(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス誘導電力伝送信号を用いて電力受信機に電力伝送を行う電力送信機であって、
送信機インダクタ及び当該送信機インダクタを備える共振回路のうちの少なくとも１つに印加された電圧駆動信号に応答して負荷変調のための誘導キャリア信号を生成する前記送信機インダクタと、
前記電圧駆動信号に同期された基準信号のサイクルの間、前記送信機インダクタのインダクタ電流及びインダクタ電圧のうちの少なくとも１つの第１の測定を行い、各前記第１の測定は、基準信号のサイクル周期の一部であり、基準信号に対する第１の時間オフセットを有する測定時間間隔にわたる測定ユニットと、
前記第１の時間オフセットを変更し、変化する前記第１の時間オフセットについて最適測定タイミングオフセットを検出するアダプタであって、当該最適測定タイミングオフセットは、前記第１の時間オフセットを用いて前記測定ユニットによって生成される前記第１の測定についての前記誘導キャリア信号の異なる変調負荷に対する差分尺度を反映する復調深さの最大復調深さをもたらす前記変化する第１の時間オフセットについての時間オフセットとして検出される、前記アダプタと、
前記最適測定タイミングオフセットに設定された前記第１の時間オフセットを用いた前記第１の測定から前記誘導キャリア信号の負荷変調を復調する復調器と、
を備える、電力送信機。
【請求項２】
前記アダプタは、前記測定時間間隔の期間を変更し、最大信号対雑音比をもたらす最適測定期間を決定し、
前記復調器は、前記最適測定期間に対応する前記測定時間間隔の期間を有する前記第１の測定から前記負荷変調を復調する、請求項１に記載の電力送信機。
【請求項３】
前記第１の測定は前記インダクタ電流の測定であり、
前記測定ユニットはさらに、前記基準信号のサイクルの間、前記インダクタ電圧の第２の測定を行い、各前記第２の測定は、前記基準信号の前記サイクル周期の一部であり、前記基準信号に対する第２の時間オフセットを有する第２の測定時間間隔で行われ、
前記アダプタは、前記第２の時間オフセットを変更し、前記誘導キャリア信号の異なる変調負荷についての第２の測定のための差分尺度を反映する復調深さの第２の最大復調深さをもたらす第２の最適測定タイミングオフセットを決定し、
前記復調器は、前記第２の最適測定タイミングオフセットに設定された前記第２の時間オフセットを用いる前記第２の測定に基づいて前記負荷変調を復調する、請求項１又は２に記載の電力送信機。
【請求項４】
前記測定ユニットは、前記基準信号に対する異なる時間オフセットを用いた前記インダクタ電流及び前記インダクタ電圧の第１の測定結果を生成し、前記復調器は、前記インダクタ電流及び前記インダクタ電圧の両測定結果から前記負荷変調を復調する、請求項１又は２に記載の電力送信機。
【請求項５】
前記基準信号は、前記電圧駆動信号、及び当該電圧駆動信号を生成するスイッチ回路の駆動信号のうちの１つである、請求項１に記載の電力送信機。
【請求項６】
前記誘導キャリア信号は電力伝送信号である、請求項１に記載の電力送信機。
【請求項７】
電力伝送特性に基づいて前記電力伝送信号の周波数を選択する電力伝送アダプタをさらに備える、請求項６に記載の電力送信機。
【請求項８】
前記電力伝送アダプタは、前記電力受信機から受信される電力制御メッセージに応じて前記電力伝送信号の前記周波数を変更する、請求項７に記載の電力送信機。
【請求項９】
前記電力伝送アダプタは、前記誘導キャリア信号の周波数の変化に応じた前記最適測定タイミングオフセットの決定を開始する、請求項８に記載の電力送信機。
【請求項１０】
前記測定ユニットは、各前記第１の測定について、前記基準信号の同じサイクル内で前記インダクタ電流及び前記インダクタ電圧のうちの少なくとも１つの第２の測定を行い、前記第２の測定は、前記第１の測定の前記測定時間間隔に対応するタイミングを有するが、前記第１の測定の前記測定時間間隔に対して時間オフセットが半サイクル周期オフセットだけずれた測定時間間隔で行われ、前記復調器は、前記第１の測定及び前記第２の測定の両方から前記負荷変調を復調する、請求項１に記載の電力送信機。
【請求項１１】
前記第１の測定は前記送信機インダクタの前記インダクタ電流の測定である、請求項１に記載の電力送信機。
【請求項１２】
前記アダプタは、前記誘導キャリア信号の負荷の変化の検出に応じた前記最適測定タイミングオフセットの決定を開始する、請求項１に記載の電力送信機。
【請求項１３】
前記アダプタは、前記電力送信機及び前記電力受信機間の結合度の変化の検出に応じて前記最適測定タイミングオフセットの決定を開始する、請求項１に記載の電力送信機。
【請求項１４】
ワイヤレス誘導電力伝送信号を用いて電力受信機に電力伝送を行う電力送信機の動作方法であって、
送信機インダクタが、当該送信機インダクタ及び当該送信機インダクタを備える共振回路のうちの少なくとも１つに印加された電圧駆動信号に応答して負荷変調のための誘導キャリア信号を生成するステップと、
前記電圧駆動信号に同期された基準信号のサイクルの間、前記送信機インダクタのインダクタ電流及びインダクタ電圧のうちの少なくとも１つの第１の測定を行うステップであって、各前記第１の測定が前記基準信号のサイクル周期の一部であり、前記基準信号に対する第１の時間オフセットを有する測定時間間隔にわたる、ステップと、
前記第１の時間オフセットを変更し、前記第１の時間オフセットを用いて生成される第１の測定についての前記誘導キャリア信号の異なる変調負荷に対する差分尺度を反映する復調深さの最大復調深さをもたらす変化する前記第１の時間オフセットについての時間オフセットとして最適測定タイミングオフセットを検出するステップと、
前記最適測定タイミングオフセットに設定された前記第１の時間オフセットを用いた前記第１の測定から前記誘導キャリア信号の負荷変調を復調するステップと、
を含む、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、特に、これに限らないが、Ｑｉ仕様に対応した要素を用いた誘導電力伝送システムを提供する電力送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
使用されるポータブル及びモバイルデバイスの数及び種類は、この十年で爆発的に増えている。例えば、移動電話、タブレット、メディアプレーヤ等の使用が普及してきている。そのようなデバイスは、一般に、内部バッテリによって電力供給され、典型的な使用シナリオは、しばしば、外部電源からのバッテリの再充電又はデバイスの直接の有線電力供給を必要とする。
【０００３】
現在の大抵のシステムは、外部電源から電力供給されるために、有線及び／又は明示的な電気接触を必要とする。しかしながら、これは、非実用的になりやすく、ユーザがコネクタを物理的に挿入する、又は何らかの他の形で物理的な電気接触を確立することを必要とする。また、長いワイヤを導入することによってユーザにとって不便になりやすい。また、典型的には電力要件が大きく異なり、現在、ほとんどのデバイスが専用の電源を備え、そのため、典型的なユーザは、それぞれ特定のデバイスに専用の多数の異なる電源を有する。内部バッテリの使用は、使用中に電源への有線接続の必要性をなくすが、バッテリは再充電（又は高価な交換）を必要とするので、これは部分的な解決策しか提供しない。また、バッテリの使用は、デバイスの重量、並びに場合によってはコスト及びサイズを大幅に増加させる。
【０００４】
大幅に改良されたユーザエクスペリエンスを提供するために、ワイヤレス給電を使用することが提案されており、ワイヤレス給電では、電力は、電力送信機デバイス内の送信機コイルから個々のデバイス内の受信機コイルに誘導伝送される。
【０００５】
磁気誘導による電力伝送は、よく知られた概念であり、大部分は変圧器で適用されており、一次送信機コイルと二次受信機コイルとの密結合を有する。２つのデバイスの間で一次送信機コイルと二次受信機コイルとを分離することによって、これらのコイル間でのワイヤレス電力伝送が、疎結合された変圧器の原理に基づいて可能になる。
【０００６】
そのような構成は、いかなるワイヤも物理的な電気接続が行われることも必要とせずに、デバイスへのワイヤレス電力伝送を可能にする。実際、外部から再充電又は電力供給するために、デバイスが、単に、送信機コイルに隣接して配置される、又は送信機コイルの上に配置されるようにする。例えば、電力送信機デバイスは、水平表面を有して構成され、その水平表面上に、電力供給されるようにデバイスが単に配置され得る。
【０００７】
さらに、そのようなワイヤレス電力伝送構成は、電力送信機デバイスが様々な電力受信機デバイスと共に使用され得るように有利には設計される。特に、Ｑｉ規格として知られているワイヤレス電力伝送規格が定義されており、現在さらに発展されている。この規格は、Ｑｉ規格に適合する電力送信機デバイスが、同様にＱｉ規格に適合する電力受信機デバイスと共に使用されることを可能にし、これらのデバイスが同じ製造業者からのものである必要をなくし、又は互いに専用のものである必要をなくす。さらに、Ｑｉ規格は、（例えば特定の電力消費に応じた）特定の電力受信機デバイスに動作が適応されるようにするための何らかの機能を含む。
【０００８】
Ｑｉ規格は、ワイヤレスパワーコンソーシアム（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）によって開発されており、より詳細な情報は、例えば、ワイヤレスパワーコンソーシアムのウェブサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ．ｃｏｍ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌで見ることができ、このウェブサイトでは、特に、定義された規格の文書を見ることができる。
【０００９】
Ｑｉワイヤレス電力規格は、電力送信機が、保証された電力を電力受信機に提供することができなければならないことを述べている。必要とされる特定の電力レベルは、電力受信機の設計に依存する。保証された電力を指定するために、１組のテスト電力受信機及び負荷条件が定義され、各条件に関して保証された電力レベルを表す。
【００１０】
Ｑｉ規格は、互換性のあるデバイスが満たさなければならない様々な技術的要件、パラメータ、及び操作手順を定義する。
【００１１】
通信
Ｑｉ規格は、電力受信機から電力送信機への通信をサポートし、これにより電力受信機が情報を提供することを可能にし、その情報により、電力送信機がその特定の電力受信機に適応することが可能になる。現在の規格では、電力受信機から電力送信機への一方向通信リンクが定義されており、このアプローチは、電力受信機が制御要素であるという理念に基づく。電力送信機と電力受信機との間での電力伝送を準備して制御するために、特に、電力受信機が、電力送信機に情報を通信する。
【００１２】
一方向通信は、電力受信機が負荷変調を行うことによって実現され、電力信号の変調をもたらすために、電力受信機によって二次受信機コイルに付与される負荷が変えられる。電気的特性の得られる変化（例えば、電流引き込みの変化）は、電力送信機によって検出及び復号（復調）され得る。
【００１３】
したがって、物理層で、電力受信機から電力送信機への通信チャネルは、データキャリアとして電力信号を使用する。電力受信機は、送信機コイル電流又は電圧の振幅及び／又は位相の変化によって検出される負荷を変調する。データは、バイト及びパケットでフォーマットされる。
【００１４】
より詳細な情報は、Ｑｉワイヤレス電力仕様（バージョン１．０）のパート１の６章で見ることができる。
【００１５】
Ｑｉは一方向通信リンクを使用するが、電力送信機から電力受信機への通信を導入することが提案されている。
【００１６】
システム制御
ワイヤレス電力伝送システムを制御するために、Ｑｉ規格は、システムが動作の異なる時点で取る幾つかの段階又はモードを指定する。より詳細な情報は、Ｑｉワイヤレス電力仕様（バージョン１．０）のパート１の５章で見ることができる。
【００１７】
このシステムは、以下の段階を取る。
【００１８】
選択段階
この段階は、システムが使用されていないとき、即ち電力送信機と電力受信機との間の結合がない（即ち電力受信機が電力送信機の近くに位置決めされていない）ときの典型的な段階である。
【００１９】
選択段階では、電力送信機は、スタンバイモードにあるが、物体の存在の可能性を検出するために感知する。同様に、受信機は、電力信号の存在を待機する。
【００２０】
ピング段階
送信機が、例えばキャパシタンス変化により物体の存在の可能性を検出する場合、システムはピング段階に進み、この段階で、電力送信機が電力信号を（少なくとも断続的に）提供する。この電力信号は、電力受信機によって検出され、電力受信機は、電力送信機に初期パッケージを送信することに進む。特に、電力受信機が電力送信機のインターフェース上に存在する場合、電力受信機は、電力送信機に初期信号強度パケットを通信する。信号強度パケットは、電力送信機コイルと電力受信機コイルとの間の結合度を示す。信号強度パケットは、電力送信機によって検出される。
【００２１】
識別及び構成段階
次いで、電力送信機と電力受信機とは識別及び構成段階に進み、この段階で、電力受信機は、少なくとも識別子と所要の電力とを通信する。この情報は、負荷変調によって複数のデータパケットで通信される。電力送信機は、識別及び構成段階中に一定の電力信号を維持して、負荷変調が検出されることを可能にする。特に、電力送信機は、この目的で、（負荷変調によって引き起こされる変化は除いて）一定の振幅、周波数及び位相の電力信号を提供する。
【００２２】
実際の電力伝送の準備において、電力受信機は、受信された信号をその電子回路に電源投入するために適用することができるが、その出力負荷を切断して保つ。電力受信機は、電力送信機にパケットを通信する。これらのパケットは、識別及び構成パケット等の必須のメッセージを含むか、又は、拡張された識別パケット若しくは電力ホールドオフパケット等の幾つかの規定の任意選択的なメッセージを含む。
【００２３】
電力送信機は、電力受信機から受信された情報に従って、電力信号を構成することに進む。
【００２４】
電力伝送段階
次いで、システムは電力伝送段階に進み、この段階で、電力送信機は所要の電力信号を提供し、電力受信機は、出力負荷を接続して、受信された電力を出力負荷に供給する。
【００２５】
この段階中、電力受信機は、出力負荷条件を監視し、特に、電力受信機は、特定の動作点の実際の値と所望の値との間の制御誤差を測定する。これは、例えば２５０ミリ秒毎の最小レートで、制御誤差メッセージ中でこれらの制御誤差を電力送信機に通信する。これは、電力受信機の継続的な存在を電力送信機に示す。さらに、閉ループ電力制御を実施するために制御誤差メッセージが使用され、ここで、電力送信機は、報告される誤差を最小限にするように電力信号を適応させる。特に、動作点の実際の値が所望の値に等しい場合、電力受信機は、電力信号の変化を生じない値０を有する制御誤差を通信する。電力受信機が、０とは異なる制御誤差を通信する場合、電力送信機は、それに従って電力信号を調整する。
【００２６】
Ｑｉは、本来は、５Ｗ未満の電力消費を有するデバイスであるとみなされる低電力デバイスに関するワイヤレス電力伝送を定義していた。この規格の範囲内にあるシステムは、２つの平坦なコイルの間での誘導結合を使用して電力を電力送信機から電力受信機に送信する。２つのコイル間の距離は、典型的には５ｍｍである。
【００２７】
しかしながら、利用可能な電力を増加するための研究が進行中であり、特に、この規格は、５Ｗ超の電力消費を有するデバイスである中電力デバイスに拡張されつつある。コイル間の距離を例えば４０ｍｍまで伸ばすための別の研究が進行中である。
【００２８】
既に述べたようにＱｉ規格は電力受信機から電力送信機への通信をサポートし、これを使用することで電力受信機が電力送信機に電力要件を通信することが可能になり、次いで電力送信機が生成される電力信号の特性を設定するためにこの電力要件を使用することができる。特に、電力受信機は電力誤差制御メッセージを電力送信機に送信し、これに従って電力送信機は送信される電力を制御する。こうして電力制御が実施される。電力送信機は典型的には、送信機インダクタのために駆動回路のデューティサイクル又は駆動回路への供給電圧を変化させることにより、又は生成された電力伝送信号の周波数を変化させることにより、送信電力を調整するように構成される。送信機インダクタ及び受信機インダクタは、典型的には共振又はタンク回路の一部であるため、周波数の変化はまた送信電力の全体的な変化をもたらす。
【００２９】
電力受信機から電力送信機への通信は、電力受信機が負荷変調を行うことにより実現され、電力信号の変調を行うために電力受信機インダクタに付与される負荷が変えられる。電気的特性の得られる変化（例えば、一次コイルを流れる電流の振幅の変化）は、電力送信機によって検出及び復調され得る。
【００３０】
したがって、負荷変調では、送信機インダクタから生成される電力伝送信号は、電力受信機における電力伝送信号の負荷の変化により誘導される負荷変調のためのキャリア信号として使用される。改善された電力伝送性能を提供するために、通信信頼性ができるだけ高く、特にビット又はメッセージ誤り率が最小化される必要があることは当然である。しかし、負荷変調性能は、例えば電力伝送信号の周波数、負荷変調の異なる負荷の特定の負荷値等を含む、多くの異なる動作特性及びパラメータに依存する。
【００３１】
通信性能を最適化するために、キャリア信号を負荷変調の際に電力受信機の異なる負荷の電圧振幅差として測定される変調深さを最適化する周波数に設定する周波数トラッキングシステムを実施することが、Ｎ．Ｙ．  Ｋｉｍ，  Ｓ．−Ｗ．  Ｙｏｏｎ及びＣ．−Ｗ．  Ｋｉｍ「Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ａｇｉｌｅ  ｌｏａｄ−ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｒｅｌｉａｂｌｅ  ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｉｎ−ｂａｎｄ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ」Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  ４９，  ｎｏ．  ２４．，  ｐｐ．  １５５８−１５５９，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２１，  ２０１３に提案されている。
【００３２】
しかし、そのようなアプローチが依然として次善の性能をもたらし、電力伝送性能に悪影響を及ぼす通信エラーをもたらす傾向があることが分かっている。また、通信条件に基づいて電力伝送信号周波数を調整することは、一般的に、所望の電力伝送性能及び特性を提供するために周波数を頻繁に最適化する必要がある及び／又は動的に変化させる効率的な電力伝送システムにとって実用的でないか、又は実現不可能である。
【００３３】
したがって、改善された電力伝送アプローチが有利であろう。特に、改善された動作、改善された電力伝送、増大されたフレキシビリティ、促進された実施、促進された動作、改善された通信、低減された通信エラー、特に負荷変調のための改善された電力制御及び／又は改善された性能を可能にするアプローチが有利であろう。特に、多くのシナリオにおいて、弱い結合はより小さい復調深さをもたらす可能性が高いので、信頼性の高い通信を電力受信機及び電力送信機コイル間の長い距離で可能にすることが有利であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
したがって、本発明は上記欠点の１つ以上を単独で又は任意の組み合わせで好適に軽減、緩和、又は排除することを試みる。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明の一態様によれば、ワイヤレス誘導電力伝送信号を用いて電力受信機に電力伝送を行う電力送信機が提供される。電力送信機は、送信機インダクタと、測定ユニットと、アダプタと、復調器とを備え、送信機インダクタは、送信機インダクタ及び送信機インダクタを備える共振回路のうちの少なくとも１つに印加された電圧駆動信号に応答して負荷変調のための誘導キャリア信号を生成し、測定ユニットは、電圧駆動信号に同期された基準信号のサイクルの間、送信機インダクタのインダクタ電流及びインダクタ電圧のうちの少なくとも１つの第１の測定を行うように構成され、各第１の測定は基準信号のサイクル周期の一部であり、基準信号に対する第１の時間オフセットを有する測定時間間隔にわたり、アダプタは、第１の時間オフセットを変更し、誘導キャリア信号の異なる変調負荷に対する第１の測定についての差分尺度を反映する復調深さの最大復調深さをもたらす変化する第１の時間オフセットについて最適測定タイミングオフセットを検出し、復調器は、最適測定タイミングオフセットに設定された第１の時間オフセットを用いた第１の測定から誘導キャリア信号の負荷変調を復調する。
【００３６】
本発明は、改善された通信及び／又は改善された電力伝送を提供する。多くの実施形態では、電力受信機から電力送信機への負荷変調通信の誤り率が低減される。このアプローチは、特に電力制御誤差について通信信頼性を改善し、これにより、より正確な電力伝送制御がもたらされる。
【００３７】
第１の測定は、典型的には基準信号の各サイクル中に少なくとも１回行われる、又は、例えば幾つかの実施形態では、基準信号の一部のサイクルでのみ行われる。
【００３８】
基準信号は、同じ周波数及び固定の時間又は位相オフセットを有し、また多くのシナリオでは０度又は０時間オフセットを有することにより、電力伝送信号に同期される。
【００３９】
変調深さ又は復調深さは、負荷変調の第１の負荷状態についての第１の測定の結果と負荷変調の第２の負荷状態についての第１の測定の結果との間の差である。多くの実施形態では、負荷変調は、例えば電力受信機の受信機インダクタに対してコンデンサを接続及び切断すること等により、受信機が負荷変調のために２つの負荷状態を切り替えることにより行われる。このようなケースでは、復調深さは２つの負荷状態から生じる第１の測定における差である。復調深さは、例えば２つの負荷状態についての測定値間の比率等の絶対又は相対値として測定される。復調深さの決定は低域フィルタリング及び／又は平均化を含む。例えば、復調深さは、異なる負荷状態についての第１の測定結果の低域フィルタリングされたバージョンを比較することにより生成されるか、又は、例えば異なる負荷状態についての第１の測定結果から生成された復調深さ値を低域フィルタリングすることにより生成される。
【００４０】
電力伝送信号の異なる変調負荷についての第１の測定の差分尺度に任意のものが使用されることが理解されるであろう。差分尺度は、特に異なる負荷変調データシンボルに対応する異なる変調負荷についての平均復調軟判定値間の差を反映する。多くの実施形態では、差分尺度は、異なる変調負荷のインダクタ電圧又はインダクタ電流の平均化された又は低域フィルタリングされた値間の差の指標である。
【００４１】
データシンボルは、多くの実施形態では負荷状態に直接対応する。他の実施形態では、データシンボルは負荷状態のシーケンスにより形成される。幾つかの実施形態では、復調深さはシーケンス又はパターンについての測定値の組み合わされた差により決定される、即ち、復調深さは異なるデータシンボルについての組み合わされた測定値の差を反映する。
【００４２】
最適測定タイミングオフセットは、最大復調深さが決定／検出されたタイミングオフセットの値を反映する、又は最大復調深さが決定／検出されたタイミングオフセットの値である。
【００４３】
負荷変調の復調は、適用される特定の負荷変調に依存し、特に各負荷状態がデータシンボルに対応しているかどうか、又はデータシンボルが複数の負荷状態により表されているかどうかに依存する。多くの実施形態では、第１の測定結果は考えられる負荷変調データシンボル／負荷状態の期待値と比較され、第１の測定結果と期待値の間の差分尺度が最小化される負荷変調データシンボル／負荷状態が選択される。
【００４４】
したがって、幾つかの実施形態では、復調器は第１の測定結果を考えられる負荷変調データシンボルの期待値と比較し、復調データシンボルを第１の測定結果と期待値の間の差分尺度が最小化される負荷変調データシンボルに決定するように構成される。
【００４５】
復調器は、特に測定ユニットが最適測定時間オフセットに等しい相対時間オフセットで第１の測定を行うように制御するように構成される。
【００４６】
アダプタは、最適測定タイミングオフセットを動的に検出するように構成される。アダプタは、具体的には１０分、５分、１分、１０秒、１秒又は０．５秒未満の周期を有する第１の時間オフセット（特に検出された新しい最適測定タイミングオフセットに対応する）の更新速度で第１の時間オフセットを動的に変更し、最適測定タイミングオフセットを検出するように構成される。
【００４７】
アダプタは、動作中、特に（電力送信機から電力受信機への）電力伝送中若しくは電力伝送と同時に、及び／又は負荷変調の復調と同時に第１の時間オフセットを（動的に）変更し、最適測定タイミングオフセットを検出するように構成される。アダプタは、第１の変調負荷についての少なくとも１つの第１の尺度と（第１の変調負荷とは異なる）第２の変調負荷についての少なくとも１つの第１の尺度との比較に応じて決定される測定復調深さの最大値を検出することにより最大復調深さを検出するように構成される。
【００４８】
基準信号は、電圧駆動信号に同期される変化を有する変化する信号である。電圧駆動信号及び基準信号間の同期は、信号中の反復間の固定時間オフセットであることにより生じる。第１の時間オフセットは、基準信号の各サイクル／反復の所与のイベントに対応する時間インスタントから第１の測定についての所与のイベントに対応する時間インスタントまで測定される。特に、第１の時間オフセットは、１サイクルの基準信号のゼロ交差、（例えば絶対）最小値、又は（例えば絶対）最大値から測定間隔の始点、中間点又は終点まで測定される。
【００４９】
誘導キャリア信号は、電力受信機における負荷変動が送信機インダクタのインダクタ電流及び／又は電圧の変動を引き起こすように、電力受信機により負荷変調され得る電磁信号を供給する。
【００５０】
幾つかの実施形態では、誘導キャリア信号はワイヤレス誘導電力伝送信号であり、また、負荷変調のためのキャリアを供給することに加えて、電力受信機、電力受信機によりサポートされるあらゆる負荷にも電力を供給する。幾つかの実施形態では、誘導キャリア信号及びワイヤレス誘導電力伝送信号は異なる信号である。そのようなシナリオでは、ワイヤレス誘導電力伝送信号は電力受信機の負荷に電力を供給するのに対し、誘導キャリア信号は、負荷変調のためにのみ、及び／又は場合により電力受信機の制御機能の一部又は全部を作動させるために電力を供給する。
【００５１】
電力伝送信号と誘導キャリア信号とが同じ信号でない実施形態では、２つの信号は同じインダクタにより生成される（即ち、送信機インダクタは通信インダクタとしても電力伝送インダクタとしても使用される）。他の実施形態では、２つの信号は異なるインダクタにより生成される、即ち電力送信機（及び典型的には電力受信機）は独立の電力伝送インダクタ及び通信インダクタを備える。
【００５２】
復調器は、復調されている負荷変調シンボルから独立に同じ最適測定タイミングオフセットに設定された第１の時間オフセットを用いた第１の測定から誘導キャリア信号の負荷変調を復調するように構成される。最適測定タイミングオフセットは一般的に負荷変調から独立し、異なる変調負荷に依存して変化しない。復調のために使用される第１の時間オフセットは、複数の異なる負荷変調シンボルに対して同じである。
【００５３】
本発明の任意選択的な特徴によれば、アダプタは測定時間間隔の期間を変更し、最大復調深さをもたらす最適測定期間を決定するように構成され、復調器は、最適測定期間に対応する測定時間間隔の期間を有する第１の測定から負荷変調を復調するように構成される。
【００５４】
これは多くのシナリオ及び実施形態において性能を改善する。特に、多くのシナリオでビット誤りの低減がもたらされる、及び／又は改善された電力伝送が提供される。
【００５５】
復調深さは、幾つかの実施形態では期間に対して正規化される。多くの実施形態では、復調深さは、例えば異なる負荷変調データシンボル又は負荷状態のそれぞれについての第１の測定の低域フィルタリングされた値間の比率等の相対復調深さとして決定される。
【００５６】
幾つかの実施形態では、アダプタは、測定時間間隔の期間を変更し、最大信号対雑音比をもたらす最適測定期間を決定するように構成され、復調器は、この最適測定期間に設定された測定時間間隔の期間を有する第１の測定から負荷変調を復調するように構成される。
【００５７】
アダプタは、測定時間間隔の期間を変更し、（誘導キャリア信号の異なる変調負荷についての第１の測定に対する差分尺度を反映する復調深さの）最大復調深さをもたらす変化する期間についての最適測定期間を決定するように構成される。そして、復調器は、（特に（測定）最大復調深さが検出された）最適測定期間に対応する測定時間間隔の期間を有する第１の測定から負荷変調を復調するように構成される。
【００５８】
最適測定期間は、最大復調深さが決定された測定期間の値を反映する、又は最大復調深さが決定された測定期間の値である。
【００５９】
多くの実施形態では、各第１の測定は、インダクタ電流及びインダクタ電圧のうちの少なくとも１つのサンプリングである。
【００６０】
これによって、多くの実施形態では性能が向上する及び／又は動作が促進される。このアプローチは、例えばマイクロコントローラ又は信号プロセッサへの実施のような、復調器及び／又はアダプタのデジタル実施に特に適している。
【００６１】
多くのシナリオでは、復調深さに対する最適化されたサンプリングインスタントに基づく復調は、特に有利で信頼性のある復調を提供する。
【００６２】
本発明の任意選択的な特徴によれば、アダプタは、最適測定タイミングオフセットの第１の時間オフセットを用いた第１の測定から決定された測定復調深さに応答して最適測定タイミングオフセットを動的に適応させるように構成された制御ループを実施するように構成される。
【００６３】
制御ループは、第１の測定から得られた測定復調深さの最大値を検出することにより最適測定タイミングオフセットを検出する。第１の測定の少なくとも幾つかのタイミング、即ち第１の時間オフセットは、最適測定タイミングオフセットに設定される。
【００６４】
制御ループでは、アダプタにより使用される少なくとも幾つかの第１の測定についての第１の時間オフセットは、第１の測定から決定された測定復調深さを評価することにより決定される。
【００６５】
幾つかの実施形態では、最適測定タイミングオフセットの第１の時間オフセットを用いた第１の測定から得られる第１の測定復調深さと、最適測定タイミングオフセットとは異なる第１の時間オフセットを用いた第１の測定から得られる第２の測定復調深さの間の差を反映する差分信号が決定される。そして、最適測定タイミングオフセットはこの差に応じて決定される。
【００６６】
第２の復調深さを決定するために用いられる第１の測定のための第１の時間オフセットは動的に変更される。幾つかの実施形態では、第１の測定のための第１の時間オフセットは最適測定タイミングオフセットに対する固定時間オフセットを有する。
【００６７】
このアプローチによって、多くの実施形態において性能、特に通信信頼性が改善され、復調誤りがより少なくなる。制御ループによって現在の動作状況への動的（及び多くの場合連続的）な適応が可能になる。したがって、復調、特に復調が行われる基となる測定のタイミングを、例えば周波数、負荷並びに電力送信機及び電力受信機間の結合度の動的な変化に適応させる。
【００６８】
本発明の任意選択的な特徴によれば、第１の測定はインダクタ電流の測定であり、測定ユニットはさらに、基準信号のサイクルの間、インダクタ電圧の第２の測定を行うように構成され、各第２の測定は、基準信号のサイクル周期の一部であり基準信号に対する第２の時間オフセットを有する第２の測定時間間隔で行われ、アダプタは、第２の時間オフセットを変更し、誘導キャリア信号の異なる変調負荷についての第２の測定のための差分尺度を反映する復調深さの第２の最大復調深さをもたらす第２の最適測定タイミングオフセットを決定するように構成され、復調器は、第２の最適測定タイミングオフセットに設定された第２の時間オフセットを用いる第２の測定に基づいて負荷変調を復調するように構成される。
【００６９】
これによって、多くの実施形態においてかなり正確で信頼性のある負荷変調通信が提供され、特に、例えば電力制御誤差メッセージのビット誤り率が低減し、これにより電力伝送適応及び動作が改善される。
【００７０】
インダクタ電圧及び電流測定に対するタイミング制御及び最適化を個別に行うことは、より正確な復調をもたらし、復調深さの時間特性はインダクタ電流及びインダクタ電圧によって大きく異なるという発明者らの認識に基づくものである。
【００７１】
電力伝送信号の異なる変調負荷についての第２の測定に任意の差分尺度が用いられることが理解されるであろう。差分尺度は、特に異なる負荷変調データシンボルに対応する異なる変調負荷についての平均復調軟判定値間の差を反映する。多くの実施形態では、差分尺度は、異なる変調負荷についてのインダクタ電圧の平均化された又は低域フィルタリングされた値間の差の指標である。
【００７２】
本発明の任意選択的な特徴によれば、測定ユニットは、基準信号に対する異なる時間オフセットを用いたインダクタ電流及びインダクタ電圧の第１の測定結果を生成するように構成され、復調器は、インダクタ電流及びインダクタ電圧の両測定結果から負荷変調を復調するように構成される。
【００７３】
これによって、多くの実施形態においてかなり正確で信頼性のある負荷変調通信が提供され、特に、例えば電力制御誤差メッセージのビット誤り率が低減し、これにより電力伝送適応及び動作が改善される。
【００７４】
インダクタ電圧及び電流測定に対するタイミング制御及び最適化を個別に行うことは、より正確な復調をもたらし、復調深さの時間特性はインダクタ電流及びインダクタ電圧によって大きく異なるという発明者らの認識に基づくものである。
【００７５】
本発明の任意選択的な特徴によれば、基準信号は、電圧駆動信号、及び電圧駆動信号を生成するスイッチ回路の駆動信号のうちの１つである。
【００７６】
これによって、多くの実施形態において改善された性能及び／又は改善された実施がもたらされる。
【００７７】
基準信号は、例えばインダクタ駆動信号を生成するインバータ等の駆動回路のスイッチングを制御するスイッチ信号である。特に、基準／駆動信号は、スイッチ回路と同じ位相及び周波数を有する送信機インダクタに電圧信号を生成するスイッチ回路に供給される駆動信号である。
【００７８】
幾つかの実施形態では、基準信号はインダクタの電圧信号である。基準信号はインダクタの電圧信号と同じ周波数及び位相を有する。
【００７９】
本発明の任意選択的な特徴によれば、誘導キャリア信号は電力伝送信号である。
【００８０】
これによって、多くのシナリオにおいて改善された及び／又は簡易化された動作がもたらされる。
【００８１】
本発明の任意選択的な特徴によれば、電力送信機はさらに、電力伝送特性に基づいて電力伝送信号の周波数を選択するように構成された電力伝送アダプタを備える。
【００８２】
これによって、多くの実施形態において電力伝送が大幅に改善され、特に電力伝送の最適化及び／又は電力伝送の適応が可能になる。電力伝送信号の周波数を電力伝送特性に依存させるアプローチは、通信目的での周波数の最適化を不可能にし、動作周波数、つまり負荷変調のためのキャリアとして使用される場合の電力伝送信号の特定の特性の不確実性をもたらす。これは、システムにより現在選択されている特定の周波数に最適化されるように、電力伝送信号及び負荷変調復調のための測定間の相対的タイミング及び位相を調整することにより、説明されるアプローチによって軽減及び補償される。
【００８３】
このアプローチは、所望の電力伝送及び通信設定の両方への適応をもたらす。
【００８４】
本発明の任意選択的な特徴によれば、電力伝送アダプタは、電力受信機から受信される電力制御メッセージに応答して電力伝送信号の周波数を変更するように構成される。
【００８５】
このアプローチによって、電力伝送信号の電力が電力受信機からの電力制御メッセージに応答して変更されるシステムの性能が大幅に改善される。かかるシステムでは、周波数が変化し、結果として負荷変調タイミング特性も大幅に変化する。したがって、負荷変調の復調に用いられる測定タイミングの適応、特に動的適応によって通信が改善される。
【００８６】
本発明の任意選択的な特徴によれば、電力伝送アダプタは、誘導キャリア信号の周波数の変化に応じた最適測定タイミングオフセットの決定を開始するように構成される。
【００８７】
これによって性能が改善され、例えば電力伝送電力制御が通信要件により障害されることなく動作できる一方、通信性能を動的に適応させ最適化することが可能になる。この最適化及び適応は、特性が最も変化しやすいと考えられ、これにより複雑性及び資源要件を低く保ちながら効率的な適応を可能にする状況に焦点が当てられる。
【００８８】
本発明の任意選択的な特徴によれば、測定ユニットは、各第１の測定について、基準信号の同じサイクル内でインダクタ電流及びインダクタ電圧のうちの少なくとも１つの第２の測定を行うように構成され、第２の測定は、第１の測定の測定時間間隔に対応するタイミングを有するが、第１の測定の測定時間間隔に対して時間オフセットが半サイクル周期オフセットだけずれた測定時間間隔で行われる。復調器は、第１の測定及び第２の測定の両方から負荷変調を復調するように構成される。
【００８９】
これによって、多くの実施形態において特に効率的な動作及び／又は信頼性の高い通信がもたらされる。
【００９０】
幾つかの実施形態では、測定時間間隔の期間は基準信号の半周期を超えない。これによって、多くの実施形態において改善された性能がもたらされる。
【００９１】
本発明の任意選択的な特徴によれば、第１の測定は送信機インダクタのインダクタ電流の測定である。
【００９２】
これによって、多くの実施形態において改善された性能がもたらされる。特に、インダクタ電流負荷変調測定を送信機インダクタの電圧駆動信号に同期された基準信号に適応させることができ、これによりシステムは負荷変調負荷状態に依存するこれらの間の位相変動に適応できるようになる。
【００９３】
本発明の任意選択的な特徴によれば、第１の測定は送信機インダクタのインダクタ電圧の測定である。
【００９４】
これによって、多くの実施形態において改善された性能がもたらされる。特に、インダクタ電圧負荷変調測定を送信機インダクタの電圧駆動信号に同期された基準信号に適応させることができ、これによりシステムは負荷変調負荷状態に依存するこれらの間の位相変動に適応できるようになる。
【００９５】
本発明の任意選択的な特徴によれば、アダプタは、誘導キャリア信号の負荷の変化の検出に応じた最適測定タイミングオフセットの決定を開始するように構成される。
【００９６】
これによって性能を改善することができ、特に多くの実施形態において通信信頼性が改善される。この最適化及び適応は、このように特性が最も変化しやすいと考えられ、これにより複雑性及び資源要件を低く保ちながら効率的な適応を可能にする状況に焦点が当てられる。電力信号の負荷が変化するとき、負荷変調タイミング特性は大幅に変化する。したがって、負荷変調の復調に用いられる測定タイミングの適応、特に動的適応によって通信が改善される。
【００９７】
本発明の任意選択的な特徴によれば、アダプタは、電力送信機及び電力受信機間の結合度の変化の検出に応答して最適測定タイミングオフセットの決定を開始するように構成される。
【００９８】
これによって性能を改善することができ、特に多くの実施形態において通信信頼性が改善される。この最適化及び適応は、このように特性が最も変化しやすいと考えられ、これにより複雑性及び資源要件を低く保ちながら効率的な適応を可能にする状況に焦点が当てられる。電力送信機及び電力受信機間の結合度が変化するとき、負荷変調タイミング特性は大幅に変化する。したがって、負荷変調の復調に用いられる測定タイミングの適応、特に動的適応によって通信が改善される。
【００９９】
本発明の一態様によれば、ワイヤレス誘導電力伝送信号を用いて電力受信機に電力伝送を行うように構成された電力送信機の動作方法が提供される。当該方法は、送信機インダクタが、送信機インダクタ及び送信機インダクタを備える共振回路のうちの少なくとも１つに印加された電圧駆動信号に応答して負荷変調のための誘導キャリア信号を生成することと、電圧駆動信号に同期された基準信号のサイクルの間、それぞれが基準信号のサイクル周期の一部であり、基準信号に対する第１の時間オフセットを有する測定時間間隔にわたり、送信機インダクタのインダクタ電流及びインダクタ電圧のうちの少なくとも１つの第１の測定を行うことと、第１の時間オフセットを変更し、誘導キャリア信号の異なる変調負荷に対する第１の測定についての差分尺度を反映する復調深さの最大復調深さをもたらす変化する第１の時間オフセットについて最適測定タイミングオフセットを検出することと、最適測定タイミングオフセットに設定された第１の時間オフセットを用いた第１の測定から誘導キャリア信号の負荷変調を復調することとを含む。
【０１００】
本発明のこれら及び他の態様、特徴及び利点は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、以下に説明される実施形態を参照して理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
本発明の実施形態は、単なる例として、以下の図面を参照して説明される。
【０１０２】
【図１】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの要素の一例を示す。
【図２】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの要素の一例を示す。
【図３】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力送信機の要素の一例を示す。
【図４】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力送信機のためのハーフブリッジインバータの要素の一例を示す。
【図５】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力送信機のためのフルブリッジインバータの要素の一例を示す。
【図６】電力伝送信号の周波数の関数である電力伝送システムのパラメータの一例を示す。
【図７】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの異なるシナリオにおける電力送信機コイルのコイル電流の一例を示す。
【図８】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの異なるシナリオにおける電力送信機コイルのコイル電流の一例を示す。
【図９】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの異なるシナリオにおける電力送信機コイルのコイル電流の一例を示す。
【図１０】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの要素の一例を示す。
【図１１】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力送信機の復調ブロックの要素の一例を示す。
【図１２】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力送信機の信号の例を示す。
【図１３】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力送信機の信号の例を示す。
【図１４】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力送信機の信号の例を示す。
【図１５】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力送信機のタイミングオフセットの関数である復調深さの一例を示す。
【図１６】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図１７】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図１８】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図１９】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図２０】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図２１】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図２２】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図２３】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図２４】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力送信機の復調ブロックの要素の一例を示す。
【図２５】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの要素の一例を示す。
【図２６】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図２７】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図２８】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図２９】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図３０】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図３１】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【図３２】本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの動作の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１０３】
以下の説明は、Ｑｉ仕様と同様の電力伝送アプローチを用い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当てている。但し、本発明はこの応用例に限定されず、他の多くのワイヤレス電力伝送システムに適用されることが理解されるであろう。
【０１０４】
Ｑｉ仕様では、電力受信機から電力送信機への通信は、一般的に、電力受信機が電力伝送信号を負荷変調することにより行われる。したがって、以下の説明は、負荷変調が電力伝送信号についてのもの、つまり電力伝送信号が負荷変調のために誘導キャリア信号としても使用される例に焦点を当てる。したがって、この例では、負荷変調により電力受信機から通信されるデータの復調は、電力伝送信号を生成するインダクタの結果として生じる電圧及び／又は電流の変化の変化を測定することによる。
【０１０５】
しかし、他の実施形態では、負荷変調に使用される誘導キャリア信号が、電力受信機への電力伝送に使用される電力伝送信号と異なることが理解されるであろう。例えば、幾つかの実施形態では、電力送信機は、電力受信機に電力を供給する電力伝送信号を生成する電力伝送インダクタと、負荷変調のために電力受信機により使用され得る誘導キャリア信号を生成する独立した通信インダクタとを備える。この例では、負荷変調により電力受信機から通信されるデータの復調は、通信インダクタの結果として生じる電圧及び／又は電流の変化の測定による。
【０１０６】
図１は、本発明の幾つかの実施形態の１つによる電力伝送システムの一例を示す。この電力伝送システムは、電力送信機１０１を備え、電力送信機１０１は、送信機コイル／インダクタ１０３を含む（又は送信機コイル／インダクタ１０３に結合される）。さらに、このシステムは、電力受信機１０５を備え、電力受信機１０５は、受信機コイル／インダクタ１０７を含む（又は受信機コイル／インダクタ１０７に結合される）。
【０１０７】
システムは、電力送信機１０１から電力受信機１０５へのワイヤレス誘導電力伝送を行う。特に、電力送信機１０１は、送信機コイル１０３によって磁束として伝播されるワイヤレス誘導電力信号（簡略して電力信号又は誘導電力信号とも呼ばれる）を生成する。電力信号は、典型的には、約２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの間の周波数を有する。送信機コイル１０３と受信機インダクタ／コイル１０７とは、疎結合され、それにより、受信機コイル１０７は、電力送信機１０１から電力信号（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、送信機コイル１０３から受信機コイル１０７へのワイヤレス誘導結合を介して、電力送信機１０１から電力受信機１０５に伝送される。電力信号なる用語は、主に送信機コイル１０３と受信機コイル１０７との間での誘導信号／磁界（磁束信号）を表すために使用されるが、同義的に、送信機コイル１０３に提供される又は受信機コイル１０７によりピックアップされる電気信号に対する言及とみなされて使用されることを理解されたい。
【０１０８】
この例では、電力伝送信号は複数の機能を有し、電力受信機（及び電力受信機によりサポートされる任意の負荷）に電力を提供するだけではなく、負荷変調のための誘導キャリア信号としても機能する。
【０１０９】
図１のシステムでは、送信機コイル１０３によって磁界が発生され、受信機コイル１０７はこの磁界内にある。したがって、送信機コイル１０３により誘導される磁束の変化によって受信機コイル１０７に電流が誘導され、これにより電力が伝送される。
【０１１０】
以下、電力送信機１０１と電力受信機１０５との動作を、（本明細書で述べる（又は結果として生じる）変形形態及び改良形態を除いて）Ｑｉ規格に従った実施形態に特に言及して述べる。特に、電力送信機１０１と電力受信機１０５とは、（本明細書で述べる（又は結果として生じる）変形形態及び改良形態を除いて）実質的にＱｉ仕様バージョン１．０又は１．１に適合する。
【０１１１】
図２は、図１のシステムの具体例のシステムアーキテクチャをやや詳細に示す。この例では、電力送信機１０１の出力回路は、送信機インダクタ１０３を含む共振回路又は共振タンク２０１を含む（図２では、送信機インダクタ１０３は明確にするために共振回路２０１の外側に示されているが、共振回路２０１の一部と考えられる）。共振回路２０１は、典型的には直列共振回路又は並列共振回路であり、特に送信機インダクタ１０３に並列に（又は直列に）結合された共振コンデンサから成る。電力伝送信号は、適当な周波数（典型的には２０〜２００ｋＨｚの周波数範囲）の駆動信号を生成するドライバ２０３から出力共振回路を駆動することにより生成される。
【０１１２】
同様に、電力受信機１０５の入力回路は、受信機インダクタ１０７を含む共振回路又は共振タンク２０５を含む（図２では、受信機インダクタ１０７は明確にするために共振回路２０５の外側に示されているが、共振回路２０５の一部と考えられる）。共振回路２０５は、典型的には直列又は並列共振回路であり、特に受信機インダクタ１０７に並列（又は直列）に結合された共振コンデンサから成る。共振回路２０５は、受信された電力伝送信号、即ち受信機共振回路２０５により供給された誘導信号を、（典型的には当業者によく知られているようにＡＣ／ＤＣ変換を行うことにより）外部負荷２０９に供給される電力に変換する電力コンバータ２０７に結合される。典型的には、２つの共振回路２０１、２０５は、電力受信機１０５において十分な信号振幅を得るために互いに近接した共振周波数を有する。
【０１１３】
電力伝送を制御するために、システムは、異なる段階、特に選択段階、ピング段階、識別及び構成段階、並びに電力伝送段階を通って進む。より詳細な情報は、Ｑｉワイヤレス電力仕様のパート１の５章で見ることができる。
【０１１４】
例えば、第１の電力受信機１０５との通信を設定するとき、最初に、電力送信機１０１は選択段階にあり、この段階で、電力送信機１０１は、単に電力受信機の存在の可能性に関して監視する。電力送信機１０１は、例えばＱｉワイヤレス電力仕様で述べられるように、この目的で様々な方法を使用する。そのような存在の可能性が検出される場合、電力送信機１０１は、ピング段階に入り、この段階で電力信号が一時的に生成される。電力受信機１０５は、受信された信号をその電子回路に電源投入するために適用することができる。電力信号を受信した後、電力受信機１０５は、電力送信機１０１に初期パケットを通信する。特に、電力送信機１０１と電力受信機１０５との間の結合度を示す信号強度パケットが送信される。より詳細な情報は、Ｑｉワイヤレス電力仕様のパート１の６．３．１章で見ることができる。したがって、ピング段階では、電力受信機１０５が電力送信機１０１のインターフェースに存在するかどうかが決定される。
【０１１５】
信号強度メッセージを受信すると、電力送信機１０１は、識別及び構成段階に移る。この段階では、電力受信機１０５は、その出力負荷を切断したままで、負荷変調を使用して電力送信機１０１に通信する。電力送信機は、この目的で、（負荷変調によって引き起こされる変化は除いて）一定の振幅、周波数及び位相の電力信号を提供する。メッセージは、電力受信機１０５による要求に従って電力送信機１０１自体を構成するために、電力送信機１０１によって使用される。
【０１１６】
識別及び構成段階の後、システムは、電力伝送段階に移り、この段階で実際の電力伝送が行われる。特に、電力受信機１０５は、その電力要件を通信した後、出力負荷を接続し、受信された電力を出力負荷に供給する。電力受信機１０５は、出力負荷を監視し、特定の動作点の実際の値と所望の値との間の制御誤差を測定する。電力受信機１０５は、例えば２５０ミリ秒毎の最小レートで電力送信機１０１にそのような制御誤差を通信して、これらの誤差、及び電力信号の変更を求める要望、又は変更しないことを求める要望を電力送信機１０１に示す。
【０１１７】
したがって、ワイヤレス電力伝送システムにおいて電力送信機１０１と電力受信機１０５との間での電力伝送を準備して制御するために、電力受信機１０５は、電力送信機１０１に情報を通信する。そのような通信は、Ｑｉ仕様バージョン１．０及び１．１で規格化されている。
【０１１８】
物理的レベルで、電力受信機１０５から電力送信機１０１への通信チャネルは、ワイヤレス誘導電力信号をワイヤレス誘導キャリアとして使用することによって実施される。電力受信機１０５は、受信機コイル１０７の負荷を変調することによりデータメッセージを送信する。これは、電力送信機側で電力信号の対応する変化を引き起こす。負荷変調は、送信機コイル電流の振幅及び／又は位相の変化によって、或いは、代替的に又は付加的に、送信機コイル１０３の電圧の変化によって検出される。この原理に基づいて、電力受信機１０５は、データを変調することができ、後にそのデータを電力送信機１０１が復調することができる。このデータは、バイト及びパケットでフォーマットされる。より詳細な情報は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ．ｃｏｍ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｗｉｒｅｌｅｓｓ−ｐｏｗｅｒ−ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ−ｐａｒｔ−１．ｈｔｍｌを介して入手可能な「Ｓｙｓｔｅｍ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ，  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ，  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｉ：  Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ，  Ｐａｒｔ  １：  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，  Ｖｅｒｓｉｏｎ  １．０  Ｊｕｌｙ  ２０１０，  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ」（Ｑｉワイヤレス電力仕様とも呼ばれる）の特に６章：通信インターフェース（又はこの仕様のその後のバージョン）で見ることができる。
【０１１９】
したがって、この例では、電力伝送信号はまた負荷変調のための誘導キャリア信号である。しかし、他の実施形態では、電力伝送と負荷変調は分離され、例えば別々のインダクタにより生成される異なる誘導／電磁信号に基づくことが理解されるであろう。
【０１２０】
したがって、電力伝送信号が負荷変調にも使用される以下の例では、電力伝送信号はまた負荷変調のための誘導キャリア信号である。しかし、簡略及び明確にするために、信号は電力伝送信号と呼ばれる。
【０１２１】
このように図１の構成では、電力受信機１０５はワイヤレス誘導電力伝送信号を負荷変調する。例えば、電力受信機１０５は、受信機コイル１０７に並列に結合されたコンデンサを接続及び切断し、これにより共振、つまり電力受信機１０５の負荷特性を変化させることにより負荷変調を行う。これらの変化は送信機インダクタ１０３のインダクタ電流及び電圧の変化をもたらし、電力送信機１０１により検出され、電力受信機１０５からの負荷変調データを復調するために使用される。
【０１２２】
特に、負荷変調は、電力伝送を適応させるため、特に負荷変調により電力受信機１０５から受信された電力制御メッセージに基づいて送信される電力レベルを連続的に適応させる電力制御ループを実現するために用いられる。
【０１２３】
このように、電力送信機１０１は、送信機及び受信機コイル１０３、１０７間の結合度等の外部パラメータに依存して電力受信機１０５に送信する電力を適応させるように構成される。多くの実施形態では、この適応は、電力伝送信号の動作周波数を変更することにより行われる。例えば、動作周波数を共振回路２０１、２０５の共振周波数からより遠ざけることにより、電力受信機１０５により受信される電力は減少し、動作周波数を共振回路２０１、２０５の共振周波数により近づけることにより、電力受信機１０５により受信される電力は増加する。
【０１２４】
効率的な性能を実現するために、電力受信機１０５から電力送信機１０１への高性能負荷変調通信を提供することが重要である。しかし、従来の電力伝送システムでは、通信は幾つかのシナリオ及び状況において次善的なものになりがちで、その結果、通信エラーが増大し、電力伝送性能が次善的であった。これは電力送信機及び電力受信機間の結合が弱い場合に特に関連してくる。
【０１２５】
図３は、図１の電力送信機１０１の幾つかの例示的な要素を示す。電力送信機１０１は、通信性能を向上させる機能、特に、通信及び復調動作を電流特性に適応させる機能を含む。
【０１２６】
図３は、送信機コイル１０３及び共振コンデンサ３０５を備える送信機共振回路３０３に結合されたドライバ３０１を示す。ドライバ３０１は、共振コンデンサ３０５及び送信機コイル１０３に印加される、変化する、典型的にはＡＣ電圧駆動信号を生成する。他の実施形態では、送信機共振回路３０３は直列共振回路であり、電圧駆動信号はコンデンサ及びインダクタ間に印加される（これにより送信機コイル１０３にも駆動信号を供給する）。幾つかの実施形態では、ドライバは送信機コイル１０３に直接的に（又は間接的に）結合され、電圧駆動信号は送信機コイル１０３に供給される（これは、送信機コイル１０３が共振回路の一部である実施形態と、そうでない実施形態（例えば単一の送信機コイル１０３が、他のいかなるコンポーネントも出力回路の一部となることなくドライバ３０１に直接的に結合される等）の両方に当てはまる）。
【０１２７】
したがって、このシステムでは、ドライバ３０１は送信機共振回路３０３／送信機コイル１０３に供給される電圧駆動信号を生成し、その結果、送信機コイル１０３は電力受信機１０５に電力を供給する電力伝送信号を生成する。
【０１２８】
ドライバ３０１は送信機コイル１０３に供給される電流及び電圧を生成する。ドライバ３０１は、典型的にはＤＣ電圧から交流信号を生成するインバータの形をとる駆動回路である。図４はハーフブリッジインバータを示す。スイッチＳ１及びＳ２は決して同時に閉じられないように制御される。交互にＳ１が閉じられる間にＳ２が開かれ、Ｓ２が閉じられる間にＳ１が開かれる。スイッチは所望の頻度で開閉され、それによって出力に交流信号が生成される。典型的にはインバータの出力は共振コンデンサを介して送信機コイルへ接続される。図５はフルブリッジインバータを示す。スイッチＳ１及びＳ２は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は決して同時に閉じられないように制御される。交互にスイッチＳ１及びＳ４が閉じられる間にＳ２及びＳ３が開かれ、そしてＳ２及びＳ３が閉じられる間にＳ１及びＳ４が開かれ、それによって出力にブロック波信号が生成される。スイッチは所望の頻度で開閉される。
【０１２９】
ドライバ３０１は、電力伝送機能を操作する制御機能を備え、特にＱｉ仕様に従って適切に電力送信機１０１を操作するように構成されたコントローラを備える送信機コントローラ３０７に結合される。例えば、送信機コントローラ３０７は、電力送信機１０１を制御して識別及び構成段階並びに電力伝送段階を含む様々なＱｉ段階を行わせるように構成される。
【０１３０】
この例では、電力送信機１０１は、ドライバ３０１により駆動される単一の送信機コイル１０３を備える。したがって、ワイヤレス誘導電力信号は単一の送信機コイル１０３により生成される。しかし、他の実施形態では、ワイヤレス誘導電力信号は、例えばドライバにより並列に駆動される複数の送信機コイルにより生成されることが理解されるであろう。特に、ドライバ３０１の対応する（従属）出力信号により駆動される複数の送信機コイルは、ワイヤレス誘導電力信号を生成するために使用される。例えば、２つの送信機コイルが２つの電力受信機に２つの充電ポイントを提供するように異なる位置に設けられる。２つのコイルにはドライバ３０１から同じ出力信号が供給される。これによって、複数の充電ポイントをサポートするためにワイヤレス誘導電力信号／磁界の分布を改善することができる。
【０１３１】
電力送信機１０１はさらに、電力受信機１０５からデータメッセージを受信するように構成された復調器３０９を備える。特に、復調器３０９は、ワイヤレス誘導電力信号の負荷変調を復調して、電力受信機１０５から送信された対応するデータを判定するように構成される。
【０１３２】
復調器３０９は、送信機コイル１０３を流れる電流及び／又は送信機コイル１０３にかかる電圧の変化を検出することにより負荷変調を復調するように構成される。
【０１３３】
したがって、復調器３０９は、送信機コイル１０３を流れるインダクタ電流及び送信機コイル１０３にかかるインダクタ電圧のうちの少なくとも１つを測定するように構成された測定ユニット３１１に結合される。
【０１３４】
幾つかの実施形態では、インダクタ電流及び／又は電圧は、例えばドライバ３０１のインバータへの供給電流の変化を測定すること等により間接的に測定される。しかし、特定の例では、インダクタ電流／電圧は、インダクタ電流又は電圧を直接検知することにより測定される。
【０１３５】
以下の説明はインダクタ電流に基づいた検出及び復調に焦点を当てているが、代替的又は追加的に、検出及び復調は送信機コイル１０３の電圧に基づくことが理解されるであろう。
【０１３６】
測定ユニット３１１は、送信機インダクタ１０３のインダクタ電流及びインダクタ電圧のうちの少なくとも１つの測定（第１の測定とも呼ばれる）を行うように構成される。これらの測定は、インダクタ電流及び／又は電圧のサンプリングとして行われるか、又は幾つかの実施形態では、より長い時間間隔にわたって行われる。以下の説明はまず、測定がインダクタ電流及び／又は電圧のサンプリングに対応する例に焦点を当てる。
【０１３７】
これらの測定は、電圧駆動信号に同期される。ワイヤレス電力伝送信号はドライバからの駆動信号に（本質的に）同期される。同様に、ワイヤレス電力伝送信号及び電圧駆動信号は、ドライバ３０１に供給されるスイッチング駆動信号に（本質的に）同期される。したがって、これらの測定は、電力伝送信号、駆動信号及びスイッチ駆動信号に同期される。
【０１３８】
測定ユニット３１１は、電圧駆動信号に同期された基準信号に対する時間オフセットを用いてインダクタ電流／電圧の測定を行うように構成され、したがって、スイッチ駆動信号及び電力伝送信号にも同期される。基準信号は駆動信号と同じ周波数、及びこれに対する固定時間又は位相オフセットを有する。実際に時間又は位相オフセットは０であり、また実際に基準信号は駆動信号又はスイッチ駆動信号自体であるか、又は例えばこれらの１つから生成される。したがって、独立した基準信号を生成する必要がない。
【０１３９】
これらの測定は、相対時間オフセット又は同等にこれに対する位相オフセットを有することにより基準信号に同期される（時間オフセット及び位相オフセットという語は当該技術分野における標準的な使用に従い同義と考えられるが、単一の周波数を考慮する場合は直接的な対応のみが適用可能であることに留意されたい）。
【０１４０】
タイミングオフセットは、基準信号の周期中のあるポイントから測定間隔中のあるポイントまで、例えば、同じ周期中の最小、最大、正ゼロ交差、又は負ゼロ交差から測定時間間隔の始まり、中間又は終わりまで測定される。時間オフセットを測定する特定のアプローチは実施形態によって異なること、及び任意の適当なアプローチが本発明から逸脱することなく用いられることが理解されるであろう。
【０１４１】
測定ユニット３１１は、基準信号のサイクルで（ひいては駆動信号又はスイッチ駆動信号のサイクルで）第１の測定を行うように構成される。既に述べたように、各測定は単一のサンプリング、又はより長い時間間隔にわたる測定である。但し、各測定の測定時間間隔は、基準信号（駆動信号又はスイッチ駆動信号）の時間周期、即ちサイクル時間／期間を超えない。
【０１４２】
多くの実施形態では、測定ユニット３１１は、基準信号の各サイクルで１つの測定結果を生成するように構成される。しかし、幾つかの実施形態では、測定は、一部のサイクルでのみ、例えば２回又は３回に１回のサイクルでのみ行われることが理解されるであろう。
【０１４３】
測定ユニット３１１は、インダクタ電流／電圧に依存する、又はインダクタ電流／電圧を反映する測定結果を生成する。この値は電力受信機１０５による電力伝送信号の負荷に依存するため、負荷変調により誘導された負荷変化は測定結果に反映される。したがって、測定結果は復調器３０９に供給され、復調器３０９はこれらの測定結果に基づいて負荷変調データを復調することに進む。特に、復調器は測定結果をデータシンボル期間で平均化し、平均値に基づいてどの負荷状態が存在するか、つまりどのデータが受信されているかを決定する。
【０１４４】
このシステムでは、測定は、単なるインダクタ電流／電圧の一般的な振幅のランダムな測定ではない。むしろ、測定は、基準信号及び電力伝送信号の一部の時間周期／サイクル時間のみを考慮する同期された測定である。したがって、測定は、単純な振幅又はピーク検出ではなく、一部の時間周期の条件のみを考慮する。さらに、考慮される特定の時間間隔は、基準信号に対する相対時間オフセットにより制御される。
【０１４５】
図３の電力送信機１０１はさらに、基準信号及び測定間の相対時間オフセットを決定及び設定するように構成されたアダプタ３１３を備える。したがって、（典型的には）電力伝送信号のサイクルのどの部分が復調に使用されているかを動的に適応させ、特にどの時間間隔において、電力受信機１０５からの負荷変調を復調する目的でインダクタ電流／電圧が考慮されているかを適応させるように構成される。
【０１４６】
このように動的に適応／選択された時間周期の一部においてのみインダクタ電流／電圧を考慮することによって、誤り率の低い改善された復調が可能になる。実際に、アダプタ３１３は、これらが最大復調深さをもたらすように測定の相対時間オフセットを決定するように構成される。
【０１４７】
アダプタ３１３は、第１の時間オフセットとも呼ばれる相対時間オフセットを変更し、これを最大復調深さに対応する最適測定タイミングオフセットに対応するように設定するように構成される。
【０１４８】
復調深さは、電力伝送信号の異なる変調負荷の測定間の測定差を反映する。したがって、所定の相対時間オフセットについて、測定ユニット３１１は、電力受信機が１つの負荷状態を適用しているときに第１の値を測定し、電力受信機が第２の負荷状態を適用するときに第２の値を測定する傾向がある（異なる負荷状態は、例えばそれぞれ負荷コンデンサの接続又は切断に対応する）。第１及び第２の値は相違する傾向にあり、この相違こそが復調器３０９による負荷変調の区別を可能にする。（例えばフィルタリング又は平均化等の後処理を含む）測定から生じ、復調器３０９による復調に使用される値の差は、復調深さ、即ち復調差を表す。差が大きいほど復調深さは大きくなる。
【０１４９】
しかし、測定間の差、つまり復調深さは、インダクタ電流／電圧が考慮されるサイクルの一部に依存する。図３のシステムでは、アダプタ３１３は、第１の時間オフセットとも呼ばれる、基準信号及び測定間の相対時間オフセットを変更するように構成される、つまり、サイクル中にインダクタ電流／電圧が測定される時間を変更することができる。さらに、アダプタ３１３は、復調深さが最大となる時間を検出する、特に、２つの負荷状態間の差が最大となる時間を決定することができる。対応する時間オフセットは、最大復調深さをもたらすので、最適測定タイミングオフセットと考えられる。アダプタ３１３は、この最適測定タイミングオフセットを決定し、測定ユニット３１１及び／又は復調器３０９にフィードバックし、次に測定ユニット３１１及び／又は復調器３０９は、この相対時間オフセットを用いて第１の測定結果を生成し、最大復調深さ、つまり異なる負荷状態の測定結果間の最大差異をもたらす同期された時間測定に基づいて負荷変調を復調することに進む。
【０１５０】
このようにアダプタ３１３は、最大復調深さに対応する最適測定タイミングオフセットに対応設定されるように第１の時間オフセットを変更するように構成される。アダプタ３１３は、第１の時間オフセットを変更し、第１の時間オフセットの異なる値について復調深さを連続的に決定／測定することができる。次いでアダプタ３１３は、復調深さが最大となる時間オフセットを検出することができる。そして復調に用いられる時間オフセットはこの時間オフセットに設定される。アダプタ３１３は、第１の時間オフセットを動的に変更し、最大復調深さが検出される最適測定タイミングオフセットを決定するように構成される。したがって、アダプタ３１３は、現在経験されている特定の状況に適応するように、負荷復調に使用される測定のタイミングを動的に、多くの実施形態では連続的に適応させる。例えば、アダプタ３１３は、電力伝送の間、測定タイミングオフセット（第１の時間オフセット）を動的に適応させる。したがって、特定の負荷、周波数、又は電力受信機及び電力送信機間の結合度に適応させる。
【０１５１】
一例では、測定ユニット３１１は、タイミングオフセットを０から基準信号の全時間周期に等しくなるまでゆっくりと掃引する。この掃引の間に、電力受信機１０５は、例えば負荷変調コンデンサが接続された１つの負荷変調負荷状態に設定される。測定ユニット３１１は、異なるタイミングオフセットについて測定を行う。それからプロセスは繰り返されるが、今度は電力受信機１０５が例えば負荷変調コンデンサが切断された別の負荷変調負荷状態に設定される。測定ユニット３１１は、異なるタイミングオフセットについて再び測定を行う。各タイミングオフセットについて、第１の掃引及び第２の掃引の測定値を引くことにより復調深さが決定される。そして最適タイミングオフセットは、最大復調深さが検出された値に設定される。それから、この値はその後負荷変調の復調についての測定結果を生成するために使用される。
【０１５２】
別の例では、測定ユニット３１１は、電力受信機１０５が負荷を変調している間に、タイミングオフセットを０から基準信号の全時間周期に等しくなるまでゆっくりと掃引する。この掃引の間に、アダプタ３１３は、どのタイミングオフセットで復調深さが最適であるかを決定する。
【０１５３】
別の例では、測定ユニット３１１は、電力受信機１０５が負荷を変調している間に、初期タイミングオフセットを選択し、オフセット基準信号を一方向に動かす。オフセットを動かしている間に、アダプタ３１３は、復調深さが増加しているか減少しているかを決定する。測定ユニット３１１は、復調深さが増加する限り同じ方向に動かし続ける。復調深さが減少するときは、測定ユニット３１１は、オフセットが動いている方向を変更する。これによって、（周波数、負荷及び結合度等の）変化する状況に応じてオフセットを最大復調深さに連続的に適応させることが可能になる。
【０１５４】
したがって、特に、アダプタ３１３は、測定された復調深さに応答して第１の時間オフセットを変更することにより、最適測定タイミングオフセットを動的に適応させるように構成された制御ループを実施する。特に、アダプタ３１３は、異なる変調負荷に対応する測定結果を動的に、多くの実施形態ではほぼ連続的に比較することにより、復調深さ尺度を計算する。例えば、アダプタ３１３は、２つの異なる変調負荷についての第１の測定間の差を計算し、この差を復調深さ尺度として使用する（もちろん、異なる実施形態では、例えばフィルタリング又は重み付けされた値等のより複雑な差異尺度が使用される）。多くの実施形態では、この差は適当な特性を有する低域フィルタによりフィルタリングされる。
【０１５５】
次いでアダプタ３１３は、（フィルタリングされた）復調深さ尺度の変化を検出する。復調深さ尺度が減少し始める場合は、アダプタ３１３は、第１の時間オフセットを増大（又は減少）させ、このことが復調深さの増大をもたらすかどうかを検出する。復調深さの増大をもたらす場合は、最大復調深さが検出されるまで、即ち復調深さ尺度が再び減少し始めるまで第１の時間オフセットを増大（又は減少）させることに進む。そうではなく第１の時間オフセットの初期の増大（又は減少）の結果、復調深さ尺度がさらに減少する場合は、アダプタ３１３は、第１の時間オフセットを別の方向に変化させること、即ちこれによって最大復調深さ尺度がもたらされるまで第１の時間オフセットを減少（又は増大）させることに進む。
【０１５６】
幾つかの実施形態では、アダプタ３１３は、第１の時間オフセットを連続的にジッタするように構成される。このように、第１の時間オフセットは連続的にわずかに変更され、この結果として復調深さが増大されたかどうかが検出される。復調深さが増大された場合は、新しい第１の時間オフセット値が現在の最適測定タイミングオフセットとして設定される。そうでない場合は、最適測定タイミングオフセットは前値に保たれる。第１の時間オフセットのジッタ方向は異なる（即ち第１の時間オフセットをわずかに増大させることもあればわずかに減少させることもある）。
【０１５７】
したがって、アダプタ３１３は、請求項１の制御ループ電力送信機を実施し、アダプタ３１３は、第１の変調負荷についての第１の測定結果と第２の変調負荷についての第１の測定結果との比較に応答して復調深さを決定するように構成される。このように、制御ループは、異なる変調負荷についての第１の測定から決定される測定された復調深さに基づく。
【０１５８】
アダプタ３１３は、電力伝送動作中、特に電力伝送段階中にこれらの測定を行い、制御ループを動作させる。したがって、アダプタ３１３は、現在の状況及び特性への連続的な適応をもたらし、システムが使用シナリオの変化に適応する改善された通信性能を提供できるようにする。特に、発明者らは、通信性能及びタイミング特性は動作中に変化する動的特性に依存することを認識した。特に、発明者らは、最適測定時間及び期間は静的ではなく、電力伝送信号の周波数及び負荷、又は電力受信機及び電力送信機間の結合度等の動的に変化する特性に依存することを認識した。
【０１５９】
改善された通信は、動作中、特に電力伝送段階中に復調を行うために使用される測定についてのタイミングオフセットを動的に適応させることにより達成される。タイミングを適応させる自動制御ループを実施することで、測定のタイミングを柔軟かつ動的に適応させるシステムを提供することができる。適応は動作中、特に電力伝送中及び復調中に行うことができる。このように、アダプタ３１３は復調が行われるのと同時にタイミングオフセットを適応させることができる。特に、復調に使用されたのと同じ測定がまたタイミングオフセットを適応させるためにアダプタ３１３により使用される。多くの実施形態では、負荷変調を復調するために使用される測定（第１の測定）は、制御ループを駆動するために使用される復調深さ尺度を生成するためにも使用される。
【０１６０】
測定された復調深さに基づいて第１の時間オフセットを最適測定タイミングオフセットへと駆動する制御ループを実現する他のアプローチが用いられることが理解されるであろう。特に、アダプタ３１３は、測定された復調深さに応答して第１の時間オフセットを駆動して最大復調深さを生じさせる任意のアルゴリズムを実施する。このように、測定された復調深さが第１の時間オフセットに依存する結果、復調に使用される測定についてタイミングオフセットを動的に駆動できる制御ループがもたらされる。制御ループはさらに、タイミングオフセット、即ち復調に使用される測定のタイミングを現状に対して自動的に最適化することができる。実際、多くの実施形態では、このことは制御ループが最適タイミングインスタントに影響を及ぼす固有の特性を考慮することなく達成され得る。例えば、ループは電力伝送負荷又は電力受信機及び電力送信機間の結合度を検出又は推定する必要はないにもかかわらず、制御ループの動作はそのようなパラメータの変化を反映するようにタイミングオフセットを適応させる。
【０１６１】
このように、例えば固定の所定の（例えば設計又は製造中に決定された）タイミングが測定に用いられる（又は、例えば単純な所定のピーク検出が用いられる）アプローチ等とは対照的に、本システムは、大幅に改善された通信性能を提供することができる。実際、後で示されるように、所定の値を使用することによって、幾つかのシナリオでは許容される性能が提供されるが、別のシナリオでは最適ではない通信性能がもたらされる傾向がある。例えば、電力送信機は、特性が異なる、例えば負荷やインダクタの位置が異なる様々な電力受信機と共に使用される。説明されるシステムは、現在使用されている特定の電力受信機に対して最適化された性能を提供するために、異なる電力受信機に自動的に適応する。１つの所定のタイミングオフセット（又は、例えば２つの所定のタイミングオフセット）を使用することによって、このような最適化が提供できなくなり、多くのシナリオにおいて復調が本質的に減少された復調深さに基づいて行われる。同様に、単純なピーク検出を使用する結果として復調深さが減少し、実際、幾つかのシナリオでは復調深さがほぼ無くなり、復調誤り率が（例えば図８の例のように）非常に高くなってしまう。
【０１６２】
多くの実施形態では、全ての第１の測定は最適測定タイミングオフセットの現在値で行われ、最適測定タイミングオフセットの値は最大復調深さをもたらすタイミングオフセットの変化を反映するように動的に変更される。また、多くのそのような実施形態では、最適測定タイミングオフセットを決定するためにアダプタにより使用される全ての第１の測定は復調にも用いられる。
【０１６３】
しかし、他の実施形態では、第１の測定の一部のみが最適測定タイミングオフセットの現在値で行われる。例えば、一部の第１の測定は、最適測定タイミングオフセットの現在値に対応する時間オフセットで行われる。これらの測定は、特に復調のために用いられる。しかしまた、一部の第１の測定は、最適測定タイミングオフセットの現在値に対応しない１つの第１の時間オフセット（又は複数の時間オフセット）で行われる。つまり、これらの測定は、以下でテスト時間オフセットと呼ばれる異なる時間オフセットで行われる。アダプタは、以下でテスト復調深さと呼ばれる、テスト時間オフセットに対する復調深さを決定する。
【０１６４】
次いでアダプタは、最適測定タイミングオフセットについてのテスト復調深さ及び復調深さ間の差を反映する差分尺度を生成する。実際、最適測定タイミングオフセットが最大復調深さに対応する場合は、テスト復調深さはより小さくなる。しかし、最適測定タイミングオフセットについてテスト復調深さが復調深さよりも大きいことが検出された場合は、現在はテスト復調深さが最大復調深さを反映することが決定され、したがって、アダプタは、最適測定タイミングオフセットの値をテストタイミングオフセットに一致するように変更する。
【０１６５】
このように、現在認識されている最大復調深さよりも大きい復調深さが測定されたことが検出されたとき、システムは、この復調深さについてのテスト時間オフセットを新しい最適測定タイミングオフセットにするように適応する。このように、最適測定タイミングオフセットの新たな設定は、現在の最適測定タイミングオフセットについての復調深さを入力として有する制御ループに基づいて決定される。
【０１６６】
幾つかの実施形態では、最適測定タイミングオフセットの変更は種々の基準及び要件に従うことが理解されるであろう。例えば、復調深さの差は所定の値よりも高く、所定の期間高いこと等が求められる。また、復調深さ間の差は評価の一環としてフィルタリングされることも理解されるであろう。
【０１６７】
幾つかの実施形態では、システムは、最適測定タイミングオフセット及びテストタイミングオフセット間の固定タイミングオフセットを使用する。他の実施形態では、動的に変化するオフセットが存在する。例えば、幾つかの実施形態では、アダプタは、例えば一定の範囲をスキャンするためにテストタイミングオフセットを変更するように構成される。復調深さの最高の決定値が検出され、それから現在の最適測定タイミングオフセットについての復調深さと比較される。
【０１６８】
多くの実施形態では、２つ以上のテストタイミングオフセットが使用されることも理解されるであろう。例えば、アダプタは、最適測定タイミングオフセットより少し前及び最適測定タイミングオフセットより少し後のタイミングオフセットでの測定に基づいて復調深さを連続的に計算する。これによって、最適測定タイミングオフセットの対称的な適応がもたらされ、特にこの適応は最大復調深さに連続的に収束するように行われる。幾つかの実施形態では、測定された復調深さの差は、最適測定タイミングオフセットを設定する制御ループの誤差信号として使用される。例えば、差分尺度が現在の最適測定タイミングオフセットについての復調深さが復調深さよりも大きいことに対応して正である場合は、誤差信号は０に設定される。しかし、差が負である場合は、ループの誤差信号が差分値に設定される結果として、最適測定タイミングオフセットはテストタイミングオフセットの方へバイアスされる。
【０１６９】
幾つかの実施形態では、最適測定タイミングオフセットの少し前の第１のテストタイミングオフセットについての第１の差分尺度と最適測定タイミングオフセットの少し後の第２のテストタイミングオフセットについての第２の差分尺度とを組み合わせることにより誤差信号が生成される。まず、差分尺度は、最適測定タイミングオフセットにおける復調深さの方が大きいことを示す値の０に設定される。次に、結果として生じる差分尺度は互いに差し引かれ、その結果は最適測定タイミングオフセットを決定する制御ループの誤差信号として使用される。
【０１７０】
このアプローチによって、大幅に改善された通信信頼度及び低減された誤り率がもたらされる。
【０１７１】
多くの実施形態では、電力伝送信号周波数は、所望の電力伝送特性を提供するように設定される。したがって、一般的には復調性能に対して最適化されない。
【０１７２】
特定の例として、Ｑｉ低電力仕様では、電力送信機コイルを流れる電流及び／又はこのコイルにかかる電圧は復調される（例えば、Ｑｉ  ｓｙｓｔｅｍ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ，  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ，  ｖｏｌｕｍｅ  Ｉ：  ｌｏｗ  ｐｏｗｅｒ，  ｐａｒｔ  １：  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，  Ｖｅｒｓｉｏｎ  １．１．２，  Ｊｕｎｅ  ２０１３参照）。電力送信機は、ＨＩ状態及びＬＯ状態と呼ばれる（以前に参照されたＳｅｃｔｉｏｎ  ６  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｑｉ  ｓｙｓｔｅｍ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ参照）バイナリ負荷状態間の一定の電流又は電圧差を検出することにより測定信号を復調する。標準的なＱｉアプローチでは、電力送信機コイルを流れる電流は、ピーク振幅として、又はインバータを駆動させる制御／スイッチ信号に対するサイクルの４分の１の（即ち９０°位相の）固定の所定タイミングオフセットにより測定される。このように、ＨＩ状態及びＬＯ状態間の差は、２つの状態間の（ピーク）振幅差、又は特定の、固定かつ所定のオフセットで測定された振幅差に一致する。電圧も測定されるが、これも固定かつ所定の時間オフセットで測定される。特に、電圧信号の振幅は（０°位相オフセットに対応する）０時間オフセットで測定される。
【０１７３】
しかし、発明者らは、これらの測定は一般に、達成可能な最適／最大復調深さをもたらさないことを認識した。
【０１７４】
図６は、電力伝送信号の周波数の関数であるパラメータを示す幾つかの曲線を示す。曲線６０１及び６０３はそれぞれ、負荷変調コンデンサがそれぞれ切断及び接続された状況についての負荷にかかる電圧の振幅を示す。曲線６０５及び６０７は、コンデンサがそれぞれ接続及び切断された場合の送信機のインダクタ電流を示し、曲線６０９及び６１１は、同じシナリオの場合のインダクタ電流の位相を示す。
【０１７５】
図に示されるように、インダクタ電流について最適振幅復調深さが得られる周波数は７３０ｋＨｚであるのに対し、最適位相復調深さが得られる周波数は７１８ｋＨｚである。他の周波数では、（振幅又は位相についての）最適復調深さは得られない。また、図に示されるように、これらいずれの周波数においても負荷にかかる最大信号振幅には達しない。むしろ、最大信号振幅は約７２２ｋＨｚの周波数で得られる。
【０１７６】
このように、図示されるように電力伝送のための所望の又は最適な周波数は負荷変調／復調のための最適周波数とは異なる。したがって、所望の電力伝送特性を提供する周波数を設定する場合、通信性能が最適化されない。
【０１７７】
図６の周波数範囲は典型的なＱｉアプリケーションとは異なる選択が行われているが、同じ原理はＱｉの周波数範囲にも適用される。図６は動作を明確化するための一例として提供される。
【０１７８】
さらに、発明者らは、例えばインダクタ電流を測定する最適時間は、例えば周波数、負荷又は結合度に依存して大きく変化することも認識した。
【０１７９】
図７は、電力送信機の送信機コイルを流れる電流を示す。示されるように、動作周波数が７３５ｋＨｚに設定される場合は、最大変調深さは電流の正及び負のピークで発生する。一方、動作周波数が７６０ｋＨｚに設定される場合は、最大変調深さは図８に示されるように電流のゼロ交差で発生する。動作周波数が７４５ｋＨｚに設定される場合は、最大変調深さは電流のピーク又はゼロ交差で発生しない。そのような例が図９に示される。この場合には、Ｑｉ仕様のアプローチは実質的に障害のある通信性能をもたらす。しかし、説明されるアプローチでは、電力送信機１０１は、最大復調深さをもたらす位相／タイミングオフセットが適用されるように、測定について、特にインダクタ電流のサンプリングについての位相／タイミングオフセットを調整することができる。図９に説明されるケースでは、タイミングオフセットを適応させることで、（即ち、約０．５μｓ及び１．２μｓの相対タイミングオフセットで）測定サンプリングが最大差に一致するようになる。
【０１８０】
図３の説明された電力送信機１０１では、アダプタ３１３は、（インダクタ電流／電圧がサンプリング又は測定される場合に）信号が復調される時間インスタントを変更することにより最適復調深さを追跡するように構成される。換言すれば、測定は、最適復調深さを提供するように設定された、インバータを駆動させる制御信号等の基準信号に関連するタイミングオフセットを有する。例えば、（インダクタ電流と同じタイミングを有する基準信号について）図７では、アダプタはタイミングオフセットを０．３μｓに設定し、図８ではタイミングオフセットは０．０５μｓに設定され、図９では０．５μｓに設定される。サンプリング時間を第１の測定に適応させることにより、復調性能が改善され、特に誤り率が低減される。
【０１８１】
既に述べたように、多くの実施形態では、電力送信機１０１は、電力伝送特性に基づいて電力伝送信号の周波数を選択するように構成された電力伝送アダプタを備える。図３の例では、送信機コントローラ３０７は、そのような電力伝送アダプタの機能を実施し、その結果、電力伝送動作に基づいて電力伝送信号の周波数の適応及び設定を行う。
【０１８２】
周波数は、異なる実施形態では、電力伝送の異なる特性に基づいて設定されることが理解されるであろう。多くの実施形態では、その特性は電力伝送効率特性、電力レベル特性及び／又は所要電力特性である。
【０１８３】
例えば、共振回路３０３の共振周波数は成分変動、経年劣化、温度等により変化する。同様に、電力受信機１０５の共振回路の共振周波数は、異なる電力受信機間で、及び時間、温度等と共に変化する。電力伝送の効率性は、典型的には共振周波数と電力伝送信号の周波数の関係に依存する。幾つかの実施形態では、送信機コントローラ３０７は、電力伝送の効率性を最大化するために電力伝送信号周波数を適応させるように構成される。この適応は、例えば電力伝送の初期設定中に一度行われるか、又は電力伝送中に動的かつ反復的に行われる。
【０１８４】
別の例として、多くの実施形態では、電力伝送信号の周波数は、電力受信機１０５が適切な電力を受信するように所望の電力レベルを電力伝送信号に与えるために、電力伝送動作中に動的に変更される。このアプローチは、伝送される電力は電力伝送信号の周波数と電力送信機１０１及び電力受信機１０５の共振回路の共振周波数の関係に依存するという事実に基づく。一般に、伝送される電力は、電力伝送信号の周波数と共振周波数の差が増大するにつれて減少する傾向がある。
【０１８５】
多くの実施形態では、電力受信機１０５は電力要求を示し、電力送信機１０１は電力伝送信号の電力レベルを調整することによりこの要求に応える。電力要求は、幾つかの実施形態では、所望の電力レベル等の絶対値として提供されるが、ほとんどの実施形態では、例えば現在の電力レベルが増大されるべきか減少されるべきかを示す相対値として提供される。
【０１８６】
特に、説明されるシステムでは、電力受信機１０５は、Ｑｉ仕様に従って電力伝送段階中に電力制御メッセージを送信する（即ち、これらのメッセージは負荷変調により２５０ミリ秒毎に少なくとも１回送信される）。これに応答して、送信機コントローラ３０７は電力伝送信号の周波数を増減させる。例えば、現在の周波数が共振回路の共振周波数よりも高く、電力受信機１０５が電力増加を要求する場合は、送信機コントローラ３０７は周波数を低減させることに進む。
【０１８７】
電力伝送動作に応答して電力伝送信号の周波数を変化させることによって、電力伝送を非常に効率的かつ高性能に制御することができる。但し、所望の電力伝送特性を与えるように周波数を設定する必要があるため、通信、特に負荷変調及び復調目的で電力伝送信号の周波数を選好することと矛盾する傾向がある。このように、周波数を電力伝送のために最適化することは、一般的に通信目的での劣化をもたらす。したがって、図１のシステムでは、周波数は電力伝送条件に基づいて設定されるが、測定タイミングオフセット（及び場合により測定期間）は通信条件、特に負荷変調／復調条件に基づいて設定される。特に、周波数はまず電力伝送用に設定され、次にシステムは与えられた周波数用に測定性能を最適化するように構成される。このようなアプローチによって、改善された通信に基づく改善された電力伝送動作を伴う非常に効率的な電力伝送システムが提供される。
【０１８８】
先の説明では、インダクタ電流／電圧の測定は、主にサンプリングによる、つまり、典型的には測定信号がサンプリングウィンドウ内で一定とみなすことができるほど短いサンプリング期間を有するものと考えられている。例えば、典型的にはサンプリング時間は、サンプリングされる信号の最高周波数の時間周期の少なくとも１０分の１である。典型的には、サンプリングの期間は１０μｓ未満、多くの場合１μｓ未満である。
【０１８９】
しかし、他の実施形態では、インダクタ電流／電圧の測定はより長い期間にわたる。例えば、基準信号の時間周期よりも短いが時間周期の１、２、５、１０或いは２０％よりも長い測定時間間隔にわたって測定が行われる。長い測定時間は、改善された信号対雑音比、結果として低減された誤り率及び改善された通信をもたらす低域フィルタリング又は平均化をもたらすために、多くのシナリオ又は実施形態において有利である。
【０１９０】
測定時間間隔の使用はまた、アナログ実施に特に好適であり、実施を容易にする。
【０１９１】
幾つかの実施形態では、アダプタ３１３は、最適タイミング／位相オフセットを決定するだけでなく、最大復調深さをもたらす測定時間間隔の期間として最適測定期間を決定するように構成される。
【０１９２】
このように、アダプタ３１３は期間を変更し、異なる期間について復調深さを決定する。次に、最大復調深さが測定される期間を決定する（又は、例えば最大復調深さを有する期間の隣接対の間を補間する）ことに進む。それから、測定された期間は最適測定期間とみなされ、その後復調のための測定結果を生成するために使用される。
【０１９３】
一例では、測定ユニット３１１は、初期期間を選択し、電力受信機１０５が負荷を変調している間にこの期間を増加させ始める。アダプタ３１３は、期間を増加させている間に、復調深さが増大しているか減少しているかを決定する。復調深さが増大する限り、測定ユニット３１１は期間を増加させ続ける。復調深さが減少する場合、測定ユニット３１１は期間の変更を反転させ、期間を減少させ始め、このプロセスを繰り返す。これによって、変化する状況（周波数、負荷及び結合度等）に応じて期間を最大復調深さに連続的に適応させることが可能になる。
【０１９４】
アダプタは、タイミングオフセットについての最大復調深さ及び／又は測定期間を決定する際に全体の最大値を決定する必要はないが、例えば一方のパラメータを一定に保ち、他方のパラメータを変化させる最大値に対応するローカルの最大値を決定することが理解されるであろう。
【０１９５】
一例では、アダプタ３１３はまず、測定期間を（インダクタ電流／電圧をサンプリングする可能性を含む）最低可能値に設定する。次に時間オフセットを変更して、この最小測定期間の（ローカルの）最大復調深さを見つけることに進む。最適タイミングオフセットは、最大復調深さをもたらす値に設定される。その後、アダプタはタイミングオフセットをこの値で一定に保ち、（典型的には中点を一定のタイミングオフセットに保ちながら）測定ウィンドウの期間を変更する。異なる期間の最大復調深さは、例えばタイミングについて先に説明したように、異なる負荷変調負荷状態のそれぞれについて期間にわたって掃引を行うことにより特定され、この復調深さを差に決定する。それから、最適期間は最大復調深さをもたらす対応する期間に設定される。このように、ローカルの最大復調深さが決定され、その後対応する測定のタイミング及び期間が負荷変調を復調するために使用される。
【０１９６】
説明されるように、復調は送信機コイル１０３のインダクタ電流の測定に基づく。他の実施形態では、復調は送信機コイル１０３にかかる電圧の測定に基づき、実際、多くの実施形態では、復調は送信機コイル１０３のインダクタ電流の測定及びインダクタ電圧の測定の両方に基づく。例えば、インダクタ電圧及びインダクタ電流の両方の測定が行われ、復調器はどのデータシンボルが送信されるかについての独立の軟判定を生成する（即ち、判定は、最も受信される可能性が高いデータシンボルだけでなく、これが正しい値である可能性を反映する）。それから、所与のデータシンボルについての２つの個々の軟判定は結合され、受信されたデータビットの硬判定が結合された軟判定シンボルに基づいて生成される。
【０１９７】
幾つかの実施形態では、インダクタ電流及び電圧の測定結果を生成するために同じタイミングオフセット及び期間が使用される。しかし、他の実施形態では、インダクタ電流及び電圧測定のそれぞれについて、タイミングオフセット及び／又は期間は個別に制御される。特に、幾つかの実施形態では、測定ユニット３１１は、基準信号に対する異なる時間オフセットでインダクタ電流及びインダクタ電圧の測定結果を生成し、復調器３０９は、例えば、やがて硬判定に結合される軟判定を独立に生成することにより、インダクタ電流の測定結果及びインダクタ電圧の測定結果の両方に基づいて負荷変調を復調する。
【０１９８】
より具体的には、測定ユニット３１１は、例えば、第１の時間オフセットに対応する時間インスタントにおいてインダクタ電流をサンプリングすることにより、基準信号に対する第１の時間オフセットでインダクタ電流を測定するように構成される。同時に、測定ユニット３１１は、例えば、第２の時間オフセットに対応する時間インスタントにおいてインダクタ電圧をサンプリングすることにより、基準信号に対する第２の時間オフセットでインダクタ電圧を測定する機能を備える。
【０１９９】
測定ユニット３１１は、アダプタ３１３から第１及び第２のタイミングオフセットを受信するように構成される。
【０２００】
アダプタ３１３は、第１のタイミングオフセットを、最大インダクタ電流復調深さをもたらす第１の最適タイミングオフセットに決定するように構成される。これは特に、先に説明されたように、インダクタ電流についての復調深さのみを監視しながら、第１のタイミングオフセットを変更することにより行われる。
【０２０１】
また、アダプタ３１３は、第２のタイミングオフセットを変更して、最大インダクタ電圧復調深さをもたらす第２のタイミングオフセットを見つけることにより、第２の最適タイミングオフセットを決定するように構成される。そして、第２のタイミングオフセットは、この最適タイミングオフセットに設定される。
【０２０２】
このように本例では、アダプタ３１３は、第１のタイミングオフセット及び第２のタイミングオフセットを独立に変更し、第１の復調深さ及び第２の復調深さをそれぞれ独立に決定する。第１の復調深さは、特に電力伝送信号の異なる変調負荷についての第１の測定間、即ち異なる変調負荷についてのインダクタ電流測定間の測定差異を反映する復調深さとして決定される。第２の復調深さは、特に電力伝送信号の異なる変調負荷についての第２の測定間、即ち異なる変調負荷についてのインダクタ電圧測定間の測定差異を反映する復調深さとして決定される。
【０２０３】
このように、最適タイミングオフセットは、最大復調深さが電流及び電圧の両方について得られるように、インダクタ電流測定及びインダクタ電圧測定に対して独立に決定される。そして、これらの時間オフセットは、復調動作中、即ち復調が第１の最適タイミングオフセットで生成されたインダクタ電流測定結果及び第２の最適タイミングオフセットで生成されたインダクタ電圧測定結果に基づいて行われる間、電流及び電圧測定のそれぞれに個別に使用される。これによって、非常に効率的な通信が提供され、特に負荷変調のための個別の軟判定の決定が電流及び電圧測定のそれぞれに最適化される。このアプローチは特に、改善された通信性能、典型的には誤り率の低減、ひいては改善された電力伝送動作をもたらす。
【０２０４】
したがって、この例では、インダクタ電流及び電圧測定、適応及び復調動作は、独立の軟判定を生成する電流及び電圧測定とは別個独立に行われる。このように、処理はほとんどの動作で別個独立であり、軟判定が生成された場合にのみ、軟判定を結合することにより一緒に考慮される。
【０２０５】
しかし、幾つかの実施形態では、動作はより統合されることが理解されるであろう。例えば、復調深さはインダクタ電流測定及びインダクタ電圧測定の両方を反映する結合された尺度として決定される。そして、この復調深さを最大化する第１及び第２のタイミングオフセットの組み合わせが決定される。
【０２０６】
例えば、第１及び第２のタイミングオフセットの様々な組み合わせが設定された総当たりアプローチが適用され、結果として生じる結合された復調深さが測定される。そして、第１及び第２のタイミングオフセットは、最大復調深さをもたらす組み合わせに対するタイミングオフセットとして選択される。別の例では、まず第２のタイミングオフセットは公称値に設定され、第１のタイミングオフセットは最大復調深さを見つけるために変更されて。そして、第１のタイミングオフセットは最大復調深さをもたらすオフセットに設定され、それから第２のタイミングオフセットは最大復調深さを見つけるために変更される。そして、結果として生じる結合された値が使用されるか、又は更なる反復が行われる。このようなアプローチは、復調深さのローカルな、しかし非グローバルな可能性のある最大値を見つけるが、これは一般的に許容できる。また、説明されるアプローチは、例えば、まず第１及び第２のタイミングオフセットの比較的少数の組み合わせを比較すること、次に最大復調深さをもたらす組み合わせの値から始まるその後の逐次最適化を行うことにより組み合わせられる。
【０２０７】
幾つかの実施形態では、電力送信機１０１はまた、追加的又は代替的に、測定期間をインダクタ電流及び電圧測定に個別に適応させるように構成される。特に、上で説明されたアプローチは測定の期間にも適用される。例えば、測定間隔は公称値に設定され、上で説明されたアプローチは第１及び第２のタイミングオフセットを決定するために使用される。そして、アダプタ３１３は、所定の選択された最適タイミングオフセットについて最適測定間隔を決定するために対応する動作を行うことに進む。
【０２０８】
幾つかの実施形態では、タイミングオフセット及び／又は測定期間の適応は、特に電力伝送の初期設定中（例えば、構成段階の一環として又は電力伝送段階の初期設定時）等の動作中の特定の時期に行われる。かかる例では、測定の最適時期は電力伝送の開始時に決定され、決定されたタイミングはそれ以降維持される。
【０２０９】
他の実施形態では、最適タイミングオフセットは、例えば２、３又は５分に１回等、電力伝送段階中の一定の時間間隔で決定される。このように、かかる例では、最適タイミングオフセットを決定するための説明されるアプローチは一定の間隔で初期設定される。
【０２１０】
他の実施形態では、電力送信機１０１は、イベントの検出に応答して、特に電力伝送の動作特性の変化の検出に応答してタイミングオフセット（及び／又は測定期間）の適応を初期設定するように構成される。
【０２１１】
例えば、後でより詳しく説明されるように、発明者らは、負荷変調の復調のためのインダクタ電流／電圧の測定の最良のタイミングは、電力伝送信号の周波数、電力伝送信号の負荷、並びに電力送信機及び電力受信機間の結合度（特に、送信機インダクタ／コイル１０３及び受信機インダクタ／コイル１０７間の結合度）に依存することを認識した。
【０２１２】
幾つかの実施形態では、送信機コントローラ３０７（或いは同等にアダプタ３１３でもよい）は、電力伝送信号の周波数の変化の決定に応答して、タイミングオフセット及び／又は測定期間の適応を初期設定するように構成される、即ち電力伝送信号の周波数の変化に応答して最適測定タイミングオフセットの決定を初期設定する。
【０２１３】
例えば、送信機コントローラ３０７は、電力受信機１０５から受信される電力制御メッセージに応答して電力伝送信号の周波数を連続的に変更する。周波数が変更される度に、新しい周波数をタイミングオフセットの最新の適応が行われた周波数と比較する。新しい周波数が、記憶されている最新の適応の周波数と、例えば（所定の）閾値を超えて異なる場合は、送信機コントローラ３０７は、アダプタ３１３に新しい適応プロセスを開始して、新しい最適タイミングオフセットを決定するように指示することに進む。そして、現在の周波数を後の比較のための基準として記憶する。
【０２１４】
発明者らは、インダクタ電流／電圧を測定する最適タイミングはまた電力伝送信号の負荷に依存することを認識した。幾つかの実施形態では、電力伝送信号の負荷は連続的に測定され、アダプタ３１３は負荷変化の検出に応答して適応を開始するように構成される。
【０２１５】
例えば、送信機コントローラ３０７は、電力消費、即ちドライバ３０１により送信機コイル１０３／共振回路に供給される電力を連続的に測定する。最新の適応の電力消費（負荷）が記憶され、現在の電力消費がこれと連続的に比較される。差が例えば（所定の）閾値を超える場合は、アダプタ３１３は、新しい適応プロセスを開始して新しい最適タイミングオフセットを決定することに進む。そして、現在の電力消費を後の比較のための基準として記憶する。
【０２１６】
発明者らは、インダクタ電流／電圧を測定する最適タイミングはまた電力送信機及び電力受信機間（特に送信機コイル１０３及び受信機コイル１０７間）の結合度に依存することを認識した。幾つかの実施形態では、電力送信機１０１及び電力受信機１０５間の結合度は、連続的に監視される。これは、例えば必要とされるインダクタ電流を所与の負荷の受信電力に関連付けることにより行われる。結合度が減少する場合は、インダクタ電流は同じ受信電力を得るためにより高くなければならない。
【０２１７】
次いでアダプタ３１３は、結合度の変化の検出に応答してタイミングオフセット（及び／又は測定期間）の適応を開始するように構成される。
【０２１８】
例えば、送信機コントローラ３０７は、結合度をインダクタ及び所与の負荷における報告された受信電力間の関係として連続的に測定する。最新の適応についての結合度は記憶され、現在の結合度と比較される。その差が、例えば（所定の）閾値を超える場合は、アダプタ３１３は、新しい適応プロセスを開始して新しい最適タイミングオフセットを決定することに進む。そして、現在の結合度を後の比較のための基準として記憶する。
【０２１９】
送信機復調器３０９は、周波数、負荷又は結合度の変化を検出する代わりに変調深さを監視する。アダプタ３１３は、変化、特に変調に影響を及ぼす任意のパラメータ（周波数、負荷、結合度）の変化の結果であり得る変調深さの低下を検出する場合は、新しい適応プロセスを開始することに進む。
【０２２０】
アダプタ３１３は、パラメータ変化（周波数、負荷、結合度）、即ち変調深さの変化によりトリガされる代わりに、例えばオフセット及び／又は期間を小さなステップで連続的に変更し、これによりそのようなステップにより復調深さが増加しているのか減少しているのか復調器３０９からのフィードバックを使用して、最大変調深さを連続的に求める。
【０２２１】
インダクタ電流及び／又は電圧の測定に基づく任意の適当な復調アプローチが用いられることが理解されるであろう。実際、当業者は事後又は事前最尤技術を含む多くの復調技術が利用可能であることを理解するであろう。また、例えばデータシンボル等への同期のために任意の適当なアプローチが用いられることが理解されるであろう。
【０２２２】
典型的には、測定は処理され（典型的には、例えばデータシンボル形状に整合する整合フィルタを用いてフィルタリング又は平均化され）、結果として生じる出力は、復調技術の当業者にはよく知られているように（例えばＪｏｈｎ  Ｐｒｏａｋｉｓ「Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ，  ２００８，  ＩＳＢＮ  ００７１２６３７８０）最適サンプリングインスタントでサンプリングされる。結果として生じるサンプル値は、異なるシンボル値についての期待値及び（適当な距離測度に基づいて）選択された最も近い値と比較される。このように、受信信号（測定結果）が様々な考えられるデータシンボルについての期待信号（測定結果）と比較され、期待信号（測定結果）までの最低（典型的にはハミング）距離を有する考えられるデータシンボルが選択されるときに復調データが決定される復調アプローチが用いられる。距離決定／比較は、例えばフィルタリングや平均化等の測定結果の処理を含むことが理解されるであろう。このように、典型的には、最も近いコンステレーション点が選択される最尤アプローチが復調に用いられる。
【０２２３】
バイナリデータシンボルのための低複雑度アプローチ（即ち「０」又は「１」が送信される）として、復調器３０９は測定結果の長期平均値を閾値に決定する。平均化は複数のデータ値に及び、典型的には「０」又は「１」からそれぞれ生じる値の平均測定値に対応する。復調器３０９は、１ビットを復調する場合は、対応するデータシンボル（ビット）時間周期にわたって測定結果を平均化する。結果として生じる値が長期閾値を超える場合は、データビットは「０」に復調され、長期閾値を下回る場合は、データビットは「１」に復調される（負荷変調は「０」が「１」よりも高い測定値をもたらすと仮定した場合）。
【０２２４】
当業者には多くの考えられる復調技術が知られており、本発明から逸脱することなく任意の技術が用いられることが理解されるであろう。
【０２２５】
以下では、図１のシステムのアプローチの態様、特徴、留意点等が、特に図１０及び図１１の設定を具体的に参照してより詳細に説明される。この例では、電力送信機１０１は、図３の送信機コントローラ３０７及びドライバ３０１を含む電力伝送ブロック１００１、並びに図３の復調器３０９、測定ユニット３１１及びアダプタ３１３を含む復調ブロック１００５で表される。
【０２２６】
具体的な例として、図１０のシナリオは、電力送信機及び台所用器具間の通信リンクを表す。ワイヤレスパワーコンソーシアムは、コードレスの台所用器具のための仕様を開発する作業グループを設置している。これらの仕様は、台所用器具及び誘導電源間のインターフェースを規定することを目的とする。所要電力は、１００Ｗレンジ（即ち簡単なジューサー）から湯沸かし器等の加熱器用の１．５〜２．４ｋＷに及ぶ。
【０２２７】
低電力Ｑｉ仕様と同様に、コードレスの台所用器具は載置される電力送信機と通信可能でなければならない。しかし、通信リンクが確立されると、リンクの物理的特性（コイルの結合度、システムの共振周波数等）は変化し得る。考えられる変化の例には以下が含まれる。
【０２２８】
調理中にユーザが器具を（故意又は偶然に）、例えば２、３センチ動かす。電力リンクがこのような変化をサポートする間、通信コイル間の結合度が変化し、復調深さが許容できないレベルまで減少されるかもしれない。
【０２２９】
コンデンサやコイル等の電気部品は、製造上のばらつきと公差によってその電気特性（即ち、抵抗値、インダクタンス値及び容量値）が変化し得る。また、これらの特性は経年劣化や温度等の外部パラメータによって経時的に変化し得る。したがって、電力送信機の通信回路の共振周波数は時間と共に変化する。この変化によって復調深さに悪影響が及ぼされ、器具から送信されたデータの正確な復調が妨げられ得る。
【０２３０】
図１０のアプローチでは、送信機（通信）コイル１０３（Ｌｃｏｍ＿Ｔｘ）を流れる電流は、並列に結合された抵抗Ｒ１を有するインダクタＬｓに密結合された電流測定インダクタＬｐを介して測定される。したがって、電流測定インダクタＬｐを流れる電流は、送信機コイル１０３を流れる電流に比例し、電圧Ｖｉｎ＿ｄｅｍに変換される電流をインダクタＬｓに誘導する。したがって、電圧Ｖｉｎ＿ｄｅｍは送信機コイル１０３のインダクタ電流の測定結果である。そして、この測定結果は復調ブロック１００５で処理され、復調出力データが生成される。
【０２３１】
図１０の例では、負荷変調は、電力受信機１０５により、受信機コイル１０７（Ｌｃｏｍ＿Ｒｘ）及び共振回路コンデンサｃｃｏｍ＿Ｒｘにより形成される受信機共振回路に並列な変調コンデンサｃｍｏｄを接続／切断することにより誘導される。変調コンデンサｃｍｏｄは、電力受信機１０５の制御回路により制御されるスイッチＭｏｄによりスイッチングされる。受信機共振回路はまた、電力を抽出し、これを負荷Ｒｌｏａｄ及びＣｌｏａｄに供給することを含む、電力受信機１０５の動作を行う電力受信機ブロック１００３に設けられる。
【０２３２】
以下では、図１１に示される例示的な復調ブロック１００５がより詳細に考察される。入力電圧Ｖｉｎ＿ｄｅｍは送信機コイル１０３を流れる電流を表す。この電圧は、２つの電圧Ｖａ及びＶｂを得るために第１の増幅ブロック１１０１で増幅及びフィルタリングされる。これらの２つの電圧Ｖａ及びＶｂは、それぞれスイッチＳ１及びＳ２に印加される。電圧ＶｂはＶａの逆数に等しい。２つのスイッチＳ１及びＳ２は、それぞれ基準信号Ｖｒｅｆ＿ａ及びＶｒｅｆ＿ｂにより制御される。基準信号Ｖｒｅｆ＿ａと電力伝送信号に同期された基準信号（インバータのスイッチ信号等）の位相差は０〜３６０度の範囲で調整される。第２の基準信号Ｖｒｅｆ＿ｂはＶｒｅｆ＿ａと１８０度の位相差を有する。したがって、スイッチＳ１及びＳ２は交互に誘導する。スイッチＳ１及びＳ２が閉じている期間はまた、１つのサンプルに対応する非常に短い期間と電力伝送信号の半周期との間で調整可能である。スイッチＳ１及びＳ２はどんなときでも同時に誘導することはない。１つのスイッチが開いている期間は測定期間又は時間間隔に一致し、「測定ウィンドウ」とも呼ばれる。したがって、スイッチの出力、即ち出力電圧Ｖａｂはインダクタ電流の測定結果に一致する。
【０２３３】
そして、スイッチング段の出力電圧Ｖａｂは、高周波キャリア信号を抑制するために第２の増幅ブロック１１０３で増幅及び低域フィルタリングされる。電圧Ｖｍｏｄ＿ｄｅｐｔｈが得られる。そして、この信号は出力段コンパレータ１１０５に供給される。コンパレータの第２の入力（即ちＶｄｃ）は、長い平均化時間で低域フィルタにより決定されるＶｍｏｄ＿ｄｅｐｔｈの移動平均である。これらの２つの信号間の振幅差は、復調深さの表現（即ち所与のデータシンボルの現在値と全ての考えられるデータシンボル（典型的には「０」及び「１」に対応する考えられるバイナリ値）の長期平均値の差）とみなされる。
【０２３４】
図１０及び図１１のシステムの性能は、電力送信機の上部に載置されるコードレスの台所用器具の具体的な例について考察される。送信及び受信（通信）コイルはどちらも２．３μＨのインダクタンス値を有すると考えられる。このインダクタンス値は、典型的には、例えば径が１５ｃｍで２巻回の実用的なコイルに相当する。これらの２つのコイルは、０．０４の低結合係数を有する誘導変圧器を形成する。０．０２〜０．１の範囲の小さな結合値が実験的に測定されている。電力伝送信号（即ち負荷変調用のキャリア信号）の周波数は７４５ｋＨｚに設定される。
【０２３５】
対応する信号の一例が図１２に示される。スイッチＳ１及びＳ２の「測定ウィンドウ」は、電力伝送信号を生成するインバータのスイッチ信号に対応する基準信号Ｖ（ｒｅｆ＿ｐｈａｓｅ０）に対して示されている。
【０２３６】
図１２では、示されている信号は（下から上へ）、復調回路の入力電圧Ｖ（ｉｎ＿ｄｅｍ）、スイッチＳ１及びＳ２への入力電圧Ｖ（ａ）及びＶ（ｂ）（Ｖａ及びＶｂとも呼ばれる）、２つのスイッチ、つまり測定を制御するスイッチ／測定基準信号Ｖ（ｒｅｆ＿ａ）及びＶ（ｒｅｆ＿ｂ）、及びインバータを駆動する信号との位相差０度を表す基準信号Ｖ（ｒｅｆ＿ｐｈａｓｅ０）（即ち電力伝送信号に同期された基準信号）である。この例では、測定間隔の始まりから測定する場合、Ｖ（ｒｅｆ＿ａ）及び基準信号Ｖ（ｒｅｆ＿ｐｈａｓｅ０）間の位相差／タイミングオフセットはこの例では０であり、Ｖ（ｒｅｆ＿ｂ）及び基準信号Ｖ（ｒｅｆ＿ｐｈａｓｅ０）間の位相差／タイミングオフセットはこの例では１８０°である（即ち、タイミングオフセットはそれぞれ０及び半分の時間周期に設定される）。測定期間は電力伝送信号の半周期に設定される。
【０２３７】
先に述べたように、測定制御信号及び基準信号間のタイミングオフセット／位相差は様々な値に設定される。図１３は、位相オフセットが図１２の例に対して９０°増加（時間周期の４分の１のタイミングオフセット）された例を示す。図１３の例では、測定期間は図１２と同様に電力伝送信号の半周期に設定される。図１４は、測定期間が４分の１の時間周期に減少されている例を示す。
【０２３８】
タイミング／位相オフセット及び／又は測定期間の変化は復調深さに影響を及ぼす。これは図１５に示され、測定信号Ｖ（ａ）及びＶ（ｂ）の位相は０ｍｓにおける０度から４０ｍｓにおける３６０度に直線的に増加されている（したがって、適応中の掃引に対応する）。図示されるように、最大変調深さはタイミング／位相オフセットの関数として大幅に変化する。特に、最大復調深さは位相オフセットが０度又は９０度の場合は発生しないが、この具体例では、位相がおよそ３６〜５４度の範囲（４ｍｓ及び６ｍｓ間のタイミングオフセットに相当）及び２１６〜２３４度の範囲（図１５の２４ｍｓ及び２６ｍｓ間のタイミングオフセット）の場合に発生する。したがって、固定の所定のタイミングオフセットが使用される場合は、タイミングオフセットを現在の状況に適応させる説明されるアプローチと比較して非常に低い復調深さが生じる。
【０２３９】
以下の段落では図１５に示された結果のより詳細な説明が行われる。
【０２４０】
図１６には、変調データ及び復調回路の入力電圧の一例が示される。この例では、送信データは５０ｋＨｚのクロック信号である、即ちデータは「０」と「１」を交互に取っている。図１７はさらに、スイッチＳ１を制御する測定スイッチ信号Ｖ（ｒｅｆ＿ａ）及びスイッチＳ２を制御する対応１８０度測定スイッチ信号Ｖ（ｒｅｆ＿ｂ）を示す。測定スイッチ信号Ｖ（ｒｅｆ＿ａ）の位相オフセットは、この例では基準信号Ｖ（ｒｅｆ＿ｐｈａｓｅ０）に対して４５°に設定される。Ｉ（Ｓ１）及びＩ（Ｓ２）は、それぞれＳ１及びＳ２を流れる電流である。
【０２４１】
図示されるように、スイッチＳ２の入力電圧ＶｂはスイッチＳ１の入力電圧Ｖａが反転されたものである。測定ウィンドウはキャリア信号の半周期に設定される。したがって、各スイッチは交互に誘導する。両スイッチの出力電圧Ｖａｂはさらに、出力段コンパレータ１１０５の入力電圧Ｖｍｏｄ＿ｄｅｐｔｈを得るために処理（増幅及び低域フィルタリング）される。
【０２４２】
図１８はさらに、スイッチング段（即ちＳ１及びＳ２）の出力における信号Ｖ（ａｂ）、出力段コンパレータ１１０５の入力信号Ｖ（ｍｏｄ＿ｄｅｐｔｈ）及びＶ（ｖｎｅｇ＿ａｍｐ）、復調器の出力信号Ｖ（ｖｄｅｍ）（即ちコンパレータ１１０５の出力）、及び元の変調データＶ（ｄａｔａ）を示す。
【０２４３】
図１９及び図２０は、図１７及び図１８と同じ信号を示すが、例えば測定位相オフセットは１４４°に設定されている。図１５に示されるように、これは変調深さが最小の場合（即ち約１６ｍｓ）に相当する。図２０に見られるように、変調深さが図１８よりもはるかに小さいため、復調信号の品質は最適でない。
【０２４４】
既に述べたように、復調深さ及び最適測定タイミングオフセット／期間は電力受信機及び電力送信機間の結合度に依存する。したがって、図１０及び図１１のシステムの具体例を考察することによりさらに示され得る。
【０２４５】
この例では送信機コイル１０３及び受信機コイル１０７は０．０４に等しい結合係数を有し、電力伝送信号周波数は７４５ｋＨｚに設定される。図２１に示されるように、基準信号及び測定スイッチ信号間の位相オフセットが０度に等しく、測定ウィンドウがキャリア信号の半周期に設定される場合は、電力送信機はこの例では受信データを正しく復調するであろう。
【０２４６】
調理中にユーザが器具をわずかに移動させる場合に、２つのコイル間の結合度は、例えば０．０２に減少するかもしれない。この場合は、図２２の状況になり、図に見られるように０度位相オフセットによってデータが正しく復調されなくなる。しかし、電力送信機が測定位相／タイミングオフセットを（この例では４５度）適応させる場合は、図２３に示されるようにデータは再び正しく復調される。タイミング／位相オフセットが適応されただけで、電力伝送信号周波数は変わりがないことに留意されたい。
【０２４７】
図２４は、図１１に示す回路のアナログ実施の一例を示す。図２５は、インダクタ電流測定がアナログデジタルコンバータによりサンプリングされる図１０のシステムの一例を示す。この場合、復調ブロック１００５は、例えばマイクロコントローラ又はデジタル信号プロセッサのファームウェアとしてデジタルで実施される。この場合、測定タイミング／位相オフセットは、アナログデジタルコンバータによるサンプリングのタイミングをマイクロコントローラ又はデジタル信号プロセッサが直接制御することにより適応される。この例では、測定ウィンドウは（短いサンプル間隔に対応して）固定される。
【０２４８】
上記の例は、台所用器具がワイヤレスで給電される高電力用途に焦点が当てられた。しかし、説明されるアプローチは、例えば低電力Ｑｉ仕様（バージョン１．１）に対応する用途等の低電力用途を含む他の用途にも同じように適用可能である。
【０２４９】
以下の例では、設計パラメータの異なる図１０及び図１１のシステムが再び考察される。この例では、送信機コイル１０３は２４μＨのインダクタンス値を有し、受信機コイル１０７は１５．３μＨのインダクタンスを有する。両コイルは２００ｍΩの同じ直列抵抗を有する。共振コンデンサＣｃｏｍ＿Ｔｘ及びＣｃｏｍ＿Ｒｘは、それぞれ１００ｎＦ及び１３７ｎＦに設定される。変調コンデンサＣｍｏｄは２２ｎＦに設定される。最後に結合度を０．４と考える。これは受信機が送信機の上部に載置された場合に一般的に期待され得る値である。この結合値は、受信機及び送信機間の分離距離が一般的にはるかに小さい（例えば２、３ｍｍ）ため、先の高電力用途で典型的に見られる結合係数値よりもはるかに大きい。
【０２５０】
電力伝送段階（即ち送信機が受信機に電力を供給している）の間、電力受信機は、電力送信機が受信機に伝送される電力を制御できるようにする情報を提供する。典型的には、電力送信機は、その動作周波数（即ち電力伝送信号の周波数）を調整することにより伝送電力を制御する。図２６は、動作周波数が１３５ｋＨｚに設定された場合の（１クロックサイクル間に）送信機コイル１０３を流れる電流の一例を示す。変調コンデンサが接続及び切断されるシナリオが示される。図示されるように、最大復調深さは基準信号Ｖｒｅｆの各位相遷移において発生する。換言すれば、最大変調深さは基準信号の０度又は１８０度位相で発生する。
【０２５１】
電力伝送段階中の受信機による電力要求が低い場合は、電力送信機は一般的に動作周波数を増加させる。図２７は、動作周波数が１４５ｋＨｚに増加された場合の送信機コイル１０３を流れる電流を示す。図示されているように、最大変調深さは、基準信号の各位相遷移からおよそ２．５５μｓ後に発生する。換言すれば、最大変調深さは基準信号に対しておよそ１３３度又は３１３度位相オフセットで発生する。最大変調深さは図２６と同じ時間インスタントでは発生しない。
【０２５２】
このように、明確に図示されているように、最大復調／変調深さは電力伝送信号の周波数に依存する。幾つかの実施形態では、周波数の変化が検出され、この検出によって、信号がその最適変調深さで復調されることが支援されるように測定タイミング／位相オフセットの適応が開始される。
【０２５３】
先の例では、結合係数は０．４とされた。この結合度は変化し得る。例えば、送信機の上部における受信機の位置がユーザにより（故意又は偶然に）変更される場合は、結合係数は増加又は減少し得る。図２８は、結合係数が０．６に増加した（動作周波数は図２７と同様に１４５ｋＨｚに設定されている）場合の送信機コイル１０３を流れる電流を示す。
【０２５４】
ここでは図示されるように、最大復調深さは、基準信号の各位相遷移からおよそ０．５５μｓ後に発生する。換言すれば、最大変調深さは基準信号に対しておよそ２６度又は２０６度位相オフセットで発生する。最大変調深さは図２７と同じ時間インスタントでは発生しない。
【０２５５】
このように、明確に図示されているように、最大復調／変調深さは、電力送信機及び電力受信機間の結合度に依存する。幾つかの実施形態では、結合度の変化が検出され、この検出によって、信号がその最適変調深さで復調されることが支援されるように測定タイミング／位相オフセットの適応が開始される。
【０２５６】
結合係数が変化する場合は、一次及び二次コイルのインダクタンス値も変化することに留意されたい。これは、例えば受信機に含まれるフレンドリーな金属が一次コイルにより生成される磁束に多かれ少なかれ影響を及ぼすという事実によるものである。したがって、動作周波数や結合係数と同様に、これらのインダクタンスの変化も最大変調深さが発生する時間インスタント（又は位相）に影響を及ぼす。
【０２５７】
既に述べたように、最適測定タイミングはまた電力伝送信号の負荷に依存する。図２９〜図３２は、低電力Ｑｉの例（即ち図２６〜図２８）に対応する設計パラメータを別にすれば、図２１〜図２３に対応する信号を示す。
【０２５８】
図２９は、負荷の等価入力インピーダンスが２ｋΩに等しく、動作周波数が１２５ｋＨｚに設定された負荷の一例を示す。典型的には、そのような負荷は受信機の内部マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサに対応する。２ｋΩの負荷は、動作時のマイクロコントローラの等価入力インピーダンスに対応する。
【０２５９】
図２９のこの例では、基準信号に対する位相／タイミングオフセットは０に設定され、測定期間は時間周期の半分に設定される。図に見られるように、データは正しく復調されている。
【０２６０】
充電されている間は、電力受信機の負荷インピーダンスは必ずしも一定ではない。既に述べたように、内部マイクロコントローラの入力インピーダンスは典型的には１〜２ｋΩの範囲の値を有する。しかし、電力送信機が、例えば電力受信機の内部バッテリの充電を始める場合は、それを流れる電流は典型的には１Ａに達し得る。したがって、３．５Ωほどの小さな負荷が期待され得る。負荷が２ｋΩから３．５Ωに急落する場合は、図２９と同じ測定パラメータ（即ち位相／タイミングオフセット及び期間）が使用されていれば、図３０に示されるような例が生じ得る。
【０２６１】
図示されるように、データはもはや正しく復調されていない。
【０２６２】
代わりに、位相オフセットが１３５度に変更された場合は、図３１に示されるように通信の信頼性がさらに悪化する。しかし、位相オフセットが４５度に変更された場合は、データは図３２に示されるように電力送信機により正しく復調される。
【０２６３】
このように、明確に図示されているように、最大復調／変調深さは、電力伝送信号の負荷に依存する。幾つかの実施形態では、負荷の変化が検出され、この検出によって、信号がその最適変調深さで復調されることが支援されるように測定タイミング／位相オフセットの適応が開始される。
【０２６４】
先の説明は、電力伝送信号が負荷変調にも使用される、したがって、電力伝送信号が電力受信機による負荷変調のための誘導キャリア信号としても機能する多くの場合有利な例に焦点を当てている。
【０２６５】
しかし、他の実施形態では、負荷変調による通信は、例えば異なるインダクタにより、異なる時間に生成される、及び／又は電力伝送信号とは異なる特性を有する別個の誘導キャリア信号を介する。
【０２６６】
例えば、幾つかの実施形態では、電力送信機は送信機コイル１０３に加えて電力送信機インダクタを備える。この電力送信機インダクタは電力駆動信号により駆動され、これにより電力伝送信号が生成される。送信機コイル１０３は異なる駆動信号により駆動され、これにより電力受信機による負荷変調に使用され得るが、電力伝送能力を全く提供しないか或いは限定的にしか提供しない誘導キャリア信号が生成される。
【０２６７】
電力伝送信号を生成し、復調することに関する先に提供された説明及び見解は、電力を伝送しない誘導キャリア信号が生成されるシナリオにも同様に適用されることが理解されるであろう。例えば、送信機インダクタに供給されるときに誘導キャリア信号を生成するインバータが駆動信号を生成するために使用され得る。特に、復調（具体的には測定タイミング及び期間）を適応させるための説明されるアプローチは、第２の独立インダクタが電力伝送に使用される第２の誘導信号を提供するシナリオに同様に適用される。
【０２６８】
一例として、電力送信機は、電力用と通信用（送信機インダクタ１０３）の２つのコイル／インダクタを備える。２つのインダクタは、異なる独立の駆動信号により個別に駆動され、これにより電力伝送信号と負荷変調用の誘導キャリア信号とがそれぞれ個別に生成される。これらの信号はいずれも先に説明されたように生成されるが、一般的には異なる特性を有する。実際、一般的に電力伝送信号を生成する特性は、高電力伝送能力を提供することを目的とし、例えば典型的には約２０〜６０ｋＨｚの周波数を使用する。一方、通信コイル（送信機インダクタ１０３）は負荷変調における通信の促進／最適化を目的とし、典型的にははるかに高い周波数で（通常は数百ｋＨｚ〜ＭＨｚの範囲で）駆動される。これによって異なる信号が区別され、通信信頼性が向上する。
【０２６９】
幾つかの実施形態では、信号はまた時分割多重化される。特に、ある時間周期は電力伝送に確保され、別の時間周期は通信に確保される（即ちシステムは電力伝送間隔と通信間隔の間を行き来する）。
【０２７０】
このような実施形態では、誘導キャリア信号は、例えば電力受信機の内部制御論理に（限られた）電力を供給することができる。
【０２７１】
このような設定では、復調、特に復調アプローチの適応のための先に説明されたアプローチは通信インダクタに（即ち送信機インダクタ１０３に）適用される。したがって、復調及び適応は、組み合わされたケース（即ち誘導キャリア信号が電力伝送信号でもある）について先に説明されたのと同じやり方で行われる通信インダクタのインダクタ電圧／電流の測定に基づく。
【０２７２】
上記の説明は、分かりやすくするために、様々な機能回路、ユニット、及びプロセッサを参照して本発明の実施形態を説明していることを理解されたい。しかしながら、本発明から逸脱することなく、異なる機能回路、ユニット、又はプロセッサの間での任意の適切な機能分散が使用されることは明らかであろう。例えば、個別のプロセッサ又は制御装置によって実施されるものとして例示される機能が、同一のプロセッサ又は制御装置によって実施される。したがって、特定の機能ユニット又は回路への言及は、厳密な論理的又は物理的構造又は組織を示すものではなく、単に、説明される機能を提供するための適切な手段への言及とみなされるべきである。
【０２７３】
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、任意選択的に、１つ又は複数のデータプロセッサ及び／又はデジタル信号プロセッサ上で実行されるコンピュータソフトウェアとして少なくとも部分的に実施される。本発明の一実施形態の要素及び構成要素は、任意の適切な様式で、物理的、機能的、及び論理的に実施される。実際、機能は、単一のユニット、複数のユニット、又は他の機能ユニットの一部として実施される。したがって、本発明は、単一のユニットに実施され、又は異なるユニット、回路、及びプロセッサの間で物理的及び機能的に分散される。
【０２７４】
本発明を幾つかの実施形態に関連して説明してきたが、本発明が、本明細書で記載する特定の形態に限定されることは意図されない。そうではなく、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。さらに、特定の実施形態に関連付けて特徴が説明されているように見えるが、当業者は、本発明に従って、説明される実施形態の様々な特徴が組み合わされることを理解されよう。特許請求の範囲において、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という語は、他の要素又はステップの存在を除外しない。
【０２７５】
さらに、個別に列挙されるが、複数の手段、要素、回路又は方法ステップが、例えば単一の回路、ユニット又はプロセッサによって実施される。さらに、個々の特徴が異なる特許請求の範囲に含まれているが、これらは、場合によっては有利に組み合わされることがあり、異なる特許請求の範囲に含まれていることは、特徴の組み合わせが実現可能でない及び／又は有利でないことを示唆しない。また、ある特徴が特許請求の範囲の１つのカテゴリー内に含まれていることは、このカテゴリーへの限定を示唆せず、その特徴が、適切であれば特許請求の範囲の他のカテゴリーにも同等に適用可能であることを示す。さらに、特許請求の範囲内での特徴の順序は、特徴を実施しなければならない任意の特定の順序を示唆せず、特に、方法の請求項内での個々のステップの順序は、ステップがその順序で実施されなければならないことを示唆しない。そうではなく、ステップは、任意の適切な順序で実施される。さらに、単数での言及は、複数を除外しない。したがって、「１つ（「ａ」、「ａｎ」）」、「第１」、「第２」等の言及は、複数を除外しない。特許請求の範囲内の参照符号は、明瞭にするための例としてのみ付されており、特許請求の範囲の範囲を限定するものとはみなされないものとする。
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【図１】
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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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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