JP6345174B2 - 電力送信を制御するための方法及び電力送信器 - Google Patents

電力送信を制御するための方法及び電力送信器 Download PDF

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Description

本発明は、無線電力送信システムに関し、特に、無線電力送信器の電力を制御するための方法に関するものである。
近来では、無線充電及び非接触式充電技術が開発され、多くの電子機器に適用されている。無線充電技術は、無線電力送受信を使用し、例えば、携帯電話を充電パッドに位置させることにより携帯電話のバッテリーが自動で充電されるようにすることができる。無線充電技術は、個別の充電コネクターを要求しない。無線充電技術は、電子製品を無線で充電し、有線充電器が不要であることにより、電子製品の防水機能及び携帯性を高めることができる。
共振方式を用いる充電において、充電が必要な電力受信器が無線電力を送信する電力送信器に位置する場合に、電力送信器は、電力受信器を充電させることができる。複数の電力受信器が１つの電力送信器の充電領域に位置する場合には、それぞれの電力受信器から必要とする電力は、１つの電力送信器の送信電力とは異なる。したがって、それぞれの電力受信器に対する充電が効率的に行われる必要がある。
従来の電力送信器は、電力受信器に効率的に電力を供給するために電力制御のための電圧基準を確立する。しかしながら、例えば、電力受信器の特性、ハードウェアデザイン、電力受信器と電力送信器との間の距離、充電位置などのような様々な充電状態により充電効率も変わるはずである。
本発明の目的は、少なくとも上述した問題点及び／又は不都合に取り組み、少なくとも以下の利便性を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、電力送信器での効率的な電力送信を実行できるようにする装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、電力受信器から必要とする電力を定めるための装置及び方法を提供することにある。
上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、電力送信器の電力送信を制御するための方法が提供される。少なくとも１つの電力受信器で受信可能な最小電圧及び最大電圧、上記最小電圧と上記最大電圧との間の範囲を分割するために使用される基準電圧、及び上記少なくとも１つの電力受信器で必要とする要求電圧が上記少なくとも１つの電力受信器から受信される。電力受信状態に関する報告は、上記少なくとも１つの電力受信器から受信される。上記報告は、上記電力送信器からの電力送信の間に、上記少なくとも１つの電力受信器での測定電圧を含む。上記測定電圧が上記最小電圧と上記基準電圧との間に存在するか否かを判定する。上記測定電圧が上記最小電圧と上記基準電圧との間に存在しない場合に、電力を調節し供給する。
本発明の他の態様によれば、電力送信器は、電力送信を制御するために提供される。上記電力送信器は、少なくとも１つの電力受信器での受信可能な最小電圧及び最大電圧、上記最小電圧と上記最大電圧との間の範囲を分割するために使用される基準電圧、及び上記少なくとも１つの電力受信器で必要とする要求電圧を上記少なくとも１つの電力受信器から受信し、電力受信状態に関する報告を上記少なくとも１つの電力受信器から受信する無線通信部を含む。上記報告は、上記電力送信器の電力送信の間に、上記少なくとも１つの電力受信器での測定電圧を含む。また、上記電力送信器は、上記測定電圧が上記最小電圧と上記基準電圧との間に存在するか否かを判定し、上記測定電圧が上記最小電圧と上記基準電圧との間に存在しない場合に電力を調節する制御部を含む。上記電力送信器は、上記制御部の制御の下に上記電力を上記電力受信器に供給する共振信号発生部をさらに含む。
本発明によると、例えば、電力受信器の特性、充電状態、及び温度差のような様々な充電状態を考慮して要求電力を決定し、電力送信器１００に通知することにより、電力送信器での効率的な電力送信の制御が可能であるようにする長所がある。また、無線通信を通して電力受信器及び電力送信器を相互にチェックできるようにすることにより、誤った電力送信を未然に防止でき、多重電力送信システムの信頼性を確保できるという長所がある。
本発明の実施形態の上述した及び他の様相、特徴、及び利点は、以下の添付図面が併用された後述の詳細な説明から、より一層明らかになるはずである。
本発明の実施形態による電力送信器及び電力受信器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による入力電圧の範囲の設定を示すグラフである。 本発明の一実施形態による電力受信器での基準電圧を確立するための方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態による電力受信器での基準電圧及び要求電圧を確立するための方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による電力送信器と電力受信器との間の信号送受信を示す図である。 本発明の実施形態による電力制御方式を説明するためのグラフである。 本発明の実施形態による電力送信制御方式を分類する方法を示す図である。
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。図面における同様な構成要素に対しては、他の図面に表示されても、同様の参照番号及び符号を付けてあることに注意されたい。また、明瞭性及び簡潔性の観点から、本発明に関連した公知の機能や構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
本発明の実施形態は、電力送信器での効率的な電力送信を制御するための方法を提案する。本発明の一実施形態において、電力受信器は、電力受信器で受信され得る最小電圧及び最大電圧、充電効率がよい範囲を定める基準として機能する基準電圧、及び電力受信器での要求電圧を電力送信器に通知する。電力送信器は、基準電圧に基づいて充電効率が良い最適の効率電圧範囲を定めた後、送信電力を供給することにより電力受信器から受信される電力受信状態に従って送信電力を調節する。したがって、電力受信器での最適の充電効率が保証されることができるように電力受信状態に基づいて適応的に送信電力を調節することにより効率的な電力制御が達成される。
以下では、要求電圧及び基準電圧をより詳細に説明する。まず、電力受信器が電力送信器から電力を受信する場合、充電効率がもっともよい入力電圧Ｖｉｎが存在する。しかしながら、電力受信器において、所望する最適の入力電圧Ｖｉｎは、例えば、ハードウェアデザイン、充電状態、温度などのような様々な状況により変わる。したがって、電力送信器で最小電圧及び最大電圧だけを使用して電力送信を実行する場合に、送信電力は、最小電圧と最大電圧との間の範囲内で決定される。しかしながら、その最小電圧と最大電圧との間の非常に広い範囲内で送信電力が決定されるので、電力受信器での充電効率は、その範囲内で著しく変わり得る。したがって、電力受信器に対して最適の充電効率を有する最小電圧と最大電圧との間の範囲の一部分を定めることができる場合に、より効率的な電力送信が達成される。
本発明の実施形態は、最小電圧及び最大電圧との間の範囲内で最適の充電効率を有する範囲を定めるための方法を提案する。以下の説明では、最小電圧と最大電圧間の範囲で最適の充電効率、すなわち、一定の効率以上の電力受信効率を有する範囲を定めるために使用される電圧を基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈと定義し、電力受信器が要求する最適の入力電圧Ｖｉｎを要求電圧Ｖ＿ｏｐｔと定義する。すなわち、基準電圧は、最小電圧と最大電圧との間の範囲を予め定められた一定の比率で分割するために使用される電圧である。基準電圧と最小電圧との間の範囲は、他の範囲に比べて相対的に高い電力受信効率を有する。
以下では、電力受信器での基準電圧及び要求電圧を定めるための方法について図１を参照してより詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による無線電力送信システムを構成する電力送信器１００及び電力受信器１１０の構成を示すブロック図である。図１において、電力送信器１００及び電力受信器１１０は、１：１関係で接続されるように示されているが、本発明の実施形態の無線電力送信システムは、１つ以上の電力送信器１００及び１つ以上の電力受信器１１０を含む。電力受信器は、例えば、携帯電話、パーソナルディジタルアシスタント（Personal Digital Assistant：ＰＤＡ）、ムービングピクチャーエクスパーツグループ（Moving Picture Experts Group（ＭＰＥＧ）−１又はＭＰＥＧ−２オーディオレイヤーＩＩＩ（ＭＰ３）デバイス、ラップトップコンピュータ、カメラ、又は各種電子デバイスとして具現化されることができる。
図１を参照すると、電力送信器１００は、電圧制御発振器（Voltage Control Oscillator：ＶＣＯ）などで構成され、制御部１８により決定された共振周波数信号を発生するように電源を供給する電源供給部１０を含んで構成される。また、電力送信器１００は、電源供給部１０から印加される電源に従って電源供給部１０により発生された信号を増幅する増幅部１２を含む。電力送信器１００は、増幅部１２により発生された高振幅信号に従って電源供給部１０からの電力を無線共振信号を通じて送信するための共振信号発生部１４を付加的に含む。電力送信器１００は、電源供給部１０により発生された電圧及び電流を測定する電圧／電流測定部１６と、電力送信器１００の一般的な無線電力送信動作を制御する制御部１８とをさらに含む。特に、制御部１８は、電圧/電流測定部１６で検出された電流及び電圧に従って無線で送信された共振信号の電流及び電圧をモニタリングし、予め設定された正常範囲で設定された値を保持するように電源供給部１０及び増幅部１２の動作を制御する。また、電力送信器１００は、制御部１８の制御の下に無線電力送信動作に関連して電力受信器１１０と通信するために、例えば、ブルートゥース（登録商標）のような様々な無線近距離通信方式の中の１つを適用するように構成される無線通信部１９を含む。共振信号発生部１４は、共振信号発生部１４の上部に電力受信器１１０を位置させることができる充電基板を含む。
電力送信器１００の制御部１８は、例えば、マイクロコントローラユニット（Micro Controller Unit：ＭＣＵ）で構成され、本発明による１つ以上の電力受信器の各々に対して最適の充電効率を有する範囲を決定することにより電力送信を制御する動作については、以下により詳細に後述する。
電力受信器１１０は、電力送信器１００の共振信号発生部１４から送信された無線共振信号を受信する共振器（resonator）２０を含む。また、電力受信器１１０は、共振器２０を通して受信される交流（ＡＣ）形態の信号がマッチング回路（matching circuit）２１を通して受信される場合、交流（ＡＣ）形態の電源を直流（ＤＣ）で整流する整流部（rectifier）２２を含む。追加で、電力受信器１１０は、整流部２２から出力される電源を対応する電力受信器で確立される携帯用端末機により必要とされる動作電源（例えば、＋５Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣ変換部２３（定電圧発生部とも称される）を含む。電力受信器１１０は、動作電源で充電される充電部（charger）／電源管理用集積回路（Power Management Integrated Circuit：ＰＭＩＣ）２４と、整流部２２から出力される電圧Ｖｒｅｃｔ、すなわち、入力電圧Ｖｉｎ、ＤＣ／ＤＣ変換部２３からの出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔを測定する制御部２５とをさらに含む。制御部２５は、ＭＣＵで構成されることができ、測定された電圧／電流情報に基づいて電力受信状態を判定し、電力受信状態に関する情報を提供する。
具体的に、電力受信器１１０の制御部２５は、自身が測定する電圧／電流情報に従って基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを変更できる。すなわち、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、及び出力電流Ｉｏｕｔに基づいて基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを変更できる。例えば、電力受信器１１０は、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈが７Ｖと判定し、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈが７Ｖであることを電力送信器１００に通知する。充電の間に、出力電圧Ｖｏｕｔが４Ｖであると測定される場合に、電力受信器１１０は、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを８Ｖに変更する。出力電圧Ｖｏｕｔが正常に充電される場合に、５Ｖ±５％であり得ることを電力受信器１１０が予め認識しているので、現在の出力電圧Ｖｏｕｔを充電するのに十分でない電圧であることを判定するために、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを８Ｖに変更する。また、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈが７Ｖである場合、出力電圧Ｖｏｕｔが５Ｖであり、出力電流Ｉｏｕｔが１００ｍＡであり、入力電圧Ｖｉｎが６Ｖであることが測定される場合、電力受信器１１０の制御部２５は、入力電力を充電するのに必要とされる電力を超過することを判定し、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを６Ｖに変更する。また、制御部２５は、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈに加えて要求電圧Ｖ＿ｏｐｔも変更する。
電力受信器１１０は、制御部２５の制御の下に、無線電力受信動作に関連して電力送信器１００と通信するために無線通信部２６をさらに含む。無線通信部２６は、様々な無線近距離通信方式の中の１つを適用して動作する。無線通信部２６は、制御部２５の制御の下に、近距離無線通信を通して無線充電手続きで必要とされる各種情報及びメッセージを送受信する。
本発明の実施形態において、電力送信器１００の無線通信部１９は、制御部１８の制御の下に、登録ステップでは、電力受信器での受信可能な最小電圧及び最大電圧、最小電圧と最大電圧との間の範囲を予め定められた一定の比率で分割するために使用される基準電圧、及び電力受信器により必要とされる要求電圧を少なくとも１つの電力受信器から受信する。また、電力送信器１００の無線通信部１９は、充電ステップにおいて、電力送信器１００からの電力送信の間に、電力受信器１１０での測定電圧を含む電力受信状態に関する報告を受信する。制御部１８は、測定電圧が最小電圧と基準電圧との範囲内にあるか否かを判定する。測定電圧が最小電圧と基準電圧との間の範囲から外れる場合に、制御部１８は、送信電力を調節する。
本発明の実施形態において、複数の電力受信器が充電領域に存在する場合に、制御部１８は、複数の電力受信器から最大電圧、最小電圧、基準電圧、及び要求電圧を受信する。制御部１８は、電力送信の後にそれぞれの電力受信器から充電状態に関する報告を受信する。すべての電力受信器の測定電圧がそれぞれの電力受信器に対して定められた最適の効率電圧範囲に属していると判定される場合、制御部１８は、いずれか１つの電力受信器が電力送信を制御するベースとして使用されるべきであることを判定する。いずれか１つの電力受信器が選択される場合に、電力送信器１００は、選択された電力受信器の要求電圧に従って送信電力を調節する。このとき、いずれか１つの電力受信器を選択する方式は、複数の電力受信器の中で現在の受信電力が最も高い電力受信器を選択する方式、複数の電力受信器の中で最大受信電力が最も高い電力受信器を選択する方式、及び複数の電力受信器の中で電力使用率が最も高い電力受信器を選択する方式の中の少なくとも１つを含む。電力送信器１００は、高い使用率を有する２つ以上の電力受信器が存在すると判定される場合に、２つ以上の電力受信器の中で現在の受信電力が最も高い電力受信器を選択する方式に従って電力送信を制御する。
制御部１８は、複数の電力受信器が存在し、同時に電力送信の後にそれぞれの電力受信器での測定電圧が最小電圧と基準電圧との間の範囲に属している場合に、電力制御方式を決定する。電力制御方式は、例えば、複数の電力受信器の中から選択された電力受信器の要求電圧に従って電力を調節する方式及び複数の電力受信器に対する全効率を増加させる方式を含む。
本発明の実施形態において、電力受信器１１０は、整流部２２から出力される温度又はバッテリー温度を測定する温度測定部２７をさらに含む。電力受信器１１０の制御部２５は、自身が測定する温度の情報に基づいて基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを設定する。このとき、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、最大電圧Ｖ＿ｍａｘよりは小さいが、要求電圧Ｖ＿ｏｐｔよりは大きい値である。要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、最小電圧Ｖ＿ｍｉｎより大きいが、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈよりは小さい値である。このような基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、ハードウェアデザインによる変化を考慮して電力受信器１１０で予め定められた値を用いて設定される。例えば、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈが１０Ｖである場合に、要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、７Ｖとして設定される。
基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、測定温度に従って変更される。具体的に、測定温度が特定の温度に到達する場合、電力受信器１１０は、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを減少させる。
測定温度が特定の温度より大きい場合に、電力送信器１００に通知された初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈより小さい値に基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを減少させる。このとき、現在の温度と特定の温度との間の差に比例して減少の範囲を調節する。例えば、初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈが１０Ｖであり、特定の温度が４５°であり、測定温度が５０°であり、５°差ごとに１Ｖずつ減少させる方式が使用される場合に、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈである１０Ｖから１Ｖを引いた９Ｖとなる。測定温度が特定の温度より小さい場合に、初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈより増加させた値を基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ として決定する。例えば、特定の温度が４５°であり、測定温度が３０°である場合に、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈである１０Ｖに３Ｖを加えた１３Ｖとなる。
同様に、測定温度が特定の温度より大きい場合に、初期要求電圧Ｖ＿ｏｐｔより一定の値だけ減少させた値で要求電圧Ｖ＿ｏｐｔも変更される。例えば、初期要求電圧Ｖ＿ｏｐｔが７Ｖであり、特定の温度が４５°であり、測定温度が５０°であり、５°差ごとに０．５Ｖずつ減少させる方式が使用される場合、変更された要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、７Ｖから０．５Ｖを引いた６．５Ｖとなる。初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び初期要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、登録ステップにおいて、電力送信器１００に通知された基準電圧及び要求電圧をそれぞれ意味する。
基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔが初期／以前基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び初期／以前要求電圧Ｖ＿ｏｐｔと異なる場合に、電力受信器１１０は、充電報告の時に変更された基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び変更された要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを電力送信器１００に通知する。変更された基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び変更された要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、周期的に／非周期的に電力送信器１００に報告される。
しかしながら、特定の時間の間に温度の上昇が特定の温度を超過する場合に、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを減少させる。例えば、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈが７Ｖである場合、温度が１分の間に５°増加する場合に、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを減少させる。
したがって、電力送信器１００は、電力受信器１１０の基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔの情報及び周期的に送信される電力受信器１１０の現在の温度の情報に基づいて電力を制御する。具体的に、このような情報を通じて、電力送信器１００は、温度が相対的に高い電力受信器の場合には充電効率が低いと判定して、温度が高い電力受信器の基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈに基づいて送信電力を定めて電力を提供する。また、電力受信器１１０から受信された温度の情報から電力受信器１１０が予め定められた温度しきい値を超過すると判定される場合に、電力送信器１００は、電力受信器１１０へのロードスイッチをカットオフするようにシャットダウンメッセージ（shut down message）を無線通信部１９に送信することにより電力の送信を中断する。
しかしながら、電力受信器１１０は、上述したような方式で定められた基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを電力送信器１００に周期的に又は非周期的に送信する。非周期的送信方式の場合には、電力受信器１１０は、電力受信器１１０が要求する入力電圧Ｖｉｎが変更される場合に非周期的に情報を送信する。他方、周期的な送信方式の場合には、電力受信器１１０は、電力送信器１００に送信される報告フレーム（report frame）に基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを挿入することにより情報を周期的に送信する。
電力送信器１００は、電力受信器１１０から基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔに関する情報を受信すると、受信された基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔに関する情報を電力送信制御情報として使用する。具体的に、本発明の実施形態に従って、入力電圧（Input Voltage）の範囲の確立について、図２を参照してより詳細に説明する。
図２を参照すると、最小電圧Ｖ＿ｍｉｎは、充電状態で充電がカットオフされる電圧を示し、出力電圧（Ｖｏｕｔ）又は電力受信器１１０のＰＭＩＣ２４でアンダー電圧（Under Voltage）が発生し得る電圧を示す。このような最小電圧は、例えば、４．５Ｖであり得る。
また、最大電圧Ｖ＿ｍａｘは、電力受信器１１０の電力送信ライン上の回路が損傷され得る電圧を示す。このような最大電圧は、例えば、２５Ｖであり得る。
基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、最小電圧Ｖ＿ｍｉｎと最大電圧Ｖ＿ｍａｘとの間の範囲が１００である場合に、その範囲を一定のパーセンテージ（％）の２つの範囲に分割する電圧を示す。したがって、最小電圧Ｖ＿ｍｉｎと最大電圧Ｖ＿ｍａｘとの間の範囲は、最小電圧Ｖ＿ｍｉｎと基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈとの間の第１の電圧範囲と、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈと最大電圧Ｖ＿ｍａｘとの間の第２の電圧範囲とに分割される。第１の電圧範囲は、一定の効率以上の電力受信効率を有する効率電圧範囲２２０として定義される。第２の電圧範囲は、電力受信器１１０により必要とされる電力よりも高い電力が受信されることを示す高電圧範囲２１０として定義される。超過電圧範囲（Over Voltage range）２００は、最大電圧Ｖ＿ｍａｘを超過する領域として定義され、未満電圧範囲２３０は、最小電圧Ｖ＿ｍｉｎ未満の範囲（under voltage range）として定義される。
例えば、最適の効率電圧範囲を定める基準である基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、下記の数式（１）に記載されたように計算される。
Ｖ＿ｈｉｇｈ＝Ｖ＿ｍｉｎ＋０．３＊（Ｖ＿ｍａｘ−Ｖ＿ｍｉｎ）・・・数式（１）
数式（１）において、最小電圧Ｖ＿ｍｉｎが４．５Ｖであり、最大電圧Ｖ＿ｍａｘが２５Ｖである場合に、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、４．５＋０．３＊（２５−４．５）、すなわち、１０．６５Ｖとなる。各範囲のサイズは、共振器２０の効率、電力増幅器（ＰＡ）効率、整流部２２の効率、スイッチモード電源供給（Switched Mode Power Supply：ＳＭＰＳ）効率などのようなデバイス効率に従って動的に変更され得る。
以下では、電力受信器１１０の動作について図３を参照してより詳細に説明する。電力受信器１１０は、電力送信器１００を探索してペアリングした後、電力送信器１００に登録し、待機モードにおいて充電の実行を開始する。登録を終了した後に、電力送信器１００は、電力受信器１１０が要求する電力を認識する。この点において、電力受信器１１０は、電力送信器１００が制御する無線電力ネットワークに加入するために登録ステップにおいて加入要請フレームを送信する。このような加入要請フレームを、表１に示す。
Figure 0006345174
表１に示すように、加入要請フレームは、最小電圧Ｖ＿ｍｉｎ、最大電圧Ｖ＿ｍａｘ、出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉｏｕｔなどを含む。加入要請フレームは、本発明の実施形態に従って、電力受信効率が他の範囲に比べて相対的によい範囲を定める基準として使用される基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び電力受信器１１０が必要とする要求電圧Ｖ＿ｏｐｔをさらに含む。
図５は、最大電圧及び最小電圧を含む情報が加入要請フレームに含まれ電力送信器１００により受信される場合を示す図である。しかしながら、最大電圧及び最小電圧を含む情報は、電力受信器１１０が電力送信器１００により制御される無線電力ネットワークに加入した後に、電力受信状態を電力送信器１００に通知するために電力受信器１１０により送信される報告フレームに含まれ得る。あるいは、上述した情報は、電力送信器１００からの情報要請に応じて電力受信器１１０により送信される応答メッセージに含まれるか、又は無線電力ネットワークへの電力受信器１１０の加入が完了したことを示す加入応答フレームに応じる確認フレームに含まれ得る。
したがって、電力送信器１００は、電力受信器１１０により通知された情報に基づいて、一定の効率以上の電力受信効率を有する範囲、可変電圧の大きさ、ステップの回数などを決定し、レベルアップモード（Level-UP Mode）で動作することを電力受信器１１０に通知する通知フレームを送信することにより、電力送信を実行する。
電力受信器１１０は、通知フレームを受信した後に電圧を周期的に測定する。電力受信器１１０は、測定された電圧／電流及び／又は測定温度に関する情報に基づいて基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを変更する。
このように、電力受信器１１０は、登録ステップで電力送信器１００に加入要請フレームを送信することにより、電力受信器１１０での受信可能な最小電圧及び最大電圧、充電効率がよい範囲を定める基準として使用される基準電圧及び電力受信器１１０により必要とされる要求電圧を電力送信器１００に通知する。その後に、電力送信器１００は、電力受信器１１０に送信される電力を決定し、電力送信を開始する。電力受信状態は、電力受信に従って電力受信器１１０から報告される。このような報告を通じて、電力送信器１００は、電力受信器１１０に送信される電力を調節する方法を認識できる。このような電力受信状態は、充電状態に従って電力受信器１１０により定められた新たな基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを含む。このような充電状態は、電力受信器１１０での電圧、電流、温度などを測定することによりチェックされる。基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、電力送信器１００が電力受信器１１０に対して最適の効率電圧範囲を調節するために使用される。すなわち、電力送信器１００は、電力受信器１１０の状態に従って最適の効率電圧範囲を調節する。
さらに、電力受信器１１０は、電力受信状態での基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈだけではなく要求電圧Ｖ＿ｏｐｔも含む。要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、電力送信器１００が送信電力を決定するために実際に使用されないが、複数の電力受信器が充電領域に存在しつつ各電力受信器での電力消費量が同一である場合に考慮される。したがって、電力送信器１００は、複数の電力受信器の中のいずれか１つを選択し、選択された電力受信器の要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを合せるように電力送信を制御する。
図３は、本発明の実施形態に従って、測定された電圧／電流、及び／又は、測定温度に関する情報に従って基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを変更する手続きを示すフローチャートである。
図３を参照すると、電力受信器１１０は、ステップ３００において、電圧を測定する。電力受信器１１０は、ステップ３０５において、電力送信器１００により通知された基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを測定された電圧Ｖｏｕｔと比較する。ステップ３１０において、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈと測定された電圧Ｖｏｕｔとの差がしきい値より大きいか否かを判定する。２つの電圧間の差がしきい値より大きい場合に、電力受信器１１０は、ステップ３１５において、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを変更する。電力受信器１１０は、ステップ３２０において、変更された基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを電力状態情報に含ませる。電力受信器１１０は、ステップ３２５において、設定された送信期間に電力状態情報を電力送信器１００に送信する。このような電力状態情報の送信のために、報告フレームが使用される。
ステップ３１０において、２つの電圧間の差がしきい値より大きくない場合にも、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、変更可能である。本発明の実施形態では、例えば、温度差に従って電力受信器１１０により要求される電力量が変わるという点を考慮する。したがって、ステップ３１０において、２つの電圧間の差がしきい値より大きくない場合、ステップ３３０において、電力受信器１１０は、温度を測定する。ステップ３３５において、電力受信器１１０は、一定の時間の間にしきい値温度より大きいか否かを判定する。例えば、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈが７Ｖであり、温度が１分の間５°増加する場合に、過熱のおそれがあるので基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを減少させるようにすることが好ましい。温度が一定の時間の間にしきい値温度より大きい場合には、ステップ３１５において、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを変更する。他方、温度がしきい値温度より大きくない場合には、ステップ３２５において、電力受信器１１０は、設定された送信期間に電力状態情報を送信する。
図４は、本発明の他の実施形態に従って、電力受信器１１０での測定温度に従って基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを変更する手続きを示すフローチャートである。
電力受信器１１０は、ステップ４００において、温度を測定する。電力受信器１１０は、ステップ４０５において、測定温度がしきい値温度以上であるか否かを判定する。測定温度がしきい値温度以上である場合に、ステップ４１０において、電力受信器１１０は、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを減少させる。他方、測定温度がしきい値温度未満である場合に、電力受信器１１０は、ステップ４１５において、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを増加させる。
減少又は増加の範囲は、現在測定温度としきい値温度との差に比例して決定される。例えば、測定温度がしきい値温度以上である場合には、電力受信器１１０は、温度が電力送信器１００からの高い送信電力のために増加したものと判定し、したがって、送信電力が減少されるように基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを減少させる。基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔが決定されると、電力受信器１１０は、ステップ４２０において、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを電力状態情報に含ませ、ステップ４２５において、電力状態情報を電力送信器１００に送信する。このような電力状態情報の送信のために報告フレームが使用される。
電力受信器１１０の状態に従って基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを可変することにより、電力送信器１００は、最適の効率電圧範囲も電力受信器１１０の状態に合うように調節する。さらに、電力受信器１１０が、例えば、発熱などの問題が発生する場合に、電力受信器１１０が電力送信器１００により供給される充電電圧を減少させるように制御できる。
以下、図５を参照して、電力受信器１１０が最小電圧Ｖ＿ｍｉｎ、最大電圧Ｖ＿ｍａｘ、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ、及び要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを決定し、これらを電力送信器１００に送信することに従う電力送信器１００と電力受信器１１０との間の動作ステップについて説明する。
図５を参照すると、ステップ５００において、電力送信器１００は、電力受信器１１０から加入要請を受信する。電力送信器１００は、加入応答を送信することにより登録ステップ５５０を完了する。このとき、加入要請は、電力受信器１１０により定められた最大電圧Ｖ＿ｍａｘ及び最小電圧Ｖ＿ｍｉｎだけではなく、初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び初期要求電圧Ｖ＿ｏｐｔも含む。初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ及び初期要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、電力受信器１１０により自身の充電容量、共振器の寸法などを考慮して予め定められる。
したがって、電力送信器１００は、ステップ５０７において、初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを用いて最適の効率電圧範囲を決定する。特に、初期基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを認識することにより、電力送信器１００は、最小電圧Ｖ＿ｍｉｎと基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈとの間の最適の効率電圧範囲２２０だけでなく、最大電圧Ｖ＿ｍａｘ超過範囲（Over Voltage range）２００、最大電圧Ｖ＿ｍａｘと基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈとの間の高電圧範囲（High Voltage range）２１０、及び最小電圧Ｖ＿ｍｉｎ未満範囲（Under Voltage range）２３０も定める。
したがって、電力送信器１００は、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈに基づいて電力受信器１１０に対する充電効率がよい範囲を認識でき、要求電圧Ｖ＿ｏｐｔに基づいて電力受信器１１０により要求される最適の入力電圧を認識できる。このとき、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、最適の効率電圧範囲を決定するために電力送信器１００により使用され、電力送信器１００は、充電の間に、電力受信器１１０で送信電力を受信することにより測定される電圧に従ってどの範囲に属しているかを判定することにより、送信電力を増加させるか又は減少させるように調節する。したがって、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、電力送信器１００での直接的な電力送信の制御のために使用される。しかしながら、要求電圧Ｖ＿ｏｐｔは、電力受信器１１０により要求される電圧がどのくらいの電圧であるかを把握するために使用されるだけである。実際に複数の電力受信器が充電領域に存在する場合には、電力送信器１００は、それぞれの電力受信器１１０に対して同時に要求電圧Ｖ＿ｏｐｔに対応する各電力を送信するよりは、各電力受信器１１０に対する送信効率を低下させないように電力送信を制御する。しかしながら、複数の電力受信器１００での電力消費量が同一である場合に、電力送信器１００は、複数の電力受信器の中のいずれか１つの要求電圧Ｖ＿ｏｐｔに合せるように電力送信を制御する。
電力送信器１００は、加入応答の送信及び効率電圧範囲を設定した後に、待機状態の電力受信器１１０を充電するのに十分な電力を有する場合に、ステップ５１５において、充電開始命令を送信する。このように充電開始命令が送信されることにより、充電ステップ５６０が始まる。電力送信器１００は、充電開始命令を送信すると同時に、送信電力を供給する。充電が開始されることにより、ステップ５２０において、電力受信器１１０は、電力受信状態及び温度を測定し、ステップ５２５において、電力状態情報を含む充電報告を送信する。電力送信器１００は、ステップ５３０において、電力状態情報を用いて送信電力を調節する。
具体的に、電力送信器１００は、電力状態情報に含まれた測定電圧が最適の効率電圧範囲に属しているか否かを判定する。測定電圧が最適の効率電圧範囲から外れているが、基準電圧超過範囲に属している場合には、電力送信器１００は、送信電力を減少させる。測定電圧が最大電圧超過範囲に属している場合には、電力送信器１００は、送信電力をカットオフすることにより電力の送信を中断する。測定電圧が最小電圧Ｖ＿ｍｉｎ未満範囲に属している場合には、電力送信器１００は、送信電力を増加させる。また、充電ステップ５６０で充電を行う間に、電力受信器１１０は、ステップ５３５において、電力受信状態及び温度を測定し、ステップ５４０において、電力状態情報を含む充電報告を周期的に／非周期的に送信する。
報告フレームは、充電報告を送信するために使用される。例えば、報告フレームは、電力状態情報として出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉｏｕｔ、入力電圧Ｖｉｎに関する情報だけでなく、温度情報、基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈ、要求電圧Ｖ＿ｏｐｔ、電力制御選好度（Power Control Preference：ＰＣＰ）に関する情報も含む。ＰＣＰは、電力受信器１１０により電力送信器１００の必要とされる電力制御方式を意味する。ＰＣＰは、電力送信器１００で送信電力を決定するにあたり、現在の受信電力が最も高い電力受信器に電力送信器１００からの送信電力をマッチングする方式、又は全効率を増加させる方式を含む。以下では、このような電力制御方式について図６を参照してより詳細に説明する。
一方、報告フレームの受信の時に、電力送信器１００は、受信された報告フレームに含まれた新たな基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈを用いて最適の効率電圧範囲を調節する。最適の効率電圧範囲が調節されるので、基準電圧超過範囲もともに変わる。この後に、ステップ５４５において、報告フレームの電力状態情報を用いて送信電力を調節する。すなわち、ステップ５３０と同様に、電力送信器１００は、測定電圧が属している範囲に従って送信電力を減少させるか又は増加させることにより送信電力を調節する。このような方式で、電力送信器１００は、充電の間に配信される充電報告に基づいて電力受信器１１０の電力状態を把握でき、電力受信器１１０の充電状態を反映することにより送信電力を適応的に調節できる。
複数の電力受信器が１つの電力送信器１００の充電領域に配置され得る。さらに、それぞれの電力受信器で測定した電圧がそれぞれの電力受信器の最適の効率電圧範囲に属している場合に、電力送信器１００は、どの電力受信器又はどの基準電圧が送信電力を調節するためのベースとして使用されなければならないかを決定すべきである。基準電圧Ｖ＿ｈｉｇｈは、最適の効率電圧範囲を定めるためにすでに使用されたので、この場合には、それぞれの電力受信器の要求電圧Ｖ＿ｏｐｔが使用され得る。
このような基準を設定する方式を電力制御方式と定義し、このような電力制御方式は、現在の受信電力が最も高い電力受信器に合せる方式、全効率を増加させる方式などのようなＰＣＰが含まれる。上述した電力制御方式に加えて、電力送信器１００は、以下に説明するように、送信電力を制御するための電力をトラッキングする。
複数の電力受信器の中で現在の受信電力が最も高い電力受信器に合わせる方式がある。このような方式において、電力送信器１００は、電力受信器の中で電力消費がもっとも大きい電力受信器の効率を最大にするように電力をトラッキングする。例えば、第１の電力受信器及び第２の電力受信器により送信された充電報告に含まれた測定電圧が電力送信器に知られている最適の効率電圧範囲内にある場合に、電力送信器１００は、充電報告に含まれたそれぞれの出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔを用いてそれぞれの現在の受信電力を計算する。具体的に、充電報告に含まれた出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔとを乗算することにより電力受信器での充電電力を計算でき、したがって、電力送信器１００は、電力送信器１００により供給される送信電力の中で現在もっとも高い電力を消費している電力受信器を認識でき、もっとも高い電力を消費している電力受信器に合せるように送信電力を制御できる。
電力送信器１００は、登録ステップにおいて、第１の電力受信器により通知された出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔがそれぞれ５Ｖ及び２０ｍＡである場合に、最大充電可能容量、すなわち、最大受信電力Ｐが１００Ｗであると計算できる。また、登録ステップにおいて、第２の電力受信器により通知された出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔがそれぞれ５Ｖ及び１０ｍＡである場合に、最大充電可能容量、すなわち、最大受信電力Ｐが５０Ｗであると計算できる。これらの初期計算の後に、第１の電力受信器により送信された充電報告内の電力受信状態に含まれた出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔがそれぞれ５Ｖ及び１２ｍＡである場合に、現在の受信電力Ｐは、６０Ｗであり、第２の電力受信器の電力受信状態に含まれた出力電圧Ｖｏｕｔ及び出力電流Ｉｏｕｔがそれぞれ５Ｖ及び１０ｍＡである場合に、現在の受信電力Ｐは、５０Ｗである。したがって、電力送信器１００は、第１の電力受信器での最大充電可能容量が１００Ｗであるが、実際には、６０Ｗだけ消費された一方、第２の電力受信器での最大充電可能容量が５０Ｗであり、実際にも５０Ｗ消費されたことを認識できる。
電力送信器１００は、電力消費が大きい、すなわち、現在の受信電力が高い第１の電力受信器に合せるように送信電力を調節する。具体的に、電力送信器１００は、現在もっとも高い電力を消費する第１の電力受信器を選択し、選択された第１の電力受信器の要求電圧Ｖ＿ｐｏｔを入力電圧Ｖｉｎにマッチングするように送信電力を決定する。例えば、電力送信器１００は、第１の電力受信器の要求電圧Ｖ＿ｐｏｔと入力電圧Ｖｉｎとを比較する。要求電圧Ｖ＿ｐｏｔが入力電圧Ｖｉｎより大きい場合に、電力送信器１００は、送信電力を増加させる。他方、要求電圧Ｖ＿ｐｏｔが入力電圧Ｖｉｎより小さい場合に、送信電力を減少させる。あるいは、電力送信器１００は、選択された第１の電力受信器のＰＣＰをチェックし、チェックされた電力制御方式により定義された方式で送信電力を決定する。第１の電力受信器のＰＣＰがもっとも高い現在の受信電力を有する電力受信器に合せる方式であるか又は全効率を増加させる方式であるかにより送信電力を決定する。
全効率を増加させる他の方式がある。この方式によると、電力送信器１００が複数の電力受信器から要求電圧Ｖ＿ｏｐｔに関する情報を受信した後に、全電力送信システムの効率、すなわち、電力送信器１００及び電力受信器の効率を最大にするように電力をトラッキングする。例えば、第１の電力受信器の充電報告内の電力受信状態に含まれた情報に基づいて計算された、第１の電力受信器の現在の受信電力Ｐが６０Ｗであり、第２の電力受信器の充電報告内の電力受信状態に含まれた情報に基づいて計算された、第２の電力受信器の現在の受信電力Ｐが５０Ｗであると仮定すると、全効率は、下記の数式（２）に従って得られる。
全効率（％）＝（第１の電力受信器の電力（Ｐｒｘ１）＋第２の電力受信器の電力（Ｐｒｘ２）／電力送信器の電力（Ｐｔｘ）・・・数式（２）
電力送信器１００は、数式（２）により反復的に計算される全効率の中でもっとも高い全効率に従って送信電力を決定する。例えば、以前の全効率が現在の全効率より高い場合に、電力送信器１００は、以前の効率で決定された送信電力を保持する。以前の全効率が現在の全効率より低い場合、電力送信器１００は、送信電力を調節する。
電力送信器１００は、もっとも高い電力使用率を有する電力受信器に合せるように電力をトラッキングする。電力使用率は、受信電力に対する要求電力の比率を意味する。具体的に、電力送信器１００は、複数の電力受信器の中で最大受信電力に対する現在の電力の比率がもっとも高い（Current Power/Max Power）電力受信器を選択した後、選択された電力受信器から受信されたＰＣＰに含まれた電力制御方式で電力をトラッキングする。あるいは、電力送信器１００は、選択された電力受信器の要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを選択された電力受信器から報告された入力電圧Ｖｉｎに一致するように送信電力を制御する。
例えば、電力送信器１００は、第１の電力受信器での最大充電可能容量、すなわち、最大受信電力が１００Ｗであるが、実際には、６０Ｗだけ消費したので、電力使用率は、６０Ｗ／１００Ｗ＝６０％である一方、第２の電力受信器での最大充電可能容量は、５０Ｗであり、実際には、５０Ｗだけ消費したので、電力使用率は、５０Ｗ／５０Ｗ＝１００％であるので、電力使用率がもっとも高い第２の電力受信器に合せるように電力をトラッキングする。すなわち、電力送信器１００は、第２の電力受信器の要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを第２の電力受信器が報告した入力電圧Ｖｉｎにマッチングするように送信電力を決定する。あるいは、電力送信器１００は、第２の電力受信器のＰＣＰを参照し、ＰＣＰにより定義された方式で電力制御を実行する。第１の電力受信器に比べて受信率が良い第２の電力受信器に合せるための送信電力の調節は、第１の電力受信器の測定電圧も変わる。
図６を参照すると、第１の電力受信器及び第２の電力受信器の中で、第２の電力受信器に対して送信電力を調節し、第２の電力受信器への送信電力を増加させる場合、第１の電力受信器で測定された電圧もともに増加する。例えば、図６と同様に、第２の電力受信器での測定電圧が最小電圧未満範囲２３０に属しているために、送信電力を増加させる場合、第１の電力受信器での測定電圧が基準電圧超過範囲２１０に属する。このような場合、充電の間に受信された充電報告に基づいて送信電力を増加させるか又は減少させる調節を通して、第１の電力受信器及び第２の電力受信器での電力受信効率を増加させるように送信電力を決定する。
電力送信器１００は、複数の電力受信器の中で最大受信電力を有する電力受信器に合せて電力をトラッキングする。例えば、第２の電力受信器の場合に、登録ステップにおいて、電力送信器１００が計算した最大受信電力が１０Ｗであるので、第１の電力受信器の最大受信電力５Ｗに比べて高いため、第２の電力受信器に合せて送信電力を調節する。したがって、第２の電力受信器の要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを第２の電力受信器が報告した入力電圧Ｖｉｎにマッチングするように送信電力を決定するか、又は第２の電力受信器のＰＣＰを参照してＰＣＰにより定義された方式で電力制御を実行する。
同一の電力使用率を有する電力受信器が２つ以上である場合には、電力送信器１００は、より高い現在の受信電力を有する電力受信器を選択した後、選択された電力受信器に合せて電力をトラッキングできる。例えば、第２の電力受信器が選択される場合、第２の電力受信器の要求電圧Ｖ＿ｏｐｔを第２の電力受信器が報告した入力電圧Ｖｉｎにマッチングするように送信電力を決定するか、又は第２の電力受信器のＰＣＰに含まれた電力送信制御方式に従って送信電力を決定する。
上述したように、登録ステップにおいて、それぞれの電力受信器が最大電圧、最小電圧、基準電圧、及び要求電圧を提供する場合、電力送信器１００は、送信電力をどの電力受信器又はどの基準電圧が送信電力を調節するためのベースとして使用されなければならないかを決定すべきである。本発明の実施形態は、上述したような方式を用いて提案する。
したがって、電力送信器１００は、例えば、電力使用率、現在の受信電力、最大受信電力、全効率などのようなすべての条件が適用される基準に従って送信電力を調節する。効率に基づいて電力を制御する場合には、電力送信器１００は、送信電力を増加（又は減少）させ、電力受信器から受信された電力受信状態に含まれた情報を使用して効率を計算する。送信電力を変更する前のステップでの効率に比べて、電力送信器１００は、効率がよくなる場合に、送信電力を保持するか又は送信電力を増加（又は減少）させる。このような手続きを通して効率が悪くなる場合に、電力送信器１００は、変更された送信電力を保持するか又は送信電力を減少（又は増加）させる。また、電力送信器１００は、電力使用率、現在の受信電力、及び最大受信電力の中のいずれか１つに基づいて、複数の電力受信器の中の１つを選択し、選択された電力受信器の要求電圧及び入力電圧に比べて要求電圧が入力電圧より大きい場合に送信電力を増加させ、要求電圧が入力電圧より小さい場合に送信電力を減少させることにより送信電力を制御する。
以下では、上述した手順について図７を参照してより詳細に説明する。図７は、本発明の実施形態による電力制御方式を分類する方法を示す図である。
電力送信制御方式は、電力制御に使用される電力受信器の個数に基づいて大きく２つのグループに分類される。２つのケースの中で、１つの電力受信器を選択する場合に、受信電力、基準受信電力、及び電力使用率の中のいずれか１つの条件を適用するか、又はこれらの条件の中の２つ以上を適用するかに基づいて分類される。
具体的に、電力送信器１００は、少なくとも１つの電力受信器から電力受信器での受信可能な最小電圧、最大電圧、最小電圧と最大電圧との間の範囲を予め定められた一定の比率で分割するために使用される基準電圧及び電力受信器で必要とする要求電圧を受信した後、それぞれの電力受信器に対する電力送信を実行する。これに対応して、電力送信器１００は、電力受信器での測定電圧を含む電力受信状態に関する報告を各電力受信器から受信する。電力送信器１００は、このような報告を受信する度に対応する電力受信器の基準電圧により分割される範囲の中でその報告に含まれた測定電圧が属している範囲を判定する。基準電圧は、例えば、温度に従って変更され得るので、電力受信状態に関する報告に含まれた基準電圧も変更され得る。この場合には、電力受信器に対する電圧範囲も変わり得る。したがって、電力送信器１００は、報告を送信する各電力受信器に対する電圧範囲の中でその報告に含まれた測定電圧がどこに属しているかを確認する。
複数の電力受信器のすべては、その各々に対する最適の電圧範囲に電力受信器の測定電圧が属する。この場合には、どの基準で電力をトラッキングするか、すなわち、どの電力送信制御方法を適用すべきであるかを決定しなければならない。
図７を参照すると、電力送信制御方法７００は、大きく２つのグループに分類される。複数の電力受信器の情報を使用する方法７０５及び複数の電力受信器から選択されたいずれか１つの電力受信器の情報を使用する方法７１０に分類される。
複数の電力受信器の情報を使用する方法７０５が選択される場合、電力送信器１００は、ステップ７１５において、全効率を増加させる。この効率は、ステップ７２０において、数式（２）と同様に、すべての電力受信器の受信電力に対する送信電力の比率で効率を計算した後に増加される。
選択された１つの電力受信器の情報を使用する方法７１０が選択される場合、方法７１０は、１つの条件を適用する場合７２５及び複数の条件を適用する場合７３０に分類される。このような条件は、受信電力、基準受信電力、及び電力使用率を含む。
例えば、電力送信器１００は、複数の電力受信器が最適の効率電圧範囲に属している測定電圧を報告する場合、複数の電力受信器の中で、もっとも高い受信電力７３５を有する電力受信器、もっとも高い基準受信電力７４０を有する電力受信器、及び電力使用率７４５を有する電力受信器の中のいずれか１つを選択できる。同様に、複数の条件を適用する場合に、電力送信器１００は、より高い受信電力及び電力使用率７５０を有する電力受信器を選択する。このような方式で、電力送信器１００は、電力使用率及び受信電力７５５、基準受信電力及び電力使用率７６０、電力使用率及び基準受信電力７６５、基準受信電力及び受信電力７７０、及び受信電力及び基準受信電力７７５のうちのいずれか１つを選択する。
上述した条件によっていずれか１つの電力受信器が選択される場合に、電力送信器１００は、選択された電力受信器の要求電圧に合せるように電力送信制御、すなわち、電力調節を実行するか、又は選択された電力受信器の確立されたＰＣＰに従って電力送信制御を実行する。ＰＣＰは、選択された電力受信器が電力送信器１００に要求する電力制御方式であり、このために、ステップ７８０において、選択された電力受信器の要求電圧に合せるように電力を調節する方法及び複数の電力受信器に対する全効率を増加させる方法の中のいずれか１つが設定され得る。
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びその均等物の範囲内で定められるべきである。
１０ 電源供給部
１２ 増幅部
１４ 共振信号発生部
１６ 電圧／電流測定部
１８ 制御部
１９ 無線通信部
２０ 共振器
２１ マッチング回路
２２ 整流部
２３ ＤＣ／ＤＣ変換部
２４ 充電部／電源管理用集積回路
２５ 制御部
２６ 無線通信部
２７ 温度測定部
１００ 電力送信器
１１０ 電力受信器

Claims (18)

  1. 電力送信器の電力送信を制御するための方法であって、
    少なくとも１つの電力受信器により要求される電圧情報を前記少なくとも１つの電力受信器から受信するステップと、ここで、前記電圧情報は、最小電圧、前記最小電圧より大きい基準電圧及び要求電圧を含み、前記基準電圧は、一定の効率以上の電力受信効率を有する範囲を定めるために使用される電圧であり、
    前記少なくとも一つの電力受信器に電力を伝送するステップと、
    前記電力を伝送する間に前記少なくとも１つの電力受信器での測定電圧を含む電力受信状態に関する報告を前記少なくとも１つの電力受信器から受信するステップと、
    前記測定電圧が前記最小電圧と前記基準電圧との間であるか否かに基づいて前記少なくとも一つの電力受信器に伝送される前記電力の量を調節するステップと
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記電力の量を調節するステップは、
    前記測定電圧が前記基準電圧より大きい場合、前記電力の量を減少させるステップと、
    前記測定電圧が前記最小電圧より小さい場合、前記電力の量を増加させるステップと、を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記測定電圧が予め定められた値を超過する場合、前記電力の伝送を中断するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記少なくとも１つの電力受信器の中でいずれか１つの電力受信器を選択するステップと、
    前記選択された電力受信器の前記要求電圧により前記電力の量を調節するステップとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 前記いずれか１つの電力受信器を選択するステップは、
    前記少なくとも一つの電力受信器の中でもっとも高い電力使用比率を有する電力受信器を選択するステップを有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記いずれか１つの電力受信器を選択するステップは、
    前記少なくとも一つの電力受信器の中でもっとも高い基準受信電力を有する電力受信器を選択するステップを有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 前記少なくとも１つの電力受信器が複数の電力受信器を有する時に、前記複数の電力受信器のそれぞれでの測定電圧が前記最小電圧と前記基準電圧との間の範囲に存在する場合に、前記複数の電力受信器に対する全効率を増加させるように前記電力の量を調節するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  8. 前記最小電圧、前記基準電圧、及び前記要求電圧は、
    前記電力送信器が管理する無線電力ネットワークに参与するための前記少なくとも一つの電力受信器により伝送される要請フレームに含まれるか、前記少なくとも１つの電力受信器が前記無線電力ネットワークに参与した後に、前記電力受信状態を知らせるための報告フレームに含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  9. 前記電力受信状態に関する報告は、
    前記少なくとも１つの電力受信器の充電器における電圧、前記少なくとも一つの電力受信器の整流器出力で測定された電圧、及び電力受信の間に前記少なくとも一つの電力受信器で測定された電流、変更された基準電圧、変更された要求電圧、及び測定された温度の中の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  10. 電力送信を制御するための電力送信器であって、
    共振器と、
    電源供給部と、
    少なくとも１つの電力受信器により要求される電圧情報を前記少なくとも１つの電力受信器から受信し、前記少なくとも一つの電力受信器に電力を伝送する間に、前記少なくとも一つの電力受信器から前記少なくとも一つの電力受信器における測定電圧を含む電力受信状態に対する報告を受信し、前記電圧情報は、最小電圧、前記最小電圧より大きい基準電圧、及び要求電圧を含み、前記基準電圧は、一定の効率以上の電力受信効率を有する範囲を定めるために使用される電圧である無線通信部と、
    前記共振器を通して前記少なくとも一つの電力受信器に前記電力を伝送するように前記電源供給部を制御し、前記測定電圧が前記最小電圧と前記基準電圧との間であるか否かに基づいて前記少なくとも一つの電力受信器に伝送される前記電力の量を調節する制御部と、
    を有することを特徴とする電力送信器。
  11. 前記制御部は、前記測定電圧が前記基準電圧より大きい場合、前記電力の量を減少させるように制御し、
    前記測定電圧が前記最小電圧より小さい場合、前記電力の量を増加させるように制御することを特徴とする請求項１０に記載の電力送信器。
  12. 前記制御部は、前記測定電圧が予め定められた値を超過する場合、前記電力の伝送を中断するように制御することを特徴とする請求項１０に記載の電力送信器。
  13. 前記制御部は、前記少なくとも一つの電力受信器の中で何れか一つの電力受信器を選択し、前記選択された電力受信器の前記要求電圧によって前記電力の量を調節するように制御することを特徴とする請求項１０に記載の電力送信器。
  14. 前記制御部は、
    前記少なくとも一つの電力受信器の中でもっとも高い電力使用比率を有する電力受信器を選択するように制御する請求項１３に記載の電力送信器。
  15. 前記制御部は、
    前記少なくとも一つの電力受信器の中でもっとも高い基準受信電力を有する電力受信器を選択するように制御する請求項１４に記載の電力送信器。
  16. 前記少なくとも一つの電力受信器が複数の電力受信器を有する時、
    前記制御部は、
    前記複数の電力受信器のそれぞれでの測定電圧が前記最小電圧と前記基準電圧との間の範囲に属する場合、前記複数の電力受信器に対する全効率が増加するように前記電力の量を調節する請求項１０に記載の電力送信器。
  17. 前記最小電圧、前記基準電圧及び前記要求電圧は、
    前記電力送信器が管理する無線電力ネットワークに参与するための前記少なくとも一つの電力受信器により伝送される要請フレームに含まれるか、前記少なくとも一つの電力受信器が前記無線電力ネットワークに参加した後に、電力受信状態を知らせるための報告フレームに含まれることを特徴とする請求項１０に記載の電力送信器。
  18. 前記電力受信状態に関する報告は、
    前記少なくとも一つの電力受信器の充電器における電圧、前記少なくとも一つの電力受信器の整流器出力で測定された電圧、及び電力受信の間に、前記少なくとも一つの電力受信器で測定された電流、変更された基準電圧、変更された要求電圧及び測定された温度の中の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の電力送信器。
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