特表 2022-537398 被服を通して装着式装置にワイヤレスで充電するための携帯バッテリパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-25

(54)【発明の名称】被服を通して装着式装置にワイヤレスで充電するための携帯バッテリパック

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220818BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20220818BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20220818BHJP

   H01M 10/46 20060101ALI20220818BHJP

   H01F 38/14 20060101ALI20220818BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301D

H02J50/12

H02J7/00 303C

H02J50/90

H02J7/00 301B

H01M10/46

H01F38/14

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021575965

(86)(22)【出願日】2020-06-17

(85)【翻訳文提出日】2022-02-07

(86)【国際出願番号】 US2020038207

(87)【国際公開番号】W WO2020257329

(87)【国際公開日】2020-12-24

(31)【優先権主張番号】62/863,216

(32)【優先日】2019-06-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ブルートゥース

(71)【出願人】

【識別番号】521552914

【氏名又は名称】ヒューメイン・インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】イムラン・エー・チャウドリ

(72)【発明者】

【氏名】ジェームズ・ジョセフ・ブランク

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン・フッピー

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503AA04

5G503BB01

5G503DA07

5G503FA03

5G503GB08

5G503GD03

5H030AS06

5H030AS18

5H030DD18

5H030FF22

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF52

(57)【要約】

ユーザの被服を通して携帯電子装置にワイヤレスで給電するための携帯バッテリパックが開示される。携帯バッテリパックは、装着式カメラなどの携帯電子装置との合わさりを容易にするために１つまたは複数の永久磁石を含む合わせ面を伴うハウジングを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリセルと、
前記バッテリセルに結合される電力増幅器と、
前記バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、
金属接点が前記整流器かつバッテリ充電器に結合されるコネクタであって、入力電源に接続するために構成される、コネクタと、
送信用共振コンデンサを通して前記電力増幅器に結合される送信用コイルと
を備える、携帯バッテリパック。

【請求項2】

バッテリセルと、
前記バッテリセルに結合される電力増幅器と、
前記バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、
受信用共振コンデンサを通して前記整流器かつバッテリ充電器に結合される受信用コイルと、
送信用共振コンデンサを通して前記電力増幅器に結合される送信用コイルと
を備える、携帯バッテリパック。

【請求項3】

コイルと、
バッテリセルと、
前記バッテリセルに結合される電力増幅器と、
前記バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、
充電モードの動作の間、前記整流器かつバッテリ充電器に前記コイルを結合しかつ前記電力増幅器から前記コイルを切断するように、および電力伝送モードの動作の間、前記電力増幅器に前記コイルを接続しかつ前記整流器かつバッテリ充電器から前記コイルを切断するように構成されるスイッチング手段と
を備える、携帯バッテリパック。

【請求項4】

前記電力増幅器がシングルエンド形クラスＥまたはクラスＤ電力増幅器である、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯バッテリパック。

【請求項5】

前記電力増幅器がプッシュプル型クラスＥ電力増幅器である、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯バッテリパック。

【請求項6】

前記送信用コイルが、プリント回路基板（ＰＣＢ）上に螺旋巻きトレースを使用して構築され、そして前記送信用コイルによって発される磁場を成形するために前記ＰＣＢの裏にフェライト材料のシールドが使用される、請求項１から３のいずれか一項に記載の携帯バッテリパック。

【請求項7】

合わせ面を有するハウジングと、
携帯電子装置上の１つまたは複数の永久磁石と結合するための、前記合わせ面上に設けられる１つまたは複数の永久磁石と、
前記ハウジング内に固定されるバッテリセルと、
前記ハウジング内に固定されるプリント回路基板（ＰＣＢ）であって、
前記バッテリセルに結合される電力増幅器と、
前記バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、
金属接点が前記整流器かつバッテリ充電器に結合されるコネクタであり、入力電源に接続するために構成される、コネクタと、
送信用共振コンデンサを通して前記電力増幅器に結合される送信用コイルとを含む、ＰＣＢと
を備える、携帯バッテリパック。

【請求項8】

前記送信用コイルが、前記ＰＣＢ上に螺旋巻きトレースを使用して構築され、そして前記送信用コイルによって発される磁場を成形するために前記ＰＣＢの裏にフェライト材料のシールドが使用される、請求項７に記載の携帯バッテリパック。

【請求項9】

合わせ面を有するハウジングと、
携帯電子装置上の１つまたは複数の永久磁石と結合するための、前記合わせ面上に設けられる１つまたは複数の永久磁石と、
前記ハウジング内に固定されるバッテリセルと、
前記ハウジング内に固定されるプリント回路基板（ＰＣＢ）であって、
前記バッテリセルに結合される電力増幅器と、
前記バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、
受信用共振コンデンサを通して前記整流器かつバッテリ充電器に結合される受信用コイルと、
送信用共振コンデンサを通して前記電力増幅器に結合される送信用コイルとを含む、ＰＣＢと
を備える、携帯バッテリパック。

【請求項10】

前記送信用コイルが、前記ＰＣＢ上に螺旋巻きトレースを使用して構築され、そして前記送信用コイルによって発される磁場を成形するために前記ＰＣＢの裏にフェライト材料のシールドが使用される、請求項９に記載の携帯バッテリパック。

【請求項11】

合わせ面を有するハウジングと、
携帯電子装置上の１つまたは複数の永久磁石と結合するための、前記合わせ面上に設けられる１つまたは複数の永久磁石と、
前記ハウジング内に固定されるバッテリセルと、
前記ハウジング内に固定されるプリント回路基板（ＰＣＢ）であって、
前記バッテリセルに結合される電力増幅器と、
前記バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、
受信用共振コンデンサを通して前記整流器かつバッテリ充電器に結合される受信用コイルと、
前記電力増幅器に結合されるコイルと、
充電モードの動作の間、前記整流器かつバッテリ充電器に前記コイルを結合しかつ前記電力増幅器から前記コイルを切断するように、および電力伝送モードの動作の間、前記電力増幅器に前記コイルを接続しかつ前記整流器かつバッテリ充電器から前記コイルを切断するように構成されるスイッチング手段とを含む、ＰＣＢと
を備える、携帯バッテリパック。

【請求項12】

前記コイルが、前記ＰＣＢ上に螺旋巻きトレースを使用して構築され、そして前記コイルによって発される磁場を成形するために前記ＰＣＢの裏にフェライト材料のシールドが使用される、請求項１１に記載の携帯バッテリパック。

【請求項13】

携帯バッテリパックであって、
第１の合わせ面を有する第１のハウジングと、
携帯電子装置上の第２の永久磁石と結合するための、前記第１の合わせ面上に設けられる第１の永久磁石と、
前記第１のハウジング内に固定される第１のバッテリセルと、
前記第１のハウジング内に固定される第１のプリント回路基板（ＰＣＢ）であり、
前記第１のバッテリセルに結合される電力増幅器と、
前記第１のバッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、
金属接点が前記整流器かつバッテリ充電器に結合されるコネクタであり、入力電源に接続するために構成される、コネクタと、
送信用共振コンデンサを通して前記電力増幅器に結合される送信用コイルとを含む、第１のＰＣＢとを含む、携帯バッテリパックと、
携帯電子装置であって、
第２の合わせ面を有する第２のハウジングと、
前記携帯バッテリパックの前記第１の合わせ面上に設けられる前記第１の永久磁石と結合するための、前記第２の合わせ面上に設けられる前記永久磁石と、
前記第２のハウジングに含まれる第２のバッテリと、
前記第２のハウジングに含まれかつ前記第２のバッテリに結合される受信用コイルとを含む、携帯電子装置と
を備える、ワイヤレス電力伝送システム。

【請求項14】

前記第２のハウジングに含まれる第２のＰＣＢと、
前記第２のＰＣＢに取り付けられるカメラであり、前記第２のハウジングにおける開口と整列させられたレンズを有するカメラと
を更に備える、請求項１３に記載のワイヤレス電力伝送システム。

【請求項15】

前記送信用コイルが、前記第１のＰＣＢ上に螺旋巻きトレースを使用して構築され、そして前記送信用コイルによって発される磁場を成形するために前記第１のＰＣＢの裏にフェライト材料のシールドが使用される、請求項１３に記載のワイヤレス電力伝送システム。

【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６月１８日出願の、「Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓｌｙ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｂｏｄｙ－Ｗｏｒｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｃｌｏｔｈｉｎｇ」のための米国仮特許出願第６２／８６３，２１６号からの優先権の利益を主張するものであり、同仮特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【0002】

本開示は、概して携帯電子装置のための携帯バッテリパックに関する。

【背景技術】

【0003】

スマートフォンおよびタブレットコンピュータなどのモバイル装置に延長実行時間を供給するために、今日では再充電バッテリパックが商業的に入手可能である。バッテリパックの利点は、それがモバイル装置内へまたはそれから容易に入れ替えることができるということである。バッテリパックは、標準の電気コンセントを使用して再充電される。従来のバッテリパックは、電池セルならびにモバイル装置に充電を供給するためのおよび標準の壁コンセントを使用してバッテリパックを再充電するための回路網を含む。従来のバッテリパックは、バッテリパック上の正／負電力端子とモバイル装置上の対応する正／負電力端子との間の金属接触に依存する。従来のバッテリパックは、面上に置かれる移動電話およびタブレットコンピュータと十分に合わさるが、従来のバッテリパックは、装着式カメラなどのウェアラブルデバイスと使用するには不都合である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許公開第２０１８０３３２２１１Ａ１号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

ユーザの被服を通して携帯電子装置にワイヤレスで給電するための携帯バッテリパックが開示される。

【0006】

一実施形態において、携帯バッテリパックは、バッテリセルと、バッテリセルに結合される電力増幅器と、バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、入力電源に接続するための、金属接点が整流器かつバッテリ充電器に結合されるコネクタと、送信用共振コンデンサを通して電力増幅器に結合される送信用コイルとを備える。

【0007】

一実施形態において、携帯バッテリパックは、バッテリセルと、バッテリセルに結合される電力増幅器と、バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、受信用共振コンデンサを通して整流器かつバッテリ充電器に結合される受信用コイルと、送信用共振コンデンサを通して電力増幅器に結合される送信用コイルとを備える。

【0008】

一実施形態において、携帯バッテリパックは、コイルと、バッテリセルと、バッテリセルに結合される電力増幅器と、バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、充電モードの動作の間、整流器かつバッテリ充電器にコイルを結合しかつ電力増幅器からコイルを切断するように、および電力伝送モードの動作の間、電力増幅器にコイルを接続しかつ整流器かつバッテリ充電器からコイルを切断するように構成されるスイッチング手段とを備える。一実施形態において、電力増幅器はシングルエンド形クラスＥまたはクラスＤ電力増幅器である。一実施形態において、コイルは、プリント回路基板（ＰＣＢ）上に螺旋巻きトレース（例えば、銅トレース）を使用して構築され、そして磁場を成形するためにＰＣＢの裏にフェライト材料のシールドが使用される。

【0009】

一実施形態において、携帯バッテリパックは、合わせ面を有するハウジングと、携帯電子装置上の１つまたは複数の永久磁石と結合するための、合わせ面上に設けられる１つまたは複数の永久磁石と、ハウジング内に固定されるバッテリセルと、ハウジング内に固定されるプリント回路基板（ＰＣＢ）であって、バッテリセルに結合される電力増幅器と、バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、入力電源に接続するための、金属接点が整流器かつバッテリ充電器に結合されるコネクタと、送信用共振コンデンサを通して電力増幅器に結合される送信用コイルとを含む、ＰＣＢとを備える。

【0010】

一実施形態において、携帯バッテリパックは、合わせ面を有するハウジングと、携帯電子装置上の１つまたは複数の永久磁石と結合するための、合わせ面上に設けられる１つまたは複数の永久磁石と、ハウジング内に固定されるバッテリセルと、ハウジング内に固定されるプリント回路基板（ＰＣＢ）であって、バッテリセルに結合される電力増幅器と、バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、受信用共振コンデンサを通して整流器かつバッテリ充電器に結合される受信用コイルと、送信用共振コンデンサを通して電力増幅器に結合される送信用コイルとを含む、ＰＣＢとを備える。

【0011】

一実施形態において、携帯バッテリパックは、合わせ面を有するハウジングと、携帯電子装置上の１つまたは複数の永久磁石と結合するための、合わせ面上に設けられる１つまたは複数の永久磁石と、ハウジング内に固定されるバッテリセルと、ハウジング内に固定されるプリント回路基板（ＰＣＢ）であって、バッテリセルに結合される電力増幅器と、バッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、充電モードの動作の間、整流器かつバッテリ充電器にコイルを結合しかつ電力増幅器からコイルを切断するように、および電力伝送モードの動作の間、電力増幅器にコイルを接続しかつ整流器かつバッテリ充電器からコイルを切断するように構成されるスイッチング手段とを含む、ＰＣＢとを備える。

【0012】

一実施形態において、ワイヤレス電力伝送システムは、第１の合わせ面を有する第１のハウジングと、携帯電子装置上の第２の永久磁石と結合するための、第１の合わせ面上に設けられる第１の永久磁石と、第１のハウジング内に固定される第１のバッテリセルと、第１のハウジング内に固定される第１のプリント回路基板（ＰＣＢ）であって、第１のバッテリセルに結合される電力増幅器と、第１のバッテリセルに結合される整流器かつバッテリ充電器と、入力電源に接続するための、金属接点が整流器かつバッテリ充電器に結合されるコネクタと、送信用共振コンデンサを通して電力増幅器に結合される送信用コイルとを含む、第１のＰＣＢとを含む携帯バッテリパックを備える。

【0013】

ワイヤレス電力伝送システムは、第２の合わせ面を有する第２のハウジングと、携帯バッテリパックの第１の合わせ面上に設けられる第１の永久磁石と結合するための、第２の合わせ面上に設けられる永久磁石と、第２のハウジングに含まれる第２のバッテリと、第２のハウジングに含まれかつ第２のバッテリに結合される受信用コイルと、第２のハウジングに含まれる第２のＰＣＢと、第２のＰＣＢに取り付けられるカメラとを含む携帯電子装置を更に備える。

【発明の効果】

【0014】

本明細書に開示される特定の実施形態は以下の利点の１つまたは複数を提供する。開示された携帯バッテリパックは、いかなる扱いにくい電源コードも使用することなくユーザの被服を通して携帯電子装置にワイヤレスで給電するために共振誘導充電を使用する。携帯装置は、１つまたは複数の永久磁石を使用して携帯電子装置と合わさる結果として、２つの別々の装置よりもむしろ単一の装置になる。携帯バッテリパックは、配線を外す必要なく別の携帯バッテリパックと容易に交換される。一実施形態において、携帯バッテリパックは、携帯バッテリパックが（例えば充電マットを使用して）ワイヤレス充電されるようにするために受信用コイルを、および携帯バッテリパックが標準のＡＣ壁コンセントまたはトランス（「電源アダプタ（ｗａｌｌ ｗａｒｔ）」）を使用して充電されるようにするために電気コネクタも含む。一実施形態において、携帯パワーパックが電力伝送モードで動作しているか充電モードで動作しているかに応じて単一のコイルが受信コイルまたは送信コイルとして使用されるようにするためにコイルがスイッチに接続される。

【0015】

開示される実施形態の詳細が添付図面および以下の説明に明らかにされる。他の特徴、目的および利点は説明、図面および請求項から明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】一実施形態に係る、ユーザの被服を通して携帯電子装置にワイヤレスで給電する携帯バッテリパックの斜視図である。

【図2】一実施形態に係る、組込みワイヤレス送電器を伴う携帯バッテリパックの概要図である。

【図3】一実施形態に係る、携帯電子装置に電力を送る組込みワイヤレス送電器を伴う携帯バッテリパックの概要図である。

【図4】一実施形態に係る、組込みワイヤレス送電器および携帯バッテリパックを充電するためのコネクタを伴う携帯バッテリパックの概要図である。

【図5】一実施形態に係る、組込みワイヤレス送電器および携帯バッテリパックをワイヤレスで充電するための第２のコイルを伴う携帯バッテリパックの概要図である。

【図6】一実施形態に係る、携帯電子装置に給電するためのかつ携帯バッテリパックを充電するための単一のコイルを伴う携帯バッテリパックの概要図である。

【図7】一実施形態に係る、ワイヤレス電力伝送のためのシングルエンド形クラスＥ電力増幅器の概要図である。

【図8】一実施形態に係る、ワイヤレス電力伝送のためのプッシュプル型クラスＥ変換器の概要図である。

【図9a】一実施形態に係る、ＰＣＢ上に設けられる平面コイルの上面図である。

【図9b】一実施形態に係る、ＰＣＢ上に設けられる平面コイルの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

様々な図面に使用される同じ参照記号は同様の要素を示す。

【0018】

図１は、一実施形態に係る、ユーザの被服１２１を通して携帯電子装置１１０にワイヤレスで給電する携帯バッテリパック１００の斜視図である。携帯電子装置１１０は、米国特許公開第２０１８０３３２２１１Ａ１号に記載されているウェアラブルマルチメディアデバイスなどの任意の電子装置または回路であることができる。

【0019】

図示した例では、バッテリパック１００は、上に永久磁石１２０（例えば、Ｎ極）が設けられる合わせ面を含み、そして携帯電子装置１１０は、上に永久磁石１２２（例えば、Ｓ極）が設けられる対応する合わせ面を有する。２つの永久磁石１２０、１２２が図１に図示されるが、任意の所望の形状またはサイズを有する任意の数の永久磁石を合わせ面上に任意の所望のパターンで配置できる。

【0020】

永久磁石１２０、１２２は、携帯バッテリパック１００および携帯電子装置１１０を共に被服１２１を間にして合わさった構成に保持する。一実施形態において、携帯バッテリパック１００および電子装置１１０は同じ合わせ面寸法を有し、その結果、合わさった構成にあるときに張出し部分がない。ユーザは、自分の被服１２１の裏側に携帯バッテリパック１００を置き、そして自分の被服１２１の外側で携帯バッテリパック１００の上に携帯電子装置１１０を置き、その結果、永久磁石１２０、１２２が被服１２１を通して互いを引きつけることによって、自分の被服１２１に携帯電子装置１１０を磁気的に留める。一実施形態において、合わせ面は、合わさった構成にあるときに携帯電子装置１１０および携帯バッテリパック１００の所望の位置合わせを容易にするための１つまたは複数の案内構造を含むことができる。ハウジングが正方形状として図示されるが、ハウジングは任意の所望の形状を有することができる。

【0021】

一実施形態において、携帯バッテリパック１００および携帯電子装置は、携帯バッテリパック１００の動作状態に関する視覚フィードバックを提供するために１つまたは複数の照明デバイス（例えば、ＬＥＤ）を含む。例えば、携帯バッテリパック１００のＬＥＤは残り電力または充電状態を示すことができる。一実施形態において、携帯バッテリパック１００は、携帯電子装置１１０との合わさり成功を示す、または携帯バッテリパック１００が電源に接続されているときに、触覚フィードバックを提供する触覚エンジン（例えば、リニアアクチュエータ）を含む。一実施形態において、携帯バッテリパック１００は、別の装置（例えば、パーソナルコンピュータ）によって携帯バッテリパック１００を充電するための複数ポート（例えば、複数ＵＳＢポート）を含む。

【0022】

図２は、一実施形態に係る、組込みワイヤレス送電器を伴う携帯バッテリパック１００の概要図である。携帯バッテリパック１００は、バッテリセル１０１、電力増幅器１０２、送信用共振コンデンサ１０３および送信用コイル１０４などの電子部品を搭載するためのプリント回路基板（ＰＣＢ）（図示せず）を含む。一実施形態において、電力増幅器１０２は送信用コイル１０４へ電力を送る。送信用共振コンデンサ１０３および送信用コイル１０４は、共振誘導結合の原理を使用して携帯電子装置１００にワイヤレスで給電するために使用される。一実施形態において、送信用コイル１０４は、図９ａ～図９ｂに図示されるように、ＰＣＢの平面上に螺旋として形成される平面銅巻き線である。代替実施形態において、送信用コイル１０４のために単層ソレノイドが使用される。素線間の適切な絶縁（例えば、誘電損失を最小化するスペーサ、低誘電率または低損失材料）を伴う波巻きリッツ線などの、他のコイル形状または型が使用されてよい。一実施形態において、使用可能な回路領域を増加させるために携帯バッテリパック１００か携帯電子装置１１０かに２つ以上のＰＣＢを積み重ねることができる。

【0023】

図３は、一実施形態に係る、携帯電子装置に電力を送る組込みワイヤレス送電器を伴う携帯バッテリパックの概要図である。合わさった構成では、携帯バッテリパック１００の送信用コイル１０４は電力増幅器によって励磁されて、携帯電子装置１１０の受信用コイル１１４に結合される準静磁場を生じさせて疎結合トランスを形成する。送信用共振コンデンサ１０３および受信用共振コンデンサ１１３は、共振誘導結合が電力伝送を改善するようにする容量値を有する。携帯バッテリパック１００から電力を受信しないときに携帯電子装置１１０に給電する任意選択の携帯電子装置バッテリ１１１（例えば、再充電バッテリ）も図示される。一実施形態において、送信用コイル１０４および受信用コイル１１４の寸法は等しいまたはほぼ等しく、そして分離距離はコイル寸法の約１／４より小さい。これにより電力効率が７０％を超えるようになる。

【0024】

図４は、一実施形態に係る、組込みワイヤレス送電器および携帯バッテリパック１００を充電するためのコネクタ１３０を伴う携帯バッテリパック１００の概要図である。本実施形態において、金属接点を伴うコネクタ１３０はバッテリ充電器１３３に結合されており、これは、標準の壁コンセント（１２０Ｖ）を使用してバッテリセル１０１を充電するように構成される。一実施形態において、バッテリ充電器１３３は、充電電流および電圧を安全に調整し、充電状態を判定し、そして充電の終了時に切れるために整流回路、温度または電圧感知回路およびマイクロプロセッサコントローラを有してよい。

【0025】

図５は、一実施形態に係る、組込みワイヤレス送電器および携帯バッテリパック１００をワイヤレスで充電するための第２の受信用コイル１４１を伴う携帯バッテリパック１００の概要図である。この構成では、携帯バッテリパック１００は、例えば充電マットによってワイヤレスで充電できる。受信用共振コンデンサ１４２が共振誘導結合を使用して最大電力伝送を保証する。一実施形態において、第２の受信用コイル１４１は、ワイヤレス充電のために使用されていないときにはワイヤレス通信のためのアンテナとして使用できる。例えば、ワイヤレス通信モードで動作するときに整流器かつバッテリ充電器１４０からワイヤレス送受信器（例えば、ブルートゥース、ＮＦＣ、ＲＦＩＤ）に第２の受信用コイル１４１の端子を切り替えるスイッチング手段を使用できる。

【0026】

図６は、一実施形態に係る、携帯電子装置１１０に給電するためのかつ携帯バッテリパック１００を充電するための単一のコイル１５０を伴う携帯バッテリパック１００の概要図である。本実施形態において、動作モードにおいて電力増幅器１０２に単一のコイル１５０を接続する、または充電モードにおいて整流器かつバッテリ充電器１４０に単一のコイル１５０を接続するために、スイッチング手段１５１が使用される。携帯バッテリパック１００の充電モードのためにも動作モードのためにも単一のコイル１５０を使用することにより、スイッチング手段１５１は、電力増幅器１０２か整流器かつバッテリ充電器１４０かにコイル１５０を接続するために使用される。図示したスイッチング手段１５１は双極／双投リレーである。固体スイッチなどの、他のスイッチング手段も可能である。スイッチング手段１５１は、オフ状態において絶縁を達成するために出力端子間の低寄生容量も、オン状態において信号を通すために低接触抵抗も有する。

【0027】

図７は、一実施形態に係る、ワイヤレス電力伝送のためのシングルエンド形クラスＥ電力増幅器７００の概要図である。電力増幅器７００は、ＤＣフィードインダクタ７０１、ＭＯＳＦＥＴスイッチ７０２、共振分路コンデンサ７０３（Ｃ１）、インピーダンス整合フィルタ７０４（Ｌ_ＦおよびＣ_Ｆ）、送信用共振コンデンサ７０５（Ｃ_ＴＸ）、送信用コイル７０６（Ｌ_ＴＸ）、受信用コイル７０７（Ｌ_ＲＸ）、受信用共振コンデンサ７０８ａ（Ｃ_ＲＸ１）および７０８ｂ（Ｃ_ＲＸ２）、整流器およびフィルタ７０９（例えば、リプルを低減させるためのフィルタコンデンサと並列に結合される全波（完全ダイオード）整流器）を含む。送信用コイル７０６および受信用コイル７０７は疎結合トランスを形成する。

【0028】

図８は、一実施形態に係る、ワイヤレス電力伝送のためのプッシュプル型クラスＥ変換器８００の概要図である。変換器８００は、ＤＣフィードインダクタ８０１ａ、８０１ｂ、ＭＯＳＦＥＴスイッチ８０２ａ、８０２ｂ、共振分路コンデンサ８０３ａ（Ｃ１）および８０３ｂ（Ｃ２）、インピーダンス整合フィルタ８０４ａ、８０４ｂ（インダクタＬ_ＦおよびコンデンサＣ_Ｆを含む）、送信用共振コンデンサ８０５ａ（Ｃ_ＴＸ１）および８０５ｂ（Ｃ_ＴＸ２）、送信用コイル８０６（Ｌ_ＴＸ）、受信用コイル８０７（Ｌ_ＲＸ）、共振コンデンサ８０８ａ（Ｃ_ＲＸ１）および８０８ｂ（Ｃ_ＲＸ２）ならびに整流器およびフィルタ８０９を含む。送信用コイル８０６および受信用コイル８０７は疎結合トランスを形成する。

【0029】

図７および図８に図示される実施形態において、Ｚ整合フィルタは、インダクタＬ_ＦおよびコンデンサＣ_Ｆを含み、そしてインピーダンス整合のために使用される。別の実施形態において、ＬＣフィルタは省略され、そしてＬ_Ｆフィルタの代わりに短絡があり、Ｃ_Ｆの代わりに開路がある。本実施形態はクラスＥ電力増幅器を使用するが、クラスＤまたは他の電力増幅器トポロジも利用できる。インダクタＬＦおよびコンデンサＣＦは、ローパスフィルタを構成する２ポートネットワークを形成し、そして電力増幅器１０２においてインピーダンス整合のために利用できる。

【0030】

一実施形態において、コイルはＰＣＢ上に螺旋巻きトレース（例えば、銅トレース）を使用して構築され、そして磁場を成形するためにＰＣＢの裏にフェライト材料のシールドが使用される。フェライト材料の損失正接は、選ばれた動作周波数で低いべきである。別の実施形態において、コイル／シールドアセンブリの裏で更に磁場を減衰させるために、フェライトシールドの裏に金属、例えば銅またはアルミニウムの薄板が置かれる。

【0031】

一実施形態において、携帯バッテリパック１００は、Ｔｈｅ Ａｌｌｉａｎｃｅ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ（Ａ４ＷＰ）、ｔｈｅ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｔｅｒｓ Ａｌｌｉａｎｃｅ（ＰＭＡ）およびｔｈｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣまたは「Ｑｉ」）規格の少なくとも１つに準拠するために必要とされる追加回路網を含む。

【0032】

図９ａ～図９ｂは、一実施形態に係る、ＰＣＢ上に設けられる平面コイルの上面および側面図である。本実施形態例において、ＰＣＢ上に銅トレースが螺旋巻きにされる。銅トレースは、銅またはアルミニウムシールド上に任意選択で設けられる低損失磁性材料上に設けられる。用途および動作制約に応じて任意の所望の巻数を使用できる。

【符号の説明】

【0033】

１００ 携帯バッテリパック
１０１ バッテリセル
１０２ 電力増幅器
１０３ 送信用共振コンデンサ
１０４ 送信用コイル
１１０ 携帯電子装置
１１１ 携帯電子装置バッテリ
１１３ 受信用共振コンデンサ
１１４ 受信用コイル
１２０ 永久磁石
１２１ 被服
１２２ 永久磁石
１３０ コネクタ
１３３ バッテリ充電器
１４０ 整流器かつバッテリ充電器
１４１ 第２の受信用コイル
１４２ 受信用共振コンデンサ
１５０ 単一のコイル
１５１ スイッチング手段
７００ 電力増幅器
７０１ ＤＣフィードインダクタ
７０２ ＭＯＳＦＥＴスイッチ
７０３ 共振分路コンデンサ
７０４ インピーダンス整合フィルタ
７０５ 送信用共振コンデンサ
７０６ 送信用コイル
７０７ 受信用コイル
７０８ａ、７０８ｂ 受信用共振コンデンサ
７０９ 整流器およびフィルタ
８００ 変換器
８０１ａ、８０１ｂ ＤＣフィードインダクタ
８０２ａ、８０２ｂ ＭＯＳＦＥＴスイッチ
８０３ａ、８０３ｂ 共振分路コンデンサ
８０４ａ、８０４ｂ インピーダンス整合フィルタ
８０５ａ、８０５ｂ 送信用共振コンデンサ
８０６ 送信用コイル
８０７ 受信用コイル
８０８ａ、８０８ｂ 共振コンデンサ
８０９ 整流器およびフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【国際調査報告】