(57)【要約】  電力をワイヤレスに受信するための方法および装置が開示される。一態様では、ワイヤレス電力レシーバへの電力供給または充電を行うために、ワイヤレスに電力を送信するための装置が提供される。本装置は、負荷への電力供給または充電を行うのに十分な磁場を介してワイヤレス電力を送信するように構成されるトランスミッタ回路を備える。本装置は、トランスミッタ回路の電力レベル能力を判定するように構成されるプロセッサ回路をさらに含む。本装置は、ワイヤレス電力レシーバに第1の通信を送信するように構成される通信トランシーバ回路をさらに含み、第1の通信は、第1の電力レベルから第2の電力レベルに電力需要を調整するための要求を含み、第1の電力レベルは第2の電力レベルよりも高い。第2の電力レベルは、トランスミッタ回路の電力レベル能力に対応する。
2018537938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス電力レシーバにワイヤレスに電力を送信するための装置であって、
前記ワイヤレス電力レシーバへの電力供給または充電を行うのに十分な磁場を介してワイヤレス電力を送信するように構成されるトランスミッタ回路と、
前記トランスミッタ回路の電力レベル能力を判定するように構成されるプロセッサ回路と、
前記ワイヤレス電力レシーバに第1の通信を送信するように構成される通信回路であって、前記第1の通信が、前記ワイヤレス電力レシーバの電力需要を第1の電力レベルから第2の電力レベルに調整するための要求を含み、前記第1の電力レベルが前記第2の電力レベルよりも高く、前記第2の電力レベルが、前記トランスミッタ回路の前記電力レベル能力に対応する、通信回路と
を備える、装置。
【請求項２】
前記電力レベル能力が、前記トランスミッタ回路に結合される電源の電力供給能力に基づく、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記電源が前記第1の電力レベルを提供可能であるか、または前記第2の電力レベルを提供可能であるかを判定するように構成されるセンサ回路をさらに備える、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記通信回路が、前記ワイヤレス電力レシーバから第2の通信を受信するようにさらに構成され、前記第2の通信が前記第1の電力レベルの前記電力需要を含む、請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記通信回路が、前記電力レベル能力が前記第1の電力レベルを下回る電力レベルに対応するとき、前記第1の通信を送信するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記第2の電力レベルが、前記トランスミッタ回路の前記電力レベル能力以下の電力レベルに対応する、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記プロセッサ回路が、前記トランスミッタ回路の前記電力レベル能力に基づいて前記トランスミッタ回路の電流レベルを調整するようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記通信回路が、前記第1の通信に応答して前記ワイヤレス電力レシーバから第2の通信を受信するようにさらに構成され、前記第2の通信が、前記第2の電力レベルの前記電力需要を含む、請求項1に記載の装置。
【請求項９】
ワイヤレス電力レシーバにワイヤレスに電力を送信するための方法であって、
ワイヤレス電力トランスミッタから、前記ワイヤレス電力レシーバへの電力供給または充電を行うのに十分な磁場を介してワイヤレス電力を送信するステップと、
前記ワイヤレス電力トランスミッタの電力レベル能力を判定するステップと、
前記ワイヤレス電力レシーバに第1の通信を送信するステップであって、前記第1の通信が、前記ワイヤレス電力レシーバの電力需要を第1の電力レベルから第2の電力レベルに調整するための要求を含み、前記第1の電力レベルが前記第2の電力レベルよりも高く、前記第2の電力レベルが、前記ワイヤレス電力トランスミッタの前記電力レベル能力に対応する、ステップと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記電力レベル能力が、前記ワイヤレス電力トランスミッタに結合される電源の電力供給能力に基づく、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記電源が前記第1の電力レベルを提供可能であるか、または前記第2の電力レベルを提供可能であるかを判定するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記ワイヤレス電力レシーバから第2の通信を受信するステップをさらに含み、前記第2の通信が前記第1の電力レベルの前記電力需要を含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１３】
前記第1の通信を送信するステップが、前記電力レベル能力が前記第1の電力レベルを下回る電力レベルに対応するとき、前記第1の通信を送信するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１４】
前記第2の電力レベルが、前記ワイヤレス電力トランスミッタの前記電力レベル能力以下の電力レベルに対応する、請求項9に記載の方法。
【請求項１５】
前記ワイヤレス電力トランスミッタの前記電力レベル能力に基づいて前記ワイヤレス電力トランスミッタの電流レベルを調整するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１６】
前記第1の通信に応答して前記ワイヤレス電力レシーバから第2の通信を受信するステップをさらに含み、前記第2の通信が、前記第2の電力レベルの前記電力需要を含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１７】
ワイヤレス電力レシーバにワイヤレスに電力を送信するための装置であって、
前記ワイヤレス電力レシーバへの電力供給または充電を行うのに十分な磁場を介してワイヤレス電力を送信するための手段と、
ワイヤレス電力を前記送信するための手段の電力レベル能力を判定するための手段と、
前記ワイヤレス電力レシーバに第1の通信を送信するための手段であって、前記第1の通信が、前記ワイヤレス電力レシーバの電力需要を第1の電力レベルから第2の電力レベルに調整するための要求を含み、前記第1の電力レベルが前記第2の電力レベルよりも高く、前記第2の電力レベルが、前記ワイヤレス電力を送信するための手段の前記電力レベル能力に対応する、手段と
を備える、装置。
【請求項１８】
前記ワイヤレス電力を送信するための手段に電力を提供するための手段をさらに備え、前記電力レベル能力が、前記電力を提供するための手段の電力供給能力に基づく、請求項17に記載の装置。
【請求項１９】
前記電力を供給するための手段が前記第1の電力レベルを提供可能であるか、または前記第2の電力レベルを提供可能であるかを判定するための手段をさらに備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
前記ワイヤレス電力レシーバから第2の通信を受信するための手段をさらに備え、前記第2の通信が、前記第1の電力レベルの前記電力需要を含む、請求項17に記載の装置。
【請求項２１】
前記第1の通信を送信するための手段が、前記電力レベル能力が前記第1の電力レベルを下回る電力レベルに対応するとき、前記第1の通信を送信するように構成される、請求項17に記載の装置。
【請求項２２】
前記第2の電力レベルが、前記トランスミッタ回路の前記電力レベル能力以下の電力レベルに対応する、請求項17に記載の装置。
【請求項２３】
前記送信手段の前記電力レベル能力に基づいて前記ワイヤレス電力を送信するための手段の電流レベルを調整するための手段をさらに備える、請求項17に記載の装置。
【請求項２４】
前記第1の通信に応答して前記ワイヤレス電力レシーバから第2の通信を受信するための手段をさらに備え、前記第2の通信が、前記第2の電力レベルの前記電力需要を含む、請求項17に記載の装置。
【請求項２５】
命令を含む非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令が、プロセッサによって実行されると、ワイヤレス電力トランスミッタに、
ワイヤレス電力レシーバへの電力供給または充電を行うのに十分な磁場を介して、ワイヤレス電力トランスミッタからワイヤレス電力を送信することと、
前記ワイヤレス電力トランスミッタの電力レベル能力を判定することと、
前記ワイヤレス電力レシーバに第1の通信を送信することであって、前記第1の通信が、前記ワイヤレス電力レシーバの電力需要を第1の電力レベルから第2の電力レベルに調整するための要求を含み、前記第1の電力レベルが前記第2の電力レベルよりも高く、前記第2の電力レベルが、前記ワイヤレス電力トランスミッタの前記電力レベル能力に対応する、送信することと
を行わせる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２６】
前記電力レベル能力が、前記ワイヤレス電力トランスミッタに結合される電源の電力供給能力に基づく、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２７】
前記命令が、前記ワイヤレス電力トランスミッタに、前記電源が前記第1の電力レベルを提供可能であるか、または前記第2の電力レベルを提供可能であるかを判定させるようにさらに構成される、請求項26に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２８】
前記命令が、前記ワイヤレス電力トランスミッタに前記ワイヤレス電力レシーバから第2の通信を受信させるようにさらに構成され、前記第2の通信が、前記第1の電力レベルの前記電力需要を含む、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２９】
前記電力レベル能力が前記第1の電力レベルを下回る電力レベルに対応するとき、前記第1の通信の前記送信が行われる、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３０】
前記命令が、前記ワイヤレス電力トランスミッタに、前記ワイヤレス電力トランスミッタの前記電力レベル能力に基づいて前記ワイヤレス電力トランスミッタの電流レベルを調整させるようにさらに構成される、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に充電可能デバイスのワイヤレス電力充電に関する。より詳細には、本出願は、ワイヤレス電力トランスミッタの電力供給能力に基づいてワイヤレスレシーバ電力需要を調整するためのデバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電式バッテリーによって電力供給される電子デバイスの数および種類がますます増えている。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Bluetooth(登録商標)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てきたが、バッテリー駆動式電子デバイスは、より多くの電力量をますます必要とし消費するので、頻繁に充電する必要がある。充電式デバイスは、多くの場合、電源に物理的に接続されるケーブルまたは他の同様のコネクタを通して有線接続によって充電される。ケーブルおよび同様のコネクタは、時には不便または邪魔であり、他の欠点を有する場合がある。充電式電子デバイスの充電、または電子デバイスへの電力供給に使用される電力を自由空間において伝達することができるワイヤレス充電システムは、有線式の充電解決策の欠点のいくつかを克服する場合がある。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は、それぞれいくつかの態様を有し、それらのうちの単一の態様が、本明細書で説明する望ましい属性を単独で担うものではない。本明細書においては、添付の特許請求の範囲を限定することなしに、いくつかの顕著な特徴について説明する。
【０００４】
本明細書で説明される主題の1つまたは複数の実施態様の詳細は、添付図面および以下の説明において示される。説明、図面、および特許請求の範囲から、他の特徴、態様、および利点が明らかとなるであろう。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場合があることに留意されたい。
【０００５】
本開示の一態様は、ワイヤレス電力レシーバへの電力供給または充電を行うために、電力をワイヤレスに送信するための装置を提供する。いくつかの実施形態では、本装置は、ワイヤレス電力レシーバへの電力供給または充電を行うのに十分な磁場を介してワイヤレス電力を送信するように構成されるトランスミッタ回路を備える。本装置は、トランスミッタ回路の電力レベル能力を判定するように構成されるプロセッサ回路をさらに備えてもよい。本装置は、ワイヤレス電力レシーバに第1の通信を送信するように構成される通信回路をさらに備えてもよい。第1の通信は、ワイヤレス電力レシーバの電力需要を第1の電力レベルから第2の電力レベルに調整するための要求を含んでもよい。第1の電力レベルは、第2の電力レベルよりも高くてもよい。いくつかの態様では、第2の電力レベルは、トランスミッタ回路の電力レベル能力に対応する。
【０００６】
いくつかの実施形態では、電力レベル能力は、トランスミッタ回路に結合される電源の電力供給能力に基づいてもよい。そのような実施形態では、本装置は、電源が第1の電力レベルを提供可能であるか、または第2の電力レベルを提供可能であるかを判定するように構成されるセンサ回路をさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、通信回路は、ワイヤレス電力レシーバから第2の通信を受信するようにさらに構成されてもよく、第2の通信は、第1の電力レベルの電力需要を含む。いくつかの実施形態では、通信回路は、電力レベル能力が第1の電力レベルを下回る電力レベルに対応するとき、第1の通信を送信するようにさらに構成されてもよい。いくつかの実施形態では、第2の電力レベルは、トランスミッタ回路の電力レベル能力以下の電力レベルに対応してもよい。またいくつかの実施形態では、プロセッサ回路は、トランスミッタ回路の電力レベル能力に基づいてトランスミッタ回路の電流レベルを調整するようにさらに構成されてもよい。
【０００７】
本開示の他の態様は、本明細書または図で説明する実施形態のいずれかに従って装置を提供する。本開示の他の態様は、本明細書または図で説明する実施形態のいずれかに従って方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本出願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】本出願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において使用される場合がある例示的な構成要素の機能ブロック図である。
【図３】本出願の例示的な実施形態による、図2の送信回路または受信回路の一部分の概略図である。
【図４】本出願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図である。
【図５】図4のシステムにおいて使用される一実施形態による、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６】電源、電力送信ユニット(PTU)、および電力受信ユニット(PRU)の間の例示的な流れ図である。
【図７】本明細書の開示による、ワイヤレス電力を受信する例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面に示す様々な特徴は、一定の縮尺で描かれていない場合がある。したがって、様々な特徴の寸法は、明快のために任意に拡大または縮小される場合がある。さらに、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示さない場合がある。最後に、同様の参照番号が、本明細書および図を通して同様の特徴を示すために使用される場合がある。
【００１０】
以下の説明では、本開示の完全な理解を可能にするために、説明の目的で、多数の例および特定の詳細が記載される。しかしながら、特許請求の範囲に表される本開示は、これらの例における特徴の一部または全部を、単独で、または以下で説明する他の特徴と組み合わせて含む場合があり、本明細書で説明する特徴および概念の変更形態および均等物をさらに含む場合があることは、当業者には明らかであろう。
【００１１】
ワイヤレス電力伝達は、電場、磁場、電磁場などに関連する任意の形態のエネルギーを、物理的な電気導体を使用することなくトランスミッタからレシーバに伝達することを指す場合がある(たとえば電力は、自由空間を通して伝達される場合がある)。ワイヤレスフィールド(たとえば磁場または電磁場)に出力された電力は、電力伝達を実現するために、「電力受信素子」によって受信され、捕捉され、または結合されてもよい。
【００１２】
図1は、例示的な実施形態による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。エネルギー伝達を実行するためのワイヤレスフィールド(たとえば磁場または電磁場)105を生成するために、電源(この図では図示せず)からトランスミッタ回路104に入力電力102が供給されてもよい。レシーバ回路108は、ワイヤレスフィールド105に結合し、出力電力110に結合されるデバイス(この図では図示せず)によって蓄積または消費できるように出力電力110を生成してもよい。トランスミッタ104とレシーバ108は、距離112だけ離されてもよい。トランスミッタ104は、エネルギーをレシーバ108に送信/結合するための電力送信素子回路114を含んでもよい。レシーバ108は、トランスミッタ104から送信されたエネルギーを受信または捕捉/結合するための電力受信素子回路118を含んでもよい。
【００１３】
例示的な一実施形態では、トランスミッタ104およびレシーバ108は、相互共振関係に従って構成されてもよい。レシーバ108の共振周波数およびトランスミッタ104の共振周波数が実質的に同じであるか、または極めて近いとき、トランスミッタ104とレシーバ108との間の伝送損失が低減する。したがって、ワイヤレス電力伝達はより長い距離にわたって行われてもよい。したがって、共振誘導結合技法が、効率の改善と、様々な距離にわたる、様々な誘導電力送信および受信素子構成による電力伝達とを可能にする場合がある。
【００１４】
いくつかの実施形態では、以下においてさらに説明するように、ワイヤレスフィールド105はトランスミッタ104の「近距離場」に相当してもよい。近距離場は、電力送信素子114から放射する電力を最小限に抑える電力送信素子114内の電流および電荷から生じる強い反応場が存在する領域に相当してもよい。近距離場は、電力送信素子114の約1波長(または、波長の数分の一)内に存在する領域に相当してもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態では、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遠距離場に伝搬するのではなく、ワイヤレスフィールド105内のエネルギーの大部分を電力受信素子118に結合することによって行われてもよい。
【００１６】
いくつかの実装形態では、トランスミッタ104は、電力送信素子114の共振周波数に相当する周波数を有する時変磁場(または電磁場)を出力してもよい。レシーバ108がワイヤレスフィールド105内にあるとき、時変磁場(または電磁場)は、電力受信素子118内に電流を誘導してもよい。上述のように、電力受信素子118が電力送信素子114の周波数で共振するように共振回路として構成される場合、エネルギーが効率的に伝達される場合がある。電力受信素子118において誘導された交流(AC)信号が、負荷を充電するまたは負荷に電力供給するために提供される場合がある直流(DC)信号を生成するために、整流されてもよい。
【００１７】
本明細書で説明する態様は、ワイヤレス電力伝達システムに関する。いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力レシーバ(たとえばレシーバ108)が、ワイヤレス電力トランスミッタ(たとえばトランスミッタ104)が提供可能である場合があるよりも多くの電力を要求する場合がある。いくつかの態様では、これは、トランスミッタ104が入力電力102に結合され、入力電力102が低電源(たとえばUSB電源)であるとき発生する場合がある。そのような態様では、レシーバ108が入力電力102をオーバードローすることが起こり得る場合があり、その結果、レシーバ108がトランスミッタ104を切断するおよび/またはトランスミッタ104が終了することになる場合がある。本明細書で説明する実施形態は、入力電力102(たとえば低電力またはUSB電源)をオーバードローすることを防ぐために、レシーバ108電力需要を調整することに関する。
【００１８】
図2は、別の例示的な実施形態によるワイヤレス電力伝達システム200の機能ブロック図である。システム200は、図1のシステム100と同様の動作および機能のワイヤレス電力伝達システムであってもよい。しかしながら、システム200は、図1と違ったワイヤレス電力伝達システム200の構成要素に関するさらなる詳細を提供する。システム200は、トランスミッタ回路204と、レシーバ回路208とを含んでもよい。トランスミッタ204(本明細書では電力送信ユニット、PTUとも呼ぶ)は、発振器回路222と、ドライバ回路224と、フロントエンド回路226と、インピーダンス制御モジュール回路227とを含む場合がある送信回路206を含んでもよい。発振器222は、周波数制御信号223に応じて調整してもよい所望の周波数の信号を生成するように構成されてもよい。発振器222は、ドライバ回路224に発振器信号を供給してもよい。ドライバ回路224は、入力電圧信号(VD)225に基づいて、たとえば電力送信素子214の共振周波数において、電力送信素子214を駆動するように構成されてもよい。ドライバ回路224は、発振器222から方形波を受信し、正弦波を出力するように構成されるスイッチング増幅器であってもよい。
【００１９】
フロントエンド回路226は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去するためのフィルタ回路を含んでもよい。フロントエンド回路226は、トランスミッタ204のインピーダンスを電力送信素子214に整合させるための整合回路を含んでもよい。以下においてより詳細に説明するように、フロントエンド回路226は、電力送信素子214を含む共振回路を作成するための同調回路を含んでもよい。電力送信素子214を駆動する結果として、電力送信素子214は、バッテリー236を充電するかまたは場合によっては負荷に電力供給するのに十分なレベルで電力をワイヤレスに出力するためのワイヤレスフィールド205を生成してもよい。インピーダンス制御モジュール回路227は、フロントエンド回路226を制御してもよい。
【００２０】
トランスミッタ204は、送信回路206の1つまたは複数の態様を制御するかまたは電力の伝達の管理に関連する他の動作を実現するように構成される、送信回路206に動作可能に結合されるコントローラ回路240をさらに含んでもよい。コントローラ240は、マイクロコントローラであっても、あるいはプロセッサであってもよい。コントローラ240は、特定用途向け集積回路(ASIC)として実装されてもよい。コントローラ240は、直接的または間接的に、送信回路206の各構成要素に動作可能に接続されてもよい。コントローラ240は、送信回路206の構成要素の各々から情報を受信し、受信した情報に基づいて計算を実行するようにさらに構成されてもよい。コントローラ240は、構成要素の動作を調整する場合があるその構成要素の各々のための制御信号(たとえば信号223)を生成するように構成されてもよい。したがって、コントローラ240は、それによって実行された演算の結果に基づいて電力伝達を調整または管理するように構成されてもよい。トランスミッタ204はたとえば、コントローラ240にワイヤレス電力伝達の管理に関係する機能などの特定の機能を実行させるための命令などのデータを記憶するように構成されるメモリ(図示せず)をさらに含んでもよい。
【００２１】
レシーバ208(本明細書では電力受信ユニット、PRUとも呼ぶ)は、フロントエンド回路232と整流器回路234とを含む場合がある受信回路210を含んでもよい。フロントエンド回路232は、受信回路210のインピーダンスを電力受信素子218に整合させるための整合回路を含んでもよい。以下において説明するように、フロントエンド回路232は、電力受信素子218を含む共振回路を作成するための同調回路をさらに含んでもよい。整流器回路234は、図2に示すように、バッテリー236を充電するために、AC電力入力からDC電力出力を生成してもよい。レシーバ208およびトランスミッタ204は、さらに、別個の通信チャネル219(たとえばBluetooth(登録商標)、Zigbee、セルラーなど)上で通信してもよい。レシーバ208およびトランスミッタ204は、代替的には、ワイヤレスフィールド205の特性を使用して帯域内シグナリングによって通信してもよい。
【００２２】
レシーバ208は、トランスミッタ204によって送信され、レシーバ208によって受信される電力量がバッテリー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されてもよい。トランスミッタ204は、エネルギー伝達を行うための直接場結合係数(k)を有する、大部分は非放射の場を生成するように構成されてもよい。レシーバ208は、ワイヤレスフィールド205に直接結合してもよく、出力または受信回路210に結合されるバッテリー(または、負荷)236による蓄積または消費のために出力電力を生成してもよい。
【００２３】
レシーバ208は、ワイヤレス電力レシーバの1つまたは複数の態様の管理に関して上記で説明した送信コントローラ240と同様に構成されるコントローラ回路250をさらに含んでもよい。レシーバ208は、たとえばコントローラ250にワイヤレス電力伝達の管理に関係する機能などの特定の機能を実行させるための命令などの、データを記憶するように構成されるメモリ(図示せず)をさらに含んでもよい。
【００２４】
上記で説明したように、トランスミッタ204およびレシーバ208は距離によって分離されてもよく、トランスミッタとレシーバとの間の伝送損失を最小限に抑えるように相互共振関係に従って構成されてもよい。いくつかの態様では、ワイヤレス電力伝達システム200は、ワイヤレス電力伝達システム100のより詳細な図を表す。
【００２５】
図3は、例示的な実施形態による、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に示すように、送信または受信回路350は、電力送信または受信素子回路352と同調回路360とを含んでもよい。電力送信または受信素子352はまた、アンテナもしくは「ループ」アンテナと呼ばれるか、またはアンテナもしくは「ループ」アンテナとして構成される場合がある。「アンテナ」という用語は、一般に、別の「アンテナ」への結合のためにエネルギーをワイヤレスに出力または受信する場合がある構成要素を指す。電力送信または受信素子352はまた、本明細書では「磁気」アンテナ、または誘導コイル、共振器、もしくは共振器の一部と呼ばれることがあり、あるいは「磁気」アンテナ、または誘導コイル、共振器、もしくは共振器の一部分として構成される場合がある。電力送信または受信素子352はまた、電力をワイヤレスに出力または受信するように構成されるタイプのコイルまたは共振器と呼ばれる場合がある。本明細書で使用する電力送信または受信素子352は、電力をワイヤレスに出力し、かつ/または受信するように構成されるタイプの「電力伝達構成要素」の一例である。電力送信または受信素子352は、空芯、またはフェライトコアなどの物理的コアを含んでもよい(この図では図示せず)。
【００２６】
電力送信または受信素子352が同調回路360を含む共振回路または共振器として構成されるとき、電力送信または受信素子352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もよい。インダクタンスは、単に電力送信または受信素子352を形成するコイルまたはその他のインダクタによって生成されるインダクタンスであってもよい。キャパシタンス(たとえばキャパシタ)は、所望の共振周波数の共振構造を作成するように同調回路360によって生成されてもよい。非限定的な例として、同調回路360はキャパシタ354を備えてもよく、共振回路を作成するように送信および/または受信回路350にキャパシタ356が付加されてもよい。
【００２７】
同調回路360は、電力送信または受信素子352をもつ共振回路を形成するための他の構成要素を含んでもよい。別の非限定的な例として、同調回路360は、回路350の2つの端子間に並列に配置されたキャパシタ(図示せず)を含んでもよい。さらに他の構成が可能である。いくつかの実施形態では、フロントエンド回路226内の同調回路は、フロントエンド回路232内の同調回路と同じ設計(たとえば360)を有してもよい。他の実施形態では、フロントエンド回路226は、フロントエンド回路232とは異なる同調回路設計を使用してもよい。
【００２８】
電力送信素子に関しては、信号358は、電力送信または受信素子352の共振周波数に実質的に相当する周波数を有し、電力送信または受信素子352への入力であってもよい。電力受信素子に関しては、信号358は、電力送信または受信素子352の共振周波数に実質的に相当する周波数を有し、電力送信または受信素子352からの出力であってもよい。本明細書で提供する実施形態および説明は、共振および非共振の実装形態(たとえば電力送信または受信素子ならびに共振および非共振システムのための共振および非共振回路)に適用されてもよい。いくつかの態様では、送信または受信回路350は、同調回路360のない送信または受信回路を使用したワイヤレス電力受信または送信よりも効率のよい周波数でのワイヤレス電力受信または送信を容易にする場合がある。
【００２９】
図4は、別の例示的な実施形態による、別の例示的なワイヤレス電力伝達システム400の図である。ワイヤレス電力伝達システム400は、電源401に結合される電力送信ユニット(PTU)402と、電力受信ユニット(PRU)406および408とを含む。いくつかの態様では、電源401は、ユニバーサルシリアルバス(USB)電源、壁コンセント、バッテリー、太陽エネルギー、または他の電源を含んでもよい。PTU402は、図1および図2のトランスミッタ104および/または204と同様であってもよく、これらと同様の構成要素を含んでもよい。たとえばPTU402は、図1〜図3の電力送信素子114、214、および352のうちの1つまたは複数と、図2の送信回路206とを含んでもよい。さらに、PRU406および408は、図1および図2のレシーバ108および/または208と同様であってもよく、これらと同様の構成要素を含んでもよい。たとえばPRU406および408は、図1〜図3の電力受信素子118、218、および352のうちの1つまたは複数と、図2の受信回路210とを含んでもよい。
【００３０】
図示のように、PRU406および408は、充電のためにPTU402の表面上にまたは近くに配置されてもよい。PRU406および408が示されているが、いくつかの態様では、ワイヤレス電力伝達システム400は、単一のPTU402および単一のPRU(たとえばPRU406)を含む場合がある。いくつかの態様では、特定のPRU(たとえばPRU406)で、またはあるタイプもしくはブランドのPRU406で動作するように設計されたPTU402は、「専用のPTU402」と呼ばれる場合がある。同様に、特定のPTU(たとえばPTU402)で、またはあるタイプもしくはブランドのPTU402で動作するように設計されたPRU406は、「専用のPRU406」と呼ばれる場合がある。いくつかの実施形態では、専用のPTU402および/または専用のPRU406を使用すると、PTU402および/またはPRU406がそれぞれのPRU406および/またはPTU402のいくつかの電力伝達パラメータまたは特性を識別できるという利点があってもよい。そのような電力伝達パラメータまたは特性は、PTU402とPRU406との間で通信されてもよく、またはそれぞれのデバイスのメモリに記憶されてもよい。
【００３１】
他の実施形態では、3つ以上のPRUが、PRUを充電するためにPTU402の表面上にまたは近くに配置されてもよい。単一のまたは専用のPTU402および単一のまたは専用のPRU406の実施形態では、PTU402およびPRU406は、いくつかの電力伝達パラメータが交換される場合があるペアリングプロセスに参加する場合がある。たとえばPRU406は、異なる電力レベルまたは設定をもつ1つまたは複数の電力需要をPTU402に通信する場合がある。いくつかの態様では、PTU402は、その電力供給能力(たとえば2.5Wまたは5W)または他の電力伝達パラメータをPRU406に通信してもよい。いくつかの実施形態では、PTU402とPRU406および408は、別個の通信チャネル(たとえば図2の通信チャネル219)によって、または図2に関して説明したワイヤレスフィールド205の特性を使用して帯域内シグナリングによって、電力伝達パラメータを通信してもよい。
【００３２】
ワイヤレス電力伝達システム400の非限定的な利点は、それがPTU402から1つまたは複数のデバイス(たとえばPRU406および408)へのワイヤレス電力伝達を可能にする場合があることである。いくつかの態様では、PRU406がPTU402および/または電源401の電力供給能力に基づいて電力需要要求を調整することが望ましい場合がある。したがって、PTU402がその電力供給能力をPRU406に通信することの非限定的な利点は、PRU406がPTU402の電力供給能力を満たすように電力需要を調整し、PTU402をオーバードローすることおよび/またはワイヤレス電力伝達システム400を終了することを減らすまたはなくすのに役立つ場合があることである。
【００３３】
図5は、ワイヤレス電力伝達システム500の例示的な機能ブロック図を示す。いくつかの態様では、PTU402は、電力送信素子214を介して、PRU406の電力受信素子218にワイヤレス電力を伝達してもよい。図示のように、PTU402は、電源401に結合され、本明細書で開示するプロセスおよび方法を利用してもよい。いくつかの態様では、PTU402は、図1〜図4(上記)の説明に従って、電力送信素子214を使用し、磁場205を介して、ワイヤレス電力を送信するように構成されてもよいデバイスの一例である。
【００３４】
PTU402は、PTU402の動作を制御するように構成されるプロセッサ回路522を備えてもよい。プロセッサ522は、中央処理装置(CPU)と呼ばれることもある。プロセッサ522は、1つまたは複数のプロセッサで実現される処理システムを含むか、またはその構成要素であってもよい。1つまたは複数のプロセッサは、汎用マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、コントローラ、ステートマシン、ゲート論理、個別のハードウェア構成要素、専用のハードウェア有限ステートマシン、または、情報の計算もしくは他の操作を実行することができる任意の他の適切なエンティティを任意に組み合わせて実現されてもよい。
【００３５】
処理システムは、ソフトウェアを記憶するための物理的機械可読媒体を含む場合もある。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかにかかわらず、任意のタイプの命令を意味するように広く解釈されるべきである。命令は、(たとえばソースコードフォーマット、バイナリコードフォーマット、実行可能コードフォーマット、または任意の他の適切なコードのフォーマットにおける)コードを含んでもよい。命令は、1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、処理システムに本明細書で説明する様々な機能を実行させる。
【００３６】
PTU402は、メモリ回路524をさらに備えてもよく、メモリ回路524は、読取り専用メモリ(ROM)とランダムアクセスメモリ(RAM)の両方を含んでもよく、命令およびデータをプロセッサ522に提供してもよい。メモリ524は、プロセッサ522に動作可能に結合されてもよい。メモリ524の一部分は、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)を含む場合もある。プロセッサ522は、典型的には、メモリ524内に記憶されたプログラム命令に基づいて論理演算および算術演算を実行する。メモリ524中の命令は、本明細書で説明する方法を実施するように実行可能であってもよい。
【００３７】
PTU402は、バス531を介してプロセッサ522および/またはメモリ524に動作可能に結合される1つまたは複数のセンサ回路526をさらに備えてもよい。バス531は、たとえばデータバス、ならびに電力バス、制御信号バス、およびステータス信号バスを含んでもよい。PTU402の構成要素は、何らかの他の機構を使用して、一緒に結合される、または互いに入力を受け入れるもしくは提供する場合があることを、当業者は了解されよう。
【００３８】
センサ526は、限定はしないが、電力センサ、温度センサ、インピーダンスセンサ、または他のタイプのセンサを含む場合がある。センサ526は、電源401とPTU402との間の接続を検知または検出するように構成されてもよい。いくつかの態様では、電力センサ401は、有線またはワイヤレス接続によってPTUに電力供給する。センサ526は、接続および/または電源401によって供給される電力の量を検出し、バス531を介してプロセッサ522にその情報を通信してもよい。他の実施形態では、プロセッサ522は、電源401とPTU402との間の接続および/または供給される電力の量を検出してもよい。さらに、電源401とPTU402との間の接続および/または供給される電力の量は、PTU402のプロセッサ522、センサ526、トランシーバ532、または他の構成要素に通信されてもよい。プロセッサ522は、電源401によって供給される電力の電力レベルを判定してもよく、電源401の電力レベルを示すために電力レベルフラグを設定してもよい。いくつかの態様では、電力レベルフラグは、メモリ524内に記憶されてもよい。
【００３９】
PTU402はまた、信号を処理する際に使用するためのデジタル信号プロセッサ(DSP)回路528を含んでもよい。DSP528は、送信のためのパケットを生成するように構成されてもよい。
【００４０】
PTU402はまた、PRU406によって電力受信素子218(図2)で受信されるように、ワイヤレスフィールド205を介してワイヤレス電力を送信するための、図2のトランスミッタ204および電力送信素子214を備えてもよい。
【００４１】
PTU402はまた、通信チャネル219を介した、PTU402とPRU406との間のデータの送信および受信を可能にするトランシーバ回路532を備えてもよい。いくつかの態様では、トランシーバ532は、任意の通信ユニットまたは通信手段を備えてもよい。そのようなデータおよび通信は、PRU406内のトランシーバ回路569によって受信されてもよい。トランシーバ569は、電力需要要求またはワイヤレスフィールド205の送信電力レベルを構成もしくは変更するための信号を送信してもよい。いくつかの態様では、電力需要要求は、PTU402の電力供給能力に基づいてもよい。たとえばPRU406は、PTU402の近くにまたは表面上に配置されてもよく、トランシーバ569は、5Wよりも大きい(たとえば10W)電力需要要求を送信してもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態では、トランシーバ532は、電力需要要求を受信し、バス531を介してプロセッサ522に電力需要要求を通信してもよい。プロセッサ522は、次いで、電源401が、電力需要要求に示された電力の量(たとえば10W)を供給可能であるかどうかを判定してもよい。一態様では、電源401は、約2.5Wを供給可能なUSB電源を含んでもよい。そのような例では、プロセッサ522は、電源401が最大2.5Wを供給可能であることを示すために、メモリ524内の電力レベルフラグを"low"値に設定してもよい。
【００４３】
トランシーバ532から電力需要要求を受信したことに応答して、プロセッサ522は、電源401が電力需要要求において要求された10Wを供給可能ではないと判定してもよい。プロセッサ522またはDSP528は、次いで、PRU406が電力レベルフラグに基づいて電力需要要求を調整することための要求を生成してもよい。たとえば要求は、電源が最大2.5Wを供給可能であることを示してもよく、PRU406が2.5W以下を要求するように電力需要要求を調整することを要求してもよい。トランシーバ532は、次いで、生成した要求をPRU406のトランシーバ569に送信してもよい。
【００４４】
PRU406は、PTU402の対応する構成要素と同様の、プロセッサ562、1つまたは複数のセンサ566、DSP568およびトランシーバ569を備えてもよい。PRU406は、上記で説明したメモリ524と同様のメモリ564をさらに備えてもよい。メモリ524と同様に、メモリ564は、読取り専用メモリ(ROM)とランダムアクセスメモリ(RAM)の両方を含んでもよく、命令およびデータをプロセッサ562に提供してもよい。メモリ564の一部分は、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)を含む場合もある。
【００４５】
PRU406はまた、電力受信素子218を使って、トランスミッタ204からワイヤレスフィールド205を介してワイヤレス電力を受信するための、図2のレシーバ208を備えてもよい。レシーバ208は、バス531と同様のバス571を介してプロセッサ562、メモリ564、センサ566、UI567およびDSP568に動作可能に接続されてもよい。PRU406の構成要素は、何らかの他の機構を使用して、一緒に結合される、または互いに入力を受け入れるもしくは提供する場合があることを、当業者は了解されよう。
【００４６】
いくつかの実施形態では、PRU406の電力需要要求を調整するための要求を受信したことに応答して、トランシーバ569は、プロセッサ562に要求を通信してもよい。プロセッサ562は、次いで、電力需要要求を、電源401の能力内の電力レベル(たとえば2.5W以下)に調整してもよい。いくつかの実施形態では、PRU406は、バス571を介してプロセッサ562に動作可能に結合され、レシーバ208のインピーダンス(すなわち、Z=V/I)を制限し、レシーバ208での電圧崩壊208を防ぐように構成されるインピーダンス制限回路565を備えてもよい。たとえばレシーバ208は、5Wの電力(たとえば1アンペア(A)の電流(I)で5ボルト(V)、ここでP=IV)を受信している場合があり、プロセッサ562は、それが同じ5W電力レベルでより多くの電流を要求すると判定する場合がある。一定の電力では、電流レベルが増加すると、電圧レベルおよびインピーダンスレベルが下がる。電圧レベルがあるしきい値未満を下回る場合、レシーバ208は、電磁場の生成に必要な電圧レベルを維持することができず、電圧崩壊につながる場合がある。インピーダンス制限回路565は、そのような電圧崩壊を回避するために、受信される電圧レベルが最低値を下回らず、かつ電流が最高値を上回らないように、インピーダンス制限またはしきい値を設定してもよい(たとえばZLimit=Vmin/Imax)。たとえばいくつかの態様では、インピーダンス制限回路565は、電圧レベルを一定に保つために、電流が増加するときレシーバ208のインピーダンスを下げてもよい。他の態様では、インピーダンス制限回路565は、電流レベルを一定に保つために、電圧レベルが増加するとき、レシーバ208のインピーダンスを上げてもよい。他の態様では、インピーダンス制限回路565はまた、インピーダンスレベルを一定に保つようにレシーバ208の電圧レベルおよび/または電流レベルを調整するために、プロセッサ562と通信してもよい。
【００４７】
いくつかの態様では、電圧崩壊を防ぐことに加えて、インピーダンス制限回路565は、レシーバ208がトランスミッタ204から異なる電力レベルを受信することを可能にしてもよい。たとえばプロセッサ562は、PTU402の電力供給能力に基づいて異なる電力需要に対応するためにインピーダンス制限回路565のインピーダンス制限を調整してもよい。詳細には、プロセッサ562、コントローラ250、またはフロントエンド回路232は、異なる電力需要に対応するためにインピーダンス制限(たとえばVmin/Imax)を調整してもよい。たとえばレシーバ208は、2.5W電源401に接続されたPTU402から2.5Wを受信している場合がある。インピーダンス制限回路565は、PTU402から電力を受信するための第1のインピーダンス制限(たとえばZLimit=1V/2.5A)を設定してもよい。PTU402は、次いで、5W電源401に接続される場合があり、PRU406にその電力供給能力(たとえば5W)を通信する場合がある。PTU402から5Wを受信するために、プロセッサ562は、PTU402の増加した電力供給能力に基づいてインピーダンス制限を第2のインピーダンス制限に調整する(たとえばZLimit=1V/5Aに下げる)場合がある。したがって、プロセッサ562は、次いで、レシーバ208が5Wを受信することができるように、電力需要を調整してもよい。さらに、プロセッサ562は、PTU402の電力供給能力または他の充電パラメータの低下に基づいてインピーダンス制限回路565のインピーダンス制限を調整してもよい。
【００４８】
プロセッサ562またはDSP568はまた、PTU402のトランシーバ532から受信された電力需要を調整するための要求に応答して、確認応答メッセージを生成してもよい。確認応答メッセージは、2.5W以下を要求する調整された電力需要要求を含んでもよい。確認応答メッセージはまた、電力需要を調整するための要求を受信したという確認応答、および電源401の能力内の電力レベルの調整された電力需要要求の確認応答を含んでもよい。
【００４９】
いくつかの態様では、確認応答メッセージを受信したことに応答して、トランシーバ532は、プロセッサ522に確認応答を通信してもよい。プロセッサ522は、次いで、電力送信素子214および磁場205を介してPRU406の電力受信素子218に電力(たとえば2.5W)を送信し始めるために、トランスミッタ204にシグナリングしてもよい。いくつかの態様では、プロセッサ522は、ワイヤレス電力伝達のためのより最適なPRU406電圧に達するために、トランスミッタ204の送信電流の大きさを調整してもよい。たとえばトランスミッタ204は、第1の送信電流レベルおよび第2の送信電流レベルで動作することができてもよく、ここで、第2の送信電流レベルは、第1の送信電流レベルよりも大きい。電源401の供給能力に応じて、プロセッサ522は、第1または第2の送信電流レベルで動作することを決定してもよい。さらに、PRU406は、その最適電圧をPTU402に通信してもよい。代替的に、専用のPRUの場合のように、PTU402は、PRU406のための最適電圧を、メモリ524にあらかじめプログラムまたは記憶してもよい。一例では、プロセッサ522は、それが専用のPRU406および5W電源に接続されていると決定してもよく、PRU406電力需要を満たすように第1の送信電流レベルを選択してもよい。他の実施形態では、プロセッサ522は、それが専用のPRU406および1800W電源(たとえば壁コンセント)に接続されていると判定してもよく、PRU406電力需要を満たすように第2の送信電流を選択してもよい。2つの送信電流レベルしか上記で説明しないが、トランスミッタ204はより多いまたは少ない送信電流レベルで動作することが可能であってもよい。
【００５０】
さらに、確認応答メッセージの送信後、または送信に関連して、プロセッサ562は、レシーバ208および/または電力受信素子218が磁場205を介してワイヤレス電力を受信することを可能にしてもよい。レシーバ208はまた、バッテリー236を充電するまたはこれに電力供給するために、受信した電力を図2のバッテリー236に伝達してもよい。
【００５１】
いくつかの実施形態では、トランシーバ532およびトランスミッタ204は、電力送信素子214を共用してもよい。たとえばある実施形態の態様では、トランシーバ532は、電力を伝達するために使われるワイヤレスフィールド205の変調により、データを送信するように構成されてもよい。別の例では、通信チャネル219は、図5に示すように、ワイヤレスフィールド205とは異なる。別の例では、トランシーバ532およびトランスミッタ204は、電力送信素子214を共用しなくてもよく、各々が独自のアンテナを有してもよい。同様に、トランシーバ569およびレシーバ208は、電力受信素子218を共用してもよく、トランシーバ569は、電力を伝達するために使われるワイヤレスフィールド205の変調により、データを受信する受信するように構成されてもよい。他の実施形態では、トランシーバ569およびレシーバ208は、電力受信素子218を共用しなくてもよく、各々が独自のアンテナを有してもよく、通信チャネル219はワイヤレスフィールド205とは異なる。
【００５２】
PRU406は、いくつかの態様では、ユーザインターフェース(UI)567をさらに備えてもよい。ユーザインターフェース567は、キーパッド、マイクロフォン、スピーカー、および/またはディスプレイを含んでもよい。ユーザインターフェース567は、情報をPRU406のユーザに伝え、かつ/またはユーザからの入力を受信する、任意の要素または構成要素を含んでもよい。
【００５３】
図5には、いくつかの別個の構成要素が示されているが、構成要素のうちの1つまたは複数が組み合わされる、または共通に実装される場合があることは、当業者には認識されよう。たとえばプロセッサ522は、プロセッサ522に関して上記で説明した機能を実施するためのみならず、センサ526および/またはDSP528に関して上記で説明した機能を実施するために使用されてもよい。同様に、プロセッサ562は、プロセッサ562に関して上記で説明した機能を実施するためのみならず、センサ566および/またはDSP568に関して上記で説明した機能を実施するために使用されてもよい。さらに、図5に示す構成要素の各々は、複数の別個の要素を使用して実装されてもよい。
【００５４】
上記で説明したワイヤレス電力伝達システム500のそのような実装形態は、PRU406が電源401をオーバードローすることを防ぐ場合があるので、有益である場合がある。オーバードローするような場合、PTU402および/またはPRU406の構成要素は、電源401が提供可能であるよりも多くの電力を受信しようと試みた結果として、終了されるか、または損傷を受ける場合がある。したがって、ワイヤレス電力伝達システム100、200、400、および500は、電力をより効率的に伝達する場合があり、PRU406が電源401をオーバードローする事例を減少させる場合がある。
【００５５】
図6は、電源401、PTU402、およびPRU406の間の例示的な流れ図である。図6示すように、電源401は、接続601を通じてPTU402に接続してもよい。PTU402は、電源401からの接続601を検出してもよく、電源401の電力レベルを設定してもよい。たとえばいくつかの実施形態では、電源401は、USB電源、またはPTU402に約2.5Wから5Wまでの電力を提供可能なより低い電源を含む場合がある。いくつかの態様では、PTU402は、電源401によって供給される電力レベルを示すために、1つまたは複数のフラグを設定してもよい。たとえば接続601の後、PTU402は、電源401がUSB電源または他の低電源(たとえば約2.5〜5Wを供給する)であると判定する場合があり、電力レベルフラグを"low"に設定してもよい。他の実施形態では、接続601の後、PTU402は、電源401が壁コンセントまたは高電源(たとえば5W超を供給する)であると判定する場合があり、電力レベルフラグを"high"に設定してもよい。
【００５６】
図6に示すように、PRU406は、PTU402の近くにまたは表面上に配置されてもよく、電力需要要求を含む通信602を送信してもよい。いくつかの態様では、PRU406は、電力需要要求のための1つまたは複数の電力設定を有してもよい。たとえばPRU406は、第1の電力需要要求のための第1の電力設定を有してもよい。第1の電力設定は、PRU406に電力を送信することができるいずれかのPTUに通信されてもよい。いくつかの態様では、第1の電力設定は、デフォルト電力設定を含んでもよい。さらに、PRU406は、単一のまたは専用のPTU(たとえばPTU402)に通信する場合がある、第2の電力需要要求のための第2の電力設定を有してもよい。いくつかの態様では、専用のPTU402は、特定のPRU(たとえばPRU406)で、またはあるタイプもしくはブランドのPRU406で動作するように設計されてもよい。いくつかの実施形態では、PRU406は、専用のPTU402に通信する場合がある、第3の電力需要要求のための第3の電力設定を有してもよい。
【００５７】
いくつかの態様では、第1の電力設定は、PTU402が壁コンセントまたは高電源(たとえば5W超を供給する)に接続されているという仮定に基づいてもよい。いくつかの態様では、第2の電力設定は、PTU402の第1の電力供給能力(たとえば約5Wを供給する)に基づいてもよい。いくつかの態様では、第3の電力設定は、PTU402の第2の電力供給能力(たとえば約2.5Wを供給する)に基づいてもよい。3つの電力設定について上記で説明しているが、PRU406が様々な値を有するより多いまたはより少ない電力設定を有することが考えられる。
【００５８】
いくつかの実施形態では、通信602はまた、PTU402とのペアリングプロセスを開始してもよい。ペアリングプロセスは、PRU406およびPTU402が専用デバイスであり、1つまたは複数の構成で一緒に動作するように設計されていることを示してもよい。そのような構成は、PRU406がPTU402の電力供給能力(たとえば約2.5〜5W)内のレベルでPTU402から電力を受信するためにその電力設定(たとえば電力需要要求)を調整することを可能にしてもよい。いくつかの態様では、通信602は、PRU406がPTU402で充電するための専用PRUであるという表示を含んでもよい。
【００５９】
PRU406からの通信602を受信した後に、PTU402は、それが通信602の電力需要要求を満たすことができるかどうかを判定してもよい。いくつかの実施形態では、PTU402は、接続601に応答して設定された電力レベルフラグに基づいてこの判定を行ってもよい。たとえばPRU406電力需要要求は、PTU402から5W超の電力を要求する場合がある。いくつかの態様では、PTU402は、電源401が低電力またはUSB電源であると示す接続601に応答して、電力レベルフラグを"low"に設定する場合がある。そのような実施形態では、PTU402は、電力レベルフラグ(たとえば"low")に基づいてPRU406電力需要要求(たとえば5W超)を満たすことはできないと判定してもよい。PTU402は次いで、PRU406に電力需要要求を調整するための第2の通信603をPRU406に送信してもよい。いくつかの態様では、PTU402はまた、通信602に基づいてPRU406をPTU402で充電するための専用PRUとして識別してもよい。
【００６０】
PTU402からの通信603を受信した後に、PRU406は、通信603に基づいて電力需要要求のための電力設定を調整してもよい。たとえば通信603は、PRU406が電力需要要求の電力レベルを下げる要求を含んでもよい。要求に基づいて、PRU406は、電力需要要求を調整してもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ562は、インピーダンスリミッタ565のインピーダンス制限を調整することによって電力需要を調整してもよい。
【００６１】
さらに、PRU406は、レシーバ208のいくつかの電圧しきい値を調整することによって電力需要を調整してもよい。たとえばレシーバ208は、最小電圧レベル、最大電圧レベル、および設定または動作電圧レベルを有してもよい。いくつかの態様では、設定または動作電圧レベルは、所望の電圧レベルを示す。いくつかの態様では、プロセッサ562は、PRU406がPTU402電源に応じて異なる動作電圧レベルでより効率的に動作すると判定する場合がある。一例では、プロセッサ562は、PTU402が5Wを供給でき、PRU406は5Vでより効率的に動作すると判定する場合があるが、2.5W電源では、PRU406は2.5Vでより効率的に動作する。したがって、プロセッサ562は、より効率的なワイヤレス電力伝達を実現するために、PRU406の動作電圧レベルおよび/または他の電圧しきい値を変えてもよい。いくつかの態様では、PRU406またはトランシーバ569は、動作電圧レベルをトランシーバ532に通信してもよい。応答して、プロセッサ522は、PRU406動作電圧レベルにより厳密に一致するように、上記で説明した送信電流レベルを調整してもよい。
【００６２】
いくつかの態様では、PTU402要求は、PTU402の電力供給能力の表示を含んでもよく、PRU406は、PTU402の電力供給能力内の電力レベルを要求するように、電力需要要求を調整してもよい。一態様では、PTU402は、通信603において、PRU406に2.5Wを供給可能であることを示してもよい(たとえば"low"に設定されたパワーレベルフラグ)。応答して、PRU406は、その電力設定を、上記で説明した第1の電力設定(たとえば5W超)から、または第2の電力設定(たとえば約5W)から、電力需要要求のための第3の電力設定(たとえば約2.5W)に調整してもよい。PRU406は、次いで、電力需要要求のための電力設定(たとえば約2.5W)を調整したことを示す確認応答604を送信してもよい。PRU406は、その充電ポートを有効にする前に電力設定のこの判定および調整を行ってもよい。
【００６３】
確認応答604を受信した後に、PTU402は、調整された電力設定(たとえば約2.5W)に基づいてPRU406に電力605を供給してもよい。さらに、PRU406は、次いでその充電ポートがPTU402から電力を受信し始めることを可能にしてもよい。したがって、PRU406がPTU402電力供給能力に基づいて電力需要要求のための電力設定を調整することの非限定的な利点は、それが、PRU406がPTU402をオーバードローし、電力伝達の切断または終了を引き起こす状況を減らすまたはなくすことである。さらに、特定のPTU402を特定のPRU406とペアリングすることによって、PTU402およびPRU406は、より効率的な電力伝達を容易にするために情報を交換するように構成されてもよい。
【００６４】
図7は、一実施形態による、ワイヤレス電力を受信する例示的な方法700のフローチャートである。図7に示す方法は、図1〜図6のトランスミッタ104と、レシーバ108と、電力送信素子114と、電力受信素子118と、電力送信素子214と、電力受信素子218と、送信または受信回路350と、PTU402と、PRU406と、PRU408とを含む、1つまたは複数のデバイスを介して実施されてもよい。方法700は、特定の順序に関して本明細書で説明されるが、様々な実装形態では、本明細書のブロックが異なる順序で実行されても、または省略されてもよく、さらなるブロックが追加されてもよい。
【００６５】
ブロック701において、本方法は、PTU402が電源401に接続するとき始まる。ブロック702において、プロセッサ522は、PTU402が第1の電力レベルの電源に接続されるか、または第2の電力レベルの電源に接続されるかを判定する。この判定は、電源401の電力レベル能力に基づく。一例では、プロセッサ522は、第1の電力レベルフラグがhighになるかどうか、またはセンサ526が、電源401が第1の電力レベルを提供可能であることを示すかどうかを確認してもよい。いくつかの態様では、第1の電力レベルは、5Wよりも大きい電力レベルであってもよい。判定はまた、PTU402に通信され、トランシーバ532によって受信されてもよい。プロセッサが、PTU402が第1の電力レベルに接続されると判定する場合、ブロック704においてプロセッサ522は、PTU402が第1の電力レベルを提供可能であることを示すために電力レベルフラグを設定する。いくつかの実施形態では、電力レベルフラグは、"high"に設定された第2の電力レベルフラグを含む。上記で説明した第1の電力レベルフラグがhighにならない、またはセンサ526が電源401は第2の電力レベルを提供可能であることを示す場合、ブロック703においてプロセッサ522は、PTU402が第2の電力レベルを提供可能であることを示すために電力レベルフラグ(たとえば第2の電力レベルフラグ)を設定する。いくつかの態様では、第1の電力レベルは、第2の電力レベルよりも大きい。たとえば第2の電力レベルは、約2.5〜5Wの間であってもよい。いくつかの実施形態では、電力レベルフラグは、"low"に設定された第2の電力レベルフラグを含む。
【００６６】
ブロック705において、PRU406は、PTU402の近くにまたは表面上に配置される。いくつかの態様では、PRU406は、専用PRUであり、PTU402は、PRU406の電力伝達パラメータを識別してもよく、配置に基づいてPRU406を専用PRUと識別してもよい。いくつかの実施形態では、PRU406は、トランシーバ569を通じて、その専用ステータスおよび電力伝達パラメータをPTU402に通信する。他の実施形態では、センサ526またはプロセッサ522は、センサ526によって検出された特性または充電パラメータに基づいてPRU406が専用であるとする。さらに、PRU406は、PTU402から電力レベルを要求する電力需要を通信してもよい。いくつかの実施形態では、PRU406電力伝達パラメータは、PTU402から電力レベルを要求する電力需要を含む。いくつかの態様では、トランシーバ569は、トランシーバ532に電力需要要求を通信する。トランシーバ532は、電力需要要求を受信し、プロセッサ522は、PRU406を専用PRUと識別してもよい。ブロック706において、PTU402は、その電力伝達パラメータをPRU406に通信する。いくつかの態様では、PTU402電力伝達パラメータは、トランスミッタ204の電力供給能力(たとえば2.5Wまたは5W)を含む。いくつかの実施形態では、PTU402は、PRU406に対するそれ自体を、専用PTUと識別する。PTU402は、トランスミッタ204またはトランシーバ532を使用して、電力伝達パラメータおよび専用ステータスを通信してもよい。上記で説明したように、ブロック705および706における通信は、PTU402およびPRU406が電力伝達パラメータ(たとえば伝達される電力レベル)を調整することを可能にするペアリングプロセスの一部であってもよい。
【００６７】
ブロック707において、PTU402は、PRU406に、ブロック703または704のいずれかにおいて上記で設定した電力レベルフラグに基づいて電力需要要求を調整するように要求する。いくつかの態様では、PTU402は、PRU406から電力需要を受信する前にこの要求を通信する。他の実施形態では、プロセッサ522は、PRU406によって送信された電力需要要求の電力レベルが、電源401の電力レベル能力を超えると判定する。判定は、電力レベルフラグ(たとえば上記で説明した第2の電力レベルフラグ)がhighに設定されているか、またはlowに設定されているかに基づいてもよい。第1の電力レベルが電源401の電力レベル能力を超える場合、プロセッサ522またはDSP528は、電源401の電力レベル能力内の電力レベルを要求するようにPRU406が電力需要要求を調整するための要求を生成してもよい。
【００６８】
一例では、PRU406は、3つの異なる電力レベルを要求する3つの電力需要設定(たとえばPrect_Max設定)を有してもよい。第1の設定、たとえばA4WP Prect_Maxは、最高電力レベルを要求し、PRU406がPRU406を充電することができるいずれかのPTUに通信する電力需要を含んでもよい。第2の設定、たとえばPrect_Max dedicated 1は、次に高い電力レベルを要求し、PRU406がPRU406で動作するように構成される専用のPTUに通信する電力需要を含んでもよい。第3の設定、たとえばPrect_Max dedicated 2は、最低電力レベルを要求し、同じくPRU406がPRU406で動作するように構成される専用のPTUに通信する電力需要を含んでもよい。いくつかの実施形態では、PTU402が生成した要求は、PRU406に、PRU406のPrect_max設定を(たとえば3つの電力設定のうちの1つに)調整するよう命令する。たとえばプロセッサ522が、PTU402は第2の電力レベル(たとえばブロック703に関して説明した2.5W)を提供することができ、PRU406は専用のPRUであると判定する場合、PTU402は、PRU406が電力需要設定をPrect_Max dedicated 2に調整するよう要求してもよい。
【００６９】
ブロック708において、PTU402は、PRU406がPRU406電力需要を調整するための要求を確認応答するのを待つ。いくつかの態様では、確認応答は、プロセッサ562がPrect_max設定を、電源401の電力レベル能力内の電力レベル(たとえばPrect_Max dedicated 2)に調整したという表示を含む。ブロック709において、PTU402は、PRU406から確認応答を受信し、調整された電力レベルでPRU406に電力を出力または提供する。ブロック710において、プロセッサ522は、充電を続けるかどうかを判定する。Yesの場合、プロセスはブロック709に戻る。Noの場合、プロセスはブロック711で終了し、PTU402はPRU406の充電を停止する。
【００７０】
上記で説明した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てもよい。一般に、図に示す任意の動作は、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てもよい。
【００７１】
情報および信号は、様々な異なる技術および技法のうちのいずれかを使用して表されることがある。たとえば上記の説明全体にわたって参照される場合があるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表されることがある。
【００７２】
本明細書で開示した実施形態に関して説明した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る場合がある。ハードウェアと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、概してそれらの機能に関して上記で説明した。そのような機能が、ハードウェアとして実装されるか、ソフトウェアとして実装されるかは、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よって決まる。説明した機能は、特定の適用例ごとに様々な方法で実施される場合があるが、そのような実施の決定は、本開示の実施形態の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈すべきではない。
【００７３】
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、ディスクリートゲートもしくはトランジスタロジック、ディスクリート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施するために設計されるそれらの任意の組合せで実装または実施されてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替として、このプロセッサは、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、またはステートマシンであってもよい。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の組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携した1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装されてもよい。
【００７４】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する方法またはアルゴリズムおよび機能のステップは、ハードウェアで直接的に、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、またはこの2つの組合せで具体化されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、機能は、1つまた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、または送信されてもよい。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)、電気的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知られている任意の他の形態の記憶媒体内に存在する場合がある。記憶媒体は、プロセッサが情報を記憶媒体から読み取り、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、プロセッサと一体化されてもよい。本明細書で使用されるディスク(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(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピーディスク(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、データを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、レーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記の組合せもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。プロセッサおよび記憶媒体は、ASICの中に存在する場合がある。ASICは、ユーザ端末内に存在する場合がある。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、個別構成要素としてユーザ端末内に存在する場合がある。
【００７５】
本開示を要約するために、本開示のいくつかの態様、利点、および新規の特徴について本明細書で説明した。そのような利点がすべて、本開示の任意の特定の実施形態に従って必ずしも達成されるとは限らないことを理解されたい。したがって、本開示は、本明細書で教示または示唆する場合がある他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示する1つの利点または利点のグループを達成または最適化するようにして、具現化または実行される場合がある。
【００７６】
上記で説明した実施形態の様々な修正が直ちに明らかとなり、本明細書で定義する一般原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用される場合がある。したがって本出願は、本明細書で示す実施形態に限定されることは意図されておらず、本明細書で開示する原理および新規の特徴に矛盾しない最も広い範囲を与えられるものとする。
【符号の説明】
【００７７】
100  ワイヤレス電力伝達システム
102  入力電力
104  トランスミッタ回路
105  ワイヤレスフィールド
108  レシーバ回路
110  出力電力
114  電力送信素子
118  電力受信素子
200  ワイヤレス電力伝達システム
204  トランスミッタ回路
205  ワイヤレスフィールド
206  送信回路
208  レシーバ回路
210  受信回路
214  電力送信素子
218  電力受信素子
219  通信チャネル
222  発振器回路
224  ドライバ回路
225  入力電圧信号(VD)
226  フロントエンド回路
227  インピーダンス制御モジュール回路
232  フロントエンド回路
234  整流器回路
236  バッテリー
240  コントローラ回路
250  コントローラ回路
350  送信または受信回路
352  電力送信または受信素子回路
354  キャパシタ
356  キャパシタ
358  信号
360  同調回路
400  ワイヤレス電力伝達システム
401  電源
402  電力送信ユニット(PTU)
406  電力受信ユニット(PRU)
408  PRU
500  ワイヤレス電力伝達システム
522  プロセッサ
524  メモリ
526  プロセッサ
528  デジタル信号プロセッサ(DSP)回路
531  バス
532  トランシーバ
562  プロセッサ
564  メモリ
565  インピーダンス制限回路
566  センサ
567  ユーザインターフェース(UI)
568  DSP
569  トランシーバ回路
571  バス
【図１】
2018537938.tif 000003
【図２】
2018537938.tif 000004
【図３】
2018537938.tif 000005
【図４】
2018537938.tif 000006
【図５】
2018537938.tif 000007
【図６】
2018537938.tif 000008
【図７】
2018537938.tif 000009
【国際調査報告】
2018537938.tif 000010
2018537938.tif 000011