(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】P2023053372
(43)【公開日】2023-04-12
(54)【発明の名称】無線電力システムのアクティブ整流の制御
(51)【国際特許分類】
H02J 50/12 20160101AFI20230404BHJP
H02M 3/28 20060101ALI20230404BHJP
【ＦＩ】
H02J50/12
H02M3/28 H
H02M3/28 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023022362
(22)【出願日】2023-02-16
(62)【分割の表示】P 2022513149の分割
【原出願日】2020-08-26
(31)【優先権主張番号】62/891,959
(32)【優先日】2019-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】513307922
【氏名又は名称】ワイトリシティ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＷＩＴＲＩＣＩＴＹ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ミリサフ ダニロビッチ
(57)【要約】
【課題】好適な無線電力システムのアクティブ整流の制御を提供すること。
【解決手段】本明細書で記載されるのは、無線電力システムの整流器のためのアクティブ整流方法およびアクティブ整流システムである。例示的な方法は、ゼロ交差検出器によって、整流器の入力での電流の１つ以上のゼロ交差を検出することと、少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよびゼロ交差に基づいて、第１の遅延時間を決定することと、を含むことができる。本方法は、第１の遅延時間に基づいて、それぞれ、整流器の第１のスイッチおよび第２のスイッチのための、第１の制御信号および第２の制御信号を生成することと、第１の制御信号と第２の制御信号との間に、第１のデッドタイムを挿入することと、第１の制御信号および第２の制御信号を、それぞれ、第１のスイッチおよび第２のスイッチに提供することと、を含むことができる。
【選択図】図３Ａ
【解決手段】本明細書で記載されるのは、無線電力システムの整流器のためのアクティブ整流方法およびアクティブ整流システムである。例示的な方法は、ゼロ交差検出器によって、整流器の入力での電流の１つ以上のゼロ交差を検出することと、少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよびゼロ交差に基づいて、第１の遅延時間を決定することと、を含むことができる。本方法は、第１の遅延時間に基づいて、それぞれ、整流器の第１のスイッチおよび第２のスイッチのための、第１の制御信号および第２の制御信号を生成することと、第１の制御信号と第２の制御信号との間に、第１のデッドタイムを挿入することと、第１の制御信号および第２の制御信号を、それぞれ、第１のスイッチおよび第２のスイッチに提供することと、を含むことができる。
【選択図】図３Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
本明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年８月２６日に出願された「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＡＣＴＩＶＥ ＲＥＣＴＩＦＩＥＲ ＳＷＩＴＣＨＥＳ ＩＮ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題された米国仮特許出願第６２／８９１，９５９号の優先権および利益を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年８月２６日に出願された「ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＡＣＴＩＶＥ ＲＥＣＴＩＦＩＥＲ ＳＷＩＴＣＨＥＳ ＩＮ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＳＹＳＴＥＭＳ」と題された米国仮特許出願第６２／８９１，９５９号の優先権および利益を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
以下の開示は、無線電力システムのアクティブ整流方法およびアクティブ整流システムに関し、より具体的には、無線電力受信機のアクティブ整流方法およびアクティブ整流システムの制御に関する。
【背景技術】
【0003】
無線電力システムは、送信機と受信機との間の機械的接触を伴わずに、負荷（例えば、電気デバイスのバッテリー）に電力を伝送するように構成されている。そのようなシステムの無線電力受信機は、概して、受信機に結合された負荷（例えば、バッテリー）に送達するために、振動エネルギーをＤＣに変換するための整流器を含む。整流器が高効率で動作することは有益であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本明細書で開示されるのは、無線電力システムのためのアクティブ整流の制御方法である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一態様では、本開示は、無線電力システムの整流器のためのアクティブ整流方法を特徴とする。方法は、ゼロ交差検出器によって、整流器の入力での電流の１つ以上のゼロ交差を検出することと、少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよびゼロ交差に基づいて、第１の遅延時間を決定することと、を含むことができる。方法はさらに、第１の遅延時間に基づいて、それぞれ、整流器の第１のスイッチおよび第２のスイッチのための、第１の制御信号および第２の制御信号を生成することと、第１の制御信号と第２の制御信号との間に第１のデッドタイムを挿入することと、第１の制御信号および第２の制御信号を、それぞれ、第１のスイッチおよび第２のスイッチに提供することと、を含み得る。
【0006】
アクティブ整流方法の様々な実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。方法は、無線電力システムパラメータおよびゼロ交差に基づいて、第２の遅延時間を決定することと、第２の遅延時間に基づいて、それぞれ、整流器の第３のスイッチおよび第４のスイッチのための、第３の制御信号および第４の制御信号を生成することと、第３の制御信号と第４の制御信号との間に第２のデッドタイムを挿入することと、第３の制御信号および第４の制御信号を、それぞれ、第３の整流器スイッチおよび第４の整流器スイッチに提供することと、を含むことができる。第３のスイッチおよび第４のスイッチは、フルブリッジ構成で第１のスイッチおよび第２のスイッチに結合することができる。整流器は、無線電力受信機の一部であり得る。整流器は、無線電力送信機の一部であり得る。
【0007】
整流器は、第１のスイッチおよび第２のスイッチとフルブリッジ整流器構成で結合された２つのダイオードを含むことができる。第１のスイッチおよび第２のスイッチは、整流器の低側スイッチであり得る。第１のスイッチおよび第２のスイッチは、第１の整流器入力に結合され得、２つのダイオードは、第２の整流器入力に結合されている。第１の遅延時間は、ゼロ交差検出器に動作可能に結合された遅延ブロックによって決定され得る。ゼロ交差は、電流の立ち上がりに対応する第１のゼロ交差と、電流の立ち下がりに対応する第２のゼロ交差とを含み得る。上記の少なくとも１つの無線電力システムパラメータの値は、（ｉ）整流器のインピーダンス、（ｉｉ）無線電力システムに結合された負荷に伝送された電力レベル、または（ｉｉｉ）整流器を備える無線電力受信機のコイル電流のうちの少なくとも１つに基づくことができる。
【0008】
別の態様では、本開示は、無線電力システムのためのアクティブ整流システムを特徴とする。システムは、無線電力システムの振動電流源とバッテリーとの間に結合された第１のスイッチおよび第２のスイッチと、第１のスイッチおよび第２のスイッチの各々に結合された制御システムと、を含むことができる。制御システムは、整流器の入力で振動電流の１つ以上のゼロ交差を検出し、かつ少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよびゼロ交差に基づいて、第１の遅延時間を決定するように構成され得る。制御システムはさらに、第１の遅延時間に基づいて、それぞれ、整流器の第１のスイッチおよび第２のスイッチのための、第１の制御信号および第２の制御信号を生成し、第１の制御信号と第２の制御信号との間に第１のデッドタイムを挿入し、第１の制御信号および第２の制御信号をそれぞれ、第１のスイッチおよび第２のスイッチに提供するように、構成され得る。
【0009】
アクティブ整流システムの様々な実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。システムは、無線電力システムの振動電流源とバッテリーとの間に結合された第３のスイッチおよび第４のスイッチを含むことができる。制御システムは、無線電力システムパラメータおよびゼロ交差に基づいて第２の遅延時間を判定し、第２の遅延時間に基づいて、それぞれ、整流器の第３のスイッチおよび第４のスイッチのための、第３の制御信号および第４の制御信号を生成するようにさらに構成され得る。制御システムは、第３の制御信号と第４の制御信号との間に第２のデッドタイムを挿入し、第３および第４の制御信号を、それぞれ、第３および第４の整流器スイッチに提供するようにさらに構成され得る。第３および第４のスイッチは、第１および第２のスイッチに結合することができ、フルブリッジ構成である。
【0010】
整流器は、無線電力受信機の一部であり得る。整流器は、無線電力送信機の一部であり得る。整流器は、第１のスイッチおよび第２のスイッチとフルブリッジ整流器構成で結合された２つのダイオードを含むことができる。第１のスイッチおよび第２のスイッチは、整流器の低側スイッチであり得る。上記の少なくとも１つの無線電力システムパラメータの値は、（ｉ）整流器のインピーダンス、（ｉｉ）無線電力システムに結合されたバッテリーに伝送された電力レベル、または（ｉｉｉ）整流器を備える無線電力受信機のコイル電流のうちの少なくとも１つに基づくことができる。
【0011】
別の態様では、本開示は、無線電力システムのためのアクティブ整流方法を特徴とする。方法は、ゼロ交差検出器によって、整流器の入力での電流の１つ以上のゼロ交差を検出することと、立ち上がりゼロ交差および立ち下がりゼロ交差に基づいて位相ロックループ（ＰＬＬ）信号を生成することと、少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよびゼロ交差に基づいて第１の遅延時間を判定することと、第１の遅延時間およびＰＬＬ信号に基づいて、それぞれ、整流器の第１のスイッチおよび第２のスイッチのための、第１の制御信号および第２の制御信号を生成することと、第１の制御信号と第２の制御信号との間に第１のデッドタイムを挿入することと、第１の制御信号および第２の制御信号を、それぞれ、第１のスイッチおよび第２のスイッチに提供することと、を含むことができる。
【0012】
別の態様では、本開示は、無線電力システムのためのアクティブ整流方法を特徴とする。方法は、整流器の入力における電流を受信および／またはフィルタリングすることと、ゼロ交差検出器によって、整流器の入力における電流の１つ以上のゼロ交差を検出することと、少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよびゼロ交差に基づいて第１の遅延時間を判定することと、第１の遅延時間に基づいて、それぞれ、整流器の第１のスイッチおよび第２のスイッチのための第１の制御信号および第２の制御信号を生成することと、第１の制御信号と第２の制御信号との間に第１のデッドタイムを挿入することと、第１の制御信号および第２の制御信号を、それぞれ、第１のスイッチおよび第２のスイッチに提供することと、を含むことができる。
【0013】
別の態様では、本開示は、無線電力システムのためのアクティブ整流方法を特徴とする。方法は、ゼロ交差検出器によって、整流器の入力で電流の１つ以上のゼロ交差を検出することと、立ち上がりゼロ交差および立ち下がりゼロ交差に基づいて位相ロックループ（ＰＬＬ）信号を生成することと、１つ以上の無線電力システムパラメータに基づいて第１の電圧信号を決定することと、ＰＬＬ信号および第１の電圧信号に基づいて、それぞれ、整流器の第１のスイッチおよび第２のスイッチのための第１の制御信号および第２の制御信号を生成することと、第１の制御信号と第２の制御信号との間に第１のデッドタイムを挿入することと、第１の制御信号および第２の制御信号を、それぞれ、第１のスイッチおよび第２のスイッチに提供することと、を含むことができる。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
無線電力システムの整流器のためのアクティブ整流方法であって、
ゼロ交差検出器によって、前記整流器の入力での電流の１つ以上のゼロ交差を検出することと、
少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよび前記ゼロ交差に基づいて、第１の遅延時間を決定することと、
前記第１の遅延時間に基づいて、それぞれ、前記整流器の第１のスイッチおよび第２のスイッチのための、第１の制御信号および第２の制御信号を生成することと、
前記第１の制御信号と前記第２の制御信号との間に、第１のデッドタイムを挿入することと、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を、それぞれ、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに提供することと、
を含む、アクティブ整流方法。
（項目２）
前記無線電力システムパラメータおよび前記ゼロ交差に基づいて、第２の遅延時間を決定することと、
前記第２の遅延時間に基づいて、それぞれ、前記整流器の第３のスイッチおよび第４のスイッチのための、第３の制御信号および第４の制御信号を生成することと、
前記第３の制御信号と前記第４の制御信号との間に、第２のデッドタイムを挿入することと、
前記第３の制御信号および前記第４の制御信号を、それぞれ、前記第３の整流器スイッチおよび前記第４の整流器スイッチに提供することと、
をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチは、フルブリッジ構成で前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに結合されている、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記整流器は、無線電力受信機の一部である、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記整流器は、無線電力送信機の一部である、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記整流器は、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチとフルブリッジ整流器構成で結合された２つのダイオードを含む、項目１に記載の方法。
（項目７）
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、前記整流器の低側スイッチである、項目６に記載の方法。
（項目８）
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは第１の整流器入力に結合されており、前記２つのダイオードは第２の整流器入力に結合されている、項目６に記載の方法。
（項目９）
前記第１の遅延時間は、前記ゼロ交差検出器に動作可能に結合された遅延ブロックによって決定される、項目１に記載の方法。
（項目１０）
前記ゼロ交差は、前記電流の立ち上がりに対応する第１のゼロ交差と、前記電流の立ち下がりに対応する第２のゼロ交差と、を含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記少なくとも１つの無線電力システムパラメータの値は、
（ｉ）前記整流器のインピーダンス、
（ｉｉ）前記無線電力システムに結合された負荷に伝送された電力レベル、または
（ｉｉｉ）前記整流器を備える無線電力受信機のコイル電流
のうちの少なくとも１つに基づいている、項目１に記載の方法。
（項目１３）
無線電力システムのためのアクティブ整流システムであって、前記システムは、
前記無線電力システムの振動電流源とバッテリーとの間に結合された、第１のスイッチおよび第２のスイッチと、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの各々に結合された制御システムと、
を備え、前記制御システムは、
前記整流器の入力で前記振動電流の１つ以上のゼロ交差を検出し、
少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよび前記ゼロ交差に基づいて、第１の遅延時間を決定し、
前記第１の遅延時間に基づいて、それぞれ、前記整流器の前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのための、第１の制御信号および第２の制御信号を生成し、
前記第１の制御信号と前記第２の制御信号との間に、第１のデッドタイムを挿入し、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を、それぞれ、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに提供する
ように構成されている、アクティブ整流システム。
（項目１４）
前記無線電力システムの前記振動電流源と前記バッテリーとの間に結合された、第３のスイッチおよび第４のスイッチをさらに備え、
前記制御システムは、
前記無線電力システムパラメータおよび前記ゼロ交差に基づいて、第２の遅延時間を決定し、
前記第２の遅延時間に基づいて、それぞれ、前記整流器の第３のスイッチおよび第４のスイッチのための、第３の制御信号および第４の制御信号を生成し、
前記第３の制御信号と前記第４の制御信号との間に、第２のデッドタイムを挿入し、
前記第３の制御信号および前記第４の制御信号を、それぞれ、前記第３の整流器スイッチおよび前記第４の整流器スイッチに提供する
ようにさらに構成されている、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチが前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに結合されている、フルブリッジ構成である、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
前記整流器は、無線電力受信機の一部である、項目１３に記載のシステム。
（項目１７）
前記整流器は、無線電力送信機の一部である、項目１３に記載のシステム。
（項目１８）
前記整流器は、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチとフルブリッジ整流器構成で結合された２つのダイオードを含む、項目１３に記載のシステム。
（項目１９）
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、前記整流器の低側スイッチである、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
前記少なくとも１つの無線電力システムパラメータの値は、
（ｉ）前記整流器のインピーダンス、
（ｉｉ）前記無線電力システムに結合された前記バッテリーに伝送された電力レベル、または
（ｉｉｉ）前記整流器を備える無線電力受信機のコイル電流
のうちの少なくとも１つに基づいている、項目１３に記載のシステム。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
無線電力システムの整流器のためのアクティブ整流方法であって、
ゼロ交差検出器によって、前記整流器の入力での電流の１つ以上のゼロ交差を検出することと、
少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよび前記ゼロ交差に基づいて、第１の遅延時間を決定することと、
前記第１の遅延時間に基づいて、それぞれ、前記整流器の第１のスイッチおよび第２のスイッチのための、第１の制御信号および第２の制御信号を生成することと、
前記第１の制御信号と前記第２の制御信号との間に、第１のデッドタイムを挿入することと、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を、それぞれ、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに提供することと、
を含む、アクティブ整流方法。
（項目２）
前記無線電力システムパラメータおよび前記ゼロ交差に基づいて、第２の遅延時間を決定することと、
前記第２の遅延時間に基づいて、それぞれ、前記整流器の第３のスイッチおよび第４のスイッチのための、第３の制御信号および第４の制御信号を生成することと、
前記第３の制御信号と前記第４の制御信号との間に、第２のデッドタイムを挿入することと、
前記第３の制御信号および前記第４の制御信号を、それぞれ、前記第３の整流器スイッチおよび前記第４の整流器スイッチに提供することと、
をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチは、フルブリッジ構成で前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに結合されている、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記整流器は、無線電力受信機の一部である、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記整流器は、無線電力送信機の一部である、項目１に記載の方法。
（項目６）
前記整流器は、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチとフルブリッジ整流器構成で結合された２つのダイオードを含む、項目１に記載の方法。
（項目７）
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、前記整流器の低側スイッチである、項目６に記載の方法。
（項目８）
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは第１の整流器入力に結合されており、前記２つのダイオードは第２の整流器入力に結合されている、項目６に記載の方法。
（項目９）
前記第１の遅延時間は、前記ゼロ交差検出器に動作可能に結合された遅延ブロックによって決定される、項目１に記載の方法。
（項目１０）
前記ゼロ交差は、前記電流の立ち上がりに対応する第１のゼロ交差と、前記電流の立ち下がりに対応する第２のゼロ交差と、を含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記少なくとも１つの無線電力システムパラメータの値は、
（ｉ）前記整流器のインピーダンス、
（ｉｉ）前記無線電力システムに結合された負荷に伝送された電力レベル、または
（ｉｉｉ）前記整流器を備える無線電力受信機のコイル電流
のうちの少なくとも１つに基づいている、項目１に記載の方法。
（項目１３）
無線電力システムのためのアクティブ整流システムであって、前記システムは、
前記無線電力システムの振動電流源とバッテリーとの間に結合された、第１のスイッチおよび第２のスイッチと、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの各々に結合された制御システムと、
を備え、前記制御システムは、
前記整流器の入力で前記振動電流の１つ以上のゼロ交差を検出し、
少なくとも１つの無線電力システムパラメータおよび前記ゼロ交差に基づいて、第１の遅延時間を決定し、
前記第１の遅延時間に基づいて、それぞれ、前記整流器の前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのための、第１の制御信号および第２の制御信号を生成し、
前記第１の制御信号と前記第２の制御信号との間に、第１のデッドタイムを挿入し、
前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を、それぞれ、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに提供する
ように構成されている、アクティブ整流システム。
（項目１４）
前記無線電力システムの前記振動電流源と前記バッテリーとの間に結合された、第３のスイッチおよび第４のスイッチをさらに備え、
前記制御システムは、
前記無線電力システムパラメータおよび前記ゼロ交差に基づいて、第２の遅延時間を決定し、
前記第２の遅延時間に基づいて、それぞれ、前記整流器の第３のスイッチおよび第４のスイッチのための、第３の制御信号および第４の制御信号を生成し、
前記第３の制御信号と前記第４の制御信号との間に、第２のデッドタイムを挿入し、
前記第３の制御信号および前記第４の制御信号を、それぞれ、前記第３の整流器スイッチおよび前記第４の整流器スイッチに提供する
ようにさらに構成されている、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチが前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチに結合されている、フルブリッジ構成である、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
前記整流器は、無線電力受信機の一部である、項目１３に記載のシステム。
（項目１７）
前記整流器は、無線電力送信機の一部である、項目１３に記載のシステム。
（項目１８）
前記整流器は、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチとフルブリッジ整流器構成で結合された２つのダイオードを含む、項目１３に記載のシステム。
（項目１９）
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチは、前記整流器の低側スイッチである、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
前記少なくとも１つの無線電力システムパラメータの値は、
（ｉ）前記整流器のインピーダンス、
（ｉｉ）前記無線電力システムに結合された前記バッテリーに伝送された電力レベル、または
（ｉｉｉ）前記整流器を備える無線電力受信機のコイル電流
のうちの少なくとも１つに基づいている、項目１３に記載のシステム。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】例示的な無線電力システムのブロック図である。
【図2A】アクティブ整流を採用する例示的な無線電力システムの概略図である。
【図3A】アクティブ整流を採用する例示的な無線電力システムの概略図である。
【図3B】入力電流に基づいて整流器スイッチの制御信号を決定するための例示的なワークフローの図である。
【図3C】時間関数としての制御信号の生成における様々な信号を示すプロットのセットである。
【図3D】無線電力システムにおける整流器スイッチ制御のための例示的な方法のフローチャートである。
【図4A】入力電流に基づいて整流器スイッチの制御信号を決定するための例示的なワークフロー＼の図である。
【図4B】時間関数としての制御信号の生成における様々な信号を示すプロットのセットである。
【図4C】無線電力システムにおける整流器スイッチ制御のための例示的な方法のフローチャートである。
【図5A】入力電流に基づいて整流器スイッチの制御信号を生成するための例示的なワークフローの図である。
【図5B】時間関数としての制御信号の生成における様々な信号を示すプロットのセットである。
【図5C】無線電力システムにおける整流器スイッチ制御のための例示的な方法のフローチャートである。
【図6A】入力電流および入力電圧に基づいて整流器スイッチの制御信号を決定するための例示的なワークフローの図である。
【図6B】時間関数としての制御信号の生成における様々な信号を示すプロットのセットである。
【図6C】無線電力システムにおける整流器スイッチ制御のための例示的な方法のフローチャートである。
【図6D】記述なし
【図7】例示的な双方向無線送電システムの概略図である。
【図8】例示的な双方向制御プロセスのフローチャートである。
【図9】例示的なインバータ整流器の概略図、およびインバータ動作モードでのインバータ整流器の動作を示すタイミング図である。
【図10】例示的なインバータ整流器の概略図、および整流器動作モードにおけるインバータ整流器の動作を示すタイミング図である。
【図11】本明細書に記載のアクティブ整流システムおよびアクティブ整流方法を実装する際に使用され得る例示的なコンピュータシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本明細書で開示されるのは、無線電力システムにおけるアクティブ整流システムおよびアクティブ整流方法の例示的な実施形態である。具体的には、無線電力受信機においてアクティブ整流が使用され得る。アクティブ整流は、整流器を形成するように結合された、アクティブに制御されるスイッチを採用している。スイッチは、トランジスタ（例えば、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＢＪＴ、ＩＧＢＴなど）を含み得る。例示的な無線電力システムでは、アクティブ整流器を使用して、無線電力受信機で受信された振動電流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換することができ、これは、以下でさらに説明するように、エネルギーを最終的に負荷に伝達するために使用することができる。例示的な実施形態の詳細は、以下で考察される。
【0016】
無線電力システムの概要
図１は、例示的な無線電力システム１００のブロック図である。システム１００は、無線電力送信機１０２および無線電力受信機１０４を含む。送信機１０４では、電源（例えば、ＡＣ主電源、バッテリーなど）が、インバータ１０８に電力を供給する。追加の構成要素は、インバータ段１０８の前に力率改善（ＰＦＣ）回路１０６を含み得る。インバータ１０８は、インピーダンスマッチングネットワーク１１０（固定および／または調整可能なネットワーク要素を含む）を介して、送信機共振器コイルおよび容量性構成要素１１２（「共振器」）を駆動する。送信機共振器１１２は、受信機共振器１１４内の電圧および／または電流を誘導する振動磁場を発生させる。受信されたエネルギーは、（固定および／または調整可能なネットワーク要素を含む）インピーダンスマッチングネットワーク１１６を介して、整流器１１８に提供される。最終的に、整流された電力は、負荷１２０（例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車の１つ以上のバッテリー）に提供される。いくつかの実施形態では、バッテリー電圧レベルは、無線電力システム１００の様々なパラメータ（例えば、インピーダンス）に影響を与え得る。したがって、バッテリー電圧レベルは、無線電力システム１００の他の部分への入力として提供されるように受信、決定、または測定され得る。例えば、電気自動車の典型的なバッテリー電圧範囲は、２００～２８０Ｖ、２００～３５０Ｖ、２００～４２０Ｖなどを含む。
図１は、例示的な無線電力システム１００のブロック図である。システム１００は、無線電力送信機１０２および無線電力受信機１０４を含む。送信機１０４では、電源（例えば、ＡＣ主電源、バッテリーなど）が、インバータ１０８に電力を供給する。追加の構成要素は、インバータ段１０８の前に力率改善（ＰＦＣ）回路１０６を含み得る。インバータ１０８は、インピーダンスマッチングネットワーク１１０（固定および／または調整可能なネットワーク要素を含む）を介して、送信機共振器コイルおよび容量性構成要素１１２（「共振器」）を駆動する。送信機共振器１１２は、受信機共振器１１４内の電圧および／または電流を誘導する振動磁場を発生させる。受信されたエネルギーは、（固定および／または調整可能なネットワーク要素を含む）インピーダンスマッチングネットワーク１１６を介して、整流器１１８に提供される。最終的に、整流された電力は、負荷１２０（例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車の１つ以上のバッテリー）に提供される。いくつかの実施形態では、バッテリー電圧レベルは、無線電力システム１００の様々なパラメータ（例えば、インピーダンス）に影響を与え得る。したがって、バッテリー電圧レベルは、無線電力システム１００の他の部分への入力として提供されるように受信、決定、または測定され得る。例えば、電気自動車の典型的なバッテリー電圧範囲は、２００～２８０Ｖ、２００～３５０Ｖ、２００～４２０Ｖなどを含む。
【0017】
いくつかの実施形態では、送信機１０２の１つ以上の構成要素は、受信機１０４の通信モジュールと通信するように構成された通信モジュール（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ、無線機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、インバンドシグナリング機構など）を含み得るコントローラ１２２に結合され得る。いくつかの実施形態では、送信機１０２の１つ以上の構成要素は、１つ以上のセンサ１２４（例えば、電流センサ、電圧センサ、電力センサ、温度センサ、故障センサなど）に結合され得る。コントローラ１２２およびセンサ１２４は、センサ１２４および／またはセンサ１２８からのフィードバック信号に基づいて、送信機１０２の制御部分に動作可能に結合され得る。
【0018】
いくつかの実施形態では、受信機１０４の１つ以上の構成要素は、送信機１０２の通信モジュールと通信するように構成された通信モジュール（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ、無線機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、インバンドシグナリング機構など）を含み得るコントローラ１２６に結合され得る。いくつかの実施形態では、送信機１０４の１つ以上の構成要素は、１つ以上のセンサ１２８（例えば、電流センサ、電圧センサ、電力センサ、温度センサ、故障センサなど）に結合され得る。コントローラ１２６およびセンサ１２８は、センサ１２８および／またはセンサ１２４からのフィードバック信号に基づいて、送信機１０２の制御部分に動作可能に結合され得る。
【0019】
無線電力システムの例は、２０１０年６月１０日に公開され、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ」と題された米国特許出願公開第２０１０／０１４１０４２号、および２０１２年５月１０日に公開され、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅｓ」と題された米国特許出願公開第２０１２／０１１２５３５号に見出すことができ、これらの両方とも参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【0020】
本明細書に開示される例示的なシステムおよび方法は、車両用途に関して説明され得るが、電気によって駆動される任意のシステムまたは装置、例えば、ロボット、産業機械、電化製品、家電製品などにも適用され得る。大電力無線電力送信機は、大電力に依存する車両、産業機械、ロボット、または電子デバイスのバッテリーの給電および／または充電などの用途で無線電力を伝送するように構成され得る。例示目的のため、以下の開示は、車両の無線電力伝送に焦点を当てている。しかしながら、本明細書に記載される実施形態のうちの任意の１つ以上は、無線電力が利用され得る他の用途に適用され得ることが理解されよう。
【0021】
本明細書で使用する場合、「コンデンサ」、またはその記号は、静電容量（例えば、単位Ｆａｒａｄ）および／または容量性リアクタンス（例えば、単位Ｏｈｍ）を有する１つ以上の電気部品を指し得る。例えば、コンデンサは、（例えば、コンデンサの「バンク」内の）１つ以上のコンデンサを指してもよく、そのコンデンサは、数十、数百ほどの離散コンデンサであってもよい。所望の静電容量および／または所望の容量性リアクタンスを達成するために、２つ以上のコンデンサが直列または並列に結合されてもよい。なお、容量性リアクタンスは、本明細書では、負の値として表され得る。ただし、当業者は、いくつかの慣習において、容量性リアクタンスが正の値としても表され得ることを認識するであろう。
【0022】
本明細書で使用される「インダクタ」、またはその記号は、インダクタンス（例えば、単位Ｈｅｎｒｙ）および／または誘導リアクタンス（例えば、単位Ｏｈｍ）を有する１つ以上の電気部品を指し得る。例えば、インダクタは、１つ以上の別個のインダクタまたはコイルを指し得る。所望のインダクタンスおよび／または所望の誘導リアクタンスを達成するために、２つ以上のインダクタが直列または並列に結合されてもよい。なお、誘導リアクタンスは、本明細書では、正の値として表され得る。
【0023】
図面を含む本開示は、様々な電気部品の例示的な値を提供し得るが、部品の値が特定用途のためにカスタマイズされ得ることが理解されよう。例えば、様々な電子部品の値は、無線電力送信機が、車両のバッテリー（数千ワット程度）、または携帯電話のバッテリー（一般に５ワット未満）を充電するための電力の伝送に使用されるかに依存し得る。
【0024】
無線受信機におけるアクティブ整流
いくつかの実施形態では、アクティブ整流は、受信機１０４および／または負荷１２０の出力への電力伝送に対するより高度な制御を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、アクティブ整流は、受信機１０４および／または負荷１２０の出力へのより効率的な電力伝送を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、無線電力受信機においてアクティブ整流を採用することによって、受信機１０４および／または送信機１０２における調整可能なインピーダンスマッチング構成要素を除外することができる。これには、無線電力システムと関連付けられたサイズ、重量、および／またはコストを削減するという利点がある。
いくつかの実施形態では、アクティブ整流は、受信機１０４および／または負荷１２０の出力への電力伝送に対するより高度な制御を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、アクティブ整流は、受信機１０４および／または負荷１２０の出力へのより効率的な電力伝送を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、無線電力受信機においてアクティブ整流を採用することによって、受信機１０４および／または送信機１０２における調整可能なインピーダンスマッチング構成要素を除外することができる。これには、無線電力システムと関連付けられたサイズ、重量、および／またはコストを削減するという利点がある。
【0025】
図２Ａは、アクティブ整流を活用する例示的な無線電力システム２００の概略図である。例示的なシステム２００は、無線電力送信機２０２を含む。例示的な送信機２０２は、フィルタ回路２０７（例えば、１つ以上の誘導構成要素Ｌ３ｓＡ、Ｌ３ｓＢ、１つ以上の容量性構成要素などを含み得る）に結合された、インバータ２０６（例えば、ハーフブリッジインバータ、フルブリッジインバータなど）を含む。インバータ２０６は、２つ以上のスイッチ（例えば、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、およびＱ４）を含むことができる。スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、それぞれの制御信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３、ＰＷＭ４を介して制御され得る。フィルタ２０７はさらに、上述したように、送信共振器および／またはマッチング回路２０８（コンデンサＣ２ｓ、Ｃ１ｓＡ、Ｃ１ｓＢ、およびインダクタＬ１ｓを含む）に結合され得る。
【0026】
例示的なシステム２００では、回路２０８のインダクタＬ１ｓは、送信機２０２から受信機２０４ａに無線で電力を伝送するように、受信共振器のインダクタＬ１ｄおよび／またはマッチング回路２１０（コンデンサＣ１ｄＡ、Ｃ１ｄＢ、Ｃ２ｄ、およびインダクタＬ１ｄを含む）に誘導結合され得る。なお、送信機コイルＬ１ｓは、受信機コイルＬ１ｄで振動電流を誘導することのできる、振動磁場を生成する。この電流は、例えば８５ｋＨｚの周波数を有し得る。多くの場合、電流Ｉ３ｄは、インバータ２０６による高調波を含むことができる。いくつかの実施形態では、電流Ｉ３ｄの特性（例えば、位相、振幅、形状、高調波成分など）は、受信機２０４ａの１つ以上の構成要素によってさらに影響を受け得る（例えば、成形される、歪む、など）。例えば、回路２１０および２１２は、電流Ｉ３ｄの位相または形状を変更することができる誘導構成要素および／または容量性構成要素を含むことができる。場合によっては、以下でさらに説明するように、電流Ｉ３ｄの歪みは、整流器スイッチの動作における課題を生じ得る。
【0027】
例示的な受信機２０４ａは、受信共振器および／またはマッチング回路２１０に結合されたフィルタ回路２１２（例えば、１つ以上の誘導構成要素Ｌ３ｄＡ、Ｌ３ｄＢ、１つ以上の容量性構成要素などを含む）を含むことができる。フィルタ回路２１２は、電流Ｉ３ｄの特性を変更する（例えば、歪みを低減する）ように構成されてもよい。
【0028】
フィルタ回路２１２は、２つ以上のスイッチ（例えば、トランジスタＱ５、Ｑ６、Ｑ７、およびＱ８）を含むことができる整流器２１４ａ（例えば、ハーフブリッジインバータ、フルブリッジインバータなど）に結合されてもよい。例示的な整流器２１４ａは、負荷２１６（例えば、バッテリー）に直接的または間接的に結合され得る。いくつかの実施形態では、電流センサ２１８は、電流Ｉ３ｄの特性を判定すること（例えば、測定する、感知するなど）ができる。電流センサ２１８は、フィルタ２１２の出力で、かつ／または整流器２１４の入力で結合され得る。例えば、電流センサ２１８は、整流器２１４の入力で電流Ｉ３ｄの位相を決定してもよい。センサ信号は、処理のためにプロセッサおよび／またはコントローラ（例えば、コントローラ１２６）に提供されてもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサおよび／またはコントローラは、電流センサ２１８信号に基づいて、整流器２１４の１つ以上のスイッチを制御するための制御信号（例えば、ＰＷＭ信号）を生成してもよい。プロセッサおよび／またはコントローラは、制御信号（例えば、ＰＷＭ５、ＰＷＭ６、ＰＷＭ７、ＰＷＭ８）を、整流器２１４の１つ以上のスイッチ（例えば、それぞれ、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８）に提供することができる。いくつかの実施形態では、電流センサ２１８は、以下でさらに詳細に説明するように、電流Ｉ３ｄによるゼロ交差を検出するように構成されたゼロ交差検出器を含むことができる。検出器信号は、スイッチの制御信号を決定するためにコントローラに提供されてもよい。
【0029】
いくつかの実施形態では、制御信号は、整流器スイッチを様々なモードで動作させ得る。モードには、ハードスイッチングおよび／またはソフトスイッチング（例えば、ゼロ電圧スイッチング）が含まれ得る。いくつかの実施形態では、整流器スイッチは、第１の期間中に１つのモードで動作することができ、第２の期間中には別のモードで動作することができる。場合によっては、スイッチは所与の期間中に、２つのモード間で交互に行き来するかまたは２つのモード間で遷移してもよい。
【0030】
本明細書では、以下の非限定的な例示的な無線電力システム２００の仕様が参照される。
●トランスミッタコイルＬ１ｓは、単一または複数のフェライトの層上に配設され得る。
●システム２００は、負荷２１６に約１１．３ｋＷの電力を供給するように構成されている。
●受信機コイルＬ１ｄは、１５以下のターン数、２０以下のターン数、２５以下のターン数など（例えば、約１６ターン）を有することができる。
●マッチングは、電圧範囲Ｖｂｕｓ＝３００～９００Ｖ（例えば、６４０～８４０Ｖ）で構成され得る。
●トランスミッタコイルＬ１ｓは、単一または複数のフェライトの層上に配設され得る。
●システム２００は、負荷２１６に約１１．３ｋＷの電力を供給するように構成されている。
●受信機コイルＬ１ｄは、１５以下のターン数、２０以下のターン数、２５以下のターン数など（例えば、約１６ターン）を有することができる。
●マッチングは、電圧範囲Ｖｂｕｓ＝３００～９００Ｖ（例えば、６４０～８４０Ｖ）で構成され得る。
【0031】
図２Ｂは、アクティブ整流器２１４ｂを含む無線電力受信機２０４ｂの代替の実施形態を示す。受信機２０４ｂは、受信機２０４ａに関して本明細書に記載されるのと同じかまたは類似の構成要素を含む。ただし、整流器２１４ｂは、高側位置にダイオードＤ５、Ｄ６を有し、低側位置にスイッチＱ７、Ｑ８を有するフルブリッジアクティブ整流器である。
【0032】
図２Ｃは、アクティブ整流器２１４ｃを含む無線電力受信機２０４ｃの別の代替の実施形態を示す。受信機２０４ｃは、受信機２０４ａに関して本明細書に記載されるのと同じかまたは類似の構成要素を含む。ただし、整流器２１４ｃは、（ｉ）入力ノード２２０と整流器２１４ｃの出力との間に結合されたダイオードＤ６、Ｄ８と、（ｉｉ）入力ノード２２２と整流器２１４ｃの出力との間に結合されたスイッチＱ５、Ｑ７とを有するフルブリッジアクティブ整流器である。代替の実施形態では、アクティブ整流器は、（ｉ）入力ノード２２０と整流器の出力との間に結合されたスイッチＱ６、Ｑ８（図２ＣのダイオードＤ６、Ｄ８を置き換える）と、（ｉｉ）入力ノード２２２と整流器の出力との間に結合されたダイオードＤ５、Ｄ７（図２Ｃに図示されたスイッチＱ５、Ｑ７を置き換える）とを有するフルブリッジアクティブ整流器であり得る。以下の方法のうちの１つ以上を使用して、整流器２１４ａ、２１４ｂ、または２１４ｃのスイッチを制御することができることに留意されたい。
【0033】
第１の例示的な方法－抵抗入力インピーダンス
図３Ａは、アクティブ整流を利用する例示的な無線電力システム３００の概略図である。システム３００が、上で考察されたシステム２００の構成要素（例えば、整流器２１４ａ、２１４ｂ、または２１４ｃ）を含み得ることに留意されたい。いくつかの実施形態では、システム３００は、整流器２１４ａのインダクタＬ３ｄＡと第１の入力３０１ａとの間に結合された１つ以上のコンデンサＣ３ｄＡと、整流器２１４ａのＬ３ｄＢと第２の入力３０１ｂとの間に結合された１つ以上のコンデンサＣ３ｄＢとを有する受信機３０３を含むことができる。
図３Ａは、アクティブ整流を利用する例示的な無線電力システム３００の概略図である。システム３００が、上で考察されたシステム２００の構成要素（例えば、整流器２１４ａ、２１４ｂ、または２１４ｃ）を含み得ることに留意されたい。いくつかの実施形態では、システム３００は、整流器２１４ａのインダクタＬ３ｄＡと第１の入力３０１ａとの間に結合された１つ以上のコンデンサＣ３ｄＡと、整流器２１４ａのＬ３ｄＢと第２の入力３０１ｂとの間に結合された１つ以上のコンデンサＣ３ｄＢとを有する受信機３０３を含むことができる。
【0034】
図３Ｂは、入力電流Ｉ３ｄに基づいて、整流器スイッチ（例えば、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８）のための制御信号（例えば、それぞれ、ＰＷＭ５、ＰＷＭ６、ＰＷＭ７、ＰＷＭ８）を決定するための例示的な方法に対応する、例示的なワークフロー３０２を示す。図３Ｃは、時間関数としての制御信号の生成における様々な信号を示すプロットのセットである。図３Ｄは、無線電力システムの１つ以上の部分（例えば、送信機２０２、Ｖｂｕｓと矢印３０５との間の構成要素など）に抵抗インピーダンスを提示する整流器における、アクティブ整流のための制御信号を決定するための例示的な方法３０４を示す。明確さおよび簡潔さのために、図３Ａ～３Ｄは、本明細書では一緒に考察される。
【0035】
図３Ｂを参照すると、電流Ｉ３ｄを（例えば、制御システム３２２の）ゼロ交差検出器３０６に入力することができる。例示的な電流Ｉ３ｄは、図３Ｃ（ｉ）に提供されている。例示的なアクティブ整流方法３０４のステップ３０８で、検出器３０６は、入力電流Ｉ３ｄのゼロ交差を検出するように構成されている。図３Ｃ（ｉｉ）を参照すると、検出器３０６は、電流信号Ｉ３ｄのゼロ交差を示すゼロ交差検出信号Ｖｚｃｄを出力することができる。例えば、電流Ｉ３ｄは、時間ｔ０における立ち上がりゼロ交差および時間ｔ５における立ち下がりゼロ交差を有する。図３Ｃ（ｉｉｉ）および図３Ｃ（ｖ）に示すように、ゼロ交差情報を使用して、スイッチＱ５、Ｑ６、Ｑ７、および／またはＱ８のスイッチングパターンを、Ｉ３ｄ電流ゼロ交差に同期させることができる。特に、信号Ｖｚｃｄの（時間ｔ０における）立ち上がりエッジ３１０ａ、および（時間ｔ５における）立ち下がりエッジ３１０ｂを使用して、（図３Ｃ（ｉｉｉ）に示す）スイッチング信号ＰＷＭｐｄｔ５およびＰＷＭｐｄｔ７と、（図３Ｃ（ｖ）に示す）スイッチング信号ＰＷＭｐｄｔ６およびＰＷＭｐｄｔ８とのタイミング合わせをすることができる。
【0036】
ゼロ交差情報（例えば、電圧Ｖｚｃｄ）を有する信号は、（例えば、制御システム３２２の）遅延ブロック３１２に提供され得る。ステップ３１４で、遅延ブロック３１２は、システムパラメータ（例えば、以下でさらに説明するβ）に基づいて、第１の遅延時間Ｔｄｅｌ１および第２の遅延時間Ｔｄｅｌ２を決定することができる。例示的な遅延ブロック３１２は、以下の関係性に従って、１つ以上の時間遅延を提供するように構成されてもよい。
時間遅延１：Ｔｄｅｌ１＝（２７０－β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ
時間遅延２：Ｔｄｅｌ２＝（９０＋β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ－Ｔｄｅａｄ
式中、０≦β≦９０°であり、Ｔｐｅｒｉｏｄは入力信号Ｉ３ｄの単一の時間周期であり、時間Ｔｄｅａｄは、使用されるトランジスタおよび／またはゲートドライバの仕様に基づいた固定量（例えば、数百ナノ秒程度）である。時間Ｔｄｅａｄは、位相遅延中にシュートスルー状態が発生せず、一対のトランジスタのうちの１つのトランジスタが所与の時間に伝導するように、十分に大きくすることができる。例えば、スイッチＱ５は、スイッチＱ５の対であるスイッチＱ７と同時にオンにすべきではない。以下で説明するように、これらの時間遅延を使用して、遅延制御信号（例えば、ＰＷＭｐｄｔ５、ＰＷＭｐｄｔ６、ＰＷＭｐｄｔ７、ＰＷＭｐｄｔ８）を生成することができる。遅延制御信号は、デッドタイム補償ブロック３０６に提供され得る。
時間遅延１：Ｔｄｅｌ１＝（２７０－β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ
時間遅延２：Ｔｄｅｌ２＝（９０＋β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ－Ｔｄｅａｄ
式中、０≦β≦９０°であり、Ｔｐｅｒｉｏｄは入力信号Ｉ３ｄの単一の時間周期であり、時間Ｔｄｅａｄは、使用されるトランジスタおよび／またはゲートドライバの仕様に基づいた固定量（例えば、数百ナノ秒程度）である。時間Ｔｄｅａｄは、位相遅延中にシュートスルー状態が発生せず、一対のトランジスタのうちの１つのトランジスタが所与の時間に伝導するように、十分に大きくすることができる。例えば、スイッチＱ５は、スイッチＱ５の対であるスイッチＱ７と同時にオンにすべきではない。以下で説明するように、これらの時間遅延を使用して、遅延制御信号（例えば、ＰＷＭｐｄｔ５、ＰＷＭｐｄｔ６、ＰＷＭｐｄｔ７、ＰＷＭｐｄｔ８）を生成することができる。遅延制御信号は、デッドタイム補償ブロック３０６に提供され得る。
【0037】
パラメータβは、好ましいシステム最適化に応じてコントローラによって決定され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、整流器２１４の等価インピーダンスを生成し、したがって、そのインピーダンスを達成するためにβを選択するように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、（負荷２１６での）バッテリー電圧の変化にかかわらず整流器のインピーダンスを維持し、したがって、維持を実現するためにβを選択するように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、負荷２１６に提供される電力を特定の範囲内に維持し、したがって、電力の維持を実現するためにβを選択するように構成され得る。いくつかの実施形態では、βは、受信機側で所望のコイル電流（例えば、Ｌ１ｄの）を維持するように選択され得る。
【0038】
いくつかの実施形態では、Ｔｄｅｌ１は、期間（Ｔｐｅｒｉｏｄ）の０．５～期間（Ｔｐｅｒｉｏｄ）の０．７５であり得る。いくつかの実施形態では、Ｔｄｅｌ２は、期間（Ｔｐｅｒｉｏｄ）の０．２５～期間（Ｔｐｅｒｉｏｄ）の０．５であり得る。遅延時間Ｔｄｅｌ１は、スイッチＱ５およびスイッチＱ７の制御信号に使用され得る。遅延時間Ｔｄｅｌ２は、スイッチＱ６およびスイッチＱ８の制御信号に使用され得る。なお、スイッチＱ５およびＱ７はソフトスイッチング相脚を形成し、スイッチＱ６およびＱ８はハードスイッチング相脚を形成する。図３Ｃに示される例では、遅延時間Ｔｄｅｌ１は、時間ｔ０とｔ６との間の差に相当し、遅延時間Ｔｄｅｌ２は、ｔ０とｔ３との間の差に相当する。
【0039】
ステップ３１６で、制御システム３２２（例えば、スイッチに結合されたコントローラ３１８および／またはプロセッサ３２０）は、第１の遅延時間Ｔｄｅｌ１に基づいて、それぞれ、第１の整流器スイッチＱ５および第２の整流器スイッチＱ７のための、第１の「デッドタイム前（ｐｒｅ－ｄｅａｄ ｔｉｍｅ）」制御信号ＰＷＭｐｄｔ５および第２の「デッドタイム前」制御信号ＰＷＭｐｄｔ７を生成することができる。例えば、信号Ｖｚｃｄの立ち上がりエッジ３１０ａおよび立ち下がりエッジ３１０ｂを使用して、信号ＰＷＭｐｄｔ５およびＰＷＭｐｄｔ７のそれぞれのエッジ３２４ａ、３２４ｂを生成する。
【0040】
ステップ３２６で、制御システム３２２は、第２の遅延時間Ｔｄｅｌ２に基づいて、それぞれ、第３の整流器スイッチＱ６および第４の整流器スイッチＱ８のための、第３の「デッドタイム前」制御信号ＰＷＭｐｄｔ６および第４の「デッドタイム前」制御信号ＰＷＭｐｄｔ８を生成することができる。例えば、信号Ｖｚｃｄの立ち上がりエッジ３１０ａおよび立ち下がりエッジ３１０ｂを使用して、信号ＰＷＭｐｄｔ６およびＰＷＭｐｄｔ８のそれぞれのエッジ３２８ａ、３２８ｂを生成する。
【0041】
ステップ３２８で、デッドタイム挿入ブロック３３０は、それぞれ、第１のデッドタイム前信号制御信号と第２のデッドタイム前制御信号、ＰＷＭｐｄｔ５とＰＷＭｐｄｔ７との間に、デッドタイムＴｄｅａｄを挿入することができる。信号ＰＷＭｐｄｔ５とＰＷＭｐｄｔ７との間にデッドタイムを挿入することによって、制御システム３２２は、それぞれの整流器スイッチＱ５、Ｑ７のための制御信号ＰＷＭ５、ＰＷＭ７を生成する。図３Ｃ（ｉｖ）において、矢印３３２ａおよび３３２ｂは、信号ＰＷＭ５、ＰＷＭ７のそれぞれのエッジ間の（例えば、Ｔｄｅａｄ＝ｔ７－ｔ６およびＴｄｅａｄ＝ｔ１２－ｔ１１となるような）デッドタイムＴｄｅａｄを示す。
【0042】
ステップ３３４で、デッドタイム挿入ブロック３３０は、それぞれ、第３のデッドタイム前制御信号と第４のデッドタイム前制御信号、ＰＷＭｐｄｔ６とＰＷＭｐｄｔ８との間に、デッドタイムＴｄｅａｄを挿入することができる。信号ＰＷＭｐｄｔ６とＰＷＭｐｄｔ８との間にデッドタイムを挿入することによって、制御システム３２２は、それぞれの整流器スイッチＱ６、Ｑ８のための制御信号ＰＷＭ６、ＰＷＭ８を生成する。図３Ｃ（ｖｉ）において、矢印３３６ａおよび３３６ｂは、信号ＰＷＭ６、ＰＷＭ８のエッジ間の（例えば、Ｔｄｅａｄ＝ｔ４－ｔ３およびＴｄｅａｄ＝ｔ９－ｔ８となるような）デッドタイムＴｄｅａｄを示す。
【0043】
ステップ３３８で、制御システム３２２は、制御信号をそれぞれの整流器スイッチに提供することができる。４つのスイッチを有する（例えば、整流器２１４ａのような）フルブリッジ整流器の例では、スイッチＱ５に対して制御信号ＰＷＭ５が生成され、スイッチＱ６に対して制御信号ＰＷＭ６が生成され、スイッチＱ７に対して制御信号ＰＷＭ７が生成され、かつスイッチＱ８に対して制御信号ＰＷＭ８が生成される。２つの高側ダイオード、ならびに２つの低側スイッチＱ７およびＱ８を有する（例えば、整流器２１４ｂのような）整流器についての別の例では、制御信号ＰＷＭ７およびＰＷＭ８がそれぞれのスイッチＱ７およびＱ８に提供されるのみである。整流器２１４ｃについてのさらに別の例では、制御信号ＰＷＭ５およびＰＷＭ７がそれぞれのスイッチＱ５およびＱ８に提供される。
【0044】
上記に提示した仕様を有しワークフロー３０２を利用するシステム３００の例示的な受信機３０３について、システム３００内のフィルタインダクタＬ３ｄＡの値は、約３５μＨであり得る。直列補償コンデンサを使用して、７ｕＨインダクタと同じ８５ｋＨｚでインピーダンスを維持することができる。
【0045】
第２の例示的な方法－抵抗入力インピーダンス
図４Ａは、入力電流Ｉ３ｄに基づいて整流器スイッチの制御信号を生成するための例示的な方法のワークフロー４００を示す。図４Ｂは、時間関数としての制御信号の生成における様々な信号を示すプロットのセットである。図４Ｃは、無線電力システムの１つ以上の部分（例えば、送信機２０２、Ｖｂｕｓと矢印３０５との間の構成要素など）に抵抗インピーダンスを提示する整流器のための制御信号を生成するための、例示的な方法４０２を示す。明確さおよび簡潔さのために、図４Ａ～４Ｃは、本明細書では一緒に考察される。
図４Ａは、入力電流Ｉ３ｄに基づいて整流器スイッチの制御信号を生成するための例示的な方法のワークフロー４００を示す。図４Ｂは、時間関数としての制御信号の生成における様々な信号を示すプロットのセットである。図４Ｃは、無線電力システムの１つ以上の部分（例えば、送信機２０２、Ｖｂｕｓと矢印３０５との間の構成要素など）に抵抗インピーダンスを提示する整流器のための制御信号を生成するための、例示的な方法４０２を示す。明確さおよび簡潔さのために、図４Ａ～４Ｃは、本明細書では一緒に考察される。
【0046】
図４Ａを参照すると、電流Ｉ３ｄを（例えば、プロセッサ３２０の）ゼロ交差検出器４０６に提供することができる。例示的な電流Ｉ３ｄは、図４Ｂ（ｉ）に提供されている。例示的な方法４０２のステップ４０４で、ゼロ交差検出器４０６は、立ち上がり入力電流信号Ｉ３ｄの時間ｔ０における立ち上がりゼロ交差、および立ち下がり入力電流信号Ｉ３ｄの時間ｔ５における立ち下がりゼロ交差を検出することができる。ゼロ交差検出器４０６は、電流信号Ｉ３ｄのゼロ交差情報を有する電圧信号Ｖｚｃｄを出力することができる。
【0047】
ステップ４０８で、位相遅延ロック（ＰＬＬ）ブロック４１０は、電流Ｉ３ｄの立ち上がりゼロ交差および立ち下がりゼロ交差に基づいて、ＰＬＬ信号を生成することができる。ブロック４１０は、図４Ｂ（ｉｉｉ）に示されるように、ＰＬＬ信号「ＳＹＮＣ」を出力し、これは、信号ＳＹＮＣが信号Ｖｚｃｄと同相であるように、ゼロ交差信号Ｖｚｃｄに「同期された」信号である。いくつかの実施形態では、ＳＹＮＣ信号は、電圧信号Ｖｚｃｄのコピーであってもよい。いくつかの実施形態では、ＳＹＮＣ信号は、電圧信号Ｖｚｃｄとは異なる大きさを有する信号Ｖｚｃｄの同じ位相および／または周波数を有し得る。例えば、Ｖｚｃｄの立ち上がりエッジは、時間ｔ０におけるＳＹＮＣの立ち上がりエッジ（矢印４１２ａで示される）に対応し、Ｖｚｃｄの立ち下がりエッジは、時間ｔ５におけるＳＹＮＣの立ち下がりエッジ（矢印４１２ｂで示される）に対応する。
【0048】
ステップ４１３で、遅延ブロック４１４は、システムパラメータ（例えば、以下でさらに説明するβ）に基づいて、第１の遅延時間Ｔｄｅｌ１および第２の遅延時間Ｔｄｅｌ２を決定することができる。遅延ブロック４１４は、以下の関係性に従って、１つ以上の時間遅延を生成することができる。
時間遅延１：Ｔｄｅｌ１＝（２７０－β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ
時間遅延２：Ｔｄｅｌ２＝（９０＋β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ－Ｔｄｅａｄ
式中、０≦β≦９０°であり、Ｔｐｅｒｉｏｄは入力信号Ｉ３ｄの単一の時間周期であり、時間Ｔｄｅａｄは、トランジスタおよび／またはゲートドライバの仕様に基づいた固定量である。Ｔｄｅａｄは、位相遅延中にシュートスルー状態が発生せず、一対のトランジスタのうちの１つのトランジスタが所与の時間に伝導するように、十分に大きくすることができる。例えば、スイッチＱ５は、その対であるスイッチＱ７と同時にはオンにならない。遅延信号は、デッドタイム補償ブロック４２８に提供され得る。
時間遅延１：Ｔｄｅｌ１＝（２７０－β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ
時間遅延２：Ｔｄｅｌ２＝（９０＋β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ－Ｔｄｅａｄ
式中、０≦β≦９０°であり、Ｔｐｅｒｉｏｄは入力信号Ｉ３ｄの単一の時間周期であり、時間Ｔｄｅａｄは、トランジスタおよび／またはゲートドライバの仕様に基づいた固定量である。Ｔｄｅａｄは、位相遅延中にシュートスルー状態が発生せず、一対のトランジスタのうちの１つのトランジスタが所与の時間に伝導するように、十分に大きくすることができる。例えば、スイッチＱ５は、その対であるスイッチＱ７と同時にはオンにならない。遅延信号は、デッドタイム補償ブロック４２８に提供され得る。
【0049】
パラメータβは、好ましいシステム最適化に応じてコントローラによって決定され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、整流器２１４の等価インピーダンスを生成し、したがって、そのインピーダンスを達成するためにβを選択するように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、（負荷２１６での）バッテリー電圧の変化にかかわらず整流器のインピーダンスを維持し、したがって、維持を実現するためにβを選択するように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、負荷２１６に提供される電力を特定の範囲内に維持し、したがって、電力の維持を実現するためにβを選択するように構成され得る。図４Ｂに提供する例では、パラメータβは、４７度になるように選択されている。
【0050】
いくつかの実施形態では、Ｔｄｅｌ１は、期間（Ｔｐｅｒｉｏｄ）の０．５～期間（Ｔｐｅｒｉｏｄ）の０．７５であり得る。いくつかの実施形態では、Ｔｄｅｌ２は、期間（Ｔｐｅｒｉｏｄ）の０．２５～期間（Ｔｐｅｒｉｏｄ）の０．５であり得る。遅延時間Ｔｄｅｌ１は、スイッチＱ５およびスイッチＱ７の制御信号に使用され得る。遅延時間Ｔｄｅｌ２は、スイッチＱ６およびスイッチＱ８の制御信号に使用され得る。なお、スイッチＱ５およびＱ７はソフトスイッチング相脚を形成し、スイッチＱ６およびＱ８はハードスイッチング相脚を形成する。図４Ｂに示される例では、遅延時間Ｔｄｅｌ１は、時間ｔ０とｔ６との間の差に相当し、遅延時間Ｔｄｅｌ２は、ｔ０とｔ３との間の差に相当する。
【0051】
ステップ４１６で、遅延ブロック４１４は、ＰＬＬ信号ＳＹＮＣおよび第１の遅延時間Ｔｄｅｌ１に基づいて、それぞれ、第１の整流器スイッチおよび第２の整流器スイッチ、Ｑ５およびＱ７のための、それぞれ、第１の「デッドタイム前」制御信号および第２の「デッドタイム前」制御信号、ＰＷＭｐｄｔ５およびＰＷＭｐｄｔ７を生成することができる。例えば、信号ＳＹＮＣの立ち上がりエッジ４２０ａおよび立ち下がりエッジ４２０ｂを使用して、信号ＰＷＭｐｄｔ５およびＰＷＭｐｄｔ７のエッジ４２０ａ、４２０ｂを生成する。
【0052】
ステップ４２２で、遅延ブロック４１４は、ＰＬＬ信号ＳＹＮＣおよび第２の遅延時間Ｔｄｅｌ２に基づいて、それぞれ、第３の整流器スイッチおよび第４の整流器スイッチ、Ｑ６およびＱ８のための、それぞれ、第３の「デッドタイム前」制御信号および第４の「デッドタイム前」制御信号、ＰＷＭｐｄｔ６およびＰＷＭｐｄｔ８を生成することができる。例えば、信号ＳＹＮＣの立ち上がりエッジ４１２ａおよび立ち下がりエッジ４１２ｂを使用して、信号ＰＷＭｐｄｔ６およびＰＷＭｐｄｔ８のエッジ４２４ａ、４２４ｂを生成する。
【0053】
ステップ４２６で、デッドタイム補償ブロック４２８は、それぞれ、第１の「デッドタイム前」信号制御信号と第２の「デッドタイム前」制御信号、ＰＷＭｐｄｔ５とＰＷＭｐｄｔ７との間に、デッドタイムＴｄｅａｄを挿入することができる。図４Ｂ（ｖ）にデッドタイム挿入を示す。時間ｔ６と時間ｔ７との間にデッドタイムを挿入することによって、制御システム３２２は、それぞれの整流器スイッチＱ５、Ｑ７のための制御信号ＰＷＭ５、ＰＷＭ７を生成する。図４Ｂ（ｖ）において、矢印４３０ａ、４３０ｂは、信号ＰＷＭ５、ＰＷＭ７のそれぞれのエッジ間の（例えば、Ｔｄｅａｄ＝ｔ７－ｔ６およびＴｄｅａｄ＝ｔ１１－ｔ１２となるような）デッドタイムＴｄｅａｄを示す。
【0054】
ステップ４３２で、ブロック４２８は、それぞれ、第３の「デッドタイム前」信号制御信号と第４の「デッドタイム前」制御信号、ＰＷＭｐｄｔ６とＰＷＭｐｄｔ８との間に、デッドタイムＴｄｅａｄを挿入することができる。図４Ｂ（ｖｉｉ）にデッドタイム挿入を示す。時間ｔ３とｔ４との間にデッドタイムを挿入することによって、制御システムは、それぞれの整流器スイッチＱ６、Ｑ８のための制御信号ＰＷＭ６、ＰＷＭ８を生成する。図４Ｂ（ｖｉｉ）において、矢印４３４ａ、４３４ｂは、信号ＰＷＭ６、ＰＷＭ８のそれぞれのエッジ間の（例えば、Ｔｄｅａｄ＝ｔ４－ｔ３およびＴｄｅａｄ＝ｔ９－ｔ８となるような）デッドタイムＴｄｅａｄを示す。
【0055】
ステップ４３４で、制御システム３２２は、制御信号（例えば、ＰＷＭ５、ＰＷＭ６、ＰＷＭ７、およびＰＷＭ８）を、それぞれの整流器スイッチ（例えば、それぞれ、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、およびＱ８）に提供することができる。４つのスイッチを有する（例えば、整流器２１４ａのような）フルブリッジ整流器の例では、スイッチＱ５に対して制御信号ＰＷＭ５が生成され、スイッチＱ６に対して制御信号ＰＷＭ６が生成され、スイッチＱ７に対して制御信号ＰＷＭ７が生成され、かつスイッチＱ８に対して制御信号ＰＷＭ８が生成される。２つの高側ダイオード、ならびに２つの低側スイッチＱ７およびＱ８を有する（例えば、整流器２１４ｂのような）整流器についての別の例では、制御信号ＰＷＭ７およびＰＷＭ８がそれぞれのスイッチＱ７およびＱ８に提供されるのみである。整流器２１４ｃについてのさらに別の例では、制御信号ＰＷＭ５およびＰＷＭ７がそれぞれのスイッチＱ５およびＱ８に提供される。
【0056】
上記に提示した仕様を有するシステム２００の例示的な受信機２０４の、方法４０２におけるフィルタインダクタＬ３ｓＡ、Ｌ３ｓＢの値は、約１４μＨであり得る。なお、方法４０２のフィルタインダクタＬ３ｓＡ、Ｌ３ｓＢの値は、方法３０４のフィルタインダクタＬ３ｓＡ、Ｌ３ｓＢの値の約５分の１である。これは、方法４０２を採用するシステムのフットプリント（例えば、サイズ、体積など）および／またはコストの削減をもたらし得る。
【0057】
第３の例示的な方法－容量性入力インピーダンス
図５Ａは、入力電流Ｉ３ｄに基づいて整流器スイッチの制御信号を生成するための例示的な方法に対応するワークフロー５００を示す。図５Ｂは、時間関数としての制御信号の生成における様々な信号を示すプロットのセットである。図５Ｃは、無線電力システムの１つ以上の部分（例えば、送信機２０２、Ｖｂｕｓと矢印３０５との間の構成要素など）に容量性インピーダンスを提示する整流器における例示的なアクティブ整流方法５０２を示す。明確さおよび簡潔さのために、図５Ａ～５Ｃは、本明細書では一緒に考察される。
図５Ａは、入力電流Ｉ３ｄに基づいて整流器スイッチの制御信号を生成するための例示的な方法に対応するワークフロー５００を示す。図５Ｂは、時間関数としての制御信号の生成における様々な信号を示すプロットのセットである。図５Ｃは、無線電力システムの１つ以上の部分（例えば、送信機２０２、Ｖｂｕｓと矢印３０５との間の構成要素など）に容量性インピーダンスを提示する整流器における例示的なアクティブ整流方法５０２を示す。明確さおよび簡潔さのために、図５Ａ～５Ｃは、本明細書では一緒に考察される。
【0058】
ステップ５０４で、センサ５０６は、入力電流Ｉ３ｄを受信することができる。いくつかの実施形態では、センサ５０６には、フィルタ（例えば、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタなど）が含まれ得る。好ましい実施形態では、例示的なセンサ５０６は、以下の伝達関数によって特徴付けられるバンドパスフィルタを含む。
式中、ω０＝２×π／Ｔｐｅｒｉｏｄであり、Ｑｆはフィルタの品質係数である。電流Ｉ３ｄのフィルタリングは変調器を安定させ得、それによって安定した出力制御（ＰＷＭ）信号を可能にし得る。次いで、フィルタリングされた電流信号Ｉ３ｄｍｆは、ゼロ交差検出器５０８に提供される。
【数1】
式中、ω０＝２×π／Ｔｐｅｒｉｏｄであり、Ｑｆはフィルタの品質係数である。電流Ｉ３ｄのフィルタリングは変調器を安定させ得、それによって安定した出力制御（ＰＷＭ）信号を可能にし得る。次いで、フィルタリングされた電流信号Ｉ３ｄｍｆは、ゼロ交差検出器５０８に提供される。
【0059】
ステップ５１０で、ゼロ交差検出器５０８は、フィルタリングされた電流信号Ｉ３ｄｍｆの立ち上がりゼロ交差、およびフィルタリングされた電流信号Ｉ３ｄｍｆの立ち下がりゼロ交差を検出することができる。検出器５０８は、ゼロ交差情報を有する出力信号ＺＣＤ（例えば、電圧Ｖｚｃｄおよび／または電流Ｉｚｃｄ）を生成することができる。例えば、図５Ｂ（ｉｉｉ）に示されるように、信号ＺＣＤのエッジ５１２ａは、信号Ｉ３ｄｍｆの（時間ｔ０での）立ち上がりゼロ交差に対応し、信号ＺＣＤのエッジ５１２ｂは、信号Ｉ３ｄｍｆの（時間ｔ４での）立ち下がりゼロ交差に対応している。
【0060】
ステップ５１４で、遅延ブロック５１６は、システムパラメータ（例えば、以下でさらに説明するβ）に基づいて、遅延時間Ｔｄｅｌ１を決定することができる。遅延ブロック５１６は、以下の関係性に従って、１つ以上の時間遅延を生成することができる。
時間遅延：Ｔｄｅｌ１＝（２７０－β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ
式中、０≦β≦９０°であり、Ｔｐｅｒｉｏｄは入力信号ＺＣＤの単一の時間周期であり、時間Ｔｄｅａｄは、トランジスタおよび／またはゲートドライバの仕様に基づく固定量である。Ｔｄｅａｄは、位相遅延中にシュートスルー状態が発生せず、一対のトランジスタのうちの１つのトランジスタが所与の時間に伝導するように、十分に大きくすることができる。例えば、スイッチＱ５は、その対であるスイッチＱ７と同時にはオンにならない。遅延信号ＰＷＭｐｄｔ５、ＰＷＭｐｄｔ７は、デッドタイム補償ブロック５１８に提供され得る。
時間遅延：Ｔｄｅｌ１＝（２７０－β）／３６０×Ｔｐｅｒｉｏｄ
式中、０≦β≦９０°であり、Ｔｐｅｒｉｏｄは入力信号ＺＣＤの単一の時間周期であり、時間Ｔｄｅａｄは、トランジスタおよび／またはゲートドライバの仕様に基づく固定量である。Ｔｄｅａｄは、位相遅延中にシュートスルー状態が発生せず、一対のトランジスタのうちの１つのトランジスタが所与の時間に伝導するように、十分に大きくすることができる。例えば、スイッチＱ５は、その対であるスイッチＱ７と同時にはオンにならない。遅延信号ＰＷＭｐｄｔ５、ＰＷＭｐｄｔ７は、デッドタイム補償ブロック５１８に提供され得る。
【0061】
パラメータβは、好ましいシステム最適化に応じてコントローラによって決定され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、整流器２１４の等価インピーダンスを生成し、したがって、そのインピーダンスを達成するためにβを選択するように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、（負荷２１６での）バッテリー電圧の変化にかかわらず、整流器のインピーダンスを一定に維持し、したがって、メンテナンスを達成するためにβを選択するように構成され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、負荷２１６に提供される電力を特定の範囲内に維持し、したがって、電力の維持を実現するためにβを選択するように構成され得る。図５Ｂに提供される例では、パラメータβは、７５度になるように選択された。
【0062】
ステップ５２０で、遅延ブロック５１６は、遅延時間Ｔｄｅｌ１に基づいて、それぞれ、第１および第２の整流器スイッチ、Ｑ５およびＱ７のための、それぞれ、第１および第２の「デッドタイム前」制御信号ＰＷＭｐｄｔ５およびＰＷＭｐｄｔ７を生成することができる。図５Ｂに示される例では、遅延時間Ｔｄｅｌ１は、時間ｔ０とｔ５との間の差に相当する。例えば、信号ＺＣＤの立ち上がりエッジ５１２ａおよび立ち下がりエッジ５１２ｂを使用して、信号ＰＷＭｐｄｔ５およびＰＷＭｐｄｔ７のエッジ５２２ａ、５２２ｂを生成する。
【0063】
ステップ５２４で、デッドタイム挿入ブロック５２６は、第１の「デッドタイム前」信号制御信号と第２の「デッドタイム前」制御信号との間に、デッドタイムＴｄｅａｄの挿入を含むことができる。時間ｔ５とｔ６との間にデッドタイムを挿入することによって、制御システム３２２は、それぞれの整流器スイッチＱ５、Ｑ７のための制御信号ＰＷＭｐｄｔ５およびＰＷＭｐｄｔ７を生成する。特に、プロット図５Ｂ（ｖ）において、矢印５２８ａ、５２８ｂは、信号ＰＷＭ５、ＰＷＭ７のエッジ間のデッドタイムＴｄｅａｄを示す。ダイオードハーフブリッジ（例えば、ダイオードＤ６、Ｄ８）のコミュテーションは、ｔ７－ｔ３＝Ｔｐｅｒｉｏｄ／２となるように、時間ｔ３とｔ７との間で生じることに留意されたい。
【0064】
ステップ５３０で、制御システム３２２は、制御信号ＰＷＭ５、ＰＷＭ７を、（例えば、整流器２１４ｃの）それぞれの整流器スイッチＱ５、Ｑ７に提供することができる。
【0065】
１つの利点は、例示的な方法５０２が、フィルタインダクタＬ３ｓＡ、Ｌ３ｓＢにおけるより小さいインダクタの使用を可能にし、それによって受信機２０４の物理的体積を減少させることができることである。例示的な方法５０２はまた、整流器２１４の４つのスイッチ（例えば、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、およびＱ８）のアクティブ制御を含む方法と比較して、より高い効率をも達成し得る。
【0066】
第４の例示的な方法－位相シフト制御
図６Ａは、入力電流Ｉ３ｄと入力電圧ＶＡＣ（Ｖａｃｄとも称される）との間の相対位相シフトを制御することによって、整流器スイッチのための制御信号を生成するための例示的な方法のワークフロー６００を示す。図６Ｂ～６Ｃは、ワークフロー６００による時間関数としての制御信号の生成を示すプロットのセットである。図６Ｄは、ワークフロー６００に従って制御信号を生成するための方法６０２を示す。方法６０２の制御スキームは、混合信号またはデジタル領域において実装されてもよいことに留意されたい。明確さおよび簡潔さのために、図６Ａ～６Ｄは、本明細書では一緒に考察される。
図６Ａは、入力電流Ｉ３ｄと入力電圧ＶＡＣ（Ｖａｃｄとも称される）との間の相対位相シフトを制御することによって、整流器スイッチのための制御信号を生成するための例示的な方法のワークフロー６００を示す。図６Ｂ～６Ｃは、ワークフロー６００による時間関数としての制御信号の生成を示すプロットのセットである。図６Ｄは、ワークフロー６００に従って制御信号を生成するための方法６０２を示す。方法６０２の制御スキームは、混合信号またはデジタル領域において実装されてもよいことに留意されたい。明確さおよび簡潔さのために、図６Ａ～６Ｄは、本明細書では一緒に考察される。
【0067】
図６Ａを参照すると、電流Ｉ３ｄを（例えば、制御システム３２２の）ゼロ交差検出器６０４に入力することができる。例示的な電流Ｉ３ｄは、図６Ｂ（ｖ）に提供されている。ステップ６０６において、検出器６０４は、入力電流Ｉ３ｄのゼロ交差を検出するように構成されている。図６Ｂ（ｉ）を参照すると、検出器６０４は、電流信号Ｉ３ｄのゼロ交差を示すゼロ交差検出信号Ｖｚｃｄを出力することができる。他の方法について本明細書に記載されるように、ゼロ交差情報を使用して、スイッチＱ５、Ｑ６、Ｑ７、および／またはＱ８のスイッチングパターンを電流のゼロ交差に同期させることができる。
【0068】
ステップ６０８で、位相遅延ロック（ＰＬＬ）ブロック６１０は、電流Ｉ３ｄの立ち上がりゼロ交差および立ち下がりゼロ交差に基づいて、ＰＬＬ信号を生成することができる。ブロック６１０は、図６Ｂ（ｉｉ）に示されるように、ＰＬＬ信号「ＳＹＮＣ」を出力し、これは、信号ＳＹＮＣが信号Ｖｚｃｄと同相であるように、ゼロ交差信号Ｖｚｃｄに「同期された」信号である。いくつかの実施形態では、ＳＹＮＣ信号は、電圧信号Ｖｚｃｄの周波数の少なくとも２倍の周波数を有し得る。いくつかの実施形態では、ＳＹＮＣ信号は、電圧信号Ｖｚｃｄとは異なる大きさを有し得る。例えば、Ｖｚｃｄの立ち上がりエッジは、ＳＹＮＣの立ち下がりエッジ（矢印６１２ａで示される）に対応し、Ｖｚｃｄの立ち下がりエッジは、信号Ｖｚｃｄの１つの周期が信号ＳＹＮＣの２つの周期に対応するように、ＳＹＮＣの立ち上がりエッジ（矢印６１２ｂで示される）に対応する。
【0069】
ステップ６１４で、（例えば、制御システム３２２の）ランプ生成ブロック６１６は、出力ＰＬＬ信号に基づいて、少なくとも１つのランプ信号Ｖｒａｍｐを生成することができる。ランプ信号Ｖｒａｍｐを使用して、以下の関係性で定義されたＶｄｃ１およびＶｄｃ２の助けを借りてＰＷＭ信号を生成することができる。
式中、パラメータβは、整流器の抵抗インピーダンスを制御するために選択され、かつ（上述のように）所望のシステム最適化に従って選択され、パラメータφは、整流器の容量性インピーダンスを制御するために選択される。図６Ｂ～６Ｃに提示される例では、８．３ｋＷをバッテリー２１６に送達するように構成された例示的なシステム２００のためのパラメータβは７０、かつパラメータφは２０である。
【数2】
式中、パラメータβは、整流器の抵抗インピーダンスを制御するために選択され、かつ（上述のように）所望のシステム最適化に従って選択され、パラメータφは、整流器の容量性インピーダンスを制御するために選択される。図６Ｂ～６Ｃに提示される例では、８．３ｋＷをバッテリー２１６に送達するように構成された例示的なシステム２００のためのパラメータβは７０、かつパラメータφは２０である。
【0070】
ステップ６１８で、（例えば、制御６２２の）ＰＷＭ生成器６２０は、信号Ｖｄｃ１およびＶｄｃ２に基づいて、スイッチＱ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８のための、デッドタイム前ＰＷＭ信号ＰＷＭｐｄｔ５、ＰＷＭｐｄｔ６、ＰＷＭｐｄｔ７、ＰＷＭｐｄｔ８を生成することができる。いくつかの実施形態では、制御システム（例えば、システム３２２の変調器）は、信号Ｖｄｃ１およびＶｄｃ２を変調して、制御信号（例えば、デッドタイムＰＷＭ信号）を形成することができる。
【0071】
周波数分周ブロック６２２では、デッドタイム前ＰＷＭ信号の周波数が分周される。いくつかの実施形態では、周波数は、係数２で分周される。いくつかの実施形態では、周波数は、２より大きい係数（例えば、２．５、３、４など）で分周される。
【0072】
ステップ６２４で、デッドタイム補償ブロック６２６は、デッドタイムＴｄｅａｄを、第１のデッドタイム前制御信号ＰＷＭｐｄｔ５と第２のデッドタイム前制御信号ＰＷＭｐｄｔ７との間に挿入することができる。デッドタイムを挿入することによって、制御システム３２２は、それぞれの整流器スイッチＱ５、Ｑ７のための制御信号ＰＷＭ５、ＰＷＭ７を生成する。
【0073】
ステップ６２８で、ブロック６２６は、デッドタイムＴｄｅａｄを、第３のデッドタイム前制御信号ＰＷＭｐｄｔ６と第４の「デッドタイム前」制御信号ＰＷＭｐｄｔ８との間に挿入することができる。デッドタイムを挿入することによって、制御システムは、それぞれの整流器スイッチＱ６、Ｑ８のための制御信号ＰＷＭ６、ＰＷＭ８を生成する。
【0074】
ステップ６３０で、制御システム３２２は、制御信号（例えば、ＰＷＭ５、ＰＷＭ６、ＰＷＭ７、およびＰＷＭ８）を、それぞれの整流器スイッチ（例えば、それぞれ、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、およびＱ８）に提供することができる。４つのスイッチを有する（例えば、整流器２１４ａのような）フルブリッジ整流器の例では、スイッチＱ５に対して制御信号ＰＷＭ５が生成され、スイッチＱ６に対して制御信号ＰＷＭ６が生成され、スイッチＱ７に対して制御信号ＰＷＭ７が生成され、かつスイッチＱ８に対して制御信号ＰＷＭ８が生成される。２つの高側ダイオード、ならびに２つの低側スイッチＱ７およびＱ８を有する（例えば、整流器２１４ｂのような）整流器についての別の例では、制御信号ＰＷＭ７およびＰＷＭ８がそれぞれのスイッチＱ７およびＱ８に提供されるのみである。整流器２１４ｃについてのさらに別の例では、制御信号ＰＷＭ５およびＰＷＭ７がそれぞれのスイッチＱ５およびＱ８に提供される。
【0075】
双方向無線送電への応用
様々な実施形態では、本明細書に記載のアクティブ整流システムおよびアクティブ整流方法は、双方向無線電力システムで採用され得る。例えば、無線電力システムは、無線電力が送信機から受信機に送信されるように構成され得る（「単方向」とも称される）。場合によっては、無線電力システムは、無線電力が第１のデバイスから第２のデバイス（例えば、送信機から受信機）に、かつ／または第２のデバイスから第１のデバイス（例えば、受信機から送信機）に送信されるように構成されてもよい。双方向無線電力システムおよび方法の例は、「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ」と題され２０１９年１月３日に公開された米国特許出願公開第２０１９／０００６８３６号、および「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ」と題され２０２０年３月２６日に公開された米国特許出願公開第２０２０／００９４６９６号に見出すことができる。
様々な実施形態では、本明細書に記載のアクティブ整流システムおよびアクティブ整流方法は、双方向無線電力システムで採用され得る。例えば、無線電力システムは、無線電力が送信機から受信機に送信されるように構成され得る（「単方向」とも称される）。場合によっては、無線電力システムは、無線電力が第１のデバイスから第２のデバイス（例えば、送信機から受信機）に、かつ／または第２のデバイスから第１のデバイス（例えば、受信機から送信機）に送信されるように構成されてもよい。双方向無線電力システムおよび方法の例は、「Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ」と題され２０１９年１月３日に公開された米国特許出願公開第２０１９／０００６８３６号、および「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ」と題され２０２０年３月２６日に公開された米国特許出願公開第２０２０／００９４６９６号に見出すことができる。
【0076】
図７は、例示的な双方向無線電力システム７００の概略図を示す。本概略図は、送信機（Ｔｘ）側無線電力デバイス７００ａおよび受信機（Ｒｘ）側無線電力デバイス７００ｂの両方を図示する。上述したように、Ｔｘ側無線電力デバイス７００ａは、概して、同様の単方向無線電力システム（例えば、システム２００または３００）の場合の無線電力送信機として動作する。Ｔｘ側デバイス７００ａはまた、電気自動車または他の移動車両に結合された無線電力デバイスの文脈において使用される場合、接地アセンブリ（ＧＡ）またはＧＡ側デバイスとも称され得る。ただし、以下で考察されるように、双方向システムにおいてＴｘ側とは、概して、送電グリッド、ＡＣ発電機などの静止電源装置または負荷に結合されているかもしくは結合されるように構成されている、無線電源デバイスを指す。さらに、Ｔｘ側システムは概して、Ｒｘ側無線電源デバイス７００ｂよりも高い電力、電圧、または電流過渡を扱うことができる。一方、Ｒｘ側無線電力デバイス７００ｂは、概して、同様の単方向無線送電システム（例えば、システム２００または３００）の場合の無線電力受信機として動作する。ただし、以下で考察されるように、双方向システムにおいてＲｘ側とは、概して、バッテリーまたはバッテリー駆動デバイス（例えば、コンピューティングデバイスまたは電気自動車）などの、移動式（または概してより限定される）電源もしくは負荷に結合されているかもしくは結合されるように構成されている、無線電源デバイスを指す。Ｒｘ側無線電源デバイス７００ｂはまた、電気自動車または他の移動式車両に結合される無線電源デバイスの文脈において使用される場合、車両アセンブリ（ＶＡ）またはＶＡ側デバイスとも称され得る。
【0077】
例示的な双方向システム７００では、Ｔｘ側デバイス７００ａおよびＲｘ側デバイス７００ｂの両方は、インバータ整流器７０２を含む。インバータ整流器７０２は、スイッチング素子および／またはダイオードのブリッジ構成を含むことができる。例えば、インバータ整流器７０２は、双方向システムにおいてインバータ整流器７０２がインバータまたは整流器のいずれかとして動作することを可能にする、ＭＯＳＦＥＴなどのアクティブなスイッチング素子を含むことができる。以下でより詳細に考察されるように、インバータ整流器７０２の動作モード（本明細書では「動作パーソナリティ」とも称される）は、スイッチング素子に供給されるＰＷＭ制御信号のパターンに基づいて制御することができる。いくつかの実施形態では、インバータ整流器７０２は、本明細書に記載の１つ以上のアクティブ整流方法（例えば、方法３０４、４０２、５０２、および／または６０２）に従って動作してもよい。
【0078】
システム７００は、車両のバッテリーなどの負荷に、送信機７００ａに入力された電力から、第１の方向（例えば、送信機７００ａから受信機７００ｂへの通常の電力潮流方向）の送電で電力を供給することができる。代替的に、システム７００は、Ｒｘ側デバイス７００ｂに結合された電気自動車のバッテリーから、Ｔｘ側デバイス７００ａに結合された送電グリッドに電力を供給するなど、第２の方向（例えば、反転電力潮流方向）に電力を供給することができる。別の例として、双方向システム７００を使用して、停電中に、ガレージに駐車された電気自動車のバッテリーのバッテリーから家に電力を供給することができる。
【0079】
抵抗器、インダクタ、およびコンデンサを含む単一の構成要素が示される場合においては、直列および／または並列を含む構成要素のバンクを利用することができる。調整可能な構成要素が示される場合においては、固定構成要素は、調整可能な構成要素と直列および／または並列に含まれ得る。いくつかの実装形態では、コントローラ１２２ａおよび１２２ｂは、単一のコントローラ７２０内で組み合わせることができる。同様に、いくつかの実装形態では、コントローラ１２６ａおよび１２６ｂは、単一のコントローラ７４０内で組み合わせることができる。
【0080】
いくつかの実装形態では、コントローラ７２０および７４０は、双方向マネージャを含む。双方向マネージャは、デバイスに割り当てられた動作パーソナリティによって示される電力潮流の方向に応じて、異なるハードウェア構成要素およびソフトウェア構成要素の無線電力デバイス（例えば、７００ａまたは７００ｂのいずれか）の構成を調整する。例えば、ＩＮＶの動作パーソナリティは、インバータ整流器がインバータとして動作しており、したがって無線電力デバイス７００ａ／７００ｂが送信機として動作していることを示す。同様に、例えば、ＲＥＣの動作パーソナリティは、インバータ整流器が整流器として動作しており、したがって無線電源デバイス７００ａ／７００ｂが受信機として動作していることを示す。双方向マネージャはまた、電力潮流のある方向から電力潮流の反対方向への遷移も調整する。例えば、Ｒｘ側デバイス７００ｂの双方向マネージャは、無線通信リンク７５０（例えば、Ｗｉ－Ｆｉリンク）を介してＲｘ側デバイス７００ａの双方向マネージャと通信して、電力反転を調整することができる。双方向マネージャは、各デバイス７００ａ／７００ｂ内またはソフトウェア内で別個のコントローラとして実装されてもよい。
【0081】
より具体的には、システムの様々なハードウェア構成要素およびソフトウェア構成要素は、電力流の方向に応じて、および延長として無線電力デバイス７００ａ／７００ｂの動作パーソナリティに応じて、異なる動作設定値、動作モードおよび／または動作範囲を有することができる。様々な動作設定値、動作モードおよび／または動作範囲は、メモリまたはハードウェアに格納することができる。様々なコントローラ、フィルタ、通信システム、および／または保護システムを含むシステムの各構成要素（例えば、インバータ整流器７０２、調整可能マッチングネットワーク（ＴＭＮ）７０３、および他の構成要素）は、電力潮流の方向に応じて異なる「動作パーソナリティ」を想定することができる。
【0082】
無線電力デバイスの双方向マネージャは、無線電力システム７００を通る全体としての電力潮流の予想される方向に基づいて、システム起動時および／または電力潮流遷移中に、適切なパーソナリティを割り当てることができる。例えば、システムの１つの動作モードから別の動作モードに切り替えるためのコマンドを、（例えば、オペレータインターフェースによって、および／またはシステムの片側もしくは両側のコントローラ、またはネットワーク、グリッド、もしくはモバイルデバイスなどのシステム外のコントローラのいずれかまたはすべてに接続されたユーザインターフェースによって）受信すると、双方向マネージャは、様々な構成要素コントローラ（例えば、１２２ａ、１２２ｂ、１２６ａ、および１２６ｂ）にそれぞれの動作パーソナリティを割り当てることができる。各コントローラは、割り当てられた動作パーソナリティを使用して、無線送電デバイス７００ａ／７００ｂの関連する構成要素を制御するための適切な動作プロセスまたはソフトウェアコードを識別し、かつロードすることができる。例えば、インバータ整流器コントローラがインバータの動作パーソナリティ（例えば、ＩＮＶ）を割り当てられた場合、コントローラは、ＰＷＭ制御信号パターンを生成するためのソフトウェアコードをロードしてインバータ整流器スイッチング素子を動作させて、ＤＣ入力信号からＡＣ出力信号を生成する。一方、インバータ整流器コントローラが整流器の動作パーソナリティ（例えば、ＲＥＣ）を割り当てられた場合、コントローラは、ＰＷＭ制御信号パターンを生成するためのソフトウェアコードをロードしてインバータ整流器スイッチング素子を動作させて、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に整流する。
【0083】
さらに、双方向マネージャは、電力需要、電力潮流の方向を提供し、適切なソフトウェアコードブロックを選択し、サブコントローラまたは他のコントローラにパーソナリティを割り当てることができる。双方向マネージャは、コントローラが置かれているシステムの側に応じて、およびコントローラがシステムの構成要素に責任を負う動作パーソナリティに応じて、回復可能または回復不可能なエラーを特定することができる。動作パーソナリティは、予想される電力潮流の方向、例えば、車両グリッド間（Ｖ２Ｇ）電力潮流、またはグリッド車両間（Ｇ２Ｖ）電力潮流に基づいて割り当てられることができる。さらに、双方向マネージャは、これらのエラーの回復のための時間および／またはモードを決定でき、かつ／またはエラーが回復したときにエラーをクリアできるため、ユーザの介入が必要とされない。双方向マネージャは、ユーザ、システムの反対側のコントローラ（例えば、システムの反対側の双方向マネージャ）と通信することができる。
【0084】
双方向マネージャは、無線電力システムの構成要素からエラーの通知を受信することができ、エラーメッセージは、双方向マネージャによって直接、または構成要素からのコールバック要求の後、のいずれかで無線電力システムの他の構成要素に割り当てられ得る。
【0085】
双方向マネージャは、無線電力システムの構成要素から（例えば、システムの反対側からの構成要素からのＷｉ－Ｆｉを介して）通信を受信することができる。双方向マネージャは、構成要素に関連するメッセージに対する構成要素からのコールバック要求を満たすことができ、またはメッセージを関連する構成要素に割り当てることができる。双方向マネージャは、エラーおよび通信メッセージを送受信するために、無線電力システムの構成要素の権限を、動的な制御も含み、制御することができる。双方向マネージャは、遷移フェーズ中の無線電力システムの構成要素を制御する責任を負うことができ、これには電力伝達方向の変更（Ｖ２ＧおよびＧ２Ｖの両方の遷移）から生じる任意のエラー伝導を処理することが含まれる。例えば、双方向マネージャは、電源の切断を監督し、電源が完全にまたは部分的にオフになっていることを確認し、システムの構成要素を配列して（構成要素にパーソナリティを割り当てながら）電源をオンにすることができる。
【0086】
一例として、送信機コントローラ上の双方向マネージャが、アイドルから電源をオンにするためのコマンドを受信し、双方向マネージャは、システム内の様々なコントローラおよびハードウェアにＧ２Ｖパーソナリティを割り当て得る。送電方向を変更するための通信を受信すると、双方向マネージャは送信機と受信機との間で通信を行い、送電方向を変更する。双方向マネージャは、第１の方向の電源停止中および第２の方向の電源投入中を含む、送電方向の変更から生じる任意のエラーを処理する責任を負うことができる。エラーがクリアされると、双方向マネージャは、例えば、非一時的コンピュータ可読媒体から命令のサブセットを選択することによって、またはコントローラに命令のサブセットを選択させることによって、コントローラにパーソナリティを割り当てることができる。
【0087】
いくつかの実装形態では、システムの各コントローラ（例えば、専用インバータ整流器プロセッサ、または専用ＴＭＮプロセッサ、または専用送信機もしくは受信機プロセッサ）は、双方向マネージャを含んでもよい。双方向マネージャは、トップレベルのマネージャとして動作することができる。
【0088】
一般に、パーソナリティを構成要素／コントローラに割り当てることにより、モジュール性、非冗長部品、コード、およびメモリが可能になり得、Ｇ２Ｖ（グリッド車両間電力潮流）からＶ２Ｇ（車両グリッド間電力潮流）およびその逆への、より高速なかつオンザフライの切り替えを可能にする。
【0089】
図８は、本開示の実施形態に従って実行され得る例示的な双方向制御プロセス８００のフローチャートを図示する。例示的なプロセス８００は、例えば、本明細書に開示される例示的な無線電力システムによって実装することができる。例えば、プロセス８００は、送信機無線電力デバイス７００ａの双方向マネージャと受信機無線電力デバイス７００ｂの双方向マネージャとの間で実行され得る。プロセス８００は、分割されたプライマリ側動作８０２およびセカンダリ側８０４動作を示す。一般に、プライマリ側動作８０２は受信機無線電力デバイス７００ｂによって実施され、セカンダリ側動作７０４は送信側無線電力デバイス７００ａによって実施される。例えば、受信機（またはデバイス側）無線電力デバイス７００ｂは、概して、より小さい容量またはより制限された電源もしくは負荷に結合されている可能性がある。受信機無線電力デバイス７００ｂをプライマリデバイスとして実装することにより、双方向制御プロセス８００のより正確な制御を提供して、Ｒｘ側システムまたはその負荷／電源の考えられる下限動作を超えることを防止することができる。いくつかの例では、例示的なプロセス８００は、１つ以上のコンピューティングデバイス、プロセッサ、またはマイクロコントローラを使用して実行される１つ以上のコンピュータ実行可能プログラムによって提供され得る。例えば、例示的なプロセス８００、またはその部分は、無線電力デバイス７００ａ、７００ｂの制御回路によって実行される１つ以上のプログラムによって提供され得る。
【0090】
プライマリデバイスは、無線電力システム内で電力潮流遷移を開始する。開始は、ユーザ入力によって、またはいくつかの実装形態ではプライマリデバイスが実施する自動電力遷移判定によって、促され得る（８０６）。例えば、プライマリデバイスは、バッテリーの充電状態、時刻、ならびにグリッド電力の可用性および／または需要を含むがこれらに限定されない様々な基準に基づいて、電力潮流をシフトすることを決定することができる。例えば、Ｒｘ側無線電力デバイス７００ｂは、接続されたバッテリーが閾値充電レベルを超えてグリッド電力の損失が発生したときに電力潮流の反転プロセスを開始するように、構成され得る。別の例として、Ｒｘ側無線電力デバイス７００ｂは、接続されたバッテリーが閾値充電レベルを超え、かつ事前設定された時刻の間に電力潮流の反転プロセスを開始するように、構成され得る。例えば、Ｒｘ側無線電力デバイス７００ｂは、電力グリッドのピーク負荷期間（例えば、高需要期間および／または夕方などの高エネルギー価格期間）中に、家に追加電力を供給するために、電力潮流反転を構成され得る。いくつかの実装形態では、セカンダリデバイスは、電力潮流遷移を開始するタイミングを決定することができるが、プライマリデバイスに電力潮流遷移開始を要求する追加のステップを実施することがある。
【0091】
プライマリデバイスは、電力潮流の方向を反転するための命令をセカンダリデバイスに送信する（８０８）。命令に応答して、セカンダリデバイスは、その電流動作とは反対の電力潮流方向で動作するように再構成する（８１０）。例えば、セカンダリデバイスが送信機として動作していた場合、受信機として動作するように再構成する。セカンダリデバイスが受信機として動作していた場合、送信機として動作するように再構成する。例えば、セカンダリデバイスの双方向マネージャは、例えば、インバータ整流器の動作を保証すること、スイッチをシフトして負荷／電源を切断すること（必要に応じて）、バイパススイッチをトグルしてセカンダリデバイス内の残留電流を消散させること、またはそれらの組み合わせによって、セカンダリデバイス内のコントローラ動作を調整して電力潮流の現在の方向をシャットダウンすることができる。
【0092】
セカンダリデバイスは、新たな電力潮流方向に従って新たな動作パーソナリティを割り当てる（８１２）。例えば、セカンダリデバイスの双方向マネージャは、電力潮流の新たな方向に対して適切に、セカンダリデバイス内のそれぞれのコントローラに新たな動作パーソナリティを割り当てる。双方向電力マネージャは、フラグビット（例えば、以下でより詳細に考察されるＴＭＮ＿ＳＩＤＥ）をトグルして、送信機／インバータとしての動作、または受信機／整流器としての動作を示すことによって、新たな動作パーソナリティを割り当てることができる。
【0093】
新たな動作パーソナリティの割り当てに応答して、様々なセカンダリデバイスコントローラがそれぞれの動作を再構成できる。例えば、コントローラは、制御アルゴリズム（例えば、ソフトウェアコードブロック）をロードして新たな電力潮流方向による動作を実施することができる。例えば、ＴＭＮコントローラは、新たな電力潮流方向による動作のための適切なＴＭＮ制御信号を生成するために、ＴＭＮおよび負荷制御コードをリセットすることができる。ＴＭＮは、新たな方向への電力伝達に対応するために、または新たな方向への電力増加に備えるために、またはその両方のために、設定値（例えば、インピーダンス値、インピーダンス調整ステップサイズ、および／または保護スキーム）を調整する必要があり得る。例えば、Ｖ２Ｇモードでの電力潮流は一般に、例えば、ＧＡ側共振器コイルとＶＡ側共振器コイルとの間の非対称性および／またはバッテリーの放電制約により、Ｇ２Ｖモードでの電力潮流より低くてもよい。その結果、ＴＭＮおよび／またはインバータ整流器設定値は、Ｖ２Ｇモードでの動作とＧ２Ｖモードでの動作とでは異なる可能性がある。
【0094】
セカンダリデバイス（例えば、セカンダリデバイスのインバータコントローラ）は、新たな動作パーソナリティに従ってインバータ整流器動作を制御することができる（８１４）。例えば、インバータ整流器コントローラは、セカンダリデバイスが送信機であるときはインバータとして動作し、セカンダリデバイスが受信機であるときは整流器として動作するためのＰＷＭ制御信号を生成するための、適切なアルゴリズムをロードすることができる。特定のインバータ動作および整流器動作は、図９および図１０を参照して以下でより詳細に説明する。
【0095】
セカンダリデバイスは、プライマリデバイスに、セカンダリデバイスの再構成状態を示す応答を送信する（８１６）。セカンダリデバイスが、セカンダリデバイスの再構成がまだ進行中であるか、または停止していることを示すと、プライマリデバイスは、命令８０８を待機および／または再送信する。プライマリデバイスが、セカンダリデバイスがセカンダリデバイスの動作パーソナリティの更新を完了したことの確認を待機することによって、プロセス８００は、より安全でより堅牢な動作を提供することができる。例えば、このことにより、セカンダリデバイスまたはプライマリデバイスのいずれかに割り当てられた不適合のパーソナリティで電力潮流が開始または反転することを防止することができる。セカンダリデバイスが、セカンダリデバイスの再構成が完了したことを示すと、プライマリデバイスは、その電流動作とは反対の電力潮流方向で動作するように再構成する（８１８）。例えば、プライマリデバイスが送信機として動作していた場合、受信機として動作するように再構成する。プライマリデバイスが受信機として動作していた場合、送信機として動作するように再構成する。例えば、プライマリデバイスの双方向マネージャは、例えば、インバータ整流器の動作を保証すること、スイッチをシフトして負荷／電源を切断すること（必要に応じて）、バイパススイッチをトグルしてセカンダリデバイス内の残留電流を消散させること、またはそれらの組み合わせによって、セカンダリデバイス内のコントローラ動作を調整して電力潮流の現在の方向をシャットダウンすることができる。
【0096】
プライマリデバイスは、新たな電力潮流方向に従って新たな動作パーソナリティを割り当てる（８２０）。例えば、プライマリデバイスの双方向マネージャは、電力潮流の新たな方向に対して適切に、プライマリデバイス内のそれぞれのコントローラに新たな動作パーソナリティを割り当てる。双方向（電力）マネージャは、フラグビット（例えば、以下でより詳細に考察されるＴＭＮ＿ＳＩＤＥ）をトグルして、送信機／インバータとしての動作、または受信機／整流器としての動作を示すことによって、新たな動作パーソナリティを割り当てることができる。
【0097】
新たな動作パーソナリティの割り当てに応答して、様々なプライマリデバイスコントローラがそれぞれの動作を再構成できる。例えば、コントローラは、制御アルゴリズム（例えば、ソフトウェアコードブロック）をロードして新たな電力潮流方向による動作を実施することができる。例えば、ＴＭＮコントローラは、新たな電力潮流方向による動作のための適切なＴＭＮ制御信号を生成するために、ＴＭＮおよび負荷制御コードをリセットすることができる。ＴＭＮは、新たな方向への電力伝達に対応するために、または新たな方向への電力増加に備えるために、またはその両方のために、設定値（例えば、インピーダンス値および／または保護スキーム）を調整する必要があり得る。
【0098】
プライマリデバイス（例えば、プライマリデバイスのインバータコントローラ）は、新たな動作パーソナリティに従ってインバータ整流器動作を制御することができる（８２２）。例えば、インバータ整流器コントローラは、セカンダリデバイスが送信機であるときはインバータとして動作し、セカンダリデバイスが受信機であるときは整流器として動作するためのＰＷＭ制御信号を生成するための、適切なアルゴリズムをロードすることができる。いくつかの実装形態では、プライマリデバイス内のＴＭＮコントローラは、新たな動作パーソナリティに従ってＴＭＮを制御することができる。例えば、プライマリデバイス上のＴＭＮコントローラは、第１の方向でＴＭＮに結合された負荷として、もしくは第２の方向でＴＭＮに結合された電源として動作するための、ＴＭＮ調整信号を生成するために、適切な制御アルゴリズムをロードすることができる。
【0099】
図９は、例示的なインバータ整流器９０２の概略図９００、およびインバータ動作モードでのインバータ整流器の動作を示すタイミング図９０２を示す。概略図１８００は、位相シフトフルブリッジインバータを示す。インバータブリッジ回路は、アクティブスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、およびＱ４を使用し、これらは例えば、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴなどであり得る。
【0100】
タイミング図９０２は、スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、およびＱ４の駆動信号パターンを示す。スイッチは、脚Ａ（Ｑ１、Ｑ３）、および脚Ｂ（Ｑ２、Ｑ４）の２つの脚にグループ化されている。各脚の対応するスイッチは、それぞれのＰＷＭ制御信号によって交互にオン／オフされる。各ゲート駆動信号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、およびＧ４のオン時間およびオフ時間が示されている。デッドタイムｔｄは、同じ脚の両方のゲート駆動装置がオフのときに示される。オフ時間は、期間Ｔｓの各駆動信号のオン時間よりも大きくてもよい。
【0101】
脚Ａ（Ｑ１およびＱ３）と脚Ｂ（Ｑ２およびＱ４）との間の遅延時間ｔｐｓは、角度で表される場合、位相シフト角として既知であり、インバータとして動作するときにインバータ整流器によって供給される全体的な電力を調整する手段である。起動時、インバータ整流端子ＶＡおよびＶＢからの出力電力ＶＡＢ（ｔ）は、１１％のデューティサイクル（脚位相シフト角θｐｓ＝２０度）を有し得る。最大電力では、ＶＡＢ（ｔ）は、１００％デューティサイクル（脚位相θｐｓ＝１８０度）であり得る。総電力出力は、脚Ａ ＰＷＭ信号と脚Ｂ ＰＷＭ信号との間の遅延時間ｔＰＳを調整することによって制御される。
【0102】
いくつかの実施形態では、インバータ整流器９００は、本明細書に記載の１つ以上のアクティブ整流方法（例えば、方法３０４、４０２、５０２、および／または６０２）に従って動作してもよい。フルブリッジインバータが示されているが、いくつかの実装形態では、インバータ整流器スイッチは、ハーフブリッジ構成で配置され得る。いくつかの実装形態では、インバータ整流器は、ゼロ電圧スイッチング動作を実装して、スイッチがスイッチにわたる電圧がゼロもしくはほぼゼロであるときに動作することを保証することができる。
【0103】
図１０は、例示的なインバータ整流器の概略図１０００、および整流器動作モードでのインバータ整流器７０２の動作を示すタイミング図１９０２を示す。図１０は、図９に示されるのと同じスイッチを利用する同期整流器動作を図示する。それぞれのスイッチ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）に対応するゲート駆動信号（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）をタイミング図１９０２に示す。ゼロ電流スイッチング動作が示されているが、ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）は必然的にこの動作に従い、いくつかの実装形態で使用され得る。ただし、アクティブ整流モードでのＺＶＳスイッチングは図面に示されていない。
【0104】
同期整流器は、Ｉ３ｓ電流（図７にＩ３ｄまたはＩ３ｓとして示される）のゼロ交差を受信し、タイミング図１００２に示すように同期整流（ゼロ電流スイッチング）のタイミングを作成することができる。整流器モードでは、インバータ整流器７０２は、対応するスイッチ対（Ｑ１／Ｑ４およびＱ２／Ｑ３）を交互にオンすることにより、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に整流する。例えば、インバータ整流器コントローラ（例えば、インバータ／保護および制御回路）は、電流センサまたは位相センサ（例えば、センサ２１８）から、Ｉ３ｄもしくはＩ３ｓ電流および／または位相測定値を受信することができる。スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、およびＱ４は、インバータ整流器７０２への入力のゼロ電流（またはほぼゼロ電流）でオフにすることができ、適切な時間遅延ｔｄが経過した後で、次のスイッチ対（例えば、Ｑ１およびＱ４、またはＱ２およびＱ３）を動作させることができる。これにより、スイッチ内の電力損失を防ぐことができる。いくつかの実装形態では、時間遅延は、必要に応じてシステムによって調整されてもよい。
【0105】
いくつかの実装形態では、起動中、インバータ整流器は、測定された入力電力がＩ３ｄ電流の連続伝導を確実にする閾値を超えるまでスイッチングを開始せず開始しない。閾値は、例えば、２ｋＷ～４ｋＷ、および／または目標電力の２０～４０％であり得る。閾値入力電力値を下回る低電力動作の間、入力ＡＣ信号はノイズである場合があり、不正確なゼロ交差検出、および場合によっては不正確なスイッチングのための大きな過渡をもたらす可能性がある。例えば、ＰＷＭ同期を生成するために使用されるＩ３ｄ電流は、不正確なゼロ交差検出および場合によっては大きな過渡信号をもたらし得る、または電力段の破壊的短絡さえももたらし得る、不連続かつノイズであり得る。代わりに、スイッチのボディダイオードを介した伝導によって電力が閾値を下回ったときに、パッシブに整流を実施することができる。そのような実装形態では、閾値入力電力値を上回って実施されるスイッチング動作は、アクティブ整流モードとみなすことができ、閾値入力電力値を下回るボディダイオード伝導は、パッシブ整流モードとみなすことができる。
【0106】
いくつかの実施形態では、インバータ整流器１０００は、本明細書に記載の１つ以上のアクティブ整流方法（例えば、方法３０４、４０２、５０２、および／または６０２）に従って動作してもよい。
【0107】
ハードウェアおよびソフトウェアの実装
いくつかの例では、上述の処理の一部またはすべては、１つ以上の集中型コンピューティングデバイスで実行され得る。いくつかの例では、いくつかのタイプの処理があるデバイス上で発生し、他のタイプの処理は別のデバイス上で発生する。いくつかの例では、上述したデータの一部またはすべては、１つ以上の集中型コンピューティングデバイス上にホストされたデータストレージに、またはクラウドベースのストレージを介して格納され得る。いくつかの例では、いくつかのデータが１つの場所に格納され、他のデータは別の場所に格納される。いくつかの例では、量子コンピューティングが使用されてもよい。いくつかの例では、関数型プログラミング言語が使用されてもよい。いくつかの例では、フラッシュベースのメモリなどの電気メモリが使用されてもよい。
いくつかの例では、上述の処理の一部またはすべては、１つ以上の集中型コンピューティングデバイスで実行され得る。いくつかの例では、いくつかのタイプの処理があるデバイス上で発生し、他のタイプの処理は別のデバイス上で発生する。いくつかの例では、上述したデータの一部またはすべては、１つ以上の集中型コンピューティングデバイス上にホストされたデータストレージに、またはクラウドベースのストレージを介して格納され得る。いくつかの例では、いくつかのデータが１つの場所に格納され、他のデータは別の場所に格納される。いくつかの例では、量子コンピューティングが使用されてもよい。いくつかの例では、関数型プログラミング言語が使用されてもよい。いくつかの例では、フラッシュベースのメモリなどの電気メモリが使用されてもよい。
【0108】
図１１は、本文書に記載の技術を実装するために使用され得る例示的なコンピュータシステム１１００のブロック図である。汎用コンピュータ、ネットワーク機器、モバイルデバイス、または他の電子システムはまた、システム１１００の少なくとも部分を含んでもよい。システム１１００は、プロセッサ１１１０、メモリ１１２０、ストレージデバイス１１３０、および入力／出力デバイス１１４０を含む。構成要素１１１０、１１２０、１１３０、および１１４０の各々は、例えば、システムバス１１５０を使用して相互接続され得る。プロセッサ１１１０は、システム１１００内で実行するための命令を処理することができる。いくつかの実装形態では、プロセッサ１１１０は、シングルスレッドプロセッサである。いくつかの実装形態では、プロセッサ１１１０は、マルチスレッドプロセッサである。プロセッサ１１１０は、メモリ１１２０内またはストレージデバイス１１３０上に格納された命令を処理することができる。
【0109】
メモリ１１２０は、システム１１００内の情報を格納する。いくつかの実装形態では、メモリ１１２０は、非一時的コンピュータ可読媒体である。いくつかの実装形態では、メモリ１１２０は、揮発性メモリユニットである。いくつかの実装形態では、メモリ１１２０は、不揮発性メモリユニットである。
【0110】
ストレージデバイス１１３０は、システム１１００のための大容量ストレージを提供することができる。いくつかの実装形態では、ストレージデバイス１１３０は、非一時的コンピュータ可読媒体である。様々な異なる実装形態では、ストレージデバイス１１３０は、例えば、ハードディスクデバイス、光ディスクデバイス、ソリッドデートドライブ、フラッシュドライブ、またはいくつかの他の大容量ストレージデバイスを含んでもよい。例えば、ストレージデバイスは、長期データ（例えば、データベースデータ、ファイルシステムデータなど）を格納してもよい。入力／出力デバイス１１４０は、システム１１００のための入力／出力動作を提供する。いくつかの実装形態では、入力／出力デバイス１１４０は、ネットワークインターフェースデバイス、例えば、イーサネット（登録商標）カード、シリアル通信デバイス、例えば、ＲＳ－２３２ポート、および／または無線インターフェースデバイス、例えば、８０２．１１カード、３Ｇ無線モデム、または４Ｇ無線モデムのうちの１つ以上を含んでもよい。いくつかの実装形態では、入力／出力デバイスは、入力データを受信し、出力データを他の入力／出力デバイス、例えばキーボード、プリンタ、およびディスプレイデバイス１１６０に送信するように構成された、ドライバデバイスを含んでもよい。いくつかの例では、モバイルコンピューティングデバイス、モバイル通信デバイス、および他のデバイスが使用されてもよい。
【0111】
いくつかの実装形態では、上述のアプローチの少なくとも一部分は、実行すると１つ以上の処理デバイスに上述のプロセスおよび機能を実行させる命令によって実現され得る。そのような命令には、例えば、スクリプト命令、または実行可能コードなどの解釈された命令、または非一時的コンピュータ可読媒体に格納された他の命令が含まれ得る。ストレージデバイス１１３０は、サーバファームもしくは広範囲に分散されたサーバのセットなど、ネットワークを介して分散されて実装されてもよく、または単一のコンピューティングデバイスに実装されてもよい。
【0112】
図１１には例示的な処理システムが記載されているが、本明細書に記載の主題の実施形態、機能的動作およびプロセスは、本明細書に開示される構造およびそれらの構造的等価物を含む、他のタイプのデジタル電子回路、有形に具体化されたコンピュータソフトウェアもしくはファームウェア、コンピュータハードウェア、またはそれらの１つ以上の組み合わせで実装され得る。本明細書に記載の主題の実施形態は、１つ以上のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置によって実行されるか、またはデータ処理装置の動作を制御するために有形の不揮発性プログラムキャリア上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つ以上のモジュールとして、実装され得る。代替的にまたは追加的に、プログラム命令は、人工的に生成された伝播信号、例えば、データ処理装置によって実行されるために好適な受信装置に送信するための情報を符号化するために生成される、機械生成された電気信号、光信号、または電磁信号で符号化され得る。コンピュータストレージ媒体は、機械可読ストレージデバイス、機械可読ストレージ基板、ランダムもしくはシリアルアクセスメモリデバイス、またはそれらのうちの１つ以上の組み合わせであり得る。
【0113】
「システム」という用語は、例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または複数のプロセッサもしくはコンピュータを含む、データを処理するためのあらゆる種類の装置、デバイス、および機械を包含し得る。処理システムは、特定用途向け論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を含み得る。処理システムは、ハードウェアに加えて、問題のコンピュータプログラムの実行環境を作成するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、またはそれらのうちの１つ以上の組み合わせを構成するコードを含んでもよい。
【0114】
コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、モジュール、ソフトウェアモジュール、スクリプト、またはコードとも称され得る、または記載され得る）は、コンパイルされた言語もしくは解釈された言語、または宣言言語もしくは手順言語を含む、任意の形態のプログラミング言語で書かれ得、そのコンピュータプログラムは、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、構成要素、サブルーチン、もしくはコンピューティング環境での使用に好適な他のユニットとしての形態を含む、任意の形態で展開され得る。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応し得るが、対応する必要はない。プログラムは、他のプログラムもしくはデータ（例えば、マークアップ言語文書に格納された１つ以上のスクリプト）を保持するファイルの一部分、問題のプログラム専用の単一のファイル、または複数の連動するファイル（例えば、１つ以上のモジュール、サブプログラム、またはコードの部分を格納するファイル）の形で格納することができる。コンピュータプログラムは、１つの場所に配置されているかまたは複数の場所に分散されており、通信ネットワークによって相互に接続されている、１つのコンピュータまたは複数のコンピュータで実行されるように展開され得る。
【0115】
本明細書に記載のプロセスおよび論理フローは、データを入力し出力を生成することで動作することによって機能を実施するために１つ以上のコンピュータプログラムを実行する、１つ以上のプログラム可能なコンピュータによって実施され得る。また、プロセスおよび論理フローは、特定用途向け論理回路によって実施されてもよく、かつまた装置が特定用途向け論理回路として実装されてもよく、特定用途向け論理回路は例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）である。
【0116】
コンピュータプログラムの実行に好適なコンピュータは、例として、汎用マイクロプロセッサまたは専用マイクロプロセッサまたはその両方、または他の任意の種類の中央処理ユニットを含むことができる。一般に、中央処理ユニットは、読み取り専用メモリまたはランダムアクセスメモリまたはその両方から命令およびデータを受信する。コンピュータは、一般に、命令を実施または実行するための中央処理ユニットと、命令およびデータを格納するための１つ以上のメモリデバイスとを含む。一般に、コンピュータは、データを格納するための１つ以上の大容量ストレージデバイス、例えば、磁気ディスク、磁気光ディスク、もしくは光ディスクを含むか、またはそれらに動作可能に結合して、それらからデータを受信するか、またはそれらにデータを送信するか、もしくはその両方を行う。ただし、コンピュータがそのようなデバイスを有する必要はない。
【0117】
コンピュータプログラム命令およびデータを格納するのに好適なコンピュータ可読媒体には、例として、半導体メモリデバイス、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイス、磁気ディスク、例えば内部ハードディスクもしくはリムーバブルディスク、磁気光ディスク、ならびにＣＤ－ＲＯＭおよびＤＶＤ－ＲＯＭディスクを含む、あらゆる形態の不揮発性メモリ、媒体、およびメモリデバイスが含まれる。プロセッサおよびメモリは、特定用途向け論理回路によって補完されるか、または特定用途向け論理回路に組み込まれ得る。
【0118】
本明細書に記載の主題の実施形態は、コンピューティングシステムで実装することができ、このコンピューティングシステムは、例えば、データサーバとしてのバックエンド構成要素を含むか、またはミドルウェア構成要素、例えばアプリケーションサーバを含むか、またはフロントエンド構成要素、例えばユーザが本明細書に記載の主題の実装形態と相互作用することを可能にするグラフィカルユーザインターフェースもしくはウェブブラウザを有するクライアントコンピュータを含むか、または１つ以上のこのようなバックエンド構成要素、ミドルウェア構成要素、もしくはフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含む。システムの複数の構成要素は、任意の形態もしくは媒体のデジタルデータ通信、例えば通信ネットワークによって相互接続され得る。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）およびワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、例えばインターネットが挙げられる。
【0119】
コンピューティングシステムは、クライアントおよびサーバを含むことができる。クライアントおよびサーバは、一般に互いに離れており、典型的には、通信ネットワークを介して相互作用する。クライアントおよびサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行されかつ互いにクライアント－サーバの関係性を有するコンピュータプログラムによって生じる。
【0120】
本明細書は多くの特定の実装形態の詳細を含むが、これらは特許請求され得る範囲の制限として解釈されるべきではなく、むしろ特定の実施形態に特有であり得る特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈において本明細書に記載の特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実装されてもよい。逆に、単一の実施形態の文脈において記載の様々な特徴はまた、別個に、または任意の好適なサブ組み合わせで複数の実施形態で実装されてもよい。さらに、特徴が特定の組み合わせで作用するものとして上述され、最初にそのように特許請求されたものであっても、特許請求された組み合わせからの１つ以上の特徴は、場合によっては組み合わせから除外されてもよく、特許請求された組み合わせは、サブ組み合わせまたはサブ組み合わせの変形を対象としてもよい。
【0121】
同様に、動作が特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、示された特定の順序またはシーケンシャル順序でそのような動作が実施されること、または例示された動作がすべて実施されることを必要とするものとして理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスクおよび並列処理が有利であり得る。さらに、上述の実施形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、かつ記載のプログラム構成要素および記載のシステムが、一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に統合されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることが理解されるべきである。
【0122】
主題の特定の実施形態が説明されてきた。他の実施形態は、添付の特許請求の範囲の範囲内にある。例えば、特許請求の範囲に記載された動作は、異なる順序で実施され得、依然として望ましい結果を達成することができる。一例として、添付の図面に図示されるプロセスは、必ずしも望ましい結果を達成するために、示される特定の順序またはシーケンシャル順序を必要とはしない。特定の実装形態では、マルチタスクおよび並列処理が有利であり得る。記載のプロセスから、他のステップもしくは段階が提供されてもよく、またはステップもしくは段階が排除されてもよい。したがって、他の実装形態は添付の特許請求の範囲の範囲内にある。
【0123】
用語
本明細書で使用する表現および用語は、記載の目的のためであり、制限のためであるとみなされるべきではない。
本明細書で使用する表現および用語は、記載の目的のためであり、制限のためであるとみなされるべきではない。
【0124】
用語「およそ」、語句「およそ等しい」、および本明細書および特許請求の範囲で使用される他の同様の語句（例えば、「ＸはおよそＹの値を有する」または「ＸはおよそＹに等しい」）は、１つの値（Ｘ）が別の値（Ｙ）の所定の範囲内にあることを意味すると理解されるべきである。所定の範囲は、別段の指示がない限り、プラスまたはマイナス２０％、１０％、５％、３％、１％、０．１％、または０．１％未満であってもよい。
【0125】
本明細書および特許請求の範囲で使用される不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、明確に反対のことが示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲で使用される語句「および／または」は、そのように結合された要素、すなわち、いくつかの場合において結合的に存在し、他の場合において分離的に存在する要素のうちの「いずれかまたは両方」を意味すると理解されるべきである。「および／または」とともに列挙される複数の要素は、同じように、すなわちそのように組み合わされる要素の「１つ以上」であると解釈されるべきである。「および／または」節によって具体的に同定された要素以外の他の要素が、具体的に同定されたこれらの要素に関連するかどうかにかかわらず、任意選択で存在してもよい。したがって、非限定的な例として、「Ａおよび／またはＢ」という言及は、「含む」などの制限のない言語と併せて使用される場合、一実施形態では、Ａのみ（任意選択で、Ｂ以外の要素を含む）を指し、別の実施形態では、Ｂのみ（任意選択で、Ａ以外の要素を含む）を指し、さらに別の実施形態では、ＡおよびＢの両方（任意選択で、他の要素を含む）などを指すことができる。
【0126】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「または」は、上記で定義される「および／または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、ある列挙内で項目を分離する場合、「または」または「および／または」は、包括的、すなわちいくつかの要素または要素の列挙のうちの少なくとも１つを含むが、２つ以上も含み、任意選択で、列挙されていない追加の項目も含むと解釈されなければならない。それとは反対に明確に示される、「のうちの１つのみ、もしくは「のうちの正確に１つ」、または特許請求の範囲で使用される場合の「からなる」などの用語のみが、いくつかの要素または要素の列挙のうちの正確に１つの要素を含むことを指す。一般に、使用される「または」という用語は、「いずれか」、「のうちの１つ」、「のうちの１つのみ」、または「のうちの正確に１つ」などの排他的な用語が先行する場合のみ、排他的な選択肢（すなわち、「一方または他方であるが、両方ではない」）を示すものとして解釈されるものである。特許請求の範囲で使用される場合、「から本質的になる」は、特許法の分野で使用されるその通常の意味を有するものとする。
【0127】
本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、１つ以上の要素の列挙に関する「少なくとも１つ」という語句は、要素の列挙内の要素のうちのいずれか１つ以上から選択される少なくとも１つの要素を意味するが、要素の列挙内に具体的に列挙された各々およびすべての要素のうちの少なくとも１つを必ずしも含むものではなく、要素の列挙内の要素のいかなる組み合わせも除外するものではないと理解されるべきである。また、この定義により、「少なくとも１つ」という語句が参照する要素の列挙内で具体的に同定された要素以外の要素が、具体的に同定されたそれらの要素に関連するかどうかにかかわらず、任意選択で存在し得ることも可能にする。したがって、非限定的な例として、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」（または等価的に、「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」、または等価的に、「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも１つ」）は、一実施形態では、Ｂが存在しない（かつ任意選択でＢ以外の要素を含む）状態で少なくとも１つのＡ、任意選択で２つ以上のＡを含むことを指し、別の実施形態では、Ａが存在しない（かつ任意選択でＡ以外の要素を含む）状態で少なくとも１つのＢ、任意選択で２つ以上のＢを含むことを指し、さらに別の実施形態では、少なくとも１つのＡ、任意選択で２つ以上のＡ、および少なくとも１つのＢ、任意選択で２つ以上のＢを含む（かつ任意選択で他の要素を含む）ことを指すことができる。
【0128】
「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、およびそれらの変化形の使用は、その前に列挙される項目および追加の項目を包含することを意味する。
【0129】
特許請求の範囲における特許請求項要素を修飾するための「第１の」、「第２の」、「第３の」などの序数用語の使用は、それ自体では、ある特許請求項要素の別の特許請求項要素に対する重要度、優先順位、もしくは順序を暗示しておらず、または方法の動作が実施される時間的順序を暗示するものではない。特許請求項要素を区別するため、序数用語を単なるラベルとして使用して、特定の名称を有するある特許請求項要素を、（順序用語の使用がなければ）同じ名称を有する別の特許請求項要素と区別する。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【外国語明細書】