(57)【要約】  ワイヤレスエネルギ伝送のためのベースユニット、システムおよび方法が開示される。幾つかの実施例によるワイヤレスエネルギ伝送システムは、ワイヤレスエネルギの送信器と、離隔されて設けられている受信器とを含む。送信器コイルおよび受信器コイルの実施例が開示される。距離および向きの最適化の実施例が開示される。ヘルメット、身体装着ユニットおよび／または照明用ソケットが含まれると考えられるワイヤレス充電システムの実施例が開示される。
2018527864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス電力供給のために構成されている送信器コイルおよび送信器インピーダンスを有している送信器と、
前記送信器から所定の距離だけ離隔している受信器であって、前記送信器からのワイヤレス電力を受信するように構成されており、かつ、巻線内の磁性金属コアを含んでいる受信器コイルおよび受信器インピーダンスを有している受信器と、
を含むシステムにおいて、
前記送信器および前記受信器は、疎結合されており、
前記送信器インピーダンスおよび前記受信器インピーダンスは、前記送信器と前記受信器との間の特定の離隔距離に関して最適に整合されており、かつ、その他のすべての離隔距離に関しては最適化されていない、
システム。
【請求項２】
ワイヤレス電力供給のために構成されている送信器コイルおよび送信器インピーダンスを有している送信器と、
前記送信器から所定の距離だけ離隔している受信器であって、前記送信器からのワイヤレス電力を受信するように構成されており、かつ、巻線内の磁性金属コアを含んでいる受信器コイルおよび受信器インピーダンスを有している受信器と、
を含むシステムにおいて、
前記送信器および前記受信器は、疎結合されており、
前記送信器インピーダンスおよび前記受信器インピーダンスは、前記送信器と前記受信器との間の特定の相対的な向きに関して最適に整合されており、かつ、その他のすべての相対的な向きに関しては最適化されていない、
システム。
【請求項３】
前記システムは、１００未満のＱ値を有している弱い共振系である、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
ワイヤレス電力供給のために構成されている送信器コイルおよび送信器インピーダンスを有している送信器と、
前記送信器から所定の距離だけ離隔している受信器であって、前記送信器からのワイヤレス電力を受信するように構成されており、かつ、巻線内の磁性金属コアを含んでいる受信器コイルおよび受信器インピーダンスを有している受信器と、
を含むシステムにおいて、
前記送信器および前記受信器は、疎結合されており、
前記システムは、１００未満のＱ値を有している弱い共振系であり、かつ、
前記送信器インピーダンスおよび前記受信器インピーダンスは、前記送信器と前記受信器との間の少なくとも２つの特定の離隔距離に関して最適に整合されており、かつ、その他のすべての離隔距離に関しては最適化されていない、
システム。
【請求項５】
ワイヤレス電力供給のために構成されている送信器コイルおよび送信器インピーダンスを有している送信器と、
前記送信器から所定の距離だけ離れている受信器であって、前記送信器からのワイヤレス電力を受信するように構成されており、かつ、巻線内の磁性金属コアを含んでいる受信器コイルおよび受信器インピーダンスを有している受信器と、
を含むシステムにおいて、
前記送信器および前記受信器は、疎結合されており、
前記システムは、１００未満のＱ値を有している弱い共振系であり、かつ、
前記送信器インピーダンスおよび前記受信器インピーダンスは、前記送信器と前記受信器との間の少なくとも２つの特定の相対的な向きに関して最適に整合されており、かつ、その他のすべての相対的な向きに関しては最適化されていない、
システム。
【請求項６】
ワイヤレス電力供給のために構成されている送信器コイルおよび送信器インピーダンスを有している送信器と、
前記送信器から所定の距離だけ離れている受信器であって、前記送信器からのワイヤレス電力を受信するように構成されており、かつ、巻線内の磁性金属コアを含んでいる受信器コイルおよび受信器インピーダンスを有している受信器と、
を含むシステムにおいて、
前記送信器および前記受信器は、疎結合されており、
前記システムは、１００未満のＱ値を有している弱い共振系であり、かつ、
前記送信器インピーダンスおよび前記受信器インピーダンスは、自動的な反復インピーダンス最適化を使用して、複数の離隔距離に関して最適に整合されている、
システム。
【請求項７】
ワイヤレス電力供給のために構成されている送信器コイルおよび送信器インピーダンスを有している送信器と、
前記送信器から所定の距離だけ離隔している受信器であって、前記送信器からのワイヤレス電力を受信するように構成されており、かつ、巻線内の磁性金属コアを含んでいる受信器コイルおよび受信器インピーダンスを有している受信器と、
を含むシステムにおいて、
前記送信器および前記受信器は、疎結合されており、
前記システムは、１００未満のＱ値を有している弱い共振系であり、かつ、
前記送信器インピーダンスおよび前記受信器インピーダンスは、自動的な反復インピーダンス最適化を使用して、前記送信器と前記受信器との間の複数の異なる相対的な向きに関して最適に整合されている、
システム。
【請求項８】
前記送信器コイルは、送信器巻線内に送信器磁性金属コアを含んでいる、
請求項１から７までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記磁性金属コアは、フェライトである、
請求項１から７までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記送信器磁性金属コアは、フェライトである、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記送信器、または、前記受信器、または、前記送信器および前記受信器の両方は、誘電材料を含有している同調キャパシタを含んでいる、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記磁性金属コアは、その幅よりも長い長さを有するように成形されている、
請求項１から１１までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記送信器磁性金属コアは、その幅よりも長い長さを有するように成形されている、
請求項８から１２までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記磁性金属コアは、その直径よりも長い長さを有するように成形されている、
請求項１から１３までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記送信器磁性金属コアは、その直径よりも長い長さを有するように成形されている、
請求項８から１４までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記磁性金属コアは、ロッドの形状で成形されている、
請求項１から１５までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記送信器磁性金属コアは、ロッドの形状で成形されている、
請求項８から１６までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記巻線には、リッツ線が含まれる、
請求項１から１７までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記送信器巻線には、リッツ線が含まれる、
請求項８から１８までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記巻線には、銅線が含まれる、
請求項１から１７までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記送信器巻線には、銅線が含まれる、
請求項８から１８までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記送信器磁性金属コアは、前記磁性金属コアの体積よりも１０倍以上の体積を有している、
請求項８から２１までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２３】
前記送信器磁性金属コアは、前記磁性金属コアの体積よりも１００倍以上の体積を有している、
請求項８から２１までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記送信器磁性金属コアは、前記磁性金属コアの体積よりも１，０００倍以上の体積を有している、
請求項８から２１までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２５】
前記送信器巻線は、前記巻線の巻線長さよりも１０倍以上の巻線長さを有している、
請求項８から２１までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記送信器巻線は、前記巻線の巻線長さよりも１００倍以上の巻線長さを有している、
請求項８から２１までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記送信器巻線は、前記巻線の巻線長さよりも１，０００倍以上の巻線長さを有している、
請求項８から２１までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記送信器は、１つのアンテナを含んでいる、
請求項１から２７までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２９】
前記送信器は、複数のアンテナを含んでいる、
請求項１から２８までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記送信器は、１００ｋＨｚから２００ｋＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている、
請求項１から２９までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記送信器は、１２５ｋＨｚ±３ｋＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている、
請求項１から２９までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記送信器は、１２５ｋＨｚ±５ｋＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている、
請求項１から２９までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３３】
前記送信器は、６．７５ＭＨｚ±５ＭＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている、
請求項１から２９までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３４】
前記システムのＱ値は、１００を上回る、
請求項１から３３までのいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載する実施例は、ウェアラブル電子デバイスの充電に適したワイヤレス電力システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
市販の電子ウェアラブルデバイスの数および種類は拡大し続けている。予測者は、電子ウェアラブルデバイスの市場は今後１０年間で４倍以上になるであろうと予測している。この成長を実現するには幾つかの障害が残っている。主要な２つの障害として、既存の電子ウェアラブルデバイスの外観／美しさと、それら電子ウェアラブルデバイスの限定的なバッテリ寿命と、が挙げられる。消費者は、一般的に、電子ウェアラブルデバイスが小型で目立たないことを望んでおり、また充電の回数が少なく済むことを要求している。一般的に、消費者は、所望のより小さいフォームファクタおよび延長されたバッテリ寿命を得るために機能性について妥協することを望んでいない。小さいフォームファクタ、さらにはより長いバッテリ寿命に対する要求は、相互に直接的に矛盾する目標であり、また従来のデバイスはその目標に取り組むために苦心している。したがって、この分野におけるさらなる解決手段が望まれていると考えられる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
概要
本明細書においてシステムの複数の実施例を説明する。システムの１つの実施例は、ワイヤレス電力供給のために構成されている送信器コイルを有している送信器、および／またはこの送信器から所定の距離だけ離れている受信器を含むことができる。幾つかの実施例においては、送信器は、送信器インピーダンスを含むことができる。幾つかの実施例においては、受信器は、送信器からのワイヤレス電力を受信するように構成されている受信器コイルを含むことができる。幾つかの実施例においては、受信器コイルは、巻線内に磁性金属コアを含むことができる。幾つかの実施例においては、受信器は、受信器インピーダンスを含むことができる。幾つかの実施例においては、送信器および受信器は、疎結合されている。
【０００４】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、送信器と受信器との間の特定の離隔距離に関して最適に整合させることができ、またその他のすべての離隔距離に関して、それらのインピーダンスは最適化されていなくてよい。
【０００５】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスは、送信器と受信器との間の特定の相対的な向きに関して最適に整合されており、またその他のすべての相対的な向きに関しては最適化されていない。
【０００６】
幾つかの実施例においては、システムは、１００未満のＱ値を有している弱い共振系である。
【０００７】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、送信器と受信器との間の少なくとも２つの特定の離隔距離に関して最適に整合させることができ、またその他のすべての離隔距離に関して、それらのインピーダンスは最適化されていなくてよい。
【０００８】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、送信器と受信器との間の少なくとも２つの特定の相対的な向きに関して最適に整合させることができ、またその他のすべての相対的な向きに関して、それらのインピーダンスは最適化されていなくてよい。
【０００９】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、自動的な反復インピーダンス最適化を使用して、離隔距離のグループに関して最適に整合させることができる。
【００１０】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、自動的な反復インピーダンス最適化を使用して、送信器と受信器との間の異なる相対的な向きのグループに関して最適に整合させることができる。
【００１１】
幾つかの実施の形態においては、送信器コイルは、送信器巻線内に送信器磁性金属コアを含むことができる。幾つかの実施例においては、磁性金属コアはフェライトであってよい。
【００１２】
幾つかの実施例においては、送信器、または受信器、または送信器および受信器の両方は、同調キャパシタを含むことができる。
【００１３】
幾つかの実施例においては、送信器、または受信器、または送信器および受信器の両方は、誘電材料を含むことができる。
【００１４】
幾つかの実施例においては、送信器コイルおよび／または受信器コイルの磁性金属コアは、その幅よりも長い長さを有するように成形されている。
【００１５】
幾つかの実施例においては、送信器磁性金属コアおよび／または受信器磁性金属コアは、その幅よりも長い長さを有するように成形されている。
【００１６】
幾つかの実施例においては、送信器および／または受信器の磁性金属コアは、その直径よりも長い長さを有するように成形されている。
【００１７】
幾つかの実施例においては、送信器および／または受信器の磁性金属コアは、ロッドの形状で成形されている。
【００１８】
幾つかの実施例においては、送信器コイルおよび／または受信器コイルの巻線には、リッツ線が含まれると考えられる。
【００１９】
幾つかの実施例においては、送信器コイルおよび／または受信器コイルの巻線には、銅線が含まれると考えられる。
【００２０】
幾つかの実施例においては、送信器磁性金属コアは、受信器磁性金属コアの体積よりも１０倍以上の体積を有している。
【００２１】
幾つかの実施例においては、送信器磁性金属コアは、受信器磁性金属コアの体積よりも１００倍以上の体積を有している。
【００２２】
幾つかの実施例においては、送信器磁性金属コアは、受信器磁性金属コアの体積よりも１，０００倍以上の体積を有している。
【００２３】
幾つかの実施例においては、送信器巻線は、受信器巻線の巻線長さよりも１０倍以上の巻線長さを有している。
【００２４】
幾つかの実施例においては、送信器巻線は、受信器巻線の巻線長さよりも１００倍以上の巻線長さを有している。
【００２５】
幾つかの実施例においては、送信器巻線は、受信器巻線の巻線長さよりも１，０００倍以上の巻線長さを有している。
【００２６】
幾つかの実施例においては、送信器は、１つのアンテナを含むことができる。
【００２７】
幾つかの実施例においては、送信器は、複数のアンテナを含むことができる。
【００２８】
幾つかの実施例においては、送信器は、１００ｋＨｚから２００ｋＨｚまでの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている。
【００２９】
幾つかの実施例においては、送信器は、１２５ｋＨｚ±３ｋＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている。
【００３０】
幾つかの実施例においては、送信器は、１２５ｋＨｚ±５ｋＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている。
【００３１】
幾つかの実施例においては、送信器は、６．７５ＭＨｚ±５ＭＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている。
【００３２】
幾つかの実施例においては、システムのＱ値は１００を上回っている。
【００３３】
本発明の特徴、態様およびそれに付随する利点は、添付の図面と関連させた、本発明の実施の目下考えられる最善の様式を含む種々の実施の形態の以下の詳細な説明より明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例によるシステムのブロック図を示す。
【図２】本発明に従いアイウェアに取り付けられた電子デバイスの実施例を示す。
【図３】本発明による、電子デバイスのための受信コイルおよびベースユニットのための送信コイルの実施例を示す。
【図４】本発明の実施例による、携帯電話ケースのフォームファクタで実施されたモバイルベースユニットのブロック図を示す。
【図５Ａ】本発明の実施例による、携帯電話ケースとして実施されているベースユニットの等角図を示す。
【図５Ｂ】本発明の実施例による、携帯電話ケースとして実施されているベースユニットの分解等角図を示す。
【図６】本明細書に記載する幾つかの実施例によるプロセスのフローチャートを示す。
【図７】本明細書に記載する別の実施例によるプロセスのフローチャートを示す。
【図８】携帯電話に組み込まれた、または携帯電話に取り付けられたベースユニットのシナリオの一般的な使用を示す。
【図９Ａ】本発明の幾つかの実施例によるベースユニットを示す。
【図９Ｂ】本発明の幾つかの実施例によるベースユニットを示す。
【図９Ｃ】本発明の幾つかの実施例によるベースユニットを示す。
【図９Ｄ】本発明の幾つかの実施例によるベースユニットを示す。
【図９Ｅ】本発明の幾つかの実施例によるベースユニットを示す。
【図１０Ａ】通信デバイス、例えばタブレットのためのケースの形態で実施されているベースユニットを示す。
【図１０Ｂ】通信デバイス、例えばタブレットのためのケースの形態で実施されているベースユニットを示す。
【図１０Ｃ】通信デバイス、例えばタブレットのためのケースの形態で実施されているベースユニットを示す。
【図１１Ａ】通信デバイスのための部分的なケースとして実施されているベースユニットを示す。
【図１１Ｂ】通信デバイスのための部分的なケースとして実施されているベースユニットを示す。
【図１１Ｃ】通信デバイスのための部分的なケースとして実施されているベースユニットを示す。
【図１１Ｄ】通信デバイスのための部分的なケースとして実施されているベースユニットを示す。
【図１２Ａ】通信デバイスと結合させるために構成されている可動カバーを備えている部分的なケースとして実施されているベースユニットを示す。
【図１２Ｂ】通信デバイスと結合させるために構成されている可動カバーを備えている部分的なケースとして実施されているベースユニットを示す。
【図１３】本発明の別の実施例によるベースユニットの分解等角図を示す。
【図１４Ａ】図１３におけるベースユニットを示す。
【図１４Ｂ】図１３におけるベースユニットを示す。
【図１４Ｃ】図１３におけるベースユニットを示す。
【図１５Ａ】本発明の実施例によるベースユニットの送信コイルの配置構成を示す。
【図１５Ｂ】本発明の実施例によるベースユニットの送信コイルの配置構成を示す。
【図１５Ｃ】本発明の実施例によるベースユニットの送信コイルの配置構成を示す。
【図１６Ａ】本発明の別の実施例によるベースユニットの送信コイルの配置構成を示す。
【図１６Ｂ】本発明の別の実施例によるベースユニットの送信コイルの配置構成を示す。
【図１６Ｃ】本発明の別の実施例によるベースユニットの送信コイルの配置構成を示す。
【図１７】本明細書に記載する別の実施例によるパックの形態のベースユニットを示す。
【図１８】本発明による送信器および受信器の構成の１つの実施例を示す。
【図１９】本発明の幾つかの実施例によるワイヤレス電力伝送システムのシミュレーション結果を示す。
【図２０】本発明の別の実施例によるワイヤレス電力伝送システムのシミュレーション結果を示す。
【図２１】本発明の幾つかの実施例によるワイヤレス電力伝送システムと、Ｑｉ規格システムとの比較を示す。
【図２２】本明細書に記載する幾つかの実施例による、誘導結合された送信コイルおよび受信コイルの磁力線を示す。
【図２３】本明細書に記載する実施例によるシステムの概略図である。
【図２４】本明細書に記載する実施例による、中継器および／またはウェアラブル電子デバイスを含むことができるバンドの概略図である。
【図２５】本明細書に記載する実施例により準備された方法を表すフローチャートである。
【図２６】本明細書に記載する実施例により準備されたシステムの概略図である。
【図２７】本明細書に記載する実施例により準備された送信器の４つの設計の概略図である。
【図２８】本明細書に記載する実施例によるベースユニットシステムの概略図およびベースユニットシステムの横断面図である。
【図２９】本明細書に記載する実施例による種々の送信器および受信器装置の概略図である。
【図３０】本明細書に記載する実施例によるジャケットにおける送信器の配置の概略図である。
【図３１】本明細書に記載する実施例により準備された、図２７の実施例に示すように設計された送信器を駆動させるために使用することができる、駆動シーケンスの概略図である。
【図３２】本明細書に記載する実施例により準備されたヘルメット給電式のゴーグルシステムの概略図である。
【図３３】本明細書に記載する実施例によるワイヤレス充電機能性が組み込まれている照明用ソケットの概略図である。
【図３４】ベースユニットとして身体装着ユニットを使用するワイヤレス充電システムの概略図である。
【図３５】本明細書に記載する実施例により準備された取付け部材の概略図である。
【図３６】本明細書に記載する実施例により準備された、ワイヤレス給電式の埋込み可能なデバイスの概略図である。
【図３７】本明細書に記載する実施例により準備されたワイヤレス充電ユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
詳細な説明
電子デバイスにワイヤレスに給電するためのシステム、方法および装置を説明する。本明細書における実施例によるシステムおよび方法は、市販のシステムに比べて、電力を送信するコイルと受信するコイルとの間のより長い離隔距離で、電力をワイヤレスに供給することができる。付加的な利点によって、下記においてさらに説明するように、熱安定性および向きの自由度を改善することができる。
【００３６】
本明細書に記載する幾つかの実施例に従い、ワイヤレス電力伝送システムを説明し、より詳細には、適度な周波数依存性を有する、より広範な共振増幅を有している弱い共振システムを説明する。本明細書に記載する幾つかの実施例によれば、誘導性コイルの相対的な大きさおよびコイル間の向きの依存性を、１００を超えるＱ値で強く共振結合される市販のシステムにおいて一般的に見られるコイルの大きさおよび向きの依存性に比べて低減することができる。本発明による幾つかの実施例においては、ワイヤレス電力伝送システムを、１００未満のＱ値で動作させることができる。典型的に空心コイルを使用する市販のシステムとは異なり、本明細書に記載する幾つかの実施例によれば、コイル間の磁界の形状を、例えばフェライトのような高透磁率の媒体を使用して拡張することができる。幾つかの実施例によれば、誘導される磁束または部分的に誘導される磁束を使用して、所定の向きにおいてシステムの性能を改善することができる。適切な周波数、例えば人体に安全な周波数が、電力のブロードキャストに使用される。遮蔽効果の結果から生じる可能性がある損失が低減されるようにブロードキャスト周波数を調整することができる。
【００３７】
図１は、本発明の幾つかの実施例による１つまたは複数の電子デバイスにワイヤレスに給電するためのシステムのブロック図を示す。システム１０は、ベースユニット１００と、１つまたは複数の電子デバイス２００と、を含んでいる。ベースユニット１００は、ベースユニットから所定の距離離隔させることができる電子デバイス２００のうちの１つまたは複数に電力をワイヤレスに供給するように構成されている。ベースユニット１００は、電子デバイスがベースユニット１００の閾値距離（例えば、充電レンジまたは充電ゾーン１０６）内にとどまっている間に、電子デバイス２００に電力をワイヤレスに供給するように構成されている。ベースユニット１００は、ベースユニット１００の近傍内（例えば、充電レンジ内）に存在するものとして検出された、任意の数の電子デバイス（例えば、１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０、ただし、幾つかの実施例においては１０よりも多くの数のデバイスを充電することができる）に電力をワイヤレスで選択的に伝送するように構成することができる。一般的には、ベースユニット１００から離隔された距離にある間に（例えば、充電のためのベースユニットに結合されて）電子デバイス２００を充電することができるにもかかわらず、ベースユニット１００は、電子デバイス２００がベースユニット１００の近傍にあるか、またはベースユニット１００と接触しているときに、電子デバイス２００に電力をワイヤレスに供給するように動作できることが構想されており、またそれは本発明の範囲内である。
【００３８】
ベースユニット１００は、送信器１１０、バッテリ１２０およびコントローラ１３０を含んでいる。送信器１１０は、少なくとも１つの送信コイル１１２（同義として、Ｔｘコイルとも称する）を含んでいる。送信コイル１１２は、導体巻線を備えた磁心を含むことができる。巻線は、銅線（銅巻線とも称する）を含むことができる。幾つかの実施例においては、銅線は、一体構造の銅線（例えば、シングルストランドワイヤ）であってよい。幾つかの実施例においては、銅線は、マルチストランド銅線（例えば、リッツ線）であってよく、この銅線は、幾つかの実施例においては表皮効果に起因して抵抗率を低下させることができ、これによって、抵抗損をより低くすることができることから、より高い電力伝送を実現することができる。幾つかの実施例においては、磁心は、フェライトコアであってよい（同義として、フェライトロッドとも称する）。フェライトコアは、中透磁率のフェライトコア、例えばＦａｉｒ−Ｒｉｔｅ社より販売されている７８Ｍａｔｅｒｉａｌを含むことができる。幾つかの実施例においては、フェライトコアは、高透磁率の材料、例えばドイツのＶａｃｕｕｍｓｃｈｍｅｌｚｅ社より販売されているＶｉｔｒｏｐｅｒｍ  ５００Ｆを含むことができる。他のフェライト材料を含んでいるフェライトコアを使用することもできる。幾つかの実施例においては、フェライトは、約２，３００のマイクロｉ（μ）の中透磁率を有することができる。幾つかの実施例においては、フェライトは、約２００から約５，０００までの範囲のマイクロｉ（μ）の透磁率を有することができる。幾つかの実施例においては、異なる磁気材料を、磁心に使用することができる。一般的に、本明細書に記載する送信コイルは、力線が有利には磁心を通って延びることから、幾つかの実施例においては、送信コイルによって提供される場を成形することができる磁心を使用することができ、このようにして、部分的に誘導された磁束を使用することができ、この場合、磁束の一部が磁心によって誘導される。
【００３９】
送信コイル１１２は、電子デバイス２００内の受信コイル２１０に誘導結合されるように構成されている。このようにして、電力を送信コイル１１２から受信コイル２１０に（例えば、誘導結合を介して）伝送することができる。幾つかの実施例においては、送信器１１０を、付加的に受信器として構成することができ、したがって、同義として、送信器／受信器と称することができる。例えば、送信器／受信器の送信コイルを、付加的に受信コイルとして構成することができる。幾つかの実施例においては、送信器／受信器は、付加的に受信コイルを含むことができる。さらに別の実施例においては、ベースユニットは、受信コイルを備えている別個の受信器１４０を含むことができる。ベースユニットの送信器／受信器または別個の受信器を、下記においてさらに説明するように、電力（１０２）および／またはデータ（１０４）をワイヤレスに受信するように構成することができる。
【００４０】
幾つかの実施例においては、送信器１１０は、単一の送信コイル１１２を含むことができる。最適な充電ゾーン１０６を提供するために、送信コイル１１２を、最適な位置におよび／または最適な向きで配置することができる。幾つかの実施例においては、デバイスの一般的な使用中に多数の充電の機会を提供するために選択されたベースユニット内の位置に送信コイルを配置することができる。例えば、最も頻繁に電子デバイスに近付くベースユニットの１つの面（例えば、図６における実施例に示す場合のように携帯電話ケースとして実施されているベースユニットの上面）の近くに送信コイル１１２を配置することができる。
【００４１】
幾つかの実施例においては、送信器１１０は、複数の送信コイル１１２を含んでいる。送信コイル１１２は、ほぼ任意のパターンで配置することができる。例えば、ベースユニットは、相互に角度が付けられた一組のコイルを含むことができる。幾つかの実施例においては、コイルを９０°未満の角度で、例えば１５°から７５°の間の範囲で配置することができる。幾つかの実施例においては、コイルを相互に相対的に４５°の角度で配置することができる。他の組合せおよび配置を使用することもでき、それらのうちの幾つかの例を以下においてさらに説明する。
【００４２】
幾つかの実施例においては、ほぼ全方向性の充電ゾーン１０６（充電球状範囲またはホットスポットとも称される）を提供するように送信コイルを配置することができる。ベースユニットの充電ゾーン１０６を、ベースユニットの周囲の３次元空間によって規定することができ、この３次元空間は、３つすべての方向（例えば、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向）においてベースユニットから閾値距離まで延びている。ベースユニットの充電レンジに対応する３次元（３Ｄ）空間は、本明細書において、球状範囲と称することができるが、それにもかかわらず、充電レンジに相当する３次元（３Ｄ）空間の形状は厳密に球状である必要はないと解される。幾つかの実施例においては、充電球状範囲は、楕円であってもよいし、別の形状であってもよい。
【００４３】
充電ゾーン１０６内のワイヤレス電力伝送の効率は可変であると考えられ、例えば、送信コイルおよび受信コイルの特定の組合せに依存して、および／または、コイルの特定の配置またはベースユニット内および（１つまたは複数の）電子デバイス内のコイルの相対的な配置に依存して可変であると考えられる。充電ゾーン１０６の全方向性が改善されるように、および／または、ゾーン１０６内の電力伝送の効率が改善されるように、１つまたは複数の送信コイル１１２を、ベースユニットのケーシング内に配置することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットの一般的な使用中の充電のための機会が増えるように、１つまたは複数の送信コイル１１２をケーシング内に配置することができる。例えば、最も頻繁に電子デバイスに近付けられるベースユニットの１つまたは複数の面（例えば、アイウェアカメラまたはディジタル腕時計のようなウェアラブル電子デバイスの近傍に頻繁に移動させることができる携帯電話ケースベースユニットの上面または側面）に沿って、（１つまたは複数の）送信コイルを少なくとも部分的に延在させることができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットを、一般的な使用中に表面（例えば、テーブルまたは机）に配置することができ、また電子デバイスを、ベースユニットの周囲に配置することができる。幾つかの実施例においては、（１つまたは複数の）送信コイルを、ベースユニットケーシングの周囲に配置することができる。
【００４４】
幾つかの実施例においては、ベースユニットを、取付け機構を介して、例えば、接着アタッチメント、弾性アタッチメント、ばねクランプ、（１つまたは複数の）サクションカップ、機械圧力などを介して携帯電話に取り付けることができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットを、一般的に平坦な形状（例えば、矩形のプレート）を有することができる筐体（ケーシングとも称する）によって包囲することができるか、または筐体に埋め込むことができる。取付け機構をケーシングに接続させることができ、それによってベースユニットを携帯電話、テーブルまたは他の通信デバイスに取外し可能に取り付けることができる。１つの実施例においては、取付け機構が、単に一例ではあるが矩形のプレートの形態でベースユニットに対して携帯電話を付勢するように構成されている、付勢部材、例えばクリップであってよい。例えば、クリップをベースユニットの面の近傍に設けることができ、またベースユニットを、紙またはノート／メモパッドをクリップボードに取り付けるのと同様にして、クリップを介して携帯電話に取り付ける（クリップ止めする）ことができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットを、通信デバイスにおよび／または通信デバイスのケースに、接着性または弾性に取り付けることができる。
【００４５】
別の実施例においては、ベースユニットを、通信デバイスから離隔させることができる。さらに別の実施例においては、ベースユニットを、通信デバイスに組み込むことができる（例えば、集積することができる）。例えば、送信器１１０を、一般的な携帯電話の他のコンポーネントに集積することができる。コントローラ１３０は、携帯電話内の別個のＩＣであってよいか、またはその機能性を携帯電話のプロセッサおよび／または他の回路に組み込むことができる。一般的な携帯電話は、ベースユニットのバッテリ１２０としても機能することができる再充電可能バッテリを含んでいる。このようにして、電子デバイスに、例えば別個の電子ウェアラブルデバイスに電力をワイヤレスに供給するように、携帯電話を構成することができる。
【００４６】
上述したように、ベースユニット１００は、バッテリ１２０を含むことができる。バッテリ１２０は、再充電可能バッテリ、例えば、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池、またはリチウムイオンポリマ（Ｌｉ−ｉｏｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ）電池であってよい。バッテリ１２０を、電力を受信する他のコンポーネントに接続することができる。例えば、バッテリ１２０を、エネルギ発生器１５０に接続することができる。エネルギ発生器１５０は、採取（ハーベスト）されたエネルギを貯蔵用のバッテリに供給することができ、また（１つまたは複数の）電子デバイスの充電に使用することができる、エネルギハーベスティングデバイスを含むことができる。エネルギハーベスティングデバイスには、運動エネルギハーベスティングデバイス、太陽電池、熱電発電装置、またはＲＦハーベスティングデバイスが含まれると考えられるが、デバイスの例はこれらに限定されるものではない。幾つかの実施例においては、バッテリ１２０を、入力／出力コネクタ１８０に、例えばユニーバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートに接続することができる。本明細書において、用語ＵＳＢポートには、現在公知のまたは将来開発される、あらゆるタイプのＵＳＢインタフェース、例えばｍｉｎｉＵＳＢタイプおよびｍｉｃｒｏＵＳＢタイプのインタフェースが含まれると解される。付加的または代替的に、現在公知のまたは将来開発される他のタイプのコネクタを使用することができる。ベースユニット１００を外部のデバイスに、例えば外部電源またはコンピューティングデバイス（例えば、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、タブレット、または携帯電話）に接続するために、Ｉ／Ｏコネクタ１８０（例えば、ＵＳＢポート）を使用することができる。
【００４７】
送信器１１０は、バッテリ１２０に接続されることにより、バッテリから電力を選択的に受信し、また電力を電子デバイス２００にワイヤレスに伝送するように動作する。本明細書において説明したように、幾つかの実施例においては、送信器は、送信器の機能性を受信器と組み合わせることができる。幾つかの実施例においては、外部電源から電力をワイヤレスに受信するように、送信器を構成することもできる。伝送中に、送信器によって電力をワイヤレスにブロードキャストすることができ、また近傍内（例えば、送信器のブロードキャスト距離内）の任意の受信デバイスによって受信することができる。
【００４８】
幾つかの実施例においては、送信器１１０を、電子デバイス２００内の受信器と弱く結合させることができる。送信器１１０と電子デバイス２００内の受信器との間に密結合が存在していなくてもよい。強い共振結合を密結合とみなすことができる。弱い（または緩い）結合によって、所定の距離（例えば、携帯電話内または携帯電話上のベースユニットから、アイウェアにおけるウェアラブルデバイスまで、または表面に配置されているベースユニットから、ベースユニット上ではないベースユニットの近傍の表面に配置されているウェアラブルデバイスまでの距離）にわたる電力伝送を実現することができる。つまり、例えば、送信器１１０を受信器から離隔させることができる。この距離は、幾つかの実施例においては１ｍｍよりも長くてよく、幾つかの実施例においては１０ｍｍよりも長くてよく、幾つかの実施例においては１００ｍｍよりも長くてよく、また幾つかの実施例においては１，０００ｍｍよりも長くてよい。別の実施例においては、別の距離を使用することもでき、また電力をそれらの距離にわたり伝送することができる。
【００４９】
送信器１１０および電子デバイス２００内の受信器は、それぞれがインダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗を備えている、インピーダンス整合回路を含むことができる。インピーダンス整合回路は、送信器１１０のインピーダンスを調整して、通常見込まれる負荷下での受信器のインピーダンスにより良好に整合されるように機能することができるが、それにもかかわらず、本明細書に記載する実施例においては、送信器は受信器のインピーダンスをインピーダンス整合回路によっては整合させることができず、また受信器は送信器のインピーダンスをインピーダンス整合回路によっては整合させることができないが、しかしながら、インピーダンス整合回路によって、送信器のインピーダンスと受信器のインピーダンスとの差異を低減できるように異なる大きさおよび／または他の特性をそれぞれ備えている送信コイルおよび受信コイルを送信器および受信器が有することができる。送信器１１０は、一般的に、人体に安全な周波数で、例えば、幾つかの実施例においては５００ｋＨｚ未満、幾つかの実施例においては３００ｋＨｚ未満、幾つかの実施例においては２００ｋＨｚ未満、幾つかの実施例においては１２５ｋＨｚ未満、幾つかの実施例においては１００ｋＨｚ未満の周波数で供給することができるワイヤレス電力信号を供給することができる。ただし、上記の数値以外の他の周波数も使用することができる。調整されていないか、または強く調整されていない周波数を使用することが望ましいと考えられる。例えば、幾つかの実施例においては、周波数は３００ｋＨｚ未満である。
【００５０】
電力の伝送／ブロードキャストは、電力がブロードキャストされているときにコントローラが制御するという点において選択性であってよい。ベースユニットは、バッテリ１２０および送信器１１０に接続されているコントローラ１３０を含むことができる。下記においてさらに説明するように、コントローラ１３０を、送信器１１０に電力を選択的に伝送させるように構成することができる。過充電からバッテリを保護するために、バッテリ１２０に充電回路を接続することができる。充電回路は、バッテリ１２０の充電レベルを監視することができ、またバッテリ１２０が完全に充電されたことを検出すると、充電を停止することができる。幾つかの実施例においては、充電回路の機能性を、コントローラ１３０に組み込むことができるか、または充電回路は、別個の回路であってもよい（例えば、別個のＩＣチップ）。
【００５１】
幾つかの実施例においては、ベースユニットは、メモリ１６０を含むことができる。メモリ１６０を、送信器１１０、および／または任意の付加的な送信器および／または受信器（例えば、受信器１４０）に接続し、ベースユニット１００に伝送されるデータ、およびベースユニット１００から伝送されるデータを記憶することができる。例えば、ベースユニット１００を、電子デバイス２００との間でデータをワイヤレスに通信するように、例えばウェアラブルカメラの形態の電子デバイスを用いて取得された画像を受信するように、または構成データを電子デバイスに伝送するように構成することができる。ベースユニットは、コントローラと接続されることにより動作することができる１つまたは複数のセンサ１７０を含むことができる。センサ１７０は、ベースユニットの状態を検出することができ、それによって、送信器は、コントローラ１３０による制御下で、電力を選択的におよび／または調整して供給することができる。
【００５２】
電子デバイス２００は、ほぼ任意の機能性を提供するように構成することができ、例えば、ウェアラブルカメラ、電子時計、電子バンド、および他のそのようなスマートデバイスとして構成されている電子デバイスであってよい。電子デバイスの特定の機能を実行するように適合されている回路の他に、電子デバイス２００は、さらに、ワイヤレスの充電に関連付けられた回路を含むことができる。電子デバイス２００は、少なくとも１つの受信コイル２１２を含むことができ、この受信コイル２１２を、電子デバイス２００に搭載されている再充電可能な動力電池に接続することができる。電子デバイスの一般的な使用中にユーザの妨害とならないような、または妨害が最小限となるような頻繁な充電を、本明細書に記載する実施例による受信コイルと送信コイルとの間のワイヤレスの結合を介して達成することができる。
【００５３】
幾つかの実施例においては、電子デバイスは、ウェアラブル電子デバイスであってよく、このウェアラブル電子デバイスは、本明細書において電子ウェアラブルデバイスと同義に用いられていると考えられる。電子デバイスは、ユーザが容易に携帯できるほどの、十分に小さいフォームファクタを有することができる。電子デバイス２００は、ユーザが着用する衣服またはアクセサリに取り付けることができ、例えばアイウェアであってよい。例えば、電子デバイス２００を、例えば図２（アイウェアの一部、すなわちテンプルのみを示しており、図面を乱雑にしたものではない）に示されているように、アイウェアに組み込まれたガイド６（例えば、トラック）を使用してアイウェアに取り付けることができる。
【００５４】
幾つかの実施例においては、ベースユニットを付加的に、ＲＦエネルギのためのブースタとして構成することができ、例えば単に一例ではあるが、本明細書に記載するベースユニットの実施例は、例えば、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅのＲＦエネルギを増強させることができるか、もしくは例えばスマートフォンから、または本明細書に記載するベースユニットに導入することができる、および／または、ベースユニットの近傍に配置することができる移動通信システムから到来する他の信号を増強させることができるコンポーネントを含むことができる。例えば、ベースユニットは、スマートフォンまたは移動通信システムによって生成されたＲＦエネルギを受信し、単に一例ではあるがＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅの信号のうちの１つを受信し、例えばウェアラブル電子デバイスによって受信されるべきより高い電力レベルで信号を再びブロードキャストすることができるトランシーバ回路を含むことができる。この再び行われるブロードキャストを、例えば一方向性のアンテナを使用して実現することができ、この一方向性のアンテナは、ユーザがスマートフォンまたは移動通信システムで会話をしているときに、主にそのユーザの頭部から離れる方向にエネルギをブロードキャストする。幾つかの実施例においては、ベースユニットにおけるブースト回路は、ウェアラブルデバイスがベースユニットによって、もしくはスマートフォンまたは移動通信システムにおいて実行されているアプリケーションによって検出されたときに、電力を増強することができる。幾つかの実施例においては、制御がスマートフォンまたは移動通信システムにおいて実行されているアプリケーションにおいて行われてもよい。エネルギ伝送のための電力の増強に加えて、ウェアラブルデバイスとスマートフォンまたは移動通信システムとの間のデータ伝送を改善するために、データ信号を増幅することもできる。
【００５５】
幾つかの実施例においては、ベースユニットは、そのベースユニットに含まれているＲＦ生成回路を用いて、ＲＦ信号を生成することができる。例えば、ウェアラブルデバイスのエネルギハーベスティング回路における受信器に適した周波数で、ＲＦ信号を生成することができる。例えば、通信システムまたは他の電子デバイスがウェアラブルデバイスまたは他のインジケータから、ウェアラブルデバイスは、そのウェアラブルデバイス内のバッテリまたはキャパシタのための適切な充電電流を生成するために周囲からは得られない付加的なエネルギを要求する可能性があるというメッセージを受信したときに、例えば通信システムまたは他の電子デバイスからの信号によって、ベースユニット内のそのようなＲＦ生成送信器をスイッチオンすることができる。
【００５６】
図２は、本発明に従い電力をワイヤレスに受信するように構成することができる電子デバイス２００の実施例を示す。幾つかの実施例においては、電子デバイス２００は、小型化されたカメラシステムであってよく、この小型化されたカメラシステムを、幾つかの実施例においては、アイウェアに取り付けることができる。別の実施例においては、電子デバイスは、アイウェアに取り付けられた他の任意のタイプの電子システムであってよく、例えば、画像表示システム、エアクオリティセンサ、ＵＶ／ＨＥＶセンサ、歩数計、常夜灯、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを使用できる通信デバイス、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈヘッドセット、補聴器システムまたはオーディオシステムであってよい。幾つかの実施例においては、電子デバイスを人体のいずれかの場所において、例えば手首回りにおいて装着することができる（例えば、電子時計またはバイオメトリック装置、例えば歩数計）。電子デバイス２００は、図示した特定の実施例とは異なる他のタイプの電子デバイスであってもよい。電子デバイス２００は、小型化されたほぼ任意の電子デバイスであってよく、例えば、限定を意図していないが、カメラ、画像キャプチャデバイス、ＩＲカメラ、スチールカメラ、ビデオカメラ、イメージセンサ、中継器、共振器、センサ、増音器、指向性マイクロフォン、電子コンポーネントを支持するアイウェア、分光計、指向性マイクロフォン、マイクロフォン、カメラシステム、赤外線映像システム、暗視補助具、常夜灯、照明システム、センサ、歩数計、ワイヤレスセルラフォン、携帯電話、ワイヤレス通信システム、プロジェクタ、レーザ、ホログラフィック装置、ホログラフィックシステム、ディスプレイ、ラジオ、ＧＰＳ、データストレージ、メモリストレージ、電源、スピーカ、転倒検出器、覚醒モニタ、ジオロケーション装置、脈拍検出装置、ゲーミング装置、アイトラッキング装置、瞳孔監視装置、アラーム、ＣＯセンサ、ＣＯ検出器、ＣＯ2センサ、ＣＯ2検出器、空気中微粒子センサ、大気中微粒子メータ、ＵＶセンサ、ＵＶメータ、ＩＲセンサ、ＩＲメータ、熱センサ、熱メータ、汚染空気センサ、汚染空気モニタ、口臭センサ、口臭モニタ、アルコールセンサ、アルコールモニタ、モーションセンサ、モーションモニタ、温度計、煙センサ、煙検出器、薬リマインダ、オーディオ再生装置、オーディオレコーダ、スピーカ、音響用増幅装置、音響キャンセリング装置、補聴器、補聴支援装置、通知イヤホン、スマートイヤホン、スマートイヤウェアラブルデバイス、ビデオ再生装置、ビデオレコーダ装置、イメージセンサ、転倒検出器、覚醒センサ、覚醒モニタ、情報通知モニタ、ヘルスセンサ、ヘルスモニタ、フィットネスセンサ、フィットネスモニタ、生理学センサ、生理学モニタ、ムードセンサ、ムードモニタ、ストレスモニタ、歩数計、モーション検出器、ジオロケーション装置、脈拍検出装置、無線通信装置、ゲーミング装置、電子コンポーネントを含んでいるアイウェア、拡張現実システム、仮想現実システム、アイトラッキング装置、瞳孔センサ、瞳孔モニタ、自動リマインダ、ライト、アラーム、セルラフォンデバイス、電話、移動通信装置、汚染空気品質警報装置、睡眠検出器、眠気検出器、アルコー���検出器、温度計、屈折異常測定装置、波面測定装置、収差計、ＧＰＳシステム、煙検出器、薬リマインダ、スピーカ、運動エネルギ源、マイクロフォン、プロジェクタ、バーチャルキーボード、顔認証装置、音声認証装置、サウンド認証装置、放射性検出器、放射線検出器、ラドン検出器、水分検出器、湿度検出器、大気圧計、音量計、騒音計、音響センサ、距離計、レーザシステム、トポグラフィセンサ、モータ、マイクロモータ、ナノモータ、スイッチ、バッテリ、発電機、熱力源、燃料電池、太陽電池、運動エネルギ源、熱電力源、スマートバンド、スマートウォッチ、スマートイヤリング、スマートネックレス、スマート衣服、スマートベルト、スマートリング、スマートブラジャ、スマートシューズ、スマートフットウェア、スマートグローブ、スマート帽子、スマートヘッドウェア、スマートアイウェア、および他のその種のスマートデバイスであってよい。幾つかの実施例においては、電子デバイス２００は、スマートデバイスであってよい。幾つかの実施例においては、電子デバイス２００は、超小型のウェアラブルデバイスまたは埋込み型のデバイスであってよい。
【００５７】
電子デバイス２００は、ベースユニット１００の送信器（例えば、Ｔｘコイル１１２）と誘導結合されるように構成されている受信器（例えば、Ｒｘコイル２１２）を含むことができる。電子デバイスが、したがって、受信器がベースユニットの近傍に位置しているとき（例えば、電子デバイスは、ベースユニットから事前に定められた距離に位置しているか、または充電レンジ内に位置しているとき）に、ベースユニットから電力を自動的に受信するように、受信器を構成することができる。電子デバイス２００は、その電子デバイスに搭載されている動力電池に電力を余剰に蓄積することができる。電子デバイスに搭載されている動力電池は、ベースユニットのバッテリよりも遙かに小さいと考えられる。動力電池の頻繁な再充電を、通常の使用中にベースユニットの近傍に頻繁に来る電子デバイスによって実現することができる。例えば、ウェアラブル電子デバイスがアイウェアに接続されており、またベースユニットがセルラフォンケースの形態である場合には、通常の使用中に、セルラフォンは通話のために頻繁にユーザの頭部の近傍に運ばれると考えられ、その間に、ウェアラブル電子デバイスに搭載されている動力電池の再充電を達成することができる。ウェアラブル電子デバイスが電子時計もしくはリストバンドまたはアームバンドに接続されているバイオメトリックセンサを含んでいる幾つかの実施例においては、ウェアラブル電子デバイスを、自身のセルラフォンを手に取るユーザと、ウェアラブル電子デバイスの近傍に来るセルラフォンケースの形態のベースユニットと、によって頻繁に再充電することができる。幾つかの実施例においては、電子デバイスは、エネルギハーベスティングシステムを含むことができる。
【００５８】
幾つかの実施例においては、電子デバイス２００は、バッテリを含んでいなくてもよく、その代わりに、ベースユニット１００から受信するワイヤレス電力によって電子デバイス２００に直接的に給電することができる。幾つかの実施例においては、電子デバイス２００は、Ｒｘコイル２１２に接続されることにより動作するキャパシタ（例えば、スーパーキャパシタまたはウルトラキャパシタ）を含むことができる。
【００５９】
一般的に、ワイヤレス電力伝送を適用する既存のシステムにおいては、送信コイルおよび受信コイルが、同一のまたはほぼ同一のコイル比を有することができる。しかしながら、本発明による小型化された電子デバイスのフォームファクタがより小さいものである場合、そのような実施の形態は実用的なものではないと考えられる。本明細書における幾つかの実施例においては、受信コイルは、例えば図３に示されているように、送信コイルよりも遙かに小さいと考えられる。幾つかの実施例においては、Ｔｘコイル１１２は、Ｒｘコイル２１２の各寸法（例えば、巻線２１６を形成する線材の長さ、コイル２１２の直径、巻線２１６の巻数、コア２１７の長さ、コア２１７の表面積）よりも例えば２倍以上も大きい寸法（例えば、巻線１１６を形成する線材の長さ、巻線１１６を形成する線材の直径、コイル１１２の直径、巻線１１６の巻数、コア１１７の長さ、コア１１７の直径、コア１１７の表面積）を有することができる。幾つかの実施例においては、Ｔｘコイル１１２の寸法は、Ｒｘコイル２１２の各寸法の２倍以上、５倍以上、１０倍以上、２０倍以上、または５０倍以上であってよい。幾つかの実施例においては、Ｔｘコイル１１２の寸法は、Ｒｘコイル２１２の各寸法の１００倍までであってよい。例えば、受信コイル２１２（Ｒｘコイル）は、約０．２ｍｍの線径を有している線状導体を含むことができる。線材は、シングルストランドワイヤであってよい。この実施例におけるＲｘコイルは、約２．４ｍｍの直径および約１３ｍｍの長さを有することができる。Ｒｘコイルは、約１．５ｍｍの直径および約１５ｍｍの長さを有しているフェライトロッドを含むことができる。Ｒｘコイルの巻数は、単に一例ではあるが、約１３０であってよい。送信コイル１１２（Ｔｘコイル）は、約１．７ｍｍの線径を有している線状導体を含むことができる。線材は、マルチストランドワイヤであってよい。この実施例におけるＴｘコイルは、約１４．５ｍｍの直径および約６７ｍｍの長さを有することができる。Ｔｘコイルは、約８ｍｍの直径および約６８ｍｍの長さを有しているフェライトロッドを含むことができる。Ｔｘコイルについては、約７４の巻数を使用することができる。別の実施例においては、例えば、約３０ｃｍを超える距離においても電力伝送効率を最適化するために、ＴｘコイルおよびＲｘコイルについて別の組合せを使用することができる。幾つかの実施例においては、伝送距離は、１２インチを超えることができる。本明細書における幾つかの実施例においては、慣例のワイヤレス電力伝送システムにおいては一般的であると考えられるように、ＴｘコイルおよびＲｘコイルは、インピーダンス整合されていなくてもよい。したがって、幾つかの実施例においては、ベースユニットおよび電子デバイスのＴｘコイルおよびＲｘコイルは、それぞれ疎結合されている、すなわち緩く結合されていると称することができる。幾つかの実施例によれば、ベースユニットは、低いＱ値のワイヤレス電力伝送のために構成されている。例えば、幾つかの実施例においては５００未満のＱ値、幾つかの実施例においては２５０未満のＱ値、幾つかの実施例においては１００未満のＱ値、幾つかの実施例においては８０未満のＱ値、幾つかの実施例においては６０未満のＱ値でのワイヤレス電力伝送のためにベースユニットを構成することができ、また他のＱ値を使用することもできる。インピーダンス整合は要求されていないが、コイルが少なくとも部分的にインピーダンス整合されている実施例も構想されており、またそれは本発明の範囲内である。本明細書に記載するワイヤレス電力伝送システムにおけるＴｘコイルおよびＲｘコイルを、一般的には疎結合させることができるが、本発明は、ＴｘコイルおよびＲｘコイルがインピーダンス整合されている実施例を排除するものではない。
【００６０】
受信コイル（例えば、Ｒｘコイル２１２）は、導体巻線、例えば銅巻線を含むことができる。銅とは異なる導電性材料を使用することができる。幾つかの実施例においては、巻線は、一体構造の（例えば、シングルストランドの）巻線またはマルチストランドの巻線を含むことができる。幾つかの実施例においては、コアは、フェライトのような磁性材料を含んでいる磁心であってよい。コアをロッドの形状に成形することができる。Ｒｘコイルは、Ｔｘコイルの寸法よりも小さい寸法を有することができ、例えば、コア（例えば、ロッド）の直径、長さ、表面積および／または質量は、Ｔｘコイルのコア（例えば、ロッド）の直径、長さ、表面積および／または質量よりも小さくてよい。幾つかの実施例においては、Ｔｘコイルの磁心（例えば、フェライトロッド）は、Ｒｘコイルの磁心（例えば、フェライトロッド）の表面積よりも２倍以上の表面積を有することができる。幾つかの実施例においては、Ｔｘコイルは、Ｒｘコイルの巻線の巻数よりも多くの巻数を有することができ、また解いたときには、Ｒｘコイルの巻線の線材の長さよりも大きい長さを有することができる。幾つかの実施例においては、Ｔｘコイルの解いた線材の長さは、Ｒｘコイルの解いた線材の長さの少なくとも２倍であってよい。
【００６１】
幾つかの実施例においては、Ｒｘコイル２１２は、約１０ｍｍから約９０ｍｍまでの長さおよび約１ｍｍから約１５ｍｍまでの半径を有することができる。１つの実施例においては、長さ２０ｍｍおよび直径２．５ｍｍのフェライトロッドを有し、その上に１５０の巻数で巻かれた導体巻線を有しているＲｘコイル２１２の性能が、約１２５ｋＨｚの周波数で電力をブロードキャストするように構成されているＴｘコイル１１２を用いてシミュレートされた。Ｔｘコイル１１２は、約６７．５ｍｍの長さおよび約１２ｍｍの直径を有しているフェライトロッドを含んでいた。コイルの性能は、それらのコイルが同軸となるように整列された向き、およびコイルの軸線が相互に平行となった平行な向きでシミュレートされた。また、実行されたシミュレーションの結果の例は、図２１および図２２に示されている。コイル間の２００ｍｍまでの距離で整列された向きにおいて、２０％までの伝送効率が得られた。Ｒｘコイルが伝送された電力を約３００ｍｍの距離まで受信し続ける、平行な向きにコイルが配置されたときに、性能に関して幾つかの改善が観察された。本発明によるワイヤレスエネルギ伝送システムの実施例が、Ｑｉ１．０規格に準拠して構成されたシステムによって達成可能な効率と比較された。シミュレートされた１つのシステムにおけるＴｘコイルの大きさは、５２ｍｍ×５２ｍｍ×５．６ｍｍであり、シミュレートされた１つのＲｘコイルの大きさは、４８．２ｍｍ×３２．２ｍｍ×１．１ｍｍであり、また負荷インピーダンスは１ｋΩであった。シミュレーションは、Ｒｘコイルの種々の大きさで調整された構成で実行され、またシミュレーションの結果の例は、図２３に示されている。
【００６２】
ここで、図５Ａおよび図５Ｂも参照しながら、携帯電話ケースフォームファクタに組み込まれたベースユニット３００を説明する。ベースユニット３００は、図１を参照して上記において説明したベースユニット１００のコンポーネントの一部またはすべてを含むことができる。例えば、ベースユニット３００は、送信コイル３１２（Ｔｘコイルとも称する）を含むことができる。送信コイル３１２は、エレクトロニクスパッケージ３０５に接続されており、このエレクトロニクスパッケージは、本発明によるベースユニットの機能を実行するように構成されている回路を含んでいる。ベースユニットの機能には、１つまたは複数の電子デバイスへの選択的なおよび／または調整されたワイヤレス電力の供給が含まれる。幾つかの実施例においては、電子デバイスは、ベースユニットとは別個の電子デバイス（図５Ａおよび図５Ｂには図示せず）であってよい。幾つかの実施例においては、電子デバイスは、ケースの形態のベースユニット３００が取り付けられている携帯電話２０であってよい。
【００６３】
ベースユニット３００は、ベースユニットの近傍（例えば、充電球状範囲内）に配置されているか、またはベースユニットの近傍に来る電子デバイスをワイヤレスに充電するためのモバイルワイヤレスホットスポット（例えば、充電球状範囲１０６）を提供することができる。上記の記載から明らかなように、ベースユニット３００は、携帯電話ケースの形態で実施されている場合には、携帯電話に取り付けることができ、またユーザによって持ち運ぶことができ、したがって、ワイヤレス電力のホットスポットを移動可能にし、またユーザが移動するどの場所においてもそのホットスポットを電子デバイスに利用可能にする。実施例においては、ベースユニットを携帯電話に集積することができる。したがって、有利には、ユーザが持ち運ぶことが多いか、または常に持ち運ぶそのユーザの携帯電話に接続されていることによって、ワイヤレス電力のホットスポットは、ユーザと一緒に移動する。上記の記載からさらに明らかなように、ユーザが装着している電子デバイスの動力電池を再充電するための機会は、携帯電話の通常の使用中は頻繁にあり、携帯電話は使用されることによって、頻繁にウェアラブルデバイスの近傍に（例えば、アイウェアデバイスは、ユーザが電話を掛けている際に、また手首に装着されるデバイスは、ユーザが携帯電話でブラウジングしている際に、または携帯電話の他の機能を使用している際に）運ばれると考えられる。
【００６４】
Ｔｘコイル３１２およびエレクトロニクス（例えば、エレクトロニクスパッケージ３０５）を、ケーシング３１５によって包囲することができる。ケーシング３１５は、携帯可能なフォームファクタを有することができる。この実施例においては、ケーシングは、通信デバイス、この場合には携帯電話（例えば、携帯電話、セルラフォン、スマートフォン、トランシーバなど）に取り付けられるように構成されている取付け部材の形態で形成されている。幾つかの実施例においては、通信デバイスは、タブレットであってよい。本開示のコンテキストにおいて、携帯電話には、トランシーバおよびウォーキートーキーのような通信デバイスが含まれると解される。例えば、ケーシング３１５を、（例えば、図１０Ａから図１０Ｃに図示されているように）タブレットケースまたはタブレットカバーの形態で、または例えばこの実施例のように、携帯電話ケースまたは携帯電話カバーの形態で形成することができる。そのような実施例においては、ケーシングに組み込まれているベースユニットは、通信デバイスとは異なる電子デバイスに給電することができる。ケーシング３１５は、通信デバイス（例えば、携帯電話２０）に機械的に係止するための機構を含むことができる。別の実施例においては、ベースユニットのケーシングを、ハンドバッグ、ベルトなどのアクセサリに取り付けることに適合されている取付け部材として形成することができる。例えば、図１７を参照しながら下記において説明するように、他のフォームファクタを使用することもできる。
【００６５】
図４、図５Ａおよび図５Ｂにおける実施例では、ベースユニット３００は、送信コイル３１２を含んでいる。送信コイル３１２は、導体巻線３１６を備えた磁心３１７を含んでいる。コア３１７を、強磁性材料（例えば、フェライト）、磁性金属または合金、もしくはそれらの組合せから製造することができ、それらの材料を、本明細書においては、包括的に磁性材料と称する。例えば、フェライトならびに鉄およびニッケルの種々の合金のような磁性材料を使用することができる。コイル３１２は、コア３１７の周囲に設けられた導体巻線３１６を含んでいる。本開示のコンテキストにおいては、巻線３１６をコア３１７に直接的に設けることができると解されるが、これは必ずしも必要ではない。換言すれば、巻線３１６は、図１５および図１６を参照して説明するように、巻線３１６によって規定される空間内に配置することができるコア材料から距離を置いて設けることができる。幾つかの実施例においては、この実施例のようにコアに直接的に巻き付けられている巻線によって改善された性能を達成することができる。
【００６６】
コア３１７は、細長い部材として成形することができ、またほぼ任意の横断面、例えば矩形または円形の横断面を有することができる。細長いコアは、同義としてロッド３１４と称することもでき、例えば円柱状のロッドまたは角柱状のロッドであってよい。ロッドという用語は、コアの特定の横断面形状を問わずに、本明細書による細長いコアを表すために使用することができる。コアは、単一のロッド、または下記において説明するようなパターンで配置されている、任意の数の離散的なロッド（例えば、２，３，４，５，６，７，８，９，１０個のロッドまたは１０より大きい別の個数のロッド）を含むことができる。図４および図５における実施例では、限定を意図していないが、送信コイルは、ケーシング３１５の第１の面（例えば、上面３２１）に少なくとも部分的に沿って配置されている単一の円柱状のロッドを有している。別の実施例においては、代替的または付加的に、１つまたは複数のコイルを別の面、例えばケーシング３１５の下面３２３、左側面３２５および／または右側面３２７に沿って配置することができる。
【００６７】
エレクトロニクスパッケージ３０５（同義として、エレクトロニクスまたは回路とも称される）を、ケーシング３１５内に埋め込むことができるか、またはカバー３０７の裏に設けることができる。幾つかの実施例においては、カバー３０７は取り外し可能であってよい。幾つかの実施例においては、バッテリ３２０を交換することが有利であると考えられる。そのような実施例においては、バッテリ３２０は、残りの回路から分離可能なコンポーネントであってよい。カバー３０７を取り外すことによって、バッテリ３２０にアクセスすることができる。幾つかの実施例においては、エレクトロニクスパッケージ３０５は、外部電源からのエネルギを蓄積するためのバッテリを含むことができる。幾つかの実施例においては、代替的または付加的に、ベースユニット３００は、離隔された電子デバイスに給電する際に、携帯電話から電力を受信することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットはバッテリを必要としないことも考えられ、したがって、より小さいフォームファクタを達成することができる。
【００６８】
ベースユニットには、１つまたは複数のＩ／Ｏデバイス３８０を設けることができる。Ｉ／Ｏデバイスを、ベースユニットと他のデバイスとの間の有線コネクションを介して、電力および／またはデータを受信するおよび／または送信するために使用することができる。例えば、ベースユニットは、ＵＳＢコネクタの形態のＩ／Ｏデバイス３８０を含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス３８０（例えば、ＵＳＢコネクタ）は、ベースユニットを外部のデバイス（例えば、送電網および／または他の電子デバイスのような電源）に接続するための第１の接続側３８２（例えば、メスポート）を含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス３８０は、ベースユニットを携帯電話に、例えば携帯電話のＵＳＢポートを介して接続するための第２の接続側３８４（例えば、オスコネクタ）を含むことができる。Ｉ／Ｏデバイスの信号線３８５のうちの１つまたは複数を、ベースユニット回路内の送電線、アース線および／またはデータ線に接続することができる。例えば、５本のラインを有しているＵＳＢコネクタが使用される場合、２本のラインをデータ用に使用することができ、他の２本のラインを電力用に使用することができ、また残りの１本のラインをアースに接続することができるか、冗長的なラインとして使用することができる。第１の接続側および第２の接続側の信号線３８５を、コネクタ回路３８６（例えば、ＵＳＢチップ）を介して、ベースユニット回路に接続することができる。他の任意のタイプのコネクタを使用することができ、例えば、限定を意図していないが、アップル社のＬｉｇｈｔｎｉｎｇコネクタを使用することができると解される。
【００６９】
ベースユニット３００は、コントローラ３３０を含むことができる。コントローラは、ベースユニットの動作を制御するための機能を含むことができ、例えば、近傍内の電子デバイスの検出、電子デバイスの検出に基づいたワイヤレス電力の選択的な伝送、ベースユニットの状態の特定、およびベースユニットの状態の依存した伝送モードの選択を制御するための機能を含むことができる。それらの機能を、コンピュータ可読媒体に設けることができるか、もしくはＡＳＩＣまたは他の処理ハードウェアに組み込むことができる。コントローラを、同義としてベースユニットプロセッサと称することもできる。
【００７０】
ベースユニットは、１つまたは複数のメモリデバイス３６０を含むことができる。ベースユニットは、揮発性メモリ３６２（例えば、ＲＡＭ）および不揮発性メモリ３６４（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他の永続的な電子ストレージ）を含むことができる。ベースユニットは、外部の電子デバイスとの有線コネクションまたは無線コネクションを介してデータ（例えば、ユーザデータ、構成データ）を受信するように構成することができ、またそのデータをベースユニット自体に（例えば、メモリデバイス３６０のうちの１つまたは複数に）記憶することができる。ベースユニットは、所望のように、そのベースユニット自体に記憶されているデータを外部の電子デバイスに伝送するように構成することができる。ユーザデータに加えて、メモリデバイスは、プロセッサ（例えば、プロセッサ３６０）によって実行されると、ベースユニットに本明細書に記載する機能を実行させる実行可能な命令を記憶することができる。
【００７１】
ベースユニット３００は、充電回路３３２を含むことができ、この充電回路３３２は、バッテリ３２０を過充電から保護するように構成することができる。充電回路は、別個のチップであってよい、またはコントローラ３３０に集積することができる。ベースユニットは、ワイヤレス電力伝送のために使用されるＴｘコイル３１２に加えて、別個の送信器／受信器回路３４０を含むことができる。送信器／受信器回路３４０は、受信／送信コイル３４２、例えば、ＲＦコイルを含むことができる。送信器／受信器回路３４０は、さらに、伝送用のドライバ回路３４４（例えば、ＲＦドライバ回路）と、信号受信用のセンシング回路３４６（例えば、ＲＦセンシング回路）と、を含むことができる。ベースユニット３００は、ワイヤレス通信用の付加的な回路（例えば、通信回路３８８）を含むことができる。通信回路３８８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ、ＧＳＭ、または他の通信のために構成されている回路を含むことができる。幾つかの実施例においては、ベースユニット３００は、本明細書に記載するような、１つまたは複数のセンサ３７０および／または１つまたは複数のエネルギ発生器３５０を含むことができる。付加的な機能性を提供する付加的な回路を含めることもできる。例えば、ベースユニット３００は、ウェアラブルカメラ（例えば、アイウェアカメラ）から受信した画像の処理および／またはエンハンス用の画像プロセッサを含むことができる。画像処理機能を、別個のＩＣ（例えば、ＤａＶｉｎｃｉチップセット）に設けることができるか、またはコントローラ３３０の機能を実現するプロセッサに組み込むことができる。
【００７２】
幾つかの実施例においては、携帯電話のような通信デバイスに機械的に接続されるように、ケーシングを構成することができる。図４、図５Ａおよび図５Ｂにおける実施例では、ケーシング３１５は、携帯電話ケースの機能性を提供するように構成されている。ケーシングは、通信デバイス（例えば、携帯電話）の形状に対応する形状を有することができる。例えば、ケーシングは、一般的に矩形の形状であってよく、また通信デバイスを少なくとも部分的に収容するように、または少なくとも部分的に包囲するように寸法設計することができる。幾つかの実施例においては、通信デバイスの１つの面のみを覆うようにケーシングを構成することができる。幾つかの実施例においては、ケーシングは、通信デバイスの２つ以上の面を少なくとも部分的に覆うことができる。図４、図５Ａおよび図５Ｂにおける実施例では、ケーシング３１５は、携帯電話ケースの機能性を提供するように構成されている。ケーシングは、通信デバイス（例えば、携帯電話）にベースユニットを接続するための係止機構を含んでいる。例えば、少なくとも部分的に携帯電話を収容するための受口３０９をケーシングに成形することができる。受口をケーシングの前面に設けることができる。ベースユニットエレクトロニクスを、受口の反対側の面の近傍に設けることができる。コイルをケーシングの周囲に配置することができ、例えば、上面、下面、左側面および右側面のうちのいずれかに沿って配置することができる。
【００７３】
幾つかの実施例においては、本明細書に記載するシステムは、３０分の連続的な動作にわたり、特定の高さの温度以下に、例えば周囲温度を１０℃以上は上回らない温度以下に、システムのコンポーネントの表面温度を維持することができる。幾つかの実施例においては、周囲温度を５℃以上は上回らない高さに表面温度を維持することができる。温度維持は、ベースユニット、通信システム（例えば、携帯電話）および／またはウェアラブル電子デバイスのバッテリの放電速度の加速を最小化することができるか、または低減することができる。
【００７４】
したがって、（例えば、携帯電話に取り付けることができる）実施例によるベースユニットは、ベースユニットの表面、例えば携帯電話に隣接するベースユニットの表面もしくはベースユニット上またはベースユニット内に配置されている別のデバイスの表面から熱を取り除くための熱管理システムを含むことができる。実施例による熱管理システムは、受動的なシステム、能動的なシステム、またはそれらの組合せであってよい。能動的なシステムには、（単に一例ではあるが）ペルチェクーラーおよび能動的なフロー装置、例えば小型ファンおよび静電管が含まれる。受動的なシステムには、（単に一例ではあるが）適切な表面における熱反射性材料、受動的な対流管路、ヒートスプレッダ、および類似の装置、通気孔が含まれる。通気孔を任意の表面に配置することができるが、しかしながら、幾つかの実施例においては、何らかの温度上昇の低減を支援するために背面に配置することができる。
【００７５】
幾つかの実施例においては、ワイヤレスエネルギの伝送によって惹起される、電子デバイスの動作との干渉を低減または除去することが有利であると考えられる。例えば、そのような最小化は、携帯電話または無線通信周波数で動作する他のデバイスを使用するシステムにおいては有利であると考えられる。
【００７６】
例えば、通常の通信帯域幅から外れた伝送周波数を選択することができる。幾つかの実施例においては、所望の周波数を通過させる一方で、特定の不所望な周波数の通過を阻止または低減することができる遮蔽技術を使用することができる。
【００７７】
例えば、通常の近距離無線通信周波数帯域を下回る振幅を数桁下回ってよい１つまたは複数の周波数において、かつ、１つまたは複数の電力伝送周波数の数オクターブは通信帯域信号と干渉するには弱すぎると考えられる電力レベルにおいて、電力伝送を行うことができる。
【００７８】
幾つかの実施例においては、遮蔽を適用することができる。遮蔽を、ベースユニットに取り付けられているか、またはベースユニットの近傍に配置されている通信システム（例えば、スマートフォン）の送信器アンテナおよび受信器アンテナの方向から離れる方向に伝送されるエネルギを遮蔽するための金属または他の導電性材料を使用して実現することができる。幾つかのケースにおいては、周波数選択面を使用して、一般的な通信帯域周波数と干渉する虞がある伝送周波数の任意の整数倍の周波数を遮断しながら、１つまたは複数の電力伝送周波数のみを通過させる、ベースユニットおよび／または移動通信装置を実現することができる。エネルギを吸収して、所望の方向にエネルギを再放射することができる能動的な回路を使用して、遮蔽を実現することができる。この能動的な回路を、埋込み型の能動的なコンポーネントおよび受動的なコンポーネントを含んでいるコンフォーマルスキンとして実現することができる。コンフォーマルスキンを、ベースステーションを実現するため、および／または、ベースステーションのすべてまたは一部を包囲するために使用することができる。コンフォーマルスキンを、電子ウェアラブルデバイスを実現するため、および／または、電子ウェアラブルデバイスのすべてまたは一部を包囲するために使用することができる。幾つかの実施例においては、他のコンポーネントによって吸収されるエネルギを低減することによって、対象となるウェアラブルデバイスへのエネルギ伝送の効率を高めるために、そのようなアプローチを使用することができる。
【００７９】
幾つかの実施例においては、ベースユニットの電力伝送コンポーネントが、スマートフォンまたはセルラフォンの通常の動作に使用される通信素子から物理的に距離を置くように、それらの電力伝送コンポーネントを配置することができる（例えば、スマートフォンの通信コンポーネントが電力伝送コンポーネントから物理的に距離を置くようにスマートフォンを収容する形状を有しているベースユニットに電力伝送コンポーネントを配置することができる）。
【００８０】
幾つかの実施例においては、携帯電話への、および携帯電話からの通常の通信信号と共に伝送される電力エネルギによる干渉を低減または除去するために、一方向性のアンテナ設計を提供することができる。
【００８１】
例えば携帯電話が携帯電話のバッテリをワイヤレスで充電するように構成されている幾つかの実施例においては、ベースユニットは、携帯電話とは別個のユニットである場合には、電話充電システムの充電コイルに達するための、ベースユニットからの充電エネルギの妨害のない伝送を実現するように配置されている送信コイルを有することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットは、スマートフォンのバッテリおよびベースユニットのバッテリの両方を、同一のワイヤレス充電システムを用いて充電することができる。一般的に、特定の携帯電話を許容するためのベースユニットの設計は、機械的なインタフェースに関してカスタム設計を提供することができる、および／または、携帯電話内の他の電子コンポーネントを用いて動作するように、かつ、それらの他の電子コンポーネントと共に動作するように設計することができる。このことは、単に一例ではあるが、ワイヤレスで接続されているか、またはＵＳＢタイプＣを含む標準的なＵＳＢコネクションのようなコネクションを介して直接的に接続されている充電システムを含むことができる。
【００８２】
幾つかの実施例においては、ベースユニットを、携帯電話のサブシステムとして実現することができる。それらの実施の形態においては、ベースユニットを、携帯電話の他のサブシステムに干渉しないように設計することができる。
【００８３】
ベースユニットは、６インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の１０ワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。ベースユニットは、６インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の５ワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。ベースユニットは、６インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の２ワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。ベースユニットは、６インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の１ワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。ベースユニットは、６インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の１ミリワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。ベースユニットは、６インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の１００マイクロワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１ワット以下を使用する場合には、６インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１ミリワット以下を使用する場合には、６インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１００マイクロワット以下を使用する場合には、６インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１０ナノワット以上を使用する場合には、６インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１０ナノワット以下を使用する場合には、６インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。
【００８４】
ベースユニットは、１インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の１０ワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。ベースユニットは、１インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の５ワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。ベースユニットは、１インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の２ワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。ベースユニットは、１インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の１ワット以下を、電子ウェアラブルデバイスと通信することができる。ベースユニットは、１インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の１ミリワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。ベースユニットは、１インチ以上の距離にわたり、伝送されるワイヤレス電力の１００マイクロワット以下を、電子ウェアラブルデバイスに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１ワット以下を使用する場合には、１インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１ミリワット以下を使用する場合には、１インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１００マイクロワット以下を使用する場合には、１インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１０ナノワット以上を使用する場合には、１インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。電子ウェアラブルデバイスは、伝送されるワイヤレス電力の１０ナノワット以下を使用する場合には、１インチ以上の距離にわたり、データをベースユニットに伝送することができる。
【００８５】
ここで、図６から図８も参照して、本明細書における幾つかの実施例によるベースユニットの動作を説明する。図６は、ベースユニット（例えば、ベースユニット１００または３００）とは別個の形態の（例えば、ベースユニットには取り付けられていない）電子デバイス２００をワイヤレスに充電するためのプロセス４００を示す。上記において説明したように、ベースユニットを、携帯電話２０のような通信デバイスに接続するために構成されている取付け部材として実現することができる。別の実施例においては、ベースユニットを、通信デバイスに集積することができる。ベースユニット（例えば、ベースユニット１００または３００）を、このベースユニットが取り付けられている携帯電話２０とは異なる別のデバイスを充電するために使用することができるが、それにもかかわらず、本発明はそれに限定されておらず、ベースユニットによる携帯電話２０の充電も構想されている。ブロック４２０に記載されているように、携帯電話２０と、携帯電話２０に取り付けられているか、または携帯電話２０に組み込まれているベースユニット（例えば、ベースユニット１００または３００）とが、電子デバイス２００（例えば、図８におけるアイウェアカメラ２０５）の近傍に位置する場所まで、携帯電話２０を移動させることができる。例えば、ユーザ５は、通話のために携帯電話２０をユーザの頭部の近くまで運ぶと考えられる。この時間の間に、電子デバイスは、ベースユニットの近傍（例えば、ベースユニットの充電レンジ内）にあると考えられ、またベースユニットから電力をワイヤレスに受信することができる。
【００８６】
電力を選択的に伝送するように、ベースユニット（例えば、ベースユニット１００または３００）を構成することができる。例えば、電子デバイスが電力信号を受信するためにはベースユニットの十分近くに位置していない間は、エネルギを貯蔵するようにベースユニットを構成することができる。互換性のある電子デバイスが近傍において検出されない場合には、電力の伝送を停止するように、ベースユニットを構成することができる。
【００８７】
例えば、ブロック４３０に記載されているように、電力伝送の開始に先行して、ベースユニット（例えば、ベースユニット１００または３００）は、近傍に位置している電子デバイスを検出することができる。電子デバイスは、ベースユニットからある程度の距離離隔された状態で、充電のために近傍に位置していると考えられる。つまり、電子デバイスがベースユニットと接触していないとしても、電子デバイスは充電のために近傍に位置していると考えられる。幾つかの実施例においては、電子デバイスは、信号をブロードキャストすることができ（ブロック４１０）、この信号をベースユニットによって検出することができる。信号は、電子デバイスの存在を表す近接信号であってよい。信号は、電子デバイス内の動力電池の充電レベルも表す充電状態信号であってよい。電子デバイスがベースユニットの通信範囲内に位置しているときに、ベースユニットは、電子デバイスによってブロードキャストされた信号を検出することができ、またその信号に応答して電力伝送を開始することができる。通信範囲は、充電レンジと実質的に同じであってよい。幾つかの実施例においては、ベースユニットの充電レンジ内に適切に位置しているときにのみ電子デバイスが検出されることを保証するために、通信範囲は、ベースユニットの充電レンジよりも小さくてよい。電子デバイスは、ベースユニットと電子デバイスとの間の距離が閾値距離（例えば、充電レンジ）以下であり続ける限り、近傍にとどまっていると考えられる。
【００８８】
幾つかの実施例においては、例えば、電子デバイス自体において限定的な電力しか利用できない場合には、電子デバイスから信号をブロードキャストすることは実用的でないと考えられる。その代わりに、ベースユニットは、問合せ信号を伝送することができる。問合せ信号を連続的にまたは周期的に伝送することができる。問合せ信号に応答して信号（例えば、近接信号、充電状態信号、充電パラメータ、例えば限定を意図していないが、充電周波数、所要電力および／またはコイルの向き）を送信するように、電子デバイスを構成することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットおよび電子デバイスの両方が信号をブロードキャストし、検出がブロック４０５および４１０を参照して説明したプロセスのいずれかに従い実行されるように、冗長的な検出機能性を含めることができる。
【００８９】
ベースユニット（例えば、ベースユニット１００または３００）は、１つまたは複数の条件が真であり続ける間は、電子デバイス２００に電力をワイヤレスに伝送することができる（ブロック４４０）。例えば、ベースユニットは、電子デバイスがベースユニットの充電ゾーン内にとどまり続けている間は、または電子デバイスの動力電池が完全に充電されるまでは、電子デバイスへの電力の伝送を継続することができる。後者に関しては、電子デバイスは、動力電池が完全に充電されたときに充電状態信号を伝送することができ、またベースユニットは、完全充電状態信号が検出されたときに電力信号のブロードキャストを終了することができる。幾つかの実施例においては、完全充電状態信号の代わりに、または完全充電状態信号に加えて、電子デバイスは、電子デバイスの動力電池が完全に充電されると充電を停止することによって動力電池を保護するように構成されている充電回路を含むことができる。このようにして、個々の電子デバイスは、例えば複数のデバイスが充電中である場合に、ベースユニットが伝送を続けている間は、電力の受信を停止することができる。
【００９０】
幾つかの実施例においては、電力信号をブロードキャストしている間に、問合せ信号を周期的または連続的に送信するように、ベースユニットを構成することができる。問合せ信号は、近傍に位置している電子デバイス２００からの応答信号をトリガすることができる。応答信号は、いずれかの電子デバイスが近傍にとどまっているか否か、および／または、近傍に位置しているいずれかのデバイスが電力を要求しているか否かを表すものであってよい。電子デバイスが近傍において検出されなくなるまで、または近傍に位置している電子デバイスのすべての充電状態信号が完全に充電された状態を表すまで、電力をブロードキャストするように、ベースユニットを構成することができる。
【００９１】
幾つかの実施例においては、電力伝送のモードを調整するように、ベースユニット（例えば、ベースユニット１００または３００）をさらに構成することができる。ベースユニットを、低出力モード、高出力モード、またはそれらの組合せで電力を伝送するように構成することができる。低出力モードは、電力が第１の電力レベルでブロードキャストされる電力伝送モードに対応することができる。高出力モードは、電力が第１の電力レベルよりも高い第２の電力レベルでブロードキャストされる電力伝送モードに対応することができる。低出力モードは、電力が人体に安全なレベルでブロードキャストされるモードに対応することができる。ブロック４５０に記載されているように、ベースユニットの状態を検出するように、ベースユニットを構成することができる。例えば、ベースユニットに搭載されているセンサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープなど）は、ベースユニットの位置または向きの変化を検出することができるか、もしくはベースユニットがユーザの身体に保持されているか、またはユーザの身体に向かって移動していることを表すことができる加速度の変化を検出することができる。ベースユニットが静止状態にあるか否かを特定し（ブロック４６０）、この特定に応答して出力モードを変更するように、コントローラを構成することができる。例えば、ベースユニットは静止状態にあることが特定された場合には、ブロック４７０に記載されているように、ベースユニットは電力を高出力モードで伝送することができる。ベースユニットは静止状態にないことが特定された場合には、ベースユニットは、このベースユニットによって伝送される電力信号の電力レベルを低下させることができる。ベースユニットは、ブロック４８０に記載されているように、電力伝送のモードを低出力モードに変更することができる。ベースユニットは、ベースユニットの状態の変化を監視し続けることができ、また電力レベルを相応に調整することができ、例えば、ベースユニットが静止状態にあることが再び特定されると、電力レベルを高電力レベルへと上昇させることができる。センサは、適切なときに（例えば、ユーザの身体の近傍に持ち運ばれているか、または移動されている結果として、ベースユニットが移動しているときに）、電力が安全なレベルで伝送されることを保証している間に可能であれば、電力伝送が最適化されるように、ベースユニットの状態を監視することができる。
【００９２】
幾つかの実施例においては、ベースユニットを通信デバイス（例えば、携帯電話２０）に接続し、通信を行えるようにすることができる。ベースユニットの１つまたは複数の機能を制御するためのユーザインタフェースを提供することができるソフトウェアアプリケーションを実行するように、携帯電話２０を構成することができる。例えば、ソフトウェアアプリケーションによって、ユーザ５は、電力のブロードキャストまたは問合せ信号のブロードキャストのスケジュールを構成することができる、および／または、ベースユニットおよび／またはベースユニットに接続されている電子デバイスの充電状態を監視することができる。ソフトウェアアプリケーションは、ベースユニットが（１つまたは複数の）電子デバイスから受信したデータを処理することもできる。図７は、本明細書に記載する別の実施例によるワイヤレス電力伝送のためのプロセス５００のフローチャートを示す。図７における実施例では、ベースユニットは、携帯電話に接続されることにより通信を行い、それによって携帯電話は、コマンド信号をベースユニットに伝送することができる。コマンド信号は、ブロック５０５に記載されているように、問合せ信号のブロードキャストを開始するためのコマンドであってよい。ベースユニットは、コマンド信号に応答して、問合せ信号を伝送することができる（ブロック５１０）。近接信号および／または充電状態信号を、近傍に位置している１つまたは複数の電子デバイスから受信することができる（ブロック５１５）。近傍に位置している電子デバイスの検出に基づいて、ベースユニットのコントローラは、電力信号をブロードキャストするために送信器を自動的に制御することができる（ブロック５２０）。幾つかの実施例においては、検出された電子デバイスを携帯電話ディスプレイに表示することができる。携帯電話は、電力伝送を開始するためのコマンドであってよいユーザの指示の下、コマンド信号を伝送することができる。ベースユニットは、ブロック５２５に記載されているように、電子デバイスの充電状態の監視を（例えば、問合せ信号のブロードキャストおよび電子デバイスからの応答である充電状態信号の受信を介して）継続することができる。ベースユニットからの電力のブロードキャストを、ブロック５３０に記載されているように、イベントの発生に基づき終了することができる。イベントは、充電中の１つまたは複数の電子デバイスからの、完全に充電された状態の指標の受信、ベースユニットのバッテリに蓄積された電力が消費されたことの指標の受信、またはベースユニットの近傍にはいずれの電子デバイスもとどまっていないことの特定に対応するものであってよい。幾つかの実施例においては、ベースユニットが動いていること（例えば、ユーザ５によって持ち運ばれているか、または移動されていること）の特定に基づいて、電力のブロードキャストを継続することができるが、しかしながら、このブロードキャストは、低減された電力レベルで行われる。
【００９３】
本明細書に記載する実施例は、低コスト、小さいフォームファクタかつ軽量で携帯可能なベースユニット（例えば、ワイヤレス電力充電ユニット）を提供することができ、このベースユニットは、その電力を他の電子デバイスから受信することができる。外部電源からの電力の受信に基づいて、または電力の受信後に、電子デバイスのバッテリまたはキャパシタを充電するため、または電子デバイスに直接的に給電するためのワイヤレス電力を用いて電子デバイスに給電するために、ベースユニットを使用することができる。電子デバイスは、単に一例ではあるが、腕時計、バンド、ネックレス、イヤリング、指輪、ヘッドウェア、補聴器、補聴器ケース、補聴器制御ユニット、アイウェア、拡張現実ユニット、仮想現実ユニット、インプラント、衣類、ウェアラブル製品、インプラントデバイス、セルラフォンであってよい。本明細書に記載するベースユニットは、送信器、外部電力ポートおよび関連するエレクトロニクスを含むことができる。送信器は、磁性材料コアの周囲に金属巻線を含むことができ、単に一例ではあるが銅線を含むことができる。送信器コアは、単に一例ではあるが、鉄、フェライト、鉄合金、ミューメタル、Ｖｉｔｒｏｐｅｒｍ(R)５００Ｆ、高透磁率金属のうちの１つを含むことができる。送信器は、フェライトコアを含むことができる。巻線は、銅線から成るものであってよい。巻線は、リッツ線から成るものであってよい。外部電力ポートは、ＵＳＢポートであってよい。ＵＳＢポートを、ラップトップ、デスクトップ、セルラフォン、スマートパッド、通信システム、Ｍｏｐｈｉｅケース、再充電可能なセルラフォンケース、または他の電源のうちの１つに電気的に接続することができる。このようにして、ベースユニットを、「ドングル」として形成することができるか、もしくはＵＳＢまたは電源およびワイヤレス送信器との他の電子インタフェースを有している他のアクセサリデバイスとして形成することができる。送信器を、離隔されている電子デバイスの受信器にワイヤレスに接続することができる。電子デバイスは、電子ウェアラブルデバイスであってよい。携帯可能な充電ユニットには、バッテリが設けられていなくてもよい。携帯可能な充電ユニットには、電源が設けられていなくてもよい。実施例によるベースユニットは、少なくとも１つのＵＳＢコネクタ、時変信号を生成するためのＲＦソースを含むことができ、時変信号は、ＲＦアンテナまたは磁気コイルに供給される。実施例によるベースユニットは、フェライトコアおよび銅線巻線を含むことができる。
【００９４】
したがって、実施例によるベースユニットを、サードパーティの電源によって給電することができる。そのようなサードパーティの電源は、単に一例であるが、コンピュータ、ラップトップ、セルラフォン、スマートパッド、電源ソケット、またはそれらの組合せの電源であってよい。
【００９５】
幾つかの実施例によるベースユニットは、幾つかの実施例においては非常に小さいフォームファクタのバッテリであってよいバッテリを含むことができるか、もしくは電源からの電力が変動する可能性があるか、または瞬間的に利用不可能になった場合に、エレクトロニクスが機能し続けるための最小の電源にとって望ましいキャパシタを含むことができる。
【００９６】
幾つかの実施例においては、ベースユニットを、携帯可能なワイヤレス充電ユニットとして使用することができる。図３７は、本明細書に記載する実施例により準備されたワイヤレス充電ユニットの概略図である。ベースユニット３７００は、ＲＦソース３７０４に有線接続されているＵＳＢコネクタ３７０２を含むことができ、ＲＦソース３７０４は、磁界、ＲＦ電力信号、または任意のタイプの電磁放射を生成する、アンテナまたは磁気コイル３７０６（例えば、送信器）に接続されている。携帯可能なワイヤレス充電ユニット３７００は、任意のＵＳＢコンセント、または電力を供給することができる他のインタフェースと共に使用することができる。
【００９７】
実施例によるベースユニットを、スマートフォンケースに組み込むことができ、および／または、スマートフォンケースと共に使用することができ、またスマートフォンのバッテリに給電するために、またはスマートフォンにバッテリの予備を提供するために使用される。前述のスマートフォンケースは、スマートフォンを収容するための凹部および標準的なＵＳＢコネクタを含むことができ、このＵＳＢコネクタは、スマートフォンケースにおけるバッテリおよび／または前述のケースに配置されたスマートフォンにおけるバッテリを充電するために使用することができる。スマートフォンケースは、ベースユニットを含んでいる（ただしベースユニットに限定されるものではない）スマートフォンケースにおけるバッテリから任意の外部のデバイスに給電するために使用することができるＵＳＢ電力出力ポートを含むことができる。
【００９８】
スマートフォンは、典型的なスマートフォンの通常の充電機能およびデータ機能を提供する通常のＵＳＢポートを有することができる。前述のスマートフォンは、ＵＳＢポートに接続することができる携帯可能なワイヤレス充電ユニット（例えば、ベースユニット）を含んでいる（ただしワイヤレス充電ユニットに限定されるものではない）他の外部のデバイスに電力を供給するＵＳＢポートを含むこともできる。
【００９９】
既に説明したように、実施例によるベースユニットは、所定のパターンで配置されている複数のコイルおよび／または複数のロッドを含むことができる。図９Ａから図９Ｅは、２つのコイルを含んでいるベースユニットを示す。ベースユニットは、図１から図８に示したベースユニットの特徴の一部またはすべてを含むことができ、したがって、それらについての説明は省略する。例えば、ベースユニット７００は、本発明によるベースユニットの機能性を提供するように構成されている回路７０５および少なくとも１つのＴｘコイル７１２を含むことができる。コイルおよび回路７０５を、ケーシング７１５によって包囲することができるか、またはケーシング７１５に埋め込むことができる。ベースユニット７００は、第１のコイル７１２−１および第２のコイル７１２−２を含んでいる。幾つかの実施例においては、第１のコイルおよび第２のコイルの両コイルを、ワイヤレス電力伝送のために構成することができる。幾つかの実施例においては、第１のコイル７１２−１を送信コイルとして構成することができ、また第２のコイル７１２−２を受信コイルとして構成することができる。第１のコイルと第２のコイルとを、少なくとも部分的に、ケーシング７１５の反対側の面に沿って延在させることができる。例えば、第１のコイル７１２−１を、ケーシング７１５の上面に沿って設けることができ、また第２のコイル７１２−２を、ケーシング７１５の下面に沿って設けることができる。上、下、左および右のような向きに関する用語は、単に説明を目的として用いられているに過ぎず、限定を意図したものではない。例えば、上および下という用語は、携帯電話に接続された状態での一般的な使用中のベースユニットの向きを表していると考えられ、例えば、ベースユニットの上面は、携帯電話の上面に最も近くに位置しており、またベースユニットの下面は、携帯電話の下面に最も近くに位置している、などが考えられる。幾つかの実施例においては、ベースユニットが、代替的または付加的に、左側面または右側面を含めたケーシングの任意の側面または表面に沿って配置されているか、もしくはケーシングの表面または裏面の近傍に配置されているコイルを含むことができる。幾つかの実施例においては、Ｔｘコイルまたはそれらのコンポーネントを、下記においてさらに説明するように、ベースユニットの中央部分に配置することができる。ケーシングは、通信デバイス（例えば、携帯電話）を結合させるための受口７０９を含んでいる。受口７０９は、通信デバイスを携帯電話に機械的に接続するための係止機構を含むことができる。例えば、ケーシングを剛性プラスチック材料から形成することができ、また受口を、通信デバイスが携帯電話にスナップ止めで係止されるように構成することができる。幾つかの実施例においては、ケーシングを、少なくとも部分的に、弾性プラスチック材料（例えば、ゴム）から形成することができ、また携帯電話が受口７０９に配置されたときに、ケーシングの少なくとも一部は変形する（例えば、延びるか、または曲がる）ことができる。ベースユニットのケーシングおよび係止機構の付加的な実施例を、下記において図１０から図１２を参照しながら説明する。
【０１００】
図１０Ａから図１０Ｃは、通信デバイス３０のためのケースの形態のケーシング８１５を有しているベースユニット８００を示す。通信デバイス３０は、タブレットまたはスマートフォンであってよい。ケーシング８１５は、ベースユニットの回路８０１を包囲することができる。ケーシング８１５は、通信デバイス３０（例えば、タブレットまたはスマートフォン）を収容するように構成されている受口８０９を含むことができる。この実施例において、受口８０９は、ケーシングの１つの面（例えば、上面）から受口８０９に通信デバイスをスライドさせることによる、通信デバイス３０、例えばタブレットとのスライド式の係止のために構成されている。別の実施例においては、通信デバイス３０（例えば、タブレットまたはスマートフォン）とのスナップ止めの係止のために、受口８０９を構成することができる。さらに別の実施例においては、通信デバイス３０に取り付けられたときに、少なくとも部分的に弾性に変形するように、ケーシング８１５を構成することができる。ケーシング８１５の少なくとも一部がベースユニット８００から突出した状態で、通信デバイス３０を受口８０９に載置することができる。幾つかの実施例においては、通信デバイス３０（例えば、タブレットまたはスマートフォン）の表示面３１がケーシングの表面８１７と実質的に面一になるように、通信デバイス３０を少なくとも部分的に、ケーシング８１５によって包囲することができる。
【０１０１】
図１１Ａから図１１Ｄは、通信デバイス１５のための部分的なケースの形態のケーシング９１５を有しているベースユニット９００を示す。通信デバイス１５は、携帯電話、タブレットなどであってよい。部分的なケースを、通信デバイス１５の一部（例えば、下側の部分、上側の部分）に取り付けることができる、および／または、通信デバイス１５の一部を包囲することができる。ケーシング９１５は、ベースユニット９００の回路９０１を包囲することができる。ベースユニット９００は、ケーシング９１５に成形された受口９０９を含むことができる。受口９０９を、通信デバイス１５をスナップ止めで係止するために構成することができる。スナップ止めでの係止によって、受口の１つまたは複数の係止機構は、通信デバイスの少なくとも一部とフィットするインタフェースに合わせて成形／寸法設定されており、また１つまたは複数の係止機構は、受口に通信デバイスを収容するために一時的に変形することが暗示されている。別の実施例においては、図１０における実施例と同様のやり方で、スライド可能に通信デバイス１５を係止するために、受口９０９を構成することができる。
【０１０２】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、本明細書に記載する別の実施例による、ケーシング１０１５を有しているベースユニット１０００を示す。ケーシング１０１５は、通信デバイス１５の一部のみに取り付けられるように構成されている部分的なケーシングであってよいという点において、ケーシング９１５に類似すると考えられる。ケーシング１０１５は、ベースユニット１０００の回路１００１を包囲することができる。可動カバー１０１９を、ケーシング１０１５に取り付けることができる。可動カバー１０１９を、１つまたは複数の箇所にヒンジ止めすることができ、それによって、カバー１０１９を、通信デバイス１５へのアクセスの妨げにならないように移動させることができる。幾つかの実施例においては、取付け部材をケーシング１０１５、またはカバー１０１９、またはケーシング１０１５およびカバー１０１９の両方に結合させることができる。取付け部材１００３は、ユーザが、ベースユニット１０００と、ベースユニット１０００に取り付けられる通信デバイス１５と、を簡便に持ち運べるように構成することができる。例えば、取付け部材１００３は、ベースユニットを衣服／アクセサリに取り付けるためのクリップ、輪穴などであってよい。可動カバーは、閉じられた位置において、慣例の留め具（例えば、スナップ、磁気的な閉止具など）を介してロックすることができる。
【０１０３】
図１３および図１４Ａから図１４Ｃは、本発明の別の実施例によるベースユニットを示す。ベースユニット１１００は、本明細書に記載するベースユニットの特徴の一部またはすべてを含むことができ、したがって、類似の態様についての説明は省略する。例えば、ベースユニット１１００は、ワイヤレス電力送信器（例えば、Ｔｘコイル１１１２）、バッテリ（１１２０）およびベースユニット回路（１１０５）を含むことができる。バッテリ１１２０および回路１１０５を、ベースユニット１１００の中央部分に設けることができ、その一方で、Ｔｘコイル１１１２を、ベースユニット１１００の周囲部分に沿って設けることができる。バッテリ１１２０は、再充電可能であってよい、および／または、取り外し可能であってよい。ベースユニットのケーシング１１１５を、例えばベースユニットを通信デバイスに、例えば携帯電話２０に取り付けるための取付け部材として構成することができる。ケーシングは、周面を有することができる（例えば、上面、下面、左側面および右側面を有することができ、それらは、携帯電話にベースユニットが接続されたときの携帯電話に対するベースユニットの相対的な向きを説明するために上、下、左および右として任意に表される）。図１３および図１４Ａから図１４Ｃにおける実施例では、Ｔｘコイルがベースユニットの周面に平行に（例えば、周囲部分に沿って）配置されている。
【０１０４】
送信器は、単一の連続したＴｘコイルまたはセグメント化されたＴｘコイルを含むことができる。図１３における実施例では、送信器は、それぞれが磁心とその上に巻き付けられた導体巻線とを備えている複数の離散的なＴｘコイル（この実施例では、４つのコイル１１１２−１，１１１２−２，１１１２−３および１１１２−４）を含んでいる、セグメント化されたコイルを有している。Ｔｘコイルの直径φは、約５ｍｍから約２０ｍｍまでの範囲であってよい。幾つかの実施例においては、Ｔｘコイルの直径φは、８ｍｍから１５ｍｍまでの間であってよい。幾つかの実施例においては、Ｔｘコイルの直径φは、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍまたは１４ｍｍであってよい。これとは異なる直径をコイルに使用することもできる。この実施例における磁心は、磁性材料から成る細長い円柱状のロッドとして形成されている。この実施例におけるロッドは、ベースユニット１１００の周囲に沿って配置されている。幾つかの実施例においては、実質的にケーシング１１１５の上面、下面、左側面および右側面の全長に沿って、ロッドを延在させることができる。ケーシング１１１５の長さ（ｌ）、幅（ｗ）および厚さ（ｔ）は、それぞれ、約１５０ｍｍから１８０ｍｍ、８０ｍｍから９５ｍｍ、および１５ｍｍから２５ｍｍの範囲であってよい。例えば、所定の通信デバイス（例えば、スマートフォン）を収容するために、および／または、特定の大きさのコイルを収容するために、別の長さ、幅および厚さを使用することもできる。例えば、携帯電話としてｉＰｈｏｎｅ６が接続されるように構成されているケーシングは、約１６０ｍｍの長さ、約８４ｍｍの幅および約１９ｍｍの厚さであってよく、また約９ｍｍの直径を有しているＴｘコイルを収容することができる。別の実施例においては、ケーシングは、約１４ｍｍの直径を有しているコイルを収容する、約１６５ｍｍの長さ、約９４ｍｍの幅および約２１ｍｍの厚さを有することができる。
【０１０５】
特定の実施の形態においては、複数の送信コイルを、位相式にまたは時間的に連続して駆動させることができ、それによって、任意の時点において各コイルに個別に供給することができる、伝送される電力を最大にすることができ、この電力によって、ベースユニットからの考えられる最大充電レンジを有する回転磁界が生成される。そのようなアプローチによって、充電システムに依存しない向上された向きおよびレンジが提供される。
【０１０６】
ベースユニットは、携帯電話２０を収容するための受口１１０９，１２０９を含んでいる。この実施例においては、受口は、携帯電話を収容すると携帯電話がケーシングの表面と実質的に面一になるように構成されている。受口１１０９，１２０９は、携帯電話の５つの面がケーシングによって実質的に包囲されるように、携帯電話の大きさおよび形状に実質的に合致する大きさおよび形状を有することができる。幾つかの実施例においては、受口は、携帯電話を部分的に包囲するために選択された大きさおよび／または形状を有することができる。（例えば、図１０および図１１における実施例に示されているように）携帯電話がケーシングに係止されたときに、携帯電話はケーシングから突出していてもよく、このことは、ベースユニットのフォームファクタをさらに低減することができる。
【０１０７】
幾つかの実施例においては、例えば下記においてさらに説明する図１５Ａから図１５Ｃおよび図１６Ａから図１６Ｃの実施例のように、巻線を（１つまたは複数の）ロッドの表面から距離を置いて設けることができる。
【０１０８】
幾つかの実施例においては、巻数、または巻線において使用される線材の長さを最大にすることが望ましいと考えられる。一般的に平坦にされた平行六面体の形状を有しているベースユニットは、４つの周面（上面、下面、左側面および右側面）および２つの主面（表面および裏面）を有することができる。巻数、または巻線において使用される線材の長さを、デバイスの周囲部分に巻線を配置することによって最大にすることができる。例えば、ベースユニットの（例えば、上面、下面、左側面および右側面によって規定されるような）周囲を実質的に横断するループを有するように線状導体を巻くことができる。図１５Ａから図１５Ｃは、導体巻線１３１６がベースユニットの周囲に設けられており、かつ、コア材料（例えば、コアロッド１３１４）が巻線から距離を置くベースユニットの内側部分に設けられているベースユニット１３００ａから１３００ｃの実施例を示す。ベースユニット１３００ａは、ベースユニットの主面（例えば、表面または裏面）に対して垂直な中心線を有するように配置されている個々のロッド１３１４を含んでいる。ベースユニット１３００ｂおよびベースユニット１３００ｃは、ベースユニットの周面に対して平行な中心線を有するように配置されている個々のロッド１３１４を含んでいる。
【０１０９】
別の実施例においては、線材がベースユニットの主面に対して実質的に平行な平面に位置しているように、線状導体を巻くことができる。例えば、ベースユニット１４００ａは、コアプレート１４１７の形態のコア材料と、ベースユニットの左側面および右側面に対して実質的に平行なコイル軸線を有しているコアプレートに巻かれた巻線と、を含んでいる。ベースユニット１４００ｂおよび１４００ｃは、ベースユニット１４００ａの巻線に類似するが、しかしながら、コア材料として離散的なロッド１４１４を使用する巻線１４１６を含んでおり、それらのロッドは、巻線から内側に離隔されており、かつ、ベースユニットの周面に対して平行に配置されている。非磁性材料を、図１５Ａから図１５Ｃおよび図１６Ａから図１６Ｃの実施例におけるロッド間の空間に設けることができる。別の実施例においては、図示した特定の実施例とは異なる、巻線およびロッドの向きの種々の組合せを使用することができる。
【０１１０】
ベースユニットを、比較的小さいフォームファクタを有することができる種々の形状に組み込むことができる。ベースユニットを、携帯可能なフォームファクタに、例えば、ユーザの手にフィットする、および／または、ユーザのポケット、ハンドバッグにおいて容易に持ち運べる、またはユーザのウェアラブルアクセサリに取り付けることができるフォームファクタに組み込むことができる。例えば、ここで図１７も参照すると、ベースユニット１５００は、一般的に円柱状の形状（例えば、パックの形状）を備えているケーシング１５１５を有することができる。パック状のベースユニット１５００は、本明細書に記載するベースユニットのコンポーネントの一部またはすべてを含むことができるので、そのようなコンポーネントについての説明は省略する。例えば、ベースユニットは、送信器（例えば、Ｔｘコイル１５１２）、バッテリおよびコントローラ（図示せず）を含むことができる。ケーシング１５１５は、第１の主面（例えば、下面）および第２の主面（例えば、上面）を有することができる。Ｔｘコイルを、ベースユニットの周囲に沿って（例えば、円柱状の周面の近傍において、少なくとも部分的に、その周面に沿って延在させて）配置することができる。幾つかの実施例においては、コアは、円柱状のコアプレートの形状であってよい。コイル巻線、円柱状のコアプレート、および円柱状のパックを、同軸に整列することができる。ベースユニット１５００は、外部電力デバイスおよび／または別のコンピューティングデバイスにベースユニットを接続するための１つまたは複数の入力ポート１５６０を含むことができる。例えば、ベースユニット１５００は、ＡＣ電源にベースユニット１５００を接続するための第１の入力ポート１５６０−１と、ベースユニットをコンピューティングデバイスに、例えばラップトップまたはタブレットに接続するための第２の入力ポート１５６０−２（例えば、ＵＳＢポート）と、を含むことができる。ベースユニット１５００は、１つまたは複数の充電状態インジケータ１５９０を含むことができる。充電状態インジケータ１５９０は、ベースユニット、近傍の電子デバイス、またはそれらの組合せの状態および／または充電サイクルに関する視覚的なフィードバックを提供することができる。
【０１１１】
照明装置１５９２の形態の充電状態インジケータを、ベースユニットの周囲に、またはベースユニットの主面の周囲に設けることができる。照明装置は、複数の離散的な光源を含むことができる。個々の光源または個々の光源のグループは、充電のためにベースユニットに誘導結合することができる個々の電子デバイスに関する状態を表すことができる。幾つかの実施例においては、インジケータディスプレイ１５９４を、ベースユニットの主面（例えば、上面）に設けることができる。充電のためにベースユニットに誘導結合された１つまたは複数の電子デバイスに関する個々の充電状態を表すために、インジケータディスプレイを構成することができる。
【０１１２】
図１８は、本発明によるワイヤレス電力伝送システムのための送信器回路および受信器回路のコンポーネントを示す。システムの送信器側では、送信コイルがインダクタンスＬ11によって表されている。送信器回路は、所望の周波数でブロードキャストを行うように調整されている。このために、送信器回路は、キャパシタンスＣ1_PARおよび抵抗Ｒ1_PARを含んでおり、送信器を所望の伝送共振周波数に調整するために、これらを選択することができる。システムの受信器側では、受信コイルがインダクタンスＬ22によって表されており、またキャパシタンスＣ2および抵抗Ｒ22は、受信コイルのインダクタンス、Ｃ2およびＲ22によって形成されたＲＬＣ回路を、送信コイルによって形成された伝送共振周波数に調整するために選択されている。整流器（例えば、全波整流器）は、４つのダイオードＤ1，Ｄ2，Ｄ3およびＤ4から形成されている。負荷回路と組み合わされている整流器は、ＲLOAD，ＣLOADおよびＬLOADのために形成されたものであり、またＬ22に誘導された交流信号を、デバイスのバッテリを充電するためのＤＣ電圧出力に変換する。負荷抵抗ＲLOADおよび負荷キャパシタンスＣLOADは、ダイオードブリッジを、ウェアラブルデバイスにおいて使用されるバッテリのための充電回路にインピーダンス整合させるために選択されている。
【０１１３】
幾つかの実施の形態においては、送信コイル、したがって、インダクタンスＬ11は、受信コイルのインダクタンス、またそのインダクタンスＬ22に比べて相対的に大きい。送信コイルおよび受信コイルが近接している場合、伝送効率は比較的高い。比較的長い距離では、効率は低下するが、しかしながら、他のシステム、例えばＱｉ規格に準拠するシステムに比べれば、比較的高いままである。これは図１９から図２１に示されている。
【０１１４】
幾つかの実施例においては、誘導結合された、本発明による送信コイルと受信コイルとの間の磁界のパターンの形状は、コイルの上部および下部に０が十分に確立されている、ほぼ全方向性であってよい。より単方向性のパターンを形成するために、反射グランドプレーンに対して、または反射グランドプレーンの近傍にコイルを配置することによって、放射パターンを方向付けることができる。
【０１１５】
図２２は、送信コイルから延びる磁力線、および受信コイルの位置が十分に既知であるか、または（例えば、典型的な使用シナリオにおいて）予測可能である場合の受信コイルにおける磁界の１つの実施例を示す。そのような実施例においては、方向付けられた磁束の接近を、エネルギ伝送の効率を改善するために使用することができる。
【０１１６】
ウェアラブルデバイスの充電システムに関する使用ケースの綿密な指定によって、ワイヤレス電力伝送システムを最適化して、充電条件の改善された取り決めを提供することができ、その一方で、充電サイクル間のデバイスの一般的な使用期間に関して、そのデバイスを通常通りに充電するために必要とされるバッテリの大きさの縮小を介してフォームファクタは維持される。幾つかの用途においては、充電が容易になるように電子デバイスを意図的に配置する必要はない。何故ならば、その使用ケースの距離において伝送される電力は、バッテリにおけるシステムからのエネルギの取り出しを維持するには適切であると考えられるからである。
【０１１７】
本明細書に記載する実施例は、身体装着型の中継器を使用することができる。身体装着型の中継器の使用は、例えば、システム性能を改善することができる、および／または、本明細書に記載するベースユニットおよび／またはウェアラブル電子デバイスに対する要求を緩和することができる。
【０１１８】
一般的に、本明細書に記載する身体装着型の中継器は、本明細書に記載するベースユニットからワイヤレス電力を受信し、かつ、ワイヤレス電力を１つまたは複数のウェアラブル電子デバイスに供給するように構成されている。身体装着型の中継器を、（例えば、身体装着型の中継器とウェアラブル電子デバイスとの間の距離が、ベースユニットとウェアラブル電子デバイスとの間の距離よりも短くなるように）ベースユニットとウェアラブル電子デバイスとの間に配置することによって、システム全体のレンジを改善することができる。例えば、ベースユニットとウェアラブル電子デバイスとの間の全体の距離にわたり、ベースユニットから電力を供給することは不利な場合があるか、実用的でない場合があるか、または不可能な場合がある。しかしながら、身体装着型の中継器を配置することによって、ワイヤレス電力をベースユニットからウェアラブル電子デバイスに中継することができる。
【０１１９】
さらに、身体装着型の中継器は、ベースユニットとウェアラブル電子デバイスとの間の向きの依存性を低減することによって、ワイヤレス電力伝送の効率を改善することができる。例えば、本明細書に記載するベースユニットは、磁心を含むことができ、また特定の向きにあるとき、または複数の向きの範囲内にあるとき、受信装置と共に向上した効率を有することができる。ワイヤレス電力伝送を仲介するために身体装着型の中継器を配置することによって、一方の向きがベースユニットと身体装着型の中継器との間に提供され、また他方の向きが身体装着型の中継器とウェアラブル電子デバイスとの間に提供される。したがって、ベースユニットから身体装着型の中継器への向きを、ベースユニットから電子ウェアラブルデバイスへの向きに比べてより精密に整列することができる。身体装着型の中継器から電子ウェアラブルデバイスへの向きを、ベースユニットから電子ウェアラブルデバイスへの向きに比べてより精密に整列することができる。
【０１２０】
幾つかの実施例においては、本明細書に記載する身体装着型の中継器は複雑性を低減することができる。そのような複雑性を低減できなければ、これはベースユニットにおいて要求される可能性がある。例えば、１つの身体装着型の中継器が、ワイヤレス電力を、複数のウェアラブル電子デバイスに供給することができ、また特定のウェアラブル電子デバイスは、種々の搬送周波数および／または（例えばデータ伝送用の）変調パラメータを有することができる。本明細書に記載する身体装着型の中継器の実施例を、（例えば、身体装着型の中継器の一部を形成するコントローラまたは他の処理ユニットを使用して）、身体装着型の中継器が通信するウェアラブル電子デバイスのＩＤに基づいて、種々の搬送周波数および／または種々の周波数変調を有するように調整することができる。このようにして、ベースユニットは、１つの周波数および／または変調スキームを使用して、電力を身体装着型の中継器に供給することができ、また身体装着型の中継器は、種々のウェアラブル電子デバイスと通信するために、複数の周波数および／または変調スキームを使用することができる。幾つかの実施例においては、これによって、ベースユニット自体への種々の周波数および／または変調スキームの提供を不要にすることができる。
【０１２１】
図２３は、本明細書に記載する実施例によるシステムの概略図である。システム２３００は、ベースユニット２３０２、身体装着型の中継器２３０４およびウェアラブル電子デバイス２３０６を含んでいる。身体装着型の中継器２３０４は、ワイヤレス電力をベースユニット２３０２から受信し、かつ、ワイヤレス電力をウェアラブル電子デバイス２３０６に供給するように構成されている。
【０１２２】
ベースユニット２３０２を、本願に記載および／または図示するベースユニットのいずれかの実施例を使用して実施することができる。一般的に、ベースユニット２３０２は、ワイヤレス電力を供給するための送信器を含むことができ、送信器は、磁心を備えているコイルを含むことができる。さらにベースユニット２３０２は、送信器に接続されているバッテリを含むことができる。さらにベースユニット２３０２は、バッテリおよび送信器に接続されているコントローラを含むことができ、また送信器に、バッテリからの電力を選択的に伝送させるように構成されている。さらにベースユニット２３０２は、送信器、バッテリおよびコントローラを包囲しているケーシングを含むことができる。
【０１２３】
幾つかの実施例においては、ベースユニット２３０２を、移動通信システム、例えば、携帯電話に取り付けることができるケースとして形成することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニット２３０２を、身体に装着することができる、例えばベルトに取り付けることができるか、またはベルトに組み込むことができるいずれかのものとして形成することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニット２３０２を、例えばポケット、ネックレス、ストラップ、靴、ベルト、アンクルバンド、リストバンド、アームバンドにおいてユーザが装着することができるか、もしくはセルラフォンまたは携帯電話のうちの一方に取り付けることができるか、もしくはベースユニット２３０２は、それらの一部であってよい。
【０１２４】
身体装着型の中継器２３０４は、一般的に、ベースユニット２３０２からワイヤレス電力を受信するように構成されているコイルを含んでいる。コイルを、磁心を備えているコイルを含めて、本願に記載および／または図示するいずれかのコイルを使用して実施することができる。幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器２３０４のコイルは、磁心を備えていない平らなコイル（例えば、平面コイル）であってよい。一般的に、身体装着型の中継器２３０４を、本願に記載および／または図示するいずれかのベースユニットを使用して実施することができる。しかしながら、身体装着型の中継器の幾つかの実施例は、バッテリおよび／またはメモリを含んでいなくてもよい。さらに身体装着型の中継器２３０４は、インダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗を有している、１つまたは複数の電子回路を含むことができる。（１つまたは複数の）電子回路は、ウェアラブル電子デバイス２３０６および／またはベースユニット２３０２と整合するように、および／または、ウェアラブル電子デバイス２３０６および／またはベースユニット２３０２との整合を改善するように選択された、インダクタンス、キャパシタンスおよび／または抵抗を表すことができる。
【０１２５】
幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器２３０４を、主に受動的なコンポーネントを使用して実施することができる。例えば、身体装着型の中継器２３０４を、（例えば、ベースユニット２３０２における）送信器からのエネルギを捕捉することができ、かつ、そのエネルギを電子ウェアラブルデバイス（例えば、ウェアラブル電子デバイス２３０６）に中継することができる共振器を使用して実施することができ、その際、身体装着型の中継器の共振特性によって生じた修正または調整とは異なるさらなる修正または調整は一切必要とされない。例えば、そのような中継器を、線材が巻かれたフェライトコア、１つまたは複数の容量性素子（例えば、キャパシタ）および／または１つまたは複数の抵抗素子（例えば、抵抗）が含まれる、受動的なコンポーネントから成る共振器を使用して実施することができる。
【０１２６】
幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器２３０４は、少なくとも２つのコイルを含むことができ、この場合、１つまたは複数のコイルは、ワイヤレス電力をベースユニット２３０２から受信するために選択されており、また１つまたは複数のコイルは、ワイヤレス電力を身体装着型の中継器２３０４からウェアラブル電子デバイス２３０６に伝送するために選択されている。幾つかの実施例においては、コイルの大きさおよびタイプ（例えば、磁心を備えているかまたは磁心を備えていないコイル、フラットコイル、もしくはコアに巻かれたコイル）を、電力の相応の受信および／または伝送を容易にするために選択することができる。対になる送信器または受信器（例えば、ベースユニット２３０２またはウェアラブル電子デバイス２３０６）を整合させるか、または対になる送信器または受信器との整合を改善するために各コイルに関連付けられた抵抗、キャパシタンスおよび／またはインダクタンスを表すために、１つまたは複数の回路を設けることができる。一方のコイルによる電力の受信から他方のコイルによる電力の伝送に切り換えるために、１つまたは複数のスイッチを含ませることができる。複数のコイルを含んでいる実施例による中継器を、コイル間でワイヤレス電力が最適に伝送されるように設計することができる。幾つかの実施例においては、共通のコアを有するように複数のコイルを実施することができる。身体装着型の中継器を、共振器として機能するように設計することができる。共振器として機能する中継器は、ベースユニットおよびウェアラブル電子デバイスと同一の変調周波数をサポートする単一のコイルを有することができる。
【０１２７】
身体装着型の中継器２３０４は、（単に一例ではあるが）１つまたは複数のアンテナ、送信器、コイル、ＡＳＩＣ、１つまたは複数のキャパシタ、Ａ／Ｄ変換器、１つまたは複数のインダクタ、揮発性または不揮発性であってよい１つまたは複数のメモリユニット、エネルギ蓄積ユニット、例えば（単に一例ではあるが）再充電可能バッテリまたはスーパーキャパシタ、電圧を増幅するためのチャージポンプ、および／または１つまたは複数のスイッチを含んでいる回路を含むことができる。
【０１２８】
身体装着型の中継器２３０４は、特定の周波数での伝送のために身体装着型の中継器２３０４を調整するための、および／または、ウェアラブル電子デバイス２３０６のＩＤ、または、身体装着型の中継器２３０４が通信する可能性がある他のウェアラブル電子デバイスのＩＤに基づいた特定の変調スキームを使用するための回路を含むことができる。
【０１２９】
身体装着型の中継器２３０４を、ユーザによる装着が意図されているアイテムに取り付けることができるか、またはそのようなアイテムに組み込むことができる。例えば、身体装着型の中継器２３０４を、指輪、時計、ブレスレット、ネックレス、イヤリング、ヘアバンド、ヘアピン、靴、ベルト、ブローチ、クリップ、またはそれらの組合せに配置することができる。幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器２３０４を、移動通信システム（例えば、セルラフォン）に配置することができるか、または取り付けることができる。
【０１３０】
幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器２３０４は、ウェアラブル電子デバイス２３０６を収容することができるか、またはウェアラブル電子デバイス２３０６に取り付けることができる。幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器２３０４は、ウェアラブル電子デバイス２３０６に物理的に取り付けるための取付け機構を含むことができる。
【０１３１】
身体装着型の中継器２３０４は、移動性をもったものであってよい。例えば、移動する可能性があるユーザが、例えばゆっくり動いている、歩いている、運転している、または飛行しているユーザが、身体装着型の中継器２３０４を装着することができる。
【０１３２】
ウェアラブル電子デバイス２３０６は、一般的に、ワイヤレス電力を、身体装着型の中継器２３０４から受信するように構成されているコイルを含んでいる。ウェアラブル電子デバイス２３０６を、本願に記載および／または図示するいずれかのウェアラブル電子デバイスを使用して実施することができる。本願に記載および／または図示するいずれかのコイルを、ウェアラブル電子デバイス２３０６を実施するために使用することができる。身体装着型の中継器２３０４におけるコイルは、動作中に、ウェアラブル電子デバイス２３０６におけるコイルを励磁および励振させることができる。
【０１３３】
幾つかの実施例においては、ウェアラブル電子デバイス２３０６を、オーディオシステム、ヘッドアップディスプレイ、補聴器、指向性マイクロフォン、カメラ、カメラシステム、赤外線映像システム、暗視補助具、ライト、１つまたは複数のセンサ、歩数計、ワイヤレスセルラフォン、携帯電話、ワイヤレス通信システム、プロジェクタ、レーザ、拡張現実システム、仮想現実システム、ホログラフィック装置、ラジオ、センサ、ＧＰＳ、データストレージ、電源、スピーカ、転倒検出器、覚醒モニタ、ジオロケーション装置、脈拍検出装置、ゲーミング装置、アイトラッキング装置、瞳孔監視装置、アラーム、ＣＯ2検出器、ＵＶメータ、汚染空気モニタ、口臭モニタ、温度計、煙検出器、薬リマインダ、アルコール検出器、スイッチ、またはそれらの組合せを使用して実施することができる。
【０１３４】
幾つかの実施例においては、ベースユニット２３０２および／または身体装着型の中継器２３０４が、室内、車両内または装着者の近傍の空間内に位置していてもよい（例えば、ユーザは身体装着型の中継器を常に装着している必要はない）。
【０１３５】
例えば、身体装着型の中継器２３０４とウェアラブル電子デバイス２３０６との間の距離が、ベースユニット２３０２とウェアラブル電子デバイス２３０６との間の距離よりも短くなるように、ベースユニット２３０２とウェアラブル電子デバイス２３０６との間に身体装着型の中継器２３０４が位置するように、身体装着型の中継器２３０４を配置することができる。例えば、図２３においては、ベースユニット２３０２がユーザのベルトに装着されており、その一方で、身体装着型の中継器２３０４は、ネックレスに装着されており、またウェアラブル電子デバイス２３０６は、ユーザが装着しているアイウェアに配置されている。
【０１３６】
幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器２３０４を、ウェアラブル電子デバイス２３０６の０．１ｍｍから６０ｃｍまでの範囲内に配置することができる。幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器２３０４を、ウェアラブル電子デバイス２３０６の０．１ｍｍから３０ｃｍまでの範囲内に配置することができる。
【０１３７】
一般的に、ベースユニット２３０２から電力を受信するための、身体装着型の中継器２３０４に含まれているコイルは、身体装着型の中継器２３０４から電力を受信するために使用される、ウェアラブル電子デバイス２３０６に含まれているコイルよりも大きくてよい。例えば、ベースユニット２３０２から電力を受信するために、身体装着型の中継器２３０４において使用されるコイルの直径は、身体装着型の中継器２３０４から電力を受信するために使用される、電子デバイス２３０６におけるコイルの直径よりも大きくてよい。例えば、ベースユニット２３０２から電力を受信するために、身体装着型の中継器２３０４において使用されるコイルの長さ、または幅、または長さおよび幅の両方は、身体装着型の中継器２３０４から電力を受信するために使用される、電子デバイス２３０６におけるコイルの長さ、または幅、または長さおよび幅の両方よりも大きくてよい。複数のコイルを有している中継器を、コイル間でワイヤレス電力が最適に伝送されるように設計することができる。幾つかの実施例においては、共通のコアを有するように複数のコイルを実施することができる。ベースユニットから電力を受信するために使用されるコイルのより大きい大きさは、電力伝送に関するベースユニットに対する要求を緩和することができる。例えば、ベースユニットが、ウェアラブル電子デバイスに設けられているコイルと（例えば、幾つかの実施例においては、数ミリメートルのオーダで、別の実施例においては数センチメートルのオーダで）同程度に小さいコイルにワイヤレス電力を供給することは必ずしも必要ではない。その代わりに、幾つかの実施例におけるベースユニットは、身体装着型の中継器に設けられているより大きいコイルに電力を提供することだけが要求される。身体装着型の中継器は、（例えば、幾つかの実施例においては数センチメートル以上のオーダで）より大きいものであってよい。
【０１３８】
一般的に、ワイヤレス電力を、ベースユニット２３０２から身体装着型の中継器２３０４まで、また身体装着型の中継器２３０４からウェアラブル電子デバイス２３０６まで、人体に安全な周波数を使用して伝送することができる。幾つかの実施例においては、１００ｋＨｚから１３０ｋＨｚの間の周波数を使用することができる。幾つかの実施例においては、１２５ｋＨｚ±２ｋＨｚの周波数を使用することができる。幾つかの実施例においては、１２５ｋＨｚ±３ｋＨｚの周波数を使用することができる。幾つかの実施例においては、１２５ｋＨｚ±５ｋＨｚの周波数を使用することができる。
【０１３９】
図２３には、単一のウェアラブル電子デバイス２３０６が示されている。しかしながら、２つ以上のウェアラブル電子デバイス２３０６が、実施例によるシステムに設けられていてもよく、また身体装着型の中継器２３０４からワイヤレス電力を受信することができる。実施例によるシステムは、複数のウェアラブル電子デバイスを含むことができ、それら複数のウェアラブル電子デバイスの各々は、身体装着型の中継器２３０４からワイヤレス電力を受信するためのコイルをそれぞれ含んでいる。
【０１４０】
図２３には、単一の身体装着型の中継器２３０４が示されている。しかしながら、幾つかの実施例によるシステムにおいては、１つより多くの身体装着型の中継器２３０４、限定を意図していないが、２，３，４または５個の身体装着型の中継器を使用できると解される。この場合、各身体装着型の中継器は、ワイヤレス電力を別の身体装着型の中継器に供給することができ、また最終的には、身体装着型の中継器のうちの少なくとも１つは、ワイヤレス電力を特定のウェアラブル電子デバイスに供給することができる。
【０１４１】
本明細書に記載する実施例によるデバイスは、支持部材（例えば、バンド、コード、ケーシング）に組み込まれたコイルを含むことができる。支持部材は、少なくとも部分的に、１つまたは複数の開口部を規定することができるか、または電子デバイスを受容または収容するための形状を有することができる。幾つかの実施例においては、コイルと電子デバイスとの間に電気的なコネクションを提供することができる（例えば、開口部は１つまたは複数の電気的なコネクションを電子デバイスに提供することができる）。幾つかの実施例においては、単純に電子デバイスをコイルの近傍に存在させることによって、電気的なコネクションをコイルと電子デバイスとの間に提供することができ、例えば、電子デバイスが開口部に存在しているときに、電子デバイスにコイルを誘導結合させることができる。
【０１４２】
図２４は、本明細書に記載する実施例による、中継器および／またはウェアラブル電子デバイスを含むことができるバンドの概略図である。
【０１４３】
デバイス２４００は、バンド２４０６、コイル２４０２および開口部２４０４を含んでいる。バンド２４０６は、開口部２４０４を規定している。
【０１４４】
バンド２４０６を、例えば、リストバンド、時計バンド、フィットネスモニタバンド、ラグバンド、アームバンド、ヘッドバンド、ブレスレット、ネックレス、指輪、または他のウェアラブルアイテムによって実施することができる。
【０１４５】
コイル２４０２を、例えば、バンドに埋め込むことによって、バンドによって支持することによって、バンドに取り付けることによって、またはその他の組込み機構によって、バンド２４０６に組み込むことができる。幾つかの実施例においては、コイル２４０２をアンテナとして実施することができる。本明細書に記載するアンテナを、全方向性アンテナおよび／または位相アレイアンテナを使用して実施することができる。
【０１４６】
バンド２４０６は、開口部２４０４を規定することができる。電子デバイスを収容、包含または支持するように、開口部２４０４を寸法設計することができる。例えば、電子デバイスを開口部２４０４にスナップ止めすることができる。開口部２４０４に配置されている（例えば「スナップイン」されている）場合、電子デバイスは、直接的または間接的な電気的なコネクションを介して、コイル２４０２と通信することができる。このようにして、幾つかの実施例においては、コイル２４０２を、ウェアラブル電子デバイス２３０６のためのアンテナとして使用することができる。幾つかの実施例においては、コイル２４０２を備えたバンド２４０６を、本明細書に記載する中継器を実施するために、例えば図２３の身体装着型の中継器２３０４を実施するために使用することができる。幾つかの実施例においては、中継器を動作させるために使用される１つまたは複数の回路を、開口部２４０４に収容することができる。
【０１４７】
図２４においてバンド２４０６は、開口部２４０４を規定するものとして示されているが、幾つかの実施例においては、支持部材が、電子デバイスを収容するための空所を規定することができる、電子デバイスを収容するための凹部を含むことができる、電子デバイスに取り付けるための取付け機構を含むことができる、および／または、電子デバイスを収容するための凹部または湾入部を規定することができる。
【０１４８】
バンド２４０６を、任意の材料から形成することができる。幾つかの実施例においては、バンド２４０６を、低アレルギー性の材料から形成することができる。
【０１４９】
図２４において、単一の開口部２４０４は、単一の電子デバイスを収容するためのものとして示されているが、別の実施例においては、バンドまたは他の支持部材が複数の電子デバイスを収容または支持することができるか、またはバンドまたは他の支持部材に複数の電子デバイスを取り付けることができる。したがって、幾つかの実施例においては、複数の開口部を提供することができ、幾つかの実施例においてはバンド２４０６によって提供することができる。
【０１５０】
開口部２４０４に配置されている電子デバイスを、バンド２４０６内のコイル２４０２を介して、慣例の誘導充電によって充電することができ、この場合、バンド２４０６と電子デバイスとの間の物理的なインタフェースは、スプリット金属Ｗリングを含むことができ、Ｗリングの各コンポーネントは、正の電極または負の電極である。幾つかの実施例においては、開口部２４０４に配置されている電子デバイスを、電子デバイスの充電インタフェースとバンド２４０６との間の誘導結合を用いて充電することができる。幾つかの実施例においては、各デバイスにおけるコイルの正確な位置および負荷を固定することができれば、この結合を最適化することができる。電子デバイス内の位置および負荷を、バンド２４０６に関する集積回路設計（ＩＣＤ）において指定することができる。
【０１５１】
バンド２４０６のコイル２４０２を、ベースユニット（例えば、図２３のベースユニット２３０２）から、本明細書に記載する実施例によるワイヤレス電力伝送を介して充電することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニット（例えば、ベースユニット２３０２）は、近接センサを含むことができ、この近接センサは、ベースユニットに関するバンド２４０６の位置および大凡の向きを提供することができる。ベースユニットにおける共振器の負荷を動的に調整し、２つのユニット間の共振結合を最大にするおよび／または強化することができる。予測アルゴリズムをベースユニットにおけるマイクロコントローラにおいて実行させてベースユニットに関するバンドの相対的な移動を推定することができ、またベースユニットの共振器における動的な負荷に修正を適用することができる。
【０１５２】
デバイス２４００を、電子ウェアラブルデバイスとは別個の中継器として実施することができるか、または電子ウェアラブルデバイスに接続されているアンテナとして実施することができる。
【０１５３】
図２５は、本明細書に記載する実施例により準備された方法を表すフローチャートである。
【０１５４】
方法２５００は、ベースユニットを身体装着型の中継器の近傍に配置すること２５０２、ベースユニットから身体装着型の中継器に電力をワイヤレスに伝送すること２５０４、および身体装着型の中継器からウェアラブル電子デバイスに電力をワイヤレスに伝送すること２５０６、を含むことができる。
【０１５５】
方法２５００を、図２３のシステム２３００を用いて、および／または、図２４のデバイス２４００を使用して実施することができる。
【０１５６】
幾つかの実施例においては、ベースユニットを身体装着型の中継器の近傍に配置すること２５０２を、ベースユニットを使用して、例えば図２３のベースユニット２３０２を使用して実施することができる。ベースユニットは、身体装着型の中継器の受信コイルに電力をワイヤレスに伝送するための送信コイルを含むことができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットを身体装着型の中継器の近傍に配置すること２５０２は、ベースユニットと身体装着型の中継器との間の距離が、ベースユニットの充電レンジよりも小さくなるように、ベースユニットを配置することを含んでいる。
【０１５７】
一般的に、充電レンジは、一方のデバイスから他方のデバイスに電力が有意に伝送される距離を表している。
【０１５８】
幾つかの実施例においては、ベースユニットを身体装着型の中継器の近傍に配置すること２５０２は、ベースユニットを装着することを含んでいる。例えば、ベースユニットをベルト、ネックレス、アームバンド、レッグバンド、携帯電話または他の通信システム、帽子、衣服、またはそれらの組合せに装着することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットをブリーフケース、手、財布、ポケット、バックパック、またはそれらの組合せで持ち運ぶことができる。幾つかの実施例においては、携帯電話または他の通信システムに取り付けられたケースを使用して、ベースユニットを実施することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットを身体装着型の中継器の近傍に配置すること２５０２は、ベースユニットを室内、自動車内、航空機内、またはユーザの近くの他の場所に配置することを含むことができる。
【０１５９】
幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器を、指輪、時計、ブレスレット、ネックレス、イヤリング、ヘアバンド、ヘアピン、靴、ベルト、ブローチ、クリップ、帽子、ヘルメット、バンド、ストラップ、またはそれらの組合せにおいて実施することができるか、またはそのようなものとして実施することができる。
【０１６０】
幾つかの実施例においては、方法２５００は、ウェアラブル電子デバイスを身体装着型の中継器に収容すること、またはウェアラブル電子デバイスを身体装着型の中継器に取り付けることを含むことができる。例えば、身体装着型の中継器は、デバイス２４００のように、ウェアラブル電子デバイスを収容するための開口部を規定することができる。ウェアラブル電子デバイスを、身体装着型の中継器にスナップ止めすることができるか、身体装着型の中継器に取り付けることができるか、または身体装着型の中継器に配置することができる。
【０１６１】
幾つかの実施例においては、ベースユニットから身体装着型の中継器に電力をワイヤレスに伝送すること２５０４は、ベースユニットが身体装着型の中継器の充電レンジ内にとどまっている間に、ベースユニットから身体装着型の中継器に電力をワイヤレスに伝送することを含んでいる。
【０１６２】
幾つかの実施例においては、方法２５００を実施するために、図２３のウェアラブル電子デバイス２３０６を使用することができる。ウェアラブル電子デバイスは、受信コイルを含むことができる。
【０１６３】
幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器とウェアラブル電子デバイスとの間の距離は、ベースユニットとウェアラブル電子デバイスとの間の距離よりも短い。
【０１６４】
幾つかの実施例においては、身体装着型の中継器からウェアラブル電子デバイスに電力をワイヤレスに伝送すること２５０６は、身体装着型の中継器の充電レンジよりも小さい、身体装着型の中継器からの距離内で、ウェアラブル電子デバイスを装着することを含むことができる。例えば、身体装着型の中継器を、ネックレスとして装着することができ、またウェアラブル電子デバイスを、頭部、首または肩に、もしくはその付近において装着することができ、その一方で、ベースユニットを腰または下半身の付近において配置または装着することができる。身体装着型の中継器からウェアラブル電子デバイスに電力をワイヤレスに伝送すること２５０６は、身体装着型の中継器のコイルを用いて、ウェアラブル電子デバイス内のコイルを励振させることを含むことができる。
【０１６５】
幾つかの実施例においては、ベースユニットから身体装着型の中継器に電力をワイヤレスに伝送すること２５０４は、身体装着型の中継器の充電レンジよりも小さい、身体装着型の中継器からの距離内で、身体装着型の中継器およびウェアラブル電子デバイスを運ぶことを含むことができる。例えば、身体装着型の中継器を含んでいる、ネックレス、アームバンド、リストバンドまたは時計を、例えば、ネックレスをユーザの手で移動させることによって、またはユーザの腕をウェアラブル電子デバイスのより近傍に（例えば、頭部、首または肩により近い位置に）運ぶことによって、ウェアラブル電子デバイスのより近くに持ち上げることができる。
【０１６６】
幾つかの実施例においては、本方法は、身体装着型の中継器から複数のウェアラブル電子デバイスに電力をワイヤレスに伝送することを含んでいる。複数のウェアラブル電子デバイスは、それぞれ、別の受信コイルを含むことができ、またウェアラブル電子デバイスのそれらの別の受信コイルは、それぞれ、身体装着型の中継器の受信コイルよりも小さくてよい。特定のまたはすべてのウェアラブル電子デバイスと身体装着型の中継器との間の距離は、特定のまたはすべてのウェアラブル電子デバイスとベースユニットとの間の距離よりも短くてよい。
【０１６７】
本方法２５００は、身体装着型の中継器を装着すること、ならびにベースユニットおよびウェアラブル電子デバイスを装着すること、または持ち運ぶことを含むことができる。
【０１６８】
図２６は、本明細書に記載する実施例により準備されたシステムの概略図である。システム２６００は、送信器２６０２および受信器２６０４を含むことができる。送信器２６０２は、送信器コイル２６０６、回路２６１０およびバッテリ２６１４を含むことができる。受信器２６０４は、受信器コイル２６０８および回路２６１０を含むことができる。幾つかの実施例においては、送信器２６０２、受信器２６０４、および／またはシステム２６００は、付加的なコンポーネントを含むことができる。例えば、送信器２６０２は、１つのアンテナを含むことができる。幾つかの実施例においては、複数のアンテナおよび／またはコイルを送信器２６０２に含めることができる。
【０１６９】
受信器２６０４にワイヤレス電力を供給するために、送信器２６０２を使用することができる。一般的に、送信器２６０２を、本明細書に記載するいずれかのベースユニットを使用して実施することができる。受信器２６０４を、ウェアラブル電子デバイス、例えば限定を意図していないが、カメラ、センサ、または補聴器が含まれる、本明細書に記載するいずれかの電子デバイスを使用して実施することができる。図２６には単一の受信器２６０４が示されているが、システム２６００において、任意の数の受信器を使用することができる。送信器２６０２は、ワイヤレス電力を、システム２６００における１つまたは複数の受信器に供給することができる。幾つかの実施例においては、１つまたは複数の受信器は、データまたは他の信号を、送信器２６０２に返送することができる。
【０１７０】
送信器２６０２は、送信器コイル２６０６、回路２６１０、およびバッテリ２６１４を含んでいる。送信器は、任意のフォームファクタを有することができる。例えば、本明細書に記載する実施例によるベースユニットを、移動通信装置、例えばセルラフォンのためのケースに実施することができる。別の実施例においては、送信器２６０２を、ケーシングに含めることができ、またデバイスへの給電に使用することができる。送信器２６０２を、例えば、薄い円形のフォームファクタ（例えば、メイクアップコンパクトに類似するフォームファクタ）を有しているケーシングに実施することができる。幾つかの実施例においては、送信器２６０２を実施するために使用されるケーシングは、受信器を支持するための、例えば受信器２６０４を送信器２６０２内にまたは送信器２６０２上に配置することができる実施例における受信器２６０４を支持するための陥凹部、空所、または他の収容表面を有することができる。しかしながら、一般的に、送信器コイル２６０６と受信器コイル２６０８との間に離隔距離が存在していてもよい。
【０１７１】
幾つかの実施例においては、送信器２６０２は、１マイクロワットから１００ワットの間の電力を伝送することができる。幾つかの実施例においては、人体に装着することができる電子ウェアラブルデバイスの受信器への伝送が行われる場合、伝送されるエネルギは、１０ワット以下であると考えられる。一般的に、伝送される電力量は、ＲＦエネルギ被曝に関して、連邦通信委員会（ＦＦＣ）のような監督官庁によって設定された限界未満であると考えられる。例えば、伝送される電力量は、幾つかの実施例においてはユーザの０．０８Ｗ／ｋｇ未満、幾つかの実施例においてはユーザの０．４Ｗ／ｋｇ未満、幾つかの実施例においてはユーザの１．６Ｗ／ｋｇ未満、また幾つかの実施例においてはユーザの８Ｗ／ｋｇ未満であると考えられる。幾つかの実施例においては、特定の周波数において使用される磁界の強度は、例えばＥＴＳＩ−３０の規定に準拠する規定によって許可されている限界以下であると考えられる。例えば、ＥＴＳＩ−３０の規定は、１１９ｋＨｚから１３５ｋＨｚの間の周波数で、１０ｍでは６ｄＢμＡ／ｍを許可している。
【０１７２】
送信器コイル２６０６を、巻線に磁性金属コア（例えば、磁性材料のロッド）を使用することによって実施することができる。磁性金属コアを、フェライト材料を使用して実施することができる。磁性金属コアは、その幅よりも長い長さを有するように成形することができる。磁性金属コアは、その直径よりも長い長さを有するように成形することができる。巻線は、例えば、撚り線、リッツ線および／または銅線を使用して実施することができる。リッツ線は、一般的に、個別に絶縁されており、かつ、１つに編み合わされている、多数の細い撚り線を含んでいる線材を表す。幾つかの実施例においては、コイルにおける表皮効果または近接効果に起因する抵抗損を低減するために、リッツ線を使用することができる。これによって、幾つかの実施例においては、より高いＱ値を許容することができる。（例えば、図１５Ａから図１５Ｃおよび図１６Ａから図１６Ｃを参照する）本明細書に記載する送信コイルの実施例を、送信器コイル２６０６を実施するために使用することができる。
【０１７３】
幾つかの実施例においては、平面状の（例えば、平坦な）１つまたは複数の磁性材料構造に隣接する、１つまたは複数の平面状の（例えば、平坦な）コイルを使用して、送信器コイル２６０６を実施することができる。離隔された受信器（例えば、受信器コイル２６０８）は、磁性材料コアに巻かれたコイル線材を使用することができる。磁性材料コアは、単に一例ではあるが、ロッドの形状であってよい。
【０１７４】
バッテリ２６１４は、送信器コイル２６０６による伝送用の電力を蓄積することができる。幾つかの実施例においては、バッテリ２６１４は、送信器２６０２の充電モード中に、有線コネクションから電荷を受け取ることができる。幾つかの実施例においては、送信器２６０２は、周囲環境から採取されたエネルギ（例えば、太陽エネルギ、風力エネルギ、振動エネルギ、および／または熱エネルギ）を使用してバッテリ２６１４を充電することができる、エネルギハーベスティング回路および／またはセンサを含むことができる。
【０１７５】
回路２６１０は、送信器コイル２６０６からの電力伝送を制御することができる。回路２６１０は、インピーダンスを有することができ、このインピーダンスは、幾つかの実施例においては、調整可能である。一般的に、送信器２６０２は、インピーダンス（例えば、送信器コイル２６０６および回路２６１０のインピーダンス）を有することができる。幾つかの実施例においては、回路２６１０のインピーダンスの選択および／または調整によって、送信器２６０２のインピーダンスを調整することができる。回路２６１０は、１つまたは複数の誘導性素子、例えばインダクタ、１つまたは複数の容量性素子、例えばキャパシタ、および／または１つまたは複数の抵抗性素子、例えば抵抗によって設定されるインピーダンスを有することができる。それらの素子のうちのいずれか、またはすべてを調整することができる。幾つかの実施例においては、回路２６１０は、誘電材料を含有している同調キャパシタを含むことができる。
【０１７６】
幾つかの実施例においては、送信器および受信器の２つの機器間の共振結合が改善されるか、または最大化されるように、（例えば、ベースステーションにおける）送信器によってもたらされる周波数および／または負荷（例えば、インピーダンス）を動的に調整することができる。このプロセスを、適応型チューニングと称することができる。送信器２６０２は、マイクロコントローラまたは他の（１つまたは複数の）処理ユニット（例えば、プロセッサ）を含むことができ、これは、送信器に関する受信器の相対的な移動を推定し、また送信器における動的な負荷または周波数に修正を適用するために、予測アルゴリズムを実行することができる。幾つかの実施例においては、近接センサを送信器２６０２または別の実施例によるベースステーションに設けることができる。近接センサは、電力結合に関する送信器における調整および／または修正の適用に使用するための、送信器に関する受信器の位置および大凡の向きを検出することができる。一般的に、自身のリアクタンス、抵抗、キャパシタンスまたはインダクタンスを変更することによって、電磁周波数、自身の振幅または自身の位相を調整できる任意のコンポーネントを使用することができる。例えば、１つまたは複数のＡＳＩＣが挙げられる。チューニングプロセスを、シグナルアナライザによって制御することができ、このシグナルアナライザは、送信器と受信器との間の距離、送信器と受信器との間の相対的な位置合わせ（例えば、送信器の磁心と受信器の磁心との間の位置合わせ）、および／または例えば送信器または受信器（例えば、中継器および／または電子ウェアラブルデバイス）における電力源またはシンク（例えば、負荷）の取付けまたは取外しによって惹起される可能性がある、送信器および受信器の電気回路の電気的な特性の変化を検出する１つまたは複数のセンサからの信号を監視および解析することができる。
【０１７７】
幾つかの実施例においては、送信器および受信器の両方（例えば、中継器および／またはウェアラブルデバイス）が移動していてよい（例えば、相互に相対的に移動していてよい）。幾つかの実施例においては、相対的な移動を推定するために、１つまたは複数の処理ユニット、例えばＡＳＩＣ、および／または１つまたは複数の組み込みプロセッサを、送信デバイスおよび受信デバイスのうちの一方または両方に設けることができる。デバイスは、移動を推定するための付加的なセンサを含むことができ、そのようなセンサには、（限定を意図していないが）加速度計、ジャイロスコープ、慣性計測装置、または距離測定装置（超音波距離測定装置、光学的な距離測定装置など）が含まれる。移動および相対的な移動を推定するアルゴリズムには、（限定を意図していないが）カルマンフィルタ、拡張カルマンフィルタ、Ｓａｖｉｔｚｋｙ−Ｇｏｌａｙフィルタ、位相ロックループ、飛行時間（ＴｏＦ：Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）推定法、移相推定法、およびコヒーレント干渉処理が含まれると考えられる。
【０１７８】
送信器および受信器の（例えば、本明細書に記載する送信コイルの磁心および受信コイルの磁心の）位置合わせを、単に一例ではあるが、送信器（例えば、ベースユニット）におけるコイルアレイの使用を介して、もしくは送信器（例えば、ベースユニット）および受信器（例えば、中継器および／またはウェアラブル電子デバイス）におけるフェーズドアンテナアレイの使用を介して、もしくは圧電デバイスまたは他の類似のデバイスの使用によるコイルまたはアンテナの位置合わせを介して、もしくはインジケータによるユーザへの指示を介して実行することができる。したがって、本明細書に記載するベースユニット、送信器および／または受信器にはインジケータ（例えば、ライト、スピーカ）を設けることができ、このインジケータは、送信器と受信器との間の（例えば、本明細書に記載する送信コイルの磁心と受信コイルの磁心との間の）近接性および／または相対的な角度に基づいた指示（例えば、光または音）を提供する。例えば、送信器は、受信器に対する特定の角度および／または距離で電力伝送を提供するために最適化することができ、また送信器および受信器が、所定のレンジであってよい電力伝送のための特定の距離および／または角度にあるときに、インジケータを制御して指示を提供するために、回路および／または（１つまたは複数の）処理ユニットを設けることができる。
【０１７９】
受信器コイル２６０８は、巻線における磁性金属コア（例えば、磁性材料のロッド）を使用することによって実施することができる。磁性金属コアを、フェライト材料を使用して実施することができる。磁性金属コアは、その幅よりも長い長さを有するように成形することができる。磁性金属コアは、その直径よりも長い長さを有するように成形することができる。巻線は、例えば、撚り線、リッツ線、および／または銅線を使用して実施することができる。本明細書に記載するコイルの実施例を、受信器コイル２６０８を実施するために使用することができる。受信器コイル２６０８に関する大きさの例には、幾つかの実施例においては長さ２０ｍｍ×直径３ｍｍ、幾つかの実施例においては長さ４０ｍｍ×直径６ｍｍ、幾つかの実施例においては長さ８０ｍｍ×直径１２ｍｍが含まれる。
【０１８０】
受信器コイル２６０８は、平面状の（例えば、平坦な）１つまたは複数の磁性材料構造に隣接する、１つまたは複数の平面状の（例えば、平坦な）コイルを使用して実施することができ、また離隔された送信器（例えば、送信器コイル２６０６）は、磁性材料コアに巻かれたコイル線材を使用して実施することができる。磁性材料コアは、単に一例ではあるが、ロッドの形状であってよい。
【０１８１】
回路２６１２は、送信器コイル２６０６によって伝送された電力の、受信器コイル２６０８による受信を制御することができる。一般的に、受信器２６０４は、インピーダンス（例えば、受信器コイル２６０８および回路２６１２のインピーダンス）を有することができる。幾つかの実施例においては、回路２６１２のインピーダンスの選択および／または調整によって、送信器２６０２のインピーダンスを調整することができる。回路２６１２は、１つまたは複数の誘導性素子、例えばインダクタ、１つまたは複数の容量性素子、例えばキャパシタ、および／または１つまたは複数の抵抗性素子、例えば抵抗によって設定されるインピーダンスを有することができる。それらの素子のうちのいずれかまたはすべてを調整することができる。幾つかの実施例においては、回路２６１２は、誘電材料を含有している同調キャパシタを含むことができる。
【０１８２】
受信器２６０４および送信器２６０２（例えば、受信器コイル２６０８および送信器コイル２６０６）を、本明細書に記載する実施例による距離だけ離隔させることができる。この距離は、幾つかの実施例においてはミリメートルのオーダ、幾つかの実施例においてはセンチメートルのオーダ、幾つかの実施例においてはメートルのオーダにあると考えられる。
【０１８３】
一般的に、送信器コイル２６０６は、幾つかの実施例においては、受信器コイル２６０８よりも長くてよく、その結果、比較的小型のデバイス（例えば、ウェアラブル電子デバイス）を充電するためにベースユニットを使用することができる。幾つかの実施例においては、送信器コイル２６０６の送信器磁性金属コアの体積は、受信器コイル２６０８の磁性金属コアの体積よりも１０倍以上大きく、幾つかの実施例においては受信器コイル２６０８の磁性金属コアの体積よりも１００倍以上大きく、幾つかの実施例においては受信器コイル２６０８の磁性金属コアの体積よりも１，０００倍以上大きい。幾つかの実施例においては、送信器コイル２６０６の巻線の長さは、受信器コイル２６０８の巻線よりも１０倍以上長い、幾つかの実施例においては受信器コイル２６０８の巻線よりも１００倍以上長い、または幾つかの実施例においては受信器コイル２６０８の巻線よりも１，０００倍以上長い。
【０１８４】
幾つかの実施例においては、システム２６００は、有利には人体に安全な周波数で電力を伝送および受信することができる。幾つかの実施例においては、送信器２６０２は、１００ｋＨｚから２００ｋＨｚまでの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている。幾つかの実施例においては、送信器２６０２は、１２５ｋＨｚ±３ｋＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている。幾つかの実施例においては、１２５ｋＨｚ±５ｋＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている送信器２６０２を使用することができる。幾つかの実施例においては、送信器２６０２は、６．７５ＭＨｚ±５ＭＨｚの範囲にある周波数でワイヤレス電力を伝送するように構成されている。特定の周波数で動作させること（例えば、特定の周波数での電力の伝送）は、幾つかの実施例においては、回路２６１０および／または回路２６１２による、特定の周波数または周波数範囲にある搬送周波数の使用を表している。特定の周波数および／または周波数範囲での動作を達成するために、回路２６１０および／または回路２６１２に、インバータ回路を含めることができる。
【０１８５】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスは、送信器と受信器との間の特定の離隔距離に関して最適に整合されており、またその他のすべての離隔距離に関しては最適化されていない。幾つかの実施例においては、最適に整合されることによって、電力伝送の効率を、特定の離隔距離において最大にすることができる（例えば、９５％以上、９０％以上、８５％以上、８０％以上、または別の実施例においては別の閾値以上にすることができる）。特定の距離での電力伝送中に最適に整合されるように、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを選択することができる。例えば、送信器２６０２および／または受信器２６０４に関する一般的な使用ケースに従い、特定の距離を選択することができる。例えば、通常の使用中に見込まれる送信器コイル２６０６と受信器コイル２６０８との間の距離に基づき、特定の距離を選択することができる（例えば、送信器２６０２がテーブルに配置されるように設計されており、かつ、受信器２６０４が特定の距離内に配置されるように設計されている場合には、この距離が、インピーダンスを最適に整合させるために使用される特定の距離であると考えられる）。別の実施例においては、送信器２６０２が第１の場所、例えばユーザのベルトに装着されるように設計されており、かつ、受信器２６０４が第２の場所、例えばユーザのアイウェアに装着されるように設計されている場合には、特定の距離は、それらの第１の位置と第２の位置との間の典型的な距離（例えば、ユーザのそのベルトとアイウェアとの間の距離、またはユーザの一般的なベルトとアイウェアとの間の距離）に等しくてよい。
【０１８６】
一般的に、電力伝送効率は、送信器２６０２および受信器２６０４のＱ値の関数であってよい。電力伝送効率を、次式に従い表すことができる：
【数１】
2018527864.tif 000003
ここで、Ｑ1は、送信器２６０２のＱ値であり、Ｑ2は、受信器２６０４のＱ値であり、また、ｋは、結合係数である。一般的に、この実施例における結合が強くなるほど、システム２６００の伝送効率も高くなる。効率は、システム２６００の実施例においては、送信器コイル２６０６と受信器コイル２６０８との間の距離と、コイルの大きさと、の比率に依存すると考えられる。一般的に、システムＱ値は、送信器２６０２のＱ値および受信器２６０４のＱ値の幾何平均であってよい。
【０１８７】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、送信器と受信器との間の少なくとも２つの特定の離隔距離に関して最適に整合させることができ、またその他のすべての離隔距離に関して、それらのインピーダンスは最適化されていなくてよい。インピーダンスを、幾つかの実施例においては２つの特定の距離に関して、幾つかの実施例においては３つの特定の距離に関して、または別の実施例においては別の数の距離に関して最適に整合させることができる。幾つかの実施例においては、最適に整合されることによって、電力伝送の効率を、特定の離隔距離において最大にすることができる（例えば、９５％以上、９０％以上、８５％以上、８０％以上、または別の実施例においては別の閾値以上にすることができる）。回路２６１０、または回路２６１２、または回路２６１０および回路２６１２の両方は、少なくとも２つの距離において最適なインピーダンス整合を達成するために少なくとも２つのセッティングを有することができる（例えば、セッティングの一方のセットを第１の距離において使用することができ、他方のセットを第２の距離において使用することができる）。セッティングの別のセットを、付加的な距離を最適に整合させることができる場所において使用することができる。適切なインピーダンス値を選択するために、回路２６１０、または回路２６１２、または回路２６１０および回路２６１２の両方は、回路の調整可能な素子（例えば、調整可能な（１つまたは複数の）キャパシタ）に関する値を選択して、所望のインピーダンス値を達成することができる。
【０１８８】
例えば、送信器２６０２および／または受信器２６０４に関する一般的な使用ケースに従い、特定の距離を選択することができる。送信器２６０２が第１の位置（例えば、ユーザのベルト）に配置されている実施例に関して、受信器２６０４は、典型的には、第１の位置からの複数の異なる距離において発見されると考えられる（例えば、受信器２６０４がカメラを使用して実施されている場合、受信器２６０４は、第１の位置から第１の距離にある顔に装着されたユーザのアイウェアに位置するときもあれば、例えば第１の位置から第２の距離にあるユーザのポケットに位置するときもある）。回路２６１０、または回路２６１２、またはそれらの組合せは、例えば、送信器２６０２と受信器２６０４との間の距離を表すセンサ読み出しに基づいて、自身のインピーダンスを調整することができる。例えば、回路２６１０、または回路２６１２、または回路２６１０および回路２６１２の両方は、一方の距離において使用するための一方のインピーダンス値および他方の距離において使用するための他方のインピーダンス値を有することができる。
【０１８９】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、自動的な反復インピーダンス最適化を使用して、複数の離隔距離に関して最適に整合させることができる。例えば、回路２６１０、または回路２６１２、または回路２６１０および回路２６１２の両方は、自動的な反復インピーダンス最適化を実施することができる。
【０１９０】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、送信器２６０２と受信器２６０４との間（例えば、送信器コイル２６０６と受信器コイル２６０８との間）の特定の相対的な向きに関して最適に整合させることができ、またその他のすべての相対的な向きに関して、それらのインピーダンスは最適化されていなくてよい。幾つかの実施例においては、最適に整合されることによって、電力伝送の効率を、特定の相対的な向きにおいて最大にすることができる（例えば、９５％以上、９０％以上、８５％以上、８０％以上、または別の実施例においては別の閾値以上にすることができる）。特定の相対的な向きでの電力伝送中に最適に整合されるように、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを選択することができる。例えば、送信器２６０２および／または受信器２６０４に関する一般的な使用ケースに従い、特定の相対的な向きを選択することができる。例えば、通常の使用中に期待することができる送信器コイル２６０６と受信器コイル２６０８との間の距離に基づき、特定の相対的な向きを選択することができる（例えば、送信器２６０２がテーブルに配置されるように設計されており、かつ、受信器２６０４が所定の場所において送信器に対して相対的に配置されるように設計されている場合には、結果として生じる向きは、インピーダンスを最適に整合させるために使用される特定の相対的な向きであると考えられる）。別の実施例においては、送信器２６０２が第１の場所、例えばユーザのベルトに装着されるように設計されており、かつ、受信器２６０４が第２の場所、例えばユーザのアイウェアに装着されるように設計されている場合には、特定の相対的な向きは、それらの第１の位置および第２の位置に配置されているデバイスから一般的に期待される向き（例えば、ユーザのそのベルトおよびアイウェアに配置されているデバイス間の相対的な向き、またはユーザの一般的なベルトおよびアイウェアに配置されているデバイス間の相対的な向き）であると考えられる。
【０１９１】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、送信器と受信器との間の少なくとも２つの特定の相対的な向きに関して最適に整合させることができ、またその他のすべての相対的な向きに関して、それらのインピーダンスは最適化されていなくてよい。インピーダンスを、幾つかの実施例においては２つの相対的な向きに関して、幾つかの実施例においては３つの相対的な向きに関して、または別の実施例においては別の数の相対的な向きに関して最適に整合させることができる。幾つかの実施例においては、最適に整合されることによって、電力伝送の効率を、特定の相対的な向きにおいて最大にすることができる（例えば、９５％以上、９０％以上、８５％以上、８０％以上、または別の実施例においては別の閾値以上にすることができる）。回路２６１０、または回路２６１２、または回路２６１０および回路２６１２の両方は、少なくとも２つの相対的な向きにおいて最適なインピーダンス整合を達成するために少なくとも２つのセッティングを有することができる（例えば、セッティングの一方のセットを一方の相対的な向きにおいて使用することができ、他方のセットを第２の相対的な向きにおいて使用することができる）。セッティングの別のセットを、付加的な相対的な向きを最適に整合させることができる場所において使用することができる。適切なインピーダンス値を選択するために、回路２６１０、または回路２６１２、または回路２６１０および回路２６１２の両方は、回路の調整可能な素子（例えば、調整可能な（１つまたは複数の）キャパシタ）に関する値を選択して、所望のインピーダンス値を達成することができる。
【０１９２】
例えば、送信器２６０２および／または受信器２６０４に関する一般的な使用ケースに従い、複数の特定の相対的な向きを選択することができる。送信器２６０２が第１の位置（例えば、ユーザのベルト）に配置されている実施例に関して、受信器２６０４は、典型的には、第１の位置に対して相対的な複数の異なる位置において発見されると考えられる（例えば、受信器２６０４がカメラを使用して実施されている場合、受信器２６０４は、第１の位置から第１の相対的な向きにある顔に装着されたユーザのアイウェアに位置するときもあれば、例えば第１の位置から第２の相対的な向きにあるユーザのポケットに位置するときもある）。回路２６１０または回路２６１２、もしくはそれらの組合せは、例えば、送信器２６０２と受信器２６０４との間の相対的な向きを表すセンサ読み出しに基づいて、自身のインピーダンスを調整することができる。例えば、回路２６１０、または回路２６１２、または回路２６１０および回路２６１２の両方は、一方の相対的な向きにおいて使用するための一方のインピーダンス値および他方の相対的な向きにおいて使用するための他方のインピーダンス値を有することができる。
【０１９３】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、自動的な反復インピーダンス最適化を使用して、複数の相対的な向きに関して最適に整合させることができる。例えば、回路２６１０、または回路２６１２、または回路２６１０および回路２６１２の両方は、自動的な反復インピーダンス最適化を実施することができる。反復インピーダンス最適化を達成するために種々の回路技術を使用することができ、それらの技術には、限定を意図していないが、タッピングおよび／または能動回路のアプローチが含まれる。
【０１９４】
幾つかの実施例においては、送信器インピーダンスおよび受信器インピーダンスを、例えば、アルゴリズムによって制御されるアクチュエータを使用して（例えば、コントローラ、カスタム回路、および／またはプログラミングされたコンピューティングシステムを使用して）、特定の距離または特定の向きにおける最適な伝送効率のために要求される（１つまたは複数の）プリセット値または目標値に自動的に調整することができる。例えばＡＳＩＣ、マイクロコントローラまたはプログラマブルフィールドアレイが含まれる、送信器および受信器のエレクトロニクスにおけるファームウェアまたは搭載ソフトウェアを使用して、アルゴリズムを実施することができる。（１つまたは複数の）プリセット値または目標値を、アルゴリズムによって使用されるルックアップテーブルに記憶することができる。
【０１９５】
幾つかの実施例においては、送信器および受信器にテレメトリング能力を備えさせることができ、それによって、送信器および受信器は、自身の場所および／または向きについての情報をワイヤレスに交換することができる。そのデータを続けて、送信器と受信器との間の最適なワイヤレス伝送効率に関する、送信器および受信器のインピーダンスを計算するための最適化プログラムによって使用することができる。幾つかの実施例においては、この最適化プログラムは、自動的な反復インピーダンス最適化を含むことができる。
【０１９６】
受信器２６０４および送信器２６０２を疎結合させることができる。
【０１９７】
一般的に言えば、送信器と受信器との間のワイヤレスエネルギ伝送には、送信器と受信器との間の距離が、ワイヤレスエネルギ伝送プロセスを実行するために使用される電磁エネルギの波長よりも遙かに長い遠距離場伝送が含まれる。幾つかの実施例においては、送信器と受信器との間の距離も、受信器内のコイルの直径または長さよりも遙かに長い。
【０１９８】
システム２６００は、１００未満のＱ値を有している弱い共振系であってよい。しかしながら、幾つかの実施例においては、Ｑ値は１００以上であってよい。システムＱ値は、送信器２６０２および受信器２６０４のＱ値（例えば、送信器コイル２６０６および／または送信器２６０２のための回路２６１０のＱ値および受信器コイル２６０８および／または受信器２６０４のための回路２６１２のＱ値）の幾何平均であってよい。回路２６１０および／または回路２６１２における抵抗損によって、システムＱ値に影響が及ぼされる可能性がある。送信器コイル２６０６および／または受信器コイル２６０８に対して適切な線材および巻線スキームを選択することによって、システムＱ値を選択することができる。一般的に、弱い共振系は、強い共振系よりも低いシステムＱ値を有している。弱い共振系（例えば１００未満のＱ）を達成するために、Ｑ値を選択することができる。
【０１９９】
弱い共振とは、ワイヤレス電力伝送システムの送信器および離隔された受信器がインピーダンス整合されていないが、しかしながら、同一の周波数で共振するように設計されており、それによってワイヤレス電力システムは、１００未満のＱ値を使用し、また特定のケースでは５０未満のＱ値を使用し、また幾つかのケースでは１０未満のＱ値を使用する例を表していると考えられる。
【０２００】
図２７は、本明細書に記載する実施例により準備された送信器の４つの設計の概略図である。一般的に、複数の送信器コイル（例えば、磁心）を、本明細書に記載する実施例による送信器において使用することができる。複数の送信器コイルをそれぞれ異なる向きで設けることによって、幾つかの実施例においては、本明細書に記載する実施例によるシステムの向き独立性を改善することができる。
【０２０１】
幾つかの実施例においては、単一の電源を用いるワイヤレス充電によって、ある程度の向き依存性が生じる可能性がある。本明細書に記載する実施例におけるフェライトコアに巻かれた線材の使用によって、充電のための合理的な磁界分布を形成することができるが、良好な単一の電源送信器でさえも、ある程度の方向依存性は残る可能性がある。したがって、複数の送信器を使用することによって、幾つかの実施例においては、ワイヤレス電力供給能力の向き依存性の低減を支援することができる。
【０２０２】
本明細書に記載する実施例は、各々を本明細書に記載するように線材が巻かれたフェライトコアを使用して実施することができる複数の送信コイルを有している、弱い共振ワイヤレス電力システムを提供することができる。本明細書においては一般的に、弱い共振とは、インピーダンス整合されていないが、しかしながら、同一の周波数で共振するように設計されているワイヤレス電力伝送システムの送信器および離隔された受信器を表すために使用されると考えられ、それによってワイヤレス電力システムは、幾つかの実施例においては１００未満のＱ値を使用し、幾つかの実施例においては５０未満のＱ値を使用し、また幾つかの実施例においては１０未満のＱ値を使用する。複数の送信コイルを駆動させて、時間にわたり、改善された全方向性の放射パターンを形成することができる。そのようなシステムによって、受信器コイルを本明細書に記載する実施例による送信器において使用される送信器コイルに比べて遙かに小さくすることができるので、受信システムを向きに対して非常に不感応性にすることができるか、または受信システムは改善された向き不感応性を有することができる。小さい受信コイル（例えば、フェライトコア受信器に巻かれた線材）を、より大きい送信器コイルによって提供される回転磁界内に実質的に埋まっているとみなすことができる。これによって、受信器は、送信器に対して相対的な向きの広範な範囲を有することができるか、または改善された範囲を有することができ、また依然として、送信器から相当な量のエネルギを受信することができる。
【０２０３】
実施例による送信器は、磁気コイルとして強磁性コアに巻かれた少なくとも２つの線材を含むことができ、それらは、予め定められた向きで空間内の所定の位置に配置されており、かつ、時間にわたり回転磁界を形成しながら、磁界の一方向性を除去および／または低減するために位相制御式に駆動される。
【０２０４】
送信器２７０２は、バッテリ２７０４、コイル２７０６、コイル２７０８およびコイル２７１０を含んでいる。コイル２７０６，２７０８および２７１０は、送信器２７０２の中心から半径方向に離れるように延びて配置されている、ロッド状のコアを有しており、各ロッド状のコアは、相互に１２０°の間隔を有している。コイル２７０６，２７０８および２７１０を、本明細書に記載するフェライトコアソースに巻かれた線材を使用して実施することができる。コイル２７０６，２７０８および２７１０を、単一の電源、単に一例ではあるが、例えば再充電可能バッテリ２７０４の上に配置することができる。ソースが同相で駆動されると生じる可能性があるほぼ静的な一方向性の磁界パターンを阻止するために、コイル２７０６，２７０８および２７１０を連続的に駆動させることができる。
【０２０５】
図３１は、本明細書に記載する実施例により準備された、図２７の実施例に示すように設計された送信器を駆動させるために使用することができる、駆動シーケンスの概略図である。例えば、駆動シーケンス３１０２を、送信器２７０２のコイルを駆動させるために使用することができる。駆動シーケンス３１０２は、コイル２７０６，２７０８および２７１０に供給される駆動信号を表している。連続するパルス、図３１の実施例においては矩形波が（ただし他の形状のパルスも使用することができる）、コイル２７０６，２７０８および２７１０に供給される。幾つかの実施例においては、各コイル２７０６，２７０８および２７１０に供給されるパルスが時間的に重畳しないようにパルスが順に並んでいるが、しかしながら、幾つかの実施例においては、重畳が存在していてもよい。しかしながら、一般的に、駆動シーケンス３１０２を、一般的に全方向性の磁界および／または回転磁界、または改善された全方向性および／または回転を有している磁界を提供するために選択することができる。幾つかの実施例においては、送信器２７０２の実施例における３つのコイルのそれぞれに供給される駆動信号のピークを、異なる時点に提供することができる。
【０２０６】
送信器２７１２は、バッテリ２７１４、コイル２７１６およびコイル２７１８を含んでいる。コイル２７１６および２７１８を、本明細書に記載するフェライトコアソースに巻かれた線材を使用して実施することができる。２つのコイル２７１６および２７１８を、電源、ここではバッテリ２７１４の両側に配置することができる。コイル２７１６および２７１８は、相互に平行に方向付けられており、また送信器２７１２において距離を置いて設けられている。コイル２７１６およびコイル２７１８を、連続的に駆動させることができる。コイル２７１６および２７１８を駆動させるための駆動シーケンス３１０４は、図３１に示されている。連続するパルス、図３１の実施例においては矩形波が（ただし他の形状のパルスも使用することができる）、コイル２７１６および２７１８に供給される。幾つかの実施例においては、各コイル２７１６および２７１８に供給されるパルスが時間的に重畳しないようにパルスが順に並んでいるが、しかしながら、幾つかの実施例においては、重畳が存在していてもよい。しかしながら、一般的に、駆動シーケンス３１０４を、一般的に全方向性の磁界および／または回転磁界、または改善された全方向性および／または回転を有している磁界を提供するために選択することができる。幾つかの実施例においては、送信器２７１２の実施例における２つのコイルのそれぞれに供給される駆動信号のピークを、異なる時点に提供することができる。
【０２０７】
送信器２７２０は、バッテリ２７２２、コイル２７２４およびコイル２７２６を含んでいる。コイル２７２４および２７２６を、本明細書に記載するフェライトコアソースに巻かれた線材を使用して実施することができる。２つのコイル２７２４および２７２６を、電源、ここではバッテリ２７２２上に配置することができる。コイル２７２４およびコイル２７２６は、相互に９０°直交して方向付けられている。コイル２７２４およびコイル２７２６は、それらのコイル２７２４およびコイル２７２６の１つの辺に沿って整列されて示されているが、しかしながら、別の実施例においては、コイル２７２４をコイル２７２６の中心部分から延びるように配置することができるか、またはそれとは反対に、コイル２７２６をコイル２７２４の中心部分から延びるように配置することができる。コイル２７２４およびコイル２７２６を、連続的に駆動させることができる。コイル２７２４および２７２６を駆動させるための駆動シーケンス３１０６は、図３１に示されている。連続するパルス、図３１の実施例においては矩形波が（ただし他の形状のパルスも使用することができる）、コイル２７２４および２７２６に供給される。幾つかの実施例においては、各コイル２７２４および２７２６に供給されるパルスが時間的に重畳しないようにパルスが順に並んでいるが、しかしながら、幾つかの実施例においては、重畳が存在していてもよい。しかしながら、一般的に、駆動シーケンス３１０６を、一般的に全方向性の磁界および／または回転磁界、または改善された全方向性および／または回転を有している磁界を提供するために選択することができる。幾つかの実施例においては、送信器２７２０の実施例における２つのコイルのそれぞれに供給される駆動信号のピークを、異なる時点に提供することができる。
【０２０８】
送信器２７２８は、バッテリ２７３０、コイル２７３２およびコイル２７３４を含んでいる。コイル２７３２およびコイル２７３４は、相互に直交して方向付けられており、また中心部分において重畳している。コイル２７３２および２７３４を、本明細書に記載するフェライトコアソースに巻かれた線材を使用して実施することができる。幾つかの実施例においては、コイル２７３２およびコイル２７３４を、単一の十字型のコアを使用して形成することができる。コイル２７３２および２７３４を、電源、ここではバッテリ２７３０上に配置することができる。
【０２０９】
別のコイル構成を、電源の４つの辺を包囲するように配置されており、かつ、図２７および図３１の構成を参照して説明したやり方に類似するやり方で、位相式にまたは連続的に駆動される４つのコイルを含んでいる別の実施例において使用することができる。別の実施例は、９０°で交差したパターンで配置されており、また相互に９０°ずらされた位相で駆動される（例えば、送信器２７２８に示されているような）２つのコイルを含んでいる。
【０２１０】
図２７に示したすべてのコイルを、巻線（例えば、ストランドワイヤ、リッツ線、銅線、またはそれらの組合せ）に包囲されている磁性材料（例えば、フェライト）のコアを使用して実施することができる。
【０２１１】
一般的に、図２７に示した送信器から電力を受信するために使用される受信コイルは、送信器において使用されるコイルよりも遙かに小さいと考えられる。送信器コイルと受信器コイルとの結合は、本明細書に記載するように疎結合であってよく、また各コイル（例えば、送信器および受信器）の全体の大きさを、磁心（例えば、フェライトコア）を使用して低減することができる。ワイヤレス電力システムは、１００未満のＱ値、幾つかのケースにおいては５０未満のＱ値、また幾つかのケースにおいては１０未満のＱ値を有することができる。したがって、本明細書に記載する実施例によるワイヤレス電力システムは、弱い共振であってよい。
【０２１２】
選択されたキャパシタンスと共に所望のインダクタンスを生じさせて、共振受信器コイルまたは共振送信器コイルを形成するために、材料（例えばフェライト）コア材料の透磁率、コアの大きさ、巻数、および線材のタイプを選択することによって、送信器および／または受信器の設計を最適化することができる。このことを、式２πＦ＝ｌ／ｓｑｒｔ（Ｌ＊Ｃ）で表すことができる。
【０２１３】
ここで、Ｌはインダクタンスであり、Ｃはシステムのキャパシタンスであり、また、Ｆは共振周波数である。
【０２１４】
このようにして、送信器側および受信器側において共振ＬＣ回路を設けることができる。幾つかの実施例においては、単に一例ではあるが、１２５ｋＨｚの共振周波数または１２５ｋＨｚ付近の共振周波数で、コイルインダクタンスに基づいて、キャパシタンスを選択することができる。幾つかの実施例においては、１２５ｋＨｚ±３ｋＨｚの共振周波数を使用することができる。幾つかの実施例においては、１２５ｋＨｚ±５ｋＨｚの共振周波数を使用することができる。別の周波数を本明細書に記載するように使用することができる。インダクタンスおよびキャパシタンスは、送信器および受信器に対して異なっていてよいが、しかしながら、送信器および受信器の両方が、設計周波数で、単に一例ではあるが１２５ｋＨｚの設計周波数または１２５ｋＨｚ付近の設計周波数で共振を有することができるように、インダクタンスおよびキャパシタンスが選択される。特定の異なる実施の形態においては、設計周波数の範囲は、１００ｋＨｚから１３０ｋＨｚまでの範囲内であってよい。
【０２１５】
例えば、電子ウェアラブルデバイス内に配置することができるように受信器コイルが著しく小さくてよい本明細書に記載する実施例において生じる場合があるように、送信器コイルおよび受信器コイルの大きさが顕著に異なる場合であっても、選択された上述のコンポーネントを動作させることができる。システムは近接場で動作しているので、コイルの大きさは、伝送されるエネルギの波長に整合されている必要はなく、またそのような送信器コイルおよび受信器コイルの両方は、伝送される周波数の波長に比べて著しく小さくてよい。しかしながら、幾つかの実施例においては、送信器コイルは、受信器コイルよりも遙かに大きくてよい。これによって、充電のための複数の機会を提供することができ、また同一の１つの送信器コイルまたは複数のコイルを用いて複数のデバイスを充電することができる。
【０２１６】
したがって、本明細書に記載するシステムにおける１つまたは複数の送信コイルおよび受信コイルを、事前に定められた周波数において（例えば、コイルによって提供されるおよび／またはコイルに提供される、インダクタンス、キャパシタンス、および／または抵抗の選択を介して）共振するように設計することができる。事前に定められた周波数は、幾つかの実施例においては、システムの送信コイルおよび受信コイルにおける周波数と同一であってよい。駆動波形の周波数（例えば、図３１の駆動波形３１０２，３１０４および３１０６において供給されるパルスの周波数）は、送信器に配置されたコイルの基本設計周波数であってよい。
【０２１７】
図２８は、本明細書に記載する実施例によるベースユニットシステムの概略図およびベースユニットシステムの横断面図である。ベースユニット２８０２は、凹部２８０６を規定するケーシングを有することができる。幾つかの実施例においては、受信器（例えば、カメラ２８０４のような電子デバイス）を、充電のために凹部２８０６に配置することができる。図２８においてはカメラ２８０４が示されているが、別の実施例においては、一般的に、受信器コイルを有している任意の電子デバイスを使用することができる。
【０２１８】
ベースユニット２８０２およびカメラ２８０４の横断面図も図２８に示されている。ベースユニット２８０２は、オプションとしてのカバー２８１４と共に、送信器コイル２８１０、回路基板２８０８およびバッテリ２８１２を包囲するケーシングを有することができる。
【０２１９】
送信器コイル２８１０および受信器コイル２８１６を、本明細書に記載する送信器コイルおよび受信器コイルの実施例を使用して実施することができる。例えば、送信器コイル２８１０および受信器コイル２８１６を、磁性材料コア（例えば、ロッド）を使用して実施することができ、この磁性材料コアを、巻線（例えば、ストランドワイヤ、リッツ線および／または銅巻線）内のフェライト材料を使用して実施することができる。
【０２２０】
回路基板２８０８は、バッテリ２８１２から送信器コイル２８１０を使用して受信器コイル２８１６にワイヤレス電力を供給するための回路を含むことができる。本明細書に記載する回路の実施例を、回路基板２８０８上に回路を実施するために使用することができる。
【０２２１】
幾つかの実施例においては、回路基板２８０８上の回路を、特定の距離および／または相対的な向きでのワイヤレス電力供給のために最適化することができる。
【０２２２】
電子デバイス（例えば、カメラ２８０４）の受信器コイル２８１６が、送信器コイル２８１０に対して特定の距離かつ特定の相対的な向きで配置されるような電子デバイスの配置が容易になるように、凹部２８０６を設計することができる。例えば、回路基板２８０８上の回路がワイヤレス電力伝送のために最適化される、送信器コイル２８１０からの距離および／または相対的な向きで、受信器コイル２８１６が配置されるように、カメラ２８０４および凹部２８０６を設計することができる。
【０２２３】
幾つかの実施例においては、凹部２８０６および／またはカメラ２８０４は、カメラ２８０４の適切な位置決めを支援する嵌合機構、例えば嵌合機構２８１８を含むことができる。例えば、図２８に示されているように、カメラ２８０４は、突起を含むことができ、その一方で凹部２８０６は、カメラ２８０４における突起を収容するように寸法設計された溝を含んでいる。
【０２２４】
図２９は、本明細書に記載する実施例による種々の送信器および受信器装置の概略図である。３つの装置、すなわち装置２９０２、装置２９０４および装置２９０６が図２９に示されている。
【０２２５】
装置２９０２において、受信器２９０８は、受信器コイル２９１０を含んでいる。送信器コイル２９１２は、磁性材料２９１４の一部の周囲に巻線を含んでいる。磁性材料２９１４は、Ｕ字の各アームの上部に中心に向かって折り返された付加的な部分を備えているＵ字の形状に成形されている。受信器２９０８がそれらの付加的な部分間で整列されるように、受信器２９０８を充電のために配置することができる。Ｕ字の各アームの上部に付加的な部分を備えているＵ字の磁性材料２９１４は、送信器コイル２９１２に整列された受信器コイル２９１０を有している受信器２９０８を充電するための強く誘導された磁束を提供することができる。
【０２２６】
装置２９０４において、受信器２９１６は、受信器コイル２９１８を含んでいる。送信器コイル２９２０は、磁性材料２９２２の一部の周囲に巻線を含んでいる。磁性材料２９２２は、Ｕ字に成形されている。受信器２９１６が整列されて、受信器コイル２９１８が磁性材料２９２２の巻線部分に平行になるように、受信器２９１６を充電のために配置することができる。しかしながら、受信器２９１６は、Ｕ字のアーム間に存在していなくてもよい。磁性材料２９２２の形状は、受信器２９１６を充電するための、部分的に誘導される磁束を支援することができる。
【０２２７】
装置２９０６において、受信器２９３２は受信器コイル２９３０を、また受信器２９３４は受信器コイル２９２８を、それぞれ含んでいる。送信器コイル２９２４は、磁性材料２９２６の一部の周囲に巻線を含んでいる。磁性材料２９２６をロッド状に成形することができる。受信器２９３２および受信器２９３４（および他の任意の数の受信器）が整列されて、それらの受信器の各受信器コイルが磁性材料２９２６の巻線部分と平行になるように、それらの受信器を充電のために配置することができる。磁性材料２９２６の形状は、受信器２９３２および受信器２９３４を充電するための、部分的に誘導される磁束を支援することができる。
【０２２８】
有利には、本明細書に記載するベースユニットおよびシステムの実施例を使用して、幾つかの実施例においては、所望されるバッテリ要求（例えば、実働８時間）を電子ウェアラブルデバイスに、例えば、装着者の頭部にまたは頭部付近において装着されるデバイスに完全に組み込むことが困難であるか、または望ましくないほどの著しい量の電力を使用する可能性がある特定の形状の電子ウェアラブルデバイスに、電力を供給することができる。バッテリ容量が小さければ、不所望にも、日中に電子ウェアラブルデバイスの再充電を行わなければならなくなり、したがって、装着者は電子ウェアラブルデバイスを使用できなくなる可能性がある。単に一例であって限定を意図していないが、そのような電子ウェアラブルデバイスには、電子ヘッドアップディスプレイ、拡張現実アイウェア、仮想現実アイウェア、カメラまたはそれらの組合せを有しているスキーのゴーグルが含まれると考えられる。本明細書に記載する実施例によるシステムを、モバイルワイヤレス電力伝送を用いて、電子ウェアラブルデバイスに給電するためにおよび／または電子ウェアラブルデバイスへの付加的な電力を増加させるために使用することができ、それによって装着者は自身のアクティビティまたはタスクを継続することができる。
【０２２９】
したがって、本明細書に記載するシステムおよびベースユニット（例えば、図２６の送信器２６０２）を、ユーザの頭部にまたは頭部付近において装着することができる電子ウェアラブルデバイス（例えば、そのような電子ウェアラブルデバイスは、図２６の受信器２６０４であってよいか、または図２６の受信器２６０４を含むことができる）にワイヤレスに給電するために使用することができる。送信器２６０２を、首および／または肩周りに装着される製品に取り付けることができるおよび／または組み込むことができる。幾つかの実施例においては、複数の送信器を設けることができる。幾つかの実施例においては、送信器は、取外し可能、再装着可能および再充電可能であってよい。幾つかの実施例においては、送信器を、ポーチ内に収容することができる。幾つかの実施例においては、送信器を、取付け可能かつ取外し可能なポーチ内に収容することができる。幾つかの実施例においては、送信器を、緩衝材料でもって包囲することができる。幾つかの実施例においては、送信器を、通気性材料によって包囲することができる。幾つかの実施例においては、送信器を、スカーフに取り付けることができるおよび／または組み込むことができる。幾つかの実施例においては、送信器を、首に装着された織物チューブに取り付けることができるおよび／または組み込むことができる。幾つかの実施例においては、送信器を、襟に取り付けることができるおよび／または組み込むことができる。幾つかの実施例においては、送信器を、ベストに取り付けることができるおよび／または組み込むことができる。幾つかの実施例においては、送信器を、コートに取り付けることができるおよび／または組み込むことができる。幾つかの実施例においては、送信器を、肩に羽織る衣服に取り付けることができるおよび／または組み込むことができる。幾つかの実施例においては、送信器を、シャツに取り付けることができるおよび／または組み込むことができる。幾つかの実施例においては、送信器を、ジャケットに取り付けることができるおよび／または組み込むことができる。例えば、送信器を１つまたは複数のパッチ、例えば３つのパッチに組み込むことができ、またジャケットに、例えばジャケットの肩部分またはジャケットの表面に組み込むことができる。送信器は、人体に安全な周波数で伝送を行うことができる。
【０２３０】
電子ウェアラブルデバイスは、ゴーグルであってよい（例えば、図２６の受信器２６０４のような受信器を、ゴーグルに装着することができるおよび／または組み込むことができる）。ウェアラブルデバイスは、カメラであってよい。ウェアラブルデバイスは、ヘルメットであってよい（例えば、図２６の受信器２６０４のような受信器を、ヘルメットに装着することができるおよび／または組み込むことができる）。ウェアラブルデバイスは、アイウェアであってよい（例えば、図２６の受信器２６０４のような受信器を、アイウェアに装着することができるおよび／または組み込むことができる）。ウェアラブルデバイスは、通信システムであってよい。ウェアラブルデバイスは、電子ディスプレイであってよい。ウェアラブルデバイスは、拡張現実システムであってよい。ウェアラブルデバイスは、仮想現実システムであってよい。
【０２３１】
装着者の身体に最も近い送信器表面を、送信器の熱および磁束を反射するための金属化織物の近傍に配置することができる。装着者の身体から最も遠い送信器表面は、送信器から熱を逃がすためのベントを含むことができる。
【０２３２】
図３０は、本明細書に記載する実施例によるジャケットにおける送信器の配置の概略図である。ジャケットの襟に配置された３つの送信器、すなわち送信器３００４、送信器３００６および送信器３００８を有しているジャケット３００２が示されている。別の実施例においては、他の場所、例えば、ジャケットの肩、正面または背面を使用することができる。図３０における送信器は、コイルおよびエレクトロニクスをパッチ内に封止できるにもかかわらず、それらの送信器コイルによって概略的に示されている。各送信器を、本明細書に記載する送信器技術のいずれかを使用して実施することができ、例えば図２６の送信器２６０２がジャケットに配置される。各パッチを、例えば１００ｍｍ×５０ｍｍ×３８ｍｍに寸法設計することができ、また各パッチは、その周囲に織物絶縁体を、例えば５ｍｍの織物絶縁体を含むことができる。各パッチは、５ワットの電力を供給することに適していると考えられるが、別の実施例においては、他の大きさの電力を供給することができる。各送信器は、それぞれが磁心およびその磁心の周囲の巻線を含んでいる、６７ｍｍ×１２ｍｍの寸法の送信器コイルを有することができる。送信器を、この実施例においては１５％の見込み電力伝送効率に関して、ウェアラブル電子デバイス（例えば、ゴーグル）の２００ｍｍ内でジャケットに配置することができるが、別の実施例においては他の距離および効率を達成することができる。３つのパッチからゴーグルに伝送される総電力は大凡、各送信器から伝送される電力の和の二乗平均平方根（ＲＭＳ）に効率を乗算したものを見込むことができ、例えば０．１５√（５2＋５2＋５2）＝１．３ワットを見込むことができる。２５０ｍＡの所要電力を仮定すると、３５％のデューティサイクルであれば、３．７Ｖで３５０ｍＡの総電力をゴーグルに供給することができる。別の実施例においては、他の電流、電圧およびデューティサイクルを達成することができる。各送信器に１，６００ｍＡリチウムイオン充電池を設けることができ、またパッチは、バッテリを再充電するための、有線式または無線式であってよいインタフェースを有することができる。この実施例において見込まれる送信器の寸法は、２８ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍである。各送信器は、さらに、ＰＭＩＣファームウェアを含むことができ、これは各送信器を電力要求に従いスイッチオン／スイッチオフすることができる。
【０２３３】
ジャケット、例えば図３０におけるジャケット３００２上の位置から、送信器は、種々のウェアラブル電子デバイスのうちのいずれかに、例えば、ジャケット３００２の着用者の顔に装着されたゴーグル、および／またはデバイス、例えばセルラフォン、時計、ウォーキートーキー、銃、またはジャケットの着用者の腕または手首において持ち運ばれるか、もしくは腕または手首に装着される他のデバイスに給電することができる。別の実施例においては、送信器を、装着した電子ウェアラブルデバイスの近くに位置することが見込まれる他の衣服に（例えば、脚または足首に装着される電子ウェアラブルデバイスに関しては靴に）配置することができる。
【０２３４】
図３２は、本明細書に記載する実施例により準備されたヘルメット給電式のゴーグルシステムの概略図である。ヘルメットに配置されている送信器コイルおよびゴーグルに配置されている受信器コイルを含んでいるヘルメット給電式のゴーグルの実施例を提供することができる。付加的に、ヘルメットは電源および／またはドライバ回路を含むことができる、および／または、ヘルメットを電源および／またはドライバ回路に接続することができる。例えば、図３２のヘルメット３２０２は、送信器コイル３２０８および電源および／または回路３２０６を含むことができる。幾つかの実施例においては、送信器コイル３２０８および電源および／または回路３２０６を、ヘルメット３２０２の内面、ヘルメット３２０２の外面に取り付けることができるおよび／またはヘルメットの内部に配置することができる、または、ヘルメット３２０２に組み込むことができる。受信器コイル３２１０を含んでいるゴーグル３２０４が示されている（受信器コイルをより明確に示すためにゴーグルのストラップは示していない）。幾つかの実施例においては、ゴーグル３２０４に受信器回路を設けることもできる。
【０２３５】
送信器コイル３２０８、または受信器コイル３２１０、または送信器コイル３２０８および受信器コイル３２１０の両方を、図２６に示しかつ図２６を参照して説明した送信器コイルおよび受信器コイルを含めて、本明細書に記載するいずれかの送信器コイルおよび／または受信器コイルを使用して実施することができる。単一の送信器コイル３２０８が図３２に示されているが、付加的または代替的に、限定を意図していないが２，３，４，５または６個の送信器コイルを含めて、複数の送信器コイルを使用することができる。一般的に、本明細書に記載するいずれかの送信器および／またはベースユニットを、ヘルメット３２０２に設けることができ、また本明細書に記載するいずれかの受信コイルおよび／または受信器を設けることができるゴーグルに給電するために使用することができる。したがって、送信器コイル３２０８および／または受信器コイル３２１０を、１つまたは複数の磁心を使用して実施することができ、また磁心を、ロッドとして成形することができ、かつ、磁性材料、例えばフェライトを使用して実施することができる。リッツ線によって実施することができる線材の導体巻線を磁心に巻くことができる。
【０２３６】
ヘルメットおよびゴーグルの両方が装着されたときにワイヤレス電力伝送を達成するために、送信器コイル３２０８および受信器コイル３２１０が相互に十分に近傍に配置されるように、送信器コイル３２０８および受信器コイル３２１０を、それぞれヘルメットおよびゴーグルに配置することができる。少なくとも１つの送信器コイルおよび受信器コイルのロッド状のコアを、装着されたときに所定の向きにすることができるように（例えば、平行であるように）、送信器コイル３２０８および受信器コイル３２１０を、それぞれヘルメットおよびゴーグルに配置することができる。幾つかの実施例においては、ヘルメットおよび／またはゴーグルが着用されていないときに、ワイヤレス電力伝送を付加的または択一的に行うことができる。
【０２３７】
このようにして、ヘルメットにおける送信器コイル３２０８を使用することによって、ゴーグルに給電することができる。送信器コイル３２０８は、幾つかの実施例においてはヘルメットに含めることもできる電源から電力を受信することができ、また送信器コイル３２０８を、バッテリおよび／またはエネルギハーベスティングコンポーネント（例えば、太陽、風、熱、振動）を使用して実施することができる。ゴーグルへの電力を、種々のいずれかの目的のために使用することができるか、または限定を意図していないが、拡張現実視覚化または仮想現実視覚化、ヒータ、クーラ、ディスプレイエレメント、ファン、デフォグエレメント、カメラ、またはそれらの組合せを含めた種々のコンポーネントのいずれかによって使用することができる。
【０２３８】
１つの実施例においては、送信器コイル３２０８は、１０Ｗ以下の電力、幾つかの実施例においては５Ｗ以下の電力、幾つかの実施例においては３Ｗ以下の電力、幾つかの実施例においては１Ｗ以下の電力を伝送することができる。他の電力レベルも使用することができる。ヘルメットにおけるバッテリは、３．７Ｖで３，４００ｍＡＨを供給することができるが、別の実施例においては、別のバッテリまたは電源を使用することができる。送信器コイル３２０８は、６７ｍｍ×１２ｍｍであってよいが、別の大きさを使用することもできる。電力生成および電力伝送に起因する見込み温度上昇は５℃未満であると考えられ、また７５％以上の見込みエネルギ伝送効率を使用することができる。
【０２３９】
本明細書に記載するワイヤレス充電システムの実施例を、照明用ソケット、例えば家庭用ランプ、デスクランプ、または天井コンセントに見られる照明用ソケットにおいて使用することができる。本明細書に記載する、照明用ソケットに組み込まれたワイヤレス充電システムは、別個の電力コネクションの必要性を回避または低減することができ、および／または、ランプが既に設定されている可能性があるナイトスタンドまたはナイトデスクにおけるスペースを節約することができる。幾つかの実施例においては、本明細書に記載するいずれかのベースユニットおよび／または送信器を照明用ソケットに組み込むことによって、任意の通常の照明コンセントをワイヤレス充電システムに変形することができ、それを使用して、充電のために照明用ソケットの十分近くに配置されているか、または十分近くに運ばれる受信器を有している電子デバイスを充電することができる。多くのワイヤレス充電システムの１つの欠点は、それらが壁のコンセントまたは再充電する必要があるバッテリに差し込まれなければならないコードを必要とする可能性がある、ということである。別の問題は、そのようなシステムは、それらが配置されるナイトスタンドまたはナイトデスクにおいて空間を占有することである。本明細書に記載するワイヤレス充電システムの実施例を、照明用ソケットに適合されたケーシングに統合することによって、ワイヤレス充電を、標準的な電球を通常は許容する任意の取付け具に配置することができる。付加的または代替的に、標準的な電球をワイヤレス充電システムと共に使用することができ、その結果、幾つかの実施例においては、付加的なＡＣコンセントコネクションは必要なくなると考えられる。
【０２４０】
図３３は、本明細書に記載する実施例によるワイヤレス充電機能性が組み込まれている電球の概略図である。図３３に示したシステムは、電球３３０２、ソケット３３０４、ＡＣ／ＤＣ変換器３３０６、スイッチ３３０８、コイル３３１０、ねじ山付き台座３３１２、信号生成器３３１８、ケーシング３３１６およびコントローラ３３１４を含んでいる。
【０２４１】
ケーシング３３１６を設けることができ、このケーシング３３１６は、ワイヤレス電力伝送のためのコンポーネント、例えば本明細書に記載する、例えば図２６を参照して説明したような送信器コイルおよび関連する回路を収容する。一般的に、本明細書に記載するいずれかのベースユニットおよび／または送信器を、ケーシング３３１６に収容することができる。しかしながら、幾つかの実施例においては、電源、例えばバッテリはケーシング３３１６内に存在していなくてもよい。ＡＣ／ＤＣ変換器３３０６を設けることができ、このＡＣ／ＤＣ変換器３３０６は、電球ソケットに接続されている電力線から送信器に電力を供給することができる。ケーシングは、標準的な電球を収容するためのソケット３３０４を含んでいる。ケーシングは、さらに、標準的な照明用ソケットに差し込むためのねじ山付き台座３３１２を含んでいる。このようにして、本明細書に記載するベースユニットを含んでいるデバイス（例えば、ケーシング３３１６、そこに含まれているコンポーネント、およびねじ山付き台座３３１２）を設けることができ、また標準的な電球と標準的な照明用ソケットとのインタフェースをなすことができる。幾つかの実施例においては、ケーシング３３１６およびその内部のコンポーネントを、直接的に電球３３０２に組み込むことができ、それによって、幾つかの実施例においては、介在デバイスが必要なくなると考えられる。さらに幾つかの実施例においては、ケーシング３３１６は、スイッチ３３０８を含むことができ、このスイッチ３３０８によって、ユーザは、ワイヤレス充電コンポーネントの給電から独立して、電球３３０２を制御することができる。
【０２４２】
ＡＣ／ＤＣ変換器３３０６は、ねじ山付き台座３３１２を介して照明用ソケットと電気的に通信するＡＣ商用電力線からの電力をＤＣ電力に変換することができ、このＤＣ電力を、ケーシング３３１６に設けられているベースユニット（例えば、本明細書に記載する送信器または送信器コイル）のための電源として使用することができる。コイル３３１０を、本明細書に記載するいずれかの送信器コイルを使用して実施することができ、この送信器コイルは、巻線（例えば、リッツ線）が巻かれているロッド状の磁心（例えば、フェライト）を含むことができる。コイル３３１０および／またはＡＣ／ＤＣ変換器３３０６の動作を制御するために、信号生成器３３１８およびコントローラ３３１４を設けることができる。例えば、信号生成器３３１８は、所望の伝送周波数で、例えば、幾つかの実施例においては１１９ｋＨｚから１３４ｋＨｚまでの伝送周波数で、幾つかの実施例においては１２５ｋＨｚの伝送周波数で制御信号を生成することができる。
【０２４３】
幾つかの実施例においては、ケーシング３３１６および／または電球３３０２は、充電を要求または所望するワイヤレス充電システムのレンジ内のデバイスの存在を検出するために、１つまたは複数のセンサおよび／またはコントローラを含むことができる。本明細書に記載するセンサまたはセンサ方法論を含めて、いずれかの実施例によるセンサまたはセンサ方法論を使用することができる。したがって、ワイヤレス充電システムの実施例は、充電を要求または所望するデバイスが検出され、かつ、設けられているシステム（例えば、本明細書に記載するいずれかの受信器および／または受信器コイルのような受信器および／または受信器コイルを有しているシステム）によってワイヤレスに充電することができる場合にのみ、エネルギを伝送することができる。
【０２４４】
幾つかの実施例においては、ケーシング３３１６および／または電球３３０２は、検出システムを有していなくてもよく、また充電電力を継続的にブロードキャストすることができ、その結果、システムの近傍に位置するいずれかのデバイスが送信器からのワイヤレス電力を受信するように構成されている場合には、そのようなデバイスを充電することができる。
【０２４５】
実施例によるシステムは、ケーシングを含んでいる。ケーシングは、ワイヤレス充電システムと、標準的な電球を収容するためのソケットと、を含んでいる。ケーシングは、標準的な電球ソケットに嵌め込むことに適したものであってもよい。システムは、ＡＣ電源に差し込まれると、充電電力を継続的に伝送することができる。システムは、充電を要求するデバイスを検出することができ、またデバイスが充電システムから所定の距離内に存在する場合にのみ充電電力を伝送することができる。
【０２４６】
本明細書に記載するワイヤレス充電システムの実施例を、人体において使用することができる。例えば、本明細書に記載するベースユニットおよび／または送信器は、腰周りに装着される、ホルスター、ユーティリティベルトなどが含まれるベルト、またはリストバンド、アームバンド、ヘッドバンド、帽子、ヘルメット、または身体に装着することができる任意のアイテムの上または内部に設けることができ、また単に一例ではあるが、再充電可能バッテリ、ドライバ回路、制御回路、および誘導性のワイヤレス充電システムの一方の側として機能する少なくとも１つの送信器コイルのような電源を収容することができる。
【０２４７】
多くのワイヤレス充電システムの１つの欠点は、それらが壁のコンセントに差し込まれなければならないコードを必要とする可能性がある、ということである。別の問題は、そのようなシステムは、通常の場合、身体に装着させるには大きすぎるか、または嵩張りすぎている、ということである。本明細書に記載するワイヤレス充電システムをウェアラブルアイテム（例えば、ウェアラブルベースユニットおよび／または送信器）に組み込むことによって、ワイヤレス充電を、種々のアクティビティのために通常は人間に装着されるアイテムに適した安全かつ簡便なやり方で、人間と共に移動させることができる。このアクティビティには、電気工または機械工としての作業、ジョギング、自転車またはバイクに乗ること、もしくはアイテムを持ち運ぶか、または身体の一部を保護するという特定の目的で一般的にアクセサリが装着される他のアクティビティが含まれると考えられる。一般的に、任意のそのようなアクセサリを、本明細書に記載するベースユニットに加工することができるか、または本明細書に記載するベースユニットに設けることができる。
【０２４８】
したがって、本明細書に記載する実施例によって、一般的に、いずれかの身体装着型のアイテム（例えば、身体装着ユニット）を、ワイヤレス充電システムとして使用することができる。
【０２４９】
図３４は、ベースユニットとして身体装着ユニットを使用するワイヤレス充電システムの概略図である。このシステムは、取付け部材３４０２および送信器コイル３４１２を有している、身体装着ユニット３４１０を含んでいる。またこのシステムは、取付け部材３４０４および受信器コイル３４０６を有している、受信器３４０８を含んでいる。身体装着ユニット３４１０の取付け部材３４０２を、矢印３４１４によって示されているように、受信器３４０８の取付け部材３４０４に嵌合させることができる。
【０２５０】
身体装着ユニット３４１０は、ワイヤレス充電システムのために必要とされる素子、例えば送信器コイル３４１２、電源および回路を含むことができる。一般的に、ワイヤレス充電のためのコンポーネントを、ユーザによって一般的に装着される任意のアクセサリに設けることができるか、またはそのような任意のアクセサリに取り付けることができる。身体装着ユニット３４１０および送信器コイル３４１２を、本明細書に記載するいずれかのベースユニット、送信器および／または送信器コイルを使用して実施することができ、この送信器コイルは、巻線（例えば、リッツ線）が巻かれているロッド状の磁心（例えば、フェライト）を含むことができる。
【０２５１】
受信器３４０８および受信器コイル３４０６を、本明細書に記載するいずれかの電子ウェアラブルデバイス、受信器および／または受信器コイルを使用して実施することができ、この受信器コイルは、巻線（例えば、リッツ線）が巻かれているロッド状の磁心（例えば、フェライト）を含むことができる。
【０２５２】
身体装着ユニット３４１０は、１つまたは複数の取付け部材３４０２を含むことができ、この取付け部材３４０２を、受信器３４０８における１つまたは複数の取付け部材に嵌合させることができる。このようにして、受信器３４０８を身体装着ユニット３４１０に接続することができ、また幾つかの実施例においては、受信器３４０８を有している電子デバイスのバッテリを充電するために、および／または、受信器３４０８を有している電子デバイスに直接的に給電するために、所定の位置に保持することができる。図３４においては、単一の受信器３４０８が身体装着ユニット３４１０に接続されることが示されているが、別の実施例においては、任意の数の受信器を身体装着ユニット３４１０に接続することができる。雌の取付け部材（例えば、凹部）が身体装着ユニット３４１０に示されており、また雄の取付け部材（例えば、突起）が受信器３４０８に示されているが、別の実施例においては、これを逆に実施することができる。
【０２５３】
図３５は、本明細書に記載する実施例により準備された取付け部材の概略図である。一般的に、機械的な取付け機構、例えば圧力嵌め、または圧縮嵌め、もしくは磁石を含めて、任意の取付け機構を使用することができる。取付け機構を、充電のため（例えば、送信器コイルの所定の距離内に受信器コイルを有するため、および／または、送信器コイルに対して相対的な所定の向きに保持されている受信器コイルのコアを有するため）の所望の向きおよび距離に受信器を置くために寸法設計および位置決めすることができる。図３５は、身体装着ユニット３４１０が磁石３５０２を含んでおり、かつ、受信器３４０８が磁石３５０４を含んでいる実施例を示している。したがって、矢印３５１０によって示されているように、身体装着ユニット３４１０および受信器３４０８を、充電のために磁気引力によって１つにして保持することができる。磁石は、身体装着ユニット３４１０および受信器３４０８の表面に位置していてもよいし、表面の下に位置していてもよい。さらに図３５は、身体装着ユニット３４１０が、細い開口部および身体装着ユニット３４１０内の幅広の部分を有している凹部３５０６を含んでいる別の実施例を示しており、これによって凹部３５０６は、受信器３４０８に設けられているコンプレッションフィッティング３５０８を収容することができる。より細いベース部およびより幅広の突起を有しているコンプレッションフィッティング３５０８が凹部３５０６に嵌合される。コンプレッションフィッティング３５０８は、凹部３５０６よりも僅かに大きくてもよく、また圧縮性材料から形成することができ、それによって、例えば矢印３５１２によって示されているような圧縮を介して凹部３５０６に保持することができる。凹部３５０６が身体装着ユニット３４１０に示されており、またコンプレッションフィッティング３５０８が受信器３４０８に示されているが、別の実施例においては、これを逆に実施することができる。
【０２５４】
したがって、１つまたは複数の身体装着型の充電ユニットと、その身体装着型の充電ユニットによって誘導的に充電または給電することができる１つまたは複数の取り外し可能なウェアラブル電子デバイスと、を含んでいるシステムを提供することができる。身体装着ユニットは、ウェアラブル電子デバイスが存在する場合にのみ電力を伝送することができる。例えば、身体装着ユニットは、本明細書に記載する取付け機構を使用して受信器が取り付けられているという指示を受信することができ、またウェアラブル電子デバイスの取付けまたは取外しに従い、電力の供給を開始および／または停止することができる。
【０２５５】
身体装着型の充電ユニットは、充電を要求するデバイスを検出することができ、またデバイスが身体装着ユニットから所定の距離内に存在する場合にのみ充電電力を伝送することができるが、しかしながら、デバイスは、取付け機構を用いて前述の身体装着ユニットに物理的に取り付けられている必要はない。
【０２５６】
本明細書に記載する実施例を、埋込み型のデバイス、例えば医療用デバイスにおいて使用することができる。電子デバイスが人体に埋め込まれることが増えてきている。それらのデバイスは、デバイスが埋め込まれている人体により多くの利益を提供することができる。それらのデバイスは、電力を要求すると考えられる。大抵の場合、埋込み型の電気デバイスは、耐用年数が限定されているバッテリを含んでいると考えられる。この耐用年数に達してしまえば、そのバッテリを取り外して、新たなバッテリを設置するか、または埋め込むことが必要になる。本明細書に記載する実施例によるワイヤレス充電システムによって給電することができる医療用デバイスには、単に一例ではあるが、脳深部神経刺激器、インプラント式補聴器、人工内耳、心臓ペースメーカ、除細動器、インスリンポンプ、皮下バイオセンサ、薬物インプラントポンプ、埋込み可能な刺激器（例えば、神経、膀胱、脳深部、脊髄）、またはそれらの組合せが含まれる。電力が要求され続けるということは、幾つかの実施例においては、それらのデバイスの有用性を阻害する可能性がある。皮下組織層を再び開く必要なく、埋込み型の電子デバイスのバッテリの再充電を現場で安全に実現することが必要とされている。
【０２５７】
埋込み型の電子デバイスを安全に充電するためのシステムが提供される。電子デバイスは、皮下組織の下に設けることができ、また受信器コイルを含むことができる。送信器コイルを含んでいる送信器を、皮下組織外に設けることができる。送信器コイルのコイルと受信器コイルのコイルとを、共振によって、ワイヤレスで弱く結合させることができる。共振は、弱い共振であってよい。弱い共振は、１００未満のＱ値を有することができる。弱い共振は、７５未満のＱ値を有することができる。弱い共振は、５０未満のＱ値を有することができる。システムは、誘導された磁束を使用することができる。システムは、部分的に誘導された磁束を使用することができる。受信器を、その受信器のその場に通常とどまる温度の２℃の範囲内に維持することができる。システムは、受信器のその場に通常とどまる温度の２℃の範囲内に受信器を維持することができる。受信器コイル、または送信器コイル、または受信器コイルおよび送信器コイルの両方を、磁心を使用して実施することができる。受信器コイル、または送信器コイル、または受信器コイルおよび送信器コイルの両方は、コアの周囲の巻線を含むことができ、またコアを、フェライト部材を使用して実施することができる。送信器コイル、または受信器コイル、または送信器コイルおよび受信器コイルの両方の巻線を、銅線を使用して実施することができる。送信器コイル、または受信器コイル、または送信器コイルおよび受信器コイルの両方の巻線を、リッツ線を使用して実施することができる。埋込み型の電気デバイスは、チタン外皮を含むことができる。送信器は、７５ｋＨｚから１５０ｋＨｚまでの範囲内の周波数で電子デバイスの受信器への伝送を行うことができる。送信器は、１００ｋＨｚから１３０ｋＨｚまでの範囲内の周波数で電子デバイスの受信器への伝送を行うことができる。送信器は、１２５ｋＨｚの範囲内の周波数で電子デバイスの受信器への伝送を行うことができる。送信器を、衣類に取り付けることができる布パッチに収容することができる。送信器を帽子に取り付けることができる。送信器をシャツに取り付けることができる。送信器をパンツに取り付けることができる。送信器をコートに取り付けることができる。送信器をベルトに取り付けることができる。送信器をバンドエイド（登録商標）に取り付けることができる。送信器を接着パッチに取り付けることができる。送信器を再充電することができる。送信器は、取り外し可能かつ再取付け可能であってよい。
【０２５８】
図３６は、本明細書に記載する実施例により準備された、ワイヤレス給電式の埋込み可能なデバイスの概略図である。図３６に示されているシステムは、ユーザの皮膚下の埋込み型のコントローラ３６０２を有している除細動器と、ユーザの心臓に配置された除細動器リード３６１２と、を含んでいる。埋込み型のコントローラ３６０２には、本明細書に記載する実施例による受信器を設けることができ、この受信器は、受信器コイル３６０４を含んでおり、またこの受信器コイル３６０４は、巻線（例えば、リッツ線）が巻かれているロッド状の磁心（例えば、フェライト）を有することができる。例えば、ユーザのシャツのポケット３６０８に配置することができる、または、ユーザに取り付けることができる、および／または、ユーザが装着することができるベースユニット３６１０を設けることができる。ベースユニット３６１０を、本明細書に記載するベースユニットのいずれかの実施例を使用して実施することができ、またベースユニット３６１０は、送信器コイル３６０６を含んでいる送信器を含むことができる。動作中、ベースユニット３６１０は、送信器コイル３６０６から受信器コイル３６０４への電力結合によって、埋込み型のコントローラ３６０２に電力を供給することができる。
【０２５９】
一般的に、本明細書に記載するいずれかのベースユニットおよび／または送信器および／または送信器コイルを使用して、ワイヤレス電力を埋込み型の電子デバイスに供給することができる。一般的に、本明細書に記載するいずれかの受信器および／または受信器コイルを、例えば埋込み型の電子デバイスのバッテリを再充電することができるワイヤレス電力を受信するために、埋込み型の電子デバイスに組み込むことができる、および／または、そのような埋込み型の電子デバイスに取り付けることができる。
【０２６０】
実施例による埋込み可能なデバイスは、皮下に埋め込まれており、かつ、１００ｍＡＨの電流容量を有することができるバッテリを有することができる。バッテリは、３７０ｍＷ／ｈｒの定格充電容量を有することができる。バッテリは、再充電に１時間から２時間を要すると考えられ、また１０年の見込み耐用年数を有することができる。別の実施例においては、埋込み可能なデバイスの他のパラメータを使用することができる。埋込み可能なデバイスは、受信器コイルを含むことができ、その実施例は本明細書において既に説明している。受信器コイルは、磁心と、その磁心に巻かれた巻線と、を有することができる。幾つかの実施例においては、受信器コイルは、７ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍの寸法を有することができるが、しかしながら、別の実施例においては、別の寸法を使用することができる。受信器コイルは、一般的に送信器コイルよりも小さいと考えられる。埋込み型のデバイスは、最大４ｍｍの厚さの１００ｍＡＨのバッテリを含むことができ、また１０年超の機能的な耐用年数を有している。別の実施例においては、別の仕様を使用することができる。実施例による埋込み可能な電子デバイスは、固体薄膜リチウム電池を使用することができ、この場合、容量損失を１，０００サイクル後でも５０％未満にとどめることができる。
【０２６１】
本明細書に記載するワイヤレス電力充電システムを、皮下に埋め込まれたバッテリを安全かつワイヤレスに充電するために使用することができる。再充電ユニット（例えば、本明細書に記載するベースユニット）を、ユーザから離れた位置ではあるが、埋込み型のデバイスの近傍の位置に配置することができる。幾つかの実施例においては、ベースユニットの送信器コイルを、埋込み型の医療用デバイスにおける受信器コイルの見込み位置から５０ｍｍから１００ｍｍの位置に設けることができる。例えば、ベースユニットを、補聴器または他のヘッド装置の充電に使用するために、メガネフレームに取り付けることができる。ベースユニット（例えば、送信器）は、内部バッテリを含むことができ、この内部バッテリは、埋込み可能な電子デバイスにおけるバッテリを充電することができる送信器コイルを介するワイヤレス電力供給のために電力を供給することができる。電力供給を、皮膚または他の組織を介して行うことができる。送信器の内部バッテリを、アイウェアに取り付けられていないときに、もしくは他のベースユニットまたは充電装置（例えば、身体装着型の中継器）の近傍に配置されたときにワイヤレスに充電することができる。
【０２６２】
幾つかの実施例においては、ベースユニットを、埋込み型のデバイスのユーザが装着するパッチまたは他のアクセサリに組み込むことができるか、もしくは埋込み型のデバイスのユーザの衣服に取り付けることができるか、または組み込むことができる。幾つかの実施例においては、送信器コイルのコイル長さを５０ｍｍとすることができるが、しかしながら、別の長さを使用することもできる。幾つかの実施例においては、ベースユニットは、１ワットの電力を供給することができ、また温度上昇を２℃未満に限定することができる。
【０２６３】
幾つかの実施例においては、ベースユニットを枕の下および／または枕内に配置することができる。ベースユニットにおける送信器は、埋込み可能なデバイスにおけるバッテリ（例えば、ユーザの頭部内のバッテリ）を、ユーザが夜間寝ている間に再充電することができる。送信器内部のバッテリをＵＳＢ電源またはＡＣ電源に差し込み、日中に再充電することができる。
【０２６４】
幾つかの実施例においては、送信器を小型のウェアラブルパッチに組み付けることができる。送信器は、衣服に装着された、例えばベルクロ（登録商標）を使用して帽子に取り付けられたパッチを用いて、埋込み型のバッテリを再充電することができる。送信器内部のバッテリをＵＳＢ電源またはＡＣ電源に差し込み、再充電することができる。
【０２６５】
実施例によるベースユニットは、皮下に埋め込まれており、かつ、密封されたチタンケーシングに収容されているバッテリを、幾つかの実施例においては２０％未満の効率損失で、幾つかの実施例においては１０％未満の効率損失で、１００ミクロンのチタンシートを介して再充電することができる。一般的に、ベースユニットと埋込み可能な電子デバイスとの間の見込みワイヤレス電力伝送効率は、幾つかの実施例においては１０％から２０％であると考えられるが、別の実施例においては、別の値の効率を達成することができる。幾つかの実施例においては、１００ｍＷから２００ｍＷの電力伝送率を達成することができる。幾つかの実施例においては、１時間から２時間の見込み再充電時間を達成することができる。
【０２６６】
実施例についての上記の詳細な説明は、網羅的であることを意図したものでも、ワイヤレス電力伝送のための方法およびシステムを上述の厳密な形態に限定することを意図したものでもない。ワイヤレス電力伝送のための方法およびシステムの特定の実施の形態、またそれらの実施例を上記においては説明を目的として行ったが、種々の等価の修正形態も、当業者が認識する限り、システムの範囲内で実現可能である。例えば、プロセスまたはブロックを所定の順序で表したが、代替的な実施の形態は、異なる順序で、複数のオペレーションを有しているルーチンを実行することができるか、または複数のブロックを有しているシステムを使用することができ、また一部のプロセスまたはブロックを除去、移動、追加、分割、結合および／または変更することができる。プロセスまたはブロックを連続して実行されるものとして示している場合もあるが、それらのプロセスまたはブロックを、それとは異なり並行して実行することができるか、または異なる時点に実行することができる。さらに、特定の実施例による、ベースユニット、電子デバイスまたはシステムの１つまたは複数のコンポーネントを、本明細書に記載するいずれかの実施例のベースユニット、電子デバイスまたはシステムのいずれかのコンポーネントと組み合わせて使用することができることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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