JP2008543255A - 電力送信ネットワーク - Google Patents

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Abstract

【課題】
【解決手段】発明は、電力を電流に変換する受信器への電力送信ネットワークに関係する。ネットワークは、第１の領域に、電力を無線で送信する第１のノードを含む。第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある。ネットワークは、第２の領域に電力を無線で送信する第２のノードを含む。第２の領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第１の領域と重なって、重なり領域を定義する。他の実施例に於いて、ネットワークは第１及び第２のノードに繋がって、両ノードに電力を供給する源を含む。また、電力を電流に変換する受信器へ電力を送信する方法に関する。
【選択図】図１

Description

発明の分野
本発明は、無線の電力送信ネットワークに関する。特に、本発明は、重なり領域及び／又は複数のノードを有する無線の電力送信ネットワークに関する。
電力送信ネットワークは、毎日我々の回りにある。最も普通なものは、我々の家及びオフィスビルディング内の交流(ＡＣ)電力ネットワークである。電力会社は、ＡＣ電力を我々に供給するのに、この有線ネットワークを用いる。このネットワークは、ネットワークに直に接続されている装置に大量の電力を供給することができる。
このネットワークの動作の重要な点は、直接接続である。それは、有線接続、即ちプラグ・インの全ての装置に必ずしも可能又は実際的だとは限らない。この一例はビルディング・オートメーション市場の検査によって、見ることができる。
現在、オフィスビルと家の中にエネルギーを蓄えるドライブがある。これは電力をどのように使用されるかを最適化することにより実行される。例として、部屋が占有されない場合に、部屋に灯りをつける必要はない。この問題は部屋に動きセンサを設置することにより、取り組まれ、解決される。所定期間に動きがない場合、灯りが切られる。
この解決に関する問題は、各動きセンサが電力を要求するということである。
これは、各センサがＡＣ電力ネットワークに有線接続されているか、バッテリーを含んでいなければならないことを意味する。これは全ての適用例において実際的ではないかもしれない。各センサはまた、部屋内の灯りの動作を制御する方法を有するに違いない。
現在の傾向は無線センサーを実践することである。しかし、この場合に於ける用語“無線通信”は、装置の通信部分のみを指す。装置用の電力はまだ、ＡＣ電力ネットワーク又はバッテリのような従来の源から得なければならない。
発明の概略
本発明は、各センサ又は装置の有線接続の必要をなくする。装置用の電力は、無線電力ネットワークから得る。この電力は、直接装置に動力を供給するか、又は内蔵電池を再充電するか、容量を増やすのに使用され得る。本発明では、装置は通信及び動力を供給する意味の両方において無線になる。
本発明は、電力を電流に変換する受信器への電力送信ネットワークに関係する。ネットワークは、第１の領域に、電力を無線で送信する第１のノードを含む。第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある。ネットワークは、第２の領域に電力を無線で送信する第２のノードを含む。第２の領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第１の領域と重なって、重なり領域を規定する。
本発明は、電力を電流に変換する受信器への電力送信ネットワークに関係する。ネットワークは、第１の領域にて、電力を無線で送信する第１のノードを含む。第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある。ネットワークは、第２の領域にて、電力を無線で送信する第２のノードを含む。ネットワークは、第１のノードと第２のノードに繋がる源を含み、該源はＲＦ電力送信源が好ましい。電力源は、第１のノードと第２のノードに電力を供給する。
本発明は、電力を電流に変換する受信器へ電力を送信する方法に関する。該方法は、第１の領域にて、第１のノードから電力を無線で送信する工程を有し、第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある。方法は、第２の領域にて、第２のノードから電力を無線で送信する工程を有する。第２の領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第１の領域と重なって、重なり領域を規定する。
本発明は、電力を電流に変換する受信器へ電力を送信する方法に関する。該方法は、第１の領域にて、第１のノードから電力を無線で送信する工程を有する。第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある。方法は、第２の領域にて、第２のノードから電力を無線で送信する工程を有する。第２の領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。第１及び第２のノードに繋がった源から、第１及び第２のノードの電力を供給する工程があり、該源はＲＦ電力送信源が好ましい。
本発明は、少なくとも１つの源(ＲＦ電力送信源が好ましい)、少なくとも１つの送信器、又は少なくとも１つのノードから、電力を電流に変換する受信器への電力送信を制御するコントローラに関する。コントローラは、源、送信器、又はノードに指示を出すプロセッサを含むのが好ましい。コントローラは、ＲＦ電力送信源、送信器、又はノードの電力送信に関する情報を格納するメモリを具えるのが好ましい。
本発明は、電力を電流に変換する受信器へ電力を送信するネットワークに関する。ネットワークは、第１の領域にて、電力を無線で送信する第１の手段を有する。第１の領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。ネットワークは、第２の領域にて、電力を無線で送信する第２の手段を有する。第２の領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第１の領域と重なって、重なり領域を規定する。
本発明は、ＲＦ電力を送信するシステムに関する。システムは、第１の受信領域にて、電力を無線で送信する第１のノードを具える。第１の受信領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。システムは、第２の受信領域にて、電力を無線で送信する第２のノードを具える。第２の受信領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。システムは、第１のノード及び第２のノードに繋がった少なくとも１つのＲＦ電力送信器を具える。システムは、少なくとも１つの受信器を具え、該受信器は第１の受信領域内にあるときは、第１のノードからＲＦ電力を受信し、第２の受信領域内にあるときは、第２のノードからＲＦ電力を受信する。少なくとも１つの受信器は、電力を電流に変換する。
本発明は、電力を送信するシステムに関する。システムは、受信器アンテナを含む受信器を具える。システムは、送信器アンテナを含むＲＦ電力送信器を具え、ＲＦ電力送信器は多分極にＲＦ電力を送信し、受信器はＲＦ電力を電流に変換する。
本発明は、電力を電流に変換する受信器へ、少なくとも１つの源及び／又は少なくとも１つのアンテナが電力を送信するのを制御するコントローラに関する。コントローラは、少なくとも１つの源及び／又は少なくとも１つのアンテナに指示を出す手段を含む。コントローラは、電力送信に関する情報を格納する手段を具える。
発明の詳細な記載
添付の図面とともに、以下の説明から、本発明の完全な理解が得られるであろうし、説明を通して、同じ符号は同じ部分を表す。
以下の説明の目的から、用語“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“頂部”、“底部”及びそれらの派生語は、図面内にて向いているように、発明に関する。しかし、本発明は正反対に特に特定される場合を除き、種々の代替変形例及び工程順序を想定していることが理解されるだろう。また、添付の図面に示され及び以下の明細書に記載された特定の装置及び工程は、単なる本発明の実施例である。従って、ここで開示された実施例に関する特定の寸法及び他の物理的な特性は、これに限定されると考えるべきではない。
図面に関して、同じ符号は、数枚の図面を通して類似又は同様の部分を指し、電力を電流に変換する受信器(12)に電力を送信するネットワーク(10)が示されている。ネットワーク(10)は、第１の領域(26)に電力を無線で送信する第１のノード(14)を具える。第１の領域(26)には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。ネットワーク(10)は、第２の領域(28)にて、電力を無線で送信する第２のノード(16)を有する。第２の領域(28)には、最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第１の領域(26)と重なって、重なり領域を規定する。
第１及び第２のノード(14)(16)は、互いに干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで電力を無線で送信するのが好ましい。
ノードは、エネルギー、好ましくはＲＦ波を発散する地点である。ノードは、受信領域の外(或いは、他の受信領域内)にある送信器と繋がったアンテナ(23)、受信領域の内側にある送信器(20)と繋がったアンテナ(23)、又はアンテナと送信器を含むユニットを含む。ノードはまた、コントローラ(36)を含む。
ネットワーク(10)は、第１のノード(14)及び／又は第２のノード(16)の周波数又は極性又はパルスを制御する少なくとも１つのコントローラ(36)を含むのが好ましい。１以上のコントローラ(36)がある場合、少なくとも１つのコントローラ(36)は、少なくとも１つの他のコントローラ(36)と通信するのが好ましい。
ネットワーク(10)は、第１の領域(26)と重なる最小の電場強さ又は磁場強さを有する第３の領域(30)を有する第３のノード(18)を有するのが好ましい。ネットワーク(10)は、第２の領域(28)と重なる最小の電場強さ又は磁場強さを有する第４の領域(32)を有する第４のノード(24)を有するのが好ましく、第１、第２、第３及び第４のノード(14)(16)(18)(24)は、例えば表２に示すような互いに干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで電力を無線で送信するのが好ましい。
各ノードは発信器(20)及びアンテナ(22)を含むのが好ましい。各コントローラ(36)は、アンテナ(22)及び／又は関連するノードの発信器(20)と繋がっているのが好ましい。
各コントローラ(36)はメモリ(40)及びメモリ(40)と繋がるＣＰＵ又はＭＣＵ(38)を有するのが好ましい。
本発明は、電力を電流に変換する受信器(12)へ電力を送信するネットワーク(10)に関する。ネットワーク(10)は、第１の領域(26)に電力を無線で送信する第１のノード(14)を含む。第１の領域(26)には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。ネットワーク(10)は、第２の領域(28)に電力を無線で送信する第２のノード(16)を含む。第２の領域(28)には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。
ネットワーク(10)は、第１及び第２のノード(14)(16)に繋がってノードに電力を供給する源(34)を含み、源(34)はＲＦ電力源であるのが好ましい。
第１の領域(26)及び第２の領域(28)は重なるのが好ましい。ネットワーク(10)は、源(34)に繋がって第１のノード及び第２のノード(14)(16)による電力送信を制御するコントローラ(36)を含み、第１のノード及び第２のノード(14)(16)によって送信される電力の位相相殺(phase cancellation)が制御される。ネットワーク(10)は、源(34)に繋がる関連した領域を有する少なくとも１つの更なるノードを含むのが好ましい。
ネットワーク(10)は、少なくとも１つの源(34)を有するのが好ましく、各源は夫々のノード及びコントローラ(36)を有し、コントローラ(36)は互いに繋がっている。コントローラ(36)は、ノードからの無線の電力送信を制御する源(34)に繋がっているのが好ましい。
ノードは、例えば表２に示すような互いに干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで電力を無線で送信するのが好ましい。
本発明は、電力を電流に変換する受信器(12)に電力を送信する方法に関する。方法は、第１の領域(26)内の第１のノード(14)から電力を無線で送信する工程を有し、第１の領域(26)には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。方法は、第２の領域(28)内の第２のノード(16)から電力を無線で送信する工程を有する。第２の領域(28)には、最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第１の領域(26)と重なって、重なり領域を規定する。
第２のノード(16)から電力を無線で送信する工程は、第１のノード(14)からの電力送信に干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで、第２のノード(16)から電力を無線で送信する工程を有する。第１のノード(14)はまた、電力送信をパルス化する。
本発明は、電力を電流に変換する受信器(12)へ電力を送信する方法に関する。
方法は、第１の領域(26)内の第１のノード(14)から電力を無線で送信する工程を含む。第１の領域(26)には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。方法は、第２の領域(28)内の第２のノード(16)から電力を無線で送信する工程を有する。第２の領域(28)には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。方法は、第１及び第２のノード(14)(16)に繋がったＲＦ電力送信源(34)から第１及び第２のノード(14)(16)に電力を供給する工程があり、ＲＦ電力送信源は、ＲＦ電力送信源であるのが好ましい。
第２のノード(16)から電力を無線で送信する工程は、第１のノード(14)からの電力送信に干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで、第２のノード(16)から電力を無線で送信する工程を有するのが好ましい。第１のノード(14)はまた、電力送信をパルス化する。
源(34)に繋がったコントローラ(36)を用いて、第１のノード及び第２のノード(14)(16)によって送信される電力の周波数、分極又はパルスを制御する工程があるのが好ましい。
本発明は、少なくとも１つの源(34)(ＲＦ電力送信源が好ましい)、少なくとも１つのノード、又は少なくとも１つの送信器(20)の、電力を電流に変換する受信器(12)への電力送信を制御するコントローラ(36)に関する。コントローラ(36)は、源(34)、ノード、又は送信器(20)に指示を出すプロセッサ(38)を具えるのが好ましい。コントローラ(36)は、源(34)、ノード、又は送信器(20)の電力送信に関する情報を格納するメモリ(40)を具えるのが好ましい。コントローラ(36)は例えばトランシーバ(44)を介してプロセッサ(38)に繋がるアンテナ(23)を含み、該アンテナ(23)を介して指示が源(34)に送られる。
本発明は、電力を電流に変換する受信器に電力を送信するネットワークに関する。ネットワークは、第１の領域に電力を無線で送信する第１の手段を具える。第１の領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。ネットワークは、第２の領域に電力を無線で送信する第２の手段を具える。第２の領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第１の領域と重なって、重なり領域を規定する。第１の手段は、第１のノードを含み、第２の手段は、第２のノードを含むのが好ましい。
本発明は、ＲＦ電力を送信するシステムに関する。システムは、第１の受信領域(26)にて、電力を無線で送信する第１のノード(14)を含む。第１の領域(26)には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。システムは、第２の受信領域(28)にて、電力を無線で送信する第２のノード(16)を含む。第２の受信領域(28)には、最小の電場強さ又は磁場強さがある。システムは、第１のノード(14)及び第２のノード(16)に繋がった少なくとも１つの源を具え、該源はＲＦ電力送信源であるのが好ましい。システムは少なくとも１つの受信器(12)を含み、該受信器(12)は第１の受信領域(26)内にあるときは、第１のノード(14)からＲＦ電力を受信し、第２の受信領域(28)内にあるときは、第２のノード(16)からＲＦ電力を受信する。少なくとも１つの受信器(12)は、電力を電流に変換する。
第１の受信領域(26)及び第２の受信領域(28)は重なって、重なり領域を規定するのが好ましい。
受信器(12)は、重なり領域にて、第１のノード(14)及び第２のノード(16)からＲＦ電力を受信する。第１のノード(14)及び第２のノード(16)は、多数の周波数、極性及び／又はパルスで電力を送信するのが好ましい。ＲＦ電力はデータを含まないのが好ましい。ＲＦ電力は、少なくとも１つのバッテリを充電するのに用いられるのが好ましい。ＲＦ電力は、少なくとも１つの装置を駆動するのに用いられるのが好ましい。
本発明は、電力を送信するシステムに関する。システムは、受信器アンテナ(22)を有する受信器(12)を含む。システムは、送信器アンテナを有するＲＦ電力送信器を含み、該ＲＦ電力送信器は、多数の極性にてＲＦ電力を送信し、受信器はＲＦ電力を電流に変換する。
本発明は、少なくとも１つの源及び／又は少なくとも１つのアンテナ(22)から、電力を電流に変換する受信器(12)への電力送信を制御するコントローラ(36)に関する。コントローラ(36)は、少なくとも１つの源及び／又は少なくとも１つのアンテナ(22)に指示を出す手段を具える。コントローラ(36)は、電力送信に関する情報を格納する手段を具える。
指示を出す手段は、プロセッサー(38)であるのが好ましい。情報を格納する手段は、メモリ(40)であるのが好ましい。コントローラ(36)は更に、プロセッサ(38)に繋がる通信アンテナ(23)を含むのが好ましく、該通信アンテナを通じて指示が送られる。
特に、本発明の動作に於いて、無線周波数(ＲＦ)エネルギーを使う据え付け及び移動装置に電力を供給する為に、例えば携帯電話ネットワークに似たインフラストラクチャを構築するのが望ましい。ネットワーク(インフラストラクチャ)は様々な形式をとることができる。
図１を参照して、本発明によるネットワーク(10)は、第１の領域(26)に電力を供給する第１のノード(14)(送信器ＴＸ１を用いて実行される)を具える。第２のノード(16)(送信器ＴＸ２を用いて実行される)は、第２の領域(28)に電力を供給する。
図１のＴＸ１及びＴＸ２が、ＲＦ送信器及びアンテナ(22)を含むのは注目されるべきである。特に送信器(20)が多数のアンテナ(22)を駆動している場合、以下の図は同じ送信器(20)ブロックを使用してもよいし、又は送信器(20)及びアンテナ(22)を分離してもよい。
多数のアンテナを運転する場合、送信器(20)は源又、即ちＲＦ電力送信源と呼ばれ、スイッチ、スプリッター又は電力の経路を決める他の装置を含む。
図１の構成により、ＴＸ１は、受信器の受信領域(第１の領域(26))内にある受信器(12)を有する装置に電力を送ることができ、ＴＸ２は、受信器の受信領域(第２の領域(28))内にある受信器(12)を有する装置に電力を送ることができる。
電力が供給されるべき装置は、第１の領域(26)から第２の領域(28)へ、及び逆に移動する同じ装置である。更に、ネットワーク(10)によって、１以上の装置、例えば各受信領域内の装置に電力が供給される。
更に、各受信領域内にて、１以上の装置に電力が供給されてもよい。例えば、図１に示すように、第１の装置は第１の受信器ＲＸ１を含み、第２の装置は第２の受信器ＲＸ２を含み、第３の装置は第３の受信器ＲＸ３を含む。受信器(12)、ＲＸ１、ＲＸ２などはアンテナ(22)を含む。
受信領域は、最小の電場強さ又は磁場強さにて規定される。例として、第１の領域(26)は、ＴＸ１によって発生した電界強さが１メートル当たり２ボルト(２Ｖ／ｍ)大きな領域として規定される。
図２を参照して、第１の受信領域(26)及び第２の受信領域(28)は重なって、１つの送信器(20)から、どの受信領域よりも広い領域に電力を供給する。重なり領域に於いて、装置は両方の送信器から電力を受け取る。例えば、示された位置では、ＲＸ３はＴＸ１とＴＸ２の両方から電力を受け取る。
図３を参照して、第１の領域(26)乃至第４の領域(32)は、それらが互いに重なるように配備される。これにより、どの個々の受信領域(26、28、30及び32)よりも大きい必要な受信領域(33)が形成される。ネットワーク(10)の実行に要求される受信領域(33)によって、各受信領域は１又は２以上の他の受信領域と重なる(又は重ならない)ことが注目されるべきである。
この配置では、領域の重なりによって、各受信器(12)は１以上の送信器(20)によって電力が供給される。２台以上の送信器(20)が所定の地点にて領域を決定するのに用いられる最小値よりも大きな電界強さを生成することができるとき、領域の重なりが生じる。例として、第３の受信器ＲＸ３はＴＸ１及び第３の送信器ＴＸ３の両方から電力を受け取るだろう。
領域の融合は、永久に拡大して、より大きな必要な受信領域(33)及び別の全面的な受信配置(即ち、円以外の)をカバーする。
携帯電話ネットワークでは、領域が重なっているのは、ネットワーク性能には、不利である。しかし、ＲＦ電力の送信では、領域の重なりはネットワーク(10)の性能には不利ではない。携帯電話ネットワークは、データ衝突に起因する重なりに関する問題を持っている。ＲＦ電力ネットワーク中のデータ不足により、この問題のない重なり領域が可能となる。
しかしながら、生じる１つの問題は位相相殺である。これは、２つの電磁気波(ＥＭ)が破壊的に干渉する場合に引き起こされる。この干渉は、デッドスポットを引き起こし得る。デッドスポットとは、電界強さが所定の最小値未満の領域である。位相相殺は、受信領域内のデッドスポットを引き起こし得る。
例として、図４を参照すると、送信器(20)が２０フィートで受信器(12)に必要な電界強さを供給することができるべきであると推測することができる。
受信器(12)を含む装置が送信器(20)から半径２０フィートでテストされる場合、装置が２０フィートで作動することが判るだろう。しかし、７フィートと１１フィートの間に、装置を作動させるには、電界強さが低すぎる領域がある。この領域が、デッドスポット(38)と名付けられる。
この問題に取り組む(combat)幾つかの方法がある。単一の携帯電話ネットワークに似た１つの方法は、異なる周波数又はチャンネルの重なり領域の送信器(20)を有することである。別の解は、水平方向と垂直方向のような異なる極性上の重なり領域の送信器(20)を持つことである。表１は、図３のネットワーク(10)が如何にデッドスポットを緩和するために実行されたかを概説する。
Figure 2008543255
 重なり受信領域の極性を取らない一方、アンテナ(22)が水平方向から垂直方向に繰り返し切り替わるように、所定の受信領域(26)(28)(30)(32)にてアンテナ(22)の極性を変えることも可能である。これを達成すべく、コントローラ(36)がネットワーク(10)に導入されて、図５に示すように、送信器(20)及び／又はアンテナ(22)の動作を監視する。
図６は、コントローラ(36)の適切な実施例を示す。コントローラ(36)の１つの実施例は、中央処理ユニット(ＣＰＵ)又はマイクロコントローラユニット(ＭＣＵ)及びメモリ(40)を含む。これはマイクロプロセッサ又は単に標準的なコンピュータを用いて実施される。コントローラの出力は、各送信器(20)及び／又はアンテナ(22)に通じる。各送信器(20)及び／又はアンテナ(22)はデータを受信し及び／又は送信し、且つ所望の効果を実行する手段を含む。
コントローラ(36)からの通信リンクは、有線接続又は無線リンクを用いて、実行される。無線リンクが用いられるときは、コントローラ(36)はトランシーバ(44)及び通信アンテナ(23)を含む。各送信器(20)及び／又はアンテナ(22)はまた、トランシーバ及び通信アンテナ(23)を含んで、データを受信し送信する。
図１４を参照して、切換方法を実行する他の方法は、コントローラ(36)を各送信器ユニット、即ちノード(14)(16)等に一体化することである。コントローラ(36)は、有線接続を介して、又は無線リンクを用いることによって通信する。各コントローラ(36)のＭＣＵ又はＣＰＵは、データを受信し及び送信し、送信器(20)及び／又はアンテナ(22)と通信することにより、所望の効果を実践する。
単独又は各送信器ユニット、即ちノード(14)(16)等に一体化されるの何れかでコントローラ(36)を具える追加機能性により、デッドスポットを除去する、より精巧な方法が可能になる。
コントローラ(36)を導入することによって、各領域は他の動作についての知識がある。この理由から、領域の周波数、極性及び／又は形状を変えることができる。また、各送信器(20)をオン及びオフにし、パルスネットワーク(10)を形成することが可能になる。
次のテーブルは、図５及び図１４のネットワークを使用して、デッドスポットを除去する少数の可能性のある方法を要約する。
Figure 2008543255
例として、図５のネットワーク(10)は原子力発電所にて、侵入者を感知するパラメータセンサに電力を供給するにに使用される。４つの発信機ＴＸ１、ＴＸ２、ＴＸ３、ＴＸ４はフェンスライン全体(要求された受信領域(33))に亘る受信領域を提供するように配置される。アンテナ(22)は、タワー上に取り付けられて、方向性の、又は全方向性のパターンを生成する。各重なった受信領域(26)(28)(30)(32)は、個別のチャンネル上に置かれてもよい。
チャンネル周波数は、干渉を回避するために十分に遠くに別々に間隔を置かれるべきであるが、各送信器(20)について同じアンテナ(22)設計が用いられるように、チャンネルは十分に近いことを維持することは有益である。
本発明の他の実施例は図１５に示される。ネットワーク(10)内にて、１台の送信器(20)が多数のアンテナ(22)に給電する。図示されるように、受信領域(26)(28)は重なっていなくても、又は重なっていてもよい。
図１６に示されるように、送信器は受信領域(26)内に含まれていてもよい。ネットワーク(10)は図７に示されるような更なる受信領域(30)(32)を含むように、拡張されてもよい。
アンテナ(22)への電力の分配は、多数の方法で遂行することができる。１つの方法は図７に示されるような並列の供給システムを含む。並列の供給システムは、送信器(20)と電力の経路を決める装置(48)を統合することにより実行される。電力スプリッタからの各出力は、受信領域(26)(28)(30)(32)に関するアンテナ(22)に接続される。
ネットワーク(10)は、次にはデッドスポットを引き起こす位相相殺に悩まされるだろう。
この問題を緩和する１つの方法は、米国仮特許出願第60/656,165号に開示されたのに近似した方法を用いることであり、該仮特許出願の内容は、引用を持って本願への記載加入とする。該出願は、送信器(20)をパルス化して、受信器(12)の効率を良くするのを手助けすることを記載する。
このパルス化方法も、ネットワーク(10)について使用して、デッドスポットを除去するのを手助けすることができる。
１つの送信器(20)を具えたパルス化ネットワーク(10)の例は、図８に示される。
コントローラ(36)は、送信器(20)の出力を制御して、各アンテナ(22)に連続してパルスを送り、所定時間に１本のアンテナ(22)だけが作動するようにするか、重なった受信領域のアンテナ(22)を同時に作動させないが、重なっていない受信領域のアンテナ(22)を同時に作動させるようなパターンで制御する。所定領域の１本のアンテナ(22)だけが所定時間に作動するので、位相相殺は領域が重なることにより生じない。
受信領域内の対象物からの反射によって引き起こされた位相相殺がまだある。しかし、この方法は、反射によって引き起こされた位相相殺の影響を最小化する、何故なら電界が受信器(12)上の入射角を絶えず変更しているからである。
例として、図８では、受信領域(26)がアクティブであるときは、ＲＸ４は左上から電界を受信し、受信領域(28)がアクティブであるときは、ＲＸ４は右上から電界を受信し、受信領域(30)がアクティブであるときは、ＲＸ４は左下から電界を受信し、受信領域(32)がアクティブであるときは、ＲＸ４は右下から電界を受信する。従って、ＲＸ４が反射により、受信領域(30)のデッドスポット内にあるときは、受信領域(32)のデッドスポット内にはいないだろう。これは、この位置に於いて、受信器(12)がシステムから電力を捉えることを意味する。
このシステムにより軽減される他の問題は、多数の受信器(12)によって引き起こされる影である。影は、受信器(12)が作動している送信器(20)又はアンテナ(22)に対して、他の受信器(12)の背後に位置しているときに生じる。送信器(20)又はアンテナ(22)に最も近い受信器(12)は、送信器(20)又はアンテナ(22)に対して、そのような角度で利用可能な電力の大部分を捉える。これは、背後にある受信器(12)が殆ど又は全く電力を受信しないことを意味する。
この例は、図８に示される。受信領域(28)がアクティブであれば、ＲＸ２はＲＸ５に影を投げかけ、ＲＸ５は殆ど又は全く電力を受信しない。パルス化を用いるネットワーク(10)を使用することで、この問題は軽減される。受信領域(28)では、ＲＸ５はアンテナ(22)から殆ど又は全く電力を受信しないが、受信領域(32)がアクティブになるときは、ＲＸ５は電力を受信するだろう。
図８のコントローラ(36)がアンテナ(22)の周波数、極性又は放射パターンを変えるのに用いられることは注目すべきである。さらに、もし有利であると分かれば、コントローラ(36)は送信器(20)内へ統合され得る。コントローラ(36)は、送信器(20)及び／又はアンテナ(22)の両方と通信する。
図８に示すネットワーク(10)に似ているテストネットワーク(10)は、ＲＦ電力ネットワーク用に構築された。図９に示すように、受信領域は、２６.５フット×１８.５の部屋(42)として定義される。
テストネットワーク(10)用の種々のアンテナは、個々の受信領域を決定すると評価された。実施されたテストネットワーク(10)では、パッチアンテナ(46)が使用された。図１０は、パッチアンテナ(46)用の受信領域(50)を示す。送信器(20)の電力レベルを増加させることにより、より広い受信領域(50)が得られる。電力の増加とともに、受信領域(50)は一般的な形状を保つだろう、しかし、寸法は増加するだろう。
図１１は、１つの隅に於ける１つのパッチアンテナ(46)によって付与される受信領域を示す。図１１に示すように、部分的な受信領域だけが得られる。
よりよい受信領域を付与するように、テストネットワーク(10)は各隅にパッチアンテナ(46)を有し、殆ど部屋(42)全体に亘る受信領域を付与した。４本のパッチ・アンテナ(46)は同じであった。
図１２は、各隅にパッチアンテナ(46)を有するテストネットワーク(10)により達成された受信領域を示す。殆ど全体が受信領域となった。菱形のハッチ部分は、４つ全ての受信領域が重なる部分である。チェックのハッチ部分は、３つの受信領域が重なる部分であり、その一方、対角線上のハッチ部分は、２つの受信領域が重なる部分である。白い領域は、１つの受信領域のみがある領域である。
テストネットワーク(10)は、図８に示すように、１つの送信器(20)を用いて実施された。送信器(20)は部屋/建物ＡＣメインからその電力を受け取ったが、バッテリーパックのような他の電源手段(源)によっても実行することができた。
送信器(20)は１局４連スイッチを一体に有する。送信器(20)の動作は、コントローラ(36)により監視され、マイクロコントローラを用いて実施された。各スイッチの出力は、同軸ケーブルを使用して、個々のアンテナ(46)に接続された。コントローラ(36)は４本の周辺アンテナ(46)によって送信器(20)の出力を切り換えるのに用いられ、各アンテナ(46)からパルス波形を生成する。その実行により、以前に記述された理由から、影の効果が減少し、デッドスポットが殆ど無いことを示した。
より広い受信領域が必要な場合、以前に記載されたネットワーク(10)はより多くのアンテナ(22)を含めるべく拡張してもよいし、又は図７及び／又は図８に示されるネットワーク(10)が繰り返されてもよい。図１３は、図８に示すネットワーク(10)の繰り返しを示す。以前に記載された周波数、極性、及びパルス解が、コントローラ(36)を用いるこのネットワークに適用されて、干渉を緩和する。例として、パルス化方法が使用される場合、ネットワーク(10)は、重ならない領域が同時にエネルギーを与えられるように、設計されることができる。
発明が説明の目的から、上記の実施例にて詳細に説明されてきたが、そのような詳細な説明は単に説明の目的であって、以下の請求の範囲に記載されたものを除き、発明の精神及び範囲から離れることなく、当業者によって変更が為され得ることは理解されるだろう。
添付の図面に於いて、本発明の好ましい実施例及び本発明を実行する好ましい方法が記載されている。
多数の受信領域を有する電力ネットワークを示し、受信領域は重ならない。 多数の受信領域を有する電力ネットワークを示し、少なくとも２つの受信領域が重なる。 多数の受信領域を結合して、一層大きな受信領域を提供する電力ネットワークを示す。 受信領域内のデッドスポットを示す。 コントローラを用いて実施される電力ネットワークを示す。 考えられるコントローラの２つのブロック図である。 多数の受信領域を生成するのに用いられる多数のアンテナを有する源を具えた電力ネットワークを示す。 多数の受信領域を生成するのに用いられる多数のアンテナを有するコントローラ及び源を具えた電力ネットワークを示す。 電力ネットワークを実行する部屋を示す。 図９に示す部屋のパッチアンテナ受信領域を示す。 １つの隅に１つのパッチアンテナを有する図９に示す部屋の受信領域を示す。 図９に示す部屋内の電力ネットワークを示す。 多数の受信領域を生成するのに用いられる多数の送信器、多数のコントローラ、多数のアンテナを具えた電力ネットワークを示す。 多数の受信領域を生成するのに用いられる一体化されたコントローラを有する多数の送信器を具えた電力ネットワークを示す。 多数の受信領域を生成するのに用いられる多数のアンテナを有する１つの送信器を具える電力ネットワークを示す。 多数の受信領域を生成するのに用いられる多数のアンテナを有する１つの送信器を具える電力ネットワークを示す。

Claims (38)

  1. 電力を電流に変換する受信器へ電力を送信するネットワークであって、 第１の領域に、電力を無線で送信し、第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある第１のノードと、
    第２の領域に電力を無線で送信する第２のノードを具え、
    第２の領域には、最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第１の領域と重なって、重なり領域を規定するネットワーク。
  2. 第１及び第２のノードは、互いに干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで電力を無線で送信する、請求項１に記載のネットワーク。
  3. 第１及び第２のノードの少なくとも１つの周波数、又は極性、又はパルスを制御する少なくとも１つのコントローラを有する、請求項２に記載のネットワーク。
  4. １以上のコントローラがあり、少なくとも１つのコントローラは、他の少なくとも１つのコントローラと通信する、請求項３に記載のネットワーク。
  5. 最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第１の領域と重なる第３の領域を有する第３のノードを含む、請求項４に記載のネットワーク。
  6. 最小の電場強さ又は磁場強さがあり、第２の領域と重なる第４の領域を有する第４のノードを含み、第１、第２、第３及び第４のノードは、互いに干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで電力を無線で送信する、請求項５に記載のネットワーク。
  7. 各ノードは、送信器及びアンテナを含む、請求項６に記載のネットワーク。
  8. 各コントローラは、関連するノードのアンテナ又は送信器と繋がる、請求項７に記載のネットワーク。
  9. 各コントローラは、メモリ及びメモリと繋がるＣＰＵ又はＭＰＵを有する、請求項８に記載のネットワーク。
  10. 電力を電流に変換する受信器へ電力を送信するネットワークであって、
    第１の領域に、電力を無線で送信し、第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある第１のノードと、
    第２の領域に、電力を無線で送信し、第２の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある第２のノードと、
    第１及び第２のノードに繋がって、両ノードに電力を供給する源を具えるネットワーク。
  11. 第１の領域と第２の領域は重なる、請求項１０に記載のネットワーク。
  12. 源に繋がり、第１及び第２のノードによって送信された電力の位相相殺が制御されるように、第１のノード及び第２のノードによる電力送信を制御するコントローラを含む、請求項１１に記載のネットワーク。
  13. 更なる複数のノードを有し、各ノードは関連する領域を有して、源に繋がっている、請求項１２に記載のネットワーク。
  14. 各ノードはアンテナを有する、請求項１３に記載のネットワーク。
  15. 更なる複数の源を有し、各源は関連するノード及びコントローラを有し、コントローラは互いに繋がっている、請求項１４に記載のネットワーク。
  16. コントローラは源に繋がって、互いに干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスでノードからの電力の無線送信を制御する、請求項１５に記載のネットワーク。
  17. ノードは互いに干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで電力を無線で送信する、請求項１６に記載のネットワーク。
  18. 電力を電流に変換する受信器へ電力を送信する方法であって、
    第１の領域内の第１のノードから、電力を無線で送信し、第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある工程と、
    第２の領域内の第２のノードから、電力を無線で送信し、第２の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある工程を有し、
    第２の領域は第１の領域と重なって重なり領域を規定する方法。
  19. 第２のノードから、電力を無線で送信する工程は、第１のノードからの電力送信に干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで第２のノードから電力を無線で送信する、請求項１８に記載の方法。
  20. 電力を電流に変換する受信器へ電力を送信する方法であって、
    第１の領域内の第１のノードから、電力を無線で送信し、第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある工程と、
    第２の領域内の第２のノードから、電力を無線で送信し、第２の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある工程と、
    第１及び第２のノードに繋がった源から電力を第１及び第２のノードに供給する工程を有する方法。
  21. 第２のノードから、電力を無線で送信する工程は、第１のノードからの電力送信に干渉しない異なる周波数、又は異なる分極又はパルスで第２のノードから電力を無線で送信する、請求項２０に記載の方法。
  22. 源に繋がったコントローラを用いて、第１のノード及び第２のノードによって電力が送信されるとき、周波数又は極性を制御する工程を有する、請求項２１に記載の方法。
  23. 少なくとも１つの源及び／又は１つのアンテナが、電力を電流に変換する受信器へ電力を送信するのを制御するコントローラであって、
    源及び／又はアンテナに指示を出すプロセッサと、
    源の電力送信に関する情報を格納するメモリを具えるコントローラ。
  24. プロセッサに繋がるアンテナを含み、指示はプロセッサを通って源及び／又はアンテナに送られて、源及び／又はアンテナを制御する、請求項２３に記載のコントローラ。
  25. 電力を電流に変換する受信器へ電力を送信するネットワークであって、
    第１の領域内にて電力を無線で送信し、第１の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある第１の手段と、
    第２の領域内にて電力を無線で送信し、第２の領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある第２の手段を有し、
    第２の領域は第１の領域と重なって重なり領域を規定するネットワーク。
  26. 第１の手段は、第１のノードを有し、第２の手段は、第２のノードを有する、請求項２５に記載のネットワーク。
  27. ＲＦ電力を送信するシステムであって、
    第１の受信領域内にて電力を無線で送信し、第１の受信領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある第１のノードと、
    第２の受信領域内にて電力を無線で送信し、第２の受信領域には最小の電場強さ又は磁場強さがある第２のノードと、
    第１のノード及び第２のノードに繋がる少なくとも１つの源と、
    少なくとも１つの受信器とを具え、
    受信器は、少なくとも１台の受信器が第１の受信領域内にあるときは、第１のノードからＲＦ電力を受信し、少なくとも１台の受信器が第２の受信領域内にあるときは、第２のノードからＲＦ電力を受信し、
    少なくとも１台の受信器は、電力を電流に変換するシステム。
  28. 第１の受信領域と第２の受信領域は重なって、重なり領域を規定する、請求項２７に記載のシステム。
  29. 受信器は、重なり領域にて第１のノード及び第２のノードからＲＦ電力を受信する、請求項２８に記載のシステム。
  30. 第１のノード及び第２のノードは、多数の周波数、極性及び／又はパルスで電力を送信する、請求項２９に記載のシステム。
  31. ＲＦ電力は、データを含まない、請求項３０に記載のシステム。
  32. ＲＦ電力は、少なくとも１つのバッテリを充電するのに用いられる、請求項３１に記載のシステム。
  33. ＲＦ電力は、少なくとも１つの装置に電力を与えるのに用いられる、請求項３２に記載のシステム。
  34. 電力を送信するシステムであって、
    受信器アンテナを有する受信器と、
    送信器アンテナを有するＲＦ電力送信器とを具え、
    ＲＦ電力送信器は、多数の極性でＲＦ電力を送信し、
    受信器は、ＲＦ電力を直流に変換するシステム。
  35. 少なくとも１つの源及び／又は１つのアンテナが、電力を電流に変換する受信器へ電力を送信するのを制御するコントローラであって、
    少なくとも１つの源及び／又は少なくとも１つのアンテナに指示を出す手段と、
    電力送信に関する情報を格納する手段を具えるコントローラ。
  36. 指示を出す手段は、プロセッサである、請求項３５に記載のコントローラ。
  37. 情報を格納する手段は、メモリである、請求項３６に記載のコントローラ。
  38. 更に、プロセッサに繋がった通信アンテナを含み、指示が通信アンテナを通って送られる、請求項３７に記載のコントローラ。
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