JP2019506120A - 無線電力伝送システム内で電力波を生成するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1A
Description
本願は、一般に無線充電システム並びにかかるシステム内で使用されるハードウェア及びソフトウェアコンポーネントに関する。
電子装置にエネルギを無線伝送する(受信機装置が伝送を消費し、それを電気エネルギに変換することができる)ために数多くの試みがなされてきた。しかし、従来の殆どの技法は任意の有意味の距離においてエネルギを伝送することができない。例えば磁気共鳴は、電力共振器に電子装置を結線することを必要とせずに装置に電力を与える。しかし、電子装置が電力共振器のコイルの近くに(即ち磁場内に)位置する必要がある。従来の他の解決策は、自分のモバイル装置を充電している利用者について利用者の移動性を企図しない場合があり、又はかかる解決策は装置が運用性の狭いウィンドウの外側にあることを認めない。
本明細書で開示するのは、当技術分野の欠点に対処するだけでなく、追加の又は代替的な利点を提供し得るシステム及び方法である。本明細書で開示する実施形態は、その物理的な波形特性(例えば周波数、振幅、位相、利得、方向)の結果として、エネルギのポケットを発生させるために伝送場内の所定位置において収束する電力波を生成し伝送することができる。無線充電システムによって給電されている電子装置に関連する受信機はこれらのエネルギのポケットからエネルギを抽出し、受信機に関連する電子装置にとって使用可能な電力へとそのエネルギを変換することができる。エネルギのポケットは三次元場(例えば伝送場)として生じることができ、そこではエネルギのポケット内に又はその近くに位置する受信機によってエネルギがハーベストされ得る。一部の実施形態では、センサからの入力センサデータに基づいて電力レベルを調整するために又は特定の物体を回避するために、電力波の伝送を調節することによって送信機が適応ポケット形成プロセスを実行し得る。エネルギのポケットを何処に形成すべきか及び電力波を何処に伝送すべきかを決定するために、伝送場内の領域を識別するための技法を使用することができる。一例では、この技法が1つ又は複数のアンテナから放射される伝送場内の1つ又は複数の電力波に対する伝送場内の各空間位置における比吸収率(SAR)値の決定をもたらし得る。特定のSARを決定することは、送信機に結合され又は送信機に組み込まれるセンサによって行われ得る。それらのセンサは、伝送場内でSARの測定を行うのに有用な情報を捕捉することができ、送信機は送信機によって作り出される電力波の知られている伝搬特性に基づいて伝送場内のSAR値を決定する予め記憶された計算及び推定と共に、その情報を使用することができる。SARとは、無線周波数(RF)波からの電磁エネルギが人体又は別の生物によって吸収される率である。別の例では、エネルギのポケットを何処に形成すべきかを決定する際、後で参照し又は計算するためにマッピングメモリ内に記憶され得るマッピングデータの一形態であるヒートマップデータが使用され得る。更に別の例では、電力波が回避すべき区域を識別し得るセンサデータをセンサが生成することができる。このセンサデータはマッピングデータの追加形態又は代替形態とすることができ、後で参照し又は計算するために同じくマッピングメモリ内に記憶され得る。
添付図面は本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を示す。以下の図面を参照することによって本開示をより良く理解することができる。図中のコンポーネントは必ずしも縮尺通りではなく、本開示の原理を示すことに重点を置いている。
次に図中に示す例示的実施形態を参照し、かかる実施形態を説明するために本明細書では特定の言語を使用する。かかる例示的実施形態の説明によって本発明の範囲を限定することは意図しないことを理解すべきである。本開示を保持する当業者なら思い付く例示的実施形態の改変及び更なる修正、並びに本発明の特徴の原理を実装する追加の応用例が本開示の範囲に含まれると考えるべきである。
Claims (20)
- 複数の比吸収率(SAR)値を送信機によって測定することであって、それぞれのSAR値は前記送信機の1つ又は複数のアンテナから放射される1つ又は複数の電力波に対する前記送信機の伝送場内の個々の空間位置に対応する、測定すること、
前記複数のSAR値のうちの第1の測定SAR値が既定のSAR値の閾値を満たさない前記伝送場内の被選択空間位置を前記送信機によって決定すること、及び
前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいて相殺的に収束するように前記1つ又は複数の電力波を前記送信機によって伝送すること
を含む、無線電力伝送の方法。 - 前記複数のSAR値のうちの第2の測定SAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たす前記伝送場内の追加の空間位置を前記送信機によって決定すること、及び
前記伝送場内の前記追加の空間位置において建設的に収束するように前記1つ又は複数の電力波を前記送信機によって伝送すること
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 相殺的に収束する前記1つ又は複数の電力波の前記伝送が、前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいて1つ又は複数のヌル空間を形成する、請求項1乃至2の何れか一項に記載の方法。
- 前記既定のSAR値が1キログラム当たり約1.6ワット(W/Kg)である、請求項1乃至3の何れか一項に記載の方法。
- 前記送信機の前記伝送場内の1つ又は複数の受信機に関連する位置に関する位置データを前記送信機によって受信することを更に含む、請求項1乃至4の何れか一項に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の電力波が、電磁波、無線波、マイクロ波、音響効果、超音波、及び磁気共鳴で構成される群から選択される電力波を含む、請求項1乃至5の何れか一項に記載の方法。
- 前記送信機が1つ又は複数のアンテナアレイを含み、前記1つ又は複数のアンテナアレイの個々のアンテナアレイが前記1つ又は複数のアンテナを含む、請求項1乃至6の何れか一項に記載の方法。
- 複数の比吸収率(SAR)値を送信機によって決定することであって、それぞれのSAR値は、前記送信機の1つ又は複数のアンテナから放射される1つ又は複数の電力波に対する前記送信機の伝送場内の個々の空間位置に対応する、決定すること、
第1の測定SAR値が既定のSAR値の閾値を満たさない前記伝送場内の被選択空間位置を前記送信機によって決定すること、
第2の測定SAR値が既定のSAR値の閾値を満たす前記伝送場内の追加の空間位置を前記送信機によって決定すること、
前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいて相殺的に収束するように前記1つ又は複数の電力波を前記送信機によって伝送すること、及び
前記伝送場内の前記追加の空間位置においてエネルギのポケットを形成するために建設的に収束するように前記1つ又は複数の電力波を前記送信機によって伝送すること
を含む、無線電力伝送の方法。 - 前記既定のSAR値が1キログラム当たり約1.6ワット(W/Kg)である、請求項8に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の電力波が、電磁波、無線波、マイクロ波、音響効果、超音波、及び磁気共鳴で構成される群から選択される電力波を含む、請求項8乃至9の何れか一項に記載の方法。
- 前記送信機が1つ又は複数のアンテナアレイを含み、前記1つ又は複数のアンテナアレイの個々のアンテナアレイが前記1つ又は複数のアンテナを含む、請求項8乃至10の何れか一項に記載の方法。
- 1つ又は複数の送信機を含む無線電力伝送のためのシステムであって、
複数の比吸収率(SAR)値を測定することであって、それぞれのSAR値は前記送信機の伝送場内の個々の空間位置に対応する、測定すること、及び
第1の測定SAR値が既定のSAR値の閾値を満たす前記伝送場内の被選択空間位置を決定すること
を行うように構成されるマイクロプロセッサと、
1つ又は複数のアンテナアレイであって、前記1つ又は複数の前記アンテナアレイの個々のアンテナアレイは、前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいてヌル空間を形成するために相殺的に収束する電力波を伝送するように構成される1つ又は複数のアンテナを含む、1つ又は複数のアンテナアレイと
を前記1つ又は複数の送信機の個々の送信機が含む、
システム。 - 前記第1の測定SAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たさないと判定することに応じて、(i)前記個々のアンテナ間の所望の形状及び間隔を形成するために前記1つ又は複数のアンテナアレイのそれぞれからの個々のアンテナ、及び(ii)前記1つ又は複数の電力波の出力周波数を選択し、
前記選択される個々のアンテナによって及び前記選択される出力周波数を使用して前記1つ又は複数の電力波を伝送して、前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいて前記ヌル空間を形成するために前記1つ又は複数の電力波を相殺的に収束させる
ように前記マイクロプロセッサが構成される、請求項12に記載のシステム。 - 前記複数のSAR値のうちの第2の測定SAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たす前記伝送場内の追加の空間位置を決定し、
前記第2の測定SAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たすと判定することに応じて、(i)前記個々のアンテナ間の所望の形状及び間隔を形成するために前記1つ又は複数のアンテナアレイのそれぞれからの個々のアンテナ、及び(ii)前記1つ又は複数の電力波の出力周波数を選択し、
前記選択される個々のアンテナによって及び前記選択される出力周波数を使用して前記1つ又は複数の電力波を伝送して、前記伝送場内の前記追加の空間位置においてエネルギのポケットを形成するために前記1つ又は複数の電力波を建設的に収束させる
ように前記マイクロプロセッサが構成される、請求項12乃至13の何れか一項に記載のシステム。 - 前記既定のSAR値が1キログラム当たり約1.6ワット(W/Kg)である、請求項12乃至14の何れか一項に記載のシステム。
- 前記1つ又は複数の電力波が、前記マイクロプロセッサによって絶えず変えられる周波数を有するチャープ波を含む、請求項12乃至15の何れか一項に記載のシステム。
- 前記追加の空間位置が、前記受信機に関連する目標の電子装置を充電するために前記1つ又は複数の電力波からエネルギを受信するように構成される1つ又は複数のアンテナを含む受信機を含む、請求項14に記載のシステム。
- 前記1つ又は複数のアンテナのうちの少なくとも1つのアンテナが平面アンテナ、パッチアンテナ、及びダイポールアンテナで構成される群から選択され、
前記少なくとも1つのアンテナの高さが約1/8インチから約1インチであり、
少なくとも1つのアンテナの幅が約1/8インチから約1インチである、
請求項12乃至17の何れか一項に記載のシステム。 - 前記1つ又は複数の送信機の個々の1つ又は複数のアンテナアレイの個々の1つ又は複数のアンテナが、単一アレイ、ペアアレイ、及びクワッドアレイの少なくとも1つによるポケット形成の多重チャネル動作を可能にする独立した周波数で動作するように構成される、請求項12乃至18の何れか一項に記載のシステム。
- 前記1つ又は複数の電力波が、電磁波、無線波、マイクロ波、音響効果、超音波、及び磁気共鳴で構成される群から選択される電力波を含む、請求項12乃至19の何れか一項に記載のシステム。
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