(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある共振周波数の磁場を介して電力をワイヤレス伝達するためのシステムにおける不必要な放出を低減するための方法であって、
ワイヤレス電力送信機のワイヤレス電力送信アンテナを介して、第1の場を生成するステップであって、前記第1の場は、前記電力をワイヤレス伝達するための磁場と望ましくない場の一部とを少なくとも含む、ステップと、
前記ワイヤレス電力送信アンテナとは異なる前記ワイヤレス電力送信機の導電性構成要素を有するセンサを介して、第1の場を感知するステップであって、前記導電性構成要素は、感知回路を介して前記ワイヤレス電力送信機の制御回路に電気的に接続されている、ステップと、
前記感知された第1の場の前記望ましくない場の一部を示す信号を、前記ワイヤレス電力送信機の前記制御回路によって生成するステップと、
前記導電性構成要素が、前記感知回路の代わりに相殺回路を介して、前記制御回路に電気的に接続されるように、前記感知回路または前記相殺回路のいずれかを介して前記制御回路に前記導電性構成要素を電気的に選択的に接続するように構成されたスイッチング回路を動作させるステップと、
前記感知された第1の場の前記望ましくない場の一部のうちの少なくとも一部分を低減する第2の場を生成するために、少なくとも部分的に前記信号に基づいて、前記相殺回路を介して前記ワイヤレス電力送信機の前記導電性構成要素を、前記制御回路によって駆動するステップと
を含む方法。
【請求項２】
駆動する前記ステップが、前記生成された信号の振幅を調整するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記感知された第1の場の前記望ましくない場の一部が、少なくとも電場を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
生成する前記ステップが、
感知された場データセットを生成するために前記センサをサンプリングするステップと、
消去データセットを生成するために、前記感知された場データセットを処理するステップと、
前記消去データセットを前記信号に変換するステップと
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
処理する前記ステップが、前記感知された場データセットのスペクトル成分の振幅および位相を決定するステップを含み、前記消去データセットが、前記スペクトル成分の前記振幅および前記位相に少なくとも部分的に基づく、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記消去データセットが、前記共振周波数の周波数を有するスペクトル成分を含まない、請求項4に記載の方法。
【請求項７】
ある共振周波数の磁場を介して電力をワイヤレス伝達するためのシステムにおける不必要な放出を低減するための装置であって、
少なくとも前記電力をワイヤレス伝達するための磁場と望ましくない場の一部とを含む第1の場を生成するための第1の手段と、
前記生成するための第1の手段とは異なる導電性構成要素を有する第1の場を感知するための手段と、
前記感知された第1の場の前記望ましくない場の一部を示す信号を生成するための第2の手段であって、前記導電性構成要素が、感知回路を介して前記生成するための第2の手段に電気的に接続されている、手段と、
前記感知回路の代わりに相殺回路を介して前記生成するための第2の手段に前記導電性構成要素を電気的に選択的に接続するためのスイッチング手段と
を具備し、
前記導電性構成要素は、前記相殺回路を介して前記生成するための第2の手段に電気的に接続されるとき、前記感知された第1の場の前記望ましくない場の一部のうちの少なくとも一部分を低減するために、少なくとも部分的に前記信号に基づいて、第2の場を放出するように構成される、装置。
【請求項８】
ワイヤレス電力送信アンテナを遮蔽するための手段をさらに備える、請求項7に記載の装置。
【請求項９】
感知するための前記手段が、遮蔽するための前記手段の表面にある、請求項8に記載の装置。
【請求項１０】
感知された場データセットを生成するために感知するための前記手段をサンプリングするための手段と、
消去データセットを生成するために、前記感知された場データセットを処理するための手段と、
前記消去データセットを前記信号に変換するための手段と
をさらに備える、請求項7に記載の装置。
【請求項１１】
処理するための前記手段が、前記感知された場データセットのスペクトル成分の振幅および位相を決定するようにさらに構成され、前記消去データセットが、前記スペクトル成分の前記振幅および前記位相に少なくとも部分的に基づく、請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
前記消去データセットが、前記共振周波数の周波数を有するスペクトル成分を含まない、請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、
少なくとも前記電力をワイヤレス伝達するための磁場と望ましくない場の一部とを含む第1の場を生成するように構成されたワイヤレス電力送信アンテナと、
前記ワイヤレス電力送信アンテナとは異なる導電性構成要素と
コントローラと
前記感知回路または前記相殺回路のいずれかを介して前記コントローラに前記導電性構成要素を電気的に選択的に接続するように構成されたスイッチング回路と
を備え、
前記導電性構成要素は、前記感知回路を介して前記コントローラに電気的に接続されるとき、前記第1の場を感知するように構成され、
前記コントローラは、前記感知された第1の場の前記望ましくない場の一部を示す信号を生成するように構成され、
前記コントローラは、前記相殺回路を介して前記導電性構成要素に電気的に接続されるとき、少なくとも部分的に前記信号に基づいて、前記第2の場を生成するために前記導電性構成要素を駆動するようにさらに構成され、前記第2の場が前記感知された場の前記望ましくない一部のうちの少なくとも一部分を低減する、請求項7に記載の装置。
【請求項１４】
前記生成された信号の振幅を調整するように構成された回路をさらに備える、請求項13に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ワイヤレス電力に関する。より詳細には、本開示は、感知された電場または磁場の望ましくない部分を低減するために使用され得る方法および装置を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
ますます多くの様々な電子デバイスが、充電式バッテリーを介して電力供給されている。そのようなデバイスには、モバイルフォン、携帯型音楽プレーヤ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、コンピュータ周辺デバイス、通信デバイス(たとえば、ブルートゥースデバイス)、デジタルカメラ、補聴器などが含まれる。バッテリー技術は向上したが、バッテリー電源式電子デバイスは、より多くの電力量をますます必要とし、それを消費し、それによって、しばしば、再充電する必要がある。充電式デバイスは、しばしば、電源に物理的に接続されているケーブルまたは他の同様の接続部を通して有線接続を介し、充電される。ケーブルおよび同様の接続部は、場合によっては、不便であるか、または扱いにくく、かつ他の欠点を有することがある。充電式電子デバイスを充電するか、または電子デバイスに電力を供給するのに使用されるように自由空間内で電力を伝達することが可能なワイヤレス充電システムは、有線充電ソリューションの欠点の一部を克服する可能性がある。したがって、電子デバイスに電力を効率的かつ安全に伝達するワイヤレス電力伝達システムおよび方法が望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
添付の特許請求の範囲内のシステム、方法、およびデバイスの様々な実装形態の各々は、いくつかの態様を有し、そのどの態様も単独で、本明細書で説明する望ましい属性に関与することはない。添付の特許請求の範囲を限定することなく、本明細書においていくつかの顕著な特徴について説明する。
【０００４】
本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実装形態の詳細について、以下の添付の図面および説明において述べる。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対的な寸法は、一定の縮尺で描かれていない可能性があることに留意されたい。
【０００５】
本開示の一態様は、ある共振周波数の磁場を介して電力をワイヤレス伝達するためのシステムにおける不必要な放出を低減するための方法を提供し、この方法は、センサを介して、ワイヤレス電力送信アンテナによって生成される場を感知するステップと、感知された場の一部を表す信号を生成するステップと、感知された場の一部のうちの少なくとも一部分を低減する場を生成するために少なくとも部分的に信号に基づいてエミッタを駆動するステップとを含む。
【０００６】
本開示の別の態様は、ある共振周波数の磁場を介して電力をワイヤレス伝達するためのシステムにおける不必要な放出を低減するための装置を提供し、この装置は、ワイヤレス電力送信アンテナによって生成される場を感知するように構成されたセンサと、感知された場の一部を表す信号を生成するように構成されたコントローラと、少なくとも部分的に信号に基づいて場を生成するように構成されたエミッタであり、場が、感知された場の一部のうちの少なくとも一部分を低減する、エミッタとを備える。
【０００７】
本開示の別の態様は、ある共振周波数の磁場を介して電力をワイヤレス伝達するためのシステムにおける不必要な放出を低減するための装置を提供し、この装置は、ワイヤレス電力送信アンテナによって生成される場を感知するための手段と、感知された場の一部を表す信号を生成するための手段と、感知された場の一部のうちの少なくとも一部分を低減するために少なくとも部分的に信号に基づいて場を放出するための手段とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的な実施形態による、例示的なワイヤレス電力伝達システムの機能ブロック図である。
【図２】本発明の様々な例示的な実施形態による、図1のワイヤレス電力伝達システムで使用され得る例示的な構成要素の機能ブロック図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態による、送信アンテナまたは受信アンテナを含む、図2の送信回路または受信回路の一部の概略図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、図1のワイヤレス電力伝達システムで使用され得る送信機の機能ブロック図である。
【図５】本発明の例示的な実施形態による、図1のワイヤレス電力伝達システムで使用され得る受信機の機能ブロック図である。
【図６】例示的な遮蔽された送信機構成を表す図である。
【図７】近くの受信機を有する例示的な遮蔽された送信機構成を表す図である。
【図８】能動的消去機能を有するワイヤレス電力送信機の機能ブロック図である。
【図９】能動的消去機能を有する別のワイヤレス電力送信機の機能ブロック図である。
【図１０】感知されたH場(H-field)の周波数領域プロットを表す図である。
【図１１】感知されたH場の時間領域プロットを表す図である。
【図１２】感知された場の高調波成分に対向する場を放出するために使用される信号および2つの場間の相対的な位相整合を表す図である。
【図１３】ワイヤレス電力システムの共振周波数での理想的なH場振動を表す図である。
【図１４】能動的な消去のための例示的な方法のフローチャートである。
【図１５】磁界センサを有する例示的な遮蔽された送信機構成を表す図である。
【図１６】複数の電界センサを有する例示的な遮蔽された送信機構成を表す図である。
【図１７】複数の電界センサを有する別の例示的な遮蔽された送信機構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面に示された様々な特徴は、縮尺通りに描かれていない場合がある。したがって、明確にするために、様々な特徴の寸法は任意に拡大または縮小されている場合がある。加えて、図面のいくつかは、所与のシステム、方法、またはデバイスの構成要素のすべてを描写していない場合がある。最後に、本明細書および図の全体を通して、同様の特徴を示すために同様の参照番号が使用される場合がある。
【００１０】
磁気誘導は、送信機から受信機に効率的に電力をワイヤレス伝達するために使用され得る。送信機および受信機は、特定の周波数で共振するために調整されるアンテナを含む。送信機は、共振周波数の信号で送信アンテナを励磁し、これは次いで、エネルギーが受信機で抽出され得るように、受信アンテナを励磁する。磁場がシステムの共振周波数から逸脱する範囲で、システムの効率は低下し得る。さらに、帯域外(すなわち、アンテナの共振周波数ではない)放出は、規制レベルを超え、電磁適合性および遵守が低下し得る。効率を向上させ、規制の遵守を達成するために、能動的消去技法は、不必要であるまたは望ましくない電場または磁場を除去するために使用され得る。これらの技法は、送信アンテナの近接場にセンサを配置することを伴う。感知された場に基づいて、エミッタは、送信アンテナによって生成される場の望ましくないまたは不必要な部分に破壊的に干渉する場を生成するように駆動され得、帯域外放出が低減し、伝達効率が向上し得る。これらの技法は、遮蔽およびフィルタリングを含む他の受動的な技法と組み合わせて使用され得る。
【００１１】
添付の図面に関する下記の発明を実施するための形態は、本発明の例示的な実施形態を説明することを意図しており、本発明を実践することができる唯一の実施形態を表すことは意図していない。本説明全体にわたって使用される「例示的」という用語は、「例、実例、または例示としての役割を果たす」ことを意味しており、必ずしも、他の例示的な実施態様よりも好ましいか、または有利なものと解釈されるべきではない。発明を実施するための形態は、本発明の例示的な実施態様を完全に理解してもらうために、具体的な細部を含む。場合によっては、いくつかのデバイスがブロック図の形式で示されている。
【００１２】
電力をワイヤレスに伝達することは、物理的な電気導体を使用することなく、電場(E場)、磁場(H場)、電磁場(EM場)などに関連する任意の形態のエネルギーを送信機から受信機に伝達することを指し得る(たとえば、電力は、自由空間を通して伝達され得る)。電力伝達を実現するために、ワイヤレス場(たとえば、磁場)内に出力された電力は、「受信アンテナ」によって受け取られ、捕捉され、または結合され得る。
【００１３】
図1は、本発明の例示的な実施形態による、例示的なワイヤレス電力伝達システム100の機能ブロック図である。エネルギー伝達を可能にするために、場105を生成するのに、電源(図示せず)から、送信機104に入力電力102を提供することができる。受信機108は、場105に結合し、出力電力110に結合されたデバイス(図示せず)によって蓄積または消費するための出力電力110を生成することができる。送信機104と受信機108の両方は、距離112だけ離間される。例示的な一実施形態では、送信機104および受信機108は、相互の共振関係に従って構成される。受信機108の共振周波数と送信機104の共振周波数が、ほぼ同じか、または極めて近いとき、送信機104と受信機108との間の伝送損失は最小となる。したがって、コイルが極めて近い(たとえば、数mm)ことが必要な大型のコイルを必要とする可能性がある純粋に誘導性のソリューションとは対照的に、より長い距離にわたってワイヤレス電力伝達を可能にすることができる。したがって、共振誘導結合技法は、効率を改善するとともに、様々な距離にわたってかつ様々な誘導コイル構成を用いて電力伝達を可能にし得る。
【００１４】
受信機108は、送信機104によって生成されたエネルギー場105に位置するとき、電力を受け取ることができる。場105は、送信機104によって出力されたエネルギーが受信機108によって捕捉され得る領域に対応する。場合によっては、場105は、以下でさらに説明するように、送信機104の「近接場」に相当してよい。送信機104は、エネルギー伝達を出力するための送信アンテナ114を含んでよい。さらに、受信機108は、エネルギー伝達からのエネルギーを受信または捕捉するための受信アンテナ118を含む。近接場は、送信アンテナ114から電力を最小限に放射する送信アンテナ114内の電流および電荷に起因する強い反応場が存在する領域に相当してよい。場合によっては、近接場は、送信アンテナ114の約1波長(または波長の数分の一)内にある領域に相当してよい。送信アンテナ114および受信アンテナ118は、それらに関連する適用例およびデバイスに応じてサイズを決定される。上述のように、効率的なエネルギー伝達は、電磁波のエネルギーの大部分を非近接場に伝播するのではなく、送信アンテナ114の場105のエネルギーの大部分を受信アンテナ118に結合することによって生じさせることができる。場105内に位置するとき、送信アンテナ114と受信アンテナ118との間に、「結合モード」を発生させることができる。この結合が起こり得る、送信アンテナ114および受信アンテナ118の周りの領域を、本明細書では結合モード領域と呼ぶ。
【００１５】
図2は、本発明の様々な例示的な実施形態による、図1のワイヤレス電力伝達システム100に使用され得る例示的な構成要素の機能ブロック図である。送信機204は、発振器222と、ドライバ回路224と、フィルタ/整合回路226とを含むことができる、送信回路206を含んでよい。発振器222は、周波数制御信号223に応答して調整され得る、468.75KHz、6.78MHz、または13.56MHzなどの所望の周波数の信号を生成するように構成され得る。発振器信号は、たとえば送信アンテナ214の共振周波数で送信アンテナ214を駆動するように構成されたドライバ回路224に供給され得る。ドライバ回路224は、発振器222から方形波を受け取り、正弦波を出力するように構成されたスイッチング増幅器であってよい。たとえば、ドライバ回路224は、E級増幅器であってよい。また、フィルタおよび整合回路226は、高調波または他の不要な周波数をフィルタリングして除去し、送信機204のインピーダンスを送信アンテナ214に整合させるために含まれる場合がある。送信アンテナ214を駆動した結果として、送信機204は、電子デバイスを充電または給電するのに十分なレベルで、ワイヤレスで電力を出力できる。一例として、提供される電力は、異なる電力要件を有する異なるデバイスに給電または充電するために、たとえば、300ミリワットから5ワットのオーダにあることができる。より高いまたは低い電力レベルも提供できる。
【００１６】
受信機208は、整合回路232と、図2に示すバッテリー236を充電するかまたは受信機208に結合されたデバイス(図示せず)に電力を供給するためにAC電力入力からDC電力出力を生成するための整流器/スイッチング回路234とを含み得る受信回路210を含んでよい。整合回路232は、受信回路210のインピーダンスを受信アンテナ218に整合させるために含まれ得る。加えて、受信機208と送信機204は、別々の通信チャネル219(たとえば、ブルートゥース、zigbee、セルラーなど)上で通信してよい。別法として、受信機208および送信機204は、ワイヤレス場205の特性を使用したバンド内信号伝達を介して通信することができる。
【００１７】
以下でより十分に説明するように、選択的に無効にできる関連する負荷(たとえばバッテリー236)を最初に有することができる受信機208は、送信機204によって送信され、受信機208によって受け取られる電力の量が、バッテリー236を充電するのに適切であるかどうかを判定するように構成できる。さらに、受信機208は、電力の量が適切であると判定すると、負荷(たとえば、バッテリー236)を有効にするように構成することができる。いくつかの実施形態では、受信機208は、バッテリー236を充電せずに、ワイヤレス電力伝達場から受信された電力を直接利用するように構成することができる。たとえば、近接場通信(NFC)または無線周波数識別デバイス(RFID)などの通信デバイスは、ワイヤレス電力伝達場と相互作用することによってワイヤレス電力伝達場から電力を受信し、かつ/または、受信電力を利用して送信機204もしくは他のデバイスと通信するように構成することができる。
【００１８】
図3は、本発明の例示的な実施形態による、送信アンテナまたは受信アンテナ352を含む、図2の送信回路206または受信回路210の一部分の概略図である。図3に示されたように、以下で説明するものを含む例示的な実施形態において使用される送信回路または受信回路350は、アンテナ352を含むことができる。また、アンテナ352は、「ループ」アンテナ352と呼ぶことができるか、または「ループ」アンテナ352として構成することができる。また、アンテナ352は、本明細書では、「磁気」アンテナもしくは誘導コイルと呼ぶことができるか、または「磁気」アンテナもしくは誘導コイルとして構成することができる。「アンテナ」という用語は、一般に、別の「アンテナ」に結合するためのエネルギーをワイヤレスで出力するか、または受け取ることができる構成要素を指す。アンテナは、電力をワイヤレスに出力するかまたは受け取るように構成されるタイプのコイルと呼ばれてもよい。本明細書で使用する場合、アンテナ352は、電力をワイヤレスに出力、および/またはワイヤレスに受信するように構成されるタイプの「電力伝達構成要素」の例である。アンテナ352は、空芯、またはフェライトコアなどの物理的コア(図示せず)を含むように構成され得る。空芯ループアンテナは、コアの近傍に配置された無関係の物理デバイスに対して、より耐用性がある可能性がある。さらに、空芯ループアンテナ352により、他の構成要素をコア領域内に配置することが可能になる。加えて、空芯ループは、受信アンテナ218(図2)を送信アンテナ214(図2)の平面内に配置することをより容易に可能にし得、送信アンテナ214(図2)の結合モード領域は、より強力であり得る。
【００１９】
上述のように、送信機104と受信機108との間のエネルギーの効率的な伝達は、送信機104と受信機108との間に整合した共振またはほぼ整合した共振が生じている間に行われ得る。しかしながら、送信機104と受信機108との間の共振が整合しないときでも、エネルギーを伝達することができるが、効率に影響を及ぼす可能性がある。エネルギーの伝達は、送信アンテナ214の場105からのエネルギーを、近傍にある受信アンテナ218に結合することによって行われ、この場105は、送信アンテナ214からのエネルギーを自由空間に伝播させる代わりに確立される。
【００２０】
ループアンテナまたは磁気アンテナの共振周波数は、インダクタンスおよびキャパシタンスに基づいている。インダクタンスは単にアンテナ352によって生成されたインダクタンスである可能性があるが、キャパシタンスは、所望の共振周波数の共振構造を生成するためにアンテナのインダクタンスに加えられ得る。非限定的な例として、共振周波数で信号356を選択する共振回路を生成するために、送信回路または受信回路350にキャパシタ352およびキャパシタ354を加えてよい。したがって、より大きい直径のアンテナでは、共振を持続させるのに必要なキャパシタンスのサイズは、ループの直径またはインダクタンスが増加するにつれて減少してよい。さらに、アンテナの直径が増加するにつれて、近接場の効率的なエネルギー伝達面積が増加してよい。他の構成要素を使用して形成される他の共振回路も考えられる。別の非限定的な例として、アンテナ350の2つの端子間に並列にキャパシタを配置してよい。送信アンテナに関して、アンテナ352の共振周波数にほぼ対応する周波数を有する信号358がアンテナ352への入力であってよい。
【００２１】
一実施形態では、送信機104は、送信アンテナ114の共振周波数に対応する周波数を有する、時間変動する磁場を出力するように構成され得る。受信機が場105内にあるとき、時間変動する磁場は、受信アンテナ118内に電流を誘導することができる。上述のように、受信アンテナ118が送信アンテナ114の周波数で共振するように構成される場合、エネルギーを効率的に伝達することができる。受信アンテナ118内に誘導されたAC信号は、負荷を充電するかまたは負荷に電力を供給するために供給され得るDC信号を生成するために上述のように整流され得る。
【００２２】
図4は、本発明の例示的な実施形態による、図1のワイヤレス電力伝達システムに使用され得る送信機404の機能ブロック図である。送信機404は、送信回路406および送信アンテナ414を含むことができる。送信アンテナ414は、図3に示すアンテナ352である可能性がある。送信回路406は、送信アンテナ414の周りにエネルギー(たとえば、磁束)を発生させる発振信号を生成することにより、送信アンテナ414にRF電力を供給してよい。送信機404は、任意の適切な周波数で動作することができる。例として、送信機404は、6.78MHzまたは13.56MHzのISMバンドで動作することができる。
【００２３】
送信回路406は、送信回路406のインピーダンス(たとえば、50オーム)を送信アンテナ414に整合させるための固定インピーダンス整合回路409と、高調波放射を受信機108(図1)に結合されたデバイスの自己ジャミングを防ぐレベルまで低減させるように構成されたローパスフィルタ(LPF)408とを含んでよい。他の例示的な実施形態は、ノッチフィルタを含むが、それに限定されない、異なるフィルタトポロジを含んでよく、ノッチフィルタは、特定の周波数を減衰させる一方で、他の周波数は通過させ、アンテナ414への出力電力、またはドライバ回路424によって引き出されるDC電流など、測定可能な送電メトリックに基づいて変化し得る、適応インピーダンス整合を含んでよい。送信回路406は、発振器423によって決定されるRF信号を駆動するように構成されたドライバ回路424をさらに含む。送信回路406は、個別のデバイスまたは回路から構成されても、または代わりに、一体型アセンブリから構成されてもよい。送信アンテナ414から出力される例示的なRF電力は、2.5ワット程度であってよい。
【００２４】
送信回路406は、発振器423の周波数または位相を調整し、かつ取り付けられた受信機を介して隣接するデバイスと対話するための通信プロトコルを実装するように出力電力レベルを調整するために、特定の受信機の送信フェーズ(またはデューティサイクル)の間に発振器423を選択的に有効にするためのコントローラ415をさらに含んでよい。コントローラ415は、本明細書ではプロセッサ415と呼ばれることもあることに留意されたい。発振器位相および送信経路内の関連する回路の調整により、特に、ある周波数から別の周波数に移行する際の帯域外放射の低減が可能になり得る。
【００２５】
送信回路406は、送信アンテナ414によって生成された近接場の近傍における作動中の受信機の有無を検出するための負荷感知回路416をさらに含んでよい。例として、負荷感知回路416は、以下でさらに説明するように、送信アンテナ414によって生成された場の近傍における作動中の受信機の有無によって影響を及ぼされ得るドライバ回路424に流れる電流を監視する。ドライバ回路424上の負荷に対する変化の検出は、エネルギーを伝送するために発振器423を有効にすべきかどうか、および作動中の受信機と通信すべきかどうかを決定する際に使用するためにコントローラ415によって監視される。以下でより十分に説明するように、ドライバ回路424で測定される電流は、無効なデバイスが送信機404のワイヤレス電力伝達領域内に位置するかどうかを判定するために使用され得る。
【００２６】
送信アンテナ414は、リッツ線とともに、または抵抗損を低く保つために選択された厚さ、幅、および金属のタイプを有するアンテナストリップとして実装され得る。一実装形態では、送信アンテナ414は、一般に、テーブル、マット、ランプ、または他の携帯性の低い構成などの、より大きい構造と関連付けて構成され得る。したがって、送信アンテナ414は、一般に、実用的な寸法となるように「巻くこと」を必要としない場合がある。送信アンテナ414の例示的な実装形態は、「電気的に小型」(すなわち、波長の数分の一)であり、共振周波数を規定するためにキャパシタを使用することにより、より低い使用可能な周波数で共振するように同調され得る。
【００２７】
送信機404は、送信機404に関連し得る受信機デバイスの所在および状態に関する情報を収集および追跡してよい。したがって、送信回路406は、(本明細書ではプロセッサとも呼ばれる)コントローラ415に接続される、存在検出器480、密閉型検出器460、またはこれらの組合せを含んでよい。コントローラ415は、存在検出器480および密閉型検出器460からの存在信号に応答してドライバ回路424により送出される電力量を調整してよい。送信機404は、たとえば、ビル内にある従来のAC電力を変換するためのAC-DCコンバータ(図示せず)、従来のDC電源を送信機404に適した電圧に変換するためのDC-DCコンバータ(図示せず)などのいくつかの電源を介して、または従来のDC電源(図示せず)から直接電力を受け取ってよい。
【００２８】
非限定的な例として、存在検出器480は、送信機404のカバー領域に挿入される、充電されるべきデバイスの最初の存在を感知するために利用される運動検出器であってよい。検出後に、送信機404をオンにすることができ、デバイスによって受信されたRF電力を用いて、所定の方法でRxデバイス上のスイッチを切り替えることができ、それにより、結果として送信機404の駆動点インピーダンスが変化する。
【００２９】
別の非限定的な例として、存在検出器480は、たとえば、赤外線検出手段、運動検出手段、または他の適切な手段によって人を検出することが可能な検出器であってよい。いくつかの例示的な実施形態では、送信アンテナ414が特定の周波数で送信することができる電力量を制限する規定が存在してよい。場合によっては、これらの規定は、人を電磁放射から守ることを意図されている。しかしながら、送信アンテナ414が、たとえば、ガレージ、工業の現場、店舗などの、人によって占有されないか、または人によって占有される頻度が低い領域に位置する環境が存在し得る。これらの環境に人間がいない場合は、通常の電力制限規定を超えて送信アンテナ414の電力出力を増加させることを許容し得る。言い換えれば、コントローラ415は、人の存在に応答して、送信アンテナ414の電力出力を、規制レベルまたはそれ未満に調整し、人が送信アンテナ414の電磁場から規制距離の外側にいる場合は、送信アンテナ414の電力出力を、規制レベルを超えるレベルに調整してよい。
【００３０】
非限定的な例として、密閉型検出器460(本明細書では、密閉型コンパートメント検出器または密閉型空間検出器と呼ばれることもある)は、包囲体が閉状態または開状態であることを判定するための感知スイッチなどのデバイスであってよい。送信機が閉状態の包囲体内にあるとき、送信機の電力レベルを増加させてよい。
【００３１】
例示的な実施形態では、送信機404がいつまでもオンのままではない方法を使用してよい。この場合、送信機404は、ユーザによって決定された時間量の後、シャットオフされるようにプログラムされ得る。この特徴は、送信機404の周囲のワイヤレスデバイスが十分充電された後、送信機404、特にドライバ回路424が長く動作するのを防ぐ。このイベントは、リピータまたは受信アンテナ218より送信された、デバイスが十分充電されたという信号を検出するための回路の故障によるものである可能性がある。その周囲に別のデバイスが配置されている場合に、送信機404が自動的にシャットオフすることを防止するために、送信機404の自動シャットオフ機能は、その周囲で動作が検出されずに、定められた期間が経過した後にだけ、アクティブ化されてよい。ユーザが、望み通りに、無活動時間間隔を決定し、それを変更できてよい。非限定的な例として、この時間間隔は、特定のタイプのワイヤレスデバイスが最初に完全に放電したという仮定の下に、そのデバイスを完全に充電するのに必要な時間間隔よりも長くてよい。
【００３２】
図5は、本発明の例示的な実施形態による、図1のワイヤレス電力伝達システムに使用され得る受信機508の機能ブロック図である。受信機508は、受信アンテナ518を含み得る受信回路510を含む。受信機508は、それに受信電力を提供するためのデバイス550にさらに結合する。受信機508は、デバイス550の外部にあるものとして示されているが、デバイス550に統合されてよいことに留意されたい。エネルギーは、受信アンテナ518にワイヤレスに伝播され、次いで受信回路510の残りの部分を介してデバイス550に結合され得る。例として、充電デバイスには、モバイルフォン、携帯型音楽プレーヤ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、コンピュータ周辺デバイス、通信デバイス(たとえば、ブルートゥースデバイス)、デジタルカメラ、補聴器(および他の医療用デバイス)などのデバイスが含まれ得る。
【００３３】
受信アンテナ518は、送信アンテナ414(図4)と同じ周波数で、または特定の周波数範囲内で共振するように同調され得る。受信アンテナ518は、送信アンテナ414と同様の寸法を有しても、または関連するデバイス550の寸法に基づいて異なるサイズを有してもよい。例として、デバイス550は、送信アンテナ414の直径または長さよりも小さい直径寸法または長さ寸法を有するポータブル電子デバイスであってよい。そのような例では、受信アンテナ518は、同調キャパシタ(図示せず)のキャパシタンス値を低減させ、受信コイルのインピーダンスを増加させるために多巻きコイルとして実装され得る。例として、受信アンテナ518は、アンテナの直径を最大化し、受信アンテナ518のループ巻き数(すなわち、巻回)および巻線間キャパシタンスを低減するために、デバイス550の実質的な外周の周りに配置されてよい。
【００３４】
受信回路510は、受信アンテナ518に対するインピーダンス整合を可能にしてよい。受信回路510は、受け取られたRFエネルギー源をデバイス550が使用するための充電電力に変換するための電力変換回路506を含む。電力変換回路506は、RF-DC変換器520を含み、DC-DC変換器522を含んでもよい。RF-DC変換器520は、受信アンテナ518で受信されたRFエネルギー信号を、Vrectで表される出力電圧を有する非交流電力に整流する。DC-DC変換器522(または他の電力調整器)は、整流されたRFエネルギー信号を、VoutおよびIoutによって表される出力電圧および出力電流を有する、デバイス550に適合するエネルギーポテンシャル(たとえば、電圧)に変換する。部分的および完全な整流器、調整器、ブリッジ、ダブラー、ならびにリニア変換器およびスイッチング変換器を含む、様々なRF-DC変換器が企図される。
【００３５】
受信回路510は、受信アンテナ518を電力変換回路506に接続するための、あるいは電力変換回路506を切断するための、スイッチング回路512をさらに含んでよい。電力変換回路506から受信アンテナ518を切断することにより、デバイス550の充電を中断するだけでなく、送信機404(図2)から「見た」「負荷」も変化する。
【００３６】
上記で開示したように、送信機404は、送信機ドライバ回路424に供給されるバイアス電流の変動を検出することができる負荷感知回路416を含む。したがって、送信機404は、受信機が送信機の近接場内に存在することを判定するための機構を有する。
【００３７】
複数の受信機508が送信機の近接場内に存在するとき、他の受信機をより効率的に送信機に結合させるために、1つまたは複数の受信機の装荷および除荷を時間多重化することが望ましい場合がある。受信機508はまた、他の近くの受信機への結合を解消するか、または近くの送信機への装荷を低減させるためにクローキングされ得る。受信機のこの「除荷」は、本明細書では「クローキング」としても知られる。さらに、受信機508によって制御され送信機404によって検出される、除荷と装荷との間のこのスイッチングは、以下でより十分に説明するように、受信機508から送信機404への通信機構を実現することができる。加えて、受信機508から送信機404にメッセージを送信することを可能にするプロトコルが、このスイッチングに関連付けられ得る。例として、スイッチング速度は、100μ秒程度であってよい。
【００３８】
例示的な実施形態では、送信機404と受信機508との間の通信は、従来の双方向通信(すなわち、結合場を使用したバンド内信号伝達)ではなく、デバイス感知/充電制御機構を指す。言い換えれば、送信機404は、エネルギーが近接場で利用可能であるかどうかを調整するために送信信号のオン/オフキーイングを使用してよい。受信機は、これらのエネルギー変化を送信機404からのメッセージとして解釈してよい。受信機側から、受信機508は、どれくらいの電力が場から受け入れられているかを調整するために受信アンテナ518の同調および非同調を使用してよい。場合によっては、同調および非同調は、スイッチング回路512を介して実現され得る。送信機404は、場からの使用される電力のこの差を検出し、これらの変化を受信機508からのメッセージとして解釈してよい。送信電力の変調および負荷挙動の他の形態を利用してよいことに留意されたい。
【００３９】
受信回路510は、送信機から受信機への情報信号伝達に対応し得る、受信エネルギーの変動を識別するために使用される、信号伝達検出器/ビーコン回路514をさらに含んでよい。さらに、信号伝達/ビーコン回路514は、低減されたRF信号エネルギー(すなわち、ビーコン信号)の送信を検出し、かつ低減されたRF信号エネルギーを公称電力に整流し、受信回路510内の電力を供給されていない回路または電力が枯渇した回路のいずれかを呼び起こして受信回路510をワイヤレス充電が可能なように構成するために使用されてもよい。
【００４０】
受信回路510は、本明細書で説明するスイッチング回路512の制御を含む、本明細書で説明する受信機508のプロセスを調整するためのプロセッサ516をさらに含む。また、受信機508のクローキングは、充電電力をデバイス550に提供する外部の有線充電ソース(たとえば、壁コンセント/USB電力)の検出を含む他のイベントが発生したときにも行われる可能性がある。プロセッサ516は、受信機のクローキングを制御するのに加えて、ビーコン回路514を監視してビーコン状態を判定し、送信機404から送信されたメッセージを抽出してもよい。プロセッサ516は、性能の改善のためにDC-DC変換器522を調整してもよい。
【００４１】
ワイヤレス動力伝達装置は、様々な管理機関(たとえば、米国連邦通信委員会、欧州電気通信標準化機構、国際標準化機構および国際非電離放射線防護委員会(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection)など)によって制定され、実施される規制の対象となり得る。これらの規則は、電子デバイス間の電磁干渉を低減し、生体系を有害な電磁場レベルから保護するためのものである。場レベルの制限は、エミッタからある距離の周波数または周波数帯の電場強度(V/m)、磁場強度(A/m)、および/または電力密度(W/m2)として提示され得る。任意の管理機関の管轄を前提として、任意の適用可能な規則の遵守が、特定の市場内で販売されるまたは使用されるデバイスまたは製品のために必要とされ得る。したがって、本開示の1つの目的は、ワイヤレス電力伝達システムの電磁適合性(EMC)を向上させることである。
【００４２】
EMCに加えて、本開示の別の目的は、ワイヤレス電力伝達システムの性能を向上させることである。特に、上記の共振誘導結合を使用するワイヤレス電力伝達システムでは、任意の漂遊の、望ましくない、および/または、意図せずに放射された電磁場を取り除く、または低減することが望ましい可能性がある。送信機および受信機の共振周波数で正弦波振動により密接にマッチする電力を伝達するために使用されるH場は、電力損失を低減し、ワイヤレス電力伝達システムの効率を向上させることができる。
【００４３】
本開示の上述した目的を達成するために、様々な受動的な技法が使用され得る。これらの受動的な技法は、送信回路の遮蔽、送信アンテナの慎重な設計、充電エリアの遮蔽、およびフィルタリングを含み得る。たとえば、送信機は、送信アンテナ(たとえば、図2のフィルタ/整合回路226または図4のローパスフィルタ408)に到達し、それによって放射されることから望ましくない信号成分を取り除くために、1つまたは複数のフィルタを含み得る。別の例として、特定の周波数のEM場をブロックし、アパーチャまたは開口を介して望ましい周波数のEM場を指示するために、充電エリアにおいて電磁遮蔽が使用され得る。
【００４４】
図6は、例示的な遮蔽された送信機構成を表す。送信アンテナ602は、遮蔽された構造604の内面に配置されている。遮蔽された構造604は、送信アンテナ602が場608を介して電力を受信アンテナに伝達することができるようにするための開口606を含む。遮蔽された構造604は単一の開口を有する浅いボックスとして示されているが、2つ以上の開口を含むことができるものを含めて、他のサイズおよび形状の遮蔽された構造が使用されてもよい。遮蔽は、図6に示すように送信アンテナを含むことができ、さらに任意の送信機電子回路をシールドすることができる。遮蔽は、送信アンテナの設計に応じて、異なる形状または構成を呈することもできる。遮蔽は、特定の送信機構成要素に局所化されてもよい。
【００４５】
図7は、近くの受信機を有する例示的な遮蔽された送信機構成を表す図である。この場合も、送信アンテナ702は、遮蔽された構造704に配置されている。同様に、受信アンテナ708は、別の遮蔽された構造710に配置されている。開口706aおよび706bは、整列配置される。遮蔽間の距離dが低減するにつれて、漂遊のまたは望ましくないE場またはH場の量も低減する。当然、ワイヤレス電力受信機のサイズおよび形状に応じて、図7の遮蔽構成は、実際的でないこともある(たとえば、ワイヤレス電力受信機が携帯電話である場合)。
【００４６】
受動的な技法が不必要な場の放出を低減する可能性があるが、任意の漂遊の、望ましくない、および/または、意図せずに放射された電磁場を取り除く、または低減するために能動的な場の消去の形を含むことが望ましい場合がある。当然、絶対的な消去が望ましい可能性があるが、実際には、消去は、場の望ましくない部分の低減または減衰に限られ得る。以下の能動的な消去技法は、本開示の上述した目的を達成するために使用され得る。これらの能動的な技法は、上述した受動的な技法と組み合わせて使用され得る。
【００４７】
1つの能動的な技法は、別の対向するE場またはH場を放出することによって、送信機によって生成される望ましくないE場またはH場を能動的に消去することを伴う。以下で説明する様々なセンサは、送信機から放射された電磁近接場成分を感知するために使用され得る。放射が電流によるか電圧によるかに応じて、近接場放射は、優勢にH場またはE場とすることができる。感知された場の望ましくない部分を消去するために、プロセッサは、望ましくない部分を決定し、対応する消去信号を生成するように構成され得る。消去信号は、感知された場の望ましくない部分に破壊的に干渉する消去場を生成するように、エミッタを駆動することができる。近接場における望ましくないH場またはE場の消去は、結果として得られる非近接場成分を除去することができ、効率およびEMCを向上させる。
【００４８】
図8は、能動的消去機能を有するワイヤレス電力送信機の機能ブロック図である。ワイヤレス電力送信機800は、開口822を有する遮蔽820を含み得る。ワイヤレス電力送信機800は、コントローラ802、送信アンテナ回路804、送信アンテナ414、センサ808、感知回路810、消去回路(cancellation circuitry)812、およびエミッタ814を含む。送信アンテナ回路804は、上記で説明した、発振器423、ドライバ回路424、ローパスフィルタ408、固定インピーダンス整合回路409、および/または負荷感知回路416を含むことができる。センサ808は、望ましくは送信アンテナ414の近接場内に配置される。遮蔽820が含まれる場合、センサ808は、開口822の近くに配置され得る。ワイヤレス電力送信機800の動作中に、センサ808は、感知された場に対応する信号を出力することができる。感知回路810は、センサ信号のインピーダンス整合、フィルタリング、増幅、および/またはサンプリングに使用され得る。コントローラ802は、次いで信号を処理することができ、不必要な部分を識別し、消去信号を決定する。消去回路812は、消去信号に基づいて、消去波形を生成し、増幅し、および/またはフィルタリングすることができる。一例として、消去信号は、デジタルアナログ変換器を介して消去波形に変換され得る。波形は、次いで、消去場を放出するようにエミッタ814を駆動させるために使用され得る。
【００４９】
図9は、能動的消去機能を有する別のワイヤレス電力送信機の機能ブロック図である。ワイヤレス電力送信機900は、開口922を有する遮蔽920を含み得る。ワイヤレス電力送信機900は、コントローラ902、送信アンテナ回路804、送信アンテナ414、センサ/エミッタ908、感知回路910、消去回路912、およびスイッチ回路914を含む。ワイヤレス電力送信機800とは対照的に、ワイヤレス電力送信機900は、EM場を感知し、消去場を放出するための単一のデバイスを使用する。最初に、コントローラ902は、スイッチ回路914を検知状態に構成することができる。感知回路910は、感知された信号のインピーダンス整合、フィルタリング、増幅、および/またはサンプリングに使用され得る。コントローラ902は、次いで信号を処理することができ、不必要な部分を識別し、消去信号を決定する。EM場を感知し、消去信号を決定した後、コントローラ902は、スイッチ回路914を放出状態に構成することができる。消去回路912は、消去信号に基づいて、消去波形を生成し、増幅し、および/またはフィルタリングすることができる。一例として、消去信号は、デジタルアナログ変換器を介して消去波形に変換され得る。波形は、次いで、消去場を放出するようにセンサ/エミッタ908を駆動させるために使用され得る。随意に、所望の消去信号の最初の決定の後、コントローラ902は、定期的にEM場を感知し、消去信号を調整することができる。
【００５０】
例示のために、図10〜図13は、望ましくないH場成分の能動的消去を表す。図10は、感知されたH場の周波数領域プロットを表す。周波数成分を決定するために、コントローラは、サンプリングされた信号をその周波数領域の等価物に変換するために、高速フーリエ変換または他の適切なアルゴリズムを使用することができる。fがワイヤレス電力システムの動作中の、所望の、または共振周波数であると仮定すると、第2、第3、第4、および第5の高調波も様々なレベルで存在する。これらの帯域外放出は、EMCに悪影響を及ぼし得る。
【００５１】
図11は、感知されたH場の時間領域プロットを表す。図示のように、H場のスペクトル成分のため、送信されたH場は、システムの共振周波数で、理想的な正弦波振動に関して歪められ得る。これは、送信アンテナと受信アンテナの両方の放射エネルギー損失になる可能性があり、システムの効率に悪影響を及ぼす場合がある。コントローラは、その周波数で、しかし180°位相外れの信号を生成することによって、第3の高調波を除去することができる。
【００５２】
図12は、感知された場の高調波成分に対向する場を放出するために使用される信号および2つの場間の相対的な位相整合を表す図である。上部の信号は、感知された場の高調波成分の周波数を表し、一方、下部の信号は、高調波成分に対向する場を生成するために使用される信号の周波数を表す。図示のように、上部および下部の信号は、違相である。2つの場の結果として得られた合計は、理想的にはゼロに近づく。
【００５３】
この図では単一のスペクトル成分のみが使用されているが、実際には、複数の望ましくない成分が消去信号を介して同時に除去され得、しかし、(これが特定の状況では望ましい場合があるが)受信アンテナが電力を受信することができるエリアにおける共振H場を消去することを回避するために気をつける必要がある。そうする際に、図11の送信されたH場は、図13に示される周波数fで理想的な共振場に近づく。H場の消去は上記で説明されているが、E場を消去するために、類似のプロセスが使用されてもよい。E場は、本明細書で説明するワイヤレス電力伝達システムにおいて電力を伝達しないので、送信機の共振周波数ならびに任意の高調波のE場を消去することが望ましい場合がある。
【００５４】
図8および図9に戻って参照すると、センサ808およびセンサ/エミッタ908は、E場またはH場を感知することができる。E場センサは、導電性表面を含み得るのに対して、H場センサは、導電性ループを含み得る。エミッタ814は、対応する感知された場の望ましくない部分を消去するためのセンサ808と同じタイプのものである。H場センサが使用される場合、送信アンテナ414は、消去信号をRF信号(たとえば、発振器423において発する信号)と混合することによって、エミッタとして動作し得る。感知および消去は、送信アンテナ414の近接場において実行されているので、感知および消去の粒度を向上させるために、複数の対にされたセンサ808およびエミッタ814またはセンサ/エミッタ908を含むことが望ましい場合がある。
【００５５】
コントローラ802および902は、汎用のプロセッサまたはデジタル信号プロセッサを備え得る。プロセッサは、たとえば、ADCから感知された信号を表すデータを受信するように構成され得る。プロセッサは、次いで、感知された信号の望ましくない部分およびその逆を決定するために、一連の動作を実行することができる。たとえば、プロセッサは、スペクトル成分を決定するために、高速フーリエ変換を介して受信されたデータを変換することができる。任意の望ましい周波数成分を取り除いた後、プロセッサは、消去信号を位相シフトし、逆高速フーリエ変換を介して消去信号を生成することができる。適切な位相シフトは、感知回路810、910および消去回路812、912の相対的な遅延、および/または送信アンテナを駆動している信号の位相に部分的に基づいて決定され得る。
【００５６】
図14は、能動的な消去のための例示的な方法のフローチャートである。ブロック1410で、方法1400は、センサを介して、ワイヤレス電力送信アンテナによって生成される場を感知するステップを含む。センサは、E場またはH場タイプのものでよく、感知された場を表す信号を出力することができる。ブロック1420で、ブロック1410において感知された場の一部を表す信号が生成される。場の一部は、漂遊である、望ましくない、または意図せずに送信され得る。ワイヤレス電力がH場を介して送信されているので、任意の感知されたE場は望ましくない可能性がある。同様に、任意の感知されたH場は望ましくない可能性があるが、送信アンテナの共振周波数の周波数成分は、電力伝達のために望ましい可能性がある。信号は、周波数帯への感知された場のスペクトル成分の分離のための周波数領域における信号処理を介して生成され得る。周波数帯ごとに、信号処理は、望ましくない成分に対向するために、信号の振幅と位相の両方を計算することを含み得る。これらの対向する信号の合計および時間領域への変換は、感知された場の望ましくない部分を表す信号を生成し得る。最後に、ブロック1430で、エミッタは、生成された信号に部分的に基づいて駆動され、エミッタは、ワイヤレス電力送信アンテナによって生成される場と合計されるとき、結果として得られた場が望ましくない成分を低減または減衰させたように、感知された場の一部に破壊的に干渉する場を生成する。
【００５７】
図15は、H場センサを有する例示的な遮蔽された送信機構成を表す。送信アンテナ1502は、ワイヤレス電力伝達を可能にするための開口を含む浅い電磁遮蔽筐体1506の下部に配置され得る。センサ1504が送信アンテナ1502によって生成される場を測定することができるように、センサ1504は、遮蔽1506の開口の周りに配置され得る。ここで、センサ1504は、誘発電流を介してH場を感知することが可能な導電性ループである。センサ1504は、H場の望ましくない部分を決定すると、H場エミッタとして動作し得る。代替として、センサ1504は、送信されたH場を感知し続けることができ、送信アンテナ1502を励磁するために使用されるRF信号は、望ましくない周波数成分に部分的に基づいて調整され得る。
【００５８】
図16は、複数のE場センサを有する例示的な遮蔽された送信機構成を表す。この場合も、送信アンテナ1602は、ワイヤレス電力伝達を可能にするための開口を含む浅い電磁遮蔽筐体1606の下部に配置され得る。複数のセンサ1604が送信アンテナ1602によって生成される場を測定することができるように、センサ1604は、遮蔽1606の開口の周りに配置され得る。ここで、センサ1604は、誘発電圧を介してE場を感知することが可能な導電性表面である。センサ1604は、(たとえば、図9に関して説明したように)E場の望ましくない部分を決定すると、E場エミッタとしてさらに動作し得る。代替として、(たとえば、図8に関して説明したように)1つがセンサとして動作し、他方がエミッタとして動作するように、隣接するセンサは対にされてもよい。
【００５９】
図17は、複数のE場センサを有する別の例示的な遮蔽された送信機構成を表す。送信アンテナ1702は、ワイヤレス電力伝達を可能にするための開口を含む浅い電磁遮蔽筐体1706の下部に配置され得る。複数のセンサ1704が送信アンテナ1702によって生成される場を測定することができるように、センサ1704は、遮蔽1706の開口の周りに配置され得る。センサ1704は、(たとえば、図9に関して説明したように)E場の望ましくない部分を決定すると、E場エミッタとしてさらに動作し得る。代替として、(たとえば、図8に関して説明したように)1つがセンサとして動作し、他方がエミッタとして動作するように、隣接するセンサは対にされてもよい。送信アンテナ1702によって放出される場の望ましくない部分の消去を向上させるために、センサのサイズは低減され、センサの数は増加される(たとえば、センサ1604をセンサ1704と比較する)。
【００６０】
上記の方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび/またはソフトウェアの構成要素、回路、および/またはモジュールなどの、動作を実行することが可能な任意の適切な手段によって実行され得る。通常、図に示す任意の動作は、それらの動作を実行することが可能な対応する機能手段によって実行され得る。たとえば、感知するための手段は、上記で説明したE場またはH場センサを含み得る。感知するための手段は、同じく上記で説明した感知回路をさらに含み得る。信号を生成するための手段は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または本明細書に記載された機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを含み得る。放出するための手段は、いくつかの構成ではセンサとしても働き得る、上記で説明したE場またはH場を含み得る。
放出するための手段は、同じく上記で説明した消去回路をさらに含み得る。
【００６１】
多種多様な技術および技法のうちのいずれかを使用して情報および信号を表すことができる。たとえば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光場または光学粒子、あるいはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【００６２】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、上記に概してそれらの機能に関して説明した。そのような機能をハードウェアとして実装するか、ソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装形態の決定は、本発明の実施形態の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
【００６３】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的なブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書で説明する機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで、実装または実行されてよい。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装され得る。
【００６４】
本明細書で開示された実施形態に関連して記載された方法またはアルゴリズムおよび機能のステップは、直接ハードウェアで具現化されても、またはプロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで具現化されても、またはその2つの組合せで具現化されてもよい。ソフトウェアで実装する場合、機能は、1つもしくは複数の命令またはコードとして有形の非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶されるか、あるいは非一時的コンピュータ可読媒体を介して送信され得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ(ROM)、電気的プログラマブルROM(EPROM)、電気消去可能プログラマブルROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD ROM、または、当技術分野で既知の任意の他の形態の記憶媒体中に常駐し得る。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体であり得る。本明細書で使用する場合、ディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザーディスク(登録商標)(disc)、光ディスク、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク(disk)、およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、磁気的にデータを再生し、ディスク(disc)は、レーザーで光学的にデータを再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲の中に含まれるべきである。プロセッサおよび記憶媒体はASIC中に常駐し得る。ASICはユーザ端末中に常駐し得る。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末中に個別構成要素として常駐し得る。
【００６５】
本開示の概要を述べるために、本発明のいくつかの態様、利点、および新規の特徴について本明細書で説明してきた。本発明の任意の特定の実施形態に従って、そのような利点の必ずしもすべてを実現できない場合があることを理解されたい。したがって、本発明は、本明細書に教示される1つの利点または利点の群を、本明細書に教示または示唆され得る他の利点を必ずしも実現することなく実現または最適化するように具体化または実行され得る。
【００６６】
上述の実施形態への様々な修正が容易に明らかになり、本明細書に定義する一般原理は、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示された原理および新規の特徴に一致する最大の範囲を与えるものである。
【符号の説明】
【００６７】
100  ワイヤレス電力伝達システム
102  入力電力
104  送信機
105  場
108  受信機
110  出力電力
112  距離
114  送信アンテナ
118  受信アンテナ
204  送信機
205  ワイヤレス場
206  送信回路
208  受信機
210  受信回路
214  送信アンテナ
218  受信アンテナ
219  通信チャネル
222  発振器
223  周波数制御信号
224  ドライバ回路
226  フィルタ/整合回路
232  整合回路
234  整流器/スイッチング回路
236  バッテリー
350  送信回路または受信回路
352  「ループ」アンテナ
354  キャパシタ
358  信号
404  送信機
406  送信回路
408  ローパスフィルタ(LPF)
409  固定インピーダンス整合回路
414  アンテナ
415  コントローラ
416  負荷感知回路
423  発振器
424  ドライバ回路
460  密閉型検出器
480  存在検出器
506  電力変換回路
508  受信機
510  受信回路
512  スイッチング回路
514  信号伝達検出器/ビーコン回路
516  プロセッサ
518  受信アンテナ
520  RF-DC変換器
522  DC-DC変換器
550  充電デバイス
602  送信アンテナ
604  遮蔽された構造
606  開口
608  場
702  送信アンテナ
704  遮蔽された構造
706a  開口
706b  開口
708  受信アンテナ
710  遮蔽された構造
800  ワイヤレス電力送信機
802  コントローラ
804  送信アンテナ回路
808  センサ
810  感知回路
812  消去回路
814  エミッタ
820  遮蔽
822  開口
900  ワイヤレス電力送信機
902  コントローラ
908  センサ/エミッタ
910  感知回路
912  消去回路
914  エミッタ
914  スイッチ回路
920  遮蔽
922  開口
1502  送信アンテナ
1504  センサ
1506  電磁遮蔽筐体
1602  送信アンテナ
1604  センサ
1606  電磁遮蔽筐体
1702  送信アンテナ
1704  センサ
1706  電磁遮蔽筐体
【図１】
0006345706.tif 000002
【図２】
0006345706.tif 000003
【図３】
0006345706.tif 000004
【図４】
0006345706.tif 000005
【図５】
0006345706.tif 000006
【図６】
0006345706.tif 000007
【図７】
0006345706.tif 000008
【図８】
0006345706.tif 000009
【図９】
0006345706.tif 000010
【図１０】
0006345706.tif 000011
【図１１】
0006345706.tif 000012
【図１２】
0006345706.tif 000013
【図１３】
0006345706.tif 000014
【図１４】
0006345706.tif 000015
【図１５】
0006345706.tif 000016
【図１６】
0006345706.tif 000017
【図１７】
0006345706.tif 000018