前記電源と前記誘導電力アウトレットとの間に回路ブレーカを設け、そのため前記回路ブレーカが有効にされたとき、前記誘導電力アウトレットは前記電源から電力を引きださないステップと、
ステップ（ｂ）−前記回路ブレーカを無効にするように構成されるトリガスイッチを設けるステップと、
ステップ（ｃ）−前記トリガスイッチが活性化信号を検出するステップと、
ステップ（ｄ）−前記トリガスイッチが前記回路ブレーカに無効使号を送るステップと、
ステップ（ｅ）−前記回路ブレーカが、前記電源を前記誘導電力アウトレットに接続するステップとを有する方法。
【請求項１４】
追加ステップである、
ステップ（ｆ）−誘導電力レシーバからの認証信号を待つステップと、
ステップ（ｇ）−認証信号を受けなかった場合、前記回路ブレーカが前記電源を前記誘導電力アウトレットから遮断するステップとをさらに有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
追加ステップである、
ステップ（ｈ）−前記誘導電力アウトレットが誘導電力レシーバから充電終了信号を受けるステップと、
ステップ（ｉ）−前記回路ブレーカが前記電源を前記誘導電力アウトレットから遮断するステップとをさらに有する、請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
2013513350.tif 000023
2013513350.tif 000024
2013513350.tif 000025