JP2023510752A - マルチコイル充電面におけるデバイス移動検出 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2021年1月4日に米国特許庁に出願された特許出願番号17/141,015、2020年1月6日に米国特許庁に出願された仮特許出願番号62/957,453、および2020年2月6日に米国特許庁に出願された仮特許出願第62/971,215号からの優先権および利益を主張するものであり、これらの出願内容の全体は、すべての適用可能な目的のために以下に完全に記載されているかのように、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、一般にバッテリのワイヤレス充電に関し、マルチコイルワイヤレス充電装置の表面におけるモバイルデバイスの位置やモバイルデバイスのサイズに関係なく、モバイルデバイス内のバッテリを充電するためのマルチコイルワイヤレス充電装置の使用を含む。
本開示の特定の態様は、複数の伝送コイルを有する、または複数の受電デバイスを同時に充電できる自由配置充電面を提供するワイヤレス充電装置に適用可能なシステム、装置、および方法に関する。一態様では、ワイヤレス充電装置のコントローラは、充電されるデバイスの位置を特定し、受電デバイスに電力を供給するように最適に配置された1つまたは複数の伝送コイルを構成することができる。充電セルは、1つまたは複数の誘導送電コイルを備えるかこれを構成することができ、複数の充電セルは、充電面を提供するように配置または構成することができる。充電されるデバイスの位置は、デバイスの位置を充電面上の既知の位置を中心とする物理的特性の変化に関連付けるセンシング技術を介して検出することができる。いくつかの例では、位置の感知は、容量性、抵抗性、誘導性、接触、圧力、負荷、歪み、および/または別の適切なタイプの感知を使用して実装することができる。
本開示の特定の態様は、複数の送電コイルを有するか、複数の受電デバイスを同時に充電できる自由配置充電面を提供するワイヤレス充電装置に適用可能なシステム、装置、および方法に関する。一態様では、自由配置充電面に結合された処理回路は、充電されるデバイスの位置を特定するように構成され、受電デバイスに電力を供給するために最適に配置された1つまたは複数の伝送コイルを選択および構成することができる。充電セルは、1つまたは複数の誘導送電コイルを用いて構成することができ、複数の充電セルは、充電面を提供するように配置または構成することができる。充電されるデバイスの位置は、デバイスの位置を充電面上の既知の位置を中心とする物理的特性の変化に関連付けるセンシング技術によって検出することができる。いくつかの例では、位置の感知は、容量性、抵抗性、誘導性、接触、圧力、負荷、歪み、および/または別の適切なタイプの感知を用いて実装することができる。
図5は、ワイヤレス充電装置の基地局(base station)に設けることができるワイヤレストランスミッタ500の一例を示す。ワイヤレス充電装置内の基地局は、ワイヤレス充電装置の動作を制御するために使用される1つまたは複数の処理回路を含むことができる。コントローラ502は、フィルタ回路508によってフィルタリングされた、または他の方法で処理されたフィードバック信号を受信することができる。コントローラは、共振回路506に交流電流を供給するドライバ回路504の動作を制御することができる。いくつかの例では、コントローラ502は、ドライバ回路504によって出力される交流電流の周波数を制御するために使用されるデジタル周波数基準信号を生成し得る。いくつかの実施例では、デジタル周波数基準信号は、プログラマブルカウンタなどを使用して生成され得る。いくつかの例では、ドライバ回路504は、直流電源または入力から交流を生成するように協働する電力インバータ回路と1つまたは複数の電力増幅器とを含む。いくつかの例では、デジタル周波数基準信号は、ドライバ回路504または別の回路によって生成されてもよい。共振回路506は、コンデンサ512およびインダクタ514を含む。インダクタ514は、交流に応答して磁束を生成する充電セル内の1つまたは複数の伝送コイルを表すか、または含み得る。共振回路506は、本明細書ではタンク回路、LCタンク回路、またはLCタンクとも呼ばれ、共振回路506のLCノード510で測定される電圧516はタンク電圧とも呼ばれる。
本明細書に開示される特定の態様によれば、1つまたは複数の充電セル内のコイルを選択的に作動させて、互換性のあるデバイスを充電するための最適な電磁場を提供することができる。いくつかの実施例では、コイルが充電セルに割り当てられ、一部の充電セルは他の充電セルと重なり得る。最適な充電構成は、充電セルレベルで選択され得る。いくつかの例では、充電構成は、充電されるデバイスと整列しているか近くに配置されると判断される充電面内の充電セルを含み得る。コントローラは、充電されるデバイスの位置の検出に基づいた充電構成に基づいて、単一のコイルまたはコイルの組み合わせを作動させることができる。いくつかの実施形態では、ワイヤレス充電装置は、充電イベント中に1以上の送電コイルまたは1以上の予め規定された充電セルを選択的にアクティブ化できるドライバ回路を有してもよい。
ここで、xはフィルタ1200に供給される入力信号1202の電圧レベルである。グラフ1210は、ステップ変化を含む入力信号1202に対するフィルタ1200の応答を示す。図示の例では、受電デバイス1002が監視対象のコイルまたはセンサに近づくにつれて入力信号1202の電圧が増加し、受電デバイス1002が監視対象のコイルまたはセンサから遠ざかる(遠ざかる)につれて入力信号1202の電圧が減少する。フィルタ1200の出力は、入力信号1202に追従して、入力信号1202が安定する電圧レベルに向かって指数関数的に遷移する。
図14は、バッテリをワイヤレス充電することを可能にするワイヤレス充電装置または受電デバイスに組み込むことができる装置1400のハードウェア実装の一例を示す図である。いくつかの例では、装置1400が、本明細書に開示の1または複数の機能を実行することができる。本開示の様々な態様によれば、本明細書に開示の要素、要素の任意の部分、または要素の任意の組合せを、処理回路1402を用いて実装することができる。処理回路1402は、ハードウェアモジュールおよびソフトウェアモジュールのある組合せによって制御される1または複数のプロセッサ1404を含むことができる。プロセッサ1404の例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、SoC、ASIC、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブルロジックデバイス(PLD)、ステートマシン、シーケンサ、ゲートロジック、ディスクリートハードウェア回路、および本開示全体を通して記載される様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアが含まれる。1または複数のプロセッサ1404は、特定の機能を実行する専用のプロセッサを含むことができ、ソフトウェアモジュール1416の1つによって構成、増強または制御され得る。1または複数のプロセッサ1404は、初期化中にロードされるソフトウェアモジュール1416の組合せを通じて構成されてもよく、動作中に1または複数のソフトウェアモジュール1416をロードまたはアンロードすることによってさらに構成されてもよい。
Claims (30)
- ワイヤレス充電装置の充電面を動作させる方法において、
前記充電面内の少なくとも1つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供するステップであって、前記充電電流が、前記少なくとも1つのアクティブな伝送コイルを介して前記充電面に配置された充電式デバイスへの電力のワイヤレス転送を生じさせるステップと、
前記充電面の3以上の伝送コイルにまたがる電圧を測定するステップと、
前記3以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電式デバイスが前記充電面を横切って動いていることを判定するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 前記3以上の伝送コイルにまたがって測定された電圧の変化に基づいて、前記充電面を横切る前記充電式デバイスの運動方向を特定するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- さらに、第1のアクティブな伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加している場合に、前記充電式デバイスは前記第1のアクティブな伝送コイルから遠ざかっていると判断するステップと、
隣接する伝送コイルにまたがって測定された電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスは前記隣接する伝送コイルの方へ移動していると判断するステップとを含む、請求項1または請求項2に記載の方法。 - さらに、第1のアクティブな伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加しており、隣接する伝送コイルにまたがって測定された電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスが前記第1のアクティブな伝送コイルから遠ざかって前記隣接する伝送コイルの方へ移動していることを示す移動方向を特定するステップと、
前記特定された移動方向に基づいて、充電電流を前記第1のアクティブな伝送コイルから前記隣接する伝送コイルにリダイレクトするステップと、を含む請求項1乃至3のいずれかに記載の方法。 - さらに、前記3以上の伝送コイルのうちの第1の伝送コイルにまたがって測定された電圧を表す信号の変化率を特定するステップと、
前記信号の変化率と閾値との比較に基づいて、前記充電式デバイスの移動方向を特定するステップと、を含む請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。 - 前記閾値が前記変化率をより上の場合に、前記充電式デバイスは前記伝送コイルに近づいており、前記変化率が前記閾値より上の場合に、前記充電式デバイスは前記伝送コイルから遠ざかっていることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記変化率が前記閾値と実質的に等しい場合に、前記充電式デバイスが前記伝送コイルに対して静止していると判断するステップをさらに含む、請求項5または請求項6に記載の方法。
- さらに、複数の信号の変化率を特定するステップであって、各信号は、前記3以上の伝送コイルのうちの1つにまたがって測定された電圧を表す、ステップと、
閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、二次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定するステップとを含む、請求項1乃至7のいずれかに記載の方法。 - さらに、前記閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、三次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定するステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- さらに、前記充電式デバイスの移動方向に基づいて充電構成を変更するステップと、
前記充電構成の変更に基づいて、異なる伝送コイルに充電電流を提供するステップとを含む、請求項8または請求項9に記載の方法。 - ワイヤレス充電装置において、
前記ワイヤレス充電装置の充電面に設けられた複数の充電セルと、
コントローラであって、
前記充電面内の少なくとも1つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供し、ここで前記充電電流は前記少なくとも1つのアクティブな伝送コイルを介して前記充電面に置かれた充電式デバイスに電力のワイヤレス転送を生じさせ、
前記充電面の3以上の伝送コイルの電圧を測定し、
前記3以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電式デバイスが前記充電面を横切って動いていることを特定する、ように構成されたコントローラと、
を具えることを特徴とするワイヤレス充電装置。 - 前記コントローラがさらに、
前記3以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電面を横切る前記充電式デバイスの移動方向を特定するように構成される、請求項11に記載のワイヤレス充電装置。 - 前記コントローラがさらに、
第1のアクティブな伝送コイルで測定された電圧が増加している場合に、前記充電式デバイスが前記第1のアクティブな伝送コイルから遠ざかっていると判断し、
隣接する伝送コイルで測定された電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスが前記隣接する伝送コイルの方へ移動していると判断するように構成される、請求項11または請求項12に記載のワイヤレス充電装置。 - 前記コントローラがさらに、
第1のアクティブな伝送コイルで測定される電圧が増加しており、隣接する伝送コイルで測定される電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスが前記第1のアクティブな伝送コイルから離れて隣接する伝送コイルの方へ移動していることを示す移動方向を特定し、
特定された移動方向に基づいて、充電電流を前記第1のアクティブな伝送コイルから前記隣接する伝送コイルにリダイレクトするように構成される、請求項11乃至13のいずれかに記載のワイヤレス充電装置。 - 前記コントローラがさらに、
前記3以上の伝送コイルのうちの第1の伝送コイルで測定された電圧を表す信号の変化率を特定し、
前記信号の変化率と閾値との比較に基づいて、前記充電式デバイスの移動方向を特定するように構成される、請求項11乃至14のいずれかに記載のワイヤレス充電装置。 - 前記閾値が前記変化率より上である場合、前記充電式デバイスは前記伝送コイルに接近しており、前記変化率が前記閾値より上である場合、前記充電式デバイスは前記伝送コイルから遠ざかっている、請求項15に記載のワイヤレス充電装置。
- 前記コントローラがさらに、
前記変化率が前記閾値に実質的に等しい場合、前記充電式デバイスが前記伝送コイルに対して静止していると判断するようにさらに構成される、請求項15または請求項16に記載のワイヤレス充電装置。 - 前記コントローラがさらに、
複数の信号の変化率を特定し、ここで各信号は前記3以上の伝送コイルのうちの1つにまたがって測定される電圧を表すものであり、
閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、二次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定するように構成される、請求項11乃至17のいずれかに記載のワイヤレス充電装置。 - 前記コントローラがさらに、
前記閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、三次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定するように構成される、請求項18に記載のワイヤレス充電装置。 - 前記コントローラがさらに、
前記充電式デバイスの移動方向に基づいて充電構成を変更し、
前記充電構成の変更に基づいて、充電電流を異なる伝送コイルに提供するように構成される、請求項18または請求項19に記載のワイヤレス充電装置。 - プロセッサ可読記憶媒体であって、
充電面内の少なくとも1つのアクティブな伝送コイルに充電電流を提供し、ここで前記充電電流は、前記少なくとも1つのアクティブな伝送コイルを介して前記充電面に置かれた充電式デバイスへの電力のワイヤレス転送を引き起こし、
前記充電面内の3以上の伝送コイルの電圧を測定し、
前記3以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電式デバイスが前記充電面を横切って移動していることを判定するためのコードを具える、プロセッサ可読記憶媒体。 - さらに、前記3以上の伝送コイルで測定された電圧の変化に基づいて、前記充電面を横切る前記充電式デバイスの移動方向を特定することを含む、請求項21に記載の記憶媒体。
- さらに、第1のアクティブな伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加している場合、前記充電式デバイスが前記第1のアクティブな伝送コイルから遠ざかっていると判断し、
隣接する伝送コイルにまたがって測定された電圧が減少している場合、前記充電式デバイスが前記隣接する伝送コイルの方へ移動していると判断することを含む、請求項21または請求項22に記載の記憶媒体。 - さらに、前記第1のアクティブな伝送コイルにまたがって測定された電圧が増加しており、前記隣接する伝送コイルにまたがって測定された電圧が減少している場合に、前記充電式デバイスが前記第1のアクティブな伝送コイルから離れて前記隣接する伝送コイルの方へ移動していることを示す移動方向を特定し、
前記特定された移動方向に基づいて、充電電流を前記第1のアクティブな伝送コイルから前記隣接する伝送コイルにリダイレクトすることを含む、請求項21乃至23のいずれか一項に記載の記憶媒体。 - 前記3以上の伝送コイルのうちの第1の伝送コイルにまたがって測定された電圧を表す信号の変化率を特定し、
前記信号の変化率と閾値との比較に基づいて、前記充電式デバイスの運動方向を特定することを含む、請求項21乃至24のいずれか一項に記載の記憶媒体。 - 前記閾値が前記変化率より上の場合、前記充電式デバイスは前記伝送コイルに接近しており、前記変化率が前記閾値より上の場合、前記充電式デバイスは前記伝送コイルから遠ざかっていることを特徴とする請求項25に記載の記憶媒体。
- 前記変化率が前記閾値に実質的に等しい場合、前記充電式デバイスが前記伝送コイルに対して静止していると判断することをさらに含む、請求項25または請求項26に記載の記憶媒体。
- さらに、複数の信号の変化率を特定し、ここで各信号は前記3以上の伝送コイルのうちの1つにまたがって測定された電圧を表し、
閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、二次元空間における充電式デバイスの移動方向を特定することを含む、請求項21乃至27のいずれか一項に記載の記憶媒体。 - さらに、前記閾値と前記複数の信号の変化率との比較に基づいて、三次元空間における前記充電式デバイスの移動方向を特定することを含む、請求項28に記載の記憶媒体。
- さらに、前記充電式デバイスの移動方向に基づいて充電構成を変更し、
前記充電構成の変更に基づいて異なる伝送コイルに充電電流を提供することを含む、請求項28または請求項29に記載の記憶媒体。
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