JP2024504725A - 高められた通信の忠実度に関して信号を選択的にダンピングするためのワイヤレス送電システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
ワイヤレス送電システムを動作するための方法は、送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供することであって、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス送電システムの動作周波数に基づく、提供することを含む。方法は、ワイヤレス送電システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信することと、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するために直流(DC)入力電力信号を反転することとを含む。方法は、ACワイヤレス信号の帯域内でワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをスイッチングするためのダンピング信号をダンピング回路のダンピングトランジスタにおいて受信することを含む。方法は、少なくとも部分的にダンピング信号に基づいて、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ダンピング回路によって、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングすることを含む。
Description
本出願は
(1) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR HIGH FIDELITY COMMUNICATIONS WITH AMPLITUDE SHIFT KEYING "と題された米国非仮出願第17/161,232号
(2) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS FOR SELECTIVELY SIGNAL DAMPING FOR ENHANCED COMMUNICATIONS FIDELITY "と題された米国非仮出願第第17/161,234号
(3) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SELECTIVE SIGNAL DAMPING ACTIVE MODE "と題された米国非仮出願第17/161,242号
(4) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SIGNAL DAMPING OPERATING MODE "と題された米国非仮出願第17/161,245号
(5) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SELECTIVE SIGNAL DAMPING AT PERIODIC ACTIVE MODE WINDOWS"と題された米国非仮出願第17/161,246号、および
(6) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR HIGH FIDELITY COMMUNICATIONS AT HIGH POWER TRANSFER "と題された米国非仮出願第17/161,248号
の優先権を主張し、各書類は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
(1) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR HIGH FIDELITY COMMUNICATIONS WITH AMPLITUDE SHIFT KEYING "と題された米国非仮出願第17/161,232号
(2) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS FOR SELECTIVELY SIGNAL DAMPING FOR ENHANCED COMMUNICATIONS FIDELITY "と題された米国非仮出願第第17/161,234号
(3) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SELECTIVE SIGNAL DAMPING ACTIVE MODE "と題された米国非仮出願第17/161,242号
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(6) 2021年1月28日に出願され、"WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR HIGH FIDELITY COMMUNICATIONS AT HIGH POWER TRANSFER "と題された米国非仮出願第17/161,248号
の優先権を主張し、各書類は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、一般に、電力および/または電気データ信号の無線伝送のためのシステムおよび方法に関し、より詳細には、通信の忠実度を維持しながら、高い電力レベルでの高周波無線電力伝送に関する。
ワイヤレス接続システムは、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、電気データ信号、その他の既知のワイヤレス伝送可能な信号のワイヤレス伝送のために、様々な用途で使用されている。このようなシステムでは、送信素子によって作られた磁界が受信素子に電界、ひいては電流を誘導するときに発生する誘導無線電力伝送を使用することが多い。これらの送受信素子は、コイル状のワイヤおよび/またはアンテナの形をとることが多い。
このようなコイル状アンテナの1つから別のアンテナへの電気エネルギー、電力、電磁エネルギーおよび/または電子データ信号の1つ以上の伝送は、一般に、動作周波数および/または動作周波数範囲で動作する。動作周波数は、特に、電力伝達特性、電力レベル特性、自己共振周波数抑制、設計要件、標準化団体の要求特性(特に、電磁干渉(EMI)要件、比吸収率(SAR)要件など)への準拠、部品表(BOM)、および/またはフォームファクタ制約などの様々な理由で選択され得るが、これらに限定されない。当業者に知られているように、「自己共振周波数」とは、一般に、部品の寄生特性に起因する受動部品(例えば、インダクタ)の共振周波数を指すことに留意されたい。
このようなシステムが、コイルおよび/またはアンテナを介して、送信システムから受信システムへワイヤレスで電力を転送するように動作する場合、一方のシステムから他方のシステムへ同時にまたは断続的に電子データを通信することが望まれることが多い。そのために、ワイヤレス電力とワイヤレスデータ転送を組み合わせた様々な通信システム、方法、および/または装置が利用されてきた。いくつかの例示的なシステムにおいて、ワイヤレス電力転送関連通信(例えば、検証手順、電子特性データ通信、電圧データ、電流データ、デバイスタイプデータ、とりわけ、他の想定されるデータ通信)は、他の既知の通信回路および/またはアンテナの中でも、ワイヤレス電力システムを補完するために利用されるオプションの近距離無線通信(NFC)アンテナ、および/またはデータ通信のための追加のブルートゥースチップセットなどの他の回路を使用して実行される。
しかしながら、追加のアンテナおよび/または回路を使用することは、いくつかの欠点を生じさせる可能性がある。例えば、追加のアンテナおよび/または回路を使用することは、非効率的であり得、および/またはワイヤレスパワーシステムのBOMを増加させ得、これは、ワイヤレスパワーを電子デバイスに入れるためのコストを上昇させる。さらに、いくつかのそのようなシステムでは、そのような追加のアンテナによって引き起こされる帯域外通信が、そのようなアンテナ間の帯域外クロストークなどの干渉をもたらす可能性がある。さらにさらに、そのような追加のアンテナおよび/または回路を含めると、ワイヤレス電力信号とデータ信号の両方が同じチャネル内にあるシステムと比較して、追加のシステムの導入がより大きな高調波歪みを引き起こすため、EMIが悪化する可能性がある。さらに、通信のために追加のアンテナおよび/または回路ハードウェアを含めると、ワイヤレス電力システムおよび/またはそのコンポーネントが存在するデバイス内の領域が増大し、最終製品の製造が複雑になる可能性がある。
これらの問題を回避するために、市販デバイスにおける最新の NFC ダイレクトチャージ(NFC-DC)システ ムおよび/または NFC ワイヤレスチャージングシステムで説明されているように、レガシーハード ウェアおよび/またはレガシーデバイスに基づくハードウェアを活用して、ワイヤレス給 電とデータ転送の両方を同時にまたは交互に実施することができます。しかし、現在の高周波通信用の通信アンテナおよび/または回路は、ワイヤレス給電に利用される場合、ワイヤレスパワーコンソーシアムのQi標準デバイスのような低周波ワイヤレス給電システムよりもはるかに低い電力レベルの能力を有する。現在の高周波回路で高い電力レベルを利用すると、レガシー機器に損傷を与える可能性がある。
さらに、レガシーシステムに見られるような高周波システムで高い電力転送能力を利用する場合、ワイヤレス電力転送が低電力レベル(例えば、300mW転送以下)を超えると、ワイヤレス通信が劣化する可能性がある。しかし、明確に通信可能で歪みのないデータ通信ができなければ、ワイヤレス電力転送は実現できない可能性がある。
そのため、望ましい標準データ・プロトコル以下の通信を劣化させることなく、より高い電力転送(300mW以上)を可能にする新しい回路を利用した、新しい高周波無線電力伝送システムが望まれている。
本明細書に開示される無線伝送システムは、ダンピング回路を含み得、このダンピング回路は、AC無線信号および関連データ信号の伝送中にAC無線信号をダンピングするように構成される。ダンピング回路は、OOK信号伝送中の立ち上がり時間および立ち下がり時間を短縮するように構成されてもよく、これにより、データ信号のレートは、準拠および/または判読可能であるだけでなく、レガシーシステムと比較して、より高速なデータレートおよび/または強化されたデータ範囲を達成することができる。
本開示のダンピング回路は、信号特性および/または信号品質をさらに高めるために、ダンピングダイオード、ダンピングコンデンサ、ダンピング抵抗、またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を含むことができる。
ダンピング回路がダンピング抵抗を含むいくつかの実施形態では、ダンピング抵抗は、ダンピングトランジスタ63と電気的に直列であり、電力信号から少なくともいくらかの電力を散逸させるように構成された抵抗値(オーム)を有する。このような散逸は、振幅シフト・キーイング信号、OOK信号、および/またはそれらの組み合わせにおける立ち上がり時間および立ち下がり時間を加速する役割を果たすことがある。
いくつかのそのような実施形態において、ダンピング抵抗の値は、許容される帯域内信号の最速の立ち上がりおよび/または立ち下がり時間を達成するために、および/または最小の立ち上がりおよび/または立ち下がり時間に関する規格の制限を満たすために、ダンピング抵抗が最小量の電力を散逸するように選択、構成、および/または設計される。それによって、最大効率でデータ忠実度を達成し(抵抗に失われる電力がより少ない)、システムが無負荷であるときおよび/または最軽量の負荷条件下でデータ忠実度を維持する。
ダンピング回路がダンピングキャパシタを含むいくつかの実施形態では、ダンピングキャパシタは、帯域内信号における遷移点を平滑化し、そのような信号におけるオーバーシュートおよび/またはアンダーシュート状態を制限するように構成され得る。
ダンピング回路がダンピングダイオードを含むいくつかの実施形態では、ダイオードは、ダンピングトランジスタがオフ状態のときに、電流がダンピング回路から流出しないように配置される。従って、ダイオードは、ダンピング回路がアクティブでないときに、AC電力信号における電力効率の損失を防止することができる。
本開示の一態様によれば、無線電力伝送システムを動作させるための方法が開示される。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムの送信コントローラによって、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供することを含み、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づく。本方法はさらに、無線電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信することを含む。本方法はさらに、少なくとも1つのトランジスタによって、直流(DC)入力電力信号を反転させて、動作周波数でACワイヤレス信号を生成することを含む。本方法はさらに、ダンピング回路のダンピングトランジスタにおいて、ACワイヤレス信号の帯域内でワイヤレスデータ信号の送信または受信中に信号ダンピングを制御するためにダンピングトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信することを含む。本方法はさらに、ダンピング信号に基づいて、少なくとも部分的に、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ダンピング回路によって、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングすることを含む。
より詳細には、ダンピング信号は無線データ信号と実質的に反対の信号である。
無線データ信号は、オン・オフ・キー(OOK)帯域内データ信号または振幅シフト・キー(ASK)帯域内データ信号のいずれかである。
さらなる改良において、本方法は、送信制御装置によって、減衰信号を決定することをさらに含み、減衰信号は、無線データ信号が「低」状態にあるとき「高」状態にあり、減衰信号は、無線データ信号が「高」状態にあるとき「低」状態にある。
改良において、本方法は、送信制御装置によって、無線データ信号の状態であって、無線データ信号が「低」状態である場合、ダンピング信号がダンピング回路を作動させ、無線データ信号が「高」状態である場合、ダンピング信号がダンピング回路を非作動にする、状態をさらに含む。
さらなる改良では、ダンピング信号を決定することは、少なくとも部分的に、無線送信システムがAC無線信号を送信するように構成されている無線受信システムの品質係数情報(QRx )に基づく。
さらなる改良として、本方法は、無線送信システムの受信機感知システムから、送信コントローラによってQRx を受信することをさらに含む。
さらに、本方法は、ダンピング回路が起動されたときに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA )を上昇した入力電圧(VPA+)まで上昇させるようにワイヤレス電力伝送システムの電力調整システムに指示することを含み、VPA+、ダンピング回路の起動によるシステムの電力損失を補償するように構成される。
さらなる改良として、本方法は、ダンピング信号が非活性化されたとき、VPA+をVPAに減少させるようパワーコンディショニングシステムに指示することをさらに含む。
本開示の別の態様によれば、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、増幅器と、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタとダンピング回路とを含む。少なくとも1つのトランジスタは、(i)少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するように構成され、(ii)駆動信号に基づいて直流(DC)入力電力信号を反転し、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成され、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためにトランジスタをスイッチングするためのダンピング信号を受信するように構成されたダンピングトランジスタを少なくとも含む。送信コントローラは、(i)少なくとも1つのトランジスタに駆動信号を供給し、(ii)ダンピング信号を生成し、(iii)ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。
無線データ信号は、オン・オフ・キー(OOK)帯域内データ信号または振幅シフト・キー(ASK)帯域内データ信号のいずれかである。
さらに改良すると、ダンピング信号は無線データ信号と実質的に反対の信号である。
別のさらなる改良において、送信コントローラは、無線データ信号の状態を決定するように構成され、無線データ信号が「低」状態にある場合、ダンピング信号はダンピング回路を作動させ、無線データ信号が「高」状態にある場合、ダンピング信号はダンピング回路を非作動にする。
さらなる改良において、ワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送信システムが交流ワイヤレス信号を送信するように構成されるワイヤレス受信機システムの品質係数情報(QRx )を決定するように構成される受信機感知システムをさらに含む。このような改良では、送信コントローラは、QRx に少なくとも部分的に基づいてダンピング信号を決定するようにさらに構成される。
さらに詳細には、ワイヤレス電力伝送システムは、直流(DC)入力電力を入力電圧(VPA )で少なくとも1つのトランジスタに供給するように構成された電圧レギュレータをさらに含み、送電制御装置は、ダンピング回路が起動されたときに、VPA を上昇入力電圧(VPA+ )まで上昇させるように電圧レギュレータに指示するようにさらに構成され、VPA+ は、ダンピング回路の起動によるシステムの電力損失を補償するように構成される。
さらなる改良点として、トランスミッションコントローラは、ダンピング信号が解除されたときに、電圧レギュレータにVPA+ をVPA に下げるように指示するようにさらに構成される。
より詳細には、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、電力信号から少なくともいくらかの電力を放散するように構成されたダンピング抵抗をさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列なダンピングキャパシタをさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないときにワイヤレス電力信号の電力効率損失を防止するように構成されたダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様に従って、命令を記憶する非有形の機械可読媒体が開示される。実行されると、命令は、コントローラに、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動するための駆動信号を決定させ、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づき、少なくとも1つのトランジスタのゲートにおいて、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタに駆動信号を供給し、ダンピング回路のダンピングトランジスタのためのダンピング信号を決定させる、ダンピング信号は、駆動信号に基づいて生成されたACワイヤレス信号である、ワイヤレス電力伝送システムのACワイヤレス信号の帯域内にあるワイヤレスデータ信号の送信または受信中に、信号ダンピングを制御するためにダンピングトランジスタをスイッチングするように構成され、ダンピング信号をダンピング回路に提供し、ダンピング信号は、ACワイヤレス信号の帯域内にあるワイヤレスデータ信号に少なくとも部分的に基づいて、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングするようにダンピング回路に指示する。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナ、送信コントローラ、および増幅器を含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号および振幅シフトキーイング(ASK)ワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、(i)ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、(ii)ASKワイヤレスデータ信号の符号化、ASKワイヤレスデータ信号の復号化、ASKワイヤレスデータ信号の受信、またはASKワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタを含み、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力(DC)入力電力信号を反転して動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。増幅器は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成された減衰回路をさらに含み、減衰回路は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中に減衰を制御するためにトランジスタを切り替えるための減衰信号を送信コントローラから受信するように構成された少なくとも1つの減衰トランジスタを含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくとも1つのトランジスタのドレインと電気的に並列接続されている。
より詳細には、ASK無線データ信号は無線電力信号の帯域内信号である。
さらなる改良として、ASK無線データ信号は高状態と低状態を有し、低状態は高状態の高状態電圧の約93%から87%の範囲の低状態電圧を有する。
ASKワイヤレスデータ信号は、ワイヤレス電力信号の一連のハイおよびロー状態であり、ダンピング信号は、ダンピングトランジスタに供給される一連のオンおよびオフ信号であり、ASKワイヤレスデータ信号がハイのとき、ダンピング信号はオフであり、ASKワイヤレスデータ信号がローのとき、ダンピング信号はオンである。
より詳細には、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、電力信号から少なくともいくらかの電力を放散するように構成されたダンピング抵抗をさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列なダンピングキャパシタをさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないときにワイヤレス電力信号の電力効率損失を防止するように構成されたダイオードをさらに含む。
さらに詳細には、無線伝送システムは、DC入力電源とトランジスタの間に接続されたチョークインダクタをさらに含む。
より詳細には、コントローラは、コントローラのプログラマブルピンを介してダンピングトランジスタにダンピング信号を供給する。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力送信装置のための回路が開示される。ワイヤレス電力送信システムは、交流(AC)ワイヤレス信号をワイヤレス電力受信システムに送信するように構成され、ワイヤレス信号は、少なくとも、ワイヤレス電力信号および振幅シフトキーイング(ASK)ワイヤレスデータ信号を含む。この回路は、増幅器とフィルタ回路を含む。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタを含み、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力(DC)入力電力信号を反転して動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。増幅器は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成された減衰回路をさらに含み、減衰回路は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中に減衰を制御するためにトランジスタを切り替えるための減衰信号を送信コントローラから受信するように構成された少なくとも1つの減衰トランジスタを含む。フィルタは、フィルタキャパシタとフィルタインダクタとを含み、フィルタ回路は、フィルタ品質係数に基づいて最適化されるように構成される。
絞り込みでは、フィルター品質係数(γFILTER)は次のように定義される。
[数1]
より詳細には、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、電力信号から少なくともいくらかの電力を放散するように構成されたダンピング抵抗をさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列なダンピングキャパシタをさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないときにワイヤレス電力信号の電力効率損失を防止するように構成されたダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、近距離無線通信ダイレクトチャージ(NFC-DC)システム用のリスナーが開示される。リスナーは、送信アンテナ、送信コントローラ、および増幅器を含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号および振幅シフトキーイング(ASK)ワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、(i)ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、(ii)ASKワイヤレスデータ信号の符号化、ASKワイヤレスデータ信号の復号化、ASKワイヤレスデータ信号の受信、またはASKワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタを含み、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力(DC)入力電力信号を反転して動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。増幅器はさらに、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成された減衰回路を含み、減衰回路は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中に減衰を制御するためにトランジスタを切り替えるための減衰信号を送信コントローラから受信するように構成された少なくとも1つの減衰トランジスタを含む。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
より詳細には、ASK無線データ信号は高状態と低状態を有し、低状態は高状態の高状態電圧の約93%から87%の範囲の低状態電圧を有する。
さらなる改良として、ASK無線信号はタイプB NFC通信の規格に準拠している。
より詳細には、無線電力信号の出力電力は約1Wより大きい。
本開示のさらに別の態様に従って、無線電力伝送システムを動作させるための方法が開示される。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムの送信コントローラによって、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供することを含み、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づく。本方法はさらに、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信することと、少なくとも1つのトランジスタによって、直流(DC)入力電力信号を反転させて、動作周波数でACワイヤレス信号を生成することとを含む。本方法はさらに、ダンピング回路のダンピングトランジスタにおいて、ダンピングトランジスタをアクティブモードとインアクティブモードの一方に切り替えるためのダンピング信号を受信し、ワイヤレスデータ信号の送信または受信中の信号ダンピングを制御することを含む。本方法はさらに、ダンピング信号がダンピング回路をアクティブモードに設定する場合、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ダンピング回路によって、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングすることを含む。
無線データ信号は、オン・オフ・キー(OOK)帯域内データ信号または振幅シフト・キー(ASK)帯域内データ信号のいずれかである。
さらなる改良では、ダンピング信号を決定することは、無線データ信号の送信または受信が開始されたときに、ダンピング回路をアクティブモードに切り替える命令を決定することを含む。
さらなる改良として、本方法は、無線信号の送信または受信が開始されたかどうかを判定することをさらに含む。
さらなる改良では、無線信号の送信または受信が開始されたかどうかを判定することは、無線データ信号が「高」状態から「低」状態に遷移したかどうかを判定することを含む。
さらに詳細には、無線データ信号が「高」状態から「低」状態に遷移したかどうかを判断することは、無線送信システムがAC無線信号を送信するように構成されている無線受信システムの品質係数情報(QRx )に少なくとも部分的に基づく。
別のさらなる改良において、本方法は、無線伝送システムの受信機感知システムから、伝送制御装置によってQRx を受信することをさらに含む。
別のさらなる改良では、ワイヤレスデータ信号の送信または受信が開始されたかどうかを判断することは、ワイヤレスデータ信号を監視し、データ開始メッセージが検出された場合、ワイヤレスデータ信号が終了したことを含む。
さらなる改良において、本方法は、無線データ信号の送信または受信が開始されたかどうかを判定することをさらに含み、無線データ信号を監視し、データ開始メッセージが検出された場合、無線データ信号が終了したことを判定する。
さらなる改良では、ワイヤレスデータ信号の送信または受信が終了したかどうかを判定することは、ワイヤレスデータ信号が高いままである時間の長さを監視することを含み、時間の長さがワイヤレス信号の送信または受信が終了したことを示す閾値を満たすか、または超える場合、ワイヤレスデータ信号の送信または受信は終了した。
さらに別のさらなる改良では、ワイヤレスデータ信号の送信または受信が終了したかどうかを判定することは、ワイヤレスデータ信号を監視し、データ終了メッセージが検出された場合、ワイヤレスデータ信号が終了したことを判定することを含む。
さらに、本方法は、ダンピング回路がアクティブモードのとき、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA )を上昇した入力電圧(VPA+)にするようワイヤレス電力伝送システムの電力調整システムに指示することを含み、VPA+、ダンピング回路の活性化によるシステムの電力損失を補償するように構成される。
さらなる改良として、本方法は、ダンピング信号が非活性化されたとき、VPA+をVPAに減少させるようパワーコンディショニングシステムに指示することをさらに含む。
本開示のさらに別の態様に従って、無線電力伝送システムが開示される。このシステムは、送信アンテナと、増幅器と、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含み、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)帯域内データ信号または振幅シフトキー(ASK)帯域内データ信号のうちの1つである。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタとダンピング回路とを含む。少なくとも1つのトランジスタは、(i)少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するように構成され、(ii)駆動信号に基づいて直流(DC)入力電力信号を反転し、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成され、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中または受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモードおよび非アクティブモードの一方に切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成されたダンピングトランジスタを少なくとも含む。送信コントローラは、(i)少なくとも1つのトランジスタに駆動信号を供給し、(ii)無線データ信号が送信されるタイミングを決定することによってダンピング信号を生成し、無線データ信号が送信されるときにアクティブモードでダンピング回路を動作させる命令を生成し、(iii)無線データ信号の符号化、無線データ信号の復号化、無線データ信号の受信、または無線データ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。
より詳細には、システムは、入力電圧(VPA )で少なくとも1つのトランジスタに直流(DC)入力電力を供給するように構成された電圧レギュレータをさらに含み、トランスミッションコントローラは、ダンピング回路がアクティブモードにあるとき、VPA を上昇入力電圧(VPA+)まで上昇させるように電圧レギュレータに指示するようにさらに構成され、VPA+は、ダンピング回路の活性化によるシステムの電力損失を補償するように構成される。
さらなる改良点として、トランスミッションコントローラは、ダンピング信号がインアクティブモードであることを示すとき、電圧レギュレータにVPA+ をVPA に下げるよう指示するようさらに構成される。
より詳細には、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、電力信号から少なくともいくらかの電力を放散するように構成されたダンピング抵抗をさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列なダンピングキャパシタをさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないときにワイヤレス電力信号の電力効率損失を防止するように構成されたダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様に従って、命令を記憶する非有形の機械可読媒体が開示される。命令は、実行されると、コントローラに、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動するための駆動信号を決定させ、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づき、少なくとも1つのトランジスタのゲートにおいて、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタに駆動信号を供給し、ダンピング回路のダンピングトランジスタのためのダンピング信号を決定させる、ダンピング信号は、ダンピングトランジスタをアクティブモードと非アクティブモードのいずれかに切り替えて、ワイヤレスデータ信号の送信中または受信中の信号ダンピングを制御するように構成され、ワイヤレスデータ信号は、ACワイヤレス電力信号の帯域内でエンコードされ、ACワイヤレス電力信号は、駆動信号に基づいて生成され、ダンピング信号をダンピング回路に提供し、ダンピング信号は、少なくとも部分的に、ACワイヤレス信号の帯域内にあるワイヤレスデータ信号に基づいて、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングするようにダンピング回路に指示する。
本開示のさらに別の態様に従って、無線電力伝送システムを動作させるための方法が開示される。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムの送信コントローラによって、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供することを含み、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づく。本方法はさらに、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信することと、少なくとも1つのトランジスタによって、直流(DC)入力電力信号を反転させて、動作周波数でACワイヤレス信号を生成することとを含む。本方法はさらに、動作モードのためのスイッチングモードおよび起動モードのうちの1つを選択することによって、ワイヤレスデータ信号の送信または受信中に信号ダンピングのための動作モードを決定することと、動作モードに基づいてダンピング信号を決定することとを含む。本方法はさらに、ダンピング回路のダンピングトランジスタにおいて、無線データ信号の送信または受信中の信号ダンピングを制御するためにダンピングトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信することを含む。本方法はさらに、ダンピング信号に基づいてワイヤレスデータ信号の送信中に、ダンピング回路によってACワイヤレス信号を選択的にダンピングすることを含む。
改良型では、スイッチングモードに基づいて決定される場合、ダンピング信号は無線データ信号の実質的に反対の信号である。
無線データ信号は、オン・オフ・キー(OOK)帯域内データ信号または振幅シフト・キー(ASK)帯域内データ信号のいずれかである。
さらなる改良として、動作モードがスイッチングモードである場合、無線データ信号が「ロー」状態であるとき、ダンピング信号は「ハイ」状態であり、無線データ信号が「ハイ」状態であるとき、ダンピング信号は「ロー」状態である。
別のさらなる改良では、動作モードがスイッチングモードである場合、無線データ信号が「ロー」状態であれば、ダンピング信号はダンピング回路を作動させ、無線データ信号が「ハイ」状態であれば、ダンピング信号はダンピング回路を非作動にする。
動作モードが活性化モードである場合の別のさらなる改良では、減衰信号を決定することは、無線データ信号の送信または受信が開始されたときに、減衰回路を活性化モードに切り替える命令を決定することを含む。
さらなる改良として、本方法は、動作モードが起動モードにあるときに、無線信号の送信または受信が開始されたかどうかを判定することをさらに含む。
さらなる改良では、無線信号の送信または受信が開始されたかどうかを判定することは、無線データ信号が「高」状態から「低」状態に遷移したかどうかを判定することを含む。"
さらに詳細には、無線データ信号が「高」状態から「低」状態に遷移したかどうかを判断することは、無線送信システムがAC無線信号を送信するように構成されている無線受信システムの品質係数情報(QRx )に少なくとも部分的に基づく。
さらなる改良として、本方法は、無線送信システムの受信機感知システムから、送信コントローラによってQRx を受信することをさらに含む。
別のさらなる改良では、ワイヤレスデータ信号の送信または受信が開始されたかどうかを判断することは、ワイヤレスデータ信号を監視し、データ開始メッセージが検出された場合、ワイヤレスデータ信号が終了したことを含む。
別のさらなる改良において、本方法は、無線信号の送信または受信が終了したか否かを判定することをさらに含み、制振信号を判定することは、動作モードが起動モードである場合に、無線データ信号の送信または受信が終了すると、制振回路を非活性モードに切り替える命令を決定することをさらに含む。
さらなる改良では、ワイヤレスデータ信号の送信または受信が終了したかどうかを判定することは、ワイヤレスデータ信号が高いままである時間の長さを監視することを含み、時間の長さがワイヤレス信号の送信または受信が終了したことを示す閾値を満たすか、または超える場合、ワイヤレスデータ信号の送信または受信は終了した。
さらに別のさらなる改良では、ワイヤレスデータ信号の送信または受信が終了したかどうかを判定することは、ワイヤレスデータ信号を監視し、データ終了メッセージが検出された場合、ワイヤレスデータ信号が終了したことを判定することを含む。
さらに、本方法は、動作モードが活性化モードである場合に、減衰回路が活性化モードにあるときに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA )を上昇した入力電圧(VPA+)にするように無線電力伝送システムの電力調整システムに指示することをさらに含み、VPA+、減衰回路の活性化によるシステムの電力損失を補償するように構成される。
さらなる改良として、本方法は、ダンピング信号が非活性化されたとき、VPA+をVPAに減少させるようパワーコンディショニングシステムに指示することをさらに含む。
さらに、本方法は、動作モードがスイッチングモードである場合、ダンピング回路が起動されたときに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA )を上昇した入力電圧(VPA+)まで上昇させるようにワイヤレス電力伝送システムの電力調整システムに指示することをさらに含み、VPA+、ダンピング回路の起動によるシステムの電力損失を補償するように構成される。
さらなる改良として、本方法は、ダンピング信号が非活性化されたとき、VPA+をVPAに減少させるようパワーコンディショニングシステムに指示することをさらに含む。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、増幅器と、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタとダンピング回路とを含む。少なくとも1つのトランジスタは、(i)少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するように構成され、(ii)駆動信号に基づいて直流(DC)入力電力信号を反転し、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成され、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためにトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成されたダンピングトランジスタを少なくとも含む。送信コントローラは、(i)少なくとも1つのトランジスタに駆動信号を供給し、(ii)動作モードのためのスイッチングモードおよび起動モードのうちの1つを選択することによって、ワイヤレスデータ信号の送信または受信中の信号ダンピングのための動作モードを決定し、(iii)動作モードに基づいてダンピング信号を生成し、(iv)ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。
本開示のさらに別の態様に従って、命令を記憶する非有形の機械可読媒体が開示される。命令は、実行されると、コントローラに、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動するための駆動信号を決定させ、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づき、少なくとも1つのトランジスタのゲートにおいて、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタに駆動信号を供給させ、動作モードのためのスイッチングモードおよび起動モードのうちの1つを選択することによって、ワイヤレスデータ信号の送信または受信中の信号ダンピングのための動作モードを決定させる、ダンピング回路のダンピングトランジスタのためのダンピング信号を決定し、ダンピング信号は、動作モードに基づいて、ダンピングトランジスタをスイッチングするように構成され、ワイヤレス電力伝送システムのACワイヤレス信号の帯域内のワイヤレスデータ信号の送信中または受信中の信号ダンピングを制御し、ACワイヤレス信号は、駆動信号に基づいて生成され、ダンピング回路にダンピング信号を供給し、ダンピング信号は、少なくとも部分的に、ACワイヤレス信号の帯域内にあるワイヤレスデータ信号に基づいて、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングするようにダンピング回路に指示する。
本開示のさらに別の態様に従って、無線電力伝送システムを動作させるための方法が開示される。本方法は、ワイヤレス電力伝送システムの送信コントローラによって、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供することを含み、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づく。本方法はさらに、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信することと、少なくとも1つのトランジスタによって、直流(DC)入力電力信号を反転させて、動作周波数でACワイヤレス信号を生成することとを含む。本方法はさらに、ダンピング回路のダンピングトランジスタにおいて、信号ダンピングを制御するためにダンピングトランジスタをアクティブモードと非アクティブモードの一方に切り替えるように構成されたダンピング信号を受信することを含み、ダンピング信号は周期的にアクティブモードに切り替わる。本方法はさらに、ダンピング信号がダンピング回路をアクティブモードに設定する場合、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ダンピング回路によって、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングすることを含む。
より詳細には、アクティブモードは、時間 "T "の経過後に周期的にオンされ、各時間n*T(nは整数)において、アクティブモードは、無線電力伝送システムの動作中にオンされる。
更なる改良では、アクティブモードは、時間「T」の期間中、ダンピング時間(tdamp)の間、スイッチオンされ、交流無線信号は、tdamp、ダンピングされる。
さらに細かく言えば、tdamp 、Tより小さい。
無線データ信号は、オン・オフ・キー(OOK)帯域内データ信号または振幅シフト・キー(ASK)帯域内データ信号のいずれかである。
さらなる改良において、本方法は、無線信号の送信または受信が終了したか否かを判定することをさらに含み、制振信号を判定することは、所定の期間Tの間に無線データ信号の送信または受信が終了した場合に、制振回路を非活性モードに切り替える命令を決定することをさらに含む。
さらなる改良では、ワイヤレスデータ信号の送信または受信が終了したかどうかを判定することは、ワイヤレスデータ信号が高いままである時間の長さを監視することを含み、時間の長さがワイヤレス信号の送信または受信が終了したことを示す閾値を満たすか、または超える場合、ワイヤレスデータ信号の送信または受信は終了した。
さらに別のさらなる改良では、ワイヤレスデータ信号の送信または受信が終了したかどうかを判定することは、ワイヤレスデータ信号を監視し、データ終了メッセージが検出された場合、ワイヤレスデータ信号が終了したことを判定することを含む。
さらに別のさらなる改良では、ワイヤレスデータ信号の送信または受信が終了したかどうかの判断は、ワイヤレス送信システムがACワイヤレス信号を送信するように構成されているワイヤレス受信システムの品質係数情報(QRx )に少なくとも部分的に基づく。
さらなる改良として、本方法は、無線送信システムの受信機感知システムから、送信制御装置によってQRx を受信することをさらに含む3。
さらに、本方法は、ダンピング回路がアクティブモードにあるときに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA )を上昇した入力電圧(VPA+)にするようにワイヤレス電力伝送システムの電力調整システムに指示することを含み、VPA+、ダンピング回路の活性化によるシステムの電力損失を補償するように構成される。
さらなる改良として、本方法は、ダンピング信号が非活性化されたとき、VPA+をVPAに減少させるようパワーコンディショニングシステムに指示することをさらに含む。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、増幅器と、送信コントローラとを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含み、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)帯域内データ信号または振幅シフトキー(ASK)帯域内データ信号のうちの1つである。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタとダンピング回路とを含む。少なくとも1つのトランジスタは、(i)少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信するように構成され、駆動信号は、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するように構成され、(ii)駆動信号に基づいて直流(DC)入力電力信号を反転し、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成され、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中または受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモードおよび非アクティブモードの一方に切り替えるように構成されたダンピング信号を受信するように構成されたダンピングトランジスタを少なくとも含む。送信コントローラは、(i)少なくとも1つのトランジスタに駆動信号を供給し、(ii)信号ダンピングを制御するためにダンピングトランジスタをアクティブモードと非アクティブモードのうちの1つに切り替えることによってダンピング信号を生成し、ダンピング信号は周期的にアクティブモードに切り替わり、(iii)ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。
より詳細には、アクティブモードは、時間 "T "の経過後に周期的にオンされ、各時間n*T(nは整数)において、アクティブモードは、無線電力伝送システムの動作中にオンされる。
更なる改良では、アクティブモードは、時間「T」の期間中、ダンピング時間(tdamp)の間、スイッチオンされ、交流無線信号は、tdamp、ダンピングされる。
さらに細かく言えば、tdamp 、Tより小さい。
より詳細には、システムは、入力電圧(VPA )で少なくとも1つのトランジスタに直流(DC)入力電力を供給するように構成された電圧レギュレータをさらに含み、トランスミッションコントローラは、ダンピング回路がアクティブモードにあるとき、VPA を上昇入力電圧(VPA+)まで上昇させるように電圧レギュレータに指示するようにさらに構成され、VPA+は、ダンピング回路の活性化によるシステムの電力損失を補償するように構成される。
さらなる改良点として、トランスミッションコントローラは、ダンピング信号がインアクティブモードであることを示すとき、電圧レギュレータにVPA+ をVPA に下げるよう指示するようさらに構成される。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないときにワイヤレス電力信号の電力効率損失を防止するように構成されたダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様に従って、非有形の機械可読媒体が開示される。機械可読媒体は、実行されると、コントローラに、ワイヤレス電力伝送システムの送信アンテナを駆動するための駆動信号を決定させ、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づき、少なくとも1つのトランジスタのゲートにおいて、ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタに駆動信号を供給させ、ダンピング回路のダンピングトランジスタのためのダンピング信号を決定させる命令を記憶する、ダンピング信号は、信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモードと非アクティブモードのうちの1つに切り替えるように構成され、ダンピング信号は、周期的にアクティブモードに切り替わり、ダンピング信号をダンピング回路に提供し、ダンピング信号は、少なくとも部分的に、ACワイヤレス信号の帯域内にあるワイヤレスデータ信号に基づいて、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングするようにダンピング回路に指示する。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナと、送信コントローラと、増幅器と、ダンピング回路とを含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、(i)ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、(ii)ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタを含み、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力(DC)入力電力信号を反転して、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成され、ダンピング回路は、送信コントローラから、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためにトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成された少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。ダンピング回路は、増幅器と電気的に並列に接続される。
より詳細には、ワイヤレスデータ信号はワイヤレス電力信号の帯域内信号であり、ワイヤレス信号のダンピングは、ワイヤレスデータ信号の帯域内送信中に、ワイヤレスデータ信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間の一方または両方を短縮するように構成される。
さらなる改良として、無線データ信号は無線電力信号の帯域内オンオフキー信号である。
さらに改良すると、ダンピング信号は、無線データ信号と実質的に反対の信号である。
より詳細には、無線データ信号は無線電力信号の帯域内振幅シフトキーイング信号である。
より詳細には、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、電力信号から少なくともいくらかの電力を放散するように構成されたダンピング抵抗をさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列なダンピングキャパシタをさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないときにワイヤレス電力信号の電力効率損失を防止するように構成されたダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様に従って、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、送信アンテナ、送信チューニングシステム、送信コントローラ、増幅器、およびダンピング回路を含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。送信機チューニングシステムは、送信機アンテナと電気的に接続されている。送信コントローラは、(i)ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、(ii)ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタを含み、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力(DC)入力電力信号を反転して、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成され、ダンピング回路は、送信コントローラから、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためにトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成された少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。ダンピング回路は、送信機チューニングシステムと電気的に並列に接続されている。
より詳細には、ワイヤレスデータ信号はワイヤレス電力信号の帯域内信号であり、ワイヤレス信号のダンピングは、ワイヤレスデータ信号の帯域内伝送中に、ワイヤレスデータ信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間の一方または両方を短縮するように構成される。
さらなる改良として、無線データ信号は無線電力信号の帯域内オンオフキー信号である。
さらに改良すると、ダンピング信号は無線データ信号と実質的に反対の信号である。
より詳細には、無線データ信号は無線電力信号の帯域内振幅シフトキーイング信号である。
より詳細には、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、電力信号から少なくともいくらかの電力を放散するように構成されたダンピング抵抗をさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列なダンピングキャパシタをさらに含む。
より詳細には、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないときにワイヤレス電力信号の電力効率損失を防止するように構成されたダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、近距離無線通信ダイレクトチャージ(NFC-DC)システム用のリスナーが開示される。リスナーは、送信アンテナ、送信コントローラ、増幅器、およびダンピング回路を含む。送信アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成され、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号およびワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、(i)ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、(ii)ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成される。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタを含み、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力(DC)入力電力信号を反転して、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成される。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成され、ダンピング回路は、送信コントローラから、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するためにトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成された少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。
さらに改良され、ダンピング回路はアンプと電気的に並列に接続されている。
より詳細には、リスナーは送信アンテナと電気的に接続された送信チューニングシステムをさらに含み、ダンピング回路は送信チューニングシステムと電気的に並列に接続されている。
より詳細には、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲である。
本開示のこれらおよび他の態様および特徴は、添付の図面と併せて読めば、よりよく理解されるであろう。
以下の詳細な説明は、特定の例示的な実施形態に関して行われるが、図面は必ずしも縮尺通りではなく、開示された実施形態は、時には図式的に、部分的に図示されていることを理解されたい。加えて、特定の例では、開示された主題の理解に必要でない詳細、または他の詳細の知覚を困難にする詳細が省略されている場合がある。したがって、本開示は、本明細書に開示され図示された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、本開示全体および特許請求の範囲、ならびにそれらの均等物を公正に読み取るためのものであることが理解されるべきである。追加の、異なる、またはより少ない構成要素および方法が、システムおよび方法に含まれてもよい。
以下の説明では、関連する教示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を例として示す。しかしながら、本教示は、そのような詳細がなくても実施され得ることは、当業者には明らかであろう。他の例では、よく知られた方法、手順、構成要素、および/または回路は、本教示の態様を不必要に不明瞭にすることを避けるために、詳細な説明を行わず、比較的高いレベルで説明されている。
ここで図面を参照し、図1を具体的に参照すると、ワイヤレス電力伝送システム10が図示されている。ワイヤレス電力転送システム10は、電気エネルギー、電力、電力信号、電磁エネルギー、および電子的に送信可能なデータ(「電子データ」)などの電気信号のワイヤレス伝送を提供するが、これらに限定されない。本明細書で使用する場合、「電力信号」という用語は、負荷を充電および/または直接電力供給するために意味のある電気エネルギーを提供するために特に送信される電気信号を指し、「電子データ信号」という用語は、媒体を介してデータを伝達するために利用される電気信号を指す。
ワイヤレス電力伝送システム10は、近接場磁気結合を介した電気信号のワイヤレス伝送を提供する。図1の実施形態に示すように、ワイヤレス電力伝送システム10は、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信システム30とを含む。ワイヤレス受信システムは、少なくとも、ワイヤレス送信システム20から電気信号を受信するように構成される。ワイヤレス電力転送システムが、近距離無線通信ダイレクトチャージ(NFC-DC)または近距離無線通信ワイヤレスチャージング(NFC WC)のドラフトまたは受け入れられた規格を介したワイヤレス電力転送のために構成される例などのいくつかの例では、ワイヤレス送信システム20は、NFC-DCワイヤレス転送システム20の「リスナ」として参照されることがあり、ワイヤレス受信システム30は、NFC-DCワイヤレス転送システムの「ポーラ」として参照されることがある。
図示されるように、ワイヤレス送信システム20およびワイヤレス受信システム30は、少なくとも、分離距離またはギャップ17を横切って電気信号を送信するように構成され得る。システム10のような無線電力伝送システムの文脈における、ギャップ17のような分離距離またはギャップは、有線接続のような物理的接続を含まない。分離距離または隙間には、空気、カウンタトップ、電子デバイスのケーシング、プラスチックフィラメント、絶縁体、機械壁など(ただし、これらに限定されない)のような中間物体が配置されている可能性があるが、このような分離距離または隙間には物理的、電気的接続は存在しない。
したがって、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信システム30との組み合わせは、物理的な接続を必要とせずに電気的な接続を作り出す。本明細書で使用される場合、「電気的接続」という用語は、第1の場所、デバイス、構成要素、および/またはソースから第2の場所、デバイス、構成要素、および/または宛先への電流、電圧、および/または電力の転送の任意の促進を指す。電気的接続」は、第1の場所、デバイス、構成要素、および/またはソースと第2の場所、デバイス、構成要素、および/または宛先とを接続する、他の物理的な電気的接続の中でも、ワイヤ、トレース、ビアなどの物理的接続であってもよいが、これらに限定されない。加えて、または代替的に、「電気的接続」は、第1の場所、デバイス、構成要素、および/またはソースと第2の場所、デバイス、構成要素、および/または宛先とを接続する、他の無線電力および/またはデータ転送の中でも、磁気、電磁場、共振場、および/または誘導場などの無線電力および/またはデータ転送であってもよいが、これらに限定されない。
場合によっては、ギャップ17は、「Z-距離」としても参照され得るが、これは、アンテナ21、31の各々が実質的にそれぞれの共通のX-Y平面に沿って配置されると考えるならば、アンテナ21、31を分離する距離が、「Z」又は「深さ」方向におけるギャップであるからである。しかしながら、可撓性及び/又は非平面コイルが、本開示の実施形態によって確実に企図され、従って、ギャップ17が、アンテナ21、31間の接続距離の包絡線にわたって、均一でない場合があることが企図される。様々なチューニング、構成、および/または他のパラメータが、無線送信システム20から無線受信システム30への電気送信が依然として可能であるように、ギャップ17の可能な最大距離を変更し得ることが企図される。
ワイヤレス電力伝送システム10は、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信システム30とが結合されたときに動作する。本明細書で使用される場合、「結合」、「カップリング」、および「カップリング」という用語は、一般に、送信機および/またはその任意の構成要素と、受信機および/またはその任意の構成要素とが磁界を介して互いに結合されるときに生じる磁界結合を指す。このような結合は、送信機からの誘導電力信号が受信機によって利用されるのに少なくとも十分な結合係数(k)によって表される結合を含み得る。システム10における、無線送信システム20および無線受信システム30の結合は、システム10の共振結合係数によって表されることがあり、無線電力伝送の目的のために、システム10の結合係数は、約0.01~0.9の範囲内であることがある。
図示されているように、無線伝送システム20は、入力電源12から電力を受け取ることができるホスト装置11と関連付けられることができる。ホスト装置11は、電気的に動作する任意の装置、回路基板、電子アセンブリ、専用充電装置、または他の任意の想定される電子装置であってよい。無線伝送システム20が関連付けられるホスト装置11の例としては、集積回路を含む装置、ウェアラブル電子装置用ケース、電子装置用レセプタクル、ポータブルコンピューティング装置、電子装置で構成された衣類、電子装置用記憶媒体、1つまたは複数の電子装置用充電装置、専用電気充電装置、活動またはスポーツ関連装置、物品、および/またはデータ収集装置など、他の想定される電子装置が挙げられるが、これらに限定されない。
図示されるように、無線伝送システム20およびホスト装置11の一方または両方は、入力電源12と動作可能に関連付けられる。入力電源12は、電気化学セル、バッテリパック、および/またはキャパシタなどの、1つまたは複数の蓄電デバイスであってもよく、または他の蓄電デバイスを含んでもよい。加えてまたは代替的に、入力電源12は、任意の電気入力源(例えば、任意の交流(AC)または直流(DC)送出ポート)であってもよく、当該電気入力源から無線伝送システム20への接続装置(例えば、変圧器、調整器、導電性導管、トレース、ワイヤ、または機器、物品、コンピュータ、カメラ、携帯電話、および/または他の電気デバイス接続ポートおよび/またはアダプタ、例えば、USBポートおよび/またはアダプタなどであるが、これらに限定されない、他の企図される電気構成要素)を含んでもよい。
無線送信システム20によって受信された電気エネルギーは、無線送信システム20の内部構成要素に電力を供給するためと、送信アンテナ21に電力を供給するためという、少なくとも2つの目的に使用される。送信アンテナ21は、近接場磁気結合(NFMC)を介して、無線送信システム20によって無線送信用に調整および変更された電気信号を無線送信するように構成される。近接場磁気結合は、送信アンテナ21と、ワイヤレス受信システム30の、またはワイヤレス受信システム30に関連する受信アンテナ31との間の磁気誘導による信号のワイヤレス伝送を可能にする。近接場磁気結合は、本明細書で使用されるように、2つのアンテナ間で電気エネルギーを転送するために交流電磁界を利用する無線電力伝送技術である「誘導結合」と呼ばれることがある。このような誘導結合は、同様の周波数で共振するように同調された2つの磁気的に結合されたコイル間の磁気エネルギーの近接場無線伝送である。従って、このような近接場磁気結合は、閉じ込められた磁界の共振伝送による効率的なワイヤレス電力伝送を可能にする可能性がある。さらに、このような近接場磁気結合は、本明細書で定義するように、第1の回路に磁気的に結合された第2の回路における電流の変化による回路内の起電力の生成である「相互インダクタンス」を介した接続を提供することができる。
つまたは複数の実施形態において、送信アンテナ21または受信アンテナ31のいずれかのインダクタコイルは、近接場磁気誘導によって無線転送される電気信号の受信および/または送信を容易にするように戦略的に配置される。アンテナの動作周波数は、比較的高い動作周波数範囲を構成することができ、その例としては、6.78MHz(例えば、Rezenceおよび/またはAirfuelインターフェース規格、および/または6.78MHzの周波数で動作する他の任意の専有インターフェース規格に準拠)、13.56MHz(例えば、ISO/IEC規格18092によって定義されるNFC規格に準拠)、27MHz、および/または他の専有動作モードの動作周波数が挙げられるが、これらに限定されない。アンテナ21、31の動作周波数は、6.78MHz、13.56MHz、および27MHzに限定されない、産業、科学、および医療(ISM)周波数帯域の国際電気通信連合(ITU)によって指定された動作周波数であってもよく、これらはワイヤレス電力転送での使用に指定されている。ワイヤレス給電システム10がNFC-DC規格および/またはドラフト規格内で動作しているシステムでは、動作周波数は約13.553MHzから約13.567MHzの範囲内であってもよい。
本開示の送信アンテナ及び受信アンテナは、約10ミリワット(mW)から約500ワット(W)の範囲の大きさを有する電力を送信及び/又は受信するように構成され得る。つまたは複数の実施形態において、送信アンテナ21のインダクタコイルは、送信アンテナ共振周波数で、または送信アンテナ共振周波数帯域内で共振するように構成される。
当業者に知られているように、「共振周波数」または「共振周波数帯域」は、アンテナの振幅応答が相対的に最大となる周波数または周波数を指し、あるいは、追加的または代替的に、容量性リアクタンスが誘導性リアクタンスの大きさと実質的に同様の大きさを有する周波数または周波数帯域を指す。つ以上の実施形態において、送信アンテナの共振周波数は、ワイヤレス電力伝送の当業者に知られているように、高周波数である。
無線受信機システム30は、少なくとも1つの電子デバイス14と関連付けられてもよく、電子デバイス14は、任意の機能のために、および/または電力貯蔵のために(例えば、バッテリおよび/またはキャパシタを介して)電力を必要とする任意のデバイスであってもよい。さらに、電子デバイス14は、電子的に送信可能なデータを受信することができる任意のデバイスであってよい。例えば、デバイスは、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、モバイルデバイス、ポータブル電化製品、集積回路、識別可能なタグ、台所用ユーティリティデバイス、電子ツール、電気自動車、ゲーム機、ロボットデバイス、ウェアラブル電子デバイス(例えば、電子時計、電子改造メガネ、ARメガネ、VRメガネなど)、携帯型スキャン装置、携帯型識別装置、スポーツ用品、組み込みセンサー、モノのインターネット(IoT)センサー、IoT対応衣服、IoT対応娯楽機器、産業機器、医療機器、医療装置、タブレット型コンピューティング装置、携帯型制御装置、電子機器用リモートコントローラー、ゲームコントローラーなど。
開示された実施形態の特徴および特性を説明する目的で、転送可能および/または通信可能な信号を例示するために矢印付きの線が利用され、電力伝送を意図する電気信号、およびデータおよび/または制御命令の伝送を意図する電気信号を例示するために様々なパターンが利用される。実線は、最終的に、無線送信システム20から無線受信システム30への無線電力伝送に利用される電力信号の形態で、物理的および/または無線電力伝送を介した電気エネルギーの信号伝送を示す。さらに、点線は、最終的にワイヤレス送信システム20からワイヤレス受信システム30へワイヤレス送信され得る、電子的に送信可能なデータ信号を示すために利用される。
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ワイヤレス送信エネルギー、ワイヤレス電力信号、ワイヤレス送信電力、ワイヤレス送信電磁エネルギー、および/または電子的に送信可能なデータの送信を例示しているが、本明細書に開示されるシステム、方法、および装置が、1つの信号のみの送信に利用されてもよいことは確かに企図されている、つの信号の様々な組み合わせ、または2つ以上の信号、さらに、本明細書に開示されるシステム、方法、および装置は、上述の1つ以上の信号に加えて、または一意に組み合わせて、他の電気信号の無線伝送に利用され得ることが企図される。いくつかの例では、実線または点線の信号経路は機能的な信号経路を表す場合があるが、実際の応用では、実際の信号は、指示された宛先への経路の途中で追加の構成要素を経由する。例えば、データ信号が通信装置から別の通信装置へ経路をたどることが示されている場合があるが、実際の応用では、データ信号は増幅器を経由し、送信アンテナを経て受信アンテナへ経路をたどり、受信側でデータ信号が受信機の各通信装置によって復号化される。
次に図2に目を向けると、無線接続システム10は、無線送信システム20と無線受信システム30の両方の例示的なサブシステムを含むブロック図として図示されている。無線送信システム20は、少なくとも、電力調整システム40、送信制御システム26、送信同調システム24、および送信アンテナ21を含み得る。入力電源12から入力される電気エネルギーの第1の部分は、送信制御システム26などの無線送信システム20の構成要素に電気的に電力を供給するように構成されるが、これに限定されない。入力電源12から入力される電気エネルギーの第2の部分は、送信アンテナ21を介して、無線受信システム30への、無線電力送信のために調整および/または変更される。したがって、入力エネルギーの第2の部分は、電力調整システム40によって変更および/または調整される。図示されていないが、入力電気エネルギーの第1および第2の部分の一方または両方が、電力調整システム40および/または送電制御システム26によって受信される前に、さらなる企図されたサブシステム(例えば、電圧調整器、電流調整器、スイッチングシステム、故障システム、安全調整器、とりわけ)によって、修正され、調整され、変更され、および/または他の方法で変更され得ることが確実に企図される。
次に図3を参照すると、図1および図2を引き続き参照しながら、変速機制御システム26のサブコンポーネントおよび/またはシステムが図示されている。トランスミッション制御システム26は、感知システム50、トランスミッションコントローラ28、通信システム29、ドライバ48、およびメモリ27を含むことができる。
送信コントローラ28は、演算を実行し、制御アルゴリズムを実行し、データを記憶し、データを検索し、データを収集し、無線送信システム20に関連する他の構成要素および/またはサブシステムとの通信を制御および/または提供し、および/または所望の他の演算タスクまたは制御タスクを実行するプロセッサを少なくとも含む任意の電子コントローラまたはコンピューティングシステムであってよい。送信コントローラ28は、単一のコントローラであってもよいし、無線送信システム20の様々な機能および/または特徴を制御するように配置された複数のコントローラを含んでもよい。送信コントローラ28の機能は、ハードウェアおよび/またはソフトウェアで実装されてもよく、無線送信システム20の動作に関する1つまたは複数のデータマップに依存してもよい。そのために、送信コントローラ28は、メモリ27と動作可能に関連付けられ得る。メモリは、内部メモリ、外部メモリ、および/またはリモートメモリ(例えば、インターネットなどのネットワークを介して送信コントローラ28に動作可能に接続されたデータベースおよび/またはサーバであるが、これらに限定されない)のうちの1つ以上を含み得る。内部メモリおよび/または外部メモリは、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EPROM、まれにEROMと表示されることもあるが)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EEPROM)を含むリードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ダイナミックRAM(DRAM)を含むランダムアクセスメモリ(RAM)のうちの1つまたは複数を含み得るが、これらに限定されない、ダイナミックRAM(DRAM)、スタティックRAM(SRAM)、シンクロナスダイナミックRAM(SDRAM)、シングルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(SDR SDRAM)、ダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(DDR SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4)、グラフィックスダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(GDDR SDRAM、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5)、フラッシュメモリ、ポータブルメモリなどを含む。このようなメモリ媒体は、非一過性の機械可読メモリ媒体および/またはコンピュータ可読メモリ媒体の一例である。
送信制御システム26の特定の要素は、送信制御システム26の独立した構成要素および/または回路(例えば、ドライバ48、メモリ27、通信システム29、感知システム50、とりわけ、他の想定される要素)として図示されているが、そのような構成要素は、送信コントローラ28と統合されていてもよい。いくつかの例では、送信コントローラ28は、概して、送信コントローラ28および無線送信システム20の一方または両方の機能要素を含むように構成された集積回路であってもよい。
図示されているように、送信コントローラ28は、データ送信、受信、および/または通信の目的のために、少なくとも、メモリ27、通信システム29、電力調整システム40、ドライバ48、および検知システム50と動作可能に関連している。ドライバ48は、電力調整システム40の動作を少なくとも部分的に制御するように実施されてもよい。いくつかの実施例では、ドライバ48は、送電制御装置28から、生成されたパルス幅変調(PWM)信号を生成および/または電力調整システム40に出力する指示を受信することができる。いくつかのそのような例では、PWM信号は、PWM信号によって定義される動作周波数を有する交流信号として電力を出力するように電力調整システム40を駆動するように構成されてもよい。いくつかの例では、PWM信号は、パワーコンディショニングシステム40によって出力される交流電力信号のデューティサイクルを生成するように構成されてもよい。いくつかのそのような例では、デューティサイクルは、交流電力信号の所与の周期の約50%になるように構成されてもよい。
感知システムは、1つまたは複数のセンサを含み得、各センサは、無線伝送システム20の1つまたは複数の構成要素に動作可能に関連付けられ、情報および/またはデータを提供するように構成され得る。センサ」という用語は、無線送信システム20、無線受信システム30、入力電源12、ホストデバイス11、送信アンテナ21、受信アンテナ31のうちの1つまたは複数の機能、状態、電気的特性、動作、および/または動作特性を感知するように動作する、無線送信システム20に動作可能に関連付けられた1つまたは複数の構成要素を、他の任意の構成要素および/またはそのサブ構成要素とともに定義するために、最も広い解釈で使用される。
図4の実施形態に示されているように、感知システム50は、熱感知システム52、物体感知システム54、受信機感知システム56、および/または他の任意のセンサー58を含むことができるが、これらに限定されない。これらのシステム内には、アプリケーションによって要求される特定の感知態様に対処する、さらに具体的なオプションの追加または代替の感知システムが存在してもよく、例えば、状態に基づく保守感知システム、性能最適化感知システム、充電状態感知システム、温度管理感知システム、部品加熱感知システム、IoT感知システム、エネルギーおよび/または電力管理感知システム、衝撃検出感知システム、電気状態感知システム、速度検出感知システム、デバイス健全性感知システムなどが挙げられるが、これらに限定されない。物体検知システム54は、異物検知(FOD)システムであってもよい。
熱感知システム52、物体感知システム54、受信機感知システム56、および/または、オプションの追加システムもしくは代替システムを含む他のセンサ(複数可)58の各々は、送信コントローラ28に動作可能および/または通信可能に接続される。熱感知システム52は、無線伝送システム20または無線伝送システム20の近くの他の要素内の周囲温度および/または構成要素温度を監視するように構成される。熱感知システム52は、無線送信システム20内の温度を検出し、検出された温度が閾値温度を超える場合、送信コントローラ28が無線送信システム20の動作を阻止するように構成されてもよい。そのような閾値温度は、安全上の考慮、動作上の考慮、効率上の考慮、および/またはそれらの任意の組み合わせのために構成されてもよい。非限定的な例では、熱感知システム52からの入力を介して、送電コントローラ28が、無線送電システム20内の温度が許容可能な動作温度から望ましくない動作温度(例えば、非限定的な例では、内部温度が約20℃(C)から約50℃に上昇する)に上昇したと判定した場合、送電コントローラ28は、無線送電システム20の動作を防止し、および/または無線送電システム20からの電力出力のレベルを低減する。いくつかの非限定的な例では、熱感知システム52は、熱電対、サーミスタ、負温度係数(NTC)抵抗器、抵抗温度検出器(RTD)、および/またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を含み得る。
図4に描かれているように、送信検知システム50は、物体検知システム54を含み得る。物体検知システム54は、無線受信機システム30および/または受信機アンテナ31のうちの1つまたは複数を検知するように構成されてもよく、したがって、受信機システム30が無線送信システム20に近接していることを送信コントローラ28に示す。追加的または代替的に、物体検知システム54は、無線送信システム20に接触または近接する不要な物体の存在を検知するように構成され得る。いくつかの例では、物体検知システム54は、望ましくない物体の存在を検知するように構成される。いくつかのそのような例では、物体感知システム54によって提供される情報を介して、送信コントローラ28が、望ましくない物体の存在を検出した場合、送信コントローラ28は、無線送信システム20の動作を防止するか、または他の方法で変更する。いくつかの例では、物体検知システム54は、インピーダンス変化検知スキームを利用し、送信コントローラ28は、既知の許容可能な電気インピーダンス値または電気インピーダンス値の範囲に対して送信アンテナ20によって観測された電気インピーダンスの変化を分析する。
さらに、または代替的に、物体検知システム54は、送信コントローラ28が、受信アンテナ31などの検知される物体の既知の品質係数値または品質係数値の範囲からの変化を分析する品質係数(Q)変化検知方式を利用することができる。インダクタの "品質係数 "または "Q "は、(周波数(Hz)×インダクタンス(H))/抵抗(Ω)として定義することができ、ここで、周波数は回路の動作周波数であり、インダクタンスはインダクタのインダクタンス出力であり、抵抗はインダクタに内蔵される放射抵抗と反応抵抗の組み合わせである。本明細書で定義される "品質係数 "は、アンテナ、回路、共振器のような装置の効率を測定する指標(数値)として一般に受け入れられている。いくつかの例では、物体検知システム54は、光学センサ、電気光学センサ、ホール効果センサ、近接センサ、および/またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を含み得る。
受信機感知システム56は、無線送信システム20と結合可能であり得る任意の無線受信システムの存在を検出するように構成された任意のセンサ、回路、および/またはそれらの組み合わせである。いくつかの例では、受信機感知システム56および物体感知システム54は、組み合わされてもよく、構成要素を共有してもよく、および/または1つ以上の共通構成要素によって具現化されてもよい。いくつかの例では、そのような無線受信システムの存在が検出されると、無線送信システム20による電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、および/またはデータの当該無線受信システムへの無線送信が可能になる。いくつかの実施例では、無線受信システムの存在が検出されない場合、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、および/またはデータの継続的な無線伝送は、発生が阻止される。したがって、受信機検知システム56は、無線送信システム20の環境内または無線送信システム20に近接する環境内の電気的特性を分析し、電気的特性に基づいて、無線受信機システム30の存在を判定するように構成された1つまたは複数のセンサを含み、および/または1つまたは複数のセンサと動作可能に関連付けられることができる。
ここで図5を参照し、引き続き図1~4を参照すると、電力調整システム40の一実施形態を示すブロック図が示されている。電力調整システム40において、電力は、一般に、入力電源12自体または介在する電力変換器を介して、直流電源として、交流電源を直流電源(図示せず)に変換して受け取られる。電圧調整器46は、入力電源12から電力を受け取り、アンテナ21による送信のために電力を供給し、無線送信システム21の構成要素に電力を供給するために電力を供給するように構成される。従って、電圧調整器46は、受け取った電力を、各々がそれぞれの下流側構成要素の動作に適切な電圧である少なくとも2つの電力信号、すなわち、無線伝送システム20の任意の構成要素に電力を供給するための第1の電力信号と、無線受信システム30への無線伝送用に調整および変更された第2の部分とに変換するように構成される。図3に示されるように、このような第1の部分は、少なくとも、感知システム50、送信コントローラ28、および通信システム29に送信されるが、第1の部分は、これらの構成要素だけへの送信に限定されず、無線送信システム20の任意の電気的構成要素に送信され得る。
電力の第2の部分は、電力調整システム40の増幅器42に供給され、この増幅器は、アンテナ21による無線送信のために電力を調整するように構成される。増幅器は、電圧レギュレータ46から入力DC電力信号を受け取り、送信制御システム26からのPWM入力に少なくとも部分的に基づいて、出力としてのACを生成するインバータとして機能することができる。増幅器42は、例えば、二重電界効果トランジスタ電力段反転器または四重電界効果トランジスタ電力段反転器などの電力段反転器であるか、またはそれを含むことができる。電力調整システム40内、ひいては無線伝送システム20内での増幅器42の使用は、そのような増幅器なしで伝送される場合よりもはるかに大きな振幅を有する電気信号の無線伝送を可能にする。例えば、増幅器42の追加は、ワイヤレス送信システム20が、約10mW~約500Wの電力を有する電力信号として電気エネルギーを送信することを可能にし得る。いくつかの例では、増幅器42は、1つ以上のクラスE電力増幅器であるか、またはそれを含み得る。クラス-E電力増幅器は、高周波数(例えば、約1MHz~約1GHzの周波数)で使用するように設計された効率的に調整されたスイッチング電力増幅器である。一般に、E級増幅器は、単極スイッチング素子と、スイッチと出力負荷(例えば、アンテナ21)との間の同調リアクタンス・ネットワークを採用している。E級増幅器は、スイッチング素子をゼロ電流の時点(例えば、オンからオフへのスイッチング)またはゼロ電圧の時点(オフからオンへのスイッチング)のみで動作させることにより、高周波数で高い効率を達成することができる。このようなスイッチング特性は、デバイスのスイッチング時間が動作周波数に比べて長い場合でも、スイッチで失われる電力を最小限に抑えることができる。しかしながら、増幅器42は、確かに、E級電力増幅器であることに限定されず、増幅器42の一部として含まれ得る他の増幅器の中でも、D級増幅器、EF級増幅器、Hインバータ増幅器、および/またはプッシュプルインバータのうちの1つまたは複数であってもよいし、それらを含んでもよい。
次に図6および図7に目を向けると、無線伝送システム20が図示されており、特に電力調整システム40、増幅器42、同調システム24の要素がさらに詳細に示されている。ワイヤレス伝送システム20のブロック図は、1つまたは複数の電気信号と、そのような信号の調整、そのような信号の変更、そのような信号の変換、そのような信号の反転、そのような信号の増幅、およびそれらの組み合わせを示す。図6において、直流電力信号は、図6および即席出願の他の図における他の実線よりも線が著しく太くなるように、大きく太線で図示され、交流信号は、直流電力信号の太線の太さよりも著しく太くない太さを有する実質的に正弦波状の波形として図示され、データ信号は、点線で表される。AC信号は必ずしも実質的に正弦波である必要はなく、以下に説明する目的に適した任意のAC波形(例えば、他の波形の中でもハーフサイン波、矩形波、ハーフ矩形波)であってもよいことに留意されたい。図7は、無線伝送システムの要素、およびそのサブコンポーネントのためのサンプル電気コンポーネントを簡略化して示している。図7は、無線伝送システム20のための概略図の1つのブランチまたはサブセクションを表すことがあり、および/または無線伝送システム20の構成要素は、明確にするために図7に図示された概略図から省略されることがあることに留意されたい。
図6に示され、上述されたように、入力電源11は入力直流電圧(VDC )を供給する。この電圧は、増幅器42で調整される前に、電圧レギュレータ46によってその電圧レベルが変更される可能性がある。一部の例では、図7に示されているように、増幅器42は、チョークインダクタLCHOKEを含むことがある。このインダクタは、VDC の無線周波数干渉を遮断するために利用される一方で、VDC の直流電力信号が増幅器42の増幅トランジスタ48に向かって継続することを可能にすることがある。VCHOKEは、当該技術分野で知られている任意の適切なチョークインダクタとして構成することができる。
増幅器48は、VDC を変化および/または反転させて交流無線信号VAC を生成するように構成される。この交流無線信号V は、以下でさらに詳細に説明するように、受信データ信号および送信データ信号の一方または両方を伝送するように構成されることがある(図6では「データ」と表記)。増幅器トランジスタ48は、電界効果トランジスタ(FET)、窒化ガリウム(GaN)FETS、バイポーラ接合トランジスタ(BJT)、および/またはワイドバンドギャップ(WBG)半導体トランジスタなど(ただし、これらに限定されない)、DC電力信号をAC電力信号に反転、変換、および/または調整することが可能な、当該技術分野で公知の任意のスイッチングトランジスタであってよい。増幅器トランジスタ48は、増幅器トランジスタ48のゲート(図6では「G」と表記)から駆動信号(図6では「PWM」と表記)を受信し、DC信号VDC を反転して、無線電力伝送システム20の動作周波数および/または動作周波数帯域でAC無線信号を生成するように構成される。駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システム20の動作周波数及び/又は動作周波数帯域においてこのような反転を行うように構成されたPWM信号であってもよい。
駆動信号は、上述し開示したように、伝送制御システム26および/またはその中の伝送コントローラ28によって生成され出力される。送信制御装置26、28は、駆動信号を提供するように構成され、無線データ信号(図6において「データ」と表記される)の符号化、無線データ信号(図6において「データ」と表記される)の復号化、およびそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を実行するように構成される。いくつかの例では、電気データ信号は、ACワイヤレス電力信号の帯域内信号であってもよい。いくつかのそのような例では、そのような帯域内信号は、ACワイヤレス電力信号の帯域内オンオフキー(OOK)信号であってもよい。例えば、NFC規格に記載されているType-A通信はOOKの一形態であり、約13.553MHzから約13.567MHzの範囲の動作周波数で動作するキャリアACワイヤレス電力信号においてデータ信号がオン・オフ・キーされる。
しかし、AC電力信号の電力、電流、インピーダンス、位相、および/または電圧レベルが、高周波無線電力伝送(約500mWを超える送信)に現在および/またはレガシーハードウェアで使用されているレベルを超えて変更されると、そのようなレガシーハードウェアは、通信機能に必要な忠実度で帯域内データ信号を適切に符号化および/または復号化できない可能性がある。AC出力電力信号におけるこのようなより高い電力は、OOK立ち上がりにおける立ち上がり時間の増加、OOK立ち下がりにおける立ち下がり時間の増加、OOK立ち上がりにおける必要な電圧のオーバーシュート、および/またはOOK立ち下がりにおける電圧のアンダーシュート、とりわけ、より高い電力、高周波無線電力伝送に適していないレガシー・ハードウェアによる信号への他の潜在的な劣化の原因となって、信号劣化を引き起こす可能性がある。したがって、増幅器42を、ワイヤレス電力転送中の帯域内データ信号からの立ち上がりおよび立ち下がり時間、オーバーシュート、アンダーシュート、および/または他の信号欠陥を制限および/または実質的に除去する方法で設計する必要性が存在する。このような欠陥を制限および/または実質的に除去する能力は、高周波無線電力伝送システムにおいてより高い電力の無線電力伝送を提供するために、即席の出願のシステムを可能にする。
さらに例示的な説明として、図8はOOK帯域内信号の立ち下がりと立ち上がりに関するプロットを示している。立ち下がり時間(t1 )は、信号が意図された全電圧(V1 )の90%の電圧(V4 )にあるときから、V1 の約5%の電圧(V2 )まで立ち下がるまでの時間として示されている。立ち上がり時間(t3 )は、信号がV2 にあることを終えてから、V4 程度まで立ち上がるまでの時間として示されている。このような立ち上がり時間と立ち下がり時間は、信号の受信アンテナによって読み取ることができ、適用可能なデータ通信プロトコルは、立ち上がり時間と立ち下がり時間に関する制限を含むことがあり、立ち上がり時間および/または立ち下がり時間が特定の範囲を超えた場合、データは受信機によって非準拠および/または判読不能となる。
ここで図6および図7に戻ると、前述の欠陥の制限および/または実質的な除去を達成するために、増幅器42はダンピング回路60を含む。ダンピング回路60は、ACワイヤレス信号および関連するデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンピングするように構成される。ダンピング回路60は、OOK信号伝送中の立ち上がり時間および立ち下がり時間を短縮するように構成され、データ信号の速度が準拠および/または判読可能であるだけでなく、レガシーシステムと比較して、より高速なデータ速度および/または強化されたデータ範囲を達成することができる。AC無線電力信号を減衰させるために、減衰回路は、少なくとも、減衰トランジスタ63を含み、このトランジスタは、送信コントローラ62から減衰信号(Vdamp)を受信するように構成されている。ダンピング信号は、ワイヤレスデータ信号の送信および/または受信中にACワイヤレス信号のダンピングを制御するためにダンピングトランジスタを(オン/オフ)スイッチングするように構成される。このようなACワイヤレス信号の送信は、送信コントローラ28によって実行されてもよく、および/または、このような送信は、アンテナ21、31間の結合磁界内で、ワイヤレス受信システム30からの送信を介して実行されてもよい。
データ信号がOOKを介して伝達される例では、ダンピング信号は、データ信号の状態と実質的に逆および/または逆であってもよい。これは、OOKデータ信号が「オン」状態である場合、ダンピング信号はダンピングトランジスタに「オフ」を指示し、したがって、ダンピング回路がグランドに設定されていないため、信号がダンピング回路60を介して放散されず、したがって、増幅回路からのショートおよび電流が実質的にダンピング回路60をバイパスすることを意味する。OOKデータ信号が「オフ」状態である場合、ダンピング信号は「オン」である可能性があり、したがって、ダンピングトランジスタ63は「オン」状態に設定され、VAC の流れる電流はダンピング回路によって減衰される。このように、「オン」のとき、ダンピング回路60は、システム内の効率が実質的に影響を受けず、そのような散逸がOOK信号の立ち上がりおよび/または立ち下がり時間を減少させるような、ちょうど十分な電力、電流、および/または電圧を散逸させるように構成され得る。さらに、ダンピング信号は、OOK信号が「オン」であるときにダンピングトランジスタ63が「オフ」になるように指示することができるため、不必要に信号をダンピングすることはなく、ダンピングが必要でないときにVAC からの効率損失を軽減することができる。
図7に示されるように、ダンピング回路60を含み得る増幅器42の分岐は、増幅器トランジスタ48の出力ドレインに配置される。減衰回路60がここに配置される必要はないが、いくつかの実施例では、エネルギー散逸が望まれる回路内の最初のノードである増幅器トランジスタ48の出力ドレインに最も近いノードで減衰することができるため、出力AC無線信号を適切に減衰するのに役立つことがある。このような例では、ダンピング回路は増幅器トランジスタ48のドレインと電気的に並列接続されている。しかしながら、減衰回路がアンテナ21に近接し、送信同調システム24に近接し、および/またはフィルタ回路24に近接するように接続されることも確かに可能である。
ダンピング回路60は、より高い電力の高周波無線電力伝送において適切な通信のためにAC無線信号を適切に減衰させるように機能することが可能であるが、いくつかの例では、ダンピング回路は、追加の構成要素を含むことができる。例えば、図示されているように、ダンピング回路60は、ダンピングダイオードDDAMP、ダンピング抵抗RDAMP、ダンピングコンデンサCDAMP、および/またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を含むことができる。RDAMPは、ダンピングトランジスタ63と電気的に直列であってもよく、RDAMPの値(オーム)は、電力信号から少なくともいくらかの電力を散逸させるように構成されてもよく、振幅シフトキーイング信号、OOK 信号、および/またはそれらの組み合わせにおける立ち上がり時間および立ち下がり時間を加速させる役割を果たす。いくつかの例では、RDAMP の値は、RDAMP が最小限の電力を消費して帯域内信号の最速の立ち上がり時間および/または立ち下がり時間を達成するように、および/または最小の立ち上がり時間および/または立ち下がり時間に関する規格の制限を満たすように選択、構成、および/または設計される。
CDAMP はまた、ダンピングトランジスタ63およびRDAMPの一方または両方と直列に接続されてもよい。 CDAMPは、帯域内信号における遷移点を平滑化し、そのような信号におけるオーバーシュートおよび/またはアンダーシュート状態を制限するように構成されてもよい。さらに、いくつかの例では、CDAMPは、ダンピング信号を介してトランジスタが活性化されるときに、実行されるダンピングがACワイヤレス電力信号と180度位相がずれていることを保証するように構成されることがある。
DDAMP はさらに、ダンピングトランジスタ63、RDAMP、CDAMP、および/またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上と直列に含まれていてもよい。DDAMPは、図示のように、ダンピングトランジスタ63がオフ状態のときに電流がダンピング回路60から流出しないように配置される。DDAMPを含めることで、ダンピング回路がアクティブまたは「オン」でないときの交流電力信号における電力効率の低下を防ぐことができる。実際、ダンピングトランジスタ63は、理想的なシナリオでは、"オフ "状態のときにダンピング回路を効果的に短絡させる役割を果たすように設計されているが、実用的には、一部の電流が依然としてダンピング回路に到達する可能性があり、および/または、一部の電流がダンピング回路60から逆方向に流れる可能性がある。したがって、DDAMPを含めることで、そのようなシナリオを防止し、電流、電力、および/または電圧がダンピングトランジスタ63に向かって放散されることのみを可能にすることができる。DACDAMPを含むこの構成は、制振回路60が増幅器トランジスタ48のドレイン・ノードに接続されている場合に望ましい。
具体的には、図6A、図7Aに示されるように、ダンピング回路60Aは、増幅器42の出力と電気的に並列に接続され、したがって、ダンピング回路60Aは、増幅器トランジスタ48の出力において出力信号をダンピングするように構成される。あるいは、図6B、図7Bに示されるように、ダンピング回路60Bは、フィルタ65でのフィルタリング後に増幅器の出力信号をダンピングするように構成されてもよい。さらに、図6C、図7Cに示されるように、ダンピング回路60Cは、送信アンテナ21と電気的に並列に接続されてもよく、および/または、言い換えれば、送信同調システム24と送信アンテナ21との間の無線送信システム20の信号経路にあってもよい。減衰回路60の信号経路の位置は、信号減衰に対して異なる効果を有し、したがって、異なる所望の信号減衰用途において利用され得る。例えば、60Bの位置は、同調システム24による処理/同調の前に、電力増幅器42の出力信号を減衰させるのに理想的であり、第1の増幅器-外部位置で効果的な信号減衰を実行し、したがって、ダウン信号経路構成要素に対する負担を軽減することができる。あるいは、ダンピング回路60Cの位置は、送信アンテナ21での送信前に、ダンピング回路60Cを信号の最終的なダンピングまたは最終的な後処理として位置付ける役割を果たすこともある。
減衰回路 60 を超えて、増幅器 42 は、いくつかの例では、シャントコンデンサ CSHUNTを含むことができる。 CSHUNTは、交流電力信号を接地へシャントし、交流電力信号の電圧を充電するように構成されることができる。したがって、CSHUNTは、約50%のデューティサイクルが維持されるように、および/または交流電力信号の形状が正電圧において実質的に正弦波であるように、交流電力信号の効率的で安定した波形を維持するように構成されることがある。
いくつかの例では、増幅器42はフィルタ回路65を含むことができる。フィルタ回路65は、無線送電システム20内の電磁干渉(EMI)を緩和および/またはフィルタリングするように設計されてもよい。フィルタ回路65の設計は、インピーダンス伝達および/または送信チューニングシステム24によって行われるチューニングの変更によるワイヤレス電力伝送20のインピーダンス伝達への影響を考慮して行われてもよい。そのために、フィルタ回路65は、少なくとも、無線電力伝送システム内のEMIを緩和するために構成される他のフィルタ回路のうち、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、および/またはバンドパスフィルタのうちの1つ以上であるか、またはそれらを含むことができる。
図示されるように、フィルタ回路65は、フィルタインダクタLo 、フィルタキャパシタCo 。フィルタ回路65は、複素インピーダンスを有することがあり、したがって、フィルタ回路65を通る抵抗は、Ro として定義されることがある。いくつかのそのような例では、フィルタ回路65は、少なくとも、フィルタ品質係数に基づいて最適化のために設計および/または構成されることがある γFILTER、として定義される:
[数2]
ローパスフィルタを含むかまたはローパスフィルタによって具現化されるフィルタ回路65において、ローパスフィルタのカットオフ周波数(ωo )は、以下のように定義される:
[数3]
一部の無線電力伝送システム20では、カットオフ周波数をアンテナの動作周波数の約1.03~1.4倍にすることが望まれる。実験結果によると、一般に、カットオフ周波数は、アンテナの動作周波数の約1.03~1.4倍である。γFILTERは大きい方が好ましい。γFILTERが大きいほど電圧利得が向上し、システムの電圧リップルとタイミングが改善されるからである。したがって、上記の Lo と Co の値は、次のように設定することができる。 γoL 、Co の値に対するカットオフ周波数の制約と使用可能なコンポーネントが与えられれば、γFILTER は最高で理想的なレベル(例えば、システム 10 のインピーダンスが最大電力伝達のために共役に整合されている場合)まで最適化することができる。
図7に示されるように、増幅器42からの調整された信号は、アンテナ21による送信に先立って、送信同調システム24によって受信される。送信同調システム24は、同調および/またはインピーダンス整合、フィルタ(例えば、他のフィルタの中でも、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、「π」または「Π」フィルタ、「T」フィルタ、「L」フィルタ、「LL」フィルタ、および/またはL-Cトラップフィルタ)、ネットワーク整合、感知、および/または無線送信システム20から無線受信システム30への信号の無線転送を最適化するように構成された調整要素を含み得る。さらに、送信チューニングシステム24は、インピーダンス整合回路を含むことができ、このインピーダンス整合回路は、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、および電子データのうちの1つまたは複数のワイヤレス送信のための所与の電力、電流、および/または電圧要件に対して、対応するワイヤレス受信機システム30とインピーダンスを整合させるように設計される。図示された送信チューニングシステム24は、少なくとも、CZ1 、CZ2 。および(アンテナ21と動作可能に関連付けられた)値を含み、これらすべてが、無線送信システム20およびブロードシステム10の一方または両方においてインピーダンス整合するように構成され得る。CTx は、アンテナ21の固有キャパシタンスを指すことに留意されたい。
図9Aは、ワイヤレス電力トランスミッタ28を動作させるための例示的な方法100Aであり、例えば、送信コントローラ、電圧レギュレータ46、増幅器トランジスタ48、ダンピング回路60、送信チューニングシステム24、および送信アンテナ21を利用する。方法100Aは、送信システム20のハードウェア、送信コントローラ28によって実行されるソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つ以上を使用して実行され得る。
本方法は、ブロック102において開始され、送信コントローラ28は、ワイヤレスデータ信号を検出または判定する。送信システム20がワイヤレス受信機システム30にデータを送信することを意図する例では、送信コントローラ28は、ワイヤレスデータ信号を送信する意図を検出するか、またはデータ信号を送信することを知っており、ワイヤレスデータ信号は、送信コントローラ28によって駆動信号に符号化され得る。あるいは、ワイヤレス受信機システム30がワイヤレスデータ信号の送信機である場合、送信コントローラは、アンテナ21、31間の磁界によって生成される電圧および/または電流を監視し、ワイヤレス受信機システム30が磁界に符号化した信号を検出することによって、ワイヤレスデータが送信されることを決定する。例えば、そのような信号は、送信システム20による送信中に、ワイヤレス受信システム30が、磁界によって生成される電流または電圧の一方または両方を選択的に減少させるときに、磁界を介して符号化され得る。いくつかのそのような例では、減衰信号の存在を決定することは、ワイヤレス受信機システム30に関連する受信機品質係数情報(QRx )を少なくとも部分的に使用してもよい。幾つかの更なる実施例において、QRx は、例えば、受信機感知システム56から受信されるか、又はそれによって提供され得る。
ブロック104において、本方法は、送信制御システム24に関して上述したように、ACワイヤレス信号104のための駆動信号を決定することを含む。次に、方法100Aは、ブロック106に例示されるように、交流無線信号用の駆動信号を増幅器トランジスタ48に供給することを含む。ブロック104、106のそれぞれの実行の前、後、または理想的には実質的に同時に、方法100Aはさらに、減衰信号を決定し(110)、減衰信号を減衰システム60に提供することを含む(ブロック120)。
図10Aを参照して、ブロック110のステップをより詳細に説明する。ブロック110のステップのためのサブ方法110Aが図示され、送信コントローラが、決定112で図示されるように、ACワイヤレス信号の、着信データ信号または発信データ信号が、「ロー」状態(ASK/OOK)または「オフ」状態(OOK)であるか否かを決定することによって開始する。データ信号が「ロー」または「オフ」状態にある場合、ダンピング信号は、ブロック114に例示されるように、データ信号が前記「ロー」または「オフ」状態にある間にダンピング信号を活性化すべきであることを示す;さもなければ、ブロック110Aは、データ信号が「ハイ」(ASK/OOK)または「オン」(OOK)状態から「ロー」または「オフ」状態に遷移する将来の瞬間を検出するために、データ信号を監視し続ける。データ信号が「ロー」または「オフ」状態にあるとき、送信コントローラ28は、次に、決定116によって示されるように、「ロー」または「オフ」状態から「ハイ」または「オン」状態への遷移のために信号を監視することができる。データ信号が「低」または「オフ」のままであれば、ブロック110Aのサブ方法は、決定116にループバックし、遷移の監視を継続するが、「低」または「オフ」状態から「高」または「オン」状態への遷移が検出されると、送信コントローラ28は、ダンピング信号を介して、ブロック118に示されるように、ダンピング回路60の信号ダンピングを非活性化する。制振回路60を非活性化した後、ブロック110のサブ方法110Aは決定112に戻り、「高」または「オン」状態から「低」または「オフ」状態への遷移を監視する。
データ信号とダンピング信号との間の関係は、図11Aおよび図11Bのタイミング図に示されている。図11Aは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時の時間スケール上に存在する場合の、例示的なデータ信号(VDATA )のための第1のプロット128A、およびダンピング信号60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)のための対応する第1のプロット160Aを示す。同様に、図11Aのプロットと同じデータを含む、図11Bは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在する場合の、例示的なデータ信号VDATAのための第2のプロット128Bおよびダンピング信号VDAMPのための対応する第2のプロット160Bを示す。特に図11Aに示されているように、VDAMPの状態は、VDATAの状態とは実質的に反対である可能性がある。つまり、VDATAが「ハイ」または「オン」状態にあるとき、VDAMPは「ロー」または「オフ」状態になる。したがって、VDAMPと VDATAの間のこの既知の関係は、VDATAに基づいて VDAMPの生成および/または送信を実行するための計算の複雑さを低減するのに有利である可能性がある。説明の目的のために、「オン」および「ハイ」は、2 状態信号が第 1 の状態にあることを説明するために互換的に使用される可能性がある一方、「オフ」または「ロー」は、2 状態信号が第 2 の状態にあることを説明するために互換的に使用される可能性があることに留意されたい。
ブロック110の判定を実行するための別の例示的なサブ方法が、図10Bのサブ方法110Bのブロック図に示されている。サブ方法110Bは、送信コントローラ28が、決定212で図示されるように、AC無線信号の、着信データ信号または発信データ信号が、「ロー」状態(ASK/OOK)または「オフ」状態(OOK)であるか否かを決定することによって開始する。データ信号の状態またはデータ信号の一連の状態が、送信または受信の開始または処理中であることを示す場合、送信コントローラ28は、ブロック214に図示されるように、「アクティブモード」で動作を開始するようにダンピング回路に指示し、そうでない場合、サブメソッド110Bは、データ信号の送信または受信の指示についてデータ信号を監視し続ける。
アクティブモード」は、例えば、トランスミッションコントローラ28によって出力されるダンピング信号を介してダンピング回路60を動作させるためのモードを指す。アクティブモードがオンのとき、ダンピング信号は、ダンピング回路が「オン」のままであること、言い換えれば、ダンピングトランジスタ63への入力が、ダンピングシステム60がACワイヤレス信号をダンピングするための少なくともいくらかの電力を放散することを可能にするような状態にあることを指示する。ACワイヤレス信号のダンピングは、アクティブモードの間、データ信号の状態(「オン」/「オフ」または「ハイ」/「ロー」)とは無関係に実行される。従って、制振回路60は、アクティブモード中、データ信号の状態の変化に応答してオン/オフすることはない。
データの送信が完了した場合、ダンピング信号は、信号ダンピングの非活性化を進めることによって、ダンピング回路60がアクティブモードから非アクティブモードに移行すべきであることを示す(ブロック218);さもなければ、サブ方法110Bは、決定216によって例示されるように、データ信号が完全に送信または受信されたか否かを監視し続ける。
アクティブモードを使用することは、データ信号の状態の変化に応答して減衰回路60を切り替えることと比較して、計算上または動作上の簡素化を提供し得る。したがって、アクティブモード動作モードを利用することによって、ダンピング信号のために送信コントローラ28によって利用される計算リソースが低減および/または単純化され得る。さらに、ダンピングトランジスタ63のスイッチングをより少なく組み込むことによって、伝送システム20の物理的構成要素によって引き起こされる不要なノイズまたは干渉の可能性が低減される。さらに、スイッチングが減少することにより、アクティブモードの使用は、減衰トランジスタ63へのストレスを少なくすることにより、システムの堅牢性を高めることができる。
データ信号とダンピング信号との間のこの関係は、図11Cおよび図11Bのタイミング図に示されている。図11Cは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時の時間スケール上に存在する場合に、ダンピング回路60に出力するための例示的なデータ信号(VDATA )およびダンピング信号(VDAMP)の対応する第3のプロット128Cを示す。同様に、図11Cのプロットと同じデータを含む、図11Dは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在するときの、例示的なデータ信号VDATAについての第4のプロット128Dおよびダンピング信号VDAMPについての対応する第2のプロット160Dを示す。特に図11Cに示されるように、VDATA の状態が繰り返し変化しているとき、VDAMP の状態は「ハイ」または「オン」状態である可能性があり、したがってデータが送信または受信されていることを示す。このことは、データ伝送中、VDATAが「ハイ」または「オン」状態であろうと、「ロー」または「オフ」状態であろうと、VDAMPは「ハイ」または「オン」状態であり、したがってアクティブ・モードであることを意味する。したがって、VDAMPと VDATAの間のこの既知の関係は、VDATAの送信のタイミングに基づいて、VDAMPの生成および/または送信を実行するための計算の複雑さを低減するのに有利である可能性がある。説明の目的のために、「オン」および「ハイ」は、2 状態信号が第1の状態にあることを表すために互換的に使用される場合があり、「オフ」または「ロー」は、2 状態信号が第2の状態にあることを表すために互換的に使用される場合があることに注意されたい。
図11Eは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時時間スケール上に存在する場合に、ダンピング回路60に出力するための例示的なデータ信号(VDATA )についての第5のプロット128Eおよび対応するダンピング信号(VDAMP)についての第5のプロット160Eを図示する。同様に、図11Eのプロットと同じデータを含む、図11Fは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在するときの、例示的なデータ信号VDATAについての第6のプロット128Fおよびダンピング信号VDAMPについての対応する第6のプロット160Fを示す。いくつかの例では、送信コントローラ28による、データ送信がいつ終了するかの決定(ブロック216)は、無線データ信号が「ハイ」または「オン」状態のままである時間の長さを監視することを含むことができる。前記時間の長さが、無線信号の送信または受信が終了したことを示す時間の閾値(tVDoff)を満たすか、または超える場合、送信コントローラ28は、データの送信または受信が終了したと判断する。したがって、データ信号がハイのままである時間の長さがtVDoffを満たすか超える場合、ダンピング信号はダンピング回路に「ロー」または「オフ」状態への遷移を指示する。
図11Gは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時時間スケール上に存在する場合に、ダンピング回路60に出力するための例示的なデータ信号(VDATA )についての第7のプロット128Gおよび対応するダンピング信号(VDAMP)についての第7のプロット160Gを図示する。同様に、図11Gのプロットと同じデータを含む、図11Hは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在する場合の、例示的なデータ信号VDATAの第8のプロット128Hおよびダンピング信号VDAMPの対応する第8のプロット160Hを示す。図11G、11Hに示されるように、いくつかのそのような例では、VDATA、送信のためのデータメッセージ(VDATAmsg)を含んでもよく、オン信号メッセージ(VDATAon)およびオフ信号メッセージ(VDATAoff)の一方または両方を含んでもよい。
いくつかの例では、VDATAonは、送信コントローラ28によって読み取られまたは書き込まれると、データ信号が送信または受信されていることを送信コントローラに示し、したがって、ダンピング信号は、アクティブモードになるようにダンピング回路60に指示する必要がある。ダンピング信号は、VDATAonの最初の「低」状態(図示のとおり)に応じてアクティブモードに移行し、VDATAonのすべてが受信されると、VDATAの最初の「低」状態がVDATAonの一部として意図されたものであることを検証した後、オンのままであってもよい。そうでなければ、VDATAの最初の「低」状態がVDATAonの一部でない場合、アクティブモードは停止してもよい。そうでない場合、V の最初の "Low "状態が VDATAon の一部でなければ、アクティブモードは停止する。他のいくつかの例では、VDATAon が完全に受信および/または確認されるまで、ダンピング信号はアクティブモードの起動を遅らせることができる。
いくつかの追加例または代替例では、VDATAoffは、送信コントローラ28によって読み出されまたは書き込まれるとき、送信コントローラ28に、データ信号が送信または受信を終了すること、したがって、制振信号が制振回路にアクティブモードからの移行を指示すべきことを示すことができる。いくつかのそのような例では、VDATA内でVDATAoffは、VDATAmsgに進むか、または付加されるかもしれない。
いくつかの例では、データ信号の送信または受信を検出するために、送信コントローラ28は、データ信号が「ハイ」(ASK/OOK)または「オン」(OOK)状態から「ロー」または「オフ」状態に遷移する瞬間を監視してもよい。データ信号が「ロー」または「オフ」状態にあるとき、送信コントローラ28は、次に、決定116によって示されるように、「ロー」または「オフ」状態から「ハイ」または「オン」状態への遷移について信号を監視することができる。データ信号が「低」または「オフ」のままである場合、ブロック110Aのサブ方法は、決定116にループバックし、遷移の監視を継続するが、「低」または「オフ」状態から「高」または「オン」状態への遷移が検出されると、送信コントローラ28は、ダンピング信号を介して、ブロック118に示されるように、ダンピング回路60の信号ダンピングを非活性化する。制振回路60を非活性化した後、ブロック110Aのサブ方法は、「高」または「オン」状態から「低」または「オフ」状態への遷移を監視するために、決定112に戻る。
ブロック110の決定を実行するための別の例示的なサブ方法が、図10Cのサブ方法110Cのブロック図に示されている。サブ方法110Cは、決定311によって示されるように、信号減衰のための複数の動作モードのうちの1つで動作するか否かを決定することによって開始する。動作モードは、以下により詳細に説明されるように、スイッチングモードおよび活性化モードを含むが、これらに限定されない。複数の動作モードの各々は、そのようなモードを選択するための他の理由のうちの、ワイヤレス電力転送システム10の動作条件、データまたは電力の優先順位の選択、コントローラ(単数または複数)28、38の計算効率のうちの1つ以上に基づいて選択され得る。選択された動作モードに基づいて、サブ方法110Cは、決定312または決定332のいずれかに進む。
スイッチングモードが選択された場合、送信コントローラ28は、決定312で図示されるように、AC無線信号の着信データ信号または発信データ信号が「ロー」(ASK/OOK)または「オフ」(OOK)状態にあるか否かを決定する。データ信号が「ロー」または「オフ」状態にある場合、ダンピング信号は、ブロック314に示されるように、データ信号が前記「ロー」または「オフ」状態にある間にダンピング信号を活性化すべきであることを示す;さもなければ、サブ方法110Cは、データ信号が「ハイ」(ASK/OOK)または「オン」(OOK)状態から「ロー」または「オフ」状態に遷移する将来の瞬間を検出するために、データ信号を監視し続ける。データ信号が「ロー」または「オフ」状態にあるとき、送信コントローラ28は、次に、決定316によって示されるように、「ロー」または「オフ」状態から「ハイ」または「オン」状態への遷移のために信号を監視することができる。データ信号が「低」または「オフ」のままであれば、サブ方法110Cは、決定316にループバックし、遷移の監視を継続するが、「低」または「オフ」状態から「高」または「オン」状態への遷移が検出されると、送信コントローラ28は、ダンピング信号を介して、ブロック318に示されるように、ダンピング回路60の信号ダンピングを非活性化する。制振回路60を非活性化した後、サブ方法110Cは、決定321に示されるように、動作が現在選択されている動作モード(切替モード)に留まるか否かを決定する。トランスミッションコントローラ28が、動作が切換モードに留まることを決定した場合、サブ方法110Cは、「高」または「オン」状態から「低」または「オフ」状態への遷移を監視するために、決定312に戻り、そうでない場合、サブ方法110Cは、決定311に戻る。
データ信号とダンピング信号との間の関係は、図11Aおよび図11Bのタイミング図に示されている。図11Aは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時の時間スケール上に存在する場合の、例示的なデータ信号(VDATA )のための第1のプロット128A、およびダンピング信号60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)のための対応する第1のプロット160Aを示す。同様に、図11Aのプロットと同じデータを含む、図11Bは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在する場合の、例示的なデータ信号VDATAのための第2のプロット128Bおよびダンピング信号VDAMPのための対応する第2のプロット160Bを示す。特に図11Aに示されているように、VDAMPの状態は、VDATAの状態とは実質的に反対である可能性がある。つまり、VDATAが「ハイ」または「オン」状態にあるとき、VDAMPは「ロー」または「オフ」状態になる。したがって、VDAMPと VDATAの間のこの既知の関係は、VDATAに基づいて VDAMPの生成および/または送信を実行するための計算の複雑さを低減するのに有利である可能性がある。説明の目的のために、「オン」および「ハイ」は、2 状態信号が第 1 の状態にあることを説明するために互換的に使用される可能性がある一方、「オフ」または「ロー」は、2 状態信号が第 2 の状態にあることを説明するために互換的に使用される可能性があることに留意されたい。
ここで図10Cおよび決定311に戻ると、コントローラが活性化モードで動作することを決定した場合、コントローラ28は、決定132に図示されているように、AC無線信号の着信データ信号または発信データ信号が、「ロー」(ASK/OOK)または「オフ」(OOK)状態であるかどうかを決定する。データ信号の状態またはデータ信号の一連の状態が、送信または受信の開始または処理中であることを示す場合、送信コントローラ28は、ブロック134に図示されるように、「アクティブモード」で動作を開始するようにダンピング回路に指示し、そうでない場合、サブメソッド110Cは、データ信号の送信または受信の指示についてデータ信号を監視し続ける。
アクティブモード」は、例えば、トランスミッションコントローラ28によって出力されるダンピング信号を介してダンピング回路60を動作させるためのモードを指す。アクティブモードがオンのとき、ダンピング信号は、ダンピング回路が「オン」のままであること、言い換えれば、ダンピングトランジスタ63への入力が、ダンピングシステム60がACワイヤレス信号をダンピングするための少なくともいくらかの電力を放散することを可能にするような状態にあることを指示する。ACワイヤレス信号のダンピングは、アクティブモードの間、データ信号の状態(「オン」/「オフ」または「ハイ」/「ロー」)とは無関係に実行される。従って、制振回路60は、アクティブモード中、データ信号の状態の変化に応答してオン/オフすることはない。
データの送信が完了した場合、減衰信号は、信号減衰の非活性化(ブロック338)に進むことによって、減衰回路60が活性モードから非活性モードに移行すべきことを示す。制振回路60を非活性化した後、サブ方法110Cは、決定340に示されるように、動作が現在選択されている動作モード(活性化モード)に留まるかどうかを決定する。送信コントローラ28が、動作が活性化モードに留まることを決定した場合、サブ方法110Cは決定332に戻り、データ送信または受信が発生していることを監視し、そうでない場合、サブ方法110Cは決定311に戻る。
活性化モードを使用することは、データ信号の状態の変化に応答して減衰回路60を切り替えることと比較して、計算上または動作上の簡素化を提供し得る。したがって、アクティブモード動作モードを利用することによって、ダンピング信号のために送信コントローラ28によって利用される計算リソースが低減および/または単純化され得る。さらに、ダンピングトランジスタ63のスイッチングをより少なく組み込むことによって、伝送システム20の物理的構成要素によって引き起こされる不要なノイズまたは干渉の可能性が低減される。さらに、スイッチングが減少することにより、アクティブモードの使用は、減衰トランジスタ63へのストレスを少なくすることにより、システムの堅牢性を高めることができる。
データ信号とダンピング信号との間の関係は、図11Cおよび図11Dのタイミング図に示されている。図11Cは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時の時間スケール上に存在する場合に、ダンピング回路60に出力するための例示的なデータ信号(VDATA )の第3のプロット128Cおよびダンピング信号(VDAMP)の対応する第3のプロット160Cを示す。同様に、図11Cのプロットと同じデータを含む、図11Dは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在するときの、例示的なデータ信号VDATAについての第4のプロット128Bおよびダンピング信号VDAMPについての対応する第4のプロット160Bを図示する。特に図11Cに示されているように、VDATA の状態が繰り返し変化しているとき、VDAMP の状態は「ハイ」または「オン」状態である可能性があり、したがってデータが送信または受信されていることを示す。このことは、データ伝送中、VDATAが「ハイ」または「オン」状態であろうと、「ロー」または「オフ」状態であろうと、VDAMPは「ハイ」または「オン」状態であり、したがってアクティブ・モードであることを意味する。したがって、VDAMPと VDATAの間のこの既知の関係は、VDATAの送信のタイミングに基づいて、VDAMPの生成および/または送信を実行するための計算の複雑さを低減するのに有利である可能性がある。説明の目的のために、「オン」および「ハイ」は、2 状態信号が第 1 状態にあることを表すために互換的に使用される場合があり、「オフ」または「ロー」は、2 状態信号が第 2 状態にあることを表すために互換的に使用される場合があることに注意してください。
図11Eは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時時間スケール上に存在する場合に、ダンピング回路60に出力するための例示的なデータ信号(VDATA )についての第5のプロット128Eおよび対応するダンピング信号(VDAMP)についての第5のプロット160Eを図示する。同様に、図11Eのプロットと同じデータを含む、図11Fは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在するときの、例示的なデータ信号VDATAについての第6のプロット128Fおよびダンピング信号VDAMPについての対応する第6のプロット160Fを示す。いくつかの例では、送信コントローラ28による、データ送信がいつ終了するかの決定(ブロック116)は、無線データ信号が「ハイ」または「オン」状態のままである時間の長さを監視することを含むことができる。前記時間の長さが、無線信号の送信または受信が終了したことを示す時間の閾値(tVDoff)を満たすか、または超える場合、送信コントローラ28は、データの送信または受信が終了したと判断する。したがって、データ信号がハイのままである時間の長さがtVDoffを満たすか超える場合、ダンピング信号はダンピング回路に「ロー」または「オフ」状態への遷移を指示する。
図11Gは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時時間スケール上に存在する場合に、ダンピング回路60に出力するための例示的なデータ信号(VDATA )についての第7のプロット128Eおよび対応するダンピング信号(VDAMP)についての第7のプロット160Eを図示する。同様に、図11Hのプロットと同じデータを含み、図11Hは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAの第8のプロット128Hおよびダンピング信号VDAMPの対応する第8のプロット160Hを図示する。このようないくつかの例では、図11G、11Hに示されるように、VDATA、送信用のデータメッセージ(VDATAmsg)を含み、オンシグナルメッセージ(VDATAon)およびオフシグナルメッセージ(VDATAoff)の一方または両方を含むことができる。
いくつかの例では、VDATAonは、送信コントローラ28によって読み取られまたは書き込まれると、データ信号が送信または受信されていることを送信コントローラに示し、したがって、ダンピング信号は、アクティブモードになるようにダンピング回路60に指示する必要がある。ダンピング信号は、VDATAonの最初の「低」状態(図示のとおり)に応じてアクティブモードに移行し、VDATAonのすべてが受信されると、VDATAの最初の「低」状態がVDATAonの一部として意図されたものであることを検証した後、オンのままであってもよい。そうでなければ、VDATAの最初の「低」状態がVDATAonの一部でない場合、アクティブモードは停止してもよい。他の例では、ダンピング信号は、VDATAonが完全に受信および/または確認されるまで、アクティブモードの起動を遅らせることができる。
いくつかの追加例または代替例では、VDATAoffは、送信コントローラ28によって読み出されまたは書き込まれるとき、送信コントローラ28に、データ信号が送信または受信を終了すること、したがって、制振信号が制振回路にアクティブモードからの移行を指示すべきことを示すことができる。いくつかのそのような例では、VDATA内でVDATAoffは、VDATAmsgに進むか、または付加されるかもしれない。
ブロック110の判定を実行するための別の例示的なサブ方法が、図10Dのサブ方法110Dのブロック図に示されている。サブ方法110Dは、ダンピング信号が、信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモードおよびインアクティブモードのうちの一方に切り替えるように構成され、ダンピング信号が周期的にアクティブモードに切り替わるように、時限的に実行される。そのため、ダンピング信号は、無線電力伝送システムの動作中、n*T(nは整数)の各時刻においてアクティブモードがオンに切り替わるように、時間「T」の経過後に周期的にオンに切り替わることがある。
アクティブモード」は、例えば、トランスミッションコントローラ28によって出力されるダンピング信号を介してダンピング回路60を動作させるためのモードを指す。アクティブモードがオンのとき、ダンピング信号は、ダンピング回路が「オン」のままであること、言い換えれば、ダンピングトランジスタ63への入力が、ダンピングシステム60がACワイヤレス信号をダンピングするための少なくともいくらかの電力を放散することを可能にするような状態にあることを指示する。ACワイヤレス信号のダンピングは、アクティブモードの間、データ信号の状態(「オン」/「オフ」または「ハイ」/「ロー」)とは無関係に実行される。従って、制振回路60は、アクティブモード中、データ信号の状態の変化に応答してオン/オフすることはない。
アクティブモードを使用することは、データ信号の状態の変化に応答して減衰回路60を切り替えることと比較して、計算上または動作上の簡素化を提供し得る。したがって、アクティブモード動作モードを利用することによって、ダンピング信号のために送信コントローラ28によって利用される計算リソースが低減および/または単純化され得る。さらに、ダンピングトランジスタ63のスイッチングをより少なく組み込むことによって、伝送システム20の物理的構成要素によって引き起こされる不要なノイズまたは干渉の可能性が低減される。さらに、スイッチングが減少することにより、アクティブモードの使用は、減衰トランジスタ63へのストレスを少なくすることにより、システムの堅牢性を高めることができる。
図10Dに図示されるように、決定411は、時間の経過を監視し、時間Tの期間の最初の経過のトリガで開始した後、動作時間が時間Tの期間の間隔に達した場合(例えば、図示されるように、n=1)。したがって、時間が時間Tの期間の間隔である場合、ブロック412に図示されるように、信号減衰アクティブモードがオンにされる。次に、ブロック414に例示されるように、無線送信システム20は、所与の時間Tの期間内の時間のウィンドウの持続時間中にデータを受信または送信し得、前記時間のウィンドウは、減衰時間(tdamp)を有する。いくつかの例では、tdampは、期間Tよりも小さい。サブ方法110Dは、次に、決定416において時間の監視を継続し、tdampが経過すると、アクティブモードが非アクティブ化され、サブ方法110Dは、期間Tの次の間隔の経過のために監視を継続するために決定411に戻る。
データ信号とダンピング信号との間の関係は、図11Iおよび図11Jのタイミング図に示されている。図11Iは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時の時間スケール上に存在する場合に、ダンピング回路60に出力するための例示的なデータ信号(VDATA )の第9のプロット128Aおよび対応するダンピング信号(VDAMP)の第9のプロット160Aを示す。同様に、図11Iのプロットと同じデータを含む、図11Jは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在するときの、例示的なデータ信号VDATAの10番目のプロット128Jおよびダンピング信号VDAMPの対応する10番目のプロット160Jを示す。特に図11Iに示されるように、VDATA の状態が繰り返し変化しているとき、VDAMP の状態は「ハイ」または「オン」状態である可能性があり、したがってデータが送信または受信されていることを示す。このことは、時間tdampの周期的なウィンドウの間、VDATAが「ハイ」または「オン」状態であろうと、「ロー」または「オフ」状態であろうと、VDAMPは「ハイ」または「オン」状態であり、したがってアクティブ・モードであることを意味する。従って、VDAMP と VDATA 、およびタイミングの間のこの既知の関係は、VDATA の送信タイミングに基づく VDAMP の生成および/または送信を実行するための計算の複雑さを軽減するのに有利である可能性がある。なお、説明の便宜上、「オン」および「ハイ」は、ツーステート信号が第1の状態にあることを表すために互換的に使用される場合があり、「オフ」または「ロー」は、ツーステート信号が第2の状態にあることを表すために互換的に使用される場合がある。図示されているように、持続時間tdampの間オンになるアクティブ・モードは、各期間T(例えば、T、2T、3T、4T、...、nT)の開始時に発生する。しかし、アクティブ・モード・ウィンドウの各インスタンスは、期間nTの異なる部分内でオンになる可能性があり、異なる持続時間tdampを有する可能性があることが企図されている。
図11Kは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA およびVDAMP が理想的な同時時間スケール上に存在する場合に、ダンピング回路60に出力するための例示的なデータ信号(VDATA )についての第11のプロット128Kおよび対応するダンピング信号(VDAMP)についての第11のプロット160Kを図示する。同様に、図11Kのプロットと同じデータを含む、図11Lは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATAおよびVDAMPが理想的な同時の時間スケール上に存在する場合の、例示的なデータ信号VDATAのための第12のプロット128Lおよびダンピング信号VDAMPのための対応する第12のプロット160Lを示す。図11K、11Lの例では、tdampは可変であってもよく、tdampは、時間Tの期間内で、データの送信または受信が終了したときに終了する。したがって、データの送信/受信に関するシステム20またはコントローラ28による知識に基づいて、ダンピング信号におけるアクティブモードは、非アクティブモードに切り替えられてもよい。
いくつかの例では、送信コントローラ28による、データ送信がいつ終了するかの判定は、無線データ信号が「ハイ」または「オン」状態のままである時間の長さを監視することを含み得る。前記時間の長さが、無線信号の送信または受信が終了したことを示す時間の閾値を満たすか、または超える場合、送信コントローラ28は、データの送信または受信が終了したと決定する。従って、データ信号がハイのままである時間の長さがこの時間を満たすかまたは超える場合、ダンピング信号はダンピング回路に「ロー」または「オフ」状態に遷移するよう指示する。いくつかの追加例または代替例では、VDATAは、オフ信号メッセージを含んでもよく、オフ信号メッセージが送信コントローラ28によって読み取られまたは書き込まれると、オフ信号メッセージは、データ信号が送信または受信を終了し、したがって、ダンピング信号がアクティブモードから移行するようにダンピング回路に指示するはずであることを送信コントローラ28に示す。
ここで図9Aに戻ると、方法100Aはブロック130、132、140に進む。ブロック130、132、140のいくつかは連続的に見えるかもしれないが、理想的には、ブロック130、132、140は同時に実行され(ブロック132、140の前にブロック130が実行されることによって気付かれる不利益はない)、したがって、図9Aにおける当該ブロックの順序付けは、連続的な性能を示すことを意図していない。ブロック130では、電圧調整器46が増幅器トランジスタ47に入力電圧(VPA )の直流(DC)入力信号を供給する。ブロック132では、増幅器トランスミッタ48がトランスミッションコントローラ28から駆動信号を受信し、電圧レギュレータ46からVPA を受信する。ブロック140では、ダンピング回路60および/またはそのダンピングトランジスタ63がダンピング信号を受信する。そして、ダンピング信号に基づいて、ダンピング回路60は、送信アンテナ21による交流無線信号の信号送信に先立って、交流無線信号を選択的にダンピングする。
ブロック132、134は、それぞれブロック140、142とは異なるタイミングで実行されるように見えるかもしれないが、理想的な条件では、ブロック130と140は実質的に同時に実行され、ブロック134と142は実質的に同時に実行される。「実質的に同時に」とは、理想的な同時実行を指すが、物理的構成要素の公差による信号送受信の必要な遅延を考慮に入れている。
図9Bは、図9Aの方法100Aと比較して、多くの類似および/または同一の方法ステップまたはブロックを含む、無線伝送システム20を動作させるための別の方法100Bである。そのために、方法100Bは、方法100Aのブロック102、104、106、120、132、134、140、および142と同一または類似のブロックを含み、したがって、その上記の説明は、図9Bの方法100Bのブロック102、104、106、120、132、134、140、および142にも適用可能である。しかしながら、ブロック110B、130Bは、ブロック110A、110Bと比較して、追加の特徴を含む。
ブロック111は、図12Aのブロック111のサブ方法111Aを介して実行されてもよく、このサブ方法は、ダンピング回路が起動されたときに、入力電圧(VPA )を上昇入力電圧(VPA+)まで上昇させるように電圧レギュレータ46に指示することを含む。図12Aに示されるように、ブロック111Aのサブ方法は、電圧レギュレータ46に、ダンピング信号が活性化されたときに(ブロック115)、VPA をVPA+に上昇させるように指示すること、およびダンピング信号が非活性化されたときに(ブロック117)、VPA+をVPA に戻るように低下させるように指示することをさらに含むことができる。図12Aと同様に、サブ方法111Aは、ブロック110Aのサブ方法の同一または類似のブロック112、114、116、118を含み、したがって、その上記の説明は、図12Aのブロック112、114、116、118にも適用可能である。
あるいは、ブロック111は、図12Bのブロック111に対するサブ方法111Bを介して実行されてもよく、このサブ方法111Bは、ダンピング回路が起動されたときに、入力電圧(VPA )を上昇入力電圧(VPA+)まで上昇させるように電圧レギュレータ46に指示することを含む。図12Bに示されるように、サブ方法111Bは、電圧レギュレータ46に、ダンピング信号が活性化されたときに(ブロック215)、VPA 、VPA+、に上昇させるように指示すること、およびダンピング信号が非活性化されたときに(ブロック217)、VPA+、VPA 、に戻るように低下させるように指示することをさらに含むことができる。図12Bと同様に、サブ方法111Bは、図10Bのサブ方法110Bのブロック212、214、216、218と同一または類似のブロックを含み、したがって、その上記の説明は、図12Bのブロック212、214、216、218にも適用可能である。
あるいは、ブロック111は、図12Cのブロック111のサブ方法111Cを介して実行されてもよく、このサブ方法111Cは、ダンピング回路が起動されたときに、入力電圧(VPA )を上昇入力電圧(VPA+)まで上昇させるように電圧レギュレータ46に指示することを含む。図10Bに示されるように、サブ方法111Cは、電圧レギュレータ46に、ダンピング信号が活性化されたときに(ブロック315)、VPA 、VPA+、に上昇させるように指示すること、およびダンピング信号が非活性化されたときに(ブロック317)、VPA+、VPA 、に戻るように低下させるように指示することをさらに含むことができる。サブ方法111Cは、図10Cのサブ方法110Cのブロック311、312、314、316、318、321、332、334、336、338、340と同一または類似のブロックを含み、したがって、その上記の説明は、図10Cのブロック311、312、314、316、318、321、332、334、336、338、340にも適用可能である。
あるいは、ブロック111は、図12Dのブロック111のサブ方法111Dを介して実行されてもよく、このサブ方法111Dは、ダンピング回路が起動されたときに、入力電圧(VPA )を上昇入力電圧(VPA+)まで上昇させるように電圧レギュレータ46に指示することを含む。図12Dに示されるように、サブ方法111Dは、電圧レギュレータ46に、ダンピング信号が活性化されたときに(ブロック415)、VPA 、VPA+、に上昇させるように指示すること、およびダンピング信号が非活性化されたときに(ブロック117)、VPA+、VPA 、に戻るように低下させるように指示することをさらに含むことができる。図9Bと同様に、サブ方法111Dは、サブ方法111Dのブロック412、414、416、418と同一または類似のブロックを含み、したがって、その上記の説明は、図12Dのブロック412、414、416、418にも適用可能である。
VPA+ は、信号がダンピング回路60によってダンピングされるときに発生する、ACワイヤレス信号における必要な電力損失を補償するように構成され得る。例えば、VPA+は、その電流がワイヤレス伝送システム20を流れるときに、ダンピング回路によって、活性化されたときに、ACワイヤレス信号の信号経路に導入される抵抗および/またはインピーダンスを補償するように構成されてもよい。したがって、VPA を VPA+に選択的に上昇させることにより、AC ワイヤレス信号の電力出力は、所与の期間にわたって、VPA を変化させない場合と比較して、実質的に一貫したまま、および/またはより一貫したままである可能性がある。
ここで図13に目を向け、少なくとも図1および図2を引き続き参照すると、ワイヤレス受信機システム30がさらに詳細に図示されている。ワイヤレス受信機システム30は、送信アンテナ21を介して、ワイヤレス送信システム20から近接場磁気結合を介して、少なくとも、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、および/または電気的に送信可能なデータを受信するように構成される。図9に示されるように、無線受信機システム30は、少なくとも、受信機アンテナ31と、受信機調整およびフィルタリングシステム34と、電力調整システム32と、受信機制御システム36と、電圧絶縁回路70とを含む。受信機同調・フィルタリングシステム34は、無線伝送システム20の電気インピーダンスに実質的に一致するように構成されることがある。いくつかの例では、受信機調整およびフィルタリングシステム34は、受信アンテナ31の電気インピーダンスを、送信アンテナ20の駆動周波数における発電機または負荷の特性インピーダンスに動的に調整し、実質的に一致させるように構成されることがある。
図示されているように、電力調整システム32は整流器33と電圧調整器35を含む。いくつかの例では、整流器33は受信チューニング・フィルタリングシステム34と電気的に接続されている。整流器33は、受信した電気エネルギーを交流電気エネルギー信号から直流電気エネルギー信号に変更するように構成されている。いくつかの例では、整流器33は少なくとも1つのダイオードで構成される。整流器33の非限定的な構成例としては、センタータップ付き全波整流器およびフィルタ付き全波整流器を含む全波整流器、フィルタ付き半波整流器を含む半波整流器、フィルタ付きブリッジ整流器を含むブリッジ整流器、スプリットサプライ整流器、単相整流器、三相整流器、電圧ダブラー、同期電圧整流器、制御整流器、非制御整流器、および半制御整流器が挙げられるが、これらに限定されない。電子デバイスは電圧に敏感な場合があるため、クリッパー回路やデバイスによって電子デバイスをさらに保護することができる。この点で、整流器33はクリッパー回路またはクリッパーデバイスをさらに含んでもよく、これは入力交流信号の正半分(上半分)、負半分(下半分)、または正負両方の半分を除去する回路またはデバイスである。言い換えれば、クリッパーとは、入力交流信号の正振幅、負振幅、または正負両振幅を制限する回路または装置である。
電圧レギュレータ35のいくつかの非限定的な例には、直列線形電圧レギュレータ、降圧コンバータ、低ドロップアウト(LDO)レギュレータ、シャント線形電圧レギュレータ、昇圧スイッチング電圧レギュレータ、降圧スイッチング電圧レギュレータ、インバータ電圧レギュレータ、ツェナー制御トランジスタ直列電圧レギュレータ、チャージポンプレギュレータ、およびエミッタフォロワ電圧レギュレータが含まれるが、これらに限定されない。電圧レギュレータ35は、入力電圧の振幅(ピーク値)の2倍、3倍、またはそれ以上の振幅(ピーク値)を有する出力電圧を供給する電子回路またはデバイスとしての昇圧器をさらに含むことができる。電圧調整器35は整流器33と電気的に接続されており、整流器33による交流への変換後に、無線受信された電気エネルギー信号の電気電圧の振幅を調整するように構成されている。いくつかの例では、電圧調整器35はLDO線形電圧調整器であってもよいが、他の電圧調整回路および/またはシステムが考えられる。図示されているように、電圧レギュレータ35によって出力された直流電気エネルギー信号は、電子デバイス14の負荷16で受信される。いくつかの例では、直流電気エネルギ信号の一部は、受信機制御システム36およびその任意の構成要素に電力を供給するために利用されてもよいが、受信機制御システム36およびその任意の構成要素が、負荷16(例えば、負荷16が電池および/または他の電源である場合)および/または電子デバイス14の他の構成要素から電力を供給され、および/または信号を受信してもよいことは確かである。
受信機制御システム36は、受信機コントローラ38、通信システム39、およびメモリ37を含むことができるが、これらに限定されるものではない。受信機コントローラ38は、演算を実行し、制御アルゴリズムを実行し、データを記憶し、データを検索し、データを収集し、無線受信機システム30に関連する他のコンポーネントおよび/またはサブシステムを制御し、および/または他のコンポーネントおよび/またはサブシステムとの通信を提供するプロセッサを少なくとも含む任意の電子コントローラまたはコンピューティングシステムであってよい。受信機コントローラ38は、単一のコントローラであってもよいし、無線受信機システム30の様々な機能および/または特徴を制御するように配置された複数のコントローラを含んでもよい。受信機コントローラ38の機能は、ハードウェアおよび/またはソフトウェアで実装されてもよく、無線受信機システム30の動作に関連する1つまたは複数のデータマップに依存してもよい。そのために、受信機コントローラ38は、メモリ37と動作可能に関連付けられることがある。メモリは、内部メモリ、外部メモリ、および/またはリモートメモリ(例えば、インターネットなどのネットワークを介して受信コントローラ38に動作可能に接続されたデータベースおよび/またはサーバであるが、これらに限定されない)のうちの1つまたは両方を含み得る。内部メモリおよび/または外部メモリは、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EPROM、まれにEROMと表示されることもあるが)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EEPROM)を含むリードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ダイナミックRAM(DRAM)を含むランダムアクセスメモリ(RAM)のうちの1つまたは複数を含み得るが、これらに限定されない、ダイナミックRAM(DRAM)、スタティックRAM(SRAM)、シンクロナスダイナミックRAM(SDRAM)、シングルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(SDR SDRAM)、ダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(DDR SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4)、グラフィックスダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(GDDR SDRAM、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5)、フラッシュメモリ、ポータブルメモリなどを含む。このようなメモリ媒体は、非一過性のコンピュータ可読メモリ媒体の一例である。
さらに、受信機制御システム36の特定の要素が、受信機制御システム36のサブコンポーネントおよび/または回路(例えば、メモリ37、通信システム39、とりわけ他の想定される要素)として図示されているが、そのようなコンポーネントは、受信機コントローラ38の外部にあってもよい。いくつかの例では、受信機コントローラ38は、一般に、受信機コントローラ38および無線受信機システム30の一方または両方の機能要素を含むように構成された1つまたは複数の集積回路である、および/またはそれを含むことができる。本明細書で使用される場合、「集積回路」という用語は、一般に、回路素子のすべてまたは一部が分離不能に関連付けられ、電気的に相互接続されている回路であって、構造上および商業上、不可分であると見なされる回路を指す。このような集積回路には、薄膜トランジスタ、厚膜技術、および/またはハイブリッド集積回路が含まれるが、これらに限定されるものではない。
一部の例では、受信コントローラ38は、所定の動作周波数でデータを送受信するように構成された専用回路であってもよい。たとえば、受信コントローラ38は、NFCタグおよび/またはラベリング集積回路などのタグ付け集積回路または識別子集積回路であってもよいが、これらに限定されない。このようなNFCタグおよび/またはラベリング集積回路の例には、NXP Semiconductors N.V.によって製造される集積回路のNTAG(登録商標)ファミリが含まれる。しかしながら、通信システム39は、確かに、これらの例示的な構成要素に限定されず、いくつかの例では、通信システム39は、他の集積回路(例えば、受信コントローラ38と一体化された)で実装されてもよく、および/または、他の企図される通信システムおよび/または装置のうち、電子デバイス14および無線受信システム30の一方または両方の別のトランシーバであってもよく、または一方または両方と動作可能に関連付けられる。さらに、いくつかの例では、通信システム39の機能は、コントローラがアンテナ21、31間の誘導電界を修正してワイヤレス電力転送動作周波数の周波数帯域で通信するように、受信コントローラ38と統合されてもよい。
図14は、本明細書に開示されるシステム、方法、及び/又は装置のいずれかと共に使用され得る送信アンテナ21及び受信アンテナ31の1つ又は複数の例示的な非限定的な実施形態を示す。図示された実施形態では、アンテナ21、31は、平坦なスパイラルコイル構成である。非限定的な例は、米国特許第Peraltaらに対する第9,941,743号、第9,960,628号、第9,941,743号全て、Singhらに対する第9,948,129号、第10,063,100号、Luzinskiに対する第9,941590号、Rajagopalanらに対する第9,960,629号、及び米国特許App.Peraltaらに対する2017/0040107号、2017/0040105号、2017/0040688号;これらはすべて、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に完全に組み込まれる。
さらに、アンテナ21、31は、少なくとも1つの絶縁体が複数の導体の間に配置される多層-多ターン(MLMT)構造を有するように構成されてもよい。ワイヤレス送信システム(単数または複数)20および/またはワイヤレス受信システム(単数または複数)30内に組み込まれ得るMLMT構造を有するアンテナの非限定的な例は、U.S. Pat.号に記載されている。8,610,530, 8,653,927, 8,680,960, 8,692,641, 8,692,642, 8,698,590, 8,698,591, 8,707,546, 8,710,948, 8,803,649、8,823,481、8,823,482、8,855,786、8,898,885、9,208,942、9,232,893、9,300,046からSingh et al.,本出願の譲受人に譲渡されたこれら全ての出願は、本明細書に完全に組み込まれる。これらは単に例示的なアンテナ例であるが、アンテナ21、31は、前述の高出力、高周波無線電力伝送が可能な任意のアンテナであってもよいことが企図されている。
図15は、本開示のシステム、方法、および装置に従って、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、および電子データのうちの1つ以上を無線で転送するためのシステムを設計する方法1000の例示的なブロック図である。そのために、方法1000は、システム10およびその任意の構成要素の任意の開示された実施形態に従ってシステムを設計するために利用され得る。
ブロック1200において、方法1000は、システム10で使用するための無線伝送システムを設計することを含む。ブロック1200において設計されるワイヤレス伝送システムは、ワイヤレス伝送システム20の前述の、開示された実施形態のうちの1つ以上に従って、全体的または部分的に設計されてもよく、任意選択で、その任意の構成要素を含んでもよい。ブロック1200は、無線伝送システムを設計するための方法1200として実施されてもよい。
ここで図16に目を向け、図15の方法1000を引き続き参照すると、無線伝送システムを設計するための方法1200のための例示的なブロック図が図示されている。方法1200によって設計されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス送信システム20の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述の、開示された実施形態のうちの1つまたは複数に従って設計され得る。方法1200は、ブロック1210に例示されるように、ワイヤレス送信システムの送信アンテナを設計および/または選択することを含む。設計および/または選択された送信アンテナは、全体的または部分的に、および任意のその構成要素を含む、送信アンテナ21の前述のおよび開示された実施形態のうちの1つ以上に従って設計および/または選択され得る。方法1200はまた、ブロック1220に例示されるように、無線送信システムのための送信チューニングシステムを設計および/またはチューニングすることを含む。そのような設計および/またはチューニングは、上記でさらに詳細に説明したように、インピーダンス整合のために利用されてもよいが、これに限定されない。設計および/またはチューニングされた送信チューニングシステムは、ワイヤレス送信システム20の前述のおよび開示された実施形態の1つ以上に従って、全体的または部分的に、および任意選択で、その任意の構成要素を含めて、設計および/またはチューニングされ得る。
方法1200は、ブロック1230に示されるように、無線伝送システムのための電力調整システムを設計することをさらに含む。設計される電力調整システムは、電力伝達効率、送信ギャップ(例えば、ギャップ17)の最大化、受信機への出力電圧の増加、ワイヤレス電力伝達中の電力損失の緩和、データ通信のための忠実度を低下させることなく電力出力を増加させること、共通の回路および/または増幅器から電力を受信する複数のコイルのための電力出力の最適化、などの複数の電力出力特性考慮事項のいずれかを用いて設計されてもよいが、これらに限定されない。パワーコンディショニングシステムは、パワーコンディショニングシステム40の全体または部分的に、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述のおよび開示された実施形態の1つまたは複数に従って設計され得る。さらに、ブロック1240において、方法1200は、入力電源12とブロック1230において設計される電力調整システムとの間の接続、および任意の関連する接続コンポーネントを決定および/または最適化することを含み得る。そのような決定および/または最適化は、とりわけ、保護機構および/または装置の選択および実装、電圧保護機構の選択および/または実装を含み得る。
方法1200は、ブロック1250に示されるように、方法1000の無線伝送システムの伝送制御システムを設計および/またはプログラムすることをさらに含む。設計された送信制御システムは、送信制御システム26の前述され開示された実施形態のうちの1つ以上に従って、全体的または部分的に設計され得、任意選択で、その任意の構成要素を含み得る。そのような構成要素には、感知システム50、ドライバ41、伝送制御装置28、メモリ27、通信システム29、熱感知システム52、物体感知システム54、受信機感知システム56、他のセンサ(複数可)58、ゲート電圧調整器43、PWM発生器41、周波数発生器348の全部または一部、および任意選択で、それらの任意の構成要素を含むが、これらに限定されない。
ここで図15に戻ると、ブロック1300において、方法1000は、システム10で使用するためのワイヤレス受信機システムを設計することを含む。ブロック1300において設計されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス受信機システム30の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述の、開示された実施形態のうちの1つまたは複数に従って設計されてもよい。ブロック1300は、ワイヤレス受信機システムを設計するための方法1300として実施されてもよい。
ここで図17に目を向け、図14の方法1000を引き続き参照すると、ワイヤレス受信機システムを設計するための方法1300のための例示的なブロック図が図示されている。方法1300によって設計されるワイヤレス受信機システムは、ワイヤレス受信機システム30の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述の、開示された実施形態のうちの1つまたは複数に従って設計され得る。方法1300は、ブロック1310に例示されるように、ワイヤレス受信機システムの受信機アンテナを設計および/または選択することを含む。設計および/または選択された受信アンテナは、全体的または部分的に、および任意のその構成要素を含む、受信アンテナ31の前述のおよび開示された実施形態のうちの1つ以上に従って設計および/または選択され得る。方法1300は、ブロック1320に例示されるように、無線受信機システムのための受信機チューニングシステムを設計および/またはチューニングすることを含む。このような設計および/またはチューニングは、上記でさらに詳細に説明したように、インピーダンス整合のために利用されてもよいが、これに限定されない。設計および/またはチューニングされた受信機チューニング・システムは、受信機チューニングおよびフィルタリング・システム34の全体的または部分的、および/または任意選択でその任意の構成要素を含む、前述の、開示された実施形態のうちの1つ以上に従って、設計および/またはチューニングされ得る。
方法1300は、ブロック1330に示されるように、無線受信機システムのための電力調整システムを設計することをさらに含む。電力調整システムは、電力伝達効率、送信ギャップ(例えば、ギャップ17)の最大化、受信機への出力電圧の増加、ワイヤレス電力伝達中の電力損失の緩和、データ通信のための忠実度を低下させることなく電力出力を増加させること、共通の回路および/または増幅器から電力を受信する複数のコイルのための電力出力の最適化、などの複数の電力出力特性考慮事項のいずれかを用いて設計されてもよいが、これらに限定されない。パワーコンディショニングシステムは、パワーコンディショニングシステム32の全体または一部、および任意選択でその任意のコンポーネントを含む、前述の、開示された実施形態の1つ以上に従って設計され得る。さらに、ブロック1340において、方法1300は、負荷16とブロック1330の電力調整システムとの間の接続、および任意の関連する接続コンポーネントを決定および/または最適化することを含み得る。そのような決定は、とりわけ、保護機構および/または装置の選択および実装、電圧保護機構の選択および/または実装を含み得る。
方法1300は、ブロック1350に示されるように、方法1300のワイヤレス受信機システムの受信機制御システムを設計および/またはプログラムすることをさらに含む。設計された受信機制御システムは、受信機制御システム36の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述のおよび開示された実施形態のうちの1つまたは複数に従って設計され得る。そのような構成要素には、受信機制御装置38、メモリ37、および通信システム39の全部または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含むが、これらに限定されない。
ここで図115の方法1000に戻ると、方法1000は、ブロック1400において、ワイヤレス電力伝送のためにワイヤレス送信システムおよびワイヤレス受信システムの両方を最適化および/または調整することをさらに含む。そのような最適化および/またはチューニングは、インピーダンスを一致させるためにシステム構成要素のパラメータを制御および/またはチューニングすること、出力電力信号の電圧レベルおよび/または電力レベルを最適化および/または設定すること、とりわけ、本明細書に開示されるシステム、方法、および装置のいずれかに従って、最適化および/またはチューニングすることを含むが、これらに限定されない。さらに、方法1000は、ワイヤレス電力伝送に必要なシステム特性を考慮して、データ通信のためのワイヤレス送信システムおよびワイヤレス受信システムの一方または両方を最適化および/または調整することを含む。このような最適化および/またはチューニングは、特に、本明細書に開示されたシステム、方法、および装置のいずれかに従って、電力信号および電気データ信号の同時伝送のための電力特性の最適化、異なる伝送方式のためのアンテナの品質係数のチューニングを含むが、これらに限定されない。
図18は、本開示のシステム、方法、および装置に従って、電力信号および電気データ信号の一方または両方を無線転送するシステムを製造するための方法2000の例示的なブロック図である。そのために、方法2000は、システム10の任意の開示された実施形態およびその任意の構成要素に従ってシステムを製造するために利用され得る。
ブロック2200において、方法2000は、システム10で使用するための無線伝送システムを製造することを含む。ブロック2200で製造されるワイヤレス伝送システムは、ワイヤレス伝送システム20の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述の、開示された実施形態の1つまたは複数に従って設計されてもよい。ブロック2200は、無線伝送システムを製造するための方法2200として実施されてもよい。
ここで図19に目を向け、図18の方法2000を引き続き参照すると、無線伝送システムを製造するための方法2200のための例示的なブロック図が示されている。方法2200によって製造されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス送信システム20の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述の、開示された実施形態の1つまたは複数に従って製造され得る。方法2200は、ブロック2210に示されるように、無線送信システムの送信アンテナを製造することを含む。製造された送信システムは、送信アンテナ21の全体または一部、および任意のその構成要素を含む、前述のおよび開示された実施形態のうちの1つ以上に従って構築および/または調整され得る。方法2200はまた、ブロック2220に例示されるように、無線送信システムのための送信チューニングシステムの構築および/またはチューニングを含む。このような構築および/またはチューニングは、上記でさらに詳細に説明したように、インピーダンス整合のために利用されてもよいが、これに限定されない。構築および/またはチューニングされた送信チューニングシステムは、送信チューニングシステム24の前述および開示された実施形態のうちの1つ以上に従って、全体的または部分的に、および任意選択で、その任意の構成要素を含めて、設計および/またはチューニングされ得る。
方法2200は、ブロック2230に示されるように、無線伝送システムのための電力調整システムを選択および/または接続することをさらに含む。製造された電力調整システムは、電力伝達効率、送信ギャップ(例えば、ギャップ17)の最大化、受信機への出力電圧の増加、ワイヤレス電力伝達中の電力損失の緩和、データ通信のための忠実度を低下させることなく電力出力を増加させること、共通の回路および/または増幅器から電力を受信する複数のコイルのための電力出力の最適化、他の企図される電力出力特性の考慮事項のうち、これらに限定されない複数の電力出力特性の考慮事項のいずれかを考慮して設計されてもよい。パワーコンディショニングシステムは、パワーコンディショニングシステム40の全体または一部、および任意選択でその任意のコンポーネントを含む、前述の、開示された実施形態の1つ以上に従って設計され得る。さらに、ブロック2240において、方法2200は、入力電源12とブロック2230の電力調整システムとの間の接続、および任意の関連する接続コンポーネントを決定および/または最適化することを含む。そのような決定は、とりわけ、保護機構および/または装置の選択および実装、電圧保護機構の選択および/または実装を含み得る。
方法2200は、ブロック2250に示されるように、方法2000の無線伝送システムの伝送制御システムを組み立てることおよび/またはプログラムすることをさらに含む。組み立てられた送信制御システムは、送信制御システム26の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述のおよび開示された実施形態のうちの1つ以上に従って組み立てられ、および/またはプログラムされ得る。そのような構成要素には、感知システム50、ドライバ41、伝送制御装置28、メモリ27、通信システム29、熱感知システム52、物体感知システム54、受信機感知システム56、他のセンサ(複数可)58、ゲート電圧調整器43、PWM発生器41、周波数発生器348の全部または一部、および任意選択で、それらの任意の構成要素を含むが、これらに限定されない。
ここで図18に戻ると、ブロック2300において、方法2000は、システム10で使用するための無線受信機システムを製造することを含む。ブロック2300で製造されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス受信機システム30の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述の、開示された実施形態のうちの1つまたは複数に従って設計されてもよい。ブロック2300は、無線受信機システムを製造するための方法2300として実施されてもよい。
ここで図20に目を向け、図18の方法2000を引き続き参照すると、ワイヤレス受信機システムを製造するための方法2300の例示的なブロック図が示されている。方法2300によって製造されるワイヤレス受信機システムは、ワイヤレス受信機システム30の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述の、開示された実施形態の1つまたは複数に従って設計され得る。方法2300は、ブロック2310に示されるように、ワイヤレス受信機システムの受信機アンテナを製造することを含む。製造された受信アンテナは、受信アンテナ31の全体または一部、および任意のその構成要素を含む、前述の、開示された実施形態のうちの1つまたは複数に従って製造、設計、および/または選択され得る。方法2300は、ブロック2320に例示されるように、無線受信機システムのための受信機チューニングシステムを構築および/またはチューニングすることを含む。このような構築および/またはチューニングは、上記でさらに詳細に説明したように、インピーダンス整合のために利用されてもよいが、これに限定されない。構築および/または調整された受信機チューニング・システムは、受信機チューニングおよびフィルタリング・システム34の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述の、開示された実施形態のうちの1つ以上に従って設計および/または調整され得る。
方法2300は、ブロック2330に示されるように、無線受信機システムのための電力調整システムを選択および/または接続することをさらに含む。設計される電力調整システムは、電力伝達効率、送信ギャップ(例えば、ギャップ17)の最大化、受信機への出力電圧の増加、ワイヤレス電力伝達中の電力損失の緩和、データ通信のための忠実度を低下させることなく電力出力を増加させること、共通の回路および/または増幅器から電力を受信する複数のコイルのための電力出力の最適化、他の企図される電力出力特性の考慮事項のうち、これらに限定されない、複数の電力出力特性の考慮事項のいずれかに従って設計されてもよい。パワーコンディショニングシステムは、パワーコンディショニングシステム32の全体または一部、および任意選択でその任意のコンポーネントを含む、前述のおよび開示された実施形態の1つまたは複数に従って設計され得る。さらに、ブロック2340において、方法2300は、負荷16とブロック2330の電力調整システムとの間の接続、および任意の関連する接続コンポーネントを決定および/または最適化することを含み得る。そのような決定は、とりわけ、保護機構および/または装置の選択および実装、電圧保護機構の選択および/または実装を含み得る。
方法2300は、ブロック2350に示されるように、方法2300の無線受信機システムの受信機制御システムを組み立てることおよび/またはプログラムすることをさらに含む。組み立てられた受信機制御システムは、受信機制御システム36の全体または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含む、前述のおよび開示された実施形態のうちの1つまたは複数に従って設計され得る。そのような構成要素には、受信機制御装置38、メモリ37、および通信システム39の全部または一部、および任意選択でその任意の構成要素を含むが、これらに限定されない。
ここで図18の方法2000に戻ると、方法2000は、ブロック2400において、ワイヤレス電力伝送のためにワイヤレス送信システムおよびワイヤレス受信システムの両方を最適化および/または調整することをさらに含む。そのような最適化および/またはチューニングは、インピーダンスを一致させるためにシステム構成要素のパラメータを制御および/またはチューニングすること、出力電力信号の電圧レベルおよび/または電力レベルを最適化および/または構成すること、とりわけ、本明細書に開示されるシステム、方法、および装置のいずれかに従って、最適化および/またはチューニングすることを含むが、これらに限定されない。さらに、方法2000は、ブロック2500で例示されるように、ワイヤレス電力転送に必要なシステム特性に鑑みて、データ通信のためにワイヤレス送信システムおよびワイヤレス受信システムの一方または両方を最適化および/またはチューニングすることを含む。このような最適化および/またはチューニングは、電力信号および電気データ信号の同時伝送のための電力特性の最適化、異なる伝送方式のためのアンテナの品質係数のチューニングなどを含み、本明細書に開示されるシステム、方法、および装置のいずれかに従って行われるが、これらに限定されない。
本明細書で開示するシステム、方法、および装置は、様々な動作条件および環境条件を満たすように、効率的で安定した信頼性の高い方法で動作するように設計されている。本明細書で開示されるシステム、方法、および/または装置は、データおよび/または電気エネルギーが効率的かつ最小限の損失で伝送されるように、広範囲の熱的および機械的ストレス環境で動作するように設計される。加えて、システム10は、スケーラビリティを可能にする製造技術を使用して、開発者および採用者に従順なコストで、小さなフォームファクタで設計され得る。さらに、本明細書で開示するシステム、方法、および装置は、広範囲のアプリケーションの要件を満たすために、広範囲の周波数で動作するように設計することができる。
実施形態では、アンテナ性能を向上させるために、アンテナ構造内にフェライトシールドを組み込むことができる。フェライトシールド材料の選択は、複素透磁率(μ=μ′-j*μ″)が周波数に依存するため、動作周波数に依存する場合がある。材料は、ポリマー、焼結フレキシブルフェライトシート、リジッドシールド、またはハイブリッドシールドとすることができ、ハイブリッドシールドはリジッド部分とフレキシブル部分から構成される。さらに、磁気シールドは様々な材料組成で構成することができる。材料の例としては、マンガン-亜鉛、ニッケル-亜鉛、銅-亜鉛、マグネシウム-亜鉛、およびそれらの組み合わせなどのフェライト材料を構成する亜鉛が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用する場合、「および」または「または」という用語で項目のいずれかを区切り、一連の項目に先行する「少なくとも1つの」という語句は、リストの各メンバー(すなわち、各項目)ではなく、リスト全体を修飾する。の少なくとも1つ」という語句は、リストされた各項目の少なくとも1つを選択することを要求するものではなく、むしろ、この語句は、項目のいずれか1つの少なくとも1つ、および/または項目の任意の組み合わせの少なくとも1つ、および/または各項目の少なくとも1つを含む意味を許容する。一例として、「A、B、およびCの少なくとも1つ」または「A、B、またはCの少なくとも1つ」という表現はそれぞれ、Aのみ、Bのみ、またはCのみ、A、B、およびCの任意の組み合わせ、および/またはA、B、およびCのそれぞれの少なくとも1つを指す。
に構成される」、「~に動作可能である」、及び「~にプログラムされる」という述語は、対象の特定の有形又は無形の変更を意味するものではなく、むしろ、互換的に使用されることを意図している。つまたは複数の実施形態において、動作または構成要素を監視および制御するように構成されたプロセッサは、プロセッサが動作を監視および制御するようにプログラムされていること、またはプロセッサが動作を監視および制御するように動作可能であることも意味し得る。同様に、コードを実行するように構成されたプロセッサは、コードを実行するようにプログラムされたプロセッサ又はコードを実行するように動作可能なプロセッサと解釈することができる。
ある態様」などの表現は、当該態様が対象技術に必須であること、または当該態様が対象技術のすべての構成に適用されることを意味するものではない。ある側面に関する開示は、すべての構成に適用される場合もあれば、1つ以上の構成に適用される場合もある。態様は、本開示の1つ以上の例を提供する場合がある。態様」などの語句は、1つ以上の態様を指す場合があり、その逆もまた同様である。実施形態」などの表現は、そのような実施形態が対象技術に必須であること、またはそのような実施形態が対象技術のすべての構成に適用されることを意味するものではない。実施形態に関する開示は、全ての実施形態に適用される場合もあれば、1つ以上の実施形態に適用される場合もある。実施形態は、開示の1つまたは複数の例を提供する場合がある。実施形態」などの語句は、1つまたは複数の実施形態を指す場合があり、その逆もまた同様である。構成」などの表現は、当該構成が対象技術に必須であること、または当該構成が対象技術の全ての構成に適用されることを意味するものではない。構成に関する開示は、全ての構成に適用される場合もあれば、1つ以上の構成に適用される場合もある。構成は、開示の1つ以上の例を提供することができる。構成」などの語句は、1つまたは複数の構成を指す場合があり、その逆もまた同様である。
本明細書において、「例示的」という語は、「例、実例、または説明として役立つ」という意味で使用される。本明細書において「例示的」または「例」として記載される実施形態は、必ずしも、他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると解釈されるものではない。さらに、「含む(include)」、「有する(have)」などの用語が本明細書または特許請求の範囲において使用される限りにおいて、このような用語は、特許請求の範囲において経過的な単語として採用される場合に解釈される「comprise(構成する)」という用語と同様の方法で包括的であることを意図している。さらに、「含む(include)」、「有する(have)」などの用語が明細書または特許請求の範囲において使用される限り、この用語は、特許請求の範囲において経過的な単語として採用される場合に解釈される「comprise」と同様の方法で、「comprise」という用語と同様に包括的であることを意図している。
当業者に公知であるか、または後に公知となる、本開示を通じて記載される様々な態様の要素に対する構造的および機能的等価物はすべて、参照により本明細書に明示的に組み込まれ、特許請求の範囲に包含されることが意図される。さらに、本明細書に開示されたものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に記載されているか否かにかかわらず、一般に専用されることを意図したものではない。クレームのいかなる要素も、その要素が "means for "というフレーズを用いて明示的に記載されていない限り、または方法クレームの場合には、その要素が "step for "というフレーズを用いて記載されていない限り、35 U.S.C. § 112の第6項の規定に基づいて解釈されない。
単数形の要素への言及は、特に断りのない限り、"1つだけ "を意味するものではなく、"1つ以上 "を意味するものである。特に断りのない限り、"some "という用語は1つ以上を指す。男性代名詞(例:his)は、女性代名詞および中性代名詞(例:her および its)を含み、逆もまた同様である。見出しおよび小見出しがある場合は、便宜上使用されているだけであり、本開示の主題を限定するものではない。
本明細書には多くの具体的事項が記載されているが、これらは、特許請求され得るものの範囲に対する制限として解釈されるべきではなく、むしろ主題の特定の実施態様に関する説明として解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈で本明細書に記載されている特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で説明される様々な特徴は、複数の実施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施することもできる。さらに、特徴は、特定の組み合わせにおいて作用するものとして上述され、当初はそのようにクレームされることさえあるが、クレームされた組み合わせからの1つまたは複数の特徴は、場合によっては組み合わせから切除され得、クレームされた組み合わせは、サブの組み合わせまたはサブの組み合わせのバリエーションに向けられ得る。
(関連出願)
本出願は、(1)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR HIGH FIDELITY COMMUNICATIONS WITH AMPLITUDE SHIFT KEYING」と題された、米国非仮出願第17/161,232号と、(2)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS FOR SELECTIVELY SIGNAL DAMPING FOR ENHANCED COMMUNICATIONS FIDELITY」と題された、米国非仮出願17/161,234号と、(3)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SELECTIVE SIGNAL DAMPING ACTIVE MODE」と題された、米国非仮出願第17/161,242号と、(4)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SIGNAL DAMPING OPERATING MODE」と題された、米国非仮出願第17/161,245号と、(5)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SELECTIVE SIGNAL DAMPING AT PERIODIC ACTIVE MODE WINDOWS」と題された、米国非仮出願第17/161,246号と、(6)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR HIGH FIDELITY COMMUNICATIONS AT HIGH POWER TRANSFER」と題された、米国非仮出願第17/161,248号とに対する優先権を主張し、これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
本出願は、(1)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR HIGH FIDELITY COMMUNICATIONS WITH AMPLITUDE SHIFT KEYING」と題された、米国非仮出願第17/161,232号と、(2)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS FOR SELECTIVELY SIGNAL DAMPING FOR ENHANCED COMMUNICATIONS FIDELITY」と題された、米国非仮出願17/161,234号と、(3)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SELECTIVE SIGNAL DAMPING ACTIVE MODE」と題された、米国非仮出願第17/161,242号と、(4)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SIGNAL DAMPING OPERATING MODE」と題された、米国非仮出願第17/161,245号と、(5)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEMS AND METHODS WITH SELECTIVE SIGNAL DAMPING AT PERIODIC ACTIVE MODE WINDOWS」と題された、米国非仮出願第17/161,246号と、(6)2021年1月28日に出願され、「WIRELESS POWER TRANSMITTER FOR HIGH FIDELITY COMMUNICATIONS AT HIGH POWER TRANSFER」と題された、米国非仮出願第17/161,248号とに対する優先権を主張し、これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
本開示は、概して、電力及び/又は電気データ信号のワイヤレス伝送のためのシステム及び方法に関し、より詳細には、通信の忠実度を維持しながら、上昇(elevated)電力レベルでの高周波ワイヤレス電力伝送に関する。
ワイヤレス接続システムは、他の既知のワイヤレスに送信可能な信号の中でも、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、電気データ信号のワイヤレス伝送のための様々なアプリケーションにおいて使用される。そのようなシステムはしばしば、誘導ワイヤレス電力伝送を使用し、誘導ワイヤレス電力伝送は、送信素子によって生成された磁界が、電界、したがって、電流を受信素子に誘導するときに発生する。これらの送受信素子はしばしば、コイル状ワイヤ及び/又はアンテナの形態をとり得る。
概して、そのようなコイル状アンテナの1つから別のアンテナへの、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び/又は電子データ信号のうちの1つ又は複数の送信は、動作周波数及び/又は動作周波数範囲で動作する。動作周波数は、とりわけ、電力伝送特性、電力レベル特性、自己共振周波数抑制、設計要件、標準化団体の要求特性(例えば、とりわけ、電磁干渉(EMI)要件、比吸収率(SAR)要件)への順守、部品表(BOM)、及び/又はフォームファクタ制約などであるが、それらに限定されない様々な理由のために選択され得る。当業者に知られているように、概して、「自己共振周波数」は、部品の寄生特性に起因して、受動部品(例えば、インダクタ)の共振周波数を指すことに留意されたい。
そのようなシステムが、コイル及び/又はアンテナを介して、電力を送信システム(transmission system)から受信機システム(receiver system)にワイヤレスに伝送するように動作するとき、しばしば、一方のシステムから他方のシステムへ電子データを同時に或いは断続的に通信することが所望される。そのために、様々な通信システム、方法、及び/又は装置は、組み合わされたワイヤレス電力及びワイヤレスデータ転送のために利用されてきた。いくつかの例示的なシステムでは、ワイヤレス電力伝送関連通信(例えば、他の企図されたデータ通信の中でも、検証手順、電子特性データ通信、電圧データ、電流データ、デバイスタイプデータ)は、他の既知の通信回路及び/又はアンテナの中でも、ワイヤレス電力システムを補完するために利用される任意の近距離無線通信(NFC)アンテナ、及び/又はデータ通信のための追加のブルートゥース(登録商標)チップセットなどの、他の回路を使用して実行される。
しかしながら、追加のアンテナ及び/又は回路を使用することは、いくつかの不利な点を生じさせ得る。例えば、追加のアンテナ及び/又は回路を使用することは、非効率的であることがあり、且つ/或いはワイヤレス電力システムのBOMを増加させることがあり、ワイヤレス電力を電子デバイスに入れるためのコストを上げる。さらに、いくつかのそのようなシステムでは、そのような追加のアンテナによって引き起こされるアウトオブバンド通信が、そのようなアンテナ間のアウトオブバンドクロストークなどの、干渉をもたらし得る。さらに、そのような追加のアンテナ及び/又は回路の包含は、追加のシステムの導入が、ワイヤレス電力信号及びデータ信号の両方が同じチャネル内であるシステムと比較して、より大きい高調波歪みを引き起こし得るので、悪化させるEMIをもたらし得る。さらに、通信のための、追加のアンテナ及び/又は回路ハードウェアの包含は、ワイヤレス電力システム及び/又はそのコンポーネントが存在するデバイス内の面積を増加させ、最終製品の製造を複雑にし得る。
これらの問題を回避するために、市販デバイスにおける最新のNFCダイレクトチャージ(NFC-DC)システム及び/又はNFCワイヤレスチャージングシステムで示されるように、レガシーハードウェア及び/又はレガシーデバイスに基づくハードウェアは、活用され、ワイヤレス電力伝送及びデータ転送の両方を、同時に或いは交互の方法でのいずれかで実装し得る。しかしながら、現在の高周波通信のための通信アンテナ及び/又は回路は、ワイヤレス電力伝送に利用されるとき、ワイヤレスパワーコンソーシアムのQi標準デバイスなどの、より低い周波数のワイヤレス電力伝送システムよりもはるかに低い電力レベルの能力を有する。現在の高周波回路において、より高い電力レベルを利用することは、レガシー機器への損傷をもたらし得る。
さらに、レガシーシステムにおいて見られるものなどの、そのような高周波システムにおいて、より高い電力伝送能力を利用するとき、ワイヤレス電力伝送が低い電力レベル(例えば、300mW伝送及びそれを下回る)を超えるとき、ワイヤレス通信は、劣化され得る。しかしながら、明確に通信可能で歪みのないデータ通信なしに、ワイヤレス電力伝送は、実現可能でないことがある。
そのために、所望の標準データプロトコルを下回る通信を劣化させることなく、より高い電力伝送(300mWよりも大きい)を可能にするための新しい回路を利用する、新しい高周波ワイヤレス送電システムは、所望される。
本明細書で開示されるワイヤレス送信システムは、ACワイヤレス信号及び関連付けられたデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンピングするように構成されているダンピング回路を含んでもよい。ダンピング回路は、レガシーシステムと比較されるとき、データ信号のレートが準拠し、且つ/或いは判読可能であり得るだけでなく、より速いデータレート及び/又は高められたデータ範囲をも実現し得るように、OOK信号送信中の立ち上がり及び立ち下がり時間を短縮するように構成されていてもよい。
本開示のダンピング回路は、信号特性及び/又は信号品質をさらに向上させるために、ダンピングダイオード、ダンピングコンデンサ、ダンピングレジスタ、又はそれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数を含んでもよい。
ダンピング回路がダンピングレジスタを含むいくつかの実施形態では、ダンピングレジスタは、ダンピングトランジスタ63と電気的に直列であり、少なくともいくらかの電力を電力信号から散逸するように構成されている抵抗値(オーム)を有する。そのような散逸は、振幅シフトキーイング信号、OOK信号、及び/又はそれらの組み合わせにおける立ち上がり及び立ち下がり時間を加速する役割を果たし得る。
いくつかのそのような実施形態では、ダンピングレジスタが、許容可能なインバンド信号における最も速い立ち上がり及び/又は立ち下がり時間を実現し、且つ/或いは最小限の立ち上がり及び/又は立ち下がり時間に関する規格の制限を満たすために、最小限の電力量を散逸するように、ダンピングレジスタの値は、選択され、構成されており、且つ/或いは設計される。それによって、最大効率(抵抗に失われる、より少ない電力)でデータの忠実度を実現し、ならびに、システムが負荷されないとき、且つ/或いは最も軽い負荷条件下でデータの忠実度を維持する。
ダンピング回路がダンピングコンデンサを含むいくつかの実施形態では、ダンピングコンデンサは、インバンド信号の遷移点を平滑化することと、そのような信号におけるオーバーシュート及び/又はアンダーシュート状態を制限することとを行うように構成されていてもよい。
ダンピング回路がダンピングダイオードを含むいくつかの実施形態では、ダイオードは、ダンピングトランジスタがオフ状態にあるとき、電流がダンピング回路から流れることができないように配置される。したがって、ダイオードは、ダンピング回路がアクティブ(active)でないとき、AC電力信号における電力効率損失を防ぎ得る。
本開示の一態様によれば、ワイヤレス送電システムを動作するための方法は、開示される。方法は、ワイヤレス送電システムの送信コントローラによって、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス送電システムの動作周波数に基づいている、供給することを含む。方法は、ワイヤレス送電システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することをさらに含む。方法は、少なくとも1つのトランジスタによって、ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することをさらに含む。方法は、ダンピング回路のダンピングトランジスタで、ACワイヤレス信号のインバンドのワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信することをさらに含む。方法は、少なくとも部分的にダンピング信号に基づいて、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ダンピング回路によって、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングすることをさらに含む。
改良において、ダンピング信号は、ワイヤレスデータ信号の実質的に反対の信号である。
改良において、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)インバンドデータ信号又は振幅シフトキー(ASK)インバンドデータ信号のうちの1つである。
さらなる改良において、方法は、送信コントローラによって、ダンピング信号を判定することをさらに含み、ワイヤレスデータ信号が「ロー(low)」状態にあるとき、ダンピング信号は、「ハイ(high)」状態にあり、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」状態にあるとき、ダンピング信号は、「ロー」状態にある。
改良において、方法は、送信コントローラによって、ワイヤレスデータ信号の状態をさらに含み、ワイヤレスデータ信号が「ロー」状態にある場合、ダンピング信号は、ダンピング回路をアクティベートし(activate)、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」状態にある場合、ダンピング信号は、ダンピング回路を非アクティベートする(deactivate)。
さらなる改良において、ダンピング信号を判定することは、ワイヤレス送信システムがACワイヤレス信号を送信するように構成されているワイヤレス受信機システムの品質係数情報(QRx)に少なくとも部分的に基づいている。
さらにさらなる改良において、方法は、送信コントローラによって、ワイヤレス送信システムの受信機センシングシステムから、QRxを受信することをさらに含む。
さらなる改良において、方法は、ダンピング回路がアクティベートされるとき、ワイヤレス送電システムのパワーコンディショナに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA)を上昇入力電圧(VPA+)に立ち上げるように命令することをさらに含み、VPA+は、ダンピング回路のアクティベーション(activation)に起因して、システムにおける電力損失を補償するように構成されている。
さらなる改良において、方法は、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、パワーコンディショナに、VPA+をVPAに低減させるように命令することをさらに含む。
本開示の別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、増幅器、及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成されており、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタ及びダンピング回路を含む。少なくとも1つのトランジスタは、(i)駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することであって、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するように構成されている、受信すること、及び(ii)ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、駆動信号に基づいて、直流(DC)入力電力信号を反転することを行うように構成されている。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせる(dampen)ように構成されており、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するために、トランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。送信コントローラは、(i)駆動信号を少なくとも1つのトランジスタに供給すること、(ii)ダンピング信号を生成すること、及び(iii)ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの1つ又は複数を実行することを行うように構成されている。
改良において、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)インバンドデータ信号又は振幅シフトキー(ASK)インバンドデータ信号のうちの1つである。
さらなる改良において、ダンピング信号は、ワイヤレスデータ信号の実質的に反対の信号である。
別のさらなる改良において、送信コントローラは、ワイヤレスデータ信号の状態を判定するように構成されており、ワイヤレスデータ信号が「ロー」状態にある場合、ダンピング信号は、ダンピング回路をアクティベートし、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」状態にある場合、ダンピング信号は、ダンピング回路を非アクティベートする。
さらにさらなる改良において、ワイヤレス送電システムは、ワイヤレス送信システムがACワイヤレス信号を送信するように構成されているワイヤレス受信機システムの品質係数情報(QRx)を判定するように構成されている受信機センシングシステムをさらに含む。そのような改良において、送信コントローラは、QRxに少なくとも部分的に基づいて、ダンピング信号を判定するようにさらに構成されている。
改良において、ワイヤレス送電システムは、入力電圧(VPA)で、直流(DC)入力電力を少なくとも1つのトランジスタに供給するように構成されている電圧レギュレータをさらに含み、送信コントローラは、ダンピング回路がアクティベートされるとき、電圧レギュレータに、VPAを上昇入力電圧(VPA+)に増加させるように命令するようにさらに構成されており、VPA+は、ダンピング回路のアクティベーションに起因して、システムにおける電力損失を補償するように構成されている。
さらなる改良において、送信コントローラは、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、電圧レギュレータに、VPA+をVPAに低減させるように命令するようにさらに構成されている。
改良において、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、少なくともいくらかの電力を電力信号から散逸するように構成されているダンピングレジスタをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であるダンピングコンデンサをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないとき、ワイヤレス電力信号の電力効率損失を防ぐように構成されているダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、命令を格納する非有形の機械可読媒体は、開示される。実行されるとき、命令は、コントローラに、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動するための駆動信号を判定することであって、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス送電システムの動作周波数に基づいている、判定することと、駆動信号を、ワイヤレス送電システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタに、少なくとも1つのトランジスタのゲートで供給することと、ダンピング回路のダンピングトランジスタのためのダンピング信号を判定することであって、ダンピング信号は、ワイヤレス送電システムのACワイヤレス信号のインバンドのワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタを切り替えるように構成されており、ACワイヤレス信号は、駆動信号に基づいて生成される、判定することと、ダンピング信号をダンピング回路に供給することであって、ダンピング信号は、ダンピング回路に、ACワイヤレス信号のインバンドであるワイヤレスデータ信号に少なくとも部分的に基づいて、ACワイヤレス信号を選択的にダンプする(damp)ように命令する、供給することとを行わせる。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、送信コントローラ、及び増幅器を含む。送信機アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成されており、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及び振幅シフトキーイング(ASK)ワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること、及び(ii)ASKワイヤレスデータ信号を符号化すること、ASKワイヤレスデータ信号を復号化すること、ASKワイヤレスデータ信号を受信すること、又はASKワイヤレスデータ信号を送信することのうちの1つ又は複数を実行することを行うように構成されている。増幅器は、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信すること、及びACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することを行うように構成されている少なくとも1つのトランジスタを含む。増幅器は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせるように構成されているダンピング回路を含み、ダンピング回路は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するために、トランジスタを切り替えるためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくとも1つのトランジスタのドレインと電気的に並列接続である。
改良において、ASKワイヤレスデータ信号は、ワイヤレス電力信号のインバンド信号である。
さらなる改良において、ASKワイヤレスデータ信号は、ハイ状態及びロー状態を有し、ロー状態は、ハイ状態のハイ状態電圧の約93%-87%の範囲におけるロー状態電圧を有する。
さらにさらなる改良において、ASKワイヤレスデータ信号は、ワイヤレス電力信号の一連のハイ及びロー状態であり、ダンピング信号は、ダンピングトランジスタに供給される一連のオン及びオフ信号であり、ASKワイヤレスデータ信号がハイであるとき、ダンピング信号は、オフであり、ASKワイヤレスデータ信号がローであるとき、ダンピング信号は、オンである。
改良において、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、少なくともいくらかの電力を電力信号から散逸するように構成されているダンピングレジスタをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であるダンピングコンデンサをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないとき、ワイヤレス電力信号の電力効率損失を防ぐように構成されているダイオードをさらに含む。
改良において、ワイヤレス送信システムは、DC入力電源とトランジスタとの間に接続されたチョークインダクタをさらに含む。
改良において、コントローラは、コントローラのプログラマブルピンを介して、ダンピング信号をダンピングトランジスタに供給する。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電機のための回路は、開示される。ワイヤレス送電システムは、交流(AC)ワイヤレス信号をワイヤレス受電システムに送信するように構成されており、ワイヤレス信号は、少なくとも、ワイヤレス電力信号及び振幅シフトキーイング(ASK)ワイヤレスデータ信号を含む。回路は、増幅器及びフィルタ回路を含む。増幅器は、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することと、ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することとを行うように構成されている少なくとも1つのトランジスタを含む。増幅器は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせるように構成されているダンピング回路を含み、ダンピング回路は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するために、トランジスタを切り替えるためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタをさらに含む。フィルタは、フィルタコンデンサ及びフィルタインダクタを含み、フィルタ回路は、フィルタ品質係数に基づく最適化のために構成されている。
改良において、フィルタ品質係数(γFILTER)は、以下のように定義される。
改良において、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、少なくともいくらかの電力を電力信号から散逸するように構成されているダンピングレジスタをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であるダンピングコンデンサをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないとき、ワイヤレス電力信号における電力効率損失を防ぐように構成されているダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、近距離無線通信ダイレクトチャージ(NFC-DC)システムのリスナ(listener)は、開示される。リスナは、送信機アンテナ、送信コントローラ、及び増幅器を含む。送信機アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成されており、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及び振幅シフトキーイング(ASK)ワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、(i)ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること、及び(ii)ASKワイヤレスデータ信号を符号化すること、ASKワイヤレスデータ信号を復号化すること、ASKワイヤレスデータ信号を受信すること、又はASKワイヤレスデータ信号を送信することのうちの1つ又は複数を実行することを行うように構成されている。増幅器は、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することと、ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することとを行うように構成されている少なくとも1つのトランジスタを含む。増幅器は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせるように構成されているダンピング回路をさらに含み、ダンピング回路は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するために、トランジスタを切り替えるためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。
改良において、動作周波数は、約13.553MHz-約13.567MHzの範囲内である。
改良において、ASKワイヤレスデータ信号は、ハイ状態及びロー状態を有し、ロー状態は、ハイ状態のハイ状態電圧の約93%-87%の範囲におけるロー状態電圧を有する。
さらなる改良において、ASKワイヤレス信号は、タイプBのNFC通信の規格に準拠する。
改良において、ワイヤレス電力信号の出力電力は、約1Wよりも大きい電力である。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムを動作するための方法は、開示される。方法は、ワイヤレス送電システムの送信コントローラによって、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス送電システムの動作周波数に基づいている、供給することを含む。方法は、ワイヤレス送電システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することと、少なくとも1つのトランジスタによって、ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することとをさらに含む。方法は、ダンピング回路のダンピングトランジスタで、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモード及び非アクティブ(inactive)モードのうちの1つに切り替えるためのダンピング信号を受信することをさらに含む。方法は、ダンピング信号がダンピング回路をアクティブモードに設定する場合、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ダンピング回路によって、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングすることをさらに含む。
改良において、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)インバンドデータ信号又は振幅シフトキー(ASK)インバンドデータ信号のうちの1つである。
さらなる改良において、ダンピング信号を判定することは、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が開始するとき、ダンピング回路をアクティブモードに切り替える命令を判定することを含む。
さらにさらなる改良において、方法は、ワイヤレス信号の送信又は受信が開始したか否かを判定することをさらに含む。
さらにさらなる改良において、ワイヤレス信号の送信又は受信が開始したか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」状態から「ロー」状態に遷移したか否かを判定することを含む。
さらにさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」状態から「ロー」状態に遷移したか否かを判定することは、ワイヤレス送信システムがACワイヤレス信号を送信するように構成されているワイヤレス受信機システムの品質係数情報(QRx)に少なくとも部分的に基づいている。
別のさらなる改良において、方法は、送信コントローラによって、ワイヤレス送信システムの受信機センシングシステムから、QRxを受信することをさらに含む。
別のさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が開始したか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号を監視することを含み、データ開始メッセージが検出される場合、ワイヤレスデータ信号は、終了している。
さらなる改良において、方法は、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が開始したか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号を監視することを含み、データ開始メッセージが検出される場合、ワイヤレスデータ信号は、終了している。
さらにさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が終了しているか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号がハイのままである時間の長さを監視することを含み、時間の長さが、ワイヤレス信号の送信又は受信が終了していることを示す閾値を満たし、或いは超える場合、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信は、終了している。
さらに別のさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が終了しているか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号を監視することを含み、データ終了メッセージが検出される場合、ワイヤレスデータ信号は、終了している。
改良において、方法は、ダンピング回路がアクティブモードにあるとき、ワイヤレス送電システムのパワーコンディショナに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA)を上昇入力電圧(VPA+)に立ち上げるように命令することをさらに含み、VPA+は、ダンピング回路のアクティベーションに起因して、システムにおける電力損失を補償するように構成されている。
さらなる改良において、方法は、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、パワーコンディショナに、VPA+をVPAに低減させるように命令することをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。システムは、送信機アンテナ、増幅器、及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成されており、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及び振幅シフトキーイング(ASK)ワイヤレスデータ信号を含み、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)インバンドデータ信号又は振幅シフトキー(ASK)インバンドデータ信号のうちの1つである。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタ及びダンピング回路を含む。少なくとも1つのトランジスタは、(i)駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することであって、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するように構成されている、受信すること、及び(ii)ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、駆動信号に基づいて、直流(DC)入力電力信号を反転することを行うように構成されている。ダンピング回路は、ASKワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせるように構成されており、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモード及び非アクティブモードのうちの1つに切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。送信コントローラは、(i)駆動信号を少なくとも1つのトランジスタに供給すること、(ii)ワイヤレスデータ信号がいつ送信されるかを判定することと、ワイヤレスデータ信号が送信されるときにダンピング回路をアクティブモードにおいて動作する命令を生成することとによって、ダンピング信号を生成すること、及び(iii)ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの1つ又は複数を実行することを行うように構成されている。
改良において、システムは、入力電圧(VPA)で、直流(DC)入力電力を少なくとも1つのトランジスタに供給するように構成されている電圧レギュレータをさらに含み、送信コントローラは、ダンピング回路がアクティブモードにあるとき、電圧レギュレータに、VPAを上昇入力電圧(VPA+)に増加させるように命令するようにさらに構成されており、VPA+は、ダンピング回路のアクティベーションに起因して、システムの電力損失を補償するように構成されている。
さらなる改良において、送信コントローラは、ダンピング信号が非アクティブモードにあることを示すとき、電圧レギュレータに、VPA+をVPAに低減させるように命令するようにさらに構成されている。
改良において、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、少なくともいくらかの電力を電力信号から散逸するように構成されているダンピングレジスタをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であるダンピングコンデンサをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないとき、ワイヤレス電力信号における電力効率損失を防ぐように構成されているダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、命令を格納する非有形の機械可読媒体は、開示される。実行されるとき、命令は、コントローラに、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動するための駆動信号を判定することであって、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス送電システムの動作周波数に基づいている、判定することと、駆動信号を、ワイヤレス送電システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタに、少なくとも1つのトランジスタのゲートで供給することと、ダンピング回路のダンピングトランジスタのためのダンピング信号を判定することであって、ダンピング信号は、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモード及び非アクティブモードのうちの1つに切り替えるように構成されており、ワイヤレスデータ信号は、ACワイヤレス信号のインバンドで符号化され、ACワイヤレス信号は、駆動信号に基づいて生成される、判定することと、ダンピング信号をダンピング回路に供給することであって、ダンピング信号は、ダンピング回路に、ACワイヤレス信号のインバンドであるワイヤレスデータ信号に少なくとも部分的に基づいて、ACワイヤレス信号を選択的にダンプするように命令する、供給することとを行わせる。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムを動作するための方法は、開示される。方法は、ワイヤレス送電システムの送信コントローラによって、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス送電システムの動作周波数に基づいている、提供することを含む。方法は、ワイヤレス送電システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することと、少なくとも1つのトランジスタによって、ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することとをさらに含む。方法は、動作モードのスイッチングモード及びアクティベーションモードのうちの1つを選択することによって、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングの動作モードを判定することと、動作モードに基づいて、ダンピング信号を判定することとをさらに含む。方法は、ダンピング回路のダンピングトランジスタで、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信することをさらに含む。方法は、ダンピング信号に基づいて、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ダンピング回路によって、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングすることをさらに含む。
改良において、スイッチングモードに基づいて判定される場合、ダンピング信号は、ワイヤレスデータ信号の実質的に反対の信号である。
改良において、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)インバンドデータ信号又は振幅シフトキー(ASK)インバンドデータ信号のうちの1つである。
さらなる改良において、動作モードがスイッチングモードであるときに、ワイヤレスデータ信号が「ロー」状態にあるとき、ダンピング信号は、「ハイ」状態にあり、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」状態にあるとき、ダンピング信号は、「ロー」状態にある。
別のさらなる改良において、動作モードがスイッチングモードであるときに、ワイヤレスデータ信号が「ロー」状態にある場合、ダンピング信号は、ダンピング回路をアクティベートし、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」状態にある場合、ダンピング信号は、ダンピング回路を非アクティベートする。
別のさらなる改良において、動作モードがアクティベーションモードであるとき、ダンピング信号を判定することは、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が開始するとき、ダンピング回路をアクティブモードに切り替える命令を判定することを含む。
さらにさらなる改良において、方法は、動作モードがアクティベーションモードにあるとき、ワイヤレス信号の送信又は受信が開始したか否かを判定することをさらに含む。
さらにさらなる改良において、ワイヤレス信号の送信又は受信が開始したか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」状態から「ロー」状態に遷移したか否かを判定することを含む。
さらにさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」状態から「ロー」状態に遷移したか否かを判定することは、ワイヤレス送信システムがACワイヤレス信号を送信するように構成されているワイヤレス受信機システムの品質係数情報(QRx)に少なくとも部分的に基づいている。
さらにさらなる改良において、方法は、送信コントローラによって、ワイヤレス送信システムの受信機センシングシステムから、QRxを受信することをさらに含む。
別のさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が開始したか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号を監視することを含み、データ開始メッセージが検出される場合、ワイヤレスデータ信号は、終了している。
別のさらなる改良において、方法は、ワイヤレス信号の送信又は受信が終了しているか否かを判定することをさらに含み、動作モードがアクティベーションモードであるとき、ダンピング信号を判定することは、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が終了するとき、ダンピング回路を非アクティブモードに切り替える命令を判定することをさらに含む。
さらにさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が終了しているか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号がハイのままである時間の長さを監視することを含み、時間の長さが、ワイヤレス信号の送信又は受信が終了していることを示す閾値を満たし、或いは超える場合、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信は、終了している。
さらに別のさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が終了しているか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号を監視することを含み、データ終了メッセージが検出される場合、ワイヤレスデータ信号は、終了している。
改良において、方法は、動作モードがアクティベーションモードであるときに、ダンピング回路がアクティブモードにあるとき、ワイヤレス送電システムのパワーコンディショナに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA)を上昇入力電圧(VPA+)に立ち上げるように命令することをさらに含み、VPA+は、ダンピング回路のアクティベーションに起因して、システムにおける電力損失を補償するように構成されている。
さらなる改良において、方法は、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、パワーコンディショナに、VPA+をVPAに低減させるように命令することをさらに含む。
改良において、方法は、動作モードがスイッチングモードであるときに、ダンピング回路がアクティベートされるとき、ワイヤレス送電システムのパワーコンディショナに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA)を上昇入力電圧(VPA+)に立ち上げるように命令することをさらに含み、VPA+は、ダンピング回路のアクティベーションに起因して、システムにおける電力損失を補償するように構成されている。
さらなる改良において、方法は、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、パワーコンディショナに、VPA+をVPAに低減させるように命令することをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、増幅器、及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成されており、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及び増幅シフトキーイング(ASK)ワイヤレスデータ信号を含む。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタ及びダンピング回路を含む。少なくとも1つのトランジスタは、(i)駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することであって、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するように構成されている、受信すること、及び(ii)ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、駆動信号に基づいて、直流(DC)入力電力信号を反転することを行うように構成されている。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせるように構成されており、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するために、トランジスタを切り替えるためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。送信コントローラは、(i)駆動信号を少なくとも1つのトランジスタに供給すること、(ii)動作モードのスイッチングモード及びアクティベーションモードのうちの1つを選択することによって、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングの動作モードを判定すること、及び(iii)ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの1つ又は複数を実行することを行うように構成されている。
本開示のさらに別の態様によれば、命令を格納する非有形の機械可読媒体は、開示される。実行されるとき、命令は、コントローラに、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動するための駆動信号を判定することであって、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス送電システムの動作周波数に基づいている、判定することと、駆動信号を、ワイヤレス送電システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタに、少なくとも1つのトランジスタのゲートで供給することと、動作モードのスイッチングモード及びアクティベーションモードのうちの1つを選択することによって、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングの動作モードを判定することと、ダンピング回路のダンピングトランジスタのためのダンピング信号を判定することであって、ダンピング信号は、ワイヤレス送電システムのACワイヤレス信号のインバンドのワイヤレスデータ信号の送信又は受信中に信号ダンピングを制御するために、動作モードに基づいて、ダンピングトランジスタを切り替えるように構成されており、ACワイヤレス信号は、駆動信号に基づいて生成される、判定することと、ダンピング信号をダンピング回路に供給することであって、ダンピング信号は、ダンピング回路に、ACワイヤレス信号のインバンドであるワイヤレスデータ信号に少なくとも部分的に基づいて、ACワイヤレス信号を選択的にダンプするように命令する、供給することとを行わせる。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムを動作するための方法は、開示される。方法は、ワイヤレス送電システムの送信コントローラによって、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給することであって、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス送電システムの動作周波数に基づいている、供給することを含む。方法は、ワイヤレス送電システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することと、少なくとも1つのトランジスタによって、ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することとをさらに含む。方法は、ダンピング回路のダンピングトランジスタで、信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモード及び非アクティブモードのうちの1つに切り替えるように構成されているダンピング信号を受信することであって、ダンピング信号は、周期的にアクティブモードに切り替える、受信することをさらに含む。方法は、ダンピング信号がダンピング回路をアクティブモードに設定する場合、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ダンピング回路によって、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングすることをさらに含む。
改良において、アクティブモードは、nが整数である各時間n*Tにおいて、ワイヤレス送電システムの動作中に、アクティブモードがオンに切り替えられるように、期間「T」の経過後、周期的にオンに切り替えられる。
さらなる改良において、アクティブモードは、期間「T」中の、ダンピング時間(tdamp)の間、オンに切り替えられ、ACワイヤレス信号は、tdamp中にダンプされる。
さらにさらなる改良において、tdampは、Tよりも小さい。
改良において、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)インバンドデータ信号又は振幅シフトキー(ASK)インバンドデータ信号のうちの1つである。
さらなる改良において、方法は、ワイヤレス信号の送信又は受信が終了しているか否かを判定することをさらに含み、ダンピング信号を判定することは、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が所与の期間T中に終了するとき、ダンピング回路を非アクティブモードに切り替える命令を判定することをさらに含む。
さらにさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が終了しているか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号がハイのままである時間の長さを監視することを含み、時間の長さが、ワイヤレス信号の送信又は受信が終了していることを示す閾値を満たし、或いは超える場合、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信は、終了している。
さらに別のさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が終了しているか否かを判定することは、ワイヤレスデータ信号を監視することを含み、データ終了メッセージが検出される場合、ワイヤレスデータ信号は、終了している。
さらに別のさらなる改良において、ワイヤレスデータ信号の送信又は受信が終了しているか否かを判定することは、ワイヤレス送信システムがACワイヤレス信号を送信するように構成されているワイヤレス受信機システムの品質係数情報(QRx)に少なくとも部分的に基づいている。
さらにさらなる改良において、方法は、送信コントローラによって、ワイヤレス送信システムの受信機センシングシステムから、QRxを受信することをさらに含む。
改良において、方法は、ダンピング回路がアクティブモードにあるとき、ワイヤレス送電システムのパワーコンディショナに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA)を上昇入力電圧(VPA+)に立ち上げるように命令することをさらに含み、VPA+は、ダンピング回路のアクティベーションに起因して、システムにおける電力損失を補償するように構成されている。
さらなる改良において、方法は、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、パワーコンディショナに、VPA+をVPAに低減させるように命令することをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、増幅器、及び送信コントローラを含む。送信機アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成されており、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含み、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)インバンドデータ信号又は振幅シフトキー(ASK)インバンドデータ信号のうちの1つである。増幅器は、少なくとも1つのトランジスタ及びダンピング回路を含む。少なくとも1つのトランジスタは、(i)駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することであって、駆動信号は、ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するように構成されている、受信すること、及び(ii)ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、駆動信号に基づいて、直流(DC)入力電力信号を反転することを行うように構成されている。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせるように構成されており、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中又は受信中にダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモード及び非アクティブモードのうちの1つに切り替えるためのダンピング信号を受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。送信コントローラは、(i)駆動信号を少なくとも1つのトランジスタに供給すること、(ii)信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモード及び非アクティブモードのうちの1つに切り替えることによって、ダンピング信号を生成することであって、ダンピング信号は、周期的にアクティブモードに切り替える、生成すること、及び(iii)ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの1つ又は複数を実行することを行うように構成されている。
改良において、アクティブモードは、nが整数である各時間n*Tにおいて、ワイヤレス送電システムの動作中に、アクティブモードがオンに切り替えられるように、期間「T」の経過後、周期的にオンに切り替えられる。
さらなる改良において、アクティブモードは、期間「T」中の、ダンピング時間(tdamp)の間、オンに切り替えられ、ACワイヤレス信号は、tdamp中にダンプされる。
さらにさらなる改良において、tdampは、Tよりも小さい。
改良において、システムは、入力電圧(VPA)で、直流(DC)入力電力を少なくとも1つのトランジスタに供給するように構成されている電圧レギュレータをさらに含み、送信コントローラは、ダンピング回路がアクティブモードにあるとき、電圧レギュレータに、VPAを上昇入力電圧(VPA+)に増加させるように命令するようにさらに構成されており、VPA+は、ダンピング回路のアクティベーションに起因して、システムにおける電力損失を補償するように構成されている。
さらなる改良において、送信コントローラは、ダンピング信号が非アクティブモードにあることを示すとき、電圧レギュレータに、VPA+をVPAに低減させるように命令するようにさらに構成されている。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないとき、ワイヤレス電力信号における電力効率損失を防ぐように構成されているダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、非有形の機械可読媒体は、開示される。機械可読媒体は、命令を格納し、実行されるとき、コントローラに、ワイヤレス送電システムの送信機アンテナを駆動するための駆動信号を判定することであって、駆動信号は、少なくとも、ワイヤレス送電システムの動作周波数に基づいている、判定することと、駆動信号を、ワイヤレス送電システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタに、少なくとも1つのトランジスタのゲートで供給することと、ダンピング回路のダンピングトランジスタのためのダンピング信号を判定することであって、ダンピング信号は、信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタを、アクティブモード及び非アクティブモードのうちの1つに切り替えるように構成されており、ACワイヤレス信号は、周期的にアクティブモードに切り替える、判定することと、ダンピング信号をダンピング回路に供給することであって、ダンピング信号は、ダンピング回路に、ACワイヤレス信号のインバンドであるワイヤレスデータ信号に少なくとも部分的に基づいて、ACワイヤレス信号を選択的にダンプするように命令する、供給することとを行わせる。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、送信コントローラ、増幅器、及びダンピング回路を含む。送信機アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成されおり、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、(i)ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること、及び(ii)ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの1つ又は複数を実行することを行うように構成されている。増幅器は、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することと、ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することとを行うように構成されている少なくとも1つのトランジスタを含む。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせるように構成されており、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するために、トランジスタを切り替えるためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。ダンピング回路は、増幅器と電気的に並列に接続される。
改良において、ワイヤレスデータ信号は、ワイヤレス電力信号のインバンド信号であり、ワイヤレス信号のダンピングは、ワイヤレスデータ信号のインバンド送信中に、ワイヤレスデータ信号における立ち上がり及び立ち下がり時間の一方又は両方を短縮するように構成されている。
さらなる改良において、ワイヤレスデータ信号は、ワイヤレス電力信号のインバンドオンオフキーイング信号である。
さらにさらなる改良において、ダンピング信号は、ワイヤレスデータ信号の実質的に反対の信号である。
改良において、ワイヤレスデータ信号は、ワイヤレス電力信号のインバンド振幅シフトキーイング信号である。
改良において、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、少なくともいくらかの電力を電力信号から散逸するように構成されているダンピングレジスタをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であるダンピングコンデンサをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないとき、ワイヤレス電力信号における電力効率損失を防ぐように構成されているダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、ワイヤレス送電システムは、開示される。ワイヤレス送電システムは、送信機アンテナ、送信チューニングシステム、送信コントローラ、増幅器、及びダンピング回路を含む。送信機アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成されており、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。送信チューニングシステムは、送信機アンテナと電気的に並列に接続される。送信コントローラは、(i)ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること、及び(ii)ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの1つ又は複数を実行することを行うように構成されている。増幅器は、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することと、ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することとを行うように構成されている少なくとも1つのトランジスタを含む。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせるように構成されており、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するために、トランジスタを切り替えるためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。ダンピング回路は、送信チューニングシステムと電気的に並列に接続される。
改良において、ワイヤレスデータ信号は、ワイヤレス電力信号のインバンド信号であり、ワイヤレス信号のダンピングは、ワイヤレスデータ信号のインバンド送信中に、ワイヤレスデータ信号における立ち上がり及び立ち下がり時間の一方又は両方を短縮するように構成されている。
さらなる改良において、ワイヤレスデータ信号は、ワイヤレス電力信号のインバンドオンオフキーイング信号である。
さらにさらなる改良において、ダンピング信号は、ワイヤレスデータ信号の実質的に反対の信号である。
改良において、ワイヤレスデータ信号は、ワイヤレス電力信号のインバンド振幅シフトキーイング信号である。
改良において、ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、少なくともいくらかの電力を電力信号から散逸するように構成されているダンピングレジスタをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であるダンピングコンデンサをさらに含む。
改良において、ダンピング回路は、少なくともダンピングトランジスタと電気的に直列であり、ダンピング回路がアクティブでないとき、ワイヤレス電力信号における電力効率損失を防ぐように構成されているダイオードをさらに含む。
本開示のさらに別の態様によれば、近距離無線通信ダイレクトチャージ(NFC-DC)システムのリスナは、開示される。リスナは、送信機アンテナ、送信コントローラ、増幅器、及びダンピング回路を含む。送信機アンテナは、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、交流(AC)ワイヤレス信号を少なくとも1つのアンテナに送信するように構成されており、ACワイヤレス信号は、ワイヤレス電力信号及びワイヤレスデータ信号を含む。送信コントローラは、(i)ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて、送信機アンテナを駆動するための駆動信号を供給すること、及び(ii)ワイヤレスデータ信号を符号化すること、ワイヤレスデータ信号を復号化すること、ワイヤレスデータ信号を受信すること、又はワイヤレスデータ信号を送信することのうちの1つ又は複数を実行することを行うように構成されている。増幅器は、駆動信号を少なくとも1つのトランジスタのゲートで受信することと、ACワイヤレス信号を動作周波数で生成するために、直流(DC)入力電力信号を反転することとを行うように構成されている少なくとも1つのトランジスタを含む。ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンプさせるように構成されており、ダンピング回路は、ワイヤレスデータ信号の送信中にダンピングを制御するために、トランジスタを切り替えるためのダンピング信号を送信コントローラから受信するように構成されている少なくとも1つのダンピングトランジスタを含む。
改良において、ダンピング回路は、増幅器と電気的に並列に接続される。
改良において、リスナは、送信機アンテナと電気的に接続された送信チューニングシステムをさらに含み、ダンピング回路は、送信チューニングシステムと電気的に並列に接続される。
改良において、動作周波数は、約13.553MHz-約13.567MHzの範囲内である。
本開示の、これらと、他の態様及び特徴とは、添付の図面と併せて読むとき、より良く理解され得る。
以下の詳細な説明は、特定の例示的な実施形態に関して与えられ得るが、図面が、必ずしも縮尺通りでなく、開示された実施形態が時々、ダイアグラム的に、部分的な図で示されることを理解されたい。さらに、特定の例では、開示された主題の理解に必要でない詳細、又は他の詳細を知覚するのを困難にする詳細は、省略されてもよい。したがって、本開示が、本明細書に開示され、示された特定の実施形態に限定されず、むしろ、本開示全体及び特許請求の範囲、ならびにそれらの任意の均等物の公正な読み取りのためのものであることを理解されたい。追加の、異なる、或いはより少ないコンポーネント及び方法は、システム及び方法において含まれてもよい。
以下の説明では、多数の具体的な詳細は、関連する教示の完全な理解を提供するために、実施例として示される。しかしながら、本教示がそのような詳細なしに実施されてもよいことは、当業者には明らかであろう。他の例では、周知の方法、手順、コンポーネント、及び/又は回路は、本教示の態様を不必要に不明瞭にすることを避けるために、詳細なしに、比較的高いレベルで説明されている。
ここで、図面を参照し、図1への具体的な参照と共に、ワイヤレス電力伝送システム10は、示される。ワイヤレス電力伝送システム10は、電気エネルギー、電力、電力信号、電磁エネルギー、及び電子的に送信可能なデータ(「電子データ」)などであるが、それらに限定されない電気信号のワイヤレス送信を提供する。本明細書で使用されるように、用語「電力信号」は、特に、負荷を充電し、且つ/或いは直接的に電力供給するための意味のある電気エネルギーを供給するために送信される電気信号を指し、用語「電子データ信号」は、媒体を介してデータを伝達するために利用される電気信号を指す。
ワイヤレス電力伝送システム10は、近接場磁気結合を介した電気信号のワイヤレス送信を提供する。図1の実施形態に示されるように、ワイヤレス電力伝送システム10は、ワイヤレス送信システム20及びワイヤレス受信機システム30を含む。ワイヤレス受信機システムは、電気信号を、少なくともワイヤレス送信システム20から受信するように構成されている。ワイヤレス電力伝送システムが、NFC-DC(Near Field Communications Direct Charge)又はNFC WC(Near Field Communications Wireless Charging)ドラフト又は受け入れられた規格を介したワイヤレス電力伝送のために構成されている実施例などの、いくつかの実施例では、ワイヤレス送信システム20は、NFC-DCワイヤレス伝送システム20の「リスナ」として参照されてもよく、ワイヤレス受信機システム30は、NFC-DCワイヤレス伝送システムの「ポーラ(poller)」として参照されてもよい。
示されるように、ワイヤレス送信システム20及びワイヤレス受信機システム30は、少なくとも、分離距離又はギャップ17を超えて電気信号を送信するように構成され得る。システム10などの、ワイヤレス電力伝送システムのコンテキストにおける、ギャップ17などの、分離距離又はギャップは、有線接続などの、物理的接続を含まない。とりわけ、空気、カウンタトップ、電子デバイスのためのケーシング、プラスチックフィラメント、絶縁体、メカニカルウォールなどであるが、それらに限定されない分離距離又はギャップに位置する中間オブジェクトが存在してもよい。しかしながら、そのような分離距離又はギャップにおいて、物理的、電気的接続は存在しない。
したがって、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信機システム30との組み合わせは、物理的接続の必要性なしに、電気的接続を作り出す。本明細書で使用されるように、用語「電気的接続」は、第1の場所、デバイス、コンポーネント、及び/又はソースから、第2の場所、デバイス、コンポーネント、及び/又はデスティネーションへの、電流、電圧、及び/又は電力の伝送の任意の促進を指す。「電気的接続」は、他の物理的な電気的接続の中でも、ワイヤ、トレース、ビアなどであるが、それらに限定されない物理的接続であってもよく、第1の場所、デバイス、コンポーネント、及び/又はソースを、第2の場所、デバイス、コンポーネント、及び/又はデスティネーションに接続する。追加的に或いは代替的に、「電気的接続」は、他のワイヤレス電力及び/又はデータ転送の中でも、磁界、電磁場、共振場、及び/又は誘導電界などであるが、それらに限定されないワイヤレス電力及び/又はデータ転送であってもよく、第1の場所、デバイス、コンポーネント、及び/又はソースを、第2の場所、デバイス、コンポーネント、及び/又はデスティネーションに接続する。
いくつかのケースでは、アンテナ21、31の各々が実質的にそれぞれの共通のX-Y平面に沿って配置されると考える場合、アンテナ21、31を分離する距離は、「Z」又は「深さ」方向のギャップであるので、ギャップ17はまた、「Z-距離」として参照されてもよい。しかしながら、可撓性且つ/或いは非平面コイルは、本開示の実施形態によって確実に企図され、したがって、ギャップ17は、アンテナ21、31間の接続距離の包絡線にわたって、均一でないことがあることが企図される。様々なチューニング、構成、及び/又は他のパラメータが、ワイヤレス送信システム20からワイヤレス受信機システム30への電気的送信が依然として可能であるように、ギャップ17の可能な最大距離を変更してもよいことが企図される。
ワイヤレス電力伝送システム10は、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信機システム30とが結合されているときに動作する。本明細書で使用されるように、概して、用語「結合する(couples)」、「結合された(coupled)」、及び「結合(coupling)」は、送信機及び/又はそれらの任意のコンポーネントと、受信機及び/又はそれらの任意のコンポーネントとが、磁界を介して互いに結合されるときに発生する、磁界結合を指す。そのような結合は、送信機からの誘導電力信号が受信機によって利用されるのに少なくとも十分である結合係数(k)によって表される、結合を含み得る。システム10における、ワイヤレス送信システム20及びワイヤレス受信機システム30の結合は、システム10の共振結合係数によって表されることがあり、ワイヤレス電力伝送の目的のために、システム10の結合係数は、約0.01-0.9の範囲内であってもよい。
示されるように、ワイヤレス送信システム20は、電力を入力電源12から受け取り得る、ホストデバイス11と関連付けられ得る。ホストデバイス11は、任意の電気的に動作されたデバイス、回路基板、電子アセンブリ、専用充電デバイス、又は任意の他の企図される電子デバイスであってもよい。ワイヤレス送信システム20が関連付けられ得る、例示的なホストデバイス11は、他の企図される電子デバイスの中でも、集積回路を含むデバイス、ウェアラブル電子デバイスのためのケース、電子デバイスのためのレセプタクル、ポータブルコンピューティングデバイス、電子デバイスで構成されている衣服、電子デバイスのための記憶媒体、1つ又は複数の電子デバイスのための充電器具、専用電気充電デバイス、活動又はスポーツ関連機器、物品、及び/又はデータ収集デバイスを含むが、それらに限定されない。
示されるように、ワイヤレス送信システム20及びホストデバイス11の一方又は両方は、入力電源12と動作可能に関連付けられる。入力電源12は、他のストレージデバイスの中でも、電気化学セル、バッテリパック、及び/又はコンデンサなどの、1つ又は複数の電気ストレージデバイスであってもよく、或いは含んでもよい。追加的に或いは代替的に、入力電源12は、任意の電気入力源(例えば、任意の交流(AC)又は直流(DC)デリバリポート)であってもよく、前記電気入力源からワイヤレス送信システム20への接続装置(例えば、変圧器、レギュレータ、導電性導管、トレース、ワイヤ、又は機器、物品、コンピュータ、カメラ、携帯電話、及び/又は他の企図された電気的コンポーネントの中でも、USBポート及び/又はアダプタなどであるが、それらに限定されない他の電気デバイス接続ポート及び/又はアダプタ)を含んでもよい。
次いで、ワイヤレス送信システム20によって受信された電気エネルギーは、電力をワイヤレス送信システム20の内部コンポーネントに供給するためと、電力を送信機アンテナ21に供給するためとの、少なくとも2つの目的のために使用される。送信機アンテナ21は、近接場磁気結合(NFMC)を介して、ワイヤレス送信システム20によってワイヤレス送信のために調整され、変更された電気信号をワイヤレスに送信するように構成されている。近接場磁気結合は、送信機アンテナ21と、ワイヤレス受信機システム30の受信機アンテナ31、又はワイヤレス受信機システム30と関連付けられた受信機アンテナ31との間の磁気誘導を介してワイヤレスに信号の伝送を可能にする。近接場磁気結合は、本明細書で使用されるように、電気エネルギーを2つのアンテナ間で伝送するために交流電磁界を利用するワイヤレス送電技術である、「誘導結合」であることがあり、且つ/或いは「誘導結合」と呼ばれることがある。そのような誘導結合は、同様の周波数で共振するようにチューニングされる2つの磁気的に結合されたコイル間の磁気エネルギーの近接場ワイヤレス送信である。したがって、そのような近接場磁気結合は、閉じ込められた磁界の共振送信を介した効率的なワイヤレス送電を可能にし得る。さらに、そのような近接場磁気結合は、「相互インダクタンス」を介した接続を提供してもよく、相互インダクタンスは、本明細書で規定されるように、第1の回路と磁気的に結合された第2の回路における電流の変化による回路の起電力の生成である。
1つ又は複数の実施形態では、送信機アンテナ21又は受信機アンテナ31のいずれかのインダクタコイルは、近接場磁気誘導を介してワイヤレスに伝送される電気信号の受信及び/又は送信を容易にするように戦略的に配置される。アンテナの動作周波数は、6.78MHz(例えば、Rezence及び/又はAirfuelインタフェース規格、及び/又は6.78MHzの周波数で動作する任意の他のプロプライエタリ(proprietary)インタフェース規格に準拠)、13.56MHz(例えば、ISO/IEC規格18092によって規定される、NFC規格に準拠)、27MHz、及び/又は別のプロプライエタリ動作モードの動作周波数を含んでもよいが、それらに限定されない比較的高い動作周波数範囲を含んでもよい。アンテナ21、31の動作周波数は、6.78MHz、13.56MHz、及び27MHzを含むが、それらに限定されない産業、科学、及び医療(ISM)周波数帯域における国際電気通信連合(ITU)によって指定された動作周波数であってもよく、ワイヤレス電力伝送における使用のために指定される。ワイヤレス電力伝送システム10がNFC-DC規格及び/又はドラフト規格内で動作しているシステムでは、動作周波数は、約13.553MHz-約13.567MHzの範囲内であってもよい。
本開示の送信機アンテナ及び受信機アンテナは、約10milliwatts(mW)-約500watts(W)に及ぶ大きさを有する電力を送信し、且つ/或いは受信するように構成され得る。1つ又は複数の実施形態では、送信機アンテナ21のインダクタコイルは、送信機アンテナ共振周波数で、或いは送信機アンテナ共振周波数帯域内で共振するように構成されている。
当業者に知られているように、「共振周波数」又は「共振周波数帯域」は、アンテナの振幅応答が相対的に最大である1つ又は複数の周波数、又は、追加的に或いは代替的に、容量性リアクタンスが誘導性リアクタンスの大きさと実質的に同様の大きさを有する周波数又は周波数帯域を指す。1つ又は複数の実施形態では、送信機アンテナ共振周波数は、ワイヤレス電力伝送の当業者に知られているように、高周波数である。
ワイヤレス受信機システム30は、少なくとも1つの電子デバイス14と関連付けられることがあり、電子デバイス14は、任意の機能のために、且つ/或いは電力ストレージのために(例えば、バッテリ及び/又はコンデンサを介して)、電力を必要とする任意のデバイスであってもよい。さらに、電子デバイス14は、電子的に送信可能なデータを受信できる任意のデバイスであってもよい。例えば、デバイスは、とりわけ、ハンドヘルドコンピューティングデバイス、モバイルデバイス、ポータブル電化製品、集積回路、識別可能なタグ、キッチンユーティリティデバイス、電子ツール、電気自動車、ゲーム機、ロボットデバイス、ウェアラブル電子デバイス(例えば、とりわけ、電子時計、電子的に変更された(electronically modified)メガネ、拡張現実(AR)メガネ、仮想現実(VR)メガネ)、ポータブルスキャニングデバイス、ポータブル識別デバイス、スポーツ用品、組み込みセンサ、モノのインターネット(IoT)センサ、IoT対応衣服、IoT対応娯楽機器、産業機器、医療機器、医療デバイス、タブレットコンピューティングデバイス、ポータブル制御デバイス、電子デバイスのためのリモートコントローラ、ゲームコントローラであってもよいが、それらに限定されない。
開示された実施形態の特徴及び特性を示す目的のために、矢印付きの線は、伝送可能且つ/或いは通信可能な信号を示すために利用され、様々なパターンは、電力送信を対象とする電気信号と、データ及び/又は制御命令の送信を対象とする電気信号とを示すために使用される。実線は、最終的に、ワイヤレス送信システム20からワイヤレス受信機システム30へのワイヤレス送電に利用される電力信号の形態で、物理的且つ/或いはワイヤレス電力伝送を介した電気エネルギーの信号送信を示す。さらに、点線は、最終的に、ワイヤレス送信システム20からワイヤレス受信機システム30にワイヤレスに送信され得る、電子的に送信可能なデータ信号を示すために利用される。
本明細書のシステム及び方法は、ワイヤレス送信エネルギー、ワイヤレス電力信号、ワイヤレス送信電力、ワイヤレス送信電磁エネルギー、及び/又は電子的に送信可能なデータの送信を示すが、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置は、1つの信号のみ、2つの信号、又は2つよりも多い様々な組み合わせの送信において利用されてもよいことが確実に企図され、さらに、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置は、上述された信号のうちの1つ又は複数に加えて、或いは一意に組み合わせて、他の電気信号のワイヤレス送信のために利用されてもよいことが企図される。いくつかの実施例では、実線又は点線の信号経路は、機能的な信号経路を表してもよいが、実際のアプリケーションでは、実際の信号は、示されたデスティネーションへの経路の途中で追加のコンポーネントを介してルーティングされる。例えば、データ信号が通信装置から別の通信装置へルーティングすることを示され得る。しかしながら、実際のアプリケーションでは、データ信号は、増幅器を介して、次いで、送信機アンテナを介して、受信機アンテナにルーティングされることがあり、受信側で、データ信号は、受信機のそれぞれの通信デバイスによって復号化される。
ここで、図2に目を向けると、ワイヤレス接続システム10は、ワイヤレス送信システム20とワイヤレス受信機システム30との両方の例示的なサブシステムを含むブロックダイアグラムとして示される。ワイヤレス送信システム20は、少なくとも、パワーコンディショナ40、送信制御システム26、送信チューニングシステム24、及び送信機アンテナ21を含み得る。入力電源12から入力される電気エネルギーの第1の部分は、送信制御システム26などであるが、それに限定されないワイヤレス送信システム20のコンポーネントに電気的に電力供給するように構成されている。入力電源12から入力される電気エネルギーの第2の部分は、送信機アンテナ21を介して、ワイヤレス受信機システム30への、ワイヤレス送電のために調整され、且つ/或いは変更される。したがって、入力エネルギーの第2の部分は、パワーコンディショナ40によって変更され、且つ/或いは調整される。示されないが、入力電気エネルギーの第1及び第2の部分の一方又は両方は、パワーコンディショナ40及び/又は送信制御システム26による受信の前に、さらなる企図されたサブシステム(例えば、とりわけ、電圧レギュレータ、電流レギュレータ、スイッチングシステム、故障システム、安全レギュレータ)によって、変更され(modified)、調整され、変更され(altered)、且つ/或いは他の方法で変更され(changed)てもよいことが確実に企図される。
ここで、図3を参照し、引き続き図1及び図2を参照すると、送信制御システム26のサブコンポーネント及び/又はシステムは、示される。送信制御システム26は、センシングシステム50と、送信コントローラ28と、通信システム29と、ドライバ48と、メモリ27とを含み得る。
送信コントローラ28は、演算を実行し、制御アルゴリズムを実行し、データを格納し、データを検索し、データを収集し、ワイヤレス送信システム20と関連付けられた他のコンポーネント及び/又はサブシステムを有する通信を制御し且つ/或いは提供し、且つ/或いは所望の任意の他の演算又は制御タスクを実行する少なくとも1つのプロセッサを含む、任意の電子コントローラ又はコンピューティングシステムであってもよい。送信コントローラ28は、単一のコントローラであってもよく、或いはワイヤレス送信システム20の様々な機能及び/又は特徴を制御するように配置された2つ以上のコントローラを含んでもよい。送信コントローラ28の機能性は、ハードウェア及び/又はソフトウェアにおいて実装されてもよく、ワイヤレス送信システム20の動作に関する1つ又は複数のデータマップに依存してもよい。そのために、送信コントローラ28は、メモリ27と動作可能に関連付けられてもよい。メモリは、内部メモリ、外部メモリ、及び/又はリモートメモリ(例えば、インターネットなどであるが、それらに限定されないネットワークを介して送信コントローラ28に動作可能に接続されたデータベース及び/又はサーバ)のうちの1つ又は複数を含んでもよい。内部メモリ及び/又は外部メモリは、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EPROM、又は時々だが稀にEROMと表示される)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EEPROM)を含む、リードオンリーメモリ(ROM)と、ダイナミックRAM(DRAM)、スタティックRAM(SRAM)、シンクロナスダイナミックRAM(SDRAM)、シングルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(SDR SDRAM)、ダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(DDR SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4)、及びグラフィックスダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(GDDR SDRAM、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5)、フラッシュメモリ、ポータブルメモリなどを含む、ランダムアクセスメモリ(RAM)と、のうちの1つ又は複数を含んでもよいが、それらに限定されない。そのようなメモリ媒体は、非一時的機械可読メモリ媒体及び/又はコンピュータ可読メモリ媒体の例である。
送信制御システム26の特定の要素は、送信制御システム26の独立したコンポーネント及び/又は回路(例えば、他の企図された要素の中でも、ドライバ48、メモリ27、通信システム29、センシングシステム50)として示されるが、そのようなコンポーネントは、送信コントローラ28と一体化されてもよい。いくつかの実施例では、概して、送信コントローラ28は、送信コントローラ28及びワイヤレス送信システム20の一方又は両方の機能要素を含むように構成されている集積回路であってもよい。
示されるように、送信コントローラ28は、データ送信、受信、及び/又は通信の目的のために、少なくとも、メモリ27、通信システム29、パワーコンディショナ40、ドライバ48、及びセンシングシステム50と動作可能に関連付けられている。ドライバ48は、パワーコンディショナ40の動作を少なくとも部分的に制御するように実装され得る。いくつかの実施例では、ドライバ48は、送信コントローラ28から、生成されたパルス幅変調(PWM)信号を生成し、且つ/或いはパワーコンディショナ40に出力するように命令を受信してもよい。いくつかのそのような実施例では、PWM信号は、パワーコンディショナ40を駆動し、PWM信号によって規定された動作周波数を有する交流信号として電力を出力するように構成されていてもよい。いくつかの実施例では、PWM信号は、パワーコンディショナ40によって出力されたAC電力信号のデューティサイクルを生成するように構成されていてもよい。いくつかのそのような実施例では、デューティサイクルは、AC電力信号の所与の周期の約50%であるように構成されていてもよい。
センシングシステムは、1つ又は複数のセンサを含んでもよく、各センサは、ワイヤレス送信システム20の1つ又は複数のコンポーネントと動作可能に関連付けられ、情報及び/又はデータを提供するように構成されていてもよい。用語「センサ」は、ワイヤレス送信システム20、ワイヤレス受信機システム30、入力電源12、ホストデバイス11、送信機アンテナ21、受信機アンテナ31のうちの1つ又は複数の機能、状態、電気的特性、動作、及び/又は動作特性を感知するように動作するワイヤレス送信システム20と動作可能に関連付けられた1つ又は複数のコンポーネントを、任意の他のコンポーネント及び/又はそれらのサブコンポーネントと共に規定するために、最も広い解釈において使用される。
図4の実施形態に示されるように、センシングシステム50は、サーマルセンシングシステム52、オブジェクトセンシングシステム54、受信機センシングシステム56、及び/又は任意の他のセンサ58を含み得るが、それらに限定されない。これらのシステム内には、とりわけ、状態ベースのメンテナンスセンシングシステム、性能最適化センシングシステム、充電状態センシングシステム、温度管理センシングシステム、コンポーネント加熱センシングシステム、IoTセンシングシステム、エネルギー及び/又は電力管理センシングシステム、衝撃検出センシングシステム、電気ステータスセンシングシステム、速度検出センシングシステム、デバイス健全性センシングシステムなどであるが、それらに限定されないアプリケーションによって必要とされる特定のセンシング態様に対処する、さらに具体的な任意の追加或いは代替のセンシングシステムが存在してもよい。オブジェクトセンシングシステム54は、異物検知(FOD)システムであってもよい。
サーマルセンシングシステム52、オブジェクトセンシングシステム54、受信機センシングシステム56、及び/又は、任意の追加或いは代替のシステムを含む他のセンサ58の各々は、送信コントローラ28に動作可能且つ/或いは通信可能に接続される。サーマルセンシングシステム52は、ワイヤレス送信システム20又はワイヤレス送信システム20の近くの他の要素内の周囲温度及び/又はコンポーネント温度を監視するように構成されている。サーマルセンシングシステム52は、ワイヤレス送信システム20内の温度を検出するように構成されていてもよく、検出された温度が閾値温度を超える場合、送信コントローラ28は、ワイヤレス送信システム20が動作するのを防ぐ。そのような閾値温度は、安全上の考慮、動作上の考慮、効率上の考慮、及び/又はそれらの任意の組み合わせのために構成されていてもよい。非限定的な一実施例では、サーマルセンシングシステム52からの入力を介して、送信コントローラ28が、ワイヤレス送信システム20内の温度が許容可能な動作温度から望ましくない動作温度に上昇したと判定する場合(例えば、非限定的な一実施例では、内部温度が摂氏約20℃(C)から約50℃に上昇する)、送信コントローラ28は、ワイヤレス送信システム20の動作を防ぎ、且つ/或いはワイヤレス送信システム20からの電力出力のレベルを低減させる。いくつかの非限定的な実施例では、サーマルセンシングシステム52は、熱電対、サーミスタ、負温度係数(NTC)レジスタ、測温抵抗体(RTD)、及び/又はそれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数を含んでもよい。
図4に描かれるように、送信センシングシステム50は、オブジェクトセンシングシステム54を含み得る。オブジェクトセンシングシステム54は、ワイヤレス受信機システム30及び/又は受信機アンテナ31のうちの1つ又は複数を検出するように構成されていてもよく、したがって、受信機システム30がワイヤレス送信システム20に近接していることを送信コントローラ28に示す。追加的に或いは代替的に、オブジェクトセンシングシステム54は、ワイヤレス送信システム20に接触し、或いは近接する不要なオブジェクトの存在を検出するように構成されていてもよい。いくつかの実施例では、オブジェクトセンシングシステム54は、望ましくないオブジェクトの存在を検出するように構成されている。いくつかのそのような実施例では、送信コントローラ28が、オブジェクトセンシングシステム54によって提供される情報を介して、望ましくないオブジェクトの存在を検出する場合、送信コントローラ28は、ワイヤレス送信システム20の動作を防ぎ、或いは他の方法で変更する。いくつかの実施例では、オブジェクトセンシングシステム54は、インピーダンス変化検出スキームを利用し、送信コントローラ28は、既知の、許容可能な電気インピーダンス値又は電気インピーダンス値の範囲に対して、送信機アンテナ21によって観測された電気インピーダンスの変化を分析する。
追加的に或いは代替的に、オブジェクトセンシングシステム54は、送信コントローラ28が、受信機アンテナ31などの、検出されるオブジェクトの既知の品質係数値又は品質係数値の範囲からの変化を分析する、品質係数(Q)変化検出スキームを利用してもよい。インダクタの「品質係数」又は「Q」は、(周波数(Hz)×インダクタンス(H))/抵抗(オーム)として規定されることができ、周波数は、回路の動作周波数であり、インダクタンスは、インダクタのインダクタンス出力であり、抵抗は、インダクタの内部にある放射抵抗と反応抵抗との組み合わせである。本明細書で規定されるように、概して、「品質係数」は、アンテナ、回路、又は共振器のような装置の効率を測定する指標(尺度の数値)として受け入れられている。いくつかの実施例では、オブジェクトセンシングシステム54は、光学センサ、電気光学センサ、ホール効果センサ、近接センサ、及び/又はそれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数を含んでもよい。
受信機センシングシステム56は、ワイヤレス送信システム20と結合可能であり得る任意のワイヤレス受信機システムの存在を検出するように構成されている、任意のセンサ、回路、及び/又はそれらの組み合わせである。いくつかの実施例では、受信機センシングシステム56及びオブジェクトセンシングシステム54は、組み合わされてもよく、コンポーネントを共有してもよく、且つ/或いは1つ又は複数の共通のコンポーネントによって具現化されてもよい。いくつかの実施例では、任意のそのようなワイヤレス受信機システムの存在が検出される場合、前記ワイヤレス受信機システムへの、ワイヤレス送信システム20による電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び/又はデータのワイヤレス送信は、可能とされる。いくつかの実施例では、ワイヤレス受信機システムの存在が検出されない場合、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び/又はデータの継続的なワイヤレス送信は、発生することができない。したがって、受信機センシングシステム56は、ワイヤレス送信システム20の環境内、或いはワイヤレス送信システム20に近接する環境内の電気的特性を分析することと、電気的特性に基づいて、ワイヤレス受信機システム30の存在を判定することとを行うように構成されている、1つ又は複数のセンサを含んでもよく、且つ/或いは1つ又は複数のセンサと動作可能に関連付けられてもよい。
ここで、図5を参照し、引き続き図1-図4を参照すると、パワーコンディショナ40の一実施形態を示すブロックダイアグラムは、示される。パワーコンディショナ40において、概して、電力は、入力電源12自体又は介在するパワーコンバータを介して、AC源をDC源(示さず)に変換する、DC電源として受け取られる。電圧レギュレータ46は、電力を入力電源12から受け取り、電力をアンテナ21による送信のために供給することと、ワイヤレス送信システム20のコンポーネントに電力供給するための電力を供給することとを行うように構成されている。したがって、電圧レギュレータ46は、受信された電力を、各々がそれぞれの下流コンポーネントの動作に適切な電圧である、少なくとも2つの電力信号:ワイヤレス送信システム20の任意のコンポーネントに電気的に電力供給する第1の電力信号と、ワイヤレス受信機システム30へのワイヤレス送信のために調整され、変更された第2の部分とに変換するように構成されている。図3に示されるように、そのような第1の部分は、少なくとも、センシングシステム50、送信コントローラ28、及び通信システム29に送信される。しかしながら、第1の部分は、これらのコンポーネントだけへの送信に限定されず、ワイヤレス送信システム20の任意の電気的コンポーネントに送信され得る。
電力の第2の部分は、パワーコンディショナ40の増幅器42に供給され、アンテナ21によるワイヤレス送信の電力を調整するように構成されている。増幅器は、インバータとして機能してもよく、入力DC電力信号を電圧レギュレータ46から受信し、送信制御システム26からのPWM入力に少なくとも部分的に基づいて、ACを出力として生成してもよい。増幅器42は、例えば、デュアル(dual)電界効果トランジスタパワーステージインバータ又はクアドプル(quadruple)電界効果トランジスタパワーステージインバータなどの、パワーステージインバータであってもよく、或いは含んでもよい。パワーコンディショナ40内、ひいてはワイヤレス送信システム20内の増幅器42の使用は、そのような増幅器なしで送信される場合よりもはるかに大きい振幅を有する電気信号のワイヤレス送信を可能にする。例えば、増幅器42の追加は、ワイヤレス送信システム20が、約10mW-約500Wの電力を有する電力信号として電気エネルギーを送信することを可能にし得る。いくつかの実施例では、増幅器42は、1つ又は複数のE級電力増幅器であってもよく、或いは含んでもよい。E級電力増幅器は、高周波数(例えば、約1MHz-約1GHzの周波数)での使用のために設計された効率的にチューニングされたスイッチング電力増幅器である。概して、E級増幅器は、単極スイッチング素子と、スイッチ及び出力負荷の間のチューニングされたリアクティブネットワーク(例えば、アンテナ21)とを採用する。E級増幅器は、スイッチング素子をゼロ電流(例えば、オンからオフへのスイッチング)又はゼロ電圧(オフからオンへのスイッチング)のポイントで動作することのみによって、高周波で高い効率を実現し得る。そのようなスイッチング特性は、デバイスのスイッチング時間が動作の周波数に比較して長いときでさえ、スイッチにおいて失われる電力を最小化し得る。しかしながら、増幅器42は、E級電力増幅器であることに確実に限定されず、増幅器42の一部として含まれ得る他の増幅器の中でも、D級増幅器、EF級増幅器、Hインバータ増幅器、及び/又はプッシュプルインバータのうちの1つ又は複数であってもよく、或いは含んでもよい。
ここで、図6及び図7に目を向けると、ワイヤレス送信システム20は、示され、とりわけ、パワーコンディショナ40、増幅器42、チューニングシステム24の要素をさらに詳述する。ワイヤレス送信システム20のブロックダイアグラムは、1つ又は複数の電気信号と、そのような信号の調整と、そのような信号の変更と、そのような信号の変換と、そのような信号の反転と、そのような信号の増幅と、それらの組み合わせとを示す。図6では、DC電力信号は、線が、図6及び本願の他の図における他の実線よりもかなり太いように、大いにボールドされた線で示され、AC信号は、DC電力信号のボールドよりもかなり少なくボールドされた太さを有する実質的に正弦波状の波形として示され、データ信号は、点線として表される。AC信号は、必ずしも実質的に正弦波でなく、以下で説明される目的に適した任意のAC波形(例えば、他の波形の中でも、正弦半波、矩形波、矩形半波)であってもよいことに留意されたい。図7は、ワイヤレス送信システムの要素と、それらのサブコンポーネントとのためのサンプル電気コンポーネントを簡略化された形式において示す。図7は、ワイヤレス送信システム20のための概略図の1つの分岐又はサブセクションを表してもよく、且つ/或いはワイヤレス送信システム20のコンポーネントは、明確のために図7に示された概略図から省略されてもよいことに留意されたい。
図6に示され、上で議論されたように、入力電源12は、増幅器42でのコンディショニングの前に、電圧レギュレータ46によって変更されるその電圧レベルを有し得る、入力直流電圧(VDC)を供給する。いくつかの実施例では、図7に示されるように、増幅器42は、チョークインダクタLCHOKEを含むことがあり、チョークインダクタLCHOKEは、VDCのDC電力信号が増幅器42の増幅器トランジスタ48に向かって継続することを可能にする一方、VDCにおける無線周波数干渉をブロックするために利用され得る。VCHOKEは、当該技術分野で知られている任意の適切なチョークインダクタとして構成されていてもよい。
増幅器42は、VDCを変更し、且つ/或いは反転し、ACワイヤレス信号VACを生成するように構成されており、ACワイヤレス信号VACは、より詳細に以下で議論されるように、受信データ信号及び送信データ信号の一方又は両方を搬送するように構成され得る(図6において「データ」として記される)。増幅器トランジスタ48は、DC電力信号をAC電力信号に反転し、変換し、且つ/或いは調整することができる、当該技術分野で知られている任意のスイッチングトランジスタであってもよく、他の既知のスイッチングトランジスタの中でも、電界効果トランジスタ(FET)、窒化ガリウム(GaN)FETS、バイポーラジャンクショントランジスタ(BJT)、及び/又はワイドバンドギャップ(WBG)半導体トランジスタなどであるが、それらに限定されない。増幅器トランジスタ48は、駆動信号(図6において「PWM」と記される)を増幅器トランジスタ48のゲート(図6において「G」として記される)で受信することと、ACワイヤレス信号をワイヤレス送電システム20の動作周波数及び/又は動作周波数帯域で生成するために、DC信号VDCを反転することとを行うように構成されている。駆動信号は、ワイヤレス送電システム20の動作周波数及び/又は動作周波数帯域でそのような反転のために構成されているPWM信号であってもよい。
議論され、上に開示されたように、駆動信号は、送信制御システム26及び/又はその中の送信コントローラ28によって生成され、出力される。送信コントローラ26、28は、駆動信号を供給するように構成されており、ワイヤレスデータ信号(図6において「データ」と記される)を符号化することと、ワイヤレスデータ信号(図6において「データ」と記される)を復号化することと、それらの任意の組み合わせとのうちの1つ又は複数を実行するように構成されている。いくつかの実施例では、電気データ信号は、ACワイヤレス電力信号のインバンド信号であってもよい。いくつかのそのような実施例では、そのようなインバンド信号は、ACワイヤレス電力信号のインバンドのオンオフキーイング(OOK)信号であってもよい。例えば、NFC規格に説明されるように、タイプA通信は、OOKの一形態であり、データ信号は、約13.553MHz-約13.567MHzの範囲における動作周波数で動作するキャリアACワイヤレス電力信号においてオンオフキーされる。
しかしながら、AC電力信号の電力、電流、インピーダンス、位相、及び/又は電圧レベルが、高周波ワイヤレス電力伝送のために現在及び/又はレガシーハードウェアにおいて使用されるレベル(送信される約500mW超え)を超えて変更されるとき、そのようなレガシーハードウェアは、通信機能の必要とされる忠実度でインバンドデータ信号を適切に符号化し、且つ/或いは復号化することができないことがある。AC出力電力信号におけるそのようなより高い電力は、レガシーハードウェアが、より高い電力、高周波ワイヤレス電力伝送に関して十分に備わっていないことに起因した信号への他の潜在的な劣化の中でも、OOK立ち上がりに関する立ち上がり時間を増加させること、OOK立ち下がりに関する立ち下がり時間を増加させること、OOK立ち上がりにおける必要とされる電圧をオーバーシュートすること、及び/又はOOK立ち下がりにおける電圧をアンダーシュートすることに起因して、信号劣化を引き起こし得る。したがって、増幅器42が、ワイヤレス電力伝送中のインバンドデータ信号から、立ち上がり及び立ち下がり時間、オーバーシュート、アンダーシュート、及び/又は他の信号欠陥を制限し、且つ/或いは実質的に除去するように設計される必要性が存在する。そのような欠陥を制限し、且つ/或いは実質的に除去するこの能力は、本願のシステムを可能にし、より高い電力のワイヤレス電力伝送を高周波ワイヤレス送電システムにおいて提供する。
さらに例示的な説明に関して、図8は、OOKインバンド信号の立ち下がり及び立ち上がりに関するプロットを示す。立ち下がり時間(t1)は、信号が意図された全電圧(V1)の90%電圧(V4)であるときと、V1の約5%の電圧(V2)に立ち下がるときとの間の時間として示される。立ち上がり時間(t3)は、信号がV2で終わるときと、V4程度に立ち上がるときとの間の時間として示される。そのような立ち上がり及び立ち下がり時間は、信号の受信機アンテナによって読み出されてもよく、適用可能なデータ通信プロトコルは、データが立ち上がり及び/又は立ち下がり時間が特定の境界を超える場合、受信機によって非準拠し、且つ/或いは判読不可能であるように、立ち上がり及び立ち下がり時間に関する制限を含んでもよい。
ここで、図6及び図7に戻ると、言及された欠陥の制限及び/又は実質的な除去を実現するために、増幅器42は、ダンピング回路60を含む。ダンピング回路60は、ACワイヤレス信号及び関連付けられたデータ信号の送信中にACワイヤレス信号をダンピングするように構成されている。ダンピング回路60は、レガシーシステムと比較されるとき、データ信号のレートが準拠し、且つ/或いは判読可能であり得るだけでなく、より速いデータレート及び/又は高められたデータ範囲をも実現し得るように、OOK信号送信中の立ち上がり及び立ち下がり時間を短縮するように構成されていてもよい。ACワイヤレス電力信号をダンピングするために、ダンピング回路は、少なくとも、ダンピングトランジスタ63を含み、ダンピングトランジスタ63は、ダンピング信号(Vdamp)を送信コントローラ62から受信するように構成されている。ダンピング信号は、ワイヤレスデータ信号の送信及び/又は受信中にACワイヤレス信号のダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタを切り替える(オン/オフ)ように構成されている。ACワイヤレス信号のそのような送信は、送信コントローラ28によって実行されてもよく、且つ/或いは、そのような送信は、アンテナ21、31間の結合磁界内で、ワイヤレス受信機システム30からの送信を介して実行されてもよい。
データ信号がOOKを介して伝達される実施例では、ダンピング信号は、データ信号の状態と実質的に反対であり、且つ/或いは逆であってもよい。これは、OOKデータ信号が「オン」状態にある場合、ダンピング信号は、ダンピングトランジスタに「オフ」にするように命令し、したがって、ダンピング回路がグランドに設定されないので、信号は、ダンピング回路60を介して散逸されず、したがって、増幅回路からの短絡及び電流は、実質的にダンピング回路60をバイパスすることを意味する。OOKデータ信号が「オフ」状態にある場合、ダンピング信号は、「オン」であってもよく、したがって、ダンピングトランジスタ63は、「オン」状態に設定され、VACの電流の流れは、ダンピング回路によってダンプされる。したがって、「オン」のとき、ダンピング回路60は、システムの効率が実質的に影響されず、そのような散逸がOOK信号における立ち上がり及び/又は立ち下がり時間を短縮させるように、ちょうど十分な電力、電流、及び/又は電圧を散逸するように構成され得る。さらに、ダンピング信号は、OOK信号が「オン」であるとき、ダンピングトランジスタ63に「オフ」にするように命令し得るので、不必要に信号をダンプすることはなく、したがって、ダンピングが必要とされないとき、VACからの任意の効率損失を軽減し得る。
図7に示されるように、ダンピング回路60を含み得る増幅器42の分岐は、増幅器トランジスタ48の出力ドレインに配置される。ダンピング回路60がここに配置される必要はなく、いくつかの実施例では、エネルギー散逸が所望される回路における最初のノードである、増幅器トランジスタ48出力ドレインに最も近いノードにおいてダンプすることができ得るので、これは、出力ACワイヤレス信号を適切にダンプするのに役立ち得る。そのような実施例では、ダンピング回路は、増幅器トランジスタ48のドレインと電気的に並列接続である。しかしながら、ダンピング回路は、アンテナ21に近接して、送信チューニングシステム24に近接して、且つ/或いはフィルタ回路65に近接して接続されることが確実に可能である。
ダンピング回路60は、より高い電力の高周波ワイヤレス送電において適切な通信のためにACワイヤレス信号を適切にダンプするように機能することができ、いくつかの実施例では、ダンピング回路は、追加のコンポーネントを含んでもよい。例えば、示されるように、ダンピング回路60は、ダンピングダイオードDDAMP、ダンピングレジスタRDAMP、ダンピングコンデンサCDAMP、及び/又はそれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数を含んでもよい。RDAMPは、ダンピングトランジスタ63と電気的に直列であってもよく、RDAMPの値(オーム)は、少なくともいくらかの電力を電力信号から散逸するように構成されていてもよく、振幅シフトキーイング信号、OOK信号、及び/又はそれらの組み合わせにおける立ち上がり及び立ち下がり時間を加速する役割を果たし得る。いくつかの実施例では、RDAMPの値は、RDAMPが、許容可能なインバンド信号における最も速い立ち上がり及び/又は立ち下がり時間を実現し、且つ/或いは最小限の立ち上がり及び/又は立ち下がり時間に関する規格の制限を満たすために、最小限の電力量を散逸するように、選択され、構成されており、且つ/或いは設計される。それによって、最大効率(RDAMPに失われる、より少ない電力)でデータの忠実度を実現し、ならびに、システムが負荷されないとき、且つ/或いは最も軽い負荷条件下でデータの忠実度を維持する。
CDAMPはまた、ダンピングトランジスタ63及びRDAMPの一方又は両方と直列接続であってもよい。CDAMPは、インバンド信号の遷移点を平滑化することと、そのような信号におけるオーバーシュート且つ/或いはアンダーシュート状態を制限することとを行うように構成されていてもよい。さらに、いくつかの実施例では、CDAMPは、トランジスタがダンピング信号を介してアクティベートされるとき、実行されるダンピングがACワイヤレス電力信号と180度位相がずれていることを保証するように構成されていてもよい。
さらに、DDAMPは、ダンピングトランジスタ63、RDAMP、CDAMP、及び/又はそれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数と直列に含まれてもよい。示されるように、DDAMPは、ダンピングトランジスタ63がオフ状態にあるとき、電流がダンピング回路60から流れることができないように配置される。DDAMPの包含は、ダンピング回路がアクティブでなく、或いは「オン」でないとき、AC電力信号における電力効率損失を防ぎ得る。実際、ダンピングトランジスタ63は、理想的なシナリオでは、「オフ」状態にあるとき、ダンピング回路を効果的に短絡する役割を果たすように設計されるが、現実的には、いくらかの電流は、依然としてダンピング回路に到達することがあり、且つ/或いは、いくらかの電流は、ダンピング回路60から反対方向に恐らく流れることがある。したがって、DDAMPの包含は、そのようなシナリオを防ぎ、電流、電力、及び/又は電圧がダンピングトランジスタ63に向かって散逸されることのみを可能にし得る。DDAMPを含む、この構成は、ダンピング回路60が増幅器トランジスタ48のドレインノードで接続されるとき、信号が正弦半波電圧であってもよく、したがって、VACの電圧が常に正であるので、望ましいことがある。
特に、図6A、図7Aに示されるように、ダンピング回路60Aは、増幅器42の出力と電気的に並列に接続され、したがって、ダンピング回路60Aは、増幅器トランジスタ48の出力で出力信号をダンプするように構成されている。代替的に、図6B、図7Bに示されるように、ダンピング回路60Bは、フィルタ65でのフィルタリング後に増幅器の出力信号をダンプするように構成されていてもよい。さらに、図6C、図7Cに示されるように、ダンピング回路60Cは、送信機アンテナ21と電気的に並列に接続されてもよく、且つ/或いは、言い換えれば、送信チューニングシステム24と送信機アンテナ21との間のワイヤレス送信システム20の信号経路にあってもよい。ダンピング回路60の信号経路の位置は、信号ダンピングに対して異なる影響を有し、したがって、異なる所望の信号ダンピング用途において利用され得る。例えば、60Bの位置は、チューニングシステム24による処理/チューニングの前に、電力増幅器42の出力信号をダンピングするのに理想的であり、第1の増幅器-外部位置で効果的な信号ダンピングを実行し、したがって、ダウン信号経路コンポーネントに対する負担を軽減し得る。代替的に、ダンピング回路60Cの位置は、送信機アンテナ21での送信の前に、ダンピング回路60Cを信号の最終的なダンピング又は最終的な後処理として配置するように機能し得る。
ダンピング回路60を超えて、いくつかの実施例では、増幅器42は、シャントコンデンサCSHUNTを含んでもよい。CSHUNTは、AC電力信号をグランドへ分流し、AC電力信号の電圧を充電するように構成されていてもよい。したがって、CSHUNTは、約50%のデューティサイクルが維持されるように、且つ/或いは、AC電力信号の形状が正電圧において実質的に正弦波であるように、AC電力信号の効率的且つ安定した波形を維持するように構成されていてもよい。
いくつかの実施例では、増幅器42は、フィルタ回路65を含んでもよい。フィルタ回路65は、ワイヤレス送信システム20内の電磁干渉(EMI)を緩和し、且つ/或いは除去するように設計されてもよい。フィルタ回路65の設計は、インピーダンス伝送及び/又は送信チューニングシステム24によって行われるチューニングの変更に起因するワイヤレス送信システム20のインピーダンス伝送への影響を考慮して実行されてもよい。そのために、フィルタ回路65は、少なくとも、ワイヤレス送電システムにおけるEMIを緩和するように構成されている他のフィルタ回路の中でも、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、及び/又はバンドパスフィルタのうちの1つ又は複数であってもよく、或いは含んでもよい。
示されるように、フィルタ回路65は、フィルタインダクタLo及びフィルタコンデンサCoを含み得る。フィルタ回路65は、複素インピーダンスを有してもよく、したがって、フィルタ回路65を介した抵抗は、Roとして規定され得る。いくつかのそのような実施例では、フィルタ回路65は、以下のように規定された、少なくとも、フィルタ品質係数γFILTERに基づいて、最適化のために設計され、且つ/或いは構成され得る。
ローパスフィルタを含み、或いはローパスフィルタによって具現化されるフィルタ回路65では、ローパスフィルタのカットオフ周波数(ωo)は、以下のように規定される。
いくつかのワイヤレス送電システム20では、カットオフ周波数は、アンテナの動作周波数よりも約1.03-1.4倍大きいことが所望される。実験結果は、概して、より大きいγFILTERが電圧利得を改善し、システム電圧リップル及びタイミングを改善し得るので、より大きいγFILTERは、好ましいことがあることが判明している。したがって、上記のLo及びCoの値は、Lo及びCoの値のカットオフ周波数の制約及び利用可能なコンポーネントが与えられると、γFILTERが最も高く、理想的なレベル(例えば、システム10のインピーダンスが最大電力伝送のために共役的に整合されるとき)に最適化され得るように設定され得る。
図7に示されるように、次いで、増幅器42からの調整された信号は、アンテナ21による送信の前に、送信チューニングシステム24によって受信される。送信チューニングシステム24は、チューニング及び/又はインピーダンス整合、フィルタ(例えば、他のフィルタの中でも、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、「pi」又は「Π」フィルタ、「T」フィルタ、「L」フィルタ、「LL」フィルタ、及び/又はL-Cトラップフィルタ)、ネットワーク整合、センシング、及び/又はワイヤレス送信システム20からワイヤレス受信機システム30への信号のワイヤレス伝送を最適化するように構成されている調整要素を含み得る。さらに、送信チューニングシステム24は、インピーダンス整合回路を含んでもよく、インピーダンス整合回路は、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び電子データのうちの1つ又は複数のワイヤレス送信のための所与の電力、電流、及び/又は電圧要件に関して、対応するワイヤレス受信機システム30とインピーダンスを整合させるように設計される。示された送信チューニングシステム24は、少なくとも、CZ1、CZ2、及び(アンテナ21と動作可能に関連付けられた)値を含み、その全ては、ワイヤレス送信システム20及びブローダ(broader)システム10の一方又は両方においてインピーダンス整合するように構成され得る。CTxが、アンテナ21の固有静電容量を指すことに留意されたい。
図9Aは、ワイヤレス送電機28を動作するための例示的な方法100Aであり、例えば、送信コントローラ、電圧レギュレータ46、増幅器トランジスタ48、ダンピング回路60、送信チューニングシステム24、及び送信機アンテナ21を利用する。方法100Aは、送信システム20のハードウェア、送信コントローラ28によって実行されるソフトウェア、又はそれらの任意の組み合わせのうちの1つ又は複数を使用して実行されてもよい。
方法は、ブロック102において開始され、送信コントローラ28は、ワイヤレスデータ信号を検出し、或いは判定する。送信システム20がデータをワイヤレス受信機システム30に送信することを意図する実施例では、送信コントローラ28は、ワイヤレスデータ信号を送信する意図を検出し、或いはデータ信号を送信し得ることを知っており、ワイヤレスデータ信号は、送信コントローラ28によって駆動信号に符号化され得る。代替的に、ワイヤレス受信機システム30がワイヤレスデータ信号の送信機である場合、送信コントローラは、アンテナ21、31間の磁界によって生成される電圧及び/又は電流を監視することと、ワイヤレス受信機システム30が磁界に符号化した信号を検出することとによって、ワイヤレスデータが送信されることを判定する。例えば、そのような信号は、送信システム20による送信中に、ワイヤレス受信機システム30が、磁界によって生成される電流又は電圧の一方又は両方を選択的に低減させるとき、磁界を介して符号化されてもよい。いくつかのそのような実施例では、ダンピング信号の存在を判定することは、ワイヤレス受信機システム30と関連付けられた受信機品質係数情報(QRx)を使用することに少なくとも部分的に基づいていてもよい。いくつかのさらなる実施例では、QRxは、例えば、受信機センシングシステム56から受信され、或いは受信機センシングシステム56によって提供されてもよい。
ブロック104において、方法は、送信制御システム26に関して上で議論されたように、ACワイヤレス信号104のための駆動信号を判定することを含む。次いで、ブロック106に示されるように、方法100Aは、ACワイヤレス信号のための駆動信号を増幅器トランジスタ48に供給することを含む。ブロック104、106のそれぞれの実行の前、後、又は理想的には実質的に同時に、方法100Aは、ダンピング信号を判定すること(110)と、ダンピング信号をダンピングシステム60に供給すること(ブロック120)とをさらに含む。
図10Aを参照して、ブロック110のステップは、より詳細に説明される。ブロック110のステップのためのサブ方法110Aは、示され、決定112で示されるように、送信コントローラによって、ACワイヤレス信号の中でも、受信又は送信データ信号が「ロー」(ASK/OOK)又は「オフ」状態(OOK)にあるか否かを判定することによって開始する。データ信号が「ロー」又は「オフ」状態にある場合、ブロック114に示されるように、ダンピング信号は、データ信号が前記「ロー」又は「オフ」状態にある間にダンピング信号がアクティベートされるべきであることを示し得る。さもなければ、ブロック110Aは、データ信号が「ハイ」(ASK/OOK)又は「オン」(OOK)状態から「ロー」又は「オフ」状態に遷移する将来の瞬間を検出するために、データ信号を監視し続け得る。データ信号が「ロー」又は「オフ」状態にあるとき、決定116によって示されるように、送信コントローラ28は、「ロー」又は「オフ」状態から「ハイ」又は「オン」状態への遷移のために信号を監視し得る。データ信号が「ロー」又は「オフ」のままである場合、ブロック110Aのサブ方法は、決定116にループバックし、遷移のために監視を継続する。しかしながら、「ロー」又は「オフ」状態から「ハイ」又は「オン」状態への遷移が検出されるとき、ブロック118に示されるように、送信コントローラ28は、ダンピング信号を介して、ダンピング回路60の信号ダンピングを非アクティベートし得る。ダンピング回路60を非アクティベートした後、ブロック110のサブ方法110Aは、決定112に戻り、「ハイ」又は「オン」状態から「ロー」又は「オフ」状態への遷移のために監視する。
データ信号とダンピング信号との間の関係は、図11A及び図11Bのタイミングダイアグラムに示される。図11Aは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第1のプロット128Aと、ダンピング信号60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第1のプロット160Aとを示す。同様に、且つ図11Aのプロットと同じデータを含んで、図11Bは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第2のプロット128Bと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第2のプロット160Bとを示す。特に図11Aに示されるように、VDAMPの状態は、VDATAの状態と実質的に反対であることがあり、VDATAが「ハイ」又は「オン」状態であるとき、VDAMPは、「ロー」又は「オフ」状態であり得ることを意味する。したがって、VDAMPとVDATAとの間のこの既知の関係は、VDATAに基づいて、VDAMPの生成及び/又は送信を実行するための計算の複雑さを軽減するのに有利であり得る。説明の目的のために、「オン」及び「ハイ」は、2つの状態の信号が第1の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあり、「オフ」又は「ロー」は、2つの状態の信号が第2の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあることに留意されたい。
ブロック110の判定を実行するための別の例示的なサブ方法は、図10Bのサブ方法110Bのブロックダイアグラムに示される。サブ方法110Bは、決定212で示されるように、送信コントローラ28によって、ACワイヤレス信号の中でも、受信又は送信データ信号が、「ロー」(ASK/OOK)又は「オフ」状態(OOK)にあるか否かを判定することによって開始する。データ信号の状態又はデータ信号の一連の状態が、送信又は受信の開始又はプロセス中を示す場合、ブロック214に示されるように、送信コントローラ28は、ダンピング回路に、「アクティブモード」における動作を開始するように命令する。さもなければ、サブ方法110Bは、データ信号の送信又は受信の命令のためのデータ信号を監視し続け得る。
「アクティブモード」は、例えば、送信コントローラ28によって出力されるダンピング信号を介してダンピング回路60を動作するためのモードを指す。アクティブモードがオンであるとき、ダンピング信号は、ダンピング回路に、「オン」のままであること、或いは、言い換えれば、ダンピングトランジスタ63への入力が、ダンピングシステム60がACワイヤレス信号をダンピングするための少なくともいくらかの電力を散逸することを可能にするような状態にあることを命令する。ACワイヤレス信号のダンピングは、アクティブモード中に、データ信号の状態(「オン」/「オフ」又は「ハイ」/「ロー」)とは無関係に実行される。したがって、ダンピング回路60は、アクティブモード中に、データ信号の状態の変化に応答して、オン及びオフを切り替えない。
データの送信が完了する場合、ダンピング信号は、信号ダンピングを非アクティベートすること(ブロック218)に進むことによって、ダンピング回路60がアクティブモードから非アクティブモードに遷移するべきことを示すことになり、さもなければ、サブ方法110Bは、決定216によって示されるように、データ信号が完全に送信され、或いは受信されたか否かを監視し続けることになる。
アクティブモードを使用することは、データ信号の状態の変化に応答してダンピング回路60を切り替えることと比較して、計算上或いは動作上の簡素化を提供し得る。したがって、アクティブモードの動作モードを利用することによって、ダンピング信号のために送信コントローラ28によって利用される計算リソースは、低減され、且つ/或いは簡素化され得る。さらに、ダンピングトランジスタ63の、より少ないスイッチングを組み込むことによって、送信システム20の物理的コンポーネントによって引き起こされる不要とされるノイズ又は干渉の可能性は、低減される。さらに、スイッチングの減少に起因して、アクティブモードの使用は、ダンピングトランジスタ63に、より少ないストレスをかけることによって、システムのロバスト性を高め得る。
データ信号とダンピング信号との間のこの関係は、図11C及び図11Dのタイミングダイアグラムに示される。図11Cは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第3のプロット128Cと、ダンピング回路60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第3のプロット160Cとを示す。同様に、且つ図11Cのプロットと同じデータを含んで、図11Dは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第4のプロット128Dと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第4のプロット160Dとを示す。特に図11Cに示されるように、VDAMPの状態は、VDATAの状態が繰り返し変化しているとき、「ハイ」又は「オン」状態にあることがあり、したがって、データが送信されており、或いは受信されていることを示す。これは、データ送信中に、VDATAが「ハイ」又は「オン」状態であるか、或いは「ロー」又は「オフ」状態であるか、VDAMPが「ハイ」又は「オン」状態であり、したがってアクティブモードにあり得ることを意味する。したがって、VDAMPとVDATAとの間のこの既知の関係は、VDATAの送信のタイミングに基づいて、VDAMPの生成及び/又は送信を実行するための計算の複雑さを軽減するのに有利であり得る。説明の目的のために、「オン」及び「ハイ」は、2つの状態の信号が第1の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあり、「オフ」又は「ロー」は、2つの状態の信号が第2の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあることに留意されたい。
図11Eは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第5のプロット128Eと、ダンピング回路60への出力するためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第5のプロット160Eとを示す。同様に、且つ図11Eのプロットと同じデータを含んで、図11Fは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第6のプロット128Fと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第6のプロット160Fとを示す。いくつかの実施例では、送信コントローラ28によって、データ送信がいつ終了するかの判定(ブロック216)は、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」又は「オン」状態のままである時間の長さを監視することを含んでもよい。前記時間の長さが、ワイヤレス信号の送信又は受信が終了していることを示す時間の閾値(tVDoff)を満たし、或いは超える場合、送信コントローラ28は、データの送信又は受信が終了していることを決定する。したがって、データ信号がハイのままである時間の長さがtVDoffを満たし、或いは超える場合、ダンピング信号は、ダンピング回路に、「ロー」又は「オフ」状態に遷移するように命令する。
図11Gは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第7のプロット128Gと、ダンピング回路60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第7のプロット160Gとを示す。同様に、且つ図11Gのプロットと同じデータを含んで、図11Hは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第8のプロット128Hと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第8のプロット160Hとを示す。いくつかのそのような実施例では、図11G、図11Hに示されるように、VDATAは、送信のためのデータメッセージ(VDATAmsg)を含んでもよく、オン信号メッセージ(VDATAon)及びオフ信号メッセージ(VDATAoff)の一方又は両方を含んでもよい。
いくつかの実施例では、VDATAonは、送信コントローラ28によって読み出され、或いは書き込まれるとき、送信コントローラに、データ信号が送信されており、或いは受信されていることを示してもよく、したがって、ダンピング信号は、ダンピング回路60に、アクティブモードにあるように命令するべきである。ダンピング信号は、VDATAonの第1の「ロー」状態(示されるように)のときにアクティブモードに遷移し、VDATAonの全てが受信されると、VDATAの第1の「ロー」状態がVDATAonの一部として意図されたことを検証した後、オンのままであってもよい。さもなければ、VDATAの第1の「ロー」状態がVDATAonの一部でない場合、アクティブモードは、停止してもよい。いくつかの他の実施例では、ダンピング信号は、VDATAonが完全に受信され、且つ/或いは確認されるまで、アクティブモードのアクティベーションを遅延させてもよい。
いくつかの追加的或いは代替的な実施例では、VDATAoffは、送信コントローラ28によって読み出され、或いは書き込まれるとき、送信コントローラ28に、データ信号が送信又は受信を終了しようとしていることを示してもよく、したがって、ダンピング信号は、ダンピング回路に、アクティブモードから遷移するように命令するべきである。いくつかのそのような実施例では、VDATAoffは、VDATA内で、VDATAmsgに進んでもよく、或いは付加されてもよい。
いくつかの実施例では、データ信号の送信又は受信を検出するために、送信コントローラ28は、データ信号が「ハイ」(ASK/OOK)又は「オン」(OOK)状態から「ロー」又は「オフ」状態に遷移する瞬間のために監視してもよい。データ信号が「ロー」又は「オフ」状態にあるとき、決定116によって示されるように、送信コントローラ28は、「ロー」又は「オフ」状態から「ハイ」又は「オン」状態への遷移のために信号を監視し得る。データ信号が「ロー」又は「オフ」のままである場合、ブロック110Aのサブ方法は、決定116にループバックし、遷移のために監視し続ける。しかしながら、「ロー」又は「オフ」状態から「ハイ」又は「オン」状態への遷移が検出されるとき、ブロック118に示されるように、送信コントローラ28は、ダンピング信号を介して、ダンピング回路60の信号ダンピングを非アクティベートし得る。ダンピング回路60を非アクティベートした後、ブロック110のサブ方法110Aは、決定112に戻り、「ハイ」又は「オン」状態から「ロー」又は「オフ」状態への遷移のために監視する。
ブロック110の判定を実行するための別の例示的なサブ方法は、図10Cのサブ方法110Cのブロックダイアグラムに示される。サブ方法110Cは、決定311によって示されるように、信号ダンピングに関する複数の動作モードのうちの1つにおいて動作するか否かを判定することによって開始する。動作モードは、より詳細に以下で議論され得るように、スイッチングモード及びアクティベーションモードを含むが、それらに限定されない。複数の動作モードの各々は、そのようなモードを選択するための他の理由の中でも、ワイヤレス電力伝送システム10の動作条件、データ又は電力の優先順位の選択、コントローラ28、38の計算効率のうちの1つ又は複数に基づいて選択され得る。選択された動作モードに基づいて、サブ方法110Cは、決定312又は決定332のいずれかに進む。
スイッチングモードが選択される場合、決定312で示されるように、送信コントローラ28は、ACワイヤレス信号の中でも、受信又は送信データ信号が、「ロー」(ASK/OOK)又は「オフ」(OOK)状態にあるか否かを判定する。データ信号が「ロー」又は「オフ」状態にある場合、ブロック314に示されるように、ダンピング信号は、データ信号が前記「ロー」又は「オフ」状態にある間にダンピング信号がアクティベートされるべきであることを示し得る。さもなければ、サブ方法110Cは、データ信号が「ハイ」(ASK/OOK)又は「オン」(OOK)状態から「ロー」又は「オフ」状態に遷移する将来の瞬間を検出するために、データ信号を監視し続け得る。データ信号が「ロー」又は「オフ」状態であるとき、決定316によって示されるように、送信コントローラ28は、「ロー」又は「オフ」状態から「ハイ」又は「オン」状態への遷移のために信号を監視し得る。データ信号が「ロー」又は「オフ」のままである場合、サブ方法110Cは、決定316にループバックし、遷移の監視を継続する。しかしながら、「ロー」又は「オフ」状態から「ハイ」又は「オン」状態への遷移が検出されるとき、ブロック318に示されるように、送信コントローラ28は、ダンピング信号を介して、ダンピング回路60の信号ダンピングを非アクティベートし得る。ダンピング回路60を非アクティベートした後、決定321に示されるように、サブ方法110Cは、動作が現在選択されている動作モード(スイッチングモード)のままであるか否かを判定し得る。送信コントローラ28が、動作がスイッチングモードのままであることを判定する場合、サブ方法110Cは、決定312に戻り、「ハイ」又は「オン」状態から「ロー」又は「オフ」状態への遷移を監視する。さもなければ、サブ方法110Cは、決定311に戻る。
データ信号とダンピング信号との間の関係は、図11A及び図11Bのタイミングダイアグラムに示される。図11Aは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第1のプロット128Aと、ダンピング信号60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第1のプロット160Aとを示す。同様に、且つ図11Aのプロットと同じデータを含んで、図11Bは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第2のプロット128Bと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第2のプロット160Bとを示す。特に図11Aに示されるように、VDAMPの状態は、VDATAの状態と実質的に反対であることがあり、VDATAが「ハイ」又は「オン」状態であるとき、VDAMPは、「ロー」又は「オフ」状態であり得ることを意味する。したがって、VDAMPとVDATAとの間のこの既知の関係は、VDATAに基づいて、VDAMPの生成及び/又は送信を実行するための計算の複雑さを軽減するのに有利であり得る。説明の目的のために、「オン」及び「ハイ」は、2つの状態の信号が第1の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあり、「オフ」又は「ロー」は、2つの状態の信号が第2の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあることに留意されたい。
ここで、図10C及び決定311に戻ると、コントローラがアクティベーションモードにおいて動作することを決定する場合、決定332に示されるように、コントローラ28は、ACワイヤレス信号の中でも、受信又は送信データ信号が、「ロー」(ASK/OOK)又は「オフ」(OOK)状態にあるか否かを判定する。データ信号の状態又はデータ信号の一連の状態が、送信又は受信の開始又はプロセス中を示す場合、ブロック334に示されるように、送信コントローラ28は、ダンピング回路に、「アクティブモード」における動作を開始するように命令し得る。さもなければ、サブ方法110Cは、データ信号の送信又は受信の命令のためのデータ信号を監視し続け得る。
「アクティブモード」は、例えば、送信コントローラ28によって出力されるダンピング信号を介してダンピング回路60を動作するためのモードを指す。アクティブモードがオンであるとき、ダンピング信号は、ダンピング回路に、「オン」のままであること、或いは、言い換えれば、ダンピングトランジスタ63への入力が、ダンピングシステム60がACワイヤレス信号をダンピングするための少なくともいくらかの電力を散逸することを可能にするような状態にあることを命令する。ACワイヤレス信号のダンピングは、アクティブモード中に、データ信号の状態(「オン」/「オフ」又は「ハイ」/「ロー」)とは無関係に実行される。したがって、ダンピング回路60は、アクティブモード中に、データ信号の状態の変化に応答して、オン及びオフを切り替えない。
データの送信が完了する場合、ダンピング信号は、信号ダンピングを非アクティベートすること(ブロック338)に進むことによって、ダンピング回路60がアクティブモードから非アクティブモードに遷移するべきことを示すことになる。ダンピング回路60を非アクティベートした後、決定340に示されるように、サブ方法110Cは、動作が現在選択されている動作モード(アクティベーションモード)のままであるべきか否かを判定し得る。送信コントローラ28が、動作がアクティベーションモードのままであることを判定する場合、サブ方法110Cは、データ送信又は受信が発生していることを監視するために、決定332に戻る。さもなければ、サブ方法110Cは、決定311に戻る。
アクティベーションモードを使用することは、データ信号の状態の変化に応答してダンピング回路60を切り替えることと比較して、計算上或いは動作上の簡素化を提供し得る。したがって、アクティブモードの動作モードを利用することによって、ダンピング信号のために送信コントローラ28によって利用される計算リソースは、低減され、且つ/或いは簡素化され得る。さらに、ダンピングトランジスタ63の、より少ないスイッチングを組み込むことによって、送信システム20の物理的コンポーネントによって引き起こされる不要とされるノイズ又は干渉の可能性は、低減される。さらに、スイッチングの減少に起因して、アクティブモードの使用は、ダンピングトランジスタ63に、より少ないストレスをかけることによって、システムのロバスト性を高め得る。
データ信号とダンピング信号との間の関係は、図11C及び図11Dのタイミングダイアグラムに示される。図11Cは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第3のプロット128Cと、ダンピング回路60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第3のプロット160Cとを示す。同様に、且つ図11Cのプロットと同じデータを含んで、図11Dは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第4のプロット128Bと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第4のプロット160Bとを示す。特に図11Cに示されるように、VDAMPの状態は、VDATAの状態が繰り返し変化しているとき、「ハイ」又は「オン」状態にあることがあり、したがって、データが送信されており、或いは受信されていることを示す。これは、データ送信中に、VDATAが「ハイ」又は「オン」状態であるか、或いは「ロー」又は「オフ」状態であるか、VDAMPが「ハイ」又は「オン」状態であり、したがって、アクティブモードにあり得ることを意味する。したがって、VDAMPとVDATAとの間のこの既知の関係は、VDATAの送信のタイミングに基づいて、VDAMPの生成及び/又は送信を実行するための計算の複雑さを軽減するのに有利であり得る。説明の目的のために、「オン」及び「ハイ」は、2つの状態の信号が第1の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあり、「オフ」又は「ロー」は、2つの状態の信号が第2の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあることに留意されたい。
図11Eは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第5のプロット128Eと、ダンピング回路60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第5のプロット160Eとを示す。同様に、且つ図11Eのプロットと同じデータを含んで、図11Fは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第6のプロット128Fと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第6のプロット160Fとを示す。いくつかの実施例では、送信コントローラ28によって、データ送信がいつ終了するかの判定(ブロック116)は、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」又は「オン」状態のままである時間の長さを監視することを含んでもよい。前記時間の長さが、ワイヤレス信号の送信又は受信が終了していることを示す時間の閾値(tVDoff)を満たし、或いは超える場合、送信コントローラ28は、データの送信又は受信が終了していることを決定する。したがって、データ信号がハイのままである時間の長さがtVDoffを満たし、或いは超える場合、ダンピング信号は、ダンピング回路に、「ロー」又は「オフ」状態に遷移するように命令する。
図11Gは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第7のプロット128Eと、ダンピング回路60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第7のプロット160Eとを示す。同様に、且つ図11Hのプロットと同じデータを含んで、図11Hは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第8のプロット128Hと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第8のプロット160Hとを示す。いくつかのそのような実施例では、図11G、図11Hに示されるように、VDATAは、送信のためのデータメッセージ(VDATAmsg)を含んでもよく、オン信号メッセージ(VDATAon)及びオフ信号メッセージ(VDATAoff)の一方又は両方を含んでもよい。
いくつかの実施例では、VDATAonは、送信コントローラ28によって読み出され、或いは書き込まれるとき、送信コントローラに、データ信号が送信されており、或いは受信されていることを示してもよく、したがって、ダンピング信号は、ダンピング回路60に、アクティブモードにあるように命令するべきである。ダンピング信号は、VDATAonの第1の「ロー」状態(示されるように)のときにアクティブモードに遷移し、VDATAonの全てが受信されると、VDATAの第1の「ロー」状態がVDATAonの一部として意図されたことを検証した後、オンのままであってもよい。さもなければ、VDATAの第1の「ロー」状態がVDATAonの一部でない場合、アクティブモードは、停止してもよい。いくつかの他の実施例では、ダンピング信号は、VDATAonが完全に受信され、且つ/或いは確認されるまで、アクティブモードのアクティベーションを遅延させてもよい。
いくつかの追加的或いは代替的な実施例では、VDATAoffは、送信コントローラ28によって読み出され、或いは書き込まれるとき、送信コントローラ28に、データ信号が送信又は受信を終了しようとしていることを示してもよく、したがって、ダンピング信号は、ダンピング回路に、アクティブモードから遷移するように命令するべきである。いくつかのそのような実施例では、VDATAoffは、VDATA内で、VDATAmsgに進んでもよく、或いは付加されてもよい。
ブロック110の判定を実行するための別の例示的なサブ方法は、図10Dのサブ方法110Dのブロックダイアグラムに示される。サブ方法110Dは、ダンピング信号が、信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタを、アクティブモード及び非アクティブモードのうちの1つに切り替えるように構成されており、ダンピング信号は、周期的にアクティブモードに切り替えるように、時間的に実行される。そのために、ダンピング信号は、nが整数であるn*Tの各時間において、ワイヤレス送電システムの動作中に、アクティブモードがオンに切り替えられるように、期間「T」の経過後、周期的にオンに切り替えられ得る。
「アクティブモード」は、例えば、送信コントローラ28によって出力されるダンピング信号を介してダンピング回路60を動作するためのモードを指す。アクティブモードがオンであるとき、ダンピング信号は、ダンピング回路に、「オン」のままであること、或いは、言い換えれば、ダンピングトランジスタ63への入力が、ダンピングシステム60がACワイヤレス信号をダンピングするための少なくともいくらかの電力を散逸することを可能にするような状態にあることを命令する。ACワイヤレス信号のダンピングは、アクティブモード中に、データ信号の状態(「オン」/「オフ」又は「ハイ」/「ロー」)とは無関係に実行される。したがって、ダンピング回路60は、アクティブモード中に、データ信号の状態の変化に応答して、オン及びオフを切り替えない。
アクティブモードを使用することは、データ信号の状態の変化に応答してダンピング回路60を切り替えることと比較して、計算上或いは動作上の簡素化を提供し得る。したがって、アクティブモードの動作モードを利用することによって、ダンピング信号のために送信コントローラ28によって利用される計算リソースは、低減され、且つ/或いは簡素化され得る。さらに、ダンピングトランジスタ63の、より少ないスイッチングを組み込むことによって、送信システム20の物理的コンポーネントによって引き起こされる不要とされるノイズ又は干渉の可能性は、低減される。さらに、スイッチングの減少に起因して、アクティブモードの使用は、ダンピングトランジスタ63に、より少ないストレスをかけることによって、システムのロバスト性を高め得る。
図10Dに示されるように、決定411は、時間経過、及び、期間Tの最初の経過のトリガで開始した後(例えば、示されるように、n=1)、動作時間が期間Tの間隔にいつ達するかを監視する。したがって、時間が期間Tの間隔である場合、ブロック412に示されるように、信号ダンピングアクティブモードは、オンにされる。次いで、ブロック414に示されるように、ワイヤレス送信システム20は、所与の期間T内の時間のウィンドウの期間中に、データを受信し、或いは送信することがあり、前記時間のウィンドウは、ダンピング時間(tdamp)を有する。いくつかの実施例では、tdampは、期間T未満である。次いで、サブ方法110Dは、決定416において時間を監視し続け、tdampが経過するとき、アクティブモードは、非アクティベートされ、サブ方法110Dは、決定411に戻り、期間Tの間隔の次の経過のために監視し続ける。
データ信号とダンピング信号との間の関係は、図11I及び図11Jのタイミングダイアグラムに示される。図11Iは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第9のプロット128Aと、ダンピング回路60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第9のプロット160Aとを示す。同様に、図11Iのプロットと同じデータを含んで、図11Jは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第10のプロット128Jと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第10のプロット160Jとを示す。特に図11Iに示されるように、VDAMPの状態は、VDATAの状態が繰り返し変化しているとき、「ハイ」又は「オン」状態にあることがあり、したがって、データが送信されており、或いは受信されていることを示す。これは、時間tdampの周期的なウィンドウ中に、VDATAが「ハイ」又は「オン」状態であるか、或いは「ロー」又は「オフ」状態であるか、VDAMPが「ハイ」又は「オン」状態であり、したがってアクティブモードにあり得ることを意味する。したがって、VDAMPとVDATAとの間のこの既知の関係及びタイミングは、VDATAの送信のタイミングに基づいて、VDAMPの生成及び/又は送信を実行するための計算の複雑さを軽減するのに有利であり得る。説明の目的のために、「オン」及び「ハイ」は、2つの状態の信号が第1の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあり、「オフ」又は「ロー」は、2つの状態の信号が第2の状態にあることを描写するために互換的に使用されることがあることに留意されたい。示されるように、tdampの期間にオンに切り替えられるアクティブモードは、各期間T(例えば、T、2T、3T、4T、...、nT)の開始時に発生する。しかしながら、アクティブモードウィンドウの各インスタンスは、期間nTの異なる部分内でオンにしてもよく、異なる期間tdampを有してもよいことが企図される。
図11Kは、VDATAがOOKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号(VDATA)に関する第11のプロット128Kと、ダンピング回路60への出力のためのダンピング信号(VDAMP)に関する対応する第11のプロット160Kを示す。同様に、図11Kのプロットと同じデータを含んで、図11Lは、VDATAがASKを介して符号化され、VDATA及びVDAMPが、理想的な、同時の時間スケール上に存在するとき、例示的なデータ信号VDATAに関する第12のプロット128Lと、ダンピング信号VDAMPに関する対応する第12のプロット160Lとを示す。図11K、図11Lの実施例では、tdampは、可変であることがあり、tdampは、期間T内で、データの送信又は受信が終了しているとき、終了する。したがって、データの送信/受信のシステム20又はコントローラ28による情報に基づいて、ダンピング信号におけるアクティブモードは、非アクティブモードに切り替えられ得る。
いくつかの実施例では、送信コントローラ28によって、データ送信がいつ終了するかの判定は、ワイヤレスデータ信号が「ハイ」又は「オン」状態のままである時間の長さを監視することを含んでもよい。前記時間の長さが、ワイヤレス信号の送信又は受信が終了していることを示す時間の閾値を満たし、或いは超える場合、送信コントローラ28は、データの送信又は受信が終了していることを決定する。したがって、データ信号がハイのままである時間の長さがこの時間を満たし、或いは超える場合、ダンピング信号は、ダンピング回路に、「ロー」又は「オフ」状態に遷移するよう命令する。いくつかの追加的或いは代替的な実施例では、VDATAは、オフ信号メッセージを含んでもよく、オフ信号メッセージが送信コントローラ28によって読み出され、或いは書き込まれるとき、オフ信号メッセージは、送信コントローラ28に、データ信号が送信又は受信を終了していることを示し、したがって、ダンピング信号は、ダンピング回路に、アクティブモードから遷移するように命令するべきである。
ここで、図9Aに戻ると、方法100Aは、ブロック130、132、140に進む。ブロック130、132、140のいくつかは、連続的に見えることがあり、理想的には、ブロック130、132、140は、同時に実行され(ブロック132、140の前に実行されているブロック130によって見出される不利益はない)、したがって、図9Aの前記ブロックの順序付けは、連続的な性能を示すことが意図されない。ブロック130では、電圧レギュレータ46は、入力電圧(VPA)で、直流(DC)入力信号を増幅器トランジスタ48に供給する。ブロック132では、増幅器トランジスタ48は、駆動信号を送信コントローラ28から受信し、VPAを電圧レギュレータ46から受信する。ブロック140では、ダンピング回路60及び/又はそのダンピングトランジスタ63は、ダンピング信号を受信する。ダンピング信号に基づいて、ダンピング回路60は、送信機アンテナ21によるACワイヤレス信号の信号送信の前に、ACワイヤレス信号を選択的にダンプする。
ブロック132、134は、それぞれブロック140、142とは異なる時間に実行されるように見えることがあり、理想的な条件では、ブロック130及び140は、実質的に同時に実行され、ブロック134及び142は、実質的に同時に実行される。「実質的に同時に」は、理想的な、同時の実行を指すが、物理的コンポーネントの許容誤差に起因して、信号送信/受信における必要な遅延を考慮する。
図9Bは、図9Aの方法100Aと比較して、多くの同様の且つ/或いは同一の方法ステップ又はブロックを含む、ワイヤレス送信システム20を動作するための別の方法100Bである。そのために、方法100Bは、方法100Aの同じ或いは同様のブロック102、104、106、120、132、134、140、及び142を含み、したがって、その上述はまた、図9Bの方法100Bのブロック102、104、106、120、132、134、140、及び142に適用可能である。しかしながら、ブロック110B及び130Bは、ブロック110A、110Bと比較して、追加の特徴を含む。
ブロック111は、図12Aのブロック111のためのサブ方法111Aを介して実行されてもよく、ダンピング回路がアクティベートされるとき、電圧レギュレータ46に、入力電圧(VPA)を上昇入力電圧(VPA+)に立ち上げるように命令することを含む。図12Aに示されるように、ブロック111Aのためのサブ方法は、電圧レギュレータ46に、ダンピング信号がアクティベートされるとき、VPAをVPA+に増加させるように命令すること(ブロック115)と、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、VPA+を低減させ、VPAに戻すように命令すること(ブロック117)とをさらに含み得る。図12Aと同様に、サブ方法111Aは、ブロック110Aのためのサブ方法の同じ或いは同様のブロック112、114、116、118を含み、したがって、その上述はまた、図12Aのブロック112、114、116、118に適用可能である。
代替的に、ブロック111は、図12Bのブロック111のためのサブ方法111Bを介して実行されてもよく、ダンピング回路がアクティベートされるとき、電圧レギュレータ46に、入力電圧(VPA)を上昇入力電圧(VPA+)に立ち上げるように命令することを含む。図12Bに示されるように、サブ方法111Bは、電圧レギュレータ46に、ダンピング信号がアクティベートされるとき、VPAをVPA+に増加させるように命令すること(ブロック215)と、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、VPA+を低減させ、VPAに戻すように命令すること(ブロック217)とをさらに含み得る。図12Bと同様に、サブ方法111Bは、図10Bのサブ方法110Bの同じ或いは同様のブロック212、214、216、218を含み、したがって、その上述はまた、図12Bのブロック212、214、216、218に適用可能である。
代替的に、ブロック111は、図12Cのブロック111のためのサブ方法111Cを介して実行されてもよく、ダンピング回路がアクティベートされるとき、電圧レギュレータ46に、入力電圧(VPA)を上昇入力電圧(VPA+)に立ち上げるように命令することを含む。図10Bに示されるように、サブ方法111Cは、電圧レギュレータ46に、ダンピング信号がアクティベートされるとき、VPAをVPA+に増加させるように命令すること(ブロック315)と、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、VPA+を低減させ、VPAに戻すように命令すること(ブロック317)とをさらに含み得る。サブ方法111Cは、図10Cのサブ方法110Cの同じ或いは同様のブロック311、312、314、316、318、321、332、334、336、338、340を含み、したがって、その上述はまた、図10Cのブロック311、312、314、316、318、321、332、334、336、338、340に適用可能である。
代替的に、ブロック111は、図12Dのブロック111のためのサブ方法111Dを介して実行されてもよく、ダンピング回路がアクティベートされるとき、電圧レギュレータ46に、入力電圧(VPA)を上昇入力電圧(VPA+)に立ち上げるように命令することを含む。図12Dに示されるように、サブ方法111Dは、電圧レギュレータ46に、ダンピング信号がアクティベートされるとき、VPAをVPA+に増加させるように命令すること(ブロック415)と、ダンピング信号が非アクティベートされるとき、VPA+を低減させ、VPAに戻すように命令すること(ブロック417)とをさらに含み得る。図9Bと同様に、サブ方法111Dは、サブ方法111Dの同じ或いは同様のブロック412、414、416、418を含み、したがって、その上述はまた、図12Dのブロック412、414、416、418に適用可能である。
VPA+は、信号がダンピング回路60によってダンプされるときに発生する、ACワイヤレス信号における、必要な電力損失を補償するように構成され得る。例えば、VPA+は、その電流がワイヤレス送信システム20を介して流れるときに、アクティベートされるとき、ダンピング回路によってACワイヤレス信号の信号経路に導入される任意の抵抗及び/又はインピーダンスを補償するように構成され得る。したがって、VPAをVPA+に選択的に立ち上げることによって、ACワイヤレス信号の電力出力は、所与の期間にわたって、VPAの変化なしと比較して、実質的に一貫した且つ/或いはより一貫したままであり得る。
ここで、図13に目を向け、少なくとも図1及び図2を引き続き参照すると、ワイヤレス受信機システム30は、より詳細に示される。ワイヤレス受信機システム30は、送信機アンテナ21を介して、ワイヤレス送信システム20から近接場磁気結合を介して、少なくとも、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び/又は電気的に送信可能なデータを受信するように構成されている。図9に示されるように、ワイヤレス受信機システム30は、少なくとも、受信機アンテナ31と、受信機チューニング及びフィルタリングシステム34と、パワーコンディショナ32と、受信機制御システム36と、電圧分離回路70とを含む。受信機チューニング及びフィルタリングシステム34は、ワイヤレス送信システム20の電気インピーダンスに実質的に整合するように構成され得る。いくつかの実施例では、受信機チューニング及びフィルタリングシステム34は、受信機アンテナ31の電気インピーダンスを、送信機アンテナ21の駆動周波数での発電機又は負荷の特性インピーダンスに動的に調整し、実質的に整合するように構成されていてもよい。
示されるように、パワーコンディショナ32は、整流器33及び電圧レギュレータ35を含む。いくつかの実施例では、整流器33は、受信機チューニング及びフィルタリングシステム34と電気的に接続される。整流器33は、受信された電気エネルギーを交流電気エネルギー信号から直流電気エネルギー信号に変更するように構成されている。いくつかの実施例では、整流器33は、少なくとも1つのダイオードで構成されている。整流器33のいくつかの非限定的な例示的な構成は、センタータップ付き全波整流器及びフィルタ付き全波整流器を含む全波整流器、フィルタ付き半波整流器を含む半波整流器、フィルタ付きブリッジ整流器を含むブリッジ整流器、スプリットサプライ整流器、単相整流器、三相整流器、電圧ダブラ、同期電圧整流器、制御整流器、非制御整流器、及び半制御整流器を含むが、それらに限定されない。電子デバイスが、電圧に敏感であり得るので、電子デバイスのさらなる保護は、クリッパ回路又はデバイスによって提供されてもよい。この点で、整流器33は、クリッパ回路又はクリッパデバイスをさらに含んでもよく、クリッパ回路又はクリッパデバイスは、入力AC信号の正半分(上半分)、負半分(下半分)、又は正負両方の半分のいずれかを除去する回路又はデバイスである。言い換えれば、クリッパは、入力AC信号の正の振幅、負の振幅、又は正負両方の振幅を制限する回路又はデバイスである。
電圧レギュレータ35のいくつかの非限定的な実施例は、シリーズリニア電圧レギュレータ、バックコンバータ、低ドロップアウト(LDO)レギュレータ、シャントリニア電圧レギュレータ、ステップアップスイッチング電圧レギュレータ、ステップダウンスイッチング電圧レギュレータ、インバータ電圧レギュレータ、ツェナー制御トランジスタシリーズ電圧レギュレータ、チャージポンプレギュレータ、及びエミッタフォロワ電圧レギュレータを含むが、それらに限定されない。電圧レギュレータ35は、倍率器(voltage multiplier)をさらに含んでもよく、倍率器は、入力電圧の振幅(ピーク値)よりも2倍、3倍、又はそれ以上大きい振幅(ピーク値)を有する出力電圧を供給する電子回路又はデバイスとしてである。電圧レギュレータ35は、整流器33と電気的に接続し、整流器33によるACへの変換後に、ワイヤレスに受信された電気エネルギー信号の電気電圧の振幅を調整するように構成されている。いくつかの実施例では、電圧レギュレータ35は、LDOリニア電圧レギュレータであってもよい。しかしながら、他の電圧調整回路及び/又はシステムは、企図される。示されるように、電圧レギュレータ35によって出力された直流電気エネルギー信号は、電子デバイス14の負荷16で受信される。いくつかの実施例では、直流電力信号の一部分は、受信機制御システム36及びその任意のコンポーネントに電力供給するために利用されてもよい。しかしながら、受信機制御システム36及びその任意のコンポーネントは、負荷16(例えば、負荷16が電池及び/又は他の電源であるとき)及び/又は電子デバイス14の他のコンポーネントから電力供給され、且つ/或いは信号を受信してもよいことが確実に可能である。
受信機制御システム36は、受信機コントローラ38、通信システム39、及びメモリ37を含み得るが、それらに限定されない。受信機コントローラ38は、少なくとも、演算を実行し、制御アルゴリズムを実行し、データを格納し、データを検索し、データを収集し、ワイヤレス受信機システム30と関連付けられた他のコンポーネント及び/又はサブシステムを有する通信を制御し且つ/或いは提供するプロセッサを含む任意の電子コントローラ又はコンピューティングシステムであってもよい。受信機コントローラ38は、単一のコントローラであってもよく、或いはワイヤレス受信機システム30の様々な機能及び/又は特徴を制御するように配置された2つ以上のコントローラを含んでもよい。受信機コントローラ38の機能性は、ハードウェア及び/又はソフトウェアにおいて実装されてもよく、ワイヤレス受信機システム30の動作に関する1つ又は複数のデータマップに依存してもよい。そのために、受信機コントローラ38は、メモリ37と動作可能に関連付けられてもよい。メモリは、内部メモリ、外部メモリ、及び/又はリモートメモリ(例えば、インターネットなどであるが、それらに限定されないネットワークを介して受信機コントローラ38に動作可能に接続されたデータベース及び/又はサーバ)の一方又は両方を含んでもよい。内部メモリ及び/又は外部メモリは、プログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EPROM、又は時々だが稀にEROMと表示される)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EEPROM)を含む、リードオンリーメモリ(ROM)と、ダイナミックRAM(DRAM)、スタティックRAM(SRAM)、シンクロナスダイナミックRAM(SDRAM)、シングルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(SDR SDRAM)、ダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(DDR SDRAM、DDR2、DDR3、DDR4)、及びグラフィックスダブルデータレートシンクロナスダイナミックRAM(GDDR SDRAM、GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5)、フラッシュメモリ、ポータブルメモリなどを含む、ランダムアクセスメモリ(RAM)と、のうちの1つ又は複数を含んでもよいが、それらに限定されない。そのようなメモリ媒体は、非一時的コンピュータ可読メモリ媒体の例である。
さらに、受信機制御システム36の特定の要素は、受信機制御システム36のサブコンポーネント及び/又は回路(例えば、他の企図された要素の中でも、メモリ37、通信システム39)として示されるが、そのようなコンポーネントは、受信機コントローラ38の外部にあってもよい。いくつかの実施例では、概して、受信機コントローラ38は、受信機コントローラ38及びワイヤレス受信機システム30の一方又は両方の機能要素を含むように構成されている1つ又は複数の集積回路であってもよく、且つ/或いは含んでもよい。本明細書で使用されるように、概して、用語「集積回路」は、建設及び商業の目的のために不可分であると考えられるように、回路要素の全て又はいくつかが分離不可能に関連付けられ、電気的に相互接続される回路を指す。そのような集積回路は、薄膜トランジスタ、厚膜技術、及び/又はハイブリッド集積回路を含んでもよいが、それらに限定されない。
いくつかの実施例では、受信機コントローラ38は、所与の動作周波数でデータを送受信するように構成されている専用回路であってもよい。例えば、受信機コントローラ38は、NFCタグ及び/又はラベル付け集積回路などであるが、それらに限定されないタグ付け或いは識別子集積回路であってもよい。そのようなNFCタグ及び/又はラベル付け集積回路の実施例は、NXPセミコンダクターズN.V.によって製造される集積回路のNTAG(登録商標)ファミリを含む。しかしながら、通信システム39は、これらの例示的なコンポーネントに確実に限定されず、いくつかの実施例では、通信システム39は、(例えば、受信機コントローラ38と一体化された)別の集積回路で実装されてもよく、且つ/或いは、他の企図される通信システム及び/又は装置の中でも、電子デバイス14及びワイヤレス受信機システム30の一方又は両方の別のトランシーバであってもよく、或いは、電子デバイス14及びワイヤレス受信機システム30の一方又は両方と動作可能に関連付けられてもよい。さらに、いくつかの実施例では、通信システム39の機能は、コントローラがアンテナ21、31間の誘導電界を変更し、ワイヤレス電力伝送動作周波数の周波数帯域において通信するように、受信機コントローラ38と一体化されてもよい。
図14は、本明細書に開示されるシステム、方法、及び/又は装置の任意と共に使用され得る送信機アンテナ21及び受信機アンテナ31のうちの1つ又は複数の例示的な、非限定的な実施形態を示す。示された実施形態では、アンテナ21、31は、平坦なスパイラルコイル構成である。非限定的な実施例は、Peraltaらに対する米国特許第9,941,743号、第9,960,628号、第9,941,743号全て、Singhらに対する第9,948,129号、第10,063,100号、Luzinskiに対する第9,941590号、Rajagopalanらに対する第9,960,629号、及びPeraltaらに対する米国特許出願第2017/0040107号、第2017/0040105号、第2017/0040688号に見出されることができ、これらの全ては、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に完全に援用される。
さらに、アンテナ21、31は、少なくとも1つの絶縁体が複数の導体間に配置されるマルチレイヤ-マルチターン(MLMT)構造を有するように構成されていてもよい。ワイヤレス送信システム20及び/又はワイヤレス受信機システム30内に組み込まれ得るMLMT構造を有するアンテナの非限定的な実施例は、Singhらに対する米国特許第8,610,530号、第8,653,927号、第8,680,960号、第8,692,641号、第8,692,642号、第8,698,590号、第8,698,591号、第8,707,546号、第8,710,948号、第8,803,649号、第8,823,481号、第8,823,482号、第8,855,786号、第8,898,885号、第9,208,942号、第9,232,893号、及び第9,300,046号に見出されることができ、これらの全ては、本出願の譲受人に譲渡され、本明細書に完全に援用される。これらは、単に例示的なアンテナ例であるが、アンテナ21、31は、前述された、より高い電力、高周波ワイヤレス電力伝送が可能な任意のアンテナであってもよいことが企図される。
図15は、本開示のシステム、方法、及び装置による、電気エネルギー、電力、電磁エネルギー、及び電子データのうちの1つ又は複数をワイヤレスに伝送するためのシステムを設計する方法1000の例示的なブロックダイアグラムである。そのために、方法1000は、システム10及びその任意のコンポーネントの任意の開示された実施形態に従ってシステムを設計するために利用され得る。
ブロック1200では、方法1000は、システム10における使用のためのワイヤレス送信システムを設計することを含む。ブロック1200で設計されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス送信システム20の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。ブロック1200は、ワイヤレス送信システムを設計するための方法1200として実装されてもよい。
ここで、図16に目を向け、図15の方法1000を引き続き参照すると、ワイヤレス送信システムを設計するための方法1200の例示的なブロックダイアグラムは、示される。方法1200によって設計されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス送信システム20の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。方法1200は、ブロック1210に示されるように、ワイヤレス送信システムの送信機アンテナを設計すること及び/又は選択することを含む。設計され、且つ/或いは選択された送信機アンテナは、送信機アンテナ21の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計され、且つ/或いは選択されてもよい。方法1200はまた、ブロック1220に示されるように、ワイヤレス送信システムの送信チューニングシステムを設計すること及び/又はチューニングすることを含む。そのような設計すること及び/又はチューニングすることは、より詳細に上で議論されたように、インピーダンス整合のために利用されてもよいが、それに限定されない。設計され、且つ/或いはチューニングされた送信チューニングシステムは、ワイヤレス送信システム20の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計され、且つ/或いはチューニングされてもよい。
方法1200は、ブロック1230に示されるように、ワイヤレス送信システムのパワーコンディショナを設計することをさらに含む。設計されるパワーコンディショナは、他の企図される電力出力特性考慮事項の中でも、電力伝送効率、送信ギャップ(例えば、ギャップ17)を最大化すること、受信機への出力電圧を増加させること、ワイヤレス電力伝送中の電力損失を緩和すること、データ通信の忠実度を低下させることなく、電力出力を増加させること、電力を共通の回路及び/又は増幅器から受信する複数のコイルの電力出力を最適化することなどの複数の電力出力特性考慮事項のうちの任意と共に設計されてもよいが、それらに限定されない。パワーコンディショナは、パワーコンディショナ40の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。さらに、ブロック1240では、方法1200は、入力電源12と、ブロック1230で設計されるパワーコンディショナとの間の接続、及び任意の関連付けられた接続コンポーネントを判定すること及び/又は最適化することを含み得る。そのような判定すること及び/又は最適化することは、とりわけ、保護機構及び/又は装置を選択すること及び実装すること、電圧保護機構を選択すること及び/又は実装することを含んでもよい。
方法1200は、ブロック1250に示されるように、方法1000のワイヤレス送信システムの送信制御システムを設計すること及び/又はプログラムすることをさらに含む。設計される送信制御システムは、送信制御システム26の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。そのようなそのコンポーネントは、センシングシステム50、ドライバ48、送信コントローラ28、メモリ27、通信システム29、サーマルセンシングシステム52、オブジェクトセンシングシステム54、受信機センシングシステム56、他のセンサ58、ゲート電圧レギュレータ43、PWM発生器41、周波数発生器348の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含むが、それらに限定されない。
ここで、図15に戻ると、ブロック1300では、方法1000は、システム10における使用のためのワイヤレス受信機システムを設計することを含む。ブロック1300で設計されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス受信機システム30の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。ブロック1300は、ワイヤレス受信機システムを設計するための方法1300として実装されてもよい。
ここで、図17に目を向け、図14の方法1000を引き続き参照すると、ワイヤレス受信機システムを設計するための方法1300の例示的なブロックダイアグラムは、示される。方法1300によって設計されるワイヤレス受信機システムは、ワイヤレス受信機システム30の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。方法1300は、ブロック1310に示されるように、ワイヤレス受信機システムの受信機アンテナを設計すること及び/又は選択することを含む。設計され、且つ/或いは選択された受信アンテナは、受信機アンテナ31の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計され、且つ/或いは選択されてもよい。方法1300は、ブロック1320に示されるように、ワイヤレス受信機システムの受信機チューニングシステムを設計すること及び/又はチューニングすることを含む。そのような設計すること及び/又はチューニングすることは、より詳細に上で議論されたように、インピーダンス整合のために利用されてもよいが、それに限定されない。設計され、且つ/或いはチューニングされた受信機チューニングシステムは、受信機チューニング及びフィルタリングシステム34の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計され、且つ/或いはチューニングされてもよい。
方法1300は、ブロック1330に示されるように、ワイヤレス受信機システムのパワーコンディショナを設計することをさらに含む。他の企図される電力出力特性考慮事項の中でも、電力伝送効率、送信ギャップ(例えば、ギャップ17)を最大化すること、受信機への出力電圧を増加させること、ワイヤレス電力伝送中の電力損失を緩和すること、データ通信の忠実度を低下させることなく、電力出力を増加させること、電力を共通の回路及び/又は増幅器から受信する複数のコイルの電力出力を最適化することなどの複数の電力出力特性考慮事項のうちの任意と共に設計されてもよいが、それらに限定されない。パワーコンディショナは、パワーコンディショナ40の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。さらに、ブロック1340では、方法1300は、負荷16と、ブロック1330のパワーコンディショナとの間の接続、及び任意の関連付けられた接続コンポーネントを判定すること及び/又は最適化することを含み得る。そのような判定すること及び/又は最適化することは、とりわけ、保護機構及び/又は装置を選択すること及び実装すること、電圧保護機構を選択すること及び/又は実装することを含んでもよい。
方法1300は、ブロック1350に示されるように、方法1300のワイヤレス受信機システムの受信機制御システムを設計すること及び/又はプログラムすることをさらに含む。設計される受信機制御システムは、受信機制御システム36の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。そのようなそのコンポーネントは、受信機コントローラ38、メモリ37、及び通信システム39の全部又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含むが、それらに限定されない。
ここで、図15の方法1000に戻ると、方法1000は、ブロック1400では、ワイヤレス電力伝送のためのワイヤレス送信システム及びワイヤレス受信機システムの両方を最適化すること及び/又はチューニングすることをさらに含む。そのような最適化すること及び/又はチューニングすることは、とりわけ、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置の任意に従って、インピーダンスを整合するためにシステムコンポーネントのパラメータを制御すること及び/又はチューニングすること、出力電力信号の電圧レベル及び/又は電力レベルを最適化すること及び/又は設定することを含むが、それらに限定されない。さらに、方法1000は、ワイヤレス電力伝送に必要なシステム特性を考慮して、データ通信のためのワイヤレス送信システム及びワイヤレス受信機システムの一方又は両方を最適化すること及び/又はチューニングすることを含む。そのような最適化すること及び/又はチューニングすることは、とりわけ、本明細書に開示されたシステム、方法、及び装置の任意に従って、電力信号及び電気データ信号の同時送信に関する電力特性を最適化すること、異なる送信方式のアンテナの品質係数をチューニングすることを含むが、それらに限定されない。
図18は、本開示のシステム、方法、及び装置による、電力信号及び電気データ信号の一方又は両方をワイヤレスに伝送するためのシステムを製造するための方法2000の例示的なブロックダイアグラムである。そのために、方法2000は、システム10及びその任意のコンポーネントの任意の開示された実施形態に従ってシステムを製造するために利用され得る。
ブロック2200では、方法2000は、システム10における使用のためのワイヤレス送信システムを製造することを含む。ブロック2200で製造されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス送信システム20の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。ブロック2200は、ワイヤレス送信システムを製造するための方法2200として実装されてもよい。
ここで、図19に目を向け、図18の方法2000を引き続き参照すると、ワイヤレス送信システムを製造するための方法2200の例示的なブロックダイアグラムは、示される。方法2200によって製造されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス送信システム20の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って製造されてもよい。方法2200は、ブロック2210に示されるように、ワイヤレス送信システムの送信機アンテナを製造することを含む。製造された送信システムは、送信機アンテナ21の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って構築され、且つ/或いはチューニングされてもよい。方法2200はまた、ブロック2220に示されるように、ワイヤレス送信システムの送信チューニングシステムを構築すること及び/又はチューニングすることを含む。そのような構築すること及び/又はチューニングすることは、より詳細に上で議論されたように、インピーダンス整合のために利用されてもよいが、それに限定されない。構築され、且つ/或いはチューニングされた送信チューニングシステムは、送信チューニングシステム24の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計され、且つ/或いはチューニングされてもよい。
方法2200は、ブロック2230に示されるように、ワイヤレス送信システムのパワーコンディショナを選択すること及び/又は接続することをさらに含む。製造されるパワーコンディショナは、他の企図される電力出力特性考慮事項の中でも、電力伝送効率、送信ギャップ(例えば、ギャップ17)を最大化すること、受信機への出力電圧を増加させること、ワイヤレス電力伝送中の電力損失を緩和すること、データ通信の忠実度を低下させることなく、電力出力を増加させること、電力を共通の回路及び/又は増幅器から受信する複数のコイルの電力出力を最適化することなどの複数の電力出力特性考慮事項のうちの任意と共に設計されてもよいが、それらに限定されない。パワーコンディショナは、パワーコンディショナ40の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。さらに、ブロック2240では、方法2200は、入力電源12とブロック2230のパワーコンディショナとの間の接続、及び任意の関連付けられた接続コンポーネントを判定すること及び/又は最適化することを含み得る。そのような判定すること及び/又は最適化することは、とりわけ、保護機構及び/又は装置を選択すること及び実装すること、電圧保護機構の選択すること及び/又は実装することを含んでもよい。
方法2200は、ブロック2250に示されるように、方法2000のワイヤレス送信システムの送信制御システムを組み立てること及び/又はプログラムすることをさらに含む。組み立てられる送信制御システムは、送信制御システム26の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って組み立てられ、且つ/或いはプログラムされてもよい。そのようなそのコンポーネントは、センシングシステム50、ドライバ48、送信コントローラ28、メモリ27、通信システム29、サーマルセンシングシステム52、オブジェクトセンシングシステム54、受信機センシングシステム56、他のセンサ58、ゲート電圧レギュレータ43、PWM発生器41、周波数発生器348の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含むが、それらに限定されない。
ここで、図18に戻ると、ブロック2300では、方法2000は、システム10における使用のためのワイヤレス受信機システムを製造することを含む。ブロック2300で製造されるワイヤレス送信システムは、ワイヤレス受信機システム30の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。ブロック2300は、ワイヤレス受信機システムを製造するための方法2300として実装されてもよい。
ここで、図20に目を向け、図18の方法2000を引き続き参照すると、ワイヤレス受信機システムを製造するための方法2300の例示的なブロックダイアグラムは、示される。方法2300によって製造されるワイヤレス受信機システムは、ワイヤレス受信機システム30の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。方法2300は、ブロック2310に示されるように、ワイヤレス受信機システムの受信機アンテナを製造することを含む。製造された受信機アンテナは、受信機アンテナ31の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って製造され、設計され、且つ/或いは選択されてもよい。方法2300は、ブロック2320に示されるように、ワイヤレス受信機システムの受信機チューニングシステムを構築すること及び/又はチューニングすることを含む。そのような構築すること及び/又はチューニングすることは、より詳細に上で議論されたように、インピーダンス整合のために利用されてもよいが、それに限定されない。構築され、且つ/或いはチューニングされた受信機チューニングシステムは、受信機チューニング及びフィルタリングシステム34の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計され、且つ/或いはチューニングされてもよい。
方法2300は、ブロック2330に示されるように、ワイヤレス受信機システムのパワーコンディショナを選択すること及び/又は接続することをさらに含む。設計されるパワーコンディショナは、他の企図される電力出力特性考慮事項の中でも、電力伝送効率、送信ギャップ(例えば、ギャップ17)を最大化すること、受信機への出力電圧を増加させること、ワイヤレス電力伝送中の電力損失を緩和すること、データ通信の忠実度を低下させることなく、電力出力を増加させること、電力を共通の回路及び/又は増幅器から受信する複数のコイルの電力出力を最適化することなどの複数の電力出力特性考慮事項のうちの任意と共に設計されてもよいが、それらに限定されない。パワーコンディショナは、パワーコンディショナ32の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。さらに、ブロック2340では、方法2300は、負荷16とブロック2330のパワーコンディショナとの間の接続、及び任意の関連付けられた接続コンポーネントを判定すること及び/又は最適化することを含み得る。そのような判定することは、とりわけ、保護機構及び/又は装置を選択すること及び実装すること、電圧保護機構の選択すること及び/又は実装することを含んでもよい。
方法2300は、ブロック2350に示されるように、方法2300のワイヤレス受信機システムの受信機制御システムを組み立てること及び/又はプログラムすることをさらに含む。組み立てられる受信機制御システムは、受信機制御システム36の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含む、前述され、開示された実施形態の1つ又は複数に従って設計されてもよい。そのようなそのコンポーネントは、受信機コントローラ38、メモリ37、及び通信システム39の全体又は一部、且つ任意にその任意のコンポーネントを含むが、それらに限定されない。
ここで、図18の方法2000に戻ると、方法2000は、ブロック2400では、ワイヤレス電力伝送のためのワイヤレス送信システム及びワイヤレス受信機システムの両方を最適化すること及び/又はチューニングすることをさらに含む。そのような最適化すること及び/又はチューニングすることは、とりわけ、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置の任意に従って、インピーダンスを整合するためにシステムコンポーネントのパラメータを制御すること及び/又はチューニングすること、出力電力信号の電圧レベル及び/又は電力レベルを最適化すること及び/又は構成することを含むが、それらに限定されない。さらに、方法2000は、ブロック2500で示されるように、ワイヤレス電力伝送に必要なシステム特性に考慮して、データ通信のためのワイヤレス送信システム及びワイヤレス受信機システムの一方又は両方を最適化すること及び/又はチューニングすることを含む。そのような最適化すること及び/又はチューニングすることは、とりわけ、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置の任意に従って、電力信号及び電気データ信号の同時送信に関する電力特性を最適化すること、異なる送信方式のアンテナの品質係数をチューニングすることを含むが、それらに限定されない。
本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置は、効率的で安定した信頼性の高い方法で動作するように設計され、様々な動作条件及び環境条件を満たす。本明細書に開示されるシステム、方法、及び/又は装置は、データ及び/又は電気エネルギーが効率的且つ最小限の損失で送信されるように、広範囲のサーマル且つメカニカルストレス環境において動作するように設計される。さらに、システム10は、スケーラビリティを可能にする製造技術を使用して、開発者及び採用者に従順であるコストで、小さいフォームファクタで設計されてもよい。さらに、本明細書に開示されるシステム、方法、及び装置は、広範囲の周波数を介して動作するように設計され、広範囲のアプリケーションの要件を満たしてもよい。
一実施形態では、フェライトシールドは、アンテナ構造内に組み込まれ、アンテナ性能を改善し得る。複素透磁率(μ=μ′-j*μ″)が、周波数依存であるので、フェライトシールド材料の選択は、動作周波数に依存し得る。材料は、ポリマ、焼結フレキシブルフェライトシート、リジッドシールド、又はハイブリッドシールドであってもよく、ハイブリッドシールドは、リジッド部分及びフレキシブル部分を含む。さらに、磁気シールドは、様々な材料コンポーネントで構成されていてもよい。材料の実施例は、マンガン-亜鉛、ニッケル-亜鉛、銅-亜鉛、マグネシウム-亜鉛、及びそれらの組み合わせなどのフェライト材料を含む亜鉛を含んでもよいが、それらに限定されない。
本明細書で使用されるとき、句「の少なくとも1つ」は、リストの各メンバー(すなわち、各項目)でなく、任意の項目を区切り、リストを全体として修飾する、用語「及び(且つ)」又は「又は(或いは、若しくは)」と共に、一連の項目に先行する。句「の少なくとも1つ」は、リストされた各項目の少なくとも1つの選択を必要とせず、むしろ、項目のうちの任意の1つの少なくとも1つ、及び/又は項目の任意の組み合わせの少なくとも1つ、及び/又は項目の各々の少なくとも1つを含む意味を許容する。例として、句「A、B、及びCのうちの少なくとも1つ」又は「A、B、又はCのうちの少なくとも1つ」は各々、Aのみ、Bのみ、又はCのみ;A、B、及びCの任意の組み合わせ;及び/又は、A、B、及びCの各々の少なくとも1つを指す。
述語「ように構成されている(configured to)」、「ように動作可能である(operable to)」、及び「ようにプログラムされる(programmed to)」は、対象の任意の特定の有形或いは無形の変更を意味しなく、むしろ、互換的に使用されることが意図される。1つ又は複数の実施形態では、動作又はコンポーネントを監視し、制御するように構成されているプロセッサはまた、プロセッサが動作を監視し、制御するようにプログラムされていること、又はプロセッサが動作を監視し、制御するように動作可能であることを意味し得る。同様に、コードを実行するように構成されているプロセッサは、コードを実行するようにプログラムされたプロセッサ、又はコードを実行するように動作可能なプロセッサと解釈され得る。
「一態様」などの句は、そのような態様が対象技術に必須であり、或いはそのような態様が対象技術の全ての構成に適用することを意味しない。一態様に関する開示は、全ての構成、又は、1つ又は複数の構成に適用してもよい。一態様は、本開示の1つ又は複数の実施例を提供してもよい。「態様」などの句は、1つ又は複数の態様を指すことがあり、その逆もまた同様である。「実施形態」などの句は、そのような実施形態が対象技術に必須であり、或いはそのような実施形態が対象技術の全ての構成に適用することを意味しない。一実施形態に関する開示は、全ての実施形態、又は、1つ又は複数の実施形態に適用してもよい。一実施形態は、本開示の1つ又は複数の実施例を提供してもよい。「実施形態」などの句は、1つ又は複数の実施形態を指すことがあり、その逆もまた同様である。「構成」などの句は、そのような構成が対象技術に必須であり、或いはそのような構成が対象技術の全ての構成に適用することを意味しない。構成に関する開示は、全ての構成、又は、1つ又は複数の構成に適用してもよい。構成は、本開示の1つ又は複数の実施例を提供してもよい。「構成」などの句は、1つ又は複数の構成を指すことがあり、その逆もまた同様である。
単語「例示的な」は、本明細書では、「実施例、例、又は説明として役立つ」を意味するように使用される。本明細書で「例示的な」又は「実施例」として説明される任意の実施形態は、必ずしも、他の実施形態よりも好ましい或いは有利であると解釈されるべきでない。さらに、用語「含む(include)」、「有する(have)」などが本明細書又は特許請求の範囲において使用される限り、そのような用語は、「含む(comprise)」が請求項において経過的な単語として採用されるときに解釈されるように、用語「含む(comprise)」と同様の方法で包括的であることが意図される。さらに、用語「含む(include)」、「有する(have)」などが本明細書又は特許請求の範囲において使用される限り、そのような用語は、「含む(comprise)」が請求項において経過的な単語として採用されるときに解釈されるように、用語「含む(comprise)」と同様の方法で包括的であることが意図される。
当業者に公知であり、或いは後に公知となる、本開示全体を通して説明された様々な態様の要素に対して、全ての構造的且つ機能的均等物は、参照により本明細書に明示的に援用され、特許請求の範囲によって包含されることが意図される。さらに、本明細書に開示されたものは、そのような開示が特許請求の範囲に明示的に列挙されているか否かにかかわらず、公衆に提供されることが意図されない。いかなるクレーム要素も、要素が句「のための手段(means for)」を使用して明示的に列挙されない限り、或いは方法クレームのケースでは、要素が句「のためのステップ(step for)」を使用して列挙されない限り、35U.S.C.§112、第6項の規定に基づいて解釈されるべきでない。
単数形の要素への言及は、特に指定のない限り、「1つ及び1つのみ(one and only one)」を意味することが意図されず、むしろ「1つ又は複数(one or more)」を意味することが意図される。特に指定のない限り、用語「いくつかの、いくらかの(some)」は、1つ又は複数を指す。男性代名詞(例えば、his)は、女性代名詞及び中性代名詞(例えば、her及びits)を含み、逆もまた同様である。見出し及び小見出しがある場合は、便宜上のみに使用され、主題の開示を制限しない。
本明細書は、多くの具体的事項を含むが、これらは、クレームされ得るものの範囲の制限として解釈されるべきでなく、むしろ、主題の特定の実装形態の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態のコンテキストにおいて本明細書に説明される特定の特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて実装され得る。逆に、単一の実施形態のコンテキストにおいて説明される様々な特徴は、別個に複数の実施形態において、或いは任意の適切なサブコンビネーションにおいて実装され得る。さらに、特徴が、特定の組み合わせにおいて作用するものとして上述され、当初はそのようにクレームされることさえあり得るが、いくつかのケースでは、クレームされた組み合わせからの1つ又は複数の特徴は、組み合わせから削除されることがあり、クレームされた組み合わせは、サブコンビネーション又はサブコンビネーションのバリエーションを対象としてもよい。
Claims (25)
- 無線電力伝送システムを操作するための方法であって、該方法は以下を含む:
ワイヤレス電力伝送システムの伝送制御装置によって、ワイヤレス電力伝送システムの伝送アンテナを駆動するための駆動信号を提供すること;
ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信する;
少なくとも1つのトランジスタにより、直流(DC)入力電力信号を反転し、動作周波数でAC無線信号を生成する;
ダンピング回路のダンピングトランジスタにおいて、ACワイヤレス信号の帯域内のワイヤレスデータ信号の送信または受信中に信号ダンピングを制御するためにダンピングトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信するステップと
無線データ信号の送信中、ダンピング回路により、少なくとも部分的にダンピング信号に基づいて、AC無線信号を選択的にダンピングする。 - 減衰信号は、無線データ信号の実質的に反対の信号である、請求項1に記載の方法。
- 無線データ信号は、オンオフキー(OOK)帯域内データ信号または振幅シフトキー(ASK)帯域内データ信号のいずれかである、請求項1に記載の方法。
- 請求項3に記載の方法であって、送信コントローラによって、ダンピング信号を決定することをさらに含み、ダンピング信号は、無線データ信号が「ロー」状態にあるとき、「ハイ」状態にある、方法と
ここで、ダンピング信号は、無線データ信号が「ハイ」状態のときに「ロー」状態になる。 - 送信コントローラによって、無線データ信号の状態を決定することをさらに含む、請求項3に記載の方法、
無線データ信号が "Low "状態であれば、ダンピング信号がダンピング回路を作動させ、そして
無線データ信号が "High "状態であれば、ダンピング信号はダンピング回路を非アクティブにする。 - 減衰信号を決定することが、少なくとも部分的に、無線送信システムが交流無線信号を送信するように構成されている無線受信システムの品質係数情報(QRx)に基づく、請求項5に記載の方法。
- 送信コントローラによって、無線送信システムの受信機感知システムからQRxを受信することをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- ダンピング回路が起動されたときに、少なくとも1つのトランジスタへの入力電圧(VPA )を上昇入力電圧(VPA+)まで上昇させるように無線電力伝送システムの電力調整システムに指示することをさらに含み、VPA+ 、ダンピング回路の起動によるシステムの電力損失を補償するように構成される、 請求項1に記載の方法。
- 減衰信号が非活性化されたとき、VPA+をVPAに減少させるようパワーコンディショニングシステムに指示することをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 無線電力伝送システムであって、少なくとも1つの他のアンテナと結合し、少なくとも1つのアンテナに交流無線信号を送信するように構成された送信アンテナ;
増幅器であって
少なくとも1つのトランジスタであって、(i)該少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信するように構成され、該駆動信号は、ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するように構成され、(ii)該駆動信号に基づいて直流(DC)入力電力信号を反転させ、動作周波数でACワイヤレス信号を生成するように構成された少なくとも1つのトランジスタと
前記無線データ信号の送信中に前記交流無線信号を減衰させるように構成された減衰回路であって、前記減衰回路は、前記無線データ信号の送信中に減衰を制御するために前記トランジスタを切り替えるための減衰信号を受信するように構成された減衰トランジスタを少なくとも含む、減衰回路と
i)少なくとも1つのトランジスタに駆動信号を供給し、(ii)ダンピング信号を生成し、(iii)ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、ワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成された送信コントローラ。 - 請求項10に記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、ワイヤレスデータ信号は、オンオフキー(OOK)帯域内データ信号または振幅シフトキー(ASK)帯域内データ信号のいずれかであることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
- 前記ダンピング信号は、前記無線データ信号と実質的に反対の信号である、請求項11に記載の無線伝送システム。
- 請求項11に記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、伝送コントローラは、ワイヤレスデータ信号の状態を決定するように構成されていることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム、
無線データ信号が "Low "状態である場合、ダンピング信号がダンピング回路を作動させるステップと
ここで、無線データ信号が "ハイ "状態である場合、ダンピング信号はダンピング回路を非アクティブにする。 - 無線送信システムが交流無線信号を送信するように構成されている無線受信システムの 品質係数情報(QRx)を決定するように構成された受信機感知システムをさらに含む、請求項13に記載の無線電力伝送システムであって
ここで、トランスミッションコントローラは、少なくとも部分的に、QRxに基づいてダンピング信号を決定するようにさらに構成される。 - 入力電圧(VPA)で少なくとも1つのトランジスタに直流(DC)入力電力を供給するように構成された電圧レギュレータをさらに含む、請求項10に記載のワイヤレス電力伝送システム。
ここで、トランスミッションコントローラは、ダンピング回路が作動したときに、電圧レギュレータにVPA を上昇入力電圧(VPA+)まで上昇させるように指示するようにさらに構成され、VPA+ は、ダンピング回路の作動によるシステムの電力損失を補償するように構成される。 - 請求項15に記載のワイヤレス電力伝送システムであって、送電コントローラは、ダンピング信号が非活性化されたときに、電圧レギュレータにVPA+ をVPAに低減するように指示するようにさらに構成される。
- ダンピング回路は、ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、電力信号から少なくともいくらかの電力を放散するように構成されたダンピング抵抗をさらに含む、請求項10に記載のワイヤレス電力伝送システム。
- 前記ダンピング回路は、少なくとも前記ダンピングトランジスタと電気的に直列であるダンピングキャパシタをさらに含む、請求項10に記載のワイヤレス電力伝送システム。
- 前記ダンピング回路は、少なくとも前記ダンピングトランジスタと電気的に直列であり、前記ダンピング回路がアクティブでないときに前記ワイヤレス電力信号の電力効率損失を防止するように構成されたダイオードをさらに含む、請求項10に記載のワイヤレス電力伝送システム。
- 実行されると、コントローラに以下を実行させる命令を記憶した、非有形の機械可読媒体:
無線電力伝送システムの送信アンテナを駆動するための駆動信号を決定し、該駆動信号は、少なくとも無線電力伝送システムの 動作周波数に基づく;
無線電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタに、少なくとも1つのトランジスタの ゲートで駆動信号を供給する;
ダンピング回路のダンピングトランジスタのためのダンピング信号を決定するステップであって、ダンピング信号は、ワイヤレス電力伝送システムのACワイヤレス信号の帯域内でワイヤレスデータ信号の送信または受信中に信号ダンピングを制御するためにダンピングトランジスタを切り替えるように構成され、ACワイヤレス信号は、駆動信号に基づいて生成される、ステップと
ダンピング信号をダンピング回路に 提供し、ダンピング信号は、少なくとも部分的に、ACワイヤレス信号の帯域内にあるワイヤレスデータ信号に基づいて、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングするようにダンピング回路に指示する。 - 無線電力伝送システムであって
少なくとも1つの他のアンテナと結合し、少なくとも1つのアンテナに交流無線信号を送信するように構成された送信アンテナであって、交流無線信号は無線電力信号および振幅シフトキーイング(ASK)無線データ信号を含む、送信アンテナ;
i)ワイヤレス電力転送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、(ii)ASKワイヤレスデータ信号の符号化、ASKワイヤレスデータ信号の復号化、ASKワイヤレスデータ信号の受信、またはASKワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つまたは複数を実行するように構成された送信コントローラと
増幅器であって
少なくとも1つのトランジスタであって、該少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力(DC)入力電力信号を反転させて、動作周波数でAC無線信号を生成するように構成された少なくとも1つのトランジスタと
ASKワイヤレスデータ信号の送信中にACワイヤレス信号を減衰させるように構成された減衰回路であって、ASKワイヤレスデータ信号の送信中に減衰を制御するためにトランジスタを切り替えるための減衰信号を送信コントローラから受信するように構成された減衰トランジスタを少なくとも含む、減衰回路。 - 無線電力伝送システムを操作するための方法であって、該方法は以下を含む:
ワイヤレス電力伝送システムの伝送制御装置によって、ワイヤレス電力伝送システムの伝送アンテナを駆動するための駆動 信号を提供すること;
ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、少なくとも1つのトランジスタの ゲートで駆動信号を受信する;
少なくとも1つのトランジスタにより、直流(DC)入力電力信号を反転し、動作周波数で AC無線信号を生成する;
ダンピング回路のダンピングトランジスタにおいて、無線データ信号の送信または受信中に信号ダンピングを制御するために、ダンピングトランジスタをアクティブモードと非アクティブモードの一方に切り替えるためのダンピング信号を受信するステップと
ダンピング信号がダンピング回路をアクティブモードに設定する場合、ダンピング回路によって、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングする。 - ワイヤレス電力伝送システムを操作するための方法であって、該方法は以下を含む:
ワイヤレス電力伝送システムの伝送制御装置によって、ワイヤレス電力伝送システムの伝送アンテナを駆動するための駆動信号を提供すること;
ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、少なくとも1つのトランジスタの ゲートで駆動信号を受信する;
少なくとも1つのトランジスタにより、直流(DC)入力電力信号を反転し、動作周波数で AC無線信号を生成する;
無線データ信号の送信中または受信中に、動作モードの 切り替えモードおよび起動モードのいずれかを選択することにより、信号ダンピングの動作モードを決定するステップと
動作モードに基づいて ダンピング信号を決定する;
ダンピング回路のダンピングトランジスタで、無線データ信号の送信または受信中に信号ダンピングを制御するためにダンピングトランジスタを切り替えるためのダンピング信号を受信するステップと
ダンピング回路により、ダンピング信号に基づいてワイヤレスデータ信号の送信中に交流ワイヤレス信号を選択的にダンピングする。 - ワイヤレス電力伝送システムを操作するための方法であって、該方法は以下を含む:
ワイヤレス電力伝送システムの伝送制御装置によって、ワイヤレス電力伝送システムの伝送アンテナを駆動するための駆動信号を提供すること;
ワイヤレス電力伝送システムの増幅器の少なくとも1つのトランジスタによって、少なくとも1つのトランジスタの ゲートで駆動信号を受信する;
少なくとも1つのトランジスタにより、直流(DC)入力電力信号を反転し、動作周波数で AC無線信号を生成する;
ダンピング回路のダンピングトランジスタにおいて、信号ダンピングを制御するためにダンピングトランジスタをアクティブモードと非アクティブモードの一方に切り替えるように構成されたダンピング信号を受信するステップであって、ダンピング信号は周期的にアクティブモードに切り替わる、ステップと
ダンピング信号がダンピング回路をアクティブモードに設定する場合、ダンピング回路によって、ワイヤレスデータ信号の送信中に、ACワイヤレス信号を選択的にダンピングする。 - 無線電力伝送システムであって、
少なくとも1つの他のアンテナと結合し、少なくとも1つのアンテナに交流無線信号を送信するように構成された送信アンテナ;
i)ワイヤレス電力伝送システムの動作周波数に基づいて送信アンテナを駆動するための駆動信号を提供し、(ii)ワイヤレスデータ信号の符号化、ワイヤレスデータ信号の復号化、ワイヤレスデータ信号の受信、またはワイヤレスデータ信号の送信のうちの1つ以上を実行するように構成された送信コントローラ;
増幅器であって、少なくとも1つのトランジスタのゲートで駆動信号を受信し、直接電力(DC)入力電力信号を反転して動作周波数でAC無線信号を生成するように構成された少なくとも1つのトランジスタを含む、増幅器と
無線データ信号の送信中に交流無線信号を減衰させるように構成された減衰回路であって、減衰回路は、無線データ信号の送信中に減衰を制御するためにトランジスタを切り替えるための減衰信号を送信コントローラから受信するように構成された減衰トランジスタを少なくとも含み、減衰回路は、増幅器と電気的に並列に接続されている、減衰回路。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A524 | Written submission of copy of amendment under article 19 pct |
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