JP2015136286A - ワイヤレス充電コイルを整列させる方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つ以上の携帯用電子機器への電力の供給に使用されるワイヤレス充電装置を提供すること。【解決手段】ワイヤレス充電装置は、電力源に結合された送信コイルを含んでいる。その送信コイルは、電力源から、１つ以上の携帯用電子機器のうちの第１の携帯用電子機器内の少なくとも１つの受信コイルへ、選択的に電力を送信する。ワイヤレス充電装置は、さらに送信コイルに結合された位置決めシステムを含んでいる。その位置決めシステムは、送信コイルを、第１の軸の周りおよび第２の軸の周りに選択的に回転させるように構成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、一般にワイヤレス充電コイルに関し、より詳しくは、ワイヤレス充電装置でワイヤレス充電コイルを使用するための方法およびシステムに関する。

既知の携帯用電子機器、例えば、制限ではなく、スマートフォン、タブレット、ネットブック、ｅ−リーダ、ＰＤＡおよび他の同様のデバイスは、現代社会でますます普及してきている。多くのそのような電子機器は、電源から分離されている間、電子機器が動作することを可能にするために、リチウムイオン電池のような電池で電力を供給されている。しかしながら、電子機器の動作中に電池がチャージを失うので、電池で電力を供給されている既知の装置は、連続使用のために周期的に再充電されなければならない。既知のシステムでは、電子機器の再充電は、電子機器の電池をケーブルかワイヤを通して電力源に付けることを含んでいるかもしれない。より最近の既知のシステムでは、ワイヤレス充電装置が、直接の物理的な接続を要求しない誘導コイルを使用して、電池を充電する。より具体的には、既知のワイヤレス充電装置は、ワイヤレス充電装置内の充電コイルから電子機器内の受信コイルへ電力を送信する。

しかしながら、ワイヤレス充電効率が受信コイルに対する充電コイルの方向と少なくとも部分的に関係があるので、既知のワイヤレス充電システムは電子機器がワイヤレス充電装置に対して正確に配置されることを要求する。一般に、それらのコイルが互いに平行に方向付けられるにつれて、ワイヤレス充電はより効率的になり、それらのコイルが互いに垂直に方向付けられるにつれて、充電効率は低下する。したがって、幾つかの既知のシステムでは、ワイヤレス充電装置は、静的な充電コイルが効率的に作動することを可能にする特別の位置に電子機器を受けて、電子機器を方向付ける棚またはスロットを含んでいる。他の既知のシステムでは、ワイヤレス充電装置は、充電コイルを含んだ平坦な充電パッドを含み、その充電コイルは平坦な充電パッドによって規定されたＸ−Ｙ平面内で移動し得る。

しかしながら、既知のシステムの各々は、スロットに機器を入れることによって、または平坦な充電パッド上に機器を配置することによって、電子機器の幾らかの予め定められた位置決めを少なくとも要求する。さらに、既知のシステムは、ワイヤレス充電装置に対して電子機器が或る増加する平面角に方向付けられるにつれて、急速に充電効率を失う。

１つの局面では、１つ以上の携帯用電子機器への電力の供給に使用されるワイヤレス充電装置が提供される。上記ワイヤレス充電装置は、電力源に結合された送信コイルを含んでいる。その送信コイルは、上記電力源から、上記１つ以上の携帯用電子機器のうちの第１の携帯用電子機器内の少なくとも１つの受信コイルへ、選択的に電力を送信する。上記ワイヤレス充電装置は、さらに上記送信コイルに結合された位置決めシステムを含んでいる。その位置決めシステムは、上記送信コイルを、第１の軸の周りおよび第２の軸の周りに選択的に回転させるように構成されている。

別の局面では、ワイヤレス充電システムが提供される。そのワイヤレス充電システムは１つ以上の携帯用電子機器を含んでいる。上記１つ以上の携帯用電子機器のうちの第１の携帯用電子機器は、少なくとも１つの受信コイルと、電池とを含んでいる。上記ワイヤレス充電システムは、さらに、電力源に結合されるように構成され、かつ、上記少なくとも１つの受信コイルに誘導的に結合されるように構成された送信コイルを備えたワイヤレス充電装置を含んでいる。上記ワイヤレス充電システムは、さらに、少なくとも１つの送信コイルおよび上記少なくとも１つの受信コイルに結合された位置決めシステムを含んでいる。上記位置決めシステムは、上記送信コイルと上記少なくとも１つの受信コイルとの少なくとも１つを、第１の軸の周りおよび第２の軸の周りに選択的に回転させるように構成されている。

別の局面では、ワイヤレス充電装置と１つ以上の携帯用電子機器との間で電力を伝達するための方法が提供される。その方法は、電力源から上記ワイヤレス充電装置内の送信コイルに電力を受け取ることを含む。その方法は、さらに、位置決めシステムで、上記送信コイルと、上記１つ以上携帯用電子機器のうちの第１の携帯用電子機器の受信コイルとの少なくとも１つを、回転させることを含んでいる。上記位置決めシステムは、上記送信コイルと上記受信コイルとの少なくとも１つを第１の軸の周りに選択的に回転させ、また、上記送信コイルと上記受信コイルとの少なくとも１つを第２の軸の周りに選択的に回転させることによって、上記送信コイルと上記受信コイルとの少なくとも１つを回転させる。

ここで述べられた特徴、機能、および利点は、本開示の様々な実施形態で独立して、または、さらに他の実施形態に組み合わされて、達成され得る。それらのさらなる詳細は、以下の記述および図面を参照して示される。

図１は、１つ以上の携帯用電子機器を充電するのに使用され得る例示のワイヤレス充電システムの概略図である。

図２は、第１の位置にある、図１に示されたワイヤレス充電システムで使用され得る例示の送信コイルおよび受信コイルについての内部図である。

図３は、第２の位置にある、図２に示された送信コイルおよび受信コイルについての内部図である。

図４は、図１に示されたワイヤレス充電システムで使用され得る例示の位置決めシステムについての図である。

図５は、図１に示されたワイヤレス充電システムで使用され得る例示のコントローラの概略図である。

図６は、効率モニタを有する図１に示されたワイヤレス充電システムによって実行される例示のプロセスのブロック図である。

図７は、位置測定システムを有する図１に示されたワイヤレス充電システムによって実行される例示のプロセスのブロック図である。

ここに記述された方法とシステムは、移動可能な送信コイルおよび／または受信コイルを含むワイヤレス充電装置および携帯用電子機器を提供する。より具体的には、ここに説明されたシステムは、受信コイルと送信コイルとの少なくとも１つに結合された位置決めシステムが、上記送信コイルを上記受信コイルと整列させるべく、第１の軸の周りおよび第２の軸の周りに上記受信コイルおよび／または送信コイルを選択的に回転させることを可能にする。特に、上記送信コイルおよび／または上記受信コイルを上記第１および第２の軸の周りに回転させることは、上記送信コイルが、上記受信コイルによって規定された第２の平面と平行な第１の平面を規定することを可能にし、コイル間の効率的な電力伝達を可能にする。

幾つかの実施形態では、コントローラが、上記送信コイルおよび受信コイルを整列させるのを容易にするように、位置決めシステムと通信可能に結合されている。より具体的には、上記コントローラは、上記送信コイルおよび受信コイルの現在のアラインメントを示すデータを受信し、上記位置決めシステムに、それらのコイルが平行になるまで、上記受信コイルと上記送信コイルとの少なくとも１つを回転させるように命じる。例えば、１つの実施では、上記コントローラは、上記送信コイルから送信され上記受信コイルで受信された電力の効率を測定する効率モニタからデータを受信し、上記測定された効率に基づいて上記位置決めシステムを制御してもよい。別の実施では、上記コントローラは、上記電子機器の現在の位置および／または方向を示す位置測定システム（加速度計のような）からデータを受信し、上記受信されたデータに基づいて上記位置決めシステムを制御してもよい。さらに他の実施形態では、ユーザが上記コイル（複数）を特別の位置に手動で方向付けできるように、上記位置決めシステムは手動で動作され得る。

ここで使用されている通り、単数形で記載され、用語「１つの（a）」または「１つの（an）」で先行された要素またはステップは、複数の要素またはステップを排除していないものとして、理解されるべきである（そのような排除が明示的に記載されていなければ）。さらに、ここに記述された主題事項の１つの「実施」または１つの「実施形態」への言及は、記載された特徴をさらに組み込む追加の実施の存在を排除するものとして解釈されることを意図してはいない。本開示の原理と一致する実施の以下の詳細な記述は、添付図面に言及している。反対の表現がない状態では、異なる図面中の同じ参照数字は同一又は類似の要素を示している。

ここで使用されている通り、用語「平行移動する（translate）」は、対象物を、３次元空間においてＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向のうちの少なくとも１つの方向に移動させることを指す。ここで使用されている通り、用語「方向付ける（orient）」は、３次元空間において１つの軸の周りに対象物を回転させることを指す。例えば、対象物を方向付けることは、対象物のロール・ピッチ・ヨウ回転を制御することを指す。

ここで使用されている通り、用語「誘導コイル」は、誘導を通して電力を送信または受信する如何なるコイルをも指す。特に、誘導コイルは、受信コイルと送信コイルとのいずれかであってもよい。

図１は、１つ以上の携帯用電子機器１０２を充電するワイヤレス充電システム１００の概略を図示している。典型的な実施形態では、ワイヤレス充電システム１００は、ワイヤレス充電装置１０６に結合された電力源１０４（制限なしで、壁付コンセント、自動車電池、および／または、電力を提供する他の装置のような）を含んでいる。ワイヤレス充電装置１０６は、電力源１０４から電力を受け取り、携帯用電子機器１０２内の受信コイル１１０へ電力を送信する少なくとも１つの送信コイル１０８を含んでいる。１つの実施では、ワイヤレス充電装置１０６は、複数の送信コイル１０８を含んでいる。典型的な実施形態では、ワイヤレス充電装置１０６は、制限なしで、自動車、トラック、車、バン、航空機および／またはボートのような、乗り物と一体である。それに代えて、ワイヤレス充電装置１０６は、ワイヤレス充電システム１００をここで説明されるように作動可能にする如何なる場所に配置されてもよい。送信コイル１０８は受信コイル１１０へ電力を送信する。また、受信コイル１１０は電力を受信し、受信コイル１１０と結合された電池１１２へ電力を送る。

さらに、典型的な実施形態では、位置決めシステム１１４は、少なくとも１つの誘導コイル１０８および／または１１０に結合されている。より具体的には、位置決めシステム１１４は、ワイヤレス充電装置１０６および／または携帯用電子機器１０２の少なくとも１つの中に統合され、送信コイル１０８または受信コイル１１０にそれぞれ結合されている。典型的な実施形態では、位置決めシステム１１４は、送信コイル１０８を受信コイル１１０と実質的に整列させるのを容易にするために、誘導コイル１０８および／または１１０を選択的に回転させ、および／または、平行移動させる。１つの実施では、位置決めシステム１１４は、誘導コイル１０８および／または１１０に結合されている少なくとも１つの継手４０２、例えば球状継手（図４中に示す）、ピボット継手、ヒンジ継手、および／または、サドル継手を有する。その少なくとも１つの継手４０２は、複数の軸、例えばＸ軸３１４、Ｙ軸３１６およびＺ軸３１８（全て図３中に示す）の周りに、誘導コイル１０８および／または１１０の選択的な回転を可能にする。

１つの実施形態では、位置決めシステム１１４は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の少なくとも１つに、誘導コイル１０８および／または１１０を選択的に平行移動する。例えば、位置決めシステム１１４は、誘導コイル１０８または１１０に各々結合されているＸ軸スライダ（図示せず）、Ｙ軸スライダ（図示せず）および／またはＺ軸スライダ（図示せず）を含んでいる。それらのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸スライダの各々は、誘導コイル１０８または１１０を選択的に平行移動させるそれぞれの駆動機構に結合されている。それに代えて、位置決めシステム１１４は、誘導コイル１０８または１１０の選択的な平行移動を容易にする他のデバイスを含んでいてもよい。

さらに、１つの実施形態では、ワイヤレス充電装置１０６は、複数のそれぞれの位置決めシステム１１４に各々結合された複数の送信コイル１０８を含んでいる。各位置決めシステム１１４は、それぞれの送信コイル１０８をそれぞれの第１および第２の軸の周りに回転させるように構成されている。

さらに、典型的な実施形態では、コントローラ１１６は、位置決めシステム１１４に通信可能に結合されている。より具体的には、コントローラ１１６は、位置決めシステム１１４に、誘導コイル１０８または１１０を選択的に回転および／または平行移動させるように命じる。典型的な実施形態では、コントローラ１１６は、受信コイル１１０に対する送信コイル１０８の現在のアラインメントを示すデータを受信し、そのデータに基づいて、位置決めシステム１１４に、送信コイル１０８と受信コイル１１０とのいずれかを回転および／または平行移動させるように命じる。例えば、１つの実施では、コントローラ１１６は効率モニタ１１８に結合されており、その効率モニタ１１８は、送信コイル１０８から受信コイル１１０へ伝達された電力の効率を測定する。コントローラ１１６は、効率モニタ１１８からその測定された電力効率を受け取り、その測定された効率に基づいて、位置決めシステム１１４に、誘導コイル１０８または１１０を回転および／または平行移動させるように命じる。別の実施では、コントローラ１１６は、携帯用電子機器１０２内の位置測定システム１２０に結合されている。位置測定システム１２０は、制限なしで、全地球測位衛星（ＧＰＳ）センサ、３軸加速度計、電子コンパス、セル三角測量システム、および／または、位置測定システム１２０が携帯用電子機器１０２の位置および／または方向を決定するのを可能にする他のセンサのような、如何なるセンサをも含んでいる。位置測定システム１２０は、携帯用電子機器１０２の位置および／または方向を、コントローラ１１６へ送信する。すると、コントローラ１１６は、その位置および／または方向データに基づいて、送信コイル１０８を受信コイル１１０と整列するように回転および／または平行移動させる。
さらに、少なくとも１つの実施形態では、コントローラ１１６は、それぞれの複数の携帯用電子機器１０２から複数の受信コイル１１０に対する送信コイル１０８のアラインメントを示すデータを受け取る。１つのそのような実施形態では、コントローラ１１６は、位置決めシステム１１４に、送信コイル１０８と第１の携帯用電子機器１０２との間および送信コイル１０８と第２の携帯用電子機器１０２との間の組み合わされた最も高い電力伝達効率を提供する位置へ、送信コイル１０８を回転させるように命じる。別の実施では、位置決めシステム１１４は、複数の受信コイル１１０の各々へ電力の伝達を実質的に等しくすることを容易にする位置へ、送信コイル１０８を回転させる。それに代えて、コントローラ１１６は、位置決めシステム１１４に、複数の受信コイル１１０の１つと平行なアラインメントへ送信コイル１０８を回転させるように命じる。

図２は、ワイヤレス充電システム１００（図１に示された）で使用され得る誘導コイル１０８および１１０についての内部ビューである。より具体的には、図２は、第１の位置２０３にある受信コイル１１０に対して第１の位置２０１にある送信コイル１０８を図示している。送信コイル１０８は送信コイル平面２００を規定し、また、受信コイル１１０は受信コイル平面２０２を規定している。送信コイル平面２００および受信コイル平面２０２は、２つの平面２００，２０２間の交差の鋭角２０４を規定している。角２０４は、誘導コイル１０８と誘導コイル１１０との間の電力の伝達の効率を決定する。より具体的には、低下された角２０４は、誘導コイル１０８および１１０が平行に近づいて整列していることを示し、誘導コイル１０８と誘導コイル１１０との間の電力伝達が改善される。対照的に、平面の角２０４が９０度に近づくにつれて、誘導コイル１０８と誘導コイル１１０との間の電力伝達は０に近づく。

図３は、ワイヤレス充電システム１００（図１に示された）での使用のための誘導コイル１０８および１１０についての内部ビューである。より具体的には、図３は、第１の位置２０３（図２に示された）にある受信コイル１１０に対して第２の位置３０１にある送信コイル１０８を図示している。送信コイル１０８は送信コイル平面３００を規定し、また、受信コイル１１０は受信コイル平面３０２を規定している。典型的な実施形態では、位置決めシステム１１４（図１に示された）は、矢印３０８によって示されるように第１の軸３０６および矢印３１２によって示されるように第２の軸３１０の周りに送信コイル１０８を回転させることによって、第１の位置２０１（図２に示された）から第２の位置３０１へ送信コイル１０８を回転させる。１つの実施形態では、第１の軸３０６および第２の軸３１０は、制限なしで、Ｘ軸３１４、Ｙ軸３１６、Ｚ軸３１８、および／または他の軸であってもよい。１つの実施では、第１の軸３０６および第２の軸３１０は互いに垂直である。それに代えて、第１の軸３０６および第２の軸３１０は如何なる２つの別個の軸であってもよい。幾つかの実施形態では、位置決めシステム１１４は、送信コイル平面３００および受信コイル平面３０２を整列させるのを容易にするために、２つを超える軸の周りに送信コイル１０８を回転させる。例えば、位置決めシステム１１４は、送信コイル平面３００を受信コイル平面３０２と整列させるためにＸ軸３１４、Ｙ軸３１６およびＺ軸３１８の各々の周りに送信コイル１０８を回転させてもよい。一旦、第２の位置３０１で、送信コイル平面３００および受信コイル平面３０２が実質的に平行になれば、角２０４（図２に示された）は低下される。

送信コイル１０８に関して説明されたが、位置決めシステム１１４は、受信コイル平面３０２が送信コイル平面３００と平行になるように、同等に受信コイル１１０を回転させることができるだろう。

図４は、ワイヤレス充電システム１００（図１に示された）で使用され得る位置決めシステム１１４を示している。上述のように、位置決めシステム１１４は、少なくとも１つの誘導コイル１０８または１１０に結合された少なくとも１つの継手４０２を含んでいる。１つの実施形態では、継手４０２は、球状継手、ピボット継手、ヒンジ継手および／またはサドル継手の少なくとも１つである。それは、複数の軸、例えばＸ軸３１４、Ｙ軸３１６およびＺ軸３１８（全て図３に示された）の周りの誘導コイル１０８および／または１１０の選択的な回転を可能にする。図示された実施形態では、継手４０２は、ボール４０４とこのボール４０４に結合された部材４０６を含む玉継手（ball and socket joint）である。送信コイル１０８が複数の軸の周りに自由に回転できるように、ボール４０４は送信コイル１０８に回転可能に結合されている。部材４０６は、ワイヤレス充電装置１０６（図１に示された）内の少なくとも１つの表面（図示せず）に結合されている。１つの実施形態では、継手４０２は、位置決めシステム１１４が、第１の軸３０６の周りの回転に対して第２の軸３１０の周りの回転が後続するような（両方とも図３に示されている）連続的な態様で、複数の軸の周りに送信コイル１０８を回転させることを可能にする。それに代えて、または追加的に、継手４０２は、位置決めシステム１１４が、実質的に同時に、第１の軸３０６および第２の軸３１０の周りに、送信コイル１０８を回転させることを可能にする。１つの実施形態では、位置決めシステム１１４は、さらに、各々送信コイル１０８に結合されたＸ軸スライダ（図示せず）、Ｙ軸スライダ（図示せず）、および／またはＺ軸スライダ（図示せず）を含んでいる。

典型的な実施形態では、位置決めシステム１１４は、受信コイル１１０に対して送信コイル１０８を実質的に整列させるのを容易にするために、送信コイル１０８および／または１１０を選択的に回転および／または平行移動させる。送信コイル１０８を回転および平行移動させることに関して説明されたが、位置決めシステム１１４は、同等に受信コイル１１０を回転および平行移動させることができるだろう。

図５は、ワイヤレス充電システム１００（図１に示された）に含まれ得る例示のワイヤレス充電コントロールシステム５００の概略図である。ワイヤレス充電コントロールシステム５００は、位置決めシステム１１４、コントローラ１１６、効率モニタ１１８、および位置測定システム１２０を含んでいる。コントローラ１１６は、命令の実行のための、メモリ素子５０４に結合された少なくとも１つのプロセッサ５０２を含んでいる。幾つかの実施では、実行可能な命令はメモリ素子５０４に格納されている。典型的な実施形態では、コントローラ１１６は、メモリ素子５０４に格納された実行可能な命令を実行することによって、ここに説明された１つ以上のオペレーションを行う。例えば、メモリ素子５０４中の１つ以上の実行可能な命令としてオペレーションをコード化することによって、かつ、実行のためにメモリ素子５０４からプロセッサ５０２へ実行可能な命令を提供することによって、プロセッサ５０２はプログラムされてもよい。

プロセッサ５０２は１つ以上の処理ユニット（例えばマルチコア構成中の）を含んでいてもよい。さらに、プロセッサ５０２は、単一チップ上に主プロセッサが２次プロセッサとともに存在する、１つ以上の異種混合のプロセッサシステムを用いて実現されてもよい。別の説明例では、プロセッサ５０２は、同一タイプの多数のプロセッサを含む対称なマルチプロセッサシステムであってもよい。さらに、プロセッサ５０２は、１つ以上のシステムおよびマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、およびここに説明された機能を実行することができる如何なる他の回路をも含む、如何なる適切なプログラマブル回路を用いて実現されてもよい。

典型的な実施形態では、メモリ素子５０４は、実行可能な命令および／または他のデータのような情報が格納されおよび読み出されることを可能にする、１つ以上のデバイスである。メモリ素子５０４は、制限なしで、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、固体ディスクおよび／またはハードディスクのような、１つ以上のコンピュータ読取り可能な媒体を含んでいてもよい。メモリ素子５０４は、制限なしで、アプリケーションソースコード、アプリケーションオブジェクトコード、コンフィギュレーションデータ、予め定められた閾値セッティング、測定された効率レベル、および／または、如何なる他のタイプのデータをも格納するように、構成されてもよい。

典型的な実施形態では、コントローラ１１６は、プロセッサ５０２に結合された入力インタフェース５０６を含んでいる。入力インタフェース３０６は、効率モニタ１１８と位置測定システム１２０との少なくとも１つから入力を受け取るように構成されている。入力インタフェース５０６は、例えば、アンテナ、無線データポート、有線データポートおよび／または、ここに説明されるような方法とシステムが機能するようにデータを受け取ることができる如何なる他のデバイスを含んでいてもよい。

典型的な実施形態では、コントローラ１１６は、プロセッサ５０２に結合された通信インタフェース５０８を含んでいる。通信インタフェース５０８は、位置決めシステム１１４のような１つ以上のデバイスと通信する。遠隔デバイスと通信するために、通信インタフェース５０８は、例えば、有線データポート、無線データポート、アンテナ、および／または、ここに説明されるような方法とシステムが機能するようにデータを送信できる如何なる他のデバイスを含んでいてもよい。

オペレーションでは、コントローラ１１６は、効率モニタ１１８と位置測定システム１２０との少なくとも１つから、送信コイル１０８と受信コイル１１０とのアラインメントを示すデータを受信する。より詳細に以下に説明されるように、データはプロセッサ５０２によって処理される。その後、プロセッサ５０２は、そのデータに基づいて、位置決めシステム１１４に、送信コイル１０８と受信コイル１１０との少なくとも１つを平行移動しおよび／または方向付けるように命じる。より具体的には、１つの実施では、プロセッサ５０２は、位置決めシステム１１４に、送信コイル１０８と受信コイル１１０との少なくとも１つを、第１の軸３０６（図３に示された）および第２の軸３１０（図３に示された）の周りに回転させるように命じる。

図６は、効率モニタ１１８（図１に示された）を有するワイヤレス充電システム１００（図１に示された）によって実行される例示のプロセス６００を説明するブロック図である。典型的な実施形態では、コントローラ１１６（図１に示された）は、新たな携帯用電子機器１０２が充電すべき範囲に存在すること、および／または、既に充電している携帯用電子機器１０２の受信コイル平面２０２（図２に示された）が送信コイル平面２００（図２に示された）に対して位置および／または方向を変更したことを決定する（６０２）。効率モニタ１１８は、初期位置、例えば第１の位置２０１（図２に示された）での送信コイル１０８（図１に示された）と受信コイル１１０（図１に示された）との間の第１の電力伝達効率を測定する（６０４）。コントローラ１１６は、その第１の電力伝達効率を格納し（６０６）、また、第１の軸３０６（図３に示された）の周りに予め定められた量（例えば制限なしで、５度〜１０度）だけ誘導コイル１０８および／または１１０を回転させる（６０８）ように、位置決めシステム１１４に命じる。効率モニタ１１８は、新たな位置での送信コイル１０８と受信コイル１１０との間の新たな電力伝達効率を測定する。また、コントローラ１１６は新たな位置に関連した新たな電力伝達効率を格納する。

第１の軸のスイープが完了したことをコントローラ１１６が決定する（６１０）まで、コントローラ１１６はこのプロセスを繰り返す。より具体的には、例示の実施では、コントローラ１１６は、誘導コイル１０８および／または１１０が初期位置へ戻ると、第１の軸のスイープが完了したことを決定する（６１０）。一旦第１の軸のスイープが完了すると、コントローラ１１６は、第１の軸３０６の周りで、測定された最も高い効率に関連した位置へ、誘導コイル１０８および／または１１０を回転させる（６１２）ように、位置決めシステム１１４に命じる。

別の実施では、電力伝達効率が初期位置と新たな位置との間で改善している場合、コントローラ１１６は、位置決めシステム１１４に、測定された電力効率が１つの位置から次の位置へ減少するまで、予め定められた単位で、第１の軸３０６の周りに誘導コイル１０８および／または１１０を回転させ続ける。一旦電力効率の減少が検知されると、測定された電力効率が１つの位置から次の位置へ繰り返して減少するまで、コントローラ１１６は反対方向に誘導コイル１０８および／または１１０を選択的に回転させる。その後、コントローラ１１６は、第１の軸３０６の周りで、最も高い効率に関連した位置へ、誘導コイル１０８および／または１１０を回転させる（６１２）ように、位置決めシステム１１４に命じてもよい。少なくとも幾つかの実施では、コントローラ１１６は、測定された最も高い効率に関連した位置を決定するために、最後の２つの測定された位置の間で、予め定められた角よりも小さな角だけ、誘導コイル１０８および／または１１０を回転させる（６１２）ように、位置決めシステム１１４に命じてもよい。それに代えて、コントローラ１１６は、スイープが完了したことを、制限なしで、予め定められた時間閾値または予め定められた電力効率閾値を含む、如何なる他の基準を用いて決定してもよい。

さらに、典型的な実施形態では、コントローラ１１６は、第２の軸３１０（図３に示された）の周りに、第２の軸の初期位置から新たな位置へ予め定められた量（例えば、制限なしで５度〜１０度）だけ、誘導コイル１０８および／または１１０を回転させる（６１４）ように、位置決めシステム１１４に命じる。効率モニタ１１８は、新たな位置での送信コイル１０８と受信コイル１１０との間の新たな電力伝達効率を測定（６１６）する。また、コントローラ１１６は新たな電力伝達効率を格納する（４１８）。

コントローラ１１６が第２の軸のスイープが完了したことを決定する（６２０）まで、位置決めシステム１１４は誘導コイル１０８および／または１１０を回転させ続ける（６１４）。より具体的には、１つの実施では、誘導コイル１０８および／または１１０が第２の軸３１０の周りで初期位置へ実質的に戻るまで、位置決めシステム１１４は第２の軸３１０の周りで第１の方向に誘導コイル１０８および／または１１０を回転させる（６１４）。一旦第２の軸のスイープが完了すると、コントローラ１１６は、第２の軸３１０の周りで、測定された最も高い効率に関連した位置へ、誘導コイル１０８および／または１１０を回転させる（４２２）ように、位置決めシステム１１４に命じる。

別の実施では、電力伝達効率が新たな位置と初期位置との間で改善している場合、コントローラ１１６は、測定された電力効率が１つの位置から次の位置へ減少するまで、第２の軸３１０の周りで第１の方向に誘導コイル１０８および／または１１０を回転させ続ける。一旦電力効率の減少が検知されると、測定された電力効率が１つの位置から次の位置へ繰り返して減少するまで、コントローラ１１６は、反対方向に誘導コイル１０８および／または１１０を選択的に回転させる（４１４）。その後、コントローラ１１６は、位置決めシステム１１４に、第１の軸３０６の周りで最も高い効率に関連した位置へ誘導コイル１０８および／または１１０を回転させるように命じる（４２０）。少なくとも幾つかの実施では、位置決めシステム１１４は、測定された最も高い効率に関連した位置へ誘導コイル１０８または１１０を回転させるのを容易にするために、第２の軸の周りで、最後の２つの測定された位置の間で、予め定められた量より少ない量だけ、誘導コイル１０８および／または１１０を回転させてもよい（４２０）。それに代えて、コントローラ１１６は、第２の軸のスイープが完了したことを、制限なしで、予め定められた量の時間および／または予め定められた電力効率閾値を含む、如何なる他の基準を用いて決定してもよい。

図７は、位置測定システム１２０（図１に示された）を有するワイヤレス充電システム１００（図１に示された）によって実行される例示のプロセス７００を説明するブロック図である。典型的な実施形態では、コントローラ１１６は、新たな携帯用電子機器１０２（図１に示された）が充電すべき範囲に存在すること、または、受信コイル平面３０２（図３に示された）が送信コイル平面３００（図３に示された）に対して方向を変更したことを決定する（７０２）。携帯用電子機器１０２の方向を決定するために、コントローラ１１６（図１に示された）は、位置測定システム１２０に方向データを要求する（７０４）。

位置測定システム１２０は、携帯用電子機器１０２の方向を決定し（７０６）、その方向データをコントローラ１１６へ送信する（７０８）。コントローラ１１６は、方向データを処理し、その方向データに基づいて、位置決めシステム１１４に、第１の軸３０６（図３に示された）の周りに送信コイル１０８を回転させる（７１０）とともに、第２の軸３１０（図３に示された）の周りに送信コイル１０８を回転させる（７１２）ように命じる。より具体的には、位置決めシステム１１４は、送信コイル平面３００を受信コイル平面３０２と実質的に平行に整列させるのを容易にするように、第１の軸３０６および第２の軸３１０の周りに送信コイル１０８を回転させる。位置決めシステム１１４は、送信コイル１０８を、第１の軸３０６および第２の軸３１０の周りに如何なる順に回転させてもよい。幾つかの実施では、位置決めシステム１１４は、送信コイル１０８を、第１の軸３０６および第２の軸３１０の周りに実質的に同時に回転させる。

上述のワイヤレス充電システムは、受信コイルと送信コイルとの少なくとも１つに結合され、第１の軸およびこの第１の軸とは異なる第２の軸の周りに上記受信コイルと上記送信コイルとの少なくとも１つを選択的に回転することを可能にする位置決めシステムを提供する。上記第１および第２の軸の周りに上記送信コイルおよび／または上記受信コイルを回転させることは、上記送信コイルが上記受信コイルによって規定された第２の平面と実質的に平行な第１の平面を規定することを可能にし、それにより、それらのコイル間の効率的な電力伝達を容易にする。幾つかの実施形態では、上記送信コイルと上記受信コイルとを整列させるのを容易にように、コントローラが、上記位置決めシステムと通信可能に結合される。より具体的には、上記コントローラは、上記送信コイルと上記受信コイルとの現在のアラインメントを示すデータを受信し、それらのコイルを平行に整列させることを容易にするために、上記送信コイルと上記受信コイルとの少なくとも１つを回転させるように、位置決めシステムに命じる。説明されたワイヤレス充電システムは、オペレータによる携帯用電子機器の手動の位置決めなしに、携帯用電子機器を効率的に充電すること可能にする。説明されたワイヤレス充電システムは、さらに、ワイヤレス充電装置と実質的に平行に配置されていない携帯用電子機器の効率的な充電を可能にする。さらに、説明されたワイヤレス充電システムは、複数の携帯用電子機器の効率的な同時充電を可能にする。

ここで説明された方法とシステムは、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または、それら若しくはそれらのサブセットの如何なる組み合わせをも含むコンピュータプログラミングまたはエンジニアリングの技術を用いて実現されてもよい。そこでは、次のステップの少なくとも１つを行うことによって技術的効果が達成され得る。
（ａ） 電力源からワイヤレス充電装置内の送信コイルへ電力を伝達し、
（ｂ） （ｉ）第１の軸の周りに送信コイルと受信コイルとの少なくとも１つを選択的に回転させるによって、および、（ii）第２の軸の周りに送信コイルと受信コイルとの少なくとも１つを選択的に回転させることによって、位置決めシステムで実質的に整列されるべき送信コイルと受信コイルを方向付け、
（ｃ） 上記送信コイルから携帯用電子機器内の受信コイルへ電力を伝達する。

ワイヤレス充電システム１００の典型的な実施形態が上に詳細に説明されている。方法とシステムは、ここに説明された特定の実施形態に制限されるものではなく、むしろ、システムの要素および／または方法のステップは、ここに説明された他の成分および／またはステップから独立して別々に利用され得る。各方法ステップおよび各成分は、他の方法ステップおよび／または成分と組み合わせて使用されてもよい。さらに、ここに説明された全ての方法の各ステップは如何なる順序でも実行され得る。様々な実施形態の特定の特徴は、幾つかの図面中で示され、他の図面中で示されていないけれども、これは便宜のためだけである。或る図面のあらゆる特徴は、如何なる他の図面の如何なる特徴とも組み合わせて参照されおよび／またはクレームされ得る。

この書かれた記述は、最良のモードを含んでこの発明を開示し、かつ、あらゆる当業者が、如何なる装置またはシステムをも製作・使用し、如何なる組み込まれた方法をも行うことを含んで、本発明を実行するのを可能にする例を用いている。この発明の特許可能な範囲は、クレームによって規定され、当業者に対して引き起こす他の例を含んでいるかもしれない。そのような他の例は、それらがクレームの文言と異ならない構造的要素を有する場合、または、それらがクレームの文言と非本質的な相違を持った等価な構造的要素を含む場合は、クレームの範囲内であると意図されている。

Claims (20)

1. １つ以上の携帯用電子機器へ電力を供給するのに使用されるワイヤレス充電装置であって、
   電力源に結合された送信コイルを備え、上記送信コイルは、上記電力源からの電力を、上記１つ以上の携帯用電子機器のうちの第１の携帯用電子機器内の少なくとも１つの受信コイルへ、選択的に送信し、
   上記送信コイルに結合された位置決めシステムを備え、上記位置決めシステムは、第１の軸の周りおよび第２の軸の周りに上記送信コイルを選択的に回転させるように構成されていることを特徴とするワイヤレス充電装置。
2. 請求項１に記載のワイヤレス充電装置において、
   さらに、上記位置決めシステムと通信可能に結合されたコントローラを備え、
   上記コントローラは、
   上記少なくとも１つの受信コイルに対する上記送信コイルの現在のアラインメントを示すデータを受信し、
   上記受信されたデータに少なくとも部分的に基づいて、上記位置決めシステムに、上記送信コイルを上記第１の軸の周りに選択的に回転させるように命じ、
   上記受信されたデータに少なくとも部分的に基づいて、上記位置決めシステムに、上記送信コイルを上記第２の軸の周りに選択的に回転させるように命じる
   ように構成されていることを特徴とするワイヤレス充電装置。
3. 請求項２に記載のワイヤレス充電装置において、
   さらに、上記コントローラに結合された効率モニタを備え、
   上記効率モニタは、
   上記送信コイルから上記少なくとも１つの受信コイルへの電力の伝達の効率を測定し、
   上記測定された電力効率を、上記コントローラへ、上記少なくとも１つの受信コイルに対する上記送信コイルの上記現在のアラインメントを示すデータとして送信する
   ように構成されていることを特徴とするワイヤレス充電装置。
4. 請求項２に記載のワイヤレス充電装置において、
   上記コントローラは、さらに、上記携帯用電子機器の方向を示す方向データを受け取るように構成されていることを特徴とするワイヤレス充電装置。
5. 請求項１に記載のワイヤレス充電装置において、
   上記位置決めシステムは、ピボット継手と玉継手との少なくとも１つを備えることを特徴とするワイヤレス充電装置。
6. 請求項１に記載のワイヤレス充電装置において、
   上記位置決めシステムは、さらに、上記携帯用電子機器に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の少なくとも１つに沿って上記誘導コイルを選択的に移動させるように構成されていることを特徴とするワイヤレス充電装置。
7. 請求項２に記載のワイヤレス充電装置において、
   上記コントローラは、
   上記１つ以上の携帯用電子機器のうちの第２の携帯用電子機器内の少なくとも１つの受信コイルに対する上記送信コイルのアラインメントを示すデータを受信し、
   上記受信されたデータに基づいて、上記送信コイルと上記第１の携帯用電子機器との間および上記送信コイルと上記第２の携帯用電子機器との間の組み合わされた最も高い電力伝達効率を提供する位置へ上記送信コイルを回転させるように、上記位置決めシステムに命じる
   ことを特徴とするワイヤレス充電装置。
8. 請求項２に記載のワイヤレス充電装置において、
   上記コントローラは、
   上記１つ以上の携帯用電子機器のうちの第２の携帯用電子機器内の少なくとも１つの受信コイルに対する上記送信コイルのアラインメントを示すデータを受信し、
   上記受信されたデータに基づいて、上記送信コイルと上記第２の携帯用電子機器との間の最も高い電力伝達効率を提供する位置へ上記送信コイルを回転させるように、上記位置決めシステムに命じる
   ことを特徴とするワイヤレス充電装置。
9. 請求項１に記載のワイヤレス充電装置において、
   上記送信コイルは乗り物と一体であることを特徴とするワイヤレス充電装置。
10. ワイヤレス充電システムであって、
    １つ以上の携帯用電子機器を備え、上記１つ以上の携帯用電子機器のうちの第１の携帯用電子機器は、少なくとも１つの受信コイルと、電池とを含み、
    電力源に結合されるように構成され、かつ、上記少なくとも１つの受信コイルと誘導的に結合されられるように構成された送信コイルを含むワイヤレス充電装置を備え、
    上記送信コイルと上記少なくとも１つの受信コイルとの少なくとも１つに結合された位置決めシステムを備え、上記位置決めシステムは、上記送信コイルと上記少なくとも１つの受信コイルとの少なくとも１つを第１の軸の周りおよび第２の軸の周りに選択的に回転させるように構成されているシステム。
11. 請求項１０に記載のシステムにおいて、
    さらに、上記位置決めシステムに通信可能に結合されたコントローラを備え、
    上記コントローラは、
    上記少なくとも１つの受信コイルに対する上記送信コイルの現在のアラインメントを示すデータを受信し、
    上記受信されたデータに少なくとも部分的に基づいて、上記位置決めシステムに、上記送信コイルと上記少なくとも１つの受信コイルとの少なくとも１つを上記第１の軸の周りに選択的に回転させるように命じ、
    上記受信されたデータに少なくとも部分的に基づいて、上記位置決めシステムに、上記送信コイルと上記少なくとも１つの受信コイルとの少なくとも１つを上記第２の軸の周りに選択的に回転させるように命じる
    ように構成されていることを特徴とするシステム。
12. 請求項１１に記載のシステムにおいて、
    さらに、上記コントローラに結合された効率モニタを備え、
    上記効率モニタは、
    上記送信コイルから上記少なくとも１つの受信コイルへ伝達された電力の効率を測定し、
    上記測定された電力効率を、上記コントローラへ、上記少なくとも１つの受信コイルに対する上記送信コイルの上記現在のアラインメントを示すデータとして送信する
    ように構成されていることを特徴とするワイヤレス充電装置。
13. 請求項１１に記載のシステムにおいて、
    上記コントローラは、さらに、上記携帯用電子機器の方向を示す方向データを受け取るように構成されていることを特徴とするシステム。
14. 請求項１１に記載のシステムにおいて、
    上記コントローラは、
    第１の携帯用電子機器内の第１の受信コイルに対する、および、第２の携帯用電子機器内の第２の受信コイルに対する上記送信コイルのアラインメントを示すデータを受信し、
    上記受信されたデータに基づいて、上記送信コイルと上記第２の受信コイルとの間の最も高い電力伝達効率を提供する位置へ上記送信コイルを回転させるように、上記位置決めシステムに命じる
    ことを特徴とするシステム。
15. 請求項１１に記載のシステムにおいて、
    上記コントローラは、
    第１の携帯用電子機器内の第１の受信コイルに対する、および、第２の携帯用電子機器内の第２の受信コイルに対する上記送信コイルのアラインメントを示すデータを受信し、
    上記受信されたデータに基づいて、上記送信コイルと上記第１の受信コイルとの間および上記送信コイルと上記第２の受信コイルとの間の組み合わされた最も高い電力伝達効率を提供する位置へ上記送信コイルを回転させるように、上記位置決めシステムに命じる
    ことを特徴とするシステム。
16. ワイヤレス充電装置と１つ以上の携帯用電子機器との間で電力を伝達する方法であって、
    電力源からの電力を上記ワイヤレス充電装置内の送信コイルに受け取り、
    上記送信コイルと、上記１つ以上の携帯用電子機器のうちの第１の携帯用電子機器内の受信コイルとの少なくとも１つを、位置決めシステムで回転させ、
    上記位置決めシステムは、上記送信コイルと上記受信コイルとの少なくとも１つを、第１の軸の周りに上記送信コイルと上記受信コイルとの少なくとも１つを選択的に回転させること、および、第２の軸の周りに上記送信コイルと上記受信コイルとの少なくとも１つを選択的に回転させることによって、回転させる方法。
17. 請求項１６に記載の方法において、さらに、
    上記位置決めシステムと通信可能に結合されたコントローラによって、上記受信コイルに対する上記送信コイルの現在のアラインメントを示すデータを受信し、
    上記受信されたデータに基づいて、第１の軸および第２の軸の周りに、上記送信コイルと上記受信コイルとの少なくとも１つを選択的に回転させる方法。
18. 請求項１７に記載の方法において、さらに、
    上記送信コイルから上記受信コイルへの電力の伝達の効率を、効率モニタで測定し、
    上記効率モニタから上記コントローラへ、上記測定された電力効率を、上記受信コイルに対する上記送信コイルの上記現在のアラインメントを示すデータとして送信する方法。
19. 請求項１７に記載の方法において、
    上記受信コイルと上記送信コイルとの上記アラインメントを示すデータを受信することは、上記携帯用電子機器の方向を示す方向データを受信することを含む方法。
20. 請求項１６に記載の方法において、さらに、
    上記携帯用電子機器に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の少なくとも１つに沿って上記送信コイルを平行移動させることを含む方法。

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