特表 2023-510752 マルチコイル充電面におけるデバイス移動検出

(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】2023-03-15

(54)【発明の名称】マルチコイル充電面におけるデバイス移動検出

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20230308BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20230308BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20230308BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301D

H02J50/12

H02J50/40

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022541832

(86)(22)【出願日】2021-01-05

(85)【翻訳文提出日】2022-08-26

(86)【国際出願番号】 US2021012203

(87)【国際公開番号】W WO2021141913

(87)【国際公開日】2021-07-15

(31)【優先権主張番号】62/971,215

(32)【優先日】2020-02-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/957,453

(32)【優先日】2020-01-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/141,015

(32)【優先日】2021-01-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520310643

【氏名又は名称】アイラ，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＩＲＡ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】ネルハイム，マグネ

(72)【発明者】

【氏名】ゴッドチャイルド，エリック，ハインデル

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BB01

5G503GB08

5G503GD02

5G503GD03

5G503GD04

5G503GD06

(57)【要約】

ワイヤレス充電のためのシステム、方法、および装置が開示される。充電装置は、ワイヤレス充電装置の充電面に設けられた複数の充電セルと、コントローラとを有する。コントローラは、充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を供給し、充電面内の３以上の伝送コイルにまたがる電圧を測定し、３以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて充電式デバイスが充電面を横切って動いていることを判定するように構成することができる。充電電流は、少なくとも１つのアクティブな伝送コイルを介して、充電面上に配置された充電式デバイスへの電力のワイヤレス転送を生じ得る。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワイヤレス充電装置の充電面を動作させる方法において、
前記充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供するステップであって、前記充電電流が、前記少なくとも１つのアクティブな伝送コイルを介して前記充電面に配置された充電式デバイスへの電力のワイヤレス転送を生じさせるステップと、
前記充電面の３以上の伝送コイルにまたがる電圧を測定するステップと、
前記３以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電式デバイスが前記充電面を横切って動いていることを判定するステップと、を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記３以上の伝送コイルにまたがって測定された電圧の変化に基づいて、前記充電面を横切る前記充電式デバイスの運動方向を特定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

さらに、第１のアクティブな伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加している場合に、前記充電式デバイスは前記第１のアクティブな伝送コイルから遠ざかっていると判断するステップと、
隣接する伝送コイルにまたがって測定された電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスは前記隣接する伝送コイルの方へ移動していると判断するステップとを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。

【請求項4】

さらに、第１のアクティブな伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加しており、隣接する伝送コイルにまたがって測定された電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスが前記第１のアクティブな伝送コイルから遠ざかって前記隣接する伝送コイルの方へ移動していることを示す移動方向を特定するステップと、
前記特定された移動方向に基づいて、充電電流を前記第１のアクティブな伝送コイルから前記隣接する伝送コイルにリダイレクトするステップと、を含む請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

さらに、前記３以上の伝送コイルのうちの第１の伝送コイルにまたがって測定された電圧を表す信号の変化率を特定するステップと、
前記信号の変化率と閾値との比較に基づいて、前記充電式デバイスの移動方向を特定するステップと、を含む請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記閾値が前記変化率をより上の場合に、前記充電式デバイスは前記伝送コイルに近づいており、前記変化率が前記閾値より上の場合に、前記充電式デバイスは前記伝送コイルから遠ざかっていることを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記変化率が前記閾値と実質的に等しい場合に、前記充電式デバイスが前記伝送コイルに対して静止していると判断するステップをさらに含む、請求項５または請求項６に記載の方法。

【請求項8】

さらに、複数の信号の変化率を特定するステップであって、各信号は、前記３以上の伝送コイルのうちの１つにまたがって測定された電圧を表す、ステップと、
閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、二次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定するステップとを含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

さらに、前記閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、三次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

さらに、前記充電式デバイスの移動方向に基づいて充電構成を変更するステップと、
前記充電構成の変更に基づいて、異なる伝送コイルに充電電流を提供するステップとを含む、請求項８または請求項９に記載の方法。

【請求項11】

ワイヤレス充電装置において、
前記ワイヤレス充電装置の充電面に設けられた複数の充電セルと、
コントローラであって、
前記充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供し、ここで前記充電電流は前記少なくとも１つのアクティブな伝送コイルを介して前記充電面に置かれた充電式デバイスに電力のワイヤレス転送を生じさせ、
前記充電面の３以上の伝送コイルの電圧を測定し、
前記３以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電式デバイスが前記充電面を横切って動いていることを特定する、ように構成されたコントローラと、
を具えることを特徴とするワイヤレス充電装置。

【請求項12】

前記コントローラがさらに、
前記３以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電面を横切る前記充電式デバイスの移動方向を特定するように構成される、請求項１１に記載のワイヤレス充電装置。

【請求項13】

前記コントローラがさらに、
第１のアクティブな伝送コイルで測定された電圧が増加している場合に、前記充電式デバイスが前記第１のアクティブな伝送コイルから遠ざかっていると判断し、
隣接する伝送コイルで測定された電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスが前記隣接する伝送コイルの方へ移動していると判断するように構成される、請求項１１または請求項１２に記載のワイヤレス充電装置。

【請求項14】

前記コントローラがさらに、
第１のアクティブな伝送コイルで測定される電圧が増加しており、隣接する伝送コイルで測定される電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスが前記第１のアクティブな伝送コイルから離れて隣接する伝送コイルの方へ移動していることを示す移動方向を特定し、
特定された移動方向に基づいて、充電電流を前記第１のアクティブな伝送コイルから前記隣接する伝送コイルにリダイレクトするように構成される、請求項１１乃至１３のいずれかに記載のワイヤレス充電装置。

【請求項15】

前記コントローラがさらに、
前記３以上の伝送コイルのうちの第１の伝送コイルで測定された電圧を表す信号の変化率を特定し、
前記信号の変化率と閾値との比較に基づいて、前記充電式デバイスの移動方向を特定するように構成される、請求項１１乃至１４のいずれかに記載のワイヤレス充電装置。

【請求項16】

前記閾値が前記変化率より上である場合、前記充電式デバイスは前記伝送コイルに接近しており、前記変化率が前記閾値より上である場合、前記充電式デバイスは前記伝送コイルから遠ざかっている、請求項１５に記載のワイヤレス充電装置。

【請求項17】

前記コントローラがさらに、
前記変化率が前記閾値に実質的に等しい場合、前記充電式デバイスが前記伝送コイルに対して静止していると判断するようにさらに構成される、請求項１５または請求項１６に記載のワイヤレス充電装置。

【請求項18】

前記コントローラがさらに、
複数の信号の変化率を特定し、ここで各信号は前記３以上の伝送コイルのうちの１つにまたがって測定される電圧を表すものであり、
閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、二次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定するように構成される、請求項１１乃至１７のいずれかに記載のワイヤレス充電装置。

【請求項19】

前記コントローラがさらに、
前記閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、三次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定するように構成される、請求項１８に記載のワイヤレス充電装置。

【請求項20】

前記コントローラがさらに、
前記充電式デバイスの移動方向に基づいて充電構成を変更し、
前記充電構成の変更に基づいて、充電電流を異なる伝送コイルに提供するように構成される、請求項１８または請求項１９に記載のワイヤレス充電装置。

【請求項21】

プロセッサ可読記憶媒体であって、
充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供し、ここで前記充電電流は、前記少なくとも１つのアクティブな伝送コイルを介して前記充電面に置かれた充電式デバイスへの電力のワイヤレス転送を引き起こし、
前記充電面内の３以上の伝送コイルの電圧を測定し、
前記３以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電式デバイスが前記充電面を横切って移動していることを判定するためのコードを具える、プロセッサ可読記憶媒体。

【請求項22】

さらに、前記３以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電面を横切る前記充電式デバイスの移動方向を特定することを含む、請求項２１に記載の記憶媒体。

【請求項23】

さらに、第１のアクティブな伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加している場合、前記充電式デバイスが前記第１のアクティブな伝送コイルから遠ざかっていると判断し、
隣接する伝送コイルにまたがって測定された電圧が減少している場合、前記充電式デバイスが前記隣接する伝送コイルの方へ移動していると判断することを含む、請求項２１または請求項２２に記載の記憶媒体。

【請求項24】

さらに、前記第１のアクティブな伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加しており、前記隣接する伝送コイルにまたがって測定された電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスが前記第１のアクティブな伝送コイルから離れて前記隣接する伝送コイルの方へ移動していることを示す移動方向を特定し、
前記特定された移動方向に基づいて、充電電流を前記第１のアクティブな伝送コイルから前記隣接する伝送コイルにリダイレクトすることを含む、請求項２１乃至２３のいずれか一項に記載の記憶媒体。

【請求項25】

前記３以上の伝送コイルのうちの第１の伝送コイルにまたがって測定された電圧を表す信号の変化率を特定し、
前記信号の変化率と閾値との比較に基づいて、前記充電式デバイスの運動方向を特定することを含む、請求項２１乃至２４のいずれか一項に記載の記憶媒体。

【請求項26】

前記閾値が前記変化率より上の場合、前記充電式デバイスは前記伝送コイルに接近しており、前記変化率が前記閾値より上の場合、前記充電式デバイスは前記伝送コイルから遠ざかっていることを特徴とする請求項２５に記載の記憶媒体。

【請求項27】

前記変化率が前記閾値に実質的に等しい場合、前記充電式デバイスが前記伝送コイルに対して静止していると判断することをさらに含む、請求項２５または請求項２６に記載の記憶媒体。

【請求項28】

さらに、複数の信号の変化率を特定し、ここで各信号は前記３以上の伝送コイルのうちの１つにまたがって測定された電圧を表し、
閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、二次元空間における充電式デバイスの移動方向を特定することを含む、請求項２１乃至２７のいずれか一項に記載の記憶媒体。

【請求項29】

さらに、前記閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、三次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定することを含む、請求項２８に記載の記憶媒体。

【請求項30】

さらに、前記充電式デバイスの移動方向に基づいて充電構成を変更し、
前記充電構成の変更に基づいて異なる伝送コイルに充電電流を提供することを含む、請求項２８または請求項２９に記載の記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権主張
本出願は、２０２１年１月４日に米国特許庁に出願された特許出願番号１７／１４１，０１５、２０２０年１月６日に米国特許庁に出願された仮特許出願番号６２／９５７，４５３、および２０２０年２月６日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６２／９７１，２１５号からの優先権および利益を主張するものであり、これらの出願内容の全体は、すべての適用可能な目的のために以下に完全に記載されているかのように、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

技術分野
本発明は、一般にバッテリのワイヤレス充電に関し、マルチコイルワイヤレス充電装置の表面におけるモバイルデバイスの位置やモバイルデバイスのサイズに関係なく、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ワイヤレス充電装置の使用を含む。

【背景技術】

【0003】

ワイヤレス充電システムは、特定のタイプのデバイスが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ために開発されてきた。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。Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍにより規定されたＱｉ規格などの標準規格により、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ができる。ワイヤレス充電の規格は、比較的単純な構成のデバイス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や変化するフォームファクタに対応するために必要である。例えば、マルチコイル、マルチデバイス充電パッドのための改善された充電技術が必要とされている。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、本明細書に開示される特定の態様に係る充電面を提供するために用いられる充電セルの一例を示している。

【図2】図２は、本明細書に開示される特定の態様に従って構成された充電面のセグメントの単一層上に提供される充電セルの配置の一例を示している。

【図3】図３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充電面のセグメント内に複数の層が重ねられた場合の充電セルの配置の一例を示している。

【図4】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を示している。

【図5】図５は、本明細書に開示される特定の態様による、充電器基地局に提供され得るワイヤレストランスミッタを示す。

【図6】図６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ックス多重化スイッチングをサポートする第１のトポロジーを示す。

【図7】図７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のトポロジーを示す。

【図8】図８は、本明細書に開示される特定の態様による充電面および充電式デバイスの第１の構成を示す。

【図9】図９は、本明細書に開示される特定の態様に従って充電式デバイスが充電されているときの充電面上の第２の充電構成を示す。

【図10】図１０は、本明細書に開示される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す。

【図11】図１１は、本明細書に開示される特定の態様に従って提供される移動検出方法の一例を示す第１のフローチャートである。

【図12】図１２は、本開示の特定の態様に従って移動情報がそこから抽出され得る信号をフィルタが生成する例を示す。

【図13】図１３は、本明細書に開示される特定の態様に従って提供される移動検出方法の一例を示す第２のフローチャートである。

【図14】図１４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処理回路を使用する装置の一例を示す。

【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特定の態様を、様々な装置および方法を参照して提示する。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。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合せを使用して実装することができる。そのような要素がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、具体的なアプリケーションおよびシステム全体に課される設計上の制約に依存する。

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

【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、または複数の受電デバイスを同時に充電できる自由配置充電面を提供するワイヤレス充電装置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、ワイヤレス充電装置のコントローラは、充電されるデバイスの位置を特定し、受電デバイスに電力を供給するように最適に配置された１つ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つまたは複数の誘導送電コイルを備えるかこれを構成することができ、複数の充電セルは、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上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センシング技術を介して検出することができる。いくつかの例では、位置の感知は、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感知を使用して実装することができる。

【0010】

本明細書に開示される特定の態様は、改善されたワイヤレス充電技術に関する。マルチコイルワイヤレス充電装置の表面上に充電式デバイスを自由に配置できるようにするシステム、装置、および方法が開示される。特定の態様は、受電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は、バッテリ充電電源と、マトリッ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ックス内のコイルの横列（row）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ている第１の複数のスイッチと、各スイッチがマトリックス内のコイルの縦列（column）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ている第２の複数のスイッチとを具える。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、複数の充電セルのうち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されるものであってもよい。

【0011】

本明細書に開示される特定の態様によれば、充電が可能になっている任意の個別の配置場所に関係なく、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場所に配置された受電デバイスに電力をワイヤレスで伝送することができる。単一の充電面上で複数のデバイスを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用いて、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。

【0012】

充電セル
本開示の特定の態様は、複数の送電コイルを有するか、複数の受電デバイスを同時に充電できる自由配置充電面を提供するワイヤレス充電装置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、自由配置充電面に結合された処理回路は、充電されるデバイスの位置を特定するように構成され、受電デバイスに電力を供給するために最適に配置された１つまたは複数の伝送コイルを選択および構成することができる。充電セルは、１つまたは複数の誘導送電コイルを用いて構成することができ、複数の充電セルは、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上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センシング技術によって検出することができる。いくつかの例では、位置の感知は、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感知を用いて実装することができる。

【0013】

本明細書に開示される特定の態様によれば、充電面に隣接して展開される充電セルを用いて、ワイヤレス充電装置の充電面を提供することができる。一例では、充電セルが、ハニカムパッケージ形態に従って配置される。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または複数のコイルを用いて実装することができる。本明細書では、充電セルが１または複数のコイルを有する要素を指し、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電磁場に対して加算的でありかつ共通の軸に沿って又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ている。本明細書では、充電セルのコイルは充電コイルまたは送電コイルと呼ばれる。

【0014】

いくつかの実施例では、充電セルが、共通の軸に沿って重ねられたコイルを含む。１以上のコイルが、充電面に実質的に直交する誘導磁場に寄与するように重なり合ってもよい。いくつかの実施例では、充電セルが、充電面の規定された部分内に配置され、充電面の規定された部分内の誘導磁場に寄与するコイルを含み、この磁場は充電面にほぼ直交方向に流れる磁束に寄与する。いくつかの実施形態では、充電セルは、動的に規定された充電セルに含まれるコイルに起動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、ワイヤレス充電装置は、充電面にわたって展開された複数のコイルのスタックを含むことができ、ワイヤレス充電装置は、充電されるデバイスの位置を検出するとともに、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。いくつかの実施形態では、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、複数の積み重ねられたコイルおよび／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。

【0015】

図１は、ワイヤレス受電デバイスに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の一例を示している。この例では、充電セル１００は、電力伝送領域１０４において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成された１または複数のコイル１０２を囲む実質的に六角形の形状を有する。様々な実施形態では、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、実質的に多角形の形状を有することができる。他の実施形態では、他の形状を有するコイル１０２を含むか有するようにしてもよい。コイル１０２の形状は、少なくとも部分的に、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ために決定されてもよい。各コイル１０２は、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、螺旋状に実装されるようにしてもよい。各充電セル１００は、様々な層のコイル１０２が共通の軸１０８を中心にして配置されるように、絶縁体または基板１０６によって分離された２つ以上の層に跨がるようにしてもよい。

【0016】

図２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充電面のセグメントまたは部分の単一層上に提供された充電セル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形態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を並べて配置されている。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に配置されるようにしてもよい。

【0017】

図３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充電面のセグメントまたは部分内に複数の層が重なり合う場合の、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が、充電面内に提供されている。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形態に従って配置されている。一例では、充電セルの各層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ものであってもよい。充電セル１００の配置は、図示された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】

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複数層の充電セルを採用する充電面４００において提供される電力伝送領域の配置を示している。図示された充電面は、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送領域が「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送領域が「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各電力伝送領域が「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送領域が「Ｌ４」と記されている。

【0019】

ワイヤレストランスミッタ
図５は、ワイヤレス充電装置の基地局（base station）に設けることができるワイヤレストランスミッタ５００の一例を示す。ワイヤレス充電装置内の基地局は、ワイヤレス充電装置の動作を制御するために使用される１つ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された、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は、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し得る。いくつかの実施例では、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され得る。いくつかの例では、ドライバ回路５０４は、直流電源または入力から交流を生成するように協働する電力インバータ回路と１つまたは複数の電力増幅器とを含む。いくつかの例では、デジタル周波数基準信号は、ドライバ回路５０４または別の回路によって生成されてもよい。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、交流に応答して磁束を生成する充電セル内の１つまたは複数の伝送コイルを表すか、または含み得る。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】

パッシブｐｉｎｇ技術は、ＬＣノード５１０で測定または観察された電圧および／または電流を使用して、本明細書に開示された特定の態様に従って適合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ことができる。いくつかの従来のワイヤレス充電装置は、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、電力調整目的および／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得る。本開示の特定の態様によれば、図５に示されるワイヤレストランスミッタ５００のＬＣノード５１０における電圧を監視してパッシブｐｉｎｇ技術をサポートし、共振回路５０６を介して送信される短いエネルギーバースト（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。

【0021】

パッシブｐｉｎｇ検知技術は、高速かつ低電力の検知を提供するために用いることができる。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自然共振周波数で振動させる。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決定され得る。初期電圧＝Ｖ_０を有するパッシブｐｉｎｇに対する共振回路５０６の応答は、ＬＣノード５１０で観察される電圧Ｖ_ＬＣで表すことができ、以下のようになる。

【0022】

共振回路５０６は、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監視することができる。デジタルｐｉｎｇは、共振回路５０６をある期間駆動することによって生成される。共振回路５０６は、ワイヤレス充電装置の伝送コイルを含む同調ネットワークである。受電デバイスは、変調信号のシグナリング状態に従って、その受電回路が呈するインピーダンスを変更することによって、共振回路５０６で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が、受電デバイスが近くにあることを示すデータ変調応答を待つ。

【0023】

コイルの選択的アクティブ化
本明細書に開示される特定の態様によれば、１つまたは複数の充電セル内のコイルを選択的に作動させて、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。いくつかの実施例では、コイルが充電セルに割り当てられ、一部の充電セルは他の充電セルと重なり得る。最適な充電構成は、充電セルレベルで選択され得る。いくつかの例では、充電構成は、充電されるデバイスと整列しているか近くに配置されると判断される充電面内の充電セルを含み得る。コントローラは、充電されるデバイスの位置の検出に基づいた充電構成に基づいて、単一のコイルまたはコイルの組み合わせを作動させることができる。いくつかの実施形態では、ワイヤレス充電装置は、充電イベント中に１以上の送電コイルまたは１以上の予め規定された充電セルを選択的にアクティブ化できるドライバ回路を有してもよい。

【0024】

図６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ッ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を示す。ワイヤレス充電装置は、受電デバイスを充電するために１つ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、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、これには対応する数のスイッチが必要とされ得る。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可能にする２つ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に論理的に配置され得る。図示のトポロジー６００では、二次元マトリックス６０８が提供され、そのディメンションはＸ座標とＹ座標で表すことができる。スイッチ６０６の第１のセットの各々は、セル列内の各セルの第１の端子を、ワイヤレス充電中に１つまたは複数の充電セル内のコイルを作動させる電流を提供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る。第２のセットのスイッチ６０４の各々は、セルの行内の各セルの第２の端子を電圧源または電流源６０２の第２端子に選択的に結合するように構成される。充電セルは、セル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。

【0025】

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とされるスイッチング部品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個のセルを有する二次元マトリックス６０８は、√Ｎ個のスイッチで操作することができる。マトリックス６０８を使用すると、コストを大幅に節約し、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つのスイッチを使用して３×３マトリックス６０８で実装することができ、３つのスイッチを節約することができる。別の例では、１６セルの実装例を８個のスイッチを使用して４×４マトリックス６０８で実装することができ、８個のスイッチを節約できる。

【0026】

動作中、少なくとも２つのスイッチが、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へ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際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。

【0027】

図７は、本明細書に開示される特定の態様に従って、個々のコイルまたは充電セルのそれぞれがドライバ回路７０２によって直接駆動される第２のトポロジー７００を示す。ドライバ回路７０２は、コイル群７０４から１つまたは複数のコイルまたは充電セル１００を選択して、受電デバイスを充電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のスタックの選択的アクティブ化に適用され得ることが理解されるであろう。使用されていない充電セル１００には電流が流れない。比較的多数の充電セル１００を使用することができ、個々のコイルまたはコイル群を駆動するためにスイッチングマトリックスを使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は、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は、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させるために使用され得る。

【0028】

図８は、充電式デバイス８０２を自由に配置できるワイヤレス充電装置における充電面の特定の構成８００、８２０、８３０、８４０を示す。充電式デバイス８０２は、充電面の各充電セルが占める面積、または充電セルにおける構成誘導充電コイルの面積に匹敵する面積を有する。図示の例では、充電式デバイス８０２は、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。例えば、第３および第４の構成８３０、８４０では、充電式デバイス８０２は、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つ以上の充電コイル８０４、８０６、８０８、８１０から電力を受け取ることができる。

【0029】

本開示の特定の態様は、複数の隣接する充電コイル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できる。図９は、充電式デバイス９０２、９２２が充電のために置かれるか、または充電されているときに、充電面に対して規定され得る充電構成９００、９２０の特定の態様を示す。使用可能な充電コイルの数と場所は、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、使用可能な充電コイルの数および位置は、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最大またはコントラクトされた充電電力に基づくか、または他の要因に基づき得る。

【0030】

第１の構成９００では、充電式デバイス９０２は、充電構成に含める候補となるコイルを識別することができる。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と実質的に同軸になるように配置されている。この説明のために、充電式デバイスの第１の受信コイル９１０の中心は、充電式デバイス９０２の中心に位置するものと仮定する。この例では、ワイヤレス充電装置は、第１の充電コイル９１０が、充電コイルの次のバンド９０６、９０８のコイルに関して、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と判定することができる。一例では、ワイヤレス充電装置が、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。この例では、充電構成が、第１のバンド９０６において充電処理時にアクティブ化されるべき１または複数の充電コイルを識別することができる。

【0031】

第２の充電構成９２０では、充電面は、充電式デバイス９２２のエッジを検出できる検知技術を使用することができる。例えば、充電式デバイス９２２の輪郭を、静電容量式感知、誘導感知、圧力、Ｑファクタ測定または他の適切なデバイス位置特定技術を用いて検出することができる。いくつかの実施例では、充電式デバイス９２２の輪郭は、充電面内または充電面上に設けられた１つ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は細長い形状を有する。この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の中心は、充電式デバイス９２２の中心に位置すると仮定する。ワイヤレス充電装置は、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、ワイヤレス充電装置は、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アクティブ化されるようにいくつかの充電構成によって規定されてもよい。

【0032】

いくつかの例では、充電式デバイスは、２つ以上のアクティブなコイルから電力を受け取ることができる。一例では、充電式デバイスは、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、複数の充電コイルと関与して電力を受け取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は、２つ以上の充電コイルから実質的に等距離に配置され、充電面内の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が規定されてもよい。

【0033】

図１０は、受電デバイス１００２が配置されたワイヤレス充電装置の充電面１０００を示す。受電デバイス１００２は、充電面１０００内の１つまたは複数の充電セルまたは伝送コイル（ＬＰ－１～ＬＰ－１８と示される）と電磁気的に結合することができる単一の受信コイル１００４を有する。図示の例では、受信コイル１００４は２つの伝送コイル１００６、１００８から電力を受け取っており、伝送コイル１００６、１００８に充電電流を提供するために１つまたは複数のドライバを動作させることができる。

【0034】

本開示の特定の態様によれば、マルチコイルワイヤレス充電システムは、充電コイルの構成を選択するように適合または構成され、これは本明細書において充電構成と呼ばれ得る。一例では、充電構成は、受電デバイス１００２への電力伝送の効率を最大化するように選択される。別の例では、充電構成は、複数の受電デバイスを同時に充電する必要性に対応するように選択される。充電構成は、動的に変更されてもよい。例えば、充電構成は、受電デバイス１００２が充電面１０００に対して、および／または伝送コイル１００６、１００８に対して移動されたときに変更され得る。充電構成は、充電効率を維持または改善し、充電イベントに関する電力損失を低減し、および／または充電面１０００に置かれた第２のデバイスの充電に対応するように変更され得る。

【0035】

本明細書に開示される特定の態様は、マルチコイル自由配置充電器の充電面１０００に対する受電デバイス１００２の移動を検出できる装置および方法に関する。この移動検出は、受電デバイス１００２の移動方向１０１４を特定するステップを含み得る。移動検出は、充電面１０００によって生成される電磁束を再構成して、受電デバイス１００２への電力の途切れのない流れを維持できるようにするために実装され得る。

【0036】

一態様によれば、タンク回路内の電流または電圧を監視することによって移動を検出することができる。いくつかの例では、移動は、伝送コイルにまたがる変化に基づいて検出される。伝送コイルの両端の電圧は、伝送コイルと充電中のデバイスの受信コイルとの間の結合に依存する。伝送コイルにまたがる電圧変化の種類によって、充電中のデバイスの移動の性質を示すことができる。一例では、伝送コイルの電圧降下が結合の改善を示し得る。受信コイルの中心が伝送コイルの中心により近くなると、結合が改善され得る。別の例では、伝送コイルにまたがる電圧の上昇が、結合の低下を示し得る。受信コイルの中心が伝送コイルの中心とずれたり、ずれが大きくなったりすると、結合が減少し得る。

【0037】

図１０に示す例では、ＬＰ４とＬＰ５の伝送コイル１００６、１００８が、受電デバイス１００２が左から右に移動しているときに、受電デバイス１００２をアクティブに充電している。本開示の一態様によれば、受電デバイス１００２の移動方向１０１４は、受電デバイス１００２に隣接する３以上の伝送コイルのそれぞれにまたがる電圧を監視することによって判定することができる。図示の例では、移動の方向は、アクティブな伝送コイル１００６、１００８と、当該アクティブな伝送コイル１００６、１００８に隣接する列１０１０、１０１２の伝送コイルのうちの１つまたは複数との間の電圧を監視することによって特定することができる。いくつかの例では、アクティブな伝送コイル１００６、１００８に隣接する列１０１０、１０１２の伝送コイルは、測定目的のために連続的に電力を供給され得る。いくつかの例では、アクティブな伝送コイル１００６、１００８に隣接する列１０１０、１０１２の伝送コイルは、周期的なデバイス検出の目的で継続的に電力供給され得る。

【0038】

図示の例では、アクティブな伝送コイル１００６、１００８と受電デバイス１００２内の受信コイル１００４との間のオーバーラップが増えて結合が向上するにつれて、アクティブな伝送コイル１００６、１００８にまたがる電圧は最初に減少し得る。その後、アクティブな伝送コイル１００６、１００８と受電デバイス１００２内の受信コイル１００４との間のオーバーラップが減少して結合が減少するにつれて、アクティブな伝送コイル１００６、１００８にまたがる電圧は増大し得る。受電デバイス１００２が右の移動方向１０１４に移動するにつれて、左側に隣接する列１０１０内の給電された伝送コイルにまたがる電圧は増大し得る。受電デバイス１００２が右の移動方向１０１４に移動するにつれて、右側に隣接する列１０１０内の給電された伝送コイルにまたがる電圧は減少し得る。いくつかの例では、伝送コイル１００６、１００８にまたがる電圧の変化は、電圧の測定値の時系列から決定され得る。

【0039】

複数のコイルから得られた電圧測定値を使用して、受電デバイス１００２の移動の有無および移動方向を特定することができる。表１は、図１０の例に示す時点における測定電圧への影響を示す。いくつかの実装例では、位相および電流を使用して、受電デバイス１００２の移動の有無および移動方向を特定することができる。

【0040】

一部の従来のワイヤレス充電システムでは、コンポーネントの過電圧保護など、様々な理由でコイルの電圧が監視されることが多い。そのようなシステムは、本開示の特定の態様に従って、移動検出および移動検出方向を提供するように適合され得る。

【0041】

図１１は、充電面を含むか実装するワイヤレス充電装置を動作させる方法の第１の例を示すフローチャート１１００である。この方法は、ワイヤレス充電装置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１１０２において、コントローラは、充電面内の少なくとも１つのアクティブな充電コイルに充電電流を供給することができる。充電電流は、少なくとも１つのアクティブな充電コイルを介して、充電面上に配置された充電式デバイスに電力を転送するように構成され得る。ブロック１１０４において、コントローラは、充電面内の３以上の充電コイルにまがたる電圧を測定することができる。ブロック１１０６において、コントローラは、３以上の充電コイルにまたがる測定された電圧の変化に基づいて、充電式デバイスが充電面を横切って移動していると判断することができる。

【0042】

様々な実装例において、コントローラは、３以上の充電コイルにまたがって測定された電圧の変化に基づいて、充電面を横切る充電式デバイスの移動方向を特定することができる。コントローラは、第１のアクティブな充電コイルにまたがって測定された電圧が増加している場合に、充電式デバイスが第１のアクティブな充電コイルから離れる方向に移動していると判断することができる。コントローラは、隣接する充電コイルにまたがって測定された電圧が増加している場合に、充電式デバイスが隣接する充電コイルの方へ移動していると判断することができる。コントローラは、第１のアクティブな充電コイルにたがって測定された電圧が増大し、隣接する充電コイルにまたがって測定された電圧が増大している場合に、充電式デバイスが第１のアクティブな充電コイルから離れて隣接する充電コイルの方へ移動していることを示す移動方向を特定して、この特定した移動方向に基づいて、第１のアクティブな充電コイルから隣接する充電コイルへ充電電流をリダイレクトすることができる。

【0043】

本開示の特定の態様に従って適合されたワイヤレス充電装置に設けられたコントローラは、受電デバイス１００２の移動を迅速に特定することができ、電圧または電流測定値の変化率を用いて検出された移動の性質を迅速に特徴付けることができる。移動および移動の性質は、１つまたは複数のセンサによって提供される信号から、および／または充電回路の１つまたは複数のコイルから得られる電圧、位相、および電流の測定値から特定され得る。一例では、図５に示された共振回路５０６のＬＣノード５１０で測定される電圧５１６を使用して、受電デバイス１００２の移動の有無および移動方向を特定することができる。いくつかの例では、電圧の変化率を示すためにフィルタ回路を使用することができる。

【0044】

図１２は、本開示の特定の態様に従って移動情報を抽出できる信号１２０４を生成するフィルタ１２００の例を示す。フィルタ１２００は、指数フィルタまたは他のローパスフィルタであり得る。一例では、フィルタ１２００は、図５のフィルタ回路５０８に対応し得る。この例では、フィルタ１２００は、次のように定義される関数ｆ（ｘ）によって定義される電圧レベルを有する出力信号１２０４を生成する。

ここで、ｘはフィルタ１２００に供給される入力信号１２０２の電圧レベルである。グラフ１２１０は、ステップ変化を含む入力信号１２０２に対するフィルタ１２００の応答を示す。図示の例では、受電デバイス１００２が監視対象のコイルまたはセンサに近づくにつれて入力信号１２０２の電圧が増加し、受電デバイス１００２が監視対象のコイルまたはセンサから遠ざかる（遠ざかる）につれて入力信号１２０２の電圧が減少する。フィルタ１２００の出力は、入力信号１２０２に追従して、入力信号１２０２が安定する電圧レベルに向かって指数関数的に遷移する。

【0045】

グラフ１２１０に示されるように、曲線セグメント１２１２、１２１４、１２１６、１２１８の導関数は、受電デバイス１００２が動いているかどうか、および移動している場合の方向を示す。電圧レベルｘにおける電圧の勾配または変化率を表す導関数は、次のように表される。

【0046】

いくつかの実装例では、コントローラは、表２に示すように、３つのタイプの導関数を区別することによって、移動と移動方向を特定することができる。

【0047】

導関数の値は、近づく移動、遠ざかる移動、および移動なし（静止）を示し得る。いくつかの実装例では、１つまたは複数の回路が、比較回路に提供できる出力としてｆ’（ｘ）を生成するように構成することができる。比較回路は、充電構成を管理するためにコントローラによって使用されるイベントおよび他の情報を生成するように構成され得る。いくつかの実施例では、フィルタ１２００自体が、ｆ（ｘ）に加えてｆ’（ｘ）を出力として提供してもよい。

【0048】

複数のセンサから受信した測定値および／または複数のコイルから取得した電圧測定値を使用して、受電デバイス１００２の移動のベクトルを決定することができ、ここで移動ベクトルは、二次元または三次元空間における移動方向を特定するものである。例えば、表１に記載された８個のコイルに関する電圧信号の各々は、フィルタ１２００などの対応するローパスフィルタに提供され得る。出力信号の導関数は、受電デバイス１００２がコイルに近づいているか遠ざかっているかを判断するために使用され得る。いくつかの実施例では、電圧レベルの増加率または減少率を使用して移動ベクトルを生成してもよい。移動ベクトルは、受電デバイス１００２の移動に合わせて充電構成を選択または変更するために使用され得る。

【0049】

図１３は、充電面を含むか実装するワイヤレス充電装置を動作させる方法の第２の例を示すフローチャート１３００である。この方法は、ワイヤレス充電装置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１３０２において、コントローラは、センサから受信した信号の変化、または伝送コイルにまたがって測定された電圧を表す信号の変化に基づいて、充電式デバイスが充電面を横切って動いていると判断することができる。ブロック１３０４において、コントローラは、信号の変化率を特定することができる。ブロック１３０６において、コントローラは、変化率と閾値との比較に基づいて、充電式デバイスの運動方向を特定することができる。

【0050】

いくつかの実装例では、閾値が変化率を超えた場合に、充電式デバイスがセンサまたは伝送コイルに接近しており、および／または変化率が閾値を超えた場合に、充電式デバイスはセンサまたは伝送コイルから遠ざかっている。充電式デバイスは、変化率が閾値に実質的に等しい場合に、センサまたは伝送コイルに対して静止し得る。一例では、変化率と閾値との差が閾値の５％未満である場合、変化率は閾値に実質的に等しいとみなされ得る。別の例では、変化率と閾値との差が閾値の１０％未満である場合、変化率は閾値に実質的に等しいとみなされ得る。

【0051】

特定の実装例では、コントローラは、複数の信号のそれぞれの変化率を特定してもよい。複数の信号のそれぞれは、関連するセンサまたは伝送コイルによって提供され得る。コントローラは、複数の信号の変化率と閾値との比較に基づいて、二次元空間における充電式デバイスの移動方向を特定してもよい。コントローラは、複数の信号の変化率と閾値との比較に基づいて、三次元空間における充電式デバイスの移動方向を特定してもよい。

【0052】

いくつかの実装例では、コントローラは、充電式デバイスの移動方向に基づいて充電構成を決定することができ、充電構成で特定された充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供することができる。充電電流は、少なくとも１つのアクティブ伝送コイルを介して充電式デバイスへ電力を転送するように構成され得る。

【0053】

処理回路の例
図１４は、バッテリをワイヤレス充電することを可能にするワイヤレス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１４００のハードウェア実装の一例を示す図である。いくつかの例では、装置１４００が、本明細書に開示の１または複数の機能を実行することができる。本開示の様々な態様によれば、本明細書に開示の要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組合せを、処理回路１４０２を用いて実装することができる。処理回路１４０２は、ハードウェアモジュールおよびソフトウェアモジュールのある組合せによって制御される１または複数のプロセッサ１４０４を含むことができる。プロセッサ１４０４の例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＳｏＣ、ＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、ステートマシン、シーケンサ、ゲートロジック、ディスクリートハードウェア回路、および本開示全体を通して記載される様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアが含まれる。１または複数のプロセッサ１４０４は、特定の機能を実行する専用のプロセッサを含むことができ、ソフトウェアモジュール１４１６の１つによって構成、増強または制御され得る。１または複数のプロセッサ１４０４は、初期化中にロードされるソフトウェアモジュール１４１６の組合せを通じて構成されてもよく、動作中に１または複数のソフトウェアモジュール１４１６をロードまたはアンロードすることによってさらに構成されてもよい。

【0054】

図示の例では、処理回路１４０２が、概してバス１４１０で示されるバスアーキテクチャで実装され得る。バス１４１０は、処理回路１４０２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むことができる。バス１４１０は、１または複数のプロセッサ１４０４およびストレージ１４０６を含む様々な回路をリンクする。ストレージ１４０６は、メモリデバイスおよび大容量ストレージデバイスを含むことができ、本明細書では、コンピュータ可読媒体および／またはプロセッサ可読媒体とも呼ばれる。ストレージ１４０６は、一時的な記憶媒体および／または非一時的な記憶媒体を含むことができる。

【0055】

バス１４１０は、タイミングソース、タイマ、周辺機器、電圧レギュレータおよび電源管理回路などの様々な他の回路をリンクしてもよい。バスインターフェース１４０８は、バス１４１０と１または複数のトランシーバ１４１２との間のインターフェースを提供することができる。一例では、標準規定プロトコルに従って、装置１４００が充電装置または受電デバイスと通信できるようにするために、トランシーバ１４１２を設けることができる。また、装置１４００の性質に応じて、ユーザインタフェース１４１８（例えば、キーパッド、ディスプレイ、スピーカ、マイク、ジョイスティック）が提供されてもよく、バス１４１０に直接またはバスインタフェース１４０８を介して通信可能に結合することができる。

【0056】

プロセッサ１４０４は、バス１４１０の管理と、ストレージ１４０６を含むコンピュータ可読媒体に格納されたソフトウェアの実行を含む全体的な処理とを担うことができる。この点において、プロセッサ１４０４を含む処理回路１４０２は、本明細書に開示の方法、機能および技術のいずれかを実装するために使用することができる。ストレージ１４０６は、ソフトウェアの実行時にプロセッサ１４０４によって操作されるデータを格納するために使用することができ、ソフトウェアは、本明細書に開示の方法のいずれか一つを実行するように構成することができる。

【0057】

処理回路１４０２の１または複数のプロセッサ１４０４は、ソフトウェアを実行することができる。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコードまたはハードウェア記述言語などと呼ばれるかどうかに拘わらず、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、手順、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１４０６に存在するようにしても、外部のコンピュータ可読媒体に存在するようにしてもよい。外部のコンピュータ可読媒体および／またはストレージ１４０６は、非一時的なコンピュータ可読媒体を含み得る。非一時的なコンピュータ可読媒体は、例えば、磁気ストレージデバイス（例えば、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気ストリップ）、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ））、スマートカード、フラッシュメモリデバイス（例えば、「フラッシュドライブ」、カード、スティック、キードライブ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭを含む消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、レジスタ、リムーバブルディスク、およびコンピュータがアクセスして読み取ることができるソフトウェアおよび／または命令を格納するための他の任意の適切な媒体を含むことができる。また、コンピュータ可読媒体および／またはストレージ１４０６は、例えば、搬送波、伝送線、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／または命令を伝送するための他の任意の適切な媒体も含むことができる。コンピュータ可読媒体および／またはストレージ１４０６は、処理回路１４０２に存在していても、プロセッサ１４０４に存在していても、処理回路１４０２の外部にあっても、処理回路１４０２を含む複数のエンティティに分散していてもよい。コンピュータ可読媒体および／またはストレージ１４０６は、コンピュータプログラム製品に具現化されるものであってもよい。一例として、コンピュータプログラム製品は、パッケージ材料内のコンピュータ可読媒体を含むことができる。当業者は、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た記載の機能を実装するための最良の方法を認識するであろう。

【0058】

ストレージ１４０６は、本明細書でソフトウェアモジュール１４１６とも呼ばれる、ロード可能なコードセグメント、モジュール、アプリケーション、プログラムなどのソフトウェアを維持および／または編成することができる。ソフトウェアモジュール１４１６の各々は、処理回路１４０２にインストールまたはロードされて、１または複数のプロセッサ１４０４によって実行されると、１または複数のプロセッサ１４０４の動作を制御するランタイムイメージ１４１４に寄与する命令およびデータを含むことができる。特定の命令は、実行されると、処理回路１４０２に、本明細書に記載の特定の方法、アルゴリズムおよびプロセスに従って機能を実行させることができる。

【0059】

ソフトウェアモジュール１４１６のいくつかは、処理回路１４０２の初期化中にロードされるものであってもよく、これらのソフトウェアモジュール１４１６は、本明細書に開示の様々な機能の実行を可能にするように処理回路１４０２を構成することができる。例えば、いくつかのソフトウェアモジュール１４１６は、プロセッサ１４０４の内部デバイスおよび／または論理回路１４２２を構成することができ、トランシーバ１４１２、バスインターフェース１４０８、ユーザインターフェース１４１８、タイマ、数値演算コプロセッサなどの外部デバイスへのアクセスを管理することができる。ソフトウェアモジュール１４１６は、割り込みハンドラおよびデバイスドライバと相互作用し、処理回路１４０２が提供する様々なリソースへのアクセスを制御する制御プログラムおよび／またはオペレーティングシステムを含むことができる。リソースは、メモリ、処理時間、トランシーバ１４１２へのアクセス、ユーザインタフェース１４１８などを含むことができる。

【0060】

処理回路１４０２の１または複数のプロセッサ１４０４は多機能であり、それによってソフトウェアモジュール１４１６のいくつかがロードされ、異なる機能または同じ機能の異なるインスタンスを実行するように構成される。さらに、１または複数のプロセッサ１４０４は、例えばユーザインタフェース１４１８、トランシーバ１４１２およびデバイスドライバからの入力に応答して開始されるバックグラウンドタスクを管理するように適合されてもよい。複数の機能の実行をサポートするために、１または複数のプロセッサ１４０４は、マルチタスク環境を提供するように構成されてもよく、それによって複数の機能の各々が、必要に応じて１または複数のプロセッサ１４０４によって提供されるタスクのセットとして実装される。一例では、マルチタスク環境は、異なるタスク間でプロセッサ１４０４の制御を引き渡すタイムシェアリングプログラム１４２０を使用して実装されてもよく、それによって各タスクは、未処理の動作の完了時かつ／または割り込みなどの入力に応答して、１または複数のプロセッサ１４０４の制御をタイムシェアリングプログラム１４２０に戻す。タスクが１または複数のプロセッサ１４０４の制御を有する場合、処理回路は、制御タスクに関連する機能によって対処される目的のために効果的に特化される。タイムシェアリングプログラム１４２０は、オペレーティングシステム、ラウンドロビン方式で制御を転送するメインループ、機能の優先順位に従って１または複数のプロセッサ１４０４の制御を割り当てる機能、および／または、１または複数のプロセッサ１４０４の制御を処理機能に提供することによって外部イベントに応答する割込み作動メインループを含むことができる。

【0061】

一実装例では、装置１４００は、充電回路、複数の充電セル、および１つまたは複数のプロセッサ１４０４に含まれ得るコントローラに結合されたバッテリ充電電源を有するワイヤレス充電装置を含むか、またはワイヤレス充電装置として動作する。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。少なくとも１つのコイルは、各充電セルの電荷転送領域を介して電磁界を誘導するように構成され得る。

【0062】

コントローラは、充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を供給し、充電面内の３以上の伝送コイルにまたがる電圧を測定し、３以上の伝送コイルにまたがって測定された電圧の変化に基づいて、充電式デバイスが充電面を横切って移動していることを特定するように構成することができる。充電電流は、少なくとも１つのアクティブな伝送コイルを介して、充電面上に配置された充電式デバイスへの電力の転送を引き起こす。

【0063】

様々な実装例では、コントローラは、３以上の伝送コイルにまたがり測定された電圧の変化に基づいて、充電面を横切る充電式デバイスの移動方向を特定することができる。コントローラは、第１のアクティブな伝送コイルで測定された電圧が増加している場合に、充電式デバイスが当該第１のアクティブな伝送コイルから離れる方向に移動していると判断することができる。コントローラは、隣接する伝送コイルで測定された電圧が増加している場合に、充電式デバイスが当該隣接する伝送コイルに向かって移動していると判断することができる。コントローラは、第１のアクティブな伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加しており、隣接する伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加している場合に、充電式デバイスは第１のアクティブな伝送コイルから離れて隣接する伝送コイルの方へ移動していることを示す移動方向を特定し、特定した移動方向に基づいて、充電電流を第１のアクティブな伝送コイルから隣接する伝送コイルへとリダイレクトすることができる。

【0064】

別の実装例では、装置１４００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つまたは複数のプロセッサ１４０４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、またはワイヤレス充電装置として動作する。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。少なくとも１つのコイルは、各充電セルの電荷転送領域を介して電磁界を誘導するように構成され得る。

【0065】

コントローラは、センサから受信した信号の変化、または伝送コイルで測定された電圧を表す信号の変化に基づいて、充電式デバイスが充電面を横切って移動していると判断し、信号の変化率を特定し、変化率と閾値との比較に基づいて、充電式デバイスの移動方向を特定するように構成することができる。

【0066】

いくつかの例では、充電式デバイスは、閾値が変化率を超えた場合にセンサまたは伝送コイルに接近している。充電式デバイスは、変化率が閾値を超えた場合に、センサまたは伝送コイルから遠ざかっている場合もある。充電式デバイスは、変化率が閾値に実質的に等しいとき、センサまたは伝送コイルに対して静止している場合がある。変化率と閾値との差が、例えば閾値の５％未満または２．５％未満である場合、変化率は閾値に実質的に等しいとみなされ得る。

【0067】

特定の実装例では、コントローラは、複数の信号のそれぞれの変化率を特定することができる。複数の信号のそれぞれは、関連するセンサまたは伝送コイルによって提供され得る。コントローラは、複数の信号の変化率と閾値との比較に基づいて、二次元空間における充電式デバイスの移動方向を特定することができる。コントローラは、複数の信号の変化率と閾値との比較に基づいて、三次元空間における充電式デバイスの移動方向を決定するようにしてもよい。

【0068】

いくつかの実装例では、コントローラは、充電式デバイスの移動方向に基づいて充電構成を決定し、充電構成で特定された充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供することができる。充電電流は、少なくとも１つのアクティブな伝送コイルを介して充電式デバイスへの電力の転送を引き起こすように構成され得る。

【0069】

いくつかの実装例では、ストレージ１４０６は命令および情報を保持し、命令は、１つまたは複数のプロセッサ１４０４に、充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供させ、充電面内の３以上の伝送コイルにまたがる電圧を測定し、３以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、充電式デバイスが充電面を横切って動いていると判断させるように構成されている。充電電流は、少なくとも１つのアクティブな伝送コイルを介して、充電面上に配置された充電式デバイスへの電力の転送を引き起こすように構成され得る。

【0070】

いくつかの実装例では、命令は、１つ以上のプロセッサ１４０４に、３以上の伝送コイルにまたがって測定された電圧の変化に基づいて、充電面を横切る充電式デバイスの移動方向を特定させるように構成される。１つまたは複数のプロセッサ１４０４は、第１のアクティブな伝送コイルで測定された電圧が増加している場合、充電式デバイスが第１のアクティブな伝送コイルから離れていると判断していもよい。１つまたは複数のプロセッサ１４０４は、隣接する伝送コイルで測定された電圧が増加している場合、充電式デバイスが隣接する伝送コイルに向かって移動していると判断してもよい。１つまたは複数のプロセッサ１４０４は、第１のアクティブな伝送コイルで測定された電圧が増加しており、隣接する伝送コイルで測定された電圧が増加している場合、充電式デバイスは第１のアクティブな伝送コイルから離れて隣接する伝送コイルに向かって移動していることを示す移動方向を特定し、特定した移動方向に基づいて、第１のアクティブな伝送コイルから隣接する伝送コイルへと充電電流をリダイレクトするようにしてもよい。

【0071】

いくつかの例では、命令は、１つまたは複数のプロセッサ１４０４に、現在の充電構成に基づいて複数の伝送コイルを構成させ、充電式デバイスが現在の充電構成での充電中に充電式デバイスから報告される電力を受信させるように構成される。命令は、１つまたは複数のプロセッサ１４０４に、報告された電力と、充電式デバイスの充電中にワイヤレス充電装置によって消費された電力との差として電力損失を計算させるように構成され得る。命令は、充電式デバイスが充電面上に置かれたことを検出したら、１つまたは複数のプロセッサ１４０４に充電構成を選択させるように構成され得る。命令は、充電式デバイスが充電面上で再配置されたことを検出したら、１つまたは複数のプロセッサ１４０４に充電構成を選択させるように構成されてもよい。

【0072】

いくつかの実装例では、ストレージ１４０６は命令および情報を維持し、命令は、１つまたは複数のプロセッサ１４０４に、充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供させ、充電面内の３以上の伝送コイルにまたがる電圧を測定させ、３以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、充電式デバイスが充電面を横切って動いているとを判断させるように構成される。充電電流は、少なくとも１つのアクティブ伝送コイルを介して、充電面上に配置された充電式デバイスへの電力転送を引き起こすように構成され得る。

【0073】

いくつかの実装例では、命令は、１つまたは複数のプロセッサ１４０４に、センサから受信した信号、または伝送コイルにまたがって測定された電圧を示す信号の変化に基づいて、充電式デバイスが充電面を横切って動いていると判断し、信号の変化率を特定し、変化率と閾値との比較に基づいて充電式デバイスの移動方向を特定させるように構成される。

【0074】

いくつかの実装例では、閾値が変化率を超えた場合に、充電式デバイスはセンサまたは伝送コイルに近づいており、および／または変化率が閾値を超えた場合に、充電式デバイスはセンサまたは伝送コイルから遠ざかっている。充電式デバイスは、変化率が閾値に実質的に等しいとき、センサまたは伝送コイルに対して静止している。変化率と閾値との差が閾値の５％未満である場合、変化率は閾値に実質的に等しいとみなされ得る。

【0075】

特定の実装例では、命令は、１つまたは複数のプロセッサ１４０４に、複数の信号のそれぞれの変化率を特定させるように構成される。複数の信号のそれぞれは、関連するセンサまたは伝送コイルによって提供され得る。１つまたは複数のプロセッサ１４０４は、複数の信号の変化率と閾値との比較に基づいて、二次元空間における充電式デバイスの移動方向を特定することができる。１つまたは複数のプロセッサ１４０４は、複数の信号の変化率と閾値との比較に基づいて、三次元空間における充電式デバイスの移動方向を特定することができる。

【0076】

いくつかの実装例では、命令は、１つまたは複数のプロセッサ１４０４に、充電式デバイスの移動方向に基づいて充電構成を決定させ、この充電構成で特定される充電面内の少なくとも１つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供させるように構成される。充電電流は、少なくとも１つのアクティブ伝送コイルを介して充電式デバイスへの電力の転送を引き起こすように構成され得る。

【0077】

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】

【国際調査報告】