(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部無線電力供給デバイスから少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスへの遠距離場無線電力供給を制御するための無線電力分配コントローラであって、前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスが、受信無線エネルギ量を、前記外部無線電力受信デバイスを動作させるための動作電力量に変換するための電力変換器を有し、前記無線電力分配コントローラが、
所与の外部無線電力受信デバイスについて、前記動作電力量への変換のために前記外部無線電力受信デバイスによって必要とされる最小エネルギ量を示す各々のしきい値エネルギ量を示す電力要求データを保持又は確認するよう構成される電力要求ユニットと、
無線電力モニタユニットであって、
前記外部無線電力供給デバイスによって供給される電力供給無線信号を受信し、
受信した前記電力供給無線信号の継続時間を決定し、
決定した前記継続時間を使用して、前記外部無線電力受信デバイスにより前記電力供給無線信号で前記電力供給無線信号の継続時間中に受信された受信無線エネルギ量の推定値を決定し、
前記受信無線エネルギ量の前記推定値が前記しきい値エネルギ量未満であると決定するときに、無線電力不足信号を供給するよう構成される無線電力モニタユニットとを有する無線電力分配コントローラ。
【請求項２】
前記電力要求データが、更に、所定のエネルギ収集期間内に各々の前記外部無線電力受信デバイスによって受信されるべきしきい値総エネルギ量であって、前記外部無線電力受信デバイスを所定の動作期間にわたって動作させるのに十分であるしきい値総エネルギ量を示し、
前記無線電力モニタユニットが、前記受信無線エネルギ量の前記推定値が前記しきい値総エネルギ量未満であると決定するときにも、前記無線電力不足信号を供給するよう構成される請求項１に記載の無線電力分配コントローラ。
【請求項３】
前記無線電力モニタユニットが、前記電力供給無線信号の受信中、時間積分された受信無線エネルギ量を決定し、前記時間積分された受信無線エネルギ量が前記しきい値エネルギ量未満である限り前記無線電力不足信号を供給し、前記時間積分された受信無線エネルギ量が前記しきい値エネルギ量に達したと決定するときに前記無線電力不足信号の供給を停止するよう構成される請求項１に記載の無線電力分配コントローラ。
【請求項４】
前記無線電力モニタユニットが、前記電力供給無線信号が所定の最小継続時間を超えていないと決定するときに、前記無線電力不足信号を供給するよう構成される請求項１に記載の無線電力分配コントローラ。
【請求項５】
前記電力要求ユニットによって保持される前記電力要求データが、前記外部無線電力受信デバイスの異なる動作時間に異なる必要とされる無線電力量を割り当て、前記電力要求ユニットが、現在の時刻に割り当てられている電力要求データを供給するよう構成される請求項１に記載の無線電力分配コントローラ。
【請求項６】
通信インターフェースを介して前記外部無線電力供給デバイスに制御メッセージを送信するよう構成される送信ユニットと、
前記無線電力不足信号を受信するときに、前記少なくとも１つの外部電力受信デバイスに追加の無線電力を供給するよう前記外部無線電力供給デバイスに指示する電力制御メッセージを含む前記無線電力不足信号を生成し、前記送信ユニットに供給するよう構成される制御ユニットとを更に有する請求項１に記載の無線電力分配コントローラ。
【請求項７】
前記無線電力不足信号を供給するときに、無線インターフェースを介して前記外部無線電力受信デバイスにバックアップ無線エネルギ量を供給するよう構成されるバックアップ無線電力供給ユニットを更に有する請求項１に記載の無線電力分配コントローラ。
【請求項８】
前記無線電力分配コントローラが、有線電力網を介して電力を受け取るよう構成される電力供給ユニットを更に有し、
前記無線電力分配コントローラが、受け取った前記電力を使用して動作されるよう構成される請求項１に記載の無線電力分配コントローラ。
【請求項９】
アプリケーション機能を実施し、前記受け取った電力を使用して動作されるよう構成されるアプリケーションユニットを更に有する請求項８に記載の無線電力分配コントローラ。
【請求項１０】
少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスであって、電力供給無線信号を受信するよう構成される受信機、及び受信無線エネルギ量を、前記外部無線電力受信デバイスを動作させるための動作電力量に変換するための電力変換器を有する少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスと、
前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスに前記電力供給無線信号を供給するための無線電力供給デバイスと、
前記無線電力供給デバイス及び前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスから遠隔に配設される、請求項１に記載の無線電力分配コントローラとを有する無線電力ネットワーク構成。
【請求項１１】
前記無線電力ネットワーク構成が、請求項６に記載の無線電力分配コントローラを有し、
前記無線電力供給デバイスが、
制御可能な量の無線エネルギを含む前記電力供給無線信号を生成し、送信するよう構成される無線電力供給ユニットと、
前記無線電力分配コントローラから受信した制御メッセージに応じて、前記電力供給無線信号によって供給される無線電力レベル、又は前記電力供給無線信号の継続時間、又は前記電力供給無線信号によってカバーされる周波数範囲を変更することによって、無線エネルギの量を制御するよう構成される無線電力制御ユニットとを更に有する請求項１０に記載の無線電力ネットワーク構成。
【請求項１２】
前記無線電力供給デバイスが
一次電力供給無線信号を、前記無線電力ネットワーク構成内のデータ通信のために使用される無線周波数帯域外の周波数の無線搬送波信号として供給するよう構成される無線周波数信号供給ユニットと、
前記無線搬送波信号を受信し、受信した前記無線搬送波信号を変調して、前記無線電力ネットワーク構成内のデータ通信のために使用される前記無線周波数帯域において周波数変調した二次電力供給無線信号を後方散乱させるよう構成される後方散乱周波数変調ユニットとを有し
前記無線電力分配コントローラの受信ユニットが、前記一次電力供給無線信号のみを、又は前記一次及び二次電力供給無線信号の両方を受信するよう構成され、
前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスの前記電力変換器が、前記一次電力供給無線信号のみの、又は前記一次及び二次電力供給無線信号の両方の前記受信無線エネルギ量を、前記外部無線電力受信デバイスを動作させるための前記動作電力量に変換するよう構成される請求項１０に記載の無線電力ネットワーク構成。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスが、前記受信機に接続され、内部供給されるベースバンド信号を使用して前記二次電力供給無線信号を変調するよう構成されるベースバンド変調ユニットを有し、前記受信機が、更に、変調した前記二次電力供給無線信号を後方散乱させるよう構成される請求項１２に記載の無線電力ネットワーク構成。
【請求項１４】
外部無線電力供給デバイスから少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスへの遠距離場無線電力供給を制御する際に無線電力分配コントローラを動作させるための方法であって、前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスが、受信無線エネルギ量を、前記外部無線電力受信デバイスを動作させるための動作電力量に変換するための電力変換器を有し、前記方法が、
所与の外部無線電力受信デバイスについて、前記動作電力量への変換のために前記外部無線電力受信デバイスによって必要とされるエネルギ量を示す各々のしきい値エネルギ量を示す電力要求データを供給するステップと、
前記外部無線電力供給デバイスによって供給される電力供給無線信号を受信するステップと、
受信した前記電力供給無線信号の継続時間を決定するステップと、
決定した前記継続時間を使用して、前記外部無線電力受信デバイスにより前記電力供給無線信号で前記電力供給無線信号の継続時間中に受信された受信無線エネルギ量の推定値を決定するステップと、
前記受信無線エネルギ量の前記推定値が前記しきい値エネルギ量未満であると決定するときに、無線電力不足信号を供給するステップとを有する方法。
【請求項１５】
コンピュータのプロセッサによって実行されるときに、請求項１４に記載の方法を実行するための実行可能コードを含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力分配コントローラ、無線電力ネットワーク構成、無線電力分配コントローラを動作させるための方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
US 2010/0264746 A1は、電力を無線電力供給デバイスから無線電力受信デバイスへ無線で送信する無線電力伝送システムについて記載している。無線電力受信デバイスは、電力を無線電力供給デバイスから受信するユニットと、アンテナを通して受信される電力のレベルを求めるユニットと、受信電力を供給されながら動作するデバイスによって消費される電力のレベルを求めるユニットと、受信電力レベル及び電力消費レベルを無線電力供給デバイスへ無線で送信するユニットとを含む。無線電力供給デバイスは、受信電力レベル及び電力消費レベルを無線電力受信デバイスから無線で受信するユニット、送信アンテナを通して送信される電力のレベルを受信電力レベルと受信電力消費レベルとの差に基づいて制御するユニットと、電力を無線電力受信デバイスへ無線で送信するユニットとを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
十分な量の無線電力が無線電力受信デバイスへ供給されることを確実にしながら、無線電力受信デバイス又は無線電力供給デバイスの複雑さを軽減することは望ましいだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、外部無線電力供給デバイスから、少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスであって、受信無線エネルギ量を、前記無線電力受信デバイスを動作させるための動作電力量に変換するための電力変換器を有する少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスへの遠距離場無線電力供給を制御するための無線電力分配コントローラが提供される。前記無線電力分配コントローラは、
−  所与の無線電力受信デバイスについて、前記動作電力量への変換のために前記無線電力受信デバイスによって必要とされるエネルギ量を示す各々のしきい値エネルギ量を示す電力要求データを保持又は確認するよう構成される電力要求ユニットと、
−  無線電力モニタユニットであって、
−  前記外部無線電力供給デバイスによって供給される電力供給無線信号を受信し、
−  受信した前記電力供給無線信号の継続時間を決定し、
−  決定した前記継続時間を使用して、前記無線電力受信デバイスにより前記電力供給無線信号で前記電力供給無線信号の継続時間中に受信された受信無線エネルギ量の推定値を決定し、
−  前記受信無線エネルギ量の前記推定値が前記しきい値エネルギ量未満であると決定するときに、無線電力不足信号を供給するよう構成される無線電力モニタユニットとを有する。
【０００５】
本発明の無線電力分配コントローラは、無線電力ネットワーク構成のノードを形成する少なくとも１つの外部無線電力供給デバイス及び１つ以上の無線電力受信デバイスの間の遠距離場無線電力分配のモニタを達成する。前記無線電力分配コントローラは、前記無線電力分配コントローラにおいて受信されるような前記電力供給信号の継続時間の決定に基づいて、前記１つ以上の無線電力受信デバイスにより前記電力供給無線信号でその継続時間中に受信された受信無線エネルギ量を推定する。更に、少なくとも前記無線電力受信デバイスによって動作電力量の収集、即ち、動作電力量への変換のために必要とされるしきい値エネルギ量を示す、各々の前記無線電力受信デバイスに関する電力要求データに基づいて、信号が、生成され、出力として供給される。前記しきい値エネルギ量が前記電力供給無線信号によって到達されていないと推定される場合には、前記無線電力分配コントローラは、以下で更に説明される様々な実施例に従って様々な処置をトリガし得る無線電力不足信号を供給する。従って、前記無線電力分配コントローラは、前記無線電力供給デバイス及び前記無線電力受信デバイスにおけるデバイス費用を削減することを可能にする。幾つかの実施例においては、このようなデバイスは、無線電力供給をネゴシエートし、モニタし、制御するための機能をそれら自身に備える必要がない。
【０００６】
それ自体は知られているように、前記電力供給無線信号によって供給される無線エネルギは、波の振幅、前記電力供給無線信号の周波数スペクトルのスペクトル幅、及び前記電力供給無線信号を形成するデータパケット又は給電バーストの長さと共に増大する。一般に、前記無線電力分配コントローラの前記無線電力モニタユニットによって受信されるような前記無線信号無線信号のエネルギ量は、前記少なくとも１つの無線電力受電デバイスによって実際に受信される前記受信無線エネルギ量と実質的に異なり得る。しかしながら、前記無線電力分配コントローラは、実際には、それでも、単に、前記電力供給無線信号から、前記無線電力分配コントローラの場所、とりわけ、その無線電力モニタユニットの場所において利用可能であるエネルギを収集することは、利用可能な無線電力が、前記動作電力量への変換のために前記無線電力受信デバイスによって必要とされる前記しきい値エネルギ量を１つ以上の前記無線電力受信デバイスに供給し得るか否かの有用な指標となるという認識に基づいている。本発明は、最小バースト長などの最小継続時間が、成功裏に収集するための最も重要なパラメータであると認識している。これは、前記無線電力受信デバイスの入力回路のプリチャージには非常に長い時間がかかるので、前記電力供給無線信号の前記継続時間が成功裏の収集に決定的に重要であるという更なる認識に基づいている。従って、前記無線電力受信デバイスの場所における無線エネルギを規定する全てのパラメータを決定するより複雑な電力測定及び評価能力を必要とする代わりに、前記無線電力モニタユニットのモニタが、有利には、前記電力供給無線信号の前記継続時間の測定に限定される。簡単に言えば、前記無線電力分配コントローラは、モニタする場所における収集エネルギが十分である場合には、モニタされるあらゆる無線電力受信デバイスの場所における収集エネルギも十分である可能性が高いという有効な仮定に基づいている。
【０００７】
従って、前記無線電力分配コントローラは、無線インターフェースを介して、前記外部無線電力供給デバイスによって供給される前記電力供給無線信号を受信するよう構成される無線電力モニタユニットを有する。前記無線電力モニタユニットは、前記外部無線電力受信デバイスに給電するために供給される前記電力供給無線信号を検出することを可能にする。説明したように、前記無線電力モニタユニットは、更に、受信した前記電力供給無線信号の継続時間を決定する。前記無線電力モニタユニットは、決定した前記継続時間を使用して、前記無線電力受信デバイスにより前記電力供給無線信号でその継続時間中に受信された受信無線エネルギ量の推定値を決定する。
【０００８】
前記無線電力モニタユニットが、前記受信無線エネルギ量の前記推定値が前記動作電力量に変換するために必要とされる無線電力量未満であるか否かを、判定することを可能にするために、前記無線電力分配ユニットは、前記少なくとも１つの無線電力受信デバイスに割り当てられている電力要求データを保持又は確認するよう構成される電力要求ユニットを更に有する。前記電力要求データは、前記動作電力量への変換のために前記無線電力受信デバイスによって必要とされるエネルギ量を示す各々のしきい値エネルギ量を示す。前記必要とされる無線電力量を決定する際に、例えば、前記デバイスの電力要件、無線電力から電力への変換損失、又は他の適切なパラメータを考慮に入れてもよい。
【０００９】
前記無線電力分配コントローラは、前記必要とされる無線電力量を示す前記しきい値エネルギ量と、前記無線電力受信デバイスの場所における前記受信エネルギ量の前記推定値とを比較する。前記無線電力モニタユニットは、前記受信無線エネルギ量の前記推定値が前記しきい値エネルギ量未満であると決定するときに、無線電力不足信号を供給する。
【００１０】
従って、前記決定した継続時間及び電力要求データを使用することで、前記無線電力分配コントローラは、有利には、受信無線エネルギ量の推定値を使用して、前記外部無線電力供給デバイスから前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスへの前記遠距離場無線電力供給が各々の必要とされる前記動作電力量への変換のために必要とされる十分な無線エネルギを供給することができない無線電力供給における望ましくない失敗状況を検出する。無線電力ネットワーク構成においては、前記無線電力供給デバイス及び前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスは、この目的のための特定のモニタ、通信及びネゴシエーション能力を必要とせず、US 2010/0264746 A1の従来技術から知られているものより単純なハードウェア及びソフトウェア構成で提供され得る。これは、より多くのネットワークノードを含む無線電力ネットワーク構成においてとりわけ有利であり、費用対効果が高い。
【００１１】
以下では、本発明の第１の態様の無線電力分配コントローラの実施例について説明する。
【００１２】
一般に、前記電力供給無線信号は、典型的には、各々の振幅、継続時間及び周波数スペクトルを備える１つ以上の信号バーストの形態で供給される、前記外部無線電力供給デバイスによって供給される電磁信号である。それは、プロトコル情報又はペイロードデータを搬送していてもよく、又は搬送していなくてもよい。
【００１３】
好ましい実施例においては、前記無線電力モニタユニットが、前記電力供給無線信号が所定の最小継続時間を超えていないと決定するときに、前記無線電力不足信号を供給するよう構成される。前記最小継続時間は、例えば、前記電力供給無線信号の最小伝送ブロック時間として規定される。これらの実施例は、前記電力供給無線信号が前記無線電力受信デバイスにおける電力変換の開始を可能にするには短すぎる送信を遠隔で検出するために必要とする費用が低いので、とりわけ有用である。
【００１４】
前記モニタユニットは、幾つかの実施例においては、単一の信号バーストの形態の電力供給無線信号からの前記受信無線エネルギ量の前記推定値を決定するよう構成される。他の実施例においては、前記モニタユニットは、複数の信号バーストを含む電力供給無線信号にわたって積分することによって前記推定値を決定する。後者の場合には、前記無線電力分配コントローラの幾つかの実施例は、前記電力供給無線信号の受信中、若しくは前記電力供給無線信号の個々の信号バースト間の「沈黙」の期間中、又は好ましくは、受信の期間及びあらゆる「沈黙」の期間を考慮に入れて、前記外部無線受信デバイスにおいて生じると予測されるエネルギ損失の推定値を更に考慮に入れることによって、前記受信無線エネルギ量の前記推定値を決定する無線電力モニタユニットを有する。
【００１５】
ＰｏＷｉＦｉ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ ＷｉＦｉ）と呼ばれる無線電力伝送の既知の概念があり、本発明は、前記既知の概念に対して価値のある革新的な貢献を提供することができる。無線通信は、一般に、前記無線電力供給デバイスと前記無線電力受信デバイスとの間でデータを交換するために使用される既知の通信プロトコルに従い、前記通信の発信元ノード及び１つ以上の宛先ノードに関する情報を導出することを可能にする。幾つかの実施例においては、データ通信は、前記電力供給無線信号のために使用される技術標準以外の技術標準を使用して実施される。或る変形例においては、前記データ通信を通じて受信される情報は、前記モニタユニットによって、モニタされるべき現在アクティブな無線電力受信デバイスのリストを維持するために使用される。適切には、前記モニタユニットは、そのモニタ機能の実施を、現在アクティブな無線電力受信デバイスのみに限定し、現在このリストに載っていない如何なる無線電力受信デバイスへの無線電力供給のモニタも中断するよう構成される。このリストからの削除は、前記電力要求ユニットによって供給されるスケジューリング情報であって、前記無線電力受信デバイスのアクティブ時間及び非アクティブ時間のスケジュールを規定するスケジューリング情報に基づいて、又は各々の所定の非アクティブ期間を使用して、トリガされ得る。このような方策は、より多くの無線電力受信デバイスへの電力分配の効率的なモニタを達成する。
【００１６】
前記無線電力不足信号は、以下で説明される様々な実施例に従って、様々な所定の条件下で供給され得る。
【００１７】
多くの場合、単一の信号バーストは、無線電力受信デバイスの動作に十分なエネルギを供給しない。また、収集エネルギは、一般に、エネルギ蓄積デバイスからでさえも、或る特定の時定数に準拠して散逸する。それ故、前記無線電力分配コントローラの幾つかの実施例においては、前記電力要求データは、更に、所定のエネルギ収集期間内に各々の前記無線電力受信デバイスによって受信されるべきしきい値総エネルギ量を示す。前記しきい値総エネルギ量は、前記所定のエネルギ収集期間内に収集されるべきエネルギ量であって、エネルギ散逸効果を考慮に入れて、所定の動作期間にわたって前記無線電力受信デバイスを動作させるのに十分なエネルギ量である。従って、この実施例は、前記エネルギ収集期間内に検出される任意の数の個々の信号バーストによって供給される無線エネルギ、及び前記無線電力受信デバイスにおいて生じるエネルギ散逸効果の推定を考慮に入れることを可能にする。
【００１８】
従って、これらの実施例においては、前記無線電力モニタユニットは、好ましくは、前記受信無線エネルギ量の前記推定値が前記しきい値総エネルギ量未満であると決定するときにも、前記無線電力不足信号を供給するよう構成される。これらの実施例は、所定の動作期間中に動作するために所定の量のエネルギを必要とすることが知られている外部無線電力受信デバイスと共に使用するのにとりわけ有利である。
【００１９】
従って、不十分な無線電力供給の場合には、前記無線電力不足信号は、採用されるモニタ方式に応じて、所定の時間間隔後に、又は所定の離散時点でのみ、供給され得る。
【００２０】
代替として、又はそれと組み合わせて、前記無線電力分配コントローラの幾つかの実施例においては、前記無線電力モニタユニットは、前記電力供給無線信号の受信中、好ましくは連続的に又は準連続的に、時間積分された受信無線エネルギ量を決定するよう構成される。前記無線電力不足信号の供給は、ここでは、前記電力供給無線信号の受信中のエネルギ供給の現在の状態に依存する。従って、前記無線電力モニタユニットは、前記時間積分された受信無線エネルギ量が前記しきい値エネルギ量未満である限り前記無線電力不足信号を供給し、前記時間積分された受信無線エネルギ量が前記しきい値エネルギ量に達したと決定するときに前記無線電力不足信号の供給を停止するよう構成される。
【００２１】
従って、これらの実施例においては、前記無線電力モニタユニットによって受信される前記電力供給無線信号のエネルギ量は、連続的に又は所定のサンプリング周波数で決定される。前記無線電力受信デバイスにおけるエネルギ散逸の大まかな推定をするために、これらの実施例のうちの幾つかにおいては、前記無線電力モニタユニットは、例えば、個々の信号バースト間の期間において、前記電力供給無線信号がもはや受信されていないことを検出するときに、前記時間積分された受信無線エネルギ量をゼロに設定するよう構成される。
【００２２】
他の実施例においては散逸効果の更なる考慮がなされ、前記無線電力不足信号は、更に、電力供給無線信号が所定の最大沈黙期間にわたって受信されていないと決定するときに、前記無線電力モニタユニットによって供給される。上記のエネルギ散逸の大まかな推定に対応する極端な例は、前記所定の最大沈黙期間をゼロに設定するものであり、これは、前記電力供給無線信号が受信されないとすぐに前記無線電力不足信号が供給されることを意味する。他の例においては、前記所定の最大沈黙期間をゼロになることのない時間値に設定することは、前記電力供給無線信号が前記最大沈黙期間より短い沈黙期間によって分離された信号バーストを含む状況において前記無線電力不足信号の供給を防止する。
【００２３】
他の実施例においては、前記電力要求ユニットによって保持される前記電力要求データは、前記無線電力受信デバイスの異なる動作時間に異なる必要とされる無線電力量を割り当てる。好ましくは、前記電力要求ユニットは、現在の時刻に割り当てられている電力要求データを前記無線電力モニタユニットに供給するよう構成される。これは、前記無線電力受信デバイスの動作が所定の動作時間スケジュールに従うときに、とりわけ有利である。これらの実施例においては、前記無線電力受信デバイスの動作が、例えば、或る特定の時刻、及び／若しくは或る特定の曜日、又は他の任意の時間通りのパターン若しくはスケジュールに限定されている場合には、前記電力要求データは、スケジュールされた動作時間に関する情報を含む。
【００２４】
これらの実施例は、所定の動作周波数で動作するよう構成される外部無線電力受信デバイスと組み合わせて使用するのにも有利である。このようなデバイスの非限定的な例は、所定の動作周波数で（例えば３０秒に１回）所与の物理量に関する情報を取得するよう構成されるセンサである。これらの場合には、前記無線電力分配コントローラは、有利には、前記無線電力受信デバイスが動作することが期待されない所与の期間中は（即ち、第１動作時間に割り当てられている、ゼロに設定され得る第１の必要とされる無線電力量に応じて）前記無線電力不足信号を供給しないが、第２期間中は（即ち、第２動作時間に割り当てられている第２の必要とされる無線電力量に応じて）前記無線電力不足信号を供給するよう構成され得る。例えば、前記第１動作時間にわたって前記第１の必要とされる無線電力量がゼロに設定されている場合には、前記受信無線電力量の前記推定値と、前記第１の必要とされる無線電力量（この場合にはゼロ）を示すしきい値エネルギ量とを比較するよう構成される無線電力モニタユニットは、前記第１動作時間中、前記無線電力不足信号を供給しないだろう。ゼロになることのない第２無線電力量が動作のために必要とされる前記第２動作時間は、有利には、前記外部無線電力受信デバイスが、十分な無線電力量を、その動作のために必要とされる所要動作電力量に変換することを可能にするために、前記無線電力受信デバイスが動作することが期待される直前に始まるよう構成される。これらの実施例が有利である他の例は、スリープモード動作を有する外部デバイスと共に使用するものを含む。スリープモード動作は、一般に、通常動作よりもはるかに少ない電力しか必要とせず、これは、適切な電力要求データによって考慮に入れられ得る。前述のように、電力が必要とされないとき、前記無線電力モニタユニットは、期待動作時間中しか推定無線電力量を決定しないよう構成されてもよい。
【００２５】
他の実施例においては、前記無線電力不足信号は、前記外部無線電力供給デバイスから前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスへの無線電力供給の現状について外部ユニット又はユーザに知らせるために使用される。これらの実施例のうちの幾つかにおいては、知らされるべき前記外部ユニットは前記無線電力供給デバイスである。これらの実施例は、有利には、前記無線電力供給デバイスと前記無線電力受信デバイスとの間の直接ネゴシエーションを、前記無線電力分配コントローラによって形成されるより高いレベルの制御インスタンスに部分的に又は完全に置き換えることを可能にする。従って、適切には、前記無線電力分配コントローラは、更に、これらの実施例における制御機能を想定し、
−  通信インターフェースを介して前記外部無線電力供給デバイスに制御メッセージを送信するよう構成される送信ユニットと、
−  前記無線電力不足信号を受信するときに、前記少なくとも１つの外部電力受信デバイスに追加の無線電力を供給するよう前記外部無線電力供給デバイスに指示する電力制御メッセージを生成し、前記送信ユニットに供給するよう構成される制御ユニットとを更に有する。
【００２６】
追加の無線電力を供給するよう指示する前記電力制御メッセージは、様々なやり方で、例えば、より長い期間（即ち、より長い継続時間）、所与の周波数でのより高い送信電力レベル、又はより広い周波数スペクトルを持つ電力供給無線信号を供給するよう前記無線電力供給デバイスに指示することによって、規定され得る。当然、各々の方策は組み合わされ得る。
【００２７】
適切には、前記モニタユニットは、前記ネットワークによる前記無線インターフェースの現在の使用状況を考慮して追加の無線電力又はエネルギを無線電力受信デバイスに伝送するために、前記無線インターフェースの現在利用可能な容量を決定するよう構成される。前記モニタユニットは、とりわけ、無線電力伝送のために利用可能なスペクトル範囲を決定するよう構成され得る。
【００２８】
他の実施例においては、前記無線電力不足信号は、ユーザインターフェースを有し、無線電力供給の現状に関する情報を供給することが可能である制御パネルの形態の外部ユニットへの出力として供給される。
【００２９】
他の実施例においては、前記無線電力不足信号は、前記無線電力分配コントローラによって内部で使用される。これらの実施例のうちの１つにおいては、前記無線電力分配コントローラは、前記無線電力不足信号を供給するときに、無線インターフェースを介して前記外部無線電力受信デバイスにバックアップ無線エネルギ量を供給するよう構成されるバックアップ無線電力供給ユニットを更に有する。従って、前記バックアップ無線電力供給ユニットは、前記無線電力不足信号を受けて、前記バックアップ無線エネルギ量を備えるバックアップ無線電力供給信号に供給するよう構成される。これらの実施例においては、前記無線電力不足信号が供給されるときはいつでも、前記バックアップ無線電力供給ユニットが、より多くのエネルギを必要とする前記無線電力受信デバイスによる収集のための追加の無線エネルギ量として、前記バックアップ無線エネルギ量を供給する。従って、前記バックアップ無線エネルギ量は、前記無線電力受信デバイスによって前記無線電力供給デバイスから受信される前記無線エネルギ量を増加させ、必要とされる全動作電力量への電力変換をサポートする。
【００３０】
好ましくは、前記バックアップ無線エネルギ量の供給は、前記電力供給無線信号が現在受信されていないと決定するときにしか、トリガされない。
【００３１】
他の実施例においては、前記無線電力モニタユニットは、前記無線電力不足信号を供給するときに、前記受信無線エネルギ量の前記推定値の決定、及び、前記推定値が前記必要とされる無線電力量未満であるか否かの決定を繰り返すよう構成される。これは、モニタプロセスがもはや前記無線電力不足信号を供給しなくなるまで、繰り返され得る。このようにして、バックアップ無線エネルギ量が、最初のバックアップ無線エネルギ量から前記無線電力不足信号がもはや供給されなくなるまで増加することが、達成され得る。これは、供給されるバックアップ無線電力が、前記受信無線エネルギ量を補完し、前記無線電力受信デバイスによって実際に必要とされる前記動作電力量への変換を可能にするのに十分である量で供給されることを確実にする。
【００３２】
他の実施例においては、前記無線電力モニタユニットは、更に、前記受信無線エネルギ量の前記推定値が、必要とされる無線電力量を示す前記しきい値エネルギ量以上であると決定するときに、十分電力信号を出力するよう構成される。それに応じて、前記無線電力分配コントローラは、好ましくは、前記十分電力信号がもはや供給されなくなるまで、現在送信されている無線電力量を減少させるよう前記無線電力供給デバイスに指示するよう構成される。更に又はその代わりに、前記バックアップ無線電力供給ユニットは、前記十分電力信号がもはや供給されなくなるまで、バックアップ無線電力供給を減少させるか又は完全にオフに切り替えるよう構成される。
【００３３】
幾つかの実施例においては、前記バックアップ無線エネルギ量は、所定の主周波数成分の無線搬送波信号として供給されるが、他の実施例においては、前記バックアップ無線エネルギ量は、前記無線電力供給デバイスと前記無線電力受信デバイスとの間で通信データを交換するために使用される所与の通信プロトコルに従って通信データとして供給される。
【００３４】
他の実施例においては、前記無線電力分配コントローラは、有線電力網を介して電力を受け取るよう構成される電力供給ユニットを更に有する。前記無線電力分配コントローラが、受け取った前記電力を使用して動作されるよう構成される。このように、前記無線電力分配コントローラへの電力供給は、前記無線電力分配コントローラが担う重要なモニタ及び／又は制御機能に対応して、とりわけ信頼性が高い。
【００３５】
従って、前記無線電力分配コントローラは、別個の個別デバイスとして供給され得る。しかしながら、幾つかのアプリケーションシナリオは、前記無線電力分配コントローラをアプリケーションデバイスの内蔵構成要素として供給する。このような実施例は、アプリケーション機能を実施し、受け取った電力を使用して動作されるよう構成されるアプリケーションユニットを更に有する。このようなアプリケーションユニットの非限定的な例は、電気器具及び照明器具である。
【００３６】
幾つかの実施例においては、前記無線電力分配コントローラは、前記無線電力モニタユニットに接続され、前記無線電力供給デバイス、前記無線電力分配コントローラ及び前記少なくとも１つの無線電力受信デバイスの相対位置に関する位置データを保持又は確認するよう構成される位置決めユニットを更に有する。これらの実施例においては、前記無線電力モニタユニットは、前記位置データと前記基準無線電力量とを使用して、前記少なくとも１つの無線電力受信デバイスによって受信される無線エネルギの推定値を形成する推定無線電力量を決定するよう構成される。無線伝送に関わる物理的性質のために、前記受信無線エネルギ量は、前記無線電力供給デバイスからの前記無線電力受信デバイスの距離、及び前記電力供給無線信号を減衰させ得る又は反射し得る壁又は他の物体の有無などの物理的環境にも依存する。
【００３７】
本発明の第２の態様によれば、無線電力ネットワーク構成が提示される。前記無線電力ネットワーク構成は、
−  少なくとも１つの無線電力受信デバイスであって、電力供給無線信号を受信するよう構成される受信機、及び受信無線エネルギ量を、前記無線電力受信デバイスを動作させるための動作電力量に変換するための電力変換器を有する少なくとも１つの無線電力受信デバイスと、
−  前記少なくとも１つの無線電力受信デバイスに前記電力供給無線信号を供給するための無線電力供給デバイスと、
−  前記無線電力供給デバイス及び前記少なくとも１つの無線電力受信デバイスから遠隔に配設される、本発明の第１の態様又はその実施例のうちの１つによる無線電力分配コントローラとを有する。
【００３８】
本発明の第２の態様の無線電力ネットワーク構成の様々な実施例は、本発明の第１の態様の無線電力分配コントローラの様々な実施例の更なる特徴及び利点を共有する。
【００３９】
幾つかの実施例においては、前記無線電力受信デバイスは、前記無線電力受信デバイスを動作させるために前記動作電力量を直接使用する。他の実施例においては、前記動作電力量は、バッテリ又はコンデンサなどのエネルギ蓄積デバイスに蓄積される。
【００４０】
幾つかの無線電力受信デバイスにおいては、前記電力供給無線信号の受信中、入力コンデンサが入力整流器を通して電荷を得る。コンデンサ電圧は、動作電圧の供給を可能にするＤＣ／ＤＣポンプ又は変換器などの前記無線電力受信デバイスの次の段のためのベースとして使用されることができる。これらの無線電力受信デバイスにとっては、とりわけ、前記受信無線エネルギ量が、前記無線電力受信デバイス内で生じるエネルギ散逸効果を考慮しても、前記ＤＣ／ＤＣ変換器が前記動作電圧を供給することができる充電まで前記入力整流器が前記入力コンデンサを充電することを可能にするのに十分であることを確実にすることが非常に重要である。それ故、前記無線電力分配コントローラは、有利には、前記電力供給無線信号の供給を最小継続時間まで継続するよう、又は幾つかの実施例においては、必要な前記受信無線エネルギ量が受信されたと推定されるまで前記バックアップ無線エネルギ量を供給するよう、前記無線電力供給デバイスに指示するよう構成される。それ故、前記電力供給無線信号の所与の周波数帯域に対して、及び所定の無線電力受信デバイスに対して、動作電圧の供給を開始するために前記ＤＣ／ＤＣポンプ又は変換器によって必要とされる前記電力供給無線信号の最小継続時間が存在する。
【００４１】
前記無線電力ネットワーク構成の他の実施例は、通信インターフェースを介して前記外部無線電力供給デバイスに制御メッセージを送信するよう構成される送信ユニットと、前記無線電力不足信号を受信するときに、前記少なくとも１つの外部電力受信デバイスに追加の無線電力を供給するよう前記外部無線電力供給デバイスに指示する電力制御メッセージを生成し、前記送信ユニットに供給するよう構成される制御ユニットとを備える無線電力分配コントローラを有する。このような実施例においては、前記無線電力供給デバイスは、好ましくは、
−  制御可能な量の無線エネルギを含む前記電力供給無線信号を生成し、送信するよう構成される無線電力供給ユニットと、
−  前記無線電力分配コントローラから受信した制御メッセージに応じて、前記電力供給無線信号によって供給される無線電力レベル、又は前記電力供給無線信号の継続時間、又は前記電力供給無線信号によってカバーされる周波数範囲を変更することによって、無線エネルギの量を制御するよう構成される無線電力制御ユニットとを更に有する。
【００４２】
前記無線電力ネットワーク構成の幾つかの実施例は、ＷｉＦｉ伝送の実施においてとりわけ低い電力消費を可能にする所謂「パッシブＷｉＦｉ」モードの下で動作するよう構成される。このような実施例においては、前記無線電力供給デバイスは、有利には、
−  一次電力供給無線信号を、前記無線電力ネットワーク構成内のデータ通信のために使用される無線周波数帯域外の周波数の無線搬送波信号として供給するよう構成される無線周波数信号供給ユニットと、
−  前記無線電力ネットワーク構成内のデータ通信のために使用される前記無線周波数帯域において周波数変調二次電力供給無線信号を後方散乱させるために、前記無線搬送波信号を受信し、受信した前記無線搬送波信号を変調するよう構成される後方散乱周波数変調ユニットとを有する。
【００４３】
これらの実施例においては、前記無線電力分配コントローラの受信ユニットは、好ましくは、前記一次電力供給無線信号のみを、又は前記一次及び二次電力供給無線信号の両方を受信するよう構成される。更に、前記少なくとも１つの無線電力受信デバイスの前記電力変換器は、前記一次電力供給無線信号のみの、又は前記一次及び二次電力供給無線信号の両方の前記受信無線エネルギ量を、前記無線電力受信デバイスを動作させるための前記動作電力量に変換するよう構成される。
【００４４】
前記二次電力供給信号は、通常、前記無線電力ネットワーク構成内のデータ通信のために使用される所与のＷｉＦｉ規格によってサポートされる周波数範囲内にある。前記無線電力受信デバイスによる前記二次電力供給無線信号を使用するこのような通信を可能にするために、前記少なくとも１つの無線電力受信デバイスは、前記受信機に接続され、内部供給されるベースバンド信号を使用して前記二次電力供給無線信号を変調するよう構成されるベースバンド変調ユニットを有する。前記無線電力受信デバイスの前記受信機は、更に、前記変調二次電力供給無線信号を後方散乱させるよう構成される。
【００４５】
従って、前記無線電力受信デバイスは、データ通信のために使用される無線周波数帯域（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１通信プロトコルの場合には２．４ＧＨｚ又は５ＧＨｚ）を使用する所定の通信プロトコルに従うデータの通信のためにパッシブＷｉＦｉデバイスとして動作される。
【００４６】
本発明の第３の態様によれば、外部無線電力供給デバイスから少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスへの遠距離場無線電力供給を制御する際に無線電力分配コントローラを動作させるための方法であって、前記少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスが、受信無線エネルギ量を、前記無線電力受信デバイスを動作させるための動作電力量に変換するための電力変換器を有し、前記方法が、
−  所与の無線電力受信デバイスについて、前記動作電力量への変換のために前記無線電力受信デバイスによって必要とされるエネルギ量を示す各々のしきい値エネルギ量を示す電力要求データを供給するステップと、
−  前記外部無線電力供給デバイスによって供給される電力供給無線信号を受信するステップと、
−  受信した前記電力供給無線信号の継続時間を決定するステップと、
−  決定した前記継続時間を使用して、前記無線電力受信デバイスにより前記電力供給無線信号で前記電力供給無線信号の継続時間中に受信された受信無線エネルギ量の推定値を決定するステップと、
−  前記受信無線エネルギ量の前記推定値が前記しきい値エネルギ量未満であると決定するときに、無線電力不足信号を供給するステップとを有する方法が提供される。
【００４７】
第３の態様の方法は、第１の態様の無線電力分配コントローラの利点を共有する。
【００４８】
本発明の第４の態様によれば、コンピュータのプロセッサによって実行されるときに、第３の態様又はその実施例のうちの１つの方法を実行するための実行可能コードを含むコンピュータプログラムが提供される。
【００４９】
請求項１に記載の無線電力分配コントローラ、請求項８に記載の無線電力ネットワーク構成、請求項１２に記載の無線電力分配コントローラを動作させるための方法、及び請求項１４に記載のコンピュータプログラムは、とりわけ、従属請求項において規定されているような、同様の及び／又は同一の好ましい実施例を有することは理解されるだろう。
【００５０】
本発明の好ましい実施例は、従属請求項又は上記の実施例と、各々の独立請求項の如何なる組み合わせでもあり得ることは理解されるだろう。
【００５１】
下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】無線電力供給デバイスと、無線電力受信デバイスと、無線電力分配コントローラとを含む無線電力ネットワーク構成の実施例を示す。
【図２】例示的な電力供給無線信号、及び図１の無線電力分配コントローラの３つの代替実施例によって供給される無線電力不足信号の３つの異なる変形例を示す。
【図３】別の例示的な無線電力ネットワーク構成を示す。
【図４】「パッシブＷｉＦｉ」通信を使用する無線電力ネットワーク構成の別の実施例を示す。
【図５】外部無線電力供給デバイスから少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスへの遠距離場無線電力供給を制御する際に無線電力分配コントローラを動作させるための例示的な方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１は、外部無線電力供給デバイス１０２から少なくとも１つの外部無線電力受信デバイス１０４への遠距離場無線電力供給を制御するための無線電力分配コントローラ１００の実施例を示している。無線電力受信デバイス１０４は、例えば、存在センサ、温度センサ、光レベルセンサ、カメラ、充電器、又は変換された無線電力によって給電され得る別のタイプのデバイスである。無線電力受信デバイス１０４は電力変換器１０６を有する。電力変換器１０６は、受信無線エネルギ量を、無線電力受信デバイス１０４を動作させるために使用されるべき動作電力量に変換するよう構成される。とりわけ、無線電力受信デバイス１０４は、変換された動作電力量を使用して動作されることができる電動構成要素１０８を有する。
【００５４】
無線電力受信デバイス１０４は、変換された動作電力を直接使用して、とりわけ、現在供給されている変換された動作電力のみを使用して、動作されるよう構成される電動構成要素を有してもよい。他の無線電力受信デバイスは、受信無線エネルギ量がエネルギ蓄積ユニットに蓄積し、蓄積したエネルギを構成要素の駆動動作のために使用するよう構成される。換言すれば、受信無線エネルギ量を直接変換し電気的構成要素に供給することにより、又は変換された無線電力によって充電されるコンデンサ若しくはバッテリなどのエネルギ蓄積ユニットに変換された電力量を蓄積することにより、動作電力が取得され得る。
【００５５】
幾つかの無線電力受信デバイスにおいては、電力供給無線信号の受信中、入力コンデンサが入力整流器を通して電荷を得る。コンデンサ電圧が、無線電力受信デバイスの次の段が動作を開始するためのベースとなり、これは、大抵、０．６乃至１Ｖの範囲内である。この段は、幾つかの無線電力受信デバイスにおいては、得られたエネルギを上昇させてコンデンサに移動させるためのＤＣ／ＤＣポンプであり、前記コンデンサは、例えば３．３Ｖのような動作電圧でデバイスの動作に給電することになる。従って、送信が、ＤＣ／ＤＣポンプがそれ以上供給することができない限りこのチェーンを通して供給されるエネルギを小さくすするよう短くするものである場合には、全てのエネルギが無線電力受信デバイス内の回路における漏れで失われる。
【００５６】
無線電力分配コントローラ１００は、電力供給無線信号１１６を受信するよう構成される無線電力モニタユニット１１０を有する。無線電力モニタデバイス１１０は、所与のネットワーク構成において無線電力供給デバイス１０２から無線電力受信デバイス１０４への遠距離場無線電力供給のため使用される無線周波数の全スペクトルをカバーする無線信号受信を可能にするよう適切に構成される受信ユニットとしてアンテナ１１０．１を有する。周波数スペクトルは一般に所定の周波数チャネルに分割される。これは、制御されるチャネル選択方式で無線電力供給を調節するために有利に使用されることができる。無線電力モニタユニットは、受信した電力供給無線信号の継続時間を決定するモニタユニット１１０．２も有する。前記モニタユニット１１０．２は、更に、決定した継続時間を使用して、無線電力受信デバイス１０４により電力供給無線信号でその継続時間中に受信された受信無線エネルギ量の推定値を決定する。
【００５７】
電力要求ユニット１１２は、所与の無線電力受信デバイス１０４について、動作電力量への変換のために無線電力受信デバイスによって必要とされるエネルギ量を示す各々のしきい値エネルギ量を示す電力要求データを保持又は確認するよう構成される。無線電力供給デバイスが、複数の無線電力受信デバイスに無線電力を供給するよう構成される場合には、電力要求ユニットは、無線電力受信デバイスの各々、又は無線電力受信デバイスの所与のサブセットに関する電力要求を保持又は確認するよう構成される。例示的な実施例においては、無線電力受信デバイス１０４は、動作のために１０ｍＷの電力という動作電力量を必要とし、電力変換器１０６は、９０％の変換効率を持つ。これは、必要とされる電力量は約１１．１１ｍＷであることを意味する。従って、この場合には、電力要求データは、無線電力受信デバイスの動作に必要な１１．１１ｍＷの無線電力量を示す。次いで、無線電力モニタユニット１１０は、更に、受信無線エネルギ量の推定値がしきい値エネルギ量未満であると決定するときに、無線電力不足信号を供給するよう構成される。
【００５８】
幾つかの無線電力分配コントローラは、無線電力供給デバイス、無線電力分配コントローラ及び少なくとも１つの無線電力受信デバイスの相対位置に関する位置データを保持又は確認するよう構成される位置決めユニット１１４を更に有する。この特定の場合においては、位置データは、無線電力供給デバイス１０２、無線電力分配コントローラ１００及び少なくとも１つの無線電力受信デバイス１０４の相対位置Ａ、Ｂ及びＣに関する。三次元座標空間におけるこれらのデバイスの相対位置を知ることによって、デバイス間の距離（例えば、ｄＡＢ、ｄＢＣ及びｄＡＣ）は、基礎幾何学法則を用いて直接計算されることができる。
【００５９】
無線電力分配コントローラが位置決めユニット１１４を有する場合には、無線電力モニタユニット１１０は、更に、受信ユニット１１０．１によって受信される電力供給無線信号の基準無線電力量を決定して、（位置決めユニット１１４によって保持又は確認される）位置データと基準無線電力量とを使用して、少なくとも１つの無線電力受信デバイス１０４によって受信されると推定される推定無線電力量を決定するよう構成される。その場合、それは、推定無線電力量が、必要とされる無線電力量未満であると決定するときに、無線電力不足信号を供給するよう構成される。幾つかの無線電力分配コントローラはまた、推定無線電力量が、必要とされる無線電力量以上であるとき、十分無線電力信号を供給するよう構成される。
【００６０】
無線伝送に関わる物理的性質のために、基準無線電力量及び受信無線エネルギ量は、無線電力供給デバイスによって供給されるような電力供給信号の無線電力量と、各々、無線電力供給デバイス及び無線電力分配コントローラ及び無線電力受信デバイスの間の距離と、物理的環境、例えば、電力供給無線信号を減衰させ得る又は反射し得る壁又は他の物体の有無とに依存する。
【００６１】
無線電力供給デバイスが複数の無線電力受信デバイスに電力を供給するよう構成される場合には、無線電力受信デバイスのうちの少なくとも１つが動作電力量に変換するのに十分ではない無線電力量を受信すると推定されるときに、無線電力不足信号が供給される。
【００６２】
一般に、受信される電力供給無線信号の継続時間、及び電力供給無線信号が送信される周波数帯域は、無線電力分配コントローラの位置で明確に測定されることができることに留意されたい。この場合における推定は、遠距離場無線電力が全ての無線電力受信デバイスに給電するのに十分であるか否かに関する。
【００６３】
幾つかの無線電力ネットワーク構成は、更に、学習フェーズを有する所謂較正モードで動作されるよう構成される。学習フェーズ中、無線電力供給デバイスは、電力供給無線信号を短いパケット又は信号バーストの形態で供給し、無線電力受信デバイスがその動作に十分な無線電力を受信したか否かをチェックする。無線電力供給デバイスは、次いで、無線電力受信デバイスの全て又は所与のサブセットが動作に十分な無線電力を受信するまで、段階的に電力供給無線信号の継続時間を増加させる。この目的のために、非限定的な例として、無線電力受信デバイスは、その動作に十分な無線電力を受信したときに起動信号を供給するよう構成され得る。その場合、無線電力供給デバイス又は無線電力分配コントローラは、起動信号を受信するときに、電力供給無線信号のこの現在の継続時間を、必要とされる最小継続時間として確認し得る。場合によっては、無線電力受信デバイスが適切に機能することを確実にするために、前記最小継続時間に安全電力マージンが付加される。
【００６４】
無線電力不足信号は様々なやり方で供給されることができる。とりわけ単純な変形例においては、無線電力不足信号は、ただ単に、無線電力分配コントローラによってモニタされている無線電力受信デバイスのうちの少なくとも１つが、動作電力量への変換後に、無線電力受信デバイスを動作させるのに十分ではない量の無線電力量を受信していると推定されることを示す。別の変形例においては、無線電力不足信号は、必要とされるしきい値を超えるために現在送信されている及び／又は以前に送信された無線電力量に追加されなければならない無線電力の差分量を示す更なる電力不足データを含む。更に別の変形例においては、無線電力不足信号は、推定無線電力量を決定する際に評価された無線周波数チャネルを示すものを更に供給する。他の実施例においては、無線電力不足信号は、追加の無線電力を少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスに供給するよう無線電力供給デバイスに指示する電力制御メッセージを含む。
【００６５】
図２は、無線電力分配コントローラの無線電力モニタユニットにおいて受信される例示的な電力供給無線信号２００であって、時間に対してプロットされた受信無線エネルギ量Ｅ（ｔ）として表される例示的な電力供給無線信号２００を示している。図２は、更に、３つの異なる無線電力分配コントローラによって電力供給信号２００の受信に応じて供給される３つの異なる無線電力不足信号（ＲＰＳＳ（ｔ））、２０２．１、２０２．２及び２０２．３を示している。図２における全てのグラフが同じ時間軸を共有している。電力供給信号２００は、ｔ ＝ ０、ｔ２及びｔ５において始まり、３つの各々の継続時間、即ち、ｔ１、ｔ４−ｔ２及びｔ７−ｔ５を有する３つの信号バーストを含む。信号バーストは、各々の沈黙期間、即ち、ｔ２−ｔ１及びｔ５−ｔ４によって分離されている。点線２０４は、受信無線エネルギ量の時間積分がエネルギ値Ｅｔｈに達するまでに無線電力モニタユニットにおいて受信される電力供給無線信号に含まれる受信無線エネルギ量を示しており、前記エネルギ値Ｅｔｈは、動作電力量に変換するために無線電力受信デバイスによって必要とされるエネルギ量を示すしきい値エネルギ量である。
【００６６】
或る例示的な無線電力分配コントローラは、電力供給無線信号２００を受信するのに応じて無線電力不足信号２０２．１を供給するよう構成される。その特定のユニットのモニタユニットは、電力供給無線信号の第１バーストの継続時間を決定し、無線電力受信デバイスにより電力供給無線信号でその継続時間中に受信された受信無線エネルギ量の推定値を決定する。ｔ１におけるその推定値の値はしきい値エネルギ量Ｅｔｈ未満であることから、無線電力モニタユニットは、ｔ１において、又は電力要求ユニットの応答時間に依存するその後すぐに、無線電力不足信号を供給する。この無線電力不足信号は、受信した信号バーストは、しきい値エネルギ量Ｅｔｈより低いエネルギ量を有することを、内部に又は外部無線電力供給デバイスに知らせるために使用される。継続時間ｔ４−ｔ２を有する第２信号バーストがｔ２において受信されるとき、受信無線エネルギ量は、時間ｔ３においてしきい値エネルギ量に達する。電力モニタユニットは、信号バーストに含まれる受信無線エネルギ量を引き続き追跡する。バーストが（ｔ４において）もはや受信されなくなるとき、無線電力モニタユニットは、例えば、回路における漏れ、又は受信され、変換されたエネルギのその動作のための消費のために、無線電力受信デバイスにおいて生じると予想される予想エネルギ損失を考慮に入れることによって、受信無線エネルギ量の推定値を更新する。この場合には、ｔ４とｔ５との間の沈黙期間中、これらの予想損失は、受信無線エネルギ量の推定値をしきい値エネルギ量Ｅｔｈ未満にすることはなく、ｔ４とｔ５との間には無線電力不足信号は供給されない。所与の沈黙期間後、別のバーストがｔ５において受信される。受信無線エネルギ量の推定値は、第３信号バーストのエネルギ量に従って更新される。しかしながら、今回は、第３バーストがｔ７において終わった後、推定値は、上記のように予想損失に応じて更に更新され、時間ｔ８においてのみ、受信無線エネルギ量の推定値は、しきい値エネルギ量より低い値を有する。これは、ｔ８において又はその後すぐに、無線電力不足信号２０２．１の供給を再びトリガする。
【００６７】
他の場合には、しきい値エネルギ量Ｅｔｈは、無線電力受信デバイスを所定の動作期間にわたって動作させるのに十分なエネルギ量を示す閾値総エネルギ量とみなされる。この場合には、受信無線エネルギ量の推定値は、しきい値総エネルギ量と比較される。この場合には、無線電力受信デバイスによって受信されたエネルギ量が、前記デバイスを所定の動作期間全体にわたって動作させるのに十分ではない可能性があると決定するときに、無線電力不足信号が供給される。
【００６８】
第２の例示的な無線電力分配コントローラは、電力供給無線信号２００の受信に基づいて無線電力不足信号２０２．２を供給するよう構成される。この場合には、無線電力モニタユニットは、電力供給無線信号の受信中、時間積分された受信無線エネルギ量を決定し、時間積分された受信無線エネルギ量がしきい値エネルギ量未満である限り無線電力不足信号を供給し、時間積分された受信無線エネルギ量がしきい値エネルギ量に達したと決定するときに無線電力不足信号の供給を停止するように構成される。この場合には、無線電力モニタユニットは、各々のバーストで受信される時間積分された受信無線エネルギ量を決定し、バーストが終わったときにこの量をゼロに設定するよう構成される。それ故、この特定の無線電力分配コントローラによれば、無線電力モニタユニットは、ｔ ＝ ０において電力供給無線信号２００の第１バーストを受信し、連続的に、又は所定の適切なサンプリング周波数において受信エネルギをサンプリングすることによって、時間積分された受信無線エネルギ量を決定する。第１バーストの受信中、時間積分された受信無線エネルギ量は、信号バーストの継続時間中にしきい値エネルギ量に到達せず、電力モニタユニットは無線電力不足信号２０２．２を供給する。この場合には、この供給は、第１信号バーストがもはや受信されなくなる時間ｔ１において終わる。第２バーストが受信されるとき、時間積分された受信無線エネルギ量の決定が再び始まり、時間積分された受信無線エネルギ量がｔ３においてしきい値エネルギ値に達するまで無線電力不足信号が再び供給される。同様に、ｔ５とｔ６との間の時間において無線電力不足信号２０２．２が供給される。無線電力分配コントローラの幾つかの他の実施例は、更に、電力供給無線信号が所定の最大沈黙期間にわたって受信されていないと決定するときに、無線電力不足信号を供給するよう構成される。無線電力不足信号２０２．３は、所定の最大沈黙期間がゼロに設定される無線電力分配コントローラによって供給される信号の例である。結果として、これらの無線電力分配コントローラは、更に（信号２０２．２に加えて）、電力供給無線信号が受信されないとき、即ち、ｔ１とｔ２との間、ｔ４とｔ５との間、及びｔ７以降の沈黙期間中、無線電力不足信号を供給する。結果として生じる無線電力不足信号は、信号２０２．３によって示されている。
【００６９】
図３は、外部無線電力供給デバイス３０２から外部無線電力受信デバイス３０３への遠距離場無線電力供給を制御するための無線電力分配コントローラ３００の例示的な実施例を示している。無線電力分配コントローラは、所与の無線電力受信デバイス（図示せず）について、動作電力量への変換のために無線電力受信デバイスによって必要とされるエネルギ量を示す各々のしきい値エネルギ量を示す電力要求データを保持又は確認するよう構成される電力要求ユニット３０４を有する。電力分配コントローラは、受信ユニットとしてアンテナ３０６．１を有する無線電力モニタユニット３０６も含む。受信ユニットは、無線電力供給デバイス３０２からの遠距離場無線電力供給のため使用される無線周波数の全スペクトルをカバーする無線信号受信を可能にするよう適切に構成される。無線電力モニタユニット３０６は、受信した電力供給無線信号の継続時間を決定するモニタユニット３０６．２も含み、モニタユニット３０６．２は、決定した継続時間を使用して、更に、無線電力受信デバイス３０３により電力供給無線信号でその継続時間中に受信された受信無線エネルギ量の推定値も決定する。無線電力モニタユニット３０６は、受信無線エネルギ量の推定値がしきい値エネルギ量未満であると決定するときに、無線電力不足信号も供給する。
【００７０】
無線電力分配コントローラは、通信インターフェースを介して外部無線電力供給デバイスに制御メッセージ３１０を送信するよう構成される送信ユニット３０８と、無線電力不足信号を受信するときに、外部電力受信デバイス３０３に追加の無線電力を供給するよう外部無線電力供給デバイスに指示する電力制御メッセージを含む無線電力不足信号を生成し、送信ユニットに供給するよう構成される制御ユニット３１２とを更に有する。
【００７１】
無線電力供給デバイス３０２は、制御可能な量の無線エネルギを含む電力供給無線信号を生成し、無線インターフェースを介して送信するよう構成される無線電力送達ユニット３１４を含む。無線電力供給デバイスは、無線電力分配コントローラ３００から受信した制御メッセージ３１０に応じて無線エネルギの量を制御するよう構成される無線電力制御ユニット３１６も有する。これは、電力供給無線信号によって供給される無線電力レベル、若しくは電力供給無線信号の継続時間、若しくは電力供給無線信号によってカバーされる周波数範囲、又はそれらの任意の組み合わせを変更することによって達成される。無線電力分配コントローラ３００、無線電力供給デバイス３０２及び無線電力受信デバイス３０３は、無線電力ネットワーク構成３０１の例示的な実施例を形成する。
【００７２】
図４には、「パッシブＷｉＦｉ」通信を使用する無線電力ネットワーク構成の別の実施例が示されている。「パッシブＷｉＦｉ」技術は、本質的にアナログであり、無線周波数帯域において動作する高電力消費構成要素を、はるかに少ない電力を必要とする、本質的にデジタルであり、ベースバンド周波数範囲において動作する構成要素から切り離すアーキテクチャに基づいて、ＷｉＦｉ伝送の電力消費を低減することを可能にする。
【００７３】
無線電力ネットワーク構成４００は、一次電力供給無線信号を、無線電力ネットワーク構成４００内のデータ通信のために使用される無線周波数帯域外の周波数の無線搬送波信号として供給するよう構成される無線周波数信号供給ユニット４０４を有する電力供給デバイス４０２を含む。ＩＥＥＥ８０２．１１（ＷｉＦｉ）規格のいずれかに従って送信するよう構成される構成の場合には、周波数帯域は、例えば、２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚの範囲内の周波数帯域のうちの１つである。
【００７４】
幾つかの実施例においては、無線エネルギの供給及び収集のみがＷｉＦｉ信号を使用して行われ、データ通信はＺｉｇＢｅｅ又はＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） low energy）などの別の適切なプロトコルを使用してしか実施されないことに留意されたい。これらのプロトコルは、データ通信のためのとりわけ低いエネルギ消費を達成することを可能にし、従って、動作のために必要とされる最小エネルギ量を減らすのに役立つ。これは、電力の収集及び変換のために少ないエネルギしか利用できないネットワークにおいてとりわけ有利である。
【００７５】
無線電力供給デバイス４０２は、無線電力ネットワーク構成内のデータ通信のために使用される無線周波数帯域において周波数変調二次電力供給無線信号を後方散乱させるために、無線搬送波信号を受信し、受信した無線搬送波信号を変調するよう構成される少なくとも１つの後方散乱周波数変調ユニット４０６も有する。
【００７６】
ベースバンドにおいて通信データを生成し、それをＩＥＥＥ８０２．１１．ｂのためのシフト無線搬送波信号に変調するために、ＤＢＰＳＫ及びＤＱＰＳＫ変調の上でのＤＳＳＳ及びＣＣＫ符号化が使用され得る。符号化動作は、本質的にデジタルであり、従って、デジタル論理を使用して適切に達成される。ＤＢＰＳＫ及びＤＱＰＳＫのために必要とされる位相変化をもたらすため、デジタル方形波は、正弦波として近似されてもよく、その位相は、方形波のタイミングを変更することによって変調されてもよい。
【００７７】
電力供給無線信号は、無線電力受信デバイス４０８、４１０及び４１２によって受信される。無線電力受信デバイスの各々の電力変換器（ここでは図示せず）は、一次電力供給無線信号のみの、又は一次及び二次電力供給無線信号の両方の受信無線エネルギ量を、各々の無線電力受信デバイスを動作させるための動作電力量に変換する。
【００７８】
前記構成４００は、無線電力分配コントローラ４１４も含む。無線電力分配コントローラ５１４の受信ユニットは、一次電力供給無線信号のみを、又は一次及び二次電力供給無線信号の両方を受信し、それを上記のモニタ及び制御機能を実施するために使用する。
【００７９】
図５は、外部無線電力供給デバイスから少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスへの遠距離場無線電力供給を制御する際に無線電力分配コントローラを動作させるための例示的な方法５００のフローチャートを示している。方法５００は、ステップ５０２において、所与の無線電力受信デバイスについて、動作電力量への変換のために無線電力受信デバイスによって必要とされるエネルギ量を示す各々のしきい値エネルギ量を示す電力要求データを、例えば保持又は確認することによって、供給することを含む。更に、無線電力分配コントローラが、ステップ５０４において、電力供給無線信号を受信し、ステップ５０６において、受信した電力供給無線信号の継続時間を決定する。更に、ステップ５０８において、無線電力分配コントローラが、決定した継続時間を使用して、無線電力受信デバイスにより電力供給無線信号でその継続時間中に受信された受信無線エネルギ量の推定値を決定する。無線電力分配コントローラは、ステップ５１０において、受信無線エネルギ量の推定値がしきい値エネルギ量未満であると決定するときに、ステップ５１２において、無線電力不足信号を供給する。無線電力不足信号は、追加の無線電力を少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスに供給するよう外部無線電力供給デバイスに指示する電力制御メッセージを含んでもよい。
【００８０】
要約すると、外部無線電力供給デバイスから、少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスであって、受信無線エネルギ量を、前記無線電力受信デバイスを動作させるための動作電力量に変換するための電力変換器を有する少なくとも１つの外部無線電力受信デバイスへの遠距離場無線電力供給を制御するための無線電力分配コントローラが提供され、前記無線電力分配コントローラは、受信した電力供給無線信号の継続時間を決定し、前記無線電力受信デバイスによって受信された受信無線エネルギ量の推定値を決定するよう構成される無線電力モニタユニットを有する。前記無線電力モニタユニットは、前記受信無線エネルギ量の推定値がしきい値エネルギ量未満であると決定するときに、無線電力不足信号を供給する。
【００８１】
当業者は、請求項に記載の発明を実施する際に、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。
【００８２】
請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。
【００８３】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は他のハードウェアの一部として供給される光学式記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体上に記憶／分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介するような他の形態で分散されてもよい。
【００８４】
請求項における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【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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