JP6543409B2 - 電力およびデータを伝達するための方法および装置 - Google Patents
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Description
少なくとも1対の受信アーマチュアと、これらの受信アーマチュアのうちの少なくとも一方に接続された負荷と、受信アーマチュアのうちの少なくとも一方に接続されたトランシーバと、を備える二次回路を準備するステップと、二次回路の少なくとも1つの受信アーマチュアを一次回路の少なくとも1つの伝送アーマチュアに近接して配置し、アーマチュアの間の容量型結合を規定するステップと、少なくとも1対のアーマチュアを通じて、一次回路のトランシーバから二次回路のトランシーバへ、および/またはその逆にデータを伝達するステップと、少なくとも1対のアーマチュアを通じて、データ伝達とは独立して、一次回路の電力伝送器から二次回路の負荷へ電力を伝達するステップと、を含む。
− 例えば、半ブリッジもしくは完全Hブリッジ、またはD級のスイッチング増幅器回路に基づく他のレイアウト、場合によっては、準共振ソフト・スイッチング型のものの場合において、デューティ・サイクルを調整すること。
− 電気エネルギー源10から到来する入力供給電圧を調整すること。
− 負荷によって吸収される電力を低減および調整することが可能になるよう、所定のリアクタンス・ネットワークを、一次回路上、または二次回路上に、等しく、負荷に並列に導入し、同調を調整すること。
− スイッチの活性化サイクルの急増(leaps)による調整。このようにして、共振システムを強制振動モードから、負荷によって減衰させられる自由振動へ移行させることができる。
− 伝送アーマチュアの選択的活性化、例えば、負荷へ伝送される電力を調整するために常時活性状態の伝送アーマチュアの数を単純且つ効率的に制限することによる、調整。
− 伝送アーマチュアの異なる活性化による調整。活性化モードを変更することによって、例えば、いくつかの伝送アーマチュアの位相を他のものに対して変更すること、またはこれらを静的に活性化することによって、負荷を調整すること。これは、負荷に無効負荷を並列に追加するため、回路の全体的インピーダンスを変更するためのシステムを構成し、したがって、負荷によって吸収される有効電力を低減するが、特別のハードウェアを追加する必要が全くなく、したがって、著しく有利となり得る。
− 少なくとも1つの層、例えば、限定するものではないが、場合によっては、保護のため、または美的目的により、誘電体材料のさらなる層によって覆われた、1つまたは複数の伝送アーマチュア100を包含する上部層、
− 1つまたは複数の層、例えば、限定するものではないが、全ての装置に、必要な供給電圧、基準電圧、例えば、グラウンドを供給するため、ならびに例えば、構成要素間のバス型の、任意の他のデータ接続のために用いることができる中間層210、ならびに
− 1つまたは複数の層、例えば、限定するものではないが、1つまたは複数のシステム220を支持する機能を有する下部層であって、各システムは、例えば、電力伝送器12、インダクタンス50、キャパシタ64およびトランシーバ20を含む、下部層。
Claims (19)
- 一次回路および二次回路を含む電力およびデータを伝達するための装置であって、
前記一次回路は、
エネルギー源(10)と、
少なくとも1対の伝送アーマチュア(100、100’)であって、該アーマチュアのうちの第1のもの(100)は、使用時に、前記アーマチュアのうちの第2のもの(100’)に対して異なる電位に接続される、少なくとも1対の伝送アーマチュア(100、100’)と、
前記エネルギー源(10)、および前記アーマチュア(100、100’)のうちの少なくとも一方に接続された少なくとも1つの電力伝送器(12)と、
前記伝送アーマチュア(100、100’)のうちの少なくとも一方に接続され、前記電力伝送器(12)によって伝送される前記電力とは独立した前記伝送アーマチュア(100、100’)を介したデータの受信および/または伝送に適している、少なくとも1つのトランシーバ(20)と、
前記トランシーバ(20)のヘッドと前記伝送アーマチュアのうちの一方(100)との間に配置された少なくとも1つの第1のキャパシタ(54)と、
前記トランシーバ(20)の上流に配置され、前記電力伝送器(12)と前記伝送アーマチュアのちの一方(100)との間に配置された少なくとも1つの第1のインダクタンス(50)、および前記電力伝送器(12)と前記伝送アーマチュアのうちの他方(100’)との間に配置された少なくとも1つの第2のインダクタンス(50’)と、を備え、
前記二次回路は、
前記一次回路のそれぞれの伝送アーマチュア(100、100’)に近接して各々配置された少なくとも1対の受信アーマチュア(200、200’)と、
前記受信アーマチュア(200、200’)に接続された負荷(18)と、
前記伝送アーマチュア(200、200’)に接続され、前記電力伝送とは独立した前記受信アーマチュア(200、200’)を介したデータの受信および/または伝送時に使用するのに特に適している、トランシーバ(22)と、
前記トランシーバ(22)と前記受信アーマチュアのうちの一方(200)との間に配置された少なくとも一つの第1のキャパシタ(56)、および前記トランシーバ(22)と前記受信アーマチュアのうちの他方(200’)との間に配置された少なくとも1つの第2のキャパシタ(56’)と、前記トランシーバ(20)の下流に配置され、前記負荷(18)と前記受信アーマチュアのうちの一方(200)との間に配置された少なくとも1つの第1のインダクタンス(52)、および前記負荷(18)と前記受信アーマチュアのうちの他方(200’)との間に配置された少なくとも1つの第2のインダクタンス(52’)と、を備える装置。 - 前記一次回路が、前記トランシーバ(20)の他方のヘッドと前記伝送アーマチュアのうちの他方(100’)との間に配置された第2のキャパシタ(54’)をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記電力伝送器(12)が、
使用時に前記エネルギー源(10)に接続される少なくとも1つのインダクタンス(60)と、
一方の側において前記インダクタンス(60)に接続され、他方の側において前記エネルギー源(10)に対してより低い電位に接続された少なくとも1つのキャパシタ(64)と、
一方の側において前記キャパシタ(64)と並列に前記インダクタンス(60)に接続され、他方の側において前記エネルギー源(10)に対してより低い電位に接続された少なくとも1つのスイッチ(66)と、をさらに含む、請求項1または2に記載の装置。 - 前記電力伝送器(12)が、1対のスイッチ(66、68)を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
- 各トランシーバ(20、22)が、
データ受信回路(84、84’)およびデータ伝送回路(86、86’)を含み、
各データ受信回路(86、86’)の出力および、各データ受信回路(84、84’)の入力が各第1のキャパシタ(54、56)に接続されており、
各第2のキャパシタ(54’、56’)が、データ基準電圧に接続されている、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。 - 前記二次回路が、
一方の側において前記第1のインダクタンス(52)と前記負荷(18)との間のノードに接続され、別の側においてスイッチ(71)に接続されているキャパシタ(70)をさらに備え、
前記スイッチ(71)が、前記第2のインダクタンス(52’)と前記負荷(18)との間の前記ノードに接続されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。 - 前記二次回路が、前記負荷に接続された整流段(105)をさらに備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の装置。
- 互いに近接して配置された少なくとも1つの伝送アーマチュア(100)および少なくとも1つの受信アーマチュア(200)によって構成されたアーマチュアの各対が単一のモノリシックなキャパシタの構成部分である、請求項1から7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記一次回路が、多層表面の内部に挿入されている、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記多層表面が、前記1つまたは複数の伝送アーマチュア(100)を包含する少なくとも1つの層と、
前記装置に、必要な供給電圧、基準電圧およびデータ接続電圧を供給するための使用に特に適した1つまたは複数の層(210)と、
以下の構成要素:電力伝送器(12)、インダクタンス(50、50’)、キャパシタ(54、54’)およびトランシーバ(20)のうちの1つまたは複数を包含する1つまたは複数の層と、を含む、請求項9に記載の装置。 - 電力およびデータを伝達するための方法であって、
エネルギー源(10)と、少なくとも1対の伝送アーマチュア(100、100’)と、前記エネルギー源(10)および前記アーマチュア(100、100’)のうちの少なくとも一方に接続された少なくとも1つの電力伝送器(12)と、前記伝送アーマチュア(100、100’)のうちの少なくとも一方に接続された少なくとも1つのトランシーバ(20)と、前記トランシーバ(20)のヘッドと前記伝送アーマチュアのうちの一方(100)との間に配置された少なくとも1つの第1のキャパシタ(54)と、 前記トランシーバ(20)の上流に配置され、前記電力伝送器(12)と前記伝送アーマチュアのちの一方(100)との間に配置された少なくとも1つの第1のインダクタンス(50)、および前記電力伝送器(12)と前記伝送アーマチュアのうちの他方(100’)との間に配置された少なくとも1つの第2のインダクタンス(50’)と、を備える少なくとも1つの一次回路を準備するステップと、
少なくとも1対の受信アーマチュア(200、200’)と、該受信アーマチュア(200、200’)のうちの少なくとも一方に接続された負荷(18)と、前記伝送アーマチュア(200、200’)のうちの少なくとも一方に接続されたトランシーバ(22)と、前記トランシーバ(22)と前記受信アーマチュアのうちの一方(200)との間に配置された少なくとも一つの第1のキャパシタ(56)、および前記トランシーバ(22)と前記受信アーマチュアのうちの他方(200’)との間に配置された少なくとも1つの第2のキャパシタ(56’)と、前記トランシーバ(20)の下流に配置され、前記負荷(18)と前記伝送アーマチュアのうちの一方(200)との間に配置された少なくとも1つの第1のインダクタンス(52)、および前記負荷(18)と前記受信アーマチュアのうちの他方(200’)との間に配置された少なくとも1つの第2のインダクタンス(52’)と、を備える少なくとも1つの二次回路を準備するステップと、
前記二次回路の少なくとも1つの受信アーマチュア(200)を前記一次回路の伝送アーマチュア(100、100’)に近接して配置し、前記アーマチュア(100、200)の間の容量型結合を規定するステップと、
前記少なくとも1対のアーマチュア(100、200)を通じて、前記一次回路の前記トランシーバ(20)から前記二次回路の前記トランシーバ(22)へ、および/またはその逆にデータを伝達するステップと、
前記少なくとも1対のアーマチュア(100、200)を通じて、前記データ伝達とは独立して、前記一次回路の前記トランシーバ(12)から前記二次回路の前記負荷(18)へ電力を伝達するステップと、を含む方法。 - 前記一次回路内において、複数の伝送アーマチュア(100)、複数の電力伝送器(12)および複数のトランシーバ(20)を準備するステップであって、各伝送アーマチュア(100)はインダクタンス(50)を介して少なくとも1つのそれぞれの別個の電力伝送器(12)に接続され、前記アーマチュアのうちの少なくとも1つ(100)はキャパシタ(54)を介して少なくとも1つのそれぞれの別個のトランシーバ(20)に接続された、準備するステップと、
前記受信アーマチュア(200)に近接して配置された前記伝送アーマチュア(100)を、前記一次回路の前記それぞれの電力伝送器(12)およびトランシーバ(20)を介して励振し、電力およびデータの伝達をそれぞれ可能にするステップと、
前記受信アーマチュア(200’)に近接して配置された前記伝送アーマチュア(100)を、前記一次回路の前記それぞれの電力伝送器(12)およびトランシーバ(20)を介して励振し、電力およびデータの伝達をそれぞれ可能にするステップと、をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 前記伝送アーマチュア(100)のうちの1つまたは複数が、経時的に変動する電圧波を用いて選択的に励振され、1つまたは複数の異なる伝送アーマチュア(100)が、前記第1のものと異なる第2の電圧波を用いて選択的に活性化される、請求項11に記載の方法。
- 伝送アーマチュア(100)に接続された各電力伝送器(12)の内部において、1対のスイッチ(66、68)を準備するステップと、
断続信号を用いて前記スイッチ(66、68)を活性化することによって生成された電圧波を用いて、1つまたは複数の異なる伝送アーマチュア(100)を選択的に活性化するステップと、をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 伝送アーマチュア(100)に接続された各電力伝送器(12)の内部において、エネルギー源(10)に接続されたインダクタンス(60)と、一方の側において前記インダクタンス(60)に接続され、別の側において基準電位に接続されたキャパシタ(64)と、前記キャパシタ(64)および前記インダクタンス(60)のノードに接続されたスイッチ(66)と、を準備するステップと、
第1の断続信号を用いて第1の受信アーマチュア(200)に近接して配置された1つまたは複数の伝送アーマチュア(100)に接続された各電力伝送器(12)の前記スイッチ(66)を活性化するステップと、
前記第1の断続信号に対して逆位相の第2の断続信号を用いて第2の受信アーマチュア(200’)に近接して配置された1つまたは複数の伝送アーマチュア(100)に接続された各電力伝送器(12)の前記スイッチ(66)を活性化するステップと、をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 前記第2の信号が、一定の信号、または前記第1の断続信号に対して異なる位相を有する信号である、請求項15に記載の方法。
- 各トランシーバ(20、22)の内部において、データ受信回路(84、84’)およびデータ伝送回路(86、86’)を準備するステップと、
波を2つの電圧レベルの間で変調することによってデータ伝送回路(86)を選択的に活性化し、前記データ電圧を、影響を及ぼすことなく前記電力波上に重畳するステップと、をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 各トランシーバ(20、22)の内部において、データ受信回路(84、84’)およびデータ伝送回路(86、86’)を準備するステップと、
前記一次回路の各トランシーバ(20)内、および前記二次回路の各トランシーバ(22)内において、一次および二次の、異なる供給電圧レベルを用いるステップであって、それにより、前記一次回路の前記受信回路(84)が、前記二次回路の前記伝送回路(86’)によって加えられた前記電圧のみを読み取ることによって、前記一次回路の前記伝送回路(86)によって設定された前記電圧を区別し、前記二次回路の前記受信回路(84’)が、前記一次回路の前記伝送回路(86)によって加えられた前記電圧のみを読み取ることによって、前記二次回路の前記伝送回路(86’)によって加えられた前記電圧を区別する、用いるステップと、をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 各トランシーバ(20、22)の内部において、データ受信回路(84、84’)およびデータ伝送回路(86、86’)を準備するステップと、
前記一次回路の各トランシーバ(20)内、および前記二次回路の各トランシーバ(22)内において、単一の供給電圧レベルを用いるステップと、
前記一次回路または前記二次回路の前記トランシーバのうちの1つの上のデータ伝送回路(86、86’)に給電するステップと、
前記一次回路の前記伝送器(86)と前記一次回路の前記受信器(84)との間のインピーダンスを決定するステップと、
前記一次回路の前記伝送器(86)と前記二次回路の前記受信器(84’)との間のインピーダンスを決定するステップと、
前記二次回路の前記伝送器(86’)と前記一次回路の前記受信器(84)との間のインピーダンスを決定するステップと、
前記一次回路の前記伝送器(86)と前記二次回路の前記受信器(84’)との間のインピーダンスを決定するステップと、
前記伝送器(86、86’)と受信器(84、84’)との間で決定された前記インピーダンスの間の差、および前記二次回路の前記受信回路(84’)上の前記電圧レベルに基づいて、どちらのデータ伝送回路(86、86’)がデータを伝送しているのかを決定するステップと、をさらに含む、請求項11に記載の方法。
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