特許 7610861 マルチコイルのワイヤレス充電器におけるスイングコイル

(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】2024-12-25

(45)【発行日】2025-01-09

(54)【発明の名称】マルチコイルのワイヤレス充電器におけるスイングコイル

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/40 20160101AFI20241226BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241226BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

H02J50/40

H02J7/00 301D

H02J50/10

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022541829

(86)(22)【出願日】2021-01-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-15

(86)【国際出願番号】 US2021012107

(87)【国際公開番号】W WO2021141864

(87)【国際公開日】2021-07-15

【審査請求日】2023-12-22

(31)【優先権主張番号】62/957,432

(32)【優先日】2020-01-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(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】スラトニック，ジェイク

(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】ネルハイム，マグネ

【審査官】三橋 竜太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１７７５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５０５０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０３１３５７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ５０／００－５０／９０

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４－７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワイヤレス充電デバイスを動作させる方法であって、
前記ワイヤレス充電デバイスの充電面に位置する複数の充電コイルに充電式デバイスが近接して配置されていることを判定するステップと、
前記複数の充電コイルのうちの第１の充電コイルを第１のドライバ回路から切り離すステップと、
前記第１の充電コイルを第２のドライバ回路に結合するステップであって、前記複数の充電コイルのうちの第２の充電コイルが前記第２のドライバ回路に結合されている、ステップと、
前記第２のドライバ回路に、前記第１の充電コイルおよび前記第２の充電コイルに対する充電電流を供給させることにより、前記充電式デバイスへの電力伝送を開始するステップとを備えることを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、
前記充電面上には、少なくとも２つのゾーンが規定され、前記第１のドライバ回路が、第１のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を提供するように構成され、前記第２のドライバ回路が、第２のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を提供するように構成されていることを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項２に記載の方法において、
各ゾーンが、前記複数の充電コイルのなかから割り当てられた少なくとも１のコイルを含むことを特徴とする方法。

【請求項4】

請求項２または３に記載の方法において、
前記第１の充電コイルが、少なくとも部分的に前記第１のゾーン内に物理的に位置し、前記第２の充電コイルが、少なくとも部分的に前記第２のゾーン内に物理的に位置することを特徴とする方法。

【請求項5】

請求項２～４の何れか一項に記載の方法において、
前記第１の充電コイルが前記第１のゾーンに割り当てられ、前記第２の充電コイルが前記第２のゾーンに割り当てられていることを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項２～５の何れか一項に記載の方法において、
前記充電式デバイスが、前記第１のゾーンおよび前記第２のゾーンに跨るように配置されることを特徴とする方法。

【請求項7】

請求項１～６の何れか一項に記載の方法において、
前記充電式デバイスへの電力伝送が終了したときに、前記第１の充電コイルを前記第２のドライバ回路から切り離すステップと、
前記第１の充電コイルを前記第２のドライバ回路から切り離した後に、前記第１の充電コイルを前記第１のドライバ回路に結合するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。

【請求項8】

ワイヤレス充電デバイスであって、
前記ワイヤレス充電デバイスの充電面に設けられた複数の充電コイルと、
複数のドライバ回路であって、各々が前記複数の充電コイルのうちの１または複数に充電電流を供給するように構成された、複数のドライバ回路と、
コントローラとを備え、前記コントローラが、
前記複数の充電コイルのうちの第１の充電コイルに充電式デバイスが近接して配置されていることを判定するステップと、
前記複数の充電コイルのうちの前記第１の充電コイルを第１のドライバ回路から切り離すステップと、
前記第１の充電コイルを第２のドライバ回路に結合するステップであって、前記複数の充電コイルのうちの第２の充電コイルが前記第２のドライバ回路に結合されている、ステップと、
前記第２のドライバ回路によって供給される充電電流を構成して、前記第１の充電コイルおよび前記第２の充電コイルに、前記充電式デバイスに対して所望の電力レベルを伝送させるステップとを実行するように構成されていることを特徴とするワイヤレス充電デバイス。

【請求項9】

請求項８に記載のワイヤレス充電デバイスにおいて、
前記充電面上には、少なくとも２つのゾーンが規定され、前記第１のドライバ回路が、第１のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を提供するように構成され、前記第２のドライバ回路が、第２のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を提供するように構成されていることを特徴とするワイヤレス充電デバイス。

【請求項10】

請求項９に記載のワイヤレス充電デバイスにおいて、
各ゾーンが、前記複数の充電コイルのなかから割り当てられた少なくとも１の充電コイルを含むことを特徴とするワイヤレス充電デバイス。

【請求項11】

請求項９または１０に記載のワイヤレス充電デバイスにおいて、
前記第１の充電コイルが、少なくとも部分的に前記第１のゾーン内に物理的に位置し、前記第２の充電コイルが、少なくとも部分的に前記第２のゾーン内に物理的に位置することを特徴とするワイヤレス充電デバイス。

【請求項12】

請求項９～１１の何れか一項に記載のワイヤレス充電デバイスにおいて、
前記第１の充電コイルが、デフォルトで前記第１のゾーンに割り当てられ、前記第２の充電コイルが、デフォルトで前記第２のゾーンに割り当てられていることを特徴とするワイヤレス充電デバイス。

【請求項13】

請求項９～１２の何れか一項に記載のワイヤレス充電デバイスにおいて、
前記充電式デバイスが、前記第１のゾーンおよび前記第２のゾーンに跨るように配置されることを特徴とするワイヤレス充電デバイス。

【請求項14】

請求項８～１１の何れか一項に記載のワイヤレス充電デバイスにおいて、
前記コントローラに応答し、前記第１の充電コイルを前記第１のドライバ回路に結合するように動作可能な第１のスイッチング回路と、
前記コントローラに応答し、前記第１の充電コイルおよび前記第２の充電コイルを前記第２のドライバ回路に結合するように動作可能な第２のスイッチング回路とをさらに備えることを特徴とするワイヤレス充電デバイス。

【請求項15】

コードを含むプロセッサ可読記憶媒体であって、
前記コードが、
充電デバイスの充電面に位置する複数の充電コイルに充電式デバイスが近接して配置されていることを判定するステップと、
前記複数の充電コイルのうちの第１の充電コイルを第１のドライバ回路から切り離すステップと、
前記第１の充電コイルを第２のドライバ回路に結合するステップであって、前記複数の充電コイルのうちの第２の充電コイルが前記第２のドライバ回路に結合されている、ステップと、
前記第２のドライバ回路に、前記第１の充電コイルおよび前記第２の充電コイルに対する充電電流を供給させることにより、前記充電式デバイスへの電力伝送を開始するステップとを実行するためのものであることを特徴とするプロセッサ可読記憶媒体。

【請求項16】

請求項１５に記載の記憶媒体において、
前記充電面上には、少なくとも２つのゾーンが規定され、前記第１のドライバ回路が、第１のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を提供するように構成され、前記第２のドライバ回路が、第２のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を提供するように構成されていることを特徴とする記憶媒体。

【請求項17】

請求項１６に記載の記憶媒体において、
前記第１の充電コイルが、少なくとも部分的に前記第１のゾーン内に物理的に位置し、前記第２の充電コイルが、少なくとも部分的に前記第２のゾーン内に物理的に位置することを特徴とする記憶媒体。

【請求項18】

請求項１６または１７に記載の記憶媒体において、
各ゾーンが、前記複数の充電コイルのなかから割り当てられた少なくとも１のコイルを含み、前記第１の充電コイルが前記第１のゾーンに割り当てられ、前記第２の充電コイルが前記第２のゾーンに割り当てられていることを特徴とする記憶媒体。

【請求項19】

請求項１６～１８の何れか一項に記載の記憶媒体において、
前記充電式デバイスが、前記第１のゾーンおよび前記第２のゾーンに跨るように配置されることを特徴とする記憶媒体。

【請求項20】

請求項１５～１９の何れか一項に記載の記憶媒体において、
前記充電式デバイスへの電力伝送が終了したときに、前記第１の充電コイルを前記第２のドライバ回路から切り離し、
前記第１の充電コイルを前記第２のドライバ回路から切り離した後に、前記第１の充電コイルを前記第１のドライバ回路に結合するためのコードをさらに含むことを特徴とする記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、マルチコイルのワイヤレス充電デバイスの表面上のモバイルデバイスの位置に関係なくモバイルデバイス内のバッテリを充電するためのマルチコイルのワイヤレス充電デバイスの使用を含む、バッテリのワイヤレス充電に関する。

【0002】

優先権の主張
本出願は、２０２０年１月６日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６２／９５７，４３２号の優先権および利益を主張するものであり、この出願の内容全体は、すべての適用可能な目的のために、その全体が以下に完全に記載されているかのように、引用により本明細書に援用されるものとする。

【背景技術】

【0003】

物理的な充電接続を使用せずに、特定のタイプのデバイスが内部バッテリを充電できるようにするために、ワイヤレス充電システムが開発されている。ワイヤレス充電を利用できるデバイスには、モバイル処理デバイスおよび／またはモバイル通信デバイスが含まれる。Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍにより規定されたＱｉ規格などの標準規格は、第１のサプライヤによって製造されたデバイスを、第２のサプライヤによって製造された充電器を使って、ワイヤレスで充電することを可能にする。ワイヤレス充電の規格は、デバイスの比較的単純な構成向けに最適化されており、基本的な充電機能を提供する傾向にある。

【0004】

ワイヤレス充電機能の改善は、絶えず複雑化するモバイルデバイスと変化するフォームファクタをサポートするために必要である。例えば、マルチコイル、マルチデバイス充電パッドのための充電技術の改良が必要とされている。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、本明細書に開示の特定の態様に従ってワイヤレス充電デバイスに充電面を提供するために採用され得る充電セルの一例を示している。

【図2】図２は、本明細書に開示の特定の態様に従って適合され得るワイヤレス充電デバイスの充電面のセグメントの単一の層上に提供される充電セルの配置構成の一例を示している。

【図3】図３は、本明細書に開示の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充電セルの配置構成の一例を示している。

【図4】図４は、本明細書に開示の特定の態様に従って構成された充電セルの複数の層を用いた充電面によって提供される電力伝送領域の配置構成を示している。

【図5】図５は、本明細書に開示の特定の態様に係る、充電器基地局に提供され得るワイヤレス送信機を示している。

【図6】図６は、本明細書に開示の特定の態様に従って適合されるワイヤレス充電デバイスにおいて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のトポロジーを示している。

【図7】図７は、本明細書に開示の特定の態様に従って適合されるワイヤレス充電デバイスにおける直流駆動をサポートする第２のトポロジーを示している。

【図8】図８は、本明細書に開示の特定の態様に係る、ワイヤレス充電デバイスの充電面の第１の構成および充電式デバイスを示している。

【図9】図９は、本明細書に開示の特定の態様に係る、充電式デバイスが充電されているときのワイヤレス充電デバイスの充電面の第２の充電構成を示している。

【図10】図１０は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるマルチデバイスワイヤレス充電器の充電面を示している。

【図11】図１１は、図１０のワイヤレス充電デバイスに対応するワイヤレス充電デバイスにおける充電セルの構成を示している。

【図12】図１２は、本明細書に開示の特定の態様に係る、充電面を含むかまたは実装するワイヤレス充電デバイスを動作させる方法の一例を示す第１のフローチャートである。

【図13】図１３は、本開示の特定の態様に係る、スイングセルを支持する充電システムの一例を示している。

【図14】図１４は、本明細書に開示の特定の態様に係る、充電面を含むかまたは実装するワイヤレス充電デバイスを動作させる方法の一例を示す第２のフローチャートである。

【図15】図１５は、本明細書に開示の特定の態様に従って適合され得る処理回路を採用した装置の一例を示している。

【発明を実施するための形態】

【0006】

添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、様々な構成を説明することを意図しており、本明細書に記載の概念が実施され得る唯一の構成を示すことを意図したものではない。詳細な説明には、様々な概念の完全な理解を提供するための具体的な詳細が含まれている。しかしながら、それらの概念が具体的な詳細なしで実施できることは当業者には明らかであろう。時には、そのような概念を不明瞭にしないために、周知の構造および構成要素をブロック図の形式で示している。

【0007】

次に、ワイヤレス充電システムのいくつかの態様を、様々な装置および方法を参照して提示する。それらの装置および方法は、以下の詳細な説明に記載されるとともに、添付の図面において、様々なブロック、モジュール、コンポーネント、回路、ステップ、プロセス、アルゴリズムなど（総称して「要素」と呼ぶ）によって示される。それら要素は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたはそれらの任意の組合せを使用して実現することができる。そのような要素がハードウェアとして実現されるか、またはソフトウェアとして実現されるかは、具体的なアプリケーションおよびシステム全体に課される設計上の制約に依存する。

【0008】

例えば、要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組合せは、１または複数のプロセッサを含む「処理システム」で実現され得る。プロセッサの例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ステートマシン、ゲートロジック、ディスクリートハードウェア回路、および本開示全体を通して記載される様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアが含まれる。処理システムの１または複数のプロセッサは、ソフトウェアを実行することができる。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコードまたはハードウェア記述言語などと呼ばれるかどうかにかかわらず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プロシージャ、関数などを意味するものとして、広く解釈されるものとする。ソフトウェアは、プロセッサ可読記憶媒体に常駐するようにしてもよい。本明細書でコンピュータ可読媒体とも呼ばれるプロセッサ可読記憶媒体は、例えば、磁気ストレージデバイス（例えば、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気ストリップ）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（例えば、カード、スティック、キードライブ）、近距離無線通信（ＮＦＣ）トークン、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、リムーバブルディスク、搬送波、伝送路、ソフトウェアを格納または伝送するのに適した他の任意の媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は、処理システムに存在していても、処理システムの外部にあっても、処理システムを含む複数のエンティティに分散していてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラム製品に具現化されるものであってもよい。一例として、コンピュータプログラム製品は、パッケージ材料内のコンピュータ可読媒体を含むことができる。当業者は、具体的なアプリケーションおよびシステム全体に課せられた全体的な設計上の制約に応じて、本開示全体にわたって提示された記載の機能を実現するための最良の方法を認識するであろう。

【0009】

概要
本開示の特定の態様は、複数の伝送コイルを有するフリーポジションの充電面、または複数の受信デバイスを同時に充電することができるフリーポジションの充電面を提供するワイヤレス充電デバイスに適用可能なシステム、装置および方法に関する。一態様では、ワイヤレス充電デバイスのコントローラが、充電されるデバイスを見つけ出すことができ、受信デバイスに電力を供給するために最適な位置にある１または複数の伝送コイルを構成することができる。充電セルは、１または複数の誘導伝送コイルを備えるかまたは構成することができ、複数の充電セルを、充電面を提供するために配置または構成することができる。充電されるデバイスの位置は、デバイスの位置を充電面の既知の位置を中心とする物理的特性の変化に関連付ける検知技術によって検出することができる。いくつかの例では、位置の検知が、容量性、抵抗性、誘導性、タッチ、圧力、荷重、歪みおよび／または別の適切なタイプの検知を用いて実行することができる。

【0010】

本明細書に開示の特定の態様は、ワイヤレス充電技術の改善に関する。マルチコイルのワイヤレス充電デバイスの表面上に充電式デバイスを自由に配置することに対応するシステム、装置および方法が開示されている。特定の態様は、受信デバイスへのワイヤレス電力伝送の効率および容量を改善することができる。一例では、ワイヤレス充電装置が、バッテリ充電電源と、マトリックスに構成された複数の充電セルと、第１の複数のスイッチであって、各スイッチがマトリックス内のコイルの横列をバッテリ充電電源の第１の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、第２の複数のスイッチであって、各スイッチがマトリックス内のコイルの縦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備える。複数の充電セル内の各充電セルは、電力伝送領域を取り囲む１または複数のコイルを含むことができる。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送領域が重なることなく、充電面に隣接して配置することができる。

【0011】

本開示の一態様では、装置が、バッテリ充電電源と、複数の充電セルとを備え、コントローラが、必要に応じて、各充電セルを選択して電源に結合することができる。複数の充電セルのうちの各充電セルは、電力伝送領域を取り囲む１または複数のコイルを含むことができる。複数の充電セルは、充電セルの電力伝送領域が重なることなく、充電面に隣接して配置され得る。

【0012】

本開示の特定の態様は、ワイヤレス充電デバイスの充電面内の特定の位置または幾何学的形状に一致する必要なしに、ワイヤレス充電デバイスに提示された標的デバイスを充電することができる、積層されたコイルを使用してワイヤレスで充電するためのシステム、装置および方法に関するものである。各コイルは、実質的に多角形である形状を有することができる。一例では、各コイルが六角形の形状を有することができる。各コイルは、螺旋状に提供されるワイヤ、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現することができる。各コイルは、異なる層のコイルが共通の軸を中心に配置されるように、絶縁体または基板によって分離された２以上の層に跨るようにしてもよい。

【0013】

本明細書に開示の特定の態様によれば、充電可能とされる個別の配置位置に関係なく、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る充電面上の任意の位置にある受信デバイスに電力を無線伝送することができる。複数のデバイスを単一の充電面上で同時に充電することができる。充電面は、プリント回路基板技術を使用して、低コストで、かつ／またはコンパクトな設計で製造することができる。

【0014】

充電セル
本開示の特定の態様は、複数の伝送コイルを有するフリーポジションの充電面、または複数の受信デバイスを同時に充電することができるフリーポジションの充電面を提供するワイヤレス充電デバイスに適用可能なシステム、装置および方法に関する。一態様では、フリーポジションの充電面に結合された処理回路が、充電されるデバイスの位置を特定するように構成することができ、受信デバイスに電力を供給するために最適な位置にある１または複数の伝送コイルを選択および構成することが可能である。充電セルは、１または複数の誘導伝送コイルを備えるように構成することができ、複数の充電セルを、充電面を提供するように配置または構成することができる。充電されるデバイスの位置は、デバイスの位置を充電面の既知の位置を中心とする物理的特性の変化に関連付ける検知技術によって検出することができる。いくつかの例では、位置の検知が、容量性、抵抗性、誘導性、タッチ、圧力、荷重、歪みおよび／または別の適切なタイプの検知を用いて実行することができる。

【0015】

本明細書に開示の特定の態様によれば、ワイヤレス充電デバイスの充電面を、充電面に隣接して配置された充電セルを使用して提供することができる。一例では、充電セルが、ハニカムパッケージング構成に従って配置される。充電セルは、コイルに隣接する充電面に実質的に直交する軸に沿って磁場をそれぞれ誘導することができる１または複数のコイルを使用して実現することができる。本開示において、充電セルは、１または複数のコイルを有する要素であって、各コイルが、充電セル内の他のコイルによって生成される磁場に対して加算的であり、共通の軸に沿ってまたは近接して向けられる電磁場を生成するように構成される、要素を指すことができる。本明細書では、充電セル内のコイルを、充電コイルまたは伝送コイルと呼ぶこともある。

【0016】

いくつかの例では、充電セルが、共通の軸に沿って積み重ねられたコイルを含む。１または複数のコイルは、充電面に実質的に直交する誘導磁場に寄与するように重なり合うものであってもよい。いくつかの例では、充電セルが複数のコイルを含み、それらコイルが、充電面の規定された部分内に配置されるとともに、充電面の規定された部分内の誘導磁場に寄与し、その磁場が、充電面に実質的に直交するように延びる磁束に寄与する。いくつかの態様では、充電セルが、動的に規定された充電セルに含まれるコイルに励磁電流を提供することによって構成可能であってもよい。例えば、ワイヤレス充電デバイスは、充電面全体に配置された複数のコイルのスタックを含むことができ、ワイヤレス充電デバイスは、充電されるデバイスの位置を検出し、コイルのスタックのいくつかの組合せを選択して、充電されるデバイスに隣接する充電セルを提供することができる。いくつかの例では、充電セルが、単一のコイルを含むか、または単一のコイルとして特徴付けられるものであってもよい。しかしながら、充電セルは、複数の積層されたコイルおよび／または複数の隣接するコイル若しくはコイルのスタックを含むことができることを理解されたい。

【0017】

図１は、ワイヤレス充電デバイスの充電面を提供するように展開または構成され得る充電セル１００の一例を示している。一例では、充電セル１００が、電力伝送領域１０４に電磁場を生成するのに十分な電流を受け取ることができる、導体、ワイヤまたは回路基板トレースを用いて構築された１または複数のコイル１０２を含む、実質的に六角形の形状を有している。様々な態様では、いくつかのコイル１０２が、図１に示す六角形の充電セル１００を含む、実質的に多角形である形状を有することができる。他の実施態様では、他の形状を有するコイル１０２を含み、または使用することができる。コイル１０２の形状は、製造技術の能力または制限によって、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ように、少なくとも部分的に決定され得る。各コイル１０２は、スパイラル構成のワイヤ、プリント回路基板のトレースおよび／または他のコネクタを使用して実現することができる。各充電セル１００は、異なる層のコイル１０２が共通の軸１０８を中心に配置されるように、絶縁体または基板１０６によって分離された２以上の層に跨るようにしてもよい。

【0018】

図２は、本明細書に開示の特定の態様に従って適応され得る充電面のセグメントまたは一部分の単一層上に設けられた充電セル２０２の配置２００の一例を示している。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が、重なり合うことなく、端と端とを接して配置されている。この配置は、スルーホールまたはワイヤ相互接続なしで提供することができる。充電セル２０２の一部分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、交互配置されるようにしてもよい。

【0019】

図３は、本明細書に開示の特定の態様に従って適応され得る充電面のセグメントまたは一部分内に複数の層が重ねられている場合の、２つの視点３００、３１０からの充電セルの配置の一例を示している。充電セルの層３０２、３０４、３０６、３０８は、充電面内に設けられている。充電セルの各層３０２、３０４、３０６、３０８内の充電セルは、ハニカムパッケージ構成に従って配置されている。一例では、充電セルの層３０２、３０４、３０６、３０８が、４以上の層を有するプリント回路基板上に形成されるようにしてもよい。充電セル１００の配置は、図示のセグメントに隣接する指定された充電領域を完全にカバーするように選択することができる。

【0020】

図４は、本明細書に開示の特定の態様に従って構成された充電セルの複数の層を採用する充電面４００に提供される電力伝送領域の配置を示している。図示の充電面は、充電セルの４つの層４０２、４０４、４０６、４０８から構成されている。図４では、充電セルの第１の層４０２内の充電セルによって提供される各電力伝送領域が「Ｌ１」と記され、充電セルの第２の層４０４内の充電セルによって提供される各電力伝送領域が「Ｌ２」と記され、充電セルの第３の層４０６内の充電セルによって提供される各電力伝送領域が「Ｌ３」と記され、充電セルの第４の層４０８内の充電セルによって提供される各電力伝送領域が「Ｌ４」と記されている。

【0021】

ワイヤレス送信機
図５は、ワイヤレス充電デバイスの基地局に設けることができるワイヤレス送信機５００の一例を示している。ワイヤレス充電デバイスの基地局は、ワイヤレス充電デバイスの動作を制御するために使用される１または複数の処理回路を含むことができる。コントローラ５０２は、フィルタ回路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、共振回路５０６に交流電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。いくつかの例では、コントローラ５０２が、ドライバ回路５０４によって出力される交流電流の周波数を制御するために使用されるデジタル周波数基準信号を生成することができる。場合によっては、デジタル周波数基準信号は、プログラマブルカウンタなどを使用して生成することができる。いくつかの例では、ドライバ回路５０４が電力インバータ回路および１または複数の電力増幅器を含み、それらが協働して、直流源または入力から交流電流を生成することができる。いくつかの例では、デジタル周波数基準信号が、ドライバ回路５０４または別の回路によって生成されるようにしてもよい。共振回路５０６は、コンデンサ５１２およびインダクタ５１４を含む。インダクタ５１４は、交流電流に応答して磁束を生成する充電セル内の１または複数の伝送コイルを示すか、またはそれを含むことができる。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で測定された電圧５１６は、タンク電圧とも呼ばれる。

【0022】

パッシブｐｉｎｇ技術は、本明細書に開示の特定の態様に従って適応されたデバイスの充電パッドに近接する受信コイルの存在を識別するために、ＬＣノード５１０で測定または観察された電圧および／または電流を使用することができる。一部の従来のワイヤレス充電デバイスは、共振回路５０６のＬＣノード５１０における電圧または共振回路５０６における電流を測定する回路を含む。これらの電圧および電流は、電力調整の目的で、かつ／またはデバイス間の通信をサポートするために監視することができる。本開示の特定の態様によれば、図５に示すワイヤレス送信機５００のＬＣノード５１０における電圧は、共振回路５０６を介して送信されるエネルギーの短いバースト（ｐｉｎｇ）に対する共振回路５０６の応答に基づいて、充電式デバイスまたは他の物体の存在を検出することができるパッシブｐｉｎｇ技術をサポートするために監視され得る。

【0023】

パッシブｐｉｎｇ検出技術は、高速で低電力の検出を提供するために使用することができる。パッシブｐｉｎｇは、共振回路５０６を含むネットワークを、少量のエネルギーを含む高速パルスで駆動することによって生成され得る。高速パルスは、共振回路５０６を励起し、注入されたエネルギーが減衰して消散するまで、ネットワークをその固有共振周波数で発振させる。高速パルスに対する共振回路５０６の応答は、共振ＬＣ回路の共振周波数によって部分的に求められる。初期電圧＝Ｖ_０であるパッシブｐｉｎｇに対する共振回路５０６の応答は、以下のように、ＬＣノード５１０で観測される電圧Ｖ_ＬＣによって示すことができる。

【0024】

コントローラ５０２または別のプロセッサがデジタルｐｉｎｇを使用して物体の存在を検出するときに、共振回路５０６を監視することができる。デジタルｐｉｎｇは、一定時間、共振回路５０６を駆動することによって生成される。共振回路５０６は、ワイヤレス充電デバイスの伝送コイルを含む同調ネットワークである。受信デバイスは、変調信号の信号状態に応じてその電力受信回路により提示されるインピーダンスを変更することによって、共振回路５０６において観測される電圧または電流を変調することができる。その後、コントローラ５０２または他のプロセッサは、受信デバイスが近くにあることを示すデータ変調された応答を待つ。

【0025】

選択的に作動させるコイル
本明細書に開示の特定の態様によれば、適合するデバイスを充電するために最適な電磁場を提供するように、１または複数の充電セル内のコイルを選択的に作動させることができる。場合によっては、複数のコイルが充電セルに割り当てられ、いくつかの充電セルが他の充電セルに重なり合うようにしてもよい。最適な充電構成は、充電セルレベルで選択することができる。いくつかの例では、充電構成が、充電されるデバイスと整列しているかまたはその近くに位置していると判定される充電面内の充電セルを含むことができる。コントローラは、充電構成に基づいて、単一のコイルまたはコイルの組合せを作動させることができ、その充電構成は、充電されるデバイスの位置の検出に基づくものとなる。いくつかの態様では、ワイヤレス充電デバイスが、充電イベント中に１または複数の伝送コイルまたは１または複数の予め設定された充電セルを選択的に作動させることができるドライバ回路を備えることができる。

【0026】

図６は、本明細書に開示の特定の態様に従って適合されたワイヤレス充電デバイス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６００を示している。ワイヤレス充電デバイスは、受信デバイスを充電するために１または複数の充電セル１００を選択することができる。使用されていない充電セル１００は、電流の流れ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および図３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。本明細書に開示の特定の態様によれば、充電セル１００を、特定のセルが電力供給されることを可能にする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ックス６０８に論理的に配置することができる。図示のトポロジー６００では、２次元マトリックス６０８が提供され、次元がＸおよびＹ座標によって表される。第１のセットのスイッチ６０６の各々は、セルの縦列における各セルの第１の端子を、ワイヤレス充電中に１または複数の充電セルのコイルを作動させるために電流を供給する電圧源または電流源６０２の第１の端子に選択的に結合するように構成されている。第２のセットのスイッチ６０４の各々は、セルの横列における各セルの第２の端子を、電圧源または電流源６０２の第２の端子に選択的に結合するように構成されている。充電セルは、その両方の端子が電圧源または電流源６０２に結合されると、アクティブになる。

【0027】

マトリックス６０８の使用により、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ングコンポーネントの数を大幅に削減することができる。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次元マトリックス６０８は√Ｎ個のスイッチで動作させることができる。マトリックス６０８の使用により、大幅にコストを削減することができ、回路および／またはレイアウトの複雑さを低減することができる。一例では、９セルの態様は、６個のスイッチを使用して３×３マトリックス６０８で実現することができ、３個のスイッチを節約することができる。別の例では、１６セルの態様は、８個のスイッチを使用して４×４マトリックス６０８で実現することができ、８個のスイッチを節約することができる。

【0028】

動作中、少なくとも２のスイッチが、１つのコイルまたは充電セルを電圧源または電流源６０２に能動的に結合するために閉じられる。複数のコイルまたは充電セルを電圧源または電流源６０２に容易に接続するために、複数のスイッチを一度に閉じることができる。例えば、受信デバイスに電力を伝送する際に複数の伝送コイルを駆動する動作モードを可能にするために、複数のスイッチを閉じることができる。

【0029】

図７は、本明細書に開示の特定の態様に従って、個々の各コイルまたは充電セルがドライバ回路７０２によって直接駆動される第２のトポロジー７００を示している。ドライバ回路７０２は、受信デバイスを充電するためにコイルのグループ７０４のなかから１または複数のコイルまたは充電セル１００を選択するように構成することができる。充電セル１００に関連して本明細書に開示した概念は、個々のコイルまたはコイルのスタックの選択的な作動に適用され得ることが理解されよう。使用されていない充電セル１００は、電流を受け取らない。比較的多数の充電セル１００が使用中であってもよく、個々のコイルまたはコイルのグループを駆動するためにスイッチングマトリックスを採用することができる。一例では、第１のスイッチングマトリックスが、充電イベント中に使用される充電セルまたはコイルのグループを規定する接続を構成することができ、第２のスイッチングマトリックスが、充電セルおよび／または選択されたコイルのグループを作動させるために使用され得る。

【0030】

マルチコイルのワイヤレス充電器におけるフラックス操作
図８は、ワイヤレス充電デバイスの充電面における充電セルのグループ上の充電式デバイス８０２の配置の具体的な例８００、８２０、８３０、８４０を示している。各充電セルは、少なくとも１の充電コイルを含む。充電式デバイス８０２は、充電面上に自由に配置することができる。充電式デバイス８０２は、充電面の各充電セルの電力伝送領域によって占められる面積、または充電セル内の構成誘導充電コイルの電力伝送領域によって占められる面積と同程度の面積を有する。図示の例８００、８２０、８３０、８４０では、充電式デバイス８０２が、単一の充電コイル８０４よりも幾分大きくなっている。充電コイル８０４、８０６、８０８、８１０の形状および配置に基づいて、充電式デバイス８０２は、隣接する充電コイルを物理的に覆うことができる。第３および第４の例８３０、８４０では、充電式デバイス８０２が、単一の充電コイル８０８と実質的に重なり、複数の他の充電コイル８０４、８０６、８１０を部分的に覆うように配置されている。充電式デバイス８０２は、その存在を確立した後、１または複数の充電コイル８０４、８０６、８０８、８１０から電力を受け取ることができる。

【0031】

本開示の特定の態様は、複数の隣接する充電セルまたは充電コイル８０４、８０６、８０８、８１０を使用する充電構成に対応することができる。本開示の特定の態様によれば、充電式デバイスを充電するために任意の数の充電コイルを利用することが可能である。図９は、充電式デバイス９０２、９２２が充電のために提示されるときまたは充電されているときに充電面に対して規定することができる充電構成９００、９２０の特定の態様を示している。使用可能な充電セルまたは充電コイルの数および位置は、最適に配置された充電コイル９１０、９２６のタイプ、充電面と充電式デバイス９０２、９２２との間でネゴシエートされた充電コントラクト、および充電面のトポロジーまたは構成に基づいて変化し得る。例えば、使用可能な充電セルまたは充電コイルの数および位置は、最大充電電力に基づくか、またはアクティブなコイル９１０を介してまたは潜在的に別の充電コイル９０４を介して伝送される、コントラクトされた充電電力に基づくか、または他のファクタに基づくことができる。

【0032】

第１の構成９００では、充電式デバイス９０２は、充電構成に含まれる候補である充電セルを識別することができる。各充電セルは、少なくとも１の充電コイルを含む。図示の例では、充電式デバイス９０２は、その中心が第１の充電コイル９１０と実質的に同軸となるように配置されている。この説明の目的のために、充電式デバイス９０２内の第１の受信コイル９１０の中心が、充電式デバイス９０２の中心に位置すると仮定する。この例において、ワイヤレス充電デバイスは充電コイルの次のバンド９０６、９０８のコイルに対して、第１の充電コイル９１０が充電式デバイス９０２内の受信コイルと最も強い結合を有することを判定することができる。一例では、ワイヤレス充電デバイスが、少なくとも第１の充電コイル９１０を含むものとして、充電構成を規定することができる。いくつかの例では、充電構成が、充電処理中に作動される第１のバンド９０６の１または複数の充電コイルを識別することができる。

【0033】

第２の充電構成９２０では、充電面が、充電式デバイス９２２のエッジを検出することができる検知技術を採用することができる。例えば、充電式デバイス９２２の輪郭を、静電容量式検知、誘導検知、圧力、Ｑ値測定、または他の任意の適切なデバイス位置特定技術を使用して検出することができる。場合によっては、充電式デバイス９２２の輪郭を、充電面内または充電面上に設けられた１または複数のセンサを使用して特定することができる。図示の例では、充電式デバイス９２２が、細長い形状を有する。本説明の目的のために、充電式デバイス９２２内の第１の受信コイル９２４の中心が、充電式デバイス９２２の中心に位置すると仮定する。ワイヤレス充電デバイスは、第１の充電コイル９２４が充電式デバイス９２２内の受信コイルと最も強い結合を有すると判定することができる。一例では、ワイヤレス充電デバイスが、少なくとも第１の充電コイル９２４を含むものとして充電構成を規定することができる。第１の受信コイル９２４に隣接し、充電式デバイス９２２の下方かつ輪郭内にある充電コイル９２６、９２８は、いくつかの充電構成に含まれ得る。第１の受信コイル９２４に隣接し、部分的に充電式デバイス９２２の下方かつ輪郭内にある他のコイル９３０、９３２は、特定の充電処理中に作動されるようにいくつかの充電構成によって規定されるようにしてもよい。

【0034】

いくつかの例では、充電式デバイスが、２以上のアクティブな充電セルおよび／または充電コイルから電力を受け取ることができる。一例では、充電式デバイスが、充電面に対して比較的大きなフットプリントを有することができ、電力を受け取るために複数の充電コイルに関与することができる複数の受信コイルを有することができる。別の例では、充電式デバイスの受信コイルを、２以上の充電コイルからほぼ等距離に配置することができ、充電面における２以上の隣接する充電コイルが充電式デバイスに電力を供給する充電構成を規定することができる。

【0035】

図１０は、本開示の特定の態様に従って提供されるゾーンベースのトポロジーを有するワイヤレス充電デバイス１０００の一例を示している。ゾーンベースのトポロジーは、自由に配置された複数のデバイスの同時充電を許容する又は可能にする充電面１００２を規定する。充電面１００２は、複数の充電セル（ここではＬＰ１～ＬＰ１８と記されている）の位置によって規定され、充電面１００２内の充電ゾーン１００４、１００６、１００８の物理的形状およびサイズは、充電ゾーン１００４、１００６、１００８の間で充電セルの割り当てを決定することができる。各充電セルは、１または複数の伝送コイルを含み、各伝送コイルが、充電電流の影響下で磁場を生成するように構成されている。１または複数の伝送コイルの磁場は、関連する充電セルの電力伝送領域１０４（図１を参照）内の磁束に寄与する。

【0036】

充電面１００２に設けられた充電ゾーン１００４、１００６、１００８の各々は、充電ゾーン１００４、１００６、１００８内で充電式デバイスが検出されたときに、１または複数の充電セルに充電電流を供給する専用のドライバー回路を有することができる。充電電流を受け取る充電セルは、充電式デバイスの受信コイルとの結合の検出または測定された品質に基づいて、または選択された充電セルと受信コイルとの間の検出された近接性に基づいて選択され得る。各充電ゾーン１００４、１００６、１００８は、デバイスを充電する際に、他の充電ゾーン１００４、１００６、１００８から独立して動作することができる。充電式デバイスは、ワイヤレス充電デバイス１０００のコントローラによって検出および検証されるものであってもよく、コントローラは、充電式デバイスに電力を伝送するために、１または複数の充電セルを特定する充電構成を規定することができる。また、充電構成は、特定された充電セルが位置する充電ゾーン１００４、１００６、１００８に関連するドライバ回路を構成し、有効にすることができる。

【0037】

図示の例では、充電セルがハニカムパッケージング構成に従って配置され、充電ゾーン１００４、１００６、１００８が、充電面１００２を３つの実質的に等しい領域に分割している。各充電ゾーン１００４、１００６、１００８は、充電コイルのサブセットに広がり、いくつかの充電セルが充電ゾーン１００４、１００６、１００８の２つに跨っていることが分かる。例えば、充電面１００２を４ゾーンに分割し、第１のゾーンをＬＰ１～ＬＰ５によって提供し、第２のゾーンをＬＰ６～ＬＰ１０によって提供し、第３のゾーンをＬＰ１１～ＬＰ１５によって提供し、第４のゾーンをＬＰ１６～ＬＰ１７および２つの追加の充電セルによって提供することによっても、充電セルのより均一な分割を提供することが可能である。しかしながら、４ゾーンの充電面１００２は、追加のドライバおよび制御回路を必要とし、充電面１００２の面積を増加させ、充電セルの面積を減少させ、または３つの充電セル（ＬＰ１６～ＬＰ１８）のみを有する第４のゾーンを提供することになる。充電面１００２のためのこれらの異なる構成は、特定の用途において使用可能であるが、充電ゾーン内の充電式デバイスのアライメントに関連する他の問題を引き起こす可能性があり、例えば、充電式デバイスが２つのゾーンを占有し、その占有が、ゾーンの一方が異なる充電式デバイスを充電するために使用できなくなる程度となる場合がある。また、追加のドライバおよび制御回路によって、製造コストも高くなる可能性がある。

【0038】

図１１は、図１０のワイヤレス充電デバイス１０００に対応するワイヤレス充電デバイス１１００における充電セルの構成を示している。ワイヤレス充電デバイス１０００の充電面１００２にある１８個の充電セルは、３つの充電ゾーン１００４、１００６、１００８に均等に分割されている。この構成では、各充電ゾーン１００４、１００６、１００８が、対応する充電ゾーン１００４、１００６、１００８の境界内に少なくとも部分的に物理的に配置されている６つの充電セルを含む。場合によっては、充電セルは、２つの充電ゾーン１００４、１００６、１００８の境界内に部分的に配置されるものであってもよい。

【0039】

各充電ゾーン１００４、１００６または１００８の充電セルは、対応するスイッチング回路１１１４、１１１６、１１１８を介して、充電ゾーン１００４、１００６または１００８のために設けられたドライバ１１０４、１１０６または１１０８に結合されている。スイッチング回路１１１４、１１１６、１１１８は、ワイヤレス充電デバイスの動作を管理する処理回路１１０２によって制御されるものであってもよい。処理回路１１０２は、１または複数のプロセッサ、コントローラまたはシーケンサを含むことができ、充電式デバイスの存在を検出し、デバイスを充電するための充電構成を規定し、充電式デバイスを充電するために選択されたドライバ１１０４、１１０６または１１０８およびスイッチング回路１１１４、１１１６または１１１８を設定するように構成されている。

【0040】

図１２は、２つの受信デバイス１２０２、１２０４を充電するために図１０の充電面１００２を使用する例１２００を示している。図示の例では、各受信デバイス１２０２、１２０４が、複数の充電セルに重なっている。各充電セルは、１または複数の伝送コイルを含むことができる。第１の受信デバイス１２０２の配置により、第１の受信デバイス１２０２の受信コイル１２０６は、充電面１００２の３つの充電セル１２０８、１２１０、１２１２に重なるか又は隣接している。第２の受信デバイス１２０４の配置により、第２の受信デバイス１２０４の受信コイル１２１６は、何れも第３の充電ゾーン１００８内に位置する３つの充電セル１２１８、１２２０、１２２２と重なるか又は隣接している。第１の受信デバイス１２０２の受信コイル１２０６に隣接する充電セル１２０８、１２１０、１２１２は、２つの異なる充電ゾーン１００４、１００６内に存在する。２つの充電セル１２０８、１２１０は第１の充電ゾーン１００４に含まれ（図１１を参照）、他の充電セル１２１２は第２の充電ゾーン１００６に含まれている。この例では、第１の受信デバイス１２０２のための充電構成において、隣接する充電セル１２０８、１２１０、１２１２のうちの２以上を含むことが好ましいまたは望ましい場合がある。いくつかの例では、２つの異なる充電ゾーン１００４、１００６からの充電セル１２０８、１２１０、１２１２を使用する第１の受信デバイス１２０２のための充電構成をサポートするために、第１の充電ゾーン１００４および第２の充電ゾーン１００６の両方に関連するドライバ回路が関与する必要があるであろう。

【0041】

本開示の特定の態様は、充電構成において複数の充電ゾーン１００４、１００６または１００８に割り当てられる可能性があるスイングコイルを提供する。この説明の目的のために、充電面における各充電セルは、充電セルに関連する電力伝送領域内に磁場を生成するように構成された電力伝送コイルを含むことができる。電力伝送コイルは、単一の伝送コイル、または単一の伝送コイルとして動作する複数の伝送コイルを含むことができる。

【0042】

図１１に示す充電セルの割り当てに基づく一例では、図１２に示す第１の受信デバイス１２０２の配置を、第２の充電ゾーン１００６に含まれる充電セル１２１２を第１の充電ゾーン１００４に再割り当てすることによって受け入れることができる。充電セル１２１２の再割り当ては、第１の充電ゾーン１００４に提供、指定、構成または割り当てられたドライバ回路１１０４に、充電コイル１２１２を結合することによって達成することができる。別の例では、図１２に示す配置は、第１の充電ゾーン１００４（図１１を参照）に含まれる充電セル１２０８、１２１０を第２の充電ゾーン１００６に再割り当てすることによって受け入れることができる。充電セル１２０８、１２１０の再割り当ては、第２の充電ゾーン１００６に提供、指定、構成または割り当てられたドライバ回路１１０６に、充電セル１２０８、１２１０を結合することによって達成することができる。本開示の一態様では、各充電セル１２０８、１２１０、１２１２が、デフォルトの充電ゾーン１００４、１００６、１００８に割り当てられる。本開示の一態様では、異なる充電ゾーン１００４、１００６、１００８への再割り当ては一時的であり、再割り当てされた充電セル１２０８、１２１０、１２１２は、充電処理の完了時に、そのデフォルトの充電ゾーン１００４、１００６、１００８に戻される。

【0043】

図１３は、本開示の特定の態様に係る、スイングコイルをサポートする充電システム１３００の一例を示している。いくつかの例において、スイングコイルは、異なる充電セルまたは異なる充電ゾーン１００４、１００６、１００８に再割り当てすることができる充電セル内の複数の伝送コイルのうちの１つを指す場合がある。本開示の目的のために、図１３の各充電セルは、単一の伝送コイルとして動作するとみなすことができ、図１３に関連して使用される場合、「コイル」および「セル」という用語は交換可能であり得る。一例では、充電セルに関連する複数の伝送コイルが単一の伝送コイルとして動作するように結合される場合、充電セルが単一の伝送コイルを含むと見なすことができる。

【0044】

図１３の充電システム１３００において、図１０の充電面１００２における１８個の充電セルの各々は、固定またはデフォルトの充電ゾーン１００４、１００６または１００８に割り当てられている。各充電ゾーン１００４、１００６、１００８は、固定されたコイルのセット１３１０、１３１２、１３１４を含む。スイングコイルの２つのセット１３１６、１３１８は、デフォルトで第２の充電ゾーン１００６に割り当てられている。スイングコイルの第１のセット１３１６の伝送コイルは、第２の充電ゾーン１００６から第１の充電ゾーン１００４に再割当することが可能であり、スイングコイルの第２のセット１３１８の伝送コイルは、第２の充電ゾーン１００６から第３の充電ゾーン１００８に再割当することが可能である。いくつかの例では、再割当は、スイングコイルのセット１３１６、１３１８内のすべての伝送コイルをユニットとして別の充電ゾーン１００４、１００６または１００８に再割当することを含む。他の例では、スイングコイルのセット１３１６、１３１８内の伝送コイルを、個別に別の充電ゾーン１００４、１００６または１００８に再割当することができる。図１２の第１の受信デバイス１２０２の配置に関連する一例では、充電セルＬＰ６に関連するスイングコイルが第２の充電ゾーン１００４に割り当てられたままで、充電セルＬＰ７およびＬＰ８に関連するスイングコイルを第１の充電ゾーン１００４に再割当することができる。

【0045】

スイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８は、固定されたコイルの各セット１３１０、１３１２、１３１４における伝送コイルを、対応する充電ゾーン１００４、１００６、１００８に関連する予め規定または設定されたドライバ回路１３２２、１３２４、１３２６に結合するように構成することができる。

【0046】

スイングコイルの各セット１３１６、１３１８の伝送コイルは、デフォルトの充電ゾーン１００４、１００６、１００８に関連付けられたスイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８を介して第１のドライバ回路１３２２、１３２４または１３２６に結合され、１つの他の充電ゾーン１００４、１００６または１００８に関連付けられたスイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８を介して第２のドライバ回路１３２２、１３２４または１３２６に結合され得る。コントローラ１３０２は、充電構成を実施するようにスイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８を構成することができる。

【0047】

一例では、図１２の第１の受信デバイス１２０２を充電するために規定された充電構成は、充電セルＬＰ７およびＬＰ８を第１の充電ゾーン１００４に再割当する一方、充電セルＬＰ６は第２の充電ゾーン１００４に割り当てられたままである。コントローラ１３０２は、充電セルＬＰ５、ＬＰ７およびＬＰ８に充電電流を提供するために、第１の充電ゾーン１００４のためのスイッチング回路１３０４を構成する。充電電流は、第１の充電ゾーン１００４のために設けられたドライバ回路１３２２によって提供され得る。場合によっては、ドライバ回路１３２２は、異なる大きさまたは位相の電流を異なる充電セルに、または充電セル内の異なる伝送コイルに提供するように構成可能であってよい。場合によっては、第２の充電式デバイスが第１の充電ゾーン１００４内で検出されたときに、第１の充電ゾーン１００４に関連するドライバ回路１３２２が、他の充電セルを駆動するように構成可能であってもよい。

【0048】

スイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８は、ワイヤレス充電デバイスの充電動作を管理する処理回路によって制御されるものであってもよい。処理回路は、充電式デバイスの存在を検出し、デバイスを充電するための充電構成を規定し、充電式デバイスを充電するために選択された充電ゾーン１００４、１００６または１００８に対応するドライバ回路１３２２、１３２４または１３２６およびスイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８を設定するように構成することができる１または複数のプロセッサ、コントローラ１３０２またはシーケンサを含むことができる。スイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８の各々は、充電構成において特定された充電セル内のコイルに充電電流を流すように構成され得る。一例では、スイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８が、特定された充電セル内のコイルの端子を電流のソースおよびシンクに結合することができる。別の例では、スイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８が、特定された充電セル内のコイルの一つの端子を電流のソースに結合し、コイルの別の端子を接地または共通レールに結合することができる。別の例では、スイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８が、特定された充電セル内のコイルの一つの端子を電流のシンクに結合し、コイルの別の端子を電力レールに結合することができる。

【0049】

図１３では、スイングコイルのセット１３１６、１３１８の充電コイルは、スイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８の２つに別々のカップリング１３３０、１３３２を有するものとして示されている。多くの例では、同じスイングコイルに結合されたスイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８のペアの出力を、スイッチング回路で並列に接続して、様々な充電セルの伝送コイルを含むプリント回路基板上のトレースの数を最小限に抑えることができる。

【0050】

いくつかの例では、スイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８が、図７に示すドライバ回路７０２または図６に示すスイッチのマトリクス６０８のアーキテクチャを含むか、これに基づくものであってもよい。いくつかの例では、スイッチング回路１３０４、１３０６、１３０８を、図７に示すドライバ回路７０２と図６に示すスイッチのマトリクス６０８の組合せを含む単一の回路に結合することができる。

【0051】

図１４は、充電面を含むかまたは実装するワイヤレス充電デバイスを動作させるための方法の一例を示すフローチャート１４００である。本方法は、ワイヤレス充電デバイスに設けられたコントローラによって実行され得る。ブロック１４０２では、コントローラが、ワイヤレス充電デバイスの充電面に位置する複数の充電コイルに充電式デバイスが近接して配置されていることを判定することができる。ブロック１４０４では、コントローラが、複数の充電コイルのうちの第１の充電コイルを第１のドライバ回路から切り離すことができる。ブロック１４０６では、コントローラが、第１の充電コイルを第２のドライバ回路に結合することができる。複数の充電コイルのうちの第２の充電コイルは、第２のドライバ回路に結合され得る。ブロック１４０８では、コントローラが、第２のドライバ回路に、第１の充電コイルおよび第２の充電コイルに対して充電電流を供給させることによって、充電式デバイスへの電力伝送を開始することができる。

【0052】

様々な態様では、少なくとも２つのゾーンが、充電面上に規定される。第１のドライバ回路は、第１のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を提供するように構成されるものであってもよい。第２のドライバ回路は、第２のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を供給するように構成されるものであってもよい。第１の充電コイルは、少なくとも部分的に第１のゾーン内に物理的に配置されるものであってもよい。第２の充電コイルは、少なくとも部分的に第２のゾーン内に物理的に配置されるものであってもよい。各ゾーンは、複数の充電コイルから割り当てられた少なくとも１のコイルを含む。あるゾーンに割り当てられたコイルは、デフォルトでそのゾーンに結合されるものであってもよい。例えば、充電コイルは、異なるゾーンのドライバに結合されている間に充電式デバイスの充電が完了したときに、その割り当てられたゾーンのドライバに自動的に再結合されるものであってもよい。第１の充電コイルは、第１のゾーンに割り当てることができる。第２の充電コイルは、第２のゾーンに割り当てることができる。一例では、充電式デバイスが、第１のゾーンおよび第２のゾーンに跨るように配置される。

【0053】

いくつかの態様では、コントローラが、充電式デバイスへの電力伝送が終了したとき、第１の充電コイルを第２のドライバ回路から切り離し、第１の充電コイルを第２のドライバ回路から切り離した後に第１の充電コイルを第１のドライバ回路に結合することができる。

【0054】

処理回路の例
図１５は、バッテリをワイヤレスで充電することを可能にするワイヤレス充電デバイスまたは受信デバイスに組み込むことができる装置１５００のハードウェア実装の一例を示している。いくつかの例では、装置１５００が、本明細書に開示の１または複数の機能を実行することができる。本開示の様々な態様によれば、本明細書に開示の要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組合せは、処理回路１５０２を用いて実現することができる。処理回路１５０２は、ハードウェアモジュールおよびソフトウェアモジュールのある組合せによって制御される１または複数のプロセッサ１５０４を含むことができる。プロセッサ１５０４の例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＳｏＣ、ＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ステートマシン、シーケンサ、ゲートロジック、ディスクリートハードウェア回路、および本開示全体を通して記載される様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアが含まれる。１または複数のプロセッサ１５０４は、特定の機能を実行する専用のプロセッサを含むことができ、ソフトウェアモジュール１５１６の１つによって構成、増強または制御することができる。１または複数のプロセッサ１５０４は、初期化中にロードされたソフトウェアモジュール１５１６の組合せを通じて構成されるものであってもよく、動作中に１または複数のソフトウェアモジュール１５１６をロードまたはアンロードすることによってさらに構成されるものであってもよい。

【0055】

図示の例では、処理回路１５０２が、全体としてバス１５１０で示されるバスアーキテクチャで実現することができる。バス１５１０は、処理回路１５０２の具体的なアプリケーションおよび全体的な設計上の制約に応じて、任意の数の相互接続バスおよびブリッジを含むことができる。バス１５１０は、１または複数のプロセッサ１５０４およびストレージ１５０６を含む様々な回路をリンクする。ストレージ１５０６は、メモリデバイスおよび大容量ストレージデバイスを含むことができ、本明細書では、コンピュータ可読媒体および／またはプロセッサ可読媒体とも呼ばれる。ストレージ１５０６は、一時的な記憶媒体および／または非一時的な記憶媒体を含むことができる。

【0056】

バス１５１０は、タイミングソース、タイマ、周辺機器、電圧レギュレータおよび電源管理回路などの様々な他の回路もリンクすることができる。バスインターフェース１５０８は、バス１５１０と１または複数のトランシーバ１５１２との間のインターフェースを提供することができる。一例では、標準規定プロトコルに従って、装置１５００が充電デバイスまたは受信デバイスと通信できるようにするために、トランシーバ１５１２を設けることができる。また、装置１５００の性質に応じて、ユーザインタフェース１５１８（例えば、キーパッド、ディスプレイ、スピーカ、マイクロフォン、ジョイスティック）も提供することができ、バス１５１０に直接またはバスインタフェース１５０８を介して通信可能に結合することができる。

【0057】

プロセッサ１５０４は、バス１５１０の管理と、ストレージ１５０６を含むコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアの実行を含む全体的な処理とを担うことができる。この点において、プロセッサ１５０４を含む処理回路１５０２は、本明細書に開示の方法、機能および技術のいずれかを実現するために使用することができる。ストレージ１５０６は、ソフトウェアの実行時にプロセッサ１５０４によって操作されるデータを格納するために使用することができ、ソフトウェアは、本明細書に開示の方法のいずれか一つを実行するように構成することができる。

【0058】

処理回路１５０２の１または複数のプロセッサ１５０４は、ソフトウェアを実行することができる。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコードまたはハードウェア記述言語などと呼ばれるかどうかにかかわらず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プロシージャ、関数、アルゴリズムなどを意味するものとして、広く解釈されるものとする。ソフトウェアは、コンピュータ可読形式でストレージ１５０６に存在するようにしても、外部のコンピュータ可読媒体に存在するようにしてもよい。外部のコンピュータ可読媒体および／またはストレージ１５０６は、非一時的なコンピュータ可読媒体を含むことができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、例えば、磁気ストレージデバイス（例えば、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気ストリップ）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（例えば、「フラッシュドライブ」、カード、スティック、キードライブ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭを含む消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、レジスタ、リムーバブルディスク、およびコンピュータがアクセスして読み取ることができるソフトウェアおよび／または命令を格納するための他の任意の適切な媒体を含むことができる。また、コンピュータ可読媒体および／またはストレージ１５０６は、例えば、搬送波、伝送ライン、およびコンピュータがアクセスして読み取ることができるソフトウェアおよび／または命令を送信するための他の任意の適切な媒体も含むことができる。コンピュータ可読媒体および／またはストレージ１５０６は、処理回路１５０２に存在していても、プロセッサ１５０４に存在していても、処理回路１５０２の外部にあっても、処理回路１５０２を含む複数のエンティティに分散していてもよい。コンピュータ可読媒体および／またはストレージ１５０６は、コンピュータプログラム製品に具現化されるものであってもよい。一例として、コンピュータプログラム製品は、パッケージ材料内のコンピュータ可読媒体を含むことができる。当業者は、具体的なアプリケーションおよびシステム全体に課せられた全体的な設計上の制約に応じて、本開示全体にわたって提示された記載の機能を実現するための最良の方法を認識するであろう。

【0059】

ストレージ１５０６は、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、プログラムなどにおいてソフトウェアを維持および／または編成することができ、それらは、本明細書においてソフトウェアモジュール１５１６と呼ばれることがある。ソフトウェアモジュール１５１６の各々は、処理回路１５０２にインストールまたはロードされて、１または複数のプロセッサ１５０４によって実行されると、１または複数のプロセッサ１５０４の動作を制御するランタイムイメージ１５１４に寄与する命令およびデータを含むことができる。特定の命令は、実行されると、処理回路１５０２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。

【0060】

ソフトウェアモジュール１５１６のいくつかは、処理回路１５０２の初期化中にロードされるものであってもよく、それらのソフトウェアモジュール１５１６は、本明細書に開示の様々な機能の実行を可能にするように処理回路１５０２を構成することができる。例えば、いくつかのソフトウェアモジュール１５１６は、プロセッサ１５０４の内部デバイスおよび／または論理回路１５２２を構成す ることができ、トランシーバ１５１２、バスインターフェース１５０８、ユーザインターフェース１５１８、タイマ、数値演算コプロセッサなどの外部デバイスへのアクセスを管理することができる。ソフトウェアモジュール１５１６は、割り込みハンドラおよびデバイスドライバと相互作用し、処理回路１５０２が提供する様々なリソースへのアクセスを制御する制御プログラムおよび／またはオペレーティングシステムを含むことができる。リソースは、メモリ、処理時間、トランシーバ１５１２へのアクセス、ユーザインタフェース１５１８などを含むことができる。

【0061】

処理回路１５０２の１または複数のプロセッサ１５０４は、多機能であり、それにより、ソフトウェアモジュール１５１６のいくつかがロードされ、異なる機能または同じ機能の異なるインスタンスを実行するように構成される。さらに、１または複数のプロセッサ１５０４は、例えば、ユーザインタフェース１５１８、トランシーバ１５１２およびデバイスドライバからの入力に応答して開始されるバックグラウンドタスクを管理するように適合されるようにしてもよい。複数の機能の実行をサポートするために、１または複数のプロセッサ１５０４は、マルチタスク環境を提供するように構成されるようにしてもよく、それにより、複数の機能の各々が、必要に応じて１または複数のプロセッサ１５０４によって提供されるタスクのセットとして実現される。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１５０４の制御を引き渡すタイムシェアリングプログラム１５２０を使用して実現されるものであってもよく、それにより、各タスクは、未処理の動作の完了時にかつ／または割り込みなどの入力に応答して、１または複数のプロセッサ１５０４の制御をタイムシェアリングプログラム１５２０に戻す。タスクが１または複数のプロセッサ１５０４の制御を有する場合、処理回路は、制御タスクに関連する機能によって対処される目的のために効果的に特化される。タイムシェアリングプログラム１５２０は、オペレーティングシステム、ラウンドロビンベースで制御を転送するメインループ、機能の優先順位に従って１または複数のプロセッサ１５０４の制御を割り当てる機能、および／または、１または複数のプロセッサ１５０４の制御を処理機能に提供することによって外部イベントに応答する割込み作動メインループを含むことができる。

【0062】

一態様では、装置１５００が、複数の充電セルおよび充電ゾーンを有する充電面を提供するワイヤレス充電デバイスを含むか、またはワイヤレス充電デバイスとして動作する。ワイヤレス充電デバイスは、充電回路に結合されたバッテリ充電電源と、複数の充電コイルと、複数のドライバ回路と、コントローラとを備え、コントローラが１または複数のプロセッサ１５０４に含まれるものであってもよい。複数の充電コイルは、充電面を提供するように構成することができる。各ドライバ回路は、１または複数の充電コイルに充電電流を独立して供給するように構成することができる。少なくとも１の充電コイルは、充電セルの電力伝送領域を介して電磁場を生成するように構成することができる。

【0063】

コントローラは、充電面に設けられた複数の充電コイルに充電式デバイスが近接して配置されていることを判定し、複数の充電コイルのうちの第１の充電コイルを第１のドライバ回路から切り離し、複数の充電コイルのうちの第２の充電コイルが第２のドライバ回路に結合されている間に、第１の充電コイルを第２のドライバ回路に結合し、第１の充電コイルおよび第２の充電コイルが充電式デバイスに所望の電力レベルを伝送するように第２のドライバ回路によって供給される充電電流を設定するように、構成されるものであってもよい。

【0064】

様々な態様では、少なくとも２つのゾーンが充電面上に規定される。第１のドライバ回路は、第１のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を供給するように構成されるものであってもよい。第２のドライバ回路は、第２のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を提供するように構成されるものであってもよい。第１の充電コイルは、少なくとも部分的に第１のゾーン内に物理的に配置することができる。第２の充電コイルは、少なくとも部分的に第２のゾーン内に物理的に配置することができる。第１の充電コイルは、第１のゾーンに割り当てることができる。第２の充電コイルは、第２のゾーンに割り当てることができる。一例では、充電式デバイスが、第１のゾーンおよび第２のゾーンに跨るように配置される。

【0065】

ワイヤレス充電デバイスは、コントローラに応答し、第１の充電コイルを第１のドライバ回路に結合するように動作可能な第１のスイッチング回路と、コントローラに応答し、第１の充電コイルおよび第２の充電コイルを第２のドライバ回路に結合するように動作可能な第２のスイッチング回路とを備えることができる。いくつかの態様では、コントローラが、充電式デバイスへの電力伝送が終了したときに、第１の充電コイルを第２のドライバ回路から切り離し、第１の充電コイルを第２のドライバ回路から切り離した後に第１の充電コイルを第１のドライバ回路に結合することができる。

【0066】

いくつかの態様では、ストレージ１５０６が命令および情報を保持し、命令が、１または複数のプロセッサ１５０４に、充電面によって提供される充電コイルに充電式デバイスが近接して配置されていることを判定させ、充電コイルに充電電流を提供させ、充電コイルに電流が提供されている間に複数の隣接するコイルを動作から除外させるように構成されている。隣接するコイルの各々は、充電コイルに隣接する充電面内に配置され得る。

【0067】

いくつかの態様では、命令が、１または複数のプロセッサ１５０４に、充電面に設けられた複数の充電コイルに充電式デバイスが近接して配置されていることを判定させ、複数の充電コイルのうちの第１の充電コイルを第１のドライバ回路から切り離させ、複数の充電コイルのうち第２の充電コイルが第２のドライバ回路に結合されている間に、第１の充電コイルを第２のドライバ回路に結合させ、第２のドライバ回路が第１の充電コイルおよび第２の充電コイルに充電電流を供給することにより充電式デバイスへの電力伝送を開始させるよう構成されている。

【0068】

様々な態様では、少なくとも２つのゾーンが充電面上に規定される。第１のドライバ回路は、第１のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を提供するように構成することができる。第２のドライバ回路は、第２のゾーンを介してデバイスを充電するための電流を供給するように構成することができる。第１の充電コイルは、少なくとも部分的に第１のゾーン内に物理的に配置することができる。第２の充電コイルは、少なくとも部分的に第２のゾーン内に物理的に配置することができる。第１の充電コイルは、第１のゾーンに割り当てることができる。第２の充電コイルは、第２のゾーンに割り当てることができる。一例では、充電式デバイスが、第１のゾーンと第２のゾーンとに跨るように配置される。

【0069】

いくつかの態様では、命令が、１または複数のプロセッサ１５０４に、充電式デバイスへの電力伝送が終了したときに第１の充電コイルを第２のドライバ回路から切り離させ、第１の充電コイルが第２のドライバ回路から切り離された後に第１の充電コイルを第１のドライバ回路に結合させるように構成されている。

【0070】

上述した説明は、当業者が本明細書に記載の様々な態様を実施できるようにするために提供されたものである。これらの態様に対する様々な変更は、当業者には明らかであり、本明細書で規定される一般的な原理は、他の態様に適用することができる。このため、特許請求の範囲は、本明細書に示される態様に限定されることを意図するものではなく、請求項の文言と一致する全範囲が認められるものであり、単数形の要素への言及は、特に明記がなければ、「唯一の」を意味するものではなく、「１または複数」を意味するものとする。特に明記されていない限り、「いくつか」という用語は１または複数を指している。当業者に知られている、または後に当業者に知られるようになる、本開示を通して説明される様々な態様の要素に対するすべての構造的および機能的均等物は、引用により本明細書に明示的に援用されるとともに、特許請求の範囲に含まれることが意図される。さらに、本明細書に開示されているものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に記載されているか否かにかかわらず、公衆に捧げられることを意図していない。請求項の要素が「のための手段（means for）」という文言を使用して明示的に記載されていない限り、また、方法の請求項の場合には、「のためのステップ（step for）」という文言を使用して記載されていない限りは、何れの請求項の要素も、米国特許法第１１２条第６項の規定に基づいて解釈されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】