JP5426570B2 - 誘導電力転送回路 - Google Patents

Description

本発明は，例えば可搬型の電気デバイス又は電子デバイスに給電する誘導電力転送システムに用いる回路に関する。

可搬型デバイスに給電するのに適した誘導電力転送システムは，次の二つの部分から成っていてもよい。
・少なくとも一つの１次コイルを有する１次ユニットであって，１次コイルに交番電流を駆動し，時間変動磁束を生成するユニット
・１次ユニットから分離しており，２次コイルを有する２次ユニット

２次コイルが，１次コイルの生成する時間変動磁束の近傍に置かれると，変動磁束が２次コイルに交番電流を誘起し，それによって１次ユニットから２次ユニットへ電力が誘導で転送される。

一般に，２次ユニットは転送された電力を外部負荷へ供給し，２次ユニットは負荷を含む主物体（host object）（２次デバイス）の中で，又は主物体によって運搬される。例えば主物体は，再充電可能なバッテリ又は電池を有する可搬型の電気デバイス又は電子デバイスであってよい。この場合負荷は，バッテリ又は電池を充電するバッテリ充電器であってもよい。別の選択肢として２次ユニットは，適切なバッテリ充電回路と共に，上記のような再充電可能バッテリ又は電池に組み込んでもよい。

上記のようなシステムの１次ユニットは，例えば複数の２次ユニットへ同時に電力を転送したり，２次ユニットを１次ユニットに対して自由な位置に配置したりするために，複数の１次コイルを有することが望ましい。すなわち，一つの１次ユニットで２以上の２次ユニットへ同時に電力を転送することが望ましい。１次コイルと２次コイルとの１対１関係は本質的ではなく，本発明は，２次ユニットへ電力を転送するために，複数の１次コイルを用いることを含む。

複数の１次コイルを誘導電力転送システムの１次ユニットに備えることは既知である。しかし，そのような既知の１次ユニット，実際一つの１次コイルを有する１次ユニットの回路に関して，いくつかのコストと，性能と，複雑度とに関係する欠点が特定されている。したがって，特定された欠点のうち１又は複数の影響を受けない１次ユニットに用いる回路並びに１次ユニット及び上記の回路を含む誘導電力転送システムを提供することが望ましい。また，一つの１次コイルを駆動し，制御するために必要な回路を多数反復させることなく，複数の１次コイルを効率よく駆動し，制御できる１次ユニットを提供することが望ましい。また，回路が，２次ユニットとの関係の変更，又は例えば一つの２次ユニットと次のユニットとの差，に敏感でない１次ユニットを提供することが望ましい。

本発明の第１態様の実施例によれば，誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる回路が提供される。該回路は上記システムの１又は複数の２次ユニットへの電磁誘導によって無線で電力を転送するために電磁界を発生し，上記２次ユニットは上記１次ユニットから分離されており，１次コイル又はダミーコイルをそれぞれ備える複数の駆動可能部と，上記１次コイルを備える被駆動部が上記電磁界を発生するように，駆動信号を上記被駆動部のうち二つ又は少なくとも二つに供給する駆動手段（例えば駆動回路）と，上記駆動可能部のうち１又は複数の上記１次コイル又はダミーコイルの特性を示す帰還信号によって，上記帰還信号を調整するように上記回路を制御する制御手段（例えば制御回路）と，を備え，上記回路は，上記被駆動部が並列接続されて，調整された共振応答を有し，上記制御手段が上記の駆動されるコイルそれぞれの特性を調整する，ように構成される。

上記のようなコイルの特性（例えば電気特性）は，当該コイルのコイル信号の強度であってもよいし，当該コイルのコイル信号の強度によって変化する特性であってもよい。

被駆動部は永続的に並列に接続されていてもよいし，例えばスイッチによって駆動時に一時的に並列に接続されてもよい。帰還を用いる制御は，例えばマイクロプロセッサによって実行してもよく，該マイクロプロセッサはまた，上記のようなスイッチの制御を実行してもよい。

一つの実施例においては，駆動可能部はそれぞれ実質的に上記１次コイル又はダミーコイルだけを含む。このような実施例は，１次コイル又はダミーコイルの数を増加させるための回路の反復が最小である点で有利なことがある。反復を最小にすることはコストの点で利点があり，反復のある駆動回路及び制御回路に比べて，簡潔な制御を可能にする。

帰還信号は，被駆動部のコイルに共通の電圧信号又は電力信号の強度を示してもよい。

この回路は，被駆動部と共通かつ直列に接続された電気容量を含んでもよい。このような電気容量は，共振応答を有するように被駆動部を効果的に調整させることができる。

この回路は，駆動期間中，駆動信号が特定基本周波数を有し，電気容量が特定容量値を有し，被駆動部が合成特定（自己）インダクタンス値を有する，ように構成してもよい。またこの回路は，駆動期間中，常に駆動される被駆動部が実質的に上記合成特定（自己）インダクタンス値を有するように構成してもよい。このような回路は，設計が簡潔であると考えられ，またこのような実施例はコストの点で利点があると考えられる。

一つの実施例の駆動期間の一つの期間に駆動される被駆動部は，上記駆動期間の別の期間に駆動される被駆動部と同一ではない。このような実施例においては，別々の時間に別々の被駆動部を選択的に駆動することができる。例えば，このような被駆動部が配列になっているとき，給電される２次ユニットの場所に対応する配列の一部の被駆動部が，選択的に駆動される。

上記の特定容量値は，被駆動部が特定基本周波数で共振する値であってよい。すなわち一つの実施例においては，特定の数の被駆動部が同時に駆動されたとき，回路が特定の基本周波数で共振するように，特定容量値を選択してもよい。電気容量は固定容量値を有してもよく，駆動信号は固定基本周波数を有してもよい。

被駆動部は互いに実質的に同一のインダクタンスを有するように構成してもよく，回路は，駆動期間の一つの期間に駆動される被駆動部の数が，駆動期間の別の期間に駆動される被駆動部の数と同一であるように構成してもよい。このシナリオにおいては，駆動される１次コイルの数は時間と共に異なってもよく，対応して駆動されるダミーコイルの数も時間と共に異なる。例えば，１次ユニットの１次コイルの配列に対する１又は複数の２次ユニットの位置／方向によって，特定の時間にどの１次コイルが駆動されるかを（そして被駆動部の数さえも）変えることが望ましい。駆動する１次コイルをより少なくしたいときは，駆動される１次コイルの数の減少を補うために，より多くのダミーコイルを駆動することが望ましい。

一つの実施例においては，被駆動部が二つの主共振ピーク及びその間の実質的な平坦部を有する周波数応答，又は実質的な平坦部を有するあるほかの応答を共通に有するように，回路を構成してもよく，上記平坦部は，１次コイルと２次ユニットとの間の結合による回路の実効インダクタンスの変化で大幅に変化しない。このような実施例においては，駆動信号は，上記平坦部内に基本周波数を有してもよい。

被駆動部は，直列電気容量及び安定回路（例えばＬＣ安定回路）に共通に接続されるように構成してもよく，直列電気容量及び安定回路は，被駆動部が上記のような周波数応答を共通に有するように構成してもよい。

回路は，被駆動部が合成インダクタンスＬ_１を有し，直列電気容量が容量Ｃ_１を有し，Ｌ_１及びＣ_１の値が，ｆ_０＝１／（２π√Ｌ_１Ｃ_１），ｆ_０は前記基本周波数，であるように構成してもよい。

安定回路は，容量Ｃ_１と直列に接続されたインダクタンスＬ_２と，直列に接続された容量Ｃ_１と並列に接続された容量Ｃ_２と，インダクタンスＬ_１とを有し，Ｌ_２及びＣ_２の値は，ｆ_０＝１／（２π√Ｌ_２Ｃ_２），ｆ_０は前記基本周波数，であるように構成してもよい。

上記の値Ｌ_１及びＬ_２は，二つの主共振ピークが，回路の動作中に１次コイルと２次ユニットとの間の結合によって生じる実効インダクタンスの変化の影響が実質的に小さいように，周波数上十分に遠く離れるように構成してもよい。これによってこのような回路は２次側に加えられた変化に実効的に安定になり，部品の許容誤差に対して安定に動作できる。値Ｌ_１及びＬ_２は，近似的にＬ_１／Ｌ_２＝４であるように構成してもよい。

一つの実施例においては，駆動可能部が二つの主共振ピーク及びその間の実質的な平坦部を有する周波数応答，又は実質的な平坦部を有するあるほかの応答を有するように，回路を構成してもよく，上記平坦部は，１次コイルと２次ユニットとの間の結合による回路の実効インダクタンスの変化で大幅に変化しない。このような実施例においては，駆動信号は，上記平坦部内に基本周波数を有してもよい。

駆動可能部は，駆動されたとき互いに実質的に同一のインダクタンスを有するように構成してもよい。これによって設計及び制御が簡素になり，低コストの実施例となる。駆動可能部は，互いに実質的に同一の形状を有してもよい。駆動可能部はそれぞれ，コイルと直列に接続された電気容量及び（ＬＣ安定回路のような）安定回路を備え，このような駆動可能部ごとに，対応するコイルと，該コイルと直列に接続された電気容量と，安定回路とを，駆動可能部が駆動されたとき，上記のような周波数応答を有するように構成してもよい。例えば，（各）１次コイルのインダクタンスが（各）ダミーコイルのインダクタンスと実質的に同一であり，駆動可能部の直列電気容量が互いに実質的に同一であり，駆動可能部の安定回路が互いに実質的に同一であり，コイルと，直列電気容量と，安定回路とを，駆動可能部のいずれにおいても実質的に同一の方法で構成してもよい。

駆動可能部ごとに，コイルはインダクタンスＬ_１を有し，直列電気容量は容量Ｃ_１を有し，Ｌ_１及びＣ_１の値は，ｆ_０＝１／（２π√Ｌ_１Ｃ_１），ｆ_０は前記基本周波数，であるように構成してもよい。駆動可能部ごとに，安定回路は，前記容量Ｃ_１と直列に接続されたインダクタンスＬ_２と，前記の直列に接続された容量Ｃ_１及びコイルと並列に接続された容量Ｃ_２とを有し，Ｌ_２及びＣ_２の値は，ｆ_０＝１／（２π√Ｌ_２Ｃ_２），ｆ_０は前記基本周波数，であるように構成してもよい。

上記の駆動可能部ごとに，値Ｌ_１及びＬ_２は，二つの主共振ピークが，回路の動作中に１次コイルと２次ユニットとの間の結合によって生じる実効インダクタンスの変化の影響が実質的に小さいように，周波数上十分に遠く離れるように構成してもよい。これによってこのような回路は２次側に加えられた変化に実効的に安定になり，部品の許容誤差に対して安定に動作できる。値Ｌ_１及びＬ_２は，近似的にＬ_１／Ｌ_２＝４であるように構成してもよい。

帰還信号が被駆動部のうち一つだけから取得されるように，回路を構成してもよい。帰還信号は，被駆動部の１次コイル又はダミーコイルの電圧，電流又は電力の信号を表してもよい。制御回路の簡潔性及びそれによるコストの最小化の点で，被駆動部のうち一つからの帰還信号を必要とするだけであることが有利である。

回路は，被駆動部それぞれから独立した上記のような帰還信号が取得されるように構成してもよく，制御手段は，帰還信号のうち１又は複数によって，制御を行ってもよい。制御手段は，すべての帰還信号によって制御を実行してもよいし，これらの信号の任意のサブセットによって制御を実行してもよいし，任意選択で回路から電力を受電する２次ユニットの数及び／又は位置／方向によって制御を実行してもよい。

一つの実施例においては，回路は，被駆動部それぞれから，及び／又は回路から誘導電力を受電する２次ユニットそれぞれから，独立した帰還信号が取得されるように構成してもよく，駆動可能部のそれぞれ，又は一つを除くそれぞれが被制御要素を含み，制御手段は，帰還信号に応答して，被制御要素を制御することによって，制御を行う。

このような実施例によって，被駆動部ごと分離された制御，又は被制御部相互の制御を行ってもよい。例えば，制御手段は，被制御要素を用いて駆動されるコイルの特性（すなわちコイル信号）を互いに調整してもよい。

被制御要素は，可変リアクタンスであってもよい。被制御要素は，可変電気容量であってもよい。被制御要素は，前記制御下で前記被駆動部の前記駆動信号の基本周波数を変化させてもよい。被制御要素は，可変周波（tunable）逆変換器であってもよいし，半橋絡（half bridge）回路であってもよい。

駆動可能部はそれぞれ，上記のような被制御要素であってもよいコイルに直列に接続された電気容量を有してもよい。

ダミーコイルは，駆動されたとき電磁界を発生しないインダクタであってよい。このようなインダクタは，駆動されたときシールド，すなわち放射しないように設計してもよい。（各）ダミーコイルのインダクタンスは，（各）１次コイルのインダクタンスと実質的に同一であってよい。

コイルは，駆動されたとき互いに同一の極性を有してもよいし，１又は複数のコイルが１又は複数のほかのコイルと異なる極性を有してもよい。

本発明の第２態様の実施例によれば，誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる回路が提供される。該回路は上記システムの２次ユニットへの電磁誘導によって無線で電力を転送するために，時間変動電磁界を発生し，上記２次ユニットは上記１次ユニットから分離されており，１次コイルを備える駆動可能部と，上記１次コイルが上記電磁界を発生するための所定基本周波数を有する駆動信号を，上記駆動可能部に供給する駆動手段（例えば駆動回路）と，を備え，上記駆動可能部は，駆動されたとき，二つの主共振ピーク及び該二つの主共振ピークの間の実質的な平坦部を有する周波数応答を有するように構成され，上記駆動手段は，上記基本周波数が，上記二つの主共振ピークの間，かつ上記平坦部内の周波数にあるように構成される。

駆動可能部は，駆動されたとき，１次コイルが直列に接続された電気容量及び安定回路（例えばＬＣ安定回路）に接続されるように構成してもよく，１次回路と，直列電気容量と，安定回路とは，駆動されたとき上記の周波数応答を有するように構成してもよい。

１次コイルはインダクタンスＬ_１を有してもよく，直列電気容量は直列容量Ｃ_１を有してもよく，Ｌ_１及びＣ_１の値は，ｆ_０＝１／（２π√Ｌ_１Ｃ_１），ｆ_０は基本周波数，であるように構成してもよい。安定回路は，駆動可能部が駆動されたとき，容量Ｃ_１と直列に接続されたインダクタンスＬ_２と，直列に接続された容量Ｃ_１と並列に接続された容量Ｃ_２と，１次コイルとを有してもよく，Ｌ_２及びＣ_２の値は，ｆ_０＝１／（２π√Ｌ_２Ｃ_２），ｆ_０は基本周波数，であるように構成してもよい。

値Ｌ_１及びＬ_２は，二つの主共振ピークが，１次コイルと２次ユニットとの間の結合によって生じる実効インダクタンスの変化の影響が実質的に小さいように，周波数上十分に遠く離れるように構成してもよい。これによってこのような回路は２次側に加えられた変化に実効的に安定になり，部品の許容誤差に対して安定に動作できる。値Ｌ_１及びＬ_２は，近似的にＬ_１／Ｌ_２＝４であるように構成してもよい。

本発明の第３態様の実施例によれば，本発明の上述の第１態様又は第２態様による回路を含む誘導電力転送システムに用いる１次ユニットが提供される。

本発明の第４態様の実施例によれば，誘導電力転送システムが提供される。該システムは，電磁界を発生する１次ユニットと，該１次ユニットとは分離された少なくとも一つの２次ユニットであって，１次ユニットの近傍にあるとき，１次ユニットから電磁誘導によって無線で電力を受電するように構成された２次ユニットと，を備え，１次ユニットは本願発明の上述の第１態様又は第２態様による回路を含む。

本発明を実施した回路は，コイルを備えずに，後刻使用の際にコイルを追加できる形態で構成してもよい。したがって本発明は，上述の各態様にそれぞれ対応し，コイルを備えず接続できるように構成した態様を含む。

本発明は，上述の回路と，１次ユニットと，誘導電力転送システムとの態様に範囲が対応する方法の態様を含んでもよい。

本発明の更なる態様によれば，２次デバイスを充電する１次ユニットが提供される。２次デバイスは電磁誘導によって１次ユニットと分離されており，１次ユニットは，少なくとも二つの１次コイルと，上記少なくとも二つの１次コイルに結合した交番電圧又は交番電流源と，電圧，電流又は電力検出器と，を含み，少なくとも二つのコイルを実質的に同一の電圧，電流又は電力を維持するように，１次ユニットが少なくとも一つのコイルの電圧，電流又は電力を測定し，交番電圧又は交番電流源の強度を調整する。

本発明の更なる態様によれば，２次デバイスを充電する方法が提供される。２次デバイスは電磁誘導によって１次ユニットと分離されており，方法は，少なくとも二つの１次コイルを提供するステップと，１次コイルにおいて電圧，電流又は電力を検出するステップと，少なくとも二つの１次コイルが実質的に同一の電圧，電流又は電力を維持するように，電圧又は電流源の強度を調整するステップと，を有する。

本発明の更なる態様によれば，２次デバイスを充電する１次ユニットが提供される。２次デバイスは電磁誘導によって１次ユニットと分離されており，１次ユニットは，少なくとも二つの１次コイルと，上記少なくとも二つの１次コイルに結合した交番電圧又は交番電流源と，少なくとも一つの１次コイルに接続した少なくとも一つの可変インピーダンスと，電圧，電流又は電力検出器であって，少なくとも二つのコイルを実質的に同一の電圧，電流又は電力を維持するように，１次ユニットが少なくとも一つのコイルの電圧，電流又は電力を測定し，ほかのコイルとは独立に電圧，電流又は電力を調整する検出器と，を含む。

本発明の更なる態様によれば，２次デバイスを充電する方法が提供される。２次デバイスは電磁誘導によって１次ユニットと分離されており，１次ユニットは，少なくとも二つの１次コイルを提供するステップと，少なくとも二つの１次コイルに電圧，電流又は電力を供給するステップと，コイルに印加される電圧，電流又は電力がほかのコイルと独立に変化するように，コイルのうち一つに接続されたインピーダンスを変化させるステップと，を有する。

ここで例として，添付の図を参照する。

以前に検討された誘導電力転送システムの概略図である。 本発明の一つの実施例によるシステムの概略図である。 本発明の一つの実施例による１次ユニットの概略図である。 本発明の１又は複数の実施例による１次ユニットの安定回路の利点を理解するために有用な概略図である。 本発明の１又は複数の実施例による１次ユニットの安定回路の利点を理解するために有用な概略図である。 本発明の１又は複数の実施例による１次ユニットの安定回路の利点を理解するために有用な概略図である。 本発明の１又は複数の実施例による１次ユニットの安定回路の利点を理解するために有用な概略図である。 シミュレーションを行うのに有用な本発明の一つの実施例によるシステムの概略図である。 図５の回路によるシミュレーション結果のグラフである。 各共振ピークの間隔に対するインダクタ比の効果を示すシミュレーション結果のグラフである。 図５の回路の１次コイルの電流に対する，図５の回路の安定回路インダクタのインダクタンス値の効果を示すシミュレーション結果のグラフである。 本発明の一つの実施例によるシステムの概略図である。 本発明の一つの実施例による１次ユニットの概略図である。 本発明の一つの実施例による１次ユニットの概略図である。 本発明の別の実施例をなす１次ユニットの概略図である。 本発明の別の実施例をなす１次ユニットの概略図である。 本発明の別の実施例をなす１次ユニットの概略図である。 本発明の別の実施例をなす１次ユニットの概略図である。 本発明の一つの実施例による１次ユニットの概略図である。 本発明の一つの実施例による１次ユニットの概略図である。 本発明の一つの実施例による１次ユニットの概略図である。 本発明のいくつかの実施例による１次ユニットの充電面上の許容される１次コイル配置の概略図である。 本発明のいくつかの実施例による１次ユニットの充電面上の許容される１次コイル配置の概略図である。 本発明の一つの実施例による１次ユニットの概略図である。 本発明のいくつかの実施例を表す１次ユニットの概略図である。 本発明の一つの実施例に用いる駆動回路の概略図である。 本発明の一つの実施例による１次ユニットの概略図である。

本発明の実施例をより良く理解するために，本発明を直接実施してはいないが本発明の実施例を理解するために有用な例示誘導電力転送システム１をまず参照する。

図１はシステム１の概略図である。システム１は，１次ユニット（充電器）１００及び２次ユニット（この場合，可搬型デバイス）２００を含む。

１次ユニット１００は，ＤＣ／ＤＣ変換器１０２と，逆変換器１０４と，コンデンサ（すなわち電気容量）１０６と，１次コイル１０８と，緩衝増幅器１１０と，マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）１１２と，を含む。２次ユニット２００は，２次コイル２０２と，コンデンサ（すなわち電気容量）２０４と，整流器２０６と，ＤＣ／ＤＣ変換器２０８と，負荷２１０とを含む。緩衝増幅器１１０は，ピーク検出器と考えてもよく，１次コイル１０８のピーク電圧を測定するために用いてもよい。

１次ユニット１００は電磁界を発生するように構成され，この電磁界は１次コイル１０８の近傍で（１次ユニットの充電面，すなわち電力転送面に水平又は垂直の電磁界として）誘起される。電磁界の形状は，１次コイル１０８の形状（すなわち物理的配置）に依存することを理解されたい。システム１は電磁界を用いて，１次ユニット１００の近傍にあって電力を必要としている２次ユニット２００に電力を転送する。

１次ユニット１００は，２次ユニット２００をその上に置くか，近接しておくことができる，例えば電力転送面をなす平坦な台などの任意の適切な形態を有してよい。ある場合には，電磁界は英国特許公開第GB-A-2388716号に記載されたとおり，表面の電力転送領域に分布してもよい。該文献の全体をここに参照する。この形態の１次ユニットは，１又は複数の２次ユニット２００を同時に１次ユニットの近傍に配置して，電力を受電させることができることを理解されたい。多くのほかの形態の１次ユニット１００も，１又は複数の２次ユニット２００を同時に１次ユニットの近傍に配置して，電力を受電させることができることを理解されたい。１次ユニット１００の別の許容される形態は棚であって，棚の上に２次ユニット２００を置いて受電させることができる。このような形態は，２次デバイスの一部を磁界の外に置くことができるので有利である。

図１の２次ユニット２００は，１次ユニット１００から分離することができ，２次ユニット２００が１次ユニット１００の近傍にあるとき，１次ユニット１００が発生する電磁界と結合する２次コイル２０２を含む。このようにして電力を１次ユニット１００から２次ユニット２００へ，それらの間の直接の導電性接続なしに誘導で電力を転送することができる。

電力を誘導で転送するために，１次コイル１０８が発生する磁界／磁束は時間変動することが望ましい。したがって，１次ユニット１００は１次コイル１０８に，交番信号のような時間変動する電気信号を印加するように構成される。

１次コイル１０８及び２次コイル２０２は任意の適切な形態であってよいが，例えばフェライト又は非晶質金属のような高透磁率成型物（former）の周りに巻いた銅線からなってもよい。Ｌｉｔｚ線は，特にこのような状況で用いることができる種類の線である。Ｌｉｔｚ線は，互いに撚った多数の撚り線であって，表皮効果及び近接効果を減少させる働きをする。１次コイル１０８及び２次コイル２０２は，例えば大きさ，巻き数，芯種別，物理配置，などの点で互いに異なっていてもよい。複数の１次コイル及び２次コイルを用いてもよく，１次コイル及び２次コイルの数は互いに異なってもよい。

図１から，２次ユニット２００は電力を必要としている物体である可搬型デバイスとして示されていることが分かる。簡潔にするため，可搬型デバイスは２次ユニット２００と同一であるように示されているが，２次ユニット２００は可搬型デバイスの（例えば取り外し可能な）部品であってもよい。したがって，負荷２１０が２次ユニット２００の実際の負荷であると考えてもよい。負荷は２次ユニット２００と分離した形態であってもよいし，分離可能な形態であってもよい。システム１の１次ユニット１００は，電磁誘導によって可搬型デバイス２００を充電する充電器として示されている。１次ユニットはより広義に，無線電力供給装置と考えてもよい。すなわち，バッテリ（又はほかのエネルギ蓄積電池）の充電は，このような１次ユニットの一つの例示応用に過ぎない。

したがって，２次ユニット２００は図１のデバイスの一部だけ，例えば２次コイル２０２だけ，又は２次コイル２０２と，コンデンサ２０４と，整流器２０６と，ＤＣ／ＤＣ変換器２０８との組合せであると考えてもよい。このように２次ユニット２００は外部負荷（負荷２１０）に接続されてもよく，外部負荷に誘電電力供給するように構成してもよい。２次ユニット２００は，可搬型の電気デバイス若しくは電子デバイス又は再充電可能なバッテリ若しくは電池のような電力を必要とする物体（２次デバイス）の中で，又は物体によって運搬してもよい。２次ユニット２００及び２次ユニット２００によって給電される物体（２次デバイス）の許容される設計については，英国特許公開第GB-A-2388716（既出）に更なる情報がある。GB-A-2388716においては，このような２次ユニットは２次デバイスと呼ばれることがある。２次ユニット２００は，本願発明の理解を助けるために可搬型デバイスとして示されているに過ぎない。

本願発明においては，２次ユニット（及び／又はそのようなユニットを含む２次デバイス）は電力を必要とする任意の電気デバイス又は電子デバイスと考えてもよく，例えば（すなわち，排他的でなく），携帯電話機，ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント），ラップトップ計算機，パーソナルステレオ装置，ＭＰ３再生機及び類似物，無線ヘッドセット，車両充電ユニット，調理器具のような家庭用器具，クレジットカードのようなパーソナルカード，商品追跡に有用な無線タグのような可搬型デバイスであってよい。

システム１の１次ユニット１００内で，ＤＣ／ＤＣ変換器１０２は外部ＤＣ入力を受電するように接続され，受電したＤＣ入力をより低いＤＣ電圧Ｖ_ｄに降圧変換（down-convert）する。ＤＣ／ＤＣ変換器１０２は，高効率にするためスイッチモードＢｕｃｋ変換器であってもよい。ＤＣ／ＤＣ変換器１０２は，出力にＡＣ電圧を発生する逆変換器１０４を駆動するように接続される。逆変換器１０４は，参照発振器（図示していない）から駆動されるＭＯＳＦＥＴ半橋絡（half bridge）回路であってもよい。

逆変換器１０４が出力するＡＣ電圧は，１次誘導コイル１０８を駆動するために用いられる。コンデンサ１０６は１次コイルと直列に接続され，コイル／コンデンサ合成回路は，逆変換器１０４の動作周波数（基本周波数）で共振するように構成される。１次ユニット１００は，いくつかの場合，直列共振コンデンサ１０６を備えなくてもよい。１次コイルを駆動する電気駆動信号（すなわち逆変換器１０４の出力）に存在する高調波を減少させるために，逆変換器１０４と１次コイル１０８との間にＬＣ安定回路（図示していない）を設けることが望ましい。１次コイル１０８のピークコイル電圧Ｖ_ｐｃは，逆変換器に続く回路（すなわち１次コイル１０８及びコンデンサ１０６を含む）が共振するように構成されるので，通常ＤＣ電圧Ｖ_ｄよりずっと高い。

動作周波数は一定と考えてもよいし，効率のために可変（すなわち調整可能）であってもよい。実際，コイル電圧（すなわち，コイル内の電気駆動信号の強度）を調整する手段として，周波数を調整してもよい。例えば，１次コイル１０８が共振するように構成されているときは，周波数を変えることによって駆動信号の強度を変えることができる。

システム１の２次ユニット２００（可搬型デバイス）において，２次コイル２０２は，これもまたコイル／コンデンサ合成回路が共振するように，コンデンサ２０４と直列に，整流器２０６の入力に接続される。２次ユニット２００はいくつかの場合，直列共振コンデンサ２０４を備えなくてもよい。使用中，２次コイル２０２は整流器２０６に，１次コイル１０８から電磁誘導によって受電したＡＣ電圧を供給する。整流器２０６は，このＡＣ電圧を整流してＤＣ／ＤＣ変換器２０８にＤＣ電圧を出力する。ＤＣ／ＤＣ変換器２０８はコイルからの整流された電圧を降圧変換して，負荷２１０が必要とする入力電圧に一致するようにする。

ＤＣ／ＤＣ変換器２０８は，いくつかの状況においては線形変換器よりも（変換器１０２に類似の）スイッチモード変換器とすることが好ましい。スイッチモード変換器は，通常線形変換器よりもずっと効率よく，一方のＤＣ電圧から他方のＤＣ電圧へ変換することができる。さらに，スイッチモード変換器は線形変換器の場合よりも，通常入力電圧に対する効率変動が少ない。線形変換器は一般に抵抗器によって過剰電圧を落とす。したがって，入力電圧と出力電圧との間の差が大きければ大きいほど，効率は低くなる。この入力電圧に対する効率変動は，システム１の２次ユニット２００が引き出す電力が入力電圧と独立でないようにするので望ましくない。

２次ユニット２００のＤＣ／ＤＣ変換器２０８は，任意選択で負荷２１０に定電圧を与えるように構成される。この定電圧は帰還ループ（図示していない）によって維持してもよい。例えば，ＤＣ／ＤＣ変換器２０８の入力電圧変化に関係なく負荷２１０の所要入力電圧Ｖ_ｌｏａｄを維持するために，ＤＣ／ＤＣ変換器２０８の出力電圧を用いてＤＣ／ＤＣ変換器２０８のデューティサイクルを制御してもよい。

例えば負荷２１０が充電サイクルを有するバッテリであるとき，負荷２１０の電圧要求条件は時間と共に変化してもよい。このようなバッテリは上記のような充電サイクルに定電流部と定電圧部とを有してもよく，したがって別個の時間には電圧よりも電流に重点が置かれることがあることを理解されたい。ＤＣ／ＤＣ変換器２０８は，このような充電サイクルの別個の部分では別個のレベルで所要負荷電圧Ｖ_ｌｏａｄを維持するように構成してもよい。しかし所要負荷電圧Ｖ_ｌｏａｄは，短期間（秒）では比較的一定に見えるように，通常比較的遅い時間尺度（分）で変化する。しかし，一般に頻繁ではないが，速い時間尺度（ミリ秒）で「過渡現象」（transient）が起きることがある。２次ユニットの動き又は２次ユニットのある特定機能（例えば携帯電話機のようにＲＦ機能があるとき）が，そのような過渡現象を起こすことがある。

システム１の１次ユニット１００は１次コイル電圧Ｖ_ｐｃを所定の電圧レベルに調整する。これは，緩衝増幅器（ピーク検出器）１１０及びマイクロプロセッサユニット１１２を含む帰還ループによって達成される。図１に示すように，１次コイル電圧は本質的に緩衝増幅器１１０によって緩和されて，マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）１１２に入力される。マイクロプロセッサユニット１１２は，２次ユニット２００が呈する負荷（及び／又は任意のほかのこのような負荷）に関係なく，１次コイル電圧Ｖ_ｐｃを所定のレベルに維持するために，１次コイル電圧によってＤＣ／ＤＣ変換器１０２のデューティサイクルを制御してもよい。

システム１の１次ユニット１００は，１次コイル電圧Ｖ_ｐｃを測定することに加えて，又は代替として，１次コイル１０８を介して引き出される電力量，又は１次コイル１０８を通過する電流量を測定するように構成してもよい。すなわち，電圧，電流又は電力の測定によって調整を行ってもよい。例えば電力を考慮するときは，１次ユニット１００は電圧Ｖ_ｄ及びＤＣ／ＤＣ変換器１０２から引き出される電流Ｉ_ｄの双方を測定すると考えてもよい。この点で電圧及び電流を測定することは，信号がＤＣであるという利点がある。マイクロプロセッサユニット１１２内で，関係する信号がアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を用いて標本化され，ノイズを減少させるために低域通過ろ波される。このろ波の一部として平均化を用いてもよい。次に電圧Ｖ_ｄ及び電流Ｉ_ｄの値が，例えばマイクロプロセッサユニット１１６内で測定されて，引き出された電力を判定するために互いに乗算される。

以降の説明は，本発明のいくつかの例示実施例の詳細である。本願の請求項の範囲内でほかの実施例も可能であることを理解されたい。ここで説明する実施例において，類似要素は類似参照符号を付与されており，したがって重複する説明は省略する。したがって，例えばシステム１の特徴及び関係する説明を，類推で本願発明の実施例にも適用してよい。

図２は，本発明の一つの実施例によるシステム３００の概略図である。システム３００は１次ユニット３０２及び複数の２次ユニット２００を含む。したがってシステム３００は，２以上の２次ユニット２００に同時に（又は一方のデバイスを他方と入れ替えることなく交互に）誘導で電力を供給するのに有用である。

図２は回路レベルで提示されており，この点で本発明の実施例は回路の特徴に焦点を当てていることを理解されたい。しかし本発明は，回路に関係すると同時に１次ユニット自体（示された回路の特徴を越えた特徴，例えば物理的構造を含んでもよい）及びこのような１次ユニットを含む電力転送システム全体も含む。

図２において，２次ユニット２００はそれぞれ２次コイル２０２を含み，対応する回路デバイスを表すものとして示されている。このことは，２次ユニット２００がこのような２次デバイスの唯一の部品であってもよいことを示し，また概略図の簡素化を可能にする。このように本発明の一つの実施例においては，２次ユニット２００は図１のものと同一であってよい。本発明の別の実施例においては，図２（及びほかの図面）の２次ユニット２００は図１のものと異なってもよいし，互いに異なってもよい。

１次ユニット３０２は，複数の１次コイル１０８を含んでいる点で図１の１次ユニット１００と異なっている。１次コイル１０８は互いに並列に接続されている。図２にはこのような１次コイルが３個示されているが，２以上のこのようなコイルがあってもよく，コイルの数は多数，例えば１０まで，５０まで，それ以上であってもよいことを理解されたい。

図２の実施例において，１次コイル１０８のうち二つは近傍に２次ユニット２００があり，３番目の１次コイル１０８は近傍に２次ユニット２００がないことが示されている。これは例に過ぎず，１次コイル１０８の形状及び電力を必要とする２次ユニット２００の数に応じて，任意の数の１次コイル１０８が（又は一つも）近傍に１又は複数の２次ユニット２００があっても（なくても）よいことを理解されたい。１次コイルは（その形状に応じて），同時に１を超える２次ユニットへ電力を転送してもよい。類似して２次ユニットは，同一の１次ユニットの１を超える１次コイルから同時に受電してもよい。

図２の実施例は，少なくとも次の理由で有利である。図１の例示システムに比べて，１次ユニット３０２は複数の１次コイル１０８を介して電力を転送することができるので，回路の大規模な反復を必要としない。特に１次ユニット３０２においては，追加１次コイル１０８を並列に接続できるという（図１のシステムに比べて）追加の機能を有している。このようにして最小の追加のコスト及び複雑度しか生じない。

一般に，回路の反復が少ない追加機能を提供する実施例は，低性能部品が反復使用される実施例に比べて高性能（高出力機能）部品を必要とすることがある。一般に，部品点数を増加させるより高性能部品を用いる方がコスト集中的ではない。

さらに，１次コイル電圧Ｖ_ｐｃは並列接続された１次コイル１０８すべてに対して同一であるから，各１次コイル１０８の電圧は追加回路を設ける必要なく調整することができる。したがって，マイクロプロセッサユニット１１２によって検出され，帰還されるのは並列合成回路のピーク電圧であり，したがって制御システムはすべての１次コイル１０８を同一の調整された電圧レベルに維持するようになっている。図２のシステムは，１次コイル１０８のすべての近傍に負荷（２次ユニット／２次デバイス）があるとき，又はいくつかの１次コイル１０８の近傍にだけ負荷があるとき，動作するように構成されている。図２のシステムは，別々の１次コイル１０８に別々の負荷があるときも動作することができる。１次コイル１０８は相互に並列であるから，一つの点で１次コイル電圧Ｖ_ｐｃを検出して調整することで十分である。直列コンデンサ１０６は，すべての１次コイル１０８に共通に接続される。したがって１次コイル１０８は意図した周波数（すなわち同調周波数）で共振するように構成される。意図した周波数は，逆変換器１０４が交番電流を発生する周波数（すなわち，交番電流の基本周波数）であってよい。

図３は，本発明の一つの実施例による１次ユニット３０６の概略図である。１次ユニット３０６は例えば，図２の実施例の１次ユニット３０２の代わりに用いてもよい。

１次ユニット３０６は，安定回路３０８がある点で１次ユニット３０２と異なっている。さらに，任意の数の１次コイル１０８を互いに並列に接続してもよいことが，図３からより明白である。

安定回路３０８は，逆変換器１０４と，コンデンサ１０６及びコイル１０８の合成回路との間に設けられる。安定回路３０８は，インダクタ３１０及びコンデンサ３１２を含む。したがって，安定回路３０８をＬＣ安定回路と呼んでもよい。インダクタ３０８は，逆変換器１０４とコンデンサ１０６との間に直列に接続される。コンデンサ３１２は，コンデンサ１０６及びコイル１０８の合成回路と並列に接続される。

この実施例において，安定回路３０８は低域通過ろ波器として働き，１次コイル１０８上の信号に存在する高調波の強度を減少させるので有利である。これは，１次ユニット３０６による不要無線周波干渉及び電磁干渉を減少又は回避するのに役立つ。

１次ユニット３０６に安定回路３０８を入れることは，１次ユニットの動作安定度の観点，及び１次ユニットの調整動作の点でも有利である。このことは，１次ユニットが一つの１次コイル１０８を有するとき，及び１次ユニットが複数の１次コイルを有するとき，いずれにも成り立つ。このような安定回路は，適切に部品の値を選択することによってシステム安定性を改善するように構成すると有利である。安定回路３０８に関する利点を，ここで更に検討する。

図４Ａ〜４Ｄは，誘導電力転送システムの１次ユニットの安定回路の利点を理解するために有用な概略図である。

図４Ａは，図２のシステムの一部を表す概略図である。１次側は，１次コイル１０８が電磁界を発生して２次側に誘導で電力を転送するように，固定の交番電流が供給されるものとする。また，２次側の特性，例えば２次ユニットの負荷，存在する２次ユニットの数，などは未知であるものとする。さらにまた，１次コイル１０８の信号は調整されないものとする。重要なことは，図４Ａの回路には安定回路がないことである。

図４Ｂは，図４Ａの１次側の回路の周波数応答を概略表す図である。実線の曲線は，図４Ａの回路が単一主ピークを持つ共振応答を有することを示す。破線で示す曲線は，２次側の変化（例えば負荷，２次ユニットの数，等の変化）によって共振応答が変化する様子を表している。図示のとおり，曲線の勾配が共振ピークのいずれかの側で変化するか，ピーク周波数が変化するか，実にこれらの変化の組合せが起きる。

１次側の信号が（例えば図４Ｂの垂直は線で示したような）特定周波数にある場合，例えば１次コイルの電圧を調整したいとき，周波数応答の変化は１次側に重大な重荷となる。この問題は図４Ａのように単一の１次コイル１０８について存在し，図２の複数の相互に並列の１次コイル１０８では悪化する。

図４Ｃは，図３のシステムの一部を表す概略図である。ここでも，１次側は，１次コイル１０８が電磁界を発生して２次側に誘導で電力を転送するように，固定の交番電流が供給されるものとする。また，２次側の特性，例えば２次ユニットの負荷，存在する２次ユニットの数，などは未知であるものとする。さらにまた，１次コイル１０８の信号は調整されないものとする。しかしこの場合には，回路に安定回路３０８がある。

図４Ｄは，図４Ｃの１次側の回路の周波数応答を概略表す図である。実線の曲線は，図４Ｃの回路が，比較的平坦な部分でつながっている二つの主ピークを持つ共振応答を有するように構成されていることを示す。破線で示す曲線は，２次側の変化（例えば負荷，２次ユニットの数，等の変化）によって共振応答が変化する様子を表している。図示のとおり，ピークの形は変化し，ピークのいずれかの側の傾斜は変化するが，実質的に平坦な中央部分（図４Ｄの“Ｘ”と記したボックスで示す）は，あったとしてもほとんど変化しない。

このようにして，１次側の信号がボックスＸの中，すなわち比較的安定な中央部に選んだ特定基本周波数にあるときは，２次側の変化による周波数応答の変化は，例えば１次コイルの電圧を調整したいとき，１次側にほとんど，すなわち実質的には何の重荷とならない。実効的に１次側は，２次側の変化に対して鈍感になる。この利点は，図４Ａの回路では存在する単一の１次コイル１０８に生じ，複数の１次コイルがあるときは，恐らく一層生じる。したがって，図３の回路は，一つの１次コイル１０８だけがあるときであっても，本発明を実施すると考えられる。

図５は，図４Ｃ，すなわち１次側に安定回路がある本発明の一つの実施例によるシステム，に類似の概略図である。この概略図は，安定回路の利点を示すために，システムの動作をシミュレートするために用いられる。

図５の回路の理解を容易にするため，関係する要素は図１〜４Ｄの対応する要素と同一の参照符号で示されている。手短に言えば，１次側回路は逆変換器１０４によって駆動され，インダクタ３１０（バラスト，Ｌ_ｂａｌ）及びコンデンサ３１２（タンク，Ｃ_ｔａｎｋ）を含み，それらの値は回路が周波数ｆ_０＝１／（２π√ＬＣ）に同調するように選ばれる。回路は更に，１次コイル１０８（パッドインダクタ，Ｌ_ｐａｄ又はＬ_ｐ）及びコンデンサ１０６（直列共振コンデンサ，Ｃ_ｐ）を含み，これらもまたｆ_０に同調する。周波数ｆ_０は本シミュレーションでは逆変換器１０４のスイッチング周波数に選ばれ，この周波数は，無線電力転送応用では通常１００〜５００ｋＨｚの範囲にある。図３の実施例との一貫性のため，１次コイル１０８（パッドインダクタ，Ｌ_ｐａｄ）は単一１次コイル１０８であってもよいし，複数の相互に並列接続された（又は直列接続された）コイルであってもよい。図５で追加されたラベルは，シミュレーションのための特定子（designator）である。

シミュレーションのために，インダクタ３１０（バラスト）及びコンデンサ３１２（タンク）は（逆変換器１０４から供給される）定ＡＣ電圧で駆動され，実効的に定電流源として動作し，又は定コイル電圧を供給するために用いることができる。（上述のとおり）動作は周波数応答曲線の二つの主共振ピークの間の平坦領域で実行されるので，このことはわずかな部品許容誤差とは実効的に独立である。

図６は，図５の回路を用いたシミュレーション結果のグラフである。特に図６は，同図の下に記したパラメータ値集合を用いて得られる周波数応答曲線である。パラメータのラベル付けは，図５のラベル付けに対応する。動作周波数は３２３ｋＨｚ（０．３２３ＭＨｚ）に選択された。

図６の実線の曲線から分かるように，この周波数応答は図４Ｄに示したもの，すなわち二つの主共振ピーク及びその間の実質的な平坦部を有するものであることが分かる。動作周波数３２３ｋＨｚは，二つの主ピークの間の曲線であって，実質的に平坦な曲線の中心に選ばれた。実線の曲線は２次ユニットがないときの応答を示し，破線の曲線は２次側が存在し，最大電力で動作しているときの応答を示す。図から分かるように，曲線（平坦部）の動作点は，この二つのシミュレーション間で気付くほどには変化していない。

本発明の一つの実施例においては，部品の各対，すなわち，インダクタ３１０とコンデンサ３１２の一方の対，及びコンデンサ１０６と１次コイル１０８との他方の対が同一の周波数ｆ_０に同調するように保つと，同一の基本共振曲線形状が維持されるので有利である。この制約下で，バラストインダクタ３０８のインダクタンスと１次コイル１０８のインダクタンスとの比（インダクタ比）（すなわちＬ_ｂａｌ／Ｌ_ｐａｄ）を増加させると，共振ピークが周波数上で更に離れ，バラストインダクタ３０８のインダクタンスを下げると，１次コイルの電流（パッド電流）が増加する。この関係を理解するには次の公式が有用である。

共振周波数は次のとおり位置する。

ここで，ω_ｐｅａｋはピーク角周波数（ラジアン），ω_０は動作角周波数（ラジアン），すなわち共振曲線の中心周波数，Ｌ_ｂａｌはバラストインダクタ３１０のインダクタンス，Ｌ_ｐａｄは１次コイル１０８のインダクタンスである。

１次コイル１０８の電流は近似的に次の式で与えられる。

ここでＶ_ｉｎｐは図５に示す入力交番電圧のピーク強度である。

１次コイルのピーク電圧は近似的に次の式で与えられる。

Ｖ_ｉｎｐは，逆変換器１０４が発生する基本周波数（周波数ｆ_０の正弦波成分）の強度である。これは，２／πで乗じた逆変換器電源電圧（rail voltage）と考えてもよい。

図７は，共振ピーク間の間隔に関するインダクタ比の効果を示すシミュレーション結果のグラフである。ｙ軸は中心周波数で除したピーク間の周波数間隔を表す。中心周波数は，図６のｘ軸中心にある。図８は，１次コイル１０８の電流（１次電流）に対するバラストインダクタ３１０のインダクタンス値の効果を示すシミュレーション結果のグラフである。

上記を用いて，本発明の一つの実施例における図５の回路を設計する例示設計過程は次のとおりである。

ステップ１：バラストインダクタ３１０のインダクタンス値Ｌ_ｂａｌ及びタンク電気容量３１２の容量値Ｃ_ｔａｎｋを，この対が周波数ｆ_０＝１／（２π√ＬＣ）に同調するように選ぶ。また，１次コイル１０８のインダクタンス値Ｌ_ｐａｄ及び直列共振コンデンサ１０６の電気容量Ｃ_ｐを，この対が周波数ｆ_０に同調するように選ぶ。そして，周波数ｆ_０を逆変換器１０４のスイッチング周波数に選ぶ。

ステップ２：インダクタ比Ｌ_ｂａｌ／Ｌ_ｐａｄの値を，部品の許容誤差の影響が実質的に小さいように，共振ピークが十分に遠く離れるように選ぶ。近似的にＬ_ｂａｌ／Ｌ_ｐａｄ＝１／４が合理的な起点であることが分かっている。

ステップ３：したがって，１次コイル１０８の期待電圧は近似的に次のとおりになる。

１次コイルの巻き数は，実際の逆変換器電圧と，１次コイル電圧と，１次コイル電流と，で動作するように選択してもよい。逆変換器電圧及びコイル電圧の選択は，通常，利用可能なＦＥＴと，効率要求条件と，コストと，ＥＭＣ（電磁両立性）と，を考慮することによって影響される。設計トレードオフは，ステップ２で選んだ比を，上記考慮に従って調整することを意味する。

ステップ４：適切であれば全体設計の微調整を行う。例えば，すべての許容誤差条件下で逆変換器ＦＥＴがゼロ電圧スイッチングを使用できるように，バラスト逆変換器３１０とタンクコンデンサ３１２との対の共振周波数を，わずかに調整してもよい。ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＣ）を用いることによって，スイッチングノイズを低下させ，損失を減少させることができる。

上述のステップは，実際上ある程度同時に実施する必要があることもあるし，部分的に反復して実施する必要があることもある。実用的な実施形態においては，部品値選択に完全な自由度がないことがあるので，部品値に制約があってもよい。

図４Ａ〜８を振り返ると，１次コイルは自己インダクタンスＬ_ｐａｄ又はＬ_ｐを有し，この値は隔離されたコイルのリアクタンス（巻線間容量のような寄生容量は無視する）であることが分かる。しかし，このコイルが２次ユニットの２次コイルに結合されたとき，実効インダクタンスは異なって見え，２次コイルのインダクタンスＬ_ｓと，二つのコイル間の結合度と，２次ユニットによって課せられる負荷のインピーダンスと，に応じて変化することがある。したがって，観察される実効インダクタンスは隔離下で測定したインダクタンスとは異なることがある。実効インダクタンスは，結合がどの程度強いかによって変化し，したがって，１次コイルと２次コイルとがどの程度接近して並んでいるかに依存する。また２次負荷にも依存し，したがって時間と共に変化する。一般にシステムの共振周波数を決定するのはこの実効インダクタンスである。このように図４Ｂに示したとおり，動作周波数はときどき，しばしば，又は常に，その時点の共振周波数とは異なっており，そのためシステムは一般にわずかに「共振からずれて」動作する。したがって図４Ｄの回路の利点は，システムが意図的に二つの共振ピークの間の周波数で動作する，すなわち共振からずれて動作するように設計されていることである。したがってシステムは，観察される実効インダクタンスの変化にいくぶんか影響を受けなくなる，すなわち鈍感（すなわち実質的に安定）になると考えられる。

図９は，本発明の一つの実施例によるシステム３５０の概略図である。システム３５０はシステム３００に類似して，１次ユニット３５２及び複数の２次ユニット２００を含む。

１次ユニット３５２は１次ユニット３０６と概略同一であるが，二つの１次コイル１０８だけが示されており，１次コイル１０８の特定の実施例が示されている点が異なる。１次ユニット３５２の各１次コイル１０８は，対応する１次コイル１０８が長手方向に分散して巻かれた１次コア１０９として機能する棒状のフェライトを含む。システム３５０の２次ユニット２００の２次コイル３０２もまた類似の構成を有する。すなわち，図９の各２次ユニット２００の２次コイル２０２は，対応する２次コイル２０２が長手方向に分散して巻かれた２次コア２０３として機能する棒状のフェライトを含む。

本実施例においては，２次コイル２０２（及びコア２０３）は１次コイル１０８（及びコア１０９）よりもわずかに寸法が小さく，デバイスの配置にいくらかの自由度を与えている。本発明の別の実施例においては，１次コイル１０８は２次コイルと同一のサイズ（又はわずかに小さいサイズ）であってよい。

本実施例において，各１次コイル１０８は共通のコイル軸を有するように物理的に配置されているが，隣接する１次コイルは互いに反対の極性を有するようになっている。これは図９に例示されており，互いに隣接する１次コイル１０８のコイル端が共通に接続されており，類似して一番遠く離れた端も共通に接続されている。この配置の利点は，１次コイル１０８が発生する遠距離電磁界がある程度相殺され，１次ユニット３５２に起因する干渉を減少できることである。この方法で多くの１次コイル１０８を交番極性で一列に並べられる。本発明の別の実施例においては，各１次コイル１０８は，例えば隣り合わせなど別の方法で配置してもよい。別の実施例においては，各１次コイルはすべて同一の極性を有してもよいし，別個の位相のずれた駆動システムによって反対極性を提供してもよい。

本実施例の１次コイル１０８の配置は，上述の棚状１次ユニットになる。１次コイル１０８の列を棚の下に配置して，棚自体を電力転送面にしてもよい。そして２次ユニット２００は，棚の上で１次ユニットから電力を誘導で受電するようにしてもよい。

図１０は，本発明の一つの実施例による１次ユニット３６２の概略図である。上述のとおり，ここで述べた１次ユニットの１次コイル１０８の数は，実施例ごとに異なってもよい。この点を考慮すれば，１次ユニット３６２は例えば，１次ユニット３０２，３０６及び３５２の代わりに用いてもよい。

１次ユニット３６２は，次の点で１次ユニット３０６と異なっている。第一に，安定回路３０８と，コンデンサ１０６と，１次コイル１０８とのうち一つを含む回路部分は，１次コイル１０８ごとに繰り返され，この部分は一緒に並列に接続される。第二に，緩衝増幅器１１０（ピーク検出器）は，１次コイル１０８のうち一つだけに接続される。

したがって１次ユニット３６２において，安定回路はすべて逆変換器１０４に接続されて，逆変換器１０４はすべてを同時に駆動する。この１次ユニット３６２の構成は，前に詳細に説明した安定回路３０８の利点を利用している。すなわち，逆変換器１０４は，基本出力周波数が，各並列接続部分の周波数応答曲線の実質的な平坦部にあるように構成される。並列接続部分が互いに相互類似であるように構成することによって，各並列接続部分の周波数応答曲線の実質的な平坦部が，周波数上の近似的同一部分にあるようにすることができる。したがって，並列接続部分の全体合成回路（及び個々の各部分）が，２次側の変化（例えば２次ユニット２００の存在／不在，又は２次ユニット２００の種類）に鈍感になる。これが，これらのコイル１０８のうち一つ（この場合，一番上のコイル１０８）の電圧を検出するだけで，各１次コイル１０８の電圧を調整できる一つの理由である。すなわち，１次コイル１０８のうち一つの動作を調整することによって，すべての１次コイル１０８の動作を調整できる。１次コイル１０８ごとに別個の調整回路（例えばコイル１０８ごと別の緩衝増幅器１１０及びより複雑なＭＰＵ１１２を必要とする）を必要としないことはコスト及び複雑度の点で有利である。

図１１は，本発明の一つの実施例による１次ユニット３７２の概略図である。例えば１次ユニット３７２を，１次ユニット３０２，３０６，３５２及び３６２の代わりに使用してもよい。

１次ユニット３７２は１次ユニット３６２と概略同一であるが，各１次コイル１０８が緩衝増幅器１１０（ピーク検出器）を介して帰還経路に供給される点が異なる。さらに，複数入力を備えるＭＰＵ３７４がＭＰＵ１１２の代わりに提供される。

１次ユニット３７２は，各１次コイル１０８の電圧を検出し，動作を調整することができる。ここでは，検出した１又は複数の電圧のいずれかによってＤＣ／ＤＣ変換器１０２の動作を制御することによって調整する。ある状況，例えば２次ユニット２００が一つだけあるときには，特定１次コイル１０８を正確に制御するために，特定コイルから検出された電圧によって調整を制御することが有利である。別の状況においては，別々の時間に別々のコイル１０８で測定した電圧を用いて調整するのが有利である。全体的に，１次ユニット３７２において高い制御能力が得られる。

図１２〜１５は，それぞれ１次ユニット３８２と，３９２と，４０２と，４１２との概略図であり，それぞれ本発明の別の実施例を成す。例えばこれらの１次ユニット３０２と，３０６と，３５２と，３６２と，３７２とのいずれかの代わりに用いてもよい。

各１次ユニット３８２，３９２，４０２及び４１２は，次の違いを除いて１次ユニット３０２と概略同一である。これらの実施例は，帰還信号（回路の検出動作）が，１次ユニット回路のいくつかの異なった点のいずれにおいても得られることを示すものであることを理解されたい。

図１２の１次ユニット３８２において，ＡＣ電圧検出は１次ユニット３０２と同様に行われるが，コンデンサ１０６と逆変換器１０４との間で行われる。図１３の１次ユニット３９２においては，ＡＣ電流検知器３９４が１次コイルに接続される（電流変成器として示されている）。図１４の１次ユニット４０２においては，ＤＣ電圧検出がＤＣ／ＤＣ変換器１０２と逆変換器１０４との間で行われる。図１５の１次ユニット４１２においては，ＤＣ電流検出（直列抵抗器４１４及び演算増幅器４１６によって形成される）がＤＣ／ＤＣ変換器１０２と逆変換器１０４との間で行われる。

図１６は，本発明の一つの実施例による１次ユニット４２２の概略図である。１次ユニット４２２を，例えば１次ユニット３０２，３０６，３５２，３６２，３７２，３８２，３９２，４０２及び４１２のいずれかの代わりに用いてもよい。

１次ユニット４２２は１次ユニット３７２に概略類似するが，並列部分が安定回路を備えず（しかしほかの実施例では安定回路を備えてもよい），各並列部分のコンデンサ１０６が可変リアクタンス（可変電気容量）４２４で置き換えられることが異なる。さらに，１次ユニット４２２はＭＰＵ４２６（ＭＰＵ１１２の代わり）を備え，ＭＰＵは，これらリアクタンスの値を制御するために電圧検出（緩衝増幅器１１０経由）の入力と，可変リアクタンス４２４の出力とを備える。

したがって１次ユニット４２２においては，各並列部分は１次コイル１０８及び互いに直列に接続された可変リアクタンス４２４を備える。各可変リアクタンス４２４は，この実施例においては可変電気容量として実現され，ＭＰＵ４２６の制御下で接続切断されるコンデンサアレイによって形成される。この可変電気容量は，例としてＭＯＳＦＥＴ又はＭＥＭを用いて製造してもよい。可変電気容量の値はＭＰＵ４２６によって制御可能である。

可変リアクタンス４２４の容量値が変化すると，（１次コイル１０８と可変リアクタンス４２４との）ＬＣ合成回路は，共振し，又は共振しないように調整される。このようにして関係するピークコイル電圧は，ＬＣ合成回路の共振周波数を，逆変換器１０４の基本周波数に向かう，又は遠ざかるように調整することによって，制御可能に変化させられる。

このように１次ユニット４２２において各１次コイル１０８のピーク電圧を検出し，ＭＰＵ４２６はこれらの帰還信号を用いてＤＣ／ＤＣ変換器１０２及び可変リアクタンス４２４双方を制御してもよい。各１次コイル１０８は，別々の電圧レベルに調整してもよい。ここで開示した実施例は電圧の検出及び調整に注目しているが，本発明の別の実施例では，１次コイル１０８の電流又は電力を調整してもよい。

１次ユニット４２２において，各１次コイル１０８が可変リアクタンス４２４を有することは本質的ではない。例えば１次コイル１０８の一つがコンデンサ１０６のような固定コンデンサを有し，残りは可変リアクタンスを有してもよい。１次コイル１０８はＤＣ／ＤＣ変換器１０２を制御することによって一緒に調整してもよく，また１次コイル１０８は可変リアクタンス４２４を制御することによって，互いに（及び固定コンデンサ１０６を有するコイル１０８に対して）調整してもよい。より一般には可変インピーダンスを用い（抵抗を組み込む）てもよいが，抵抗に関係する損失（熱消費として現れる）はいくつかの実施例では望ましくないことがある。

図１７は，本発明の一つの実施例による１次ユニット４３２の概略図である。前と同様に，１次ユニット４３２は本発明を実施した前述の１次ユニットの代わりに用いてもよい。

１次ユニット４３２は１次ユニット４２２と同一であるが，並列部分を共通の逆変換器１０４で駆動する代わりに各部分を半橋絡回路４３４で駆動し，該半橋絡回路４３４を共通駆動回路４３６及び発振器４３８で駆動する点が異なる。

１次ユニット４２２及び４３２のＬＣ合成回路に注目すると，可変コンデンサを形成するいくつかの方法（例えば，バラクタを使う方法又はコンデンサの種々の直列並列合成回路を使う方法）があることが分かる。代替として，Ｌ又はＣを変えることによって，ＬＣ合成回路全体が変わるので，可変インダクタンスと直列接続した固定コンデンサを用いてもよい。これは，個別導体の切替配列を用いて実現してもよいし，例えばフェライト棒にタップつきのコイルを巻いて，種々の巻き数の組を短絡したり選択したりして全体のインダクタンスを変えるようにすることによって実現してもよい。

図１８は，本発明の一つの実施例による１次ユニット４４２の概略図である。前と同様に，１次ユニット４４２は本発明を実施した前述の１次ユニットの代わりに用いてもよい。

１次ユニット４４２は１次ユニット４３２と同一であるが，各並列部分が半橋絡回路４３４（並びに駆動回路４３６及び発振器４３８）の代わりに，個別の逆変換器１０４を備える点が異なる。さらに，各可変リアクタンス４２４は固定コンデンサ１０６で置き換えられている。

図１７の場合と類似して，各並列部分を制御するために各逆変換器はＭＰＵ４２６で制御できる専用の可変周波発振器４４４を備える。したがって各１次コイル１０８に供給される駆動周波数（すなわち関係する逆変換器１０４の基本出力周波数）を，共振周波数へ向かう又は遠ざかるように調整し，それによってコイルのＡＣ電圧（ピーク電圧又は例えばＲＭＳ電圧）を調整することができる。図１７と同様に，各１次コイルの信号は緩衝増幅器（ピーク検出器）１１０を介して検出され，ＭＰＵ４２６は出力の信号を動的に制御してシステム制御／調整を行う。このようにして，ＭＰＵ４２６はＤＣ／ＤＣ変換器１０２の動作及び／又は１又は複数の可変周波発振器４４４の動作を選択的に制御することができる。ＭＰＵ４２６は各１次コイル１０８の電圧（又は別の実施例においては電流又は電力）を，所望であればすべてを同一レベルに又は別々のレベルに動的に調整することができる。

前と同様，各逆変換器１０４が専用の可変周波発振器４４４を備える必要はない。例えば，逆変換器１０４の一つが固定周波発振器を備え，残りが可変周波発振器４４４を備えてもよい。１次コイル１０８はＤＣ／ＤＣ変換器１０２を制御することによって一緒に調整してもよいし，１次コイル１０８は可変周波発振器４４４を制御することによって互いに（そして固定周波発振器を備えたコイル１０８に対して）調整してもよい。

図１９及び２０は，本発明のいくつかの実施例による１次ユニットの充電面上の１次コイル１０８の許容される配置を示す概略図である。このような実施例においては，２次ユニット２００は，上記のような充電する１次ユニットの充電面上にどこにでも，又は実質的にどこにでも置くことができるように考えられている。このような場合，関係する１次ユニットは複数の１次コイルを含んでもよい。

図１９においては，充電面はフェライトコイル巻線４５０の配列，すなわちフェライト背面板４５２上に巻かれたコイル４５０の配列を有する。図２０においては，充電面はＰＣＢ（印刷回路基板）４６２上にエッチングした印刷６角スパイラルコイル４６０の配列を有し，ＰＣＢはフェライト及び／又は金属のシールド底面を有してもよい。図２０においては，各６角形４６０は，個別のコイルと考えてもよい。長方形４６４は，充電する（すなわちそこから誘導で電力を受電する）１次ユニットの充電面に置かれた上記の２次ユニットを組み込んだ２次ユニット２００，すなわち２次デバイスの取り得る形状（footprint）を表す。

いくつかの実施例において，２次ユニット２００の形状は充電面上の充電範囲よりも小さく，複数の２次ユニットを同時に充電してもよいことを理解されたい。図１９及び２０に示したような配列において，各１次コイル１０８を接続又は切断して，あるコイルだけを特定の時間，活性にしてもよい。全体のインダクタンスを一定に保ち，システムを共振状態に保つため，一つの１次コイル１０８が切断されたとき，代わりにインダクタ（ダミーコイル）を接続することが好ましい。この考え方から類推して，本発明の新規な実施例を形成するために，前に説明した実施例のいずれかに適用してもよい。この考え方は後段でより詳細に説明する。この考え方はまた，たとえ一つの２次ユニットだけが電力を受電するときでさえ，充電面に対する２次ユニットの位置及び／又は方向に応じて，異なる１次コイル及び異なった数の１次コイルを活性にする必要があるので，有利である。したがってシステムの共振状態を維持するために，このような位置／方向に応じて別のダミーコイル又は別の数のダミーコイルを別の時間に活性にする必要がある。

「ダミーコイル」は標準インダクタであって，１次コイルよりも小型かつ軽いものであってよい。さらに，ダミーコイルは，１次コイルが発生する電磁界に影響をおよぼさないように，シールド，すなわち放射しないように設計してもよい。ダミーコイルは，電力転送範囲からの（熱，放射又はそれ以外の）影響を最小にするために，電力転送範囲から離れた１次ユニット内に配置してもよい。したがって，発生した電磁界にダミーコイルが影響を起こさないように，ダミーコイルを用いて駆動回路から見たインダクタンスを維持することができる。

図２１は，本発明の一つの実施例による１次ユニット４７２の概略図である。前と同様に，１次ユニット４７２は本発明を実施した前述の１次ユニットの代わりに用いてもよい。

上述のとおり，「ダミーコイル」の考え方を前述の実施例のいずれかに適用してもよく，１次ユニット４７２は，図３の１次ユニット３０６に適用したこの考え方の一例である。

図２１から分かるように，各１次コイル１０８はスイッチ４７４と直列に接続され，（例えばＭＰＵ１１２の制御下で）接続又は切断できる。１次コイル１０８（及びスイッチ４７４）と並列に対応する，スイッチ４７８と直列に接続されたインダクタ４７６（ダミーコイルとして動作する）が接続される。このように，１次コイル１０８とインダクタ４７６との並列回路の同一の全体インダクタンスを維持するため，一つの１次コイル１０８が切断されると，インダクタ（ダミーコイル）４７６が接続される。

上記の説明は，回路中で一方が他方の代わりに接続できるように，１次コイル１０８のインダクタンスとインダクタ（ダミーコイル）のインダクタンスとの１対１の関係を仮定している。１次ユニット４７２を考慮したときは，同一数の１次コイル１０８とインダクタ（ダミーコイル）４７６とが接続されることを更に仮定している。これは本発明の一つの実施例について成り立つが，別の実施例には成り立たない。例えば本発明の一つの実施例においては，任意のある時間には，特定数までの１次コイル１０８だけが切断されることが分かっている。この場合，特定数のインダクタ４７６（その数は，１次コイル１０８の数より少ない）だけが接続できる。また例えば，本発明の別の実施例においては，１次コイル１０８が切断されているとき，常に少なくとも特定数が切断されることが分かっている。この場合，特定数の１次コイル１０８（その数は１より大きい）と同一のインダクタンスを有するように，インダクタ（ダミーコイル）４７６の一つを構成することができる。１次コイル１０８及びインダクタ（ダミーコイル）４７６の別の構成も可能であり，本発明の更なる実施例を形成することを理解されたい。

図２２は，本発明のいくつかの実施例を表す１次ユニット４８２の概略図である。

１次ユニット４８２は，１次コイル１０８及びインダクタ（ダミーコイル）４７６を接続切断する考え方を本発明の実施例に適用する方法を一般的に示そうとするものである。１次ユニット４８２は，１次コイル１０８及びインダクタ４７６の配列と，駆動回路４８４と，スイッチユニット４８６とを含む。１次コイル１０８及びインダクタ４７６はスイッチユニット４８６を介して駆動回路４８４の接地端子に一端が共通に接続されている。１次コイル１０８及びインダクタ４７６の他端は，スイッチユニット４８６の制御下で駆動回路４８４の出力１又は出力２のいずれかに選択的に接続できる。以降明白になるが，駆動回路４８４は任意の数の出力を有してもよいが，便宜上二つだけを示している。

１次ユニット４８２の構成は，ここに開示した１次ユニットの各実施例に一般に適用可能である。例えば１次ユニット１０８は，図１９又は２０の配列であってよい。また，例えば一つの出力だけを有する（又はほかの出力が接続されていない）駆動回路４８４を考慮すると，１次コイル１０８及びインダクタ４７６は図２１に示したものであってよく，スイッチユニット４８６は，図２１のスイッチ４７４及び４７８の合成回路であってよく，駆動回路４８４は図２１の回路の残りの部分であってもよく，駆動回路出力は図２１のコンデンサ１０６及び緩衝増幅器１１０の間である。

駆動回路４８４の１を超える出力を提供する利点は，１次コイル１０８及びインダクタ４７６が，出力当たり一組の組で制御され，一つの組が別の組に対して異なる電圧で調整される。図２２に例示したように，任意の数の１次コイル１０８及びインダクタ４７６を駆動回路出力のいずれかに接続してもよい。

図２３は，駆動回路４８４と交換して本発明の実施例を形成することができる駆動回路４９２の概略図である。駆動回路４９２は図２３の１次ユニット４９２と同一であるが，１次コイル１０８が出力１及び出力２を残して取り除かれており，半橋絡回路４３４の残りの下側の出力は図２２の共通接地との両立性のために共通に接続されている点が異なる。したがって，一組の１次コイル１０８（又はインダクタ４７６）は（出力１を介して）一つの電圧に調整し，別の１次コイル１０８（又はインダクタ４７６）の組は（出力２を介して）別の電圧に調整してもよい。ここでも前と同様に調整は電圧，電流又は電力の調整であってよい。

別々の１次コイル１０８を別々の１次コイル電圧に調整することは，同一の充電面にあるか，又は少なくとも同一の１次ユニットから誘導で電力を受電する別々の負荷（例えば，別々の種類の２次ユニット２００，すなわち２次デバイス）に別々のレベルの電力を供給するために有用である。このことはまた，１次ユニットと２次ユニットとの間の結合は，１次ユニットに対する２次ユニットの位置及び／又は方向に応じて大きく変化するので，有用である。さらに，実際のコンデンサ及びインダクタの許容誤差が，一つの２次ユニット，すなわちある２次ユニットすなわちデバイスとその次のユニットすなわちデバイスとの差になる。

この結合の変動によって，２次ユニット／デバイスが大きな電圧入力範囲をうまく処理しなければならないことになるので，２次ユニット／デバイスがうまく処理しなければならない電圧範囲を制限して，２次ユニットが低電圧関連部品を含み，それによってコストを減少させ，効率を改善できることが一般に望ましい。このことに配慮して，本発明の一つの実施例においては１次ユニット及び２次ユニットが互いに通信するように構成してもよい。例えば，本発明の一つの実施例の２次デバイスが１次ユニットに電力要求条件を示す情報を伝送するように構成してもよい。それに応答して，１次ユニットが関係する１次コイルを情報に従って調整するように構成してもよい。いくつかの実施例においては，このような伝送は，例えば２次ユニットから１次ユニットへの片方向伝送だけでよい。しかしより高信頼な伝送には双方向伝送を利用してもよい。

図２４は，本発明の一つの実施例による１次ユニット５０２の概略図である。１次ユニット５０２は，１次ユニット５８２の例示実施例であり，一連の１次コイル１０８及びインダクタ（ダミーコイル）４７６が（図２１のように）別々に示されており，スイッチユニット４８６の例示実施例が明示的に示されている。更にスイッチユニット４８６の制御はＭＰＵ５０４によって処理され，ＭＰＵはここに開示した本発明のほかの実施例に示したＭＰＵの一部であってもよいし，別個のものであってもよい。

本発明の一つの実施例においては，図１８に示したものと類似して，１次ユニットの駆動周波数を制御可能に変化させると有利である。このことは，例えば２次ユニットがＤＣ／ＤＣ変換器を含んでおらず，代わりに帰還情報を１次ユニットへ伝送するとき，有用である。例えば一つの実施例においては，１次ユニットは一つの周波数で１次コイル，すなわち一つの２次ユニットのコイルを駆動し，２次ユニットからの帰還信号に応じて別の周波数で別の１次コイル，すなわち別の２次ユニットのコイルを駆動してもよい。この点に関して，少なくともいくつかの実施例は，（一次側からの帰還信号と同様に，又はその代わりに）２次側から帰還信号を取得できる。

本発明の別の実施例が，本願請求項の範囲内で可能であることを理解されたい。
＜付記＞
本発明は，次の態様も含む。
１．誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる回路であって，該回路は前記システムの１又は複数の２次ユニットへの電磁誘導によって無線で電力を転送するために電磁界を発生し，前記２次ユニットは前記１次ユニットから分離されており，
１次コイル又はダミーコイルをそれぞれ備える複数の駆動可能部と，
前記１次コイルを備える被駆動部が前記電磁界を発生するように，駆動信号を前記駆動可能部のうち二つ又は少なくとも二つに供給する駆動手段と，
前記被駆動部のうち１又は複数の前記１次コイル又はダミーコイルの特性を示す帰還信号によって，前記帰還信号を調整するように前記回路を制御する制御手段と，
を備え，前記回路は，
前記被駆動部が並列接続されて，調整された共振応答を有し，
前記制御手段が前記の駆動されるコイルそれぞれの特性を調整する，
ように構成された回路。
２．前記コイルの特性は，該コイルのコイル信号の強度とする請求項１に記載の回路。
３．前記駆動可能部はそれぞれ，実質的に前記１次コイル又はダミーコイルだけを含む請求項１又は２に記載の回路。
４．前記帰還信号は，前記被駆動部のコイルに共通する電圧信号強度を示すように構成する請求項３に記載の回路。
５．前記被駆動部と共通，かつ直列に接続された電気容量を備える請求項３又は４に記載の回路。
６．駆動期間中，
前記駆動信号は特定基本周波数を有し，
前記電気容量は特定容量値を有し，
前記被駆動部は合成特定インダクタンス値を有する，
ように構成する請求項５に記載の回路。
７．前記駆動期間中，常に駆動される被駆動部は，実質的に前記合成特定インダクタンス値を有するように構成する請求項６に記載の回路。
８．前記駆動期間の一つの期間に駆動される被駆動部は，前記駆動期間の別の期間に駆動される被駆動部と同一ではないように構成する請求項６又は７に記載の回路。
９．前記特定容量値は，前記被駆動部が前記特定基本周波数で共振する値とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の回路。
１０．前記容量は固定容量値とし，前記駆動信号は固定基本周波数を有する請求項６〜９のいずれか一項に記載の回路。
１１．前記被駆動部は互いに実質的に同一のインダクタンスを有するように構成され，
前記回路は，前記駆動期間の一つの期間に駆動される被駆動部の数が，前記駆動期間の別の期間に駆動される被駆動部の数と同一であるように構成される，請求項６〜１０のいずれか一項に記載の回路。
１２．前記回路は，前記被駆動部が二つの主共振ピーク及び該二つの主共振ピークの間の実質的な平坦部を有する周波数応答を共通に有するように構成され，
前記駆動信号は，前記二つの主共振ピークの間，かつ前記平坦部内の周波数に基本周波数を有する，請求項３〜１１のいずれか一項に記載の回路。
１３．前記被駆動部は，直列電気容量及び安定回路に共通に接続されるように構成され，
前記直列電気容量及び安定回路は，前記被駆動部が前記周波数応答を共通に有するように構成される，請求項１２に記載の回路。
１４．前記回路は，前記被駆動部が合成インダクタンスＬ _１ を有するように構成され，
前記直列電気容量は容量Ｃ _１ を有し，
Ｌ _１ 及びＣ _１ の値は，ｆ _０ ＝１／（２π√Ｌ _１ Ｃ _１ ），ｆ _０ は前記基本周波数，であるように構成する，請求項１３に記載の回路。
１５．前記安定回路は，前記容量Ｃ _１ と直列に接続されたインダクタンスＬ _２ と，前記の直列に接続された容量Ｃ _１ と並列に接続された容量Ｃ _２ と，インダクタンスＬ _１ とを有し，
Ｌ _２ 及びＣ _２ の値は，ｆ _０ ＝１／（２π√Ｌ _２ Ｃ _２ ），ｆ _０ は前記基本周波数，であるように構成する，請求項１４に記載の回路。
１６．前記の値Ｌ _１ 及びＬ _２ は，前記二つの主共振ピークが，前記回路の動作中に前記１次コイルと前記２次ユニットとの間の結合によって生じる実効インダクタンスの変化の影響が実質的に小さいように，周波数上十分に遠く離れるように構成する請求項１５に記載の回路。
１７．前記の値Ｌ _１ 及びＬ _２ は，近似的にＬ _１ ／Ｌ _２ ＝４であるように構成する請求項１５又は１６に記載の回路。
１８．前記駆動可能部はそれぞれ，駆動されたとき，二つの主共振ピーク及び該二つの共振ピークの間の実質的な平坦部を有する周波数応答を有するように構成され，
前記駆動信号は，前記二つの主共振ピークの間，かつ前記平坦部内の周波数に基本周波数を有する，請求項１又は２に記載の回路。
１９．前記駆動可能部は，駆動されたとき互いに実質的に同一のインダクタンスを有するように構成される請求項１８に記載の回路。
２０．前記駆動可能部は，互いに実質的に同一の形状を有する請求項１８又は１９に記載の回路。
２１．前記駆動可能部はそれぞれ，コイルと直列に接続された電気容量及び安定回路を備え，
前記被駆動部ごとに，対応するコイルと，該コイルと直列に接続された電気容量と，安定回路とが，前記駆動可能部が駆動されたとき前記周波数応答を有するように構成する，請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の回路。
２２．前記１次コイルのインダクタンスは前記ダミーコイルのインダクタンスと実質的に同一とし，
前記駆動可能部の直列電気容量は互いに実質的に同一とし，
前記駆動可能部の安定回路は互いに実質的に同一とし，
前記コイルと，前記直列電気容量と，前記安定回路とは，前記駆動可能部のいずれにおいても実質的に同一の方法で構成される，
請求項２１に記載の回路。
２３．前記駆動可能部ごとに，
前記コイルはインダクタンスＬ _１ を有し，前記直列電気容量は容量Ｃ _１ を有し，
Ｌ _１ 及びＣ _１ の値は，ｆ _０ ＝１／（２π√Ｌ _１ Ｃ _１ ），ｆ _０ は前記基本周波数，であるように構成する，請求項２１又は２２に記載の回路。
２４．前記駆動可能部ごとに，
前記安定回路は，前記容量Ｃ _１ と直列に接続されたインダクタンスＬ _２ と，前記の直列に接続された容量Ｃ _１ 及びコイルと並列に接続された容量Ｃ _２ とを有し，
Ｌ _２ 及びＣ _２ の値は，ｆ _０ ＝１／（２π√Ｌ _２ Ｃ _２ ），ｆ _０ は前記基本周波数，であるように構成する，請求項２３に記載の回路。
２５．前記駆動可能部ごとに，前記の値Ｌ _１ 及びＬ _２ は，前記二つの主共振ピークが，前記回路の動作中に前記１次コイルと前記２次ユニットとの間の結合によって生じる実効インダクタンスの変化の影響が実質的に小さいように，周波数上十分に遠く離れるように構成する請求項２４に記載の回路。
２６．前記駆動可能部ごとに，前記の値Ｌ _１ 及びＬ _２ は，近似的にＬ _１ ／Ｌ _２ ＝４であるように構成する請求項２４又は２５に記載の回路。
２７．前記帰還信号が前記被駆動部のうち一つだけから取得されるように，前記回路を構成する請求項１８〜２６のいずれか一項に記載の回路。
２８．前記帰還信号が，前記被駆動部の１次コイル又はダミーコイルの電圧，電流又は電力の信号を表すように，前記回路を構成する請求項２７に記載の回路。
２９．前記回路は，前記被駆動部それぞれから独立した前記帰還信号が取得されるように構成され，
前記制御手段は，前記帰還信号のうち１又は複数によって，前記制御を行う，
請求項１８〜２６のいずれか一項に記載の回路。
３０．前記回路は，前記被駆動部それぞれから，又は前記回路から誘導電力を受電する２次ユニットそれぞれから，独立した前記帰還信号が取得されるように構成され，
前記駆動可能部のそれぞれ，又は一つを除くそれぞれが被制御要素を含み，
前記制御手段は，前記帰還信号に応答して，前記被制御要素を制御することによって，前記制御を行う，
請求項１又は２に記載の回路。
３１．前記制御手段は，前記被制御要素を用いて前記の駆動されるコイルの特性を互いに調整する請求項３０に記載の回路。
３２．前記被制御要素は，可変リアクタンスとする請求項３０又は３１に記載の回路。
３３．前記被制御要素は，可変電気容量とする請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の回路。
３４．前記被制御要素は，前記制御下で前記被駆動部の前記駆動信号の基本周波数を変化させる請求項３０又は３１に記載の回路。
３５．前記被制御要素は，可変周波逆変換器又は半橋絡回路とする請求項３４に記載の回路。
３６．前記駆動可能部はそれぞれ，コイルに直列に接続された電気容量を有する請求項３０〜３５のいずれか一項に記載の回路。
３７．前記ダミーコイルは，駆動されたとき電磁界を発生しないインダクタとする請求項１〜３６のいずれか一項に記載の回路。
３８．前記ダミーコイルのインダクタンスは，前記１次コイルのインダクタンスと実質的に同一とする請求項１〜３７のいずれか一項に記載の回路。
３９．前記コイルは，駆動されたとき互いに同一の極性を有する請求項１〜３８のいずれか一項に記載の回路。
４０．前記コイルのうち１又は複数は，駆動されたとき前記コイルのうち別の１又は複数と異なる極性を有する請求項１〜３９のいずれか一項に記載の回路。
４１．誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる回路であって，該回路は前記システムの２次ユニットへの電磁誘導によって無線で電力を転送するために，時間変動電磁界を発生し，前記２次ユニットは前記１次ユニットから分離されており，
１次コイルを備える駆動可能部と，
前記１次コイルが前記電磁界を発生するための所定基本周波数を有する駆動信号を，前記駆動可能部に供給する駆動手段と，
を備え，
前記駆動可能部は，駆動されたとき，二つの主共振ピーク及び該二つの主共振ピークの間の実質的な平坦部を有する周波数応答を有するように構成され，
前記駆動手段は，前記基本周波数が，前記二つの主共振ピークの間，かつ前記平坦部内の周波数にあるように構成された，回路。
４２．前記駆動可能部の１次コイルは，駆動されたとき，直列に接続された電気容量及び安定回路に接続され，
前記１次回路と，直列電気容量と，安定回路とは，前記駆動可能部が駆動されたとき，前記周波数応答を有するように構成される，
請求項４１に記載の回路。
４３．前記１次コイルはインダクタンスＬ _１ を有し，
前記直列電気容量は直列容量Ｃ _１ を有し，
Ｌ _１ 及びＣ _１ の値は，ｆ _０ ＝１／（２π√Ｌ _１ Ｃ _１ ），ｆ _０ は前記基本周波数，であるように構成する，請求項４２に記載の回路。
４４．前記安定回路は，前記駆動可能部が駆動されたとき，前記容量Ｃ _１ と直列に接続されたインダクタンスＬ _２ と，前記の直列に接続された容量Ｃ _１ と並列に接続された容量Ｃ _２ と，前記１次コイルとを有し，
Ｌ _２ 及びＣ _２ の値は，ｆ _０ ＝１／（２π√Ｌ _２ Ｃ _２ ），ｆ _０ は前記基本周波数，であるように構成する，請求項４３に記載の回路。
４５．前記の値Ｌ _１ 及びＬ _２ は，前記二つの主共振ピークが，前記１次コイルと前記２次ユニットとの間の結合によって生じる実効インダクタンスの変化の影響が実質的に小さいように，周波数上十分に遠く離れるように構成する請求項４４に記載の回路。
４６．前記の値Ｌ _１ 及びＬ _２ は，近似的にＬ _１ ／Ｌ _２ ＝４であるように構成する請求項４４又は４５に記載の回路。
４７．請求項１〜４６のいずれか一項に記載の回路を備えた誘導電力転送システムに用いる１次ユニット。
４８．電磁界を発生する１次ユニットと，
前記１次ユニットとは分離された少なくとも一つの２次ユニットであって，前記１次ユニットの近傍にあるとき，該１次ユニットから電磁誘導によって無線で電力を受電するように構成された２次ユニットと，
を備え，前記１次ユニットは請求項１〜４６のいずれか一項に記載の回路を備える誘導電力転送システム。
４９．実質的に付属の図面に関して本願明細書で説明したとおりの回路，１次ユニット又は誘導電力転送システム。
本発明は，更に次の態様も含む。
１．誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる回路であって，該回路は前記システムの１又は複数の２次ユニットへの電磁誘導によって無線で電力を転送するために電磁界を発生し，前記２次ユニットは前記１次ユニットから分離されており，
１次コイル又はダミーコイルをそれぞれ備える複数の駆動可能部と，
前記１次コイルを備える被駆動部が前記電磁界を発生するように，駆動信号を前記駆動可能部のうち二つ又は少なくとも二つに供給する駆動回路と，
前記被駆動部のうち１又は複数の前記１次コイル又はダミーコイルの特性を示す帰還信号によって，前記帰還信号を調整するように前記回路を制御する制御回路と，
を備え，前記回路は，
前記被駆動部が並列接続されて，調整された共振応答を有し，
前記制御回路が前記の駆動されるコイルそれぞれの特性を調整する，
ように構成された回路。
２．前記コイルの特性は，該コイルのコイル信号の強度とする請求項１に記載の回路。
３．前記駆動可能部はそれぞれ，実質的に前記１次コイル又はダミーコイルだけを含む請求項１に記載の回路。
４．前記帰還信号は，前記被駆動部のコイルに共通する電圧信号強度を示すように構成する請求項３に記載の回路。
５．前記被駆動部と共通，かつ直列に接続された電気容量を備える請求項３に記載の回路。
６．駆動期間中，
前記駆動信号は特定基本周波数を有し，
前記電気容量は特定容量値を有し，
前記被駆動部は合成特定インダクタンス値を有する，
ように構成する請求項５に記載の回路。
７．前記駆動期間中，常に駆動される被駆動部は，実質的に前記合成特定インダクタンス値を有するように構成する請求項６に記載の回路。
８．前記駆動期間の一つの期間に駆動される被駆動部は，前記駆動期間の別の期間に駆動される被駆動部と同一ではないように構成する請求項６に記載の回路。
９．前記特定容量値は，前記被駆動部が前記特定基本周波数で共振する値とする請求項６に記載の回路。
１０．前記容量は固定容量値とし，前記駆動信号は固定基本周波数を有する請求項６に記載の回路。
１１．前記回路は，前記駆動期間の一つの期間に駆動される被駆動部の数が，前記駆動期間の別の期間に駆動される被駆動部の数と同一であるように構成される，請求項６に記載の回路。
１２．前記回路は，前記被駆動部が二つの主共振ピーク及び該二つの主共振ピークの間の実質的な平坦部を有する周波数応答を共通に有するように構成され，
前記駆動信号は，前記二つの主共振ピークの間，かつ前記平坦部内の周波数に基本周波数を有する，請求項３に記載の回路。
１３．前記被駆動部は，直列電気容量及び安定回路に共通に接続されるように構成され，
前記直列電気容量及び安定回路は，前記被駆動部が前記周波数応答を共通に有するように構成される，請求項１２に記載の回路。
１４．前記駆動可能部はそれぞれ，駆動されたとき，二つの主共振ピーク及び該二つの共振ピークの間の実質的な平坦部を有する周波数応答を有するように構成され，
前記駆動信号は，前記二つの主共振ピークの間，かつ前記平坦部内の周波数に基本周波数を有する，請求項１に記載の回路。
１５．前記駆動可能部は，駆動されたとき互いに実質的に同一のインダクタンスを有するように構成される請求項１４に記載の回路。
１６．前記駆動可能部は，互いに実質的に同一の形状を有する請求項１４に記載の回路。
１７．前記駆動可能部はそれぞれ，コイルと直列に接続された電気容量及び安定回路を備え，
前記駆動可能部ごとに，対応するコイルと，該コイルと直列に接続された電気容量と，安定回路とが，前記駆動可能部が駆動されたとき前記周波数応答を有するように構成する，請求項１４に記載の回路。
１８．前記駆動可能部の直列電気容量は互いに実質的に同一とし，
前記駆動可能部の安定回路は互いに実質的に同一とし，
前記コイルと，前記直列電気容量と，前記安定回路とは，前記駆動可能部のいずれにおいても実質的に同一の方法で構成される，
請求項１７に記載の回路。
１９．前記帰還信号が前記被駆動部のうち一つだけから取得されるように，前記回路を構成する請求項１４に記載の回路。
２０．前記帰還信号が，前記被駆動部の１次コイルの電圧，電流又は電力の信号を表すように，前記回路を構成する請求項１９に記載の回路。
２１．前記回路は，前記被駆動部それぞれから独立した前記帰還信号が取得されるように構成され，
前記制御回路は，前記帰還信号のうち１又は複数によって，前記制御を行う，
請求項１４に記載の回路。
２２．前記回路は，前記被駆動部それぞれから，又は前記回路から誘導電力を受電する２次ユニットそれぞれから，独立した前記帰還信号が取得されるように構成され，
前記駆動可能部のそれぞれ，又は一つを除くそれぞれが被制御要素を含み，
前記制御回路は，前記帰還信号に応答して，前記被制御要素を制御することによって，前記制御を行う，
請求項１に記載の回路。
２３．前記制御回路は，前記被制御要素を用いて前記の駆動されるコイルの特性を互いに調整する請求項２２に記載の回路。
２４．前記被制御要素は，可変リアクタンスとする請求項２２に記載の回路。
２５．前記被制御要素は，可変電気容量とする請求項２２に記載の回路。
２６．前記被制御要素は，前記制御下で前記被駆動部の前記駆動信号の基本周波数を変化させる請求項２２に記載の回路。
２７．前記被制御要素は，可変周波逆変換器又は半橋絡回路とする請求項２６に記載の回路。
２８．前記駆動可能部はそれぞれ，コイルに直列に接続された電気容量を有する請求項２２に記載の回路。
２９．前記ダミーコイルは，駆動されたとき電磁界を発生しないインダクタとする請求項１に記載の回路。
３０．前記ダミーコイルのインダクタンスは，前記１次コイルのインダクタンスと実質的に同一とする請求項２９に記載の回路。
３１．前記１次コイルは，駆動されたとき互いに同一の極性を有する請求項１に記載の回路。
３２．前記コイルのうち１又は複数は，駆動されたとき前記コイルのうち別の１又は複数と異なる極性を有する請求項１に記載の回路。
３３．誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる回路であって，該回路は前記システムの２次ユニットへの電磁誘導によって無線で電力を転送するために，時間変動電磁界を発生し，前記２次ユニットは前記１次ユニットから分離されており，
１次コイルを備える駆動可能部と，
前記１次コイルが前記電磁界を発生するための所定基本周波数を有する駆動信号を，前記駆動可能部に供給する駆動回路と，
を備え，
前記駆動可能部は，駆動されたとき，二つの主共振ピーク及び該二つの主共振ピークの間の実質的な平坦部を有する周波数応答を有するように構成され，
前記駆動回路は，前記基本周波数が，前記二つの主共振ピークの間，かつ前記平坦部内の周波数にあるように構成された，回路。
３４．前記駆動可能部の１次コイルは，駆動されたとき，直列に接続された電気容量及び安定回路に接続され，
前記１次回路と，直列電気容量と，安定回路とは，前記駆動可能部が駆動されたとき，前記周波数応答を有するように構成される，
請求項３３に記載の回路。
３５．電磁界を発生する１次ユニットと，
前記１次ユニットとは分離された少なくとも一つの２次ユニットであって，前記１次ユニットの近傍にあるとき，該１次ユニットから電磁誘導によって無線で電力を受電するように構成された２次ユニットと，
を備え，前記１次ユニットは請求項１に記載の回路を備える誘導電力転送システム。

Claims (22)

1. 誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる回路であって，該回路は前記システムの１又は複数の２次ユニットへの電磁誘導によって無線で電力を転送するために電磁界を発生し，前記２次ユニットは負荷を有し，前記１次ユニットから分離されており，
   共振回路網と，
   １次回路と，
   前記１次回路が前記電磁界を発生するための駆動信号を前記共振回路網及び前記１次回路に供給する駆動回路と，を備え，
   前記共振回路網及び前記１次回路は集合的に周波数応答を有し，該周波数応答は前記共振回路網によって主に規定される第１周波数に第１共振ピークを有し，かつ前記１次回路によって主に規定される第２周波数に第２共振ピークを有し，前記駆動信号は前記第１周波数と前記第２周波数との間の周波数で供給される，回路。
2. 前記周波数応答は前記第１周波数と前記第２周波数との間の１又は複数の周波数に高原部を含み，該高原部は前記共振回路網及び前記１次回路の組合せによって主に規定される，請求項１に記載の回路。
3. 前記周波数応答は，前記第１周波数と前記第２周波数との間の１又は複数の周波数に実質的な平坦部を含み，該実質的な平坦部は，前記共振回路網及び前記１次回路の組合せによって主に規定される，請求項１に記載の回路。
4. 前記駆動信号は，前記実質的な平坦部内の前記１又は複数の周波数で，又は該１又は複数の周波数の近傍で供給される，請求項３に記載の回路。
5. 前記実質的な平坦部は，前記１次回路と前記１又は複数の２次ユニットとの間の結合の変化による前記回路内の実効インダクタンスの変化に対して著しくは変化しない，請求項３に記載の回路。
6. 前記１次回路と前記１又は複数の２次ユニットとの間の前記結合の変化は，（１）前記１次回路と前記１又は複数の２次ユニットとの間の位置揃えの変化と，（２）前記１又は複数の２次ユニットの負荷の変化とのうち少なくとも一つに依存する，請求項５に記載の回路。
7. 前記第１周波数と前記第２周波数との間の前記周波数応答の一部は，前記１次回路と前記１又は複数の２次ユニットとの間の結合によって著しくは変化しない，請求項１に記載の回路。
8. 前記誘導電力転送システムは，前記１又は複数の２次ユニットに電力を転送するときに見られる実効インダクタンスの変化に対して鈍感である，請求項１に記載の回路。
9. 前記１次回路は１次回路インダクタを含み，前記共振回路網は共振回路網インダクタを含み，前記１次回路インダクタ及び前記共振回路網インダクタは，インダクタ比に応じて選択される，請求項１に記載の回路。
10. 前記第１周波数と前記第２周波数との間の前記周波数応答の一部は，前記１次回路と前記１又は複数の２次ユニットとの間の結合の変化による実効インダクタンスの変化に対して著しくは変化しない，請求項１に記載の回路。
11. 前記共振回路網は共振周波数を有するように構成され，前記１次回路は，前記インダクタ比を変化させずに同一の共振周波数を有するように構成される，請求項９に記載の回路。
12. 前記インダクタ比は約４：１である，請求項９に記載の回路。
13. 前記周波数応答は，前記第１周波数と前記第２周波数との間の１又は複数の周波数に谷部を含み，該谷部は，前記共振回路網及び前記１次回路の組合せによって主に規定される，請求項１に記載の回路。
14. １又は複数の２次ユニットへ無線で電力を転送するために電磁界を発生するように構成された１次回路を製造する方法であって，前記２次ユニットは前記１次ユニットから分離されており，
    前記１次ユニットの目標周波数を選択するステップと，
    共振回路網インダクタのインダクタンス値及び共振回路網コンデンサの容量値を，孤立している前記共振回路網の周波数応答が共振周波数を含むように選択するステップと，
    １次回路インダクタのインダクタンス値及び１次回路コンデンサの容量値を，孤立している前記１次回路の周波数応答が共振周波数を含むように選択するステップと，
    前記共振回路網及び前記１次回路の結合された周波数応答が，前記共振回路網によって主に規定される第１周波数に第１共振ピークを有し，前記１次回路によって主に規定される第２周波数に第２共振ピークを有するようにインダクタンス比を選択するステップであって，前記目標周波数は前記第１周波数と前記第２周波数との間に入る，ステップと，
    前記の選択された目標周波数と，前記共振回路網インダクタの前記選択されたインダクタンス値と，前記共振回路網コンデンサの前記選択された容量値と，前記１次回路インダクタの前記選択されたインダクタンスちと，前記１次回路コンデンサの前記選択された容量値と，前記選択されたインダクタンス比と，を有する１次ユニットを製造するステップと，
    を有する方法。
15. 前記第１周波数と前記第２周波数との間の前記結合された周波数応答の一部は，前記１次回路と前記１又は複数の２次ユニットとの間の結合によって，著しくは変化しない，請求項１４に記載の方法。
16. 前記インダクタンス比は，所望の１次回路インダクタンスと，予想される駆動電圧と，予想されるコイル電圧と，部品値制約とのうち，少なくとも一つを補償するように調整される，請求項１４に記載の方法。
17. 前記１次回路と，前記共振回路網とのうち少なくとも一つの共振周波数を調整するステップを更に有する請求項１４に記載の方法。
18. 前記の調整ステップは，前記１次ユニットがゼロ電圧スイッチングを使用することを許容する，請求項１７に記載の方法。
19. 前記インダクタンス比は約４：１である，請求項１４に記載の方法。
20. 前記結合された周波数応答は，前記第１周波数と前記第２周波数との間の１又は複数の周波数に実質的な平坦部を含み，該実質的な平坦部は，前記共振回路網及び前記１次回路の組合せによって主に規定される，請求項１４に記載の方法。
21. 前記共振回路網の部品及び前記１次回路の部品は，携帯電話機に用いるように選択される，請求項１４に記載の方法。
22. 孤立している前記共振回路網の前記周波数応答は実質的に前記目標周波数に前記共振周波数を含み，孤立している前記１次回路の前記周波数応答は実質的に前記目標周波数に前記共振周波数を含む，請求項１４に記載の方法。

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