特表 2023-512792 モジュール式フリーポジションワイヤレス充電デバイス

(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】2023-03-29

(54)【発明の名称】モジュール式フリーポジションワイヤレス充電デバイス

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20230322BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20230322BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20230322BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20230322BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301D

H02J50/40

H02J50/80

H02J50/12

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022547920

(86)(22)【出願日】2021-02-05

(85)【翻訳文提出日】2022-10-03

(86)【国際出願番号】 US2021016938

(87)【国際公開番号】W WO2021159007

(87)【国際公開日】2021-08-12

(31)【優先権主張番号】63/066,223

(32)【優先日】2020-08-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/971,211

(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】17/168,161

(32)【優先日】2021-02-04

(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】スラトニック，ジェイク

(72)【発明者】

【氏名】グッドチャイルド，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

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA01

5G503DA04

5G503GB08

5G503GD03

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。充電デバイスを構成する方法は、第１のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第１の複数の伝送コイルであって、第１の充電面を規定する第１の複数の伝送コイルを識別するステップと、第２のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第２の複数の伝送コイルであって、第２の充電面を規定する第２の複数の伝送コイルを識別するステップと、第１のプリント回路基板と第２のプリント回路基板との位置合わせを決定するステップと、第１の充電面および第２の充電面に充電電流を提供するステップと、充電電流を受信する１または複数の伝送コイルを選択するステップとを含む。１または複数の伝送コイルの各々は、第１の複数の伝送コイルまたは第２の複数の伝送コイルに設けられている。
【選択図】図１５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電デバイスであって、
第１のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第１の複数の伝送コイルであって、第１の充電面を規定する第１の複数の伝送コイルと、
第２のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第２の複数の伝送コイルであって、第２の充電面を規定する第２の複数の伝送コイルと、
前記モジュールパターンが前記第１の充電面から前記第２の充電面に続くように、前記第１のプリント回路基板を前記第２のプリント回路基板と位置合わせして固定するように構成された留め具と、
前記第１の充電面から前記第２の充電面に充電電流を伝導するように構成された電気的相互接続部と、
充電電流を受信する１または複数の伝送コイルを選択するように構成されたプロセッサとを備え、前記１または複数の伝送コイルの各々が、前記第１の複数の伝送コイルまたは前記第２の複数の伝送コイルに設けられていることを特徴とする充電デバイス。

【請求項2】

請求項１に記載の充電デバイスであって、
前記第１のプリント回路基板上のモジュールパターンのエッジが、前記第２のプリント回路基板上のモジュールパターンのエッジと平面的に整列しているときに、前記第１のプリント回路基板が前記第２のプリント回路基板と位置合わせされることを特徴とする充電デバイス。

【請求項3】

請求項１または２に記載の充電デバイスであって、
前記第１の複数の伝送コイルが前記第１のプリント回路基板の上面に設けられ、前記第２の複数の伝送コイルが前記第２のプリント回路基板の下面に設けられるように、前記第１のプリント回路基板および前記第２のプリント回路基板が向けられていることを特徴とする充電デバイス。

【請求項4】

請求項１～３の何れか一項に記載の充電デバイスであって、
前記第１のプリント回路基板が、コントローラを備え、このコントローラが、
前記プロセッサからコマンドを受信し、
前記コマンドに応答して、前記プロセッサにより充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルに充電電流を導くように構成されていることを特徴とする充電デバイス。

【請求項5】

請求項４に記載の充電デバイスであって、
前記コントローラが、前記プロセッサに構成情報を報告するようにさらに構成されていることを特徴とする充電デバイス。

【請求項6】

請求項４または５に記載の充電デバイスであって、
前記コントローラが、前記プロセッサにステータスを送信するようにさらに構成されていることを特徴とする充電デバイス。

【請求項7】

請求項４～６の何れか一項に記載の充電デバイスであって、
前記コントローラが、前記第２のプリント回路基板に設けられた対応するコントローラとの通信を確立するようにさらに構成されていることを特徴とする充電デバイス。

【請求項8】

請求項１～７の何れか一項に記載の充電デバイスであって、
前記プロセッサが、
受信デバイスのための充電構成を設定し、
前記充電構成に基づいて、前記充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルを識別するようにさらに構成されていることを特徴とする充電デバイス。

【請求項9】

請求項１～８の何れか一項に記載の充電デバイスであって、
前記留め具が、ネジを含むことを特徴とする充電デバイス。

【請求項10】

請求項１～８の何れか一項に記載の充電デバイスであって、
前記留め具が、接着剤を含むことを特徴とする充電デバイス。

【請求項11】

充電デバイスを構成するための方法であって、
第１のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第１の複数の伝送コイルを識別するステップであって、前記第１の複数の伝送コイルが第１の充電面を規定する、ステップと、
第２のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第２の複数の伝送コイルを識別するステップであって、前記第２の複数の伝送コイルが第２の充電面を規定する、ステップと、
前記第１のプリント回路基板と前記第２のプリント回路基板との位置合わせを決定するステップと、
前記第１の充電面および前記第２の充電面に充電電流を提供するステップと、
前記充電電流を受信する１または複数の伝送コイルを選択するステップであって、前記１または複数の伝送コイルの各々が前記第１の複数の伝送コイルまたは前記第２の複数の伝送コイルに設けられている、ステップとを備えることを特徴とする方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の方法であって、
前記第１のプリント回路基板上のモジュールパターンのエッジが、前記第２のプリント回路基板上のモジュールパターンのエッジと平面的に整列していることを特徴とする方法。

【請求項13】

請求項１１または１２に記載の方法であって、
前記第１の複数の伝送コイルが前記第１のプリント回路基板の上面に設けられ、前記第２の複数の伝送コイルが前記第２のプリント回路基板の下面に設けられるように、前記第１のプリント回路基板および前記第２のプリント回路基板が向けられていることを特徴とすることを特徴とする方法。

【請求項14】

請求項１１～１３の何れか一項に記載の方法であって、
前記第１のプリント回路基板に設けられたコントローラにコマンドを送信するステップをさらに含み、
前記コマンドが、前記コントローラに、充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルに充電電流を導かせるように構成されていることを特徴とする方法。

【請求項15】

請求項１４に記載の方法であって、
前記コントローラから構成情報を受信するステップをさらに含むことを特徴とする方法。

【請求項16】

請求項１４または１５に記載の方法であって、
前記コントローラからステータスを受信するステップをさらに含むことを特徴とする方法。

【請求項17】

請求項１１～１６の何れか一項に記載の方法であって、
前記第１のプリント回路基板および前記第２のプリント回路基板に設けられたコントローラとの通信を確立するステップをさらに含むことを特徴とする方法。

【請求項18】

請求項１１～１７の何れか一項に記載の方法であって、
受信デバイスのための充電構成を設定するステップと、
前記充電構成に基づいて、前記充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルを識別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19】

命令が格納されたプロセッサ可読記憶媒体であって、
前記命令は、少なくとも１のプロセッサによって実行されると、前記少なくとも１のプロセッサに、
第１のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第１の複数の伝送コイルを識別するステップであって、前記第１の複数の伝送コイルが第１の充電面を規定する、ステップと、
第２のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第２の複数の伝送コイルを識別するステップであって、前記第２の複数の伝送コイルが第２の充電面を規定する、ステップと、
前記第１のプリント回路基板と前記第２のプリント回路基板との位置合わせを決定するステップと、
前記第１の充電面および前記第２の充電面に充電電流を提供するステップと、
前記充電電流を受信する１または複数の伝送コイルを選択するステップであって、前記１または複数の伝送コイルの各々が前記第１の複数の伝送コイルまたは前記第２の複数の伝送コイルに設けられている、ステップとを実行させることを特徴とするプロセッサ可読記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、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のための充電面に関し、より詳細には、モジュール要素を含む分散型充電面の提供に関する。

【0002】

優先権の主張
本出願は、２０２１年２月４日に米国特許庁に出願された特許出願第１７／１６８，１６１号、２０２０年２月６日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６２／９７１，２１１号、並びに、２０２０年８月１５日に米国特許庁に出願された仮特許出願第６３／０６６，２２３号の優先権および利益を主張するものであり、それら出願の内容全体は、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、充電構成の柔軟性を提供し、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。

【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従って製造されるＰＣＢの一例を示している。

【図9】図９は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるモジュール式充電面の第１の例を示している。

【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モジュール式充電面の第２の例を示している。

【図11】図１１は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるモジュール式充電面の第３の例を示している。

【図12】図１２は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるモジュール式充電面で使用することができるＰＣＢの具体的な構成を示している。

【図13】図１３は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるフィールド拡張可能なモジュール式充電面の第１の例を示している。

【図14】図１４は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるフィールド拡張可能なモジュール式充電面の第２の例を示している。

【図15】図１５は、本明細書に開示の特定の態様に従って構成されるモジュール式充電デバイスに関する制御回路の構成の例を示している。

【図16】図１６は、本明細書に開示の特定の態様に係る、異なるサイズの充電セルを有するモジュール式充電面または物理的に分散された充電面の一例を示している。

【図17】図１７は、本開示の特定の態様に従って提供される複数の充電デバイスを含む充電システムの一例を示している。

【図18】図１８は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるモジュール式充電面の複合制御回路の第１の例を示している。

【図19】図１９は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるモジュール式充電面に提供され得る複合制御回路の第２の例を示している。

【図20】図２０は、本開示の特定の態様に従って家具に１または複数の充電面を提供するためのモジュール式充電デバイスの使用を示している。

【図21】図２１は、本明細書に開示の特定の態様に係る充電システムを動作させる方法の一例を示すフローチャートである。

【図22】図２２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使用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関連するシステム、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。モジュール式表面要素から構築される充電システムによって提供される１または複数の表面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。一例では、充電システムによって提供される単一の表面が、複数のモジュール式マルチコイルワイヤレス充電要素の構成から形成される。別の例では、複数の相互接続されたマルチコイルワイヤレス充電要素を使用する充電システムによって分散型充電面を提供することができる。

【0011】

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、ワイヤレス充電デバイスが、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。

【0012】

本開示の特定の態様は、モジュール式または分散型表面の要素に複数の電力伝送コイルを提供するワイヤレス充電システムのためのシステム、装置および方法に関する。コイルは積み重ねることができ、充電デバイスの充電面内の特定の形状または位置を一致させる必要なしに、ワイヤレス充電システムに提示された標的デバイスを充電するために使用することができる。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、ワイヤレス充電システムによって提供される充電面上に置かれたデバイスは、充電面に関連付けられた充電セルの１または複数を介してワイヤレスで伝達される電力を受け取ることができる。電力は、充電面上の任意の位置に配置された受信デバイスにワイヤレスで伝送することができる。受信デバイスは、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、充電可能とされる個別の配置位置に関係なく、配置され得る。複数のデバイスを単一の表面上で同時にまたは並行して充電することができる。装置は、表面を横切る１または複数のデバイスの動きを追跡することができる。充電システムは、互いに物理的に分離されているが、複数のデバイスの同時充電を管理および制御できる単一のモジュール式充電面として管理される複数の充電面部分を提供することができる。充電システムは、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】

本開示の別の態様は、充電デバイスに関連するシステム、装置および方法に関し、充電デバイスが、第１のプリント回路基板上にパターンで配置された第１の複数の伝送コイルであって、第１の充電面を規定する第１の複数の伝送コイルと、第２のプリント回路基板上にパターンで配置された第２の複数の伝送コイルであって、第２の充電面を規定する第２の複数の伝送コイルと、上記パターンが第１の充電面から第２の充電面に続くように、第１のプリント回路基板を第２のプリント回路基板と位置合わせして固定するように構成された留め具と、第１の充電面から第２の充電面に充電電流を伝導するように構成された電気的相互接続部と、充電電流を受信する１または複数の伝送コイルを選択するように構成されたプロセッサとを備える。１または複数の伝送コイルの各々は、第１の複数の伝送コイルまたは第２の複数の伝送コイルに提供されている。

【0015】

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または複数の電力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。

【0016】

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、充電デバイスの表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、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。

【0017】

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。

【0018】

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。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。

【0019】

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、交互に配置されるようにしてもよい。

【0020】

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。

【0021】

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デバイスの充電面４００にわたって提供される電力伝送領域の配置を示している。充電デバイスは、充電セルの４つの層４０２、４０４、４０６、４０８から構成することができる。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。

【0022】

本明細書に開示の特定の態様によれば、位置の検知は、充電セル内のコイルを形成する導電体のある特性の変化に依存することができる。導電体の特性における測定可能な差異には、静電容量、抵抗、インダクタンスおよび／または温度が含まれる。いくつかの例では、充電面の荷重が、荷重点の近くに位置するコイルの測定可能な抵抗に影響を与えることができる。いくつかの実施態様では、タッチ、圧力、荷重および／または歪みの変化の検出を通じて位置検知を可能にするために、センサを提供することができる。本明細書に開示の特定の態様は、低電力差分容量検知技術を使用して、充電面に自由に置かれたデバイスの位置を検知することができる装置および方法を提供する。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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電力伝送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、複数の電力伝送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、単一の電力伝送コイルまたは電力伝送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または複数の電力伝送コイルまたは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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

モジュール式ワイヤレス充電面
本開示の特定の態様によれば、ワイヤレス充電システムに提供される充電面は、各モジュールＰＣＢが充電面と実質的に平行に整列した１または複数の充電コイルを保持する、モジュールＰＣＢシステムを使用して実現することができる。一態様によれば、充電システムが複数のモジュールＰＣＢを含むことができ、それらモジュールＰＣＢが、充電のために充電式デバイスを置くことができる大きな表面領域であって、単一の制御システムによって制御、管理または駆動される大きな表面領域を提供するように構成されている。一例では、モジュールＰＣＢが、並んだ構成または端部どうしを重ねた構成で、物理的に結合、接合または他の方法で提供され、それにより所望の長さ、幅または表面積を有する結合された充電面を提供することができる。別の例では、モジュールＰＣＢの２以上が、物理的に分離されて、車両の部屋またはキャビン内、または机などの家具の異なる位置に複数の充電面を提供することができる。充電システムは、充電コイルの同じサイズおよびレイアウトを含む、同じ充電コイル構成を有するモジュールＰＣＢを含むことができる。いくつかの例では、充電システムが、異なるレイアウト、異なるサイズの充電コイルおよび／または異なるＰＣＢサイズを有するモジュールＰＣＢを含む、異なるタイプのモジュールＰＣＢを含む。いくつかの例では、モジュールＰＣＢが、異なるサイズの充電コイルを含むことができる。いくつかの例では、モジュールＰＣＢが、異なる形状の充電コイルを含むことができる。いくつかの例では、いくつかのモジュールＰＣＢを、柔軟性のあるＰＣＢから作ることができ、他のモジュールＰＣＢを、柔軟性のない材料から作ることができる。

【0033】

いくつかの例では、モジュールＰＣＢを、４以上の層を有するプリント回路基板上で製造することができ、充電コイルが、各層の１または複数の表面上にコイル部分を含むことができる。従来のシステムでは、３層以上を使用するプリント回路基板設計において、基板のすべての層ではなく、一部の層を通過する相互接続を有することが有利となり得る。ブラインドビアは、ＰＣＢの片側の表面のみを貫通し、ベリードビアは、ＰＣＢのどちらの表面も貫通せずに内層を接続する。ブラインドビアおよびベリードビアを使用することで、ＰＣＢに回路をより高密度に充填することができる。しかしながら、ブラインドビアおよびベリードビアの使用により、ＰＣＢ製造において追加のプロセスステップが必要となり、それにより、製造のコストおよび時間が大幅に増加する。本明細書に開示の特定の態様によれば、ＰＣＢ製造および組立に関連する時間および／またはコストを増加させずに、スルーホール／ビアを使用する標準的な低コストのＰＣＢ製造技術を使用して、ブラインドビアおよびベリードビアを実装することができる。いくつかの例では、複数の標準技術の低コストのＰＣＢを結合して、接着剤または他の機械的手段の使用により基板を互いに結合して積層体を形成し、単一の大きな多層基板を形成することができる。相互接続は、ピンを押し込むか、または基板間のバス接続をはんだ付けすることによって行うことができる。

【0034】

図８は、本明細書に開示の特定の態様に従って充電面を提供するワイヤレス充電デバイス８００の第１の例を示している。ワイヤレス充電デバイス８００の側面図が８２０で示されている。いくつかの例では、同じプリント回路基板８０２、８０４の複数のコピーを積層して最終的なモジュールを得ることができる。場合によっては、１または複数のプリント回路基板８０２、８０４を鏡像化し、鏡像化バージョンとして積層して、鏡像化していない１または複数のプリント回路基板８０２、８０４とともに単一のアセンブリを形成することができる。図示のワイヤレス充電デバイス８００では、同じ設計の２つの２層プリント回路基板８０２、８０４が接着されるか、または他の方法で互いに接合されている。他の例では、３以上のプリント回路基板８０２、８０４を積層してワイヤレス充電デバイス８００を形成することができる。プリント回路基板８０２、８０４は、異なる層、デザイン、厚さなどを有することができる。いくつかの例では、オンボードインダクタの動作を容易にするために、ＥＭＩから回路を遮蔽するために、かつ／または他の目的のために、プリント回路基板８０２、８０４間に設けられた接着剤層８０６内に、または接着剤層とともに磁性材料または遮蔽材料を提供することができる。プリント回路基板８０２、８０４が従来の製造技術を使用して得られる場合、ワイヤレス充電デバイス８００の層を形成するプリント回路基板８０２、８０４の間に磁気材料または遮蔽材料を容易に挿入することはできない。

【0035】

いくつかの例では、２以上のプリント回路基板８０２、８０４を使用して充電面を提供することができる。第１のプリント回路基板８０２は、上層８１０および下層８１２を有する。上層８１０および下層８１２は、金属および／または絶縁金属であってもよい。充電面は、上層８１４および下層８１６を有する第２のプリント回路基板８０４を含む。上層８１４および下層８１６は、金属および／または絶縁金属であってもよい。充電面は、第１のプリント回路基板８０２の下層８１２が第２のプリント回路基板８０４の上層８１４に隣接するように、第１のプリント回路基板８０２と第２のプリント回路基板８０４を接合する接着剤層８０６を含む。充電面は、第１のプリント回路基板８０２の下層８１２と第２のプリント回路基板８０４の上層８１４との間に設けられた１または複数の相互接続部を含むこともできる。一例では、少なくとも１の相互接続部が、第１のプリント回路基板８０２の上層８１０を貫通しない。１または複数の相互接続部は、第２のプリント回路基板８０４の下層８１６を貫通しないこともある。接着剤層８０６は、第１のプリント回路基板８０２と第２のプリント回路基板８０４の間で少なくとも１の相互接続部が通過する開口部を含むことができる。

【0036】

本明細書に開示の特定の態様によれば、モジュール式充電面は、複数のＰＣＢモジュールを物理的に接合、結合または他の方法で物理的に相互接続することによって組み立てることができる。いくつかの例では、同じ形状およびサイズを有し、同じ数および構成の充電コイルを提供する複数のＰＣＢからモジュール式充電面が組み立てられている。いくつかの例では、異なる形状またはサイズを有することができ、かつ／または異なる数または構成の充電コイルを提供する複数のＰＣＢからからモジュール式充電面が組み立てられている。

【0037】

図９は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるワイヤレス充電システムによって操作されるモジュール式充電面の第１の例を示している。モジュール式充電面は、２つの相互接続されたＰＣＢ９０２、９０４から構築されている。組立前の図面９００に示すように、ＰＣＢ９０２、９０４は、共通のサイズおよび形状を有し、各ＰＣＢ９０２、９０４によって提供される充電面にわたって配置された伝送コイルのグループを有する。この例では、ＰＣＢ９０２、９０４が、本明細書で東西方向とも呼ばれる一方向に重ね合わせられるように構成されている。ＰＣＢ９０２、９０４は、伝送コイルの外形を規定するＰＣＢ９０２、９０４の領域９１４、９１６の幅の整数Ｎ倍である充電面を作成するために重ね合わることができる。図示の組立後の図面９２０は、Ｎ＝２であり、東側ＰＣＢ９０２が西側ＰＣＢ９０４に重なる一例を示している。ＰＣＢ９０２、９０４の伝送コイル（例えば、伝送コイル９２２、９２４、９２６）は、ＰＣＢ９０２、９０４が重ね合わされたときに途切れることなく続くパターンで配置されている。

【0038】

図示の例では、各ＰＣＢ９０２、９０４が、下面コネクタ領域９０６ａ、９０６ｂ、９１０ａ、９１０ｂおよび上面コネクタ領域９０８ａ、９０８ｂ、９１２ａ、９１２ｂを有し、ＰＣＢ９０２、９０４が重ね合わされたときに、それらが９３０ａ、９３０ｂに重なるように配置されている。機械的ファスナは、下面コネクタ領域９０６ａ、９０６ｂ、９１０ａ、９１０ｂおよび上面コネクタ領域９０８ａ、９０８ｂ、９１２ａ、９１２ｂに配置することができる。機械的ファスナは、ＰＣＢ９０２、９０４を重ね合わせたときに定位置に固定および／または保持することができる、結合点、ネジまたは他の手段を含むことができる。電気コネクタは、下面コネクタ領域９０６ａ、９０６ｂ、９１０ａ、９１０ｂおよび上面コネクタ領域９０８ａ、９０８ｂ、９１２ａ、９１２ｂに配置することができる。電気コネクタは、ＰＣＢ９０２、９０４の間でデータ通信リンクおよび／または充電電流を伝導し、充電面上またはその近くに置かれた受信デバイスを充電する際にコントローラが伝送コイルのグループを構成して動作させることを可能にすることができる。

【0039】

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ワイヤレス充電システムによって動作するモジュール式充電面の第２の例を示している。モジュール式充電面は、２つの相互接続されたＰＣＢ１００２、１００４から構築されている。組立前の図面１０００に示すように、ＰＣＢ１００２、１００４は、共通のサイズおよび形状を有し、各ＰＣＢ１００２、１００４によって提供される充電面全体にわたって配置された伝送コイルのグループを有する。この例では、ＰＣＢ１００２、１００４が、いずれの方向にも重ねられるように構成されており、図示の構成では、南北方向に重ねられている。ＰＣＢ１００２、１００４は、伝送コイルの外形を規定するＰＣＢ１００２、１００４の領域１０１４、１０１６の幅の整数Ｎ倍である充電面を形成するように重ね合わせることができる。図示の組立後の図面１０２０は、Ｎ＝２であり、北側ＰＣＢ１００２が南側ＰＣＢ１００４に重なる一例を示している。ＰＣＢ１００２、１００４の伝送コイルは、ＰＣＢ１００２、１００４が重ね合わされたときに途切れることなく続くパターンで配置されている。

【0040】

図示の例では、各ＰＣＢ１００２、１００４が、下面コネクタ領域１００６ａ、１００６ｂ、１０１０ａ、１０１０ｂおよび上面コネクタ領域１００８ａ、１００８ｂ、１０１２ａ、１０１２ｂを有し、ＰＣＢ１００２、１００４が重ね合わされたときに、それらが重なり合うように配置されている。機械的ファスナは、下面コネクタ領域１００６ａ、１００６ｂ、１０１０ａ、１０１０ｂ、および上面コネクタ領域１００８ａ、１００８ｂ、１０１２ａ、１０１２ｂに配置することができる。機械的ファスナは、ＰＣＢ１００２、１００４を重ね合わせたときに定位置に固定および／または保持することができる、結合点、ネジまたは他の手段を含むことができる。電気コネクタは、下面コネクタ領域１００６ａ、１００６ｂ、１０１０ａ、１０１０ｂおよび上面コネクタ領域１００８ａ、１００８ｂ、１０１２ａ、１０１２ｂに配置することができる。電気コネクタは、ＰＣＢ１００２、１００４の間でデータ通信リンクおよび／または充電電流を伝導し、充電面上またはその近くに置かれた受信デバイスを充電する際にコントローラが伝送コイルのグループを構成して操作することを可能にすることができる。

【0041】

図１１は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるワイヤレス充電システムによって操作されるモジュール式充電面１１００の第３の例を示している。モジュール式充電面１１００は、４つの相互接続されたＰＣＢ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８から構築されている。ＰＣＢ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８は、共通のサイズおよび形状を有し、各ＰＣＢ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８によって提供される充電面全体にわたって配置された伝送コイルのグループを有する。この例では、ＰＣＢ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８が、いずれの方向にも重ね合わせることができるように構成されている。ＰＣＢ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８は、伝送コイルの外形を規定するＰＣＢ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８の領域の幅の整数Ｍ×Ｎ倍である充電面を作成するように重ね合わせることができる。図示のモジュール式充電面１１００では、Ｍ＝２、Ｎ＝２である。ＰＣＢ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８の伝送コイルは、ＰＣＢ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８が重ね合わされたときに途切れることなく続くパターンで配置されている。いくつかの例では、十字形、「Ｔ」字形、または不規則な形状を有するモジュール式充電面を形成するために、ＰＣＢ１１０２、１１０４、１１０６、１１０８を相互接続することが可能である。

【0042】

図１２は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供されるワイヤレス充電システムによって操作されるモジュール式充電面を提供するように構成することができるＰＣＢの構成の例１２００、１２２０を示している。ＰＣＢは、図１０に示すＰＣＢ１００２、１００４に対応することができる。第１の例１２００では、各ＰＣＢ１２０２、１２０４、１２０６が、ＰＣＢ１２０２、１２０４、１２０６の第１の表面層上の金属層に形成された伝送コイルセクション１２０８、１２１０、１２１２を備える。いくつかの態様では、ＰＣＢ１２０２、１２０４、１２０６が、３以上の層を有することができる。いくつかの態様では、ＰＣＢ１２０２、１２０４、１２０６が、両方の表面層上に伝送コイルを有することができる。図示の例１２００では、処理回路１２１４、１２１６、１２１８が第２の表面層上に設けられている。処理回路１２１４、１２１６、１２１８は、充電電流を受信し、かつ／または充電電流を１または複数の伝送コイルに導くコントローラとして構成することができる。処理回路１２１４、１２１６、１２１８は、第２の表面層上の所望の位置または適切な位置に設けることができる。伝送コイルセクション１２０８、１２１０、１２１２の利用可能な位置は、電磁束の流れの位置または予測位置に基づいて制限することができる。

【0043】

第１の例１２００では、ＰＣＢ１２０２、１２０４、１２０６が、組立中に重ね合わされたときに共通の向きを有する。一例では、伝送コイルセクション１２０８、１２１０、１２１２を保持する第１の表面層が最上層として提供されるように各ＰＣＢ１２０２、１２０４、１２０６が向けられるときに、共通の向きが提供される。別の例では、伝送コイルセクション１２２８、１２１０、１２１２を保持する第１の表面層が最下層として提供されるように各ＰＣＢ１２０２、１２０４、１２０６が向けられるときに、共通の向きが提供される。ＰＣＢ１２０２、１２０４、１２０６は、伝送コイルセクション１２０８、１２１０、１２１２が整列するように重ね合わされて固定される。一例では、伝送コイルセクション１２０８、１２１０、１２１２が、１２４０で示すように整列される。

【0044】

第２の例１２２０では、各ＰＣＢ１２２２、１２２４、１２２６が、ＰＣＢ１２２２、１２２４、１２２６の一表面層上の金属層に形成された伝送コイルセクション１２２８、１２３０、１２３２を有する。いくつかの態様では、ＰＣＢ１２２２、１２２４、１２２６が、３以上の層を有することができる。いくつかの態様では、ＰＣＢ１２２２、１２２４、１２２６が、両方の表面層上に伝送コイルを有することができる。図示の例１２２０では、処理回路１２３４、１２３６、１２３８が第２の表面層上に設けられている。処理回路１２３４、１２３６、１２３８は、充電電流を受信し、かつ／または充電電流を１または複数の伝送コイルに導くコントローラとして構成することができる。処理回路１２３４、１２３６、１２３８は、第２の表面層上の所望の位置または適切な位置に設けることができる。伝送コイルセクション１２２８、１２３０、１２３２の利用可能な位置は、電磁束の流れの位置または予測位置に基づいて制限することができる。図示の例では、処理回路１２３４、１２３６、１２３８が、第２の表面層のエッジまたはコーナに配置されている。

【0045】

第２の例１２２０では、ＰＣＢ１２２２、１２２４、１２２６の方向が、組立中に重ね合わされたときに、交互になっている。伝送コイルセクション１２３０を保持する第１の表面層が最上層として提供されるように、いくつかのＰＣＢ１２２６が向けられ、伝送コイルセクション１２２８、１２３２を保持する第１の表面層が最下層となるように、他のＰＣＢ１２２２、１２２４が向けられる場合に、交互の向きが与えられる。場合によっては、交互に向きを変えたＰＣＢ１２２２、１２２４、１２２６を重ね合わせたときに位置合わせを可能にするために、一部のＰＣＢ１２２６に伝送コイルを配置するパターンを、他のＰＣＢ１２２２、１２２４に伝送コイルを配置するパターンに対して反転または鏡面化することができる。ＰＣＢ１２２２、１２２４、１２２６は、伝送コイルセクション１２２８、１２３０、１２３２が整列するように、重ね合わされて固定される。一例では、伝送コイルセクション１２２８、１２３０、１２３２が、１２４０で示すように整列される。

【0046】

第２の例１２２０で示す構成は、伝送コイルセクション１２２８、１２３０、１２３２をほぼ平面的に整列させて提供することができ、これによりモジュール式充電面全体にわたる電磁束の一貫性および／または均一性を改善することができる。

【0047】

図１３は、本明細書に開示の特定の態様に従って、複数のワイヤレス充電デバイスとして、または単一のワイヤレス充電システムとして動作することができるフィールド拡張可能なモジュール式充電面の第１の例を示している。初期構成１３００では、２つのモジュール式充電面をスタンドアロンユニットとして動作させることができる。各モジュール式充電面は、例えば図１０に示すＰＣＢ１００２、１００４に対応し得るＰＣＢ１３０４、１３１４を有する。各ＰＣＢ１３０４、１３１４は、ＰＣＢ１３０４、１３１４の第１の表面層上の金属層１３０６、１３１６に形成された伝送コイルセクションを有する。いくつかの態様では、ＰＣＢ１３０４、１３１４が、３以上の層を有することができる。いくつかの態様では、ＰＣＢ１３０４、１３１４が、両方の表面層上に伝送コイルを有することができる。伝送コイルセクションの利用可能な位置は、電磁束の流れの位置または予測位置に限定することができる。この例では、図面１３２０に概ね示すように、１または複数の着脱可能なエンドキャップ１３０８、１３１８を有するハウジング１３０２、１３１２内に、モジュール式充電面を設けることができる。

【0048】

いくつかの例では、２つのモジュール式充電面が、同じコントローラに電気的にまたは通信可能に結合され、２つのモジュール式充電面が分散型充電面として動作することを可能にすることができる。いくつかの例では、２つのモジュール式充電面が、個々のコントローラに電気的にまたは通信可能に結合され、２つの別個の充電デバイスとして動作する。

【0049】

全体として１３３０で示すように、ハウジング１３０２、１３１２が単一の大きなハウジング１３３２を形成するようにモジュール面を相互接続することを可能にするために、充電面のうちの１つを裏返すことができる。処理回路およびコネクタは図示されていないが、複数のＰＣＢ１３０４、１３１４を互いに接続することを可能にする位置でＰＣＢ１３０４、１３１４上に配置することができる。相互接続の際、ＰＣＢ１３０４、１３１４を重ね合わせるときに、その向きが交互に変わる。伝送コイルセクションを保持する表面層が最上層として提供されるように第１のＰＣＢ１３０４が向けられ、伝送コイルセクションを保持する表面層が最下層となるように別のＰＣＢ１３１４が向けられる場合に、交互の向きが提供される。場合によっては、伝送コイルがＰＣＢ１３０４、１３１４上に配置されるパターンは、ＰＣＢ１３０４、１３１４が重なったときに位置合わせを可能にするように構成される。一例では、ＰＣＢ１３０４、１３１４が、機械的剛性を得るために互いに重ね合わされてスナップ留めされる。

【0050】

図１４は、本明細書に開示の特定の態様に従って、複数のワイヤレス充電デバイスとして、または単一のワイヤレス充電システムとして動作することができるフィールド拡張可能なモジュール式充電面の第２の例を示している。初期構成では、２つのモジュール式充電デバイス１４００、１４１０を、スタンドアロンユニットとして動作させることができる。各モジュール式充電デバイス１４００、１４１０は、例えば図１０に示すＰＣＢ１００２、１００４に対応し得るＰＣＢ１４０２、１４１２を有する。各ＰＣＢ１４０２、１４１２は、ＰＣＢ１４０２、１４１２の第１の表面層上の金属層１４０４、１４１４に実装された伝送コイルセクションを有する。いくつかの態様では、ＰＣＢ１４０２、１４１２が、３以上の層を有することができる。いくつかの態様では、ＰＣＢ１４０２、１４１２が、両方の表面層上に伝送コイルを有することができる。金属層１４０４、１４１４において伝送コイルのために利用可能な位置は、電磁束の流れの位置または予測位置に限定することができる。モジュール式充電面は、モジュール式充電デバイス１４００、１４１０の外形寸法を最小化するように構成または適用され得るハウジングおよび／またはコンフォーマルコーティング１４２２、１４２４内に提供することができる。モジュール式充電デバイス１４００、１４１０は、単一のモジュール式充電システム１４２０を得るために物理的に相互接続することができる。

【0051】

モジュール式充電デバイス１４００、１４１０は、モジュール式充電デバイス１４００、１４１０の各々が１または複数の他のモジュール式充電デバイス１４００、１４１０と相互接続することを可能にするコネクタ、磁石、ラッチおよび／または他の保持デバイスまたは機構１４０６、１４０８、１４１６、１４１８を有することができる。いくつかの態様では、モジュール式充電デバイス１４００、１４１０が、端と端を重ねて相互接続することができ、かつ／または横に並べて相互接続することができる。いくつかの実施態様では、モジュール式充電デバイス１４００、１４１０のうちの一方の端部を介して、かつモジュール式充電デバイス１４００、１４１０のうちの他方の側部を介して、モジュール式充電デバイス１４００、１４１０を相互接続することができる。全体として１４３０で示すように、モジュール式充電デバイス１４００、１４１０は、各端部に設けられた相互接続器、保持デバイスまたは機構１４３２、１４４２と、側部に設けられた１または複数の相互接続器、保持デバイスまたは機構１４３４、１４３６、１４３８、１４４０とを含むことができ、ここで側部は、端部よりも長い。相互接続器、保持デバイスまたは機構１４３２、１４３４、１４３６、１４３８、１４４０、１４４２は、２つのモジュール式充電デバイス１４００、１４１０が互いに係合して、機械的および電気的結合で保持されることを可能にするコネクタ、磁石、ラッチを含むことができる。相互接続器、保持デバイスまたは機構１４３２、１４３４、１４３６、１４３８、１４４０、１４４２は、留め具および／または電気的相互接続部を含むことができる。

【0052】

図１５は、本明細書に開示の特定の態様に係るモジュール式充電デバイス１５００、１５２０、１５４０および対応する制御回路の構成の例を示している。第１の構成では、モジュール式充電デバイス１５００が、２つのＰＣＢ１５０２ａ、１５０２ｂを含み、それらが物理的に接続されて、複数のワイヤレス充電式デバイスを受け入れて保持および充電することができる充電面１５１０を提供する。モジュール式充電デバイス１５００は、分散型表面の一部であってもよく、あるいはより大きなモジュール式充電システム内の他のＰＣＢに物理的に接続されるものであってもよい。ＰＣＢ１５０２ａ、１５０２ｂの各々は、複数の集積回路（ＩＣ）デバイスまたは他のディスクリート電子コンポーネントを含むことができるコントローラ１５０４ａ、１５０４ｂを含み、それらコントローラ１５０４ａ、１５０４ｂが、物理的に高い処理回路に実装されるものであってもよい。一例では、コントローラ１５０４ａ、１５０４ｂの各々を、複数のＰＣＢ１５０２ａ、１５０２ｂに対する充電およびデバイス検出手順を制御するように構成することができる。いくつかの例では、コントローラ１５０４ａ、１５０４ｂの各々が、一次コントローラによって伝達されるコマンドに応答することができ、それらが取り付けられている対応するＰＣＢ１５０２ａ、１５０２ｂの充電およびデバイス検出手順を制御するように構成され得る。

【0053】

第２の構成では、モジュール式充電デバイス１５２０が２つのＰＣＢ１５２２ａ、１５２２ｂを含み、それらが物理的に接続されて、複数のワイヤレス充電式デバイスを受け入れて充電することができる充電面１５３０を提供する。モジュール式充電デバイス１５２０は、分散型表面の一部であってもよく、あるいはより大きなモジュール式充電システム内の他のＰＣＢに物理的に接続されるものであってもよい。ＰＣＢ１５２２ａ、１５２２ｂの各々は、低いプロファイルのチップまたはチップキャリア上に搭載されたスイッチなどのディスクリートコンポーネント、集積回路を含むことができる制御回路１５２４ａ、１５２４ｂを含む。制御回路１５２４ａ、１５２４ｂの各々は、一次コントローラ１５２６によって伝達されるコマンドに応答することができ、それらが取り付けられている対応するＰＣＢ１５２２ａまたは１５２２ｂの充電およびデバイス検出手順を制御するように構成され得る。この例では、一次コントローラ１５２６が、充電面１５３０のエッジの少なくとも一部分を提供するＰＣＢ１５２２ｂに物理的に取り付けられている。その結果、デバイスは、充電面に対応する薄くて低いプロファイルの部分と、一次コントローラ１５２６および／または他の制御回路を収容する隆起部分とを有することができる。

【0054】

第３の構成では、モジュール式充電デバイス１５４０が２つのＰＣＢ１５４２ａ、１５４２ｂを含み、それらが、複数のワイヤレス充電式デバイスを受け入れて充電することができる充電面１５５０を提供するために物理的に接続されている。モジュール式充電デバイス１５４０は、分散型表面の一部であってもよく、あるいはより大きなモジュール式充電システム内の他のＰＣＢに物理的に接続されるものであってもよい。ＰＣＢ１５４２ａ、１５４２ｂの各々は、低いプロファイルのチップまたはチップキャリア上に搭載されたスイッチなどのディスクリートコンポーネント、集積回路を含むことができる制御回路１５４４ａ、１５４４ｂを含む。制御回路１５４４ａ、１５４４ｂの各々は、一次コントローラ１５４６によって伝達されるコマンドに応答することができ、それらが取り付けられている対応するＰＣＢ１５４２ａ、１５４２ｂの充電およびデバイス検出手順を制御するように構成され得る。この例では、一次コントローラ１５４６が、相互接続器１５４８を介してモジュール式充電デバイス１５４０に電気的に結合され、その結果、モジュール式充電デバイス１５４０は、家具の表面または車両内の表面に組み込むのに適した低いプロファイルを呈するように十分に薄くすることができる。相互接続器１５４８は、点検、修理または保守のために必要に応じてモジュール式充電デバイス１５４０を切り離すことを可能にするコネクタ１５５２を含むことができる。

【0055】

本開示の特定の態様は、単一のモジュール式充電面として動作させることができる物理的に分散した充電面部分を提供するために２以上のモジュール式充電デバイスを使用して実現し得る分散型充電面を提供するシステムに適用される。電気回路の観点から、分散型充電面のコンポーネントは、複数のモジュール式充電デバイスを使用して実現される単一の充電面のコンポーネントと同じ方法で電気的に結合または相互接続され得る。データ通信の観点から、分散型充電面のコンポーネントは、複数のモジュール式充電デバイスを使用して実現される単一の充電面のコンポーネントと同じ方法で論理的に結合または相互接続され得る。相互接続の物理的特性および電気的特性は、相互接続の長さおよびインピーダンス、並びに、相互接続の他の物理的特性に基づいて、分散型充電面と複数のモジュール式充電デバイスを使用して実現される単一の充電面との間で異なるものであってもよい。この説明の目的のために、通信および電力分配アーキテクチャは、分散型充電面と、複数のモジュール式充電デバイスを使用して実現される単一の充電面とで同一であると考えることができる。

【0056】

一例では、複数のモジュール式充電デバイスを含むワイヤレス充電システムにおいて、充電および／またはデバイス発見手順を管理および制御するために、一次コントローラまたは主コントローラを提供することができる。いくつかの例では、モジュール式充電デバイスのうちの１つに設けられたコントローラを、主コントローラとして機能するように構成することができる。いくつかの例では、主コントローラを、充電面のエッジに取り付けることができ、あるいはモジュール式充電デバイスとは別に提供することができる。後者の例では、分離された主コントローラにより、薄い充電面を家具の物体または車両内の表面に取り付けるか、または埋め込むことが可能になる。

【0057】

モジュール式充電デバイスは、モジュール式充電デバイスによって提供されるそれぞれの充電面を介して充電動作を監視、構成および管理するために使用することができる制御回路を含むことができる。場合によっては、制御回路が処理デバイスまたはスイッチを含むことができ、それにより、第１のモジュール式充電デバイスにおける制御回路が、第２のモジュール式充電デバイスにおける充電および／またはデバイス発見を管理および制御することが可能になる。これには、第２のモジュール式充電デバイスが第１のモジュール式充電デバイスから離間しているかまたは他の方法で物理的に分離されている場合も含まれる。制御回路は、電源へのアクセスを通じて、または相互接続された充電デバイス内の複数のＰＣＢに設けられたコイルの独立したグループへ充電電流を導くことによって、充電電流の流れを制御することができる。制御回路は、単一のシステムとして管理および操作することができる物理的に独立した充電ゾーンを規定するように構成され得る。一例では、独立した充電ゾーンを、卓上、棚、電化製品または他の適切なキャリア上に設けることができる。別の例では、独立した充電ゾーンを、自動車または他の車両または輸送形態のキャビン内など、限られた空間内の複数の場所に展開することができる。

【0058】

モジュール式充電面または物理的に分散された充電面は、様々なサイズおよび形状を有するデバイス、または異なるサイズの受信コイルを有するデバイスの同時ワイヤレス充電を最適化するように構成することができる。デバイスの同時ワイヤレス充電は、高電力消費に関連するデバイスの充電速度を損なうことなく、最大数のデバイスを同時に充電することができる場合に最適化することができる。一例では、ワイヤレス充電システムが、タブレットコンピュータと、スマートウォッチまたは携帯電話などの複数の小型デバイスとを充電することが期待され得る。タブレットコンピュータの最適な充電は、大きな伝送コイルの使用を必要とする場合があり、一方、小さな伝送コイルは、充電面の領域内により多くの充電セルを提供することによって、物理的に小さなデバイスまたは低電力消費に関連するデバイスの積み重ねを容易にする場合がある。

【0059】

本開示の一態様では、モジュール式充電面または物理的に分散された充電面の混合物を、異なる充電セルサイズを有する異なる充電ゾーンを提供するために接続または結合することができる。本開示の別の態様では、特定のモジュール式充電面または物理的に分散された充電面が、異なる充電セルサイズを有する異なる充電ゾーンを含むことができる。本開示の別の態様では、スタンドアロンの充電面が、異なる充電セルサイズを有する異なる充電ゾーンを含むことができる。

【0060】

図１６は、異なるサイズの充電セルを有する２つの充電ゾーン１６０２、１６０４を含むモジュール式充電面または物理的に分散された充電面１６００の一例を示している。第１の充電ゾーン１６０２は、高電力ワイヤレス伝送に適したより大きな充電セルを含む。一例では、第１の充電ゾーン１６０２のマルチコイル伝送セルが、最大３０Ｗの電力を伝送するように構成されている。第２の充電ゾーン１６０４は、低電力ワイヤレス伝送に適したより小さい充電セルを含む。一例では、第２の充電ゾーン１６０４の伝送セルが、５～１０Ｗで電力をワイヤレス伝送するように構成されている。

【0061】

図１７は、本開示の特定の態様に従って提供される複数の充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６を含む充電システム１７００の一例を示している。一例では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６が、物理的に接合または相互接続されて、図９～図１１に示すモジュール式充電面などの単一のスケーラブルなモジュール式充電面を提供することができる。いくつかの例では、分散型充電面を提供するために、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６のうちの１または複数を、少なくとも１の他の充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６から離れた位置に配置することができる。充電システム１７００は、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６と通信することができる１または複数のコントローラを含むことができる。一例では、一次コントローラが、データ通信リンクを介して二次コントローラに制御メッセージを伝達することができる。いくつかの例では、一次コントローラが、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６における充電または検出動作を制御するために使用される制御信号を提供することができる。いくつかの例では、一次コントローラが、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６における電力フローを制御することができる。いくつかの例では、一次コントローラが、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６上の充電コイルの１または複数のグループに充電電流を供給することができる。

【0062】

各充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６は、１または複数の電力伝送領域を包含する１または複数の充電セルを含むことができる。各電力伝送領域は、実質的に平面であり、その関連する充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６のその充電面に実質的に垂直な軸を中心とする。いくつかの例では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６の各々が、コントローラおよび電力管理回路を含むスタンドアロンのワイヤレス充電器として動作することができる。スタンドアロンのワイヤレス充電器は、充電式デバイスを検出し、充電構成を生成し、充電構成によって特定される１または複数の充電セルに充電電流を提供するように構成され得る。

【0063】

いくつかの例では、特定の充電デバイス１７０４、１７０６が、機能の制限された二次デバイスとして動作する。一例では、機能の制限された充電デバイス１７０４、１７０６は、専用コネクタを介して充電電流を受け取り、充電電流は、固定された電気経路を介して、または一次充電デバイス１７０４若しくは他の集中または分散コントローラによって制御され得るスイッチを介して、１または複数の充電セルに導かれる。別の例では、機能の制限された充電デバイス１７０４、１７０６が、充電電流を受け取る充電セルを選択して、選択した充電セルに充電電流を提供することができるコントローラを備えることができる。後者の例では、いくつかの機能の制限された充電デバイス１７０４、１７０６が、システム内の１または複数の他の充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６とメッセージを交換するか、または充電式デバイスとメッセージを交換するように構成され得る。場合によっては、機能の制限された充電デバイス１７０４、１７０６が、充電式デバイスの探索を行うことができ、あるいは一次充電デバイス１７０４または他の集中または分散コントローラによって制御される充電式デバイスの探索に参加するように構成され得る。

【0064】

充電システム１７００は、相互接続された充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６から構築されている。充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６は、同じまたは異なるサイズまたは形状を有することができる。充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６は、電力伝送コイルの数または構成が同じであっても異なっていてもよい。図示の例では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６が、同様のサイズ、形状および伝送コイル構成を有するが、他の実施態様では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６が、同じまたは異なる構成を有する。充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６は、図８～図１５に示す充電デバイスに対応することができ、または図８～図１５の充電デバイスで例示された充電面と同様の構成を提供することができる。

【0065】

特定の例では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６の各々が、１または複数のコネクタ１７１２ａ、１７１２ｂ、１７１２ｃ、１７１４ａ、１７１４ｂ、１７１４ｃ、１７１６ａ １７１６ｂ、１７１６ｃを含み、それらが、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６をマルチドロップシリアルバス１７１０に結合するか、またはデイジーチェーン接続１７０８、１７１８をサポートすることができる。一例では、マルチドロップシリアルバス１７１０が、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６がコマンドおよび制御メッセージを交換することを可能にするシリアルバスとして構成されている。一例では、シリアルバスが、改良された集積回路間（Ｉ３Ｃ）プロトコル、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスプロトコル、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）バスプロトコルなどに従って動作する。場合によっては、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６が、ワイヤレスで通信することができる。いくつかの態様では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６の間で充電電流を分配するために、デイジーチェーン接続１７０８、１７１８が使用される。また、デイジーチェーン接続１７０８、１７１８は、コマンドおよび制御メッセージを交換するために使用することもできる。

【0066】

一例では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６のうちの１または複数が一次デバイスとして機能することができ、二次デバイスとして動作する１または複数の充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６の動作を管理するように構成された処理回路を含むことができる。図示の例では、２つの充電デバイス１７０４、１７０６が二次デバイスとして動作することができ、一次充電デバイス１７０２からコマンドを受信して、一次充電デバイス１７０２にフィードバック情報を報告するために、マルチドロップシリアルバス１７１０を介して通信するよう構成された処理回路を含むことができる。二次充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６は、一次充電デバイス１７０２の動作によって充電電流が電流源によって提供される場合、デイジーチェーン接続１７０８、１７１８を介して提供される充電電流の流れを提供するドライバ回路を含むか、または制御することができる。

【0067】

二次充電デバイス１７０４、１７０６は、一次充電デバイス１７０２と協働して、充電システム１７００に提供される充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６の組合せを発見、列挙および構成することができる。一例では、二次充電デバイス１７０４、１７０６が、一次充電デバイス１７０２に対して自身を識別するために、かつ／または固有のアドレスを取得するために、シリアルバスアービトレーションプロセスに参加する。別の例では、二次充電デバイス１７０４、１７０６には、一次充電デバイス１７０２がマルチドロップシリアルバス１７１０を介して各二次充電デバイス１７０４、１７０６をアドレス指定するために使用することができる少なくとも二次アドレスが予め設定されている。一次充電デバイス１７０２は、マルチドロップシリアルバス１７１０を使用して、二次充電デバイス１７０４、１７０６を構成し、二次充電デバイス１７０４、１７０６に能力、充電セルサイズ、数、構成およびステータス情報について問い合わせることができる。一次充電デバイス１７０２は、マルチドロップシリアルバス１７１０を使用して、１または複数の充電動作のために二次充電デバイス１７０４、１７０６を構成することができる。

【0068】

いくつかの態様では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６の各々が、充電電流を提供および構成するために使用できる電源に独立して接続することができる。一例では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６が、ワイヤレス充電に適した周波数を有する交流（ＡＣ）を生成するように構成可能なインバータまたはスイッチング電源を含むことができる。いくつかの態様では、充電デバイス１７０２、１７０４、１７０６の各々が、他のデバイスまたはシステムによって使用される（例えば、自動車内の）多目的通信バスに結合することができる。後者の態様では、一次充電デバイス１７０２が、バス上の制御エンティティであってもよい。

【0069】

図１８は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供される充電システムにおける複合制御回路１８００の第１の例を示している。各ＰＣＢ１８１０_１～１８１２_Ｎは、それぞれのＰＣＢ１８１０_１～１８１２_Ｎの動作を管理するために主コントローラ１８０２によって構成および制御される処理回路１８１２_１～１８１２_Ｎを含む。一例では、各処理回路１８１２_１～１８１２_Ｎが、コマンドを受信して、フィードバック情報を主コントローラ１８０２に報告するために、シリアルバス１８０６を介して通信するように構成された二次回路１８１４_１～１８１４_Ｎを含む。二次回路１８１４_１－１８１４_Ｎは、電流源によってインターリンク１８０８を介して提供される充電電流の流れを制御するドライバ回路１８１６_１－１８１６_Ｎを制御することができる。

【0070】

二次回路１８１４_１～１８１４_Ｎは、主コントローラ１８０２と協働して、モジュール式充電面に設けられたＰＣＢ１８１０_１～１８１２_Ｎの組合せを発見、列挙および構成することができる。一例では、二次回路１８１４_１～１８１４_Ｎが、主コントローラ１８０２に対して自身を識別するため、かつ／または一意のアドレスを取得するために、アービトレーションプロセスに参加する。別の例では、二次回路１８１４_１～１８１４_Ｎには、主コントローラ１８０２がシリアルバス１８０６を介して各二次回路１８１４_１～１８１４_Ｎをアドレス指定するために使用することができる少なくとも二次アドレスが予め設定されている。主コントローラ１８０２は、シリアルバス１８０６を使用して、二次回路１８１４_１～１８１４_Ｎを構成し、二次回路１８１４_１～１８１４_Ｎに能力およびステータス情報を問い合わせ、一または複数の充電動作のために二次回路１８１４_１～１８１４_Ｎを構成することができる。

【0071】

図１９は、本明細書に開示の特定の態様に従って提供される充電システムにおいて提供され得る複合制御回路１９００の第２の例を示している。各ＰＣＢ１９１０_１～１９１２_Ｎは、それぞれのＰＣＢ１９１０_１～１９１２_Ｎの動作を管理するために主コントローラ１９０２によって構成および制御される処理回路１９１２_１～１９１２_Ｎを含む。一例では、各処理回路１９１２_１～１９１２_Ｎが、コマンドを受信して、フィードバック情報を主コントローラ１９０２に報告するために、シリアルバス１９０６を介して通信するように構成された二次回路１９１４_１～１９１４_Ｎを含む。二次回路１９１４_１～１９１４_Ｎは、電流源によってインターリンク１９０８を介して提供される充電電流の流れを制御するドライバ回路１９１６_１～１９１６_Ｎを制御することができる。

【0072】

二次回路１９１４_１～１９１４_Ｎは、主コントローラ１９０２と協働して、モジュール式充電面に設けられたＰＣＢ１９１０_１～１９１２_Ｎの組合せを発見、列挙および設定することができる。図示の例では、二次回路１９１４_１～１９１４_Ｎがデイジーチェーン方式で接続され、それにより主コントローラ１９０２が第１の二次回路１９１４_１と接続してこの第１の二次回路を構成し、この第１の二次回路が、シリアルバス１９０６を介して第２の二次回路１９１４_２を主コントローラ１９０２に結合させる。主コントローラ１９０２は、第２の二次回路１９１４_２を構成し、このプロセスが、最後の二次回路１９１４_Ｎが構成されるまで続けられる。別の実施例では、二次回路１９１４_１～１９１４_Ｎには、主コントローラ１９０２がシリアルバス１９０６を介して各二次回路１９１４_１～１９１４_Ｎをアドレス指定するために使用できる少なくとも二次アドレスが予め設定されている。

【0073】

図２０は、本開示の特定の態様に係る、家具に１または複数の充電面を提供するためのモジュール式充電デバイスの使用を示している。家具は、説明を明確かつ容易にするために選択されている。モジュール式充電デバイスは、アームチェアの肘掛け、自動車の肘掛け、部屋の窓台、自動車のコンソール、飛行機のトレイテーブルなどを含む他のアイテムに提供され得る。第１のテーブル２０００は、大きな充電面２００２を提供するために配置および構成された多数の充電モジュールから組み立てられた大きな充電面２００２を備える。第２のテーブル２０２０は、異なるサイズまたは形状を有することができる複数の充電面２０２２ａ～２０２２ｅを備える。充電面２０２２ａ～２０２２ｅの各々は、図８～図１７に示す例に従って構築された１または複数の充電モジュールを使用して実現され得る。いくつかの例では、充電モジュールのうちの少なくとも１つが、全体のサイズまたは形状によって、または含まれる充電コイルの数、サイズまたは構成によって、他の充電モジュールと異なるものであってもよい。

【0074】

図２１は、充電システムを動作させるための方法の一例を示すフローチャート２１００である。本方法は、主または一次コントローラ１５０４ａ、１５０４ｂ、１５２６、１５４６、１８０２または１９０２内のプロセッサによって実行され得る。ブロック２１０２では、プロセッサが、第１の充電デバイスの表面上にパターンで配置された第１の複数の伝送コイルを識別し、それにより第１の充電面を規定することができる。ブロック２１０４では、プロセッサが、第２の充電デバイスの表面上にパターンで配置された第２の複数の伝送コイルを識別し、第２の複数の伝送コイルが第２の充電面を規定することができる。ブロック２１０６では、プロセッサが、通信バスを介して第１の充電デバイスと第２の充電デバイスとの間の通信を確立することができる。ブロック２１０８では、プロセッサが、第１の充電面および第２の充電面に充電電流を供給することができる。ブロック２１１０では、プロセッサが、充電電流を受信する１または複数の伝送コイルを選択することができる。１または複数の伝送コイルの各々は、第１の複数の伝送コイルまたは第２の複数の伝送コイルに提供され得る。いくつかの例では、第１の充電デバイスおよび第２の充電デバイスが物理的に分離されている。

【0075】

特定の態様では、プロセッサが、第１の充電デバイスから第２の充電デバイスへコマンドを送信するように構成されている。コマンドは、コントローラに、充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルに充電電流を流させるように構成されるものであってもよい。プロセッサは、第１の充電デバイスで第２の充電デバイスから構成情報を受信することができる。プロセッサは、第２の充電デバイスからステータスを受信するようにしてもよい。

【0076】

いくつかの例では、プロセッサが、通信バスを介して、第３の充電デバイスに設けられたコントローラとの通信を確立することができる。プロセッサは、受信デバイスのための充電構成を構成することができ、その充電構成に基づいて充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルを識別することができる。いくつかの例では、プロセッサが、第１の充電デバイスから第２の充電デバイスにコマンドを送信することができる。コマンドは、第２の充電デバイスに、充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルに充電電流を流させるように構成されるものであってもよい。

【0077】

処理回路の例
図２２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２２００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２２００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２２０２を用いて実現することができる。処理回路２２０２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２２０４を含むことができる。プロセッサ２２０４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２２０４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２２１６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２２０４は、初期化中にロードされたソフトウェアモジュール２２１６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２２１６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。

【0078】

図示の例では、処理回路２２０２が、全体としてバス２２１０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２２１０は、処理回路２２０２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２２１０は、１または複数のプロセッサ２２０４およびストレージ２２０６を含む様々な回路をリンクする。ストレージ２２０６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２２０６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。

【0079】

バス２２１０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２２０８は、バス２２１０と１または複数のトランシーバ２２１２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２２００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２２１２を設けることができる。また、装置２２００の性質に応じて、ユーザインタフェース２２１８（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２２１０に直接またはバスインタフェース２２０８を介して通信可能に結合することができる。

【0080】

プロセッサ２２０４は、バス２２１０の管理と、ストレージ２２０６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２２０４を含む処理回路２２０２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２２０６は、ソフトウェアの実行時にプロセッサ２２０４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。

【0081】

処理回路２２０２の１または複数のプロセッサ２２０４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２２０６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２２０６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２２０６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２２０６は、処理回路２２０２に存在していても、プロセッサ２２０４に存在していても、処理回路２２０２の外部にあっても、処理回路２２０２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２２０６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。

【0082】

ストレージ２２０６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、プログラムなどに維持および／または編成されたソフトウェアを維持することができ、それらは、本明細書においてソフトウェアモジュール２２１６と呼ばれることがある。ソフトウェアモジュール２２１６の各々は、処理回路２２０２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２２０４によって実行されると、１または複数のプロセッサ２２０４の動作を制御するランタイムイメージ２２１４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２２０２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】

ソフトウェアモジュール２２１６のいくつかは、処理回路２２０２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２２１６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２２０２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２２１６は、プロセッサ２２０４の内部デバイスおよび／または論理回路２２２２を構成することができ、トランシーバ２２１２、バスインターフェース２２０８、ユーザインターフェース２２１８、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２２１６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２２０２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２２１２へのアクセス、ユーザインタフェース２２１８などを含むことができる。

【0084】

処理回路２２０２の１または複数のプロセッサ２２０４は、多機能であり、それにより、ソフトウェアモジュール２２１６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２２０４は、例えば、ユーザインタフェース２２１８、トランシーバ２２１２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２２０４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２２０４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２２０４の制御を引き渡すタイムシェアリングプログラム２２２０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２２０４の制御をタイムシェアリングプログラム２２２０に戻す。タスクが１または複数のプロセッサ２２０４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２２２０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２２０４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２２０４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。

【0085】

いくつかの例では、装置２２００が、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または複数のプロセッサ２２０４とを有するワイヤレス充電システムを含むか、またはワイヤレス充電システムとして動作する。複数の充電セルは、モジュール式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のコイルは、各充電セルの電荷伝送領域を通して電磁場を向けるように構成することができる。モジュール式充電面は、第１のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第１の複数の伝送コイルであって、第１の充電面を規定する第１の複数の伝送コイルと、第２のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第２の複数の伝送コイルであって、第２の充電面を規定する第２の複数の伝送コイルとを使用して構成することができる。留め具は、モジュールパターンが第１の充電面から第２の充電面へと続くように、第１のプリント回路基板を第２のプリント回路基板と位置合わせして固定するように構成することができる。電気的相互接続部は、第１の充電面から第２の充電面に充電電流を伝導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２２０４は、充電電流を受信する１または複数の伝送コイルを選択するように構成することができる。１または複数の伝送コイルの各々は、第１の複数の伝送コイルまたは第２の複数の伝送コイルに提供され得る。

【0086】

一例では、第１のプリント回路基板上のモジュールパターンのエッジが第２のプリント回路基板上のモジュールパターンのエッジと平面的に整列している場合、第１のプリント回路基板は第２のプリント回路基板と位置合わせされる。第１の複数の伝送コイルが第１のプリント回路基板の上面に設けられ、第２の複数の伝送コイルが第２のプリント回路基板の下面に設けられるように、第１のプリント回路基板および第２のプリント回路基板を向けることができる。

【0087】

特定の態様では、第１のプリント回路基板がコントローラを備え、このコントローラが、プロセッサからコマンドを受信し、このコマンドに応答して、プロセッサによって充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルに充電電流を導くように構成されている。コントローラは、１または複数のプロセッサ２２０４にステータスまたは構成情報を報告するように構成することができる。コントローラは、第２のプリント回路基板上に設けられた対応するコントローラとの通信を確立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２２０４は、受信デバイスのための充電構成を構成し、その充電構成に基づいて充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルを識別するように適合され得る。留め具は、ネジであってもよいし、接着を伴うものであってもよい。

【0088】

いくつかの態様では、ストレージ２２０６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２２０４に、第１のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第１の複数の伝送コイルであって、第１の充電面を規定する第１の複数の伝送コイルを識別するステップと、第２のプリント回路基板上にモジュールパターンで配置された第２の複数の伝送コイルであって、第２の充電面を規定する第２の複数の伝送コイルを識別するステップと、第１のプリント回路基板と第２のプリント回路基板との位置合わせを決定するステップと、第１の充電面および第２の充電面に充電電流を提供するステップと、充電電流を受信する１または複数の伝送コイルを選択するステップとを実行させるように構成されている。１または複数の伝送コイルの各々は、第１の複数の伝送コイルまたは第２の複数の伝送コイルに設けられるものであってもよい。

【0089】

一例では、第１のプリント回路基板上のモジュールパターンのエッジが、第２のプリント回路基板上のモジュールパターンのエッジと平面的に整列している。第１の複数の伝送コイルが第１のプリント回路基板の上面に設けられ、第２の複数の伝送コイルが第２のプリント回路基板の下面に設けられるように、第１のプリント回路基板および第２のプリント回路基板を向けることができる。

【0090】

特定の態様では、命令が、１または複数のプロセッサ２２０４に、第１のプリント回路基板に設けられたコントローラにコマンドを送信させるように構成されている。コマンドは、コントローラに、プロセッサによって充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルに充電電流を流させるように構成されるものであってもよい。命令は、１または複数のプロセッサ２２０４に、コントローラからステータス情報または構成情報を受信させるように構成されるものであってもよい。命令は、１または複数のプロセッサ２２０４に、コントローラからステータスを受信させるように構成されるものであってもよい。命令は、１または複数のプロセッサ２２０４に、第１のプリント回路基板および第２のプリント回路基板に設けられたコントローラとの通信を確立させるように構成されるものであってもよい。命令は、１または複数のプロセッサ２２０４に、受信デバイスのための充電構成を構成させ、その充電構成に基づいて充電電流を受信するように選択された１または複数の伝送コイルを識別させるように構成されるものであってもよい。

【0091】

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１の１２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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【国際調査報告】