JP5560291B2 - デバイスを充電するための無線電力 - Google Patents

Description

本発明は、一般に無線充電に関し、より詳細には、携帯用充電装置を含む充電装置、及び充電装置のための電力管理機能に関する。

米国特許法第１１９条による優先権主張
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）による以下の出願に対する優先権を主張するものである。
参照によってその開示が全体として本明細書に組み込まれる、２００９年２月５日に出願された“WIRELESS POWER CHARGER IN A PORTABLE DEVICE”という名称の米国仮特許出願第61/150,302号。
参照によってその開示が全体として本明細書に組み込まれる、２００９年２月５日に出願された“WIRELESS POWER ACCESSORY”という名称の米国仮特許出願第61/150,254号。
参照によってその開示が全体として本明細書に組み込まれる、２００９年７月２８日に出願された“POWER MANAGEMENT FOR WIRELESS CHARGING”という名称の米国仮特許出願第61/229,218号。
参照によってその開示が全体として本明細書に組み込まれる、２００９年７月２９日に出願された“CHARGING MODULE ACCESSORY”という名称の米国仮特許出願第61/229,664号。
参照によってその開示が全体として本明細書に組み込まれる、２００９年８月２０日に出願された“DEPLOYABLE WIRELESS POWER CHARGING SYSTEM”という名称の米国仮特許出願第61/235,660号。

一般に、各電池式デバイスは、それ自体の充電器と通常は交流（ＡＣ）電力出力である電源とを必要とする。多くのデバイスが充電することを必要とするとき、これは扱いにくくなる。

送信器と充電される電子デバイスとの間の無線式送電を使用する手法が開発されている。このような手法は、一般に２つのカテゴリに分類される。１つは、送信アンテナと充電されるデバイスの受信アンテナとの間の平面波放射（遠視野放射とも称される）の結合に基づくものである。受信アンテナは、放射された電力を収集して、バッテリーを充電するために整流する。アンテナは、カップリング効率を向上させるために、一般に共振長である。この手法は、電力結合がアンテナ間の距離に伴って急速に減少するという事実に苦しむ。従って、適切な距離を超える（例えば１から２メートルを超える）と充電することが困難になる。さらに、システムが平面波を放射するので、無作為の放射がフィルタリングによって適切に制御されなければ、他のシステムと干渉することがある。

他の手法は、例えば“充電”マットまたは表面に埋め込まれた送信アンテナと、充電されるホストデバイスに埋め込まれた受信アンテナおよび整流回路との間の電磁結合に基づくものである。この手法には、送信アンテナと受信アンテナとの間の間隔が、非常に近くなければならない(例えば数ミリメートル以内)という不都合がある。この手法には、同時に同一の領域の複数のデバイスを充電する能力があるが、この領域は一般に非常に小さく、それ故に、ユーザは、デバイスを特定の領域に配置しなければならない。

米国実用特許出願第12/249,873号 米国実用特許出願第12/249,861号 米国実用特許出願第12/249,866号 米国特許出願第12/552,110号

電子デバイスに対して結合するように構成された携帯用充電装置に関する必要性が存在する。更に、それの無線電力を提供することを可能にする電子デバイスの使い勝手が良い配置用に構成された電子充電装置に関する必要性が存在する。省電力（power saving）モードにある間に電子デバイスの存在を検出するように構成された充電装置の必要性が更に存在する。

無線電力伝達システムの簡易ブロック図である。 無線電力伝達システムの簡易概略図である。 本発明の例示的実施形態で使用するループアンテナの概略図である。 本発明の例示的実施形態による送信器の簡易ブロック図である。 本発明の例示的実施形態による受信器の簡易ブロック図である。 送信器と受信器との間のメッセージ伝達を実行するための送信回路の一部分の簡易概略図である。 本発明の例示的実施形態による、それの表面の近くに配置された少なくとも１つの送信アンテナを有する充電装置を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、それのもう一方の表面の近くに配置された少なくとも１つの送信アンテナを含む図７の充電装置の別の描写の図である。 本発明の例示的実施形態による、それの更に別の表面の近くに配置された少なくとも１つの送信アンテナを有する図７及び図８の充電装置の更に別の描写の図である。 本発明の例示的実施形態による、その上に配置された電子デバイスを有する充電装置を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、それに取り付けられた電子デバイスを有する充電装置を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、ポケット及びその中に配置された電子デバイスを有する充電装置を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、その上に配置された電子デバイスを有する別の充電装置を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、充電パッドを備える充電装置を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、充電パッドを備える充電装置を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、電子デバイス及び充電パッドを備える充電システムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、電子デバイス及び充電パッドを備える充電システムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、携帯用無線電力装置を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、電子デバイス及び携帯用無線電力装置を含むシステムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、電子デバイスの中に配置された携帯用無線電力装置を備えるシステムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、電子デバイスの中に配置された携帯用無線電力装置に隣接した無線送信アンテナを備えるシステムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、携帯用無線電力装置に隣接した無線送信アンテナを備えるシステムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、電子システムから展開された部分を有する携帯用無線電力装置を備えるシステムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、外部電源と連結されると共に、電子デバイスがその上に配置された電子システムから展開された部分を有する携帯用無線電力装置を備えるシステムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、送信アンテナに隣接すると共に、電子デバイスがその上に配置された電子システムから展開された部分を有する携帯用無線電力装置を備えるシステムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、電子デバイスがその上に配置された電子システムから展開された部分を有する電子デバイス内部に配置された携帯用無線電力装置を備えるシステムを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、電子デバイスがその上に配置された携帯用無線電力装置を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による、電子デバイスがその上に配置された携帯用無線電力装置に隣接した無線電送アンテナを例証する図である。 本発明の例示的実施形態による方法を例証するフローチャートである。 本発明の例示的実施形態による充電装置に関する状態機械図を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による充電装置に関する別の状態機械図を例証する図である。 本発明の例示的実施形態による別の方法を例証するフローチャートである。

「例示的」という単語は、本明細書では「実例、例、または具体例として役立つ」ことを意味するのに用いられる。本明細書で「例示的」として説明されるいかなる実施形態も、必ずしも他の実施形態より好ましい、または有利であるように解釈されるべきではない。

以下で添付図に関連して示される詳細な説明は、本発明の例示的実施形態の説明として意図されており、本発明が実施され得る唯一の実施形態を表すようには意図されていない。この説明の全体にわたって用いられる用語「例示的」は、「実例、例、または具体例として役立つ」を意味し、必ずしも他の例示的実施形態より好ましい、または有利であるように解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の例示的実施形態の十分な理解をもたらすために特定の詳細を含んでいる。本発明の例示的実施形態が、これら特定の詳細なしで実施され得ることが当業者には明らかであろう。いくつかの例では、本明細書で示される例示的実施形態の斬新性が不明瞭にならないようにするために、周知の構造体およびデバイスがブロック図の形態で示されている。

単語「無線電力」は、本明細書では、電場、磁場、電磁場、またはそうでなければ送信器から受信器の間で、物理的な電磁気の導体を使用することなく伝送されるものに関連したエネルギーのあらゆる形態を意味するように用いられる。

図１は、本発明の様々な例示的実施形態による、無線の伝送または充電のシステム１００を示す。エネルギー伝達をもたらすための放射場１０６を生成するために、入力電力１０２が送信器１０４に供給される。受信器１０８は、放射場１０６へ結合し、出力電力１１０に結合されたデバイス（図示せず）による蓄積または消費のための出力電力１１０を生成する。送信器１０４および受信器１０８の両方が、距離１１２だけ離されている。例示の一実施形態では、送信器１０４および受信器１０８は、相互に共振する関係によって構成されており、受信器１０８の共振周波数と送信器１０４の共振周波数が非常に近いと、放射場１０６の「近接場（near field）」に受信器１０８が配置されるとき、送信器１０４と受信器１０８との間の伝送損失は最小限である。

送信器１０４は、エネルギー伝送の手段をもたらすための送信アンテナ１１４をさらに含み、受信器１０８は、エネルギーを受け取るための手段をもたらすための受信アンテナ１１８をさらに含む。送信アンテナおよび受信アンテナは、関連する用途およびデバイスに従ったサイズに作製される。前述のように、効率的なエネルギー伝達は、非近接場へ大部分の電磁波のエネルギーを伝搬させるのではなく、送信アンテナの近接場で受信アンテナへエネルギーの大部分を結合することにより生じる。この近接場では、送信アンテナ１１４と受信アンテナ１１８との間で結合モードが拡張され得る。この近接場結合が生じ得るアンテナ１１４および１１８の辺りの領域は、本明細書では結合モード領域と称される。

図２は、無線電力伝達システムの簡易概略図を示す。送信器１０４は、発振器１２２、電力増幅器１２４ならびにフィルタおよび整合回路１２６を含む。発振器は、所望の周波数を生成するように構成され、それは、調節信号１２３に応答して調節され得る。発振器の信号は、電力増幅器１２４によって増幅され得ると共に、増幅量は制御信号１２５に応答し得る。フィルタおよび整合回路１２６は、高調波または他の望ましくない周波数をフィルタリングし、かつ送信器１０４のインピーダンスを送信アンテナ１１４に一致させるために含まれ得る。

受信器１０８は、整合回路１３２ならびに整流器およびスイッチング回路１３４を含み得ると共に、図２に示されるように、バッテリー１３６を充電するか、または受信器（図示せず）に結合されたデバイスに給電するために、直流電力出力を生成し得る。受信器１０８のインピーダンスを受信アンテナ１１８に整合させるために、整合回路１３２が含まれ得る。受信器１０８と送信器１０４は、個別の通信チャンネル１１９（例えばブルートゥース、ジグビー、セルラーなど）で通信することができる。

図３に示されるように、例示的実施形態に使用されるアンテナは、「ループ」アンテナ１５０として構成され得ると共に、本明細書では「磁気」アンテナとも称され得る。ループアンテナは、空気磁心またはフェライト磁心などの物理的磁心を含むように構成され得る。空気磁心ループアンテナは、磁心の近傍に配置された異質の物理的デバイスをより許容することができる。さらに、空気磁心ループアンテナによれば、コア領域の内部に他の構成要素を配置することが可能になる。また、空気磁心ループによれば、送信アンテナ１１４（図２）の結合モード領域がより強力であり得る送信アンテナ１１４（図２）の面内に、受信アンテナ１１８（図２）をより容易に配置することが可能になる。

前述のように、送信器１０４と受信器１０８との間の効率的なエネルギー伝達は、送信器１０４と受信器１０８との間の一致した、またはほぼ一致した共振の期間中に生じる。しかし、送信器と受信器１０８との間で共振が一致しないときにさえ、エネルギーは低効率で伝達され得る。エネルギー伝達は、送信アンテナからのエネルギーを自由空間へ伝搬させるのではなく、その送信アンテナの近接場からのエネルギーをこの近接場が確立される近隣に存在する受信アンテナに結合することにより生じる。

ループアンテナまたは磁気アンテナの共振周波数は、インダクタンスとキャパシタンスに基づくものである。一般に、ループアンテナのインダクタンスは、単純にループによって生成されたインダクタンスであるが、キャパシタンスは、所望の共振周波数で共振する構造体を作製するために、一般にループアンテナのインダクタンスに追加される。限定的でない実例として、共振信号１５６を生成する共振回路を作製するために、コンデンサ１５２およびコンデンサ１５４がアンテナに追加され得る。したがって、より大きな直径のループアンテナについては、共振を誘起するために必要とされるキャパシタンスのサイズは、ループの直径またはインダクタンスが増加するのにつれて縮小する。さらに、ループアンテナまたは磁気アンテナの直径が増加するのにつれて、近接場の効率的なエネルギー伝達領域が拡大する。もちろん、他の共振回路が可能である。別の限定的でない実例として、ループアンテナの２つの端子間に並列にコンデンサが配置され得る。また、当業者なら、送信アンテナについては、共振信号１５６がループアンテナ１５０に対する入力であり得ることを理解するであろう。

本発明の例示的実施形態は、互いの近接場に存在する２つのアンテナ間の結合電力を含んでいる。前述のように、近接場はアンテナの辺りの領域であり、ここでは、電磁場が存在するがアンテナから離れて伝搬または放射し得ない。近接場は、一般にアンテナの物理的ボリューム（physical volume）に近いボリューム（volume）に制限される。磁気タイプアンテナの場合、磁気近接場の振幅が電気タイプのアンテナ（例えば小さなダイポール）の電気近接場に比べてより大きい傾向があるので、本発明の例示的実施形態では、送信（Ｔｘ）アンテナシステムおよび受信（Ｒｘ）アンテナシステムのどちらにも単一巻ループアンテナおよび多重巻ループアンテナなどの磁気タイプアンテナが使用される。これによって、この対の間の潜在的により高い結合が可能になる。さらに、「電気」アンテナ（例えばダイポールおよびモノポール）または磁気アンテナと電気アンテナの組合せも企図される。

送信アンテナは、以前に言及された非近接場および誘導の手法で可能とされる距離よりかなり大きな距離において、小さな受信アンテナに対して優れた結合（例えば＞−４ｄＢ）を達成することができるほど十分に低い周波数および十分に大きいアンテナサイズで作動させられ得る。送信アンテナが正確なサイズに作製されれば、駆動された送信ループアンテナの結合モード領域（すなわち近接場）内にホストデバイス上の受信アンテナが配置されるとき、高い結合レベル（例えば−２ｄＢから−４ｄＢ）が達成され得る。

図４は、本発明の例示的実施形態による送信器２００の簡易ブロック図である。送信器２００は、送信回路２０２および送信アンテナ２０４を含む。一般に、送信回路２０２は、周期的に振動している信号を供給することによって送信アンテナ２０４にＲＦ電力を供給し、結果として送信アンテナ２０４のまわりに近接場エネルギーが生じることになる。一例として、送信器２００は、１３．５６ＭＨｚのＩＳＭバンドで作動することができる。

例示的送信回路２０２は、送信回路２０２のインピーダンス（例えば５０オーム）を送信アンテナ２０４に整合させるための一定のインピーダンス整合回路２０６、および高調波の放射を、受信器１０８（図１）に結合されたデバイスの自己妨害を防止するレベルまで低減するように構成された低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２０８を含んでいる。他の例示的実施形態は、特定の周波数成分を減衰させる一方で他の周波数成分を通すノッチフィルタ含むがこれに限定されない様々なフィルタトポロジーを含み得ると共に、また、アンテナへの出力電力または電力増幅器によるＤＣ電流引き込みなどの測定可能な伝送メトリクスに基づいて変更され得る適応型インピーダンス整合を含み得る。送信回路２０２は、発振器２１２によって決定されるＲＦ信号を駆動するように構成された電力増幅器２１０をさらに含む。送信回路は、個別のデバイスまたは回路、あるいは一体化された組立体から成り得る。送信アンテナ２０４からの例示的ＲＦ電力出力は、２．５ワット程度であり得る。

送信回路２０２は、特定の受信器向けの送信段階（またはデューティサイクル）の期間中発振器２１２を有効にするため、発振器の周波数を調節するため、出力電力レベルを調節するため、隣接のデバイスに取り付けられている受信器を介して同デバイスと相互作用するために通信プロトコルを実施するためのコントローラ２１４をさらに含む。

送信回路２０２は、送信アンテナ２０４によって生成された近接場の近傍における活動状態の受信器の有無を検出するための負荷検知回路２１６をさらに含み得る。一例として、負荷検知回路２１６は、送信アンテナ２０４によって生成された近接場の近傍における活動状態の受信器の有無によって影響を受ける、電力増幅器２１０へ流れる電流を監視する。電力増幅器２１０に対する負荷の変化の検出は、活動状態の受信器と通信するためのエネルギーを伝送するために発振器２１２を有効にするべきか否かを判断するのに使用されるコントローラ２１４によって監視される。

送信アンテナ２０４は、抵抗性の損失を低く保つように選択された厚さ、幅および金属タイプを有するアンテナストリップ（strip：細長片）として実施され得る。従来型の実装形態では、送信アンテナ２０４は、一般に、テーブル、マット、ランプまたはそれほど携帯性のない他の構成などのより大きな構造体との関連向けに構成され得る。したがって、送信アンテナ２０４は、一般に、実用的な寸法であるために「巻」を必要としないことになる。送信アンテナ２０４の例示的実装形態は、「電気的に小さく」（すなわち波長の数分の１）、共振周波数を定義するために、コンデンサを使用することにより、より低い使用可能な周波数で共振するように調整され得る。受信アンテナに比較して、送信アンテナ２０４の直径がより大きい、あるいは正方形のループの場合には側面の長さがより大きい（例えば０．５０メートル）ものであり得る例示的用途では、送信アンテナ２０４は、適切なキャパシタンスを得るのに必ずしも多くの巻数を必要としないことになる。

送信器２００は、送信器２００と関連づけられ得る受信器デバイスの状態および所在の情報を収集し、かつ追跡することができる。したがって、送信回路２０２は、コントローラ２１４（本明細書ではプロセッサとも称される）に接続された、存在検出器２８０、密閉検出器２６０、またはそれらの組合せを含み得る。コントローラ２１４は、存在検出器２８０および密閉検出器２６０からの存在信号に応答して、増幅器２１０によって送出される電力量を調節することができる。送信器は、例えば建築物にある従来型の交流電力を変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）、従来型の直流電源を送信器２００に適切な電圧に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）などの複数の電源を介して、あるいは従来型の直流電源（図示せず）から直接、電力を受け取ることができる。

限定的でない実例として、存在検出器２８０は、送信器の有効範囲領域に挿入された充電されるデバイスの初期の存在を検知するのに利用される動き検出器でよい。検出後に送信器がオンにされ得ると共に、デバイスによって受け取られたＲＦ電力が、所定のやり方で受信器デバイスのスイッチを切り換えるのに利用されることができ、このことが、結果として送信器の駆動ポイントインピーダンスの変化をもたらす。

別の限定的でない実例として、存在検出器２８０は、例えば赤外線検出、動き検出、または他の適切な手段により、人間を検出することができる検出器でよい。いくつかの例示的実施形態では、送信アンテナが特定の周波数で伝送することができる電力量を制限する規定が存在することがある。場合によっては、これらの規定は、電磁放射から人間を保護するように意図されている。しかし、例えば車庫、作業現場、店などの、人に占有されない、または希にしか人に占有されない領域に送信アンテナが配置される環境があり得る。これらの環境に人が居ない場合、平常の電力制限規定を上回って送信アンテナの電力出力を増加することが許され得る。換言すれば、コントローラ２１４は、人の存在に応じて送信アンテナ２０４の電力出力を規定レベル以下に調整し、人が送信アンテナ２０４の電磁場からの規定距離外へ出たとき、送信アンテナ２０４の電力出力を、規定レベルを上回るレベルへ調節する。

限定的でない実例として、密閉検出器２６０（本明細書では密閉隔室検出器または密閉空間検出器とも称されることがある）は、囲壁が閉じた状態であるか開いた状態であるかを判断するための検知スイッチなどのデバイスでよい。送信器が、密閉状態の囲壁内にあるとき、送信器の電力レベルが増加され得る。

例示的実施形態では、送信器２００が無期限にオンのままではない方法が用いられ得る。この場合、送信器２００は、ユーザによって決定された時間の後に停止するようにプログラムされ得る。この機能は、送信器２００、特に電力増幅器２１０が、その周辺の無線デバイスが完全に充電されたずっと後にも動作するのを防止する。周辺の無線デバイスが完全に充電されたずっと後にも送信器２００が動作する事象は、中継器または受信コイルのいずれかから送られる、デバイスが完全に充電されたことを示す信号を検出する回路の故障によるものであり得る。送信器２００が、その周辺に別のデバイスが配置された場合に自動停止するのを防止するために、送信器２００の自動停止機能は、その周辺で動きが検出されない設定時間の後に初めて起動され得る。ユーザは、非活動時間間隔を決定し、必要に応じて変化させることができる。限定的でない実例として、その時間間隔は、特定のタイプの無線デバイスが最初は完全放電しているという仮定の下に、同デバイスを完全充電するのに必要とされる時間より長くしてよい。

図５は、本発明の例示的実施形態による受信器３００の簡易ブロック図である。受信器３００は、受信回路３０２および受信アンテナ３０４を含んでいる。受信器３００は、デバイス３５０へ受信電力を供給するために、デバイス３５０にさらに結合する。受信器３００は、デバイス３５０の外部にあるように示されているが、デバイス３５０に一体化されてもよいことに留意されたい。一般に、エネルギーは受信アンテナ３０４へ無線で伝搬され、次いで受信回路３０２を介してデバイス３５０に結合される。

受信アンテナ３０４は、送信アンテナ２０４（図４）と、同一周波数で、または同一周波数の近くで共振するように調整される。受信アンテナ３０４は、送信アンテナ２０４に似た寸法に設定され得るか、または関連するデバイス３５０の寸法に基づいて違ったサイズに設定され得る。一例として、デバイス３５０は、送信アンテナ２０４の直径または長さより小さい直径または長さを有する携帯用電子デバイスでよい。このような実例では、受信アンテナ３０４は、同調コンデンサ（図示せず）のキャパシタンス値を低減し、かつ受信アンテナのインピーダンスを増加するために、多重巻アンテナとして実施され得る。一例として、受信アンテナ３０４は、アンテナ直径を最大化し、かつ受信アンテナのループの巻き（すなわち巻線）の数および巻線間キャパシタンスを低減するためにデバイス３５０の実質的な周囲のまわりに配置され得る。

受信回路３０２は、受信アンテナ３０４にインピーダンス整合をもたらす。受信回路３０２は、受信したＲＦエネルギー源をデバイス３５０用の充電電力に変換するための電力変換回路３０６を含んでいる。電力変換回路３０６は、ＲＦ／ＤＣコンバータ３０８を含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０も含み得る。ＲＦ／ＤＣコンバータ３０８は、受信アンテナ３０４で受け取られたＲＦエネルギー信号を非交番電力へと整流し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１０は、整流されたＲＦエネルギー信号をデバイス３５０に適合するエネルギー電位（例えば電圧）に変換する。半波整流器および全波整流器、レギュレータ、ブリッジ、２乗器、ならびに線形コンバータおよびスイッチングコンバータを含む様々なＲＦ／ＤＣコンバータが企図される。

受信回路３０２は、受信アンテナ３０４を電力変換回路３０６に接続するため、あるいは電力変換回路３０６を切り離すためのスイッチング回路３１２をさらに含むことができる。電力変換回路３０６から受信アンテナ３０４を切り離すことは、デバイス３５０の充電を一時停止するだけでなく、送信器２００（図２）「から見た」「負荷」を変化させる。

上記で開示されたように、送信器２００は、送信器の電力増幅器２１０に供給されるバイアス電流の変化を検出する負荷検知回路２１６を含んでいる。したがって、送信器２００は、いつ受信器が送信器の近接場に存在するのかを判断するための機構を有する。

送信器の近接場に複数の受信器３００が存在するとき、他の受信器がより効率的に送信器に結合することを可能にするために１つまたは複数の受信器のローディング（loading：（送信器に）負荷をかけること）とアンローディング（unloading）を時分割するのが望ましいことであり得る。受信器は、近くの他の受信器への結合を解消するか、または近くの送信器に対するローディングを低減するためにクローキング（cloaking：隠すこと）され得る。この、受信器の「アンローディング」は、本明細書では「クローキング」としても知られている。さらに、この、受信器３００によって制御され、送信器２００によって検出されるアンローディングとローディングとの間のスイッチングは、以下でより十分に説明されるように、受信器３００から送信器２００への通信機構をもたらす。さらに、プロトコルは、受信器３００から送信器２００へのメッセージ送信を可能にするスイッチングと関連づけられ得る。一例として、スイッチング速度は１００μｓｅｃ程度でよい。

例示的実施形態では、送信器と受信器との間の通信は、従来型の双方向通信ではなく、デバイスの検知および充電の制御機構を意味する。換言すれば、送信器は、近接場に有効なエネルギーがあるかどうかということに合わせて、送信される信号のオン／オフのキーイングを用いる。受信器は、エネルギーのこれらの変化を送信器からのメッセージとして解釈する。受信器側では、受信器は、どれだけの電力が近接場から受け取られているかということに合わせて受信アンテナの同調および離調を用いる。送信器は、近接場から消費される電力におけるこの差を検出し、これらの変化を受信器からのメッセージとして解釈することができる。

受信回路３０２は、受信エネルギーの変化を識別するのに使用される信号伝達検出器およびビーコン回路３１４をさらに含み得ると共に、これは、送信器から受信器への情報の信号伝達に対応することができる。さらに、無線充電向けに受信回路３０２を構成するために、信号伝達およびビーコンの回路３１４は、低減されたＲＦ信号エネルギー（すなわちビーコン信号）の伝送を検出するのに、また、低減されたＲＦ信号エネルギーを、受信回路３０２の内部の電力供給されていない回路または電力が消耗された回路を喚起するための公称電力へと整流するのに、使用され得る。

受信回路３０２は、本明細書で説明された受信器３００のプロセスを、本明細書で説明されたスイッチング回路３１２の制御を含めて調整するためのプロセッサ３１６をさらに含む。受信器３００のクローキングは、デバイス３５０に充電電力を供給する外部の配線式充電電源（例えば壁／ＵＳＢ電力）の検出を含む他の事象が発生したときにも生じることがある。プロセッサ３１６は、受信器のクローキングの制御に加えて、ビーコンの状態を求め、かつ送信器から送られたメッセージを抽出するために、ビーコン回路３１４を監視することもできる。プロセッサ３１６は、性能を改善するためにＤＣ／ＤＣコンバータ３１０を調節することもできる。

図６は、送信器と受信器との間のメッセージ伝達を実行するための送信回路の一部分の簡易概略図を示す。本発明のいくつかの例示的実施形態では、送信器と受信器との間で通信のための手段が有効にされ得る。図６で、電力増幅器２１０は、放射場を生成するために送信アンテナ２０４を駆動する。電力増幅器は、送信アンテナ２０４用の所望の周波数で周期的に振動しているキャリア信号２２０によって駆動される。電力増幅器２１０の出力を制御するために送信変調信号２２４が利用される。

送信回路は、電力増幅器２１０に関するオン／オフのキーイングプロセスを用いることにより、受信器へ信号を送ることができる。換言すれば、送信変調信号２２４がアサートされるとき、電力増幅器２１０は、送信アンテナ２０４上に現れるキャリア信号２２０の周波数を駆動することになる。送信変調信号２２４が無効にされるとき、電力増幅器は、送信アンテナ２０４に対していかなる周波数も送り出さないことになる。

図６の送信回路は、電力増幅器２１０に電力を供給し、受信信号２３５の出力を生成する負荷検知回路２１６も含んでいる。負荷検知回路２１６では、抵抗Ｒ_Ｓの両端の電圧降下が、電力入力信号２２６と電力増幅器２１０への電源２２８との間に生じる。電力増幅器２１０によって消費される電力のいかなる変化も、差動増幅器２３０によって増幅される電圧降下に変化をもたらすことになる。送信アンテナが受信器（図６では図示せず）内にある受信アンテナとの結合モードにあるとき、電力増幅器２１０に引き込まれる電流の量が変化することになる。換言すれば、送信アンテナ２０４に対して結合モード共振が存在しなければ、放射される電磁場を駆動するのに必要な電力は、第１の量になるはずである。結合モード共振が存在すれば、電力の多くが受信アンテナに結合されるので、電力増幅器２１０によって消費される電力量は上昇することになる。したがって、受信信号２３５は、送信アンテナ２０４に結合された受信アンテナの存在を示すことができ、受信アンテナから送られた信号を検出することもできる。さらに、受信器の電流引き込みの変化は、送信器の電力増幅器の電流引き込みで観測できるはずであり、この変化は、受信アンテナからの信号を検出するのに用いられ得る。

クローキング信号、ビーコン信号、およびこれら信号を生成するための回路のいくつかの例示的実施形態の詳細は、そのすべてが、参照によって全体が本明細書に組み込まれる、２００８年１０月１０日に出願された「REVERSE LINK SIGNALING VIA RECEIVE ANTENNA IMPEDANCE MODULATION」という名称の米国実用特許出願第12/249,873号、および２００８年１０月１０日に出願された「TRANSMIT POWER CONTROL FOR A WIRELESS CHARGING SYSTEM」という名称の米国実用特許出願第12/249,861号において見られ得る。

例示の通信のメカニズムおよびプロトコルの詳細は、その内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる、２００８年１０月１０日に出願された「SIGNALING CHARGING IN WIRELESS POWER ENVIRONMENT」という名称の米国実用特許出願第12/249,866号において見られ得る。

図７〜図１７は、送信回路（例えば図４の回路構成２０２）を備えるホスト装置４００、及びそれに対して動作可能に連結されると共に、関連する近接場領域の範囲内に電力を無線で伝送するように構成された少なくとも１つの送信アンテナ４０２を例証する。送信回路、及び関連する１つ以上の送信アンテナは、同様に、ここでは、“充電装置”、“充電プラットフォーム”、または“ホスト装置周辺機器”と呼ばれるということが注目される。従って、ホスト装置周辺機器は、ホスト装置に連結するように構成される。ホスト装置４００は、図７〜図１７におけるラップトップコンピュータとして描写されるが、本発明の実施例は、そのように限定されない。それどころか、ホスト装置４００は、あらゆる既知の、そして適当な電子デバイスを含み得る。

送信アンテナ４０２は、あらゆる適当な方法で、そしてあらゆる適当な位置において、ホスト装置４００と連結され得る。例えば、図７及び図８において例証されるように、送信アンテナ４０２は、ホスト装置４００のカバー４０８（図７及び図８のそれぞれにおいて“開いた”位置で例証される）に連結され得る。更に具体的には、図７を参照すると、送信アンテナ４０２は、カバー４０８の表面４０６の近くに配置され得ると共に、表面４０６は、表示画面（図示せず）を備える表面の反対側である。別の例として、図８において例証されたように、送信アンテナ４０２は、カバー４０８の別の表面４１０の周囲及び近くに配置され得ると共に、表面４１０は、表面４０６及び表示画面（図示せず）を備える表面のそれぞれに実質的に垂直である。更にもう一つの例として、図９において例証されたように、ホスト装置４００の基部（base）４１４の表面４１２の近くに配置され得ると共に、表面４１２は、ホスト装置４００のキーボード４１６に隣接し得る。送信アンテナ４０２は、送信アンテナ４０２とホスト装置４００のあらゆる金属の構成要素（例えばホスト装置４００の金属の表示装置）との間のあらゆる干渉を回避するような方法でホスト装置４００に連結され得るということが注目される。図７〜図９は単一の送信アンテナがそれに連結されたホスト装置４００を例証するが、本発明の実施例はそのように限定されないということが更に注目される。それどころか、複数の送信アンテナを有するホスト装置が、本発明の範囲内にある。

図１０は、それに連結されると共に、カバー４０８の表面４０６の近くに配置された送信アンテナ４０２を有するホスト装置を例証し、図１０において、カバー４０８は、“閉じられた”位置で描写される。更に、電子デバイス４２０は、表面４０６の上で、かつ送信アンテナ４０２の近接場領域内に配置され得ると共に、従って、送信アンテナ４０２によって無線で伝送された電力を受信し得る。更に具体的には、送信アンテナ４０２から伝送された電力は、受信アンテナ（例えば図２の受信アンテナ１１８）及び電子デバイス４２０に連結される受信器（例えば図２の受信器１０８）によって受信され得る。ここで使用される用語“電子デバイス”は、充電可能バッテリを備える充電可能なデバイスを含み得るか、あるいは、無線電力によって独立して電力供給されるように構成されたデバイスを含み得るということが注目される。

図１１は、電子デバイス４２０のような１つ以上の電子デバイスがホスト装置４００のカバー４０８に機械的に取り付けられると共に、送信アンテナ４０２の近接場の範囲内に配置されることを可能にするように構成された取り付け装置４２２を備えるホスト装置４００を例証する。一例として、取り付け装置４２２は、カバー４０８及び電子デバイス４２０のそれぞれに取り付けると共に、従ってカバー４０８及び電子デバイス４２０を一緒に取り付けるように構成されたストラップを備え得る。別の例として、電子デバイス４２０は、カバー４０８に連結される取り付け装置４２２に取り付けるように構成されたクリップまたはスナップ（図示せず）を含み得る。更にもう一つの例として、カバー４０８及び電子デバイス４２０のそれぞれは、カバー４０８及び電子デバイス４２０が一緒に取り付けられることを可能にするための“Velcro（登録商標）”パッドを含み得る。更に、図１２において例証されたように、ホスト装置４００は、カバー４０８の近くに配置されると共に、電子デバイス４２０のような１つ以上の電子デバイスをカバー４８０の近くでかつ送信アンテナ４０２の近接場内に保持するように構成されたポケット４２４を備え得る。更に、図１３において例証されたように、電子デバイス４２０のような１つ以上の電子デバイスが、基部４１４の表面４１２の上で、かつ表面４１２の近くに配置された送信アンテナ４０２の近接場内に配置され得る。

図１４及び図１５は、ホスト装置４００に取り付けられた充電パッド４２６を例証する。具体的には、図１４は、カバー４０８の表面４０６（図７）の近くに配置された充電パッド４２６を例証する。更に、図１５は、表面４０６から遠く離れるように下に折り返された充電パッド４２６を例証する。１つの例示的実施形態によれば、充電パッド４２６は、充電パッド４２６がホスト装置４００の基部４１４を取り巻いて回転することを可能にする方法で、ホスト装置４００に取り付けられ得る。更に具体的には、充電パッド４２６は、カバー４０８と独立して、同様な方法で基部４１４を取り巻いて回転するように構成され得る。別の例示的実施形態によれば、充電パッド４２６は、ホスト装置４００の部分からスライドして出てくると共に、該ホスト装置４００の部分に納まるように構成され得る。更に、充電パッド４２６は、ホスト装置４００に連結されると共に、ホスト装置４００から電力を受け取るように構成された送信アンテナを備え得る。図１５において例証されたように、電子デバイス４２０は、充電パッド４２６の内側の表面（すなわち表面４０６に隣接するように構成された表面）の上に配置され得ると共に、送信アンテナ４０３から無線で伝送された電力を受信し得る。電子デバイス４２０は、更に、充電パッド４２６の外側の表面（すなわち表面４０６に隣接するように構成された表面の反対側の表面）の上に配置され得ると共に、送信アンテナ４０３から無線で伝送された電力を受信し得るということが注目される。

図１６及び図１７は、それぞれ、電源（例えばホスト装置４００）に動作可能に連結されると共に、電源（例えばホスト装置４００）から電力を受け取るように構成された充電パッド５０２を備える充電システム５００を例証する。更に具体的には、充電パッド５０２は、充電パッド５０２に動作可能に連結された１つ以上の送信アンテナ５０３を備え得ると共に、電気コネクタ５０６を介して電源（例えばホスト装置４００）に動作可能に連結するように構成され得る。限定しない例として、電気コネクタ５０６は、ホスト装置４００の電気コネクタ（例えばＵＳＢポートまたは外部電源プラグ）に連結するように構成された着脱可能な電源コードを備え得る。図１６は、ホスト装置４００から電気的に切り離された充電パッド５０２を例証し、そして、図１７は、電気コネクタ５０６を介してホスト装置４００と電気的に連結された充電パッド５０２を例証する。充電パッド５０２は平面の充電パッドとして例証されるが、本発明の実施例は、そのように限定されない。それどころか、三次元の物体を含むあらゆる形状を有する充電パッドが、本発明の範囲内にある。更に、図１７において例証されたように、１つ以上の電子デバイス（例えば電子デバイス４２０）は、充電パッド５０２の表面の上に配置され得ると共に、送信アンテナ５０３から無線で伝送された電力を受信し得る。

図１８は、本発明の例示的実施形態による、携帯用ホスト装置周辺機器５５０を例証する。ホスト装置周辺機器５５０は、無線電力送信器（例えば図４の送信器２００）及び無線電力受信器（例えば図５の受信器３００）を備え得る。従って、ホスト装置周辺機器５５０は、専用の送信回路及び受信回路と、関連する近接場領域の範囲内に電力を無線で伝送するように構成された少なくとも１つのアンテナ５５１とを備え得る。関連するアンテナと一緒に、送信回路及び受信回路が、ここでは“無線電力充電装置”と言われ得るということが注目される。結果として、ホスト装置周辺機器５５０は、双方向性の無線充電、すなわち、無線電力を受信すると共に無線電力を送信する両方の機能用に構成され得る。そのような双方向性の無線充電のための代表的なアプローチは、その詳細が参照により本明細書に組み込まれる、２００９年９月１日に出願された「BIDIRECTIONAL WIRELESS POWER TRANSMISSION」という名称の米国特許出願第12/552,110号において説明される。無線電力装置５５０は、更に、一例として充電可能バッテリ、蓄積容量、ＭＥＭＳエネルギー貯蔵装置、またはそれらのあらゆる組み合わせを含み得るエネルギー貯蔵装置５５２を備え得る。

例示的実施形態において、ホスト装置周辺機器５５０は、ホスト装置に連結するように構成される。例えば、ホスト装置周辺機器５５０は、例えば一例としてコンピュータのようなホスト装置に、電気的及び機械的の両方で連結されるように構成され得る。一例として、図１９を参照すると、ホスト装置周辺機器５５０は、ここでは同様に“ホスト装置”と呼ばれる電子機器５５６の標準の空洞（cavity）５５４（例えばドライブベイ）内への挿入（矢印５５５で表現される）用に構成され得る。更に具体的な例として、ホスト装置周辺機器５５０は、ラップトップコンピュータのドライブべイ内に配置されると共に、該ドライブべイに取り付けられるように構成され得る。更に、当業者には理解されるであろうように、ドライブべイ（例えば空洞５５４）は、その中に配置された機器を電気コネクタ５６２を介してエネルギー貯蔵装置５５８に電気的に連結するように構成された電気ポートを備え得る。一例として、エネルギー貯蔵装置５５８は、充電可能バッテリ、蓄積容量、ＭＥＭＳエネルギー貯蔵装置、またはそれらのあらゆる組み合わせを備え得る。１つの例示的実施形態によれば、ホスト装置周辺機器５５０は、電子デバイスの中に統合され得るということが注目される。別の例示的実施形態によれば、上述のように、ホスト装置周辺機器５５０は、ホスト装置に挿入されると共に、ホスト装置から取り外し可能なように構成され得る。

図２０は、電子機器５５６の空洞５５４の中に配置されるホスト装置周辺機器５５０を有する無線システム５６０を例証する。更に、例証されたように、ホスト装置周辺機器５５０は、電気コネクタ５６２を介してエネルギー貯蔵装置５５８に動作可能に連結され得る。更に、１つの例示的実施形態によれば、無線システム５６０は、電子機器５５６の外部に存在すると共に、電気コネクタ５６６を介して電力を電子機器５５６へ伝達するように構成された電源５６５を備え得る。一例として、電源５６５は、電源出力を備え得る。図２０において描写された例示的実施形態において、ホスト装置周辺機器５５０は、電気コネクタ５６６及び５６２を介して電力を受け取るように構成され得る。更に、無線電力装置５５０は、電力を受け取ると、エネルギー貯蔵装置５５２（図１８参照）の中に電力を格納するように構成され得る。別の例示的実施形態によれば、図２１において例証されたように、別の無線システム５６１は、ホスト装置周辺機器５５０のアンテナ５５１（図１６参照）によって受け取られ得る電力を無線伝送するように構成された送信アンテナ５５３を備え得る。ホスト装置周辺機器５５０は、電力を受け取ると、エネルギー貯蔵装置５５２（図１８参照）の中に電力を格納する、電力をエネルギー貯蔵装置５５８に伝達する、またはそれらのあらゆる組み合わせを行うように構成され得る。更に、図２２において例証されたように、ホスト装置周辺機器５５０がホスト装置（例えばホスト装置５５６）から切り離されている例示的実施形態において、ホスト装置周辺機器５５０は、送信アンテナ５５３から電力を無線で受信すると共に、電力をエネルギー貯蔵装置５５２の中に格納するように構成され得る。

図２３において例証されたように、そして別の例示的実施形態において、ホスト装置周辺機器５５０は、展開可能な部分５６４を備え得る。従って、ホスト装置周辺機器５５０を電子機器５５６の空洞５５４の中に配置すると、部分５６４は、電子機器５５６から外に格納する（すなわち外へ向かう方向に展開する）ように構成され得る。別の方法で記載すれば、ホスト装置周辺機器５５０の部分５６４は、ＣＤドライブの部分またはＤＶＤドライブの部分が関連のコンピュータからイジェクト（eject）するのと同様の方法で電子機器５５６からイジェクト（eject）し得る。ホスト装置周辺機器５５０の部分５６４がアンテナ５５１（図１８参照）を備え得るということが注目される。従って、ホスト装置周辺機器５５０の部分５６４は、アンテナ５５１の近接場領域の中に配置された別の電子デバイス（例えば携帯電話）に電力を無線伝送するように構成され得る。部分５６４は、その上に１つ以上の電子デバイスを配置するように構成された表面を含み得るということが注目される。ホスト構造の中に挿入するように構成された充電装置を提供すること、及び電力を無線で伝送するように構成された展開可能な部分を有することは、部分に連結された無線アンテナとホスト構造との間の好ましくない結合を減少させ得る。

図２４において例証された例示的実施形態において、ホスト装置周辺機器５５０は、電力を、電源５６５、エネルギー貯蔵装置５５８、エネルギー貯蔵装置５５２（図１８参照）、またはそれらのあらゆる組み合わせ、そしてアンテナ５５１（図１８参照）の関連する近接場領域内に配置された１つ以上の電子デバイス５７０への無線伝送電力から受け取るように構成され得る。更に具体的には、一例として、ホスト装置周辺機器５５０は、部分５６４の表面に配置される１つ以上の電子デバイス５７０に、電力を無線伝送するように構成され得る。更に、図２５において描写された別の例示的実施形態によれば、ホスト装置周辺機器５５０は、電力を、送信アンテナ５５３、エネルギー貯蔵装置５５８、エネルギー貯蔵装置５５２（図１８参照）、またはそれらのあらゆる組み合わせ、そしてアンテナ５５１（図１８参照）の関連する近接場領域内に配置された１つ以上の電子デバイス５７０への無線伝送電力から受け取るように構成され得る。更に、図２５において描写された例示的実施形態において、無線電力装置は、送信アンテナ５５３から受信された電力を、エネルギー貯蔵装置５５８、エネルギー貯蔵装置５５２（図１８参照）、またはそれらのあらゆる組み合わせに伝達するように構成され得る。

更に、図２６において例証された例示的実施形態において、ホスト装置周辺機器５５０は、エネルギー貯蔵装置５５２（図１８参照）に格納された電力を、１つ以上の電子デバイス５７０に無線で伝送するように、エネルギー貯蔵装置５５８に提供するように、またはそれらのあらゆる組み合わせを行うように構成され得る。更に、図２７において例証されたように、電子機器（すなわち電子機器５５６）から切り離されるように描写されたホスト装置周辺機器５５０は、エネルギー貯蔵装置５５２（図１８参照）に格納された電力を、アンテナ５５１の近接場領域の中に配置された１つ以上の電子デバイス５７０に無線で伝送し得る。更に、図２８を参照すると、電子機器（すなわち電子機器５５６）から切り離されるように描写されたホスト装置周辺機器５５０は、送信アンテナ５５３、エネルギー貯蔵装置５５２（図１８参照）、またはそれらのあらゆる組み合わせ、そしてアンテナ５５１の関連する近接場領域の中に配置される１つ以上の電子デバイス５７０への無線伝送電力から電力を受け取るように構成され得る。更に、図２８において描写された例示的実施形態において、送信アンテナ５５３から無線で伝送された電力は、エネルギー貯蔵装置５５２の中に格納され得る。

図２９は、１つ以上の例示的実施形態による方法６８０を例証するフローチャートである。方法６８０は、ホスト装置周辺機器をホスト装置に電気的に連結する段階を含み得る（符号６８２によって描写される）。方法６８０は、更に、ホスト装置周辺機器から少なくとも１つの充電可能バッテリに電力を伝送する段階を含み得る（符号６８４によって描写される）。

当業者によって理解されるであろうように、充電装置のような電子機器は、例えば一例として“能動的（active）”モード、“待機（standby）”モード、“スリープ（sleep）”モード、または“充電（charging）”モードのような様々なモードにおいて動作するように構成され得る。更に、同様に当業者によって理解されるであろうように、従来の充電装置は、省電力モード（例えば“待機”モードまたは“スリープ”モード）において動作している間、充電装置の近くに配置されたまたは充電装置に連結された電子デバイスの存在を検出するように構成されない可能性がある。

本発明の例示的実施形態において、充電装置は、電子デバイスを検出すると共に、電子デバイスを検出すると省電力モードから充電モードに遷移するように構成され得る。更に具体的には、充電装置または充電機器（例えば図７〜図１７において例証される電子機器４００）は、省電力モードにおいて動作している間、電子デバイス（例えば図１０の電子デバイス４２０）の存在を検出するように構成され得る。その上に、更に特に、充電装置は、一例として“待機”モード、“スリープ”モード、またはそれらのあらゆる組み合わせのような省電力モードにおいて動作している間に、関連する近接場領域の中に配置されるか、または配線接続によって連結されるかのいずれかである電子デバイスの存在を検出するように構成され得る。

一例として、電子デバイスの存在は、充電装置の送信アンテナ（例えば送信アンテナ４０２：図７参照）と電子デバイス内に存在し無線電力を受信するように構成されたアンテナ（図示せず）との間の近距離無線通信によって検出され得る。別の例として、充電装置は、電子デバイスに接続された電波方式認識（ＲＦＩＤ）タグの存在を検出するように構成され得る。更にもう一つの例として、充電装置は、電子デバイスが配線コネクタを介して充電装置に電気的に連結されたことを検出すると、電子デバイスの存在を検出するように構成され得る。

図３０は、省電力モードで動作している間に電子デバイスの存在を検出するように構成された充電装置に関する状態機械図９００を例証する。更に、充電装置と関連付けられた送信器（例えば図４の送信器２０２）の状態機械図９０２が、同様に、図３０において例証される。図３０において例証された１つの例示的実施形態によれば、充電装置が省電力モード９１０において動作している間、関連する送信器は、通常動作状態９１２に留まり得ると共に、従って、あらゆる既知の、そして適当な方法に従って、関連する近接場領域の中に配置された電子デバイスの存在を検出するように構成され得る。充電装置は、電子デバイスを検出すると、省電力モード９１０から充電モード９１６に遷移し得る。

図３１は、省電力モードで動作している間に電子デバイスの存在を検出するように構成された充電装置に関する別の状態機械図９２０を例証する。更に、充電装置と関連付けられた送信器（例えば図４の送信器２０２）の状態機械図９２２が、同様に、図３１において例証される。別の例示的実施形態によれば、充電装置は、省電力モード９２４で動作している間、関連する送信器が一時的に省電力モード９３０から通常の動作状態９３２へ遷移し得る“検出”状態に定期的に入るように構成され得る。従って、通常の動作状態９３２の間、その送信器は、あらゆる既知の、そして適当な方法に従って、関連する近接場領域の中に配置された電子デバイスの存在を検出し得る。充電装置は、電子デバイスを検出すると、省電力モード９２４から充電モード９２６に遷移し得る。

図３２は、１つ以上の例示的実施形態による別の方法６９０を例証するフローチャートである。方法６９０は、充電装置によって少なくとも１つの電子デバイスを検出する段階を含み得る（符号６９２によって描写される）。更に、方法６９０は、少なくとも１つの電子デバイスを検出すると、充電装置を省電力モードから充電モードに切り替える段階を含み得る（符号６９４によって描写される）。

当業者なら、情報および信号が、様々な別々の技術および技法のうち任意のものを用いて表され得ることを理解するであろう。例えば、上記の説明の全体にわたって参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または粒子、光場または粒子、あるいはそれらの任意の組合せによって表され得る。

当業者なら、本明細書で開示された例示的実施形態に関連して説明された様々な例示の論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのステップが、電子的ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両者の組合せとして実施され得ることをさらに理解するであろう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示の構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、一般にそれらの機能の面から上で説明されてきた。このような機能が、ハードウェアとして実施されるかソフトウェアとして実施されるかということは、特定の用途および総合的なシステムに課される設計制約次第である。当業者なら、それぞれの特定の用途の説明された機能について様々なやり方で実施することができるが、このような実装形態の決定が本発明の例示的実施形態の範囲からの逸脱をもたらすと解釈されるべきではない。

本明細書に開示された例示的実施形態に関連して説明された様々な例示的論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいは本明細書に説明された機能を遂行するように設計された他のプログラマブルロジックデバイス、個別のゲートまたはトランジスタロジック、個別のハードウェア構成要素、またはそれらの任意の組合せを用いて実施されるかまたは遂行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、別の方法として、プロセッサは、任意の従来型プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンであり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと１つまたは複数のマイクロプロセッサの併用、または何らかの他のこのような構成として実施され得る。

本明細書に開示された例示的実施形態に関連して説明された方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアで直接的に実施され、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで実施され、あるいはこの両者の組合せで実施され得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で既知の記憶媒体の他の形態の中に存在し得る。例示的記憶媒体は、同記憶媒体に対してプロセッサが情報を読み取り、かつ書き込むことができるようにプロセッサに結合される。別の方法として、この記憶媒体は、プロセッサに一体化され得る。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣの中に存在し得る。ＡＳＩＣは、ユーザ端末の中に存在し得る。別の方法として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末の中に個別の構成要素として存在し得る。

１つまたは複数の例示的実施形態では、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれの任意の組合せで実施され得る。ソフトウェアで実施される場合、これらの機能は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に蓄積されるかまたは伝送され得る。コンピュータ可読媒体は、コンピュータの記憶媒体とコンピュータプログラムをある場所から別の場所に転送するのを容易にする任意の媒体を含む通信媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の入手可能な媒体であり得る。限定するものではない一例として、このようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形で搬送するかまたは記憶するために用いることができ、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を備えることができる。また、いかなる接続も、適切にコンピュータ可読媒体と称される。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対線、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術を用いて、ウェブサイト、サーバ、または他の遠方のソースから伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対線、ＤＳＬ、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用される磁気ディスクおよび光学ディスク（Disk and disc）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイディスクを含み、磁気ディスクが、通常、データを磁気的に再現するのに対して、光学ディスクはレーザを用いてデータを光学的に再現する。上記のものの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。

開示された例示的実施形態の以前の説明は、いかなる当業者も本発明を作製するかまたは用いることを可能にするために提供されている。これらの例示的実施形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかになるはずであり、本明細書に定義された一般的な原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示された例示的実施形態に限定されるようには意図されておらず、本明細書に開示された原理および新規の機能と一致する最も広い範囲を認められるべきである。

１００ 無線充電システム
１０２ 入力電力
１０４ 送信器
１０６ 放射場
１０８ 受信器
１１０ 出力電力
１１２ 距離
１１４ 送信アンテナ
１１８ 受信アンテナ
１１９ 通信チャンネル
１２２ 発振器
１２３ 調節信号
１２４ 電力増幅器
１２５ 制御信号
１２６ フィルタおよび整合回路
１３２ 整合回路
１３４ 整流器およびスイッチング回路
１３６ バッテリー
１５０ ループアンテナ
１５２ コンデンサ
１５４ コンデンサ
１５６ 共振信号
２００ 送信器
２０２ 送信回路
２０４ 送信アンテナ
２０６ インピーダンス整合回路
２０８ 低域通過フィルタ
２１０ 電力増幅器
２１２ 発振器
２１４ コントローラ
２１６ 負荷検知回路
２２０ キャリア信号
２２４ 送信変調信号
２２６ 電力入力信号
２２８ 電源
２３０ 差動増幅器
２３５ 受信信号
２４０ 電圧レギュレータ
２４２ 電流リミッタ
２５０ 電圧検出器
２５２ 電流検出器
２６０ 密閉検出器
２８０ 存在検出器
３００ 受信器
３０２ 受信回路
３０４ 受信アンテナ
３０６ 電力変換回路
３０８ ＲＦ／ＤＣコンバータ
３１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１２ スイッチング回路
３１４ 信号伝達検出器およびビーコン回路
３１６ プロセッサ
３５０ デバイス
４００ ホスト装置
４０２ 送信アンテナ
４０３ 送信アンテナ
４０６ 表面
４０８ カバー
４１０ 表面
４１２ 表面
４１４ 基部
４１６ キーボード
４２０ 電子デバイス
４２２ 取り付け装置
４２４ ポケット
４２６ 充電パッド
５００ 充電システム
５０２ 充電パッド
５０３ 送信アンテナ
５０６ 電気コネクタ
５５０ 携帯用ホスト装置周辺機器
５５１ アンテナ
５５２ エネルギー貯蔵装置
５５３ 送信アンテナ
５５４ 空洞
５５６ 電子機器
５５８ エネルギー貯蔵装置
５６２ 電気コネクタ
５６０ 無線システム
５６１ 無線システム
５６４ 部分
５６５ 電源
５６６ 電気コネクタ
５７０ 電子デバイス

Claims (55)

1. 無線電力充電のための装置であって、
   エネルギー貯蔵装置を含む第１の装置と、
   前記第１の装置に対して電気コネクタを介して電気的に連結するように構成される第２の装置とを備え、
   前記第２の装置が、ループアンテナを有するアンテナ回路を含み、
   前記アンテナ回路が、
   前記エネルギー貯蔵装置から電力を受け取ると共に、前記ループアンテナを介して電力を無線で伝送するように構成される送信回路と、
   前記ループアンテナを介して電力を無線で受け取ると共に、無線で受け取られた前記電力を利用して前記エネルギー貯蔵装置を充電するように構成される受信回路とを含み、
   前記第２の装置が、更に、
   省電力モードと通常動作モードとの間で定期的に遷移し、
   前記通常動作モードで作動している間に電子デバイスの存在を検出し、
   電子デバイスが検出されない場合はもとの前記省電力モードへ遷移するように構成される
   ことを特徴とする装置。
2. 前記第１の装置が、電力を外部電源から受け取るように構成されると共に、
   前記アンテナ回路が、電力を前記外部電源から受け取るように更に構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記第２の装置が、前記第１の装置の空洞の中に配置されるように構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記空洞が、ドライブべイを備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記第２の装置が、電力を前記電子デバイスに無線で伝送するように構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記第２の装置が、前記第１の装置から伸びるように構成された部分を備え、前記部分が、ループアンテナを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記第２の装置が、前記第１の装置から取り外し可能である
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記第２の装置が、前記第１の装置が前記省電力モードにおいて作動しているときに、前記電子デバイスの前記存在を検出するように更に構成されると共に、
   前記第１の装置が、前記第２の装置による前記電子デバイスの検出に応答して、前記省電力モードから充電モードに遷移するように構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記ループアンテナが、前記第１の装置の外表面に連結される
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記第１の装置の外表面に連結された取り付け装置を更に備えると共に、
    前記取り付け装置が、前記電子デバイスを前記第１の装置の外表面に取り付けるように構成される
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記第１の装置の外表面に連結されたポケットを更に備えると共に、
    前記ポケットが、前記電子デバイスを受け止めて固定するように構成される
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 前記ループアンテナは、前記第１の装置のカバーの部分に連結される
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
13. 前記第２の装置が、充電パッドを含み、
    前記充電パッドが、前記アンテナ回路を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 前記第２の装置が、前記第１の装置に機械的に連結するように構成されると共に、前記第１の装置の基部を取り巻いて回転するように更に構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
15. 前記第２の装置が、前記第１の装置の部分の中に配置され、そこから展開すると共に、前記第１の装置の前記部分の中に戻るように構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
16. 前記ループアンテナが、前記第１の装置の基部の表面に連結される
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
17. 前記ループアンテナが、前記第１の装置の部分の外周に配置されるように構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
18. 前記ループアンテナが、正方形を形成する形状によって特徴付けられる
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
19. 前記ループアンテナの大きさが、前記第１の装置の大きさによって特徴付けられる
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
20. 前記エネルギー貯蔵装置が、充電可能バッテリを備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
21. 前記第１の装置が、ラップトップコンピュータを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
22. エネルギー貯蔵装置を含む第１の装置を、ループアンテナを有するアンテナ回路を含む第２の装置に対して電気コネクタを介して電気的に連結する段階と、
    前記第２の装置において、前記エネルギー貯蔵装置から電力を受け取る段階と、
    前記第２の装置において、前記アンテナ回路に含まれる送信回路を用いて前記ループアンテナから電力を無線で伝送する段階と、
    前記第２の装置において、前記アンテナ回路に含まれる受信回路を用いて前記ループアンテナによって電力を無線で受け取る段階と、
    無線で受け取られた前記電力を前記第２の装置から前記第１の装置に提供する段階と、
    前記第２の装置からの前記電力によって前記エネルギー貯蔵装置を充電する段階と、
    前記第２の装置を省電力モードと通常動作モードとの間で定期的に遷移させる段階と、
    前記第２の装置によって前記通常動作モードで作動している間に電子デバイスの存在を検出する段階と、
    電子デバイスが検出されない場合は前記第２の装置をもとの前記省電力モードへ遷移させる段階と
    を含むことを特徴とする方法。
23. 前記第１の装置の空洞の中に前記第２の装置を機械的に連結する段階を更に含む
    ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 前記第２の装置の部分を、前記第１の装置から伸びるように配置する段階を更に含む
    ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記電力を無線で伝送する段階が、
    前記第２の装置から、前記第２の装置の表面に配置された前記電子デバイスに電力を無線で伝送する段階を含む
    ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
26. 前記電子デバイスの前記存在の検出と同時に、前記第１の装置を省電力モードから充電モードに切り替える段階
    を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
27. 前記検出する段階が、近距離無線通信によって前記電子デバイスの前記存在を検出する段階を含む
    ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
28. 前記検出する段階が、前記電子デバイスに接続された電波方式認識（ＲＦＩＤ）タグを検出する段階を含む
    ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
29. 前記第１の装置を省電力モードから充電モードに切り替える段階が、前記第１の装置を待機モード及びスリープモードの内の少なくとも１つから充電モードに切り替える段階を含む
    ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
30. 無線電力充電のための装置であって、
    エネルギー貯蔵装置を含む第１の装置を、ループアンテナを有するアンテナ回路を含む第２の装置に対して電気コネクタを介して電気的に接続する手段と、
    前記第２の装置において、前記エネルギー貯蔵装置から電力を受け取る手段と、
    前記第２の装置において、前記アンテナ回路に含まれる送信回路を用いて前記ループアンテナから電力を無線で伝送する手段と、
    前記第２の装置において、前記アンテナ回路に含まれる受信回路を用いて前記ループアンテナによって電力を無線で受け取る手段と、
    無線で受け取られた前記電力を前記第２の装置から前記第１の装置に提供する手段と、
    前記第２の装置から受け取られた前記電力によって前記エネルギー貯蔵装置を充電する手段と、
    前記電力を無線で伝送する手段を省電力モードと通常動作モードとの間で定期的に遷移させる手段と、
    前記通常動作モードで作動している間に電子デバイスの存在を検出する手段と、
    電子デバイスが検出されない場合は前記電力を無線で伝送する手段をもとの前記省電力モードへ遷移させる手段と
    を備えることを特徴とする装置。
31. 前記第１の装置の空洞の中に前記第２の装置を機械的に連結する手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
32. 前記空洞が、ドライブべイを備える
    ことを特徴とする請求項３１に記載の装置。
33. 前記第２の装置の部分を、前記第１の装置から伸びるように配置する手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
34. 前記電力を無線で伝送する手段が、
    前記第２の装置から、前記第２の装置の表面に配置された前記電子デバイスに電力を無線で伝送する手段を備える
    ことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
35. 前記電子デバイスの前記存在の検出と同時に、前記第１の装置を省電力モードから充電モードに切り替える手段を更に備えることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
36. 前記検出する手段が、近距離無線通信によって前記電子デバイスの前記存在を検出する手段を備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
37. 前記検出する手段が、前記電子デバイスに接続された電波方式認識（ＲＦＩＤ）タグを検出する手段を備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
38. 前記第１の装置を省電力モードから充電モードに切り替える手段が、前記第１の装置を待機モード及びスリープモードの内の少なくとも１つから充電モードに切り替える手段を備える
    ことを特徴とする請求項３５に記載の装置。
39. 前記第１の装置において、電力を外部電源から受け取る手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
40. 前記電力を無線で伝送する手段が、電力を前記電子デバイスに無線で伝送する手段を備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
41. 前記第２の装置が、前記第１の装置から取り外し可能である
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
42. 前記ループアンテナを前記第１の装置の外表面に連結する手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
43. 前記第１の装置の外表面に前記電子デバイスを取り付ける手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項４２に記載の装置。
44. 前記第１の装置の外表面に連結されたポケットを更に備えると共に、
    前記ポケットが、前記電子デバイスを受け止めて固定するように構成される
    ことを特徴とする請求項４２に記載の装置。
45. 前記ループアンテナを前記第１の装置のカバーの部分に連結する手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
46. 前記第２の装置が、充電パッドを含む
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
47. 前記第２の装置を前記第１の装置に機械的に連結する手段と、
    前記第２の装置を前記第１の装置の基部を取り巻いて回転させる手段と
    を更に備えることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
48. 前記第２の装置を前記第１の装置の部分の中から展開すると共に、前記第２の装置を前記第１の装置の部分の中に戻す手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
49. 前記ループアンテナを前記第１の装置の基部の表面に連結する手段を更に備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
50. 前記ループアンテナが、前記第１の装置の部分の外周に配置されるように構成される
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
51. 前記ループアンテナが、正方形を形成する形状によって特徴付けられる
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
52. 前記ループアンテナの大きさが、前記第１の装置の大きさによって特徴付けられる
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
53. 前記エネルギー貯蔵装置が、充電可能バッテリを備える
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
54. 前記第１の装置が、ラップトップコンピュータを含む
    ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
55. 前記第２の装置が、エネルギー貯蔵装置を更に備えると共に、
    前記アンテナ回路が、電力を無線で受け取ると共に、前記第２の装置の前記エネルギー貯蔵装置を充電するように更に構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。

Images