JP2012519460A - 無線で送電する方法、送電装置及び送電制御システム - Google Patents

Abstract

本発明は、電磁結合を介して送電装置から一群の受電装置に送電する方法及び装置を提案するもので、該方法は、上記一群の受電装置の各受電装置により定められた所与の電力レベルの第１の和を上記送電装置により計算するステップと、上記送電装置により上記一群の受電装置に対して伝送することができる最大電力が上記第１の和より小さい場合、上記送電装置により上記第１の和に基づくと共に一群の評価基準に従って上記一群の受電装置のうちの当該送電装置が送電する受電装置の部分群を決定するステップを実行するステップとを有する。

Description

本発明は、電磁結合を介して送電する方法、送電装置及び送電制御システムに関する。

装置への電力の供給を実現するために、多くのシステムは配線及び／又は電気接点を必要とする。これらの配線及び接点を省略することにより、これら装置の利用は一層快適になる。装置内の電池の使用は、この快適さの要件を部分的に満たすが、装置に余分な重さを付加すると共に、定期的な充電を必要とする。電磁結合を介して電力の伝送は良く知られた方法で、殆どの場合、トランスに適用されているが、近年ではコイルを印刷回路基板（ＰＣＢ）又は他の平らな部材に組み込むことにより改良され、表面から受電装置への無線送電を可能にしている。この目的のために、電源は１以上のコイルにおける交流電流により交番磁界を発生することができる送電器を備えることができ、携帯装置は、上記磁界により１以上のコイルに交流電圧が誘起される受電装置を備えることができる。

複数の送電器エレメントを備える電源から無線で電力を効率的且つ安全に供給するためには、受電装置が当該電源の近くにある場合に該受電装置を検出且つ位置特定すること、及び該受電装置のコイルによりカバーされる領域内にある送電器エレメントのみを駆動することが必要である。

斯かる効率性及び安全性を更に高めるために、送電器及び受電装置は電力伝送パラメータを交換し及び該電力伝送をモニタするために相互に通信する。

受電するために自身の境界表面に複数の受電装置が配置されるのを可能にするような電源は、配置された全ての受電装置に供給するだけ十分な電力を有さないかもしれない。このようなことは、例えば２.５Ｗに制限されたＵＳＢインターフェースから電力が取り出される場合に当てはまる。十分な電力が利用可能でない場合、電池を充電するために或る程度の電圧レベルを必要とする受電装置にとり当該電源の電圧が低くなりすぎる可能性がある。更に、電池を充電するための時間が、期待されるよりも（大幅に）長くなる可能性がある。他の例として、照明用途のための電力の低下は、光出力の低下につながり得る。結果として、可能な限り多くの受電装置に効率的且つ安全に給電する目的での送電装置から複数の装置への電力の伝送は改善されねばならない。

本発明の第１態様によれば、送電装置から一群の受電装置へ電磁結合を介して送電する方法が提案される。

該方法は、
− 前記送電装置より、前記一群の受電装置の各々により定められた所与の電力レベルの第１の和（first sum）を計算するステップと、

前記送電装置により前記一群の受電装置へ伝送することができる最大電力が、前記第１の和より小さい場合に、
− 前記送電装置により、前記一群の受電装置のうちの該送電装置が送電する受電装置の部分群（部分集合）を決定するステップと、
を有する。

また、本発明は充電順序を如何にして決定するかについての幾つかの基準も提案する。例えば、何の受電装置が受電することができるかを、前記一群の受電装置における各受電装置の前記送電装置から受電する優先度を定める優先レベルに従って決定する基準、又は何の受電装置が受電することができるかを、前記送電装置が前記一群の受電装置における各受電装置を検出する時間順序に従って決定する基準、又は何の受電装置が受電することができるかを、前記送電装置が同時に送電することができる受電装置の最大数に従って決定する基準、又は上述した異なる基準の組み合わせである。

本発明の第２態様によれば、前記方法は、前記決定するステップの前に、前記一群の受電装置のうちの、一層低い（より低い）所与の電力レベルを定めた受電装置を識別するステップを更に有する。より低い所与の電力レベルも定めた少なくとも１つの受電装置が存在する場合、前記送信装置は前記計算するステップを、該少なくとも１つの受電装置により定められた前記所与の電力レベルを使用する代わりに該より低い所与の電力レベルを用いて実行し、それ以外の場合には、前記送信装置は前記決定するステップを実行する。

上記第１及び第２の方法を別々に又は一緒に適用することにより、電力を最適に利用することができる。

本発明の第３態様によれば、当該方法は、前記送信装置により前記部分群の受電装置に送電するステップを更に有する。

このステップにおいて、前記受電装置の部分群における第１の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが、該第１の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより低い場合、前記送電するステップは該第１の所与の受電装置に前記実際の電力レベルに従って送電する。

前記受電装置の部分群における第２の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが、該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより高い場合、前記送電するステップは前記第２の所与の受電装置に該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルに従って送電する。

本発明の第４の態様によれば、第１の電力量を更に利用する方法が提案される。前記最大電力から前記受電装置の部分群における各受電装置により定められた所与の電力レベルの第２の和を減じたものとして定義される第１の電力量が正であり、且つ、前記第２の所与の受電装置が少なくとも１つ存在する場合、前記送電するステップは、前記第２の所与の受電装置の前記少なくとも１つに、前記第２の所与の受電装置の該少なくとも１つにより定められた前記所与の電力レベル及び前記第１の電力量に従って送電する。

本発明の第５の態様によれば、第２の電力量を更に利用する方法が提案される。前記第１の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルから該第１の所与の受電装置により必要とされる前記実際の電力レベルを減じたものとして定義される第２の電力量が正である場合、前記送電するステップは、前記第２の所与の受電装置に、該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベル及び前記第２の電力量に従って送電する。前記方法は、前記第１の所与の受電装置により必要とされる前記実際の電力レベルを前記送電装置により周期的に取得し、該取得された実際の電力レベルに従って前記第２の電力量の値を更新するステップを更に有する。

本発明の第６の態様によれば、受電装置に対する所与の電力レベルを、該受電装置の最大所要電力レベルより低い最小電力レベルに従って定める方法が提案される。

この所与の電力レベルを適用することにより、前記送電装置は一層多くの受電装置に許容可能な品質で給電することができる。

本発明の第７の態様によれば、一群の受電装置へ電磁結合を介して送電する送電装置を制御する送電制御システムであって、前述した計算するステップを実行するための第１ユニットと、前述した決定するステップを実行するための第２ユニットと、前記識別するステップを実行するための第３ユニットとを有する送電制御システムが提案される。

本発明の第８の態様によれば、送電装置から一群の受電装置へ電磁結合を介して送電する送電装置であって、上述した送電制御システムを有する送電装置が提案される。

本発明の第９の態様によれば、送電装置から一群の受電装置へ電磁結合を介して送電する方法であって、前記一群の受電装置における少なくとも１つの受電装置により該少なくとも１つの受電装置に関する所与の電力レベルの情報を送るステップを有し、該所与の電力レベルが上記少なくとも１つの受電装置の最小の動作可能な電力レベルであるような方法が提案される。最小動作可能電力レベルを、要求された電力レベルとして通知することにより、前記送電装置は、より多くの受電装置に許容可能な品質で給電することも可能になる。

本発明の上述した及び他の目的及びフィーチャは、添付図面に関連してなされる本発明の種々の態様の後述の詳細な説明から一層明らかとなるであろう。

図１は、無線送電及び受電システムを示す。 図２Ａは、本発明の一実施例によるフローチャートを示す。 図２Ｂは、本発明の他の実施例によるフローチャートを示す。 図２Ｃは、本発明の他の実施例によるフローチャートを示す。 図３Ａは、本発明の一実施例による送電制御システムのブロック図を示す。 図３Ｂは、本発明の一実施例による送電装置のブロック図を示す。

以下、本発明を３つの受電装置に送電することを意図する１つの送電装置を用いて説明するが、本発明は、より多くの／少ない数の受電装置に対しても同様に動作し得ると理解されるべきである。

図１は、無線送電及び受電システム１０を示す。システム１０は、電磁結合を介して複数の受電装置に無線で送電することが可能な送電装置Ｔと、該送電措置Ｔに結合される一群の受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３とを有している。受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、送電装置Ｔにより充電されることを意図するものである。送電装置ＴはＲ１、Ｒ２及びＲ３に無線で送電するので、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３がＴに結合されているとは、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３がＴにより発生される電磁界から受電するほどＴに非常に近いことを意味する。例えば、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、送電装置Ｔの表面上に置かれる。

図２Ａは、本発明による方法のフローチャートを示す。

受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、送電装置Ｔから受電するために該送電装置Ｔに結合される。

同時に電力を要求する３つの装置が存在するので、送電装置Ｔが斯かる全ての受電器に対して働く（即ち、送電する）ことができるかを知るために、先ず、送電装置Ｔは、上記一群の受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の各々により定められた所与の電力レベルの第１の和を計算するステップ（計算ステップ）２１０を実行する。

第２に、送電装置Ｔにより上記一群の受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３に対して伝送することが可能な最大電力が、上記の計算された第１の和より小さい場合、送電装置Ｔは、上記一群の受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうちの該送電装置Ｔが送電する受電装置の部分群を、上記の計算された所与の電力レベルの第１の和（first sum）に基づくと共に一群の評価基準に従って決定するステップ２２０を実行する。

装置Ｔが如何なる受電装置にも送電していない間に、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３が電力を必要とするために送電装置Ｔに結合された場合、装置ＴによりＲ１、Ｒ２及びＲ３に対して伝送することが可能な最大電力は、送電装置Ｔの最大電力である。

装置ＴがＲ１に対して送電している間に、Ｒ２及びＲ３が電力を必要とするために送電装置Ｔに結合された場合、装置ＴによりＲ２及びＲ３（Ｒ２及びＲ３は充電を待っている）に対して伝送することが可能な最大電力は、送電装置Ｔの最大電力から受電装置Ｒ１のために使用される電力を減じたものである。

例えば、送電装置Ｔが、２.５Ｗに制限されているＵＳＢインターフェースから電力を取り出す場合、これは、該送電装置Ｔにより伝送することが可能な最大電力（Ｔmaxと称する）は２.５Ｗであることを意味する。

Ｒ１により定められた所与の電力レベル（ＧＲ１と呼ぶ）は１.５Ｗであり；

Ｒ２により定められた所与の電力レベル（ＧＲ２と呼ぶ）は１.５Ｗであり；

Ｒ３により定められた所与の電力レベル（ＧＲ３と呼ぶ）は１Ｗである。

Ｒ１、Ｒ２及びＲ３により定められた所与の電力レベルの第１の和は、ＧＲ１＋ＧＲ２＋ＧＲ３＝４Ｗである。

明らかなことに、送電装置Ｔにより送電することが可能な最大電力は上記所与の電力レベルの第１の和よりも小さく、これは、送電装置ＴがＲ１、Ｒ２及びＲ３に同時には給電することはできないということを意味する。従って、送電装置Ｔは、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の中で何の受電装置に給電することができるかを決定するステップ２２０を実行する。以下では、上記決定するステップ（決定ステップ）が、どの様にして受電装置の部分群を決定するかが詳細に説明される。

上記決定ステップを実行するために、送電器はどの様に決定するかについての幾つかの基準（規則）を予め定義することができる。

本発明の一実施例によれば、第１の基準（規則）は前記受電装置の部分群における各受電装置の優先レベルに従って決定するものとすることができ、該優先レベルは前記送電装置から受電する優先度を定める。

受電装置を充電するために送電装置を使用する場合の前後状況において、ユーザは幾つかの受電装置の充電を他のものの充電よりも一層重大と考え得る。例えば、ユーザは携帯電話を可能な限り迅速に充電したいと欲するが、ゲームコンソールのコントローラの充電速度に関しては余りかまわないことがあり得る。

当該ユーザにとり、携帯電話を充電する際に、当該送電装置から全ての他の受電装置を取り外すことが可能である。しかしながら、その場合、携帯電話が充電を完了した場合に、当該送電装置上に上記他の装置を戻すことを思い出さねばならない。これは、ユーザにとり余り都合が良くない。

従って、本発明は、一群の受電装置の中での受電装置の優先レベルに従った充電順序を決定し、これにより、ユーザが低いレベルの優先度の受電装置を外すと共に、これら受電装置を高いレベルの優先度の受電装置が充電を完了した後に戻す必要がないようにするための決定ステップ２２０を提案する。当該送電装置は、全ての受電装置に同時に給電することができない場合に、何の受電装置に先ず給電すべきかを優先レベルに従って決定することができると共に、高いレベルの優先度の受電装置が給電された後、より低いレベルの優先度の受電装置に自動的に給電を開始することができる。かくして、ユーザの利便性が向上される。

この構成は、各受電装置に"優先度"を割り当てることにより実現することができ、その場合において、高い優先度を持つ受電装置は低い優先度を持つ受電装置に優先する。

前記例において、Ｒ１及びＲ３がＲ２より高い優先度を有する場合、Ｒ１及びＲ３はＲ２より前に充電されるべきと判断される。

受電装置の優先度を管理するための２つの方法が存在する。

第１の方法においては、受電装置が自身の優先度を管理する。この目的のために、受電装置は優先度を設定することが可能な（ユーザ）インターフェースを有することができるか、又は受電装置が組み込まれた（デフォルトの）優先度を有することができる。この方法において、受電装置は自身の優先度を送電装置に通知しなければならない。

第２の方法においては、送電装置が受電装置の優先度を管理する。この目的のために、送電装置は、装置識別子のリスト及び割り当てられた優先度を供給することが可能な（ユーザ）インターフェースを有さなければならない。この場合、送電装置が新たな受電装置を検出したなら、該送電装置は該受電装置の優先度を該受電装置により供給される識別子に基づいて調べなければ（ルックアップしなければ）ならない。

両方法は組み合わせることができる。送電装置のユーザインターフェースは検出された受電装置のための優先度を確立すると共に、次いで、この優先度を受電装置に通知し、後の使用のために該優先度を該受電装置に設定するように構成することができる。

本発明の他の実施例によれば、第２の基準（規則）は、前記受電装置の部分群を前記送電装置が前記一群の受電装置における各受電装置を検出する時間順序に従って決定するというものである。例えば、斯かる時間順序によれば、送電装置により最初に検出された（即ち、該送電装置の表面上に最初に置かれた）ものが最初に給電される。即ち、先着先給電基準（first-come-first-serve criterion）である。

前記実施例において、前記３つの受電装置の早いものから遅いものへの検出の時間順序がＲ２、Ｒ３，Ｒ１である場合、該先着先給電基準によれば、Ｒ２及びＲ３はＲ１より前に給電される。

上記先着先給電基準を適用することは、時には、最適な解決策とならない場合がある。例えば、前記例において、前記３つの受電装置を早いものから遅いものへ検出する時間順序がＲ２、Ｒ１，Ｒ３である場合、該先着先給電基準によれば、最初の時点ではＲ２のみが給電され得る。何故なら、Ｒ１はＲ３より早く給電されるべきであるが、当該送電装置はＲ２及びＲ１に同時に給電するのに十分な電力を有していないからである。

上記優先レベル及び先着先給電の基準を最適化するために、本発明は、可能な限り多くの受電装置に給電するための第３の基準を提案する。言い換えると、該第３の基準は、前記部分群を、当該送電装置が同時に送電することができる受電装置の最大数に従って決定するものである。この基準は、より低い２番目の電力レベルを持つ受電装置に最初に給電することにより実現することができる。

これらの３つの基準は混ぜることができる。前述した例において述べたように、前記第２の基準によれば、受電装置Ｒ２のみを給電することができ、送電装置はＲ２に給電するために１.５Ｗを予約（確保）しなければならない（予約ステップを実行する）ので、残存電力は１Ｗとなる。この残存電力はＲ１に給電するには十分ではないが、第２の基準によればＲ１より後に給電されるべきＲ３には給電することができる。第２及び第３の混合基準によれば、送電装置はＲ２及びＲ３に同時に給電することを決定することができる。この例では、送電装置Ｔは先ず第２の基準を適用し、次いで残存電力に対して第３の基準を適用する。

他の例に対して、上記基準は第１及び第２の基準の混合とすることができる。送電装置は最初に第１の基準を使用することができ、同一の優先度を持つ受電装置に対して、該送電装置は何の受電装置に給電するかを決定するために第２又は第３の基準を適用することができる。

決定ステップ２２０を実行する場合、受電装置の部分群が決定される。次いで、送電装置は、該受電装置の部分群における各受電装置により定められた所与の電力レベルに従って構成（コンフィギュレーション）される。斯かる所与の電力レベルを指定するための２つの方法が存在する。

第１の方法は、受電装置の上記所与の電力レベルを、斯かる受電装置により必要とされる最大電力レベルに従って指定し、該受電装置が送電過程の間において最大電力レベルで給電され得ることを確実にすることである。言い換えると、送電装置は当該受電装置に対して自身の電力を、該受電装置により必要とされる最大電力レベルに従って確保する。

本発明の前後関係において、特定の受電装置に対して電力を確保（予約）するとは、当該送電装置により他の受電装置に対して伝送することができる最大電力を計算する場合に、斯かる特定の受電装置がどれだけ多くの電力を実際に消費しても、この電力量が他の受電装置に給電するために利用可能であるものとして考慮され得ないことを意味する。言い換えると、送電装置は、特定の受電装置に対して所与の電力レベルで電力を電送するために常に利用可能でなければならない。

本発明の前後関係において、受電装置により必要とされる最大電力レベルとは、送電過程の間において該受電装置が使用する（消費する）かも知れない最大電力を意味する。これは、"最大所要電力"とも称する。

この方法の利点は、当該受電装置が可能な限り迅速に充電され得る、即ち送電期間が最小化され得ることである。不利な点は、当該送電過程の間において、受電装置が常に最大所要電力を消費するとは限らないことである。例えば、電池を充電するためには、該電池により一定の電圧が必要とされるが、当該受電装置のコイルに誘導される電流は時間的に変化し、従って、該受電装置により消費される電力も上記電流の変化に対応して変化する。当該受電装置が最大電力を必要とするのは、非常に短い期間だけである。

このことは、複数の受電装置に給電することを要する送電装置にとり確かに余り効率的ではない。何故なら、電力は、受電装置に対して該受電装置が実際のどの程度多くの電力を消費しているかに拘わらず該受電装置の最大電力レベルに従って確保されており、斯様にして確保されているが消費されない電力は他の受電装置により使用することはできないからである。このことは、複数の受電装置に同時に給電する送電装置の能力を浪費することになる。

上述した欠点を克服すると共に、可能な限り多くの受電装置に給電し、且つ、送電の品質を保証するために、所与の装置の最大電力レベルを前記所与の電力レベルとして使用する代わりに、本発明は、受電装置の前記所与の電力レベルを最小の動作可能電力レベルに基づいて指定することを提案する。即ち、該所与の電力レベルは、当該受電装置が成功裏に充電され得るか又は動作可能である（例えば、光源に対して）最小電力レベルである。

かくして、本発明によれば、受電装置の前記所与の電力レベルは、この受電装置により必要とされる最大電力レベルより低くなる。

上記所与の電力レベルは、当該受電装置のタイプ、及び送電期間の要件等の何らかの他のパラメータに従って決定することができる。該所与の電力レベルは、当該受電装置が送電過程の間において消費し得る最大電力とすることができ、受電装置の定格電力とすることもでき、又は当該受電装置が消費し得る最大及び最小電力レベルの間の値とすることもできる。

第１の例として、電池の場合、該電池が送電過程の間に消費し得る最大電力は８Ｗであり、該電池が送電過程の間に消費し得る最小電力は２Ｗであるとする。電力の使用を最適化するために、該電池より定められる前記所与の電力レベルは、例えば６Ｗとすることができる。より遅い充電速度が許容され、充電処理を成功裏に実施することができるならば、該電池の前記所与の電力レベルは５Ｗ又は４Ｗと定めることもできる。

第２の例として、光源は光を安定して放出するために一定の電力を必要とする。斯かる光源の前記所与の電力レベルは、定格電力としなければならないか、又は少なくとも最小の動作可能電力レベルとしなければならない。

本発明により受電装置により定められる前記所与の電力レベルの情報は、該受電装置から送電装置へ如何なる既知の通信技術を用いて通知することもできる。斯かる情報は、当該送電装置により、受電装置のタイプ又は該受電装置からの他の情報に従って決定することもできる。

上記所与の電力レベルは、送電装置が関連の受電装置に対して電力を確保することができるように該送電装置を構成するために使用されるので、結果として、当該受電装置が如何に多くの電力を実際に消費するとしても、該送電装置は、この量の電力を常に伝送することができることを保証しなければならない。言い換えると、送電装置は、上記所与の電力レベルに従って当該受電装置に電力を供給する能力を保持しなければならない。上記所与の電力レベルは当該受電装置により要求されるものであるから、該"所与の電力レベル"なる用語は、"要求された保証される電力レベル"とも称する。

本発明は、受電装置の所与の電力レベルを、最大所要電力レベルを用いる代わりに最小の充電可能な又は動作可能な電力レベルに従って指定するので、送電期間内において、送電装置は電力を、当該受電装置の最大所要電力レベルに従ってではなく、最小の充電可能な又は動作可能な電力レベルに従って確保するであろう。この変更は、当該送電装置が、複数の受電装置に給電する能力を有するようにさせると共に、充電時間及び充電電力に関して許容可能な送電品質を維持するようにさせる。

この方法は、最初に置かれる受電装置（又は複数の受電装置）の充電時間を増加させ得るが、全体の待ち時間を減少させる。

図２Ｂに示されるように、本発明の一実施例によれば、受電装置が少なくとも２つの最小動作可能電力レベルを許容する場合（前記所与の電力レベルが少なくとも２つの値を有することを意味する）、送電は、可能な限り多くの受電装置に同時に給電すべく更に最適化することができる。

斯かる更なる最適化を適用するために、決定ステップ２２０を実行する前に、前記方法は、前記一群の受電装置の中で所与の電力レベル及び一層低い所与の電力レベルの両方を定めた受電装置を識別するステップ２３０を更に有する。所与の電力レベル及び一層低い所与の電力レベルの両方を定めた少なくとも１つの受電装置が存在する場合、前記送電装置は、前記計算ステップを該少なくとも１つの受電装置により定められた上記所与の電力レベルを用いる代わりに上記一層低い所与の電力レベルを用いて実行し、それ以外の場合には、該送電装置はステップ２２０を実行する。

ステップ２３０を説明するための背景として、Ｔmaxが２.５Ｗである前記例を使用すると、受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の所与の電力レベルは下記のように定められる：
ＧＲ１：１.５Ｗ，１Ｗ；
ＧＲ２：１.５Ｗ，１Ｗ；
ＧＲ３：１Ｗ。

上記所与の電力レベルの第１の和は４Ｗであり、これはＴmaxより大きい。送電装置Ｔは、ステップ２３０を実行して、何の装置が前の計算ステップ２１０により使用された所与の電力レベルと比較して一層低い電力レベルを許容しているかを識別する。該識別の結果は、Ｒ１及びＲ２が一層低い電力レベルを許容しているというものである（ＧＲ１は１Ｗを許容し、ＧＲ２も１Ｗを許容している）。

次いで、送電装置Ｔは２回目として、今度は斯かる許容された一層低い電力レベルを用いて計算ステップ２１０を実行する。該新たに計算された所与の電力レベルの第１の和は、ＧＲ１＋ＧＲ２＋ＧＲ３＝１Ｗ＋１Ｗ＋１Ｗ＝３Ｗとなる。

ここでも、Ｔmaxは該新たに計算された第１の和よりも小さい。

次いで、上記送電装置は２回目として識別ステップ２３０を実行する。この場合、前の計算ステップで使用された所与の電力レベルよりも一層低い所与の電力レベルを許容するような装置は存在しない。かくして、該送電装置はステップ２２０に進んで、給電すべき受電装置の部分群を決定する。

前記３つの受電装置の所与の電力レベルのパラメータが下記のようである場合：
ＧＲ１：１.５Ｗ，１Ｗ；
ＧＲ２：１.５Ｗ，１Ｗ，０.５Ｗ；
ＧＲ３：１Ｗ、
上記２回目の識別ステップにおいて、Ｒ２は前の計算ステップで使用された所与の電力レベル（即ち、１Ｗ）よりも一層低い所与の電力レベル（即ち、０.５Ｗ）を許容していることが分かる。

次いで、該送電装置は３回目として計算ステップ２１０を実行するが、今度は上記の許容された一層低い所与の電力レベル（即ち、０.５Ｗ）を使用して実行する。新たに計算された所与の電力レベルの第１の和は、ＧＲ１＋ＧＲ２＋ＧＲ３＝１Ｗ＋０.５Ｗ＋１Ｗ＝２.５Ｗとなる。

この場合、Ｔmaxは最後に計算された第１の和と等しくなり、このことは、送電装置Ｔが前記３つの受電装置に、これらの上記一層低い所与の電力レベルで給電することができることを意味する。

この識別ステップ２３０を実行することにより、当該送電装置は、電力が複数の受電装置に給電するのに十分でないような状況を、該送電装置により供給することが可能な電力を最適に利用するように更に処理することが可能となる。

図２Ｃに示されるように、決定ステップ２２０の後、送電装置Ｔは前記部分群の受電装置の各々により定められた所与の電力レベルに従って構成され得ることとなる。次いで、送電装置Ｔは上記の決定された部分群の受電装置に送電するための送電ステップ２４０を実行する。

上記部分群の受電装置のうちの第１の所与の受電装置により必要とされる（消費される）実際の電力レベルが該第１の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより低い場合、上記送信ステップ２４０は該第１の所与の受電装置に対して該実際の電力レベルに従って送電する。前述したように、送電過程の間において、送電装置は、前記部分群の受電装置における各受電装置により定められた所与の電力レベルに従って電力を確保する。従って、各第１の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが、該受電装置の所与の電力レベルよりも低い限り、該実際の必要度が満たされ得る。

逆に、前記部分群の受電装置のうちの第２の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより高い場合、前記送信ステップは上記第２の所与の受電装置に対して該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルに従って送電する。言い換えると、当該送電装置は、該所与の電力レベルより高い電力の要求を保証することはできない。

本発明の他の実施例によれば、送電ステップ２４０を実行する際に、前記最大電力から前記受電装置の部分群における各受電装置により定められた所与の電力レベルの第２の和を減じたものとして定義される第１の電力量が正である場合、該第１の電力量は、実際に必要とされる電力レベルが自身の所与の電力レベルより高い受電装置に送電するために使用することができる。

以下において、"第１の所与の受電装置"とは、実際に必要とされる電力レベルが自身の所与の電力レベルより低いような受電装置を指す。

また、"第２の所与の受電装置"とは、実際に必要とされる電力レベルが自身の所与の電力レベルより高いような受電装置を指す。

この場合、送電ステップ２４０は、前記第２の所与の受電装置のうちの少なくとも１つに対し、前記第２の所与の受電装置のうちの該少なくとも１つにより定められた前記所与の電力レベルと上記第１の電力量とに従って送電する。

前記定義によれば、前記第１の電力量は、給電されている受電装置に対して確保（予約）されていない余剰電力である。従って、第１の電力量は、送電装置が電力を待っている受電装置に送電することが可能な最大電力と見なすことができる。しかしながら、充電を待っている受電装置が存在しないか、又は第１の電力量が電力を待っている受電装置の要件を満たすことができない場合、該第１の電力量は給電されている受電装置のために使用することができる。

Ｔmaxが２.５Ｗである前記例では、今度は、受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の前記所与の電力レベルは：
ＧＲ１：０.５Ｗ；
ＧＲ２：１.５Ｗ；
ＧＲ３：２.５Ｗ、
である。

送電装置が優先レベルの基準に従う場合、高い方から低い方へのＲ１、Ｒ２及びＲ３の優先順序は、Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒ３である。前述した決定ステップによれば、送電装置はＲ２及びＲ１に電力を伝送することができる。このような状況において、前記第１の電力量は：Ｔmax−ＧＲ２−ＧＲ１＝２.５Ｗ−１.５Ｗ−０.５Ｗ＝０.５Ｗとなる。

Ｒ３は、０.５Ｗでは給電することができない。Ｒ２及びＲ１の前記所与の電力レベルのうちの少なくとも一方が、これらの最大所要電力レベルの代わりに最小動作可能電力レベルにより定められていたとしたら、Ｒ２又はＲ１のための実際に必要とされる電力レベルは、Ｒ２及びＲ１により定められた上記所与の電力レベルよりも高いことが起こり得る。このような筋書きにおいては、上記第１の電力量をＲ２及び／又はＲ１により使用することができる。しかしながら、この余剰電力はＲ２及びＲ１のために確保することはできない。

新たな受電装置が検出された場合、送電装置は上記第１の電力量が新たな受電装置の要件を満たすことができるかを判定するために、該新たに検出された受電装置のパラメータをチェックする。

例えば、上記の新たに検出された受電装置が０.５Ｗなる所与の電力レベルを許容する場合、送電装置は該新たに検出された受電装置への送電を開始する。

上記の新たに検出された受電装置の所与の電力レベルが０.５Ｗより高い場合、上記第１の電力量は該新たに検出された受電装置に給電することはできないので、該第１の電力量は依然としてＲ２及びＲ１により使用することができる。

複数の第２の所与の受電装置が存在する場合、上記第１の電力量は、斯かる第２の所与の受電装置の少なくとも１つに対して所定の規則に従って送電するために使用することができる。

本発明の他の実施例によれば、前記第１の電力量は、複数の第２の所与の受電装置に対し、所定の規則に従って送電される。

第１の所定の規則は、例えば、前記第１の電力量を、該第１の電力量を必要とする受電装置に対して等量で送電することができるというものであり得る。

該第１の規則によれば、前記例においては、０.５Ｗの半分の電力を、Ｒ２及びＲ１の両者の各々に割り当てると共に送電することができる。即ち、Ｒ１に対して０.２５Ｗ及びＲ２に対して０.２５Ｗである。

第２の所定の規則は、前記第１の電力量を、該第１の電力量を必要とする受電装置に対して比例割合で送電することができるというものであり得る。

該第２の規則が前記例に適用された場合、０.５Ｗの１／４をＲ１に割り当てることができ、０.５Ｗの３／４をＲ２に割り当てることができる。

第３の所定の規則は、前記第１の電力量を、該第１の電力量を必要とする受電装置の優先レベルに従って送電することができるというものであり得る。

第４の所定の規則は、前記第１の電力量を、前記受電装置の部分群における各受電装置の優先レベルに従って割り当てるというものであり得る。

上記第３の規則を前記例に適用する場合、前記第１の電力量は、先ず、Ｒ１より高い優先度を持つＲ２の要件を満たすために使用される。例えば、Ｒ２が該Ｒ２により定められた前記所与の電力レベルより０.４Ｗ多く必要としている場合、送電装置はＲ２に対して前記所与の電力レベルに０.４Ｗを加算したものを供給することができる。即ち、１.９Ｗが当該送電装置によりＲ２に対し送電される。残りの０.１ＷはＲ１の追加の要求のために使用することができる。

上記第１の電力量は、給電されている受電装置の所与の電力レベルより多くの電力を送電するという要求を満たすために使用することができるが、該第１の電力量は、給電されている受電装置による実際の需要が存在する場合にのみ割り当てられ且つ送電されると理解されるべきである。

また、送電装置は、給電されている受電装置の最大所要電力に従って送電上限を制御すると理解されるべきである。従って、第１の電力量を割り当てる際に上記規則を適用することとは別に、送電電力の上限も考慮に入れる必要があり得る。

前述したように、送電装置が受電装置の部分群に送電する場合、給電されている斯かる受電装置の幾つかは最大所要電力を消費しない。また、給電されている受電装置の幾つかは、時には、これら受電装置の所与の電力レベルよりも少ない電力しか消費しない。

本発明の他の実施例によれば、第２の電力量を使用する解決策が提案される。第２の電力量は、第１の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルから該第１の所与の受電装置により実際に必要とされる電力レベルを減じたものとして定義される。

該第２の電力量は前記第１の電力量とは異なる。第１の電力量は、給電されている当該受電装置に対して確保（予約）されていない電力を指す。第２の電力量は、給電されている所与の受電装置のために確保されているが、この所与の受電装置により消費されていない電力を指す。

所与の受電装置の第２の電力量が正の場合、この所与の受電装置の該第２の電力量は、第２の所与の受電装置により定められた所与の電力レベルよりも多くの電力を必要とする該第２の所与の受電装置に対して送電することができる。

上記第２の所与の受電装置により実際に必要とされる電力は時間的に変化し得るので、送電装置に前記第１の所与の受電装置により必要とされる電力の実際のレベルを得るステップを周期的に実行させ、当該第２の電力量の値を上記の得られた実際の電力レベルに従って更新することが提案される。

例えば、第２の所与の受電装置により実際に必要とされる電力が増加された場合、第２の電力量は、それに応じて減少される。このようにして、第２の所与の受電装置の第２の電力量の一部又は全体を第２の所与の受電装置に"返す"ことができる。

Ｔmaxが２.５Ｗである前記例を依然として使用するとして、今度は受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の所与の電力レベルは：
ＧＲ１：１Ｗ；
ＧＲ２：１Ｗ；
ＧＲ３：０.５Ｗ、
である。

Ｒ１、Ｒ２及びＲ３により定められる所与の電力レベル並びに当該送電装置の最大電力によれば、全受電装置Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は同時に給電され得る。送電期間の或る時点において、Ｒ１により必要とされる実際の電力が０.８Ｗとなり、従ってＲ１の第２の電力量は０.２Ｗとなる。この第２の電力量は、Ｒ２が１Ｗより多くの電力を必要とするなら該Ｒ２に送電することができる。例えば、Ｒ２が１.３Ｗを必要する場合、送電装置は１.２ＷをＲ２に送電することができる。この例においては、Ｒ２が"第２の所与の受電装置"であり、Ｒ１が"第１の所与の受電装置"となる。

自身の所与の電力レベルよりも多くの電力を実際に必要とする複数の第２の所与の受電装置が存在する場合、第２の電力量は斯かる複数の第２の所与の受電装置に、下記のように定義される所定の規則に従って送電される。即ち：

前記第２の電力量は、該第２の電力量を必要とする受電装置に対して等量で送電することができる；又は

前記第２の電力量は、該第２の電力量を必要とする受電装置に対して比例割合で送電することができる；又は

前記第２の電力量は、該第２の電力量を必要とする受電装置の優先レベルに従って送電することができる。

これらの規則は、第１の余剰電力を分配するための前述した規則と同様である。従って、更なる詳細は示さない。

図３に示されるように、電磁結合を介して一群の受電装置に電力を伝達する送電装置を制御するための送電制御システム３００が提案される。

送電制御システム３００は、前述した計算ステップ２１０を実行するための第１ユニット３１０と、当該送電装置により前記一群の受電装置に伝送することが可能な最大電力が前記第１の和より小さい場合に前述した決定ステップ２００を実行するための第２ユニット３０２とを有している。

また、該送電制御システム３００は、前述した識別ステップ２３０を実行し、一層低い所与の電力レベルを定めた少なくとも１つの受電装置が存在したら、前記第１ユニットが前記計算ステップを該少なくとも１つの受電装置により定められた前記所与の電力レベルを使用することに代えて、上記一層低い所与の電力レベルを用いて実行し、前記第２ユニットが前記決定ステップを実行するようにするための第３ユニット３０３も有する。

上記第１ユニット３０１、第２ユニット３０２及び第３ユニット３０３は、各々、命令データが記憶されたメモリにより実施化することができる。これらの３つのユニットは、３つの特定の命令データセットが関連付けられたメモリにより実施化することもできる。

また、これらのユニットは、１以上の印刷回路基板により、又は１以上のプロセッサにより実施化することもできる。このように、送電制御システム３００は、ＰＣＢ又はチップ又は他のタイプのハードウェアであり得る。

ハードウェア又はソフトウェアの品目により機能を実施する多数の方法が存在する。この点に関して、図面は単なる例示的なもので、各々は本発明の１つの可能性のある実施例を表しているに過ぎない。

また、本発明は電磁結合を介して一群の受電装置に電力を伝送する送電装置３０も提案する。該送電装置３０は上述した機能を持つ送電制御システム３００を有する。

また、送電装置３０は前記一群の受電装置に電力を伝送するための送電エレメント３１０も有する。該送電エレメント３１０は前記送電制御システム３００により制御される。

前記受電装置の部分群における第１の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが、該第１の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより低い場合、送電エレメント３１０は該第１の所与の受電装置に対して上記実際の電力レベルに従って送電する。

前記受電装置の部分群における第２の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが、該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより高い場合、送電エレメント３１０は上記第２の所与の受電装置に対して該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルに従って送電する。

前述した記載によれば、第１の電力量は、送電装置３０の最大電力から、現在給電されている前記受電装置の部分群における各受電装置により定められた所与の電力レベルの第２の和を減じたものとして定義される。該第１の電力量が正であり、且つ、前記第２の所与の受電装置の少なくとも１つが存在する場合、送電エレメント３１０は、上記第２の所与の受電装置の少なくとも１つに、該第２の所与の受電装置のうちの該少なくとも１つにより定められた前記所与の電力レベル及び上記第１の電力量に従って送電するように制御される。

本発明によれば、送電制御システム３００により制御される送電エレメント３１０は、第２の所与の受電装置に対して、該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベル及び前記第２の電力量に従って送電する。

複数の受電装置対して送電することが可能な送電エレメント３１０は、如何なる既知の技術により実施化することもできる。例えば、送電エレメント３１０は、各々が受電器コイルを持つ複数の受電装置に適合した磁界を発生する複数の送電器コイルにより実施化することができる。該送電エレメントは、ＤＣ−ＡＣコンバータ、ＡＣ発生器等の調節機能を含むこともできる。

前述したように、第２の電力量は、前記第１の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルから該第１の所与の受電装置により実際に必要とされる電力レベルを減じたものとして定義される。

当該送電装置は、第１の所与の受電装置により実際に必要とされる電力レベルを周期的に取得し、該取得された実際の電力レベルに従って前記第２の電力量の値を更新するようにする通信エレメント３２０を有する。該通信エレメント３２０は、ＮＦＣ又はＲＦＩＤ等の如何なる既知の技術を用いて実施化することもでき、又は前記送電器コイルにより実施化することもできる。

以上になされた記載は、図面を参照した詳細な説明を示すもので、本発明を限定するというより解説するものである。また、添付請求項の範囲内に入る多数の代替案が存在する。また、請求項における如何なる符号も、当該請求項を限定するものとみなしてはならない。また、"有する"なる文言は、請求項に記載されたもの以外の他の構成要素又はステップの存在を排除するものではない。また、単数形の構成要素又はステップは、複数の斯様な構成要素又はステップの存在を排除するものではない。

Claims (15)

1. 送電装置から一群の受電装置へ電磁結合を介して送電する方法であって、
   − 前記送電装置により、前記一群の受電装置における各受電装置により定められた所与の電力レベルの第１の和を計算するステップと、
   − 前記送電装置により前記一群の受電装置に対して伝送することが可能な最大電力が前記第１の和より小さい場合に、前記送電装置により、前記一群の受電装置のうちの、前記送電装置が送電する受電装置の部分群を決定するステップと、
   を有する方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記決定するステップが前記受電装置の部分群を、
   − 前記一群の受電装置における各受電装置の、前記送電装置から受電する優先度を定める優先レベル、
   − 前記送電装置が前記一群の受電装置における各受電装置を検出する時間順序、及び
   − 前記送電装置が同時に送電することが可能な受電装置の最大数、
   のうちの少なくとも１つに従って決定する方法。
3. 請求項１に記載の方法において、前記決定するステップの前に、
   − 前記一群の受電装置のうちの、一層低い所与の電力レベルも定めた受電装置を識別するステップ、
   を更に有し、一層低い所与の電力レベルも定めた少なくとも１つの受電装置が存在する場合には、前記計算するステップを、該少なくとも１つの受電装置により定められた前記所与の電力レベルを使用する代わりに該一層低い所与の電力レベルを用いて実行し、それ以外の場合には、前記決定するステップを実行する方法。
4. 請求項１に記載の方法において、前記決定するステップの後に、
   前記受電装置の部分群における各受電装置のための電力を、これら受電装置の所与の電力レベルに各々従って確保するステップ、
   を更に有する方法。
5. 請求項４に記載の方法において、前記一群の受電装置における少なくとも１つの受電装置により定められた前記所与の電力レベルが、該少なくとも１つの受電装置の最小動作可能電力レベルである方法。
6. 請求項１に記載の方法において、
   − 前記送電装置により前記受電装置の部分群に送電するステップ、
   を更に有し、
   前記受電装置の部分群における第１の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが、該第１の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより低い場合、前記送電するステップは該第１の所与の受電装置に前記実際の電力レベルに従って送電し、
   前記受電装置の部分群における第２の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが、該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより高い場合、前記送電するステップは前記第２の所与の受電装置に該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルに従って送電する方法。
7. 請求項５に記載の方法において、
   前記最大電力から前記受電装置の部分群における各受電装置により定められた所与の電力レベルの第２の和を減じたものとして定義される第１の電力量が正であり、且つ、前記第２の所与の受電装置が少なくとも１つ存在する場合、
   前記送電するステップは、前記第２の所与の受電装置の前記少なくとも１つに、前記第２の所与の受電装置の該少なくとも１つにより定められた前記所与の電力レベル及び前記第１の電力量に従って送電する方法。
8. 請求項５に記載の方法において、前記送電するステップは、前記第２の所与の受電装置に、該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベル及び第２の電力量に従って送電し、該第２の電力量は、前記第１の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルから該第１の所与の受電装置により必要とされる前記実際の電力レベルを減じたものとして定義され、当該方法が、
   − 前記第１の所与の受電装置により必要とされる前記実際の電力レベルを前記送電装置により周期的に取得し、該取得された実際の電力レベルに従って前記第２の電力量の値を更新するステップ、
   を更に有する方法。
9. 送電装置から一群の受電装置へ電磁結合を介して送電する方法であって、前記一群の受電装置における少なくとも１つの受電装置により該少なくとも１つの受電装置に関する所与の電力レベルの情報を送るステップを有し、前記所与の電力レベルが前記少なくとも１つの受電装置の最小動作可能電力レベルである方法。
10. 一群の受電装置へ電磁結合を介して送電する送電装置を制御する送電制御システムであって、
    − 前記送電装置により、前記一群の受電装置における各受電装置により定められた所与の電力レベルの第１の和を計算する第１ユニットと、
    − 前記送電装置により前記一群の受電装置に対して伝送することが可能な最大電力が前記第１の和より小さい場合に、前記一群の受電装置のうちの、前記送電装置が送電する受電装置の部分群を決定する第２ユニットと、
    を有する送電制御システム。
11. 請求項１０に記載の送電制御システムにおいて、前記第２ユニットが前記受電装置の部分群を、
    − 前記一群の受電装置における各受電装置の、前記送電装置から受電する優先度を定める優先レベル、
    − 前記送電装置が前記一群の受電装置における各受電装置を検出する時間順序、及び
    − 前記送電装置が同時に送電することが可能な受電装置の最大数、
    のうちの少なくとも１つに従って決定する送電制御システム。
12. 請求項１０に記載の送電制御システムにおいて、
    前記一群の受電装置のうちの、一層低い所与の電力レベルを定めた受電装置を識別する第３ユニット、
    を更に有し、一層低い所与の電力レベルを定めた少なくとも１つの受電装置が存在する場合には、前記第１ユニットによる前記計算を、該少なくとも１つの受電装置により定められた前記所与の電力レベルを使用する代わりに該一層低い所与の電力レベルを用いて実行し、それ以外の場合には、前記第２ユニットによる前記決定を実行する送電制御システム。
13. 送電装置から一群の受電装置へ電磁結合を介して送電する送電装置であって、請求項１０ないし１２の何れか一項に記載の送電制御システムを有する送電装置。
14. 請求項１３に記載の送電装置において、前記受電装置の部分群に送電する送電エレメントを更に有し、
    前記受電装置の部分群における第１の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが、該第１の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより低い場合、前記送電エレメントは該第１の所与の受電装置に前記実際の電力レベルに従って送電し、
    前記受電装置の部分群における第２の所与の受電装置により必要とされる実際の電力レベルが、該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルより高い場合、前記送電エレメントは前記第２の所与の受電装置に該第２の所与の受電装置により定められた前記所与の電力レベルに従って送電する送電装置。
15. 請求項１３に記載の送電装置において、
    前記最大電力から前記受電装置の部分群における各受電装置により定められた所与の電力レベルの第２の和を減じたものとして定義される第１の電力量が正であり、且つ、前記第２の所与の受電装置が少なくとも１つ存在する場合、
    当該送電装置が、前記第２の所与の受電装置の前記少なくとも１つに、前記第２の所与の受電装置の該少なくとも１つにより定められた前記所与の電力レベル及び前記第１の電力量に従って送電する送電装置。

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