(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、アンテナ設備を含み、アンテナ設備からの電磁放射線の伝搬のための内部空洞を画定するように構成された実質的に中空のハウジングによって画定された閉鎖空間の中で電気装置（複数の場合がある）を充電するための無線充電技法および装置を提供する。【解決手段】充電装置１０１において、ハウジング１００は内部空洞１０２を取り囲む内面１３６を有し、幾何学形状および材料組成が、アンテナ設備１２０から充電ゾーン１３３に向かう所定の電磁放射線のための一般的な伝搬経路を画定するように選択される。ハウジングの内部空洞は、電磁放射線を充電ゾーンに指向的に誘導し、充電ゾーンの中で電磁放射線の実質的に最大の強度を提供するための導波管として動作する。【選択図】図１Ａ
2018110524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射線を使用して少なくとも１台の電気装置を無線で充電するための充電装置であって、前記充電装置は、
ハウジングであって、
充電ゾーンと、
少なくとも１本の放射アンテナを備えるアンテナ設備であって、前記アンテナ設備は、前記充電ゾーンの少なくとも一部の中で最大強度の電磁放射線を提供するために前記電磁放射線を発するように動作可能である、アンテナ設備と、
を備える、ハウジング
を備え、
前記ハウジングは中空であり、前記アンテナ設備からの電磁放射線の伝搬のための内部空洞を画定し、
前記ハウジングは前記内部空洞を画定するように構成された前記ハウジングの内面を備え、前記内面の幾何学形状および材料組成は、前記アンテナ設備から前記ハウジング内部の充電ゾーンに向かう電磁放射線のための一般的な伝搬経路を画定するために選択され、したがって前記ハウジングの内部空洞は、前記電磁放射線を前記充電ゾーンに指向的に誘導し、前記電磁放射線が前記ハウジングから漏れるのを防止する一方で、前記充電ゾーンの少なくとも一部の中で前記電磁放射線の最大の強度のボリュームの生成を可能にするための導波管として動作する、充電装置。
【請求項２】
前記内部空洞の幾何学形状を画定する前記ハウジングの内面の幾何学形状および前記アンテナ設備によって発せられる前記電磁放射線の周波数バンドが、前記充電ゾーンの少なくとも一部の中の前記周波数バンドの前記電磁放射線の最大の強度のボリュームを生じさせるために選択される、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記ハウジングが、前記内面から放射線伝搬経路に向けて突出する少なくとも１つの放射線案内要素を備え、前記少なくとも１つの放射線案内要素が、前記充電ゾーンに向かって前記電磁放射線を指向的に偏向するために構成される、請求項１に記載の充電装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの放射線案内要素が、前記電磁放射線を散乱させて、前記内面から前記充電ゾーンに向けて前記電磁放射線のさらに複数の反射を生じさせるように構成される、請求項３に記載の充電装置。
【請求項５】
前記ハウジング内部の充電ゾーンが、前記空洞内部の１台以上の充電対象の装置を支持するために構成された支持面を備える、請求項１に記載の充電装置。
【請求項６】
前記アンテナ設備、および前記空洞を画定する前記ハウジングの内面が、前記空洞を通って伝搬する電磁放射線の所定の干渉パターンを生じさせるように構成され、動作可能であり、前記所定の干渉パターンが前記充電ゾーンの少なくとも一部の中で、前記最大の放射強度を提供する、請求項１に記載の充電装置。
【請求項７】
前記アンテナ設備が、１つもしくは２つの軸に沿ってまたは閉鎖ループ経路に沿って離間した関係で配列された放射アンテナのアレイを備える、請求項１に記載の充電装置。
【請求項８】
前記アンテナ設備が、前記充電ゾーンの少なくとも一部の中で前記最大の放射強度を提供する位相シフトアンテナを備える、請求項１に記載の充電装置。
【請求項９】
前記電磁放射線の位相パターンが、前記アンテナによって発せられる電磁放射線の位相が一般的な放射線伝搬経路に垂直な平面の少なくとも１つの軸に沿って変わるほどである、請求項１に記載の充電装置。
【請求項１０】
前記ハウジングが、その近傍で放射強度を測定するために構成されかつ動作可能なセンサユニットを含み、それによって前記充電ゾーンの少なくとも一部の中の放射強度分布を制御することを可能にする、請求項１に記載の充電装置。
【請求項１１】
前記センサユニットが、前記充電ゾーンから既知の距離に位置する少なくとも１本のセンシングアンテナを備え、それによって前記充電ゾーンの中の強度分布の制御を可能にする、請求項１０に記載の充電装置。
【請求項１２】
前記センサが、前記センサの近傍での前記電磁放射線の１つ以上のパラメータの変化を検出して、それによって充電中の前記電気装置からの信号を識別し、それを示すデータを生成するように構成されかつ動作可能である、請求項１０に記載の充電装置。
【請求項１３】
前記センサユニットが、制御ユーティリティとの通信のために構成され、それによって、（ａ）前記アンテナ設備の少なくとも１本のアンテナの選択的な失活、（ｂ）前記電磁放射線の周波数の制御可能な変動、および（ｃ）前記アンテナ設備のアンテナから放射される電波間の位相シフトの制御可能な変動、の内の少なくとも１つを実施する前記アンテナ設備の動作を可能にする、請求項１０に記載の充電装置。
【請求項１４】
前記ハウジングの外部に位置し、前記ハウジングの内部の１つ以上の要素に接続可能であるコントローラを備え、前記コントローラが（１）前記アンテナ間の位相シフトを提供すること、（２）前記充電ゾーンで前記電磁放射線の最適周波数を提供するために前記電磁放射線の周波数を制御可能に変えること、および（３）前記アンテナ設備の少なくとも１本のアンテナを選択的に失活させること、の内の少なくとも１つを実施するように構成されかつ動作可能である、請求項１に記載の充電装置。
【請求項１５】
高周波（ＲＦ）放射線を使用して少なくとも１台の電気装置を無線で充電するための充電装置であって、前記充電装置は、
ハウジングであって、
充電ゾーンと、
複数のアンテナを備えるアンテナ設備と、
を備える、ハウジングであり、
前記複数のアンテナは、前記充電ゾーンの少なくとも一部の中で最大強度の電磁放射線を提供するように切替えユニットによって動作可能であり、
前記アンテナ設備が周波数コントローラと関連付けられて、それによって前記電磁放射線の周波数の制御可能な変動を可能にし、それによって前記電磁放射線の最大の強度のボリュームと前記充電ゾーンの少なくとも一部との間に少なくとも部分的な重複を提供する、ハウジング
を備え、
前記ハウジングは中空であり、前記アンテナ設備からの電磁放射線の伝搬のための内部空洞を画定し、
前記ハウジングは、前記内部空洞を画定するように構成された前記ハウジングの内面を備え、前記内面の幾何学形状および材料組成は、前記アンテナ設備から前記ハウジング内部の充電ゾーンに向かう前記電磁放射線のための一般的な伝搬経路を画定するために選択され、したがって前記内部空洞は、前記電磁放射線を前記充電ゾーンに指向的に誘導し、前記電磁放射線が前記ハウジングから漏れるのを防止する一方で、前記充電ゾーンの少なくとも一部の中で前記電磁放射線の最大強度のボリュームの生成を可能にする、充電装置。
【請求項１６】
前記切替えユニットが、少なくとも２つのアンテナの間に位相シフトを生じさせるように前記少なくとも２つを選択的に作動させ、それによって前記充電ゾーン内の放射強度および分布の制御を可能にする、請求項１５に記載の充電装置。
【請求項１７】
前記切替えユニットが、前記アンテナを選択的に作動および失活させることによって最大エネルギーボリュームの生成を最適化するように動作可能である、請求項１５に記載の充電装置。
【請求項１８】
高周波（ＲＦ）放射線を使用して少なくとも１台の電気装置を充電するための方法であって、前記方法は、
複数のアンテナおよび充電ゾーンを有するアンテナ設備を備える充電装置を提供することと、
前記アンテナ設備を操作して、選択された周波数および位相を有する前記電磁放射線を生成して、それによって前記充電ゾーンの少なくとも一部の中で前記電磁放射線の最大強度のボリュームを生じさせることと、
前記充電ゾーンの近傍で前記放射線を監視することと、
前記監視に応答して、（１）前記アンテナ設備のアンテナ間の位相シフトを提供すること、（２）前記充電ゾーンで前記放射線の最適周波数を提供するために前記放射線の周波数を制御可能に変えること、および（３）前記アンテナ設備の少なくとも１本のアンテナを選択的に失活させること、の内の少なくとも１つを実施することと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線充電技法および多様なタイプ（典型的にはハンドヘルド）の装置を充電するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー源として電気を使用するが、装置の可動性のため、装置のエネルギー供給として電池を使用する必要のある多くの装置がある。係るエネルギーを消費するものは多様であり、医療機器／医療器具（たとえば、補聴器装置）、コンピュータ周辺装置（たとえば、マウス、キーボード等）、リモコン（たとえば、テレビ用、セットトップボックス用、空調装置用等）、髭剃り道具等を制限なく含んでよい。係る消費装置は、通常、ときおり装置の電池の交換／再充電を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
標準的な電池は再利用できず、電池の不適切な処分が汚染の元となり、電池の交換が厄介である場合がある。したがって、今日、消費装置の多くは、再充電が通常、特定の電池／装置または特定のタイプの電池／装置を接続し、充電するための専用の設計を有する特定の充電装置に電池を接続することによって実施される再充電可能な電池を利用している。この手法は標準的な再利用不可能な電池の使用を削減するが、手法は、各再充電可能消費装置が、消費装置の電池を充電するための特定の専用充電器を必要とするという状況を引き起こしてきた。
【０００４】
多様な再充電可能消費装置用の複数の専用充電器に対する必要性を排除するために考えられる１つの手法は、無線充電技法に基づいている。たとえば、充電対象の電気装置の周囲で入手可能な高周波エネルギー（たとえば、他のソースからだけではなく、セルラーネットワークおよびセルラー電話からの高周波）が、概して電気装置の小型電池を再充電するために活用され得る。係る高周波無線充電技法は、高周波エナジーハーベスティングとして知られている。通常、周囲の高周波エネルギーハーベスティングを用いると、電池を連続的に中断なく使用するために電池を効果的に再充電するのに利用できるほど十分なエネルギーはない。
【０００５】
もう１つの既知の手法は、たとえば以下の出版物に説明されている。米国第６，９６７，４６２号は、マイクロ波電力のビーミングによる装置の充電を説明している。この技法は、電子機器／電気装置に無線充電電力および／または主要動力を提供し、それによってマイクロ波エネルギーを利用することを目的としている。マイクロ波エネルギーは、適応段階的に導入された１台または複数のマイクロ波アレイエミッタを含む送電器によって、充電対象の装置の上に集中する。充電対象の装置の中のレクテナは、マイクロ波エネルギーを受け取り、整流し、電池充電および／または主要動力にマイクロ波エネルギーを使用する。充電対象の装置によって生成されるロケータ信号は、マイクロ波アレイエミッタに対する充電対象の装置の場所を決定するためにシステムによって分析され、マイクロ波エネルギーが直接的に明確に充電対象の装置に向かうことを可能にする。後方散乱検出器は、充電対象の装置とマイクロ波アレイエミッタとの間のいかなる障害物から反射される後方散乱エネルギーにも反応する。妨害されたいかなるマイクロ波アレイエミッタに対する電力も、妨害が取り除かれるまで削減される。任意選択で、データを、アレイエミッタによって生じるマイクロ波エネルギービーム上に変調し、装置によって復調し、それによって送電器から装置へのデータ通信の手段を提供することができる。同様に、データをロケータ信号上に変調し、送電器で復調し、それによって装置から送電器へのデータ通信の手段を提供することもできる。
【０００６】
米国第６，１２７，７９９号は、無線電力供給および無線再充電のための方法および装置を説明している。この技法によると、高周波またはマイクロ波の放射場に電荷蓄積装置を設置することによって電荷蓄積装置を充電するための設備が提供される。放射された高周波電磁界を受信する１本または複数のアンテナが、電荷蓄積装置に設置される。アンテナに接続された整流器が受信された高周波電磁界を整流化し、電荷蓄積装置を充電するために使用されるＤＣ出力電流を生じさせる。電荷蓄積装置は、電池またはコンデンサであってよく、電子機器の不可分の部分を形成してよい。電荷蓄積装置を充電する同じ高周波場も、コンピューティング装置と関連付けられることがあるトランスポンダにデータを通信するために利用できる。
【０００７】
技術では、周囲からエネルギーを収集できるタイプの異なる充電可能装置の効率的かつ高速の充電を可能にする無線充電技法の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、（たとえば、実質的に平坦な、または曲線状の）充電ゾーンの中に効率的に電磁放射線を移送することによって、複数の装置の同時充電のためだけではなく、多様な設計を有し、多様なタイプの電池を活用する電気装置を充電するためにも構成された新規の充電装置を提供する。本書で使用される用語「充電ゾーン」は、充電プロセスが発生することになり、充電対象の装置が位置する閉鎖型ハウジング内部のボリューム／空間を指す。ハウジング内に位置する放射線エミッタ設備からの電磁放射線の移送は、ハウジング内部の特定の場所での、以後ときおり最大エネルギーボリューム（ＭＥＶ）と呼ばれる最大の放射線量、つまりその中で電磁放射線が実質的に最大強度となるボリュームを生じさせるように構成される。本発明の充電装置は、ＭＥＶと充電ゾーンとの間に少なくとも部分的な重複を提供するように構成され、動作可能であり、充電ゾーンは、充電対象の装置（複数の場合がある）を配置し、それによって充電ゾーンに位置する間に１台または複数の装置の効率的かつ高速の充電を達成するための、たとえば支持面等の空洞内部の場所／サイトによって画定されてよい。
【０００９】
本発明の発明者は、無線充電プロセスの効率および安全性が、閉鎖ハウジング内部で生成された充電電磁放射線を、充電中の装置（複数の場合がある）が設置されている空洞内の充電ゾーンに案内し、集中させるように構成された該空洞を画定する内面を有する、閉鎖された構造／ハウジング（たとえば、ファラデー箱等の静電遮蔽されたエンクロージャ）の内部で充電プロセスを実施することによって大幅に改善され得ることに気付いた。特に、発明者は、該空洞を画定する実質的に中空のハウジングの内面の材料および幾何学形状（寸法およびおそらく形状も）、ならびにその内部で生成され、充電のために使用される電磁放射線の１つまたは複数のパラメータ（少なくとも周波数）を適切に選択することによって、画定された充電ゾーンの中で電磁放射線の強度を最大化し、均一に分布できることに気付いた。たとえば、空洞のパラメータ（幅、高さ等）を定めるハウジングの内面のパラメータは、使用されることが意図される周波数バンドに従って選択され、さらに、放射線の周波数は調整されて、充電ゾーンと少なくとも部分的に重複するために放射線の実質的な最大の強度のボリュームを調整する可能性がある。本願は、同じ汎用充電装置の異なる形状およびサイズの多様な装置の充電に、充電プロセスの最大効率を与えるために、送信される電磁波によって生じる充電装置内部の所望される場所（充電ゾーン）で最大エネルギーボリューム（密度）を生じさせるための装置および方法を提供することを目的とする。
【００１０】
上記は、ハウジングの内面の幾何学形状（寸法およびおそらく形状も）および材料組成を適切に選択して、それによって空洞を通って充電ゾーンに向かうハウジング内部で生成される所定の電磁放射線のための一般的な伝搬経路を画定することによって達成される。本発明に従って、ハウジングは、所定の電磁放射線を充電ゾーンに指向的に誘導するための導波管として動作する。本発明のシステムは、ＭＥＶの高度を変更する、および／またはハウジングの横断方向平面でＭＥＶをシフトする／回転させることによって、生成された放射線の１つまたは複数のパラメータを適切に選択すること（たとえば、制御し、調整すること）によって、充電ゾーンの近傍のハウジング内部の最大エネルギーボリューム（ＭＥＶ）の位置を調整して、充電中の装置への電磁エネルギーの送達を最大化するようにもさらに構成される。
【００１１】
本書に示される充電装置は、電気装置（複数の場合がある）がＭＥＶ範囲内に位置する限り、充電中の該電気装置の任意の向きでの電気装置の効率的な充電を可能にする。ＭＥＶの内部に位置する電気装置の充電は最適である。一方、充電プロセスは、充電装置の中（つまり、充電装置のハウジングによって画定された空洞内部）の電気装置の向きとは無関係である。
【００１２】
いくつかの実施形態では、ハウジング内部のＭＥＶの場所は、充電対象の装置が設置されることになるハウジングの内部で画定された充電ゾーンを部分的にまたは完全に重複するために、受動的に（たとえば、反射器、拡散器および／または吸収装置を使用して）および／または能動的に（たとえば、発射された放射線の多様なパラメータを調整することによって）調整される。ＭＥＶが集中する／エネルギー集中するときに、ＭＥＶは充電ゾーンよりもサイズが小さくなる可能性があり、したがって充電ゾーンを部分的にしか重複しない／覆わないことが留意されるべきである。その結果、ＭＥＶの位置の能動的な調整（変位）が使用されてよい。したがって、本書に説明される技法および設備は、エネルギー移動が充電ゾーンの中で最大化されることを保証する。
【００１３】
本願は、実施されている充電プロセスと関連付けられた表示を提供するために使用可能な新規のセンサユニットも対象とする。たとえば、いくつかの実施形態では、センサユニットは、充電プロセスの効率を示すために使用される。また、本発明の発明者は、センサユニットが、充電中である装置と充電装置の制御ユニットとの間で通信するためにも使用され得ることに気付いた。
【００１４】
本発明の一態様では、アンテナ設備を含むハウジング内部で少なくとも１台の充電可能装置（たとえば、電気装置）を無線で充電するための充電装置が提供される。ハウジングは、アンテナ設備からハウジング内部の充電ゾーンに向かう電磁放射線伝搬のための空洞を画定するように構成される。ハウジングは、充電プロセスの間に空洞の内部で（たとえば、充電ゾーンで）少なくとも１台の電気装置を支持するための支持面を含んでよい。
【００１５】
さらに提供されているのは、充電可能装置を、たとえば支持面上等、ハウジングの内部に設置することを可能にするように構成された取外し自在のシール（つまり、閉鎖蓋）である。いくつかの実施形態では、シールは、充電可能装置のハウジング内部での設置用にハウジングに設けられた開口部を通してハウジングの内部空洞へのアクセスを可能にし、開口部を密封して、ハウジングからハウジングの外部の環境への電磁放射線の漏れを防止する／最小限に抑え、さらに充電装置の充電機能性を可能にするように構成されたハウジングの不可分の部分として設けられる。
【００１６】
ハウジングは、空洞を画定するように構成された内面を含む。ハウジングの内面の幾何学形状（寸法および形状）ならびに材料組成（たとえば、銅およびアルミ等であるが、これに限定されるものではない導電性物質）は、アンテナ設備から発せられる所定の電磁放射線（該放射線の周波数バンド）に従って選択され、したがって内部空洞は、所定の電磁放射線を充電ゾーンに指向的に誘導し、放射線がハウジングの外部の環境へハウジングから漏れるのを実質的に防止する一方で、充電ゾーンの少なくとも一部の中で電磁放射線の実質的に最大の強度のボリュームを生じさせるための導波管として動作する。ハウジングの内面の幾何学形状および構成は、充電ゾーンの中の電磁放射線の実質的に均一な分布も実現してよい。
【００１７】
ハウジングは、好ましくは電磁的におよび／または静電的に遮蔽される。たとえば、ハウジングは、ファラデー箱の形で実装されてよい。
【００１８】
いくつかの実施形態では、ハウジングの内面は、所定の電磁放射線に関して実質的に反射する。ハウジングの内面は、（たとえば、実質的に円形のまたは多角形の断面を有する構造を画定することによって）内部空洞の実質的に円筒形または矩形の幾何学形状を画定するように構成されてよい。代わりに、ハウジングの内面は、実質的に先細の空洞構造を画定する（たとえば、円錐の幾何学形状または多側面の錐体状の幾何学形状を画定すること）ように構成されてよい。
【００１９】
いくつかの実施形態では、実質的に円形、円錐形、または多角形の空洞を画定する一方で、ハウジングの内面は、ハウジング内面から（放射線伝搬経路に向かって）内向きに突出する少なくとも１つの放射線案内要素をさらに含む。少なくとも１つの放射線案内要素は、充電ゾーンに向かって電磁放射線を指向的に反射する（または偏向する）、および／または電磁放射線を散乱させて、内面から充電ゾーンに向けて放射線のさらに複数の反射を生じさせるように構成されてよい。
【００２０】
いくつかの実施形態では、ハウジングの内面は、容積測定充電ゾーンの幾何学形状を画定するための表面レリーフを有する。
【００２１】
ハウジングのシールは、ハウジング内部で発せられる所定の放射線に対して反射器、拡散器、または吸収装置として構成されてよい。
【００２２】
アンテナ設備は、充電ゾーンに向けて電磁放射線を発するように構成された、少なくとも１本の放射アンテナまたは係るアンテナのアレイを含む。たとえば、アンテナ設備は、実質的に線形の経路または閉鎖ループ経路に沿って離間した関係で配列された放射アンテナのアレイを含んでよい。いくつかの用途では、アンテナ設備は少なくとも２本のダイポールアンテナを含む。
【００２３】
ハウジング（ハウジングの内面）およびアンテナ設備は、伝搬する放射線の所定の干渉パターンを生じさせて、それによって充電ゾーンの中で実質的に最大の強度を提供するように構成され、動作可能であってよい。さらにまたは代わりに、アンテナ設備は、充電ゾーンの中で実質的に最大の強度を提供するように構成された位相シフトアンテナを含む。いくつかの実施形態では、アンテナ設備はアンテナによって発せられる放射線の所定の位相パターンを生じさせて、充電ゾーンの中で実質的に最大の強度を提供するように動作可能である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、アンテナは、所定の時間パターンに従ってアンテナを操作して、それによって充電ゾーンの中で実質的に最大の強度を提供することを目的とした、アンテナによって発せられる放射線の所定の位相パターンを提供するように構成された切替ユニットと関連付けられる（接続可能である）。たとえば、位相パターンは、アンテナによって発せられる放射線の位相が一般的な放射線伝搬経路に実質的に垂直な平面で少なくとも１つの軸に沿って変わるように設定されてよい。さらに、アンテナ設備は、充電ゾーンの中での電磁放射線の周波数の制御可能な変動を可能にする周波数コントローラと関連付けられてよい。
【００２５】
いくつかの実施形態では、ハウジングは、センサユニットの近傍で放射強度を測定し、それによって充電ゾーンの中で放射線の強度分布を制御することを可能にするために構成され、動作可能であるセンサユニットを含む。センサユニットは、充電ゾーンから既知の距離に位置する少なくとも１本のセンシングアンテナを含み、それによって充電ゾーンの中での放射線の強度分布を制御することを可能にする。また、センサは、センサの近傍での放射線の１つまたは複数のパラメータの変更を検出して、それによって充電可能装置からの信号を識別し、それを示すデータを生成するように構成され、動作可能であってもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、センサユニットは、制御ユーティリティとの通信のために構成され、それによってアンテナ設備の動作が、（ａ）アンテナ設備の少なくとも１本のアンテナの選択的な失活、（ｂ）放射線の周波数の制御可能な変動、（ｃ）アンテナ設備のアンテナから放射される電波間の位相シフトの制御可能な変動の内の少なくとも１つを実施できるようにする。
【００２７】
充電装置は、ハウジングの外部に位置し、ハウジング内部の１つまたは複数の要素に接続可能であり、（１）アンテナ間の位相シフトを提供する、（２）充電ゾーンで放射線の最適な周波数を提供するために、該放射線の周波数を制御可能に変える、（３）アンテナ設備の少なくとも１本のアンテナを選択的に失活することの内の少なくとも１つを実施するように構成され、動作可能であるコントローラを含んでよい。
【００２８】
本発明の別の態様では、上記におよび下記に説明される実施形態の内の任意の１つに従って構成された充電装置を使用して、少なくとも１台の充電可能装置を無線充電で使用するための方法が提供される。方法は、アンテナ設備を操作して、充電ゾーンの少なくとも場所に従って選択された周波数および位相を有する電磁放射線を生成して、それによって充電ゾーンの少なくとも一部の中で該放射線の最大の強度のボリュームを生じさせることと、充電ゾーンの近傍で放射線を監視して、それによって、（１）アンテナ設備のアンテナ間の位相シフトを提供する、（２）充電ゾーンで放射線の最適周波数を提供するために、放射線の周波数を制御可能に変える、（３）アンテナ設備の少なくとも１本のアンテナを選択的に失活することの内の少なくとも１つを実施することを含んでよい。
【００２９】
本発明にさらに別の態様では、１台または複数の電気装置の閉鎖空間高周波充電のために充電装置を構成する方法が提供される。方法は、閉鎖された中空のハウジングの内面の幾何学形状および材料組成を選択すること、および空洞の内部に位置するアンテナ設備の場所および構成を選択することを含んでよく、該空洞は、たとえばアンテナ設備から空洞の内部の充電ゾーンに向かう所定の電磁放射線のための一般的な伝搬経路を提供するために等、アンテナ設備によって発せられる特定の電磁放射線に従って内面の該選択された幾何学形状および材料組成によって画定される。内面の幾何学形状および材料組成は、アンテナ設備によって発せられる放射線に従って選択されて、充電ゾーンの少なくとも一部の中で所定の電磁放射線の実質的に最大の強度を提供して、それによってハウジングに対する電気装置の向きとは無関係に電気装置の効率的な充電を可能にする。
【００３０】
別の態様では、少なくとも１台の電気装置を無線で充電するための充電装置が提供され、充電装置はアンテナ設備を含むハウジングを備え、該ハウジングは実質的に中空で、アンテナ設備からの所定の電磁放射線の伝搬のための内部空洞を画定し、ハウジングは内部空洞を画定するように構成されたハウジングの内面を含み、内面の幾何学形状および材料組成は、アンテナ設備から空洞内部の充電ゾーンに向かう所定の電磁放射線のための一般的な伝搬経路を画定するように選択され、したがって内部空洞は、導波管として動作し、所定の電磁放射線を充電ゾーンに指向的に誘導し、充電ゾーンの少なくとも一部の中で電磁放射線の実質的に最大のおよび均一に分布する強度のボリュームを生じさせて、それによって充電ゾーンに位置する電気装置の効率的な充電を可能にし、効率的な充電はハウジングに対する電気装置の向きとは無関係である。
【００３１】
本書に開示される主題をよりよく理解し、どのようにして主題が実際に実施され得るのかを例示するために、ここで添付図面を参照して、非制限例だけによって実施形態が説明される。図中に示される構成要素および特長の寸法は、概して便宜的におよび説明を明確にするために選ばれ、必ずしも縮尺通りに示されていない。提示されている図は概略図の形をとり、したがって特定の要素は、実例的な明確さのために、大幅に簡略化されてまたは縮尺通りではなく描かれることがある。図は生産図となることを意図していない。
【００３２】
以下に示される図（図）中、同じ数字参照記号は、同一の要素または類似する要素を示すために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】いくつかの考えられる実施形態に係る高周波エネルギーハーベスティングに基づいた充電装置を概略を示す図であり、図１Ａは充電装置の考えられる構造および内部配置を例示し、図１Ｂは充電のために適所に位置する充電可能装置付きの同を示す。
【図１Ｂ】いくつかの考えられる実施形態に係る高周波エネルギーハーベスティングに基づいた充電装置を概略でを示す図であり、図１Ｂは充電のために適所に位置する充電可能装置付きの同を示す。
【図２Ａ】いくつかの他の考えられる実施形態に係る充電装置を概略で示す図であり、図２Ａは充電装置のハウジングの内部に配置されたアンテナ設備から送信される高周波の標準的な分布を明示し、図２Ｂから図２Ｃは、発せられた放射線の指向的送信を支援して、充電装置内部の所定の形状および位置で送信される高周波の最大エネルギーボリューム（密度）を集中させるためにハウジング内部で使用できる機械的構成部品の例を明示し、図２Ｄは、充電装置の内部の所定の場所に配置される画定された最大エネルギーボリューム（密度）を得るための、充電装置で使用される図２Ｂから図２Ｃの要素を備えたハウジングを明示する。
【図２Ｂ】いくつかの他の考えられる実施形態に係る充電装置を概略で示す図であり、図２Ａは充電装置のハウジングの内部に配置されたアンテナ設備から送信される高周波の標準的な分布を明示し、図２Ｂから図２Ｃは、発せられた放射線の指向的送信を支援して、充電装置内部の所定の形状および位置で送信される高周波の最大エネルギーボリューム（密度）を集中させるためにハウジング内部で使用できる機械的構成部品の例を明示し、図２Ｄは、充電装置の内部の所定の場所に配置される画定された最大エネルギーボリューム（密度）を得るための、充電装置で使用される図２Ｂから図２Ｃの要素を備えたハウジングを明示する。
【図２Ｃ】いくつかの他の考えられる実施形態に係る充電装置を概略で示す図であり、図２Ａは充電装置のハウジングの内部に配置されたアンテナ設備から送信される高周波の標準的な分布を明示し、図２Ｂから図２Ｃは、発せられた放射線の指向的送信を支援して、充電装置内部の所定の形状および位置で送信される高周波の最大エネルギーボリューム（密度）を集中させるためにハウジング内部で使用できる機械的構成部品の例を明示し、図２Ｄは、充電装置の内部の所定の場所に配置される画定された最大エネルギーボリューム（密度）を得るための、充電装置で使用される図２Ｂから図２Ｃの要素を備えたハウジングを明示する。
【図２Ｄ】いくつかの他の考えられる実施形態に係る充電装置を概略で示す図であり、図２Ａは充電装置のハウジングの内部に配置されたアンテナ設備から送信される高周波の標準的な分布を明示し、図２Ｂから図２Ｃは、発せられた放射線の指向的送信を支援して、充電装置内部の所定の形状および位置で送信される高周波の最大エネルギーボリューム（密度）を集中させるためにハウジング内部で使用できる機械的構成部品の例を明示し、図２Ｄは、充電装置の内部の所定の場所に配置される画定された最大エネルギーボリューム（密度）を得るための、充電装置で使用される図２Ｂから図２Ｃの要素を備えたハウジングを明示する。
【図３Ａ】ハウジング内部の所望される場所での最大エネルギーボリューム（密度）の配置を可能にするように構成された充電装置の多様な実施形態を概略で示し、図３Ａはハウジングの内部の横断方向平面に対して所望される場所にＭＥＶを配置するためのアンテナ切替技法の使用を例示し、図３Ｂは、ハウジング内部の所望される高度でＭＥＶを配置するための周波数掃引／走査技法を例示し、図３Ｃは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法およびアンテナ切替え技法を組み合わせることを例示し、図３Ｄは、ハウジング内部の横断方向平面の所望される位置にＭＥＶを配置するための位相シフト調整技法の使用を例示し、図３Ｅは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法および位相シフト調整技法を組み合わせることを例示する。
【図３Ｂ】ハウジング内部の所望される場所での最大エネルギーボリューム（密度）の配置を可能にするように構成された充電装置の多様な実施形態を概略で示し、図３Ａはハウジングの内部の横断方向平面に対して所望される場所にＭＥＶを配置するためのアンテナ切替技法の使用を例示し、図３Ｂは、ハウジング内部の所望される高度でＭＥＶを配置するための周波数掃引／走査技法を例示し、図３Ｃは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法およびアンテナ切替え技法を組み合わせることを例示し、図３Ｄは、ハウジング内部の横断方向平面の所望される位置にＭＥＶを配置するための位相シフト調整技法の使用を例示し、図３Ｅは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法および位相シフト調整技法を組み合わせることを例示する。
【図３Ｃ】ハウジング内部の所望される場所での最大エネルギーボリューム（密度）の配置を可能にするように構成された充電装置の多様な実施形態を概略で示し、図３Ａはハウジングの内部の横断方向平面に対して所望される場所にＭＥＶを配置するためのアンテナ切替技法の使用を例示し、図３Ｂは、ハウジング内部の所望される高度でＭＥＶを配置するための周波数掃引／走査技法を例示し、図３Ｃは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法およびアンテナ切替え技法を組み合わせることを例示し、図３Ｄは、ハウジング内部の横断方向平面の所望される位置にＭＥＶを配置するための位相シフト調整技法の使用を例示し、図３Ｅは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法および位相シフト調整技法を組み合わせることを例示する。
【図３Ｄ】ハウジング内部の所望される場所での最大エネルギーボリューム（密度）の配置を可能にするように構成された充電装置の多様な実施形態を概略で示し、図３Ａはハウジングの内部の横断方向平面に対して所望される場所にＭＥＶを配置するためのアンテナ切替技法の使用を例示し、図３Ｂは、ハウジング内部の所望される高度でＭＥＶを配置するための周波数掃引／走査技法を例示し、図３Ｃは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法およびアンテナ切替え技法を組み合わせることを例示し、図３Ｄは、ハウジング内部の横断方向平面の所望される位置にＭＥＶを配置するための位相シフト調整技法の使用を例示し、図３Ｅは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法および位相シフト調整技法を組み合わせることを例示する。
【図３Ｅ】ハウジング内部の所望される場所での最大エネルギーボリューム（密度）の配置を可能にするように構成された充電装置の多様な実施形態を概略で示し、図３Ａはハウジングの内部の横断方向平面に対して所望される場所にＭＥＶを配置するためのアンテナ切替技法の使用を例示し、図３Ｂは、ハウジング内部の所望される高度でＭＥＶを配置するための周波数掃引／走査技法を例示し、図３Ｃは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法およびアンテナ切替え技法を組み合わせることを例示し、図３Ｄは、ハウジング内部の横断方向平面の所望される位置にＭＥＶを配置するための位相シフト調整技法の使用を例示し、図３Ｅは、ハウジングのボリュームの内部の所望される位置にＭＥＶを配置するための周波数走査技法および位相シフト調整技法を組み合わせることを例示する。
【図４Ａ】いくつかの実施形態に係る充電装置を概略で示す図であって、図４Ａは、充電装置の内部でのセンサユニットの使用を明示し、図４Ｂは、充電中の装置と制御信号を通信するために使用できるハーベスティング構成を明示する。
【図４Ｂ】いくつかの実施形態に係る充電装置を概略で示す図であって、図４Ａは、充電装置の内部でのセンサユニットの使用を明示し、図４Ｂは、充電中の装置と制御信号を通信するために使用できるハーベスティング構成を明示する。
【図５】いくつかの考えられる実施形態に係る充電セッションを明示するフローチャートである。
【図６Ａ】ハウジングの内部空洞の実質的に円筒形の構成の場合に実施されるシミュレーションを示す図であり、図６Ａはシミュレーションセットアップを概略で示し、図６Ｂはこのセットアップについて得られたシミュレーション結果を示すプロットである。
【図６Ｂ】ハウジングの内部空洞の実質的に円筒形の構成の場合に実施されるシミュレーションを示す図であり、図６Ａはシミュレーションセットアップを概略で示し、図６Ｂはこのセットアップについて得られたシミュレーション結果を示すプロットである。
【図７Ａ】ハウジングの内部空洞の実質的に円錐形の構成の場合に実施されるシミュレーションを示す図であり、図７Ａはシミュレーションセットアップを概略で示し、図７Ｂはこのセットアップについて得られたシミュレーション結果を示すプロットである。
【図７Ｂ】ハウジングの内部空洞の実質的に円錐形の構成の場合に実施されるシミュレーションを示す図であり、図７Ａはシミュレーションセットアップを概略で示し、図７Ｂはこのセットアップについて得られたシミュレーション結果を示すプロットである。
【図８Ａ】ハウジングの内部空洞の実質的に矩形の構成の場合に実施されるシミュレーションを示す図であり、図８Ａはシミュレーションセットアップを概略で示し、図８Ｂはこのセットアップについて得られたシミュレーション結果を示すプロットである。
【図８Ｂ】ハウジングの内部空洞の実質的に矩形の構成の場合に実施されるシミュレーションを示す図であり、図８Ａはシミュレーションセットアップを概略で示し、図８Ｂはこのセットアップについて得られたシミュレーション結果を示すプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
上述されたように、好ましくは使用中止期間中に（つまり、装置が使用されていないときに）高周波エネルギーハーベスティング技法に基づいて電気装置の電池の充電セッションを加速するための適切な解決策の必要性がある。係る使用中止期間は通常限られているので、充電セッション中に強い放射線で充電可能装置のハーベスティングユニットを放射する必要性がある。係る放射線のレベルは放射線の規制制限を超えている。したがって、放射線の外部環境への漏れを最小限に抑える／防止するように構成された密閉充電装置設計の必要性がある。
【００３５】
本開示は、高周波エネルギーハーベスティング技法に基づいた（たとえば、再充電可能電池で動作する）充電可能装置の無線充電を可能にするように構成された新規の充電装置を提供する。充電装置は、閉鎖ハウジング、および閉鎖ハウジン部内部に配置されたアンテナ設備を含む。ハウジングは放射線伝搬のための内部空洞、およびアンテナ設備から発せられる高周波の強度が最大となり、実質的に均一となるハウジングの内部の充電ゾーンを画定するように構成される。本発明は、このようにして特に、高周波ハーベスティングに基づいた充電可能装置用の無線汎用充電装置としての使用向けである。一般的に言えば、実質的に中空のハウジングの内部は、ハウジングが発せられた放射線を充電ゾーンに向けて指向的に誘導し、充電ゾーンで最大の放射線を提供するための導波路として動作するように、アンテナ設備と充電ゾーンとの間の放射線伝搬用の空洞を画定する。
【００３６】
ハウジングは、（たとえば、ファラデー箱を実装することによって）ハウジングからハウジングの外部の環境への高周波の最小の漏れを保証するように構成され、共振現象および反射現象を使用して所定の領域（充電ゾーン）に放射高周波エネルギーを集中させるための静電遮蔽ハウジング（たとえば、金属外囲器）として設計されてよい。さらに、ハウジングは、充電中の装置（複数の場合がある）を支持するための支持面（平坦なまたは曲線状の）を画定する。この支持面は充電ゾーンの中に、または充電ゾーンの最も近い近傍に位置する。高周波源（アンテナ設備）は、充電中の装置（複数の場合がある）による高周波ハーベスティングに適した、事前に構成された周波数および強度で高周波を発するように構成され、動作可能である。
【００３７】
以下は、本発明の充電装置のいくつかの固有であるが、制限的ではない例である。これらの例では、充電装置のハウジングは概して円筒形状の内部空洞を有するとして示されているが、本発明はこの特定の例に制限されず、本発明の原則に従って、閉鎖チャンバ高周波導波管として実装されているハウジングは、すべて本発明の範囲内にある、ハウジングの内部空洞の異なる形状および異なる寸法（たとえば、円錐形、多角形の断面形状、および／または三角形、四角形、六角形等の３、４、５、６以上の側面の錐体形状等を有する）を有してよいことが留意されるべきである。
【００３８】
明確に図示されていないが、本発明の装置が同じハウジングの中での異なる形状およびサイズ、ならびに電池タイプを備えた異なった装置の効果的な充電のために構成されていることも理解されるべきである。
【００３９】
図に関して以下に説明される例は、無線高周波充電プロセスを実施するための閉鎖静電遮蔽ハウジング構成を活用する充電装置に関する。ただし、本発明が係る構成に制限されておらず、本発明が他の形の閉鎖空間構造（たとえば、アンテナ導波管等の中空導波管構造）に適用可能であることが明らかであるべきである。したがって、用語ハウジング、チャンバ、および「閉鎖空間」は、以下の説明で交互に用いられ得る。
【００４０】
図１Ａおよび図１Ｂは、いくつかの考えられる実施形態に係る、充電可能装置（図１Ｂの１９０）の、加速された高周波無線ハーベスティング充電プロセスを提供するように構成されたハウジング１００を含む充電装置１０１を概略で示す。装置１０１は、ハウジング１００の内部に位置し、ハウジング１００の内部で高周波を発するように構成され、動作可能である（高周波源／送信機１１０と関連付けられた）アンテナ設備１２０を含む。送信機１１０は、電源（不図示）から受け取られる電気エネルギーをアンテナ設備１２０を通ってハウジング１００の内部で発せられる高周波に変換するように構成され、動作可能である。
【００４１】
アンテナ設備は、概して単一のアンテナユニットによって形成されてよい。この固有であるが制限的ではない例で、アンテナ設備１２０は、アンテナのアレイ（図中に見られる係る３本のアンテナ）およびおそらくさらに以下に説明される追加のアンテナユニット１４０も含む。
【００４２】
ハウジング１００は、ハウジングの内部の充電ゾーン１３３に向けた、発せられた放射線の伝搬のための内部空洞１０２を画定するように構成され、支持面１３４がその中に充電対象の１台または複数の装置を設置するために設けられる。支持面は平坦であることもあれば、曲線状であることもあり、充電中の装置（複数の場合がある）の容積測定ホルダを画定する。空洞１０２の幾何学形状（たとえば、寸法）は、ハウジングの内面１３６の幾何学形状によって定められる。この固有の、制限的ではない例では、ハウジングの内面は、放射空洞１０２の概して円筒形の／管状の形状を画定する。さらに設けられているのは、完全に取外し可能であって、またはその変位可能な部分を含んでハウジング１００の内部へのアクセスを提供してよいシール１７０（たとえば、金属カバー）である。ハウジングの他の部分だけではなく、シール１７０も金属素材（複数の場合がある）から、または任意の他の適切な材料（複数の場合がある）から作られ、たとえば安全要件のためにハウジング１００の外部の環境に放射される高周波エネルギーを最小限に抑えるための静電シールド（たとえば、ファラデー箱）を形成するために、そこを通る高周波送信を実質的に妨げる。
【００４３】
この例では、アンテナ設備１２０はハウジング１００の底部に位置し、充電ゾーン１３３はハウジングの上部で画定される。アンテナ設備１２０から発せられる高周波の大半は、導波管の構成（ハウジング１００の内面１３６の形状／寸法／材料のためにハウジング１００の内部空洞１０２を通って充電ゾーン１３３に向けて一般的な放射線伝搬経路に沿って上方に伝搬する。
【００４４】
例えば、ハウジング１００の内部形状／寸法は、円筒形または多角形の断面形状を形成するように構成されてよい。任意選択で、ハウジング１００の内面の幾何学形状（たとえば、空洞１０２の幾何学形状）は、先細構成を提供するように選択されてよく、ハウジング１００の内部空間１０２の断面積は、充電ゾーン１３３が位置するハウジングの上部に向かって徐々に減少する。
【００４５】
内面１３６の反射特性、およびアンテナによって発せられる高周波の周波数に従って選択されるハウジング１００の内面１３６の幾何学形状（寸法／形状）によって提供される空洞１０２の導波管構成が、発射アンテナ設備１２０のエネルギーの最大量が充電ゾーン、したがって充電中の装置１９０に到達することを実現する。最大エネルギーボリューム（ＭＥＶ）の場所は、発せられる放射線（周波数および位相）、ならびに導波管内部空洞１０２の構成によって定められ、ＭＥＶは、充電ゾーン１３３を完全に（重複する）または部分的に覆うように設計される。
【００４６】
いくつかの実施形態では、ハウジング１００内部の支持面１３４に位置する装置１９０の位置は、たとえば、ＭＥＶ１３３に対する充電対象の装置の最適な位置決めを保証するために、表面１３４上の所望される場所に装置１９０を案内する／摺動する（たとえば、少なくとも１つの摺動誘導要素を含む）誘導要素１３５を含む、登録／位置決め機構によって適切に調整されてよい。
【００４７】
上記に示されるように、いくつかの実施形態では、アンテナ設備は、発射アンテナ設備１２０に加えて、充電中の装置の内部受信アンテナ（ハーベスティングアンテナ）だけを通常利用するハーベスティングの効率を増幅するために使用され得る、受信側アンテナユニット（１つまたは複数のアンテナユニット１４００（たとえば、装置の内蔵ハウジング１００）も含む。受信アンテナ設備１４０は、充電中の装置が、（たとえば、補聴器装置等のいくつかの医療機器の場合でのように、設計制限のために）小型のハーベスティングアンテナを含む状況で特に有用になることがある。このために、充電中の装置１９０の内部ハーベスティング受信アンテナと、受信アンテナ設備１４０を結合するための接触要素１５０が（支持面１３４上の）充電ゾーン１３３に設けられてよい。接触要素１５０は、充電対象の装置に設けられるそれぞれの接続部との高速接続を確立するように設計されてよい。たとえば、接触要素１５０は、円盤もしくは線の形で、または任意の他の適切な形で成形されてよい。
【００４８】
いくつかの実施形態では、ハウジング１００の中への特定の充電可能装置の挿入が、挿入された充電可能装置を特定し、充電可能装置を示すデータを生成するように構成され、動作可能な識別センサ（不図示）を作動させる。識別センサによって生成されたデータは、充電セッションに必要とされるパラメータ（たとえば、考えられる充電率、充電電力、充電セッションの持続時間等）を決定するために、充電装置１０１の制御ユニット（図４Ａの５４０）によって受信され、使用されてよい。
【００４９】
いくつかの実施形態では、送信機１１０は、充電装置の制御ユニット（５４０）から送信機１１０に提供される事前に設定されたパラメータに従って、高周波電力をアンテナ設備１２０に供給する。たとえば、送信機１０を操作するための制御ユニットによって定められるパラメータは、アイデンティティセンサから受信される情報に従って決定されてよい。異なる充電可能装置に対して異なることがある、周波数および強度等の送信パラメータは、識別センサによって得られる充電対象の装置の識別データに従って選択的に調整されてよい。任意選択で、いくつかの実施形態では、送信機１１０によってアンテナ設備１２０に対して生成される高周波電力の周波数および強度は、固定され、所定であってよい。
【００５０】
いくつかの実施形態では、充電中の装置は、充電装置１０１とデータを通信し、充電装置１０１に充電中の装置の充電特性（たとえば、エネルギーレベル）を提供するように構成され、それによって充電対象の装置が、装置を十分に充電するために必要とされる充電セッションの持続時間（および他のパラメータ）を決定できるようにする。代わりに、考えられる実施形態では、充電セッションの持続時間は、充電中の装置のタイプおよび特徴に関わりなく固定され、事前に設定されてよい。
【００５１】
いくつかの考えられる実施形態では、ハーベスティング効率を上昇させ、充電セッションの持続時間を短縮するために、送信機１１０は同時にアンテナ設備１２０にいくつかの周波数を供給してよい。
【００５２】
例示的な実施形態では、充電中の装置は、（その内部アンテナを介しておよび／または接触要素１５０を介して）表示を生成して、充電装置１０１に、充電セッションが完了したことを知らせるように構成されてよい。充電装置は、充電中である装置によって生成される表示に応えて聴覚表示／視覚表示を生成するように構成され、動作可能である、ハウジング１００の外部の対応するインジケータ（不図示）を含んでよい。
【００５３】
ハウジング１００は、開口部１７１を介してハウジング１００の内部へのアクセスを提供するように構成された、開口部１７１および可動シール１７０を有する金属シール１６０によって封入されてよい。可動シール１７０は、金属素材から、またはハウジング１００の金属シール１６０等の金属シールを有する任意の他の適切な材料から製作されてよい。
【００５４】
金属シール１６０および可動シール１７０は、安全要件のために、ハウジング１００の外部の環境に放射される高周波エネルギーを最小限に抑えるための静電シールド（たとえば、ファラデー箱）として働くように構成される。安全センサ１７７は、可動シール１７０による開口部１７１の適切な閉鎖を示すためにハウジング１００の内部にまたは外面に設けられてよい。安全センサ１７７は、開口部１７１の閉鎖を決定して／測定して、閉鎖を示すデータを生成するように構成され、動作可能であってよい。安全センサによって生成されるデータは、開口部が密閉されていない間の送信機１１０の起動を防止し、それによってハウジング１００の外部の環境に高周波を送信する所望されない状況を回避するために使用されてよい。たとえば、安全センサ１７７によって生成されるデータは、開口部１７１の適切な閉鎖を決定し、開口部１７１が適切に閉じられるときにだけ高周波送信を可能にするために制御ユニット（５４０）によって使用されてよい。考えられる実装例では、視覚警報および／または音声警報が、ハウジング１００が開いている、つまり適切に閉じられていないことを示すために生成されてよい。
【００５５】
いくつかの考えられる実施形態では、放射線案内／誘導要素１８０は、充電ゾーン１３３に高周波を案内し、それによって充電中である装置の内部受信アンテナによって受信される高周波エネルギーを最大化するために、充電ゾーン１３３の近傍に位置してよい。たとえば、放射線案内要素１８０は、高周波エネルギーを所望される充電ゾーン１３３に集中させるように構成された一種の誘電材料であってよい。
【００５６】
ハウジング１００は、たとえばおよび制限なく、銅または任意の他の適切な金属を含む導電性材料から製造されてよい。ハウジング１００の高さおよびハウジング１００の直径は、ハウジングの内部で発せられる高周波の周波数に従って決定されてよい。ハウジング１００上に設けられるシール１６０は、ハウジングの内面と同じ材料から作られてよい。アンテナアレイ１２０は、送信機１１０によって生じる高周波信号を充電ゾーン１３３に向けて送信するように構成され、動作可能である１本または複数の指向性アンテナおよび／または全方向性アンテナ、または係るアンテナのアレイを含んでよい。
【００５７】
図１Ｂは、考えられる実施形態に係る、ハウジング１００の中に挿入される充電可能装置１９０とともに、図１Ａに示される充電装置１０１を概略で示す。
【００５８】
図２Ａは、いくつかの考えられる実施形態に従って、充電装置２０のハウジング１００内部に配置されるアンテナ設備２１０から送信される高周波２１１の標準的な分布を明示する。図２Ａは、ハウジング１００内部でのＭＥＶ２３１の生成をさらに明示する。係る構成でのＭＥＶ２３１の幾何学形状、正確な位置決め、およびエネルギー密度は、ハウジングの内面の幾何学形状および材料組成によって固定的に（調整可能ではなく）決定され、したがって充電は起こる可能性があるが、充電プロセスは制御するのが困難となり、ほぼ確実に最適ではない。結果的に、充電ゾーンは明確に画定されない可能性がある。
【００５９】
図２Ｂおよび図２Ｃは、発せられた放射線の指向性送信を支援するように構成された機械的構成部品２００を前面（図２Ｂ）および背面（図２Ｃ）で概略で示す。機械的構成部品２００は、所望される形状でおよびハウジング１００の内部の所望される場所でＭＥＶの生成を可能にするために、機械的構成部品２００が充電装置２０のハウジング１００の内部に配置されるときに、（図２Ｃに示される）高周波のルートを決めるように構成され、動作可能である。機械的構成部品２００の数および各要素のハウジング１００内部での位置決めは変わることがあり、ＭＥＶの位置および形状も、より多くの機械的構成部品２００がハウジング内部に配置されるにつれ相応して変更される。さらに、各機械的構成部品２００のサイズおよび形状も変わることがあり、生じたＭＥＶの形状およびサイズに影響を及ぼすことがある。
【００６０】
生じたＭＥＶの大きさは、機械的構成部品２００の量、機械的構成部品２００の形、およびハウジング内部での機械的構成部品の場所等の、機械的構成部品２００に関係する多様なパラメータに従って変化する。たとえば、ＭＥＶのサイズは、特定の充電装置のハウジング内で電波のルートを決めるための機械的構成部品２００の数が増加するにつれて縮小する。機械的構成部品２００は、エネルギーの反射が画定され、集中したＭＥＶを生じさせることができるようにする一種の金属材料または誘電材料から製造されてよい。機械的構成部品２００は、ハウジングの内壁に取り付けられ、ハウジング１００の中心軸２１２に向かって一定の幅Ｗ、突出するように設計された棚の形で構成されてよい。アンテナ設備１２０に対するハウジング１００内部の機械的構成部品の高さおよび形状は、概して送信周波数、送信アンテナ場所に、およびハウジング１００の所望される充電ゾーン場所に比例してよい。
【００６１】
いくつかの実施形態では、機械的構成部品２００は、誘電係数を有する任意の材料から作られてよい。
【００６２】
ここで、図２Ｂおよび図２Ｃに示される機械的構成部品２００の２つのユニットを含む、いくつかの考えられる実施形態に係る新規の充電装置２０を概略で示す図２Ｄを参照する。見られるように、機械的構成部品２００は本例で、ハウジング１００の上部に画定された充電ゾーン１３３に向かってアンテナ設備から送信される高周波２１１を案内し、充電装置２０のハウジングの内部の所定の場所（充電ゾーン）でボリュームをカバーする／重複するようにＭＥＶ２３２を形作るために使用される。
【００６３】
アンテナ設備２１０の送信時、送信された電波２１１は、ハウジングの壁およびハウジングの壁の内側に取り付けられた機械的構成部品２００に当たっている。機械的構成部品２００の構造／幾何学形状および寸法、ならびに機械的構成部品のハウジング内部での位置は、所望される形状およびハウジング１００の内部の位置でＭＥＶ２３２を画定する空洞を通って伝搬する放射線の所望される干渉パターンを提供するように調整される。
【００６４】
（充電ゾーン１３３の）ＭＥＶ２３２の中で、充電可能装置の充電プロセスは、充電装置２０のハウジング１００内部の他の場所に比較して最も効率的である。したがって、ＭＥＶ領域２３２の中に配置される電気装置は、電気装置の向きに関係なく最大効率プロセスで充電される。さらに、生じたＭＥＶ領域２３２の内部では、充電中の装置によるエネルギー「摂取」は全方向性であり、ＭＥＶ領域内部で充電中の装置の位置決め／向きに依存しない。
【００６５】
機械的構成部品２００の幅Ｗは、たとえばハウジング１００の内部で送信される高周波（たとえば、波長）、ハウジングの幾何学形状／寸法、および機械的構成部品２００とアンテナ設備２１０との間の距離、ならびに機械的構成部品２００と充電ゾーン１３３との間の距離のパラメータ等の多様なパラメータに従って決定されてよい。図３Ａは、閉鎖空間高周波ハーベスティング用に構成された、いくつかの考えられる実施形態に係る充電装置２８を概略で示す。本例の充電装置２８は、アンテナ切替えユニット２１を使用して充電装置２８のハウジング１００内部の横断方向平面（つまり、Ｘ−Ｙ平面）の所望される位置でのＭＥＶ１３１の位置決めを可能にするように構成される。いくつかの実施形態では、充電装置２８は、少なくとも次の構成部品を含む。つまり、ハウジング１００、（たとえば、ハウジング１００の水平面上で）一方が他方に対して９０°の角度で配置されるアンテナ１２１および１２２を含むアンテナ設備１２０、ならびにアンテナ切替えユニット２１。
【００６６】
図３Ａに示される充電装置２８のハウジング１００は、円筒形（または矩形）の形状である。しかしながら、充電装置２８のハウジング１００の他の幾何学形状も適用可能であり、本発明の範囲内にあることが留意される。いくつかの実施形態では、使用されるアンテナ設備１２０は、実質的に同じ偏向を有し、（たとえば、ハウジング１００内部のＸ−Ｙ平面上で）一方が他方に対して９０°の角度で配置されている２本のアンテナ１２１、１２２を含む。各アンテナは、必ずしもではないが好ましくは、その位置および向きに従ってＭＥＶ（１３１ｉおよび１３１ｑ）を生成するダイポールアンテナである。（ハウジング１００の断面積の）Ｘ−Ｙ平面の受信可能範囲は、２本の中から１本のアンテナを適切に選択して、特定の充電プロセス用にＸ−Ｙ平面の所望される場所にＭＥＶ１３１を提供するために高周波を操作し、送信するようにアンテナ切替えユニット２１を構成することによって、２本のアンテナの組合せによって得られてよい。したがって、ユニット２１は、よりよい充電条件を提供するアンテナ、つまり充電装置２８に挿入される特定の装置に関してより優れた充電効率を提供するアンテナを選択するように構成されてよい。したがって、いったんシステムがより優れたアンテナを選ぶと、充電セッション中に追加の調整が必要とされない限り、切替えユニット２１は失活される。
【００６７】
いくつかの実施形態では、アンテナ設備１２０は、多様な方向で、ならびに互いに対しておよびアンテナ設備の他のアンテナ要素に対して多様な角度方向で配置されてよい追加のアンテナユニットを含んでよい。より多くのアンテナ要素がアンテナ設備に追加されるにつれて、アンテナ要素の送信によって生じるＭＥＶ１３１の表面は中心軸２１２の回りで（つまり、Ｘ−Ｙ平面で）３６０°広がる。
【００６８】
図３Ａに例示されるように、アンテナアレイ１２０は（たとえば、図１に示される送信機１１０等の送信機ユニットにアンテナを接続する／切断することによって）アンテナ設備１２０のアンテナ１２１および１２２をオン／オフに切り替えるように構成され、動作可能であるアンテナ切替えユニット１２１に機能的に接続される。このようにして、充電装置２０は、ハウジング１００内部のＸ−Ｙ平面の所望される場所にＭＥＶ１３１を配置するための、アンテナ設備１２０から所定の、つまり適応的に決定される放射パターンを送信するように構成されてよい。
【００６９】
図３Ｂは、ハウジング１００の閉鎖空間での高周波ハーベスティング用に構成され、動作可能である、いくつかの考えられる実施形態に係る充電装置２２を概略で示す。本例の充電装置２２は、（周波数掃引ユニットとも呼ばれる）周波数コントローラ２５を使用してハウジング１００の中のＺ軸上の（つまり、所望される高度での）所望される場所に生成されたＭＥＶ１３１を配置することを可能にするように構成される。
【００７０】
図３Ａに示される充電装置２８においてのように、充電装置２２は、（たとえば、ハウジング１００の中の水平面上で）一方が他方に対して９０°の角度で配置された２本のアンテナ１２１、１２２を含んだアンテナアレイ１２０を含む。図３Ｂに例示されるように、充電装置２２の周波数コントローラ２５は、アンテナ設備１２０によってハウジング１００の内部で送信される高周波の周波数を調整し、それによってハウジング１００の中心軸２１２（つまり、Ｚ軸）の回りの所望される高度で制御可能にＭＥＶ１３１を配置するように構成され、動作可能である。図３Ｂは、周波数コントローラ２５を使用して、送信される高周波の周波数を調整することによって、Ｚ軸に沿った１３１‘で所望される高度にＭＥＶ１３１の場所を調整することをさらに例示する。
【００７１】
周波数コントローラ２５は、アンテナ設備１２０によって送信される高周波によって生じる（Ｚ軸に沿った）ＭＥＶ１３１の位置を制御可能に調整することを可能にする。つまり、周波数コントローラ２５は、ハウジング１００（または充電装置２２を実装するために使用される任意の他の関連する閉鎖チャンバ／閉鎖空間）の中でのＭＥＶ１３１の高度を決定することを可能にする。いくつかの実施形態では、周波数コントローラ２５は、送信周波数、したがって送信アンテナ設備１２０からのＭＥＶ１３１の距離を修正するように構成され、動作可能である。
【００７２】
ここで、ハウジング１００の閉鎖空間での高周波ハーベスティング用に構成された、いくつかの考えられる実施形態に係る充電装置２３を概略で示す図３Ｃを参照する。充電装置２３は、ハウジング１００の内部ボリュームの内部の（つまり、Ｘ−Ｙ−Ｚ３次元空間での）所望される場所にＭＥＶ１３１を配置するために構成され、動作可能である。本例では、３次元空間でのＭＥＶ１３１の場所は、アンテナ切替えおよび周波数制御ユニット２６を使用して設定される。ユニット２６のアンテナ切替え機能は、ＭＥＶ１３１の場所をハウジングの所望される位置に（つまりＸ−Ｙ平面に対して）横断方向に設定するために使用され、ユニット２６の周波数制御機能は、Ｚ軸に対してハウジング１００の内部にＭＥＶ１３１の高度を設定するために使用される。アンテナ切替えおよび周波数制御ユニット２６の動作は、図３Ａに関して上述されたアンテナ切替えユニット２１および図３Ｂに関して上述された周波数コントローラの動作に実質的に類似し、したがって簡略にするために詳しく説明されない。
【００７３】
見られるように、充電装置２３は、ハウジング１００、アンテナ１２１および１２２を含むアンテナアレイ１２０、ならびにアンテナ切替えおよび周波数制御ユニット２６を含む。また、図３Ｃは、アンテナ切替えおよび周波数制御ユニット２６を使用して、ＭＥＶ１３１の場所をＺ軸に沿って上下にシフトし、Ｚ軸の回りでＭＥＶ１３１を回転させ、Ｘ−Ｙ平面で側方に（右にもしくは左に）および／または後方にもしくは前方に、ＭＥＶ１３１をハウジング１００の中の１３３にある新しい場所に横断方向でシフトすることも例示する。
【００７４】
ここで、ハウジング１００の閉鎖空間での高周波ハーベスティング用の、いくつかの考えられる実施形態に係る充電装置２４を概略で示す図３を参照する。充電装置２４は、位相シフト制御ユニット２７を使用して充電装置２４のハウジング１００の中のＸ−Ｙ平面の所望される場所に、アンテナ設備１２０の送信によって生じるＭＥＶ１３１を配置するために構成される。
【００７５】
アンテナ設備１２０は、（たとえば、ハウジング１００の水平面で）一方が他方に対して９０°の角度で配置されたアンテナ１２１および１２２を含む。いくつかの実施形態では、設備１２０の両方のアンテナ１２１および１２２とも、同じ周波数であるが、送信される信号間に位相シフトがある高周波信号を送信する。高周波信号間の位相シフトは、位相シフト制御ユニット２７によって設定される。アンテナ設備１２０のアンテナから送信される信号間の位相シフトを設定すると、必要に応じて、ハウジング１００内部のＭＥＶ１３１の位置を変更すること、ならびにＭＥＶ１３１を右におよび左にシフトすること、ならびにＭＥＶ１３１をＺ軸の回りで時計回りにおよび反時計回りに回す／回転させることが可能になる。
【００７６】
図３Ｄに示される実施形態は、ハウジング内部のＸ−Ｙ平面でＭＥＶの位置を変更するための、図３Ａに例示される技法に対する変形解決策として使用され得る。
【００７７】
いくつかの実施形態では、位相シフト制御ユニット２７は、異なるアンテナ要素から送信される信号間の位相シフトを変更し、それによってたとえば１３１ｓでの一方の角状態から１３１ｒでの別の角状態に、および１３１ｓから１３１ｒの間の任意の他の中間位置でハウジング１００の中心軸２１２（Ｚ軸）の回りでＭＥＶ１３１を回転させること等の、ＭＥＶ１３１の時計回りの回転または反時計回りの回転を生じさせることによって、アンテナ設備１２０によって発せられる高周波を回転させるように構成される。
【００７８】
図３Ｅは、高周波ハーベスティング用に構成され、動作可能である、いくつかの考えられる実施形態に係る充電装置２９を概略で示す。充電装置２９は、ハウジング１００、図３Ａから図３Ｃに関して上述されたように一方が他方に対して垂直に配置された、１組のアンテナ要素１２１および１２２を含むアンテナ設備１２０、ならびに周波数および位相制御ユニット３６を含む。周波数および位相制御ユニット３６を使用して、充電装置２９は、アンテナ設備のアンテナから送信される信号の周波数を調整することによってＺ軸に沿った所望される位置にＭＥＶ１３１の高度を設定すること、およびアンテナから送信される信号間の位相差を変更し、それによってハウジング１００内部のＺ軸の回りでのＭＥＶ１３１の回転を生じさせることによってハウジング１００の内部のＸ−Ｙ平面でのＭＥＶ１３１の位置を設定することができる。
【００７９】
たとえば、アンテナから送信される信号の周波数、および送信信号間の位相シフトを適切に調整することによって、１３１でのＭＥＶの高度および角位置はともに新しい状態１３７に変更されてよく、新しい状態でＭＥＶは所定の角度Ｚ軸の回りで回転され、所定の距離Ｚ軸に沿ってシフトされる。
【００８０】
ここで、図４Ａから図４Ｂを参照する。図４Ａは、ハウジング１００、センサユニット５２０、送信アンテナ設備１２０、充電のためにハウジング１００内部に設置された装置１９０、および制御ユニット５４０を含む、いくつかの考えられる実施形態に係る充電装置５００を概略で示す。説明を簡略にするために、ＭＥＶを成形すること、Ｚ軸に沿った所望される場所にＭＥＶを配置すること、および／またはハウジング１００のＸ−Ｙ平面でＭＥＶを横断方向にシフトすること、および／またはハウジング１００内部のＺ軸の回りでＭＥＶを回転することを可能にする、図２Ａから図２Ｄ、および図３Ａから図３Ｅに関して上述され、示された要素のいずれも示されていない。ただし、これらの要素のいずれも図４Ａに示される充電装置５００で使用され得ることは明らかであるべきである。
【００８１】
上記に説明されたように、アンテナ設備１２０を通る高周波送信はＭＥＶ（不図示）を生じさせ、エネルギーは充電中の装置１９０に伝達される。ハウジング１００内部に配置されるセンサユニット５２０は、高周波を継時的に／周期的にサンプリングし、センサユニット５２０が設置される所定の場所でのハウジング１００内部のエネルギーレベルを示すデータを生成するように構成され、動作可能であってよい。センサユニット５２０によって生成されるデータは、受信されたデータを処理し、分析し、そのデータに基づいて装置１９０の充電のために実施される充電セッションについて多様な決定を下す制御ユニット５４０に転送される。
【００８２】
制御ユニット５４０は、データ記憶機能およびデータ処理機能を有する（たとえば、ＡＳＩＣ設計またはＦＰＧＡ設計を使用する）一種のプログラマブルコントローラであってよい。たとえば、制御５４０ユニットは、充電装置５００の動作にとって必要とされることがあるデータ、プログラムコード／モジュール、および任意の他の情報を記憶するためのメモリ５４０ｍ、ならびにメモリ５４０ｍに記憶されたプログラムを実行し、メモリ５４０ｍおよび／またはセンサユニット５２０から受信されたデータを処理し、受信されたまたは計算されたデータをメモリ５４０ｍに記憶するように構成され、動作可能であるプロセッサ（ＣＰＵ）５４０ｐを含んでよい。制御ユニット５４０は、たとえばセンサユニット５２０からデータを受信する等、（たとえば、無線で―ブルーツース、赤外線、ＺｉｇＢｅｅで、および／またはシリアル／パラレルデータ線／バス上で―ＵＡＲＴ、ＵＳＢ等）他の装置とデータを交換するように構成され、動作可能であるデータ転送インタフェース（Ｉ／Ｆ）５４０ｉをさらに含んでよい。
【００８３】
いくつかの考えられる実施形態では、制御ユニット５４０は、アンテナの他の送信パラメータを調整することだけではなく、アンテナ設備１２０からの送信の強度を上げる／下げるように構成され、動作可能である。制御ユニット５４０は、送信レベルおよび充電装置５００のハウジング１００内部の装置１９０の位置決めに従ってハウジング１００内部で生じるＭＥＶの位置決めを修正するようにさらに構成され、動作可能であってよい。したがって、充電中の装置１９０の位置は、ハウジング１００内部の固定的に所定の位置であってよく、それを示すデータはメモリ５４０ｍに記憶されてよい。
【００８４】
いくつかの考えられる実施形態では、制御ユニット５４０は、高周波エネルギーの最も効率的な伝達が達成される、高周波のパラメータに基づいてハウジング１００内部の充電中の装置１９０の場所を決定するように構成され、動作可能である。たとえば、および制限されることなく、ハウジング１００内部での装置１９０の場所は、装置１９０を充電するために最も効率的な高周波エネルギーが送達される高周波の周波数を決定すると計算され得る。
【００８５】
充電セッション中、充電ゾーン１３３近くのまたは充電ゾーン１３３での高周波の強度を示すデータがセンサユニット５２０から得られ、制御ユニット５４０によって処理される。一般に、センサユニット５２０から受信されたデータが、充電中の装置１９０が最大充電エネルギーを受け取っていることを示す限り、制御ユニット５４０は充電セッションと関連付けられたいかなる処置を実行することも必要とされない。
【００８６】
たとえば、考えられる実施形態では、センサユニット５２０は（たとえば、充電ゾーン１３３がセンサユニット５２０とアンテナ設備１２０との間に位置するように）充電ゾーン１３３の上方に位置してよく、センサユニット５２０から受信されるデータが所定の最小放射強度値と関連付けられている場合、制御ユニットは、充電中の装置１９０が最大充電エネルギーを受け取っている（つまり、送信高周波エネルギーが装置１９０の充電負荷によって大幅に消費されることを示している）と判断する。センサユニット５２０から得られるデータが、最小の所定の値を超える放射強度レベルを示す（つまり、高周波エネルギーが効率的に消費されていないことを示す）場合には、制御ユニット５４０によって、充電中の装置１９０が最大充電エネルギーを受け取っていないと判断され、制御ユニット５４０は対応して、送信パラメータを修正する、および／またはハウジング１００の内部にＭＥＶを配置して、アンテナ設備１２０から装置１９０のハーベスティングシステムへの高周波エネルギーの移送を改善するための処置を実施する。制御ユニット５４０は、図３Ａから図３Ｅに関して上述された処置のいずれか１つ（または組合せ）を実施して、アンテナ設備１２０から充電中の装置への高周波エネルギーの移送を最大化するために、ＭＥＶ１３１をハウジング１００内部で新しい位置に移動する／回転させるように構成されてよい。
【００８７】
いくつかの考えられる実施形態では、センサ５２０は、充電システム５００の較正、電磁放射線の最大強度が充電中の装置１９０の近傍に達する／存在することの検証、および充電中の装置１９０と制御ユニット５４０との間の通信の確立を含む、多様な異なる機能を提供するために使用される。センサユニット５２０を介して充電中の装置１９０と制御ユニット５４０との間で通信するための考えられる構成は、図４Ｂに概略で示される。
【００８８】
図４Ｂは、いくつかの考えられる実施形態に従って制御ユニット５４０と制御信号を通信するための、充電中の装置１９０に内部に含まれる、考えられる構成を示すブロック図である。見られるように、本実施形態では、受信（ハーベスティング）アンテナ５３１は、装置１９０のハーベスティングシステム５３５に、およびコントローラ５３７に接続されるアンテナ遮断切替え回路５３３に機能的に接続されている。装置１９０と充電装置５００の制御ユニット５４０との間の信号の送達は、制御信号が制御ユニット５４０と通信されなければならないときはいつも間欠で受信アンテナ５３１を選択的に切断するように構成され、動作可能であるアンテナ遮断切替え回路５３３を介して機能的に実行される。
【００８９】
結果的に、受信アンテナ５３１の切断に応じて、センサユニット５２０によって取得される信号は、周波数およびハーベスティングアンテナ５３１の遮断の持続時間に従って変わり／変化し、アンテナ遮断切替え回路５３３が受信アンテナ５３１を切り離すたびに、伝達されるエネルギーは、（充電負荷が切断されるので）装置１９０によって「捕まえ」られず、結果的に最大放射強度値が、伝達されるエネルギーの大部分を受け取るセンサユニット５２０によって得られる。
【００９０】
センサユニット５２０によって知覚されるハウジング１００内部の放射線の強度の変化は、センサユニット５２０から制御ユニット５４０に送信されるデータに反映される。制御ユニット５４０は、センサ５２０から受信されたデータを処理し、分析して、制御信号を符号化するために装置１９０のコントローラ５３７によって使用される放射強度の変化にパターンが存在するかを判断する。放射強度の測定された変化においてコントローラ５３７によって制御信号が符号化されているという判断に応えて、制御ユニット５４０は、符号化された制御信号に基づいてあらゆる必要とされる処置を実施する。たとえば、制御ユニット５４０は、充電セッションの効率を改善するために、センサユニットから受信されるデータに従って充電プロセスを適応してよい。
【００９１】
いくつかの考えられる実施形態では、装置１９０のコントローラ５３７によって適用される遮断の数およびパターンは（たとえば、充電装置５００および装置１９０のコントローラのファームウェアまたはソフトウェアでのデータに基づいて）所定である。たとえば、ある程度の所定の時間期間ごとに一度のアンテナの１回の遮断は、充電プロセスが最適に実行されている（つまり、最大充電エネルギーが装置１９０のハーベスティングユニット５３５によって受け取られている）ことを示してよい。係る所定の期間中の受信アンテナ５３１の４回の連続遮断は、装置１９０が完全に充電されていることを示してよい。係る所定期間中の受信アンテナ５３１の８回の連続遮断は、送信レベルを上げる必要性があることを示してよい。したがって、たとえば、制御ユニット５４０は、センサユニット５２０から異なるエネルギーレベルの読取りを受信してよく、遮断の数に従って、装置１９０の充電セッションのステータスおよび対応して実行される処置を決定する。
【００９２】
図５は、いくつかの実施形態に係る考えられる充電セッションを示すブロック図である。充電セッションは、上述されるように、この用途の充電装置のハウジング内部に充電可能装置を設置することによってステップ５０で開始される。通常、充電可能装置は、ハウジング内部の所定の充電ゾーンに設置される、または上述されるように、ハウジングに設けられた誘導手段によって所定の充電ゾーンに摺動される。次に、ステップ６１で、充電装置が作動し、高周波は充電装置のアンテナ設備から充電ゾーンに向かって送信される。充電対象の装置は、充電装置によって生成される高周波を検出し、ステップ５１で、装置は装置の電池を充電するために装置のハーベスティングシステムを作動させ、ステップ５２で充電プロセスを開始する。
【００９３】
ステップ６２で、充電装置は装置のハウジング内部の高周波を測定し、ステップ６３で、測定された高周波に基づいて、ＭＥＶが、装置に最大高周波充電エネルギーを効率的に移送するためにハウジング内部に適切に配置されているかどうかが判断される。ステップ６３で、高周波エネルギーが効率的に装置に移送されていないと判断されると、ステップ６４で、送信パラメータがハウジング内部でＭＥＶを移動するおよび／または回転させるために調整されて、充電プロセスを改善し、制御はステップ６１に返される。ステップ６１から６４の高周波の測定および調整は、ステップ６３で高周波エネルギーが充電中の装置に効率的に送達され、充電セッションの効率が改善されていると判断されるまで、多数回繰り返されてよい。
【００９４】
ステップ５３に示されるように、充電中の装置はときどき（または周期的に）充電プロセスの効率を決定するように構成されてよい。装置で、充電プロセスを改善するために調整が必要とされると判断されると、制御はステップ５４に渡されて、（たとえば、アンテナ遮断回路網５３３を使用して）ハウジング内部の高周波の変化を誘発することによって制御信号を符号化する。それ以外の場合、ステップ５３で、充電プロセスが適切であると判断されると、制御はステップ５２に返され、そのまま充電プロセスを進める。ステップ５５で、充電中の装置の電池が完全に充電されているかどうかが判断される。追加の変更が必要とされる場合には、制御はステップ５２に返されて、充電プロセスを進め、それ以外の場合、電池が十分に充電されていると判断されると、ステップ５６で、それぞれの制御信号が、充電プロセスが終了されなければならないと充電装置に示すために高周波の変化を誘発することによって符号化され、制御がステップ５７に渡され、装置はハーベスティングシステムの動作を停止し、充電を終了する。
【００９５】
ステップ６３で、高周波エネルギーが充電中の装置に効率的に移送されていると、充電装置で判断されると、制御はステップ６５に渡され、充電中の装置のコントローラによって誘発されてよい、ハウジング内部の高周波の強度の変動があるかどうかがチェックされる。係る変化が検出されない場合、制御はステップ６１に渡されて、充電セッションを進める。高周波の変化がステップ６５で検出される場合、ステップ６６で、変化を誘発する充電装置によって復号されるデータ（たとえば、制御信号）が復号され、分析される。ステップ６７で、検出された変化において復号された制御信号が、高周波の調整が必要であることを示すかどうかが判断される。係る調整が必要とされる場合には、制御はステップ６４に渡されて、本書に上述されるように、充電プロセスの効率を改善するために必要とされるあらゆる調整を実施する。
【００９６】
検出された信号が、調整が必要とされることを示さない場合には、ステップ６８で、検出された信号が、装置が装置に充電セッションを終了するように命令することを示す場合、制御はステップ６９に渡され、充電装置は高周波の発射を停止し、充電セッションを終了する。それ以外の場合、処置が実施されない（たとえば、高周波の検出された変化が充電装置にデータを転送するために使用された、または復号が誘発された変化で制御信号／データを認識できなかった）場合には、制御はステップ６１に返されて、充電セッションを進める。
実施例
【００９７】
以下の実施例では、充電装置のハウジングの内部空洞の多様な構成が、コンピュータシミュレーションソフトウェア（ＣＳＴ  ３Ｄ電磁場シミュレーション）を使用して試験された。以下の実施例の内部空洞の寸法は以下の通りである。
実施例１、実施例２、および実施例３では：長さ７０から１００ｍｍ
幅／直径：７０〜９０ｍｍ、および
実施例３では、                      高さ：１０〜３０ｍｍ
すべての実施例で、アンテナ設備平面とＭＥＶ／充電ゾーンとの間の距離は（空洞の所与の幾何学形状の場合、発せられる放射線の周波数に応じて）約２０〜５０ｍｍである。
実施例１（円筒内部空間）
【００９８】
この実験は、円筒形状のハウジング構造６ｈでの高周波送達の効率を試験した。図６Ａは実験のセットアップを概略で示し、ハウジング６ｈの内部に配置された送信アンテナ６−１および受信アンテナ６−２が充電プロセスをシミュレーションするために使用された。送信アンテナ６−１によって発せられた１ワットの高周波電力は、高周波の強度を測定するように構成された受信アンテナ６−２によって受け取られる。図６Ｂに示される結果は、測定高周波電力および送信アンテナ６−１によって送信される総高周波送信電力との比を反映する。
【００９９】
図６Ｂに見られるように、本実施例での電力損失は、２．３７〜２．４３ＧＨｚ周波数範囲で０と０．０５ｄＢとの間である（９０−１００％）。
実施例２（円錐ハウジング）
【０１００】
本実験では、先細ハウジング（円錐台形）構成が試験された。実験のセットアップおよび測定結果は、それぞれ図７Ａおよび図７Ｂに示される。実施例１でのように、送信アンテナ７−１および受信アンテナ７−２は、先細ハウジング構造７ｈの内部の充電プロセスをシミュレーションするために使用された。図７Ｂに見られるように、本実験の電力損失は、２．４４〜２．４７ＧＨｚ周波数範囲で０と−０．０５ｄＢとの間である。
実施例３（矩形ハウジング）
【０１０１】
本実験では、矩形ハウジング構成が試験された。実験のセットアップおよび測定結果は、それぞれ図８Ａおよび図８Ｂに示される。上述の例においてのように、送信アンテナ８−１および受信アンテナ８−２が、矩形ハウジング構造８ｈ内部の充電プロセスをシミュレーションするために使用された。図８Ｂは、送信アンテナ８−１と受信アンテナ８−２との間の高周波エネルギー伝達を試験するために得られたシミュレーション結果を示す。
【０１０２】
本明細書に述べられる変形態様の説明および添付図が、本発明の範囲を制限することなく、本発明のよりよい理解のためにのみ役立つことが明らかであるべきである。また、本明細書を読んだ後に、当業者が、依然として本発明の対象となるだろう添付の図、および上述された変形態様に対して調整または補正を加えることができるだろうことも明らかであるべきである。
【０１０３】
本開示の多様な特長は単一の実施形態との関連で説明されてよいが、特長は別個にまたは任意の適切な組合せで提供され得る。逆に、明確にするために、本開示は別々の実施形態との関連で本書に説明されてよいが、本開示は単一の実施形態で実装されてもよい。さらに、本開示が多様な方法で実施される、または実践されてよいこと、および本開示が、以下に本書で説明される例示的な実施形態以外の実施形態で実装されてよいことも理解されるべきである。特許請求の範囲だけではなく、本説明に提示される説明、例、および材料も制限として解釈されるべきではなく、むしろ実例的と解釈されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
2018110524.tif 000009
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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