JP2023534829A - 時間スライス用無線充電 - Google Patents

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Abstract

本開示は、無線電力伝送のためのシステム、方法、および装置を提供する。本開示の様々な実装形態は、一般に、間欠的な無線充電に関する。無線電力伝送装置(充電パッドまたは表面など)は、時間スライスに基づいて1つ以上の無線電力受信装置に無線電力を間欠的に供給することができる。無線電力受信装置は、無線電力が伝送されない時間スライス中に冷却することができる。無線電力伝送装置の電力制御ユニットは、無線電力が無線電力受信装置に供給される第1の時間スライスを決定することができる。電力制御ユニットはまた、無線電力が無線電力受信装置に供給されない第2の時間スライスを決定することができ、第2の時間スライスは、第1の時間スライスと散在しており、第1の時間スライスの間に蓄積された熱負荷が放散する時間を可能にする。【選択図】図1

Description

本開示は、一般に、無線電力に関し、より具体的には、無線電力伝送装置に関する。
従来の無線電力システムは、モバイル装置、小型電子装置、ガジェットなどの無線電力受信装置内のバッテリを充電することを主目的として開発されてきた。従来の無線電力システムにおいて、無線電力伝送装置は、電磁界を発生させる一次コイルと、無線電力受信装置が載置される充電面とを備えることができる。電磁場は、二次コイルが一次コイルに近接して配置されたときに、無線電力受信装置の二次コイルに電圧を誘導することができる。場合によっては、電圧は、無線電力受信装置が無線電力伝送装置の充電面上に配置されたときに誘導される。この構成では、電磁場は、無線で二次コイルに電力を伝送することができる。電力は、一次コイルと二次コイルとの間の共振または非共振誘導結合を使用して伝送されてもよい。場合によっては、電力は中断することなく連続的に伝送されてもよい。無線電力伝送装置が無線電力受信装置に電力を連続的に伝送すると、充電面、伝送機コイル、受信機コイル、またはそれらの関連する電子装置の温度が許容限界を超えて上昇する可能性がある。
本開示のシステム、方法、および装置は、それぞれ、いくつかの革新的な態様を有し、そのうちの1つだけが本明細書に開示された望ましい属性を単独で担当することはない。
本開示に記載された主題の1つの革新的な態様は、無線電力伝送装置に実装されることができる。いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置は、第1の無線電力を第1の無線電力受信装置に伝送するように構成された複数の一次コイルのうちの第1の一次コイルを含むことができる。無線電力伝送装置はまた、無線電力伝送装置の第1の一次コイルに近接する第1の無線電力受信装置を検出し、第1の一次コイルに第1の無線電力を第1の無線電力受信装置に伝送させるために第1の一次コイルに電力を供給する第1の時間スライスを決定するように構成された電力制御ユニットを含むことができる。
いくつかの実装形態では、電力制御ユニットは、第1の無線電力受信装置への第1の無線電力の伝送を停止する第2の時間スライスを決定し、第1の時間スライスが第2の時間スライスと散在しており、第1の一次コイルに、第2の時間スライスの間に第1の無線電力受信装置への第1の無線電力の伝送を停止させるようにさらに構成されることができる。
いくつかの実装形態では、バッテリは、第1の無線電力受信装置に関連付けられてもよく、バッテリは、第1の期間にバッテリ容量の第1の率まで充電するように構成され、第1の期間は、充電率までバッテリを連続的に充電するための第2の期間と実質的に同様である。
いくつかの実装形態では、第1の無線電力の伝送の停止は、無線電力伝送装置内のインターフェース面、伝送機コイル、受信機コイル、および電子装置のうちの1つ以上において温度を熱限界未満に保つことができる。
いくつかの実装形態では、電力制御ユニットは、第1の時間スライスのうちの1つ以上の間に、熱限界を超えたと決定し、熱限界を超えたという決定に応答して、第1の時間スライスのうちの1つ以上の間に第1の無線電力受信装置への第1の無線電力の供給を停止するようにさらに構成されることができる。
いくつかの実装形態では、熱限界は、無線電力伝送装置のインターフェース面の最高温度を示すことができる。
いくつかの実装形態では、無線電力受信装置は、装置定格に関連付けられてもよく、第1の時間スライスの持続時間は、少なくとも部分的に装置定格に基づく。
いくつかの実装形態では、電力制御ユニットは、複数の一次コイルのうちの第2の一次コイルに近接する第2の無線電力受信装置を検出し、第2の一次コイルに第2の無線電力を第2の無線電力受信装置に伝送させるために第2の一次コイルに電力を供給する第2の時間スライスを決定するようにさらに構成されることができ、第2の時間スライスは、第1の時間スライスと散在している。第2の一次コイルは、第2の無線電力を第2の無線電力受信装置に伝送するように構成されることができる。
いくつかの実装形態では、電力制御ユニットは、第2の無線電力受信装置に関連するバッテリ充電閾値を超えたと決定し、バッテリ充電閾値を超えたという決定に応答して、第2の時間スライスのうちの1つ以上の間に第2の一次コイルに第2の無線電力の伝送を停止させるようにさらに構成されることができる。第2の一次コイルは、バッテリ充電閾値を超えたという決定に応答して、第2の無線電力受信装置への第2の無線電力の伝送を停止するようにさらに構成されることができる。
いくつかの実装形態では、第1の時間スライスのそれぞれは第1の持続時間を有し、第2の時間スライスのそれぞれは第2の持続時間を有することができ、電力制御ユニットは、第2の無線電力受信装置に関連付けられたバッテリの充電状態を決定し、充電状態に基づいて第1の持続時間を増加させ、充電状態に基づいて第2の持続時間を減少させるようにさらに構成されることができる。
いくつかの実装形態では、第1の時間スライスのそれぞれは第1の持続時間からなり、第2の時間スライスのそれぞれは第2の持続時間からなり、電力制御ユニットは、第2の無線電力受信装置に関連付けられたユーザ設定可能な充電優先度を決定し、ユーザ設定可能な充電優先度に基づいて第1の持続時間を変更するようにさらに構成されることができる。
いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置はまた、第1の一次コイルおよび第2の一次コイルのうちの少なくとも一方の充電状態を示す表示を提示するように構成された第1のユーザインターフェース(UI)を含むことができる。
いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置はまた、複数の一次コイルのうちの第2の一次コイルに近接する第2の無線電力受信装置を検出し、第2の一次コイルに第2の無線電力を第2の無線電力受信装置に伝送させるために第2の一次コイルに電力を供給する第2の時間スライスを決定し、第2の時間スライスの間に第2の無線電力を第2の一次コイルに供給するように構成された別の電力制御ユニットを含むことができる。第2の一次コイルは、第2の無線電力を第2の無線電力受信装置に伝送するように構成されることができる。
いくつかの実装形態では、第2の時間スライスは、第1の時間スライスと散在している。
いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置は、第1の時間スライス中に第1の一次コイルに電力を供給するように構成された別の電力制御ユニットを含むことができ、第1の無線電力は、電力制御ユニットのそれぞれからの電力に基づく。
本開示に記載された主題の別の革新的な態様は、方法として実装されることができる。本方法は、上述した無線電力伝送装置の任意の特徴を実行するための動作を含むことができる。
本開示に記載の主題の別の革新的な態様は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、上述した無線電力伝送装置の任意の機能を実行するための動作を実行させる命令を記憶したコンピュータ可読媒体として実装されることができる。
本開示に記載の主題の別の革新的な態様は、上述した無線電力伝送装置の任意の機能を実行するための任意の動作を実装するための手段を有するシステムとして実装されることができる。
本開示に記載された主題の1つ以上の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の明細書に記載されている。他の特徴、態様、および利点は、明細書、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は、縮尺通りに描かれていない場合があることに留意されたい。
複数の無線電力受信装置を充電することができる無線電力伝送装置を含む例示的な無線電力システムを示している。 重なり合うパターンで配置された複数層の一次コイルを有する例示的な無線電力伝送装置を示している。 例示的な無線電力伝送装置を示すブロック図である。 無線電力伝送装置から無線電力受信装置への間欠的な無線電力伝送の例示的なグラフィカル表現である。 無線電力伝送装置と無線電力受信装置との間の間欠的な無線電力伝送から生じる充電状態の例示的なグラフィカル表現である。 単一の無線電力受信装置の充電に関連する電力関連時間スライシングの例示的なグラフィカル表現である。 2つの無線電力受信装置の充電に関連する電力関連時間スライシングの例示的なグラフィカル表現である。 追加の無線電力装置の検出時に時間スライスのスケジュールを動的に更新する例示的なグラフィカル表現である。 電力制御ユニットが異なる伝送機回路を独立して制御することができる無線電力伝送装置を示すブロック図である。 複数の電力制御ユニットが伝送機回路に協働して電力を供給することができる無線電力伝送装置を示すブロック図である。 無線電力を無線電力受信装置に供給するためのプロセスの例示的な動作を示すフロー図である。
様々な図面における同様の参照番号および符号は、同様の要素を示す。
以下の説明は、本開示の革新的な態様を説明する目的のための特定の実装形態に関する。しかしながら、当業者は、本明細書の教示が多数の異なる方法で適用されることができることを容易に認識するであろう。記載された実装形態は、無線電力を伝送または受信するための任意の手段、装置、システム、または方法で実装されることができる。
従来の無線電力システムは、無線電力伝送装置と1つ以上の無線電力受信装置とを含むことができる。無線電力伝送装置は、無線エネルギーを無線電力受信装置内の1つ以上の対応する二次コイルに伝送する1つ以上の一次コイルを含むことができる。一次コイルは、無線電力伝送装置における無線エネルギー(誘導または磁気共鳴エネルギーなど)の供給源を指す。無線電力受信装置における二次コイルは、無線エネルギーを受け取る。
無線電力伝送は、一次コイルおよび二次コイルが近接して配置されている場合により効率的であり得る。逆に、一次コイルと二次コイルとが位置ずれすると、効率が低下する可能性がある。無線電力伝送の非効率性は、無線電力伝送装置の充電面または無線電力システムの様々な構成要素の温度を上昇させる可能性がある。この問題は、複数の装置が充電パッド上に配置されるときに悪化する可能性がある。場合によっては、無線電力の比較的効率的な伝送であっても、無線電力システム内の構成要素は、比較的高い温度を示すことがある。温度が上昇すると、熱が臨界限界を超えて蓄積し、システム障害を引き起こす可能性がある。
いくつかの無線電力受信装置は、異なる嗜好、優先度、および要件に関連付けられることができる。例えば、ユーザは、比較的高い電力レベルで第1のタイプの装置を迅速に充電し、より低い電力レベルで第2のタイプの装置をゆっくり充電したい場合がある。同様に、複数の装置を充電するとき、ユーザは、特定の装置により高い優先度を割り当て、他の装置により低い優先度を割り当てたい場合がある。例えば、ユーザは、第1の携帯電話に最も高い優先度を割り当て、他の携帯電話にはより低い優先度を割り当てることができ、より高い優先度の装置は、より低い優先度の装置よりも多くの無線電力を受信する。
本開示の様々な実装形態は、一般に、無線電力伝送装置における間欠的な無線充電に関する。いくつかの実装形態は、より具体的には、無線電力が伝送されない時間スライス中に無線電力受信装置が冷却することを可能にするために、1つ以上の無線電力受信装置に無線電力を間欠的に供給する無線電力伝送装置(充電パッドまたは表面など)に関する。本開示では、時間スライスは、特定の持続時間の期間である。いくつかの実装形態はまた、異なる無線電力受信装置のための様々な充電プロファイルをサポートするために無線電力を間欠的に供給する無線電力伝送装置に関することができる。本開示によれば、無線電力伝送装置は、一次コイルに近接する無線電力受信装置を検出することができる電力制御ユニットを含むことができる。電力制御ユニットは、無線電力が無線電力受信装置に供給される第1の時間スライスを決定することができる。電力制御ユニットはまた、無線電力が無線電力受信装置に供給されない第2の時間スライスを決定することができ、第2の時間スライスは、第1の時間スライスと散在している。第2の時間スライス(電力が供給されない)の間、第1の時間スライス(無線電力が供給される)の間に蓄積された熱負荷が放散することができる。
いくつかの実装形態では、電力制御ユニットは、複数の無線電力受信装置を検出することができる。電力制御ユニットはまた、複数の無線電力受信装置のそれぞれについて異なる時間スライスを決定することができる。例えば、電力制御ユニットは、第1の無線電力受信装置および第2の無線電力受信装置を検出することができる。電力制御ユニットは、第1の無線電力受信装置の第1の時間スライスおよび第2の無線電力受信装置の第2の時間スライスを決定することができ、第1の時間スライスは第1の持続時間からなり、第2の時間スライスは第2の持続時間からなる。電力制御ユニットは、ユーザ充電嗜好、装置優先度、バッテリ充電状態、熱情報、または負荷への無線電力の供給に関連する他の適切な要因を含む1つ以上の要因に基づいて、第1の時間スライスおよび第2の時間スライスの持続時間を決定することができる。熱情報は、電力受信装置、インターフェース面、一次コイル、またはそれらの任意の組み合わせに関連付けられることができる。
いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置は、複数の一次コイルを制御するための単一の電力制御ユニットを含むことができる。電力制御ユニットは、時分割多重化を使用して、1つ以上の一次コイルを制御し、1つ以上の電力無線電力受信装置に無線電力を供給することができる。例えば、第1の時間スライスの間、電力制御ユニットは、第1の一次コイルに無線電力を第1の無線電力受信装置に伝送させることができる。第2の時間スライスの間、電力制御ユニットは、第2の一次コイルに、対応する第2の無線電力受信装置に無線電力を伝送させることができる。第1の時間スライスおよび第2の時間スライスは、無線電力の供給が第1の無線電力受信装置と第2の無線電力受信装置との間で交互になるように散在されてもよい。
いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置は、複数の一次コイルを制御するための複数の電力制御ユニットを含むことができる。単一の無線電力受信装置を充電する場合、複数の電力制御ユニットは、より少ない電力制御ユニットを使用して供給されるよりも多くの無線電力を協調して単一の無線電力受信装置に供給することができる。例えば、2つの電力制御ユニットは、1つの一次コイルを制御して、無線電力受信装置により多くの無線電力を供給することができる。1つの電力制御ユニットのみが単一の一次コイルを制御する場合、供給される無線電力は少なくなる。その結果、無線電力伝送装置は、複数の電力制御ユニットを利用して、無線電力受信装置に追加の無線電力を供給することができる。
いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置は、1つ以上の無線電力受信装置の充電に関連するコンテンツを提示するためのユーザインターフェースを含むことができる。ユーザインターフェースは、表示装置および音声提示装置など、コンテンツを提示するのに適した構成要素を含むことができる。コンテンツは、特定の無線電力受信装置の充電状態、特定の無線電力受信装置の充電中に発生する障害、充電が継続するのを待つ無線電力受信装置の状態、無線電力伝送装置が現在特定の無線電力受信装置に無線電力を伝送しているかどうか、またはそれらの任意の組み合わせを示すことができる。
本開示に記載された主題の特定の実装は、以下の潜在的な利点のうちの1つ以上を実現するために実装されることができる。いくつかの実装形態では、記載された技術が使用されて、1つ以上の無線電力受信装置の充電時に発生する可能性がある熱負荷を低減することができる。1つ以上の無線電力受信装置に間欠的に無線電力を供給することにより、熱負荷が低減されることができる。熱負荷を低減することは、高温で充電速度が低下した他のタイプのシステムと比較して、充電障害を低減し、システム障害を回避し、バッテリをより迅速に充電することができる。
図1は、複数の無線電力受信装置を充電することができる無線電力伝送装置を含む例示的な無線電力システムを示している。無線電力システム100は、一次コイル121および122を含む複数の一次コイル120を有する無線電力伝送装置110を含む。一次コイル120は、電力信号発生器128に関連付けられることができる。各一次コイル120は、無線電力(無線エネルギーとも呼ばれる)を伝送するワイヤコイルとすることができる。各一次コイル120は、誘導または磁気共鳴場を使用して無線エネルギーを伝送することができる。電力信号発生器128は、無線電力を準備するための構成要素(図示せず)を含むことができる。例えば、電力信号発生器は、1つ以上のスイッチ、ドライバ、直列コンデンサ、または他の構成要素を含むことができる。
電力信号発生器128、電力制御ユニット132、および他の構成要素(図示せず)は、まとめて伝送機回路130と呼ばれる場合がある。伝送機回路130の一部または全部は、1つ以上の無線電力受信装置に無線電力を間欠的に供給する本開示の特徴を実現する集積回路(IC)として具現化されることができる。電力制御ユニット132は、マイクロコントローラ、専用プロセッサ、集積回路、特定用途向け集積回路(ASIC)、または任意の他の適切な電子装置として実装されることができる。
電源180は、無線電力伝送装置110内の伝送機回路130に電力を供給することができる。電源180は、交流(AC)を直流(DC)に変換することができる。
電力制御ユニット132は、無線電力受信装置の存在または近接を検出することができる。例えば、電力制御ユニット132は、検出信号を周期的に一次コイル120に送信させ、一次コイル近傍の物体を示すコイル電流または負荷の変化を測定させることができる。電力制御ユニット132は、無線電力受信装置がいつ1つ以上の一次コイル120に近接して配置されるかを決定することができる。例えば、電力制御ユニット132は、一次コイル120に周期的に検出信号を送信させ、一次コイル120の近傍の物体を示すコイル電流または負荷の変化を測定させることができる。いくつかの実装形態では、電力制御ユニット132は、ping、無線通信、負荷変調などを検出することができる。
図1の例では、電力制御ユニット132は、第1の一次コイル121において第1の無線電力受信装置210を検出することができる。第1の無線電力受信装置210は、二次コイル220を含むことができる。無線電力受信装置は、携帯電話、コンピュータ、ラップトップ、周辺装置、ガジェット、ロボット、車両などを含む、無線電力を受信することができる任意のタイプの装置とすることができる。電力制御ユニット132は、第1の一次コイル121の近傍に無線電力受信装置(例えば、第1の無線電力受信装置210)が無線電力伝送装置110に配置されている場合に、その存在を検出することができる。例えば、検出段階中、第1の一次コイル121は、検出信号(pingとも呼ばれる)を送信してもよい。第1の一次コイル121におけるコイル電流は、コイル電流が第1の一次コイル121の電磁場内の物体を示す閾値を超えたかどうかを決定するために測定されてもよい。物体が検出された場合、電力制御ユニット132は、第1の無線電力受信装置210からのハンドシェイク信号(識別信号やセットアップ信号など)を待機し、物体が無線電力受信装置であるか異物であるかを決定することができる。ハンドシェイク信号は、一連の負荷変化(負荷変調など)を使用して第1の無線電力受信装置210によって通信されることができる。負荷変化は、コイル電圧または電流感知回路によって検出可能であり、電力制御ユニット132によって解釈されることができる。電力制御ユニット132は、負荷の変動を解釈して、第1の無線電力受信装置210からの通信を復旧することができる。通信は、充電レベル、要求電圧、受信電力、受信機電力能力、無線充電規格のサポートなどの情報を含むことができる。
第1の無線電力受信装置210は、二次コイル220と、整流器230と、受信(RX)制御ユニット240と、バッテリモジュール250とを含むことができる。いくつかの実装形態では、バッテリモジュール250は、一体型充電器(図示せず)を有することができる。二次コイル220は、第1の一次コイル121から受信した無線電力に基づいて誘導電圧を生成することができる。コンデンサ(図示せず)は、二次コイル220と整流器230との間に直列にあってもよい。整流器230は、誘導電圧を整流し、整流電圧をバッテリモジュール250に供給することができる。バッテリモジュール250は、無線電力受信装置210内にあってもよく、または電気的なインターフェースによって接続された外部装置であってもよい。バッテリモジュール250は、充電器ステージと、温度検出回路などの保護回路と、過電圧および過電流保護回路とを含むことができる。あるいは、受信コントローラ240は、バッテリモジュール250の充電状態に関する情報を収集して処理するためのバッテリ充電管理モジュールを含むことができる。いくつかの実装形態では、受信コントローラ240は、二次コイル220を介して負荷変調を使用して電力制御ユニット132と通信するように構成されることができる。
図1の例では、電力制御ユニット132は、第1の一次コイル121において無線電力受信装置210を検出することができる。これに応じて、電力制御ユニット132は、無線電力受信装置210に無線電力が供給される第1の時間スライスを決定することができる。電力制御ユニット132はまた、無線電力受信装置210に無線電力が供給されない第2の時間スライスを決定することができる。第1および第2の時間スライスは、第1の一次コイル121が間欠的に無線電力を第1の無線電力受信装置210に供給するように散在されることができる。例えば、第1の時間スライスは、5分の持続時間を有することができ、第2の時間スライスは、2分の持続時間を有することができる。時間スライスに基づいて、電力制御ユニット132は、第1の時間スライス(5分)の間に無線電力を供給するために第1の一次コイル121を間欠的に作動させ、第2の時間スライス(2分)の間に無線電力が供給されないように第1の一次コイル121を停止させることができる。任意の適切な数の第1および第2の時間スライスについて、電力制御ユニット132は、パワーオン時間スライスとパワーオフ時間スライスとを繰り返し交互に繰り返してもよい。場合によっては、電力制御ユニット132は、第1の無線電力受信装置210に関連付けられたバッテリに関する情報に基づいて、パワーオンおよびパワーオフの時間スライスの数を決定してもよい。
別の例として、電力制御ユニット132は、第1の無線電力受信装置210に加えて、第2の無線電力受信装置260を検出してもよい。電力制御ユニット132は、第1および第2の無線電力受信装置(それぞれ210および260)に間欠的に無線電力を供給することができる。例えば、電力制御ユニット132は、第1の一次コイル121が第1の無線電力受信装置210に無線電力を供給する第1の時間スライスを決定することができる。さらに、電力制御ユニットは、第2の一次コイル122が第2の無線電力受信装置260に無線電力を供給する第2の時間スライスを決定することができる。場合によっては、第1の時間スライスと第2の時間スライスとは異なる持続時間を有してもよく、第1の時間スライスは、第2の時間スライスと散在してもよい。例えば、第1の時間スライスは、持続時間が2分であってもよく、第2の時間スライスは、持続時間が3分であってもよい。電力制御ユニット132は、散在する第1および第2の時間スライスにしたがって第1および第2の一次コイル(それぞれ121および122)を制御することにより、第1の一次コイル121に、2分間、第1の無線電力受信装置210に無線電力を供給させてもよい。それらの2分間、第2の無線電力受信装置260には電力が供給されない。第1の時間スライスの後、電力制御ユニット132は、3分間の持続時間を有する第2の時間スライス中に第2の無線電力受信装置260に無線電力を供給してもよい。それらの3分間、第1の無線電力受信装置210には電力が供給されない。電力制御ユニット132は、任意の適切な数の時間スライスについて、間欠的に第1および第2の無線電力受信装置(それぞれ201および260)に無線電力を供給してもよい。電力制御ユニット132は、任意の適切な数の一次コイルを制御して、任意の適切な数の無線電力受信装置に無線電力を間欠的に供給することができる。
電力制御ユニット132は、無線電力の任意の適切な態様をカスタマイズすることができる。場合によっては、電力制御ユニット132は、ワット数、時間スライス持続時間、装置優先度、装置タイプ、および充電パッドで検出された装置に関する他の情報を決定することができる。例えば、電力制御ユニット132は、充電パッド上の携帯電話を検出することができる。その携帯電話の場合、電力制御ユニット132は、無線電力受信装置が15ワット(W)の無線電力を供給する5分間のパワーオン時間スライスを選択することができる。さらに、電力制御ユニット132は、無線電力受信装置が電力を供給しない2分のパワーオフ時間スライスを選択してもよい。電力制御ユニット132は、充電パッド上にいくつの装置があるか、パワーオン時間スライスの態様(例えば、ワット数、持続時間など)、および装置タイプなどの任意の適切な情報に基づいてパワーオフ時間スライスをカスタマイズすることができる。
図2は、重なり合うパターンで配置された複数層の一次コイルを有する例示的な無線電力伝送装置を示している。例示的な無線電力伝送装置200は、2つの重なり合う層に配置された18個の一次コイルを含む。しかしながら、一次コイルの数および配置は、例として提供される。他の数の一次コイル、層の数、または配置が可能であってもよい。
図2において、電力制御ユニット132は、底部151に存在する。第1の一次コイル121は、いくつかの他の一次コイルとともに第1の層152上に示されている。第2の一次コイル122は、他の一次コイルとともに第2の層153上に示されている。結合ビュー154は、コイルを重ねて示している。ここでも、この描写は、説明を容易にするために提供されている。いくつかの実装形態では、コイルおよび重なり合いの量は、充電面155にデッドゾーンがほとんどまたは全くないようなものであってもよい。無線電力伝送装置200に加えて、図2は、充電面155上に配置された第1の無線電力受信装置210および第2の無線電力受信装置260を示している。第1の無線電力受信装置210は、その伝送機回路上のその位置に基づいて、第1の一次コイル121とラッチし、第1の一次コイルから無線電力を受信することができる。同様に、第2の無線電力受信装置260は、第3の一次コイル123から無線電力をラッチして受信してもよい。
様々な任意の特徴が無線電力伝送装置の設計に組み込まれてもよい。例えば、いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置の一部にフェライト材料が使用されて、デッドゾーンのない(または少ない)磁場を維持することができる。いくつかの実装形態では、一次コイルは、重なり合いを有しなくてもよい。いくつかの実装形態では、フェライト材料は、重なり合わずに一次コイルの下方に使用されてもよい。いくつかの実装形態では、コイルの形状、重なり量、および材料は、効率を改善する、デッドゾーンを減らす、またはその双方のために選択されてもよい。
充電パッドとして説明されたが、無線電力伝送装置の構造は異なっていてもよい。例えば、無線電力伝送装置は、車両、家具、壁の一部、または床などに配置されてもよい。いくつかの実装形態では、無線電力伝送装置は、テーブルトップ、コーヒーテーブル、机、カウンタなどの一部として統合されてもよい。
図3は、例示的な無線電力伝送装置を示すブロック図である。無線電力伝送装置300は、電源302を含むことができる。いくつかの実装形態では、電源302は、AC電源幹線から動作するAC-DCコンバータとすることができる。いくつかの実装形態では、電源302は、DC入力から動作するDC-DC電源を含むことができる。電源302は、DC電力をAC電力に変換するインバータ310にDC電力を供給することができる。インバータ310は、AC電力を共通バス336に供給することができる。電力制御ユニット132、伝送機回路318、伝送機回路320、および伝送機回路322は、共通バス336に接続され、電力および信号を受信することができる。電源302に接続された第1のコンデンサ308と、共通バス336に接続された直列コンデンサ312とがある。例えば、直列コンデンサ312は、伝送機回路318、320または322の能動回路のインダクタンスを有する共振タンクを形成することができる。
電力制御ユニット132は、電源302に接続された第1の電圧センサ304から電圧情報を受信し、電源302に接続された第1の電流センサ306から電流に関する電流情報を受信することができる。第1の電圧センサ304および第1の電流センサ306からの電圧および電流情報は、それぞれ、伝送装置300への電力入力を計算するために使用されることができる。電力制御ユニット132はまた、共通バス336に接続された第2の電圧センサ316から電圧情報を受信し、共通バス336に接続された第2の電流センサ314から電流に関する電流情報を受信することができる。第2の電圧センサ316および第2の電流センサ314からの電圧および電流情報は、それぞれ、電力受信機から電力伝送機へパケットの形態で通信される情報を復調するために電力制御ユニットによって使用されることができる。電力制御ユニット132は、インバータ310内のスイッチ334を制御することを可能にする1つ以上のドライバユニットを含むことができる。スイッチ334は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)または任意の他の適切なスイッチング装置であってもよい。電力制御ユニット132はまた、スイッチ340、344および346をそれぞれ有効または無効にするために、電力制御ユニット132に含まれるそれぞれのドライバから制御線330を介して伝送機回路(318、320、322)を制御することができる。
電力制御ユニット132は、時間スライスを決定して、伝送機回路318、320および322にラッチすることができる無線電力受信装置への無線電力の供給を制御することができる。ここで説明したように、電力制御ユニット132は、時間スライスを使用して、1つ以上の無線電力受信装置に対して1つ以上の伝送機回路318、320、322から間欠的に電力を供給させることができる。電力制御ユニット132は、無線電力受信装置に供給される無線電力の様々な態様を選択またはカスタマイズすることができる。例えば、電力制御ユニット132は、装置の優先度、装置の種類、バッテリ充電状態、熱プロファイル、および負荷への無線電力の供給に関連する任意の他の適切な情報に基づいて、時間スライスおよび無線電力の他の態様を決定することができる。
電力制御ユニット132は、1つ以上のマイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、マイクロプロセッサ、または任意の他の適切な装置を使用して実装されることができる。
図4Aは、無線電力伝送装置から無線電力受信装置への間欠的な無線電力伝送の例示的なグラフィカル表現である。グラフ400は、交互のパワーオンおよびパワーオフの時間スライス中の電力レベルを示す。グラフ400において、X軸は増加時間(分)を示し、Y軸は充電器への電力レベルを示す。パワーオン時間スライスは5分の持続時間を有し、パワーオフ時間スライスは2分の持続時間を有する。第1のパワーオン時間スライス402の間、電力制御ユニット132は、伝送機回路に無線電力を無線電力受信装置に伝送させることができる。第1のパワーオン時間スライス402の間、電力レベルは約16Wで始まり、時間スライスの5分間にわたって12Wまで減少する。第1のパワーオン時間スライス402の後に、第1のパワーオフ時間スライス404がある。第1のパワーオフ時間スライス404の間、電力制御ユニットは、無線電力を無線電力受信装置に供給していないため、電力レベルは、直ちにゼロに低下する。第1のパワーオフ時間スライス404の後に、第2のパワーオン時間スライス406がある。第2のパワーオン時間スライス406の間、無線電力は約17Wで始まり、第2のパワーオン時間スライス406の5分間にわたって約14Wまで減少する。第2のパワーオン時間スライス406の後には、無線電力が供給されない第2のパワーオフ時間スライスがある。図示のように、電力制御ユニット132は、複数のパワーオン時間スライスと複数のパワーオフ時間スライスとを交互に切り替えることができる。グラフ400内の16個のパワーオン時間スライスのそれぞれについて、無線電力は、適切な電力レベルで開始することができ、パワーオン時間スライスの期間にわたって線形に増加または減少することができる。グラフ400内の15個のパワーオフ時間スライスのそれぞれについて、充電器に供給される電力はない。パワーオン時間スライスとパワーオフ時間スライスとを交互にすることによって、無線電力伝送装置は、パワーオン時間スライスの間に蓄積された熱を放散することができる。
図4Bは、無線電力伝送装置と無線電力受信装置との間の間欠的な無線電力伝送から生じる充電状態の例示的なグラフィカル表現である。グラフ410は、経時的なバッテリ充電の増加を示す曲線412を示す。グラフ410において、X軸は増加時間(分)を示し、Y軸はバッテリ充電の増加率を示す。より具体的には、曲線412は、電力制御ユニットがパワーオン時間スライスとパワーオフ時間スライスとを交互にすることによって間欠的な電力を供給するときに、バッテリ充電がどのように増加することができるかを示す。グラフ410において、パワーオンの時間スライスは5分間の持続時間を有し、パワーオフの時間スライスは2分間の持続時間を有する。最初の5分間のパワーオン時間スライス414の間、バッテリ充電は、バッテリ充電容量の0%から約5%まで増加する。最初の5分間のパワーオン時間スライス414の後、2分間のパワーオフ時間スライス416がある。最初の2分間のパワーオフ時間スライス416の間、バッテリ充電レベルは、バッテリ充電容量の5%のままである。最初の2分間のパワーオフ時間スライス416の後、第2の5分間のパワーオン時間スライス418がある。第2の5分間のパワーオン時間スライス418の間、バッテリ充電は、バッテリ容量の約10%まで増加する。
曲線412によれば、電力制御ユニットは、14個の追加のパワーオン時間スライスと14個の追加のパワーオフ時間スライスとを交互に繰り返すことができる。残りの14個の5分間のパワーオン時間スライスのそれぞれの間、バッテリ充電率は、5分間にわたって直線的に増加する。残りの14個の2分間のパワーオフ時間スライスのそれぞれの間、バッテリ充電は増加しない。約110分間の間欠的な充電後、曲線412は、バッテリ充電容量の約80%までのバッテリ充電の増加を示す。間欠的な充電に起因するバッテリ充電の増加は、連続充電に起因するバッテリ充電の増加と非常に類似することができる。例えば、同じ期間(約110分など)において、連続充電は、バッテリ充電容量の約90~100%に到達することができる。さらに他の場合では、連続充電は、熱的問題のために伝送機および受信機のコイルならびに電子装置をフル容量で動作させることができない可能性がある。その結果、充電速度ははるかに低くなる可能性があり、充電状態は、110分でバッテリ容量の80%よりもはるかに低くなる可能性がある。したがって、連続充電は、その間に熱が放散する可能性があるパワーオフの時間スライスを許容しない。したがって、無線電力を時間スライス方式で供給することによって、電力制御ユニットは、無線充電システムの構成要素における熱放散を可能にしながら、連続充電と同様の、または場合によってはそれよりも良好な充電性能を示すことができる。いくつかの実装形態では、1つ以上の一次コイル、1つ以上の二次コイル、またはインターフェース面を冷却するために利用可能な2分間は、別の無線電力受信装置を充電するために別の一次コイルを励磁するために無線電力伝送装置によって使用されることができる。その結果、本明細書に記載の無線電力伝送装置は、単一の無線電力受信装置(例えば110分)を連続して充電する時間において、複数の無線電力受信装置を間欠的に充電し、それらの無線電力受信装置を同じ一次コイル上で直列に充電する場合と比較して、それぞれの充電状態をより良好にすることができる。
図5Aは、単一の無線電力受信装置の充電に関連する電力関連時間スライシングの例示的なグラフィカル表現である。グラフ500は、時間スライスの例示的なスケジュールを示す。電力制御ユニット132は、このような時間スライスのスケジュールにしたがって無線電力を無線電力受信装置に供給することができる。グラフ500は、時間が進むにつれてのスケジュールを示す。時間スライスのスケジュールによれば、第1の時間スライス502は、時間=0で開始し、時間=4で終了し、時間単位は、秒、分、時間、または任意の他の適切な時間メトリックとすることができる。したがって、第1の時間スライス502は、4つの時間単位の持続時間を有する。第2の時間スライス504は、4つの時間単位の持続時間を有し、時間=6で始まり、時間=10で終わる。第3の時間スライス506は、4つの時間単位の持続時間を有し、時間=12で始まり、時間=16で終わる。時間スライス502、504および506は、電力制御ユニット132が無線電力を無線電力受信装置に供給するパワーオン時間スライスとすることができる。したがって、スケジュールされた時間スライスは、電力制御ユニット132が伝送機回路に、4つの時間単位の無線電力を伝送させ、2つの時間単位の無線電力の伝送を停止させ、4つの時間単位の無線電力の伝送を再開させるなどの無線電力伝送のスケジュールを記述することができる。
電力が伝送されない期間(時間=4から時間=6までなど)は、たとえ電力制御ユニット132がそのようなパワーオフ時間スライスを決定するための動作を明示的に実行しなくても、パワーオフ時間スライスとみなすことができる。これに代えて、電力制御ユニット132は、パワーオンの時間スライスの間に時間的ギャップが生じるように、パワーオンの時間スライスを配置してもよい。説明を容易にするために、これらの時間的ギャップは、パワーオフ時間スライスと呼ばれる場合がある。
時間スライスのスケジュールは、時間スライスの任意の適切なタイプ(パワーオンまたはパワーオフなど)、数、および持続時間を含むことができる。時間スライスは、指定された電圧、指定された電流、指定されたワット数、および任意の他の適切な電力関連パラメータなどの1つ以上の様々な電力関連パラメータに関連付けられることができる。したがって、時間スライスのスケジュールにしたがって無線電力を供給する場合、電力制御ユニット132は、時間スライスおよびそれらの関連するパラメータにしたがって無線電力をカスタマイズすることができる。
特定の装置に関連付けられた時間スライスは、持続時間が変化することができ、異なる電力関連パラメータに関連付けられることができる。例えば、無線電力を供給するためのスケジュールは、(任意の適切な順序で)1分、2分、および5分の持続時間を有するパワーオン時間スライスを含むことができる。特定の電力関連パラメータは、特定の持続時間と関連付けられることができる。例えば、場合によっては、1分のパワーオン時間スライスは、15Wの電力レベルに関連付けられることができる。特定の電力関連パラメータ(ワット数または電流レベルなど)はまた、時間スロットがスケジュール内のどこにあるかなどの他のスケジューリング属性に関連付けられることができる。例えば、特定のワット数レベルは、スケジュールが開始した後にスケジュール内に存在するパワーオン時間スライスに関連付けられることができる。
図5Bは、2つの無線電力受信装置の充電に関連する電力関連時間スライシングの例示的なグラフィカル表現である。グラフ508は、時間スライスの例示的なスケジュールを示す。電力制御ユニット132は、このような時間スライスのスケジュールにしたがって、第1および第2の無線電力受信装置に無線電力を供給することができる。グラフ508は、時間が進むにつれてのスケジュールを示す。グラフ508は、第1の時間スライス510、第2の時間スライス512、第3の時間スライス514、第4の時間スライス516、および、第5の時間スライス518を示す。これらの時間スライスは、無線電力が無線電力伝送装置から供給されるパワーオン時間スライスとすることができる。
時間スライスのスケジュールによれば、第1の時間スライス510は、第1の無線電力受信装置(装置1と呼ばれる)に関連付けられ、時間=0で開始し、時間=4で終了する。時間単位は、秒、分、時間、または任意の他の適切な時間メトリックとすることができる。第2の時間スライス512は、第2の無線電力受信装置(装置2と呼ばれる)に関連付けられ、時間=4で開始し、時間=9で終了する。第3の時間スライス514は、第1の無線電力受信装置に関連付けられ、時間=9で開始し、時間=13で終了する。第4の時間スライス516は、第2の無線電力受信装置に関連付けられ、時間=13で開始し、時間=16で終了する。第5の時間スライス518は、第1の無線電力受信装置に関連付けられており、時間=16で開始し、時間=20で終了する。
第1、第3および第5の時間スライス(それぞれ510、514および518)は、第1の無線電力受信装置に関連付けられ、それぞれが4つの時間単位の持続時間を有する。第2および第4の時間スライス(それぞれ512および516)は、第2の無線電力受信装置に関連付けられ、それぞれ異なる持続時間を有する。第2の時間スライス512は、5つの時間単位の持続時間を有し、第4の時間スライス516は、3つの時間単位の持続時間を有する。グラフ508が示すように、電力制御ユニット132は、複数の無線電力受信装置に無線電力を供給するためのスケジュールを決定することができ、スケジュールは、特定の無線電力受信装置に対して異なる持続時間の時間スライスを含む。そのようなスケジュールはまた、第2の無線電力受信装置に関連する時間スライスが散在している第1の無線電力受信装置に関連する時間スライスを含むことができる。
図5Cは、追加の無線電力装置の検出時に時間スライスのスケジュールを動的に更新する例示的なグラフィカル表現である。グラフ520は、時間スライスの例示的なスケジュールを示す。時間スライスは、無線電力が無線電力受信装置に供給されるパワーオン時間スライスとすることができる。最初に、時間スライスのスケジュールは、図5Aに示すスケジュールと同一とすることができ、スケジュールは、第1の無線電力受信装置を充電するための時間スライスを含む。しかしながら、時間=7において、第1の無線電力受信装置(装置1と呼ばれる)に関連付けられた時間スライス524の間、第2の無線電力受信装置(装置2と呼ばれる)が充電パッド上に配置されることができる。これに応じて、電力制御ユニット132は、伝送機回路130に近接する第2の無線電力受信装置を検出し、第2の無線電力受信装置の時間スライスを含むようにスケジュールを動的に更新することができる。図示のように、電力制御ユニット132は、第2の無線電力装置に関連付けられた時間スライス526を決定し、時間スライス526をスケジュールに挿入することができる。グラフ520において、電力制御ユニット132は、第1の無線電力受信装置に関連付けられた時間スライス524を先取りしない。しかしながら、場合によっては、電力制御ユニット132は、時間スライスを先取りするようにスケジュールを更新することができる。先取りとは、更新されたスケジュールを続行するために、1つ以上の時間スライスが終了する前に1つ以上の時間スライスを変更または破棄することを指す。
更新されたスケジュールによれば、時間スライス524の完了後、電力制御ユニット132は、時間スライス526の間に第2の無線電力受信装置に電力を供給することができる。時間スライス526の後、電力制御ユニット132は、時間スライス528の間に第1の無線電力受信装置に無線電力を供給する。更新されたスケジュールを決定するとき、電力制御ユニット132は、更新されたスケジュールに挿入される任意の適切な数の新たな時間スライスを決定することができる。元の時間スライスは、再配置され、新たな持続時間を割り当てられ、そうでなければ(新たな電力関連パラメータを割り当てることなどによって)変更されることができる。新たな時間スライスは、任意の適切な持続時間を有することができ、元のスケジュールに関連付けられた時間スライスと散在することができる。
電力制御ユニット132は、各種情報に基づいて更新スケジュールを作成することができる。例えば、電力制御ユニット132は、特定のバッテリが所与のバッテリ充電状態に到達したことを示す情報などのバッテリ充電状態に関する情報に基づいて更新されたスケジュールを作成することができる。これに応答して、電力制御ユニット132は、特定のバッテリに関連するパワーオン時間スライスの持続時間を短縮し、1つ以上の他の装置に関連するパワーオン時間スライスの持続時間を増加させることができる。
図6は、電力制御ユニットが異なる伝送機回路を独立して制御することができる無線電力伝送装置600を示すブロック図である。図示のように、無線電力伝送装置600は、電力制御ユニット132、スイッチ制御線618および620を含むことができる。いくつかの実装形態では、電力制御ユニット132は、図6には示されていないドライバまたは他のコントローラを含むことができる。無線電力伝送装置600はまた、スイッチ614および616と、伝送機回路606および608と、ユーザインターフェース610および612とを含むことができる。伝送機回路606および608のそれぞれは、単一の一次コイルまたは複数の一次コイルを含むことができる。
無線電力伝送装置600は、充電パッド604を含むことができる。充電パッド604は、ユーザインターフェース610およびユーザインターフェース612を含むことができる。ユーザインターフェース610および612は、充電無線電力受信装置に関連する情報を示す印を提示することができる。例えば、ユーザインターフェース610および612は、それぞれ、装置の障害状態、無線電力が関連する装置に伝送されているかどうか、または装置が無線電力の受信を待機しているかどうかを示す発光ダイオード(LED)または液晶ディスプレイ(LCD)を含むことができる。図示のように、無線電力伝送装置600は、各伝送機回路用のユーザインターフェースを含む。しかしながら、無線電力伝送装置600は、伝送機回路の数に関わらず、単一のユーザインターフェースを含んでもよい。ユーザインターフェース610および612は、1つ以上の光提示装置(例えば、LED、LCDなど)、音声提示装置(音声モニタなど)、映像提示装置(映像モニタなど)、および充電無線電力受信装置に関連する情報を提示するための任意の他の適切な装置を含むことができる。
動作中、電力制御ユニット132は、伝送機回路608に近接する第1の無線電力受信装置を検出することができる。これに応じて、電力制御ユニット132は、第1の無線電力受信装置に間欠電力を供給する時間スライスのスケジュールを決定することができる。スケジュールを決定した後、電力制御ユニット132は、無線電力受信装置への間欠電力の供給を開始することができる。伝送機回路608に間欠的に電力を供給するために、電力制御ユニット132は、スイッチ制御線618を介してスイッチ614を作動させることができる。したがって、伝送機回路608は、第1の無線電力受信装置に無線電力を供給することができる。ユーザインターフェース612は、無線電力がいつ伝送機回路608から伝送されているか、時間スライスのスケジュール中に検出された障害、および無線電力の供給に関連する任意の他の適切な情報を示す印を提示することができる。
電力制御ユニット132が伝送機回路608を介して電力を供給している間、電力制御ユニット132は、伝送機回路606に近接する第2の無線電力受信装置を検出することができる。上述したように、電力制御ユニット132は、新たに検出された装置に対応するように時間スライスのスケジュールを更新することができる。スケジュールを更新した後、電力制御ユニット132は、伝送機回路606および608に、更新された時間スライスのスケジュールにしたがって双方の装置に無線電力を間欠的に供給させることができる。間欠的に電力を供給することによって、単一の電力制御ユニットは、複数の伝送機回路に電力を供給することができ、したがって、複数の無線電力受信装置に無線電力を供給することができる。
場合によっては、間欠的な電力を供給する代わりに、電力制御ユニット132は、無線電力伝送装置602に無線電力受信装置に連続的な無線電力を供給させてもよい。連続電力を供給するために、電力制御ユニット132は、連続電力が無線電力受信装置に供給される単一の時間スライスを含むスケジュールを決定してもよい。したがって、電力制御ユニット132は、間欠的な無線電力または連続的な無線電力を無線電力受信装置に供給することができる。
充電パッド604は、無線電力受信装置が電力を受信するために配置されるインターフェース面を含むことができる。電力制御ユニット132は、充電インターフェースにまたはその近くに接続された1つ以上の温度センサから温度情報を受信することができる。電力ユニット132はまた、無線電力受信装置ならびに伝送機回路606および608内の温度センサから温度情報を受信することができる。温度情報は、充電インターフェース、伝送機コイル、受信機コイル、受信電子装置、またはそれらの任意の組み合わせの温度を含むことができる。電力制御ユニット132は、ある温度情報に基づいて無線電力の供給を停止することができる。例えば、電力制御ユニット132は、温度情報が少なくとも熱限界を超えたことを示す場合、伝送機回路のうちの一方による無線電力の供給を停止することができる。熱限界は、インターフェース表面、受信機コイル、伝送機コイル、または受信電子装置の領域の最大許容温度を示すことができる。例えば、熱限界は、伝送機回路606の真上の充電パッド604の部分の最大許容温度を示すことができる。これらの構成要素のそれぞれに関連する複数の最大許容温度をそれぞれ示す複数の熱限界(閾値とも呼ばれる)が存在してもよい。例えば、インターフェース面の最大許容温度は摂氏45度であってもよく、電子装置の温度閾値は摂氏80度であってもよい。電力制御ユニット132は、超過温度に関連しない1つ以上の他の伝送機回路を介して間欠的または連続的な電力を供給し続けることができる。
電力制御ユニット132は、無線電力受信装置から受信したバッテリ充電情報に基づいて、無線電力の供給を停止することができる。例えば、電力制御ユニット132は、バッテリ充電情報がバッテリ充電閾値を超えたことを示す場合、伝送機回路のうちの1つによる無線電力の供給を停止することができる。例えば、伝送機回路606から電力を受信している装置についてバッテリ充電閾値を超えた場合、電力制御ユニット132は、装置への無線電力の供給を停止することができる。電力制御ユニット132は、他の伝送機回路を介して他の装置に連続的または間欠的な電力を供給し続けることができる。この変更の間、電力制御ユニット132はまた、他の装置に電力を供給するための時間スロットのスケジュールを変更することができる。
図7は、複数の電力制御ユニットが伝送機回路に協働して電力を供給することができる無線電力伝送装置700を示すブロック図である。図示のように、無線電力伝送装置700は、電力制御ユニット702および704と、スイッチ706、708および709と、スイッチ制御線720、722および724とを含む。対応するスイッチドライバは、電力制御ユニット702および704の内部に配置されることができる。無線電力伝送装置700はまた、伝送機回路710および712と、充電パッド718と、ユーザインターフェース714および716とを含む。
各電力制御ユニット702、704は、独立して動作することができる。例えば、各電力制御ユニットは、その関連する伝送機回路に近接する装置を検出し、装置に連続的または間欠的な無線電力を供給することができる。電力制御ユニット702および704のそれぞれは、独立して動作する場合、無線電力を無線電力受信装置に供給するために、本明細書に記載の技術のいずれかを利用することができる。
電力制御ユニット702および704のそれぞれは、独自の電力能力を有することができる。例えば、各電力制御ユニットは、伝送機回路に5Wの電力を供給することが可能であってもよい。協働することにより、電力制御ユニット702および704は、それぞれが個別に供給するよりも多くの電力など、より高いレベルの電力を供給することができる。例えば、スイッチ709を閉じることによって、電力制御ユニット702および704は、10Wの電力を伝送機回路710に協働して供給することができる。電力制御ユニット702は、スイッチ708を間欠的に作動させて、増加したレベルの電力を伝送機回路710に間欠的に供給することができる。あるいは、電力制御ユニット702は、スイッチ708を閉じて、増加したレベルの電力を伝送機回路710に連続的に供給してもよい。これらの条件下で、電力制御ユニット702および704は、伝送機回路710に供給される電力を共有するために同じ周波数で動作することができる。
電力制御ユニット702および704は、時間スライスのスケジュールにしたがって単一の伝送機回路に電力を供給することができる。例えば、時間スライスのスケジュールは、10Wの電力を必要とする第1の時間スライスと、5Wの電力を必要とする第2の時間スライスとを含むことができ、第1および第2の時間スライスは散在している。第1の時間スライスの間、電力制御ユニット702および704は、10Wの電力を伝送機回路710に協働して供給することができる。第2の時間スライスの間、電力制御ユニットのうちの一方は、5Wの電力を伝送機回路710または712に個別に供給することができる。別の例として、電力制御ユニット702および704は、増加した電力を供給することができ、時間スライスのスケジュールは、10Wの電力を必要とする第1の時間スライスと、0Wの電力を必要とする第2の時間スライスとを含むことができ、第1および第2の時間スライスは散在している。第1の時間スライスの間、電力制御ユニット702および704は、10Wの電力を伝送機回路710に協働して供給することができる。第2の時間スライスの間、電力制御ユニット702も704も、伝送機回路710に電力を供給しない。電力が供給されない時間スライスの間、電力制御ユニット702および704のうちの一方は、異なる伝送機回路(伝送機回路712など)に電力を供給することができる。
いくつかの実装形態では、電力制御ユニット702および704のうちの一方は、無線電力を供給するための時間スライススケジュールを決定する「上位コントローラ」として機能することができ、他方は、スケジュールを協働して繰り出す「下位コントローラ」として機能することができる。いくつかの実装形態では、電力制御ユニット702および704は、電力受信装置に無線電力を供給するための時間スライススケジュールを協働して決定して実行するピアとして機能することができる。
図8は、無線電力を無線電力受信装置に供給するためのプロセスの例示的な動作を示すフロー図である。簡潔にするために、動作は、装置によって実行されるものとして説明される。プロセス800の動作は、本明細書に記載の無線電力伝送装置によって実施されることができる。例えば、プロセス800は、図1を参照して説明した無線電力伝送装置110および電力制御ユニット132、図6を参照して説明した無線電力伝送装置600、または図7を参照して説明した無線電力伝送装置700および電力制御ユニット702および704によって実行されることができる。
ブロック802において、装置は、無線電力伝送装置の第1の一次コイルに近接する第1の無線電力受信装置を検出することができる。
ブロック804において、装置は、第1の一次コイルに第1の無線電力を第1の無線電力受信装置に伝送させるために第1の一次コイルに電力を供給する第1の時間スライスを決定することができる。
ブロック806において、装置は、第1の時間スライスの間に第1の一次コイルによって第1の無線電力を第1の無線電力受信装置に伝送することができる。
図9は、いくつかの実装形態にかかる無線電力システムで使用するための例示的な装置のブロック図を示している。いくつかの実装形態では、装置900は、本明細書に記載の無線電力伝送装置(無線電力伝送装置110など)とすることができる。いくつかの実装形態では、装置900は、図1を参照して説明した電力制御ユニット132、図6を参照して説明した無線電力伝送装置600、または図7を参照して説明した無線電力伝送装置700および電力制御ユニット702および704の例とすることができる。装置900は、プロセッサ902(場合によっては、複数のプロセッサ、複数のコア、複数のノード、またはマルチスレッディングなどを含む)を含むことができる。装置900はまた、メモリ906を含むことができる。メモリ906は、システムメモリ、または本明細書に記載のコンピュータ可読媒体の可能な実現のいずれか1つ以上であってもよい。装置900はまた、バス911(例えば、PCI、ISA、PCI-Express、HyperTransport(登録商標)、InfiniBand(登録商標)、NuBus、(登録商標)AHB、AXIなど)を含むことができる。
装置900は、複数の一次コイルまたは二次コイル(コイルアレイ964など)を管理するように構成された1つ以上のコントローラ962を含むことができる。いくつかの実装形態では、コントローラ962は、プロセッサ902、メモリ906、およびバス911内に分散させることができる。コントローラ962は、本明細書に記載の動作の一部または全部を実行することができる。例えば、コントローラ962は、図1を参照して説明した電力制御ユニット132または図5を参照して説明した電力コントローラ538などの電力コントローラとすることができる。
メモリ906は、図1~図8を参照して記載された実装形態の機能を実装するためにプロセッサ902によって実行可能なコンピュータ命令を含むことができる。これらの機能のいずれかは、ハードウェアまたはプロセッサ902に部分的に(または全体的に)実装されてもよい。例えば、機能は、特定用途向け集積回路、プロセッサ902に実装されたロジック、周辺装置またはカード上のコプロセッサなどで実装されてもよい。さらに、実現は、図9に示されていないより少ないまたは追加の構成要素を含むことができる。プロセッサ902、メモリ906、およびコントローラ962は、バス911に結合されることができる。バス911に結合されているものとして示されているが、メモリ906は、プロセッサ902に結合されてもよい。
図1~図9および本明細書に記載の動作は、例示的な実装形態の理解を助けることを意図した例であり、潜在的な実装形態を限定したり、特許請求の範囲を限定したりするために使用されるべきではない。いくつかの実装形態は、追加の動作、より少ない動作、並列または異なる順序での動作、およびいくつかの異なる動作を実行することができる。
本明細書に記載の図、動作、および構成要素は、例示的な実装形態の理解を助けることを意図した例であり、潜在的な実装形態を限定したり、特許請求の範囲を限定したりするために使用されるべきではない。いくつかの実装形態は、追加の動作、より少ない動作、並列または異なる順序での動作、およびいくつかの異なる動作を実行することができる。
本明細書で使用される場合、項目のリスト「のうちの少なくとも1つ」または「のうちの1つ以上」を指す語句は、単一の部材を含む、それらの項目の任意の組み合わせを指す。例えば、「a、b、またはcのうちの少なくとも1つ」は、aのみ、bのみ、cのみ、aとbとの組み合わせ、aとcとの組み合わせ、bとcとの組み合わせ、およびaとbとcとの組み合わせの可能性を網羅することを意図している。
本明細書に開示された実装形態に関連して説明された様々な例示的な構成要素、論理、論理ブロック、モジュール、回路、動作およびアルゴリズムプロセスは、本明細書に開示された構造およびその構造的均等物を含む、電子ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはハードウェア、ファームウェアもしくはソフトウェアの組み合わせとして実装されることができる。ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの互換性は、機能に関して一般的に説明されており、上述した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびプロセスに示されている。そのような機能がハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェアのいずれで実装されるかは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課される設計制約に依存する。
本明細書に開示された態様に関連して記載された様々な例示的な構成要素、論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実装するために使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)またはその他のプログラマブル論理装置(PLD)、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア構成要素、または本明細書に記載された機能を実行するように設計されたこれら任意の組み合わせを用いて実装または実行されることができる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、または任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってもよい。プロセッサはまた、コンピューティング装置の組み合わせ、例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装されてもよい。いくつかの実装形態では、特定のプロセス、動作、および方法は、所与の機能に固有の回路によって実行されてもよい。
上述したように、本明細書に記載の主題のいくつかの態様では、ソフトウェアとして実装されることができる。例えば、本明細書に開示された構成要素の様々な機能、または本明細書に開示された方法、動作、プロセスまたはアルゴリズムの様々なブロックまたはステップは、1つ以上のコンピュータプログラムの1つ以上のモジュールとして実装されることができる。そのようなコンピュータプログラムは、本明細書に記載の装置の構成要素を含むデータ処理装置によって実行するために、またはその動作を制御するために、1つ以上の有形のプロセッサ可読またはコンピュータ可読記憶媒体上に符号化された非一時的なプロセッサ実行可能またはコンピュータ実行可能命令を含むことができる。限定ではなく例として、そのような記憶媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、または命令もしくはデータ構造の形態でプログラムコードを記憶するために使用されることができる任意の他の媒体を含むことができる。上記の組み合わせも記憶媒体の範囲内に含まれるべきである。
本開示に記載された実装形態に対する様々な変更は、当業者にとって容易に明らかとすることができ、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の実装形態に適用されることができる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示される実装形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される本開示、原理、および新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
さらに、別個の実装形態の文脈で本明細書に記載されている様々な特徴は、単一の実装形態において組み合わせて実装されることもできる。逆に、単一の実装形態の文脈で説明されている様々な特徴は、複数の実装形態において別々に、または任意の適切なサブコンビネーションで実装されることもできる。このように、特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして上述され、最初はそのように特許請求されていてもよいが、特許請求された組み合わせからの1つ以上の特徴は、場合によっては、その組み合わせから削除されることができ、特許請求された組み合わせは、部分的な組み合わせまたは部分的な組み合わせの変形を対象とすることができる。
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示された特定の順序で、または連続した順序で実行されること、または示された全ての動作が実行されることを必要とすると理解されるべきではない。さらに、図面は、1つ以上の例示的なプロセスをフローチャートまたは流れ図の形式で概略的に示すことができる。しかしながら、図示されていない他の動作は、概略的に示されている例示的なプロセスに組み込まれることができる。例えば、1つ以上の追加の動作は、図示の動作のいずれかの前、後、同時に、またはその間に実行されることができる。状況によっては、マルチタスク処理および並列処理が有利な場合がある。さらに、上述した実装形態における様々なシステム構成要素の分離は、全ての実装形態においてそのような分離を必要とすると理解されるべきではなく、記載されたプログラム構成要素およびシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品に一緒に統合されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化されることができることを理解されたい。

Claims (33)

  1. 無線電力伝送装置であって、
    第1の無線電力を第1の無線電力受信装置に伝送するように構成された複数の一次コイルのうちの第1の一次コイルと、
    電力制御ユニットであって、
    前記無線電力伝送装置の前記第1の一次コイルに近接する前記第1の無線電力受信装置を検出し、
    前記第1の一次コイルに前記第1の無線電力を前記第1の無線電力受信装置に伝送させるために前記第1の一次コイルに電力を供給する第1の時間スライスを決定するように構成されている、電力制御ユニットと、を備える、無線電力伝送装置。
  2. 前記電力制御ユニットが、さらに、
    前記第1の無線電力受信装置への前記第1の無線電力の伝送を停止する第2の時間スライスを決定し、前記第1の時間スライスが、前記第2の時間スライスと散在しており、
    前記第2の時間スライスの間、前記第1の一次コイルに前記第1の無線電力の前記第1の無線電力受信装置への伝送を停止させるように構成されている、請求項1に記載の無線電力伝送装置。
  3. バッテリが前記第1の無線電力受信装置に関連付けられ、前記バッテリが、第1の期間にバッテリ容量の所定率まで充電するように構成され、前記第1の期間が、前記充電率まで前記バッテリを連続的に充電するための第2の期間と実質的に同様である、請求項2に記載の無線電力伝送装置。
  4. 前記第1の無線電力の伝送の前記停止が、前記無線電力伝送装置内のインターフェース面、伝送機コイル、受信機コイル、および電子装置からなる群から選択される1つ以上の構成要素において温度を熱限界未満に保つ、請求項2に記載の無線電力伝送装置。
  5. 前記電力制御ユニットが、さらに、
    前記第1の時間スライスのうちの1つ以上の間に、熱限界を超えたと決定し、
    前記熱限界を超えたという前記決定に応答して、前記第1の時間スライスのうちの前記1つ以上の間に前記第1の無線電力受信装置への前記第1の無線電力の供給を停止するように構成されている、請求項1に記載の無線電力伝送装置。
  6. 前記熱限界が、前記無線電力伝送装置のインターフェース面の最高温度を示す、請求項5に記載の無線電力伝送装置。
  7. 前記第1の無線電力受信装置が装置定格に関連付けられており、前記第1の時間スライスの持続時間が、少なくとも部分的に前記装置定格に基づく、請求項1に記載の無線電力伝送装置。
  8. 前記電力制御ユニットが、さらに、
    前記複数の一次コイルのうちの第2の一次コイルに近接する第2の無線電力受信装置を検出し、
    前記第2の一次コイルに電力を供給して前記第2の一次コイルに第2の無線電力を前記第2の無線電力受信装置に伝送させるための第2の時間スライスを決定するように構成されており、前記第2の時間スライスが、前記第1の時間スライスと散在しており、
    前記第2の一次コイルが、前記第2の無線電力を前記第2の無線電力受信装置に伝送するように構成されている、
    請求項1に記載の無線電力伝送装置。
  9. 前記電力制御ユニットが、さらに、
    前記第2の無線電力受信装置に関連付けられたバッテリ充電閾値を超えたと決定し、
    前記バッテリ充電閾値を超えたという決定に応答して、前記第2の時間スライスのうちの1つ以上の間に、前記第2の一次コイルに前記第2の無線電力の伝送を停止させるように構成されており、
    前記第2の一次コイルが、前記バッテリ充電閾値を超えたとの決定に応じて、前記第2の無線電力受信装置への前記第2の無線電力の伝送を停止するようにさらに構成されている、請求項8に記載の無線電力装置。
  10. 前記第1の時間スライスのそれぞれが第1の持続時間を有し、前記第2の時間スライスのそれぞれが第2の持続時間を有し、
    前記電力制御ユニットが、さらに、
    前記第2の無線電力受信装置に関連付けられたバッテリの充電状態を決定し、
    前記充電状態に基づいて前記第1の持続時間を増加させ、
    前記充電状態に基づいて前記第2の持続時間を減少させるように構成されている、請求項8に記載の無線電力伝送装置。
  11. 前記第1の時間スライスのそれぞれが第1の持続時間からなり、前記第2の時間スライスのそれぞれが第2の持続時間からなり、
    前記電力制御ユニットが、さらに、
    前記第2の無線電力受信装置に関連付けられたユーザ設定可能な充電優先度を決定し、
    前記ユーザ設定可能な充電優先度に基づいて前記第1の持続時間を変更するように構成されている、請求項8に記載の無線電力伝送装置。
  12. さらに、
    前記第1の一次コイルおよび前記第2の一次コイルのうちの少なくとも一方の充電状態を示す印を提示するように構成された第1のユーザインターフェース(UI)を備える、請求項8に記載の無線電力伝送装置。
  13. さらに、
    別の電力制御ユニットであって、
    前記複数の一次コイルのうちの第2の一次コイルに近接する第2の無線電力受信装置を検出し、
    前記第2の一次コイルに第2の無線電力を前記第2の無線電力受信装置に伝送させるために前記第2の一次コイルに電力を供給する第2の時間スライスを決定し、
    前記第2の時間スライスの間に前記第2の無線電力を前記第2の一次コイルに供給するように構成されている、別の電力制御ユニットを備え、
    前記第2の一次コイルが、前記第2の無線電力を前記第2の無線電力受信装置に伝送するように構成されている、請求項1に記載の無線電力伝送装置。
  14. 前記第2の時間スライスが、前記第1の時間スライスと散在している、請求項13に記載の無線電力伝送装置。
  15. さらに、
    前記第1の時間スライス中に前記第1の一次コイルに電力を供給するように構成された別の電力制御ユニットを備え、前記第1の無線電力が、前記電力制御ユニットのそれぞれからの電力に基づく、請求項1に記載の無線電力伝送装置。
  16. 無線電力伝送装置を制御する方法であって、
    前記無線電力伝送装置の電力制御ユニットにより、前記無線電力伝送装置の第1の一次コイルに近接する第1の無線電力受信装置を検出することと、
    前記電力制御ユニットにより、前記第1の一次コイルに第1の無線電力を前記第1の無線電力受信装置に伝送させるために前記第1の一次コイルに電力を供給する第1の時間スライスを決定することと、
    前記第1の一次コイルにより、前記第1の時間スライスの間に前記第1の無線電力を前記第1の無線電力受信装置に伝送することと、を含む、方法。
  17. さらに、
    前記第1の無線電力受信装置への前記第1の無線電力の伝送を停止する第2の時間スライスを決定することであって、前記第1の時間スライスが、前記第2の時間スライスと散在している、決定することと、
    前記第2の時間スライスの間、前記第1の一次コイルに前記第1の無線電力の前記第1の無線電力受信装置への伝送を停止させることと、を含む、請求項16に記載の方法。
  18. バッテリが前記第1の無線電力受信装置に関連付けられ、前記バッテリが、第1の期間にバッテリ容量の第1の率まで充電するように構成され、前記第1の期間が、前記充電率まで前記バッテリを連続的に充電するための第2の期間と実質的に同様である、請求項17に記載の方法。
  19. 前記第1の無線電力の伝送の前記停止が、前記無線電力伝送装置内のインターフェース面、伝送機コイル、受信機コイル、および電子装置のうちの1つ以上において温度を熱限界未満に保つ、請求項17に記載の方法。
  20. さらに、
    前記第1の時間スライスのうちの1つ以上の間に、熱限界を超えたと決定することと、
    前記熱限界を超えたという前記決定に応答して、前記第1の時間スライスのうちの前記1つ以上の間に前記第1の無線電力受信装置への前記第1の無線電力の供給を停止することと、を含む、請求項16に記載の方法。
  21. 前記熱限界が、前記無線電力伝送装置のインターフェース面の最高温度を示す、請求項20に記載の方法。
  22. 前記第1の無線電力受信装置が装置定格に関連付けられており、前記第1の時間スライスの持続時間が、少なくとも部分的に前記装置定格に基づく、請求項16に記載の方法。
  23. さらに、
    前記電力制御ユニットにより、前記無線電力伝送装置の第2の一次コイルに近接する第2の無線電力受信装置を検出することと、
    前記電力制御ユニットにより、前記第2の一次コイルに第2の無線電力を前記第2の無線電力受信装置に伝送させるために前記第2の一次コイルに電力を供給するための第2の時間スライスを決定することであって、前記第2の時間スライスが前記第1の時間スライスと散在している、決定することと、
    前記第2の一次コイルにより、前記第2の無線電力を前記第2の無線電力受信装置に伝送することと、を含む、請求項16に記載の方法。
  24. さらに、
    前記第2の無線電力受信装置に関連付けられたバッテリ充電閾値を超えたと決定することと、
    前記バッテリ充電閾値を超えたという前記決定に応答して、前記第2の時間スライスのうちの1つ以上の間に、前記第2の一次コイルに前記第2の無線電力の伝送を停止させることと、を含む、請求項23に記載の方法。
  25. 前記第1の時間スライスのそれぞれが第1の持続時間を有し、前記第2の時間スライスのそれぞれが第2の持続時間を有し、前記方法が、さらに、
    前記電力制御ユニットにより、前記第2の無線電力受信装置に関連付けられたバッテリの充電状態を決定することと、
    前記電力制御ユニットにより、前記充電状態に基づいて前記第1の持続時間を増加させることと、
    前記電力制御ユニットにより、前記充電状態に基づいて前記第2の持続時間を減少させることと、を含む、請求項23に記載の方法。
  26. 前記第1の時間スライスのそれぞれが第1の持続時間からなり、前記第2の時間スライスのそれぞれが第2の持続時間からなり、前記方法が、さらに、
    前記電力制御ユニットにより、前記第2の無線電力受信装置に関連付けられたユーザ設定可能な充電優先度を決定することと、
    前記電力制御ユニットにより、前記ユーザ設定可能な充電優先度に基づいて前記第1の持続時間を変更することと、を含む、請求項23に記載の方法。
  27. さらに、
    第1のユーザインターフェースにより、前記第1の一次コイルおよび前記第2の一次コイルのうちの少なくとも一方の充電状態を示す印を提示することを含む、請求項23に記載の方法。
  28. さらに、
    別の電力制御ユニットにより、前記複数の一次コイルのうちの第2の一次コイルに近接する第2の無線電力受信装置を検出することと、
    前記別の電力制御ユニットにより、前記第2の一次コイルに第2の無線電力を前記第2の無線電力受信装置に伝送させるために前記第2の一次コイルに電力を供給する第2の時間スライスを決定することと、
    前記別の電力制御ユニットにより、前記第2の時間スライスの間に前記第2の無線電力を前記第2の一次コイルに供給することと、
    前記第2の一次コイルにより、前記第2の無線電力を前記第2の無線電力受信装置に伝送することと、を含む、請求項16に記載の方法。
  29. 前記第2の時間スライスが、前記第1の時間スライスと散在している、請求項28に記載の方法。
  30. さらに、
    別の電力制御ユニットにより、前記第1の時間スライス中に前記第1の一次コイルに電力を供給することであって、前記第1の無線電力が、前記電力制御ユニットのそれぞれからの電力に基づく、供給することを含む、請求項16に記載の方法。
  31. 無線電力伝送装置であって、
    第1の無線電力を第1の無線電力受信装置に伝送するように構成された複数の一次コイルのうちの第1の一次コイルと、
    第1の電力制御ユニットであって、
    前記無線電力伝送装置の前記第1の一次コイルに近接する前記第1の無線電力受信装置を検出し、
    前記第1の一次コイルに前記第1の無線電力を前記第1の無線電力受信装置に伝送させるために前記第1の一次コイルに電力を供給する第1の時間スライスを決定するように構成されている、第1の電力制御ユニットと、
    第2の電力制御ユニットであって、
    前記第1の一次コイルに前記第1の無線電力を増加させるために前記第1の一次コイルに電力を供給する第2の時間スライスを決定するように構成されている、第2の電力制御ユニットと、を備える、無線電力伝送装置。
  32. さらに、
    第2の無線電力を第2の無線電力受信装置に伝送するように構成された前記複数の一次コイルのうちの第2の一次コイルを備え、
    前記第2の電力制御ユニットが、さらに、
    前記第2の一次コイルに前記第2の無線電力を前記第2の無線電力受信装置に伝送させるために前記第2の一次コイルに電力を供給する第3の時間スライスを決定するように構成されている、請求項31に記載の無線電力伝送装置。
  33. 前記第2の電力制御ユニットが、さらに、
    前記第1の無線電力受信装置への前記第2の無線電力の伝送を停止する第4の時間スライスを決定するように構成されており、前記第1の時間スライスが前記第2の時間スライスと同時である、請求項31に記載の無線電力伝送装置。

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