JP2011514129A - バッテリ種別検出機能を有する誘導電源システム - Google Patents

Abstract

検出されたバッテリ特性によって遠隔デバイス（１０４）を無線で充電する誘導電源システム（１００）である。本システムは遠隔デバイス（１０４）内の２次コイル（１０７）へ誘導で電力を供給できる１次コイル（１０６）を備えた誘導電源装置（１０２）を含む。誘導電源装置（１０２）及び遠隔デバイス（１０４）は，無線で通信する通信手段を含む。本システムはさらに，検出可能なバッテリ特性を有するバッテリ（１０８）を備える遠隔デバイス（１０４）を含む。遠隔デバイス（１０４）は，バッテリ（１０８）に検定充電を行うことによってバッテリ特性を検出することができる。誘導電源システム（１００）は，検出されたバッテリ特性を解析することによって遠隔デバイス内に組み込まれたバッテリ（１０８）を識別することができる。誘導電源システム（１００）は，解析された特性を用いて，適切な充電アルゴリズムを選択する。

Description

本発明は無線電力に関し，より特定すれば，遠隔デバイスのバッテリ特性を検出し，検出された特性を用いて無線で電力を遠隔デバイスに供給するシステム及び方法に関する。

誘導電源装置によってバッテリを充電することはよく知られている。電気自動車又は歯ブラシのような小さな電気器具用の誘導充電器はいくらかの成功を収めている。誘導充電は，バッテリと充電器との間に物理的接続を必要としないので，充電は非常に便利である。しかし改善の余地もある。従来の誘導充電器の一つの不便な点は，一つのバッテリ原理（chemistry）のバッテリしか充電できないことである。すなわち，従来の誘導充電器は所定の固定された充電アルゴリズムを使用し，種々のバッテリ原理に対処するように適応することができない。多くのデバイスは複数の原理のバッテリを受容するが，利用者が特定の誘導充電器に適したバッテリを使用しないと，バッテリは効率的に充電されないか，全く充電されないことがある。

いくつかの有線バッテリ充電器は，種々のバッテリ原理を用いるデバイスを収容するために複数の充電アルゴリズムを使用する。例えば，いくつかの懐中電灯はＮｉＭＨバッテリ又はアルカリバッテリのいずれかを受容する。有線バッテリ充電器は，バッテリ原理を判定するためにバッテリとの直接の物理的接続に依存しているが，従来の誘導充電システムはそのような物理的接続はない。例えば，従来の有線バッテリ充電器は検定充電（qualification charge）の際に，直接電圧，電流又は温度を感知することによって遠隔デバイスのバッテリ原理を判定することができる。従来の誘導充電器はこれらの直接測定を行うことができず，そのため遠隔デバイスのバッテリ原理及びほかの遠隔デバイスバッテリ特性を判定することが困難である。

本発明は，遠隔デバイスバッテリ原理を検出し，検出された特性を用いて遠隔デバイスに無線で電力を供給する誘導電源システム及び方法を提供する。このシステム及び方法は，種々のバッテリ原理を受容する遠隔デバイス又は種々のバッテリ特性を有するバッテリを用いて動作する複数の遠隔デバイスを扱うことができる。

本システムの一実施例は，１次回路及び１次コイルを備える誘導電源装置，並びに２次コイルと，２次回路と，バッテリとを備える遠隔デバイスを含む。１次回路は，制御器と，駆動器と，スイッチと，２次回路と通信するための通信手段と，を含む。２次回路は，整流器と，１又は複数の感知器と，制御器と，１次回路と通信するための通信手段と，スイッチと，を含む。１次コイル及び２次コイルは誘導結合して，誘導電源装置から遠隔デバイスへ，選択された無線電力充電アルゴリズムによって無線で電力を転送する。無線電力充電アルゴリズムはバッテリの少なくとも一つの特性によって選択され，該特性は２次回路によって検出される。遠隔デバイスはまた，バッテリ数，予期されるセル種別，参照電圧，又は較正情報のような２次デバイスについてのデータを記憶し，伝送することができる。

本方法の一つの実施例は，遠隔デバイスを識別するステップと，遠隔デバイスのバッテリを検定するステップと，バッテリ検定結果を用いて無線電力充電アルゴリズムを選択するステップと，選択された無線電力充電アルゴリズムを用いて遠隔デバイスを無線充電するステップと，を含む。

本発明は，デバイスが用いる特定種別の再充電可能バッテリにかかわらず，遠隔デバイスの検定済みバッテリを無線充電する単純で効果的なシステム及び方法を提供する。この誘導電源システムは効果的に種々のバッテリ特性を検出し，適切な無線電力充電アルゴリズムを用いることができるので，利用者に更なる柔軟性及び了解性を提供することができる。

本発明のこれらの目的と，利点と，特徴とは，当座の実施例の詳細な説明及び図面を参照すれば，容易に理解し，認識することができるであろう。

誘導電源システムのブロック図である。 １次回路のブロック図である。 ２次回路のブロック図である。 ２次回路の回路図である。 ２次回路の回路図（続き）である。 誘導電源装置及び懐中電灯を含む誘導電源システムの図である。 懐中電灯のブロック図である。 遠隔デバイスバッテリ特性を検出し，検出された特性を用いて遠隔デバイスに無線で電力を供給する方法を示すフローチャートである。 ＬＥＤ駆動器の回路図である。

１．概要
本発明の実施例による誘導電源システムを図１に示し，全体を１００と記す。誘導電源装置１０２は１次回路１０３及び１次コイル１０６を含む。遠隔デバイス１０４は，２次コイル１０７と，２次回路１０５と，バッテリ１０８と，を含む。２次回路１０５はある遠隔デバイスバッテリ特性を検出し，システム１００は検出された特性を用いて，バッテリが充電に適するかどうかを判定する。バッテリが検定に合格したときは適切な無線電力充電アルゴリズムが選択されて，バッテリを無線充電するために用いられる。本発明は一つのバッテリについて一般に説明されているが，当業者であれば，本発明を複数バッテリを備える遠隔デバイス及び複数セルを有するバッテリに対して動作するように修正してもよいことを理解するであろう。

本発明の実施例による，遠隔デバイスバッテリ特性を検出し，検出された特性を用いてユーザ装置から遠隔デバイスへ無線で電力を供給する方法を図７に示し，全体を７００と記す。この方法は，遠隔デバイスを識別するステップ（ステップ７０２〜７０８）と，遠隔デバイスのバッテリを検定して，バッテリ検定結果を用いて無線電力充電アルゴリズムを選択するステップ（ステップ７１０〜７１４）と，選択された無線電力充電アルゴリズムを用いて遠隔デバイスを無線充電するステップ（ステップ７１６〜７２４）と，を含む。遠隔デバイスのバッテリの容量を試験するステップ（ステップ７２６〜７３０）のような，ほかの任意選択ステップを含んでもよい。

誘導電源システム１００は，とりわけ無線電力充電アルゴリズム及びバッテリ種別を記憶することができるメモリ２０３，３１７を含んでもよい。一つの実施例においては，無線電力充電アルゴリズムはそれぞれ少なくとも一つの異なるバッテリ種別に対応する。一つの実施例においては，無線電力充電アルゴリズムはそれぞれ少なくとも一つのバッテリ原理に対応する。さらに，メモリ２０３，３１７はまた，バッテリ特性とバッテリ種別との関係も記憶してよい。一つの実施例においては，１次制御器２０２はメモリ２０３を含み，２次制御器３１６はメモリ３１７を含む。代替実施例においては，各制御器のうち一つだけがメモリを含むか，メモリは各制御器の外にあって，誘導電源装置又は遠隔デバイスに含まれてもよい。メモリ内に記憶された情報を用いて，誘導電源装置１０２が効率的に遠隔デバイス１０４へ給電できるようにしてもよい。誘導電源装置が遠隔デバイスを識別できる応用においては，メモリは種々の遠隔デバイス１０２の一意の共振周波数（又は周波数パターン），及び最高最低動作周波数，現在の利用法，バッテリ数，バッテリサイズのような所望の関連する情報を含んでもよい。しかしメモリは，誘導電源装置１０２が遠隔デバイス１０４を動作させる際に有用な本質的に任意の情報を含んでもよい。例えばメモリは，遠隔デバイスの無線通信プロトコルに関する情報を含んでもよい。

ＩＩ．誘導電源装置
本発明は，本質的に任意の誘導電源装置に用いるのに適している。したがって，誘導電源装置１０２は詳細には説明しない。誘導電源装置１０２は，１次回路１０３及び１次コイル１０６を含むことを述べれば十分である。電源回路１０３は交番電流を発生して１次コイル１０６に印加する。電源回路１０３が交番電流を印加すると，１次コイル１０６は電磁界を発生する。電源回路１０３は，所望の周波数又は複数の周波数の交番電流を１次コイル１０６に供給することができる本質的に任意の回路であってよい。例えば，電源回路１０３は次に掲げる文献に開示されている各システム等の共振探索回路であってよい。
・２００４年１１月３０日に発行されたＫｕｅｎｎｅｎほかの"Inductively Coupled Ballast Circuit"と題する米国特許第６，８２５，６２０号の誘導電源システム
・２００７年５月１日に発行されたＢａａｒｍａｎの"Adaptive Inductive Power Supply"と題する米国特許第７，２１２，４１４号の誘導電源システム
・２００３年１０月２０日出願のＢａａｒｍａｎの"Adaptive Inductive Power Supply with Communication"と題する米国特許出願第１０／６８９，１４８号の誘導電源装置
・２００７年９月１４日出願のＢａａｒｍａｎの"System and Method for Charging a Battery"と題する米国特許出願第１１／８５５，７１０号のリチウムイオンバッテリを無線充電する誘導電源装置
・２００７年１２月２７日出願のＢａａｒｍａｎほかの"Inductive Power Supply with Device Identification"と題する米国特許出願第１１／９６５，０８５号のデバイス識別機能を有する誘導電源装置
・２００８年１月７日出願のＢａａｒｍａｎの"Inductive Power Supply with Duty Cycle Control"と題する米国特許出願６１／０１９，４１１号のデューティサイクル制御機能を有する誘導電源装置
これらの文献をいずれも全体をここに参照する。

本発明による誘導電源システムの一実施例を図５に示す。この誘導電源システムは，誘導電源装置５０４及び遠隔デバイスである懐中電灯５０２を示している。誘導電源装置５０４はきょう体５０１内に含まれており，きょう体の表面５０５上に遠隔デバイスである懐中電灯５０２が置かれている。きょう体は，商用電源コンセント（wall outlet）にこの誘導電源装置を差し込む電源プラグアダプタ５０６を含む。きょう体５０１及び表面５０５のサイズと，形状と，構成と，は様々であってよい。例えば表面５０５は（図示したように）平面かつ円形であってもよいし，１又は複数の遠隔デバイス５０２を受け入れるような形状であってもよい。一つの実施例においては，きょう体は，本願と同時に出願中のＢａａｒｍａｎの"Magnetic Positioning for Inductive Coupling"と題する米国特許出願の発明原理を組み込んでもよい。

誘導電源装置１０２の１次回路の一つの実施例を図２に示し，全体を２００と記す。図示した実施例の１次回路２００は一般に，１次制御器２０２と，駆動器回路２０４と，スイッチング回路２０６と，を含む。１次回路２００はまた，遠隔デバイスと通信するための通信手段も含む。図示した実施例においては，１次回路２００は無線ＩＲ受信器２１２及び電流感知器２１０を含む。電流感知器２１０は，遠隔デバイスからの反射インピーダンスを感知するために用いてもよく，該反射インピーダンスによって誘導結合を介して効果的に通信を行うことができる。いくつかの実施例においては，電流感知器２１０の代わりにピーク検出器が用いられるか，双方が一緒に用いられる。代替実施例においては，受信器２１２又は電流感知器２１０は除去してもよい。別の代替実施例においては，無線通信手段は，受信器２１２及び電流感知器２１０の一方又は双方を，例えばWi Fi（登録商標），赤外線，Bluetooth（登録商標），セルラ，又はRFID（登録商標）のデバイスと置き換え，１次回路２００内に実装してもよい。上述のとおり，１次制御器２０２と，駆動器回路２０４と，スイッチング回路２０６とが１次コイル１０６に交番電流を印加して，選択された周波数の電磁誘導電力源を発生する。

図示した実施例の１次コイル１０６は，電磁界を発生するために適した円形線コイルである。いくつかの応用においては，１次コイル１０６はＬｉｔｚ線コイルであってもよい。コイルの特性は応用ごとに異なってもよい。例えば，コイルの巻線数，サイズ，形状及び構成は異なってもよい。さらに，線の特性，例えば線の長さ，太さ（ゲージ）及び種別は異なってもよい。ここでは線コイルに関して説明しているが，１次コイル１０６は代替として，適切な電磁界を発生できる本質的に任意の構造であってよい。一つの実施例においては，１次コイル１０６（又は２次コイル１０７）は，２００７年９月２８日にＢａａｒｍａｎほかが出願した"Printed Circuit Board Coil"と題する米国特許出願第６０／９７５，９５３号の発明原理を組み込んだ印刷回路基板コイルのような印刷回路基板コイルで置き換えてもよい。同文献の全体をここに参照する。

本発明のある実施例においては，１次制御器２０２は検出されたバッテリ特性を用いて判定を行う知能，すなわちプログラムを含む。例えば２次回路１０５を，任意の検出されたバッテリ特性又は判定されたバッテリ種別を１次制御器２０２へ伝送するようにプログラムしてもよい。１次制御器２０２がバッテリ特性又は判定されたバッテリ種別を利用可能になると，適切な充電アルゴリズムをメモリから選択するか，又は別の方法で決定することができる。別の実施例においては，１次制御器２０２は検出されたバッテリ特性を用いて判定を行うためのどんな特定の知能すなわちプログラムも受け入れず，備えもしない。すなわち，１次回路１０３は単に，供給することが望ましい所望の電力レベルを指示するメッセージを単に受信するだけでよい。例えば１次制御器２０２は，２次回路から停止メッセージを受信するまで，電力を増強するようにプログラムしてもよい（安全性条件による）。別の実施例においては，１次回路は，より大きな電力を供給するか，より小さな電力を供給するかについての命令を２次回路から受信する。あるいは１次制御器は，特定の動作周波数で送信するための特定の命令，又は特定の方法で動作周波数を調整するための特定の命令を受信することがある。別の実施例においては，１次制御器は検出されたバッテリ特性を用いて２次回路１０５が行った判定を用いて共振周波数を変更するように１次回路１０３を再構成する命令を遠隔デバイス１０４から受信してもよい。更に別の実施例においては，１次制御器は誘導電力出力を調整するために入力電圧を変更する命令を受信してもよい。

１次制御器２０２に，任意選択で追加機能をプログラムしてもよい。例えば一つの実施例においては，１次制御器２０２は，前に参照した米国特許出願第１１／９６５，０８５号に記載された発明原理を用いて，遠隔デバイスを識別するようにプログラムされる。遠隔デバイスＩＤは，遠隔デバイスバッテリについての情報を含んでもよい。あるいは，遠隔デバイスＩＤをキーとして用いて，誘導電源装置にある参照テーブルから遠隔デバイスバッテリについての情報を得てもよい。例えばこの情報は，遠隔デバイスが誘導電源装置の電力供給範囲内にあるかどうかを指示してもよい。又は，この情報は遠隔デバイスが受容するバッテリの種別及びサイズを含んでもよい。例えば特定の遠隔デバイスは，幾何学的制約のために，２個のＡＡバッテリを受け入れられるだけであってもよい。

誘導電源装置は任意選択で，充電状態を表示するＬＥＤ方式を含んでもよい。ＬＥＤが滅灯しているときは，デバイスはない。ＬＥＤが常時点灯しているときは，遠隔デバイスが検出されている。ＬＥＤが点滅しているときは，バッテリが劣化しているか，検定に合格しないことを示す。ＬＥＤが息継ぎ点灯（breathing）をしているときは，遠隔デバイスは現在充電中であることを示す。ＬＥＤの色又は強度変化は，充電が完了したことを示す。当業者であれば，利用者に充電状態を示すために追加又は別の方式を実現できることを理解するであろう。

ＩＩＩ．遠隔デバイス
本発明は，種々の設計及び構造の広範な遠隔デバイスに用いるために適している。本発明は，種々のバッテリ種別を受容する遠隔デバイスに対応する。一般にバッテリ種別は，バッテリの１又は複数のバッテリ特性を用いて各バッテリを区別するために用いられる。例えば，異なるバッテリ種別のバッテリは，異なるバッテリ原理，バッテリセル，バッテリ容量，バッテリサイズ，バッテリ形状，バッテリ電圧特性，バッテリ電流特性，バッテリ温度特性，バッテリ端子配置，充放電回数（cycle），充放電期間，又はこれらの組合せを有することがある。「バッテリ種別」という用語の適用範囲は，実施例によって異なってもよい。例えばいくつかの実施例においては，各バッテリの一つのバッテリ特性が異なるだけでも別のバッテリ種別としてよい。別の実施例においては，各バッテリが一つのバッテリ特性を共有するだけで同一のバッテリ種別としてよい。「バッテリ」という用語は，本願全体を通して単数で用いるが，当業者であれば「バッテリ」はバッテリパックであってもよく，またバッテリ特性又はバッテリ種別は，バッテリパック特性又はバッテリパック種別を指してもよいことを理解するであろう。

本発明は，種々のバッテリ特性を有するバッテリを用いて動作する複数の遠隔デバイスを個別に充電することに対応できる。代替実施例においては，類似バッテリ特性を有する複数の遠隔デバイスを同時に充電することができる。これら種々の遠隔デバイスは，異なる周波数の電力を必要とし，別々の電力要求条件を有することが予期される。

上述のとおり，遠隔デバイス１０４は一般に，２次コイル１０７と，２次回路１０５と，バッテリ１０８と，を含む。遠隔デバイス１０４は図面において象徴的に描かれているが，バッテリで操作する本質的に任意のデバイス又は部品であってよい。例えば，懐中電灯（図５に示す），携帯電話機，パーソナルデジタルアシスタント，デジタルメディアプレイヤ，又は再充電可能バッテリを用いることができるほかの電子デバイスである。

図示した実施例の２次コイル１０７は円形線コイルであって，変化する電磁界があるとき電気を発生するために適している。図示のとおり，２次コイル１０７は１次コイル１０６とサイズ及び形状が対応してもよい。例えば二つのコイル１０６及び１０７が実質的に等しい直径を有してもよい。いくつかの応用においては，２次コイル１０７はＬｉｔｚ線コイルであってもよい。１次コイル１０６と同様に，２次コイル１０７の特性は応用ごとに異なってもよい。例えば２次コイル１０７の巻線数，サイズ，形状及び構成は異なってもよい。さらに，線の長さ，太さ及び種別のような線の特性が異なってもよい。線コイルに関して説明しているが，２次コイル１０７は代替として，意図した電磁界に応答して十分な電力を発生することができる本質的に任意の構造であってよい。

本発明の実施例による２次回路を図３に示し，全体を３００と記す。図示した２次回路３００は，２次制御器３１６と，制御器３０４と，スイッチ３０６と，電流感知器３１０と，温度感知器３１２と，電圧感知器３１４と，を含む。また２次回路３００は，誘導電源装置１０２と通信する通信手段も含む。図示した実施例は，誘導結合を介する反射インピーダンスを用いて通信するための信号抵抗器３１８及び無線送信器３２０を含む。代替実施例においては，信号抵抗器３１８又は無線送信器３２０は除去してもよい。代替実施例においては，別の無線通信手段で無線送信器３２０及び信号抵抗器３１８の一方又は双方を置き換えてもよい。例えば，Wi Fi（登録商標），Bluetooth（登録商標），セルラ又はRFID（登録商標）のデバイスのうちどれを，誘導電源装置１０２と無線で通信するために用いてもよい。

図示した２次回路３００は，バッテリ電圧，バッテリ電流，バッテリ温度，又はこれらの組合せのような種々のバッテリ特性を検出するようにプログラムされている。２次回路はこの検出された特性を用いて，バッテリが充電用検定に合格するかどうかを判定し，そうであれば２次制御器３１６によって適切な充電アルゴリズムが選択される。代替実施例においては，上述のとおり１次回路及び２次回路に上記知能を展開してもよい。例えば上述のとおり，一つの実施例においては，２次回路３００は検出されたバッテリ特性を誘導電源装置へ伝送して，１次回路１０３が適切な充電アルゴリズムを選択できるようにする。

開示のために２次回路の一つの実施例を図４に示し，全体を４００と記す。図４に示す実施例においては，２次回路４００は一般に，２次制御器４２８と，整流器４１４（又はＡＣ電力をＤＣに変換する別の部品）と，受電した電力を２次制御器４２８を動作させるために降下させる低電圧電源４１２と，信号のリップルを除去する調整回路４１６，４２６と，電流感知器４１８と，電圧感知器４２２と，温度感知器４３４と，スイッチ４２０と，信号抵抗器４３２と，任意選択の無線送信器４３０と，を含む。整流器４１４は２次コイル１０７で発生したＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。ＤＣ電力は通常，バッテリ１０８を充電するために必要とされる。あるいは，異なる位相の電力を受電する複数の２次コイルを用いて，リップル電圧を減少させてもよい。この方法は，２００７年９月９日に出願されたＢａａｒｍａｎほかの"Multiphase Inductive Power Supply System"と題する米国特許出願第６０／９７６，１３７号に開示されており，ここに参照する。このような実施例において異なる位相の電力を送信するため，複数の１次コイルが所望されることがある。代替実施例においては，整流器は必要なく，ＡＣ電力を調整して負荷に給電するために用いてもよい。

２次回路は，１又は複数のバッテリ特性を検出するバッテリ特性検出システムを含む。このバッテリ特性は，単独で又は組み合わせて，遠隔デバイスに組み込まれたバッテリの種別又はバッテリを充電することができる無線電力充電アルゴリズムを直接又は間接に示す。ある特性は，バッテリ種別を識別するためにほかの特性を考慮しなければならないときでも，バッテリ種別を示すと考えられる。さらにある特性は，可能性のあるバッテリ種別のリストにバッテリ種別を絞り込むことができるだけであっても，バッテリ種別を示すと考えられる。当座の実施例においては，バッテリ特性検出システムは，電流感知器４１８と，電圧感知器４２８と，温度感知器４３４と，を含む。電流感知器４１８は受電電力の電流量を検出して，２次制御器４２８にその情報を提供する。電圧感知器４２２は受電電力の電圧量を検出して，２次制御器４２８にその情報を提供する。温度感知器４３４は温度を検出して，２次制御器４２８にその情報を提供する。図示した実施例は電圧感知器４２２と，電流感知器４１８と，温度感知器４３４と，を含むが，代替実施例はこの三つすべてを含む必要はない。バッテリ特性を評価，検出又は感知する１又は複数の感知器，検出器又はほかのデバイス若しくはシステムで，図示したバッテリ特性検出システムを置換又は補充してもよい。当座の実施例においては，バッテリの電圧と，電流と，温度と，を感知することによって，誘導電源システム１００はなかでもバッテリ種別を判定することができる。

２次制御器４２８は，本質的に任意の種別のマイクロコントローラであってよい。図示した実施例においては，２次制御器４２８はATTINY2MV-10MUマイクロコントローラである。２次制御器４２８は一般にアナログ・デジタル変換器を含み，バッテリが充電可能と検定されるかどうかを判定するために，電圧と，電流と，温度との示度を処理するようにプログラムされている。このマイクロプロセッサはまた，バッテリ検定に関係のないほかのコードも含んでもよい。さらに，遠隔デバイスに制御器又はほかの知能を有することによって，種々のバッテリ特性を特徴付けることができる。例えば２次制御器は，充放電回数と，これら充放電の期間と，電荷を保持する能力と，を追跡することによって，バッテリ種別及びバッテリ寿命を判定してもよい。２次制御器はまた，クーロン量を計測することもでき，これは正確なエネルギ使用及び消費を計算するための当業において既知の方法である。ほとんど任意のバッテリ種別についてのバッテリ寿命追跡用に，しきい値を設定してもよい。

一つの実施例においては，情報を１次制御器３１０へ送信するために信号抵抗器４３２を用いてもよい。２次制御器から１次制御器への通信を提供するために信号抵抗器４３２を使用することは，前述の米国特許出願第１１／８５５，７１０号に説明されている。信号抵抗器４３２は分流（shunt）されたとき，過電流又は過電圧状態を表す通信信号を送信する。抵抗器が分流されると，１次回路１０３の電流検出器又はピーク検出器は過電圧又は過電流状態を感知し，それに従って動作することができる。本発明の信号抵抗器４３２は，追加データを１次制御器３１０へ伝送するために，組織的に分流してもよい。例えばデータ流（stream）が，検出された電流，検出された電圧，検出された温度，検出されたバッテリ原理，を表してもよいし，単に誘導電源装置を調整する指示を１次回路１０３へ提供してもよい。あるいは，信号抵抗器を除去し，全く別の通信手段を用いて１次回路１０３と無線で通信してもよい。

無線送信器又は無線送受信器の使用は，前述のＢａａｒｍａｎの米国特許出願第２００４／１３０９１５A１号に記載されている。特に，Wi Fi（登録商標），赤外線，Bluetooth（登録商標），セルラ，又はRFID（登録商標）の使用は，遠隔デバイスと誘導電源装置との間で無線でデータを伝送する方法として以前に検討された。さらに，誘導コイル及び電力線通信プロトコルを用いた通信が検討された。これらのデータ送信方法はどれも，遠隔デバイスから誘導電源装置へ所望のデータを転送するために本発明において実現することができる。

図示した実施例においては，充電は２次回路によって制御される。１次回路１０３は無線電力を供給し，２次回路１０５からの制御信号に適切に応答する。当座の実施例においては，電力が転送されている際，所定の連続した期間に通信が行われる。例えば，通信は，トリップ点信号すなわちエラー信号として行ってもよい。

本発明の一つの実施例による遠隔デバイスを図６に示し，全体を６００と記す。遠隔デバイス６００は，Ｐｌｉｔｚコイル６０２と，ＤＣ／ＤＣ変換器と，充電器制御器６０６と，バッテリ６０９と，ＬＥＤ駆動器６０８と，ＬＥＤアセンブリ６１０と，を含む。１次コイルに関して上述したとおり，１次コイル６０２及び２次コイル６０４の一方又は双方を，前述の”Printed Circuit Board Coil”と題する米国特許出願第６０／９７５，９５３号の発明原理を組み込んだ印刷回路基板コイルのような印刷回路基板コイルで置き換えてもよい。さらに，コイル６０２，６０４のいずれかを，いくつかの状況では更なる転送能力を与える標準Ｌｉｔｚ線コイルで置き換えても。

懐中電灯のＬＥＤは通常，約３．６Ｖの比較的低電圧範囲で動作する。駆動器は，ＬＥＤのために電圧を範囲内に設定し，３．６Ｖを出力する。例示駆動器を図８に示す。例えば，２個のほとんど消耗したＡＡバッテリはそれぞれ０．９Ｖ，合計１．８Ｖを出力する。４個の新品のＡＡバッテリはそれぞれ１．５Ｖ，合計６Ｖを出力する。ＬＥＤ駆動器は，これら電圧のいずれをも大きな電力損失なくＬＥＤが必要とする３．６Ｖに変換する。

ＤＣ／ＤＣ変換器は電流量を調整するので，誘導電源装置があまり調整を行わない応用において特に有用である。複数の遠隔デバイスが例えばＤＣ／ＤＣ変換器を用いて受電電力量を調整する機構を備えているときは，誘導電源装置は各遠隔デバイスに電力を供給することができる。

遠隔デバイスは任意選択で，充電状態を示すＬＥＤ及びＬＥＤ方式を含んでもよい。ＬＥＤが滅灯しているときは，誘導電源装置はない。ＬＥＤが常時点灯しているときは，遠隔デバイスが電力を受電している。ＬＥＤが点滅しているときは，バッテリが劣化していることを示す。ＬＥＤが息継ぎ点灯（breathing）をしているときは，遠隔デバイスは現在充電中であることを示す。ＬＥＤの色又は強度変化は，充電が完了したことを示す。当業者であれば，利用者に充電状態を示すために追加又は別の方式を実現できることを理解するであろう。さらに，誘導電源装置及び遠隔デバイスの一方又は双方にＬＥＤ及びＬＥＤ方式を含めることは任意選択である。

ＩＶ．動作
誘導電源装置１０２及び遠隔デバイス１０４の概略動作を図７を用いて説明する。特に，本発明の実施例によって遠隔デバイスバッテリ特性を検出し，誘導電源装置から遠隔デバイスへ無線で電力を供給する方法を図７に示し，全体を７００と記す。この方法は任意選択で，遠隔デバイスを識別するステップ（７０２〜７０８）と，バッテリ検定を用いて充電アルゴリズムを選択するステップを含む，遠隔デバイスのバッテリを検定するステップ（７１０〜７１４）と，選択された充電アルゴリズムを用いて遠隔デバイスを無線で充電するステップ（７１６〜７２４）と，を含む。遠隔デバイスバッテリ容量を試験するステップのような，別の任意選択ステップ（７２６〜７３０）を含めてもよい。

任意選択の遠隔デバイス識別は，本質的に任意の方法を用いて達成してよい。一つの実施例においては，誘導電源装置はあらかじめ選択された時間，周期的に識別充電を行う。識別充電の際，２次コイルを備えた遠隔デバイスがあって，整列しているときは，遠隔デバイスは予め符号化された識別文字列を１次コイルへ返送する。上述のとおり通信チャネルは，近距離通信，ＩＲ，ＲＦ又は本質的に任意の別の適切な通信チャネルであってもよい。代替実施例においては，遠隔デバイスは指定周波数で共振を起こす識別コンデンサを含んでもよい。誘導電源装置は識別周波数範囲を掃引して共振を探索する。共振が見つかった周波数を用いて，１次制御器の参照テーブルを用いて遠隔デバイスを識別してもよい。遠隔デバイス識別は潜在的に安全性を向上させる。なぜならば，金属塊又はほかの異種デバイスは正しいＩＤを送信せず，誘導電源装置は電力供給を継続しないからである。しかし遠隔デバイス識別は任意選択であり，本発明の実施例を機能させるために，遠隔デバイス識別を含める必要はない。

バッテリ検定又はバッテリ無線電力充電アルゴリズム選択（ステップ７１０〜７１４）は，バッテリ特性を検出するステップと，バッテリが充電用検定に合格するかどうか判定するために既知のバッテリ特性及び検出されたバッテリ特性を解析するステップと，既知のバッテリ特性及び検出されたバッテリ特性を直接用いるか，又は間接的に用いて適切な充電アルゴリズムを選択するステップと，を含む。間接検定は，未処理（raw）のバッテリ特性を用いて当該バッテリのバッテリ種別を分類するような，追加の解析ステップを含んでもよい。直接検定はこのステップを省略して，未処理のバッテリ特性を用いて充電アルゴリズムを選択するステップを選択する。当座の実施例においては，検定は主にバッテリ原理に依存する。未知の原理であるときは充電を行わず（ステップ７１２〜７１４），既知の原理であるときは，そのバッテリ原理に従って充電を行う（ステップ７１２〜７１６）。代替実施例においては，バッテリ検定は，それぞれ別の充電アルゴリズムと対応する複数の一般電力クラスのうち一つにバッテリを分類するステップを含む。根本的な無線電力充電アルゴリズム選択は，未処理のバッテリ特性によるのではなく，バッテリ種別又は電力クラスの分類のような追加解析の結果によってもよいが，これも根本的には依然として既知のバッテリ特性若しくは検出されたバッテリ特性，又はその双方による選択であることを理解されたい。

２次制御器４２８は，バッテリ１０８が充電用検定に合格するかどうかを判定するようにプログラムされている。いくつかのバッテリ情報は，遠隔デバイス１０４の物理的制約によって知ることができる。例えば遠隔デバイスに合うバッテリ種別及びサイズは，遠隔デバイスの幾何学的構成によって通常製造時に設定される。さらに遠隔デバイスは，セル数を含むセル情報を含んでもよい。セル数及びバッテリ数は相互に関係しており，いくつかの応用においてはこれらの用語は交換可能に用いられる。上述のとおり，この情報は直接又は間接にメモリに記憶される。すなわち，特定の遠隔デバイスに関係した特定の情報をメモリに記憶してもよいし，遠隔デバイスＩＤを用いてアクセスできる参照テーブルをメモリに記憶してもよい。この情報をバッテリ検定の判定において考慮してもよい。例えばほとんどの遠隔デバイスは，１．５ＶのＡＡバッテリ及び３．７Ｖのリチウムイオンバッテリ双方で動作することはできない。

すべての遠隔デバイスが幾何学的に制約される訳ではなく，あるものは種々の形状及びサイズのバッテリを受容することができる。これに対処するために，２次制御器４２８をバッテリの選択肢を狭めるようにプログラムしてもよい。例えば，２次制御器４２８はバッテリのセル数及び各セルの放電開始電圧を判定してもよい。放電開始電圧が当該セル数に対する所定しきい値より高いときは，このバッテリをリチウムイオンバッテリと特定してもよい。放電開始電圧が当該セル数に対する別の所定しきい値より低いときは，このバッテリを内部短絡又は過消耗のために充電不可能と特定してもよい。放電開始電圧が上記二つのしきい値の間であるときは，このバッテリはＮｉＭＨバッテリ又はアルカリバッテリのような非リチウムイオンバッテリと特定してもよい。

既知の所定のバッテリ特性を用いることに加えて，未知のバッテリ特性を能動的に測定してもよい。例えば，誘導電源装置を用いて遠隔デバイスに検定充電を行うことによって，電圧変化を測定し，バッテリを特徴付けるために用いてもよい。検定充電は，バッテリ特性を識別ために役に立つ任意の適切な充電であってよい。当座の実施例においては，検定充電は定格バッテリ容量の１／４００の小電流であって，約２０ミリアンペアである。バッテリを特徴付けるために別の手段をとってもよい。例えば，検定充電に対する電流，電圧及び／又は温度の変化を監視してもよい。

当座の実施例においては，２次回路４００は検定充電に対する電圧変化を監視する。電圧変化があるしきい値を超えるときは，バッテリの内部抵抗が高すぎ，このバッテリは劣化しているか，再充電可能ではないと考えられる。電圧変化があるしきい値未満であるときは恐らく内部で短絡しているので，このバッテリもまた，劣化していると考えられる。電圧変化が上記二つのしきい値の間であるときは，このバッテリは充電可能と考えられ，誘導電源装置は最高充電速度に進む。

最高充電速度が適用されている間，電圧が監視される。最高速度で充電している間，検定充電の際と類似するしきい値を監視してもよい。上記のしきい値のうち一つを超えることは，バッテリが寿命に近いことを実質的に示す。さらに，充電速度及びバッテリ電圧を監視することによって，バッテリ容量を判定してもよい。バッテリ電圧が所定のしきい値を超えたときは，バッテリは損傷しているか，寿命に近いと考えてよい。

セル数のような遠隔デバイス構成及び種々のバッテリに対する典型的動作によって，追加の情報が提供されることがある。例えば，各バッテリ種別に対する曲線上の点を，２次デバイスのメモリに記憶してもよい。当業者であれば，バッテリ種別と，バッテリ寿命と，診断と，ほかのパターン比較情報と，を認識するためのパターンとして用いてもよいことを理解するであろう。

最高充電速度に到達すると，任意の数のバッテリ原理充電プロファイルを用いてもよい。充電アルゴリズムにおける最も普通の差は，負値デルタ電圧アルゴリズムを用いるニッケル主体のバッテリと，電流が最低限度に達した後に定電流から定電圧へ遷移するリチウムイオンバッテリとの間にある。多くのほかのバッテリ原理の充電プロファイルが知られており，本発明において実現してもよい。例えば，特定原理の充電プロファイルを，ニッケル主体の充電プロファイル及びリチウムイオン充電プロファイルと異なるアルカリ再充電可能バッテリ用に含めてもよい。当座の実施例においては，２次回路はアルカリバッテリと，ＮｉＭＨバッテリと，ニカドバッテリと，炭素亜鉛バッテリと，リチウムイオンバッテリと，を区別することができる。代替実施例においては，２次制御器は追加の，別の又はより少ないバッテリ原理を区別できるものであってもよい。

バッテリ容量は，充電速度及びバッテリ電圧を監視することによって判定してもよい。バッテリ電圧が所定のしきい値を超えたときは，このバッテリは損傷しているか，寿命に近いと考えてもよい。

上記の説明は本発明の当座の実施例についてのものである。本発明の精神及びより広い態様から逸脱することなく，種々の代替及び変更が可能である。

Claims (21)

1. 誘導電源システムであって，
   １次回路及び無線で電力を転送するための１次コイルを含む誘導電源装置と，
   前記誘導電源装置とは別個の遠隔デバイスであって，前記誘導電源装置から無線で電力を受電するための２次コイルと，あるバッテリ種別のバッテリと，前記バッテリ種別を示す前記バッテリの特性を検出するバッテリ特性検出システムを含む２次回路と，を含む遠隔デバイスと，
   前記誘導電源装置及び前記遠隔デバイスの少なくとも一つに配置され，複数の無線電力充電アルゴリズムを記憶するメモリと，
   前記遠隔デバイスと前記誘導電源装置との間の無線通信用の通信システムと，
   前記誘導電源装置及び前記遠隔デバイスの少なくとも一つに配置され，前記メモリと通信するようにした制御器であって，前記バッテリ種別を示す前記の検出されたバッテリ特性を少なくとも部分的に用いて，前記メモリ内の前記複数の無線電力充電アルゴリズムから一つの無線電力充電アルゴリズムを選択するようにプログラムされた制御器と，
   を備え，
   前記１次コイルは，前記誘導電源装置から前記遠隔デバイスへ，前記の選択された無線電力充電アルゴリズムによって無線で電力を転送する誘導電源システム。
2. 前記バッテリは，別のバッテリ種別の別のバッテリと置き換え可能な請求項１に記載の誘導電源システム。
3. 前記制御器は，前記別のバッテリ種別の別のバッテリの特性を検出する前記バッテリ特性検出システムを少なくとも部分的に用いて，前記別のバッテリ用の別の無線電力充電アルゴリズムを選択する請求項２に記載の誘導電源システム。
4. 前記メモリは複数のバッテリ種別を記憶し，該バッテリ種別はそれぞれ１又は複数の無線電力充電アルゴリズムに対応する請求項１に記載の誘導電源システム。
5. 前記誘導電源装置は，
   １）前記の検出されたバッテリ特性と，
   ２）前記制御器が前記検出されたバッテリ特性を少なくとも部分的に用いて判定し，前記遠隔デバイスから前記誘導電源装置へ伝送されたバッテリ種別と，
   のうち少なくとも一つを少なくとも部分的に用いて，前記無線電力充電アルゴリズムを選択する請求項１に記載の誘導電源システム。
6. 前記遠隔デバイスは，
   １）前記の検出されたバッテリ特性と，
   ２）前記制御器が前記の検出されたバッテリ特性を少なくとも部分的に用いて判定したバッテリ種別と，
   のうち少なくとも一つを少なくとも部分的に用いて，前記無線電力充電アルゴリズムを選択する請求項１に記載の誘導電源システム。
7. 前記バッテリの前記特性は，バッテリ原理と，バッテリセルと，バッテリ容量と，バッテリサイズと，バッテリ形状と，バッテリ電圧特性と，バッテリ電流特性と，バッテリ温度特性と，バッテリ端子配置と，充放電回数と，充放電の期間と，のうち少なくとも一つを含む請求項１に記載の誘導電源システム。
8. 前記通信システムは，
   前記２次コイルを用いて通信するための信号抵抗器及び無線送信器のうち少なくとも一つを含む，前記誘導電源装置と無線で通信する遠隔デバイス通信システムと，
   前記１次コイルを用いて通信するための電流感知器及び無線受信器のうち少なくとも一つを含む，前記遠隔デバイスと無線で通信する誘導電源装置通信システムと，
   を含む請求項１に記載の誘導電源システム。
9. 誘導電源装置とは別個の遠隔デバイスであって，
   前記誘導電源装置から無線で電力を受電する２次コイルと，
   あるバッテリ種別のバッテリと，
   前記バッテリの前記バッテリ種別を示す前記バッテリの特性を検出するバッテリ特性検出システムと，
   前記誘導電源装置と無線で通信する通信システムと，
   複数の無線電力充電アルゴリズムを記憶したメモリと通信するようにした制御器であって，
   １）前記バッテリ特性検出システムによって検出された，前記バッテリ種別を示す前記の検出されたバッテリ特性を少なくとも部分的に用いて，前記メモリ内の前記複数の無線電力充電アルゴリズムからある無線電力充電アルゴリズムを選択するステップと，
   ２）無線電力充電アルゴリズムを選択する際に用いるために前記誘導電源装置へ前記検出されたバッテリ特性を送信するステップと，
   のうち少なくとも一つを実行するようにプログラムされた制御器と，
   を備え，
   前記２次コイルは，前記の選択された無線電力充電アルゴリズムによって，前記誘導電源装置から無線で電力を受電する遠隔デバイス。
10. 前記バッテリは，別のバッテリ種別の別のバッテリと置き換え可能な請求項９に記載の遠隔デバイス。
11. 前記制御器は，前記別のバッテリ種別の別のバッテリの特性を検出する前記バッテリ特性検出システムを少なくとも部分的に用いて，前記別のバッテリ用の別の無線電力充電アルゴリズムを選択する請求項１０に記載の遠隔デバイス。
12. 前記メモリは複数のバッテリ種別を記憶し，該バッテリ種別はそれぞれ１又は複数の無線電力充電アルゴリズムに対応する請求項９に記載の遠隔デバイス。
13. 前記通信システムは前記誘導電源装置へ，
    １）前記の検出されたバッテリ特性と，
    ２）前記制御器が前記検出されたバッテリ特性を少なくとも部分的に用いて判定したバッテリ種別と，
    のうち少なくとも一つを送信する請求項９に記載の遠隔デバイス。
14. 前記制御器は，前記判定したバッテリ種別を少なくとも部分的に用いて前記無線電力充電アルゴリズムを選択する請求項１３に記載の遠隔デバイス。
15. 前記バッテリの前記特性は，バッテリ原理と，バッテリセルと，バッテリ容量と，バッテリサイズと，バッテリ形状と，バッテリ電圧特性と，バッテリ電流特性と，バッテリ温度特性と，バッテリ端子配置と，充放電回数と，充放電の期間と，のうち少なくとも一つを含む請求項９に記載の遠隔デバイス。
16. 前記通信システムは，前記誘導電源装置と無線で通信するために，前記２次コイルを用いて通信するための信号抵抗器及び無線送信器の少なくとも一つを含む請求項９に記載の遠隔デバイス。
17. 遠隔デバイスとは別個の誘導電源装置であって，
    前記遠隔デバイスへ無線で電力を転送する１次コイルと，
    バッテリ種別を示す検出されたバッテリ特性を前記遠隔デバイスから受信する通信システムと，
    複数の無線電力充電アルゴリズムを記憶したメモリと，
    前記メモリと通信するようにした制御器であって，前記の検出されたバッテリ特性を少なくとも部分的に用いて，前記メモリ内の前記複数の無線電力充電アルゴリズムから一つの無線電力充電アルゴリズムを選択するようにプログラムされた制御器と，
    を備え，
    前記１次コイルは，前記の選択された無線電力充電アルゴリズムによって，前記誘導電源装置から前記遠隔デバイスへ無線で電力を転送する誘導電源装置。
18. 前記メモリは複数のバッテリ種別を記憶し，該バッテリ種別はそれぞれ１又は複数の無線電力充電アルゴリズムに対応する請求項１７に記載の誘導電源装置。
19. 前記バッテリの前記検出された特性は，バッテリ原理と，バッテリセルと，バッテリ容量と，バッテリサイズと，バッテリ形状と，バッテリ電圧特性と，バッテリ電流特性と，バッテリ温度特性と，バッテリ端子配置と，充放電回数と，充放電の期間と，のうち少なくとも一つを含む請求項１７に記載の誘導電源装置。
20. 前記通信システムは，前記遠隔デバイスと無線で通信するために，前記１次コイルを用いて通信するための電流感知器及び無線受信器の少なくとも一つを含む請求項１７に記載の誘導電源装置。
21. 複数の異なる種別のバッテリで動作するようにした遠隔デバイスへ誘導電源装置から電力を転送する方法であって，
    前記遠隔デバイスに組み込まれたバッテリの特性を検出するステップであって，前記バッテリの前記特性はバッテリ種別を示すステップと，
    前記バッテリ種別を示す前記の検出されたバッテリ特性を少なくとも部分的に用いて無線電力充電アルゴリズムを選択するステップと，
    前記の選択された無線電力充電アルゴリズムによって，前記誘導電源装置から前記遠隔デバイスへ無線で電力を転送するステップと，
    を有する方法。

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