(57)【要約】  例示的な実施形態は、磁界分布を制御するための装置を対象とし、この装置は、ワイヤレス送信アンテナを用いて、充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための磁界を発生させるように構成された、ワイヤレス送信アンテナと、ワイヤレス送信アンテナの近くにロケートされた無給電アンテナと、無給電アンテナに対して充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、磁界を修正するために、無給電アンテナを選択的に有効化するように構成された、スイッチとを含む。
2018524963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界分布を制御するための装置であって、
ワイヤレス送信アンテナを用いて、充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための磁界を発生させるように構成された、ワイヤレス送信アンテナと、
前記ワイヤレス送信アンテナによって発生された前記磁界の領域中にロケートされた、無給電アンテナと、
前記無給電アンテナに対して前記充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、前記磁界を修正するために、前記無給電アンテナを選択的に有効化するように構成された、スイッチと
を備える装置。
【請求項２】
前記アンテナパラメータが、前記ワイヤレス送信アンテナにおける電圧パラメータ、受信機におけるワイヤレス受信アンテナにおける電圧パラメータ、前記ワイヤレス送信アンテナにおけるリアクタンスパラメータ、および前記受信機における前記ワイヤレス受信アンテナにおけるリアクタンスパラメータのうちの少なくとも1つを備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記無給電アンテナが、前記アンテナパラメータに応答して、前記磁界を増幅するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記無給電アンテナが、前記アンテナパラメータに応答して、共振同調状態において動作するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記無給電アンテナが、前記アンテナパラメータに応答して、抵抗状態において動作するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記無給電アンテナが、前記アンテナパラメータに応答して、前記ワイヤレス送信アンテナのインピーダンスを変化させるように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記無給電アンテナが、前記アンテナパラメータに応答して、容量性同調状態または誘導同調状態のうちの少なくとも1つにおいて動作するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記無給電アンテナを含む複数の無給電アンテナをさらに備え、前記充電受信デバイスを含む複数の充電受信デバイスの配置のための充電表面を画定するハウジングをさらに備え、前記ハウジングが、前記ワイヤレス送信アンテナと前記複数の無給電アンテナとを収納するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項９】
前記無給電アンテナを備える無給電アンテナのセット中の複数の無給電アンテナであって、前記複数の無給電アンテナの各々が、充電表面上の前記充電受信デバイスのロケーションを決定するために、瞬間的かつ連続的にアクティブ化されるように構成される、複数の無給電アンテナと、
充電受信デバイスを有していない前記充電表面上のロケーションにおける前記磁界を修正するために、有効化されるように構成された、前記複数の無給電アンテナのうちの少なくとも1つの選択された無給電アンテナと
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１０】
前記磁界にワイヤレス結合された第1の回路であって、前記第1の回路が、前記磁界を介して結合された電力に応答して、電力信号を発生させるように構成され、前記電力信号が、前記スイッチを制御する第2の回路に電力供給するように構成される、第1の回路
をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１１】
前記第2の回路が、前記第1の回路に電気的に結合され、前記第2の回路が、前記スイッチの状態を制御するために制御信号を発生させるように構成され、前記制御信号が、前記電力信号と、前記ワイヤレス送信アンテナによって生じさせられた変調信号とに応答する、請求項10に記載の装置。
【請求項１２】
磁界分布を制御するための方法であって、
ワイヤレス送信アンテナを使用して、充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための磁界を発生させるステップと、
無給電アンテナに対して前記充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、前記ワイヤレス送信アンテナによって発生された前記磁界の領域中にロケートされた前記無給電アンテナを使用して、前記磁界を修正するために、スイッチを選択的に有効化するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
前記ワイヤレス送信アンテナにおける電圧パラメータおよびリアクタンスパラメータのいずれかに応答して、前記スイッチを選択的に有効化するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記アンテナパラメータに応答して、前記磁界を増幅するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
前記アンテナパラメータに応答して、前記無給電アンテナを共振同調状態において動作させるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１６】
前記アンテナパラメータに応答して、前記ワイヤレス送信アンテナのインピーダンスを変化させるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１７】
前記アンテナパラメータに応答して、前記無給電アンテナを、容量性同調状態および誘導同調状態のいずれかにおいて動作させるステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記アンテナパラメータに応答して、前記無給電アンテナを抵抗状態において動作させるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１９】
前記磁界に応答して、電力信号を発生させるステップであって、前記電力信号が、前記スイッチに電力供給するように構成される、ステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項２０】
前記スイッチの状態を制御するために制御信号を発生させるステップであって、前記制御信号が、前記電力信号と、前記ワイヤレス送信アンテナによって生じさせられた変調信号とに応答する、ステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
前記無給電アンテナを含む無給電アンテナのセット中の複数の無給電アンテナの各々を、瞬間的かつ連続的にアクティブ化するステップと、
充電表面上の前記充電受信デバイスのロケーションを決定するステップと、
充電受信デバイスを有していない前記充電表面上のロケーションにおける前記複数の無給電アンテナのうちの選択された無給電アンテナを有効化するステップと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項２２】
前記充電受信デバイスのロケーションを決定するステップが、前記送信アンテナにおける電圧変化を検出するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
前記充電受信デバイスのロケーションを決定するステップが、前記送信アンテナにおけるリアクタンス変化を検出するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
【請求項２４】
磁界分布を制御するためのデバイスであって、
充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための第1の磁界を発生させるための手段と、
前記第1の磁界を変更する第2の磁界を発生させるための手段と、
前記第2の磁界を発生させるための前記手段に対して前記充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、前記第2の磁界を発生させるための前記手段を選択的に有効化するための手段と
を備えるデバイス。
【請求項２５】
磁界分布を制御するための装置であって、
ワイヤレス送信アンテナを用いて、充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための磁界を発生させるように構成された、ワイヤレス送信アンテナと、
前記ワイヤレス送信アンテナによって発生された前記磁界の領域中にロケートされた、無給電アンテナと、
前記無給電アンテナに対して前記充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、前記磁界を修正するために、前記無給電アンテナを選択的に有効化するように構成された、スイッチであって、前記磁界によって電力供給される、スイッチと
を備える装置。
【請求項２６】
前記スイッチに電力供給するように構成された容量結合をさらに備え、前記スイッチが、前記容量結合に応答する、請求項25に記載の装置。
【請求項２７】
前記スイッチに電力供給するように構成された誘導結合をさらに備え、前記スイッチが、前記誘導結合に応答する、請求項25に記載の装置。
【請求項２８】
前記スイッチに電力供給するように構成された結合回路をさらに備え、前記スイッチが、前記結合回路に応答する、請求項25に記載の装置。
【請求項２９】
前記磁界が、信号を用いて変調され、前記スイッチが、前記被変調信号に応答する、請求項25に記載の装置。
【請求項３０】
前記被変調信号が、振幅被変調信号および周波数被変調信号のうちの少なくとも1つである、請求項29に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、2015年7月2日に出願された「Controlling Field Distribution Of A Wireless Power Transmitter」という名称の米国仮特許出願第62/187,967号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般にワイヤレス電力に関し、より詳細には、ワイヤレス電力送信機によって発生された界の分布を制御することに関するシステム、デバイス、および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
送信機と充電されるべきデバイスとの間の無線電力送信を使用する手法が、開発されつつある。これらは、概して2つのカテゴリーに分類される。1つは、送信アンテナと、放射電力を収集し、バッテリーを充電するためにそれを整流する、充電されるべきデバイス上の受信アンテナとの間の平面波放射(遠方界放射とも呼ばれる)の結合に基づく。アンテナは、概して、結合効率を改善するために共振型である。この手法の欠点は、電力結合がアンテナ間の距離とともに急速に低下するという事実である。そのため、(たとえば、1〜2mを超える)適当な距離を介した充電が、困難になる。加えて、システムが平面波を放射するので、意図的でない放射が、フィルタ処理を通して適切に制御されない場合、他のシステムに干渉することがある。
【０００４】
他の手法は、たとえば、「充電」マットまたは表面中に埋め込まれた送信アンテナと、充電されるべきホストデバイス中に埋め込まれた受信アンテナ+整流回路との間の、誘導結合に基づく。この手法は、送信アンテナと受信アンテナとの間の離間が極めて近くなければならない(たとえば、mms)という欠点を有する。この手法は、同じエリア内で複数のデバイスを同時に充電するための能力を有しているが、このエリアは、典型的には小さく、したがって、ユーザは、デバイスを特定のエリアにロケートしなければならない。
【０００５】
当業者によって諒解されるように、近傍界通信(NFC)デバイスは、ワイヤレス電力送信機から過剰な電力を受信することがあり、それによって、NFCデバイスの望ましくない加熱が生じることがある。加えて、不正な受信機が、ワイヤレス電力送信機から電力を入手しようと試みることがあり、したがって、有効なワイヤレス電力受信機への電力供給と、システム効率とに影響を及ぼすことがある。
【０００６】
さらに、関連付けられた充電領域内に配置された追加の受信機または金属物体が、送信機を、自己インダクタンスを低減することによって離調させることがある。送信機の送信コイルを検討しながらのインピーダンスの変動は、関連付けられた駆動増幅器の性能に影響を及ぼすことがある。送信コイルが受信コイルよりも著しく大きい場合、コイル間の結合効率が悪化することがあり、それによって充電時間に影響を及ぼし、潜在的な熱的問題を引き起こすことがある。したがって、より高効率な結合構造が望ましい。また、電力がそれぞれの受信機に転送され得るように、関連付けられた充電領域内の1つまたは複数の受信機のロケーションを知ることも望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ワイヤレス電力送信機の界分布を制御するための方法、システム、およびデバイスの必要性が存在する。より具体的には、1つまたは複数の無給電アンテナを利用して、ワイヤレス電力送信機の界分布を制御するための方法、システム、およびデバイスの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、各々がいくつかの態様を有し、そのうちのいずれも、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。
【０００９】
本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は、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。
【００１０】
本開示の一態様は、磁界分布を制御するための装置を提供し、この装置は、ワイヤレス送信アンテナを用いて、充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための磁界を発生させるように構成された、ワイヤレス送信アンテナと、ワイヤレス送信アンテナによって発生された磁界の領域中にロケートされた、無給電アンテナと、無給電アンテナに対して充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、磁界を修正するために、無給電アンテナを選択的に有効化するように構成された、スイッチとを含む。
【００１１】
本開示の別の態様は、磁界分布を制御するための方法を提供し、この方法は、ワイヤレス送信アンテナを使用して、充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための磁界を発生させるステップと、無給電アンテナに対して充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、ワイヤレス送信アンテナによって発生された磁界の領域中にロケートされた無給電アンテナを使用して、磁界を修正するために、スイッチを選択的に有効化するステップとを含む。
【００１２】
本開示の別の態様は、磁界分布を制御するためのデバイスを提供し、このデバイスは、充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための第1の磁界を発生させるための手段と、第1の磁界を変更する第2の磁界を発生させるための手段と、第2の磁界を発生させるための手段に対して充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、第2の磁界を発生させるための手段を選択的に有効化するための手段とを含む。
【００１３】
本開示の別の態様は、磁界分布を制御するための装置を提供し、この装置は、ワイヤレス送信アンテナを用いて、充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための磁界を発生させるように構成された、ワイヤレス送信アンテナと、ワイヤレス送信アンテナによって発生された磁界の領域中にロケートされた、無給電アンテナと、無給電アンテナに対して充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、磁界を修正するために、無給電アンテナを選択的に有効化するように構成された、スイッチであって、磁界によって電力供給される、スイッチとを含む。
【００１４】
本開示の別の態様は、磁界分布を制御するための方法を提供し、この方法は、ワイヤレス送信アンテナを用いて、充電受信デバイスに電力をワイヤレス伝達するための磁界を発生させるステップと、無給電アンテナに対して充電受信デバイスの存在を示すアンテナパラメータに応答して、ワイヤレス送信アンテナによって発生された磁界の領域中にロケートされた無給電アンテナを使用して、磁界を修正するために、スイッチを選択的に有効化するステップであって、スイッチが磁界によって電力供給される、ステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ワイヤレス電力伝達システムの簡略ブロック図である。
【図２】ワイヤレス電力伝達システムの簡略図である。
【図３】例示的な実施形態において使用するためのループアンテナの概略図である。
【図４Ａ】例示的な実施形態による送信機の簡略ブロック図である。
【図４Ｂ】送信アンテナに近接して配置された、スイッチを含む無給電アンテナを示す図である。
【図４Ｃ】送信アンテナに近接して配置された、スイッチとキャパシタとを含む無給電アンテナを示す図である。
【図４Ｄ】送信アンテナに近接して配置された、スイッチとインダクタとを含む無給電アンテナを示す図である。
【図４Ｅ】送信アンテナに近接して配置された、スイッチと抵抗とを含む無給電アンテナを示す図である。
【図４Ｆ】送信アンテナに近接して配置された、スイッチと、抵抗と、インダクタと、2つのキャパシタとを含む、無給電アンテナを示す図である。
【図４Ｇ】図4B〜図4Fのスイッチの例示的な実施形態を示す概略図である。
【図５】例示的な実施形態による、受信機の簡略ブロック図である。
【図６Ａ】例示的な実施形態による、送信アンテナと複数の無給電アンテナとを含む、ワイヤレス電力送信機を示す図である。
【図６Ｂ】例示的な実施形態による、送信アンテナと複数の無給電アンテナとを含む、別のワイヤレス電力送信機を示す図である。
【図６Ｃ】例示的な実施形態による、送信アンテナと、第1の方向における複数の無給電アンテナと、第2の方向における別の複数の無給電アンテナとを含む、別のワイヤレス電力送信機を示す図である。
【図６Ｄ】例示的な実施形態による、送信アンテナと、無給電アンテナの多次元アレイとを含む、また別のワイヤレス電力送信機を示す図である。
【図７Ａ】例示的な実施形態による、ワイヤレス電力送信機と複数のワイヤレス電力受信機とを含む、ワイヤレス電力システムを示す図である。
【図７Ｂ】例示的な実施形態による、ワイヤレス電力送信機とワイヤレス電力受信機とを含む、別のワイヤレス電力システムを示す図である。
【図８Ａ】例示的な実施形態による、ワイヤレス電力送信機と、互換性がない受信機を含む複数のワイヤレス電力受信機とを含む、ワイヤレス電力システムを示す図である。
【図８Ｂ】例示的な実施形態による、ワイヤレス電力送信機と、複数の互換性がない受信機を含む複数のワイヤレス電力受信機とを含む、ワイヤレス電力システムを示す図である。
【図９】例示的な実施形態による、ワイヤレス電力送信機と、複数の無給電アンテナと、互換受信機とを含む、ワイヤレス電力システムを示す図である。
【図１０Ａ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと少なくとも1つの無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成を示す図である。
【図１０Ｂ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと少なくとも1つの無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成を示す図である。
【図１０Ｃ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと少なくとも1つの無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成を示す図である。
【図１０Ｄ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと少なくとも1つの無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成を示す図である。
【図１０Ｅ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと少なくとも1つの無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成を示す図である。
【図１０Ｆ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと少なくとも1つの無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成を示す図である。
【図１０Ｇ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと少なくとも1つの無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成を示す図である。
【図１１Ａ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成の断面図である。
【図１１Ｂ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成の断面図である。
【図１１Ｃ】例示的な実施形態による、各構成が送信アンテナと無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成の断面図である。
【図１２Ａ】例示的な実施形態による、送信アンテナ内の電流と無給電アンテナ内の電流との間の様々な関係を示す図である。
【図１２Ｂ】例示的な実施形態による、送信アンテナ内の電流と無給電アンテナ内の電流との間の様々な関係を示す図である。
【図１２Ｃ】例示的な実施形態による、送信アンテナ内の電流と無給電アンテナ内の電流との間の様々な関係を示す図である。
【図１２Ｄ】例示的な実施形態による、送信アンテナ内の電流と無給電アンテナ内の電流との間の様々な関係を示す図である。
【図１２Ｅ】例示的な実施形態による、送信アンテナ内の電流と無給電アンテナ内の電流との間の様々な関係を示す図である。
【図１３】例示的な実施形態による、無給電アンテナを用いて発生された界の分布を修正するための方法を示すフローチャートである。
【図１４】1つまたは複数の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力受信機が充電表面上にロケートされるか否かを決定するための別の方法を示すフローチャートである。
【図１５】1つまたは複数の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力受信機が充電表面上にロケートされるか否かを決定するための別の方法を示すフローチャートである。
【図１６】1つまたは複数の例示的な実施形態による、無給電アンテナを用いて発生された界の分布を修正するための方法を示すフローチャートである。
【図１７】1つまたは複数の例示的な実施形態による、無給電アンテナを用いて発生された界の分布を修正するための別の方法を示すフローチャートである。
【図１８】1つまたは複数の例示的な実施形態による、無給電アンテナを用いて発生された界の分布を修正するための別の方法を示すフローチャートである。
【図１９】無給電アンテナに関連付けられたスイッチに電力供給するために使用され得る回路の例示的な実施形態を示す概略図である。
【図２０】無給電アンテナに関連付けられたスイッチに電力供給するために使用され得る回路の例示的な実施形態を示す概略図である。
【図２１】無給電アンテナに関連付けられたスイッチに電力供給するために使用され得る回路の例示的な実施形態を示す概略図である。
【図２２】無給電アンテナに関連付けられたスイッチを制御するために使用され得る、スイッチ制御回路の例示的な実施形態を示すブロック図である。
【図２３】無給電アンテナに関連付けられたスイッチを制御するために使用され得る、スイッチ制御回路の例示的な実施形態を示すブロック図である。
【図２４】無給電アンテナの切替えを制御するための方法の例示的な実施形態を示すフローチャートである。
【図２５】無給電アンテナの切替えを制御するための方法の例示的な実施形態を示すフローチャートである。
【図２６】送信アンテナ、リピータアンテナ、および受信機アンテナの構成を示す図である。
【図２７】リピータアンテナのより大きいアレイをもつ、より小さい送信アンテナの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付の図面に関して以下に記載する詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の説明として意図されており、本発明が実践され得る唯一の実施形態を表すように意図されているわけではない。本説明全体にわたって使用される「例示的」という用語は、「一例、実例、または例示としての役割を果たす」ことを意味し、必ずしも、他の例示的な実施形態よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を完全に理解してもらうために、具体的な詳細を含む。本発明の例示的な実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実践され得ることが、当業者には明らかであろう。
【００１７】
電力をワイヤレスに伝達することは、物理的な電気導体を使用せずに、電界、磁界、電磁界、またはその他に関連する任意の形態のエネルギーを送信機から受信機に伝達することを指し得る(たとえば、電力は、自由空間を通じて伝達され得る)。電力伝達を達成するために、ワイヤレス界(たとえば、磁界)内に出力された電力は、「受信アンテナ」によって受信されるか、取り込まれるか、または結合される場合がある。
【００１８】
図1は、様々な例示的な実施形態による、ワイヤレス送信または充電システム100を示す。エネルギー伝達をもたらすための界106(たとえば、磁気または電磁気の種)を発生させるために、入力電力102が送信機104に供給される。受信機108は、界106に結合し、出力電力110に結合されたデバイス(図示せず)が蓄積または消費するための出力電力110を発生させ得る。送信機104と受信機108の両方は、距離112だけ分離されている。例示的な一実施形態では、送信機104および受信機108は、相互共振関係に従って構成される。受信機108の共振周波数と送信機104の共振周波数とがほぼ同じであり、または非常に近いとき、送信機104と受信機108との間の伝送損失が低減される。したがって、大型コイルが極めて近い(たとえば、ミリメートル)ことが必要であり得る純粋に誘導性の解決策とは対照的に、より大きい距離にわたって、ワイヤレス電力伝達が提供され得る。したがって、共振誘導結合技法は、様々な距離にわたり、様々な誘導コイル構成を用いて、改善された効率および電力伝達を可能にし得る。
【００１９】
受信機108は、送信機104によって生成されたエネルギー界106中にロケートされるとき、電力を受信し得る。界106は、送信機104によって出力されたエネルギーが受信機108によって取り込まれ得る領域に相当する。場合によっては、界106は、以下でさらに説明するように、送信機104の「近傍界」に対応し得る。送信機104は、エネルギー伝送を出力するための送信アンテナ(本明細書ではコイルと呼ばれることもある)114を含み得る。受信機108は、エネルギー伝送からエネルギーを受信するか、または取り込むための受信アンテナ118(本明細書ではコイルと呼ばれることもある)をさらに含む。近傍界は、送信アンテナ114から電力を最小限に放出する、送信アンテナ114内の電流および電荷から生じる強い反応界(reactive field)がある領域に対応し得る。場合によっては、近傍界は、送信アンテナ114の約1波長(または1波長の数分の一)内にある領域に対応し得る。
【００２０】
したがって、上記により、より特定の実施形態によれば、送信機104は、送信アンテナ114の共振周波数に対応する周波数を有する時変磁界106を出力するように構成され得る。受信機108が界106内にあるとき、時変磁界は、受信アンテナ118に電流を流れさせる電圧を、受信アンテナ118中に誘導し得る。上記で説明したように、受信アンテナ118が送信アンテナ114の周波数において共振するように構成される場合、エネルギーがより効率的に伝達され得る。受信アンテナ118中に誘導されたAC信号は、上記で説明したように整流されて、負荷を充電するか、または負荷に電力供給するために与えられ得る、DC信号を生成し得る。
【００２１】
図2は、ワイヤレス電力伝達システムの簡略図である。送信機104は、発振器122と、電力増幅器124と、フィルタおよび整合回路126とを含む。発振器122は、周波数制御信号123に応答して調整され得る、例にすぎないが、468.75KHz、6.78MHz、または13.56MHzなどの所望の周波数における信号を発生させるように構成され得る。発振器信号は、たとえば、送信アンテナ114の共振周波数において送信アンテナ114を駆動するように構成された電力増幅器124に供給され得る。電力増幅器124は、発振器122から方形波を受信し、正弦波を出力するように構成された、スイッチング増幅器であり得る。たとえば、電力増幅器124は、E級増幅器であり得る。フィルタおよび整合回路126もまた、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去し、送信機104のインピーダンスを送信アンテナ114のインピーダンスに整合させるために含まれ得る。送信アンテナ114を駆動した結果として、送信機104は、電子デバイスを充電または電力供給するのに十分なレベルで電力をワイヤレスで出力し得る。一例として、供給される電力は、様々な電力要件を有する様々なデバイスに電力供給または充電するために、たとえば、300ミリワットから5ワットまたは5ワットから40ワット程度であり得る。より高いまたは低い電力レベルが供給される場合もある。
【００２２】
受信機108は、整合回路132と、図2に示すバッテリー136を充電するかまたは受信機108に結合されたデバイス(図示せず)に電力供給するために、AC電力入力からDC電力出力を発生させるための整流器およびスイッチング回路134とを含み得る。整合回路132は、受信機108のインピーダンスを受信アンテナ118のインピーダンスに整合させるために含まれ得る。加えて、受信機108および送信機104は、別々の通信チャネル119(たとえば、ブルートゥース（登録商標）、zigbee、セルラーなど)上で通信し得る。代替的には、受信機108および送信機104は、ワイヤレス界106の特性を使用して、帯域内シグナリングを介して通信し得る。
【００２３】
図3は、例示的な実施形態による、送信または受信アンテナ150を含む、図2の送信回路104または受信回路108の一部分の概略図である。図3に示すように、例示的な実施形態で使用されるアンテナは、「ループ」アンテナ150として構成され得る。アンテナ150はまた、本明細書において、「磁気」アンテナもしくは誘導コイルと呼ばれることがあり、または「磁気」アンテナもしくは誘導コイルとして構成され得る。「アンテナ」という用語は、一般に、別の「アンテナ」に結合するためのエネルギーをワイヤレスに出力または受信し得る構成要素を指す。アンテナは、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と呼ばれる場合もある。本明細書で使用するアンテナ150は、電力をワイヤレスで出力および/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。アンテナ150は、空芯、またはフェライトコア(図示せず)などの物理的コアを含むように構成され得る。エアコアループアンテナは、空芯、またはフェライトコアなどの物理的コアを含むように構成され得る。
【００２４】
上述のように、送信機104と受信機108との間のエネルギーの効率的な伝達は、送信機104と受信機108との間の整合された共振またはほぼ整合された共振(たとえば、周波数が整合される)の間に起こる。しかしながら、送信機104と受信機108との間の共振が整合されないときであっても、効率が影響を受ける可能性はあるが、エネルギーは伝達され得る。エネルギーの伝達は、送信アンテナ114の界106からのエネルギーを、近傍に存在する受信アンテナ118に結合することによって起こり、ここで、この界106は、送信アンテナからのエネルギーを自由空間に伝播させる代わりに確立される。
【００２５】
ループアンテナまたは磁気アンテナの共振周波数は、インダクタンスおよびキャパシタンスに基づく。インダクタンスは、単にアンテナ150によって作り出されるインダクタンスであり得るが、所望の共振周波数における共振構造を作り出すために、キャパシタンスが追加され得る。非限定的な例として、共振周波数で信号156を選択する共振回路を作り出すために、キャパシタ152およびキャパシタ154が、アンテナ150に追加され得る。したがって、より大きい直径のアンテナの場合、共振を持続させるのに必要とされるキャパシタンスのサイズは、ループの直径またはインダクタンスが大きくなるにつれて小さくなり得る。さらに、アンテナの直径が大きくなるにつれて、近傍界の効率的なエネルギー伝達面積が増加し得る。他の構成要素を使用して形成された他の共振回路が、可能であり得る。別の非限定的な例として、アンテナ150の2つの端子間に並列にキャパシタが配置され得る。送信アンテナの場合、アンテナ150の共振周波数に実質的に対応する周波数を有する信号156は、アンテナ150への入力であり得る。受信アンテナの場合、信号156は、負荷に電力供給するか、または負荷を充電するための出力であり得る。
【００２６】
図4Aは、例示的な実施形態による送信機200の簡略ブロック図である。送信機200は、送信回路202と送信アンテナ204とを含む。一般に、送信回路202は、発振信号を与えることによって送信アンテナ204にRF電力を供給し、その結果、送信アンテナ204の周りに近傍界エネルギーを発生させる。送信機200は、任意の適切な周波数において動作し得ることに留意されたい。例として、送信機200は、13.56MHzのISM帯域、または6.78MHzのISM帯域において動作し得る。
【００２７】
例示的な送信回路202は、送信回路202のインピーダンス(たとえば、50オーム)を送信アンテナ204のインピーダンスに整合させる(すなわち、負荷およびソースが、効率を向上させるために整合される)ための固定インピーダンス整合回路206と、高調波放射を、受信機108(図1)に結合されたデバイスの自己ジャミングを防ぐためのレベルまで低減させるように構成されたローパスフィルタ(LPF)208とを含む。他の例示的な実施形態は、限定はしないが、特定の周波数を減衰させる一方で他の周波数を通過させるノッチフィルタを含む、異なるフィルタトポロジーを含むことがあり、アンテナへの出力電力、または電力増幅器によって引き出されるDC電流などの、測定可能な送電メトリックに基づいて変動され得る、適応インピーダンス整合を含むことがある。送信回路202は、発振器212によって決定されるような信号を駆動するように構成された電力増幅器210をさらに含む。送信回路は、個別デバイスもしくは回路から構成され得るか、または代替的に、一体型アセンブリから構成され得る。
【００２８】
送信回路202は、特定の受信機のための送信フェーズ(またはデューティサイクル)の間に発振器212を有効にするため、発振器の周波数または位相を調整するため、かつそれらの取り付けられた受信機を通して隣接するデバイスと対話するための通信プロトコルを実装するために出力電力レベルを調整するための、コントローラ214をさらに含む。当技術分野でよく知られているように、発振器位相および送信経路内の関連する回路の調整により、特に、ある周波数から別の周波数に移行する際の帯域外放射の低減が可能になる。コントローラ214は、プロセッサと呼ばれることもある。メモリ270は、コントローラ214に結合され得る。
【００２９】
送信回路202は、送信アンテナ204によって発生された近傍界の近傍においてアクティブな受信機の存否を検出するための負荷感知回路216をさらに含み得る。例として、負荷感知回路216は、送信アンテナ204によって発生された近傍界の近傍におけるアクティブな受信機の存否によって影響を及ぼされる電力増幅器210に流れる電流を監視する。電力増幅器210上の負荷に対する変化の検出は、エネルギーを伝送するために発振器212を有効にするか否か、およびアクティブな受信機と通信するか否かを決定する際に使用するために、コントローラ214によって監視される。
【００３０】
送信アンテナ204は、リッツ線を用いて、または抵抗損を低く保つために選択された厚さ、幅、および金属のタイプを有するアンテナストリップとして実装されてよい。送信アンテナ204は、テーブル、マット、ランプ、または他のより可搬性が低い構成など、より大きい構造との関連付けのために構成され得る。したがって、送信アンテナ204は、実用的な寸法のために「巻き」を必要としないことがある。送信アンテナ204の例示的な実装形態は、「電気的に小型」(すなわち、波長の数分の一)とし、共振周波数を規定するためにキャパシタを使用することによって、より低い使用可能な周波数で共振するように同調され得る。送信アンテナ204の直径、または正方形ループ(たとえば、0.50メートル)の場合は辺の長さが、受信アンテナに対してより大きくなり得る例示的な適用例では、送信アンテナ204は、適当なキャパシタンスを取得するために、必ずしも多くの巻数を必要とするとは限らないようになる。
【００３１】
送信機200は、送信機200に関連付けられ得る受信機デバイスの所在および状態に関する情報を収集および追跡し得る。したがって、送信回路202は、(本明細書ではプロセッサとも呼ばれる)コントローラ214に接続される、存在検出器280、密閉型検出器260、またはそれらの組合せを含み得る。コントローラ214は、存在検出器280および密閉型検出器260からの存在信号に応答して、増幅器210によって供給される電力量を調整し得る。送信機は、たとえば、ビル内にあるAC電力を変換するためのAC-DC変換器(図示せず)、DC電源を送信機200に適した電圧に変換するためのDC-DC変換器(図示せず)などのいくつかの電源を通して、またはDC電源(図示せず)から直接、電力を受信し得る。
【００３２】
非限定的な例として、存在検出器280は、送信機のカバレージエリアに挿入される、充電されるべきデバイスの最初の存在を感知するために利用される運動検出器であり得る。検出後、送信機はオンにされることがあり、デバイスによって受信される電力は、所定の方法で受信機デバイス上のスイッチを切り替えるために使用されることがあり、それによって次に、送信機の駆動点インピーダンスに対する変化が生じる。
【００３３】
別の非限定的な例として、存在検出器280は、たとえば、赤外線検出手段、運動検出手段、または他の適切な手段によって人を検出することが可能な検出器であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、送信アンテナが特定の周波数で送信することができる電力量を制限する規制が存在する場合がある。場合によっては、これらの規制は、人を電磁放射から守ることを意図されている。しかしながら、送信アンテナが、たとえば、ガレージ、工場の作業場、店舗などの、人が占有しない、または人が占有する頻度が低いエリアに配置される環境が存在する場合がある。これらの環境に人がいない場合、通常の電力制限規制よりも高く、送信アンテナの電力出力を増加させることが許容可能な場合がある。言い換えれば、コントローラ214は、人の存在に応答して、送信アンテナ204の電力出力を規制レベル以下に調整し、人が送信アンテナ204の電磁界による規制距離の外側にいるとき、送信アンテナ204の電力出力を、規制レベルを超えるレベルに調整し得る。
【００３４】
非限定的な例として、密閉型検出器260(本明細書では、密閉型コンパートメント検出器または密閉型空間検出器と呼ばれることもある)は、筐体が閉状態または開状態であるときを決定するための感知スイッチなどのデバイスであり得る。送信機が閉状態の筐体内にあるとき、送信機の電力レベルが増加され得る。
【００３５】
例示的な実施形態では、送信機200が無期限にオンのままではない方法が使用され得る。この場合、送信機200は、ユーザが決定した時間の後、シャットオフするようにプログラムされ得る。この特徴は、送信機200の周囲のワイヤレスデバイスが十分充電された後、送信機200、特に電力増幅器210が長く動作するのを防ぐ。このイベントは、リピータまたは受信コイルのいずれかから送られた、デバイスが十分充電されたという信号を検出するための回路の故障によるものであり得る。その周囲に別のデバイスが配置されている場合に、送信機200が自動的にシャットダウンすることを防止するために、送信機200の自動シャットオフ機能は、その周囲で動作が検出されずに、定められた期間が経過した後にだけ、アクティブ化され得る。ユーザは、非活動時間間隔を決定し、その時間間隔を所望により変更することができる場合がある。非限定的な例として、この時間間隔は、特定のタイプのワイヤレスデバイスが最初に完全に放電されるという仮定の下に、そのデバイスを完全に充電するのに必要な時間間隔よりも長くてもよい。
【００３６】
図4Bは、選択的に制御され得るスイッチ221を含む無給電アンテナ205に近接した、送信アンテナ204を示す。以下でより十分に説明するように、短絡無給電アンテナ(すなわち、スイッチ221が閉じられた無給電アンテナ205)は、送信アンテナ204によって発生された界を修正する(たとえば、それに反対する)電流を誘導し得る。図4Cは、選択的に制御され得るスイッチ221と、キャパシタCとを含む無給電アンテナ207に近接した、送信アンテナ204を示す。以下でより十分に説明するように、キャパシタを有する短絡無給電アンテナ(すなわち、スイッチ221が閉じられた無給電アンテナ207)は、送信アンテナ204によって発生された界を修正する電流を誘導し得る。たとえば、スイッチ221を閉じることで、無給電アンテナ207中の電流を誘導し、したがって、送信アンテナ204によって発生された界強度を変更するか、または送信アンテナ204の反射インピーダンスを変更し得る。
【００３７】
図4Dは、選択的に制御され得るスイッチ221と、インダクタLとを含む無給電アンテナ209に近接した、送信アンテナ204を示す。以下でより十分に説明するように、インダクタを有する短絡無給電アンテナ(すなわち、スイッチ221が閉じられた無給電アンテナ209)は、送信アンテナ204によって発生された界を修正する電流を誘導し得る。たとえば、スイッチ221を閉じることで、無給電アンテナ209中の電流を誘導し、したがって、送信アンテナ204によって発生された界強度を変更するか、または送信アンテナ204の反射インピーダンスを変更し得る。
【００３８】
図4Eは、選択的に制御され得るスイッチ221と、抵抗Rとを含む無給電アンテナ211に近接した、送信アンテナ204を示す。以下でより十分に説明するように、抵抗を有する短絡無給電アンテナ(すなわち、スイッチ221が閉じられた無給電アンテナ211)は、送信アンテナ204によって発生された界を修正する電流を誘導し得る。たとえば、スイッチ221を閉じることで、無給電アンテナ211中の電流を誘導し、したがって、送信アンテナ204によって発生された界強度を低減するか、または送信アンテナ204の反射インピーダンスを変更し得る。
【００３９】
例示的な実施形態では、スイッチ221は、無給電アンテナを本明細書で説明する状態のうちの1つまたは複数の任意の組合せに配置するために、コントローラ214によって選択的に制御され得る。
【００４０】
図4Fは、無給電アンテナ213を短絡させるように選択的に制御され得るスイッチ221aと、抵抗Rを切り替えるように構成されたスイッチ221bと、第1のキャパシタC1を切り替えるように構成されたスイッチ221cと、第2のキャパシタC2を切り替えるように構成されたスイッチ221dと、インダクタLを切り替えるように構成されたスイッチ221eとを含む無給電アンテナ213に近接した、送信アンテナ204を示す。
【００４１】
以下でより十分に説明するように、短絡無給電アンテナ、あるいは、抵抗、ならびに/または1つもしくは複数のキャパシタC1およびC2、ならびに/または1つもしくは複数のインダクタLを有する、無給電アンテナ(すなわち、スイッチ221a、221b、221c、221d、および221eのうちの1つまたは複数が閉じられた無給電アンテナ213)は、送信アンテナ204によって発生された界を修正する電流を誘導し得る。例示的な実施形態では、スイッチ221a、221b、221c、221d、および221eは、無給電アンテナを本明細書で説明する短絡状態、抵抗状態、容量性状態、または誘導状態のうちの1つまたは複数の任意の組合せに配置するために、コントローラ214によって選択的に制御され得る。
【００４２】
図4Fに示す実施形態では、5つのスイッチ221a、221b、221c、221d、および221eは、無給電アンテナ213が様々な界修正効果を与えることを可能にする。たとえば、第1の例示的な実施形態では、無給電アンテナ213は、他のスイッチが開いたままである間に、スイッチ221aを閉じることによって短絡され(たとえば、遮断状態に配置され)得る。別の例示的な実施形態では、無給電アンテナ213は、他のスイッチが開いたままである間に、スイッチ221bを閉じることによって、抵抗状態に配置され(たとえば、界低減を与え)得る。別の例示的な実施形態では、無給電アンテナは、他のスイッチが開いたままである間に、スイッチ221cとスイッチ221dの一方または両方を閉じることによって、インピーダンスを調整するために、オフチューン(オフ共振、または非共振)動作のために、2つのレベルのキャパシタンス同調を供給するように構成され得る。別の例示的な実施形態では、無給電アンテナは、他のスイッチが開いたままである間に、スイッチ221eを閉じることによって、送信機電力増幅器210に与えられたインダクタンスを変更するように構成され得る。例示的な実施形態では、スイッチ221cおよび221dは、4つの可能な状態を表し、したがって、4つのレベルの容量性同調を提供することに留意されたい。これらは、たとえば、4つの同調状態-非同調/開、共振、共振に近いがわずかに容量性、および共振に近いがわずかに誘導性を表し得る。
【００４３】
例示的な実施形態では、スイッチ221のうちのいずれかが、電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタ、または別のタイプのスイッチングデバイスを使用して実装され得る。図4Cおよび図4Fに示す実施形態など、直列キャパシタが無給電アンテナ213中にあるとき、単一のFETまたはバイポーラデバイスが使用され得、その理由は、キャパシタが、単向電流がデバイスのボディダイオードを通して流れることを防止し得るからである。図4B、図4D、および図4Eに示す実施形態など、直列キャパシタがないとき、2つのデバイス(たとえば、連続の直列FET)が、両方向における電流を遮断するために、各スイッチ221のために使用され得る。
【００４４】
図4Gは、抵抗性無給電アンテナ215において実装されたスイッチ221の一例を示す概略図である。抵抗性無給電アンテナ215は、図4Eに示す実施形態と同様であるが、図4Gに示すスイッチ221は、本明細書に示すキャパシタを有していない任意の実施形態において実装され得る。例示的な実施形態では、スイッチ221は、FET225とFET227とを備える。FET225は、ボディダイオード226を有するものとして示されており、FET227は、ボディダイオード228を有するものとして示されている。直列キャパシタがない一実施形態では、2つのFET225および227は、単向電流が無給電アンテナ215を通して流れることを防止し、その理由は、ボディダイオード226およびボディダイオード228が、各々異なる方向におけるFET225およびFET227を通した電流フローを防止するからである。スイッチと直列のキャパシタを有する一実装形態では、単一のFETがスイッチ221として使用され得る。コントローラ214からの制御信号は、オン/オフ接続231を高にして、FET225およびFET227を導電性にし、スイッチ221を閉じる。
【００４５】
図5は、例示的な実施形態による、受信機300の簡略ブロック図である。受信機300は、受信回路302と受信アンテナ304とを含む。受信機300は、それに受信電力を供給するためのデバイス350にさらに結合する。受信機300は、デバイス350の外部にあるものとして示されているが、デバイス350に統合され得ることに留意されたい。一般に、エネルギーは、受信アンテナ304にワイヤレスに伝搬され、次いで、受信回路302を通じてデバイス350に結合される。
【００４６】
受信アンテナ304は、送信アンテナ204(図4A)と同じ周波数において、または指定された周波数範囲内で共振するように同調される。受信アンテナ304は、送信アンテナ204と同様な寸法にすることができるか、または関連するデバイス350の寸法に基づいて異なるサイズにすることができる。例として、デバイス350は、送信アンテナ204の直径または長さよりも小さい直径寸法または長さ寸法を有するポータブル電子デバイスとすることができる。そのような例では、受信アンテナ304は、同調キャパシタ(図示せず)のキャパシタンス値を下げ、受信アンテナのインピーダンスを上げるために多巻アンテナとして実装することができる。例として、受信アンテナ304は、アンテナ径を最大化し、受信アンテナのループ巻き(すなわち、巻線)数と、巻線間のキャパシタンスとを低減するために、デバイス350の実質的な外周の周りに配置され得る。
【００４７】
受信回路302は、受信アンテナ304に対するインピーダンス整合をもたらす。受信回路302は、受信したエネルギーをデバイス350が使用するための充電電力に変換するための電力変換回路306を含む。電力変換回路306は、AC-DC変換器308を含み、DC-DC変換器310を含んでもよい。AC-DC変換器308は、受信アンテナ304において受信されたエネルギー信号を非交流電力に整流し、一方、DC-DC変換器310は、整流されたエネルギー信号をデバイス350に適合するエネルギーポテンシャル(たとえば、電圧)に変換する。部分整流器および完全整流器、レギュレータ、ブリッジ、ダブラ、ならびにリニア変換器およびスイッチング変換器を含む、様々なAC-DC変換器が企図される。
【００４８】
受信回路302は、受信アンテナ304を電力変換回路306に接続するか、または代替的には電力変換回路306を切断するためのRX整合およびスイッチング回路312をさらに含み得る。電力変換回路306から受信アンテナ304を切断することによって、デバイス350の充電を中断するだけでなく、送信機200(図2)から「見える」ような「負荷」も変更する。
【００４９】
上記で開示したように、送信機200は、送信機電力増幅器210に供給されるバイアス電流の変動を検出する負荷感知回路216を含む。したがって、送信機200は、受信機が送信機の近傍界内に存在するときを決定するための機構を有する。
【００５０】
複数の受信機300が送信機の近傍界内に存在するとき、他の受信機がより効率的に送信機に結合できるようにするために、1つまたは複数の受信機の装荷および除荷を時間多重化することが望ましい場合がある。さらに、受信機300によって制御され、送信機200によって検出される、除荷と装荷との間のこのスイッチングは、受信機300から送信機200への通信機構を提供する。加えて、受信機300から送信機200にメッセージを送ることを可能にするプロトコルが、このスイッチングに関連付けられ得る。例として、スイッチング速度は、100μ秒程度であり得る。
【００５１】
例示的な実施形態では、送信機200と受信機300との間の通信は、デバイス感知および充電制御機構を指す。言い換えれば、送信機200は、エネルギーが近傍界において利用可能であるか否かを調整するために送信された信号のオン/オフキーイングを使用し得る。受信機は、供給された電力におけるこれらの変化を、送信機200からのメッセージとして解釈する。受信機側から、受信機300は、近傍界から受け入れている電力量を調整するために、受信アンテナ304の同調および離調を使用し得る。送信機200は、近傍界からの使用される電力のこの差を検出し、これらの変化を、受信機300からのメッセージとして解釈することができる。送信電力の変調および負荷挙動の他の形態を利用してよいことに留意されたい。
【００５２】
受信回路302は、送信機から受信機への情報シグナリングに対応し得る、受信エネルギーの変動を識別するために使用される、シグナリング検出器およびビーコン回路314をさらに含み得る。さらに、シグナリングおよびビーコン回路314はまた、受信回路302をワイヤレス充電用に構成するために、低減された信号エネルギー(すなわち、ビーコン信号)の送信を検出すること、および、受信回路302内の給電されていない回路または電力が枯渇した回路のいずれかを呼び起こすために低減された信号エネルギーを公称電力に整流することを行うためにも使用され得る。
【００５３】
受信回路302は、本明細書で説明するスイッチング回路312の制御を含む、本明細書で説明する受信機300のプロセスを調整するためのコントローラ316をさらに含む。コントローラ316は、プロセッサと呼ばれることもある。コントローラ316は、ビーコン状態を決定し、送信機から送られたメッセージを抽出するために、ビーコン回路314を監視し得る。コントローラ316はまた、性能の改善のためにDC-DC変換器310を調整し得る。
【００５４】
本明細書で説明する様々な例示的な実施形態は、1つまたは複数の無給電アンテナを介して、ワイヤレス電力システムの界分布を制御するためのシステム、デバイス、および方法に関する。より具体的には、本発明の例示的な実施形態は、向上した結合効率と、より少ない熱的問題と、改善された充電時間とを可能にし得る。さらに、例示的な実施形態は、より多くの充電可能デバイスをサポートするための増大した充電エリアを可能にし、したがって、効率および充電時間に影響を及ぼすことなしにユーザエクスペリエンスを向上させ、ならびに/または全体的な放出を低減し得る。「無給電コイル」、「無給電ループ」、および「無給電アンテナ」という用語は、本明細書で互換的に使用され得ることに留意されたい。
【００５５】
例示的な一実施形態によれば、送信アンテナに近接して配置される離調および短絡無給電アンテナ(すなわち、完全短絡無給電アンテナ)は、誘導電流のために、送信アンテナによって発生された界(たとえば、磁界)に反対する界(たとえば、磁界)を発生させ得る。したがって、この例示的な実施形態では、無給電アンテナ内のエリアは、磁界がないことがあり、送信アンテナの自己インダクタンスが低減され得る。さらに、別の例示的な実施形態によれば、無給電アンテナが(たとえば、スイッチを介して)開かれ得(すなわち、開回路)、したがって、送信アンテナへの影響、または送信アンテナに近接した磁界分布を誘導しないことがある。
【００５６】
別の例示的な実施形態によれば、固定リアクタンス(たとえば、キャパシタンス)を有し、送信アンテナに近接して配置された、1つまたは複数の無給電アンテナは、送信アンテナによって発生された磁界を修正するために、その中に電流を誘導し得る。
【００５７】
別の例示的な実施形態によれば、1つまたは複数の無給電アンテナは、共振的同調状態において動作するように構成され得る。共振的同調状態において動作するように構成されるとき、1つまたは複数の無給電アンテナは、送信アンテナによって発生された磁界を減衰させ得、修正なしに通過させ得、または増幅し得る。
【００５８】
別の例示的な実施形態によれば、1つまたは複数の無給電アンテナは、抵抗状態において動作するように構成され得る。たとえば、抵抗が、無給電アンテナに結合され得る。抵抗状態において構成されるとき、1つまたは複数の無給電アンテナは、送信アンテナによって発生された磁界を減衰させ得る。
【００５９】
別の例示的な実施形態によれば、1つまたは複数の無給電アンテナは、容量性同調状態において動作するように構成され得る。たとえば、キャパシタンスが、無給電アンテナに結合され得る。容量性同調状態において構成されるとき、1つまたは複数の無給電アンテナは、磁界を減衰させ得るか、または、優勢容量性負荷が送信アンテナに与えられることを引き起こし得る。
【００６０】
別の例示的な実施形態によれば、1つまたは複数の無給電アンテナは、誘導同調状態において動作するように構成され得る。たとえば、インダクタンスが、無給電アンテナに結合され得る。誘導同調状態において構成されるとき、1つまたは複数の無給電アンテナは、磁界を減衰させ得るか、または、優勢誘導負荷が送信アンテナに与えられることを引き起こし得る。
【００６１】
以下でより十分に説明するように、1つまたは複数の無給電アンテナは、行アレイ、列アレイ、またはそれらの任意の組合せ(すなわち、重複する行アレイと列アレイとをもつデュアルレイヤ)において、送信アンテナに近接して配置され得る。さらに、無給電アンテナは、1つまたは複数のレイヤを備え得るグリッドアレイにおいて、送信アンテナに近接して配置され得る。その上、1つまたは複数の無給電アンテナは、送信アンテナの上、送信アンテナの下、または送信アンテナと共面に配置され得る。
【００６２】
無給電アンテナは、関連付けられた送信アンテナと同じサイズであるか、送信アンテナよりも小さいか、または送信アンテナよりも大きくなり得る。1つまたは複数の無給電アンテナは、単巻きまたは多巻きを備え得る。短絡無給電アンテナは、例示的な実施形態によれば、実質的に同様のサイズの電子デバイス(たとえば、モバイル電話)と実質的に同様の離調の影響(送信コイル自己インダクタンスにおける低減)を有し得ることに留意されたい。
【００６３】
例示的な実施形態では、良好な結合は、関連付けられたループ内で互換受信機を有していないすべての無給電アンテナを短絡させること、および、関連付けられたループ内で少なくとも1つの互換受信機を有する各無給電アンテナを開くことによって、取得され得る。送信アンテナおよび短絡無給電アンテナの充電領域内に配置された各受信機の累積的な離調の影響が、この方法を介して低減されることに留意されたい。したがって、送信アンテナの自己インダクタンスにおける変化は、関連付けられた充電領域内に配置される受信機の数にかかわらず、制限され得る。
【００６４】
上述のように、別の例示的な実施形態によれば、各無給電アンテナが固定リアクタンスを有する、1つまたは複数の無給電アンテナが、ワイヤレス電力送信機内に組み込まれて、ワイヤレス電力送信機の磁界分布が修正される(たとえば、磁界分布を一様にする)ことが可能になり得る。無給電アンテナのループは、磁界分布を改善するか、または望ましいゾーンにおいて界をステアリングするために、外部励起コイル(すなわち、送信アンテナ)よりも小さくなり得る。さらに、無給電アンテナのループは、有効充電エリアを増大させるために、外部励起コイルよりも大きくなり得る。1つまたは複数の無給電アンテナは、全体的な界分布を改善するために同心レイアウトにおいて、または特定のゾーンにおける界分布を改善するために非同心レイアウトにおいて配列され得る。さらに、1つまたは複数の無給電アンテナは、単巻きの巻線または多巻きの巻線のものであり得る。
【００６５】
送信アンテナによって発生された磁界に対する1つまたは複数の無給電アンテナの影響の程度は、無給電アンテナと送信アンテナとの間の相互インダクタンスに依存し得る、無給電アンテナ中に誘導される電流に依存し得る。この電流は、無給電アンテナのサイズ(すなわち、より大きいサイズが、電流を駆動するためのより高い電圧電位に等しい)、無給電アンテナの巻数(すなわち、より多くの巻きが、電流を駆動するためのより高い電圧電位に等しい)、無給電アンテナと送信アンテナとの間の距離(すなわち、縦方向および横方向)(すなわち、より近いことが、より高い相互インダクタンスに等しく、したがって、電流を駆動するためのより高い電圧電位に等しい)、および無給電アンテナとワイヤレス電力送信機の充電表面との間の距離(すなわち、より大きい距離が、より少ない影響に等しい)によって制御され得る。
【００６６】
以下でより十分に説明するように、1つまたは複数の無給電アンテナは、関連付けられた充電表面からさらに離れた受信機への相互結合を改善する(効率の増大を生じる)ために、送信アンテナの上に配置され得る。さらに、1つまたは複数の無給電アンテナは、送信機形状を低減するために、送信アンテナと共面であり得る。その上、1つまたは複数の無給電アンテナは、界変更の程度を低減するために、送信アンテナの下に配置され得る。
【００６７】
無給電アンテナにわたる1つまたは複数のキャパシタ値は、送信アンテナと無給電アンテナとの間の位相差を制御し得ることに留意されたい。したがって、無給電アンテナにわたるキャパシタの値は、所望の応答のために選択され得る。極めて小さいキャパシタ(開回路と同様)は、界分布全体に対する最小の影響を有し得る。極めて大きい値を有するキャパシタ(短絡回路と同様)は、それぞれの無給電アンテナの中央で最小界強度と、同心レイアウトのそれぞれの無給電アンテナの外側の領域中で最大界強度とを達成し得る。共振周波数を動作周波数に駆動するキャパシタの値未満の値を有するキャパシタは、それぞれの無給電アンテナの外側の領域中で界強度を低減すること、およびそれぞれの無給電アンテナの内側の領域中で界強度を高めることによって、同心レイアウトのための実質的に一様な界分布を達成し得る。共振周波数を動作周波数に駆動するキャパシタの値に等しい値を有するキャパシタは、同心レイアウトでは、それぞれの無給電アンテナの中央で最大界強度と、それぞれの無給電アンテナの外側の領域中で最小界強度とを達成し得る。共振周波数を動作周波数に駆動するキャパシタの値よりも大きいキャパシタ値を有するキャパシタは、それぞれの無給電アンテナの内側の領域中でより弱い界強度と、それぞれの無給電アンテナの外側の領域中でより強い界強度とを達成し得る。磁界を望ましい領域中に、および望ましくない領域から離れるようにアクティブにステアリングするために、追加のキャパシタが無給電アンテナに切り替えられ得ることに留意されたい。
【００６８】
以下のTable 1(表1)は、ワイヤレス電力送信機の無給電アンテナ中の電流および界分布に対する、キャパシタ値の影響をさらに示す。
【００６９】
【表１】
2018524963.tif 000003
【００７０】
次に、図6A〜図25を参照しながら、様々な例示的な実施形態について説明する。図6Aは、例示的な実施形態による、送信アンテナ601と複数の無給電アンテナ602Aとを含む、ワイヤレス電力送信機600Aを示す。図6Bは、別の例示的な実施形態による、送信アンテナ601と複数の無給電アンテナ602Bとを含む、ワイヤレス電力送信機600Bを示す。図6Aに示す無給電アンテナ602Aは、列アレイ中に配置され、図6Bに示す無給電アンテナ602Bは、行アレイ中に配置されている。図6Cは、また別の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力送信機600Cを示す。ワイヤレス電力送信機600Cは、送信アンテナ601と、列アレイ中にある複数の無給電アンテナ602Aと、行アレイ中にある複数の無給電アンテナ602Bとを含む。無給電アンテナ602Aおよび無給電アンテナ602Bは、デュアルレイヤ構成である。別の例示的な実施形態を図6Dに示し、図6Dは、送信アンテナ601と、行および列アレイ中に配列された複数の無給電アンテナ602Dとを含む、ワイヤレス電力送信機600Dを示す。本明細書で使用するとき、および図6A〜図6Dに示すように、「セル」は、1つまたは複数の無給電アンテナによって制御され得る最小可能なエリアであることに留意されたい。
【００７１】
図7Aは、デュアルレイヤ構成において、複数の無給電アンテナ712、714、716、718、および720と、別の複数の無給電アンテナ722、724、および726とを含む、ワイヤレス電力送信機701Aを含む、ワイヤレス電力システム700Aの一例を示す。より具体的には、ワイヤレス電力送信機701Aは、ある方向(すなわち、互いに平行)に配置されている無給電アンテナ712、714、716、718、および720と、別の方向(すなわち、互いに平行に、ならびに無給電アンテナ712、714、716、718、および720に直角)に配置されている無給電アンテナ722、724、および726とを含む。その上、ワイヤレス電力システム700Aは、第1のワイヤレス電力受信機710Aと、第2のワイヤレス電力受信機710Bとを含む。第1のワイヤレス電力受信機710Aおよび第2のワイヤレス電力受信機710Bの各々が互換デバイスを備える一例では、ワイヤレス電力送信機701Aは、無給電アンテナ722、724、714、および718の各々を開き、無給電アンテナ712、716、720、および726の各々を短絡させ得る。したがって、無給電アンテナ712、716、720、および726のいずれの内部のエリアも、ヌルフィールドゾーンを備え得る。したがって、この例では、受信機710Aまたは受信機710Bは、送信アンテナ601によって発生された電力を受信し得る。本明細書で使用する「互換デバイス」は、ワイヤレス電力送信機701Aおよびその他の実施形態など、ワイヤレス電力送信機から電力をワイヤレス受信するように構成された、ワイヤレス電力受信機を有するデバイスである。
【００７２】
図7Bは、デュアルレイヤ構成において、複数の無給電アンテナ712、714、716、718、および720と、別の複数の無給電アンテナ722、724、および726とを含む、ワイヤレス電力送信機701Bを含む、別の例示的なワイヤレス電力システム700Bを示す。より具体的には、ワイヤレス電力送信機701Bは、ある方向(すなわち、互いに平行)に配置されている無給電アンテナ712、714、716、718、および720と、別の方向(すなわち、互いに平行に、ならびに無給電アンテナ712、714、716、718、および720に直角)に配置されている無給電アンテナ722、724、および726とを含む。その上、ワイヤレス電力システム700Bは、ワイヤレス電力受信機710Cを含む。ワイヤレス電力受信機710Cが互換デバイスを備える一例では、ワイヤレス電力送信機701Bは、無給電アンテナ718、722、および724の各々を開き、無給電アンテナ712、714、716、720、および726の各々を短絡させ得る。したがって、無給電アンテナ712、714、716、720、および726のいずれの内部のエリアも、ヌルフィールドゾーンを備え得る。したがって、この例では、受信機710Cは、送信アンテナ601によって発生された電力を受信し得る。
【００７３】
図8Aは、複数の無給電アンテナ812、814、816、818、および820と、別の複数の無給電アンテナ822、824、および826とを含む、ワイヤレス電力送信機801Aを含む、ワイヤレス電力システム800Aの一例を示す。ワイヤレス電力送信機701Aと同様に、ワイヤレス電力送信機801Aは、ある方向(すなわち、互いに平行)に配置されている無給電アンテナ812、814、816、818、および820と、別の方向(すなわち、互いに平行に、ならびに無給電アンテナ812、814、816、818、および820に直角)に配置されている無給電アンテナ822、824、および826とを含む。その上、ワイヤレス電力システム800Aは、第1のワイヤレス電力受信機810Aと、第2のワイヤレス電力受信機810Bとを含み、その各々が、この例では、互換デバイスを備える。さらに、ワイヤレス電力システム800Aは、デバイス810Cを含み、デバイス810Cは、この例では、近傍界通信(NFC)デバイス、不正な受信機、外来物体(磁界に影響を及ぼし得る金属物体もしくは別の物体など)、または、ワイヤレス電力送信機801Aによって使用されるワイヤレス電力伝達プロトコルとは異なるワイヤレス電力伝達プロトコルにおいて動作し得るワイヤレス電力受信機など、互換性がないデバイスを含む。ワイヤレス電力システム800Aの企図された動作中に、ワイヤレス電力送信機は、無給電アンテナ814、818、822、および824の各々を開き、無給電アンテナ812、816、820、および826の各々を短絡(たとえば、アクティブ化または有効化を含む)させ得る。結果として、短絡無給電アンテナ812、816、820、および826のいずれの内部のエリアも、ヌルフィールドゾーンを備え得る。デバイス810Cは、ヌルフィールドゾーン830内に配置されており、したがって、デバイス810Cによって受信される電力は、もしあれば、制限され得ることに留意されたい。さらに、受信機810Aおよび受信機810Bは、ヌルフィールドゾーン830内ではなく、したがって、送信アンテナ601によって発生された電力を受信し得る。さらに、例示的な実施形態では、あるワイヤレス電力受信機(ワイヤレス電力受信機810Aなど)が、第2のワイヤレス電力受信機(ワイヤレス電力受信機810Bなど)とは異なる電力の量を受信することを可能にすることが望ましくなり得る。たとえば、ワイヤレス電力受信機810Bよりも多くの電力をワイヤレス電力受信機810Aに伝達することが望ましくなり得る、例示的な実施形態では、ワイヤレス電力受信機810Bに近い磁界に影響を与えないが、ワイヤレス電力受信機810Aに近い磁界を増大させるように、無給電アンテナ814および822を制御すること、ならびに、ワイヤレス電力受信機810Aに近い磁界に影響を与えないが、ワイヤレス電力受信機810Bに近い磁界を減少させるように、無給電アンテナ818および824を制御することが望ましくなり得る。そのような例示的な実施形態では、無給電アンテナ814および822は、ワイヤレス電力受信機810Aに近いエリア内のH界を増大させるために、共振であるように設定され得、無給電アンテナ818および824は、ワイヤレス電力受信機810Bに近いエリア内のH界を減少させるために、非共振であるように設定され得る。例示的な実施形態では、その無給電アンテナを含む1つまたは複数の無給電アンテナは、たとえば、ワイヤレス電力受信機810Aおよびワイヤレス電力受信機810Bのうちの1つまたは複数を含む、1つまたは複数の充電受信デバイスの配置のための充電��面を画定するハウジング内に、またはハウジングとともに組み込まれ得る。ハウジングは、ワイヤレス送信アンテナと複数の無給電アンテナとを収納するように構成され得る。
【００７４】
図8Bは、無給電アンテナ812、814、816、818、820、822、824、および826を含む、ワイヤレス電力送信機801Bを含む、ワイヤレス電力システム800Bの一例を示す。ワイヤレス電力送信機801Aと同様に、無給電アンテナ812、814、816、818、および820は、ある方向(すなわち、互いに平行)に配置されており、無給電アンテナ822、824、および826は、別の方向(すなわち、互いに平行に、ならびに無給電アンテナ812、814、816、818、および820に直角)に配置されている。その上、ワイヤレス電力システム800Bは、この例では、互換デバイスを備える、ワイヤレス電力受信機810Dを含む。さらに、ワイヤレス電力システム800Bは、デバイス810Eおよびデバイス810Fを含み、その各々は、この例では、近傍界通信(NFC)デバイスまたは不正な受信機など、互換性がないデバイスを備える。ワイヤレス電力システム800Bの企図された動作中に、ワイヤレス電力送信機は、無給電アンテナ818、822、および824の各々を開き、無給電アンテナ812、814、816、820、および826の各々を短絡させ得る。結果として、短絡無給電アンテナ812、814、816、820、および826のいずれの内部のエリアも、ヌルフィールドゾーンを備え得る。デバイス810Eおよびデバイス810Fは、ヌルフィールドゾーン832内に配置され、したがって、デバイス810Eまたはデバイス810Fのいずれかによって受信される電力は、もしあれば、制限され得ることに留意されたい。さらに、受信機810Dは、ヌルフィールドゾーン832内ではなく、したがって、送信アンテナ601によって発生された電力を受信し得る。
【００７５】
図9は、送信アンテナ852と、無給電アンテナ854と、無給電アンテナ856とを含む、ワイヤレス電力送信機865を含む、ワイヤレス電力システム850を示す。ワイヤレス電力システム850はまた、ワイヤレス電力送信機865の充電領域内に配置された受信機858を含む。図9を参照すると、その各々が短絡され、送信アンテナ852に隣接する、無給電アンテナ854および無給電アンテナ856は、送信アンテナ852によって発生された磁界に反対する誘導電流を有する。送信アンテナ852内の電流は、矢印851によって示された方向であり、無給電アンテナ854および無給電アンテナ856内の電流は、矢印853によって示された方向である。さらに、領域860内の電流は、矢印855によって示された方向である。したがって、無給電アンテナ854および無給電アンテナ856の各々内の磁界は低減され得、領域860内の磁界は強化され得、したがって、結合効率が改善され得る。図6A〜図9に示されている無給電アンテナは、「完全短絡」無給電アンテナを備えることに留意されたい。
【００７６】
当業者によって理解されるように、1つまたは複数の同調無給電アンテナは、1つまたは複数の無給電アンテナと送信アンテナとの間の相互インダクタンス、および、1つまたは複数の無給電アンテナと受信機の受信アンテナとの間の相互インダクタンスを介して、送信アンテナからのエネルギーを受信機に再結合し得る。1つまたは複数の無給電アンテナが受信機からさらに離れてロケートされるにつれて、結合における増大が減少する。したがって、1つまたは複数の無給電アンテナは、適切にサイズ決定および離間されて、様々なデバイスにわたって最適性能が達成され得る。
【００７７】
例示的な一実施形態によれば、ワイヤレス電力送信機は、互換デバイス(すなわち、ワイヤレス充電可能デバイス)の存在を検出するように構成され得る。さらに、ワイヤレス電力送信機は、検出された互換デバイスのロケーションを決定するように構成され得る。1つの企図された動作中に、ワイヤレス電力送信機は、互換デバイスがそれぞれのセル内であるか否かを決定するために、異なる時間に、各無給電アンテナ、またはすべての無給電アンテナよりも少ないものの組合せを短絡させること、および開くことによって、システムスキャンを定期的に実行し得る。加えて、充電効率における急激な低下、または受信機との通信の損失は、受信機がヌルフィールドゾーンに移動させられた場合があるので、スキャンをトリガし得る。互換デバイスの検出は、電力伝達効率、無負荷受信機電圧、または両方を、スキャンルーチン中に監視することなど、当技術分野で知られている方法によって実行され得る。したがって、送信機は、各個々の受信機のロケーションに気づいていることがある。
【００７８】
1つまたは複数の互換デバイスを検出し、検出された互換デバイスのロケーションを決定すると、ワイヤレス電力送信機は、互換性がないデバイス(たとえば、NFCカードまたは不正な受信機)への電力伝達が最小であるか、または場合によっては除去されるように、ヌルフィールドゾーンを作り出すために、その中に配置された少なくとも1つの互換デバイスを有していないすべての無給電アンテナを短絡させ得る。したがって、当業者によって諒解されるように、送信機によって発生された界は、ヌルフィールドゾーンに分類されないエリア内で強化され得、したがって、結合効率が改善され得る。
【００７９】
前記のように、ワイヤレス電力送信機は、送信アンテナと1つまたは複数の無給電アンテナとを含み得、ここにおいて、少なくとも1つの無給電アンテナは、設定されたインピーダンスを有する(すなわち、完全短絡ではない)。容量性要素(すなわち、容量性装荷)、または誘導性要素(すなわち、誘導性装荷)を介して同調されたアンテナなど、設定されたインピーダンスを含む無給電アンテナは、ワイヤレス電力送信機の界分布を修正するために使用され得る(たとえば、望ましくないエリアから離れるように界をステアリングするか、または望ましいエリアに界をステアリングする)。たとえば、無給電アンテナは、より小さい送信アンテナのカバレージエリアを拡大するか、またはより大きい送信アンテナの界を集中させ得る。
【００８０】
図10A〜図10Gは、各構成が送信アンテナと少なくとも1つの無給電アンテナとを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成を示す。具体的には、図10Aは、送信アンテナ901Aと、送信アンテナ901Aよりも小さい同心無給電アンテナ902Aとを含む、ワイヤレス電力送信機900Aを示す。図10Bは、送信アンテナ901Bと同心無給電アンテナ902B1および902B2とを含む、ワイヤレス電力送信機900Bを示し、ここにおいて、無給電アンテナ902B1および902B2の各々は、送信アンテナ901Bよりも小さい。図10Cは、送信アンテナ901Cと同心無給電アンテナ902Cとを含む、ワイヤレス電力送信機900Cを示し、ここにおいて、無給電アンテナ902Cは、送信アンテナ901Cよりも大きい。図10Dは、送信アンテナ901Dと非同心無給電アンテナ902Dとを含む、ワイヤレス電力送信機900Dを示し、ここにおいて、無給電アンテナ902Dは、送信アンテナ901Dよりも小さい。図10Eは、送信アンテナ901Eと非同心無給電アンテナ902E1および902E2とを含む、ワイヤレス電力送信機900Eを示し、ここにおいて、無給電アンテナ902E1および902E2の各々は、送信アンテナ901Eよりも小さい。図10Fは、送信アンテナ901Fと、送信アンテナ901Fよりも小さい同心無給電アンテナ902F1とを含む、ワイヤレス電力送信機900Fを示す。ワイヤレス電力送信機900Fは、無給電アンテナ902F1よりも小さい非同心無給電アンテナ902F2をさらに含む。図10Gは、送信アンテナ901Gと、送信アンテナ901Gよりも小さい同心無給電アンテナ902G1とを含む、ワイヤレス電力送信機900Gを示す。ワイヤレス電力送信機900Fは、その各々が無給電アンテナ902G1よりも小さい非同心無給電アンテナ902G2および902G3をさらに含む。
【００８１】
図11A〜図11Cは、各構成が送信アンテナ921と無給電アンテナ922とを含む、様々な例示的なワイヤレス電力送信機構成の断面図を示す。図11Aは、送信アンテナ921と、送信アンテナ921の下に配置される無給電アンテナ922とを含む、ワイヤレス電力送信機920Aを示す。図11Bは、送信アンテナ921と、送信アンテナ921と共面にある無給電アンテナ922とを含む、ワイヤレス電力送信機920Bを示す。図11Cは、送信アンテナ921と、送信アンテナ921の上に配置される無給電アンテナ922とを含む、ワイヤレス電力送信機920Cを示す。
【００８２】
図12A〜図12Eは、送信アンテナ内の電流と無給電アンテナ内の電流との間の様々な関係を示す。送信アンテナ内の電流と無給電アンテナ中の電流との間の位相関係は、無給電アンテナ内の界(たとえば、磁界)が減少されるか増大されるかを決定し得ることに留意されたい。
【００８３】
図12Aは、送信アンテナ932と無給電アンテナ934とを含む、ワイヤレス電力送信機930Aを示す。送信アンテナ932内の電流は、矢印935によって示された方向である。この実施形態では、無給電アンテナ934は開放されており、したがって、無給電アンテナ934は電流を欠いている。
【００８４】
図12Bは、送信アンテナ932と無給電アンテナ936とを含む、ワイヤレス電力送信機930Bを示す。送信アンテナ932内の電流は、矢印935によって示された方向であり、無給電アンテナ936内の電流は、矢印937によって示された方向である。この実施形態では、無給電アンテナ936のキャパシタンスは、無給電アンテナ936が動作周波数において共振することを引き起こすことになるキャパシタンス未満であり、無給電アンテナ936内の電流は、位相がずれており、送信アンテナ932内の電流と反対方向である。この状態はまた、誘導性同調状態と呼ばれることもある。
【００８５】
図12Cは、送信アンテナ932と無給電アンテナ938とを含む、ワイヤレス電力送信機930Cを示す。送信アンテナ932内の電流は、矢印935によって示された方向であり、無給電アンテナ938内の電流は、矢印937によって示された方向である。この実施形態では、無給電アンテナ938のキャパシタンスは、無給電アンテナ938が動作周波数において共振することを引き起こすことになるキャパシタンスに等しく、無給電アンテナ938内の電流は、180度位相がずれており、送信アンテナ932内の電流と反対方向である。
【００８６】
図12Dは、送信アンテナ932と無給電アンテナ940とを含む、ワイヤレス電力送信機930Dを示す。送信アンテナ932内の電流は、矢印935によって示された方向であり、無給電アンテナ940内の電流は、矢印937によって示された方向である。この実施形態では、無給電アンテナ940のキャパシタンスは、無給電アンテナ940が動作周波数において共振することを引き起こすことになるキャパシタンスよりも大きく、無給電アンテナ940内の電流は、位相がずれており、送信アンテナ932内の電流と反対方向である。この状態はまた、容量性同調状態と呼ばれることもある。
【００８７】
図12Eは、送信アンテナ932と無給電アンテナ942とを含む、ワイヤレス電力送信機930Eを示す。送信アンテナ932内の電流は、矢印935によって示された方向であり、無給電アンテナ942内の電流は、矢印937によって示された方向である。この実施形態では、無給電アンテナ942のキャパシタンスは、(短絡回路と同様に、同調の観点から)極めて高く、無給電アンテナ942内の電流は、送信アンテナ932内の電流と180度位相がずれている。
【００８８】
向上した界分布制御では、重複するアンテナを含む、各無給電アンテナ間の離間が調整され得ることに留意されたい。さらに、無給電アンテナのサイズ、および無給電アンテナ間の離間は、たとえば、関連付けられたワイヤレス電力送信機のサイズに応じて変動し得る。さらに、様々な例示的な実施形態は、送信アンテナにわたってより一様な磁界を発生させることによって、結合効率とインピーダンス応答とを改善し得ることに留意されたい。加えて、充電領域内のピーク磁界を低減することによって、NFCカードに関連する潜在的な熱的/火災危険問題が軽減され得る。界分布のアクティブな変更を含めることによって、ワイヤレス電力システムは、磁界を互換性がないデバイス(たとえば、NFCカード)から離れるように、および互換受信機内にステアリングすることが可能であり得る。その上、有効な充電エリアは、結合効率に対する最小の影響とともに増大され得る。
【００８９】
図13は、1つまたは複数の例示的な実施形態による、無給電アンテナを用いて発生された界の分布を修正するための方法950を示すフローチャートである。方法950は、ワイヤレス送信アンテナを用いて、界を発生させること(数字952によって示される)を含み得る。方法950は、送信機内で送信アンテナに近接した無給電アンテナを用いて、発生された界の分布を修正すること(数字954によって示される)をさらに含み得る。
【００９０】
図14は、1つまたは複数の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力受信機が充電表面上にロケートされるか否かを決定するための方法1000を示すフローチャートである。方法1000は、ワイヤレス電力受信機が充電表面上にロケートされるか否かと、そのように検出される場合、ワイヤレス電力受信機がロケートされる充電表面上のロケーションとを決定する例示的な実施形態を示す。ワイヤレス電力受信機が充電表面上にロケートされるか否かと、そのように検出される場合、ワイヤレス電力受信機がロケートされる充電表面上のロケーションとを決定することは、ワイヤレス充電界を修正するために、もしあれば、どの無給電アンテナを制御するべきかを、効率的かつ正確に決定するために使用され得る。ブロック1002で、すべての無給電アンテナが開かれ、すなわち、すべての無給電アンテナは、それらの中に流れる電流を有していない。
【００９１】
ブロック1004で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあるか否かが決定される。ワイヤレス電力送信機の充電表面上のデバイスの存在は、たとえば、送信機におけるインピーダンス変化を監視することによって、または、たとえば、通信チャネル119(図2)を介した充電デバイスの受信機からの通信によって決定され得る。ブロック1004で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがないと決定される場合、プロセスはブロック1002に戻る。ブロック1004で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあると決定される場合、プロセスはブロック1006に進む。
【００９２】
ブロック1006で、無給電アンテナの一部または全部が瞬間的かつ連続的に閉じられる(たとえば、アクティブ化または有効化される)。無給電アンテナの一部または全部を瞬間的かつ連続的に閉じることは、デバイスがロケートされ得る充電表面上のロケーションを決定するために使用され得る。
【００９３】
ブロック1008で、送信アンテナまたは受信アンテナにおけるインピーダンス変化が検出される。例示的な実施形態では、送信アンテナまたは受信アンテナにおける電圧変化など、電圧パラメータにおける変化が検出される。
【００９４】
送信アンテナにおける変化を検出するか、受信アンテナにおける変化を検出するかにかかわらず、抵抗および/またはリアクタンスにおける変化を検出するために使用され得る、インピーダンスにおける変化を検出することが有用である。抵抗とリアクタンスの両方が、直接測定され得る。抵抗はまた、電圧を測定することによって間接的に測定され得る。たとえば、純粋な電流源が送信アンテナを駆動中である場合、送信アンテナにおける電圧変化が観測されることになるか、または受信アンテナにおける電圧変化が観測されることになる。受信アンテナにおいて検出された変化は、たとえば、通信チャネル119(図2)、または別の帯域内もしくは帯域外通信チャネルを使用して、送信機に通信され得る。
【００９５】
たとえば、無給電アンテナが閉じられるとき、デバイスが送信アンテナに近接してロケートされる場合、たとえば、コントローラ214(図4)によって、またはコントローラ316(図5)によって検出される、送信アンテナまたは受信アンテナにおける電圧降下は、例にすぎないが、図8Aの受信機810Aおよび受信機810Bなど、デバイスの存在を示し得る。ブロック1008で、電圧変化が検出されない場合、プロセスはブロック1006に戻り、無給電アンテナを瞬間的かつ連続的に閉じることが継続する。
【００９６】
ブロック1010で、電圧変化が、充電表面上のデバイスのロケーションを決定するために使用される。
【００９７】
ブロック1012で、デバイスが検出されない充電表面上のロケーションに関連付けられた無給電アンテナが閉じられ、それによって、デバイスが検出されない界を遮断する。
【００９８】
図15は、1つまたは複数の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力受信機が充電表面上にロケートされるか否かを決定するための別の方法1100を示すフローチャートである。方法1100は、ワイヤレス電力受信機が充電表面上にロケートされるか否かと、そのように検出される場合、ワイヤレス電力受信機がロケートされる充電表面上のロケーションとを決定する例示的な実施形態を示す。ワイヤレス電力受信機が充電表面上にロケートされるか否かと、そのように検出される場合、ワイヤレス電力受信機がロケートされる充電表面上のロケーションとを決定することは、ワイヤレス充電界を修正するために、もしあれば、どの無給電アンテナを制御するべきかを、効率的かつ正確に決定するために使用され得る。ブロック1102で、すべての無給電アンテナが開かれ、すなわち、すべての無給電アンテナは、それらの中に流れる電流を有していない。
【００９９】
ブロック1104で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあるか否かが決定される。ワイヤレス電力送信機の充電表面上のデバイスの存在は、たとえば、送信機におけるインピーダンス変化を監視することによって、または、たとえば、通信チャネル119(図2)を介した充電デバイスの受信機からの通信によって決定され得る。ブロック1104で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがないと決定される場合、プロセスはブロック1102に戻る。ブロック1104で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあると決定される場合、プロセスはブロック1106に進む。
【０１００】
ブロック1106で、無給電アンテナの一部または全部が瞬間的かつ連続的に閉じられる(たとえば、アクティブ化または有効化される)。無給電アンテナの一部または全部を瞬間的かつ連続的に閉じることは、デバイスがロケートされ得る充電表面上のロケーションを決定するために使用され得る。
【０１０１】
ブロック1108で、リアクタンスシフトが検出される。たとえば、コントローラ214が、送信アンテナ204におけるリアクタンスなど、リアクタンスパラメータを監視することができるか、または、コントローラ316が、受信アンテナ304におけるリアクタンスシフトを監視することができる。送信アンテナ204におけるリアクタンスシフトは、充電表面上の金属または金属物体の存在を示すことができる。受信アンテナ304におけるリアクタンスシフトは、受信回路302、または物体の金属ケースもしくは筐体によって引き起こされ得、通信チャネル119を介して送信機104に通信され得る。
【０１０２】
送信アンテナにおける変化を検出するか、受信アンテナにおける変化を検出するかにかかわらず、抵抗および/またはリアクタンスにおける変化を検出するために使用され得る、インピーダンスにおける変化を検出することが有用である。抵抗とリアクタンスの両方が、直接測定され得る。抵抗はまた、電圧を測定することによって間接的に測定され得る。たとえば、純粋な電流源が送信アンテナを駆動中である場合、送信アンテナにおける電圧変化が観測されることになるか、または受信アンテナにおける電圧変化が観測されることになる。受信アンテナにおいて検出された変化は、たとえば、通信チャネル119(図2)、または別の帯域内もしくは帯域外通信チャネルを使用して、送信機に通信され得る。
【０１０３】
たとえば、無給電アンテナが閉じられるとき、デバイスが送信アンテナ204に近接してロケートされる場合、たとえば、コントローラ214(図4)によって検出される、送信アンテナ204におけるリアクタンスシフトは、例にすぎないが、図8Aの受信機810Aおよび受信機810Bなど、デバイスの存在を示し得る。ブロック1108で、リアクタンスシフトが検出されない場合、プロセスはブロック1106に戻り、無給電アンテナを瞬間的かつ連続的に閉じることが継続する。
【０１０４】
ブロック1110で、リアクタンスシフトが、充電表面上のデバイスのロケーションを決定するために使用される。
【０１０５】
ブロック1112で、デバイスが検出されない充電表面上のロケーションに関連付けられた無給電アンテナが閉じられ、それによって、デバイスが検出されない界を遮断する。
【０１０６】
図16は、1つまたは複数の例示的な実施形態による、無給電アンテナを用いて発生された界の分布を修正するための方法1200を示すフローチャートである。ブロック1202で、すべての無給電アンテナが開かれ、すなわち、すべての無給電アンテナは、それらの中に流れる電流を有していない。
【０１０７】
ブロック1204で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあるか否かが決定される。ワイヤレス電力送信機の充電表面上のデバイスの存在は、たとえば、送信機におけるインピーダンス変化を監視することによって、または、たとえば、通信チャネル119(図2)を介した充電デバイスの受信機からの通信によって決定され得る。ブロック1204で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがないと決定される場合、プロセスはブロック1202に戻る。ブロック1204で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあると決定される場合、プロセスはブロック1206に進む。
【０１０８】
ブロック1206で、無給電アンテナの一部または全部が瞬間的かつ連続的に閉じられ(たとえば、アクティブ化または有効化され)、充電表面上の受信機のロケーションが、図14において、または図15において上記で説明したように決定される。
【０１０９】
ブロック1208で、デバイスが検出されている充電表面上のロケーションに関連付けられた無給電アンテナが、受信機の近傍における磁界が増幅されるように、共振同調状態に配置される。
【０１１０】
図17は、1つまたは複数の例示的な実施形態による、無給電アンテナを用いて発生された界の分布を修正するための別の方法1300を示すフローチャートである。ブロック1302で、すべての無給電アンテナが開かれ、すなわち、すべての無給電アンテナは、それらの中に流れる電流を有していない。
【０１１１】
ブロック1304で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあるか否かが決定される。ワイヤレス電力送信機の充電表面上のデバイスの存在は、たとえば、送信機におけるインピーダンス変化を監視することによって、または、たとえば、通信チャネル119(図2)を介した充電デバイスの受信機からの通信によって決定され得る。ブロック1304で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがないと決定される場合、プロセスはブロック1302に戻る。ブロック1304で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあると決定される場合、プロセスはブロック1306に進む。
【０１１２】
ブロック1306で、無給電アンテナの一部または全部が瞬間的かつ連続的に閉じられ(たとえば、アクティブ化または有効化され)、充電表面上の受信機のロケーションが、図14において、または図15において上記で説明したように決定される。
【０１１３】
ブロック1308で、デバイスが検出されている充電表面上のロケーションに関連付けられた無給電アンテナが、開いた無給電アンテナによって引き起こされた送信機に与えられた容量性負荷を補償するために、容量性同調状態または誘導同調状態に配置される。たとえば、送信アンテナ204の複素インピーダンスが観測され、所望のインピーダンスに調整され得る。例示的な実施形態では、送信アンテナ204の出力に直接結合された複素電力計は、送信アンテナ204の複素インピーダンスの指示を与え得る。別の例示的な実施形態では、例にすぎないが、ゼロ交差点(電圧が電力増幅器210の内側でゼロと交差するところ)、または電力増幅器210のスイッチングノードにおけるピーク電圧など、電力増幅器210のいくつかのメトリックが、送信アンテナ204の複素インピーダンスを決定するために使用され得る。たとえば、E級増幅器では、スイッチングノードは、FET(電界効果トランジスタ)のドレインにおけるノードである。D級増幅器の場合、スイッチングノードは、D級増幅器を形成する2つのFETのソースおよびドレインの接合におけるノードである。これらは、送信アンテナ204における複素インピーダンスの間接的な指示の例である。
【０１１４】
図18は、1つまたは複数の例示的な実施形態による、無給電アンテナを用いて発生された界の分布を修正するための別の方法1400を示すフローチャートである。ブロック1402で、すべての無給電アンテナが開かれ、すなわち、すべての無給電アンテナは、それらの中に流れる電流を有していない。
【０１１５】
ブロック1404で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあるか否かが決定される。ワイヤレス電力送信機の充電表面上のデバイスの存在は、たとえば、送信機におけるインピーダンス変化を監視することによって、または、たとえば、通信チャネル119(図2)を介した充電デバイスの受信機からの通信によって決定され得る。ブロック1404で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがないと決定される場合、プロセスはブロック1402に戻る。ブロック1404で、ワイヤレス電力送信機の充電表面上にロケートされたデバイスがあると決定される場合、プロセスはブロック1406に進む。
【０１１６】
ブロック1406で、無給電アンテナの一部または全部が瞬間的かつ連続的に閉じられ(たとえば、アクティブ化され)、充電表面上の受信機のロケーションが、図14において、または図15において上記で説明したように決定される。
【０１１７】
ブロック1408で、デバイスが検出されている充電表面上のロケーションに関連付けられた無給電アンテナが、送信アンテナによって発生された磁界を減衰させるか、または低減するために、抵抗状態に配置される。たとえば、高すぎる受信電圧をもつ受信デバイスがあるとき、送信アンテナ204と受信アンテナ304との間の無給電アンテナは、受信アンテナ304中の電圧を低減するために、抵抗状態に設定され得る。
【０１１８】
図19は、無給電アンテナに関連付けられたスイッチに電力供給するために使用され得る回路の例示的な実施形態を示す概略図である。無給電アンテナの状態を制御するスイッチに電力供給することで、送信アンテナに対する無給電アンテナの近接による課題が生じる。たとえば、送信アンテナおよび無給電アンテナは、その上にワイヤレス電力受信機が配置され得るワイヤレス充電表面を形成する構造においてロケートされ得、送信アンテナに電力を供給する送信回路202(図4A)から分離され得る。そのような難点によって、本明細書で説明する無給電アンテナを制御するスイッチに電力供給する別の方法を有することが望ましくなる。例示的な実施形態では、回路1500は、スイッチ221と、キャパシタ1502と、ダイオード1504と、ダイオード1506と、キャパシタ1508とを備える、結合回路を備え得る。回路1500は、キャパシタ1502、ダイオード1504、ダイオード1506、およびキャパシタ1508が、スイッチ221を駆動する回路に電力供給することができる電力信号を生じさせるように構成される、無給電アンテナ1513の一部であり得る。無給電アンテナ1513は、上記で説明した無給電アンテナのうちのいずれかの例示的な実施形態であり得る。
【０１１９】
回路1500は、スイッチ221にわたるキャパシタンスが、スイッチ221に電力供給するために使用される、実施形態を示す。スイッチ221が開いているとき、ワイヤレス電力受信アンテナ(図示せず)中で発生されたAC電圧と同様であり得るAC電圧が、送信アンテナ(図示せず)によって発生された磁界中の無給電アンテナ1513の存在によって、無給電アンテナ1513中に誘導され、スイッチ221にわたって存在する。このAC電圧は、キャパシタ1502を用いてハーベスティングされ、ダイオード1504および1506を用いて整流され、スイッチ221に電力供給するために使用され得る電圧を発生させるために使用され得る。例示的な実施形態では、キャパシタ1502の値は、無給電アンテナ1513または送信アンテナ(図示せず)を同調させるために使用された任意のキャパシタンス(図示せず)の値に対して小さくなるべきである。たとえば、送信アンテナが、820pfの値を有するキャパシタとともに共振に同調されている場合、キャパシタ1502の等価直列キャパシタンス、ダイオード1504および1506のキャパシタンスの組合せによって作り出された等価直列キャパシタンス、ならびにキャパシタ1508のキャパシタンスは、820pFよりも著しく少なく、好ましくは値の10%程度であるべきである。図19に示す例示的な実施形態では、キャパシタ1502は、比較的小さいキャパシタンス値を有するために最も効率が高いロケーションである。例示的な実施形態では、キャパシタ1502の値は、共振同調キャパシタ(図示せず)の値の10%未満になるように選定され得る。
【０１２０】
キャパシタ1508は、接続1510上で供給された+V電圧が、整流されたACではなくDCであるように、電荷を蓄積する。接続1510上の+V出力は、電力信号として制御回路(図22および図23に示す回路など)に供給され得、スイッチ221の状態を制御するデバイスに電力供給するために使用され得る。
【０１２１】
図20は、無給電アンテナに関連付けられたスイッチに電力供給するために使用され得る回路の例示的な実施形態を示す概略図である。例示的な実施形態では、回路1600は、スイッチ221と、キャパシタ1602と、ダイオード1604と、ダイオード1606と、変換器1608とを備える、結合回路を備え得る。回路1600は、キャパシタ1602、ダイオード1604、ダイオード1606、および変換器1608が、スイッチ221を駆動する回路に電力供給することができる電力信号を生じさせるように構成される、無給電アンテナ1613の一部であり得る。無給電アンテナ1613は、上記で説明した無給電アンテナのうちのいずれかの例示的な実施形態であり得る。
【０１２２】
回路1600は、無給電アンテナ1613と変換器コイル1608との間の相互インダクタンスが、スイッチ221に電力供給するために使用される、実施形態を示す。スイッチ221が閉じられるとき、送信アンテナ(図示せず)によって発生された磁界に応答して、無給電アンテナ1613中で発生されたAC電流が、無給電アンテナ1613を通して存在する。この電流は、変換器1608を用いてハーベスティングされ得る。変換器1608は、無給電アンテナ1613の周囲に数巻きのワイヤを備え得る。変換器1608のインダクタンスは、無給電アンテナ1613の全インダクタンスに対して小さくなり得る。ダイオード1604および1606は、変換器1608の電圧出力を整流し、スイッチ221に電力供給するために使用され得る電圧を発生させるように構成され得る。接続1610上の+V出力は、電力信号として制御回路(図22および図23に示す回路など)に供給され得、スイッチ221の状態を制御するデバイスに電力供給するために使用され得る。
【０１２３】
回路1500などの容量性回路を使用するべきか、回路1600などの誘導性回路を使用するべきかの決定は、使用事例によって決まる。無給電アンテナが典型的に開いている場合、容量結合が好ましい。無給電アンテナが長期短絡状態である(遮断状態とも呼ばれ、すなわち、無給電アンテナが、領域中のワイヤレス電力送信界を遮断するために、ワイヤレス電力送信界に反対する界を発生させる)容量結合実装形態では、無給電アンテナは、周期的に(場合によっては極めて短い時間の間に)開かれるべきである。無給電アンテナが典型的に閉じられている場合、誘導結合が好ましい。無給電アンテナが長期開状態である誘導結合実装形態では、無給電アンテナは、周期的に(場合によっては極めて短い時間の間に)閉じられるべきである。容量および誘導結合の組合せも使用され得る。容量および誘導結合の組合せが使用されるとき、整流器ダイオード(図15における1504、1506、ならびに図16における1604および1606)は、開状態と閉状態の両方において電力がスイッチ221に供給されるように、電力の論理和がとられることを保証する。
【０１２４】
図21は、無給電アンテナに関連付けられたスイッチ(図示せず)に電力供給するために使用され得る回路の例示的な実施形態を示す概略図である。例示的な実施形態では、回路1700は、コイル1712と、キャパシタ1702と、ダイオード1704と、ダイオード1706と、キャパシタ1708とを備える、結合回路を備え得る。回路1700は、回路1700が電力供給中である無給電アンテナ(図示せず)から分離しており、したがって、スイッチ221は図21に示されていない。コイル1712は、本明細書で説明する無給電アンテナに近接してロケートされ得る、別個のコイルである。
【０１２５】
コイル1712は、送信アンテナ204からの磁界をインターセプトし、インターセプトされた電流を整流し、スイッチ221(図21に図示せず)の状態を制御するデバイスに電力供給するために使用され得る制御回路(図22および図23に示す回路など)に電力供給するために、接続1710を介して、DC電圧の形態の+Vを供給する。極めて少量の電力が必要とされるので、コイル1712の効率は重要ではない。しかしながら、適度の電圧が望ましいので、典型的には、コイル1712は、小さいエリア内で所望の最低電圧を達成するために、多数の巻きを含むことになる。
【０１２６】
コイル1712が、送信アンテナ204によって発生された電力伝達界を妨害しないことが望ましい。コイル1712のサイズを最小にすること、それを充電エリアの端部の近くに(もしくは、その上でも)配置すること、または(端部の近くで界を受け入れるために)それをZ軸から離れるように配向することは、すべて可能である。
【０１２７】
図22は、無給電アンテナに関連付けられたスイッチを制御するために使用され得る、スイッチ制御回路の例示的な実施形態を示すブロック図である。例示的な実施形態では、回路1800は、通信デコーダ1804と、スイッチ論理1808と、例示的なスイッチ221aおよび221bとを備える。通信デコーダ1804は、送信回路202によって提供され得る様々な通信方法を復号するように構成され得る、通信デコーダを備え得る。例示的な実施形態では、通信デコーダ1804は、帯域内シグナリングまたは帯域外シグナリングを復号するように構成され得、例示的な実施形態では、図19、図20、および図21のいずれかにおいて説明した回路によって電力供給され得る。
【０１２８】
例示的な実施形態では、通信デコーダ1804は、例にすぎないが、振幅シフトキーイング(ASK)などの振幅変調方法、または、充電エネルギーを供給するために使用される界106の強度を急速に変化させる(たとえば、変調する)ために使用され得る、任意の他の振幅変調方法を復号するように構成され得る。整流電圧におけるこの変化は、通信デコーダ1804によって復号され得る。例示的な実施形態では、通信デコーダ1804およびスイッチ論理1808は、それぞれ図19、図20、および図21の回路1500、1600、または1700の+V出力を受信するように構成される。例示的な実施形態では、AM変調が送信信号に課され得、それぞれ図19、図20、および図21の回路1500、1600、または1700によって供給された+V信号上に存在し、+V信号上で通信デコーダ1804およびスイッチ論理1808に供給され得る。例示的な実施形態では、変調AM信号は、+V信号上で通信デコーダ1804およびスイッチ論理1808に供給され得るが、AM変調TX信号が、電圧ピーク検出器(図示せず)などから、+V信号以外の信号上で供給され得る代替実施形態を示すために、AM変調TX信号はまた、接続1802を介して通信デコーダ1804に供給されるものとしても示される。
【０１２９】
例示的な実施形態では、AM変調送信信号は、送信機200によって供給され得る。例示的な実施形態では、送信機200におけるコントローラ214は、エネルギー伝達を供給する界106を変調する。ワイヤレス電力伝達が6.78MHzの例示的な周波数において発生する、例示的な実施形態では、ASKなどの振幅変調方法が、約+/-15KHzの比較的低いレートで界106の振幅を変調するために使用され得る。通信デコーダ1804は、AM信号によって引き起こされた整流電圧における変化をインターセプトし、接続1806を介してスイッチ論理1808に制御信号を供給する。例示的な実施形態では、接続1806上の制御信号は、(RS-232通信規格に対応する信号のような)非同期直列信号であり得、2つの遷移が1を符号化する(かつ、そのスイッチを閉じる)ことになり、1つの遷移が0を符号化する(かつ、そのスイッチを開く)ことになる、マンチェスターコーディングによって発生されるものなどのDCバランス信号、または別の制御信号であり得る。
【０１３０】
例示的な実施形態では、変調方法は、例にすぎないが、マンチェスター符号化など、DCバランスがとられるように選定され得るので、界106の平均強度は影響を受けなくなる。変調方法はまた、界106における変化が充電エリア中の受信機によって検出されないように、十分に高速であるべきである。これは、事実上、無給電ループスイッチ回路のRC(抵抗容量性)時定数が、受信機のRC時定数よりも短くなることが好ましくなり得ることを意味する。
【０１３１】
スイッチ論理1808は、接続1806上で制御信号を受信し、スイッチ221aおよび221bを制御するために使用され得る制御信号を生じさせる。例示的な実施形態では、スイッチ論理は、通信デコーダ1804から、復号された直列信号を取り、個々のスイッチ221a、221bなどを駆動するように構成された信号に分解し得る。2つのスイッチ221aおよび221bが一例として図22に示されているが、より多いまたはより少ないスイッチ221が、無給電アンテナ213の構成に応じて実装され得る。スイッチ論理1808からの制御信号は、それぞれの接続1810および1812を介して、スイッチ221aおよび221bの動作を制御するために供給される。例示的な実施形態では、接続1810および1812上の制御信号は、本明細書で説明する回路1500、1600、および1700のいずれかによって供給された電力信号と、送信機によって生じさせられた変調信号とに応答する。無給電アンテナ213が図22に示されているが、例にすぎず、本明細書で説明する無給電アンテナのいずれもが実装され得る。たとえば、送信回路202がワイヤレス電力受信機のロケーションを検出するとき、送信回路202は、本明細書で説明するように、スイッチ221を制御するべきか否か、またはどのように制御するべきかを、図19、図20、および図21の各無給電制御回路に通信し、次いで、回路1800は、その情報を使用して、スイッチ221を制御し得る。
【０１３２】
図23は、無給電アンテナに関連付けられたスイッチを制御するために使用され得る、スイッチ制御回路の例示的な実施形態を示すブロック図である。例示的な実施形態では、回路1900は、周波数変調(FM)デコーダ1904として具現化された通信デコーダと、スイッチ論理1908と、演算増幅器(OPAMP)1924と、誘導結合器1916と、容量結合器1914と、例示的なスイッチ221aおよび221bとを備える。
【０１３３】
例示的な実施形態では、例にすぎないが、周波数シフトキーイング(FSK)、または任意の他の周波数変調方法など、周波数変調方法が、充電エネルギーを供給するために使用される界106の周波数を変動させるために使用される。界の周波数におけるこの変化は、図23の回路によって検出され得、検出される周波数における変化を生じることになる。周波数におけるこの変化は、FMデコーダ1904によって復号され得る。例示的な実施形態では、OPAMP1924、FMデコーダ1904、およびスイッチ論理1908は、FMデコーダ1904およびスイッチ論理1908に電力供給するために、それぞれ図19、図20、および図21の回路1500、1600、または1700の+V出力を受信するように構成されるが、例示的な実施形態では、界の周波数における変化は、誘導結合器1916および容量結合器1914によって検出される。
【０１３４】
例示的な実施形態では、FM変調送信信号は、送信機200によって供給され得る。例示的な実施形態では、送信機200におけるコントローラ214は、駆動周波数を供給する発振器212(図4A)の周波数を変調する。ワイヤレス電力伝達が6.78MHzの例示的な周波数において発生する、例示的な実施形態では、FSKなどの周波数変調方法が、約+/-1KHzの比較的低いレートで界106の周波数を変調するために使用され得る。無給電アンテナ213上に存在する周波数変調の電流部分は、誘導結合器1916によって、OPAMP1924の一方の入力に供給される。無給電アンテナ213上に存在する周波数変調の電圧部分は、容量結合器1914によって、接続1918を介してOPAMP1924の他方の入力に供給される。OPAMP1924は、誘導結合器1916および容量結合器1914からの信号を増幅し、接続1926を介してFMデコーダ1904に増幅された出力を供給する。周波数変調の電流部分または周波数変調の電圧部分のいずれかは、スイッチ221aおよび221bの状態に基づいて不在であり得る。たとえば、無給電アンテナが短絡されるとき、電圧がない。電圧および電流は、OPAMP1924によって合計され、FMデコーダ1904を駆動するために接続1926上で利用可能な信号が常にあるようになる。
【０１３５】
FMデコーダ1904は、変調FM信号によって引き起こされた周波数における変化をインターセプトし、接続1906を介してスイッチ論理1908に制御信号を供給する。例示的な実施形態では、接続1906上の制御信号は、接続1806(図22)上の制御信号と同様であり得る。
【０１３６】
例示的な実施形態では、変調方法は、例にすぎないが、マンチェスター符号化など、DCバランスがとられるように選定されるので、界106の平均周波数は影響を受けなくなる。
【０１３７】
スイッチ論理1908は、接続1906上で制御信号を受信し、スイッチ221aおよび221bを制御するために使用され得る制御信号を生じさせる。例示的な実施形態では、スイッチ論理1908は、FMデコーダ1904から、復号された直列信号を取り、個々のスイッチ221a、221bなどを駆動するように構成された信号を発生させ得る。2つのスイッチ221aおよび221bが一例として図23に示されているが、より多いまたはより少ないスイッチ221が実装され得る。
【０１３８】
スイッチ論理1908からの制御信号は、それぞれの接続1910および1912を介して、スイッチ221aおよび221bの動作を制御するために供給される。無給電アンテナ213が図23に示されているが、例にすぎず、本明細書で説明する無給電アンテナのいずれもが実装され得る。
【０１３９】
図24は、無給電アンテナの切替えを制御するための方法2000の例示的な実施形態を示すフローチャートである。方法2000におけるブロックは、図示の順序で、または図示の順序から外れて、実行され得る。
【０１４０】
ブロック2002で、スイッチ221が、容量結合を使用して、無給電アンテナによって電力供給される。
【０１４１】
ブロック2004で、スイッチ221が、誘導結合を使用して、無給電アンテナによって電力供給される。
【０１４２】
ブロック2006で、スイッチ221が、独立した電力受信機によって電力供給される。
【０１４３】
図25は、無給電アンテナの切替えを制御するための方法2100の例示的な実施形態を示すフローチャートである。方法2100におけるブロックは、図示の順序で、または図示の順序から外れて、実行され得る。
【０１４４】
ブロック2102で、電力伝達信号が変調される。例示的な実施形態では、電力伝達信号が、AM信号またはFM信号を用いて変調され得る。例示的な実施形態では、電力伝達信号は、充電エネルギーを供給するために使用される界106を急速に変化させる(たとえば、変調する)ことによって、変調され得る。界における変化は、界の強度における変化、または界の周波数における変化であり得る。界における変化は、図19、図20、および図21の回路によって検出され得、整流電圧における変化、または検出された周波数における変化を生じることになる。
【０１４５】
ブロック2104で、変調された電力伝達信号が復号される。たとえば、ブロック2102における整流電圧における変化が、AMデコーダ1804によって復号され得るか、またはブロック2102における周波数における変化が、FMデコーダ1904によって復号され得る。
【０１４６】
ブロック2106で、復号された電力伝達信号が、スイッチ制御信号を発生させるために使用される。たとえば、スイッチ論理1808またはスイッチ論理1908は、デコーダからシリアルデータ信号を受信し、そのシリアルデータ信号を使用して、どのスイッチを閉じるべきかを決定することになる。単純な方法は、シリアルデータのオクテット(8ビット)を受信し、ストリーム中の対応するビットが1であったか0であったかに応じて、最大8つのスイッチを開または閉に駆動することになる。
【０１４７】
ブロック2108で、スイッチ制御信号が、1つまたは複数の無給電アンテナを制御する、1つまたは複数のスイッチを制御するために使用される。
【０１４８】
例示的な実施形態では、本明細書で説明するワイヤレス電力送信機の例示的な実施形態のいずれかは、ワイヤレス充電表面、テーブル、マット、パッド、または、1つまたは複数のワイヤレス電力受信機を充電するように構成され得る他の充電表面に関連付けられ得るか、またはその一部を形成し得る。例示的な実施形態では、本明細書で説明するワイヤレス電力送信機の例示的な実施形態のいずれかは、図19、図20、および図21において説明した電力供給回路と、送信回路によって発生された磁界によって電力供給され得る、図22および図23において説明した制御回路とを有する、複数の無給電アンテナを備え得る。制御回路は、帯域内シグナリングまたは帯域外シグナリングを使用して、制御情報を受信して、電力をワイヤレス伝達するために磁界の界分布を修正するために、無給電アンテナのためのスイッチを制御し得る。そのような例示的な実施形態では、単一のワイヤレス送信アンテナは、2つ以上の無給電アンテナに電力供給し、それらを制御することができる、ワイヤレス充電界を発生させ得る。
【０１４９】
上記で説明した実施形態によれば、いくつかの実施形態の様々な態様では、無給電コイルは、励振送信アンテナによって発生された充電界の範囲を拡大するように構成される、制御された「リピータ」コイルとして構成され得る。たとえば、一実施形態の一態様によれば、磁界を発生させるために電源によって電力供給されたドライバ回路によって駆動されるように構成された送信アンテナ(たとえば、励振送信アンテナ)は、充電のための机または他の表面の下に配置され得る。「リピータ」アンテナ(たとえば、上記で説明した無給電アンテナの様々な構成)のセットは、充電のための机または他の表面の上(または反対の表面)に配置され得る。机の表面における送信アンテナによって発生された磁界は、机または他の表面の障壁が与えられると低減され得るが、リピータアンテナが共振に同調されるとき、リピータアンテナの表面における集中領域において、界が局所的に増大され得る。励振送信アンテナに対する「リピータ」アンテナの他の配置もまた、企図される。
【０１５０】
この実施形態の一態様によれば、界を管理するために、リピータアンテナは、充電受信デバイスが存在するとき、リピータアンテナを共振に同調させ、充電受信デバイスが存在しないか、または電力が要求されないか、あるいは充電受信デバイスがリピータによってカバーされたエリア内にないとき、リピータアンテナを離調させるように構成された回路を含む。上記で説明した構成および回路は、同調のためにリピータアンテナのために使用され得る。さらに、別の態様によれば、リピータアンテナは、同調動作を実行するために、電源にローカルで接続されることなしに、動作するように構成される。したがって、この態様によれば、リピータは、リピータアンテナの状態を同調させる/制御するために必要とされたいかなる回路にも電力供給するために、送信アンテナによって発生された磁界から発生された電力の一部をハーベスティングするように構成される。したがって、これらのリピータアンテナは、エネルギーをハーベスティングし、リピータアンテナの状態を制御するための通信を受信し、リピータアンテナの状態を制御する(たとえば、共振に同調されるか、または共振から離調される)ために、図19〜図25を参照しながら説明したような回路のいずれかを含むか、または動作を実行し得る。
【０１５１】
したがって、実施形態の一態様によるリピータは、送信アンテナによって発生された磁界の存在下で応答して、磁界を発生させるように構成される、コイルまたはリピータアンテナを含む、共振回路を含み得る。リピータは、共振回路の共振周波数または共振点を調整するように、および、特に、送信アンテナによって発生された磁界の周波数で共振するように、または送信アンテナによって発生された磁界の周波数に対して共振から離調されるように、共振回路を同調させる(またはさもなければ、任意の大きい界を発生させるリピータ形態を非アクティブ化する)ために構成された、同調回路を含む。同調回路の例については、上記で説明した。さらに、リピータは、同調回路に電力供給するためにエネルギーをハーベスティングするように構成された、エネルギーハーベスティング回路を含む。ハーベスティング回路のいくつかの例については、たとえば、図19〜図21を参照しながら上記で説明している。リピータは、ハーベスティングされたエネルギーを使用して電力供給されるように構成された、および同調回路に1つまたは複数の制御信号を印加するように構成された、制御回路をさらに含み得る。さらに、制御回路は、(たとえば、ハーベスティングされたエネルギーによってさらに電力供給され得る充電受信デバイスの存在を検出するように構成された、上記で説明したようなセンサーまたは他の検出回路を使用して)1つまたは複数の検出された条件に基づいて、あるいは、受信された通信に基づいて(たとえば、制御回路は、図22〜図25を参照しながら上記で説明したような通信回路を含み得る)、共振器を同調させるために、いつ制御信号を印加するべきかを決定するように構成され得る。
【０１５２】
いくつかの実施形態によれば、制御回路は、次のように働くように構成され得る。たとえば、制御回路は、リピータアンテナにビーコン(たとえば、間欠的なより低電力のパルス)を発生させるように構成され得る。これは、送信アンテナが磁界を発生させているか、または共振回路を同調させており、送信アンテナによって発生されたビーコンが、同調状態におけるリピータアンテナによって再発生されるようにしている場合、リピータの共振回路を周期的に短く共振に同調させることによって達成され得る。リピータアンテナによって発生された界における充電受信デバイスの存在に応答して、制御回路は、ビーコンの間の吸収電流/電力における変化に基づいて、存在を検出するように構成され得る。充電受信デバイスの存在が検出される場合、制御回路は、同調可能リピータを共振に同調させて、リピータアンテナによって発生された界を少なくとも部分的に介した、充電受信デバイスへのさらなる電力伝達を可能にする。制御回路は、電力伝達が検出されない時間期間の後、電力伝達を終了する(たとえば、離調させる)ようにさらに構成され得る。この場合、一態様におけるリピータアンテナは、検出された存在に基づいて、リピータを共振に同調させ、共振から離調させるように、独立して働き得る。
【０１５３】
他の実施形態の態様では、制御回路は、送信アンテナを含む送信機のコントローラとワイヤレス通信するように構成された、上記で説明したような通信回路を含み得る。リピータの制御回路が、充電受信デバイスの潜在的な存在、または吸収された電力における変化を示す他の測定値を検出する場合、リピータの制御回路は、送信アンテナを含む送信機のコントローラに、この情報をワイヤレス通信し得る。送信機のコントローラは、有効な(たとえば、準拠する)デバイスが存在するか否かを決定し、リピータの制御回路に通信して、電力伝達を可能にし、リピータの共振回路を共振に同調させることなどを行い得る。通信回路は、(非限定的な一例として)ブルートゥース（登録商標）低エネルギーなど、帯域外通信リンクを含む、上記で説明した通信回路のいずれかを含み得ることに留意されたい。さらに、通信または他の検出に基づいて、送信機コントローラは、いつ電力伝達を終了する(たとえば、離調させる)べきかをリピータに通信し得る。
【０１５４】
様々な実施形態の態様によれば、リピータアンテナは、励振送信アンテナに対してある角度で配置され得る(たとえば、アンテナによって画定された幾何学的平面が、平行ではない)。この「面外」リピータは、異なる角度で送信機アンテナによって発生された界を「ステアリング」するために使用され得る。たとえば、送信アンテナの平面に対して45度のリピータアンテナ(たとえば、またはコイル)が、電力供給された送信アンテナと90度面外である受信機に、送信アンテナによって発生された界の有意な成分をステアリングするために使用され得る。一実施形態の一態様によれば、送信アンテナと面外である一連のリピータアンテナは、所与の向きにおける受信機に電力を供給することができる充電エリアの周縁の周りに離間され得る。
【０１５５】
図26は、送信アンテナ2602、リピータアンテナ2604、および受信機アンテナ2606の構成を示す。図示のように、リピータアンテナ2604は、送信アンテナ2602の平面に対してある角度でロケートされる(たとえば、面外)。充電受信デバイス中に配置され得る受信機アンテナ2606は、送信アンテナ2602が界を発生させるとき、リピータアンテナ2604から再発生された磁界を介して、電力を結合するように構成され得る。
【０１５６】
さらなる例として、別の実施形態によれば、リピータアンテナのセットが、より小さい送信アンテナをもつより大きいエリアに電力供給するために設けられ得る。たとえば、一実施形態の一態様によれば、リピータの大きいアレイは、より小さい送信アンテナからの電力を集中させるために使用され得る。図27は、リピータアンテナ2704a〜2704fのより大きいアレイをもつ、より小さい送信アンテナ2702の構成を示す。図示のように、リピータアンテナ2704a〜2704fのアレイの合計サイズは、送信アンテナ2702の面積よりも大きく、リピータアンテナ2704a〜2704fのうちのいくつかは、送信アンテナ2702の外周を超えて延びている。リピータアンテナ2704aは、励振送信アンテナ2702からの電力を、リピータアンテナ2704aの境界内の充電受信デバイスに「集中させる」ために同調され、使用され得る。
【０１５７】
上記で説明したように、リピータは自律的であり得、充電受信デバイスが1つまたは複数のリピータの境界内で検出されるとき、個々に同調されるように構成され得ることを諒解されたい。加えて、リピータは、充電受信デバイスが主要な送信アンテナの境界の外側であるが、リピータの境界内に配置されるときのみ、同調され得る。この検出は、近くからの通信を受信すること、リアクタンスシフト-非同調コイルにおいて誘導された電圧/位相における変化を感知すること、容量性センサーにおける変化を検出すること、受信機からの存在パルスを検出することなどのうちのいずれかまたは組合せに基づき得る。リピータは、デバイスが主要な送信ループによってカバーされたエリアの外側であるが、リピータによってカバーされたエリア内であるか否かを決定するために、主要な送信ループと情報を共有し得る。
【０１５８】
さらに、励振送信アンテナとリピータとの間で、距離が増加され得る。この距離は、磁界分離を与え得るか、または、所望の美的な結果(たとえば、机の下の充電器、スタンド内のリピータ)のために使用され得る。
【０１５９】
情報および信号は多種多様な技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを、当業者は理解されよう。たとえば、上記の説明全体を通して言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁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得る。
【０１６０】
本明細書で開示する例示的な実施形態に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得ることを、当業者はさらに諒解するであろう。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、上記では概してそれらの機能に関して説明してきた。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、または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システム全体に課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装してもよいが、そのような実装の決定は、本発明の例示的な実施形態の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
【０１６１】
本明細書で開示する例示的な実施形態に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、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、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または本明細書で説明する機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せによって、実装または実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPおよび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。
【０１６２】
本明細書で開示する例示的な実施形態に関して説明する方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアで、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、またはその2つの組合せで具現化されてよい。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し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体は、プロセッサと一体であってもよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ASICの中に存在し得る。ASICは、ユーザ端末の中に存在し得る。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の中に存在し得る。
【０１６３】
1つまたは複数の例示的な実施形態では、説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せにおいて実装され得る。ソフトウェアにおいて実装される場合、それらの機能は、1つまたは複数の命令またはコードとして、コンピュータ可読媒体上に記憶されるか、またはコンピュータ可読媒体を介して送信され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の使用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気記憶デバイス、または命令もしくはデータ構造の形式の所望のプログラムコードを搬送もしくは記憶するために使用可能であり、コンピュータによってアクセス可能な任意の他の媒体を備え得る。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(「DSL」)、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用してウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、DSL、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。ディスク(disk)およびディスク(disc)は、本明細書で使用するとき、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。
【０１６４】
開示した例示的な実施形態についての以上の説明は、任意の当業者による本発明の実施または使用を可能にするために提供されたものである。これらの例示的な実施形態に対する様々な修正が当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義した一般原理は、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得る。したがって、本発明は、本明細書に示す例示的な実施形態に限定されることを意図しておらず、本明細書で開示する原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるものとする。
【符号の説明】
【０１６５】
100  ワイヤレス送信または充電システム
102  入力電力
104  送信機、送信回路
106  界、エネルギー界、時変磁界、ワイヤレス界
108  受信機、受信回路
110  出力電力
112  距離
114、204、601、852、901A、901B、901C、901D、901E、901F、901G、921、932、2602  送信アンテナ
118、304  受信アンテナ
119  通信チャネル
122、212  発振器
123  周波数制御信号
124  電力増幅器
126  フィルタおよび整合回路
132  整合回路
134  整流器およびスイッチング回路
136  バッテリー
150  アンテナ、送信または受信アンテナ、ループアンテナ
152、154、1502、1508、1602、1702、1708  キャパシタ
156  信号
200  送信機
202  送信回路
205、207、209、211、213、602A、602B、602D、712、714、716、718、720、722、724、726、812、814、816、818、820、822、824、826、854、856、922、934、936、938、940、942、1513、1613  無給電アンテナ
206  固定インピーダンス整合回路
208  ローパスフィルタ(LPF)
210  電力増幅器、増幅器、送信機電力増幅器
214、316  コントローラ
215  抵抗性無給電アンテナ、無給電アンテナ
216  負荷感知回路
221、221a、221b、221c、221d、221e  スイッチ
225、227  FET
226、228  ボディダイオード
231  オン/オフ接続
260  密閉型検出器
270  メモリ
280  存在検出器
300、858  受信機
302  受信回路
306  電力変換回路
308  AC-DC変換器
310  DC-DC変換器
312  RX整合およびスイッチング回路、スイッチング回路
314  シグナリング検出器およびビーコン回路、シグナリングおよびビーコン回路、ビーコン回路
350、810C、810E、810F  デバイス
600A、600B、600C、600D、701A、701B、801A、801B、865、900A、900B、900C、900D、900E、900F、900G、920A、920B、920C、930A、930B、930C、930D、930E  ワイヤレス電力送信機
700A、700B、800A、800B、850  ワイヤレス電力システム
710A  第1のワイヤレス電力受信機、受信機
710B  第2のワイヤレス電力受信機、受信機
710C、810D  ワイヤレス電力受信機、受信機
810A  第1のワイヤレス電力受信機、受信機、ワイヤレス電力受信機
810B  第2のワイヤレス電力受信機、受信機、ワイヤレス電力受信機
830、832  ヌルフィールドゾーン
851、853、855、935、937  矢印
860  領域
902A  同心無給電アンテナ
902B1、902B2、902C、902F1、902G1  同心無給電アンテナ、無給電アンテナ
902D、902E1、902E2  非同心無給電アンテナ、無給電アンテナ
902F2、902G2、902G3  非同心無給電アンテナ
1500、1600、1700、1800、1900  回路
1504、1506、1604、1606、1704、1706  ダイオード
1510、1610、1710、1802、1806、1810、1812、1906、1910、1912、1918、1926  接続
1608  変換器、変換器コイル
1712  コイル
1804  通信デコーダ、AMデコーダ
1808、1908  スイッチ論理
1904  周波数変調(FM)デコーダ、FMデコーダ
1914  容量結合器
1916  誘導結合器
1924  演算増幅器、OPAMP
2604、2704a〜2704f  リピータアンテナ
2606  受信機アンテナ
2702  送信アンテナ、励振送信アンテナ
【図１】
2018524963.tif 000004
【図２】
2018524963.tif 000005
【図３】
2018524963.tif 000006
【図４Ａ】
2018524963.tif 000007
【図４Ｂ】
2018524963.tif 000008
【図４Ｃ】
2018524963.tif 000009
【図４Ｄ】
2018524963.tif 000010
【図４Ｅ】
2018524963.tif 000011
【図４Ｆ】
2018524963.tif 000012
【図４Ｇ】
2018524963.tif 000013
【図５】
2018524963.tif 000014
【図６Ａ】
2018524963.tif 000015
【図６Ｂ】
2018524963.tif 000016
【図６Ｃ】
2018524963.tif 000017
【図６Ｄ】
2018524963.tif 000018
【図７Ａ】
2018524963.tif 000019
【図７Ｂ】
2018524963.tif 000020
【図８Ａ】
2018524963.tif 000021
【図８Ｂ】
2018524963.tif 000022
【図９】
2018524963.tif 000023
【図１０Ａ】
2018524963.tif 000024
【図１０Ｂ】
2018524963.tif 000025
【図１０Ｃ】
2018524963.tif 000026
【図１０Ｄ】
2018524963.tif 000027
【図１０Ｅ】
2018524963.tif 000028
【図１０Ｆ】
2018524963.tif 000029
【図１０Ｇ】
2018524963.tif 000030
【図１１Ａ】
2018524963.tif 000031
【図１１Ｂ】
2018524963.tif 000032
【図１１Ｃ】
2018524963.tif 000033
【図１２Ａ】
2018524963.tif 000034
【図１２Ｂ】
2018524963.tif 000035
【図１２Ｃ】
2018524963.tif 000036
【図１２Ｄ】
2018524963.tif 000037
【図１２Ｅ】
2018524963.tif 000038
【図１３】
2018524963.tif 000039
【図１４】
2018524963.tif 000040
【図１５】
2018524963.tif 000041
【図１６】
2018524963.tif 000042
【図１７】
2018524963.tif 000043
【図１８】
2018524963.tif 000044
【図１９】
2018524963.tif 000045
【図２０】
2018524963.tif 000046
【図２１】
2018524963.tif 000047
【図２２】
2018524963.tif 000048
【図２３】
2018524963.tif 000049
【図２４】
2018524963.tif 000050
【図２５】
2018524963.tif 000051
【図２６】
2018524963.tif 000052
【図２７】
2018524963.tif 000053
【国際調査報告】
2018524963.tif 000054
2018524963.tif 000055