JP2024507497A - 無線受電装置における電力伝送無効化スイッチ - Google Patents

Abstract

本開示は、無線受電装置の二次コイルにおける電力伝送を防止するためのシステム、方法、および装置を提供する。いくつかの実装形態は、一般に、１つまたは複数のスイッチの使用に関する。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、二次コイルの一端または両端に直列に結合され得る。１つまたは複数のスイッチは、無線受電装置と対応する無線電力伝送装置との間のハンドシェイク通信に基づいて制御され得る。１つまたは複数のスイッチは、二次コイルを含む受電回路とは別個の無線通信インターフェースからのバイアス電力を使用して制御され得る。１つまたは複数のスイッチは、無線受電装置の１つまたは複数の構成要素を保護するために、または測定期間中に結合係数の測定を可能にするために、二次コイル内の電力伝送を無効にし得る。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照

本特許出願は、「ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＤＩＳＡＢＬＥＭＥＮＴ ＳＷＩＴＣＨ ＩＮ Ａ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＲＥＣＥＰＴＩＯＮ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題する、２０２１年２月１９日に出願され、本願の譲受人に譲受されるインド仮特許出願第２０２１１１００７２５５号の優先権を主張するものである。先行出願の開示は、本特許出願の一部とみなされ、参照により本特許出願に組み込まれる。

本開示は、一般に、無線電力に関する。より具体的には、本特許出願は、無線受電装置における電力伝送無効化スイッチに関する。

無線電力伝送装置から無線受電装置への電力の無線伝送を可能とする技術が開発されている。無線受電装置の例は、他の例の中でも、いくつかの種類のモバイルデバイス、小型電子デバイス、コンピュータ、タブレット、ガジェット、機器（コードレスブレンダー、湯沸かし、ミキサーなど）、およびいくつかの種類の大型電子デバイスを含み得る。無線電力伝送は、非接触電力伝送または非接触電力伝送と呼ばれることがある。無線電力は、無線電力伝送装置の一次コイルと無線受電装置の二次コイルとの間の誘導結合または共振結合を使用して伝送され得る。例えば、無線電力伝送装置は、電磁場を発生させる一次コイルを含み得る。電磁場は、二次コイルが一次コイルに近接して配置されたときに、無線受電装置の二次コイルに起電力を誘導し得る。この構成では、電磁場は、無線で二次コイルに電力を伝送し得る。

いくつかの従来の無線電力システムでは、一次コイルは、無線規格によって予め決められた定格まで無線エネルギーを二次コイルに伝送することができる。例えば、低電力無線電力信号は、５ワット（５Ｗ）、９Ｗ、１２Ｗ、または１５Ｗを伝送し得る。低電力無線電力システムは、多くの電子デバイスに適した最大１５ワットのエネルギーを供給し得る。より高い電力を必要とする機器またはデバイスへの無線電力伝送をサポートするために、より高電力の無線システムが開発されている。例えば、高出力コードレスキッチン送信機は、２．２ｋＷもの高出力を供給し得る。いくつかの誘導システムは、無線電力伝送以外の目的（誘導ベースの加熱など）のためにエネルギーを生成し得る。非意図的な電力伝送により、無線受電装置における電子機器を損傷させる可能性がある。

本開示のシステム、方法、および装置は、それぞれ、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当することはない。

本開示に記載された主題の１つの革新的な態様は、無線受電装置として実装されることができる。無線受電装置は、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成された二次コイルを含み得る。無線受電装置は、受電電力を利用するように構成された受電回路を含み得る。無線受電装置は、二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを含み得る。１つまたは複数のスイッチは、無線電力伝送装置からの通信に基づいて二次コイルと受電回路とを接続するように構成され得る。

本開示に記載された主題の他の革新的な態様は、無線受電装置として実装されることができる。無線受電装置は、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成された二次コイルを含み得る。無線受電装置は、受電電力を利用するように構成された受電回路を含み得る。無線受電装置は、二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを含み得る。１つまたは複数のスイッチは、結合係数（ｋ係数）測定期間中に二次コイルを受電回路から切断し、電力伝送期間中に二次コイルを受電回路に接続するように構成されている。

本開示に記載された主題の別の革新的な態様は、方法として実装されることができる。本方法は、無線電力伝送装置からの通信に基づいて、無線受電装置の二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを制御することを含み得る。二次コイルは、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成され得る。受電回路は、受電電力を利用するように構成され得る。

本開示に記載された主題の別の革新的な態様は、方法として実装されることができる。本方法は、結合係数（ｋ係数）測定期間中に、二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを使用して、無線受電装置の二次コイルを無線受電装置の受電回路から切断することを含み得る。二次コイルは、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成され得る。受電回路は、受電電力を利用するように構成され得る。本方法は、電力伝送期間中に１つまたは複数のスイッチを使用して二次コイルを受電回路に接続することを含み得る。

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明細書に記載されている。他の特徴、態様、および利点は、明細書、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は、縮尺通りに描かれていない場合があることに留意されたい。

例示的な無線電力伝送システムのブロック図を示している。

例示的な無線電力伝送装置のブロック図を示している。

二次コイルと整流器との間に直列に接続されたスイッチを有する例示的な無線受電装置のブロック図を示している。

二次コイルと負荷との間に直列に接続されたスイッチを有する例示的な無線受電装置のブロック図を示している。

二次コイルと整流器との間に直列に接続された複数のスイッチを有する例示的な無線受電装置のブロック図を示している。

二次コイルの両端部間にシャントとして接続されたスイッチを有する例示的な無線受電装置のブロック図を示している。

結合係数を決定するための測定期間中に二次コイルの切断を可能にするスイッチを有する例示的な無線受電装置のブロック図を示している。

いくつかの実装形態にかかる例示的なプロセスのフローチャート図を示している。

いくつかの実装形態にかかる別の例示的なプロセスのフローチャート図を示している。

無線電力伝送システムにおいて使用するための例示的な装置のブロック図を示している。

様々な図面における同様の参照番号および符号は、同様の要素を示す。

無線電力伝送（ＷＰＴ）システムは、無線電力伝送装置および無線受電装置を含み得る。無線電力伝送装置は、無線エネルギーを（無線電力信号として）無線受電装置内の１つまたは複数の対応する二次コイルに伝送する１つまたは複数の一次コイルを含み得る。一次コイルは、無線電力伝送装置における無線エネルギー（電磁場を生成する誘導または磁気共鳴エネルギーなど）の供給源を指す。無線受電装置に配置された二次コイルは、電磁場を介して無線エネルギーを受信し得る。

いくつかの種類の無線受電装置（他の例の中でも、コードレスキッチン機器など）は、１つまたは複数の一次コイルによって構成された無線電力伝送面上で動作するように意図され得る。例として、キッチンカウンタトップまたはレンジ上面（クックトップまたはホブと呼ばれることもある）は、１つまたは複数の誘導コイルを含み得る。誘導コイルは、キッチンガジェットを加熱するためのバーナーとして動作されてもよく、またはコードレスキッチン機器への無線電力伝送のための一次コイルとして動作されてもよい。いくつかの誘導ホブは、異なる誘導コイルに対して異なる能力または能力の組み合わせを実装し得る。例えば、加熱専用の誘導コイルのサブセットおよび誘導コイルの別のサブセットは、加熱または無線電力伝送が可能であってもよい。従来の誘導ホブは、誘導加熱をサポートし得るが、無線電力伝送をサポートしないことがある。従来の誘導ボブの表面上に無線電力向けのコードレスキッチン機器を意図せずに配置すると、コードレスキッチン機器への意図しない電力伝送をもたらす可能性がある。これは、危険な安全上の懸念を引き起こす可能性があり、他の懸念の中でも、従来の誘導ホブまたはコードレスキッチン機器を損傷する可能性がある。さらにまた、誘導コイルによって生成された電力が（従来の無線充電と比較して）より高いレベルに到達すると、高電力は、コードレスキッチン機器の電気部品を損傷することがある。追加的または代替的に、二次コイル内の無線電力の誘導が望ましくない時間が存在し得る。

本開示は、無線受電装置の二次コイルにおける電力伝送を防止するためのシステム、方法、および装置を提供する。いくつかの実装形態は、一般に、無線電力伝送をサポートしない従来の誘導ホブ上に配置されたときに二次コイルへの電力伝送を防止するために二次コイルに結合された１つまたは複数のスイッチの使用に関する。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、二次コイルの一端または両端に直列に結合され得る。１つまたは複数のスイッチは、無線受電装置と対応する無線電力伝送装置との間の通信（デジタルハンドシェイクと呼ばれることもあるハンドシェイク通信など）に基づいて制御され得る。従来の誘導ホブは通信システムを有していないが、無線電力伝送装置は、無線電力プロトコルにしたがったハンドシェイク通信を必要とすることがある。したがって、本開示の技術は、無線受電装置が従来の誘導ホブによって不用意に電力供給されることを防止する。

いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、二次コイルが受電回路から切断されるように常開であり得る。受電回路は、負荷、整流器、またはその双方を含み得る。無線電力伝送装置と一対一通信を確立した後、１つまたは複数のスイッチは、閉じられて二次コイルを介した電力伝送を可能にし得る。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、無線通信インターフェースからのバイアス電力を使用して閉じられ得る。無線通信インターフェースは、二次コイルを含む受電回路とは別個であってもよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、二次コイルと一次コイルとの結合を決定するための測定期間中、（二次コイルからの電力伝送を無効にするために）開かれたままにされ得る。

いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、二次コイルの一方側または脚部に接続された第１の直列スイッチであり得る。代替的または追加的に、１つまたは複数のスイッチは、二次コイルの他方側または脚部に接続された第２の直列スイッチを含んでもよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、スイッチが開かれているときに電圧を遮断することができる静的または電磁リレーまたは他の種類のスイッチを含み得る。１つまたは複数のスイッチは、スイッチが閉じられているときに二次コイルに交流（ＡＣ）電力が誘導されることができるように、正極性および負極性の双方において電気を伝導することができてもよい。いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、１つまたは複数の他の構成要素を保護するために、または測定期間中に二次コイルの２つの側面または脚部を短絡するシャントスイッチを含み得る。

いくつかの実装形態では、無線通信インターフェース（他の例の中でも、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）または近距離無線通信（ＮＦＣ）を使用する短距離無線周波数インターフェースなど）は、通信信号を介してバイアス電力を収集し得る。バイアス電力は、二次コイルに接続された１つまたは複数のスイッチを制御するために無線受電装置によって使用される。したがって、１つまたは複数のスイッチは、そうでなければ二次コイルを介して受信される無線電力信号とは無関係に動作され得る。

いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、保護スイッチと呼ばれることがある。保護スイッチは、二次コイルと無線受電装置の１つまたは複数の他の構成要素との間に配置され得る。例えば、いくつかの実装形態では、保護スイッチは、二次コイルと無線受電装置の整流器との間に配置され得る。いくつかの実装形態では、保護スイッチは、二次コイルと無線受電装置に関連付けられた負荷との間に配置され得る。保護スイッチは、無線受電装置が互換性のない誘導コイル（無線電力伝送をサポートしておらず、むしろ誘導ベースの加熱に使用されるものなど）上に配置されている場合、開いたままであってもよい（したがって、二次コイルからの電力伝送を無効にする）。

いくつかの実装形態では、１つまたは複数のスイッチは、結合係数測定を可能にし得る。結合係数（ｋ係数と呼ばれることもある）は、二次コイルおよび一次コイルが無線電力がどれだけ良好に伝送されることができるかを示すものであり得る。例えば、ｋ係数は、一次コイルと二次コイルとの間の無線電力伝送の潜在的な磁束結合の尺度であり得る。いくつかの実装形態では、ｋ係数は、とりわけ、一次コイルの巻数（ｎ１）、二次コイルの巻数（ｎ２）、一次コイルによって伝送される電圧（ｖ１）、および測定期間中に二次コイルに誘導される電圧（ｖ２）に依存し得る。いくつかの実装形態では、ｋ係数を決定するための測定期間中に無線受電装置の他の構成要素から二次コイルを切断することが望ましい。したがって、いくつかの実装形態では、本開示に記載の１つまたは複数のスイッチは、ｋ係数測定期間中に二次コイルを１つまたは複数の他の構成要素（整流器、負荷、またはその双方など）から切断することを可能にし得る。

本開示に記載された主題の特定の実装は、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されることができる。１つまたは複数のスイッチは、無線受電装置が非互換の誘導コイル上に配置されたときに、無線受電装置の構成要素を保護し得る。例えば、１つまたは複数のスイッチは、無線電力伝送用に構成されていない誘導コイル上に不用意に配置される可能性があるコードレスキッチン機器の安全性を改善し得る。追加的または代替的に、１つまたは複数のスイッチは、ｋ係数測定期間中に二次コイルを１つまたは複数の他の構成要素から切断することによって、ｋ係数測定の精度を改善してもよい。

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ることができ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、無線電力伝送のための任意の手段、装置、システム、または方法において実装されることができる。

図１は、例示的な無線電力伝送システム１００のブロック図を示している。無線電力伝送システムは、無線電力伝送装置１０２および無線受電装置１１８を含み得る。無線電力伝送装置は、一次コイル１１０を含む。一次コイル１１０は、電力信号発生器１０６に関連付けられ得る。一次コイル１１０は、無線電力（無線エネルギーとも呼ばれる）を伝送するワイヤコイルであり得る。一次コイル１１０は、誘導または磁気共鳴場を使用して無線エネルギーを伝送し得る。電力信号発生器および一次コイルは、ともに、無線電力伝送中に一次磁場を生成し得る。電力信号発生器１０６は、一次コイル１１０に電力を供給して一次コイル１１０に無線電力信号１５５を生成させる構成要素（図示せず）を含み得る。例えば、電力信号発生器１０６は、１つまたは複数のスイッチ、ドライバ、直列コンデンサ、整流器または他の構成要素を含み得る。無線電力伝送装置１０２はまた、電力信号発生器１０６の構成要素を制御する伝送コントローラ１０８を含み得る。例えば、伝送コントローラ１０８は、動作点（電圧または電流など）を決定し、動作点にしたがって電力信号発生器１０６を制御し得る。

いくつかの実装形態では、電力信号発生器１０６、伝送コントローラ１０８、および他の構成要素（図示せず）は、まとめて電力伝送回路と呼ばれることがある。電力伝送回路の一部または全ては、無線電力を制御して１つまたは複数の無線受電装置に送信するための本開示の特徴を実装する集積回路（ＩＣ）として具現化され得る。伝送コントローラ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。

電源１１２は、無線電力伝送装置１０２内の電力伝送回路に電力を供給し得る。電源１１２は、交流（ＡＣ）電力を直流（ＤＣ）電力に変換し得る。例えば、電源１１２は、外部電源（電源幹線など）からＡＣ電力を受け取り、ＡＣ電力を電力信号発生器１０６によって使用されるＤＣ電力に変換する変換器を含み得る。

いくつかの実装形態では、無線電力信号１５５を介して通信を送信または受信するために、第１の通信ユニット１４２は、電力信号発生器１０６または一次コイル１１０の構成要素に結合され得る。第１の通信ユニット１４２は、無線電力信号１５５を介して通信信号を送信および受信させる１つまたは複数のスイッチおよび他の構成要素を制御するためのロジックを含み得る。例えば、第１の通信ユニット１４２は、情報を無線電力信号１５５に付加された変調信号に変換する変調器または復調器を含み得る。一例では、第１の通信ユニット１４２は、伝送コントローラ１０８からのデータを、無線電力伝送装置１０２から無線受電装置１１８への通信のために無線電力信号１５５と合成される周波数シフトキー（ＦＳＫ）変調信号に変換し得る。別の例では、第１の通信ユニット１４２は、電力信号発生器１０６または一次コイル１１０からの負荷変調振幅シフトキー（ＡＳＫ）信号を検知し、ＡＳＫ信号を復調して、第１の通信ユニット１４２が伝送コントローラ１０８に供給するデータを取得してもよい。無線電力信号１５５を介して送信または受信される通信信号は、無線電力信号１５５を使用して搬送されるため、帯域内通信と呼ばれることがある。対照的に、帯域外通信は、無線電力信号１５５とは別個の異なる無線または有線通信チャネルを使用して無線通信信号１７５として搬送され得る。例えば、無線通信信号１７５は、短距離無線周波数通信（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）など）または近距離無線通信（ＮＦＣ）を介した帯域外通信を含み得る。

無線電力伝送装置１０２は、無線通信信号１７５を使用して無線受電装置１１８と通信するように構成された無線通信インターフェース１１４を含み得る。無線通信インターフェース１１４は、（他の例の中でも、コイルまたはループアンテナであり得る）第１の通信コイル１１６に接続され得る。無線通信インターフェース１１４は、第１の通信コイル１１６を介して無線通信信号を送信および受信させる１つまたは複数のスイッチおよび他の構成要素を制御するロジックを含み得る。いくつかの実装形態では、無線通信インターフェース１１４は、短距離無線周波数通信またはＮＦＣをサポートし得る。ＮＦＣは、１３．５６ＭＨｚのキャリア周波数でデータ転送を行う技術である。無線通信インターフェース１１４はまた、任意の適切な通信プロトコルをサポートし得る。

伝送コントローラ１０８は、無線受電装置１１８の存在または近接を検出し得る。いくつかの実装形態では、無線受電装置１１８の存在または近接は、電力信号発生器１０６および一次コイル１１０によって生成された周期的な低電力信号に応答する負荷変化に基づいて検出され得る。いくつかの実装形態では、無線受電装置１１８の存在または近接は、無線電力伝送装置１０２内の無線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。代替的または追加的に、無線電力伝送装置１０２は、無線通信信号１７５を介した通信に基づいて、無線受電装置１１８の存在または近接を検出してもよい。例えば、無線電力伝送装置１０２は、無線通信信号１７５を介して通信またはポーリング信号を定期的または継続的に送信してもよい。いくつかの実装形態では、無線通信信号１７５は、無線受電装置１１８の無線通信インターフェース１３２に電力を供給するための少量の電力（通信バイアス電力またはバイアス電力と呼ばれることがある）を含み得る。無線電力伝送装置１０２は、無線通信信号１７５を介して無線受電装置１１８から応答を受信すると、無線受電装置１１８の互換性および電力要件を確認するためにさらなる通信を実行し得る。

伝送コントローラ１０８は、無線電力伝送装置１０２が無線受電装置１１８に供給する無線電力の特性を制御し得る。無線受電装置１１８を検出した後、伝送コントローラ１０８は、（無線通信インターフェース１１４または第１の通信ユニット１４２のいずれかを介して）無線受電装置１１８から情報を受信し得る。例えば、伝送コントローラ１０８は、無線受電装置１１８とのハンドシェイク通信の一部として情報を受信し得る。ハンドシェイク通信（デジタルハンドシェイクと呼ばれることもある）は、無線受電装置１１８と無線電力伝送装置１０２との間の一対一通信を指す。ハンドシェイク通信中、無線電力伝送装置１０２は、第１の通信信号を送信し、無線受電装置１１８は、情報（他の例の中でも、電力定格、製造業者、モデル、または標準的な送信機で動作するときの受信機のパラメータなど）を送信することによって第１の通信信号に応答し得る。例えば、伝送コントローラ１０８および受信機コントローラ１２８は、それぞれの無線通信インターフェースを介して互いに情報を通信し得る。伝送コントローラ１０８は、受信機コントローラ１２８から受信した情報を使用して、無線受電装置１１８に供給する無線電力についての少なくとも１つの動作制御パラメータ（周波数、デューティサイクル、電圧など）を決定し得る。無線電力を構成するために、伝送コントローラ１０８は、電力信号発生器１０６の周波数、デューティサイクル、電圧、または任意の他の適切な特性を変更し得る。

無線受電装置１１８は、二次コイル１２０と、受信機コントローラ１２８とを含み得る。いくつかの実装形態では、無線受電装置１１８は、整流器１２６を含み得る。無線受電装置は、負荷１３０を含み得るか、または負荷に接続され得る。いくつかの実装形態では、負荷１３０は、無線受電装置１１８の外部にあり、二次コイル１２０または整流器１２６（存在する場合）からの電線を介して結合され得る。整流器１２６、負荷１３０、またはその双方は、受電回路と呼ばれることがある。受電回路は、受電電力を利用するように構成され得る。二次コイル１２０は、無線電力信号１５５を介して（誘導電圧に基づいて）電力を受電するように構成されている。二次コイル１２０は、受電電力を受電回路に供給し得る。二次コイル１２０が一次コイル１１０に位置合わせされると、二次コイル１２０は、一次コイル１１０から受信した無線電力信号に基づいて誘導電圧を生成し得る。いくつかの実装形態では、コンデンサ（図示せず）は、二次コイル１２０と整流器１２６（存在する場合）または負荷１３０（整流器１２６が存在しない場合）との間に直列にあり得る。存在する場合、整流器１２６は、誘導電圧を整流し、整流電圧を負荷１３０に供給し得る。

受信機コントローラ１２８は、無線受電装置１１８の１つまたは複数の構成要素を制御し得る。いくつかの実装形態では、受信機コントローラ１２８は、無線電力信号を介して帯域内通信のために第２の通信ユニット１５２に接続され得る。例えば、第２の通信ユニット１５２は、無線電力信号を介して通信を送信または受信するために二次コイル１２０または整流器１２６の構成要素に結合され得る。第２の通信ユニット１５２は、無線電力信号を介して通信信号を送信および受信させる１つまたは複数のスイッチ（図示せず）および他の構成要素を制御するためのロジックを含み得る。

無線受電装置１１８は、無線通信インターフェース１３２を含み得る。無線通信インターフェース１３２は、第２の通信コイル１３４（他の例の中でも、コイルまたはループアンテナであり得る）を介して無線通信するための変調および復調回路を含み得る。したがって、受信機コントローラ１２８は、無線通信インターフェース１３２および無線通信信号１７５を介して、伝送コントローラ１０８と無線通信を行い得る。いくつかの実装形態では、無線通信インターフェース１３２は、ＮＦＣまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ技術を使用して通信するように構成され得る。いくつかの実装形態では、無線通信インターフェース１３２は、無線通信信号８５からエネルギーを収集することによって電力供給され得る。例えば、無線通信インターフェース１３２は、バイアス電力の形態で第２の通信コイル１３４を介して無線通信信号１７５からエネルギーを収集し得る。バイアス電力は、無線通信インターフェース１３２に電力を供給するのに十分であるが、負荷１３０に電力を供給するのに必要な量よりも少なくてもよい。いくつかの実装形態では、バイアス電力は、受信機コントローラ１２８などの無線受電装置１１８の他の構成要素によって使用され得る。二次コイル１２０と受電回路とが接続された後、それらは無線で伝送される電力の受電を開始し得る。いくつかの実装形態では、無線受電装置１１８が無線伝送された電力の受電を開始すると、バイアス電力は、無線伝送された電力から導出され得る。

本明細書で説明するように、無線電力信号１５５は、二次コイル１２０内の起電力を使用して電力を無線で伝送するために使用され得る。起電力は、二次コイル１２０が無線受電装置１１８内の他の構成要素（整流器１２６または負荷１３０など）に接続されたときに、二次コイル１２０に電圧および電流を生成し得る。しかしながら、無線受電装置１１８が電力を使用する準備ができていない場合、または電力が無線受電装置１１８の他の構成要素を損傷する可能性がある場合があり得る。さらにまた、二次コイル１２０は、（無線電力伝送ではなく）加熱に使用される誘導コイルから予想外にエネルギーを受信することがある。他の構成要素の損傷を防止するために、または意図しない無線電力の伝送を無効にするために、スイッチ１５０が二次コイル１２０の一端または両端に接続され得る。このため、二次コイル１２０の近くに磁場が誘導された場合であっても、二次コイル１２０が受電回路から切断されているため、二次コイル１２０は電流を導通しない。したがって、スイッチ１５０は、二次コイル１２０を介して受電回路に誘導電圧が流れることを防止し得る。本開示は、スイッチ１５０の配置、構造、および動作のためのいくつかのオプションを含む。例えば、スイッチ１５０は、図１に示すように、二次コイル１２０と整流器１２６（または負荷１３０）との間に直列に接続されたスイッチであり得る。スイッチ１５０の他の可能な構成は、本明細書に記載されている。

スイッチ１５０はまた、ｋ係数測定期間中に二次コイル１２０を受電回路（整流器１２６、負荷１３０、またはその双方など）から切断するために使用され得る。ｋ係数測定期間は、電力伝送期間と異なっていてもよい。いくつかの実装形態では、ｋ係数測定期間は、電力伝送期間に先行してもよい。代替的または追加的に、複数のｋ係数測定期間は、複数の電力伝送期間を交互パターンでインターリーブしてもよい。電力伝送期間は、二次コイル１２０によって受電された電力を使用して負荷１３０に電力を供給することを含み得る。対照的に、二次コイル１２０と一次コイル１１０との間の結合係数を測定するために、ｋ係数測定期間が使用され得る。ｋ係数測定期間中において、無線電力伝送装置１０２は、ｋ係数測定信号を無線受電装置１１８に送信し得る。無線受電装置１１８は、ｋ係数測定期間中において、ｋ係数測定信号の電圧を測定し得る。ｋ係数測定期間中において、受電回路がｋ係数測定信号と干渉するのを防止するために、または測定の精度を改善するために、受電回路を切断することが望ましい場合がある。受信機コントローラ１２８は、ｋ係数測定期間中に二次コイル１２０から整流器１２６を切断するようにスイッチ１５０を制御し得る。受信機コントローラ１２８は、ｋ係数測定期間中に取得された測定値に基づいて（無線通信インターフェース１３２を介してなど）無線電力伝送装置１０２にフィードバックを送信し得る。

図２は、例示的な無線電力伝送装置１０２のブロック図を示している。無線電力伝送装置１０２は、電源１１２、電力信号発生器１０６、および一次コイル１１０を含み得る。電力信号発生器１０６は、電源１１２からのＤＣ電力を一次コイル１１０に印加されるＡＣ信号に変換するハーフブリッジ回路によって示されている。図２には示されていないが、電源１１２は、ＡＣ幹線電力を電源１１２のＤＣ電力に変換する変換ユニットを含んでもよい。さらにまた、電力信号発生器１０６は、一次コイル１１０にＡＣ信号を供給することができる任意の種類の電力変換回路であり得る。例えば、電力信号発生器１０６は、図２に示すように、並列コンデンサを有するハーフブリッジ回路を含み得る。あるいは、電力信号発生器１０６は、フルブリッジ回路を含んでもよい。

無線電力伝送装置１０２はまた、図１を参照して説明した無線通信インターフェース１１４および第１の通信コイル１１６を含み得る。無線通信インターフェース１１４は、第１の通信コイル１１６を介して通信信号を送信または受信するように構成され得る。無線通信インターフェース１１４は、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈもしくはＮＦＣプロトコル、または任意の他の種類の短距離無線周波数通信プロトコルを実装し得る。無線通信インターフェース１１４は、無線電力伝送装置１０２が無線電力伝送（ＷＰＴ）プロトコルにしたがって構築されているため、無線電力伝送装置１０２に含まれてもよい。

本明細書で説明するように、エネルギーを伝送するいくつかの誘導ベースのシステムは、無線電力伝送以外の目的のために誘導を使用してもよい。例えば、従来の誘導ホブの誘導ベースの加熱要素は、それぞれ、電源１１２、電力信号発生器１０６、および一次コイル１１０と非常に類似して動作する電源、電力信号発生器、および誘導コイルを含んでもよい。類似性のために、これらの誘導ベースのシステムは、無線受電装置の二次コイルに電圧を不用意に誘導する可能性がある。しかしながら、ＷＰＴプロトコルをサポートしていない従来の誘導ホブは、ＷＰＴプロトコルの技術規格によって要求される無線通信インターフェース１１４を含まなくてもよい。無線受電装置は、無線通信インターフェース１１４からのハンドシェイク通信の存在に基づいて、その二次コイルにおける誘導電圧がＷＰＴプロトコルをサポートする無線電力伝送装置１０２からのものであるかどうかを決定し得る。ハンドシェイク通信がない場合、無線受電装置は、受電回路の損傷を防止するために、受電回路から二次コイルを切断してもよい。

従来の誘導ベースのシステム（従来の誘導ホブなど）は、ｐｉｎｇまたは「パン検出」信号を送信し得る。パンまたは非ＷＰＴデバイスがホブ上に配置されると、ホブは、インピーダンスの変化を測定して、パンまたは非ＷＰＴデバイスが誘導ベースの加熱素子の上に配置されていることを検出し得る。測定されたインピーダンスが許容限界内にある場合、ホブは、誘導を使用してエネルギーを伝送する誘導ベースの加熱モードに動作を変更する。したがって、パン検出は、パン／機器によって提供されるインピーダンスに基づく。無線受電装置（本明細書に記載のものなど）の場合、１つまたは複数のスイッチは、二次コイルのインピーダンスを許容限界外にさせ得る。例えば、（図１、図３、図４、図５、および図７を参照して説明したような）直列スイッチは、従来の誘導ベースのホブによって測定されるインピーダンスを許容限界よりも高くさせ得る。（図６を参照して説明したような）シャントスイッチは、従来の誘導ベースのホブによって測定されたインピーダンスを許容限界未満にさせ得る。したがって、従来の誘導ベースのホブは、誘導ベースの加熱モードに変化しない。

図３は、二次コイル１２０と整流器１２６との間に直列に接続されたスイッチ３５０を有する例示的な無線受電装置３００のブロック図を示している。無線受電装置３００の構成要素は、図１を参照して説明した無線受電装置１１８と同様の番号を有する構成要素を含み得る。無線受電装置３００は、負荷１３０を含んでもよく、または負荷１３０は、無線受電装置３００に接続された外部構成要素であってもよい。図３に示す例示的な整流器１２６は、受電電力をＡＣ信号から負荷１３０によって使用されるＤＣ電力に変換するように構成されたフルブリッジ整流器である。いくつかの実装形態では、無線受電装置３００は、整流器１２６を含まなくてもよい。他の種類の整流器または電力変換ユニットが様々な実装形態において使用されてもよい。さらにまた、無線受電装置３００は、整流器１２６の２つの脚部間に接続された任意のコンデンサ２２６を示している。いくつかの実装形態では、無線受電装置３００は、任意のコンデンサ２２６を含まなくてもよい。図３はまた、二次コイル１２０の１つまたは複数の脚部に結合され得るコンデンサ１６２を示している。スイッチ３５０は、二次コイル１２０の一方の脚部と整流器１２６との間に直列に接続され得る。スイッチ３５０は、コンデンサ１６２がその脚部に存在するとき、コンデンサ１６２の前または後に接続されてもよい。

無線受電装置３００は、図１を参照して説明したように、第２の通信コイル１３４と、無線通信インターフェース１３２と、受信機コントローラ１２８とを含む。無線通信インターフェース１３２は、無線電力伝送装置から通信信号を受信するように構成され得る。例えば、無線通信インターフェース１３２は、図１および図２を参照して説明したように、対応する無線通信インターフェース１１４から通信信号を受信し得る。受信機コントローラ１２８は、検知信号３３１を使用して負荷１３０の状態を検知し得る。受信機コントローラ１２８は、制御信号３５１を使用して（「Ｓ１」とラベル付けされた）スイッチ３５０を制御し得る。本開示の態様によれば、受信機コントローラ１２８は、ハンドシェイク通信の有無に基づいて、制御信号３５１を動作させ得る。例えば、受信機コントローラ１２８は、無線受電装置３００とＷＰＴプロトコルを実装する無線電力伝送装置との間でハンドシェイク通信が確立されている場合に、スイッチ３５０に二次コイル１２０を整流器１２６（または負荷１３０）に接続させ得る。代替的または追加的に、受信機コントローラ１２８は、ハンドシェイク通信がない場合、または無線通信インターフェース１３２が無線受電装置３００と互換性のない通信信号を受信した場合、スイッチ３５０に、二次コイル１２０を整流器１２６（または負荷１３０）から切断させてもよい。

いくつかの実装形態では、第２の通信コイル１３４は、無線通信インターフェース１３２および受信機コントローラ１２８に電力を供給するために通信信号からエネルギーを収集するように構成され得る。例えば、通信信号は、二次コイル１２０を介した電力伝送段階の前に、無線通信インターフェース１３２の起動および動作のためのバイアス電力を生成するのに十分なエネルギーを供給し得る。いくつかの実装形態では、バイアス電力が使用されてスイッチ３５０を動作させてもよい。いくつかの実装形態では、スイッチ３５０は、スイッチ３５０が閉じられるまで二次コイル１２０が整流器１２６から切断されるように、常開（ＮＯ）であってもよい。いくつかの実装形態では、スイッチ３５０は、無線通信インターフェース１３２から、または無線受電装置１２０に含まれるバッテリ（図示せず）から取得されたバイアス電力を使用して閉じられてもよい。

いくつかの実装形態では、第２の通信コイル１３４（ＮＦＣコイルなど）は、従来の誘導ベースのホブからの誘導電圧を潜在的に有し得る。しかしながら、第２の通信コイル１３４によって引き起こされるインピーダンスは、従来の誘導ベースのホブの許容限界外であってもよい。さらにまた、第２の通信コイル１３４は、典型的には、誘導電圧の量を制限するより少ない巻数またはコイルを有する。したがって、第２の通信コイル１３４および無線通信インターフェース１３２は、従来の誘導ベースのホブからの過電圧または意図しない電力伝送の影響を受けにくい。

図４は、二次コイル１２０と負荷４３０との間に直列に接続されたスイッチ４５０を有する例示的な無線受電装置４００のブロック図を示している。無線受電装置４００の構成要素は、図１を参照して説明した無線受電装置１１８と同様の番号を有する構成要素を含み得る。しかしながら、無線受電装置４００は、二次コイル１２０によって取得されるＡＣ信号を使用して負荷４３０が動作するように構成されているため、整流器（図示せず）を含まなくてもよい。この例では、負荷４３０は、二次コイル１２０によって取得された電力を利用するように構成された受電回路であり得る。スイッチ４５０は、二次コイル１２０と負荷４３０との間に直列に接続されて、無線受電装置４００が非ＷＰＴ誘導ベースのシステムの近くに配置されている場合などに、二次コイル１２０に誘導された予想しない電圧によって負荷４３０が損傷するのを防止し得る。図３を参照して説明した無線受電装置３００と同様に、受信機コントローラ１２８は、無線通信インターフェース１３２によって取得された通信信号の有無に基づいてスイッチ４５０を管理するように構成され得る。

図５は、二次コイル１２０と整流器１２６との間に直列に接続された複数のスイッチを有する例示的な無線受電装置５００のブロック図を示している。無線受電装置５００の構成要素は、図３を参照して説明した無線受電装置３００と同様の番号を有する構成要素を含み得る。単一の直列スイッチ（図３を参照して説明したスイッチ３５０など）の代わりに、無線受電装置５００は、二次コイル１２０の脚部と整流器１２６との間に接続された直列スイッチ５５１および５５２を含み得る。（「Ｓ１」とラベル付けされた）第１の直列スイッチ５５１は、二次コイル１２０の第１の脚部に直列に接続され得る。（「Ｓ２」とラベル付けされた）第２の直列スイッチ５５２は、二次コイル１２０の第２の脚部に直列に接続され得る。

図６は、二次コイル１２０の両端部間にシャントとして接続されたスイッチ６５０を有する例示的な無線受電装置６００のブロック図を示している。無線受電装置６００の構成要素は、図１を参照して説明した無線受電装置１１８と同様の番号を有する構成要素を含み得る。スイッチ６５０は、シャントスイッチと呼ばれることがある。スイッチ６５０は、二次コイル１２０の誘導電圧が整流器１２６に到達するのを防止または低減するために、二次コイル１２０の端部を短絡し得る。この例では、シャントスイッチ６５０は、対応する無線電力伝送装置からの通信信号がない場合、（二次コイル１２０を短絡させるために）常閉とされ得る。無線通信インターフェース１３２が対応する無線電力伝送装置から通信信号を受信すると、受信機コントローラ１２８は、スイッチ６５０を開いて二次コイル１２０から整流器１２６への電力の移動を許可し得る。

図７は、結合係数を決定するための測定期間中に二次コイル１２０の切断を可能にするためのスイッチ７５０を有する例示的な無線受電装置７００のブロック図を示している。無線受電装置７００の構成要素は、それぞれ図１および図３を参照して説明した無線受電装置１１８および無線受電装置３００と同様の番号を有する構成要素を含み得る。スイッチ７５０は、二次コイル１２０の一方の脚部上の直列スイッチとして示されていることに留意されたい。しかしながら、いくつかの実装形態では、スイッチ７５０は、それぞれ図３、図４、図５、または図６を参照して説明したスイッチ３５０、４５０、５５１、５５２、または６５０の任意の構成と同様であってもよい。

無線受電装置７００はまた、二次コイル１２０に結合された電圧センサ７２０を含み得る。受信機コントローラ１２８は、ｋ係数測定期間中において、スイッチ７５０に、二次コイル１２０および電圧センサ７２０を受電回路（整流器１２６および負荷１３０など）から切断させ得る。受信機コントローラ１２８は、（ｋ係数測定期間とは異なる）電力伝送期間中において、スイッチ７５０に二次コイル１２０を受電回路に接続させ得る。

ｋ係数測定期間中において、無線電力伝送装置（図示せず）は、ｋ係数測定信号を無線受電装置に送信し得る。ｋ係数測定信号は、電力伝送期間中に送信されるよりも低い電力であり得る。いくつかの実装形態では、ｋ係数測定信号は、既知または所定の電圧（ｖ１）および周波数（ｆｐ）を使用して送信され得る。電圧センサ７２０は、受信機コントローラ１２８がｋ係数測定期間中に二次コイル１２０の受信電圧（ｖ２）を測定することを許可し得る。受信機コントローラ１２８は、無線通信インターフェース１３２を介して無線電力伝送装置にフィードバックを通信し得る。フィードバックは、ｋ係数測定期間中に測定されたｖ２に基づき得る。無線電力伝送装置は、結合係数（ｋ係数）を決定するためにフィードバックを利用し得る。ｋ係数は、無線電力伝送装置が電力伝送期間中に送信する無線電力信号の動作点を決定するために無線電力伝送装置によって使用され得る。例えば、動作点は、ｖ１とｖ２との間の比を考慮する計算に基づき得る。

いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置から無線受電装置への通信は、ｋ係数測定信号に先行してもよい。例えば、無線通信インターフェース１３２は、無線電力伝送装置から通信を受信して、ｋ係数測定信号を受信する前にｋ係数測定期間を設定してもよい。いくつかの実装形態では、通信は、ｋ係数測定期間の開始または持続時間を示し得る。代替的または追加的に、通信は、ｋ係数測定期間を開始する命令を含んでもよく、または無線電力伝送装置がｋ係数測定信号を送信していることを示してもよい。いくつかの実装形態では、通信（ＷＰＴプロトコルに基づくものなど）は、ｋ係数測定信号が送信されることを推測し、無線受電装置にｋ係数測定期間を開始させ得る。代替的または追加的に、通信は、無線電力伝送装置がＷＰＴプロトコルをサポートするという指示であってもよい。無線受電装置は、ＷＰＴプロトコルに基づいてｋ係数測定期間を決定してもよい。

図８は、いくつかの実装形態にかかる例示的なプロセス８００のフローチャート図を示している。プロセス８００の動作は、本明細書に記載の無線受電装置によって実装され得る。例えば、プロセス８００の動作は、それぞれ図１、図２、図４、図５、図６、図６、または図７を参照して説明した無線受電装置１１８、３００、４００、５００、６００、または７００のいずれかによって実装され得る。簡潔にするために、動作は、装置によって実行されるものとして説明される。ブロック８１０において、装置は、無線電力伝送装置からの通信に少なくとも部分的に基づいて、無線受電装置の二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを制御し得る。二次コイルは、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成され得る。受電回路は、受電電力を利用するように構成され得る。

図９は、いくつかの実装形態にかかる別の例示的なプロセス９００のフローチャート図を示している。プロセス９００の動作は、本明細書に記載の無線受電装置によって実装され得る。例えば、プロセス９００の動作は、それぞれ図１、図２、図４、図５、図６、図６、または図７を参照して説明した無線受電装置１１９、３００、４００、５００、６００、または７００のいずれかによって実装され得る。簡潔にするために、動作は、装置によって実行されるものとして説明される。ブロック９１０において、装置は、結合係数（ｋ係数）測定期間中に二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを使用して、無線受電装置の受電回路から無線受電装置の二次コイルを切断し得る。二次コイルは、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成され得る。受電回路は、受電電力を利用するように構成され得る。ブロック９２０において、装置は、電力伝送期間中に１つまたは複数のスイッチを使用して二次コイルを受電回路に接続し得る。

図１０は、無線電力伝送システムにおいて使用するための例示的な装置１０００のブロック図を示している。いくつかの実施形態では、装置１０００は、本明細書に記載の無線受電装置のいずれかなどの無線受電装置であり得る。装置１０００は、プロセッサ１００２（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などを含む）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つ以上であり得る。装置１０００はまた、バス１０１１（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、１つまたは複数のスイッチ１０６４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を含み得る。１つまたは複数のスイッチ１０６４は、電力伝送コイル１０６６（二次コイルなど）を整流器または負荷（図示せず）に接続または切断し得る。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内に分散されることができる。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し得る。例えば、コントローラ１０６２は、本明細書に記載のドライバコントローラの特徴を実装し得る。

メモリ１００６は、図１～図９を参照して説明された実装形態の機能を実装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によって実装されてもよい。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んでもよい。プロセッサ１００２、メモリ１００６、およびコントローラ１０６２は、バス１０１１に結合されてもよい。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。

図１～図１０および本明細書に記載の動作は、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限定したり、特許請求の範囲を限定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、およびいくつかの異なる動作を実行し得る。

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。本開示の態様が様々な例に関して説明されてきたが、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。あるいは、または本明細書に記載の他の例に加えて、例は、以下の実装オプション（参照のための条項として識別される）の任意の組み合わせを含む。

条項
条項１．無線受電装置であって、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成された二次コイルと、受電電力を利用するように構成された受電回路と、二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチであって、無線電力伝送装置からの通信に少なくとも部分的に基づいて、二次コイルと受電回路とを接続するように構成された１つまたは複数のスイッチと、を備える、無線受電装置。

条項２．受電回路が整流器を含み、１つまたは複数のスイッチが、二次コイルの第１の端部と整流器との間に直列に接続された第１のスイッチを含む、条項１に記載の無線受電装置。

条項３．１つまたは複数のスイッチが、二次コイルの第２の端部と整流器との間に直列に接続された第２のスイッチを含む、条項２に記載の無線受電装置。

条項４．受電電力が交流（ＡＣ）電力であり、受電回路が、二次コイルからのＡＣ電力を利用するように構成された負荷を含み、１つまたは複数のスイッチが、二次コイルの第１の端部と負荷との間に直列に接続されたスイッチを含む、条項１に記載の無線受電装置。

条項５．１つまたは複数のスイッチが、二次コイルの第２の端部と負荷との間に直列に接続された第２のスイッチを含む、条項４に記載の無線受電装置。

条項６．１つまたは複数のスイッチが、無線電力伝送装置からの通信がない場合、二次コイルを受電回路から切断するために常開である、条項１～５のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項７．１つまたは複数のスイッチが、無線電力伝送装置からの通信が無線充電プロトコルに準拠している場合、二次コイルと受電回路とを接続するように動作される、条項１～６のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項８．通信を無線電力伝送装置から受信するように構成された無線通信インターフェースと、通信に少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数のスイッチを制御するように構成された受信機コントローラと、をさらに備える、条項１～６のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項９．１つまたは複数のスイッチが、少なくとも最初は、無線通信インターフェースの通信コイルによって取得されるバイアス電力を使用して動作される、条項８に記載の無線受電装置。

条項１０．１つまたは複数のスイッチが二次コイルと受電回路とを接続した後、１つまたは複数のスイッチが受電電力を使用してその後動作される、条項９に記載の無線受電装置。

条項１１．無線通信インターフェースの通信コイルが、二次コイルおよび受電回路から電気的に分離されている、条項９～１０のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項１２．無線通信インターフェースが、無線電力伝送装置の対応する無線通信インターフェースから無線通信信号を受信して処理するように構成された短距離無線周波数インターフェースである、条項８～１１のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項１３．１つまたは複数のスイッチが、二次コイルが無線電力伝送装置ではない誘導源の近くに配置されたときに受電回路を損傷から保護するように構成された保護スイッチを含む、条項１～１２のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項１４．１つまたは複数のスイッチが、二次コイルの両端部間に接続されたシャントスイッチを含み、シャントスイッチが、二次コイルが無線電力伝送装置ではない誘導源の近くに配置されたときに、二次コイル上の誘導電圧が受電回路に到達するのを防止または低減するように構成されている、条項１に記載の無線受電装置。

条項１５．無線電力伝送装置からの通信がない場合、誘導電圧が受電回路に到達するのを防止または低減するためにシャントスイッチが常閉とされる、条項１４に記載の無線受電装置。

条項１６．無線受電装置であって、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成された二次コイルと、受電電力を利用するように構成された受電回路と、二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチであって、結合係数（ｋ係数）測定期間中において、二次コイルを受電回路から切断し、電力伝送期間中において、二次コイルと受電回路とを接続する、ように構成された１つまたは複数のスイッチと、を備える、無線受電装置。

条項１７．ｋ係数測定期間および電力伝送期間に少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数のスイッチを制御するように構成された受信機コントローラをさらに含む、条項１６に記載の無線受電装置。

条項１８．ｋ係数測定期間が電力伝送期間に先行し、無線電力信号の動作点が、少なくとも部分的に、ｋ係数測定期間中に決定された結合係数に基づく、条項１７に記載の無線受電装置。

条項１９．二次コイルが、無線電力伝送装置からｋ係数測定信号を受信するようにさらに構成され、ｋ係数測定期間が、二次コイルが受電回路から切断されている間に、ｋ係数測定信号に基づいて二次コイルの電圧を測定することを可能にする、条項１７～１８のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項２０．無線電力伝送装置から通信を受信するように構成された無線通信インターフェースをさらに備える、条項１６～１９のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項２１．通信が、ｋ係数測定期間の開始または持続時間の指示、ｋ係数測定期間を開始する命令、ｋ係数測定期間を開始するために無線受電装置によって推測される通信、および無線電力伝送装置がｋ係数測定期間を指定する無線電力伝送プロトコルをサポートするという指示、からなる群のうちの少なくとも１つのメンバを含む、条項１６～２０のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項２２．１つまたは複数のスイッチが、二次コイルの第１の端部と受電回路との間に直列に接続されたスイッチ、二次コイルの第２の端部と受電回路との間に直列に接続されたスイッチ、二次コイルの少なくとも一端と受電電力の交流（ＡＣ）を利用するように構成された負荷との間に直列に接続されたスイッチ、および二次コイルの両端部間に接続されたシャントスイッチ、からなる群のうちの少なくとも１つのメンバを含む、条項１６～１９のいずれか一項に記載の無線受電装置。

条項２３．方法であって、無線電力伝送装置からの通信に少なくとも部分的に基づいて、無線受電装置の二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを制御することであって、二次コイルが、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成され、受電回路が、受電電力を利用するように構成されている、制御することを含む、方法。

条項２４．１つまたは複数のスイッチを制御することが、無線電力伝送装置からの通信がない場合、二次コイルを受電回路から切断することを含む、条項２３に記載の方法。

条項２５．無線電力伝送装置からの通信が無線充電プロトコルに準拠している場合、１つまたは複数のスイッチを制御することが、二次コイルと受電回路とを接続することを含む、条項２３～２４のいずれか一項に記載の方法。

条項２６．無線受電装置の無線通信インターフェースを介して無線電力伝送装置から通信を受信することをさらに含む、条項２３～２５のいずれか一項に記載の方法。

条項２７．無線通信インターフェースの通信コイルを介してバイアス電力を収集することと、少なくとも最初にバイアス電力を使用して１つまたは複数のスイッチを制御することと、をさらに含む、条項２６に記載の方法。

条項２８．１つまたは複数のスイッチが二次コイルと受電回路とを接続した後に、受電電力を使用して１つまたは複数のスイッチをその後制御することをさらに含む、条項２７に記載の方法。

条項２９．無線通信インターフェースが、無線電力伝送装置の対応する無線通信インターフェースから無線通信信号を受信して処理するように構成された短距離無線周波数インターフェースである、条項２６～２８のいずれか一項に記載の方法。

条項３０．１つまたは複数のスイッチを制御することが、二次コイルが無線電力伝送装置ではない誘導源の近くに配置されたときに受電回路を損傷から保護するために１つまたは複数のスイッチを動作させることを含む、条項２３～２９のいずれか一項に記載の方法。

条項３１．方法であって、結合係数（ｋ係数）測定期間中において、無線受電装置の二次コイルと無線受電装置の受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを使用して、二次コイルを受電回路から切断することであって、二次コイルが、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成され、受電回路が、受電電力を利用するように構成されている、切断することと、電力伝送期間中において、１つまたは複数のスイッチを使用して二次コイルを受電回路に接続することと、を含む、方法。

条項３２．受信機コントローラによって、ｋ係数測定期間および電力伝送期間に少なくとも部分的に基づいて、１つまたは複数のスイッチを制御することをさらに含む、条項３１に記載の方法。

条項３３．二次コイルによって、ｋ係数測定期間中に無線電力伝送装置からｋ係数測定信号を受信することと、ｋ係数測定期間中に二次コイルが受電回路から切断された状態で、ｋ係数測定信号に基づいて二次コイルの電圧を測定することと、をさらに含む、条項３１～３２のいずれか一項に記載の方法。

条項３４．無線通信インターフェースを介して、無線電力伝送装置から通信を受信することをさらに含む、条項３１～３３のいずれか一項に記載の方法。

条項３５．通信が、ｋ係数測定期間の開始または持続時間の指示、ｋ係数測定期間を開始する命令、ｋ係数測定期間を開始するために無線受電装置によって推測される通信、および無線電力伝送装置がｋ係数測定期間を指定する無線電力伝送プロトコルをサポートするという指示、からなる群のうちの少なくとも１つのメンバを含む、条項３１～３４のいずれか一項に記載の方法。

条項３６．ｋ係数測定期間中に測定された二次コイルの電圧に基づいて無線電力伝送装置にフィードバックを提供することをさらに含む、条項３３に記載の方法。

本明細書に記載の図、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限定したり、特許請求の範囲を限定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、およびいくつかの異なる動作を実行し得る。

本明細書で使用される場合、項目のリスト「のうちの少なくとも１つ」または「のうちの１つまたは複数」を指す語句は、単一の部材を含む、それらの項目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との組み合わせ、ａとｃとの組み合わせ、ｂとｃとの組み合わせ、およびａとｂとｃとの組み合わせの可能性を網羅することを意図している。

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、ロジック、ロジックブロック、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、上述した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。

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、ロジック、ロジックブロック、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ロジックデバイス（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。

上述したように、本明細書に記載の主題のいくつかの態様では、ソフトウェアとして実装されることができる。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されることができる。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するために、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上に符号化された非一時的なプロセッサ実行可能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されることができる任意の他の媒体を含み得る。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。

本開示に記載された実装形態に対する様々な変更は、当業者にとって容易に明らかとすることができ、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。

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装されることもできる。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装されることもできる。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得るが、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されることができ、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し得る。

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、または示された全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、１つまたは複数の例示的なプロセスをフローチャートまたはフロー図の形式で概略的に示し得る。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まれることができる。例えば、１つまたは複数の追加の動作は、図示の動作のいずれかの前、後、同時に、またはその間に実行されることができる。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、上述した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、全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ることができることを理解されたい。

Claims (36)

1. 無線受電装置であって、
   無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成された二次コイルと、
   前記受電電力を利用するように構成された受電回路と、
   前記二次コイルと前記受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチであって、前記無線受電装置と前記無線電力伝送装置との間のハンドシェイク通信に少なくとも部分的に基づいて、前記二次コイルと前記受電回路とを接続するように構成された１つまたは複数のスイッチと、を備える、無線受電装置。
2. 前記１つまたは複数のスイッチが、前記二次コイルの第１の端部と前記受電回路との間に直列に接続された第１のスイッチを含む、請求項１に記載の無線受電装置。
3. 前記１つまたは複数のスイッチが、前記二次コイルの第２の端部と前記受電回路との間に直列に接続された第２のスイッチを含む、請求項２に記載の無線受電装置。
4. 前記受電電力が交流（ＡＣ）電力であり、前記受電回路が、前記二次コイルからのＡＣ電力を利用するように構成された負荷を含み、前記１つまたは複数のスイッチが、前記二次コイルの第１の端部と前記負荷との間に直列に接続されたスイッチを含む、請求項１に記載の無線受電装置。
5. 前記１つまたは複数のスイッチが、前記無線電力伝送装置からの前記ハンドシェイク通信がない場合、前記二次コイルを前記受電回路から切断するために常開である、請求項１～４のいずれか一項に記載の無線受電装置。
6. 前記１つまたは複数のスイッチが、前記無線電力伝送装置からの前記ハンドシェイク通信が無線充電プロトコルに準拠している場合、前記二次コイルと前記受電回路とを接続するように動作される、請求項１～５のいずれか一項に記載の無線受電装置。
7. 前記ハンドシェイク通信を前記無線電力伝送装置から受信するように構成された無線通信インターフェースと、
   前記ハンドシェイク通信に少なくとも部分的に基づいて、前記１つまたは複数のスイッチを制御するように構成された受信機コントローラと、
   をさらに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の無線受電装置。
8. 前記１つまたは複数のスイッチが、少なくとも最初は、前記無線通信インターフェースの通信コイルによって取得されるバイアス電力を使用して動作される、請求項７に記載の無線受電装置。
9. 前記１つまたは複数のスイッチが前記二次コイルと前記受電回路とを接続した後、前記１つまたは複数のスイッチが前記受電電力を使用してその後動作される、請求項８に記載の無線受電装置。
10. 前記無線通信インターフェースの前記通信コイルが、前記二次コイルおよび前記受電回路から電気的に分離されている、請求項８～９のいずれか一項に記載の無線受電装置。
11. 前記無線通信インターフェースが、前記無線電力伝送装置の対応する無線通信インターフェースから無線通信信号を受信して処理するように構成された短距離無線周波数インターフェースである、請求項７～１０のいずれか一項に記載の無線受電装置。
12. 前記１つまたは複数のスイッチが、前記二次コイルが無線電力伝送装置ではない誘導源の近くに配置されたときに前記受電回路を損傷から保護するように構成された保護スイッチを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の無線受電装置。
13. 前記１つまたは複数のスイッチが、前記二次コイルの両端部間に接続されたシャントスイッチを含み、前記シャントスイッチが、前記二次コイルが無線電力伝送装置ではない誘導源の近くに配置されたときに、前記二次コイルの誘導電圧が前記受電回路に到達するのを防止または低減するように構成されており、
    前記シャントスイッチが、前記無線電力伝送装置から前記ハンドシェイク通信がない場合、前記誘導電圧が前記受電回路に到達することを防止または低減するために常閉とされる、
    請求項１に記載の無線受電装置。
14. 前記受電回路が、前記二次コイルと負荷との間に整流器を含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の無線受電装置。
15. 前記ハンドシェイク通信が、前記無線電力伝送装置から前記無線受電装置への第１の一対一通信を少なくとも含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の無線受電装置。
16. 無線受電装置であって、
    無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成された二次コイルと、
    前記受電電力を利用するように構成された受電回路と、
    前記二次コイルと前記受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチであって、
    結合係数（ｋ係数）測定期間中において、前記二次コイルを前記受電回路から切断し、
    電力伝送期間中において、前記二次コイルと前記受電回路とを接続する、ように構成された１つまたは複数のスイッチと、を備える、無線受電装置。
17. 前記ｋ係数測定期間および前記電力伝送期間に少なくとも部分的に基づいて、前記１つまたは複数のスイッチを制御するように構成された受信機コントローラ
    をさらに備える、請求項１６に記載の無線受電装置。
18. 前記ｋ係数測定期間が前記電力伝送期間に先行し、前記無線電力信号の動作点が、少なくとも部分的に、前記ｋ係数測定期間中に決定された結合係数に基づく、請求項１７に記載の無線受電装置。
19. 前記二次コイルが、無線電力伝送装置からｋ係数測定信号を受信するようにさらに構成され、
    前記ｋ係数測定期間が、前記二次コイルが前記受電回路から切断されている間に、前記ｋ係数測定信号に基づいて前記二次コイルの電圧を測定することを可能にする、
    請求項１７～１８のいずれか一項に記載の無線受電装置。
20. 前記無線電力伝送装置から通信を受信するように構成された無線通信インターフェース
    をさらに備える、請求項１６～１９のいずれか一項に記載の無線受電装置。
21. 前記通信が、
    前記ｋ係数測定期間の開始または持続時間の指示、
    前記ｋ係数測定期間を開始する命令、
    前記ｋ係数測定期間を開始するために前記無線受電装置によって推測される通信、および
    前記無線電力伝送装置が前記ｋ係数測定期間を指定する無線電力伝送プロトコルをサポートするという指示、からなる群のうちの少なくとも１つのメンバを含む、請求項２０に記載の無線受電装置。
22. 前記１つまたは複数のスイッチが、
    前記二次コイルの第１の端部と前記受電回路との間に直列に接続されたスイッチ、
    前記二次コイルの第２の端部と前記受電回路との間に直列に接続されたスイッチ、
    前記二次コイルの少なくとも一端と前記受電電力の交流（ＡＣ）を利用するように構成された負荷との間に直列に接続されたスイッチ、および
    前記二次コイルの両端部間に接続されたシャントスイッチ、からなる群のうちの少なくとも１つのメンバを含む、請求項１６～１９のいずれか一項に記載の無線受電装置。
23. 方法であって、
    無線電力伝送装置と無線受電装置との間のハンドシェイク通信に少なくとも部分的に基づいて、無線受電装置の二次コイルと受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを制御することであって、前記二次コイルが、前記無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成され、前記受電回路が、前記受電電力を利用するように構成されている、制御することを含む、方法。
24. 前記１つまたは複数のスイッチを制御することが、前記無線電力伝送装置からの前記ハンドシェイク通信がない場合、前記二次コイルを前記受電回路から切断することを含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記無線電力伝送装置からの前記ハンドシェイク通信が無線充電プロトコルに準拠している場合、前記１つまたは複数のスイッチを制御することが、前記二次コイルと前記受電回路とを接続することを含む、請求項２３～２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記無線受電装置の無線通信インターフェースを介して前記無線電力伝送装置から前記ハンドシェイク通信を受信することをさらに含む、請求項２３～２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記無線通信インターフェースの通信コイルを介してバイアス電力を収集することと、
    少なくとも最初に前記バイアス電力を使用して前記１つまたは複数のスイッチを制御することと、
    をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記１つまたは複数のスイッチが前記二次コイルと前記受電回路とを接続した後に、前記受電電力を使用して前記１つまたは複数のスイッチをその後制御すること
    をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記無線通信インターフェースが、前記無線電力伝送装置の対応する無線通信インターフェースから無線通信信号を受信して処理するように構成された短距離無線周波数インターフェースである、請求項２６～２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記１つまたは複数のスイッチを制御することが、前記二次コイルが無線電力伝送装置ではない誘導源の近くに配置されたときに前記受電回路を損傷から保護するために前記１つまたは複数のスイッチを動作させることを含む、請求項２３～２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 方法であって、
    結合係数（ｋ係数）測定期間中において、無線受電装置の二次コイルと前記無線受電装置の受電回路との間に配置された１つまたは複数のスイッチを使用して、前記二次コイルを前記受電回路から切断することであって、前記二次コイルが、無線電力伝送装置の無線電力信号から電力を受電するように構成され、前記受電回路が、前記受電電力を利用するように構成されている、切断することと、
    電力伝送期間中において、前記１つまたは複数のスイッチを使用して前記二次コイルを前記受電回路に接続することと、を含む、方法。
32. 受信機コントローラによって、前記ｋ係数測定期間および前記電力伝送期間に少なくとも部分的に基づいて、前記１つまたは複数のスイッチを制御すること
    をさらに含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記二次コイルによって、前記ｋ係数測定期間中に無線電力伝送装置からｋ係数測定信号を受信することと、
    前記ｋ係数測定期間中に前記二次コイルが前記受電回路から切断された状態で、前記ｋ係数測定信号に基づいて前記二次コイルの電圧を測定することと、
    をさらに含む、請求項３１～３２のいずれか一項に記載の方法。
34. 無線通信インターフェースを介して、前記無線電力伝送装置から通信を受信すること
    をさらに含む、請求項３１～３３のいずれか一項に記載の方法。
35. 前記通信が、
    前記ｋ係数測定期間の開始または持続時間の指示、
    前記ｋ係数測定期間を開始する命令、
    前記ｋ係数測定期間を開始するために前記無線受電装置によって推測される通信、および
    前記無線電力伝送装置が前記ｋ係数測定期間を指定する無線電力伝送プロトコルをサポートするという指示、からなる群のうちの少なくとも１つのメンバを含む、請求項３４に記載の方法。
36. 前記ｋ係数測定期間中に測定された前記二次コイルの前記電圧に基づいて前記無線電力伝送装置にフィードバックを提供すること
    をさらに含む、請求項３３に記載の方法。