JP4741583B2 - 誘導電力転送システムの制御 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電力の持ち運びが可能な電気または電子機器等に使用される誘導電力転送システムの制御に関する。

本出願は、同出願人による同時係属出である、ＧＢ０４１０５０３．７（出願日：２００４年５月１１日）及びＧＢ０５０２７７５．０（出願日：２００５年２月１０日）の優先権を主張し、上記の各出願の全内容を参照することにより含む。

電力携帯型機器に適する誘導電力転送システムは、２つの部分により構成されている。
・少なくとも第１のコイルを備え、交流を通すことで時間とともに変化する磁束を生じさせる第１の装置
・第１の装置から分離可能で、第２のコイルを含む第２の装置。第２のコイルが第１のコイルによって生じる時間とともに変化する磁束に接近すると、時間とともに変化する磁束が第２のコイルに交流を誘導することにより、電力が第１の装置から第２の装置へ誘導的に転送される。

通常、第２の装置は転送された電力を外部負荷に供給する。また、第２の装置はこの負荷を搭載するホスト装置内で、またはホスト装置によって持ち運ぶことができる。例えば、ホスト装置は、充電式電池を含む持ち運びが可能な電気または電子機器であってもよい。この場合、この負荷は、電気を充電するための充電回路であってもよい。あるいは、第２の装置は、適切な電池充電回路とともに充電式電池に組み込まれていてもよい。

上述した誘導電力転送システムの１つの型が、英国特許公報ＧＢ−Ａ−２３８８７１６に説明されている。この型の顕著な特徴として、第１の装置の磁気系が物理的に「オープン」な特性を有している、つまり、磁路のかなりの部分が空気中にあることを意味する。これは、第１の装置がさまざまな形状や大きさの第２の装置に対して、また複数の第２の装置に対して同時に、電力の供給を可能にするために必要なものである。このような「オープン」なシステムの別の例は、英国特許公報ＧＢ−Ａ−２３８９７２０に述べられている。

上述のシステムには、いくらか問題がある。第１の問題は、第１の装置が１００パーセントの効率はありえないという点である。例えば、電子工学におけるスイッチング損失や第１のコイルにおけるＩ^２Ｒ損失により、第２の装置が存在していない場合や充電を必要とする第２の装置が存在していない場合においても、電力が消費される。これはエネルギーを浪費することである。この場合、第１の装置は低電力の「スタンバイモード」になるようにしておくのが好ましい。

第２の問題は、前述のシステムでは、異物が第１のコイルに近接し結合することを機械的に防ぐことができないという点である。金属製の異物の場合、渦電流が誘導されることになる。渦電流は磁束を排除しようとするが、異物には抵抗があるので、この渦電流が異物の加熱を引き起こすＩ^２Ｒ損失を被ることになる。特にこの加熱が顕著となる具体例が２つある。
・金属の抵抗が高い場合、例えば、不純物を含む場合または薄型の場合
・異物が強磁性体の場合、例えば、鋼鉄。このような異物は高い透磁性を有し異物内の流束密度を高め、高い渦電流を引き起こすため、Ｉ^２Ｒ損失が多くなる。
本明細書において、このように電力の低下を招く異物を「寄生負荷」と言う。寄生負荷がある場合は、寄生負荷の加熱を防ぐために、第１の装置が「シャットダウンモード」になるのが好ましい。

上述の２つの問題に対して、従来技術では様々な解決策がとられている。

上記の第１の問題に対する解決策として、第２の装置が充電を必要としない場合に、電力の浪費を避ける方法として以下の技術がある。
・ＥＰ０５３３２４７及びＵＳ６１１８２４９では、第２の装置は充電中にこの誘導負荷を調整し、第１の装置から得られる電力に合わせて変化させる。これは、第１の装置がスタンバイ状態ではないことを示している。
・ＥＰ１０２２８４０では、第１の装置が駆動周波数を変化させ、結合係数を第２の装置に同調させる。第２の装置が電力を消費していない場合、周波数をスイープする際に要する電力は変化しないので、第１の装置はスタンバイ状態になる。
・ＵＳ５５３６９７９では、第１の装置は第１のコイルを流れる電力を計測するだけであり、閾値に達しない場合はパルス状スタンバイ状態となる。
・ＵＳ５８９６２７８では、第１の装置は、第２の装置の位置に応じて電力を連結し戻す複数の検出コイルを含む。第２の装置が存在しない場合は、第１の装置はスタンバイモードとなる。
・ＵＳ５９５２８１４では、第２の装置には、第１の装置のスロットに嵌合し駆動させる機構的突起がある。
・ＵＳ６０２８４１３では、第１の装置は２つのコイルを駆動させ、第２の装置には第２のコイルがそれぞれ有する２種類の電力が生じる。第１の装置は、各第１のコイルから得られる電力を計測し、閾値に達しない場合はスタンバイモードとなる。

上記の第２の問題、寄生負荷に対する解決策として、以下の技術がある。
・上述のＥＰ１０２２８４０では、第１の装置が駆動周波数を変化させる。このシステムでは、第２の装置が調整されるため周波数が変化することによって第１の装置から得られる電力が変化することとなる。負荷が金属片の場合、周波数の変化がそれほど大きく影響を及ぼさないので第一の装置はシャットダウン状態になる。
・上述のＵＳ５９５２８１４では、第２の装置のキーが第１の装置を駆動させる。第２の装置が存在する場合は、物理的に異物を除去しているという前提がある。
・上述のＵＳ６０２８４１３では、第１の装置は、２つの第１のコイルを駆動することで第２の装置に電力を供給する。２つのコイルから供給される電力量が異なる場合、第１の装置は負荷が有効な第２の装置ではないとして、シャットダウンモードに入る。

上述の解決策では全て、第１の装置と第２の装置との間に１対１の関係が成立している。したがって、場合によっては複数の第２の装置が存在する可能性のあるＧＡ−Ａ−２３８８７１６の説明にあるようなシステムには十分なものではない。例えば、上述の解決策は全て、２つの第２の装置が存在し一方が充電を必要とし他方は必要としない場合には、その機能を果たさない。

上述の解決策の中には、有効な第２の装置が物理的または電気的に存在することにより、全ての異物が第２の装置によって物理的に除去されることを暗示することを前提としているものもあるが、実状はそうとは限らない、特に、ＧＡ−Ａ−２３８８７１６に説明されているように、第２の装置が第１の装置に対して任意の位置にある場合もある。

本発明の第１の態様によれば、誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、前記方法は、前記各第２の装置を、前記第２の装置を介して前記第２の装置の実負荷に対して誘導的に受信される電力の供給が実質的に停止されている無負荷状態に設定するステップと、前記第１の装置において、前記または各第２の装置が前記無負荷状態に設定されている場合、前記第１の装置から供給される電力を計測し、前記計測された電力に応じて第１の装置から前記誘導電力の供給を制限または停止するステップとを含む。

電力計測中は、第２の装置は無負荷状態に設定されているので、実際に寄生負荷が存在するかどうか、計測された電力から容易に検出することができる。この場合、第１の装置はシャットダウンモードに入ることが可能である。例えば、計測された電力が無負荷状態で閾値よりも大きい場合、電力供給を制限または停止してもよい。

この方法が便利な点は、第２の装置が電力要求に関して第１の装置と通信したり、第１の装置が電力要求を合計したりする必要が無いからである。つまり、第２の装置が無負荷状態であることから、この総電力はゼロであるか、または、第２の装置から第１の装置に対して与えられた寄生負荷による影響を受ける少なくとも小さい値であることは既知である。

本発明の第２の態様によれば、誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、前記方法は、前記第１の装置において、電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置から、前記第２の装置の電力要求に関する情報を受信するステップと、前記第１の装置において、電力が前記電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置に供給される際に、前記第１の装置から供給される前記電力を計測し、前記計測した電力と前記受信した電力要求情報に基づいて、前記第１の装置から前記誘導電力の転送を制限または停止するステップとをさらに含む。

この場合、第１の装置からの誘導電力の供給は、計測された電力と電力要求状態を有する第２の装置の個々の電力要求の合計との差異に基づいて、制限または停止してもよい。例えば、計測された電力が合計よりも閾値分より大きく超えている場合は、誘導電力の供給を制限または停止してもよい。

この方法は、電力計測中に第２の装置を無負荷状態に設定する必要が無いという上述の第１の実施の態様に係る方法よりも利点がある。したがって、第２の装置の実負荷に対して、電力を絶え間なく供給することができる。

上述の第１の実施形態に係る方法では、負荷への電力供給の中断を認識されないようにするために、電力計測期間を非常に短時間にすることができる。負荷の中断が問題となる場合は、第２の装置にキャパシタなどのエネルギー保存手段を備え、電力計測期間中に実負荷への電力の供給を維持することができる。

第２の実施の態様に係る方法では、いかなる適切な通信方法を用いて、各第２の装置から第１の装置へ電力要求情報を送信してもよい。前記または各第２の装置が第１の装置に対して電力要求情報を送信する好適な一例として、ＲＦＩＤ方式がある。あるいは、前記または各第２の装置は、第２の装置から第１の装置に与えられる負荷を変更することで、第１の装置に対して、電力要求情報を送信してもよい。

当然のことながら、本発明の第１及び第２の実施の態様を表す方法として、第１の装置から供給される電力と第２の装置から必要とされる電力との間に実質的な差異があるか、または、複数の第２の装置が存在する場合に、これらの第２の装置から必要とされる総電力を検出するさまざまな方法がある。

第１及び第２の実施の態様に係る方法では、第２の装置から第１の装置に対して与えられる負荷を、または第２の装置から第１の装置に対して信号または情報を、変化させることができる。例えば、第２の実施の態様で必要とされる電力要求情報は、このようにして送信しても良い。

負荷変動を用いて通信を行なう利点は、複数のまたは可能であれば全ての第２の装置が第１の装置に対して個々の情報を同時に供給することができる、ということである。例えば、第２の装置が電力を必要とするのであれば、この負荷を変化させれば良い。第１の装置が、実質的な全体の負荷の変動を検出しない場合は、第２の装置のいずれも電力を必要としていないため、スタンバイモードに入るという結果になる。同様に、第１の装置はいかなる負荷の変動の合計をも検出することになる。各個々の第２の装置からの負荷変動が、第１の装置と通信を行なうためのアナログ量、例えば、第２の装置の電力要求または寄生負荷に比例している場合、それぞれのアナログ量の合計が電力の計測において、第１の装置によって検出されることになる。このことは、実行するのには時間及び／または費用のかかる、第１の装置にプロセスを追加する必要はなく、合計を直接手に入れることができることを意味している。

いつシャットダウンモードに入るべきかだけでなく、スタンバイモードに入るための条件を検出することも望ましい。例えば、第１の実施の態様に係る方法では、計測された電力がスタンバイ閾値（上述のシャットダウン閾値とは異なる）よりも小さい場合は、誘導電力の供給を制限または停止することができる。別の可能性として、前記または各第２の装置は、第２の装置の実負荷が現時点では第１の装置から電力を必要としていない電力不要状態にあるか、または、実負荷が現時点では第１の装置から電力を必要とする電力要求状態にあるかどうかを示す情報を、第１の装置に対して報告することである。その後、第１の装置は、前記または各第２の装置から報告された状態情報に基づいて、誘導電力の供給を制限または停止する。例えば、少なくとも１つの第２の装置から報告される状態情報が電力要求状態であることを示さない限り、第１の装置は、誘導電力の供給を制限または停止してもよい。好ましくは、応答速度を考慮し、複数の第２の装置は、第１の装置に対して、それぞれの状態情報を同時に報告する。１つの便利な可能性として、上述のように、第２の装置から第１の装置に対して与えられる負荷を変化させることで状態情報を前記または各第２の装置に報告することが挙げられる。

通常、異なる計測期間中に、第１の装置から供給される電力を２回以上計測することができる。第２の装置が第１の装置と同期している場合、計測期間ごとに異なる動作をするため、第１の装置が異なる複数の、制限または停止が適切となる状態を検出可能である。

好適な一実施例として、３回の計測期間を設けることが挙げられる。第１の期間では、各第２の装置は、ダミー負荷をオフする。第２の期間では、電力を必要とする各第２の装置はダミー負荷をオンする。その他の第２の装置は、ダミー負荷をオフする。第３の期間では、各第２の装置は、ダミー負荷をオンする。第１の装置は、上述の３期間の電力計測を比較することで、シャットダウンを要求する実質的な寄生負荷が存在するか、またはスタンバイモードが適切となるような電力を必要とする装置が無い状態かどうかを検出することができる。

計測期間中に、負荷を変化させることもできる。例えば、負荷の振幅は固定されているが、その期間は情報を供給するために振幅を変更してもよい。

第１の装置は、少なくとも１つの前記第２の装置の電力要求を登録してもよい。この場合、第２の装置から送信される電力要求条件は、単に第２の装置を識別する情報でも良い。第１の装置は、識別情報を用いて装置に関する登録された電力要求を読み出す。この識別情報は、第２の装置に割り当てられたコード、型式、モデル、シリアル番号とすることができる。これにより、第１の装置に送信される情報量を低減し、応答速度及び信頼性を向上することができる。

第２の実施の態様に係る方法では、電力受信状態にある各第２の装置は、第１の装置に対して電力要求情報を送信するが、電力要求状態を有していない前記または各第２の装置は、必要であれば、前記第１の装置に対して電力要求情報を送信してもよい。１つの可能性として、電力要求状態ではない前記または各第２の装置によって送信される電力要求情報が、第２の装置から第１の装置に与えられる寄生負荷を表すようにすることである。このことを用いて、シャットダウン検出をさらに信頼性のあるものにすることができる。また、電力要求情報を、電力要求状態にある第２の装置の実負荷及び寄生負荷と、この状態ではない時の電力要求との合計することも可能である。

一般的に、第１の装置及び第２の装置においての損失を考慮して、誘導電力の供給を制限または停止する状態を検出することが望ましい。これを実行する数多くの方法がある。

１つの方法として、検出を実行する際に、第１の装置の損失に関連する第１の補償情報を用いて損失を補償することが挙げられる。電磁分離が効果的な場合、第１の装置から計測される第１の補償情報の一部または全部を抽出することが可能である。第１の補償情報は、第１の装置の較正装置に保存しても良い。

別の方法として、検出を実行する際に、前記または各第２の装置によって、第１の装置に与えられた寄生負荷に関連する第２の補償情報を用いて、前記または各第２の装置の寄生負荷を補償することが挙げられる。前記または各第２の装置は、好ましくは、第２の補償情報を第１の装置に、または、第１の装置が第２の補償情報から抽出するその他の情報を第１の装置に、直接伝達する。第２の装置は、上述のように、第１の装置に対して与えられる負荷を変化させることにより、第２の補償情報または前記その他の情報を第１の装置に伝達する。

前記または各第２の装置にとって、特に便利で効率の良い方法は、寄生負荷を表すダミー負荷を持つことであり、第１の装置に対して与えられる負荷を変更するために第１の装置に与えられる。

第１の補償情報の一部または全部及び／または第２の補償情報の一部または全部は、第１の装置の製造中及び／またはテスト中に第１の装置に保存された情報であってもよい。

第１の装置の１つ以上の動作条件（例えば、温度）が変化する際に、第１及び第２の補償情報の一方または両方を変更することが有利な場合がある。第２の装置は、第２の装置だけでまたは別の装置と併用して使用可能であっても良い。例えば、第２の装置は、ホスト装置から分離可能であっても良い。ホスト装置から取り外した状態で、または、ホスト装置に装着した状態で電力を得ることが可能であれば、装置の寄生負荷だけが装置の寄生負荷とホスト装置とは全く異なるものとなることがある。この状況に対応するために、装置だけでまたは別の装置と併用して使用されているかどうかに基づいて、第２の補償情報を変更してもよい。

数多くの実施方法において、第２の装置は、第１の装置と同期して動作する必要がある。従って、第１の装置から前記または各第２の装置に、または前記または各第２の装置から第１の装置に、第１の装置と前記または各第２の装置との動作を同期させるために、同期信号を送信することが好ましい。これは、第１の装置の第１のコイルに供給される駆動信号を調節することで実現される。周波数、振幅、または位相の変調、またはその併用を用いてもよい。

異なる多くの技術を利用して、第１の装置から第２の装置に供給される電力を計測することができる。１つの技術として、電気駆動装置によって駆動される第１のコイルによって電磁場を形成し、駆動装置への電力を第１の装置の電源から駆動装置の電力入力に供給する。一時的に電力の供給を切断し、この切断中に電力の入力の変化を検出することで、第１の装置から供給される電力を計測する。この変化は、電圧の減衰でもよい。この技術を活用する利点は、駆動装置の電流が流れる直列抵抗が無いということである。このような直列抵抗は、相当な電力を消費する。

電源が切断されている間も、電力が電力の入力に供給され続けるように、電力の入力に接続されるキャパシタなど、エネルギー保存装置にエネルギーを蓄えるのが好ましい。

電気駆動装置が、第一のコイルの駆動電流または電力を制御するフィードバック回路を備えていれば、供給される電力を計測する別の方法を利用できる場合がある。この場合、フィードバック回路のフィードバック信号は、電力計測装置に追加を施す必要がなく、供給される電力の計測を可能にする。

電力を計測する別の方法には、回路に蓄えられるエネルギーがその期間を通して減衰するように、第１のコイルへの駆動信号の入力を一時停止にする未駆動共振状態において、計測期間中に、第１のコイルを含む回路を動作させるようにすることである。その後、このようなエネルギーの減衰が上記期間中に１回以上計測され、第１の装置から供給される電力を計測するために用いられる。

２回以上の電力の計測を同じ条件のもとで実行し、正確性を向上させるために、その結果を平均化してもよい。

動作中に、オペレーティングモードの場合であっても、電磁場の磁場強度を最大値よりも低い値に設定することが望ましい場合もある。第２の実施の態様に係る方法において、第１の装置は各第２の装置からの電力要求情報を有しているため、第２の装置から必要とされる電力、または、複数の第２の装置が存在している場合に第２の装置から必要とされる総電力に基づいて、磁場強度を簡単に設定することができる。このように、第２の装置に電力を供給する最小電力出力を見つけることができる。しかしながら、同様の結果を達成する別の方法もある。例えば、十分な電力を得ていない第２の装置は、何らかの方法で、負荷を調整してもよい。第１の装置は最大電力で動作を開始し、この負荷の調整が少なくとも１つの第２の装置から検出されるまで、電力を減少させてもよい。これにより、簡便で迅速な方法で、最小電力を決定することができる。

本発明の第３の態様によれば、電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置と、前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出する手段と、前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するように動作可能な手段とを備える、誘導電力転送システム。

本発明の第４の態様によれば、少なくとも１つの分離可能な第２の装置を有する誘導電力転送システムで使用される第１の装置であって、前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記少なくとも１つの第２の装置と連結する電磁場を形成する手段と、前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出する手段と、前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するように動作可能な手段とを備える、第１の装置。

本発明の第５の態様によれば、電磁場を形成する第１の装置を備える誘導電力転送システムで使用される第２の装置であって、前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記第１の装置によって形成される前記電磁場と連結するように構成された第２のコイルと、前記第２の装置が前記第１の装置から電力を必要とする負荷のために用いられる際に、前記誘導的に受信される電力を前記負荷に供給するために接続するように構成される前記第２のコイルに接続される負荷接続手段と、前記第１の装置によって送信される同期信号を検出する検出手段と、前記第２の装置を、前記同期信号の前記検出に応答して、前記負荷接続手段によって前記負荷に対する前記誘導的に受信される電力のいくらかが実質的に停止される無負荷状態に設定する制御手段とを備える、第２の装置。

これにより、上述の、本発明の第１の実施の態様に係る方法に使用されるよう構成される第２の装置を提供することができる。

本発明の第６の態様によれば、電磁場を形成する第１の装置を備える誘導電力転送システムで使用される第２の装置であって、前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記第１の装置によって形成される前記電磁場と連結するように構成された第２のコイルと、前記第２の装置が前記第１の装置から電力を必要とする負荷のために用いられる際に、前記誘導的に受信される電力を前記負荷に供給するために接続するように構成される前記第２のコイルに接続される負荷接続手段と、ＲＦＩＤ通信方式を使用して、前記第２の装置の電力要求に関する情報を、前記第１の装置に供給するように動作可能なＲＦＩＤ通信手段とを備える、第２の装置。

これにより、上述の、本発明の第２の実施の態様に係る方法に使用されるよう構成される第２の装置を提供することができる。この場合、負荷接続とは、電力計測中に、実負荷を切断しないことを意味する。

本発明の第７の態様によれば、誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、情報供給フェーズでは、第１の装置に対して、複数の第２の装置が同時に関連する第２の装置に関する情報を提供するステップと、第１の装置で同時に供給された情報を読み取り、第１の装置からの誘導電力の供給を制限または停止するかどうかについて読み取った情報から判断するステップとをふくむ方法。

この方法により、第２の装置から情報または信号を迅速に供給し、迅速に実行される電力の供給を制限または停止することができる。

一実施例として、各第２の装置から供給される情報により、関連する第２の装置が、第２の装置の実負荷が第１の装置から電力を必要とする電力要求状態にあるかどうかを示し、少なくとも１つの第２の装置から供給された情報供給フェーズの情報が電力受信状態であることを示さない限り、第１の装置は、誘導電力の供給が制限または停止されていると判断する。

各第２の装置から供給される情報は、関連する第２の装置のアナログ量を示していても良い。この場合、第１の装置は、同時に供給される情報から直接、第２の装置のそれぞれのアナログ量の合計を抽出することができる。

このアナログ量は、第２の装置によって第１の装置に対して与えられる寄生負荷を示していてもよい。

このアナログ量は、第２の装置の実負荷の電力要求条件について示していてもよい。

このアナログ量は、第２の装置によって第１の装置に対して与えられる全負荷を示し、全負荷は第２の装置の実負荷と第２の装置によって第１の装置に与えられる寄生負荷を含んでもよい。

一実施例として、各第２の装置は第１の装置に対して与えられる負荷を変化させることによって情報を提供する。例えば、各第２の装置は、上述の情報提供フェーズで、第１の装置に選択的に与えるダミー負荷を有していてもよい。このダミー負荷は、好ましくは、前述のアナログ量のことを示している。異なるダミー負荷を用いて、例えば、電力要求条件や寄生負荷など、異なるアナログ量を示してもよい。

一実施例として、各第２の装置は第１の装置によって決められた時間に上述の情報提供フェーズを有する。

本発明の第８の態様によれば、誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、報告フェーズでは、前記または各第２の装置は、前記第１の装置に対して、前記第２の装置が、前記第２の装置の実負荷が前記第第１の装置から現時点では電力を必要としない電力不要状態、または、前記実負荷が前記第１の装置から現時点では電力を必要とする電力必要状態のいずれにあるかを示す状態情報を報告するステップと、前記第１の装置は、前記または各第２の装置から報告される前記状態情報に基づいて、前記第１の装置からの前記誘導電力の供給を制限または停止するステップとを含む方法。

好ましくは、前記または各第２の装置は、第１の装置によって決められた時間に上述の報告フェーズを有する。

一実施例として、少なくとも２つの第２の装置があり、各第２の装置は同時にも前述の報告フェーズを有する。

前記または各第２の装置は、第１の装置に対して、与えられる負荷を変更することで上述の情報を報告してもよい。例えば、前記または各第２の装置は、この報告フェーズの間に、第１の装置に対して選択的に与える負荷を有していてもよい。

一実施例として、電力要求状態を有する前記のまたは各第２の装置は、報告フェーズ中にダミー負荷を与え、電力不要状態を有する前記のまたは各第２の装置は、報告フェーズ中にダミー負荷を与えない。

本発明の第９の態様によれば、電磁場を形成する第１の装置を備える誘導電力転送システムで使用される第２の装置であって、前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記第１の装置によって形成される前記電磁場と連結するように構成された第２のコイルと、前記第２の装置が前記第１の装置から電力を必要とする負荷のために用いられる際に、前記誘導的に受信される電力を前記負荷に供給するために接続するように構成される前記第２のコイルに接続される負荷接続手段と、前記第２の装置から前記第１の装置に与えられる寄生負荷に関連する情報を、前記第１の装置に伝達するように動作可能な伝達手段とを備える。

このような第２の装置は、第１の装置がその負荷を補償するために使用するように、第１の装置に寄生負荷を伝達することができる。例えば、伝達された寄生負荷は、第１の装置からの誘導電力の転送を制限または停止する条件を検出する際に、使用することができる。

いかなる通信方法も使用することができる、また、その方法は、負荷の変更に限定されない。例えば、赤外線通信や超音波通信も使用可能である。ＲＦＩＤも使用可能である。

一実施例として、前述の通信手段は、第１の装置に対して、ダミー負荷を与えることにより情報を伝達するよう動作可能である。通信手段は、第１の時間に第１の装置に対して、第１のダミー負荷と、第２の時間に第１のダミー負荷とは異なる第２のダミー負荷を与えるよう動作可能でもよい。この第１のダミー負荷と第２のダミー負荷との差異は、寄生負荷に基づいて設定される。１のダミー負荷及び第２のダミー負荷の一方は、ゼロでもよい。

本発明の第１０の態様によれば、場合によって第１の装置から電力を要求する負荷と、本発明の前述の第５、第６、または第９の態様に係る第２の装置とを備え、前記第２の装置の前記負荷接続手段は、前記場合によって、前記負荷に対して、誘導的に受信した電力を供給するために、前記負荷に接続される、持ち運び可能な電気または電子機器。

本発明の第１１の態様によれば、誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、電気駆動信号が電磁場を形成するように供給される第１のコイルを有する第１の装置と、前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、前記方法は、計測期間中に前記第１のコイルを含む回路を動作させ、駆動信号を前記第１のコイルに入力することを一時停止する未駆動の共振状態で、回路に保存されたエネルギーが前記計測期間中に減衰するステップと、前記期間に前記エネルギーの減衰を１回以上計測し、前記１回以上の計測を用いて前記第１の装置から供給される前記電力を計測するステップとを含む方法。

このような方法により、寄生負荷及びスタンバイ検出のいずれかまたは両方を堅牢で費用効果の高い方法で達成することができる。特に、複数の第２の装置を有する及び／またはシステムのオープンな磁気特性によって寄生負荷が第１のコイルに結合しやすいシステムにおいて、効果がある。

図１は、本発明の一実施形態である誘導電力転送システムの一部を示している。システム１は、第１の装置１０及び少なくとも１つの第２の装置３０で構成されている。第１の装置１０は、第１のコイル１２と、第１のコイル１２と接続され、電磁場を形成するための電気駆動信号を供給する電気駆動装置１４とを備える。制御装置１６は、電気駆動装置１４に接続される。この制御装置は、交流電圧信号１０６を生成する。電気駆動装置が交流電圧信号１０６を受信し、第１のコイル１２の近傍で第１のコイル１２で誘導電磁場を形成するために、第１のコイル１２で交流電流信号に変換する。

第１の装置１０は、いかなる適切な構成を有していてもよいが、好ましい構成として、各第２の装置３０を近傍または表面上に配置可能な電力転送面を有する平坦な台が挙げられる。この場合、ＧＢ−Ａ−２３８８７１６に記載のように、電磁場はこの電力転送面の電力転送領域の上方に存在する。

第２の装置３０は、第１の装置１０から分離可能で、第２の装置３０が第１の装置１０の近傍に位置する際に、第１の装置１０により形成される電磁場と結合する第２のコイル３２を備える。このように、電力は、中間に直接的な電気伝導接触点がない場合も、第１の装置１０から第２の装置３０へ誘導転送することができる。

第１のコイル１２及び第２のコイル３２はいかなる適切な構成を有していてもよいが、好ましい構成例として、フェライトや非晶質金属などの高透磁率を形成するものの周りに巻かれた銅線でもよい。

第２の装置は、通常、外部負荷（図示せず、本明細書においては第２の装置の実際負荷とも言う）に接続され、誘導的に受信した電力を外部負荷に供給する。第２の装置３０は、持ち運び可能な電気または電子装置または充電可能電池など、電力を要する物体の中にまたはその物体によって持ち運ぶことができる。第２の装置３０及び第２の装置３０を使用して電力が供給されるものに関する情報は、ＧＢ−Ａ−２３８８７１６に記載されている。

図１に記載のシステムの第１の装置１０は、制御装置１６に接続される電力測定装置１００をさらに備えている。電力測定装置１００は、制御装置１６から信号を受信すると、電気駆動装置１４から供給される電力を計測する。電力測定装置１００は、電気駆動装置１４から供給される電力を表わす出力を制御装置１６に供給する。電気駆動装置１４から供給される電力は、第１のコイル１２から供給される電力を表わすため、第２の装置３０から供給される電力及びその他の喪失分となる。

図１に記載のシステムでは、ある状態を検出し、この状態の下で第１の装置から誘導的に供給される電力を制限したり停止したりすることが望ましい。

この状態の１つの例として、第１の装置の近傍に相当量の寄生負荷の存在がある。この場合、寄生負荷の加熱を防ぐために、制御装置１６は第１のコイル１２の駆動が低減または停止されるシャットダウンモードに入る。

上記の状態の別の例として、システム内に第２の装置３０が第１の装置１０の近傍に存在する場合がある。この状態は、少なくとも１つの第２の装置３０が存在しているが、現時点で電力を必要とする負荷を備えていない場合である。例えば、電源が落とされた際または充電式電池の場合、電池が十分に充電されていれば負荷は電力を必要としない。これらの両方の状態においては、第１の装置１０での不要な電力消費を防ぐために、制御装置１６は第１の装置１２への駆動が低減または停止されるスタンバイモードとなる。

図２は、本発明に従い、第１の装置の近傍に相当量の寄生負荷の存在を検出する第１の方法を説明する際に使用するフローチャートである。

この第１の方法では、図１に示すシステムが使用される際に、場合によっては、第１の装置の近傍にある第２の装置の全てが意図的に無負荷の状態に設定される。この無負荷の状態では、第２の装置に誘導的に受信される電力が実負荷（上述の外部負荷）に対して供給されないようになっている。

ステップＳ２では、第２の装置全てが無負荷の状態なので、第１の装置の電力測定装置１００は、第１の装置から第２の装置に供給される電力を計測する。ステップＳ３では、第１の装置の制御装置１６は、ステップＳ２で計測された電力に応じて、第１の装置からの電力の供給が制限または停止されているかどうかを決定する。

最も簡単な場合、ステップＳ３で制御装置１６は所定の運転停止閾値により、電力の計測値を単に比較するだけである。この計測値がシャットダウン閾値を超えると、制御装置１６は第１の装置から供給される誘導電力が制限または停止されていると判断する。以下に詳細に説明するが、この電力転送システムでは、不可避に発生するいくらかの損失を考慮に入れておくのが好ましい。特に、これらの損失には、第１の装置そのもの及び／または、存在している第２の装置損失及び／またはホスト装置となるものにおいて生じる損失が含まれる。また、これらの損失には、第１のコイルと、電気駆動装置などの第１のコイルに関連する他の構成要素と、における非効率が含まれる。例えば、銅のコイルまたは共振キャパシタの実効直列抵抗におけるＩ^２Ｒの損失である。また、これらの損失には第１の装置及び第２の装置の磁気損失が含まれ、例えば、磁気が第１の装置及び／または第２の装置に関連するコイル中でヒステリシスループ損失を起こすことである。従って、制御装置１６は、計測された電力に加えて、ステップＳ３での損失を補償するために、第１の装置での損失に関連する第１の補償情報を用いることができる。あるいは、またはさらに、制御装置１６は、計測された電力に加えて、ステップＳ３での各第２の装置の寄生負荷を補償するために、各第２の装置によって第１装置に対して与えられる寄生負荷に関連する第２の補償情報を用いることもできる。

ステップＳ３で電力供給が制限または停止されていると判断されると、ステップＳ４で制御装置１６は、第１の装置を、第１の装置からの誘導電力の供給を制限または停止するシャットダウンモードにする。

第１の装置は何らかの方法でリセットされるまで、シャットダウンモードの状態が続く。このリセットは第１の装置のユーザによって手動で開始することができる、または制御装置１６が周期的に誘導電力の供給を再開し、ステップＳ１からＳ３を繰り返し、シャットダウンモードの状態を継続すべきかどうかの判断をする。

ステップＳ３で、制御装置１６が電力の供給を制限または停止するべきではないと判断すると、ステップＳ６で電力を必要とする第２の装置が第１の装置からの電力の受信を再開する。例えば所定の期間が経過すると、プロセスは再びステップＳ１に戻る。

次に、図３を参照して、スタンバイモードに入る状態を検出する第１の方法について説明する。

図３のステップＳ１１に示すように、場合によっては、第１の装置１０の近傍に存在する各第２の装置（存在する場合）が報告フェーズを有している。存在する第２の装置全てが同時に報告フェーズになっていても良い。あるいは、第２の装置がそれぞれ順番に、個々に報告フェーズになっていても良い。いずれの場合も、報告フェーズでは、各第２の装置は第１の装置に対して、第２の装置が電力を必要としない状態か、または電力を必要とする状態かを示す状態情報を報告する。電力を必要としない状態では、第２の装置の実負荷が第１の装置からの電力を必要としない。一方、電力を必要とする状態では、現時点で実負荷は第１の装置から電力を必要とする。

ステップＳ１２では、第１の装置の制御装置１６は、第１の装置から供給される誘導電力が制限または停止されているかを、ステップＳ１１で報告される状態情報に従って決定する。特に、少なくとも１つの第２の装置が第１の装置に対して報告フェーズにおいて報告をしていなければ、これは電力を必要とする状態であり、制御装置１６は誘導電力の供給が制限または停止されていると判断し、プロセスはステップＳ１３に進み、第１の装置がスタンバイモードに設定される。もちろん、仮に第２の装置が第１の装置の近傍に存在する場合は、ステップＳ１１で有効な状態情報が第１の装置から受信されていないため、制御装置１６は第１の装置をスタンバイモードにする。

図２に示す方法のステップＳ５に関連して上述したように、第１の装置がスタンバイモード設定されると、ユーザが手動または自動のいずれかで介入することによって再び動作モードに設定してもよい。

ステップＳ１２で、制御装置１６が誘導電力の供給が報告された状態情報に基づいて制限または停止していると判断すると、例えば所定期間後に、プロセスはステップＳ１１に戻る。このように、各第２の装置は周期的に、状態情報を第１の装置に報告するための報告フェーズを有している。

図２及び図３の方法は、それぞれ別々に実行することもできるが、第１の装置の制御装置１６は、シャットダウンモードに入る場合とスタンバイモードに入る場合との両方を検出できるようにするのが望ましい。これは、図２及び図３に記載の方法を組み合わせることによって実現することができる。図４を参照して説明する。

図４は、本発明の第１実施例に従い、誘導電力転送システムの一部を示す。システム１は、第１の装置１０及び第２の装置３０を含む。図４は第１の装置上の寄生負荷５００についても示している。寄生負荷５００は、例えば、第１の装置１０の近傍に位置する異物によって生じている。この場合、第２の装置３０は、持ち運び可能な電気または電子装置などのホスト装置中にまたはホスト装置によって持ち運ばれるものとする。前述したように、第２の装置３０及び／またはホスト装置は、第１の装置１０に対して「扱いやすい」寄生負荷５０１を不可避に与える。

図１を参照して前述したように、第１の装置１０は、第１のコイル１２、電気駆動装置１４、制御装置１６、及び電力計測装置１００を備える。電気駆動装置１４は、交流電圧信号１０６を供給する制御装置１６の出力に接続される入力を備える。電気駆動装置１４の出力ノードは、第１のコイル１２に接続される。電気駆動装置は、電力計測装置１００を介して、電源１０５に接続される。電源１０５は直流を電気駆動装置１４に供給する。電気駆動装置１４は、交流電圧信号１０６に対して高入力インピーダンスを提供し、基本的に負荷電流は全て電源１０５から供給されている。

制御装置１６は本実施例ではマイクロプロセッサである。マイクロプロセッサは、内蔵のデジタル−アナログ変換器（図示せず）を備え、交流電圧信号１０６に供給する出力を駆動する。あるいは、第１の装置のその他の電気回路部品の一部または全部と同様に、ＡＳＩＣを使用して制御装置１６を実現するために使用できる。

本実施例の制御装置１６は、交流電圧信号１０６を調節して第２の装置に同期信号を送信するように構成されている。この調節は、交流電圧信号の周波数変調である。振幅または位相変調などの他の変調技術を用いても良い。制御装置１６は、存在する第２の装置３０のいずれに対しても同期信号を送信するように構成されている。第２の装置３０は同期信号に応じて負荷の状態を変更する。この情報を使用してシャットダウンまたはスタンバイモードに入るための状態を検出する。

電力計測装置１００は、第１のコイル１２に対する電力の供給を切断する必要なく作動可能であることが望ましい。これは、第２の装置３０への供給が中断されないので、周囲環境への浮遊の電磁妨害を低減する。このことは、ノイズが多く短期間での計測を要するために、挑戦的なものといえる。

電力計測装置１００は、電源１０５の０Ｖの供給と、電気駆動装置１４のグランド端子との間のスイッチ１０２から構成される。スイッチ１０２は制御装置１６によって制御される。また、電力計測装置は、電気駆動装置１４のプラス端子とグランド端子との間に接続されるキャパシタ１０１からも構成される。このキャパシタは、エネルギー保存装置として機能する。アナログ−デジタル変換器１０４に接続される出力を有するスイッチ１０２のいずれかの側を入力する差分アンプ１０３がある。アナログ−デジタル変換器の出力は、制御装置１６に接続される。

スイッチ１０２がクローズすると、電力計測装置１００は動作可能ではなく、電力が電源１０５から電気駆動装置１４に直接的に接続される。電力の計測は、スイッチ１０２がオープンの場合に行なわれる。キャパシタ１０１は現時点では、電源１０５の０Ｖの囲いから切断されているが、電荷を保持している。一方で、電気駆動装置１４は、電流を流し続けているため、キャパシタ１０１を放電させる。このようにすると、キャパシタ１０１の電圧はわずかに減衰し、引き続きキャパシタ１０１とスイッチ１０２との間の点での電圧が０Ｖよりわずかに上昇する。貯蔵キャパシタ１０７により、正の供給電圧は一定を保つことができる。差分アンプ１０３は、スイッチ１０２の電圧を計測し、その計測結果はアナログ−デジタル変換器によってデジタル信号に変換され、制御装置１６に送られる。電気駆動装置１４を通る一時的な電圧のわずかな降下は、第２の装置３０への電力転送に対して注目に値する影響を及ぼさない。

スイッチ１０２がオープンの間、２つの別々の計測が時間ｔ_１及びｔ_２で行なわれる。図５に示すようにそれぞれＶ_１Ｖ_２が計測される。スイッチがオープンして一時的効果により安定化した後に、遅延時間ｔ_１がある。このとき電力Ｐは以下の式から得られる。

Ｖ^＋は、電源電圧で、Ｖ_１、Ｖ_２＜＜Ｖ^＋。サイクルの同じ点で電圧レベルをサンプリングするので、電圧の周期的な摂動が除去される（図５に示す）。その後、スイッチ１０２は、再びクローズし電源１０５を電気駆動装置１４に再結合する。

偶然にも、キャパシタ１０１の代わりに、インダクタをエネルギー保存装置として使用することができる。この場合、電源を切断している間に、回路によって計測される変化分は、例えば、直列抵抗を介して降下する電圧として計測される電流の変化分の場合もある。

本実施例では、第１の装置１０はさらに較正装置２９を備える。較正装置２９は、第１の装置（例えば、電気的または磁気的損失）における損失に関する補償情報を保存する。意図的に、製造時及び／またはその後周期的に、第１の装置の損失を較正し、較正装置２９に保存しても良い。較正装置２９は、この保存情報を制御装置１６に供給し、制御装置１６が全計測分から損失を減じることを可能にすることによって、寄生負荷だけから生じる損失の回数を算出する。この較正装置２９は、例えば、温度と共に変化する損失など、第１の装置における可変の損失に対処するために補償情報を変更してもよい。

第２の装置３０は、第２のコイル３２、整流器３４、第２の制御装置３６、ダミー負荷スイッチ３８、ダミー負荷４０、負荷スイッチ４２、保存装置４４及び実負荷４６から構成される。ダミー負荷スイッチ３８及び負荷スイッチ４２は、例えば、それぞれＦＥＴでもよい。ダミー負荷４０は、例えば、抵抗である。保存装置４４は、本実施例においてキャパシタであるが、インダクタを変わりに使用することもできる。

実負荷４６は、本実施例では第２の装置３０の外部にあり、ホスト装置の一部である。リチウムイオン電池用の電池充電コントローラとすることもできる。

受信した交流信号に実施された変調を検出する検出装置２００もある。周波数変調信号を検出するために、検出装置２００は、交流信号がゼロボルトを交差するたびに制御装置に信号を送るゼロ交差検知器であってもよい。それから、制御装置３６は内部クロックと、カウンタ回路（図示せず）とから構成されていてもよい。クロックとカウンタ回路を使用して、連続するゼロ交差の間の時間間隔を計測し、第１の装置の制御装置１６から入力された交流信号１０６の周波数を導いてもよい。従って、第２の装置は、周波数の変化を検出し、スイッチ４２及び３８を調節することで負荷状態を変更することで応答する。

負荷検出回路２００の別の構成として、デジタル振幅変調用の閾値検出器、または多段階振幅変調用のアナログ−デジタル変換器、または位相変調用の位相検出器、またはこれらの組合せで構成されていてもよい。

本システムの動作について説明する。

本システムの「動作モード」では、第２の装置３０を組み込むホスト装置は、第１の装置１０に接してまたはその近傍に設置される。スイッチ１０２はクローズされている。制御装置１６は交流電圧信号１０６を電気駆動装置１４に供給する。電気駆動装置１４は、電源１０５から直流電力を得て、交流電圧信号１０６を増幅し、これを第１のコイル１２に供給する。

動作モードでは、第１のコイル１２は第１の装置１０の近傍に電磁場を形成する。第２のコイル３２は、この電磁場に接続し、交流がこの電磁場によってコイルに誘導される。ダミー負荷スイッチ３８はオープンし、負荷スイッチ４２はクローズしている。第２のコイル３２に誘導される交流は、整流器３４によって整流され、整流された電流が負荷スイッチ４２を介して保存装置４４と実負荷４６とに供給される。このように、電力が第１の装置１０から第２の装置３０に、また第１の装置１０から負荷４６に誘導的に転送される。保存装置４４は動作モードでエネルギーを保存する。

動作モードの間は、場合によって、第１の装置１０の制御装置１６が計測を開始する。計測は、周波数の瞬間の変化を交流駆動電圧信号１０６に適用することで、第１の装置１０が同期信号を第２の装置３０に送信し、開始される。第２の装置３０は、交流電圧信号を受信し、それぞれ受信している第２の装置において、検出装置２００は、制御装置３６とともに、いつ同期信号が発生したのかを判断する。同期信号に反応して、存在する第２の装置は、負荷状態を設定された期間に変更し、第１の装置１０がこの期間内の全負荷（供給電力）を計測する。

第２の装置３０は保存装置４４を使用して、通常動作中に第１の装置１０からのエネルギーを蓄える。計測中に、実負荷４６は開放スイッチ４２によって切断される。第２の装置の保存装置４４に蓄えられるエネルギーは、エネルギーが負荷に送られるとともに、次第に減衰する。保存装置に十分な容量があり、計測を実施する前に十分に充電が行なわれていれば、保存装置は連続的な電力を第２の装置の負荷に対して計測中ずっと送ることができるので、実負荷４６は途中でさえぎられることがない。

本実施例では、第１の装置１０は、３回連続の電力の計測を開始する。これは、（１）過熱を防ぐためにシャットダウンモードに入る必要を生じさせる寄生金属が存在しているか（２）電力を必要とする装置が存在しない場合、スタンバイモードに入ることが可能か、を判断するためのものである。第１の装置１０及び第２の装置３０の動作は、３回連続する電力の計測においてわずかに異なっている。

第１回目の計測の間、第２の装置３６はオープンのダミー負荷スイッチ３８を有しているので、ダミー負荷４０は第２のコイル３２と接続していない。結果として、第１回目の計測は、第１の装置の近傍にある異物からの寄生負荷５００と、第２の装置及び／またはホスト装置で生じる損失及び第１の装置に生じる損失によって与えられる寄生負荷５０１と、に対して与えられる電力の計測である。このため、第１回目の計測中の動作は、上記の図２のステップＳ１からＳ３に相当する。

第２回目の計測の間、第２の制御装置３６は選択的にダミー負荷スイッチ３８をクローズする。第２の制御装置３６は、実負荷４６の電力要求に基づいて、第２回目の計測中にダミー負荷スイッチ３８をオープンするかクローズするかを決定する。例えば、フル充電されている充電式電池があるという理由から、負荷４６が現時点で電力を要求しない場合は、ダミー負荷スイッチ３８は第２回目の計測の間オープン状態を継続する。一方、負荷４６が現時点で電力を必要とする場合は、ダミー負荷スイッチ３８はクローズするので、ダミー負荷４０は第１のコイル３２に接続される。

制御装置１６は第２回目の計測の間、電力負荷に関する別の計測を行なう。第２回目の電力の計測が、実質的に第一回目の計測とは異なる場合、制御装置１６は電力を必要とする第２の装置が第１の装置の近傍に存在することを検出する。このように、第２回目の計測中の動作は、上記の図３のステップＳ１１からＳ１２に相当する。

第３回目の計測の間、第２の装置３６は、常にダミー負荷スイッチ３８をクローズするため、ダミー負荷４０は第２のコイル３２に接続される。

さらに第１の装置内の制御装置１６によって電力の計測が行なわれる。この場合、計測は、寄生負荷５００、第２の装置及び／またはホスト装置の寄生負荷５０１、第１の装置の損失、及びダミー負荷４０の合計である。第１回目と第２回目の計測の差異に基づいて、制御装置は、第１の装置の近傍に存在する第２の装置の全てにあるダミー負荷４０の総計値を計算する。

様々な信号及び計測のタイミングを図６に示す（原寸に比例せず）。図６（ａ）は、第１のコイル１２に入力される駆動周波数を示し、図６（ｂ）は、第２の装置３０による負荷を示し、図６（ｃ）は、第１の装置１０のスイッチ１０２の状態を示し、図６（ｄ）は、スイッチ１０２の電圧を示す。

各計測の最初に、第１の装置１０はまず、第１回目、第２回目、第３回目の計測で、それぞれ第１のコイル５１０、５１１、５１２に対する駆動周波数を、瞬時に変更する。次に、各第２の装置３０は実負荷５１３、５１４、５１５を分離し、状況に応じてダミー負荷５１４、５１５を導入する。この期間内に、第１の装置のスイッチ１０２は、５１６、５１７、５１８をオープンする。スイッチをオープンする時間帯に、スイッチ１０６の電圧は、５１９、５２０、５２１を上昇させる。この電圧は、電力を計測する時間帯において、数回サンプリングされる。第１回目の計測では、ダミー負荷５１３は存在しない。第２回目の計測では、実負荷が電力５１４を必要とする場合に各装置はダミー負荷だげを接続する。第３回目の計測では、ダミー負荷は常に５１５に接続されている。

第２の装置３０では、どの計測がどの順序で行なわれているか認識されている。最後の同期信号から例えば数ミリ秒の長い期間があいてしまうと、第２の装置は、これが第１回目の計測であると認識してしまう。第２の装置は、これを判断するために、受信した交流の周期の数を数えることが可能である。第２回目及び第３回目の計測での同期信号は、既定のサイクル数内で必然的にその順序に従っている。さらに正確な計測を行なうために、複数回の計測の平均値をとることも可能である。

本実施例の本システムの第２の装置３０にある各ダミー負荷４０は、（製造時または較正中またはテスト中に）特定の値に設定されているため、この値が関連する第２の装置及び／またはホスト装置によって与えられる寄生負荷５０１を表している。

このようにして、制御装置１６によって計算されるように、存在する全ての第２の装置に対する全ダミー負荷が、存在する第２の装置の寄生負荷５０１を補償する第２の補償情報として制御装置１６によって使用可能である。例えば、制御装置１６は、計測された電力が閾値を超えている場合に、相当量の寄生負荷５００が第１の装置の近傍にあることを検出すると、存在している全ての第２の装置の全寄生負荷５０１に依存する量により閾値が高くなるので、異物から寄生負荷５００を検出することが、存在している第２の装置の数による影響を受けることはない。

図７は、３回の計測で得られる負荷を図示する。負荷は、第１の装置（パッド）５４３の第１のコイルに関連する損失、異物金属物体５４２に関連する寄生負荷、電力が与えられるホスト装置（携帯式装置）に関連する「扱いやすい寄生」金属、及び第２の装置５４０に関連する電流負荷、の総計である。第１回目の計測５３０は、負荷５４０を除く全ての構成要素を含む。いずれの装置も電力を必要としない場合、第２回目の計測５３１は第１回目の計測５３０と同じなので、第１の装置をスタンバイモードにすることが可能である（図３のステップＳ４）。しかしながら、少なくとも１つの装置が電力を必要とする場合、第２回目の計測５３１は、第１回目の計測５３０よりも大きい値となり、電力を必要とする。第３回目の計測では、各第２の装置３０はダミー負荷を接続している。各装置４０のダミー負荷は、装置の「扱いやすい寄生」と等しくなされている。第３回目の計測値から第１回目の計測値を減算することで、その結果が「扱いやすい寄生」５４１になる。存在する寄生負荷５４２の全てを計測するために、計算された「扱いやすい寄生」５４１と第１の装置の既知の損失５４３とを、第１回目の計測５３０から減算してもよい。この数値が一定の閾値を超えていれば、装置をシャットダウンモードにすることができる（図２のステップＳ４）。

本発明の一実施形態であるシステムでは、例えば５０ｍＷ程度にまで、第１の装置に与えられる負荷を感度良く計測することができる。この検出感度の程度において、微量の電力が異物などの寄生負荷５００に結合することを可能にしている。

図８は、図４のシステムにおける異なる動作モード及びモードの違いにおけるスイッチングの状態を図示する。３つの動作モードとは、オペレーティングモード、シャットダウンモード、及びスタンバイモードである。

オペレーティングモードでは、第１の装置はほとんど常に通常の状態にあるが、周期的に上述の連続する３回の計測を行なう。一連の計測の結果、第２の装置が電力を必要としない場合、第１の装置はスタンバイモードに入る。一連の計測の結果、相当な寄生負荷５００が存在している場合、第１の装置はシャットダウンモードに入る。

スタンバイモードでは、電気駆動装置１４はほとんどの時間は停止しているので、ほとんど電力を消費しない。周期的に第１の装置が通常モードに入ると、オペレーティングモードまたはシャットダウンモードに入るべきかどうかを確認するために、各測定期間内に一連の測定を行なう。そうでない場合は、スタンバイモードを維持する。

シャットダウンモードは、機能的にはスタンバイモードと同一である。しかしながら、この２つのモードはユーザに全ての相当量の寄生負荷５００を除去するように指示するＬＥＤなどのユーザインターフェイス機能を用いて区別してもよい。

本発明の本実施例に加えて、その他にも実施可能性な実施例や最大限に活用することのできる機能の組合せもある。

さらに、別の誘導電力転送システムがある。このシステムでは、単一の第１のコイル１２ではなく、例えば、ＧＢ−Ａ−２３９８１７６に述べられているように、複数のコイルを備える。このようなシステムでは、互いに直交する２組のコイルを備えていても良い。これらのコイルはそれぞれ、同じ交流電圧信号で駆動されるが、誘導電磁場が時間と共に回転するように直角位相（９０度単位で位相が分離）で駆動される。これにより、第２の装置３０はいかなる方位に配置することもできるようになり、また電力を受信することが可能である。本発明は、このような構成に直接的に使用してもよい。電気駆動装置１４は、交流電流駆動を第１のコイルだけでなく、第２のコイルに対しても供給する。送信された同期信号は、両方のコイルに存在することになる。さらに、電流の計測が電源から供給される電流を判定することによって行なわれるので、電力の計測は、各コイルにどの割合で供給されるかに関係なく、供給される負荷の総計となる。このような２チャネルの回転体系では、第２の装置３０の方位は任意のものである。したがって、各第２の装置３０は、第１の装置の計測期間の少なくとも１／２サイクルの間に、負荷を取り除く必要がある。

上述の３回の計測に加えて、４回目の計測を実施してもよい。この計測は、第１の装置１０の制御装置１６によって開始され、電力の計測を行なう電力計測装置１００で終了するが、第１のコイル１２に対して、同期信号は送信されない。第２の装置３０は負荷の状態を変更しないので、動作中の電力の計測をすることになる。この計測は、最初の３回の計測である一連の計測期間以外の時に実施することができる。この４回目の計測を使用して、供給される負荷全体が装置の電力規格よりも大きいかどうかを判断するので、第１の装置を「過負荷状態」にしてしまう。この「過負荷状態」は、機能的には「シャットダウン状態」と同一であるが、ＬＥＤなどの使用インターフェイス機能によって区別しても良い。

電気駆動装置１４の別の構成としては、形成される磁場の規模を変化させるために、第１コイルへの出力電流の規模を調節するように構成することである。これにより、磁場の規模を小さい負荷に低減することが可能になるため、電力を保存することができる。この機能を実行することは、装置に電力が必要かどうかを検出するだけでなく、求められる磁場の規模を設定するためにも、第１回目と第２回目の計測を異なる方法で用いることである。電力を必要とする場合、第２回目の計測の間にダミー負荷４０で切り替える代わりに、第２の装置が十分に電力を得ていないのであれば、ダミー負荷を切り替えることができる。第１回目と第２回目との計測に差異がある場合は、第１の装置から「不十分な電力」信号を受信する。第１の装置１０は、周期的に磁場を最大規模にまで増加させ、その後、第１回目と第２回目との計測の差異が一定の閾値（「不十分な電力」信号）を超えるまで、徐々に減少させる。この様にして、第１の装置は、取りうる最小の磁場の規模で常に動作することになる。

別の実施例では、第２の装置は、ダミー負荷の規模を動的に変更するように構成されている。これにより、例えば、制御手段によってその値を変更される負荷を組み込むことで、実現することができる。簡単な例として、二進増分でその値を配置するスイッチのアレイを伴う抵抗ラダーがある。この負荷は、トランジスタ回路を使用するか、または別の非線形の要素を組み込むことによって、その規模が絶えず変化するように構成してもよい。負荷を動的に変化させる別の方法として、電力の計測が計測時間間隔を通して平均化される際に、有効負荷が変化するように、負荷を接続するスイッチ４０を調節する方法がある。パルス幅または負荷サイクルを変化させ、有効負荷の規模を変えることができる。

ダミー負荷を動的に変える能力は、装置の「扱いやすい寄生」負荷を変更するのに有効である。例えば、自動充電式電池は、携帯電話に接続されている間に充電される場合と比較して、単体で充電される場合は、異なる「扱いやすい寄生」負荷を有していてもよい。制御装置３６は、電話に接続されているかどうかを検出して、それにしたがってダミー負荷を調節することができる。追加の「扱いやすい寄生」負荷となるその他の取り外し可能な付属物もまた、取り外してからそれにしたがってダミー負荷を調節することができる。例えば、これには、取り外し可能なカメラ付属品、ケース、スピーカなどを含むが、これらに限定されるものではない。

第２の装置３０において、負荷の必要条件及び寄生情報に関する情報を提供するだけでなく、この方法を使用して、第１の装置１０が第２の装置３０に関するその他の情報を推論することができるように構成される。例えば、第１の装置１０は、第２の装置に保存されているシリアル番号、モデル番号、電力要件、またはその他の情報を受信することができる。これを実現するために、同期または非同期のいずれかによって、負荷を動的に変えることができる。振幅変調またはパルス幅変調を使用しても良い。多数の「ビット」または「シンボル」を使用しても良い（「シンボル」とは、複数の振幅レベルまたはパルス幅期間を示すので、１「ビット」より大きい）。

別の実施例において、第１の装置１０は、第２の装置３０に情報を伝達することができる。同期信号によるものではなく、電気駆動装置に入力される交流電圧信号１０６を変調する手段によるものである。この情報には、充電コスト、電力性能、コード、つまり周辺にある施設など第１の装置の位置に関する情報、広告用材料などのその他の情報など、第１の装置１０に関する情報が含まれるが、これらに限定されるものではない。第２の装置３０は、これらの情報を検出素子２００及び制御装置３６によって受信することができる。

利点を得るために、これらの機能を全て同時に実行する必要はないということは、当該技術の当業者らには明白であろう。例えば、第１回目および第２回目の計測を利用することによってのみ、スタンバイ検出機能を実行しても良い。同様に、第１回目及び第２回目の計測を利用することによってのみ、寄生検出機能を実行しても良い。第４回目の計測を利用することによってのみ、過負荷検出機能を実行しても良い。第２の装置３０に関する情報は、他の機能を実行せずに第１の装置から推論しても良い。同様に、他の機能を実行せずに、情報を第１の装置から第２の装置に送信しても良い。追加の機能を実行するために、さらに計測を使用しても良い。当然のことながら、各計測の呼称は純粋に識別することを目的としているが、計測はいかなる順序で実行してもよい。

各計測の前に同期信号を送信し、実施の順序によって各計測を識別する上述の方法だけでなく、他の方法によっても各計測を識別する。各計測前に異なる同期信号を送信することで、同期信号が周波数オフセット、振幅、位相において異なるようにしても良いし、また、第１の同期信号だけを送信し他の計測の時期を推論することは、受信信号のサイクルをカウントするカウンタまたは各第２の装置内の内部クロックのいずれかの手段によるものであっても良いが、これらには限定されない。あまり時間間隔をおかずに、連続して計測を実行することもできる。あるいは、第１の装置ではなく第２の装置によって計測を開始する。第２の装置は、電力の計測が負荷状態を適合させる第２の装置のタイミングと一致するように、第１の装置が検出した後で同期する動的負荷変調の「プリアンブル」を開始する。複数の第２の装置に対して、同時に電力を供給可能な第１の装置にとっては、各第２の装置が独立して問い合わせをするために、「プリアンブル」には何らかの一意の識別子の使用が可能である。「プリアンブル」は、第１の装置から第２の装置に対して装置ごとに独立して行なう通信においても使用することができる。

以上に述べたように、ダミー負荷を使用して、ホスト装置の「扱いやすい寄生」負荷を表してもよい。当然、通信上のダミー負荷値と扱いやすい寄生負荷値との割合は、特別な値に限定されるものではない。例えば、ダミー負荷値は「扱いやすい寄生」負荷値の２または３倍または非整数倍数とすることができる。第１の装置は、この割合を認識している限り、「扱いやすい寄生」負荷の総計を推論することができる。さらに、装置が重要な「扱いやすい寄生」負荷を持たない場合、装置が充電を必要としているかどうかを示すために使用するために、特定の値を指定するのが望ましい。第１のダミー負荷を使用して第２回目の計測を実施し、第２のダミー負荷を使用して第３回目の計測を実施する。第１のダミー負荷を使用してスタンバイモード検出すると、第２のダミー負荷は「扱いやすい寄生」を表すことになる。これは特に、第２の装置が広範囲な寄生負荷を持っている場合に有利である。また、第１のダミー負荷を使用して、スタンバイの判断をするだけよりも、充電を必要とする第２の装置の電力要求条件を判定することも可能である。ダミー負荷値は、特別な装置の電力要求条件を表すように構成される。第１及び第２のダミー負荷は、上述の単一の動的で可変なダミー負荷または固定負荷によって、または両方を組合せて実現してもよい。

上述の電力計測及び装置に加えて、当然のことながら、第１のコイルの負荷を検出するのに使用可能な多くの方法がある。最も簡単な計測方法は、直列抵抗を１つの供給レールに挿入することである。抵抗の電圧を計測し、観測された電圧及び既知の抵抗値から電力を推論することができる。このような方法により、計測時間外に抵抗を短絡させ、抵抗内の不要な電力消費をなくすために、抵抗にスイッチを組み込むことが望ましいと考えられる。

電力計測の別の方法として、電気駆動装置内の電力を計測する方法がある。例えば、コイルの電気駆動には、フィードバック回路によって規制されるのが望ましい。フィードバック信号を使用して、電力計測を実行する。

また、例えば、本出願の優先権主張の出願であり、本出願人の同時係属出願である、２００４年５月１１日に出願のＧＢ０４１０５０３．７に詳述するように、同期信号と電力計測とを送信する機能を単一要素内に一体化することができる。このシステムでは、電力の計測には、第１のコイルへの電力を切断すること及び未駆動の共振回路の減衰を検出することが含まれる。第１のコイル１２への電力を切断する行為は、第１のコイル内の信号を調整する効果もあり、その結果第２の装置３０で信号が受信される。

図９は、本発明に係る電力転送システムに第２の実施例を示す。本実施例では、主に電力計測の実施方法において図４の第１の実施例とは異なる。第１の装置１１０は、第１のコイル１１２、電気駆動装置１１４、制御装置１１６、及び減衰計測装置１１８から構成される。本実施例の電気駆動装置１１４は、第１のスイッチ１２０が第１の装置の第１の電力供給線と電気駆動装置の出力ノードとの間に接続され、第２のスイッチ１２１が出力ノードと第１の装置の第２の電力供給線との間に接続された、従来のハーフブリッジ構成をしている。第１及び第２のスイッチ１２０、１２１は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）でもよい。

電気駆動装置１１４は、また制御信号をスイッチ１２１及び１２２に入力しスイッチをオン、オフする駆動コントローラ１１９を備える。駆動コントローラ１１９は、制御装置１１６の出力に接続される制御入力を備える。電気駆動装置１１４の出力ノードは、キャパシタ１１７を経由して第１のコイル１１２の一方に接続される。

制御装置１１６は、本実施例においてはマイクロプロセッサである。あるいは、第１の装置の他の全てまたはいくつかの回路要素と同様に、ＡＳＩＣを使用して制御装置１１６を実現することもできる。

減衰計測装置１１８は、スイッチ１２８の一方に接続される第１のノードと、第２の電力供給線に接続される第２のノードとから構成される。抵抗１２５は低抵抗値のものである。減衰計測装置１１８は、さらに抵抗１２５の第１のノードに接続される入力を持つオペアンプ１２６から構成される。減衰計測装置１１８はまた、オペアンプ１２６の出力に接続されたアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２７から構成される。ＡＤＣ１２７の出力は、制御装置１１６の計測用入力に接続される。

スイッチ１２８のもう一方は、第１のコイル１１２のもう一方に接続されている。スナバ装置１２２は、スイッチ１２８に並列接続されている。スナバ装置１２２は、直列接続されているキャパシタ１２３と抵抗１２４とから構成される。較正装置１２９は、図４の較正装置２９と同じである。

本実施例の各第２の装置は、実質的には図４の第２の装置３０と同じであるため、この説明を省略している。図９には第２の装置は図示されていない。

図９に図示のシステムの動作を、図１０を参照に説明する。

最初に、システムは通常の状態であり、制御装置１１６が電気駆動装置１１４に対して駆動信号を第１のコイル１１２に入力し振動させる。当然のことながら、システムはほぼ常に動作モードである。スイッチ１２８はクローズし、キャパシタ１１７及び第１のコイル１１２を含む回路は共振タンクを形成する。

次の状態は「スナバ」の状態である。駆動信号を電気駆動装置１１４から第１のコイル１１２に入力することで、制御装置１１６の制御のもとで一時停止状態になる。駆動コントローラ１１９は、スイッチ１２１をクローズする。制御装置１１６は、また、共振タンクのエネルギーの多くがキャパシタ１１７にある場合は、スイッチ１２８をオープンする。スイッチ１２８がオープンすることで、スナバ装置１２２が共振タンクと直列になる。スナバ装置１２２は、第１のコイル１１２に残存するエネルギーを直ちに分散させ、１サイクルほどで共振を停止させる。共振タンクに蓄えられるエネルギーの多くは、キャパシタ１１７に残される。サイクルの突然の中断が検出装置２００及び第２の装置３０の第２の制御装置３６によって検出される。第２の制御装置３６は負荷スイッチ４２をオープンさせる。また、当然のことながら、本実施例において、図４の検出装置２００はスナバ状態でサイクルの突然の停止を検出するように調整する必要がある。本実施例では、（上述の）閾値検出器を検出装置として使用してもよい。

したがって、本実施例では、スナバ状態を第２の装置に対する同期信号として使用するが、他の形式（例えば、周波数や位相の変調）を使用することもできる。上述のように、毎回の計測前に必ずしも同期信号を有している必要はない。

本システムは、それからスナバ状態から減衰状態に移行する。制御装置１１６は、スイッチ１２８をクローズし、共振タンクからスナバ装置１２２を取り除くことによって、キャパシタ１１７のエネルギーが共振タンク内に再び流れることができるようにしている。減衰状態では、共振タンクは未駆動の共振状態で動作する。共振タンクに蓄えられたエネルギーは、減衰状態で時間の経過とともに減衰する。本実施例では、減衰計測装置１１８は、第１のコイル１１２を流れる電流を計測することによって、共振タンク内のエネルギーの減衰を計測する。同じ電流がレジスタ１２５を流れ、そのレジスタの第１のノードで電圧を発生させる。この電圧は、オペアンプ１２６によって緩衝され、ＡＤＣ１２７によってデジタル信号に変換される。この結果のデジタル信号は、制御装置１１６の計測用入力に供給される。

図１０は、電力の計測中に、第１のコイル１２を流れる電流が、通常、スナバ、及び減衰状態において、どのように変化するかを示している。本実施例において、共振タンクでのエネルギー減衰の割合の計測値を算出するために、計測期間内に第１のコイルを流れる電流を表すデジタル信号が、制御装置１６で受信されて処理される。

共振タンクに蓄えられるエネルギーについて表す式は、共振において、

Ｅはエネルギー、Ｌはインダクタンス、

はピーク電流、Ｃはキャパシタンス、

はピーク電圧である。

したがって、インダクタンス及びピーク電流が既知の場合、またはキャパシタンス及びピーク電圧が既知の場合、またはこれらの組合せの場合、任意の瞬間に第１の装置の共振タンクに蓄えられるエネルギーを計算することができる。通常、キャパシタンスは設計により既知のものであり、ピーク電流及びピーク電圧は適切な回路によって計測可能であり、インダクタンスは計測中に固有共振周波数を観測し以下の式を適用することで推論可能である。

電力の計測Ｐは、共振タンクからのエネルギー減衰率（つまり損失）によって得られるため、時間Ｔ_１の時にＥ_１を、時間Ｔ_２の時にＥ_２を計測し計算することができる。

共振時に、共振タンクの電圧及び電流は互いに９０度位相がずれることになるので、一方の位相のピーク電圧を読む便利な方法は、もう一方のゼロ交差上の計測をトリガとすることである。

本発明に係るシャットダウン状態を検出する第２の方法について、図１１を参照して説明する。この方法は、図１のシステムにおいて使用することができる。

図１のシステムを使用する場合、電力を必要とする状態にある各第２の装置は、時には、電力要求に関連する情報を、第１の装置に与える。電力要求情報は、様々な異なる形式をとっても良い。例えば、この情報には「電力を必要としない」または「電力を必要とする」のいずれかを示すために使用される２進数部から構成されてもよい。この場合、２進数部が「電力を必要とする」の場合には、第２の装置から必要とされる電力量を示す補足情報を提供するようにしてもよい。あるいは、電力要求情報が、単に必要とする電力量を表し、装置が電力を全く必要としない場合には「０」を送信するようにしてもよい。また、第２の装置の電力要求がすでに第１の装置に既知であるように構成することもできる。例えば、ある型式の第２の装置の全てが特定の電力を要求しているということを既知としてもよい。この場合、電力要求情報は、単なるコード（または何らかの他の識別情報）であって、第２の装置の型式を示すものであっても良い。

全ての第２の装置は、第１の装置に対して同時に、電力要求情報を供給しても良い。あるいは、各第２の装置は、電力要求情報を順に第１の装置に供給する。

電力要求状態にある各第２の装置から供給される電力要求情報は、第１の装置によって受信される。

ステップＳ２２で前述したように、第１の装置の制御装置１６は、電力計測装置１００に第１の装置から第２の装置に供給される電力を計測させる。実際に、計測された電力は、システムの損失についても反映することになる。

ステップＳ２３で、制御装置１６は第１の装置からの誘導電力の供給がステップＳ２２で計測された電力及びステップＳ２１で受信された電力要求情報に従って、制限または停止されるべきかどうかを判断する。例えば、制御装置１６は、電力要求状態にある全ての第２の装置のそれぞれの電力要求の合計を計算する。この合計をステップＳ２２で計測された電力と比較する。計測された電力が閾値分以上に電力要求の合計を超えている場合、制御装置は相当量の寄生負荷が第１の装置の近傍に存在しているに違いないと判断する。この場合、プロセスは、第１の装置がシャットダウンモードに入り、第１の装置からの誘導電力の供給が制限または停止されるステップＳ２４に進む。図２の方法に関して上述したように、システムをステップＳ２５で手動または自動でリセットしても良い。

ステップＳ２３で、制御装置１６は、電力の供給を制限または停止するべきではないと判断すると、例えば、所定の時間間隔の後に、プロセスはステップＳ２１に進む。

第１の装置及び／または第２の装置での損失を補償するために、ステップＳ２３で用いられるシャットダウン閾値を調整しても良い。これを実行する１つの方法として、各第２の装置が（電力要求状態にあるかどうか）「扱いやすい寄生」負荷に関連する情報を第１の装置に対しても供給することである。

図１２は、本発明の第３の実施例に従って電力転送システムの一部を示す。このシステムは、ＲＦＩＤ通信方法を使用して、図１１のシャットダウン検出方法を実行する。

図１２のシステムは、複数の第２の装置６００_１、６００_２、・・・、６００_ｎから構成される。図１２のシステムは、第１の装置７００も含む。第１の装置７００は、ＲＦＩＤ装置７１０、制御装置７２０、及び電力計測装置７３０から構成される。制御装置７２０は、通常、図１を参照して上述した制御装置１６に相当し、電力計測装置７３０は、通常、図１を参照して上述した電力計測装置１００に相当する。

第２の装置６００の機能は、通常は構成要素３８、４０、４２、２００が省略されていることを除いて、図４の第２の装置３０と同じである。これらの構成要素の代わりに、各第２の装置６００は、負荷計測装置６１０とＲＦＩＤ装置６２０とから構成される。負荷計測装置６１０は、第２の装置の実負荷（図４の４６）に供給されている電力を計測する。例えば、負荷計測装置６１０は、実負荷４６に供給されている電流及び／または電圧を計測してもよいし、場合によっては平均化する目的で時間とともにこれらの計測を統一してもよい。例えば、平均化の期間を１０秒としてもよい。

各第２の装置のＲＦＩＤ装置６２０は、ＲＦＩＤリンク６３０を用いて第１の装置７００のＲＦＩＤ装置７１０と通信することができる。各第２の装置の負荷計測装置６１０によって行なわれた負荷の計測は、この装置内のＲＦＩＤ装置６２０に供給され、その後関連するＲＦＩＤリンク６３０を経由して第１の装置のＲＦＩＤ装置７１０に転送される。例えば、ＲＦＩＤ装置７１０は、場合によって、各第２の装置のＲＦＩＤ装置６１０に対して問い合わせをしても良い。それに答えて、問い合わせされたＲＦＩＤ装置６２０は、その負荷計測値を送信する。この負荷計測値は図１１のステップＳ２１の電力要求情報に相当する。

第１の装置の電力計測装置７３０もまた、図１１のステップＳ２２にあるように、第１の装置から第２の装置に供給されている電力を計測する。その後、制御装置７２０は、計測された電力と第２の装置から受信した負荷の計測値の合計とに基づいて、第２の装置に対する電力の供給が制限または停止されているかどうかを判断する。特に、電力計測装置７３０から計測された電力が、シャットダウン閾値分以上、第２の装置からの負荷計測値の合計を超えている場合、制御装置７２０は、図１１のステップＳ２４にあるように、相当量の寄生負荷が存在し第１の装置はシャットダウンモードであるに違いないという結論に達する。

各第２の装置によって行なわれる負荷の計測により、実負荷に必要とされる電力量と、第２の装置／ホスト装置の扱いやすい寄生負荷とを含む第２の装置から全負荷を表すこともできる。実負荷が電力を必要としない場合、負荷の計測は扱いやすい寄生負荷だけを表すように変更してもよい。

衝突防止または衝突回避方法は、図１２の実施例に必要なものである。ある既知の衝突回避技術では、全てのＲＦＩＤ装置６２０には一意のコード（または統計に基づくと実用上一意となるコード）がつけられている。ＲＦＩＤ装置６２０は、回答をコード（例えば、マンチェスターコード）で送信するので、ＲＦＩＤ装置７１０は複数の装置が回答をしたかどうか識別することができる。第１の装置は、存在する各装置のコードを一意に識別可能になるまで、次第に範囲を狭める。通常、目的のところに到達するまで、反復するたびにコードの範囲を半分にしてもよい。

当然のことながら、ＲＦＩＤの代わりに、各第２の装置が第１の装置に対して電力要求情報を伝達するために、いかなる適切な通信リンクも用いることができる。例えば、赤外線や超音波の通信を用いることができる。あるいは、各第２の装置は電力要求情報を伝達するために第１の装置に与える負荷を変化させることができる。例えば、各第２の装置は、実負荷によって求められる電力量を表すダミー負荷を課すことができる。この技術では、電力要求状態にある全ての第２の装置は、ダミー負荷をそれぞれ同時に付加することが可能なので、第１の装置は１回の計測で全ての第２の装置の電力要求の合計を、直接導き出すことができる。あるいは、実負荷よって必要とされる電力量及び第２の装置／ホスト装置の扱いやすい寄生負荷を含む第２の装置からのダミー負荷が総負荷を表していてもよい。

本発明の一実施形態である誘導電力供給システムの一部を示すブロック図である。 本発明に係るシャットダウン状態を検出する第１の方法を説明するフローチャートである。 本発明に係るスタンバイ状態を検出する第１の方法を説明するフローチャートである。 本発明の第１実施例に係る誘導電力供給システムの一部を示すブロック図である。 図４の説明に使用する波形図である。 図４のシステムにおいて、様々な信号のタイミングを示す。図６ａは第１のコイルに凶器有される交流電圧信号の周波数を示し、図６ｂは第１の装置から供給される電力を示し、図６ｃは第１の装置のスイッチの状態を示し、図６ｄは第１の装置のスイッチの電圧を示す。 ３回の異なる計測作業に間に供給される負荷を示す図である。 図４のシステムの異なるモードについて示す図である。 本発明の第２実施例に係る誘導電力供給システムの第１の装置の一部を示すブロック図である。 図９の電力計測中に、通常、スナバ、減衰の状態において第１のコイルを電流がどのように流れるかを示す。 本発明に係るシャットダウン状態を検出する第２の方法を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施例に係る誘導電力供給システムの一部を示すブロック図である。

Claims (24)

1. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
   電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
   前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
   前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
   前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップと、
   前記第１の装置において、電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置から、前記第２の装置の電力要求に関する情報を受信するステップと、
   前記第１の装置において、電力が前記電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置に供給される際に、前記第１の装置から供給される前記電力を計測し、前記計測した電力と前記受信した電力要求情報に基づいて、前記第１の装置から前記誘導電力の転送を制限または停止するステップとを含み、
   前記または各第２の装置は、ＲＦＩＤ方式を使用して電力要求情報を前記第１の装置に送信する方法。
2. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
   電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
   前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
   前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
   前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップと、
   前記第１の装置において、電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置から、前記第２の装置の電力要求に関する情報を受信するステップと、
   前記第１の装置において、電力が前記電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置に供給される際に、前記第１の装置から供給される前記電力を計測し、前記計測した電力と前記受信した電力要求情報に基づいて、前記第１の装置から前記誘導電力の転送を制限または停止するステップとを含み、
   前記または各第２の装置は、前記第２の装置から前記第１の装置に対して与えられる負荷を変化させることによって、電力要求情報を前記第１の装置に送信する方法。
3. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
   電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
   前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
   前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
   前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップと、
   前記第１の装置において、電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置から、前記第２の装置の電力要求に関する情報を受信するステップと、
   前記第１の装置において、電力が前記電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置に供給される際に、前記第１の装置から供給される前記電力を計測し、前記計測した電力と前記受信した電力要求情報に基づいて、前記第１の装置から前記誘導電力の転送を制限または停止するステップとを含み、
   前記第１の装置は、少なくとも１つの前記第２の装置の電力要求を前記第１の装置に登録し、前記第２の装置から送信される前記電力要求情報は、前記第２の装置を識別する情報であり、前記第１の装置は、前記識別する情報を用いて前記装置の前記登録された電力要求を読み出す方法。
4. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
   電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
   前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
   前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
   前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップと、
   前記第１の装置において、電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置から、前記第２の装置の電力要求に関する情報を受信するステップと、
   前記第１の装置において、電力が前記電力要求状態にある前記のまたは各第２の装置に供給される際に、前記第１の装置から供給される前記電力を計測し、前記計測した電力と前記受信した電力要求情報に基づいて、前記第１の装置から前記誘導電力の転送を制限または停止するステップとを含み、
   前記電力要求状態を有していない前記または各第２の装置もまた、前記第１の装置に対して前記電力要求情報を送信する方法。
5. 前記電力要求状態ではない前記または各第２の装置によって送信される前記電力要求情報は、前記第２の装置によって前記第１の装置に対して与えられる寄生負荷を表す、請求項４に記載の方法。
6. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
   電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
   前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
   前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
   前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップと、
   前記検出を実行する際に、前記第１の装置内の損失に関する第１の補償情報を用いて前記損失を補償するステップとを含む方法。
7. 電磁分離が効果的に行なわれている場合に、前記第１の装置によって行なわれる計測から前記第１の補償情報の一部または全部を抽出するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
   電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
   前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
   前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
   前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップと、
   前記検出を実行する際に、前記または各第２の装置によって前記第１の装置に対して与えられる寄生負荷に関する第２の補償情報を用いて、前記または各第２の装置の寄生負荷を補償するステップとを含む方法。
9. 前記または各第２の装置は、前記第２の補償情報を、前記第１の装置に直接伝達するか、または前記第１の装置が前記第２の補償情報を抽出する他の情報を前記第１の装置に伝達する、請求項８に記載の方法。
10. 前記または各第２の装置は、前記第２の補償情報または前記他の情報を、前記第１の装置によって与えられる負荷を変えることによって、前記第１の装置に対して伝達する、請求項９に記載の方法。
11. 前記または各第２の装置は、前記第１の装置に与えられる負荷を変化させる前記寄生負荷を表すダミー負荷を備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の補償情報の一部または全部、及び／または、前記第２の補償情報の一部または全部は、前記第１の装置の製造中及び／またはテスト中に、前記第１の装置に保存される情報である、請求項６から１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記第１の装置の１つ以上の動作状態が変化する場合、前記第１の補償情報及び前記第２の補償情報の一方または両方を変更するステップをさらに含む、請求項６から１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記または１つの第２の装置は、単独でまたは他の装置と併用して使用可能であり、前記装置が単独でまたは他の装置と併用して使用されているかどうかに基づいて、前記第２の補償情報が変更される、請求項６から１３のいずれかに記載の方法。
15. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
    電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
    前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
    前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
    前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップとを含み、
    前記または各第２の装置は、前記第１の装置に対して、前記第２の装置が、前記第２の装置の実負荷が前記第第１の装置から現時点では電力を必要としない電力不要状態、または、前記実負荷が前記第１の装置から現時点では電力を必要とする電力必要状態のいずれにあるかを示す状態情報を報告し、
    前記第１の装置は、前記または各第２の装置から報告される前記状態情報に基づいて、前記第１の装置からの前記誘導電力の供給を制限または停止する方法。
16. 少なくとも１つの第２の装置から報告される前記状態情報が、前記電力要求状態であることを示さない限り、前記第１の装置は前記誘導電力の転送を制限または停止する、請求項１５に記載の方法。
17. 複数の第２の装置が、前記第１の装置に対して、それぞれの状態情報を同時に報告する、請求項１５または１６に記載の方法。
18. 前記または各第２の装置は、前記第１の装置に与えられる負荷を変化することによって前記状態情報を報告する、請求項１５、１６、または１７に記載の方法。
19. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
    電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
    前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
    前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
    前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップと、
    前記第１の装置から前記または各第２の装置に、または、前記または各第２の装置から前記第１の装置に、前記第１の装置と前記または各第２の装置との動作を同期させるために、同期信号を送信するステップとを含む方法。
20. 前記電磁場は、前記第１の装置の第１のコイルによって形成され、
    前記同期信号は、前記第１のコイルに供給される駆動信号を調節することで、前記第１の装置から前記または各第２の装置に送信される、請求項１９に記載の方法。
21. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
    電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
    前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
    前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
    前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップと、
    前記電磁場は、電気駆動装置によって駆動される第１のコイルによって形成され、
    前記駆動装置に対する電力は、前記第１の装置の電源から前記駆動装置の電力入力に供給され、
    前記第１の装置から供給される前記電力は、一時的に前記電力供給を切断し、前記切断の間に前記電源入力での変化を検出することによって計測される方法。
22. 前記電源が切断されている間に、前記電力を前記電力入力に供給し続けることが可能となるように、前記電源入力に接続されるエネルギー保存装置にエネルギーを保存するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 誘導電力転送システムにおいて、誘導電力の転送を制御する方法であって、
    電磁場を形成するように動作可能な第１の装置と、
    前記第１の装置とは分離可能で、かつ前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記電磁場と連結するように構成される、少なくとも１つの第２の装置とを備え、
    前記第１の装置から供給される電力と前記第２の装置から要求される電力との間に実質的な差異があるかどうか、または前記第２の装置が複数個ある場合に、前記第２の装置から要求される総電力を検出するステップと、
    前記検出に応じて、前記第１の装置からの誘導電力を制限または停止するステップとを含む方法であり、
    前記電磁場は、第１のコイルによって形成され、
    前記方法は、計測期間中に前記第１のコイルを含む回路を動作させ、駆動信号を前記第１のコイルに入力することを一時停止する未駆動の共振状態で、回路に保存されたエネルギーが前記計測期間中に減衰するステップと、
    前記期間に前記エネルギーの減衰を１回以上計測し、前記１回以上の計測を用いて前記第１の装置から供給される前記電力を計測するステップとをさらに含む方法。
24. 電磁場を形成する第１の装置を備える誘導電力転送システムで使用される第２の装置であって、
    前記第１の装置の近傍に配置されたときに、第１の装置とは直接的な電気誘導接点を持たずに前記第１の装置から誘導的に電力を受信可能に、前記第１の装置によって形成される前記電磁場と連結するように構成された第２のコイルと、
    前記第２の装置が前記第１の装置から電力を必要とする負荷のために用いられる際に、前記誘導的に受信される電力を前記負荷に供給するために接続するように構成される前記第２のコイルに接続される負荷接続手段と、
    ＲＦＩＤ通信方式を使用して、前記第２の装置の電力要求に関する情報を、前記第１の装置に供給するように動作可能なＲＦＩＤ通信手段とを備える、第２の装置。

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