(57)【要約】  電子機器を充電するシステムであって、システムは、それぞれが１つ以上の電力送信エレメント２１２を有する１つ以上の無線電力送信機２０２と、それぞれが１つ以上の電力受信エレメント２１６であって、送信機２０２と受信機２０４は送信エレメント２１２と受信エレメント２１６との間で無線で電力を伝送するように構成される電力受信エレメント２１６を有する１つ以上の無線電力受信機を含んだ１つ以上の受信機電子機器２０４と、有線接続を介して電源から電力を受信するように構成される１つ以上の非受信機電子機器と、を有し、１つ以上の送信機２０２は、１つ以上の非受信機電子機器の有線接続を介して電源から電力を受信するように構成される。【選択図】図１
2017534239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器を充電するためのシステムであって、前記システムは、
それぞれが１つ以上の電力送信エレメントを有する１つ以上の無線電力送信機と、
それぞれが１つ以上の電力受信エレメントを有する無線電力受信機であって、前記送信機と受信機が前記送信エレメントと受信エレメントとの間で無線で電力を伝送するように構成される無線電力受信機を含んだ、１つ以上の受信機電子機器と、
有線接続を介して電源から電力を受信するように構成される１つ以上の非受信機電子機器と、
を有し、
前記１つ以上の送信機は、前記１つ以上の非受信機電子機器の前記有線接続を介して前記電源から電力を受信するように構成される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記１つ以上の受信機機器は前記１つ以上の非受信機電子機器の前記有線接続を介して前記電源から電力を受信することができるように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記有線接続は、それぞれがコネクタ部分を有する１つ以上のケーブルであり、
前記コネクタ部分の少なくとも１つは、前記１つ以上の送信機のうちの１つを収納するように適合され、前記１つ以上の受信機機器のうちの１つは、前記送信機のコネクタ部分を用いて電力を伝送するように当該機器の受信機が配置されるように構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記送信機のコネクタ部分および構成される受信機機器は、磁気接続を介して物理的に接続する、
ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記１つ以上の送信機のうちの少なくとも１つが前記１つ以上の非受信機機器のうちの１つに統合される、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力伝送の分野におけるものである。より具体的には、しかしながら排他的ではなく、本発明は、コンシューマ電子機器に無線で電力を送り、充電するためのシステムおよび方法に向けられている。
【背景技術】
【０００２】
多くのコンシューマ電子機器が可搬型であり、それ自体、電力の再充電可能なソースを必要とする。一般に、コンシューマ機器、及びそれらの充電のための方法並びにシステムは、他のコンシューマ機器と分離して設計される。これは、通常、一部において、機器自体の物理的（例えば、サイズ、寸法、工業デザイン）及び電気的（例えば、動作のための要求電力レベル）の両方の様々な仕様書によって、そして他の一部において、デザインを制約する標準又は他のガイドラインがないことによって、生じている。
【０００３】
コンシューマデバイスの一部の製造者及び調達者は、それらの競合社の製品で用いられるものとの市場での差異点としてそれらの機器に電力を供給して充電する機構を用いている。しかしながら、個々の企業の製品ラインにおける異なる機器の間でさえ、電力供給／充電の方法における多数のバリエーションが存在している。これは、他の形式の相互運用が利点として売り出されている製品ラインにおいて、ユーザの不満を引き起こしうる。例えば、消費者は、情報、データ、画像、記録、および／またはソフトウェアの購入の機器間での共有、強化された機能のための機器相互のインタラクションなどの、提供される相互運用を享受するために１つの企業又はブランドからいくつかの製品を購入しうるが、異なる電源アダプタ、コネクタなどの、異なる製品に電力を供給して充電するための分離した、個々の、又はグループ化された手段／機器を使用することが要求され、それにより可搬性を落としうる。
【０００４】
このような増加している製品の相互運用は、そして異なる製造者又はブランドの製品でさえも、いくつかの共通の電力供給／充電形態によって提供可能だっただろう。しかしながら、このような共通性は、他方で、異なる機器のデザインを妨げ、又はそれらの市場性に影響を与えうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１つの例示の実施形態によれば、電力伝送のためのシステム、及び、そのシステムを運用する方法が提供される。
【０００６】
１つの態様において、電子機器を充電するためのシステムであって、当該システムは、１つ以上の電力送信エレメントをそれぞれが有する１つ以上の無線電力送信機と、１つ以上の電力受信エレメントをそれぞれが有する無線電力受信器を含んだ１つ以上の受信機電子機器と、有線接続を介して電源から電力を受信するように構成される１つ以上の非受信機電子機器と、を有しており、前記送信エレメント及び前記受信エレメントは、当該送信エレメントと当該受信エレメントとの間で無線で電力を伝送するように構成される、システムが提供される。前記１つ以上の送信機は、前記１つ以上の非受信機電子機器の前記有線接続を介して前記電源から電力を受信するように構成される。
【０００７】
前記１つ以上の受信機機器は、前記１つ以上の非受信機電子機器の前記有線接続を介して前記電源から電力を受信することができるように構成されうる。
【０００８】
前記有線接続は１つ以上のケーブルであり、各ケーブルはコネクタ部分を有する。前記コネクタ部分の少なくとも１つは、前記１つ以上の送信機の１つを収納するように適合されてもよく、前記１つ以上の受信機機器の１つは、それの前記受信器が前記送信機のコネクタ部分を用いて電力を伝送するように配置されるように構成されうる。
【０００９】
前記送信機のコネクタ部分と構成された受信機機器は、磁気連結を介して物理的に接続されうる。
【００１０】
前記１つ以上の送信機の少なくとも１つは、前記１つ以上の非受信機機器のうちの１つに統合されうる。
【００１１】
用語「comprise」「comprises」及び「comprising」は、変化する法域の下で、排他的又は包含的な意味を用いて考えられうることが認知されている。この明細書の目的で、そして特に断りのない限り、これらの用語は、包含的な意味を有することが意図されており、すなわち、それらは、リストに記載された直接的な参照を用いるコンポーネントの、そして場合によっては他の特定されていないコンポーネントまたは要素の、包含を意味すると理解されるだろう。
【００１２】
本明細書における任意の先行技術への参照は、このような先行技術が共通の一般的な知識の一部を形成することの自白を構成するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本明細書に組み入れられると共に部分を構成する添付の図面は、上で与えられた本発明の一般的な説明及び以下に与える実施形態の詳細な説明と共に本発明の実施形態を図解し、本発明の原理を説明するために供される。
【図１】本発明の典型的な用途を説明する図である。
【図２】本発明の無線電力伝送システムの例示の構成を説明する図である。
【図３】コンシューマ機器のための優先電力供給体制を説明する図である。
【図４】本発明によるコンシューマ機器に対する無線電力供給体制を説明する図である。
【図５】有線電源接続を有する無線電力送信機を説明する図である。
【図６】無線電力受信機機器が図５の電力送信機を用いて同時に充電されている例示のユースケースを説明する図である。
【図７】受信機機器へ無線電力を供給しながら、有線電力による接続を非ハンドヘルドポータブル機器へ提供するように構成された電力送信機を説明する図である。
【図８】受信機機器を無線で充電する統合電力送信機を有する非ハンドヘルドポータブル機器のユースケースを説明する図である。
【図９】周辺機器と通信する電力送信機によって充電される受信機機器のユースケースを説明する図である。
【図１０】複数の受信機機器の相互運用及び充電の管理を提供する無線電力スケープの例示の実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
誘導電力伝送（ＩＰＴ）技術は開発の拡大している領域であり、ＩＰＴシステムは、現在、様々な用途において、また、様々な設定で、利用されている。１つのこのような用途は、いわゆる「充電マット」又は「パッド」におけるＩＰＴシステムの使用である。このような充電マットは、通常、無線で充電し又は電力を供給するためにその上にポータブル電子機器が置かれうる平面の充電面を提供する。典型的には、充電マットは、充電マットの平面の充電面に平行に配置される１つ以上の送信コイルを有した電力送信機を含む。送信機は、送信コイルが平面の近傍において時変の磁界を生成するように、送信コイルを駆動する。ポータブル電子機器がその平面の上または近くに置かれると、時変の磁界がその機器に関連付けられた適切な受信器（例えば、その機器自体の中に組み込まれた受信器）の受信コイルにおいて交流電流を誘導する。その後、受信電力は、電池を充電するために、又はその機器もしくはいくつかの他の負荷に電力を供給するために用いられうる。
【００１５】
図１は、本発明のＩＰＴシステム１００の典型的な用途を図解している。送信機又は充電パッド１０２は、その機器の電気負荷又は電力貯蔵エレメント（例えばバッテリ）に対して、送信機が複数の受信機機器を独立して充電するように構成される無線又は非接触の方法で、電力を用いて充電することができるように、その上に配置された複数のコンシューマ電子機器１０４を有する。図解される例では、電力は、送信機および受信器電子機器の間での疎結合技術を用いてＩＰＴフィールドを介して、パッドと機器との間に供給される。しかしながら、容量電力伝送などの他の種類の無線電力伝送が、このようなシステムのために予定されうる。
【００１６】
無線電力伝送システムの例示の構成は、出願人による出願の、２０１４年８月１２日に出願され、電力伝送のためのシステムおよび方法と題された国際公開第ＷＯ２０１４／０７００２６号及び米国仮特許出願第６２／０７００４２号において説明されたものを含み、これらの内容は、両方とも参照することによってここに明示的に取り込まれる。例えば、図２は、米国仮特許出願第６２／０７００４２号において開示されるようなＩＰＴシステム２００を図解している。システム２００では、複数の受信器２０４、２０６及び２０８に電力を伝送するように構成された送信機２０２が提供される。この例では、図１に示される「スマートフォン」などのコンシューマ機器の構成の、送信機パッドに配置された３つの受信器が示されているが、当業者によれば、以下の説明に基づいて、それぞれが個別の空間的寸法及び電力レベルを有する（例えば、個別の電池を充電するために、スマートフォンは約５ワットから７．５ワットの電力を要求しうるのに対して、タブレットは１５ワットの電力を要求しうる）、同一のタイプの又は異なるタイプの２つ以上の受信機機器、例えば複数の電話、ファブレット、タブレット、ラップトップ、これらの組み合わせなどを収容して電力を供給するように送信機の「パッド」がスケーリングされうることが理解されるだろう。
【００１７】
送信機２０２は、その電子機器及びコンポーネントを示すブロック図形式で図解されている。受信器へ伝送するための電力は、電源２１０から送信機へ入力される。電源２１０は、送信機２０２へＡＣ又はＤＣ電源を供給しうる。電源２１０は、例えば、主電源からのＡＣ電力、又は、電池、安定化ＤＣ電源もしくはアダプタやＰＣ等へのＵＳＢ電源接続からのＤＣ電力でありえ、入力方法は、有線又は（後述のように）無線を介しうる。いずれの場合も、送信機２０２の回路は、入力電力を電力送信エレメント２１２を介した伝送に適した信号へと変換する。送信エレメント２１２は、アレイ２１４において提供される。図のように、送信エレメント２１２は、１つ以上のエレメントが受信機機器２０４〜２０８の１つの受信エレメント２１６へ電力を送信するように配置されるように、構成される。
【００１８】
当業者に理解されるように、ＩＰＴでは、送信エレメントおよび受信エレメントは、近傍にある時に誘導結合され、その間を交流電流（ＡＣ）が送信コイルを通過する場合に誘導される磁界を介して電力が伝送される、プライマリ（送信）コイル及びセカンダリ又はピックアップ（受信）コイルとして提供される誘導エレメントである。図２の描画においては、受信側コイル２１６は、同種のハッチングを用いて図解されている結合される送信側コイル及び受信側コイルを伴う送信コイル２１２から離れて示されており、これは、説明の簡単のためのみのものであり、運用においては、受信側コイルは、それらが結合される送信側コイルに重ねられる。
【００１９】
ここでの用語「コイル」の使用は、電気的な導線が三次元のコイル形状又は二次元の平面のコイル形状に巻き回される誘導「コイル」を指定することが意味されており、電気的な導体物質がプリント回路基板（ＰＣＢ）技術を用いて、１つまたは複数のＰＣＢ「層」にわたって三次元コイル形状に、そして、他のコイルのような形状に組み立てられることが理解される。用語「コイル」の使用は、この意味で制限的であることを意味されていない。さらに、送信側コイルと受信側コイルは、図２において、二次元の大まかに楕円形状として描画されているが、これは、単なる例示であり、円形、三角形、正方形、長方形、及び他の多角形の形状などの他の二次元形状も可能であり、ここで、このような形状は、後により詳細に説明するように、アレイ構成に対して伝導性を有する。
【００２０】
システムの効率的な運用を可能とするために、送信機２０２は、近傍の受信機機器の受信側コイル２１６に結合することができるそれらの送信側コイル２１２にのみ電力を供給することが必要である。この方法において、供給される電力は、受信機への電力伝送に用いられ、送信側コイル自体に電力を供給しないように用いられる。この選択的動作は、送信側コイルに対して受信側コイルの位置の知識を必要とし、これについては後に詳細に説明する。
【００２１】
選択的にアレイ２１４における複数の送信側コイルに電力を供給する最も簡単な方法は、各コイルに、又は少なくともアレイ内のコイルのグループに専用の駆動回路を提供することである。この解決策は簡単であるが、要求される電子回路の量が高く、回路の複雑性、サイズ及びコストの追加を引き起こす。回路の複雑性が増すことは、効果的なＩＰＴに要求される効率と反する回路の起こりうる損失を増加させる、より高いコンポーネントの総数が必要とされることを意味する。コストの増加は、特に製造者及びベンダの経済的マージンが小さいという家庭用電化製品工業に対する懸念であり、したがって最適化される必要がある。したがって、ＩＰＴ送信機は、送信側コイルのすべてに共通の駆動回路を利用しうる。これは、要求される回路を単純化するが、駆動回路を制御する方法の複雑性が増す。しかしながら、先に引用した国際公開第ＷＯ２０１４／０７００２６号及び米国仮特許出願第６２／０７００４２号に開示されるものなどの、受信機機器を検出して、それらの検出された機器に電力を供給するための適切な送信コイルを選択するための適切な制御方法が用いられるときに、この制御の複雑性の増加は許容される。送信機構成によらず、システムが、充電パッドの近くにある物体を、このような物体の望ましくない加熱をさけるために、受信器または電力供給されるべきでないいくつかの他の（金属）物体、すなわちいわゆる「異物」又は「寄生負荷」として、区別することが重要である。「親和的な」物体（例えば受信器）と異物との、このような検出、及びそれらの間の区別のための様々な方法が知られており、本発明に等しく適用可能である。
【００２２】
送信機の駆動電子機器は、駆動又は制御回路２１８として、図２に図解されている。制御回路２１８は、コントローラ２２０、送信電力調節器２２２、及び、セレクタ２２４を含む。コントローラ２２０は、マイクロコントローラもしくはマイクロプロセッサなどのプログラマブル集積回路の形式のデジタルコントローラとして、又は、個別の回路コンポーネントの形式でのアナログコントローラとして、提供されうる。
【００２３】
送信電力調節器２２２は、送信側コイルを駆動するための入力電力を調節するのに用いられ、したがって、送信電力調節器２２２の構成は、使用される電源２１０と送信側コイル回路の要求に依存する。例えば、電源２１０がＤＣ電力を供給する場合、送信電力調節器２２２は電力調節機能を有するＤＣ−ＡＣインバータであり、一方で、電源２１０がＡＣ電力を供給する場合、送信電力調節器２２２は、電力調整機能を有するＡＣ−ＤＣコンバータと電力調節機能を有するＤＣ−ＡＣインバータの組み合わせであり、したがって、ＤＣ送信リンクを介してＡＣ−ＡＣ電力調節を提供する。電源２１０がＡＣ電力を供給する場合、送信電力調節器２２２をダイレクトＡＣ−ＡＣコンバータとして構成することも可能であるが、このようなダイレクトコンバータは、高周波出力を生成することができないため、通常、ＩＰＴ用途には適していない。電力調整ＤＣ−ＡＣインバータは、当業者に知られているように、ダイオードベースのスイッチ、又はトランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）もしくは金属酸化膜半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）のような半導体スイッチなどの、非同期又は同期構成のスイッチを有するハーフブリッジ整流器又はフルブリッジ整流器などのスイッチングベースの整流器として提供されうる。電力調整ＤＣ−ＡＣコンバータは、ステップアップ（ブースト）コンバータ、ステップダウン（バック）コンバータ）、バックブーストコンバータ、又は、システム２００の特定用途において電力を規制するのに適した他のコンバータタイプと組み合わされるＡＣ−ＤＣコンバータ（ＡＤＣ）として提供されうる。
【００２４】
セレクタ２２４は、個別の送信側コイル２１２と異なっていると共に接続される電池又はスイッチのアレイとして、又は、個別の送信回路におけるコイル２１２と別個に統合されるスイッチとして、提供されうる。また、セレクタ２２４は、当業者であればよく理解する方法でスイッチを駆動するためのでマルチプレクサおよびシフトレジスタを含みうる。送信側コイル２１２のアレイ２１４は、数多くの方法によって構成されうる。送信側コイルは、送信側コイルと受信側コイルとの結合されるペアが起こりうるように、受信側コイルと実質的に同一の寸法及び構成を有するよう構成されうる。代替的に、送信側コイルは、受信側コイルより大きく又は小さいように、および／または、受信側コイルと異なる構成を有するように、構成されうる。実際、様々な種類の受信機機器は、異なる寸法で形成されると共に構成される受信側コイルを有し、これらの相対的な構成の組み合わせが本発明のシステム及び方法によってサポートされるものであるようにされうる。
【００２５】
図２の例では、送信側コイル２１２が、受信側コイル２１６より寸法が小さいものとして、しかしながら、同一の構成、すなわち、大まかに楕円形として、図解されている。このような構成では、ハッチングされた送信側コイルグループ２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとして図解されている複数の送信側コイル２１２を、個別の受信側コイル２１６と結合させることができる。より大きい単一の受信側コイルへの電力供給のための複数の送信側コイルの使用は、送信機及び駆動回路の効率的な使用を通じて、伝送される電力の量を最適化する。図２に図解するように、グループにおける送信側コイルは、相対的な方向を含んだ重ねられた受信側コイルの配置に基づいて選択される。
【００２６】
図２のアレイ２１４は、送信側コイル２１２の配置のもっとも簡単な形式である。すなわち、送信側コイルの繰り返しパターンが、アレイの全ての他のコイルと大まかに同一平面上の各コイルを伴って、単一の層又は平面に提供されている。この構成は、簡単さにおいて利点を有する一方で、規則的に又は不規則に配置された送信側コイルの層間のオフセット又は重畳を伴う又は伴わない複数層又は複数平面のアレイを含む、アレイの他の構成も可能である。このような複雑性が増すアレイは、結合磁界における一様性の改善など、他の利点を提供する。
【００２７】
図２をさらに参照して、送信機２０２は、システム２００のユーザによる使用のための設備２２６をも含む。設備２２６は、図１に図解されるように、ボタンなどのユーザ制御機器、および／または、発光ダイオード（ＬＥＤ）などのインジケータを含みうる。設備２２６は、コントローラ２２０又はシステムの運用に関する情報の入力および出力に適用可能な他の制御回路に接続されると共にこれによって制御されうる。
【００２８】
先に述べたように、送信機は、同じ種類の又は異なる種類の２つ以上の受信機機器を収容して電力を供給することができる。この文脈において、本発明のシステムは、送信機に提示される受信機の「種類」を特定し、この識別を通じて複数の「種類」の受信機の充電に対応することができる。これは、識別コードを用いて、それ自身を識別する受信機機器によって送信機に対して若しくはその反対又はその両方によって、実現されうる。送信機平面における受信機機器が置かれたかを検出してその受信機機器を識別するために、例えば無線周波数（ＲＦ）、電気通信、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの、コンシューマ機器にすでに利用可能なもののような、ＩＰＴシステムとは別個の（第１の）データ通信チャネルを利用することができる、又は、例えば送信フィールド信号と反射される受信フィールド信号との少なくともいずれかを周波数変調（ＦＭ）、振幅変調（ＡＭ）、位相変調（ＰＭ）又はこれらの組み合わせを用いて変調することにより（第２の）電力（ＩＰＴ）通信チャネルを提供するためにＩＰＴフィールド自体を利用することができる送信機と受信機との間での通信プロトコルを用いることができる。このようなＩＰＴ変調を実現するための多くの機構が知られており、生じうる例示の機構は、出願人の先の特許出願である（先に引用した）米国仮特許出願第６２／０７００４２及び２０１４年１１月４日出願の通信の方法及びシステムと題された米国仮特許出願第６２／０７４７４７に記載されたものを含み、これらの内容は参照によりここに明示的に取り込まれる。
【００２９】
上述のように、受信機機器がシステムの送信機の結合近傍に持ち込まれて存在すると、まず、受信機機器の電力供給／充電が許可され／可能とされる前に受信機機器の相対位置及びアイデンティティが確認される。この機能は、送信機上の機器配置の空間的自由度と複数機器の同時充電を補助するのみならず、互換性のある方法で機器に電力を与え／充電することを確実にする。電力レベル等以外の異なる種類の受信機間の１つの機能的な差異は、例えば、送信側においてのみとは対照的に、受信機側における電力フロー制御を含むことである。すなわち、電力フロー制御は、受信機と送信機との間の通信であって、送信機が送信されている電力の量を切り替えることによる送信電力の変更のために受信器からのこのような通信に応答する通信を通じて提供されてもよいし、受信機自身において提供されてもよいし、その両方であってもよい。
【００３０】
再充電可能な電池などの受信機機器の負荷が過充電又は不十分な充電をされないことを確実にするために、また、送信電力が過度にならず不必要に浪費されない又は不必要な加熱をもたらさないように、受信機の相対的な位置及び種類が未知の動的システムにおいて、これがシステムの効率を低下させ安全性の問題を引き起こしうるため、電力フロー制御が必要である。受信電力管理回路の例示形は、共に誘導電力伝送システムにおける結合コイル電力制御と題され、それぞれ２０１４年１月２２日及び５月８日に出願された米国仮出願第６１／９３０１９１号及び第６１／９９０４０９号、及び、それぞれ、磁気シグネチャを有する電力受信機及びそれを動作させる方法、非接触電力受信機及びそれを動作させる方法、及び共振結合調整器を有する誘導電力受信機と題され、それぞれが２０１３年１１月１１日、２０１３年１１月１１日、２０１４年２月７日に出願されたニュージーランド仮出願第６１７６０４号、第６１７６０６号、並びに、第６２０９７９号に開示され、その内容がここに参照によりすべてが明示的に組み込まれる、チューニング回路と電力調整構成とを含む。
【００３１】
上述のＩＰＴシステムは、無線電力相互運用環境または「電力スケープ」を有効にする。図３は、データの共有及び機能の活用などの様々な手段を通じて相互運用することができるコンシューマ機器のための従来の電力管理体制を示している。この従来の電力スケープにおいて見ることができるように、多くの機器がそれに対する電力供給及び充電のための異なる機構を有する。従来の有線電力スケープにおける電源接続は、表１においてリスト化されているようなものである。ここで、
（Ａ）は、電源コードを用いて直接接続される主電源、
（Ｂ）は、アダプタユニット及びケーブル接続を用いて（電源コードを用いて又は用いずに）間接的に接続される主電源、
（Ｃ）は、ケーブル接続を用いて直接接続されるＤＣ電力、
（Ｄ）は、カスタム無線電力システム、及び、
（Ｅ）は、外部電池ユニット
である。
【００３２】
【表１】
2017534239.tif 000003
【００３３】
一方、図４は、本発明により与えられる改善された電力スケープを示している。本発明の電力スケープにおいて見ることができるように、図３の多くの機器は、統合及び無線電力伝送システムの使用により、それらへの電力供給／充電のための共通の機構を共有することができる。この無線電力スケープにおける機器および電源接続に対する変更は、表２（表２の機器例は表１と同一である）にリスト化されているようなものである。ここで、
（Ｆ）は、共通無線電力システムである。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表１と表２との比較から分かるように、無線電力スケープにおいて異なる種類の機器の間でより多くの接続が共有される。これは部分的に機器の種類に応じて既存の機器内に無線電力能力を統合することにより促進されるが、無線電力伝送システムの送信機側に電力を与えるための（後述の変更を伴う又は伴わない）既存の有線電源接続を利用することによっても促進される。
【００３６】
電力送信機を電池を動力源としない又はポータブルでない機器に統合することに関し、これは、先述の送信機「パッド」の電子コンポーネントをそれらの機器に近傍の受信機機器への無線電力伝送を可能とする方法で統合することによってなされうる。この構成において、主電源コードは、送信機機器自体への電源接続を維持するが、さらなる共通化のために後述の他の接続も可能である。
【００３７】
電力受信機を非ハンドヘルド及びハンドヘルドのポータブル機器、ウェアラブル機器及び周辺機器へ統合することに関し、これは、近傍の送信機機器からの無線電力伝送を可能とする方法で、それらの機器内に先述の受信機の電子コンポーネントを統合することによってなされうる。したがって、このような受信機機器は、無線電力対応で非電池駆動の又は非ポータブル機器により、かつ、先述の送信機パッドにより、無線で電力を与えられ／充電されることができる。有利には、（電源コードを用いて又は用いずに）アダプタユニットとケーブル接続とを用いた間接的な主電源接続及び従来の非ハンドヘルドのポータブル機器及びハンドヘルドのポータブル機器、ウェアラブル機器及び周辺機器に用いられるケーブル接続を用いたＤＣ電源接続は、（例えば図２における電源２１０のような）送信機パッドへの電源接続、及び必要に応じて受信機機器への可能な有線電源接続として用いることができる。これは、すでに開発され共有された接続の種類が保たれ、本発明のシステムに適合する時間及びコストが低減されることを意味する。
【００３８】
図５は、非ハンドヘルドポータブル機器及びハンドヘルドポータブル機器に従来用いられている有線電源接続５０２を有する例示の電力送信機パッド５００を図解し、図６は、ハンドヘルドポータブル機器及びウェアラブル機器が図５の送信機パッド５００を用いて同時に充電されている例示のユースケースを図解している。この方法において、その他の方法で異なる電力コネクタを要求するだろうハンドヘルドポータブル機器及びウェアラブル機器が、同一の接続種類／コネクタ５０２を用いることができる。
【００３９】
図７は、送信機パッド５００が、ハンドヘルドポータブル機器５０４及び周辺機器５１２へは無線電源接続を与える一方で、非ハンドヘルドのポータブル機器５１０（又は非バッテリー電力駆動の又は固定の機器）への有線電力接続５０８を提供するように構成される本発明の別の有利な実施形態を図解している。これは、送信機電子機器によって与えられる必要な調整／整流を伴って、有線電力接続５０８への有線電源接続５０２による送信機パッドへ供給される電力の直通接続を提供することで、実現されうる。この方法では、送信機パッドは、パッド上に物理的に配置可能であるより多くの機器の電力供給／充電を可能としながら、かつ、その他の方法で異なる電力接続を要求するだろう非ハンドヘルドのポータブル機器及びハンドヘルドのポータブル機器及びウェアラブル機器が同一の接続種類を用いることを可能としながら、相対的に小型な方法で保たれうる。
【００４０】
別の実施形態として、通常の有線コネクタ自体が、無線電力送信機又は受信機として構成されうる。この方法では、（電力送信機パッドを含んだ）デバイスにおける通常の電源接続の穴、スロットなどが、無線電力受信機と置き換えられる。このような無線電源接続装置の電子構成は、（先述のような）拘束されない無線電力システムにおいて生じる動作／システム周波数の動的変化が排除され、より単純な電力フロー制御を要求するように、送信コイルと受信コイルとの間の距離（いわゆる「ｚ−高さ」）が固定されると共に相対的に小さい、すなわち、約０．５ｍｍから約２．０ｍｍであるため、相対的に単純でありうる。この方法では、小型化された形式の送信コイル及び（先述のような）関連する電子機器などの無線電力伝送電子機器が、コネクタ５０２の端末５１４に収納されうる（図５参照）。固定された接続距離は、例えば磁気接続により提供されうる。これは、機器の筐体／枠内の穴の排除も可能とし、これは、寿命及びメンテナンス問題を改善することができ、例えば、機器が実質的に密閉して封印されることができ、それにより、防水性及び防塵性を与えることができる。
【００４１】
図８は、統合された受信機機器を有する（描画されるような）周辺機器５１２、又はハンドヘルドのポータブル機器若しくはウェアラブル機器の無線充電が行われうるように、無線電力送信機も非ハンドヘルドのポータブル機器５１０に統合される本発明の別の実施形態を図解している。これは、非ハンドヘルドのポータブル機器において別個の送信機及び受信機を提供する、ここで受信機が有線／無線電源（例えば、いわゆる「リピータ」構成）から又はその非ハンドヘルドのポータブル機器の電池から、電力を受ける、ことによって、又は、送受信器（例えば、いわゆる双方向構成）を提供することによって、実現可能である。また、この構成は、例えばハンドヘルドのポータブル機器において提供されうる。
【００４２】
本発明の上述の実施形態は、従来使用されている複数の有線接続の再利用／機器の種類の相互運用が強化されるように無線電力伝送システム内の複数の機器種類のための接続を与えるための機構を提供する。さらに、相互運用の強化は、以下のように与えられうる。
【００４３】
議論される異なる機器種類は、先述のように、情報及び機能を共有するものでありうる。この相互運用は、機器が利用可能なハードウェアおよび／またはソフトウェアによって提供されてもよく、娯楽コンテンツ、（ソフトウェアアップデートなどの）運用コンテンツ、ユーザアカウントアクセス、及びメンテナンス等を包含しうる。例えば、娯楽システムに関して、ソフトウェアインタフェースが機器の電子メモリを用いて１つ以上の機器にロードされてもよく、又は、機器が利用可能な通信チャネルを用いて危機によるアクセスが可能であってもよい。ソフトウェアインタフェースは、その機器のユーザおよび／または所有者が、１つ以上の機器を用いて再現又は実行（例えば再生）することができる、デジタル音楽、映画、などのような娯楽コンテンツの１つ以上のリポジトリへのアクセスを提供しうる。ハードウェアインタフェースは、例えば、ソフトウェアインタフェースへのアクセス専用の接続ユニットなどの、電池駆動でない又は固定の機器でありうる。有線電力スケープにおいて、娯楽システムへのアクセスは、通常、様々な機構を用いて各個別の機器においてなされる。さらに、機器の動作及び設定を同期させて基本的な機能を可能とするために、特定の接続された（有線又は無線の）データ通信の相互作用が、通常、個別の機器間で必要である。例えば、異なる機器がデータ伝送を提供するためにいくつかの点で別個の機器に接続されることなくして、情報は、それら機器によって共有されることができないかもしれない。
【００４４】
本発明の電力送信機パッドはユーザの多くのこのような機器に電力を与え／充電する中央手段を提供するように、本発明のさらなる実施形態では、電力送信機および／または受信機は、無線電力スケープが機器のためのネットワークとして動作するように、相互運用装置又は「ハブ」として構成される。電力送信機の電子機器は、当業者に理解される方法で、ネットワークにおける受信機機器及び非受信機機器と通信し、ソフトウェアインタフェースデータをホストするデータベース又は中央リポジトリを有する外部ホストサーバと通信するように構成される。これは、以下のうちの１つ以上によってなされうる：
●パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）
○短距離ネットワーク
■電力送信機と機器との間のもの、及び、
■機器と機器との間のもの、
○例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＴｒａｓｆｅｒＪｅｔ（登録商標）、ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＮＦＣ）、ＩＰＴフィールドを介した通信、
●ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
○中距離ネットワーク
■電力送信機とルータとの間のもの、
■機器とルータとの間のもの、
■ルータとルータとの間のもの、及び、
■電力送信機と機器との間のもの、
○例えば、有線（例えばイーサネット）、無線（例えばＷｉ−Ｆｉ）
●ワイドエリアネットワーク（ＬＡＮ）
○長距離ネットワーク
■電力送信機、ルータ、及び機器をインターネットに接続するもの、
○例えば、有線（例えばＡＤＳＬ等）、無線（例えばＬＴＥ、３Ｇ等）。
【００４５】
電力送信機は、受信機機器が、ホストサーバと、非受信機機器と、および／または相互に通信するための手段を提供するように、このネットワーク内で構成されうる。
【００４６】
１つの例において、電力送信機パッド又は（統合された電力送信機を有する非電池式の又は固定の機器などの）機器のそれぞれは、受信機機器のホストサーバとの、又は、ネットワークにおける非電池式の又は固定の機器にロードされたローカルソフトウェアインタフェースとの通信に必要とされる、アクセスコードまたはキーを用いて構成される。したがって、受信機機器は、ＩＰＴ又はデータ通信チャネルを介して、電力送信機へデータアクセス要求を伝達するように構成される。当業者には理解されるように、電力送信機及び受信機における上述の識別コードの使用は、これらのデータアクセス要求を促進するのに用いられうる。このように、受信機機器がネットワークの電力送信機の電力伝送の近傍に持ってこられたときに、それらの間の通信リンクが識別コードに基づいて確立され／ネゴシエーションされ、電力受信機からの任意のデータアクセス要求が、電力送信機によって、アクセスコード単体を、又は送信機および／または受信機の識別コードと共に用いて、ホストサーバ又はネットワーク化された非受信機機器にルーティングされる。
【００４７】
この例は、数多くの方法で実行可能であり、電力伝送と共に若しくはそれに基づいて、又はそれとは別個に、提供されうる。例えば、上述の電力送信コイルアレイ２１２と受信側コイル２１６との間の、相対的なサイズや寸法などのような、電力受信機からの復号された識別（又は他の設定）コードから電力送信機によって確認されうる既知の関係を用いることにより、受信側コイルの相対的な位置のみならず、送信側コイルに対する受信側コイルの相対的な向きも電力送信機によって推定される。この相対的な向きは、例えば、送信機のコントローラによって、
（１）受信機機器とホストサーバ又は他のネットワーク化された機器との間のデータ通信のルーティングを伴わずに電力受信機に電力伝送することを可能とするのみ、
（２）電力受信機への電力伝送を伴わない、受信機機器とホストサーバ又は他のネットワーク化された機器との間のデータ通信のルーティングのみを可能とする、又は、
（３）電力受信機への電力伝送及び受信機機器とホストサーバ又は他のネットワーク化された機器との間のデータ通信のルーティングの両方を可能とする、
などの、所定の相互運用モードに適合するかを決定するのに用いられる。
【００４８】
図９は、電力送信機パッドにより充電されている１つ以上の受信機機器５０４、５０６が、無線（又は有線）スピーカなどの周辺機器５１２へ、電力送信機５００を介して娯楽データを通信してストリーミングすることができる、この例のユースケースを図解している。
【００４９】
また、「ハブ」の実施形態は、複数の受信機機器及び非受信機機器の充電状態が監視され、ユーザとホストサーバとの少なくともいずれかへ報告されるための機構を提供する。図１０は、あるユーザに属する又は居住地（例えば自宅）内の、複数の機器（例えば家庭でのそれらのラップトップ、仕事でのタブレット、及びそれらの身に着けているスマートフォン）の充電の相互運用及び管理を提供する、無線電力スケープ１０００の例示の実施形態を図解している。この例では、データベース５１６がホストサーバとして用意されている。データベース５１８は、その識別コードによって管理される、ネットワーク内の全ての電力送信機（充電ステーション）５００、受信機機器５０４、５０６、５１０、５１２、及びルータ５１８などの非受信機機器の「ディレクトリ」を管理する充電ネットワークの一部であり、ここで、例えば、これらのネットワーク機器のディレクトリを用いた登録は、識別コードを用いてなされている。
【００５０】
ディレクトリは、データベース５１６、および／または、１つ以上の充電ステーションと機器とルータとの少なくともいずれか（例えば、マスタ「ユニット」には、静的又は動的に設定されうるスレーブである、その種類の他のユニット、すなわち、充電ステーション、機器又はルータが備わっていてもよい。）、またはその組み合わせとして用意された「ハブ」によって維持されうる。ディレクトリは、複数のエレメントにわたって分けられてもよく、又は、複数のエレメントにわたって複製されてもよく、かつ、常時又は周期的に更新されるように動的であってもよい。
【００５１】
ディレクトリの提供は、多くの方法で、充電ネットワークがネットワーク内の機器の通信と電力供給／充電とを管理することを可能とする。例えば、ＷＡＮが提供されている場合、受信機機器の充電は、遠隔的に管理されうる（例えば、自宅での機器の充電状態が、仕事中のコンピュータからユーザによってレビューされうる）。各機器の充電状態は、例えば先述のように、ネットワーク内の機器の充電状態を知ると共に、その機器がネットワークから離脱し又は落ちた（例えば、受信機対応の自動車の鍵が使用されている又は受信機対応のラップトップ、スマートフォンがオフである）場合にネットワーク内の機器の充電状態を推定できるように、充電ステーション５００を介してデータベース５１６又はマスタユニットへ伝達される。このような推定値は、所定の設定データ又は測定された履歴データを用いて計算され、ここで、データベース又はマスタユニットは、各機器のための充電サイクル、電池の年齢等の履歴と、他の統計値とを維持する。例えば、受信機対応の車の鍵が充電ステーションにおいて充電されてから４か月であり、そうすると、「ハブ」は、既知の電池寿命と予想される鍵の使用とに基づいて２０％の充電が残っていることを推定しうる。
【００５２】
「ハブ」へのアクセスは、充電ネットワークの態様を制御するための適切なユーザインタフェースを提供することにより、ネットワークへ接続される受信機機器からユーザに対して提供される。ユーザインタフェースは、マスタ（及びスレーブ）ユニットにおいてアクセス可能でありえ、または、スマートフォンにおけるタッチスクリーンなどの表示手段を有する受信機機器にロードされ／ストリーミングされうる。これは、ユーザが、電力／レート／時間を含んだ機器の充電と、充電ステーションの起動と、構成情報の設定と、を管理し制御することを可能とする。「ハブ」は、例えば電子メール又はシンプルメッセージサービス（ＳＭＳ）を介して、充電が要求され又は完了したときをユーザに示すためのアラートを案内するように構成されてもよく、また、充電している受信機機器へＷｉ−Ｆｉのクレデンシャルを「プッシュ」することが可能とされてもよい。
【００５３】
本発明の充電ネットワークについて、ユーザ指向の又は制御可能環境の文脈で上述した。しかしながら、企業環境における充電ネットワークを展開して構成することができる。１つのさらなる実施形態では、そこに集約された電力送信機を有する販売場所（ＰＯＳ）ステーションやビジネスインフラストラクチャなどの充電ステーションが、公共の場と社内の場との少なくともいずれかにおいて企業エンティティによって提供される。したがって、例えば識別コード及びユーザインタフェースを用いて、充電ネットワークのディレクトリに登録されている受信機機器は、充電ステーションとのトランザクションの間に、支払いや適切なコードの入力／伝達に応じたアクティベーションを通じて、無線電力を受信する。このような企業システムは、充電／電力使用を追跡すると共に後払いアカウントの伝票発行などを可能とするために、登録されたユーザ受信機機器から情報及び履歴データを収集し、上述のと同じ方法でその情報を記憶することができるだろう。
【００５４】
本発明について、その実施形態の説明によって図解したが、そして、実施形態について詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲を制限し、又はいかなる方法によってもこのような詳細に限定することは意図されていない。当業者には追加の利点及び変更が見えるだろう。したがって、最も広い態様における本発明は、特定の詳細、代表的な装置及び方法、及び示され説明された説明に役立つ例には限定されない。したがって、大まかな発明の概要の精神又は範囲から離れることなく、このような詳細からの離脱がなされうる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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