JP6692363B2 - 誘導電流伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、電動装置、例えばラップトップ、スマートフォン、タブレット等の、少なくとも１つの送電コイルを有している送電器と、少なくとも１つの受電器コイルを有している受電器とを用いた誘導電流伝送方法に関する。

例えば、電気機器に給電するための蓄電池を充電するための誘導電流伝送は、多岐にわたって知られている。例えば、欧州特許出願公開第１３１８２６０号明細書（EP 1 318 260 A2）は、固定網から、門扉とともに動く蓄電池への無線電流伝送を開示している。

独国特許出願公開第１０２０１００４７５７９号明細書（DE 10 2010 047 579 A1）は、別の使用目的を開示している。この文献では、テーブル面または作業面等の、面状に延在する家具の構成部分が開示されており、ここには、複数の送電コイルが、電動装置、特にラップトップ、スマートフォン、タブレット等に対する誘導電流伝送のために組み込まれている。

この文献での目的は、任意に、この家具の構成部分に置かれている電気負荷に電流が供給される、ということである。

この負荷、例えばラップトップ、スマートフォン、タブレット等は、電流消費の異なる電力クラスに分類される。

欧州特許出願公開第１３１８２６０号明細書 独国特許出願公開第１０２０１００４７５７９号明細書

本発明の課題は、このような機器に最適な電流供給を施し、さらに、特に、有利には面状に延在する家具の構成部分内に配置されている送電コイルが複数個の場合に、最適な電流供給に適している送電コイルまたは送電コイルグループを選択することである。さらに、送電コイルからそれぞれ伝送される出力の限界値に対する既存の基準を守ることが当てはまる。

まずは、請求項１に記載されている誘導電流伝送方法では、送電器内に、伝送されるべき出力のための調整部が設けられ、この調整部によって、電流伝送の開始とともに最小出力が送電器から伝送され、伝送されるこの最小出力は、電動装置の受電器のコントローラを活性化するのに十分な大きさに設定されており、これに基づいて、このコントローラは、送電コイルの電界の影響付与によって、電動装置に関する情報を含むデータパケットを調整部に供給し、これに続いて、送電器から、この装置の電力クラスに適合させられた最適な出力が伝送される。

本発明に係るこの方法の第１の利点は、伝送される出力のための調整部を設ける、ということである。出力のこのような調整を無段階に行うことができるが、これが離散的に行われてもよい。調整は、最小出力と最大出力との間で行われる。ここで最小出力の大きさは、次のように設定されている。すなわち、最小出力が小さい機器に対して十分であり、しかし、他方で、送電コイルによって誘導電流伝送に対する限界値が守られるように設定されている。本発明では典型的に、伝送される出力の最小値は５ワットである。

しかし、この最小出力はまた、電動装置の受電器のコントローラを活性化するのに十分である。このコントローラはここで、送電器と相互作用する。送電コイルの電界に影響を与えることによって、情報がデジタルに、データパケットにおいて、調整部に供給される。これによって、例えば、送電器は電動装置の電力クラスを知り、したがって、この装置のこの電力クラスに適合させられた最適な出力が、送電コイルから伝送される。

特に、この情報によって、調整部は、装置の識別および電力クラスへの装置の分類を行うことができ、送電器から、この電力クラスに適合させられた出力が伝送され、この装置において、出力の微調整が行われるということを念頭におかれたい。

この識別によって、本発明に係る方法に従って、送電器と受電器との間で、通信と出力伝送とが行われることが保証される。さらに、例えば、離散的な電力クラスの場合には、最適な給電のために中間値が必要である。このような中間値は、この場合には、通常のように、送電器出力の直接的な調整によって設定されるのではなく、装置内でこのような微調整が行われる。

ここで、しかし、他の場合においても、過電圧イベントが発生すると、伝送される出力は、１つの電力クラス分だけ低減される。その他には、当然ながら、全ての別の既知の保護措置を取ることができる。

本発明に係る方法は、複数の送電コイルが設けられている場合にも適している。複数の送電コイルは、規則的に、例えば米国特許第７５７６５１４号明細書（US 7,576,514 B2）に記載されているように、いわゆるアレイで配置されている。

最適なエネルギー伝送のために、送電コイルと受電器コイルとは直接的に対向して位置すべきである、ということを理解されたい。

これを実質的に保証するために、本発明では、調整部によって、複数の送電コイルがそれぞれ順次連続して最小出力を伝送し、調整部はこれらの送電コイルを、受電器コイルとの結合が最大である、および／または、その電界の影響付与が最大である最適な出力伝送のために接続する。このようなことは、例えば、送電コイルの無負荷電圧の監視によって検出可能であり、これに従って最適なエネルギー伝送を行うことができる。

米国特許第７５７６５１４号明細書（US 7,576,514 B2）は、さらに、送電コイル装置が複数のレベルに配置されていてもよく、かつ、この場合には重畳して配置されていてよい、ということを開示している。

有利には、この場合には、本発明では、調整部によって、第１のレベルの複数の送電コイルがそれぞれ順次連続して最小出力を伝送し、調整部によって、次のレベルの重畳している複数の送電コイルがそれぞれ順次連続して最小出力を伝送し、調整部は、これらの送電コイルを、受電器コイルとの結合が最大である、および／または、その電界の影響付与が最大である最適な出力伝送のために接続する。

より大きい電動装置に電流が供給されるべき場合には、調整部によって、個々のコイルの他に、特に、隣接しているまたは重畳しているコイルのグループも、上述したように接続される。

作業面、会議用机等の上に置かれているラップトップ、タブレットまたは類似の電動装置の位置は変化するであろう。このような装置の空間的な移動は、さらに次のことが行われる場合には問題ではない。すなわち、設定可能な時間間隔において、接続された送電コイルの最適な出力伝送が中断され、調整部によって順次連続して、以前接続されていた送電コイルに隣接する送電コイルおよび／または以前接続されていた送電コイルに重畳している送電コイルに最小出力が加えられ、調整部が、これらの送電コイルを受電器コイルとの結合が最大である、および／または、その電界の影響付与が最大である最適な出力伝送のために接続することが行われる場合である。

人が、長い時間利用する会議用机、作業机等で本発明に係る方法を使用する場合には、誘導電流伝送の限界値が守られなければならない。送電コイルまたは送電コイルの少なくとも大部分を確実に覆うために、比較的高い出力の、給電されるべき機器が十分に大きい設置面を有している場合、あるいは受電器コイルの十分な大きさの底面を有している場合には、これは、それほど問題にはならない。問題になるのは、受電器コイルの直径よりも小さいサイズの比較的小さい底面を有している電動装置のエネルギー供給である。

このような場合には、データパケットは装置の底面のデータを含み、これに基づいて、送電器から、電動装置の底面に適合させられた出力が伝送される。

これによって、誘導電流伝送の所定の限界値の遵守が保証される。

選択的または付加的に、送電コイルの底面よりも小さい底面を有する受電器コイルを備える装置の場合、電動装置の底面を被覆材料によって、送電コイルの大きさを超えて拡張することが可能である。

被覆材料として、特に、フェライト等が提供される。

データパケットもしくはその評価の伝送のために、送電コイルの電界の影響付与の復調が必要である。ここでは、この影響付与は有利には、容量性の変調である。

このために必要な復調器は通常、迅速には、データ伝送のために過渡状態にされない。したがって、有利には、データパケットの伝送に、少なくとも１つのトレーニングシーケンスが先行する。このような措置の結果、復調器の確実な過渡が保証される。

このようなトレーニングシーケンスは、例えば、数字１または数字の組み合わせの伝送を含む。トレーニングシーケンスによって伝送されるパケットの数は、有利には１パケットと１０パケットとの間である。

本発明を、図面に基づいてより詳細に説明する。ここでは、この方法を実行するための装置が単に概略的に示されている。

送電器１と電動装置２とを示している。

送電器１は、複数の、暗示されているだけの送電コイル３、４を有している。これらの送電コイルは、２つのレベルに、例えばボード５の上面と下面に、重畳して配置されている。このようなコイルの配置構成は、特に、作業面、会議用机等の机の面への組み込み、矢印６に従って載置されている電動装置２の電流供給に適している。

個々の送電コイル３、４の駆動制御、場合によっては、送電コイル３、４のグループ毎の駆動制御も、双方向矢印７に従って、図１において右側へと行われる。これは、マイクロコントローラから接続されているマトリクス駆動制御部８によって行われる。マトリクス駆動制御部は、出力段９によって、矢印１０に従って提供された送電エネルギーを、詳細に示されていない回路１１を介して、個々の送電コイル３または４、または、送電コイル３、４のグループへ分配する。

誘導電流伝送のために、電動装置２は相応する受電器コイル１２を有している。装置２が矢印６に従って、誘導電流伝送のために、送電コイル３、４の上方に置かれると、出力段９は、マイクロコントローラによって制御される調整部１３によって、矢印１４に従って、最小出力放出に設定される。

基本的には次に、順次連続して、各最小出力によって、送電コイル３、４の接続が行われる。この最小出力放出は、属する受電器１５を備える装置２の受電器コイル１２を介して、送電コイル３、４の電界に影響を与えるコントローラ１６を活性化するのに十分である。

この影響付与に付随して、電動装置２に関する情報の伝送が、双方向矢印７に従って、図１において左側へとマトリクス駆動制御部８を介して、双方向矢印１７に従って調整部１３へと行われる。これによって、送電器１は装置２を識別することができ、特に、装置２の電力クラスに適合させられた最適な出力も伝送することができる。

例えば、最適な給電のために中間値が必要な場合には、このような微調整が装置２内で行われる。過電圧イベントの場合には、伝送される出力は、１つの電力クラス分だけ低減される。

最適な出力伝送のために、調整部１３によって、双方向矢印１７に従って、マトリクス駆動制御部８を介して、受電器コイル１２との結合が最大である送電コイル３、４が使用される。

この実施例では、複数の送電コイル３、４が、２つのレベルに設けられているので、調整部１３はまず、例えば、第１のレベルの送電コイル３にそれぞれ順次連続して、マトリクス駆動制御部８を介して、出力段９から提供された最小出力を加える。次に、調整部１３によって、どのコイル３の電界が最大に変化したのかが特定される。調整部は有利にはこれに基づいて、第１のレベルのこの送電コイル３と重畳している、次のレベルの送電コイル４のみに、マトリクス駆動制御部８を介して、最小出力を再度、加える。これによってここでは、２つのレベルのコイル３、４から、電界の変化が最大であるコイルが選択される。

このような手法は、受電器コイル１２が、相応の面状の拡がりを有している場合に、送電コイルのグループにも転用される。

しかし、受電器コイル１２の底面が比較的小さく、送電コイル３、４の底面より小さい場合がしばしばある。この場合には、伝送されるデータパケットは、装置２の底面のデータを含み、これに基づいて、調整部１３によって、出力段９が最小出力放出に接続される。これは次に、マトリクス駆動制御部８によって、アプローチされている送電コイル３、４に接続される。このようにして、可能な最大誘導電流伝送を保証することができる。

電動装置２の情報もしくは状態の読み出しのために、送電コイル３、４の電界変化の復調が必要である。データパケットの時間的に完全な復調が保証されるように、さらに、データパケットの伝送の前に、トレーニングシーケンスの伝送が行われてよい。

Claims (8)

1. 電動装置の、少なくとも１つの送電コイルを有している送電器と、少なくとも１つの受電器コイルを有している受電器とを用いた誘導電流伝送方法であって、
   前記送電器内に、伝送されるべき出力のための調整部が設けられており、当該調整部によって、電流伝送の開始とともに最小出力が前記送電器から伝送され、伝送される前記最小出力は、前記電動装置の前記受電器のコントローラを活性化するのに十分な大きさに設定されており、
   これに基づいて、前記コントローラは、前記送電コイルの電界の影響付与によって、前記電動装置に関する情報を含むデータパケットを前記調整部に供給し、
   これに続いて、前記送電器から、前記装置の電力クラスに適合させられた最適な出力が伝送され、
   複数の送電コイルが設けられており、
   前記調整部によって、前記複数の送電コイルはそれぞれ順次連続して前記最小出力を伝送し、
   前記調整部は、前記送電コイルを、前記受電器コイルとの結合が最大である、および／または、その電界の前記影響付与が最大である前記最適な出力伝送のために接続する、方法において、
   設定可能な時間間隔において、前記接続された送電コイルの前記最適な出力伝送が中断され、前記調整部によって順次連続して、以前接続されていた前記送電コイルに隣接する前記送電コイル、および／または、以前接続されていた前記送電コイルに重畳している前記送電コイルに前記最小出力が加えられ、
   前記調整部は、前記送電コイルを、前記受電器コイルとの結合が最大である、および／または、その電界の前記影響付与が最大である前記最適な出力伝送のために接続する、
   ことを特徴とする誘導電流伝送方法。
2. 前記情報によって、前記調整部は、前記装置の識別および電力クラスへの前記装置の分類を行うことができ、
   前記送電器から、前記電力クラスに適合させられた出力が伝送され、
   前記装置において、前記出力の微調整が行われる、請求項１記載の方法。
3. 過電圧の出現時に、伝送される前記出力は、１つの電力クラス分だけ低減される、請求項１または２記載の方法。
4. 複数のコイルが複数のレベルにおいて、重畳して配置されており、
   前記調整部によって、第１のレベルの前記送電コイルはそれぞれ順次連続して前記最小出力を伝送し、前記調整部によって、次のレベルの重畳している前記送電コイルはそれぞれ順次連続して前記最小出力を伝送し、
   前記調整部は、前記送電コイルを、前記受電器コイルとの結合が最大である、および／または、その電界の前記影響付与が最大である最適な前記出力伝送のために接続する、請求項３記載の方法。
5. 送電コイルのグループが接続される、請求項４記載の方法。
6. 前記データパケットは前記装置の底面のデータを含み、これに基づいて、前記送電器から、前記電動装置の前記底面に適合させられた出力が伝送される、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 送電コイルの底面よりも小さい底面を有する受電器コイルを備える装置の場合、前記電動装置の前記底面は、被覆材料によって、前記送電コイルの大きさを超えて拡張される、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. データパケットの伝送に少なくとも１つのトレーニングシーケンスが先行する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。

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