特許7481777マルチコイルワイヤレス充電装置の表面からのデバイス除去の検出
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-01
(45)【発行日】2024-05-13
(54)【発明の名称】マルチコイルワイヤレス充電装置の表面からのデバイス除去の検出
(51)【国際特許分類】
H02J 50/40 20160101AFI20240502BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20240502BHJP
H02J 50/90 20160101ALI20240502BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240502BHJP
【ＦＩ】
H02J50/40
H02J50/12
H02J50/90
H02J7/00 301D
【請求項の数】
6
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023209892
(22)【出願日】2023-12-13
(62)【分割の表示】P 2022504104の分割
【原出願日】2020-07-23
(65)【公開番号】P2024028952
(43)【公開日】2024-03-05
【審査請求日】2024-01-10
(31)【優先権主張番号】63/019,241
(32)【優先日】2020-05-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/019,248
(32)【優先日】2020-05-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/019,245
(32)【優先日】2020-05-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/936,361
(32)【優先日】2020-07-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/877,831
(32)【優先日】2019-07-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【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】弁理士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
(72)【発明者】
【氏名】スコット，ジェームス
【審査官】山口 大
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３１２８３６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００５／００８４７５４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２０６４２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第５２０２６１７（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／００８４９１８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】欧州特許出願公開第３３７３４１２（ＥＰ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ５０／４０
Ｈ０２Ｊ ５０／１２
Ｈ０２Ｊ ５０／９０
Ｈ０２Ｊ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
充電装置の動作方法において、
充電構成にしたがって受電デバイスに電力を転送するステップであって、前記充電構成にしたがって共振回路に充電電流を供給することを含み、前記充電構成は、前記受電デバイスが前記充電装置の充電面における第１の位置に置かれた後に生成されるものである電力を転送するステップと、
前記受電デバイスに電力を転送している間に、前記共振回路内の電圧レベルまたは電流レベルの変化または変化率を検出するステップと、
前記電圧レベルまたは電流レベルの変化または変化率を検出した後に、前記充電電流を一定期間停止させることにより、測定スロットを開始するステップと、
前記測定スロットの間に、前記受電デバイスが前記第１の位置から離れて移動したかどうかを判断するステップと、
前記受電デバイスが前記第１の位置にある場合に、前記共振回路への充電電流を再開することによって、前記充電構成にしたがって前記受電デバイスへ電力を転送することを再開するステップと、
前記受電デバイスが前記第１の位置から離れて移動したと判断した後に、前記受電デバイスへの電力の転送を中止するステップと、を含む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、前記受電デバイスが前記第１の位置から離れて移動したかどうかを判断するステップが、
前記測定スロットを開始した後に、パッシブｐｉｎｇまたはデジタルｐｉｎｇの手順を実行するステップ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、前記受電デバイスが前記第１の位置から離れて移動したかどうかを判断するステップが、
前記共振回路のＱファクタが基準Ｑファクタに対して変化したかどうかを判断するステップ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、前記受電デバイスが前記第１の位置から離れて移動したかどうかを判断するステップが、
前記共振回路内の電圧レベルまたは電流レベルの段階的変化が、閾値を超えていることを判断するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項5】
命令が保存されている非一時的なプロセッサ可読記憶媒体において、
充電装置の充電回路における少なくとも１つのプロセッサによって前記命令が実行された時に、前記充電回路が、
充電構成にしたがって前記充電回路から受電デバイスに電力を転送することであって、前記受電デバイスが前記充電装置の充電面における第１の位置に置かれた時に、共振回路に充電電流を供給することを含む電力を転送することと、
前記受電デバイスに電力を転送している間に、前記共振回路に関する電圧レベルまたは電流レベルの変化または変化率を検出することと、
前記電圧レベルまたは電流レベルの変化または変化率を検出した後に、前記充電電流を一定期間停止させることにより、測定スロットを開始することと、
前記測定スロットを開始した後に、パッシブｐｉｎｇまたはデジタルｐｉｎｇの手順を実行することと、
前記測定スロットの間に得られた測定値を使用して測定した前記共振回路のＱファクタの変化に基づいて、前記受電デバイスが前記充電面から取り去られたかどうかを判断することと、
前記受電デバイスが前記充電面上にあることを前記共振回路のＱファクタが示すときに、前記共振回路への充電電流を再開することによって、前記充電構成にしたがって前記充電回路から前記受電デバイスへ電力を転送することを再開することと、
前記受電デバイスが前記第１の位置から移動させられたと判断した後に、前記充電回路から前記受電デバイスへの電力の転送を中止することと、を行うことを特徴とする非一時的なプロセッサ可読記憶媒体。
【請求項6】
命令が保存されている非一時的なプロセッサ可読記憶媒体において、
充電装置の充電回路における少なくとも１つのプロセッサによって前記命令が実行された時に、前記充電回路が、
充電構成にしたがって前記充電回路から受電デバイスに電力を転送することであって、前記受電デバイスが前記充電装置の充電面における第１の位置に置かれた時に、共振回路に充電電流を供給することを含む電力を転送することと、
前記受電デバイスに電力を転送している間に、前記共振回路に関する電圧レベルまたは電流レベルの変化または変化率を検出することと、
前記電圧レベルまたは電流レベルの変化または変化率を検出した後に、前記充電回路からの前記充電電流を一定期間停止させることにより、測定スロットを開始することと、
前記測定スロットを開始した後に、前記共振回路に関する電圧または電流の変化または変化率を検出することと、
前記共振回路に関する電圧または電流の段階的変化が閾値を超えている場合に、前記受電デバイスが前記充電面から移動させられたと判断することと、を行うことを特徴とする非一時的なプロセッサ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
優先権主張
［０００１］この出願は、２０２０年７月２２日に米国特許庁に出願された非仮特許出願第１６／９３６，３６１号、２０１９年７月２３日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６２／８７７，８３１号、２０２０年５月１日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６３／０１９，２４１号、２０２０年５月１日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６３／０１９，２４５号、および２０２０年５月１日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６３／０１９，２４８号の優先権と利益を主張するものである。これらの出願のすべての内容は、以下に完全に記載されているかのように、すべての適用可能な目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
［０００１］この出願は、２０２０年７月２２日に米国特許庁に出願された非仮特許出願第１６／９３６，３６１号、２０１９年７月２３日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６２／８７７，８３１号、２０２０年５月１日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６３／０１９，２４１号、２０２０年５月１日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６３／０１９，２４５号、および２０２０年５月１日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６３／０１９，２４８号の優先権と利益を主張するものである。これらの出願のすべての内容は、以下に完全に記載されているかのように、すべての適用可能な目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
［０００２］本発明は、一般に、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、より具体的には、充電動作中のデバイス除去の検出に関する。
【背景技術】
【0003】
［０００３］ある種のデバイスでは、物理的な充電接続を使用せずに内部バッテリを充電できるようにするワイヤレス充電システムが導入されている。ワイヤレス充電を利用できるデバイスには、モバイル処理デバイスおよび／または通信デバイスが含まれる。ＷＰＣ（Wireless Power Consortium）が策定したＱｉ規格などの標準規格により、第１のサプライヤが製造したデバイスを、第２のサプライヤが製造した充電装置を使用してワイヤレス充電することができる。ワイヤレス充電の規格は、デバイスの比較的単純な構成に最適化されており、基本的な充電機能を提供するものが多い。
【0004】
［０００４］モバイルデバイスの継続的な複雑化とフォームファクタの変化に対応するため、ワイヤレス充電機能の向上が求められている。例えば、充電装置の表面上の充電可能なデバイスを検出および位置特定し、ワイヤレス充電動作中に充電可能な装置の除去または再配置を検出することを実現する、より高速で低電力の検出技術が求められている。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【発明を実施するための形態】
【0006】
［００３３］添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成の説明を意図したものであり、本明細書に記載された概念が実施され得る唯一の構成を表すと意図するものではない。詳細な説明には、様々な概念を完全に理解するための具体的な詳細が含まれる。しかしながら、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしでも実施できることは当業者には明らかであろう。いくつかの例では、そのような概念を不明瞭にしないために、周知の構造や要素をブロック図の形式で示している。
【0007】
［００３４］次に、ワイヤレス充電システムのいくつかの態様について、様々な装置および方法を参照しながら説明する。これらの装置および方法は、以下の詳細な説明に記載され、添付の図面では様々なブロック、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」と呼ばれる）によって図示される。これらの要素は、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み合わせを使用して実装することができる。これらの要素がハードウェアとして実装されるかソフトウェアとして実装されるかは、特定の用途や、システム全体に課せられる設計の制約による。
【0008】
［００３５］例として、要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組み合わせは、１以上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、デジタルシグナルプロセッサ（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、および本開示を通して説明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。処理システム内の１以上のプロセッサはソフトウェアを実行し得る。ソフトウェアは、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、手順、機能などを意味し、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、ハードウェア記述言語などの呼び方に拘わらず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上に在り得る。本明細書では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、磁気記憶装置（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）、デジタルバーサタイルディスク（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）、ＮＦＣ（Near Field Communications）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、伝送ラインなど、ソフトウェアを格納または伝送するのに適したあらゆる媒体が含まれる。コンピュータ可読媒体は、処理システム内に常駐してもよいし、処理システムの外部にあってもよいし、処理システムを含む複数のエンティティに分散されていてもよい。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体化することができる。例として、コンピュータプログラム製品は、包装材料に包まれたコンピュータ可読媒体を含み得る。当業者は、特定の用途およびシステム全体に課せられる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る説明された機能をどのように実装するのが最善であるかを認識するであろう。
【0009】
概要
［００３６］本開示の特定の態様は、ワイヤレス充電装置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。充電セルは、１以上の誘導コイルで構成されて、充電装置に充電面を提供し、この充電面によって充電装置は１以上の充電可能なデバイスをワイヤレスで充電することができる。充電されるデバイスの位置は、充電面上の既知の位置を中心とする物理的特性の変化にデバイスの位置を関連付ける感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、接触、圧力、負荷、歪み、および／または別の適切なタイプの検知を使用して実装することができる。
［００３６］本開示の特定の態様は、ワイヤレス充電装置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。充電セルは、１以上の誘導コイルで構成されて、充電装置に充電面を提供し、この充電面によって充電装置は１以上の充電可能なデバイスをワイヤレスで充電することができる。充電されるデバイスの位置は、充電面上の既知の位置を中心とする物理的特性の変化にデバイスの位置を関連付ける感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、接触、圧力、負荷、歪み、および／または別の適切なタイプの検知を使用して実装することができる。
【0010】
［００３７］本開示の一態様では、装置は、バッテリ充電電源と、マトリクス状に構成された複数の充電セルと、各スイッチがマトリクス内のコイルの列をバッテリ充電電源の第１端子に結合するように構成された第１の複数のスイッチと、各スイッチがマトリクス内のコイルの列をバッテリ充電電源の第２の端子に結合するように構成された第２の複数のスイッチとを有する。複数の充電セル内の各充電セルは、電力伝達領域を囲む１以上のコイルを含み得る。複数の充電セルは、複数の充電セル内の充電セルの電力伝達領域が重ならないように、充電装置の充電面に隣接して配置することができる。
【0011】
［００３８］いくつかの例では、装置は、充電面とも呼ばれる。装置の表面の任意の場所に配置された受電デバイス（receiving device）に電力をワイヤレスで伝送することができる。デバイスは、任意に規定されたサイズおよび／または形状を有することができ、充電が可能である任意の個別の配置位置に関係なく配置することができる。１つの充電面で複数のデバイスを同時に充電することができる。装置は、充電面にわたる１以上のデバイスの動きを追跡することができる。
【0012】
充電セル
［００３９］本明細書に開示される特定の態様によれば、充電装置には、充電セルを用いた充電面を設けることができ、ここでは複数の充電セルが充電面に隣接して配置されている。一例では、充電セルは、ハニカムパッケージ構成に従って、充電面の１以上の層に配置される。充電セルは、それぞれが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誘導することができる１以上のコイルを使用し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以上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が生成した電磁場に対して加算的であって共通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た要素を意図する。
［００３９］本明細書に開示される特定の態様によれば、充電装置には、充電セルを用いた充電面を設けることができ、ここでは複数の充電セルが充電面に隣接して配置されている。一例では、充電セルは、ハニカムパッケージ構成に従って、充電面の１以上の層に配置される。充電セルは、それぞれが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誘導することができる１以上のコイルを使用し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以上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が生成した電磁場に対して加算的であって共通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た要素を意図する。
【0013】
［００４０］いくつかの実装例では、充電セルは、各々が充電面に実質的に直交する誘導磁場に寄与するように、共通の軸に沿って積層され、および／または重なり合うコイルを含む。いくつかの実装例では、充電セルは、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場に寄与するコイルを含む。いくつかの実装例では、充電セルは、動的に規定される充電セルに含まれるコイルにアクティブ化電流を供給することによって構成可能であり得る。例えば、充電装置は、充電面全体に配置されたコイルの複数のスタックを具え、充電装置は、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み合わせを選択して、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、充電セルは、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得る。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またはコイルのスタックを含み得ることを理解されたい。コイルは、本明細書では、充電コイル、ワイヤレス充電コイル、伝送機コイル（transmitter coils）、伝送コイル（transmitting coils）、電力伝送コイル、電力伝送機コイルなどとも呼ばれる。
【0014】
［００４１］図１は、充電装置の充電面を提供するように展開および／または構成され得る充電セル１００の例を示す。本明細書に記載されるように、充電面は、１以上の基板１０６上に設けられた充電セルのアレイ１００を含み得る。１以上の集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート電子部品を含む回路を、１以上の基板１０６上に提供することができる。回路は、受電デバイスに電力を伝送するために使用されるコイルに提供される電流を制御するために使用されるドライバやスイッチを含み得る。回路は、本明細書に開示される特定の機能を実行するように構成することができる１以上のプロセッサおよび／または１以上のコントローラを含む処理回路として構成することができる。いくつかの例では、処理回路の一部または全部が充電装置の外部に提供されてもよい。いくつかの例では、電源が充電装置に結合されてもよい。
【0015】
［００４２］充電セル１００は、充電装置の外面領域の近くに設けることができ、その上に１以上のデバイスを置いて充電することができる。充電装置は、充電セル１００を複数含んでいてもよい。一例では、充電セル１００は、１以上のコイル１０２を囲む実質的に六角形の形状を有し、これは、電力伝達領域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使用して構築することができる。様々な実施例において、いくつかのコイル１０２は、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し得る。他の実装例では、他の形状を有するコイル１０２が提供される。コイル１０２の形状は、製造技術の能力または制限によって、および／またはプリント回路基板などの基板１０６上の充電セルのレイアウトを最適化するために、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を中心とするように、絶縁体または基板１０６によって分離された２以上の層にまたがっていてもよい。
【0016】
［００４３］図２は、本明細書に開示される特定の態様に従って適合され得る、充電装置の充電面の単層セグメント上に提供される充電セル２０２の配置２００の例を示す。充電セル２０２は、ハニカムパッケージ構成に従って配置されている。この例では、充電セル２０２は、重なり合うことなく端から端まで配置されている。この配置は、スルーホールまたはワイヤの相互接続なしで提供することができる。充電セル２０２の一部が重なる配置を含む、他の配置も可能である。例えば、２以上のコイルのワイヤが、ある程度インターリーブされていてもよい。
【0017】
［００４４］図３は、本明細書に開示される特定の態様に従って適合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３００、３１０からみた充電セルの配置の例を示す。充電セル３０２、３０４、３０６、３０８の層が、充電面のセグメント内に提供されている。充電セル３０２、３０４、３０６、３０８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る。一例では、充電セル３０２、３０４、３０６、３０８の層は、４以上の層を有するプリント回路基板上に形成され得る。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】
［００４５］図４は、本明細書に開示される特定の態様に従って構成された多層の充電セルを採用した充電面４００に設けられた電力伝達領域の配置を示す。図示の充電面は、４層の充電セル４０２、４０４、４０６、４０８から構成されている。図４において、充電セルの第１の層４０２の充電セルによって提供される各電力伝達領域は「Ｌ１」と記され、充電セルの第２の層４０４の充電セルによって提供される各電力伝達領域は「Ｌ２」と記され、充電セルの第３の層４０６の充電セルによって提供される伝達領域は「Ｌ３」と記され、充電セルの第４の層４０８の充電セルによって提供される各電力伝達領域は「Ｌ４」と記されている。
【0019】
ワイヤレス伝送機
［００４６］図５は、充電装置ベースステーションに提供され得るワイヤレス伝送機５００を示す。コントローラ５０２は、調整回路５０８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、コンデンサ５１２およびインダクタ５１４を含む共振回路５０６に交流を供給するドライバ回路５０４の動作を制御することができる。共振回路５０６は本明細書ではタンク回路、ＬＣタンク回路、またはＬＣタンクとも呼ばれ、共振回路５０６のＬＣノード５１０で測定される電圧５１６は、タンク電圧とも呼ばれる。
［００４６］図５は、充電装置ベースステーションに提供され得るワイヤレス伝送機５００を示す。コントローラ５０２は、調整回路５０８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、コンデンサ５１２およびインダクタ５１４を含む共振回路５０６に交流を供給するドライバ回路５０４の動作を制御することができる。共振回路５０６は本明細書ではタンク回路、ＬＣタンク回路、またはＬＣタンクとも呼ばれ、共振回路５０６のＬＣノード５１０で測定される電圧５１６は、タンク電圧とも呼ばれる。
【0020】
［００４７］ワイヤレス伝送機５００は、互換性のあるデバイスが充電面に置かれたかどうかを判断するために、充電装置によって使用され得る。例えば、充電装置は、ワイヤレス伝送機５００を介して断続的なテスト信号（アクティブｐｉｎｇ）を送信することによって互換性のあるデバイスが充電面に置かれたことを判断することができ、共振回路５０６は、互換性のあるデバイスがテスト信号に応答したら符号化信号を検出または受信することができる。充電装置は、規格、慣例、製造業者、または用途によって定義された応答信号を受信した後、少なくとも１つの充電セル内の１以上のコイルを作動させるように構成することができる。いくつかの例では、互換性のあるデバイスは、充電装置が互換性のあるデバイスの充電に使用される最適な充電セルを見つけることができるように、受信信号強度を通信することによってｐｉｎｇに応答してもよい。
【0021】
［００４８］パッシブｐｉｎｇ技術により、ＬＣノード５１０で測定または観測された電圧および／または電流を用いて、本明細書に開示される特定の態様に従って適合されたデバイスの充電パッドの近くの受信コイルの存在を識別することができる。多くの従来のワイヤレス充電装置の伝送機では、ＬＣノード５１０における電圧を測定するために、またはＬＣネットワーク内の電流を測定するための回路が設けられている。これらの電圧と電流は、電力調整の目的で、またはデバイス間の通信をサポートするために監視されてもよい。図５に示す例では、ＬＣノード５１０における電圧が監視されるが、共振回路５０６に短いパルスが提供されるパッシブ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することができる。パッシブｐｉｎｇに対する共振回路５０６の応答（初期電圧Ｖ０）は、ＬＣノード５１０での電圧（ＶＬＣ）によって、以下のように表すことができる。
（式１）
（式１）
【0022】
［００４９］本明細書に開示される特定の態様によれば、１以上の充電セル内のコイルを選択的にアクティブ化して、互換性のあるデバイスを充電するための最適な電磁場を提供することができる。いくつかの例では、コイルが充電セルに割り当てられ、一部の充電セルが他の充電セルと重なってもよい。後者の場合、最適な充電構成を充電セルレベルで選択することができる。他の例では、充電セルは、充電装置の表面上における充電されるデバイスの配置に基づいて定義されてもよい。これらの他の例では、各充電イベントでアクティブ化されるコイルの組み合わせが変化してもよい。いくつかの実装例では、充電装置は、充電イベント中に１以上のセルおよび／または１以上の事前定義された充電セルを選択してアクティブ化できるドライバ回路を含み得る。
【0023】
［００５０］図６は、パッシブｐｉｎｇに対する応答６００が式３に従って減衰する第１の例を示す。時間ｔ＝０でのパルス励起の後、電圧および／または電流は式１で定義される共振周波数で、式３で定義される減衰率で振動することが見られる。発振の最初のサイクルは電圧レベルＶ０で始まり、ＶＬＣはＱファクタとωで制御されるようにゼロまで減衰し続ける。図６に示される例は、充電パッドに物体が存在しないか、または近くにない場合の典型的なオープンまたは無負荷の応答を表す。図６において、Ｑファクタの値は２０と想定される。
【0024】
［００５１］図７は、パッシブｐｉｎｇに対する応答７００が式３に従って減衰する第２の例を示す。時間＝０でのパルス励起の後、電圧および／または電流は、式１で定義された共振周波数で、式３で定義された減衰率で振動することが見られる。発振の最初のサイクルは電圧レベルＶ０で始まり、ＶＬＣはＱファクタとωによって制御されるようにゼロまで減衰し続ける。図７に示される例は、充電パッドに物体が存在するか、または近くにあってコイルに負荷がかかっている場合の負荷応答を表している。図７において、Ｑファクタの値は７であり得る。ＶＬＣは、応答７００では応答６００より高速で振動している。
【0025】
［００５２］図８は、応答８００、８２０、８４０の違いが観察される一組の例を示す。パッシブｐｉｎｇは、ドライバ回路５０４が２．５μｓより短いパルスを使用して共振回路５０６を励起したときにイニシエートされる。伝送機上に異なるタイプのワイヤレス受信機と他の物体が置かれると、ＬＣノード５１０の電圧または伝送機の共振回路５０６の電流において観察可能な異なる応答が生じる。この違いは、Ｖ０における共振回路５０６の振動の周波数のＱファクタの変動を示し得る。表１は、充電パッド上に置かれた物体の特定の例を、オープン状態との関係で示したものである。
表１
表１では、Ｑファクタは次のように計算できる。
（式２）
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。
表１
表１では、Ｑファクタは次のように計算できる。
（式２）
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。
【0026】
コイルの選択的アクティブ化
［００５３］本明細書に開示される特定の態様によれば、１以上の充電セル内の伝送コイルを選択的にアクティブ化させて、互換性のあるデバイスを充電するための最適な電磁場を提供することができる。いくつかの例では、伝送コイルが充電セルに割り当てられており、一部の充電セルが他の充電セルと重なる場合がある。後者の場合、最適な充電構成を充電セルレベルで選択することができる。他の例では、充電セルは、充電面上の充電されるデバイスの配置に基づいて定義され得る。これらの他の例では、各充電イベントでアクティブ化されるコイルの組み合わせは変化してもよい。いくつかの実装例では、充電装置は、充電イベント中に１以上のセルおよび／または１以上の事前定義された充電セルを選択してアクティブ化できるドライバ回路を含み得る。
［００５３］本明細書に開示される特定の態様によれば、１以上の充電セル内の伝送コイルを選択的にアクティブ化させて、互換性のあるデバイスを充電するための最適な電磁場を提供することができる。いくつかの例では、伝送コイルが充電セルに割り当てられており、一部の充電セルが他の充電セルと重なる場合がある。後者の場合、最適な充電構成を充電セルレベルで選択することができる。他の例では、充電セルは、充電面上の充電されるデバイスの配置に基づいて定義され得る。これらの他の例では、各充電イベントでアクティブ化されるコイルの組み合わせは変化してもよい。いくつかの実装例では、充電装置は、充電イベント中に１以上のセルおよび／または１以上の事前定義された充電セルを選択してアクティブ化できるドライバ回路を含み得る。
【0027】
［００５４］図９は、本明細書に開示される特定の態様に従って適合されたワイヤレス充電装置で使用するためのマトリクス多重化スイッチングをサポートする第１のトポロジー９００を示す。ワイヤレス充電装置は、１以上の充電セル１００を選択して受電デバイスを充電することができる。使用されていない充電セル１００は、電流フローから切り離すことができる。比較的多数の充電セル１００を、対応する数のスイッチを必要とする図２に示すハニカムパッケージ構成で使用することができる。本明細書に開示される特定の態様によれば、充電セル１００は、特定のセルに電力を供給できるようにする２以上のスイッチに接続された複数のセルを有するマトリクス９０８に論理的に配置され得る。図示のトポロジー９００では２次元マトリクス９０８が提供され、その次元をＸおよびＹ座標で表すことができる。第１のセットのスイッチ９０６はそれぞれ、セルの列内の各セルの第１の端子を、ワイヤレス充電時にコイルをアクティブ化するための電流を提供するワイヤレス伝送機および／またはレシーバ回路９０２に選択的に結合するように構成される。第２のセットのスイッチ９０４はそれぞれ、セルの列内の各セルの第２の端子を、ワイヤレス伝送機および／またはレシーバ回路９０２に選択的に結合するように構成される。セルの両方の端子がワイヤレス伝送機および／またはレシーバ回路９０２に結合されると、セルはアクティブとなる。
【0028】
［００５５］マトリクス９０８を使用すると、同調ＬＣ回路のネットワークを動作させるために必要なスイッチ部品の数を大幅に減らすことができる。例えば、Ｎ個の個別に接続されたセルは少なくともＮ個のスイッチを必要とするが、Ｎ個のセルを有する２次元マトリクス９０８では、√Ｎ個のスイッチで操作することができる。マトリクス９０８の使用は、大幅なコスト削減をもたらし、回路および／またはレイアウトの複雑さを軽減することができる。一例では、９セルの実装例は、６個のスイッチを使用して３×３マトリクス９０８に実装することができ、３つのスイッチを節約できる。別の例では、１６セルの実装例は、８つのスイッチを使用して４×４マトリクス９０８に実装することができ、８つのスイッチを節約できる。
【0029】
［００５６］動作時には、少なくとも２つのスイッチが閉じられ、１つのコイルが無線伝送機および／またはレシーバ回路９０２に能動的に結合される。無線伝送機および／またはレシーバ回路９０２への複数のコイルの接続を容易にするために、複数のスイッチを一度に閉じることができる。複数のスイッチを閉じて、例えば、受電デバイスに電力を転送するときに複数の伝送コイルを駆動する動作モードを有効にすることができる。
【0030】
［００５７］図１０は、本明細書に開示される特定の態様による、各コイルまたは充電セルがドライバ回路１００２によって個別駆動および／または直接駆動される第２のトポロジー１０００を示す。ドライバ回路１００２は、受電デバイスを充電するためにコイル群１００４から１以上のコイルまたは充電セル１００を選択するように構成され得る。充電セル１００に関してここに開示された概念は、個々のコイルまたはコイルスタックの選択的なアクティブ化にも適用できることが理解されよう。使用されない充電セル１００は、電流を受け取らない。比較的多数の充電セル１００を使用することができ、スイッチングマトリクスを使用して、個々のコイルまたはコイル群を駆動することができる。一例では、第１のスイッチングマトリクスが、充電イベント中に使用される充電セルまたはコイル群を定義する接続を構成し、第２のスイッチングマトリクス（例えば、図９参照）が、充電セルおよび／または選択されたコイル群をアクティブ化するために使用され得る。
【0031】
マルチコイルワイヤレス充電装置からのデバイス除去検出
［００５８］ここで図１１を参照すると、本開示の特定の態様に従って提供されるマルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電の進行中に受電デバイス１１０６の除去を確実に検出するように構成することができる。受電デバイスの任意のおよび／または予期しない除去は、接近するデバイス１１０８の検出効率の潜在的な損失に加えて、他の受電デバイス１１０８にダメージを与える可能性がある。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、複数の伝送コイル１１０４１～１１０４ｎを含む充電面１１０２を提供する。図示の例では、受電デバイス１１０６が、ｎ番目の伝送コイル（伝送コイル１１０４ｎ）から充電磁束を受けている間に取り外される。
［００５８］ここで図１１を参照すると、本開示の特定の態様に従って提供されるマルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電の進行中に受電デバイス１１０６の除去を確実に検出するように構成することができる。受電デバイスの任意のおよび／または予期しない除去は、接近するデバイス１１０８の検出効率の潜在的な損失に加えて、他の受電デバイス１１０８にダメージを与える可能性がある。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、複数の伝送コイル１１０４１～１１０４ｎを含む充電面１１０２を提供する。図示の例では、受電デバイス１１０６が、ｎ番目の伝送コイル（伝送コイル１１０４ｎ）から充電磁束を受けている間に取り外される。
【0032】
［００５９］いくつかの例では、充電面１１０２は、受電デバイス１１０６が取り去られた後も、伝送コイル１１０４ｎに充電電流を供給し続ける。この充電電流が流れている間に、接近するデバイス１１０８が充電面１１０２上に置かれる場合がある。充電電流は、通常、受電デバイス１１０６の能力に基づいて構成され、これが接近するデバイス１１０８の能力とは異なる場合がある。接近するデバイス１１０８が、元の受電デバイス１１０６へ向けられたレベルの誘導電流を処理するように設計されていない場合、接近デバイス１１０８のダメージが生じてしまう。
【0033】
［００６０］本開示の特定の態様は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、充電面１１０２からの受電デバイス１１０６の除去を迅速かつ確実に検出することを可能にする。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、受電デバイス１１０６の除去を検出すると、アクティブな伝送コイル１１０４ｎへの充電電流の流れを停止することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、受電デバイス１１０６の除去を検出して充電電流を停止すると、接近するデバイス１１０８を含む物体を検出するように充電面１１０２を構成することができる。
【0034】
［００６１］本開示の特定の態様によれば、受電デバイス１１０６の除去は、充電回路、または１以上の伝送コイル１１０４１～１１０４ｎの特定の特性を監視することによって検出することができる。特定の例では、受電デバイス１１０６の除去は、伝送コイル１１０４ｎと受電デバイス１１０６内の受電コイルとの間の電磁結合の変化に起因し得る測定される電気量の変化に基づいて検出することができる。
【0035】
［００６２］一例では、ＤＩＣＥ（Dynamic Inferred Coupling Estimation）を使用して、結合品質をリアルタイムで検出することができる。ＤＩＣＥは、伝送コイルと直列共振コンデンサを含む回路における、無効電力と実電力の比率の評価を含み得る。伝送機のインダクタ－コンデンサ（ＬＣ）回路に蓄積される無効電力の量は、結合係数の影響を大きく受ける。結合係数は、無線伝送機のＬＣ回路の漏れインダクタンスに対する相互インダクタンスの比率を規定する。例えば、無線伝送機のＬＣ回路における漏れインダクタンスは次のように表すことができる。
（式３）
ここで、ＬＴｘは伝送コイルの自己インダクタンスを表し、ｋは結合係数を表す。結合が減少すると、結合係数が減少し、漏れインダクタンスが増加するため、伝送機の漏れインダクタンスに蓄積される無効エネルギーが増加する。漏れインダクタンスに蓄積されたエネルギーは電力伝送には寄与せず、漏れインダクタンスにエネルギーが蓄積されるとＬＣノードの電圧が上昇する。
（式３）
ここで、ＬＴｘは伝送コイルの自己インダクタンスを表し、ｋは結合係数を表す。結合が減少すると、結合係数が減少し、漏れインダクタンスが増加するため、伝送機の漏れインダクタンスに蓄積される無効エネルギーが増加する。漏れインダクタンスに蓄積されたエネルギーは電力伝送には寄与せず、漏れインダクタンスにエネルギーが蓄積されるとＬＣノードの電圧が上昇する。
【0036】
［００６３］１以上の伝送コイル１１０４１～１１０４ｎと受電デバイス１１０６との間の結合の特定の態様は、ＬＣノードで測定される電圧によって特徴付けられ得る。ＬＣノードにおける電圧測定は、他の理由でも可能である。いくつかの例では、ＬＣノードの電圧は、パワーエレクトロニクスと共振コンデンサを保護するために使用される過電圧インジケータとして監視することができる。一例では、測定回路は、閾値レベルを超える電圧を検出するように構成された電圧比較器を含む。本明細書に開示される特定の態様によれば、測定回路を追加するか、または既存の測定回路を使用して、結合品質によって直接変化するＬＣノードの電圧を定量化または比較することができる。
【0037】
［００６４］図１２は、本明細書に開示される特定の態様に従って監視され得るデバイス除去イベントの特定の態様のグラフ表示１２００である。２つの曲線１２０２、１２０４は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００で測定できる電気量の状態を表す。
【0038】
［００６５］第１の曲線１２０２は、受電デバイス１１０６を充電するために１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに流れる電流の大きさを表す。受電デバイス１１０６は、最初は充電面１１０２の近くに配置されており、ワイヤレスで電力を受信している。その後、受電デバイス１１０６が充電面１１０２から離れ始め、これは第１の時点１２０６（ｔ１）で始まり、受電デバイス１１０６がアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎから受信する電力がなくなるか、または受信する電力がわずかなレベルとなる第２の時点１２０８（ｔ２）まで離れる。図１２に示されるように、受電デバイス１１０６が取り去られると、充電電流が低下することが予想される。第１の曲線１２０２は、充電電流の初期レベルと、受電デバイス１１０６が取り去られた後の充電電流または静止電流のレベルとの間の段差を有する。伝送機とレシーバとの間の距離が増加しているときの電磁結合に関連する逆二乗関係を考えると、受電デバイス１１０６が適度な速度で取り去られた場合でも、充電電流の急激な低下が観察される。
【0039】
［００６６］第２の曲線１２０４は、受電デバイス１１０６をワイヤレス充電するために使用される１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎを含む共振回路内のＬＣノードで測定されるタンク電圧の大きさを表す。受電デバイス１１０６は、最初に充電面１１０２の近くに配置されてワイヤレスで電力を受信しているが、充電面１１０２から離れ始め、これは第１の時点１２０６（ｔ１）で始まり、受電デバイス１１０６がアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎから受信する電力がないか、または受信する電力がわずかなレベルとなる第２の時点１２０８（ｔ２）まで離れ続ける。図１２に示されるように、タンク電圧は、受電デバイス１１０６が取り去られることによって生じる共振回路のインピーダンスとともに増加すると予想することができる。第２の曲線１２０４は、タンク電圧の初期レベルと、受電デバイス１１０６が取り去られた後のタンク電圧のレベルとの間の段差を有する。伝送機とレシーバとの間の距離が増加しているときの電磁結合に関連する逆二乗関係を考えると、受電デバイス１１０６が適度な速度で取り去られた場合でも、インピーダンスおよびタンク電圧の急激な増加を観察することができる。
【0040】
［００６７］本開示の特定の態様によれば、１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに提供される充電電流および／またはタンク電圧を、電力伝達中にモニタすることができる。電流または電圧の段差が閾値の差の値を超えたとき、または電流の変化率（ｄｉ／ｄｔ）または電圧の変化率（ｄｖ／ｄｔ）が閾値の変化率を超えたときに、充電電流を中止することができる。閾値差値および／または閾値変化率は、アプリケーションによって、システムの初期化時に、および／または製造・組み立て時に事前に設定することができる。いくつかの実装例では、閾値差値および／または閾値変化率は、ワイヤレスのために使用される伝送コイル１１０４１～１１０４ｎの数を同定する充電構成、充電電流のサイズの充電、および／または受電デバイス１１０６の構造や内部構成に基づいて動的に構成されてもよい。
【0041】
［００６８］いくつかの例では、受電デバイス１１０６が取り去られていないときに、充電電流またはタンク電圧の変動が観察されることがある。例えば、充電電流またはタンク電圧は、受電デバイス１１０６または充電面１１０２の振動や滑り、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００の動きによって引き起こされる物理的不安定性、または温度の変化または電源出力のドリフトによって変化し得る。特定の実装例では、充電電流またはタンク電圧のこのような変動に対応するためにローパスフィルタリングを採用することができる。
【0042】
［００６９］図１３は、受電デバイス１１０６の移動が原因でない充電電流またはタンク電圧の変動に対応するために、ローパスフィルタリングを採用するフィルタリングされた閾値検出回路（filtered threshold detection circuit）１３００を示す図である。図１３は、フィルタリングされた閾値検出回路１３００の動作に関連する特定の態様を示すグラフ１３２０を含む。図示の例では、フィルタリングされた閾値検出回路１３００は、受電デバイス１１０６を充電するために使用される１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに流れる充電電流を表す入力信号１３１０を受信する。入力信号１３１０はローパスフィルタ１３０２に提供され、ここで入力信号１３１０のステップ変化を遅らせることができ、および／または入力信号１３１０の変化速度を遅くすることができる。比較回路１３０４は、ローパスフィルタ１３０２の出力１３１２を、比較回路１３０４の出力１３１６の前の状態に基づくスケーリングファクタ１３０８またはオフセットを使用して入力信号１３１０から生成された閾値信号１３１４と比較する。閾値信号１３１４は、フィードバック回路１３０６によって生成され、フィルタリングされた閾値検出回路１３００にヒステリシスを提供し得る。閾値信号１３１４は、比較回路１３０４が受電デバイス１１０６の除去を確実に示すことを可能にする基準点１３３０を提供する。ローパスフィルタ１３０２は、電流１３３２の通常の小さな変動がデバイスの除去表示を引き起こさないように構成されたフィルタ定数で構成されてもよい。
【0043】
［００７０］第１の曲線１３２２は、受電デバイス１１０６を充電するために１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに流れる電流の大きさを表す。受電デバイス１１０６は、最初は充電面１１０２の近くに配置され、ワイヤレスで電力を受け取っている。第２の曲線１３２４は、デバイスの除去イベントを示す充電電流の段階的変化を判定するために使用される閾値を表す。受電デバイス１１０６は、充電面１１０２から離れ始め、これは第１の時点１３２６（ｔ１）で始まり、受電デバイス１１０６がアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎから受信する電力がないか、または受信する電力がわずかなレベルとなる第２の時点１３２８（ｔ２）まで離れ続ける。
【0044】
［００７１］受電デバイス１１０６が取り去られると充電電流が低下し、その結果、充電電流の初期レベルと、受電デバイス１１０６が取り去られた後の充電電流または静止電流のレベルとの間の段差が生じる。閾値信号１３１４によって、充電電流の大きなステップ変化（またはタンク電圧の大きな増加）が確実に閾値を超えたものとなる。
【0045】
［００７２］本開示の別の態様では、スロットベースの技術を使用して、受電デバイス１１０６の除去の検出を実現することができる。一例では、１以上のセンサの測定および／または問い合わせを可能にするために、充電電流が短時間中断されるタイムスロットが提供される。
【0046】
［００７３］図１４は、測定スロット１４２４中の受電デバイス１１０６の除去の検出を示す、Ｑファクタ比較回路１４００および対応するタイミング図１４２０を示す。タイミング図１４２０は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００の充電面１１０２が受電デバイス１１０６を充電するように構成されているとき、１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに流れる充電電流の大きさを表す曲線１４２２を含む。測定スロット１４２４は、周期的に、あるいは充電電流またはタンク電圧の大きさのステップ変化の検出に応答して提供され得る。この測定スロット１４２４の間に、スロット式Ｑファクタ試験を行うことができる。測定スロット１４２４は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が充電電流を一時停止または終了するときに提供されてもよい。一例では、測定スロット１４２４は、最大１００マイクロ秒（μｓ）の持続時間を有する。共振回路に蓄積されたエネルギーは、共振回路のＱファクタによって部分的に決定される速度で減衰する。共振回路のＱファクタは、充電面１１０２の特定のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎと、受電デバイス１１０６の受信コイルとの間の電磁結合の尺度として使用することができる。
【0047】
［００７４］スロット式Ｑファクタ試験は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００がアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎを含む共振回路への電力供給を停止した第１の時点１４２６（ｔ１）で開始することができる。共振回路の電流の大きさは、共振回路のＱファクタによって決定されるレートで減衰する（１４２８）。一例では、Ｑファクタ１４０２を計算し、比較器１４０６を使用して基準Ｑファクタ１４０４と比較することができる。基準Ｑファクタ１４０４は、受電デバイスがアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに電磁的に結合されていないときに計算されるＱファクタに対応し得る。
【0048】
［００７５］いくつかの実装例では、フィルタリングされた閾値検出回路１３００を使用して、計算されたＱファクタを閾値Ｑファクタと比較してもよい。いくつかの実装例では、測定スロット１４２４が定期的に提供され、スロット式Ｑファクタ試験を用いて、デバイスの除去イベントとともに異物の存在を検出できるようにする。
【0049】
［００７６］本開示の別の態様は、ルックアップテーブルに保持された閾値や他のパラメータを使用した受電デバイス１１０６の除去検出に関する。例えば、ルックアップテーブルを使用して、充電電流、タンク電圧、Ｑファクタ、およびマルチコイルワイヤレス充電システム１１００の他の特性の測定値を保持することができる。一部の実装例では、ルックアップテーブルは、異なる充電構成の閾値や他のパラメータを保持してもよい。各充電構成は、受電デバイス１１０６を充電するために使用される伝送コイル１１０４１～１１０４ｎのセットと、伝送コイル１１０４１～１１０４ｎ間の電流分布とを定義することができる。例えば、１以上の充電構成は、磁束を特定の場所に集中させたり、伝送コイル１１０４１～１１０４ｎがまたがる領域内に向けたりする場合に、異なる伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに提供される電流の位相オフセットを定義し得る。受電デバイス１１０６の機能、位置、向き、充電状態、および／または別の特性に合わせて、１以上の充電構成を提供することができる。ルックアップテーブルの使用は、受電デバイス１１０６が取り去られたかを判断するために使用される検出回路およびプロセスの効率を向上させることができる。
【0050】
［００７７］図１５は、本明細書に開示される特定の態様に従って監視され得るデバイス除去イベントを検出するためのルックアップテーブルの使用を示すグラフ１５００、１５２０を含む。一例では、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）は、ある充電構成のための既知の静止電力または「空の」電力および／または既知の消費電流（current draw）を識別する情報を保持してもよい。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、ステップイベントが検出された後に測定された電力、電圧、および／または電流を、ルックアップテーブルに保持された静止電力、電圧、および／または電流の閾値や他の対応する値と比較することができる。この比較により、ステップイベントが負荷の変化（load change）に対応するものかデバイスの除去に対応するものかを示すことができる。負荷の変化は、受電デバイスが負荷をダンプした場合に生じ得る。ルックアップテーブルは、受信コイルや、より多くの伝送コイル１１０４１～１１０４ｎを含む共振回路の共振周波数または共振のＱファクタに影響を与え得る他の物体に、電磁的に結合されていない１以上の伝送コイル１１０４１～１１０４ｎについて測定された静止電力、電圧および／または電流の値を含み得る。いくつかの実装例では、ルックアップテーブルには、様々な充電構成で測定された値が入力されてもよい。いくつかの実装例では、システム構成またはキャリブレーション手順中にルックアップテーブルにデータが入力されてもよい。
【0051】
［００７８］第１のグラフ１５００は、ルックアップテーブルで特定された閾値１５０６、１５０８が、受電デバイス１１０６が取り去られたことを確実に示す例を示す。第２のグラフ１５２０は、ルックアップテーブルに保持されている閾値１５２６、１５２８が、負荷の変化が生じたことを確実に示す例を示す。第１の曲線１５０２、１５２２は、受電デバイス１１０６を充電するために１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに流れる電流の大きさを表す。受電デバイス１１０６は、最初は充電面１１０２の近くに配置され、ワイヤレスで電力を受信している。その後、受電デバイス１１０６が充電面１１０２から離れ始め、これは第１の時点１５１２、１５３２（ｔ１）で始まり、受電デバイス１１０６の受ける充電電流がドロップオフに対応する減少した電力となるまで離れる。第１の曲線１５０２、１５２２はそれぞれ、充電電流の初期レベルと、受電デバイス１１０６が取り去られた後の充電電流のレベルとの間の段差１５１０、１５３０を含む。
【0052】
［００７９］本開示の一態様では、段差１５１０、１５３０の後に測定された充電電流の大きさが、ルックアップテーブルから得られた電流閾値１５０８、１５２８（または基準静止電流レベル）と比較される。一例では、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、段差１５１０、１５３０後の充電電流レベルと、基準静止電流レベルまたは電流閾値１５０８、１５２８との間の差に基づいて、充電電流を終了させることができる。第１のグラフ１５００に示される例では、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電電流レベルが基準静止電流レベルを含む設定範囲内にあるか、または基準静止電流レベルを使用して計算された電流閾値１５０８、１５２８未満であるときに充電電流を終了することができる。第２のグラフ１５２０に示される例では、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電電流レベルが、負荷変化イベントの発生を示す量だけ電流閾値１５０８、１５２８よりも大きい場合に、充電電流の供給を継続してもよい。
【0053】
［００８０］グラフ１５００、１５２０の第２の曲線１５０４、１５２４は、１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎを含む共振回路にわたって測定されたタンク電圧の大きさを表す。受電デバイス１１０６は、最初は充電面１１０２の近くに配置され、ワイヤレスで電力を受信している。その後、受電デバイス１１０６が充電面１１０２から離れ始め、これは第１の時点１５１２、１５３２（ｔ１）で始まり、受電デバイス１１０６が受ける電力がタンク電圧の増加に対応する減少した電力となるまで離れる。第２の曲線１５０４、１５２４のそれぞれは、タンク電圧の初期レベルと、受電デバイス１１０６が取り去られた後のタンク電圧のレベルとの間の段差１５１０、１５３０を含む。
【0054】
［００８１］本開示の一態様では、段差１５１０、１５３０の後に測定されたタンク電圧の大きさが、ルックアップテーブルから得られる基準静止タンク電圧または電圧閾値１５０６、１５２６と比較される。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、段差１５１０、１５３０後のタンク電圧レベルと、基準静止タンク電圧または電圧閾値１５０６、１５２６との間の差に基づいて、充電電流を終了させることができる。第１のグラフ１５００に示される例では、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、タンク電圧レベルが静止タンク電圧を含む設定範囲内にあるか、電圧閾値１５０６、１５２６よりも大きい場合に、充電電流を終了することができる。第２のグラフ１５２０に示される例では、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、タンク電圧が負荷変化イベントの発生を示す電圧閾値１５０６、１５２６よりも低い場合に、充電電流の供給を継続してもよい。
【0055】
［００８２］図１６は、図１５に示される例に基づく手順の一例を示すフローチャート１６００である。この手順は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００で実行することができる。ブロック１６０２で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電構成に従って受電デバイス１１０６に充電電流を提供し始めることができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、ブロック１６０４で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が測定値のステップ変化を検出するまで充電を継続することができる。一例では、測定値は、充電電流の大きさを表してもよい。別の例では、測定値はタンク電圧を表してもよい。ブロック１６０６で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、段差の後の値を測定する。ブロック１６０８で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、測定値をルックアップテーブルに格納された閾値と比較することができる。閾値は、アイドル値または静止値から計算することができる。測定値と閾値との関係は、測定値のステップ変化が受電デバイス１１０６の除去の結果であるかどうかを示し得る。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、ブロック１６１０で、ステップ変化がデバイスの除去イベントに関連すると判断した場合、ブロック１６１２で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電電流を終了することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、ブロック１６１０で、ステップ変化がデバイス除去イベントに関連していないと判断した場合、ブロック１６０４でプロセスを続行することができる。
【0056】
［００８３］図１７は、本明細書に開示される特定の態様に従ってデバイス除去イベントを検出するためのルックアップテーブルに保持される、測定された静止消費電力、あるいは事前構成または事前測定されたアイドル伝送消費電力値の使用を示すグラフ１７００である。一態様では、電力伝送の測定値は、ｐｉｎｇ手順に関連し得る初期設定間隔期間１７０２の間に得られる。曲線１７１０は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００から受電デバイス１１０６への電力または電流の伝送を表す。一例では、最小または静止電力伝送状態を特徴付ける測定された電力伝送値を使用して、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００の既知の動作点を設定することができる。既知の動作点を使用して、デバイスの除去を検出するための閾値を定義してもよい。後者の閾値は、本明細書では測定閾値１７１６とも呼ばれる。別の態様では、デバイスの除去を検出するための閾値は、ルックアップテーブルから取得することができる。後者の閾値は、本明細書ではＬＵＴ閾値１７１８とも呼ばれる。ＬＵＴ閾値１７１８は、システムの初期化時、組み立て中、または較正手順中に計算または測定することができる。一例では、ＬＵＴ閾値１７１８は、充電可能デバイスまたは他の物体が充電面１１０２上またはその近くに配置されていないときに計算または測定することができる。
【0057】
［００８４］曲線１７１０は、電力がマルチコイルワイヤレス充電システム１１００から受電デバイス１１０６に転送される充電電流に対応し得る。受電デバイス１１０６の最初の検出および／または構成後、測定閾値１７１６を設定するのに最小電力伝達レベル１７１２が特定および／または使用される。電力伝送期間１７０４が続く。この電力伝送期間１７０４は、電力伝送のレベルが段差を下ったことを示すイベント１７０６が検出されるまで続く。図示の例では、電力伝送のレベルは低いレベル１７１４に低下し、これはデバイスの除去を特定するために使用される閾値より上または下であり得る。閾値は、測定閾値１７１６またはＬＵＴ閾値１７１８から選択することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、測定スロット１７０８を開始して、デバイスの除去が行われたことを確立または確認することができる。測定スロット１７０８の間に、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、静止電力消費を測定し、選択された閾値と比較することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、受電デバイス１１０６が取り去られたと判断した後、充電電流を中止することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、受電デバイス１１０６が取り去られていないと判断した後、低いレベル１７１４で電力転送を継続することができる。
【0058】
［００８５］図１８は、測定された静止消費電力に基づくデバイス除去検出手順の第１の例を示すフローチャート１８００である。この手順は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００で実行することができる。ブロック１８０２で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電面１１０２上またはその近くに配置された受電デバイス１１０６の存在を検出することができる。初期構成間隔期間１７０２の間に、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電構成を生成するために、受電デバイス１１０６に問い合わせおよび／またはネゴシエートすることができる。ブロック１８０４で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに静止電流を提供し、静止電力消費を測定することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、測定された静止電力消費を使用して、測定閾値１７１６を確立することができる。一例では、測定閾値１７１６は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）やレジスタベースのメモリなどの不揮発性メモリに格納され得る。
【0059】
［００８６］電力伝送期間１７０４が始まり、その間、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電構成に従って受電デバイス１１０６への電力伝達を可能にするために、アクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに充電電流を提供することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、ブロック１８０６で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が測定された消費電力のステップ変化を検出するまで充電を継続することができる。一例では、測定された消費電力は、充電電流の大きさで表すことができる。別の例では、測定された消費電力は、タンク電圧によって表すことができる。ブロック１８０８で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電電流が静止レベルへと減少する際に測定スロット１７０８を提供し得る。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、測定スロット１７０８の間に消費電力を測定することができる。ブロック１８１０で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、測定された静止電力消費を測定閾値１７１６と比較することができる。測定された静止消費電力と測定閾値１７１６との間の関係は、消費電力のステップ変化が受電デバイス１１０６の除去の結果であるかどうかを示し得る。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、ブロック１８１２で、ステップ変更がデバイス除去イベントに関連していると判断した場合、ブロック１８１４で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は充電電流を終了することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、ブロック１８１２で、ステップ変更がデバイス除去イベントに関連していないと判断した場合、ブロック１８０６でプロセスを続行することができる。
【0060】
［００８７］図１９は、測定された静止消費電力に基づくデバイス除去検出の手順の第２の例を示すフローチャート１９００である。この手順は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００で実行することができる。ブロック１９０２で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電面１１０２上またはその近くに配置された受電デバイス１１０６の存在を検出することができる。初期構成間隔期間１７０２の間に、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電構成を生成するために、受電デバイス１１０６に問い合わせおよび／またはネゴシエートすることができる。
【0061】
［００８８］電力伝送期間１７０４が開始され、その間、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電構成に従って受電デバイス１１０６に電力をワイヤレスで転送するように構成された１以上のアクティブな伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに充電電流を提供することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、ブロック１９０４で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が測定された消費電力のステップ変化を検出するまで、充電を継続することができる。一例では、測定された消費電力は、充電電流の大きさによって表すことができる。別の例では、測定された消費電力は、タンク電圧によって表すことができる。ブロック１９０６で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電電流が静止状態レベルへと減少する際に、測定スロット１７０８を提供することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、測定スロット１７０８の間に消費電力を測定することができる。ブロック１９０８で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、測定された静止電力消費をＬＵＴ閾値１７１８と比較することができる。ＬＵＴ閾値１７１８は、静止（空コイル）消費電力に基づいて事前測定または事前計算され得る。事前測定または事前計算された消費電力は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリに格納されているルックアップテーブルに保持することができる。測定された静止消費電力とＬＵＴ閾値１７１８との間の関係は、消費電力のステップ変化が受電デバイス１１０６の除去の結果であるかどうかを示し得る。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、ブロック１９１０で、ステップ変更がデバイス除去イベントに関連すると判断した場合、ブロック１９１２で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は充電電流を終了することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、ブロック１９１０で、ステップ変更がデバイス除去イベントに関連していないと判断した場合、ブロック１９０４でプロセスを続行することができる。
【0062】
［００８９］図２０は、受電デバイス１１０６が充電面１１０２上またはその近くに留まっているかどうかを判定することができるｐｉｎｇ手順を実行するための測定スロットの使用を示すグラフ２０００である。ｐｉｎｇ手順には、アクティブおよび／またはパッシブｐｉｎｇが含まれ得る。ｐｉｎｇ手順には、アナログおよび／またはデジタルｐｉｎｇが含まれ得る。初期構成間隔期間２００２は、デバイスまたは物体が充電面１１０２上またはその近くで検出された後に提供され得る。検出された物体が充電可能物体であるかどうかを判定し、充電可能物体に適した充電構成を決定するために、初期構成間隔期間２００２内にｐｉｎｇ手順を実行してもよい。
【0063】
［００９０］曲線２０１０は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００から受電デバイス１１０６への電力伝送を表す。電力伝送期間２００４の間に、電力伝送レベルがステップ降下を示すイベント２００６が検出される場合がある。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、デバイス除去イベントを確立または確認するために、測定スロット２００８を開始することができる。測定スロット２００８の間、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は充電電流を終了して、受電デバイス１１０６が取り去られたかどうかを判定するためにｐｉｎｇ手順を使用できるようにする。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、受電デバイス１１０６が除去されたと判断した後、充電電流を中止することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、受電デバイス１１０６が除去されていないと判断した後、より低いレベル２０１２で電力伝送を継続することができる。
【0064】
［００９１］図２１は、測定スロット中に実行されるｐｉｎｇ手順に基づくデバイス除去検出のための方法の例を示すフローチャート２１００である。この方法は、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００で実行することができる。ブロック２１０２において、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電面１１０２上またはその近くに配置された受電デバイス１１０６の存在を検出することができる。初期構成間隔期間２００２の間に、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電構成を生成するために、受電デバイス１１０６に問い合わせおよび／またはネゴシエートすることができる。
【0065】
［００９２］電力伝送期間２００４が開始され、その間、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、充電構成に従って受電デバイス１１０６に電力をワイヤレスで伝送するように構成された１以上のアクティブ伝送コイル１１０４１～１１０４ｎに充電電流を提供することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、ブロック２１０４で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、測定された消費電力、電流、またはタンク電圧のステップ変化を検出するまで、充電を継続することができる。ブロック２１０６において、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は、ステップ変化が受電デバイス１１０６の除去の結果であるかどうかを判定するために１以上のｐｉｎｇ手順が実行され得る測定スロット２００８を提供することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、ブロック２１０８で、ステップ変化がデバイス除去イベントに関連すると判定した場合、ブロック２１１０で、マルチコイルワイヤレス充電システム１１００は充電電流を終了することができる。マルチコイルワイヤレス充電システム１１００が、ブロック２１０８で、ステップ変化がデバイス除去イベントに関連していないと判断した場合、ブロック２１０４でプロセスを続行することができる。
【0066】
センサを使用したデバイスの除去の検出
［００９３］本開示の特定の態様によれば、受電デバイスの存在、位置、および／または向きを、例えば、静電容量、抵抗、インダクタンス、接触、圧力、温度、負荷、歪み、および／または別の適切なタイプのセンシングの差または変化を検出することを含む位置感知技術を使用して特定することができる。この位置検出は、充電される物体またはデバイスの存在または位置を特定するために使用することができる。位置検出を使用して、充電面からの電力伝送中に受電デバイスが取り去られたことを検出することもできる。
［００９３］本開示の特定の態様によれば、受電デバイスの存在、位置、および／または向きを、例えば、静電容量、抵抗、インダクタンス、接触、圧力、温度、負荷、歪み、および／または別の適切なタイプのセンシングの差または変化を検出することを含む位置感知技術を使用して特定することができる。この位置検出は、充電される物体またはデバイスの存在または位置を特定するために使用することができる。位置検出を使用して、充電面からの電力伝送中に受電デバイスが取り去られたことを検出することもできる。
【0067】
［００９４］図２２は、充電面２２００からの電力伝送中に受電デバイスの除去を検出することができる１以上のセンサ２２０２を含むワイヤレス充電装置の充電面２２００の第１の例を示す。この例では、センサ２２０２は、デバイスの存在を検出するように構成された容量性、誘導性、またはホール効果の感知要素を含み得る。いくつかの実装例では、感知要素は、充電面２２００に設けられた充電コイル（ＬＰ１～ＬＰ１８）に隣接してもよい。いくつかの実装例では、感知要素は、個々の充電コイルまたは充電コイル群に隣接してもよい。特定の実装例では、充電ゾーンが充電面２２００上で特定され、感知要素が各充電ゾーンの外側限界を規定または監視してもよい。
【0068】
［００９５］センサ２２０２はまた、充電面２２００からの受電デバイスの除去を示す変化を検出するために使用することができる。いくつかの実装例では、センサ２２０２は、充電電流、タンク電圧、および／または消費電力の測定に基づいて、除去検出技術をサポートまたは強化することができる。センサ２２０２の使用は、信頼性や効率を改善し、電力消費およびプロセッサ負荷を低減することができる。
【0069】
［００９６］図２３は、デバイスの除去を検出するために使用できる１以上のセンサ２３１２１～２３１２ｎおよび／または２３１４１～２３１４ｎを含むワイヤレス充電装置の充電面２３００の第２の例を示す。センサ２３１２１～２３１２ｎおよび／または２３１４１～２３１４ｎは、充電面２３００上またはその近くに配置されたデバイスまたは物体に起因する変形、負荷、および／または重量を測定することができる。センサ２３１２１～２３１２ｎおよび／または２３１４１～２３１４ｎは、表面上の２点間の変位を定量化することができる機械的歪みとして変形を測定するように構成することができる。一例では、伝送機コイル２３０４１～２３０４ｎと回路基板２３０２との間に配置されたセンサ２３１２１～２３１２ｎは、伝送機コイル２３０４１～２３０４ｎと、充電面２３００上またはその近くに配置されたデバイスまたは物体との合計重量に対応する測定値を提供することができる。デバイスまたは物体の重量は合計重量から計算することができ、または合計重量の変化をデバイスまたは物体の配置または除去を示すために使用することができる。別の例では、充電面２３００の外面および伝送機コイル２３０４１～２３０４ｎの上に配置されたセンサ２３１４１～２３１４ｎが、充電面２３００上またはその近くに配置された物体の重量や形状に起因する外面の変形に対応した測定値を提供することができる。
【0070】
［００９７］センサ２３１２１～２３１２ｎおよび／または２３１４１～２３１４ｎを使用して、充電面２３００からの受電デバイス２３０６の除去を示す変化を検出することができる。いくつかの実装例では、センサ２３１２１～２３１２ｎおよび／または２３１４１～２３１４ｎは、充電電流、タンク電圧、および／または消費電力の測定値に基づく除去検出技術をサポートまたは強化することができる。センサ２３１２１～２３１２ｎおよび／または２３１４１～２３１４ｎを使用すると、信頼性と効率が向上し、消費電力とプロセッサの負荷を減らすことができる。
【0071】
［００９８］図２４は、デバイスの除去を検出するために使用される１以上のセンサ２４１２１～２４１２ｎを含むワイヤレス充電装置の充電面２４００の第３の例を示す。センサ２４１２１～２４１２ｎは、受電デバイス２４０６または他の物体が充電面２４００から持ち上げられるか、さもなければ取り去られるときに生じる動きまたは振動の小さな変化を測定することができる。一例では、センサ２４１２１～２４１２ｎは、伝送機コイル２４０４１～２４０４ｎと回路基板２４０２との間に配置されている。
【0072】
［００９９］いくつかの実装例では、センサ２４１２１～２４１２ｎは、充電電流、タンク電圧、および／または消費電力の測定値に基づいて、除去検出技術をサポートまたは強化することができる。センサ２４１２１～２４１２ｎを使用すると、信頼性と効率が向上し、消費電力とプロセッサの負荷を減らすことができる。
【0073】
［０１００］図２５は、デバイスの除去を検出するために使用され得る１以上のデバイス２５０４１～２５０４４および／または２５０６１～２５０６４を含むワイヤレス充電装置の充電面２５００の第４の例を示す。デバイス２５０４１～２５０４４および／または２５０６１～２５０６４は、充電面２５００の外面と同一平面上に配置された赤外線および／または超音波の送信および感知デバイスを含み得る。図示の例では、送信装置２５０４１～２５０４４が、赤外線または超音波ビームを感知デバイス２５０６１～２５０６４のセットに向ける。デバイス２５０４１～２５０４４および／または２５０６１～２５０６４の対応する対の間の充電面２５００に受電デバイス２５０２が配置されたら、１以上のビームが遮断され得る。受電デバイス２５０２を取り去ると、１以上の感知デバイス２５０６１～２５０６４が送出されたビームを検出することができる。
【0074】
［０１０１］いくつかの実装例では、デバイス２５０４１～２５０４４および／または２５０６１～２５０６４は、充電電流、タンク電圧、および／または消費電力の測定値に基づく除去検出技術をサポートまたは強化することができる。デバイス２５０４１～２５０４４および／または２５０６１～２５０６４を使用すると、信頼性と効率が向上し、消費電力とプロセッサの負荷を減らすことができる。いくつかの実装例では、送信および／または感知デバイス２５０４１～２５０４４および／または２５０６１～２５０６４数を増やすことで、ＸおよびＹ座標で表現され得るデバイス位置の解像度を向上させることができる。
【0075】
［０１０２］図２６は、デバイスの除去を検出するために使用できる１以上の感知デバイス２６０４１～２６０４５を含むワイヤレス充電装置の充電面２６００の第５の例を示す。感知デバイス２６０４１～２６０４５は、赤外線および／または超音波を組み合わせた伝送機およびセンサを含むことができる。感知デバイス２６０４１～２６０４５は、充電面２６００の外面と同一平面上に配置することができる。図示の例では、感知デバイス２６０４１～２６０４５は、赤外線または超音波ビームを送出し、ビームの反射の特性を感知するように構成されている。１以上のビームが、充電面２６００に置かれた受電デバイス２６０２によって反射され得る。感知デバイス２６０４１～２６０４５は、反射ビームの位相変化、反射角、および他の特性を検出することができ、それによって受電デバイス２６０２の検出を可能にする。受電デバイス２６０２を取り去ると、反射ビームが喪失するか、反射ビームの特性が変化する。
【0076】
［０１０３］いくつかの実装例では、感知デバイス２６０４１～２６０４５は、充電電流、タンク電圧、および／または消費電力の測定値に基づいて、除去検出技術をサポートまたは強化することができる。検知デバイス２６０４１～２６０４５を使用すると、信頼性と効率が向上し、消費電力とプロセッサの負荷を減らすことができる。いくつかの実装例では、感知デバイス２６０４１～２６０４５の数を増やすと、ＸおよびＹ座標で表現され得るデバイス位置の像度を向上させることができる。いくつかの実装例では、感知デバイス２６０４１～２６０４５は、感知デバイス２６０４１～２６０４５と受電デバイス２６０２との間の距離を検出し、２つのセンサが受電デバイス２６０２の正確な位置を特定できるようにしてもよい。
【0077】
処理回路の例
［０１０４］図２７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装置または受電デバイスに組み込むことができる装置２７００のハードウェア実装例を示す。いくつかの例では、装置２７００は、本明細書に開示される１以上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、本明細書に開示されるような要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組み合わせは、処理回路２７０２を使用して実施することができる。処理回路２７０２は、ハードウェアおよびソフトウェアモジュールの何らかの組み合わせによって制御される１以上のプロセッサ２７０４を含むことができる。プロセッサ２７０４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、および本開示を通して説明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以上のプロセッサ２７０４は、特定の機能を実行し、ソフトウェアモジュール２７１６の１つによって構成、増強、または制御され得る特殊なプロセッサを含み得る。１以上のプロセッサ２７０４は、初期化中にロードされたソフトウェアモジュール２７１６の組み合わせによって構成されてもよく、さらに、動作中に１以上のソフトウェアモジュール２７１６をロードまたはアンロードすることによって構成されてもよい。
［０１０４］図２７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装置または受電デバイスに組み込むことができる装置２７００のハードウェア実装例を示す。いくつかの例では、装置２７００は、本明細書に開示される１以上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、本明細書に開示されるような要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組み合わせは、処理回路２７０２を使用して実施することができる。処理回路２７０２は、ハードウェアおよびソフトウェアモジュールの何らかの組み合わせによって制御される１以上のプロセッサ２７０４を含むことができる。プロセッサ２７０４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、および本開示を通して説明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以上のプロセッサ２７０４は、特定の機能を実行し、ソフトウェアモジュール２７１６の１つによって構成、増強、または制御され得る特殊なプロセッサを含み得る。１以上のプロセッサ２７０４は、初期化中にロードされたソフトウェアモジュール２７１６の組み合わせによって構成されてもよく、さらに、動作中に１以上のソフトウェアモジュール２７１６をロードまたはアンロードすることによって構成されてもよい。
【0078】
［０１０５］図示の例では、処理回路２７０２は、一般にバス２７１０によって表されるバスアーキテクチャで実装され得る。バス２７１０は、処理回路２７０２の特定の用途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み得る。バス２７１０は、１以上のプロセッサ２７０４およびストレージ２７０６を含む様々な回路を互いに連結する。ストレージ２７０６は、メモリデバイスおよびマス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２７０６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み得る。
【0079】
［０１０６］バス２７１０はまた、タイミングソース、タイマ、周辺機器、電圧レギュレータ、および電力管理回路などの様々な他の回路を連結してもよい。バスインターフェース２７０８は、バス２７１０と１以上のトランシーバ２７１２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、トランシーバ２７１２は、装置２７００が、標準で定義されたプロトコルに従って充電装置や受電デバイスと通信できるようにすることができる。装置２７００の性質に応じて、ユーザインターフェース２７１８（例えば、キーパッド、ディスプレイ、スピーカ、マイク、ジョイスティック）を設けて、バス２７１０に直接またはバスインターフェース２７０８を介して通信可能に結合することができる。
【0080】
［０１０７］プロセッサ２７０４は、バス２７１０の管理と、ストレージ２７０６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一般的な処理を担当することができる。この点に関して、プロセッサ２７０４を含む処理回路２７０２は、本明細書に開示される方法、機能、および技術のいずれかを実施するために使用することができる。ストレージ２７０６は、ソフトウェアを実行するときにプロセッサ２７０４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、本明細書に開示される方法のいずれか１つを実施するように構成され得る。
【0081】
［０１０８］処理回路２７０２内の１以上のプロセッサ２７０４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、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、手順、機能、アルゴリズムなどを意味し、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、ハードウェア記述言語などと呼ばれるかどうかに拘わらず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２７０６内または外部のコンピュータ可読媒体に存在することができる。外部のコンピュータ可読媒体および／またはストレージ２７０６は、非一時的なコンピュータ可読媒体を含み得る。非一時的なコンピュータ可読媒体には、例えば、磁気記憶装置（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）またはデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ））、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（「フラッシュドライブ」、カード、スティック、またはキードライブなど）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、プログラム可能な読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭを含む消去可能な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適切な媒体を含む。コンピュータ可読媒体および／または記憶装置２７０６はまた、例として、搬送波、伝送線、およびコンピュータがアクセスして読み取り可能な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を含み得る。コンピュータ可読媒体および／またはストレージ２７０６は、処理回路２７０２内、プロセッサ２７０４内、処理回路２７０２の外部に存在してもよいし、処理回路２７０２を含む複数のエンティティに分散してもよい。コンピュータ可読媒体および／またはストレージ２７０６は、コンピュータプログラム製品に組み込まれてもよい。例として、コンピュータプログラム製品は、包装材に含まれるコンピュータ可読媒体を含み得る。当業者は、特定の用途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る説明された機能をどのように実装するのが最善であるかを認識するであろう。
【0082】
［０１０９］ストレージ２７０６は、本明細書でソフトウェアモジュール２７１６と呼ばれ得る、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、プログラムなどでソフトウェアを保持および／または編成することができる。ソフトウェアモジュール２７１６はそれぞれ、処理回路２７０２にインストールまたはロードされ、１以上のプロセッサ２７０４によって実行されると、１以上のプロセッサ２７０４の動作を制御するランタイムイメージ２７１４に寄与する命令やデータを含み得る。特定の命令は、実行されると、処理回路２７０２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。
【0083】
［０１１０］ソフトウェアモジュール２７１６のいくつかは、処理回路２７０２の初期化中にロードされ、これらのソフトウェアモジュール２７１６は、本明細書に開示される様々な機能の実行を可能にするように処理回路２７０２を構成し得る。例えば、いくつかのソフトウェアモジュール２７１６は、プロセッサ２７０４の内部デバイスおよび／または論理回路２７２２を構成し、トランシーバ２７１２、バスインターフェース２７０８、ユーザインターフェース２７１８、タイマ、数学的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２７１６は、割り込みハンドラやデバイスドライバと相互作用し、処理回路２７０２によって提供され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み得る。これらのリソースには、メモリ、処理時間、トランシーバ２７１２へのアクセス、ユーザインターフェース２７１８などが含まれ得る。
【0084】
［０１１１］処理回路２７０２の１以上のプロセッサ２７０４は多機能であってよく、それにより、ソフトウェアモジュール２７１６のいくつかは、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ロードおよび構成される。１以上のプロセッサ２７０４はさらに、例えばユーザインターフェース２７１８、トランシーバ２７１２、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せることができる。複数の機能の実行をサポートするために、１以上のプロセッサ２７０４はマルチタスク環境を提供するように構成されてもよく、それにより、複数の機能のそれぞれは、必要または所望に応じて１以上のプロセッサ２７０４によってサービス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２７０４の制御を渡すタイムシェアリングプログラム２７２０を使用して実装することができ、それにより、各タスクは、未処理の操作の完了時および／または割り込みなどの入力に応答して１以上のプロセッサ２７０４の制御をタイムシェアリングプログラム２７２０に戻す。タスクが１以上のプロセッサ２７０４を制御する場合、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２７２０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以上のプロセッサ２７０４の制御を割り当てる機能、および／または１以上のプロセッサ２７０４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り込み駆動メインループを含み得る。
【0085】
［０１１２］一実施態様では、装置２７００は、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以上のプロセッサ２７０４に含まれ得るコントローラとを有するワイヤレス充電装置を含むか、そのように動作する。複数の充電セルは、充電面を提供するように構成することができる。１以上のコイルを、各充電セルの電荷転送領域を通して電磁界を配向付けるように構成することができる。コントローラは、受電デバイスが充電面に置かれたときに、充電回路に共振回路に充電電流を供給させ、充電電流を一定期間減少または終了させて測定スロットを提供し、この測定スロット中の共振回路の特性の測定に基づいて受電デバイスが充電面から除去されたかどうかを判断するように構成することができ、ここで共振回路の特性は共振回路中の伝送コイルと受電デバイスの受電コイル間の電磁結合を表すものである。
【0086】
［０１１３］特定の実施態様では、共振回路は伝送コイルを含む。コントローラは、共振回路に関連する電圧または電流レベルの変化または変化率を検出し、電圧または電流レベルの変化または変化率を検出することに応答して測定スロットを提供するようにさらに構成され得る。
【0087】
［０１１４］共振回路の特性は、伝送コイルと受電デバイス内の受電コイルとの間の結合を示すものであり得る。一例では、共振回路の特性はＱファクタである。コントローラは、共振回路に蓄積されたエネルギーの減衰率を測定し、共振回路に蓄積されたエネルギーの減衰率が、受電デバイスが充電面に置かれる前に測定された減衰率に対応するとき、受電デバイスが充電面から取り去られたと判断するようにさらに構成されてもよい。
【0088】
［０１１５］いくつかの実装例では、装置２７００は、充電装置の外面に近接配置された１以上のセンサを有する。コントローラはさらに、１以上のセンサから測定値を受け取り、測定値の１つが受電デバイスの物理的除去を示す場合に共振回路に関連する電圧または電流レベルを測定するように構成され得る。センサは、歪み測定センサ、加速度計、赤外線または超音波感知要素、および／またはホール効果デバイスを含み得る。
【0089】
［０１１６］いくつかの実装例では、ストレージ２７０６は命令と情報を保持し、この命令は、１以上のプロセッサ２７０４が、受電デバイスが充電面に置かれたときに共振回路に充電電流を提供し、共振回路に関連する電圧または電流レベルの変化が受電デバイスの充電面から除去された可能性を示すことを特定し、一定期間充電電流を減少または終了することによって測定スロットを提供し、測定スロット中の共振回路の特性の測定に基づいて受電デバイスが充電面から除去されたかどうかを判定するように構成される。一例では、電圧または電流レベルの変化は、電圧または電流レベルのステップ変化を含む。ローパスフィルタを使用して、電圧または電流レベルを表す信号の短時間または低振幅のステップ変化をフィルタリングしてもよい。
【0090】
［０１１７］特定の実装例では、共振回路は、充電面にある伝送コイルを含む。共振回路の特性は、伝送コイルと受電デバイス内の受信コイルの間の結合を示し得る。命令は、１以上のプロセッサ２７０４に、伝送コイルの端子で測定された電圧が閾値電圧レベルを超えたときに、受電デバイスが充電面から除去されたことを判定させるように構成され得る。いくつかの例では、閾値電圧レベルはルックアップテーブルによって保持され得る。いくつかの例では、伝送コイルが電磁的に切り離されたときに閾値電圧レベルが特定されてもよい。いくつかの例では、閾値電圧レベルは、受電デバイスが最初に充電面に置かれたときに特定されされてもよい。
【0091】
［０１１８］特定の実装例では、命令は、１以上のプロセッサ２７０４に、共振回路で測定された電流の大きさが閾値電流レベルよりも小さい場合に、受電デバイスが充電面から除去されたと判定させるように構成され得る。いくつかの例では、閾値電流レベルはルックアップテーブルによって保持される。一例では、閾値電流レベルは、共振回路内のコイルと電磁的に結合されている物体がない場合に特定することができる。別の例では、閾値電流レベルは、受電デバイスが最初に充電面に置かれたときに特定することができる。
【0092】
［０１１９］いくつかの実装例では、命令は、１以上のプロセッサ２７０４に、共振回路に蓄積されたエネルギーの減衰率に基づいて、受電デバイスが充電面から除去されたと判定させるように構成され得る。いくつかの実装例では、命令は、１以上のプロセッサ２７０４がパッシブｐｉｎｇ手順を使用して、受電デバイスが充電面から除去されたかどうかを判定するように構成され得る。パッシブｐｉｎｇ手順は、測定スロット中および充電電流の終了後に実行することができる。いくつかの実装例では、命令は、１以上のプロセッサ２７０４がデジタルｐｉｎｇ手順を使用して、受電デバイスが充電面から除去されたかどうかを判定するように構成され得る。デジタルｐｉｎｇ手順は、測定スロット中および充電電流の終了後に実行できる。
【0093】
［０１２０］特定の実装例では、命令は、１以上のプロセッサ２７０４に、充電面内の１以上のセンサからの測定値を監視および／または受信させるように構成され得る。命令は、１以上のプロセッサ２７０４に、測定の１つが受電デバイスの物理的除去を示した後に、共振回路に関連する電圧または電流レベルを測定させるように構成され得る。センサは、歪み測定センサ、加速度計、赤外線または超音波感知要素、および／またはホール効果デバイスを含み得る。
【0094】
［０１２１］図２８は、本開示の特定の態様に従った充電装置の動作方法を示すフローチャート２８００である。本方法は、充電装置内のコントローラによって実行することができる。ブロック２８０２において、コントローラは、受電デバイスが充電装置の充電面上に置かれたときに、共振回路に充電電流を供給することができる。ブロック２８０４において、コントローラは、充電電流を一定期間減少または終了させることによって、測定スロットを提供することができる。ブロック２８０６において、コントローラは、測定スロット中の共振回路の特性の測定に基づいて、受電デバイスが充電面から取り去られたか否かを判断する。共振回路の特性は、共振回路内の送信コイルと受電デバイス内の受電コイルとの間の電磁結合を表すものであり得る。ブロック２８０８において、コントローラが、受電デバイスが充電面から取り去られたと判断した場合、ブロック２８１０において、コントローラは、受電デバイスに関連する充電電流および充電サイクルを終了させることができる。ブロック２８０８において、コントローラが、受電デバイスが充電面から取り去られていないと判断した場合、ブロック２８０４で方法を継続または再開することができる。共振回路は、伝送コイルを含み得る。
【0095】
［０１２２］特定の実装例では、コントローラは、共振回路に関連する電圧または電流レベルの変化または変化率を検出し、電圧または電流レベルの変化または変化率を検出することに応答して測定スロットを提供することができる。
【0096】
［０１２３］一例では、共振回路の特性は、伝送コイルと受電デバイス内の受電コイルとの間の結合を示すものである。ある実施例では、共振回路の特性はＱファクタを含む。
【0097】
［０１２４］特定の実装例では、コントローラは、共振回路に蓄積されたエネルギーの減衰率を測定し、共振回路に蓄積されたエネルギーの減衰率が、受電デバイスが充電面に置かれる前に測定された減衰率に対応するとき、受電デバイスが充電面から除去されたと判断してもよい。
【0098】
［０１２５］特定の実装例では、コントローラは、充電面内の１以上のセンサから測定値を受信し、測定値の１つが受電デバイスの物理的除去を示した後に、共振回路に関連する電圧または電流レベルを測定してもよい。センサは、歪み測定センサ、加速度計、赤外線または超音波感知要素、および／またはホール効果デバイスを含み得る。
【0099】
［０１２６］前述の説明は、当業者が本明細書に記載の様々な態様を実践できるようにするために提供されている。これらの態様に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義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。したがって、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、特許請求の範囲の文言と一致する全範囲を与えられるべきであり、単数形の要素への言及は、特に明記されていない限り、「１つのみ」を意味することを意図したものではなく、むしろ「１つ以上」を意味するものである。特に明記しない限り、「一部」という用語は１つまたは複数を意味する。当業者に知られている、または後に知られるようになる、本開示を通して記載される様々な態様の要素に相当するすべての構造的および機能的均等物は、参照により本明細書に明示的に組み込まれ、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どうかにかかわらず、公衆に公開することを意図するものではない。請求項の要素は、その要素が「～手段」という句を用いて明示的に引用されているか、方法クレームの場合に要素が「～ステップ」という語句で記載されていない限り、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】