(57)【要約】【課題】  誘導性電力結合を介する電力転送を制御する装置、システム、及び方法を提供すること。【解決手段】  誘導性電力結合を介する送電を制御する信号転送システムであって、上記誘導性電力結合は、電源に結線された一次誘導コイルと、電気負荷に結線された二次誘導コイルとを備え、上記システムは、制御信号を生成する少なくとも１つの信号生成器と、上記制御信号を送信する少なくとも１つの送信器と、上記制御信号を受信する少なくとも１つの受信器とを備える、信号転送システム。信号転送システムを使用して、誘導結合によって供給される電力を調整すると共に、誘導結合の２個のコイルを検出し位置合わせすることができる。【選択図】  図１
2010522534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導性電力結合を介しての電力転送を制御する信号転送システムであって、前記誘導性電力結合は、電源に結線された一次誘導コイルと、電気負荷に結線された二次誘導コイルとを含み、前記システムは、
ａ．制御信号を生成する少なくとも１つの信号生成器と、
ｂ．前記制御信号を送信する少なくとも１つの送信器と、
ｃ．前記制御信号を受信する少なくとも１つの受信器と
を備える、信号転送システム。
【請求項２】
符号化データを搬送する前記制御信号は、
ａ．前記電気負荷の存在、
ｂ．前記一次誘導コイルのロケーション、
ｃ．前記二次誘導コイルのロケーション、
ｄ．前記電気負荷の所要動作電圧、
ｅ．前記電気負荷の所要動作電流、
ｆ．前記電気負荷の所要動作温度、
ｇ．前記電気負荷の所要動作電力、
ｈ．前記電気負荷の実測動作電圧、
ｉ．前記電気負荷の実測動作電流、
ｊ．前記電気負荷の実測動作温度、
ｋ．前記電気負荷の実測動作電力、
ｌ．前記一次誘導コイルに送出された電力、
ｍ．前記二次誘導コイルが受け取った電力、及び
ｎ．使用者識別コード
を含む群のうちの少なくとも１つに関連する、請求項１に記載の信号転送システム。
【請求項３】
前記信号生成器は、前記二次誘導コイルに接続された送信回路を備え、前記送信器は前記二次誘導コイルを備え、前記受信器は、受信回路に接続された前記一次誘導コイルを備え、
前記送信回路は、前記二次誘導コイルに選択的に接続可能な補助負荷を備え、
前記受信回路は、前記一次誘導コイルに提供される電力を監視する少なくとも１つの電力モニタを備える、請求項１に記載の信号転送システム。
【請求項４】
前記送信回路は、少なくとも１つの切り替えユニットをさらに備え、前記切り替えユニットは、ビットレート信号を入力信号で変調して、変調信号を生成する変調器と、前記変調信号に従って前記補助負荷を前記二次誘導コイルに断続的に接続するスイッチとを備え、
前記受信回路は、
前記一次誘導コイルによって引かれた一次電流を監視し、それにより、一次電流信号を生成する少なくとも１つの電流モニタと、
前記一次電流信号と前記ビットレート信号とを相互相関付け、それにより、出力信号を生成する少なくとも１つの相関器と
をさらに備える、請求項３に記載の信号転送システム。
【請求項５】
以下の制限：
・前記切り替えユニットが、データを前記入力信号に符号化するように構成されたコントローラをさらに備えること、
・前記切り替えユニットが、周波数分割器をさらに備えること、
・前記誘導性電力結合が、駆動周波数を使用してエネルギーを転送し、前記ビットレート周波数が、前記駆動周波数の整数分数であること、
・前記誘導性電力結合が、変圧器、ＤＣ／ＤＣ変換器、ＡＣ／ＤＣ変換器、ＡＣ／ＡＣ変換器、フライバック変圧器、フライバック変換器、フルブリッジ変換器、ハーフブリッジ変換器、及び順方向変換器からなる群から選択された装置であること、及び
・前記一次誘導コイルが、前記二次誘導コイルからガルバニック分離されること
のうちの少なくとも１つを特徴とする、請求項４に記載の信号転送システム。
【請求項６】
前記送信回路は、半波整流器をさらに備え、
前記受信回路は、前記二次誘導コイルが前記一次誘導コイルに接続されているとき、前記一次誘導コイルに供給される電力内の第２高調波信号を検出するように構成される、請求項３に記載の信号転送システム。
【請求項７】
複数の前記一次誘導コイルのそれぞれがドライバに接続され、前記ドライバのそれぞれは、各一次誘導コイルを選択的に動作させて、どの一次誘導コイルが前記二次誘導コイルに最も近いかを識別するように構成される、請求項６に記載の信号転送システム。
【請求項８】
各一次誘導コイルは、複数の電力レベルで動作可能であり、前記ドライバは、前記二次誘導コイルに最も近い前記一次誘導コイルが識別されるまで、各一次誘導コイルを低電力で選択的に動作させ、識別された場合、前記二次誘導コイルに最も近い前記一次誘導コイルを高電力で動作させるように構成される、請求項７に記載の信号転送システム。
【請求項９】
請求項１に記載の信号転送システムを含む前記電力転送の効率を監視する効率モニタであって、
前記一次誘導コイルに送出された入力電力を監視する少なくとも１つの入力電力モニタと、
前記二次誘導コイルによって受け取られた出力電力を測定する少なくとも１つの出力電力と、
電力損失インデックスを決定する少なくとも１つのプロセッサと、
前記入力電力及び前記出力電力を前記プロセッサに通信する少なくとも１つの通信チャネルと
をさらに備える、効率モニタ。
【請求項１０】
以下の制限：
・該効率モニタが、前記一次誘導コイルを前記電源から切り離す少なくとも１つの回路ブレーカをさらに備えること、
・前記入力電力モニタが、誘導性電力アウトレット内に組み込まれること、
・前記出力電力モニタが、電気装置内に組み込まれること、
・前記電力損失インデックスが、前記入力電力に対する前記出力電力の比率として定義される効率指数Ｑであること、
・前記電力損失インデックスが、前記出力電力と前記入力電力との差分として定義される効率差分Δであること、及び
・該効率モニタが、前記プロセッサと通信するハザード検出器をさらに備えること
のうちの少なくとも１つをさらに特徴とする、請求項１０に記載の効率モニタ。
【請求項１１】
前記出力電力を前記受信器に送信する少なくとも１つの前記送信器をさらに備える電子装置内に組み込まれる、請求項９に記載の効率モニタ。
【請求項１２】
前記送信器は、発光ダイオード、無線送信器、光結合素子、機械発振器、音源、超音波トランスデューサ、及び補助負荷送信回路からなる群から選択される、請求項１１に記載の効率モニタ。
【請求項１３】
誘導性電力アウトレットを見つける電力アウトレットロケータ内に組み込まれた請求項１に記載の信号転送システムであって、前記電力アウトレットは、少なくとも１つの前記一次誘導コイル及び少なくとも１つの前記送信器を備え、該システムは、
・前記制御信号を検出する少なくとも１つのセンサと、
・センサ信号を前記少なくとも１つのセンサから受信し、前記電力アウトレットのロケーションの少なくとも１つの座標を計算する少なくとも１つのプロセッサと、
・信号を前記プロセッサから受信し、前記ロケーションを使用者に通信する少なくとも１つのユーザインタフェースと
をさらに備える、請求項１に記載の信号転送システム。
【請求項１４】
以下の制限：
・前記少なくとも１つのセンサが、少なくとも前記一次誘導コイルによって生成された電磁界を検出するように選択されること、
・前記プロセッサが、前記センサが受信した前記制御信号の強度を基準値と比較することにより、前記センサと前記電力アウトレットとの距離を計算すること、
・前記プロセッサが、複数の前記センサによって検出された前記制御信号の相対強度を比較することにより、前記電力アウトレットの方向を決定すること、
・前記電力アウトレットのロケーションが、前記制御信号に符号化され、前記プロセッサによって復号化されること、
・前記ユーザインタフェースが、前記電力アウトレットのロケーションを示す視覚表示を含むこと、及び
・前記ユーザインタフェースが可聴信号を含むこと
のうちの少なくとも１つをさらに特徴とする、請求項１３に記載の電力アウトレットロケータ。
【請求項１５】
電気装置内に組み込まれる、請求項１３に記載の電力アウトレットロケータ。
【請求項１６】
以下の制限：
・前記電気装置が、前記電気装置に給電する少なくとも１つの前記二次誘導コイルをさらに備えること、
・前記電気装置が、前記電気装置に給電するための少なくとも１つの電気化学電池と、整流器を介して前記電気化学電池に結線され、前記電気化学電池を充電する少なくとも１つの前記二次誘導コイルとをさらに備えること、及び
・前記電気装置が、電話、個人情報端末（ＰＤＡ）、カメラ、メディアプレーヤ、コンピュータ、キーボード、及びカーソルコントローラからなる群から選択されること
のうちの少なくとも１つをさらに特徴とする、請求項１５に記載の電気装置。
【請求項１７】
電源に接続された一次誘導コイルと、電気負荷に接続された二次誘導コイルとを備える誘導性エネルギー結合を通して制御信号を送信する方法であって、
・入力信号を提供すること、
・ビットレート信号を提供すること、
・前記入力信号に前記ビットレート信号を変調して変調信号を生成すること、
・前記変調信号に従って断続的に補助負荷を前記二次誘導コイルに接続すること、
・前記一次誘導コイルによって引かれた一次電流を監視し、一次電流信号を生成すること、及び
・前記一次電流信号を前記ビットレート信号と相互相関付けて、出力信号を生成すること
を含む、方法。
【請求項１８】
電源に結線されて、電気装置に結線された二次誘導コイルと誘導結合する、少なくとも１つの一次誘導コイルを備える誘導性電力アウトレットによる電力送信の効率を監視する方法であって、
ａ．前記一次誘導コイルに送出された入力電力を測定するステップと、
ｂ．前記電気装置によって受け取られた出力電力を測定するステップと、
ｃ．前記入力電力をプロセッサに通信するステップと、
ｄ．前記出力電力を前記プロセッサに通信するステップと、
ｅ．前記プロセッサが電力損失インデクスを決定するステップと
を含む、方法。
【請求項１９】
前記電力損失インデックスの値の動作範囲が決定され、該方法が、
ｆ．前記電力損失インデックスが、前記値の動作範囲外になった場合、前記一次誘導コイルを前記電源から切り離すステップ
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、誘導性電力結合（inductive power coupling）を介する電力転送を制御する装置、システム、及び方法を提供することを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
背景
安全のために、誘導結合の給電側は一般に、メス部であり、そこから突出する剥き出しの導電要素を有さない。装置に結合されたプラグは、剥き出しのピンを有する対応するオス部である。ピン及び穴のサイズは、子供が指を中に入れることができないようなものである。高品位ソケットでは、アース接続が提供され、より長いアースピンを有するプラグが中に挿入された場合のみ、ピン（又は他の何か）を、電流を流す活きた中性線に接続された穴内に挿入することが可能である。それにも関わらず、ソケット穴は危険であり、子供が何とかして、鉛筆、ピン、及び他の物体をソケット穴内に挿入してしまうときがあり、惨事に至る結果に繋がることがある。水が短絡を生じさせる恐れもあり、感電死に繋がる恐れがある。
【０００３】
したがって、誘導結合器等のソケットなしの電力アウトレットを提供することが、より安全でより確実であり得る。誘導性電力結合は、エネルギーを電源から電気負荷まで接続線なしで転送できるようにする。電源は一次コイルに結線され、振動電位が一次コイルの両端に印加され、一次コイルの周囲に振動磁界を誘導する。振動磁界は、一次コイルの近傍に配置された二次コイルに振動電流を誘導することができる。このようにして、電磁誘導により、２つのコイルを導電的に結合することなく、電気エネルギーを一次コイルから二次コイルに送ることができる。電気エネルギーが誘導的に一次コイルから二次コイルに転送されるとき、この対は誘導結合されたと言える。このような二次コイルと直列に結線された電気負荷は、二次コイルが一次コイルに誘導結合されているときに、電源からエネルギーを消費することができる。
【０００４】
広い表面を介した低電力誘導性電力伝送システムは、新しいものではない。このような一例は、Ｈｕｉに付与された（特許文献１）に記載されている。Ｈｕｉのシステムでは、平坦な誘導性電池充電システムが、電子装置の充電を可能にするように設計される。そのシステムは、充電する装置が上に配置される充電表面を有する平坦な充電モジュールを含む。充電モジュール内に、充電表面に平行して、少なくとも１つ、好ましくはアレイになった一次巻線が設けられる。これらは、誘導的にエネルギーを、充電する装置内に形成された二次巻線に結合する。このようなシステムは、通常、比較的低電力の誘導結合を提供するという点で、電池の充電に適する。しかし、ユニットのエリア全体にわたっておおよそ均一に連続してエネルギーを送るＨｕｉの充電表面等の広いベースユニットが、高エネルギーシステムとの併用に適さないことが理解されるであろう。
【０００５】
ピンを結合するための穴を必要としないことにより、ソケットなしアウトレットを導電性ソケットよりも効率的に隠すことができ、そのため、ソケットなしアウトレットはあまり目立たない。例えば、一次誘導コイルを表面の背後に隠すことができる。一般に、ソケットなしアウトレットがあまり目立たないことは、有利である。しかし、従来の電力アウトレットよりも所在を突き止めることが難しいことは欠点である。使用者は、二次コイルをアウトレットの近傍に配置することによってアウトレットを使用するには、その前に、何等かの方法でアウトレットを見つけなければならない。このようなソケットを見つける問題は、電力アウトレットが卓上又は壁等の遮蔽表面の背後にあり、その位置が広い面積にわたって調整可能な場合に特に深刻である。
【０００６】
モバイルソース「ホットスポット」又はソケットを見つけることは、広い電力伝送表面が設けられない高電力システムにおいて特に問題である。さらに、高電力一次コイルは、大きな振動磁界を生み出す。二次コイルが一次コイルに誘導結合される場合、結果として生じる鎖交磁束は、電力を二次コイル内に引き込む。電力をフォーカスする二次コイルがない場合、振動磁界は、高エネルギー電磁波を伝送させ、これはその場に居合わせた人にとって有害であり得る。過度の熱が容易に放散され得る、Ｈｕｉの充電表面等の低電力システムとは対照的に、結合されない高電力一次コイル及びその周囲は、危険なほど熱くなる恐れがある。
【０００７】
電力を電気装置に効率的に提供するためには、電力の特定のパラメータが調整されることが重要である。このようなパラメータを作業電圧、電流、温度等としてフィードバックすることにより、電気装置への給電は、エネルギー損失を最小に抑えると共に、構成要素の過度の加熱を回避するように最適化することができる。したがって、電力調整等のために信号転送チャネルを提供することが有用であり得る。したがって、多くの場合、ソースと負荷装置との間に通信チャネルが、従来の導電性給電システム内の電力入力チャネルに沿って設けられる。このような通信チャネルを提供する方法は、電力線と同じケーブル内にパッケージされることが多く、従来のピン・ソケット型コネクタに導電結合される、装置への結線接続を含む。
【０００８】
誘導性電源の一次コイルから出る電力を検出し、二次コイルが一次コイルに結合されていない場合、一次コイルへの電力を遮断することが可能な漏出回避システムが検討されたことがある。しかし、二次コイルが一次コイルに結合されている間、一次コイルからの電力漏れを回避するためには、二次コイルと一次コイルとの間の通信チャネルが有用である。それにも関わらず、誘導性電力結合に接続線がないことにより、導電性通信チャネルは現実的ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第７，１６４，２５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
隠された電力アウトレットを見つけ、電力アウトレットからの電力漏れを回避し、電力アウトレットの近傍の二次コイルを見つけ、電力アウトレットから、電力アウトレットに結合された二次コイルへの電力転送を調整することが可能な、誘導性電力アウトレットの制御システムが必要である。本発明はこの必要性に応える。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明の概要
本発明の第１の態様は、誘導性電力結合を介しての電力転送を制御する信号転送システムであって、上記誘導性電力結合は、電源に結線された一次誘導コイルと、電気負荷に結線された二次誘導コイルとを含み、上記システムは、
ａ．制御信号を生成する少なくとも１つの信号生成器と、
ｂ．上記制御信号を送信する少なくとも１つの送信器と、
ｃ．上記制御信号を受信する少なくとも１つの受信器と
を備える、システムを提供することを対象とする。
【００１２】
随意に、且つ好ましくは、符号化データを搬送する制御信号は、
ｄ．上記電気負荷の存在、
ｅ．上記一次誘導コイルのロケーション、
ｆ．上記二次誘導コイルのロケーション、
ｇ．上記電気負荷の所要動作電圧、
ｈ．上記電気負荷の所要動作電流、
ｉ．上記電気負荷の所要動作温度、
ｊ．上記電気負荷の所要動作電力、
ｋ．上記電気負荷の実測動作電圧、
ｌ．上記電気負荷の実測動作電流、
ｍ．上記電気負荷の実測動作温度、
ｎ．上記電気負荷の実測動作電力、
ｏ．上記一次誘導コイルに送出された電力、
ｐ．上記二次誘導コイルが受け取った電力、及び
ｑ．使用者識別コード
を含む群のうちの少なくとも１つに関連する。
【００１３】
一実施形態では、信号生成器は、二次誘導コイルに接続された送信回路を備え、送信器は二次誘導コイルを備え、受信器は、受信回路に接続された一次誘導コイルを備え、上記送信回路は、上記二次誘導コイルに選択的に接続可能な補助負荷を備え、上記受信回路は、上記一次誘導コイルに提供される電力を監視する少なくとも１つの電力モニタを備える。
【００１４】
一実施形態では、送信回路は、少なくとも１つの切り替えユニットをさらに備え、切り替えユニットは、ビットレート信号を入力信号で変調して、変調信号を生成する変調器と、上記変調信号に従って上補助負荷を上記二次誘導コイルに断続的に接続するスイッチとを備え、上記受信回路は、上記一次誘導コイルによって引かれた一次電流を監視し、それにより、一次電流信号を生成する少なくとも１つの電流モニタと、上記一次電流信号と上記ビットレート信号とを相互相関付け、それにより、出力信号を生成する少なくとも１つの相関器とをさらに備える。
【００１５】
信号転送システムは、以下の制限：
・上記切り替えユニットが、データを上記入力信号に符号化するように構成されたコントローラをさらに備えること、
・上記切り替えユニットが、周波数分割器をさらに備えること、
・上記誘導性電力結合が、駆動周波数を使用してエネルギーを転送し、上記ビットレート周波数が、上記駆動周波数の整数分数であること、
・上記誘導性電力結合が、変圧器、ＤＣ／ＤＣ変換器、ＡＣ／ＤＣ変換器、ＡＣ／ＡＣ変換器、フライバック変圧器、フライバック変換器、フルブリッジ変換器、ハーフブリッジ変換器、及び順方向変換器からなる群から選択された装置であること、及び
・上記一次誘導コイルが、上記二次誘導コイルから直流的に絶縁されること
のうちの少なくとも１つをさらに特徴とすることができる。
【００１６】
別の実施形態では、送信回路は、半波整流器をさらに備え、受信回路は、上記二次誘導コイルが上記一次誘導コイルに接続されているとき、上記一次誘導コイルに供給される電力内の第２高調波信号を検出するように構成される。
【００１７】
オプションとして、複数の一次誘導コイルのそれぞれがドライバに接続され、ドライバは、各一次誘導コイルを選択的に動作させて、どの一次誘導コイルが二次誘導コイルに最も近いかを識別するように構成される。
【００１８】
オプションとして、各一次誘導コイルは、複数の電力レベルで動作可能であり、上記ドライバは、二次誘導コイルに最も近い一次誘導コイルが識別されるまで、各一次誘導コイルを低電力で選択的に動作させ、識別された場合、上記二次誘導コイルに最も近い上記一次誘導コイルを高電力で動作させるように構成される。
【００１９】
本発明の第２の態様は、上述した信号転送システムを含む上記電力転送の効率を監視する効率モニタであって、上記一次誘導コイルに送出された入力電力を監視する少なくとも１つの入力電力モニタと、上記二次誘導コイルによって受け取られた出力電力を測定する少なくとも１つの出力電力と、電力損失インデックスを決定する少なくとも１つのプロセッサと、上記入力電力及び上記出力電力を上記プロセッサに通信する少なくとも１つの通信チャネルとをさらに備える、効率モニタを対象とする。
【００２０】
通常、効率モニタは、以下の制限：
・効率モニタが、上記一次誘導コイルを上記電源から切り離す少なくとも１つの回路ブレーカをさらに備えること、
・入力電力モニタが、誘導性電力アウトレット内に組み込まれること、
・出力電力モニタが、電気装置内に組み込まれること、
・電力損失インデックスが、上記入力電力に対する上記出力電力の比率として定義される効率指数Ｑであること、
・電力損失インデックスが、上記出力電力と上記入力電力との差分として定義される効率差分Δであること、及び
・効率モニタが、上記プロセッサと通信するハザード検出器をさらに備えること
のうちの少なくとも１つをさらに特徴とする。
【００２１】
オプションとして、効率モニタは、上記出力電力を上記受信器に送信する少なくとも１つの上記送信器をさらに備える電子装置内に組み込まれる。
【００２２】
オプションとして、送信器は、発光ダイオード、無線送信器、光結合素子、機械発振器、音源、超音波トランスデューサ、及び補助負荷送信回路からなる群から選択される。
【００２３】
信号転送システムは、誘導性電力アウトレットを見つける電力アウトレットロケータ内に組み込むことができ、上記電力アウトレットは、少なくとも１つの上記一次誘導コイル及び少なくとも１つの上記送信器を備え、システムは、
・上記制御信号を検出する少なくとも１つのセンサと、
・センサ信号を上記少なくとも１つのセンサから受信し、上記電力アウトレットのロケーションの少なくとも１つの座標を計算する少なくとも１つのプロセッサと、
・信号を上記プロセッサから受信し、上記ロケーションを使用者に通信する少なくとも１つのユーザインタフェースと
をさらに備える。
【００２４】
通常、電力アウトレットロケータは、以下の制限：
・少なくとも１つのセンサが、少なくとも上記一次誘導コイルによって生成された電磁界を検出するように選択されること、
・プロセッサが、センサが受信した上記制御信号の強度を基準値と比較することにより、上記センサと上記電力アウトレットとの距離を計算すること、
・プロセッサが、複数の上記センサによって検出された上記制御信号の相対強度を比較することにより、上記電力アウトレットの方向を決定すること、
・上記電力アウトレットのロケーションが、上記制御信号に符号化され、上記プロセッサによって復号化されること、
・ユーザインタフェースが、上記電力アウトレットのロケーションを示す視覚表示を含むこと、及び
・ユーザインタフェースが可聴信号を含むこと
のうちの少なくとも１つをさらに特徴とする。
【００２５】
一実施形態では、電力アウトレットロケータは電気装置内に組み込まれる。
【００２６】
オプションとして、電気装置は、以下の制限：
・電気装置が、上記電気装置に給電する少なくとも１つの上記二次誘導コイルをさらに備えること、
・電気装置が、上記電気装置に給電するための少なくとも１つの電気化学電池と、整流器を介して上記電気化学電池に結線され、上記電気化学電池を充電する少なくとも１つの上記二次誘導コイルとをさらに備えること、及び
・電気装置が、電話、個人情報端末（ＰＤＡ）、カメラ、メディアプレーヤ、コンピュータ、キーボード、及びカーソルコントローラからなる群から選択されること
のうちの少なくとも１つをさらに特徴とすることのうちの少なくとも１つをさらに特徴とする。
【００２７】
本発明のさらなる態様は、電源に接続された一次誘導コイルと、電気負荷に接続された二次誘導コイルとを備える誘導性エネルギー結合を通して制御信号を送信する方法であって、
・入力信号を提供すること、
・ビットレート信号を提供すること、
・入力信号にビットレート信号を変調して変調信号を生成すること、
・上記変調信号に従って断続的に補助負荷を上記二次誘導コイルに接続すること、
・上記一次誘導コイルによって引かれた一次電流を監視し、一次電流信号を生成すること、及び
・上記一次電流信号を上記ビットレート信号と相互相関付けて、出力信号を生成すること
を含む、方法を提供することを対象とする。
【００２８】
本発明のさらなる態様は、電源に結線されて、電気装置に結線された二次誘導コイルと誘導結合する、少なくとも１つの一次誘導コイルを備える誘導性電力アウトレットによる電力送信の効率を監視する方法であって、
・上記一次誘導コイルに送出された入力電力を測定するステップと、
・上記電気装置によって受け取られた出力電力を測定するステップと、
・上記入力電力をプロセッサに通信するステップと、
・上記出力電力を上記プロセッサに通信するステップと、
・上記プロセッサが電力損失インデクスを決定するステップと
を含む、方法を提供することを対象とする。
【００２９】
特定の一方法では、上記電力損失インデックスの値の動作範囲が決定され、方法は、上記電力損失インデックスが、上記値の動作範囲外になった場合、上記一次誘導コイルを上記電源から切り離すステップをさらに含む。
【００３０】
本発明をより良く理解し、本発明をどのように実施できるかを示すために、これより、純粋に例として、添付図面を参照する。
【００３１】
これより特に図面を詳細に参照して、示される具体的な事柄が、例として、本発明の好ましい実施形態を説明のために考察するためのみのものであり、本発明の原理及び概念的態様の最も有用であり、容易に理解されると信じられるものを提供するために提示されていることが強調される。これに関して、本発明の基本的理解に必要な詳細以上に詳細に本発明の構造的細部を示そうとはなされず、図面と共に行われる説明は、本発明のいくつかの形態を実際にどのように具現化し得るかを当業者に明らかにするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第1の実施形態による信号転送システムを組み込んだ誘導性電力結合の主要要素を示すブロック図である。
【図２ａ】制御信号が誘導性エネルギー結合を通して送信される信号転送システムの別の実施形態を示す。
【図２ｂ】制御信号が誘導性エネルギー結合を通して送信される信号転送システムの別の実施形態を示す。
【図２ｃ】制御信号が誘導性エネルギー結合を通して送信される信号転送システムの別の実施形態を示す。
【図２ｄ】制御信号が誘導性エネルギー結合を通して送信される信号転送システムの別の実施形態を示す。
【図３】コンピュータに給電するコンタクトレス型誘導性電力結合システムに統合された信号転送システムを示す概略図である。
【図４】本発明による誘導性エネルギー結合を通して送信信号を転送する方法を示すフローチャートである。
【図５】誘導性電力アウトレットによる電力送信の効率を監視する効率モニタ内に組み込まれた信号転送システムの別の実施形態を表すブロック図である。
【図６ａ】効率モニタによって監視された、誘導結合された電気負荷を有する誘導性電力アウトレットの概略図である。
【図６ｂ】電力ドレインが一次コイルと二次コイルとの間に導入された図６ａの誘導性電力アウトレットの概略図である。
【図７】信号転送システムを使用して、誘導性電力アウトレットによる電力送信の効率を監視する方法の流れ図である。
【図８ａ】表面の背後に隠された誘導性電力アウトレットのロケーションを示すために使用される電力アウトレットロケータ内に統合された信号転送システムの別の実施形態の概略図である。
【図８ｂ】図８ａの表面上にあり、隠された一次アウトレットによって給電されているコンピュータの概略図である。
【図９】電力アウトレットロケータの主要特徴を表すブロック図である。
【図１０】４個のセンサを有する電力アウトレットロケータの概略図である。
【図１１】信号転送システムのさらに別の実施形態を使用して、電力アウトレットによって送信された制御信号を受信し復号化するように構成された電力アウトレットロケータを表すブロック図である。
【図１２ａ】グラフィカルユーザインタフェースが、表面イメージ上に重ねられた仮想ターゲットを表す、電力アウトレットロケータを組み込んだ携帯電話の概略図である。
【図１２ｂ】グラフィカルユーザインタフェースが、表面イメージ上に重ねられた仮想ターゲットを表す、電力アウトレットロケータを組み込んだ携帯電話の概略図である。
【図１２ｃ】グラフィカルユーザインタフェースが、表面イメージ上に重ねられた仮想ターゲットを表す、電力アウトレットロケータを組み込んだ携帯電話の概略図である。
【図１３】マルチコイル電力送信表面上に配置された二次コイルを見つけるシステム内に統合された信号転送システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
好ましい実施形態の説明
これより、本発明の第１の実施形態による信号転送システム１００を組み込んだ誘導性電力結合２００の主要要素のブロック図を示す図１を参照する。
【００３４】
誘導性電力結合２００は、一次誘導コイル２２０及び二次誘導コイル２６０からなる。一次コイル２２０は、通常、一次コイル２２０の駆動に必要な電子回路を提供するドライバ２３０を介して、電源２４０に結線される。駆動電子回路は、例えば、高周波振動電源を提供する切り替えユニットを含み得る。二次コイル２６０は、電気負荷２８０に結線される。
【００３５】
二次コイル２６０が一次コイル２２０の近傍に配置されると、コイル対は誘導結合を形成し、電力が一次コイル２２０から二次コイル２６０に転送される。このようにして、電力アウトレット２１０は、電力を電気装置２９０に提供することができる。
【００３６】
信号転送システム１００は、制御信号ＳＣを生成する信号生成器１２０と、上記制御信号ＳＣを送信する送信器１４０と、上記制御信号ＳＣを受信する受信器１６０とを備える。
【００３７】
本明細書において説明する信号転送システム１００では、送信器１４０は電力アウトレット２１０内に組み込まれ、受信器１６０は電気装置２９０内に組み込まれるが、送信器１４０が、これに代えて又はこれに加えて、電気装置２９０内に組み込まれてもよく、受信器１６０が、これに代えて又はこれに加えて、電力アウトレット２１０内に組み込まれてもよいことが理解される。
【００３８】
制御信号ＳＣは、電力送信に関連する符号化データを通信する。このデータは、効率的な電力送信の調整に関連し得る。このようなデータの例としては、電気負荷２８０が必要とする動作電圧、電流、温度、又は電力、動作中に測定された、電気負荷２８０に供給された電圧、電流、温度、又は電力、動作中に測定された、電気負荷２８０が受け取った電圧、電流、温度、又は電力等のパラメータが挙げられる。
【００３９】
他の実施形態では、制御信号ＳＣは、電力アウトレット２１０のロケーションを示すために、一次誘導コイル２２０の座標に関連するデータを通信することができる。代替として、制御信号ＳＣは、二次コイル２６０のロケーション又は電気装置２９０もしくはそのユーザ又は識別コード等の電気負荷２８０の識別情報（identity）又は存在に関するデータを通信してもよい。
【００４０】
様々な送信器１４０及び受信器１６０は、信号転送システムと併せて使用することができる。一次コイル２２０及び二次コイル２６０が、例えば、直流的に絶縁されている場合、光結合素子は、短距離を介して符号化光信号を、受信器１６０として機能するフォトトランジスタに送信する送信器１４０として機能する発光ダイオードを有し得る。光結合素子は、通常は、送信器と受信器との間に見通し線があるように位置合わせされる必要がある。送信器１４０と受信器１６０との位置合わせに問題があり得るシステムでは、光結合は不適切であり得、代替として、圧電素子によって送信される超音波信号又はブルートゥース、ＷｉＦｉ等のシステムが好適であり得る。代替として、一次コイル２２０及び二次コイル２６０のそれ自体が、送信器１４０及び受信器１６０として機能してもよい。
【００４１】
コイル−コイル信号転送
本実施形態の一態様は、電源への誘導性エネルギー結合を介して接続可能な電気負荷に関連する送信信号を転送する信号転送システムに関する。誘導性エネルギー結合は、電気負荷に接続可能な二次コイルと誘導的に位置合わせされた電源に接続可能な一次コイルを含み、システムは、少なくとも１つの補助負荷と、入力信号にビットレート信号を変調して、変調信号を生成する変調器及び変調信号に従って補助負荷を二次個オイルに断続的に接続するスイッチを備える少なくとも１つの切り替えユニットと、一次コイルによって引き込まれる一次電流を監視し、一次電流信号を生成する少なくとも１つの電流モニタと、一次電流信号とビットレート信号と相互相関付けて出力信号を生成する少なくとも１つの相関器とを備える。
【００４２】
切り替えユニットは、好ましくは、データを符号化して入力信号にするように構成されたコントローラも備える。通常、切り替えユニットは分周器をさらに備え、誘導性エネルギー結合は、駆動周波数を有するエネルギーを転送し、ビットレート周波数は、駆動周波数の整数分数である。
【００４３】
誘導性エネルギー結合は、通常、一次コイルが上記二次コイルから直流的に絶縁された装置である。この装置は、例えば、変圧器、ＤＣ／ＤＣ変換器、ＡＣ／ＤＣ変換器、ＡＣ／ＡＣ変換器、昇圧型変圧器、昇圧型変換器、フルブリッジ変換器、ハーフブリッジ変換器、降圧型変換器、ブースト変換器、降圧ブースト型変換器、ＳＥＰＩＣ変換器、ゼータ変換器（zeta converter）を含み得る。
【００４４】
オプションとして、入力信号は、例えば、電気負荷の存在、電気負荷の所要動作電圧、電気負荷の所要動作電流、電気負荷の所要動作温度、電気負荷の実測動作電圧、電気負荷の実測動作電流、電気負荷の実測動作温度、及び／又はユーザ識別コードに関連する符号化データを搬送する。
【００４５】
一実施形態では、一次コイルが電源ジャック内に埋め込まれ、二次コイルが、電源ジャックから直流的に絶縁された電源プラグ内に埋め込まれた、信号転送システムを備えるコンタクトレス型誘導結合が提供される。
【００４６】
本明細書において説明する技術の一態様は、電源に接続された一次コイルと、電気負荷に接続された二次コイルとを備える誘導性エネルギー結合を通して信号を転送する方法であって、以下のステップ：入力信号を提供するステップと、ビットレート信号を提供するステップと、入力信号でビットレート信号を変調して、変調信号を生成するステップと、変調信号に従って補助負荷を二次コイルに断続的に接続するステップと、一次コイルによって引き込まれた一次電流を監視して、一次電流信号を生成するステップと、一次電流信号とビットレート信号とを相互相関付けて、出力信号を生成するステップとを含む、方法を教示する。
【００４７】
別の態様によれば、コンタクトレス型誘導結合を介する電力転送を調整する方法であって、出力信号が、負荷の電力要件の詳細を提供する、方法が教示される。通常、入力信号は、電気負荷の少なくとも１つの電力要件に関連するデータを入力信号に符号化することによって提供される。オプションであるが通常は、電力要件は、動作電圧、動作電流、及び／又は動作温度等のパラメータに依存する。代替として、入力信号は、電気負荷の少なくとも１つの動作パラメータを監視し、監視されたパラメータデータを入力信号に符号化することによって提供される。オプションとして、パラメータは、動作電圧、動作電流、及び動作温度からなる群から選択される。通常、誘導性エネルギー結合を通して信号を転送する方法は、電気負荷の存在を検出する事前ステップを含む。
【００４８】
これより、本発明の第２の一般的な実施形態による信号転送システム２１００を示す図２を参照する。特に図２ａを参照すると、信号転送システム２１００は、誘導性エネルギー結合２２００を通して送信信号を送信するように構成される。誘導性エネルギー結合２２００は、電源２２４０に接続され得る一次コイルＬ１及び一次コイルＬ１から直流的に絶縁された二次コイルＬ２からなり、二次コイルＬ２を介して、電気負荷２２８０を直接、又はＡＣ／ＤＣ変換器２２７０を介して接続することができる。
【００４９】
送信回路２１４０は、電気負荷２２８０と並列接続することができる。送信回路２１４０は、切り替えユニット２１４４を介して二次コイルＬ２に接続された補助負荷２１４２を備える。通常、補助負荷２１４２は、電気負荷２２８０よりもはるかに小さい。
【００５０】
対応する受信回路２１６０は、誘導性エネルギー結合２２００の一次コイルＬ１に接続され、一次コイルＬ１と直列になった電流計等の電流モニタ２１６２及び相関器２１６４を備える。
【００５１】
切り替えユニット２１４４は、入力信号Ｓｉｎ及びビットレート信号Ｆｂを受信するように構成される。変調器（図示せず）は、入力信号Ｓｉｎにビットレート信号Ｆｂを変調して、変調信号ＳＭを生成する。補助負荷２１４２は、変調信号ＳＭによって決まるレートで二次コイルＬ２に断続的に接続される。
【００５２】
交流電圧源、間欠直流電圧源等の電源２２４０は、駆動周波数Ｆｄで振動する一次電圧Ｖ１を生成するように構成され、そのように動作可能である。コイルＬ１内の一次振動電圧Ｖ１は、二次コイルＬ２内に二次電圧Ｖ２（ｔ）を誘導する。二次電圧Ｖ２（ｔ）は、オプションとして、直流電圧Ｖ２２（ｔ）を生成するＡＣ／ＤＣ変換器２２を通る。
【００５３】
二次コイルＬ２に直接、又はＡＣ／ＤＣ変換器２２７０を介して結合された電気負荷２２８０は、負荷電流Ｉ２２を引き込む。負荷２２８０に提供される電力Ｐ２２は、電圧Ｖ２２と負荷電流Ｉ２２とのスカラー積として与えられる。補助負荷２１４４が接続されている場合、追加の付属電流ｉ２４も引き込まれる。したがって、補助負荷２１４４が接続されている場合、二次コイルＬ２２によって引き込まれる総電力Ｐ２は、
【００５４】
【数１】
2010522534.tif 000003
【００５５】
によって与えられ、式中、付属電流信号ｉ２４（ｔ）は、変調信号ＳＭに伴って変化する。
【００５６】
一次コイルＬ１に提供される入力電力Ｐ１（ｔ）は、
【００５７】
【数２】
2010522534.tif 000004
【００５８】
によって与えられ、式中、一次電圧Ｖ１（ｔ）は、電源２２４０によって決まる駆動周波数Ｆｄにおいて振動する。
【００５９】
一次コイルＬ１によって提供される入力電力Ｐ１（ｔ）は概して、二次コイルＬ２によって引き込まれる総電流Ｐ２２（ｔ）に比例し、一次電圧Ｖ１（ｔ）は電源によって決まる。したがって、一次コイルＬ１に供給される一次電流Ｉ１０（ｔ）内の摂動（perturbation）は、ｉ２４（ｔ）に比例する。
【００６０】
電流モニタ２１６２は、時間経過に伴って一次電流Ｉ１０（ｔ）を監視し、通常、変調信号ＳＭと同様の特性を有する一次電流信号Ｓｐを生成する。相関器２１６４は、一次電流信号ＳｐをビットレートＦｂと相互相関付けるように構成される。したがって、相関器２１６４の出力信号Ｓｏｕｔは、入力信号Ｓｉｎと同じ特性を有する。
【００６１】
このようにして、入力信号Ｓｉｎによって搬送される情報は、送信回路２１４０から送信され、出力信号Ｓｏｕｔから受信回路２１６０によって検索可能である。本明細書において説明する信号転送システム２１００が、電力送信に使用される誘導性電力結合と同じ誘導性電力結合２２００を介して送信信号を送信することに留意する。これは、電力送信チャネルとは別個の信号送信チャネルを提供する追加の要素を使用する従来技術による送信システムとは対象的である。この新規の手法により、光結合素子、圧電素子、補助コイル対等の追加の送信要素は一般に必要ない。
【００６２】
これより図２ｂを参照して、図２ａの信号転送システム２１００の例示的な送信回路２１４０を示す。ダイオード２２７２及びキャパシタ２２７４を備え、二次コイルＬ２と並列接続されたＡＣ／ＤＣ変換器２２７０は、二次コイルＬ２からのＡＣ二次電圧Ｖ２を、電気負荷２２８０の両端に接続されたＤＣ電圧Ｖ２２に変換する。
【００６３】
補助負荷２１４２と負荷電圧Ｖ２との間の接続は、分周器２１４５、マイクロコントローラ２１４６、及びスイッチ２１４７を含む切り替えユニット２１４４によって制御される。分周期２１４５はビットレート信号Ｆｂを提供し、ビットレート信号Ｆｂはマイクロコントローラ２１４６に渡される。マイクロコントローラ２１４６は、後述するように、電気負荷２２８０からの制御信号ＳＣ及び外部信号ＳＥを含む入力信号に従ってビットレート信号Ｆｂを変調するように構成される。
【００６４】
制御信号ＳＣは、電源の調整に使用され得る。制御信号ＳＣは通常、負荷パラメータに関連するデータを提供する。通常、これらは、所要動作電圧、電流、及び温度ならびに負荷の動作中に監視された実測動作電圧、電流、及び温度を含む。
【００６５】
外部信号ＳＥは、マイクロコントローラ２１４６により入力信号Ｓｉｎ内にデジタル符号化され、受信回路２１６０に送信される外部データを送信回路２１４０に提供するために使用され得る。外部情報は、例えば、ユーザ識別コード、パスキー、負荷装置の電池レベル等の有用な補助データを提供し得る。
【００６６】
誘導性エネルギー結合２２００を通して外部信号ＳＥ等の補助情報を送信する能力が、制御信号の送信のみに適する従来技術によるシステムを超えるさらなる利点を提示することが理解される。
【００６７】
図２ｃは、電流モニタ２１６２、分周器２１６６、相関器２１６４、及びマイクロコントローラ２１６８からなる、図２ａの信号転送システムによる例示的な受信回路２１６０の概略図を示す。分周器２１６６は、通常、駆動周波数Ｆｄの整数分数であるビットレート信号Ｆｂを提供する。電流モニタ２１６２は一次電流信号Ｓｐを提供し、一次電流信号Ｓｐは、相関器２１６４に渡されて、ビットレート信号Ｆｂと相互相関付けられる。結果として生成される出力信号Ｓｏｕｔはマイクロコントローラ２１６８に渡され、マイクロコントローラ２１６８は、出力信号Ｓｏｕｔを使用して、電気負荷２２８０に提供される電力を調整するように電源２２４０を制御する制御信号Ｓｃを渡すことができる。マイクロコントローラ２１６８は、出力信号から外部信号ＳＥを抽出するために使用することもできる。
【００６８】
図２ｃの受信回路２１６０の例示的な使用が、昇圧型電源２２４０Ｆを制御するように構成された受信回路２１６０を示す図２ｄにおいてハイライトされる。昇圧型変換器では、直流電圧源２２４２が、スイッチ２２４４によって一次コイルＬ１に断続的に接続される。これは、一次コイルＬ１において可変電圧信号Ｖ１（ｔ）を生成し、これは、二次コイルＬ２（図２ａ）において二次電圧Ｖ２を誘導する。二次コイルＬ２は一般に、図２ｂに示されるＡＣ／ＤＣ変換器２２７０がＤＣ出力を生成するように、平滑化回路に接続される。
【００６９】
スイッチ２２４４は、パルス信号Ｆｄをクロック２２４６から受信するドライバ２２４８によって制御される。パルス信号Ｆｄは、直流電圧源２２４２が一次コイルＬ１に接続される頻度を決める。一次コイルＬ１に送出される電流は、スイッチ２２４４のデューティサイクルを変更することによって調整することができる。デューティサイクルは、スイッチ２２４４が閉じられているパルス間の時間の割合である。
【００７０】
図２ｄは、一次送電コイルと二次送電コイルとの間で転送され、受信回路２１６０によって受信されるフィードバック信号を受信する信号転送システム２１００の新規の使用を示す。これは、フィードバック信号を送信するために光結合素子等の追加の要素を使用する従来技術による昇圧型変換器に対する改良である。
【００７１】
マイクロコントローラ２１６８は制御信号ＳＣを生成し、制御信号ＳＣは、ドライバ２２４８に中継される。制御信号ＳＣは、スイッチ２２４８のデューティサイクルを決定するため、送電の調整に使用することができる。
【００７２】
昇圧型変換器のみが図２ｄに提示されるが、そうして送信された制御信号ＳＣを、例えば、変圧器、ＤＣ／ＤＣ変換器、ＡＣ／ＤＣ変換器、ＡＣ／ＡＣ変換器、昇圧型変圧器、フルブリッジ変換器、ハーフブリッジ変換器、又はフォワード変換器等の様々な送信組立体での電力転送の調整に使用し得ることに留意する。
【００７３】
信号転送システム１００（図１）の例として、図３を参照して、本発明の第３の実施形態により、信号転送システム３１００は、コンタクトレス型誘導性電力結合システム３２００内に統合することができ、電力は、ジャックユニット３２１２から、ジャックユニットから直流的に絶縁されたプラグユニット３２９２に誘導的に送信される。プラグユニット３２９２内に埋め込まれた送信回路３１４０を使用して、制御信号ＳＣをジャック３２１２内の受信回路３１６０に送信することができる。したがって、一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２が位置合わせされると、光結合素子等の追加の構成要素を位置合わせする必要なく、制御信号をプラグユニット３２９２とジャックユニット３２１２との間で渡すことができる。
【００７４】
コンタクトレス型プラグ３２９２が、例えば、オンボード電池３２８０を有するポータブルコンピュータ３２９０の給電に使用される場合、信号転送システム３１００を使用して、負荷３２９０の存在を検出し、検出信号ＳＤＬを生成し、次に、ユーザの識別情報ＳＩＤ及びシリアルナンバーＳＳＮ又はラップトップコンピュータ３２９０の他の識別子に関する信号をジャック３２１２に提供することができる。ＰＣの所要動作電圧及び電流に関連する信号は、調整信号ＳＱとして提供することができ、調整信号ＳＱは、例えば、電池３２８０の電力レベルに関連する情報等の補助情報を提供することもできる。この信号ＳＱを使用して、信号転送システム３１００を使用して、デフォルト及びお所定の基準に応じて、コンピュータ３２９０に直接給電して、その電池３２８０を充電するか、又は給電と充電の両方を行うかを選択することができる。電池３２８０の充電に使用される場合、充電中の電池３２８０の温度を監視する能力を使用して、過熱を回避可能なことにさらに留意する。
【００７５】
図４を参照して、本発明の別の実施形態による誘導性エネルギー結合を通して送信信号を転送する方法を示すフローチャートを示す。図２ａをさらに参照すると、入力信号Ｓｉｎ−ステップ（ａ）及びビットレート信号Ｆｂ−ステップ（ｂ）が、送信回路２１４０に提供される。次に、ビットレート信号Ｆｂは、入力信号Ｓｉｎによって変調されて、変調信号ＳＭが生成される−ステップ（ｃ）。補助負荷２１４２が、次に、変調信号ＳＭに従って二次コイルＬ２に断続的に接続される−ステップ（ｅ）。受信回路２１６０は、一次コイルＬ１によって引き込まれる一次電流を監視して、一次電流信号Ｓｐを生成する−ステップ（ｅ）。この一次電流信号Ｓｐは、次に、ビットレート信号Ｆｂと相互相関付けられて、出力信号Ｓｏｕｔが生成される−ステップ（ｆ）。
【００７６】
上述した基本的な信号転送システム及び方法は、変形が可能である。例えば、このようなシステムの使用を通して、負荷２２８０に関連する情報を、送信される電力に重ねられた信号として、追加のデータ送信構成要素を必要とせずに、誘導結合２２００のインダクタコイルＬ１及びＬ２を介して電力アウトレット２２１０に送信可能なことが理解される。
【００７７】
電力結合効率
本発明の実施形態は、電子装置に結線された二次コイルと誘導結合する、電源に結線された少なくとも１つの一次コイルを備える誘導性電力アウトレットによる送電の効率を監視する方法を提供することを対象とする。この方法は、一次コイルに送出された入力電力を測定するステップと、電気装置が受け取った出力電力を測定するステップと、入力電力をプロセッサに通信するステップと、出力電力をプロセッサに通信するステップと、プロセッサが電力損失インデックスを決定するステップとを含む。
【００７８】
特定の一用途では、電力損失インデックスは、入力電力に対する出力電力の比率である効率指数Ｑであり、方法は、効率指数Ｑが閾値未満の場合、電源から一次コイルを切り離すステップをさらに含む。通常、閾値効率指数は、７５％〜９５％の範囲内である。
【００７９】
別の用途では、電力損失インデックスは、出力電力と入力電力との差分である効率差分Δであり、方法は。効率差分Δが閾値を超える場合、電源から一次コイルを切り離すステップをさらに含む。
【００８０】
本明細書において説明される技術のさらなる態様は、電気装置に結線された二次コイルと誘導結合する、電源に結線された少なくとも１つの一次コイルを含む種類の誘導性電力アウトレットによる送電効率を監視する効率モニタに関する。効率モニタは、一次コイルに送出された入力電力を測定する少なくとも１つの入力電力モニタと、二次コイルが受け取った出力電力を測定する少なくとも１つの出力電力モニタと、電力損失インデックスを決定する少なくとも１つのプロセッサと、入力電力及び出力電力をプロセッサに通信する少なくとも１つの通信チャネルとを含む。
【００８１】
通常、効率モニタは、一次コイルを電源から切り離す少なくとも１つの回路ブレーカも含む。好ましくは、入力電力モニタは電力アウトレット内に組み込まれ、出力電力モニタは電気装置内に組み込まれる。
【００８２】
オプションとして、電気装置は、出力電力を電力アウトレット内に組み込まれた受信器に送信する少なくとも１つの送信器を備える。送信器は、例えば、１つ又は複数の発光ダイオード、無線送信器、光結合素子、又は補助負荷送信回路を含み得る。
【００８３】
好ましい実施形態によれば、効率モニタは、プロセッサと通信する１つ又は複数のハザード検出器を含む。このようなハザード検出器は、例えば、磁気センサ、熱センサ、電磁放射線センサ、及びホールプローブを含み得る。
【００８４】
これより、信号転送システム４１００のブロック図を示す図５を参照する。信号転送システム４１００は、誘導性電力アウトレット４２１０による送電効率を監視する効率モニタ４３００内に組み込まれる。
【００８５】
誘導性電力アウトレット４２１０は、一次コイル４２２０の駆動に必要な電子回路を提供するドライバ４２３０を介して電源４２４０に結線された一次コイル４２２０からなる。駆動電子回路は、例えば、高周波振動電圧供給源を提供する切り替えユニットを含み得る。
【００８６】
二次コイル４２６０が一次コイル４２２０の近傍に配置された場合、コイル対は誘導結合を形成し、電力が一次コイル４２２０から二次コイル４２６０に転送される。このようにして、電力アウトレット４２１０は、二次コイル４２６０に直列に結線された電気負荷４２８０を備える電気装置４２６２に電力を提供することができる。
【００８７】
効率モニタ４３００は、電源アウトレット４２１０内に組み込まれた入力電力モニタ４１２２と、電気装置４２９０内に組み込まれた出力電力モニタ４１２４からなり、入力電力モニタ４１２２及び出力電力モニタ４１２４は両方とも、プロセッサ４１６２と通信する。
【００８８】
入力電力モニタ４１２２は、一次コイル４２２０によって提供された入力電力Ｐｉｎを測定し、この値をプロセッサ４１６２に通信するように構成される。出力電力モニタ４１２４は、二次コイル４２６０が受け取った出力電力Ｐｏｕｔを測定し、この値をプロセッサ４１６２に通信するように構成される。
【００８９】
プロセッサ４１６２は、入力電力Ｐｉｎ及び出力電力Ｐｏｕｔの値を受信し、電力損失インデックスを計算するように構成される。電力損失インデックスは、誘導結合から漏れている電力量を示す。電力損失インデックスは、誘導結合の効率の指標である、入力電流と出力電流との比率Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎである効率指数Ｑであり得る。代替として、電力損失インデックスは、ＰｏｕｔとＰｉｎとの差分である効率差分Δであってもよい。
【００９０】
プロセッサ４１６２は、さらに、又は代替として、回路ブレーカ４２８０をトリガし、それにより、効率指数Ｑが所定の閾値未満に下がった場合、又は効率差分Δが所定の閾値緒を超えて上昇した場合、一次コイル４２２０を電源４２４０から切断するように構成され得る。通常、効率指数Ｑのこの所定の閾値は、約７５％〜９５％の範囲であり、より好ましくは約８５％である。
【００９１】
図６ａを参照して、誘導性電力アウトレット５２１０の効率モニタ５３００を示す。誘導性電力アウトレット５２１０は、卓上、キッチン作業台、会議テーブル、又はワークベンチ等の水平プラットフォーム５６４０の対向層５６４２の背後にすべて隠された効率モニタ５３００を介して電源５２４０に結線された一次コイル５２２０からなる。対向層は、例えば、自己接着性プラスチック膜、プラスチック、ビニル、フォーマイカ、又はベニアのシートであり得る。
【００９２】
他の実施形態では、一次コイル５２２０は、ラグ、床全面を覆うカーペット、寄せ木細工の床、リノリウム、フロアタイル、タイリング、舗装等の床張り材の下又は内部に隠され得る。代替として、一次コイル５２２０は、建物の壁又はキャビネット等の垂直表面の背後又は内部、例えば、壁紙又は枠貼りカンバス等の背後に隠すことができる。
【００９３】
一次コイル５２２０は、二次コイル５２６０に結線されたコンピュータ等の電気装置５２９０を給電に使用され得る。電気装置５２９０は、二次コイル５２６０がその下にある一次コイル５２２０と位置合わせされるように、プラットフォーム５６４０の表面５６４２に配置される。
【００９４】
電力アウトレット５２１０の効率は、効率モニタ５３００によって監視される。入力電力モニタ５１２２は、プラットフォーム５６４０の背後の電力アウトレット５２１０内に組み込まれ、プロセッサ５１６２と直接導電的に通信する。出力電力モニタ５１２４は、電気装置５２９０内に組み込まれ、電力アウトレット５２１０に物理的に接続されない。出力電力モニタ５１２４は、電気装置５２９０内に組み込まれ、電力アウトレット５２１０内に組み込まれた受信器５１６０に信号を送信するように構成された送信器５１４０を備える信号転送システム５１００を介してプロセッサ５１６２と通信する。
【００９５】
送信器５１４０は、赤外線送信器、Ｗｉ−Ｆｉ送信器、又はブルートゥース送信器等のコンピューティング及び通信に広く使用されているような標準の送信器であり得る。実際に、プラットフォーム５６４０が半透明である任意の発光ダイオード、無線送信器、光結合素子、又は他のこのような放射線送信器を使用し得る。代替として、プラットフォームを通る光ファイバ経路を設けてもよい。
【００９６】
特定の実施形態では、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光送信器が、電源アウトレット５２１０内に組み込まれ、電気措置５２９０のケース及び表面層５６４２を貫通可能な種類及び強度の電磁放射線を送信するように構成され、そのように動作可能である。フォトダイオード、フォトトランジスタ、光依存抵抗等の光受信器が、一次ユニット内に組み込まれて、表面層５６４２を透過した電磁放射線を受信する。
【００９７】
多くの材料が赤外線光に対して部分的に半透明であることに留意する。ＬＥＤ等からの比較的低い強度の赤外線信号が、数百ミクロンのプラスチック、厚紙、フォーマイカ、又は紙シート等の一般的な材料を、このような材料の０．１ｍｍ〜２ｍｍのシートの背後にあるフォトダイオード、フォトトランジスタ、光依存抵抗等の光受信器が信号を受信して処理できるのに十分な程度まで透過することが分かっている。例えば、８５０ｎｍで２４度にわたって送信するＡｖａｇｏ  ＨＳＤＬ−４４２０ＬＥＤからの信号は、０．８ｍｍフォーマイカシートの背後にあるＥｖｅｒｌｉｇｈｔ  ＰＤ１５−２２Ｃ−ＴＲ８  ＮＰＮフォトダイオードによって検出可能である。信号伝達のために、高度の減衰に耐えることができ、送信された信号強度のごくわずか、例えば０．１％の透過であっても十分であり得る。したがって、赤外線信号を使用して、木、プラスチック、フォーマイカ、ベニヤ、ガラス等の数百ミクロンの一般的なシート材料によって互いに直流的に絶縁された通信チャネルを一次ユニットと二次ユニットとの間に提供することができる。
【００９８】
送信器５１４０及び受信器５１６０は、一次コイル５２２０及び二次コイル５２６０から横方向に変位され得る。しかし、好ましい実施形態では、送信器５１４０は、二次コイル５２６０の中心に配置され、受信器５１６０は、一次コイル５２２０の中心に配置される。これにより、一次コイル５２２０に対する二次コイル５２６０の３６０度の回転を通して位置合わせを維持することが可能になる。
【００９９】
プロセッサ５１６２は、入力電力Ｐｉｎの値を入力電力モニタ５１２２から直接、受信器５１６０を介して出力電力Ｐｏｕｔの値を受信するように構成される。プロセッサ５１６２は、次に、効率指数Ｑを計算する。図６ａに表される通常の使用では、プロセッサは、電力送信が中断せずに続くように、所定の閾値よりも高い効率指数Ｑを記録する。効率指数Ｑが所定の閾値未満に下がった場合、これは、電力が、二次コイル５２６０以外の何等かの電力ドレインによって一次コイル５２２０から引かれていることを示す。
【０１００】
図６ｂは、図６ａの誘導性電力アウトレット５２１０の概略図であり、金属フォイル５８００の導電性シート等の電力ドレインが、一次コイル５２２０と二次コイル５２６０との間に導入されている。ドライバ５２３０からの高周波振動電圧に接続されたときに一次コイル５２２０によって生じる振動磁界は、導電性シート５８００内で渦電流を生じさせ、それにより、導電性シートを加熱し、電力を一次コイル５２２０から引く。このような電流ドレインは無駄であり、且つ／又は危険であり得る。二次コイル５２６０が一次コイル５２２０に結合されていない場合、一次コイル５２２０への電力を遮断する漏出防止システムが、この危険の検出に失敗し得ることが理解される。
【０１０１】
本発明者等にとって既知の従来のシステムとは対照的に、本発明の実施形態は効率指数Ｑを測定する。したがって、図６ｂに示されるように、電力ドレインが導入された場合、二次コイル５２６０が受信した出力電力Ｐｏｕｔは通常よりも低く、そのため、効率指数Ｑは所定の閾値未満に低下し得る。したがって、効率モニタ５３００は危険を検出することが可能である。
【０１０２】
特定の実施形態によれば、追加の検出器（図示せず）は、電力アウトレット５２１０、プラットフォーム５６４０、又は電気装置５２９０内に組み込まれて、例えば、一次コイル５２２０によって発生する磁界又はプラットフォーム５６４０の温度等の起こり得る危険のインジケーションであり得る他の科学的影響を監視し得る。このような検出器は、様々な原理のうちの１つ又は複数に従って機能し得、特に、磁気感知手段、ホールプローブ、熱センサ、又は電磁センサを含む。
【０１０３】
プロセッサ５１６２は、所定の論理シーケンスに従って受信した各種信号を処理することによって検出された危険のレベルを評価し得る。必要であれば、プロセッサ５１６２は、回路ブレーカ５２８０を作動させ、それにより、一次コイル５２２０を電源５２４０から遮断することができる。危険の性質に応じて、プロセッサ５１６２は、これに加えて、又はこれに代えて、ユーザに危険を警告し得る。警告は、例えば、電力送信表面内に組み込まれたブザーもしくはライト等の可視アラームもしくは可聴アラーム、又はコンピュータ５２９０に送信される信号であり得、コンピュータ５２９０は、警告５２９４を視覚ディスプレイ５２９６上に表示するか、又は警告音を発する。
【０１０４】
好ましい実施形態では、出力電力Ｐｏｕｔを監視し、入力信号Ｓｉｎに符号化し得る。図２ａに示されているコイル−コイル信号生成器を使用して、入力信号Ｓｉｎを、電気装置２９０（図１）内に組み込まれた送信回路２１４０（図２ａ）から送信し得、出力信号Ｓｏｕｔから、電力アウトレット２１０（図１）内に組み込まれた受信回路２１６０（図２ａ）によって検索可能である。検索された信号は、次に、プロセッサに通信され得、プロセッサはその信号を使用して、効率指数Ｑを計算する。
【０１０５】
これより、本発明のさらなる実施形態による本発明の誘導性電力アウトレットによる電力送信の効率を監視する方法の流れ図を示す図７を参照する。この方法は、以下のステップ：
ａ）一次コイルに送出された入力電力を測定するステップ、
ｂ）電気装置によって受信された出力電力を測定するステップ、
ｃ）入力電力Ｐｉｎをプロセッサに通信するステップ、
ｄ）出力電力Ｐｏｕｔをプロセッサに通信するステップ、
ｅ）効率指数Ｑ又は効率差分Δ等の電力損失インデックスを求めるステップ、
ｆ）オプションとして、例えば、効率指数Ｑが閾値（ｆ１）未満の場合、又は効率差分Δが閾値（ｆ２）を超える場合、電源から一次コイルを切り離し、それにより、電力漏れを回避するステップ
を含む。
【０１０６】
一次コイルロケータ
本発明の別の態様は、電気装置に結線された二次コイルと誘導結合する、電源に結線された少なくとも１つの一次コイルを備える種類の誘導性電力アウトレットを見つける電力アウトレットロケータを提供することを対象とする。通常、電力アウトレットロケータは、少なくとも１つの電力アウトレットを検出する少なくとも１つのセンサと、少なくとも１つのセンサからセンサ信号を受信し、少なくとも１つの電力アウトレットのロケーションの少なくとも１つの座標を計算する少なくとも１つのプロセッサと、信号をプロセッサから受信し、ロケーションをユーザに伝える少なくとも１つのユーザインタフェースとを備える。
【０１０７】
好ましくは、少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの電力アウトレットによって送信された放射線を検出するように選択される。通常、少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの一次コイルによって生じた電磁界を検出するように選択される。オプションとして、プロセッサは、センサが受信した放射線の強度と基準値とを比較することにより、センサと電力アウトレットとの距離を計算する。通常、プロセッサは、複数のセンサによって検出された放射線の相対強度を比較することにより、電力アウトレットへの方向を決定する。代替として、電力アウトレットのロケーションは、電力アウトレットによって送信される信号に符号化され、プロセッサによって復号化される。
【０１０８】
通常、ユーザインタフェースは視覚ディスプレイを含む。オプションとして、視覚ディスプレイは、電力アウトレットの方向を示す。好ましくは、視覚ディスプレイは、電力アウトレットのロケーションを示すポイントを中心とした同心円を含む、ターゲットの少なくとも一部分を表すグラフィカルユーザインタフェースを備える。通常、電力アウトレットは、表面の背後に隠され、ターゲットは、表面の画像上に重ねられる。これに代えて、又はこれに加えて、ユーザインタフェースは可聴信号を含む。
【０１０９】
本発明の別の態様は、電力アウトレットロケータを組み込んだ電気装置を提供することである。通常、電気装置は、電気装置に給電する少なくとも１つの二次誘導コイルをさらに備える。オプションとして、電気装置は、電気装置に給電する少なくとも１つの電気化学電池と、整流器を介して電気化学電池に結線された、電気化学電池を充電する少なくとも１つの二次誘導コイルとをさらに備える。電気装置は、必ずしもではないが、電話、個人情報端末（ＰＤＡ）、カメラ、メディアプレーヤ、コンピュータ、キーボード、及びマウスを含む群から選択され得る。
【０１１０】
これより、このような信号転送システムを利用するこのような電力アウトレットロケータ６３００の概略表現を示す図８ａを参照する。表面６６４２の背後に隠された誘導性電力アウトレット６２１０のロケーションは、視覚ユーザインタフェース６３６０上に表示された矢印６３６２によって示される。
【０１１１】
誘導性電力アウトレット６２１０は、通常、例えば高周波振動電圧源を提供する切り替えユニット等の誘導性電力アウトレット６２１０を駆動するために必要な電子回路を提供するドライバ２３０（図１）を介して電源に結線される。
【０１１２】
誘導性電力アウトレット６２１０は、建物の壁又はキャビネット等の垂直な表面内に組み込まれ得る。誘導性電力アウトレット６２１０は、例えば、壁紙の表面６６４２又は枠貼りカンバスの背後に隠すこともできる。代替として、誘導性電力アウトレット６２１０は、例えば、マイカ、フォーマイカ、又はベニアの卓上、キッチン作業台、会議テーブル、又はワークベンチ等の水平プラットフォームの表面層の背後に組み込まれ得る。代替として、ここでも誘導性電力アウトレット６２１０は、ラグ、床全面を覆うカーペット、寄せ木細工の床、リノリウム、フロアタイル、タイリング、舗装等の床張り材の背後に隠すこともできる。
【０１１３】
誘導性電力アウトレット６２１０のロケーションが分かっている場合、例えば図８ｂに示すように、二次コイル６２６０を誘導性電力アウトレット６２１０と位置合わせできることは明らかである。したがって、図８ｂを参照して、誘導性電力アウトレット６２１０は、二次コイル６２６０に誘導結合し、それにより、二次コイル６２６０に結線された、コンピュータ６２９０等の電気装置に給電することができる。いくつかの実施形態によれば、コンピュータ６２９０等の電気装置自体が、一体型誘導性電力アウトレットロケータを組み込んでもよいことに留意する。
【０１１４】
これより図９を参照して、電力アウトレットロケータ７３００の主要機能構成要素を表すブロック図を示す。誘導性電力アウトレット７２１０を検出するように構成され、そのように動作可能な感知ユニット７１６０が提供される。プロセッサ７３６２は、感知ユニット７１６０と通信し、電力アウトレット７２１０のロケーションを計算するように構成される。ユーザインタフェース７３６０が提供され、計算されたロケーションがユーザに伝えられる。
【０１１５】
各種実施形態によれば、感知ユニット７１６０は、誘導性電力アウトレットによって生じた磁界を直接検出するように構成された、例えば、ホールプローブ等の磁気センサを組み込み得る。代替として、センサユニット７１６０は、電力アウトレットから送信された無線信号を受信する無線受信器を組み込み得る。しかし、紫外線放射、マイクロ波、電波、又はＸ線もしくはそれよりも短い波長でさえも含む特定の電磁波長の検出に適切なセンサが選択され得ることが理解される。さらに、感知ユニットは、可聴音波及び不可聴音波（例えば、超音波）等の機械的振動を含む他の種類の放射線を受信するように構成され得る。
【０１１６】
例として、例示的な感知ユニット７４６０が図１０に表され、ボリュームセンサ、赤外線センサ、超音波センサ、磁気センサ（ホールプローブのような）、インダクタンスセンサ、キャパシタンスセンサ等に基づく近接センサ等の４個のセンサ７４６２ａ〜７４６２ｄが、菱形構成に配置される。
【０１１７】
各センサ７４６２は、誘導性電力アウトレット７２１０から送信された制御信号ＳＣを受信するように構成される。プロセッサ７３６２は、センサ７４６２によって検出された制御信号ＳＣの強度Ｉを基準値Ｉｒと比較して、センサ７４６２と電力アウトレット７２１０との距離を示し得る。
【０１１８】
さらに、菱形構成は、２つの垂直な対向するセンサ対７４６２ａ−ｂ、７４６２ｃ−ｄを提供する。制御信号ＳＣの強度Ｉは、各センサによって独立して測定される。プロセッサ７４６０は、対向する対によって測定される強度の差分（Ｉａ−Ｉｂ）、（Ｉｃ−Ｉｄ）を使用して、電力アウトレット７２１０の方向を示すベクトル座標を提供し得る。二次元ベクトルが、上述した二次元菱形構成を使用して計算されるが、三次元ベクトルを四面体構成の３対のセンサから計算することもできることが理解される。
【０１１９】
本明細書において説明される計算方法は、例としてのものであり、例示のみのためだけのものであることが理解される。当業者は、プロセッサが電力アウトレットの方向を計算し得る代替の方法に精通しているであろう。
【０１２０】
図１１は、さらに別の実施形態による電力アウトレットロケータ８５００を表すブロック図を示す。誘導性電力アウトレット８２１０は、誘導性電力アウトレット８２１０のロケーションを識別する符号化ロケーション信号ＳＬを搬送する制御信号ＳＣを送信する。一次コイル８２２０は、切り替えユニット８２３２及びマイクロコントローラ８２３４を介して電源８２４０に接続される。切り替えユニット８２３２は、ビットレート周波数ｆで電源８２４０を一次コイル８２２０に断続的に接続するように構成される。一次コイル８２２０のロケーションは、ロケーション信号ＳＬに符号化され、マイクロコントローラ８２３４に送信される。マイクロコントローラ８２３４は、ロケーション信号ＳＬでビットレート信号を変調するように構成される。
【０１２１】
したがって、一次コイル８２２０に印加される電圧は、符号化ロケーション信号ＳＬを搬送する、周波数ｆを有する変調可変電圧である。可変電圧は、周波数ｆの電波を生成し得、この電波を制御信号ＳＣとして送信し得ることが理解される。代替として、制御信号ＳＣは、一次コイル８２２０とは別個の専用送信器によって送信され得る。
【０１２２】
電力アウトレットロケータ８５００は、受信器８１６０、クロック８５４２、及び相互相関器８５４４を含む。電波受信器８１６０は、制御信号ＳＣを受信することができるように、周波数ｆの電波を受信するように調整可能である。クロック８５４２は、周波数ｆの固定基準信号Ｒを生成する。相互相関器８５４４は、クロック８５４２から基準信号Ｒ、受信器８１６０から制御信号ＳＣの両方を受信し、これら信号を相互相関付けることにより、ロケーション信号ＳＬが分離される。
【０１２３】
デジタルビットレート変調制御信号ＳＣについて上述したが、制御信号ＳＣが代替として、例えば、アナログ周波数変調、デジタル周波数変調、又は振幅変調等の他の方法で変調されてもよいことが理解される。
【０１２４】
それにより、電力アウトレット８２１０のロケーションは、遠隔電力アウトレットインジケータ８５００に送信することができ、遠隔電力アウトレットインジケータ８５００は、次に、電力アウトレット８２１０のロケーションをユーザインタフェース７３６０（図９）に出力することができる。
【０１２５】
図１２ａ〜図１２ｃに示すように、電力アウトレットロケータ９３００は、例えば、携帯電話９２９０内に組み込み、それにより、隠された誘導性電力アウトレットを見つける都合のよい手段を提供し得る。携帯電話９２９０の視覚ディスプレイに表示されるグラフィカルユーザインタフェース９３６０が、電力アウトレット（図示せず）を中心とし、電力アウトレットが隠された表面９６４０上に重ねられた仮想ターゲット９６６０を表す。
【０１２６】
仮想ターゲット９６６０の全体は、便宜上、図１２ａ〜図１２ｃにおいて点線で表されるが、携帯電話９２９０の視覚ディスプレイ９３６０における仮想ターゲット９６６０の部分９６６１ａ〜９６６１ｃのみが通常、可視である。表示される部分は、携帯電話９２９０のロケーションに依存する。したがって、可視の同心弧の曲率は、電力アウトレットへの方向及び距離の両方を示し得る。仮想ターゲット９６６０をブランクの背景上に表示されてもよく、又は代替として、表面９６４０のイメージ上、例えば、携帯電話９６６０のカメラ（図示せず）によって生成されたリアルイメージ上に重ねられてもよいことが理解される。
【０１２７】
携帯電話９２９０自体が、整流器を介して電気化学電池に結線されて、誘導性電力アウトレットと誘導結合し、電気化学電池を受電する二次誘導コイル（図示せず）を収容し得ることにさらに留意する。二次コイルと誘導性電力アウトレットとの最適な位置合わせは、さらに、着信音等の可聴信号によって示し得る。視覚的に正常に機能しない場合に特に有用な他の実施形態では、恐らく、言葉で、又は代替として、他のピッチ、音量、又は音質の変化を通して、可聴信号を追加又は代替として提供して、ユーザを電力アウトレットにガイドし得る。
【０１２８】
携帯電話９６６０の電源が完全に電力がない場合のような特定の状況では、携帯電話９２９０から電力を引き込む電力アウトレットロケータ９３００が実現不可能なことは明らかである。したがって、代替の実施形態では、電力アウトレットロケータは、携帯電話９２９０とは別個のユーザインタフェースを有する独立して給電されるユニットであり得る。例えば、別の実施形態では、電力アウトレットロケータは、電力を二次誘導コイルから引き込む。これに加えて、又はこれに代えて、例えば、専用電子機械電源を含み得る。携帯電話の四隅に取り付けられた４個の発光ダイオードの相対輝度は、一次コイルへの方向及び近接度の両方を示し得る。
【０１２９】
電力アウトレットロケータ９３００は携帯電話９２９０内に組み込まれるが、このような電力アウトレットロケータが、代替として、固定電話、個人情報端末（ＰＤＡ）、カメラ、メディアプレーヤ、コンピュータ、キーボード、カーソルコントローラ（例えば、マウス）等の他の電子装置内に組み込まれてもよいことに留意する。
【０１３０】
二次コイルロケータ
信号転送システムは、一次コイルに関連付けられ、二次誘導コイルのロケーションの検出に使用することができる。例えば、複数の一次コイルを含む電力アウトレット表面において、各一次コイルは独立して、ドライバを介して電源に接続され得る。信号転送システムを使用して、二次コイルのロケーションに最も近い一次コイルを識別し得る。通常、一次コイルは、低電力レベルが二次コイルの突き止めに使用され、二次コイルが見つかった場合、より高い電力が電力転送に使用されるように、複数の電力レベルで駆動され得る。
【０１３１】
好ましい実施形態では、二次コイルは、ダイオード等の、半波整流器を介して二次コイルに接続可能な補助負荷を備える送信回路に結線される。送信回路は、平滑化キャパシタ、低電流源、及びＤＣ／ＤＣ変換器を備えてもよい。
【０１３２】
検出モードにおいて、ドライバは、各一次コイルを逐次、低電力で作動させる。二次コイルが、一次コイルに対して誘導結合するのに十分に近くに配置された場合、低電力パルスが、一次コイルから二次コイルに転送される。ＡＣ電圧が二次コイルにおいて誘導され、送信回路が作動する。ＤＣ電流が半波整流器によって生成され、補助負荷を通って流れる。
【０１３３】
制御信号が、送信回路により二次コイルによって送信される。半波整流器が使用されるため、送電周波数の高調波さえも生成される。これらは、例えば、送電周波数を基準クロック周波数と相関付けることにより、一次コイルに接続された受信回路によって検出することができる。
【０１３４】
高調波信号の強度さえも、二次コイルの一次コイルへの近接度を示し得る。二次コイルが検出されると、ドライバは、最も近い一次コイルを、通常はより高電力の送電モードに切り替え得る。
【０１３５】
主電気負荷自体が、半波整流を実行するＡＣ／ＤＣ電力変換器を介して二次コイルに結線される用途では、二次コイルが一次コイルに接続されているときは常に、補助負荷が接続されているか否かに関わりなく、高調波さえも生成されることが理解される。奇数高調波及び偶数高調波の強度及び位相は、送電中に常に監視することができ、それにより、二次コイルが変位された、又は除去された場合、それは容易に検出される。オプションとして、電力が電気負荷に提供されているとき、送信回路を作動停止させることができる。代替として、主負荷が半波整流器を介して二次コイルに結線されている場合、補助負荷全体を省いてもよい。
【０１３６】
図１３は、本発明のさらに別の実施形態による信号転送システム２１０１を示す。信号転送システム２１０１は、マルチコイル送電表面２２１１上のある場所に配置された電気負荷２２８１に結線された二次コイルＬ２２を見つけるために使用される。
【０１３７】
マルチコイル送電表面２２１１は、電源２２４１に結線されたドライバ２２３１にそれぞれ接続された一次コイルＬｌｎのアレイを含む。信号転送システム２１０１は、二次コイル２２２１に結線された送信回路２１４１及びドライバ２２３１に接続された受信回路２１６１を含む。送信回路２１４１は、補助負荷２１４２に接続された半波整流器２１４４を含み、受信回路２１６１は、二次誘導コイルＬ２２が一次誘導コイルに結合されているとき、一次誘導コイルＬｌｎに供給される電力内で第２高調波信号を検出するように構成される。
【０１３８】
ドライバ２２３１は、次に、好ましくは低電力で、各一次誘導コイルＬｌｎを選択的に動作させて、二次誘導コイルＬ２２に最も近い一次誘導コイルを識別するように構成される。二次コイルＬ２２が検出された場合、ドライバ２２３１は、二次誘導コイルＬ２２に最も近い一次誘導コイルＬｌｎを高電力で動作せせるように構成される。いくつかの理由により、二次誘導コイルＬ２２が一次コイルＬｌｎに結合された後、送信回路２１４１を切り離すことが望ましいことが理解される。
【０１３９】
こうして、誘導性電力結合を介して信号転送システムを使用して、電力を調整すると共に、２個のコイルを検出して位置合わせするいくつかの関連する技術が提示された。
【０１４０】
本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定され、本明細書において上述した各種特徴の組合せ及び副次的な組合せの両方、並びに上記説明を読んだ上で当業者が思い付くその変形及び変更を含む。
【０１４１】
特許請求の範囲では、言葉「備える」及び「備えている」、「備え」等のその変形は、列挙された構成要素が含まれることを示すが、一般に、他の構成要素の除外を示さない。
【図１】
2010522534.tif 000005
【図２ａ】
2010522534.tif 000006
【図２ｂ】
2010522534.tif 000007
【図２ｃ】
2010522534.tif 000008
【図２ｄ】
2010522534.tif 000009
【図３】
2010522534.tif 000010
【図４】
2010522534.tif 000011
【図５】
2010522534.tif 000012
【図６ａ】
2010522534.tif 000013
【図６ｂ】
2010522534.tif 000014
【図７】
2010522534.tif 000015
【図８ａ】
2010522534.tif 000016
【図８ｂ】
2010522534.tif 000017
【図９】
2010522534.tif 000018
【図１０】
2010522534.tif 000019
【図１１】
2010522534.tif 000020
【図１２ａ】
2010522534.tif 000021
【図１２ｂ】
2010522534.tif 000022
【図１２ｃ】
2010522534.tif 000023
【図１３】
2010522534.tif 000024
【国際調査報告】
2010522534.tif 000025
2010522534.tif 000026
2010522534.tif 000027
2010522534.tif 000028
2010522534.tif 000029