JP5602745B2 - 電力システム - Google Patents

Description

本発明は無線電力供給装置内の電力消費を低減するための方法及び装置に向けられる。

可搬装置に従来の電源ケーブルを接続する必要なく電力を供給できることはより便利である。例えば、いくつかの無線電力システムは、無線電力供給ユニット付近に置かれると直接的な電気接触の必要なく電力を受信できる可搬装置を含む。しかし、ユニット上に装置がないと（または、ユニット上の装置だけが十分に充電されていると）、電力消費を最小限に抑えることが可能である。

いくつかの無線電力ユニットは待機モードを有し、装置を探すために定期的に短期間電力を伝送する。ユニットが電力を要求する有効な装置を検知し、熱くなるまたは付近での電力転送を妨げるような異物がないと決定すれば、ユニットは待機を解除できる。待機モードにおけるパルスの電力レベルは、可搬装置にそれが通信し返せるのに十分な電力を転送するために、十分に高い。なぜなら、装置の電池は十分に枯渇しているかもしれないからである。パルスの長さは、装置が有効な装置であり、熱くなるさもなければシステムを妨げるかもしれない異物が存在しないことを決定するために、十分に長い。パルスの間隔は十分に短いので、ユーザはユニットが使用可能であるという素早いフィードバックを得る。それ故に電力消費が待機中にどこまで低くなりうるか限度がある。

電力が供給される装置の存在を決定するための電力に加えて、電力消費を増大させる実際的な制限がある。例えば、いくつかの誘導電力供給装置において、直流電源は伝送されるパルス間でも使用される。これは電源の整流損失が常に存在し、多量でありうることを意味する。いくつかの状況において、複数の直流電圧が使用され、パルス持続時間の間にこれらを起動することは実際的でないので、直流変換損失は常に存在するかもしれない。逆変換器のためにパルス幅変調を駆動するユニット内のマイクロプロセッサは典型的に比較的高性能であり、所定量の電力を継続的に消費する。

これらの及びほかの要因が無線電力システムが低待機電力を有することを困難にする。試みられた一解決法はスイッチを備えることであり、ユーザがユニット上に装置を置く前にそのスイッチを入れるようにする。しかし、これはシステムが−無線電力供給装置上に装置を単に置くだけという利便性−を供給するという主たる利益を大幅に損なう。注意深い設計により０．５Ｗ程度の待機電力を実現することは可能である。しかし、これらの数字をさらに低減したいという要求がある。典型的な携帯電話の充電器は１週間に３時間しか使用されず、ほかの時間を待機中ですごす。平均消費を充電中に４Ｗ、待機中に０．５Ｗと仮定すれば、年間エネルギー消費は電話を充電するために０．６２４ｋＷＨ、待機中に４．３８ｋＷＨになるだろう。これは使用されるエネルギーに比べて待機中に７倍のエネルギーが消耗されることを意味する。１億台（２００７年の年間携帯電話販売の１０％）を出荷することは待機のためだけにおおよそ５０ＭＷの電力発電容量を意味するだろう。待機中の電子装置を介するエネルギー消耗は気候変動の一因になるかもしれないという意識が増大している。結果として、待機中の電子装置の電力消費を低減するための取り組みがある。

テレビ及びほかの家電の待機電力を遠隔制御を使用して低減することを目的とするいくつかの装置があった（米国特許第６３３０１７５号、国際公開第２００６／１０６３１０号）。しかし、これらは無線電力システムに適用可能でない。

無線電力システムに加えて、非接触型カードシステム等のほかのシステムも待機中の電力消耗に悩まされている。

電力消費を低減するための方法の一実施形態は、１次ユニット付近で物体の存在を検知することと、存在の検知に応じて物体に電力パルスを送信することと、物体への電力パルスの送信に応じて１次ユニット付近に有効な２次装置が存在するかどうかを決定することと、有効な２次装置が存在しないという決定に応じて１次ユニットに供給される電力を制限することとを有する。

電力消費を低減するための方法の別の実施形態は、１次ユニットに低電力パルスを印加することと、１次ユニット内で１次ユニット付近の負荷を示す電力の取得があるかどうかを検知することと、負荷を検知した場合に１次ユニットに低電力パルスより高レベルの電力を供給することと、より高レベルの電力の供給に応じて１次ユニット付近に有効な２次装置が存在するかどうかを決定することと、有効な２次装置が存在しないという決定に応じて１次回路に供給される電力を制限することとを有する。

１次ユニットの一実施形態は、第１の電力入力と、第２の電力入力と、２次装置に電力を転送可能な１次副回路と、スイッチと、センス回路とを備える。第１の電力入力は電力供給モードの間に電力を供給し、第２の電力入力は検知モードの間に電力を供給する。第２の電力入力は第１の電力入力より少ない電力を供給する。スイッチは１次副回路に第１の電力入力を選択的に結合及び分離する。センス回路は第２のより低い電力入力により電力を供給され、１次ユニット付近で物体の存在を検知する。検知モードの間にスイッチを操作して第１の電力入力から１次副回路を分離する。従って、１次ユニットは検知モードの間に電力供給モードの間よりも少ない電力を消費する。

１次ユニットの別の実施形態は、電力供給回路と、検知回路と、電力の供給に電力供給回路を選択的に結合及び分離するためのスイッチと、制御回路とを備える。電力供給回路は電力供給モードの間に２次装置に電力を無線で転送する。検知回路は検知モードの間に１次ユニット付近で物体の存在を検知する。制御回路は１次ユニットを検知モードと、電力供給モードとで交互に操作する。検知モードの間に制御回路はスイッチを操作して電力の供給から電力供給回路を分離する。１次ユニットは検知モードの間に電力供給モードの間よりも少ない電力を消費する。

電力消費を低減するための一実施形態は、検知モードと、識別モードと、電力供給モードとで選択的に動作可能な１次ユニットを提供することを有する。その方法はまた検知モードの間に１次ユニット付近で物体の存在を検知することと、識別モードの間に物体を識別することと、電力供給モードの間に２次装置に無線で電力を供給することとを有する。検知モードは１次ユニットの少なくとも一部への電力の供給を制限することと、１次ユニット付近で物体の存在を検知することと、検知に基づいて検知モードのままであるまたは識別モードに入ることとを有する。識別モードは検知された物体が有効な２次装置であるかどうかを識別することと、有効な２次装置を識別した場合に電力供給モードに入ることと、有効な２次装置を識別しなかった場合に検知モードに入ることとを有する。電力供給モードは１次ユニットに検知モードの間より高レベルの、１次ユニットが無線電力供給装置として機能するのに十分な電力を供給することを有する。

本発明の第１の態様によれば、２次装置と相互作用可能な１次ユニットにより取得される電力を低減するための方法が提供され、１次ユニットから分離可能であり、方法は、
第１のモードであって、
１次ユニットへの電力の供給を停止するまたは制限するステップと、
１次ユニット付近で物体の数、型、位置、または距離の変化を検知するステップと、
前記変化を検知した場合に第２のモードに入るステップとを含む、第１のモードと、
第２のモードであって、
１次ユニットに第１のモードより高レベルの電力を供給するステップと、
付近に２次装置があるかどうかを識別するステップと、
識別に基づいて第２のモードのままであるまたは第１のモードに入るステップとを含む、第２のモードとを有する。

第１のモードは第２のモードと異なる源からの電力を使用してもよい。例えば、第１のモードはエネルギー貯蔵素子から電力を取得してもよい。第２のモードは２次装置が存在しなければ第１のモードに入ってもよい。第２のモードはまた１次ユニットが２次装置と相互作用すべきかどうかを決定するステップを有し、すべきでなければ、第１のモードに入ってもよい。第２のモードはまた２次装置に加えて物体があるかどうかを決定し、その結果、第１のモードに入ってもよい。検知方法は識別方法と異なってもよい。検知方法及び／または識別方法はインダクタンスまたは１次コイルのインダクタンスの変化を決定してもよい。例えば、検知方法及び／または識別方法はインダクタンスまたはインダクタンスの変化を１次コイルに結合された発振器の周波数を測定することにより決定してもよい。

本発明の第２の態様によれば、１次ユニットにより取得され、２次装置に／から無線で電力及び／または情報を転送するために使用される電力を低減するための方法が提供され、２次装置は１次ユニットから分離可能であり、方法は、
第１のモードであって、
１次ユニットへの電力の供給を停止するまたは制限するステップと、
１次ユニット付近で物体の数または位置の変化を検知するステップと、
前記変化を検知した場合に第２のモードに入るステップとを含む、第１のモードと、
第２のモードであって、
１次ユニットに第１のモードより高レベルの電力を供給するステップと、
付近に２次装置があるかどうかを識別するステップと、
２次装置があると識別した場合に第３のモードに入るステップとを含む、第２のモードと、
第３のモードであって、
１次ユニットに第１のモードより高レベルの電力を供給するステップと、
１次ユニットと２次装置との間で電力及び／または情報を転送するステップとを含む、第３のモードとを有する。

第１のモードは、第２のモード及び／または第３のモードと異なる源から電力を取得してもよい。例えば、第１及び／または第２のモードはエネルギー貯蔵素子から電力を取得してもよい。第３のモードは１次ユニットに第２にモードより高レベルの電力を供給してもよい。第２のモードは２次装置が存在しなければ第１のモードに、２次装置が存在すれば第３のモードに入ってもよい。第２のモードはまた第３のモードに入る前に１次ユニットが２次装置と相互作用すべきかどうかを決定するステップを有してもよい。第２のモードはまた２次装置に加えて物体があるかどうかを決定し、その結果、第１のモードに入ってもよい。第３のモードはまた１次ユニット及び２次装置が電力及び／または情報を転送し終わったことを決定し、第１または第２のモードに入ってもよい。

本発明の第３の態様によれば、２次装置と相互作用可能な１次ユニットにより取得される電力を低減するための方法が提供され、１次ユニットから分離可能であり、方法は、
第１のモードであって、
電力供給装置から１次ユニットへの電力の供給を停止するまたは制限するステップと、
前記電力供給装置から分離したエネルギー貯蔵素子から電力を取得するステップと、
付近に２次装置があるかどうかを識別するステップと、
２次装置があると決定した場合に第２のモードに入るステップとを含む、第１のモードと、
第２のモードであって、電力供給装置から１次ユニットに電力を供給するステップを含む、第２のモードとを有する。

第１のモードは、物体が付近にあることをそれが２次装置であるか否かを識別する前に検知してもよい。例えば、第２のモードはエネルギー貯蔵素子にそれを再充電するために電力をさらに供給してもよい。

エネルギー貯蔵ユニットが所定の閾値を下回れば第２のモードから入る第３のモードがあってもよく、モードは、
エネルギー貯蔵素子にそれを再充電するために電力を供給するステップと、
付近に２次装置があるかどうかを検知または識別するステップと、
２次装置があると決定した場合に前記第２のモードに入るステップと、
エネルギー貯蔵ユニットが十分に充電されれば前記第１にモードに入るステップとを有する。

本発明の第４の態様によれば、１次ユニットにより取得され、２次装置に／から無線で電力及び／または情報を転送するために使用される電力を低減するための方法が提供され、２次装置は１次ユニットから分離可能であり、方法は、
第１のモードであって、
電力供給装置から１次ユニットへの電力の供給を停止するまたは制限するステップと、
エネルギー貯蔵素子から電力を取得するステップと、
付近に２次装置があるかどうかを検知または識別するステップと、
２次装置があると決定した場合に第２のモードに入るステップとを含む、第１のモードと、
第２のモードであって、
１次ユニットに第１のモードより高レベルの電力を供給するステップと、
１次ユニットと２次装置との間で電力及び／または情報を転送するステップとを含む、第２のモードとを有する。

第１のモードは物体が付近にあることをそれが２次装置であるか否かを識別する前に検知してもよい。例えば、第２のモードは、エネルギー貯蔵素子にそれを再充電するために電力をさらに供給してもよい。

エネルギー貯蔵ユニットが所定の閾値を下回れば第２のモードから入る第３のモードがあってもよく、モードは、
エネルギー貯蔵素子にそれを再充電するために電力を供給するステップと、
付近に２次装置があるかどうかを検知または識別するステップと、
２次装置があると決定した場合に前記第２のモードに入るステップと、
エネルギー貯蔵ユニットが十分に充電されれば前記第１にモードに入るステップとを有する。

本発明の第５の態様によれば、２次装置と相互作用するための１次ユニットが提供され、１次ユニットから分離可能であり、低減された電力を有し、１次ユニットは、
１次ユニット付近で物体の存在を検知するための検知ユニットと、
前記検知ユニットにより検知された２次装置を識別するための識別ユニットと、
１次ユニットの少なくとも一部への電力の供給を停止するまたは制限するように操作可能な少なくとも１つのスイッチとを備え、
少なくとも１つのスイッチは検知ユニット及び／または識別ユニットに依存して操作される。

検知ユニットは、識別ユニットと同じでもよいし、識別ユニットから分離してもよい。識別ユニットは、動作するために検知ユニットより多い電力を要求してもよい。識別ユニットは検知ユニットと異なる源から電力を取得してもよい。検知ユニット及び／または識別ユニットはエネルギー貯蔵素子から電力を取得してもよい。

１次ユニットに電力を供給するまたは電力の供給を増大させるように操作可能であり、第１のスイッチは検知ユニットにより、第２のスイッチは識別ユニットにより作動させられる、第１及び第２のスイッチがあってもよい。

本発明の第６の態様によれば、１次ユニットから分離可能な２次装置に／から無線で電力及び／または情報を転送するための１次ユニットが提供され、低減された電力を有し、１次ユニットは、
１次ユニット付近で物体の存在を検知するための検知ユニットと、
前記検知ユニットにより検知された２次装置を識別するための識別ユニットと、
１次ユニットの少なくとも一部への電力の供給を停止するまたは制限するように操作可能な少なくとも１つのスイッチと、
１次ユニットと２次装置との間で電力及び／または情報を転送するためのアンテナとを備え、
少なくとも１つのスイッチは２次装置のいずれもが電力及び／または情報の転送を要求しないと電力が低減されるように検知ユニット及び／または識別ユニットに依存して操作される。

アンテナは、検知ユニット及び／または識別ユニットに結合されてもよい。検知ユニットは、識別ユニットと同じでもよい。検知ユニットは、識別ユニットから分離してもよい。識別ユニットは、動作するために検知ユニットより多い電力を要求してもよい。識別ユニットは、検知ユニットと異なる源から電力を取得してもよい。検知ユニット及び／または識別ユニットは、エネルギー貯蔵素子から電力を取得してもよい。識別ユニットは、検知ユニットと異なる源から電力を取得してもよい。

１次ユニットに異なるレベルで電力を供給するように操作可能であり、第１のスイッチは検知ユニットにより、第２のスイッチは識別ユニットにより作動させられる、第１及び第２のスイッチがあってもよい。

本発明の第７の態様によれば、２次装置と相互作用するための１次ユニットが提供され、１次ユニットから分離可能であり、低減された電力を有し、１次ユニットは、
外部源から電力を受信するための電力入力と、
エネルギー貯蔵ユニットと、
２次装置を検知及び／または識別するための識別ユニットと、
電力入力から１次ユニットの少なくとも一部への電力の供給を停止するまたは制限するように操作可能なスイッチとを備え、
１次ユニット付近に２次装置がないと前記スイッチは操作されて電力を停止しまたは制限し、識別ユニットはエネルギー貯蔵ユニットから電力を供給され、
識別ユニットが相互作用を要求する２次装置を確認するとスイッチは操作されて電力入力からの電力の供給を可能にする。

エネルギー貯蔵素子は電力入力から再充電されてもよい。

本発明の第８の態様によれば、１次ユニットから分離可能な２次装置に／から無線で電力及び／または情報を転送するための１次ユニットが提供され、低減された電力を有し、１次ユニットは、
外部源から電力を受信するための電力入力と、
エネルギー貯蔵ユニットと、
２次装置を検知及び／または識別するための識別ユニットと、
電力入力から１次ユニットの少なくとも一部への電力の供給を停止するまたは制限するように操作可能なスイッチと、
１次ユニットと２次装置との間で電力及び／または情報を転送するためのアンテナとを備え、
１次ユニット付近に２次装置がないと前記スイッチは操作されて電力を停止しまたは制限し、識別ユニットはエネルギー貯蔵ユニットから電力を供給され、
識別ユニットが電力及び／または情報を要求する２次装置を確認するとスイッチは操作されて電力入力からアンテナへの電力の供給を可能にする。

エネルギー貯蔵素子は電力入力から再充電されてもよい。

本発明の第９の態様によれば、１次ユニットと２次装置との間で電力及び／または情報を転送するためのシステムが提供され、１次ユニットから分離可能であり、システムは、
１次ユニットであって、
１次ユニット付近で物体の存在を検知するための検知ユニットと、
情報または電力を送信及び／または受信するための送受信機と、
１次ユニットの少なくとも一部への電力の供給を停止するまたは制限するように操作可能な少なくとも１つのスイッチとを備える、１次ユニットと、
２次装置であって、
情報または電力を送信及び／または受信するための送受信機を備える、２次装置とを備え、
１次ユニット付近に電力及び／または情報を要求する２次装置がないとスイッチが操作されて電力を停止しまたは制限し、
検知ユニットが物体の存在を検知すると１次ユニットは存在するかもしれない任意の２次装置から情報を受信し、
１次ユニットが２次装置が存在すると決定すると電力及び／または情報が１次ユニットと２次装置との間で交換される。

本発明の第１０の態様によれば、１次ユニットと２次装置との間で電力及び／または情報を転送するためのシステムが供給され、１次ユニットから分離可能であり、システムは、
１次ユニットであって、
外部源から電力を受信するための電力入力と、
エネルギー貯蔵ユニットと、
２次装置を検知及び／または識別するための識別ユニットと、
電力入力から１次ユニットの少なくとも一部への電力の供給を停止するまたは制限するように操作可能なスイッチと、
１次ユニットと２次装置との間で電力及び／または情報を転送するためのアンテナとを備える、１次ユニットと、
２次装置であって、
１次ユニットと２次装置との間で電力及び／または情報を転送するためのアンテナを備える、２次装置とを備え、
１次ユニット付近に２次装置がないと前記スイッチは操作されて電力を停止しまたは制限し、識別ユニットはエネルギー貯蔵ユニットから電力を供給され、
識別ユニットが電力及び／または情報を要求する２次装置を確認するとスイッチは操作されて電力入力からアンテナへの電力の供給を可能にする。

本発明の第１１の態様によれば、交流（ＡＣ）電気を直流（ＤＣ）に変換して外部装置に供給するために電力供給装置が提供され、低減されたワット損で、電力供給装置は、
電源から交流電圧を受信するための電力入力と、
前記交流電圧を直流電圧に変換するための整流器と、
電力入力及び前記整流器に結合されたスイッチと、
前記直流電圧を外部装置に供給するための電力出力と、
前記交流電圧が前記整流器に供給されるのを停止するためにスイッチを操作するための信号入力とを備え、
外部装置は電力出力を介して直流電力を受信でき、
外部装置は電力が整流器内で消散するのを防止するために信号入力を介してスイッチを操作できる。

電力供給装置は、整流器からの直流電圧を電力供給出力での異なる直流電圧に変換するための直流／直流変換器をさらに備えてもよい。

本発明の第１２の態様によれば、ユニットに電力を供給するためのシステムが提供され、システムは、
電力供給装置であって、
電源から交流電圧を受信するための電力入力と、
前記交流電圧を直流電圧に変換するための整流器と、
電力入力及び前記整流器に結合されたスイッチと、
前記直流電圧を外部装置に供給するための電力出力と、
前記交流電圧が前記整流器に供給されるのを停止するためにスイッチを操作するための信号入力とを備える、電力供給装置と、
ユニットであって、
エネルギー貯蔵素子と、
信号出力とを備える、ユニットとを備え、
前記ユニットは電力出力を介して直流電力を受信でき、
前記外部装置は電力が整流器内で消散するのを防止するために信号出力及び信号入力を介してスイッチを操作でき、
前記外部装置は前記交流電圧が前記整流器に供給されるのを停止するために前記スイッチが操作されると前記エネルギー貯蔵素子により電力を供給されてもよい。

本発明の第１３の態様によれば、ユニットの電力消費を低減するための付属品が提供され、付属品は、
動作中にユニットの入力電力供給装置に結合されるスイッチと、
ユニット付近の装置または物体の近さを検知するためのセンサーとを備え、
付属品はセンサーに基づいてスイッチを操作する。

本発明の第１４の態様によれば、既存のユニットの電力消費を低減するための方法が提供され、方法は、
前記既存のユニットの入力電力供給装置にスイッチを付加することと、
既存のユニット付近で装置または物体を検知するために既存のユニットにセンサーを付加することと、
センサーの依存においてスイッチを操作することとを有する。

本発明の第１５の態様によれば、２次装置に無線で電力及び／または情報を供給するための１次ユニットが提供され、１次ユニットから分離可能であり、１次ユニットは、
近接センサーと、
電力供給装置と１次ユニットとの間に結合されたスイッチとを備え、
スイッチは近接センサーに依存して操作され、
近接センサーにより検知された装置がないと実質上電力が電力供給装置から１次ユニットに転送されない。

本発明の第１６の態様によれば、上記の任意の１次ユニットと、１次ユニットから無線で電力及び／または情報を受信できる可搬装置とを備えるシステムが提供される。

これらすべての態様は、全体の電力消費が低減されるという利点を有する。本発明のこの及びほかの物体、利点、及び特徴は、現在の実施形態の説明及び図面を参照することにより、より十分に理解されかつ評価されるだろう。

従来の無線電力供給装置の例を示す。 超低電力無線電力供給装置の実施形態を示す。 １次コイルへの電力のタイミング図の例を示す。 代表的なセンス回路を示す。 比較器を使用した図４のセンス回路の実装を示す。 マイクロコントローラを使用した図４のセンス回路の実装を示す。 無線電力回路への代表的な超低電力回路インターフェースを示す。 超低電力（ＵＬＰ）プロセッサにより実行される状態機械の例を示す。 図８の状態機械のタイミング図の例を示す。 相補的ＦＥＴにより駆動される単一のコイルリレーを示す。 マイクロコントローラ及び単一のコイルリレーを使用した図４のセンス回路の実装を示す。 超低電力システムの改良応用を示す。 第２のリレーを使用した図４のセンス回路の実装を示す。 改良のために設計されていない無線電力システムの状態機械の例を示す。 既存の直流電力供給装置が維持された実装を示す。 代表的な再充電可能なエネルギー貯蔵ユニットの実施形態を示す。 充電回路への電流のバックフィードを防止する図１６の実装を示す。 無線電力供給装置の動作のフロー図の例を示す。 ２つの電力状態がある無線電力供給装置の動作のフロー図を示す。 図１９のタイミング図を示す。 エネルギー貯蔵ユニットが比較的長い再充電を要求する動作のフロー図の例を示す。 エネルギー貯蔵ユニットがまた主回路に電力を供給する図２の代替を示す。 単一のプロセッサが超低電力及び主回路の機能を実行する図２の代替を示す。 さらなるセンスインダクタを使用した代表的なセンス回路を示す。 インダクタンスの変化を決定するために行われる別個の測定を示すフロー図を示す。 マイクロコントローラを使用した図４のセンス回路を示す。 図２６の回路の代表的な動作を示す。 ピーク検知器を使用した代表的なセンス回路を示す。 位相検知回路を使用した代表的なセンス回路を示す。 １次コイルと直列にキャパシタを使用したセンス回路を備える無線電力供給装置の実施形態を示す。 直流電力入力を有する図２の実施形態を示す。 高性能電力供給装置を有する図２の実施形態を示す。 別個の貯蔵素子を使用しない図２の実施形態を示す。 電力入力が直流である図３３の実施形態を示す。 センス回路を使用しない図２の実施形態を示す。 多数の１次コイルがある図２の実施形態を示す。 能動１次コイルの組み合わせを可能にする図３６の実施形態を示す。 直流電力供給装置の遠隔制御を可能にする図３７の実施形態を示す。 直流電力供給装置の遠隔制御を可能にする図３６の実施形態を示す。 近接センサーを使用した図２の実施形態を示す。 補助電源出力を有する図２の実施形態を示す。 補助回路の遠隔制御を有する図２の実施形態を示す。 センス回路に遠隔制御への直接アクセスを与える図４２の実施形態を示す。 別の電子装置に統合された図２の実施形態を示す。 別の電子装置に統合された図２の実施形態を示す。 無線周波数識別を使用した図２の実施形態を示す。

図１は電磁誘導を使用する無線電力システム１００の例を示す。電力を取得し、この電力を可搬装置１０４に伝送する無線電力供給装置１０２がある。充電器は電源から交流電気入力を取得する。これは直流電力を生成するために電源整流器１０６を使用して整流される。この直流電力は直流−直流変換器１０８を使用して低電圧に変換される。変換された電圧は逆変換器１１０を駆動するために使用される。逆変換器１１０はタンク回路に印加される交流電圧を生成し、タンク回路はキャパシタ１１４と１次コイル１１２を備える。可搬装置１０４は２次コイル１１６を備え、時に共振キャパシタ１１６を備え、１次コイル１１２に結合し、それにより電圧を生成する。この電圧は整流器１２０で整流され、負荷１２４に供給するために直流／直流変換器１２２を使用して低電圧に変換される。負荷１２４は可搬装置１０４の電力要求部品を代表し、例えば電池や充電回路を含む。無線電力供給装置１０２内には制御素子１２６がある。これはコイル電圧を調整し、逆変換器１１０へのパルス幅変調された信号を生成するように直流／直流変換器１０８を調整するために使用される。それはまた装置の検知や、動作に悪影響を与えうる異物の存在を検知するために使用されてもよい。

以下の実施形態の説明は発明の範囲を限定するのではなく、当業者が発明を実施するのを可能にすることを目的とする。同様の参照番号は図面全体を通じて同様の部品を示すために使用される。

図２は本発明の一実施形態の無線電力供給装置２００を示す。この実施形態は電源整流器２１８、直流／直流変換器２１６、逆変換器２１０、キャパシタ２１４、１次コイル２１２、及び制御ユニット２０８を備える。この実施形態はまたスイッチＳＷ１ ２０２、エネルギー貯蔵ユニット２０４、センス回路２０６を備える。無線電力供給装置または１次ユニット２００が待機中であるとき（ここでは「超低電力」またはＵＬＰモードとして知られる）、電力が電源から取得されないようにＳＷ１ ２０２は開いている。超低電力モードにおいて、唯一の電力取得素子はセンス回路２０６である。センス回路２０６はエネルギー貯蔵素子２０４から電力を取得する。センス回路２０６は物体が無線電力供給装置２００付近に置かれた（または、除かれた）ときを検知するが、その物体が有効な２次装置等の有効なものであるか否かや電力を要求するか否かは決定しない。センス回路２０６が物体が無線電力供給装置２００上（または、付近）に置かれたことを検知すると、ＳＷ１ ２０２が閉じられ、無線電力供給装置２００内の回路が電力を取得できるようにする。任意選択で、ＳＷ１ ２０２が閉じられると、エネルギー貯蔵素子２０４は再充電される電力を取得してもよい。無線電力供給装置２００内の制御素子２０８はｉ）有効な装置が存在するかどうか、ｉｉ）有効な装置があれば、それが電力を要求するかどうか、ｉｉｉ）異物が存在するかどうかを決定する。電力を要求する有効な装置が存在し、異物が存在しなければ、制御ユニット２０８は１次コイル２１２とキャパシタ２１４を備えるタンク回路に電流を供給し、可搬装置（図示せず）に電力を供給するために逆変換器２１０を作動させるだろう。

異物は英国特許第２４１４１２１号に開示された方法を使用して検知されてもよく、その方法は参照によりここに組み込まれる。有効な装置が検知されると、それは無線電力供給装置２００に電力要求を通知する。無線電力供給装置２００は１次コイル２１２から取得される電力を測定し、それを装置により通知された電力要求と比較する。一実施形態において、２つの値の間に有意な差がなければ、無線電力供給装置２００は有効な装置が存在し、異物が存在せず、それ故に装置への十分な電力供給を可能にすることを決定する。

この配置の一利点はセンス回路２０６が非常に低い電力しか消費しないようにできることである。なぜなら、インダクタンスの変化が起こったかどうかを決定する以上に複雑なことをする必要がないからである。インダクタンスの変化の閾値は高い感度を得るために比較的低く設定できる。偽トリガーは電力消費に劇的効果を有しないだろう。なぜなら、無線電力供給装置２００内の制御ユニット２０８は十分な電力を供給する前に任意選択で有効な装置があることを確認するだろうからである。一般に、インダクタンスの変化をセンスするための電流は可搬装置に電力を伝達するための電流よりずっと低く、それ故に大幅な電力節減が可能である。これらのスイッチはセンス回路２０６を分離し、損失を最小化するように構成できることに注目すべきである。また、阻止ダイオードや様々なスイッチ回路を使用する代替方法が最小の損失をもたらすかもしれないことにも注目すべきである。

図３は１次コイル２１２に供給される電力のタイミング図の例（正確な尺度ではない）を示す。図３（ａ）は異物が時刻Ａにおいて無線電力供給装置２００上に置かれたときの例を示す。定期的に、センス回路２０６は前回の測定からインダクタンスの変化が起こったかどうかを確かめるために出力を上げる。異物が無線電力供給装置２００上に置かれた後、次のセンス点Ｂにおいてインダクタンスの変化が検知されるだろう。これは次にシステムを電源に接続するように動作させるだろう。点Ｃにおいて、システムはそれが有効な装置であるかどうか、それが電力を要求するかどうか、及び異物が存在するかどうかを確かめるために調査を行うだろう。物体は異物なので、システムは出力を上げるのではなく、超低電力モードのままだろう。次のセンス点Ｄにおいて、異物が依然あるので、インダクタンスは点Ｂにおけるものと同じだろう。従って、インダクタンスの変化は観測されず、システムは超低電力モードのままだろう。それは次のインダクタンスの変化まで超低電力モードのままだろう。物体が除かれると、これは別のインダクタンスの変化を引き起こし、システムは再び有効な装置を探すだろう。

図３（ｂ）は有効な装置が時刻Ｅにおいて無線電力供給装置２００上に置かれたときのタイミング図の例を示す。次のセンス点（時刻Ｆ）において、無線電力供給装置２００はインダクタンスの変化を検知し、電源に接続し、点Ｇにおいて、有効な装置を探すだろう。それは有効な装置が存在すると決定するだろう。その結果、点Ｈにおいて、システムは可搬装置に十分な電力を供給するだろう。装置が十分に充電されると、制御ユニット２０８はさらなる電力は要求されないと決定し、システムを超低電力モードに置くだろう（電力を要求する有効な装置がほかになければ）。装置を除くことはセンス回路２０６を動作させるだろう。しかし、電力を要求する有効な装置が無線電力供給装置２００上に置かれると、十分な電力は供給されるだろう。異物と有効な装置が同時に置かれても、システムは動作できることに注目すべきである。それはまた多数の異物が同時に置かれ、異なる時刻に除かれても動作でき、その逆の場合も同じである。

図３（ｃ）は電力を供給される装置があり、その後この装置がもはや電力を要求しない（例えば、十分に充電されたまたは装置が除かれた）ときのタイミング図の例を示す。
点Ｉにおいて、無線電力供給装置２００は存在する装置（または、複数の装置）に電力を供給している。点Ｊにおいて、システムは電力を要求する装置がもうないと決定し、それ故に電力を供給することを停止する。点Ｋにおいて、システムは較正インダクタンス測定を実行する。これはセンス回路２０６を動作させるためにその後の測定と比較されるインダクタンス測定である。これは通常の測定より時間がかかるかもしれない。なぜなら、較正測定は有効なものであり、不良な測定でないことを確認することは重要だからである。点Ｌにおいて、システムは有効な装置が存在するかどうかを決定するために別の点検も行う。なぜなら、較正測定が行われた直前に装置がユニット上に置かれたかもしれない可能性があるからである。装置が検知されなければ、点Ｍにおいて、システムは付近に置かれる別の装置をセンスするために低電力インダクタンス測定が定期的に行われる超低電力状態に入る。

図４はセンス回路２０６を実装する１つの方法を示す。この実施形態において、センス回路２０６はインダクタンスの変化を検知するために可変周波数発振器を使用する。センス回路２０６は発振器４０２を備え、その周波数は外部インダクタンスにより一部決定される。この外部インダクタンスは１次コイル２１２により供給される。１次コイル２１２が接地された一端を有していれば、インダクタが接地されるという発振器の接続形態を使用することは有利でありうる。これは１次コイル２１２が単一のスイッチを使用してセンス回路２０６に接続されることを可能にする。１次コイル２１２をセンス回路２０６に直接接続するよりはむしろ、１次コイル２１２は外部キャパシタまたはキャパシタンスを使用して誘導結合され（例えば、１次コイル２１２の導線に巻き付けることにより）または容量結合されうる。図４に示された例において、コイル２１２Ｌｐは発振器４０２にＳＷ３ ４０４を介して結合される。発振器４０２の出力はマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）４０６のデジタル入力に結合される。発振器４０２はデジタル、正弦波、またはほかの出力を有してもよい。しかし、非デジタル出力が使用されれば、この信号はＭＰＵ４０６より前にデジタルに変換されてもよい（例えば、比較器を使用して）。出力の形式にかかわらず、不要な高調波が電磁妨害の原因になるのを防止するために、インダクタ内の正弦波電流は形成されてもよい。いくつかの実施形態において、誘導コイルは広い周波数範囲にわたって放射できる。ＭＰＵ４０６は信号の周波数を測定することによりインダクタンスの相対測定を行う。これはＭＰＵ４０６内の内部計数器を使用し、定義された時間間隔内でのパルス数を計数することにより実現される。

図５は比較器５０２に基づくある型の発振器４０２を使用するセンス回路２０６を示す。この型の発振器４０２はよく知られている。例えば、http://ironbark.bendi go.latrobe.edu.au/~ri ce/lc/index2.htmlを参照のこと。この型の発振器４０２において、能動部品は、非反転（＋Ｉ／Ｐ）入力が反転（−Ｉ／Ｐ）より大きければ最大出力を供給し、さもなければ最小出力（通常０Ｖまたは負供給に近い）を供給する比較器（Ｃｏｍｐ）５０２である。周波数はＬｐ２１２とＣ１により供給される共振（ＬＣ）タンクにより決定される。Ｃ１は、ＬＣ回路の共振周波数、１／（２π√（ＬＣ））、がマイクロプロセッサの周波数入力範囲とコイルから不要な放射がないくらい十分に低い周波数との中間にあるように選択されてもよい。例えば、１次コイル２１２が６０μＨのインダクタンスを有していれば、おおよそ２ｎＦのＣ１の値は４６０ｋＨｚの共振周波数を与える。２ｎＦの値は２つの１ｎＦキャパシタを並列に使用して実現できる。多くのマイクロプロセッサは１ＭＨｚ周波数の入力を可能にするので、これは広範囲の周波数変動を与える。共振周波数は、有効な装置が上に置かれ、それがフェライトまたはフェライトと同様の特性を有する物質を含んでいれば、典型的に低減されるだろう。例えば、装置はフェライト磁心を備えてもよいし、より高い飽和特性を有する物質を含んでもよい。しかし、金属体は周波数を増大させる傾向があるだろう。物体及び装置により引き起こされるインダクタンスの変化を可能にすることに加えて、広い周波数範囲がコイルとＣ１の部品公差に対処するために使用可能である。それはまた、追って明らかになるように、多重コイルシステムで役立つかもしれない。

タンク回路はキャパシタＣ２を介して非反転入力に交流結合される。Ｃ２の値は交流信号に低いインピーダンスを与えるために大きくあるべきである。しかし、大きなキャパシタはより多くの空間と費用を必要とする。一実施形態において、まずまずの妥協点は１００ｎＦである。なぜなら、これは安くて小さな無電解セラミックキャパシタを使用できるようにするからである。直流バイアスは抵抗器Ｒ１とＲ２との間に形成された分圧器を介して非反転入力に供給される。Ｒ１とＲ２は供給レールの中間で非反転入力にバイアスをかけるためにおおよそ等しくあるべきである。それらは供給レール間でバイアス電流を低減するために大きくあるべきである。なぜなら、これは電力消費をもたらすだろうからである。しかし、それらは比較器５０２の入力インピーダンスと比べて小さくあることも可能である。妥協点はＲ１＝Ｒ２＝１００ｋとすることである。これは入力インピーダンスより１０倍小さいはずである。３Ｖの供給があれば、これはバイアス抵抗器内にたった１５μＡの電流（４５μＷのワット損）をもたらすだろう。抵抗器Ｒ４（典型的に１００ｋ）により過渡性能を改善しうるさらなる正フィードバックが供給される。直流負フィードバックはＲ３により供給され、供給レールの中間で非反転入力と同じ直流値に反転入力をもたらす。キャパシタＣ３は不要なノイズを防止するために反転入力とアースとの間を交流的に短絡させる。Ｃ３はＣ２と同様の理由により１００ｎＦの値をとりうる。

発振器４０２は高利得比較器５０２への入力における不要なノイズから開始する。ＬＣタンク回路を横断する信号は正弦波だろう。しかし、比較器からの出力はデジタルであり、それによりマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）４０６のデジタル入力（ＯＳＣ Ｉ／Ｐ）への直接接続を可能にする。ＭＰＵ４０６、比較器５０２、及びバイアス抵抗器への供給はエネルギー貯蔵ユニット２０４から供給される。ＭＰＵ４０６はＯＳＣ Ｉ／Ｐが内部計数器に接続されるように構成される。ＭＰＵ４０６は計数器をリセットし、所定の期間待機する。その期間が終了すると、ＭＰＵ４０６は計数器を読み取り、その値を指示されたインダクタンスの測定値として使用する。ＭＰＵ４０６は最初に測定値を取得し、それを保存するだろう。それはインダクタンスの変化が（ノイズとは対照的に）起こったことを示す最初の測定値と十分に異なる測定値が取得されるまで定期的に測定値を取得するだろう。センス回路２０６は外部スイッチを制御するためにその出力をおおよそ変更することによりこのインダクタンスの変化に応答するだろう。

この型の発振器４０２の利点は、それが比較器５０２の高利得のおかげで即座に始動することであり、また、それが広い周波数範囲と広い電力供給電圧範囲上で発振できることである。この後者の特徴は重要である。なぜなら、ほとんどのエネルギー貯蔵技術は典型的に時間とともに電圧が低減し、広くかつ低い電圧範囲上で動作できることはエネルギー貯蔵素子が再充電または交換される前にユニットが動作するかもしれない期間を増大させうるからである。

図６はセンス回路の別の実施形態を示す。この実施形態は特定のマイクロコントローラ６０２、マイクロチップ社により製造されたＰＩＣ１６Ｆ５０６を使用する。ほかの製造会社からのマクロコントローラまたはマクロプロセッサを使用して同様の実装が可能である。ＰＩＣ１６Ｆ５０６は図５における外部比較器（Ｃｏｍｐ）５０２を置換するために使用されうる内部比較器を備える。これはシステムの大きさと費用に大幅な低減を可能にする。基本的な発振回路は図４と同じであり、同じ部品値が使用されてもよい。バイアス抵抗器Ｒ１を正側供給に接続する代わりに、それはＰＩＣ（バイアス）からのデジタル出力に接続されている。この出力は使用可能な任意のデジタル出力、例えばＲＣ０、として構成されうる。ＰＩＣは２５ｍＡまで供給できるので、１５μＡを供給することは十分にその能力内である。これは発振器が使用されていないときにＰＩＣがバイアスのスイッチを切れるようにし、それにより電力消費が大幅に低減される。単一のリレー６０４は電源及びコイルを切り替えるために使用される。適切なリレー６０４はパナソニックＤＥ２ＢＬ２−３Ｖである。このリレー６０４は２つの接点（ｘ１、ｘ２）を備える。「セット」状態において、接点（ｘ１）は接続され、接点（ｘ２）は切断される。「リセット」状態において、接点（ｘ１）は切断され、接点（ｘ２）は接続される。リレー６０４は２つのコイル（ｙ１、ｙ１）を備える。パルス（２．２５Ｖから３．７５Ｖかつおおよそ１０〜１００ｍｓの持続時間）がｙ１に印加されると、リレー６０４は「セット」状態に入る。同様のパルスがｙ２に印加されると、リレー６０４は「リセット」状態に入る。リレー６０４はセットまたはリセットのいずれかの状態にラッチし、その状態に永久に留まることができる。これはリレー６０４が切り替えられる非常に短い瞬間を除いて電力を消費しないという利点を有する。これはリレー６０４が一般に超低電力状態で電力消費を増大させないことを意味する。接点ｘ１は無線電力システムに給電する電源入力線と直列に置かれ、システムが超低電力モードであるときに電源を切断するために使用される。接点ｘ２は図５におけるスイッチＳＷ３ ４０４を置換するために使用され、システムが超低電力モードであるときにコイルに切り替えるために使用される。

一実施形態において、ＭＰＵ４０６は電力供給が枯渇しないことを保証する。使用可能な電力を決定する単純な方法は入力電圧を測定することである。なぜなら、入力電圧はエネルギーが枯渇するにつれて典型的に低減するからである。これはＭＰＵ４０６の電源をエネルギー貯蔵素子２０４から直接切ることにより実現されうる。ＰＩＣ１６Ｆ５０６には入力電圧供給を基準とするアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）がある。ＡＤＣを較正するために内部で生成される０．６Ｖの参照電圧もある。ＡＤＣが０．６Ｖの参照読み取るように構成することにより電力供給の電圧を決定することが可能である。例えば、ＰＩＣ１６Ｆ５０６は電力供給が２Ｖに低下するまで動作するが、発振器の信頼性のある動作を保証するために典型的に２．６Ｖの供給が使用される。それ故に、例えば２．８Ｖの閾値が不足電圧状態を決定するために適切かもしれない。ＡＤＣ変換器は８ビット（２５６レベル）を有するので、２．８Ｖの電力供給で０．６Ｖの参照は（０．６／２．８）＊２５６＝５４を読み取るはずである。その読取値が５４を上回れば、それは電力が２．８Ｖを下回ったことの表れである。システムが再充電可能な電池を備えていれば、不足電圧状態が決定されると、それは電池を再充電するために一定期間出力を上げうる。システムが再充電可能な電池を備えていなければ、それは単にＬＥＤを点灯してユーザに電池交換が必要であることを通知できる。いずれの場合も、無線電力ユニット２００が動作し続けるように、システムは不足電力状態の間、電源が印加されてもよい。

一実施形態において、ＭＰＵ４０６が電力供給装置に電圧調整器を採用していれば（例えば、エネルギー貯蔵ユニット２０４が幅広く変化する出力電圧を備えていれば）、不足電圧状態は２つの低耐性抵抗器（典型的に１％以下）を使用してエネルギー貯蔵２０４出力電圧を横断して分圧器を形成することにより決定されてもよい。ＭＰＵ４０６上に使用可能な入力ピンがなければ、バイアス回路（Ｒ１、Ｒ２）が使用されうる。発振器４０２に対して正確なバイアス電圧は重要ではないので、バイアス抵抗器は安定化電圧よりはむしろエネルギー貯蔵２０４出力に接続されうる（Ｒ１とＲ２の比率は調整されてもよい）。発振器４０２のスイッチが切られると（比較器５０２、６０２のスイッチを切ることにより）、バイアス電圧を読み取れるように、非反転入力は一時的にアナログ入力に再構成できる。

リレー６０４はＭＰＵ４０６からのデジタル出力ＯＰ１及びＯＰ２により制御される。デジタル出力はトランジスタＱ１及びＱ２を制御してｙ１またはｙ２に選択的にパルスを発する。これらは任意のデジタル出力ピンが使用可能であるように構成できる。例えば、ＯＰ１はＲＣ１として、ＯＰ２はＲＣ２として構成できる。現在の実施形態において、デジタル出力ピンからはリレーを作動させるために十分な電流を流入または流出できない。外部トランジスタが採用されてもよい。ＭＯＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ、または別の型のトランジスタが採用されてもよい。一実施形態において、非常に高いオフ抵抗を有するトランジスタがリレーが切り替えられていないときに電流消費を最小化するために選択される。この例ではＮＭＯＳ装置が使用されるが、ＰＭＯＳ装置が使用されてもよい。（ＰＭＯＳ装置はリレーコイルを接地できるようにし、それにより信頼性を向上できる。その例が図１３に追って示される）。ダイオードＤ１及びＤ２はコイル内で生成された逆起電力の戻り経路として使用される。ＯＰ１はトランジスタＱ１のゲートに、ＯＰ２はトランジスタＱ２のゲートに結合される。Ｑ１及びＱ２のソースはアースに接続される。Ｑ１のドレインはコイルｙ１に、Ｑ２のドレインはｙ２に接続される。２つのコイルの間の共通の接続は正側供給に接続される。加えて、情報を基本プロセッサに送信するための出力ポートと、基本プロセッサから情報を受信するための入力ポートがある。代替方法として、単一の双方向のポートが使用されうる。

図７は超低電力回路７００が主無線電力回路７０４とどのように相互作用するかを例により示す。超低電力回路７００はエネルギー貯蔵ユニット２０４及びセンス回路２０６を備える。センス回路２０６は、この実施形態では超低電力プロセッサ７０２と称されるマイクロプロセッサを備える。主回路７０４は無線電力伝達のための部品（この例では基本プロセッサ７０６、スイッチＳＷ１ ２０２、電源整流２１８、直流／直流変換器２１６、逆変換器２１０、共振キャパシタ２１４、及び１次コイル２１２）を備える。超低電力回路７００は継続的に電源が印加される（能動的に機能を実行していないときは「スリープ」モードでありうるが）。主回路７０４は超低電力回路７００により制御され、超低電力回路７００がＳＷ１ ２０２を作動させるときに電源が印加されるだけである。超低電力プロセッサ７０２の出力ポート（ＳｉｇＵ）は基本プロセッサ７０６の入力ポートに接続され、基本プロセッサ７０６の出力ポート（ＳｉｇＭ）は超低電力プロセッサ７０２の入力ポートに接続される。

図８は無線電力供給装置の一実施形態において超低電力プロセッサ７０２により実行される状態機械の例を示す。初期化の後、超低電力プロセッサ７０２は較正（Ｃａｌ）状態（Ｓ１）から開始する。この状態において、超低電力プロセッサ７０２はセンス回路の発振器の周波数を測定し、その後の測定と比較できるようにする。異なるセンス回路を有する代替実施形態において、この過程は異なるかまたは不要かもしれない。較正状態は周波数比較のための上限及び下限を生成する。システムは有効な較正が取得されるまで較正状態のままである。

較正状態（Ｓ１）の後、システムは電源のスイッチを入れ、出力上昇（Ｐｏｗｅｒ Ｕｐ）状態（Ｓ２）に入る。較正状態（Ｓ１）が実行された直前に装置がシステム上に置かれていたかもしれない可能性があるので、システムは超低電力状態に入る前に有効な装置に関して適当な点検を行ってもよい。主回路７０４が出力を上げるには時間がかかる。状態機械はそれ故に基本プロセッサ７０６の出力が高信号（ＳｉｇＭ＝１）になるまで出力上昇状態（Ｓ２）のままである。この信号が受信された後、システムは調査計数器をｘに初期化し、調査（Ｌｏｏｋ）状態（Ｓ３）に入る。

調査状態（Ｓ３）において、システムは基本プロセッサ７０６が有効な装置があるか否かを決定するまで待機する。基本プロセッサ７０６が有効な装置がない（または、異物が存在する）と決定すれば、信号を低くする（ＳｉｇＭ＝０）。調査計数器はこの状態が実行されるたびに減らされる。システムは基本プロセッサ７０６が低信号（ＳｉｇＭ＝０）になる、または調査計数器が０に達する、即ちこの状態をｘ回以上実行するまでこの状態のままである。ＳｉｇＭ＝０であればシステムは出力低下（Ｐｏｗｅｒ Ｄｏｗｎ）状態（Ｓ４）に入り、さもなければシステムは動作（Ｏｐｅｒａｔｅ）状態（Ｓ６）に入る。

出力低下状態（Ｓ４）において、超低電力プロセッサ７０２は主回路７０４が電源の出力を下げても安全であると決定するまで待機する。主回路７０４はすべての部品の出力を規則正しく下げ、ＳｉｇＭ＝１になる前にコイル電圧が０に近い値に達するまで待機する。ＳｉｇＭ＝１を決定した後、超低電力プロセッサは電源のスイッチを切り、超低電力（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ）状態（Ｓ５）に入る。

超低電力状態（Ｓ５）において、超低電力プロセッサ７０２はセンス回路の発振器の出力を上げ、周波数を測定し、センス回路の発振器の出力を下げる。周波数が較正状態により決定された限界値外であれば、システムは電源のスイッチを入れ、出力上昇状態（Ｓ２）に入る。それが起こるまでシステムは超低電力状態（Ｓ５）のままである。

システムが調査状態（Ｓ３）から動作状態（Ｓ６）に入れば、それは基本プロセッサ７０６が有効な装置が存在し、異物が存在しないと決定したからである。主回路７０４はそれ故に装置に電力を供給するためにすべての回路を作動させる。システムは基本プロセッサ７０６がＳｉｇＭ＝１になるまで動作状態（Ｓ６）のままである。ＳｉｇＭ＝１のとき、システムは電源のスイッチを切り、電力リセット（Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅｔ）状態（Ｓ７）に入る。
これは装置が十分に充電されたまたは除かれたことを示す。これらのイベントのいずれかの後、新たな較正値で再開することが可能かもしれない。

電力リセット状態において、基本プロセッサ７０６は主回路７０４の素子のスイッチを規則正しく切り、コイル電圧が０に近くなるまで待機し、ＳｉｇＭ＝０になる。超低電力プロセッサ７０２がＳｉｇＭ＝０であると決定すると、較正状態（Ｓ１）に入る。

電力リセット状態は、超低電力状態（Ｓ５）になる代わりに較正状態（Ｓ１）になることを除いて、出力低下状態と同様である。追加の状態（Ｓ７）を有する代わりに、出力低下状態（Ｓ４）の後の状態が較正状態（Ｓ１）または超低電力状態（Ｓ５）のいずれであるべきかどうかを示す追加の可変集合を調査状態により使用することが可能である。

システムがドリフトすると（例えば、発振器のドリフトまたは周辺温度変動のため）、偽トリガーが生じるかもしれない。システムが継続的に出力を上げて超低電力に戻るというループから抜けられなくなるのを防止するために、「偽トリガー」数に上限を設けることも可能である。これは偽トリガーが生じるたびに増える偽トリガー計数器を設けることにより実装されてもよい。各状態を計数するために計数器が使用されてもよく、この計数器が溢れると（例えば、２５６状態の後）偽トリガー数はリセットされる。偽トリガー計数が所定の閾値を超えた後、新たな較正が取得されうるように、システムは較正状態（Ｓ１）に入る。

加えて、誤りが生じれば任意の状態から入りうる誤り（Ｅｒｒｏｒ）状態がある。誤りを生成しうるいくつかの異なる原因があり、少しだけがここに列挙される。これは、例えば設定された状態サイクル数の後に有効な較正が受信されない場合や、基本プロセッサ７０６が設定された状態サイクル数内に出力が上がったことを示すためにＳｉｇＭ＝１にならない場合に、時間切れにより生成されうる。一旦誤りが除かれると、システムは電力リセット状態（Ｓ７）に入り、その後に較正状態（Ｓ１）に入る。電圧不足状態もまたシステムを誤り状態に置きうる。代替方法として、電圧不足状態のための別個の状態もありうる。

一実施形態において、超低電力プロセッサ７０２は基本超低電力プロセッサの発振器のクロック、及び別個の監視超低電力プロセッサの発振器のクロックまたはタイマーを備える。超低電力プロセッサは監視タイマーの時間切れのたびに状態を実行するように構成される。各状態に関連付けられた命令を実行した後、超低電力プロセッサ７０２は低電力「スリープ」モードに置かれる。この構成において、超低電力プロセッサは一時的に停止され、基本超低電力プロセッサの発振器のクロックを含むすべての機能は可能であれば出力を下げる。監視超低電力プロセッサのタイマーは、ほかの超低電力プロセッサの機能が一時停止されている間、能動的なままである。スリープモードにおける電力消費は２Ｖで１．２μＡより小さく規定され、典型的に１００ｎＡである。各状態間の時間間隔は、電力を節約するためにプロセッサがスリープモードである時間を最大化することと、観測可能な遅延がほとんどないくらい十分に短い時間間隔を有することとの間の妥協点である。適切な妥協点は時間間隔を監視プリスケーラの適切な設定により名目上２８８ｍｓに設定することである。

図９は図８に示された形式の状態機械に対するタイミング図の例を示す。これらは超低電力プロセッサ７０２からの信号ＳｉｇＵ及び基本プロセッサ７０６からの信号ＳｉｇＭを示す。最初にシステムは超低電力状態（Ｓ５）にいる。第１の状態（図中の１）において、超低電力回路７００はインダクタンスの変化が起こったことを検知し、電源のスイッチを入れ、ＳｉｇＵ＝１に設定する。超低電力回路７００は出力上昇状態（Ｓ２）に入る。次の２つの状態遷移（２、３）において、主回路７０４は依然出力を上げているところなので、ＳｉｇＭ＝０である。第３及び第４の遷移の間に主回路７０４は十分に出力を上げ、ＳｉｇＭ＝１に設定する。主回路７０４は直ちに装置を探し始める。第４の遷移において、超低電力プロセッサ７０２はＳｉｇＭ＝１であることを確かめ、ＳｉｇＵ＝０に設定することにより応答し、調査状態（Ｓ３）に入る。調査状態の間、超低電力プロセッサ７０２は状態サイクルを計数する。

基本プロセッサ７０６は装置が存在しないと決定すれば、ＳｉｇＭ＝０に設定する。これが固定された状態サイクル数（例えば、５または１０）内に起これば、超低電力プロセッサ７０２は装置が存在しないと決定する。この例では、基本プロセッサ７０６は第５及び第６の遷移の間にＳｉｇＭ＝０に設定する。第６の遷移において、超低電力プロセッサ７０２はＳｉｇＭ＝０であり、基本プロセッサ７０６が出力を下げたがっていることを確かめる。超低電力プロセッサ７０２はＳｉｇＵ＝０を送り（適切に動作しており、引き継ぐ準備ができていることを示すために）、出力低下状態（Ｓ４）に入る。

基本プロセッサ７０６は、第６の遷移において超低電力プロセッサ７０２から応答を受信した後、すべての回路の出力を規則正しく下げ始める。これが終了すると、それはコイル電圧が閾値（典型的に０Ｖに近い）より低下するまで待機し、ＳｉｇＭ＝１に設定する。超低電力プロセッサ７０２は、この信号を受信すると（第８の状態において）、電源のスイッチを切り、超低電力状態（Ｓ５）に入る。

装置が存在したならば、代わりに基本プロセッサ７０６は第５及び第６の状態の間にＳｉｇＭ＝０に設定するよりはむしろＳｉｇＭ＝１を維持しただろう。これは調査状態の間に計数されたサイクル数が閾値を超えたことを意味し、超低電力プロセッサ７０２は、装置が存在すると決定し、それ故に動作状態（Ｓ６）に入るだろう。超低電力回路７００は、受信すると電力リセット状態（Ｓ７）に入るＳｉｇＭ＝０を受信するまで動作状態のままである。

状態機械を実装するソフトウェアは、ＭＰＵのアセンブリ言語で直接記述できるし、より高レベルの言語（例えば、Ｃ）で記述してアセンブリ言語にコンパイルできるし、これら２つの混合も使用できる。測定機能を実装するためにアセンブリ言語を使用することは有利である。なぜなら、それは単一の８ビット計数器だけが必要とされることを意味するからである。測定はＭＰＵにより実行される設定された命令サイクル数により固定される時間間隔上で行える。ＭＰＵは計数器が溢れたかどうかを確かめるために定期的に点検を行い、これが起これば、溢れ計数器バイトを増やせる（この分岐はかかる時間を変更しないことを保証することに注意する）。測定時間間隔は、高感度を有することと、ＭＰＵがほとんど常にスリープモードであることを保証することとの間のトレードオフである。適切な妥協点は１ｍｓであるが、より短いまたはより長い期間が使用されてもよい。ＰＩＣは、正確な測定を行えるようにする一方で低電力消費を与えるために、内部４ＭＨｚ発振器を使用するように構成されてもよい。

較正ルーチンはセンス回路２０６を動作させるために上限及び下限を設定してもよい。任意の測定期間に計数される期間数は、測定が行われる時刻の内部クロックの段階に対して発振器４０２の段階に依存するものにより典型的に変化するだろう。最高及び最低の計数値を決定するために、較正ルーチンに対して一連の測定（例えば、５または１０）を行うことも可能である。下限を最低の読取値より下の固定された計数値数（例えば、２）に、上限を最高の読取値に近い固定された計数値数に設定できる。

各測定または一連の測定の前に発振器４０２及びバイアス回路のスイッチは入れられてもよい。これは比較器５０２のスイッチを入れ、バイアスを印加するポートのスイッチを入れることにより実現される。同様に、これらのスイッチは各測定または一連の測定の後に切られるべきである。

超低電力モードにおいて電力を節約することが可能である。なぜなら、システムはおそらく大半の時間このモードであるだろうからである。発振器４０２が起きて安定するためにかかる時間は装置ごとに、また時間や温度で変化するかもしれない。設定された期間（それは余分な幅を含むかもしれない）待機するよりはむしろ、電力を節約するために、発振器４０２のスイッチが入れられる時間を低減することが可能である。いくつかの測定値がループ内で取得され、測定値が上限及び下限の間に入れば、このループは早期に抜けられる。不規則雑音が２つの閾値の間の測定値をもたらす可能性は少ない（たとえこれが起こるとしても、インダクタンスの変化が起これば、システムは次の状態遷移を行わせるだろう）。例えば、一連の７つの１ｍｓの測定が行われ、最初の有効な測定でループは抜けられる。この技術を使用すると、決定を行うための全測定時間は典型的に２ｍｓである（発振器は一般に１ｍｓより短い時間で起動するので）。これは超低電力の間に極度に低い電力消費をもたらす。なぜなら、ＭＰＵ４０６及び発振器４０２は各状態遷移において２ｍｓだけ能動的だからである。状態遷移間の時間が２８８ｍｓであれば、ＭＰＵ４０６はその時間の９９．３％の間、スリープモードである（発振器も切られている）。ＰＩＣ１６Ｆ５０６を使用すると、超低電力モードのシステムの電力消費は典型的におおよそ３０μＷだけである。これは寿命が数年程度の再充電不可能な電池（例えば、単３または単４アルカリ電池×２）が使用できることを意味する。

例は各状態間に等しい時間間隔がある同期的な状態機械を示すが、非同期的な状態機械を使用することや、状態機械を使用しない代替実装を使用することも可能である。状態機械またはアルゴリズムはハードウェアで、マクロプロセッサの代わりにフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）内の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）で実装できる。

超低電力プロセッサ７０２と基本プロセッサ７０６との間で説明したように通信する代わりに、それらのプロセッサはシリアルまたはパラレルリンクを使用してより複雑なメッセージを通信できる。それらはＩ２Ｃバス等の標準を使用できる。超低電力プロセッサ７０２は行われる測定に関連する基本プロセッサ７０６と情報を通信できる。これは基本プロセッサ７０６が装置に関する情報を推測するのを可能にできる。例えば測定されたインダクタンスの変化から、基本プロセッサ７０６は装置が特定の型であることを推測し、それ故にその周波数及び／または電圧／電流／電力レベルを適合させることができる。これはより速い起動を可能にできる。なぜなら、装置の型を確認するために、多数の異なる周波数の接続試験用パケット（ｐｉｎｇ）を送信する必要がないからである。周波数は、コイルに印加される信号の周波数を変化させる、及び／または、キャパシタンス及び／またはインダクタンスを変化させてシステムの共振周波数を変更することにより、適合可能である。システムは代替方法として、または加えて、システムの共振周波数を直接確認するために絶対振動数の知識を使用できる。

ＬＣ比較発振器の代わりに使用されてもよい数々のほかの発振回路がある。例えば、これに限定されるものではないが、ＪＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、演算増幅器、または論理ゲートに基づく発振器が使用されてもよい。これに限定されるものではないが、Ｈａｒｔｌｅｙ、Ｃｌａｐｐ、及びＡｒｍｓｔｒｏｎｇを含む様々な発振器の接続形態が使用されてもよい。１次コイル２１２のインダクタンスを測定するよりはむしろ、装置またはほかの物体の存在をセンスするために別個のコイルが使用されてもよい。

２−コイルラッチリレーを使用する代わりに、単一のコイルラッチリレーを使用することも可能である。これは費用低減を可能にするかもしれない。なぜなら、リレーは２つの代わりに１つのコイルだけを備えるからである。そのようなリレーは、「セット」するために一方向の短い（〜５ｍｓ）電流パルスを、「リセット」するために反対方向の電流パルスを要求する。そのようなリレーは４つのＭＯＳＦＥＴトランジスタをブリッジ構成で使用することにより駆動できる。図１０は２つの相補的ＭＯＳＦＥＴ対Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄにより駆動される単一のコイルリレーを示す（抵抗器Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、及びＲｄはリレーを駆動するために必要とされない）。Ａ及びＢが共に低ければ（０）電流は流れない。Ａ及びＢが共に高くても（１）同様である。しかし、Ａ＝１かつＢ＝０であれば電流は一方向に流れる（例えば、「セット」）。逆に、Ａ＝０かつＢ＝１であれば電流は反対方向に流れる（例えば、「リセット」）。Ａにパルスを印加することによりリレーは「セット」状態にラッチし、Ｂにパルスを印加することによりリレーは「リセット」状態にラッチする。

低仕様のＭＰＵ４０６が費用及び大きさを共に低減するために使用されてもよい。ピンの新規の多重化により、８−ピンＰＩＣ１２Ｆ５１０を代わりに使用して費用を節約することも可能である。バイアスのための別個の入出力ポートはリレーを駆動するために必要とされる２つのポートと組み合わせることにより除くことができる。図１０において、４つの抵抗器Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、及びＲｄは発振器４０２にバイアスを供給するために使用される。例えば、それらは各々１００ｋΩ抵抗器でありうる。これらの抵抗器の存在はリレーの動作に特に影響を与えない。Ａ＝１かつＢ＝０であれば電流はリレーを介して一方向に流れ、Ａ＝０かつＢ＝１に対しては反対方向に流れる。Ａ＝Ｂ＝０またはＡ＝Ｂ＝１であれば電流は流れないだろう。しかし、Ａ＝Ｂ＝１であればＶバイアスは名目上供給電圧の半分であり、Ａ＝Ｂ＝０であればＶバイアスは名目上０Ｖだろう。これは別個の入出力ポートの必要なく発振器４０２へのバイアスを切り替える便利な方法を可能にする。抵抗器は外部電流を防止するために比較的よく整合させられるべきである。Ｒｃ及びＲｄはＲａの倍の抵抗器により置換できる。リレーが切り替えられると余分な電流が抵抗器を介して流れるが、パルスは非常に短く、余分な電流（〜１５μＡ）はリレーを介する電流（典型的に５０ｍＡ）に比べてごくわずかである。

超低電力プロセッサ７０２が基本プロセッサ７０６と通信するための出力ポートは、発振器４０２、６０２のために使用される比較器出力ピンと多重化できる。発振器が動作しているとき、基本プロセッサ７０６のスイッチは一般に切られるので、この間に出力ポートが使用可能である必要はないかもしれない。図１１はＰＩＣ１２Ｆ５１０及び単一のコイルリレーを使用し、図１０のバイアス構成（同じラベルを使用する）を使用したシステムの実装を示す。

電源及びコイルを共に切り替えるための単一のリレーの使用は費用を節約するために有利である。しかし、欠点は出力の上げ下げの間に余分な時間遅延がありうることである。これは較正が行われ、システムが超低電力モードに入る前に装置を点検するために出力を上げる後、明らかだろう。代替方法は２つの別個のリレーを１つはコイルに、もう１つは電源に使用することである。これは較正を行うときにすべての出力を下げることは不要であることを意味する。代替方法は単一のリレーを使用しつつ、電源のスイッチが較正のために一瞬切られる間、基本プロセッサ７０６（例えば、キャパシタを使用する）は出力が上がったままであるように、それへの電力を維持することである。

図１２は本発明の代替実施形態を示す。ここでは超低電力システムが補修部品市場の付属品として「改良」される。これは無線電力システムを同じ製造会社または異なる（第３者の）製造会社から改良するために使用できる。任意選択で、無線電力システムは将来より容易に改良されるのを可能にするために設計されてもよい。図１２において、直流電力を無線電力供給装置１２１４に供給するために使用される直流電力供給装置は「代替直流電力供給装置」１２０２で置換される。代替直流電力供給装置１２０２は電源入力ソケット、ヒューズ、入力上のＥＭＩ／ＲＦＩ抑制フィルタを備える。活性端子は電源リレー１２０６を介してスイッチモード電力供給装置１２１０の入力に送られる。任意選択で、中性端子はリレーを介して送られうる、または電力供給装置に直接配線されうる。電力供給装置１２１０の出力は過負荷及び短絡の保護を有する電圧調整器を介して調整される。調整器の出力は負温度係数サーミスタ（ＮＴＣ）１２１６を介して直流電力出力ソケット１２２２に送られる。無線電力供給装置１２１４は装置が出力を上げられるときに生成される大きな突入電流を有することが可能である。これは短期間における大きな電流スパイクであり（たぶん２０Ａと同じか、それより高い）、システムの電力レールを横断して存在する大きなキャパシタを充電することにより引き起こされるかもしれない。ＮＴＣサーミスタ１２１６は熱くなると抵抗が低減する抵抗器である。サーミスタは、通常の動作中に低損失を有するように、電源のスイッチが入れられて熱くなると電流を制限する。おおよそ１０Ωの値が適切かもしれない。

直流電力ソケット１２２２のほかに制御ソケット１２２４がある（これら２つは単一のケーブルだけが必要とされるように組み合わせられる）。リレー１２０６のための接点（コイル１、コイル２、及びコイルＣｏｍｍ）は制御ソケット１２２４に送られる。また、２つの単３電池１２０８が存在し、その端子はまた制御ソケット１２２４に送られる。単３電池１２０８は代替直流電力供給装置１２０２内のほかの接続（例えば、活性電源）をさらすことなくアクセス可能な蓄電池室内に置かれうる。単３電池は１次または再充電可能な電池でありうる。

直流電力ソケット１２２２は無線電力供給装置１２１４上の既存の電力入力ソケット１２１８に接続される。制御ソケット１２２４は超低電力回路に接続され、その例は図１３に示される。超低電力回路は図６のものと同様のセンス回路２０６を備える。しかし、この構成にはコイルをセンス回路２０６から接続及び切断するために使用される第２のリレー１３０６がある（第１のリレー１２０６は代替直流電力供給装置内に置かれる）。小さな表面実装の単一のコイルリレーが使用される（アキシコムＩＭ４１ＧＲ）。回路はコイル端子、アース端子、及び「有効な装置が存在（Ｖａｌｉｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｐｒｅｓｅｎｔ）」信号を示す、基本プロセッサ７０６からの出力に接続する。「有効な装置が存在」信号は（十分に充電された装置が存在するまたは電力を受信するように構成されない物体が存在するのとは対照的に）電力を受信するまたはその準備ができている装置があるときのみ能動的であるべきである。この有効な装置が存在信号はＬＥＤ出力を制御するために使用される、基本プロセッサ７０６からの出力となりうる（例えば、装置が充電しているときに無線電力供給装置はＬＥＤを点灯してもよい）。システムはユーザが既存の基板にはんだ付けするキットを供給することにより回路基板に改良できる。代替方法として、ユーザはユニットを製造会社または販売店に返送することにより行われる動作を有してもよい。

無線電力ユニットは主回路基板上のピンをソケットに送ることにより将来の改良のために設計されてもよい。回路は非常に小さく、それ故に実際は主回路基板７０４上のこのソケットに接続するプラグ内に統合できる。ソケットは見苦しい突出がないように位置付けかつ設計できる。任意選択で、入出力ピンは、基本プロセッサ７０６と超低電力プロセッサ７０２との間の十分な通信が可能であり、図８に示されたような制御システムが実装されるのを可能にするように、基本プロセッサ７０６からソケットに送られてもよい。基本プロセッサ７０６が超低電力システムが存在するかどうかを決定し、もし存在すれば異なるソフトウェアコードを実行できるようにするのを可能にするための接続があってもよい。代替方法として、改良動作はまた基本プロセッサ７０６のソフトウェアを再プログラミング（再フラッシング）し、コードを超低電力動作に適合させることを含むだろう。

無線電力システムが将来の改良のために設計されていなければ、超低電力プロセッサ７０２は図１４のものと同様の状態機械を実装できる。システムは較正（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）状態１４０２から開始する。較正測定が行われ、インダクタンスの変化を引き起こすための測定値の上限及び下限を決定するために使用される。有効な較正測定が行われた後、システムは接続試験用パケット（Ｐｉｎｇ）状態１４０４に入る。システムは設定された期間、接続試験用パケット状態のままであり、その期間は各状態遷移において接続試験用パケット計数器を減らすことにより決定される。接続試験用パケット計数器が０に達した後、装置が存在（Ｄｅｖｉｃｅ Ｐｒｅｓｅｎｔ）＝０ならば、システムは超低電力（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ）状態１４０６に移る。しかし、装置が存在＝１ならば、システムは動作（Ｏｐｅｒａｔｅ）状態１４０８に移る。計数器は装置が検知され、装置が存在 出力が可能である十分な時間があるように設定されるべきである。

超低電力状態１４０６において、システムは各状態遷移におけるインダクタンスを測定する。それは、測定が行われ、その値が較正状態１４０２により設定された上限及び下限の外であるまで、この状態のままである。そのような測定値が見つかると、偽トリガー計数が減らされ、それが０に達しなければ、システムは接続試験用パケット状態１４０４に入る。偽トリガー計数が０に達すれば、システムは較正状態１４０２に入る。偽トリガー計数は定期的に再初期化される。

動作状態１４０８において、システムは各状態遷移における装置が存在 ピンを調べる。システムは装置が存在＝０になるまで動作状態１４０８のままであり、その後較正状態１４０２に戻る。

無線電力システムが誤りに遭遇すれば、システムは誤りが除かれるまで誤り（Ｅｒｒｏｒ）状態１４１０に移り、誤りが除かれた時点でシステムは較正状態１４０２に移る。

図１５は既存の直流電力供給装置１５０２が維持された実施形態を示す。代わりに、既存の無線電力供給装置１５０６の電源ソケットと電源入力との間に改良された電源スイッチ１５０４がある。このシステムは、既存の無線電力ユニット１５０６が不可欠の直流電力供給装置１５０２を備えるまたは直流電力供給装置が別個のユニットであれば（図示せず）、使用できる。電源スイッチは電源リレー１２０６、エネルギー貯蔵素子１２０８、及び制御ケーブルのための連結器を備える。制御ケーブルは既存の無線電力供給装置１５０６に対して改良された別個のセンス／制御回路１５１０に接続する。

センス／制御回路１５１０は超低電力回路、例えば図１３に示された超低電力回路、を備える。代替方法として、センス／制御回路１５１０は、後の実施形態において説明するように、完全に独立し、主回路への接続を要求しなくできる。例えば、別個の近接検知器が使用されてもよい。これは主回路がアクセス可能でない第３者のシステムを改良するために特に便利である。

使用可能な装置が存在 ピンがなければ、制御回路は単に電源のスイッチを、近接検知器により検知された装置があれば入れ、検知された装置がなければ切ることができる。

発振回路が１次コイルへの比較的短いリード線を有するように、２つのリレーが改良例において使用されてもよい。これは信頼性のある発振器の動作を保証するために交流抵抗が低減されるのを可能にする。電源リレー１２０６のためのＭＯＳＦＥＴは代替方法として代替電力供給装置内に置かれうる。

図１６は主回路７０４から再充電されうるエネルギー貯蔵ユニット２０４の一実装を示す。エネルギー貯蔵ユニット２０４は入力として直流電力を取る。これはエネルギー貯蔵素子１６０４に電力を供給する充電制御器１６０２に結合される。エネルギー貯蔵素子１６０４は任意選択で超キャパシタであるが、電池またはほかの形式の電気エネルギー貯蔵器等のほかの素子が使用されてもよい。使用されてもよい充電制御器１６０２の一形式は降圧調整器であり、出力キャパシタは超キャパシタにより置換される。フィードバックは定電流が超キャパシタに供給されるように降圧調整器を駆動するために使用される。エネルギー貯蔵素子１６０４はエネルギー貯蔵ユニット出力に結合される。保護回路１６０６及び／または電圧／電流の調整／制限１６０６があってもよい。一実施形態において、エネルギー貯蔵素子１６０４のエネルギーレベルを示す出力があってもよい。

この実施形態において、エネルギー貯蔵素子１６０４は完全に枯渇してセンス回路２０６の動作を妨げないように監視される。これは無線電力供給装置が負荷に電力を供給しているときに電力入力から充電されてもよい。加えて、センス回路２０６は定期的にエネルギー貯蔵ユニット２０４からのエネルギーレベル出力によりエネルギー貯蔵素子１６０４内のエネルギーを監視する。これが所定の閾値を下回れば、センス回路２０６はエネルギー貯蔵素子１６０４が再充電されうるようにＳＷ１ ２０２を作動させる。

図１７は充電回路への電流のバックフィードを防止するためにさらにダイオード１７０２があるエネルギー貯蔵ユニット２０４を示す。この実施形態にはまたスイッチ１７０４がある。スイッチ１７０４はセンス回路２０６がエネルギー貯蔵ユニット２０４から電力を供給されるときに逆漏れ電流がキャパシタまたは電池を枯渇させるのを防止するために開かれてもよい。再充電可能なエネルギー貯蔵ユニット２０４を使用する代わりに、再充電不可能な１次電池を使用することも可能である。この場合、電池または複数の電池が消耗したときに外せるように取り外し可能なカバーを有する蓄電池室が使用される。

図１８は超低電力システムの動作を示すフロー図の例を示す。システムは最初にエネルギー貯蔵素子内のエネルギーレベルを点検する１８０２。それが低ければ、電源が接続され１８１０、再充電するために電力が供給される１８１２。エネルギーが低くなければ、電力消費を低減するために電源は切断される１８０４。センス回路２０６はインダクタンスの変化があったかどうかを確かめる１８０６。もしなければ、待機１８０８の後、システムは最初に戻る１８００。インダクタンスの変化があれば、システムは電源を接続し１８１４、電力を要求する装置があるかどうかを確かめる１８１６。もしなければ、それは最初に戻る１８００。もしあれば、異物（これは装置と同時に置かれたかもしれない）が存在するかどうかを確かめるために点検を行う１８１８。もしあれば、システムは最初に戻る１８００。もしなければ、システムは可搬装置に電力を供給するために１次コイルに電力を供給する１８２０。それは装置が依然電力を要求していることを点検し続け１８１６、装置がもはや電力を要求しない、または異物１８１８が無線電力供給装置上に置かれたときに限り、最初に戻る１８００。

いくつかの実施形態において、１次ユニットは有効な２次装置が存在するかどうか、２次装置が電力を要求するかどうかについて決定を行う。これらの決定は同時にまたは異なる時刻に行えることを理解すべきである。例えば、２次装置が電力要求を送信すれば、それは有効な２次装置が存在すること及び２次装置が電力を要求することを共に示すと解釈されてもよい。さらに、２次装置が電力を要求する限りにおいて、２次装置は電力を要求するために電力要求を発行する、または電力が少ない、必要がないことを理解すべきである。例えば、トリクル充電を受信したい２次装置は依然電力を要求するとして特徴付けられてもよい。

図１９は２つの電力状態があるシステムを実装する方法の一実施形態を示す。第１のモードＡ１９０２において、システムは上述の超低電力モードに等しい。この状態において、センス回路２０６はエネルギー貯蔵ユニット２０４から電力を供給される。エネルギー貯蔵ユニット２０４が少なくなれば１９０８、それを再充電するためにシステムは電源の出力を上げる１９１０。センス回路２０６は定期的に装置または物体が充電器上に置かれたまたは除かれたかもしれないことを示す変化を探す１９１２。センス回路２０６が変化が起こったことを検知すれば、システムは状態Ｂ１９０４に入る。

モードＢ１９０４において、システムは電源に接続される。システムは１次コイルＬｐを変調することにより定期的にシステムに「接続試験用パケット（ｐｉｎｇ）」を送信する１９１４。可搬装置が存在すれば、それは応答する（例えば、負荷を変調することにより）。システムが有効な装置があることを検知すれば１９１６、異物が存在しないことを点検した後、システムは１次コイルに十分な電力を供給する。システムは所定の数の「接続試験用パケット」または所定の時間「接続試験用パケット」を送信し続けるだろう１９１８。これらの所定の数はソフトウェアで構成可能であってもよい（及び／または動的に変更可能）。この期間、装置が検知されなければ、システムは状態Ａ１９０２に戻るだろう。

この配置の一利点は有効な装置が存在するかどうかを点検するためにより多くの機会を与えることである。これはシステム上に第１の「接続試験用パケット」で検知されなかった有効な装置がある場合にシステムが永久に待機したままになるのを防止する。いくつかの可搬装置は「ウェイクアップする」のに時間がかかる。第１の「接続試験用パケット」はマイクロプロセッサを起動するために十分な電力を供給するかもしれない。しかし、「ブートアップ」は「接続試験用パケット」の持続時間より長くかかるかもしれない。そのような装置は第２の「接続試験用パケット」で認証されるはずである。

図２０は図１９の方法を示す、代表的なタイミング図を示す。図２０（ａ）は異物がその上に置かれたときのシステムを示す。システムはモードＡ１９０２から開始する。それはインダクタンスの変化を確かめ、３つの「接続試験用パケット」の間にモードＢ１９０４に移行する。これらの「接続試験用パケット」はセンス回路２０６のポーリングに対して異なる時間間隔でありうる。装置が検知されないので、システムはモードＡ１９０２に戻る。図２０（ｂ）は有効な装置がその上に置かれたときのシステムを示す。この例において、装置は第１の「接続試験用パケット」では認証されないが、第２の「接続試験用パケット」で認証されうる。

エネルギー貯蔵ユニット２０４が再充電するために比較的長い時間を要求するのであれば、急速充電のために出力を上げる代わりに（例えば、エネルギー貯蔵ユニット２０４がリチウムイオン電池等の電池であれば）、図２１のフロー図の例を使用できる。このフロー図において、エネルギー貯蔵ユニット２００４が設定された閾値２００８を下回るまたはコイル状態が変化すれば２０１０、システムは電源が切断されたスリープモードを抜けて２００６モードＢ２００４に入る。充電を要求する装置がなく２０１４、２０１６かつエネルギー貯蔵ユニットが十分に充電されるまで２０１８、２０２２、２０２０、システムはモードＢ２００４のままである。

図２２はエネルギー貯蔵ユニット２０４がまた一定期間、主回路７０４に電力を供給するために使用される代替実施形態を示す。装置がシステムを動作させることとシステムが出力を上げることとの間の時間遅延を低減するために、システムは一時的な電源としてエネルギー貯蔵素子１６０４を使用する。一旦センス回路２０６が動作させられると、電源のスイッチは入れられる。システムは様々な素子の出力を上げるためにエネルギー貯蔵素子１６０４を主回路７０４に接続する。これは電源電力が依然出力を上げている間、システムが装置を認証できるようにする。装置を認証するために必要とされるエネルギーは電力を供給するために必要とされるものより小さいかもしれない。任意選択で、エネルギー貯蔵素子１６０４が電力を供給するだけの十分な容量を有していれば、システムはまたエネルギー貯蔵素子１６０４から装置に電力を供給してもよい。一旦電源がほかのすべての供給と共に出力を上げると、電源から十分に電力が供給されるようにシステムは切り替える。システムはまたエネルギー貯蔵ユニット２０４を再充電するためにそれに電力を供給する。

図２３は超低電力回路７００及び電源回路７０４のための別個のプロセッサの代わりに単一のプロセッサ２３０２が使用される代替実施形態を示す。この配置において、プロセッサ２３０２は任意の時期にそれが要求する素子だけ出力を上げるだろう。単一のプロセッサ２３０２はエネルギー貯蔵素子１６０４から継続的に電力を供給されうる。または代替方法として、それが出力を上げられれば、その電力入力を電源が生成したものに切り替えられる。電力を節約するために、単一のプロセッサ２３０２は超低電力モードにおいてより低いクロック速度で動作するようにクロックを「切り替え」られる。この実施形態はさらに電源が出力を上げるのを待っている間、装置に電力を供給するためにエネルギー貯蔵ユニット２０４を使用してもよい。単一のプロセッサ２３０３による構成は２つ以上のプロセッサが使用されるすべての実施形態を実装するために使用できる。これはインダクタンスのセンスから装置に関する情報を推測し、この情報をその後、装置の型を識別し、周波数及び電圧を適切に調整する等、使用することを含む。

プロセッサはデュアルコア（または、マルチコア）プロセッサであるように構成されてもよい。２つのコアプロセッサは相互に独立に動作してもよい。一のコアプロセッサ（主コア）は主無線電力回路のために、他のコアプロセッサ（超低電力コア）は超低電力機能（センス回路、リレーの制御等）のために使用される。センス回路のいくつかまたはすべては超低電力コアに組み込まれてもよい（例えば、発振回路のための比較器及びほかの受動部品）。主コアは超低電力モードにおいて、超低電力コアは動作モードにおいて出力を下げられてもよい。遷移期間において、両コアプロセッサは電力を供給されてもよい。超低電力コアはエネルギー貯蔵ユニットから排他的に電力を取得してもよいし、基本回路及びエネルギー貯蔵ユニットの組み合わせから電力を取得してもよいし、基本回路だけから電力を取得してもよい。超低電力プロセッサは基本プロセッサより低い電力消費のために最適化されてもよい（例えば、より低いクロック速度で動作することにより）。超低電力コアは電流漏れを最小化するために主コアから分離されてもよい（例えば、溝をエッチングするまたは絶縁物質を蒸着することにより）。

いくつかの異なるプロセッサ及び制御ユニットが様々な実施形態を通して説明される。図２の実施形態は制御ユニット２０８と、例えば図４乃至６に示したような、統合マイクロプロセッサを備えるセンス回路２０６とを含む。図７の実施形態はセンス回路から分離した超低電力プロセッサを備える超低電力回路を含む。センス回路は図７の実施形態におけるマイクロプロセッサを備えてもよいし、備えなくてもよい。エネルギー貯蔵装置の図１６の実施形態は充電制御器を備える。議論したように、図２３の実施形態は単一のプロセッサを含み、センス回路はプロセッサを含まない。図２６の実施形態はデジタル発振器出力及びアナログ・デジタル変換（Ａ／Ｄ）入力を有するマイクロコントローラユニットを含む。マイクロプロセッサの数と機能は適切な制御機能が出力を上げられ、適切な時期に使用可能であることを可能にする基本的に任意の方法で展開されてもよいことを理解すべきである。プロセッサ、マイクロプロセッサ、ＭＰＵ、ＭＣＵ、ＰＩＣ、超低電力プロセッサ、充電制御、充電ユニット、またはほかの制御器用語等の異なる用語の導入により導入された本質的差異がある限りにおいて、用語におけるこれらの差異は発明の範囲を限定するために解釈されるべきではない。代わりに、制御器の位置及び配置は実施形態間で交換されてもよいことを理解すべきである。

センス回路２０６を実装するために発振器４０２の周波数を測定することに代えて、採用されてもよい数々のほかの技術がある。図２４はセンス回路２０６の代替実装を示す。この配置において、センス回路２０６は電力転送のために使用されるコイルＬｐ２１２と同じものを検知のために使用する。センス回路２０６はさらなるインダクタＬｓｅｎ２４０４を備え、それは１次コイルＬｐ２１２とのブリッジを形成する。（インダクタは任意のインピーダンスのものが使用され、抵抗性の（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）もの、リアクタンス性の（ｒｅａｃｔｉｖｅ）もの、またはほかの素子の組み合わせが使用されてもよいが）、このブリッジは発振器４０２により駆動されてもよい。この実施形態において、発振器の出力電圧及び周波数はＬｓｅｎ２４０４及びＬｐ２１２間に形成されたインダクタンスブリッジを横断して最小のワット損があるものである。Ｌｐ２１２を横断して見られるインダクタンスが変化すれば、これはブリッジの中点Ｍにおいてピーク電圧の変化をもたらすだろう。このインダクタンスは、図１に示されたような可搬装置がその２次コイルが１次コイルに結合されるように無線電力供給装置２００上に置かれれば、変化するだろう。これは可搬装置内に負荷があるか否かにかかわらず同じである。インダクタンスはまた金属体または磁性物質を含む物体が１次コイルＬｐ２１２付近に置かれれば変化するだろう。同様に、インダクタンスは装置または金属体が無線電力供給装置２００から除かれれば変化するだろう。

この実施形態において、センス回路２０６はピーク検知器２４０２を使用して点Ｍにおいてピーク電圧を検知する。ピーク検知器２４０２の出力はマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）４０６に送り込まれる。ＭＰＵ４０６は定期的にピーク検知器２４０２の値を読み取る。２つの連続する読取値間でこの値が変化すれば、センス回路２０６はインダクタンスの変化が起こったことを決定し、無線電力供給装置２００は電力を要求する有効な装置があるかどうかまたはこれは異物によるのかどうかを点検する。それはノイズの影響を低減するために測定において移動平均を取ってもよい。

センス回路２０６はＭＰＵ４０６により制御される２つのスイッチＳＷ３ ４０４、ＳＷ４ ４０８を使用してもよい。示された実施形態において、ＳＷ３ ４０４は無線電力供給装置２００が可搬装置に電力を供給しているときにセンス回路２０６を１次コイルＬｐ２１２から分離するために使用される。スイッチＳＷ３ ４０４は、待機モードの間は閉じており、電力供給の間は開いている。スイッチＳＷ４ ４０８はセンス回路２０６の電力消費をさらに低減するために使用される。発振器４０２及びピーク検知器２４０２に継続的に電力を供給させるよりはむしろ、ＭＰＵ４０６が各インダクタンス測定の間、ＳＷ４ ４０８を閉じるだけである。ＳＷ３ ４０４はこの例においてセンス回路２０６内のＭＰＵ４０６により制御されるが、それは代わりに主無線電力供給装置２００内の制御ユニット２０８により制御されてもよい。

図２５はシステムの一実装を示すフロー図を示す。このフロー図はインダクタンスの変化を決定するために行われる別個の測定を示す。この変形において、エネルギー貯蔵素子１６０４が枯渇すれば、システムは一時的にセンス回路２０６を使用せず、エネルギー貯蔵素子１６０４が充電されるまで装置検証システムだけを使用する。図２５において、Ｘ１はそれを下回るとエネルギー貯蔵素子１６０４が再充電される閾値であり、Ｘ２はそれを上回って十分に充電される閾値である。Ｙはセンス回路２０６を動作させるためのインダクタンスの測定値の差である。この例において、インダクタンスの読取値を含むメモリは各測定の後に更新される。これは回路が、例えば周辺温度によるコイルインダクタンスの変動により、徐々にドリフトに従うということを意味する。代替方法として、メモリは更新されない。これは周辺状態の変動により、より多くの偽トリガーがあることを意味するだろう。しかし、それはまた、装置がシステム付近に非常にゆっくりともたらされた場合に、システムがだまされるのを防止するだろう。

図２５を参照して、フロー図の最初２５０２から開始すると、ピーク検知器が読み取られ２５０６、メモリ内に保存されうるように２５０８、ＳＷ３及びＳＷ４が閉じられる一方でＳＷ１は開かれる２５０４。測定が完了すると、ＳＷ４が開かれ２５１０、エネルギー貯蔵素子内のエネルギー量が測定され２５１２、メモリ内に保存される２５１４。エネルギー量が閾値を下回っていなければ２５１６、プロセッサは待機し２５１８、ＳＷ４を閉じて２５２０ピーク検知器を準備し２５２２、値をメモリ内に保存する２５２４。一旦第２のピークの読取値が取得されると、ＳＷ４は開かれ２５２６、２つの読取値の絶対値が閾値と比較される２５２８。比較が閾値を下回れば、インダクタンスの測定値にセンス回路を動作させるのに十分大きな差はなく、戻ってエネルギー貯蔵素子２５１２内のエネルギー量を読み取る前に２５１２、第２の測定値はメモリ内の第１の測定値を上書きする２５３０、２５３２。インダクタンスの測定値の差がセンス回路を動作させるか２５２８、エネルギー貯蔵素子が再充電される必要があれば２３７６、ＳＷ３は開かれ、ＳＷ１は閉じられる２５３４。システムは装置が存在するかどうか２５３６及びそれが電力を必要とするかどうか２５３８を決定する。異物が存在しなければ２５４０、電力は遠隔の装置に供給される２５４２。待機期間２５４４の後、システムは装置が依然存在するかどうか、電力を必要とするかどうか、及び異物が除かれたことを確かめるために点検を行う。装置が存在しない、電力を必要としない、または異物が存在すれば、システムはエネルギー貯蔵素子が充電閾値を上回るかどうかを点検する２５４６。システムはエネルギー貯蔵素子をそれが閾値を上回るまで充電し続け、そして戻って待機する２５０４。

図２６はマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）２６０２を使用したセンス回路の一実装を示す。ＭＣＵはデジタル発振器出力及びアナログ・デジタル変換（Ａ／Ｄ）入力を備える。この実装において、１次コイルＬｐ２１２のインダクタンスは帯域通過フィルタを形成するために使用される。このフィルタは矩形波信号の基本周波数成分を選択的にフィルタし、正弦波を生成するために使用される。しかし、Ｌｐ２１２のインダクタンスが変化するにつれて、通過帯域周波数もまた変化し、それにより結果として得られる信号の振幅及び位相を共に変更する。この実施形態の一利点はフィルタリング及びインダクタンスの検知が受動部品だけを使用して同じステップにおいて行われることである。

この実施形態において、デジタル矩形波出力はＬｐ２１２及びＣ１の並列の組み合わせにＣ２を介して交流結合される。Ｌｐ及びＣ１は発振器の周波数付近で共振する。この組み合わせはＲ１及びＲ２により形成されたレベルシフターにＣ３を介して交流結合される。Ｒ１及びＲ２は負電圧がＭＣＵに入るのを防止するために信号に直流成分を加える。Ｒ１の先端には発振器のレール電圧が与えられる。これはＭＣＵ２６０２の出力ピンから供給される。これは測定が行われていないときにＭＣＵ２６０２がこの電圧を除き、Ｒ１及びＲ２を介してワット損を防止できることを意味する。レベルシフターからの出力はＭＣＵ２６０２のアナログ・デジタル変換器入力に印加される。

一般に、より高い電力消費を犠牲にしてより大きな感度が得られるので、トレードオフがある。これは例えば、増幅器を使用すること、ピーク検知よりはむしろ位相敏感検知を使用すること、より高い電圧レベルを使用すること、またはより長い捕捉時間それ故にセンス回路２０６がスリープモードであるより短い時間を有することでありうる。このトレードオフをシステムが置かれる場所に依存して感度及び電力消費を最適化しうるようにソフトウェアで構成可能にすることも可能である。

センス回路２０６内の発振器の信号の周波数は動的に変化するかもしれない。これは周波数を、出力振幅曲線に対してインダクタンスの最も敏感な部分上に位置付けること、低ワット損の領域内に位置付けること、または２つの間の最適化されたトレードオフ内に位置付けることでありうる。周波数は、出力が上がったとき、定期的に、またはセンス回路２０６がリセットされたときに適合可能である。例えば、装置または金属体は、無線電力供給装置２００上に置かれると、センス回路２００をダイナミックレンジの限界に近づけるかもしれない。センス回路２０６は発振器を、次のイベントをセンスするときにレンジの中心近くに戻すために、調整できる。システムを実装する代替方法は、常に周波数を最大振幅の位置に調整することである。振幅のどのような低減も変化が起こったことを示すだろう。

図２７は図２６の回路の代表的な動作を示す。図２７（ａ）はＭＣＵ２６０２内の信号（内部発振器のクロックから分周された）を示す。図２７（ｂ）はＭＣＵ２６０２からの、インピーダンスブリッジに印加される発振器の出力を示す。図２７（ｃ）は一連の条件下でのブリッジの中点における信号を示す。この信号は振幅及び／または位相が異なる。図２７（ｄ）は一連の異なる条件（例えば、装置または金属体が無線電力供給装置上に置かれた場合）下でのブリッジの中点における信号を示す。一般に、図２７（ｄ）は図２７（ｃ）と振幅及び／または位相において異なる。マイクロプロセッサ２６０２は最初に発振器の信号が安定するようにする。インダクタンスの各測定に対して、アナログ／デジタル変換器からのいくつかの読取値が所与の参照点０からいくつかのクロックサイクルにおいて取得される。これら３つの読取点が図２７（ａ）においてｉ、ｉｉ、ｉｉｉとラベル付けされている。これらの読取点でのアナログ／デジタル変換器による読取値が図２７（ｃ）及び２７（ｄ）に示される。この例において、図２７（ｄ）の場合に得られた値は図２７（ｃ）のものと異なり、何らかの変化が起こったことを示していることが理解できる。異なる点で信号をサンプリングすることの一利点は、単にピーク信号を測定することよりはむしろ、センス回路２０６をより敏感にできることである。なぜなら、回路は位相及び振幅の変化に反応するからである。一実施形態において、測定点はセンス周波数のサイクルにおける同じ点と一致しない。特に、少なくとも１つの読取値は有意な振幅から得られるかもしれない。なぜなら、０に近い２つの値を比較することはノイズにより引き起こされる誤りが生じやすいからである。これを保証する一方法は時間間隔が一定でないことを確認することである（例えば、読取点ｉ及び読取点ｉｉの間の時間間隔は読取点ｉｉ及び読取点ｉｉｉの間のものと異なる）。

センス回路２０６は位相に敏感であってもよい。なぜなら、負荷のインピーダンスを正確に平衡させる２次コイル内へのフェライトまたはほかの同様の物質の添加により引き起こされるインピーダンスの変化があることが可能だからである。センス回路２０６を位相に敏感にする代替方法は、異なる周波数において２つのピーク振幅測定を行うことである。なぜなら、誘導インピーダンスは交流抵抗損失への異周波数依存性を有するからである。

図２８はピーク検知器が使用される、図２６の実装の代替実施形態である。いくつかのＭＰＵは高速のアナログ・デジタル変換器を備えておらず、位相敏感技術は非現実的である。この例において、ピーク検知器はダイオードＤ１ ２８０２及びキャパシタＣ４により形成される。

図２９は位相敏感検知が使用される代替実施形態を示す。図２６の実施形態と同様に、キャパシタＣ１は１次コイルＬｐ２１２と共に帯域通過フィルタを形成する。直流阻止キャパシタＣ２及びＣ３、並びにレベルシフター（Ｒ１、Ｒ２）もある。しかし、レベルシフターの出力はこの実施形態のマイクロコントローラ２９０２が採用する内部比較器の入力に結合される。ほかの入力は供給レールの中間の内部参照を使用して設定できる。この比較器は、正弦波でありかつ減衰したクリーンなデジタル信号をレベルシフターから生成するために使用される。比較器からのデジタル信号は位相検知器２９０４の一方の入力に結合され、他方の入力は発振器の出力からもたらされる。位相検知器２９０４の出力はＭＣＵのアナログ入力に結合される。１次コイルの実効インダクタンスが変化するにつれて、レベルシフターにおける信号の位相は発振器の出力に対して変化するだろう。位相検知器２９０４は、出力として発振器の出力に関連する信号間の位相差のアナログ電圧表現を有し、それ故にインダクタンスの測定器である。

位相検知器２９０４は、例えば低域通過フィルタに結合された排他的論理和ゲート２９０６を使用して、実現できる。低域通過フィルタは抵抗２９０８と接地キャパシタ２９１０とを直列接続する。任意選択で、位相シフター２９０６が位相検知器２９０４へのどちらかの経路において使用できる。これは帯域通過応答が発振器の周波数の中心にあるときに位相検知器２９０４の出力がその範囲の中間にあるようにシステムにバイアスをかけるために使用できる。中心周波数からの正及び負のインダクタンスの偏位を区別することが可能である。位相シフター２９０６は９０度の位相シフトを提供すべきである。これは信号が減衰するのを犠牲にして図示するように２つのＲＣネットワーク（２９１２、２９１４、２９１６、２９１８）を使用することにより実装されてもよい。信号経路に余分な減衰を導入することよりはむしろ、代替方法は位相検知器の第２の入力に印加される発振器の信号を位相シフトすることである。この場合、信号は第２の比較器を使用してデジタル信号に変換されてもよい。

図３０は図２４の実施形態の変形を示す。センス回路２０６は、別個のインピーダンス（図２４におけるＬｓｅｎ）を備える代わりに、１次コイルと直列に共振キャパシタ２１４を使用する。図２４で概説したセンス副回路は図３０に示す現在の実施形態におけるセンス回路を参照する。発振器４０２はキャパシタ８１４が逆変換器２１０の出力に接続される点に適用される。キャパシタ２１４及びインダクタ２１２の中点はピーク検知器２４０２に接続される。装置が１次コイル２１２付近に置かれると、１次コイル２１２を横断して見られる実効インダクタンスは変化し、それによりキャパシタ−インダクタの組み合わせの共振周波数を変更するだろう。これは同じくピーク検知器における信号の振幅及び／または位相を変更するだろう。この実施形態の利点はセンス回路のために余分なインピーダンス素子を備えることが不要であることである。しかし、それはセンス回路を１次コイルから分離するために２つのスイッチが必要とされることを意味するかもしれない。

図３１は無線電力供給装置２００が電源入力よりはむしろ直流入力を有する本発明の例を示す。この例において、直流電力供給装置３１０２は電源のコンセントに置かれ、ケーブル３１０４は直流電力を無線電力供給装置２００に供給する。直流電力供給装置３１０２は電源整流２１８及び直流／直流変換器２１６を備える。しかし、それはまた電源整流２１８の前にスイッチ３１０８を備える。直流電力供給装置及び無線電力供給装置２００の間のケーブル３１０４は直流電力供給装置３１０２内のスイッチ３１０８がセンス回路２０６により制御されうるように別の線を備える。

直流電源３１０２はまた異なる装置に電力を供給するために無線電力供給装置２００なしで使用されてもよい。直流電力入力を有するほかの装置は図３１の直流電力供給装置３１０２から恩恵を受けるかもしれない。そのような装置は待機状態であるときに小さなＭＰＵ４０６に電力を供給するエネルギー貯蔵ユニット２０４を備えるだろう。刺激からトリガー信号を受信すると、装置はケーブル３１０４を介してスイッチＳＷ２ ３１０８を閉じるために信号を送りうる。そのような刺激は遠隔制御信号（例えば、光、無線、ＲＦ、超音波）から、近接センサーから、別の装置から、またはタイマーから来るかもしれない。代替方法として、装置は別個のエネルギー貯蔵ユニット１６０４またはマイクロプロセッサ４０６の必要なくＳＷ２ ３１０８を作動させる押しボタンスイッチを備えてもよい。

図３２は電力供給装置３１０２と同様の工程を制御する論理回路３２０２を備える高性能電力供給装置３１０２の一実施形態を示す。この同じ電力供給装置３１０２は電力供給装置３１０２の電圧レベル及びスリープサイクルを制御してもよい。そのような電力供給装置はより新しいノートパソコンに電力を供給するために使用される。単純なコマンドまたは論理レベルは、ずっと低い電力消費のスリープサイクルを開始して終了することのほかに、電力供給装置３１０２の様々な態様を制御しうる。

図３３は別個のエネルギー貯蔵素子１６０４が使用されない実施形態を示す。この構成において、電源整流の前にスイッチ３１０８を備えることは可能でない。なぜなら、２次電源がないからである。代わりに、電源整流２１８は初めから終わりまで動作する。センス回路２０６の電源は電源整流２１８の出力から切られる。スイッチ３１０８は電源整流２１８ユニット及びほかのすべての（または、できるだけ多くの）ユニットの間に置かれる。電源整流と関連する損失があるだろう。スイッチ３１０８はまたシステム内のほかの点に、待機の間、システムの異なる部分を選択的に動作させ続けるために、置かれてもよい。

図３４は電力入力が直流である実施形態を示す。この実施形態の一用途は自動車用途である。動作は図３３の実施形態に非常に類似する。

図３５は別個のセンス回路２０６が使用されない実施形態を示す。代わりに、装置は英国特許第２４１４１２１号（参照により組み込まれる）に開示されたのと同様の方法を使用して１次コイル２１２に定期的に電力を印加することにより検出される。しかし、この実施形態はエネルギー貯蔵ユニット２０４及び電源からの電気の供給を切るためのスイッチ３５０２が存在する点で英国特許第２４１４１２１号と異なる。待機の間、制御ユニット２０８はエネルギー貯蔵素子１６０４から電力を供給される。制御ユニット２０８はまたエネルギー貯蔵素子１６０４から逆変換器２１０を介して１次コイル２１２に電力を供給できる。時々電力が、装置が自身の存在を知らせるために通信するかどうかを確かめるために、短時間１次コイル２１２に印加される。しかし、装置が通信するのに必要とされる電力レベルは装置に十分な電力を転送するのに必要とされる電力より小さい。制御ユニット２０８はそれ故により低レベルの電力を供給するために逆変換器２１０を作動させることができ、それ故にエネルギー貯蔵素子１６０４から取得されるエネルギー量はより少ない。制御ユニット２０８は、装置が存在するという信号を受信すれば、システムがエネルギー貯蔵素子２０４よりはむしろ電源から電力を供給されるように電源整流２１８のスイッチを入れることができる。有効な装置が存在すれば、それはまた電力要求を通信できる。無線電力供給装置２００は１次コイル２１２から得られる電力を測定し、装置の電力要求と比較する。２つの間に有意な差がなければ、無線電力供給装置２００は有効な装置があり、異物がないことを決定し、それ故に装置への十分な電力供給を可能にする。

装置からそれが存在するという情報を受信する代わりに、無線電力供給装置２００は単に１次コイル２１２から得られる電力を監視することにより何かが存在することを検知してもよい。得られた電力が一連の測定間で変化すれば（または、閾値より大きい）、電力を得る装置または異物のいずれかがある。現在の実施形態において、無線電力供給装置２００は異物が存在するかどうかを十分な電力を印加する前に決定する。この方法は逆変換器２１０が発振器４０２として使用されることを除いてセンス回路２０６と同様である。電力消費を低減するために、周波数は共振を避けると共に、ワット損を低減するために大きなリアクタンスがあるように変更されてもよい。逆変換器２１０に印加されるレール電圧は低減されてもよい。

図３６はいくつかの１次コイル２１２、３６０６、３６０８、３６１０が存在する実施形態を示す。これら個々の１次コイルはそれぞれ可搬装置に電力を供給するために使用されてもよい。これは多数の装置が同時に電力を供給されうるようにする。代替方法として、１次コイル２１２、３６０６、３６０８、３６１０は、例えば国際公開第２００４／０３８８８８号に開示されたように、異なる型の装置が電力を供給されるように、互いに異なってもよい。代替方法として、無線電力供給装置２００のいくつかの構成は、装置が連続区域上のどこに位置付けられても依然電力を受信できるようにするために、コイルの配列を備える。そのようなシステムの例が国際公開第０３／１０５３０８号に説明される。多重コイルを備える無線電力供給装置２００において、センス回路３６０２はコイルのいくつかまたはすべての間で共有され、多数のセンス回路２０６の必要を省いてもよい。装置（または、ほかの物体）が無線電力供給装置２００上に置かれるまたは除かれるたびに、センス回路３６０２は動作する。無線電力供給装置ユニット２００は各非能動的なコイルを、どのコイルが付近に有効な装置を有するかを確かめるために、調査するだろう。異物の存在の最初の点検の後、無線電力供給装置２００は電力を要求するコイルに電力を印加するだろう。一実施形態において、電力供給装置上のいくつかの装置は電力を要求するかもしれないし、しないかもしれない。例えば、装置のいくつかは充電された電池を備えるかもしれない。従って、無線電力供給装置は出力を上げられる部分もあれば、上げられない部分もあるように分割されてもよい。

図３６において、無線電力供給装置２００内のすべてのコイルを並列に接続するために多極スイッチ３６１２が使用される。センス回路３６０２は装置（または、物体）が任意のコイル２１２、３６０６、３６０８、３６１０付近に置かれると動作させるだろう。なぜなら、任意の個々のインダクタンスの変化が並列の組み合わせの全体のインダクタンスを変更するだろうからである。現在の実施形態において、主制御回路は各コイルをどれが電力を供給されるべきかを決定するために調査する。代替方法として、図２１におけるすべてのスイッチをグループ化するよりはむしろ、スイッチは個々にＭＰＵにより制御されてもよい。そのようなシステムにおいて、ＭＰＵは各コイルに対して別個の測定を行わなければならない。これは、全体の検知時間がより長い（それ故に待機電力がより大きい）ことを意味するが、インダクタンスの変化に対する感度もより大きいことを意味する。

１次コイルＬｐ１、Ｌｐ２ ２１２、３６０６、３６０８、３６１０等を直流接続に結合するよりはむしろ、それらはセンスコイルの数巻きを各１次コイル２１２、３６０６、３６０８、３６１０に巻き付けることにより結合できる。スイッチ３６１２のいくつかまたはすべてをこの方法を使用して除くことが可能かもしれない。

図３７は電力節約のために多重チャネルへの電力を最小化するためのシステムの一実施形態を示す。この構成は能動的な１次の任意の組み合わせが必要に応じて充電または電力を供給できるようにする。それはまたセンス及びセンス制御ユニット３７０２がスイッチ３７１４、３７１６、３７１８、及び３７２０を使用して各チャネルまたは１次を別々に時間切れにできるようにし、各々が独立の超低電力モードを有しうるようにする。図３６の実施形態において使用されたものと同様の多極スイッチ３７０４がまた採用されてもよい。一旦すべてが出力を下げられると、主電力のスイッチを切り、補助装置及び電力を制御できる。

図３７において、各１次コイル２１２、３６０６、３６０８、３６１０は別個の駆動／制御ユニットを備える。もちろん、図３６の実施形態に示したように、単一の駆動／制御ユニット３６０４が代わりに実装されてもよい。

図３８は多重チャネルシステムにおける超低電力システムの使用の一実施形態を示す。各チャネルまたは１次制御器は最初に２次システムを切り、次にさらにより低い電力消費のために１次を切ることができる。このシステムは直流電力供給装置３１０２を遠隔から論理通信リンクを介して制御できるようにする。

図３９はセンス回路３７０２により制御されるＳＷ２ ３１０８を使用して電力を直接切る電力供給装置の一実施形態を示す。

図４０に示される実施形態において、近接検知器４００２として作動するセンス回路は最初に装置または異物が無線電力供給装置２００付近に置かれたことを検知するために使用される。それはまた装置または異物が無線電力供給装置２００から除かれるかどうかも検知する。この近接検知器４００２は１次コイル２１２から完全に分離し、従ってそれに接続されない。一実施形態において、近接検知器４００２は存在する装置または物体の変化が起こったことだけを知る。

任意選択で、誘導近接センサーは無線電力供給装置２００内の、電力を転送するために使用されるコイルとは独立した別のコイルを使用して形成されうる。使用されうる別の型の近接検知器４００２は容量近接検知器である。物体の存在は２つの金属電極間で誘電率の変化を引き起こす。代替方法として、キャパシタンスはセンサーと物体との間での相互キャパシタンスの変化により変化するかもしれない。別の型の近接検知器４００２はホール効果センサーである。磁場の変化に応じて電圧の変化がある。可搬装置内のフェライト磁心または同様の特性を有するほかの物質の存在は磁場を変更することをもたらすかもしれない。

近接検知器４００２を実装するいくつかの異なる方法がある。光検知器、例えば光電池装置、が使用されうる。装置が無線電力供給装置２００上に置かれると、より少ない周辺光が光電池に入り、それにより装置の存在を示す。光の状態を変動させることにより生成される偽トリガーは劇的な影響を有しないだろう。代替方法として、ＬＥＤまたはレーザーが可視または不可視の周波数で光を生成するために使用され、反射光が検知されうる。別の選択肢は超音波近接検知器だろう。圧力スイッチ等の接触に基づく検知器を使用することも可能である。装置が無線電力供給装置２００上に置かれ、印加された圧力が電気的に接続するのに十分であれば、センス回路が供給するものと同じ信号を供給する。可搬装置内にその検知を容易にする素子を備えることも可能である。例えば、装置は永久磁石を備えてもよい。この磁石は無線電力供給装置２００付近にあるとき、磁力により無線電力供給装置２００内のスイッチを作動させる。近接検知器として作動するさらなるセンス回路は、ホールセンサー、リードスイッチ、運動センサー、スイッチ、圧力センサー、光センサー、または１次ユニット付近にある物体の存在を検知できるほかの任意のセンサーを備えうる。

使用されうるセンス回路２０６のいくつかの可能な構成がある。インダクタンスブリッジを使用する代わりに、ほかのリアクタンス性及び／または抵抗性の素子がブリッジを形成するために使用されうる。リアクタンス素子は容量性のものでも誘導性のものでもよい。共振がインダクタンスの変化へのブリッジの感度を増大させるために形成されてもよい。

いくつかの実施形態において、別個のエネルギー源は外部手段である。これらの外部手段はエネルギー収穫（それによりＲＦ放出装置からの大気中の漂遊ＲＦエネルギーが抽出される）、太陽、熱、風、運動エネルギー、水力発電等を含みうる。再充電可能なエネルギー源を使用する代わりに、１次電池等の再充電不可能な源を使用できる。使用できるほかの形式のエネルギー貯蔵は燃料電池を含む。別の形式のエネルギー貯蔵はスプリング内に保存されたエネルギーを使用することである。同様の技術が手回し式ラジオ、ライト、及びトーチのために使用されてきた。ユーザはハンドルを回してエネルギーをスプリング内に保存できる。別の実施形態において、電源直流電力供給装置は低電力量、例えば３０ｍＷ、のさらなる出力を供給し、待機モードを有してもよい。

センス回路２０６を実装する別の方法は、エネルギーの短い接続試験用パケットを定期的に送信し（例えば、ＲＦまたはほかの周波数で）、有効な装置がメッセージを同じまたは異なる周波数で送信し返すことにより応答するまで待機する。情報のそのような接続試験用パケットは同じ誘導コイルを使用して伝送できる。または代替方法として、別個のアンテナが使用されてもよい。代替方法として、装置自身が工程を初期化できる。センス回路２０６は、装置が存在することを決定できるように、情報の接続試験用パケットに定期的に聞き耳を立てることができる。情報は正弦波トーン、ほかの形式のトーン（例えば、方形波または三角波）、パルス系列、または情報パケットでありうる。

電源整流器２１８は、交流電圧を下げるための変圧器、交流電圧を直流電圧に変換するためのダイオードブリッジ、及び平滑キャパシタを備えてもよい。リップルを低減するためまたは電磁準拠のためにインダクタやフィルタ等のほかの部品があってもよい。直流電圧を異なる直流電圧に変換するために直流／直流変換器（それはスイッチモード直流／直流変換器でもよい）があってもよい。（４つのダイオードからなる）フルダイオードブリッジの代わりに、（２つのダイオードの）ハーフブリッジが使用されてもよい。または代替方法として、中心タップ付き変圧器が２つのダイオードと共に使用されてもよい。ダイオードはショットキーダイオードでもよい。ダイオードの代わりに、電圧低下を低減するためにトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴトランジスタでもよい）が使用されてもよい。電源スイッチが操作されたときに過渡サージを避けるために技術が使用されてもよい。これらはフィルタを採用してもよい。代替方法として、負荷のスイッチは可変オン抵抗を有するＭＯＳＦＥＴを使用して徐々に入れられてもよい。直列接続スイッチが使用されてもよい。

説明した実施形態において、磁場及び誘導コイルは様々な形式をとりうる。生成される場は電力伝達面に関して垂直、平行、またはほかの任意の配置でありうる。コイルは磁心を備えるまたは備えないぜんまい巻きコイルでありうる。それらはプリント回路基板コイルでありうる。コイルはフェライト棒または角棒に巻かれうる。コイルは遮蔽を備えても備えなくてもよい。コイル軸は電力伝達場に対して平行または垂直であってもよい。待機センス中の電流及び／または電圧は典型的に電力転送中よりずっと低いだろう。センス待機中に印加される周波数は電力転送中に印加される周波数と異なるまたは同じであってもよい。電圧、電流、及び周波数のいくつかまたはすべては動作及び／または待機センス中に変化しても変化がなくてもよい。

スイッチは、電磁リレー、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、固体リレー、またはほかの部品でありうる。ラッチリレーは任意選択であり、継続的に存在する制御電圧に依存しない。それ故に漏れ電流及び電力損はより少ないだろう。しかし、ラッチリレーは非ラッチのものより大幅に費用がかかりうる。代替方法として、制御電圧がないとＳＷ１は開き、ＳＷ４は閉じるように構成された非ラッチリレーを使用することも可能である。主制御論理回路が出力を上げると自身の電力をリレーに供給してそれらを正しい位置に保つという電子ラッチが行われうる。

本発明の動作は誘導無線電力システム２００の文脈で示されたが、それはまたほかの型の無線電力システムにも適用可能である。例えば、それはエネルギーが高周波（マイクロ波周波数を含むが、これに限定されるものではない）を介して伝送されるところで使用されるだろう。無線電力供給装置はまたエバネセント波結合（例えば、Ｗｉｔｒｉｃｉｔｙ）により伝送されてもよい。電力はまた容量結合により転送されてもよい。電力はまた光学的に伝送されてもよい。ほかの形式の誘導性の、容量性の、磁気の、静電気の、または電磁気の電力転送が使用されてもよい。可搬装置がエネルギー貯蔵装置を備える必要はない。無線電力伝送機が電源への接続を備えることは不要である。伝送機は電池や超キャパシタ、燃料電池、燃料発電機等の内部または外部電源により電力を供給されてもよい。代替方法として、それはほかの手段により電力を得てもよい（例えば、エネルギー収穫、太陽、風、運動、熱、水力発電等）。

図４１は方法の一実施形態を使用して補助回路を制御することを追加したものを示す。これはこの制御により影響を与えられるさらなる装置でありうる。ＳＷ１ ２０２が閉じられて電源が無線電力供給装置２００に通じるようにすると、それはまた電源が補助出力ソケットに通じるようにする。このソケットに接続される任意の装置のスイッチはまた入れられるだろう。

図４２は遠隔制御される補助ユニットの一実施形態を示す。主回路７０４は第２の装置４２０２に送信される信号を制御する。その装置は、例えばスイッチ４２０４を介して、さらなる電力及び／または必要に応じて機能を制御する。信号は従来の有線接続、光ファイバー、無線、自由空間光、超音波等により伝送されてもよい。この無線制御は任意の型の受信機／送信機の組または送受信機の組４２０６、４２１０でありうることにも注目すべきである。通信形式のいくつかの例はＺｉｇｂｅｅやＺＷａｖｅ、（網形回線網）電流線搬送、Ｘ１０等を含む。これらの制御技術はほかのシステムの機能４２０８をより容易にする。なぜなら、それらは家電、温度自動調節器、照明、及びほかの動力装置を制御するために設計されるからである。これは、外部装置を制御するために送信されるコマンドを含む単純なコマンド集合でありうる。補助ユニットは、電源電力供給装置が補助ユニットのいくつかまたはすべてから切断される間、電力を供給するために、電池またはほかの電源を備えてもよい。一実施形態において、電源電力は、補助ユニット内のほかの回路が電源電力供給装置から分離される間、受信回路に電力を供給するために、ほかの電源として使用される。

図４３はセンス回路２０６が信号を直接伝送することを除いて図２７の実施形態と同様の代替実施形態を示す。

図４４及び４５は無線電力供給装置が別の電子装置に統合される代替実施形態を示す。無線電力システム内の制御回路はほかの電子回路への電力の供給を制御できる。

システムは無線電力システムの文脈で示されたが、それはまたほかのシステムにも適用可能である。システムはその付近への物体、人間、または動物の到来に応じて待機を解除する。

システムの一可能分野は無線周波数識別（ＲＦＩＤ）と近距離無線通信（ＮＦＣ）及び非接触型スマートカード等の関連技術である。これらのシステムにおいて、情報は無線周波数または誘導手段により読取機４６０６とタグ４６０４または装置との間で交換される。タグ／装置４６０４は受動的であってもよい。それは受信した電磁力から電力を取得し、内部電池の必要がない。代替方法として、タグ／装置４６０４は能動的であり、電力のために内部電池を備えてもよい。装置は典型的に、コイル、送信／受信回路、及びマイクロプロセッサまたはほかの制御論理回路からなるアンテナを備える。単純なタグは受動的であり、身元を与えるために単にシリアル番号を伝送し返してもよい。携帯電話に内蔵されるより複雑なＮＦＣ装置は読取機及び電話の間で情報を送信及び受信できる。読取機は様々な目的、例えば現金不要支払いシステム、広告、地域情報のために使用される。そのようなシステムが永久に作動するのは好ましくない。なぜなら、それらは頻繁に訪問されないかもしれないからである。

図４６はＲＦＩＤシステムで使用される本発明の例を示す（ＮＦＣ及びほかの非接触型支払いシステムにも適用可能）。ＲＦＩＤタグ４６０４が読取機４６０２付近に置かれると、センス回路２０６は付近にタグ／装置があることを決定する。システムはそれ故に電源供給装置を接続し、読取機４６０２の出力を上げる。読取機は付近でタグ／装置４６０４を探し、それらと通信する。読取機４６０２がタグ／装置に電力を転送することは不要である。読取機４６０２は付近のすべてのタグ／装置４６０４と通信し終えた後、再び待機状態に入りうる。システムは次の変化が起こる（タグ／装置が除かれるまたは置かれる）までこの状態のままである。

以上の説明は本発明の現在の実施形態のものである。様々な変更が添付の請求項に記載された発明の精神及びより広い態様から逸脱しない範囲で行われうる。それは均等論を含む特許法の原則に従って解釈されるべきである。請求項の要素への単数での、例えば冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、または「ｓａｉｄ」を使用した、任意の参照はその要素を単数に限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (44)

1. １次ユニットから分離可能な２次装置に電力を転送できる前記１次ユニット内の電力消費を低減するための方法であって、
   物体によるインダクタンスの変化を検知するために前記１次ユニット内のブリッジを備えるセンス回路を使用して前記１次ユニット付近で物体の存在を検知するステップと、
   前記１次ユニット付近での前記物体の存在の検知に応じて前記物体に電力のパルスを送信するステップと、
   前記物体への前記電力のパルスの送信に応じて前記１次ユニット付近に有効な２次装置が存在するかどうかを決定するステップと、
   有効な２次装置が存在しないという決定に応じて前記１次ユニットに供給される電力を制限するステップとを有する、方法。
2. １次ユニットから分離可能な２次装置に電力を転送できる前記１次ユニット内の電力消費を低減するための方法であって、
   前記１次ユニットに低電力のパルスを印加するステップと、
   前記１次ユニット内で前記１次ユニット付近の負荷を示す電力の取得があるかどうかを検知するステップと、
   負荷を検知した場合に前記１次ユニットに前記低電力のパルスより高レベルの電力を供給するステップと、
   前記より高レベルの電力の前記供給に応じて前記１次ユニット付近に有効な２次装置が存在するかどうかを決定するステップと、
   有効な２次装置が存在しないという決定に応じて前記１次ユニットに供給される電力を制限するステップとを有し、
   前記検知することは、エネルギー貯蔵素子からの電力を使用し、有効な２次装置が存在するという決定に応じて、２次装置の電池を充電することと、該２次装置に電力を直接供給することとのうちの少なくとも１つのために、前記２次装置に電力を転送するのに十分な電力を前記１次ユニットに供給する、方法。
3. 有効な２次装置が存在するという決定に応じて前記有効な２次装置が電力を要求するかどうかを決定するステップと、
   存在する有効な２次装置のいずれもが電力を要求しないという決定に応じて前記１次ユニットに供給される電力を制限するステップとをさらに有する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記検知するステップは前記パルスより少ない量の電力を使用する、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記パルスは通信信号を含む、請求項１または２に記載の方法。
6. 前記パルスは２次装置からの通信を可能にするのに十分である、請求項１または２に記載の方法。
7. 前記２次装置から前記２次装置の状態を示す通信を受信するステップを有し、
   有効な２次装置が存在するかどうかを前記決定するステップは少なくとも一部が前記２次装置の前記状態の機能である、請求項１または２に記載の方法。
8. 物体の存在を前記検知するステップは、前記１次ユニット付近の物体の数の変化と、前記１次ユニット付近の１以上の物体の位置の変化とのうち、少なくとも１つを検知するステップを有する、請求項１または２に記載の方法。
9. 物体の存在を前記検知するステップと電力を前記供給するステップとは異なる電源からの電力を使用する、請求項１に記載の方法。
10. 前記検知するステップはエネルギー貯蔵素子からの電力を使用し、
    有効な２次装置が存在するという決定に応じて、２次装置の電池を充電することと、前記２次装置に電力を直接供給することとのうち、少なくとも１つを行うために前記２次装置に電力を転送するのに十分な電力を前記１次ユニットに供給する、請求項１に記載の方法。
11. 前記検知することはエネルギー貯蔵素子からの電力を使用し、
    有効な２次装置が存在するという決定に応じて前記エネルギー貯蔵素子を再充電すると共に、２次装置の電池を充電することと、前記２次装置に電力を直接供給することとのうち、少なくとも１つを行うために前記２次装置に電力を転送するのに十分な電力を前記１次ユニットに供給する、請求項１または２に記載の方法。
12. 前記検知するステップは、物体の存在を示す磁場の変化を検知するステップと、電気容量の変化を検知するステップと、質量の変化を検知するステップと、物体の存在を示す運動の変化を検知するステップと、物体の存在を示す圧力の変化を検知するステップと、物体の存在を示す光レベルの変化を検知するステップとのうち、少なくとも１つを有する、請求項１または２に記載の方法。
13. 有効な２次装置が存在するかどうかの前記決定の機能として、補助ユニットに供給される電力を制御するために前記補助ユニットと通信する、請求項１または２に記載の方法。
14. 有効な２次装置が存在するという決定に応じて前記１次ユニットに電力を供給して前記有効な２次装置に電力を転送する、請求項２に記載の方法。
15. 前記１次ユニットに低電力パルスを前記印加するステップは前記２次装置がその回路に前記１次ユニットとの通信を可能にするのに十分な電力を供給できないような十分に小さな磁場を生成する、請求項２に記載の方法。
16. 前記低電力のパルスと前記より高レベルの電力とは異なる電源を使用する、請求項２に記載の方法。
17. 前記低電力のパルスはエネルギー貯蔵素子からの電力を使用し、
    有効な２次装置が存在するという決定に応じて、２次装置の電池を充電することと、前記２次装置に電力を直接供給することとのうち、少なくとも１つを行うために前記２次装置に電力を転送するのに十分な電力を前記１次ユニットに供給する、請求項２に記載の方法。
18. 前記低電力のパルスはエネルギー貯蔵素子からの電力を使用し、
    有効な２次装置が存在するという決定に応じて、前記エネルギー貯蔵素子を再充電すると共に、２次装置の電池を充電することと、前記２次装置に電力を直接供給することとのうち、少なくとも１つを行うために前記２次装置に電力を転送するのに十分な電力を前記１次ユニットに供給する、請求項２に記載の方法。
19. 有効な２次装置が存在するかどうかの前記決定の機能として、補助ユニットに供給される電力を制御するために前記補助ユニットと通信する、請求項２に記載の方法。
20. １次ユニットから分離可能な２次装置に電力を転送できる前記１次ユニットであって、
    電力供給モードの間に電力を供給するための第１の電力入力と、
    検知モードの間に電力を供給するための第２の電力入力であって、前記第１の電力入力より少ない電力を供給する、第２の電力入力と、
    ２次装置に電力を転送可能な１次副回路と、
    前記１次副回路に前記第１の電力入力を選択的に結合するように動作可能なスイッチと、
    前記１次ユニット付近で物体の存在を検知するためのセンス回路であって、前記第２の電力入力により電力を供給され、前記スイッチを操作して前記検知モードの間に前記第１の電力入力から前記１次副回路を分離し、前記１次ユニットは前記検知モードの間に前記電力供給モードの間よりも少ない電力を消費する、検知回路とを備える、１次ユニット。
21. １次ユニットから分離可能な２次装置に電力を転送できる前記１次ユニットであって、
    電力供給モードの間に２次装置に電力を無線で転送するための電力供給回路と、
    検知モードの間に前記１次ユニット付近で物体の存在を検知するための検知回路と、
    識別モードの間に検知された物体が有効な２次装置であるかどうかを識別するための識別ユニットと、
    電力の供給に前記電力供給回路を選択的に結合及び分離するように動作可能なスイッチと、
    前記１次ユニットを前記検知モードと、前記識別モードと、前記電力供給モードとで交互に操作するようにプログラムされた前記１次ユニット内にある制御回路であって、前記スイッチを操作して前記検知モードの間に電力の前記供給から前記電力供給回路を分離し、前記１次ユニットは前記検知モードの間に前記電力供給モードの間よりも少ない電力を消費する、制御回路とを備え、
    前記検知回路は、マイクロプロセッサがセンス回路測定の間にだけウェイクアップするのを可能にする監視タイマーを備える前記マイクロプロセッサを備える、１次ユニット。
22. 前記検知回路は、
    インピーダンス素子と、
    前記インピーダンス素子に結合され、前記第２の電力入力を交流電力に変換する発振器と、
    前記インピーダンス素子を横切ってピーク電圧を検知するためのピーク検知器と、
    定期的に前記ピーク検知器の値を読み取り、インピーダンスの変化を検知し、前記スイッチを作動させて前記１次副回路に前記第１の電力入力を選択的に結合するようにプログラムされたマイクロプロセッサとを備える、請求項２０に記載の１次ユニット。
23. 前記検知回路は、
    前記１次副回路内にある１次コイルに選択的に結合された発振回路と、
    前記発振回路の周波数を測定するようにプログラムされたマイクロプロセッサとを備える、請求項２０に記載の１次ユニット。
24. ピーク検知測定の間に前記第２の電力入力に前記ピーク検知器と前記発振器とを選択的に結合するためのスイッチをさらに備える、請求項２２に記載の１次ユニット。
25. 前記インピーダンス素子は２次装置に電力を転送するための前記１次副回路内にある１次コイルを備え、
    前記検知回路はピーク検知測定の間に前記センス回路に前記１次コイルを選択的に結合するためのスイッチを備える、請求項２２に記載の１次ユニット。
26. 前記検知回路はマイクロプロセッサがセンス回路測定の間にだけウェイクアップするのを可能にする監視タイマーを備える前記マイクロプロセッサを備える、請求項２０に記載の１次ユニット。
27. 前記検知回路は、ホールセンサーと、リードスイッチと、運動センサーと、スイッチと、電気容量センサーと、質量センサーと、圧力センサーと、光センサーとのうち、少なくとも１つを備える、請求項２０または２１に記載の１次ユニット。
28. 前記２次装置から前記２次装置の状態を示す通信を受信するための受信機を備え、
    識別ユニットは前記２次装置が有効であるかどうかを少なくとも一部が前記２次装置の前記状態の機能として決定する、請求項２０に記載の１次ユニット。
29. 前記１次副回路は識別ユニットを備え、
    前記１次副回路への前記第１の電力入力の前記結合に応じて前記識別ユニットは有効な２次装置が１次ユニット付近に存在するかどうかを識別するようにプログラムされ、
    有効な２次装置が存在しないという決定に応じて前記スイッチを操作して前記第１の電力入力から前記１次副回路を切断することにより前記１次副回路への電力は制限される、請求項２０に記載の１次ユニット。
30. 前記１次副回路は識別ユニットを備え、
    前記１次副回路への前記第１の電力入力の前記結合に応じて前記識別ユニットは前記２次装置が電力を要求するかどうかを識別するようにプログラムされ、
    ２次装置のいずれもが電力を要求しないという決定に応じて前記スイッチを操作して前記第１の電力入力から前記１次副回路を切断することにより前記１次副回路への電力は制限される、請求項２０に記載の１次ユニット。
31. 前記第２の電力入力はエネルギー貯蔵素子を備え、
    前記第１の電力入力が前記１次副回路に結合される間に前記エネルギー貯蔵素子は再充電される、請求項２０に記載の１次ユニット。
32. 前記第２の電力入力はエネルギー貯蔵素子を備える、請求項２０に記載の１次ユニット。
33. 前記センス回路はスイッチを制御して補助ユニットに前記第１の電力入力を選択的に結合するように動作可能にプログラムされる、請求項２０に記載の１次ユニット。
34. 前記識別ユニットは前記識別モードの間に前記検知された有効な２次装置が電力を要求するかどうかを決定する、請求項２１に記載の１次ユニット。
35. 前記検知モードが、
    前記スイッチを開くことにより前記電力供給回路への電力の前記供給を制限することと、
    前記１次ユニット付近で物体の存在を検知することと、
    前記１次ユニット付近で物体の存在を検知した場合に異なるモードに入ることとを含み、
    前記電力供給モードが、
    前記スイッチを閉じることにより前記１次ユニットに電力を供給することと、
    付近に２次装置があるかどうかを識別することと、
    前記識別に基づいて第２のモードのままであるまたは第１のモードに入ることとを含む、請求項２１に記載の１次ユニット。
36. 前記２次装置から前記２次装置の状態を示す通信を受信するための受信機を備え、
    前記１次ユニットは前記２次装置が有効であるかどうかを少なくとも一部が前記２次装置の前記状態の機能として決定する識別回路を備える、請求項２１に記載の１次ユニット。
37. 前記１次ユニットは識別ユニットを備え、
    前記１次ユニット付近で物体の存在を検知する前記検知回路に応じて前記識別ユニットは前記１次ユニット付近に有効な２次装置が存在するかどうかを識別するようにプログラムされ、
    有効な２次装置を識別しなかったことに応じて前記制御回路は前記スイッチを操作して電力の前記供給から前記電力供給回路を分離する、請求項２１に記載の１次ユニット。
38. 前記１次ユニットは電力供給モードの間に電源から電力を取得し、検知モードの間に２次電源から電力を取得する、請求項２１に記載の１次ユニット。
39. １次ユニットから分離可能な２次装置に電力を転送できる前記１次ユニット内の電力消費を低減するための方法であって、
    検知モードと、識別モードと、電力供給モードとで選択的に動作可能な１次ユニットを供給するステップと、
    前記検知モードの間に前記１次ユニット付近で物体の存在を検知するステップであって、前記検知モードが、
    前記１次ユニットの少なくとも一部への電力の供給を制限することと、
    前記１次ユニット付近で物体の存在を検知することと、
    前記検知することに基づいて前記検知モードのままであるまたは前記識別モードに入ることとを含む、ステップと、
    前記識別モードの間に前記物体を識別するステップであって、前記識別モードが、
    前記検知された物体が有効な２次装置であるかどうかを識別することと、
    有効な２次装置を識別した場合に前記電力供給モードに入ることと、
    有効な２次装置を識別しなかった場合に前記検知モードに入ることとを含む、ステップと、
    前記電力供給モードの間に前記２次装置に無線で電力を供給するステップであって、前記電力供給モードが前記１次ユニットに前記検知モードの間より高レベルの、前記１次ユニットが無線電力供給装置として機能するのに十分な電力を供給することを含む、ステップとを有し、
    前記１次ユニットは、前記検知モード及び前記電力供給モードの間に異なる電源からの電力を使用する、方法。
40. 前記識別モードが前記２次装置から前記２次装置の状態を示す通信を受信することを含み、
    前記検知された物体が有効な２次装置であるかどうかを前記識別することは少なくとも一部が前記２次装置の前記状態の機能である、請求項３９に記載の方法。
41. 物体の存在を前記検知するステップは、前記１次ユニット付近の物体の数の変化と、前記１次ユニット付近の１以上の物体の位置の変化とのうち、少なくとも１つを検知するステップを有する、請求項３９に記載の方法。
42. 前記検知モードの間に前記１次ユニットはエネルギー貯蔵素子からの電力を使用し、
    前記電力供給モードが前記エネルギー貯蔵素子を再充電することを含む、請求項３９に記載の方法。
43. 前記検知モードの間に前記１次ユニットはエネルギー貯蔵素子からの電力を使用する、請求項３９に記載の方法。
44. 前記検知するステップは、物体の存在を示す磁場の変化を検知するステップと、電気容量の変化を検知するステップと、質量の変化を検知するステップと、物体の存在を示す運動の変化を検知するステップと、物体の存在を示す圧力の変化を検知するステップと、物体の存在を示す光レベルの変化を検知するステップとのうち、少なくとも１つを有する、請求項３９に記載の方法。

Images