(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電を開始するマルチコイル型無線充電システムに応じたコイル構成の選択のためのシステムであって、
前記構成の前記選択のための命令のプログラムを保存するコンピュータ可読媒体を備えたデータストアと、
前記命令のプログラムを実行するプロセッサと、
前記マルチコイル型無線充電システムのコイルの各々について基準コイルピーク電圧を測定するためのピング生成器と、
前記無線充電システムに関連する表面に置かれた物体を検出するための物体検出器と、  前記物体が充電可能であることを検出するための充電検出器と、
充電可能である前記物体に応じて、前記マルチコイル型無線充電システムのうちのどのコイルを電源に接続するかを決定するスイッチトランスミッタと、
を備え、
前記物体検出器は、前記コイルの各々について前記基準コイルピーク電圧からのコイルピーク電圧の変化を検出することによって、前記表面に物体が置かれていることを検出し、
前記充電検出器は、
前記基準コイルピーク電圧に対する、前記物体が前記表面に置かれているときに測定されたコイルピーク電圧の電圧差が負であり、かつ、この電圧差が所定の閾値を超える場合に、前記物体が充電可能であると決定し、
前記基準コイルピーク電圧に対する、前記物体が前記表面に置かれているときに測定されたコイルピーク電圧の電圧差が正である場合に、前記物体が充電可能でないと決定し、 前記基準コイルピーク電圧に対する、前記物体が前記表面に置かれているときに測定されたコイルピーク電圧の電圧差が負であっても、この電圧差が前記所定の閾値を超えない場合に、前記物体が充電可能でないと決定し、
前記充電検出器が前記物体が充電可能であると決定した場合に、各々のコイル位置における前記電圧差のうち最大の電圧差が測定された位置に対応する前記コイルにスイッチトランスミッタが電源を接続する、システム。
【請求項２】
前記ピング生成器が、前記コイルの各々をスキャンし、それぞれのコイルがスキャンされているときに前記コイルの各々を個々に測定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記物体検出器が、前記コイルの各々をスキャンし、それぞれのコイルがスキャンされているときに前記コイルの各々を個々に測定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
充電を開始するマルチコイル型無線充電システムに応じたコイル構成の選択のための、プロセッサを介して実施される方法であって、
コイルの各々について基準コイルピーク電圧を決定することと、
前記コイルをポーリングして前記コイルの各々に関連するコイルピーク電圧を測定することと、
前記基準コイルピーク電圧と前記測定されたコイルピーク電圧との間に差が存在するか否かを決定することと、
存在する前記差に応じて、前記無線充電システムの表面に物体が置かれているか否かを決定することと、
前記差に基づいて、前記物体が充電可能機器であるか否かを決定することと、
前記差に基づいて、前記コイルの一つに関連するスイッチを選択することと、
を含み、
前記物体が表面に置かれているか否かの前記決定は、前記コイルの各々について前記基準コイルピーク電圧からコイルピーク電圧の変化を検出することをさらに含み、
前記方法は、更に、
前記基準コイルピーク電圧に対する、前記物体が前記表面に置かれているときに測定されたコイルピーク電圧の電圧差が負であり、かつ、この電圧差が所定の閾値を超える場合に、前記物体が充電可能であると決定することと、
前記基準コイルピーク電圧に対する、前記物体が前記表面に置かれているときに測定されたコイルピーク電圧の電圧差が正である場合に、前記物体が充電可能でないと決定することと、
前記基準コイルピーク電圧に対する、前記物体が前記表面に置かれているときに測定されたコイルピーク電圧の電圧差が負であっても、この電圧差が前記所定の閾値を超えない場合に、前記物体が充電可能でないと決定することと、
前記充電検出器が前記物体が充電可能であると決定した場合に、各々のコイル位置における前記電圧差のうち最大の電圧差が測定された位置に対応する前記コイルに電源を接続することと、
を含む、方法。
【請求項５】
前記コイルの各々についての前記基準コイルピーク電圧の前記決定が、前記コイルの各々のスキャニング、及び、それぞれのコイルがスキャンされているときに前記コイルの各々を個々に測定することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記コイルの各々に関連する前記コイルピーク電圧を測定するための前記コイルの前記ポーリングが、前記コイルの各々のスキャニング、及び、それぞれのコイルがスキャンされているときに前記コイルの各々を個々に測定することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、現在の出願と同一の譲受人に譲渡された、代理人整理番号４６１０７−０２０７４（Ｖ２１４−０００３Ａ）を有する米国特許出願１４/３３９，１４７（２０１４年７月２３日出願）に関する。そのすべては、本明細書に完全に説明されているかのように、その全体が参照により組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
モバイルエレクトロニクス及び機器は、益々普及してきている。多くの場合、モバイル機器は、エネルギー蓄積装置を含み、エネルギー蓄積装置内の電力を利用してモバイル機器に関連する機能性を動作させる。モバイル機器は、これらに限定されないが、スマートフォン、タブレット、ラップトップコンピュータなどであってもよい。
【０００３】
モバイル機器を充電するために、有線の電力充電システムが従来提供されてきた。モバイル機器の操作者は、モバイル機器と充電源（例えば、壁コンセントまたは自動車の電気アダプタ）とを接続し、機器が完全に又はそれ以上充電されるまで、待つことができる。接続は、ワイヤによって、またはユーザがモバイル機器を充電源内にプラグで接続することができる、モバイル機器に関連するソケットによって行き渡らせることができる。
【０００４】
近年、有線充電の概念は、無線充電に取って代わられ、そしてそれによって拡大されてきた。無線充電の初期の実施では、無線エネルギーをモバイル機器に伝送するコイルを利用していた。モバイル機器には、無線エネルギーを受信し、無線エネルギーを使用可能かつ蓄積可能な電力に変える技術が備えられるであろう。
【０００５】
この実施では、コイルが一つだけ提供される。それ故に、この種類の無線充電の開発者は、モバイル機器が置かれている所の位置または状況をユーザに案内する働きをするさまざまなしるしを提供できる。このようにして、ユーザは、無線充電効率を最適化かつ保証する領域にモバイル機器を置くことを効率的に案内される。
【０００６】
近年、多量のモバイル機器が発売されてきた。さまざまなモバイル機器の各々は、種々のサイズ及び充電性能を有する。したがって、単一コイルシステムでは、ユーザの無線充電要求を効率的に果たすことができない。
【０００７】
この懸念に対応するために、無線表面またはシートが提供される。その結果、ユーザは、モバイル機器を無線表面またはシートに置き、そしてこのアクションに反応して、無線機器の充電を開始できる。それ故に、ユーザは、特定の位置に機器を置くことを促されることがない。
【０００８】
無線充電を行き渡らせるための無線表面またはシートは、複数コイルにも提供できる。各コイルは、モバイル機器の充電を開始するために、異なった時に選択的に起動及び停止できる。各コイルは、様々な量の電力及び効率で無線モバイル機器を充電できる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
充電を開始するマルチコイル型無線充電システムに応じたコイル構成の選択のためのシステム及び方法が提供される。システムは、マルチコイル型無線充電システムのコイルの各々に対する基準コイルピーク電圧を測定するためのピング（ping）生成器と、無線充電システムに関連する表面に置かれた物体を検出するための物体検出器と、物体が充電可能であることを検出するための充電検出器と、物体が充電可能であることに応じて、マルチコイル型無線充電システムのうちのどのコイルを電源に接続するかを決定するトランスミッタコイルスイッチを含む。
【００１０】
詳細な説明は、同様の数字が同様のアイテムを指す以下の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例のコンピュータを図示するブロック図である。
【図２】充電を開始するマルチコイル型無線充電システムに応じたコイル構成の選択のためのシステムの実施例である。
【図３】コイルの中心からの位置及びコイル周囲の領域に対するコイルピーク電圧測定値の実施例のグラフを図示する。
【図４】充電を開始するマルチコイル型無線充電システムに応じたコイル構成の選択のための方法の実施例である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は図２に示すシステムの実施例の実施を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、本発明の例示的な実施形態を示す添付図面を参照して下文により完全に記述される。しかしながら、本発明は、多くの種々の形態において具現でき、本明細書に説明する実施形態に限定されるようには解釈されないはずである。むしろ、これらの例示的な実施形態は、本開示が徹底的であり、かつ本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。本開示の目的のために、「各々の少なくとも一つ」は、列挙した要素の多様な組み合わせを含む、それぞれの用語に従う列挙した要素の任意の組み合わせを意味するように解釈されることが理解される。例えば、「Ｘ、Ｙ及びＺの少なくとも一つ」は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、または二つ以上のアイテムＸ、Ｙ及びＺの任意の組み合わせ（例えば、ＸＹＺ、ＸＺ、ＹＺ、Ｘ）を意味すると解釈される。図面及び詳細な説明を通じて、他に記述がない限り、同一の図面内の参照数字は、同一の要素、特徴及び構造を指すと理解される。これらの要素の相対的なサイズ及び描写は、明確さ、例証及び便宜のために誇張される場合がある。
【００１３】
無線充電のユーザへの提供により、煩わしいワイヤ及び他の中間接続技術を利用することなく、モバイル機器を効率的に充電できる。無線充電の一つの実施例では、エネルギーを無線で生成させ、空間にわたってエネルギーを伝送するのに金属コイルが利用される。モバイル機器は、無線エネルギーを受信し、受信した無線エネルギーを、機器を動作させるのに利用できる電力に変える受信器を備えることができる。モバイル機器は、例えば、スマートフォン、タブレット、ウェアラブルウォッチなどの充電が要求される任意の機器であってもよい。
【００１４】
背景技術セクションに説明するように、無線表面が実施され、これをユーザに提供できる。無線表面は、複数コイルを有する（それ故に、「マルチコイル型システム」と呼ばれることがある）。マルチコイル型システムは、エネルギーをモバイル機器に伝える能力を各コイルが持つ複数個のコイルを利用できる。
【００１５】
無線表面へのモバイル機器の配置に応じて、個々のコイルの充電が向上または悪化することがある。単一コイルによってモバイル機器を充電する能力は、さまざまな要因に応じて決まる。その要因の一つに、充電される機器と相対的なコイルの位置がある。
【００１６】
それ故に、マルチコイル型システムを利用するときには、無線充電面に位置付けられ、提供されるいくつかのコイルからの充電は、非効率的となることがある。例えば、充電が低効率のコイルに電力を伝える場合には、無線充電面の効果は総じて小さくなる場合がある。
【００１７】
しかしながら、無線充電システムは、充電する前にモバイル機器の配置を知ることができない。ユーザが無線充電面に機器を置くたびに、その位置は異なることがある。さらに、配置は、無線充電面に置かれる機器、または下に置かれる機器のサイズなどの他の要因に応じて決まることがある。無線充電システムは、配置を検出できる。しかしながら、位置検出回路の利用によって、無線充電システムが高価かつ分厚くなる場合がある。
【００１８】
充電を開始するマルチコイル型無線充電システムに応じたコイル構成の選択のための方法及びシステムを本明細書に開示する。それ故に、モバイル機器が無線表面に置かれたとき、またはスイッチが作動して無線充電を始めたときに、モバイル機器の無線での充電に利用されるコイルの最適構成を選択できる。
【００１９】
図１は、実施例のコンピュータ１００を図示するブロック図である。コンピュータ１００は、チップセット１０４に連結された少なくとも一つのプロセッサ１０２を含む。チップセット１０４は、メモリコントローラハブ１２０及び入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラハブ１２２を含む。メモリ１０６及びグラフィックスアダプタ１１２が、メモリコントローラハブ１２０に連結され、ディスプレイ１１８が、グラフィックスアダプタ１１２に連結される。ストレージデバイス１０８、キーボード１１０、ポインティングデバイス１１４、及びネットワークアダプタ１１６が、Ｉ／Ｏコントローラハブ１２２に連結される。コンピュータ１００の他の実施形態は、異なるアーキテクチャを有してもよい。
【００２０】
ストレージデバイス１０８は、ハードドライブ、シーディーロム（ＣＤ−ＲＯＭ）、ＤＶＤ、または固体メモリ素子などの非一時的コンピュータ可読記憶媒体である。メモリ１０６は、プロセッサ１０２によって使用される命令及びデータを保持する。ポインティングデバイス１１４は、マウス、トラックボールまたは他のタイプのポインティングデバイスであり、データをコンピュータ１００に入力するためにキーボード１１０と組み合わせて使用される。ポインティングデバイス１１４は、ゲーム機コントローラ、またはゲーム機をコントロールするのに使用される任意のタイプの機器であってもよい。例えば、ポインティングデバイス１１４は、特定のユーザを検出するために生体スキャニングを利用する映像または画像取得装置に接続できる。特定のユーザは、動作またはジェスチャを利用してポイントデバイス１１４に命令することによって、コンピュータ１００のさまざまな態様を制御できる。
【００２１】
グラフィックスアダプタ１１２が、画像及び他の情報をディスプレイ１１８に表示する。ネットワークアダプタ１１６が、コンピュータシステム１００と一つ以上のコンピュータネットワークとを連結する。
【００２２】
コンピュータ１００は、本明細書に記述する機能を提供するためのコンピュータプログラムモジュールを実行するように適応する。本明細書に使用する「モジュール」という用語は、規定の機能を提供するのに使用されるコンピュータプログラム論理を指す。それ故に、モジュールは、ハードウェア、ファームウェア及び／またはソフトウェアにおいて実施できる。一実施形態では、プログラムモジュールは、ストレージデバイス１０８に保存され、メモリ１０６にロードされ、そしてプロセッサ１０２によって実行される。
【００２３】
本明細書に開示する実在物及びプロセスに使用されるコンピュータのタイプは、実施形態及び実在物に要求される処理電力に応じて変えることができる。コンピュータ１００は、モバイル機器、タブレット、スマートフォンまたは前にリストした要素を持つ任意の種類のコンピューティング要素であってもよい。例えば、ハードディスク、固体メモリまたはストレージデバイスなどのデータストレージデバイスを、本明細書に記述する機能を提供するように共に働く複数のブレードサーバを備えた分散型データベースシステムに保存してもよい。コンピュータは、キーボード１１０、グラフィックスアダプタ１１２及びディスプレイ１１８など前述の構成要素のいくつかが欠如していてもよい。
【００２４】
コンピュータ１００は、本明細書に開示するコンテンツを共有するサービス用のサーバ（図示せず）として機能できる。コンピュータ１００は、サーバを作るための他のコンピュータ１００デバイスと一団となってもよい。サーバを構成するさまざまなコンピュータ１００デバイスは、ネットワークを通じて互いに通信できる。
【００２５】
図２は、充電を開始するマルチコイル型無線充電システムに応じたコイル構成の選択のためのシステム２００の実施例である。システム２００は、ピング生成器２１０、物体検出器２２０、充電検出器２３０、及びスイッチトランスミッタ２４０を含む。
【００２６】
システム２００は、前述のコンピュータ１００などのデバイスによって実施されてもよい。システム２００は、ストレージデバイス１０８に関して前に列挙した任意のストレージデバイスであってもよい永続ストア２０５とともに実施してもよい。
【００２７】
システム２００は、マイクロコントローラ２６０と通信する。マイクロコントローラ２６０は、スイッチ２５１〜２５３を選択的に開閉できる任意の種類のスイッチング制御デバイスであってもよい。スイッチ２５１〜２５３は、電源２５０からのエネルギーを、無線充電面２７０における対応するコイル（２７１〜２７３）に伝送できる。
【００２８】
示す無線充電面２７０は、三つのコイル（コイル２７１〜２７３）を含む。下に記述する実施例では、三つのコイルを示すが、当業者は、一つ以上の任意の数のコイルを用いて本明細書に記述する態様を実施できる。コイル２７１〜２７３は、表面またはマットに埋め込んでもよい。
【００２９】
表面２７０に置かれたモバイル機器２８０に反応して、無線充電を起こすことができる。対応するコイル２７１〜２７３に電源２５０がエネルギー供給するように、スイッチ２５１〜２５３の一つをＯＮにすることができる。対応するコイルは、エネルギーをモバイル機器２８０の受信器２８１に無線伝送する。その後、受信器２８１は、電力をバッテリ２８２またはモバイル機器２８０に伝送できる。
【００３０】
ピング生成器２１０が、無線充電面２７０との任意の相互作用の前、及び（モバイル機器２８０などの）物体が無線充電面２７０に置かれる前に動作する。ピング生成器２１０は、コイル２７１〜２７３の各々に対する基準ピークコイルピーク電圧を生成する。コイルピーク電圧は、各コイルが生成する電圧の測定値である。この基準電圧は、永続ストア２０５に保存されてもよい。
【００３１】
ピング生成器２１０は、スイッチ２５１〜２５３の各々を循環し、その結果、対応するスイッチが閉じられたときの各々の対応する一つのコイル２７１〜２７３のコイルピーク電圧を測定するようにマイクロコントローラ２６０に命令するように動作できる。
【００３２】
物体検出器２２０が、コイルピーク電圧が変化したことを検出する。マイクロコントローラ２６０は、スイッチ２５１〜２５３を定期的に循環してもよい。スイッチが閉じられたときに、コイルピーク電圧の測定値を得ることができる。次に、測定値を、ピング生成器２１０によって生成された基準電圧と比較できる。
【００３３】
例えば、物体検出器２２０の動作と併せて実行されるスイッチのスキャン中である場合に、コイルピーク電圧が異なることを検出した場合に、無関係な物体の検出を示唆することができる。
【００３４】
充電検出器２３０は、検出された物体がモバイル機器２８０などの充電可能機器であるか否かを決定する。多くの場合、無線充電面２７０における物体の包有は、コイルピーク電圧差を示すまたは引き起こし得る。しかしながら、コイルピーク電圧差は、正である場合がある。正の電圧は、無線充電面２７０に無関係な物体が置かれていることを示し得る。この場合には、システム２００は、物体が無線充電面２７０にあるにもかかわらず、充電が回避され得ることを本質的に検出することができる。
【００３５】
別の実施例では、検出される電圧差が負である場合がある。これは、無線充電面２７０に乗っているコインまたはペーパークリップなどの金属性の物体（すなわち、充電可能ではない物体）によって引き起こされ得る。システム２００は、負の充電差を所定の閾値よりも大きくすることを要求するように構成してもよい。
【００３６】
別の実施例では、負の電圧差が検出され、かつ電圧差が所定の閾値を超える場合に、充電検出器２３０は、充電可能機器が無線充電面２７０に位置付けられていることを検出できる。
【００３７】
スイッチトランスミッタ２４０が、前で為された検出に基づいて、どのスイッチを活性化し（すなわち、閉じ）、かつどのスイッチを非活性化する（すなわち、開く）かを決定する。無線充電面２７０に無関係な物体が存在し、そしてそれが充電可能機器であるか否かを検出器２２０及び２３０が決定しているときに、各々の位置におけるコイルピーク電圧が記録される。
【００３８】
図３は、コイルの中心からの位置及びコイル周囲の領域に対するコイルピーク電圧測定値の実施例のグラフを図示する。図３に示すように、示すグラフのｘ軸に、コイルの中心からのさまざまな位置を示す。ｙ軸に、各々の対応する位置において測定されたコイルピーク電圧を示す。図３に示すように、さまざまな位置は、無線充電面２７０におけるさまざまな位置における読み出し値を表すことができる。その結果、実施例に示すように、０の位置において最大差が測定される。
【００３９】
スイッチトランスミッタ２４０は、位置０を（コイル２７１〜２７３のうちの）特定のコイルに対応させる。示す実施例では、位置０は、中心のコイル（すなわち、コイル２７２）に対応する。コイル２７２がスイッチ２５２によって制御されるときには、スイッチトランスミッタ２４０は、スイッチ２５２を閉じ、一方でスイッチ２５１及び２５３を開いたままにする命令を表す信号をマイクロコントローラ２６０に伝送できる。このようにして、電源２５０は、モバイル機器２８０の位置に対応するコイル（この場合には、コイル２７２）を通じて、モバイル機器２８０を効率的に充電できる。
【００４０】
図４は、充電を開始するマルチコイル型無線充電システムに応じたコイル構成の選択のための方法４００を図示する。方法４００は、コンピュータ１００などのプロセッサにおいて実施してもよい。方法４００は、前述のように、無線充電面２７０と共に実施してもよい。
【００４１】
工程４１０において、基準コイルピーク電圧における各コイルをピングすることによって、基準電圧を決定する。各コイルの基準コイルピーク電圧値は、無線充電面２７０に物体が存在しないときの、各コイルにおけるコイルピーク電圧値を示す。
【００４２】
工程４２０において、無線充電面２７０のさまざまなコイルをポーリングして、現在のコイルピーク電圧値を決定する。工程４３０において、現在のコイルピーク電圧値が、各コイルで基準コイルピーク電圧と異なるかどうかについての決定を為す。ＮＯの場合には、方法４００は、工程４２０を繰り返す。ＹＥＳの場合には、方法４００は、工程４４０に進む。
【００４３】
工程４４０において、無線充電面２７０に置かれた物体が充電可能機器であるか否かについての決定を為す。機器が充電可能であるか否かについての分析は、要素２３０の動作に類似してもよい。物体が充電可能でないと決定された場合には、方法４００は、工程２２０に戻る。物体が充電可能であると決定された場合には、方法４００は、工程４５０に進む。
【００４４】
工程４５０において、コイルに対応するスイッチを選択する。モバイル機器を最も効率的に充電するコイルは、要素２４０に関して前述したのと同様の仕方において選択及び選出してもよい。
【００４５】
工程４６０において、選出または選択されたスイッチ情報が、スイッチ駆動回路（例えば、図２に示すようなマイクロコントローラ２６０）に伝送される。次に、スイッチ駆動回路は、充電可能機器を最も効率的に充電する、無線充電面２７０に関連する対応するスイッチを閉じることができる。
【００４６】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、システム２００及び／または方法４００の実施例の実施を図示する。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、無線充電面２７０には機器が位置付けられていない。したがって、循環する仕方でスイッチ２５１〜２５３が開閉される。この際に、同時には一つのスイッチしか閉じず、すべてのコイルを循環させることによって、さまざまな基準測定値を得ることができる。
【００４８】
ここで図５（ｂ）を参照すると、無線充電面２７０にモバイル機器２８０が置かれている。本明細書に開示する態様を利用すれば、システム２００は、無線充電面２７０に充電可能機器が置かれており、そしてコイル２７２が表面における最適充電点にあることを検出する能力がある（それ故に、スイッチ２５２を閉じる）。
【００４９】
本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、本発明にさまざまな変更及び変化を為せることが当業者に明らかである。それ故に、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内にある、提供される本発明の変更及び変化を含むように意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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