(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】2024-09-20
(54)【発明の名称】ワイヤレス電力システムにおける電力ネゴシエーション
(51)【国際特許分類】
H02J 50/80 20160101AFI20240912BHJP
H02J 50/10 20160101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
H02J50/80
H02J50/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024518748
(86)(22)【出願日】2022-09-22
(85)【翻訳文提出日】2024-05-17
(86)【国際出願番号】 US2022044440
(87)【国際公開番号】W WO2023069218
(87)【国際公開日】2023-04-27
(31)【優先権主張番号】202111043931
(32)【優先日】2021-09-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390041542
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
(74)【代理人】
【識別番号】100133503
【弁理士】
【氏名又は名称】関口 一哉
(72)【発明者】
【氏名】ガネーシャ， ジャヤンティ
(72)【発明者】
【氏名】カナカサバイ， ヴィスワナサン
(72)【発明者】
【氏名】タティコンダ， スバッラオ
(57)【要約】
本開示は、ワイヤレス電力システムにおける電力ネゴシエーションのためのシステム、方法、および装置を提供する。電力ネゴシエーションは、電力送信機および電力受信機が、電力送信機が電力受信機に提供することができる電力の量を確保することを可能にする。電力ネゴシエーション技術は、電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）および電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）を考慮することができる。電力ネゴシエーション（接続フェーズ）の間、電力受信機から電力送信機への電力ネゴシエーション値は、ＰＲｘ－ｌｏｓｓを考慮し、ＰＴｘ－ｌｏｓｓを省略する。電力送信機自体がＰＴｘ－ｌｏｓｓを決定し、そのような損失を考慮して電力ネゴシエーション値を調整し、ネゴシエートされた電力レベルを決定することができる。その後、電力伝送フェーズ中、電力受信機は要求電力への変更を通信することができ、電力送信機はワイヤレス電力伝送の制御中にＰＴｘ－ｌｏｓｓを担うことができる。
【選択図】図８
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワイヤレス電力システムの電力送信機によって実行される方法であって、電力受信機から電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を受信すること、
前記電力送信機において、前記電力送信機の構成要素に関連する電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を推定すること、および
前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏおよび前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓに基づいて、前記電力受信機のためのネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートすること、を含む、方法。
【請求項2】
前記Ｐ－ｎｅｇｏは、前記電力送信機が前記電力受信機のために確保することに合意する電力の量を表す、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏが、前記電力受信機の負荷の負荷要件に関連付けられる、請求項１から２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項4】
前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏが、前記負荷に関連する電力定格と前記電力受信機の電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）との組み合わせに基づく、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記電力受信機からの前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏが前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを考慮しない、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
接続フェーズ中に、前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定することは、前記電力送信機の一次コイルに関連する銅損失であって、前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏを満たすように、前記一次コイルに関連する抵抗（Ｒ）と前記電力送信機のインバータに関連する推定定格電流の２乗（Ｉｉｎｖ ２）との積を使用して計算される銅損失、および
前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏを満たすために前記電力送信機に関連する電子機器、コンデンサ、フレンドリーメタル、フェライト、またはそれらの任意の組み合わせに関連する他の損失、からなる群の少なくとも１つのメンバーに関連付けられる電力送信損失を推定することである、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
電力伝送フェーズ中に、受信機電力要求Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔに少なくとも部分的に基づく動作制御パラメータを使用して前記電力受信機へのワイヤレス電力の送信を制御すること、をさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記電力伝送フェーズ中に、ある期間にわたるインバータ電流（Ｉｉｎｖ）とインバータ電圧（Ｖｉｎｖ）とを乗じた平均に基づいて測定電力（Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ）を決定することであって、
同じ期間にわたって測定されたＰＴｘ－ｌｏｓｓを決定すること、および
前記Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ、前記測定されたＰＴｘ－ｌｏｓｓ、および前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏ以下である要求電力を示す前記電力受信機からの電力要求（Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ）に基づいて、ワイヤレス電力の前記送信を制御するように前記動作制御パラメータを調整すること、をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記電力伝送フェーズ中に、前記測定されたＰＴｘ－ｌｏｓｓを決定することは、前記電力送信機の一次コイルに関連する銅損失であって、前記一次コイルに関連する抵抗（Ｒ）と前記電力送信機のインバータに関連する測定電流の二乗（Ｉｉｎｖ ２）との積を使用して計算される銅損失と、
前記電力送信機に関連する電子機器、コンデンサ、フレンドリーメタル、フェライト、またはそれらの任意の組み合わせに関連する他の損失、からなる群の少なくとも１つのメンバーに関連付けられる電力送信損失を決定することを含む、請求項７から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定することは、前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを前記電力送信機のメモリから取得すること、を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定することは、前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを、前記電力送信機と前記電力受信機との間のワイヤレス結合の効率を示す結合係数（Ｋ係数）に少なくとも部分的に基づいて調整すること、を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
ワイヤレス電力システムの電力受信機によって実行される方法であって、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を電力送信機に通信することであって、前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏは、前記電力受信機の負荷に関連する電力定格と前記電力受信機の電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）との組み合わせに基づく、通信すること、および
前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏに基づいて前記電力送信機とネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートすることであって、前記Ｐ－ｎｅｇｏは、前記電力送信機が前記電力受信機にＰＲｘ－ｎｅｇｏを供給するために確保する電力の量を表す、ネゴシエートすること、を含む、方法。
【請求項13】
前記電力受信機からの前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏは、前記電力送信機の電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を考慮しない、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
電力伝送フェーズ中に電力要求（Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ）を前記電力送信機に通信することであって、前記Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔが前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏ以下の要求電力を示す、通信すること、および
Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔに少なくとも部分的に基づいて、前記電力送信機からワイヤレス電力の送信を受信すること、をさらに含む、請求項１２から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
ワイヤレス電力システムであって、１つまたは複数の電力送信機、
第１の電力送信機に対応する少なくとも第１の通信インターフェースを含む、前記１つまたは複数の電力送信機に対応する１つまたは複数の通信インターフェースであって、前記第１の通信インターフェースは、電力受信機から電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を受信するように構成される、１つまたは複数の通信インターフェース、および
コントローラであって、
前記１つまたは複数の電力送信機の各々のための確保電力量に基づいて、前記ワイヤレス電力システムに結合された電源から残っている利用可能電力を決定し、
前記第１の電力送信機の構成要素に関連する電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を推定し、
前記第１の電力送信機のために第１の確保電力量を確保するように構成され、前記第１の確保電力量は、前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏと前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓとの組み合わせに基づき、前記利用可能電力によって制限される、ように構成される、コントローラを備える、ワイヤレス電力システム。
【請求項16】
前記第１の通信インターフェースは、前記電力受信機に受諾メッセージを通信するように構成されることをさらに含む、請求項１５に記載のワイヤレス電力システム。
【請求項17】
前記コントローラは、前記第１の確保電力量は前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏより少ないと決定し、
前記第１の通信インターフェースに、前記電力受信機に拒否メッセージを通信させるように構成される、
ことをさらに含む、請求項１５に記載のワイヤレス電力システム。
【請求項18】
前記コントローラは、前記電力送信機が満たすことができる異なるＰＲｘ－ｎｅｇｏを満たすために、利用可能電力および前記推定ＰＴｘ－ｌｏｓｓに基づいて、前記第１の確保電力量よりも低い第２の確保電力量を計算し、
前記第１の通信インターフェースに、ネゴシエーションのための代替ＰＲｘ－ｎｅｇｏとして前記異なるＰＲｘ－ｎｅｇｏを前記電力受信機に通信させるように構成されることをさらに含む、請求項１７に記載のワイヤレス電力システム。
【請求項19】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された、電力送信機。
【請求項20】
請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された、電力受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、ワイヤレス電力に関し、電力送信機と電力受信機との間の電力ネゴシエーションに関する。
【背景技術】
【0002】
関連技術の説明
いくつかのワイヤレス電力システムは、ワイヤレス電力技術を利用して、いくつかの種類のブレンダー、ケトル、エアフライヤ、ミキサなどの可変の負荷を有するコードレス機器に電力をワイヤレスで供給する。これらのワイヤレス電力システムでは、電力送信機（「ワイヤレス電力送信装置」と呼ばれることもある）は、卓上、平面、調理台に設置されるか、含まれてもよく、または卓上で使用するためのスタンドアロンのワイヤレス電源に組み込まれてもよい。コードレス機器には、電力受信機（「ワイヤレス電力受信装置」と呼ばれることもある）が含まれ得る。電力送信機は、電力受信機を充電するために磁気誘導を使用する一次コイルを含むことができる。例えば、一次コイルは電磁場を生成することができる。電力受信機は、二次コイルを使用して電磁場を捕捉し、それを電力に変換するか、またはそれを直接誘導加熱に使用することができる。したがって、ワイヤレス電力システムは、コードレス機器を動作させるためにワイヤレス電力または誘導加熱を供給することができる。
いくつかのワイヤレス電力システムは、ワイヤレス電力技術を利用して、いくつかの種類のブレンダー、ケトル、エアフライヤ、ミキサなどの可変の負荷を有するコードレス機器に電力をワイヤレスで供給する。これらのワイヤレス電力システムでは、電力送信機（「ワイヤレス電力送信装置」と呼ばれることもある）は、卓上、平面、調理台に設置されるか、含まれてもよく、または卓上で使用するためのスタンドアロンのワイヤレス電源に組み込まれてもよい。コードレス機器には、電力受信機（「ワイヤレス電力受信装置」と呼ばれることもある）が含まれ得る。電力送信機は、電力受信機を充電するために磁気誘導を使用する一次コイルを含むことができる。例えば、一次コイルは電磁場を生成することができる。電力受信機は、二次コイルを使用して電磁場を捕捉し、それを電力に変換するか、またはそれを直接誘導加熱に使用することができる。したがって、ワイヤレス電力システムは、コードレス機器を動作させるためにワイヤレス電力または誘導加熱を供給することができる。
【0003】
電源（調理台など）は、複数の電力送信機を含むことができる。そのような電源内の電力送信機は、典型的には、単一の壁のコンセントなどの限られた電源を共有し、したがって、典型的には、全電力で同時に動作することはできない。電源の定格電力を超えると、建物のどこかで回路遮断器がトリップする可能性があり、これは非常に望ましくない状況である。電力送信機および電力受信機は、電力送信機が供給することができ、その意図された機能のために電力受信機に電力を供給することができる電力の量をネゴシエートする必要が存在する。
【発明の概要】
【0004】
本開示のシステム、方法、および装置は各々、いくつかの革新的な態様を有し、そのうちの１つだけが本明細書に開示された望ましい属性を単独で担うことはない。
【0005】
本開示に記載される主題の１つの革新的な態様は、電力送信機によって実行される方法として実装することができる。方法は、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を電力受信機から受信することを含み得る。方法は、電力送信機において、電力送信機の構成要素に関連する電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を推定することを含むことができる。方法は、ＰＲｘ－ｎｅｇｏおよびＰＴｘ－ｌｏｓｓに基づいて、電力受信機のためのネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートすることを含み得る。
【0006】
本開示に記載の主題の別の革新的な態様は、電力受信機によって実行される方法として実施することができる。方法は、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を電力送信機へ通信することを含み得る。ＰＲｘ－ｎｅｇｏは、電力受信機の負荷に関連する電力定格と電力受信機の電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）との組み合わせに基づいてもよい。方法は、ＰＲｘ－ｎｅｇｏに基づいて、電力送信機とネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートすることを含み得る。Ｐ－ｎｅｇｏは、電力送信機がＰＲｘ－ｎｅｇｏを電力受信機に供給するために確保する電力の量を表す。
【0007】
本開示に記載された主題の１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対的な寸法は、原寸に比例して描かれていない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】例示的な電力送信機および例示的な電力受信機を含む例示的なワイヤレス電力システムのブロック図を示す。
【図2】例示的なカウンタートップで取り付けられた電力送信機の斜視図を示す。
【図3】例示的なカウンタートップに取り付けられた電力送信機および電力受信機を含む例示的なコードレス機器の斜視図を示す。
【図4】例示的な電力ネゴシエーション動作を有する例示的なシステム状態図を示す。
【図5】例示的な電力ネゴシエーションおよび制御を概念的に示すブロック図を示す。
【図6】電力送信機によって推定された電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を考慮に入れる例示的な電力ネゴシエーションおよび制御を概念的に示すブロック図を示す。
【図7】例示的な電力ネゴシエーションを概念的に示すメッセージフロー図を示す。
【図8】電力送信機によって実行されるプロセスの例示的な動作を示す流れ図を示す。
【図9】電力受信機によって実行されるプロセスの例示的な動作を示す流れ図を示す。
【図10】ワイヤレス電力システムで使用するための例示的な装置のブロック図を示す。
【0009】
図の相対的な寸法は、原寸に比例して描かれていない場合があることに留意されたい。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下の説明は、本開示の革新的な態様を説明する目的のための特定の実装形態に関する。しかしながら、当業者は、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用され得ることを容易に認識するであろう。記載された実装形態は、ワイヤレス電力を送信または受信するための任意の手段、装置、システム、または方法で実施することができる。
【0011】
ワイヤレス電力システムは、表面に一体化された、または他の様態で配置された電力送信機を含むことができる。電力送信機は、ワイヤレスエネルギーを（ワイヤレス電力信号として）電力受信機内の対応する二次コイルに送信する一次コイルを含むことができる。例えば、電力送信機は、カウンタートップ取り付け一次コイル、または電力受信機を配置することができる表面に埋め込まれるか製造される一次コイルを含むことができる。一次コイルは、電力送信機内のワイヤレスエネルギー源（誘導または磁気共鳴エネルギーなど）を指す。電力受信機に配置された二次コイルは、ワイヤレスエネルギーを受信し、それを利用して負荷を充電または給電するか、または誘導加熱することができる。いくつかの実装形態では、電力受信機は、可変負荷（他の例の中でも、ブレンダー、加熱要素、ファンなど）を有するコードレス機器に含まれるかまたはそれと一体化することができる。いくつかの実装形態では、電力受信機は、固定負荷を有するコードレス機器に含まれるかまたは一体化されてもよい）。いくつかのデバイス（調理台またはホブなど）は、様々な電力受信機にワイヤレス電力を供給するための１つまたは複数の電力送信機を含むことができる。そのようなデバイスは、電力ネゴシエーションを使用して、電力送信機が特定の電力受信機のために確保する合意された電力の量を確立することができる。
【0012】
本開示は、電力送信機と電力受信機との間の電力ネゴシエーションのためのシステム、方法、および装置を提供する。様々な実装形態は、一般に、ネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）を決定するために使用され得る電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）に関する。ネゴシエートされた電力は、電力送信機が電力受信機のために確保することに合意した利用可能電力の最小量を表す。利用可能電力は、所与の瞬間周囲条件で電力送信機が供給することができる送信電力の最大量を指す。周囲条件は、とりわけ、電力送信機の入力電力および電圧、その温度、ならびに電力受信機の位置を含む。本開示の実施形態によれば、電力受信機は、電力受信機に関連する負荷の電力定格を考慮に入れた電力ネゴシエーション値を通信することができる。電力ネゴシエーション値はまた、電力受信機の構成要素に関連する電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）を考慮に入れることができる。しかしながら、電力ネゴシエーション値は、電力送信機の構成要素に関連する電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を含まなくてもよい。いくつかの実装形態では、電力送信機は、ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定し、電力ネゴシエーション値とともにその値を使用して、ネゴシエートされた電力を決定し得る。ネゴシエートされた電力は、電力伝送フェーズの前に、接続フェーズ中に決定され得る。
【0013】
電力伝送フェーズ中、電力送信機の電力コントローラは、動作パラメータ（パルス幅変調設定または電圧制御発振機周波数など）を決定して、電力受信機に送信するための電力信号を生成することができる。動作点は、電力送信機が電力信号を駆動するために使用する変数のセット（動作パラメータなど）の値を記述する。変数のセットは、典型的には、電力送信機のインバータの出力電圧、周波数、およびデューティサイクルを含む。いくつかの実装形態では、電力コントローラはまた、電力送信中のＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定することができ、その結果、動作パラメータが電力受信機に要求電力を供給するように調整される。要求電力は、電力受信機があるデバイスが意図したように機能するために必要とする送信電力の量を表すことができる。電力受信機は、電力要求（Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ）メッセージを使用して、電力伝送フェーズ中に要求電力を調整することができる。いくつかの実装形態では、Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔメッセージは、ネゴシエートされた電力（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）によって制限され得る。
【0014】
いくつかの実装形態では、電力コントローラは、電力送信機と電力受信機との間の動作結合係数（Ｋ係数）を決定し、Ｋ係数に基づいてＰＴｘ－ｌｏｓｓを調整することができる。動作Ｋ係数は、現在ワイヤレス電力を供給している電力受信機と電力送信機との間の実際の位置合わせに基づくＫ係数を指す。
【0015】
本開示に記載された主題の特定の実装形態は、以下の潜在的な利点のうちの１つまたは複数を実現するために実装することができる。電力受信機は、ネゴシエートされた電力を要求する場合、ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定または決定する必要はない。むしろ、ＰＴｘ－ｌｏｓｓを決定するのにより適している電力送信機は、要求されたネゴシエートされた電力を満たすことができるか否かを決定するときに、そのような電力送信損失を説明することができる。電力ネゴシエーションは、電力受信機と電力送信機との間で効率的かつ効果的に行うことができる。
【0016】
本開示における例は、キッチンシステムにおいて使用されるワイヤレス電力に基づくが、本技術は、他のタイプのシステムにも適用可能である。例えば、本技術は、他の例の中でもとりわけ、家電製品、電子機器、ファン、スペースヒータ、スピーカシステム、エアコンプレッサ、園芸用機器、または電気自動車の構成要素に関連するワイヤレス電力システムとともに使用することができる。
【0017】
図１は、例示的な電力送信機１０２および例示的な電力受信機１１８を含む例示的なワイヤレス電力システム１００のブロック図を示す。電力送信機（「ＰＴｘ」と呼ばれることもある）は、電力を磁気電力に変換する機能ユニットである。本開示では、電力送信機１０２は、ＰＴｘならびに通信システムおよび他の電気構成要素を含む。電力受信機（「ＰＲｘ」と呼ばれることもある）は、磁気電力を電力または熱に変換するワイヤレス電力伝送システムの一部である。本開示では、電力受信機１１８は、ＰＲｘ、ならびに通信システムおよび他の電気構成要素を含む。電力送信機１０２および電力受信機１１８は、インターフェース空間１９０によって分離されてもよい。図１において、破線は、電気回路線を表す実線と区別する通信を表す。電力送信機１０２は、一次コイル１０４を含む。一次コイル１０４は、ワイヤレス電力（ワイヤレスエネルギーと呼ばれることもある）を送信するワイヤコイルであってもよい。一次コイル１０４は、誘導または磁気共鳴場を使用してワイヤレスエネルギーを送信することができる。一次コイル１０４は、電力送信機回路１１０に関連付けられてもよい。電力送信機回路１１０は、パルス幅変調器または電圧制御発振機１４２、インバータ１４４、および直列コンデンサ１４６などの構成要素を含むことができる。コンデンサ１４６および一次コイル１０４は、「タンク回路１４７」と称されることもある。電力送信機回路１１０はまた、インピーダンス整合のための他の構成要素（図示せず）を含んでもよい。電力送信機１０２はまた、電圧センサおよび電流センサ（図示せず）などの１つまたは複数のセンサ１５２を含むことができる。
【0018】
電力送信機回路１１０の一部または全部は、ワイヤレス電力を制御して１つまたは複数の電力受信機に送信するための本開示の特徴を実装する集積回路（ＩＣ）として具現化されてもよい。電力コントローラ１０８は、マイクロコントローラ、専用プロセッサ、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または任意の他の適切な電子デバイスとして実装されてもよい。
【0019】
電源１１２は、電力送信機１０２の電力送信機回路１１０に電力を供給することができる。電源１１２は、交流（ＡＣ）電力を直流（ＤＣ）電力に変換することができる。例えば、電源１１２は、外部電源からＡＣ電力を受信し、そのＡＣ電力を電力送信機回路１１０が使用するＤＣ電力に変換する変換器を含んでもよい。
【0020】
電力コントローラ１０８は、第１通信インターフェース１１４に接続されている。第１通信インターフェース１１４は、第１通信コイル１１６に接続されている。いくつかの実装形態では、第１通信インターフェース１１４および第１通信コイル１１６は第１通信ユニット１２４と総称されてもよい。いくつかの実装形態では、第１通信ユニット１２４は近距離無線通信（ＮＦＣ）をサポートし得る。ＮＦＣは、１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）のキャリア周波数でデータ伝送を行う技術である。第１通信ユニット１２４はまた、任意の適切な通信プロトコルをサポートし得る。
【0021】
電力受信機１１８は、二次コイル１２０、直列コンデンサ１２２、直列スイッチ１２３、整流器１２６、機器コントローラ１３６、第２通信インターフェース１３２、センサ１６２、負荷１３０、およびメモリ（図示せず）を含むことができる。コンデンサ１２２および二次側コイル１２０は、「タンク回路１２１」と称されることもある。いくつかの実装形態では、電力受信機１１８はまた、負荷の所望の動作を示す負荷設定１６４を取得するためのユーザインターフェース（図示せず）または他の手段を含むことができる。いくつかの実装形態では、負荷設定１６４は、電力受信機１１８のメモリ（図示せず）に記憶することができる。いくつかの実装形態では、負荷１３０はまた、負荷の速度またはトルクなどの少なくとも１つのパラメータを制御するための駆動装置（図示せず）を含むことができる。いくつかの実装形態では、整流器１２６は省かれてもよい。いくつかの実装形態では、直列スイッチ（図示せず）が二次コイル１２０と直列に含まれてもよい。異なる構成要素として示されているが、いくつかの構成要素は、同じハードウェアにパッケージ化または実装されてもよい。例えば、いくつかの実装形態では、機器コントローラ１３６および電力受信コントローラ（図示せず）は、単一のコントローラとして実装されてもよい。機器コントローラ１３６、またはそれらの任意の組み合わせは、マイクロコントローラ、専用プロセッサ、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または任意の他の適切な電子デバイスとして実装されてもよい。
【0022】
インターフェース空間１９０は、電力送信機１０２と電力受信機１１８との間の空間をデマークすることができる。例えば、インターフェース空間は、電力受信機１１８を配置することができる電力送信機１０２の表面を含むことができる。一次コイル１０４と二次コイル１２０との間の距離は、インターフェース空間１９０の表面の厚さを含み得る。ワイヤレス電力伝送中、一次コイル１０４は、インターフェース空間１９０を通って二次コイル１２０が配置されている動作環境に磁場（一次磁場と呼ばれる）を誘導することができる。したがって、「動作環境」は、一次コイル１０４の一次磁場が検出可能に存在し、二次コイル１２０と検出可能に相互作用することができるシステム内の一次磁場によって画定される。
【0023】
電力コントローラ１０８は、電力受信機１１８の存在または近接性を検出することができる。この検出は、電力送信機１０２の第１通信インターフェース１１４の周期的なｐｉｎｇプロセス中に起こり得る。ｐｉｎｇプロセスの間、第１通信インターフェース１１４は、電力受信機１１８が近接しているときに、（第２通信コイル１３４を介して）第２通信インターフェース１３２に（第１通信コイル１１６を介して）電力を供給してもよい。第２通信インターフェース１３２は、機器コントローラ１３６を「ウェイクアップ」および電源投入してもよく、応答信号を第１通信インターフェース１１４に送り返し得る。電力伝送の前に、ハンドシェイク処理を行うことができ、その間に、電力コントローラ１０８は、他の情報の中でも、受信機の電力定格に関連するデータ構成を受信することができる。
【0024】
異なるコードレス機器は、異なる負荷タイプ、異なる負荷状態、および異なる電力要件を有するか、または特定の電圧および周波数で電力を必要とし得る。例えば、コードレスブレンダーは、モータ速度を制御するために複数のユーザが選択可能な負荷状態を有する可変モータ負荷を含むことができる。負荷状態に応じて、コードレスブレンダーは、動作するために異なるレベルの電力を必要とする場合がある。別の例では、コードレスケトルは、温度を制御するために異なる負荷状態を有する抵抗の負荷を含むことができる。さらに別の例では、エアフライヤは複合負荷デバイスであってもよく、様々な動作時にヒータ、ファン、またはその両方を動作させてもよい。各タイプの負荷（モータ、抵抗の負荷、ヒータ、ファン、またはそれらの任意の組み合わせなど）は、現在の負荷状態または負荷状態に基づいて動作するために異なる量の電力を必要とする場合がある。さらに、コードレス機器は、それらの負荷タイプまたは負荷状態に応じて、異なる一次コイル励磁周波数（ワイヤレス電力伝送周波数など）で一次コイルから受信コイルまで異なるレベルの電圧利得を呈することができる。例えば、所望の負荷電圧を達成するために、コードレスブレンダーは、低モータ速度設定などの第１の負荷状態に対して第１の動作周波数で最も良好に動作することができる。しかしながら、負荷状態が変化するにつれて、コードレスブレンダーは、第１の動作周波数で動作したときに同じ負荷電圧を達成しない場合がある。例えば、第１の動作周波数は、コードレスブレンダーが第１の負荷状態（低速設定など）に設定されているときに第１の電圧利得を容易にすることができるが、第１の動作周波数は、コードレスブレンダーが第２の設定（高速設定など）に設定されているときにはより低い電圧利得をもたらすことができる。負荷設定１６４は、現在の負荷状態または負荷が負荷状態で動作するために必要な必要電力を示すことができる。
【0025】
電力コントローラ１０８は、電力送信機１０２が電力受信機１１８に供給するワイヤレス電力の特性を制御することができる。電力受信機１１８を検出した後、電力コントローラ１０８は、電力受信機１１８から構成データを受信することができる。例えば、電力コントローラ１０８は、電力受信機１１８とのハンドシェイクプロセス中に構成データを受信することができる。電力コントローラ１０８は、構成データを使用して、電力送信機回路１１０によって生成されたワイヤレス電力の少なくとも１つの動作パラメータ（例えば、周波数、デューティサイクル、電圧など）を決定することができる。動作パラメータは、負荷１３０の負荷状態または電力要件の変化に応答して、ワイヤレス電力の伝送中に電力受信機１１８からのフィードバック情報に基づいて調整することができる。したがって、電力コントローラ１０８は、電力受信機１１８の比較的効率的な動作を可能にするワイヤレス電力を供給することができる。例えば、送信コントローラは、特定の負荷状態、負荷電圧、および動作Ｋ係数に対して電力受信機がピーク効率で動作することを可能にするようにワイヤレス電力を構成することができる。
【0026】
図２は、例示的なカウンタートップで取り付けられた電力送信機の斜視図２００を示す。いくつかの実装形態では、電力送信機は、カウンタートップ２０２と結合または一体化されてもよい。例えば、電力送信機の一次コイル２０４は、カウンタートップ２０２にフラッシュで取り付けられ得る。簡潔にするために、電力送信機の一次コイル２０４のみが図２に示されている。しかしながら、図１を参照して説明したものなどの電力送信機の他の構成要素は、カウンタートップ２０２に統合または取り付けられてもよい。
【0027】
図３は、例示的なカウンタートップに取り付けられた電力送信機および電力受信機を含む例示的なコードレス機器の斜視図３００を示す。コードレス機器（ブレンダー３０６として示されている）は、一次コイル２０４に配置することができる。コードレス機器は、ユーザが選択可能な負荷設定３０８を含むことができる。コードレス機器は、電力受信機（図３には図示せず）を含むことができる。電力送信機および電力受信機は、本明細書に記載の構成要素および機能のいずれかを含むことができる。
【0028】
図４は、例示的な電力ネゴシエーション動作を有する例示的なシステム状態図４００を示す。システム状態図４００は、４つの主要なフェーズからなる。電力送信機は、ユーザがこれを商用電源に接続するときにアイドルフェーズ４１０に入る。アイドルフェーズ４１０において、電力送信機は、有効な受信機の存在を探し、検出されると、通信を確立する。アイドルフェーズ４１０では、電力送信機は、対象物の分類を開始する事象を検出するまで待機する。対象物が通信ユニットを有する電力受信機である場合、電力送信機は通信を開始し、次いで構成フェーズ４２０に進む。電力受信機の起動後、電力送信機は構成フェーズ４２０に進み、静的構成データを受信する。
【0029】
接続フェーズ４３０では、電力送信機および電力受信機は、情報を交換して、ワイヤレス電力伝送またはワイヤレス充電に関連するパラメータを合意し調整する。接続フェーズ４３０では、電力送信機および電力受信機は、電力伝送フェーズを管理するパラメータをネゴシエートする。本開示の電力ネゴシエーション技術は、接続フェーズにおける動作を含む。例えば、ブロック４３２に示されるように、電力送信機は、利用可能電力または最大電力を決定することができる。ブロック４３４に示されるように、電力受信機は、ネゴシエーションのための要求電力（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を示し得る。本開示に記載されるように、要求電力（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）は、負荷の電力定格および電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）に基づき得る。要求電力（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）は、電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を省略または無視し得る。なぜなら、これらは、電力ネゴシエーション中に電力送信機によって推定および追加されるからである。ブロック４３６に示されているように、電力受信機および電力送信機は、要求電力（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ＿）、推定ＰＴｘ－ｌｏｓｓ、および利用可能電力に基づいて、ネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートし得る。例えば、電力送信機は、ネゴシエーションを終了するために、要求電力（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を受諾または拒否することができる。
【0030】
接続フェーズから、電力受信機は、電力伝送フェーズ４４０に移行するか、またはアイドルフェーズ４１０に戻るように電力送信機に要求することができる。電力伝送フェーズ４４０では、電力送信機は、異物検出（ＦＯＤ）動作をＦＯＤスロット中に実行し、次いで電力信号を印加し、電力伝送フェーズの期間、このサイクルを繰り返す。各スロットの間に通信またはＦＯＤが行われる。電力伝送フェーズ４４０における通信のいくつかの例は、電力ネゴシエーションに関連し得る。ブロック４４６において、電力受信機は、制御誤差に基づいて新たな要求電力（Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ）を通信して、電力送信機に、これが電力受信機に送信している電力の量を調整させることができる。
【0031】
図５は、例示的な電力ネゴシエーションおよび制御を概念的に示すブロック図を示す。電力送信機および電力受信機の動作は、それぞれ電力コントローラ１０８および機器コントローラ１３６に関して示されている。接続フェーズ中、機器コントローラ１３６は、電力の量を確保するために要求電力（Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０）を送信することができる。電力送信機は、Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔを受諾するか拒否することができる。電力送信機がＰ－ｒｅｑｕｅｓｔを受諾する場合、Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔは、ネゴシエートされた電力と称され得る。
【0032】
電力伝送フェーズ中、電力受信機（機器コントローラ１３６）は、基準量（Ｑ－ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ５２０）と実際の測定量（Ｑ測定５１０）との間の誤差計算５３０に基づいて電力要求Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０を修正することができる。量Ｑは、電圧、速度、トルク、温度、または負荷の動作に関連する他のパラメータを指すことができる。例えば、Ｑ測定５１０は、図１を参照して説明したセンサ１６２によって取得することができる。Ｑ基準５２０は、図１を参照して説明した負荷設定１６４に基づいて取得することができる。
【0033】
電力送信機（電力コントローラ１０８）は、Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０および測定された電力送信（Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ５７０）に基づいて電力制御設定（Ｐ－ｃｏｎｔｒｏｌ５９０）を調整することができる。Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ５７０は、インバータ電流（Ｉインバータ５５２）とインバータ電圧（Ｖインバータ５５４）との乗算の平均によって決定され得る（ブロック５６０に示される）。Ｉインバータ５５２およびＶインバータ５５４は、図１を参照して説明したセンサ１５２などのセンサを使用して得ることができる。誤差計算５８０は、Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ５７０とＰ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０との間の差を決定して、Ｐ－ｃｏｎｔｒｏｌ５９０の値を生成することができる。
【0034】
図５を参照して説明された動作は、いくつかの電力ネゴシエーション技術に存在する問題を示している。Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０の値は、ワイヤレス電力システムにおいて明確に定義されておらず、これは、どのように計算されるべきかについてのいくらかの混乱をもたらしている。いくつかの従来のシステムは、ＰＴｘ－ｌｏｓｓ、ＰＲｘ－ｌｏｓｓ、および負荷電力要件または負荷の電力定格のいずれかの推定値を含むようにＰ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０を計算する。しかしながら、機器コントローラ１３６は、ＰＴｘ－ｌｏｓｓを知らないか、またはＰＴｘ－ｌｏｓｓを測定もしくは検出するための効果的な手段を有することができる。その結果、Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０は、電力送信機に、負荷に電力を供給するのに必要な電力よりも多くの電力を確保させる過度に膨張した値を含むことができる。さらに、いくつかの電力受信機は、ＰＴｘ－ｌｏｓｓのために異なるオフセットまたは計算を使用する場合があり、ネゴシエートされた電力レベルの信頼性は、異なるタイプの電力受信機をサポートする電力送信機にとって実用的ではない。
【0035】
図６は、電力送信機によって推定された電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を考慮に入れる例示的な電力ネゴシエーションおよび制御を概念的に示すブロック図を示す。図６の特徴は、図５の対応する参照番号のものと同等である。しかしながら、ＰＴｘ－ｌｏｓｓは電力送信機によって推定または計算されるので、（接続フェーズ中の）初期Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０は、ＰＴｘ－ｌｏｓｓを明示的に除外するように定義されるという点が異なる。
【0036】
接続フェーズにおいて、電力受信機（機器コントローラ１３６）は電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を通信する。ＰＲｘ－ｎｅｇｏ６５０は、ＰＲｘ－ｎｅｇｏ６５０がＰＴｘ－ｌｏｓｓを含まないことを除いて、Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０と同じ形態をとり得る。むしろ、ＰＲｘ－ｎｅｇｏ６５０は、負荷の電力定格および推定電力受信機損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）に基づくことができる。いくつかの実装形態では、ＰＲｘ－ｌｏｓｓは、製造中に測定され、機器コントローラ１３６に格納またはさもなければプログラムされ得る。ミスアライメントおよびＫ係数は、（ＰＴｘ－ｌｏｓｓと比較して）ＰＲｘ－ｌｏｓｓにわずかしか影響しない可能性がある。
【0037】
電力送信機（電力コントローラ１０８）は、ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定することができる。接続フェーズ（電力伝送前）の間、ＰＴｘ－ｌｏｓｓは、メモリに記憶された値に基づく推定値、推定電力に基づく計算、または他の様態でプログラムされた計算であり得る。接続フェーズでは、電力伝送フェーズまで実際のＰＴｘ－ｌｏｓｓが測定されない可能性があるため、電力送信機はＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定することができる。ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定するために、電力コントローラ１０８は、電力送信機の一次コイルに関連する銅損失（ＰＴｘ－ｃｏｐｐｅｒ－ｌｏｓｓ）を推定することができる。例えば、銅損失は、ＰＲｘ－ｎｅｇｏ６５０を満たすために、一次コイルに関連する抵抗（Ｒ）と、電力送信機のインバータに関連する推定定格電流の二乗（Ｉｉｎｖ
２）との積を使用して計算することができる。電力コントローラ１０８はまた、他の損失を推定し、推定ＰＴｘ－ｌｏｓｓに他の損失を含めることができる。例えば、他の損失は、ＰＲｘ－ｎｅｇｏを満たすために電力送信機に関連する、電子機器、コンデンサ、フレンドリーメタル、フェライト、またはそれらの任意の組み合わせに関連する電力送信損失を含むことができる。
【0038】
いくつかの実装形態では、ＰＴｘ－ｌｏｓｓは、Ｋ係数推定値、または電力送信機と電力受信機との間の結合係数の他の推定値に基づいて推定することができる。ネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）は、ＰＲｘ－ｎｅｇｏ６５０に、推定ＰＴｘ－ｌｏｓｓを加えたものに基づき得る。
【0039】
電力伝送フェーズ中、電力受信機（機器コントローラ１３６）は、電力伝送フェーズ中に新しいＰ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０を送信することによって、要求電力を調整することができる。電力伝送フェーズでは、Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０は、ＰＲｘ－ｎｅｇｏ６５０に等しい最大値に制限され得る。ＰＴｘは、ＰＴｘ－ｌｏｓｓ６７０および測定された電力送信（Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ５７０）を測定し得る。Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ５７０は、図５を参照して説明したように決定することができる。いくつかの実装形態では、Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ５７０は、インバータへの直流（ＤＣ）入力電圧とインバータのＤＣ電流入力との積の平均に基づいて決定することができる。ＰＴｘ－ｌｏｓｓ６７０は、ＰＴｘ銅損失の追加、ＰＴｘフェライトの損失、フレンドリーメタル、ならびにタンク回路内の電子機器および他の構成要素の損失のうちの１つまたは複数に基づいて計算することができる（ブロック６６０に示す）。例えば、ＰＴｘ－ｃｏｐｐｅｒ－ｌｏｓｓは、電力送信機の一次コイルに関連する抵抗（Ｒ）と一次コイルに関連する測定電流の二乗（Ｉｉｎｖ
２）との積として計算することができる（式１）。
ＰＴｘ－ｃｏｐｐｅｒ－ｌｏｓｓ＝Ｉｉｎｖ ２Ｒ （１）
ＰＴｘ－ｃｏｐｐｅｒ－ｌｏｓｓの計算例は単なる一例であり、本開示の範囲内で他の式または計算が想定され得る。
ＰＴｘ－ｃｏｐｐｅｒ－ｌｏｓｓ＝Ｉｉｎｖ ２Ｒ （１）
ＰＴｘ－ｃｏｐｐｅｒ－ｌｏｓｓの計算例は単なる一例であり、本開示の範囲内で他の式または計算が想定され得る。
【0040】
電力送信機（電力コントローラ１０８）は、推定送信電力を決定するために、Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ５７０およびＰＴｘ－ｌｏｓｓ６７０を（負の値として）加算することができる。誤差計算５８０は、Ｐ－ｃｏｎｔｒｏｌ６９０値を生成するために、推定送信電力とＰ－ｒｅｑｕｅｓｔ５４０との間の差を決定することができる。
【0041】
いくつかの実装形態では、電力送信機は、受信機によるＰＲｘ－ｎｅｇｏの最大要求を満たすために、動作条件に基づいてＰ－ｎｅｇｏ（＝ＰＲｘ－ｎｅｇｏ＋ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を内部的に再調整することができる。したがって、（電力伝送フェーズ中の）測定されたＰＴｘ－ｌｏｓｓが（接続フェーズ中の）推定ＰＴｘ－ｌｏｓｓと異なる場合、電力送信機は、ＰＴｘ－ｌｏｓｓの変化に対応するために確保された電力の量（Ｐ－ｎｅｇｏ）を調整することができる。いくつかの実装形態では、電力送信機は、その利用可能電力または動作条件のためにＰＲｘ－ｎｅｇｏを満たすことができない場合、（電力伝送フェーズまたは接続フェーズのいずれかの間に）再ネゴシエーションを開始することができる。
【0042】
図７は、例示的な電力ネゴシエーションを概念的に示すメッセージフロー図７００を示す。電力送信機１０２および電力受信機１１８は、構成フェーズ７０２中に通信を確立し、識別および構成メッセージ７１０を交換することができる。接続フェーズ７０４では、電力送信機１０２および電力受信機１１８は、電力ネゴシエーションを実行することができる。いくつかの実装形態では、電力送信機１０２は、利用可能電力または最大電力を示すネゴシエーションメッセージ７２０を決定し通信することができる。７３０において、電力受信機１１８は、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を決定することができる。ネゴシエーション値は、電力受信機１１８の電力定格および電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）に基づいてもよい。ＰＲｘ－ｌｏｓｓは、推定、計算、測定、またはプログラムで構成することができる。電力受信機１１８は、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を含むネゴシエーションメッセージ７４０を通信することができる。７５０において、電力送信機１０２は、電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を推定することができる。ＰＴｘ－ｌｏｓｓは、推定、計算、測定、またはプログラムで構成することができる。
【0043】
電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）＋ＰＴｘ－ｌｏｓｓに対応する電力の量を電力送信機１０２が確保することができる場合、電力送信機１０２は、電力送信機１０２が電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を受諾することを示す応答メッセージ７７０を通信することができる。そうではなく、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）＋ＰＴｘ－ｌｏｓｓに対応する電力の量を電力送信機１０２が確保することができない場合、電力送信機１０２は、電力送信機１０２が電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を拒否することを示す応答メッセージ７７０を通信することができる。いくつかの実装形態では、電力送信機１０２は、異なる提案された電力ネゴシエーション値を示すために、応答メッセージ７７０に加えて、またはその代わりに、ネゴシエーションメッセージを通信することができる。いくつかの実装形態では、送信機による異なる提案された電力ネゴシエーション値は、利用可能電力から送信機における推定損失を引いたものに対応し得る。
【0044】
図７に関して続けると、図示の例では、電力送信機１０２は電力ネゴシエーション値を受諾している。７７２において、電力送信機１０２は、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）およびＰＴｘ－ｌｏｓｓに基づいてネゴシエートされた電力を構成する。電源装置の利用可能電力は、これが電力送信機１０２のために確保されるように、ネゴシエートされた電力によって低減され得る。７７４において、電力受信機１１８は、後続の電力要求メッセージの最大制限として電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を構成することができる。
【0045】
電力伝送フェーズ７０６の間、電力受信機１１８は、ワイヤレス電力送信の調整を要求するために電力要求メッセージ７８０または他のフィードバックメッセージを送信することができる。例えば、電力要求メッセージ７８０は、図６を参照して説明したようなＰ－ｒｅｑｕｅｓｔを含み得る。Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔは、電力送信機１０２によって受諾された電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を超えないように制限され得る。
【0046】
７８２において、電力送信機１０２は、電力送信機１０２のインバータにおける測定値に基づいてＰＴｘ－ｌｏｓｓを計算することができる。７８４において、電力送信機１０２は、計算されたＰＴｘ－ｌｏｓｓを考慮に入れて、Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔを満たすための新しい動作パラメータを決定することができる。
【0047】
図８は、電力送信機によって実行されるプロセス８００の例示的な動作を示す流れ図を示す。プロセス８００の動作は、本明細書に記載の電力送信機によって実施することができる。例えば、プロセス８００は、図１、図５、または図６を参照して説明した電力送信機１０２またはその任意の構成要素（電力コントローラ１０８など）によって実行することができる。プロセス８００は、図３を参照して説明したシステム状態図３００、図４を参照して説明した電力ネゴシエーションの例、または図６７を参照して説明したメッセージフロー図７００を参照して説明した動作のいずれかを実施することができる。いくつかの実装形態では、プロセス８００は、図１０を参照して説明したような装置１０００によって実行されてもよい。簡潔にするために、動作は電力送信機によって実行されるものとして説明されている。
【0048】
ブロック８１０において、電力送信機は、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を電力受信機から受信することができる。ブロック８２０において、電力送信機は、電力送信機の構成要素に関連する電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を推定することができる。ブロック８３０において、電力送信機は、ＰＲｘ－ｎｅｇｏおよびＰＴｘ－ｌｏｓｓに基づいて、電力受信機のネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートし得る。
【0049】
図９は、電力受信機によって実行されるプロセス９００の例示的な動作を示す流れ図を示す。プロセス９００の動作は、本明細書で説明するように電力受信機によって実施することができる。例えば、プロセス９００は、図１、図５、または図６を参照して説明した電力受信機１１８またはその任意の構成要素（機器コントローラ１３６など）によって実行することができる。プロセス９００は、図３を参照して説明したシステム状態図３００または図７を参照して説明したメッセージフロー図７００を参照して説明した動作のいずれかを実施することができる。いくつかの実装形態では、プロセス９００は、図１０を参照して説明したような装置１０００によって実行されてもよい。簡潔にするために、動作は電力受信機によって実行されるものとして説明される。
【0050】
ブロック９１０において、電力受信機は、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を電力送信機に通信することができる。ＰＲｘ－ｎｅｇｏは、電力受信機の負荷に関連する電力定格と電力受信機の電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）との組み合わせに基づいてもよい。ブロック９２０において、電力受信機は、ＰＲｘ－ｎｅｇｏに基づいて、電力送信機とネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートし得る。Ｐ－ｎｅｇｏは、電力送信機がＰＲｘ－ｎｅｇｏを電力受信機に供給するために確保する電力の量を表す。
【0051】
図１０は、ワイヤレス電力システムで使用するための例示的な装置のブロック図を示す。いくつかの実装形態では、装置１０００は、本明細書に記載の電力送信機（電力送信機１０２など）であってもよい。いくつかの実装形態では、装置１０００は、本明細書の図のいずれかを参照して説明した電力コントローラ１０８の例であってもよい。いくつかの実装形態では、装置１０００は、本明細書に記載の電力受信機（電力受信機１１８など）であってもよい。いくつかの実装形態では、装置１０００は、本明細書の図のいずれかを参照して説明した機器コントローラ１３６の例であってもよい。
【0052】
装置１０００は、プロセッサ１００２を含む（場合によっては、複数のプロセッサ、複数のコア、複数のノード、またはマルチスレッディングを実装することなどを含む）ことができる。装置１０００はまた、メモリ１００６を含むことができる。メモリ１００６は、システムメモリ、または本明細書に記載のコンピュータ可読媒体の可能な実現のいずれか１つまたは複数であってもよい。装置１０００はまた、バス１０１１（例えば、ＰＣＩ、ＩＳＡ、ＰＣＩ－Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＨｙｐｅｒＴｒａｎｓｐｏｒｔ（登録商標）、ＩｎｆｉｎｉＢａｎｄ（登録商標）、ＮｕＢｕｓ、（登録商標）ＡＨＢ、ＡＸＩなど）を含むことができる。装置１０００は、電力伝送コイル１０６４（一次コイルまたは二次コイルなど）を管理するように構成された１つまたは複数のコントローラ１０６２を含むことができる。いくつかの実装形態では、コントローラ１０６２は、プロセッサ１００２、メモリ１００６、およびバス１０１１内に分散させることができる。コントローラ１０６２は、本明細書に記載の動作の一部または全部を実行することができる。例えば、コントローラ１０６２は、図１、図５、または図６のいずれかを参照して説明した電力コントローラ１０８などの電力コントローラであってもよい。あるいは、コントローラ１０６２は、図１、図５、または図６のいずれかを参照して説明した機器コントローラ１３６などの機器コントローラであってもよい。
【0053】
メモリ１００６は、図１～図９を参照して説明した実装形態の機能を実施するためにプロセッサ１００２によって実行可能なコンピュータ命令を含むことができる。これらの機能のいずれか１つは、ハードウェアまたはプロセッサ１００２に部分的に（または全体的に）実装されてもよい。例えば、機能は、特定用途向け集積回路、プロセッサ１００２に実装されたロジック、周辺デバイスまたはカード上のコプロセッサなどで実装されてもよい。さらに、実現は、図１０に示されていないより少ないまたは追加の構成要素を含むことができる。プロセッサ１００２、メモリ１００６、およびコントローラ１０６２は、バス１０１１に結合することができる。バス１０１１に結合されているものとして示されているが、メモリ１００６はプロセッサ１００２に結合されてもよい。
【0054】
本明細書で説明される図、動作、および構成要素は、例示的な実装形態の理解を助けることを意図した例であり、潜在的な実装形態を制限したり、特許請求の範囲を制限したりするために使用されるべきではない。いくつかの実装形態は、追加の動作、より少ない動作、並列または異なる順序での動作、およびいくつかの動作を異なるように実行することができる。
【0055】
前述の開示は、例示および説明を提供するが、網羅的であること、または開示された正確な形態に態様を限定することを意図するものではない。変更および変形は、上記の開示に照らして行われてもよく、または態様の実施から取得されてもよい。本開示の態様を様々な例に関して説明してきたが、任意の例からの態様の任意の組み合わせも本開示の範囲内である。本開示の例は、教育目的のために提供される。代替的に、または本明細書に記載の他の例に加えて、例は、以下の実装形態のオプション（明確にするために条項として列挙されている）の任意の組み合わせを含む。
【0056】
条項
条項１．ワイヤレス電力システムの電力送信機によって実行される方法であって、電力受信機から電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を受信すること、前記電力送信機において、前記電力送信機の構成要素に関連する電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を推定すること、および前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏおよび前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓに基づいて、前記電力受信機のためのネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートすること、を含む、方法。
条項１．ワイヤレス電力システムの電力送信機によって実行される方法であって、電力受信機から電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を受信すること、前記電力送信機において、前記電力送信機の構成要素に関連する電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を推定すること、および前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏおよび前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓに基づいて、前記電力受信機のためのネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートすること、を含む、方法。
【0057】
条項２．前記Ｐ－ｎｅｇｏは、前記電力送信機が前記電力受信機のために確保することに合意する電力の量を表す、条項１に記載の方法。
【0058】
条項３．前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏが、前記電力受信機の負荷の負荷要件に関連付けられる、条項１から２のいずれか一項に記載の方法。
【0059】
条項４．前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏが、前記負荷に関連する電力定格と前記電力受信機の電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）との組み合わせに基づく、条項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【0060】
条項５．前記電力受信機からの前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏが前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを考慮しない、条項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【0061】
条項６．接続フェーズ中に、前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定することは、前記電力送信機の一次コイルに関連する銅損失であって、前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏを満たすように、前記一次コイルに関連する抵抗（Ｒ）と前記電力送信機のインバータに関連する推定定格電流の２乗（Ｉｉｎｖ２）との積を使用して計算される銅損失、前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏを満たすために前記電力送信機に関連する電子機器、コンデンサ、フレンドリーメタル、フェライト、またはそれらの任意の組み合わせに関連する他の損失、からなる群の少なくとも１つのメンバーに関連付けられる電力送信損失を推定することである、条項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【0062】
条項７．電力伝送フェーズ中に、受信機電力要求Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔに少なくとも部分的に基づく動作制御パラメータを使用して前記電力受信機へのワイヤレス電力の送信を制御すること、をさらに含む、条項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【0063】
条項８．前記電力伝送フェーズ中に、ある期間にわたるインバータ電流（Ｉｉｎｖ）とインバータ電圧（Ｖｉｎｖ）とを乗じた平均に基づいて測定電力（Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ）を決定することであって、同じ期間にわたって測定されたＰＴｘ－ｌｏｓｓを決定すること、および前記Ｐ－ｍｅａｓｕｒｅｄ、前記測定されたＰＴｘ－ｌｏｓｓ、および前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏ以下である要求電力を示す前記電力受信機からの電力要求（Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ）に基づいて、ワイヤレス電力の前記送信を制御するように前記動作制御パラメータを調整すること、をさらに含む、条項７に記載の方法。
【0064】
条項９．前記電力伝送フェーズ中に、前記測定されたＰＴｘ－ｌｏｓｓを決定することは、前記電力送信機の一次コイルに関連する銅損失であって、前記一次コイルに関連する抵抗（Ｒ）と前記電力送信機のインバータに関連する測定電流の二乗（Ｉｉｎｖ２）との積を使用して計算される銅損失と、前記電力送信機に関連する電子機器、コンデンサ、フレンドリーメタル、フェライト、またはそれらの任意の組み合わせに関連する他の損失、からなる群の少なくとも１つのメンバーに関連付けられる電力送信損失を決定することを含む、条項７から８のいずれか一項に記載の方法。
【0065】
条項１０．前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定することは、前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを前記電力送信機のメモリから取得すること、を含む、条項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【0066】
条項１１．前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを推定することは、前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓを、前記電力送信機と前記電力受信機との間のワイヤレス結合の効率を示す結合係数（Ｋ係数）に少なくとも部分的に基づいて調整すること、を含む、条項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【0067】
条項１２．ワイヤレス電力システムの電力受信機によって実行される方法であって、電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を電力送信機に通信することであって、前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏは、前記電力受信機の負荷に関連する電力定格と前記電力受信機の電力受信損失（ＰＲｘ－ｌｏｓｓ）との組み合わせに基づく、通信すること、および前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏに基づいて前記電力送信機とネゴシエートされた電力（Ｐ－ｎｅｇｏ）をネゴシエートすることであって、前記Ｐ－ｎｅｇｏは、前記電力送信機が前記電力受信機にＰＲｘ－ｎｅｇｏを供給するために確保する電力の量を表す、ネゴシエートすること、を含む、方法。１３．前記電力受信機からの前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏは、前記電力送信機の電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を考慮しない、条項１２に記載の方法。
【0068】
条項１４．電力伝送フェーズ中に電力要求（Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔ）を前記電力送信機に通信することであって、前記Ｐ－ｒｅｑｕｅｓｔが前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏ以下の要求電力を示す、通信すること、およびＰ－ｒｅｑｕｅｓｔに少なくとも部分的に基づいて、前記電力送信機からワイヤレス電力の送信を受信すること、をさらに含む、条項１４から１３のいずれか一項に記載の方法。１５．ワイヤレス電力システムであって、１つまたは複数の電力送信機、第１の電力送信機に対応する少なくとも第１の通信インターフェースを含む、前記１つまたは複数の電力送信機に対応する１つまたは複数の通信インターフェースであって、前記第１の通信インターフェースは、電力受信機から電力ネゴシエーション値（ＰＲｘ－ｎｅｇｏ）を受信するように構成される、１つまたは複数の通信インターフェース、およびコントローラであって、前記１つまたは複数の電力送信機の各々のための確保電力量に基づいて、前記ワイヤレス電力システムに結合された電源から残っている利用可能電力を決定し、前記第１の電力送信機の構成要素に関連する電力送信損失（ＰＴｘ－ｌｏｓｓ）を推定し、前記第１の電力送信機のために第１の確保電力量を確保するように構成され、前記第１の確保電力量は、前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏと前記ＰＴｘ－ｌｏｓｓとの組み合わせに基づき、前記利用可能電力によって制限される、ように構成される、コントローラを含む、ワイヤレス電力システム。
【0069】
条項１６．前記第１の通信インターフェースは、前記電力受信機に受諾メッセージを通信するように構成されることをさらに含む、条項１５に記載のワイヤレス電力システム。
【0070】
条項１７．前記コントローラは、前記第１の確保電力量は前記ＰＲｘ－ｎｅｇｏより少ないと決定し、前記第１の通信インターフェースに、前記電力受信機に拒否メッセージを通信させるように構成される、ことをさらに含む、条項１５に記載のワイヤレス電力システム。
【0071】
条項１８．前記コントローラは、前記電力送信機が満たすことができる異なるＰＲｘ－ｎｅｇｏを満たすために、利用可能電力および前記推定ＰＴｘ－ｌｏｓｓに基づいて、前記第１の確保電力量よりも低い第２の確保電力量を計算し、前記第１の通信インターフェースに、ネゴシエーションのための代替ＰＲｘ－ｎｅｇｏとして前記異なるＰＲｘ－ｎｅｇｏを前記電力受信機に通信させるように構成されることをさらに含む、条項１７に記載のワイヤレス電力システム。
【0072】
条項１９．条項１から１１に記載の方法のいずれか１つを実行するように構成された、電力送信機。
【0073】
条項２０．条項１２から１４に記載の方法のいずれか１つを実行するように構成された、電力受信機。
【0074】
本開示に記載された主題の別の革新的な態様は、装置として実施することができる。装置は、モデムと、少なくとも１つのモデムと通信可能に結合された少なくとも１つのプロセッサとを含むことができる。プロセッサは、モデムと連携して、本明細書に記載された前述の方法または特徴のうちの任意の１つを実行するように構成され得る。
【0075】
本開示に記載された主題の別の革新的な態様は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに本明細書に記載された上述の方法または特徴のいずれか１つを実行させる命令を格納したコンピュータ可読媒体として実装することができる。
【0076】
本開示に記載の主題の別の革新的な態様は、本明細書に記載の上述の方法または特徴のいずれか１つを実施するための手段を有するシステムとして実施することができる。
【0077】
本明細書で使用される場合、物品のリスト「のうちの少なくとも１つ」または「のうちの１つ以上」を指す語句は、単一の部材を含む、それらの物品の任意の組み合わせを指す。例えば、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａのみ、ｂのみ、ｃのみ、ａとｂの組み合わせ、ａとｃの組み合わせ、ｂとｃの組み合わせ、およびａとｂとｃの組み合わせの可能性を網羅することを意図している。
【0078】
本明細書に開示された実装形態に関連して説明された様々な例示的な構成要素、論理、論理ブロック、モジュール、回路、動作およびアルゴリズムプロセスは、本明細書に開示された構造およびその構造的均等物を含む、電子ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはハードウェア、ファームウェアもしくはソフトウェアの組み合わせとして実装され得る。ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの互換性は、機能に関して一般的に説明されており、上述の様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびプロセスに示されている。そのような機能がハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェアのいずれで実装されるかは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課される設計制約に依存する。
【0079】
本明細書に開示された態様に関連して記載された様々な例示的な構成要素、論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実装するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングル・チップまたはマルチ・チップ・プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）またはその他のプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、ディスクリート・ゲートまたはトランジスタ・ロジック、ディスクリート・ハードウェア構成要素、または本明細書に記載された機能を実行するように設計されたこれら任意の組み合わせを用いて実装または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、または任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってもよい。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わせた１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装されてもよい。いくつかの実装形態では、特定のプロセス、動作、および方法は、所与の機能に固有の回路によって実行されてもよい。
【0080】
上述したように、本明細書で説明する主題のいくつかの態様は、ソフトウェアとして実装することができる。例えば、本明細書に開示された構成要素の様々な機能、または本明細書に開示された方法、動作、プロセスまたはアルゴリズムの様々なブロックまたはステップは、１つまたは複数のコンピュータプログラムの１つまたは複数のモジュールとして実装することができる。そのようなコンピュータプログラムは、本明細書に記載のデバイスの構成要素を含むデータ処理装置によって実行される、またはその動作を制御するために、１つまたは複数の有形のプロセッサ可読またはコンピュータ可読記憶媒体に符号化された非一時的なプロセッサ実行可能命令またはコンピュータ実行可能命令を含むことができる。限定ではなく例として、そのような記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置デバイス、または命令もしくはデータ構造の形態でプログラムコードを記憶するために使用することができる任意の他の媒体を含むことができる。上記の組み合わせも記憶媒体の範囲内に含まれるべきである。
【0081】
本開示に記載された実装形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示される実装形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される本開示、原理、および新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【0082】
さらに、別個の実装形態の文脈で本明細書に記載されている様々な特徴は、単一の実装形態において組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実装形態の文脈で説明されている様々な特徴は、複数の実装形態において別々に、または任意の適切なサブコンビネーションで実施することもできる。このように、特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして上述され、最初はそのように特許請求されていてすらよいが、特許請求された組み合わせからの１つまたは複数の特徴は、場合によっては、その組み合わせから削除することができ、特許請求された組み合わせは、部分的な組み合わせまたは部分的な組み合わせの変形を対象とすることができる。
【0083】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示された特定の順序で、または連続した順序で実行されること、または示されたすべての動作が実行されることを必要とすると理解されるべきではない。さらに、図面は、フローチャートまたは流れ図の形式で１つまたは複数の例示的なプロセスを概略的に示すことができる。しかしながら、図示されていない他の動作は、概略的に示されている例示的なプロセスに組み込むことができる。例えば、１つまたは複数の追加の動作を、図示の動作のいずれかの前に、後に、同時に、またはその間に実行することができる。状況によっては、マルチタスク処理および並列処理が有利な場合がある。さらに、上述の実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実装形態においてそのような分離を必要とすると理解されるべきではなく、記載されたプログラム構成要素およびシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に統合されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】