(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電装置へ誘導的に電力を伝達するための送電装置であって、前記送電装置は、
容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを備える共振回路であって、前記誘導性インピーダンスが前記受電装置へ電力を無線で伝達するための電力伝達信号を生成するための送電装置コイルを備える共振回路と、
前記送電装置コイルを通る電流及び前記送電装置コイルの電圧のうちの少なくとも一方をサンプル時間でサンプリングすることによってサンプルを生成するためのサンプラと、
前記受電装置によって前記電力伝達信号上に負荷変調されたメッセージを受信するためのメッセージ受信装置であって、前記サンプルに応答して前記負荷変調を検出するメッセージ受信装置と、
前記共振回路用の駆動信号を生成するためのドライバとを備える、送電装置において、前記送電装置は、
前記駆動信号の少なくとも複数のサイクルのそれぞれの断片的時間間隔において、前記容量性インピーダンス及び前記誘導性インピーダンスのうちの少なくとも一方に対する状態変化を遅くすることによって、前記共振回路の共振周波数を低減させるための共振修正回路であって、前記状態変化が前記容量性インピーダンスの電圧及び前記誘導性インピーダンスの電流のうちの少なくとも一方の変化であり、前記共振修正回路が、前記断片的時間間隔の開始時間に前記状態変化を遅くすることを開始し、前記断片的時間間隔の終了時間に前記状態変化を遅くすることを停止する共振修正回路と、
前記断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方に応答して、前記サンプル時間を制御するためのサンプル時間制御装置とをさらに備えることを特徴とする、
送電装置。
【請求項２】
前記サンプル時間制御装置は、前記サンプル時間を前記断片的時間間隔内にあるように制御する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項３】
前記サンプル時間制御装置は、前記断片的時間間隔の前記終了時間に応答して前記サンプル時間を制御する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項４】
前記サンプル時間制御装置は、前記断片的時間間隔の前記開始時間に応答して前記サンプル時間を制御する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項５】
前記サンプル時間制御装置は、前記サンプル時間を、前記終了時間前の前記駆動信号の２分の１のサイクル時間から前記終了時間までの時間間隔において起こるように制御する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項６】
前記サンプル時間制御装置は、時間オフセットだけ前記終了時間に先行するように前記サンプル時間を決定する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項７】
前記時間オフセットは、２０ナノ秒以上且つ５マイクロ秒以下である、請求項６に記載の送電装置。
【請求項８】
前記サンプル時間制御装置は、前記開始時間と前記終了時間との両方に応答して前記サンプル時間を決定する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項９】
前記断片的時間間隔の開始時間は、インダクタの電圧及び前記容量性インピーダンスのコンデンサの電流のうちの少なくとも一方のゼロ交差によって決定され、前記サンプル時間制御装置は、前記インダクタの電圧及び前記コンデンサの電流のうちの少なくとも一方のゼロ交差の検出に応答して、前記開始時間を検出する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項１０】
前記ドライバは、複数のスイッチを有するスイッチブリッジを含み、
前記断片的時間間隔の前記終了時間は、前記ドライバの前記スイッチブリッジの少なくとも１つのスイッチのスイッチ遷移と合わせられ、前記サンプル時間制御装置は、前記スイッチブリッジ用のスイッチ信号に応答して、前記終了時間を決定する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項１１】
前記共振修正回路は、前記断片的時間間隔の間、実質的に状態変化を停止させる、請求項１に記載の送電装置。
【請求項１２】
前記共振修正回路は、前記断片的時間間隔の間、前記容量性インピーダンスのコンデンサを短絡し、前記メッセージ受信装置は、前記断片的時間間隔の間、インダクタ電流のサンプルに応答して、負荷変調されたメッセージを復調する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項１３】
前記断片的時間間隔の前記開始時間及び前記終了時間のうちの少なくとも一方に対応する遷移を持つタイミング信号を生成するためのタイマをさらに備え、前記サンプル時間制御装置は、前記タイミング信号の前記遷移に応答して、サンプル時間を制御する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の送電装置を備える、無線電力伝達システム。
【請求項１５】
受電装置へ誘導的に電力を伝達する送電装置の動作の方法であって、前記送電装置が容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを備える共振回路を備え、前記誘導性インピーダンスが前記受電装置へ無線で電力を伝達するための電力伝達信号を生成するための送電装置コイルを備え、前記方法は、
前記送電装置コイルを通る電流及び前記送電装置コイルの電圧のうちの少なくとも一方をサンプル時間でサンプリングすることによってサンプルを生成するステップと、
前記サンプルに応答して前記受電装置によって前記電力伝達信号上に負荷変調されたメッセージを受信するステップと、
前記共振回路のための駆動信号を生成するステップとを有する、方法において、前記方法は、
前記駆動信号の少なくとも複数のサイクルのそれぞれの断片的時間間隔において、前記容量性インピーダンス及び前記誘導性インピーダンスのうちの少なくとも一方に対する状態変化を遅くすることによって、前記共振回路の共振周波数を減少させるステップであって、前記状態変化が前記容量性インピーダンスの電圧及び前記誘導性インピーダンスの電流のうちの少なくとも一方の変化であり、前記状態変化を遅くすることが、前記断片的時間間隔の開始時間で開始され、前記断片的時間間隔の終了時間で停止される、前記共振回路の共振周波数を減少させるステップと、
前記断片的時間間隔の前記開始時間及び前記終了時間のうちの少なくとも一方に応答して、前記サンプル時間を制御するステップとをさらに有することを特徴とする、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導性電力伝達に関し、特に、しかし排他的にではなく、無線電力伝達システム用のＱｉ規格に適合した要素を使って、誘導性電力伝達をもたらす送電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの今日のシステムは、外部電源から電力供給されるために、専用の電気接点を必要とする。しかし、これは、実用的ではない傾向にあり、ユーザにコネクタを物理的に差し込むか、そうでなければ、物理的電気接点を確立するよう、要求する。通常、電力要件も、著しく異なり、現時点で、ほとんどのデバイスは、自らの専用の電源を備えており、各電源が特定のデバイスに専用である多数の様々な電源を有する典型的なユーザをもたらす。内部バッテリの使用が、使用中、電源への有線接続の必要を回避することができるが、このことは、バッテリが再充電（又は取り替え）を必要とするようになることから、部分的な解決策しか提供しない。バッテリの使用はまた、デバイスの重さ、また潜在的に費用及び大きさを大幅に増加させる可能性がある。
【０００３】
著しく向上したユーザエクスペリエンスを提供するために、電力が送電装置デバイス内の送電装置インダクタから、個々のデバイス内の受電装置コイルへ誘導的に伝達される、無線電源を使用することが提案されてきた。
【０００４】
磁気誘導を介した電力伝送は、よく知られている概念であり、多くの場合、一次送電装置インダクタと二次受電装置コイルとの間に固い結合を有する変圧器に適用される。２つのデバイス間で一次送電装置インダクタと二次受電装置コイルとを分けることによって、緩く結合された変圧器の原理に基づき、これらの装置間の無線電力伝達が可能になる。
【０００５】
このような装置は、電線を何も必要とせず、又は物理的電気接続がなされることなく、デバイスへの無線電力伝達を可能にする。確かに、この配置は、デバイスが、再充電、又は外部から電力供給されるために、送電装置インダクタに隣接して、又はそれの上面に置かれることを可能にするだけである。例えば、送電装置デバイスは、デバイスが単に電力供給されるために、置かれ得る水平面を備えて設けられる。
【０００６】
さらに、このような無線電力伝達装置は、送電装置デバイスが受電装置デバイスの範囲で使用され得るように設計されることが有利である。特に、Ｑｉ規格として知られている無線電力伝達手法が定義されており、現時点で、さら発展している。この手法は、Ｑｉ規格を満たす送電装置デバイスが、それらが同じ製造者からのものであることを必要とせず、互いに専用であることも必要とせずに、Ｑｉ規格も満たす受電装置デバイスと一緒に使用されるのを可能にする。Ｑｉ規格は、動作が、特定の受電装置デバイス（例えば、特定の電力排出に左右される）に適合されるのを可能にするためのある機能性をさらに含む。
【０００７】
Ｑｉ規格は、ワイヤレスパワーコンソーシアムによって開発され、さらなる情報は、例えば、それらのウェブサイト：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ．ｃｏｍ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌで見られ、そこでは、特に、定められた規格文書が見られる。
【０００８】
例えば、Ｑｉなどの多くの無線電力伝送システムは、受電装置から送電装置への通信をサポートし、それにより、送電装置が特定の受電装置、又は受電装置によってもたらされる特定の状態に適合するのを可能にする情報を、受電装置が送電装置に与えることを可能にさせる。
【０００９】
多くのシステムでは、このような通信は、電力伝達信号の負荷変調によるものである。具体的には、通信は、受電装置によって二次受電装置コイルに掛けられた負荷が、電力信号の変調をもたらすように変えられる、負荷変調を行う受電装置によって達成される。電気特性における結果として生じた変化（例えば、送電装置インダクタの電流における変動）が、送電装置によって検出、復号（復調）され得る。
【００１０】
したがって、物理層において、受電装置から送電装置への通信チャネルは、電力信号をデータキャリアとして使用する。受電装置は、送電装置インダクタの電流又は電圧の振幅及び／又は位相における変化によって検出され得る負荷を変調する。
【００１１】
Ｑｉにおける負荷変調の印加のさらなる情報は、例えば、Ｑｉ無線電力規格（バージョン１．０）の６章、パート１で見られる。
【００１２】
Ｑｉ  ｖ１．１規格に従って構築された無線送電装置は、いわゆる誘導領域で動作する。このモードでは、電力伝達は、比較的高い効率を有する固い結合（通常０．３を超える結合係数）において起こる。受電装置のより長い距離（「Ｚ距離」）又はより高い位置決め自由度が望まれる場合、電力伝達は、通常、緩い結合状態（通常０．３を下回る結合係数）のいわゆる共振領域で起こる。共振領域では、送電装置と受電装置とにおける電力伝達共振回路の共振周波数は、最大効率を達成するために一致する必要がある。しかし、共振回路間の距離が長くなるにつれて、受電装置から送電装置への負荷変調通信が、だんだん難しくなってくる。共振モードでは、送電装置の共振回路は、通常、それを相互変調歪（相互変調が、送電装置の共振周波数と駆動周波数との間にある状態）に感応するようにする不足減衰になる。確かに、送電装置の共振周波数と駆動周波数とが一致しない場合、相互変調周波数が現れ、通信性能における低下をもたらし、しばしば、送電装置における復調過程を問題の多いものに、又は不可能にさえもする。
【００１３】
相互変調問題に対処するために、送電装置において調整可能な共振回路を採用することが提案されてきており、すなわち、それに対して共振周波数が動的に変動させられ得る共振回路を使用することが提案されてきた。このようなシステムでは、送電装置の駆動周波数及び共振周波数は、両方とも、受電装置の共振周波数と同じであるように適合される。このことは、システムが共振モードで効率的に動作すると同時に、駆動周波数と送電装置共振回路との間の相互変調影響を防ぐ（又は、少なくとも軽減する）ことを確実にする。このことは、多くのシナリオにおいて、システムが、構成要素値の変動及び許容誤差に適合し、それらを補うことなどをさらに可能にする。駆動信号の周波数、送電装置共振周波数、及び受電装置共振周波数を同じ値に設定するシステムの例は、ＵＳ２００４０１３０９１５Ａ１に提供されている。
【００１４】
送電装置の共振周波数を適合させるための特定の手法は、国際公開ＷＯ２０１３０２４３９６に説明されている。その例では、送電装置は、共振サイクルの一部の間に、共振回路に誘導値又は容量値を加えるようにスイッチを動的に制御する。このことは、共振回路の事実上の共振周波数を下げることがあり、例えば、共振回路に送られる駆動信号に共振周波数を一致させるのに使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、このような手法は、負荷変調によって通信を向上させるが、通信の性能は、いくつかの要因に左右される。特に、通信性能が、電力伝達信号の変調を復調するのに使用されるサンプルのタイミングに強く依存しており、具体的には、変調深度が、サンプリングのタイミングに左右されることが確認されている。サンプリングの最適以下のタイミングは、これにより、しばしば、変調性能が低下させられることをもたらす可能性がある。いくつかのシステムにおいて、変調は、例えば、送電装置の電力コイルを通る電流のピーク検出に基づいていることがある。しかし、このような手法は、さらなる、しばしば比較的複雑な回路網を必要とする傾向にある。さらに、このようなピーク検出回路網は、比較的不正確である傾向にあり、ひいては、検出された値が、基礎的な信号を正確に反映しないことが多い。このことは、通信性能低下ももたらす可能性がある。
【００１６】
したがって、向上した電力伝達手法が有利であると考えられる。特に、向上した動作、向上した電力伝達、高められた柔軟性、容易にされた実装形態、容易にされた動作、向上した通信、通信エラー低減、向上した電力伝達、及び／又は向上した性能を可能にする手法が、有利であると考えられる。
【００１７】
したがって、本発明は、単独で又は任意の組み合わせにおいて、上述の欠点のうちの１つ又は複数をできれば軽減し、緩和し、又は除去するように努める。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の態様により、受電装置へ誘導的に電力を伝達するための送電装置が提供され、前記送電装置が、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを備える共振回路であって、誘導性インピーダンスが受電装置へ電力を無線で伝達するための電力伝達信号を生成するための送電装置コイルを備える、共振回路と、送電装置コイルを通る電流及び送電装置コイルの電圧のうちの少なくとも一方をサンプル時間でサンプリングすることによってサンプルを生成するための、サンプラと、受電装置によって電力伝達信号上に負荷変調されたメッセージを受信するためのメッセージ受信装置であって、メッセージ受信装置が、サンプルに応答して変調を検出するように設けられる、メッセージ受信装置と、共振回路用の駆動信号を生成するためのドライバと、駆動信号の少なくとも複数のサイクルのそれぞれの断片的時間間隔において、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも一方に対する状態変化を遅くすることによって、共振回路の共振周波数を低減させるための共振修正回路であって、状態変化が容量性インピーダンスの電圧及び誘導性インピーダンスの電流のうちの少なくとも一方の変化であり、共振修正回路が、断片的時間間隔の開始時間に状態変化を遅くすることを開始し、断片的時間間隔の終了時間に状態変化を遅くすることを停止するように設けられている、共振修正回路と、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方に応答して、サンプル時間を制御するためのサンプル時間制御装置とを備える。
【００１９】
本発明は、多くの無線電力伝達システムにおいて向上した性能を提供し、特に負荷変調による向上した通信を提供する。多くの実施形態において、向上した電力伝達、及び特に向上した電力伝達効率は、電力信号の負荷変調に基づいた高信頼通信をさらに提供しながら、達成することができる。多くの用途において、低減された複雑さを達成することができる。特に、いくつかの実施形態において、ピーク検出回路網の使用を回避することができる。
【００２０】
本発明は、送電装置共振周波数が、共振する構成要素の状態変化を遅くすることによって駆動周波数に揃えられるように修正される、多くのシステムにおいて向上した負荷変調に基づく通信を特に提供する。
【００２１】
断片的時間間隔は通常、周期的に繰り返す時間間隔であり、開始時間及び終了時間は通常、周期的に繰り返す開始時間及び終了時間である。
【００２２】
共振回路の共振周波数の低減は、駆動信号の駆動周波数に接近することである。
【００２３】
いくつかの実施形態において、共振修正回路は、状態変化を遅くすることによって、共振回路の共振周波数を駆動周波数に合わせるように設けられる。状態変化を遅くすることによって共振周波数を合わせる手法は、送電装置電力伝達共振回路の動作周波数（駆動信号の駆動周波数）及び（事実上の）共振周波数の整合／結び付けを促進及び／又は改善する。手法は、向上した電力効率を提供する。
【００２４】
多くの実施形態において、整合は、駆動周波数及び共振周波数が本質的に互いに結び付けられているようにあり、具体的には、それらは（例えば、絶えず）同じであるように結び付けられる。駆動信号への整合は、共振回路の電流又は電圧などの信号の測定の必要性を特に除去又は低減する。
【００２５】
駆動周波数及び共振周波数の整合は、共振周波数を駆動周波数と同じように特に適合させる。
【００２６】
サンプル時間（又はサンプル時刻）は、実質的に瞬間的なサンプリングのタイミングに相当し、又は例えば、延長期間を有するサンプリングの開始時間及び／又は終了時間を参照する。
【００２７】
状態変化の遅れは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのみを含む共振回路と比較しての遅れである。容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスは、通常、直列又は並列共振構成において結合される。容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスによって形成されたフリーラン共振回路の共振周波数は、共振回路の固有周波数と呼ばれる。状態変化の遅れに起因する共振周波数は、共振回路の事実上の共振周波数と呼ばれるだろう。
【００２８】
状態は、特にエネルギー状態であり、特に容量性インピーダンスの電圧及び／又は誘導性インピーダンスを通る電流である。
【００２９】
状態変化を遅くすることは、容量性インピーダンスと誘導性インピ−ダンスとの間のエネルギー流を妨げること又は低減することによってでもよい（一方の外に流れるエネルギーの一部のみがもう一方に達するように）。遅くすることは、受け取りインピーダンスから遠くに少なくともある程度のエネルギーを向けることによってでもよい。
【００３０】
したがって、共振修正回路は、サイクル内の断片的時間間隔の開始時間に、容量性インピーダンスと誘導性インピーダンスとの間を流れるエネルギーを低減することを開始し（例えば、遠くに逸らす又は制限する／遮断する）、サイクル内の断片的時間間隔の終了時間に、容量性インピーダンスと誘導性インピーダンスとの間を流れるエネルギーを低減することを止める（例えば、遠くに逸らす又は制限する／遮断する）。多くの実施形態において、例えばエネルギーを遠くに逸らすことによって、遅くすることは、断片的時間間隔の間のみ、（また、例えば、サイクル中のいずれか他の時間にではなく）行われる。多くの実施形態において、サイクルは、状態変化が遅くされる１つ又は複数の断片的時間間隔、及び状態変化が遅くされない１つ又は複数の断片的時間間隔を含む。
【００３１】
共振修正回路は、周囲時間間隔においてではない、駆動信号の少なくとも複数のサイクルのそれぞれの断片的時間間隔において、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも一方に関する状態変化を遅くすることによって、共振回路の共振周波数を低減するように設けられ、周囲時間間隔は、断片的時間間隔の直前の時間間隔、及び断片的時間間隔の直後の時間間隔である。
【００３２】
遅くすることが行われる断片的時間間隔は、第１の断片的時間間隔と呼ばれる。
【００３３】
遅くすることは、周囲時間間隔の間ではなく、第１の断片的時間間隔の間、エネルギー流を低減するように設けられている回路によってである。
【００３４】
共振修正回路は、周囲時間間隔の間ではない、第１の断片的時間間隔の間、第２のインピーダンスから離れた第１のインピーダンスから流れるエネルギーに向けられ、第１のインピーダンスは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの第１のインピーダンスであり、第２のインピーダンスは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの第２のインピーダンスである。したがって、共振修正回路は、周囲時間間隔中ではない第１の断片的時間間隔の間、第１のインピーダンスから第２のインピーダンスへ流れるエネルギーを遠くへ逸らす、又は制限／遮断するように設けられた回路を備えることによって、状態変化を遅くすることにより、共振回路の共振周波数を低減するように設けられ、第１のインピーダンスは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの第１のインピーダンスであり、第２のインピーダンスは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの第２のインピーダンスである。
【００３５】
多くの実施形態において、共振修正回路は、周囲時間間隔中ではない第１の断片的時間間隔の間、第１のインピーダンスから第２のインピーダンスへ流れる電流を遠くへ逸らす、又は制限／遮断するように設けられ、第１のインピーダンスは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの第１のインピーダンスであり、第２のインピーダンスは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの第２のインピーダンスである。したがって、共振修正回路は、周囲時間間隔中ではない第１の断片的時間間隔の間、第２のインピーダンスから離れて第１のインピーダンスから流れる電流を遠くへ逸らす、又は制限／遮断するように設けられた回路を備えることによって、状態変化を遅くすることにより、共振回路の共振周波数を低減するように設けられ、第１のインピーダンスは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの第１のインピーダンスであり、第２のインピーダンスは、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの第２のインピーダンスである。
【００３６】
いくつかの実施形態において、サイクルは、第１の断片的時間間隔と、周囲時間間隔のうちの少なくとも１つとに分割される。第１の断片的時間間隔での周囲時間間隔のうちの１つは、先行の又は後続のサイクルの一部であると考えられる。
【００３７】
断片的時間間隔は、駆動信号の期間よりも短い持続時間、通常、駆動信号の期間の半分よりも短い持続時間を有する。したがって、状態変化を遅くすることが適用されている断片的時間間隔を有する各サイクルは、状態変化を遅くすることが適用されていない少なくとも１つの時間間隔も有する。
【００３８】
開始時間及び終了時間は、通常、各サイクル（断片的時間間隔がある）の時刻／事象に関する時刻である。例えば、開始時間及び終了時間は、駆動信号のゼロ交差に関して考えられる。
【００３９】
断片的時間間隔は、詳細には、駆動信号の複数のサイクル（しかし、必ずしもすべてではなく、連続してもない）に起こり、駆動信号のサイクル／サイクル期間よりも短い持続時間を有する、時間間隔である。
【００４０】
多くの実施形態において、サイクルは、状態変化が遅くされる複数の断片的時間間隔を含む。連続した断片的時間間隔（同じサイクル、異なるサイクルに関わりなく）は、状態変化が遅くされない間隔によって分割される。
【００４１】
容量性インピーダンスは、通常、コンデンサであり、誘導性インピーダンスは、通常、インダクタである。しかし、いくつかの実施形態において、容量性インピーダンス及び／又は誘導性インピーダンスは、例えば、抵抗性構成要素も含むことがある。
【００４２】
共振周波数は、通常、断片的時間間隔の持続時間が長くなるにつれて縮小される。周波数変調回路は、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスの固有共振周波数（それらが、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのみから成る共振回路において振動すると考えられる周波数に対応する）を縮小する。事実上の共振周波数は、多くの実施形態において、送電装置によって変えられ、例えば、断片的時間間隔に関する開始時間及び／又は終了時間を変えることによって、断片的時間間隔の持続時間を長くすることがある。
【００４３】
いくつかの実施形態において、送電装置は、断片的時間間隔の持続時間を長くすることによって、共振周波数を縮小するように設けられる。受電装置は、バッテリを再充電する、又はデバイスに電力供給するなどのために、外部負荷に電力を提供する。
【００４４】
いくつかの実施形態において、周波数変調回路は、断片的時間間隔中、誘導性インピーダンスと容量性インピーダンスとの間のエネルギー流を妨げることによって、状態変化を遅くするように設けられている。
【００４５】
このことは、多くのシナリオにおいて向上した性能を提供し、特に、共振周波数の効果的な調整を提供する。この手法は、実装を容易にする。エネルギー流は、容量性インピーダンスから誘導性インピーダンスへ流れる、誘導性インピーダンスから容量性インピーダンスへ流れる、又は、誘導性インピーダンスから容量性インピーダンスへ流れるときと、容量性インピーダンスから誘導性インピーダンスに流れるときとの両方の間に、妨げられる可能性がある。
【００４６】
エネルギー流を妨げることは、エネルギー流を縮小することと、エネルギー流を完全に阻止することとの両方を含むことがある。
【００４７】
多くの実施形態において、周波数変調回路は、断片的時間間隔中、誘導性共振と容量性インピーダンスとの間の電流の流れを妨げることによって、状態変化を遅くするように設けられている。
【００４８】
このことは、特に効果的な制御を提供し、実際的な実装を提供する。電流の流れは、正又は負の電流の流れである。電流の流れを妨げることは、電流の流れを縮小することと、電流の流れを完全に阻止することとの両方を含むことがある。
【００４９】
いくつかの実施形態において、周波数修正回路は、断片的時間間隔の間中、容量性インピーダンスから誘導性インピーダンスへの電流の流れを妨げることによって、誘導性インピーダンスに対する状態変化を遅くするように設けられる。
【００５０】
これは、容易化され且つ通常は低複雑性の実装を可能にしながら、特に効果的な性能を提供する。
【００５１】
いくつかの実施形態において、周波数修正回路は、断片的時間間隔の間中、容量性インピーダンスから誘導性インピーダンスへの電流の流れを遮断することによって、誘導性インピーダンスに対する状態変化を遅くするように設けられる。
【００５２】
これは、容易化され且つ通常は低複雑性の実装を可能にしながら、特に効果的な性能を提供する。
【００５３】
駆動信号の少なくとも複数のサイクルのそれぞれにおいて、終了及び／又は開始時間のタイミングは、生成された駆動信号のゼロ交差又は極値に整合された時間及び同期された時間である。
【００５４】
多くの実施形態において、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間の少なくとも一方は、駆動信号の複数のサイクルの時刻に対する固定された時間オフセットを有する。時刻は、ゼロ交差又は遷移などの事象の時間である。固定されたずれは、駆動信号の少なくとも複数のサイクルのそれぞれに適用される。
【００５５】
サンプル時間制御装置は、例えば、以前の断片的時間間隔の開始時間及び／又は終了時間に基づいた現在の断片的時間間隔に対する開始時間及び／又は終了時間を決定する。開始時間及び／又は終了時間は、見積時間である。特に、所与の断片的時間間隔に対して、終了時間は、以前の断片的時間間隔、及び実質的に周期的な断片的時間間隔に対して測定され、推定され、及び／又は計算された反復間隔の終了時間から決定される。
【００５６】
本発明の任意選択機能により、サンプル時間制御装置は、サンプル時間を断片的時間間隔内にあるように制御するように設けられる。
【００５７】
これは、多くの実施形態及びシナリオにおいて、特に有利な実装、動作、及び／又は性能を提供する。それは、変化が低減された時点で、又は信号が一定のところでさえ、コイル電流／電圧のサンプリングを可能にする。例えば、状態変化を遅くすることが実質的に任意の状態変化を抑えることに対応するいくつかのシステムにおいて、サンプリングは、信号が一定の時、且つしばしば一定ピーク値で、行われる。このようにして、サンプリングを容易にし、追加の回路網の必要性を低減させ、及び／又は、例えばジッタに対する感度を低減させ、それによって、向上した復調をもたらす。
【００５８】
いくつかの実施形態において、サンプル時間制御装置は、サンプル時間を、断片的時間間隔の開始時間前の２マイクロ秒から断片的時間間隔の終了時間後の２マイクロ秒までの間隔内であるように制御するように設けられる。
【００５９】
いくつかの実施形態において、サンプル時間制御装置は、サンプル時間を、断片的時間間隔の開始時間前の駆動信号のサイクル時間の１０％から断片的時間間隔の終了時間後のサイクル時間の１０％までの間隔内であるように制御するように設けられる。
【００６０】
このようなサンプリングは、特に効率的な動作を提供する。
【００６１】
本発明の任意選択機能により、サンプル時間制御装置は、断片的時間間隔の終了時間に応答してサンプル時間を制御するように設けられる。
【００６２】
これは、多くの実施形態及びシナリオにおいて、特に有利な実装、動作、及び／又は性能を提供する。それは、例えば、多くの用途において様々な駆動周波数／事実上の共振周波数に対してさらに一貫した性能が提供される。
【００６３】
いくつかの実施形態において、サンプル時間制御装置は、断片的時間間隔の終了時間のみに応答してサンプル時間を制御するように設けられる。
【００６４】
本発明の任意選択機能により、サンプル時間制御装置は、断片的時間間隔の開始時間に応答してサンプル時間を制御するように設けられる。
【００６５】
これは、多くの実施形態及びシナリオにおいて、特に有利な実装、動作、及び／又は性能を提供する。それは、例えば、所与の断片的時間間隔に対するサンプル時間がその断片的時間間隔の開始後であることにより、サンプル時間の容易な決定を提供し、したがって、原因となる依存を個別の断片的時間間隔内で使用することができる。
【００６６】
いくつかの実施形態において、サンプル時間制御装置は、断片的時間間隔の開始時間のみに応答してサンプル時間を制御するように設けられる。
【００６７】
本発明の任意選択機能により、サンプル時間制御装置は、サンプル時間を、終了時間前の駆動信号の２分の１のサイクル時間から終了時間までの時間間隔において起こるように制御するように設けられる。
【００６８】
これは、多くの実施形態及びシナリオにおいて、特に有利な実装、動作、及び／又は性能を提供する。多くの実施形態において、それは、例えば、ジッタ及びスイッチノイズに対して適切なマージンを提供する。
【００６９】
本発明の任意選択機能により、サンプル時間制御装置は、時間オフセットだけ終了時間に先行するようにサンプル時間を決定するように設けられる。
【００７０】
これは、多くの実施形態において、有利なサンプリング時間の効率的だが低複雑性の決定を提供する。時間オフセットは、複数のサイクルが与えられ、具体的には予定値である。時間オフセットは、例えば、固有共振周波数に対して、サイクル時間の例えば２％からサイクル時間の３０％までの間隔においてある。
【００７１】
本発明の任意選択機能により、時間オフセットは、２０ナノ秒以上且つ５マイクロ秒以下である。
【００７２】
これは、多くの実施形態及びシナリオにおいて、特に有利な実装、動作、及び／又は性能を提供する。多くの実施形態において、それは、例えば、ジッタ及びスイッチノイズに対して適切なマージンを提供する。
【００７３】
いくつかの実施形態において、時間オフセットは、２０ナノ秒以上、１マイクロ秒以下である。
【００７４】
本発明の任意選択機能により、サンプル時間制御装置は、開始時間と終了時間との両方に応答してサンプル時間を決定するように設けられる。
【００７５】
これは、多くの実施形態において特に効率的な動作を提供し、多くのシナリオにおいて開始時間及び終了時間の両方に対してサンプル時間の向上した決定を提供する。例えば、サンプル時間は、開始時間と終了時間との間の中ほどとして決定される。手法は、多くのシナリオにおいて、共振回路の所望の事実上の共振周波数における変動量に起因して、断片的時間間隔の持続時間における変動量に対して向上した適合を提供する。
【００７６】
本発明の任意選択機能により、断片的時間間隔の開始時間は、インダクタの電圧及び容量性インピーダンスのコンデンサの電流のうちの少なくとも一方のゼロ交差によって決定され、サンプル時間制御装置は、インダクタの電圧及びコンデンサの電流のうちの少なくとも一方のゼロ交差の検出に応答して、開始時間を検出するように設けられる。
【００７７】
これは、多くの実施形態において、特に効率的な動作及び／又は実装を提供する。それは、特に、多くの実施形態において、事実上の共振周波数と駆動信号の駆動周波数との間のより緊密な対応を可能にする。
【００７８】
本発明の任意選択機能により、断片的時間間隔の終了時間は、ドライバのスイッチブリッジの少なくとも１つのスイッチのスイッチ遷移と合わせられ、サンプル時間制御装置は、スイッチブリッジ用のスイッチ信号に応答して、終了時間を決定するように設けられる。
【００７９】
これは、多くの実施形態において、特に効率的な動作及び／又は実装を提供する。それは、特に、多くの実施形態において、事実上の共振周波数と駆動信号の駆動周波数との間のより緊密な対応を可能にする。
【００８０】
本発明の任意選択機能により、共振修正回路は、断片的時間間隔の間、実質的に状態変化を停止させるように設けられる。
【００８１】
これは、多くの実施形態において向上した性能を提供し、特に、断片的時間間隔の間、具体的にはピーク値などの実質的に一定値となるようにサンプリングを可能にする。
【００８２】
本発明の任意選択機能により、共振修正回路は、断片的時間間隔の間中、容量性インピーダンスのコンデンサを短絡するように設けられ、メッセージ受信装置は、断片的時間間隔の間中、インダクタ電流のサンプルに応答して、負荷変調されたメッセージを復調するように設けられる。
【００８３】
これは、特に効率的な実装を提供する。
【００８４】
本発明の任意選択機能により、送電装置は、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方に対応する遷移を持つタイミング信号を生成するためのタイマをさらに備え、サンプル時間制御装置は、タイミング信号の遷移に応答して、サンプル時間を制御するように設けられる。
【００８５】
これは、多くの実施形態において、特に効率的で低複雑性の実装を提供する。
【００８６】
タイミング信号は、開始時間及び／又は終了時間を表す遷移に加え、他の遷移も備える。このような他の遷移は、多くのシナリオにおいて、サンプル時間制御装置によって無視される（例えば、サンプル時間制御装置は、ポジティブエッジ遷移のみ考慮し、逆にネガティブエッジを無視する）。タイミング信号の遷移は、検出することができ、それに対してタイミングを決定することができる、タイミング信号の値又は特性の任意の変化である。多くの実施形態において、タイミング信号は、２つの値の間の遷移に設けられ、遷移はそれらの２つの値の間の遷移であるか、或いは、例えば、１つの方向における遷移のみである。
【００８７】
遷移は、タイミング信号の信号における変化であり、また具体的には、１つの状態から他の状態への変化である（状態は、瞬間的であり、すなわち、（連続的に）変化するパラメータのスナップショット又は瞬間値である）。多くの実施形態において、遷移は、タイミング信号の信号レベルにおける変化であり、具体的には、１つの信号レベルから他の信号レベルへの変化である（変化の前及び後の信号レベルは、瞬間的であり、すなわち、（連続的に）変化する信号レベルのスナップショット又は瞬間値である）。
【００８８】
本発明の態様により、受電装置へ誘導的に電力を伝達するための送電装置を備える無線電力伝達システムが提供され、送電装置は、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを備える共振回路であって、誘導性インピーダンスが受電装置へ無線で電力を伝達するための電力伝達信号を生成するための送電装置コイルを備える、共振回路と、送電装置コイルを通る電流及び送電装置コイルの電圧のうちの少なくとも一方をサンプル時間でサンプリングすることによってサンプルを生成するためのサンプラと、受電装置によって電力伝達信号上に負荷変調されたメッセージを受信するためのメッセージ受信装置であって、メッセージ受信装置がサンプルに応答して変調を検出するように設けられる、メッセージ受信装置と、共振回路用の駆動信号を生成するためのドライバと、駆動信号の少なくとも複数のサイクルのそれぞれの断片的時間間隔において、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも一方に対する状態変化を遅くすることによって、共振回路の共振周波数を減少させるための共振修正回路であって、状態変化が容量性インピーダンスの電圧及び誘導性インピーダンスの電流のうちの少なくとも一方の変化であり、共振修正回路（５０５）が、断片的時間間隔の開始時間で状態変化を遅くすることを開始し、断片的時間間隔の終了時間で状態変化を遅くすることを停止するように設けられる、共振修正回路と、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方に応答して、サンプル時間を制御するためのサンプル時間制御装置とを備える。
【００８９】
本発明の態様により、受電装置へ誘導的に電力を伝達する送電装置のための動作方法が提供され、送電装置が容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスを備える共振回路を備え、誘導性インピーダンスが受電装置へ無線で電力を伝達するための電力伝達信号を生成するための送電装置コイルを備え、その方法が、送電装置コイルを通る電流及び送電装置コイルの電圧のうちの少なくとも一方をサンプル時間でサンプリングすることによってサンプルを生成することと、サンプルに応答して受電装置によって電力伝達信号上に負荷変調されたメッセージを受信することと、共振回路のための駆動信号を生成することと、駆動信号の少なくとも複数のサイクルのそれぞれの断片的時間間隔において、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも一方に対する状態変化を遅くすることによって、共振回路の共振周波数を減少させることであって、状態変化が容量性インピーダンスの電圧及び誘導性インピーダンスの電流のうちの少なくとも一方の変化であり、状態変化を遅くすることが、断片的時間間隔の開始時間で開始され、断片的時間間隔の終了時間で停止される、共振回路の共振周波数を減少させることと、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方に応答して、サンプル時間を制御することとを有する。
【００９０】
本発明のこれら並びに他の態様、特徴、及び利点は、本明細書の以下に説明される実施形態から明らかになり、またそれに関連して説明されるだろう。
【００９１】
本発明の実施形態は、単に例として、以下の図面を参照して説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による、電力伝達システムの要素の例を示す図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による、電力伝達システムの要素の例を示す図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置のためのハーフブリッジインバータの要素の例を示す図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置のためのフルブリッジインバータの要素の例を示す図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の要素の例を示す図である。
【図６】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の要素の例を示す図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の信号の例を示す図である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の信号の例を示す図である。
【図９】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の要素の例を示す図である。
【図１０】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の要素の例を示す図である。
【図１１】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の要素の例を示す図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置及び受電装置の要素の例を示す図である。
【図１３】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の信号の例を示す図である。
【図１４】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置及び受電装置の要素の例を示す図である。
【図１５】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の信号の例を示す図である。
【図１６】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置及び受電装置の要素の例を示す図である。
【図１７】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の要素の例、及び受電装置を示す図である。
【図１８】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の要素及び信号の例を示す図である。
【図１９】本発明のいくつかの実施形態による、送電装置の信号の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００９３】
次の説明は、Ｑｉ規格から知られるような電力伝達手法を利用する、無線電力伝達システムに適用できる本発明の実施形態に焦点を合わせる。しかし、本発明は、この用途に限定されず、多くの他の無線電力伝達システムに適用されることが、理解されるだろう。
【００９４】
図１は、本発明のいくつかの実施形態による、電力伝達システムの例を示す。電力伝達システムは、送電装置インダクタ／インダクタ１０３を含む（又は、結合された）送電装置１０１を備える。システムは、受電装置コイル／インダクタ１０７を含む（又は、結合された）受電装置１０５をさらに備える。
【００９５】
システムは、送電装置１０１から受電装置１０５への無線誘導電力伝達を提供する。具体的には、送電装置１０１は、送電装置インダクタ１０３によって磁束として伝播される、無線誘導電力伝達信号（電力伝達信号又は誘導電力伝達信号とも呼ばれる）を生成する。電力伝達信号は、通常、約７０ｋＨｚ〜約１５０ｋＨｚの周波数を有し、しばしばＱｉ互換システムに対しては、通常、９５ｋＨｚ〜１１５ｋＨｚの範囲である。送電装置インダクタ１０３及び受電装置コイル１０７は緩く結合され、したがって、受電装置コイル１０７は送電装置１０１から電力伝達信号（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、送電装置インダクタ１０３から受電装置コイル１０７への無線誘導結合器を介して、送電装置１０１から受電装置１０５へ伝達される。電力伝達信号という用語は、送電装置インダクタ１０３と受電装置コイル１０７との間の誘導信号／磁場（磁束信号）を指すのに主に使用されるが、等価性によって、この用語が、送電装置インダクタ１０３に提供されたか、又は受電装置コイル１０７によってピックアップされた電気信号に対する基準として考えられ、使用されてもよいことが理解されるであろう。
【００９６】
システムは、相当な電力レベルを伝達するように設けられ、具体的には、送電装置は、多くの実施形態において、５００ｍＷ、１Ｗ、５Ｗ、又は５０Ｗを超過する電力レベルを支持する。例えば、Ｑｉ対応用途に対して、電力伝達は、低電力用途に対して１〜５Ｗ出力領域に通常あり、例えばキッチン用途などの高電力用途に対して１００Ｗを超過し、且つ１０００Ｗ超まである。
【００９７】
図２は、図１のシステムの特定例のシステムアーキテクチャをもう少し詳細に示す。この例において、送電装置１０１の出力回路は、送電装置インダクタ１０３を含む、共振タンク又は共振回路２０１を含む（図２において、送電装置インダクタ１０３は、明確さのために共振回路２０１の外部に示されるが、この一部と見られる）。送電装置１０１の共振回路２０１は、送電装置共振回路２０１とも呼ばれる。共振回路２０１は通常、直列又は並列共振回路であり、特に送電装置インダクタ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。電力伝達信号は、適切な駆動周波数（通常は、２０〜２００ｋＨｚの周波数範囲）を有する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って生成される。
【００９８】
同様に、受電装置１０５の入力回路は、受電装置インダクタ１０７（図２において、受電装置インダクタ１０７は、明確さのために共振回路２０５の外部に示されるが、この一部と見られる）を含む、共振回路又は共振タンク２０５を含む。受電装置１０５の共振回路２０５は、受電装置共振回路２０５又は受電装置共振回路とも呼ばれる。受電装置共振回路２０５は通常、直列又は並列共振回路であり、特に送電装置インダクタ１０７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。受電装置共振回路２０５は、受信された電力伝達信号すなわち受電装置共振回路２０５によって提供された誘起信号を、外部負荷２０９に提供される電力に変換する電力変換装置２０７に結合される（当業者によく知られているように、通常ＡＤ／ＤＣ変換を行うことによって）。
【００９９】
負荷は例えばバッテリであり、電力提供はバッテリを充電するためである。別の例のように、負荷は別個のデバイスであり、電力提供はこのデバイスに電力供給するためである。
【０１００】
システムにおいて、送電装置共振回路２０１の共振回路２０１は、固定共振回路ではなく、駆動周波数に合わせられるように制御することができる可変共振回路である。具体的には、送電装置共振回路２０１は、それが駆動周波数に一致する共振周波数を有するように適合され、すなわち、共振周波数が、駆動周波数に収束するか、又は実質的に駆動周波数と同じであるように制御される。このようなシナリオは、確かに送電装置１０１及び受電装置１０５の両方の共振周波数が駆動周波数と同じであるように設定される共振領域における動作に対して非常に有利である。これは、電力伝達効率を向上させるばかりでなく、負荷変調に基づく通信も向上させる。具体的には、それは、共振周波数及び駆動周波数における差に起因する、いわゆる相互変調効果を除去又は減らす。
【０１０１】
特定の手法において、共振回路２０１の（共振する）構成要素のうちの少なくとも１つに対する動的状態変化は、サイクルの断片で一時的に遅くされる（潜在的に完全に停止されることを含む）。手法は、後に、より詳細に説明される。
【０１０２】
図２のドライバ２０３は、共振回路に（ひいては、共振コンデンサ（図２に示されない）及び送電装置インダクタ１０３に）印加される、変動する（及び、通常はＡＣ）電圧駆動信号を生成する。いくつかの実施形態において、送電装置共振回路２０１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に渡って印加される。いくつかの実施形態において、ドライバ２０３は送電コイル１０３に直接的に（又は間接的に）結合され、電圧駆動信号は送電コイル１０３に提供される。
【０１０３】
したがって、システムにおいて、ドライバ２０３は、送電装置共振回路２０１／送電コイル１０３に送られる駆動信号を生成し、送電コイル１０３に、受電装置１０５に電力を提供する電力伝達信号を生成させる。駆動信号は、駆動周波数と呼ばれる所与の周波数を有するように生成され、すなわち、駆動周波数は駆動信号の周波数である。
【０１０４】
ドライバ２０３は、送電装置インダクタ１０３に送られる、電流及び電圧を生成する。ドライバ２０３は通常、ＤＣ電圧から交流信号を生成するインバータの形態における駆動回路である。ドライバ２０３の出力は通常、スイッチブリッジのスイッチの適切な切り替えによって駆動信号を生成するスイッチブリッジである。図３は、ハーフブリッジスイッチブリッジ／インバータを示す。スイッチＳ１及びＳ２は、それらが決して同時に閉じられないように制御される。交互に、Ｓ２が開かれている間Ｓ１は閉じられ、Ｓ１が開かれている間Ｓ２は閉じられる。スイッチは、所望の周波数で開閉され、それによって、出力において交流信号を生成する。通常、インバータの出力は、共振コンデンサを介して送電装置インダクタに接続される。図４は、フルブリッジスイッチブリッジ／インバータを示す。スイッチＳ１及びＳ２は、それらが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、それらが決して同時に閉じられないように制御される。交互に、Ｓ２及びＳ３が開かれている間スイッチＳ１及びＳ４は閉じられ、Ｓ１及びＳ４が開かれている間Ｓ２及びＳ３は閉じられ、それによって、出力において方形波信号を生成する。スイッチは所望の周波数で開閉される。
【０１０５】
上の説明は、左及び右ブリッジの位相が１８０°異なり、最大出力電力又は最大デューティサイクルを提供する場合に対応する。しかし、他のシナリオにおいて、ブリッジハーフは、部分的に位相が異なり、Ｓ２及びＳ４の両方、又はＳ１及びＳ３の両方が同時に閉じられる結果をもたらす。この状態において、ブリッジ電圧はゼロになり、したがって、手法は最大値から出力電力又はデューティサイクルを減少させるのに使用される。
【０１０６】
その結果、ドライバ２０３は、所与の駆動周波数で駆動信号を生成し、この信号を送電装置共振回路２０１に適用する。送電装置共振回路２０１は、誘導性インピーダンス及び容量性インピーダンスによって形成される。
【０１０７】
図１及び図２のシステムにおいて、共振周波数を制御する特に有利な仕方が提供される。その手法において、送電装置は、駆動信号の少なくとも複数のサイクル（しかし、全サイクルに対してではない）のそれぞれの断片的時間間隔に対して、送電装置共振回路２０１の容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスの少なくとも一方に対する状態変化を遅くすることによって、送電装置共振回路２０１の共振周波数を駆動周波数に合わせるための機能性を備える。したがって、手法は、反応性インピーダンスの少なくとも１つの状態変化を遅くすることによって、駆動周波数に近づくように共振周波数を制御する。状態変化を遅くすることは、状態変化を遅くすることが適用されなかった場合に、考えられるよりも駆動周波数に近くなるように、事実上の共振周波数が減らされる結果をもたらす。
【０１０８】
具体的には、共振回路は、自由に共振する場合、誘導性及び反応性インピーダンスに対応する共振周波数を有する。この周波数は、共振回路の固有共振周波数と呼ばれる。したがって、固有共振周波数は、誘導性及び反応性インピーダンスのみを備える共振回路の共振周波数に対応する。状態変化を遅くすることは、対応するサイクルを延長し、それに応じて、共振回路が動作している周波数を減少させる。この減少した周波数は、共振回路の事実上の共振周波数と呼ばれる。
【０１０９】
したがって、システムにおいて、送電装置共振回路は、それらが自由に振動するようにされている場合、容量性及び誘導性インピーダンスの共振周波数に対応する固有共振周波数を有する。しかし、状態変化を遅くすることは、インピーダンスが自由に振動するようにされている場合、状態変化の速度に対してインピーダンスの少なくとも１つの状態変化の速度を減少させる。したがって、状態変化を遅くすることは、自由に振動する容量性及び誘導性インピーダンスに対してサイクル時間を延長する。サイクル時間の増加は、共振周波数の減少に対応し、ひいては、状態変化を遅くすることに起因し、送電装置共振回路は、固有共振周波数より低い事実上の共振周波数で振動するだろう。
【０１１０】
したがって、手法において、送電装置共振回路２０１は、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスによって与えられる固有周波数で自由に振動するようにさせるのではなく、共振は、サイクルの一部に対して遅くされた（具体的には停止された）インピーダンスの（少なくとも１つの）状態変化によって制御される。これは、送電装置共振回路２０１の減少した事実上の共振周波数をもたらす。したがって、送電装置共振回路２０１は、インピーダンスによって、すなわち、以下の式
【数１】
0006526916.tif 000002
（ここで、Ｌ、Ｃは、送電装置共振回路２０１の組み合わされたインダクタンス、静電容量を表す）
よりも低い周波数によって与えられた固有共振周波数より低い事実上の共振周波数を有するように制御される。
【０１１１】
図５は、いくつかの、及び通常はすべてのサイクルの断片的時間間隔で状態変化を遅くするように、事実上の共振周波数が低くなる、送電装置の要素を示す。
【０１１２】
例において、送電装置は、共振回路を形成する誘導性インピーダンス５０１及び容量性インピーダンス５０３を備える。
【０１１３】
特定の例において、誘導性インピーダンス５０１は、インダクタに直接的に対応するが、他の実施形態において、誘導性インピーダンス５０１は、少なくとも部分的な誘導性インピーダンスを有する、すなわち、誘導性リアクタンス構成要素を有する、又は言い換えれば、正の虚数部を持つ複素インピーダンスを有する、任意の、例えば、１ポート／２端子要素であることが理解されるだろう。したがって、誘導性インピーダンス５０１は、端子における電圧が、構成要素／回路を通る電流の導関数に少なくとも一部分依存する、線形２端子回路又は（同等の）構成要素である。
【０１１４】
同様に、特定の例において、容量性インピーダンス５０３は、コンデンサに直接的に対応するが、他の実施形態において、容量性インピーダンス５０３は、少なくとも部分的な容量性インピーダンスを有する、すなわち、容量性リアクタンス構成要素を有する、又は言い換えれば、負の虚数部を持つ複素インピーダンスを有する、任意の、例えば、１ポート／２端子要素であることが理解されるだろう。したがって、容量性インピーダンス５０３は、端子において回路／構成要素を通る電流が、端子の電圧の導関数に少なくとも一部分依存する、線形２端子回路又は（同等の）構成要素である。
【０１１５】
ほとんどの実施形態において、誘導性及び容量性インピーダンス５０１、５０３の抵抗部は通常、リアクタンス構成要素に比べて、よりはるかに小さく、しばしば無視できるほどであることが理解されるだろう。これは、振動が比較的非減衰であることを確実にすることになり、すなわち、それは、共振回路に対して比較的高いＱを提供することになる。
【０１１６】
明確且つ簡潔にするために、次の説明は、（理想的な）インダクタ５０１であり、具体的には図１及び図２の送電装置インダクタ１０３である、誘導性インピーダンス、及び、理想的なコンデンサ５０３である容量性インピーダンスに焦点を合わせることになる。しかし、インダクタ５０１への任意の言及は、必要に応じて誘導性インピーダンス又はリアクタンス（送電装置コイル１０３を含んでいる）への言及に置き換えられ、コンデンサ５０３への任意の言及は、必要に応じて容量性インピーダンス又はリアクタンスへの言及に置き換えられることが理解されるだろう。簡潔にするために、インダクタ５０１及びコンデンサ５０３の一対は、共振する構成要素とも呼ばれるだろう。
【０１１７】
インダクタ５０１及びコンデンサ５０３は、共振構成において一緒に結合される。例において、インダクタ５０１及びコンデンサ５０３は、直列共振において結合されるが、他の実施形態において、それらは並列共振構成において結合されることが理解されるだろう。
【０１１８】
インダクタ５０１及びコンデンサ５０３は、インダクタ５０１及びコンデンサ５０３のみを備える共振回路の共振周波数に対応する固有共振周波数を表すことになる。よく知られているように、このような回路に対する共振周波数は、以下の式によって表される。
【数２】
0006526916.tif 000003
（ここで、Ｌはインダクタ５０１のインダクタンスで、Ｃはコンデンサ５０３の静電容量である）
【０１１９】
しかし、図５のシステムにおいて、送電装置は、コンデンサ５０３及び／又はインダクタ５０１に対する状態変化を遅くすることによって、送電装置共振回路に対する共振周波数を制御するように設けられる、共振修正回路５０５をさらに備える。共振修正回路５０５は、送電装置共振回路の一部と考えられ得る（又は、この完全に外部にあるか部分的に外部にあると考えられる）。共振修正回路５０５は、図５において、インダクタ５０１とコンデンサ５０３との間に直列に結合された単一の２端子要素として示されるけれども、これはただの一例にすぎず、他の実施形態において他の構成が使用されることも理解されることとなる。例えば、図５の例における共振修正回路５０５は、２端子のみを有するが、他の実施形態において、共振修正回路５０５は、より多くの端子を有し、例えば、ドライバ２０３に対する電力供給レールを含む、回路の他の部分に接続されることが理解されることとなる。
【０１２０】
共振修正回路５０５は、インダクタ５０１及びコンデンサ５０３のうちの一方又は両方に対する状態変化を遅くすることによって、共振周波数を修正するように設けられる。インダクタ５０１及びコンデンサ５０３の状態は、構成要素に対する電流エネルギー値によって表されると考えられ、具体的には、インダクタ５０１の電流
【数３】
0006526916.tif 000004
及びコンデンサ５０３の電圧
【数４】
0006526916.tif 000005
に対応すると考えられる。
【０１２１】
コンデンサ及びインダクタによって形成された従来の共振回路において、共振は、コンデンサ（エネルギーは電位エネルギーとして保存される）とインダクタ（エネルギーは磁位エネルギーとして保存される）との間を行ったり来たりするエネルギー流に起因する、連続的且つ周期的な位相変化によって達成される。このようなシステムにおける状態変化の速度及びエネルギー流は、コンデンサ及びインダクタの値によって与えられ、これは、以下の式の固有共振周波数における振動をもたらす。
【数５】
0006526916.tif 000006
【０１２２】
しかし、図５のシステムにおいて、共振回路は、単にフリーラン振動を行わせるのではなく、むしろ、共振修正回路５０５は、サイクルのいくつか、及び通常はサイクルのすべての断片的時間間隔の間中、インダクタ５０１及びコンデンサ５０３のうちの少なくとも一方に対する状態変化の速度を落とす。
【０１２３】
したがって、状態変化は、コンデンサ５０３及びインダクタ５０１のみを備えるフリーラン共振回路の状態変化に対して、断片的時間間隔の間中遅くされる。サイクル内の少なくとも別の時間間隔に対して、状態変化は遅くされない（又は、少なくとも遅くすることは、より低率においてである）。
【０１２４】
具体的に、状態変化は、コンデンサ５０３とインダクタ５０１との間でエネルギー流を妨げることによって遅くされる（インダクタ５０１からコンデンサ５０３へ、コンデンサ５０３からインダクタ５０１へ、又は、インダクタ５０１からコンデンサ５０３へとコンデンサ５０３からインダクタ５０１への両方で、エネルギー流を遅くすることによって）。共振回路において、正の電流は、共振サイクルの半分の期間でインダクタ５０１からコンデンサ５０３へ流れ、共振サイクルの他の半分の期間でコンデンサ５０３からインダクタ５０１へ流れる。多くの実施形態において、エネルギー流を遅くすることは、共振する構成要素間で流れる電流を妨げることによって達成される。多くの実施形態において、共振修正回路５０５は、例えば、コンデンサ５０３から離れてインダクタ５０１の電流（の一部又はすべて）を流すことによって（コンデンサ５０３から離れて負と正との電流の両方を潜在的に流すことを含む）、インダクタ５０１からコンデンサ５０３への電流を妨げるように設けられる。他の実施形態において、共振修正回路５０５は、例えば、断片的時間間隔の間中、インダクタ５０１からコンデンサ５０３を接続解除することによって（また、それによって、インダクタを渡る電圧をゼロに設定し、すなわち、電流と電圧との両方はインダクタに対してゼロに設定される）、コンデンサ５０３からインダクタ５０１への電流を妨げるように設けられる。
【０１２５】
これらの例において、したがって、共振する構成要素間を流れる電流は、断片的時間間隔（のみ）の間、減少させられるか又は完全に防止されさえする。この断片的時間間隔の間中、構成要素のうちの少なくとも１つの状態変化は、遅くされるか又は完全に停止されることとなる。これが、多数のサイクル、特にあらゆるサイクルの間中で行われるなら、その影響は、共振回路がまるでフリーラン共振回路構成に対して固有共振周波数よりも低い周波数で共振するかのように挙動することとなるだろう。
【０１２６】
共振修正回路５０５は、このようにして、事実上の共振周波数を、固有共振周波数よりも低くなるように、制御且つ調整する。実際の事実上の共振周波数は、図５のシステムにおいて、断片的時間間隔のタイミング／持続時間を変化させることができる、共振修正回路５０５によって制御される。したがって、断片的時間間隔が長くなるほど、状態変化を遅くする効果は大きくなり、こうして、事実上の共振周波数は低くなることとなる。
【０１２７】
サイクル時間は、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも一方のエネルギー状態変化が遅くされる少なくとも第１の断片的時間間隔、及び、エネルギー状態変化が遅くされない少なくとも第２の断片的時間間隔に分けられる。特定の例において、サイクルは、動作がサイクルごとに２度行われるので（ゼロ交差／半期までに１度）、容量性インピーダンス及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも一方のエネルギー状態変化が遅くされる、２つの第１の断片的時間間隔、及び、エネルギー状態変化が遅くされない、２つの第２の断片的時間間隔を備える。
【０１２８】
説明的な例のように、第２の断片的時間間隔において、インピーダンスのうちの一方から流れるすべてのエネルギーは、例えば（場合によっては寄生的な）抵抗構成要素において、他のインピーダンスに行くことになる（任意の潜在的損失を除いては）。しかし、第１の断片的時間間隔の間中、インピーダンスのうちの一方から流れるエネルギーの少なくともいくつかは、他のインピーダンスから遠くに逸らされる。特に、第２の断片的時間間隔において、インピーダンスのうちの一方のすべての電流は、他のインピーダンスに行くことになる（任意の潜在的損失を除いては）。しかし、第１の断片的時間間隔の間中、インピーダンスのうちの一方からの電流の少なくともいくつかは、他のインピーダンスから遠くに逸らされる。したがって、第１の断片的時間間隔において、２つのインピーダンスにおける電流は同じではなく、電流の少なくともいくつかは遠くに逸らされる。
【０１２９】
別の例のように、第２の断片的時間間隔において、構成要素間のエネルギー流は、例えば（場合によっては寄生的な）抵抗構成要素において、インピーダンスのうちの一方から流れるすべてのエネルギーが他のインピーダンスに行く状態で（任意の潜在的損失を除いては）、可能とされる。しかし、第１の断片的時間間隔の間中、エネルギー流は制限且つ低減される。例えば、最大エネルギー流は導入され、具体的に最大電流の流れが掛けられる。特定の例として、インピーダンス間の任意のエネルギー流は、第１の断片的時間間隔の間中抑えられ、例えば、容量性及び誘導性インピーダンスは、互いから接続解除される（例えば、誘導性インピーダンスを渡る電流がゼロの時点で）。
【０１３０】
したがって、システムにおいて、容量性及び誘導性インピーダンスのうちの少なくとも一方のエネルギー状態変化は、断片的時間間隔中抑制されるが、サイクルの少なくとも１つの他の時間間隔中抑制されない。
【０１３１】
特に、エネルギー流は、断片的時間間隔の開始の直前、断片的時間間隔の直後には抑制されていない可能性があるが、断片的時間間隔の間は抑制されている。したがって、状態変化を遅くすることが、断片的時間間隔において、しかし、断片的時間間隔の直前でも直後でもないときにおいて起こる。したがって、状態変化を遅くすることは、断片的時間間隔の開始時間に開始し、断片的時間間隔中（すなわち、サイクル時間よりも短い時間中）に行われ、断片的時間間隔の終了時に停止する。
【０１３２】
断片的時間間隔のタイミングの制御は、持続時間並びに正確な開始時間及び終了時間の両面において、個々の実施形態の特定の嗜好及び要件に依存することが理解されるだろう。
【０１３３】
しかし、特定の手法において、送電装置共振回路２０１は、送電装置共振回路２０１を駆動する駆動信号に基づいて制御され、それによって、動作周波数及び送電装置共振周波数が、自動的に互いに結び付けられ／ロックされることを本質的に可能にする。実際に、事実上の送電装置共振周波数が、直接従うように自動的且つ本質的に適合されている状態で、システムが駆動信号の動作／駆動周波数を単に適合させることができるように、この手法は、自動的且つ本質的に、動作周波数及び送電装置共振周波数が実質的に同じであることを可能にする。この手法は、具体的には、送電装置共振回路２０１の事実上の共振のそれぞれのサイクルは、駆動信号の対応するサイクルと同じ持続時間を有することを確実にし得る。加えて、この手法は、このことが、極めて低いさらなる複雑性及び極めて低い制御オーバーヘッドで達成されることを可能にする。
【０１３４】
図５の特定の例示的なシステムにおいて、このようにして、共振修正回路５０５は、所望の共振周波数を提供するように単に単独で制御されるだけではない。むしろ、共振修正回路５０５の動作は、共振回路２０１の駆動と、ひいては電力伝達システムの電力伝達及び一般的動作と、緊密に統合される。
【０１３５】
具体的に、図５のシステムにおいて、ドライバ２０３は、タイミング信号を生成し、これを共振修正回路５０５に送る。タイミング信号は、断片的時間間隔が開始、終了、又はしばしばその両方であるべき時を示す遷移を含む（無視される他の遷移がある可能性がある）。共振修正回路５０５は、断片的時間間隔をそれらの遷移に合わせるように設けられる。遷移は通常、通常は信号レベルにおける変化などの、信号パラメータにおける変化である。しかし、いくつかのシナリオにおいて、遷移は、例えば、信号の位相又は周波数、又は信号の（部分的な）信号成分における変化などの、別の信号パラメータにおける変化である。
【０１３６】
したがって、タイミング信号の遷移は、断片的時間間隔のタイミングを制御し、具体的には、開始時間、終了時間、又は開始時間と終了時間との両方を制御する。共振修正回路５０５は、タイミング信号からの断片的時間間隔の開始時間及び／又は終了時間を適宜設定する。通常、タイミング信号は、エネルギー流の妨害を作動／停止することができる、すなわち、状態変化を遅くすることを作動／停止することができる、共振修正回路５０５のスイッチを制御するのに使用される、スイッチ信号である。タイミング信号は、共振修正回路５０５によって検出することができ、これによって、電流妨害のスイッチの入り切りのためのスイッチを直接的又は間接的に制御するのに使用される、遷移を含む。共振修正回路５０５は、通常、対応する遷移とほぼ同じ時間（例えば、サイクル期間の１／５０内）に、遅くすることの入り切りを切り替えることによって、開始時間又は終了時間を遷移と合わせる。
【０１３７】
したがって、システムにおいて、ドライバ２０３は、断片的時間間隔のタイミングの少なくとも一部を制御する。さらに、ドライバ２０３は、結果的に断片的時間間隔が駆動信号に同期されるように、タイミング信号を制御するように設けられる。具体的に、ドライバは、タイミング信号を生成し、これを駆動信号に時間同期させる、同期装置５０７を備える。
【０１３８】
具体的には、後に特定の例で説明されるように、開始時間及び／又は終了時間は、駆動信号の個々のサイクル内の事象の時間に対して、固定された時間オフセットを有するように生成される。極値が発生するとき（局所又は大域（サイクル内）の最大値又は最小値）、遷移が発生するとき（例えば、方形駆動信号のエッジ）、又は、スイッチ回路のスイッチが切り替わるとき（図３又は図４の例に対応するスイッチブリッジなどの）、事象は、具体的には信号レベル閾値を跨ぐ駆動信号である（例えば、ゼロ交差においてなどの）。したがって、開始時間及び／又は終了時間は、このような事象の時刻に対して固定された時間オフセットを有するように制御される。したがって、サイクルにおける事象のタイミングが変われば（例えば、駆動信号のサイクルの周波数／期間における変化に起因して）、制御された開始及び／又は終了時間は、それに応じて変わることになる。
【０１３９】
多くの実施形態において、開始及び終了時間のうちの一方は、駆動信号を生成するスイッチ回路のスイッチ時間に関して、固定された時間オフセットを有するように制御されるが、その一方で、他の時間は、閾値を跨ぐ容量性インピーダンス５０３及び誘導性インピーダンス５０１のうちの少なくとも一方の信号の時刻に対して、固定された時間オフセットを有するように制御される。
【０１４０】
例えば、ダイオードとスイッチとは、直列に結合され、容量性インピーダンス５０３から遠くに電流を向けるのに使用される（例えば、容量性インピーダンス５０３を短絡させることによって、又は、容量性インピーダンス５０３と誘導性インピーダンス５０１との間の接続をレール電圧（例えば、ゼロの）に短絡させることによって）。この配置では、コンデンサの（又は、接続点の）電圧がダイオードに対応する閾値を跨ぐとき、それが導電を始めるように、スイッチが、開いている可能性がある。したがって、開始時間は、信号が閾値を跨ぐことによって与えられる。しかし、終了時間は、駆動信号を生成するフルブリッジのスイッチ用のスイッチ時間に対して、固定された時間オフセットを有するように決定される。したがって、この時間は、駆動信号の生成に直接結び付けられた時間である。したがって、駆動信号の期間が、１つのサイクルから次のサイクルに延びる場合、共振修正回路５０５は、同じサイクル内でも、この変化に自動的に適合する。
【０１４１】
したがって、多くの実施形態において、断片的時間間隔のタイミングは、駆動信号に緊密に結び付けられる。この結び付けは、共振回路２０１の駆動と共振回路２０１の事実上の共振との間の緊密な対応を提供する。駆動信号とタイミング信号との結び付けは、具体的には、共振周波数が、駆動信号の動作周波数と同じ周波数であるように自動的にロックされることを可能にする。確かに、同期装置５０７は、共振回路２０１の各サイクル時間が駆動信号の対応するサイクルでのサイクル時間と同じであるように、タイミング信号、ひいては断片的時間間隔を同期させ得る。したがって、ドライバによって断片的時間間隔を制御し、且つ駆動信号に基づいている手法は、共振周波数が、駆動信号と常に同じであるシステムを提供することができる。確かに、それぞれの個々のサイクル時間の個々の期間でさえ、同じであるように制御され得る。
【０１４２】
この手法は、低複雑性を可能にするだけでなく、例えば、共振回路２０１（インダクタ又はコンデンサの電流又は電圧）のいずれの信号の測定又は検出も必要とせず、周波数が同一であることを自動的に保証することもできる。
【０１４３】
送電装置共振周波数と駆動周波数とを合わせる手法は、いくつかの利点を提供する。特に、この手法は、相互変調を低減し、また多くの実施形態において、防ぐ。この手法は、多くの実施形態において、向上した電力伝達も提供し、具体的には、電力伝達効率を向上させる。通常、電力伝達効率は、送電装置共振周波数（送電装置共振回路の共振周波数）、受電装置共振周波数（送電装置共振回路の共振周波数）、及び駆動信号の動作周波数が、互いに近くなればなるほど、高くなる。説明された手法は、動作周波数と送電装置共振周波数とが、それらが、受電装置共振周波数に関して変えられることを可能にしながら、結び合わされることを可能にする。
【０１４４】
図６は、共振修正回路５０５が、コンデンサ５０３の状態変化を遅くするように設けられている、図５の送電装置の例を示す。この例では、共振修正回路５０５は、断片的時間間隔の間、コンデンサ５０３から遠くに、インダクタ５０１からの電流を逸らすように設けられている。逸らすことは、コンデンサ５０３と並列に結合されており、且つこれを短絡させるように設けられている、スイッチ６０１によって達成される。したがって、共振修正回路５０５は、制御可能なスイッチによって実装される。
【０１４５】
この例では、断片的時間間隔の間、スイッチ６０１が閉じられる。スイッチ６０１の開閉は、特定の例では、ドライバ２０３によって生成されたタイミング信号の遷移によって制御され、且つ、スイッチ信号に適宜同期される。スイッチが閉じているとき、インダクタ５０１を通って流れており、そうでなければ、コンデンサ５０３を充電又は放電すると考えられる電流は、その代わりに、スイッチ６０１を通して逸らされる。したがって、コンデンサ５０３を短絡させることによって、電流は、コンデンサ５０３を迂回し、したがって、コンデンサを充電しない。この例では、スイッチ６０１は、コンデンサ５０３の電圧がゼロであることに対応する時刻に閉じるように設けられている。この時間において、インダクタ５０１を通る実質的な電流がある（確かに、電流は、最大レベルであることになる）。しかし、スイッチを短絡させることによって、この電流は、もうコンデンサ５０３を通って流れないが、その代わりに、スイッチ６０１を通って流れるようになる。したがって、コンデンサ５０３の短絡は、電圧がゼロに維持される、すなわち、コンデンサ５０３の状態が一定に保たれるのを確実にする。
【０１４６】
スイッチ６０１が、コンデンサ５０３から、正の電流及び負の電流の両方を逸らす電流分磁路を、適宜形成することに留意されたい。
【０１４７】
ある持続時間後、すなわち、断片的時間間隔の終了時に、スイッチが再び開かれ、それにより、インダクタを通って流れる電流が、今度は、コンデンサ５０３の中に（又はそこから）流れることをもたらす。結果として、コンデンサ５０３は、充電を開始し、コンデンサ電圧は、それに応じて変わる。このことは、インダクタから「見られる」ようなコンデンサ５０３の事実上の静電容量が、上げられる結果をもたらし、ひいては、共振周波数が下げられる結果をもたらす。結果としてもたらされた事実上の共振周波数は、長くなった持続時間を有する断片的時間間隔のタイミングに左右されることになり、下げられた事実上の共振周波数をもたらす。
【０１４８】
具体的には、駆動信号の期間の一部でコンデンサを短絡させることによって、事実上の静電容量が上げられることになる。
【０１４９】
この影響を示すために、平均電流
【数６】
0006526916.tif 000007
で、時間ｔ２の間、電圧Ｕ１（ｔ２）へと充電されるコンデンサＣ１が考えられる。電圧Ｕ１（ｔ２）は、以下の式のように表される。
【数７】
0006526916.tif 000008
【０１５０】
代わりに、Ｃ１よりも小さな値を有するが、０からｔ１まで短絡され、ｔ１からｔ２までの時間間隔において充電される別のコンデンサＣ２を考えると、このコンデンサは、電圧Ｕ１（ｔ２）と同じ以下の式の平均電流
【数８】
0006526916.tif 000009
で充電される。Ｃ２に対し、電圧は、以下の式のように決定され得る。
【数９】
0006526916.tif 000010
Ｕ１（ｔ２）とＵ２（ｔ２）とがｔ２において同じである場合、Ｃ１は、以下の式によって表され得る。
【数１０】
0006526916.tif 000011
【０１５１】
言い換えれば、コンデンサＣ２の値は、より小さいが、時間ｔ２において、両方のコンデンサが、同じ電圧に充電されている。時間ｔ２において、コンデンサＣ２は、インダクタを、コンデンサＣ１と同じ電圧に暴露している。したがって、短絡の影響は、インダクタによって「見られる」ような、コンデンサの事実上の（又は見かけの）静電容量を上げることである。
【０１５２】
図７には、図６の回路における信号の例が提供されている。この例では、インダクタ５０１のインダクタンスは、Ｌｐ＝２００ｕＨであり、コンデンサ５０３のその静電容量は、Ｃｐ＝８．２ｎＦであり、以下の式の固有共振周波数をもたらす。
【数１１】
0006526916.tif 000012
この例では、上部曲線は、駆動信号を示している。
【０１５３】
以上のように、サイクルごとに、スイッチ６０１が、第１の断片的時間間隔中（コンデンサ電圧の正のゼロ交差の際）、また、第２の断片的時間間隔中（コンデンサ電圧の負のゼロ交差の際）、コンデンサ５０３を短絡させるように設けられている。各断片的時間間隔において、電圧は、これにより、約１μ秒間、一定に保たれる。この時間の間、コンデンサ５０３の電圧は、変わらない。同様に、インダクタ５０１を通る電流もまた、インダクタ５０１が電圧に暴露されていないことにより、変わりづらい（電流は、最大値でほとんど一定である）。
【０１５４】
以上のように、事実上の共振周波数が下げられ、確かに、この例では、約１０２ｋＨｚの事実上の共振周波数が達成されている。
【０１５５】
正にその事実上の共振周波数は、断片的時間間隔の持続時間を調整するだけで設定され得る。持続時間が長ければ長いほど、周波数は、低くなる。
【０１５６】
さらに、駆動信号パルス間の持続時間が、一定に保たれている場合、駆動信号の動作周波数は、駆動信号パルスの持続時間が変わることによって変えられる可能性があることが分かる。しかし、このことは、タイミング信号の右エッジが同様に変わることを直接もたらすことになり、タイミング信号の左エッジを、コンデンサのゼロ交差に結合された状態に保つことによって、このことは、断片的時間間隔が相応して変わることをもたらす。したがって、共振周波数は、駆動信号動作周波数に直接従うことになり、本質的に同じであることになる。
【０１５７】
したがって、この手法は、駆動周波数と送電装置共振周波数とを、これらが、事実上、ほぼ同一であるように、効果的に結び合わせる。
【０１５８】
この手法は、特に、多くの無線電力伝達システムにおける負荷通信を向上させる。確かに、図５及び図６のシステムは、受電装置１０５からメッセージを受信するように設けられている負荷変調メッセージ受信装置５０９を備え、そこでは、メッセージが電力伝達システムにおいて負荷変調される。この例では、負荷変調は、少なくとも部分的に、変動する負荷によって行われる。多くの実施形態において、負荷変調は、受電装置コイルに並列であるコンデンサのスイッチの入り切りを行う受電装置によって行われる。
【０１５９】
物理的レベルにおいて、受電装置１０５から送電装置１０１への通信チャネルは、通信キャリアとして電力伝達信号を使って実装されている。受電装置１０５は、受電装置コイル１０７の負荷を変調することによって、データメッセージを伝送する。受電装置１０５は、例えば、受電装置コイル１０７に並列に結合されたコンデンサを接続、接続解除することによってこのことを行い、それにより、共振、ひいては、受電装置１０５の負荷特性を変える。これらの変化は、送電装置側での電力伝達信号における対応する変動、具体的には、送電装置インダクタ１０３の電流及び電圧における変動をもたらす。これらの変化は、送電装置１０１によって直接又は間接に検出され、受電装置１０５からの負荷変調データを復調するのに使用される。
【０１６０】
具体的には、負荷変調は、例えば、駆動信号電流／電圧の振幅及び／又は位相における変化によって、送電装置インダクタ１０３の電流／電圧における変化によって、及び／又は、共振回路の電流／電圧の変化によって、検出される。別の例として、負荷変調は、ドライバ２０３への（具体的には、インバータ／スイッチブリッジへの）電源の電流における変化によって検出される。
【０１６１】
受電装置１０５は、電力伝達信号にデータを、適宜、負荷変調することができ、次に、送電装置１０１が、そのデータを復調することができる。この手法は、例えば、Ｑｉ無線電力規格とも呼ばれている、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ．ｃｏｍ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｗｉｒｅｌｅｓｓ−ｐｏｗｅｒ−ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ−ｐａｒｔ−１．ｈｔｍｌを介して入手可能な、「ワイヤレスパワーコンソーシアムによって出版された、Ｓｙｓｔｅｍ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ、Ｖｏｌｕｍｅ  Ｉ：Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ、  Ｐａｒｔ  １：Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ、Ｖｅｒｓｉｏｎ  １．０  Ｊｕｌｙ  ２０１０」における、特にｃｈａｐｔｅｒ  ６：Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅにおける（又は、規格の後のバーションにおける）、Ｑｉについて記述されたものに対応する。
【０１６２】
負荷変調は、具体的には、電力伝達を適合させるのに使用され、特に、受電装置１０５から受信された電力制御メッセージに基づき、伝送された電力レベルを絶えず適合させる電力制御ループを実装するのに使用される。電力制御メッセージは、負荷変調によって伝えられる。
【０１６３】
したがって、負荷変調は、例えば、送電装置インダクタ電流における変動をもたらし、当業者に知られているように、これは、測定され復調される。したがって、この例では、送電装置は、変動する反応性負荷によって電力伝達信号上に負荷変調されたメッセージを検出するためのメッセージ受信装置５０９を備える。
【０１６４】
しかし、相互変調歪（駆動周波数と送電装置共振周波数とが異なることに起因する）は、負荷変調通信を低下させる可能性がある。高Ｑ共振回路を考えると、ドライバ２０３が、送電装置共振周波数に等しい周波数の信号を印加する場合、減衰の存在下でも、振動が、極めて長い時間、持続する可能性がある。この場合、極めて高い電流が、回路を通って流れる。しかし、ドライバ２０３が、共振周波数とは異なる周波数の信号を印加する場合、システムは、それほどうまく共振しないことになり、よりはるかに低い電流の流れをもたらす。事実、後者の場合、回路内の電流信号及び電圧信号は、２つの周波数、すなわち、駆動周波数及び共振周波数を含むことになり、共振周波数は、共振回路のより高いＱ値でより顕著になる。電流信号及び電圧信号における２つの周波数は、相互変調と呼ばれているビート周波数に導く。負荷変調によって引き起こされる振幅変調に依存する無線電力伝達システムでは、このことは、確実な通信を、不可能ではないにしろ、難しくする可能性がある。
【０１６５】
しかし、これは、駆動信号の駆動周波数に一致するように送電装置共振回路を制御することによって、効果的に低減される。特定の手法は、例えば、駆動信号への断片的時間間隔の同期／整合を介して、駆動信号と共振周波数とを結び付けることによって、相互変調歪軽減をもたらし、それにより、動作周波数と共振周波数とが一緒にロックされることを可能にする。
【０１６６】
述べられたように、メッセージ受信装置５０９は、電力伝達信号の負荷変調を検出するように設けられている。メッセージ受信装置５０９によって行われた復調は、送電装置コイル１０３を通るコイル又は送電装置コイル１０３の電圧のサンプルに基づいている。したがって、メッセージ受信装置５０９は、送電装置コイル１０３を通る電流、及び送電装置コイル１０３の電圧のうちの少なくとも一方をサンプリングするように設けられているサンプラ５１１に結合されている。
【０１６７】
サンプラ５１１は、通常、周期的に繰り返す時間であるサンプル時間で関連の信号（コイル電流又はコイル電圧）をサンプリングするように設けられる。サンプル時間は、等価的に、時刻と呼ばれてもよく、すなわち、この用語は、信号がサンプリングされる時間を指す。サンプル時間及びサンプル瞬間という用語が、サンプルのタイミングを指し、また、サンプル持続時間が、通常、瞬間的と考えられるほど十分に短いことがあるが（Ｄｉｒａｃパルスサンプリングに対応する）、この用語が、この特定のシナリオに限定されることが意図されてはいないことが理解されるであろう。確かに、実際には、瞬間的サンプリングを行うことは可能ではなく、すべてのサンプルは、時間間隔に渡って信号を反映することになる。しかし、通常、このような持続時間は、取るに足らないほど十分に短く、例えば、このような持続時間は、数ナノ秒ほどであり、サンプルは、瞬間的と考えられ得る。
【０１６８】
それにも関わらず、説明された手法が、瞬間的と考えられない個々のサンプリング持続時間でも使用されることが理解されるであろう。例えば、サンプルは、わずかにより長い時間間隔に渡る、例えば１〜１０マイクロ秒に渡る平均信号値又は統合信号値として生成される。このような場合、サンプル時間（又は、等価的にサンプル瞬間）という用語は、例えば、開始時間、終了時間又は中心時間など、このような間隔に固定された時間を指す。さらに、当業者は、サンプリング理論、並びにサンプル時間延長の影響、補正及び扱いを承知しているであろう（例えば、サンプル持続時間延長が、例えば、対応する１／ｓｉｎｃ（ｆ）フィルタによって補正されるｓｉｎｃ（ｆ）周波数成形を適用することなど）。したがって、サンプル時間／瞬間において瞬間的であるサンプリングに焦点を合わせることになる以下で、これらがさらに説明されることはない。
【０１６９】
さらに、以下の説明は、コイル電流のサンプルに基づいている復調に焦点を合わせることになる。しかし、説明される原理が、コイル電圧のサンプルに基づく復調にも等しく適用されることを、当業者は、理解するであろう。
【０１７０】
したがって、特定の例では、サンプラ５１１は、それぞれのサンプル時間にコイル電流のサンプルを生成する。これらのサンプルは、負荷変調されたデータを復調することに進むメッセージ受信装置５０９に送られる。負荷変調は、コイル電流における変化をもたらし、ひいては、サンプル値が、受電装置における負荷変調読み込みの開始によって決まることになる。例えば、受電装置が、負荷変調をもたらすように、入り切りを切り替えられる抵抗負荷を使用する場合、サンプル値は、変調読み込みのスイッチが入れられているか否かに応じて異なることになる（理論上）。様々なデータシンボルは、適宜、負荷変調の様々なパターンに関連付けられ、ひいては、コイル電流における様々な変動や様々なサンプル値をもたらす。メッセージ受信装置５０９は、適宜、受信されたサンプル値を様々なデータシンボルに対応するパターンと比較して、サンプル値のパターンに最も酷似しているパターンに関連付けられたシンボルとして、シンボルを復号する。
【０１７１】
正にその復調手法は、個々の実施形態の特定の要件及び嗜好によって決まることになる。例えば、メッセージ受信装置５０９は、当業者によく知られているような、ローパスフィルタ、整合フィルタなどを使用する。
【０１７２】
サンプリングは、通常、個々のデータシンボル及びビットの持続時間に対して相対的に高いサンプル率又はサンプル頻度で行われる。多くの実施形態において、１つのサンプルは、電力伝達信号のサイクルごとに生成され、すなわち、サンプル率は、駆動周波数に対応するように制御される。さらに、サンプル率が送電装置共振周波数に対応してさらに設定されるように、駆動周波数は、送電装置共振周波数に結び付けられる。
【０１７３】
しかし、優れた通信性能を達成するための重要且つ決定的なパラメータは、サンプルのタイミングであり、具体的には、共振回路の動作及び信号に対するサンプルのタイミングである。特に、通信性能を最適化するために、具体的には誤り率を下げるために、サンプルが、変調負荷の様々な状態に対してサンプリングされた電流（又は、電圧）値間の最大差を反映することが重要であり、すなわち、変調負荷の様々な状態に対するサンプル値間の差が可能な限り大きいことが重要である。この差は、変調深さとも呼ばれている（又は、より一般的には、変調深さという用語は、様々なビット／シンボルに対するインダクタ電流（サンプル）における差を指す）。
【０１７４】
しかし、動作を複雑にしているのは、変調深さが、サイクル中の様々なサンプリング時間で変わってくるという事実である。例えば、すべてのサンプルが、インダクタ電流に関するゼロ交差に対応する時刻に生成される場合、様々な変調負荷状態には何の違いもない。したがって、サンプリング時間が、最適な又は少なくとも適切な時点であることが重要である。具体的には、サイクル内で適切なサンプル時間を選択することが重要である。
【０１７５】
しかし、適切な時点で信号をサンプリングするようにサンプラ５１１を制御することは、簡単な問題ではない。例えば、１つの手法は、ピーク検出電流を使って、ピークコイル電流を検出してから、この値を使用することであると考えられる。しかし、このような手法は、複雑性と、もしかすると費用を増大させるさらなる（通常、少なくとも部分的にアナログの）回路網を必要とする。さらに、例えば、検出されたピークの時間に設定されるようにサンプル時間を制御することを求めるピーク検出ループを実行しようとすることは、最適以下の性能をもたらす傾向にある。特に、それは、通常、実質的なジッタを導入するサンプル時間を不正確に及び／又は遅く適合させる結果をもたらし、ノイズの多いサンプルの結果をもたらす傾向にある。
【０１７６】
図５及び図６のシステムでは、サンプル時間は、断片的時間間隔のタイミングに応答して制御される。具体的には、送電装置１０１は、サンプラ５１１に結合されており、且つ、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方に応答してサンプル時間を制御するように設けられているサンプル時間制御装置５１３を備える。したがって、この手法では、サンプリング時間は、状態変化を遅くすることが始まる又は終わる時間に応答して決定される。この手法は、したがって、共振回路の共振周波数を制御するための特定の手法と、負荷変調の復調を制御するための特定の手法との間で相互運用することに基づいている。
【０１７７】
特定の例では、サンプル時間制御装置５１３は、それが、共振修正回路５０５にも提供されるタイミング信号をそこから受信するドライバ２０３にさらに結合されている。このタイミング信号は、特定の例では、図６のスイッチ６０１を制御するスイッチ信号であり、すなわち、このタイミング信号は、コンデンサ５０３の短絡を制御するタイミング信号である。タイミング信号は、具体的には、開いているスイッチ６０１に対応する１つの状態と、閉じられているスイッチに対応する１つの状態との２つの考えられる状態を有する。したがって、タイミング信号は、スイッチを直接制御し、ひいては、断片的時間間隔の開始及び終了を制御する。具体的には、タイミング信号は、断片的時間間隔のそれぞれ開始時間の遷移、終了時間の遷移を持つ。
【０１７８】
この例では、サンプル時間制御装置５１３は、断片的時間間隔のタイミングに基づき、具体的には、タイミング信号の遷移に基づき、サンプリング時間／瞬間を制御する。したがって、サンプル時間は、断片的時間間隔の開始時間及び／又は終了時間に対して決定される。図５及び図６の手法では、断片的時間間隔は、動作を制御し、具体的には、共振回路の共振が、断片的時間間隔によって制御される。したがって、共振のサイクルのタイミングは、断片的時間間隔のタイミングによって、したがって、断片的時間間隔のタイミングに対して、サンプリング時間を決めることによって、制御され、サンプルタイミングは、サイクル内に正確に位置付けられ得る。言い換えれば、断片的時間間隔の開始時間及び／又は終了時間に対してサンプル時間を決定することによって、修正されたサイクル内の所望の時点にあるようにサンプル時間を制御することが可能である。例えば、多くの実施形態において、送電装置コイル１０３のピーク電流のサンプリングは、断片的時間間隔の開始時間又は終了時間に関して特定の時間オフセットを有するサンプル時間を設定することによって、達成され得る。
【０１７９】
この手法は、図８に示されている信号によって、例示される。この例では、送電装置共振回路の固有共振周波数は、１４０ｋＨｚであり、駆動周波数は、１１０ｋＨｚである。断片的時間間隔により、固有共振周波数は、駆動周波数に一致する事実上の共振周波数に、すなわち１１０ｋＨｚに下げられている。受電装置共振回路の共振周波数は、例では、１０５ｋＨｚである。
【０１８０】
この例では、信号８０１は、送電装置コイル１０３の電圧に対応する。信号８０３は、ドライバ２０３のフルブリッジインバータの右脚用のタイミング信号に対応する。信号８０５は、送電装置コイル１０３を通るコイル電流ｉｃｏｉｌに対応する。信号８０５は、コイル電流に直接対応する電圧（測定値によって生成された）として示されている（特定の例では、１Ｖ＝１Ａの場合）。
【０１８１】
示されているように、コイル電圧及びコイル電流は、コイル電圧及びコイル電流が、一定に保たれている断片的時間間隔がその後に続く、共振回路の固有共振周波数に対応するサイクルを表す（又は、インバータのスイッチが切られている可能性がある（例えば、Ｓ１及びＳ３の両方、又はＳ２及びＳ４の両方が同時にオフである）断片的時間間隔の間、ほぼ一定であり、送電装置コイル１０３のゼロ電圧、及び定コイル電流の結果をもたらすか、又は、それは、送電装置コイル１０３の低電圧（１０Ｖの例における）、及びコイル電流における小さな変化をもたらすことにおいてである。特定の例では、小さな変化は、完全にオフであることから、１０Ｖの駆動電圧を提供することに切り替わるインバータに相当する、断片的時間間隔中の信号８０１に見ることができる）。
【０１８２】
この例では、断片的時間間隔は、フルブリッジインバータの切り替えに同期され、具体的には、断片的時間間隔の終了時間が、信号８０３の低から高への遷移と同じ時間に起こる。
【０１８３】
この例では、断片的時間間隔は、送電装置コイル１０３の電圧８０１のゼロ交差の時間に始まるように設けられている。したがって、断片的時間間隔は、時間間隔が送電装置コイル１０３の電圧のゼロ交差（正の電圧から負の電圧へ）に開始時間を有し、ドライバ２０１のフルブリッジインバータの右脚のスイッチが切られている時間に終了時間を有するように形成されている。１つのサイクルにおける断片的時間間隔の例は、図８において、垂直線８０７によって示されている。
【０１８４】
システムでは、サンプル時間は、サンプル時間制御装置５１３によって、断片的時間間隔の開始時間及び／又は終了時間に対して決定される。特定の例では、スイッチ６０１には、スイッチ６０１が開閉するときを制御するスイッチタイミング信号と、ひいては断片的時間間隔用のタイミングが、提供される。この信号は、タイミング信号の遷移に基づくサンプル時間を決定するように進めるサンプル時間制御装置５１３にも送られる。
【０１８５】
図８に示されているように、特定の例における断片的時間間隔は、断片的時間間隔の間、インダクタ及びコンデンサの開始を凍結する。したがって、断片的時間間隔の間は、実質的に変化が起こらない。しかし、断片的時間間隔の外側では、共振回路が自由に共振するのが許される。さらに、断片的時間間隔がゼロ検出に応答して開始され、共振する構成要素の開始が断片的時間間隔中、一定に保たれるので、共振動作の各サイクルは、標準の共振するサイクル（サイクル時間が、固有共振周波数の対応物に等しい）及び断片的時間間隔によって形成される。したがって、断片的時間間隔が長くなればなるほど、事実上のサイクル時間が長くなり、事実上の共振周波数が低くなる。
【０１８６】
さらに、断片的時間間隔の外側の動作は、共振する構成要素によって固定されており、事実上の共振周波数における変動は、断片的時間間隔の持続時間における変動によって引き起こされる。したがって、断片的時間間隔のタイミングがサンプリング時間を制御するのに使用されるシステムでは、例えばピーク値など、各サイクルにおける信号の所望の時点に対応するように、サンプリング時間を設定することが可能である。
【０１８７】
特定の例として、タイミングの瞬間は、断片的時間間隔の終了時間又は断片的時間間隔の開始時間と同一であるように設定される。確かに、この例では、共振回路の状態は、送電装置コイル１０３の電圧のゼロ交差に対応する時間に凍結されている。しかし、このことは、最大コイル電流の時刻にも対応する。したがって、断片的時間間隔の開始時間において、コイル電流は、最大レベルであり、したがって、サンプリングが断片的時間間隔の開始時間に行われるような断片的時間間隔のタイミングに同期されたサンプリングは、サンプリングがピークコイル電流である結果をもたらすことになる。このことは、ピーク検出回路網など、任意のさらなる機能性を必要とすることなく、達成され得る。
【０１８８】
さらに、共振回路の状態が断片的時間間隔の間凍結されることから、断片的時間間隔の開始における電流値が、断片的時間間隔全体を通して維持されることになり、確かに、断片的時間間隔の終了時のコイル電流は、依然として最大電流である。したがって、サンプル時間制御装置５１３は、サンプリング瞬間を、断片的時間間隔の終了時間と同時に起こるように代替的に決定し、このことは、ピーク電流測定値の結果をさらにもたらすことになる。
【０１８９】
多くの実施形態において、サンプル時間制御装置５１３は、断片的時間間隔内にあるようにサンプリング時間を決定するように適宜設けられる。このことは、多くの実施形態（図８によって表されている実施形態など）において、最大値のコイル電流のサンプリングの結果をもたらすことになる。確かに、図８の例では、断片的時間間隔内のコイル電流のいずれのサンプリングも、信号８０９によって示されるような最大電流サンプリングの結果をもたらすことになる。
【０１９０】
したがって、いくつかの実施形態において、サンプリングは、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方と同期され、具体的には、開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方と同時に起こるように同期される。例えば、サンプル時間制御装置５１３は、スイッチ信号８０３が、低い値から高い値に遷移するときに電流信号をサンプリングするように、サンプラ５１１を制御する。
【０１９１】
多くの実施形態において、サンプル時間制御装置５１３は、断片的時間間隔内にあるようにサンプル時間を決定するように設けられる。このことは、多くのシナリオにおいて、特に有利な性能を提供する。具体的には、この間隔の間状態変化がより遅くなることにより、サンプル時間変動、例えばジッタに対する感度が相当に下げられることになる。確かに、状態変化が完全に凍結される実施形態では、システムは、断片的時間間隔内で起こるジッタに対して無感応である可能性がある。
【０１９２】
特定の例として、サンプル時間制御装置５１３は、断片的時間間隔の開始時間と終了時間との間の中ほどとして、すなわち、断片的時間間隔の中心時間において、サンプル時間を決定するように設けられる（断片的時間間隔の周期的性質により、現在の断片的時間間隔の終了時間が、前の断片的時間間隔の終了時間から高精度に決定され得ることが理解されるであろう）。このような実施形態において、かなりの程度のジッタ、及び／又は延長されたサンプリング持続時間は、通常、それが、断片的持続時間を超えて延びない限り、許容可能であることになる。
【０１９３】
したがって、説明された例では、負荷変調メッセージの復調は、図６の例に示されているように、共振回路の状態が、例えば、共振コンデンサの短絡によってロック／凍結されている、断片的時間間隔内のコイル電流（又は、いくつかの実施形態では、コイル電圧）のサンプルに基づいている。
【０１９４】
この例では、コイル電流のサンプリングは、これにより、サンプリングが、コイル電流のピーク値になる結果を自動的にもたらす。さらに、コイル電流が、断片的時間間隔の間、最大であるだけでなく、ほぼ一定であるために、この手法は、ジッタに非常に無感応である傾向になる。
【０１９５】
サンプリング時間の正確なタイミングが、個々の実施形態の優先度及び要件に左右されることが理解されるであろう。
【０１９６】
しかし、多くの実施形態において、サンプル時間制御装置５１３は、断片的時間間隔の終了時間に応答して、サンプル時間を制御するように設けられているのが有利である。確かに、多くの実施形態において、終了時間のみが、考慮されることがある。このことは、多くの実施形態において、実際的な動作及び実装形態を提供する。
【０１９７】
例えば、いくつかの実装形態において、断片的時間間隔の開始は、送電装置コイル１０３の電圧のゼロ交差によって引き起こされ、具体的には、このことは、接地に直接電流を伝導させるために（それによってコンデンサを迂回するために）、コンデンサとインダクタとの開始の交差点からのダイオードによって達成される。しかし、このことは、いくつかの実施形態において、検出するのが実際的ではない可能性があり、したがって、サンプル時間制御装置５１３が、開始時間の情報を提供するのが難しいことがある。しかし、終了時間は、ドライバ出力ブリッジの１つ又は複数のスイッチの切り替えによって決定され、ひいては、終了時間の情報は、断片的時間間隔の終了時間を表すタイミング信号としてスイッチ信号を使用するだけで、提供され得る。
【０１９８】
確かに、多くの実施形態において、電流サンプルが断片的時間間隔の終了時間に対して生成されるように、このようなタイミング信号が、サンプラ５１１用のサンプリング制御信号として、直接使用される。このことは、効率的でさらに低複雑性の実装形態を提供する。
【０１９９】
しかし、多くの実施形態において、サンプル時間制御装置５１３は、終了時間に先行するように、サンプル時間を設定するように設けられる。具体的には、サンプル時間制御装置５１３は、時間オフセットだけ終了時間に先行するように、サンプリング時間を決定する。いくつかの実施形態において、時間オフセットは、すべてのサイクルにおいて適用されている固定された、例えば所定の時間オフセットである。
【０２００】
例えば、サンプル時間制御装置５１３は、断片的時間間隔の終了時間の例えば１μ秒前（又は、例えば、さらに短く、例えば５０ナノ秒）に起こるように、サンプル時間を決定するように設けられる。このことは、サンプリング時間が、断片的時間間隔内で行われることを確実にし、ひいては、ジッタ（通常、ずれよりもかなり低いようになる）に対する感度を下げることがある。さらに、多くの実際的な実装形態において、ドライバ２０３のスイッチの切り替えは、場合によっては、サンプリング結果の価値を下げることがある、さらなるノイズ及び／又は遷移影響の結果をもたらす。したがって、早期のサンプリングは、サンプリング性能を向上させ、サンプルへのこのような切り替えノイズの影響を低減する。
【０２０１】
正確な時間オフセットは、個々の用途の嗜好及び要件に左右される。しかし、多くのシナリオにおいて、ずれは、ゼロ（ほぼ終了時間におけるサンプリングに対応する）から、駆動信号の半分のサイクル時間までであることが有利である。しかし、多くの実施形態において、時間オフセットは、例えば、終了時間の前のサイクル時間の１／５又は１／１０からなど、終了時間により近いように選択される。
【０２０２】
多くの実施形態において、時間オフセットは、例えば、断片的時間間隔の持続時間に応じて設定され、ひいては、送電装置共振回路の固有共振周波数と、事実上の共振周波数との間の差を反映する。
【０２０３】
例えば、いくつかの実施形態において、サンプリングがそれだけ終了時間に先行する時間オフセットは、事実上の共振周波数が最大値であるときの断片的時間間隔の持続時間の半分として決定される。言い換えれば、時間オフセットは、それらが、それに対してシステムが設計されている最小値であるときの断片的時間間隔の持続時間の半分として選択される。このような実施形態において、サンプリングは、それらが最小値であるときの断片的時間間隔の中ほどで適宜行われる。より長い断片的時間間隔では（すなわち、より低い事実上の共振周波数では）、サンプリングは、断片的時間間隔の中ほどではないが、終了時間により近いことになる。しかし、通常、ジッタなどは、決定された時間オフセットよりもかなり少なく、ひいては、これは、性能に影響を及ぼしそうにない。したがって、サンプル時間を決定するための単純な手法は、性能を低下させることなく使用され得る。
【０２０４】
例えば、電力伝達パラメータに対してＱｉ規格に従う実施形態の場合など、多くの実施形態において、適切な時間オフセットは、２００ナノ秒以上且つ５μ秒以下であるのが有利であり、また多くの実施形態において、２μ秒又は１μ秒以下であるのが有利である。このことは、ほとんどの実施形態において、起こり得る事実上の共振周波数の範囲で、ジッタが断片的時間間隔内に含まれるようになることを確実にするのに十分であるずれの結果をもたらし、またこのことは、開始時間及び終了時間の両方に対するサンプリングへのドライバの切り替えの影響を低減する。
【０２０５】
いくつかの実施形態において、サンプル時間制御装置５１３は、開始時間、場合によっては、断片的時間間隔の開始時間のみに応答して、サンプル時間を制御するように設けられる。
【０２０６】
例えば、いくつかの実施形態において、サンプル時間制御装置５１３に送られたタイミング信号は、断片的時間間隔の開始時間に対応する遷移を備え、サンプル時間制御装置５１３は、開始時間（具体的には、タイミング信号における対応する遷移）に対する時間オフセットによって与えられる時間として、サンプル時間を決定するように設けられる。
【０２０７】
時間オフセットは、通常、固定された、具体的には所定の時間オフセットである。例えば、サンプル時間制御装置５１３は、新しい断片的時間間隔の開始を示す遷移の例えば１ｍ秒後に行われるように、サンプリングを制御するように設けられる。
【０２０８】
この手法は、多くの実施形態において、極めて低い複雑性の結果をもたらす。例えば、断片的時間間隔の開始が、ドライバ２０３のインバータのスイッチの切り替えと同時に起こる実施形態では、サンプル時間制御装置５１３は、適切な値まで、対応するスイッチ信号を遅延させるだけであり、この遅延された信号を、サンプルトリガ信号として使用する。したがって、このような実施形態は、断片的時間間隔のサンプリング時間が同期される信号が、サンプリングの瞬間の前に起こる（ひいては、前の断片的時間間隔を考慮するか、又はこの断片的時間間隔タイミングを推定する必要がない）という利点を利用する。
【０２０９】
確かに、この手法は、場合によっては、開始時間がスイッチ用のタイミング信号と直接合わせられていないときにも使用される。例えば、タイミング信号は、コイル電圧のゼロ交差の検出に応答して生成される。コンデンサの短絡が、ダイオードが導電を始めることによってである、いくつかの実施形態において（図６の例に対応する）、ダイオードを通る電流が検知され、断片的時間間隔の開始時間を示すタイミング信号を生成するのに使用される。
【０２１０】
時間オフセットは、具体的には、終了時間に対する時間オフセットに関して説明された値と同様の値を有する（すなわち、この考慮の多くは、同じく、開始時間に関連した時間オフセットに対称的に適用されることになる）。
【０２１１】
いくつかの実施形態において、サンプル時間制御装置５１３は、開始時間及び終了時間の両方に応答してサンプル時間を決定するように設けられる。したがって、このような実施形態において、サンプル時間は、断片的時間間隔の持続時間にも左右される。
【０２１２】
例えば、サンプル時間は、開始時間及び終了時間の両方に対する特定の内部時刻として決定される。例えば、サンプル時間は、開始時間と終了時間との間の中ほどであるように決定される。このことは、サンプル時間が断片的時間間隔の中央に位置付けられるのに対応し、ひいては、断片的時間間隔の２つの端に対称なマージンを提供する。それぞれ、開始時間、終了時間に対する時間オフセット間の他の断片が、他の実施形態において使用されることが理解されるであろう。
【０２１３】
いくつかの実施形態において、サンプル時間制御装置５１３は、内部間隔が開始時間及び終了時間に応答して決定される、断片的時間間隔の内部間隔に属するように、サンプル時間を決定する。例えば、内部間隔は、開始時間の例えば１μ秒後から、終了時間の例えば１μ秒前まで及ぶように決定される。次に、サンプル時間制御装置５１３は、この間隔内でサンプル時間を自由に選択するように設けられる（又は、例えば、他の要因又はパラメータに応答して）。
【０２１４】
先の説明は、状態変化が断片的時間間隔の間、事実上止められる（例えば、状態変化が、フリーラン振動において起こると考えられる状態変化の２％よりも少ない、例えば、コイル電流における変化がフリー振動で起こると考えられる変化の２％よりも少ない）シナリオに焦点を合わせた。このことは、多くの実施形態で有利であり、具体的には、断片的時間間隔内の様々な時点で取られるサンプル間の差がほとんどないか又は無である結果をもたらす。
【０２１５】
しかし、他の実施形態において、状態変化が完全に止められるよりむしろ遅くされる場合があることが理解されるであろう。例えば、図６のコンデンサ５０３を短絡させるよりもむしろ、第２のコンデンサは、コンデンサ５０３に並行してスイッチが入れられる。このことは、遅くすることになるが、止めない／凍結しないことになり、コンデンサ５０３としての共振回路の状態変化は、依然として課されることになるが、電流の一部が第２のコンデンサに逸らされるようになるにつれてより低い電流で課されることになる。
【０２１６】
このような状態変化を遅くすることは、コイル電流が、断片的時間間隔中の時間に、最大値に凍結されずにむしろ低下する結果をもたらすことになる。しかし、多くの実施形態において、このようなコイル電流における変化は、許容可能であり、この手法は、従来の手法に渡って利点をなおも提供する。
【０２１７】
例えば、いくつかの実施形態において、コンデンサ５０３より５倍大きな第２のコンデンサが、断片的時間間隔の間スイッチが入れられる。このことは、固有共振周波数から事実上の共振周波数を低減することになる。さらに、断片的時間間隔中、コイル電流における変化が６倍に遅くされ、それにより、電流値のずっとゆっくりした低下をもたらす。サンプル時間制御装置５１３は、例えば、スイッチ入れの例えば５００ナノ秒後に、サンプリングをトリガすることによって、サンプル時間を、並列コンデンサのスイッチ入れに同期させる。コイル電流がわずかに低下した可能性があるが、コイル電流は、ピーク値に依然として近く、負荷変調に適した値を提供する。さらに、スイッチノイズ又はジッタによって生じたノイズに対する感度が実質的に下げられる。さらに、ピーク検出（又は、他のコイル電流依存の）回路網が何も必要ではない。
【０２１８】
先の説明は、断片的時間間隔内のサンプリングの有利であることが多い手法に焦点を合わせたが、このことがこの手法にとって不可欠ではないことも理解されるであろう。多くの実施形態において、サイクルの他の時間でサンプリングすることは、実際には有利である。
【０２１９】
確かに、多くの実施形態において、断片的時間間隔の終了時間後の短い時間間隔（例えば、最長５０〜５００ナノ秒）内にサンプリングすることは有利である。このような手法は、サンプリングが、例えばインバータのスイッチ用のスイッチ信号の単なる遅延によって、例えば制御され得る低複雑性の動作を提供する。さらに、この手法は、サンプリングが、インバータにおける切り替えと同時ではないことを確実にし、これにより、いくつかの用途及び実施形態において、サンプル内のスイッチノイズを低減する。この手法は、ピーク値が生じた直後のサンプリングをもたらすが、このことは、しばしば、有利である。確かに、コイル電流における変化が最小値に近く（ピーク時に導関数がゼロである）、これにより、電流値（より重要には、変調負荷ごとの電流間の差）における低下が小さくなることになる、時点で遅延が導入される。
【０２２０】
別の例として、いくつかの実施形態において、断片的時間間隔の開始時間前の短い時間間隔（例えば、最長５０〜５００ナノ秒）内にサンプリングすることが有利である。このような手法は、例えば、前の断片的時間間隔の開始時間から開始時間を推定することによって達成される。この手法は、サンプリングが、インバータにおける切り替えと同時ではないことを確実にし、これにより、いくつかの用途及び実施形態において、サンプル内のスイッチノイズを低減する。さらに、この手法は、ピーク値に極めて近いサンプリングをもたらし、断片的時間間隔中、サンプリングを変動にあまり感応しないようにすることになる。この手法は、特に、状態変化が遅くされているが、断片的時間間隔の間止められることのない実施形態に適している可能性がある。
【０２２１】
先の本文は、共振修正回路が、断片的時間間隔の間、容量性インピーダンス５０３から遠くに誘導性インピーダンス５０１からの電流を逸らすことによって、容量性インピーダンス５０３に関する状態変化を遅くするように設けられているという例に焦点を合わせた。しかし、他の実施形態において、共振修正回路５０５は、断片的時間間隔の間、容量性インピーダンス５０３から誘導性インピーダンス５０１への電流の流れを遮断することによって、誘導性インピーダンス５０１に関する状態変化を遅くするように設けられる。
【０２２２】
例えば、図９は、図５のシステムの別の実施形態を示す。この例では、共振修正回路は、断片的時間間隔の間、容量性インピーダンスから誘導性インピーダンスへの電流の流れ（具体的には、電流の流れの変化率）を妨げることによって、又は同等に、誘導性インピーダンスのコンデンサによって掛けられた電圧を下げることによって、誘導性インピーダンスに関する状態変化を遅くするように設けられている。具体的には、この例では、共振修正回路は、断片的時間間隔の間、容量性インピーダンスから誘導性インピーダンスへの電流の流れを遮断することによって、又は同等に、インダクタ電圧をゼロに設定することによって、誘導性インピーダンスに関する状態変化を遅くするように設けられている。
【０２２３】
この例では、コンデンサ５０３からインダクタ５０１への電流は、インダクタ５０１と直列であるスイッチ９０１によって遮断される。この例では、ドライバ２０３は、共振サイクルの一部で、コンデンサ５０３とインダクタ５０１との間の結合を事実上切るように設けられている。ドライバ２０３は、スイッチ９０１を駆動信号に同期させ、原則として、図６の例に対して説明されているように動作する。確かに、図６の例では、スイッチ６０１は、コンデンサ５０３を通る電流をゼロであるように制御することによって、コンデンサ５０３の電圧をゼロに凍結するように設けられている。図９の例では、スイッチ９０１は、コンデンサ５０３からインダクタ５０１を接続解除し、そうしてインダクタへのコンデンサの電圧の影響を取り除くことによって、インダクタ５０１を通る電流をゼロに凍結するように設けられている。したがって、電流と電圧の役割が入れ替えられるとき、コンデンサとインダクタとの動作が同じであるということを考えると、２つの手法は同等である。確かに、インダクタ電流とコンデンサ電圧とに関する曲線が、それぞれ、コンデンサ電圧、インダクタ電流と入れ替えられる場合、図７の信号が、図９の例にも適用される可能性がある。
【０２２４】
提供された例では、コンデンサ５０３及びインダクタ５０１の両方の状態変化が、断片的時間間隔中、遅くされるか、又は実質的に凍結されることにも留意されたい。確かに、図６の例では、断片的時間間隔中、コンデンサ５０３に達する電流は何もなく、電圧は、ゼロで一定である。しかし、このことはまた、インダクタ５０１の電圧をゼロに設定し、ひいては、インダクタ電流がほぼ一定であり、すなわち、インダクタ５０１に関する状態変化がほぼない。同様に、図８の例では、断片的時間間隔中、コンデンサ５０３から何も電流が流れることができず、したがって、コンデンサ５０３の電圧がほぼ一定になり、すなわち、コンデンサ５０１に関する状態変化がほぼない。
【０２２５】
先の例では、断片的時間間隔の開始は、それぞれ、インダクタ電圧、コンデンサ電流のゼロ交差と同期されていた（具体的にはそれに合わせられていた）。特に、断片的時間間隔の開始時間は、それぞれ、コンデンサ電圧、インダクタ電流のゼロ交差と合わせられている。このことは、コンデンサ５０３とインダクタ５０１との間の電流の流れが、断片的時間間隔の間完全にゼロに低減される場合、注目すべき利点をもたらす。しかし、いくつかの実施形態において、電流の流れにおけるより緩やかな低減が使用されてもよいことが理解されるであろう。
【０２２６】
状態変化、またコンデンサ５０３とインダクタ５０１との間のエネルギー流を遅くすることが、共振する構成要素間の電流の流れを完全に防ぐよりもむしろ低減することによって達成されることが、理解されるであろう。低減された電流は、例えば、マイクロコントローラによってリアルタイムで制御される可能性のある、例えば電流調節回路を通して達成される。
【０２２７】
しかし、別の例として、低減は、例えば断片的時間間隔の間追加のコンデンサ又はインダクタを含むことによって達成される。例えば、図１０の例では、追加の電流低減コンデンサ１００１が、図６のスイッチと直列に挿入されている。断片的時間間隔中、スイッチ６０１は、コンデンサ５０３を短絡させないが、電流低減コンデンサ１００１を並列に挿入する。このことは、断片的時間間隔の間、電流の一部が、電流低減コンデンサ１００１に流れ込み、それにより、コンデンサ５０３の状態変化を低減するにつれて、低減されるコンデンサ５０３への電流、そうしてコンデンサ５０３がインダクタに掛ける電圧をもたらす（電流低減コンデンサ１００１は、コンデンサ５０３と一緒に充電、放電される）。
【０２２８】
インダクタ５０１用の対応する例が、図１１に示されている。この例では、電流低減インダクタ１１０１が、インダクタ５０１と直列に挿入されており、スイッチ１１０３は、電流低減インダクタ１１０１と並列に結合されている。この例では、スイッチ１１０３は、断片的時間間隔中開いており、事実上のインダクタンスが上がる結果をもたらす。したがって、インダクタを通る電流変化が、断片的時間間隔の間低減される（コンデンサ５０３が掛ける電圧が、この時インダクタ５０１及び１１０１に渡って分けられ、そうして、コンデンサ５０３がインダクタ５０１に掛ける結果として生じた電圧が低減されるのにつれて）。断片的時間間隔の終了時に、スイッチ１１０３が閉じられ、それにより、電流低減インダクタ１１０１を短絡させる。
【０２２９】
以下では、さらに、ドライバ２０３が、駆動信号を生成するための切り替えブリッジ／インバータを備えるシステムに関連して、システムの動作が、説明されることになる。切り替えブリッジは、具体的には、図３及び図４の例に対応するハーフブリッジ又はフルブリッジである。
【０２３０】
この例では、ドライバ２０３は、タイミング信号をさらに生成し、断片的時間間隔を直接制御する遷移を持つ。具体的には、信号は、断片的時間間隔の開始時間に対応する時間（且つ、例えばサイクル時間の１／５０の範囲で、通常ほぼ同一である）において、断片的時間間隔の終了時間に対応する時間（且つ、例えばサイクル時間の１／５０の範囲で、通常ほぼ同一である）において、又は断片的時間間隔の開始時間及び終了時間の両方に対応する時間（且つ、例えばサイクル時間の１／５０の範囲で、通常ほぼ同一である）において起こる遷移を持つように生成される。
【０２３１】
さらに、この例では、ドライバ２０３は、スイッチブリッジのスイッチを制御するスイッチ信号のうちの１つ（又は複数）に、タイミング信号を同期させるように設けられている。したがって、駆動信号が、スイッチブリッジ内のスイッチの切り替えによって生成されるにつれて、タイミング信号の、ひいては断片的時間間隔のスイッチ信号への同期が、駆動信号への同期ももたらす。
【０２３２】
図１２は、図１及び図２の誘導電力伝達システムの例の要素の電気モデルの例を示す。
【０２３３】
送電装置共振回路２０１は、構成要素Ｃｐ、Ｌｐ（コンデンサ５０３、インダクタ５０１に対応する）によって表されている。ドライバは、Ｖｐによって表されており、スイッチブリッジは、特定の例ではＦＥＴであるスイッチＭ１〜Ｍ４によって形成されている。受電装置共振回路２０５は、構成要素Ｃｓ、Ｌｓによって表されている。コンデンサＣｄは、可動コイルを使って受電装置の位置を突き止める送電装置を有効にする１ＭＨｚの共振をもたらす（例えば、Ｑｉ無線電力規格（バージョン１．０）において説明されている原理に従って）。コンデンサＣｍ及びスイッチＳｍは、受電装置１０５による負荷変調に相当する。ダイオードＤ７〜Ｄ１０、Ｃ１及びＲ１は、受電装置１０５（整流をもたらすダイオードを備える）の負荷に相当する。
【０２３４】
この例では、スイッチＳ１が適切なデューティサイクルで開閉されるとき、事実上の静電容量は自然に、コンデンサ５０３（Ｃｐ）の静電容量よりも大きくなる。送電装置の事実上の共振周波数が、固有共振周波数よりも低いことが望まれる場合、スイッチＳ１は、Ｃｐの電圧が負から正に、及び／又は正から負にゼロ電圧を移した直後の短い期間、閉じられる。このことは、スイッチＳ、次にインダクタ５０１を通る電流、最後にコンデンサの電圧を制御する駆動信号及びタイミング信号を最初に示す、図１３に示されている（図７に対応する）。駆動信号は、それぞれ、周波数ｆ０、９３ｋＨｚのデューティサイクルＤ、１０％で共振回路に印加され、すなわち、駆動信号は、９３ｋＨｚの動作周波数を有する。この例では、共振タンクの固有共振周波数ｆｎは、１００ｋＨｚである。したがって、共振回路（Ｖの符号（左、右））の電圧は、フリーラン共振回路に対し、電流ｉｐ（ｔ）に遅れをとるはずであり、それが、容量性モード動作中であることを意味する。しかし、図１２のシステムでは、スイッチＳ１は、電圧Ｖ（左、右）と電流ｉｐ（ｔ）との最初の調和が、同位相であるようにコンデンサＣｐを短絡させ、送電装置が共振して動作することを意味する。したがって、この共振は、適切なデューティサイクルでスイッチＳ１を閉じることによって、電圧Ｖ（Ｃｐ）のゼロ交差の事象の直後に、コンデンサＣｐの電圧が上がる（又は下がる）ことを禁じることによって、達成される。このことは、コンデンサＣｐから遠くに、インダクタからの電流を事実上逸らす。
【０２３５】
多くの実施形態において、図１２の例よりも実際的になる手法の例が、図１４に提供されている。図１４のこの例では、さらなる柔軟性を提供する図１２のタイミングの単純化が、達成される。
【０２３６】
図１４の例では、スイッチは、一方がある方向に流れる電流に短絡をもたらし、もう一方が他の方向に流れる電流に短絡をもたらす２つの電流迂回路に取って代わられている。この例では、各電流迂回路は、電流がその路用のある方向にのみ確実に流れることができるようにする整流器（具体的にはダイオード）を含む。
【０２３７】
この例では、共振タンクを通る正の電流は、ここで、Ｄ６／Ｍ６によって分流され、負の電流は、Ｄ５／Ｍ５によって分流される。ダイオードＤ５及びＤ６は、Ｍ５及びＭ６のボディダイオードが導電するのを防ぐ。スイッチ／ＦＥＴ  Ｍ６は、スイッチ／ＦＥＴ  Ｍ４と全く同じ信号によって制御され、すなわち、この例では、断片的時間間隔のタイミングを制御するためのスイッチ信号は、スイッチブリッジのスイッチのうちの１つ用のスイッチ信号と全く同じである。確かに、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方は、駆動信号を生成する切り替えブリッジのスイッチのうちの１つの切り替えと同期されるだけはなく、それと同時に起こる。
【０２３８】
確かに、スイッチＭ４が導電しているとき、電圧Ｖ（Ｃｐ）は、負から正へ共振している。この電圧が正になると、スイッチＭ６がすでにオン状態にあることから、ダイオードＤ６は、すぐに導電を始める。このように、ｉｐ（ｔ）を通る電流は、複雑なタイミング制御の必要なしに、コンデンサＣｐからＤ６／Ｍ６に向かって自然に整流する。このことは、図１５にさらに示される。
【０２３９】
Ｍ５／Ｄ５の第２の路に対して同様の状況が起こる。確かに、この例では、スイッチＭ５用の制御スイッチ信号は、Ｍ３の切り替えと同時に起こるように直接生成される。
【０２４０】
この例では、電流迂回路（Ｄ５／Ｍ５及びＤ６／Ｍ６）のそれぞれは、適宜、スイッチ及び整流器の両方を備える。このことは、断片的時間間隔のより柔軟なタイミングを可能にする。
【０２４１】
具体的には、スイッチ及び整流器の両方の使用は、送電装置が、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの一方をタイミング信号における遷移に合わせるが、もう一方は、整流器によって自動的に生成される、すなわち、それが、導電性状態と非導電性状態との間で切り替わる整流器によって決定される、ことを可能にする。
【０２４２】
図１４の例では、コンデンサの電圧が負である時間の間、スイッチが導電性状態に切り替えられる。しかし、ダイオードＤ６のせいで、Ｄ６／Ｍ６の電流迂回路は、電流を何も伝導せず、ひいては、コンデンサ５０３から電流（負又は正）を何も逸らさない。したがって、スイッチＭ６におけるオンに切り替えの正確なタイミングは、これが、電流が遠くに逸らされる断片的時間間隔の開始を制定しないために、不適切である。
【０２４３】
しかし、コンデンサ５０３の電圧のゼロ交差の直後に、ダイオードＤ６は、導電し始めることになる（電圧が十分な順方向バイアスを提供するのに十分高くなるとすぐに）。したがって、ダイオードＤ６が非導電性状態から導電性状態に切り替わると、電流迂回路は、コンデンサ５０３から遠くにインダクタ５０１からの電流を逸らせることを始める。したがって、断片的時間間隔の開始は、非導電性状態から導電性状態に切り替わるダイオードによって制御され、スイッチＭ６が切り替わるときに左右されない。したがって、断片的時間間隔の開始時間は、タイミング信号に合わせられないことがある。
【０２４４】
電流迂回路は、スイッチＭ６が開状態に切り替えられるまで、電流を逸らし続けることになる（ダイオードＤ６の前方方向に、インダクタから流れる電流がある限り）。したがって、断片的時間間隔の終了時間は、タイミング信号の遷移と、ひいてはスイッチＭ４用のスイッチ信号の遷移と合わせられる。
【０２４５】
したがって、図１４の例では、図１５に示されているように、送電装置は、断片的時間間隔の開始時間を、整流器（ダイオードＤ６）が、非導電性状態から導電性状態に切り替わるのに合わせる一方、終了時間は、タイミング信号における遷移に、ひいてはスイッチ信号における遷移に合わせられるように設けられている。確かに、電流迂回路のスイッチと、スイッチブリッジのスイッチとの両方で、同じスイッチ信号が使用される。
【０２４６】
他の実施形態において、整流器が、導電性状態から非導電性状態に切り替わるときに、断片的時間間隔を終了する可能性があることを含み、例えば、整流器が導電性状態に切り替わるのに応答して、断片的時間間隔の終了を制御するのに、同じ原理が適用されることが理解されるであろう。このような実装形態は、例えば、コンデンサからの電流を逸らすことに代わって、例えば、インダクタへの電流の遮断が採用されるときに有用である。
【０２４７】
この手法は、いくつかの特定の利点を有する。確かに、この手法は、コンデンサ電圧の及び／又はインダクタ電流のゼロ交差への断片的時間間隔の開始の自動同期を可能にする。したがって、この手法は、構成要素が容易に短絡又は接続解除される時間に、断片的時間間隔の開始を自動的に合わせ、それにより、より低い複雑性の実施形態を可能にする。
【０２４８】
別の重要な利点は、この手法が、駆動信号、及びスイッチブリッジ用スイッチ信号を生成する際にさらなる柔軟性をもたらす点にある。具体的には、断片的時間間隔が、スイッチ信号の１つのエッジにのみ同期されるにつれて、もう一方のエッジは、自由に変更され得る（理にかなった範囲内で）。このことは、具体的には、デューティサイクルが変更されることを可能にし、ひいては、ドライバが、信号の例えば、動作周波数又は振幅レベルを変えることなく、生成された電力伝達信号の電力レベルを動的に変えることを可能にする。
【０２４９】
確かに、この手法は、駆動信号のより単純化された生成を可能にする。具体的には、駆動信号がアクティブである比較的短い時間間隔（すなわち、図１５の最初の曲線においてのように）の間のみ、スイッチブリッジ（それぞれ、Ｍ１／Ｍ４、Ｍ２／Ｍ３）の対応するスイッチにおける切り替えの代わりに、スイッチのすべては、５０％のデューティサイクルで、ほぼ方形波の信号によって操作され得る。次に、これらの駆動信号間の相対位相差によって、駆動信号のデューティサイクルが生成される。しかし、エッジのうちの１つのみが、断片的時間間隔のタイミングを制御することから、このことは、断片的時間間隔に影響を及ぼさない。
【０２５０】
さらに、この手法は、第１の受電装置１０５及び動作周波数が、本質的に、同じ値と一緒にロックされることをさらに確実にする。具体的には、このことは、共振回路２０１の振動が、事実上、駆動信号のサイクルごとに再び開始されるという事実に起因する。
【０２５１】
図１４の例では、システムにおける電圧レベルが、通常、断片的時間間隔を制御するスイッチ（すなわち、スイッチＭ５及びＭ６）が、通常、２つの特別なパルストランスを使って実装される、高電圧レベルシフタを通して駆動されることを必要とすることに留意されたい。
【０２５２】
しかし、このことは、図１６のシステムにおいて部分的に回避される（具体的には、高電圧レベルシフタが、スイッチＭ６に対して回避され得る）。この例では、２つの電流迂回路が、インダクタ５０１とコンデンサ５０３との交差点と、切り替えブリッジへの電源用の電力レールとの間に結合されている。
【０２５３】
図１６のシステムの動作は、図１４の例と同様であり、逸らされている電流用の電源へ戻る異なる路を提供するだけである。しかし、重要な違いは、スイッチＭ５、Ｍ６が、それぞれ、電圧レール、インバータ用の、すなわち固定電圧への接地へと参照される（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ  ｔｏ）点である。このことは、例えば、これらがＭＯＳＦＥＴとして実装されているとき、実質的に、スイッチの駆動を容易にする。この例では、スイッチＭ６は、Ｍ４と同じスイッチ信号によって直接駆動されるＭＯＳＦＥＴによって実装され得る。しかし、Ｍ５を実装するＭＯＳＦＥＴは、このＭＯＳＦＥＴのソースの電圧が負の電圧値を有するようになることから、依然として、パルストランスを必要とすると考えられる。
【０２５４】
図１７は、図１６のシステムの修正形態を示す。この例では、電圧レールへの電流迂回路、すなわち、Ｄ５／Ｍ５を備える電流迂回路は、完全に取り除かれている。このシステムは、ゼロ交差の半分に対してのみ、断片的時間間隔を導入するが（すなわち、サイクル当たり１回のみのゼロ交差）、事実上の共振周波数の効果的な調整を提供することが分かっている。
【０２５５】
したがって、図１７のシステムでは、電流迂回路は、直列構成で結合されたスイッチ及び整流器を備え、電流迂回路の片端は、インダクタとコンデンサとの間の交差点に結合されており、電流迂回路のもう一方の端は、切り替えブリッジ用の接地供給レールに結合されている。システムでは、整流器は、断片的時間間隔の開始時間を、整流器が、非導電性状態から導電性状態に切り替わる時間に合わせる一方、断片的時間間隔の終了時間は、切り替えブリッジのスイッチＭ４の切り替えに合わせられる。
【０２５６】
この手法は、送電装置の共振周波数を、それが駆動信号に一致するように適合させるための非常に低い複雑性の手法を可能にする。この手法は、具体的には、駆動信号の周波数が、送電装置共振回路の共振周波数と常に同じであり、逆もまた同様である、自動システムを提供することができる。
【０２５７】
動作周波数及び送電装置共振周波数のロッキングを示すために、図１８のシステムが検討される。この例は、インダクタ５０１（Ｌ）及びコンデンサ５０３（Ｃ）を備える共振回路を駆動するドライバ２０３を示す。ドライバが、ステップ電圧を共振回路に印加する場合、ドライバは、よく知られている共振周波数
【数１２】
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において振動することを始める。これらの振動は、システム中を走る電流Ｉ（描線）、またインダクタ５０１とコンデンサ５０３との間の交差点における電圧Ｖ（破線）に見ることができる。減衰の存在下で、振動は、しばらくすると消滅し、コンデンサ５０３が、ドライバ２０３のステップ電圧に充電される安定状態に導く。実際には、共振回路は、高Ｑ値、すなわち低減衰を有し、振動が、共振周波数の多くの期間で続くことを意味する。
【０２５８】
ドライバ２０３が、共振周波数に等しい周波数の信号を印加する場合、振動は、減衰がある場合でも、無期限に留まる可能性がある。この場合、非常に高い電流が回路中を走る可能性がある。しかし、ドライバ２０３が、共振周波数と異なる周波数の信号を印加する場合、システムは、それほどうまく「揺れ」ないようになり、よりはるかに低い電流が回路中を走る結果をもたらす。事実、後者の場合、回路内の電流信号及び電圧信号は、２つの周波数、すなわち、駆動周波数と共振周波数とを含むことになり、この場合、共振周波数は、共振タンク回路のより高いＱ値でより顕著になる。電流信号及び電圧信号における２つの周波数は、それらの振幅におけるビート周波数に導き、これは、時には、２つの周波数間の相互変調とも（不正確には）呼ばれる。システムの受電側の負荷変調を通して達成されるような振幅変調に頼る無線電力伝達システムでは、このことが、確実な通信を、不可能ではないにしろ、困難にする可能性がある。したがって、ある場合には不可欠ではないにしろ、共振周波数に等しい周波数においてシステムを操作することは有利である。
【０２５９】
共振周波数における振動サイクルの完了後、ＳＷ１又はＳＷ２のいずれかのスイッチを閉じることによって、その周波数におけるさらなる振動が阻止されることになる。言い換えれば、回路内の電流信号及び電圧信号の変化状態は、この例では、ゼロに減速されることになる。駆動信号の次のサイクルの開始時に再びスイッチを開くと、まるで駆動信号が初めて印加されたかのように、共振周波数における振動を再び始めさせる。このことは、電流信号又は電圧信号の位相が、駆動信号の位相に一致するようにリセットされることを意味する。言い換えれば、回路におけるサイクルの周波数は、事実上、駆動周波数と等しくなるが、それらは、もはや正弦波形を有さない。図１９では、左側は、電流の負−正ゼロ交差時にＳＷ１を閉じることに対して結果として生じた波形を示しており、右側の図は、電圧の負−正ゼロ交差時にＳＷ２を閉じることに対して結果として生じた波形を示している。描線の波形は、電流を表し、破線の波形は、電圧を表し、点線は、駆動信号、この場合は方形波を表す。
【０２６０】
駆動周波数と共振周波数との間の差に基づいて、システムは、１サイクルに１度とは対照的に、数サイクルに１度、スイッチを操作することによって、電流信号及び電圧信号におけるビートを、事実上抑えるようにも働くことに留意されたい。例えば、駆動周波数が共振周波数に近づく場合、ビートの周波数は、上がり、結果として生じた振幅の変化は、複数のサイクルを構築する。数サイクルごとに位相をリセットすることは、その場合、スイッチを操作することから起こる可能性がある、システムにおける潜在的損失を低減しながら、十分なレベルにおいて負荷変調ベースの通信に対する感度を保つのに十分である。
【０２６１】
スイッチの動作を同期させることは、例えば、様々な異なる実施形態に関して先に説明された仕方など、多くの仕方で達成され得る。スイッチを開くことは、方形波又はパルス波駆動信号のエッジ、例えば立ち上がりエッジと最も容易に同期される。スイッチを閉じる場合、電流信号又は電圧信号の負−正ゼロ交差をトリガする測定システムが、タンク回路に加えられ得る。当業者であれば、この機能性を果たす多くの種類の回路を設計することができるであろう。
【０２６２】
受電装置のより大きな（横の）位置決め許容誤差を達成するための有利な実装形態である、並行して複数のタンク回路を駆動する１つのドライバを備える無線送電システムの場合、共振周波数においてシステムを操作することは、不可能ではないにしろ、困難である。この理由は、無線電力システムを実装するのに使用されている構成要素のインダクタンス値及び静電容量値における自然な広がりによるものであり、各共振タンク回路は、通常、異なる共振周波数を有する。各共振タンク回路のＱ値を制限することによって、共振周波数における電流信号成分及び電圧信号成分は、駆動周波数における信号成分に対して小さく保たれ得る。このことは、振幅変調に基づく通信が可能であり続けるように、振幅におけるビートを抑制状態に保つ。しかし、この手法の欠点は、電力伝達の効率を標準に保つためには、低Ｑ値が比較的高い結合を必要とすることにある。言い換えれば、低Ｑ値は、システムの送電部分と受電部分との間の長い距離を許さない。
【０２６３】
上に説明されたようなフリーラン振動を阻止することによって、システムにおける様々な周波数−駆動周波数とともに複数の共振タンク回路の様々な共振周波数−間のビートの抑制が保たれ得て、振幅変調による通信を可能にし得る。言い換えれば、よりはるかに長い距離に位置付けられている受電装置からの振幅通信を復調することのできる、高Ｑマルチコイル又はアレイベースの送電装置を実現することが可能になる。
【０２６４】
先の例は、示された特定の実装形態又は実施形態を有するが、この手法が、確かに、以下のさらなる一般的指示に示されるように、これらの特定の例に限定されないことが理解されるであろう。
【０２６５】
いくつかの実施形態において、ドライバは、駆動信号を生成するための切り替えブリッジを備え、ドライバは、断片的時間間隔の開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方を、切り替えブリッジのスイッチ用のスイッチ信号の遷移に同期させるように設けられている。
【０２６６】
このことは、多くのシナリオにおいて向上した性能を提供し、特に、非常に効率的で且つ実際的な実装形態を可能にする。低複雑性だが正確な制御が、多くの実施形態において達成され得る。
【０２６７】
いくつかの実施形態において、送電装置は、断片的時間間隔での開始時間及び終了時間のうちの少なくとも一方を、駆動信号を生成するスイッチ回路用のスイッチ時刻に対して固定された時間オフセットを有するように決定するように設けられている。
【０２６８】
具体的には、遷移は、駆動信号を生成するスイッチ回路（切り替えブリッジなど）用のスイッチ時刻に対する第１の固定された時間オフセットを有するように生成され、周波数修正回路は、時間間隔の開始時間及び／又は終了時間を、遷移に対して第２の固定された時間オフセットを有するように設定する。
【０２６９】
固定されたずれは、駆動信号の少なくとも複数のサイクルのそれぞれにおいて適用される。
【０２７０】
いくつかの実施形態において、周波数修正回路は、スイッチ及び整流器を備え、周波数修正回路は、開始時間及び終了時間のうちの一方を遷移に合わせ、且つ開始時間及び終了時間のうちのもう一方を、整流器が、非導電性状態と導電性状態との間で切り替わるのに合わせるように、設けられている。
【０２７１】
このことは、特に低い複雑性で且つ効果的な制御を提供する。具体的には、このことは、多くのシナリオにおいて、状態変化を遅くするための適切な時間、具体的には適切なゼロ交差などへの自動適合を可能にする。
【０２７２】
様々なパラメータに応答した開始時間及び終了時間の整合は、さらなる柔軟性を提供し、特に、具体的にはデューティサイクルなど、駆動信号の制御パラメータのさらなる柔軟性を可能にする。
【０２７３】
いくつかの実施形態において、周波数修正回路は、断片的時間間隔の間、容量性インピーダンスから遠くに誘導性インピーダンスからの電流を逸らすことによって、容量性インピーダンスに関する状態変化を遅くするように設けられる。
【０２７４】
このことは、容易にされ、通常、低複雑性の実装形態を可能にしながら、特に効果的な性能を提供する。
【０２７５】
いくつかの実施形態において、周波数修正回路は、誘導性共振からの電流を、容量性インピーダンスから遠くに逸らすように設けられた電流迂回路を備え、電流迂回路は、電流迂回路を接続、接続解除するためのスイッチを備え、周波数修正回路は、スイッチの切り替えをタイミング信号に合わせるように設けられている。
【０２７６】
このことは、容易にされ、通常低複雑性の実装形態を可能にしながら、特に効果的な性能を提供する。
【０２７７】
いくつかの実施形態において、周波数修正回路は、直列構成で結合されたスイッチ及び整流器を備え、周波数修正回路は、開始時間及び終了時間のうちの一方を遷移に合わせ、且つ、開始時間及び終了時間のうちのもう一方を、整流器が、非導電性状態と導電性状態との間で切り替わるのに同期させるように設けられている。
【０２７８】
このことは、特に複雑性が低く効果的な制御を提供する。具体的には、このことは、多くのシナリオにおいて、状態変化を遅くするための適切な時間、具体的には適切なゼロ交差などへの自動適合を可能にする。
【０２７９】
様々なパラメータに応答した開始時間及び終了時間の整合は、さらなる柔軟性を提供し、特に、具体的にはデューティサイクルなど、駆動信号の制御パラメータのさらなる柔軟性を可能にする。
【０２８０】
多くの実施形態において、断片的時間間隔の開始時間は、整流器が、非導電性状態から導電性状態に切り替わるのに合わせられ、終了時間は、タイミング信号によって制御される。
【０２８１】
いくつかの実施形態において、電流迂回路の第１の端は、誘導性インピーダンスと容量性インピーダンスとの間の交差点に結合されている。
【０２８２】
このことは、効果的でさらに容易にされた動作を可能にする特に有利な実装形態を提供する。多くの実施形態において、この手法は、具体的には、必要とされる専用の構成要素の個数など、周波数修正回路の複雑性を軽減する。
【０２８３】
いくつかの実施形態において、電流迂回路の第２の端は、電圧供給レールに結合されている。
【０２８４】
このことは、効果的でさらに容易にされた動作を可能にする特に有利な実装形態を提供する。多くの実施形態において、この手法は、具体的には、必要とされる専用の構成要素の個数など、周波数修正回路の複雑性を軽減する。多くの実施形態において、このことは、電流迂回路を接続、接続解除するためのスイッチの駆動を容易にする。
【０２８５】
いくつかの実施形態において、ドライバは、駆動信号を生成する切り替えブリッジを備え、ドライバは、切り替えブリッジのスイッチ用のスイッチ信号の遷移と同時に起こるように、タイミング信号の遷移を同期させるように設けられている。
【０２８６】
このことは、向上した性能及び／又は単純化された実装形態を提供する。同期は、具体的には、言うなれば例えば、駆動信号用の期間の１／５０の範囲で、スイッチ信号の遷移に、タイミング信号の遷移を時間合わせする。
【０２８７】
いくつかの実施形態において、電流迂回路は、直列構成において結合されたスイッチ及び整流器を備え、電流迂回路の第１の端は、誘導性インピーダンスと容量性インピーダンスとの間の交差点に結合されており、電流迂回路の第２の端は、切り替えブリッジ用の接地供給レールに結合されており、送電装置は、整流器が、非導電性状態から導電性状態に切り替わる時間に、断片的時間間隔の開始時間を合わせ、且つ、切り替えブリッジのスイッチの切り替えに、断片的時間間隔の終了時間を合わせるように設けられている。
【０２８８】
このことは、特に有利な性能及び／又は実装形態を提供する。
【０２８９】
明らかにするための上の説明は、様々な機能回路、ユニット及びプロセッサに関連して、本発明の実施形態を説明してきたことが理解されるであろう。しかし、様々な機能回路、ユニット又はプロセッサ間の機能性のいずれの適切な分散も、本発明から逸脱することなく使用されてもよいことが明らかであろう。例えば、別個のプロセッサ又は制御装置によって果たされるように示されている機能性は、同じプロセッサ又は制御装置によって果たされてもよい。したがって、特定の機能ユニット又は回路への言及は、厳格な論理又は物理的構造若しくは編成を示すよりむしろ説明された機能性を提供するための適切な手段への言及としてのみ見られるべきである。
【０２９０】
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせを含む適切な形態で実装され得る。本発明は、任意選択で、少なくとも部分的に、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するコンピュータソフトウェアとして、実装されてもよい。本発明の実施形態の要素及び構成要素は、いずれの適切な仕方でも、物理的に、機能的に、且つ論理的に実装されてもよい。確かに、機能性は、１つのユニットにおいて、複数のユニットにおいて、又は他の機能ユニットの一部として実装される。したがって、本発明は、１つのユニットにおいて実装されてもよく、又は、様々なユニット、回路、及びプロセッサ間に、物理的且つ機能的に分散されてもよい。
【０２９１】
本発明は、いくつかの実施形態に関連して説明されてきたが、本明細書に明示された特定の形態に限定されることが意図されてはいない。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。それに加え、特徴は、特定の実施形態に関連して説明されているように見えるが、当業者であれば、説明された実施形態の様々な特徴が、本発明に従って組み合わされてもよいことを認識するであろう。特許請求の範囲において、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）という用語は、他の要素又はステップの存在を排除するものではない。
【０２９２】
さらに、個々に挙げられているが、複数の意味、要素、回路又は方法ステップが、例えば、１つの回路、ユニット又はプロセッサによって実施される。それに加え、個々の特徴が、様々な請求項に含まれるが、これらは、場合によっては、組み合わされるのが有利であり、様々な請求項への包含は、特徴の組み合わせが、実現可能及び／又は有利ではないことを暗示してはいない。また、請求項の１つの範疇への特徴の包含は、この範疇への限定を暗示するものではなく、むしろ、特徴が、必要に応じて、他の請求項範疇に等しく適用可能であることを示す。さらに、特許請求の範囲における特徴の順番は、特徴が稼働される必要のあるいずれの特定の順番も暗示するものではなく、特に、方法請求項における個々のステップの順番は、ステップがこの順番で行われなければならないことを暗示するものではない。むしろ、ステップは、いずれの適切な順番でも行われる。それに加え、単数形引用は、複数形を排除するものではない。したがって、「ａ」、「ａｎ」、「第１の」、「第２の」などへの言及は、複数形を排除するものではない。特許請求の範囲における参照記号は、単に、明快な例として提供され、多少なりとも特許請求の範囲を制限するとして解釈されるべきではない。
【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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【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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