(57)【要約】  誘導性電力パッド（１００）は、複数の送信インダクタ（１２０）、及び複数の検知器回路（１４０）を含む。各送信インダクタ（１２０）は、誘導性エネルギを電力受信器回路（１５０）に供給するよう動作可能である。各検知器回路（１４０）は、複数の送信インダクタ（１２０）のうちの１つに対応し、各検知器回路（１４０）は、それに近い電力受信器回路（１５０）を電磁的に検知するよう動作可能である。各検知器回路は、電力受信器回路を電磁的に検知すると、電源（１３０）へのその対応する送信インダクタの切り換えを制御するよう更に動作可能であり、それにより、供給電圧を、対応する送信インダクタに供給し、供給電圧は、電力受信器回路に送信するために誘導性エネルギ（１１０）を生成するよう動作可能である。
2010508007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導性電力パッドであって、
誘導性エネルギを電力受信器回路に供給するよう動作可能な少なくとも１つの送信インダクタと、
対応する送信インダクタに結合される少なくとも１つの検知器回路であって、各検知器回路が、電力受信器回路を電磁的に検知するよう動作可能な検知器回路とを備え、
前記少なくとも１つの検知器回路それぞれは、電力受信器回路を電磁的に検知すると、電源へのその対応する送信インダクタの切り換えを制御するよう動作可能であり、それにより、供給電圧を前記対応する送信インダクタに結合させ、前記供給電圧は、前記電力受信器回路への送信のための誘導性エネルギを生成するよう動作可能である誘導性電力パッド。
【請求項２】
請求項１記載の誘導性電力パッドであって、前記少なくとも１つの検知器回路は複数の検知器回路を備え、前記複数の検知器回路それぞれは、その対応する送信インダクタと前記電源との間に切り換え可能に結合され、前記複数の検知器回路それぞれは、前記検知器回路が前記電力受信器回路の磁場ノードを検知する場合、前記電源にその対応する送信インダクタを結合させるよう動作可能であり、前記磁場ノードは、前記検知器回路の１つ又は複数の動作パラメータＰを調節するよう動作可能である誘導性電力パッド。
【請求項３】
請求項２記載の誘導性電力パッドであって、
前記磁場ノードは、前記電力受信器回路内に配置された軟磁気層を備え、
前記複数の検知器回路それぞれは、前記軟磁気層によって誘導的に調節することが可能な磁場を生成するよう動作可能であり、前記各検知器回路は、前記軟磁気層が、前記生成された磁場を誘導的に調節する場合、第１の動作パラメータＰ１を表し、前記軟磁気層が、前記生成された磁場を誘導的に調節しない場合、第２の動作パラメ―タＰ２を表すよう動作可能であり、
前記各検知器回路は、前記第１の動作パラメータＰ１で動作する場合、前記電源に前記対応する送信インダクタを結合させるよう動作可能であり、前記各検知器回路は、前記第２の動作パラメータＰ２で動作する場合、前記電源から、前記対応する送信インダクタを切り離すよう動作可能である誘導性電力パッド。
【請求項４】
請求項２又は３の何れか一項に記載の誘導性電力パッドであって、前記各検知器回路は、前記電力受信器回路の前記磁場ノードの存在内で第１のインダクタンス値Ｌ１を有し、前記電力受信器回路の前記磁場ノードの存在外で第２のインダクタンス値Ｌ２を有する検知器インダクタを備える誘導性電力パッド。
【請求項５】
請求項２記載の誘導性電力パッドであって、
前記磁場ノードは、前記電力受信器回路内に配置された共振回路を備え、
前記複数の検知器回路それぞれは、前記共振回路によって誘導的に調節することが可能な磁場を生成するよう動作可能であり、前記各検知器回路は、前記共振回路が前記生成された磁場を誘導的に調節する場合、第１の動作パラメータＰ１を表し、前記共振回路が前記生成された磁場を誘導的に調節しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表すよう動作可能であり、
前記各検知器回路は、前記第１の動作パラメータＰ１で動作する場合、前記対応する送信インダクタを前記電源に結合させるよう動作可能であり、前記各検知器回路は、前記第２の動作パラメータＰ２で動作する場合、前記対応する送信インダクタを前記電源から切り離すよう動作可能である誘導性電力パッド。
【請求項６】
請求項２記載の誘導性電力パッドであって、
前記磁場ノードは、前記電力受信器回路内に配置された硬磁気層を備え、そこからｄｃ磁場を発するよう動作可能であり、
前記複数の検知器回路それぞれは、前記硬磁気層から発せられる前記ｄｃ磁場を検知するよう動作可能であり、前記各検知器回路は、前記硬磁気層から発せられる前記ｄｃ磁場を前記各検知器回路が電磁的に検知する場合、第１の動作パラメータＰ１を表し、前記硬磁気層から発せられる前記ｄｃ磁場を前記各検知器回路が電磁的に検知しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表すよう動作可能であり、
前記各検知器回路は、前記第１の動作パラメータＰ１で動作する場合、前記対応する送信インダクタを前記電源に結合させるよう動作可能であり、前記第２の動作パラメータＰ２で動作する場合、前記対応する送信インダクタを前記電源から切り離すよう動作可能である誘導性電力パッド。
【請求項７】
請求項２乃至６の何れか一項に記載の誘導性電力パッドであって、前記検知器回路のうちの前記複数それぞれは、前記複数の送信インダクタのそれぞれの送信インダクタに別個の供給電圧を供給するよう結合された別個のａｃ生成器を含み、前記ａｃ生成器のうちの第１のａｃ生成器は、第１の位相又は周波数での電力供給電圧を第１の送信インダクタに供給するよう動作可能であり、前記ａｃ生成器のうちの第２のａｃ生成器は、第２の位相又は周波数での電力供給電圧を第２の送信インダクタに供給するよう動作可能である誘導性電力パッド。
【請求項８】
請求項１記載の誘導性電力パッドであって、前記少なくとも１つの検知器回路は、複数の検知器回路を備え、前記複数の検知器回路それぞれは、電力受信器回路から発せられるＲＦＩＤ信号を検知するよう動作可能なＲＦＩＤセンサ回路を備え、前記誘導性電力パッドは、前記複数のＲＦＩＤセンサ回路それぞれからＲＦＩＤ信号を受信するよう結合されたＲＦＩＤ受信器を更に備え、
前記ＲＦＩＤ受信器は、認識されたＲＦＩＤ信号が受信されたことに応じて、前記電源を前記複数の送信インダクタのうちの１つ又は複数に結合させ、認識されたＲＦＩＤ信号が受信されないことに応じて前記複数の送信インダクタのうちの１つ又は複数から前記電源を切り離すよう更に動作可能である誘導性電力パッド。  
【請求項９】
請求項８記載の誘導性電力パッドであって、前記ＲＦＩＤセンサは、パッシブＲＦＩＤタグの負荷調節を検知するよう動作可能なコイルを備え、前記誘導性電力パッドは、
前記複数のＲＦＩＤセンサそれぞれを前記ＲＦＩＤ受信器にアドレス指定可能に結合させるセンサ・バスと、
前記複数の送信インダクタそれぞれを前記ＲＦＩＤ受信器にアドレス指定可能に結合させる電力供給バスとを更に備える誘導性電力パッド。
【請求項１０】
誘導性電力システムであって、
誘導性電力を受信するよう動作可能な電力受信器回路と、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の誘導性電力パッドとを備える誘導性電力システム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の誘導性電力システムであって、前記電力受信器回路を介して電力を受信するよう結合されたフットスイッチ・コントローラを更に備え、前記フットスイッチ・コントローラは、医療装置を無線制御するよう動作可能な誘導性電力システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の誘導性電力システムであって、フットスイッチ・コントローラが上に配置されたフロア・マット内に前記誘導性電力パッドが含まれた誘導性電力システム。
【請求項１３】
誘導性電力パッドを使用して電力を電力受信器回路に供給する方法であって、前記誘導性電力パッドは電力受信器回路を電磁的に検知するよう動作可能な少なくとも１つの検知器回路を有し、前記少なくとも１つの検知器回路は、対応する送信インダクタに結合され、前記送信インダクタは誘導性エネルギを前記電力受信器回路に供給するよう動作可能であり、前記方法は、
前記少なくとも１つの検知器回路の１つ又は複数が、それに近い電力受信器回路を電磁的に検知する工程と、
前記対応する送信インダクタを電源に結合させる工程と、
供給電圧を前記対応する送信インダクタに印加する工程とを含み、
前記対応する送信インダクタに供給される前記供給電圧は、前記電力受信器回路に伝達される誘導性エネルギを生成するよう動作可能である方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、前記少なくとも１つの検知器回路は複数の検知器回路を備え、それに近い電力受信器回路を電磁的に検知する前記少なくとも１つの検知器回路のうちの１つ又は複数は、前記電力受信器回路内に配置された磁場ノードが近いことを検知する前記複数の検知回路のうちの少なくとも１つを備える方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法であって、前記磁場ノードは前記検知器回路内に配置された軟磁気層を備え、前記複数の検知器回路の少なくとも１つが、磁場ノードが近いことを検知する工程は、
前記少なくとも１つの検知器回路が、前記検知器回路内に配置された前記軟磁気層によって誘導的に調節することが可能な磁場を生成する工程と、
前記少なくとも１つの検知器回路が、前記軟磁気層が前記生成された磁場を誘導的に調節する場合、第１の動作パラメータＰ１を表し、前記軟磁気層が前記生成された磁場を誘導的に調節しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表す工程とを含み、
前記対応する送信インダクタを電源に結合させる工程は、
前記少なくとも１つの検知器回路が前記第１の動作パラメータＰ１で動作する場合に、前記対応する送信インダクタを前記電源に結合させる工程と、
前記少なくとも１つの検知器回路が前記第２の動作パラメータＰ２で動作する場合に、前記電源から前記対応する送信インダクタを切り離す工程とを含む方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の方法であって、前記磁場ノードは前記検知器回路内に配置された共振回路を備え、前記複数の検知器回路の少なくとも１つが、磁場ノードが近いことを検知する工程は、
前記少なくとも１つの検知器回路が、前記検知器回路内に配置された前記共振回路によって誘導的に調節される磁場を生成する工程と、
前記少なくとも１つの検知器回路が、前記共振回路が前記生成された磁場を誘導的に調節する場合に第１の動作パラメータＰ１を表し、前記共振回路が前記生成された磁場を誘導的に調節しない場合に第２の動作パラメータＰ２を表す工程とを含み、
前記対応する送信インダクタを電源に結合させる工程は、
前記少なくとも１つの検知器回路が前記第１の動作パラメータＰ１で動作する場合、前記対応する送信インダクタを前記電源に結合させる工程と、
前記少なくとも１つの検知器回路が前記第２の動作パラメータＰ２で動作する場合、前記電源から、前記対応する送信インダクタを切り離す工程とを含む方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の方法であって、前記少なくとも１つの検知器回路の１つ又は複数が、それに近い電力受信器回路を電磁的に検知する工程は、前記電力受信器回路から送信される認識されたＲＦＩＤ信号を受信する工程を含む方法。
【請求項１８】
誘導性電力パッドを使用して電力を電力受信器回路に供給するための命令コードを供給するよう動作可能な、コンピュータ読み取り可能な媒体上に常駐しているコンピュータ・プログラムであって、前記誘導性電力パッドは電力受信器回路を電磁的に検知するよう動作可能な少なくとも１つの検知器回路を有し、前記少なくとも１つの検知器回路それぞれは、対応する送信インダクタに結合され、前記送信インダクタは誘導性エネルギを前記電力受信器回路に供給するよう動作可能であり、
前記コンピュータ・プログラムは、前記少なくとも１つの検知器回路の１つ又は複数が、それに近い電力受信器回路を電磁的に検知するための命令コードと、
前記対応する送信インダクタを電源に結合させるよう前記１つ又は複数の検知器回路を制御するための命令コードと、
供給電圧を前記対応する送信インダクタに印加するよう前記１つ又は複数の検知器回路を制御するための命令コードとを含み、
前記対応する送信インダクタに供給される前記供給電圧は、前記電力受信器回路に伝達される誘導性エネルギを生成するよう動作可能であるコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導性電力システム及び動作方法に関し、特に、誘導性エネルギを伝達する対象の電力受信器回路の存在を電磁的に検知するよう動作可能な誘導性電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の電子装置の大部分は無線で動作し、この傾向は将来、発展することが期待される。携帯電話機、ＰＤＡ、リモコン、ノートブック機、ランプ等などのポータブル機器は、種々の業界において期待される、無線装置の数の増大の始まりを表すに過ぎない。
【０００３】
一般に、ポータブル機器は、動作に電力（すなわち、通常、再充電又は交換可能なバッテリの形態の携帯型電力貯蔵のかたちで入ってくる電力）を必要とする。再充電可能なバッテリは、頻繁な交換の必要性を回避するので特に効果的である。再充電可能なバッテリは多くの場合、誘導手段を使用して再充電される。誘導性電力パッドを使用して、ポータブル機器内の電力受信器回路に誘電性エネルギを供給することができる。
【０００４】
誘導性電力パッドの使用には、欠点がない訳でない。特に、従来の誘導性電力パッドは、近接の他の電気システム及び生体システムに干渉し、近接の他の電気システム及び生体システムとの間で有害な相互作用をもたらし得る強い誘電場を発する。前述の場は、防護されていない電子装置において渦電流を発生し、その電子装置を損傷又は破壊し、生体システム及びインプラントに干渉し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
管理されたやり方で誘電性エネルギを、誘電性電力パッドの領域全体にわたるのでなく、誘電性電力パッドの特定の領域にわたり、局所に配置された電力受信器回路、又は認められた装置に供給するよう動作可能な動作の改良された誘電性電力システム及び動作方法を提供することが望ましいことがあり得る。
【０００６】
この必要性は、独立請求項による動作の誘導性電力システム及び方法によって満たすことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例では、誘導性電力パッドを示す。誘導性電力パッドは、送信インダクタを少なくとも１つ含み、特定の実施例では、複数含む。誘導性電力パッドは更に、対応する検知器回路を少なくとも１つ含み、特定の実施例では、複数を含む（それぞれの検知器回路は、対応する送信器インダクタを１つ有する）。各送信インダクタは、誘導性エネルギを電力受信器回路に供給するよう動作可能であり、各検知器回路は、電力受信器回路を電磁的に検知するよう動作可能である。更に、電力受信器回路を電磁的に検知すると、各検知器回路は、電源への、その対応する送信インダクタの切り換えを制御し、それにより、供給電圧をその対応する送信インダクタに印加するよう動作可能である。供給電圧は、電力受信器回路への送信のための誘導性エネルギを生成するよう動作可能である。
【０００８】
本発明の別の実施例では、誘導性電力システムが提示される。誘導性電力システムは、誘導性電力を受信するよう動作可能な電力受信器回路、並びに本明細書及び特許請求の範囲記載の誘導性電力パッドを含む。
【０００９】
本発明の更に別の実施例では、誘導性電力パッドを使用した電力受信器回路を充電する方法を提示する。誘導性電力パッドは、検知器回路を少なくとも１つ含み、特定の実施例において複数含む。誘導性電力パッドは更に、対応する少なくとも１つの検知器回路を含み、特定の実施例では、複数の検知器回路を含み、各検知器回路は電力受信器回路を電磁的に検知するよう動作可能であり、各検知器回路は、誘導性エネルギを電力受信器回路に供給するよう動作可能な対応する送信インダクタに結合される。方法は、検知器回路の１つ又は複数が、それに近い電力受信器回路を電磁的に検知し、それに応じて、対応する送信インダクタを電源に結合させる工程を含む。供給電圧は対応する送信インダクタに結合され、供給電圧は誘導性エネルギを生成し、これは、電力受信器回路に伝達される。
【００１０】
誘導性電力パッドに近い電力受信回路が検知器回路によって電磁的に検知され、検知器回路が、誘導性エネルギを電力受信器回路に供給する対応する送信インダクタを有するということが本発明の例示的な実施例の要点であると見なし得る。更に、電力受信器回路を電磁的に検知すると、検知器回路は、電源への、その対応する送信インダクタの切り換えを制御し、それにより、供給電圧をその対応する送信インダクタに印加するよう動作可能である。誘導性エネルギがそれによって生成され、電力受信器回路に伝達される。
【００１１】
以下は、本発明による誘導性電力パッドの例示的な特徴及び精緻化を説明するが、これらの特徴及び精緻化は誘導性電力システム、及びシステムの動作方法にもあてはまる。
【００１２】
一実施例では、インダクタ電力パッドは複数の検知器回路を含み、複数の検知器回路それぞれは、その対応する送信インダクタと電源との間で切り換え可能に結合される。更に例示的には、複数の検知器回路それぞれは、検知器回路が電力受信器回路の磁場ノードを誘導的に検知すると、その対応する送信インダクタを電源に結合させるよう動作可能である。磁場ノードは、検知器回路の１つ又は複数の動作パラメータＰを調節するよう動作可能であり、前述の調節は電力受信器回路の存在を示す。前述の実施例は、電力受信器回路を誘導的に検知するうえで効果的である。
【００１３】
別の実施例では、前述の磁場ノードは、電力受信器回路内に配置された軟磁気層を含む。複数の検知器回路それぞれは、軟磁気層によって誘導的に調節され得る磁場を生成するよう動作可能であり、各検知器回路は、軟磁気層が、生成された磁場を誘導的に調節する場合、第１の動作パラメータＰ１を表し、軟磁気層が、生成された磁場を誘導的に調節しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表す。各検知器回路は更に、第１の動作パラメータＰ１で動作する場合、対応する送信インダクタを電源に結合するよう動作可能であり、各検知器回路は、第２の動作パラメータＰ２で動作する場合、対応する送信インダクタを電源から切り離すよう動作可能である。この実施例は効果的には、電力受信器回路内の軟磁気層を検知手段として使用し、よって、電力受信回路は、検知処理において電力を消費するものでない。
【００１４】
上記実施例の特定の例では、各検知器回路は、電力受信器回路の磁場ノードの存在内の第１のインダクタンス値Ｌ１、及び電力受信器回路（１５０）の磁場ノードの存在外の第２のインダクタンス値Ｌ２を有する検知器インダクタを含む。検知器インダクタのインダクタンス値は、軟磁気層の磁場ノードの検知のための高精度かつ低コストの手段をもたらす。
【００１５】
別の実施例では、磁場ノードは、電力受信器回路内に配置された共振回路によって与えられる。複数の検知器回路それぞれは、共振回路が、生成されたａｃ磁場の周波数にほぼチューニングされると、共振回路によって誘導的に調節することが可能な磁場を生成するよう動作可能である。各検知器回路は、共振回路が、生成された磁場を誘導的に調節する場合、第１の動作パラメータＰ１を表し、共振回路は、生成された磁場を誘導的に調節しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表す。各検知器回路は更に、第１の動作パラメータＰ１で動作する場合、対応する送信インダクタを電源に結合するよう動作可能であり、第２の動作パラメータＰ２で動作する場合、対応する送信インダクタを電源から切り離すよう動作可能である。この実施例は、より小型化された形態で供給することができる共振回路内ではあるが、軟磁気層を使用する前述の実施例に対して同様な効果をもたらす。
【００１６】
更なる実施例では、磁場ノードは、電力受信器回路内に配置された硬磁気層によって与えられ、硬磁気層はｄｃ磁場をもたらすよう動作可能である。この実施例では、複数の検知器回路それぞれは、硬磁気層から発するｄｃ磁場を検知するよう動作可能であり、各検知器回路は、検知器回路が、硬磁気層から発するｄｃ磁場を誘導的に検知する場合、第１の動作パラメータＰ１を表し、検知器回路が、硬磁気層から発するｄｃ磁場を誘導的に検知しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表す。各検知器回路は更に、第１の動作パラメータＰ１で動作する場合、対応する送信インダクタを電源に結合するよう動作可能であり、第２の動作パラメータＰ２で動作する場合、対応する送信インダクタ（１２０）を電源から切り離すよう動作可能である。この実施例は、電力受信器回路からの電力が必要でなく、更に、電力受信器回路の検知のためにａｃ磁場を検知器回路が生成する必要をなくすという前述の実施例の同様な効果をもたらす。
【００１７】
本発明の更なる実施例では、複数の検知器回路が使用され、各検知器回路は、別個の供給電圧をそのそれぞれの送信インダクタに供給するよう動作可能な別個のａｃ生成器を含む。更に例示的には、ａｃ生成器のうちの第１の生成器は、その生成電源電圧を第１の送信インダクタに第１の位相又は周波数で供給するよう動作可能であり、ａｃ生成器のうちの第２の生成器は、その生成電源電圧を第２の送信インダクタに第２の位相又は周波数で供給するよう動作可能であり、周波数、並びに／又は、第１の位相及び第２の位相は、互いにオフセット（例えば、直交）をもたらす。この構成により、第１の送信インダクタ及び第２の送信インダクタが、それぞれの誘導性エネルギを別々の位相又は周波数で伝達するので、２つ以上の送信インダクタによる同時の電力伝達中の干渉に対する耐性の増加が可能になる。
【００１８】
本発明の更なる実施例では、各検知器回路は、電力受信器回路から発するＲＦＩＤ信号を検知するよう動作可能なＲＦＩＤセンサ回路を含む。より具体的には、誘導性電力パッドは、ＲＦＩＤ信号をＲＦＩＤセンサ回路から受信するよう結合可能なＲＦＩＤ受信器を更に含む。ＲＦＩＤ受信器は更に、検知回路によって認識されたＲＦＩＤ信号の受信に応じて複数の送信インダクタの１つ又は複数に電源を結合するよう動作可能であり、検知回路によって認識されたＲＦＩＤを受信しない場合、複数の送信インダクタの１つ又は複数から電源を切り離すよう動作可能である。特定の精緻化では、ＲＦＩＤセンサは、パッシブＲＦＩＤタグの負荷調節を検知するよう動作可能なコイルで形成される。更に、センサ・バスが、複数のＲＦＩＤセンサそれぞれをＲＦＩＤ受信器に、アドレス指定可能に結合するよう実現され、電力供給バスは、複数の送信インダクタそれぞれをＲＦＩＤ受信器に、アドレス指定可能に結合させるよう実現される。
【００１９】
以下は、本発明による誘導性電力システムの例示的な特徴及び精緻化を説明するが、これらの特徴及び精緻化は誘導性電力パッド、及び当該システムの動作方法にもあてはまる。
【００２０】
例示的な実施例では、電力受信器回路は、誘導性電力パッドとの磁場伝達のために動作可能な磁場ノードを含む。特定の実施例では、磁場ノードは軟磁気層又は共振回路を含み、それぞれは、誘導性電力パッドの検知器回路によって生成されるａｃ磁場を調節するよう動作可能である。別の実施例では、磁場ノードは、電力受信器回路内に配置された硬磁気層によって与えられ、硬磁気層は、検知器回路によって検知可能なｄｃ磁場を供給するよう動作可能である。
【００２１】
別の例示的な実施例では、電力受信器回路は、ＲＦＩＤ信号を発するよう動作可能なＲＦＩＤタグを含む。特定の実施例では、電力受信器回路は、フットスイッチ・コントローラに電力を供給するよう結合され、フットスイッチ・コントローラは、Ｘ線装置を無線制御するよう動作可能である。
【００２２】
以下は、本発明による誘導性電力システム動作方法の例示的な特徴及び精緻化を説明するが、これらの特徴及び精緻化は誘導性電力パッド、及び誘導性電力システムにもあてはまる。
【００２３】
一実施例では、電力受信器回路を電磁的に検知する少なくとも１つの検知器回路の動作は、電力受信器回路に配置された磁場ノードが近いことを検知する少なくとも１つの検知器回路の動作を含む。この実施例の特定の精緻化では、磁場ノードは軟磁気層であり、磁場ノードが近いことを検知する少なくとも１つの検知器回路の動作は、軟磁気層により、誘導的に調節することが可能な磁場を生成する少なくとも１つの検知器回路の動作を含む。少なくとも１つの検知器回路は、軟磁気層が、生成された磁場を誘導的に調節する場合、第１の動作パラメータＰ１を表すよう動作可能であり、軟磁気層が、生成された磁場を誘導的に調節しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表すよう更に動作可能である。対応する送信インダクタを電源に結合させる前述の動作は、少なくとも１つの検知器回路が第１の動作パラメータＰ１で動作する場合に、対応する送信インダクタを電源に結合させる動作、及び、少なくとも１つの検知器回路が第２の動作パラメータＰ２で動作する場合、対応する送信インダクタを電源から切り離す動作を含む。この動作は、検知処理において電力受信器回路がエネルギを消費することなく、電力受信器回路の検知が可能になる前述の効果をもたらす。
【００２４】
別の実施例では、共振回路内の磁場ノードは検知器回路内に配置される。この実施例では、少なくとも１つの検知器回路が、磁場ノードが近くであることを誘導的に検知する動作は、少なくとも１つの検知器回路が、共振回路によって誘導的に調節することが可能なａｃ磁場を生成する動作を含む。少なくとも１つの検知器回路は、共振回路が、生成された磁場を誘導的に調節する場合、第１の動作パラメータＰ１を表し、共振回路が、生成された磁場を誘導的に調節しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表すよう更に動作可能である。少なくとも１つの検知器回路は、少なくとも１つの検知器回路が、第１の動作パラメータＰ１で動作する場合、対応する送信インダクタを電源に結合させる動作を行い、少なくとも１つの検知器回路が、第２の動作パラメータＰ２で動作する場合、対応する送信インダクタを電源から切り離す動作を行うよう更に動作可能である。この動作は、検知処理において電力受信器回路がエネルギを消費することなく、電力受信器回路の検知が可能になり、共振回路の実現の空間効率を向上させることができるという前述の効果をもたらす。
【００２５】
上記方法の動作は、コンピュータ・プログラムにより（すなわち、ソフトウェアにより）、又は、１つ若しくは複数の専用の電子最適化回路（すなわち、ハードウェア、又は、混成／ファームウェア形態（すなわち、ソフトウェア構成部分及びハードウェア構成部分による））によって実現することができる。コンピュータ・プログラムは、何れかの適切なプログラミング言語（例えば、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋など）でのコンピュータ読み取り可能な命令コードとして実現することができ、コンピュータ読み取り可能な媒体（取り外し可能なディスク、揮発性メモリ又は不揮発性メモリ、組み込み型メモリ／プロセッサ等）上に記憶することができる。命令コードは、意図された機能を行うために他の前述のプログラム可能な装置のコンピュータをプログラムするよう動作可能である。コンピュータ・プログラムは、ダウンロードすることができるネットワーク（ＷＷＷなど）から入手可能であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】本発明による誘導性電力システムを示す例示的なブロック図である。
【図１Ｂ】本発明による誘導性電力システムを示す第２の例示的なブロック図である。
【図２】本発明による誘導性電力システムを動作させる方法を示す図である。
【図３Ａ】本発明による、磁場を使用して電力受信器回路を電磁的に検知する第１の例示的な誘導性電力システムを示す図である。
【図３Ｂ】本発明による、図３Ａに示す電力受信器回路の第１の実施例を示す図である。
【図３Ｃ】本発明による、図３Ｂに示す電力受信器回路を示す例示的な概略図である。
【図３Ｄ】本発明による、図３Ａに示す電力受信器回路の第２の実施例を示す図である。
【図３Ｅ】本発明による、図３Ａに示す電力受信器回路の第３の実施例を示す図である。
【図４】本発明による、図３に示す例示的な誘導性電力システムを示す概略図である。
【図５Ａ】本発明による第１の例示的な検知器回路を示す概略図である。
【図５Ｂ】本発明による第２の例示的な検知器回路を示す概略図である。
【図６Ａ】本発明による、図５Ａに示す検知器回路の共振周波数応答を示す図である。
【図６Ｂ】本発明による、図５Ａに示す検知器回路の電圧応答を示す図である。
【図７】本発明による、図５に示す検知器回路において使用される例示的なスイッチを示す図である。
【図８Ａ】本発明による、ＲＦＩＤ信号を使用して電力受信器回路を電磁的に検知する例示的な誘導性電力システムを示す図である。
【図８Ｂ】本発明によるＲＦＩＤ誘導性電力システムの第２の例示的な実施例を示す図である。
【図９】本発明による誘導性電力システムを組み入れたフットスイッチ・コントローラを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の前述及び他の局面は、後述する実施例を参照すると、明らかであり、明らかにされるであろう。
【００２８】
明瞭化を図るために、先行して識別された構成には、その後の図で、その参照符号を維持している。
【実施例】
【００２９】
図１Ａは、本発明による誘導性電力システム１０の例示的なブロック図を示す。誘導性電力システム１０は一般に、誘導性電力パッド１００と、電源１３０（一部の実施例では、誘導性電力パッド１００に含まれ得る）と、電力受信器回路１５０とを含む。誘導性電力パッド１００は、電力受信器回路１５０を収容するポータブル機器１５が充電される台として動作する。例えば、ポ―タブル機器１５（例えば、携帯電話機、ディジタル・カメラ、コンピュータ、リモコン、音楽プレイヤ、懐中電灯等）が電力供給及び／又は再充電のために配置される平台であり得る。誘導性電力パッド１００は、再充電する対象のポータブル機器１５の大きさに適宜、寸法が合わせられる。
【００３０】
この実施例では、誘導性電力パッド１００は、電源１３０から供給電圧１６０を受信し、電力受信器回路１５０に誘導性エネルギ１１０を供給するよう動作可能な単一の送信インダクタ１２０を含む。送信インダクタ１２０及び受信インダクタは、種々の形態で（例えば、特定の整数又は分数の巻数を有する平面型スパイラル・インダクタとして）実現することができる。
【００３１】
誘導性電力パッド１００は、送信インダクタ１２０に結合された検知器回路１４０を更に含む。検知器回路１４０は、電力受信器回路１５０の存在を電磁的に検知するよう動作可能である。「電気的に検知する」という記載は、検知器回路１４０と電力受信器回路１５０との間で伝達される電磁信号（すなわち、電場、磁場、又は組み合わせた電磁場を有する信号）の検知を表す。一実施例では、検知電磁信号は、ac磁場の調節バージョンである。この実施例では、誘導性電力パッドは、近くに配置された電力受信器回路内に配置された磁場ノードによって誘導的に調節されるａｃ磁場を生成する。磁場ノードは、電力受信器回路１５０内に配置された共振周波数回路又は軟磁気層を含み得る。
【００３２】
別の実施例では、検知電磁信号は、電力受信器回路１５０内に配置された硬質磁石を含む磁場ノードから発するｄｃ磁場であり、ｄｃ磁場は誘導性電力パッド１００内のセンサによって検知される。更に別の実施例では、電磁信号は、電磁ＲＦ信号（例えば、ＲＦＩＤ信号）であり、これは、電力受信器回路１５０から検知器回路１４０に送信される。他の実施例も使用することができる。検知器回路１４０は電力受信器回路１５０を電磁的に検知する。例えば、検知器回路１４０は信号を同報通信することができ、電力受信器回路１５０は、通常のトランスポンダのやり方で動作し、電力受信器回路１５０は、送信信号を受信すると所定の信号を送信する。より一般には、何れの電場、磁場又は電磁場も検知手段として使用して、検知器回路１４０に近い電力受信器回路１５０の存在を確かめることができる。各検知器回路１４０は、電力受信器回路１５０の存在を電磁的に検知すると、電源１３０へのその対応する送信インダクタ１２０の切り換えを制御するよう動作可能である。供給電圧１６０が次いで、対応する送信インダクタ１２０に印加され、それにより、電力受信器回路１５０内のインダクタ１５２への送信のための電力１１０を生成する。
【００３３】
例示的な実施例では、検知器回路１４０は、送信インダクタ１２０と電源１３０との間で切り換え可能に結合され、検知器回路１４０は、送信インダクタを電源１３０に結合させるよう動作可能である。別の例示的な実施例では、検知器回路１４０は、認識された信号（例えば、認識されたＲＦＩＤ信号）を検知し、それを受信器（例えば、ＲＦＩＤ受信器）に供給するよう動作可能であり、受信器は、送信インダクタ１２０と電源１３０との間の結合を制御するよう動作可能である。
【００３４】
図１Ｂは、本発明による、誘導性電力システム１０の第２の例示的なブロック図を示す。誘導性電力システム１０は一般に、誘導性電力パッド１００と、電源１３０（一部の実施例では、誘導性電力パッド１００に含まれ得る）と、電力受信器回路１５０とを含む。誘導性電力パッド１００は、電力受信器回路１５０を収容するポータブル機器１５が充電される台として動作する。例えば、誘導性電力パッド１００は、ポ―タブル機器１５（例えば、携帯電話機、ディジタル・カメラ、コンピュータ、リモコン、音楽プレイヤ、懐中電灯等）が電力供給及び／又は再充電のために配置される平台であり得る。誘導性電力パッド１００は、再充電する対象のポータブル機器１５の大きさに適宜、寸法が合わせられる。
【００３５】
この実施例では、誘導性電力パッド１００は、複数の送信インダクタ１２０１−１２０ｎ（「ｎ」は２以上（例えば、５、１０、５０、１００等）の送信インダクタを表す）を含み、各送信インダクタ１２０は、電源１３０から供給電圧１６０を受信し、誘導性エネルギ１１０を電力受信器回路１５０内の（以下に例証する）受信インダクタに（すなわち、オン電圧を誘導するために）供給するよう動作可能である。送信インダクタ１２０及び受信インダクタは種々の形態で（例えば、特定数の整数又は分数の巻数を有する平面型スパイラル・インダクタとして）実現することができる。
【００３６】
誘導性電力パッド１００は、複数の検知器回路１４０１乃至１４０ｎ（「ｎ」は２以上、例えば、５、１０、５０、１００等を表す）を更に含む。各検知器回路１４０は、対応する送信インダクタ１２０を有し（例えば、検知器回路１４０１は送信インダクタ１２０１に対応する）、各検知器回路１４０は、電力受信器回路１５０の存在を電磁的に検知するよう動作可能である。「電気的に検知する」という記載は、検知器回路１４０と電力受信器回路１５０との間で伝達される電磁信号（すなわち、電場、磁場、又は組み合わせた電磁場を有する信号）の検知を表す。一実施例では、検知電磁信号はａｃ磁場の調節バージョンである。この実施例では、誘導性電力パッドは、近くに配置された電力受信器回路内に配置された磁場ノードにより、誘導的に調節されるａｃ磁場を生成する。磁場ノードは、電力受信器回路１５０内に配置された共振周波数回路又は軟磁気層を含み得る。
【００３７】
別の実施例では、検知電磁信号は、電力受信器回路１５０内に配置された硬質磁石を含む磁場ノードから発するｄｃ磁場であり、ｄｃ磁場は誘導性電力パッド１００内のセンサによって検知される。更に別の実施例では、電磁信号は、電磁ＲＦ信号（例えば、ＲＦＩＤ信号）であり、これは、電力受信器回路１５０から検知器回路１４０に送信される。他の実施例も使用することができる。検知器回路１４０は電力受信器回路１５０を電磁的に検知する。例えば、検知器回路１４０は信号を同報通信することができ、電力受信器回路１５０は、通常のトランスポンダのやり方で動作し、電力受信器回路１５０は、送信信号を受信すると所定の信号を送信する。より一般には、何れの電場、磁場又は電磁場も検知手段として使用して、検知器回路１４０に近い電力受信器回路１５０の存在を確かめることができる。電力受信器回路１５０の存在を電磁的に検知すると、各検知器回路１４０は、電源１３０への、その対応する送信インダクタ１２０の切り換えを制御するよう動作可能である。供給電圧１６０が次いで、対応する送信インダクタ１２０に印加され、それにより、電力受信器回路１５０内のインダクタ１５２への送信のための電力１１０を生成する。
【００３８】
更に詳細を説明する例示的な実施例では、検知器回路１４０は、その対応する送信インダクタ１２０と電源１３０との間で切り換え可能に結合され、検知器回路１４０は、対応する送信インダクタを電源１３０に結合させるよう動作可能である。やはり以下に詳細に説明する別の例示的な実施例では、検知器回路１４０は、認識された信号（例えば、認識されたＲＦＩＤ信号）を検知し、それを受信器（例えば、ＲＦＩＤ受信器）に供給するよう動作可能であり、受信器は、対応する送信インダクタ１２０と電源１３０との間の結合を制御するよう動作可能である。
【００３９】
更に例示的には、誘導性電力パッド１００は、誘導性エネルギ１１０を複数の（例えば、２、５，１０、又はそれ以上）の電力受信器回路１５０に同時に供給するよう動作可能である。前述の実施例では、当該複数の検知器回路１４０（又はそれぞれの複数の検知器回路１４０の群）が、複数の電力受信器回路１５０の存在を電磁的に同時に検知するよう動作可能であり、検知器回路１５０それぞれは、本明細書及び特許請求の範囲記載の通り、電源１３０へのそれらそれぞれの送信インダクタ１２０の切り換えを制御するよう動作可能である。
【００４０】
別の実施例では、誘導性電力パッド１００は、誘導性エネルギ１１０を単一の電力受信器回路１５０に供給するよう動作可能である。前述の実施例では、検知器回路１４０（又は、検知器１４０の集合群）は、本明細書及び特許請求の範囲記載の通り、電力受信器回路１５０の存在を電磁的に検知し、電源１３０への、その当該送信インダクタ１２０の切り換えを制御するよう動作可能である。
【００４１】
図２は、本発明による誘導性電力システムを動作させる方法を示す。特に、上記方法は、少なくとも１つの送信インダクタ１２０を有する誘導性電力パッド１００を使用した電力受信器回路１５０の充電をできるようにしている。本発明の特定の実施例では、複数の送信インダクタ１２０（２つ以上、例えば、３、５、１０、５０、１００等）が使用され、各送信インダクタ１２０は、誘導性エネルギ１１０を電力受信器回路１５０に供給するよう動作可能である。
【００４２】
２１２では、検知器回路１４０（又は複数の検知器回路、前述の複数の送信インダクタ１２０毎に１つ）は電力受信器回路１５０を電磁的に検知する。上記の通り、かつ以下に更に詳細に説明するように、検知器回路１４０は、検知器回路１４０と電力受信器回路１５０との間で伝達される電場、磁場、又は電磁信号を検知する手段を使用し得る。
【００４３】
例示的な一実施例では、動作２１２は、検知器回路１４０によって生成され、検知器回路１４０が発するａｃ磁場内の変動を検知するための検知器回路１４０を使用して行われ、ａｃ磁場は、近くに配置された電力受信器回路内に配置された軟磁気層によって誘導的に調節される。検知器回路１４０は更に、軟磁気層が、生成された磁場を誘導的に調節する場合、第１の動作パラメータＰ１（例えば、インピーダンス、動作周波数等）を表すよう動作可能であり、軟磁気層が、生成された磁場を誘導的に調節しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表すよう動作可能である。
【００４４】
別の例示的な実施例では、動作２１２は、検知器回路１４０によって調節され、検知器回路１４０が発するａｃ磁場内の変動を検知することによって行われ、ａｃ磁場は、近くに配置された電力受信器回路内に配置された共振回路によって誘導的に調節される。検知器回路１４０は更に、共振回路が、生成された磁場を誘導的に調節する場合、第１の動作パラメータＰ１（例えば、インピーダンス、動作周波数等）を表すよう動作可能であり、共振回路が、生成された磁場を誘導的に調節しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表すよう動作可能である。
【００４５】
更なる例示的な実施例では、動作２１２は、電力受信器回路１５０が発するｄｃ磁場を検知することによって行われる。検知器回路１４０は、検知器回路１４０が、電力受信器回路１５０の硬磁気層が発するｄｃ磁場を検知する場合、第１の動作パラメータＰ１（例えば、インピーダンス、動作周波数等）を表し、検知器回路１４０が、電力受信器回路１５０の硬磁気層が発するｄｃ磁場を誘導的に検知しない場合、第２の動作パラメータＰ２を表すよう動作可能である。
【００４６】
更に例示的な実施例では、動作２１２は、電力受信器信号１５０が発するＲＦ信号（例えば、ＲＦＩＤ信号）を検知することによって行われる。他の電気信号、磁気信号又は電磁気信号を、本発明の別の実施例においても使用することができるということを当業者は認識するであろう。
【００４７】
近くに配置された電力受信器回路１５０が電磁的に検知されると、検知器回路１４０は、電源１３０へのその対応する送信インダクタ１２０の切り換えを制御し、それにより、電源１３０からの供給電圧１６０をそれに印加する（処理２１４）。１つ又は複数の送信インダクタ１２０に供給される供給電圧１６０は、電力受信器回路１５０に伝達される誘導性エネルギ１１０を生成する（処理２１６）。処理２１４の例示的な実施例の１つは、検知器回路が、電源１３０と、検知器回路の対応する送信インダクタ１２０との間で切り換え可能に結合されるアーキテクチャを含み、検知器回路１４０は、電力受信器回路１５０が近いことがそれによって検知される場合、電源１３０をその対応する送信インダクタ１２０に切り換え可能に結合させるよう動作可能である。動作２１４の別の例示的な実施例では、検知器回路は、信号（例えば、認識されたＲＦＩＤ、以下に更に説明する信号）を受信器に供給し、受信器は、対応する送信インダクタにアドレス指定可能に接続するよう電源を制御するよう動作可能である。本発明の前述の例示的な実施例は以下に更に説明する。
【００４８】
磁場の検知
図３Ａは、本発明による、磁場を使用して電力受信器回路１５０を電磁的に検知する第１の例示的な誘導性電力システム１０を示す。この例は、図１Ｂの実施例による、複数の送信コイル及び対応する検知器回路１４０を有する誘導性電力パッドについて示しているが、当該記載された構成は、図１Ａにも示した単一の送信インダクタ及び対応する検知器回路１４０のアーキテクチャにおいて実現することもできる。
【００４９】
図示した実施例では、誘導性電力パッド１００は、行及び列に配置された複数の送信インダクタ１２０を含み、各送信インダクタ１２０は、それと関連付けられた対応する検知器回路１４０を有する。図示された特定の実施例では、各検知器回路１４０は、その対応する送信インダクタ１２０の中心に／その対応する送信インダクタ１２０の近くに配置される。電力受信器回路１５０の電磁的検知が、対応する送信インダクタ１２０が、電力受信器回路１５０と近いことを確実にするという点で前述の構成は効果的である。検知器回路１４０が送信インダクタ１２０の外に配置された他の構成も、本発明によって実施可能である。
【００５０】
誘導性電力パッド１００は更に、送信インダクタ１２０それぞれに電力を供給するための電力供給線／バス１３４及び電源１３０を含む。電源１３０は送信インダクタ１２０と同じ回路／ボード／基板上に配置することができるか、又は、遠隔に配置し、それに電気的に結合させることができる。任意的には、トランス（図示せず）は、送信インダクタ１２０が必要とする電圧／電流に電力供給を変換するために、かつ／又は、電源１３０と送信インダクタ１２０との間の絶縁の改良をもたらすために、電源１３０と送信インダクタ１２０との間に結合することができる。以下に更に例証するように、検知器回路１４０それぞれは、その対応する送信インダクタ１２０と電源１３０との間に切り換え可能に結合される。
【００５１】
誘導性電力パッド１００は、送信インダクタ１２０の生成された磁場から内部回路を遮蔽し、電力受信器回路１５０の方向の磁束密度を増加させるよう動作可能な軟磁気層１３０を更に含む。
【００５２】
（図１Ａ又は図１Ｂに使用するような）電力受信器回路１５０は、図３Ａに、中央の送信インダクタ１２０の上に配置されたように示す。電力受信器回路１５０は、無線装置（携帯電話機、携帯情報端末、ディジタル・カメラ、懐中電灯、コンピュータ、ＭＰ３プレイヤ、リモコン、又は他のポータブル装置など）において使用することができる。
【００５３】
電力受信器回路１５０は、受信インダクタ１５２（例えば、スパイラル・インダクタ）と、磁場ノード１５４（図示する３つの構成１５４ａ乃至１５４ｃ。本発明の例示的な実施例では、１つか、何れか２つ、又は全てが使用される）と、整流器１５５と、再充電可能なバッテリ１５６とを含む。スパイラル・インダクタ１５２は、送信インダクタ１２０が送信する誘導性電力１１０を受信するよう動作可能である。整流器１５５は、ポータブル機器の負荷に、かつ／又は任意的な再充電可能なバッテリ１５６に、その後供給される半波整流電圧／電流又は全波整流電圧／電流に、受信ａｃ信号を整流するよう動作可能である。他の貯蔵装置、例えば、コンデンサを本発明の別の実施例において使用することができる。
【００５４】
磁場ノード１５４は、電力受信器回路１５０と検知器回路１４０との間の磁場伝達をもたらすよう動作可能である。例示的な一実施例では、磁場ノード１５４は、誘導性電力パッドの検知器回路１４０が発する磁場を変える磁場調節器として動作可能である。例示的な一実施例では、磁場ノード１５４は、誘導性電力パッドの検知器回路１４０が発する磁場を変える磁場調節器として動作可能である。別の実施例では、磁場ノード１５４は、検知器回路１４０によって検知することが可能なｄｃ磁場を生成するよう動作可能な硬質磁石として実現される。前述の実施例はそれぞれ、以下に更に説明する。
【００５５】
図３Ｂは、磁場ノード１５４が、磁場調節器として動作可能な、（図１Ａ又は図１Ｂに使用するような）電力受信器回路１５０の第１の実施例を示す。特定の実施例では、軟磁気層１５４ａを使用して、誘導性電力パッド１００の検知器回路１４０によって生成されるａｃ磁場を調節し、軟磁気層１５４ａは磁束密度の抵抗を下げ、検知器回路１４０の誘導率を増加させる。検知器回路１４０のインダクタンスにおける前述の変動は、以下に更に説明するように、対応する送信コイル１２０の励起をトリガするよう動作可能である。軟磁気層１５４ａは、送信インダクタ１２０の生成された磁場から受信器の内部回路を遮蔽する役目も担う。軟磁気層１５４ａは、スパイラル・インダクタ１５２に沿う大きな／幅広の領域として配置することができるか、又は、あるいは、より大きな検知及び位置決め精度をもたらすためにスパイラル・インダクタ１５２の中心内に配置することができる。例えば、プラスチック・フェライト化合物又は構造化された高透過性金属箔（例えば、ミューメタル、メットグラス、ナノ結晶鉄等）を使用することができる。
【００５６】
共振コンデンサ１５７は、受信インダクタの実効インダクタンスと組み合わせて、それを介した最適なエネルギ伝達を可能にする共振値をもたらす。受信インダクタ１５２の実効インダクタンスは、２つの巻線１２０及び１５２を近付けると、送信インダクタ１２０と受信インダクタ１５２との間の相互結合によって生じる受信インダクタ１５２のインダクタンスになる。当然、他の共振回路又は非共振回路の構成を電力受信器回路１５０内で実現することができ、受信インダクタ１５２から構成部分１５５、１５６及び１５７への電力伝達は電力受信中に増加する。
【００５７】
図３Ｃは、本発明による、図３Ｂに示す電力受信器回路１５０の例示的な概略図を示す。電力受信器回路１５０は、受信器巻線１５２と、軟磁気層１５４ａと、共振コンデンサ１５７と、整流器１５５と、再充電可能なバッテリ１５６とを含み、任意的には電力消費負荷１５８を含む。受信インダクタ１５２は、送信インダクタ１２０によって送信される誘導性電力１１０を受信するよう動作可能である。軟磁気層１５４ａは、検知器回路１４０によって生成されるａｃ磁場の磁束を変えるよう動作可能である。共振コンデンサ１５７は静電容量を備え、この静電容量により、受信インダクタ１５２の実効インダクタンスと組み合わせて、それを介した最適なエネルギ伝達を可能にする共振値をもたらす。整流器１５５は、受信ａｃ信号を、半波整流電圧／電流又は全波整流電圧／電流に整流するよう動作可能である。半波整流電圧／電流又は全波整流電圧／電流はその後、再充電可能なバッテリ１５６に供給され、回路１５０の電力消費負荷１５８にも供給される。他の貯蔵装置（例えば、コンデンサ）を本発明の別の実施例で使用することができる。
【００５８】
図３Ｄは、磁場ノード１５４が、磁場調節器として動作する、（図１Ａ又は図１Ｂに使用するような）電力受信器回路１５０の別の実施例を示す。特定の実施例では、磁場調節器は、受信インダクタ１５２と並列に結合されたコンデンサ１５４ｂによって形成される共振回路である。前述の実施例では、受信インダクタ１５２のインダクタンス値、及びそれに並列に結合されたコンデンサの静電容量値は併せて、検知器回路１４０が生成するａｃ磁場の動作周波数にほぼ一致する共振周波数をもたらす。受信インダクタ１５２及びそれに並列に結合されたコンデンサを有する共振回路は、軟磁気層（１５４ａ、図３Ｂ）の場合と同様に動作し、検知器回路のａｃ磁場の近くに配置されると磁束抵抗が減少し、ａｃ磁場における変動は、検知器回路１４０が、対応する送信インダクタ１２０に電力を切り換えるようトリガする。
【００５９】
図３Ｅは、磁場ノード１５４がｄｃ磁気源として動作可能な、（図１Ａ又は図１Ｂに使用するような）電力受信器回路１５０の更なる実施例を示す。特定の実施例では、検知器回路１４０によって検知することが可能なｄｃ磁場をもたらす硬磁気層１５４ｃである。前述の実施例では、検知器回路１４０は、ｄｃ磁場を検知するよう動作可能なリード・リレー、ホール・センサ、又は他のセンサを含み得る。
【００６０】
図３Ａ乃至図３Ｅに示す実施例の何れでも、誘導性電力パッド１００及び電力受信器回路１５０それぞれを、その必要な寸法、及び意図された動作に応じて、種々の材料から構成することができる。例えば、図３Ｂの実施例の場合、誘導性電力パッド１００及び電力受信器回路１５０は、プリント回路基板上に収容された個別の構成部分を使用して混成回路で構成することができる。前述の実施例では、送信インダクタ１２０を形成するスパイラル・インダクタは、プリント回路基板をマスクし、エッチングして、送信インダクタ１２０及び／又は電力供給バス１３４を形成する導電性材料のパターンを露光させることによって構成することができる。誘導性電力パッド１００上の軟磁気層１３６、検知器回路１４０、電源１３０及び電源線／バス１３４は、プリント回路基板に別個に組み立てることができる。電力受信器回路１５０は、例えば、前述の受信インダクタ１５２、軟磁気層１５４ａ、並びに構成部分１５５、１５６及び１５７を収容するプリント回路基板として同様に形成することができる。例として、誘導性電力パッド１００は、寸法が２０ｃｍ（幅）×３０ｃｍ（長さ）（例えば、Ａ４サイズ）であり、軟磁気層１３６の上に、プリント回路基板上に配置された２０乃至８０のスパイラル・インダクタ１２０（例えば、直径１乃至５ｃｍ）のマトリクスを含み得る。誘導性電力パッド１００及び電力受信器回路１５０の外側ハウジングが接触しており、効果的な充電には、誘導性電力パッド１００と電力受信回路１５０との間の間隙は、例えば、０．５乃至１０ｍｍの間で変動し得る。誘導性電力パッド１００と電力受信器回路１５０との間の接触は必要でなく、２つのシステム１００及び１５０の間は、所望の程度の誘導性結合（例えば、−６ｄＢ未満の損失）が存在している限り、離れて配置することができる。
【００６１】
他のレベルの一体化も使用することができることを当業者は認識するであろう。例えば、誘導性電力パッド１００及び電力受信器回路１５０の一方又は両方は、集積回路（例えば、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ等）として実現することができ、前述の構成部分は、光リソグラフィ半導体プロセスを使用して集積回路にモノリシックに形成される。
【００６２】
図４は、図３Ａに示す誘導性電力システムの例示的な概略図を示す。図示するように、電源１３０は、供給電圧１６０を送信インダクタ１２０１乃至１２０４それぞれに、それぞれの検知器１４０１乃至１４０４を介して印加する。検知器回路１４０それぞれは、その対応する送信インダクタ１２０と電源１３０との間で切り換え可能に結合される。
【００６３】
各検知器回路１４０１乃至１４０４は、電力受信器回路１５０の磁場ノード１５４を検知することにより、それに近い電力受信器回路１５０の存在を電磁的に検知するよう更に動作可能であり、検知器回路１４０は、それに応じてその対応する送信器インダクタ１２０１乃至１２０４を電源に結合させるよう動作可能である。各検知器回路１４０は、電力受信器回路１５０の磁場ノードの存在内で第１の動作パラメータＰ１を表し、電力受信器回路１５０の磁場ノードの存在外で第２の動作パラメータＰ２を表し、第１のパラメータＰ１は、回路の対応する送信インダクタ１２０を電源１３０に結合させる結果をもたらし、第２のパラメータＰ２は、回路の対応する送信インダクタ１２０を電源１３０から切り離す結果をもたらす。特に、検知器回路１４０が、電力受信器回路１５０の磁場ノード１５４の存在内の場合、磁場ノード１５４は、電力受信器１５０と検知器回路１４０との磁場伝達をもたらし、それにより、電源１３０へのその対応する送信インダクタ１２０の検知器回路の結合がトリガされる。検知器回路１４０が電力受信器回路１５０の磁場ノードの存在外の場合、電力受信器回路１５０と検知器回路１４０との間で磁場伝達は生じない。
【００６４】
磁場ノード１５４の例示的な実施例は、軟磁気層（１５４ａ、図３Ｂ）又は共振回路（１５４ｂ、図３Ｄ）を含み、それぞれは電力受信器回路１５０内に配置され、検知器回路１４０のａｃ磁場を調節するよう動作可能である。電力受信器回路１５０内に配置された硬磁気層（１５４ｃ、図３Ｅ）は磁場ノード１５４の別の例示的な実施例を表す。検知器回路１４０の動作パラメータＰは変動し得る。例えば、動作パラメータは検知器回路１４０のインピーダンスであり得、それにより、検知器回路１４０は、電力受信器回路の磁場ノードの存在内で第１のインピーダンスＺ１を表し、電力受信器回路の磁場ノードの存在外で第２のインピーダンスＺ２を表す。別の例示的な実施例では、動作パラメータＰは検知器回路の動作周波数である。前述の実施例では、検知器回路１４０は、電力受信器回路の磁場ノードの存在内では第１の共振周波数Ｆ１で動作し、電力受信器回路の磁場ノードの存在外では第２の共振周波数Ｆ２で動作する。
【００６５】
図４は、本発明による、図３Ａ乃至３Ｅに示す例示的な誘導性電力システムの概略図を示す。特に、検知器回路１４０１、１４０２、及び１４０４は、第２のインピーダンスＺ２及び／又は第２の周波数Ｆ２で動作可能であり、それぞれは電力受信器１５０の磁場ノード１５４の存在外にある。よって、検知器回路１４０１、１４０２、及び１４０４は、それらの対応する送信インダクタ１２０１、１２０２及び１２０４を電源１３０から切り離すよう動作する。検知器回路１４０３は、第１のインピーダンスＺ１、及び／又は第１の周波数Ｆ１で動作可能であり、これは、電力受信器回路１５０の磁場ノード１５４の存在内にある。よって、検知器回路１４０３は、その対応する送信インダクタ１２０３を電源１３０に結合させるよう動作可能である。供給電圧１６０がそれに対して供給され、誘導性電力１１０が生成され、電力受信器回路１５０に供給される。
【００６６】
検知器回路１４０は、検知器回路１４０の他の動作パラメータが、電力受信器回路の磁場ノードの存在において変えられるように設計することができる。例えば、検知器回路の電流／電圧、位相／遅延の変動を使用して、近くの電力受信器回路１５０の磁場ノードの存在を示すことができる。
【００６７】
近くに配置された電力受信器回路の磁場ノードを検知するための検知器回路１４０の閾値レベルは、図３Ａ乃至図３Ｅに示すアーキテクチャのうちのどれを電力受信器回路が使用するかに応じて種々のやり方で設定することができる。
図３Ｅに示す電力受信器回路の例として、各検知器回路１４０の閾値レベルはその設計によって備えることができ、各検知器回路１４０は、電力受信器回路が発する、所定の場強度を上回る磁場を検知するよう動作可能である。電力受信器回路１５０が図３Ａ乃至図３Ｄに示す設計を実現する別の実施例では、閾値レベルは、検知器回路１４０における前述の動作パラメータの１つ又は複数における所定の最小の変動によって設定することができる。前述の変動は、電力受信器回路１５０に配置された共振回路又は軟磁気層が近いことによって生じる検知器回路のａｃ磁場における検知された変動を示す。各検知器回路１４０は、その閾値検知レベルを調節するための調節手段（手作業又は自動）を備えることができる。例示的な検知器回路の設計を図５に示す。
【００６８】
あるいは、又は更に、任意的な比較器１７０を使用して、検知器回路１４０１−４の検知レベルを検知し、それにより、１つ又は複数の検知器回路１４０１−４がそれらの対応する送信インダクタ１２０１−４を電源１３０に切り換えることを可能にすることができる。例として、比較器１７０（複数の入力装置であるか、又は、検知器回路１４０１乃至１４０４のうちの１つに切り換え可能に結合することが可能である）は、検知器回路１４０１―１４０４の１つ又は複数の動作パラメータを基準と比較し、比較器１７０は、第３の検知器回路１４０３に近い磁場ノード１５４の存在を示す動作パラメータＰ１（例えば、インピーダンスＺ１、共振周波数Ｆ１、又は他のパラメータ）を検知する。比較器は次いで、検知器回路１４０３が、その対応する送信インダクタ１２０３を電源に結合することを支援し得る。比較器１７０は、隣接して配置された検知器回路１４０２及び１４０４の動作パラメータを検知するよう更に動作可能であり得、上記パラメータは、例えば、各検知器回路の内部的に設定された閾値レベルをわずかに下回り、よって、その対応する送信インダクタ１２０２をスイッチアウト(switch  out)する。例えば、回路１４０２及び１４０４の動作パラメータＰが閾値レベルの所定の範囲内にある場合、比較器１７０は、検知器回路１４０２及び１４０４がそれらの対応する送信インダクタ１２０２及び１２０４を電源に結合させることを可能にすることができる。このようにして、更なる送信インダクタ１２０２及び１２０４は、更なる誘導性エネルギ１１０を電力受信器回路１５０に供給するよう励起される。前述の処理は例えば、高いレベルの電力消費及び／又は高速充電時間を必要とするアプリケーションにおいて提供することができる。
【００６９】
あるいは更に、比較器１７０を使用して、検知器回路１４０全てが磁場ノードの存在を示す場合に、送信インダクタ１２０１―１２０４のうちの１つ又はいくつかを電源１６０から切り離すことが可能である。前述の実施例では、比較器１７０は、検知器回路の動作パラメータのどれが磁場ノードにより、最も大きく影響されるかを判定することにより、検知器回路１４０のどれが電力受信器回路１５０に最も近いかを判定し、他の送信インダクタ１２０から電源１３０への接続をディセーブルするよう動作可能である。前述の状態は、例えば、どの検知器回路１４０１―１４０４が、電力受信器回路がないことに対応する参照動作状態の最も遠くで動作するか、又は、あるいは、どの検知器回路が、電力受信器回路が存在していることに対応する参照動作状態の最も近くで動作するかを検知することによって判定することができる。同じ効果は、１つの検知器回路１４０のみがトリガされた状態に留まるまで、検知器回路１４０の閾値レベルを増加させるよう調節することによって達成することもできる。この処理は、比較的低い電力消費が期待され、かつ／又は低速充電時間を許容し得るアプリケーションにおいて提供することができる。
【００７０】
図５Ａは、本発明によって使用される第１の例示的な検知器回路１４０の概略図を示す。検知器回路１４０は、信号生成器１４１と、検知器インダクタ１４２と、共振コンデンサ１４３と、参照電圧源１４４と、スイッチ１４５と、比較器１４６とを含む。
【００７１】
信号生成器１４１は、並列に結合された検知器インダクタ１４２及び共振コンデンサ１４３に信号を供給するよう動作可能である。一実施例では、信号生成器１４１は、固定周波数源であり、信号は、適切な場合、電源１３０によって供給される充電信号１６０の結合部分である。
【００７２】
検知器インダクタ１４２（スパイラル・インダクタの形態であり得る）は、電力受信器回路１５０の磁場ノード１５４の存在内で第１のインダクタンスＬ１を表し、電力受信器回路１５０の磁場ノード１５４の存在外で第２のインダクタンスＬ２を表す。上記図３Ｂによる例示的な実施例では、検知器回路１４０がａｃ磁場を生成し、電力受信器回路１５０の軟磁気層１５４ａの存在がａｃ磁場を調節する／変える。特に、軟磁気層１５４ａ１は、検知器インダクタ１４２の実効インダクタンスを増加させるよう動作し、共振回路（インダクタ１４２及びコンデンサ１４３）の両端間の電圧は増加する。結果として生じる実効回路のインダクタンス（すなわち、インピーダンス）の増加は、比較器１４６の非反転入力１４６ａ上で、より高い電圧をもたらす。入力１４６ａにおける電圧が、反転入力１４６ｂに印加される参照電圧１４４を超えると、比較器出力１４６ｃは高く振れ、電源１３０と送信インダクタ１２０との間に結合されたスイッチ１４５が閉じるよう励起する。供給電圧１６０は、その後、対応する送信インダクタ１２０に供給され、その少なくとも一部分は電力受信器回路１５０に誘導的に伝達される。上記のように、検知器回路１４０は、検知器回路１４０内の検知器インダクタ１４２が第１のインダクタンス値Ｌ１に達すると、電源１３０にその対応する送信インダクタ１２０を結合させるよう動作可能であり、検知器回路１４０は、検知器回路１４０内の検知器インダクタ１４２が第２のインダクタンス値Ｌ２に達すると、電源１３０からその対応する送信インダクタ１２０を切り離すよう更に動作可能である。
【００７３】
別の実施例では、信号生成器１４１は、並列に結合された、検知器のインダクタ１４２及びコンデンサ１４３が規定する共振周波数に概ね同調する自励発振器である。前述の実施例では、検知器インダクタ１４２は、磁場ノードの存在内で第１のインダクタンス値Ｌ１を有し（第１のインダクタンス値Ｌ１及び静電容量１４３は信号生成器１４０が同調する第１の共振周波数Ｆ１をもたらし）、磁場ノードの存在外で第２のインダクタンス値Ｌ２を有する（第２のインダクタンス値Ｌ３及び静電容量１４３は、信号生成器１４０が同調する第２の共振周波数Ｆ２をもたらす）。信号生成器１４１が動作している周波数を検知することは、開状態又は閉状態において電力受信回路１５０と制御スイッチ１４５との間が近いことを検知する基礎としての役目を担い得る。
【００７４】
図５Ｂは、本発明によって使用される第２の例示的な検知器回路１４０の概略図を示し、先行して識別された構成はその参照符号を維持している。この実施例では、各検知器回路１４０は、別個の供給電圧１６０を送信コイル１２０に供給する専用のＡＣ生成器１３０を含む。電力供給バス１４７は、電力をａｃ状態又はｄｃ状態でａｃ生成器１３０に供給する。一実施例では、ｄｃ電力が電力供給バス１４７に沿ってａｃ生成器に供給され、前述の構成は、ａｃ配電システムに伴い得るａｃ雑音及び電磁干渉の低下という利点をもたらしている。電力供給バス１４７が専用ａｃ生成器１３０に直結され、スイッチ１４５が、専用ＡＣ生成器１３０と送信インダクタ１２０との間の回路を完結する図示した構成の代わりに、スイッチ１４５を示す回路パスを閉じることができ、スイッチ１４５は、電力供給バス１４７とａｃ生成器１３０との間で結合するよう再配置することができる。この構成では、比較器１４６が磁場ノード１５４（例えば、電力受信器回路内に配置された硬磁気層１５４ｃ、軟磁気層１５４ａ、共振回路１５４ｂ）の存在を示す場合、電力供給バス１４７に供給され、上記存在は、共振回路の１つ又は複数の動作パラメータにおける変動（インピーダンス、共振周波数、電圧、位相又は他の動作パラメータにおける変動）によって示される。
【００７５】
更に任意的には、図５Ｂの専用ａｃ生成器１４０は、１つ又は複数の近傍検知器回路１４０との潜在的な電磁干渉を削減するように構成することができる。特定の実現形態では、別々の（例えば、近傍の）送信インダクタ１２０に結合された別個のａｃ生成器１３０は、別々の周波数で動作する別個の供給電圧１６０を供給して、隣接するアクティブなａｃ磁場のＥＭＩを最小にする。別の実施例では、別々の（例えば、近傍の）送信インダクタ１２０に結合された別個のａｃ生成器１３０は、別々の位相（例えば、位相が９０度ずれている）で動作する別個の供給電圧１６０を供給するよう構成して、隣接してアクティブなａｃ磁場の潜在的なＥＭＩ干渉を削減することができる。前述の実施例それぞれでは、各検知器回路セル（「セル」は、送信インダクタ１２０及びその対応する検知器回路１４０の結合された組合せを表す）によって供給される供給電圧１６０の動作周波数又は動作位相は、誘導性電力パッド上で実現される１つおきの検知器セルに対して直交であり得るか、又は、供給電圧１６０の直交動作周波数及び位相は、同じ周波数又は位相で動作する検知器回路セルのグルーピング間の十分な間隔で繰り返し得る。他の手法を使用して、隣接送信インダクタ間のＥＭＩ干渉を最小にすることができるということを当業者は認識するであろう。
【００７６】
図６Ａは、本発明による、図５Ａに示す検知器回路１４０のインピーダンス曲線６１０１―６１０５を示す図である。グラフのｘ軸は周波数を表し、ｙ軸は、１Ωに正規化された相対インピーダンスを示す。インピーダンス曲線６１０１―６１０５は、軟磁気層に対するその露出が変動するにつれ、検知器インダクタ１４２の種々の誘導率の比について、検知器回路１４０の正規化インピーダンス値を示す。係数１は、軟磁気層が検知器回路１４０から非常に離れた所に配置される（検知器インダクタ１４２のインダクタンス値の変動が検知されない）という状態を表し、係数２は、軟磁気層が検知器回路１４０に非常に近い所に配置されるという状態を表す（検知器インダクタ１４２のインダクタンス値における２：１の変動）。動作周波数点が２つの点の間で選択され（例えば、７５０ｋＨｚ）、検知器のインダクタ１４２及びコンデンサ１４３の値は、前述の中間点をもたらすよう選択される。応答６１０２及び６１０３は、遠端に配置された２つの軟磁気層／電力受信器回路の共振周波数及び正規化インピーダンスを示し、応答６１０２は、６１０３というインピーダンス応答のものをわずかに下回るインピーダンス応答を有する。応答６１０４は、近くに配置された軟磁気層／電力受信器回路を表す。検知器インダクタ１４２が、近くにある軟磁気層に露出すると、インダクタ１４２の両端間で検知される電圧が増加し、共振周波数は低下し、それにより、上述のような（例えば、自励発振器１４１を使用した）検知器回路の共振周波数の変動に基づいた電力受信器回路の検知が可能になる。検知器インダクタ１４２の近くに、望ましくない金属物体が存在している場合、インピーダンスが低下し、共振周波数が高くなり（その対応する応答は、概ね、応答６１０１の右であり）、よって、システムは、電力を供給する対象の軟磁気層を使用する電力受信器回路、及び電力を供給しない対象の通常の金属物体を使用する電力受信器回路を識別することができる。
【００７７】
図６Ｂは、本発明による、図５Ａに示す検知器回路１４０の電圧応答を示す。特に、検知器インダクタ１４２の両端間の検知電圧を、検知器インダクタ１４２のインダクタンス値における変動の関数として示す。ｘ軸は、図６Ａに表すように、１乃至２におよぶ検知器インダクタ１４２のインダクタンス比を表す。ｙ軸は、共振回路（インダクタ１４２及びコンデンサ１４３）の両端間の検知電圧を示し、応答６２０は、７５０ｋＨｚという固定の信号生成器周波数で得られ、中間点での動作周波数は図６Ａに表す通りである。
【００７８】
図７は、本発明による、図５の検知器回路１４０において使用される例示的なスイッチ１４５を示す。スイッチ１４５は、ダイオード１４５ｂと直列に接続された第１のコンデンサ１４５ａ、並びに、並列に結合されたインダクタ１４５ｃ及び第２のコンデンサ１４５ｄを含み、スイッチは、交流電流を切り換えるよう動作可能である。第１のコンデンサ１４５は、ａｃの供給からｄｃ電流又は電圧を阻止する。インダクタＬ２は、ダイオード１４５ｂが導通する場合、正のオフセットｄｃ電流を供給し、ダイオード１４５が導通しない場合、負のオフセットｄｃ電圧を供給する。並列に結合されたインダクタ１４５ｃ及び第２のコンデンサ１４５ｄは第１のコンデンサ１４５ｂと組み合わせて、ａｃ−ｄｃ結合を最小にするよう動作可能である。
【００７９】
ＲＦＩＤ検知
図８Ａは、本発明による、ＲＦＩＤ信号を使用して電力受信器回路を電磁的に検知する例示的な誘導性電力システムを示す。ポータブル機器には、ＲＦＩＤ署名を同報通信するよう動作可能な（アクティブ又はパッシブの）ＲＦＩＤタグ１５８が含まれる。本発明の特定の実施例では、ＲＦＩＤタグ１５８は電力受信器回路１５０内に含まれるが、この構成は必須でなく、ＲＦＩＤタグ１５８は、別の実施例におけるポータブル機器の他の部分／回路に配置することができる。電力受信器回路１５０は、受信インダクタ１５２と、近くで（例えば、電力パッド１００上に配置された検知器回路１４０によって）生成されるａｃ磁場の磁束を削減するための軟磁気層１５４ａ（最上位層を示している）と、受信された誘導性電力を整流するよう動作可能なパワー電子回路（例えば、３Ａ乃至３Ｅの実施例に示すもの）とを更に含む。
【００８０】
誘導性電力パッド１００内に、検知器回路が、ＲＦＩＤタグ１５８から送信されるＲＦＩＤ信号を検知するよう動作可能なＲＦＩＤセンサ１４８として形成され、検知されたＲＦＩＤ信号は、その後、センサ・バス１３４を介してＲＦＩＤ受信器１３２（例示的には、電源１３０に収容される）に供給される。ＲＦＩＤ受信器１３２は、受信ＲＦＩＤ信号を処理するよう動作可能である。このＲＦＩＤ信号は、ＲＦＩＤ受信器１３２が、特定のＲＦＩＤ信号を受信し、処理するよう構成されているか否かに応じて、「認識されている」か、又は「認識されていない」。更に詳細には、ＲＦＩＤ受信器１３２は、ＲＦＩＤセンサ１４８をセンサ・バス１３４を介してポーリングする。受信されたＲＦＩＤ信号がＲＦＩＤ受信器１３２によって認識されている場合、ＲＦＩＤ受信器１３２は、送信インダクタ１２０に結合させるよう電源１３０を制御する。供給電圧を供給して、電力受信器回路１５０への伝達のための誘導性エネルギを生成する。ＲＦＩＤ信号が受信されないか、又は受信ＲＦＩＤ信号が、ＲＦＩＤ受信器１３２によって認識されない場合、ＲＦＩＤ受信器１３２は、送信インダクタ１２０を電源１３０から切り離す。
【００８１】
例示的な実施例では、ＲＦＩＤタグ１５８はパッシブなＲＦＩＤタグであり、ＲＦＩＤセンサ１４８は、それに対応する送信インダクタ１２０内でほぼ中央に配置されたコイルとして実現され、コイルは、パッシブなＲＦＩＤタグ１５６からインピーダンス調節信号を検知するよう動作可能である。
【００８２】
当業者は、上記実施例に対するいくつかの代替策の可能性を認識するであろう。例えば、送信コイル１２０はＲＦＩＤセンサとしての役目を担い得る。この代替的な実施例では、ＲＦＩＤセンサ１４８及びセンサ・バス１３４を省略することが可能であり、電力供給バス１３６は更に、電源１３０内にある場合、ＲＦＩＤ受信器１３２にＲＦＩＤ信号を通信するか、又は、送信コイル・セル内にＲＦＩＤ受信器がある場合、電源に制御信号を通信するためのセンサ・バスとしての役目を担う。前述の実施例では、電力／センサ複合バス１３６は、センサ／送信コイル１２０と電源１３０との間で通信されるデータと干渉する高周波電力成分トランジェントを減衰させるためのフィルタリングを含む。
【００８３】
位置／至近性情報の提供に加えて、ＲＦＩＤ信号を使用して、更なる機能も提供することが可能である。例えば、ＲＦＩＤ受信器１３２は、特定のＲＦＩＤ信号を受信した際にのみ送信インダクタ１２０に供給電圧を印加するよう電源１３０を制御するようにすることが可能である。このようにして、ポータブル機器（例えば、インターネット・カフェのポータブル・コンピュータや、携帯電話機）の誘導性充電／電力消費を制御することができる。
【００８４】
更に例示的には、ＲＦＩＤ信号は、その電力消費要件についての特定の情報を誘導性電力パッド１００に提供することができる。例えば、ＲＦＩＤ信号は、充電／電力消費に必要な電力伝達レート、充電／電力消費についてのポータブル・アプリケーションに許容される時間限度、伝達される誘導性エネルギ１１０の必要な／好ましい周波数についての情報や、他の情報を提供することができる。より具体的には、ＲＦＩＤ信号は、情報（バッテリの有効期間、使用／充電の履歴）をそれによって提供するか、又は電源１３０内のマイクロプロセッサ（図示せず）によって記憶することができるように識別情報を提供することができる。
【００８５】
図８Ｂは、本発明による、ＲＦＩＤ誘導性電力システムの第２の例示的な実施例を示す。ポータブル機器には、ＲＦＩＤ署名を同報通信するよう動作可能な（アクティブ又はパッシブの）ＲＦＩＤタグ１５８が含まれる。本発明の特定の実施例では、ＲＦＩＤタグ１５８は電力受信器回路１５０内に含まれるが、この構成は必須でなく、ＲＦＩＤタグ１５８は、別の実施例におけるポータブル機器の他の部分／回路に配置することができる。電力受信器回路１５０は、受信インダクタ１５２と、近くで（例えば、電力パッド１００上に配置された検知器回路１４０によって）生成されるａｃ磁場の磁束を削減するための軟磁気層１５４ａ（最上位層を示している）と、受信された誘導性電力を整流するよう動作可能なパワー電子回路（例えば、３Ａ乃至３Ｅの実施例に示すもの）とを更に含む。
【００８６】
誘導性電力パッド１００内で、検知器回路は、ＲＦＩＤセンサ１５８から送信されたＲＦＩＤ信号を検知するよう動作可能なＲＦＩＤセンサ１４８として形成され、検知されたＲＦＩＤ信号はその後、センサ・バス１３４を介してＲＦＩＤ受信器１３２（例示的には電源１３０内に収容される）に供給される。ＲＦＩＤ受信器１３２は、受信されたＲＦＩＤ信号を処理するよう動作可能であり、受信されたＲＦＩＤ信号は、特定のＲＦＩＤ信号を受信し、処理するようＲＦＩＤ受信器１３２が構成されているか否かに応じて、「認識された」ＲＦＩＤ信号又は「認識されていない」ＲＦＩＤ信号であり得る。更に具体的には、ＲＦＩＤ受信器１３２は、アドレス指定可能なセンサ・バス１３４を介してＲＦＩＤセンサ１４８それぞれをポーリングする。受信されたＲＦＩＤ信号がＲＦＩＤ受信器１３２によって認識された場合、ＲＦＩＤ受信器１３２は、認識されたＲＦＩＤ信号を供給するＲＦＩＤセンサ１４８に対応する送信インダクタ１２０を（アドレス指定可能な電力供給バス１３６を介して）アドレス指定するよう電源１３０を制御する。適切な送信インダクタ１２０が電源１３０によってアドレス指定されると、供給電圧１６０を供給して、電力受信器回路１５０に伝達するために誘導性エネルギ１１０を生成する。ＲＦＩＤ信号が受信されないか、又は、受信されたＲＦＩＤ信号がＲＦＩＤ受信器１３２によって認識されない場合、ＲＦＩＤ受信器１３２は、認識されていないＲＦＩＤ信号を供給するＲＦＩＤセンサ１４８に対応する送信インダクタ１２０のアドレス指定を中止するよう電源を制御する。
【００８７】
例示的な実施例では、ＲＦＩＤタグ１５８はパッシブなＲＦＩＤタグであり、ＲＦＩＤセンサ１４８は、それに対応する送信インダクタ１２０内でほぼ中央に配置されたコイルとして実現され、コイルは、パッシブなＲＦＩＤタグ１５６からインピーダンス調節信号を検知するよう動作可能である。任意的には、比較器（例えば、ＲＳＳ手法を使用した比較器）を使用して、ＲＦＩＤ受信器１３２が、複数のＲＦＩＤセンサ１４８から、認識されたＲＦＩＤ信号を検知した場合に、送信ＲＦＩＤタグに最も近い１つ又は多くのＲＦＩＤセンサがどれかを判定することができる。
【００８８】
当業者は、上記実施例に対するいくつかの代替策の可能性を認識するであろう。例えば、各ＲＦＩＤセンサ１４８は、それ自身の専用ＲＦ受信器１３２に結合することができる。前述の実施例では、センサ・バス１３４は、電力を受信器１３２に伝達し、適切なＲＦＩＤ信号がそれによって認識される場合に電力を、対応する送信コイル１２０に切り換えるために、そこからの検知信号を電源１３０に伝達するよう動作可能である。あるいは更に、送信コイル１２０はそれ自体が、ＲＦＩＤセンサとしての役目を担い得る。この代替的な実施例では、ＲＦＩＤセンサ１４８及びセンサ・バス１３４を省略することが可能であり、電力供給バス１３６は更に、電源１３０内にある場合、ＲＦＩＤ受信器１３２にＲＦＩＤ信号を通信するか、又は、送信コイル・セル内にＲＦＩＤ受信器がある場合、電源に制御信号を通信するためのセンサ・バスとしての役目を担う。前述の実施例では、電力／センサ・バス１３６は、センサ／送信コイル１２０と電源１３０との間で通信されるデータと干渉する高周波電力成分トランジェントを減衰させるためのフィルタリングを含む。
【００８９】
位置／至近性情報の提供に加えて、ＲＦＩＤ信号を使用して、更なる機能も提供することが可能である。例えば、ＲＦＩＤ受信器１３２は、認識されたＲＦＩＤ信号が受信された際にのみ、送信インダクタ１２０に供給電圧を印加するよう電源１３０を制御するようにすることが可能である。このようにして、ポータブル機器（例えば、インターネット・カフェのポータブル・コンピュータや、携帯電話機）の誘導性充電／電力消費を制御することができる。
【００９０】
更に例示的には、ＲＦＩＤ信号は、その電力消費要件についての特定の情報を誘導性電力パッド１００に提供することができる。例えば、ＲＦＩＤ信号は、充電／電力消費に必要な電力伝達レート、充電／電力消費についてのポータブル・アプリケーションに許容される時間限度、伝達される誘導性エネルギ１１０の必要な／好ましい周波数についての情報や、他の情報を提供することができる。より具体的には、ＲＦＩＤ信号は、情報（バッテリの有効期間、使用／充電の履歴）をそれによって提供することができるか、又は、電源１３０内のマイクロプロセッサ（図示せず）によって記憶することができるように識別情報を提供することができる。
【００９１】
誘導性電力パッド１００及び電力受信回路１５０の構成は、前述のものと同様である。例示的には、ＲＦＩＤタグ１５６は、電力受信巻線１５２内のほぼ中央に配置され、ＲＦＩＤコイル１４８は、送信インダクタ１２０内のほぼ中央に位置し、前述の構成は、どの送信インダクタ１２０が、受信インダクタの最も近くにあるかについての正確な位置情報を提供する。図８Ａ及び図８Ｂの実施例における誘導性電力パッドと電力受信器回路との間の間隔は、ＲＦＩＤ受信器の感度がより高いことが理由で図３Ａ乃至図３Ｅの磁場検知システムにおけるよりも大きくすることができる。送信インダクタと受信インダクタとの間の間隔は、一部の実施例では、１ｃｍ乃至２ｃｍの範囲であり得る。
【００９２】
例示的なアプリケーション
前述の通り、本発明の誘導性電力システムは、種々のポータブル機器（例えば、携帯電話機、音楽プレイヤ、懐中電灯や、他のポ―タブル機器）において実現することが可能である。システムの特定のアプリケーションには、無線制御の分野がある。例えば、家電業界では、電力受信器回路１５０は、消費者向装置（例えば、コンピュータ、テレビ受像機、娯楽用オーディオ・システム等）の動作を制御するよう動作可能な充電可能な無線リモコンであり得る。前述のアプリケーションでは、誘導性電力パッド１００は、消費者向装置に接続する（例えば、主電源グリッドから電力を受信するよう消費者向装置と結合する）ことができるか、又は、誘導性電力パッド１００は、電力受信器回路１５０を収容する無線リモコンを充電するための補助電源を収容し得る。更なる例示的なアプリケーションでは、電力パッド１００は、（例えば、関連した無線リモコン装置を収容し、充電するために）消費者向装置のハウジングに一体化することができる。
【００９３】
医療業界では、無線制御モジュールを使用して、患者の移動、並びに／又は、患者を診断し、治療する機器の動作及び移動を制御することができる。例えば、無線制御モジュールを、医療機器又は装置（歯科医院内の患者の椅子など）の移動を制御するか、又は、Ｘ線診断システムの局面（患者のテーブルの移動、ガントリの移動、Ｘ線の放出等）を制御するためのフットスイッチとして実現することができる（前述の機器は併せて「医療機器」として表す）。別のアプリケーションは、機械を無線リモコン装置によって制御することができる産業分野において行われる。
【００９４】
有線手段による制御を提供する従来のフットスイッチは、（例えば、医療アプリケーションに使用される場合）洗浄及び殺菌にかなりの労力を必要とするので、不利である。無線動作が好ましい。しかし、バッテリによるポータブル型電源は、信頼性が低く、保守が困難である。バッテリを定期的に検査し、交換しなければならないからである。従来の再充電可能なバッテリの使用には、バッテリを再充電するために、電力伝達点を露出させる必要があり、これは場合によっては漏れることがあり得る。制御装置が封入された誘導性電力システムが、最善の解決策を提供する。
【００９５】
図９は、本発明による、誘導性電力システムを組み入れたフットスイッチ・コントローラを示す。フットスイッチ・コントローラ９００は、無線受信器９５０と無線通信するよう動作可能であり、フットスイッチ・コントローラ９００は、誘導性電力パッド１００から電力を受信するための電力受信器回路１５０を含む。
【００９６】
特定の実施例では、フットスイッチ・コントローラ９００は、Ｘ線装置９５０（例えば、Ｘ線走査システムにおけるＸ線放射の放出、ガントリ、患者ベッドの移動など）を無線制御するよう動作可能である。図示した実施例は一スイッチを示しているが、本発明により、別々のいくつかのスイッチ（２個、３個、５個、又はそれ以上の個数のスイッチ）を同様に使用することができるということを当業者は理解するであろう。
【００９７】
誘導性電力パッド１００は、フットスイッチ・コントローラ９００が、動作するよう配置され、かつ／又は、定期的な充電のために配置されるフロア・マット内に構成し、又は床の一部分（併せて「送信器領域」）内に埋め込むことができる。可撓性マットとして構成する場合、送信インダクタ１２０（例えば、ポリイミド（「フレクシフォイル」））の構成において可撓性基板が使用される。電子構成部分は、送信インダクタ１２０の上又は下に配置するか、又はそれらの間に配置することができ、マットの構成は、動作可能である状態に留まりながら、その最上部上に重い荷重を加えるのに適している。マットは、すべることを妨げるために薄いゴムの層で覆い、最上面の保護層で覆い得る。更に例示的には、マットは、容易な洗浄を可能にするように気密密閉することが可能である。
【００９８】
圧力の分布を好適にすることを可能にする一様な高さを達成するために、更なる層を可撓性マットに加えることができる。この層は、その上を踏んでも圧縮されない材料でできており、ほぼ電子構成部分の高さを有し、前述の層は電子構成部分を収容する。このようにして、構成部分は、層の穴の中に埋められ、それによって保護される。穴は更に、エポキシで充填して更なる保護をもたらす。
【００９９】
マットは、床と充電領域との間の段ができることを避けるために、エッジにおいてインダクタがない傾斜領域を更に含む。エッジは、マットの底表面がきれいな状態に留まるように、汚染流体に対する封止機能を達成するために可撓性材料（例えば、ゴム）でできていてもよい。
【０１００】
誘導性電力パッド１００のパッシブ電力構成部分は好ましくは、プリント回路基板の集積部品として実現される。半導体ＩＣは、薄くして垂直方向の高さを削減し、表面積を削減して破損のリスクを最小にすることができる。
【０１０１】
誘導性電力パッドが床の領域に埋め込まれると、送信器領域には、当該領域内にフットスイッチ・コントローラ９００を維持することを容易にするために境界を設けることができる。更に、床の平面と送信インダクタ１２０との間の間隙に材料（エポキシ・プラスチックなど。設置中は流体であり、次いで、空隙が最小の状態で間隙及び穴全てを充填する）が充填される。
【０１０２】
フットスイッチ・コントローラ９００のハウジングは好ましくは、意図しない損失をもたらしかねない渦電流の誘導を避けるために非導電性材料から構成される。誘導エネルギ１１０の損失を削減するために、受信インダクタ（例えば、スパイラル・インダクタ）１２０が、スパイラル・インダクタ１２０よりもわずかに大きな直径の穴の中に配置される。別の実施例では、ハウジングは、ハウジングの外面にそれぞれが対向するスパイラル・インダクタ１２０のマトリクスを含む凹みを有する。フットスイッチ・コントローラ９００には、誘導性電力が受信されている旨、及びバッテリの充電状態（当該バッテリが装備されている場合）を示す表示ランプを装備することができる。一実施例では、フットスイッチ・コントローラには、局所のエネルギ貯蔵装置は含まれておらず、受信誘導性エネルギによってのみ電力供給される。再充電可能な電源なしの動作により、コントローラの設計が容易になり、再充電可能なバッテリを検査し、最終的に交換するために必要なコスト及び保守が削減される。
【０１０３】
誘導性電力パッド１００及び電力受信器回路１５０は図３Ｂに描くように示す。例えばその中の軟磁気層１５４ａによって供給される電力受信器回路１５０の磁場ノードは、充電パッド１００内の１つ又は複数の検知器回路１４０（例えば、単一のもの）の電気的パラメータを変えるよう動作可能である。あるいは、電磁的検知は、図８に示すように、電源１３０内のＲＦＩＤ受信器、及び（、中の電力受信器回路１５０、又は）ポータブル・フットスイッチ内に配置されたＲＦＩＤタグによって実現することができる。例えば、ＲＦＩＤタグ及び対応するＲＦＩＤ受信器を、一意の信号にチューニングし、それにより、他の領域におけるフットスイッチ・コントローラ９００の認可されていない使用、又は別のフットスイッチ・コントローラからの干渉を妨げることができる。
【０１０４】
更に例示的には、本発明による床敷物を、床敷物の生産中に銅線又は銅コイルを床敷物に埋め込むことによって形成することができる。コイルは、フロア・マット内に、例えば、巻線として、又は箔として、実現することができる。任意的には、磁性材料、例えば、フェライト・ポリマー化合物、又はミューメタル・フォイルを使用して、床敷物と、電力供給された装置との間の磁気結合を改善することが可能である。更に任意的には、床敷物（例えば、その裏側／床側）は、中に埋め込まれた送信インダクタの切断を避けるために、床敷物に沿って切断することができるマークや他の印（例えば、予め切り込まれたノッチ等）を含み得る。銅線、スパイラル巻線を備えた箔、及び磁性箔は全て可撓性を有しているので、結果として生じる床敷物は、直ちに、何れの他の床敷物とも同様に扱うことができ、ロール上に保持することが可能である。コイルを動作させるために必要な電子回路は、（例えば、床敷物が配置された部屋のベースボード内の）床敷物から遠く離れた所に配置され得る。別の実施例では、前述のタイプのコイルは、主電源をカーペット構成部分に供給することが可能なケーブル接続を有するカーペットに埋め込むことができる。あるいは更に、道路沿いの、又は駐車場の駐車スペースは、本明細書及び特許請求の範囲記載の充電機能を備え、それにより、駐車中にハイブリッド自動車又は電気自動車が（電力受信器回路１５０を介して）充電されることを可能にすることができる。請求は、駐車料と併せて処理することが可能であるか、又は他のやり方では、本明細書及び特許請求の範囲記載のＲＦＩＤ対応電力受信器回路、及び対応する誘導性電力パッドを使用して処理することが可能である。
【０１０５】
要約すれば、本発明の一局面は、誘導性電力パッド１００内の検知器回路１４０、１４８による電力受信器回路１５０の電磁的検知である。電力受信器回路１５０の存在が検知されると、検知器回路１４０、１４８は、電力受信器回路１５０に送信するためにインダクタ・エネルギ１１０を生成するよう、電源へのその対応する送信インダクタの切り換えを制御するよう動作する。このようにして、誘導性電力パッド１００は、近い電力受信器回路１５０が検知された場合にのみ、誘導性エネルギ１１０を生成する。
【０１０６】
当業者によって容易に認識されるように、上述の処理は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は前述の実現形態の適宜の組合せで実現することができる。更に、上述の処理の一部又は全部は、コンピュータ読み取り可能な媒体（取り外し可能なディスク、揮発性メモリ又は不揮発性メモリ、埋め込み型プロセッサ等）上に常駐するコンピュータ読み取り可能な命令コードとして実現することができ、命令コードは、意図された機能を行うよう、プログラム可能な装置のコンピュータをプログラムするよう動作可能である。
【０１０７】
「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」の語は他の構成を排除せず、「ａ」又は「ａｎ」の不定冠詞は、別途明記しない限り、複数形を排除しない。更に、別々の実施例に関連した記載した構成部分を組み合わせることができる。更に、特許請求の範囲における参照符号は、特許請求の範囲記載の範囲を限定するものと解されないものとする。
【０１０８】
上記説明は、例証及び説明の目的で提示してきた。網羅的であることも、記載したまさにその形態に本発明を限定することも意図しておらず、明らかに、多くの修正及び変形が、本明細書及び特許請求の範囲記載の教示に照らして可能である。当業者が、種々の実施例において、かつ、想定される特定の用途に合うような種々の修正を伴って、本発明を最もうまく利用することを可能にするための、本発明の原理及びその実用的な適用を最もうまく説明するために上述の実施例を選んでいる。本発明の範囲が特許請求の範囲によってのみ規定されることを意図している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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