JP6853258B2 - Systems and methods for generating power waves within wireless power transfer systems - Google Patents

Systems and methods for generating power waves within wireless power transfer systems Download PDF

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Description

技術分野
本願は、一般に無線充電システム並びにかかるシステム内で使用されるハードウェア及びソフトウェアコンポーネントに関する。
Technical Field This application generally relates to wireless charging systems and the hardware and software components used within such systems.

背景
電子装置にエネルギを無線伝送する(受信機装置が伝送を消費し、それを電気エネルギに変換することができる)ために数多くの試みがなされてきた。しかし、従来の殆どの技法は任意の有意味の距離においてエネルギを伝送することができない。例えば磁気共鳴は、電力共振器に電子装置を結線することを必要とせずに装置に電力を与える。しかし、電子装置が電力共振器のコイルの近くに(即ち磁場内に)位置する必要がある。従来の他の解決策は、自分のモバイル装置を充電している利用者について利用者の移動性を企図しない場合があり、又はかかる解決策は装置が運用性の狭いウィンドウの外側にあることを認めない。
Background Numerous attempts have been made to wirelessly transmit energy to electronic devices (receiver devices can consume the transmission and convert it into electrical energy). However, most conventional techniques cannot transmit energy at any meaningful distance. Magnetic resonance, for example, powers a device without the need to wire an electronic device to the power resonator. However, the electronics need to be located near the coil of the power resonator (ie, in a magnetic field). Other conventional solutions may not attempt user mobility for users charging their mobile device, or such solution states that the device is outside a narrow window of operability. I will not admit it.

離れている電子装置に無線で給電するには、電力伝送装置の伝送場内での電子装置の位置を識別するための手段を必要とし得る。従来のシステムは概して電子装置の位置を近くで突き止めようと試みるため、例えば広いコーヒー店、世帯、オフィスビル、又は電気装置が潜在的に動き回る可能性がある他の三次元空間内で、充電するのに空いている装置のスペクトルを識別しマッピングするための機能がない。更に、指向性目的及び電力出力変調の両方のための、電力波の発生を管理するためのシステムが求められている。従来の多くのシステムはサービス提供する電子装置の多岐にわたる移動を企図しないので、電力伝送装置によってサービス提供され得る電子装置を動的且つ正確に追跡するための手段も求められている。 To wirelessly power a remote electronic device, a means for identifying the position of the electronic device within the transmission field of the power transmission device may be required. Traditional systems generally attempt to locate electronic devices up close, so they charge, for example, in large coffee shops, homes, office buildings, or other three-dimensional spaces where electrical devices can potentially move around. However, there is no function to identify and map the spectrum of the vacant device. Further, there is a need for a system for managing the generation of power waves for both directional purposes and power output modulation. Since many conventional systems do not contemplate a wide range of movements of serviced electronic devices, there is also a need for a means for dynamically and accurately tracking electronic devices that can be serviced by power transfer devices.

無線電力伝送は一定の規制上の要件を満たさなければならない場合がある。無線エネルギを伝送する装置は、人間又は他の生物のための電磁場(EMF)への暴露を防ぐ規格に準拠することを要求され得る。最大暴露限度が電力密度限度及び電場限度(並びに磁場限度)に関して米国及び欧州の規格によって定められている。これらの限度の一部は最大許容暴露量(MPE)について米国連邦通信委員会(FCC)によって確立されており、一部の限度は放射線暴露に関する欧州の監査機関によって確立されている。MPEについてFCCによって確立されている限度は47 CFR §1.1310で成文化されている。マイクロ波領域内の電磁場(EMF)周波数では、暴露の強度を表現するために電力密度を使用することができる。電力密度は単位面積当たりの電力として定められる。例えば電力密度は1平方メートル当たりのワット数(W/m)、1平方センチメートル当たりのミリワット数(mW/cm)、又は1平方センチメートル当たりのマイクロワット数(μW/cm)に換算して一般に表現され得る。 Wireless power transfer may have to meet certain regulatory requirements. Devices that transmit radio energy may be required to comply with standards that prevent exposure to electromagnetic fields (EMF) for humans or other organisms. Maximum exposure limits are set by US and European standards for power density limits and electric field limits (and magnetic field limits). Some of these limits have been established by the Federal Communications Commission (FCC) for Maximum Allowable Exposure (MPE), and some have been established by the European Auditing Authority for Radiation Exposure. The limits established by the FCC for MPE are codified in 47 CFR §1.1310. At electromagnetic field (EMF) frequencies within the microwave region, power densities can be used to represent the intensity of exposure. The power density is defined as the power per unit area. For example, power density is generally expressed in terms of wattage per square meter (W / m 2 ), milliwatt per square centimeter (mW / cm 2 ), or microwattage per square centimeter (μW / cm 2). Can be done.

従って、これらの規制要件を満たすように無線電力伝送のためのシステム及び方法を適切に与えることが望ましい。伝送場内の人間又は他の生物が規制限度又は他の公称限度近くの又はそれを上回るEMFエネルギに暴露されないことを確実にするために様々な安全技法を組み込む、無線電力伝送のための手段が求められている。 Therefore, it is desirable to properly provide systems and methods for wireless power transfer to meet these regulatory requirements. There is a need for a means for wireless power transfer that incorporates various safety techniques to ensure that humans or other organisms in the transmission field are not exposed to EMF energy near or above regulatory limits or other nominal limits. Has been done.

概要
本明細書で開示するのは、当技術分野の欠点に対処するだけでなく、追加の又は代替的な利点を提供し得るシステム及び方法である。本明細書で開示する実施形態は、その物理的な波形特性(例えば周波数、振幅、位相、利得、方向)の結果として、エネルギのポケットを発生させるために伝送場内の所定位置において収束する電力波を生成し伝送することができる。無線充電システムによって給電されている電子装置に関連する受信機はこれらのエネルギのポケットからエネルギを抽出し、受信機に関連する電子装置にとって使用可能な電力へとそのエネルギを変換することができる。エネルギのポケットは三次元場(例えば伝送場)として生じることができ、そこではエネルギのポケット内に又はその近くに位置する受信機によってエネルギがハーベストされ得る。一部の実施形態では、センサからの入力センサデータに基づいて電力レベルを調整するために又は特定の物体を回避するために、電力波の伝送を調節することによって送信機が適応ポケット形成プロセスを実行し得る。エネルギのポケットを何処に形成すべきか及び電力波を何処に伝送すべきかを決定するために、伝送場内の領域を識別するための技法を使用することができる。一例では、この技法が1つ又は複数のアンテナから放射される伝送場内の1つ又は複数の電力波に対する伝送場内の各空間位置における比吸収率(SAR)値の決定をもたらし得る。特定のSARを決定することは、送信機に結合され又は送信機に組み込まれるセンサによって行われ得る。それらのセンサは、伝送場内でSARの測定を行うのに有用な情報を捕捉することができ、送信機は送信機によって作り出される電力波の知られている伝搬特性に基づいて伝送場内のSAR値を決定する予め記憶された計算及び推定と共に、その情報を使用することができる。SARとは、無線周波数(RF)波からの電磁エネルギが人体又は別の生物によって吸収される率である。別の例では、エネルギのポケットを何処に形成すべきかを決定する際、後で参照し又は計算するためにマッピングメモリ内に記憶され得るマッピングデータの一形態であるヒートマップデータが使用され得る。更に別の例では、電力波が回避すべき区域を識別し得るセンサデータをセンサが生成することができる。このセンサデータはマッピングデータの追加形態又は代替形態とすることができ、後で参照し又は計算するために同じくマッピングメモリ内に記憶され得る。
Summary Disclosures herein are systems and methods that can not only address the shortcomings of the art, but also provide additional or alternative advantages. The embodiments disclosed herein are power waves that converge in place within a transmission field to generate energy pockets as a result of their physical waveform characteristics (eg frequency, amplitude, phase, gain, direction). Can be generated and transmitted. The receiver associated with the electronics powered by the wireless charging system can extract energy from these energy pockets and convert that energy into power available to the electronics associated with the receiver. The energy pocket can occur as a three-dimensional field (eg, a transmission field), where the energy can be harvested by a receiver located in or near the energy pocket. In some embodiments, the transmitter performs an adaptive pocket formation process by adjusting the transmission of power waves to adjust the power level based on the input sensor data from the sensor or to avoid certain objects. Can be done. Techniques for identifying areas within the transmission field can be used to determine where energy pockets should be formed and where power waves should be transmitted. In one example, this technique can result in the determination of the Specific Absorption Rate (SAR) value at each spatial location in the transmission field for one or more power waves in the transmission field radiated from one or more antennas. Determining a particular SAR can be done by a sensor coupled to or incorporated into the transmitter. These sensors can capture useful information for making SAR measurements in the transmission field, and the transmitter can capture the SAR value in the transmission field based on the known propagation characteristics of the power waves produced by the transmitter. The information can be used with pre-stored calculations and estimates to determine. SAR is the rate at which electromagnetic energy from radio frequency (RF) waves is absorbed by the human body or another organism. In another example, heat map data, which is a form of mapping data that can be stored in mapping memory for later reference or calculation, may be used in deciding where to form the energy pocket. In yet another example, the sensor can generate sensor data that can identify areas where power waves should be avoided. This sensor data can be an additional or alternative form of mapping data, which can also be stored in the mapping memory for later reference or calculation.

一実施形態では、無線電力伝送の方法が、送信機の1つ又は複数のアンテナから放射される1つ又は複数の電力波に対する送信機の伝送場内の各空間位置における比吸収率(SAR)値を送信機によって計算すること、計算したSAR値が既定のSAR値の閾値に満たない伝送場内の被選択部分を送信機によって決定すること、及び伝送場内の被選択部分において相殺的に収束するように1つ又は複数の電力波を送信機によって伝送することを含む。 In one embodiment, the method of wireless power transmission is the Specific Absorption Rate (SAR) value at each spatial location in the transmitter's transmission field for one or more power waves radiated from one or more antennas of the transmitter. Is calculated by the transmitter, the selected part in the transmission field where the calculated SAR value is less than the default SAR value threshold is determined by the transmitter, and the selected part in the transmission field converges in a canceling manner. Includes transmitting one or more power waves by a transmitter.

別の実施形態では、無線電力伝送の方法が、1つ又は複数のアンテナから放射される1つ又は複数の電力波に対する送信機の伝送場内の各空間位置における比吸収率(SAR)値を送信機によって受信することを含む。この方法は、得られるSAR値が既定のSAR値を上回る伝送場内の被選択部分を送信機によって決定することを更に含む。この方法は、伝送場内の被選択部分において相殺的に収束するように1つ又は複数の電力波を送信機によって伝送することを更に含む。この方法は、伝送場内の残りの部分においてヌル空間を形成するために相殺的に収束するように1つ又は複数の電力波を送信機によって伝送することを更に含む。 In another embodiment, the method of wireless power transfer transmits a Specific Absorption Rate (SAR) value at each spatial location in the transmitter's transmission field for one or more power waves radiated from one or more antennas. Including receiving by machine. The method further comprises determining by the transmitter the selected portion of the transmission field where the resulting SAR value exceeds a predetermined SAR value. The method further comprises transmitting one or more power waves by the transmitter so that they converge in a offsetting manner in the selected portion of the transmission field. The method further comprises transmitting one or more power waves by the transmitter so that they converge in a canceling manner to form a null space in the rest of the transmission field.

別の実施形態では、無線電力伝送のためのシステムが1つ又は複数の送信機を含み得る。1つ又は複数の送信機のそれぞれは、1つ又は複数のアンテナから放射される1つ又は複数の電力波に対する送信機の伝送場内の各空間位置における比吸収率(SAR)値を計算し、計算されるSAR値が既定のSAR値を上回る伝送場内の被選択部分を決定するように構成されるマイクロプロセッサを含み得る。1つ又は複数の送信機のそれぞれは1つ又は複数のアンテナアレイを更に含むことができ、1つ又は複数のアンテナアレイのそれぞれは、伝送場内の被選択部分においてヌル空間を形成するために相殺的に収束するように電力波を伝送するように構成される1つ又は複数のアンテナを含む。 In another embodiment, the system for wireless power transfer may include one or more transmitters. Each of one or more transmitters calculates the Specific Absorption Rate (SAR) value at each spatial location in the transmitter's transmission field for one or more power waves emitted from one or more antennas. It may include a microprocessor configured to determine the selected portion of the transmission field where the calculated SAR value exceeds the default SAR value. Each of the one or more transmitters can further include one or more antenna arrays, and each of the one or more antenna arrays cancels out to form a null space in the selected portion of the transmission field. Includes one or more antennas configured to transmit power waves so that they converge.

図面の簡単な説明
添付図面は本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を示す。以下の図面を参照することによって本開示をより良く理解することができる。図中のコンポーネントは必ずしも縮尺通りではなく、本開示の原理を示すことに重点を置いている。
Brief Description of Drawings The accompanying drawings form part of this specification and show embodiments of the present invention. The present disclosure can be better understood by reference to the drawings below. The components in the figure are not necessarily on scale and the emphasis is on demonstrating the principles of this disclosure.

例示的実施形態による無線電力伝送システムを示す。A wireless power transmission system according to an exemplary embodiment is shown. 例示的実施形態によるシステムのコンポーネントを示す。The components of the system according to an exemplary embodiment are shown. 図1Bに示す例示的実施形態によるシステムのコンポーネントを示す。The components of the system according to the exemplary embodiment shown in FIG. 1B are shown. 例示的実施形態による、無線電力伝送システム内でエネルギのポケットを形成するための方法を示す。A method for forming a pocket of energy within a wireless power transfer system according to an exemplary embodiment is shown. 例示的実施形態による、無線電力伝送システム内でヌル空間を形成するための方法を示す。A method for forming a null space in a wireless power transfer system according to an exemplary embodiment is shown.

詳細な説明
次に図中に示す例示的実施形態を参照し、かかる実施形態を説明するために本明細書では特定の言語を使用する。かかる例示的実施形態の説明によって本発明の範囲を限定することは意図しないことを理解すべきである。本開示を保持する当業者なら思い付く例示的実施形態の改変及び更なる修正、並びに本発明の特徴の原理を実装する追加の応用例が本開示の範囲に含まれると考えるべきである。
Detailed Description Next, with reference to the exemplary embodiments shown in the figures, specific languages are used herein to illustrate such embodiments. It should be understood that the description of such exemplary embodiments is not intended to limit the scope of the invention. Modifications and further modifications of exemplary embodiments that are conceived by those skilled in the art holding this disclosure, as well as additional application examples that implement the principles of the features of the invention should be considered to be included in the scope of this disclosure.

電力を無線で提供するために使用されるエネルギのポケットが、送信機によって伝送される電力波の建設的干渉パターンの位置に形成され得る。エネルギのポケットは三次元場として生じることができ、そこでエネルギのポケット内に又はその近くに位置する受信機によってエネルギがハーベストされ得る。動作面では、ポケット形成プロセス中に送信機によって作り出されるエネルギのポケットが受信機によってハーベストされ、電荷に変換され、装置を動作させるために又は装置の電池を充電するために受信機に関連する電子装置(例えばラップトップコンピュータ、スマートフォン、充電池)に与えられ得る。一部の実施形態では、複数の送信機及び/又は複数の受信機が様々な電子装置に給電し得る。受信機は電子装置から分離できても電子装置と一体化されても良い。 Pockets of energy used to provide power wirelessly can be formed at the location of constructive interference patterns of power waves transmitted by the transmitter. The energy pocket can occur as a three-dimensional field, where the energy can be harvested by a receiver located in or near the energy pocket. On the operational side, the pockets of energy produced by the transmitter during the pocket formation process are harvested by the receiver and converted into electric charges, and the electrons associated with the receiver to operate the device or to charge the battery of the device. It can be given to a device (eg, laptop computer, smartphone, rechargeable battery). In some embodiments, multiple transmitters and / or multiple receivers may power various electronic devices. The receiver may be separable from the electronic device or integrated with the electronic device.

建設的干渉は、1つ又は複数の送信機に関連する伝送場内の特定の位置における電力波の収束において生じ得る一種の波形干渉であり得る。建設的干渉は、電力波が収束し、そのそれぞれの波形特性が融合し、それにより電力波が収束する特定の位置に集中するエネルギの量を増大させるとき起こり得る。建設的干渉は特定の波形特性を有する電力波の結果とすることができ、そのため、建設的干渉は電力波が収束する伝送場内の特定の位置におけるエネルギの場又は「エネルギのポケット」をもたらす。チャープ波や正弦波等の周期信号の場合、特定の位置に到達する電力波の正のピーク及び負のピークが同期するとき建設的干渉パターンが作り出される。波形全体にわたる相関性のある正のピーク及び負のピークは累積的に加わって、個々の電力波のそれぞれよりも大きい振幅を有する累積波形を作り出す。 Constructive interference can be a type of waveform interference that can occur in the convergence of power waves at a particular location within the transmission field associated with one or more transmitters. Constructive interference can occur when the power waves converge and their respective waveform characteristics merge, thereby increasing the amount of energy concentrated at a particular location where the power waves converge. Constructive interference can result from power waves with specific waveform characteristics, so constructive interference results in an energy field or "energy pocket" at a particular location within the transmission field where the power waves converge. For periodic signals such as chirps and sine waves, constructive interference patterns are created when the positive and negative peaks of the power wave reaching a particular position are synchronized. Correlated positive and negative peaks throughout the waveform are cumulatively added to create a cumulative waveform with a larger amplitude than each of the individual power waves.

相殺的干渉は、1つ又は複数の送信機に関連する伝送場内の特定の位置における電力波の収束において生じ得る別の種類の波形干渉であり得る。相殺的干渉は、電力波が特定の位置において収束し、そのそれぞれの波形特性が互いに正反対であり(即ち波形が互いを打ち消し合い)、それによりその特定の位置に集中するエネルギの量を減少させるとき起こり得る。建設的干渉は十分なエネルギがあるときエネルギのポケットを発生させ得るのに対し、相殺的干渉は相殺的干渉を形成するように電力波が収束する伝送場内の特定の位置においてごく僅かなエネルギ量又は「ヌル」を発生させることをもたらし得る。チャープ波や正弦波等の周期波の場合、特定の位置に到達する電力波の正のピーク及び負のピークが累積的に加わるのではなく互いを減じるとき相殺的干渉パターンが作り出され、従って低(理想的にはゼロ)振幅の波形信号がもたらされる。 Offsetting interference can be another type of waveform interference that can occur in the convergence of power waves at a particular location within the transmission field associated with one or more transmitters. Offsetting interference reduces the amount of energy that the power waves converge at a particular position and their respective waveform characteristics are opposite to each other (ie, the waveforms cancel each other out), thereby concentrating on that particular position. Sometimes it can happen. Constructive interference can generate energy pockets when there is sufficient energy, whereas offsetting interference is a very small amount of energy at a particular location in the transmission field where the power waves converge to form offsetting interference. Or it can result in the generation of "null". For periodic waves such as chap waves and sine waves, a canceling interference pattern is created when the positive and negative peaks of the power wave reaching a particular position are reduced rather than cumulatively added, thus creating a low. A waveform signal with (ideally zero) amplitude is provided.

送信機は、例えば電力波を生成し伝送すること、伝送場内の位置においてエネルギのポケットを形成すること、伝送場の条件をモニタリングすること、及び必要に応じてヌル空間を生成することを担う様々なコンポーネント及び回路を含む、さもなければかかるコンポーネント及び回路に関連する電子装置であり得る。送信機は、送信機の伝送場内の1つ又は複数の空間位置において送信機によって決定される比吸収率(SAR)値に基づき、ポケット形成及び/又はヌルステアリングのための電力波を生成し伝送し得る。比吸収率(SAR)値は送信機のプロセッサによって決定されても良く、無線周波数(RF)波に暴露される人体等の生体組織によって吸収される電力を示す。伝送場内の特定の位置におけるRFエネルギのSAR値が所定のSAR閾値を上回らないように送信機は電力波を生成し伝送し、或いは調節することができる。 Transmitters are responsible for, for example, generating and transmitting power waves, forming energy pockets at locations within the transmission field, monitoring the conditions of the transmission field, and creating null space as needed. It can be an electronic device that includes other components and circuits, or is associated with such components and circuits. The transmitter generates and transmits power waves for pocket formation and / or null steering based on the Specific Absorption Rate (SAR) value determined by the transmitter at one or more spatial locations within the transmitter's transmission field. Can be done. The Specific Absorption Rate (SAR) value may be determined by the processor of the transmitter and indicates the power absorbed by a living tissue such as the human body exposed to radio frequency (RF) waves. The transmitter can generate, transmit, or adjust the power wave so that the SAR value of the RF energy at a particular location in the transmission field does not exceed a predetermined SAR threshold.

受信機は、電子装置に給電し又は電子装置を充電するためにエネルギのポケットを利用し得る少なくとも1つのアンテナ、少なくとも1つの整流回路、及び少なくとも1つの電力変換器を含む電子装置であり得る。「ポケット形成」とは、制御されたエネルギのポケット及びヌル空間を形成する、伝送場内で収束する1つ又は複数のRF波を生成することを指し得る。「エネルギのポケット」とは、波が収束することに基づいてエネルギ又は電力が蓄積し、その区域又は領域において建設的干渉を引き起こし得る空間の区域又は領域を指し得る。「ヌル空間」とはエネルギのポケットが形成されない空間の区域又は領域を指すことができ、その区域又は領域において波が相殺的に干渉することによって引き起こされ得る。 The receiver can be an electronic device that includes at least one antenna, at least one rectifier circuit, and at least one power converter that can utilize energy pockets to power or charge the electronic device. "Pocket formation" can refer to the generation of one or more converging RF waves in a transmission field that form a controlled energy pocket and null space. An "energy pocket" can refer to an area or area of space in which energy or power accumulates based on the convergence of a wave and can cause constructive interference in that area or area. A "null space" can refer to an area or area of space in which no energy pocket is formed, which can be caused by the offsetting interference of waves in that area or area.

送信機は、1つ又は複数のサンプリング技法又は測定技法を使用し、伝送場の1つ又は複数の特定の位置におけるRFエネルギの現在のSAR値を決定することができる。一部の実装では、予め記憶されたSAR閾値をどの波形特性が上回る可能性があるのかを送信機に指示する値、テーブル、及び/又はアルゴリズムが送信機に予めロードされ得る。例えば、送信機から幾らかの距離(D)離れて位置する空間の体積(V)のSAR値が、特定の周波数(F)を有する幾らかの電力波(P)を受信していることをルックアップテーブルが示し得る。特定の位置におけるRFエネルギのSAR値を決定するための、任意の数の変数を使用し得る任意の数の潜在的な計算があり得ることを当業者なら理解されよう。 The transmitter can use one or more sampling or measurement techniques to determine the current SAR value of RF energy at one or more specific locations in the transmission field. In some implementations, values, tables, and / or algorithms that indicate to the transmitter which waveform characteristics may exceed the pre-stored SAR threshold may be preloaded into the transmitter. For example, the SAR value of the volume (V) of space located some distance (D) away from the transmitter is receiving some power wave (P) with a particular frequency (F). A lookup table can show. Those skilled in the art will appreciate that there can be any number of potential calculations that can use any number of variables to determine the SAR value of RF energy at a particular location.

更に送信機は、電力波を生成し、伝送し、又は調節するとき、特定の位置について識別されるSAR値を様々な方法で適用することができる。一部の実施形態では、伝送場全体にわたる一定のエネルギレベルを維持するためにSAR値が送信機によって測定され使用されても良く、エネルギレベルはSAR閾値を間違いなく下回るが、受信機が電力に効果的に変換するのに十分なRFエネルギを依然として含む。一部の実装では、所定のSAR値に基づいて新たに形成される電力波から生じることが企図されるRFに基づき、送信機が電力波を積極的に変調することができる。例えば、電力波をどのように生成し又は調節するのかを決定した後だが、電力波を実際に伝送する前に、送信機は伝送しようとする電力波がSAR閾値を満たす又は下回る特定の位置におけるRFエネルギの蓄積をもたらすかどうかを判定することができる。加えて又は或いは、一部の実装では、送信機が伝送場を能動的にモニタして、特定の位置を通過する又は特定の位置に蓄積する電力波がSAR閾値を下回ると送信機が判定するとき、特定の位置に伝送される又は特定の位置を通過して伝送される電力波を反応的に調節することができる。送信機が電力波を積極的且つ反応的に調節するように構成される場合、伝送場全体にわたる継続的な電力レベルを維持する目標により、送信機は電力波がSAR閾値を満たすことを確実にするために特定の位置に伝送される電力波を積極的に調節するように構成され得るが、伝送場全体にわたる位置におけるSAR値を継続的にポーリングして特定の位置に蓄積し又は特定の位置を通過する電力波のSAR値がSAR閾値を企図せずに下回るかどうかを判定することもできる。一部の実施形態では、送信機が特定の位置におけるエネルギのポケット又はヌルを生成するように構成されても良く、従ってエネルギのポケットの周辺の区域がSAR閾値を十分下回るかどうかを判定するために、又はヌル空間を生成する相殺的干渉パターンの有効性を判定するためにSAR値が使用され得る。 In addition, the transmitter can apply the SAR value identified for a particular location in various ways when generating, transmitting, or adjusting the power wave. In some embodiments, the SAR value may be measured and used by the transmitter to maintain a constant energy level across the transmission field, the energy level is undoubtedly below the SAR threshold, but the receiver is powered. It still contains enough RF energy to convert effectively. In some implementations, the transmitter can actively modulate the power wave based on an RF that is intended to result from a newly formed power wave based on a given SAR value. For example, after deciding how to generate or regulate a power wave, but before actually transmitting the power wave, the transmitter at a particular position where the power wave to be transmitted meets or falls below the SAR threshold. It can be determined whether it results in the accumulation of RF energy. In addition, or in some implementations, the transmitter actively monitors the transmission field and the transmitter determines that the power wave passing through or accumulating at a particular location is below the SAR threshold. When, the power wave transmitted to or through a particular position can be reactively regulated. If the transmitter is configured to actively and reactively regulate the power wave, the goal of maintaining a continuous power level across the transmission field ensures that the power wave meets the SAR threshold. It may be configured to actively regulate the power waves transmitted to a particular location, but the SAR values at locations across the transmission field are continuously polled and stored at a particular location or at a particular location. It is also possible to determine whether the SAR value of the power wave passing through is unintentionally below the SAR threshold. In some embodiments, the transmitter may be configured to generate an energy pocket or null at a particular location, thus to determine if the area surrounding the energy pocket is well below the SAR threshold. The SAR value can be used to determine the effectiveness of the canceling interference pattern that creates the null space.

本明細書に記載の例示的実施形態は、RFによる波伝送技術の使用について言及するが、使用され得る無線充電技法はかかるRFベースの技術及び技法に限定されないことを理解すべきである。むしろ、伝送エネルギを電力に変換することができる受信機にエネルギを無線伝送するための任意の数の技術及び技法を含み得る、追加の又は代替的な無線充電技法がこれらであることを理解すべきである。受信装置によって電力に変換され得るエネルギのための非限定的な例示的伝送技法は超音波、マイクロ波、レーザー光、赤外線、又は他の形式の電磁エネルギを含み得る。 Although the exemplary embodiments described herein refer to the use of wave transmission techniques by RF, it should be understood that the wireless charging techniques that can be used are not limited to such RF-based techniques and techniques. Rather, understand that these are additional or alternative wireless charging techniques that may include any number of techniques and techniques for wirelessly transmitting energy to a receiver capable of converting transmission energy into electric power. Should be. Non-limiting exemplary transmission techniques for energy that can be converted to power by the receiver can include ultrasonic, microwave, laser light, infrared, or other forms of electromagnetic energy.

一部の実施形態では、送信機の制御システムが被験者のための電磁場(EMF)への暴露を防ぐ規格に準拠する。最大暴露限度が電力密度限度及び電場限度(並びに磁場限度)に関して米国及び欧州の規格によって定められている。これらの限度は、例えばMPEについて米国連邦通信委員会(FCC)によって確立されている限度、及び放射線暴露について欧州の監査機関によって確立されている限度を含む。MPEについてFCCによって確立されている限度は47 CFR §1.1310で成文化されている。マイクロ波領域内の電磁場(EMF)周波数では、暴露の強度を表現するために電力密度を使用することができる。電力密度は単位面積当たりの電力として定められる。例えば電力密度は1平方メートル当たりのワット数(W/m)、1平方センチメートル当たりのミリワット数(mW/cm)、又は1平方センチメートル当たりのマイクロワット数(μW/cm)に換算して一般に表すことができる。 In some embodiments, the transmitter control system complies with standards that prevent exposure to electromagnetic fields (EMF) for subjects. Maximum exposure limits are set by US and European standards for power density limits and electric field limits (and magnetic field limits). These limits include, for example, the limits established by the Federal Communications Commission (FCC) for MPE and the limits established by European audit agencies for radiation exposure. The limits established by the FCC for MPE are codified in 47 CFR §1.1310. At electromagnetic field (EMF) frequencies within the microwave region, power densities can be used to represent the intensity of exposure. The power density is defined as the power per unit area. For example, the power density is generally expressed in terms of wattage per square meter (W / m 2 ), milliwatt per square centimeter (mW / cm 2 ), or microwattage per square centimeter (μW / cm 2). be able to.

一部の実施形態では、無線電力伝送のための本システム及び方法が、伝送場内の又は伝送場付近の人間の占有者が規制限度又は他の公称限度近くの又はそれを上回るEMFエネルギに暴露されないことを確実にするために様々な安全技法を組み込む。1つの安全上の方法は、被験者がEMF暴露限度の又はそれに近い電力レベルに暴露されないように、公称限度を上回る許容誤差(例えば約10%から20%)を含めることである。第2の安全上の方法は、EMF暴露限度を上回る電力密度レベルを有するエネルギのポケットに人間(一部の実施形態では他の生物又は敏感な物体)が近づく場合に無線電力伝送を減らしたり止めたりすること等、段階的な保護手段を提供し得る。 In some embodiments, the systems and methods for wireless power transfer do not expose human occupants in or near the transmission field to EMF energy near or above regulatory limits or other nominal limits. Incorporate various safety techniques to ensure that. One safety method is to include a margin of error above the nominal limit (eg, about 10% to 20%) to prevent the subject from being exposed to power levels at or near the EMF exposure limit. A second safety method is to reduce or stop wireless power transfer when a human (in some embodiments, another organism or sensitive object) approaches an energy pocket with a power density level above the EMF exposure limit. It can provide step-by-step protection measures such as pocketing.

図1Aは、例示的実施形態による無線電力伝送システム100を示す。無線電力伝送システム100は、アンテナアレイ106から1つ又は複数の電力波104を伝送する送信機102を含む。電力波104の非限定的な例は、マイクロ波、無線波、及び超音波を含み得る。エネルギのポケット112が必要だとコントローラが判定する伝送場内の1つ又は複数の位置においてエネルギのポケット112を形成するために、送信機102のマイクロプロセッサによって電力波104が制御される。送信機102は、伝送される電力波が互いを著しく打ち消し合う1つ又は複数の位置内で1つ又は複数のヌル空間を作り出すように三次元空間内に収束し得る電力波104を伝送するように更に構成される。一部の実装では、伝送場全体にわたる一貫したエネルギレベルを維持するために、送信機102が伝送場内の区域の比吸収率(SAR)値を継続的に測定することができる。かかる実施形態では、維持されるエネルギレベルは、電子装置108、110を充電する受信機103に給電するのに十分高いが所与のSAR閾値を下回ったままであり得る。従って、一部の実施形態は伝送場全体にわたる均一の又はほぼ均一の安全且つ効果的なエネルギレベルを維持し得るので、エネルギのポケット112又はヌルを生成することが全ての実施形態で必要ではない場合があることを当業者なら理解されよう。伝送場内の受信機103に電力波104を届けるための適切な手段を決定するための技法の任意の組合せに従って動作するように送信機102が構成され得ることが更に理解されよう。 FIG. 1A shows a wireless power transfer system 100 according to an exemplary embodiment. The wireless power transmission system 100 includes a transmitter 102 that transmits one or more power waves 104 from the antenna array 106. Non-limiting examples of the power wave 104 may include microwaves, radio waves, and ultrasonic waves. The power wave 104 is controlled by the microprocessor of the transmitter 102 to form the energy pocket 112 at one or more locations in the transmission field that the controller determines that the energy pocket 112 is needed. The transmitter 102 transmits a power wave 104 that can converge in a three-dimensional space such that the transmitted power waves create one or more null spaces in one or more positions that significantly cancel each other out. Is further configured. In some implementations, the transmitter 102 can continuously measure the Specific Absorption Rate (SAR) value of the area within the transmission field in order to maintain a consistent energy level across the transmission field. In such an embodiment, the maintained energy level may be high enough to power the receiver 103 charging the electronics 108, 110, but remain below a given SAR threshold. Therefore, it is not necessary in all embodiments to generate energy pockets 112 or nulls, as some embodiments may maintain uniform or near uniform safe and effective energy levels throughout the transmission field. Those skilled in the art will understand that there are cases. It will be further understood that the transmitter 102 may be configured to operate according to any combination of techniques for determining the appropriate means for delivering the power wave 104 to the receiver 103 in the transmission field.

一部の実施形態では、所与の位置に若しくは所与の位置を通って伝送されている電力波、又は所与の位置に若しくは所与の位置を通って伝送されようとしている電力波の特性に基づいて所与の位置におけるSAR値を決定するために送信機102のプロセッサが使用し得るアルゴリズム、変数、テーブル、他のかかる情報等、送信機102が、所定のSAR値の決定基準を記憶するメモリ又はハードディスクを含むことができ、或いはかかるメモリ又はハードディスクに結合され得る。送信機102は、知られているチャネル伝搬モデル、及び製造前に又は展開前に集められた伝搬損失に関する経験的データを使用して、送信機102から幾らかの距離離れた場所のSARが何であり得るのかを計算することができる。例えば、展開前又は製造前に、生体組織のモデル内の空間の体積を走査するためにプローブを使用することができ、又は体組織のほぼ等しい特性を有する液体で満たされた容器等、人体に類似することを意図する他のモデルを伝送場内に配置することができる。送信機102のアンテナアレイ106は、電力波104をモデルに近づけ交わらせる様々な特性を有する電力波104を伝送することができる。プローブは、モデル付近の及び/又はモデル内のSAR値及びRFエネルギレベルを測定することができる。プローブは、アンテナアレイ106によって伝送される電力波104の振幅、周波数、ベクトル特性等の様々な波形特性から生じるRFエネルギ及びSAR値をレジスタする(register)ために使用され得る。その結果生じるSAR値及びRFエネルギは送信機102にとってアクセス可能なメモリ内に記憶することができ、送信機102は、送信機102によって生成されている電力波104の特性に基づいて伝送場の位置におけるSAR値を決定するために予め記憶されたデータを使用することができる。 In some embodiments, the characteristics of a power wave being transmitted at or through a given position, or a power wave that is about to be transmitted at or through a given position. The transmitter 102 stores a predetermined SAR value determination criterion, such as algorithms, variables, tables, other such information, etc. that the processor of the transmitter 102 may use to determine the SAR value at a given position based on. Can include memory or hard disk, or can be coupled to such memory or hard disk. The transmitter 102 uses known channel propagation models and empirical data on propagation losses collected before manufacturing or deployment to what the SAR is at some distance from the transmitter 102. You can calculate what is possible. For example, on the human body, such as a container filled with a liquid that can use a probe to scan the volume of space in a model of living tissue before deployment or manufacture, or with approximately equal properties of body tissue. Other models intended to be similar can be placed in the transmission field. The antenna array 106 of the transmitter 102 can transmit the power wave 104 having various characteristics that bring the power wave 104 closer to the model and intersect. The probe can measure SAR values and RF energy levels near and / or within the model. The probe can be used to register the RF energy and SAR values resulting from various waveform characteristics such as amplitude, frequency, vector characteristics, etc. of the power wave 104 transmitted by the antenna array 106. The resulting SAR value and RF energy can be stored in a memory accessible to the transmitter 102, which is the location of the transmission field based on the characteristics of the power wave 104 generated by the transmitter 102. Pre-stored data can be used to determine the SAR value in.

受信機103及び送信機102は、電力波104から独立した別個の無線通信チャネルである通信信号131によって様々な種類のデータを伝送するように構成される無線通信チップとすることができる、それぞれの通信コンポーネント111(受信機103では不図示)を含み得る。図1の受信機103等の一部の事例では、受信機103又は送信機102に結合されるラップトップ108や他のコンピュータ等の電子装置に通信コンポーネントが埋め込まれ或いは組み込まれ得る。例えば受信機103がラップトップ108に組み込まれても良く、受信機103の通信コンポーネントはラップトップ108のネイティブBluetooth(登録商標)チップセットを含み得る。図1の送信機102等の一部の事例では、通信コンポーネントが送信機102又は受信機103内に埋め込まれ或いは組み込まれ得る。一部の実施形態では、通信コンポーネントが送信機102、受信機103、又は他の任意の電子装置とは別個の独立した構造であり得る。送信機102は、受信機103が実行するための動作命令を含む、又は受信機103からの電力レベルデータ若しくは他の動作データを得るための要求を含む通信信号を受信機103に伝送し得る。 Each of the receiver 103 and the transmitter 102 can be a wireless communication chip configured to transmit various types of data by a communication signal 131, which is a separate wireless communication channel independent of the power wave 104. It may include communication component 111 (not shown in receiver 103). In some cases, such as receiver 103 of FIG. 1, communication components may be embedded or incorporated into electronic devices such as laptop 108 and other computers coupled to receiver 103 or transmitter 102. For example, the receiver 103 may be integrated into the laptop 108, and the communication components of the receiver 103 may include the laptop 108's native Bluetooth® chipset. In some cases, such as the transmitter 102 of FIG. 1, the communication component may be embedded or incorporated within the transmitter 102 or receiver 103. In some embodiments, the communication component may be an independent structure separate from the transmitter 102, receiver 103, or any other electronic device. The transmitter 102 may transmit a communication signal to the receiver 103 that includes an operation command for the receiver 103 to execute, or includes a request for obtaining power level data or other operation data from the receiver 103.

一部の実施形態では、エネルギを効果的に与えるために、及び生物又は他の敏感な物体を安全に回避するために電力波104がどのように生成され伝送されるべきかを送信機102のマイクロプロセッサが決定するように構成される。電力波104がどのように生成されるべきかを決定することは、送信機102の1つ又は複数のアンテナから伝送場内に放射される1つ又は複数の電力波104について、送信機102の伝送場内の各空間位置においてサンプリングされ又は決定されるSAR値に基づき得る。電力波104がどのように生成され伝送されるべきかを決定するとき、マイクロコントローラは、電力波104の物理的特性(例えば周波数、振幅、位相)及び/又は電力波104を伝送するために送信機102のどのアンテナが使用され得るのかを決定することができる。建設的干渉パターン及び/又は相殺的干渉パターンを作り出すために伝送場内の特定の位置において電力波104が収束するように、送信機102は電力波104の特性を決定し且つ/又は電力波104を伝送するためのアンテナのサブセットを識別することができる。加えて又は或いは、マイクロコントローラが電力波104を伝送するための特性及び/又はアンテナを決定することができ、それにより電力波104が伝送場全体にわたる又は伝送場の1つ若しくは複数の特定の局部における均一の又はほぼ均一のエネルギレベルを発生させる。 In some embodiments, the transmitter 102 determines how the power wave 104 should be generated and transmitted in order to effectively provide energy and to safely avoid living organisms or other sensitive objects. It is configured to be determined by the microprocessor. Determining how the power wave 104 should be generated is the transmission of the transmitter 102 for one or more power waves 104 radiated into the transmission field from one or more antennas of the transmitter 102. Obtained based on SAR values sampled or determined at each spatial location in the field. When determining how the power wave 104 should be generated and transmitted, the microcontroller transmits to transmit the physical characteristics (eg frequency, amplitude, phase) and / or power wave 104 of the power wave 104. It is possible to determine which antenna of the machine 102 can be used. The transmitter 102 determines the characteristics of the power wave 104 and / or the power wave 104 so that the power wave 104 converges at a specific position in the transmission field to create a constructive interference pattern and / or an offsetting interference pattern. A subset of antennas for transmission can be identified. In addition or / or the microcontroller can determine the characteristics and / or antenna for transmitting the power wave 104 so that the power wave 104 spans the entire transmission field or one or more specific localities in the transmission field. Generates a uniform or nearly uniform energy level in.

一例として、伝送場内の特定の位置においてサンプリングされた特定のSAR値に基づき、送信機102のマイクロプロセッサが電力波104の波形の種類(例えばチャープ、正弦波、鋸形、階段形)を選択することができ、電力波104の出力周波数、1つ又は複数のアンテナアレイ106の形状、及び少なくとも1つのアンテナアレイ106内の1つ又は複数のアンテナの間隔を選択し得る。これらの選択又は決定の1つ又は複数を使用し、送信機100は電力波104を生成し伝送することができ、その結果、電力波104が目標位置にエネルギのポケット112を形成して1つ又は複数の電子装置108、110に給電する。一部の実施形態では、送信機102の伝送場内の各空間位置におけるSAR値に基づき、送信機102のマイクロプロセッサが電力波104の出力周波数、1つ又は複数のアンテナアレイ106の形状、及び少なくとも1つのアンテナアレイ106内の1つ又は複数のアンテナの間隔を選択して送信機102の伝送場内の位置において1つ又は複数のヌル空間を形成するように更に構成される。電力波104が蓄積してエネルギの三次元場を形成する、エネルギのポケットが形成される。 As an example, the microprocessor of the transmitter 102 selects the waveform type of the power wave 104 (eg, charp, sinusoidal, serrated, stepped) based on a particular SAR value sampled at a particular location in the transmission field. It is possible to select the output frequency of the power wave 104, the shape of one or more antenna arrays 106, and the spacing of one or more antennas in at least one antenna array 106. Using one or more of these selections or decisions, the transmitter 100 can generate and transmit the power wave 104 so that the power wave 104 forms one energy pocket 112 at the target position. Alternatively, power is supplied to a plurality of electronic devices 108 and 110. In some embodiments, based on the SAR value at each spatial location within the transmission field of the transmitter 102, the microprocessor of the transmitter 102 has the output frequency of the power wave 104, the shape of one or more antenna arrays 106, and at least. It is further configured to select the spacing of one or more antennas in one antenna array 106 to form one or more null spaces at positions within the transmission field of the transmitter 102. An energy pocket is formed in which the power wave 104 accumulates to form a three-dimensional field of energy.

一部の実施形態では、送信機102のアンテナアレイ106のアンテナが1つ又は複数のアンテナの単一のアレイとして動作可能である。他の一部の実施形態では、マイクロコントローラが伝送場内の複数の装置又は複数の領域にサービス提供するように動作するサブセットへとアレイを区分化することができる。一実施形態では、アンテナアレイ106がアンテナ素子を含むことができ、アレイ106の少なくとも1つのアンテナの高さは約1/8インチから約1インチに及ぶことができ、少なくとも1つのアンテナの幅は約1/8インチから約1インチであり得る。アンテナアレイ106内の2つの隣接するアンテナ間の距離は約1/3から約12ラムダとすることができる。例えば一部の事例では、アンテナ間の距離が約1ラムダよりも長くても良く、一部の事例ではアンテナ間の距離が約1ラムダから約10ラムダでも良く、一部の事例ではその距離が約4ラムダから約10ラムダであり得る。ラムダとは電力波106の波長であり、アンテナアレイ106のアンテナ間の間隔の長さとして使用され得る。 In some embodiments, the antennas of the antenna array 106 of the transmitter 102 can operate as a single array of one or more antennas. In some other embodiments, the array can be segmented into subsets in which the microcontroller operates to service multiple devices or regions within the transmission field. In one embodiment, the antenna array 106 can include antenna elements, the height of at least one antenna in the array 106 can range from about 1/8 inch to about 1 inch, and the width of at least one antenna is It can be from about 1/8 inch to about 1 inch. The distance between two adjacent antennas in the antenna array 106 can be from about 1/3 to about 12 lambdas. For example, in some cases the distance between the antennas may be longer than about 1 lambda, in some cases the distance between the antennas may be from about 1 lambda to about 10 lambdas, and in some cases the distance may be It can be from about 4 lambdas to about 10 lambdas. Lambda is the wavelength of the power wave 106 and can be used as the length of spacing between the antennas of the antenna array 106.

送信機102は、伝送場内でアンテナアレイ106の1つ又は複数のアンテナから放射される1つ又は複数の電力波104について、送信機102の伝送場内の各空間位置におけるSAR値を計算する。一部の実施形態では、送信機102のマイクロプロセッサが、各空間位置における計算済みのSAR値を閾値のSAR値と比較する。例えば、FCCの規制に基づき既定のSAR値は1キログラム当たり約1.6ワット(W/Kg)であり、そのため送信機102は、特定の位置に蓄積する電力波102が2.0W/Kgの建設的干渉パターンを発生させ、それにより閾値をもはや満たさないと判定する場合、電力波102の様々な特性を調節して伝送場内の特定の位置に蓄積するエネルギ量又は電力量を減らすことができる。 The transmitter 102 calculates a SAR value at each spatial position in the transmission field of the transmitter 102 for one or more power waves 104 radiated from one or more antennas of the antenna array 106 in the transmission field. In some embodiments, the microprocessor of the transmitter 102 compares the calculated SAR value at each spatial position with the threshold SAR value. For example, according to FCC regulations, the default SAR value is about 1.6 watts (W / Kg) per kilogram, so the transmitter 102 has a power wave 102 that accumulates at a particular location of 2.0 W / Kg. If a constructive interference pattern is generated, thereby determining that the threshold is no longer met, various characteristics of the power wave 102 can be adjusted to reduce the amount of energy or power stored at a particular location in the transmission field. ..

一部の実施形態では、或る空間位置における計算済みのSAR値が既定のSAR値の閾値を満たさない場合、送信機102が電力波104を生成し、伝送し、或いは調節することができる。電力波104の特性を決定するように及び/又は電力波104をどのアンテナから伝送するのかを決定するように送信機104のマイクロプロセッサを構成することができ、それにより電力波104が特定の位置において相殺的干渉パターンを形成するように収束し、伝送場内のその部分においてエネルギの蓄積が非常に少量の、ごく僅かな、又はないヌル空間をもたらす。一部の実装では、ヌル空間を発生させるために、送信機102がエネルギのポケット112を形成するために建設的に収束する第1の1組の電力波104を、次いでヌル空間を形成するために相殺的に収束する第2の1組の電力波104を生成し得る。一部の実施形態では、伝送場の1つ又は複数の位置においてサンプリングされたSAR値に基づき、マイクロプロセッサが伝送場内の特定の位置において建設的に収束するように電力波104を生成し、伝送し、或いは調節し、同時に伝送場内の他の位置において1つ又は複数のヌル空間を形成するために相殺的に収束するように電力波104を生成し、伝送し、或いは調節することができる。 In some embodiments, the transmitter 102 can generate, transmit, or adjust the power wave 104 if the calculated SAR value at a spatial position does not meet the default SAR value threshold. The microprocessor of the transmitter 104 can be configured to determine the characteristics of the power wave 104 and / or from which antenna the power wave 104 is transmitted so that the power wave 104 is in a particular position. Converges to form a canceling interference pattern in the transmission field, resulting in a very small, negligible, or no null space with very little energy storage in that part of the transmission field. In some implementations, in order to generate null space, the transmitter 102 forms a first set of power waves 104 that constructively converge to form pockets of energy 112, and then forms null space. It is possible to generate a second set of power waves 104 that converge to cancel each other out. In some embodiments, based on the SAR values sampled at one or more locations in the transmission field, the microprocessor generates and transmits the power wave 104 so that it converges constructively at a particular location within the transmission field. The power wave 104 can be generated, transmitted, or adjusted so as to cancel each other out to form one or more null spaces at other positions in the transmission field at the same time.

更に別の実施形態では、伝送場の被選択部分内で計算済みのSAR値が既定のSAR値を下回る場合、マイクロプロセッサは、伝送場内の被選択部分において電力波104が建設的に収束するように伝送する電力波104の種類を選択し、同時に伝送場内の被選択部分以外の部分内に1つ又は複数のヌル空間を形成するために相殺的に収束する他の任意の種類の電力波104を伝送するように構成される。これらの電力波104は、外部電源及び圧電材料を使用する局部発振器チップを使用することによって作り出すこともできる。一部の実施形態では、電力波104の位相及び/又は相対振幅を調節するための独自チップも含み得る送信機102のマイクロプロセッサによって電力波104が絶えず制御される。 In yet another embodiment, if the calculated SAR value in the selected portion of the transmission field is below the default SAR value, the microprocessor will constructively converge the power wave 104 in the selected portion of the transmission field. Any other type of power wave 104 that selects the type of power wave 104 to be transmitted to, and at the same time converges offsetly to form one or more null spaces in a portion of the transmission field other than the selected portion. Is configured to transmit. These power waves 104 can also be created by using a local oscillator chip that uses an external power source and a piezoelectric material. In some embodiments, the power wave 104 is constantly controlled by the microprocessor of the transmitter 102, which may also include a proprietary chip for adjusting the phase and / or relative amplitude of the power wave 104.

送信機102のマイクロプロセッサは、1つ又は複数のサンプリングトリガ又はパラメータに従ってSAR値を継続的に又は周期的に受信し且つ/又は計算することができる。一部の例では、マイクロプロセッサが位置のサンプリング間隔(例えば1インチ間隔や1フット間隔)に従って所定位置のSAR値を決定することができる。一部の例では、マイクロプロセッサが位置のSAR値を継続的に決定することができ、又は所与の時間のサンプリング間隔においてSAR値を決定することができる。一部の例では、1つ又は複数の電力波104の周波数値に変化があるたびにマイクロプロセッサが位置のSAR値を決定し又は受信することができる。サンプリング中、送信機102のマイクロプロセッサが各所定位置又は所与の位置のサンプリング間隔における新たな又は調節された電力波104のSAR値を決定し、伝送場内の空間位置ごとに得られる新たなSAR値を既定のSAR値の閾値と比較する。その比較結果に基づき、マイクロプロセッサは例えば対応する新たに計算されたSAR値がもはや既定のSAR値を満たさない伝送場区域内の位置を識別することができる。送信機102のマイクロプロセッサは、伝送される電力波104の周波数、位相、振幅、若しくは他の特性及び/又は新たな電力波104を伝送するためのアンテナ若しくはアンテナアレイの新たな組の選択を操作して電力波104の伝送を制御することができる。 The microprocessor of the transmitter 102 can continuously or periodically receive and / or calculate the SAR value according to one or more sampling triggers or parameters. In some examples, the microprocessor can determine the SAR value for a given position according to the position sampling interval (eg, 1 inch interval or 1 foot interval). In some examples, the microprocessor can continuously determine the SAR value of the position, or it can determine the SAR value at a sampling interval of a given time. In some examples, the microprocessor can determine or receive the SAR value of the position each time there is a change in the frequency value of one or more power waves 104. During sampling, the microprocessor of transmitter 102 determines the SAR value of the new or adjusted power wave 104 at each predetermined position or sampling interval at a given position, and a new SAR obtained for each spatial position in the transmission field. Compare the value with the default SAR value threshold. Based on the comparison results, the microprocessor can identify, for example, a location within the transmission field area where the corresponding newly calculated SAR value no longer meets the default SAR value. The microprocessor of the transmitter 102 manipulates the frequency, phase, amplitude, or other characteristics of the transmitted power wave 104 and / or the selection of a new set of antennas or antenna arrays for transmitting the new power wave 104. The transmission of the power wave 104 can be controlled.

送信機102は、送信機102の伝送場内の1つ又は複数の受信機の位置データを受信することができる。別の実施形態では、送信機102が、送信機102の伝送場内の1つ又は複数の受信機の位置データを決定する。送信機102は、1つ又は複数の受信機の位置のそれぞれにおける、及び送信機102の伝送場内の1つ又は複数の受信機からの所定距離を取り囲むゾーン内のSAR値を計算する。別の実施形態では、受信機によって測定され報告される1つ又は複数の受信機の位置のそれぞれにおける、及び送信機102の伝送場内の1つ又は複数の受信機からの所定距離を取り囲むゾーン内のSAR値を送信機102が受信する。次いで送信機102のマイクロプロセッサは、1つ又は複数の受信機の位置のそれぞれにおける、及び伝送場内の1つ又は複数の受信機からの所定距離を取り囲むゾーン内の計算済みのSAR値を既定のSAR値と比較する。一実施形態では、既定のSAR値が1キログラム当たり1.6ワット(W/Kg)であり得る。別の実施形態では、既定のSAR値は米国連邦通信委員会(FCC)によって確立された任意の値であり得る。 The transmitter 102 can receive the position data of one or more receivers in the transmission field of the transmitter 102. In another embodiment, the transmitter 102 determines the position data of one or more receivers in the transmission field of the transmitter 102. The transmitter 102 calculates a SAR value at each of the positions of one or more receivers and in a zone surrounding a predetermined distance from one or more receivers in the transmission field of the transmitter 102. In another embodiment, at each of the locations of one or more receivers measured and reported by the receiver, and within a zone surrounding a predetermined distance from one or more receivers within the transmission field of transmitter 102. The transmitter 102 receives the SAR value of. The microprocessor of transmitter 102 then defines a calculated SAR value at each of the positions of one or more receivers and within a zone surrounding a predetermined distance from one or more receivers in the transmission field. Compare with SAR value. In one embodiment, the default SAR value can be 1.6 watts (W / Kg) per kilogram. In another embodiment, the default SAR value can be any value established by the Federal Communications Commission (FCC).

1つ又は複数の受信機の位置のそれぞれにおける、及び1つ又は複数の受信機からの所定距離を取り囲むゾーン内の計算済みのSAR値が伝送場の被選択部分内の既定のSAR値を満たす場合、送信機102は伝送場内の被選択部分において建設的に収束するように電力波104を生成し、伝送し、或いは調節することができる。別の実施形態では、1つ又は複数の受信機の位置のそれぞれにおける、及び1つ又は複数の受信機からの所定距離を取り囲むゾーン内の計算済みのSAR値が伝送場の被選択部分内の既定のSAR値を満たさない場合、マイクロプロセッサは伝送場内の被選択部分内に1つ又は複数のヌル空間を形成するために相殺的に収束するように1つ又は複数の電力波104を生成し、伝送し、或いは調節するように構成される。 The calculated SAR value at each of the positions of the one or more receivers and within the zone surrounding the predetermined distance from the one or more receivers satisfies the default SAR value in the selected portion of the transmission field. In this case, the transmitter 102 can generate, transmit, or adjust the power wave 104 so that it converges constructively in the selected portion of the transmission field. In another embodiment, the calculated SAR value at each of the positions of one or more receivers and within the zone surrounding a predetermined distance from one or more receivers is within the selected portion of the transmission field. If the default SAR value is not met, the microprocessor generates one or more power waves 104 to cancel out and converge to form one or more null spaces in the selected portion of the transmission field. , Transmit, or regulated.

1つ又は複数の受信機の位置を決定するために、送信機102は送信機102の伝送場内に電力波104及び通信信号を継続的に伝送することができる。電力波104は、伝送場内の所与の位置にある1つ又は複数の受信機に給電し得る、1組の任意の特性を有する任意の種類の波とすることができる。電力波の非限定的な例は、超音波、マイクロ波、赤外線波、及び無線周波数波を含み得る。電力波104は、電力波104が伝送場内の所与の位置において高いエネルギレベルを与えることをもたらす1組の或る物理的特性(例えば周波数、位相、エネルギレベル、振幅、距離、方向)を用いて伝送され得る。一部の実施形態では、送信機102が所謂探索的電力波を伝送することができ、この探索的電力波は1つ又は複数の受信機に給電する電力波に通常使用される電力レベルよりも比較的低い電力レベルを有する電力波である。探索的電力波は、1つ又は複数の受信機を識別するために使用されても良く、且つ/又は伝送場内の1つ若しくは複数の受信機に最終的に給電する電力波104の適切な特性を決定するために使用され得る。 To determine the location of one or more receivers, the transmitter 102 can continuously transmit the power wave 104 and the communication signal within the transmission field of the transmitter 102. The power wave 104 can be any kind of wave with any set of properties that can power one or more receivers at a given location in the transmission field. Non-limiting examples of power waves can include ultrasonic waves, microwaves, infrared waves, and radio frequency waves. The power wave 104 uses a set of physical properties (eg, frequency, phase, energy level, amplitude, distance, direction) that cause the power wave 104 to provide a high energy level at a given location in the transmission field. Can be transmitted. In some embodiments, the transmitter 102 can transmit a so-called exploratory power wave, which is higher than the power level normally used for the power wave feeding one or more receivers. It is a power wave with a relatively low power level. The exploratory power wave may be used to identify one or more receivers and / or the appropriate characteristics of the power wave 104 that ultimately feeds one or more receivers in the transmission field. Can be used to determine.

通信信号は、関連するプロトコルによってデータを通信するために電気装置によって使用される任意の種類の波であり得る。非限定的な例は、Bluetooth(登録商標)、NFC、Wi−Fi、ZigBee(登録商標)等を含み得る。通信信号は、電力波104を適切に策定するために送信機102によって使用されるパラメータを通信するために使用され得る。通信信号は、伝送されている低レベル電力波の特性を記述するデータを含み得る。このデータは、例えば通信信号と共に伝送される電力波104の方向やエネルギレベルを示し得る。 The communication signal can be any kind of wave used by electrical equipment to communicate data by the associated protocol. Non-limiting examples may include Bluetooth®, NFC, Wi-Fi, ZigBee® and the like. The communication signal can be used to communicate the parameters used by the transmitter 102 to properly formulate the power wave 104. The communication signal may include data describing the characteristics of the low level power wave being transmitted. This data can indicate, for example, the direction and energy level of the power wave 104 transmitted with the communication signal.

1つ又は複数の受信機の1つ又は複数のアンテナが、送信機102から電力波104及び通信信号を受信することができる。電力波104は、低レベルの電力を電力波104に与える波形特性を有し得る。通信信号は電力波104の特性を示すデータを含み得る。送信機102が電力波104を伝送場内の特定の方向に又は特定の位置に策定し且つ/又は伝送する場合、送信機102の通信コンポーネント111が電力波104について記述するデータを生成し、通信信号114内で伝送することができる。例えば通信信号114は、振幅、周波数、エネルギレベル、電力波の軌道、電力波が伝送された所望の位置等、電力波に関する情報を示し得る。 One or more antennas of one or more receivers can receive the power wave 104 and the communication signal from the transmitter 102. The power wave 104 may have a waveform characteristic that imparts a low level of power to the power wave 104. The communication signal may include data indicating the characteristics of the power wave 104. When the transmitter 102 formulates and / or transmits the power wave 104 in a specific direction or at a specific position in the transmission field, the communication component 111 of the transmitter 102 generates data describing the power wave 104 and a communication signal. It can be transmitted within 114. For example, the communication signal 114 may indicate information about the power wave, such as amplitude, frequency, energy level, trajectory of the power wave, desired position where the power wave is transmitted, and the like.

一部の実施形態では、通信信号内のデータを入力パラメータとして使用し、受信機103が自らの位置についての指示、例えば位置情報の明確な通信や、セグメント又はサブセグメント内での探索的低電力波伝送の受信及び/又は前述の探索的な波の電力レベルが伝送場内で特定の閾値を上回ることの確認を示す通信によって送信機102に応答し得る。1つ又は複数の受信機は、自らの位置についての指示によって送信機102に応答するためのメッセージを生成するように構成されるプロセッサを含み得る。1つ又は複数の受信機は、低電力波伝送の受信時に受信機の位置を示すメッセージを生成するように構成されるプロセッサを含む電子装置に(例えばスマートフォンに)組み込まれ、又はかかる電子装置(例えばスマートフォンバックパック)に結合され得る。代替的実施形態では、1つ又は複数の受信機が、受信される通信信号によって示される受信電力波の特性に基づいて自らの位置を決定し、それを送信機102に伝送することができる。 In some embodiments, the data in the communication signal is used as an input parameter and the receiver 103 is instructed about its location, such as clear communication of location information or exploratory low power within a segment or subsegment. The transmitter 102 may be responsive to reception of the wave transmission and / or communication indicating confirmation that the exploratory wave power level described above exceeds a certain threshold in the transmission field. One or more receivers may include a processor configured to generate a message to respond to the transmitter 102 with instructions about its location. One or more receivers may or may not be incorporated into an electronic device (eg, in a smartphone) that includes a processor configured to generate a message indicating the location of the receiver when receiving a low power wave transmission. For example, it can be combined with a smartphone backpack). In an alternative embodiment, one or more receivers can determine their position based on the characteristics of the received power wave indicated by the received communication signal and transmit it to the transmitter 102.

一実施形態では、1つ又は複数のアンテナを可動要素上に固定することができ、所与の部分に関する計算済みのSAR値と既定のSAR値との比較結果に基づいてエネルギのポケット又はヌル空間を形成する必要がある伝送場内の部分の位置に応じて、1つ又は複数のアンテナアレイのそれぞれの中の1つ又は複数のアンテナ間の距離が動的に調節される。可動要素は、送信機のマイクロプロセッサによって制御される任意の機械的アクチュエータである。送信機のマイクロプロセッサは伝送場内の部分の位置を決定し、その部分の位置に基づき、アンテナが搭載される機械的アクチュエータの動きを制御する。 In one embodiment, one or more antennas can be fixed on the moving element and a pocket or null space of energy based on the result of comparison between the calculated SAR value for a given portion and the default SAR value. The distance between one or more antennas in each of the one or more antenna arrays is dynamically adjusted depending on the position of the part in the transmission field that needs to form. The moving element is any mechanical actuator controlled by the microprocessor of the transmitter. The microprocessor of the transmitter determines the position of a part in the transmission field and controls the movement of the mechanical actuator on which the antenna is mounted based on the position of that part.

1つ又は複数のアンテナの配置が原因で、1つ又は複数のアンテナアレイそれぞれの1つ又は複数のアンテナが互いに異なる時間に1つ又は複数の電力波を伝送するように構成され得る。別の実施形態では、送信機のマイクロプロセッサによって制御されるタイミング回路があることが原因で、1つ又は複数のアンテナアレイそれぞれの1つ又は複数のアンテナが互いに異なる時間に1つ又は複数の電力波を伝送するように構成され得る。タイミング回路は、1つ又は複数のアンテナそれぞれの異なる伝送時間を選択するために使用され得る。一例では、1つ又は複数のアンテナのそれぞれから1つ又は複数の伝送波を伝送するタイミングにより、マイクロプロセッサがタイミング回路を予め構成することができる。別の例では、所与の部分に関する計算済みのSAR値と既定のSAR値との比較結果に基づいてエネルギのポケット又はヌル空間を形成する必要がある伝送場内の部分の位置に応じて、送信機が少数のアンテナからの少数の伝送波の伝送を遅らせることができる。 Due to the arrangement of one or more antennas, one or more antennas in each of the one or more antenna arrays may be configured to transmit one or more power waves at different times from each other. In another embodiment, one or more antennas in each of the one or more antenna arrays each have one or more powers at different times due to the timing circuit controlled by the microprocessor microprocessor. It can be configured to carry waves. Timing circuits can be used to select different transmission times for each of the one or more antennas. In one example, the microprocessor may preconfigure a timing circuit depending on the timing of transmitting one or more transmission waves from each of the one or more antennas. In another example, the transmission depends on the location of the part in the transmission field where an energy pocket or null space needs to be formed based on the comparison between the calculated SAR value for a given part and the default SAR value. The machine can delay the transmission of a small number of transmitted waves from a small number of antennas.

一実装では、送信機がスイッチに結合されるアンテナ回路を含むことができ、アンテナアレイ内の1つ又は複数のアンテナのそれぞれが、所与の位置に関する計算済みのSAR値と既定のSAR値との比較結果に基づいて電力波、エネルギのポケット、又はヌル空間を形成し或いは伝送する必要がある伝送場内の位置に応じて調節され或いは選択される。一実施形態では、1つ又は複数のアンテナのうちの第1の1組のアンテナをオンにすることによって電力波の方向が第1の方向に向けられ得るように、及び1つ又は複数のアンテナのうちの第2の1組のアンテナをオンにすることによってアンテナアレイの電力波の方向が第2の方向に向けられ得るようにアンテナアレイが構成される。第2の1組のアンテナは第1の1組のアンテナからの1つ又は複数のアンテナを含むことができ、又は第1の組からのアンテナを全く含まなくても良い。一実施形態では、複数の方向のそれぞれについて1つ又は複数のアンテナからの1組のアンテナをオンにすることによってアンテナアレイの電力波の方向を複数の方向に向けることができる。一部の実施形態では、第1の1組のアンテナ及び第2の1組のアンテナ内のアンテナの選択が、第1の1組のアンテナ内のアンテナと第2の1組のアンテナ内のアンテナとの間の距離に基づく。一部の実施形態では、第1の組、第2の組、又は任意の組のアンテナから出てくる電力波が所望の位置におけるエネルギのポケットの効果的な伝送を発生させるように距離が選択される。 In one implementation, the transmitter can include an antenna circuit coupled to a switch, each of the antennas in the antenna array with a calculated SAR value and a default SAR value for a given position. It is adjusted or selected according to the position in the transmission field where a power wave, an energy pocket, or a null space needs to be formed or transmitted based on the comparison result of. In one embodiment, turning on the first pair of antennas of one or more antennas allows the direction of the power wave to be directed in the first direction, and one or more antennas. The antenna array is configured so that the direction of the power wave of the antenna array can be directed in the second direction by turning on the second set of antennas. The second set of antennas may include one or more antennas from the first set of antennas, or may not include any antennas from the first set. In one embodiment, the power waves of the antenna array can be directed in the plurality of directions by turning on a set of antennas from one or more antennas in each of the plurality of directions. In some embodiments, the choice of antennas in the first set of antennas and the second set of antennas is the antennas in the first set of antennas and the antennas in the second set of antennas. Based on the distance between. In some embodiments, the distance is selected so that the power waves emanating from the first, second, or arbitrary set of antennas generate an effective transmission of energy pockets at the desired location. Will be done.

別の実施形態では、送信機が少なくとも2つのアンテナアレイを含む。一例では、その少なくとも2つのアンテナアレイが第1のアンテナアレイと第2のアンテナアレイとを含む。一部の実施形態では、マイクロプロセッサが第1のアンテナアレイと第2のアンテナアレイとの間の間隔を制御するように構成される。一部の実施形態では、所与の部分に関する計算済みのSAR値と既定のSAR値との比較結果に基づいてエネルギのポケット又はヌル空間を形成する必要がある伝送場内の位置に応じて、第1のアンテナアレイと第2のアンテナアレイとの間の距離が動的に調節される。一実施形態では、第1のアンテナアレイ及び第2のアンテナアレイが平面形状でも良く、少なくとも2つのアンテナアレイ間のオフセット距離が4インチである。 In another embodiment, the transmitter comprises at least two antenna arrays. In one example, the at least two antenna arrays include a first antenna array and a second antenna array. In some embodiments, the microprocessor is configured to control the spacing between the first antenna array and the second antenna array. In some embodiments, depending on the location in the transmission field where an energy pocket or null space needs to be formed based on the comparison between the calculated SAR value for a given portion and the default SAR value. The distance between the first antenna array and the second antenna array is dynamically adjusted. In one embodiment, the first antenna array and the second antenna array may have a planar shape, and the offset distance between at least two antenna arrays is 4 inches.

別の実施形態では、送信機が少なくとも2つのアンテナアレイを含む。一例では、その少なくとも2つのアンテナアレイが第1のアンテナアレイと第2のアンテナアレイとを含む。説明を簡単にするために、第1のアンテナアレイ及び第2のアンテナアレイについては説明してあることに留意すべきだが、開示する実施形態の範囲から外れることなしに3つ以上のアンテナアレイがシステム内に含まれ得る。第1のアンテナアレイ及び第2のアンテナアレイのそれぞれは、1つ又は複数の電力波を伝送するように構成されるアンテナの1つ又は複数の行及び1つ又は複数の列を含む。一例では、所与の部分に関する計算済みのSAR値と既定のSAR値との比較結果に基づいてエネルギのポケット又はヌル空間を形成する必要がある伝送場内の位置に応じるのと同時に、エネルギのポケットを作り出すために第1のアンテナアレイ及び第2のアンテナアレイの両方が使用される。別の例では、所与の部分に関する計算済みのSAR値と既定のSAR値との比較結果に基づいてエネルギのポケット又はヌル空間を形成する必要がある伝送場内の位置に応じるのと同時に、ヌル空間を作り出すために第1のアンテナアレイ及び第2のアンテナアレイの両方が使用される。別の例では、所与の部分に関する計算済みのSAR値と既定のSAR値との比較結果に基づいてエネルギのポケット又はヌル空間を形成する必要がある伝送場内の位置に応じるのと同時に、エネルギのポケット及びヌル空間を作り出すために第1のアンテナアレイ及び第2のアンテナアレイの両方が使用される。 In another embodiment, the transmitter comprises at least two antenna arrays. In one example, the at least two antenna arrays include a first antenna array and a second antenna array. It should be noted that for the sake of brevity, the first antenna array and the second antenna array have been described, but without departing from the scope of the disclosed embodiments, there are three or more antenna arrays. Can be included in the system. Each of the first antenna array and the second antenna array comprises one or more rows and one or more columns of antennas configured to carry one or more power waves. In one example, an energy pocket or a null space needs to be formed based on the comparison between the calculated SAR value for a given portion and the default SAR value, depending on the location in the transmission field and at the same time the energy pocket. Both the first antenna array and the second antenna array are used to produce. In another example, an energy pocket or null space needs to be formed based on the comparison between the calculated SAR value for a given portion and the default SAR value, depending on the location in the transmission field and at the same time null. Both a first antenna array and a second antenna array are used to create space. In another example, energy depends on the location in the transmission field where an energy pocket or null space needs to be formed based on the comparison between the calculated SAR value for a given portion and the default SAR value. Both the first antenna array and the second antenna array are used to create pockets and null spaces in the space.

図1Bは、例示的実施形態によるシステム100のコンポーネントを示す。この例示的システムは、SARのレベルがSAR閾値を上回らないようにだが、受信機103に結合される電子装置108のための電力を受信機103が捕捉し変換するのに十分なRFエネルギが残るように、一定のエネルギレベルを維持することを目的とする1つ又は複数の電力波104を伝送するように構成される送信機102を含む。一部の実施形態では、第1の位置105はRFエネルギがSAR閾値を上回る十分なRFエネルギを含み、第2の位置107が伝送場全体にわたって均一であり且つSAR閾値に準拠するRFエネルギを含む。送信機102は、任意の数の技法によって第1の位置105の非準拠SAR値を検出することができる。例えば送信機102は、送信機102が所与の距離の間隔において特定の位置に生成している電力波104のSAR値を継続的に決定することができる。かかる例では、送信機102は送信機102からの所与の距離に位置し且つ特定の水平方向の間隔に位置する第1の位置105が、その位置におけるRFエネルギにSAR値の閾値を超えさせる特定の特性を有する伝送電力波104を有すると決定し得る。従って送信機102は、伝送場全体にわたる均一なエネルギレベルを維持するために電力波104が調節され得ると決定することができる。 FIG. 1B shows the components of the system 100 according to an exemplary embodiment. This exemplary system ensures that the level of SAR does not exceed the SAR threshold, but leaves sufficient RF energy for the receiver 103 to capture and convert power for the electronic device 108 coupled to the receiver 103. As such, the transmitter 102 is configured to transmit one or more power waves 104 intended to maintain a constant energy level. In some embodiments, the first position 105 contains sufficient RF energy for which the RF energy exceeds the SAR threshold, and the second position 107 contains RF energy that is uniform throughout the transmission field and conforms to the SAR threshold. .. The transmitter 102 can detect the non-compliant SAR value of the first position 105 by any number of techniques. For example, the transmitter 102 can continuously determine the SAR value of the power wave 104 that the transmitter 102 is generating at a particular position at a given distance interval. In such an example, the transmitter 102 is located at a given distance from the transmitter 102 and a first position 105 located at a specific horizontal spacing causes the RF energy at that position to exceed the SAR value threshold. It can be determined to have a transmitted power wave 104 with specific characteristics. The transmitter 102 can therefore determine that the power wave 104 can be tuned to maintain a uniform energy level across the transmission field.

図1Cは、図1Bに示す例示的実施形態によるシステム100のコンポーネントを示す。図1Cでは、第1の位置105におけるSAR閾値を上回るRFエネルギを弱めるために、送信機102が送信機102によって生成され伝送される電力波104を調節している可能性がある。そのため、電力波104のRFエネルギが伝送場全体にわたって均一のままになる。 FIG. 1C shows the components of the system 100 according to the exemplary embodiment shown in FIG. 1B. In FIG. 1C, the transmitter 102 may be adjusting the power wave 104 generated and transmitted by the transmitter 102 in order to weaken the RF energy above the SAR threshold at the first position 105. Therefore, the RF energy of the power wave 104 remains uniform throughout the transmission field.

図2は、例示的実施形態による、無線電力伝送システム内でエネルギのポケットを形成するための方法を示す。 FIG. 2 shows a method for forming a pocket of energy within a wireless power transfer system according to an exemplary embodiment.

最初のステップ202で、送信機(TX)が、1つ又は複数のアンテナから放射される伝送場内の1つ又は複数の電力波に対する、送信機の伝送場内の空間位置ごとのSAR値を決定する。例えば別の実施形態では、1つ又は複数のアンテナから放射される伝送場内の1つ又は複数の電力波に対する伝送場内の空間位置ごとに得られるSAR値をTXが決定する。 In the first step 202, the transmitter (TX) determines the SAR value for each spatial position in the transmitter's transmission field for one or more power waves in the transmission field radiated from one or more antennas. .. For example, in another embodiment, TX determines the SAR value obtained for each spatial position in the transmission field for one or more power waves in the transmission field radiated from one or more antennas.

SAR値は幾つかの波形パラメータに従って予め決定され又はモデリングされ得ることを当業者なら理解されよう。そのモデル及び所定値はTXのメモリ内に記憶され又はTXのプロセッサ内に予めプログラムされ、電力波をどのように生成し、伝送し、或いは調節するのかを決定する結果として波形パラメータはTXに知られている。例えば送信機は、特定の位置が見出される空間の或る体積に入る1つ又は複数の電力波の周波数、電力レベル、アンテナ強度、及び距離を使用するモデルを使用し、特定の位置のSAR値のサンプルを決定し得る。これらの知られている値及びモデルを使用し、TXはその位置を含む体積の中でどれ位の電力が電力波によって生成されるのかを決定し得る。 Those skilled in the art will appreciate that the SAR value can be pre-determined or modeled according to some waveform parameters. The model and predetermined values are stored in the memory of the TX or pre-programmed in the processor of the TX, and the waveform parameters are known to the TX as a result of determining how to generate, transmit, or adjust the power wave. Has been done. For example, the transmitter uses a model that uses the frequency, power level, antenna strength, and distance of one or more power waves that fall into a volume of space where a particular location is found, and the SAR value at a particular location. Samples can be determined. Using these known values and models, TX can determine how much power is generated by the power wave in the volume containing its location.

次のステップ204で、送信機が、1つ又は複数のアンテナから放射される伝送場内の1つ又は複数の電力波に対する伝送場内の空間位置ごとのSAR値を既定のSAR値と比較する。一実施形態では、既定のSAR値が1キログラム当たり1.6ワット(W/Kg)である。別の実施形態では、既定のSAR値は米国連邦通信委員会(FCC)によって確立された任意の値であり得る。 In the next step 204, the transmitter compares the SAR value for each spatial position in the transmission field with respect to one or more power waves in the transmission field radiated from one or more antennas to the default SAR value. In one embodiment, the default SAR value is 1.6 watts (W / Kg) per kilogram. In another embodiment, the default SAR value can be any value established by the Federal Communications Commission (FCC).

次のステップ206で、送信機のマイクロプロセッサが、伝送場内の空間位置ごとのSAR値と既定のSAR値との比較を分析するために1つ又は複数のソフトウェアモジュールを実行し、その分析に基づいて伝送場内の安全区域を識別することができる。一実施形態では、安全区域は計算されるSAR値が既定のSAR閾値を下回る伝送場内の区域である。 In the next step 206, the microprocessor microprocessor runs one or more software modules to analyze the comparison of the SAR value for each spatial location in the transmission field with the default SAR value, and based on that analysis. The safe area in the transmission field can be identified. In one embodiment, the safe area is an area within the transmission field where the calculated SAR value is below a predetermined SAR threshold.

次いでマイクロプロセッサは、送信機からの安全区域の距離及び広さを決定し、決定した安全区域の距離及び広さに基づき、1つ又は複数のソフトウェアモジュールを実行して波形発生器によって生成される電力波を選択し、電力波の出力周波数を選択し、アンテナの所望の間隔に対応する1つ又は複数のアンテナアレイの固定された物理的形状からアンテナのサブセットを選択して安全区域におけるエネルギのポケットを形成することができる。 The microprocessor then determines the safety zone distance and extent from the transmitter and is generated by the waveform generator running one or more software modules based on the determined safety zone distance and extent. Select the power wave, select the output frequency of the power wave, select a subset of antennas from the fixed physical shape of one or more antenna arrays corresponding to the desired spacing of the antennas, and select the energy in the safe zone. Pockets can be formed.

一実施形態では、送信機が安全区域の距離及び広さについて電力波を調節し得る。例えば送信機は、送信機のアンテナが電力を伝送する位相を調節することができる。アンテナの最適な構成が明らかになると、送信機のメモリがその構成を記憶して送信機にその最高レベルで伝送させ続けることができる。別の実施形態では、送信機からの安全区域の決定される距離及び広さに基づいて送信機のアルゴリズムが電力波を何時調節する必要があるのかを決定することができ、送信機のアンテナの構成も変えることができる。例えば送信機は、決定される安全区域の距離及び広さに基づき、安全区域において受信される電力が最大未満だと判定し得る。送信機は電力波の位相を調節することができる。 In one embodiment, the transmitter may adjust the power wave for the distance and size of the safe area. For example, the transmitter can adjust the phase in which the antenna of the transmitter transmits power. Once the optimal configuration of the antenna is known, the transmitter's memory can memorize the configuration and keep the transmitter transmitting at its highest level. In another embodiment, the transmitter's algorithm can determine when the power wave needs to be adjusted based on the determined distance and size of the safe area from the transmitter, and of the transmitter's antenna. The configuration can also be changed. For example, the transmitter may determine that the power received in a safe area is less than maximum, based on the distance and size of the safe area determined. The transmitter can adjust the phase of the power wave.

次のステップ208で、安全区域におけるエネルギのポケットを生成するために、送信機が伝送場内の安全区域において建設的に収束するように1つ又は複数の電力波を伝送する。 In the next step 208, one or more power waves are transmitted so that the transmitter converges constructively in the safe area within the transmission field in order to create a pocket of energy in the safe area.

図3は、例示的実施形態による、無線電力伝送システム内でヌル空間を形成するための方法を示す。 FIG. 3 shows a method for forming a null space in a wireless power transfer system according to an exemplary embodiment.

最初のステップ302で、送信機(TX)が送信機の伝送場内の空間位置ごとのSAR値を計算する。別の実施形態では、TXが伝送場内の空間位置ごとに得られるSAR値を受信する。 In the first step 302, the transmitter (TX) calculates the SAR value for each spatial position in the transmitter's transmission field. In another embodiment, the TX receives a SAR value obtained for each spatial position in the transmission field.

次のステップ304で、送信機が伝送場内の空間位置ごとのSAR値を既定のSAR値と比較する。一実施形態では、既定のSAR値が1キログラム当たり1.6ワット(W/Kg)である。別の実施形態では、既定のSAR値は米国連邦通信委員会(FCC)によって確立された任意の値であり得る。 In the next step 304, the transmitter compares the SAR value for each spatial position in the transmission field with the default SAR value. In one embodiment, the default SAR value is 1.6 watts (W / Kg) per kilogram. In another embodiment, the default SAR value can be any value established by the Federal Communications Commission (FCC).

次のステップ306で、送信機のマイクロプロセッサが、伝送場内の空間位置ごとのSAR値と既定のSAR値との比較を分析するために1つ又は複数のソフトウェアモジュールを実行し、その分析に基づいて伝送場内の非安全区域を識別することができる。一実施形態では、非安全区域は伝送場内の空間位置ごとに計算されるSAR値が既定のSAR値を上回る伝送場内の区域である。 In the next step 306, the microprocessor microprocessor runs one or more software modules to analyze the comparison of the SAR value for each spatial location in the transmission field with the default SAR value, and based on that analysis. It is possible to identify the unsafe area in the transmission field. In one embodiment, the unsafe area is an area in the transmission field where the SAR value calculated for each spatial position in the transmission field exceeds the default SAR value.

次いでマイクロプロセッサは、送信機からの非安全区域の距離及び広さを決定し、決定した送信機からの非安全区域の距離及び広さに基づき、1つ又は複数のソフトウェアモジュールを実行して波形発生器によって生成される電力波を選択し、電力波の出力周波数を選択し、アンテナの所望の間隔に対応する1つ又は複数のアンテナアレイの固定された物理的形状からアンテナのサブセットを選択して非安全区域におけるヌル空間を形成することができる。 The microprocessor then determines the distance and size of the unsafe area from the transmitter and executes one or more software modules based on the determined distance and size of the unsafe area from the transmitter to waveform the waveform. Select the power wave generated by the generator, select the output frequency of the power wave, select a subset of antennas from the fixed physical shape of one or more antenna arrays corresponding to the desired spacing of the antennas. It is possible to form a null space in an unsafe area.

一実施形態では、非安全区域においてヌル空間を形成するために、送信機のアルゴリズムに従って計算される送信機からの非安全区域の距離及び広さが送信機のアンテナによる電力波の生成及び伝送を変え得る。例えば送信機は、送信機のアンテナが電力を伝送する位相を調節することができる。アンテナの最適な構成が明らかになると、送信機のメモリがその構成を記憶して送信機にその最高レベルで伝送させ続けることができる。別の実施形態では、送信機からの非安全区域の決定される距離及び広さに基づいて送信機のアルゴリズムが電力波を何時調節する必要があるのかを決定することができ、送信機のアンテナの構成も変えることができる。 In one embodiment, in order to form a null space in the unsafe zone, the distance and width of the unsafe zone from the transmitter calculated according to the transmitter algorithm causes the generation and transmission of power waves by the antenna of the transmitter. Can be changed. For example, the transmitter can adjust the phase in which the antenna of the transmitter transmits power. Once the optimal configuration of the antenna is known, the transmitter's memory can memorize the configuration and keep the transmitter transmitting at its highest level. In another embodiment, the transmitter's algorithm can determine when the power wave needs to be adjusted based on the determined distance and size of the unsafe area from the transmitter, and the transmitter's antenna. The configuration of can also be changed.

次のステップ308で、送信機はヌル空間を形成するために伝送場内の非安全区域において相殺的に収束するように1つ又は複数の電力波を伝送する。一実施形態では、非安全区域が送信機から複数の電力伝送信号を受信し得る。複数の電力伝送信号のそれぞれは、送信機の複数のアンテナからの電力波を含む。電力波が相殺的に合わさってヌル空間を作り出すので、これらの電力伝送信号のコンポジットはほぼゼロであり得る。 In the next step 308, the transmitter transmits one or more power waves so that they converge in an unsafe area within the transmission field to form a null space. In one embodiment, the unsafe area may receive multiple power transfer signals from the transmitter. Each of the plurality of power transfer signals includes power waves from the plurality of antennas of the transmitter. The composite of these power transfer signals can be near zero, as the power waves combine to create a null space.

別の実施形態では、送信機の波形発生器によって少なくとも2つの電力波が生成され得る。生成される少なくとも2つの電力波は異なる周波数を有し得る。一部の実施形態では、少なくとも2つの電力波のうちの1つの周波数の位相の変化が統一的な電力波の形成をもたらし得る。均一な電力波は、伝送場内の非安全区域以外の区域内でエネルギのポケットを生成すると共に、伝送場内の非安全区域においてヌル空間を形成するものであり得る。 In another embodiment, the transmitter waveform generator may generate at least two power waves. At least two power waves generated can have different frequencies. In some embodiments, a change in phase at the frequency of at least one of the two power waves can result in the formation of a unified power wave. The uniform power wave can create a pocket of energy in an area other than the unsafe area in the transmission field and form a null space in the unsafe area in the transmission field.

上記の方法の説明及びプロセス流れ図は説明に役立つ例として与えたに過ぎず、様々な実施形態のステップを提示した順序で実行しなければならないことを要求することも含意することも意図しない。当業者なら理解されるように、上記の実施形態の中のステップは任意の順序で実行することができる。「次いで」や「次に」等の語はステップの順序を限定することは意図せず、これらの語は単に方法についての説明を読者に教え導くために使用する。プロセス流れ図では操作を逐次プロセスとして記述する場合があるが、操作の多くは並列に又は同時に実行することができる。加えて、操作の順序は並べ替えることができる。プロセスは、方法、関数、手続き、サブルーチン、サブプログラム等に対応し得る。プロセスが関数に対応する場合、その終了は呼び出し関数又はmain関数に関数が戻ることに対応し得る。 The above method description and process flow diagram are provided as helpful examples only and are not intended to require or imply that the steps of the various embodiments must be performed in the order presented. As will be appreciated by those skilled in the art, the steps in the above embodiments can be performed in any order. Words such as "next" and "next" are not intended to limit the order of the steps, and these words are used merely to teach the reader an explanation of how to do this. Operations may be described as sequential processes in the process flow diagram, but many operations can be performed in parallel or simultaneously. In addition, the order of operations can be rearranged. Processes can correspond to methods, functions, procedures, subroutines, subprograms, and so on. If the process corresponds to a function, its termination may correspond to the function returning to the calling function or the main function.

本明細書で開示した実施形態に関連して記載した様々な説明のための論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、又はその両方の組合せとして実装することができる。このハードウェアとソフトウェアとの互換性を明確に示すために、様々な説明のためのコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、及びステップを概してその機能の観点から上記で説明してきた。その機能をハードウェアとして実装するかソフトウェアとして実装するのかは、個々の応用例及びシステム全体に課せられる設計制約によって決まる。当業者は、記載した機能を個々の応用例ごとに様々な方法で実装することができるが、そのような実装の決定は本発明の範囲からの逸脱を生じさせるものとして解釈すべきではない。 The various explanatory logic blocks, modules, circuits, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein can be implemented as electronic hardware, computer software, or a combination thereof. .. To articulate the compatibility of this hardware with software, various explanatory components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above in general in terms of their functionality. Whether the function is implemented as hardware or software depends on individual application examples and design constraints imposed on the entire system. Those skilled in the art can implement the described features in various ways for each individual application, but such implementation decisions should not be construed as causing a deviation from the scope of the invention.

コンピュータソフトウェアによって実装される実施形態は、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、又はその任意の組合せによって実装され得る。コードセグメント又は機械実行可能命令は、手続き、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス、又は命令、データ構造、若しくはプログラム文の任意の組合せを表し得る。情報、データ、引き数、パラメータ、又はメモリコンテンツを受渡し且つ/又は受信することにより、コードセグメントは別のコードセグメント又はハードウェア回路に結合され得る。情報、引き数、パラメータ、データ等は、メモリ共用、メッセージ受渡し、トークン受渡し、ネットワーク伝送等を含む任意の適切な手段によって受渡しされ、転送され、又は伝送され得る。 The embodiments implemented by computer software can be implemented by software, firmware, middleware, microcode, a hardware description language, or any combination thereof. A code segment or machine executable instruction may represent a procedure, function, subprogram, program, routine, subroutine, module, software package, class, or any combination of instruction, data structure, or program statement. By passing and / or receiving information, data, arguments, parameters, or memory content, a code segment can be coupled to another code segment or hardware circuit. Information, arguments, parameters, data, etc. can be passed, transferred, or transmitted by any suitable means, including memory sharing, message passing, token passing, network transmission, and the like.

これらのシステム及び方法を実装するために使用される実際のソフトウェアコード又は専用の制御ハードウェアは本発明を限定するものではない。従って、本明細書の説明に基づくシステム及び方法を実装するためにソフトウェア及び制御ハードウェアを設計できることを理解し、本システム及び方法の動作及び挙動について具体的なソフトウェアコードを参照することなしに説明した。 The actual software code or dedicated control hardware used to implement these systems and methods does not limit the invention. Therefore, it is understood that software and control hardware can be designed to implement the systems and methods according to the description herein, and the behavior and behavior of the systems and methods will be described without reference to specific software code. did.

ソフトウェアによって実装する場合、これらの機能は、非一時的コンピュータ可読又はプロセッサ可読記憶媒体上の1つ又は複数の命令又はコードとして記憶することができる。本明細書で開示した方法又はアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読又はプロセッサ可読記憶媒体上にあり得るプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールによって実施され得る。非一時的コンピュータ可読又はプロセッサ可読媒体は、或る場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送するのを助けるコンピュータ記憶媒体及び有形記憶媒体の両方を含む。非一時的プロセッサ可読記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の可用媒体とすることができる。限定ではなく例として、かかる非一時的プロセッサ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD−ROMや他の光ディスク記憶域、磁気ディスク記憶域や他の磁気記憶装置、又は命令若しくはデータ構造形式の所望のプログラムコードを記憶するために使用でき、コンピュータ又はプロセッサによってアクセスされ得る他の任意の有形記憶媒体を含み得る。本明細書で使用するとき、ディスク(disk)及びディスク(disc)は、コンパクトディスク(CD)、レーザーディスク(登録商標)、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フロッピディスク、及びブルーレイディスクを含み、ディスク(disk)が通常データを磁気的に複製するのに対し、ディスク(disc)はデータをレーザーによって光学的に複製する。上記のものの組合せもコンピュータ可読媒体の範囲に含まれるべきである。更に、方法又はアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込むことができるコード及び/又は命令の1つとして又は任意の組合せ若しくは組として、非一時的プロセッサ可読媒体及び/又はコンピュータ可読媒体上にあり得る。
以下に出願当初の特許請求の範囲を付記する。
[条項1]
複数の比吸収率(SAR)値を送信機によって測定することであって、それぞれのSAR値は前記送信機の1つ又は複数のアンテナから放射される1つ又は複数の電力波に対する前記送信機の伝送場内の個々の空間位置に対応する、測定すること、
前記複数のSAR値のうちの第1の測定SAR値が既定のSAR値の閾値を満たさない前記伝送場内の被選択空間位置を前記送信機によって決定すること、及び
前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいて相殺的に収束するように前記1つ又は複数の電力波を前記送信機によって伝送すること
を含む、無線電力伝送の方法。
[条項2]
前記複数のSAR値のうちの第2の測定SAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たす前記伝送場内の追加の空間位置を前記送信機によって決定すること、及び
前記伝送場内の前記追加の空間位置において建設的に収束するように前記1つ又は複数の電力波を前記送信機によって伝送すること
を更に含む、上記1に記載の方法。
[条項3]
相殺的に収束する前記1つ又は複数の電力波の前記伝送が、前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいて1つ又は複数のヌル空間を形成する、上記1乃至2の何れか一項に記載の方法。
[条項4]
前記既定のSAR値が1キログラム当たり約1.6ワット(W/Kg)である、上記1乃至3の何れか一項に記載の方法。
[条項5]
前記送信機の前記伝送場内の1つ又は複数の受信機に関連する位置に関する位置データを前記送信機によって受信することを更に含む、上記1乃至4の何れか一項に記載の方法。
[条項6]
前記1つ又は複数の電力波が、電磁波、無線波、マイクロ波、音響効果、超音波、及び磁気共鳴で構成される群から選択される電力波を含む、上記1乃至5の何れか一項に記載の方法。
[条項7]
前記送信機が1つ又は複数のアンテナアレイを含み、前記1つ又は複数のアンテナアレイの個々のアンテナアレイが前記1つ又は複数のアンテナを含む、上記1乃至6の何れか一項に記載の方法。
[条項8]
複数の比吸収率(SAR)値を送信機によって決定することであって、それぞれのSAR値は、前記送信機の1つ又は複数のアンテナから放射される1つ又は複数の電力波に対する前記送信機の伝送場内の個々の空間位置に対応する、決定すること、
第1の測定SAR値が既定のSAR値の閾値を満たさない前記伝送場内の被選択空間位置を前記送信機によって決定すること、
第2の測定SAR値が既定のSAR値の閾値を満たす前記伝送場内の追加の空間位置を前記送信機によって決定すること、
前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいて相殺的に収束するように前記1つ又は複数の電力波を前記送信機によって伝送すること、及び
前記伝送場内の前記追加の空間位置においてエネルギのポケットを形成するために建設的に収束するように前記1つ又は複数の電力波を前記送信機によって伝送すること
を含む、無線電力伝送の方法。
[条項9]
前記既定のSAR値が1キログラム当たり約1.6ワット(W/Kg)である、上記8に記載の方法。
[条項10]
前記1つ又は複数の電力波が、電磁波、無線波、マイクロ波、音響効果、超音波、及び磁気共鳴で構成される群から選択される電力波を含む、上記8乃至9の何れか一項に記載の方法。
[条項11]
前記送信機が1つ又は複数のアンテナアレイを含み、前記1つ又は複数のアンテナアレイの個々のアンテナアレイが前記1つ又は複数のアンテナを含む、上記8乃至10の何れか一項に記載の方法。
[条項12]
1つ又は複数の送信機を含む無線電力伝送のためのシステムであって、
複数の比吸収率(SAR)値を測定することであって、それぞれのSAR値は前記送信機の伝送場内の個々の空間位置に対応する、測定すること、及び
第1の測定SAR値が既定のSAR値の閾値を満たす前記伝送場内の被選択空間位置を決定すること
を行うように構成されるマイクロプロセッサと、
1つ又は複数のアンテナアレイであって、前記1つ又は複数の前記アンテナアレイの個々のアンテナアレイは、前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいてヌル空間を形成するために相殺的に収束する電力波を伝送するように構成される1つ又は複数のアンテナを含む、1つ又は複数のアンテナアレイと
を前記1つ又は複数の送信機の個々の送信機が含む、
システム。
[条項13]
前記第1の測定SAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たさないと判定することに応じて、(i)前記個々のアンテナ間の所望の形状及び間隔を形成するために前記1つ又は複数のアンテナアレイのそれぞれからの個々のアンテナ、及び(ii)前記1つ又は複数の電力波の出力周波数を選択し、
前記選択される個々のアンテナによって及び前記選択される出力周波数を使用して前記1つ又は複数の電力波を伝送して、前記伝送場内の前記被選択空間位置において又はその近くにおいて前記ヌル空間を形成するために前記1つ又は複数の電力波を相殺的に収束させる
ように前記マイクロプロセッサが構成される、上記12に記載のシステム。
[条項14]
前記複数のSAR値のうちの第2の測定SAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たす前記伝送場内の追加の空間位置を決定し、
前記第2の測定SAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たすと判定することに応じて、(i)前記個々のアンテナ間の所望の形状及び間隔を形成するために前記1つ又は複数のアンテナアレイのそれぞれからの個々のアンテナ、及び(ii)前記1つ又は複数の電力波の出力周波数を選択し、
前記選択される個々のアンテナによって及び前記選択される出力周波数を使用して前記1つ又は複数の電力波を伝送して、前記伝送場内の前記追加の空間位置においてエネルギのポケットを形成するために前記1つ又は複数の電力波を建設的に収束させる
ように前記マイクロプロセッサが構成される、上記12乃至13の何れか一項に記載のシステム。
[条項15]
前記既定のSAR値が1キログラム当たり約1.6ワット(W/Kg)である、上記12乃至14の何れか一項に記載のシステム。
[条項16]
前記1つ又は複数の電力波が、前記マイクロプロセッサによって絶えず変えられる周波数を有するチャープ波を含む、上記12乃至15の何れか一項に記載のシステム。
[条項17]
前記追加の空間位置が、前記受信機に関連する目標の電子装置を充電するために前記1つ又は複数の電力波からエネルギを受信するように構成される1つ又は複数のアンテナを含む受信機を含む、上記14に記載のシステム。
[条項18]
前記1つ又は複数のアンテナのうちの少なくとも1つのアンテナが平面アンテナ、パッチアンテナ、及びダイポールアンテナで構成される群から選択され、
前記少なくとも1つのアンテナの高さが約1/8インチから約1インチであり、
少なくとも1つのアンテナの幅が約1/8インチから約1インチである、
上記12乃至17の何れか一項に記載のシステム。
[条項19]
前記1つ又は複数の送信機の個々の1つ又は複数のアンテナアレイの個々の1つ又は複数のアンテナが、単一アレイ、ペアアレイ、及びクワッドアレイの少なくとも1つによるポケット形成の多重チャネル動作を可能にする独立した周波数で動作するように構成される、上記12乃至18の何れか一項に記載のシステム。
[条項20]
前記1つ又は複数の電力波が、電磁波、無線波、マイクロ波、音響効果、超音波、及び磁気共鳴で構成される群から選択される電力波を含む、上記12乃至19の何れか一項に記載のシステム。
When implemented by software, these functions can be stored as one or more instructions or codes on a non-temporary computer-readable or processor-readable storage medium. The steps of the methods or algorithms disclosed herein can be performed by processor executable software modules that may be on computer-readable or processor-readable storage media. Non-transient computer-readable or processor-readable media include both computer storage media and tangible storage media that help transfer computer programs from one location to another. The non-temporary processor readable storage medium can be any usable medium that can be accessed by a computer. By way of example, but not by limitation, such non-temporary processor readable media are RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage device, or desired in instructional or data structure format. It may include any other tangible storage medium that can be used to store the program code of and can be accessed by a computer or processor. As used herein, a disk (disk) and disc (while discs), includes compact disc (CD), a laser disc, wherein the optical disc, digital versatile disc (DVD), floppy disk, and Blu-ray Disc , Disks usually replicate data magnetically, whereas discs optically replicate data with a laser. A combination of the above should also be included in the scope of computer readable media. Moreover, the operation of the method or algorithm can be on a non-transitory processor-readable medium and / or computer-readable medium as one of the codes and / or instructions that can be incorporated into a computer program product or as any combination or set. ..
The scope of claims at the time of filing is added below.
[Clause 1]
A plurality of Specific Absorption Rate (SAR) values are measured by a transmitter, and each SAR value is the transmitter for one or more power waves radiated from one or more antennas of the transmitter. Corresponding to individual spatial positions in the transmission field, measuring,
The transmitter determines the selected space position in the transmission field where the first measured SAR value among the plurality of SAR values does not satisfy the threshold value of the predetermined SAR value.
To transmit the one or more power waves by the transmitter so as to cancel each other out at or near the selected space position in the transmission field.
Methods of wireless power transfer, including.
[Clause 2]
The transmitter determines an additional spatial position in the transmission field where the second measured SAR value of the plurality of SAR values satisfies the threshold of the predetermined SAR value, and.
Transmitting the one or more power waves by the transmitter so as to constructively converge at the additional spatial position in the transmission field.
The method according to 1 above, further comprising.
[Clause 3]
Either one or two above, wherein the transmission of the one or more power waves that converge in a canceling manner forms one or more null spaces at or near the selected space position in the transmission field. The method described in paragraph 1.
[Clause 4]
The method according to any one of 1 to 3 above, wherein the default SAR value is about 1.6 watts (W / Kg) per kilogram.
[Clause 5]
The method according to any one of 1 to 4 above, further comprising receiving the position data relating to the position of the transmitter in the transmission field in relation to one or more receivers by the transmitter.
[Clause 6]
Any one of 1 to 5 above, wherein the one or more power waves include a power wave selected from the group composed of electromagnetic waves, radio waves, microwaves, acoustic effects, ultrasonic waves, and magnetic resonance. The method described in.
[Clause 7]
The item according to any one of 1 to 6 above, wherein the transmitter includes one or more antenna arrays, and individual antenna arrays of the one or more antenna arrays include the one or more antennas. Method.
[Clause 8]
A plurality of Specific Absorption Rate (SAR) values are determined by a transmitter, and each SAR value is the transmission for one or more power waves radiated from one or more antennas of the transmitter. Determining, corresponding to individual spatial locations within the transmission field of the machine,
The transmitter determines the selected spatial position in the transmission field where the first measured SAR value does not meet the default SAR value threshold.
Determining by the transmitter an additional spatial position within the transmission field where the second measured SAR value satisfies the threshold of the predetermined SAR value.
To transmit the one or more power waves by the transmitter so as to cancel each other out at or near the selected space position in the transmission field, and.
Transmitting the one or more power waves by the transmitter so as to constructively converge to form a pocket of energy in the additional spatial location within the transmission field.
Methods of wireless power transfer, including.
[Clause 9]
8. The method of 8 above, wherein the default SAR value is about 1.6 watts (W / Kg) per kilogram.
[Clause 10]
Any one of 8 to 9 above, wherein the one or more power waves include a power wave selected from the group consisting of electromagnetic waves, radio waves, microwaves, acoustic effects, ultrasonic waves, and magnetic resonance. The method described in.
[Clause 11]
The item according to any one of 8 to 10 above, wherein the transmitter includes one or more antenna arrays, and individual antenna arrays of the one or more antenna arrays include the one or more antennas. Method.
[Clause 12]
A system for wireless power transfer that includes one or more transmitters.
Measuring multiple Specific Absorption Rate (SAR) values, each SAR value corresponding to an individual spatial position within the transmitter's transmission field, measuring, and measuring.
To determine the selected space position in the transmission field where the first measured SAR value satisfies the threshold value of the predetermined SAR value.
With a microprocessor configured to do
One or more antenna arrays, the individual antenna arrays of the one or more antenna arrays being offset to form a null space at or near the selected space location in the transmission field. With one or more antenna arrays, including one or more antennas configured to transmit power waves that converge to
Is included in the individual transmitters of the one or more transmitters.
system.
[Clause 13]
Depending on determining that the first measured SAR value does not meet the threshold of the predetermined SAR value, (i) the one or more to form the desired shape and spacing between the individual antennas. Select the individual antennas from each of the antenna arrays, and (ii) the output frequency of the one or more power waves.
The one or more power waves are transmitted by the selected individual antennas and using the selected output frequency to bring the null space at or near the selected space location in the transmission field. Competitively converge the one or more power waves to form
12. The system according to 12 above, wherein the microprocessor is configured as described above.
[Clause 14]
A second measured SAR value out of the plurality of SAR values determines an additional spatial position within the transmission field that satisfies the threshold of the predetermined SAR value.
Depending on determining that the second measured SAR value satisfies the threshold of the predetermined SAR value, (i) the one or more to form the desired shape and spacing between the individual antennas. Select individual antennas from each of the antenna arrays, and (ii) the output frequency of the one or more power waves.
To transmit the one or more power waves by the selected individual antenna and using the selected output frequency to form a pocket of energy in the additional spatial location within the transmission field. Constructively converge the one or more power waves
The system according to any one of 12 to 13 above, wherein the microprocessor is configured as described above.
[Clause 15]
The system according to any one of 12 to 14 above, wherein the default SAR value is about 1.6 watts (W / Kg) per kilogram.
[Clause 16]
The system according to any one of 12 to 15, wherein the one or more power waves include a chirp wave having a frequency that is constantly changed by the microprocessor.
[Clause 17]
A receiver comprising one or more antennas in which the additional spatial location is configured to receive energy from said one or more power waves to charge a target electronic device associated with said receiver. The system according to 14 above.
[Clause 18]
At least one of the one or more antennas is selected from the group consisting of planar antennas, patch antennas, and dipole antennas.
The height of at least one of the antennas is from about 1/8 inch to about 1 inch.
The width of at least one antenna is about 1/8 inch to about 1 inch,
The system according to any one of 12 to 17 above.
[Clause 19]
Individual one or more antennas in the individual one or more antenna arrays of the one or more transmitters pocket-forming multi-channel operation with at least one of a single array, a pair array, and a quad array. The system according to any one of 12 to 18 above, configured to operate at an independent frequency that allows it.
[Clause 20]
Any one of 12 to 19 above, wherein the one or more power waves include a power wave selected from the group consisting of electromagnetic waves, radio waves, microwaves, acoustic effects, ultrasonic waves, and magnetic resonance. The system described in.

Claims (17)

無線周波数(RF)伝送場内の異なる空間位置にある複数の受信機に対して電力を無線で提供するように構成される送信機において、
(i)前記送信機によってサービス提供される前記RF伝送場の第1の空間位置に位置する第1の受信機、及び(ii)前記RF伝送場の、前記第1の空間位置と異なる第2の空間位置に位置する第2の受信機を前記送信機によって識別すること、
前記第1の受信機又は前記第2の受信機に対して使用可能な電力を提供する1つ又は複数のRF電力波を前記送信機によって伝送する前に、
(i)前記送信機に対する前記第1の空間位置の位置に基づく、前記第1の空間位置の第1の比吸収率(SAR)値、及び(ii)前記送信機に対する前記第2の空間位置の位置に基づく、前記第2の空間位置の第2のSAR値を前記送信機によって決定することと、
前記第1の空間位置の前記第1のSAR値が既定のSAR値の閾値を満たすかどうかを前記送信機によって判定すること、及び
前記第1の空間位置の前記第1のSAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たすとの判定に応じて、前記第1の受信機の位置に対して前記1つ又は複数のRF電力波を、前記送信機によって伝送することであって、前記第1の受信機が、前記第1の受信機に結合される電子装置に給電するために前記第1の受信機によって受信される前記1つ又は複数のRF電力波からのエネルギを使用する、伝送すること、
を含む、無線電力伝送システムの方法。
In a transmitter configured to wirelessly provide power to multiple receivers in different spatial locations within a radio frequency (RF) transmission field.
(I) A first receiver located in a first spatial position of the RF transmission field serviced by the transmitter, and (ii) a second of the RF transmission field that is different from the first spatial position. The second receiver located in the spatial position of is identified by the transmitter.
Before the transmitter transmits one or more RF power waves that provide usable power to the first receiver or the second receiver.
(I) The first specific absorption rate (SAR) value of the first spatial position based on the position of the first spatial position with respect to the transmitter, and (ii) the second spatial position with respect to the transmitter. The second SAR value of the second spatial position based on the position of is determined by the transmitter, and
The transmitter determines whether the first SAR value of the first spatial position satisfies the threshold value of the default SAR value, and the first SAR value of the first spatial position is the default. The one or a plurality of RF power waves are transmitted by the transmitter with respect to the position of the first receiver according to the determination that the threshold value of the SAR value of the above is satisfied. Receiver uses and transmits energy from the one or more RF power waves received by the first receiver to power an electronic device coupled to the first receiver. thing,
Methods of wireless power transfer systems, including.
前記第1の受信機の位置に伝送される前記1つ又は複数のRF電力波が、少なくとも1つの共通の特性を有し、
前記方法が、前記第2の空間位置の前記第2のSAR値が前記SAR値の閾値を満たすかどうかを前記送信機によって判定することを更に含み、
前記第2の空間位置の前記第2のSAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たさないとの判定に応じて、前記送信機が、前記第2の受信機の位置に対して、前記少なくとも1つの共通の特性を有するRF電力波を伝送することを行わない、請求項1に記載の方法。
The one or more RF power waves transmitted to the location of the first receiver have at least one common characteristic.
The method further comprises determining by the transmitter whether the second SAR value at the second spatial position satisfies the threshold of the SAR value.
In response to the determination that the second SAR value of the second spatial position does not meet the threshold of the predetermined SAR value, the transmitter causes the at least the position of the second receiver with respect to the position of the second receiver. The method of claim 1, wherein the RF power wave having one common characteristic is not transmitted.
前記第2の空間位置の前記第2のSAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たさないとの判定に応じて、前記第2の受信機の位置において相殺的に収束する1つ又は複数の追加のRF電力波を前記送信機によって伝送することを更に含み、前記1つ又は複数の追加のRF電力波が、1つ又は複数のヌル空間を形成するために相殺的に収束する、請求項2に記載の方法。 One or more that converge at the position of the second receiver in response to the determination that the second SAR value at the second spatial position does not meet the threshold of the predetermined SAR value. A claim that further comprises transmitting additional RF power waves by said transmitter, wherein the one or more additional RF power waves converge offsetly to form one or more null spaces. The method according to 2. 前記既定のSAR値の閾値が1キログラム当たり1.6ワット(W/Kg)を上回る許容誤差内である、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the threshold of the predetermined SAR value is within a margin of error greater than 1.6 watts (W / Kg) per kilogram. 前記第1及び第2の受信機に関連する位置に関する位置データを前記送信機によって受信することを更に含み、前記第1及び第2の受信機を識別することが、前記位置データに少なくとも部分的に基づいて行われる、請求項1に記載の方法。 Identifying the first and second receivers further includes receiving the position data relating to the location associated with the first and second receivers by the transmitter, at least partially in the position data. The method according to claim 1, which is carried out based on the above. 前記送信機が1つ又は複数のアンテナアレイを含み、前記1つ又は複数のアンテナアレイのそれぞれが1つ又は複数のアンテナを含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein the transmitter comprises one or more antenna arrays, and each of the one or more antenna arrays comprises one or more antennas. 1つ又は複数の送信機を含む無線電力伝送のためのシステムであって、
無線周波数(RF)伝送場内の異なる空間位置において複数の受信機に対して電力を無線で提供するように構成される前記1つ又は複数の送信機の各々が、
(i)前記送信機によってサービス提供される前記RF伝送場の第1の空間位置に位置する第1の受信機、及び(ii)前記RF伝送場の、前記第1の空間位置と異なる第2の空間位置に位置する第2の受信機を識別すること、及び
前記第1の受信機又は前記第2の受信機に対して使用可能な電力を提供する1つ又は複数のRF電力波を伝送する前に、
(i)前記送信機に対する前記第1の空間位置の位置に基づく、前記第1の空間位置の第1の比吸収率(SAR)値、及び(ii)前記送信機に対する前記第2の空間位置の位置に基づく、前記第2の空間位置の第2のSAR値を決定することと、
前記第1の空間位置の前記第1のSAR値が既定のSAR値の閾値を満たすかどうかを判定すること、
を行うように構成されるマイクロプロセッサと、
前記第1の空間位置の前記第1のSAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たすとの判定に応じて、前記第1の受信機の位置に対してRF電力波を伝送するように構成される1つ又は複数のアンテナを含む1つ又は複数のアンテナアレイと、を含む、
システム。
A system for wireless power transfer that includes one or more transmitters.
Each of the one or more transmitters configured to wirelessly provide power to multiple receivers at different spatial locations within a radio frequency (RF) transmission field.
(I) A first receiver located in a first spatial position of the RF transmission field serviced by the transmitter, and (ii) a second of the RF transmission field that is different from the first spatial position. Identify a second receiver located in space and transmit one or more RF power waves that provide usable power to the first receiver or the second receiver. Before you do
(I) The first specific absorption rate (SAR) value of the first spatial position based on the position of the first spatial position with respect to the transmitter, and (ii) the second spatial position with respect to the transmitter. To determine the second SAR value of the second spatial position based on the position of
Determining whether the first SAR value at the first spatial position satisfies the threshold of the default SAR value.
With a microprocessor configured to do
The RF power wave is configured to be transmitted to the position of the first receiver in response to the determination that the first SAR value of the first spatial position satisfies the threshold value of the predetermined SAR value. Includes one or more antenna arrays, including one or more antennas.
system.
前記既定のSAR値の閾値が1キログラム当たり1.6ワット(W/Kg)を上回る許容誤差内である、請求項7に記載のシステム。 The system according to claim 7, wherein the threshold value of the predetermined SAR value is within a margin of error exceeding 1.6 watts (W / Kg) per kilogram. 前記RF電力波が、チャープ波を含
前記マイクロプロセッサは、
前記RF伝送場内の1つ又は複数の空間位置のSAR値を継続的に決定し、
決定された前記SAR値に基づいて、前記チャープ波の周波数を選択する
ようにさらに構成される、請求項7に記載のシステム。
The RF power wave, saw including a switch chirp wave,
The microprocessor
The SAR value of one or more spatial positions in the RF transmission field is continuously determined.
The frequency of the chirp wave is selected based on the determined SAR value.
7. The system of claim 7 , further configured as such.
前記1つ又は複数の送信機のうちの少なくとも1つのアンテナが平面アンテナ、パッチアンテナ、及びダイポールアンテナで構成される群から選択され、前記少なくとも1つのアンテナの高さが約1/8インチから約1インチであり、少なくとも1つのアンテナの幅が約1/8インチから約1インチである、請求項7に記載のシステム。 At least one antenna of the one or more transmitters is selected from the group consisting of planar antennas, patch antennas, and dipole antennas, the height of the at least one antenna being from about 1/8 inch to about. The system of claim 7, wherein the system is 1 inch and the width of at least one antenna is from about 1/8 inch to about 1 inch. 前記1つ又は複数の送信機の前記1つ又は複数のアンテナが、前記RF伝送場内の複数の装置又は複数の領域にサービス提供するためのサブセットへとセグメント化されるように構成される、請求項7に記載のシステム。 A claim configured such that the one or more antennas of the one or more transmitters are segmented into a subset for servicing a plurality of devices or regions within the RF transmission field. Item 7. The system according to item 7. 前記第1のSAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たさないとの判定に応じて、(i)前記個々のアンテナ間の所望の間隔を作り出すために前記1つ又は複数のアンテナアレイからの個々のアンテナ、及び(ii)前記RF電力波の出力周波数を選択し、
前記選択される個々のアンテナによって及び前記選択される出力周波数を使用して前記1つ又は複数のRF電力波を伝送して、前記RF伝送場内の前記第1の空間位置において又はその近くにおいてヌル空間を形成するために前記1つ又は複数のRF電力波を相殺的に収束させる
ように前記マイクロプロセッサが構成される、請求項7に記載のシステム。
Depending on the determination that the first SAR value does not meet the predetermined SAR value threshold, (i) from the one or more antenna arrays to create the desired spacing between the individual antennas. Select the individual antennas and (ii) the output frequency of the RF power wave.
Null in or near the first spatial position within the RF transmission field by transmitting the one or more RF power waves by and using the selected individual antennas and using the selected output frequencies. 7. The system of claim 7, wherein the microprocessor is configured to cancel out the one or more RF power waves to form a space.
前記複数のSAR値のうちの前記第2のSAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たすかどうかを判定し、
前記第2のSAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たすとの判定に応じて、(i)前記個々のアンテナ間の所望の間隔を作り出すために前記1つ又は複数のアンテナアレイからの個々のアンテナ、及び(ii)前記RF電力波の出力周波数を選択し、
前記選択される個々のアンテナによって及び前記選択される出力周波数を使用して追加のRF電力波を伝送して、前記RF伝送場内の前記第2の空間位置においてエネルギのポケットを形成するために前記追加のRF電力波を建設的に収束させる
ように前記マイクロプロセッサが構成される、請求項7に記載のシステム。
It is determined whether or not the second SAR value out of the plurality of SAR values satisfies the threshold value of the default SAR value.
Depending on the determination that the second SAR value meets the threshold of the predetermined SAR value, (i) the individual from the one or more antenna arrays to create the desired spacing between the individual antennas. Antenna and (ii) the output frequency of the RF power wave,
Said to transmit additional RF power waves by said individual antennas selected and using said output frequency to form a pocket of energy in said second spatial position within said RF transmission field. The system of claim 7, wherein the microprocessor is configured to constructively converge additional RF power waves.
実行可能命令を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、無線周波数(RF)伝送場内の異なる空間位置にある複数の受信機に対して電力を無線で提供するように構成され、少なくとも1つのプロセッサ及びアンテナアレイを含む、送信機によって実行されると、
(i)前記送信機によってサービス提供される前記RF伝送場の第1の空間位置に位置する第1の受信機、及び(ii)前記RF伝送場の、前記第1の空間位置と異なる第2の空間位置に位置する第2の受信機を識別すること、
前記第1の受信機又は前記第2の受信機に対して使用可能な電力を提供する1つ又は複数のRF電力波を伝送する前に、
(i)前記送信機に対する前記第1の空間位置の位置に基づく、前記第1の空間位置の第1の比吸収率(SAR)値、及び(ii)前記送信機に対する前記第2の空間位置の位置に基づく、前記第2の空間位置の第2のSAR値を決定することと、
前記第1の空間位置の前記第1のSAR値が既定のSAR値の閾値を満たすかどうかを前記送信機によって判定すること、及び
前記第1の空間位置の前記第1のSAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たすとの判定に応じて、前記第1の受信機の位置に対して前記1つ又は複数のRF電力波を、前記アンテナアレイによって伝送することであって、前記第1の受信機が、前記第1の受信機に結合される電子装置に給電するために前記第1の受信機によって受信される前記1つ又は複数のRF電力波からのエネルギを使用する、伝送すること
を前記送信機に行わせる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
A non-temporary computer-readable storage medium that stores executable instructions, configured to wirelessly provide power to multiple receivers at different spatial locations within a radio frequency (RF) transmission field, at least one. When executed by a transmitter, including one processor and antenna array,
(I) A first receiver located in a first spatial position of the RF transmission field serviced by the transmitter, and (ii) a second of the RF transmission field that is different from the first spatial position. Identifying the second receiver located in the spatial location of
Before transmitting one or more RF power waves that provide usable power to the first receiver or the second receiver.
(I) The first specific absorption rate (SAR) value of the first spatial position based on the position of the first spatial position with respect to the transmitter, and (ii) the second spatial position with respect to the transmitter. To determine the second SAR value of the second spatial position based on the position of
The transmitter determines whether the first SAR value of the first spatial position satisfies the threshold value of the default SAR value, and the first SAR value of the first spatial position is the default. The one or a plurality of RF power waves are transmitted by the antenna array with respect to the position of the first receiver according to the determination that the threshold value of the SAR value of the above is satisfied. Receiver uses and transmits energy from the one or more RF power waves received by the first receiver to power an electronic device coupled to the first receiver. A non-temporary computer-readable storage medium that causes the transmitter to do this.
前記1つ又は複数のRF電力波が、前記第1の受信機の位置において建設的に収束する、請求項14に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。 The non-temporary computer-readable storage medium of claim 14, wherein the one or more RF power waves converge constructively at the location of the first receiver. 前記実行可能命令が、前記送信機に実行されると、
前記第1の空間位置の前記第1のSAR値が前記既定のSAR値の閾値を満たさないとの判定に応じて、前記第1の受信機の位置において相殺的に収束する他のRF電力波を前記アンテナアレイによって伝送すること
を前記送信機に更に行わせる、請求項14に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
When the executable instruction is executed on the transmitter,
Another RF power wave that cancels out and converges at the position of the first receiver in response to the determination that the first SAR value at the first spatial position does not meet the threshold of the predetermined SAR value. The non-temporary computer-readable storage medium according to claim 14, wherein the transmitter further performs transmission by the antenna array.
前記実行可能命令が、前記送信機に実行されると、
前記送信機によって伝送される前記1つ又は複数のRF電力波の電力レベルより比較的低い電力レベルを有する探索的RF電力波を伝送すること、及び
前記第1の受信機から前記探索的RF電力波の受信を示す通信を受信することであって、前記通信が前記探索的RF電力波の特性を決定するために使用されるデータを含む、受信すること
を前記送信機に更に行わせ、
前記送信機によって伝送される前記1つ又は複数のRF電力波の適切な特性が、前記探索的RF電力波の特性を決定するために使用される前記データに少なくとも部分的に基づいて決定される、請求項14に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
When the executable instruction is executed on the transmitter,
Transmitting an exploratory RF power wave having a power level relatively lower than the power level of the one or more RF power waves transmitted by the transmitter, and the exploratory RF power from the first receiver. Receiving a communication indicating the reception of a wave, which further causes the transmitter to receive, the communication containing data used to characterize the exploratory RF power wave.
Appropriate characteristics of the one or more RF power waves transmitted by the transmitter are determined at least in part based on the data used to determine the characteristics of the exploratory RF power waves. The non-temporary computer-readable storage medium according to claim 14.
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