(57)【要約】【課題】  ハイブリッドパワートランスミッタにより供給された各種のエネルギーの組み合わせを用いて、使用可能なエネルギーをワイヤレス動力源に配給するためのシステムを提供する。【解決手段】  エネルギー供給システムは、第１の種類のエネルギーおよび第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをワイヤレス発信するためのトランスミッタ（１８）を含む。本システムは、第１の種類のエネルギーをワイヤレス受信し、それを使用可能なエネルギーに変換するためのレシーバ（２０）を含む。パワーをワイヤレス送信するためのトランスミッタ（１８）。ワイヤレスで送信されたパワーを受信するためのレシーバ（２０）。エネルギー供給方法。【代表図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の種類のエネルギーおよび前記第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをワイヤレス発信するためのトランスミッタと、
前記第１の種類のエネルギーをワイヤレス受信し、それを使用可能なエネルギーに変換するためのレシーバと、を備えるエネルギー供給システム。
【請求項２】
前記第１および第２のエネルギーが前記トランスミッタから同時に発信される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１および第２のエネルギーが前記トランスミッタから異なる時間に発信される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の種類のエネルギーがＲＦエネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
コンポーネントを含み、前記レシーバは、前記第２の種類のエネルギーを受信するとともに、前記コンポーネントに接続された、前記第１および第２の種類のエネルギーを使用可能なエネルギーに変換するパワー取出器を少なくとも含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記使用可能なエネルギーが電気エネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記レシーバが、前記第１の種類のエネルギーと同時に前記第２の種類のエネルギーを受信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記レシーバが、前記第１の種類のエネルギーを受信するときと異なる時間に前記第２の種類のエネルギーを受信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記受信機が前記第２の種類のエネルギーをワイヤレス受信し、それを使用可能なエネルギーに変換して前記コンポーネントを駆動する、請求項５に記載のシステム。
【請求項１０】
前記トランスミッタが、前記第１および第２の種類のエネルギーを発信する第１の放出点を少なくとも含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記レシーバが、前記第１および第２の種類のエネルギーを受信する第１の受信点を少なくとも含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記トランスミッタが、前記第１および第２の種類のエネルギーをそれぞれ発信する第１の放出点および第２の放出点を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１の放出点が第１のカバレージエリアを有し、前記第２の放出点が第２のカバレージエリアを有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１および第２の到達エリアが重なっている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１の種類のエネルギーおよび前記第２の種類のエネルギーが、ＲＦ、誘導、静電容量、可視光、赤外光、紫外光、太陽光、亜音波、音波、超音波、振動、風、または圧力のいずれかである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１の放出点が近距離アンテナを有し、前記第２の放出点が遠距離アンテナを有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記トランスミッタが、前記近距離アンテナに接続され第１の周波数でパワーを生じさせる第１の周波数のジェネレータ、および前記遠距離アンテナに接続され第２の周波数でパワーを生じさせる第２の周波数のジェネレータを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記トランスミッタが、前記第１および第２の周波数のジェネレータに接続された増幅器を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記トランスミッタが、前記第１および第２の周波数のジェネレータと電気通信するコントローラであって、所与の時間にいずれのアンテナがパワーを送信するかを決定するコントローラを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記コントローラが、前記パワーを、前記第１および第２の周波数のジェネレータによりパルス化させる、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記トランスミッタが、前記第１および第２の周波数のジェネレータと電気通信する結合器を含む、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記トランスミッタが、前記結合器に接続されたスイッチを含み、前記結合器は、前記第１の周波数および前記第２の周波数のパワーを結合して前記スイッチへの１つの送信とし、前記スイッチは前記１つの送信を、前記第１の放出点もしくは前記第２の放出点に向けるか、またはいずれの放出点にも向けない、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１の放出点は、前記第２の周波数において前記第１の放出点からパワーがほとんど送信されないように、前記第２の周波数に関して高インピーダンスを有し、前記第２の放出点は、前記第１の周波数において前記第２の放出点からパワーがほとんど送信されないように、前記第１の周波数に関して高インピーダンスを有する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記トランスミッタが、前記スイッチと電気通信する直列サーキュレータであって、反射またはフィードバックを整合負荷へルートを変更する直列サーキュレータを含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記トランスミッタが、前記近距離アンテナおよび前記遠距離アンテナと電気通信するデュアル周波数ジェネレータであって、前記近距離アンテナへ第１の周波数で、前記遠距離アンテナへ第２の周波数でパワーを送信するデュアル周波数ジェネレータを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２６】
前記トランスミッタが、前記デュアル周波数ジェネレータおよび前記近距離アンテナと電気通信するとともにそれらの間に配設された第１の増幅器、ならびに前記デュアル周波数ジェネレータおよび前記遠距離アンテナと電気通信するとともにそれらの間に配設された第２の増幅器を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記トランスミッタが、前記デュアル周波数ジェネレータならびに前記近距離および遠距離アンテナと電気通信するコントローラであって、所与の時間にいずれのアンテナがパワーを送信するかを制御するコントローラを含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記トランスミッタが、周波数ジェネレータと、前記周波数ジェネレータと電気通信し、前記周波数ジェネレータがパワーを生じさせる周波数を制御するコントローラと、前記コントローラと電気通信し、前記コントローラにより制御される増幅器と、前記コントローラと電気通信し、前記コントローラの制御により前記パワーを前記近距離アンテナおよび前記遠距離アンテナに向けるスイッチとを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２９】
ＲＦおよび磁気エネルギーの両方を送信するデュアルバンドアンテナ／コイルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記デュアルバンドアンテナ／コイルが広帯域アンテナを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記レシーバが、前記第１のエネルギーを受信する第１の受信点、および前記第２のエネルギーを受信する第２の受信点を少なくとも含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３２】
前記受信機が第１の整流回路および第２の整流回路を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第１の整流回路が磁気エネルギーを受信および変換し、前記第２の整流回路がＲＦエネルギーを受信および変換する、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記第１の受信点が、前記第１の整流回路と電気通信する近距離アンテナを含み、前記第２の受信点が、前記第２の整流回路と電気通信する遠距離アンテナを含む、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記レシーバが、前記近距離アンテナおよび前記遠距離アンテナと電気表示する電荷蓄積コンポーネントを含む、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記レシーバが、前記整流回路を制御するコントローラを含む、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記レシーバが、デュアルバンドまたは広帯域整流回路を含む、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３８】
前記レシーバが、前記デュアルバンドまたは広帯域整流回路を制御するためのコントローラを含む、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記近距離アンテナのインピーダンスが前記遠距離アンテナに影響せず、前記遠距離アンテナのインピーダンスが前記近距離アンテナに影響しない、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記近距離アンテナのインピーダンスが、前記遠距離アンテナの前記デュアルバンドまたは広帯域整流回路へのインピーダンス整合を助けるのに使用され、前記遠距離アンテナのインピーダンスが、前記近距離アンテナの前記デュアルバンドまたは広帯域整流回路へのインピーダンス整合を助けるのに使用される、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記近距離アンテナおよび前記遠距離アンテナが、磁気および電磁気の両方を捕捉するコンポーネントを含む単一の構造である、請求項３４に記載のシステム。
【請求項４２】
前記構造が、近距離エネルギーを受信するための第１のポート、および遠距離エネルギーを受信するための第２のポートを有する、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記レシーバが、前記第１のポートおよび前記第２のポートを互いに電気的に絶縁するフィルタを含む、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記構造が、近距離磁気エネルギーおよび遠距離電磁気エネルギーの両方を受信する単一のポートを有する、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４５】
前記遠距離アンテナが、脚部を有するダイポールを含み、前記近距離アンテナが、前記ダイポールの一部に巻回されたコイルを含む、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記第１の受信点および前記第２の受信点が、デバイスを駆動するために該デバイスと電気通信する、請求項３１に記載のシステム。
【請求項４７】
前記レシーバが、デバイスを駆動するために、前記デバイス、前記第１の受信点、および前記第２の受信点にそれぞれ電気的に接続された第１の変換回路および第２の変換回路を含む、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記レシーバが、充電のために前記第１の受信点および前記第２の受信点と電気通信する電荷蓄積コンポーネントを含む、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４９】
前記レシーバが、前記第１および第２の種類のエネルギーを使用可能なエネルギーに変換するための単一の変換回路を含む、請求項３１に記載のシステム。
【請求項５０】
前記第１の種類のエネルギーがＲＦエネルギーであり、前記第２の種類のエネルギーが光エネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５１】
前記第１の種類のエネルギーがＲＦエネルギーであり、前記第２の種類のエネルギーが音波エネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５２】
前記第１の種類のエネルギーがＲＦエネルギーであり、前記第２の種類のエネルギーが振動エネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記第１の種類のエネルギーがＲＦエネルギーであり、前記第２の種類のエネルギーが風エネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５４】
前記第１の種類のエネルギーがＲＦエネルギーであり、前記第２の種類のエネルギーが熱エネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５５】
前記第１の種類のエネルギーがＲＦエネルギーであり、前記第２の種類のエネルギーが圧力エネルギーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５６】
トランスミッタハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、第１の種類のワイヤレスエネルギーを生じさせるための第１のエネルギージェネレータと、
前記ハウジングに取り付けられ、前記第１の種類のワイヤレスエネルギーと異なる第２の種類のワイヤレスエネルギーを生じさせるための少なくとも第２のエネルギージェネレータと、を備える、パワーをワイヤレス送信するためのトランスミッタ。
【請求項５７】
レシーバハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、第１の種類のエネルギーをワイヤレス受信するとともに前記第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをワイヤレス受信し、前記第１および第２のエネルギーを使用可能なエネルギーに変換するための少なくともパワー取出器と、を備える、パワーをワイヤレス受信するためのレシーバ。
【請求項５８】
第１の種類のエネルギーおよび前記第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをトランスミッタからワイヤレス発信するステップと、
前記第１の種類のエネルギーをレシーバでワイヤレス受信するステップと、
コンポーネントを駆動するため、前記第１の種類のエネルギーを前記レシーバで使用可能なエネルギーに変換するステップと、を含む、エネルギー供給方法。
【請求項５９】
前記受信するステップが、前記第１の種類のエネルギーおよび少なくとも前記第２の種類のエネルギーを前記レシーバでワイヤレス受信するステップを含み、前記変換するステップが、前記コンポーネントを駆動するため、前記第１の種類のエネルギーおよび前記第２の種類のエネルギーを前記レシーバで使用可能なエネルギーに変換するステップを含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
ｎ種類のエネルギーをワイヤレス発信するためのトランスミッタであって、ｎは２以上の整数であり、前記ｎ種類のエネルギーのそれぞれは互いに異なり、
前記ｎ種類のエネルギーをワイヤレス受信し、前記ｎ種類のエネルギーのそれぞれを使用可能なエネルギーに変換するためのレシーバと、を備えるエネルギー供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類以上のエネルギーを組み合わせてワイヤレスパワー伝送を行うパワーを取り出すトランスミッタ、レシーバおよびシステムを対象とする。本発明は、エネルギー源として好ましくは無線周波数（ＲＦ）エネルギーを使用する。
【背景技術】
【０００２】
プロセッサ能力の拡張および所要電力の低減に伴い、ワイヤまたは電源コードから完全に解放された状態で動作するデバイスが爆発的に広がっている。これらの「非接続型」デバイスには、携帯電話およびワイヤレスキーボードや、建設物のセンサおよびアクティブ無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグなどがある。
【０００３】
これらの非接続型デバイスの技術者および設計者は、設計上の主要なパラメータとして主にバッテリを使用して、ポータブル動力源の制約に対処しなければならない。プロセッサおよびポータブルデバイスの性能が（ムーアの法則によれば）１８〜２４ヶ月で２倍になるのに対し、バッテリ技術は、容量について見た場合、年間で６％向上しているにすぎない。
【０００４】
消費電力に配慮した設計および最新のバッテリ技術をもってしても、物流や建設物の自動化など多くの非接続型デバイスを要求するアプリケーションにおいて、多くのデバイスが生涯コストおよびメンテナンス要件の点で条件に合わない。双方向通信を必要とする今日のデバイスでは、３〜１８ヶ月毎の計画的メンテナンスにおいてデバイスの動力源（典型的にはバッテリ）を交換または充電することが要求される。公共料金の自動メータ読取器など信号を受信せず自らの状態を発するのみの一方向型デバイスでは、バッテリの持ちが比較的よく、典型的には１０年以内に交換すれば足りる。いずれの種類のデバイスにも、計画的な動力源メンテナンスはコストがかかり、デバイスの監視および／または制御の対象であるシステム全体に重大な影響を与えかねない。メンテナンスを非計画的に行う場合は、よりコストがかかり影響が大きい。マクロ的に見れば、内部バッテリの関連コストが比較的高いことが、現実的に、すなわち経済的に存続できるように、設置可能なデバイス数を減少させているとも言える。
【０００５】
非接続型デバイスの電力問題の理想的な解決策は、環境から十分なエネルギーを収集して利用することのできるデバイスまたはシステムである。利用されたエネルギーは、非接続型デバイスを直接駆動するか、または動力源の強化に用いられることになろう。しかし、この理想的な解決策は、環境中のエネルギーが乏しいことや専用のエネルギー供給装置の使用可能性を制限する場所的制約により、必ずしも実施可能とは限らない。
【０００６】
これらの要因を考慮し、理想的な状況およびより制限的な環境に解決策を提供するシステムに対するニーズが存在する。
【０００７】
誘導結合（近距離）によりデバイスを駆動することが知られている。誘導結合によるパワー伝送では、デバイスがパワー送信源に比較的近接していることが要求される。RFID Handbook（Klaus Finkenzeller著）では、誘導結合領域を、トランスミッタとレシーバとの間の距離がラムダの０．１６倍未満（ラムダはＲＦ波の波長とする）と定義している。
【０００８】
ＲＦ波の取り出し（遠距離）によりデバイスを駆動することが知られている。遠距離領域は、ラムダの０．１６倍を超える距離である。
【０００９】
太陽光、音響、振動、紫外線、赤外線、熱、風、圧力、磁気、誘導、静電容量、および他の種類のエネルギーを使用してデバイスを駆動することが知られている。
【００１０】
送信および／または受信された各種のエネルギーの様々な組み合わせを使用してパワーを伝送するシステムに対するニーズが存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、ハイブリッドパワートランスミッタにより供給された各種のエネルギーの組み合わせを用いて、使用可能なエネルギーをワイヤレス動力源に配給するためのシステムを提供することである。供給されたパワーは、デバイスを充電もしくは再充電するか、またはデバイスを直接駆動するのに用いられる。
【００１２】
本発明とともに使用するのに適した、各種の負荷に対して高効率でＲＦ整流を行うための方法および装置が、米国仮特許出願第６０／７２９，７９２号明細書に詳細に記載されており、かかる明細書は、参照により本明細書に組み込まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、１つ以上のソースから送信されたエネルギーを収集する１つ以上のレシーバに関する。エネルギーの収集後、レシーバは、変換回路、パワー取出器またはエネルギー取出器を使用して、エネルギーを直流（ＤＣ）パワーなどの目的デバイスにより使用可能な形態のパワーに変換する。目的デバイスには、ワイヤレスセンサ、ソリッドステート照明、またはバッテリの再充電などがある。本発明の焦点は、複数種類のエネルギーを１つ以上のレシーバに送信する方法の説明にある。１つのトランスミッタが２種類以上のエネルギーを送信してもよく、１つのレシーバが２種類以上のエネルギーを受信してもよい。所与のエリアに１種類のエネルギーのトランスミッタを２つ以上設け、トランスミッタのネットワークを構成してもよい。逆に、１台のトランスミッタまたはトランスミッタのネットワークからエネルギーを受信するためのレシーバを２つ以上設けてもよい。同様に、１台以上のレシーバが、１台のトランスミッタまたはトランスミッタのネットワークからエネルギーを受信してもよい。
【００１４】
本発明は、エネルギー供給システムに関する。本システムは、第１の種類のエネルギーおよび第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをワイヤレス発信するためのトランスミッタを備える。本システムは、第１の種類のエネルギーをワイヤレス受信し、それを使用可能なエネルギーに変換するためのレシーバを備える。
【００１５】
本発明は、パワーをワイヤレス送信するためのトランスミッタに関する。トランスミッタは、トランスミッタハウジングを備える。トランスミッタは、ハウジングに取り付けられた、第１の種類のワイヤレスエネルギーを生じさせるための第１のエネルギージェネレータを備える。トランスミッタは、ハウジングに取り付けられた、第１の種類のワイヤレスエネルギーと異なる第２の種類のワイヤレスエネルギーを生じさせるための少なくとも第２のエネルギージェネレータを備える。
【００１６】
本発明は、ワイヤレスで送信されたパワーを受信するためのレシーバに関する。レシーバは、レシーバハウジングを備える。レシーバは、ハウジングに取り付けられたパワー取出器であって、第１の種類のエネルギーをワイヤレス受信するとともに第１の種類のエネルギーと異なる第２の種類のエネルギーをワイヤレス受信し、第１および第２のエネルギーを使用可能なエネルギーに変換するためのパワー取出器を少なくとも備える。
【００１７】
本発明は、エネルギー供給方法に関する。本方法は、第１の種類のエネルギーおよび第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをトランスミッタからワイヤレス発信するステップを含む。第１の種類のエネルギーをレシーバでワイヤレス受信するステップを含む。コンポーネントを駆動するため、第１の種類のエネルギーをレシーバで使用可能なエネルギーに変換するステップを含む。
【００１８】
本発明は、パワーをワイヤレス送信するためのトランスミッタに関する。トランスミッタは、第１の種類のワイヤレスエネルギーをワイヤレスで生じさせるための第１のエネルギージェネレータを備える。トランスミッタは、第１の種類のワイヤレスエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のワイヤレスエネルギーをワイヤレスで生じさせるための少なくとも第２のエネルギージェネレータを備える。トランスミッタは、第１のエネルギージェネレータに接続された第１の放出点を少なくとも含み、トランスミッタは、第１の放出点から第１のエネルギーをワイヤレス発信する。
【００１９】
本発明は、ワイヤレスで送信されたパワーを受信するためのレシーバに関する。レシーバは、第１の種類のエネルギーをワイヤレス受信するとともに第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをワイヤレス受信するための第１の受信点を少なくとも備える。レシーバは、受信点に接続され、第１および第２のエネルギーを使用可能なエネルギーに変換するためのパワー取出器を備える。
【００２０】
本発明は、エネルギー供給システムに関する。本システムは、ｎ種類のエネルギーをワイヤレス発信するためのトランスミッタを備え、ｎは２以上の整数であり、ｎ種類のエネルギーのそれぞれは互いに異なる。本システムは、ｎ種類のエネルギーをワイヤレス受信し、ｎ種類のエネルギーのそれぞれを使用可能なエネルギーに変換するためのレシーバを備える。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図２】本発明によるハイブリッドパワーレシーバの説明図である。
【図３】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの説明図である。
【図４】本発明によるハイブリッドパワーネットワークの説明図である。
【図５】誘導およびＲＦエネルギーを使用するハイブリッドパワーシステムの説明図である。
【図６】コイルおよびアンテナを通じてそれぞれ送信された誘導およびＲＦエネルギーを使用するハイブリッドパワーシステムの説明図である。
【図７】コイルおよびアンテナを通じてそれぞれ送信された誘導およびＲＦエネルギーを使用するハイブリッドパワーシステムの説明図である。両方の種類のエネルギーについてのカバレージエリアを示す。
【図８】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの変形例の説明図である。
【図９】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの変形例の説明図である。
【図１０】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの変形例の説明図である。
【図１１】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの変形例の説明図である。
【図１２】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの変形例の説明図である。
【図１３】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの変形例の説明図である。
【図１４】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの変形例の説明図である。
【図１５】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの変形例の説明図である。
【図１６】本発明によるハイブリッドパワートランスミッタの変形例の説明図である。
【図１７】本発明によるハイブリッドパワーレシーバの変形例の説明図である。
【図１８】本発明によるハイブリッドパワーレシーバの変形例の説明図である。
【図１９】本発明によるハイブリッドパワーレシーバの変形例の説明図である。
【図２０】本発明によるハイブリッドパワーレシーバの変形例の説明図である。
【図２１】ハイブリッド近距離および遠距離アンテナを使用するハイブリッドパワートランスミッタの説明図である。
【図２２】ハイブリッド近距離および遠距離アンテナを使用するハイブリッドパワーレシーバの説明図である。
【図２３】本発明によるアンテナの説明図である。
【図２４】本発明によるアンテナの説明図である。
【図２５】本発明によるアンテナの説明図である。
【図２６】本発明によるアンテナの説明図である。
【図２７】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図２８】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図２９】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図３０】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図３１】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図３２】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図３３】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図３４】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図３５】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図３６】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図３７】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【図３８】ＲＦエネルギーを他の種類のエネルギーとともに使用する本発明によるデバイスを充電するための装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付図面とともに以下の説明から、本発明の完全なる理解が得られよう。同様の参照符号は、一貫して同様の要素を示す。
【００２３】
以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「頂部」、「底部」の各用語およびそれらの派生語は、本発明においては図面における向きに準じて解釈されるものとする。ただし、本発明は、そうでないことを明記しない限り、各種の代替的な変形およびステップ順序を取り得ることは言うまでもない。また、添付図面に示す、および以下の明細書に記載の特定のデバイスおよびプロセスは、単に本発明の例示的な実施形態であることも言うまでもない。よって、本明細書において開示の実施形態に関する特定の寸法および物理特性は、限定的であると解釈すべきではない。
【００２４】
本発明は、エネルギー供給システム１０に関する。システム１０は、第１の種類のエネルギーおよび第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをワイヤレス発信するためのトランスミッタ１２を備える。システム１０は、第１の種類のエネルギーをワイヤレス受信し、それを使用可能なエネルギーに変換するためのレシーバ１４を備える。
【００２５】
第１および第２のエネルギーは、トランスミッタ１２から同時に発信されてもよい。第１および第２のエネルギーは、トランスミッタ１２から異なる時間に発信されてもよい。トランスミッタ１２は、第１および第２の種類のエネルギーを発信する第１の放出点２６を少なくとも含んでもよい。好ましくは、第１の種類のエネルギーがＲＦエネルギーである。レシーバ１４は、コンポーネントに接続され、第１および第２のエネルギーを使用可能なエネルギーに変換するパワー取出器１６を含んでもよい。
【００２６】
好ましくは、使用可能なエネルギーが電気エネルギーである。レシーバ１４は、第１および第２の種類のエネルギーを同時に受信してもよい。レシーバ１４は、第１および第２の種類のエネルギーを異なる時間に受信してもよい。レシーバ１４は、第１および第２のエネルギーを受信する第１の受信点２８を少なくとも含んでもよい。受信機１４は、第２の種類のエネルギーをワイヤレス受信し、それを使用可能なエネルギーに変換してコンポーネントを駆動してもよい。
【００２７】
トランスミッタ１２は、第１および第２の種類のエネルギーをそれぞれ発信する第１の放出点２６および第２の放出点３０を含んでもよい。第１の放出点２６は第１のカバレージエリアを有してもよく、第２の放出点３０は第２のカバレージエリアを有してもよい。第１および第２のカバレージエリアは重なっていてもよい。
【００２８】
第１の種類のエネルギーおよび第２の種類のエネルギーは、機械的、電気的または光学的なものでよく、より詳細にはＲＦ、誘導、静電容量、可視光、赤外光、紫外光、太陽光、亜音波、音波、超音波、振動、風、または圧力のいずれかでよい。
【００２９】
第１の放出点２６は近距離アンテナ４２を含み、第２の放出点３０は遠距離アンテナ４２を含んでもよい。トランスミッタ１２は、近距離アンテナ４２に接続され第１の周波数でパワーを生じさせる第１の周波数のジェネレータ５０、および遠距離アンテナ４２に接続され第２の周波数でパワーを生じさせる第２の周波数のジェネレータ５０を含んでもよい。トランスミッタ１２は、第１および第２の周波数のジェネレータ５０に接続された増幅器４８を含んでもよい。トランスミッタ１２は、第１および第２の周波数のジェネレータ５０と電気通信し、所与の時間にいずれのアンテナ４２がパワーを送信するかを決定するコントローラ４６を含んでもよい。コントローラ４６はパワーを、第１および第２の周波数のジェネレータ５０によりパルス化させてもよい。
【００３０】
トランスミッタ１２は、第１および第２の周波数のジェネレータ５０と電気通信する結合器５４を含んでもよい。トランスミッタ１２は、結合器５４に接続されたスイッチ５２を含んでもよく、結合器５４は、第１の周波数および前記第２の周波数のパワーを結合してスイッチ５２への１つの送信とし、スイッチ５２はその１つの送信を、第１の放出点２６もしくは第２の放出点３０に向けるか、またはいずれの放出点にも向けない。第１の放出点２６は、第２の周波数において第１の放出点２６からパワーがほとんど送信されないように、第２の周波数に関して高インピーダンスを有してもよく、第２の放出点３０は、第１の周波数において第２の放出点３０からパワーがほとんど送信されないように、第１の周波数に関して高インピーダンスを有してもよい。トランスミッタ１２は、スイッチ５２と電気通信し、反射またはフィードバックを整合負荷へルートを変更する直列サーキュレータを含んでもよい。
【００３１】
トランスミッタ１２は、近距離アンテナ４２および遠距離アンテナ４２と電気通信し、近距離アンテナ４２へは第１の周波数で、遠距離アンテナ４２へは第２の周波数でパワーを送信するデュアル周波数ジェネレータ５０を含んでもよい。トランスミッタ１２は、デュアル周波数ジェネレータ５０および近距離アンテナ４２と電気通信するとともにそれらの間に配設された第１の増幅器４８、ならびにデュアル周波数ジェネレータ５０および遠距離アンテナ４２と電気通信するとともにそれらの間に配設された第２の増幅器４８を含んでもよい。トランスミッタ１２は、デュアル周波数ジェネレータ５０ならびに近距離および遠距離アンテナ４２と電気通信し、所与の時間にいずれのアンテナ４２がパワーを送信するかを制御するコントローラ４６を含んでもよい。
【００３２】
トランスミッタ１２は、周波数ジェネレータ５０と、周波数ジェネレータ５０と電気通信し、周波数ジェネレータ５０がパワーを生じさせる周波数を制御するコントローラ４６と、コントローラ４６と電気通信し、やはりコントローラ４６により制御される増幅器４８と、コントローラ４６と電気通信し、コントローラ４６の制御によりパワーを近距離アンテナ４２および遠距離アンテナ４２に向けるスイッチ５２とを含んでもよい。
【００３３】
システム１０は、ＲＦおよび磁気エネルギーの両方を送信するデュアルバンドアンテナ４２／コイル４０を含んでもよい。
【００３４】
デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０は広帯域アンテナ４２を含んでもよい。
【００３５】
レシーバ１４は、第１のエネルギーを受信する第１の受信点２８、および第２のエネルギーを受信する第２の受信点３２を少なくとも含んでもよい。受信機１４は、第１の整流回路および第２の整流回路を含んでもよい。第１の整流回路は磁気エネルギーを受信および変換してもよく、第２の整流回路はＲＦエネルギーを受信および変換してもよい。第１の受信点２８は、第１の整流回路と電気通信する近距離アンテナ４２を含んでもよく、第２の受信点３２は、第２の整流回路と電気通信する遠距離アンテナ４２を含んでもよい。レシーバ１４は、近距離アンテナ４２および遠距離アンテナ４２と電気表示する電荷蓄積３４コンポーネントを含んでもよい。
【００３６】
レシーバ１４は、整流回路を制御するコントローラ４６を含んでもよい。レシーバ１４は、デュアルバンドまたは広帯域整流回路を含んでもよい。レシーバ１４は、デュアルバンドまたは広帯域整流回路を制御するためのコントローラ４６を含んでもよい。近距離アンテナ４２のインピーダンスは、遠距離アンテナ４２に影響しない程度であってもよく、遠距離アンテナ４２のインピーダンスは、近距離アンテナ４２に影響しない程度であってもよい。
【００３７】
近距離アンテナ４２のインピーダンスが、遠距離アンテナ４２のデュアルバンドまたは広帯域整流回路へのインピーダンス整合を助けるのに使用されてもよく、遠距離アンテナ４２のインピーダンスが、近距離アンテナ４２のデュアルバンドまたは広帯域整流回路へのインピーダンス整合を助けるのに使用されてもよい。
【００３８】
近距離アンテナ４２および遠距離アンテナ４２は、磁気および電磁気を捕捉するコンポーネントの両方を含む単一の構造であってもよい。この構造は、近距離エネルギーを受信するための第１のポート、および遠距離エネルギーを受信するための第２のポートを有してもよい。レシーバ１４は、第１のポートおよび第２のポートを互いに電気的に絶縁するフィルタを含んでもよい。この構造は、近距離磁気エネルギーおよび遠距離電磁気エネルギーの両方を受信する単一のポートを有してもよい。遠距離アンテナ４２は、脚部を有するダイポールを含んでもよく、近距離アンテナ４２は、ダイポールの一部に巻回されたコイル４０を含んでもよい。
【００３９】
好ましくは、第１の受信点２８および第２の受信点３２がデバイス３６と電気通信し、デバイス３６を駆動する。レシーバ１４は、デバイス３６ならびに第１の受信点２８および第２の受信点３２にそれぞれ電気的に接続され、デバイス３６を駆動するための第１の変換回路および第２の変換回路を含んでもよい。
【００４０】
レシーバ１４は、第１の受信点２８および第２の受信点３２と電気通信し、それにより充電される電荷蓄積３４コンポーネントを含んでもよい。
【００４１】
レシーバ１４は、第１および第２の種類のエネルギーを使用可能なエネルギーに変換するための単一の変換回路３８を含んでもよい。
【００４２】
第１の種類のエネルギーはＲＦエネルギーであってもよく、第２の種類のエネルギーは光エネルギーであってもよい。第１の種類のエネルギーはＲＦエネルギーであってもよく、第２の種類のエネルギーは音波エネルギーであってもよい。第１の種類のエネルギーはＲＦエネルギーであってもよく、第２の種類のエネルギーは振動エネルギーであってもよい。第１の種類のエネルギーはＲＦエネルギーであってもよく、第２の種類のエネルギーは風エネルギーであってもよい。第１の種類のエネルギーはＲＦエネルギーであってもよく、第２の種類のエネルギーは熱エネルギーであってもよい。第１の種類のエネルギーはＲＦエネルギーであってもよく、第２の種類のエネルギーは圧力エネルギーであってもよい。
【００４３】
本発明は、パワーをワイヤレス送信するためのトランスミッタ１２に関する。トランスミッタ１２は、トランスミッタハウジング１８を備える。トランスミッタ１２は、ハウジングに取り付けられ、第１の種類のワイヤレスエネルギーを生じさせるための第１のエネルギージェネレータ２２を備える。トランスミッタ１２は、ハウジングに取り付けられ、第１の種類のエネルギーと異なる第２の種類のワイヤレスエネルギーを生じさせるための少なくとも第２のエネルギージェネレータ２４を備える。
【００４４】
本発明は、ワイヤレスで送信されたパワーを受信するためのレシーバ１４に関する。レシーバ１４は、レシーバハウジング２０を備える。レシーバ１４は、ハウジングに取り付けられ、第１の種類のエネルギーをワイヤレス受信するとともに第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをワイヤレス受信し、第１および第２のエネルギーを使用可能なエネルギーに変換するためのパワー取出器１６を備える。
【００４５】
本発明は、エネルギー供給方法に関する。本方法は、第１の種類のエネルギーおよび第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをトランスミッタ１２からワイヤレス発信するステップを含む。第１の種類のエネルギーをレシーバ１４でワイヤレス受信するステップを含む。コンポーネントを駆動するため、第１の種類のエネルギーをレシーバ１４で使用可能なエネルギーに変換するステップを含む。
【００４６】
受信するステップは、第１の種類のエネルギーおよび少なくとも第２の種類のエネルギーをレシーバ１４でワイヤレス受信するステップを含むのが好ましく、変換するステップは、コンポーネントを駆動するため、第１の種類のエネルギーおよび第２の種類のエネルギーをレシーバ１４で使用可能なエネルギーに変換するステップを含むのが好ましい。
【００４７】
本発明は、パワーをワイヤレス送信するためのトランスミッタ１２に関する。トランスミッタ１２は、第１の種類のワイヤレスエネルギーをワイヤレスで生じさせるための第１のエネルギージェネレータ２２を備える。トランスミッタ１２は、第１の種類のワイヤレスエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のワイヤレスエネルギーをワイヤレスで生じさせるための少なくとも第２のエネルギージェネレータ２４を備える。トランスミッタ１２は、第１のエネルギージェネレータ２２に接続された第１の放出点２６を少なくとも含み、トランスミッタ１２は、第１の放出点２６から第１のエネルギーをワイヤレス発信する。
【００４８】
好ましくは、トランスミッタ１２は、第２のエネルギージェネレータ２４に接続された第２の放出点３０を少なくとも含み、トランスミッタ１２は、第２の放出点３０から第２のエネルギーをワイヤレス発信する。
【００４９】
本発明は、ワイヤレスで送信されたパワーを受信するためのレシーバ１４に関する。レシーバ１４は、第１の種類のエネルギーをワイヤレス受信するとともに第１の種類のエネルギーと異なる少なくとも第２の種類のエネルギーをワイヤレス受信するための第１の受信点２８を少なくとも備える。レシーバ１４は、受信点に接続され、第１および第２のエネルギーを使用可能なエネルギーに変換するためのパワー取出器１６を備える。
【００５０】
本発明は、エネルギー供給システム１０に関する。システム１０は、ｎ種類のエネルギーをワイヤレス発信するためのトランスミッタ１２を備え、ｎは２以上の整数であり、ｎ種類のエネルギーのそれぞれは互いに異なる。システム１０は、ｎ種類のエネルギーをワイヤレス受信し、ｎ種類のエネルギーのそれぞれを使用可能なエネルギーに変換するためのレシーバ１４を備える。
【００５１】
本発明の動作において、以下が参照により本明細書に組み込まれる。
【００５２】
ＦＦＰＴ−１  ワイヤレスパワー供給−米国特許第７，０２７，３１１号明細書
【００５３】
ＦＦＰＴ−２  パルス化−米国特許出願第１１／３５６，８９２号明細書
【００５４】
ＦＦＰＴ−３  ネットワーク−米国特許出願第１１／４３８，５０８号明細書
【００５５】
ＦＦＰＴ−６  高効率整流−米国仮特許出願第６０／７２９，７９２号明細書
【００５６】
ＦＦＰＴ−８  パルス化ＣＩＰ−米国仮特許出願第６０／７５８，０１８号明細書
【００５７】
ＦＦＰＴ−９  ネットワークＣＩＰ−米国仮特許出願第６０／７６３，５８２号明細書
【００５８】
ＦＦＰＴ−１３  直列ネットワーク−米国仮特許出願第６０／８３３，８６４号明細書
【００５９】
本発明は、２種類以上のエネルギーを組み合わせてワイヤレスパワー伝送を行う、パワーを取り出すトランスミッタ１２、レシーバ１４およびシステム１０を対象とする。２つのエネルギー源のための単純なシステム１０の例を図１に示し、ここではハイブリッドパワートランスミッタ１２が、２つのエネルギージェネレータおよび２つの放出点（ＰＯＥ）２６、３０を含む。送信されたエネルギー、すなわちエネルギー種類１およびエネルギー種類２は、ＰＯＥ２６、３０から放たれ、カバレージエリア（図示せず）を形成する。図示のハイブリッドパワーレシーバ１４（デバイス３６の一部として図示し、図２において単独で示す）は、２つの受信点（ＰＯＲ）２８、３２を有する。ＰＯＲ２８、３２は、同じエネルギー種類のＰＯＥにより設定されたカバレージエリア内にあるときに、２種類の送信されたエネルギーを捕捉する。なお、実施形態のいずれにおいても、ＰＯＲ２８、３２は、デバイス３６の内側にあっても外側にあってもよい。ＰＯＲ２８、３２は、単一の変換回路３８または複数の変換回路３８の、アプリケーションにとって有益と考えられる方に接続される。１つ以上の変換回路３８の出力は、直接駆動アプリケーションの場合はデバイス３６に直接接続され、充電または再充電アプリケーションの場合は電荷蓄積３４コンポーネントに接続される。なお、用語ＰＯＥおよびＰＯＲは、空間における単一の点ではなくエリアまたはボリュームによって表してもよい。その場合、ＰＯＥおよびＰＯＲは、エリアまたはボリュームの中心を表す。
【００６０】
より具体的には、本発明は、２種類以上のエネルギーを発生させるハイブリッドパワートランスミッタ１２を含む。各種類のエネルギーはそれぞれのカバレージエリアを有し、かかるカバレージエリアは他のカバレージエリアと重なっていても重なっていなくてもよい。２種類以上のエネルギーを扱うハイブリッドトランスミッタ１２の例を図３に示し、ここではカバレージエリア、すなわちエリア１およびエリア２が重なっている。カバレージエリアは、パワー密度が所定レベルよりも大きいエリアまたはボリュームとして定義される。例として、カバレージエリアは、パワー密度が１００ミリワット／平方メートルよりも大きいところとして定義される。
【００６１】
本発明で使用するエネルギーの種類には、ＲＦ（電磁界）、誘導（磁界）、静電容量（電界）、可視光、赤外（ＩＲ）光、紫外（ＵＶ）光、太陽光、亜音波、音波、超音波、振動、風、圧力（短波長もしくは長波長）、または他のいずれかの種類のエネルギーなどが含まれ得る。本発明は、エネルギー源として好ましくはＲＦエネルギーを使用する。また、本発明は、２種類以上のエネルギーを捕捉するための手段を好ましくは有するレシーバ１４も含む。好ましくは、レシーバ１４は、ハイブリッドパワートランスミッタ１２が発生させた種類のエネルギーを捕捉することが可能である。有益と考えられる場合は、レシーバ１４は、単一の種類のエネルギーを取り出すための単一の手段のみを含んでもよい。
【００６２】
また、本発明は、広範なカバレージエリアを提供するため、ハイブリッドパワートランスミッタ１２のネットワークを確立することが可能である。ハイブリッドパワートランスミッタ１２からの個々のカバレージエリアは、別のハイブリッドパワートランスミッタ１２からの個々のカバレージエリアと重なっていても重なっていなくてもよい。この例を図４に示し、ここではハイブリッドパワートランスミッタ１からのカバレージエリア２が、ハイブリッドパワートランスミッタ２からのカバレージエリア２と重なっている。重なったエリアは、適切な種類のＰＯＲが複数のトランスミッタ１２からパワーを受信可能なエリアである。
【００６３】
ＲＦおよび誘導
図５を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、ＲＦおよび磁気誘導（磁界）エネルギーを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２を含む。ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、ＲＦおよび誘導パワーの両方を発生させるための２つの異なるジェネレータを含む。これらのジェネレータは、２つの異なるＰＯＥ２６、３０に独立接続される。図６は、コイル４０およびアンテナ４２として実装されたＰＯＥ２６、３０を示す。ハイブリッドパワートランスミッタ１２に含まれる誘導エネルギージェネレータには、近距離（誘導）コイル４０（アンテナ４２）が接続され、第１の周波数で近距離カバレージエリアにパワーを放射する。ハイブリッドパワートランスミッタ１２に含まれるＲＦエネルギージェネレータには、遠距離アンテナ４２（アンテナ）が接続され、第１の周波数と等しくてもよい第２の周波数で遠距離カバレージエリアにパワーを放射する。両方のカバレージエリアを図７に示す。駆動対象のデバイス３６は、本装置からパワーを取り出すように構成された１つ以上の整流回路４４を含む。
【００６４】
デバイス３６が本装置の近隣にある（つまり近距離カバレージエリアにある）ときは、パワーはほとんど近距離アンテナ４２から受信される。この状況では、本装置はデバイス３６を高速に充電する。誘導充電（近距離）から得られるパワーは、概ね下記数式
【数１】
2010503368.tif 000003
に表される係数により、距離の関数として減少する。数式中、ｒは本装置からデバイス３６までの距離である。
【００６５】
デバイス３６が本装置の近隣にない（つまり遠距離カバレージエリアにある）ときは、パワーは主に遠距離アンテナ４２から受信される。この状況では、本装置はデバイス３６をトリクル充電する。遠距離充電から得られるパワーは、概ね下記数式
【数２】
2010503368.tif 000004
に表される係数により、距離の関数として減少する。数式中、ｒは本装置からデバイス３６までの距離である。
【００６６】
近距離カバレージエリアおよび遠距離カバレージエリアは重なって、重なりカバレージエリアを形成してもよい。重なりカバレージエリアでは、パワーは近距離および遠距離アンテナ４２の両方から受信される。重なりカバレージエリアを図７に示す。
【００６７】
本装置は、近距離および遠距離領域の両方にパワーを送信するため、デバイス３６は、装置からデバイス３６への距離を変動させてもなお、パワーを受信することができる。例えば、ドアにアクセスするための玄関口などの通信エリアでは、短距離（誘導）充電を用いてもよい。遠距離充電を用いて廊下をカバーし、スリープ電流を供給したり、デバイス３６の位置識別または棚卸しのためにランダムにｐｉｎｇを送信するなど追加の機能性を提供したりしてもよい。
【００６８】
図８を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、近距離アンテナ４２（コイル４０）に接続された第１の周波数のジェネレータ５０を含む。第１の周波数のジェネレータ５０は、第１の周波数でパワーを生じさせる。遠距離アンテナ４２には、第２の周波数のジェネレータ５０が接続され、第２の周波数でパワーを生じさせる。第１の周波数のジェネレータ５０および第２の周波数のジェネレータ５０は、それぞれ増幅器４８に接続されてもよい。
【００６９】
第１の周波数のジェネレータ５０および／または第２の周波数のジェネレータ５０には、コントローラ４６が接続されてもよい。コントローラ４６は、代わりに増幅器４８に接続されてもよい。コントローラ４６は、各周波数のジェネレータ５０および／または増幅器４８を制御することにより、所与の時間にいずれのアンテナ４２（該当するもの）がパワーを送信するかを決定する。コントローラ４６は、コイル４０および／またはアンテナ４２からのパワーをパルス化してもよい。ＲＦパワートランスミッタのパルス化については、米国特許出願第１１／３５６，８９２号明細書および米国仮特許出願第６０／７５８，０１８号明細書において詳細に記載され、両明細書は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００７０】
図９を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、結合器５４に接続された第１の周波数のジェネレータ５０を含む。第１の周波数のジェネレータ５０は、第１の周波数でパワーを生じさせる。また、結合器５４には、第２の周波数のジェネレータ５０も接続され、第２の周波数でパワーを生じさせる。結合器５４はスイッチ５２に接続される。結合器５４とスイッチ５２との間には、増幅器４８を配置してもよい。近距離および遠距離アンテナ４２は、スイッチ５２に接続される。
【００７１】
結合器５４は、第１の周波数のパワーおよび第２の周波数のパワーを１つに結合し、スイッチ５２に送信する。スイッチ５２のポジションによって、パワーは所与の時間において、アンテナ４２もしくはコイル４０のみに送信されるか、またはいずれにも送信されない。これにより、本装置は、近距離アンテナ４２、遠距離アンテナ４２、または両方からのパワーをパルス化することが可能になる。なお、アンテナ４２およびコイル４０は、他方の要素の周波数を区別するように設計されてもよい。例として、アンテナ４２は、第１の周波数にインピーダンス整合される一方、第２の周波数においては高インピーダンスを有してもよい。この結果、アンテナ４２は、エネルギーを第２の周波数ではほとんどまたはまったく送信せず、第１の周波数でのみ送信することになる。同様に、コイル４０の設計に第１の周波数を区別する機能を盛り込んでもよく、その場合、コイル４０は第２の周波数でのみ送信することになろう。また、いずれの周波数のジェネレータ５０を増幅器４８に接続するかを選択する追加のスイッチ５２を組み込んでもよく、それにより、結合器５４の必要性がなくなるであろうことにも留意されたい。
【００７２】
第１および第２の周波数のジェネレータ５０、増幅器４８、ならびに／またはスイッチ５２には、コントローラ４６が接続されてもよい。コントローラ４６は、各周波数のジェネレータ５０、増幅器４８、またはスイッチ５２の制御により、所与の時間にいずれのアンテナ４２／コイル４０（該当するもの）がパワーを送信するかを決定する。
【００７３】
スイッチ５２と増幅器４８との間には、直列サーキュレータが接続されてもよい。これにより、不整合のためスイッチ５２で生じた反射から、増幅器４８が保護される。サーキュレータは、反射またはフィードバックを整合負荷へルートを変更し、反射はそこで熱として放散される。
【００７４】
図１０を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、デュアル周波数ジェネレータ５０を含む。デュアル周波数ジェネレータ５０には、近距離アンテナ４２（コイル４０）および遠距離アンテナ４２（アンテナ）が接続される。デュアル周波数ジェネレータ５０は、近距離アンテナ４２へは第１の周波数でパワーを送信し、遠距離アンテナ４２へは第２の周波数でパワーを送信する。近距離アンテナ４２および遠距離アンテナ４２は、増幅器４８を介してデュアル周波数ジェネレータ５０に接続されてもよい。
【００７５】
デュアル周波数ジェネレータ５０および／または増幅器４８には、コントローラ４６が接続されてもよい。コントローラ４６は、デュアル周波数ジェネレータ５０および／または増幅器４８の制御により、所与の時間にいずれのアンテナ４２／コイル４０（該当するもの）がパワーを送信するかを決定する。
【００７６】
図１１を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、周波数ジェネレータ５０の出力を制御するコントローラ４６を含んでもよい。コントローラ４６は、周波数ジェネレータ５０の出力周波数を変更してもよく、増幅器４８の利得を変更してもよく、および／または出力アンテナ４２とコイル４０とを切り換えてもよい。期間ｔ１の間、コントローラ４６は、周波数ジェネレータ５０を周波数ｆ１に設定するとともに、増幅器４８の出力をポジション１（アンテナ４２）へルーティングするようにスイッチ５２を制御してもよい。同様に、期間ｔ２の間、コントローラ４６は、周波数ジェネレータ５０を周波数ｆ２に設定するとともに、増幅器４８の出力をポジション２（コイル４０）へルーティングするようにスイッチ５２を制御してもよい。周波数ジェネレータ５０の出力は、デュアルバンドまたは広帯域増幅器４８に接続されてもよい。
【００７７】
図１２を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、２つの周波数ジェネレータ５０を含んでもよい。２つの周波数ジェネレータ５０の出力を結合器５４に接続し、各周波数を結合してもよい。結合された周波数は、デュアルバンドまたは広帯域増幅器４８に接続してもよく、またはアンテナ４２およびコイル４０に直接接続してもよい。本実施形態では、スイッチ５２が省略される。アンテナ４２およびコイル４０は、互いに接続されるとともに、互いに干渉しないように整合されている。第１および第２の周波数のジェネレータ５０、増幅器４８、および／または結合器５４には、コントローラ４６が接続されてもよい。コントローラ４６は、各周波数のジェネレータ５０、増幅器４８、または結合器５４の制御により、所与の時間にいずれのアンテナ４２／コイル４０（該当するもの）がパワーを送信するかを決定する。なお、アンテナ４２およびコイル４０は、上述のように、他方の要素の周波数を区別するように設計されてもよい。
【００７８】
図１３を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、デュアル周波数ジェネレータ５０を実装してもよい。デュアル周波数ジェネレータ５０の出力は、２つの周波数の周波数成分を含む。デュアル周波数ジェネレータ５０の出力は、デュアルバンドまたは広帯域増幅器４８に接続してもよく、またはアンテナ４２およびコイル４０に直接接続してもよい。本実施形態では、スイッチ５２が省略される。アンテナ４２およびコイル４０は、互いに接続されるとともに、互いの動作に影響しないように整合されている。周波数ジェネレータ５０および／または増幅器４８を制御することによりエネルギーの送信を制御するため、コントローラ４６を含めてもよい。なお、アンテナ４２およびコイル４０は、上述のように、他方の要素の周波数を区別するように設計されてもよい。
【００７９】
図１４を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０を実装してもよい。デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０は、同じアンテナ４２／コイル４０の構造からＲＦおよび磁気エネルギーの両方を送信する（つまり、２つの共振周波数を有する）ように設計されてもよい。周波数ジェネレータ５０、結合器５４、増幅器４８、およびコントローラ４６は、図１２に示すように実装されてもよい。
【００８０】
図１５を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０を実装してもよい。デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０は、同じアンテナ４２／コイル４０の構造からＲＦおよび磁気エネルギーの両方を送信する（つまり、２つの共振周波数を有する）ように設計されてもよい。周波数ジェネレータ５０、結合器５４、増幅器４８、およびコントローラ４６は、図１３に示すように実装されてもよい。
【００８１】
図１６を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０を実装してもよい。デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０は、同じアンテナ４２／コイル４０の構造からＲＦおよび磁気エネルギーの両方を送信する（つまり、２つの共振周波数を有する）ように設計されてもよい。ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、第１の増幅器４８に接続された第１の周波数のジェネレータ５０を実装してもよく、増幅器４８の出力は結合器５４に接続される。第２の周波数のジェネレータ５０が第２の増幅器４８に接続され、増幅器４８の出力は結合器５４に接続される。結合器５４は、結合されたパワー信号をデュアルバンドアンテナ４２／コイル４０に出力する。各周波数のジェネレータ５０および／または増幅器４８を制御することによりエネルギーの送信を制御するため、コントローラ４６を含めてもよい。
【００８２】
デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０は、対数周期、ヘリカル、フラクタル、または広帯域またはデュアルバンド特性を有する他のいずれかのアンテナ４２などの広帯域アンテナ４２を実装してもよい。デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０は、少なくとも２つの周波数成分（ＲＦエネルギーの周波数成分および誘導エネルギーの周波数成分）を含む信号を給送／受信する単一の入力／出力（エネルギーを送信するか受信するかによる）を有するのが好ましい。デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０とともに単一のデュアルバンド整流器を使用してもよく、または別々の整流器を使用し、デュアルバンドアンテナ４２／コイル４０から供給された周波数成分を分離して適切な整流器に発信してもよい。
【００８３】
図１７を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワーレシーバ１４は、２つの別々の整流回路を実装してもよい。第１の整流回路（整流器＃１）は、コイル４０に接続され、磁気エネルギーを受信および変換する。第２の整流回路（整流器＃２）は、アンテナ４２に接続され、ＲＦエネルギーを受信および変換する。整流回路の出力は、回路、バッテリ、コンデンサ、および／または電荷蓄積３４コンポーネントに接続される。また、ハイブリッドパワーレシーバ１４は、整流回路を制御するコントローラ４６を含んでもよい。
【００８４】
図１８を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワーレシーバ１４は、２つの入力を有する単一の整流回路を実装してもよい。第１の整流入力は、コイル４０に接続され、磁気エネルギーを受信および変換する。第２の整流入力は、アンテナ４２に接続され、ＲＦエネルギーを受信および変換する。整流回路の出力は、回路、バッテリ、コンデンサ、および／または電荷蓄積３４コンポーネントに接続される。また、ハイブリッドパワーレシーバ１４は、整流回路、ならびに／または回路、バッテリ、コンデンサ、および／もしくは電荷蓄積３４コンポーネントを制御するコントローラ４６を含んでもよい。
【００８５】
図１９および図２０を参照し、図６に示す実施形態を拡張すると、ハイブリッドパワーレシーバ１４は、デュアルバンドまたは広帯域整流回路を実装してもよい。デュアルバンドまたは広帯域整流回路の出力は、デバイス３６、バッテリ、コンデンサ、および／または電荷蓄積３４コンポーネントに接続される。また、ハイブリッドパワーレシーバ１４は、デュアルバンドまたは広帯域整流回路、ならびに／または回路、バッテリ、コンデンサ、および／もしくは電荷蓄積３４コンポーネントを制御するコントローラ４６を含んでもよい。図１９を参照して、デュアルバンドまたは広帯域整流回路は、アンテナ４２およびコイル４０の両方に接続される。コイル４０のインピーダンスは、アンテナ４２の動作に影響しないように設計され、その逆も同様である。さらに、コイル４０のインピーダンスは、アンテナ４２のデュアルバンドまたは広帯域整流回路へのインピーダンス整合を助けるのに使用されてもよく、その逆も同様である。図２０を参照して、デュアルバンドまたは広帯域整流回路には、デュアルバンドまたは広帯域アンテナ４２／コイル４０が接続され、磁気および電磁気エネルギーの両方を捕捉する。
【００８６】
図２１および図２２を参照して、上述のハイブリッドパワートランスミッタ１２および／またはハイブリッドパワーレシーバ１４のいずれも、ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２を使用するように設計してもよい。ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２は、１つまたは２つの入力／出力ポートを有してもよい。ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２は、磁気および電磁気を送信／捕捉する装置の両方を含む単一の構造であるように設計される。
【００８７】
図２３を参照して、ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２は２つのポートを含む。第１のポートは、近距離（磁気）エネルギーの送信／受信用である一方、第２のポートは遠距離（ＥＭ）エネルギーの送信／受信用である。アンテナ４２の構造は、送信／受信特性を劣化させ得る干渉を最小化するため、各ポートを互いに絶縁するフィルタを含む。フィルタ１は、近距離エネルギーの周波数を通過させる一方、遠距離エネルギーを遮断する。フィルタ２は、遠距離エネルギーの周波数を通過させる一方、近距離エネルギーを遮断する。アンテナ４２は、近距離（磁気）エネルギーを送信／受信するためコイル４０として形成してもよく、一方、アンテナ４２は、遠距離エネルギーを送信／受信するためヘリカルアンテナ４２として作用する。
【００８８】
図２４を参照して、ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２は、単一のポートを含んでもよい。単一のポートは、近距離（磁気）および遠距離（ＥＭ）エネルギーの両方を送信／受信する。
【００８９】
図２５および図２６を参照して、ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２は２つのポートを含む。第１のポートは、近距離（磁気）エネルギーの送信／受信用である一方、第２のポートは遠距離（ＥＭ）エネルギーの送信／受信用である。近距離部はコイル４０で実装される一方、遠距離部はダイポールアンテナ４２で実装される。図２５に示すように、コイル４０はダイポールの脚部の間に巻かれてもよく、または図２６に示すように、コイル４０はダイポールの一部の周りに巻回してもよい。いずれの場合も、各ポートを保護および／または互いに絶縁するため、フィルタまたはサーキュレータなどの保護デバイス３６を必要としてもよい。
【００９０】
ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２は、磁気および電磁気を送信／受信する装置の両方を含む単一の構造であるように設計してもよい。アンテナ４２の構造は、効率的に遠距離にエネルギーを送信するとともに遠距離のエネルギーを受信するように最適化されているのが好ましい。また、アンテナ４２の構造は、効率的に近距離においてアンテナ４２／コイル４０に磁気エネルギーを結合するとともに近距離においてアンテナ４２／コイル４０から磁気エネルギーを受信するようにも最適化されているのが好ましい。ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２は、図２３〜図２６に示すコイル４０が一体化されたダイポールアンテナ４２、または近距離および遠距離のエネルギーを受信するように最適化された他のいずれかのアンテナ４２などのように実装してもよい。ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２は、図２４に示すように単一の入力／出力も可能であるが、磁気およびＲＦエネルギーを給送／受信する２つの入力／出力（エネルギーを送信するか受信するかによる）を有するのが好ましい。ハイブリッド近距離および遠距離アンテナ４２とともに単一のデュアルバンド整流器を使用してもよく、または別々の整流器を使用し、アンテナ４２の各ポートに１つずつ接続してもよい。
【００９１】
これまでに記載の実施形態において、周波数ジェネレータ５０は、発信器、共振器、または位相ロックループ（ＰＬＬ）で実装してもよい。スイッチ５２は、ＳＰＤＴなどのリレーまたはＰＩＮダイオードなどのソリッドステートスイッチ５２であってもよい。コントローラ４６は、マイクロコントローラで実装してもよい。
【００９２】
ＲＦおよび静電容量
図２７を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、ＲＦおよび静電容量（電）界エネルギーを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２を含む。ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、ＲＦおよび静電容量エネルギーの両方を発生させるための２つの異なるジェネレータを含む。ハイブリッドパワートランスミッタ１２に含まれる静電容量エネルギージェネレータには、静電容量プレートなどの近距離（電界）ＰＯＥが接続され、第１の周波数で近距離カバレージエリアにパワーを放射する。ハイブリッドパワートランスミッタ１２に含まれるＲＦエネルギージェネレータには、遠距離アンテナ４２が接続され、好ましくは第２の周波数で遠距離カバレージエリアにパワーを放射する。両方のカバレージエリアを図３に示す。駆動対象のデバイス３６は、本装置からパワーを取り出すように構成された１つ以上の変換回路３８および１つ以上のＰＯＲ２８、３２を含む。ＰＯＲは、静電容量プレートとして実装してもよい。
【００９３】
デバイス３６が本装置の近隣にある（つまり近距離カバレージエリア、すなわち図３のエリア１にある）ときは、パワーがほとんど近距離ＰＯＥにより受信される。この状況では、本装置はデバイス３６を高速に充電する。静電容量充電（近距離）から得られるパワーは、概ね下記数式
【数３】
2010503368.tif 000005
に表される係数により、距離の関数として減少する。数式中、ｒは本装置からデバイス３６までの距離である。
【００９４】
デバイス３６が本装置の近隣にない（つまり遠距離カバレージエリア、すなわち図３のエリア２にある）ときは、パワーが主に遠距離アンテナ４２から受信される。この状況では、本装置はデバイス３６をトリクル充電する。遠距離充電から得られるパワーは、概ね下記数式
【数４】
2010503368.tif 000006
に表される係数により、距離の関数として減少する。数式中、ｒは本装置からデバイス３６までの距離である。
【００９５】
近距離カバレージエリアおよび遠距離カバレージエリアは重なって、重なりカバレージエリアを形成してもよい。重なりカバレージエリアでは、パワーは近距離および遠距離アンテナ４２の両方から受信される。重なりカバレージエリアを図３に示す。
【００９６】
本装置は、近距離および遠距離領域の両方にパワーを送信するため、デバイス３６は、装置からデバイス３６への距離を変動させてもなお、パワーを受信することができる。例えば、ドアにアクセスするための玄関口などの通信エリアでは、短距離（静電容量）充電を用いてもよい。遠距離充電を用いて廊下をカバーし、スリープ電流を供給したり、位置識別または棚卸しのためにランダムにピング(ping)を送信するなど追加の機能性を提供したりしてもよい。
【００９７】
ＲＦエネルギーおよび光エネルギー
図２８〜図３０を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、ＲＦおよび光エネルギーを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２、ならびにＲＦおよび光エネルギーを捕捉するためのハイブリッドパワーレシーバ１４を含む。ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、ＲＦおよび光エネルギーの両方を発生させるための２つの異なるジェネレータを含む。光エネルギーには、赤外、可視、および紫外光を個々に使用するか、または狭帯域もしくはフルスペクトル送信を含むいずれかの組み合わせで使用したものが含まれる。なお、ハイブリッドパワートランスミッタ１２における赤外エネルギージェネレータ、可視光エネルギージェネレータ、または紫外エネルギージェネレータは、図示のように特にＰＯＥを含まなくてもよい。これらの種類のエネルギーのエネルギージェネレータは、エネルギーの放出も行う。この例には、可視光エネルギーを発生させるとともに放出する標準的な白熱灯がある。ＰＯＥ２６、３０の例は、レンズ、ライトパイプなどであろう。ハイブリッドパワーレシーバ１４における変換回路３８も、同様である。変換回路３８も、ＰＯＲと考えることができる。ある特定の場合は、光を変換回路３８に向けるのにレンズおよびライトパイプが使用される。その場合、レンズまたはライトパイプをＰＯＲとして考えればよく、変換回路３８は、その光を受け、使用可能なエネルギーに変換することになろう。光ジェネレータの例には、白熱灯、蛍光灯、フルスペクトル灯、レーザ、ＬＥＤ、または赤外、可視もしくは紫外光を生じさせる他のいずれかのデバイス３６などが含まれる。光エネルギー用の変換回路３８の例には、赤外線検知器、紫外線検知器、太陽電池、ＰＩＮダイオード、または光を電気エネルギーに変換するのに使用される他のいずれかのデバイス３６などが含まれる。
【００９８】
ＲＦエネルギーおよび亜音波／音波／超音波エネルギー
図３１〜図３３を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、ＲＦおよび亜音波／音波／超音波エネルギーを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２、ならびにＲＦおよび亜音波／音波／超音波エネルギーを捕捉するためのハイブリッドパワーレシーバ１４を含む。ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、ＲＦおよび亜音波／音波／超音波エネルギーの両方を発生させるための２つの異なるジェネレータを含む。亜音波／音波／超音波エネルギーには、非可聴および可能音を個々に使用するか、または狭帯域もしくはフルスペクトル送信を含むいずれかの組み合わせで使用したものが含まれる。亜音波／音波／超音波エネルギーＰＯＥ２６、３０の例には、スピーカ、圧電素子、または亜音波／音波／超音波エネルギーを発生させる他のいずれかの要素などが含まれる。亜音波／音波／超音波エネルギーＰＯＲ２８、３２の例には、マイクロフォン、圧電素子、または亜音波／音波／超音波エネルギーを捕捉する他のいずれかの要素などが含まれる。
【００９９】
ＲＦエネルギーおよび振動エネルギー
図３４を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、ＲＦおよび振動エネルギーを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２、ならびにＲＦおよび振動エネルギーを捕捉するためのハイブリッドパワーレシーバ１４を含む。ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、ＲＦおよび振動エネルギーの両方を発生させるための２つの異なるジェネレータを含む。振動エネルギーＰＯＥ２６、３０の例には、触覚モータ、圧電素子、磁石付きコイル４０、または振動エネルギーを生み出す他のいずれかの要素などが含まれる。振動エネルギーＰＯＲ２８、３２の例には、圧電素子、磁石付きコイル４０、または振動エネルギーを捕捉する他のいずれかの要素などが含まれる。
【０１００】
ＲＦエネルギーおよび風エネルギー
図３５を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、ＲＦおよび風エネルギーを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２、ならびにＲＦおよび風エネルギーを捕捉するためのハイブリッドパワーレシーバ１４を含む。ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、ＲＦおよび風エネルギーの両方を発生させるための２つの異なるジェネレータを含む。風エネルギーＰＯＥ２６、３０の例には、ファン、または風エネルギーを発生させる他のいずれかの要素などが含まれる。風エネルギーＰＯＲ２８、３２の例には、ファン、風車、または風エネルギーを捕捉する他のいずれかの要素などが含まれる。
【０１０１】
ＲＦエネルギーおよび熱エネルギー
図３６を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、ＲＦおよび熱エネルギーを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２、ならびにＲＦおよび熱エネルギーを捕捉するためのハイブリッドパワーレシーバ１４を含む。ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、ＲＦおよび熱エネルギーの両方を発生させるための２つの異なるジェネレータを含む。熱エネルギーＰＯＥ２６、３０の例には、ヒータ、抵抗器、または熱エネルギーを発生させる他のいずれかの要素などが含まれる。熱エネルギーＰＯＲ２８、３２の例には、サーモパイル、または熱エネルギーを捕捉する他のいずれかの要素などが含まれる。
【０１０２】
ＲＦエネルギーおよび圧力エネルギー
図３７を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、ＲＦおよび圧力エネルギーを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２、ならびにＲＦおよび圧力エネルギーを捕捉するためのハイブリッドパワーレシーバ１４を含む。ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、ＲＦおよび圧力エネルギーの両方を発生させるための２つの異なるジェネレータを含む。圧力エネルギーＰＯＲ２６、３０の例には、バルブ、コンプレッサ、または圧力エネルギーを生み出す他のいずれかの要素などが含まれる。圧力エネルギーＰＯＲ２８、３２の例には、圧電素子、または圧力エネルギーを捕捉する他のいずれかの要素などが含まれる。
【０１０３】
ＲＦエネルギーおよび他の種類のエネルギー
図３８を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、ＲＦおよび第２の種類のエネルギーを発生させるためのジェネレータを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２、ならびにＲＦおよび第２の種類のエネルギーを捕捉するためのハイブリッドパワーレシーバ１４を含む。
【０１０４】
任意の２種類のエネルギー
図１を参照して、本発明は、デバイス３６にパワーを供給するための装置である。デバイス３６は、本装置により充電、再充電、または直接駆動可能である。本装置は、第１の種類のエネルギーおよび第２の種類のエネルギーを発生させるためのハイブリッドパワートランスミッタ１２、ならびに第１の種類のエネルギーおよび第２の種類のエネルギーを捕捉し、それを使用可能な形態に変換するためのハイブリッドパワーレシーバ１４を含む。  
【０１０５】
実施形態のいずれにおいても、ハイブリッドパワートランスミッタ１２におけるエネルギージェネレータのいずれも、図示のように特にＰＯＥを含まなくてもよい。放出点は、エネルギージェネレータであってもよい。
【０１０６】
実施形態のいずれにおいても、ハイブリッドパワーレシーバ１４における変換回路３８またはエネルギー取出器１６のいずれも、図示のように特にＰＯＲを含まなくてもよい。受信点は、エネルギー取出器１６であってもよい。
【０１０７】
実施形態のいずれにおいても、アプリケーションの要件によっては、さらなる種類のエネルギーをハイブリッドパワートランスミッタ１２に追加してもよい。例として、ハイブリッドパワートランスミッタ１２は、ＲＦ（電磁界）、誘導（磁界）、静電容量（電界）、可視光、赤外（ＩＲ）光、紫外（ＵＶ）光、太陽光、亜音波、音波、超音波、振動、風、圧力（短波長もしくは長波長）、もしくは他のいずれかの種類のエネルギー、またはそれらのいずれかの組み合わせを送信してもよい。
【０１０８】
実施形態のいずれにおいても、ハイブリッドパワートランスミッタ１２により送信可能なエネルギーの種類は、ハイブリッドパワーレシーバ１４により取り出し可能なエネルギーの種類のすべてに一致しなくてもよい。
【０１０９】
実施形態のいずれにおいても、１種類のエネルギーはパッドとして実装してもよい。例として、誘導、静電容量、振動、熱、または近隣にあることを要求する他のいずれかのエネルギーの場合、大きなパワーを伝送するためには、エネルギーがデバイス３６に比較的接近していなければならない。この場合、適切なエネルギーを放出するパッドを設計してもよい。デバイス３６がカバレージエリアに接触しているか、またはカバレージエリア内にあるときは、ハイブリッドパワーレシーバ１４がそのエネルギーを使用可能な形態に変換することができる。振動の場合、パッドは高周波振動を生じさせればよい。デバイス３６がパッド上にあるときは、振動がデバイス３６に伝送され、ハイブリッドパワーレシーバ１４が振動エネルギーを取り出すことができる。
【０１１０】
すべての実施形態において、ＰＯＲ２８、３２により捕捉されたエネルギーは、組み合わせてから使用可能なエネルギーに変換してもよく、または個々に変換し、各変換回路から得られた使用可能なエネルギーを組み合わせてデバイス３６もしくは電荷蓄積３４コンポーネントに供給してもよい。各種類のエネルギーに使用される変換回路は、異なっていてもよい。本発明とともに使用することができるＡＣ−ＤＣ変換回路の例が、米国仮特許出願第６０／７２９，７９２号明細書に開示されている。特定のアプリケーションでは、ＡＣ出力が要求されるため、インバータ回路を使用して、例えば太陽電池の出力からのＤＣ信号をＡＣ信号に変換してもよい。
【０１１１】
複数種類のエネルギーの送信に対応することにより、システム１０の柔軟性が増す。例えば、異なる種類のエネルギーは、異なる材料から受ける影響が異なる。具体的には、ＲＦが数多くの非金属材料を大きな減衰なく通過可能である一方、光は多くの場合遮断されてしまう。別の利点は、所与のエネルギー種類で送信されるパワーが低減されることである。例として、ＲＦエネルギーをＵＶ光とともに送信するのであれば、各ソースは、要求されるエネルギーの半分をデバイス３６に供給すればよい。単一ソースのエネルギーを送信する場合と比較して、ＲＦエネルギーを併用するときはＵＶレベルが低くなるため、ＵＶレベルを低減させ、動物への有害な影響を低減させることができる。
【０１１２】
なお、列記したエネルギー種類の中には、互いに類似しているものもある。しかし、列記した異なるエネルギーは、どのように伝搬するか、どのように発生させられ、および／または変換されるか、ならびにＰＯＥ２６、３０および／またはＰＯＲ２８、３２を使用してどのように放出および／または受信されるかという点で、本質的に異なる特性を有し、かかる特性がエネルギー取り出しの観点から、それらのエネルギーを異ならしめている。例として、電磁気エネルギーは、磁気および電気成分の両方を有するが、伝搬方法ならびに放出および受信方法の点で磁気エネルギーそのものとも電気エネルギーそのものとも異なる。電磁気エネルギーは、ＰＯＥまたはＰＯＲとしてアンテナ４２を使用する。磁気エネルギーは、典型的にはＰＯＥまたはＰＯＲとしてコイル４０を使用し、空芯変圧器として考えることができる。静電容量エネルギーは、ＰＯＥまたはＰＯＲとしてプレートを使用するのが典型的で、空芯コンデンサとして考えることができる。距離の関数として生じる各エネルギーのパワー密度における変化は、上述のように様々異なる。異なる種類の光および音波エネルギーにも、特性における差異が同様に存在する。これらのエネルギーは、どのように伝搬するか、どのように発生させられ、および／または変換されるか、ならびにＰＯＥ２６、３０および／またはＰＯＲ２８、３２を使用してどのように放出および／または受信されるかという点で、本質的に異なる特性を有し、かかる特性がエネルギー取り出しの観点から、それらのエネルギーを異ならしめている。従って、例えば当業者にとって所与の既知のスペクトル範囲の電磁気エネルギー（すなわちＵＶ）であって、そのスペクトル内の第１の周波数および第２の周波数、または第１の強度および第２の強度、または第１の時間および第２の時間で送信されたエネルギーは、同じ種類のエネルギーと見なされよう。本明細書に記載のその他の種類のエネルギーについても、同じことが当てはまる。
【０１１３】
本発明のいずれの実施形態においても、ハイブリッドパワートランスミッタ１２および／またはハイブリッドパワーレシーバ１４にコントローラ４６を導入することにより、ワイヤレスエネルギーの送信または受信についての制御を行ってもよい。送信コントローラ４６により、１つ以上のエネルギージェネレータおよび／または１つ以上のＰＯＥ２６、３０を制御してもよい。受信コントローラ４６により、１つ以上の変換回路３８（デバイス３６または電荷蓄積３４コンポーネントへの出力を含む）および／または１つ以上のＰＯＲ２８、３２を制御してもよい。
【０１１４】
実施形態のいずれにおいても、ハイブリッドパワートランスミッタ１２またはハイブリッドパワーレシーバ１４は、ハウジングを有してもよい。なお、ＰＯＥ２６、３０または１つ以上のＰＯＲは、ハウジングの内側にあっても外側にあってもよい。
【０１１５】
実施形態のいずれにおいても、異なる種類のエネルギーは、パルス化したり、異なる時間に送信したり、異なる期間の間送信したり、異なる振幅もしくはパワーレベルで送信したり、または有益と考えられる他のいずれかの方法で送信してもよい。
【０１１６】
本発明のいずれの実施形態においても、ハイブリッドパワートランスミッタ１２および／またはハイブリッドパワーレシーバ１４にスイッチ５２を導入することにより、エネルギーのフローおよびタイミングをルーティングしてもよい。スイッチ５２は、コントローラ４６、タイマ、ユーザなどにより制御されてもよい。
【０１１７】
本発明のいずれの実施形態においても、送信されるエネルギーにパワーのみが含まれる、すなわち信号中にデータが存在しないように制限してもよい。アプリケーションがデータを要求する場合は、データを別の帯域で送信するか、および／または、例えば上述の通信コンポーネントを介して別のレシーバ１４を設けるのが好ましい。
【０１１８】
本発明のいずれの実施形態においても、エネルギーの送信は、パルス化などにより振幅を変動させて行ってもよい。パルス化により、変換回路３８の最小パワー要件もしくは閾値または電圧閾値をクリアするエネルギーのバーストを提供する一方、送信パワーレベルの平均をより低くできるため、パワーを取り出すレシーバ１４の効率およびレンジが増大する。
【０１１９】
上記の説明は本発明の好適な実施形態を詳細に説明するもので、本発明の趣旨を逸脱することなく修正、追加および変更を行ってもよいことが、当業者には理解されよう。
【図１】
2010503368.tif 000007
【図２】
2010503368.tif 000008
【図３】
2010503368.tif 000009
【図４】
2010503368.tif 000010
【図５】
2010503368.tif 000011
【図６】
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【図７】
2010503368.tif 000013
【図８】
2010503368.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2010503368.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2010503368.tif 000020
【図１５】
2010503368.tif 000021
【図１６】
2010503368.tif 000022
【図１７】
2010503368.tif 000023
【図１８】
2010503368.tif 000024
【図１９】
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【図２０】
2010503368.tif 000026
【図２１】
2010503368.tif 000027
【図２２】
2010503368.tif 000028
【図２３】
2010503368.tif 000029
【図２４】
2010503368.tif 000030
【図２５】
2010503368.tif 000031
【図２６】
2010503368.tif 000032
【図２７】
2010503368.tif 000033
【図２８】
2010503368.tif 000034
【図２９】
2010503368.tif 000035
【図３０】
2010503368.tif 000036
【図３１】
2010503368.tif 000037
【図３２】
2010503368.tif 000038
【図３３】
2010503368.tif 000039
【図３４】
2010503368.tif 000040
【図３５】
2010503368.tif 000041
【図３６】
2010503368.tif 000042
【図３７】
2010503368.tif 000043
【図３８】
2010503368.tif 000044
【国際調査報告】
2010503368.tif 000045