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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022141838
(43)【公開日】2022-09-29
(54)【発明の名称】適応型パッシブＰＩＮＧ
(51)【国際特許分類】
H02J 50/90 20160101AFI20220921BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20220921BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20220921BHJP
H02J 50/80 20160101ALI20220921BHJP
【ＦＩ】
H02J50/90
H02J7/00 301D
H02J50/12
H02J50/80
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022115379
(22)【出願日】2022-07-20
(62)【分割の表示】P 2021570390の分割
【原出願日】2020-05-28
(31)【優先権主張番号】62/853,708
(32)【優先日】2019-05-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/901,256
(32)【優先日】2019-09-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/856,933
(32)【優先日】2019-06-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/885,236
(32)【優先日】2020-05-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】520310643
【氏名又は名称】アイラ，インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＩＲＡ，ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001302
【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】ゴッドチャイルド，エリック，ハインデル
(72)【発明者】
【氏名】ウィンターズ，ジョン
(57)【要約】 （修正有）
【課題】バッテリをワイヤレス充電する場合に、充電されるデバイスの位置を特定する方法、充電デバイス及び記憶媒体を提供する。
【解決手段】充電デバイスは、充電デバイスの表面に近接して配置された充電コイルを含む充電回路と、パルス生成回路と、コントローラと、を有する。パルス生成回路は、パルス信号を充電回路に提供する。パルス信号の各パルスは、充電回路の公称共振周波数よりも大きい又は小さい周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む。コントローラは、パルス信号中で送信された第１のパルス及び第２のパルスに対する充電回路の応答の差に基づいて、充電回路の共振の変化を検出する。コントローラは、応答の差に基づいて、充電式デバイスが充電コイルに近接して配置されたことを判定する。
【選択図】図１３
【解決手段】充電デバイスは、充電デバイスの表面に近接して配置された充電コイルを含む充電回路と、パルス生成回路と、コントローラと、を有する。パルス生成回路は、パルス信号を充電回路に提供する。パルス信号の各パルスは、充電回路の公称共振周波数よりも大きい又は小さい周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む。コントローラは、パルス信号中で送信された第１のパルス及び第２のパルスに対する充電回路の応答の差に基づいて、充電回路の共振の変化を検出する。コントローラは、応答の差に基づいて、充電式デバイスが充電コイルに近接して配置されたことを判定する。
【選択図】図１３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体を検出する方法であって、
充電回路にパルス信号を提供するステップであって、前記パルス信号の各パルスが、前記充電回路の公称共振周波数よりも高い又は低い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、ステップと、
前記パルス信号中の第１のパルスに対する前記充電回路の応答と、前記パルス信号で以前に送信された第２のパルスに対する前記充電回路の対応する応答との差に基づいて、前記充電回路の共振の変化を検出するステップと、
応答の差に基づいて、充電式デバイスが前記充電回路のコイルに近接して配置されたことを判定するステップとを備えることを特徴とする方法。
充電回路にパルス信号を提供するステップであって、前記パルス信号の各パルスが、前記充電回路の公称共振周波数よりも高い又は低い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、ステップと、
前記パルス信号中の第１のパルスに対する前記充電回路の応答と、前記パルス信号で以前に送信された第２のパルスに対する前記充電回路の対応する応答との差に基づいて、前記充電回路の共振の変化を検出するステップと、
応答の差に基づいて、充電式デバイスが前記充電回路のコイルに近接して配置されたことを判定するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法において、
応答の差が、前記第１のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流に対する、前記第２のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流の増加を含むことを含むことを特徴とする方法。
応答の差が、前記第１のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流に対する、前記第２のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流の増加を含むことを含むことを特徴とする方法。
【請求項3】
請求項１に記載の方法において、
応答の差が、前記充電回路のコイルにかかる電圧の増加を含むことを含むことを特徴とする方法。
応答の差が、前記充電回路のコイルにかかる電圧の増加を含むことを含むことを特徴とする方法。
【請求項4】
請求項１に記載の方法において、
前記充電回路のコイルが前記充電式デバイスの受信コイルに誘導結合されている場合に、前記充電式デバイスの充電構成を特定するステップと、
前記充電構成に応じて、前記充電回路に充電電流を提供するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
前記充電回路のコイルが前記充電式デバイスの受信コイルに誘導結合されている場合に、前記充電式デバイスの充電構成を特定するステップと、
前記充電構成に応じて、前記充電回路に充電電流を提供するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項5】
請求項１に記載の方法において、
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に基づいてアクティブｐｉｎｇを送信するステップと、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から前記充電式デバイスを識別するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に基づいてアクティブｐｉｎｇを送信するステップと、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から前記充電式デバイスを識別するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項6】
請求項１に記載の方法において、
前記充電回路の共振の変化が、充電回路の品質係数（Ｑ値）の低下を含むことを特徴とする方法。
前記充電回路の共振の変化が、充電回路の品質係数（Ｑ値）の低下を含むことを特徴とする方法。
【請求項7】
請求項６に記載の方法において、
前記充電回路のＱ値を示す測定信号を受信するステップと、
前記測定信号をフィルタリングして、前記測定信号よりも遅い速度で変化する前記測定信号のフィルタリングされたバージョンを取得するステップと、
前記測定信号と前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えたときに切り替わる検出信号を生成するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
前記充電回路のＱ値を示す測定信号を受信するステップと、
前記測定信号をフィルタリングして、前記測定信号よりも遅い速度で変化する前記測定信号のフィルタリングされたバージョンを取得するステップと、
前記測定信号と前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えたときに切り替わる検出信号を生成するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項8】
請求項７に記載の方法において、
動作電圧または温度の変動によって引き起こされる測定信号の変化を含む、前記測定信号の遅い変化への応答を抑制するように構成されたヒステリシス回路を含むコンパレータを使用して、前記測定信号と前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとを比較するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
動作電圧または温度の変動によって引き起こされる測定信号の変化を含む、前記測定信号の遅い変化への応答を抑制するように構成されたヒステリシス回路を含むコンパレータを使用して、前記測定信号と前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとを比較するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項9】
充電デバイスであって、
前記充電デバイスの表面に近接して配置される充電コイルを含む充電回路と、
前記充電回路にパルス信号を提供するように構成されたパルス生成回路であって、前記パルス信号の各パルスが、前記充電回路の公称共振周波数よりも高い又は低い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、パルス生成回路と、
前記パルス信号中の第１のパルスに対する前記充電回路の応答と、前記パルス信号中で以前に送信された第２のパルスに対する前記充電回路の対応する応答との差に基づいて、前記充電回路の共振の変化を検出し、この応答の差に基づいて、充電式デバイスが前記充電コイルに近接して配置されたことを判定するように構成されたコントローラとを備えることを特徴とする充電デバイス。
前記充電デバイスの表面に近接して配置される充電コイルを含む充電回路と、
前記充電回路にパルス信号を提供するように構成されたパルス生成回路であって、前記パルス信号の各パルスが、前記充電回路の公称共振周波数よりも高い又は低い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、パルス生成回路と、
前記パルス信号中の第１のパルスに対する前記充電回路の応答と、前記パルス信号中で以前に送信された第２のパルスに対する前記充電回路の対応する応答との差に基づいて、前記充電回路の共振の変化を検出し、この応答の差に基づいて、充電式デバイスが前記充電コイルに近接して配置されたことを判定するように構成されたコントローラとを備えることを特徴とする充電デバイス。
【請求項10】
請求項９に記載の充電デバイスにおいて、
応答の差が、前記第１のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流に対する、前記第２のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流の増加を含むことを特徴とする充電デバイス。
応答の差が、前記第１のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流に対する、前記第２のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流の増加を含むことを特徴とする充電デバイス。
【請求項11】
請求項９に記載の充電デバイスにおいて、
応答の差が、前記充電回路のコイルにかかる電圧の増加を含むことを特徴とする充電デバイス。
応答の差が、前記充電回路のコイルにかかる電圧の増加を含むことを特徴とする充電デバイス。
【請求項12】
請求項９に記載の充電デバイスにおいて、
前記コントローラが、
前記充電回路のコイルが前記充電式デバイスの受信コイルに誘導結合されている場合に、前記充電式デバイスの充電構成を特定し、
前記充電構成に応じて、前記充電回路に充電電流を提供させるようにさらに構成されていることを特徴とする充電デバイス。
前記コントローラが、
前記充電回路のコイルが前記充電式デバイスの受信コイルに誘導結合されている場合に、前記充電式デバイスの充電構成を特定し、
前記充電構成に応じて、前記充電回路に充電電流を提供させるようにさらに構成されていることを特徴とする充電デバイス。
【請求項13】
請求項９に記載の充電デバイスにおいて、
前記コントローラが、
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に従って、前記充電回路にアクティブｐｉｎｇを送信させ、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、前記充電式デバイスを識別するようにさらに構成されていることを特徴とする充電デバイス。
前記コントローラが、
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に従って、前記充電回路にアクティブｐｉｎｇを送信させ、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、前記充電式デバイスを識別するようにさらに構成されていることを特徴とする充電デバイス。
【請求項14】
請求項９に記載の充電デバイスにおいて、
前記パルス信号に対する前記充電回路の応答に基づいて、前記充電回路の共振を示す測定信号を提供するように構成された測定回路をさらに備え、
前記充電回路の共振の変化が、前記充電回路の品質係数（Ｑ値）の低下を含むことを特徴とする充電デバイス。
前記パルス信号に対する前記充電回路の応答に基づいて、前記充電回路の共振を示す測定信号を提供するように構成された測定回路をさらに備え、
前記充電回路の共振の変化が、前記充電回路の品質係数（Ｑ値）の低下を含むことを特徴とする充電デバイス。
【請求項15】
請求項１４に記載の充電デバイスにおいて、
前記測定信号よりも遅い速度で変化する、測定信号のフィルタリングされたバージョンを提供するように構成されたフィルタと、
前記測定信号と前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えたときに切り替わる検出信号を生成するように構成された比較ロジックとをさらに備え、
前記検出信号が、物体が前記充電コイルに近接して配置されているか否かを示すことを特徴とする充電デバイス。
前記測定信号よりも遅い速度で変化する、測定信号のフィルタリングされたバージョンを提供するように構成されたフィルタと、
前記測定信号と前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えたときに切り替わる検出信号を生成するように構成された比較ロジックとをさらに備え、
前記検出信号が、物体が前記充電コイルに近接して配置されているか否かを示すことを特徴とする充電デバイス。
【請求項16】
請求項１５に記載の充電デバイスにおいて、
前記フィルタが、有限インパルス応答フィルタまたはローパスフィルタを含むことを特徴とする充電デバイス。
前記フィルタが、有限インパルス応答フィルタまたはローパスフィルタを含むことを特徴とする充電デバイス。
【請求項17】
請求項１５に記載の充電デバイスにおいて、
前記比較ロジックが、前記充電デバイスに関連する電圧または温度の変動によって生じる前記測定信号の低電圧変化への応答を抑制するように構成されたヒステリシス回路を含むことを特徴とする充電デバイス。
前記比較ロジックが、前記充電デバイスに関連する電圧または温度の変動によって生じる前記測定信号の低電圧変化への応答を抑制するように構成されたヒステリシス回路を含むことを特徴とする充電デバイス。
【請求項18】
プロセッサ可読記憶媒体であって、
充電回路にパルス信号を提供するためのコードであって、前記パルス信号の各パルスが、前記充電回路の公称共振周波数よりも高い又は低い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、コードと、
前記パルス信号中の第１のパルスに対する前記充電回路の応答と、前記パルス信号で以前に送信された第２のパルスに対する前記充電回路の対応する応答との差に基づいて、前記充電回路の共振の変化を検出するためのコードと、
応答の差に基づいて、充電式デバイスが前記充電回路のコイルに近接して配置されたことを判定するためのコードとを含み、
応答の差が、前記充電回路のコイルにかかる電圧の増加、または前記第１のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流に対する、前記第２のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流の増加を含むことを特徴とするプロセッサ可読記憶媒体。
充電回路にパルス信号を提供するためのコードであって、前記パルス信号の各パルスが、前記充電回路の公称共振周波数よりも高い又は低い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、コードと、
前記パルス信号中の第１のパルスに対する前記充電回路の応答と、前記パルス信号で以前に送信された第２のパルスに対する前記充電回路の対応する応答との差に基づいて、前記充電回路の共振の変化を検出するためのコードと、
応答の差に基づいて、充電式デバイスが前記充電回路のコイルに近接して配置されたことを判定するためのコードとを含み、
応答の差が、前記充電回路のコイルにかかる電圧の増加、または前記第１のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流に対する、前記第２のパルスに応答して前記充電回路に流れる電流の増加を含むことを特徴とするプロセッサ可読記憶媒体。
【請求項19】
請求項１８に記載のプロセッサ可読記憶媒体において、
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に基づいてアクティブｐｉｎｇを送信するためのコードと、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、前記充電式デバイスを識別するためのコードとをさらに含むことを特徴とするプロセッサ可読記憶媒体。
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に基づいてアクティブｐｉｎｇを送信するためのコードと、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、前記充電式デバイスを識別するためのコードとをさらに含むことを特徴とするプロセッサ可読記憶媒体。
【請求項20】
請求項１８に記載のプロセッサ可読記憶媒体において、
前記充電回路の共振の変化が、前記充電回路の品質係数（Ｑ値）の低下を含み、
当該プロセッサ可読記憶媒体がさらに、
前記充電回路のＱ値を示す測定信号を受信するためのコードと、
前記測定信号をフィルタリングして、前記測定信号よりも遅い速度で変化する前記測定信号のフィルタリングされたバージョンを取得するためのコードと、
前記測定信号と前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えたときに切り替わる検出信号を生成するためのコードとを含むことを特徴とするプロセッサ可読記憶媒体。
前記充電回路の共振の変化が、前記充電回路の品質係数（Ｑ値）の低下を含み、
当該プロセッサ可読記憶媒体がさらに、
前記充電回路のＱ値を示す測定信号を受信するためのコードと、
前記測定信号をフィルタリングして、前記測定信号よりも遅い速度で変化する前記測定信号のフィルタリングされたバージョンを取得するためのコードと、
前記測定信号と前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えたときに切り替わる検出信号を生成するためのコードとを含むことを特徴とするプロセッサ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、モバイルコンピューティングデバイスのバッテリを含むバッテリのワイヤレス充電に関し、より詳細には、充電されるデバイスの位置を特定することに関する。
【0002】
優先権の主張
本出願は、２０２０年５月２７日に米国特許庁に出願された米国特許出願第１６／８８５，２３６号、２０１９年５月２８日に米国特許庁に出願された米国仮特許出願第６２／８５３，７０８号、２０１９年６月４日に米国特許庁に出願された米国仮特許出願第６２／８５６，９３３号、並びに、２０１９年９月１６日に米国特許庁に出願した米国仮特許出願第６２／９０１，２５６号の優先権および利益を主張するものであり、それら出願の内容全体は、すべての適用可能な目的のために、その全体が以下に完全に記載されているかのように、引用により本明細書に援用されるものとする。
本出願は、２０２０年５月２７日に米国特許庁に出願された米国特許出願第１６／８８５，２３６号、２０１９年５月２８日に米国特許庁に出願された米国仮特許出願第６２／８５３，７０８号、２０１９年６月４日に米国特許庁に出願された米国仮特許出願第６２／８５６，９３３号、並びに、２０１９年９月１６日に米国特許庁に出願した米国仮特許出願第６２／９０１，２５６号の優先権および利益を主張するものであり、それら出願の内容全体は、すべての適用可能な目的のために、その全体が以下に完全に記載されているかのように、引用により本明細書に援用されるものとする。
【背景技術】
【0003】
ワイヤレス充電システムは、物理的な充電接続を使用せずに、特定のタイプのデバイスが内部バッテリを充電できるようにするために開発されている。ワイヤレス充電を利用できるデバイスには、モバイル処理および／または通信デバイスが含まれる。Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍにより規定されたＱｉ規格などの標準規格は、第１のサプライヤによって製造されたデバイスを、第２のサプライヤによって製造された充電器を使って、ワイヤレスで充電することを可能にする。ワイヤレス充電の規格は、デバイスの比較的単純な構成向けに最適化されており、基本的な充電機能を提供する傾向にある。
【0004】
従来のワイヤレス充電システムは、通常「Ｐｉｎｇ」を使用して、受信デバイスがワイヤレス充電用の基地局の伝送コイル上に存在するか、または伝送コイルに近接しているか否かを判定する。伝送コイルは、インダクタンス（Ｌ）を有し、また、キャパシタンス（Ｃ）を有する共振コンデンサが伝送コイルに結合されて、共振ＬＣ回路が得られる。Ｐｉｎｇは、共振ＬＣ回路に電力を供給することによって生成される。送信機が受信デバイスからの応答をリッスンしている間、電力が一定期間（一例では９０ｍｓ）印加される。応答は、振幅偏移変調（ＡＳＫ）変調を用いてエンコードされた信号で提供される。この従来のＰｉｎｇベースのアプローチは、９０ｍｓの持続時間により遅くなり、Ｐｉｎｇあたり８０ｍＪにもなる大量のエネルギーを消費する可能性がある。一例として、典型的な送信基地局は、１秒間に１２．５回（周期＝１／８０ｍｓ）という速さでｐｉｎｇを行い、１秒間に（８０ｍＪ×１２．５）＝１Ｗの電力を消費する。実際に、ほとんどの設計では、ｐｉｎｇレートを下げることにより、応答性と静止消費電力の低下をトレードオフしている。例えば、送信機は１秒間に５回ｐｉｎｇを行う場合、４００ｍＷの電力を消費する。
【0005】
単一の伝送コイルを使用する基地局では、トレードオフが一般的に可能である。何故なら、１秒間に５回のｐｉｎｇレートは、通常、充電パッドにデバイスを配置してから１秒以内にデバイスを検出するのに十分であるからである。しかしながら、マルチコイルのフリーポジション充電パッドの場合、応答性と静止消費電力の特性が損なわれる可能性がある。例えば、７コイルのフリーポジション充電パッドスキャンの各伝送コイルで毎秒５ｐｉｎｇを生成するには、毎秒３５ｐｉｎｇが必要となる。設計仕様で規定された電力制限を考慮すると、７コイルのフリーポジション充電パッドは応答速度が１．７８秒を超える。これは一般的にユーザー体験として受け入れられず、バッテリ駆動設計の規制電力基準または電力バジェットに違反する可能性がある。
【0006】
ワイヤレス充電機能の改善は、絶えず複雑化するモバイルデバイスや変化するフォームファクタに対応するために必要である。例えば、より高速で低電力の検出技術が必要である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成を説明することを意図しており、本明細書に記載の概念が実施され得る唯一の構成を示すことを意図したものではない。詳細な説明には、様々な概念の完全な理解を提供するための具体的な詳細が含まれている。しかしながら、それらの概念が具体的な詳細なしで実施できることは当業者には明らかであろう。時には、そのような概念を不明瞭にしないために、周知の構造および構成要素をブロック図の形式で示している。
【0009】
次に、ワイヤレス充電システムのいくつかの態様を、様々な装置および方法を参照して提示する。それらの装置および方法は、以下の詳細な説明に記載されるとともに、添付の図面において、様々なブロック、モジュール、コンポーネント、回路、ステップ、プロセス、アルゴリズムなど（総称して「要素」と呼ぶ）によって示される。それら要素は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたはそれらの任意の組合せを使用して実装することができる。そのような要素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、具体的なアプリケーションおよびシステム全体に課される設計上の制約に依存する。
【0010】
例えば、要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組合せは、１または複数のプロセッサを含む「処理システム」で実装され得る。プロセッサの例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ステートマシン、ゲートロジック、ディスクリートハードウェア回路、および本開示全体を通して記載される様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアが含まれる。処理システムの１または複数のプロセッサは、ソフトウェアを実行することができる。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコードまたはハードウェア記述言語などと呼ばれるかどうかにかかわらず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プロシージャ、関数などを意味するものとして、広く解釈されるものとする。ソフトウェアは、プロセッサ可読記憶媒体に常駐するようにしてもよい。本明細書でコンピュータ可読媒体とも呼ばれるプロセッサ可読記憶媒体は、例えば、磁気ストレージデバイス（例えば、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気ストリップ）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（例えば、カード、スティック、キードライブ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）トークン、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、リムーバブルディスク、搬送波、伝送路、ソフトウェアを格納または伝送するのに適した他の任意の媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は、処理システムに存在していても、処理システムの外部にあっても、処理システムを含む複数のエンティティに分散していてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラム製品に具現化されるものであってもよい。一例として、コンピュータプログラム製品は、パッケージ材料内のコンピュータ可読媒体を含むことができる。当業者は、具体的なアプリケーションおよびシステム全体に課せられた全体的な設計上の制約に応じて、本開示全体にわたって提示された記載の機能を実装するための最良の方法を認識するであろう。
【0011】
概要
本開示の特定の態様は、ワイヤレス充電デバイスおよび技術に適用可能なシステム、装置および方法に関するものである。充電セルは、１または複数のデバイスをワイヤレスで充電することができる充電面を提供するために、１または複数の誘導コイルで構成することができる。充電されるデバイスの位置は、デバイスの位置を、充電面の既知の位置を中心とする物理的特性の変化に関連付ける検知技術によって検出することができる。位置の検知は、容量性、抵抗性、誘導性、タッチ、圧力、負荷、歪みおよび／または別の適切なタイプの検知を用いて実行することができる。
本開示の特定の態様は、ワイヤレス充電デバイスおよび技術に適用可能なシステム、装置および方法に関するものである。充電セルは、１または複数のデバイスをワイヤレスで充電することができる充電面を提供するために、１または複数の誘導コイルで構成することができる。充電されるデバイスの位置は、デバイスの位置を、充電面の既知の位置を中心とする物理的特性の変化に関連付ける検知技術によって検出することができる。位置の検知は、容量性、抵抗性、誘導性、タッチ、圧力、負荷、歪みおよび／または別の適切なタイプの検知を用いて実行することができる。
【0012】
本開示の一態様は、充電面に近接して配置された物体の高速かつ低電力の検出を可能にするシステム、装置および方法に関する。一例では、充電回路に供給されるパルスが、充電回路またはその一部の振動を引き起こすときに、物体を検出することができる。パルスに応答する充電回路の振動の周波数、または充電回路の振動の減衰率は、充電回路のコイルに近接して配置された充電式デバイスの存在を示すか、または特定することができる。また、充電回路の特性の変化に基づいて、物体のタイプや性質を識別することができる。充電回路に供給されるパルスは、充電回路の公称共振周波数の周期の半分未満の持続時間を有することができる。
【0013】
本開示の一態様では、充電面近傍の物体を検出する装置が、充電面に取り付けられた充電コイルを含む共振回路と、パッシブｐｉｎｇに対する共振回路の測定された応答に基づいて、共振回路の品質係数を示す測定信号を提供するように構成された回路と、測定信号よりも遅い速度で変化する測定信号のフィルタリングされたバージョンを提供するように構成されたフィルタと、測定信号と測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えたときに切り替わる検出信号を生成するように構成された比較ロジックとを有する。検出信号は、物体が充電コイルに近接して配置されているか否かを示すことができる。
【0014】
充電セル
本明細書に開示の特定の態様によれば、充電面に隣接して配置された充電セルを使用して、充電面を提供することができる。一例では、充電セルが、ハニカムパッケージ構成に従って展開される。充電セルは、コイルに隣接する充電面に実質的に直交する軸に沿って磁場をそれぞれ誘導することができる１または複数のコイルを用いて実装することができる。本明細書において、充電セルは、１または複数のコイルを有する要素であって、各コイルが、充電セル内の他のコイルによって生成される磁場に対して加算的であり、共通の軸に沿ってまたは近接して向けられる電磁場を生成するように構成される、要素を指すことができる。
本明細書に開示の特定の態様によれば、充電面に隣接して配置された充電セルを使用して、充電面を提供することができる。一例では、充電セルが、ハニカムパッケージ構成に従って展開される。充電セルは、コイルに隣接する充電面に実質的に直交する軸に沿って磁場をそれぞれ誘導することができる１または複数のコイルを用いて実装することができる。本明細書において、充電セルは、１または複数のコイルを有する要素であって、各コイルが、充電セル内の他のコイルによって生成される磁場に対して加算的であり、共通の軸に沿ってまたは近接して向けられる電磁場を生成するように構成される、要素を指すことができる。
【0015】
いくつかの態様では、充電セルが、共通軸に沿って積み重ねられ、かつ／または充電面に実質的に直交する誘導磁場に寄与するように重なり合うコイルを含む。いくつかの態様では、充電セルが、充電面の規定された部分内に配置され、充電セルに関連する充電面の実質的に直交する部分内の誘導磁界に寄与するコイルを含む。いくつかの態様では、充電セルが、動的に規定された充電セルに含まれるコイルに活性化電流を提供することによって構成可能であってもよい。例えば、充電デバイスは、充電面全体に配置された複数のコイルのスタックを含むことができ、充電デバイスは、充電されるデバイスの位置を検出し、コイルのスタックのいくつかの組合せを選択して、充電されるデバイスに隣接する充電セルを提供することができる。いくつかの例では、充電セルが、単一のコイルを含むか、または単一のコイルとして特徴付けられるものであってもよい。しかしながら、充電セルは、複数の積層されたコイルおよび／または複数の隣接するコイル若しくはコイルのスタックを含むことができることを理解されたい。
【0016】
図１は、充電面を提供するために展開および／または構成され得る充電セル１００の一例を示している。この例では、充電セル１００が、電力伝送領域１０４に電磁場を生成するのに十分な電流を受け取ることができる、導体、ワイヤまたは回路基板トレースを用いて構築された１または複数のコイル１０２を囲む、実質的に六角形の形状を有している。様々な態様では、いくつかのコイル１０２が、図１に示す六角形の充電セル１００を含む、実質的に多角形である形状を有することができる。他の実施態様では、他の形状を有するコイル１０２を提供することができる。コイル１０２の形状は、製造技術の能力または制限によって、かつ／または、プリント回路基板基板などの基板１０６上の充電セルのレイアウトを最適化するように、少なくとも部分的に決定され得る。各コイル１０２は、スパイラル構成のワイヤ、プリント回路基板のトレースおよび／または他のコネクタを使用して実装することができる。各充電セル１００は、異なる層のコイル１０２が共通の軸１０８を中心に配置されるように、絶縁体または基板１０６によって分離された２以上の層に跨るようにしてもよい。
【0017】
図２は、本明細書に開示の特定の態様に従って適応され得る充電面のセグメント内に複数の層が重ねられている場合の、２つの視点２００、２１０からの充電セルの配置の一例を示している。充電セル２０２、２０４、２０６、２０８の層は、充電面のセグメント内に設けられている。充電セル２０２、２０４、２０６、２０８の各層内の充電セルは、ハニカムパッケージ構成に従って配置されている。一例では、充電セル２０２、２０４、２０６、２０８の層が、４以上の層を有するプリント回路基板上に形成されるようにしてもよい。充電セル１００の配置は、図示のセグメントに隣接する指定された充電領域を完全にカバーするように選択することができる。
【0018】
パッシブｐｉｎｇ
本明細書に開示の特定の態様によれば、位置検知は、充電セル内のコイルを形成する電気導体のいくつかの特性の変化に依存し得る。電気導体の特性の測定可能な差には、物体が１または複数のコイルに近接して配置されたときの静電容量、抵抗、インダクタンスおよび／または温度の変化が含まれる。いくつかの例では、充電面に物体を配置することで、その配置点の近くに位置するコイルの測定可能な抵抗、静電容量、インダクタンスに影響を与えることができる。いくつかの態様では、配置点の近くに位置する１または複数のコイルの抵抗、静電容量および／またはインダクタンスの変化を測定する回路が提供されるようにしてもよい。いくつかの態様では、充電面のタッチ、圧力、荷重および歪みの変化を検出することで位置検知を可能にするセンサを提供することができる。現在のワイヤレス充電アプリケーションでデバイスを検出するために使用されている従来の技術は、伝送コイルを駆動し、かなりの電力（例えば、１００～２００ｍＷ）を消費する「ｐｉｎｇ」方式を採用している。伝送コイルによって生成される場は、受信デバイスを検出するために使用される。
本明細書に開示の特定の態様によれば、位置検知は、充電セル内のコイルを形成する電気導体のいくつかの特性の変化に依存し得る。電気導体の特性の測定可能な差には、物体が１または複数のコイルに近接して配置されたときの静電容量、抵抗、インダクタンスおよび／または温度の変化が含まれる。いくつかの例では、充電面に物体を配置することで、その配置点の近くに位置するコイルの測定可能な抵抗、静電容量、インダクタンスに影響を与えることができる。いくつかの態様では、配置点の近くに位置する１または複数のコイルの抵抗、静電容量および／またはインダクタンスの変化を測定する回路が提供されるようにしてもよい。いくつかの態様では、充電面のタッチ、圧力、荷重および歪みの変化を検出することで位置検知を可能にするセンサを提供することができる。現在のワイヤレス充電アプリケーションでデバイスを検出するために使用されている従来の技術は、伝送コイルを駆動し、かなりの電力（例えば、１００～２００ｍＷ）を消費する「ｐｉｎｇ」方式を採用している。伝送コイルによって生成される場は、受信デバイスを検出するために使用される。
【0019】
ワイヤレス充電デバイスは、本明細書に開示の特定の態様に従って、従来のｐｉｎｇ送信を代替および／または補完することができる低電力発見技術をサポートするように適合させることができる。従来のｐｉｎｇは、基地局の伝送コイルを含む共振ＬＣ回路を駆動することによって生成される。その後、基地局は、受信デバイスからのＡＳＫ変調応答を待つ。低電力発見技術は、パッシブｐｉｎｇを利用して、高速かつ低電力の発見を提供することができる。特定の態様によれば、パッシブｐｉｎｇは、少量のエネルギーを含む高速パルスで、共振ＬＣ回路を含むネットワークを駆動することによって生成され得る。高速パルスは共振ＬＣ回路を励起し、注入されたエネルギーが減衰して消散するまで、ネットワークをその固有共振周波数で振動させる。一例として、高速パルスは、ネットワークおよび／または共振ＬＣ回路の共振周波数の半周期に対応する持続時間を有し得る。基地局が、周波数範囲１００ｋＨｚ～２００ｋＨｚ内で電力を無線伝送するように構成されている場合、高速パルスは、２．５μｓ未満の持続時間を有することができる。
【0020】
パッシブｐｉｎｇは、共振ＬＣ回路を含むネットワークがリンギングする固有周波数、およびネットワークにおけるエネルギーの減衰率に基づいて、特徴付けられ、かつ／または構成され得る。ネットワークおよび／または共振ＬＣ回路のリンギング周波数は、以下のように定義することができる。
【0021】
減衰率は、以下に定義されるように、振動ネットワークの品質係数（Ｑ値）によって制御される。
【0022】
式１および式２は、共振周波数がＬ、Ｃの影響を受け、Ｑ値がＬ、Ｃ、Ｒの影響を受けることを示している。本明細書に開示の特定の態様に従って提供される基地局において、ワイヤレスドライバは、共振コンデンサの選択によって決定されるＣの固定値を有する。ＬとＲの値は、無線伝送コイルによって、かつ無線伝送コイルに隣接して配置された物体またはデバイスによって決定される。
【0023】
無線伝送コイルは、伝送コイルに近接して配置されたデバイス内の受信コイルと磁気的に結合し、そのエネルギーの一部を、充電される近接デバイスに結合するように構成されている。送信回路のＬ値とＲ値は、充電されるデバイスおよび／または伝送コイルの近くにある他の物体の特性に影響される。例えば、伝送コイルの近くに透磁率の高い鉄材を置くと、伝送コイルの総インダクタンス（Ｌ）が増加し、式１に示すように共振周波数が低くなる。また、渦電流の誘導による材料の加熱によってエネルギーが失われることがあり、その損失は、式２に示すように、Ｒの値を増加させてＱ値を低下させるという特徴がある。
【0024】
送信機のコイルに近接して配置された無線受信機も、Ｑ値と共振周波数に影響を与える可能性がある。受信機は、Ｑの高い同調ＬＣネットワークを含むことがあり、その結果、伝送コイルのＱ値が低くなることがある。受信機に磁性体を追加することで、それが全体の磁気システムの一部となり、伝送コイルの共振周波数が低下する可能性がある。表１は、伝送コイルに近接して配置される様々なタイプの物体に起因する特定の影響を示している。
【0025】
図３は、充電器基地局に提供することができる無線送信機３００を示している。コントローラ３０２は、フィルタ回路３０８によってフィルタリングまたは他の方法で処理されたフィードバック信号を受信することができる。コントローラは、ドライバ回路３０４の動作を制御することができる。ドライバ回路３０４は、コンデンサ３１２およびインダクタ３１４を含む共振回路３０６に交流を供給する。交流電流の周波数は、タイミング回路３２０によって提供される充電クロック信号３２８によって決定され得る。測定回路は、共振回路３０６のＬＣノード３１０で測定される電流の流れまたは電圧３１６を示す測定信号３１８を取得することができる。測定信号３１８は、共振回路３０６のＱ値を計算または推定するために使用することができる。
【0026】
タイミング回路３２０は、コントローラ３０２の動作を制御するシステムクロック信号を含む、１または複数のクロック信号３２４をコントローラに提供することができる。１または複数のクロック信号３２４は、共振回路３０６の充電電流で運ばれるデータ信号を変調または復調するために使用されるクロック信号をさらに含むことができる。タイミング回路３２０は、充電クロック信号３２８を含む、構成情報によって規定される周波数の信号を生成する構成可能なクロック生成器を含むことができる。タイミング回路３２０は、インターフェース３２６を介してコントローラに結合されるようにしてもよい。コントローラ３０２は、充電クロック信号３２８の周波数を構成することができる。いくつかの態様では、コントローラ３０２が、本明細書に開示の特定の態様に従って、パッシブｐｉｎｇに使用されるパルス信号の持続時間および周波数を構成することができる。一例では、パルス信号が、パルス信号のいくつかのサイクルを含む。
【0027】
パッシブｐｉｎｇ技術は、本明細書に開示の特定の態様に従って適応されたデバイスの充電パッドに近接する受信コイルの存在を識別するために、ＬＣノード３１０で測定または観察された電圧および／または電流を使用することができる。多くの従来のワイヤレス充電器送信機は、ＬＣノード３１０で電圧を測定する回路、またはネットワーク内の電流を測定する回路を含む。これらの電圧および電流は、電力調整の目的で、かつ／またはデバイス間の通信をサポートするために監視することができる。図３に示す例では、ＬＣノード３１０における電圧を測定することができるが、パッシブｐｉｎｇをサポートするために、追加的または代替的に電流を監視できるように回路を適合または提供することができることが企図されている。パッシブｐｉｎｇ（初期電圧Ｖ０）に対する共振回路３０６の応答は、以下のように、ＬＣノード３１０における電圧（ＶＬＣ）によって示すことができる。
【0028】
図４は、パッシブｐｉｎｇに対する応答４００、４２０の例を示している。応答４００、４２０の各々において、初期電圧は式３に従って減衰する。時間＝０における励起パルスの後、電圧および／または電流は、式１で規定される共振周波数で、式３で規定される減衰率で振動していることが分かる。振動の最初のサイクルは、電圧レベルＶ０で始まり、ＶＬＣは、Ｑ値とωによって制御されるように、ゼロまで減衰し続ける。第１の応答４００は、物体が存在しないか、または充電パッドの近くにないときの典型的な開放または無負荷応答を示している。この第１の応答４００では、Ｑ値が２０であると仮定することができる。第２の応答４２０は、物体が充電パッドに存在するか、または近くにあるときに観察される、コイルに負荷がかかる負荷応答を示している。図示の第２の応答４２０において、Ｑ値は、７の値を有することができる。ＶＬＣは、電圧応答４００に対して、電圧応答４２０においてより高い周波数で振動する。
【0029】
図５は、応答５００、５２０、５４０の差が観察される一連の例を示している。ドライバ回路３０４が、２．５μｓよりも短いパルスを用いて共振回路３０６を励起すると、パッシブｐｉｎｇが開始される。送信機上に置かれた異なるタイプの無線受信機および異物は、送信機のＬＣノード３１０の電圧または共振回路３０６の電流において観察可能な異なる応答をもたらす。この差は、Ｖ０の振動の共振回路３０６の周波数のＱ値の変動を示し得る。表２は、開放状態に関連して充電パッド上に置かれた物体の具体的な例を示している。
【0030】
表２では、Ｑ値を次のように計算することができる。
ここで、Ｎは、励起から振幅が０．５Ｖ０を下回るまでのサイクル数である。
【0031】
図６は、本明細書に開示の特定の態様に従って適応されたワイヤレス充電デバイスに実装されたパッシブｐｉｎｇを伴う方法を示すフローチャート６００である。ブロック６０２において、コントローラは、短い励起パルスを生成することができ、共振回路を含むネットワークに短い励起パルスを提供することができる。ネットワークは、公称共振周波数を有し、短い励起パルスは、ネットワークの公称共振周波数の半分未満の持続時間を有することができる。公称共振周波数は、鉄の物体、非鉄物体および／または充電されるデバイスの受信コイルを含む外部の物体から、共振回路の伝送コイルが隔離されているときに観測され得る。
【0032】
ブロック６０４において、コントローラは、ネットワークの共振周波数を測定するか、またはパルスに応答するネットワークの共振の減衰を監視することができる。本明細書に開示の特定の態様によれば、デバイスまたは他の物体が伝送コイルに近接して配置されたときに、ネットワークに関連する共振周波数および／またはＱ値が変更され得る。共振周波数は、共振回路の伝送コイルが外部の物体から隔離されているときに観測される公称共振周波数から増加または減少する可能性がある。また、ネットワークのＱ値は、共振回路の伝送コイルが外部の物体から隔離されているときに測定可能な公称Ｑ値に対して増加または減少する可能性がある。本明細書に開示の特定の態様によれば、Ｑ値の差が、公称Ｑ値に関連する遅延に対して、共振回路における振動の振幅の減衰を延長または加速する場合、遅延の時間は、伝送コイルに近接して配置された物体の存在またはタイプを示すことができる。
【0033】
一例では、コントローラは、コンパレータなどを用いてＬＣノード３１０における電圧を示す信号のゼロ交差を検出するように構成された遷移検出回路を使用して、ネットワークの共振周波数を測定することができる。いくつかの例では、ゼロ交差を提供するために、信号から直流（ＤＣ）成分をフィルタリングすることができる。いくつかの例では、コンパレータが、共通の電圧レベルの交差を検出するために、オフセットを使用してＤＣ成分を考慮することができる。検出されたゼロ交差をカウントするために、カウンタを採用することができる。別の例では、コントローラは、ＬＣノード３１０の電圧を示す信号によって閾値電圧を通る交差を検出するように構成された遷移検出回路を使用して、ネットワークの共振周波数を求めることができ、この場合、信号の振幅が、論理回路によって検出および監視することができる電圧の範囲内で固定または制限される。この例では、信号の遷移をカウントするためにカウンタを採用することができる。ネットワークの共振周波数は、他の方法論を用いて測定、推定および／または計算することもできる。
【0034】
別の例では、ＶＬＣが電圧レベルＶ０から閾値電圧レベルまで減衰するのにかかる時間を測定するために、タイマまたはカウンタを採用することができる。経過時間は、ネットワークの減衰特性を示すために使用することができる。閾値電圧レベルは、パルスに対する様々な応答５００、５２０、５４０をカウンタまたはタイマが区別できるように、十分な精度を提供するように選択され得る。ＶＬＣは、検出または測定されたピーク、ピークツーピーク、エンベロープ５０２および／または整流された電圧レベルによって表すことができる。ネットワークの減衰特性は、他の方法論を用いて測定、推定および／または計算することもできる。
【0035】
ブロック６０６において、公称共振周波数に対する共振周波数の変化が、伝送コイルに近接する物体の存在を示しているとコントローラが判定した場合、コントローラは、ブロック６１２において、物体の識別を試みることができる。コントローラがブロック６０６で共振周波数が公称共振周波数と実質的に同じであると判定した場合、コントローラはブロック６０８で、共振回路における振動の振幅の減衰特性を考慮することができる。コントローラは、公称共振周波数を中心とする、またはそれを含む規定された周波数範囲内に周波数が留まっている場合に、ネットワークの共振周波数が公称共振周波数と実質的に同じであると判定するようにしてもよい。いくつかの態様では、コントローラは、共振周波数および減衰特性の変化を使用して物体を識別することができる。それらの後者の態様では、コントローラは、共振周波数に関係なく、ブロック６０８を継続することができ、伝送コイルの近くに配置された物体を識別する際に、追加のパラメータとして共振周波数の変化を使用することができる。
【0036】
ブロック６０８において、コントローラはタイマを使用することができ、かつ／または初期のＶ０振幅と減衰特性の評価に使用される閾値振幅との間に経過した共振回路の振動のサイクルをカウントすることができる。一例では、Ｖ０／２を閾値振幅として選択することができる。ブロック６１０では、初期Ｖ０振幅と閾値振幅との間のサイクル数または経過時間を用いて、共振回路における発振振幅の減衰を特徴付け、この特徴付けた減衰を対応する公称減衰特性と比較することができる。ブロック６１０において、周波数および遅延特性の変化が検出されない場合、コントローラは、物体が伝送コイルに近接して配置されていないと判定して手順を終了することができる。ブロック６１０において、周波数および／または遅延特性の変化が検出された場合、コントローラは、ブロック６１２において、物体を識別することができる。
【0037】
ブロック６１２において、コントローラは、充電パッドに置かれた受信デバイスを識別するように構成され得る。コントローラは、他のタイプの物体、または充電パッド上に最適に配置されていない受信デバイス（例えば、パッシブｐｉｎｇを提供する伝送コイルと位置がずれている受信デバイスなど）を無視するように構成することができる。いくつかの態様では、コントローラは、共振周波数、減衰時間、共振周波数の変化、減衰時間の変化および／またはＱ値の推定値で索引付けされたルックアップテーブルを使用することができる。ルックアップテーブルは、特定のデバイスのタイプを識別する情報、および／または識別されたデバイスまたはデバイスのタイプを充電する際に使用される充電パラメータを提供することができる。
【0038】
パッシブｐｉｎｇは、共振回路３０６のＬＣノード３１０で観測される公称共振周波数の半周期未満であり得る、非常に短い励起パルスを使用する。従来のｐｉｎｇは、１６，０００を超えるサイクルにわたって伝送コイルをアクティブに駆動することができる。従来のｐｉｎｇによって消費される電力および時間は、パッシブｐｉｎｇの電力および時間の使用を数桁上回ることがある。ある例では、パッシブｐｉｎｇは１回のｐｉｎｇで約０．２５μＪを消費し、最大ｐｉｎｇ時間は約１００μｓであるのに対し、従来のアクティブｐｉｎｇは１回のｐｉｎｇで約８０ｍＪを消費し、最大ｐｉｎｇ時間は約９０ｍｓである。この例では、エネルギー散逸が３２０，０００分の１に減少し、１回のｐｉｎｇの時間が３００分の１に減少する可能性がある。
【0039】
ＬＣノード３１０における電圧の減衰の検出および特性評価には、共振回路３０６において共振信号を生成するために短い励起パルスが使用される場合、ＬＣノード３１０における共振信号の低電力の性質に対応するために、高速、高感度および／または低電圧の回路が必要となり得る。いくつかの例では、共振回路３０６の公称共振周波数におけるエネルギーのバーストを使用してパッシブｐｉｎｇが実装されるようにしてもよい。エネルギーのバーストは、公称共振周波数の数周期分の持続時間を有することができる。このバーストモードのパッシブｐｉｎｇは、短い励起パルスによって開始されるパッシブｐｉｎｇよりも、必然的にｐｉｎｇ毎により多くのエネルギーを消費する。この追加のエネルギーは、共振応答を特徴付ける追加の時間を提供する。
【0040】
図７は、共振回路３０６が、共振回路３０６の公称共振周波数（ｆ０７１２）またはその近傍で振動する信号の数サイクルを含むｐｉｎｇ（ここでは、パッシブｐｉｎｇ７０２）によって励起される場合の共振回路３０６の周波数応答７００の一例を示している。第１の周波数応答７０４は、デバイスが存在しないときの共振回路３０６の応答を示し、第２の周波数応答７０６は、充電可能な物体が存在するときの共振回路３０６の応答を示している。充電可能な物体は、共振回路３０６のＱ値を低下させる。デバイスが存在しないときの共振回路３０６の高いＱ値により、共振回路３０６は、ｆ０７１２でのパッシブｐｉｎｇ７０２に応答して、電圧応答７１０よりも、著しく高い電圧応答７０８を生成し、最も長い減衰時間で最大電流を引き込む。電圧応答７１０では、充電式デバイスが共振回路３０６のＱ値を低下させることにより、共振回路３０６が、ｆ０７１２でのパッシブｐｉｎｇに応答して、より低い電圧を生成し、より少ない電流を引き込み、より短い減衰時間を有するようになる。典型的なアプリケーションでは、充電デバイスが動作している時間の大部分に物体が存在せず、充電デバイス内の共振回路３０６は、その時間の大部分で高いＱ値を有する。Ｑ値が高いと、電力消費量が多くなる。共振回路３０６は、高いＱ値を有する場合、パッシブｐｉｎｇ７０２のエネルギーが減衰して別のｐｉｎｇの開始を遅らせるために、より多くの時間が必要となり、その結果、応答時間が遅くなる。
【0041】
本明細書に開示の特定の態様に従って実装される改良されたパッシブｐｉｎｇ技術は、パッシブｐｉｎｇ７０２に関連する電力消費を低減することができ、ｐｉｎｇレートを増加させることができる。改良されたパッシブｐｉｎｇ技術は、共振回路３０６の共振周波数とは著しく異なる周波数を使用することができる。
【0042】
図８は、共振回路３０６の公称共振周波数（ｆ０８０８）よりも高い周波数（ｆｐ８１２）で振動する刺激信号のバーストとして提供されるｐｉｎｇ（ここでは、パルス８０２）の影響を示す共振回路３０６の周波数応答８００の一例を示している。バーストは、刺激信号の２以上のサイクルにわたる。一例では、バーストの持続時間がタイマによって制御される。別の例では、所望の反復率で、かつバースト内の刺激信号のサイクル数を規定するアクティブ期間で刺激信号を共振回路に提供させるゲート信号を使用して、刺激を変調することができる。いくつかの態様では、ｐｉｎｇがｆ０８０８よりも低い周波数を有する刺激信号のマルチサイクルバーストとして提供される。
【0043】
共振回路３０６の共振周波数とは異なる周波数を有する刺激信号の使用は、充電可能な物体が存在しない充電デバイスの支配的な状態をもたらし、共振回路３０６の共振周波数またはその近傍の周波数を有する刺激信号に対して予想されるよりも低い電力消費量およびより速い減衰率を有することができる。非共振刺激信号の使用は、図７に示す例に対して、改善された性能を提供することができる。開示のｐｉｎｇ技術は、減衰率の増加をもたらし、充電可能な物体の検出に繋がるパルス８０２へのより高い電力消費の発生を制限することができる。追加のパルス８０２は、通常、検出後は不要となる。
【0044】
共振回路３０６は、ｆｐ８１２での数サイクルを含むことができる持続時間のパルスを含むパルス信号によって、パッシブｐｉｎｇ手順中に刺激され得る。第１の周波数応答８０４は、デバイスが存在しないときのパルス８０２に対する共振回路３０６の応答を示し、一方、第２の周波数応答８０６は、充電可能な物体が存在するときのパルス８０２に対する共振回路３０６の応答を示している。共振回路３０６に対する充電可能な物体の影響は、共振回路３０６のＱ値の低下で示され得る。共振回路３０６は、デバイスが存在しないときに、ｆｐ８１２でのｐｉｎｇに応答して、充電式デバイスが存在するときに生成される電圧レベル８１６よりも、著しく低い電圧レベル８１４をもたらし、より短い減衰時間でより小さい電流を引き込む。典型的なアプリケーションでは、充電デバイスが動作している時間の大部分に物体が存在せず、共振回路３０６は、図７に示す例に対して、より低い消費電力と、ｐｉｎｇあたりのより速い減衰時間を示す。
【0045】
共振周波数（ｆ０８０８）とｐｉｎｇ周波数（ｆｐ８１２）との間の周波数の広がり（ｆｐ－ｆ０またはｆ０－ｆｐ）は、ｆ０８０８の値に比例し得る。例えば、ｆ０８０８が高くなるに連れて、周波数の広がりが増加し得る。いくつかの態様では、周波数の広がりおよびｆ０８０８ａが、対数（１０を底とする対数）の関係にある。Ｑｉ規格に準拠または適合する一例では、８０Ｋｈｚ＜ｆ０＜１１０Ｋｈｚの場合、１７５ＫＨｚ＜ｆｐ＜２１０ＫＨｚとなるようにパッシブｐｉｎｇ周波数を規定することができる。
【0046】
本明細書に開示の特定の態様によれば、周波数の広がりは、信号対雑音比（ＳＮＲ）と消費電力または応答時間との間のトレードオフとして選択され得る。図８に示す例では、周波数の広がりの値が高過ぎると、ＳＮＲが低くなり、周波数の広がりの値が高過ぎると、電力消費量が多くなり、かつ／または応答が遅くなり得る。ＳＮＲと電力消費の最適なバランスは、アプリケーションによって異なる場合がある。いくつかの態様では、システムのＳＮＲを考慮して物体の信頼性の高い検出を可能にしながら、ｆｐ８１２を可能な限り高く設定することによって、最も低い電力および高速のスキャンレートが得られる。
【0047】
パルス８０２の持続時間は、ｆｐ８１２の１サイクルの分数の数として定義することができる。一例では、パッシブｐｉｎｇパルスの持続時間が、ｆｐ８１２の半サイクルに設定される。別の例では、パッシブｐｉｎｇパルスの持続時間が、ｆｐ８１２の複数のサイクルに設定される。いくつかの態様では、パッシブｐｉｎｇパルスの持続時間が、充電デバイスのマイクロプロセッサ内のアナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）の検出可能範囲内の電流引き込みを得るのに十分なｆｐ８１２の半サイクルを含む。パッシブｐｉｎｇパルスは、ＳＮＲマージンに対応するために追加のサイクルを含むことができる。追加サイクルの数は、電力とｐｉｎｇ時間を制限しつつ、ＳＮＲを向上させるためのトレードオフの対象となり得る。一例では、ｆｐ＝１９０ＫＨｚ、ｆ０＝１００ＫＨｚの場合、パッシブｐｉｎｇパルスの持続時間が１００μＳ未満となる。
【0048】
パルス刺激信号におけるパルス８０２の繰り返し率は、検出の速度が優先される場合、動的に決定することができる。一例では、ＡＤＣをチェックして、次のパルス８０２を開始する前に、電流がゼロに戻ったときを判定することができる。このようにして、検出回路は、次のパルス８０２を開始する前に、パルス８０２から共振回路３０６にエネルギーが残っていないことを判定することができる。いくつかの態様では、パルス８０２間の固定遅延を実装することができる。一例では、固定遅延が、共振回路３０６において予想または観測される最長の減衰時定数の６倍となるように構成される。一例では、固定遅延が、パルス間に１ミリ秒の間隔を設けるように構成される。１ミリ秒のｐｉｎｇ間隔は、１８コイルの充電パッドを１８ｍＳでスキャンすることを可能にし、１秒未満のデバイス検出を可能にする。速度をさらに最適化する必要がない場合は、固定時間のアプローチを使用することができる。例えば、より多くの充電コイルが充電パッドに設けられている場合には、動的なｐｉｎｇ間隔を使用することができる。
【0049】
図９は、パッシブｐｉｎｇ手順において共振回路の応答を測定するために使用され得る回路９００を示している。図示の例では、回路９００が、パルス９１０を生成するインバータ９０６に供給される電力９０２を監視する。電力９０２は、共振回路９０８への電流の流れとして測定することができる。いくつかの態様では、電力９０２を、共振回路９０８にかかる電圧として測定することができる。図示の例では、電流検知回路９２０が、共振回路９０８に提供されるパルス９１０を構成、開始および／またはトリガするコントローラ９０４に測定値を提供する。一例では、電流検出回路９２０が、コンパレータ９２４を使用して、インバータ９０６に結合する電源の小さい値の抵抗器９２２にかかる電圧を測定する。ローパスフィルタ９２６は、電流検出回路９２０の出力９２８として平均値または二乗平均値を提供するために使用することができる。
【0050】
また、パッシブｐｉｎｇ手順は、静電容量式検知などの別の低電力検知方法論と組み合わせることもできる。静電容量式検知などは、充電面に近接している物体の有無を判定する超低電力の検出方法を提供することができる。静電容量式検知の後、パッシブｐｉｎｇを各コイルで順次または同時に送信することで、潜在的な受信デバイスおよび／または物体がどこに位置するかのより正確なマップを作成することができる。パッシブｐｉｎｇの手順が実行された後、最も可能性の高いデバイスの位置にアクティブｐｉｎｇを提供することができる。デバイスの位置検知、識別および充電のためのアルゴリズムの一例が、図１０に示されている。
【0051】
図１０は、本明細書に開示の特定の態様に従って実装されるワイヤレス充電デバイスにより採用され得る複数の検知および／または問合せ技術を含む電力伝送管理手順を示すフローチャート１０００である。この手順は、定期的に開始することができ、いくつかの例では、ワイヤレス充電デバイスが低電力状態またはスリープ状態を終了した後に開始することができる。ある例では、この手順を、充電パッド上へのデバイスの配置に対する１秒未満の応答を提供するように計算された周波数で繰り返すことができる。手順の最初の実行中にエラー状態が検出された場合に、かつ／または、充電パッドに置かれたデバイスの充電が完了した後に、手順に再び入ることができる。
【0052】
ブロック１００２では、コントローラが、静電容量式近接検知を使用して初期探索を実行することができる。静電容量式近接検知は、迅速にかつ低消費電力で実行することができる。一例では、静電容量式近接検知を反復的に実行することができ、各反復において１または複数の伝送コイルがテストされる。各反復においてテストされる伝送コイルの数は、コントローラが利用可能な検知回路の数によって決定することができる。ブロック１００４において、コントローラは、静電容量式近接検知が、伝送コイルの１つに近接する物体の存在または潜在的な存在を検知したか否かを判定することができる。静電容量式近接検知によって物体が検知されなかった場合、コントローラは、ブロック１０２４において、充電デバイスを低電力、アイドルおよび／またはスリープ状態にすることができる。物体が検出された場合には、コントローラは、ブロック１００６でパッシブｐｉｎｇ検知を開始することができる。
【0053】
ブロック１００６において、コントローラは、１または複数の伝送コイルの近くに物体が存在することを確認するために、かつ／または近接して位置する物体の性質を評価するために、パッシブｐｉｎｇ検知を開始することができる。パッシブｐｉｎｇ検知は、同程度の量の電力を消費するが、静電容量式近接検知よりも長い時間に及ぶことがある。一例として、各パッシブｐｉｎｇは、約１００μｓで完了することができ、０．２５μＪを消費する。パッシブｐｉｎｇは、静電容量式近接検知によって対象であると識別された各伝送コイルに提供することができる。いくつかの態様では、パッシブｐｉｎｇは、オーバーレイされた伝送コイルを含む、静電容量式近接検知によって対象であると識別された各伝送コイルの近傍の伝送コイルに提供されるようにしてもよい。ブロック１００８において、コントローラは、パッシブｐｉｎｇ検知が、受信デバイスである可能性のある伝送コイルの１つに近接する潜在的な充電式デバイスの存在を検知したか否かを判定することができる。潜在的な充電式デバイスが検出された場合、コントローラは、ブロック１０１０でアクティブデジタルｐｉｎｇ検知を開始することができる。充電式デバイスが検出されなかった場合、ブロック１００６において、すべてのコイルがテストされるまで、かつ／またはコントローラがパッシブｐｉｎｇ検知を終了するまで、パッシブｐｉｎｇ検知を継続することができる。一例において、コントローラは、すべての伝送コイルがテストされた後、パッシブｐｉｎｇ検知を終了する。パッシブｐｉｎｇ検知が潜在的な充電式デバイスを見付けられない場合、コントローラは、充電デバイスを低電力、アイドルおよび／またはスリープ状態にすることができる。いくつかの態様では、潜在的な充電式デバイスが検出されたときにパッシブｐｉｎｇ検知を一時停止して、アクティブｐｉｎｇを使用して潜在的な充電式デバイスに問い合わせることができる。アクティブｐｉｎｇの結果が得られた後、パッシブｐｉｎｇの検知を再開することができる。
【0054】
ブロック１０１０では、コントローラが、アクティブｐｉｎｇを使用して、潜在的な充電式デバイスを問い合わせることができる。アクティブｐｉｎｇは、パッシブｐｉｎｇ検知によって識別された伝送コイルに提供することができる。一例では、標準規定されたアクティブｐｉｎｇの遣り取りは、約９０ｍｓで完了することができ、８０ｍＪを消費する。アクティブｐｉｎｇは、潜在的な充電式デバイスに関連する各伝送コイルに提供することができる。
【0055】
ブロック１０１２において、コントローラは、充電式デバイスを識別および構成することができる。ブロック１０１０で提供されたアクティブｐｉｎｇは、充電式デバイスを識別する情報を含む応答を送信するように、充電式デバイスを促すように構成することができる。いくつかの例では、コントローラは、パッシブｐｉｎｇによって検出された充電式デバイスの識別または構成に失敗することがあり、コントローラは、ブロック１００６において、パッシブｐｉｎｇに基づく探索を再開することができる。ブロック１０１４において、コントローラは、識別された充電式デバイスを充電するために、ベースライン充電プロファイルまたはネゴシエートされた充電プロファイルを使用すべきか否かを判定することができる。ベースラインまたはデフォルトの充電プロファイルは、規格によって規定されたものであってもよい。一例では、ベースラインプロファイルが充電電力を５Ｗに制限する。別の例では、ネゴシエートされた充電プロファイルが、最大１７Ｗで充電を進めることを可能にする。ベースライン充電プロファイルが選択されると、コントローラは、ブロック１０２０において、電力の伝送（充電）を開始することができる。
【0056】
ブロック１０１６において、コントローラは、電力伝送を最適化することができる標準規定のネゴシエーションおよびキャリブレーションプロセスを開始することができる。コントローラは、充電式デバイスとネゴシエートして、ベースライン充電プロファイルに対して規定された電力プロファイルとは異なる拡張電力プロファイルを決定することができる。コントローラは、ブロック１０１８において、ネゴシエーションおよびキャリブレーションプロセスが失敗したと判定し、電力伝送管理手順を終了することができる。コントローラは、ブロック１０１８において、ネゴシエーションおよびキャリブレーションプロセスが成功したと判定した場合、ブロック１０２０において、ネゴシエーションプロファイルに従った充電を開始することができる。
【0057】
ブロック１０２２では、コントローラは、充電が正常に完了したか否かを判定することができる。いくつかの例では、電力伝送を制御するためにネゴシエートされたプロファイルが使用されるときに、エラーが検出されることがある。後者の場合、コントローラは、ブロック１０１６において、プロファイルの再ネゴシエートおよび／または再構成を試みることができる。コントローラは、充電が正常に完了したときに、電力伝送管理手順を終了することができる。
【0058】
本明細書に開示のパッシブｐｉｎｇ技術の使用は、充電面に近接して置かれた又は配置されたデバイスまたは物体の迅速で低電力の検出または発見を可能にすることができる。パッシブｐｉｎｇを採用する充電デバイスは、静止電力消費の低減、検出速度の向上、および放射ＥＭＩの低減の恩恵を受けることができる。パッシブｐｉｎｇ検出を採用する従来のシステムは、刺激されたネットワークの特性を判定するために、電流値または電圧値または減衰率を測定するために使用される刺激パルスを提供することによって動作する。例えば、従来のシステムでは、刺激パルスによって刺激された共振回路のＱ値の変化を検出しようとする。Ｑ値は、電気信号または電磁信号と閾値の比較をベースに計算または推定することができる。
【0059】
図１１は、共振回路の近くにある物体、または共振回路と接触している物体の存在を判定するために使用できるシステム１１００を示している。測定回路１１０２は、パッシブｐｉｎｇ検出に使用される共振回路を特徴付ける１または複数のパラメータを測定および／または計算するために使用することができる。測定されるパラメータは、Ｑ値、電圧、電流、インピーダンス、振動周波数などを含むことができる。測定回路１１０２は、測定されたパラメータを示す電流を運ぶか、または電圧レベルを有する測定信号１１１０を提供する。測定信号１１１０は、バイナリ物体検出信号１１０８を提供するコンパレータ１１０６を使用して、閾値信号１１１２と比較される。図示のシステム１１００では、システム１１００が、物体が共振回路のコンポーネントに近接していることを示すのに十分に共振回路の特性が変化したときを確実に判定することを可能にするために、一定の固定された電圧レベルまたは電流レベルを有する閾値信号を提供するように設計された基準回路１１０４によって閾値信号１１１２が生成される。
【0060】
特定の態様では、測定信号１１１０または閾値信号１１１２のレベルがドリフトし得る。ドリフトは、プロセス、電圧および温度（ＰＶＴ）の変動の結果として生じ得る。プロセス変動は、集積回路（ＩＣ）デバイスの製造中に生じ、異なるデバイスの基準回路１１０４が異なる電圧または電流レベルの閾値信号１１１２を生成する原因となり得る。電圧および温度の変動は、関連している可能性があり、かつ／または、周囲温度、電力供給、干渉、ＩＣ動作温度、負荷、刺激の変動、および他の要因または原因から生じる可能性がある。一例では、温度の上昇が、銅の抵抗率を増加させ、その結果、共振回路のＱ値に顕著な影響を与える可能性がある。
【0061】
グラフ１１２０は、測定信号１１１０に対する温度変動の影響の一例を示している。簡単にするために、閾値信号１１１２のレベルは一定であると仮定している。最初に、システム１１００および受動パルス共振回路は、測定信号１１１０が有意なドリフトの影響を受けない安定期間１１２２中に動作している。図示の例では、測定信号１１１０は、共振回路の近くに物体が置かれていないとき、一定の低電圧レベル１１２６にある。物体が共振回路のコンポーネントの近くに置かれると、測定信号１１１０は、より高い電圧レベル１１３０に上昇し、物体検出信号１１０８は、測定信号１１１０が閾値信号１１１２のレベルを超えて上昇する第１の時点１１２８で、物体が検出されたことを示すアクティブに切り替わる。システム１１００は、測定信号１１１０のレベルが第２の時点１１３４で閾値信号１１１２のレベルを下回り、システム１１００が物体検出状態１１３２を終了するまで、物体検出状態１１３２に留まる。
【0062】
ドリフトの期間１１２４は、第３の時点１１３６で開始される。ドリフトは、例えば、温度の上昇によって引き起こされる。ドリフトは、共振回路の近くに物体が置かれていないときに提示される低電圧レベル１１２６を増加させる可能性がある。第４の時点１１３８において、測定信号１１１０が閾値信号１１１２のレベルを超えて上昇することにより、共振回路の近くに物体が置かれていないにもかかわらず、物体検出信号１１０８がアクティブに切り替わる。システム１１００は、偽の物体検出状態１１４０に入る。いくつかの例では、温度の低下が、Ｑ値を低下させ、システム１１００の検出感度を低下させる可能性がある。一例では、検出感度の低下により、システムがより小さいデバイスを検出できなくなる可能性がある。
【0063】
他のタイプのＰＶＴ変動は、回路設計者によって固定されていると想定されているパラメータの変動を引き起こし、物体検出感度に悪影響を及ぼす可能性がある。従来のシステムでは、主要部品のドリフトを独立して補正するために、補償回路を設ける場合がある。しかしながら、補償回路を追加すると、コストと複雑さが大幅に増加し、大量生産中かつ／または動作条件下で他の予期せぬドリフトの原因が発生する可能性がある。
【0064】
本開示の特定の態様によれば、ＰＶＴの変動から生じるドリフトの影響を排除または低減することができる適応型パッシブｐｉｎｇシステムを展開することができる。適応型パッシブｐｉｎｇは、測定信号１１１０の変化率に基づいて物体の存在を判定するように構成することができ、この変化率は、測定信号１１１０の導関数としてアルゴリズム的に表すことができる。一例では、測定信号１１１０の変化率が、指定または設定されたレートまたはデルタ（変化）を超えたときに、物体の検出が通知される。
【0065】
図１２は、共振回路の近くにある物体または接触している物体の存在を確実に判定するために、本明細書に開示の特定の態様に従って適応され得るシステム１２００を示している。システム１２００は、電圧または電流のドリフトがＰＶＴ変動に起因する場合に、ドリフトに耐えるように構成することができる。様々な態様では、システム１２００は、ソフトウェア、ハードウェアまたはそれらの組合せで実装可能な適応型パッシブｐｉｎｇ閾値を採用する。一例では、適応型パッシブｐｉｎｇ閾値が、ローパスフィルタ、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ、および／またはローパスフィルタを最適化するために使用される別の適切なデジタルフィルタリング技術を使用して、プログラム可能なデジタルハードウェアに実装することができる。ＦＩＲフィルタは、通常、有限の持続時間を有するインパルス応答を有し、所望の有限の時間内に安定するように構成することができる。
【0066】
システム１２００は、ヒステリシスコンパレータを有するローパスフィルタ１２０４を使用して、適応型パッシブｐｉｎｇ閾値をハードウェアで実装する例を示している。一般に、コンパレータは、２つの信号レベルを区別するために使用されるデバイスである。一例では、２つの信号のうちどちらの電圧レベルが大きいかを示すために、コンパレータを使用することができる。図１１のコンパレータ１１０６は、名目上固定された閾値信号１１１２に結合された１つの入力を有し、コンパレータ１１０６の出力が、測定信号１１１０の電圧レベルが閾値信号１１１２の電圧レベルよりも大きいか小さいかを示している。測定信号１１１０のレベルが閾値信号１１１２のレベルに近い場合、複数の遷移が起こり得る。ヒステリシスコンパレータを使用して、異なる上限および下限の差の閾値を設定することにより、多重遷移を回避することができる。
【0067】
いくつかの態様では、ヒステリシスコンパレータが、差信号１２１４を可変閾値レベルと比較するヒステリシス回路１２０８および比較回路１２０６を含む。差信号１２１４は、２つの入力信号間の差を示すことができる。ヒステリシス回路１２０８は、測定信号１２１０の遅い変化への応答を抑制するように構成することができる。ヒステリシス回路１２０８は、装置に関連する電圧または温度の変動に起因する測定信号１２１０の低電圧変化への応答を抑制するように構成することができる。いくつかの例では、比較回路１２０６およびヒステリシス回路１２０８を別個の物理的コンポーネントとして提供することができる。いくつかの例では、比較回路１２０６およびヒステリシス回路１２０８を、ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアの組合せで実装することができる。例えば、比較回路１２０６およびヒステリシス回路１２０８を、デジタル信号プロセッサまたは他のプログラマブルロジックを用いて実装することができる。
【0068】
一例では、検出信号１２１６は、差信号１２１４の電圧レベルが正の遷移のために規定された高閾値レベルを超えると（例えば、差信号１２１４が上昇しているときに）、ｈｉｇｈに遷移し、検出信号１２１６は、差信号１２１４の電圧レベルが負の遷移のために規定された低閾値レベルを下回ると（例えば、差信号１２１４が下降しているときに）、ｌｏｗに遷移する。低閾値レベルと高閾値レベルの組合せは、デルタ変化閾値を規定することができる。
【0069】
図１２のシステム１２００の例では、システム１２００が出力する検出信号１２１６を物体検出状態と物体非検出状態との間で切り替えさせる閾値電圧を効果的に調整するために、ヒステリシスが使用されている。ヒステリシス回路１２０８は、測定回路１２０２によって出力された測定信号１２１０と、ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２として提供された測定信号１２１０の遅延バージョンとの間の差を示す差信号１２１４の大きな変化に反応するように構成することができる。ローパスフィルタ１２０４は、ＰＶＴの変動に起因する測定信号１２１０のドリフトを厳密に追跡するように構成することができる。システム１２００が、共振回路のコンポーネントの近くに物体が配置された場合に迅速に応答できるようにするために、いくつかの最適化が必要になる場合がある。ローパスフィルタ１２０４のフィルタ定数は、アプリケーション要件によって規定される妥当な時間枠内で、かつ／またはユーザの応答時間を参照して、物体配置の変化を検出するように選択することができる。ヒステリシス回路１２０８のデルタ変化閾値に対応する検出ヒステリシスは、物体が存在するときに検出信号１２１６の変化を確実にトリガする測定信号１２１０の合理的な変化を規定するように構成することができる。
【0070】
グラフ１２２０は、測定信号１２１０の温度変動に対するシステム１２００の応答の一例を示している。最初に、システム１２００および受動パルス共振回路は、測定信号１２１０が有意なドリフトの影響を受けない安定期間１２２２中に動作している。図示の例では、測定信号１２１０は、共振回路の近くに物体が置かれていないとき、一定の低電圧レベル１２２６にある。ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２の出力は、測定信号１２１０の電圧レベルまたはその近くにある。いくつかの例では、ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２の出力が、測定信号１２１０に最近の変動が発生した場合に、低電圧レベル１２２６に向かって上昇または下降し得る。
【0071】
物体が共振回路のコンポーネントの近くに置かれると、測定信号１２１０は、より高い電圧レベル１２３０に上昇し、ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２が、測定信号１２１０に追従する。ローパスフィルタ１２０４は、測定信号１２１０のより高い周波数成分を遮断し、測定信号１２１０で観測される上昇よりも、ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２の遅い上昇を引き起こす。測定信号１２１０のレベルとローパスフィルタ１２０４の出力１２１２との間の差は、急速に増加し、ある時点１２２８で、ヒステリシス回路１２０８の正のスイッチング閾値１２３８を超える。検出信号１２１６は、システム１２００が物体検出状態１２３２にあることを示すように切り替わる。ローパスフィルタ１２０４の出力は、測定信号１２１０のより高い電圧レベルに向かって継続する。
【0072】
その後、物体が取り除かれ、測定信号１２１０は低電圧レベル１２２６に向かって急速に降下する。ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２は、測定信号１２１０に追従する。ローパスフィルタ１２０４は、測定信号１２１０のより高い周波数成分を遮断し、測定信号１２１０で観察される降下よりも、ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２のより遅い降下を引き起こす。測定信号１２１０のレベルとローパスフィルタ１２０４の出力１２１２との間の差は急速に増加し、ある時点１２３４でヒステリシス回路１２０８の負のスイッチング閾値を超える。ローパスフィルタ１２０４の出力は、測定信号１２１０の低電圧レベルに向かって継続する。この例では、コンパレータの出力が、物体が共振回路のコンポーネントの近くに置かれた後に物体検出状態に切り替わり、物体が取り除かれたときに物体非検出状態に切り替わる。
【0073】
ドリフトの期間１２２４は、第３の時点１２３６で開始される。ドリフトは、例えば、温度の上昇によって引き起こされる。ドリフトは、共振回路の近くに物体が置かれていないときに低電圧レベル１２２６からの上昇を引き起こす可能性がある。ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２は、ドリフトする測定信号１２１０に収束する。図示の例では、測定信号１２１０がドリフトにより上昇し始めたときに、ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２が降下している。測定信号１２１０のレベルとローパスフィルタ１２０４の出力１２１２は、ある時点１２４０で一致し得る。ローパスフィルタ１２０４の出力１２１２は、測定信号１２１０に続いて降下が止まって上昇を開始し、検出信号１２１６における物体検出の信頼性の高い表示を可能にする。
【0074】
いくつかの態様では、測定信号１２１０とローパスフィルタ１２０４の出力１２１２との間で一定期間、閾値最小時間間隔を超える差が観測されたときに、検出信号１２１６を切り替えることができる。物体の存在を判断するために時間間隔を使用することは、測定信号１２１０とローパスフィルタ１２０４の出力１２１２との間のより低い差電圧に対応することができ、ローパスフィルタ１２０４によって導入される遅延を低減するフィルタ定数を介して、システム１２００がより迅速に応答することを可能にすることができる。
【0075】
本明細書に開示の適応型パッシブｐｉｎｇ閾値技術は、システムのドリフトまたはオフセットの影響を、その起源に関わらず、除去または改善するために使用することができる。本明細書に開示の適応型パッシブｐｉｎｇ技術は、システム伝達関数に直接作用するため、ドリフトが引き起こされるメカニズムを知る必要も理解する必要もない。
【0076】
図１３は、充電デバイスの表面付近の物体を検出するための方法のフローチャート１３００である。いくつかの態様では、本方法が、充電デバイス内のコントローラによって管理または実行される。ブロック１３０２において、コントローラは、パルス信号を充電回路に提供することができる。パルス信号の各パルスは、充電回路の公称共振周波数よりも大きい又は小さい周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含むことができる。いくつかの例では、パルスが、クロック信号の整数のサイクルを含むことができる。いくつかの実施例では、パルスが、クロック信号の整数のサイクルと、クロック信号の一部を含むことができる。パルスのクロックサイクルの数は、パルスの持続時間を制御するタイマによって決定することができる。
【0077】
ブロック１３０４において、コントローラは、パルス信号中の第１のパルスに対する充電回路の応答と、パルス信号で以前に送信された第２のパルスに対する充電回路の対応する応答との差に基づいて、充電回路の共振の変化を検出することができる。ブロック１３０６において、コントローラは、応答の差に基づいて、充電式デバイスが充電回路のコイルに近接して配置されたことを判定することができる。
【0078】
一例では、応答の差が、第１のパルスに応答して充電回路に流れる電流に対する、第２のパルスに応答して充電回路に流れる電流の増加を含む。別の例では、応答の差が、充電回路のコイルにかかる電圧の増加を含む。
【0079】
いくつかの態様では、コントローラが、充電回路のコイルが充電式デバイスの受信コイルに誘導結合されているときに、充電式デバイスの充電構成を特定し、その充電構成に応じて充電回路に充電電流を提供することができる。いくつかの態様では、コントローラが、充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に従ってアクティブｐｉｎｇを送信し、充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、充電式デバイスを識別することができる。
【0080】
特定の態様では、充電回路の共振の変化が、充電回路のＱ値の低下を含む。コントローラは、充電回路のＱ値を示す測定信号を受信し、測定信号をフィルタリングして、測定信号よりも遅い速度で変化する測定信号のフィルタリングされたバージョンを取得し、測定信号と測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えたときに切り替わる検出信号を生成することができる。コントローラは、動作電圧または温度の変動によって引き起こされる測定信号の変化を含む、測定信号の遅い変化への応答を抑制するように構成されたヒステリシス回路を含むコンパレータを使用して、測定信号と測定信号のフィルタリングされたバージョンとを比較することができる。測定信号のフィルタリングには、ＦＩＲフィルタを使用して測定信号をフィルタリングする方法と、ローパスフィルタを使用して測定信号をフィルタリングする方法が含まれる。比較ロジックは、ヒステリシスコンパレータであってもよく、かつ／または、測定信号の遅い変化への応答を抑制するように構成され、かつ／または、装置に関連する電圧または温度の変動によって引き起こされる測定信号の低電圧変化への応答を抑制するように構成されたヒステリシス回路を有することができる。
【0081】
処理回路の例
図１４は、バッテリをワイヤレスで充電することを可能にする充電デバイスまたは受信デバイスに組み込むことができる装置１４００のハードウェア実装の一例を示す図である。いくつかの例では、装置１４００が、本明細書に開示の１または複数の機能を実行することができる。本開示の様々な態様によれば、本明細書に開示の要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組合せは、処理回路１４０２を用いて実装することができる。処理回路１４０２は、ハードウェアモジュールおよびソフトウェアモジュールのある組合せによって制御される１または複数のプロセッサ１４０４を含むことができる。プロセッサ１４０４の例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＳｏＣ、ＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ステートマシン、シーケンサ、ゲートロジック、ディスクリートハードウェア回路、および本開示全体を通して記載される様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアが含まれる。１または複数のプロセッサ１４０４は、特定の機能を実行する専用のプロセッサを含むことができ、ソフトウェアモジュール１４１６の１つによって構成、増強または制御することができる。１または複数のプロセッサ１４０４は、初期化中にロードされたソフトウェアモジュール１４１６の組合せを通じて構成されるものであってもよく、動作中に１または複数のソフトウェアモジュール１４１６をロードまたはアンロードすることによってさらに構成されるものであってもよい。
図１４は、バッテリをワイヤレスで充電することを可能にする充電デバイスまたは受信デバイスに組み込むことができる装置１４００のハードウェア実装の一例を示す図である。いくつかの例では、装置１４００が、本明細書に開示の１または複数の機能を実行することができる。本開示の様々な態様によれば、本明細書に開示の要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組合せは、処理回路１４０２を用いて実装することができる。処理回路１４０２は、ハードウェアモジュールおよびソフトウェアモジュールのある組合せによって制御される１または複数のプロセッサ１４０４を含むことができる。プロセッサ１４０４の例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＳｏＣ、ＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ステートマシン、シーケンサ、ゲートロジック、ディスクリートハードウェア回路、および本開示全体を通して記載される様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアが含まれる。１または複数のプロセッサ１４０４は、特定の機能を実行する専用のプロセッサを含むことができ、ソフトウェアモジュール１４１６の１つによって構成、増強または制御することができる。１または複数のプロセッサ１４０４は、初期化中にロードされたソフトウェアモジュール１４１６の組合せを通じて構成されるものであってもよく、動作中に１または複数のソフトウェアモジュール１４１６をロードまたはアンロードすることによってさらに構成されるものであってもよい。
【0082】
図示の例では、処理回路１４０２が、概してバス１４１０で示されるバスアーキテクチャで実装することができる。バス１４１０は、処理回路１４０２の具体的なアプリケーションおよび全体的な設計上の制約に応じて、任意の数の相互接続バスおよびブリッジを含むことができる。バス１４１０は、１または複数のプロセッサ１４０４およびストレージ１４０６を含む様々な回路をリンクする。ストレージ１４０６は、メモリデバイスおよび大容量ストレージデバイスを含むことができ、本明細書では、コンピュータ可読媒体および／またはプロセッサ可読媒体とも呼ばれる。ストレージ１４０６は、一時的な記憶媒体および／または非一時的な記憶媒体を含むことができる。
【0083】
バス１４１０は、タイミングソース、タイマ、周辺機器、電圧レギュレータおよび電源管理回路などの様々な他の回路もリンクすることができる。バスインターフェース１４０８は、バス１４１０と１または複数のトランシーバ１４１２との間のインターフェースを提供することができる。一例では、標準規定プロトコルに従って、装置１４００が充電デバイスまたは受信デバイスと通信できるようにするために、トランシーバ１４１２を設けることができる。また、装置１４００の性質に応じて、ユーザインタフェース１４１８（例えば、キーパッド、ディスプレイ、スピーカ、マイクロフォン、ジョイスティック）も提供することができ、バス１４１０に直接またはバスインタフェース１４０８を介して通信可能に結合することができる。
【0084】
プロセッサ１４０４は、バス１４１０の管理と、ストレージ１４０６を含むコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアの実行を含む全体的な処理とを担うことができる。この点において、プロセッサ１４０４を含む処理回路１４０２は、本明細書に開示の方法、機能および技術のいずれかを実装するために使用することができる。ストレージ１４０６は、ソフトウェアの実行時にプロセッサ１４０４によって操作されるデータを格納するために使用することができ、ソフトウェアは、本明細書に開示の方法のいずれか一つを実行するように構成することができる。
【0085】
処理回路１４０２の１または複数のプロセッサ１４０４は、ソフトウェアを実行することができる。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコードまたはハードウェア記述言語などと呼ばれるかどうかにかかわらず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プロシージャ、関数などを意味するものとして、広く解釈されるものとする。ソフトウェアは、コンピュータ可読形式でストレージ１４０６に存在するようにしても、外部のコンピュータ可読媒体に存在するようにしてもよい。外部のコンピュータ可読媒体および／またはストレージ１４０６は、非一時的なコンピュータ可読媒体を含むことができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、例えば、磁気ストレージデバイス（例えば、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気ストリップ）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（例えば、「フラッシュドライブ」、カード、スティック、キードライブ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭを含む消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、レジスタ、リムーバブルディスク、およびコンピュータがアクセスして読み取ることができるソフトウェアおよび／または命令を格納するための他の任意の適切な媒体を含むことができる。また、コンピュータ可読媒体および／またはストレージ１４０６は、例えば、搬送波、伝送ライン、およびコンピュータがアクセスして読み取ることができるソフトウェアおよび／または命令を送信するための他の任意の適切な媒体も含むことができる。コンピュータ可読媒体および／またはストレージ１４０６は、処理回路１４０２に存在していても、プロセッサ１４０４に存在していても、処理回路１４０２の外部にあっても、処理回路１４０２を含む複数のエンティティに分散していてもよい。コンピュータ可読媒体および／またはストレージ１４０６は、コンピュータプログラム製品に具現化されるものであってもよい。一例として、コンピュータプログラム製品は、パッケージ材料内のコンピュータ可読媒体を含むことができる。当業者は、具体的なアプリケーションおよびシステム全体に課せられた全体的な設計上の制約に応じて、本開示全体にわたって提示された記載の機能を実装するための最良の方法を認識するであろう。
【0086】
ストレージ１４０６は、本明細書でソフトウェアモジュール１４１６とも呼ばれる、ロード可能なコードセグメント、モジュール、アプリケーション、プログラムなどで維持および／または編成されたソフトウェアを維持することができる。ソフトウェアモジュール１４１６の各々は、処理回路１４０２にインストールまたはロードされて、１または複数のプロセッサ１４０４によって実行されると、１または複数のプロセッサ１４０４の動作を制御するランタイムイメージ１４１４に寄与する命令およびデータを含むことができる。特定の命令は、実行されると、処理回路１４０２に、本明細書に記載の特定の方法、アルゴリズムおよびプロセスに従って機能を実行させることができる。
【0087】
ソフトウェアモジュール１４１６のいくつかは、処理回路１４０２の初期化中にロードされるものであってもよく、それらのソフトウェアモジュール１４１６は、本明細書に開示の様々な機能の実行を可能にするように処理回路１４０２を構成することができる。例えば、いくつかのソフトウェアモジュール１４１６は、プロセッサ１４０４の内部デバイスおよび／または論理回路１４２２を構成することができ、トランシーバ１４１２、バスインターフェース１４０８、ユーザインターフェース１４１８、タイマ、数値演算コプロセッサなどの外部デバイスへのアクセスを管理することができる。ソフトウェアモジュール１４１６は、割り込みハンドラおよびデバイスドライバと相互作用し、処理回路１４０２が提供する様々なリソースへのアクセスを制御する制御プログラムおよび／またはオペレーティングシステムを含むことができる。リソースは、メモリ、処理時間、トランシーバ１４１２へのアクセス、ユーザインタフェース１４１８などを含むことができる。
【0088】
処理回路１４０２の１または複数のプロセッサ１４０４は、多機能であり、それにより、ソフトウェアモジュール１４１６のいくつかがロードされ、異なる機能または同じ機能の異なるインスタンスを実行するように構成される。さらに、１または複数のプロセッサ１４０４は、例えば、ユーザインタフェース１４１８、トランシーバ１４１２およびデバイスドライバからの入力に応答して開始されるバックグラウンドタスクを管理するように適合されるようにしてもよい。複数の機能の実行をサポートするために、１または複数のプロセッサ１４０４は、マルチタスク環境を提供するように構成されるようにしてもよく、それにより、複数の機能の各々が、必要に応じて１または複数のプロセッサ１４０４によって提供されるタスクのセットとして実装される。一例では、マルチタスク環境は、異なるタスク間でプロセッサ１４０４の制御を引き渡すタイムシェアリングプログラム１４２０を使用して実装されるものであってもよく、それにより、各タスクは、未処理の動作の完了時かつ／または割り込みなどの入力に応答して、１または複数のプロセッサ１４０４の制御をタイムシェアリングプログラム１４２０に戻す。タスクが１または複数のプロセッサ１４０４の制御を有する場合、処理回路は、制御タスクに関連する機能によって対処される目的のために効果的に特化される。タイムシェアリングプログラム１４２０は、オペレーティングシステム、ラウンドロビンベースで制御を転送するメインループ、機能の優先順位に従って１または複数のプロセッサ１４０４の制御を割り当てる機能、および／または、１または複数のプロセッサ１４０４の制御を処理機能に提供することによって外部イベントに応答する割込み作動メインループを含むことができる。
【0089】
一態様では、装置１４００が、充電回路に結合されたバッテリ充電電源と、複数の充電セルと、１または複数のプロセッサ１４０４を含むことができるコントローラとを有するワイヤレス充電デバイスに実装されるようにしてもよい。複数の充電セルは、充電デバイスの表面付近にある１または複数の充電コイルに電流を提供するように構成することができる。少なくとも１つのコイルは、各充電セルの電荷移動領域を介して電磁場を向けるように構成することができる。
【0090】
装置１４００は、パルス信号を充電回路に提供するように構成されたパルス生成回路を含むことができる。パルス信号の各パルスは、充電回路の公称共振周波数よりも大きい又は小さい周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含むことができる。一例では、パルス生成回路が、タイマの制御下でクロック信号をゲート制御する論理回路を含む。コントローラは、パルス信号中の第１のパルスに対する充電回路の応答と、パルス信号中で以前に送信された第２のパルスに対する充電回路の対応する応答との差に基づいて、充電回路の共振の変化を検出するように構成することができる。コントローラは、応答の差に基づいて、充電式デバイスが充電コイルに近接して配置されたことを判定するように構成することができる。一例では、応答の差が、第１のパルスに応答して充電回路に流れる電流に対する、第２のパルスに応答して充電回路に流れる電流の増加を含む。別の例では、応答の差が、充電回路のコイルにかかる電圧の増加を含む。
【0091】
いくつかの態様では、充電回路のコイルが充電式デバイスの受信コイルに誘導結合されているときに、充電式デバイスの充電構成を特定し、その充電構成に従って充電回路に充電電流を供給させるように、コントローラを構成することができる。一例では、充電回路に、充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に従ってアクティブｐｉｎｇを送信させ、充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、充電式デバイスを識別するように、コントローラを構成することができる。
【0092】
特定の態様では、装置１４００が、パルス信号に対する充電回路の応答に基づいて、充電回路の共振を示す測定信号を提供するように構成された測定回路を有する。いくつかの例では、充電回路の共振の変化が、充電回路のＱ値の減少を含む。装置１４００は、測定信号よりも遅い速度で変化する測定信号のフィルタリングされたバージョンを提供するように構成されたフィルタと、測定信号と測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えたときに切り替わる検出信号を生成するように構成された比較ロジックとを含むことができる。検出信号は、物体が充電コイルに近接して配置されているか否かを示すことができる。フィルタは、有限インパルス応答フィルタまたはローパスフィルタとして実装することができる。比較ロジックは、装置に関連する電圧または温度の変動によって引き起こされる測定信号の低電圧変化への応答を抑制するように構成されたヒステリシス回路を含むことができる。
【0093】
いくつかの態様では、ストレージ１４０６が、命令および情報を保持し、命令は、パルス信号を充電回路に提供するステップであって、パルス信号の各パルスが、充電回路の公称共振周波数よりも大きい又は小さい周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、ステップと、パルス信号中の第１のパルスに対する充電回路の応答と、パルス信号中で以前に送信された第２のパルスに対する充電回路の対応する応答との差に基づいて、充電回路の共振の変化を検出するステップと、応答の差に基づいて、充電式デバイスが充電回路のコイルに近接して配置されたことを判定するステップとを、１または複数のプロセッサ１４０４に実行させるように構成されている。応答の差は、第１のパルスに応答して充電回路に流れる電流に対する、第２のパルスに応答して充電回路に流れる電流の増加、または充電回路のコイルにかかる電圧の増加を含む。
【0094】
いくつかの態様では、充電回路のコイルが充電式デバイス内の受信コイルに誘導結合されているときに、充電式デバイスのための充電構成を特定して、その充電構成に従って充電回路に充電電流を提供することを、１または複数のプロセッサ１４０４に実行させるように、命令を構成することができる。いくつかの態様では、充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に従ってアクティブｐｉｎｇを送信して、充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、充電式デバイスを識別することを、１または複数のプロセッサ１４０４に実行させるように、命令を構成することができる。
【0095】
特定の態様では、充電回路の共振の変化が、充電回路のＱ値の低下を含む。命令は、充電回路のＱ値を示す測定信号を受信し、測定信号をフィルタリングして、測定信号よりも遅い速度で変化する測定信号のフィルタリングされたバージョンを取得し、測定信号と測定信号のフィルタリングされたバージョンとの間の差が閾値レベルを超えるときに切り替わる検出信号を生成することを、１または複数のプロセッサ１４０４に実行させるように構成することができる。命令は、動作電圧または温度の変動によって引き起こされる測定信号の変化を含む、測定信号の遅い変化への応答を抑制するように構成されたヒステリシス回路を含むコンパレータを使用して、測定信号と測定信号のフィルタリングされたバージョンとを、１または複数のプロセッサ１４０４に比較させるように構成することができる。測定信号のフィルタリングには、ＦＩＲフィルタを使用して測定信号をフィルタリングする方法と、ローパスフィルタを使用して測定信号をフィルタリングする方法がある。比較ロジックは、ヒステリシスコンパレータであってもよく、かつ／または、測定信号の遅い変化への応答を抑制するように構成され、かつ／または、装置に関連する電圧または温度の変動によって引き起こされる測定信号の低電圧変化への応答を抑制するように構成されたヒステリシス回路を有することができる。
【0096】
上述した説明は、当業者が本明細書に記載の様々な態様を実施できるようにするために提供されたものである。これらの態様に対する様々な変更は、当業者には明らかであり、本明細書で規定される一般的な原理は、他の態様に適用することができる。このため、特許請求の範囲は、本明細書に示される態様に限定されることを意図するものではなく、請求項の文言と一致する全範囲が認められるものであり、単数形の要素への言及は、特に明記がなければ、「唯一の」を意味するものではなく、「１または複数」を意味するものとする。特に明記されていない限り、「いくつか」という用語は１または複数を指している。当業者に知られている、または後に当業者に知られるようになる、本開示を通して説明される様々な態様の要素に対するすべての構造的および機能的均等物は、引用により本明細書に明示的に援用されるとともに、特許請求の範囲に含まれることが意図される。さらに、本明細書に開示されているものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に記載されているか否かにかかわらず、公衆に捧げられることを意図していない。請求項の要素が「のための手段（means for）」という文言を使用して明示的に記載されていない限り、また、方法の請求項の場合には、「のためのステップ（step for）」という文言を使用して記載されていない限りは、何れの請求項の要素も、米国特許法第１１２条第６項の規定に基づいて解釈されるべきではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【手続補正書】
【提出日】2022-08-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体を検出する方法であって、
ワイヤレス充電デバイスの共振回路を使用してパルス信号を送信するステップであって、前記パルス信号の各パルスが、前記共振回路の公称共振周波数よりも高い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、ステップと、
前記パルス信号の各パルスについて、
各パルスの送信中に前記共振回路の品質係数（Ｑ値）を示す測定信号を生成し、
前記測定信号をフィルタリングして、各パルスの送信中の前記共振回路のＱ値を示すフィルタリングされた測定信号を得るステップと、
前記共振回路の第１のＱ値が前記共振回路の第２のＱ値と異なる場合に、充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するステップであって、前記第１のＱ値が、第１のパルスの送信中に測定され、前記第２のＱ値が、以前に送信された第２のパルスの送信中に測定されたものである、ステップとを備えることを特徴とする方法。
ワイヤレス充電デバイスの共振回路を使用してパルス信号を送信するステップであって、前記パルス信号の各パルスが、前記共振回路の公称共振周波数よりも高い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、ステップと、
前記パルス信号の各パルスについて、
各パルスの送信中に前記共振回路の品質係数（Ｑ値）を示す測定信号を生成し、
前記測定信号をフィルタリングして、各パルスの送信中の前記共振回路のＱ値を示すフィルタリングされた測定信号を得るステップと、
前記共振回路の第１のＱ値が前記共振回路の第２のＱ値と異なる場合に、充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するステップであって、前記第１のＱ値が、第１のパルスの送信中に測定され、前記第２のＱ値が、以前に送信された第２のパルスの送信中に測定されたものである、ステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法において、
前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたときに、前記第１のＱ値が閾値を超えることを特徴とする方法。
前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたときに、前記第１のＱ値が閾値を超えることを特徴とする方法。
【請求項3】
請求項２に記載の方法において、
前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置される前に、前記第２のＱ値が前記閾値を下回ることを特徴とする方法。
前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置される前に、前記第２のＱ値が前記閾値を下回ることを特徴とする方法。
【請求項4】
請求項１に記載の方法において、
前記第１のパルスの送信と前記第２のパルスの送信との間の測定信号の変化を検出するステップと、
前記測定信号の変化が差の閾値を超えた場合に、前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
前記第１のパルスの送信と前記第２のパルスの送信との間の測定信号の変化を検出するステップと、
前記測定信号の変化が差の閾値を超えた場合に、前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項5】
請求項１に記載の方法において、
前記測定信号のローパスフィルタリングされたバージョンと、前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとをコンパレータのそれぞれの入力に提供するステップと、
前記コンパレータがその入力間の差を示す場合に、前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
前記測定信号のローパスフィルタリングされたバージョンと、前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとをコンパレータのそれぞれの入力に提供するステップと、
前記コンパレータがその入力間の差を示す場合に、前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法において、
前記測定信号のローパスフィルタリングされたバージョンが、前記測定信号のより高い周波数成分を遮断するように構成されたローパスフィルタから得られたものであることを特徴とする方法。
前記測定信号のローパスフィルタリングされたバージョンが、前記測定信号のより高い周波数成分を遮断するように構成されたローパスフィルタから得られたものであることを特徴とする方法。
【請求項7】
請求項５に記載の方法において、
前記コンパレータが、ヒステリシス回路を含むことを特徴とする方法。
前記コンパレータが、ヒステリシス回路を含むことを特徴とする方法。
【請求項8】
請求項１に記載の方法において、
前記測定信号が、前記共振回路における電流を測定することによって得られることを特徴とする方法。
前記測定信号が、前記共振回路における電流を測定することによって得られることを特徴とする方法。
【請求項9】
請求項１に記載の方法において、
前記測定信号が、前記共振回路における電圧を測定することによって得られることを特徴とする方法。
前記測定信号が、前記共振回路における電圧を測定することによって得られることを特徴とする方法。
【請求項10】
請求項１に記載の方法において、
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に従って、前記共振回路を使用してアクティブｐｉｎｇを送信するステップと、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、前記充電式デバイスを識別するステップとをさらに含み、
前記クロック信号が、前記標準規定仕様により規定された公称共振周波数よりも高い周波数を有することを特徴とする方法。
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に従って、前記共振回路を使用してアクティブｐｉｎｇを送信するステップと、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、前記充電式デバイスを識別するステップとをさらに含み、
前記クロック信号が、前記標準規定仕様により規定された公称共振周波数よりも高い周波数を有することを特徴とする方法。
【請求項11】
充電デバイスであって、
前記充電デバイスの表面に近接して配置される充電コイルを含む共振回路と、
前記共振回路にパルス信号を提供するように構成されたパルス生成回路であって、前記パルス信号の各パルスが、前記共振回路の公称共振周波数よりも高い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、パルス生成回路と、
前記パルス信号の各パルスの送信中に前記共振回路のＱ値を示す測定信号を提供するように構成された測定回路と、
各パルスの送信中に前記共振回路のＱ値を示すフィルタリングされた測定信号を提供するように構成されたフィルタと、
第１のパルスの送信中に測定された第１のＱ値と、以前に送信された第２のパルスの送信中に測定された第２のＱ値とを比較するように構成された比較ロジックと、
前記共振回路の第１のＱ値が前記共振回路の第２のＱ値と異なる場合に、充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するように構成されたコントローラとを備えることを特徴とする充電デバイス。
前記充電デバイスの表面に近接して配置される充電コイルを含む共振回路と、
前記共振回路にパルス信号を提供するように構成されたパルス生成回路であって、前記パルス信号の各パルスが、前記共振回路の公称共振周波数よりも高い周波数を有するクロック信号の複数のサイクルを含む、パルス生成回路と、
前記パルス信号の各パルスの送信中に前記共振回路のＱ値を示す測定信号を提供するように構成された測定回路と、
各パルスの送信中に前記共振回路のＱ値を示すフィルタリングされた測定信号を提供するように構成されたフィルタと、
第１のパルスの送信中に測定された第１のＱ値と、以前に送信された第２のパルスの送信中に測定された第２のＱ値とを比較するように構成された比較ロジックと、
前記共振回路の第１のＱ値が前記共振回路の第２のＱ値と異なる場合に、充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するように構成されたコントローラとを備えることを特徴とする充電デバイス。
【請求項12】
請求項１１に記載の充電デバイスにおいて、
前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたときに、前記第１のＱ値が閾値を超えることを特徴とする充電デバイス。
前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたときに、前記第１のＱ値が閾値を超えることを特徴とする充電デバイス。
【請求項13】
請求項１２に記載の充電デバイスにおいて、
前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置される前に、前記第２のＱ値が前記閾値を下回ることを特徴とする充電デバイス。
前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置される前に、前記第２のＱ値が前記閾値を下回ることを特徴とする充電デバイス。
【請求項14】
請求項１１に記載の充電デバイスにおいて、
前記コントローラがさらに、
前記第１のパルスの送信と前記第２のパルスの送信との間の測定信号の変化を検出し、
前記測定信号の変化が差の閾値を超えた場合に、前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するように構成されていることを特徴とする充電デバイス。
前記コントローラがさらに、
前記第１のパルスの送信と前記第２のパルスの送信との間の測定信号の変化を検出し、
前記測定信号の変化が差の閾値を超えた場合に、前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するように構成されていることを特徴とする充電デバイス。
【請求項15】
請求項１１に記載の充電デバイスにおいて、
前記比較ロジックがさらに、
前記測定信号のローパスフィルタリングされたバージョンと、前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとの比較に基づいて、前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するように構成されていることを特徴とする充電デバイス。
前記比較ロジックがさらに、
前記測定信号のローパスフィルタリングされたバージョンと、前記測定信号のフィルタリングされたバージョンとの比較に基づいて、前記充電式デバイスが前記共振回路のコイルに近接して配置されたことを判定するように構成されていることを特徴とする充電デバイス。
【請求項16】
請求項１５に記載の充電デバイスにおいて、
前記測定信号のより高い周波数成分を遮断することによって、前記測定信号のローパスフィルタリングされたバージョンを提供するように構成されたローパスフィルタをさらに備えることを特徴とする充電デバイス。
前記測定信号のより高い周波数成分を遮断することによって、前記測定信号のローパスフィルタリングされたバージョンを提供するように構成されたローパスフィルタをさらに備えることを特徴とする充電デバイス。
【請求項17】
請求項１５に記載の充電デバイスにおいて、
前記比較ロジックが、ヒステリシス回路を含むことを特徴とする充電デバイス。
前記比較ロジックが、ヒステリシス回路を含むことを特徴とする充電デバイス。
【請求項18】
請求項１１に記載の充電デバイスにおいて、
前記測定信号が、前記共振回路における電流を測定することによって得られたものであることを特徴とする充電デバイス。
前記測定信号が、前記共振回路における電流を測定することによって得られたものであることを特徴とする充電デバイス。
【請求項19】
請求項１１に記載の充電デバイスにおいて、
前記測定信号が、前記共振回路における電圧を測定することによって得られたものであることを特徴とする充電デバイス。
前記測定信号が、前記共振回路における電圧を測定することによって得られたものであることを特徴とする充電デバイス。
【請求項20】
請求項１１に記載の充電デバイスにおいて、
前記コントローラがさらに、
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に従って、前記共振回路を使用してアクティブｐｉｎｇを送信し、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、前記充電式デバイスを識別するように構成され、
前記クロック信号が、前記標準規定仕様により規定された公称共振周波数よりも高い周波数を有することを特徴とする充電デバイス。
前記コントローラがさらに、
前記充電式デバイスを充電するための標準規定仕様に従って、前記共振回路を使用してアクティブｐｉｎｇを送信し、
前記充電式デバイスから受信した変調信号にエンコードされた情報から、前記充電式デバイスを識別するように構成され、
前記クロック信号が、前記標準規定仕様により規定された公称共振周波数よりも高い周波数を有することを特徴とする充電デバイス。
【外国語明細書】