JP2016523501A - 無線誘導電力伝送 - Google Patents

Abstract

送電器１０１は、送電コイル１０３から受電器１０５へ送信される無線誘導電力伝送信号を介して受電器１０５へ電力を伝送するように構成される。第一通信ユニット３０５は第一通信リンク上で受電器１０５へメッセージを通信する。第二通信ユニット３０７はより長い距離を持つ別の第二通信リンク上で受電器１０５からデータを受信する。受電器１０５は第一メッセージを受信する第三通信ユニット４０５を有する。応答生成器４０７はメッセージへの応答メッセージを生成し、第四通信ユニット４０９は第二通信リンクを介して送電器１０３へ応答メッセージを送信する。送電器１０３はメッセージへの予測応答メッセージを決定し、電力制御器３０３は、予測応答メッセージに対応するメッセージが第二通信リンク上で受信されるかどうかに依存して電力伝送信号の電力レベルを制御する。

Description

本発明は誘導電力伝送に関し、特に、限定されないが、Ｑｉ無線電力伝送規格対応の誘導電力伝送システムに関する。

多くのシステムはデバイスに電力を供給するために配線及び／又は電気接点を要する。これらの配線と接点を省くことは改善されたユーザ経験を提供する。従来、これはデバイス内にあるバッテリを用いて達成されていたが、このアプローチは余分な重量、かさ、頻繁にバッテリを交換若しくは充電する必要性を含む多数の欠点を持つ。近年、無線誘導電力伝送を用いるアプローチへの関心が高まっている。

この高まる関心の一部は、この１０年で爆発的に広がっている多数の様々なポータブル及びモバイルデバイスに起因する。例えば、携帯電話、タブレット、メディアプレーヤなどの使用は当たり前になっている。こうしたデバイスは一般的に内蔵バッテリによって給電され、典型的な使用シナリオはバッテリの充電若しくは外部電源からのデバイスの直接配線給電を要することが多い。

前述の通り、ほとんどの今日のデバイスは外部電源から給電されるために配線及び／又は明示的な電気接点を要する。しかしながら、これは非実用的な傾向があり、ユーザがコネクタを物理的に挿入するか若しくはそうでなければ物理的電気接点を確立することを要する。これはまた、ワイヤの長さを導入することによりユーザにとって不都合な傾向もある。典型的には、電力要求も著しく異なり、現在ほとんどのデバイスはその専用電源を備え、典型的なユーザは各電源が特定デバイス専用である多数の異なる電源を持つことになる。内蔵バッテリは外部電源への配線接続の必要性を防止し得るが、このアプローチはバッテリが充電（若しくは費用のかかる交換）を必要とすることになるので部分的な解決法を提供するに過ぎない。バッテリの使用はデバイスの重量を、潜在的にコストとサイズを大幅に増す可能性もある。

著しく改善されたユーザ経験を提供するために、電力が電力伝送デバイス内の送電コイルから個々のデバイス内の受電コイルへ誘導伝送される無線電源を使用することが提案されている。

磁気誘導を介した送電は、一次送電コイルと二次受電コイルの間に密結合を持つ変圧器において主に適用される、周知の概念である。一次送電コイルと二次受電コイルを二つのデバイス間に分離することによって、疎結合変圧器の原理に基づいてデバイス間の無線電力伝送が可能になる。

こうした構成はいかなる配線若しくは物理的電気接点も要することなくデバイスへの無線電力伝送を可能にする。実際、これはデバイスが充電されるか若しくは外部から給電されるために送電コイルに隣接して、若しくはその上に置かれることを容易く可能にし得る。例えば、送電デバイスは水平面を備えることができ、その上にデバイスが給電されるために容易く置かれることができる。

さらに、こうした無線電力伝送装置は送電デバイスが様々な受電デバイスと使用されることができるように都合よく設計され得る。特に、Ｑｉ規格として知られる無線電力伝送規格が規定されており、現在さらに開発が進んでいる。この規格はＱｉ規格に適合する送電デバイスが同様にＱｉ規格に適合する受電デバイスと使用されることを、これらが同じ製造業者のものであるか若しくは相互に専用品である必要なしに可能にする。Ｑｉ規格はさらに（例えば特定電力ドレインに依存して）動作を特定受電デバイスに適応させるための何らかの機能を含む。

Ｑｉ規格はワイヤレスパワーコンソーシアムによって策定され、詳細は例えばそのウェブサイト：http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.htmlで見られ、ここで特に既定の規格文書が見られる。

送電器と受電器の相互作用及び相互運用性をサポートするために、これらのデバイスが互いに通信可能であることが好適である、すなわち送電器と受電器間の通信がサポートされる場合、及び好適には通信が双方向にサポートされる場合、望ましい。

Ｑｉ規格は受電器から送電器への通信をサポートし、それによって、送電器が特定受電器に適応することを可能にし得る情報を受電器が提供することを可能にする。現在の規格において、受電器から送電器への一方向通信リンクが定義されており、そのアプローチは受電器が制御素子であるという原理に基づく。送電器と受電器間の電力伝送を準備し制御するために、受電器は送電器へ具体的に情報を通信する。

一方向通信は受電器が負荷変調を実行することによって実現され、受電器によって二次受電コイルに印加される負荷は電力信号の変調をもたらすように変更される。結果として生じる電気特性の変化（例えば電流ドローの変動）は送電器によって検出されデコード（復調）されることができる。このアプローチにおいて、電力伝送信号は、例えば受電コイルに接続されるインピーダンスをオンオフにスイッチすることにより、この受電コイルの負荷の変調によって、受電器によって変調されるキャリアとして基本的に使用される。

しかしながら、Ｑｉシステムの制限は、送電器から受電器への通信をサポートしないことである。これに対処するために、様々な通信アプローチが提案されている。例えば、送信されるべきデータをあらわす適切な信号で電力伝送信号を変調することによって送電器から受電器へデータを通信することが提案されている。例えばデータをあらわす小さな周波数変動が電力伝送信号に重畳され得る。

一般に、受電器と送電器間の通信は多数の課題と困難に直面する。特に、典型的には電力伝送における電力信号に対する要件及び特性と、通信に対する要件及び選好との間に衝突がある。典型的に、システムは電力伝送及び通信機能の間に密接な相互作用を要する。例えば、システムは送電器と受電器の間でただ一つの信号が、すなわち電力信号自体が誘導結合されるという概念に基づいて設計される。しかしながら、電力信号自体を電力伝送を実行するためだけでなく情報を伝えるためにも使用することは、様々な動作特性に起因する困難をもたらす。

具体例として、受電器が電力信号の負荷を変調することによってデータを通信する負荷変調アプローチを使用すること（Ｑｉシステムなど）は、定格負荷が比較的一定であることを要する。しかしながら、これは多くのアプリケーションにおいて保証されることができない。

例えば、モーター駆動器具（例えばブレンダーなど）に給電するために無線電力伝送が使用される場合、モーター電流はかなり不安定で不連続になる傾向がある。実際、モーター駆動器具が電流を引き込むとき、電流の振幅はモーターの負荷に強く関連する。モーター負荷が変化している場合、モーター電流も変化している。これは送電器中の電流の振幅も負荷とともに変化することにつながる。この負荷変動は負荷変調と干渉し、通信劣化をもたらすことになる。実に、実際にモーターを負荷の一部として含む負荷に対する負荷変調を検出することは典型的には非常に困難である。従って、このようなシナリオにおいて、通信エラーの数は比較的高く、又は通信は非常に高いデータシンボルエネルギーを利用し得るので、可能なデータレートを非常に大幅に削減する。

負荷変調の問題に対処するために、受電器から送電器へ個別の独立した通信リンクを使用することが提案されている。このような独立通信リンクは、電力伝送動作と動的変動から実質的に独立した受電器から送電器へのデータパスを提供し得る。これはより高い帯域幅と、しばしばよりロバストな通信も提供し得る。

しかしながら、独立通信リンクの使用に伴う欠点も存在する。例えば、個別通信チャネルの使用は異なる電力伝送動作間の干渉をもたらす可能性があり、これは高電力レベルを伴う潜在的に危険な状況をもたらし得る。例えば、ある電力伝送動作の受電器からの制御データが、別の近接受電器への電力伝送を制御するために使用されることによって、制御動作が互いに干渉し得る。通信及び電力伝送信号間の分離は、低ロバストで低フェイルセーフの動作をもたらし得る。

従って、改良された電力伝送システムが有利であり、特に改良された通信サポート、信頼性の増大、柔軟性の増大、実施容易化、負荷変動への感度低下、安全性の向上及び／又は改良された性能を可能にするシステムが有利であり得る。

従って、本発明は好適には上述の欠点の一つ以上を単独で若しくは任意の組み合わせで軽減、緩和若しくは除去しようとする。

本発明の一態様によれば、送電器と受電器を有する無線電力伝送システムが提供され、送電器は、電力伝送信号を介して受電器へ電力を伝送するための送電電力伝送コイルと、送電電力伝送コイル及び送電電力伝送コイルの近位にある送信通信コイルのうちの少なくとも一つである第一通信コイルを用いて第一通信リンク上で受電器へメッセージを通信するための第一通信ユニットであって、第一通信ユニットは第一メッセージを受電器へ送信するように構成され、第一通信リンクは電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、第一通信ユニットと、第二通信リンク上で受電器からデータを受信するように構成される第二通信ユニットであって、第二通信リンクは第一通信コイルを使用せず、第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、第二通信ユニットとを有し、受電器は、電力伝送信号を受信するための受電電力伝送コイルと、電力伝送信号から負荷に電力を供給するための電力負荷結合器と、受電電力伝送コイル及び受電電力伝送コイルの近位にある受信通信コイルのうちの少なくとも一つである第二通信コイルを用いて第一通信リンク上で送電器からメッセージを受信するための第三通信ユニットであって、第三通信ユニットは送電器から第一メッセージを受信するように構成される、第三通信ユニットと、第一メッセージに応答して応答メッセージを生成するための応答生成器であって、応答は第一メッセージの特性の第一特性表示を有する、応答生成器と、第二通信コイルを使用せずに第二通信リンクを介して送電器へ応答メッセージを送信するための第四通信ユニットとを有し、送電器は、第一メッセージへの予測応答メッセージを決定するための応答プロセッサであって、予測応答メッセージは第一メッセージの特性に対する予測特性表示を有する、応答プロセッサと、予測応答メッセージに対応するメッセージが第二通信リンク上で受信されるかどうかを示す確認表示を生成するための妥当性チェッカーであって、確認表示は特性表示が予測特性表示にマッチするかどうかを示す、妥当性チェッカーと、確認表示に応答して電力伝送信号の電力レベルを制御するための電力制御器とをさらに有する。

本発明は多くの実施形態とシナリオにおいて改良された動作を提供し、特に異なる電力伝送動作間の干渉のリスクを軽減し得る。例えば、これは所与の電力伝送動作が別の近位の電力伝送動作に関するデータ通信によって影響される若しくは制御されるかもしれないリスクを軽減し得る。このアプローチは個別の通信リンクと電力伝送動作間の信頼できる関連性を可能にし得る。この関連性は、例えば電力伝送コイルに対する通信手段の位置に対する制限などの幾何学的制限を第二通信リンクが持つことを要することなく実現され得る。

本発明は電力伝送システムが順方向（送電器から受電器）及び逆方向（受電器から送電器）通信のために非対称通信を効果的に使用することを可能にし得る。特に、本発明は多くの実施形態において、逆方向通信リンクが短距離通信リンクであることを要することなく、特に電力伝送及び／又は順方向通信のための距離と同様の距離を持つことを要することなく、逆方向通信リンクが実現されることを可能にし得る。例えば、数メートル若しくは数十メートルなどの通信距離を持つ標準通信技術が逆方向通信のために使用され得る。さらに、このような通信アプローチは他の受電器からのメッセージが電力伝送を制御する送電器によって使用されるリスクを依然予防しながら若しくは実質的に軽減しながら使用されることができる。効果的に、本発明は多くの実施形態において、逆方向（第二）通信リンクのための実際の通信距離は潜在的にかなり高くなるにもかかわらず、受電器からのメッセージのために使用可能な距離は順方向（第一）通信リンクの通信距離に（及び従って電力伝送距離に）制限されることを実現する。従って、このアプローチはそれによって給電される送電コイルに十分に近い受電器からのメッセージのみが電力伝送信号の電力レベルを制御するために使用されることを確実にし得る。

本発明者らは、受電器から送電器への通信のために個別通信リンクを使用する本提案が利点を与え得る一方で、これは潜在的リスクも伴い、最悪のシナリオでは誤った電力レベルをもたらし得ることを認識している。例えば、受電器を有するデバイスがある送電電力伝送コイルから隣接する送電コイルに動かされる場合、別の通信リンクは影響を受けないままである可能性があり、これは潜在的に、新たな電力伝送コイルではなく以前の電力伝送コイルが別の通信リンク上で送信されるデータによって制御されることになる可能性がある。これは新たな電力伝送コイル上の受電器並びに元の電力伝送コイル上に位置する任意の受電デバイスの両方に誤った電力レベルが供給されることにつながる可能性がある。本アプローチはこのような状況が起こるリスクを軽減するために使用され、受電器に対する電力伝送の制御がその受電器からの通信によって実際に制御されること（並びにこれらの通信がいかなる他の電力伝送にも影響しないこと）を確実にするために使用され得る。

本アプローチは従って個別通信リンクが使用されることを可能にし、それによって負荷変調の欠点、並びに特に負荷変動への感受性が軽減若しくは回避されることを可能にし得る。

本アプローチはさらに受電器からのメッセージのタイミングに対する要件を削減し得る。具体的には、応答メッセージが第一メッセージの特性を有するかどうかの検討は、応答メッセージが、第一メッセージとのいかなる特異的な時間的関係も伴ってこれが送信されることを必ずしも要することなく、予測されるソース由来であるかどうかを、妥当性チェッカーが決定することを可能にし得る。例えば、多くの実施形態において、応答メッセージが第一メッセージの所定期間内に受信されることは要求され得ない。

電力伝送信号は無線誘導電力信号であり得、具体的には送電電力伝送コイルと受電電力伝送コイルの間の電磁束によってあらわされ得る。送電電力伝送コイル、受電電力伝送コイル、送信通信コイル、及び／又は受信通信コイルはいかなる適切なインダクタであってもよく、特に平面コイルであり得る。

具体例として、受電電力伝送コイルは具体的には平面連続電気素子など、誘導加熱用の受電電力伝送エンティティであり得る。一部の実施形態において、受電電力伝送コイルは従って例えば誘導渦電流によって、若しくは付加的に強磁性挙動によるヒステリシス損によって加熱される導電素子であり得る。一部の実施形態において、受電コイルは従ってまたそれ自体負荷及び電力負荷結合器を提供し得る（並びに負荷及び電力負荷結合器であり得る）。

受電電力伝送エンティティは電磁信号を熱に変換するいかなる適切な材料から構成されてもよく、特にプレートであり得る。

多くの実施形態において、受電電力伝送コイルと受信通信コイルは同心円状に配置され（いずれかのコイルが内側コイルである）、場合により重なってもよい。多くの実施形態において、送電電力伝送コイルと送信通信コイルは同心円状に配置され（いずれかのコイルが内側コイルである）、場合により重なってもよい。

多くの実施形態において、受電電力伝送コイルと受信通信コイルの両方を有する最小矩形体積（若しくは平面コイルの場合最小矩形面積）は、受電電力伝送コイルを有する最小矩形体積の４倍（又は多くの実施形態において２若しくは１．５倍）を超えない。

多くの実施形態において、送電電力伝送コイルと送信通信コイルの両方を有する最小矩形体積（若しくは平面コイルの場合最小矩形面積）は、送電電力伝送コイルを有する最小矩形体積の４倍（又は多くの実施形態において２倍）を超えない。

第二通信リンクは送電電力伝送コイル、受電電力伝送コイル、送信通信コイル及び受信通信コイルとは異なるインダクタを使用し得る。多くの実施形態において、第二通信リンクは受電器と送電器間の（疎結合）トランスの形成に基づかない可能性がある。例えば、多くの実施形態において無線通信は適切なアンテナを用いて形成され得る。第二通信リンクは例えば近距離無線通信（ＮＦＣ）、Ｗｉ‐Ｆｉ（登録商標）通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信などを用いて実現され得る。

第二通信リンクは典型的には電力伝送から、及び実際に送電器から受電器へのいかなる通信からも独立する。第二通信リンクは典型的には例えば空間的に若しくは周波数により電力伝送信号から実質的に減結合される。第二通信リンクは従って典型的には負荷変動から独立し、実際に電力伝送動作の特異的特徴から独立する。

第二通信リンクはさらに、制御データ及び具体的には電力制御データなど、受電器から送電器へ他のデータを送信するために使用され得る。従って、システムは安全で信頼できる電力伝送動作を維持若しくは改良しながら改良された通信を可能にする。

第一通信リンクの距離は電力伝送距離に対応する。多くの実施形態において、第一通信リンクは電力伝送距離の２００％、１５０％、１２０％、若しくは１００％さえ超えない通信距離を持つ。多くの実施形態において、第一通信リンクは電力伝送信号の変調によって形成される。このようなシナリオにおいて、第一通信リンク通信距離及び電力伝送距離は本質的に実質的に同一になる。多くの実施形態において、電力伝送信号の変調による順方向通信リンクの実現は、第一通信リンクの通信距離が電力伝送距離に対応することを本質的かつ直接的に意味する。

一部の実施形態において、第一通信リンクの有効距離は電力が理論的に供給され得る距離よりも低くなり得る。しかしながら、このような実施形態において、電力伝送は典型的には第一通信リンクが確立され得る場合のみ許される。従って、通信距離が電力伝送の可能な距離の１００％未満である場合、サポートされる実際の電力伝送距離は典型的には第一通信リンクの通信距離によって制限される。これは、通信が可能な場合のみ電力伝送が許されるので、本質的に安全な動作を提供する傾向がある。

多くの実施形態において、電力伝送距離は５０ｃｍ若しくは２０ｃｍに過ぎない。通信距離は５０ｃｍ若しくは２０ｃｍに過ぎない通信距離を持つことによって電力伝送距離に対応する。多くの実施形態において、第二通信リンクの通信距離は３０ｃｍ、６０ｃｍ若しくは１００ｃｍ以上であり得る。

多くのシナリオにおいて、複数の送電器は例えば限られた領域内に位置し得る。典型的にはこれらの送電器が複数の受電器への電力伝送を同時にサポートすることが可能であり得る。本アプローチはこのような状況に特に有利であり、受電器から正確なデータが正確な電力伝送のために使用される改良された信頼性と増大した確実性を提供し得る。例えば、本アプローチはある送電器を用いる受電器が別のコイルを用いる別の受電器によって提供されるデータによって制御されるリスクを削減し得る。

多くの実施形態において、送電器は例えばコイルのアレイなど、複数の送電コイルを含み得る。送電電力伝送コイルは従って受電器への電力伝送をサポートし得る可能性がある複数のコイルの一つであり得る。典型的には送電器が異なるコイルを用いて複数の受電器への電力伝送を同時にサポートすることが可能であり得る。本アプローチはこのような実施形態に特に有利であり、受電器から正確なデータが正確な電力伝送のために使用される改良された信頼性と増大した確実性を提供し得る。例えば、本アプローチはあるコイルを用いる受電器が別のコイルを用いる別の受電器によって提供されるデータによって制御されるリスクを削減し得る。

応答メッセージは第一メッセージの特性の表示を生成するために第一メッセージを考慮する（任意形式）いかなるメッセージであってもよい。従って、これは受電器が第一メッセージを受信する結果として生成されるメッセージを含み得る。これは第一メッセージが受信される結果として生成されないが、第一メッセージに含まれるデータの表示など、第一メッセージが受信される表示を含むメッセージも含み得る。具体的に、応答メッセージという語は、第一メッセージに応答して生成される、この第一メッセージの特性を含む任意のメッセージを、及び特に第一メッセージのデータから導出される任意のメッセージを含み得る。応答メッセージは例えばシステムによっていずれにせよ送信されることを要するが、例えば第一メッセージ（若しくはそのデータ）から導出されるデータを含むことなどによって、第一メッセージに基づいて修正されるメッセージであり得る。具体的に、応答メッセージは第一メッセージから導出されるデータを含むように修正される電力制御メッセージであり得る（電力制御メッセージの送信が第一メッセージが受信されることによって生じない若しくは引き起こされない場合でも）。複数の応答メッセージが第一メッセージに対して生成され得ることもまた理解される。例えば、電力制御メッセージ及び第一メッセージから導出されるデータを含む電力制御メッセージのシーケンスが生成され得る。これらの電力制御メッセージの各々は第一メッセージに対する応答メッセージとみなされ得る。

特性の表示は第一メッセージの特性から決定されるパラメータを反映するいかなる表示であってもよい。特性は周波数、位相、若しくは振幅パターン若しくは値など、第一メッセージ信号のいかなる特性であってもよい。多くの実施形態において、第一メッセージの特性の表示は第一メッセージのデータコンテンツの表示であり得る。特性は異なる送電器からの第一メッセージ間で変化し得る（及び典型的には異なり得る）特性であり得る。多くの実施形態において、特性は送電器によって異なる。送電器は具体的に送電器（若しくは場合により特定の送電器インダクタ）の識別表示を提供する第一特性を持つように第一メッセージを生成し得る。識別表示は一部の実施形態において送電器に特有であり得る。他の実施形態において、識別表示は複数の識別値からの識別値を示し得る。他の送電器は複数の識別値からの他の識別値を割り当てられ得る。具体的に、一部の実施形態において、第一特性は第一メッセージに含まれる若しくは第一メッセージによってあらわされる送電器識別データに対応し得る。

妥当性チェッカーは任意のマッチ基準に従って特性表示が予測特性表示にマッチするかどうかを示す確認表示を生成し得る。例えば、類似性測度が受信特性表示を予測特性表示に比較することによって生成され得る。妥当性チェッカーはこの類似性値を反映するように確認表示を生成し得る。特に、類似性測度が閾値を超える場合（及び場合のみ）マッチが生じるとみなされ得る。例えば、予測特性表示は予測送電器識別データであり得、これは応答メッセージにおいて受信される送電器識別データに比較され得る。

本発明のオプション機能によれば、第一通信ユニットは第一データを有するように第一メッセージを生成するように構成され、応答生成器は第一データから応答データを生成し、応答データを応答メッセージに含むように構成され、応答プロセッサは第一データに応答して予測応答データを決定するように構成され、妥当性チェッカーは第二通信リンク上で受信されるメッセージが予測応答データにマッチするデータを有するかどうかの評価に応答して確認表示を生成するように構成される。

これは改良された性能を提供し、特に改良された信頼性とロバストな動作を可能にし得る。本アプローチは例えば電力レベルと電力伝送を制御するときにさらなる特徴が考慮されることを可能にする情報を受電器が提供することを可能にし得る。

電力制御器は確認表示に応答して電力レベルを制御し、従って電力制御は、送電器から受電器へ送信されるデータに応答して受電器によって提供されると予測されるデータを有するメッセージを第二通信ユニットが第二通信リンクを介して受信するかどうかに依存し得る。本アプローチは電力伝送と、送電器から受電器への通信、及び第二通信リンクを用いる受電器からの通信との間で改良された接続を可能にする。従って、第二通信リンクが実際に電力伝送と同じ受電器を伴う改良された確実性が実現され得る。

本発明のオプション機能によれば、第一データは送電器の識別及び送電電力伝送コイルの識別のうちの少なくとも一つの表示を有する。

これは多くの実施形態とシナリオにおいて改良された性能、改良された信頼性、及び／又は増大した動作安全性を提供し得る。特に、これは意図した受電器とは別の受電器によって電力伝送が制御されるリスクを削減し得る。これは例えば特に制御メッセージを送信する複数の受電デバイスが送電器の近くに存在する場合に関連し得る。

例えば、複数の送電器が限られた領域内に位置するシナリオの場合、本アプローチはこれらの送電器によってサポートされる異なる同時電力伝送動作にとって信頼できる動作を提供し得る。これは受電器が異なる送電器間で動かされるシナリオを含み得る。

別の実施例として、複数の送電コイルを含み、複数の受電器への同時電力伝送をサポートする能力を持つ送電器の場合、送電電力伝送コイルの識別の包含は、受電デバイスが異なる送電電力伝送コイル間で動かされるシナリオを含む、異なる同時電力伝送動作にとって信頼できる動作をシステムが保証することを可能にし得る。

受電器は具体的に受信した送電器及び／又は送電電力伝送コイルの識別の表示を有する応答データを生成し得る。予測応答データは送電器及び／又は送電電力伝送コイルの識別の表示であり得、従って確認表示は第二通信リンクを介して送電器によって受信されるメッセージのデータがかかる送電器及び／又は送電電力伝送コイルの識別の表示を有するかどうかを示し得る。

本発明のオプション機能によれば、第一データは第一メッセージの送信時間及びメッセージ識別のうちの少なくとも一つの表示を有する。

これは多くの実施形態とシナリオにおいて改良された性能、改良された信頼性、及び／又は増大した動作安全性を提供し得る。本アプローチは特に動作若しくはセットアップにおける動的変化にシステムが反応することを可能にし得る。例えば、これは受電器が例えばある送電器から別の送電器へ、又はある送電電力伝送コイルから別の送電電力伝送コイルへ動かされるシナリオにシステムが反応することを可能にし得る。

受電器は具体的に第一メッセージの送信時間の表示を有する応答データを生成し得る。予測応答データは第一メッセージの送信時間の表示を含み得るので、確認表示は第二通信リンクを介して送電器によって受信されるメッセージのデータがかかる第一メッセージの送信時間の表示を有するかどうかを示すように生成され得る。確認表示はまた送信時間に対する遅延が閾値を超えないかどうかを反映するように生成されてもよい。

送信時間は絶対若しくは相対時間表示であり得る。送信時間の表示は時刻を直接あらわす必要はなく、例えばメッセージ番号などのシーケンス番号であってもよい。

メッセージ識別は例えば送電器が第一メッセージへの応答を受信する際の遅延を決定するためにも使用され得る。例えば、送電器は個々のメッセージに対する送信時間を格納し、メッセージ識別を有する応答メッセージが受信される場合、送電器はそのメッセージに対する格納送信時間を抽出し、応答が受信される前の遅延を決定し得る。

本発明のオプション機能によれば、妥当性チェッカーは第一メッセージの送信から第二通信リンク上でのメッセージの受信までの時間遅延を決定し、時間遅延に応答して確認表示を決定するように構成され得る。

これは多くの実施形態とシナリオにおいて改良された性能、改良された信頼性、及び／又は増大した動作安全性を提供し得る。本アプローチは特に動作若しくはセットアップにおける動的変化にシステムが反応することを可能にし得る。例えば、これは受電器が例えばある送電電力伝送コイルから別の送電電力伝送コイルへ動かされるシナリオにシステムが反応することを可能にし得る。

妥当性チェッカーは例えば受信メッセージに含まれるデータに応答して第一メッセージと受信メッセージを関連付けるように構成され得る。例えば、第一メッセージは受電器によって生成される応答メッセージにおいて示される変数データを有し得る。妥当性チェッカーは受信メッセージから変数データの表示を抽出し、これを第一メッセージの変数データに比較し得る。マッチが検出される場合、第一メッセージの送信と受信メッセージの受信との間の時間遅延が送電器の内部タイマーに基づいて決定される。

別の実施例として、第一メッセージは送信時間表示を有し、受電器は応答メッセージにおいてこの送信時間の表示を含み得る。送電器は受信メッセージからかかる送信時間の表示を抽出し得る。対応する送信時間は現在の時間と比較され、対応する遅延が決定され得る。

確認表示は具体的に、遅延が閾値を超える場合に予測応答メッセージに受信メッセージが対応しないことを示すように設定され得る。

本発明のオプション機能によれば、送電器は第一メッセージを繰り返し送信するように構成され、送電器は第二通信リンク上で受信されるメッセージに対し確認表示を繰り返し生成するように構成される。

これは多くの実施形態とシナリオにおいて改良された性能、改良された信頼性、及び／又は増大した動作安全性を提供し得る。本アプローチは特に動作若しくはセットアップにおける動的変化にシステムが反応することを可能にし得る。例えば、これは受電器が例えばある送電電力伝送コイルから別の送電電力伝送コイルへ動かされるシナリオにシステムが反応することを可能にし得る。

電力制御器は確認メッセージに応答して電力を繰り返し制御し、具体的には予測応答メッセージが受信されていることを示す確認メッセージが生成されない限り所与の電力閾値未満に電力レベルを制限するように構成され得る。

第一メッセージの送信と、受信応答メッセージからの確認メッセージの生成は必ずしも同期しない。例えば、多くの実施形態において、複数の応答メッセージが各第一メッセージ毎に受信され、確認表示は各受信応答メッセージ毎に生成され得る。

一部の実施形態において、第一通信ユニットは第一データを有するように第一メッセージを生成するように構成され、応答生成器は第一データから応答データを生成し、応答メッセージに応答データを含むように構成される。応答プロセッサは第一データに応答して予測応答データを決定するように構成され、妥当性チェッカーは第二通信リンク上で受信されるメッセージが予測応答データにマッチするデータを有するかどうかの評価に応答して確認表示を生成するように構成される。

本発明のオプション機能によれば、送電器は、第一メッセージの送信からある時間間隔内に予測応答メッセージが第一メッセージに対して受信されない限り、電力レベルを閾値を超えないように制限するように構成される。

これは多くの実施形態とシナリオにおいて改良された性能、改良された信頼性、及び／又は増大した動作安全性を提供し得る。本アプローチは特に動作若しくはセットアップにおける動的変化にシステムが反応することを可能にし得る。

特に複数の応答メッセージが各第一メッセージに対して受信され得る場合、送電器はこれらの応答メッセージが、タイミングの観点から、第一メッセージに関連するかどうかを検証し得る。

本発明のオプション機能によれば、連続第一メッセージ間の時間間隔は５００ｍ秒を超えない。

これはシステムが有害な動作を防止するために十分に速く誤った可能性のある状況を検出することを可能にし得る。

本発明のオプション機能によれば、送電器は時間間隔の終了、受電器の移動の検出、送電電力伝送コイルの負荷の変化の検出、送信通信コイルの負荷の変化の検出から成る群からのイベントに応答して第一メッセージを送信するように構成される。

これは多くの実施形態とシナリオにおいて改良された性能、改良された信頼性、及び／又は増大した動作安全性を提供し得る。

本発明のオプション機能によれば、受電器は送電器へメッセージ要求を送信するように構成され、送電器はメッセージ要求の受信に応答して第一メッセージを送信するように構成される。

これは多くのシナリオにおいて改良された及び／又は容易にされた動作を提供し、具体的には受電器が第二通信リンクの検証の動作を、これが送電器から送信されるメッセージに基づくにもかかわらず、制御することを可能にし得る。

本発明のオプション機能によれば、受電器は時間間隔の終了、受電器の移動の検出、電力伝送信号の変化の検出、受信通信コイルによって受信される信号の変化の検出から成る群からのイベントに応答してメッセージ要求を送信するように構成される。

これは多くの実施形態とシナリオにおいて改良された性能、改良された信頼性、及び／又は増大した動作安全性を提供し得る。

本発明のオプション機能によれば、第一通信コイルは送電電力伝送コイルであり、第一通信ユニットは第一メッセージを電力伝送信号について変調するように構成される。

これは多くの実施形態とシナリオにおいて改良された性能、改良された信頼性、及び／又は増大した動作安全性を提供し得る。特に、これは送電器が誤った位置に置かれるリスクを低減し、第二通信リンクが所望の電力伝送動作をサポートしているという増大した確実性を提供し得る。

本発明のオプション機能によれば、送電器は第一メッセージをピン電力伝送信号について変調するように構成される。

これは改良された信頼性を提供し、具体的に多くの実施形態において第二通信リンクが任意の電力伝送の前に検証されることを可能にし得る。これは例えば望ましくない若しくは有害な可能性すらある構成でのシステム初期化を予防し得る。

本発明のオプション機能によれば、電力制御器は、第二通信リンク上で受信されるメッセージが予測応答メッセージにマッチすることを確認表示が示さない限り、電力レベルを電力制限を超えないように制限するように構成される。

これは増大した信頼性及び／又は安全性を提供し得る。一部の実施形態において、閾値はゼロであり得る、すなわち第二通信リンクが検証されることができない場合電力伝送のために電力伝送信号は生成されない。

本発明のオプション機能によれば、第一通信コイルは送信通信コイルであり、送電電力伝送コイルの中心から送信通信コイルの外側巻線までの距離は、送電電力伝送コイル中心から送電電力伝送コイルの外側巻線までの距離の２倍未満である。

これは増大した信頼性及び／又は安全性を提供し得る。特に、これは送電電力伝送コイルと送信通信コイルが十分に接近しているので、受電器が効率的な電力伝送を可能にするために送電電力伝送コイルに対して適切に位置するという信頼できる表示を、送信通信コイルを用いる通信が提供することを保証し得る。

一部の実施形態において、送電電力伝送コイルの中心から送信通信コイルの外側巻線までの距離は、送電電力伝送コイルの中心から送電電力伝送コイルの外側巻線までの距離よりもせいぜい５０％、若しくはさらに２０％大きいに過ぎない。

一部の実施形態において、第二通信コイルは受信通信コイルであり、受電電力伝送コイルの中心から受信通信コイルの外側巻線までの距離は受電電力伝送コイルの中心から受電電力伝送コイルの外側巻線までの距離の２倍未満である。

一部の実施形態において、受電電力伝送コイルの中心から受信通信コイルの外側巻線までの距離は受電電力伝送コイルの中心から受電電力伝送コイルの外側巻線までの距離よりもせいぜい５０％、若しくはさらに２０％大きいに過ぎない。

一部の実施形態において、第二通信コイルは受信通信コイルであり、受信通信コイルの外縁上の各点について、受電電力伝送コイルの一部への最短距離は受電電力伝送コイルの外側の二つの対向点間の距離の５０％（及び一部の実施形態では２５％）未満である。

一部の実施形態において、第一通信コイルは送信通信コイルであり、送信通信コイルの外縁上の各点について、送電電力伝送コイルの一部への最短距離は送電電力伝送コイルの外側の二つの対向点間の距離の５０％（及び一部の実施形態では２５％）未満である。

本発明のオプション機能によれば、応答メッセージは電力伝送信号に対する受信電力レベルの表示を有し、電力制御器は受信電力レベルの表示が閾値未満の受信電力レベルを示す場合に電力伝送信号の電力レベルを電力制限未満に制限するように構成される。

これは多くの実施形態とシナリオにおいて改良された性能、改良された信頼性、及び／又は増大した動作安全性を提供し得る。

受信電力レベルは例えば受電器における基準値への相対値として与えられ得る。これは送電器が全受電器に対して同じ閾値を適用することを可能にし得る。

本発明の一態様によれば、電力伝送信号を介して受電器へ電力を伝送するための送電電力伝送コイルと、送電電力伝送コイル及び送電電力伝送コイルの近位にある送信通信コイルのうちの少なくとも一つである第一通信コイルを用いて第一通信リンク上で受電器へメッセージを通信するための第一通信ユニットであって、第一通信ユニットは第一メッセージを受電器へ送信するように構成され、第一通信リンクは電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、第一通信ユニットと、第二通信リンク上で受電器からデータを受信するように構成される第二通信ユニットであって、第二通信リンクは第一通信コイルを使用せず、第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、第二通信ユニットと、第一メッセージへの予測応答メッセージを決定するための応答プロセッサであって、予測応答メッセージは第一メッセージの特性に対する予測特性表示を有する、応答プロセッサと、予測応答メッセージに対応し、予測特性表示に対応する特性表示を有するメッセージが第二通信リンク上で受信されるかどうかを示す確認表示を生成するための妥当性チェッカーと、確認表示に応答して電力伝送信号の電力レベルを制御するための電力制御器とを有する、無線電力伝送システムのための送電器が提供される。

本発明の一態様によれば、送電器から電力伝送信号を受信するための受電電力伝送コイルと、電力伝送信号から負荷へ電力を供給するための電力負荷結合器と、受電電力伝送コイル及び受電電力伝送コイルの近位にある受信通信コイルのうちの少なくとも一つである第二通信コイルを用いて第一通信リンク上で送電器からメッセージを受信するための第一通信ユニットであって、第一通信ユニットは送電器から第一メッセージを受信するように構成され、第一通信リンクは電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、第一通信ユニットと、第一メッセージに応答して応答メッセージを生成するための応答生成器であって、応答は第一メッセージの特性の表示を有する、応答生成器と、第二通信コイルを使用せずに第二通信リンクを介して送電器へ応答メッセージを送信するための第二通信ユニットであって、第二通信リンクは第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、第二通信ユニットとを有する、無線電力伝送システムのための受電器が提供される。

本発明の一態様によれば、無線電力伝送システムの動作方法が提供され、方法は、送電器が以下のステップを実行するステップ：送電電力伝送コイルが電力伝送信号を介して受電器へ電力を伝送するステップと、送電電力伝送コイル及び送電電力伝送コイルの近位にある送信通信コイルのうちの少なくとも一つである第一通信コイルを用いて第一通信リンク上で受電器へメッセージを通信するステップであって、メッセージは第一メッセージを含み、第一通信リンクは電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、ステップと、第二通信リンク上で受電器からデータを受信するステップであって、第二通信リンクは第一通信コイルを使用せず、第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、ステップ、並びに受電器が以下のステップを実行するステップ：受電電力伝送コイルが電力伝送信号を受信するステップと、電力伝送信号から負荷へ電力を供給するステップと、受電電力伝送コイル及び受電電力伝送コイルの近位にある受信通信コイルのうちの少なくとも一つである第二通信コイルを用いて第一通信リンク上で送電器からメッセージを受信するステップであって、メッセージは第一メッセージを含む、ステップと、第一メッセージへの応答メッセージを生成するステップであって、応答は第一メッセージの特性の第一特性表示を有する、ステップと、第二通信コイルを使用せずに第二通信リンクを介して送電器へ応答メッセージを送信するステップとを有し、並びに送電器は以下のステップをさらに実行する：第一メッセージへの予測応答メッセージを決定するステップであって、予測応答メッセージは第一メッセージの特性の予測特性表示を有するステップと、予測応答メッセージに対応するメッセージが第二通信リンク上で受信されるかどうかを示す確認表示を生成するステップであって、確認表示は特性表示が予測特性表示にマッチするかどうかを示す、ステップと、確認表示に応答して電力伝送信号の電力レベルを制御するステップ。

本発明の一態様によれば、無線電力伝送システムの送電器の動作方法が提供され、方法は、送電電力伝送コイルが電力伝送信号を介して受電器へ電力を伝送するステップと、送電電力伝送コイル及び送電電力伝送コイルの近位にある送信通信コイルのうちの少なくとも一つである第一通信コイルを用いて第一通信リンク上で受電器へメッセージを通信するステップであって、第一通信リンクは電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持ち、メッセージは第一メッセージを含む、ステップと、第二通信リンク上で受電器からデータを受信するステップであって、第二通信リンクは第一通信コイルを使用せず、第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、ステップと、第一メッセージへの予測応答メッセージを決定するステップであって、予測応答メッセージは第一メッセージの特性に対する予測特性表示を有する、ステップと、予測応答メッセージに対応し、予測特性表示に対応する特性表示を有するメッセージが第二通信リンク上で受信されるかどうかを示す確認表示を生成するステップと、確認表示に応答して電力伝送信号の電力レベルを制御するステップとを有する。

本発明の一態様によれば、無線電力伝送システムの受電器の動作方法が提供され、方法は、受電電力伝送コイルが送電器から電力伝送信号を受信するステップと、電力伝送信号から負荷へ電力を供給するステップと、受電電力伝送コイル及び受電電力伝送コイルの近位にある受信通信コイルのうちの少なくとも一つである第二通信コイルを用いて第一通信リンク上で送電器からメッセージを受信するステップであって、メッセージは送電器からの第一メッセージを含み、第一通信リンクは電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、ステップと、第一メッセージに応答して応答メッセージを生成するステップであって、応答は第一メッセージの特性の表示を有するステップと、第二通信コイルを使用せずに第二通信リンクを介して送電器へ応答メッセージを送信するステップであって、第二通信リンクは第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、ステップとを有する。

本発明のこれらの及び他の態様、特徴及び利点は以降に記載の（複数の）実施形態から明らかとなり、それらを参照して説明される。

本発明の実施形態は、ほんの一例として、図面を参照して記載される。

本発明の一部の実施形態にかかる電力伝送システムの一実施例を図示する。 図１の電力伝送システム用の送電器の一実施例を図示する。 図１の電力伝送システム用の送電器の要素の一実施例を図示する。 図１の電力伝送システム用の受電器の要素の一実施例を図示する。 図１の電力伝送システムのためのタイミングの一実施例を図示する。 図１の電力伝送システムのためのタイミングの一実施例を図示する。 図１の電力伝送システムにおいて実行される動作の一実施例を図示する。 図１の電力伝送システムの受電器からの応答メッセージのためのメッセージフォーマットの一実施例を図示する。 図１の電力伝送システムのためのタイミングの一実施例を図示する。 図１の電力伝送システムにおいて実行される動作の一実施例を図示する。 図１の電力伝送システムのためのコイル構成の一実施例を図示する。

以下の記載はＱｉ電力伝送システムに適用可能な本発明の実施形態に注目するが、本発明はこのアプリケーションに限定されず多くの他の電力伝送システムに適用され得ることが理解される。

図１は本発明の一部の実施形態にかかる電力伝送システムの一実施例を図示する。電力伝送システムは、以降送電コイル１０３とよばれる送電電力伝送コイル／インダクタを含む（若しくはそれに結合される）送電器１０１を有する。システムはさらに以降受電コイル１０７とよばれる受電電力伝送コイル／インダクタを含む（若しくはそれに結合される）受電器１０５を有する。

システムは送電器１０１から受電器１０５へ無線誘導電力伝送を提供する。具体的に、送電器１０１は送電コイル１０３による磁束として伝播される電力伝送信号を生成する。電力伝送信号は典型的には約２０ｋＨｚから２００ｋＨｚの周波数を持ち得る。送電コイル１０３と受電コイル１０７は疎結合であり、従って受電コイルは送電器１０１から電力伝送信号（の少なくとも一部）をピックアップする。従って、送電コイル１０３から受電コイル１０７への無線誘導結合を介して送電器１０１から受電器１０５へ電力が伝送される。電力伝送信号という語は主に送電コイル１０３と受電コイル１０７の間の誘導信号（磁束信号）をあらわすために使用されるが、当然のことながら均等によりこれは送電コイル１０３に供給される電気信号、若しくは実に受電コイル１０７の電気信号への参照としても考慮され使用され得る。

一部の実施形態において、受電電力伝送コイルは誘導電力伝送信号にさらされるときに誘導渦電流によって若しくは付加的に強磁性挙動によるヒステリシス損によって加熱される受電電力伝送エンティティでさえあり得る。例えば、受電コイル１０７は誘導加熱される電気器具用の鉄プレートであり得る。従って、一部の実施形態において、受電コイル１０７は誘導渦電流によって若しくは付加的に強磁性挙動によるヒステリシス損によって加熱される導電素子であり得る。かかる実施例において、受電コイル１０７は従って本質的に負荷も形成する。

以下、送電器１０１と受電器１０５の動作がＱｉ規格に従って一実施形態を特に参照して記載される（本明細書に記載の（若しくは結果として生じる）修正及び改良を除く）。特に、送電器１０１と受電器１０５は実質的にＱｉ規格バージョン１．０若しくは１．１に適合し得る（本明細書に記載の（若しくは結果として生じる）修正及び改良を除く）。

電力伝送を制御するために、システムは異なるフェーズ、特に選択フェーズ、ピンフェーズ、識別及び構成フェーズ、電力伝送フェーズを介して進行し得る。より詳しくはＱｉ無線電力仕様パート１チャプタ５を参照のこと。

最初に、送電器１０１は単に受電器の潜在的存在をモニタリングする選択フェーズにある。送電器１０１はこの目的で例えばＱｉ無線電力仕様に記載のような様々な方法を使用し得る。こうした潜在的存在が検出される場合、送電器１０１は電力伝送信号が一時的に生成されるピンフェーズに入る。信号はピン信号として知られる。受電器１０５はその電子機器を起動するために受信信号を適用し得る。電力伝送信号を受信後、受電器１０５は初期パケットを送電器１０１へ通信する。具体的に、送電器と受電器の間の結合度を示す信号強度パケットが送信される。より詳しくはＱｉ無線電力仕様パート１チャプタ６．３．１を参照のこと。従って、ピンフェーズにおいて受電器１０５が送電器１０１のインターフェースに存在するかどうかが決定される。

信号強度メッセージの受信により、送電器１０１は識別及び構成フェーズに移る。このフェーズにおいて、受電器１０５はその出力負荷を切断したままにし、従来のＱｉシステムにおいて受電器１０５はこのフェーズにおいて負荷変調を用いて送電器１０１へ通信する。かかるシステムにおいて、送電器はこの目的で一定振幅、周波数及び位相の電力伝送信号を供給する（負荷変調によって生じる変化を除く）。メッセージは受電器１０５の要求を受けて自身を構成するために送電器１０１によって使用される。受電器からのメッセージは連続的に通信されず、ある間隔で通信される。

識別及び構成フェーズの後、システムは実際の電力伝送が行われる電力伝送フェーズに移る。具体的に、その電力要件を通信した後、受電器１０５は出力負荷を接続してそれに受信電力を供給する。受電器１０５は出力負荷をモニタリングして所定動作点の実際の値と所望の値との制御エラーを測定する。これは電力伝送信号の変更若しくは変更不要の要望とともにこれらのエラーを送電器１０１に示すために、例えば２５０ｍ秒毎の最低レートで送電器１０１へかかる制御エラーを通信する。従って、電力伝送フェーズにおいて、受電器１０５は送電器とも通信する。

図１の電力伝送システムは送電器１０１と受電器１０５の間の通信を利用する。

受電器から送電器への通信のためのアプローチはＱｉ規格バージョン１．０及び１．１において標準化されている。

この規格によれば、受電器から送電器への通信チャネルは電力伝送信号をキャリアとして使用して実現される。受電器は受電コイルの負荷を変調する。これは送電器側において電力伝送信号における対応する変動をもたらす。負荷変調は送電コイル電流の振幅及び／又は位相の変化によって、又は代替的に若しくは付加的に送電コイルの電圧の変化によって検出され得る。この原理に基づいて、受電器はデータを変調することができ、そのデータを送電器が復調する。このデータはバイト及びパケットにフォーマットされる。詳細は、http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.htmlを介して利用可能な、Ｑｉ無線電力規格とも呼ばれる"System description, Wireless Power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.0 July 2010, published by the Wireless Power Consortium"において、特にチャプタ６"Communications Interface"に見られる。

Ｑｉ無線電力規格バージョン１．０及び１．１は受電器から送電器への通信のみを定義し、すなわちこれは一方向通信のみを定義することが留意される。

図１のシステムはＱｉ無線電力規格バージョン１．０及び１．１において開示されるものと異なる通信アプローチを使用する。しかしながら、この異なる通信アプローチは、Ｑｉ無線電力規格バージョン１．０及び１．１の通信アプローチを含む他の通信アプローチと一緒に使用され得ることが理解される。例えば、Ｑｉタイプシステムの場合、Ｑｉ無線電力規格バージョン１．０及び１．１の通信アプローチがＱｉ無線電力規格バージョン１．０及び１．１によって実行されると規定される全通信に対して使用され得るが、追加の通信が以下に記載の異なるアプローチによってサポートされる。また、システムは一部の時間間隔ではＱｉ無線電力規格バージョン１．０及び１．１に従って通信するが他の時間間隔では通信しなくてもよいことが理解される。例えば、これは電力伝送信号と外部負荷が一定であり得る識別及び構成フェーズ中は標準負荷変調を使用し得るが、これが当てはまらない電力伝送フェーズ中は標準負荷変調を使用しない。

図１のシステムにおいて、受電器１０５と送電器１０１の間の通信はＱｉ無線電力規格バージョン１．０及び１．１の標準化された通信に対して向上される。

第一に、システムは送電器１０１から受電器１０５へのメッセージの通信をサポートし、特に送電器１０１が受電器１０５へデータを送信することを可能にする。

図１の実施例において、これは送信されているメッセージに対応する電力伝送信号を送電器１０１が変調することによって実現される。図１のシステムのアプローチは具体的に、受電デバイスへ電力を伝送するために使用される時間変動磁場の振幅若しくは周波数の、すなわち電力伝送信号の、送電器１０１による変調を含み得る。従って、受電器１０５へメッセージを通信するために送電器１０１が電力信号を変調することができることによって双方向通信が導入されている。送電器１０１は具体的に非変調電力信号に対する電力信号の偏差を導入し、偏差は通信されているデータを示す。そしてこの偏差は受電器１０５によって検出され、データメッセージを復調／デコードするために使用されることができる。

送電器１０１は具体的に電力信号の振幅、周波数、若しくは位相を変えることによって電力伝送信号を変調し得る、すなわちこれは典型的にはＡＭ、ＦＭ及び／又はＰＭ変調を使用し得る。一実施例として、電力伝送信号は平均値ゼロの比較的短い振幅変動シーケンスによってオーバーレイされ、データを示すパターンが送信され得る。例えば結果として得られる変調電力伝送信号は次式の通り与えられる振幅を持ち得る：
Ｐ_ｍ（ｔ）＝ｍ（ｔ）＋Ｐ_ｕ（ｔ）
ｍ（ｔ）は変調シーケンスであり、Ｐ_ｕ（ｔ）は非変調電力伝送信号である。他の実施形態において、平均信号レベルが例えば単一である変調信号を用いて乗法変調が適用され得ることが理解される。

受電器１０５は変調を検出し、従って送信データを復元するように構成される。例えば、受電コイル１０７からの電力伝送信号は整流器（典型的にはブリッジ整流器）によって整流され、結果として得られる信号はキャパシタによって平滑化されて、平滑化された、ただし可変のＤＣ電圧をもたらし、変動は変調の振幅変動（並びに潜在的にはノイズ）に対応する。変動は変調パターンに比較され、最も近いマッチが特定され得る。そしてこのパターンに対応するデータが送電器１０１によって送信されたデータとしてデコードされる。

システムはこのように送電器１０１から受電器１０５へのメッセージの通信をサポートする順方向通信リンクの形で第一通信リンクを実現する。実施例において、順方向通信リンクは電力伝送信号の変調によって実現される、すなわち送電器１０１から受電器１０５への順方向リンクメッセージのデータはデータを電力伝送信号に変調することによって通信され得る。データが電力伝送信号自体によって送られるので、順方向通信リンク上の通信の距離は本質的に電力伝送信号の距離（電力伝送距離）に対応し、典型的には本質的に電力伝送距離と実質的に同一である。

通信リンクの距離は通信距離が信頼できるとみなされる予測距離に対応するとみなされ得る。例えばこれはビットエラーレートが例えば０．０１、０．００１若しくは０．０００１未満である距離に対応し得る。

従って、通信のための電力伝送信号の使用は、電力伝送と順方向通信リンクとの間に、一方（すなわち電力伝送若しくは通信）をする能力が他方もする能力を示唆するような対応関係を提供する。

特に、かかるアプローチは電力伝送信号によって給電され得る受電器が送電器１０１から順方向通信リンクメッセージも受信することを保証し得る。それに対応して、順方向通信リンクメッセージを受信するために十分に近い受電器は送電器１０１によって給電されることもできることも想定され得る。

従って、この特徴は電力伝送及び順方向通信動作の間の密接な相関関係を可能にする。ほとんどの実施形態とシナリオにおいて、電力伝送が実現可能である場合は順方向リンク通信も可能であり、逆もまた同様であることが想定され得る。同様に、順方向通信リンクの制限距離は典型的には、電力伝送が可能でない場合順方向通信も可能でなく、逆もまた同様であることが想定され得ることを意味する。

順方向通信の制限距離は、送電器１０１によってサポートされる受電器によって、及び典型的には送電器１０１によってサポートされる受電器のみによって、順方向リンクメッセージが受信され得ることを保証する。従って、制限距離は順方向リンクメッセージが他の受電器によって、例えば別の送電器によって給電される受電器などによって受信される可能性を削減するために使用され得る。

いかなる適切な変調が使用されてもよく、当業者は様々な適切な変調技術に気付くであろうことが理解される。ほとんどの実施形態において、所要データ通信容量は非常に低く、低複雑性変調関数が使用され得る。

従来のＱｉシステムに対する図１のシステムの別の違いは、受電器１０５から送電器１０１への通信のために負荷変調のみを使用するのではなく、システムが送電コイル１０３も受電コイル１０７も使用しない別の第二通信リンク（以降逆方向通信リンクとよばれる）を利用することである。実際、図２の実施例において、逆方向通信リンクは疎結合コイル間の信号ではなく無線通信を使用する。具体的に、通信は疎結合トランスとして結合するいかなるコイルによっても実現されず、アンテナを使用する。特に、送電器１０１は受電器１０５の送信アンテナ１１１から送信される無線信号を受信することができる受信アンテナ１０９を含む。

主に逆方向通信として意図されるが、第二通信リンクを実現する通信機能は追加の順方向通信のためにも使用され得る。例えば、逆方向通信リンクはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信リンクであり得、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）機能は送電器１０１から受電器１０５へ追加データを通信するためにも使用され得る。これは他のアプリケーション（ユーザインターフェース、ソフトウェアアップデート、ファイル転送など）のために高データレートが必要なときに有用であり得る。

逆方向通信リンクはこのように、送電コイル１０３、受電コイル１０７、若しくは実に電力伝送信号に頼らない若しくは使用しない通信アプローチを使用する受電器１０５から送電器１０１へのリンクを提供する。むしろ、ほとんどの実施形態において、逆方向通信リンクは電力伝送信号から完全に独立し、これの特徴におけるいかなる動的変化による影響も受けない。逆方向通信リンクは従って顕著に電力伝送信号から減結合され、具体的には受電器１０５における負荷変動による影響を受けない。従って、逆方向通信リンクは負荷変調に対し受電器１０５から送電器１０１への改良された通信を提供し、特に受電器１０５の負荷が可変負荷である状況においてより信頼できる通信を提供し得る。

実際、電力伝送信号における変化からの通信への干渉を予防するために、電力チャネルから可能な限り物理的に分離される通信リンクが使用され得る。例えば、電力信号の周波数よりもかなり高い周波数を持つＲＦ信号が、この高周波数専用に設計されるアンテナと一緒に、電力信号と受電器１０５から送電器１０１への逆方向通信リンクとの間の十分な減結合を提供する。個別通信リンク（及び具体的には高キャリア周波数の使用）のさらなる利点は、通信チャネルが高データレートをサポートすることができ、（例えばエラー訂正コーディングを使用することにより）信頼性を増すために使用されることができるより冗長な情報を伝えることができることを含む。

電力伝送信号、送電コイル１０３若しくは受電コイル１０７を使用しないことに加えて、第二／逆方向通信リンクは第一／順方向通信リンクの距離を超える距離を持つことによっても第一／順方向通信リンクと異なる。典型的に、逆方向通信リンクの距離は順方向通信リンクの距離及び電力伝送の距離よりも少なくとも２倍及びしばしば５倍若しくは１０倍高い。特に、多くの実施形態において、電力伝送と順方向通信リンクの距離は３０ｃｍ未満、及びしばしば２０ｃｍ若しくは１０ｃｍ未満でさえあり得る。しかしながら、第二通信リンクの通信距離は典型的には大幅に大きく、ほとんどの実施形態において少なくとも５０ｃｍ、又は実際に１メートル若しくはそれ以上を超え得る。

この距離の差は典型的には使用される異なる通信技術の結果である。特に、順方向通信リンクは前述の通り電力伝送信号を変調することによって実現され得る。従って、順方向通信リンクの距離は電力伝送の距離に相応し相当するように制限される。電力伝送と順方向リンク通信のための距離が全く同じではない場合でも、距離は典型的には非常に類似することが理解される。実際、ほとんどの実施形態において、差は例えば５０％未満であり得る。従って、距離が電力伝送距離の例えばせいぜい２５％、５０％若しくは１００％異なるに過ぎない場合、距離は互いに対応するとみなされ得る。

しかしながら、負荷変調に付随する問題（受電器の負荷を変動することによって導入されるノイズなど）を回避するために、逆方向通信は例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など、全く別の通信システムを使用し得る。異なる通信アプローチを使用する結果は、通信距離が実質的に異なり得ることである。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信の距離は数メートル若しくは数十メートルでさえあり得る。

受電コイル１０７及び送電コイル１０３から独立する逆方向通信リンクの使用はいくつかの欠点も持ち得る。特に、負荷変調による通信は通信されるデータが正確な受電器１０５と送電器１０１の間にあるという非常に高い可能性があることを本質的に保証する、すなわち送電器１０１は受信データが電力伝送動作を制御するために使用されることができると確実に想定することができる。しかしながら、本発明者らは、電力伝送信号から独立する個別の逆方向通信リンクが使用されるとき、受電器１０５から送信されるデータが、受電器１０５に電力供給する送電器１０１によって受信されない可能性がある、又は受電器１０５に電力供給しない送電器１０１によって受信される可能性があるというリスクがあることに気付いた。同様に、送電器１０１によって受信されるデータが予測される受電器１０５から生じていないというリスクがある。

この問題は、複数の送電器が限られた領域内に位置し、複数の受電器へ同時に電力を伝送し得る状況が起こり得る場合に特に重要であり得る。

この問題は複数の送電コイルを含み、複数の電力伝送を同時にサポートすることができる送電器にとっても特に重要であり得る。

例えば、逆方向通信リンクのための個別ＲＦ通信リンクの使用は、通信が実行されるために受電器１０５が正確に位置付けられることを要しない。具体的に、個別逆方向通信リンクを使用して通信成功が可能であるという事実は、典型的には受電コイル１０７が送電コイル１０３の十分近くに位置することを保証しない。このような通信チャネルを介して受電器が送電器を制御する場合、システムは従って受電コイルが一次コイルの十分近くに位置すると確信できない（及び従って受電コイルと送電コイル間の結合は非常に低くなり得る）。受電器が現在の非効率な結合でも十分な電力を受信するほど供給電力が十分に高くなるまで、受電器は送電器へ電力を上げるよう要求し続ける可能性がある。しかしながら、これは非常に強い磁場が誘導されることを要する可能性があり、これは送電器によって生成される磁場へのユーザ若しくは金属物体の予期せぬ及び望ましくない暴露につながり得る。

送電器と受電器は受電器の位置を検証しチェックするための追加機能を含み得るが、このような追加機能は典型的には複雑性とコストを増す。

また、特に個々の受電器を持つ複数の電気器具の同時使用は、第一送電器に結合する第一受電器が第二送電器に結合する第二受電器と干渉する状況につながり得る。第一受電器の制御信号が第二送電器によってピックアップされる可能性があり、逆もまた同様である。これは例えば第二送電器が第二受電器にとって適切でない高磁場を生成するように制御されることにつながり得る。例えば、電力信号のレベルが増加されるべきであると第一受電器が検出する場合、これは電力増加を要求し得る。しかしながら、逆方向通信リンクの拡張距離のために、この要求は第一送電器でなく第二送電器によって受信される可能性があり、その場合第二受電器に供給される電力信号が増加されることになる。第一受電器は依然電力信号のレベルが低過ぎる（変更されていないので）と検出し、電力増加を要求し続ける。従って、第二送電器は電力レベルを増加し続ける。この連続電力増加は損傷、過剰熱発生、及び一般に、第二受電器と関連器具にとって望ましくない、及び潜在的に危険な状況にもつながり得る。

この問題を例示する具体例のシナリオとして、ユーザはキッチンにおいて第一送電器の上にケトルを置き得る。第一送電器はその電力伝送インターフェース上に物体が置かれていると検出し、ケトルへその電子機器を起動するために低電力で電力伝送信号を供給し得る。ケトルは電力を供給するように送電器を起動して制御するために送電器へＲＦ逆方向通信リンクを介して情報を送信する。しばらくの後、ユーザは第一送電器上にパンを置くことを決定し、従ってケトルを第一送電器の近くの第二送電器へ動かし得る。第二送電器はケトルを検出し、ケトルの制御下でケトルに電力を伝送する。第一送電器はパンを検出し得るが、依然としてケトルから制御データを受信する。第一送電器は従ってパンに電力を供給するが、電力信号はケトルによって制御されることになり、パンの予期せぬ加熱をもたらす。ユーザは典型的には状況に気付かず、例えば不適切に熱い可能性があるパンに触れてしまうかもしれない。

別の実施例として、同じシナリオが非耐熱カウンタートップの追加で引き起こされ得る。ケトルは、ケトル内の水が沸点に達したときでもケトルがその上に位置付けられる表面を加熱しないように構成され得る。パンはＩＨ調理に適した従来のパンであり得るが、ただしセラミックガラスプレート上で使用されることのみを意図する。この状況において、パンが第一送電器上に位置しながら第一送電器が依然としてケトルの制御下にあるとき、エネルギーの散逸を制限するいかなる手段も含まないので、パンは非耐熱カウンタートップを損傷する可能性がある。

複数の送電器が限られた領域内に位置し、複数の受電器への電力伝送が同時に起こり得る状況だけでなく、送電器が複数の送電コイルを有し得る実施形態においても、問題は特に重要であり得る。例えば、図２に図示の通り、送電器は各々が送電コイルを有する複数の送電素子ＴＥを制御する電力制御器ＰＣＵを有し得る。同時に、個別通信ユニットＣＵが個別ＲＦ逆方向通信リンクからデータを受信し得る。このようなシナリオにおいて、第一受電器は送電素子／コイルＴＥのうちの一つ目の上に位置し得る。例えば、携帯電話が送電コイルアレイ上に位置付けられ得、携帯電話への電力伝送が開始し得る。携帯電話はＲＦ逆方向通信リンクを用いて送電器へ制御データを送信し返し、第一送電コイルＴＥの電力信号はそれに従って構成され得る。ユーザはここで第二の携帯電話を充電したいかもしれない。ユーザは新たな携帯電話のための場所を空けるために第一の携帯電話をわずかに片側へ動かす可能性があり、これは第一の携帯電話が異なる送電コイルの上に、例えば隣接送電コイルの上などに位置付けられることになり得る。しかしながら、これはシステムによって検出されない可能性があり、実際に第一の携帯電話からの逆方向通信リンクは依然として機能する。第一の携帯電話は疎結合を補うために電力増加を要求し、第一送電コイルによって非常に大きな磁場が潜在的に生成されることになる。実際に、多くのシナリオにおいて、第二の携帯電話は第一送電コイルの上に位置付けられる可能性があり、これはその結果それを低減するいかなるチャンスもなく高磁場を経験し得る。従って、電力伝送の制御は事実上失われる可能性があり、実際に一部のシナリオにおいて一方の携帯電話のための電力伝送が他方によって制御される可能性があり、逆もまた同様である。

図１のシステムでは、電力伝送から完全に減結合され、独立し得る個別の逆方向通信リンクが使用される。従ってシステムは、順方向通信は対応する距離を持つことによって電力伝送に密接に関係するが、逆方向通信は全く異なり、具体的には電力伝送及び順方向通信の通信距離を実質的に超え得る通信距離を持ち得る、非対称通信を使用する。

従って、システムは典型的には上記のような問題のリスクを削減し得る、並びに従ってより信頼できる改良された動作を提供し得る機能を含む。

特に、システムは電力伝送信号を用いる送電器１０１から受電器１０５への順方向通信リンクと、受電器１０５から送電器１０１への完全に分離された逆方向通信リンクとの間に関係若しくは関連性を確立するように構成される。この関係は送電器１０１が実際に予測受電器１０５によって制御されること、すなわち電力伝送が受電している受電器１０５によって制御されていることを保証するために使用される。

システムは、第一メッセージが順方向通信リンクを用いて送電器１０１から送信されるアプローチを使用する。この第一メッセージを受信すると、受電器１０５は次に逆方向通信リンクを用いて送電器１０１へ送り返す応答メッセージを生成する。応答メッセージは第一メッセージについての特性を含むように生成される。送電器１０１が応答メッセージを受信すると、次にこれは受信した応答メッセージが、第一メッセージに応答して受電器１０５から予測し得るメッセージに対応するかどうかを決定する。具体的に、これは応答メッセージにおいて示される特性が実際に第一メッセージの特性に対応するかどうかのチェックへと進み得る。

従って、このように送電器１０１は受信メッセージが実際に第一メッセージを受信した受電器に由来するかどうかを、すなわちこれが所望の受電器に由来するか否かを、非常に高確率で決定し得る。順方向通信リンクの距離は電力伝送の距離に対応するので、第一メッセージは給電される若しくは給電されることができる受電器のみによって受信される。従って、このような受電器のみが第一メッセージの特性の表示を直接有する応答メッセージを生成することができる。従って、受信表示が予測表示にマッチする場合、システムは実際に通信が所望の受電器に由来し、いかなる他の受電器にも由来しないと安全に想定することができる、すなわちメッセージが、送電器１０１によって給電されるために十分に近い受電器に由来し、例えばすぐ近くの送電器によって給電されるが偶然にも送電器１０１の距離範囲内でもある受電器に由来しないことが保証され得る。

本アプローチはこのように順方向通信リンクと逆方向通信リンクの間にフィードバック及び密接な関係を提供する。特に、本アプローチは通信が実際に順方向通信を受信することができる受電器に由来するという証拠を与える、順方向メッセージの特性を反映する応答メッセージを使用する。従って、本アプローチは送電器によって給電されるために十分に近い受電器と、第二通信リンクの距離範囲内であるが給電されるために十分に近くない受電器とを区別するために使用され得る。このように、本アプローチは第二通信リンクにとって実質的により高い距離で通信アプローチを使用することに付随する問題に対処し得る。実際に、本アプローチは、第一メッセージの受信から遠く離れ過ぎている受電器から受信されるメッセージが検出され無視され得るので、逆方向通信リンクの有効通信距離が順方向通信リンクの有効通信距離に削減されることを保証し得る。

さらに、応答メッセージは単に第一メッセージに関連するメッセージ、又は単に第一メッセージの結果として送信されるメッセージであるだけでなく、第一メッセージの特性の表示を明示的に含む。従って、応答メッセージは例えば第一メッセージの特性をあらわすデータを明示的に有する。これは従って受信メッセージが所望の受電器に由来するかどうかを効果的にチェックする非常に信頼できる安全な手段をシステムに与える。

低複雑性の実施例として、送電器１０１は電力伝送信号を用いて順方向通信リンク上で送電器１０１から受電器１０５へ送信されるメッセージを生成し得る、例えば、いかなるデータも含まない単純メッセージが通信され得る。低複雑性として、予め決められた小振幅変動の短シーケンスが受信側において電力伝送信号に追加され得る。この変動のシーケンスは受電器１０５によって検出され、これは直ちに応答して逆方向通信リンクを介して送電器１０１へメッセージを送信する。

応答メッセージは例えば受信メッセージの周波数若しくは振幅パターンの表示を含み得る。そして送電器１０１は受信応答メッセージを評価して表示周波数若しくは振幅変動が実際に送電器第一メッセージのものにマッチするかどうかを決定し得る。そうであれば、送電器１０１はそこから応答メッセージが受信される受電器が実際に第一メッセージを受信するために十分に近い、従って電力伝送信号によって給電されるために十分に近いものであると決定する。

このように応答メッセージの受信は、逆方向通信リンク上で受信されたデータが実際に電力伝送信号を受信する受電器１０５に由来することを送電器１０１に示す。従って、受電器１０５が例えば異なる送電コイルへ動かされ、異なる電力伝送信号を受信する場合、これは初期メッセージを検出せず、応答メッセージを送信しない。従って、改良された信頼性が実現され得る。

このような低複雑性クエリ＆確認アプローチは一部の実施形態で使用され得るが、結果として得られる安全性が十分であるとみなされる可能性が低いシナリオが存在し得る。従って、多くの実施形態において、送電器１０１から受電器１０５への順方向メッセージは変数データを含み、受電器１０５からの応答メッセージはこの順方向変数データから生成される可変応答データを有し得る。従って、第一メッセージのデータは応答メッセージにおけるデータによって反映される第一メッセージの特性であり、すなわち応答メッセージのデータの一部は第一メッセージのデータに依存する。

送電器１０１は従って予測応答データが逆方向通信リンクを介して受電器１０５から受信されるかどうかを検出し得る。そうであれば、次にこれは逆方向通信リンクを介してデータに応答して電力伝送信号を制御し、そうでなければこれは例えば電力レベルを安全レベルに制限することによって、若しくは電力伝送を完全に終了することによって、電力レベルを削減し得る。

多くの実施形態において、応答データは単に送電器１０１から受電器１０５によって受信されるデータと同一であり得る。従って、送電器１０１は単に逆方向通信リンクを介して受信されるデータが実際に順方向通信リンクを介して、すなわち電力伝送信号を介して送信されたデータと同一であるかどうかを検出し得る。従って、多くの実施形態において、送電器１０１へ報告を返される第一メッセージの特性は、第一メッセージのデータの一部若しくは全部である。表示は具体的にデータ自体であり得、すなわち応答メッセージは単に同じデータを含むように生成され得る。他の実施形態において、データは処理若しくは圧縮され得る。例えば、第一メッセージにおいて受信されるデータについてハッシュ若しくはチェックサムが生成され、応答メッセージに含まれ得る。データは具体的に送電器表示データであり得る。

さらに後述される通り、データは具体的に送電器１０１のための若しくは個別送電コイル１０３のための識別データを含み得るか、又は例えばタイムスタンプ及び／又はメッセージ識別を含み得る。

図３は図１の送電器１０１の要素をより詳細に図示し、図４は図１の受電器１０５の要素をより詳細に図示する。

送電器１０１は送電コイル１０３の駆動信号を生成するように構成される、従って誘導電力伝送信号へ変換される駆動信号を生成するように構成されるドライバ３０１に結合される送電コイル１０３を有する。ドライバ３０１は電力伝送信号を生成するために送電コイル１０３へ与えられる所望の電力レベルでＡＣ信号を生成するように構成される。ドライバ３０１は当業者に周知の通り駆動信号を生成するための適切な機能を有し得ることが理解される。例えば、ドライバ３０１はＤＣ電力供給信号を電力伝送にとって適切な周波数（典型的に約５０‐２００ｋＨｚ）のＡＣ信号へ変換するためのインバータを有し得る。ドライバ３０１は電力伝送システムの異なるフェーズを操作するための適切な制御機能を有し得ることも理解される。多くの場合において、ドライバ３０１は選択周波数のための電力コイル１０３を持つ共振回路を実現するために一つ以上のキャパシタを含む。

ドライバ３０１は電力信号の電力を制御するように構成される電力制御器３０３に結合される。具体的に、電力制御器３０３はドライバ３０１に与えられる、駆動信号のための電力レベルを示す制御信号を生成し得る。そしてドライバ３０１は対応する振幅を持つように駆動信号をスケールし得る。

送電器１０１はさらに、図１の実施例では送電コイル１０３である第一通信インダクタを用いる順方向通信リンク上で受電器１０５へデータを通信するように構成される第一通信ユニット３０５を有する。

第一通信ユニット３０５はドライバ３０１に結合され、具体的に受電器１０５へメッセージを通信するように電力伝送信号を変調し得る。例えば、送電器１０１は電力伝送信号の振幅に追加され得る（この場合変調信号は典型的には電力伝送信号の振幅に比較して小さくなる）、又は電力伝送信号を乗じられ得る（この場合変調信号は典型的には単一ゲインからのわずかな変動に対応する）、適切な変調信号を生成し得る。

第一通信ユニット３０５はこのように電力伝送信号を変調することによって受電器１０５へ一つ以上のメッセージを送信し得る。例えば、データは異なる可能な変動が異なるデータと関連する予め決められた振幅変動を用いることによって通信され得る。

具体的に、第一通信ユニット３０５は受電器１０５へ順方向メッセージを送信し、受電器１０５は逆方向通信リンクが実際に電力伝送に参加している受電器１０５とのリンクであることを確認するために応答メッセージを送電器１０１へ送り返すことによって応答すると予測される。

逆方向通信リンクを介して受電器１０５からデータを受信するために、送電器１０１はさらに受信アンテナ２０３に結合される第二通信ユニット３０７を有する。逆方向通信リンクは従って送電コイル１０３を介する信号の受信ではなく受信アンテナ２０３の使用に基づく。逆方向通信リンクは順方向通信リンクのために使用されるものとは異なる通信アプローチを使用する。

受電器１０５は受電コイル１０７に結合される、電力伝送信号を受信する電力伝送制御器４０１を有する。電力伝送制御器４０１はさらに負荷４０３に結合され、電力伝送信号を受信して負荷にとって適切な電力供給信号を生成することができる。電力伝送制御器４０１は当業者に周知の通り例えば（フルブリッジ）レシーバ、平滑回路及び電圧若しくは電力制御回路を有し得る。多くの場合、受電器は選択周波数のための受電コイル１０７を持つ共振回路を実現するために一つ以上のキャパシタを含む。

電力伝送制御器４０１はさらに受電器１０５を制御することができ、具体的にＱｉ電力伝送の異なるフェーズをサポートすることを含む伝送機能動作をサポートすることができる。

受電器１０５はさらに電力伝送信号を使用する通信リンク上で送電器１０１からメッセージを受信するように構成される第三通信ユニット４０５をさらに有し、すなわち第三通信ユニット４０５は順方向通信リンク上で第一通信ユニット３０５によって送信されるメッセージを受信し得る。順方向通信リンクは電力伝送信号を使用するので、これは本質的に電力伝送距離と実質的に同じ距離を持つ。

第三通信ユニット４０５は従って本実施例では受電コイル１０７に基づく通信リンクを使用してメッセージを受信する。第三通信ユニット４０５は具体的に電力伝送信号の振幅／周波数／位相変動を検出し、これらを第一通信ユニット３０５によって導入され得る予め決められたシーケンスに比較し得る。マッチが見つかる場合、このマッチに対応するデータが受信されるとみなされる。

従って、第一通信ユニット３０５は、第三通信ユニット４０５がデータを復元するために復調し得る電力伝送信号にデータを変調することによって第三通信ユニット４０５へデータを通信し得る。いかなる適切な変調アプローチが使用されてもよく、通信はさらにエラー訂正コーディングなどの他の通信技術を使用し得ることが理解される。

受電器１０５はさらに、第三通信ユニット４０５に結合され、受信データを与えられる応答生成器４０７を有する。送電器１０１が単にデータを伴わない予め決められた照会メッセージを送信する実施例において、応答生成器４０７は単に照会メッセージが受信されているという表示、並びに例えば順方向メッセージについての周波数若しくは他の特性を与えられ得る。

応答生成器４０７は順方向メッセージへの応答メッセージを生成するように構成される。予め決められた照会メッセージの実施例において、応答メッセージは例えば電力伝送信号の周波数若しくは振幅変動であり得る。

しかしながら、ほとんどの実施形態において、応答生成器は受信データに応答して応答データを生成する。従って応答メッセージによって示される順方向メッセージの特性は順方向メッセージのデータの一部若しくは全部である。多くの実施形態において、応答生成器４０７は単に受信データ（の少なくとも一部）に等しくなるように応答データを生成し得る。例えば、識別及びタイムスタンプが順方向メッセージにおいて受信される場合、応答生成器４０７は単にこのデータを応答メッセージにコピーし得る。

他の実施形態において、応答生成器４０７は例えば順方向メッセージのデータの一部若しくは全部からハッシュ若しくはチェックサムを決定するためのアプローチなど、適切なアルゴリズムに従って応答データを生成し得る。

一部の実施形態において、応答生成器４０７はローカルな特徴を反映する応答データも含み得る。例えば、一部のシナリオにおいて、応答生成器４０７は照会メッセージに応答して受電器１０５の識別及び／又はローカルに生成されるタイムスタンプを有する応答メッセージを生成し得る。

応答生成器は電力伝送制御器４０１によって生成されるデータを含み得る。応答生成器４０７は一つの照会メッセージについて複数の応答メッセージで応答し、各応答メッセージ毎に電力伝送制御器によって生成される新たなデータを含み得る。

応答生成器４０７は逆方向通信リンクを介して送電器１０１へ応答メッセージを通信するように構成される第四通信ユニット４０９に結合される。

前述の通り、逆方向通信リンクは送電コイル１０３、受電コイル１０７、若しくは実際に電力伝送信号を利用しない通信リンクである。むしろ、これは図１のシステムにおいて、電力伝送の特徴における変動による影響を受けない、具体的には電力伝送信号の変動による影響を受けない、完全に独立した通信リンクである。さらに、逆方向通信リンクは順方向通信リンクよりも実質的に大きい距離を持つ、典型的には順方向通信リンクの少なくとも２倍の距離を持つ、通信アプローチによってサポートされる。

逆方向通信リンクは異なる特性によって電力伝送信号から分離され得る。例えば、これらは周波数領域において区別され、典型的に逆方向通信リンクは電力伝送信号の周波数よりかなり高い（例えば少なくとも１０若しくは１００倍も高い）通信周波数を用いる。一部の実施形態において、分離は付加的に若しくは代替的に空間的に実現され得、例えばアンテナが電力伝送コイルから比較的遠くに位置付けられる。さらに他の実施形態において、分離は代替的に若しくは付加的にコード領域における分離によって、例えば異なるスペクトル拡散コードの使用によって実現され得る（又は逆方向通信リンクはスペクトル拡散通信を使用し得るが順方向通信リンクは単純振幅変調を使用する）。

一部の実施形態において、逆方向通信リンクはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ‐Ｆｉ（登録商標）若しくはＮＦＣ通信などによって、一般的な及び標準化の可能性がある通信アプローチによって実現され得る。

第二通信ユニット３０７は従って第四通信ユニット４０９から応答メッセージを受信する。

加えて、逆方向通信リンクは典型的に、制御データ及び特に電力制御データなど、受電器１０５から送電器１０１への他のデータの通信のために使用される。従って、第二通信ユニット３０７は具体的には受電器１０５によって要求される通り電力伝送信号の電力レベルを動的に調節するために必要な電力制御データを与えられる電力制御器３０３に結合される。多くの実施形態において、応答メッセージは例えば複合電力制御及び応答メッセージなど、共有メッセージであり得る。

送電器１０１は付加的に第一通信ユニット３０５に結合される応答プロセッサ３０９を含む。応答プロセッサ３０９は順方向メッセージへの予測応答メッセージを決定するように構成される。これはさらに予測特性を決定する、すなわちこれは応答メッセージにおける特性の表示の予測を決定する。

変数データを伴わない予め決められた順方向メッセージが使用される実施例において、予測応答メッセージはこの予め決められた応答メッセージに対する電力伝送信号の特性の表示を含み得る。このような場合において、応答プロセッサ３０９は応答メッセージにおいて報告を返されるとみなすと予測する値を決定し得る。例えば、順方向メッセージが電力伝送信号の周波数を変えることによって送信される場合、応答メッセージは電力伝送信号の周波数の表示を提供し、応答プロセッサ３０９は応答メッセージにおいて報告される周波数の予測値を決定し得る。

しかしながら、ほとんどの実施形態において、順方向及び／又は応答メッセージは変数データを有する。実際、ほとんどの実施形態において応答プロセッサ３０９は第一通信ユニット３０５に結合され、そこからの順方向メッセージに含まれる第一データを受信する。そしてこれは次に何のデータが受電器１０５からの応答において予測されるはずかを決定する。

受電器１０５が単に受信データを応答メッセージにコピーする多くの実施形態において、予測応答データは送信データと同一であり得る。他の実施形態において、予測応答データは例えば適切なアルゴリズムに従って生成され得る。例えば受電器１０５は受信データにハッシュ操作を適用し、得られるハッシュを応答メッセージに含むことを要求され得る。応答プロセッサ３０９はこのような実施例において応答生成器４０７と同じハッシュ操作を実行して予測応答データを生成し得る。

さらに他の実施形態において、予測応答データは受信した順方向メッセージからのデータを使用せずに受電器１０５によって生成されるローカルデータを反映するデータを含み得る。例えば、応答メッセージは受電器１０５の識別及び場合によりローカルに生成されるタイムスタンプを含むように構成され得る。応答プロセッサ３０９はかかるデータの予測値を含むように予測応答データを生成し得る。例えば、受電器１０５の識別は電力伝送の初期化中に交換され得、応答プロセッサ３０９は従ってこの情報を使用して予測応答を決定し得る。同様に、受電器１０５と送電器１０１の間の時刻同期は電力伝送の初期化において実行され得、この同期及びローカルタイマーに基づいて、応答プロセッサ３０９は応答メッセージに対する予測タイムスタンプを計算するように構成され得る。

予測応答データは例えば可能性があるデータの具体的データ値として又は範囲若しくは間隔（若しくは異なるオプション）として定義され得ることが理解される。例えば、応答プロセッサ３０９はタイムスタンプ間隔を生成し、受電器１０５からのタイムスタンプはこの間隔の範囲内にあると予測される。

応答プロセッサ３０９と第二通信ユニット３０７は妥当性チェッカー３１１に結合され、これはさらに電力制御器３０３に結合される。妥当性チェッカー３１１は予測応答メッセージに対応するメッセージが第二通信リンク上で受信されるかどうかを示す確認表示を生成するように構成される。

具体的に、妥当性チェッカー３１１はメッセージが第二通信ユニット３０７によって受信されるという情報を与えられる。送電器１０１は典型的に第二通信ユニット３０７によって受信されるメッセージとデータが実際に受電器１０５との逆方向通信リンクから受信されると想定する、すなわち受信メッセージが受電器１０５に起因したと想定される。しかしながら、これは全シナリオにおいて保証されることができず、従って送電器１０１は次に、受信した（未知の）メッセージ（及び潜在的にデータ）が受電器１０５から受信されると予測されるものに対応するかどうかを評価する。第二通信ユニット３０７によって受信されるメッセージが実際に受電器１０５に由来する場合、これは予測応答メッセージとなる。具体的に、受信メッセージのデータは第四通信ユニット４０９に由来するはずであり、従って予測応答データにマッチするはずである。

従って、妥当性チェッカー３１１は次に受信メッセージ／データを予測応答メッセージ／データに比較する。それらがマッチする場合、そこから第二通信ユニット３０７がデータを受信する受電器が実際に電力伝送に関与するものである、すなわちこれが受電器１０５であることを本アプローチが確認したことを示すように確認表示が設定され得る。これは肯定確認表示とよばれる。それらがマッチしない場合、そこから第二通信ユニット３０７がデータを受信する受電器が電力伝送に関与するものでない、すなわちこれが受電器１０５でないことを本アプローチが特定したことを示すように確認表示が設定され得る。これは否定確認表示とよばれる。所定間隔内にメッセージが受信されない場合も、否定確認表示が生成される。

具体例として、確認表示は受信応答メッセージ／データが予測応答メッセージ／データにマッチするか否かに依存して否定状態若しくは肯定状態に設定され得る。

確認表示は電力制御器３０３へ与えられ、これは次に、それに応答して確認表示に応答して電力伝送信号の電力レベルを制御する。特に、電力制御器３０３はマッチがないことを確認表示が示す場合、すなわち否定確認表示が生成される場合に電力を削減するように構成され得る。

例えば通信リンクが検証されることを示す肯定確認表示が生成される場合、電力制御器３０３は次に通信リンクを介して受信されるデータを用いて（これが電力伝送を受ける受電器１０５に由来すると確認されるので）通常電力伝送動作を実行し得る。しかしながら、通信リンクが検証されないことを示す否定確認表示が生成される場合、電力制御器３０３は次に通信リンクを介して受信されるデータを用いて（これが電力伝送を受ける受電器１０５に由来すると確認されないので）通常電力伝送動作を実行し得ない。代わりに、これは次に電力伝送信号の電力を閾値を超えないように制限し得る。閾値は例えば電力伝送信号が過度の磁場に起因するいかなる損傷若しくは望ましくない状況も導入しそうにないように選択され得る。具体的に、電力レベルは安全レベルに制限され得る。実際、一部の実施形態において、電力は例えば電力制御器３０３が電力伝送を終了することによってゼロに削減され得る。

システムはこのように順方向通信リンク上で通信されるデータと逆方向通信リンク上で通信されるデータとの間に関係若しくは関連性を確立し得る。これは逆方向通信リンクが順方向通信リンクと同じ受電器と確立されること、及び従って第二通信ユニット３０７によって受信されるデータが実際に電力伝送に関与する受電器１０５に由来することを送電器１０１が検証することを可能にする。

本アプローチは改良された信頼性を提供し、特に多数の望ましくない操作状況が発生するリスクを予防若しくは削減し得る。具体的に、これは電力伝送がその特定の電力伝送に参加しないが別の電力伝送に参加し得る受電器によって制御されるリスクを削減し得る。

本アプローチは従って、非対称通信が使用される、並びに具体的には比較的長距離通信アプローチが受電器１０５から送電器１０１への通信のために使用され得るが、同時に通信を非常に短距離に制限することから得られる安全性と信頼性を提供する、効率的な電力伝送システムを提供する。実際、順方向通信は電力伝送距離に対応する距離に制限され、本アプローチは逆方向メッセージが実質的により大きな距離を持つ通信アプローチを用いて通信されるにもかかわらず逆方向メッセージのための距離が事実上同じ距離に制限されるような方法で順方向及び逆方向通信をリンクする。

本アプローチは具体的に、少なくとも一つの順方向メッセージと一つの逆方向メッセージの間にリンク若しくは関連性を導入することによって順方向及び逆方向通信リンクをリンクする。応答メッセージは単に任意の可能性のある逆方向メッセージであるだけでなく、第一メッセージの特性を示すものであり、従ってこれは第一メッセージをうまく受信することができる受電器によってのみ送信され得る。妥当性チェッカー３１１は従って応答メッセージが実際に第一メッセージを受信した受電器に由来するかどうか、並びに従ってこれが第一メッセージを受信するために送電器１０１に十分に近い受電器から受信されるメッセージであるかどうかを検出する。

本アプローチは具体的に、近くの送電器によって給電される受電器によって送信されるメッセージが送電器１０１によって有効とみなされないことを保証する。例えば、近くの送電器は例えばピン信号若しくは連続電力信号などの電力信号を送信し、これはこの近くの送電器上に位置する受電器に給電する可能性がある。この受電器は従ってメッセージを送信する。例えば、ピン電力信号の存在は受電器が逆方向メッセージを送信することにつながり得る。逆方向通信の拡張距離のために、この逆方向メッセージは送電器１０１によって受信され得る。しかしながら、逆方向メッセージは送電器１０１によってサーブされる受電器によってではなく、近くの送電器によってサーブされる受電器によって生成されている。従って、この受電器は送電器１０１からいかなる順方向メッセージも受信することができず、従ってこれは送電器１０１からのいかなるメッセージのいかなる特性も決定せず（決定することができず）、さらにこれは送電器１０１からのメッセージのデータから生成されるデータを含むことができない。従って、受信される逆方向メッセージがそれに対する応答メッセージである可能性がある第一メッセージを送電器１０１が偶然送信した場合であっても、送電器１０１は受信される逆方向メッセージが送電器１０１への適切な応答メッセージでないことを容易に決定することができ、従ってこのメッセージを無視する。従って、受電器が逆方向通信リンクの通信距離内であっても、これが順方向通信リンクの通信距離外であるという事実が、受信メッセージが送電器１０１のためのメッセージであるとみなされることを予防する。

具体例として、二つの比較的近い送電器が偶然同時にピン信号を送信する場合、それらは上記アプローチに従って各々送電器識別データを含むようにピン信号を変調し得る。そして送電器のうちの一方の上に位置する受電器は受信するピン信号の送電器識別のハッシュ（若しくは識別自体）を含む逆方向メッセージを送信し得る。従って、受電器から送信される逆方向メッセージが両送電器によって受信され得る場合でも、これは対応する識別を持つ送電器のみによって考慮され、すなわちこれは受電器がその上に位置する送電器のみによって考慮される。異なる実施形態及びシナリオでは異なるデータが順方向メッセージ及び／又は応答メッセージにおいて送信され得ることが理解される。

例えば、一部の実施形態において、順方向メッセージは送電器１０１の識別を含み得る。これはメッセージが実際に正しい送電器１０１から受信されることを受電器１０５が検証することを可能にし得る。加えて、これは受電器１０５が異なる送電器へ動かされるかどうかを受電器１０５が検出することを可能にし得る。

他の実施形態において、順方向メッセージは代替的に若しくは付加的に特定送電コイル１０３の識別を含み得る。これは送電器１０１が複数の送電コイルを有する場合及び特に異なるコイルに結合される複数の受電器への同時電力伝送を可能にする場合に特に有利であり得る。データは例えば受電器１０５がある送電コイルによってサポートされることから別の送電コイルによってサポートされることへ動かされることを検出するために受電器１０５によって使用され得る。

一部の実施形態において、受電器１０５は順方向メッセージにおいて受信されるデータに直接対応する応答データを生成し得る。例えば、受電器１０５は順方向メッセージからのデータを応答メッセージにコピーすることによって応答データを生成し得る。受電器１０５からの応答メッセージは具体的に送電器１０１の若しくは送電器１０１の特定送電コイルの識別を有し得る。

送電器１０１はかかるシナリオにおいて予測応答データを、順方向メッセージにおいて送信される同じデータとして、すなわち送電器及び／又は送電コイルの識別として、生成し得る。第二通信ユニット３０７によって受信されるメッセージが送信データに対応するデータを有する場合、逆方向通信リンクが確認／検証されていることを示す確認表示が設定される。本アプローチは多数の望ましくない操作構成（上記で概説したものなど）が検出されることを可能にし得る。

多くの実施形態において、逆方向通信リンクの検証において時間的態様の考慮を含むことが望ましい可能性がある。具体的に、多くの実施形態において送電器１０１が順方向メッセージへの予測応答を受信することだけでなくこれが所定時間窓以内に受信されることも要求することが有利であり得る。具体的に、適切な応答メッセージが所定最大許容遅延以内に受信されることが有利であり得る。

従って、一部の実施形態において、妥当性チェッカー３１１は順方向メッセージの送信から受信メッセージの受信までの時間遅延を決定するように構成され得る。そして確認表示は時間遅延に基づいて設定され得る。

多くの実施形態において測定される時間遅延の具体的な値が決定される必要はないことが理解される。実際、一部の実施形態では、時間遅延が所定閾値を超えるか否かが単に決定され、これを示すように確認表示が設定され得る。

例えば、送電器１０１は受電器１０５へ予め決められた順方向メッセージを送信し、そして逆方向通信リンクをモニタするように第二通信ユニット３０７を初期化し得る。同時に、妥当性チェッカー３１１がタイマーを開始し得る。タイマーが所定値に達する前に受電器１０５からの予測応答にマッチする（例えば予め決められた）応答が受信されることを第二通信ユニット３０７が検出する場合、逆方向通信リンクが検証されていること、及び第二通信ユニット３０７が電力伝送にも関与する受電器１０５と通信していることが確認されていることを示すように確認表示が設定される、すなわち肯定確認表示が生成される。そして電力制御器３０３は次に逆方向通信リンクを介して受信される制御データに基づいて電力伝送を操作する。しかしながら、タイマーが所定値に達する前に応答が受信されない（若しくは無効な応答が受信される）場合、妥当性チェッカー３１１は逆方向通信リンクが検証されていないこと、及び第二通信ユニット３０７が電力伝送に関与する受電器１０５と通信することが確認されないことを示すように確認表示を設定する、すなわち否定確認表示が生成される。応答して、電力制御器３０３は次に電力伝送信号の電力レベルを比較的低い値（例えば５Ｗ未満）に制限する。実際、一部の実施形態において、これは単に電力伝送を終了し得る（それによって電力伝送信号の電力をゼロに設定する）。

送電器１０１は異なる実施形態において異なる方法で応答メッセージのタイミングを決定し得ることが理解される。

例えば、一部の実施形態において、順方向メッセージは第一メッセージのための送信時間の表示を有し得る。これは例えばローカル時間基準に同期するために受電器１０５によって使用され得る。受電器１０５が応答メッセージを送信するとき、これはこの時間基準に従って現在時刻を含み得る（そしてこれは送電器１０１の時間基準と同期される）。そして送電器１０１は元の送信時間及び応答メッセージの送信時間の表示の知識に基づいて遅延を決定し得る。

別の実施例として、送信時間表示が単に応答メッセージにコピーされ得る。そして送電器１０１は順方向メッセージにおいて示される送信時間から応答メッセージを受信する時間を減算することによって遅延を決定し得る。

さらに別の実施例として、順方向メッセージの送信時間表示は単にメッセージ識別若しくはシーケンス番号であり得る。さらに、順方向メッセージを送信するとき、送電器１０１は送信の時刻をローカルに保存し得る。送電器１０１はメッセージ識別若しくはシーケンス番号を応答メッセージにコピーし、これが送電器１０１によって受信されるとき、次にこれはこのメッセージ識別若しくはシーケンス番号に対応する保存された送信時間を読み出し得る。そして現在時刻及び読み出された送信時間とから遅延が決定され得る。

このようなアプローチの利点は送電器１０１と受電器１０５の時間基準が同期される必要がないことである。

一部の実施形態において、応答メッセージは具体的に順方向メッセージが生成されるときに生成されるメッセージであり得る。従って、一部の実施形態において、順方向メッセージは応答メッセージを生成させる。しかしながら、他の実施形態において、応答メッセージはいずれにせよ生成されるが順方向メッセージの受信を反映するように修正されるメッセージであり得る。一つの順方向メッセージが複数の応答メッセージの生成をもたらし得ることも理解される。例えば、一つの順方向メッセージからのデータは逆方向通信リンクを介して送電器１０１へ送り返される複数のメッセージに含まれ得る。これらのメッセージの各々が応答メッセージとみなされ得る。

例えば、受電器１０５は電力制御ループを実現するために送電器１０１へ電力制御メッセージを持続的に送り返し得る。例えば、電力伝送フェーズ中、少なくとも２００ｍ秒毎に電力制御メッセージが送信されることが要求され得る。このようなシナリオにおいて、各電力制御メッセージは順方向メッセージからのデータ、例えば送電器識別及び／又はメッセージ識別などを有することが要求され得る。電力制御メッセージのいずれも順方向メッセージによって与えられた正しい送電器識別若しくはメッセージ識別を含まないと検出される場合、送電器１０１は電力伝送を中止して電力レベルを制限し得る。従って、このような実施形態において、各電力制御メッセージは応答メッセージとみなされ得る。

応答メッセージにおいて第一メッセージの特性の表示を含むこと、及びこれを送電器１０１によってチェックすることは、従って緩和されたタイミング感受性を可能にし、実際に多くの実施形態において応答メッセージが第一メッセージと任意のタイミング若しくはシーケンス関係を持つといういかなる要件も除去し得る。

例えば、送電器１０１は送電器識別を有する順方向リンクメッセージを送信し得る。これは送電器１０１によって給電される受電器１０５によってのみ受信され得る。全ての逆方向リンクメッセージに対して、送電器１０１はそれらが送電器識別のハッシュを含むかどうかをチェックし、そうでなければそれらを無視し得る。ハッシュは送電器１０１によって給電される受電器１０５によってのみ与えられ得るので、偶然逆方向リンク通信距離内にある他の受電器から受信される全メッセージは送電器１０１によって自動的に無視される。このような効果は例えば第一メッセージの送信後所定時間間隔内に受信される任意のメッセージがサポートされる受電器に由来するとみなされる場合には実現不可能であり得る。

一部の実施形態において、リンクの検証は例えば電力伝送の初期化においてのみ実行され得、特に順方向メッセージは一度だけ通信され得る。しかしながら、多くの実施形態では、例えば規則的時間間隔で処理を繰り返すことが有利である。

従って、多くの実施形態において、送電器は順方向メッセージを繰り返し送信するように構成され、さらにこれらの順方向メッセージへ適切な応答メッセージが逆方向通信リンクから受信されるかどうかを示す確認表示を繰り返し生成するように構成され得る。送電器１０１はさらに繰り返される確認表示に基づいて電力を繰り返し制御し、具体的には非肯定確認表示が受信される場合電力を制限するか若しくは電力伝送を終了し得る。

例えば、送電器１０１は規則的間隔で順方向通信リンク上で受電器１０３へ順方向メッセージを送信し得る（又は例えば、特に順方向通信リンクが非常に遅く従って各メッセージを送信するためにかなりの時間を要するとき、順方向メッセージを連続的に（すなわち基本的にメッセージ間に間を置かずに連続して）送信し得る）。そしてこれは送信された順方向メッセージ毎に、適切な応答メッセージが所定時間間隔内に受信されるかどうかを決定し得る。そうであれば、送電器１０１は次に逆方向通信リンクを介して受信される制御データに基づいて電力伝送を実行する。しかしながら、適切な応答メッセージが受信されない場合、送電器１０１は次に電力伝送信号の電力を所定閾値未満に制限する。送電器１０１はこのシナリオにおいて次に順方向メッセージを送信し、適切な応答が受信され始める場合、これは次に通常電力操作に戻り得る。肯定及び否定確認表示のシーケンスに基づいて電力を制限すべきか否かを決定するために異なる基準が適用され得ることが理解される。例えば電力伝送は１回の否定確認表示が受信される場合に終了され、例えば５回の連続肯定確認表示後にのみ再開され得る。

一実施例として、一部の実施形態では、順方向メッセージの各々はメッセージのための送信時間の表示を有し得る。応答生成器４０７は各順方向メッセージに応答してメッセージのための送信時間表示を含む一つ以上の応答メッセージを生成し得る。妥当性チェッカー３１１は各受信メッセージの送信時間表示と受信メッセージに対する予測時間表示との比較に応答して逆方向通信リンクを介して受信されるメッセージに対する確認表示を生成し得る。受信メッセージが送電器１０１からの予測応答メッセージに対応しない、又は所定時間間隔内に受信されない場合、否定確認表示が生成される。そうでなければ、肯定確認表示が生成される。

順方向メッセージ及び応答メッセージの繰り返しシーケンスの使用は、逆方向通信リンクが実際に意図した受電器１０５とのリンクであることをシステムが連続的に及び動的に検証することを可能する。特に、これは充電構成における変化が生じる限りシステムがその変化を検出しそれに従うことを可能にする。例えば、受電器１０５を有するデバイスが（例えば受電する第二のデバイスのための場所を空けるために）ある送電コイルから別の送電コイルへ動かされる場合、本アプローチはこの移動を動的に検出し得る。

多くの実施形態において、順方向メッセージを比較的頻繁に、及び典型的には５００ｍ秒未満の、又は実際に多くの実施形態では２００ｍ秒未満の時間間隔で送信させることが有利であり得る。同時に、多くのシナリオにおいて通信負荷を過度に増加しないために間隔が短過ぎないことが有利であり得る。実際、多くの実施形態において、順方向メッセージ間の時間間隔は１０ｍ秒以上であることが有利である。かかるタイミングは電力伝送動作に特に適した動的挙動を可能にし、特に容認できないほどオーバーヘッドを増すことなく充電構成における変化の十分に迅速な検出を可能にし得る。

多くの実施形態において、新たな順方向メッセージを送信するときの決定は送電器１０１によってなされ得る。

例えば、多くの実施形態において、送電器１０１は新たな順方向メッセージが受信されるたびに、又は例えば適切な応答メッセージの受信に応答して肯定確認表示が生成されるときに、タイマーを開始し得る。時間が所定値（例えば２００ｍ秒に対応する）に達するとき、送電器１０１は新たな順方向メッセージを生成して送信し得る。従って、かかる実施形態において、逆方向通信リンク検証は規則的間隔で繰り返され得る。

代替的に若しくは付加的に、新たな順方向メッセージは所定イベントの発生の検出に応答して送信され得る。

例えば、送電器１０１は、送電器１０１若しくは受電器１０５（又は両方）のいずれかの移動を検出するように構成される移動検出器を有し得る。移動が検出されるたびに、送電器１０１は新たな順方向メッセージを生成して送信し得る。これは送電器１０１と受電器１０５の相互に対する移動の結果として望ましくない充電構成がしばしば生じ得るので、特に魅力的であり得る。

移動検出は移動を直接若しくは間接的に検出するように構成され得る。例えば、動き検出器が送電器１０１を有するデバイス内に実装され得、従ってこれが物理的に動かされるたびにこれが直接検出される。別の実施例として、受電器を含む物体が送電器１０１の充電アレイ上に位置することを検出するように構成される近接検出器が送電器１０１内に実装され得る。このような近接尺度における変化が検出され得る場合、送電器１０１は次に新たな順方向メッセージを生成して送信し得る。

多くの実施形態において、移動の検出はより間接的であり、具体的には電力伝送動作特徴における変化の検出によるものであり得る。

例えば、送電コイル１０３の負荷における変化が検出される場合、これは受電器１０５の移動に起因する可能性があり、従って送電器１０１は次に新たな順方向メッセージを生成して送信し得る。電力負荷における変化は例えばコイル電流の増加（若しくは減少）の検出によって直接測定され得る。一部の実施形態において、これは例えば受電器１０５によって要求される電力におけるステップ変化の検出によって、間接的に検出され得る。

多くの実施形態において、検証開始の制御が受電器１０５によって少なくとも部分的に制御されることが望ましい可能性がある。具体的に、受電器１０５は送電器１０１へメッセージ要求を送信するように構成され得、応答して送電器１０１は新たな順方向メッセージを送信することによって新たな検証プロセスを開始し得る。このようなアプローチは、一部のイベントが送電器１０１よりも受電器１０５によって検出する方が容易であり得るので、例えばより信頼できる動作を可能にし得る。例えば、受電器１０５の移動は受電器１０５自体によって（例えば受電器１０５に含まれる動き検出器によって）より検出しやすい可能性がある。典型的に、受電器１０５が動かされることに応じて望ましくない電力伝送構成がしばしば生じるので、これはこのようなシナリオが検出されないリスクを予防若しくは軽減し得る。

さらに、Ｑｉ規格などの標準規格は、電力伝送動作の制御が受電器１０５に集中する設計原理を採用し、従って本アプローチはこのような設計原理が従われることを可能にし、増大した互換性を可能にし得る。

多くの実施形態において、メッセージ要求は逆方向通信リンクを介して受信され得る。しかしながら、一部の実施形態若しくはシナリオにおいて、これは代替的に若しくは付加的に別の通信リンクを介して、例えば電力伝送信号の負荷変調などによって、受信され得る。

送電器１０１について記載された新たな検証プロセスを開始するときの考察は受電器１０５に準用し得ることが理解される。具体的に、受電器１０５は時間間隔の終了又は受電器１０５及び／又は送電器１０１の移動の検出に応答してメッセージ要求を送信し得る。

同様に、受電器１０５は電力伝送動作特徴における変化の検出に応答してメッセージ要求を送信し得る。具体的に、新たなメッセージ要求は受電器１０５が電力伝送信号の電力レベルにおける変化を検出する場合に送信され得る。かかる変化は受電器１０５が送電コイル１０３に対して動かされることに応じて生じる可能性があり、従って受電器１０５は逆方向通信リンクが依然有効であることを確認するために新たな検証プロセスを開始し得る。

一部の実施形態において、逆方向通信リンクを介して送電器１０１へ受電器１０５によって与えられる（複数の）応答メッセージは追加情報を有し得る。この追加情報も多くの実施形態において電力レベルを制限すべきかどうか又は通常動作を続行すべきかどうかの決定において使用され得る。

具体的に、多くの実施形態において、応答メッセージは電力伝送信号に対する受信電力レベルの表示を有し得る。この受信電力レベルは、電力制御器３０３が所定限度を下回るように電力を制限すべきかどうかを決定するために使用され得る。特に、受信電力レベルが所定閾値を下回る場合、電力制御器３０３は電力伝送信号の電力レベルを制限し、そうでなければこれは次に、受電器１０５が電力伝送信号の電力レベルを制御する通常電力制御を行い得る。

閾値は典型的には電力伝送信号の現在の電力レベルに依存し、具体的に電力伝送信号の送電レベルと電力伝送信号の受電レベルの比率が所定値を下回る場合に電力が制限され得る。

受信電力レベルは送電コイル１０３と受電コイル１０７の間の結合の強い表示を提供する。従って、受信電力レベルが所定値を下回る場合、これは結合が低過ぎることに起因する可能性がある。これは受電コイル１０７の不適切な位置付けに起因する可能性があり、抑えられない強磁場をもたらす可能性がある。従って、このようなシナリオにおいて送電レベルを、従って磁場の大きさを制限することが望ましい可能性がある。

以下、例えば図１のシステムなど、電力伝送システムの具体的考察及び実施に関して本アプローチがより詳細に説明される。

本アプローチは、送電器が電力を供給される受電器による通信チャネルを介してのみ制御されることを保証するために、電力伝送チャネル（順方向通信リンク）と完全に分離された通信チャネル（逆方向通信リンク）との間に関係若しくは関連性を確立することに基づく。本アプローチは異なる通信距離を持つ順方向通信リンクと逆方向通信リンクを使用しながら、順方向通信リンクの有効距離への逆方向通信リンクの有効距離の制限を実現する。

関係は例えば受電器が通信チャネル／逆方向通信リンクを介して通信メッセージに送電器の識別子を含むことによって確立され得る。

識別子は送電器から受電器へ通信されていてもよい。識別子は典型的には送電コイルに固有であり得る。加えて、送電器によって提供され受電器によって返されるデータは、何らかの時間依存データを含み得る。例えば、データは以下を含み得る：
‐製造コード＋シリアルコードとして与えられる識別子
‐カウンタ値、若しくはタイムスタンプ。

検証及び関係は、例えばリフレッシュを正当化するイベントが生じるとき、例えば受信電力の予期せぬ変化の場合、又は最後の検証からの経過時間が閾値に達したとき、アップデート若しくはリフレッシュされ得る。

システムは例えば電力伝送のために以下のアプローチを使用し得る。

まず、電力伝送が安全であるように受電器が位置するかどうかが送電器１０１によってチェックされる。具体的に、受電器は電力伝送が安全であるかどうかを送電器が決定するのに役立つ測定信号を通信し得る。例えば送電器は電力伝送が安全であるかどうかを決定する基準として受信電力信号強度を使用し得るか、及び／又は漂遊磁場の測定のような他のアプローチを使用し得る。これは電気器具が送電器上にうまく位置付けられるかどうかをチェックする。

そして送電器が電力を供給する受電器によって制御されることを保証するために電力伝送チャネル（順方向通信リンク）と通信チャネル（逆方向通信リンク）の間の関係が確立される。

電力チャネルと通信チャネルの間の関係の検証は時間的考察に一部基づき得る。具体的に、受電器は所定時間内に順方向メッセージに応答することを要求され得る。

これは例えば受電器を有する電気器具が動かされる問題に対処し得る。ほとんどの場合、ある電気器具が動かされることと別の電気器具が同じスポット上に位置付けられることとの間でいくらかの時間が経過する。結果として、電気器具の不在は受電器から応答メッセージが提供されないことによって検出される。しかしながら、第二の電気器具が間断なく第一の電気器具と置き換わり（すなわち電気器具が送電器上に位置しない期間が存在しない）、第一の電気器具が第二送電器へ動かされる場合、第一送電器は電力を供給し続けるが、これは今や第二の電気器具へ向けられる。しかしながら、第一の電気器具は依然第一送電器を制御し得る。

例えばこのようなシナリオを回避するために、電力チャネルと通信チャネルの間の関係の検証は、送電器から受信されるメッセージの特性を示す応答メッセージを受電器が提供することに基づく。具体的に、本アプローチはさらに送電器若しくは送電コイルについての識別データを考慮し得る。受電器は送電器によって提供される送電コイル若しくは送電器識別子を応答メッセージに含むことを要求され得る。

これは第一の電気器具が第二送電コイルを介して第二送電器から異なる識別子を受信する場合、及びこれが応答メッセージにおいて新たな識別子を含む場合に上記問題に対処する。この新たな識別子は第一送電器にとって又は第一送電コイルにとって有効ではなく、第一送電器は従って移動と変更されたシナリオを検出する。

しかしながら受電器が、例えば新たな識別子を受信していないために、又は内部エラーのために、第一送電器若しくは送電コイルの識別子を含み続ける場合、第一の電気器具は依然第一送電器を、又は第一送電コイルを介して送電器を制御する可能性がある。

電力チャネルと通信チャネルの間の関係の検証は従ってさらに送電器によって送信されるメッセージに対する識別データを考慮し得る。加えて受電器は送電器によって提供されるメッセージ識別子を応答メッセージに含むことを要求され得る。これは、第一の電気器具がもはや第一送電器から若しくは第一送電コイルを介してメッセージ識別子を受信しないので、この問題にさらに対処する。従って第一の電気器具はこれらの新たなメッセージ識別子を応答メッセージに含むことができず、結果としてこれは無効なメッセージを第一送電器へ若しくは第一送電コイルを介して送電器へ送信する。

検証は好適には識別とタイミングの両方を考慮し、タイミングは連続的にアップデートされ得る。

システムにおいて、送電器は電力チャネル（順方向通信リンク／電力伝送信号）と通信チャネル（逆方向通信リンク）の間の関係が検証される場合のみ強磁場を供給する。

しかしながら、強磁場を供給する前に、送電器は関係を確立する目的で弱く本質的に安全な電力信号若しくは通信信号を供給し得る。

強磁場が供給されるとき、送電器は関係が有効であることを規則的にチェックし、関係がもはや有効でないと検出される場合は電力伝送を終了するか又は強磁場を本質的に安全なレベルに低減する。

検証の誘発は受電器が順方向メッセージの送信を要求することによって開始され得る。これはイベントによって、例えばユーザが電気器具を動かすときに引き起こされ得、これは例えば受信電力、電圧若しくは電流の測定における予期せぬ変化によって検出可能である。代替的に若しくは付加的に、これはタイムアウトによって、例えば最後の検証からの経過時間が例えば１００ｍ秒の閾値を超える場合に引き起こされ得る。代替的に若しくは付加的に、検証は送電器によって初期化され得る。

送電器は例えば関係が有効であるかどうか、すなわち逆方向通信リンクが検証済とみなされるかどうかを決定するために以下のパラメータを考慮し得る：
‐識別子の値。（送電器及び／又は送電コイル及び／又はメッセージの）識別子の値が、送電器が送信した識別子の値に対応しない場合、これは関係を無効とみなす。
‐送電器が識別子とともに順方向メッセージを送信してからの時間。この時間が第一の閾値より大きい場合、関係は無効とみなされる。
‐送電器が受電器から正しい識別子を含む最後の応答メッセージを受信してからの時間。この時間が第二の閾値より大きい場合、関係は無効とみなされる。
‐送電器によって送信される電力の量と受電器によって報告される電力の量との間の相違。

具体例はそれを介して無線受電器へ電力を供給し得る一つ若しくは複数の送電素子を持つ無線送電器に関する。送電器は（低電力）ピン信号を供給するように、又は（高電力）電力伝送信号を供給するように、送電素子を選択的に起動及び／又は変調し得る。

送電素子は典型的に、ピン信号若しくは電力信号を受電器へ伝送するための磁場を供給するのに適した磁場を生成する目的で送電コイルを含む（ただし複数の送電コイルも含み得る）。

送電器は、送電器と一つ若しくはそれ以上の受電器との間で進行中の電力伝送から干渉されることなく（又はほとんど干渉されずに）、近くの一つ若しくは複数の受電器へ通信することができるように設計される通信ユニットを含む。

加えて送電器は電力チャネル／順方向通信リンクを介して識別子も通信し得る。この識別子は例えば振幅、周波数、位相、パルス幅などを変えることによって、例えばピン信号若しくは電力信号上のビットストリームとして変調され得る。送電器はかかる識別子を、それを介してピン／電力信号が送信される送電素子へ特異的に割り当てる。

送電器は受電器からの電力チャネル（順方向通信リンク）と通信チャネル（逆方向通信リンク）の間で関係を確立し得る。関係は送電器が電力を伝送する受電器から受信する制御情報のみを使用することを保証する。

順方向通信リンクと逆方向通信リンクの間の関係は識別データの考察に基づく。具体的に、送電器は送電器１０１によって提供される識別を有する応答メッセージが受電器１０５によって返されることを期待する。

送電器はアップデートされた識別子を送信することによって、すなわち新たな順方向メッセージを送信することによって、確立された関係をリフレッシュし得る。このようなリフレッシュは受電器によって、例えば識別の要求によって開始され得る。送電器は例えば識別子にカウンタを含むことによってその識別子をアップデートし、カウンタはアップデートにおいてインクリメントされる。送電器は識別子にタイムスタンプを含むことによっても識別子をアップデートし得る。

送電器は、応答データに基づいて、全電力を供給すべきか若しくは電力を削減すべきかどうかを決定することができる。応答メッセージが正確なデータとともに受信される場合、これは受電器１０５が正確に位置付けられるという強力な表示である。

具体例はこのように無線送電器から受電することができる無線受電器を含む。受電器は送電器によって発せられるピン若しくは電力信号を受信するために一つ以上のコイルを含む。

受電コイルにおける誘導電圧の強度に基づいて、受電器はこれが電力伝送のために十分良好に位置付けられるかどうかを決定し得る。さらにこれは受電器がいかに良好に位置するか若しくは結合されるかを送電器に示すために送電器のための情報（受信電力レベルなど）を生成し得る。受電器は二次コイル上の誘導電圧から得られる情報を送電器へ通信し得る。

受電器は、送電器が生成した、及び例えばピン信号で通信した識別子を、送電器へ通信し返すこともできる。

受電器は送電器との電力チャネル（順方向通信リンク）及び通信チャネル（逆方向通信リンク）の間で関係を確立し得る。関係の確立は受電する受電器が送電器へ制御情報を提供するものでもあることを保証するために使用される。

受電器は通信チャネル／逆方向通信リンクを介して送電器へ送り返す応答メッセージに、順方向メッセージにおいて受信される最後に受信した識別子を含むことによって、確立された関係を維持し得る。受電器は新たな順方向メッセージを要求することによって関係をリフレッシュし得る。

受電器と送電器は具体的には電力伝送動作を実行するために以下のプロセスとプロトコルに従い得る。

まず、受電器が送電素子の近くに位置するかどうかを検出するために、送電器は電力コイルの近くにいかなる物体が置かれるかどうかを測定し得る。物体が検出されると、送電器は物体が受電器であるかどうかを調べるために初期電力信号若しくはピン信号を送信する。ピン信号のレベルは低いのでこれは本質的に安全である。

送電素子に十分近くに位置する受電器はピン信号を受信する。必要であれば、受電器はピン信号を使用して通信のための電子機器を起動する。起動された後、受電器は逆方向通信リンクを介して初期（第一）メッセージを送信する。初期メッセージは識別及び検証の要求（並びに具体的には順方向メッセージが送電器から送信されること）を示す。

初期電力信号によって起動される必要がある場合、受電器の反応時間を最小化するために、これは第一メッセージを送信するためにその電子機器の最小量のみを起動する。

ピン信号の開始と初期メッセージの間の時間は典型的には例えば１０ｍ秒から２００ｍ秒の範囲に限られる。

図５は受電器に対してピンを打つ送電素子のための可能なタイミングを図示する。

第一ピンで、受電器はそのエネルギーストレージ（キャパシタ）を起動し得るが、通信ユニットに給電するために十分なエネルギーは持たない可能性がある。送電器は受電器からいかなる通信も受信しないので、これは信号を除去する。

第二ピンで、受電器は再度ピン信号で起動し、送電器へメッセージを通信するために適切な通信ユニットを起動する。このメッセージを受信すると、送電器は物体が受電器であると結論付け、さらなる通信のためにピン信号を供給し続ける。

図６は送電器が受電器から初期（第一）メッセージを受信した後の可能なタイミングを図示する。送電器が初期／第一メッセージを受信した後、これはピン信号を供給し続けるが、加えてこれはピン信号について順方向メッセージを変調し、これは送電素子の識別子を含む。

順方向メッセージを受信すると、受電器は識別子と例えば受信信号強度を有するペイロードを含む第二メッセージを送信する（それによって送電コイルへの受電コイルの結合の表示を提供する）。

図７は受電器が送電器上に位置付けられる前後及び電力伝送フェーズの開始までの送電器と受電器の動作例を図示する。

実施例において、送電器は何か物体がその表面上に位置するかどうかをモニタリングする。何か物体を検出する場合、これはピン信号を送信することによってこれが受電器であるかどうかを評価する。

受電器は送電器上に位置付けられるとき、ピン信号の存在を検出し、メッセージ要求を、具体的には受電器へ識別子を送信することを送電器に要求する識別子要求を送信する。

送電器は応答して順方向メッセージを送信し、具体的にはピン信号について変調される識別子を送信する。識別子を送信後、送電器はそのコピーを後の使用のために保存する。送電器が時間内にメッセージ要求を受信しない場合、これはピン信号を除去し、リセットして初期状態に戻る。

識別子を受信後、受電器はそのコピーを後の使用のために保存し、送電器識別子を含む応答メッセージを送信する。（時間内に応答メッセージを受信する）送電器は応答メッセージが正しい識別子を含むかどうかチェックする。送電器が時間内に受電器からメッセージを受信しない場合、又はメッセージが誤った識別子を含む場合、これはピン信号を除去し、リセットして初期状態に戻る。送電器が受信メッセージを承認することが要求される場合、これは承認メッセージを送信する。このような承認メッセージはメッセージの受信を確認するためだけであり得るか、又は例えば応答メッセージに含まれる要求若しくはクエリへの答えを含み得る。例えば送電器が所定電力レベルをサポートするかどうかを受電器が問い合わせる場合、メッセージはこれに対する応答を含み得る。送電器は具体的に、メッセージを正しく受信していること、ただし要求される電力レベルをサポートしないことを示す否定承認メッセージで応答し得る。受電器は継続する前にまず承認メッセージを受信しようと試みる。承認メッセージの受信においてタイムアウトが生じる場合、受電器は同じメッセージを再送することによって、又は最終的に全手順を再開することによって（不図示）、その要求を繰り返し得る。

受電器は電力伝送フェーズに進むまで、又はもはやピン信号を検出しなくなるまで、メッセージ（送電器識別子のコピーを含む）を送信し続ける。送電器は電力伝送フェーズに進むまで、又はピン信号を除去するまで、メッセージを受信しチェックし続ける。

電力伝送契約を確立後、受電器と送電器は電力伝送フェーズに進む。このフェーズにおいて受電器は送電器の電力信号を制御するために逆方向通信リンクを介して電力制御メッセージを送信する。それによって送電器は電力信号が安全限度内にとどまるよう注意する。

曖昧さを予防するために、受電器は送電器へ通信する各メッセージにおいて送電素子の最新の識別子を含む。送電器はメッセージの受信時に識別子が送電素子に対応するかどうかチェックする。対応しない場合メッセージは無視される。

図８は受電器から送電器へ通信される応答メッセージの一実施例を図示する。実施例において、応答メッセージは電力制御メッセージでもある。メッセージの第一部分は送電器識別子（送電素子の識別子）を含み、メッセージの第二部分は電力制御パラメータを含む。与えられるメッセージは電力制御メッセージと応答メッセージの両方であるとみなされ得る。

実施例において、受電器は、
‐関連イベント、例えば受信電力における予期せぬ変化を検出するとき、又は、
‐最後の要求からの経過時間が閾値を超えるとき、
識別の要求を送信する。

かかる要求に応答して、送電器は電力チャネル／順方向通信リンクを介して新たな順方向メッセージを送信する。

逆方向通信リンクを検証するために、送電器は、
‐最後の順方向メッセージからの経過時間が第一制限時間、例えば２００ｍ秒以内であるかどうかチェックする、
‐受電器からの最後の受信メッセージからの経過時間が例えば３０ｍ秒の第二制限時間以内であり、正しい識別子を含むかどうかチェックする。

これら二つの条件の一方若しくは両方が違反される場合、送電器は電力信号を本質的に安全なレベルに削減するか、又は電力信号を除去する。

図９は電力伝送中に送電器と受電器の間の関係を最新の状態に保つためのタイミングの一実施例を図示する。この図において要求サイクル時間は二つの連続する識別子要求間の時間である。識別の要求があると、送電器はその識別子を順方向メッセージにおいて、例えば電力信号を変調することによって送信する。

図１０は電力伝送フェーズ中の送電器と受電器の動作例を図示する。

実施例において、受電器は最初に（受電器がピンフェーズにおいて送電器から取得している）送電器識別子のコピーを含む電力制御メッセージの形で応答メッセージを送信する。そして受電器は要求タイマーの値を閾値と比較することによって、又はリフレッシュを正当化するイベントを検出することによって、送電器との関係をリフレッシュする必要があるか否かをチェックする。リフレッシュすると決定する場合、受電器は要求タイマーを再スタートし、新たな順方向メッセージが送信されることを要求する。この目的で受電器は送電器識別子のコピーを含む要求メッセージを送電器へ送信する。順方向メッセージの受信はかなりの時間がかかり得るので（識別子が送電器から受電器へ結合コイルを介して送信され、従って非常に低いデータレートの通信リンクを使用するという事実のため）、受電器は（前に受信された識別子を含む）電力制御メッセージの形で応答メッセージを送信し続ける。順方向メッセージにおいて新たな識別子の受信後、受電器は送電器へ送信される応答／電力制御メッセージに含むために使用される識別子の内部コピーをアップデートする。

例えば要求される電力の変化が閾値を超えるか、又は最後の電力制御メッセージから経過した時間が所定レベルを超える場合（不図示）、受電器は電力信号を変える必要性に応答して応答／電力制御メッセージのタイミングを決定する。

送電器は受電器から応答／電力制御メッセージを受信する。これが時間内に正しいメッセージを受信しない場合（例えば正しい識別子を含む前に受信されたメッセージからの時間が長すぎる場合）、送電器は電力信号を本質的に安全なレベルへ削減する。受電器との関係が古い場合（例えば送電器が新たな順方向メッセージの正しい要求を受信してからの経過時間が所定閾値を超える場合）も、送電器は電力レベルを本質的に安全なレベルに削減する。そうでなければ、正しい応答／電力制御メッセージが時間内に受信される場合、及び関係が最新である場合、送電器は受信メッセージをさらに評価する、メッセージが新たな順方向メッセージの要求である場合、送電器は例えば識別子に含まれるカウンタをインクリメントすることによって識別子をアップデートし、それを受電器へ送信し始める。メッセージが応答／電力制御メッセージである場合、送電器は制御エラーに従って電力レベルを適応させる。送電器は受信メッセージに関する適切な（複数の）アクションをとった後、次のメッセージの受信へと進む。

順方向メッセージの送信はかなりの時間がかかり得るので（識別子が送電器から受電器へ結合コイルを介して送信され、従って非常に低いデータレートの通信リンクを使用するという事実のために）、送電器は順方向メッセージを伝送しながら応答／電力制御メッセージを受信してチェックし続ける。順方向メッセージの伝送が完了した後、送電器は受電器から受信される応答／電力制御メッセージを検証するために使用される識別子の内部コピーをアップデートする。

前の実施例において、順方向通信リンクは送電コイル１０３と受電コイル１０７を用いて、具体的には電力伝送信号に変調を適用することによって、確立される。しかしながら、他の実施形態において、順方向通信リンクは個別コイルを用いて実現され得る。例えば、個別の送信通信コイルが各送電コイル１０３毎に実現され得、及び／又は個別の受信通信コイルが各受電コイル１０７毎に実現され得る。そして送電器１０１から受電器１０５への通信はこの（これらの）個別通信コイルを用いて実行され得る。例えば、個別キャリア信号が関連データによって変調され得、得られる信号が送信通信コイルに与えられ得る。そして受信通信コイルは対応する信号を復調し得る。

別々の通信コイルを使用する利点は、通信のために必要な（低電力）電子機器が高電力電子機器からのガルバニック絶縁を持つことである。さらなる利点は低電力電子機器がピン信号を生成するための高電力電子機器よりも少ない電力を消費し、これは電気器具の存在を検出するための低いスタンバイ電力を可能にすることである。

この順方向通信信号と電力伝送信号との間の結合は、多くの実施形態において低減されるか若しくは実質的に除去され得る。例えば、通信キャリアは電力伝送信号の周波数よりも実質的に高い周波数を使用し得る。

しかしながら、信号は互いに直接干渉せず、又は互いに依存しないかもしれないが、送電器１０１と受電器１０５の間の順方向通信の成功が、電力伝送もまたこれら二つのエンティティ間にあるという非常に強力な表示（及び典型的には保証）であるという意味で、順方向通信リンクを使用する通信が電力伝送に密接に関係するように、通信コイルが構成される。具体的に、ほとんどの実施形態において、構成は（複数の）個別通信コイルを用いて送電器１０１によって送信されるメッセージが、電力伝送に関与する受電器によって、すなわち送電コイル１０３の上に位置する受電器１０５によってのみ受信されるようなものである。

従って、通信は一部の実施形態において送電コイル１０３若しくは電力伝送信号のいずれにも基づかない順方向通信リンク信号を使用し得るが、順方向通信リンクの通信距離は依然として電力伝送信号の電力伝送距離に対応するように制限される。多くの実施形態において、距離は例えば順方向通信リンクの通信距離が電力伝送距離の２倍未満である場合互いに対応するとみなされ得る。他の実施形態において、距離は例えば順方向通信リンクの通信距離が電力伝送距離よりせいぜい５０％、２０％若しくは１０％長い場合、互いに対応するとみなされ得る。

この順方向通信リンクのための短い距離は、受信通信コイルが送電コイル１０３の近位にあること、及び送信通信コイルが受電コイル１０７の近位にあることによって実現され得る。

具体的に、ほとんどの実施形態において、受電コイル１０７と受信通信コイルの両方を含む最小矩形（ボックス）体積は受電コイル１０７自体のみを含む最小矩形（ボックス）体積の最大でも４倍である。実際、多くの実施形態において、比率は最大でも２倍以下である。従って、受信通信コイルは受電コイル１０７の非常に近くに位置付けられ、実際多くの実施形態においてコイルは体積が互いに重なるほど近くに位置付けられる。例えば、受信通信コイルは受電コイル１０７内に位置付けられ得る、又は例えば受電コイル１０７が受信通信コイル内に位置付けられ得る。

同様に、ほとんどの実施形態において、送電コイル１０３と送信通信コイルの両方を含む最小矩形（ボックス）体積は送電コイル１０３自体のみを含む最小矩形（ボックス）体積の最大でも４倍である。実際、多くの実施形態において、比率は最大でも２倍である。従って、送信通信コイルは送電コイル１０３の非常に近くに位置付けられ、実際多くの実施形態においてコイルは体積が互いに重なるほど近くに位置付けられる。例えば、送信通信コイルは送電コイル１０３内に位置付けられ得る、又は例えば送電コイル１０３が送信通信コイル内に位置付けられ得る。

多くの実施形態において、電力伝送及び通信コイルは平面コイルである。かかる実施形態において、コイルは典型的には一つのコイルを他のコイル内に同心円状に配置することによって、非常にすぐ近くに位置付けられ得るか、又は絡み合ったらせんとしてコイルを形成し得る。

ほとんどのかかる実施形態において、受電コイル１０７と受信通信コイルの両方を含む最小矩形面積は受電コイル１０７自体のみを含む最小矩形面積の最大でも４倍である。実際、多くの実施形態において、比率は最大でも２倍である。

同様に、ほとんどの実施形態において、送電コイル１０３と送信通信コイルの両方を含む最小矩形面積は送電コイル１０３自体のみを含む最小矩形面積の最大でも４倍である。実際、多くの実施形態において、比率は最大でも２倍である。

ほとんどの実施形態において、送電コイル１０３の中心から送信通信コイルの外側巻線までの距離は送電コイル１０３の中心から送電コイル自体の外側巻線までの距離のせいぜい２倍である。多くの実施形態において、距離は最大でも５０％大きい。具体的に、実質的に円形のコイルの場合、送信通信コイルの直径はかかる実施形態において送電コイル１０３の直径より最大でも１００％若しくは５０％大きい（及び実際にこれはより小さい直径を持ち得る）。

同様に、ほとんどの実施形態において、受電コイル１０７の中心から受信通信コイルの外側巻線までの距離は受電コイル１０７の中心から受電コイル１０７自体の外側巻線までの距離のせいぜい２倍である。多くの実施形態において、距離は最大でも５０％大きい。具体的に、実質的に円形のコイルの場合、受信通信コイルの直径はかかる実施形態において受電コイル１０７の直径より最大でも１００％若しくは５０％大きい（及び実際にこれはより小さい直径を持ち得る）。

図１１は所望の結果を得るために二つのコイル１１０１、１１０３がどのように同心円状に配置され得るかの一実施例を図示する。実施例において、第一コイル１１０１は受信通信コイルであり得、第二コイル１１０３は受電コイル１０７であり得、又は実際に第一コイル１１０１は受電コイル１０７であり得、第二コイル１１０３は受信通信コイルであり得る。同様に、第一コイル１１０１は送信通信コイルであり得、第二コイル１１０３は送電コイル１０３であり得、又は実際に第一コイル１１０１は送電コイル１０３であり得、第二コイル１１０３は送信通信コイルであり得る。二つのコイルの非常に近い物理的位置は、通信コイルによって提供される順方向通信リンクが送電コイル１０３の上の受電コイル１０７の正確な位置付けも保証することを保証する。

当然のことながら明確にするための上記記載は異なる機能回路、ユニット及びプロセッサに関して本発明の実施形態を記載している。しかし当然のことながら異なる機能回路、ユニット若しくはプロセッサ間での機能のいかなる適切な分散も、本発明を損なうことなく使用され得る。例えば、別々のプロセッサ若しくはコントローラによって実行されるように例示される機能が、同じプロセッサ若しくはコントローラによって実行されてもよい。従って、特定の機能ユニット若しくは回路への言及は厳密な論理的若しくは物理的構造若しくは機構を示すのではなく記載の機能を提供するための適切な手段への言及とみなされるに過ぎない。

本発明はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア若しくはこれらの任意の組み合わせを含む任意の適切な形式で実現され得る。本発明は随意に一つ以上のデータプロセッサ及び／又はデジタル信号プロセッサ上で実行するコンピュータソフトウェアとして少なくとも部分的に実現され得る。本発明の実施形態の構成要素及び部品は任意の適切な方法で物理的に、機能的に及び論理的に実現され得る。実際、機能は単一ユニットにおいて、複数のユニットにおいて、若しくは他の機能ユニットの一部として実現され得る。従って、本発明は単一ユニットにおいて実現され得るか、又は異なるユニット、回路及びプロセッサ間に物理的に及び機能的に分散されてもよい。

本発明は一部の実施形態に関して記載されているが、本明細書に記載の特定の形式に限定されないことが意図される。むしろ、本発明の範囲は添付の請求項にのみ限定される。付加的に、ある特徴は特定実施形態に関して記載されるように見えるかもしれないが、当業者は記載の実施形態の様々な特徴が本発明に従って組み合され得ることを認識するだろう。請求項において、有するという語は他の要素若しくはステップの存在を除外しない。

さらに、個別に列挙されるが、複数の手段、要素、回路若しくは方法ステップは例えば単一の回路、ユニット若しくはプロセッサによって実現され得る。付加的に、個々の特徴が異なる請求項に含まれ得るが、これらは場合により好都合に組み合わされてもよく、異なる請求項への包含は特徴の組み合わせが実現可能及び／又は好都合でないことを示唆しない。請求項の一つのカテゴリへの特徴の包含もこのカテゴリへの限定を示唆せず、むしろ特徴が必要に応じて他の請求項カテゴリに等しく適用可能であることを示す。さらに、請求項における特徴の順序は特徴が実施されなければならないいかなる特定の順序も示唆せず、特に方法の請求項における個々のステップの順序はステップがこの順序で実行されなければならないことを示唆しない。むしろ、ステップはいかなる適切な順序で実行されてもよい。加えて、単数形の参照は複数を除外しない。従って"a"、"ａｎ"、"ｆｉｒｓｔ"、"ｓｅｃｏｎｄ"などの参照は複数を除外しない。請求項における参照符号は単に明確にする実施例として与えられるに過ぎず、決して請求項の範囲を限定するものと解釈されてはならない。

Claims (21)

1. 送電器と受電器を有する無線電力伝送システムであって、
   前記送電器は、
   電力伝送信号を介して受電器へ電力を伝送するための送電電力伝送コイルと、
   前記送電電力伝送コイル及び前記送電電力伝送コイルの近位にある送信通信コイルのうちの少なくとも一つである第一通信コイルを用いて第一通信リンク上で前記受電器へメッセージを通信するための第一通信ユニットであって、前記第一通信ユニットは前記受電器へ第一メッセージを送信するように構成され、前記第一通信リンクは前記電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、第一通信ユニットと、
   第二通信リンク上で前記受電器からデータを受信するように構成される第二通信ユニットであって、前記第二通信リンクは前記第一通信コイルを使用せず、前記第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、第二通信ユニットとを有し、
   前記受電器は、
   前記電力伝送信号を受信するための受電電力伝送コイルと、
   前記電力伝送信号から負荷に電力を供給するための電力負荷結合器と、
   前記受電電力伝送コイル及び前記受電電力伝送コイルの近位にある受信通信コイルのうちの少なくとも一つである第二通信コイルを用いて前記第一通信リンク上で前記送電器からメッセージを受信するための第三通信ユニットであって、前記第三通信ユニットは前記送電器から前記第一メッセージを受信するように構成される、第三通信ユニットと、
   前記第一メッセージに応答して応答メッセージを生成するための応答生成器であって、前記応答は前記第一メッセージの特性の第一特性表示を有する、応答生成器と、
   前記第二通信コイルを使用せずに前記第二通信リンクを介して前記送電器へ前記応答メッセージを送信するための第四通信ユニットとを有し、
   前記送電器がさらに、
   前記第一メッセージへの予測応答メッセージを決定するための応答プロセッサであって、前記予測応答メッセージは前記第一メッセージの特性に対する予測特性表示を有する、応答プロセッサと、
   前記予測応答メッセージに対応するメッセージが前記第二通信リンク上で受信されるかどうかを示す確認表示を生成するための妥当性チェッカーであって、前記確認表示は前記特性表示が前記予測特性表示にマッチするかどうかを示す、妥当性チェッカーと、
   前記確認表示に応答して前記電力伝送信号の電力レベルを制御するための電力制御器とを有する、
   無線電力伝送システム。
2. 前記第一通信ユニットが第一データを有するように前記第一メッセージを生成するように構成され、前記応答生成器が前記第一データから応答データを生成し、前記応答メッセージに前記応答データを含むように構成され、前記応答プロセッサが前記第一データに応答して予測応答データを決定するように構成され、前記妥当性チェッカーが、前記第二通信リンク上で受信されるメッセージが前記予測応答データにマッチするデータを有するかどうかの評価に応答して前記確認表示を生成するように構成される、請求項１に記載の無線電力伝送システム。
3. 前記第一データが前記送電器の識別及び前記送電電力伝送コイルの識別のうちの少なくとも一つの表示を有する、請求項２に記載の無線電力伝送システム。
4. 前記第一データが前記第一メッセージの送信時間及びメッセージ識別のうちの少なくとも一つの表示を有する、請求項２又は３に記載の無線電力伝送システム。
5. 前記妥当性チェッカーが、前記第一メッセージの送信から前記第二通信リンク上での前記メッセージの受信までの時間遅延を決定し、前記時間遅延に応答して前記確認表示を決定するように構成され得る、請求項１、２、又は４に記載の無線電力伝送システム。
6. 前記送電器が第一メッセージを繰り返し送信するように構成され、前記送電器が前記第二通信リンク上で受信されるメッセージに対して確認表示を繰り返し生成するように構成される、請求項１に記載の無線電力伝送システム。
7. 前記送電器が、前記第一メッセージが送信されてから時間間隔以内に前記第一メッセージに対して予測応答メッセージが受信されない限り、前記電力レベルを閾値を超えないように制限するように構成される、請求項６に記載の無線電力伝送システム。
8. 連続第一メッセージ間の時間間隔が５００ｍ秒を超えない、請求項６又は７に記載の無線電力伝送システム。
9. 前記送電器が、
   時間間隔の終了、
   前記受電器の移動の検出、
   前記送電電力伝送コイルの負荷における変化の検出、
   前記送信通信コイルの負荷における変化の検出
   から成る群からのイベントに応答して前記第一メッセージを送信するように構成される、請求項１又は６に記載の無線電力伝送システム。
10. 前記受電器が前記送電器へメッセージ要求を送信するように構成され、前記送電器が前記メッセージ要求の受信に応答して前記第一メッセージを送信するように構成される、請求項１又は６に記載の無線電力伝送システム。
11. 前記受電器が、
    時間間隔の終了、
    前記受電器の移動の検出、
    前記電力伝送信号における変化の検出、
    前記受信通信コイルによって受信される信号における変化の検出
    から成る群からのイベントに応答して前記メッセージ要求を送信するように構成される、請求項１０に記載の無線電力伝送システム。
12. 前記第一通信コイルが前記送電電力伝送コイルであり、前記第一通信ユニットが前記第一メッセージを前記電力伝送信号について変調するように構成される、請求項１に記載の無線電力伝送システム。
13. 前記送電器が前記第一メッセージをピン電力伝送信号について変調するように構成される、請求項１２に記載の無線電力伝送システム。
14. 前記電力制御器は、前記第二通信リンク上で受信されるメッセージが前記予測応答メッセージにマッチすることを前記確認表示が示さない限り、前記電力レベルを電力制限を超えないように制限するように構成される、請求項１に記載の無線電力伝送システム。
15. 前記第一通信コイルが前記送信通信コイルであり、前記送電電力伝送コイルの中心から前記送信通信コイルの外側巻線までの距離が、前記送電電力伝送コイルの中心から前記送電電力伝送コイルの外側巻線までの距離の２倍未満である、請求項１に記載の無線電力伝送システム。
16. 前記応答メッセージが前記電力伝送信号に対する受信電力レベルの表示を有し、前記電力制御器は、前記受信電力レベルの表示が閾値未満の受信電力レベルを示す場合、前記電力伝送信号の電力レベルを電力制限未満に制限するように構成される、請求項１に記載の無線電力伝送システム。
17. 無線電力伝送システムのための送電器であって、
    電力伝送信号を介して受電器へ電力を伝送するための送電電力伝送コイルと、
    前記送電電力伝送コイル及び前記送電電力伝送コイルの近位にある送信通信コイルのうちの少なくとも一つである第一通信コイルを用いて第一通信リンク上で前記受電器へメッセージを通信するための第一通信ユニットであって、前記第一通信ユニットは前記受電器へ第一メッセージを送信するように構成され、前記第一通信リンクは前記電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、第一通信ユニットと、
    第二通信リンク上で前記受電器からデータを受信するように構成される第二通信ユニットであって、前記第二通信リンクは前記第一通信コイルを使用せず、前記第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、第二通信ユニットと、
    前記第一メッセージへの予測応答メッセージを決定するための応答プロセッサであって、前記予測応答メッセージは前記第一メッセージの特性に対する予測特性表示を有する、応答プロセッサと、
    前記予測応答メッセージに対応し、前記予測特性表示に対応する特性表示を有するメッセージが前記第二通信リンク上で受信されるかどうかを示す確認表示を生成するための妥当性チェッカーと、
    前記確認表示に応答して前記電力伝送信号の電力レベルを制御するための電力制御器とを有する、
    送電器。
18. 無線電力伝送システムのための受電器であって、
    送電器から電力伝送信号を受信するための受電電力伝送コイルと、
    前記電力伝送信号から負荷へ電力を供給するための電力負荷結合器と、
    前記受電電力伝送コイル及び前記受電電力伝送コイルの近位にある受信通信コイルのうちの少なくとも一つである第二通信コイルを用いて第一通信リンク上で前記送電器からメッセージを受信するための第一通信ユニットであって、前記第一通信ユニットは前記送電器から第一メッセージを受信するように構成され、前記第一通信リンクは前記電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、第一通信ユニットと、
    前記第一メッセージに応答して応答メッセージを生成するための応答生成器であって、前記応答は前記第一メッセージの特性の表示を有する、応答生成器と、
    前記第二通信コイルを使用せずに第二通信リンクを介して前記送電器へ前記応答メッセージを送信するための第二通信ユニットであって、前記第二通信リンクは前記第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、第二通信ユニットとを有する、
    受電器。
19. 無線電力伝送システムの動作方法であって、
    送電器が、
    送電電力伝送コイルが電力伝送信号を介して受電器へ電力を伝送するステップと、
    前記送電電力伝送コイル及び前記送電電力伝送コイルの近位にある送信通信コイルのうちの少なくとも一つである第一通信コイルを用いて第一通信リンク上で前記受電器へメッセージを通信するステップであって、前記メッセージは第一メッセージを含み、前記第一通信リンクは前記電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、ステップと、
    第二通信リンク上で前記受電器からデータを受信するステップであって、前記第二通信リンクは前記第一通信コイルを使用せず、前記第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、ステップと
    を実行するステップ、並びに、
    受電器が、
    受電電力伝送コイルが前記電力伝送信号を受信するステップと、
    前記電力伝送信号から負荷へ電力を供給するステップと、
    前記受電電力伝送コイル及び前記受電電力伝送コイルの近位にある受信通信コイルのうちの少なくとも一つである第二通信コイルを用いて前記第一通信リンク上で前記送電器からメッセージを受信するステップであって、前記メッセージは前記第一メッセージを含む、ステップと、
    前記第一メッセージへの応答メッセージを生成するステップであって、前記応答は前記第一メッセージの特性の第一特性表示を有する、ステップと、
    前記第二通信コイルを使用せずに前記第二通信リンクを介して前記送電器へ前記応答メッセージを送信するステップと
    を実行するステップを有する方法において、
    前記送電器が、
    前記第一メッセージへの予測応答メッセージを決定するステップであって、前記予測応答メッセージは前記第一メッセージの特性の予測特性表示を有する、ステップと、
    前記予測応答メッセージに対応するメッセージが前記第二通信リンク上で受信されるかどうかを示す確認表示を生成するステップであって、前記確認表示は前記特性表示が前記予測特性表示にマッチするかどうかを示す、ステップと、
    前記確認表示に応答して前記電力伝送信号の電力レベルを制御するステップと
    をさらに実行する、方法。
20. 無線電力伝送システムの送電器の動作方法であって、
    送電電力伝送コイルが電力伝送信号を介して受電器へ電力を伝送するステップと、
    前記送電電力伝送コイル及び前記送電電力伝送コイルの近位にある送信通信コイルのうちの少なくとも一つである第一通信コイルを用いて第一通信リンク上で前記受電器へメッセージを通信するステップであって、前記第一通信リンクは前記電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持ち、前記メッセージは第一メッセージを含む、ステップと、
    第二通信リンク上で前記受電器からデータを受信するステップであって、第二通信リンクは前記第一通信コイルを使用せず、前記第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、ステップと、
    前記第一メッセージへの予測応答メッセージを決定するステップであって、前記予測応答メッセージは前記第一メッセージの特性に対する予測特性表示を有する、ステップと、
    前記予測応答メッセージに対応し、前記予測特性表示に対応する特性表示を有するメッセージが前記第二通信リンク上で受信されるかどうかを示す確認表示を生成するステップと、
    前記確認表示に応答して前記電力伝送信号の電力レベルを制御するステップと
    を有する方法。
21. 無線電力伝送システムの受電器の動作方法であって、
    受電電力伝送コイルが送電器から電力伝送信号を受信するステップと、
    前記電力伝送信号から負荷へ電力を供給するステップと、
    前記受電電力伝送コイル及び前記受電電力伝送コイルの近位にある受信通信コイルのうちの少なくとも一つである第二通信コイルを用いて第一通信リンク上で前記送電器からメッセージを受信するステップであって、前記メッセージは前記送電器からの第一メッセージを含み、前記第一通信リンクは前記電力伝送信号のための電力伝送距離に対応する距離を持つ、ステップと、
    前記第一メッセージに応答して応答メッセージを生成するステップであって、前記応答は前記第一メッセージの特性の表示を有する、ステップと、
    前記第二通信コイルを使用せずに第二通信リンクを介して前記送電器へ前記応答メッセージを送信するステップであって、前記第二通信リンクは前記第一通信リンクの距離を超える距離を持つ、ステップと
    を有する方法。

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