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公開番号2020115741
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200730
出願番号2020070575
出願日20200409
発明の名称配送される無線電力を最大化するために近接場充電パッドのアンテナ区域を選択的に活性化する方法
出願人エナージャス コーポレイション
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 50/90 20160101AFI20200703BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】配送される無線電力を最大化するために近接場充電パッドのアンテナ区域を選択的に活性化する。
【解決手段】本方法は、受信器がパッドの閾値距離内に存在しているということを近接場充電パッドの無線通信部品を介し検出することを含む。受信器がパッドの閾値距離内に存在しているということを検出することに応答して、本方法は、無線電力受信器がパッド上に置かれたかどうかを判断することを含む。受信器がパッド上に置かれたということを判断することに従って、本方法は、複数のアンテナ区域のうちの少なくとも1つの特定のアンテナ区域によりそれぞれの試験送電信号の送信に関連付けられる特定の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすという判断がなされるまで、第1の組の伝送特性を有するそれぞれの試験送電信号を複数のアンテナ区域内に含まれるそれぞれのアンテナ素子により選択的に送信することを含む。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項1】
近接場充電パッドを操作する方法であって、1つ又は複数のプロセッサ、無線通信部品、及びそれぞれが少なくとも1つのアンテナ素子をそれぞれ含む複数のアンテナ区域を含む近接場充電パッドにおいて、
無線電力受信器が前記近接場充電パッドの閾値距離内に存在しているということを前記無線通信部品を介し検出することと、
前記無線電力受信器が前記近接場充電パッドの前記閾値距離内に存在しているということを検出することに応答して、前記無線電力受信器が前記近接場充電パッド上に置かれたかどうかを判断することと、
前記無線電力受信器が前記近接場充電パッド上に置かれたということを判断することに従って、前記複数のアンテナ区域のうちの少なくとも1つの特定のアンテナ区域によりそれぞれの試験送電信号の送信に関連付けられる特定の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすという判断がなされるまで、第1の組の伝送特性を有するそれぞれの試験送電信号を前記複数のアンテナ区域内に含まれるそれぞれのアンテナ素子により選択的に送信することと、
前記特定の電力配送パラメータが前記電力配送判断基準を満たすということを前記1つ又は複数のプロセッサが判断すると、前記少なくとも1つの特定のアンテナ区域を使用して複数の追加の送電信号を前記無線電力受信器へ送信することであって、前記複数の追加の送電信号の各追加の送電信号は前記第1の組とは異なる第2の組の伝送特性を有して送信される、送信することと
を含む方法。
続きを表示(約 8,500 文字)【請求項2】
前記無線電力受信器が前記近接場充電パッドの表面上に置かれたかどうかを判断することは、
前記複数のアンテナ区域の各アンテナ区域を使用して前記試験送電信号を送信することと、
前記試験送電信号を送信しながら前記近接場充電パッドにおける反射電力量を監視することと、
前記反射電力量が装置検出閾値を満たすと前記無線電力受信器が前記近接場充電パッド上に置かれたということを判断することと
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記反射電力量は前記複数のアンテナ区域の各アンテナ区域において測定される、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記装置検出閾値は前記近接場充電パッドの較正プロセス中に規定される、請求項2又は3に記載の方法。
【請求項5】
前記装置検出閾値は前記無線電力受信器と結合されるあるタイプの装置に固有であり、
前記装置検出閾値は、前記近接場充電パッドの近傍の前記無線電力受信器を検出した後に前記1つ又は複数のプロセッサにより選択される、請求項4に記載の方法。
【請求項6】
前記それぞれの試験送電信号を選択的に送信することは前記複数のアンテナ区域の各アンテナ区域を使用して行われ、
前記方法は、前記複数のアンテナ区域の前記少なくとも1つの特定のアンテナ区域により前記それぞれの試験送電信号の送信に関連付けられる前記電力配送パラメータが前記電力配送判断基準を満たすという判断が行われる前に:
各アンテナ区域による送信に基づき各それぞれのアンテナ区域によるそれぞれの試験送電信号の前記送信に関連付けられるそれぞれの電力配送パラメータを更新することと、
無線電力を前記無線電力受信器へ送信するために、それらの関連付けられたそれぞれの電力配送パラメータに基づき前記少なくとも1つの特定のアンテナ区域を含む2つ以上のアンテナ区域を選択することと
をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記第1の組の伝送特性を有する追加の試験送電信号を送信するために前記2つ以上のアンテナ区域のそれぞれを使用することをさらに含み、
前記特定の電力配送パラメータが前記電力配送判断基準を満たすという前記判断は、前記特定のアンテナ区域が前記2つ以上のアンテナ区域の他のアンテナ区域と比較して無線電力を前記無線電力受信器へより効率的に送信しているということを前記特定の電力配送パラメータが示しているということを判断することを含む、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記特定の電力配送パラメータが前記電力配送判断基準を満たすという前記判断はまた、
第1の閾値電力量が前記少なくとも1つの特定のアンテナ区域により前記無線電力受信器へ転送されるということを前記特定の電力配送パラメータが示すということと、
前記少なくとも1つの特定のアンテナ区域は、前記第1の閾値電力量が前記無線電力受信器へ転送されるということを示すそれぞれの電力配送パラメータを有する前記2つ以上のアンテナ区域のうちのただ一つのアンテナ区域であるということと
を判断することを含む、請求項6又は7に記載の方法。
【請求項9】
前記特定の電力配送パラメータが前記電力配送判断基準を満たすという前記判断はまた、(i)いかなるアンテナ区域も第1の閾値電力量を前記無線電力受信器へ転送していないということと、(ii)前記2つ以上のアンテナ区域の追加のアンテナ区域に関連付けられる追加の電力配送パラメータが前記電力配送判断基準を満たすということと、を判断することを含み、
前記特定の電力配送パラメータは、前記特定のアンテナ区域により前記無線電力受信器へ転送される第1の電力量が第2の閾値電力量より大きく且つ前記第1の閾値電力量未満であるということを示し、
前記追加の電力配送パラメータは、前記追加のアンテナ区域により前記無線電力受信器へ転送される第2の電力量が前記第2の閾値電力量より大きく且つ前記第1の閾値電力量未満であるということを示す、請求項6又は7に記載の方法。
【請求項10】
前記特定のアンテナグループと前記追加のアンテナグループとの両方が、前記無線電力受信器へ電力を供給するために前記追加の複数の送電信号を同時に送信するために使用される、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記電力配送パラメータを判断するために使用される情報が、前記近接場充電パッドの前記無線通信部品を介し前記無線電力受信器により前記近接場充電パッドへ提供される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記第2の組の伝送特性は、前記特定のアンテナグループにより前記無線電力受信器へ転送される電力の量を増加するために前記第1の組の伝送特性内の少なくとも1つの特性を調整することにより判断される、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記少なくとも1つの調整された特性は周波数又はインピーダンス値である、請求項12に記載の方法。
【請求項14】
前記追加の複数の送電信号を送信する間に、前記近接場充電パッドにより前記無線電力受信器へ無線で配送される電力のレベルを判断するために使用される前記無線電力受信器から受信される情報に基づき前記第2の組の伝送特性内の少なくとも1つの特性を調整することをさらに含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記1つ又は複数のプロセッサは前記近接場充電パッドの動作を制御するために使用される単一集積回路の部品である、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
各それぞれの電力配送メトリックが、前記複数のアンテナグループのそれぞれのアンテナグループによるそれぞれの試験送電信号の送信に基づき前記無線電力受信器により受信される電力の量に対応する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記試験送電信号を送信する前に、前記無線電力受信器が前記近接場充電パッドから無線で配送される電力を受信する権限を与えられるということを判断することをさらに含む、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
非一時的コンピュータ可読格納媒体であって、無線通信部品と、それぞれが少なくとも1つのアンテナ素子をそれぞれ含む複数のアンテナ区域と、1つ又は複数のプロセッサとを有する近接場充電パッドにより実行されると、前記近接場充電パッドに、
無線電力受信器が前記近接場充電パッドの閾値距離内に存在しているということを前記無線通信部品を介し検出することと、
前記無線電力受信器が前記近接場充電パッドの前記閾値距離内に存在しているということを検出することに応答して、前記無線電力受信器が前記近接場充電パッド上に置かれたかどうかを判断することと、
前記無線電力受信器が前記近接場充電パッド上に置かれたということを判断することに従って、前記複数のアンテナ区域のうちの少なくとも1つの特定のアンテナ区域によりそれぞれの試験送電信号の送信に関連付けられる特定の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすという判断がなされるまで、第1の組の伝送特性を有するそれぞれの試験送電信号を前記複数のアンテナ区域内に含まれるそれぞれのアンテナ素子により選択的に送信することと、
前記特定の電力配送パラメータが前記電力配送判断基準を満たすということを前記1つ又は複数のプロセッサが判断すると、前記少なくとも1つの特定のアンテナ区域を使用して複数の追加の送電信号を前記無線電力受信器へ送信することであって、前記複数の追加の送電信号の各追加の送電信号は前記第1の組とは異なる第2の組の伝送特性を有して送信される、送信することと
をさせる実行可能命令を格納する非一時的コンピュータ可読格納媒体。
【請求項19】
前記実行可能命令は前記近接場充電パッドより実行されると、さらに前記近接場充電パッドに請求項2〜17のいずれか一項に記載の方法を行わせる、請求項18に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項20】
近接場充電パッドであって、
無線通信部品と、
それぞれが少なくとも1つのアンテナ素子をそれぞれ含む複数のアンテナ区域と、
1つ又は複数のプロセッサと、
前記1つ又は複数のプロセッサによる実行のために構成される1つ又は複数のプログラムを格納するメモリであって、前記1つ又は複数のプログラムは、
無線電力受信器が前記近接場充電パッドの閾値距離内に存在しているということを前記無線通信部品を介し検出するための命令と、
前記無線電力受信器は前記近接場充電パッドの前記閾値距離内に存在しているということを検出することに応答して、前記無線電力受信器が前記近接場充電パッド上に置かれたかどうかを判断するための命令と、
前記無線電力受信器が前記近接場充電パッド上に置かれたということを判断することに従って、前記複数のアンテナ区域のうちの少なくとも1つの特定のアンテナ区域によりそれぞれの試験送電信号の送信に関連付けられる特定の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすという判断がなされるまで、第1の組の伝送特性を有するそれぞれの試験送電信号を前記複数のアンテナ区域内に含まれるそれぞれのアンテナ素子により選択的に送信するための命令と、
前記特定の電力配送パラメータが前記電力配送判断基準を満たすということを前記1つ又は複数のプロセッサが判断すると、前記少なくとも1つの特定のアンテナ区域を使用して複数の追加の送電信号を前記無線電力受信器へ送信するための命令であって、前記複数の追加の送電信号の各追加の送電信号は前記第1の組とは異なる第2の組の伝送特性を有して送信される命令と
を含むメモリと
を含む近接場充電パッド。
【請求項21】
前記1つ又は複数のプログラムは、前記1つ又は複数のプロセッサにより実行されると、前記近接場充電パッドに請求項2〜17のいずれか一項に記載の方法をさらに行わせる、請求項20に記載の近接場充電パッド。
【請求項22】
高周波(RF)充電パッドであって
前記RF充電パッドから電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの量を監視するための少なくとも1つのプロセッサと、
前記電子装置の前記RF受信器へRF信号を送信するための前記1つ又は複数のプロセッサと通信する1つ又は複数の送信アンテナ素子とを含み、各それぞれの送信アンテナ素子は:
蛇行線パターンを形成する導電線と、
前記1つ又は複数のプロセッサにより制御される周波数で前記導電線を貫流する電流を受信するための前記導電線の第1の端部における第1の端子と、
前記導電線の第2の端部における前記第1の端子とは異なる第2の端子であって、前記少なくとも1つのプロセッサにより制御され、前記第2の端子におけるインピーダンス値を修正することを可能にする部品と結合される第2の端子と
を含み、
前記少なくとも1つのプロセッサは、前記1つ又は複数の送信アンテナ素子から前記電子装置の前記RF受信器へ転送される前記エネルギーの量を最適化するために前記周波数及び/又は前記インピーダンス値を適応的に調整するように構成される、高周波(RF)充電パッド。
【請求項23】
前記電子装置は前記RF充電パッドの表面の上に置かれる、請求項22に記載のRF充電パッド。
【請求項24】
前記部品は、開放状態と短絡状態との間で前記第2の端子を切り替えるための前記第2の端子と結合される機械式リレーであり、
前記インピーダンス値は、開放回路と短絡回路との間で切り替えるために前記機械式リレーを開放又は短絡することにより前記それぞれの送信アンテナ素子の前記第2の端子においてそれぞれ適応的に調整される、請求項22又は23に記載のRF充電パッド。
【請求項25】
前記部品は特定用途向け集積回路(ASIC)であり、前記インピーダンス値はある範囲の値に沿って前記ASICにより適応的に調整される、請求項22〜24のいずれか一項に記載のRF充電パッド。
【請求項26】
前記周波数を適応的に調整することは前記周波数を所定の増分で調整することを含む、請求項22〜25のいずれか一項に記載のRF充電パッド。
【請求項27】
前記周波数及び/又はインピーダンスを適応的に調整することは、
前記電子装置の前記RF受信器へ転送される最大量のエネルギーを判断するために前記周波数及び前記インピーダンス値を適応的に調整することと、
前記最大量のエネルギーが判断されると、前記RF受信器への前記最大量のエネルギー転送を生じた前記周波数及び前記インピーダンス値において前記RF信号を送信することと、を含む、請求項22〜26のいずれか一項に記載のRF充電パッド。
【請求項28】
前記少なくとも1つのプロセッサは、前記RF受信器へ転送される前記エネルギーの量を、前記RF受信器において前記RF信号から受信されたエネルギーを識別する前記電子装置から受信された情報に少なくとも部分的に基づき監視する、請求項22〜27のいずれか一項に記載のRF充電パッド。
【請求項29】
受信されたエネルギーを報告する前記電子装置から受信される前記情報は短距離通信プロトコルを使用して送信される、請求項28に記載のRF充電パッド。
【請求項30】
前記短距離通信プロトコルはBluetoothローエネルギー(BLE)である、請求項29に記載のRF充電パッド。
【請求項31】
前記1つ又は複数のプロセッサは、前記転送されたエネルギーを、前記第2の端子において検出され、前記電子装置の前記RF受信器により受信されないエネルギーの量に少なくとも部分的に基づき監視する、請求項22〜30のいずれか一項に記載のRF充電パッド。
【請求項32】
請求項22に記載のRF充電パッドが埋め込まれた電子装置であって、前記RF充電パッドは、請求項22〜31のいずれか一項に従って構成される電子装置。
【請求項33】
高周波(RF)送電を介し電子装置を充電する方法であって、
少なくとも1つのRFアンテナを含む送信器を提供することと、
前記少なくとも1つのRFアンテナを介し1つ又は複数のRF信号を送信することと、
前記1つ又は複数のRF信号を介し前記少なくとも1つのRFアンテナからRF受信器へ転送されるエネルギーの量を監視することと、
前記少なくとも1つのRFアンテナから前記RF受信器へ転送される前記エネルギーの量を最適化するために前記送信器の特性を適応的に調整することと
を含む方法。
【請求項34】
前記特性は(i)前記1つ又は複数のRF信号の周波数、(ii)前記送信器のインピーダンス、並びに(iii)(i)及び(ii)の組み合わせからなる群から選択される、請求項33に記載の方法。
【請求項35】
前記少なくとも1つのRFアンテナはRFアンテナのアレイの一部分である、請求項33又は34に記載の方法。
【請求項36】
前記送信器はさらに、電源へ電気的に結合されるように構成された電力入力と、前記少なくとも1つのRFアンテナへ送信される少なくとも1つの電気信号を制御するように構成された少なくとも1つのプロセッサとを含む、請求項35に記載の方法。
【請求項37】
前記少なくとも1つのプロセッサはまた、前記少なくとも1つのRFアンテナへ送信される前記少なくとも1つの電気信号の前記周波数を制御するように構成される、請求項36に記載の方法。
【請求項38】
前記少なくとも1つのRFアンテナはアンテナ入力端子及びアンテナ出力端子を含む、請求項33〜37のいずれか一項に記載の方法。
【請求項39】
前記送信器は前記電力入力と前記アンテナ入力端子との間に電気的に結合された電力増幅器をさらに含む、請求項38に記載の方法。
【請求項40】
前記アンテナ出力端子へ電気的に結合された適応型負荷をさらに含む、請求項39に記載の方法。
【請求項41】
前記少なくとも1つのプロセッサは、前記少なくとも1つのRFアンテナから前記RF受信器へ転送される前記エネルギーの量を最大化するように前記適応型負荷の前記インピーダンスを動的に調節する、請求項40に記載の方法。
【請求項42】
前記少なくとも1つのプロセッサは前記少なくとも1つのRFアンテナへ送信される前記少なくとも1つの信号の前記周波数を制御する、請求項41に記載の方法。
【請求項43】
各少なくとも1つのRFアンテナは:
蛇行線パターンを形成する導電線と、
前記少なくとも1つのプロセッサにより制御される周波数で前記導電線を貫流する電流を受信するための前記導電線の第1の端部における第1の端子と、
前記導電線の第2の端部における前記第1の端子とは異なる第2の端子であって、前記少なくとも1つのプロセッサにより制御される部品であって前記第2の端子におけるインピーダンス値を修正するように構成された部品と結合される第2の端子とを含む、請求項36〜42のいずれか一項に記載の方法。
【請求項44】
前記導電線は多層基板の第1のアンテナ層の上に又はその層内に配置される、請求項43に記載の方法。
【請求項45】
第2のRFアンテナが前記多層基板の第2のアンテナ層の上に又はその層内に配置される、請求項43又は44に記載の方法。
【請求項46】
接地面が前記多層基板の接地面層の上に又はその層内に配置される、請求項43〜45のいずれか一項に記載の方法。
【請求項47】
前記RF受信器は前記1つ又は複数のRF信号を装置を充電する電力に変換する少なくとも1つのレクテナを含む、請求項33〜45のいずれか一項に記載の方法。
【請求項48】
前記送信することの前に、前記少なくとも1つのRFアンテナの近接場高周波距離内に前記RF受信器を見つけ出すことをさらに含む、請求項33〜45のいずれか一項に記載の方法。
【請求項49】
前記送信器の前記インピーダンスは前記調整可能負荷のインピーダンスである、請求項33〜45のいずれか一項に記載の方法。
【請求項50】
電子装置を充電するためのエネルギーを送信するためにRF充電パッドを使用する方法であって、
少なくとも1つのプロセッサと通信する1つ又は複数のアンテナ素子を介しRF信号を送信することであって、各それぞれのアンテナ素子は:
蛇行線パターンを形成する導電線と、
前記1つ又は複数のプロセッサにより制御される周波数で前記導電線を貫流する電流を受信するための前記導電線の第1の端部における第1の端子と、
前記導電線の第2の端部における前記第1の端子とは異なる第2の端子であって、前記1つ又は複数のプロセッサにより制御される部品であって前記第2の端子におけるインピーダンス値を修正することを可能にする部品と結合される第2の端子と
を含む、送信することと、
前記1つ又は複数のアンテナ素子から電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの量を前記1つ又は複数のプロセッサを介し監視することと、
前記1つ又は複数のアンテナ素子から前記電子装置の前記RF受信器へ転送される前記エネルギーの量を最適化するために前記周波数及び/又は前記インピーダンス値を適応的に調整することと
を含む方法。
(【請求項51】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
技術分野
[0001] 本明細書における実施形態は、一般的には無線送電システムにおいて使用されるアンテナ、ソフトウェア、及び装置に関し、より具体的にはその上の任意の位置において電子装置を効率的に充電するための適応型負荷を有する近接場RF充電パッドに関する。
続きを表示(約 13,000 文字)【背景技術】
【0002】
背景
[0002] 従来の充電パッドは、装置を充電するために使用される磁場を生成するために誘導コイルを利用する。ユーザは通常、充電パッド上の特定の位置に装置を置かなければならず、したがって装置の充電を遮断又は終了することなく装置をパッド上の様々な位置へ移動することができない。多くのユーザは自身の装置の充電を開始するためのパッド上の正確な位置に装置を配置することができない可能性があるため、このことは多くのユーザにとって苛立たしい体験になる。
【0003】
[0003] 従来の充電パッドはまた、複数の異なる集積回路にわたって分散される部品を利用する。このような構成は、これらの充電パッドをそのユーザによって望まれるものより遅く動作させる処理遅延を生じる(例えば、無線充電と無線充電中になされる調整とに長い時間かかる)。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
概要
[0004] したがって、上に同定された問題に対処する無線充電システム(例えばRF充電パッド)の必要性がある。この目的を達成するために、単一集積回路上に効率的に配置される部品を含むRF充電パッドについてここでは説明する。ここで、単一集積回路は、RF充電パッドの表面上に位置する受信装置への無線電力の送信に使用するための効率的アンテナ区域を見つけ出すために、アンテナ区域(例えば、グループにまとめられるRF充電パッドの1つ又は複数のアンテナ又はユニットセルアンテナ:本明細書ではアンテナグループとも呼ぶ)を選択的又は連続的に活性化することによりRF充電パッドのアンテナを管理する。このようなシステム及びその使用方法は、従来の充電パッドに伴うユーザ不満足を解消するのを助ける。例えば、アンテナ区域を選択的に活性化する一方で転送されたエネルギーを監視することにより、このようなシステム及びその使用方法は、装置がRF充電パッド上に置かれ得る任意の時点及び任意の位置においてエネルギー転送が最大化されることを保証することにより、浪費されるRF送電をなくすのを助け、したがって、効率的に受信されない可能性がある無駄な送信をなくす。
【0005】
[0005] 以下に続く説明では、様々なアンテナ区域を含むRF充電パッドについて言及される。この説明の目的のために、アンテナ区域はRF充電パッドの1つ又は複数の送信アンテナを含み、各アンテナ区域は、どのアンテナ区域が無線電力を受信器へ最も効率的に転送することができるかを判断するために各アンテナ区域の選択的活性化を可能にする制御集積回路(例えばRF送電器集積回路160(図1A〜1B))により個々にアドレス指定可能であり得る。RF充電パッドはまた、本明細書では相互交換可能に近接場充電パッド又はより単純には充電パッドと呼ばれる。
【0006】
[0006] (A1)いくつかの実施形態では、方法は、無線通信部品(例えば通信部品204、図1A)、それぞれが少なくとも1つのアンテナ素子(例えば、例示的アンテナ区域を図1Bに示す)をそれぞれ含む複数のアンテナ区域、及び1つ又は複数のプロセッサ(例えばCPU202、図1B、図2A)を含む近接場充電パッドにおいて行われる。本方法は、無線電力受信器が近接場充電パッドの閾値距離内に存在しているということを無線通信部品を介し検出することと、無線電力受信器が近接場充電パッドの閾値距離内に存在しているということを検出することに応答して、無線電力受信器が近接場充電パッド上に置かれたかどうかを判断することとを含む。本方法はさらに、無線電力受信器が近接場充電パッド上に置かれたということを判断することに従って、複数のアンテナ区域のうちの少なくとも1つの特定のアンテナ区域によりそれぞれの試験送電信号の送信に関連付けられる特定の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすという判断がなされるまで、第1の組の伝送特性を有するそれぞれの試験送電信号を複数のアンテナ区域内に含まれるそれぞれのアンテナ素子により選択的に送信することを含む。特定の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすということを1つ又は複数のプロセッサが判断すると、本方法はさらに、少なくとも1つの特定のアンテナ区域を使用して複数の追加の送電信号を無線電力受信器へ送信することであって、複数の追加の送電信号の各追加の送電信号は第1の組とは異なる第2の組の伝送特性を有して送信される、ことを含む。
【0007】
[0007] (A2)A1の方法のいくつかの実施形態では、無線電力受信器が近接場充電パッドの表面上に置かれたかどうかを判断することは(i)複数のアンテナ区域の各アンテナ区域を使用して試験送電信号を送信すること、(ii)試験送電信号を送信しながら近接場充電パッドにおける反射電力量を監視すること、(iii)反射電力量が装置検出閾値を満たすと無線電力受信器が近接場充電パッド上に置かれたということを判断することとを含む。
【0008】
[0008] (A3)A2の方法のいくつかの実施形態では、反射電力量は複数のアンテナ区域の各アンテナ区域において測定される。
【0009】
[0009] (A4)A2〜A3の方法のいくつかの実施形態では、装置検出閾値は近接場充電パッドの較正プロセス中に規定される。
【0010】
[0010] (A5)A4の方法のいくつかの実施形態では、装置検出閾値は、無線電力受信器と結合されるあるタイプの装置に固有であり、近接場充電パッドの近傍の無線電力受信器を検出した後に1つ又は複数のプロセッサにより選択される(例えば、無線電力受信器は情報のパケットを近接場充電パッドへ送信し、この情報のパケットは無線電力受信器と結合される装置のタイプを識別する情報を含む)。
【0011】
[0011] (A6)A1〜A5の方法のいくつかの実施形態では、それぞれの試験送電信号を選択的に送信することは複数のアンテナ区域の各アンテナ区域を使用して行われる。加えて、本方法はさらに、複数のアンテナ区域の少なくとも1つの特定のアンテナ区域によりそれぞれの試験送電信号の送信に関連付けられる電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすという判断が行われる前に(i)各アンテナ区域による送信に基づき各それぞれのアンテナ区域によるそれぞれの試験送電信号の送信に関連付けられるそれぞれの電力配送パラメータを更新することと、(ii)無線電力を無線電力受信器へ送信するために、それらの関連付けられたそれぞれの電力配送パラメータに基づき、少なくとも1つの特定のアンテナ区域を含む2つ以上のアンテナ区域を選択することとを含む。
【0012】
[0012] (A7)A6の方法のいくつかの実施形態では、本方法はさらに、第1の組の伝送特性を有する追加の試験送電信号を送信するために2つ以上のアンテナ区域のそれぞれを使用することを含む。さらに、特定の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすという判断は、特定のアンテナ区域が2つ以上のアンテナ区域の他のアンテナ区域と比較して無線電力を無線電力受信器へより効率的に送信しているということを特定の電力配送パラメータが示しているということを判断することを含む。
【0013】
[0013] (A8)A6〜A7の方法のいくつかの実施形態では、特定の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすという判断はまた、第1の閾値電力量が少なくとも1つの特定のアンテナ区域により無線電力受信器へ転送されるということを特定の電力配送パラメータが示すということと、少なくとも1つの特定のアンテナ区域は第1の閾値電力量が無線電力受信器へ転送されるということを示すそれぞれの電力配送パラメータを有する2つ以上のアンテナ区域のうちのただ一つのアンテナ区域であるということとを判断することを含む。
【0014】
[0014] (A9)A6〜A8の方法のいくつかの実施形態では、特定の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすという判断はまた(i)いかなるアンテナ区域も第1の閾値電力量を無線電力受信器へ転送していないということと、(ii)2つ以上のアンテナ区域の追加のアンテナ区域に関連付けられた追加の電力配送パラメータが電力配送判断基準を満たすということとを判断する。加えて、特定の電力配送パラメータは、特定のアンテナ区域により無線電力受信器へ転送される第1の電力量が第2の閾値電力量より大きく且つ第1の閾値電力量未満であるということを示し、追加の電力配送パラメータは、追加のアンテナ区域により無線電力受信器へ転送される第2の電力量が第2の閾値電力量より大きく且つ第1の閾値電力量未満であるということを示す。
【0015】
[0015] (A10)A9の方法のいくつかの実施形態では、特定のアンテナグループと追加のアンテナグループとの両方は無線電力受信器へ電力を供給するために追加の複数の送電信号を同時に送信するために使用される。
【0016】
[0016] (A11)A1〜A10の方法のいくつかの実施形態では、電力配送パラメータを判断するために使用される情報が、近接場充電パッドの無線通信部品を介し無線電力受信器により近接場充電パッドへ提供される。
【0017】
[0017] (A12)A1〜A11の方法のいくつかの実施形態では、第2の組の伝送特性は、特定のアンテナグループにより無線電力受信器へ転送される電力の量を増加するために第1の組の伝送特性内の少なくとも1つの特性を調整することにより判断される。
【0018】
[0018] (A13)A12の方法のいくつかの実施形態では、少なくとも1つの調整された特性は周波数又はインピーダンス値である。
【0019】
[0019] (A14)A1〜A13の方法のいくつかの実施形態では、追加の複数の送電信号を送信する間に、近接場充電パッドにより無線電力受信器へ無線で配送される電力のレベルを判断するために使用される無線電力受信器から受信される情報に基づき第2の組の伝送特性内の少なくとも1つの特性を調整する。
【0020】
[0020] (A15)A1〜A14の方法のいくつかの実施形態では、1つ又は複数のプロセッサは近接場充電パッドの動作を制御するために使用される単一集積回路の部品である。例えば、ここで説明される方法のいかなるものも、図1Bに示す高周波(RF)送電器集積回路160の例などの単一集積回路により管理される。
【0021】
[0021] (A16)A1〜A15の方法のいくつかの実施形態では、各それぞれの電力配送メトリックは、複数のアンテナグループのそれぞれのアンテナグループによるそれぞれの試験送電信号の送信に基づき無線電力受信器により受信される電力量に対応する。
【0022】
[0022] (A17)A1〜A16の方法のいくつかの実施形態では、本方法はさらに、試験送電信号を送信する前に、無線電力受信器が近接場充電パッドから無線で配送される電力を受信する権限を与えられるということを判断することを含む。
【0023】
[0023] (A18)別の態様では、近接場充電パッドが提供される。いくつかの実施形態では、近接場充電パッドは、無線通信部品、それぞれが少なくとも1つのアンテナ素子をそれぞれ含む複数のアンテナ区域、1つ又は複数のプロセッサ、及び1つ又は複数のプロセッサにより実行されると近接場充電パッドにA1〜A17のいずれか一項に記載の方法を行わせる1つ又は複数のプログラムを格納するメモリを含む。
【0024】
[0024] (A19)さらに別の態様では、近接場充電パッドが提供され、近接場充電はA1〜A17のいずれか一項に記載の方法を行う手段を含む。
【0025】
[0025] (A20)さらに別の態様では、非一時的コンピュータ可読格納媒体が提供される。非一時的コンピュータ可読格納媒体は、1つ又は複数のプロセッサ/コアを有する近接場充電パッド(無線通信部品と、それぞれが少なくとも1つのアンテナ素子をそれぞれ含む複数のアンテナ区域とを含む)により実行されると近接場充電パッドにA1〜A17のいずれか一項に記載の方法を行わせる実行可能命令を格納する。
【0026】
[0026] 上述のように、無線電力の送信を管理するための部品であってそのすべてが単一集積回路上に集積化される部品を含む送信器チップの必要性もある。このような送信器チップ及びその使用方法は、従来の充電パッドに伴うユーザ不満足を解消するのを助ける。すべての部品(図1A、1Bを参照して以下にさらに詳細に論述される)を単一チップ上に含むことにより、このような送信器チップは送信器チップにおける動作をより効率的且つ迅速に(そしてとより低遅延でもって)管理することができ、これにより、これらの送信器チップにより管理される充電パッドに伴うユーザ満足感を改善するのを助ける。
【0027】
[0027] (B1)いくつかの実施形態では、送信器チップは、(i)集積回路の動作を制御するように構成された処理ユニット、(ii)処理ユニットに作動可能に結合された電力変換器であって入力電流を高周波エネルギーに変換するように構成された電力変換器、(iii)処理ユニットに作動可能に結合された波形発生器であって高周波エネルギーを使用することにより複数の送電信号を生成するように構成された波形発生器、(iv)集積回路と集積回路の外側にある複数の電力増幅器とを結合する第1のインターフェース、及び(v)第1のインターフェースとは異なる第2のインターフェースであって集積回路と無線通信部品とを結合する第2のインターフェースを含む。処理ユニットはまた、(i)送信器チップにより制御される近接場充電パッドの送信範囲内に無線電力受信器が存在するという指標を第2のインターフェースを介し受信し、(ii)指標を受信することに応答して、第1のインターフェースを介し、複数の送電信号のうちの少なくとも一部を複数の電力増幅器の少なくとも1つへ提供するように構成される。
【0028】
[0028] (B2)B1の送信器チップのいくつかの実施形態では、処理ユニットは、CPU、ROM、RAM、及び暗号化部(例えば、CPU下位システム(サブシステム)170、図1B)を含む。
【0029】
[0029] (B3)B1〜B1のいずれか一項に記載の送信器チップのいくつかの実施形態では、入力電流は直流である。代替的に、いくつかの実施形態では、入力電流は交流である。これらの実施形態では、電力変換器は高周波DC/DCコンバータ又は高周波AC/AC変換器である。
【0030】
[0030] (B4)B1〜B1のいずれか一項に記載の送信器チップのいくつかの実施形態では、無線通信部品は、近接場充電パッドの表面上に置かれる装置から通信信号を受信するように構成されるBluetooth又はWi-Fi無線である。
【0031】
[0031] 上述の問題に対処するのを助け、これにより、ユーザの必要性を満たす充電パッドを提供するために、上述のアンテナ区域は、充電パッドが充電パッドの上の任意の位置に置かれる装置を充電することができるようにエネルギー送信特性(例えばそれぞれのアンテナ素子の導電線のインピーダンス及び周波数)を調整することができる適応型アンテナ素子を含み得る(例えば、RF充電パッド100のアンテナ区域290(図1B)はそれぞれ、図3A〜図6E及び図8を参照して以下に説明されるアンテナ120のうちの1つ又は複数を含み得る)。
【0032】
[0032] いくつかの実施形態によると、本明細書で説明される高周波(RF)充電パッドのアンテナ区域は、電子装置のRF受信器へRF信号を送信するための1つ又は複数のプロセッサと通信する1つ又は複数のアンテナ素子を含み得る。いくつかの実施形態では、各それぞれのアンテナ素子は、(i)蛇行線パターンを形成する導電線、(ii)1つ又は複数のプロセッサにより制御される周波数で導電線を貫流する電流を受信するための導電線の第1の端部における第1の端子、(iii)導電線の第2の端部における第1の端子とは異なる第2の端子であって、少なくとも1つのプロセッサにより制御され、第2の端子におけるインピーダンス値を修正することを可能にする部品と結合される第2の端子を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、1つ又は複数のアンテナ素子から電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの量を最適化するために周波数及び/又はインピーダンス値を適応的に調整するように構成される。
【0033】
[0033] 充電パッドがその上の任意の位置に置かれる装置を充電することができるように、エネルギー送信特性(例えばそれぞれのアンテナ素子の導電線のインピーダンス及び周波数)を調整することができる適応型アンテナ素子を含む無線充電システム(例えばRF充電パッド)の必要性がある。いくつかの実施形態では、これらの充電パッドは、送信アンテナ素子(本明細書ではRFアンテナ素子又はアンテナ素子とも呼ぶ)から、充電される電子装置の受信器へ転送されるエネルギーを監視する1つ又は複数のプロセッサを含み、1つ又は複数のプロセッサは、充電パッド上の任意の位置におけるエネルギー転送を最大化するようにエネルギー送信特性を最適化する。いくつかの実施形態はまた、受信器において受信された電力を1つ又は複数のプロセッサへ報告するためのフィードバックループを含み得る。
【0034】
[0034] (C1)いくつかの実施形態によると、高周波(RF)充電パッドが提供される。RF充電パッドは、RF充電パッドから電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの量を監視するための少なくとも1つのプロセッサを含む。RF充電パッドはまた、電子装置のRF受信器へRF信号を送信するための1つ又は複数のプロセッサと通信する1つ又は複数のアンテナ素子を含む。いくつかの実施形態では、各それぞれのアンテナ素子は、(i)蛇行線パターンを形成する導電線、(ii)1つ又は複数のプロセッサにより制御される周波数で導電線を貫流する電流を受信するための導電線の第1の端部における第1の端子、及び(iii)導電線の第2の端部における第1の端子とは異なる第2の端子であって、少なくとも1つのプロセッサにより制御され、第2の端子におけるインピーダンス値を修正することを可能にする部品と結合される第2の端子を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、1つ又は複数のアンテナ素子から電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの量を最適化するために周波数及び/又はインピーダンス値を適応的に調整するように構成される。
【0035】
[0035] (C2)いくつかの実施形態によると、高周波(RF)送電を介し電子装置を充電するために使用される方法も提供される。本方法は、少なくとも1つのRFアンテナを含む送信器を提供することを含む。本方法はまた、少なくとも1つのRFアンテナを介し1つ又は複数のRF信号を送信することと、1つ又は複数のRF信号を介し少なくとも1つのRFアンテナからRF受信器へ転送されるエネルギーの量を監視することとを含む。本方法は追加的に、少なくとも1つのRFアンテナからRF受信器へ転送されるエネルギーの量を最適化するために送信器の特性を適応的に調整することを含む。いくつかの実施形態では、特性は、(i)1つ又は複数のRF信号の周波数、(ii)送信器のインピーダンス、並びに(iii)(i)及び(ii)の組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのRFアンテナはRFアンテナのアレイの一部分である。
【0036】
[0036] (C3)いくつかの実施形態によると、高周波(RF)充電パッドが提供される。RF充電パッドは、RF充電パッドから電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの量を監視するための1つ又は複数のプロセッサを含む。RF充電パッドはまた、電子装置のRF受信器へRF信号を送信するための1つ又は複数のプロセッサと通信するように構成された1つ又は複数の送信アンテナ素子を含む。いくつかの実施形態では、各それぞれのアンテナ素子は、(i)蛇行線パターンを形成する導電線、(ii)1つ又は複数のプロセッサにより制御される周波数で導電線を貫流する電流を受信するための導電線の第1の端部における入力端子、及び(iii)導電線の複数の位置における、入力端子とは異なり且つ互いに異なる複数の適応型負荷端子であって、複数の適応型負荷端子の各それぞれの適応型負荷端子は、1つ又は複数のプロセッサにより制御されるように構成されそれぞれの適応型負荷端子におけるそれぞれのインピーダンス値を修正することを可能にするように構成されたそれぞれの部品と結合される、複数の適応型負荷端子を含む。いくつかの実施形態では、1つ又は複数のプロセッサは、1つ又は複数の送信アンテナ素子から電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの量を最適化するために複数の適応型負荷端子のうちの1つ又は複数において周波数とそれぞれのインピーダンス値のうちの少なくとも1つを適応的に調整するように構成される。
【0037】
[0037] (C4)いくつかの実施形態によると、高周波(RF)送電を介し電子装置を充電するために使用される方法も提供される。本方法は、1つ又は複数のRFアンテナを含む送信器を含む充電パッドを提供することを含む。いくつかの実施形態では、各RFアンテナは、(i)蛇行線パターンを形成する導電線、(ii)1つ又は複数のプロセッサにより制御される周波数で導電線を貫流する電流を受信するための導電線の第1の端部における入力端子、及び(iii)導電線の複数の位置における、入力端子とは異なり且つ互いに異なる複数の適応型負荷端子であって、複数の適応型負荷端子の各それぞれの適応型負荷端子は、1つ又は複数のプロセッサにより制御されそれぞれの適応型負荷端子におけるそれぞれのインピーダンス値を修正することを可能にするそれぞれの部品と結合される、複数の適応型負荷端子を含む。本方法はまた、1つ又は複数のRFアンテナを介し、1つ又は複数のRF信号を送信することと、1つ又は複数のRF信号を介し少なくとも1つ又は複数のRFアンテナからRF受信器へ転送されるエネルギーの量を監視することとを含む。本方法は追加的に、1つ又は複数のRFアンテナからRF受信器へ転送されるエネルギーの量を最適化するために送信器の1つ又は複数のプロセッサを使用して送信器の特性を適応的に調整することを含む。いくつかの実施形態では、特性は、(i)1つ又は複数のRF信号の周波数、(ii)送信器のインピーダンス、並びに(iii)(i)及び(ii)の組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、送信器のインピーダンスは、送信器の1つ又は複数のプロセッサを使用することにより、1つ又は複数のRFアンテナの複数の適応型負荷端子のうちのそれぞれの1つ又は複数の端子において適応的に調整される。
【0038】
[0038] (C5)いくつかの実施形態によると、非一時的コンピュータ可読記憶媒体が提供される。非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、1つ又は複数の送信アンテナ素子を含む高周波(RF)充電パッドへ結合される1つ又は複数のプロセッサにより実行されると、1つ又は複数のプロセッサに、RF充電パッドから電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの量を監視させ、そしてRF信号を電子装置のRF受信器へ送信するための1つ又は複数の送信アンテナ素子と通信させる実行可能命令を含む。いくつかの実施形態では、それぞれの送信アンテナ素子は、蛇行線パターンを形成する導電線、1つ又は複数のプロセッサにより制御される周波数で導電線を貫流する電流を受信するための導電線の第1の端部における入力端子、及び導電線の複数の位置における、入力端子とは異なり且つ互いに異なる複数の適応型負荷端子であって、複数の適応型負荷端子の各それぞれの適応型負荷端子は、1つ又は複数のプロセッサにより制御されるように構成されるとともに各それぞれの適応型負荷端子におけるそれぞれのインピーダンス値を修正することを可能にするように構成されるそれぞれの部品と結合される、複数の適応型負荷端子を含む。1つ又は複数のプロセッサはさらに、1つ又は複数の送信アンテナ素子から電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの量を最適化するために複数の適応型負荷端子のうちの1つ又は複数において周波数とそれぞれのインピーダンス値のうちの少なくとも1つを適応的に調整する。
【0039】
[0039] (C6)C1〜G5のいずれか一項のいくつかの実施形態では、周波数は第1の周波数帯内にあり、1つ又は複数の送信アンテナ素子の少なくとも1つは、1つ又は複数のプロセッサによる少なくとも1つの送信アンテナ素子の複数の適応型負荷端子の1つ又は複数の端子におけるそれぞれのインピーダンス値への適応調整に基づき第2の周波数帯で動作するように構成される。
【0040】
[0040] (C7)C1〜G6のいずれか一項のいくつかの実施形態では、RF充電パッドは、1つ又は複数のプロセッサと結合される入力回路であって導電線の第1の端部における入力端子へ電流を供給するように構成される入力回路を含み、1つ又は複数のプロセッサは、入力回路に当該周波数とは異なる新しい周波数を有する電流を生成するように指示することにより当該周波数を適応的に調整するように構成される。
【0041】
[0041] (C8)C1〜G7のいずれか一項のいくつかの実施形態では、1つ又は複数のプロセッサは、所定の増分を使用することにより判断される複数の異なる周波数を有する電流を生成させるように給電素子に指示することにより周波数を適応的に調整するように構成される。
【0042】
[0042] (C9)C1〜G8のいずれか一項のいくつかの実施形態では、1つ又は複数の送信アンテナ素子のうちの少なくとも1つの送信アンテナ素子のそれぞれの導電線は、当該周波数及び/又は新しい周波数を有するRF信号を少なくとも1つの送信アンテナ素子が効率的に送信することを可能にするそれぞれの蛇行線パターンを有し、それぞれの蛇行線パターンを有するそれぞれの導電線の少なくとも2つの隣接セグメントは互いに異なる幾何学的寸法を有し、それぞれの導電線は、少なくとも1つの送信アンテナ素子が当該周波数及び/又は新しい周波数を有するRF信号を送信するように構成される場合は同じままである長さを有する。
【0043】
[0043] (C10)C1〜G9のいずれか一項のいくつかの実施形態では、1つ又は複数の送信アンテナ素子のうちの少なくとも1つの送信アンテナ素子は、入力端子を含む第1のセグメントと第2のセグメントとを有し、少なくとも1つの送信アンテナ素子は、第1のセグメントが第2のセグメントと結合されていない間は当該周波数で動作し、第1のセグメントが第2のセグメントと結合されている間は新しい周波数で動作するように構成され、1つ又は複数のプロセッサは、給電素子に当該周波数とは異なる新しい周波数を有する電流を生成するように指示することと併せて第1のセグメントと第2のセグメントを結合するように構成される。
【0044】
[0044] (C11)C1〜G10のいずれか一項のいくつかの実施形態では、1つ又は複数のプロセッサは、第1の送信アンテナ素子を第1の周波数帯で動作させるために周波数及び/又は1つ又は複数の送信アンテナ素子のうちの第1の送信アンテナ素子に関連付けられたそれぞれのインピーダンス値を適応的に調整し、第2の送信アンテナ素子を第1の周波数帯とは異なる第2の周波数帯で動作させるために周波数及び/又は1つ又は複数の送信アンテナ素子のうちの第2の送信アンテナ素子に関連付けられたそれぞれのインピーダンス値を適応的に調整するように構成される。
【0045】
[0045] (C12)C1〜G11のいずれか一項のいくつかの実施形態では、電子装置はRF充電パッドの上面と接触して又はその近くに置かれる。
【0046】
[0046] (C13)C1〜G12のいずれか一項のいくつかの実施形態では、それぞれの部品は、それぞれの適応型負荷端子を開放状態と短絡状態との間で切り替えるためのそれぞれの適応型負荷端子と結合される機械式リレーであり、インピーダンス値は、開放回路と短絡回路との間で切り替えるために機械式リレーを開放又は短絡することによりそれぞれの送信アンテナ素子のそれぞれの適応型負荷端子においてそれぞれ適応的に調整される。
【0047】
[0047] (C14)C1〜G13のいずれか一項のいくつかの実施形態では、それぞれの部品は特定用途向け集積回路(ASIC:application-specific integrated circuit)であり、それぞれのインピーダンス値はASICによりある範囲の値内へ適応的に調整される。
【0048】
[0048] (C15)C1〜G14のいずれか一項のいくつかの実施形態では、1つ又は複数のプロセッサは、電子装置のRF受信器へ転送されるエネルギーの極大量を判断するために、周波数と、複数の適応型負荷端子のうちの1つ又は複数におけるそれぞれのインピーダンス値とを適応的に調整することにより周波数及び/又はそれぞれのインピーダンス値を適応的に調整し、そして最大量のエネルギーが判断されると、RF受信器へ転送される最大量のエネルギーを生じたそれぞれのインピーダンス値を使用することにより1つ又は複数の送信アンテナ素子のそれぞれにそれぞれの周波数でRF信号をそれぞれ送信させるように構成される。
【0049】
[0049] (C16)C1〜G15のいずれか一項のいくつかの実施形態では、1つ又は複数のプロセッサはRF受信器へ転送されるエネルギーの量を、電子装置から受信される情報であってRF信号からRF受信器において受信されるエネルギーを識別する情報に少なくとも部分的に基づき監視する。
【0050】
[0050] (C17)C1〜G16のいずれか一項のいくつかの実施形態では、受信されたエネルギーを識別する電子装置から受信された情報は無線通信プロトコルを使用することにより送信される。
(【0051】以降は省略されています)

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