特許 6371775 無線誘導電力伝送

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6371775

(24)【登録日】2018年7月20日

(45)【発行日】2018年8月8日

(54)【発明の名称】無線誘導電力伝送

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20180730BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20180730BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/12

   H02J50/80

【請求項の数】16

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2015-544444(P2015-544444)

(86)(22)【出願日】2013年11月26日

(65)【公表番号】特表2016-503645(P2016-503645A)

(43)【公表日】2016年2月4日

(86)【国際出願番号】EP2013074784

(87)【国際公開番号】WO2014083015

(87)【国際公開日】20140605

【審査請求日】2016年11月17日

(31)【優先権主張番号】12194763.4

(32)【優先日】2012年11月29日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100122769

【弁理士】

【氏名又は名称】笛田 秀仙

(74)【代理人】

【識別番号】100145654

【弁理士】

【氏名又は名称】矢ヶ部 喜行

(72)【発明者】

【氏名】スターリング アントニウス アドリアーン マリア

(72)【発明者】

【氏名】ファン ワヘニンヘン アンドリース

【審査官】 稲葉 崇

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０４９５８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１８３７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２５３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２２１３９０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４−７／３６

Ｈ０４Ｂ ５／００−５／０６

Ｇ０６Ｋ １７／００

Ｇ０６Ｋ １９／００−１９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線誘導電力信号を用いて受電器に電力を伝送するための送電器であって、
前記電力信号を供給するためのインダクタ、
前記電力信号を供給するために前記インダクタを駆動するための電力信号発生器、
前記受電器からデータメッセージを受信するための受信器、
前記受電器から受信される電力制御誤差メッセージに応答して前記電力信号の電力を制御するように構成される電力ループコントローラ、
クエリメッセージが前記受電器から受信されていることを検出するためのクエリメッセージプロセッサ、及び
前記クエリメッセージに応答して電力制御誤差メッセージへの前記電力ループコントローラの応答を電力伝送フェーズ中に修正するための修正プロセッサ
を有する送電器。

【請求項2】

前記修正プロセッサが前記クエリメッセージに応答して少なくとも一つの電力制御誤差メッセージを無視するように構成される、請求項１に記載の送電器。

【請求項3】

前記電力制御誤差メッセージが前記電力信号の電力変化の要求を示し、前記修正プロセッサが、少なくとも一つの電力制御誤差メッセージによって要求されるのと反対方向に前記電力信号の電力を変更することによって、前記少なくとも一つの電力制御誤差メッセージに対する応答を修正するように構成される、請求項１に記載の送電器。

【請求項4】

第一のプロセッサが、電力制御誤差メッセージへの応答の修正の第一のパターンに従って、前記電力制御誤差メッセージへの応答を修正するように構成される、請求項１、２又は３に記載の送電器。

【請求項5】

前記第一のプロセッサが、前記クエリメッセージに応答して電力制御誤差メッセージへの応答の修正の複数のパターンから前記第一のパターンを選択するように構成され、前記複数のパターンの各パターンは前記クエリメッセージへの異なる応答に対応する、請求項４に記載の送電器。

【請求項6】

前記第一のパターンが、前記電力信号の電力の変化なしに対応する少なくとも一つの修正と、前記電力制御誤差メッセージの要求に従って前記電力信号の電力を変更することに対応する少なくとも一つの修正とを有する、請求項４又は５に記載の送電器。

【請求項7】

前記クエリメッセージが、前記クエリメッセージへの応答に対応する電力制御誤差メッセージへの前記電力ループコントローラの応答の所望の修正の表示を有する、請求項１に記載の送電器。

【請求項8】

前記修正プロセッサがインダクタ電流を変更することによって前記電力信号の電力を変更するように構成される、請求項１に記載の送電器。

【請求項9】

前記クエリメッセージがデバイス識別を有し、前記修正プロセッサが前記デバイス識別に依存して前記応答を修正するように構成される、請求項１に記載の送電器。

【請求項10】

前記クエリメッセージが、前記受電器が適合する技術仕様の表示を有し、前記修正プロセッサが前記技術仕様の表示に依存して前記応答を修正するように構成される、請求項１に記載の送電器。

【請求項11】

前記クエリメッセージが電力伝送フェーズの初期化前に送信される構成メッセージに含まれる、請求項１に記載の送電器。

【請求項12】

前記修正がさらに前記送電器の能力に依存する、請求項１に記載の送電器。

【請求項13】

無線誘導電力信号を用いて送電器から電力を受信するための受電器であって、
前記電力信号を受信するためのインダクタ、
前記送電器へデータメッセージを送信するための送信器であって、前記データメッセージは前記電力信号の負荷変調によって通信される、送信器、
前記送電器へクエリメッセージを送信するためのクエリメッセージプロセッサ、
前記送電器へ電力制御誤差メッセージを送信するための電力ループコントローラであって、前記電力制御誤差メッセージの少なくとも一部は前記電力信号の電力の変化を要求する、電力ループコントローラ、
前記電力信号における電力変動をモニタリングするための電力信号モニタ、及び、
前記電力信号における電力変動と前記電力制御誤差メッセージによって要求される電力変動との比較に応答して前記クエリメッセージへの応答を電力伝送フェーズ中に決定するための応答プロセッサ、
を有する受電器。

【請求項14】

請求項１に記載の送電器と請求項１３に記載の受電器を有する電力伝送システム。

【請求項15】

無線誘導電力信号を用いて受電器に電力を伝送するように構成される送電器のための動作方法であって、前記送電器は前記電力信号を供給するためのインダクタと、前記電力信号を供給するために前記インダクタを駆動するための電力信号発生器とを有し、
前記受電器からデータメッセージを受信するステップであって、前記データメッセージは前記電力信号の負荷変調によって通信される、ステップと、
前記受電器から受信される電力制御誤差メッセージに応答して前記電力信号の電力を制御するステップと、
クエリメッセージが前記受電器から受信されていることを検出するステップと、
前記クエリメッセージに応答して電力制御誤差メッセージへの応答を電力伝送フェーズ中に修正するステップとを有する、方法。

【請求項16】

無線誘導電力信号を用いて送電器から電力を受信するように構成される受電器のための動作方法であって、前記受電器は前記電力信号を受信するためのインダクタを有し、
前記電力信号の負荷変調によって前記送電器へクエリメッセージを送信するステップと、
前記電力信号の負荷変調によって前記送電器へ電力制御誤差メッセージを送信するステップであって、前記電力制御誤差メッセージの少なくとも一部は前記電力信号の電力の変化を要求する、ステップと、
前記電力信号における電力変動をモニタリングするステップと、
前記電力信号における電力変動と前記電力制御誤差メッセージによって要求される電力変動との比較に応答して前記クエリメッセージへの応答を電力伝送フェーズ中に決定するステップとを有する、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘導電力伝送に関し、特に、限定されないが、Ｑｉ無線電力伝送規格による誘導電力伝送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

使用される携帯型のモバイルデバイスの数及び多様性は、ここ十年の間に爆発的に増加した。例えば、携帯電話、タブレット、メディア・プレーヤーなどは至る所で使用されるようになった。そのようなデバイスは一般に内部バッテリによって給電され、典型的な使用シナリオは、多くの場合、バッテリの充電又は外部電源からのデバイスの直接的な有線による給電を必要とする。

【0003】

ほとんどの今日のシステムは、配線及び／又は明示的な電気接点が外部電源から給電されることを必要とする。しかしながら、これは非実用的になる傾向があり、ユーザが物理的にコネクタを挿入し、或いはそうでない場合には、物理的な電気接点を確立することを必要とする。これはワイヤの長さを導入することによりユーザにとって不都合になる傾向もある。典型的に、電力要求も著しく異なり、現在大部分のデバイスはそれら自体の専用の電源を備えており、典型的なユーザは、各々が特定デバイス専用である多数の異なる電源を持つことになる。内部バッテリの使用は、使用中の電源への有線接続の必要性を回避し得るが、バッテリは充電（又は費用のかかる交換）を必要とするので、これは部分的なソリューションを提供するに過ぎない。バッテリの使用は、本質的にデバイスの重さ、そして潜在的にコスト及びサイズも増加し得る。

【0004】

著しく改善されたユーザ経験を提供するために、電力が送電デバイス内の送電コイルから個々のデバイス内の受電コイルへと誘導的に伝送される、無線電源を用いることが提案されている。

【0005】

磁気誘導を介した送電は、一次送電コイルと二次受電コイルの間に密結合を持つ変圧器において主に適用される、周知の概念である。一次送電コイルと二次受電コイルを二つのデバイス間に分離することによって、疎結合変圧器の原理に基づいてデバイス間の無線電力伝送が可能になる。

【0006】

こうした構成はいかなる配線若しくは物理的電気接点も要することなくデバイスへの無線電力伝送を可能にする。実際、これはデバイスが充電されるか若しくは外部から給電されるために送電コイルに隣接して、若しくはその上に置かれることを容易く可能にし得る。例えば、送電デバイスは水平面を備えることができ、その上にデバイスが給電されるために容易く置かれることができる。

【0007】

さらに、こうした無線電力伝送装置は送電デバイスが様々な受電デバイスと使用されることができるように都合よく設計され得る。特に、Ｑｉ規格として知られる無線電力伝送規格が規定されており、現在さらに開発が進んでいる。この規格はＱｉ規格に適合する送電デバイスが同様にＱｉ規格に適合する受電デバイスと使用されることを、これらが同じ製造業者のものであるか若しくは相互に専用品である必要なしに可能にする。Ｑｉ規格はさらに（例えば特定電力ドレインに依存して）動作を特定受電デバイスに適応させるための何らかの機能を含む。

【0008】

Ｑｉ規格はワイヤレスパワーコンソーシアムによって策定され、詳細は例えばそのウェブサイト：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.htmlで見られ、ここで特に既定の規格文書が見られる。

【0009】

Ｑｉ無線電力規格は、送電器が受電器に保証電力を供給することができなければならないことを記載する。必要な特定の電力レベルは受電器の設計によって決まる。保証電力を規定するために、条件の各々に対して保証電力レベルを記述するテスト受電器及び負荷条件のセットが定義される。

【0010】

Ｑｉは元々、５Ｗ未満の電力ドレインを持つデバイスであると考えられる低電力デバイスのための無線電力伝送を規定した。この規格の範囲内のシステムは、送電器から受電器へ電力を伝送するために、二つの平面コイル間の誘導結合を用いる。二つのコイル間の距離は典型的には５ｍｍである。その範囲を少なくとも４０ｍｍに伸ばすことが可能である。

【0011】

しかしながら、利用可能な電力を増加させるための研究が進行中であり、特に、規格は５Ｗを超える電力ドレインを持つデバイスである中電力（ｍｉｄ‐ｐｏｗｅｒ）デバイスへと拡張されている。

【0012】

Ｑｉ規格は、互換性のあるデバイスが満たさなければならない、様々な技術的要件、パラメータ及び動作手順を規定する。

【0013】

[通信]
Ｑｉ規格は、受電器から送電器への通信をサポートし、それによって、送電器が特定の受電器に適応することを可能にし得る情報を受電器が提供することを可能にする。現在の規格では、受電器から送電器への一方向通信リンクが規定されており、このアプローチは、受電器が制御素子であるという原理に基づく。送電器と受電器の間の電力伝送を準備して制御するために、受電器は特に送電器に情報を通信する。

【0014】

一方向通信は、受電器によって二次受電コイルに印加される負荷が電力信号の変調を提供するために変化する負荷変調を実行する受電器によって達成される。結果として生じる電気特性の変化（例えば引き込み電流の変動）は、送電器によって検出され、復号（復調）されることができる。

【0015】

従って、物理層において、受電器から送電器への通信チャネルはデータキャリアとして電力信号を用いる。受電器は、送電コイル電流若しくは電圧の振幅及び／又は位相における変化によって検出される負荷を変調する。データは、バイト及びパケットでフォーマットされる。

【0016】

詳細はＱｉ無線電力規格（バージョン１．０）のパート１チャプタ６に見られる。

【0017】

[システム制御]
無線電力伝送システムを制御するために、Ｑｉ規格は、動作の異なる時間においてシステムが入り得る複数のフェーズ若しくはモードを規定する。より詳細はＱｉ無線電力規格（バージョン１．０）のパート１チャプタ５に見られる。

【0018】

システムは以下のフェーズにあり得る。

【0019】

[選択フェーズ]
このフェーズは、システムが使用されないとき、すなわち、送電器と受電器の間に結合がない（すなわち、いかなる受電器も送電器の近くに配置されていない）ときの典型的なフェーズである。

【0020】

選択フェーズにおいて、送電器はスタンバイ・モードであり得るが、可能性のある物体の存在を検出するために検知する。同様に、受電器は電力信号の存在を待機する。

【0021】

[ピン・フェーズ]
送電器が、例えば容量変化により、可能性のある物体の存在を検出する場合、システムは送電器が（少なくとも断続的に）電力信号を供給するピン・フェーズへ進む。この電力信号は、送電器に初期パッケージを送り始める受電器によって検出される。特に、受電器が送電器のインタフェース上に存在する場合、受電器は送電器に初期信号強度パケットを通信する。信号強度パケットは送電器コイルと受電器コイルの間の結合度の指標を提供する。信号強度パケットは送電器によって検出される。

【0022】

[識別及び構成フェーズ]
そして、送電器及び受電器は、受電器が少なくとも識別子と必要な電力を通信する識別及び構成フェーズへ進む。情報は、負荷変調によって複数のデータパケットで通信される。送電器は、負荷変調が検出されることを可能にするために、識別及び構成フェーズの間、一定の電力信号を維持する。特に、送電器はこの目的のために（負荷変調によって生じる変化を除き）一定の振幅、周波数及び位相を有する電力信号を供給する。

【0023】

実際の電力伝送の準備において、受電器はその電子機器を起動するために受信信号を適用し得るが、その出力負荷を切断したままにする。受電器は送電器へパケットを通信する。これらのパケットは識別及び構成パケットなどの必須のメッセージを含むか、又は、拡張識別パケット若しくは電力ホールドオフパケットなど、いくつかの定義済オプションメッセージを含み得る。

【0024】

送電器は、受電器から受信される情報に従って電力信号を構成し始める。

【0025】

[電力伝送フェーズ]
そしてシステムは、送電器が必要な電力信号を供給し、受電器が受信電力を供給するために出力負荷を接続する電力伝送フェーズへと進む。

【0026】

このフェーズ中、受電器は出力負荷状況をモニタリングし、特に、特定の動作点の実際の値と望ましい値との間の制御誤差を測定する。これは例えば２５０ｍ秒毎の最小限のレートで送電器への制御誤差メッセージにおいてこれらの制御誤差を通信する。これは送電器に受電器の継続的存在の表示を提供する。さらに、制御誤差メッセージは、送電器が報告される誤差を最小化するように電力信号を適応させる閉ループ電力制御を実施するために用いられる。特に、動作点の実際の値が望ましい値に等しい場合、受電器はゼロの値を有する制御誤差を通信し、結果として電力信号の変化は生じない。受電器がゼロと異なる制御誤差を通信する場合には、送電器は然るべく電力信号を調節する。

【0027】

システムは電力伝送の効率的なセットアップと動作を可能にする。しかしながら、このアプローチは制限的であり、要求に応じた完全な望ましい柔軟性と機能のサポートを可能にしないかもしれない。例えば受電器が５Ｗを超える電力を送電器から得ようとする場合、送電器は電力伝送を終了する可能性があり、不良なユーザ経験をもたらす。従って、改良された機能、柔軟性及び性能を提供するようにＱｉ規格をさらに発展させることが望ましい。しかしながら、このような規格の発展は非常に注意深くなされる必要があり、例えば既存製品が有用なままであることを可能にするために後方互換性が維持されることを確実にしなければならない。

【0028】

Ｑｉ規格をさらに発展させるときの課題の一例としては、いかにして送電器と受電器の間の望ましいインタラクションをサポートするかということである。将来のアップグレード可能性及び柔軟性を提供するために、Ｑｉ規格バージョン１．０は受電器から送電器へ通信され得る多数のメッセージを定義したが、これらは将来の使用のために予約されており、すなわちバージョン１．０において定義済のメッセージには何の特定の意味づけもなされていなかった。

【0029】

しかしながら、こうしたメッセージを無視するのではなく、製造されている多数の送電器は進行中の電力伝送を中断することによってこうしたメッセージの受信に応答することがわかっている。しかしながら、このような送電器がこれら予約メッセージを使用する後のバージョンの規格に従う受電器とともに使用される場合、電力伝送が終了することになる。従って、既存の送電器は予約済拡張メッセージを使用する将来の受電器とともに使用されることができない。従って、規格の将来の展開は予約メッセージを容易に利用することができない。

【0030】

現在のＱｉ規格は一方向の通信リンクのみを利用し、受電器から送電器への情報の通信のみをサポートする。しかしながら、送電器から受電器への通信も導入することが提案されている。

【0031】

送電器から受電器への通信を可能にするシステムの一実施例がＷＯ２０１２／０４９５８２で提供される。システムにおいて、受電器は送電器へメッセージを送信し、送電器は受電器に供給される電力信号を振幅若しくは周波数変調することによってメッセージに応答し得る。開示されたシステムでは、構成フェーズ中、受電器が負荷に給電せず、電力が一定であるという事実が、メッセージへの応答を通信するために送電器によって使用される。特に、制御メッセージが送電器から受電器へ送信され、送電器は電力信号に電力レベル変化を導入すること若しくはしないことのいずれかによって受電器へ二値応答を供給し始め得る。

【0032】

しかしながら、ＷＯ２０１２／０４９５８２は送電器から受電器への一部の通信を可能にし得るが、これは全シナリオにおいて最適ではない可能性がある。例えば、加えられる振幅若しくは周波数変調は一部の状況において電力信号への望ましくない修正であり得る。また、アプローチは初期化中及び送電器の前にのみ存在する特性に基づき、これは多くの実際のシナリオにおける使用を制限し得る。

【0033】

一般に、双方向リンクの導入は重要であり、多数の困難と課題を受ける。例えば、得られるシステムは依然として後方互換性である必要があり、例えば双方向通信の能力のない送電器と受電器が依然としてサポートされる必要がある。さらに、例えば変調オプション、電力変動、送信オプションなどに関する技術的制約は、それらが既存のパラメータ及び規制上の要件に適合する必要があるため、非常に制限的である。実際、一部の領域では規制上の要件は電力信号の直接変調を許可しない。これは例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信リンクなどの個別の通信リンクを用いることによって対処され得るが、これは実施に複雑性とコストを追加する。

【0034】

送電器から受電器への通信が、受電器から送電器への通信に影響を与えず、劣化させず、若しくは干渉しないことも重要である。さらに、極めて重要な要件は通信リンクがシステムの電力伝送可能性を許容できないほど劣化させないことである。

【0035】

従って、双方向通信を含むようにＱｉのような電力伝送システムを改良することには多くの課題と困難が伴う。従って、Ｑｉシステムなどの電力伝送システムにおける双方向通信の導入は複雑であり、効率的な電力伝送、効率的な動作、及びとりわけ後方互換性の両方を確実にするために多くの制約と要件を受ける。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0036】

従って、改良された電力伝送システムが有利であり、特に増加した柔軟性、改良された後方互換性、実施容易化、及び／又は改良された性能を可能にするシステムが有利である。

【0037】

従って、本発明は好適には単独で又は任意の組み合わせで上述の欠点の一つ以上を緩和し、軽減し又は除去しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0038】

本発明の一態様によれば、無線誘導電力信号を用いて受電器に電力を伝送するための送電器が提供され、当該送電器は、電力信号を供給するためのインダクタ、電力信号を供給するためにインダクタを駆動するための電力信号発生器、受電器からデータメッセージを受信するための受信器であって、データメッセージは電力信号の負荷変調によって通信される、受信器、受電器から受信される電力制御誤差メッセージに応答して電力信号の電力を制御するように構成される電力ループコントローラ、受電器からクエリメッセージが受信されていることを検出するためのクエリメッセージプロセッサ、及びクエリメッセージに応答して電力制御誤差メッセージへの電力ループコントローラの応答を修正するための修正プロセッサを有する。

【0039】

本発明は改良された電力伝送システムを提供し得る。これは多くの実施形態において、双方向通信を導入することによって電力伝送システムのさらなる拡張と発展を可能にし、サポートし、若しくは促進し得る。これは多くのシナリオにおいて後方互換性を維持しながら実現され得る。本発明は実用的なアプローチを可能にし、既存のシステムへの導入を容易にし得る。さらに、アプローチは電力伝送信号を使用するが、電力信号に追加の変調若しくは増加した電力信号変動及び揺らぎを重ねることなく、双方向通信を実現する。

【0040】

アプローチは特に電力信号の追加の変調の導入を要することなく送電器から受電器へデータが通信されることを可能にし得る。むしろ、既存の電力制御ループが一時的に中断され、受電器へ情報を供給するために機能が使用され得る。アプローチは比較的低い追加の複雑性を伴って実施され得る。

【0041】

アプローチは特に送電器から受電器への通信を提供し、これは他の機能に対する影響を軽減する。特に、アプローチは電力信号に対する通信の影響を軽減し得る。従って、双方向通信を導入することの影響は電力伝送動作及び受電器から送電器への通信の両方にとって軽減され得る。これは特に動作と実施を容易にするだけでなく、後方互換性を改善し得る。特に、従来一方向通信のみをサポートする既存の電力伝送システムへの双方向通信の導入が容易にされ得る。アプローチは多くの実施形態において送電器と受電器のための既存のハードウェアの再利用を可能にし、ファームウェアにほんのわずかな変化と、複雑性に最低限の変化のみを要し得る。

【0042】

アプローチの特別な利点は、多くの実施形態において電力信号に対するデータ通信の影響を軽減し得ることである。電力信号は追加データ通信による影響が少なく、従って電力伝送動作との干渉が少ない可能性がある。これは、レガシー機器がそのために設計されていないデータ通信の導入による影響を受けないので、後方互換性にとって特に重要であり得る。多くの実施形態において、導入されたデータ通信による電力信号のずれは、システムの電力伝送特性に影響を及ぼさないように十分に低いレベルに維持され得る。実際、多くのシナリオにおいて、データ通信の影響は（例えばレガシー機器の）電力伝送フェーズ機能にとって感知できない若しくは無視できるレベルに維持され得る。特に、双方向通信は、いかなる双方向通信もない動作中に起こり得る制限内に、特に多くの実施形態では従来のレガシー電力制御の制限内に、電力信号の特性を維持しながら導入され得る。

【0043】

さらに、アプローチは多くの既存の電力伝送システムの設計原理と方針にうまく合致し得る。例えば、アプローチはＱｉ電力伝送システムの設計原理と方針に従う。

【0044】

アプローチは例えばＱｉ規格などの既存の電力伝送規格を拡張し改良するために例えば使用され得る。例えば、クエリメッセージは送電器がＱｉ規格バージョン１．０の予約メッセージの使用をサポートし得るかどうかの表示を要求し得る。その場合、送電器は電力制御誤差メッセージへの応答を一時的に変更し、それによって予約メッセージを使用してもよいという表示を受電器へ供給し得る。従って、予約メッセージがメッセージを解釈することができる送電器のみと使用され、予約メッセージの受信に応答して電力伝送動作を終了し得るレガシー送電器へは送信されないことが確実にされ得る。

【0045】

電力ループコントローラは受電器から受信される電力制御誤差メッセージに応答して電力信号の電力を制御するために（閉）電力制御ループを実現するように構成される。電力制御誤差メッセージは電力信号の電力を修正するための受電器からの要求を有し得る。修正プロセッサは電力制御誤差メッセージへの電力ループコントローラの応答を修正することによって閉電力制御ループの動作を修正し得る。修正プロセッサは電力制御誤差メッセージへの電力ループコントローラの応答を修正することによって、すなわち電力制御ループの動作を修正することによって、クエリメッセージへの応答メッセージを受電器へ送信し得る。

【0046】

受電器へ通信される情報（データ）は、電力信号の直接変調によってではなく、電力制御誤差メッセージへの電力ループコントローラの応答の修正、すなわち（閉）電力制御ループの動作の修正によって通信される。

【0047】

多くの実施形態において、電力制御誤差メッセージへの応答の修正は受電器への所定メッセージについて予め決定され得るが、結果として生じる電力信号に対する影響は、所定メッセージのうち少なくとも一つについては予め決定されない。すなわち、多くの実施形態において、通信から生じる電力信号の変動は、通信され得る可能なメッセージのうち少なくとも一つのメッセージについては、受信される電力制御誤差メッセージに依存する（従って通信されるメッセージに依存するだけではない）。

【0048】

閉電力制御ループは特に電力信号の電力が所望のレベルを持つかどうかを受電器が評価することを含み得る。所望のレベルは相対レベルであり、動的に変動し得る。特に、所望のレベルは負荷に所要電力を供給するために十分なレベルであり得る。電力制御誤差メッセージは電力信号の電力への電力変化の要求を有し、特に電力信号の電力を所望のレベルへ変更する要求を有し得る。電力制御誤差メッセージは現在の電力レベルを増加する、削減する、若しくは一定に保つ（又は例えば電力レベルを増加するか若しくは削減するのみの）要求を有し得る。電力ループコントローラは（修正プロセッサがいかなる修正も導入しないとき、すなわちクエリメッセージへの応答が受電器に通信されないとき）、電力制御誤差メッセージによる要求を受けて電力信号を修正することによって閉ループ電力制御ループを操作し得る。閉ループ電力制御は従って受電器が電力信号の電力を制御することを可能にし得る。これは動的電力変動への適応を含め、電力信号が現在の状況に絶えず適応されることを可能にする。

【0049】

電力ループコントローラは電力制御誤差メッセージ（の要求）に電力信号を反復的に／繰り返し適応させ得る。電力制御誤差メッセージは例えば電力制御誤差メッセージ間に最大所定時間間隔を伴って（例えば連続電力制御誤差メッセージ間に最大でも２５０ｍ秒を伴って）例えば電力伝送フェーズ中に繰り返し連続的に受信され得る。

【0050】

電力ループコントローラは繰り返される電力制御誤差メッセージに応答して電力信号の電力を動的に変更するように然るべく構成される。電力信号の電力レベルはそれに従って電力制御誤差メッセージによって制御され与えられ、それに従って動的に変動する。例えば、電力ループコントローラは、電力信号が電力制御誤差メッセージに応答して少なくとも二倍変動し得る（例えば最大可能電力が最小可能電力の少なくとも二倍であり得る）ように電力制御ループを操作するように作動する／操作することができる。修正プロセッサは電力制御誤差メッセージへの電力ループコントローラの応答を一時的に修正し得る。例えば、応答は所定数の電力制御誤差メッセージについて修正され得る。

【0051】

電力ループコントローラは、電力信号の電力が電力制御誤差メッセージによる要求を受けて修正される基準（ｎｏｍｉｎａｌ）電力制御ループモードを含む異なるモードで動作し得る。そしてこれは、電力制御誤差メッセージへの応答が基準電力制御モードにおける電力制御誤差メッセージへの応答と異なる第二のモードへ一時的に切り替わり得る。基準モードと第二のモードの切り替えはクエリメッセージに応答する。例えば、第二の動作モードへ切り替える若しくは切り替えないクエリメッセージへの二値応答が修正プロセッサによって供給され得る。一部の実施形態において、電力ループコントローラは第三、第四などのモードでさらに動作することができてもよく、各モードは電力制御誤差メッセージに異なる応答を持つ。修正プロセッサは電力ループコントローラをクエリメッセージに応答して複数の電力制御ループモード間で切り替えるように構成され得る。従ってクエリメッセージへの応答メッセージは修正プロセッサが可能な電力制御モードから一つの電力制御モードを一時的に選択することによって通信され得る。二つよりも多くの可能な電力制御モードの使用は二値よりも多くの値が電力制御モードの各（可能な）変化に対して供給されることを可能にする。

【0052】

修正プロセッサは、要求される電力変化が提供されないように少なくとも一つの電力制御誤差メッセージへの応答を修正し得る。例えば、要求と異なる大きさの電力変化が電力信号に印加され、特に異なる符号の電力変化が使用され得る。応答の修正はクエリメッセージへの応答の表示を提供し得る。従って、送電器が通常電力制御動作について予想される通りに電力制御誤差メッセージに応答するかどうか、若しくは送電器が修正された方法で応答するかどうかを検出することによって、受電器はクエリメッセージへの応答を決定することができる。特に、クエリメッセージが、確認されることができない要求であるがその要求を承認し確認するように電力制御動作を変更し得る要求を有する場合、送電器は例えば通常電力制御動作を維持し得る。このようなアプローチは、レガシー送電器がクエリメッセージを無視し、理解せず、若しくは検出すらせず、その結果通常電力制御動作を続けるので、後方互換性を提供し得る。しかしながら、新しいバージョンの規格に適合する送電器は、クエリメッセージを検出する機能、及びこの能力を持つことを確認するように電力制御動作を変更する機能を備え得る。受電器は電力制御誤差メッセージへの修正された応答を検出することができ、従って送電器が新しいバージョンに適合することに気付く。そして送電器と受電器は新しいバージョンの規格の拡張機能を利用し始め得る。

【0053】

電力制御誤差メッセージへの応答の修正は、非修正電力制御ループ動作中と異なる、電力制御誤差メッセージに応答する電力信号への電力変化を提供するものであり、特に電力制御誤差メッセージによって要求される若しくは指示されるものと異なる電力信号への電力変化を提供するものであり得る。修正された電力変化は、典型的には要求される／非修正電力変化を超えない値を持つ。これは電力信号への変動を削減し得る。

【0054】

電力制御誤差メッセージへの応答の修正は特に電力伝送フェーズ中であり得る。

【0055】

本発明のオプション機能によれば、修正プロセッサはクエリメッセージに応答して少なくとも一つの誤差制御メッセージを無視するように構成される。

【0056】

これは多くの実施形態において送電器が受電器からのクエリメッセージへの応答を提供する特に有利な方法を提供し得る。これは受電器における効果的な、信頼できる、及び／又は低複雑性の検出を可能にし得る。特別な利点は、電力信号への電力変動が削減されるか若しくは最小化さえされ得ることであり得る。

【0057】

修正プロセッサは電力制御誤差メッセージに応答して電力信号にいかなる電力変化も導入しないことによって制御誤差メッセージを無視し得る。

【0058】

修正プロセッサは特に、少なくとも一つの電力制御誤差メッセージを無視することによって、クエリメッセージにおいて提供される受電器からの要求を確認、承諾、若しくは承認するように構成され、電力制御誤差メッセージに応答して電力信号の電力を補正し続けることによって要求を拒否し得る。

【0059】

本発明のオプション機能によれば、電力制御誤差メッセージは電力信号の電力変化に対する要求を示し、修正プロセッサは少なくとも一つの電力制御誤差メッセージによって要求されるものと反対の方向に電力信号の電力を変更することによって少なくとも一つの電力制御誤差メッセージに対する応答を修正するように構成される。

【0060】

これは多くの実施形態において送電器が受電器からのクエリメッセージへの応答を提供する特に有利な方法を提供し得る。これは受電器における効果的な、信頼できる、及び／又は低複雑性の検出を可能にし得る。特別な利点は検出が改良される及び／又は容易にされ得ることである。

【0061】

修正は、電力信号の電力が、電力が削減されることを要求する電力制御誤差メッセージに対して増加され、電力が増加されることを要求する電力制御誤差メッセージに対して削減されるようになされ得る。

【0062】

修正プロセッサは特に、要求される電力変化の符号を反転させることによって、クエリメッセージにおいて提供される受電器からの要求を確認、承諾、若しくは承認するように構成され、電力制御誤差メッセージに応答して電力信号の電力を補正し続けることによって要求を拒否し得る。

【0063】

本発明のオプション機能によれば、第一のプロセッサが、電力制御誤差メッセージへの応答の修正の第一のパターンに従って、電力制御誤差メッセージへの応答を修正するように構成される。

【0064】

これは多くの実施形態において送電器がクエリメッセージへの応答を提供する特に有利な方法を提供し得る。パターンは複数の電力制御誤差メッセージを有し得る、すなわち複数の電力制御誤差メッセージの修正がパターンによって規定され得る。パターンは予め決められたパターンであってよく、典型的には受電器によって事前に知られていてもよい。パターンは一つ以上の空（ｎｕｌｌ）修正を含む可能性があり、すなわちパターンの一つ以上の電力制御誤差メッセージに対して、電力変化は通常動作に対するものと同じである可能性があり、特に電力制御誤差メッセージによって要求されるものに対応し得る。しかしながら、少なくとも一つの、典型的にはそれよりも多く若しくは全ての電力制御誤差メッセージは、通常電力制御動作に対して電力変化を変更する修正を持つ。

【0065】

本発明のオプション機能によれば、第一のプロセッサが、クエリメッセージに応答する電力制御誤差メッセージへの応答の修正の複数のパターンから第一のパターンを選択するように構成され、複数のパターンの各パターンはクエリメッセージへの異なる応答に対応する。

【0066】

これは多くの実施形態において特に効率的であり得る。システムは、クエリメッセージへの複数の異なる応答が送電器によって供給され得ることをサポートし、それによってより複雑で、効率的な、及び／又は柔軟な動作を可能にし得る。

【0067】

本発明のオプション機能によれば、第一のパターンは電力信号の電力の変化なしに対応する少なくとも一つの修正と、電力制御誤差メッセージの要求に従って電力信号の電力を変更することに対応する少なくとも一つの修正とを有する。

【0068】

これは多くの実施形態において特に効率的であり得る。特にこれは、誤差に対し増加したロバスト性も提供しながら、低複雑性で信頼できる検出を可能にし得る。

【0069】

本発明のオプション機能によれば、クエリメッセージは、クエリメッセージへの応答に対応する電力制御誤差メッセージへの電力ループコントローラの応答の所望の修正の表示を有する。

【0070】

これは動作を容易にし、及び／又は改善若しくは改良された動作を可能にし得る。例えば、受電器はクエリメッセージだけでなく可能な応答のセットも規定し、各応答は電力制御誤差メッセージへの応答の修正の特定セットによって示される。

【0071】

アプローチは、送電器がいかにしてクエリメッセージに応答し得るかを受電器が示すことを利用し得る。

【0072】

本発明のオプション機能によれば、修正プロセッサはインダクタ電流を変更することによって電力信号の電力を変更するように構成される。

【0073】

修正プロセッサは特に電力制御誤差メッセージに応答してインダクタ電流を制御するように構成され得る。これは磁束と電位に直接対応し、その結果変動を検出する容易な方法を提供するので、特に魅力的であり得る。

【0074】

本発明のオプション機能によれば、クエリメッセージはデバイス識別を有し、修正プロセッサはデバイス識別に依存して応答を修正するように構成される。

【0075】

これは多くの実施形態において特に有利な動作を提供し得る。デバイス識別は特に、送電器が特定デバイスの機能をサポートし得るかどうかの情報を要求する送電器へのクエリであり得る。特に、送電器はそれが受電器の全機能若しくは機能の一部分だけをサポートし得るかどうかを示すように電力制御誤差メッセージへの応答を修正している可能性があり得る。受電器はそれに従って全機能若しくは削減された機能のみを利用するかどうかを決定し得る。

【0076】

本発明のオプション機能によれば、クエリメッセージは受電器が適合する技術仕様の表示を有し、修正プロセッサは技術仕様の表示に依存して応答を修正するように構成される。

【0077】

これは多くの実施形態において特に有利な動作を提供し得る。技術仕様の表示は特に例えば規格仕様のバージョン番号の表示であり得る。送電器はそれが受電器の全機能若しくは機能の一部分だけをサポートし得るかどうかを示すように電力制御誤差メッセージへの応答を修正している可能性があり得る。受電器はそれに従って全機能若しくは削減された機能のみを利用するかどうかを決定し得る。

【0078】

特に、送電器はそれが適合する技術仕様を示すように電力制御誤差メッセージへの応答を修正し、例えばそれが適合する標準規格のバージョン番号を示すように応答を修正し得る。表示は例えば相対表示であり得、例えば送電器がクエリメッセージによって示されるものと同じ若しくはそれよりも高いバージョンである場合、送電器は電力制御誤差メッセージへの応答を修正し、そうでなければ修正しない。

【0079】

本発明のオプション機能によれば、クエリメッセージは電力伝送フェーズの初期化の前に送信される構成メッセージに含まれる。

【0080】

これは多くの実施形態において特に有利な動作を提供し得る。特に、これは既存のアプローチの修正を削減し、多くの実施形態において送電器と受電器１０５の間の互換性の初期決定を可能にし得る。

【0081】

本発明のオプション機能によれば、修正はさらに送電器の能力に依存する。

【0082】

アプローチは、送電器が何のサービスと機能をサポートできるかという情報を送電器が受電器へ提供することを可能にし得る。これは改良された性能を可能にし、特にデバイス間の動的適応を可能にし、それらがレガシー機器との互換性を維持することを保証しながら新たな機能を使用することを可能にし得る。

【0083】

本発明のオプション機能によれば、修正プロセッサは電力伝送フェーズ中に電力ループコントローラの応答を修正するように構成される。

【0084】

アプローチは電力伝送フェーズ中に好都合な双方向通信を可能にし得る。アプローチは電力信号に対する影響を軽減し、電力信号の電力が動的に変化しているかもしれない電力伝送モード中に受電器への通信が実行されることを可能にし得る。アプローチは、電力が伝送されており例えば動的に変化する負荷に供給されている動作中であっても、電力信号を用いた効率的な通信を可能にし得る。これは従来の電力信号の変調に通常伴う電力信号に対する影響なしに達成され得る。

【0085】

電力伝送フェーズ中、電力は受電器の負荷に供給される。閉電力制御ループが電力伝送フェーズ中に操作される。電力信号の電力は従って電力制御誤差メッセージの電力要求に依存し得る。

【0086】

本発明の一態様によれば、無線誘導電力信号を用いて送電器から電力を受信するための受電器が提供され、当該受電器は、電力信号を受信するためのインダクタ、送電器へデータメッセージを送信するための送信器であって、データメッセージは電力信号の負荷変調によって通信される、送信器、送電器へクエリメッセージを送信するためのクエリメッセージプロセッサ、送電器へ電力制御誤差メッセージを送信するための電力ループコントローラであって、電力制御誤差メッセージの少なくとも一部は電力信号の電力の変化を要求する、電力ループコントローラ、電力信号における電力変動をモニタリングするための電力信号モニタ、電力信号における電力変動と電力制御誤差メッセージによって要求される電力変動との比較に応答してクエリメッセージへの応答を決定するための応答プロセッサを有する。

【0087】

アプローチは改良された動作を可能にし、特に送電器との双方向通信をサポートするための実用的な、低複雑性の、及び／又は柔軟なアプローチを提供し得る。

【0088】

クエリメッセージと電力制御誤差メッセージは受電器によって送信され得る、すなわち負荷変調（後方散乱変調としても知られる）によって通信され得る。

【0089】

応答プロセッサは、電力信号に対する測定された電力変動と電力制御誤差メッセージによって要求される電力変動との間の不一致に応答してクエリメッセージへの応答を決定し得る。応答プロセッサは、測定された電力変動を、電力制御誤差メッセージから生じる予想変動に適用される異なる修正に対応する可能な電力変動のセットと比較し、任意の適切な類似基準に従って測定された電力変動と最も近い類似性を持つセットと関連する応答としてクエリへの応答を決定し得る。

【0090】

本発明の一態様によれば上記の送電器と受電器を有する電力伝送システムが提供される。

【0091】

本発明の一態様によれば、無線誘導電力信号を用いて受電器へ電力を伝送するように構成される送電器の動作方法が提供され、当該送電器は、電力信号を供給するためのインダクタと、電力信号を供給するためにインダクタを駆動するための電力信号発生器を有し、方法は、受電器からデータメッセージを受信するステップであって、データメッセージは電力信号の負荷変調によって通信される、ステップ、受電器から受信される電力制御誤差メッセージに応答して電力信号の電力を制御するステップ、受電器からクエリメッセージが受信されていることを検出するステップ、及びクエリメッセージに応答して電力制御誤差メッセージへの応答を修正するステップを有する。

【0092】

本発明の一態様によれば、無線誘導電力信号を用いて送電器から電力を受信するように構成される受電器の動作方法が提供され、当該受電器は電力信号を受信するためのインダクタを有し、方法は、電力信号の負荷変調によって送電器へクエリメッセージを送信するステップ、電力信号の負荷変調によって送電器へ電力制御誤差メッセージを送信するステップであって、電力制御誤差メッセージの少なくとも一部は電力信号の電力の変化を要求する、ステップ、電力信号における電力変動をモニタリングするステップ、及び電力信号における電力変動と電力制御誤差メッセージによって要求される電力変動との比較に応答してクエリメッセージへの応答を決定するステップを有する。

【0093】

本発明のこれらの及び他の態様、特徴及び利点は、以下に記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。

【0094】

本発明の実施形態は、単に例として、図面を参照して説明される。

【図面の簡単な説明】

【0095】

【図1】本発明のいくつかの実施形態による送電器及び受電器を有する電力伝送システムの実施例を説明する。

【図2】本発明のいくつかの実施形態による送電器の要素の実施例を説明する。

【図3】本発明のいくつかの実施形態による送電器の要素の実施例を説明する。

【図4】本発明のいくつかの実施形態による送電器の要素の実施例を説明する。

【図5】本発明のいくつかの実施形態による受電器の要素の実施例を説明する。

【発明を実施するための形態】

【0096】

図１は、本発明のいくつかの実施形態による、電力伝送システムの実施例を説明する。電力伝送システムは、送電コイル／インダクタ１０３を含む（又はそれに結合される）送電器１０１を有する。システムはさらに、受電コイル／インダクタ１０７を含む（又はそれに結合される）受電器１０５を有する。

【0097】

システムは、送電器１０１から受電器１０５への無線誘導電力伝送を提供する。特に、送電器１０１は、送電コイル１０３による磁束として伝播される電力信号を生成する。電力信号は、一般的に約１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの周波数を有することができる。送電コイル１０３と受電コイル１０５は疎に結合され、従って、受電コイルは送電器１０１からの電力信号（の少なくとも一部）をピックアップする。従って、電力は、送電コイル１０３から受電コイル１０７への無線誘導結合を介して送電器１０１から受電器１０５へと伝送される。「電力信号」という用語は、主に送電コイル１０３と受電コイル１０７との間の誘導信号（磁束信号）を指すために用いられるが、当然のことながら、同様に、それは送電コイル１０３に供給される電気信号に対する、又は実際には受電コイル１０７の電気信号に対する参照としても考えられ使用され得る。

【0098】

以下において、送電器１０１及び受電器１０５の動作は、（本願明細書において説明される（又は結果として生じる）変更及び改良を除いて）Ｑｉ規格による実施形態を特に参照して説明される。特に、送電器１０１及び受電器１０３は、（本願明細書において説明される（又は結果として生じる）変更及び改良を除いて）Ｑｉ規格バージョン１．０又は１．１に実質的に適合し得る。

【0099】

無線電力伝送システムにおける送電器１０１と受電器１０５との間の電力伝送を準備して制御するために、受電器１０５は送電器１０１に情報を通信する。そのような通信は、Ｑｉ規格バージョン１．０及び１．１において規格化されている。

【0100】

物理レベルにおいて、受電器１０５から送電器１０１への通信チャネルは、キャリアとして電力信号を用いることにより実施される。受電器１０５は、受電コイル１０５の負荷を変調する。これは、送電器側での電力信号における対応する変動をもたらす。負荷変調は、送電コイル１０５電流の振幅及び／又は位相における変化によって、或いは代替的に又は付加的に、送電コイル１０５の電圧の変化によって、検出され得る。この原理に基づいて、受電器１０５はデータを変調することができ、そのデータを送電器１０１が復調する。このデータはバイト及びパケットにフォーマットされる。詳細は、http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.htmlを介して利用可能な、Ｑｉ無線電力規格とも呼ばれる"System description, Wireless Power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.0 July 2010, published by the Wireless Power Consortium"において、特にチャプタ６"Communications Interface"に見られる。

【0101】

電力伝送を制御するために、システムは異なるフェーズ、特に選択フェーズ、ピン・フェーズ、識別及び構成フェーズ、並びに電力伝送フェーズを介して進行し得る。詳細は、Ｑｉ無線電力規格のパート１チャプタ５に見られる。

【0102】

最初に、送電器１０１は選択フェーズにあり、単に受電器の潜在的な存在をモニタリングする。送電器１０１は、この目的のために、例えばＱｉ無線電力規格に記載されているような様々な方法を使用し得る。そのような潜在的な存在が検出される場合、送電器１０１は、電力信号が一時的に生成されるピン・フェーズに入る。受電器１０５はその電子機器を起動するために受信信号を適用し得る。電力信号を受信した後に、受電器１０５は送電器１０１に初期パケットを通信する。特に、送電器と受電器との間の結合度を示す信号強度パケットが送信される。詳細は、Ｑｉ無線電力規格のパート１チャプタ６．３．１に見られる。従って、ピン・フェーズにおいて、受電器１０５が送電器１０１のインタフェースに存在するかどうかが決定される。

【0103】

信号強度メッセージを受信すると、送電器１０１は、識別及び構成フェーズに移行する。このフェーズにおいて、受電器１０５は、その出力負荷を切断されたままにして、負荷変調を用いて送電器１０１へ通信する。送電器は、この目的のために、（負荷変調によって引き起こされる変化を除いて）一定の振幅、周波数及び位相の電力信号を提供する。メッセージは、受電器１０５による要求を受けてそれ自体を構成するために送電器１０１によって使用される。受電器１０５からのメッセージは連続的に通信されないが、間隔を空けて通信される。

【0104】

識別及び構成フェーズの後、システムは、実際の電力伝送が行われる電力伝送フェーズに移行する。特に、その電力要求を通信した後に、受電器１０５は、出力負荷を接続して、受信電力をそれに供給する。受電器１０５は、出力負荷をモニタリングして、特定の動作点の実際の値と望ましい値との間の制御誤差を測定する。これは、電力信号の変更又は変更不要の要求とともにこれらの誤差を送電器１０１に示すために、例えば２５０ｍｓ毎の最小限のレートで、送電器１０１にそのような制御誤差を通信する。従って、電力伝送フェーズにおいて、受電器１０５は、送電器１０１に情報を通信するために、負荷変調間隔において電力信号の負荷変調も実行する。

【0105】

Ｑｉ無線電力規格バージョン１．０及び１．１は受電器１０５から送電器１０１への通信のみを規定し、すなわちこれは一方向通信のみを規定することが留意される。

【0106】

しかしながら、図１のシステムでは双方向通信が使用され、すなわち送電器１０１から受電器１０５へのデータの通信も可能である。様々な用途がこのような通信の利益を享受し得る、例えば：テストモードにおける受電器の設定、キャリブレーションモードにおける受電器の設定、受電器１０５と送電器１０１の機能を相互に適応させることなど。送電器から受電器への通信は、例えば特に、コマンド、制御若しくは状態情報を送電器１０１から受電器１０５へ通信するために使用されることができ、それによって改良されたより柔軟な動作を可能にする。

【0107】

図２はさらに詳細に送電器１０１を説明する。

【0108】

送電コイル／インダクタ１０３は、電力信号を供給するために送電コイル／インダクタ１０３（以下、送電コイルという語が使用される）を駆動するドライバ２０１に結合される。従ってドライバ２０１は送電コイル１０３に供給される電流及び電圧を生成する。ドライバ２０１は典型的にはＤＣ電圧から交流信号を生成するインバータの形の駆動回路である。図３はハーフ・ブリッジ・インバータを示す。スイッチＳ１及びＳ２は、それらが決して同時に閉じられないように制御される。交互に、Ｓ２が開いている間にＳ１が閉じられ、Ｓ１が開いている間にＳ２が閉じられる。スイッチは所望の周波数で開閉され、それによって、出力における交流信号を生成する。典型的にインバータの出力は、共振キャパシタを介して送電コイルに接続される。図４はフル・ブリッジ・インバータを示す。スイッチＳ１及びＳ２は、それらが決して同時に閉じられないように制御される。同様に、スイッチＳ３及びＳ４はそれらが決して同時に閉じられないように制御される。交互に、Ｓ２及びＳ３が開いている間にスイッチＳ１及びＳ４が閉じられ、そして、Ｓ１及びＳ４が開いている間にＳ２及びＳ３が閉じられ、それによって、出力においてブロック波信号を生成する。スイッチは所望の周波数で開閉される。

【0109】

ドライバ２０１は送電器コントローラ２０３に結合され、これは電力伝送機能を動作させるための様々な制御機能を有し、特定の実施例においてＱｉ規格に従って送電器１０１を動作させるように構成される。例えば、送電器コントローラ２０３は、Ｑｉ規格の電力伝送フェーズだけでなく識別及び構成フェーズを実行するように構成され得る。

【0110】

ドライバ２０１はさらに、受電器１０５からメッセージを受信するように構成される受信器２０５に結合される。メッセージは当業者に既知の通り負荷変調によって提供される。

【0111】

送電器１０１は、受電器から受信される電力制御誤差メッセージに応答して電力信号の電力を制御するように構成される電力ループコントローラ２０７をさらに有する。電力ループコントローラ２０７は受信器２０５に結合され、これは受電器１０５から電力制御誤差メッセージを受信し、対応する電力要求を電力ループコントローラ２０７に転送する。

【0112】

特定の実施例において、受電器１０５は少なくとも２５０ｍ秒毎に電力制御誤差メッセージを生成する。電力制御誤差メッセージは電力信号を負荷変調することによって送電器１０１に通信される。各電力制御誤差メッセージは受電器１０５における測定電力が所望の値を上回るか若しくは下回るか（若しくは所望の値であるか）どうかの表示を提供する。従って、各電力制御誤差メッセージは電力信号の電力を増加するか若しくは削減する受電器１０５から送電器１０１への要求とみなされ得る。

【0113】

一部の実施形態において、電力制御誤差メッセージは単に電力の増加若しくは減少を要求し得る（又は同等に検出電力が所望の値を上回るか若しくは下回るかどうかを示す）。他の実施形態において、電力制御誤差メッセージは所望の電力変化の大きさを示し得る。さらに他の実施形態において、電力制御誤差メッセージは絶対的な所望の電力を直接示し得る。

【0114】

電力ループコントローラ２０７は電力信号の電力を変更するように構成される。従って、電力ループコントローラ２０７は、電力が増加若しくは減少されるべきであることをドライバ２０１に示すことができ、多くの実施形態では電力を直接制御し得る。

【0115】

当然のことながら電力信号の電力を制御するいかなる適切な方法が使用されてもよい。特に、電力ループコントローラ２０７は送電コイル１０３に対するインダクタ電流を直接若しくは間接的に制御し得る。これは例えば送電コイル１０３にかかる電圧、駆動回路（例えばインバータ）への供給電圧を変更することによって、電流調整器によって電流を直接制御することによって、若しくは例えば、これは共振回路であるシステムの出力に起因する電流を修正するので、駆動信号の周波数を変更することによって、達成され得る。

【0116】

通常動作中、送電器１０１と受電器１０５はこのように、例えばＱｉ規格に従って従来の電力制御を実行する。送電器１０１と受電器１０５は特に閉ループ電力制御を確立し、すなわち電力制御ループが利用される。電力制御ループは受電器１０５から繰り返し反復的に送信される電力制御誤差メッセージに基づく。電力制御誤差メッセージは特に、例えば２５０ｍ秒（Ｑｉ用のアプローチに対応）などの所定値を下回る時間間隔で受電器１０５によって送信され（従って送電器１０１において受信され）得る。電力伝送フェーズにあるとき／電力伝送フェーズ中、電力制御誤差メッセージは連続的に受電器１０５によって送信され送電器１０１によって受信され得る。従って、電力伝送が実行されているとき、受電器１０５は連続的に電力制御誤差メッセージを送電器１０１へ送信する。送電器１０１の電力ループコントローラ２０７は電力制御誤差メッセージに応答して電力信号の電力レベルを連続的に制御する。閉電力制御ループは従って受電器１０５が電力信号の電力を制御することを可能にし、特に受電器１０５が電力信号の電力を、電力伝送によって供給される負荷の特定の（及び動的に変更される可能性がある）特性にマッチするように適応させることを可能にする。この電力制御ループはシステムが電力伝送動作中に、特に電力伝送フェーズ中に、負荷条件に連続的に適応することを可能にする。

【0117】

しかしながら、システムはさらに、時々この動作から一時的に外れるように、及び受電器１０５からの電力制御誤差メッセージによる要求と異なって電力信号の電力を設定するように、構成される。この逸脱は、受電器１０５からクエリメッセージを受信することに応答して実行され、クエリメッセージへの応答を構成する。従って、送電器１０１が一つ以上の電力制御誤差メッセージに応答する仕方の逸脱は、クエリメッセージへの応答の表示を受電器１０５に提供する。このように、アプローチは、個別の通信機能を要することなく、電力信号の追加的な変調なしに、Ｑｉシステムなどの電力伝送システムに双方向通信を導入する。それどころか、電力制御誤差メッセージへの応答の一時的変動が、送電器１０１から受電器１０５に通信するために使用される。

【0118】

従って、システムは電力制御ループの動作と、クエリメッセージへの応答を通信するために受信された電力制御誤差メッセージが処理される仕方を、一時的に修正し得る。システムは従って第一及び（少なくとも）第二の電力制御モード間で切り替わり得る。第一のモードは、送電器１０１から受電器１０５への通信がないときに使用される。従って、第一のモードは通常若しくは基準（ｎｏｍｉｎａｌ）電力制御モードとみなされ得る。第二のモードにおいて、電力制御誤差メッセージへの応答は、第一の動作モードにあるときに電力ループコントローラ２０７によって生成され得る応答から外れる。一部の実施形態において、複数の異なる電力制御動作モードがある可能性があり、各々は（少なくとも一部の電力制御誤差メッセージに対して）電力制御誤差メッセージへの異なる応答に対応する。各電力制御モードはクエリメッセージへの一つの応答メッセージをあらわし得る（と関連する／リンクする）。従って、送電器１０１は、クエリメッセージへのどの応答を受電器１０５に通信したいかに依存して、電力制御モードのうち一つを選択し得る。結果として生じる電力信号への変化は、電力制御誤差メッセージの所定セットに対して異なり、これらの結果として生じる変化は受電器１０５によって検出され得る。異なる電力制御モードにおける電力制御誤差メッセージへの応答は予め決められてもよく、従って受電器１０５は、電力信号で検出される変動に最もよくマッチするものを特定するために可能な電力制御モードを評価し得る。そしてこの最もよくマッチする電力制御モードに対応する応答メッセージが受電器１０５による受信メッセージとみなされる。

【0119】

特に、送電器１０１は受信器２０５に結合されるクエリメッセージプロセッサ２０９を有する。受電器１０５が、例えば送電器１０１が所定機能をサポートできるかどうかを問い合わせるメッセージなど、クエリメッセージを送信するとき、メッセージは受信器２０５によって検出され、これを処理するクエリメッセージプロセッサ２０９に転送される。特に、受電器１０５は、クエリメッセージによって示される要求を承認するか若しくは拒否するかどうかなど、クエリメッセージへの適切な応答を決定し得る。特定の実施例として、クエリメッセージは受電器１０５が適合する規格バージョンを示し、クエリメッセージプロセッサ２０９は送電器１０１が同じ（若しくはより新しい）バージョンの規格に適合するかどうか、すなわち受電器１０５の全機能がサポートされ得るかどうかを決定し得る。

【0120】

クエリメッセージプロセッサ２０９は修正プロセッサ２１１に結合され、これはさらに電力ループコントローラ２０７に結合される。修正プロセッサ２１１は、電力ループコントローラ２０７が受信された電力制御誤差メッセージに反応する仕方を一時的に修正するように構成される。特に、修正プロセッサ２１１は、電力制御誤差メッセージに応答して電力信号の電力が変更される仕方を変更するように電力ループコントローラ２０７を制御し得る。特定の実施例として、修正プロセッサ２１１は、電力制御誤差メッセージのうち例えば二つに対する応答を、電力変化が要求されるものの逆になるように変更し得る、すなわち、電力増加要求は低下した電力をもたらし、電力低下要求は増加した電力をもたらす。

【0121】

修正プロセッサ２１１はクエリメッセージに与えられるべき応答に依存して応答を修正するように構成される。特に、クエリメッセージへの否定応答の場合、クエリメッセージプロセッサ２０９はいかなる修正も導入せず、従って電力制御は通常通り進行し得るが、一方クエリメッセージへの肯定応答の場合、クエリメッセージプロセッサ２０９は修正が導入されなかった場合と異なる電力レベルをもたらすように動作を修正し得る。

【0122】

受電器１０５は修正が導入されているかどうかを検出し得る。特に、受電器１０５は受信電力信号の電力レベルを連続的にモニタリングすることができ、変動が送信された電力制御誤差メッセージに従って変化するかどうか、若しくは送電器１０１からの可能性のあるメッセージに対応する逸脱があるかどうかを検出することができる。

【0123】

図５は受電器１０５の要素をより詳細に説明する。

【0124】

受電コイル１０７は受電器コントローラ５０１に結合され、これは電力伝送機能を作動させるための様々な機能を有し、特定の実施例においてＱｉ規格に従って受電器１０５を作動させるように構成される。例えば、受電器１０５はＱｉ規格の電力伝送フェーズだけでなく識別及び構成フェーズを実行するように構成され得る。

【0125】

受電器コントローラ５０１は電力伝送フェーズ中に電力信号を受信して電力を抽出するように構成される。受電器コントローラ５０１は電力伝送フェーズ中に送電器１０１から給電される負荷である電力負荷５０３に結合される。電力負荷５０３は外部電力負荷であり得るが、受電器のバッテリ、ディスプレイ若しくは他の機能など、受電デバイスの一部であることが多い（例えばスマートフォンの場合電力負荷はスマートフォンの結合機能に対応し得る）。

【0126】

受電器１０５は、負荷変調により送電器１０１にメッセージを送信するように構成されるメッセージ送信器５０５をさらに有する。

【0127】

メッセージ送信器５０５は受電コイル１０７に結合され、受電コイル１０７及び送電コイル１０３結合を介して送電器１０１にデータを送信し得る。特に、メッセージ送信器５０５は受電コイル１０７を横断して結合される可変負荷を有する。そしてメッセージ送信器５０５は可変負荷を変化させ、それによって、送電器１０１によって検出され得る反射信号を生成するために受電コイル１０７の負荷を変調させる。

【0128】

一実施例として、受電コイル１０７は送電コイル１０３から誘導電力伝送のための電力信号を受信し、可変負荷を変化させることによって送電コイル１０３へ反射信号を送信し得る。従って、負荷の変動は電力信号の変調を提供する。メッセージ送信器５０５は反射信号の振幅（及び／又は周波数及び／又は位相）を制御し得る、すなわちこれは例えばインピーダンス回路を接続すること／切断することによって可変負荷の動作を制御する。

【0129】

受信器２０５は、反射信号、すなわちメッセージ送信器５０５によって導入される負荷変動を、例えば送電コイル１０３上の電流若しくは電圧を感知することによって、検出し得る。そしてこれは、例えば検出信号の振幅若しくは位相の変化をビットに変換することによって、検出信号を復調し得る。

【0130】

受電器１０５は、送電器１０１と一緒に電力制御ループを作動させる電力ループプロセッサ５０７を有する。特に、受電器コントローラ５０１によって実行される測定に基づいて、電力ループプロセッサ５０７は典型的には一定間隔で電力制御誤差メッセージを生成する。特に、電力伝送フェーズ中、電力ループプロセッサ５０７は少なくとも２５０ｍ秒毎に電力制御誤差メッセージを生成する。電力制御誤差メッセージはメッセージ送信器５０５に供給され、これはそれらを負荷変調によって送電器１０１に通信し始める。

【0131】

電力制御誤差メッセージは、電力信号の電力レベルと受電器１０５の電力負荷５０３の電力消費との関係を示す。電力負荷５０３は（電力伝送フェーズ中に）受電器１０５によって給電される負荷である。電力制御誤差メッセージは特に、負荷５０３に給電するために必要な電力伝送にマッチするために、電力信号の電力を増加若しくは減少させる要求を示し得る。電力ループコントローラ５０７は特に、電力信号の受信電力と負荷５０３の電力消費との比較に応答して電力制御誤差メッセージを生成し得る。比較は動的に連続的に実行され、電力制御誤差メッセージは例えば２５０ｍ秒の最大間隔で繰り返し生成され、それによって送電器１０１による電力信号の連続的かつ動的な適応を可能にし得る。

【0132】

特に、電力伝送フェーズにおいて、実際の電力伝送が起こる。その要求電力を通信した後、受電器１０５は出力負荷を接続してそれに受信電力を供給する。受電器１０５は出力負荷をモニタリングし、所定動作点の実際の値と所望の値との間の制御誤差を測定する。例えばこれは、電力信号から充電され、そこから負荷５０３への電力が引き込まれる、エネルギー貯蔵器（例えば大容量キャパシタ）の電圧を比較し得る。受電器１０５はこの制御誤差を例えば２５０ｍｓ毎の最小レートで送電器へ通信して、その存在を送電器に示し、電力信号の変更若しくは変更不要の要望を通信する。動作点の実際の値が所望の値に等しい場合、受電器は電力信号が変更されるべきでないことを意味する値ゼロを持つ制御誤差を通信する。受電器がゼロに等しくない制御誤差を通信する場合、これは送電器が電力信号を然るべく変更することを期待する。

【0133】

電力伝送フェーズ中、受電器１０５と送電器１０１はこのように電力信号の電力を実質的に所望の動作点になるように制御する電力制御ループを作動させる。

【0134】

図１のシステムにおいて、受電器１０５はさらに送電器１０１へクエリメッセージを送信するように構成され得る。従って、受電器１０５はクエリメッセージ生成器５０９を有し、これはメッセージ送信器５０５に結合され、クエリメッセージを生成してそれを送電器１０１への送信のためにメッセージ送信器５０５へ供給するように構成される。

【0135】

クエリメッセージは送電器１０１へ送信されるいかなるメッセージであってもよく、送電器１０１はそれに応答し得る、すなわちこれは、受電器１０５がそれに対し応答が送電器１０１によって生成されるかどうかを検出し始め得る任意のメッセージであり得る。

【0136】

クエリメッセージはいかなる適切な時間に送信されてもよい。例えば、これは電力制御ループが動作可能であり、電力制御誤差メッセージが送電器１０１に送信されるときに送信され得る。このようなシナリオにおいて、送電器１０１の応答はクエリメッセージの受信により瞬時に電力制御誤差メッセージを修正し始める可能性があり得る。特に、クエリメッセージは電力伝送フェーズ中に送信され得る。代替的に若しくは付加的に、クエリメッセージは、例えば電力信号の電力が一定に維持されるときなど、電力制御ループがアクティブでないときに送信され得る。このようなシナリオにおいて、送電器１０１は電力制御ループが起動するときに応答し得る。例えば、クエリメッセージは識別及び構成フェーズ中に通信され、送電器１０１は電力伝送フェーズが開始するときに応答し得る。

【0137】

受電器１０５は、電力信号の電力変動をモニタリングするように構成される感知プロセッサ５１１を有する。特に、感知プロセッサ５１１は受電コイル１０７のインダクタ電流と電圧を感知し、送電器１０１が電力信号の電力を、従って受電コイル１０７に作用する磁束を変更するときを検出し得る。

【0138】

感知プロセッサ５１１は応答プロセッサ５１３に結合され、これは電力ループプロセッサ５０７にさらに結合される。応答プロセッサ５１３は、電力信号の測定された電力変動並びに送信された電力制御誤差メッセージの電力変更要求の情報を受信する。そしてこれは電力信号の電力変動を電力制御誤差メッセージによって要求される電力変動と比較し始める。この比較に基づいて、応答プロセッサは送信されたクエリメッセージへの送電器１０１の応答を決定し得る。

【0139】

例えば、クエリメッセージは送電器１０１が受電器１０５の全機能をサポートできるかどうかについての情報を要求するメッセージであり得る。例えば、クエリメッセージは例えば規格バージョンＢなど、受電器１０５が適合する規格バージョンを示し得る。バージョンＡからバージョンＢへの規格の発展は上記の通り電力制御ループを用いた双方向通信の追加を含み得る。特に、送電器１０１が、受電器１０５がバージョンＢデバイスであることを示すメッセージの受信後、最初の電力制御誤差メッセージによって要求される通りに電力信号の電力を変更するが、次の二つの電力制御誤差メッセージの電力要求は無視することによって、バージョンＢ互換性であることを示すものとすることが、規格のバージョンＢにおいて定義され得る。構成フェーズ中、受電器１０５は受電器１０５がバージョンＢデバイスであることを示すメッセージを送電器１０１へ送信し得る。送電器１０１はそれ自体バージョンＢデバイスであり、応答して第一の電力制御誤差メッセージの要求に従って電力を然るべく（電力伝送フェーズが起動するときに）変更し、そして次の二つの電力制御誤差メッセージを無視し、そして通常電力制御動作に関する電力制御誤差メッセージに従って電力を変更し始める。すると結果として生じる電力変動は、第一の電力制御誤差メッセージに対応するステップ変化、そして次の二つの電力制御誤差メッセージに対する実質的に一定の電力、続いて電力制御誤差メッセージに従うステップ変化を含む。この電力変動は感知プロセッサ５１１によって検出され、応答プロセッサ５１３に供給され、これは電力変動パターンがバージョンＢ送電器から期待されるものに対応することを検出し始める。従って応答プロセッサ５１３は送電器１０１がこれがバージョンＢデバイスであることを確認したと検出する。この情報は受電器コントローラ５０１へ供給され、そしてこれはバージョンＢの全機能で動作し始めることができる。

【0140】

しかしながら、バージョンＡ送電器は電力制御動作を修正するように設計されない。従って、電力信号は電力制御誤差メッセージの各々に対する電力ステップを持つ。これは感知プロセッサ５１１によって検出され、送電器が実際にバージョンＡ送電器であることを識別するために応答プロセッサ５１３によって使用され得る。決定の結果は受電器コントローラ５０１に供給され、これはそれに応じて規格のバージョンＡに従って動作し始める。特に、これは規格のバージョンＡからバージョンＢへのアップデートによって導入されるいかなる機能も使用しないように進行し得る。

【0141】

アプローチは例えばＱｉシステムにとって特に適切であり得る。例えば、Ｑｉバージョンのバージョン１．０及び１．１は規格の将来の展開で使用するための予約メッセージを含む。しかしながら、多くの展開された送電器は、予約メッセージが受信される場合に（それを無視するのではなく）電力伝送を終了することがわかっており、予約メッセージはバージョン１．０若しくは１．１送電器と使用されるときに誤動作を生じるので、将来の受電器はそれらを使用することができない。しかしながら、受電器が相互作用している送電器がバージョン１．０／１．１以降のバージョンであるかどうかを識別するために上記アプローチが使用される場合、送電器はそれに従ってその動作を適応させることができる。特に、送電器がバージョン１．０／１．１である場合、受電器はいかなる予約メッセージも使用しないように進行する。しかしながら、送電器が後のバージョンデバイスであることがわかる場合、予約メッセージは後の規格仕様において定義されている可能性があるので、受電器はこれらを使用するように進行し得る。

【0142】

上記アプローチは、電力制御ループが作動する仕方を変更することによって、特に電力ループコントローラ５０７が受信された電力制御誤差メッセージを処理する仕方を変更することによって、送電器１０１から受電器１０５への通信を提供する。従って、単に電力信号の所定特性における所定変化（振幅、周波数若しくは位相変化など）によって情報が受電器１０５へ通信されるのではなく、代わりに動作中の閉電力制御ループの挙動が変更される。電力ループコントローラ５０７が受信された電力制御誤差メッセージに応答する仕方におけるこうした修正は受電器１０５によって検出され得る。特に、受電器１０５は電力信号が変動する仕方を検出し、それを異なる可能な電力制御ループ挙動に対して予想される変動と比較し得る。システムは従って動作中の電力制御ループに対する動作モードの特性を変更し、この動作の変化が情報コンテンツを有する。

【0143】

情報を復号するために、受電器１０５は電力制御ループの動作を評価する。これは特に、電力信号の電力の変化を、送信された電力制御誤差メッセージから生じる予想電力変動と比較する。従って、電力信号の挙動は、送信された電力制御誤差メッセージと関連する、それから予想される挙動と比較される。

【0144】

例えば、二つの可能性のある応答がクエリメッセージに対して考えられ得る（すなわちこれはシングルビットで応答され得る二値クエリであり得る）。受電器１０５は、受電器１０５によって評価される通り電力信号の電力への所望の変化を反映する複数の電力制御誤差メッセージを送信し得る。所望の変化は（例えばエネルギー貯蔵器として動作するキャパシタにかかる電圧を測定することによって）負荷によって消費される電力と比較される受信電力の比較に基づいて決定される。クエリメッセージへの応答が否定応答である場合（例えば送電器１０１が要求される機能をサポートできないという表示）、電力ループコントローラ２０７は電力制御ループの通常動作を継続し得る。従って、電力信号の電力は電力制御誤差メッセージにおいて要求される通り修正される。受電器１０５は、電力信号が電力制御誤差メッセージの要求に対応して変化すること、並びに従ってクエリメッセージへの応答が否定であることを検出し得る。電力信号の実際の変化は予め決定されず、若しくは前もって仮定され得ることが留意されるべきである。むしろ、それらは電力制御誤差メッセージの要求によって与えられ、電力信号に対する結果として生じる変動は、電力制御誤差メッセージと、通信されているメッセージの両方によって決まる。否定応答を示す電力レベルの実際の変化は電力制御誤差メッセージに含まれる電力要求に依存し、この依存関係を通じて、現在の動作条件、並びに特に電力信号の現在の電力レベルと負荷条件にも依存する。従って電力信号の影響は従来の電力信号の変調に対するように予め決定されない。

【0145】

送電器１０１が肯定応答によってクエリメッセージに応答しようとする場合、これは電力制御ループの動作を変更するように一時的に進行し得る。特に、これは一時的に（例えば所定数の電力制御誤差メッセージに対して）電力ループコントローラ２０７の応答を修正する。従って、複数の電力制御誤差メッセージについて、電力ループコントローラ２０７は電力制御誤差メッセージに対するその応答を修正する、すなわち、電力信号の変化は電力制御誤差メッセージにおいて要求される電力変化に対応しない。受電器１０５は、送信された特定の電力制御誤差メッセージに対して予想される電力変動が電力信号上に存在しないことを検出し得る。これは従って、送電器１０１が電力制御ループの動作を一時的に変更したこと、並びに電力ループコントローラ５０７が受信された電力制御誤差メッセージに一時的に異なって応答することを決定し得る。これは従ってクエリメッセージへの応答が肯定応答（例えば送電器１０１が要求される機能をサポートできることを示す）だったと決定し得る。

【0146】

可能な応答のうちの一つが通常の電力制御動作に対応する（すなわち通信が行われなかったかのように）ことの利点は、例えばクエリメッセージの通信においてエラーが生じる場合にデフォルト応答を可能にすることである。例えば、送電器１０１に拡張機能をサポートすることを要求するクエリメッセージが失われる場合、送電器１０１は通常通り電力制御ループを作動するように進行する。これは送電器１０１が拡張機能を使用することができないと受電器１０５によって解釈される。これは通信エラーが受電器１０５に送電器１０１がサポートできない拡張機能を使用させるリスクを軽減若しくは回避する。

【0147】

従って、電力制御ループは異なるモードで動作することができる可能性があり、異なるモードは電力制御誤差メッセージへの異なる応答を持つ、すなわち電力制御誤差メッセージに応答して電力信号に導入される変化は異なる。所定間隔に対し（典型的には複数の電力制御誤差メッセージに対し）、送電器１０１はクエリメッセージへの応答に依存して可能な動作モードから一つの動作モードを選択し得る。従って、受電器１０５への応答を有するのは電力信号の絶対的電力変化ではなくモード選択である。特に、各動作モードはクエリメッセージへの可能な応答のセットから一つの応答をあらわし得る。可能なモードのセットから一つの動作モードを一時的に選択することによって、送電器１０１は選択されたモードと関連する応答を通信し得る。

【0148】

多くの実施形態において、送電器１０１は可能な応答のセットから応答を選択することによってクエリメッセージに応答し得る。可能な応答の各々は電力ループコントローラ２０７による電力制御誤差メッセージのセットへの異なる応答によってあらわされ得る。可能な応答の各々は電力制御ループに対する異なる動作モードと関連し得る。

【0149】

また、可能な応答の少なくとも一つの応答は、受電器１０５への通信がない場合の電力制御誤差メッセージへの電力ループコントローラ２０７の応答から外れる電力制御誤差メッセージへの応答によってあらわされる。

【0150】

さらに、可能な応答の少なくとも一つの応答は、電力制御誤差メッセージのセットの電力制御誤差メッセージに依存する、電力信号の電力変動をもたらす電力制御誤差メッセージへの応答によってあらわされる。従って、少なくとも一つの応答は相対応答である（従って受電器１０５からの特定の要求に依存し、従って特に負荷５０３の電力消費などの現在の動作条件に依存する）。

【0151】

その電力制御誤差メッセージは電力制御誤差メッセージであることもまた留意されるべきである、すなわちこれらは通信のためだけに使用される専用メッセージではなく、むしろ閉電力制御ループの一部である（通常の）電力制御誤差メッセージである。

【0152】

従って上記システムは送電器１０１から受電器１０５への通信を提供するために、既存の機能と動作を、すなわち実行中の電力制御ループを使用し得る。データは、単に電力信号を変調することによってではなく、この実行中の閉電力制御ループが作動する仕方を修正することによって、通信される。実際、システムは、単に通信が行われないときに（例えばクエリメッセージへのデフォルト応答に対して）するのとまったく同じように電力制御ループが作動することによって、受電器１０５へデータが通信されることを可能にする。従って、アプローチは多くの状況において送電器１０１から受電器１０５への通信の電力信号に対する影響を軽減し得る。実際、多くの実施形態において、クエリメッセージへの応答の通信はほとんどのシナリオにおいて電力信号に影響を及ぼさず、最悪の場合として現在の条件への電力信号の電力の適応に短い遅延を導入するのみであり得る。

【0153】

例えば、一部の実施形態において、肯定応答は電力ループの動作において変化がないことによって通信され得るので、その結果電力信号に、及び従って電力伝送動作に影響を及ぼさない。否定応答は、例えば電力ループコントローラ５０７を、例えば二つの電力制御誤差メッセージを無視するモードに切り替え、その後通常動作に戻るように切り替えることによって通信され得る。通常動作に切り替えた後、（電力信号が変更されておらず、従って供給電力と消費電力の間に同じ関係が存在するので）その後の電力制御誤差メッセージは同じ要求を繰り返し続ける。これは閉ループ電力制御に電力信号の電力を所望のレベルに適応させる。従って、電力信号の適応はわずかに遅れるだけである。多くのシナリオにおいて、電力制御誤差メッセージへの応答の修正は送電器１０１の能力を反映し得る。特に、上記の通り、電力制御誤差メッセージへの応答の修正、及び特に修正が導入されるかどうかは、クエリメッセージにおいて示される受電器１０５の機能／能力を送電器がサポートできるかどうかに依存し得る。特定の実施例において、機能／能力はバージョン番号によって示されるが、他のアプローチが使用され得ることが明らかである。例えば、クエリメッセージは特定の能力の特定の表示を含み、応答は送電器１０１がこの能力をサポートできるかどうかを反映し得る。特定の実施例として、クエリメッセージは単に送電器１０１が実際に双方向通信をサポートできるかどうかをクエリし、送電器１０１は単に上記の通り双方向通信を用いて応答することによって肯定応答し得る。

【0154】

前述の通り、修正プロセッサ２１１は例えば単に一つ以上の電力制御誤差メッセージを無視することによって電力制御誤差メッセージへの応答を修正し得る。従って、一つ以上の電力制御誤差メッセージに対し、修正プロセッサ２１１は要求される電力の変化が電力信号に適用されることを防止するように進行し得る。電力制御誤差メッセージに対応する変化の欠如は受電器１０５によって検出されることができ、それに従ってクエリメッセージへの応答の表示を提供する。特に、クエリメッセージが要求を含む場合、変動を要求する電力制御誤差メッセージに応答する電力変動の欠如は要求の承認を示し、電力変動の存在は拒否を示し得る。

【0155】

一部の実施形態において、修正プロセッサ２１１は電力変化が起こる方向を変えることによって一つ以上の電力制御誤差メッセージへの応答を修正し得る。従って、電力増加を要求する電力制御誤差メッセージに対し、電力は実際には減少され、電力低下を要求する電力制御誤差メッセージに対し、電力は増加され得る。これは修正／変更をより顕著にし、受電器１０５による検出を容易にし、或いは検出の信頼性を増加し得る。従って、より信頼できる通信が典型的には達成され得る。

【0156】

従って、一実施例として、クエリメッセージの要求が拒否される場合、送電器１０１は電力制御動作中に通常し得る通りに電力制御誤差メッセージに応答するように進行する。しかしながら、要求が承認される場合、送電器１０１は電力制御誤差メッセージの一つ以上の符号を効果的に変更するように進行する、すなわちこれは電力制御誤差メッセージによって要求されるものと反対の方向に電力を変更するように進行する。

【0157】

一部の実施形態において、例えばアプローチが、単に送電器１０１が電力制御動作を修正することによって通信することができるほど十分に新しいかどうかを確認するために使用される場合、パターンのセットは単一パターンのみを含み得る。これはそれ自体さらなる能力を示し得る。例えば、送電器１０１が電力制御動作を修正し得る場合、これはそれ自体これがバージョンＢ互換デバイスであり、従ってバージョンＢへのアップグレードの全ての他のさらなる展開にも適合することを示し得る。従って、受電器１０５はこの知識に従って動作し続け得る。例えば、これは規格のバージョンＢではサポートされるがバージョンＡではサポートされないより高い電力を要求するように進行し得る。従って、通信アプローチはそれ以上双方向通信が使用されなかった場合であっても有用であり得る。

【0158】

多くの実施形態において、送電器１０１はより複雑な応答を提供することができる可能性がある。例えば、クエリメッセージへ２、３、４、若しくはもっと多くの可能な応答があり得、セットは各可能な応答に対し一つの修正パターンを含み得る。修正プロセッサ２１１はクエリメッセージプロセッサ２０９から、どの応答が受電器１０５へ送信されるべきかの表示を受信し得る。そしてこれは可能なパターンのセットから対応するパターンを受信し、適切なパターンによって定義される通り電力制御誤差メッセージへの応答を修正するように進行し得る。

【0159】

一部の実施形態において、応答のセットは複雑なデータを通信するために使用され得る部分データのセット若しくはアルファベットすら定義し得る。

【0160】

また、アプローチは階層的に使用され得る。例えば、最初に共通アルファベット／メッセージプロトコルを定義するために一つ以上のクエリメッセージと応答が交換され得る。例えば、第一のクエリメッセージはどの通信プロトコルが使用されるべきかを送電器１０１が定義することを要求し得る。クエリメッセージは例えば受電器１０５が理解することができるプロトコルのセットを含み得る。そして送電器１０１は可能なプロトコルの一つを示すことができ、このプロトコルを用いてその後の通信が実行され得る、例えば受電器１０５と送電器１０１は選択されたプロトコルに基づく通信交換を用いて構成され得る。

【0161】

一部の実施形態において、クエリメッセージと応答は電力制御ループ修正法を用いて通信するか否かを決定するために使用され得る。例えば、第一のクエリメッセージは電力制御ループ修正通信法が使用されるべきかどうかを要求し、送電器１０１は電力制御修正通信を用いてこれを確認し得る。しかしながら、否定応答（例えば電力制御修正通信法を用いるという条件で）は、送電器１０１が例えば振幅、周波数若しくは位相変調を用いて電力信号に対してデータを変調することによって受電器１０５へデータを直接通信するなど、別のアプローチを用いてその後の通信変化をもたらし得る。このようなアプローチは、一部の管轄区域における規制上の要件を満たすことができると同時に、これらの制約を持たない他の管轄区域ではより効率的な通信を可能にするという点で特に有利であり得る。例えば、一部の管轄区域では電力信号の直接変調が適切ではないかもしれない。従って、この管轄区域用に設計される送電器１０１は電力制御修正通信アプローチが使用されるべきであると応答する。しかしながら、他の管轄区域では直接変調が許容可能である可能性があり、従ってこれらの管轄区域用に設計される送電器は直接変調アプローチが使用されると応答し、その結果、より効率的な通信を実施する可能性がある。

【0162】

多くの実施形態において、パターンは、電力信号の電力の変化なしに対応する少なくとも一つの修正と、電力制御誤差メッセージの要求に従った電力信号の電力の変化に対応する少なくとも一つの修正とを有し得る。従って、特にパターンの一つ以上は、電力を一定に維持すること、及び従って対応する電力制御誤差メッセージを無視することに対応する一つの修正と、電力制御誤差メッセージを通常通り処理すること、すなわち電力制御誤差メッセージによって要求される通りに電力を変更することに対応する第二のエントリとを含み得る。これは電力信号が、情報を有する修正の結果として、修正が導入されない電力信号よりも変動が少ないことを保証し得る。同時に、少なくとも一つの電力制御誤差メッセージが通常通り処理され、それによって受電器１０５が通常動作が可能であることをチェックすることを可能にする。従って、受電器１０５は一部の電力変化の意図的抑制と、電力制御ループ誤動作をもたらす問題とを区別することができる。

【0163】

検出される電力信号変動を、受電器１０５によって送信される電力制御誤差メッセージと関連付けるために、個々の電力制御誤差メッセージへの修正の同期化がクエリメッセージに基づいてなされ得る。例えば、クエリメッセージが電力伝送フェーズ中に受信される場合、送電器１０１は次の受信される電力制御誤差メッセージで開始するパターンを適用するように進行し得る。従って、受電器１０５はパターンが次の電力制御誤差メッセージで開始することがわかり、従ってこれはこのメッセージの伝送後に起こる電力変化を測定し得る。例えば、パターンが単一の修正を有する場合、受電器１０５は最初にクエリメッセージを送信し、それから次の電力制御誤差メッセージを送信した後に電力変化をモニタリングし始め得る。電力制御誤差メッセージの速度は比較的低い（典型的には１０毎秒未満）ので、受電器１０５に対して電力変化と電力制御誤差メッセージをそろえることは比較的単純である。

【0164】

電力制御ループが実行していないときにクエリメッセージが送信される場合、パターンは電力制御ループが開始するときに（複数の）第一の電力制御誤差メッセージに適用され得る。多くのこうした実施例では、電力制御ループが適切に初期化され動作可能であることを確実にするために、送電器１０１が一つ以上の初期メッセージに通常通り応答することが望ましい可能性がある。

【0165】

例えば、クエリメッセージが構成フェーズ中に受信される場合、応答は電力伝送フェーズ中に提供され得る。しかしながら一部の実施形態において、電力制御は例えばもっと早く、構成フェーズ中などに導入されてもよい。

【0166】

一部の実施形態において、受電器１０５は、送電器１０１がクエリメッセージにどのように応答すべきか、すなわち受電器１０５が応答をどのように解釈するかの表示を送電器１０１に送信し得る。特に、クエリメッセージは、クエリメッセージへの応答に対応する電力制御誤差メッセージへの電力ループコントローラの応答への修正の表示を有し得る。特定の実施例として、クエリメッセージは、送電器１０１が例えば次の二つの電力制御誤差メッセージを無視することによって受電器１０５からの要求を承認すべきであるという表示を有し得る。より一般的に、受電器１０５は修正のパターンのセットを有し、一つのパターンは各可能な応答に対して提供される。そして送電器１０１の修正プロセッサ２１１は、クエリメッセージへの応答の仕方を決定したときに適切なパターンを適用するように進行し得る。

【0167】

前述の通り、クエリメッセージは受電器１０５が適合する規格バージョンの表示を提供し得るか、若しくはより一般的にこれは受電器が適合する技術仕様の表示を提供し得る。例えば、これはバージョンＢ受電器であることを示し得る。そして送電器１０１はこの技術仕様に応答して一つ以上の電力制御誤差メッセージへの応答を修正するように進行し得る。特に、送電器１０１が同じ、若しくはそれよりも高いバージョンに適合する場合、修正プロセッサ２１１は、受電器１０５が示した技術仕様の全機能をこれがサポートできるという表示を提供するように電力制御ループ動作を修正し得る。

【0168】

代替的に若しくは付加的に、クエリメッセージは受電器１０５に対するデバイス識別を有し得る。デバイス表示は受電器１０５に対するタイプ若しくはモデル識別を提供し得るか、又は例えば受電器１０５の個別の固有識別を提供し得る。そして送電器１０１はこのデバイス識別に基づいて適切な応答を決定するように進行し得る。

【0169】

以下、様々な実施形態を説明する一部の特定の実施例が記載される。実施例において、受電器１０５と送電器１０１は本明細書に記載の逸脱を除きＱｉ規格に適合する。

【実施例1】

【0170】

この実施例において、送電器１０はウェイクアップライトに含まれる。ウェイクアップライトはハンドヘルドデバイス（例えば電話）用の保護スリーブとともに使用される。スリーブはデバイス（例えば既存のスマートフォン）への無線充電機能を提供し、ウェイクアップライトのアクセサリとして販売され得る。この実施例において、クエリメッセージはデバイス識別子を有し、すなわちデバイス識別子を含むメッセージがクエリメッセージとみなされる。電力伝送の初期ステージを完了後、すなわち受電器１０５がその識別及び構成データを送信した後、受電器１０５は送電器１０１にそのコイル電流を調節するよう指示し始める前に、所定間隔、すなわち適切な電力制御誤差メッセージを送信することによって、待機する。ウェイクアップライト充電器の送電器１０１は受電器１０５に対する識別データに含まれるクエリを認識し、そのコイル電流を電力制御誤差メッセージへの応答の定義された修正を反映するように調節する。レガシー送電器はクエリを認識せず、コイル電流を受信された電力制御誤差メッセージに従って変更する。これはスリーブが充電器タイプを認識することを可能にし、すなわち受電器１０５は送電器１０１が双方向通信を使用するほど十分に進歩していると検出し得る。スリーブはこの情報をスマートフォンに通信し得る。

【0171】

識別データによってあらわされるクエリは、特定文字列、例えば製造業者コードと型番のように単純であり得るが、送電器１０１が電力制御誤差メッセージにどのように応答すべきかについての情報も含み得る。

【実施例2】

【0172】

この実施例は受電器１０５がスマートフォンに直接含まれる点を除き実施例１と同様のデバイスを使用する。この実施例において、スマートフォン上で実行中のアプリケーション（ａｐｐｓ）は無線充電機能とインタラクションし得る。この第二の実施例において、デバイス識別データはクエリを伝えるために使用されない。しかしながら、スマートフォン上で実行中のａｐｐがプロプライエタリパケットに含まれるクエリを送信することが可能であり、すなわちクエリメッセージはプロプライエタリパケットの形である。前の実施例と同様に、このクエリは送電器１０１による電力制御誤差メッセージの処理に特定の修正を挿入するようウェイクアップライト充電器に指示し得る。特に、クエリは送電器１０１が次の数個の電力制御誤差メッセージを異なる方法で解釈すべき仕方についての指示、例えば次の二つの電力制御誤差メッセージの符号を反転させることを含み得る。プロプライエタリパケットを用いることの利点はａｐｐが送電器１０１にマルチクエリを送信することができることである。

【実施例3】

【0173】

この実施例において、受電器１０５はこれが受電器１０５よりも高いか若しくは等しい規格のリビジョン／バージョンに準拠する送電器１０１に結合されるかどうかを決定しようとする。この実施例において、送電器１０１は電力伝送の初期ステージにおいて受電器１０５によって送信されるバージョン番号を解釈し得る、すなわち規格バージョンリファレンスがクエリを形成する。電力伝送フェーズの開始時に、バージョンにマッチする若しくはより新しいバージョンに適合する送電器１０１は、電力制御誤差メッセージへの応答にシグネチャ修正パターンを挿入し得る、すなわちこれは電力伝送フェーズの開始時に異なる方法でコイル電流を変更し得る。このアプローチの特定の利点は、予約パケットがレガシー機器において誤って使用されるという問題（及び特に予約パケットが受信される場合にレガシー送電器が電力伝送フェーズを終了し得るという問題）に対する回避方法を提供することである。送電器が同じ若しくは新しいバージョンに適合することを受電器が検出すると、これは規格の以前のリビジョンで予約されたメッセージを使用し始め得る。

【0174】

一部の実施形態において、受電器１０５は修正される可能性がある応答が予想されるときに、送信される電力制御誤差メッセージが決定される方法を修正し得る。例えば、クエリメッセージを受けて、受電器１０５は、電力レベルが現在所望のレベルであっても、増加された電力を要求する例えば二つの電力制御誤差メッセージを提供するように進行し得る。二つの電力制御誤差メッセージが無視されることによって肯定応答が示される場合、受電器１０５は電力レベルが一定のままであることによって肯定応答を検出し得る。しかしながら、電力において二段階変化が検出される場合、否定応答が受電器１０５によって決定される。そして受電器１０５は通常電力制御動作に戻り、これは典型的には電力レベルの削減を要求する次の二つの電力制御誤差メッセージをもたらし、その結果電力信号を所望の電力レベルに戻し得る。

【0175】

当然のことながら明確にするための上記説明は、異なる機能回路、ユニット及びプロセッサを参照して本発明の実施形態を記載している。しかしながら、異なる機能回路、ユニット又はプロセッサ間での機能の任意の適切な分配が、本発明を損なわずに用いられ得ることは明らかである。例えば、別々のプロセッサ又はコントローラによって実行されると説明された機能は、同じプロセッサ又はコントローラによって実行されることができる。従って、特定の機能ユニット又は回路に対する参照は、単に説明される機能を提供するための適切な手段に対する参照としてみなされるべきであり、厳密な論理的又は物理的構造又は機構を示すわけではない。

【0176】

本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又は任意のこれらの組み合わせを含む任意の適切な形態で実施されることができる。本発明は、オプションとして、一つ以上のデータプロセッサ及び／又はデジタル信号プロセッサ上で動作するコンピュータソフトウェアとして、少なくとも部分的に実施されることができる。本発明の実施形態の構成要素及び部品は、任意の適切な態様で、物理的に、機能的に及び論理的に実施されることができる。実際、機能は、一つのユニットとして、複数のユニットとして、又は、他の機能ユニットの一部として、実施されることができる。このように、本発明は、単一のユニットにおいて実施されることができ、又は異なるユニット、回路及びプロセッサ間で物理的に及び機能的に分配されることができる。

【0177】

本発明がいくつかの実施形態に関して説明されたが、それは、本願明細書において述べられる特定の形態に限定されることを意図しない。むしろ、本発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ制限される。さらに、ある特徴が特定の実施形態に関連して記述されるように見えるかもしれないが、当業者は、記述された実施形態のさまざまな特徴は、本発明に従って組み合わせられることができることを認識する。請求の範囲において、「有する」という語は他の要素又はステップの存在を除外しない。

【0178】

さらに、個別に挙げられるが、複数の手段、要素、回路又は方法ステップは、例えば一つの回路、ユニット又はプロセッサによって実施されることができる。さらに、個々の特徴が異なる請求項中に含まれる場合があるが、これらはおそらく都合よく組み合わせられることができ、異なる請求項中に包まれることは、特徴の組み合わせが可能でなく及び/又は有利ではないことを意味しない。さらに、ある特徴が請求項の一つのカテゴリに含まれることは、このカテゴリに限定されることを意味せず、その特徴が、適切に他の請求項カテゴリに同様に適用可能であることを示す。さらに、請求項中の特徴の順序は、何らかの特定の順序で特徴が動作する必要があることを意味せず、特に、方法の請求項中の個々のステップの順序は、ステップがこの順序で実行される必要があることを意味しない。むしろ、ステップは、任意の適切な順序で実行されることができる。さらに、単数の参照は複数を除外しない。"ａ"、"ａｎ"、"第１"、"第２"などへの言及は複数を除外しない。請求項中の参照符号は、単に明確な例として提供されており、いかなる態様によっても、請求の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】