JP2018506252A - ワイヤレス電力伝送のためのシステムおよび方法 - Google Patents

ワイヤレス電力伝送のためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

本明細書に記載される実施形態は、電力伝送信号（例えば、無線周波数（RF）信号波）を送信して３次元エネルギーポケットを生じさせる送信機を含む。少なくとも１つの受信機を電子デバイスに接続または一体化し、エネルギーポケットから電力を受信することができる。送信機は、通信媒体を用いて３次元空間における少なくとも１つの受信機を位置特定することができる。送信機は、少なくとも１つの受信機の各々の周りにエネルギーポケットが生じるように波形を生成する。送信機は、アルゴリズムを用いて３次元において波形を方向付け、波形の焦点を合わせ、波形を制御する。受信機は、送信信号を、電子デバイスに電力供給するための電気に変換することができる。ワイヤレス電力伝送のための実施形態は、配線なしで複数の電力デバイスに電力供給し、これらの複数の電力デバイスに充電することを可能にすることができる。

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１３年５月１０日に出願された、「Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ Ｆｏｒ Ｐｏｃｋｅｔ−Ｆｏｒｍｉｎｇ」と題する米国非仮特許出願第１３／８９１，４３０号の一部継続出願であり、２０１２年１０月３１日に出願された「Ｓｃａｌａｂｌｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ Ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／７２０，７９８号、２０１２年７月６日に出願された、「Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ Ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／６６８，７９９号、および２０１２年７月３１日に出願された、「Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ Ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／６７７，７０６号の優先権を主張する。それらの全内容が、参照により全体として本明細書に援用される。
[0002] 本出願は、２０１３年６月２４日に出願された、「Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｐｏｃｋｅｔ−Ｆｏｒｍｉｎｇ」と題する米国非仮特許出願第１３／９２５，４６９号の一部継続出願であり、その全内容が、参照により全体として本明細書に援用される。
[0003] 本出願は、２０１３年７月１９日に出願された、「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｐｏｃｋｅｔ−Ｆｏｒｍｉｎｇ」と題する米国非仮特許出願第１３／９４６，０８２号の一部継続出願であり、その全内容が、参照により全体として本明細書に援用される。
[0004] 本出願は、２０１３年５月１０日に出願された、「Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国非仮特許出願第１３／８９１，３９９号の一部継続出願であり、２０１２年１０月３１日に出願された、「Ｓｃａｌａｂｌｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ Ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／７２０，７９８号、２０１２年７月６日に出願された、「Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ Ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／６６８，７９９号、および２０１２年７月３１日に出願された、「Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ Ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／６７７，７０６号の優先権を主張する。それらの全内容が、参照により全体として本明細書に援用される。
[0005] 本出願は、２０１３年５月１０日に出願された、「Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国非仮特許出願第１３／８９１，４４５号の一部継続出願であり、２０１２年１０月３１日に出願された、「Ｓｃａｌａｂｌｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ Ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／７２０，７９８号、２０１２年７月６日に出願された、「Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ Ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／６６８，７９９号、および２０１２年７月３１日に出願された、「Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ Ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国仮特許出願第６１／６７７，７０６号の優先権を主張する。それらの全内容が、参照により全体として本明細書に援用される。
[0006] 本出願は、２０１３年６月２５日に出願された、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｒａｎｇｅ」と題する米国非仮特許出願第１３／９２６，０２０号の一部継続出願であり、その全内容が、参照により全体として本明細書に援用される。
[0007] 本出願は、２０１４年５月２３日に出願された、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国非仮特許出願第１４／２８６，２４３号の一部継続出願であり、その出願は、参照により全体として本明細書に援用される。
[0008] 本出願は、２０１４年１２月７日に出願された、「Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国非仮特許出願第１４／５８３，６２５号、２０１４年１２月７日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｐｏｃｋｅｔ−Ｆｏｒｍｉｎｇ」と題する米国非仮特許出願第１４／５８３，６３０号、２０１４年１２月７日に出願された「Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国非仮特許出願第１４／５８３，６３４号、２０１４年１２月７日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｐｏｃｋｅｔ−Ｆｏｒｍｉｎｇ」と題する米国非仮特許出願第１４／５８３，６４０号、２０１４年１２月７日に出願された「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｒａｎｇｅ」と題する米国非仮特許出願第１４／５８３，６４１号、２０１４年１２月２７日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ３ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｐｏｃｋｅｔ−Ｆｏｒｍｉｎｇ」と題する米国非仮特許出願第１４／５８３，６４３号に関し、これらの全てが参照により全体として本明細書に援用される。
[0009] 本開示は、包括的にはワイヤレス電力伝送に関する。
[0010] スマートフォン、タブレット、ノートブックおよび他の電子デバイス等のポータブル電子デバイスは、他者と通信し、対話する上で日常的に必要なものとなっている。これらのデバイスを頻繁に用いることは、大量の電力を必要とする場合があり、これによって、これらのデバイスに取り付けられた電池が容易に消耗する場合がある。したがって、ユーザーは、デバイスを電源にプラグインし、そのようなデバイスを再充電することが頻繁に必要である。これは、電子機器を少なくとも１日に１回、または需要の高い電子デバイスでは、１日に１回よりも多く充電しなくてはならないことを必要とする場合がある。
[0011] そのような活動は長くかかる場合があり、ユーザーにとって負担となる場合がある。例えば、ユーザーは、自身の電子機器の電力が不足している場合、充電器を携帯することが必要とされる場合がある。更に、ユーザーは、接続するための利用可能な電源を見つけなくてはならない。最後に、ユーザーは、自身の電子デバイスを充電することを可能にするために、壁または他の電源にプラグインしなくてはならない。一方、そのような活動により、充電中に電子デバイスが動作不可能になる場合がある。
[0012] この問題に対する現在の解決策は、再充電可能な電池を有するデバイスを含むことができる。一方、上述した手法は、ユーザーが追加の電池を携帯することを必要とし、電池の追加のセットが充電されることも確実にする。太陽電池式充電池も既知であるが、太陽電池は高価であり、任意の大きな容量の電池を充電するには太陽電池の大型アレイが必要とされる場合がある。他の手法は、電磁信号を用いることによって、デバイスのプラグを電気取出口に物理的に接続することなくデバイスの充電を可能にするマットまたはパッドを含む。この場合、デバイスは、依然として、充電されるために、ある期間にわたって一定の位置に配置されることを必要とする。電磁（EM）信号の単一ソースの電力伝送を仮定すると、ＥＭ信号電力は、距離ｒにわたって１／ｒ２に比例する係数だけ低減し、換言すれば、距離の二乗に比例して減衰する。このため、ＥＭ送信機から遠い距離で受信される電力は、送信された電力の僅かな部分である。受信信号の電力を増大させるために、送信電力は増大されなくてはならない。送信信号がＥＭ送信機から３センチメートルにおいて効果的に受信されると仮定して、３メートルの有効な距離にわたって同じ信号電力を受信することは、送信される電力を１０，０００倍増大させることを必要とする。そのような電力伝送は、エネルギーのほとんどが、送信されても意図されるデバイスに受信されないため無駄であり、生体組織にとって危険となる可能性があり、すぐ近くにあるほとんどの電子デバイスと干渉する可能性が非常に高く、また、熱として放散される場合がある。
[0013] 指向性電力伝送等の更に別の手法では、通常、電力伝送効率を高めるために、信号を正しい方向に向けることを可能にするようにデバイスの位置を知ることが必要となる。しかし、デバイスが位置特定された場合であっても、受信デバイスの経路内または近傍における物体の反射および干渉に起因して、効果的な伝送は保証されない。加えて、多くの使用事例においてデバイスは静止しておらず、これにより困難さが増す。
[0014] 本明細書に記載の実施形態は、電力伝送信号（例えば、無線周波数（RF）信号波）を送信して３次元エネルギーポケットを生じさせる送信機を備える。少なくとも１つの受信機は、電子デバイスに接続または一体化し、エネルギーポケットから電力を受信することができる。送信機は、通信媒体（例えば、Bluetooth（登録商標）技術）を用いて３次元空間において少なくとも１つの受信機を位置特定することができる。送信機は、少なくとも１つの受信機の各々の周りにエネルギーポケットが生じるように波形を生成する。送信機は、アルゴリズムを用いて３次元において波形を方向付け、波形の焦点を合わせ、波形を制御する。受信機は、送信信号（例えば、RF信号）を、電子デバイスに電力供給するための、および／または電池に充電するための電気に変換することができる。したがって、ワイヤレス電力伝送のための実施形態は、配線なしで複数の電力デバイスに電力供給し、これらの複数の電力デバイスに充電することを可能にすることができる。
[0015] １つの実施形態では、ワイヤレス電力伝送のための方法が、送信機によって、第１の受信機に結合された第１の電子デバイスから第１の通信信号を受信することであって、第１の通信信号は、第１の電子デバイスに関連付けられた位置を含むことと、送信機によって、第１の電子デバイスに複数のアンテナを割り当てることと、送信機によって、第１の受信機に、複数のアンテナのうちの第１のアンテナから第１の電子デバイスの位置まで第１の位相で第１の電力伝送信号を送信することと、送信機によって、第１の受信機から、第１の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、送信機によって、第１の受信機に、第１のアンテナから第１の電子デバイスの位置まで第２の位相で第２の電力伝送信号を送信することと、送信機によって、受信機から、第２の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、送信機によって、第２の受信機に結合された第２の電子デバイスから第２の通信信号を受信することであって、第２の通信信号は、第２の電子デバイスに関連付けられた第２の位置を含むことと、送信機によって、複数のアンテナを第１のグループおよび第２のグループに分割することと、送信機によって、複数のアンテナの第１のグループを第１の電子デバイスに割り当て、複数のアンテナの第２のグループを第２の電子デバイスに割り当てることとを含むことができる。
[0016] 別の実施形態では、送信機が、第１の受信機に結合された第１の電子デバイスから第１の通信信号を受信することであって、第１の通信信号は、第１の電子デバイスに関連付けられた位置を含むことと、第１の電子デバイスに複数のアンテナを割り当てることと、第１の受信機に、複数のアンテナのうちの第１のアンテナから第１の電子デバイスの位置まで第１の位相で第１の電力伝送信号を送信することと、第１の受信機から、第１の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、第１の受信機に、第１のアンテナから第１の電子デバイスの位置まで第２の位相で第２の電力伝送信号を送信することと、受信機から、第２の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、第２の受信機に結合された第２の電子デバイスから第２の通信信号を受信することであって、第２の通信信号は、第２の電子デバイスに関連付けられた第２の位置を含むことと、複数のアンテナを第１のグループおよび第２のグループに分割することと、複数のアンテナの第１のグループを第１の電子デバイスに割り当て、複数のアンテナの第２のグループを第２の電子デバイスに割り当てることとを含むことができる。
[0017] 実施形態の更なる特徴および利点が、以下の説明に示され、部分的にこの説明から明らかとなる。書面による説明における例示的な実施形態およびその特許請求の範囲ならびに添付の図面において特に指摘された構造によって、本発明の目的および他の利点が実現され、達成されることとなる。
[0018] 上記の全体的な説明および以下の詳細な説明の双方が例示的かつ説明的なものであり、特許請求される本発明の更なる説明を与えることを意図していることを理解されたい。
[0019] 本開示の非限定的な実施形態は、添付の図面を参照して例として説明される。添付の図面は、概略的であり、縮尺どおりに描かれることは意図されていない。背景技術を表すものとして示されない限り、図面は本開示の態様を表す。
[0020]例示的な実施形態によるシステム概観を示す。 [0021]例示的な実施形態によるワイヤレス電力伝送のステップを示す。 [0022]例示的な実施形態によるワイヤレス電力伝送のアーキテクチャを示す。 [0023]例示的な実施形態による、ポケット形成手順を用いたワイヤレス電力伝送のシステムのコンポーネントを示す。 [0024]例示的な実施形態による、複数の受信機デバイスに電力供給するステップを示す。 [0025]単一の波形に統合することができる、選択的範囲を用いたワイヤレス電力伝送のための波形を示す。 [0026]単一の波形に統合することができる、選択的範囲を用いたワイヤレス電力伝送のための波形を示す。 [0027]送信機からの様々な半径に沿ってエネルギーの複数のポケットを生成することができる、選択的範囲を用いたワイヤレス電力伝送を示す。 [0028]送信機からの様々な半径に沿ってエネルギーの複数のポケットを生成することができる、選択的範囲を用いたワイヤレス電力伝送を示す。 [0029]例示的な実施形態による、クライアントコンピューティングプラットフォームをワイヤレス充電するためのアーキテクチャの図を示す。 例示的な実施形態による、クライアントコンピューティングプラットフォームをワイヤレス充電するためのアーキテクチャの図を示す。 [0030]例示的な実施形態による、複数ポケット形成を用いたワイヤレス電力伝送を示す。 [0031]例示的な実施形態による、複数アダプティブポケット形成を示す。 [0032]例示的な実施形態による、クライアントデバイスをワイヤレス充電するためのシステムアーキテクチャの図を示す。 [0033]例示的な実施形態による、アンテナ素子を用いて受信機位置を特定するための方法を示す。 [0034]例示的な実施形態によるアレイサブセット構成を示す。 [0035]例示的な実施形態によるアレイサブセット構成を示す。 [0036]例示的な実施形態による平坦な送信機を示す。 [0037]例示的な実施形態による送信機を示す。 [0038]例示的な実施形態によるボックス型送信機を示す。 [0039]例示的な実施形態による、送信機を異なるデバイスに組み込むためのアーキテクチャの図を示す。 [0040]例示的な実施形態による送信機構成を示す。 [0041]例示的な実施形態による、アンテナ素子に並列に接続された複数の整流器を示す。 [0042]例示的な実施形態による、整流器に並列に接続された複数のアンテナ素子を示す。 [0043]例示的な実施形態による、組み合わされ、並列な整流器に接続された、複数のアンテナ素子の出力を示す。 [0044]例示的な実施形態による、異なる整流器に接続されたアンテナ素子のグループを示す。 [0045]例示的な実施形態による、組込み受信機を有するデバイスを示す。 [0046]例示的な実施形態による、組込み受信機を有する電池を示す。 [0047]例示的な実施形態による、デバイスに取り付けることができる外付けハードウェアを示す。 [0048]例示的な実施形態による、ケースの形態のハードウェアを示す。 [0049]例示的な実施形態による、プリントフィルムまたはフレキシブルプリント回路基板の形態のハードウェアを示す。 [0050]例示的な実施形態による内部ハードウェアを示す。 [0051]例示的な実施形態による、ポータブルワイヤレス送信機を１つ以上のパワーアウトレットに接続することができる電源プラグを有するポータブル送信機を示す。 [0052]例示的な実施形態による、複数の電源プラグがポータブルワイヤレス送信機を多岐にわたる電源および／または電気アダプタに接続する送信機を示す。 [0053]例示的な実施形態による、送信機が、起動時に少なくとも１つのエネルギーポケットを生じさせることができるボタンを含むことができるワイヤレス電力伝送システムを示す。 [0054]実施形態による、ワイヤレス電力伝送のために用いることができる強化型ワイヤレス電力送信機のブロック図を示す。 [0055]実施形態による、専用受信無線周波数集積回路（RFIC）に結合することができるアンテナ素子の送信機配置を示す。 [0056]実施形態による、強化型ワイヤレス電力送信機における専用受信ＲＦＩＣのブロック図を示す。 [0057]例示的な実施形態による、３つの送信機を含むワイヤレス電力システムのためのコンポーネントレベル実施形態を示す。 [0058]例示的な実施形態による、２つの異なる部屋における２つの送信機を含むワイヤレス電力システムを示す。 [0059]例示的な実施形態による、２つの異なる部屋内の照明用ソケットにプラグインされた２つの送信機を備えるワイヤレス電力システムを示す。 [0060]例示的な実施形態による、受信機として用いられ、スマートフォンケース内に組み込まれた内部ハードウェアを示す。 [0061]例示的な実施形態による、１つ以上の電子デバイスにワイヤレスで電力供給するかまたはこれを充電するために用いることができる受信機のブロック図を示す。 [0062]例示的な実施形態による、ワイヤレス電力伝送中に受信機において実施することができる電力変換プロセスを示す。 [0063]例示的な実施形態による、システムアーキテクチャ図を示す。 [0064]例示的な実施形態による、送信機およびワイヤレス受信機を含むワイヤレス電力ネットワークの例示的な実施形態を示す。 [0065]実施形態によるワイヤレス電力伝送システムネットワークを示す。 [0066]例示的な実施形態によるワイヤレス電力伝送システムアーキテクチャ、を示す。 [0067]例示的な実施形態による、実装の１つ以上の実施形態が動作することができる例示的なコンピューティングデバイスを示す。 [0068]例示的な実施形態による、アダプティブ３Ｄポケット形成技法を用いてワイヤレスエネルギーを送信するためのワイヤレスエネルギー伝送システムを示す。 [0069]例示的な実施形態による、ペアリングプロセスのフローチャートを示す。 [0070]例示的な実施形態による、ペアリング解除プロセスのフローチャートを示す。 [0071]例示的な実施形態による、追跡および位置決めのフローチャートを示す。 [0072]例示的な実施形態による、携帯電話が低効率で電荷および／または電力を受信するワイヤレス電力伝送を示す。 [0073]例示的な実施形態による、携帯電話が低効率で電荷および／または電力を受信するワイヤレス電力伝送を示す。 [0074]例示的な実施形態による、充電要求プロセスのフローチャートを示す。 [0075]例示的な実施形態による、ワイヤレス電力伝送を必要とするデバイスを認証するために送信機からマイクロコントローラーによって利用することができる例示的なルーチンを示す。 [0076]実施形態による、ルーチン内で以前に認証されたデバイスに電力を送達するために送信機からマイクロコントローラーによって利用することができる例示的なルーチンを示す。 [0077]例示的な実施形態による、他の受信デバイスに電力を更にリダイレクトすることができるポータブルマット上の少なくとも１つのエネルギーポケットを生じさせる送信機を示す。 [0078]例示的な実施形態による、少なくとも１つの受信デバイス上にエネルギーポケットを生成するための所望の位置を確立する役割を果たすことができるトレーサーを含むワイヤレス電力伝送システムを示す。 [0079]例示的な実施形態による、少なくとも１つの受信デバイス上にエネルギーポケットを生成するための所望の位置を確立する役割を果たすことができるトレーサーを含むワイヤレス電力伝送を示す。 [0080]例示的な実施形態による、複数の受信デバイス上にエネルギーポケットを生成するための所望の位置を確立する役割を果たすことができるトレーサーを含むワイヤレス電力伝送を示す。 [0081]例示的な実施形態による、２つ以上のクライアントデバイスに同時に電力供給するためのアンテナアレイのサブセットを自動的に割り当てる方法を示すフローチャートを示す。 [0082]例示的な実施形態による、１つ以上のクライアントデバイスを充電するようにシステムに命令するためにシステム管理ＧＵＩによって開始することができるワイヤレス電力管理ソフトウェアによって利用することができる例示的なルーチンのフローチャートを示す。 [0083]実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムにおける時分割多重（TDM）方法を用いて複数のクライアントデバイスに電力供給するプロセスのフローチャートを示す。 [0084]例示的な実施形態による、ワイヤレス電力送信機から受信機への電力伝送の平衡がとられるようにワイヤレス電力受信機に割り当てられたアンテナ数を調整するためのプロセスのフローチャートを示す。 [0085]例示的な実施形態による、ワイヤレス電力伝送のために利用することができる送信機のブロック図を示す。 [0086]例示的な実施形態による、送信機において用いることができるフラットパネルアンテナアレイの例示的な図を示す。 [0087]例示的な実施形態による、全てのアンテナ素子が５．８ＧＨｚで動作することができる単一のアレイを示す。 [0088]例示的な実施形態による、アンテナ素子の上半分が５．８ＧＨｚで動作することができ、下半分が２．４ＧＨｚで動作することができるペアアレイを示す。 [0089]例示的な実施形態による、各アンテナ素子を、ワイヤレス電力伝送中に電力損失を回避するために仮想的に分割することができるクアッドアレイを示す。 [0090]例示的な実施形態による、ワイヤレス電力伝送においてＴＤＭを利用した、経時的な通信チャネルの例示的な分布を描くチャートを示す。 [0091]いくつかの実施形態による、ワイヤレス電力受信機とワイヤレス電力送信機との間の例示的な潜在的インタラクションのダイアグラムを示す。 [0092]例示的な実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムアーキテクチャの一部とすることができるワイヤレス電力受信機およびワイヤレス電力送信機の例示的な潜在的インタラクションのダイアグラムを示す。 [0093]例示的な実施形態による、デバイスにワイヤレス電力を伝送する例示的な方法を包括的に示す流れ図を示す。 [0094]例示的な実施形態による、デバイスに伝送されたワイヤレス電力を監視するための例示的な方法を包括的に示す流れ図を示す。 [0095]例示的な実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムにおける電池性能を監視するための方法のフローチャートを示す。 [0096]例示的な実施形態による、電池性能を監視するための方法のシーケンス図を示す。 [0097]例示的な実施形態による、健康の安全性の禁止された状況に基づいて、クライアントデバイスがワイヤレス電力伝送システムから電力を受信することを禁止するための方法のフローチャートを示す。
[0098] ここで、本明細書の一部をなす図面に示される実施形態を参照して本開示が詳細に説明される。本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態を用いることができ、および／または他の変更を行うことができる。詳細な説明に記載される説明的な実施形態は、本明細書に提示される主題を限定することを意図するものではない。更に、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態を組み合わせて、更なる実施形態を形成することができる。
[0099] ここで、図面に示されている例示的な実施形態を参照し、本明細書において、これらの実施形態を説明するために特定の言い回しが用いられる。それにもかかわらず、それによって本発明の範囲を制限することは意図されていないことを理解されたい。関連技術分野における、本開示を保有する当業者が思いつくであろう、本明細書に示される発明的特徴の変形および更なる変更、ならびに本明細書に示される本発明の原理の更なる応用は、本発明の範囲内にあるとみなされる。
Ｉ．ワイヤレス電力伝送のためのシステムおよび方法
Ａ．システム実施形態のコンポーネント
[0100] 図１は、エネルギーポケット１０４を形成することによるワイヤレス電力伝送のためのシステム１００を示す。システム１００は、送信機１０１と、受信機１０３と、クライアントデバイス１０５と、ポケット検出器１０７とを備えることができる。送信機１０１は、受信機１０３によって捕捉することができる電力伝送波を含む電力伝送信号を送信することができる。受信機１０３は、捕捉された波を、受信機１０３に関連付けられたクライアントデバイス１０５の代わりに電気エネルギーの使用可能なソースに変換することができるアンテナ、アンテナ素子および他の回路部（以下で詳述する）を含むことができる。いくつかの実施形態では、送信機１０１は、電力伝送波の位相、利得および／または他の波形特徴を操作することによって、および／または異なる送信アンテナを選択することによって、１つ以上の軌道において、電力伝送波から作成された電力伝送信号を送信することができる。そのような実施形態では、送信機１０１は、基礎をなす電力伝送波が空間内のある位置において収束するように電力伝送信号の軌道を操作することができ、結果として、ある特定の形の干渉が生じる。電力伝送波の収束時に生成される１つのタイプの干渉「強め合う干渉（constructive interference）」は、電力伝送波が共に合わさり、その位置に集中するエネルギーを強化させるような、電力伝送波の収束によって生じるエネルギー場とすることができる。これは、「弱め合う干渉（destructive interference）」と呼ばれる、電力伝送波が互いから減算されるように共に合わさり、その位置に集中するエネルギーを減衰させる干渉とは対照的である。強め合う干渉における十分なエネルギーの累積によって、エネルギー場または「エネルギーポケット（pocket of energy）」１０４を確立することができ、このエネルギーポケットは、受信機１０３のアンテナが電力伝送信号の周波数で動作するように構成されているとすると、これらのアンテナによって取り入れることができる。したがって、電力伝送波は、受信機１０３が電力伝送波を受信し、取り入れ、使用可能な電気エネルギーに変換することができる空間内の位置において、エネルギーポケット１０４を確立し、これによって、関連付けられた電気クライアントデバイス１０５に電源供給するかまたはこれらを充電することができる。検出器１０７は、電力伝送信号の受信に応答して通知またはアラートを生成することが可能な受信機１０３を備えるデバイスとすることができる。例として、ユーザーのクライアントデバイス１０５を充電するために受信機１０３の最適な配置を探索しているユーザーは、ＬＥＤライト１０８を備える検出器１０７を用いることができ、このＬＥＤライト１０８は、検出器１０７が単一のビームまたはエネルギーポケット１０４からの電力伝送信号を捕捉するときに明るさを増すことができる。
１．送信機
[0101] 送信機１０１は、デバイス１０５に関連付けられた受信機１０３に電力伝送信号を送信またはブロードキャストすることができる。後述する実施形態のうちのいくつかは、無線周波数（RF）波として電力伝送信号を記載しているが、電力伝送信号は、空間を通じて伝播されることが可能であり、かつ電気エネルギー源１０３に変換されることが可能な物理的媒体とすることができることが理解されるべきである。送信機１０１は、受信機１０３に向けられた単一のビームとして電力伝送信号を送信することができる。いくつかの場合、１つ以上の送信機１０１が、複数の方向において伝播される複数の電力伝送信号を送信することができ、物理的障害物（例えば、壁）を外れるように偏波することができる。複数の電力伝送信号が、３次元空間内の位置において収束し、エネルギーポケット１０４を形成することができる。エネルギーポケット１０４の境界内の受信機１０３は、電力伝送信号を捕捉し、使用可能なエネルギー源に変換することができる。送信機１０１は、電力伝送信号の位相および／または相対振幅調整に基づくポケット形成を制御して、強め合う干渉パターンを形成することができる。
[0102] 例示的な実施形態は、ＲＦ波送信技法の使用を挙げているが、ワイヤレス充電技法は、ＲＦ波送信技法に限定されるべきではない。むしろ、可能なワイヤレス充電技法は、送信されたエネルギーを電力に変換する受信機にエネルギーを送信するための任意の数の代替的なまたは更なる技法を含むことができることが理解されるべきである。受信デバイスによって電力に変換することができるエネルギーのための非限定的な例示的な伝送技法は、超音波、マイクロ波、共鳴磁場および誘導磁場、レーザー光、赤外線、または他の形態の電磁エネルギーを含むことができる。超音波の場合、例えば、受信デバイスに向かって超音波を送信するトランスデューサーアレイを形成するように１つ以上のトランスデューサー素子を配置することができ、この受信デバイスは、超音波を受信し、超音波を電力に変換する。共鳴磁場および誘導磁場の場合、送信コイルにおいて磁場が生じ、受信機コイルによって電力に変換される。更に、例示的な送信機１０１が、潜在的に複数の送信機（送信アレイ）を含む単一のユニットとして示されているが、電力のＲＦ送信、およびこの段落で述べられた他の電力伝送方法の双方の場合に、送信アレイは、小型の規則的構造ではなく、空間の周りに物理的に拡散した複数の送信機を含むことができる。
[0103] 送信機は、アンテナが電力伝送信号を送信するために用いられるアンテナアレイを含む。各アンテナは電力伝送波を送信し、ここで、送信機は、異なるアンテナから送信された信号に異なる位相および振幅を適用する。エネルギーポケットの形成と同様に、送信機は、送信される信号の遅延したバージョンのフェーズドアレイを形成することができ、次に、信号の遅延したバージョンに異なる振幅を適用し、次に、適切なアンテナから信号を送信する。ＲＦ信号、超音波、マイクロ波等のような正弦波形の場合、信号を遅延させることは、信号に位相シフトを適用することと同様である。
２．エネルギーポケット
[0104] エネルギーポケット１０４は、送信機１０１によって送信された電力伝送信号の強め合う干渉パターンの位置において形成することができる。エネルギーポケット１０４は、エネルギーポケット１０４内に位置する受信機１０３によってエネルギーを取り入れることができる３次元場として現れることができる。ポケット形成中に送信機１０１によって生成されるエネルギーポケット１０４を、受信機１０３によって取り入れ、電荷に変換し、次に、受信機１０３（例えば、ラップトップコンピューター、スマートフォン、充電池）に関連付けられた電子クライアントデバイス１０５に提供することができる。いくつかの実施形態では、様々なクライアントデバイス１０５に電源供給する複数の送信機１０１および／または複数の受信機１０３が存在する場合がある。いくつかの実施形態では、アダプティブポケット形成は、電力レベルを調節し、および／またはデバイス１０５の動きを識別するために、電力伝送信号の送信を調整することができる。
３．受信機
[0105] 受信機１０３は、関連付けられたクライアントデバイス１０５に電源供給するかまたはこれを充電するために用いることができる。クライアントデバイス１０５は、受信機１０３に結合または一体化された電気デバイスとすることができる。受信機１０３は、１つ以上の送信機１０１から生じた１つ以上の電力伝送信号からの電力伝送波を受信することができる。受信機１０３は、送信機１０１によって生成された単一のビームとして電力伝送信号を受信することができるか、または受信機１０３は、エネルギーポケット１０４から電力伝送波を取り入れることができる。これは、１つ以上の送信機１０１によって生成される複数の電力伝送波の収束の結果として生じる空間内の３次元場とすることができる。受信機１０３は、電力伝送信号から電力伝送波を受信し、単一のビームまたはエネルギーポケット１０４の電力伝送信号からエネルギーを取り入れるように構成されたアンテナ１１２のアレイを含むことができる。受信機１０３は回路部を含むことができ、この回路部は、次に、電力伝送信号（例えば、無線周波数電磁放射）のエネルギーを電気エネルギーに変換する。受信機１０３の整流器は、電気エネルギーをＡＣからＤＣに変換することができる。他のタイプの調整も適用することができる。例えば、電圧調整回路は、クライアントデバイス１０５による要求に応じて、電気エネルギーの電圧を増減させることができる。次に、継電器は、受信機１０３からの電気エネルギーをクライアントデバイス１０５に伝達することができる。
[0106] いくつかの実施形態では、受信機１０３は、データをリアルタイムでまたはほぼリアルタイムで交換するために、制御信号を送信機１０１に送信する通信コンポーネントを備えることができる。制御信号は、クライアントデバイス１０５、受信機１０３または電力伝送信号に関するステータス情報を含むことができる。ステータス情報は、数あるタイプの情報の中でも、例えば、デバイス１０５の現在の位置情報、受け取った電荷量、使用した電荷量、およびユーザーアカウント情報を含むことができる。更に、いくつかの用途では、受信機１０３は、受信機が収容する整流器を含めて、クライアントデバイス１０５に一体化することができる。実際的には、受信機１０３、配線１１１およびクライアントデバイス１０５は、単一のパッケージ内に含まれる単一のユニットとすることができる。
４．制御信号
[0107] いくつかの実施形態では、制御信号は、電力伝送信号の生成および／またはポケット形成の制御を担う様々なアンテナ素子によって用いられるデータ入力としての役割を果たすことができる。制御信号は、外部電源（図示せず）および局部発振器チップ（図示せず）を用いて受信機１０３または送信機１０１によって生成することができ、これはいくつかの場合、圧電材料を用いることを含むことができる。制御信号は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＲＦＩＤ、赤外線、近距離通信（NFC）等のプロセッサ間でデータを通信することが可能なＲＦ波または任意の他の通信媒体もしくはプロトコルとすることができる。後に詳述するように、制御信号は、送信機１０１と受信機１０３との間で、電力伝送信号を調整するのに用いられる情報を伝達するのに用いることができ、また、ステータス、効率性、ユーザーデータ、電力消費、課金、ジオロケーションに関する情報、および他のタイプの情報を含むことができる。
５．検出器
[0108] 検出器１０７は、検出器１０７が１つ以上の送信機１０１から生じた電力伝送信号を受信することを可能にすることができる、受信機１０３に類似のハードウェアを含むことができる。ユーザーによって検出器１０７を用いてエネルギーポケット１０４の位置を特定することができ、それによって、ユーザーは、受信機１０３の好ましい配置を決定することができる。いくつかの実施形態では、検出器１０７は、検出器がエネルギーポケット１０４内に配置されたときを示すインジケーターライト１０８を備えることができる。例として、図１において、検出器１０７ａ、１０７ｂは、送信機１０１によって生成されたエネルギーポケット１０４内に位置し、これによって、検出器１０７ａ、１０７ｂがエネルギーポケット１０４の電力伝送信号を受信していることに起因して、それぞれのインジケーターライト１０８、１０８ｂをオンにするように検出器１０７ａ、１０７ｂをトリガーすることができるのに対し、エネルギーポケット１０４の外側に位置する第３の検出器１０７ｃのインジケーターライト１０８ｃは、第３の検出器１０７ｃが送信機１０１からの電力伝送信号を受信していないことに起因してオフにされる。代替的な実施形態において、インジケーターライト等の検出器の機能も、受信機またはクライアントデバイスに一体化されてもよいことが理解されるべきである。
６．クライアントデバイス
[0109] クライアントデバイス１０５は、連続電気エネルギーを必要とするかまたは電池からの電力を必要とする任意の電気デバイスとすることができる。クライアントデバイス１０５の非限定的な例は、数あるタイプの電気デバイスの中でも、ラップトップ、携帯電話、スマートフォン、タブレット、音楽プレーヤー、玩具、電池、フラッシュライト、ランプ、電子時計、カメラ、ゲームコンソール、機器、ＧＰＳデバイス、および装着可能なデバイスまたはいわゆる「ウェアラブル」（例えば、フィットネスブレスレット、歩数計、スマートウォッチ）を含むことができる。
[0110] いくつかの実施形態では、クライアントデバイス１０５ａは、クライアントデバイス１０５ａに関連付けられた受信機１０３ａと別個の物理デバイスとすることができる。そのような実施形態では、クライアントデバイス１０５ａは、変換された電気エネルギーを受信機１０３ａからクライアントデバイス１０５ａに伝達する配線１１１を介して受信機に接続することができる。いくつかの場合、電力消費ステータス、電力使用メトリック、デバイス識別子および他のタイプのデータ等の他のタイプのデータを、配線１１１を介してトランスポートすることができる。
[0111] いくつかの実施形態では、クライアントデバイス１０５ｂは、受信機１０３ｂに恒久的に一体化するかまたは取り外し可能に結合し、それによって単一の一体化された製品またはユニットを形成することができる。例として、クライアントデバイス１０５ｂは、組込み受信機１０３ａを有し、デバイス１０５ｂの電源入力に取り外し可能に結合することができるスリーブ内に配置することができる。この電源入力は、通常、デバイス１０５ｂの電池を充電するのに用いることができる。この例において、デバイス１０５ｂは、受信機から分離することができるが、デバイス１０５ｂが電荷を必要としているか否かまたはデバイス１０５ｂが用いられているか否かに関わらず、スリーブ内に留まることができる。別の例では、デバイス１０５ｂのための電荷を保持する電池を有する代わりに、デバイス１０５ｂは、明瞭に区別されない（indistinct）製品、デバイスまたはユニットを形成するようにデバイス１０５ｂに恒久的に一体化することができる、一体化された受信機１０５ｂを備えることができる。この例において、デバイス１０５ｂは、エネルギーポケット１０４を取り入れることによって電気エネルギーを生成するために、一体化された受信機１０３ｂにほぼ全面的に依拠することができる。当業者には、受信機１０３とクライアントデバイス１０５との間の接続を有線１１１とすることができるか、または回路基板もしくは集積回路上の電気接続とすることができるか、または更には、誘導もしくは磁気等のワイヤレス接続とすることができることが明らかであるべきである。
Ｂ．ワイヤレス電力伝送の方法
[0112] 図２は、例示的な方法２００の実施形態によるワイヤレス電力伝送のステップを示す。
[0113] 第１のステップ２０１において、送信機（TX）は、接続を確立するかまたは他の形で受信機（RX）と連携する。すなわち、いくつかの実施形態では、送信機および受信機は、電気デバイスの２つのプロセッサ間で情報を送信することが可能なワイヤレス通信プロトコル（例えば、Bluetooth（登録商標）、Bluetooth（登録商標）低エネルギー（BLE）、Wi-Fi、NFC、ZigBee（登録商標））を用いることにより制御データを通信することができる。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の変形形態を実施する実施形態において、送信機は、受信機のブロードキャストするアドバタイズメント信号をスキャンすることができるか、または受信機はアドバタイズメント信号を送信機に送信することができる。アドバタイズメント信号は、受信機の存在を送信機に知らせることができ、送信機と受信機との間の関連付けをトリガーすることができる。本明細書に記載されるとき、いくつかの実施形態では、アドバタイズメント信号は、様々なデバイス（例えば、送信機、クライアントデバイス、サーバーコンピューター、他の受信機）によって、ポケット形成手順を実行および管理するのに用いることができる情報を通信することができる。アドバタイズメント信号内に含まれる情報は、デバイス識別子（例えば、MACアドレス、IPアドレス、UUID）、受信した電気エネルギーの電圧、クライアントデバイス電力消費、および電力伝送に関連する他のタイプのデータを含むことができる。送信機は、送信されたアドバタイズメント信号を使用して受信機を特定することができ、いくつかの場合、２次元空間内または３次元空間内で受信機を位置特定することができる。送信機が受信機を特定すると、送信機は、送信機において受信機と関連付けられた接続を確立し、送信機および受信機が第２のチャネルを介して信号を通信することを可能にすることができる。
[0114] 次のステップ２０３において、送信機は、アドバタイズメント信号を用いて、電力伝送信号を送信するための１組の電力伝送信号特徴を決定し、次にエネルギーポケットを確立することができる。電力伝送信号の特徴の非限定的な例は、数ある中でも、位相、利得、振幅、大きさおよび方向を含むことができる。送信機は、受信機のアドバタイズメント信号または受信機から受信される後続の制御信号に含まれる情報を用いて、受信機が電力伝送信号を受信することができるように電力伝送信号をどのように生成および送信するかを決定することができる。いくつかの場合、送信機は、エネルギーポケットを確立するように電力伝送信号を送信することができ、このエネルギーポケットから受信機は電力エネルギーを取り入れることができる。いくつかの実施形態では、送信機は、電力伝送信号から受信機によって取り入れられる電気エネルギーの電圧等の、受信機から受信される情報に基づいて、エネルギーポケットを確立するのに必要とされる電力伝送信号特徴を自動的に特定することが可能なソフトウェアモジュールを実行するプロセッサを含むことができる。プロセッサおよびソフトウェアモジュールの機能は、特定用途向け集積回路（ASIC）においても実施することができることを理解するべきである。
[0115] 更にまたは代替的に、いくつかの実施形態では、第２の通信チャネルを介して受信機によって送信されるアドバタイズメント信号または後続の信号は、１つ以上の電力伝送信号特徴を示すことができ、次に、送信機がこれらの１つ以上の電力伝送信号特徴を用いて、電力伝送信号を生成および送信し、エネルギーポケットを確立することができる。例えば、いくつかの場合、送信機は、デバイスの位置およびデバイスまたは受信機のタイプに基づいて電力伝送信号を送信するのに必要な位相および利得を自動的に特定することができ、いくつかの場合、受信機は、送信機に、電力伝送信号を効果的に送信するための位相および利得を通知することができる。
[0116] 次のステップ２０５において、送信機は、電力伝送信号を送信するときに使用するのに適切な特徴を決定した後、制御信号と別個のチャネルを介して電力伝送信号の送信を開始することができる。電力伝送信号を送信して、エネルギーポケットを確立することができる。送信機のアンテナ素子は、電力伝送信号が受信機の周りの２次元空間または３次元空間において収束するように電力伝送信号を送信することができる。受信機の周りに結果として得られる場は、受信機が電気エネルギーを取り入れることができるエネルギーポケットを形成する。１つのアンテナ素子を用いて、電力伝送信号を送信し、２次元エネルギー伝送を確立することができ、いくつかの場合、第２のまたは追加のアンテナ素子を用いて、３次元エネルギーポケットを確立するために電力伝送信号を送信することができる。いくつかの場合、複数のアンテナ素子を用いて、エネルギーポケットを確立するために電力伝送信号を送信することができ、いくつかの場合、複数のアンテナは、送信機における全てのアンテナを含んでもよく、いくつかの場合、複数のアンテナは、送信機における１つ以上のアンテナだけを含んでもよく、全てのアンテナを含んでいなくてもよい。
[0117] 上述したように、送信機は、電力伝送信号特徴の決定された組に従って、電力伝送信号を生成および送信することができる。この組は、外部電源、および圧電材料を含む局部発振器チップを用いて生成および送信することができる。送信機は、受信機から受信した電力伝送およびポケット形成に関連する情報に基づいて電力伝送信号の生成および送信を制御するＲＦＩＣを含むことができる。この制御データは、ＢＬＥ、ＮＦＣまたはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等のワイヤレス通信プロトコルを用いて、電力伝送信号と異なるチャネルを介して通信することができる。送信機のＲＦＩＣは、必要に応じて、電力伝送信号の位相および／または相対的大きさを自動的に調整することができる。ポケット形成は、強め合う干渉パターンを形成するように電力伝送信号を送信する送信機によって達成される。
[0118] 送信機のアンテナ素子は、ポケット形成中に電力伝送信号を送信するときに、波干渉の概念を用いて、ある特定の電力伝送信号特徴（例えば、送信方向、電力伝送信号波の位相）を決定することができる。アンテナ素子は、強め合う干渉の概念を用いてエネルギーポケットを生成することもできるが、弱め合う干渉の概念を利用して特定の物理的位置における送信ヌルを生成することもできる。
[0119] いくつかの実施形態では、ポケット形成を用いて複数の受信機に電力を提供することができ、これには送信機が複数のポケット形成のための手順を実行することが必要となる場合がある。複数のアンテナ素子を備える送信機は、それぞれの受信機に電力伝送信号を送信する任務を課せられた送信機のアンテナ素子ごとに、伝送信号波の位相および利得を自動的に形成することによって、複数ポケット形成を達成することができる。送信機のアンテナ素子によって、電力伝送信号を受信機のそれぞれのアンテナ素子に送信するための、電力伝送信号ごとの複数の波経路を生成することができるので、送信機は、位相および利得を独立して計算することができる。
[0120] ２つの信号を送信する送信機の２つのアンテナ素子について位相／利得調整を計算する例として、ＸおよびＹを仮定する。ここで、ＹはＸを１８０°位相シフトしたものである（Ｙ＝−Ｘ）。累積受信波形がＸ−Ｙである物理的位置において、受信機はＸ−Ｙ＝Ｘ＋Ｘ＝２Ｘを受信するのに対し、累積受信波形がＸ＋Ｙである物理的位置において、受信機はＸ＋Ｙ＝Ｘ−Ｘ＝０を受信する。
[0121] 次のステップ２０７において、受信機は、単一のビームまたはエネルギーポケットの電力伝送信号から電気エネルギーを取り入れるかまたは他の形で受信することができる。受信機は、整流器およびＡＣ／ＤＣ変換器を備えることができ、整流器およびＡＣ／ＤＣ変換器は、電気エネルギーをＡＣ電流からＤＣ電流に変換することができ、次に、受信機の整流器は、電力エネルギーを整流し、結果として、ラップトップコンピューター、スマートフォン、電池、玩具または他の電気デバイス等の受信機に関連付けられたクライアントデバイスのための使用可能な電気エネルギーを得ることができる。受信機は、ポケット形成中に送信機によって生成されたエネルギーポケットを利用して、電子デバイスに充電するかまたは他の形で電力供給することができる。
[0122] 次のステップ２０９において、受信機は、受信機電力伝送信号を提供する単一のビームまたはエネルギーポケットの効率性を示す情報を含む制御データを生成することができる。次に、受信機は、制御データを含む制御信号を送信機に送信することができる。制御信号は、送信機および受信機が同期して通信している（すなわち、送信機が受信機からの制御データを受信することを予期している）か否かに依拠して、断続的に送信することができる。更に、送信機は、送信機および受信機が制御信号を通信しているか否かに関わらず、電力伝送信号を受信機に連続的に送信することができる。制御データは、電力伝送信号を送信し、および／または効果的なエネルギーポケットを確立することに関する情報を含むことができる。制御データにおける情報のうちのいくつかは、送信機に、電力伝送信号の特徴をどのように効果的に生成および送信し、いくつかの場合には調整するかを通知することができる。制御信号は、ＢＬＥ、ＮＦＣ、Ｗｉ−Ｆｉ等の電力伝送信号および／またはポケット形成に関連する制御データを送信することが可能なワイヤレスプロトコルを用いて、電力伝送信号と独立して、第２のチャネルを介して送信および受信することができる。
[0123] 上述したように、制御データは、単一のビームの電力伝送信号の効果を示すかまたはエネルギーポケットを確立する情報を含むことができる。制御データは、受信機に関連付けられた受信機および／またはクライアントデバイスの様々な態様を監視する受信機のプロセッサによって生成することができる。制御データは、電力伝送信号および／またはポケット形成を調整するのに有用な数あるタイプの情報の中でも、電力伝送信号から受信した電気エネルギーの電圧、電力伝送信号受信の品質、充電の品質または電力受信の品質、および受信機の位置または動き等の様々なタイプの情報に基づくことができる。
[0124] いくつかの実施形態では、受信機は、送信機から送信された電力伝送信号から受信した電力量を決定することができ、次に、送信機が電力伝送信号をより強力でない電力伝送信号に「分割」するかまたは分けるべきであることを示すことができる。より強力でない電力伝送信号は、デバイスの近傍の物体または壁から跳ね返ることができ、それによって、送信機から受信機に直接送信される電力量が低減する。
[0125] 次のステップ２１１において、送信機は、電力伝送信号を送信するアンテナを較正することができ、それによって、アンテナは、より効果的な特徴組（例えば、方向、位相、利得、振幅）を有する電力伝送信号を送信する。いくつかの実施形態では、送信機のプロセッサは、受信機から受信した制御信号に基づいて、電力伝送信号を生成および送信するための、より効果的な特徴を自動的に決定することができる。制御信号は制御データを含むことができ、任意の数のワイヤレス通信プロトコル（例えば、BLE、Wi-Fi、ZigBee（登録商標））を用いて受信機によって送信することができる。制御データは、電力伝送波のためのより効果的な特徴を明示的に示す情報を含むことができるか、または送信機は、制御信号の波形特徴（例えば、形状、周波数、振幅）に基づいて、より効果的な特徴を自動的に決定することができる。次に、送信機は、新たに決定されたより効果的な特徴に従って、再較正された電力伝送信号を送信するようにアンテナを自動的に再構成することができる。例えば、送信機のプロセッサは、数ある電力伝送特徴のうちの特徴の中でも、電力伝送信号の利得および／または位相を調整し、ユーザーが、エネルギーポケットが確立された３次元空間の外側に受信機を動かした後に、受信機の位置の変化について調整することができる。
Ｃ．電力伝送システムのシステムアーキテクチャ
[0126] 例示的な実施形態によれば、図３は、ポケット形成を用いたワイヤレス電力伝送のためのアーキテクチャ３００を示す。「ポケット形成」は、３次元空間内の位置において収束する２つ以上の電力伝送波３４２を生成し、結果としてその位置に強め合う干渉パターンを生成することを指すことができる。送信機３０２は、３次元空間において収束することができる制御された電力伝送波３４２（例えば、マイクロ波、電波、超音波）を送信および／またはブロードキャストすることができる。これらの電力伝送波３４２は、位相および／または相対的振幅調整を通じて、エネルギーポケットが意図される位置において強め合う干渉パターン（ポケット形成）を形成するように制御することができる。送信機は、同じ原理を用いて、ある位置における弱め合う干渉を生じさせ、それによって、送信ヌル、すなわち、送信された電力伝送波が互いに実質的に相殺し、大きなエネルギーを受信機によって収集することができない位置を生じさせることができることも理解されるべきである。通常の使用事例では、受信機の位置における電力伝送信号の照準合わせが目的であり、他の事例では、特定の位置への電力伝送を特に回避することが望ましい場合があり、他の事例では、電力伝送をある位置に照準合わせする一方で、同時に、第２の位置への送信を特に回避することが望ましい場合がある。電力伝送のためにアンテナを較正するとき、送信機は使用事例を考慮に入れる。
[0127] 送信機３０２のアンテナ素子３０６は、単一のアレイ、対のアレイ、４つ組のアレイ、または所望の用途に従って設計することができる任意の他の適切な構成で動作することができる。エネルギーポケットは、電力伝送波３４２が、３次元エネルギー場を形成するように蓄積する強め合う干渉パターンにおいて形成することができ、その周りに、弱め合う干渉パターンによって特定の物理的位置における１つ以上の対応する送信ヌルを生成することができる。特定の物理的位置における送信ヌルは、電力伝送波３４２の弱め合う干渉パターンに起因してエネルギーポケットが形成されない空間のエリアまたは領域を指すことができる。
[0128] 次に、受信機３２０は、送信機３０２によって放射される電力伝送波３４２を利用して、電子デバイス３１３に充電または電力供給し、これによりワイヤレス電力伝送を効果的に提供するためのエネルギーポケットを確立することができる。エネルギーポケットは、エネルギーまたは電力が、電力伝送波３４２の強め合う干渉パターンの形態で蓄積することができる空間のエリアまたは領域を指すことができる。他の状況では、様々な電子機器、例えば、スマートフォン、タブレット、音楽プレーヤー、玩具等に同時に電力供給するための複数の送信機３０２および／または複数の受信機３２０が存在することができる。他の実施形態では、アダプティブポケット形成を用いて、電子デバイスに対する電力を調節することができる。アダプティブポケット形成は、１つ以上の標的とされる受信機に対する電力を調節するようにポケット形成を動的に調整することを指すことができる。
[0129] 受信機３２０は、送信機３０２に対する受信機３２０の位置を示すために、アンテナ素子３２４を通じて短い信号を生成することによって送信機３０２と通信することができる。いくつかの実施形態では、受信機３２０は、ネットワークインターフェースカード（図示せず）または同様のコンピューターネットワーキングコンポーネントを更に利用してネットワーク３４０を通じて、送信機３０２のいくつかの集合体を管理するクラウドコンピューティングサービス等の、システム３００の他のデバイスまたはコンポーネントと通信することができる。受信機３２０は、アンテナ素子３２４によって捕捉された電力伝送信号３４２を、電気デバイス３１３および／またはデバイスの電池３１５に提供することができる電気エネルギーに変換するための回路部３０８を備えることができる。いくつかの実施形態では、回路部は、受信機の電池３３５に電気エネルギーを提供することができ、受信機の電池３３５は、電気デバイス３１３が受信機３２０に通信可能に結合されることなくエネルギーを蓄えることができる。
[0130] 通信コンポーネント３２４は、受信機３２０が、ワイヤレスプロトコルを介して制御信号３４５を送信することによって送信機３０２と通信することを可能にすることができる。ワイヤレスプロトコルは、専用プロトコルとすることもできるし、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＮＦＣ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の従来のワイヤレスプロトコルを用いることもできる。次に、通信コンポーネント３２４を用いて、電子デバイス３１３のための識別子等の情報、ならびに電池レベル情報、地理的位置データ、または電力をいつ受信機３２０に送信するか、および電力伝送波３４２を送達してエネルギーポケットを生じさせる位置を決定する際に送信機３０２に有用とすることができる他の情報を転送することができる。他の実施形態では、アダプティブポケット形成を用いて、電子デバイス３１３に提供される電力を調節することができる。そのような実施形態において、受信機の通信コンポーネント３２４は、受信機３２０において受信される電力量、および／または電子デバイス３１３ｂもしくは電池３１５に提供される電圧量を示す電圧データを送信することができる。
[0131] 送信機３０２が受信機３２０を識別し、位置特定すると、制御信号３４５のためのチャネルまたは経路を確立することができ、このチャネルまたは経路を通じて、送信機３０２は、受信機３２０から到来する制御信号３４５の利得および位相を知ることができる。送信機３０２のアンテナ素子３０６は、制御された電力伝送波３４２（例えば、無線周波数波、超音波）の送信またはブロードキャストを開始することができ、制御された電力伝送波３４２は、少なくとも２つのアンテナ素子３０６を用いて、それぞれのアンテナ素子３０６から放射された電力伝送波３４２を操作することによって、３次元空間において収束することができる。これらの電力伝送波３４２は、適切な圧電材料を用いて外部電源および局部発振器チップを用いることによって生成することができる。電力伝送波３４２は、送信機回路部３０１によって制御することができ、送信機回路部３０１は、電力伝送波３４２の位相および／または相対的な大きさを調整するための専用チップを含むことができる。電力伝送波３４２の位相、利得、振幅および他の波形は、アンテナ素子３０６が強め合う干渉パターンを形成する（ポケット形成）ための入力としての役割を果たすことができる。いくつかの実施態様では、送信機３０２のマイクロコントローラー３１０または他の回路は電力伝送信号を生成することができ、電力伝送信号は電力伝送波３４２を含み、送信機回路部３０１に接続されたアンテナ素子３０６の数に依拠して、送信機回路部３０１によって複数の出力に分割することができる。例えば、４つのアンテナ素子３０６ａ〜３０６ｄが１つの送信機回路３０１ａに接続されている場合、電力伝送信号は、４つの異なる出力に分割され、各出力は、アンテナ素子３０６に向かい、それぞれのアンテナ素子３０６から生じる電力伝送波３４２として送信される。
[0132] ポケット形成は、干渉を利用して、アンテナ素子３０６の指向性を変更することができる。ここで、強め合う干渉はエネルギーポケットを生成し、弱め合う干渉は送信ヌルを生成する。次に、受信機３２０は、電子デバイスを充電し、電子デバイスに電源供給するためのポケット形成によって生成されるエネルギーポケットを利用し、それによってワイヤレス電力伝送を効果的に提供することができる。
[0133] 送信機３０２の各アンテナ３０６から各受信機３２０への位相および利得を計算することによって、複数のポケット形成を達成することができる。
[0134] 図３５は、例示的な実施形態による、ワイヤレス充電システムアーキテクチャ３５００を示す。システムアーキテクチャ３５００は、１つ以上のワイヤレス電力送信機３５０１と、１つ以上のワイヤレス電力受信機３５２０ａ、３５３０ｂとを備えることができる。いくつかの実施形態では、ワイヤレス充電システムアーキテクチャ３５００は、１つ以上の電子デバイス３５５２を含むことができ、電子デバイス３５５２は、内蔵ワイヤレス電力受信機３５２０ａを有していない場合がある。他の実施形態では、ワイヤレス充電システムアーキテクチャ３５００は、内蔵電力受信機３５２０ａを有する電子デバイス３５５２を備えることができる。ペアリングとは、ワイヤレス電力伝送システムの分散型システムデータベース内における、単一の電力受信機との単一の電子クライアントデバイスの関連付けを指すことができ、それによって、例えば、ユーザー、または自動システムプロセスが、クライアントデバイスが充電されるように命令する場合、システムは、この関連付けから、このクライアントデバイスを充電するためにいずれの電力受信機に電力を伝送するかを決定することができる。システムデータベースは、インストールされた製品のシステムデータベースの厳密なコピー、または任意のシステムコンピューター内に記憶され、任意のシステムコンピューターによってアクセス可能な、このデータベースのサブセットの厳密なコピーを指すことができる。
[0135] 電力送信機３５０１は、３Ｄ空間において収束することができる制御された無線周波数（RF）波を送信することができる。これらのＲＦ波は、位相および／または相対的な振幅の調整を通じて、強め合う干渉パターンを形成する（ポケット形成）ように制御することができる。ポケット形成は、３Ｄ空間において収束し、制御された強め合う干渉パターンを形成する２つ以上のＲＦ波を生成することを指すことができる。エネルギーポケットは、３次元形状をとることができる強め合う干渉パターンにおいて形成されることができるのに対し、特定の物理位置における送信ヌルは、弱め合う干渉パターンにおいて生成することができる。エネルギーポケットとは、ＲＦ波の強め合う干渉パターンの形態でエネルギーまたは電力が蓄積することができる空間のエリアまたは領域を指すことができる。特定の物理的位置における送信ヌルとは、ＲＦ波の弱め合う干渉パターンに起因してエネルギーポケットが形成されない空間のエリアまたは領域を指すことができる。アダプティブポケット形成とは、１つ以上の標的受信機に対する電力を調節するようにポケット形成を動的に調整することを指すことができる。電力とは、電気エネルギーを指すことができ、ここで、「ワイヤレス電力伝送」は、「ワイヤレスエネルギー送信」の同義語とすることができ、「ワイヤレス電力伝送」は、「ワイヤレスエネルギー送信」の同義語とすることができる。
[0136] 例示的な実施形態によれば、電力送信機３５０１は、数あるコンポーネントの中でも、電力送信機マネージャーアプリケーション３５９４ａと、第三者ＢＴＬＥ ＡＰＩ３５１２ａと、ＢＴＬＥチップ３５１２ｂと、アンテナマネージャーソフトウェア３５９３と、アンテナアレイ３５８６ａとを備えることができる。電力送信機マネージャーアプリケーション３５９４ａは、電力送信機３５０１内の不揮発性メモリにロードされた実行可能プログラムとすることができる。電力送信機マネージャーアプリケーション３５９４ａは、数ある中でも、電力送信機３５０１の挙動を制御し、電子デバイス３５５２および電力受信機３５２０ａの電荷の状態を監視することができ、電力受信機３５２０ａの位置を追跡することができ、電力スケジュールを実行することができる。いくつかの実施形態では、電力送信機３５０１は、電力受信機３５２０ａ、電子デバイス３５５２、電力ステータス、電力スケジュール、ＩＤ、ペアリングに関係する情報、およびシステムを実行するのに必要な任意の情報を記憶するためのデータベース（図示せず）を含むことができる。ＢＴＬＥまたはＢＬＥとは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー通信ハードウェアおよび／またはソフトウェアを指すことができる。データベースは、ＳＱＬファイル、または異なるフォーマットもしくは任意のフォーマットのファイル、またはコンピューターの揮発性もしくは不揮発性メモリ内のデータ構造のアレイとすることができるが、データベースのコンピューター内のデータを編成し、記憶し、取り出すために用いられるものを除く。第三者ＢＴＬＥ ＡＰＩ３５１２ａは、電力送信機マネージャーアプリケーション３５９４ａとＢＴＬＥチップ３５１２ｂとの間の効果的な対話を可能にすることができる。アンテナマネージャーソフトウェア３５９３は、電力送信機マネージャーアプリケーション３５９４ａからの命令を処理することができ、アンテナアレイ３５８６ａを制御することができる。
[0137] 電力送信機３５０１に含めることができるアンテナアレイ３５８６ａは、電力を伝送することが可能な複数のアンテナ素子を含むことができる。いくつかの実施形態では、アンテナアレイ３５８６ａは、等間隔に配置されたグリッド内に分散させることができる６４個〜２５６個のアンテナ素子を含むことができる。１つの実施形態では、アンテナアレイ３５８６ａは、合計６４個のアンテナ素子を有する８×８のグリッドを有することができる。別の実施形態では、アンテナアレイ３５８６ａは、合計で２５６個のアンテナ素子を有する１６×１６のグリッドを有することができる。一方、アンテナ素子の数は、電力送信機３５０１の所望の範囲および電力伝送能力に関連して変動する場合がある。通常、より多くのアンテナ素子を用いると、より広い範囲およびより高い電力伝送能力を達成することができる。数ある中でも、円形パターンまたは多角形配置を含む代替的な構成も可能である。アンテナアレイ３５８６ａのアンテナ素子は、９００ＭＨｚ、２．５ＧＨｚ、５．２５０ＧＨｚまたは５．８Ｇｈｚ等の周波数帯域において動作するためのアンテナタイプを含むことができ、アンテナ素子は、独立した周波数で動作することができ、ポケット形成のマルチチャネル動作を可能にする。
[0138] 電力送信機３５０１は、数ある中でも、Ｗｉ−Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）およびＬＡＮ等の他の通信方法を更に含むことができる。電力受信機３５２０ａは、電力受信機アプリケーション３５９４ｂと、第三者ＢＴＬＥ ＡＰＩ３５１２ａと、ＢＴＬＥチップ３５１２ｂと、アンテナアレイ３５８６ｂとを備えることができる。電力受信機３５２０ａは、電子デバイス３５５２ａおよび電子デバイス３５２０ｂを充電するかまたはこれらに電力供給するために、電力送信機３５０１によって生成されるエネルギーポケットを利用可能とすることができる。電力受信機アプリケーション３５９４ｂは、電力受信機３５２０ａ内の不揮発性メモリにロードされた実行可能命令とすることができる。第三者ＢＴＬＥ ＡＰＩ３５１２ａは、電力受信機アプリケーション３５９４ｂとＢＴＬＥチップ３５１２ｂとの間の効果的なインタラクションを可能にすることができる。アンテナアレイ３５８６ｂは、エネルギーポケットから電力を取り入れ可能とすることができる。
[0139] 電子デバイス３５５２および電子デバイス３５２０ａは、ワイヤレス充電システムアーキテクチャ３５００内のそれらのインタラクションを管理するためのＧＵＩを含むことができる。ＧＵＩは、不揮発性メモリ内にロードされた実行可能プログラムに関連付けることができる。いくつかの実施形態では、電子デバイス３５５２および電子デバイス３５２０ａは、電力受信機３５２０ａ、電力ステータス、電力スケジュール、ＩＤ、ペアリングに関係する情報、およびシステムを実行するのに必要な任意の情報を記憶するためのデータベース（図示せず）を含むことができる。システム管理ＧＵＩとは、ワイヤレス電力伝送システム内のコンピューター上で実行されるか、またはインターネットクラウド内にある場合がある遠隔サーバー上で実行されるソフトウェアアプリケーションプログラムを指すことができる。このシステム管理ＧＵＩは、システムユーザーまたはシステムオペレーターと、ワイヤレス電力伝送システム内のソフトウェアとの間のグラフィックユーザーインターフェースであり、構成、監視、命令、制御、報告、および任意の他のシステム管理機能のために用いられる。
[0140] いくつかの実施形態では、ワイヤレス充電システムアーキテクチャ３５００は、複数の電子デバイス３５５２を充電するための複数の電力送信機３５０１および／または複数の電力受信機３５２０ａを含むことができる。複数の電力送信機３５０１を含むシステムにおいて、２つ以上の電力送信機が、数ある中でも、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＴＬＥ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＬＡＮ、ＬＴＥおよびＬＴＥダイレクトを含む、利用可能な任意の通信チャネルを用いて常時通信することができる。
[0141] 図３６は、本開示の１つ以上の実施形態が動作することができるワイヤレス電力伝送システム３６００（WPTS）の例示的な実施形態を示す。ワイヤレス電力伝送システム３６００は、１つ以上のワイヤレス電力送信機３６０１と、１つ以上のワイヤレスで電力供給される受信機３６２０ａとの間の通信、およびクライアントデバイス３６２０ｂ内の通信を含むことができる。クライアントデバイス３６５２は、適応可能なペアリングされる受信機３６２０ａとペアリングすることができ、これにより、クライアントデバイス３６５２へのワイヤレス電力伝送を可能にすることができる。別の実施形態では、クライアントデバイス３６２０ｂは、デバイスのハードウェアの一部分として内蔵されたワイヤレス電力受信機を含むことができる。クライアントデバイス３６５２は、ラップトップコンピューター、固定式コンピューター、モバイルフォン、タブレット、モバイルゲーム機、テレビ、ラジオ等の、エネルギー電源を用いる任意のデバイス、および／またはエネルギー電源を必要とするかもしくはエネルギー電源から利益を得ることができる任意の機器の組とすることができる。
[0142] １つの実施形態において、１つ以上のワイヤレス電力送信機３６０１は、組み込まれたソフトウェアとしての電力送信機マネージャーａｐｐ３６９４ａ（PWR TX MGR APP）と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギーチップ３６１２ｂ（BTLE CHIP HW）のための第三者アプリケーションプログラミングインターフェース３６１２ａ（第三者API）とを一体化するマイクロプロセッサを含むことができる。Ａｐｐとは、モバイル、ラップトップ、デスクトップまたはサーバーコンピューター上で実行されるソフトウェアアプリケーションを指すことができる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギーチップ３６１２ａは、ワイヤレス電力送信機３６０１と、電力受信機３６２０ａ、クライアントデバイス３６５２および３６２０ｂ等を含む他のデバイスとの間の通信を可能にすることができる。ワイヤレス電力送信機３６０１は、３Ｄ空間において収束し、ワイヤレスで電力供給される受信機上にエネルギーポケットを生じさせることができる制御されたＲＦ波を形成するために用いることができるＲＦアンテナアレイを制御するアンテナマネージャーソフトウェア（アンテナMGRソフトウェア）も備えることができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギーチップ３６１２ｂは、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＬＴＥダイレクト等を含む他のワイヤレス通信プロトコルを利用してもよい。
[0143] 電力送信機マネージャーａｐｐ３６９４ａは、数ある中でも、接続の確立、接続の終了、およびデータの送信を含む複数の機能を実行するための第三者アプリケーションプログラミングインターフェース３６１２ａを呼び出すことができる。第三者アプリケーションプログラミングインターフェース３６１２ａは、電力送信機マネージャーａｐｐ３６９４ａによって呼び出された機能に従って、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギーチップ３６１２ｂにコマンドを発行することができる。
[0144] 電力送信機マネージャーａｐｐ３６９４ａは、分散システムデータベースも含むことができる。分散システムデータベースは、クライアントデバイス３６５２のための識別子、電力受信機３６２０ａのための電圧範囲、クライアントデバイス３６５２の位置、クライアントデバイス３６５２に関連付けられた信号強度および／または任意の他の関連情報等の、クライアントデバイス３６５２に関連付けられた関連情報を記憶することができる。データベースは、受信機ＩＤ、送信機ＩＤ、エンドユーザーハンドヘルドデバイス、システム管理サーバー、充電スケジュール、充電優先度、および／またはワイヤレス電力ネットワークに関連した任意の他のデータを含む、ワイヤレス電力ネットワークに関連する情報も記憶することができる。
[0145] 第三者アプリケーションプログラミングインターフェース３６１２ａは、同時に、ブート時に電力送信機マネージャーａｐｐ３６９４ａに登録することができるコールバック機能を通じて、電力送信機マネージャーａｐｐ３６９４ａを呼び出すことができる。第三者アプリケーションプログラミングインターフェース３６１２ａは、１秒間に１０回行うことができるタイマーコールバックを有することができ、接続が開始する度、接続が終了する度、接続が試行される度、またはメッセージが受信される度、コールバックを送信することができる。
[0146] クライアントデバイス３６２０ｂは、電力受信機ａｐｐ３６９４ｂ（PWR RX APP）と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギーチップ３６３０ｂ（BTLE CHIP HW）のための第三者アプリケーションプログラミングインターフェース３６５０ａ（第三者API）と、ワイヤレス電力送信機３６０１から送信されたエネルギーポケットを受信し利用するのに用いることができるＲＦアンテナアレイ３６８６ｂと備えることができる。
[0147] 電力受信機ａｐｐ３６９４ｂは、数ある中でも、接続の確立、接続の終了およびデータの送信を含む複数の機能を実行するための第三者アプリケーションプログラミングインターフェース３６５０ａを呼び出すことができる。第三者アプリケーションプログラミングインターフェース３６５０ａは、１秒間に１０回行うことができるタイマーコールバックを有することができ、接続が開始する度、接続が終了する度、接続が試行される度、またはメッセージが受信される度、コールバックを送信することができる。
[0148] クライアントデバイス３６５２は、ＢＴＬＥ接続３６９６を介して適応可能な電力受信機３６２０ａにペアリングすることができる。グラフィカルユーザーインターフェース（GUI3698）を用いて、クライアントデバイス３６５２からのワイヤレス電力ネットワークを管理することができる。ＧＵＩ３６９８は、任意のアプリケーションストアからダウンロードすることができ、数ある中でも、ｉＯＳおよびＡｎｄｒｏｉｄを含む任意のオペレーティングシステム上で実行することができるソフトウェアモジュールとすることができる。クライアントデバイス３６５２は、ＢＴＬＥ接続３６９６を介してワイヤレス電力送信機３６０１と通信して、デバイスのための識別子、電池レベル情報、地理的位置データ、またはワイヤレス電力送信機３６０１のために有用とすることができる任意の他の情報等の重要なデータを送信することもできる。
[0149] ワイヤレス電力伝送システム３６００を管理するために、ワイヤレス電力マネージャーソフトウェアを用いることができる。ワイヤレス電力マネージャーは、メモリ内でホスティングされ、コンピューティングデバイス内でプロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールとすることができる。ワイヤレス電力マネージャーは、ローカルアプリケーションＧＵＩを含むかまたはウェブページＧＵＩをホスティングすることができ、これらのＧＵＩから、ユーザーは、オプションおよびステータスを見て、ワイヤレス電力伝送システム３６００を管理するためのコマンドを実行することができる。クラウドベースとすることができるコンピューティングデバイスは、数ある中でも、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、Ｗｉ−ＦｉまたはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を含む標準的な通信プロトコルを通じてワイヤレス電力送信機３６０１に接続することができる。電力送信機マネージャーａｐｐ３６９４ａは、クライアントデバイス３６５２によるアクセスおよびクライアントデバイス３６５２への電力伝送を制御するために、ワイヤレス電力マネージャーと情報を交換することができる。ワイヤレス電力マネージャーによって制御される機能は、個々のデバイスについて電力伝送をスケジューリングすること、異なるクライアントデバイス間で優先順位付けすること、クライアントごとに証明書にアクセスすること、電力送信機エリアに対する電力受信機の物理的位置を追跡すること、メッセージをブロードキャストすることと、および／またはワイヤレス電力伝送システム３６００を管理するのに必要な任意の機能を含むことができる。
[0150] コンピューティングデバイスは、ネットワーク接続を通じてワイヤレス電力送信機３６０１に接続することができる。ネットワーク接続は、数ある中でも、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（LAN）、仮想プライベートネットワーク（VPN）、ワイヤレスエリアネットワーク（WAN）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、Ｗｉ−ＦｉおよびＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を含む、コンピューター間の任意の接続を指すことができる。電力送信機マネージャーａｐｐ３６９４ａは、デバイスによる電力伝送へのアクセスを制御するために、ワイヤレス電力マネージャーと情報を交換することができる。ワイヤレス電力マネージャーによって制御される機能は、個々のデバイスのための電力伝送のスケジューリング、クライアントデバイスに割り当てられるアンテナ数、異なるクライアントデバイス間の優先順位、クライアントごとのアクセス証明書、物理的位置、メッセージのブロードキャスト、および／またはワイヤレス電力伝送システム３６００内でコンポーネントを管理するのに必要とされる任意の機能を含むことができる。
[0151] １つ以上のワイヤレス電力送信機３６０１は、ワイヤレス電力送信機３６０１が通信を確立するのに十分近接した任意の単一ワイヤレス電力受信機に電力を自動的に送信することができる。次に、ワイヤレス電力受信機は、クライアントデバイス３６５２等の電気的に接続された電子デバイスに電力供給するかまたはこの電子デバイスを充電することができる。単一のワイヤレス電力送信機３６０１は、複数のワイヤレス電力受信機に同時に電力供給することができる。代替的に、ワイヤレス電力伝送システム３６００内のコンポーネントは、ワイヤレス電力マネージャーグラフィカルユーザーインターフェースを通じて、数ある中でも、自動化された時間ベースでスケジューリングされた電力伝送の時刻、電力受信機の物理的位置、クライアントデバイスの所有者等の特定のシステム基準および／または条件に依拠して、特定のワイヤレス電力受信機にのみ電力を自動的に伝送するように構成されてもよい。
[0152] ワイヤレス電力受信機は、ワイヤレス電力送信機３６０１から送信されたエネルギーを、ワイヤレス電力受信機のアンテナ内に取得し、これを整流し、調整し、結果として得られた電気エネルギーを、電気的に接続されたデバイスに送信し、このデバイスに電力供給するかまたはこのデバイスを充電することができる。任意のワイヤレス電力受信機が異なる空間位置に動く場合、ワイヤレス電力送信機３６０１は、結果として得られるエネルギービームが受信機を標的に留めておくように、割り当てられるアンテナ数、送信されるＲＦの位相および振幅を変更することができる。
[0153] 図３７は、一実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムネットワークを示す。いくつかの実施形態によれば、ワイヤレス電力伝送システムネットワーク３７００は、インターネットクラウド３７６９を通じて遠隔情報サービス３７７７と通信することが可能な複数のワイヤレス電力伝送システムを含むことができる。
[0154] いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力伝送システムは、１つ以上のワイヤレス電力送信機３７０１と、１つ以上の電力受信機３７２０と、１つ以上のオプションのバックアップサーバー３７６７と、ローカルネットワーク３７４０とを備えることができる。いくつかの実施形態によれば、各電力送信機３７０１は、ワイヤレス電力送信機マネージャー３７６５のソフトウェアと、分散ワイヤレス電力伝送システムデータベース３７６３とを備えることができる。各電力送信機３７０１は、電力を管理し、１つ以上の電力受信機３７２０に電力を伝送することが可能とすることができ、ここで、各電力受信機３７２０は、１つ以上の電子デバイス３７６１を充電可能であるか、またはこれらの電子デバイスに電力を供給可能とすることができる。
[0155] 電力送信機マネージャー３７６５は、数ある中でも、電力送信機３７０１の挙動を制御し、電子デバイス３７６１の充電状態を監視し、電力受信機３７２０を制御し、電力受信機３７２０の位置を追跡し、電力スケジュールを実行し、システムチェックアップを実行し、異なる電子デバイス３７６１の各々に提供されるエネルギーを追跡することができる。
[0156] いくつかの実施形態によれば、データベース３７６３は、電子デバイス３７６１の識別子、電力受信機３７２０からの測定値の電圧範囲、位置、信号強度、および／または電子デバイス３７６１からの任意の関連情報等の電子デバイス３７６１からの関連情報を記憶することができる。データベース３７６３は、受信機ＩＤ、送信機ＩＤ、エンドユーザーハンドヘルドデバイス名またはＩＤ、システム管理サーバーＩＤ、充電スケジュール、充電特性等のワイヤレス電力伝送システムに関連する情報、および／またはワイヤレス電力伝送システムネットワーク３７００に関連する任意のデータも記憶することができる。更に、いくつかの実施形態では、データベース３７６３は、過去のおよび現在のシステムステータスのデータを記憶することができる。
[0157] 過去のシステムステータスデータは、数ある中でも、電子デバイス３７６１に送達された電力量、ユーザーに関連付けられた電子デバイス３７６１のグループに転送されたエネルギー量、電子デバイス３７６１がワイヤレス電力送信機３７０１に関連付けられた時間量、ペアリング記録、システム内のアクティブティ、システム内の任意のワイヤレス電力デバイスの任意のアクションまたはイベント、エラー、障害および構成問題等の詳細を含むことができる。過去のシステムステータスデータは、電力スケジュール、名前、顧客サインイン名、権限付与および認証証明書、暗号化情報、システム動作の物理的エリア、システムを実行するための詳細、および任意の他のシステムもしくはユーザー関連情報も含むことができる。
[0158] データベース３７６３内に記憶された現在のシステムステータスデータは、数ある中でも、システム内の位置および／または動き、構成、ペアリング、エラー、障害、アラーム、問題、ワイヤレス電力デバイス間で送信されたメッセージおよび追跡情報を含むことができる。
[0159] いくつかの例示的な実施形態によれば、電力送信機３７０１内のデータベース３７６３は、未来のシステムステータス情報を更に記憶することができ、システムの未来のステータスは、過去のシステムステータスデータからの履歴データおよび現在のシステムステータスデータに従って予測または評価することができる。
[0160] いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム内の全てのデバイスデータベース３７６３からの記録を、サーバー３７６７内に記憶し、周期的に更新することもできる。いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力伝送システムネットワーク３７００は、２つ以上のサーバー３７６７を含むことができる。他の実施形態では、ワイヤレス電力伝送システムネットワーク３７００はサーバー３７６７を含まない場合がある。
[0161] 別の例示的な実施形態では、ワイヤレス電力送信機３７０１は更に、ワイヤレス電力伝送システムにおける障害を検出可能とすることができる。電力伝送システム５０２における障害の例は、数ある中でも、任意のコンポーネントの過熱、機能不良、過負荷を含むことができる。システム内のワイヤレス電力送信機３７０１のうちのいずれかによって障害が検出される場合、障害は、システム内の任意のワイヤレス電力送信機マネージャー３７６５によって解析することができる。解析が完了した後、推奨またはアラートを生成し、電力伝送システムの所有者に報告するか、またはシステム所有者もしくは製造者もしくは供給者に配信するために遠隔のクラウドベースの情報サービスに報告することができる。
[0162] いくつかの実施形態では、電力送信機３７０１は、情報を送受信するネットワーク３７４０を用いることができる。ネットワーク３７４０は、ローカルエリアネットワーク、またはワイヤレス電力伝送システムのコンポーネント間の任意の通信システムとすることができる。ネットワーク３７４０は、数ある中でも、電力送信機と、システム管理サーバー３７６７（存在する場合）と、他の電力伝送システム（存在する場合）との間の通信を可能にすることができる。いくつかの実施形態によれば、ネットワーク３７４０は、インターネットクラウド３７７９を通じた電力伝送システムと遠隔情報サービス３７７７との間のデータ通信を容易にすることができる。
[0163] 遠隔情報サービス３７７７は、システムの所有者、システムの製造者もしくは供給者、またはサービスプロバイダーによって運用することができる。遠隔管理システムは、ビジネスクラウド３７７５と、遠隔マネージャー３７７３のソフトウェアと、バックエンドサーバー３７６９とを備えることができ、ここで、遠隔マネージャー３７７３は、汎用データベース３７７１を更に含むことができる。バックエンドサーバー３７６９および遠隔マネージャー３７７３の機能は、単一の物理的サーバーまたは仮想サーバーに組み合わせることができる。
[0164] 汎用データベース３７７１は、デバイスデータベース３７６３に記憶された情報の更なるバックアップを記憶することができる。更に、汎用データベース３７７１は、数ある中でも、マーケティング情報、顧客の課金、顧客の構成、顧客の認証、および顧客のサポート情報を記憶することができる。いくつかの実施形態では、汎用データベース３７７１は、数ある中でも、より人気のない特徴、システムにおけるエラー、問題報告、統計および品質制御等の情報も記憶することができる。各ワイヤレス電力送信機３７０１は、数ある中でも、認証、問題報告目的、またはステータスもしくは使用の詳細の報告のために遠隔マネージャー３７７３とのＴＣＰ通信接続を周期的に確立することができる。
[0165] 図３８は、例示的な実施形態によるワイヤレス電力伝送システムアーキテクチャ３８００を示す。ワイヤレス電力伝送システムアーキテクチャ３８００は、ワイヤレス電力伝送システムと、インターネットクラウド３８７９と、遠隔情報サービス３８８３とを含むことができる。開示されるワイヤレス電力伝送システムは、１つ以上のワイヤレス電力送信機３８７７、任意のクライアントデバイス３８６１に結合または内蔵することができる１つ以上のワイヤレス電力受信機３８２０、１つ以上のローカルシステム管理サーバー３８６７またはクラウドベースの遠隔システム管理サーバー３８７３（例えば、バックエンドサーバー）、およびローカルネットワーク３８４０を含むことができる。ネットワーク３８４０接続は、数ある中でも、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（LAN）、仮想プライベートネットワーク（VPN）、ワイヤレスエリアネットワーク（WAN）、およびインターネット等のコンピューター間の任意の接続を指すことができる。
[0166] いくつかの実施形態によれば、各ワイヤレス電力送信機３８７７は、ワイヤレス電力送信機マネージャーソフトウェア３８６５と、分散システムデータベース３８８３と、ＴＤＭ電力伝送３８７５のソフトウェアモジュールとを含むことができる。各ワイヤレス電力送信機３８７７は、１つ以上のワイヤレス電力受信機３８２０を管理可能であり、これらに電力を伝送可能とすることができ、各ワイヤレス電力受信機３８２０は、１つ以上のクライアントデバイス３８６１を充電可能であるかまたはこれらに電力を提供可能とすることができる。クライアントデバイス３８６１の例は、数ある中でも、スマートフォン、タブレット、音楽プレーヤーおよび玩具を含むことができる。ある種のクライアントデバイス３８６１は、システム管理ＧＵＩａｐｐを実行することができる。このａｐｐは、Ａｐｐｌｅ ｉＴｕｎｅｓ、Ａｎｄｒｏｉｄ Ｐｌａｙ Ｓｔｏｒｅおよび／またはａｍａｚｏｎ等のパブリックソフトウェアａｐｐストアまたはデジタルアプリケーション配信プラットフォームにおいて入手可能であり、ここからダウンロードおよびインストールすることができる。
[0167] 更なる実施形態によれば、ワイヤレス電力伝送システムは、システム管理ＧＵＩアプリケーションを、ローカルシステム管理サーバー３８６７またはクラウドベースの遠隔システム管理サーバー３８７３に含むか、またはこの管理サーバーにおいて実行するか、またはこの管理サーバーから実行することができる。このシステム管理ＧＵＩアプリケーションを用いて、数ある中でも、電力伝送スケジュール、およびクライアントデバイス３８６１の物理的位置等のシステム基準または動作条件に依拠して、特定のワイヤレス電力受信機３８２０へのワイヤレス電力の伝送を制御することができる、
[0168] 各ワイヤレス電力送信機マネージャーソフトウェア３８６５は、ワイヤレス電力送信機３８７７の挙動を制御して、数ある中でも、電力伝送が開始した時点、ワイヤレス電力送信機３８７７およびワイヤレス電力受信機３８２０の双方の一意のシステム識別、接続されたデバイス数、用いられるアンテナの方向角、ワイヤレス電力受信機３８２０の電力受信機アンテナにおける電圧、ワイヤレス電力送信機５０８とワイヤレス電力受信機３８２０との間のリアルタイム通信接続等の異なる態様を監視可能とすることができ、これらの態様を用いて、ワイヤレス電力受信機３８２０がどこに位置していようとまたはどこに動かされようと、ワイヤレス電力受信機３８２０からの情報を追跡することができる。更に、電力送信機マネージャーソフトウェア３８６５は、ＴＤＭ電力伝送３８７５の使用を制御することができ、これにより、ワイヤレス電力伝送システムをＴＤＭ電力伝送３８７５モードに入れることまたは入れないことが可能であり得る。特に、ＴＤＭ電力伝送３８７５モードは、アンテナグループを再割当てすることによって、ワイヤレス電力送信機３８７７のアンテナアレイを制御することができ、ここで、各グループを用いて、オンラインモードにあるクライアントデバイス３８６１に対してのみ定期的な時間間隔で電力を伝送することができ、その間、オフラインモードにある残りのクライアントデバイス３８６１はワイヤレス電力送信機３８７７によって電源供給されるのを待機している。
[0169] ワイヤレス電力送信機３８７７は、ワイヤレス電力送信機３８７７の十分近くにある全てのクライアントデバイス３８６１が十分な電力を受信するまで、ＴＤＭ電力伝送３８７５モードを通じて、ワイヤレス電力受信機３８２０に結合されたクライアントデバイス３８６１のあるグループをオンラインにすることができ、クライアントデバイス３８６１の別のあるグループをオフラインにすることができ、逆もまた同様である。このＴＤＭ電力伝送サイクルは、同時に全てに電力供給するにはワイヤレス電力送信機３８７７のクライアントデバイス３８６１が多すぎる間、継続することができる。
[0170] いくつかの実施形態によれば、分散システムデータベース３８８３は、クライアントデバイス３８６１内のワイヤレス電力受信機３８２０、ワイヤレス電力送信機３８７７、およびローカルシステム管理サーバー３８６７からの関連情報を記録することができる。情報は、限定ではないが、クライアントデバイス３８６１のための識別子、ワイヤレス電力受信機３８２０内の電力回路の電圧測定値、位置、信号強度、ワイヤレス電力受信機３８２０のＩＤ、ワイヤレス電力送信機３８７７のＩＤ、エンドユーザーのハンドヘルドデバイス名のＩＤ、システム管理サーバーのＩＤ、充電スケジュール、充電特性、および／またはワイヤレス電力伝送システムに関連する任意のデータを含むことができる。更に、ワイヤレス電力送信機３８７７、クライアントデバイス３８６１に電力供給するワイヤレス電力受信機３８２０およびローカルシステム管理サーバー３８６７は、システム情報生成器として動作することができる。
[0171] 分散システムデータベース３８７１は、例えば、ＭｙＳＱＬ、ＰｏｓｔｇｒｅＳＱＬ、ＳＱＬｉｔｅ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬサーバー、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｃｃｅｓｓ、Ｏｒａｃｌｅ、ＳＡＰ、ｄＢＡＳＥ、ＦｏｘＰｒｏ、ＩＢＭ ＤＢ２、ＬｉｂｒｅＯｆｆｉｃｅ Ｂａｓｅ、ＦｉｌｅＭａｋｅｒ Ｐｒｏ、および／またはデータの集合を編成することができる任意の他のタイプのデータベース等の従来技術のデータベース管理システム（DBMS）を通じて実施することができる。
[0172] いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力送信機３８７７は、ネットワーク３８４０を用いて情報を送受信することができる。ネットワーク３８４０は、ローカルエリアネットワーク、ＷＩＦＩ、またはワイヤレス電力伝送システムのコンポーネント間の任意の通信システムとすることができる。ネットワーク３８４０は、２つ以上のワイヤレス電力送信機３８７７間の通信、システム管理サーバー３８６７とのワイヤレス電力送信機３８７７の通信を可能にすることができ、数ある中でも、インターネットクラウド３８７９を通じたワイヤレス電力伝送システムと遠隔情報サービス３８８３との間の通信を容易にすることができる。
[0173] 遠隔情報サービス３８８３は、システムの所有者、製造者、システムの供給者、またはサービスプロバイダーによって動作することができる。遠隔情報サービス３８８３は、バックエンドサーバー、遠隔情報サービスマネージャーおよび汎用遠隔情報サービスデータベース等の異なるコンポーネントを含むことができる。
[0174] 図３９は、実施形態による、実装の１つ以上の実施形態が動作することができる例示的なコンピューティングデバイス３９００である。１つの実施形態において、コンピューティングデバイス３９００は、バス３９９５と、入力／出力（I/O）デバイス３９８５と、通信インターフェース３９８７と、メモリ３９８９と、ストレージデバイス３９９１と、中央処理装置３９９３とを備える。別の実施形態では、コンピューティングデバイス３９００は、図３９に示されるコンポーネントに対し、更なる、より少ない、異なる、または異なる配置のコンポーネントを備える。
[0175] 図３９において、バス３９９５は、（I/O）デバイス３９８５、通信インターフェース３９８７、メモリ３９８９、ストレージデバイス３９９１および中央処理装置３９９３と物理的に通信する。バス３９９５は、コンピューティングデバイス３９００内のコンポーネントが互いに通信することを可能にする経路を含む。（I/O）デバイス３９８５の例は、検査者または候補者が、キーボード、コンピューターマウス、ボタン、タッチスクリーン、タッチパッド、音声認識、生体メカニズム等を含む、コンピューティングデバイス３９００に対する情報を入力することを可能にすることができる周辺装置および／または他のメカニズムを含む。（I/O）デバイス３９８５は、例えば、ディスプレイ、マイクロフォン、発光ダイオード（LED）、プリンター、スピーカー、向きセンサ等のコンピューティングデバイス３９００のユーザーに情報を出力するメカニズムも含む。上記向きセンサは、１つ以上の加速度計、１つ以上のジャイロスコープ、１つ以上のコンパス等を含む。加速度計は、それぞれの軸を中心としたそれぞれの角度のそれぞれの変化を与える。ジャイロスコープは、それぞれの軸を中心としたそれぞれの角度のそれぞれの変化率を与え、コンパスはコンパス向首方向を与える。
[0176] 通信インターフェース３９８７の例は、コンピューティングデバイス３９００がネットワーク接続を通じて他のコンピューティングデバイスおよび／またはシステムと通信することを可能にするメカニズムを含む。メモリ３９８９の例は、ランダムアクセスメモリ（RAM）、リードオンリーメモリ（ROM）、フラッシュメモリ等を含む。ストレージデバイス３９９１の例は、磁気および／または光記録媒体、強誘電性ＲＡＭ（F-RAM）ハードディスク、ソリッドステートドライブ、フロッピーディスク、光ディスク等を含む。１つの実施形態では、メモリ３９８９およびストレージデバイス３９９１は、中央処理装置３９９３によって実行するための情報および命令を記憶する。別の実施形態では、中央処理装置３９９３は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ASIC）、またはフィールドプログラマブルオブジェクトアレイ（FPOA）等を含むことができる。この実施形態では、中央処理装置３９９３は、メモリ３９８９およびストレージデバイス３９９１から取り出した命令を解釈し実行する。
[0177] これらの実施態様の例は、サーバー、権限付与されたコンピューティングデバイス、スマートフォン、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、タブレットコンピューター、ＰＤＡ、デジタルデータを受信、処理、送信することができる別のタイプのプロセッサ制御デバイス等を含む。更に、コンピューティングデバイス３９００は、システムアーキテクチャの適切な動作に必要とされる、ある動作を実行することができる。適切なコンピューティングデバイス３９００は、中央処理装置３９９３が、メモリ３９８９等のコンピューター可読媒体に含まれるソフトウェア命令を実行するのに応答してこれらの動作を実行することができる。
[0178] １つの実施形態では、システムのソフトウェア命令は、ストレージデバイス３９９１等の別のメモリ位置から、または通信インターフェース３９８７を介して別のコンピューティングデバイス３９００（例えば、第１のクライアントデバイス、第２のクライアントデバイス、コンピューティングデバイス等）からメモリ３９８９内に読み出される。この実施形態では、メモリ３９８９内に含まれるソフトウェア命令は、中央処理装置３９９３にプロセスを実行させる。
[0179] 図４０は、アダプティブ３Ｄポケット形成技法を用いてワイヤレスエネルギーを送信するためのワイヤレスエネルギー送信システム４０００を示す機能ブロック図である。いくつかの実施形態では、ワイヤレスエネルギー送信システム４０００は、クラウドサービスプロバイダーと、任意の数の適切なワイヤレス電力送信機４００１〜４００１ｎと、任意の数の適切なワイヤレス充電されるデバイスとを備える。他の実施形態では、ワイヤレスエネルギー送信システム４０００は、図４０に示されるコンポーネントに対し、更なる、より少ない、異なる、または異なる配置のコンポーネントを備える。
[0180] 図４０において、クラウドサービスプロバイダーは、システム管理サービス４０６７および情報配信サービスを備える。ワイヤレス充電されるデバイスは、各々が関連付けられた受信機４０２０〜４０２０ｎと、クライアントデバイス４０５２〜４０５２ｎと、ＧＵＩ４０６１〜４０６１ｎとを備える。いくつかの実施形態では、各々が受信機、クライアントデバイスおよびＧＵＩを含む、更なるワイヤレス充電されるデバイス（例えば、最高でｎ個）が存在することができる。
[0181] いくつかの実施態様では、クラウドサービスプロバイダー、ワイヤレス電力送信機４００１、およびワイヤレス充電されるデバイスは、互いに１つ以上と有線／ワイヤレス通信する。これらの実施形態において、ワイヤレス電力送信機４００１は、任意の適切なワイヤレスプロトコルを介して、ワイヤレス充電されるデバイスとワイヤレスで結合および通信する。適切なワイヤレスプロトコルの例は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、Ｗｉ−Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を含む。
[0182] いくつかの実施形態では、クラウドサービスプロバイダーは、任意の数のプロセッサ、ランダムアクセスメモリモジュール、物理ストレージドライブ、有線通信ポート、ワイヤレス通信ポート等を含む、アプリケーションの所望の組を実行するのに必要とされる任意の数のコンポーネントを含むコンピューターハードウェアおよびソフトウェアとして実装される。例において、クラウドサービスプロバイダーは、コンピューティングデバイスの１つ以上のコンポーネントを用いて実装される。これらの実施形態において、クラウドサービスプロバイダーは、ユーザー証明書、デバイス識別、デバイス認証、１人以上のユーザーに関連付けられた使用および支払いを管理し、サービス要求、情報要求を処理し、１人以上のユーザーに関係するデータを記憶し読み出すことが可能なソフトウェアを含む、システム管理サービス４０６７をホスティングするのに必要な任意のソフトウェアを実行する。他の実施形態では、クラウドサービスプロバイダーは、ユーザーデータ、デバイスデータ、支払いデータ等を記憶するためのデータベースを更に備える。
[0183] いくつかの実施形態では、システム管理サービス４０６７は、１つ以上のワイヤレス電力送信機から１つ以上の受信機への電力伝送、モバイルデバイスユーザーに関連付けられた証明書、ワイヤレス電力伝送に関連付けられた課金等を管理するように構成される。これらの実施形態において、システム管理サービス４０６７は、１つ以上のワイヤレス電力送信機４００１に、１つ以上のワイヤレス電力受信機への電力伝送を開始、一時停止または停止するコマンド等を含むコマンドを発行するように構成されたハードウェアおよびソフトウェアである。例において、クラウドサービスプロバイダーは、コンピューティングデバイスと実質的に同様に機能する。別の例では、システム管理サービス４０６７は、ワイヤレス電力マネージャーと実質的に同様に機能する。
[0184] いくつかの実施形態では、クラウドサービスプロバイダーは、情報配信サービスをホスティングするのに必要とされる任意のソフトウェアを実行する。そのようなソフトウェアの例は、１つ以上のユーザーに関連するデータの記憶および読み出し、データに対する解析の実行等が可能なソフトウェアを含む。他の実施形態では、情報配信サービスは、使用データ、課金データ、人口統計データ等をシステム管理サービス４０６７、ワイヤレス電力送信機４００１、受信機４０２０および／またはクライアントデバイス４０５２から収集するように構成されたハードウェアおよびソフトウェアである。データの例は、充電に費やされた総時間、デバイスに送信された総エネルギー、デバイスに送達されたエネルギーの月平均量、エネルギーがモバイルデバイスに送信された位置、モバイルデバイスユーザーの人口統計記述子等を含む。
[0185] 他の実施形態において、ワイヤレス電力送信機４００１は、任意の数のプロセッサ、ランダムアクセスメモリモジュール、物理ストレージドライブ、有線通信ポート、アンテナへの結合を可能にするワイヤレス通信インターフェース等を含む、アプリケーションの所望の組を実行するのに必要とされる任意の数のコンポーネントを含むコンピューターハードウェアおよびソフトウェアとして実装される。例において、ワイヤレス電力送信機４００１は、コンピューティングデバイスの１つ以上のコンポーネントを用いて実装される。いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力送信機４００１は、アダプティブ３Ｄポケット形成技法を用いて、ワイヤレス充電されるデバイス（ワイヤレス電力受信機を含む）および（１つ以上の電気デバイスに結合された）ワイヤレス電力受信機に電力を伝送することが可能な送信機として実装される。これらの実施形態において、１つ以上のワイヤレス電力送信機４００１が、（ワイヤレス充電されるデバイスの一部として、または１つ以上の電気デバイスに結合されて）１つ以上の受信機４０２０と通信し、３Ｄ空間における１つ以上の受信機４０２０を位置特定し、１つ以上の受信機４０２０においてエネルギーポケットを形成するように電力信号を送信する。
[0186] いくつかの実施形態では、ワイヤレス充電されるデバイスは、任意の数のプロセッサ、ランダムアクセスメモリモジュール、物理ストレージドライブ、有線通信ポート、アンテナへの結合を可能にするワイヤレス通信インターフェース等を含む、アプリケーションの所望の組を実行するのに必要とされる任意の数のコンポーネントを含むコンピューターハードウェアおよびソフトウェアとして実装される。いくつかの実施形態では、ワイヤレス充電されるデバイスは、適切なワイヤレス電力受信機に結合され、これと通信するコンピューティングデバイスとして実装される。ワイヤレス充電されるデバイスの例は、モバイルフォン、ラップトップ、ポータブルビデオゲームシステム、ビデオゲームコントローラー等を含む。例において、ワイヤレス充電されるデバイスは、コンピューティングデバイスの１つ以上のコンポーネントを用いて実装される。いくつかの実施形態では、ワイヤレス充電されるデバイスは、アダプティブ３Ｄポケット形成技法を用いてワイヤレス電力送信機から電力を受信するように動作可能な受信機（例えば、受信機４０２０）を含んで実装される。これらの実施形態では、１つ以上のワイヤレス充電されるデバイスに含まれる受信機部分（例えば、受信機４０２０）は、１つ以上のワイヤレス電力送信機４００１と通信し、１つ以上のワイヤレス充電されるデバイスに関連付けられた受信機の位置において形成されるエネルギーポケットからエネルギーを受信する。ワイヤレス充電されるデバイスは、固有の受信機（例えば、受信機４０２０）を含むことができるか、または別個のワイヤレス受信機に結合され、これと電気通信することができる。
[0187] 動作時に、ワイヤレス電力送信機４００１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を含む適切なワイヤレス通信プロトコルを用いて個々の送信機に関連付けられた識別子をブロードキャストする。適切な識別子の例は、ＭＡＣアドレス、ＩＭＥＩ、シリアル番号、ＩＤ文字列等を含む。他の実施形態では、適切な識別子は、ワイヤレス電力送信機４００１において用いられるソフトウェアのバージョンに関する情報を更に含む。いくつかの実施形態では、ワイヤレス充電されるデバイス内のクライアントデバイス４０５２は、１つ以上のワイヤレス電力送信機４００１によってブロードキャストされる１つ以上の識別子を検出し、ワイヤレス電力送信機４００１の１つ以上のグラフィック表現を、ＧＵＩ４０６１を通じてモバイルデバイスユーザーに表示するように構成される。他の実施形態では、クライアントデバイス４０５２は、ワイヤレス電力送信機４００１上で実行しているソフトウェアのバージョンを判断し、このバージョン情報を用いて、ワイヤレス電力送信機４００１によってブロードキャストされる情報内でワイヤレス電力送信機４００１に関連付けられた識別子の位置およびフォーマットを決定する。
[0188] いくつかの実施形態では、クライアントデバイス４０５２は、充電、充電の一時停止、充電の終了、支払い取引の権限付与等を開始することの要求を含むユーザー要求をシステム管理サービス４０６７に通信することができる。他の実施形態では、クラウドサービスプロバイダーは、１つ以上のワイヤレス電力送信機４００１と通信し、１つ以上のワイヤレス電力送信機４００１からの電力信号の配信を管理する。ワイヤレス電力送信機４００１は、受信機４０２０とワイヤレス通信し、アダプティブ３Ｄポケット形成技法を用いて、ワイヤレス電力送信機４００１からの電力信号を受信機４０２０に送信するように構成される。
[0189] 図４１は、例示的な実施形態によるペアリングプロセス４１００のフローチャートである。ペアリングプロセス４１００は、電子デバイスが、システム内の利用可能な電力受信機を識別する（４１２１）ときに開始することができる。この際、信号強度を用いて、電子デバイスは、利用可能な電力受信機の各々の近接性を監視可能とすることができる（４１２３）。電子デバイスは、電力受信機のうちの１つがペアリングを実行するための近接性範囲内にあるか否かを絶えずチェックすることができる（４１２５）。電力受信機がいずれも範囲内にない場合、電子デバイスは、電力受信機の近接性の監視を継続することができる。電力受信機のうちの１つが範囲内にある場合、電子デバイスは、データベース４１２７のチェックに進み、電力受信機が既にペアリングされているか否かを判断することができる（４１２９）。電力受信機が別の電子デバイスに関連付けられている場合、電子デバイスは、電力受信機についてスキャンし続け、それらの近接性を追跡することができる。電力受信機が関連付けを有しない場合、電子デバイスは、ペアリングプロトコルを始めることができ、タイマーを開始し（４１３１）、電力受信機の近接性を継続的に監視することができる。時間が経過した後、電子デバイスは、電力受信機が依然として範囲内にあるか否かをチェックすることができる（４１３５）。電力受信機が近接性範囲内にない場合、電子デバイスは、電力受信機の近接性を追跡し続けることができる。電力受信機が依然として近接性範囲内にある場合、電子デバイスはデータベースを更新し（４１３７）、そのＩＤを電力受信機のＩＤと関連付けることができる。
[0190] いくつかの実施形態では、電子デバイスにおけるＧＵＩは、データベースを更新する前に、所定の時間経過にわたっていくつかの信号強度測定値（RSSI）を解析することができる。いくつかの実施形態では、ＧＵＩは、信号強度測定値を計算し、その平均をとり、これを所定の基準値と比較することができる。内部データベースにおける情報を更新した後、電子デバイスは、更新されたデータベースのコピーを電力送信機に送信し（４１３９）、ペアリングプロセス４１００が終了することができる。
[0191] 図４２は、例示的な実施形態による、ペアリング解除プロセス４２００のフローチャートである。ペアリング解除プロセス４２００は、電力受信機にペアリングされている電子デバイスが、電力受信機の近接性を絶えず監視して（４２４１）、電力受信機がペアリング範囲外にあるか否かをチェックする（４２４３）ときに開始することができる。変化がない場合、電子デバイスは、ペアリングされた電力受信機の近接性を監視し続けることができる（４２４１）。変化がある場合、電子デバイスは、タイマーを開始することができる（４２４５）。時間が経過した後、電子デバイスは、電力受信機によってブロードキャストされたアドバタイズメント（ads）の信号強度をチェックして、電力受信機が依然として範囲内にあるか否かを判断することができる（４２４９）。これは、電子デバイスにおけるＧＵＩによって行うことができる。ＧＵＩは、所定の時間経過にわたっていくつかの信号強度測定値（RSSI）を解析することができる。いくつかの実施形態では、ＧＵＩは、信号強度測定値を計算し、その平均をとり、これを所定の基準値と比較することができる。
[0192] 電子デバイスは、電力受信機が依然として近接性範囲内にあると判断する場合、電力受信機の近接性の通常監視を続けることができる。電子デバイスは、電力受信機がもはや近接性範囲内にないと判断する場合、内部データベースの更新（４２５１）に進むことができ、その後、データベースの更新バージョンを電力送信機に送信することができる（４２５３）。並列プロセスにおいて、電子デバイスは、利用可能な電力受信機をスキャンし識別することを開始し（４２５５）、利用可能な電力受信機の近接性を継続的に監視することができ、ペアリング解除プロセス４２００は終了することができる。
[0193] 例示的な実施形態において、ワイヤレス充電システムとインタラクトするためのＧＵＩを含むスマートフォンは、携帯電話カバーに組み込まれた電力受信機とペアリングされる。第１の時点において、スマートフォンは電力送信機と通信し、認証され、電力受信機のデータベースを受信し、電力受信機デバイスについてスキャンを開始する。スキャン後、スマートフォンは、３つの利用可能な電力受信機を見つける。スマートフォンは、信号強度に基づいて電力デバイスの近接性を追跡する。第２の時点において、電力受信機のうちの１つがスマートフォンの近くに配置される。スマートフォンは、電力受信機が範囲内にあると判断し、ペアリングプロセスを開始する。数秒後、スマートフォンは、信号強度を再びチェックし、電力受信機が依然として、ペアリングのための受容可能な距離内にあると判断する。次に、スマートフォンは、自身の内部データベースを更新し、更新されたデータベースのコピーを電力送信機に送信する。第３の時点において、スマートフォンは、電力要求を電力送信機に送信する。電力送信機は、データベースを探索して、いずれの受信機がスマートフォンに関連付けられているかを判断し、次に、アンテナアレイを、スマートフォンに関連付けられた電力受信機に向け、電力伝送を開始する。
Ｄ．エネルギーポケットを形成するシステムのコンポーネント
[0194] 図４は、ポケット形成手順を用いてワイヤレス電力伝送の例示的なシステム４００のコンポーネントを示す。システム４００は、１つ以上の送信機４０２と、１つ以上の受信機４２０と、１つ以上のクライアントデバイス４４６とを備えることができる。
１．送信機
[0195] 送信機４０２は、本明細書に記載されるように、ワイヤレス電力伝送のためのＲＦ波４４２とすることができるワイヤレス電力伝送信号をブロードキャストすることが可能な任意のデバイスとすることができる。送信機４０２は、ポケット形成、アダプティブポケット形成および複数のポケット形成を含むことができる電力伝送信号を送信することに関係するタスクの実行を担うことができる。いくつかの実施態様では、送信機４０２は、ＲＦ波の形態でワイヤレス電力伝送を受信機４２０に送信することができ、このＲＦ波は、任意の周波数または波長を有する任意の無線信号を含むことができる。送信機４０２は、１つ以上のアンテナ素子４０６と、１つ以上のＲＦＩＣ４０８と、１つ以上のマイクロコントローラー４１０と、１つ以上の通信コンポーネント４１２と、電源４１４と、送信機４０２のための全ての要求されたコンポーネントを配置することができるハウジングとを備える。送信機４０２の様々なコンポーネントは、メタマテリアル、回路のマイクロプリント、ナノマテリアル等を含むことができ、および／またはこれらを用いて製造することができる。
[0196] 例示的なシステム４００において、送信機４０２は、３次元空間内の位置において収束し、それによってエネルギーポケット４４４を形成する制御されたＲＦ波４４２を送信するか、または他の形でブロードキャストすることができる。これらのＲＦ波は、位相および／または相対振幅調節を通じて制御され、強め合う干渉パターンまたは弱め合うパターンを形成することができる（すなわち、ポケット形成）。エネルギーポケット４４４は、強め合う干渉パターンにおいて形成される場とすることができ、３次元の形状とすることができるのに対し、特定の物理的位置における送信ヌルは、弱め合う干渉パターンにおいて生成することができる。受信機４２０は、電子クライアントデバイス４４６（例えば、ラップトップコンピューター、携帯電話）を充電するかまたはこれに電源供給するためにポケット形成によって生成されるエネルギーポケット４４４から電気エネルギーを取り入れることができる。いくつかの実施形態では、システム４００は、様々な電子機器に電力供給するための複数の送信機４０２および／または複数の受信機４２０を含むことができる。クライアントデバイス４４６の非限定的な例は、スマートフォン、タブレット、音楽プレーヤー、玩具等を同時に含むことができる。いくつかの実施形態では、アダプティブポケット形成を用いて、電子デバイスに対する電力を調節することができる。
２．受信機
[0197] 受信機４２０は、少なくとも１つのアンテナ素子４２４、１つの整流器４２６、１つの電力変換器４２８および通信コンポーネント４３０を含めることができるハウジングを含むことができる。
受信機４２０のハウジングは、信号または波の送信および／または受信を容易にすることが可能な任意の材料、例えば、プラスチックまたは硬質ゴムから作製することができる。ハウジングは、例えば、ケースの形態で異なる電子機器に付加することができる外付けハードウェアとすることができるか、または電子機器内に組み込むこともできる。
３．アンテナ素子
[0198] 受信機４２０のアンテナ素子４２４は、送信機４０２Ａによって用いられる周波数帯域において信号を送信および／または受信することが可能な任意のタイプのアンテナを含むことができる。アンテナ素子４２４は、垂直偏波もしくは水平偏波、右偏波もしくは左偏波、楕円偏波、または他の偏波、および任意の数の偏波の組合せを含むことができる。複数の偏波を用いることは、使用中の好ましい向きがないか、または向きが経時的に連続して変化する場合があるデバイス、例えば、スマートフォンまたはポータブルゲーミングシステムにおいて有利であり得る。明確に定義された予期される向きを有するデバイス（例えば、両手を使うビデオゲームコントローラー）の場合、アンテナの好ましい偏波が存在する場合があり、これにより、複数のアンテナについて所与の偏波の比を指定することができる。受信機４２０のアンテナ素子４２４におけるアンテナのタイプは、約１／８インチ〜約６インチの高さと、約１／８インチ〜約６インチの幅とを有することができるパッチアンテナを含むことができる。パッチアンテナは、好ましくは、接続性に依拠した偏波を有することができ、すなわち、偏波は、いずれの側からパッチが供給されるかに依拠して変動することができる。いくつかの実施形態では、アンテナのタイプは、ワイヤレス電力伝送を最適化するようにアンテナ偏波を動的に変動させることが可能な、パッチアンテナ等の任意のタイプのアンテナとすることができる。
４．整流器
[0199] 受信機４２０の整流器４２６は、アンテナ素子４２４によって生成された交流（AC）電圧を直流（DC）電圧に整流するための、ダイオード、レジスタ、インダクタ、および／またはキャパシタを備えることができる。整流器４２６は、技術的に可能な限りアンテナ素子４２４Ｂの近くに配置し、電力伝送信号から収集された電力エネルギーにおける損失を最小にすることができる。ＡＣ電圧を整流した後、結果として得られるＤＣ電圧を、電力変換器４２８を用いて調節することができる。電力変換器４２８は、入力に関わらず、電子デバイスに、またはこの例示的なシステム４００におけるように電池に、一定の電圧出力を提供するのに役立つことができるＤＣ／ＤＣ変換器とすることができる。通常の電圧出力は、約５ボルト〜約１０ボルトとすることができる。いくつかの実施形態では、電力変換器は、高い効率性を提供することができる電子切り替えモードＤＣ／ＤＣ変換器を含むことができる。そのような実施形態では、受信機４２０は、電力変換器４２８の前に電気エネルギーを受信するように位置を定められたキャパシタ（図示せず）を備えることができる。キャパシタは、十分な電流が電子切り替えデバイス（例えば、切り替えモードＤＣ／ＤＣ変換器）に提供され、それによって電子切り替えデバイスが効果的に動作することができることを確実にすることができる。電子デバイス、例えば電話またはラップトップコンピューターを充電するとき、電子切り替えモードＤＣ／ＤＣ変換器の動作を起動するのに必要とされる最小電圧を超えることができる初期高電流が必要とされる場合がある。そのような場合、キャパシタ（図示せず）を受信機４２０の出力に付加して、必要とされる追加のエネルギーを提供することができる。その後、低電力を提供することができる。例えば、電話またはラップトップにまだ電荷を蓄積させている間に、総初期電力の１／８０を用いることができる。
５．通信コンポーネント
[0200] 受信機４２０の通信コンポーネント４３０は、他の受信機４２０、クライアントデバイス、および／または送信機４０２等の、システム４００の１つ以上の他のデバイスと通信することができる。以下の実施形態において説明されるように、受信機に関して、異なるアンテナ、整流器または電力変換器構成が可能である。
Ｅ．複数のデバイスのためのポケット形成の方法
１.一次構成
[0201] 図５は、例示的な実施形態による、複数の受信機デバイスに電源供給するステップを示す。第１のステップ５０１において、送信機（TX）は、接続を確立するか、または他の形で受信機（RX）と連携する。すなわち、いくつかの実施形態では、送信機および受信機は、電気デバイスの２つのプロセッサ間で情報を送信することが可能なワイヤレス通信プロトコル（例えば、Bluetooth（登録商標）、BLE、Wi-Fi、NFC、ZigBee（登録商標））を用いることにより制御データを通信することができる。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の変形形態を実施する実施形態において、送信機は、受信機のブロードキャストするアドバタイズメント信号をスキャンすることができるか、または受信機はアドバタイズメント信号を送信機に送信することができる。アドバタイズメント信号は、受信機の存在を送信機に知らせることができ、送信機と受信機との間の関連付けをトリガーすることができる。後に記載されるように、いくつかの実施形態では、アドバタイズメント信号は、様々なデバイス（例えば、送信機、クライアントデバイス、サーバーコンピューター、他の受信機）によって、ポケット形成手順を実行および管理するのに用いることができる情報を通信することができる。アドバタイズメント信号内に含まれる情報は、デバイス識別子（例えば、MACアドレス、IPアドレス、UUID）、受信した電気エネルギーの電圧、クライアントデバイス電力消費、および電力伝送波に関連する他のタイプのデータを含むことができる。送信機は、送信されたアドバタイズメント信号を使用して受信機を特定することができ、いくつかの場合、２次元空間内または３次元空間内の受信機を位置特定することができる。送信機が受信機を特定すると、送信機は、送信機において受信機と関連付けられた接続を確立し、送信機および受信機が第２のチャネルを介して制御信号を通信することを可能にすることができる。
[0202] 例として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロセッサを備える受信機が通電されるか、または送信機の検出範囲内に入れられるとき、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロセッサは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に従って受信機のアドバタイズメントを開始することができる。送信機は、アドバタイズメントを認識し、制御信号および電力伝送信号を通信するための接続の確立を開始することができる。いくつかの実施形態では、アドバタイズメント信号は一意の識別子を含むことができ、それによって、送信機は、そのアドバタイズメントを区別し、最終的に、範囲内の近傍にある全ての他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイスとその受信機を区別することができる。
[0203] 次のステップ５０３において、送信機がアドバタイズメント信号を検出すると、送信機は、その受信機との通信接続を自動的に形成することができ、これによって、送信機および受信機が、制御信号および電力伝送信号を通信することを可能にすることができる。次に、送信機は、受信機がリアルタイムサンプルデータの送信を開始するかまたはデータを制御することを命令することができる。送信機は、送信機のアンテナアレイのアンテナからの電力伝送信号の送信も開始することができる。
[0204] 次のステップ５０５において、次に、受信機は、受信機のアンテナによって受信される電気エネルギーに基づいて、電力伝送信号の効率性に関係する数ある基準の中でも、電圧を測定することができる。受信機は、測定情報を含む制御データを生成することができ、次に、制御データを含む制御信号を送信機に送信することができる。例えば、受信機は、例えば、毎秒１００回の速度で受信した電気エネルギーの電圧測定値をサンプリングすることができる。受信機は、制御信号の形態で、毎秒１００回電圧サンプル測定値を送信機に返送することができる。
[0205] 次のステップ５０７において、送信機は、受信機から受信した電圧測定値等の基準を監視する１つ以上のソフトウェアモジュールを実行することができる。アルゴリズムは、送信機のアンテナによって電力伝送信号の生成および送信を変動させ、受信機の周りのエネルギーポケットの効率性を最大にすることができる。例えば、送信機は、受信機によって受信される電力が、受信機の周りで効率的に確立されたポケットエネルギーを示すまで、送信機アンテナが電力伝送信号を送信する位相を調整することができる。アンテナのための最適な構成が特定されると、送信機のメモリは、その最も高いレベルで送信機ブロードキャストを保持するように構成を記憶することができる。
[0206] 次のステップ５０９において、送信機のアルゴリズムは、電力伝送信号を調整することが必要であるときを判断し、そのような調整が必要であるという判断に応答して、送信アンテナの構成を変更することもできる。例えば、送信機は、受信機から受信されるデータに基づいて、受信機において受信される電力が最大未満であると判断することができる。次に、送信機は、電力伝送信号の位相を自動的に調整することができるが、同時に、受信機から折り返し報告される電圧の受信および監視も継続することができる。
[0207] 次のステップ５１１において、特定の受信機と通信するための定められた期間の後、送信機は、送信機の範囲内にあることができる他の受信機からのアドバタイズメントをスキャンし、および／または自動的に検出することができる。送信機は、第２の受信機からのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）アドバタイズメントに応答して第２の受信機への接続を確立することができる。
[0208] 次のステップ５１３において、第２の受信機との第２の通信接続を確立した後、送信機は、送信機のアンテナアレイにおける１つ以上のアンテナの調整に進むことができる。いくつかの実施形態では、送信機は、第２の受信機にサービス提供するためのアンテナのサブセットを特定し、それによって、アレイを、受信機に関連付けられたアレイのサブセットにパースすることができる。いくつかの実施形態では、アンテナアレイ全体が、所与の期間にわたって第１の受信機にサービス提供することができ、次に、アレイ全体が、その期間にわたって第２の受信機にサービス提供することができる。
[0209] 送信機によって実行される手動または自動のプロセスは、第２の受信機にサービス提供するためのアレイのサブセットを選択することができる。この例において、送信機のアレイを半分に分割し、２つのサブセットを形成することができる。結果として、アンテナの半分を、電力伝送信号を第１の受信機に送信するように構成することができ、アンテナの半分を第２の受信機のために構成することができる。現在のステップ５１３において、送信機は、第２の受信機のためのアンテナのサブセットを構成または最適化するために上記で論考した同様の技法を適用することができる。電力伝送信号を送信するためのアレイのサブセットを選択する間、送信機および第２の受信機は制御データを通信することができる。結果として、送信機が第１の受信機と通信すること、および／または新たな受信機についてスキャンすることに交替して戻るまでに、送信機は、送信機のアンテナアレイの第２のサブセットによって送信される波の位相を調整し、電力伝送波を第２の受信機に効果的に送信するのに十分な量のサンプルデータを受信している。
[0210] 次のステップ５１５において、電力伝送信号を第２の受信機に送信するように第２のサブセットを調整した後、送信機は、第１の受信機と制御データを通信すること、または更なる受信機についてスキャンすることに交替して戻ることができる。送信機は、第１のサブセットのアンテナを再構成し、次に、所定の間隔で第１の受信機と第２の受信機とを交互に切り替えることができる。
[0211] 次のステップ５１７において、送信機は、受信機間で交互に切り替えることを継続し、所定の間隔で新たな受信機についてスキャンすることができる。各新たな受信機が検出されるとき、送信機は接続を確立し、それに応じて、電力伝送信号の送信を開始することができる。
[0212] １つの例示的な実施形態において、受信機は、スマートフォンのようなデバイスに電気的に接続することができる。送信機のプロセッサは、任意のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイスについてスキャンすることができる。受信機は、これがＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイスであるというアドバタイズメントを、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）チップを通じて開始することができる。アドバタイズメント内で、一意の識別子が存在することができ、それによって、送信機は、そのアドバタイズメントをスキャンしたときに、そのアドバタイズメントを区別し、最終的に、範囲内の近傍にある全ての他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイスとその受信機を区別することができる。送信機がそのアドバタイズメント信号を検出すると、これが受信機であることを認識し、次に送信機は、その受信機との通信接続をすぐに形成し、その受信機がリアルタイムサンプルデータの送信を開始することを命令することができる。
[0213] 次に、受信機は、自身の受信アンテナにおいて電圧を測定し、その電圧サンプル測定値を送信機に返送する（例えば、毎秒１００回）。送信機は、位相を調整することによって、送信アンテナの構成の変更を開始することができる。送信機が位相を調整するとき、送信機は、受信機から返送される電圧を監視する。いくつかの実施態様において、電圧が高いほど、より大きなエネルギーがポケット内に存在し得る。アンテナ位相は、電圧が最高レベルになり、受信機の周りに最大エネルギーポケットが存在するまで変えることができる。送信機は、電圧が最高レベルにあるように特定の位相にアンテナを保持することができる。
[0214] 送信機は、一度に１つずつ、各個々のアンテナを変更することができる。例えば、送信機内に３２個のアンテナが存在し、各アンテナが８つの位相を有する場合、送信機は、第１のアンテナから開始することができ、第１のアンテナが８つ全ての位相を経るようにする。次に、受信機は、第１のアンテナの８つの位相の各々について電力レベルを返送することができる。次に、送信機は、第１のアンテナの最高の位相を記憶することができる。送信機は、第２のアンテナについてこのプロセスを繰り返し、８つの位相を経るようにすることができる。受信機は、再び、各位相からの電力レベルを返送することができ、送信機は最も高いレベルを記憶することができる。次に、送信機は、第３のアンテナについてプロセスを繰り返し、３２個全てのアンテナが８つの位相を経るまで、プロセスを繰り返し続けることができる。プロセスの終了時に、送信機は、最も効率的な方式で受信機に最大電圧を送信することができる。
[0215] 別の例示的な実施形態では、送信機は、第２の受信機のアドバタイズメントを検出し、第２の受信機との通信接続を形成することができる。送信機が第２の受信機との通信を形成するとき、送信機は、第２の受信機に向けて元の３２個のアンテナの照準合わせを行い、第２の受信機に照準合わせされた３２個のアンテナの各々について位相プロセスを繰り返すことができる。プロセスが完了すると、第２の受信機は、送信機から可能な限り多くの電力を得ることができる。送信機は、１秒間第２の受信機と通信し、次に、所定の期間（例えば、１秒）にわたって第１の受信機に交替して戻り、送信機は、所定の間隔で第１の受信機と第２の受信機との間を交互に切り替えて往復し続けることができる。
[0216] 更に別の実施態様では、送信機は、第２の受信機のアドバタイズメントを検出し、第２の受信機との通信接続を形成することができる。第１に、送信機は第１の受信機と通信し、第１の受信機に照準合わせされた例示的な３２個のアンテナの半分を再割当てし、１６個のみを第１の受信機に専用にすることができる。次に、送信機は、アンテナの第２の半分を第２の受信機に割り当て、１６個のアンテナを第２の受信機に専用にすることができる。送信機は、アンテナの第２の半分のための位相を調整することができる。１６個のアンテナが８つの位相の各々を経たとき、第２の受信機は、受信機にとって最も効率的な方式で最大電圧を得ていることができる。
２．ポケット形成のための最適な位置の決定
[0217] 図４３は、追跡および位置決めのフローチャート４３００を示す。このフローチャートは、数ある中でも、コントローラー、ＣＰＵ、プロセッサ、コンピューターにおけるアルゴリズムによって、ワイヤレス電力伝送を通じて電力および／または電荷を受信することができる電子デバイスの最適な位置および向きを決定するのに利用することができる。最適な効率を達成するために、電子デバイスは、多岐にわたるセンサを用いて、ワイヤレス電力伝送が開始するとき（４３５９）に受信される電池における電圧レベルおよび／または電力レベルを判断することができる。そのようなセンサは、デバイスが最大利用可能効率で電力を受信しているか否かを示すことができる（４３５９）。電力効率を判断するセンサおよび／または回路の例は、加速度計、周囲光センサ、ＧＰＳセンサ、コンパス、近接性センサ、圧力センサ、ジャイロスコープ、赤外線センサ、モーション検出器、ＯＰＳセンサ回路および／または任意の他のタイプのセンサもしくは回路のうちの１つ以上を含むことができる。
[0218] 最大利用可能効率は、数ある中でも、送信機からの距離、障害物、温度に依拠することができる。デバイスが最大利用可能効率で電力を受信している場合、電子デバイス上および／または受信機内にインストールされたアプリケーション、ソフトウェアまたはプログラムは、これを認識し、および／または現在の位置を維持するようにユーザーに通知することができる（４３６３）。更に、デバイスが最大利用可能効率よりも低い効率で電力を受信している場合、ソフトウェアまたはプログラムは、多岐にわたるセンサを用いて、送信機の位置および向きに対する電子デバイスの最適な位置を追跡し決定することができる。センサは、数ある中でも、加速度計、赤外線、ＯＰＳを含むことができる。更に、通信モジュールによって、追跡および位置決めのために通信相互関係を用いることができる。通信モジュールは、数ある中でも、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術、赤外線通信、Ｗｉ−Ｆｉ、ＦＭ無線を含み、これらを組み合わせることができる。電子デバイスの各位置および／または向きにおいて受信した電圧レベルおよび／または電力を比較することによって、ソフトウェアおよび／またはプログラムは、最適な位置および／または向きに向けるためにデバイス位置を変更するようにユーザーに通知し、および／またはユーザーを誘導することができる（４３６５）。
[0219] 図４４Ａは、送信機４４０１Ａが複数の携帯電話４４５２Ａにわたってポケット形成を生じさせることができるワイヤレス電力伝送４４００Ａを示す。図４４Ａに示すように、ワイヤレス電力伝送４４００Ａは、受信機におけるアンテナ４４０６ＢがＲＦ波４４４２Ｂの同じ方向に面する場合があることに起因して、低い効率で携帯電話４４５２Ａを充電しおよび／または携帯電話に電力を提供する場合があり、このため、エネルギーポケット４４０４Ａは、より低い電荷および／または電力をアンテナ４４０６Ｂに提供する場合がある。
[0220] 図４４Ｂは、例示的な実施形態による、携帯電話が低い効率で電荷および／または電力を受信するワイヤレス電力伝送を示す。図４４Ｂに示すように、携帯電話４４５２Ｂを１８０°回すことによって、アンテナ４４０６Ｂは、より高い効率で電力を受信することができ、そのような効率は、アンテナ４４０６Ｂの向きをＲＦ波４４４２Ｂの反対方向に向けることができることに起因して達成することができる。
３．充電を始動する受信機
[0221] 図４５は、例示的な実施形態による、充電要求プロセス４５００のフローチャートである。プロセス４５００は、ワイヤレス充電システムと対話するためのＧＵＩを含む電子デバイスが電力送信機と通信する（４５６９）ときに開始することができる。通信中、電子デバイスは、数ある中でも、デバイスＩＤおよび充電ステータスを含む情報を電力送信機に送信することができる。電力送信機は、自身のデータベースを更新することができ、システム内の利用可能な電力送信機のＩＤを含むコピーを電子デバイスに送信することができる。次に、電子デバイスは、自身のＩＤが電力受信機のＩＤと既に関連付けられているか否かをチェックすることができる（４５７１）。
[0222] 電子デバイスが既にペアリングされていない場合、電子デバイスは、電力受信機を求めてスキャンを開始することができる（４５７３）。システム内の全ての電力受信機が、任意の時点においてアドバタイズメントメッセージをブロードキャストすることができる。アドバタイズメントメッセージは、一意の３２ビットデバイスＩＤおよびシステムＩＤまたはＵＵＩＤ（汎用一意識別子）を含むことができる。いくつかの実施形態では、アドバタイズメントメッセージは、追加の情報を含むことができる。電子デバイスは、異なる電力受信機によってブロードキャストされているアドバタイズメントの信号強度を監視可能であり、電子デバイスに対する電力受信機の近接性を追跡可能とすることができる。
[0223] 電子デバイスは、電力受信機がある時間量にわたって近接性範囲内にあることを検出するとき、データベースをチェックして、電力受信機が既に別の電子デバイスとペアリングされていないか否かを判断することに進むことができる。電力受信機が別のデバイスと既にペアリングされていない場合、電子デバイスは、ペアリング（４５７５）中に電子デバイスのＩＤとの電力受信機のＩＤの関連付けによりデータベースを更新することができる。次に、電子デバイスは、更新されたデータベースのコピーを電力送信機に送信することができる。
[0224] 電子デバイスがペアリングされると、ユーザーが電子デバイス内のＧＵＩを通じて、または電子機器が、電力要求を電力送信機に送信することができる（４５７７）。電力送信機は、電子デバイスに電力を提供することが適切であるとみなす場合、電力受信機をオンにすることができる（４５７９）。
[0225] その後、電力送信機は、アンテナアレイを、電子デバイスに関連付けられた電力受信機に照準合わせし、電力受信機へのエネルギーの送信を開始することができる。次に、電力受信機は、電子デバイスへの充電を開始することができる（４５８１）。電子デバイスが充電されると、プロセスは終了することができる。
[0226] 図４６は、マイクロコントローラーによって送信機４６００からワイヤレス電力伝送を制御するのに利用することができる例示的なルーチン４６００を示す。ルーチン４６００は、送信機４６００が受信機から電力送達要求４８６３を受信するときに開始することができる。電力送達要求（４８６３）時に、受信機は、遅延符号化、直交周波数分割多重（OFDM）、符号分割多重（CDM）、または受信機を含む所与の電子デバイスを識別するための他のバイナリコード化等の技法を用いてコード化することができる署名信号を送信することができる。この段階において、マイクロコントローラーは認証（４６８５）に進むことができ、認証において、マイクロコントローラーは受信機によって送信された署名信号を評価することができる。認証（４６８５）に基づいて、マイクロコントローラーは、判定（４６８７）に進むことができる。受信機が電力を受信する権限を付与されていない場合、マイクロコントローラーは、判定４６８７において、電力を送達しない（４６８９）ことを決定し、これにより終了（４６９１）時にルーチン４６００を終了する。他方で、受信機が電力を受信する権限を付与されている場合、マイクロコントローラーは、デバイスタイプを決定すること（４６９３）に進むことができる。このステップにおいて、マイクロコントローラーは、受信機から、数あるそのような情報の中でも、デバイスのタイプ、製造者、シリアル番号、必要な総電力、電池レベル等の情報を得ることができる。その後、マイクロコントローラーは、デバイスモジュールの実行（４６９５）に進むことができ、ここで、デバイスモジュールは、認証されたデバイスに適したルーチンを実行することができる。更に、複数の受信機が電力を必要としている場合、マイクロコントローラーは、全ての受信機に等しく電力を送達することもできるし、受信機ごとに優先度ステータスを利用することもできる。そのような優先度ステータスは、ユーザー定義することができる。いくつかの実施形態では、ユーザーは、自身のゲームデバイスよりも自身のスマートフォンにより多くの電力を送達することを選択することができる。他の例では、ユーザーは、まず自身のスマートフォンに、次に自身のゲームデバイスに電力供給することを決めることができる。
[0227] 図４７は、デバイスモジュールにおいてマイクロコントローラーによって利用することができるルーチン４７００の例を示す。ルーチン４７００は、電力送達プロファイルの決定（４７４１）を開始することができ、ここで、ルーチン４７００は、デフォルト電力プロファイルで、またはユーザーカスタムプロファイルで実行することを決めることができる。前者の場合、マイクロコントローラーは電池レベルの検証（４７４３）に進むことができ、ここで、マイクロコントローラーは、受信機を含む電子デバイスの電力需要を判断することができる。その後、マイクロコントローラーは、判定４７４５に進むことができる。判定４７４５において、受信機を含む電子デバイスの電池が満充電されている場合、マイクロコントローラーは電力を送達しないこと（４７４７）に進むことができ、このため、終了（４７５１）時にルーチン４７００を終了する。他方で、受信機を含む電子デバイスのバッテリが満充電されていない場合、マイクロコントローラーは、判定４７４９において、そのような電子デバイスが特定の電力供給基準を満たすか否かを検証することに進むことができる。上記の電力供給基準は、電力を必要とする電子デバイスに依拠することができる。例えば、スマートフォンは、数ある基準の中でも、使用されていない場合にのみ電力を受信することもできるし、ユーザーがそのスマートフォンで通話していない場合にのみ使用中に電力を受信することもできるし、またはＷｉ−Ｆｉを損なわない限り、使用中に電力を受信することもできる。ユーザーカスタムプロファイルの場合、数あるそのようなオプションの中でも、ユーザーは、電力を送達する前に自身の機器が有することができる最小電池レベルを指定することもできるし、またはユーザーは、自身のデバイスに電力供給するための基準を指定することもできる。
[0228] 代替的に、マイクロコントローラーは、送信機上のプロセッサにデータを記録することもできる。そのようなデータは、デバイスがどの程度頻繁に電力を必要とするか、デバイスが何時に電力を要求するか、デバイスに電力供給するのにどの程度時間がかかるか、そのようなデバイスにどれだけの電力が送達されたか、デバイスの優先度ステータス、デバイスが主にどこで電力供給されるか（例えば、自宅または職場）に関する電力供給統計を含むことができる。更に、そのような統計をクラウドベースのサーバーにアップロードして、ユーザーが全てのそのような統計を見ることができるようにすることができる。いくつかの実施形態では、二次サービスとしてワイヤレス電力を提供する店、コーヒーショップ等は、受信した総電力に対して対応する金額をユーザーに課金するために上述した統計を用いることができる。いくつかの場合、ユーザーは、電力供給時間を購入することができ、例えば、ユーザーは、１時間の電力について支払うことができる。このため、上述した統計は、マイクロコントローラーがそのようなユーザーへの電力の送達をいつ停止するかを決めるのに役立つことができる。
４．充電を始動する送信機
[0229] 図４８は、例示的な実施形態による、他の受信デバイスに電力を更にリダイレクトすることができるポータブルマット上に少なくとも１つのエネルギーポケットを生じさせる送信機を示す。図４８は、ワイヤレス電力伝送４８００の形態でのＷＰＴに対する代替的な構成を示し、ここで、送信機４８０１は、ポータブルマット４８９４上に少なくとも１つのエネルギーポケット４８０４を生じさせることができる。マット４８９４は、送信機４８０１からワイヤレス電力を受信し、ポケット形成を通じてデバイス、例えば、受信機（図示せず）に作動的に結合されたスマートフォン３８５２にそのような電力を再送信するための少なくとも１つの受信機および少なくとも１つの送信機（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態では、マット４８９４は、そのアンテナ素子を通じて送信された短ＲＦ信号により、または標準的な通信プロトコルを介して、送信機４８０１に通信することができる。上記は、送信機４８０１がマット４８９４を容易に位置特定することを可能にすることができる。開示された構成は、スマートフォン４８５２が送信機４８０１に直接通信することができない場合はいつでも有利であり得る。この構成は、マット４８９４は、任意の所望の到達するのが容易な位置において仮想的に配置することができるので、有利であり得る。最後に、送信機４８０１は、起動時にマット４８９４上にエネルギーポケット４８０４を発生させることができる、送信機４８０１のボタンに類似のボタン（図示せず）を含むことができる。マット４８９４上のエネルギーポケット４８０４の持続時間は、様々なユーザーの需要に合うように定義されたカスタムとすることができる。ＷＰＴのまた更なる利点は、他のデバイスをマット４８９４の近傍に配置することができ、同様にワイヤレスで電力を受信することもでき、すなわち、充電を必要とする電子デバイスがマット４８９４上に配置されることを必要としない場合さえあることであり得る。
[0230] 図４９は、ワイヤレス電力伝送４９００Ａを描く図４９Ａおよび図４９Ｂを含む。まず図４９Ａを参照すると、受信機（図示せず）に作動的に結合されたスマートフォン４９５２Ａは、使用可能な電力がない場合があり、送信機４９０１Ａと通信することができない場合がある。この実施形態において、トレーサーを用いて、電力が送達されるべき位置を送信機４９０１Ａに通信することができる。トレーサーは、上記の位置を送信機４９０１Ａに通信するために、送信機および受信機について上記で説明したように、内部に通信コンポーネント（図示せず）を含むことができる。そのような通信コンポーネントは、ユーザーの要求時にアクティブになることができる。例えば、トレーサーは、押下された後に上述した通信コンポーネントを起動することができる起動ボタン（図示せず）を含むことができる。
[0231] 図４９Ｂは、例示的な実施形態による、少なくとも１つの受信デバイスにわたってエネルギーポケットを生成するための所望の位置を確立する役割を果たすことができるトレーサーを含むワイヤレス電力伝送を示す。
[0232] この起動後、通信コンポーネントは、トレーサーの位置においてエネルギーポケット４９０４Ｂを生じさせるための要求を送信機４９０１Ａに送信することができる。スマートフォン４９５２Ａを充電するために、ユーザーがスマートフォン４９５２Ａの同じ位置または近接位置においてトレーサーを起動することができる（図４９Ｂ）。必要な電荷を蓄積するとき、スマートフォン４９５２Ａは、ワイヤレス電力送達を継続するために、任意選択で、自身の位置を（独自の手段によって）送信機４９０１Ａに通信することができる。他の実施形態において、エネルギーポケット４９０４Ｂは、ユーザーが到達するのが有益または容易であり得るが、電子デバイスが存在しない場合がある空間のエリアまたは領域において生じさせることができる。この場合、スマートフォン４９５２Ａ等の充電を必要とする電子デバイスを、エネルギーポケット４９０４Ｂを利用するために上記の位置に動かすことができる。充電を必要とする電子デバイスがないときのエネルギーポケット４９０４Ｂの持続時間は、ユーザーによってカスタム定義することができる。いくつかの他の実施形態では、エネルギーポケット４９０４Ｂの持続時間は、トレーサーの動作によって与えることができ、例えば、トレーサーの起動時に、少なくとも１つのエネルギーポケット４９０４Ｂを生成することができる。そのようなエネルギーポケット４９０４Ｂは、トレーサーの起動ボタンの第２の押下までアクティブなままとすることができる。
[0233] ワイヤレス電力伝送の上記の構成において、スマートフォン４９５２Ａ等の電子デバイスは、より小さくかつより安価な受信機を利用することができる。上記は、受信機が送信機４９０１Ａに位置を通信するために独自の通信コンポーネントを必要としない場合があることに起因して達成することができる。むしろ、トレーサーを用いてそのような機能を実行することができる。そのような他の実施形態において、トレーサーは、ユニバーサルシリアルバス（USB）等の接続を介して電子機器に接続することができるアクセサリの形態をとることができる。この場合、トレーサーは、デバイスに接続されるとアクティブになることができ、ワイヤレス電力送達の全体性を制御することができる。いくつかの実施形態では、ユーザーは、デバイスが充電を必要とするのと同じだけエネルギーポケット４９０４Ｂを生じさせることができる。
[0234] 図５０は、トレーサー５０９８を保有しているユーザーが、ポケット形成のための受信機を含むことができる様々な電子デバイスに電力供給するために異なる位置で様々なエネルギーポケット５００４を生じさせることができるワイヤレス電力伝送５０００を示す。エネルギーポケット５００４は、要求時にユーザーが指定する位置で送信機５００１によって形成することができる。更に、デバイスが電荷を蓄積すると、デバイスは、ワイヤレス電力送達を継続するために、任意選択で、自身の位置を（独自の手段によって）送信機５００１に通信することができる。
５．時分割多重を利用した複数のデバイスの電力供給
[0235] 図５１は、例示的な実施形態による、２つ以上のクライアントデバイスに同時に電力供給するためのアンテナアレイのサブセットを自動的に割り当てる方法を示すフローチャートを示す。
[0236] 方法５１００は、ユーザーまたはシステムオペレーターが、ウェブサイトを通じてまたはクライアントコンピューティングデバイス上でシステム管理ＧＵＩにアクセスし、適応可能なペアリングされる受信機とペアリングすることができるクライアントデバイスに、またはデバイスのハードウェアの一部として内蔵されたワイヤレス電力受信機を含むクライアントデバイスに充電するようにワイヤレス電力伝送システムに命令する（５１５３）ときに開始することができる。他の実施形態では、システム自動充電スケジュールが、ワイヤレス電力伝送システムに、クライアントデバイスを充電するように命令することもできる。その後、システム管理は、全てのシステム送信機に充電コマンドを送信することができる（５１５５）。各システム送信機は、自身が前記電力受信機の電力範囲内にあるか否かを判断することができ、電力範囲内にない場合、電力供給するようにクライアントデバイスのワイヤレス受信機を制御するのに最も良好な送信機を選択することができ（５１５７）、その後、選択された送信機は、ワイヤレス電力受信機とのリアルタイム通信を開始し、送信アンテナアレイに対するワイヤレス電力受信機の方向を追跡し（５１５９）、電力伝送アンテナアレイ全体をワイヤレス電力受信機に照準合わせし、電力伝送を開始する。次に、ワイヤレス電力受信機は、前記電力を受信し、その後、クライアントデバイスに電力供給することができる。
[0237] 方法５１００に続いて、ユーザーまたは自動スケジュールソフトウェアは、充電するように第２のクライアントデバイスに命令することができ（５１６１）、その後、選択された送信機は、第２のクライアントデバイス受信機とのリアルタイム通信を開始して、第２のワイヤレス電力受信機の方向を追跡し、送信機のアンテナアレイを半分に分割し（５１６３）、それによって、送信機が、電力アンテナアレイの半分またはサブセットを第１のクライアントデバイスに電力供給するために照準合わせおよび使用することができ、残りのアンテナを第２のクライアントデバイスに電力供給するために照準合わせおよび使用することができるようにし、双方のクライアントデバイスが継続的に電力を受信することができるようにする。次に、判定５１６５において、ユーザーまたは自動スケジュールソフトウェアが、充電するようにより多くのクライアントデバイスに命令する場合、選択された送信機は、第３のまたはそれ以降のクライアントデバイスとのリアルタイム通信を開始し、前記アンテナアレイをアンテナのサブセットに分割することによって自身のアンテナアレイを再割り当てし（５１６７）、各受信機に照準合わせおよび電力供給することができる。充電するクライアントデバイスがこれ以上ない場合、システムマネージャーは、判定５１６９において、充電または電力供給されているクライアントデバイスのうちのいずれかが電力供給を停止しているか否かをチェックすることができ、その後、１つ以上のクライアントデバイスが電力を停止している場合、前記クライアントデバイスの受信機に電力供給するように割り当てられたアンテナアレイのサブセットを、残りのクライアントデバイスの受信機間で再分配し（５１７１）、前記受信機に電力供給し続けることができる。送信機ソフトウェアは、アンテナアレイに対するそれらの厳密な方向を既に追跡し、迅速に用いているため、このプロセスは、電力供給されているデバイスについてほぼ瞬時に生じることができる。クライアントデバイスがいずれも電力を停止していない場合、システムマネージャーは、判定５１６５において、充電する更なるクライアントデバイスが存在するか否かをチェックし、上記で説明した同じステップを辿ることができる。この方法は、ワイヤレス電力供給システムが、１つ以上のクライアントデバイスの受信機を充電するかまたはこれに電力供給している限り、ループで継続することができる。
[0238] 図５２は、ワイヤレス電力管理ソフトウェアによって利用することができる例示的なルーチン５２００のフローチャートを示す。このルーチンは、ステップ５２７３において、システム管理ＧＵＩによって１つ以上のクライアントデバイスに充電するようにシステムに命令するために始動することができる。システム管理は、ワイヤレス管理ソフトウェアによって管理される全てのシステム送信機にコマンドを配信することができる。次に、充電されるクライアントデバイスの数に基づいて、管理ソフトウェアは、判定５２７５において、利用可能な十分なアンテナおよび通信チャネルが存在するか否かを判断することができる。クライアントデバイスを充電するための十分なアンテナおよび通信チャネルが存在する場合、ステップ５２７７において、管理ソフトウェアは、クライアントデバイスを充電するために最も近い送信機を割り当てることができ、専用通信チャネルを割り当ててクライアントデバイスとの通信を開始することができる。専用通信チャネルは、電力伝送アンテナアレイからクライアントデバイス方向を連続して追跡するため、または電池レベルを監視するため、または受信機から測定値もしくは他の遠隔測定値もしくはメタデータを受信するため、またはワイヤレス電力伝送をサポートする任意の他の機能のためのものであり得る。専用通信チャネルは、クライアントデバイスとの通信のために利用可能なチャネルから選択することができる。
[0239] その後、ワイヤレス管理ソフトウェアは、判定５２７９において、より多くのデバイスが電力を要求するまで、クライアントデバイスの充電を継続することができる。電力を要求する更なるクライアントデバイスが存在しない場合、ルーチン５２００は終了することができる。一方、更なるデバイスが電力を要求している場合、判定５２７９において、ワイヤレス電力マネージャーは、新たなクライアントデバイスに利用可能な十分なアンテナおよび通信チャネルが存在するか否かを判断することができる。十分なアンテナおよび通信チャネルが存在しない場合、ステップ５２８１において、ワイヤレス電力マネージャーは、時分割多重（TDM）を利用することによって、アンテナアレイおよび通信チャネルから全てのアンテナまたはアンテナのグループを割り当てることができる。
[0240] ＴＤＭは、経時的に利用可能なチャネルを共有することによって、チャネルを有するよりも多くの電力受信機との送信機通信に用いられる。ＴＤＭは各受信機に交代で通信し、有限の時間量にわたって各々と通信する。この時間量は、１秒以下等の短い時間量とすることができる。限られた数の送信機通信チャネルを共有することにより全ての受信機との高頻度の通信を可能にすることによって、送信機は全てのこれらの受信機を追跡し、および／またはこれらの受信機（およびその後、電力受信機が電力を伝送する先のクライアントデバイス）に電力供給することができる。
[0241] ＴＤＭは、経時的に全てのデバイス間の送信機アンテナアレイ全体からの電力伝送の共有もサポートする。すなわち、送信機が電力を受信するようにスケジューリングされた受信機全体を通じて通信を自動的に切り替えるときに、送信機が、送信機アンテナアレイに対する受信機方向（角度）を追跡することができるように、送信機はまた、１つの受信機から別の受信機にアンテナアレイを迅速にリダイレクトし、各スケジューリングされた受信機が自身の「タイムスライス」中にアンテナ電力を周期的に得るようにする。送信機はまた、１つ以上の他のグループを１つ以上の他の受信機に同時に方向付けしながら、アンテナの個々のグループ（サブセット）を特定の受信機に向けることもできる。
[0242] ＴＤＭは、専用チャネルではなく、２つ以上のデバイスによって共有することができる既存の通信チャネルを用いることによって、送信機とクライアントデバイスの電力受信機との間の充電、およびより詳細には通信を可能にするために利用することができる。ＴＤＭ技法を用いることによって、ワイヤレス電力送信機は、クライアントデバイスのあるグループに対し、自身の個々の送信アンテナおよび通信チャネルのうちの１つ以上を再割り当てすることを可能にすることができ、その結果、これらのクライアントデバイスは、オンラインモードにおいて同時に電力供給されることが可能である。オンラインクライントデバイスが電力供給され、限られた時間間隔において通信チャネルを保持している間、残りのクライアントデバイスをオフラインモードにすることができる。
[0243] その後、ワイヤレス電力マネージャーは、判定５２７９において、より多くのデバイスが電力を要求するまで、クライアントデバイスの充電を継続することができる。最終的に、判定５２７９において、電力を要求する更なるクライアントデバイスが存在しない場合、ルーチン５２００は終了することができる。
[0244] 図５３は、実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムにおいて時分割多重（TDM）方法を用いて複数のクライアントデバイスに電力供給するプロセス５３００のフローチャートである。プロセス５３００は、ステップ５３８３において、ワイヤレス電力送信機システム内のユーザーによって操作されるシステム管理ＧＵＩが、システム管理サーバーに、ワイヤレス電力受信機から１つ以上のクライアントデバイスに手動でまたは自動で電力供給するように命令するときに開始することができる。その後、ステップ５３８５において、システム管理サーバーは、ワイヤレス電力伝送システムにおいて１つ以上のワイヤレス電力送信機にコマンドを通信することができる。
[0245] 各ワイヤレス電力送信機は、ステップ５３８７において、送信機がクライアントデバイスの電力範囲内にあるか否かを判断するために、ローカルシステム分散データベース、またはシステムステータス、制御および形成の他のストレージ手段を検査し、電力を受信するように命令されたクライアントデバイスのワイヤレス電力受信機を制御することができる。クライアントデバイスのワイヤレス電力受信機がワイヤレス電力送信機の電力範囲内にない場合、プロセスは終了することができる。一方、クライアントデバイスのワイヤレス電力受信機が任意のワイヤレス電力送信機の電力範囲内にある場合、ステップ５３８９において、前記ワイヤレス電力送信機は、クライアントデバイスのワイヤレス電力受信機とのリアルタイム通信を開始することができる。ワイヤレス電力送信機に対して命令された、電力供給される１つ以上のクライアントデバイスが存在する度に、ワイヤレス電力送信機は、自身の電力伝送アンテナをグループに再分割することができ、ここで、各グループは、クライアントデバイスごとに割り当てられ、全てのクライアントデバイスに同時に電力供給することを可能にすることができる。
[0246] その後、ワイヤレス電力伝送システム内のシステム管理サーバーは、ステップ５３９１において、電力範囲内のクライアントデバイスの全てのワイヤレス電力受信機に電力供給するための十分な送信機アンテナが存在しない場合、ワイヤレス電力送信機に命令することができる。ワイヤレス電力送信機内の送信機アンテナが、全てのワイヤレス電力受信機の電力需要を満たすことができる場合、ステップ５３９３において、ワイヤレス電力送信機は、全てのクライアントデバイスへの電力供給を継続することができる。一方、ワイヤレス電力送信機の現在の電力リソースが全てのワイヤレス電力受信機の電力需要を満たさない場合、ステップ５３９５において、システム管理サーバーは、電力送信機マネージャーに、ワイヤレス電力送信機内のＴＤＭ電力伝送を実施するように命令することができる。ワイヤレス電力送信機内のワイヤレス電力マネージャーは、電力供給されるクライアントデバイスに関するコマンドを受信することができ、いずれのワイヤレス電力受信機がクライアントデバイスに関連付けられるかを決定することができる。
[0247] ワイヤレス電力送信機は、ＴＤＭ電力伝送を用いることによって、自身の送信アンテナのうちの１つ以上をグループ化または再割当てすることができ、それによって、各グループは、異なるワイヤレス電力受信機に電力を伝送し、それによって、受信機のクライアントデバイスは電力を同時に受信する。ワイヤレス電力受信機を有する残りのクライアントデバイスは、オンラインクライアントデバイスが電力供給されている間、オフラインに設定することができる。ＴＤＭ電力伝送システムは、ステップ５３９７において、オンラインクライアントデバイスに十分な電力が存在するか否かを判断することができる。オンラインクライアントデバイスに十分な電力が存在しない場合、すなわち、１つ以上のクライアントデバイスが十分な電力を受信しない場合がある場合、ワイヤレス電力送信機は、１つ以上のオンラインクライアントデバイスをオフラインに設定し、再び試行し、次に、全てのオンラインクライアントデバイスが十分な電力を受信するまでより多くのデバイスをオフラインにすることに進む。
[0248] ＴＤＭ電力伝送プロセスは、ステップ５３９９において、自動オンライン／オフラインプロセスを用いて、ワイヤレス電力送信機が、定期的な時間間隔（またはタイムスロット）において全てのクライアントデバイスに十分電力供給することを可能にすることができる。
[0249] 同様に、現在のオンラインクライアントデバイスのために十分な電力が存在しない場合、全てのオンラインクライアントデバイスが十分な電力を得るまで、最も長い間オンラインであったクライアントデバイスを１つずつオフラインにすることができる。一方、オンラインモードにあるクライアントデバイスが充分な電力を受信する場合、ステップ５３９３において、ＴＤＭ電力伝送は、同じ量のクライアントデバイスをオンラインモードに維持し、それらに電力供給することを決めることができる。
[0250] 図５４は、ワイヤレス電力送信機から受信機への電力伝送の平衡がよりとられるように、ワイヤレス電力受信機に割り当てられたアンテナ数を調整するためのプロセス５４００のフローチャートである。プロセス５４００は、ワイヤレス電力伝送のための全体プロセスの一部とすることができ、システムアーキテクチャの一部とすることができるマイクロプロセッサによって実行することができる。プロセス５４００は、電力送信機マネージャーａｐｐ等の電力伝送管理アプリケーションにおけるソフトウェアコードを実行することによって、プロセッサによって実行することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサは、ワイヤレス電力マネージャーアプリケーションにおいて計画された命令を実行することによってプロセス５４００を実行することができ、更に他の実施形態では、プロセッサは、システムアーキテクチャの一部でない場合があるソフトウェアアプリケーションにおいて計画された命令を実行することによってプロセス５４００を実行することができる。
[0251] マイクロプロセッサによって実行されたコードは、システムアーキテクチャに含まれるいくつかのコンポーネントに、アクティビティを始動または終了させることができる。システムアーキテクチャに示されるものの代替として、有線接続された回路部を、ソフトウェア命令の代わりにまたはソフトウェア命令と組み合わせて用いて、本明細書に記載のプロセスを実施することができる。このため、本明細書に記載の実施態様は、ハードウェア回路部およびソフトウェアの任意の特定の組合せに限定されない。開示されるプロセス５４００におけるブロックは特定の順序で示されているが、実際の順序は異なる場合がある。いくつかの実施形態では、いくつかのステップは並列に実行することができる。
[0252] プロセスは、ステップ５４５１において、プロセッサが、ワイヤレス電力送信機（WPT）がこのＷＰＴとの通信を確立するのに十分近いワイヤレス電力受信機（WPR）と通信することを命令するときに開始することができる。ＷＰＲは、数ある中でも、ＷＰＲの識別番号、ＷＰＲの概算空間位置、およびＷＰＲの電力ステータスを含むことができるデータをＷＰＴに通信することができる。ステップ５４５３において、プロセッサは、受信したデータ、およびデータベース等のデータベースに記憶することができる更なるデータから、ＷＰＴがＷＰＲに電力を伝送するべきか否かを判断することができる。プロセッサは、ＷＰＴがＷＰＲに電力供給するべきでないと判断する場合、ステップ５４６５において、範囲内にあり電力供給されるべき更なるワイヤレス電力受信機の検索を継続することができる。プロセッサが、ＷＰＴがＷＰＲに電力供給するべきであると判断する場合、ステップ５４５５において、プロセッサは、ＷＰＲから受信した適切な概算空間位置データ、ならびに、数ある中でも、信号強度、ＷＰＴタイプ、ＷＰＲをアタッチすることができるデバイスタイプを含むことができる更なるメトリックを用いることによってＷＰＲの位置のより良好な近似を計算することができる。
[0253] ステップ５４５７において、プロセッサは、ＲＦ波をＷＰＲに送信するのに用いることができる、アンテナアレイからのアンテナの組を割り当てるようにＷＰＴに命令することができる。ステップ５４５９において、プロセッサは、送信されるＲＦ波の数あるパラメーターの中でも、振幅および位相を変更して、ＷＰＲに焦点を合わせることができるビームを成形するようにＷＰＴに命令することができる。ステップ５４６１において、プロセッサは、ＷＰＲから到来することができるステータスデータを読み出すことができる。ＷＰＲから到来するステータスデータは、数ある動作パラメーターの中でも、ＷＰＲによって受信されるエネルギーの測定値、ＷＰＲの電力レベル、ＷＰＲの知覚される空間位置、ＷＰＲをアタッチすることができる電子デバイスに電力供給するのに十分な最小電力を含むことができる。いくつかの実施形態では、最小電力設定は、システム内の他の場所にあるルックアップテーブル等の他のソースから到来することができる。
[0254] ステップ５４６３において、プロセッサは、読み出された情報を用いて、ＷＰＲに送信された電力が、他のＷＰＲと比較して平衡が取られていないか否か、または任意のＷＰＲが得る電力が過度に多いかもしくは過度に少ないか否かを判断することができる。ＷＰＲによって受信される電力が最小電力未満である場合、プロセッサは、ステップ５４５７に戻って、ＷＰＴに、より多くのアンテナを、ＷＰＲに電力供給するのに用いることができるアンテナの組に割り当てるように命令することができる。いくつかの実施形態では、利用可能なアンテナの数が、ＷＰＲに電力供給するのに十分でない場合、ＷＰＴは、時分割多重等の技法を利用して、より多くのアンテナをＷＰＲと共有して、１つ以上のワイヤレス電力送信機の電力範囲内に存在し得るＷＰＲの電力需要を満たすことができる。時分割多重等の技法は、自動オンラインモードおよびオフラインモードシーケンス中の定期的な時間間隔またはスロット時間を通じて、複数のＷＰＲに充電することを可能にすることができる。
[0255] ＷＰＲによって受信される電力が、ＷＰＲの必要とされる最小電力よりも実質的に多い場合、プロセッサは、ステップ５４５７に戻って、ＷＰＲに割り当てられるアンテナ数を低減するようにＷＰＴに命令し、割当て解除されたアンテナを用いて他のＷＰＲに電力供給し、第１のＷＰＲが同時にワイヤレス電力供給され続けることを可能にする。ステップ５４６５において、プロセッサは、範囲内にあり電力供給されるべき別のワイヤレス電力供給された受信機を探すことができ、見つかった場合、プロセスは、ステップ５４５３に戻って、新たなＷＰＲとの通信を始動することができ、ステップ５４５３からのプロセスが繰り返すことができる。プロセッサは、ＷＰＲとの通信から、ＷＰＴがＷＰＲへの電力送信を終えたと判断するとき、ステップ５４５１に戻って、電力伝送が終了したことをＷＰＲに通信し、ステップ５４５３において通信を切断することができる。次に、ＷＰＴは、ステップ５４６５において、データベースを検査して、いずれのＷＰＲが、存在する場合、ＷＰＴが電力を伝送するべき範囲内にあるかを判断することができる。
[0256] 図５５Ａは、ワイヤレス電力伝送のために利用することができる送信機５５００Ａのブロック図を描く。そのような送信機５５００Ａは、１つ以上のアンテナ素子５５０６Ａと、１つ以上の無線周波数集積回路（RFIC）５５０８Ａと、１つ以上のマイクロコントローラー５５１０Ａと、通信コンポーネント５５１２Ａと、電源５５１４Ａと、送信機５５００Ａのための全ての要求されたコンポーネントを配置することができるハウジング５５０１Ａとを備えることができる。送信機５５００Ａ内のコンポーネントは、メタマテリアル、回路のマイクロプリント、ナノマテリアル等を用いて製造することができる。
[0257] 送信機５５００Ａは、上記の段落で言及したコンポーネントの使用を通じたポケット形成、アダプティブポケット形成および複数ポケット形成を担うことができる。送信機５５００Ａは、無線信号の形態でワイヤレス電力伝送を１つ以上の受信機に送信することができ、そのような信号は、任意の周波数または波長を有する任意の無線信号を含むことができる。
[0258] 図５５Ｂは、送信機５５００Ａにおいて用いることができるフラットパネルアンテナアレイ５５００Ｂの例示的な図である。このとき、フラットパネルアンテナアレイ５５００Ｂは、Ｎ個のアンテナ素子５５０６Ａを含むことができ、ここで、電力伝送のための利得要件は、等間隔に配置されたグリッド内に分散させることができる６４個〜２５６個のアンテナ素子５５０６Ａとすることができる。１つの実施形態では、フラットパネルアンテナアレイ５５００Ｂは、合計６４個のアンテナ素子５５０６Ａを有する８×８のグリッドを有することができる。別の実施形態では、フラットパネルアンテナレイ５５００Ｂは、合計で２５６個のアンテナ素子５５０６Ａを有する１６×１６のグリッドを有することができる。一方、アンテナ素子５５０６Ａの数は、送信機５５００Ａの所望の範囲および電力伝送能力に関して変動する場合があり、アンテナ素子５５０６Ａが多くなると、範囲が広くなり、電力伝送能力がより高くなる。円形パターンまたは多角形配置を含む代替的な構成も可能であり得る。フラットパネルアンテナアレイ５５００Ｂを、多数の部分に分割し、複数の表面（多面）にわたって分散させることもできる。
[0259] アンテナ素子５５０６Ａは、平面アンテナ素子５５０６Ａ、パッチアンテナ素子５５０６Ａ、ダイポールアンテナ素子５５０６Ａ、およびワイヤレス電力伝送に適した任意のアンテナを含むことができる。適切なアンテナタイプは、約１／２インチ〜約６インチの高さと、約１／２インチ〜約６インチの幅を有することができるパッチアンテナを含むことができる。アンテナ素子５５０６Ａの形状および向きは、送信機５５００Ａの所望の特徴に依拠して変動してもよく、向きは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸において平坦であってもよく、３次元配置における様々な向きのタイプおよび組合せであってもよい。アンテナ素子５５０６Ａの材料は、高い効率、良好な熱放散等で無線信号送信を可能にすることができる任意の適切な材料を含むことができる。
[0260] アンテナ素子５５０６Ａは、９００ＭＨｚ、２．５ＧＨｚまたは５．８ＧＨｚ等の周波数帯域で動作するのに適したアンテナタイプを含むことができる。なぜなら、これらの周波数帯域は、連邦通信委員会（FCC）規則のパート１８（工業、科学、および医療用機器）に準拠しているためである。アンテナ素子５５０６Ａは独立した周波数で動作し、ポケット形成のマルチチャネル動作を可能にすることができる。
[0261] 更に、アンテナ素子５５０６Ａは、少なくとも１つの偏波または偏波の選択を有することができる。そのような偏波は、垂直極、水平極、円偏波、左偏波、右偏波、または偏波の組合せを含むことができる。偏波の選択は、送信機５５００Ａの特性に依拠して変動することができる。更に、アンテナ素子５５０６Ａは、送信機５５００Ａの様々な面に位置することができる。
[0262] アンテナ素子５５０６Ａは、単一のアレイ、ペアアレイ、クアッドアレイ、および所望の用途に従って設計することができる任意の他の適切な構成で動作することができる。
[0263] 図５６は、様々な実施形態によるアンテナアレイ５６８６Ａを示す。アンテナアレイ５６８６Ａは、９００ＭＨｚ、２．５ＧＨｚまたは５．８ＧＨｚ等の周波数帯域で動作するのに適したアンテナタイプを含むことができる。なぜなら、これらの周波数帯域は、ＦＣＣ規則のパート１８に準拠しているためである。
[0264] 図５６Ａは、全てのアンテナ素子５６０６Ｂが５．８０ｈｚで動作することができる単一のアレイ５６８６Ａを示す。このため、単一のアレイ５６８６Ａを用いて、単一のデバイスを充電するかまたはこれに電力供給することができる。
[0265] 図５６Ｂは、アンテナ素子５６０６Ｂの上半分５６８８Ｂが５．８ＧＨｚで動作することができ、下半分５６９０Ｂが２．４ＧＨｚで動作することができるペアアレイ５６８６Ｂを示す。次に、ペアアレイ５６８６Ｂを用いて、上記で説明した周波数帯域等の異なる周波数帯域で動作することができる２つの受信機を同時に充電し、これらに電力供給することができる。図５６Ｂに示すように、アンテナ素子５６０６Ｂは、アンテナタイプに従ってサイズが変動することができる。
[0266] 図５６Ｃは、各アンテナ素子を、ワイヤレス電力伝送中に電力損失を回避するために仮想的に分割することができるクアッドアレイ５６８６Ｃを示す。この実施形態において、各アンテナ素子を、２つのアンテナ素子、すなわち、アンテナ素子５６９４Ｃおよびアンテナ素子５６９２Ｃに仮想的に分割することができる。アンテナ素子５６９４Ｃは、５．８ＧＨｚの周波数帯域で送信するために用いることができ、アンテナ素子５６９２Ｃは、２．４ＧＨｚの周波数帯域で送信するのに用いることができる。そして、クアッドアレイ５６８６Ｃは、異なる周波数帯域で動作している複数の受信機が充電されるかまたは電力供給される必要がある状況において用いることができる。
[0267] 第１の例示的な実施形態では、２．４ＧＨｚで動作することができるポータブル電子デバイスに電力供給することができるかまたはこれを充電することができる。この例において、送信機を用いて、エネルギーポケットを１つの電子デバイス上に送達することができる。この送信機は、全てのアンテナ素子が２．４ＧＨｚの周波数待機で動作することができるフラットパネルアンテナの８×８の単一のアレイを有することができ、フラットアンテナは、他のアンテナよりも占有体積を少なくすることができ、これによって、送信機が、壁、ミラー、ドア、天井等の小さく薄い空間に配置されることが可能になる。更に、フラットパネルアンテナは、ワイヤレス電力伝送が狭い通路内へ長距離まで動作するように最適化することができ、そのような機能により、ポータブルデバイスが、電車の駅、バスの停留所、空港等の長いエリアにおいて動作することを可能にすることができる。更に、８×８のフラットパネルアンテナは、その小さな体積に起因して、他のアンテナよりも小さいエネルギーポケットを生成することができ、これによって損失を低減することができ、より正確なエネルギーポケットの生成を可能にすることができ、そのような精度は、エネルギーポケットを付近にまたは上方に必要としないエリアおよび／または物体付近の多岐にわたるポータブル電子デバイスを充電するかまたはこれらに電力供給するのに用いることができる。
[0268] 第２の例示的な実施形態では、２つの異なる周波数帯域で動作することができる２つの電子デバイスに同時に電力供給するかまたはこれらを同時に充電することができる。この例では、送信機を用いて、エネルギーポケットを２つの電子デバイスに送達することができる。この例において、送信機は、異なるタイプのアンテナ、すなわち、フラットパネルアンテナおよびダイポールアンテナを有するペアアレイを有することができる、ここで、アンテナの１／２は、フラットパネルアンテナによって形成することができ、他方の半分は、ダイポールアンテナによって形成することができる。第１の例示的な実施形態において説明されたように、フラットパネルアンテナは、かなりの距離にある狭い通路内に電力を放射するように最適化することができる。他方で、ダイポールアンテナは、より近い距離で電力を放射するが、それらの放射パターンに起因して更なるエリアをカバーするために利用することができる。更に、ダイポールアンテナは、手動で調整することができ、この特徴は、送信機が混雑した空間に配置され、送信が最適化される必要があるときに有利とすることができる。
[0269] 図５７は、ワイヤレス電力伝送においてＴＤＭを利用した、経時的な通信チャネルの例示的な分布を描くチャート５７００である。より詳細には、図５７は、ワイヤレス電力送信機が４つの通信チャネルのみを可能にするのに対し、５つのクライアントデバイスへのチャネル割当てを有するテーブルを描く。
[0270] 図５７のチャートは、送信機の限られた数の４つの通信チャネルをどのように用いて、５つの受信機、すなわち、送信機がチャネルを有する数よりも多くの受信機と通信することができるかを経時的に示す。時間は左から右に進み、１０個のタイムスライスが表される。各タイムスライスは、有限量のクロック時間、例えば１秒を表す。各「Ｃｎ」は、送信機の通信チャネルのうちの１つを示す。各「Ｒｎ」は、ワイヤレス送信機から電力を受信し、そしてその後、電力をクライアントデバイスに伝送するワイヤレス電力受信機のうちの１つを示す。
[0271] タイムスライスｔ０中、送信機は、チャネルＣ１を用いて受信機Ｒ１と通信し、チャネルＣ２を用いて受信機Ｒ２と通信し、Ｃ３を用いてＲ３と通信し、Ｃ４を用いてＲ４と通信し、受信機Ｒ５との通信は存在しない。
[0272] タイムスライスｔ１中、送信機はここで、チャネルＣ１を用いて受信機Ｒ５と通信し、それによって、Ｒ５が電力受信の順番を得て、受信機Ｒ２はチャネルＣ２を通じた送信機との通信を継続し、受信機Ｒ３はチャネルＣ３を用いて継続し、受信機Ｒ４はチャネルＣ４を用いて継続する。受信機Ｒ１との通信は存在しない。
[0273] タイムスライスｔ２中、送信機はここで、チャネルＣ２を用いて受信機Ｒ１と通信し、それによって、Ｒ１が電力受信の順番を得て、受信機Ｒ３はチャネルＣ３を通じた送信機との通信を継続し、受信機Ｒ４はチャネルＣ４を用いて継続し、受信機Ｒ５はチャネルＣ１を用いて継続する。受信機Ｒ２との通信は存在しない。
[0274] 送信機が特定の受信機と通信しているタイムスライス中、送信機は、その通信を用いて受信機から受信機電力ステータスを得ることができ、その値を送信機が用いて、送信機アンテナをその受信機に照準合わせし、受信機のクライアントデバイスに電力供給する。システムは、受信機ビーコン信号送信および送信機ビーコン信号受信等の他の方法を用いて、受信機へのアンテナの照準合わせを制御することができる。送信機は、通信中の４つの受信機の各々にアンテナアレイのサブセットを照準合わせすることができる。
[0275] パターンは、受信機がユーザーによって電力を受信するようにスケジューリングされている間の時間を通じて継続する。より多くの受信機をスケジューリングされる受信機に加えることもできるし、またはいくつかを除去することもできる。利用可能な送信チャネル（この例では４つ）よりも多くが存在する場合、チャネルは経時的に共有され（TDM）、それによって、送信機は任意の数の受信機と通信することができる。利用可能な送信チャネルよりも多く存在しない場合、送信機は各チャネルを特定の受信機に専用にする。
[0276] ワイヤレス電力伝送においてＴＤＭを利用する通信チャネルの例示的な分布が、ワイヤレス電力送信機が４つの通信チャネルのみを可能にするのに対し、５つのクライアントデバイスへのチャネル割当てを有するテーブルに描かれている。ワイヤレス電力マネージャーは、５番目のクライアントデバイスＲ５が時間段階ｔ１において充電を開始するように命令されるとき、ＴＤＭ技法を利用することができる。その後、時間段階ｔ１において、ワイヤレス電力マネージャーは、第１のクライアントデバイスＲ１との第１の通信チャネルＣ１を用いた通信を止めるようにワイヤレス電力送信機に命令することができ、第５のクライアントデバイスＲ５との第１の通信チャネルＣ１を用いたリアルタイム通信を開始する。その後、有限時間量後の時間段階ｔ２において、ワイヤレス電力マネージャーは、ワイヤレス電力送信機に、第２のクライアントデバイスＲ２との第２の通信チャネルＣ２を用いた通信を止めるように命じることができ、次に、ワイヤレス電力送信機は、第２の通信チャネルＣ２を用いて、第１のクライアントデバイスＲ１との通信を再開することができ、アンテナグループを第１のクライアントデバイスＲｌに照準合わせする。その後、有限時間量後の時間段階ｔ３において、ワイヤレス電力マネージャーは、ワイヤレス電力送信機に、第３の通信チャネルＣ３を用いていた第３のクライアントデバイスＲ３との通信を止めるように命じることができる。ワイヤレス電力送信機は、ここで、第３の通信チャネルＣ３を用いて、第２のクライアントデバイスＲ２との通信を再開することができ、アンテナグループを第２のクライアントデバイスＲ２に照準合わせする。このプロセスは、電力供給されるクライアントデバイスの量が変化するまで継続することができる。
[0277] 図５８は、いくつかの実施形態による、ワイヤレス電力受信機とワイヤレス電力送信機との間の例示的な潜在的インタラクションの図５８００である。図５８００は、ＴＤＭ電力伝送（ソフトウェアモジュール）がワイヤレス電力送信機においてどのように動作することができるかに関するプロセスを説明することができる。特に、プロセスは時点ｔ０において開始することができ、ここで、ワイヤレス電力デバイス（D1）は、ワイヤレス電力送信機の到達範囲内にあることができ、ＴＤＭ電力伝送は、アンテナグループ（GA）をＤ１に電力供給するように割り当てるようにワイヤレス電力送信機に命令することができる。
[0278] Ｄ１が初期位置から移動する場合、時点ｔ１において、ＴＤＭ電力伝送は、ワイヤレス電力送信機に、元のグループからアンテナ数を変更し、アンテナグループ（GB1）をＤ１に電力供給するように割り当てるように命令することができる。同時に別のワイヤレス電力デバイス（D2）がワイヤレス電力送信機の到達範囲内に到来した場合、ＴＤＭ電力伝送は、ワイヤレス電力送信機に、別のアンテナグループ（GB2）をＤ２に電力供給するように割り当てるように命令することができる。ここで、ワイヤレス電力送信機は、２つのワイヤレス電力受信機に電力供給することができる。
[0279] 時点ｔ３において、Ｄ１およびＤ２の双方が自身の位置から移動する場合、ＴＤＭ電力伝送は、ワイヤレス電力送信機に、元のグループからアンテナ数を変更し、アンテナグループ（GB1）をＤ１に電力供給するように割り当て、別のアンテナグループ（GC2）をＤ２に電力供給するように割り当てるように命令することができる。更なる２つのワイヤレス電力デバイス（D3およびD4）がワイヤレス電力送信機の到達範囲内に到来する場合、ＴＤＭ電力伝送は、ワイヤレス電力送信機に、２つの更なるアンテナグループ（GC3およびGC4）をＤ３およびＤ４に電力供給するように割り当てるように命令することができる。ここで、ワイヤレス電力送信機は、４つのデバイスに電力供給することができ、更なるワイヤレス電力受信機に利用可能な送信アンテナをこれ以上有しない場合がある。
[0280] 時点ｔ３において、更なるワイヤレス電力受信機（D5）がワイヤレス電力送信機の範囲内に到来し、Ｄ５に電力供給するための新たなグループに専用にするために利用可能な更なるアンテナが存在しない場合、ＴＤＭ電力伝送は、アンテナ共有技法を利用して、全てのデバイスが電力を受信していることを確実にすることができる。例えば、ＴＤＭ電力伝送は、定期的な時間間隔で、１つのデバイスから別のデバイスにアンテナグループを切り替えることができる。位置における他の変化が生じない場合、例えば、時点ｔ４からｔ９まで、ＴＤＭ電力伝送が継続し、最も多くの時間電力を伝送されているワイヤレス電力受信機から、最も少ない時間伝送されているワイヤレス電力受信機にグループを切り替え続けることができる。
[0281] 図５９は、ワイヤレス電力伝送システムアーキテクチャの一部とすることができるワイヤレス電力受信機およびワイヤレス電力送信機の例示的な潜在的インタラクションのダイアグラム５９００を示す。ダイアグラム５９００は、ワイヤレス電力送信機によってサービングされるワイヤレス電力受信機の例を提供することができる。いくつかの実施形態によれば、更なるワイヤレス電力受信機を、それらがワイヤレス電力送信機の到達範囲内に到来するときにサービングすることができる。
[0282] 別の実施形態によれば、複数のワイヤレス電力送信機は、１つ以上の受信機に共に電力供給することができる。時点ｔ０において、ワイヤレス電力デバイス（D1）がワイヤレス電力送信機の範囲内に到来する場合がある。プロセッサは、ワイヤレス電力送信機に、全ての送信機アンテナのアンテナグループ（GA）をクライアントデバイスＤ１に電力供給するように割り当てるように命令することができる。
[0283] 時点ｔ１において、システムは、クライアントデバイスＤ２にも電力供給することを開始し、このため、送信機は、以前のアンテナグループＧＡを、電力供給され続ける、Ｄ１のためのアンテナグループＧＢ１、および新たに電力供給されるデバイスＤ２のためのグループＧＢ２である２つの新たなアンテナグループと交換する。２つのグループが存在するため、各々が、送信機アンテナアレイ全体の半分を得る。
[0284] 時点ｔ２において、更なる２つのデバイスＤ３およびＤ４が電力を受信し始め、送信機は、以前の２つのアンテナグループＧＢ１およびＧＢ２を、現在電力供給されているクライアントデバイス（Dl D2 D3 D4）ごとに１つずつの、４つのアンテナグループ、すなわちＧｃ１ Ｇｃ２ Ｇｃ３ Ｇｃ４と交換する。
[0285] 時点ｔ３において、第５のクライアントデバイスＤ５が電力を受信するように構成される。一方、最大許容同時アンテナグループは４である。このため、５つのデバイスに電力供給するには、時分割多重を用いて、４つのアンテナグループを用いて４つのデバイスに同時に電力供給しなくてはならず、５つのデバイスのうちの１つは、各後続の時間間隔ｔｎ中に電力供給されない。このため、時点ｔ３において、最大で４つのアンテナグループＧＣ１ ＧＣ２ ＧＣ３ ＧＣ４がそれぞれクライアントデバイスＤ５、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４に電力供給する。時点ｔ４において、Ｄ２への電力が停止し、Ｄ１への電力が再開し、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は電力を受信し続ける。サイクルパターンは、デバイスが充電されるまで無期限に継続する。
６．電力伝送管理
[0286] 図６０は、ワイヤレス電力をデバイスに伝送するための例示的な方法を包括的に示す流れ図６０００である。この例示的な方法のステップは、コンピューター可読コードを含むコンピューター可読媒体に組み込まれ、それによって、コンピューター可読コードがコンピューティングデバイスによって実行されるときに、ステップが実施される。いくつかの実施態様では、本方法の目的から逸脱することなく、方法のいくつかのステップを組み合わせることができるか、同時に実行することができるか、異なる順序で実行することができるか、または省くことができる。
[0287] 図６０において、クライアントデバイスがユーザーからの要求に応じてアプリケーションを開始するとき（６０６７）、プロセスが始まる。いくつかの実施形態では、クライアントデバイスは、自身が結合されている受信機を検出し、受信機から、受信機に関連付けられた識別子を読み出す。他の実施形態では、受信機はクライアントデバイスに内在し、したがって、クライアントデバイスは、受信機に関連付けられた識別子を既に含む。更に他の実施形態では、クライアントデバイスは、範囲内の他のデバイスに対し、受信機に関連付けられた識別子をブロードキャストするかまたは他の形でアドバタイズする。
[0288] 次に、クライアントデバイスは、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（LAN）、仮想プライベートネットワーク（VPN）、ワイヤレスエリアネットワーク（WAN）Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、Ｗｉ−Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を含む適切なネットワーク接続を通じてシステム管理サービスと通信する（６０６９）。いくつかの実施形態では、クライアントデバイスは、クライアントデバイスのユーザーに関連付けられた証明書、クライアントデバイスに関連付けられた受信機の識別子等を通信する。次にシステム管理サービスは、クライアントデバイスに関連付けられた証明書を認証する（６０７１）。いくつかの実施形態では、証明書を認証することができない場合、ユーザーは登録するように指示される。他の実施形態では、認証が失敗する場合、システム管理サービスは、ユーザーに対しアクセスを拒否する。
[0289] 次に、クライアントデバイスは、送信機からのブロードキャストを検出し、送信機に関連付けられた識別子を読み出す（６０７３）。いくつかの実施形態では、送信機は、自身の存在と、自身に関連付けられた識別子を、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー（BTLE）、Ｗｉ−Ｆｉ等を用いてブロードキャストする。送信機に関連付けられた識別子は、送信機のＭＡＣアドレス、ネットワークアドレス、シリアル番号等を含むことができる。クライアントデバイスは、送信機の表現を、ＧＵＩを介してモバイルデバイスユーザーに表示する（６０７５）。いくつかの実施形態では、ＧＵＩは、モバイルデバイスユーザーが、送信機からクライアントデバイスへの電力伝送を要求することを可能にする送信機の表現を生成する。他の実施形態では、ＧＵＩは、例えば、送信機からクライアントデバイスへの距離、送信機から電力を受信することに関連付けられたコスト等の追加の情報を表示する。
[0290] 次に、クライアントデバイスは、モバイルデバイスユーザーから、クライアントデバイスに電力供給するためのコマンドを受信（６０７７）する。クライアントデバイスは、ワイヤレス電力送達のための要求をシステム管理サービスに送信する（６０７９）。いくつかの実施形態では、クライントデバイスによって送信される要求は、クライアントデバイスに関連付けられた証明書（例えば、ユーザーアカウント証明書）、１つ以上の付近の送信機に関連付けられた識別子、クライアントデバイスに関連付けられた識別子、クライアントデバイス（デバイスと一体でない場合）に結合された受信機に関連付けられた識別子、課金命令等を含む。
[0291] 次に、システム管理サービスは、クライアントデバイスを認証し、課金構成を検証し、クライアントデバイスがワイヤレス電力を受信する権限を与えられているか否かを検証する（６０８１）。いくつかの実施形態では、システム管理サービスは、要求内に含まれる証明書（例えば、ユーザーアカウント証明書）およびクライアントデバイスに関連付けられた識別子を、クラウドサービスプロバイダー内のデータベースに記憶されているデータと比較することによってクライアントデバイスを認証する。他の実施形態では、システム管理サービスは、ユーザーの課金構成が有効であることを更に検証する。次に、システム管理サービスは、クライアントデバイスが電力を受信する権限を与えられているか否かを判断する（６０８３）。いくつかの実施形態では、クライアントデバイスが権限を与えられていない場合、プロセスは終了する。他の実施形態では、プロセスは、モバイルデバイスユーザーがアカウントに更なる資金提供をすることによってクライアントデバイスに権限を与えること、第三者からの認可を要求すること等を可能にする別のプロセスに続く。
[0292] システム管理サービスは、送信機と通信し、送信機に、クライアントデバイスに関連付けられた受信機に電力供給するように命令する（６０８５）。いくつかの実施形態では、システム管理サービスは、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（LAN）、仮想プライベートネットワーク（VPN）、ワイヤレスエリアネットワーク（WAN）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー、Ｗｉ−Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を含む適切なネットワーク接続を用いて送信機と通信する。他の実施形態では、コマンドは、所望の電力出力、充電時間量、伝送電力量等を含む、所望の充電方法を実行するのに適切な任意の数のパラメーターを含む。いくつかの実施形態では、受信機はクライアントデバイスと一体である。他の実施形態では、受信機は、１つ以上のクライアントデバイスと結合され、電気通信するワイヤレス受信機である。
[0293] 送信機は、受信機との通信を確立し、３Ｄ空間において受信機を位置特定する（６０８７）。次に送信機は、自身のアンテナを用いて、受信機におけるエネルギーポケットを形成する（６０８９）。次に、受信機は、送信機によって形成されたポケットからＲＦエネルギーを受信し、クライアントデバイスに電力供給する（６０９１）。
[0294] 図６１は、デバイスに伝送されたワイヤレス電力を監視するための例示的な方法を包括的に示す流れ図６１００である。この例示的な方法のステップは、コンピューター可読コードがコンピューティングデバイスによって実行されるときにステップが実施されるように、コンピューター可読コードを含むコンピューター可読媒体において具現化される。いくつかの実施態様では、本発明の目的から逸脱することなく、本方法のあるステップは組み合わせることができるか、同時に実行することができるか、異なる順序で実行することができるか、または省くことができる。
[0295] 図６１において、プロセスは、送信機が受信機から電力およびエネルギーデータを読み出す（６１５１）ことによって始まる。いくつかの実施形態では、受信機は、クライアントデバイスと一体である。他の実施形態では、受信機は、１つ以上のクライアントデバイスに結合され、電気通信するワイヤレス受信機である。いくつかの実施形態では、データは、ワイヤレス電力送信機から受信機に送達される電力の速度、ワイヤレス電力送信機から受信機に転送される総エネルギー、クライアントデバイスの現時点の電池電力レベル等を含む。
[0296] 次に、送信機は、システム管理サービスと通信し、システム管理サービスに、自身がクライアントデバイスを充電していることを通知する（６１５３）。いくつかの実施形態では、送信機は、クライアントデバイスのための充電要求を満たすために送信されるエネルギー／電力、受信機の識別子等を更に報告する。
[0297] 次に、システム管理サービスは、要求される場合、送信機からクライアントデバイスに送信されるエネルギーについてモバイルデバイスユーザーに課金する（６１５５）。次に、システム管理サービスは、アカウント情報をクライアントデバイスに通信する（６１５７）。いくつかの実施形態では、アカウント情報は、現在の充電セッションに関連する課金情報および他の情報、以前の充電セッションからの情報、口座残高情報、現在の充電セッション中のワイヤレス電力の受信に関連付けられた料金（charges）、送信機からの電力伝送速度等を含む。
[0298] クライアントデバイスによって表示されるＧＵＩは、クライアントデバイスが電力供給されていることを示す（６１５９）。いくつかの実施形態では、ＧＵＩは、上述した口座残高情報、口座情報等を表示する。
[0299] 次に、ワイヤレス電力送信機、受信機、および／またはシステム管理サービスのうちの１つ以上が、使用情報およびステータス情報を情報配信サービスに通信する（６１６１）。いくつかの実施形態では、使用情報およびステータス情報は、顧客挙動、人口統計、サービス品質等に対する解析を実行するために用いられる。いくつかの実施形態では、情報配信サービスは、遠隔クラウドにおいてホスティングされる。他の実施形態では、情報配信サービスは、ローカルネットワークにおいてホスティングされる。
[0300] 例えば、スマートフォンを有するユーザーは、歩いてコーヒーショップに入る。スマートフォンは、コーヒーショップによって運用されているワイヤレス電力送信機を検出し、送信機のＩＤを読み出す。次に、ユーザーは、スマートフォンの電力が低いことに気付き、モバイルａｐｐに、ローカルワイヤレス電力を要求するように命令することに進む。ユーザーは、ワイヤレス電力が利用可能であるときはいつでもおよび／またはどこでも自動的にこれを行うようにワイヤレス電力システム管理を構成しておくこともできる。次に、スマートフォンは自身のＩＤ、自身の受信機のＩＤ、および送信機のＩＤをシステム管理サービスに通信する。システム管理サービスは、自身のシステムデータベースをレビューし、スマートフォンまたは自身の受信機、および送信機を見つける。次に、システム管理サービスは送信機と通信し、ユーザーのスマートフォン受信機に電力供給するように送信機に命令する。次に、送信機は受信機と通信して受信機の位置を決定し、ポケット形成技法を用いてワイヤレスエネルギーを受信機に送信する。受信機は、このエネルギーを用いてスマートフォンに電力供給することに進む。
[0301] 別の例では、内蔵ワイヤレス電力受信機を有するウェアラブルデバイスを有するユーザーが、友人宅を訪問し、ここで、この家はワイヤレス電力送信機を備えている。ウェアラブルデバイスはこの家のワイヤレス電力送信機を検出し、送信機のＩＤを読出し、家の所有者の送信機は、任意のワイヤレス電力受信機に自動的に電力供給するようにシステム管理サービスを構成してある。ウェアラブルデバイスの受信機は、自身のＩＤおよび送信機のＩＤをシステム管理サービスに通信し、次に、システム管理サービスは、自身のシステムデータベースをレビューし、ウェアラブルデバイス、自身の受信機、および送信機を見つける。次に、システム管理サービスは送信機と通信し、ウェアラブルデバイス受信機に電力供給するように送信機に命令する。次に、送信機は、受信機と通信して受信機の位置を判断し、アダプティブ３Ｄポケット形成技法を用いて受信機にワイヤレスエネルギーを送信する。次に、受信機は、このエネルギーを用いてウェアラブルデバイスに電力供給する。
７．電力レベルの測定および報告
[0302] 図６２は、実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムにおける電池性能を監視するための方法６２００のフローチャートである。いくつかの例示的な実施形態では、ワイヤレス電力伝送システムは、電子デバイスの電池が充電している現在の速度または実際の速度を求め、その値を予測基準速度と比較することが可能である。現在の速度が予測基準速度より著しく低い場合、電子デバイス内の電池または関連充電回路は機能不良である場合があり、著しく低い充電効率または性能を生じる場合がある。
[0303] ワイヤレス電力伝送システムがこのエラー条件を検出するとき、システムは、システムオペレーターもしくはクライアントデバイスのユーザー、または任意の他の適切な関係者に警告することができ、それによって問題を補正することができ、電子デバイス電池充電システムは、充電時に電力をもはや浪費しなくてよく、または必要より長い期間をかけて充電することを止める。
[0304] 代替的な実施形態では、ワイヤレス電力伝送システムは、デバイスが最初にシステムによるサービスを行ってからのクライアントデバイスの充電速度を監視し、これを基準として用いて、デバイスのための現在の充電速度と比較し、それによって、デバイスに対する現在の充電速度が、初期充電速度に基づく基準速度未満となる場合、システムによって、デバイスに何らかの不具合が生じており、充電に過度に長い時間がかかっているかまたは充電されているときに電力を浪費していることを示すアラートが生成される。
[0305] いくつかの例示的な実施形態において、電池性能を監視する（６２８１）方法は、ステップ６２６３から開始することができ、ここで、オペレーターまたはユーザーは、ワイヤレス電力伝送システムをインストールし動作させる。次に、ステップ６２６５において、クライアントデバイスをシステム内のワイヤレス電力受信機とペアリングすることができる。ペアリングは、クライアント電子デバイスが、電力受信機が適切な時間量にわたって適切な近接性範囲内にあることを検出するときに生じることができる。次に、電力受信機が既に別の電子デバイスとペアリングされていないか否かを判断するために内部データベースをチェックすることに進むことができる。電力受信機が既に別のデバイスとペアリングされていない場合、クライアント電子デバイスは、自身のＩＤを電力受信機のＩＤに関連付け、内部データベースを更新することができる。次に、電子デバイスは、更新されたデータベースレコードのコピーを電力送信機に送信することができる。このようにして、デバイスはワイヤレス充電を開始する準備を整えることができる。
[0306] ステップ６２６７において、ワイヤレス電力送信機は、クライアントデバイスの電池レベルを連続的に監視し、ステップ６２６９において、電池が充電される必要があるか否かを判断することができる。他の実施形態では、ワイヤレス電力送信機は、所定のスケジュールに従ってクライアントデバイスを充電することができる。ワイヤレス電力伝送システムは、クライアントデバイスの電池を充電する時点である場合はいつでも、もしくは電池レベルが満充電未満であり、電池が充電される必要がある場合、自動的に充電することができ、または、システムは、システム内に組み込むことができるかもしくはオペレーターもしくはユーザー等によって構成することができる何らかの他の条件もしくは状況に応答して自動的に電池を充電することができる。
[0307] ワイヤレス電力送信機は、クライアントデバイスが充電される必要があると判断する場合、ステップ６２７１において、クライアントデバイスに接続されたワイヤレス電力受信機への電力の伝送を開始することができる。これを行うために、ワイヤレス電力送信機は、ワイヤレス電力受信機とリアルタイムで継続的に通信する。
[0308] ステップ６２７３において、充電期間中、受信機は、充電電力値をワイヤレス電力送信機に常時送信する。更に、クライアントデバイスは、ステップ６２７５において、電池レベル値をワイヤレス電力送信機に常時送信することができる。
[0309] ステップ６２７３および６２７５において受信される値を用いて、ステップ６２７７において、ワイヤレス電力送信機は、クライアントデバイスの充電速度を計算することが可能である。いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力送信機は、クライアントデバイス電池の充電速度を計算するために、自身の独自のリアルタイムクロック回路等を監視して、現在のリアルタイム時間またはクロック時間を測定する。
[0310] 次に、ステップ６２７９において、ワイヤレス電力送信機は、クライアントデバイスの充電速度が許容範囲内にあるか否かを判断することができる。いくつかの例示的な実施形態において、ワイヤレス電力送信機は、基準テーブルにおいて、特定のクライアントデバイスのための予測充電速度を調べることができ、デバイスの一意の識別情報またはカテゴリは、システムに対し前もって、オペレーターもしくはユーザーによって知らされるか、または前記カテゴリのクライアントデバイス通信によって自動的にクライアントデバイスからワイヤレス電力送信機もしくはワイヤレス電力伝送システムの他のシステムコンピューターに直接知らされる。前記基準テーブルは、送信機メモリ内、もしくはローカルデータベース内に位置するか、または遠隔サーバー上の遠隔管理もしくは情報サービスから送信機にダウンロードもしくは通信される。
[0311] いくつかの実施形態では、特定のクライアントデバイスの予期される基準充電速度は、送信機のメモリに既に記憶されている。また、送信機が充電することを予期されるクライアントデバイスの各カテゴリまたはモデルの速度も全てメモリ内に記憶される。これらの速度は、送信機製造時に送信機のメモリに既に記憶されている場合があるか、またはワイヤレス電力伝送システムが充電することを予期される全てのタイプ、カテゴリまたはモデルのクライアントデバイスについて、更新された速度を含むシステム管理サーバー等の別のシステムコンピューターから送信機にアップロードまたは通信された場合がある。
[0312] ワイヤレス電力送信機が、デバイスの実際の充電性能が予測充電性能を下回ることを検出する場合、ステップ６２８１において、送信機は、システムオペレーターまたはクライアントデバイスのユーザーに、電池または充電回路またはクライアントデバイスのうちの他のものが機能不良であること、電力を失っている場合があること、充電に過度に長い時間がかかっていること、および調査または修理または交換される必要があることを警告することができる。いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力送信機は、クライアントデバイスの電池が低充電速度または電力損失を引き起こしていないとき、システム機能不良の根本原因を判断することも可能である。
[0313] いくつかの実施形態では、ワイヤレス電力送信機は、この情報を、自動データベース複製を通じて通信し、送信機と他のシステムコンピューターとの間のシステムネットワークにわたって、または他の適切な通信手段を通じてメッセージを送信する。更に、オペレーターまたはユーザーは、アラートを受信し、もはやクライアントデバイスをワイヤレス充電しないようにワイヤレスシステムを構成し、次に、クライアントデバイスをサービスから除去することによって応答し、それによって、このクライアントデバイスを調査、修理もしくは交換するかまたは他の適切な解決を行うことができる。
[0314] ワイヤレス電力送信機が、解析されるデータ内にシステムまたはコンポーネントの障害の証拠が見つからないと判断する場合、ワイヤレス電力送信機は、クライアントデバイスの充電を続け、ステップ６２８３において、クライアントデバイスの電池レベルが満充電であるか否かを継続してチェックすることができる。クライアントデバイスの電池が満充電でない場合、ワイヤレス電力送信機は、ワイヤレス電力を、クライアントデバイスに接続されたワイヤレス電力受信機に伝送し続け、クライアントデバイスの充電を保持することができる。クライアントデバイスの電池が既に満充電であるか、またはデバイスの充電を停止する時点である場合、ステップ６２８５において、ワイヤレス電力送信機はデバイスの充電を停止し、プロセスは終了することができる。
[0315] 図６３は、本開示の例示的な態様による、電池性能を監視するための方法のシーケンス図６３００である。シーケンス図６３００は、クライアントデバイス６３５２と、システム管理コンピューター６３７３と、ワイヤレス電力送信機６３０１と、ワイヤレス電力受信機６３２０と、ユーザーまたはオペレーター６３７５とを含む。
[0316] システム管理コンピューターは、まず、クライアントデバイス６３５２の予測充電速度６３５５をワイヤレス電力送信機６３０１に送信する。次に、クライアントデバイス６３５２は、クライアントデバイス６３７３の電池レベルに関する情報６３５７を送信する。その後、ワイヤレス電力送信機６３０１は、クライアントデバイス６３５２に接続されたワイヤレス電力受信機６３２０へのワイヤレス電力の配信を開始する（６３５９）。次に、ワイヤレス電力受信機は、クライアントデバイス６３５２に送達された電力量の測定値６３６１を常時送信する。その後、クライアントデバイス６３５２は、最新の電池レベル６３６３をワイヤレス電力送信機６３０１に送信する。クライアントデバイス６３５２に送達された電力量の測定値６３６１および最新の電池レベル６３６３を用いて、ワイヤレス電力送信機６３０１は、クライアントデバイス６３５２の充電速度を計算する。クライアントデバイス６３５２の充電速度が閾値未満である場合、ワイヤレス電力送信機は、ユーザーまたはオペレーター６３７５にアラートを送信する（６３６５）。次に、ユーザーまたはオペレーター６３７５は、誤りを訂正するためのアクションを行う（６３６７）。
[0317] 例えば、家族は、自宅に設置されたワイヤレス電力伝送システムを有する。家族の一員が、スマートフォンにワイヤレスで電力供給し、これを充電するようにシステムを構成する。スマートフォンは、数年の使用年数である。システムは、スマートフォンがシステムの電力範囲内にあり、スマートフォンの電池レベルが充電を正当化するのに十分低いときはいつでも、スマートフォンに自動的に充電する。家族は、ワイヤレス電力伝送システムのためのシステム管理ａｐｐである、パブリックａｐｐストアからダウンロードしたソフトウェアをスマートフォンにインストールしてある。このａｐｐは、スマートフォンの電池レベルの値をシステムに自動的に通信する。スマートフォンを充電した後、システムは、スマートフォンが、完全に充電されるのにかかるはずの時間の３倍時間がかかったことを観測する。次に、システムは、スマートフォン名、および問題の簡単な説明を有するテキストメッセージを所有者に送信することによって、家族のシステムの所有者にこの問題の警告を通信する。所有者は、その後、交換用のスマートフォンを購入する。
[0318] 別の例では、ユーザーは、ユーザーの腕で機能するウェアラブル製品を購入する。製品はワイヤレス電力受信機を含む。ワイヤレス電力送信機はユーザーの寝室内にあり、毎晩、ユーザーは、ユーザーの腕にウェアラブル製品を装着して就寝する。次に、ワイヤレス電力伝送システムは、電力受信機からある距離離れた寝室内の送信機から、ユーザーの腕のウェアラブル内の電力受信機まで電力を伝送することによって、ウェアラブル内の電池を自動的に充電する。毎晩、ウェアラブル電池はバックアップを充電する。
[0319] 送信機がウェアラブルクライアントデバイスを充電した最初の時点から始まり、送信機は、ウェアラブルの電池の充電速度を計算した。ワイヤレス電力伝送システムは、この特定のウェアラブル製品のための電池の充電速度に関する基準情報を有しない。
[0320]１年以上後、ワイヤレス電力伝送システムは、ウェアラブル電池を充電する時間量が、今や、ユーザーがシステムを用いてウェアラブルデバイスのワイヤレス充電を始めたときよりも長くかかっていることを検出する。その後、システムは、ユーザーのウェアラブルは、今や充電により長い時間がかかっているというメッセージを含む電子メールを送信することによって、ユーザーにアラートを発行する。その後、ユーザーは、ウェアラブル製品を最新モデルと交換する。
８．安全な電力伝送
[0321] 図６４は、健康安全性の禁止された状況に基づいて、クライアントデバイスがワイヤレス電力伝送システムから電力を受信することを禁止する方法６４００のフローチャートを示す。開示される方法は、ワイヤレス電力伝送システムの１つ以上のコンポーネントにおいて動作することができる。ワイヤレス電力伝送システムは、数ある中でも、１つ以上のシステムコンピューターと、クライアントデバイス上で実行されるＧＵＩシステム管理ソフトウェアと、１つ以上の遠隔情報サービスサーバーと、１つ以上のシステム管理サーバーとを含む。システムコンピューターは、ワイヤレス電力伝送システムのコンピューターのうちの１つを指すことができ、ワイヤレス電力伝送システムの全てのコンピューター間の通信ネットワークの一部である。システムコンピューターは、前記ネットワークを通じて任意の他のシステムコンピューターに通信することができ、ワイヤレス電力送信機、ワイヤレス電力受信機、クライアントデバイス、システム管理サービスサーバー、および／または任意の他のコンピューティングデバイスとすることができる。クライアントデバイスの例は、数ある中でも、スマートフォン、タブレットおよび音楽プレーヤーを含むことができる。
[0322] 遠隔情報サービスサーバーは、ワイヤレス電力伝送システムにおいて動作する全てのネットワークコンピューターにわたって複製または分散することができるシステムデータベースに結合することができる。前記分散システムデータベースは、全てのネットワークコンピューター内で動作するデータベース分散管理ソフトウェアと共に、ワイヤレス電力伝送システムにおけるインスタント通信を可能にすることができる。ネットワークコンピューターとは、任意のシステムコンピューター、またはオンラインであり、特定のワイヤレス電力伝送システムのネットワークへの接続を有するアクティブ遠隔情報サーバーを指すことができる。
[0323] プロセスは、ステップ６４６９において、ワイヤレス電力伝送システム（WPTS）が起動し、システムチェックアップを実行して、全ての通信チャネルが適切に機能していることを確実にするときに開始することができる。その後、ステップ６４７１において、ユーザーは、ＷＰＴＳのためのクライアントデバイスにシステム管理ソフトウェアａｐｐ（GUI App）をダウンロードしインストールするステップがまだ行われていない場合、このステップを行うことができる。このａｐｐは、Ａｐｐｌｅ（登録商標）のｉＴｕｎｅｓ（登録商標）、Ｇｏｏｇｌｅ（登録商標）のＰｌａｙ Ｓｔｏｒｅ（登録商標）、Ａｍａｚｏｎ（登録商標）のＡｐｐ ｓｔｏｒｅ（登録商標）等のパブリックソフトウェアａｐｐストアまたはデジタルアプリケーション配信プラットフォームにおいて入手可能であり、ここからダウンロードし、インストールすることができる。他の実施形態では、ユーザーは、ユーザーがＷＰＴＳに命令するか、ＷＰＴＳを制御または構成することができるコンピューターまたはサーバーによってホスティングされるウェブページをブラウズすることができる。ａｐｐまたはウェブページは、限定ではないが、業界標準チェックマーク制御、またはクライアントデバイスのビュースクリーン、もしくはワイヤレス電力伝送システムを管理するコンピューターによってサービングされるウェブページ上に表示および記載される健康安全性動作パラメーターを指定もしくは制御するための任意の他のユーザーインターフェース制御を含むユーザーインターフェースを有することができる。
[0324] プロセスに続いて、判定６４７３において、ＧＵＩ ａｐｐは、ＷＰＴＳにおいて有効にされた電力伝送について任意の禁止事項が存在するか否かを検証する。電力伝送のための禁止事項が有効にされている場合、以下のステップ６４８５に続き、そうではなく、電力伝送のための禁止事項がまだ有効にされていない場合、判定６４７５において、ＧＵＩは、ユーザーがワイヤレス電力伝送のための健康安全性動作パラメーターを有効にすることを望むか否かを尋ねるメッセージをユーザーに対し表示することができる。ユーザーが禁止事項を有効にすることを受容しない場合、ステップ６４９１において、ＷＰＴＳは禁止事項なしでの電力送達を可能にし、プロセスが終了する。判定５０８において、ユーザーが禁止事項を有効にすることを受容する場合、ステップ６４７７において、ＧＵＩ ａｐｐは、ユーザーによって使用される際に、ワイヤレス電力がデバイスに伝送されるべきでない状況をユーザーが指定することができるチェックリストをユーザーに対し表示することができる。次に、ステップ６４７９において、ユーザーは、限定ではないが、以下の基準を含むことができる禁止された状況を指定する。
[0325] １）クライアントデバイスが現在移動しており、ユーザーがデバイスを身に着けているか、またはデバイスを保持もしくは装着していることを示す場合。クライアントデバイスの動きまたは移動とは、デバイスに電力を伝送している送信機に対する、または送信機の空間的位置に対するクライアントデバイスの物理的な３Ｄ移動を指すことができ、それによって、動いている間、クライアントデバイスは、送信機からの自身の物理的距離を変更する場合があるか、または送信機のアンテナアレイからの自身の角度を変更する場合がある。
[0326] ２）クライアントデバイスが、現在、使用中であることを示す任意の姿勢に物理的に向けられている場合。例えば、デバイスが、現在垂直に向けられているモバイル携帯電話である場合。
[0327] ３）クライアントデバイスが、現在、デバイスがユーザーの顔に向けて保持されている場合等、自身がユーザーの近傍範囲内にあることを検出する場合。
[0328] ４）クライアントデバイスが現在電話呼をかけている場合。
[0329] ５）ユーザーが現在、クライアントデバイスを、タッチしているか、タッピングしているか、もしくはスワイプしているか、ピンチしているか、回している等の指ジェスチャーを行っている、または任意の方法でクライアントデバイスとインタラクトしている場合。
[0330] ６）クライアントデバイスが現在ヘッドセットまたは任意の他の外部デバイスに接続されている場合。
[0331] その後、ステップ６４８７において、ユーザーが禁止された状況または基準を指定した後、全てのシステムコンピューターにわたって禁止状況ポリシーを適用する。次に、ステップ６４８３において、ＷＰＴＳは、その分散データベース内のクライアントデバイスレコードを更新する。ＷＰＴＳは、クライアントデバイスに関連付けられた禁止された状況を読み出し、検証する。その後、ステップ６４８５において、ＷＰＴＳは、クライアントデバイスに関連付けられた禁止された状況を読み出し、検証する。次に、ステップ６４８７において、禁止された状況が存在する場合、ステップ６４８９において、電力送達が無効にされるか、または判定６４８７において、禁止された状況が存在しない場合、ステップ６４８９において、電力送達が有効にされる。プロセスが終了する。
[0332] 前記クライアントデバイス上で実行されるＧＵＩ ａｐｐは、クライアントデバイスを連続して監視して、前記クライアントデバイスの現在の動作が健康安全性の禁止された状況のうちのいずれかに合致するか否かを検出することができる。クライアントデバイスの監視は、限定ではないが、前記クライアントデバイスの内部の加速度計もしくはジャイロスコープ、またはデバイスが直面するのに役立つかどうかを（if devices is help to face）示すセンサを用いることによって、デバイスの現在の速さ、ヨー、ピッチもしくはロール、もしくは姿勢を求める前記デバイス内の測定ハードウェアを読み出すこと、または禁止された状況が存在するかどうかを示すデバイスの任意の他の態様を検知することを含むことができる。
[0333] クライアントデバイスが、前記伝送システムから電力を受信することを禁止されている状況に現在あるか否かの健康安全性判断は、前記クライアントデバイスの制御および構成を記述するデータレコード内にＧＵＩ ａｐｐによって記憶することができる。前記レコードは、ＷＰＴＳの分散データベースの一部とすることができ、そのコピーは、前記クライアントデバイスのメモリ内に存在する。ワイヤレス電力伝送システム内のＧＵＩ ａｐｐおよび他のコンピューターは、次に、上記システム全体にわたって前記更新されたレコードを自動的に分散して、ＷＰＴＳ全体にわたって前記データベースの全てのコピーを同一に保持する。
[0334] 例示的な実施形態は、クライアントデバイスに電力を伝送する判定をどのように行うかを説明する。システムデータベース内で、ペアリングされたクライアントデバイスのレコードは、前記クライアントデバイスに取り付けられるかまたは前記クライアントデバイス内に組み込まれたワイヤレス電力受信機のレコードに関連付けられる。
[0335] ユーザーがＷＰＴＳの任意のユーザーインターフェース（GUIまたはウェブページ）を用いて（前記ワイヤレス電力受信機によって受信される電力から）前記クライアントデバイスが充電されるように手動で命令する場合、またはユーザーが前記ユーザーインターフェースを用いて、時点、名前、もしくは物理的位置等によって、もしくは他の方法で前記クライアントデバイスを自動的に充電するように前記ワイヤレス電力受信機のレコードを構成した場合、前記ワイヤレス電力受信機のレコードは、前記ワイヤレス電力受信機のデータベースレコードの現在の制御を有するワイヤレス電力送信機が前記ワイヤレス電力受信機に最も近いワイヤレス電力送信機であるため、このワイヤレス電力受信機によって更新され、前記ワイヤレス電力送信機が、前記クライアントデバイスに電力を出力することを可能にするように、現在その出力スイッチを閉じるべきであることを示す。前記ワイヤレス電力受信機の前記レコードも、他のワイヤレス電力送信機が読み出すために前記システム全体を通じて前記ワイヤレス電力送信機によって分散される。
[0336] 前記ワイヤレス電力受信機を制御する前記ワイヤレス電力送信機は、前記ワイヤレス電力受信機に電力を伝送するべきであると判断すると、次に、前記ワイヤレス電力受信機に関連付けられるかまたはこれにペアリングされたクライアントデバイスのレコードを検査し、前記健康安全性判断が現在前記クライアントデバイスへの電力の伝送を禁止していない場合にのみ前記ワイヤレス電力受信機に電力を伝送する。電力伝送が禁止されていない場合、電力送信機は以下のアクションを行うことができる。
[0337] Ａ）伝送アンテナを前記受信機に照準合わせされた状態に保持するために、受信した電力量の連続したフィードバックを得るように前記受信機とのリアルタイム通信を始める。
[0338] Ｂ）前記受信機への電力伝送を始める。
[0339] Ｃ）受信機に、クライアントデバイスと接続してこれに電気エネルギーを送信するための受信機の電気中継スイッチを閉じるように命令する。
[0340] ユーザーが前記安全性禁止事項を変更する場合、前記ワイヤレス電力送信機は、前記ワイヤレス電力受信機が電力を受信するべきか否かを再度判断する。
Ｆ．選択的範囲を用いたワイヤレス電力伝送
１．強め合う干渉
[0341] 図６Ａは、例示的なポケット形成プロセス中に実施することができるワイヤレス電力伝送原理を実施する例示的なシステムである。アンテナアレイに複数のアンテナを含む送信機６０１は、送信機６０１の各アンテナから送信された電力伝送波６０７の数ある属性の中でも、位相および振幅を調整することができる。位相または振幅調整がない場合、電力伝送波６０７は、アンテナの各々から送信することができる。この場合、送信される波は、送信機の各アンテナ素子から各位置に配置された受信機への異なる距離に起因して、異なる位相で異なる位置に到達することになる。
[0342] 受信機は、複数のアンテナ素子から複数の信号６０７ａを受信することができ、これらの信号の複合物は、信号が弱め合うように合わさる場合、本質的にゼロにすることができる。送信機のアンテナ素子は、厳密に同じ電力伝送信号（すなわち、同じ特徴を有する電力伝送波を含む）を送信することができるが、電力伝送信号６０７ａの各々は、互いに１８０°オフセットされた受信機に到達することができ、したがってこれらの電力伝送信号は互いに「相殺する」ことができる。このように互いにオフセットする信号は、「弱め合う干渉」と言うことができる。対照的に、いわゆる「強め合う干渉」の場合、図６Ｂに示すように、信号６０７ｂは、互いに厳密に「同相で」受信機に到達するので、信号の振幅が増大する。図６Ａにおける説明的な例では、送信信号の位相は、伝送において同じであり、受信機において弱め合うように合わさる。一方で、図６Ｂにおいて、送信信号の位相は、送信において調整され、それによって、位相が位置合わせされた状態で受信機に到達し、強め合うように合わさる。この説明的な例では、図６Ｂにおける受信機の周りに位置するエネルギーポケットが存在し、図６Ａにおける受信機の周りに位置する送信ヌルが存在することになる。
[0343] 図７は、送信機７０２が電気デバイス７０１に関連付けられた複数の受信機のためのポケット形成を生成することができる選択的範囲７００を用いたワイヤレス電力伝送を示す。送信機７０２は、選択的範囲７００を用いたワイヤレス電力伝送を通じてポケット形成を生成することができ、この選択的範囲は、特定の物理的位置７０６に、１つ以上のワイヤレス充電半径７０４および１つ以上のヌル半径を含むことができる。ワイヤレス充電範囲７０４において、複数の電子デバイス７０１を充電するかまたはこれらに電力供給することができる。このため、いくつかのエネルギースポットを生じさせることができ、そのようなスポットは、電子デバイス７０１に電力供給し、電子デバイスを充電するための制約を可能にするために用いることができる。例として、制約は、ワイヤレス充電半径７０４内に含まれる特定のまたは限られたスポットにおいて特定の電子機器を動作させることを含むことができる。更に、選択的範囲７００を有するワイヤレス電力伝送を用いることによって安全制約を実施することができ、そのような安全制約は、エネルギーが回避される必要があるエリアまたはゾーンにわたってエネルギーポケットを回避することができ、そのようなエリアは、エネルギーポケットに対し敏感な機器および／またはエネルギーポケットを自身の上および／または付近に望まない人々を含むエリアを含むことができる。図７に示す実施形態等の実施形態では、送信機７０２は、サービングされるエリアにおいて電気デバイス７０１に関連付けられた受信機と異なる平面に見られるアンテナ素子を含むことができる。例えば、電気デバイス７０１の受信機は、送信機７０２が天井に取り付けられる部屋内にあることができる。電力伝送波を用いてエネルギーポケットを確立するための選択的範囲は、送信機７０２のアンテナアレイを天井または他の高い位置に配置することによって、同心円として表すことができ、送信機７０２は、エネルギーポケットの「円錐」を生成する電力伝送波を放射することができる。いくつかの実施形態では、送信機７０１は、各充電半径７０４の半径を制御し、これによって、より低い平面にあるエリアまで下に向けられたエネルギーポケットを生じさせるようにサービスエリアの間隔を確立する。これにより、アンテナの位相および振幅の適切な選択を通じて円錐の幅を調整することができる。
[0344] 図８は、送信機８０２が複数の受信機８０６のためのポケット形成を生成することができる選択的範囲８００を用いたワイヤレス電力伝送を示す。送信機８０２は、選択的範囲８００を用いたワイヤレス電力伝送を通じてポケット形成を生成することができ、この選択的範囲は、１つ以上のワイヤレス充電スポット８０４を含むことができる。ワイヤレス充電スポット８０４において、複数の電子デバイスを充電するかまたはこれらに電力供給することができる。複数の受信機８０６にわたって、それらを取り囲む障害物８０４に関わらず、エネルギーポケットを生成することができる。エネルギーポケットは、本明細書に記載の原理に従って、ワイヤレス充電スポット８０４内に強め合う干渉を生じさせることによって生成することができる。エネルギーポケットの位置特定は、受信機８０６を追跡することによって、および、数ある中でも、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術、赤外線通信、Ｗｉ−Ｆｉ、ＦＭ無線等の多岐にわたる通信システムにより複数の通信プロトコルを可能にすることによって、実行することができる。
Ｇ．ヒートマップを用いた例示的なシステムの実施形態
[0345] 図９Ａおよび図９Ｂは、例示的な実施形態による、クライアントコンピューティングプラットフォームをワイヤレス充電するためのアーキテクチャ９００Ａ、９００Ｂの図を示す。いくつかの実施態様において、ユーザーは、部屋の中にいる場合があり、手に電子デバイス（例えば、スマートフォン、タブレット）を保持している場合がある。いくつかの実施態様では、電子デバイスは、部屋の中の家具の上にある場合がある。電子デバイスは、電子デバイスに組み込まれるか、または電子デバイスに接続された別個のアダプタとしての受信機９２０Ａ、９２０Ｂを含むことができる。受信機９２０Ａ、９２０Ｂは、図１１に記載される全てのコンポーネントを含むことができる。送信機９０２Ａ、９０２Ｂは、ユーザーのすぐ後ろの部屋の壁のうちの１つに掛かっている場合がある。送信機９０２Ａ、９０２Ｂも、図１１に記載される全てのコンポーネントを含むことができる。
[0346] ユーザーが受信機９２０Ａ、９２０Ｂと送信機９０２Ａ、９０２Ｂとの間の経路を遮るように見える場合があるとき、ＲＦ波は、受信機９２０Ａ、９２０Ｂに対し線形方向に容易に照準合わせされない場合がある。しかし、受信機９２０Ａ、９２０Ｂから生成される短い信号は、用いられるアンテナ素子のタイプについて無指向性とすることができ、これらの信号は、送信機９０２Ａ、９０２Ｂに到達するまで、壁９４４Ａ、９４４Ｂにわたって跳ね返ることができる。ホットスポット９４４Ａ、９４４Ｂは、ＲＦ信号波を反射する部屋内の任意のアイテムとすることができる。例えば、壁上の大きな金属の時計を用いて、ＲＦ波をユーザーの携帯電話に反射することができる。
[0347] 送信機におけるマイクロコントローラーは、受信機から受信した信号に基づいて、各アンテナから送信される信号を調整する。調整は、受信機から受信した信号位相の共役を形成することと、アンテナ素子の組み込まれた位相を考慮に入れた、送信アンテナ位相の更なる調整を含むことができる。アンテナ素子は、所与の方向にエネルギーをステアリングするように同時に制御することができる。送信機９０２Ａ、９０２Ｂは、部屋をスキャンし、ホットスポット９４４Ａ、９４４Ｂを探すことができる。較正が行われると、送信機９０２Ａ、９０２Ｂは、最も効果的な経路とすることができる経路を辿るチャネルにおけるＲＦ波に焦点を当てることができる。その後、ＲＦ信号９４２Ａ、９４２Ｂは、ユーザーおよび家具等の障害物を回避しながら、第１の電子デバイスにおけるエネルギーポケットおよび第２の電子デバイスにおける別のエネルギーポケットを形成することができる。サービスエリア、すなわち、図９Ａおよび図９Ｂにおける部屋をスキャンするとき、送信機は、様々な方法を用いることができる。説明的な例として、ただし、用いることができる可能な方法を制限することなく、送信機は、受信機から到来する信号の位相および振幅を検出し、これらを用いて、例えば、これらの共役を計算し、送信時にこれらを適用することによって、送信位相および大きさの組を形成することができる。別の説明的な例として、送信機は、後続の送信において、送信アンテナの全ての取り得る位相を一度に１つずつ適用し、受信機からの信号を観測することによって各組合せにより形成されるエネルギーポケットの強度を検出することができる。次に、送信機は、この較正を随時繰り返す。送信機は、全ての可能な位相を探索する必要がなく、以前の較正値に基づいて強力なエネルギーポケットを生成する可能性がより高い位相の組内を探索することができることを留意されたい。更に別の説明的な例では、送信機は、アンテナのための送信位相のプリセット値を用いて、部屋内の異なる位置に向けられたエネルギーポケットを形成することができる。送信機は、例えば、後続の送信におけるアンテナのためのプリセット位相値を用いることによって、部屋内の物理的空間を上から下および左から右にスキャンすることができる。次に、送信機は、受信機からの信号を観測することによって、受信機の周りの最も強力なエネルギーポケットを結果として生成する位相値を検出する。本明細書において記載される実施形態の趣旨から逸脱することなく他の可能な方法が存在する。いずれの方法が用いられようと、スキャン結果は、部屋のヒートマップであり、そこから、送信機は、受信機の周りのエネルギーポケットを最大にするために送信アンテナのために用いる最良の位相および大きさの値を示すホットスポットを特定する。
[0348] 送信機９０２Ａ、９０２Ｂは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続を用いて受信機９２０Ａ、９２０Ｂの位置を決定することができ、ＲＦ帯域の異なる重複しない部分を用いて、異なる受信機９２０Ａ、９２０Ｂに対しＲＦ波をチャネル設定することができる。いくつかの実施態様では、送信機９０２Ａ、９０２Ｂは、部屋のスキャンを行って、受信機９２０Ａ、９２０Ｂの位置を判断することができ、重複しないＲＦ送信帯域によって、互いに直交するエネルギーポケットを形成する。複数のエネルギーポケットを用いてエネルギーを受信機に向けることは、いくつかの代替的な電力伝送方法よりも本質的に安全であり得る。なぜなら、いずれの単一の送信もあまり強力ではない一方、受信機において受信される合計の電力伝送信号は強力であるためである。
Ｈ．例示的なシステム実施形態
[0349] 図１０Ａは、１つの送信機１００２Ａおよび少なくとも２つ以上の受信機１０２０Ａを含むことができる複数ポケット形成１０００Ａを用いたワイヤレス電力伝送を示す。受信機１０２０Ａは送信機１００２Ａと通信することができ、これについては図１１において更に説明される。送信機１００２Ａが受信機１０２０Ａを識別し、位置特定すると、受信機１０２０Ａから到来する利得および位相を知ることによって、チャネルまたは経路を確立することができる。送信機１００２Ａは、２つのアンテナ素子の最小値を用いることによって、３次元空間において収束することができる制御されたＲＦ波１０４２Ａの送信を開始することができる。これらのＲＦ波１０４２Ａは、適切な圧電材料を用いて、外部電源および局部発振器チップを用いて生成することができる。ＲＦ波１０４２Ａは、ＲＦＩＣによって制御することができ、ＲＦＩＣは、アンテナ素子が強め合う干渉パターンを形成する（ポケット形成）ための入力としての役割を果たすことができるＲＦ信号の位相および／または相対的な大きさを調整するための専用チップを含むことができる。ポケット形成は、干渉を利用してアンテナ素子の指向性を変更することができ、ここで、強め合う干渉はエネルギーポケット１０６０Ａを生成し、弱め合う干渉はヌルを生成する。次に、受信機１０２０Ａは、電子デバイス、例えば、ラップトップコンピューター１０６２Ａおよびスマートフォン１０５２Ａを充電するかまたはこれに電源供給し、これによりワイヤレス電力伝送を効率的に提供するためにポケット形成によって生成されたエネルギーポケット１０６０Ａを利用することができる。
[0350] 送信機１００２Ａの各アンテナから各受信機１０２０Ａへの位相および利得を計算することによって複数ポケット形成１０００Ａを達成することができる。送信機１００２Ａからのアンテナ素子によって受信機１０２０Ａからのアンテナ素子まで複数の経路を生成することができるため、計算は独立して行うことができる。
Ｉ．例示的なシステム実施形態
[0351] 図１０Ｂは、複数アダプティブポケット形成１０００Ｂの例示的な説明である。この実施形態において、ユーザーは、部屋の中にいる場合があり、手に電子デバイスを保持している場合がある。この事例では、電子デバイスはタブレット１０６４Ｂとすることができる。更に、スマートフォン１０５２Ｂは、部屋の中の家具の上にあることができる。タブレット１０６４Ｂおよびスマートフォン１０５２Ｂは、各電子デバイスに組み込まれるか、またはタブレット１０６４Ｂおよびスマートフォン１０５２Ｂに接続された別個のアダプタとしての受信機を含むことができる。受信機は、図１１に記載される全てのコンポーネントを含むことができる。送信機１００２Ｂは、ユーザーのすぐ後ろの部屋の壁のうちの１つに掛かっている場合がある。送信機１００２Ｂも、図１１に記載される全てのコンポーネントを含むことができる。ユーザーが受信機と送信機１００２Ｂとの間の経路を遮るように見える場合があるとき、ＲＦ波１０４２Ｂは、各受信機に対し視線内で容易に照準合わせされない場合がある。しかし、受信機から生成される短い信号は、用いられるアンテナ素子のタイプについて無指向性とすることができ、これらの信号は、送信機１００２Ｂを見つけるまで、壁にわたって跳ね返ることができる。ほぼ即時に、送信機１００２Ｂ内に存在するマイクロコントローラーは、各受信機によって送信される受信信号に基づいて、利得および位相を調整し、「弱め合う干渉」と呼ばれる、電力伝送波が互いから減算されるように共に合わさり、その位置に集中するエネルギーを減衰させる干渉とは対照的に、電力伝送波が共に合わさり、その位置に集中するエネルギーを強化させるように電力伝送波の収束を形成し、受信機から受信した信号位相の共役を形成し、アンテナ素子の組み込まれた位相を考慮に入れた、送信アンテナ位相の更なる調整を行うことによって、送信信号を再較正することができる。較正が行われると、送信機１００２Ｂは、最も効率的な経路を辿るＲＦ波に焦点を当てることができる。その後、ユーザーおよび家具等の障害物を考慮に入れながら、タブレット１０６４Ｂにおいてエネルギーポケット１０６０Ｂを形成し、スマートフォン１０５２Ｂにおいて別のエネルギーポケット１０６０Ｂを形成することができる。上記特性は、各エネルギーポケットに沿った送信があまり強力でないため、複数ポケット形成１０００Ｂを用いたワイヤレス電力伝送が、本質的に安全とすることができるという点、およびＲＦ送信が通常、生体組織から反射し、貫通しないという点で有利とすることができる。
[0352] 送信機１００２Ｂが受信機を識別し、位置特定すると、受信機から到来する利得および位相を知ることによって、チャネルまたは経路を確立することができる。送信機１００２Ｂは、２つのアンテナ素子の最小値を用いることによって、３次元空間において収束することができる制御されたＲＦ波１０４２Ｂの送信を開始することができる。これらのＲＦ波１０４２Ｂは、適切な圧電材料を用いて、外部電源および局部発振器チップを用いて生成することができる。ＲＦ波１０４２Ｂは、ＲＦＩＣによって制御することができ、ＲＦＩＣは、アンテナ素子が強め合う干渉パターンおよび弱め合う干渉パターンを形成する（ポケット形成）ための入力としての役割を果たすことができるＲＦ信号の位相および／または相対的な大きさを調整するための専用チップを含むことができる。ポケット形成は、干渉を利用してアンテナ素子の指向性を変更することができ、ここで、強め合う干渉はエネルギーポケットを生成し、弱め合う干渉は、特定の物理的位置においてヌルを生成する。次に、受信機は、電子デバイス、例えば、ラップトップコンピューターおよびスマートフォンを充電するかまたはこれに電源供給し、これによりワイヤレス電力伝送を効率的に提供するためにポケット形成によって生成されたエネルギーポケットを利用することができる。
[0353] 送信機の各アンテナから各受信機への位相および利得を計算することによって複数ポケット形成１０００Ｂを達成することができる。送信機からのアンテナ素子によって、受信機からのアンテナ素子まで複数の経路を生成することができるため、計算は独立して行うことができる。
[0354] 少なくとも２つのアンテナ素子の計算の例は、受信機からの信号の位相を決定し、受信パラメーターの共役を送信のためのアンテナ素子に適用することを含むことができる。
[0355] いくつかの実施形態では、２つ以上の受信機が異なる周波数において動作し、ワイヤレス電力伝送中の電力損失を回避することができる。これは、複数の組み込まれたアンテナ素子のアレイを送信機１００２Ｂに含めることによって達成することができる。１つの実施形態では、アレイ内の各アンテナによって単一の周波数を送信することができる。他の実施形態では、アレイ内のアンテナのうちのいくつかを用いて、異なる周波数で送信することができる。例えば、アレイ内のアンテナの１／２は２．４ＧＨｚで動作することができ、他方の１／２は５．８ＧＨｚで動作することができる。別の例では、アレイ内のアンテナの１／３は９００ＭＨｚで動作することができ、別の１／３は２．４ＧＨｚで動作することができ、アレイ内の残りのアンテナは５．８ＧＨｚで動作することができる。
[0356] 別の実施形態では、アンテナ素子の各アレイは、ワイヤレス電力伝送中に１つ以上のアンテナ素子に仮想的に分割することができ、ここで、アレイ内のアンテナ素子の各組は、異なる周波数で送信することができる。例えば、送信機のアンテナ素子は、２．４ＧＨｚで電力伝送信号を送信することができるが、受信機の対応するアンテナ素子は、５．８ＧＨｚで電力伝送信号を受信するように構成することができる。この例において、送信機のプロセッサは、送信機のアンテナ素子を調整して、アレイ内のアンテナ素子を、独立して供給することができる複数のパッチに仮想的にまたは論理的に分割することができる。結果として、アンテナ素子のアレイの１／４は、受信機に必要な５．８ＧＨｚで送信可能とすることができる一方、アンテナ素子の別の組は、２．４ＧＨｚで送信することができる。したがって、アンテナ素子のアレイを仮想的に分割することによって、受信機に結合された電子デバイスは、ワイヤレス電力伝送を受信し続けることができる。上記は、例えば、アンテナ素子の１つの組が約２．４ＧＨｚで送信することができ、他のアンテナ素子が５．８ＧＨｚで送信することができ、このため、異なる周波数で動作する受信機と共に機能するときに所与のアレイにおける複数のアンテナ素子を調整することができることに起因して、有利とすることができる。この例において、アレイはアンテナ素子の等しい組（例えば、４つのアンテナ素子）に分割されるが、アレイは、異なる量のアンテナ素子の組に分割されてもよい。代替的な実施形態では、各アンテナ素子は、選択周波数間で交互に切り替えることができる。
[0357] ワイヤレス電力伝送の効率および（ポケット形成を用いて）送達することができる電力量は、所与の受信機および送信機システムにおいて用いられるアンテナ素子１００６の総数の関数とすることができる。例えば、約１５フィートで約１ワットを送達するために、受信機は、約８０個のアンテナ素子を含むことができる一方、送信機は約２５６個のアンテナ素子を含むことができる。別の同一のワイヤレス電力伝送システム（約１５フィートで約１ワット）は、約４０個のアンテナ素子を有する受信機と、約５１２個のアンテナ素子を有する送信機とを備えることができる。受信機におけるアンテナ素子の数を半分に低減することは、送信機におけるアンテナ素子の数を２倍にすることを必要とする。いくつかの実施形態では、システム規模の展開において、送信機の数が受信機よりもはるかに少ないので、コストに起因して、受信機におけるよりも送信機におけるアンテナ素子の数を多くすることが有利である場合がある。一方、送信機１００２Ｂに少なくとも２つのアンテナ素子がある限り、例えば、送信機よりも受信機により多くのアンテナ素子を配置することによって、反対のことが達成され得る。
ＩＩ．送信機−ワイヤレス電力伝送のための送信機システムおよび方法
[0358] 送信機は、以下で説明するコンポーネントを用いたポケット形成、アダプティブポケット形成および複数ポケット形成を担うことができる。送信機は、空間を通じて伝播し、使用可能な電気エネルギーに変換されることが可能な任意の物理的媒体の形態でワイヤレス電力伝送信号を受信機に送信することができ、例は、ＲＦ波、赤外線、音響、電磁場および超音波を含むことができる。電力伝送信号は、任意の周波数または波長を有するほとんど任意の無線信号とすることができることを当業者は理解するべきである。送信機は、ＲＦ送信を参照して例としてのみ説明され、範囲をＲＦ送信のみに限定するものではない。
[0359] 送信機は、デスク、テーブル、床、壁等の複数の位置、表面、台、または埋込み構造に位置することができる。いくつかの場合、送信機は、本明細書に記載のプロセスおよびタスクを実行することが可能なプロセッサおよびソフトウェアモジュールを含む任意のコンピューティングデバイスとすることができるクライアントコンピューティングプラットフォーム内に位置することができる。クライアントコンピューティングプラットフォームの非限定的な例は、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ハンドヘルドコンピューター、タブレットコンピューティングプラットフォーム、ノートブック、スマートフォン、ゲーミングコンソールおよび／または他のコンピューティングプラットフォームを含むことができる。他の実施形態では、クライアントコンピューティングプラットフォームは、多岐にわたる電子コンピューティングデバイスとすることができる。そのような実施形態において、クライアントコンピューティングプラットフォームの各々は、別個のオペレーティングシステムおよび／または物理的コンポーネントを有することができる。クライアントコンピューティングプラットフォームは同じオペレーティングシステムを実行してもよく、および／またはクライアントコンピューティングプラットフォームは異なるオペレーティングシステムを実行してもよい。クライアントコンピューティングプラットフォームおよびデバイスは、複数のオペレーティングシステムを実行可能とすることができる。更に、ボックス型送信機は、Ｘ軸、Ｙ軸もしくはＺ軸、またはそれらの任意の組合せに向けることができる、プリント回路基板（PCB）層のいくつかの構成を含むことができる。
[0360] ワイヤレス充電技法はＲＦ波送信技法に限定されず、送信されたエネルギーを電力に変換する受信機にエネルギーを送信するための代替的なまたは追加の技法を含むことができることが理解されるべきである。受信デバイスによって電力に変換することができるエネルギーのための非限定的な例示的送信技法は、超音波、マイクロ波、共鳴磁場および誘導磁場、レーザー光、赤外線、または他の形態の電磁エネルギーを含むことができる。超音波の場合、例えば、トランスデューサーアレイを形成するように１つ以上のトランスデューサー素子を配置することができ、このトランスデューサーアレイは、超音波を受信デバイスに向けて送信し、受信デバイスは、超音波を受信し、超音波を電力に変換する。共鳴磁場および誘導磁場の場合、送信機コイルにおいて磁場が生じ、受信機コイルによって電力に変換される。
Ａ．送信機デバイスのコンポーネント
[0361] 図１１は、例示的な実施形態による、クライアントデバイスをワイヤレス充電するためのシステム１１００アーキテクチャの図を示す。システム１１００は、各々が特定用途向け集積回路（ASIC）を含むことができる送信機１１０１および受信機１１２０を含むことができる。送信機１１０１ＡＳＩＣは、１つ以上のプリント回路基板（PCB）１１０４と、１つ以上のアンテナ素子１１０６と、１つ以上の無線周波数集積回路（RFIC）１１０８と、１つ以上のマイクロコントローラー（MC）１１１０と、通信コンポーネント１１１２と、電源１１１４とを備えることができる。送信機１１０１はハウジングに入れることができ、ハウジングは、送信機１１０１のための全ての要求されたコンポーネントを配分することができる。送信機１１０１におけるコンポーネントは、メタマテリアル、回路のマイクロプリント、ナノマテリアルおよび／または任意の他のマテリアルを用いて製造することができる。送信機全体または受信機全体を単一の回路基板で実装することができること、および機能ブロックのうちの１つ以上を別個の回路基板で実装させることは当業者に明らかであるはずである。
１．プリント回路基板１１０４
[0362] いくつかの実施態様では、送信機１１０１は複数のＰＣＢ１１０４層を含むことができ、複数のＰＣＢ層は、ポケット形成に対し、より大きな制御を提供するためのアンテナ素子１１０６および／またはＲＦＩＣ１１０８を含むことができ、標的受信機について応答を増大させることができる。ＰＣＢ１１０４は、非導電基板上に積層された銅シートからエッチングされた導電トラック、パッドおよび／または他の特徴を用いて、本明細書に記載の電子コンポーネントを機械的に支持し、電気的に接続することができる。ＰＣＢは、一面（１つの銅層）、二面（２つの銅層）および／または多層とすることができる。複数のＰＣＢ１１０４層は、送信機１１０１によって転送することができる電力の範囲および量を増大させることができる。ＰＣＢ１１０４層は、単一のＭＣ１１１０および／または専用ＭＣ１１１０に接続することができる。同様に、ＲＦＩＣ１１０８は、上記の実施形態に示されているように、アンテナ素子１１０６に接続することができる。
[0363] いくつかの実施態様において、内部に複数のＰＣＢ１１０４層を含むボックス型送信機は、ポケット形成に対し、より大きな制御を提供するアンテナ素子１１０８を含むことができ、標的受信機について応答を増大させることができる。更に、ボックス型送信機によってワイヤレス電力伝送の範囲を増大させることができる。複数のＰＣＢ１１０４層は、アンテナ素子１１０６の密度がより高いことに起因して、送信機１１０１によってワイヤレスで転送および／またはブロードキャストすることができる電力波（例えば、RF電力波、超音波）の範囲および量を増大させることができる。ＰＣＢ１１０４層は、アンテナ素子１１０６ごとに単一のマイクロコントローラー１１１０および／または専用マイクロコントローラー１１１０に接続することができる。同様に、ＲＦＩＣ１１０８は、上記の実施形態に示されているように、アンテナ素子１１０１を制御することができる。更に、送信機１１０１のボックス形状は、ワイヤレス電力伝送の作用比を増大させることができる。
２．アンテナ素子
[0364] アンテナ素子１１０６は、指向性および／または無指向性とすることができ、平面アンテナ素子、パッチアンテナ素子、ダイポールアンテナ素子およびワイヤレス電力伝送に適した任意の他のアンテナを含むことができる。適切なアンテナタイプは、例えば、約１／８インチ〜約６インチの高さと、約１／８インチ〜約６インチの幅を有することができるパッチアンテナを含むことができる。アンテナ素子１１０６の形状および向きは、送信機１１０１の所望の特徴に依拠して変動してもよく、向きは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸において平坦であってもよく、３次元構成における様々な向きのタイプおよび組合せであってもよい。アンテナ素子１１０６の材料は、高い効率、良好な熱放散等でＲＦ信号送信を可能にすることができる任意の適切な材料を含むことができる。アンテナ素子１１０６の量は、送信機１１０１における所望の範囲および電力伝送能力に関連して変動することができ、アンテナ素子１１０６が多いと、範囲が広くなり、かつ電力伝送能力が高くなる。
[0365] アンテナ素子１１０６は、９００ＭＨｚ、２．５ＧＨｚまたは５．８ＧＨｚ等の周波数帯域で動作するのに適したアンテナタイプを含むことができる。なぜなら、これらの周波数帯域は、連邦通信委員会（FCC）規則のパート１８（工業、科学、および医療用機器）に準拠しているためである。アンテナ素子１１０６は独立した周波数で動作し、ポケット形成のマルチチャネル動作を可能にすることができる。
[0366] 更に、アンテナ素子１１０６は、少なくとも１つの偏波または偏波の選択を有することができる。そのような偏波は、垂直偏波、水平偏波、円偏波、左偏波、右偏波、または偏波の組合せを含むことができる。偏波の選択は、送信機１１０１の特性に依拠して変動することができる。更に、アンテナ素子１１０６は、送信機１１０１の様々な面に位置することができる。アンテナ素子１１０６は、単一のアレイ、対のアレイ、４つ組のアレイ、および所望の用途に従って設計することができる任意の他の適切な構成で動作することができる。
[0367] いくつかの実施態様において、プリント回路基板ＰＣＢ１１０４の側面全体にアンテナ素子１１０６を密に詰めることができる。ＲＦＩＣ１１０８は複数のアンテナ素子１１０６に接続することができる。複数のアンテナ素子１１０６が単一のＲＦＩＣを取り囲むことができる。
３．無線周波数集積回路
[0368] ＲＦＩＣ１１０８は、ＭＣ１１１０からのＲＦ信号を受信し、ＲＦ信号を複数の出力に分割することができ、各出力はアンテナ素子１１０６にリンクされている。例えば、各ＲＦＩＣ１１０８は、４つのアンテナ素子１１０６に接続することができる。いくつかの実施態様では、各ＲＦＩＣ１１０８は、８つ、１６個および／または複数のアンテナ素子１１０６に接続することができる。
[0369] ＲＦＩＣ１１０４は、増幅器、キャパシタ、発振器、圧電結晶等のデジタルおよび／またはアナログコンポーネントを含むことができる複数のＲＦ回路を含むことができる。ＲＦＩＣ１１０４は、ポケット形成のための利得および／または位相等のアンテナ素子１１０６の特徴を制御し、方向、電力レベル等を通じてこれを管理することができる。各アンテナ素子１１０６におけるポケット形成の位相および振幅は、所望のポケット形成および送信ヌルステアリングを生成するために、対応するＲＦＩＣ１１０８によって調節することができる。更に、ＲＦＩＣ１１０８はＭＣ１１１０に接続することができ、ＭＣ１１１０は、デジタル信号処理（DSP）、ＡＲＭ、ＰＩＣクラスマイクロプロセッサ、中央処理装置、コンピューター等を利用することができる。送信機１１０１内に存在する、より少ない数のＲＦＩＣ１１０８は、複数ポケット形成のより弱い制御、より低い粒度レベル、およびよりコストの低い実施形態等の所望の特徴に対応することができる。いくつかの実施態様では、ＲＦＩＣ１１０８は１つ以上のＭＣ１１１０に結合することができ、ＭＣ１１１０は、独立した基地局にまたは送信機１１０１に含めることができる。
[0370] 送信機１１０１のいくつかの実施態様では、各アンテナ素子１１０６における各ポケット形成の位相および振幅は、所望のポケット形成および送信ヌルステアリングを生成するために、対応するＲＦＩＣ１１０８によって調節することができる。各アンテナ素子１１０６に結合された、選抜されたＲＦＩＣ１１０８は、処理要件を低減させることができ、ポケット形成に対する制御を増大させることができ、ＭＣ１１１０に対する、より低い負荷で複数ポケット形成およびより高い粒度のポケット形成を可能にし、より多くの数の複数ポケット形成のより高度な応答を可能にすることができる。更に、複数ポケット形成はより多くの数の受信機に充電することができ、そのような受信機に対するより良好な軌道を可能にすることができる。
[0371] ＲＦＩＣ１１０８およびアンテナ素子１１０６は、所望の用途に従って設計することができる任意の適切な構成で動作することができる。例えば、送信機１１０１は、平坦な構成においてアンテナ素子１１０６およびＲＦＩＣ１１０８を含むことができる。４つ、８つ、１６個、および／または任意の数のアンテナ素子１１０６のサブセットを、単一のＲＦＩＣ１１０８に接続することができる。ＲＦＩＣ１１０８は、各アンテナ素子１１０６の後ろに直接組み込むことができ、そのような一体化により、コンポーネント間の距離が短くなることに起因した損失を低減することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ素子１１０６の行または列を単一のＭＣ１１１０に接続することができる。各行または列に接続されたＲＦＩＣ１１０８は、行または列間の位相および利得を変更することによってポケット形成を生成することができる、よりコストの低い送信機１１０１を可能にする。いくつかの実施態様では、ＲＦＩＣ１１０８は、受信機１１２０が得るための２ボルト〜８ボルトの電力を出力することができる。
[0372] いくつかの実施態様において、ＲＦＩＣ１１０８のカスケード構成を実施することができる。ＲＦＩＣ１１０８のカスケード構成を用いた平坦な送信機１１０１は、ポケット形成に対するより良い制御を提供することができ、標的の受信機１１０６に対する応答を増大させることができ、ＲＦＩＣ１１０８の多重冗長性に起因して、より高い信頼性および正確度を達成することができる。
４．マイクロコントローラー
[0373] ＭＣ１１１０は、ＡＲＭおよび／またはＤＳＰを実行するプロセッサを含むことができる。ＡＲＭは、縮小命令セットコンピューティング（RISC）に基づく汎用マイクロプロセッサのファミリーである。ＤＳＰは汎用信号処理チップであり、情報信号の数学的操作を提供し、これを何らかの形で変更または改善することができ、一連の番号またはシンボルおよびこれらの信号の処理による、別個の時間、別個の周波数、および／または他の別個の領域信号の表現によって特徴付けることができる。ＤＳＰは、連続した現実世界のアナログ信号を測定、フィルタリングおよび／または圧縮することができる。第１のステップは、信号をサンプリングし、次に、アナログ信号を別個のデジタル値のストリームに変換することができるアナログ／デジタル変換器（ADC）を用いて信号をデジタル化することによる、アナログ形式からデジタル形式への信号の変換とすることができる。ＭＣ１１１０は、Ｌｉｎｕｘおよび／または任意の他のオペレーティングシステムも実行することができる。ＭＣ１１１０は、ネットワーク１１４０を通じて情報を提供するために、Ｗｉ−Ｆｉに接続することもできる。
[0374] ＭＣ１１１０は、ポケット形成の時間放出、ポケット形成の方向、跳ね返り角、電力強度等のＲＦＩＣ１１０８の多岐にわたる特徴を制御することができる。更に、ＭＣ１１１０は、複数の受信機に対する、または単一の受信機に対する複数ポケット形成を制御することができる。送信機１１０１は、ワイヤレス電力伝送の距離の区別を可能にすることができる。更に、ＭＣ１１１０は、通信コンポーネント１１１２を制御することによって、通信プロトコルおよび信号を管理および制御することができる。ＭＣ１１１０は、通信コンポーネント１１１２によって受信される情報を処理することができ、通信コンポーネント１１１２は、受信機を追跡し、無線周波数信号１１４２（すなわち、エネルギーポケット）を受信機に対し集中させるために、受信機との間で信号を送受信することができる。受信機１１２０から、および受信機１１２０にネットワーク１１４０を通じて他の情報を送信することもでき、そのような情報は、数ある中でも認証プロトコルを含むことができる。
[0375] ＭＣ１１１０は、シリアル周辺インターフェース（SPI）および／または集積回路間（I2C）プロトコルを通じて通信コンポーネント１１１２と通信することができる。ＳＰＩ通信は、例えば、組み込まれたシステム、センサおよびＳＤカードにおいて、短い距離の単一のマスター通信のために用いることができる。デバイスはマスター／スレーブモードで通信し、マスター／スレーブモードにおいて、マスターデバイスはデータフレームを始動する。個々のスレーブ選択線を用いて複数のスレーブデバイスが可能にされる。Ｉ２Ｃは、マルチマスター、マルチスレーブ、シングルエンド、低速周辺機器をコンピューターマザーボードに取り付けるのに用いられるシリアルコンピューターバス、および組込みシステムである。
５．通信コンポーネント
[0376] 通信コンポーネント１１１２は、数ある中でも、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術、赤外線通信、Ｗｉ−Ｆｉ、ＦＭ無線を含み、これらを組み合わせることができる。ＭＣ１１１０は、障害物に起因する損失を低減するために、ポケット形成を送信する最も効果的な軌道を含む、ポケット形成のための最適な時点および位置を決定することができる。そのような軌道は、直接ポケット形成、跳ね返り、およびポケット形成の距離区別を含むことができる。いくつかの実施態様では、通信コンポーネント１１１２は、複数のデバイスと通信することができ、これらの複数のデバイスは、受信機１１２０、クライアントデバイス、または他の送信機１１０１を含むことができる。
６．電源１１０１
[0377] 送信機１１０１は、ＡＣ電源またはＤＣ電源を含むことができる電源１１１４によって供給することができる。電源１１１４によって提供される電圧、電力および電流強度は、送信される必要がある電力に依拠して変動することができる。無線信号への電力の変換は、ＭＣ１１１０によって管理することができ、ＲＦＩＣ１１０８によって実行することができる。ＲＦＩＣ１１０８は、複数の方法およびコンポーネントを利用して、多岐にわたる周波数、波長、強度および他の特徴で無線信号を生成することができる。無線信号生成のための多岐にわたる方法およびコンポーネントの例示的な使用として、発振器および圧電結晶を用いて、異なるアンテナ素子１１０６において無線周波数を生じさせ、変更することができる。更に、信号を平滑化するために多岐にわたるフィルターを用いることができ、送信される電力を増大させるために増幅器を用いることができる。
[0378] 送信機１１０１は、数ワットから、特定の充電可能な電子デバイスによって必要とされる所定の数のワットまでの電力容量を用いてポケット形成しているＲＦ電力波を放射することができる。各アンテナは、ある特定の電力容量を管理することができる。そのような電力容量は、用途に関連付けることができる。
７．ハウジング
[0379] ハウジングに加えて、独立した基地局は、ＭＣ１１１０および電源１１１４を含むことができ、このため、いくつかの送信機１１０１を単一の基地局および単一のＭＣ１１１０によって管理することができる。そのような能力により、送信機１１０１を、天井、装飾、壁等の多岐にわたる方策上の位置に配置することが可能になる。アンテナ素子１１０６、ＲＦＩＣ１１０８、ＭＣ１１１０、通信コンポーネント１１１２および電源１１１４は、複数の構成および組合せで接続することができ、これは、送信機１１０１の所望の特性に依拠することができる。
[0380] 図２３は、例示的な実施形態による、ポータブルワイヤレス送信機を１つ以上のパワーアウトレットに接続することができる電源プラグを有するポータブル送信機２３０１を備えるワイヤレス電力伝送システム２３００を示す。ポータブルワイヤレス送信機２３０１は、平坦な構成のアンテナ素子を含むことができる。ポータブルワイヤレス送信機２３０１は、１つ以上の電源プラグ２３７０を通じて電源に接続することができ、そのような電源プラグ２３７０は、各国および／または領域の標準に準拠することができる。電源プラグ２３７０は、ポータブルワイヤレス送信機２３０１を、壁、床、天井および／または電気アダプタにある１つ以上のパワーアウトレットに接続するように意図され得る。
[0381] ポータブルワイヤレス送信機２３０１の可搬性を増大させるために、電源プラグ２３７０は、折りたたみ可能、伸縮式、超小型等にすることができる。そのような特徴により、輸送およびポケット化（pocketing）のためにサイズを低減することができる。ポータブルワイヤレス送信機２３０１は、ハウジング２３０６に内蔵することができる。ハウジングは、水、高温、砂、虫、衝撃、振動、およびポータブルワイヤレス送信機２３０１の完全性に対する脅威となり得る他の悪条件に対し、更なる保護を提供することができる。このため、ハウジング２３０６は、上記の特性を提供することができる複数の材料を用いて作製することができる。
[0382] 図２４は、例示的な実施形態による、複数の電源プラグがポータブルワイヤレス送信機を多岐にわたる電源および／または電気アダプタに接続する送信機２４０１を備えるワイヤレス電力伝送システム２４００を示す。図２４は、様々な電源プラグを示すポータブルワイヤレス送信機２４０１を示し、そのような電源プラグは、ＵＳＢアダプタ２４７０ｂおよびシガレットライタープラグ２４７０ｃを含むことができる。ＵＳＢアダプタ２４７０ｂは、ＵＳＢポートを有する任意のデバイスから電力を受信するのに用いることができる。これらのデバイスは、ラップトップ、スマートＴＶ、タブレット等を含むことができる。シガレットライタープラグ２４７０ｃは、自動車において用いられるような、任意のシガレットライターソケットから電力を受信するために用いることができる。更に、ポータブルワイヤレス送信機２４０１は、多岐にわたる電源プラグ２４７０ａを含むことができ、そのような電源プラグ２４７０ａは、最終的な用途に依拠して変化することができる。
[0383] 図２５は、送信機２５０１が、起動時に上面に少なくとも１つのエネルギーポケット２５０４を生じさせることができるボタン２５７２を含むことができるワイヤレス電力伝送システム２５００を示す。受信機（図示せず）に作動的に結合されたスマートフォン２５５２は、そのような表面上に配置されると、上述したエネルギーポケット２５０４を利用することによって、電力をワイヤレスで受信することができる。ワイヤレス電力伝送２５００のためのこの構成は、スマートフォン２５５２が自身の位置を送信機２５０１に通信することができないときはいつでも、例えば、スマートフォン２５５２の電力が完全に切れているときはいつでも有利であり得る。通信とは、データとして表される情報が、１つのコンピューターからワイヤレス電力伝送システムの１つ以上のコンピューターまたはプロセッサに送信されることを指すことができる。データは、一連のバイトの形態をとり、ここで、各バイトは８バイナリビットであり、各バイナリビットは、「０」または「１」の数値である。ビットは、別個のまたは異なる電圧または電流または位相または周波数値として「０」および「１」を表すことによって、１つのコンピューターから別のコンピューターに電気的にまたは電子的に通信される。ビットは、無線周波数（RF）エネルギーとして「０」および「１」を表すことによって、１つのコンピューターから別のコンピューターにワイヤレスに通信される。更に、スマートフォン２５５２は、送信機２５０１に近接していることに起因して、より高速に充電することができる。この構成のまた更なる利点は、ユーザーが送信機２５０１の表面から（スマートフォン２５５２が送信機２５０１との通信を確立するための最小電荷を蓄積した後に）スマートフォン２５５２を除去することを決める場合、スマートフォン２５５２が依然として、ポケット形成を通じてワイヤレスに電力を受信することができることである。このため、スマートフォン２５５２の移動性は妥協されなくてよい。
Ｂ．電力を送信する例示的な方法
[0384] 図１２は、アンテナ素子を用いて受信機位置１２００を決定するための方法である。受信機位置１２００を決定するための方法は、ＭＣによって管理されるプログラムされた規則またはロジックの組とすることができる。プロセスは、アンテナアレイからのアンテナの第１のサブセットを用いて第１の信号を捕捉することによってステップ１２０１を開始することができる。アンテナ素子の異なるサブセットに切り替え、次のステップ１２０３において、アンテナの第２のサブセットを用いて第２の信号を捕捉することによるプロセスが直後に続くことができる。例えば、第１の信号は、アンテナの行によって捕捉することができ、第２の捕捉は、アンテナの列により行うことができる。アンテナの行は、球座標系における方位等の水平度向きを提供することができる。アンテナの列は、仰角等の垂直度向きを提供することができる。第１の信号および第２の信号を捕捉するのに用いられるアンテナ素子は、直線上、垂直、水平、または対角線上の向きに位置合わせすることができる。アンテナの第１のサブセットおよび第２のサブセットは、送信機の周りの角度（degrees）をカバーするために、十字状の構造で位置合わせすることができる。
[0385] 垂直値および水平値の双方が測定されると、ＭＣは、次のステップ１２０５において、信号を捕捉するのに用いられる垂直アンテナ素子および水平アンテナ素子のための位相および利得の適切な値を決定することができる。位相および利得のための適切な値は、アンテナに対する受信機の位置の関係によって決定することができる。値は、電子デバイスに充電するために受信機によって用いることができるエネルギーポケットを形成するようにアンテナ素子を調整するために、ＭＣによって用いることができる。
[0386] アンテナ素子の適切な値の計算に役立てるために、送信機における全てのアンテナ素子の初期値に関するデータを計算し、ＭＣによって用いるために事前に記憶することができる。次のステップ１２０７において、信号を捕捉するために用いられる垂直アンテナおよび水平アンテナのための適切な値が決定された後、プロセスは、記憶されたデータを用いて、アレイ内の全てのアンテナについて適切な値を決定することによって継続することができる。記憶されたデータは、異なる周波数におけるアレイ内の全てのアンテナ素子について位相および利得の初期試験値を含むことができる。データの異なる組を異なる周波数について記憶することができ、ＭＣは、それに応じて、適切なデータを選択することができる。次のステップ１２０９において、ＭＣは次に、適切な位置においてエネルギーポケットを形成するために、ＲＦＩＣを通じて全てのアンテナを調整することができる。
Ｃ．アレイサブセット構成
[0387] 図１３Ａは、受信機位置を決定するための方法において用いることができるアレイサブセット構成１３００Ａの例示的な実施形態を示す。送信機は、アンテナ１３０６Ａのアレイを含むことができる。アンテナの行１３６８Ａは、まず、受信機によって送信される信号を捕捉するために用いることができる。次に、アンテナの行１３６８Ａは、信号をＲＦＩＣに転送することができ、ＲＦＩＣにおいて、信号は無線信号からデジタル信号に変換され、処理のためにＭＣに渡されることが可能である。次に、ＭＣは、受信機位置に基づいて適切な位置においてエネルギーポケットを形成するために、アンテナの行１３６８Ａにおける位相および利得のための適切な調整を決定することができる。第２の信号は、アンテナの列１３７０Ａによって捕捉することができる。次に、アンテナの列１３７０Ａは、信号をＲＦＩＣに転送することができ、ＲＦＩＣにおいて、信号は、無線信号からデジタル信号に変換され、処理のためにＭＣに渡されることが可能である。次に、ＭＣは、受信機位置に基づいて適切な位置においてエネルギーポケットを形成するために、アンテナの列１３７０Ａにおける位相および利得のための適切な調整を決定することができる。アンテナの行１３６８Ａおよびアンテナの列１３７０Ａについて適切な調整が決定されると、ＭＣは、アンテナに関する以前に記憶されたデータを用い、それに応じてアンテナの行１３６８Ａおよびアンテナの列１３７０Ａからの結果を用いて調整することによって、アンテナのアレイ１３６８Ａにおける残りのアンテナ素子１３０６Ａについて適切な値を決定することができる。
Ｄ．送信機、送信機コンポーネント、アンテナタイル、および送信機に関連するシステムの構成
１．例示的なシステム
[0388] 図１３Ｂは、アレイサブセット構成１３００Ｂの別の例示的な実施形態を示す。アレイサブセット構成１３００Ｂにおいて、双方の初期信号がアンテナの２つの対角線上のサブセットによって捕捉される。プロセスは同じ経路を辿り、それによって、各サブセットはそれに応じて調整される。行われた調整および以前に記憶したデータに基づいて、アンテナアレイの残りのアンテナ素子１３０６Ｂが調整される。
２．平坦な送信機
[0389] 図１４は、平坦な送信機１４０２の正面図、およびいくつかの実施形態の背面図を示す。送信機１４０２は、平坦な構成でアンテナ素子１４０６およびＲＦＩＣ１４０８を備えることができる。ＲＦＩＣ１４０８は、各アンテナ素子１４０６の後ろに直接組み込むことができ、そのような一体化は、コンポーネント間の距離が短くなることに起因した損失を低減することができる。
[0390] 送信機１４０２における１つの実施形態（すなわち、ビュー１）において、アンテナ素子１４０６ごとのポケット形成の位相および振幅は、所望のポケット形成および送信ヌルステアリングを生成するために、対応するＲＦＩＣ１４０８によって調節することができる。各アンテナ素子１４０６に結合された、選抜されたＲＦＩＣ１４０８は、処理要件を低減させることができ、ポケット形成に対する制御を増大させることができ、ＭＣ１４１０に対する、より低い負荷で複数ポケット形成およびより高い粒度のポケット形成を可能にし、このため、より多くの数の複数ポケット形成のより高度な応答を可能にすることができる。更に、複数ポケット形成はより多くの数の受信機に充電することができ、そのような受信機に対するより良好な軌道を可能にすることができる。図１１の実施形態に記載されているように、ＲＦＩＣ１４０８は、１つ以上のＭＣ１４１０に結合することができ、マイクロコントローラー１４１０は、独立した基地局または送信機１４０２に含めることができる。
[0391] 別の実施形態（すなわち、ビュー２）において、４つのアンテナ素子１４０６のサブセットを単一のＲＦＩＣ１４０８に接続することができる。送信機１４２内に存在する、より少ない数のＲＦＩＣ１４０８は、複数ポケット形成のより弱い制御、より低い粒度レベル、およびよりコストの低い実施形態等の所望の特徴に対応することができる。図１１の実施形態に説明されるように、ＲＦＩＣ１４０８は、１つ以上のＭＣ１４１０に結合することができ、マイクロコントローラー１４１０は、独立した基地局にまたは送信機１４０２に含めることができる。
[0392] 別の実施形態（すなわち、ビュー３）において、送信機１４０２は、平坦な構成においてアンテナ素子１４０６およびＲＦＩＣ１４０８を含むことができる。アンテナ素子１４０６の行または列を単一のＭＣ１４１０に接続することができる。送信機１４０２内に存在する、より少ない数のＲＦＩＣ１４０８は、複数ポケット形成のより弱い制御、より低い粒度レベル、およびよりコストの低い実施形態等の所望の特徴に対応することができる。各行または列に接続されたＲＦＩＣ１４０８は、行または列間の位相および利得を変更することによってポケット形成を生成することができる、よりコストの低い送信機１４０２を可能にすることができる。図１１の実施形態に記載されているように、ＲＦＩＣ１４０８は１つ以上のＭＣ１４１０に結合することができ、マイクロコントローラー１４１０は独立した基地局または送信機１４０２に含めることができる。
[0393] いくつかの実施形態（すなわち、ビュー４）において、送信機１４０２は、平坦な構成においてアンテナ素子１４０６およびＲＦＩＣ１４０８を含むことができる。この例示的な実施形態において、カスケード構成が示されている。２つのアンテナ素子１４０６を単一のＲＦＩＣ１４０８に接続することができ、これを更に単一のＲＦＩＣ１４０８に接続することができ、これを最終的なＲＦＩＣ１４０８に接続することができ、これを更に１つ以上のＭＣ１４１０に接続することができる。ＲＦＩＣ１４０８のカスケード構成を用いる平坦な送信機１４０２は、ポケット形成に対し、より大きな制御を提供することができ、標的受信機について応答を増大させることができる。更に、ＲＦＩＣ１４０８の多重冗長性に起因して、より高い信頼性および正確度を達成することができる。図１１の実施形態に記載されているように、ＲＦＩＣ１４０８は１つ以上のＭＣ１４１０に結合することができ、マイクロコントローラー１４１０は独立した基地局または送信機１４０２に含めることができる。
３．複数のプリント回路基板層
[0394] 図１５Ａは、ポケット形成に対し、より大きな制御を提供するためのアンテナ素子１５０６Ａを含むことができ、標的受信機について応答を増大させることができる、複数のＰＣＢ層１２０４Ａを含むことができる送信機１５０２Ａを示す。複数のＰＣＢ層１５０４Ａは、送信機１５０２Ａによって転送することができる電力の範囲および量を増大させることができる。ＰＣＢ層１５０４Ａは、単一のＭＣまたは専用ＭＣに接続することができる。同様に、ＲＦＩＣは、上記の実施形態に示されているように、アンテナ素子１５０６Ａに接続することができる。ＲＦＩＣは１つ以上のＭＣに結合することができる。更に、ＭＣは独立した基地局または送信機１５０２Ａに含めることができる。
４．ボックス型送信機
[0395] 図１５Ｂは、内部に複数のＰＣＢ層１５０４Ｂを含むことができるボックス型送信機１５０２Ｂを示す。ボックス型送信機１５０２Ｂは、ポケット形成に対し、より大きな制御を提供するアンテナ素子１５０６Ｂを含むことができ、標的受信機について応答を増大させることができる。更に、ボックス型送信機１５０２Ｂによってワイヤレス電力伝送の範囲を増大させることができる。複数のＰＣＢ層１５０４Ｂは、アンテナ素子１５０６Ｂの密度がより高いことに起因して、送信機１５０２Ｂによってワイヤレスで転送および／またはブロードキャストすることができるＲＦ電力波の範囲および量を増大させることができる。ＰＣＢ層１５０４Ｂは、アンテナ素子１５０６Ｂごとの単一のＭＣまたは専用ＭＣに接続することができる。同様に、ＲＦＩＣは、上記の実施形態に示されるように、アンテナ素子１５０６Ｂを制御することができる。更に、送信機８００のボックス形状は、ワイヤレス電力伝送の作用比を増大させることができる。このため、ボックス型送信機１５０２Ｂは、デスク、テーブル、床等の複数の表面に位置することができる。更に、ボックス型送信機１５０２Ｂは、Ｘ軸、Ｙ軸もしくはＺ軸、またはそれらの任意の組合せに向けることができる、ＰＣＢ層１５０４Ｂのいくつかの構成を含むことができる。ＲＦＩＣは１つ以上のＭＣに結合することができる。更に、ＭＣは、独立した基地局または送信機１５０２Ｂに含めることができる。
５．様々なタイプの製品のための不規則アレイ
[0396] 図１６は、送信機１６０２を異なるデバイスに組み入れるためのアーキテクチャ１６００の図を示す。例えば、平坦な送信機１６０２は、テレビ１６４６のフレームに、またはサウンドバー１６４８のフレームにわたって適用することができる。送信機１６０２は、平坦な構成においてアンテナ素子およびＲＦＩＣを有する複数のタイル１６５０を含むことができる。ＲＦＩＣは、各アンテナ素子の後ろに直接組み込むことができ、そのような一体化により、コンポーネント間の距離が短くなることに起因した損失を低減することができる。
[0397] 例えば、テレビ１６４６は、複数のタイル１６５０を含むテレビ１６４６の周りのベゼルを有することができ、各タイルは、ある特定の数のアンテナ素子から構成される。例えば、テレビ１６４６のベゼルの周りに２０個のタイル１６５０が存在する場合、各タイル１６５０は、２４個のアンテナ素子および／または任意の数のアンテナ素子を有することができる。
[0398] タイル１６５０において、各アンテナ素子における各ポケット形成の位相および振幅は、所望のポケット形成および送信ヌルステアリングを生成するために、対応するＲＦＩＣによって調節することができる。各アンテナ素子に結合された、選抜されたＲＦＩＣは、処理要件を低減させることができ、ポケット形成に対する制御を増大させることができ、マイクロコントローラーに対する、より低い負荷で複数ポケット形成およびより高い粒度のポケット形成を可能にし、このため、より多くの数の複数ポケット形成のより高度な応答を可能にすることができる。更に、複数ポケット形成はより多くの数の受信機に充電することができ、そのような受信機に対するより良好な軌道を可能にすることができる。
[0399] ＲＦＩＣは、１つ以上のマイクロコントローラーに結合することができ、独立した基地局に、または送信機１６０２内のタイル１６５０に含めることができる。アンテナ素子の行または列を単一のマイクロコントローラーに接続することができる。いくつかの実施態様では、送信機１６０２内に存在する、より少ない数のＲＦＩＣは、複数ポケット形成のより弱い制御、より低い粒度レベル、およびよりコストの低い実施形態等の所望の特徴に対応することができる。各行または列に接続されたＲＦＩＣは、送信機１６０２の各々を制御するのに必要とされるＲＦＩＣがより少ないため、より少ないコンポーネントを有することによってコストを低減することを可能にすることができる。ＲＦＩＣは、行または列間の位相および利得を変更することによってポケット形成電力伝送波を生成することができる。
[0400] いくつかの実施態様では、送信機１６０２は、ＲＦＩＣを含むタイル１６５０のカスケード構成を用いることができ、ＲＦＩＣは、ポケット形成に対し、より大きな制御を提供することができ、標的受信機について応答を増大させることができる。更に、ＲＦＩＣの多重冗長性から、より高い信頼性および正確度を達成することができる。
[0401] １つの実施形態において、アンテナ素子を含む複数のＰＣＢ層が、ポケット形成に対し、より大きな制御を提供することができ、標的受信機について応答を増大させることができる。複数のＰＣＢ層は、送信機１６０２によって転送することができる電力の範囲および量を増大させることができる。ＰＣＢ層は、単一のマイクロコントローラーまたは専用マイクロコントローラーに接続することができる。同様に、ＲＦＩＣはアンテナ素子に接続することができる。
[0402]ボックス型送信機１６０２は内部に複数のＰＣＢ層を含むことができ、ポケット形成に対し、より大きな制御を提供するアンテナ素子を含むことができ、標的受信機について応答を増大させることができる。更に、ボックス型送信機１６０２によってワイヤレス電力伝送の範囲を増大させることができる。複数のＰＣＢ層は、アンテナ素子の密度がより高いことに起因して、送信機１６０２によってワイヤレスで転送および／またはブロードキャストすることができるＲＦ電力波の範囲および量を増大させることができる。ＰＣＢ層は、アンテナ素子ごとに単一のマイクロコントローラーまたは専用マイクロコントローラーに接続することができる。同様に、ＲＦＩＣはアンテナ素子を制御することができる。送信機１６０２のボックス形状は、ワイヤレス電力伝送の作用比を増大させることができる。このため、ボックス型送信機１６０２は、デスク、テーブル、床等の複数の表面に位置することができる。更に、ボックス型送信機は、Ｘ軸、Ｙ軸およびもしくはＺ軸、またはそれらの任意の組合せに向けることができる、ＰＣＢ層のいくつかの構成を含むことができる。
６．複数のアンテナ素子
[0403] 図１７は、複数のアンテナ素子１７０６を含む送信機構成１７００の例である。アンテナ素子１７０６は、アンテナの行１７６８およびアンテナの列１７７０を配列することによってアレイを形成することができる。送信機構成は、ポケット形成のための利得および／または位相等のアンテナ素子１７０６の特徴を制御する少なくとも１つのＲＦＩＣ１７０８を含むことができ、これを、方向、電力レベル等を通じて管理することができる。アンテナ素子１７０６のアレイはＭＣ１７１０に接続することができ、ＭＣ１７１０は、障害物に起因する損失を低減するための、ポケット形成を送信する最も効果的な軌道を含む、ポケット形成のための最適な時点および位置を決定することができる。そのような軌道は、直接ポケット形成、跳ね返り、およびポケット形成の距離区別を含むことができる。
[0404] 送信機デバイスは、アンテナ素子１７０６をどのように調整して適切な位置にエネルギーポケットを形成するかを決定するために、アンテナ素子１７０６を利用して受信機の位置を決定することができる。受信機は、情報を提供するために、トレーニング信号（train signal）を送信機に送信することができる。トレーニング信号は、アンテナ素子１７０６によって検出することができる任意の従来の既知の信号とすることができる。受信機によって送信される信号は、位相および利得等の情報を含むことができる。
７．強化型ワイヤレス電力送信機構成
[0405] 図２６は、実施形態による、ワイヤレス電力伝送のために用いることができる強化型ワイヤレス電力送信機２６０１のブロック図を示す。送信機２６０１は、ハウジング２６７４、少なくとも２つ以上のアンテナ素子２６０６、少なくとも１つの受信（Rx）ＲＦ集積回路（RFIC）２６２６、複数の送信（Tx）ＲＦ集積回路（RFIC）２６０８、少なくとも１つのデジタル信号プロセッサ（DSP）および／またはマイクロコントローラー２６１０、および／または１つの通信コンポーネント２６１２を備えることができる。マイクロコントローラー２６１０を、独立した基地局または送信機２６０１に含めることができる。ＲＦ入力信号２６４２は、電源２６１４、および圧電材料を用いた局部発振器チップ（図示せず）を用いて生成することもできるし、または周波数チップ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）およびＷｉ−Ｆｉから等、他のワイヤレスソース（図示せず）からのものとすることもできる。
[0406] ハウジング２６７４は、信号または波の送信および／または受信を可能にすることができる任意の材料、例えば、プラスチックまたは硬質ゴムから作製することができる。アンテナ素子２６０６は、９００ＭＨｚ、２．５ＧＨｚまたは５．８ＧＨｚ等の周波数帯域で動作するためのアンテナタイプを含むことができる。なぜなら、これらの周波数帯域は、連邦通信委員会（FCC）規則のパート１８、工業、科学、および医療用機器に準拠しているためである。アンテナ素子２６０６は、垂直偏波もしくは水平偏波、右偏波もしくは左偏波、楕円偏波、および／または他の偏波、および偏波の組合せを含むことができる。アンテナは、無指向性および／または指向性とすることができる。無指向性アンテナは、１つの平面における全ての方向に一様に電波電力を放射するアンテナのクラスである。指向性アンテナは、送信機の電力範囲内の３Ｄ物理空間においてワイヤレスエネルギーポケットが利用可能である場所を制御するように調整された方向または位相を有することができる、ワイヤレス電力送信機におけるアンテナまたはアンテナアレイとすることができる。アンテナタイプは、例えば、約１／８インチ〜約８インチの高さと、約１／８インチ〜約６インチの幅を有することができるパッチアンテナを含むことができる。用いることができる他のアンテナ素子２６０６のタイプは、数ある中でも、メタマテリアルベースのアンテナ、ダイポールアンテナおよび平板逆Ｆアンテナ（PIFA）を含む。
[0407] 送信機２６０１は、アンテナ素子２６０６をＲＸ ＲＦＩＣ２６２６またはＴＸ ＲＦＩＣ２６０８に接続することができる複数の配置を含むことができる。配置は、Ｒｘ ＲＦＩＣ２６２６に結合されたアンテナ素子２６０６の専用の行または列、およびＴｘ ＲＦＩＣ２６０８に結合されたアンテナ素子２６０６の少なくとも２つ以上の行または列等の異なる構成を含むことができる。Ｒｘ ＲＦＩＣ２６２６は、ＲＦ入力信号２６４２の受信のための専用の組／構成のアンテナ素子２６０６から収集されたＲＦ入力信号２６４２の位相および／または相対的な大きさを調整するための独自のチップを含むことができる。Ｒｘ ＲＦＩＣは、ＲＦ入力信号２６４２の受信および処理に特に専用のハードウェアおよび論理エレメントを含むように設計することができ、これらはＴＸ ＲＦＩＣ２６０８のコンポーネントとしては含まれない。
[0408] 強化型ワイヤレス送信機の本実施形態において、２４個のＲＦＩＣをアンテナ素子２６０６に接続することができ（２６７４）、ＲＦ入力信号２６４２の専用受信機が、送信機２６０１の構成および動作に依拠して、少なくとも２つ以上のアンテナ素子２６０６、例えば８つのアンテナ素子２６０６の専用列に作動的に結合されるとき、Ｒｘ ＲＦＩＣの動作を可能にするように構成することができる。残りの２３個のＴｘ ＲＦＩＣ２６０８は、Ｒｘ ＲＦＩＣによってＲＦ入力信号２６４２を受信するのに用いられるアンテナ素子を除いて、アンテナ素子２６０６の組／構成に作動的に結合することができる。Ｔｘ ＲＦＩＣは、マイクロコントローラー２６１０からの制御信号に依拠して、送信アンテナ素子２６０６に結合することができる。
[0409] マイクロコントローラー２６１０は、Ｒｘ ＲＦＩＣ２６２６の制御を実施し、Ｒｘ ＲＦＩＣ２６２６およびＴｘ ＲＦＩＣ２６０８の動作における重複を伴うことなく送信と別個に受信を監視することを可能にする切り替え制御を用いてＲｘ ＲＦＩＣ２６２６の動作を可能にする独自のアルゴリズムを含むことができる。ＲＦ入力信号２６４２は、マイクロコントローラー２６１０における制御を切り替えることによって、Ｒｘ ＲＦＩＣ２６２６が受信することを許可され得た後すぐにサンプリングすることができる。
[0410] Ｒｘ ＲＦＩＣ２６２６の動作の後、Ｔｘ ＲＦＩＣ２６０８は、受信機へのワイヤレス電力伝送を実施することができる。マイクロコントローラー２６０１は、ワイヤレス電力の伝送元の位置に応じて、アンテナ素子２６０６の列、アンテナ素子２６０６の行、またはＴｘ ＲＦＩＣ２６０８に結合するためのアンテナ素子２６０６の配置の任意の補間を選択することができる。
[0411] マイクロコントローラー２６１０は、ポケット形成のための最適な時点および位置を決定するために通信コンポーネント２６１２を通じて受信機によって送信された情報も処理することができる。通信コンポーネント２６１２は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−ＦｉまたはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を含むことができる標準的なワイヤレス通信プロトコルに基づくことができる。更に、通信コンポーネント２６１２を用いて、デバイスまたはユーザーの識別子、電池レベル、位置または他のそのような情報等の他の情報を転送することができる。レーダー、赤外線カメラ、または電子デバイスの場所の音響三角測量のためのサウンドデバイスを含む、他の通信コンポーネント２６１２も可能である。
[0412] 図２７は、実施形態による、専用Ｒｘ ＲＦＩＣ２７６２に結合することができるアンテナ素子２７０６の送信機配置２７０１を示す。ＲＦ入力信号を受信することができる位置と、ワイヤレス電力伝送の効率を向上させることができる、ポケット形成のための最適な時点および位置の決定に関する、通信コンポーネントによって処理される受信機によって送信される情報とに依拠して、マイクロコントローラー２７１０は、送信機の送信動作を最大限にするように、Ｔｘ ＲＦＩＣと、アンテナ素子２７０６の配置とを選択することができる。マイクロコントローラー２７１０は、ＲＦ入力信号を受信するアンテナ素子２７０６を含めるようにアンテナ列２７０６ｂまたはアンテナ行２７０６ａのいずれかに結合されたＲｘ ＲＦＩＣ２７２６に切り替え制御信号を送信することができる。Ｒｘ ＲＦＩＣ２７２６による信号の受信および処理の後に、補間ステップの結果としてのアンテナ素子２７０６の複数の構成を用いて残りのアンテナ素子２７０６をＴｘ ＲＦＩＣに結合することができる。補間ステップは、マイクロコントローラー２７１０によって、マイクロコントローラー２７１０内のＡＲＭマイクロプロセッサを用いてＴｘ ＲＦＩＣの動作を制御し、送信機のワイヤレス電力伝送性能を向上させるように実行することができ、ワイヤレス電力の伝送を適切な位置に方向付ける。
[0413] Ｒｘ ＲＦＩＣ２７２６に接続されたアンテナ素子２７０６は、処理要件を低減させることができ、ポケット形成に対する制御を増大させることができ、マイクロコントローラー２７１０に対するより少ない負荷で複数ポケット形成およびより高い粒度のポケット形成を可能にし、このため、伝送のためにより多くの数の複数ポケット形成のより高度な応答を可能にすることができる。更に、複数ポケット形成は、より多くの数の受信機に充電することができ、そのような受信機に対するより良好な軌道を可能にし、より安価な実施形態を提供することができる。
[0414] 図２８は、実施形態による、強化型ワイヤレス電力送信機におけるＲｘ ＲＦＩＣ２８０８のブロック図２８００を示す。受信専用で、Ｒｘ ＲＦＩＣ２８０８に作動的に結合されたアンテナ素子２８０６によって受信されるＲＦ入力信号は、それらがそこから送信機に放射され得る位置に依拠して、マイクロコントローラー２８１０を有効にする。次に、ＲＦ入力信号は、Ｒｘ ＲＦＩＣ２８０８に含まれるダウンコンバーターのアレイによる周波数サンプリングを受けることができ、ここで、約２．４ＧＨｚまたは約５．６ＧＨｚのＲＦ入力信号の周波数範囲を、新たな周波数範囲のＲＦ信号にシフトすることができる。
[0415] ダウンコンバーター２８７６は、ＲＦ入力信号と混合して和ヘテロダインおよび差ヘテロダインを生じさせる所定の周波数の信号を提供する局部発振器（図示せず）を含むことができ、ここから、ヘテロダインの一方をフィルタリングして所望の出力周波数を提供することができる。本実施形態において、約５．８ＧＨｚの信号を約５．０ＧＨｚの出力信号にダウンコンバートすることができる。次に、ダウンコンバーター２８７６からの５．０ＧＨｚの出力信号を、マイクロコントローラー２８１０によって処理するために１０ＭＨｚでアドレシングライン（A20）２８７８に供給することができる。強化型ワイヤレス電力送信機は、１つの周波数、例えば２．４ＧＨｚで受信し、より高い周波数、例えば５．７ＧＨｚで送信することができる。
[0416] マイクロコントローラー２８１０は、約１ｍｓｅｃまたは約１００μｓｅｃの制御信号をＲｘ ＲＦＩＣ２８０８に送信することを可能にされ、ＲＦ入力信号をどの程度高速に受信することができるかに依拠して、１ｍｓｅｃごとに、または毎秒約１０回１ｍｓｅｃにわたって制御を有効にすることができる。ＲＦ入力信号を常時、例えば１０μｓｅｃごとに受信することができる場合、更新は、毎秒約１０００回まで実施することができる。
マイクロコントローラー２８１０において、独自のアルゴリズムは、各Ａ２０ ２８７８から到来する信号のサンプリングを可能にすることができ、ＡＲＭマイクロプロセッサ（図示せず）を用いて、ワイヤレス電力を受信機の適切な位置に伝送するためにアンテナ素子２８０６の決定された組／構成に結合された必要なＴｘ ＲＦＩＣを駆動することができる。ワイヤレス電力伝送を用いて電力供給または充電される電子デバイスに望ましい場合があるように、ＡＲＭマイクロプロセッサを用いることによって、コスト、熱および電力使用を低減することができる。ＡＲＭマイクロプロセッサの命令セットアーキテクチャは、マイクロコントローラー２８１０のためのより高い処理電力およびエネルギー効率を可能にすることができる。
８．複数の送信機の構成
[0417] 図２９は、単一の基地局２９８０に接続された複数のワイヤレス電力送信機２９０１を含むことができるワイヤレス電力システム２９００のブロック図を示す。送信機２９０１は、１つ以上のアンテナ素子２９０６と、１つ以上の無線周波数集積回路（RFIC）２９０８と、通信コンポーネント２９１２と、上述した全てのコンポーネントを割り当てることができるハウジング２９７４とを備えることができる。基地局２９８０は、１つ以上のマイクロコントローラー２９１０と、電源２９１４と、上述した全てのコンポーネントを割り当てることができるハウジング２９７４とを備えることができる。ワイヤレス電力システム２９００および基地局内のコンポーネントは、メタマテリアル、回路のマイクロプリント、ナノマテリアル等を用いて製造することができる。
[0418] 基地局２９８０を多岐にわたる位置に配置することができ、ここで、送信機２９１０は、基地局２９８０に接続されたままにすることができる。そのような接続は、数ある中でも、同軸ケーブル、電話ケーブル、ＬＡＮケーブル、ワイヤレス接続を含むことができる、多岐にわたる接続を含むことができる。基地局２９８０と送信機２９１０との間の接続は、ＲＦＩＣ２９０８とマイクロコントローラー２９１０との間のリンク、および電源２９１４の接続を確立することを目的とする。
[0419] マイクロコントローラー２９１０は、ポケット形成の時間放出、ポケット形成の方法、跳ね返り角、電力強度等のＲＦＩＣ２９０８の多岐にわたる特徴を制御することができる。更に、マイクロコントローラー２９１０は、複数の受信機に対する、または単一の受信機に対する複数ポケット形成を制御することができる。更に、マイクロコントローラー２９１０は、通信コンポーネント２９１２を制御することによって、通信プロトコルおよび信号を管理および制御することができる。プロトコルは、バイナリビットまたはバイト等の低レベル情報データと、数字桁、英数字、文字、句読点、数字、またはＡＳＣＩＩテーブル内の文字等の高レベル情報データとの間の変換方法を指すことができる。プロトコルは、時間にわたる情報データの予測フォーマットまたは予測パターンも有することができる。このため、マイクロコントローラー２９１０は、いくつかの送信機２９０１における上記の特徴を同時に駆動することができる。
[0420] 基地局２９８０には、電源２９１４を供給することができ、電源は次に、送信機２９０１に給電することができる。電源２９１４は、ＡＣ電源またはＤＣ電源を含むことができる。電源２９１４によって提供される電圧、電力および電流強度は、伝送される必要がある電力に依拠して変動することができる。無線信号への電力の変換は、マイクロコントローラー２９１０によって管理することができ、ＲＦＩＣ２９０８によって実行することができる。ＲＦＩＣ２９０８は、複数の方法およびコンポーネントを利用して、広範にわたる周波数、波長、強度および他の特徴において無線信号を生成することができる。
[0421] 無線信号生成のための多岐にわたる方法およびコンポーネントの例示的な使用として、発振器および圧電性結晶を用いて、異なるアンテナ素子２９０６において無線周波数を生じさせ、変更することができる。更に、信号を平滑化するために多岐にわたるフィルターを用いることができ、伝送される電力を増大させるために増幅器を用いることができる。一方、いくつかの実施態様において、本発明の充電技法は、ＲＦ伝送技法に限定されず、受信デバイスにエネルギーを送信する更なる技法を含む。ここで、受信デバイスは、送信されたエネルギーを電力に変換する。受信デバイスによって電力に変換することができるエネルギーの例示的な形式は、超音波、マイクロ波、共鳴磁場および誘導磁場、レーザー光、赤外線、または他の形態の電磁エネルギーを含むことができる。超音波の場合、例えば、受信デバイスに向かって超音波を送信するトランスデューサーアレイを形成するように１つ以上のトランスデューサー素子を配置することができ、この受信デバイスは、超音波を受信し、超音波を電力に変換する。共鳴磁場および誘導磁場の場合、送信コイルにおいて磁場が生じ、受信機コイルによって電力に変換される。更にＲＦＩＣ２９０８、マイクロコントローラー２９１０、通信コンポーネント２９１４および残りの電子コンポーネントは、ワイヤレス電力システム２９００の信頼度を増大させるために、ソリッドステート回路に内蔵することができる。電子コンポーネントの信頼性を増大させる他の技法が用いられてもよい。
[0422] 図３０は、２つの送信機３００１、基地局３０８０および接続３０８２を含むことができるワイヤレス電力システム３０００を示す。基地局３０８０は、異なる部屋またはエリアカバレッジにおける異なる送信機３００１の動作を可能にすることができる。各送信機３００１は異なる周波数、電力強度および異なる範囲で動作することができる。更に、各送信機３００１は、複数の受信機に電力を提供することができる。更に、基地局３０８０は、全ての送信機３００１の単一の動作を可能にすることができ、このため、各送信機３００１を単一の送信機として用いることによって、ワイヤレス充電に、より高い能力を提供することができる。
[0423] 図３１は、２つの送信機３１０１と、基地局３１８０と、接続３１８２とを含むことができるワイヤレス電力システム３１００を示す。基地局３１８０は、異なる部屋またはエリアカバレッジにおいて異なる送信機３１０１の動作を可能にすることができる。各送信機３１０１は、異なる周波数、電力強度および異なる範囲で動作することができる。更に、各送信機３１０１は、複数の受信機に電力を提供することができる。更に、基地局３１８０は、全ての送信機３１０１の単一の動作を可能にすることができ、これにより、各送信機３１０１を単一の送信機として用いることによって、ワイヤレス充電に、より高い能力を提供することができる。更に、送信機３１０１は、照明用ソケット３１８４にプラグインすることができる。そのような照明用ソケット３１８４は、送信機３１０１を設置することができる場所を増大させることができる。
ＩＩＩ．受信機−ワイヤレス電力伝送を受信および利用するためのシステムおよび方法
Ａ．受信機デバイスのコンポーネント
[0424] クライアントデバイスをワイヤレス充電するためのシステム１１００のアーキテクチャを示す図１１を参照すると、例示的な実施形態によれば、システム１１００は、各々が特定用途向け集積回路（ASIC）を含むことができる送信機１１０１および受信機１１２０を備えることができる。受信機１１２０のＡＳＩＣは、プリント回路基板１１２２、アンテナ素子１１２４、整流器１１２６、電力変換器１１２９、通信コンポーネント１１３０および／または電力管理集積回路（PMIC）１１３２を備えることができる。受信機１１２０は、全ての要求されたコンポーネントを割り当てることができるハウジングも含むことができる。受信機１１２０の様々なコンポーネントは、メタマテリアル、回路のマイクロプリント、ナノマテリアル等を含むことができるか、またはこれらを用いて製造することができる。
１．アンテナ素子
アンテナ素子１１２４は、送信機１１０１のアンテナ素子１１０６について説明した帯域に類似した周波数帯域において動作するのに適したアンテナタイプを含むことができる。アンテナ素子１１２４は、垂直偏波もしくは水平偏波、右偏波もしくは左偏波、楕円偏波、または他の適切な偏波、および適切な偏波の組合せを含むことができる。複数の偏波を用いることは、使用中の好ましい向きがないか、または向きが経時的に連続して変化する場合があるデバイス、例えば、スマートフォンまたはポータブルゲーム機において有利であり得る。対照的に、明確に定義された予期される向きを有するデバイス、例えば、両手を使うビデオゲームコントローラーの場合、アンテナの好ましい偏波が存在する場合があり、これにより、複数のアンテナについて所与の偏波の比を指定することができる。適切なアンテナタイプは、約１１８インチ〜約６インチの高さと、約１／８インチ〜約６インチの幅とを有するパッチアンテナを含むことができる。パッチアンテナは、偏波が接続性に依拠することができ、すなわち、偏波は、いずれの側からパッチが供給されるかに依拠して変化することができるという利点を有することができる。これにより、受信機１１２０等の受信機が、自身のアンテナ偏波を動的に変更してワイヤレス電力伝送を最適化することができるという利点を更に立証することができる。本明細書における実施形態において説明されるように、受信機について、異なるアンテナ、整流器または電力変換器構成が可能である。
２．整流器
[0425] 整流器１１２６は、周期的に方向が反転する交流電流（AC）を、非負値をとる直流電流（DC）に変換することができる。入力ＡＣ正弦波の交互の特性に起因して、整流プロセス単体で、非負であるが電流パルスからなるＤＣ電流を生成する。整流器の出力は、電子フィルターによって平滑化され、一定の電流を生成することができる。整流器１１２６は、アンテナ素子１１２４によって生成される交流（AC）電圧を直流（DC）電圧に整流する、ダイオードおよび／またはレジスタ、インダクタおよび／またはキャパシタを含むことができる。
[0426] いくつかの実施態様では、整流器１１２６は、全波整流器とすることができる。全波整流器は、入力波形全体を、その出力において一定の極性（正または負）のうちの一方に変換することができる。全波整流は、入力波形の双方の極性を、脈動ＤＣ（直流）に変換し、より高い平均出力電圧をもたらすことができる。２つのダイオード、およびブリッジ構成におけるセンタータップ付き変換器および／または４つのダイオード、および任意のＡＣソース（センタータップを有しない変換器を含む）を全波整流器に利用することができる。単一位相ＡＣについて、変換器がセンタータップされている場合、バックツーバック型の２つのダイオード（必要な出力極性に依拠して、カソード／カソードまたはアノード／アノード）を利用して、全波整流器を形成することができる。ブリッジ整流器の場合と同じ出力電圧を得るために二次変換器において２倍の巻線が必要とされる場合があるが、電力定格は変化しない。整流器１１２６は、アンテナ素子１１２４が損失を最小にすることが技術的に可能である限り近くに配置することができる。ＡＣ電圧を整流した後、電力変換器１１２９を用いてＤＣ電圧を整流することができる。
３．電力変換器
[0427] 電力変換器１１２９は、一定の電圧出力を提供するのに役立ち、および／または受信機１１２０への電圧を昇圧させるのに役立つことができるＤＣ／ＤＣ変換器とすることができる。いくつかの実施態様において、ＤＣ／ＤＣ変換器は、最大電力点追跡器（MPPT）とすることができる。ＭＰＰＴは、より高いＤＣ出力を、電池を充電するのに必要な、より低い電圧に変換する電子ＤＣ／ＤＣ変換器である。通常の電圧出力は、約５ボルト〜約１０ボルトとすることができる。いくつかの実施形態では、電力変換器１１２９は、高い効率を提供することができる電子切り替えモードＤＣ／ＤＣ変換器を含むことができる。そのような場合、キャパシタは、切り替えデバイスが動作するのに十分な電流が提供されることを確実にするように、電力変換器１１２９の前に含めることができる。電子デバイス、例えば、電話またはラップトップコンピューターを充電するとき、電子切り替えモードＤＣ／ＤＣ変換器の動作を作動させるのに必要なレベルを超えることができる初期高電流が必要とされる場合がある。そのような場合、受信機１１２０の出力にキャパシタを加えて、必要とされる追加のエネルギーを提供することができる。その後、適切な量の電流を提供するために必要とされるのに応じて、より低い電力を提供することができ、例えば、電話またはラップトップにまだ電荷を蓄積させている間に、総初期電力の１／８０を用いることができる。
[0428] １つの実施形態では、複数の整流器１１２６をアンテナ素子１１２４に並列に接続することができる。例えば、４つの整流器１１２６は、アンテナ素子１１２４に並列に接続することができる。一方で、いくつかの更なる整流器１１２６を用いることができる。この構成は、各整流器１１２６が総電力の１／４を扱うことしか必要でないため、有利とすることができる。電子デバイスに１ワットが送達される場合、各整流器１１２６は、１／４ワットを扱うことしか必要でない場合がある。複数の低電力整流器１１２６を用いることは、同じ電力量を扱っている間、１つの高電力整流器１１２６を利用するよりもコストが低い可能性があるため、構成は、コストを大幅に削減することができる。いくつかの実施形態では、整流器１１２６が扱う総電力を結合して電力変換器１１２９に入れることができる。他の実施形態では、各整流器１１２６につき１つの電力変換器１１２９が存在してもよい。
[0429] 他の実施形態では、複数のアンテナ素子１１２４を整流器１１２６に並列に接続することができ、その後、ＤＣ電圧を、電力変換器１１２９を通じて調節することができる。この例では、４つのアンテナ素子１１２４を単一の整流器１１２６に並列に接続することができる。この構成は、各アンテナ素子１１２４が総電力の１／４しか扱わない場合があるため、有利であることができる。更に、信号は互いに相殺しない場合があるので、構成は、単一の整流器１１２６と異なる偏波のアンテナ素子１１２４の使用を可能にすることができる。上記の特性に起因して、構成は、明確に定義されていないか、あるいは経時的に変動する向きを有する電子クライアントデバイスに適したものとすることができる。最後に、構成は、等しい偏波のアンテナ素子１１２４を用いるときに有利とすることができ、大きく異ならない位相のために構成することができる。一方、いくつかの実施形態では、アンテナ素子１１２４ごとに１つの整流器１１２６および／またはアンテナ素子１１２４ごとに複数の整流器１１２６が存在してもよい。
[0430] 例示的な実施態様では、複数のアンテナ素子１１２４の出力を結合して並列な整流器１１２６に接続することができ、整流器１１２６の出力を更に結合して１つの電力変換器１１２９に入れることができる構成を実施することができる。出力を４つの並列な整流器１１２６において結合することができる１６個のアンテナ素子１１２４が存在することができる。他の実施形態では、アンテナ素子１１２４は、（例えば４つの）グループに細分化することができ、独立した整流器１１２６に接続することができる。
[0431] 更に別の実施形態において、アンテナ素子１１２４のグループを異なる整流器１１２６に接続することができ、整流器１１２６を更に異なる電力変換器１１２９に接続することもできる構成を実施することができる。この実施形態では、アンテナ素子１１２４の４つのグループ（各々が並列な４つのアンテナ素子１１２４を含む）がそれぞれ、４つの整流器１１２６に独立して接続することができる。この実施形態では、各整流器１１２６の出力は、電力変換器１１２９（合計で４つ）に直接接続することができる。他の実施形態では、４つ全ての整流器１１２６の出力を各電力変換器１１２９の前で結合して、総電力を並列に扱うことができる。いくつかの実施形態では、各整流器１１２６の結合された出力は、単一の電力変換器１１２９に接続することができる。この構成は、整流器１１２６とアンテナ素子１１２４との間の大きな近接性を可能にするという点で有利とすることができる。この特性は、最小の損失を保つことができるため、望ましい場合がある。
４．通信コンポーネント
[0432] 通信コンポーネント１１３０は、送信機１１０１の場合と同様に、送信機とのまたは他の電子機器への通信のために受信機１１２０に含めることができる。いくつかの実施態様では、受信機１１２０は、電池レベル、ユーザーが予め定義した充電プロファイル等のプロセッサによって提供される要件に基づいて所与の送信機１１２０に通信するためのデバイスの内蔵通信コンポーネントを用いることができる。送信機１１０１は、１つ以上の１つ以上のプリント回路基板（PCB）１１０４、１つ以上のアンテナ素１１０６、１つ以上の無線周波数集積回路（RFIC）１１０８、１つ以上のマイクロコントローラー（MC）１１１０、通信コンポーネント１１１２、および電源１１１４を含むことができる。送信機１１０１は、送信機１１０１のための全ての要求されたコンポーネントを割り当てることができるハウジング内に収容することができる。送信機１１０１内のコンポーネントは、メタマテリアル、回路のマイクロプリント、ナノマテリアルおよび／または任意の他の材料を用いて製造することができる。受信機と送信機との間で通信コンポーネントによって通信される情報のタイプは、限定ではないが、数ある中でも電池における電力レベル、受信機において受信される信号強度および電力レベル、タイミング情報、位相および利得情報、ユーザー識別情報、クライアントデバイスの権利、セキュリティ関連シグナリング、緊急シグナリング、認証交換を含む。
５．ＰＭＩＣ
[0433] 電力管理集積回路（PMIC）１１３２は、ホストシステムの電力要件を管理するためのシステムオンチップデバイスにおける集積回路および／またはシステムブロックである。ＰＭＩＣ１１３２は、電池管理、電圧調節および充電機能を含むことができる。ＰＭＩＣ１１３２は、動的電圧スケーリングを可能にするＤＣ／ＤＣ変換器を含むことができる。いくつかの実施態様では、ＰＭＩＣ１１３２は、最大で９５％の電力変換効率を提供することができる。いくつかの実施態様ではＰＭＩＣ１１３２は、動的周波数スケーリングと組み合わせて一体化することができる。ＰＭＩＣ１１３２は、移動電話および／またはポータブルメディアプレーヤー等の電池式デバイスにおいて実施することができる。いくつかの実施態様では、電池は、入力キャパシタおよび出力キャパシタと交換することができる。ＰＭＩＣ１１３２は、電池および／またはキャパシタに直接接続することができる。電池が直接充電されるとき、キャパシタは実施されない場合がある。いくつかの実施態様では、ＰＭＩＣ１１３２は、電池の周りにコイルを巻かれることが可能である。ＰＭＩＣ１１３２は、充電器としての役割を果たす電力管理チップ（PMC）を含むことができ、電池に接続される。ＰＭＩＣ１１３２は、パルス周波数変調（PFM）およびパルス幅変調（PWM）を用いることができる。ＰＭＩＣ１１３２は、切り替え増幅器（クラスＤ電子増幅器）を用いることができる。いくつかの実施態様では、出力変換器、整流器および／またはＢＬＥもＰＭＩＣ１１３２に含めることができる。
６．ハウジング
[0434] ハウジングは、信号または波送信および／または受信を可能にすることができる任意の適切な材料、例えば、プラスチックまたは硬質ゴムから作製することができる。ハウジングは、例えば、ケースの形態で異なる電子機器に追加することができる外付けハードウェアとすることができるか、または電子機器内に組み込むこともできる。
７．ネットワーク
[0435] ネットワーク１１４０は、送信機１１０１と受信機１１２０との間の通信を容易にする任意の共通通信アーキテクチャを含むことができる。当業者であれば、ネットワーク１１４０は、インターネット、プライベートイントラネット、または２つの何らかのハイブリッドとすることができることを理解するであろう。当業者には、ネットワークコンポーネントを、専用処理機器において実施することができるか、または代替的に、クラウド処理ネットワークにおいて実施することができることも明らかであるべきである。
Ａ．受信機、受信機コンポーネント、および受信機に関係するシステムのための構成
１．アンテナ素子に並列に接続された複数の整流器
[0436] 図１８Ａは、複数の整流器１８２６Ａをアンテナ素子１８２４Ａに並列に接続することができる構成１８００Ａを示す。この例において、４つの整流器１８２６Ａをアンテナ素子１８２４Ａに並列に接続することができる。一方、いくつかの更なる整流器１８２６Ａが用いられてもよい。構成１８００Ａは、各整流器１８２６Ａが総電力の１／４のみを扱えばよいため、有利とすることができる。電子デバイスに１ワットが送達される場合、各整流器１８２６Ｆは、４分の１ワットのみを扱えばよい場合がある。複数の低電力整流器１８２６Ａを用いることは、同じ電力量を扱う際、１つの高電力整流器１８２６Ａを利用するよりも安価にすることができるので、構成１８００Ａはコストを大幅に削減することができる。いくつかの実施形態では、整流器１８２６Ａによって扱われる総電力は、１つのＤＣ／ＤＣ変換器１８２８Ａに組み合わせることができる。他の実施形態では、整流器１８２６Ａあたり１つのＤＣ／ＤＣ変換器１８２８Ａが存在することができる。
２．整流器に並列に接続された複数のアンテナ素子
[0437]図１８は、複数のアンテナ素子１８２４Ｂを整流器１８２６Ｂに並列に接続し、その後、ＤＣ電圧をＤＣ／ＤＣ変換器１８２８Ｂを通じて調節することができる構成１８００Ｂを示す。この例では、４つのアンテナ素子１８２４Ｂを単一の整流器１８２６Ｂに並列に接続することができる。各アンテナ素子１８２４Ｂは総電力の１／４のみを扱えばよいので、構成１８００Ｂは有利とすることができる。更に、信号が互いに相殺しない場合があるので、構成１８００Ｂは、単一の整流器１８２６Ｂを用いて異なる偏波のアンテナ素子１８２４Ｂの使用を可能にすることができる。上記の特性に起因して、構成１８００は、明確に定義されていないか、あるいは経時的に変動する向きを有する電子デバイスに適したものとすることができる。最後に、構成１８００Ｂは、等しい偏波のアンテナ素子１８２４Ｂを用い、大きく異ならない位相のために構成されるときに有利とすることができる。一方、いくつかの実施形態では、アンテナ素子１８２４Ｂあたり１つの整流器１８２６Ｂまたはアンテナ素子１８２４Ｂあたり複数の整流器１８２６（図１８Ａに示すように）が存在し得る。
３．複数の整流器に並列に接続された複数のアンテナ素子
[0438] 図１９Ａは、複数のアンテナ素子１９２４Ａの出力を組み合わせて、並列な整流器１９２６Ａに接続することができる構成１９００Ａを示し、整流器１９２６Ａの出力は１つのＤＣ変換器１９２８Ａにおいて更に組み合わせることができる。構成１９００Ａは、例示として、１６個のアンテナ素子１９２４Ａを示し、１６個のアンテナ素子１９２４Ａの出力は、４つの並列の整流器１９２６Ａにおいて結合することができる。他の実施形態において、アンテナ素子１９２４Ａは、グループ（例えば、４つのグループ）に細分化することができ、以下の図１９Ｂに示すように独立した整流器に接続することができる。
４．グルーピングの置換
[0439] 図１９Ｂは、アンテナ素子１６２４Ｂのグループを異なる整流器１９２６Ｂに接続することができる構成１９００Ｂを示し、そしてこの整流器１９２６Ｂは、異なるＤＣ変換器１９２８Ｂに接続することもできる。構成１９００Ｂにおいて、アンテナ素子１９２４Ｂの４つのグループ（各々が、並列な４つのアンテナ素子１９２４Ｂを含む）は各々、４つの整流器１９２６Ｂに独立して接続することができる。この実施形態では、各整流器１９２６Ｂの出力はＤＣ変換器１９２８Ｂ（合計４つ）に直接接続することができる。他の実施形態では、４つ全ての整流器１９２６Ｂの出力は、各ＤＣ変換器１９２８Ｂの前で組み合わせて、総電力を並列に扱うことができる。他の実施形態では、各整流器１９２６Ｂの組み合わされた出力は、単一のＤＣ変換器１９２８Ｂに接続することができる。構成１９００Ｂは、整流器１９２６Ｂとアンテナ素子１９２４Ｂとの間で大きな近接性を可能にするという点で有利とすることができる。この特性は、損失を最小限に保持することができるため、望ましい場合がある。
[0440] 受信機は、意図される機能を実行するために電力に頼ることができる電子デバイスまたは機器、例えば、電話、ラップトップコンピューター、遠隔テレビ、子供の玩具または任意の他のそのようなデバイスにおいて実施することができるか、これらに接続することができるか、またはこれらに組み込むことができる。ポケット形成を利用する受信機を用いて、「オン」もしくは「オフ」である間、または使用されているかもしくは使用されていない間、デバイスの電池を完全に充電することができる。更に、電池寿命を大幅に向上させることができる。例えば、１ワットを送達することができる受信機を利用して２ワットで動作するデバイスは、電池持続時間を約５０％まで増大させることができる。最後に、電池上で現在実行しているいくつかのデバイスは、受信機を用いて完全に電力供給することができ、その後、電池はもはや必要とされない場合がある。この最後の特性は、壁時計等の、電池の交換を達成するのが厄介であるかまたは困難であり得るデバイスにとって有利である場合がある。以下の実施形態は、受信機の一体化を電子デバイスにおいてどのように実行することができるかのいくつかの例を提供する。
５．強化型ワイヤレス電力受信機構成
[0441] 図３３は、１つ以上の電子デバイスにワイヤレスで電力供給するかまたはこれを充電するために用いることができる受信機３３２０のブロック図を示す。この実施形態のいくつかの態様によれば、受信機３３２０は、一定の安定した電力またはエネルギーを電子デバイスに送達するために送信されたＲＦ技法波から生成される可変電源を用いて動作することができる。更に、受信機３３２０は、ＲＦ波から生成された可変電源を用いて、適切な動作のために受信機３３２０内の電子コンポーネントを起動することができる。
[0442] 受信機３３２０は、電子デバイスに一体化することができ、信号または波の送信および／または受信を可能にする任意の適切な材料、例えば、プラスチックまたは硬質ゴムから作製することができるハウジングを含むことができる。このハウジングは、例えばケースの形態で異なる電子機器に追加することができるか、または電子機器に組み込むこともできる外部ハードウェアとすることができる。
[0443] 受信機３３２０は、ＲＦ波またはエネルギーポケットを電力に変換することができるアンテナアレイ３３８６を含むことができる。アンテナアレイ３３８６は、１つ以上の整流器３３２６に作動的に結合された１つ以上のアンテナ素子３３２４を含むことができる。ＲＦ波は、送信機および伝送環境の特性に依拠することができる電圧振幅および電力範囲内の正弦波形状を呈することができる。伝送環境は、物理的境界内の物体の変化もしくはこれらの物体の移動、または境界自体の移動による影響を受ける場合がある。環境は、伝送媒体の変化、例えば、気温または湿度の変化によって影響を受ける場合もある。結果として、受信機３３２０においてアンテナアレイ３３８６によって生成される電圧または電力は変動し得る。限定ではなく、例示的な実施形態として、送信されたＲＦ波またはエネルギーポケットからアンテナ素子３３２４によって生成される交流（AC）電圧または電力は、約０ボルトまたは０ワットから、３ワットで約５ボルトまで変動し得る。
[0444] アンテナ素子３３２４は、送信機について記載された帯域に類似した周波数帯域において動作するのに適したアンテナタイプを含むことができる。アンテナ素子３３２４は、垂直偏波もしくは水平偏波、右偏波もしくは左偏波、楕円偏波、または他の偏波、および適切な偏波の組合せを含むことができる。複数の偏波を用いることは、使用中の好ましい向きがないか、または向きが経時的に連続して変化する場合があるデバイス、例えば、電子デバイスにおいて有利であり得る。逆に、明確に定義された向きを有するデバイス、例えば、両手を使うビデオゲームコントローラーの場合、アンテナの好ましい偏波が存在する場合があり、これにより、複数のアンテナについて所与の偏波の比を指定することができる。適切なアンテナタイプは、約１／８インチ〜約６インチの高さと、約１／８インチ〜約６インチの幅とを有することができるパッチアンテナを含むことができる。パッチアンテナは、偏波が接続性に依拠することができ、すなわち、偏波は、いずれの側からパッチが供給されるかに依拠して変化することができるという利点を有することができる。受信機３３２０は、ワイヤレス電力伝送を最適化するように自身のアンテナ偏波を動的に変更することができるので、これは更に有利であることがわかる。
[0445] 整流器３３２６は、アンテナ素子３３２４によって生成されたＡＣ電圧を直流（DC）電圧に整流するための、ダイオードもしくはレジスタ、インダクタ、またはキャパシタを備えることができる。整流器３３２６は、技術的に可能な限りアンテナ素子３３２４の近くに配置し、損失を最小限にすることができる。１つの実施形態では、整流器３３２６は同期モードで動作することができ、この場合、整流器３３２６は、整流の効率を改善することができる切り替え要素を含むことができる。限定ではなく、例示的な実施形態として、整流器３３２６の出力は、約０ボルトから約５ボルトまで変動することができる。
[0446] 入力ブースト変換器は、整流器３３２６の可変ＤＣ出力電圧を、受信機３３２０および／または電子デバイスのコンポーネントによって用いることができる、より安定したＤＣ電圧に変換する受信機３３２０に含めることができる。入力ブースト変換器３２５８は、整流器３３２６からの電圧を、受信機３３２０の適切な動作に適した電圧レベルまで増大させるステップアップＤＣ／ＤＣ変換器として動作することができる。限定ではなく、例示的な実施形態として、入力ブースト変換器３２５８は、少なくとも０．４ボルトから約５ボルトの入力電圧を用いて動作して、約５ボルトの出力電圧を生成することができる。更に、入力ブースト変換器は、レール間の偏差を低減するかまたはなくすことができる。１つの実施形態では、入力ブースト変換器は、電力変換効率を増大させるために同期トポロジを呈することができる。
[0447] ＲＦ波から生成された電圧または電力は、ワイヤレス電力伝送のいくつかの時点においてゼロになる場合があるので、受信機３３２０は、入力ブースト変換器から生じた出力電圧からのエネルギーまたは電荷を記憶するためのストレージ要素３３５２を含むことができる。このようにして、ストレージ要素３３５２は、出力ブースト変換器を通じて、連続的な電圧または電力を負荷に送達することができ、ここで、この負荷は、連続的な電力供給または充電を必要とする電子デバイスの電池または内部回路部を表すことができる。例えば、負荷は、２．５ワットで５ボルトの常時送達を必要とするモバイルフォンの電池とすることができる。
[0448] ストレージ要素３３５２は、入力ブースト変換器３２５８から受信した電力または電力からの電荷を格納する電池３３９２を含むことができる。電池３３９２は、限定ではないが、数ある中でも、アルカリ、ニッケル−カドミウム（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素（ＮｉＨＭ）、およびリチウムイオンを含む様々なタイプとすることができる。電池３３９２は、受信機３３２０を適合させるのに適した形状および寸法を呈することができる一方、電池３３９２の充電容量およびセル設計は、負荷要件に依拠することができる。例えば、モバイルフォンを充電するかまたはこれに電力供給するために、電池３３９２は約３ボルトから約４．２ボルトの電圧を送達することができる。
[0449] 別の実施形態では、ストレージ要素３３５２は、受信機によって必要とされる電荷を格納および送達するために、電池３３９２の代わりにキャパシタを備えることができる。例として、モバイルフォンを充電するかまたはこれに電力供給する場合、受信機３３２０は、負荷要件に合致するのに適した動作パラメーターを有するキャパシタを含むことができる。
[0450] 受信機３３２０は、ストレージ要素３３５２および入力ブースト変換器に作動的に結合された出力ブースト変換器も備えることができ、ここで、この出力ブースト変換器は、負荷のインピーダンスおよび電力要件を適合させるために用いることができる。限定ではなく、例示的な実施形態として、出力ブースト変換器は、電池３３９２の出力電圧を、約３ボルトまたは４．２ボルトから、電子デバイスの電池または内部回路部によって必要とされる電圧とすることができる約５ボルトまで増大させることができる。入力ブースト変換器と同様に、出力ブースト変換器は、電力変換効率を向上させるための同期トポロジに基づくことができる。
[0451] ストレージ要素３３５２は、低損失レギュレーター（LDO）、マイクロコントローラー、および電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（EEPROM）を含むことができる通信サブシステムに電力または電圧を提供することができる。ＬＤＯは、マイクロコントローラーにおけるように、低エネルギーアプリケーションに適した定常電圧を提供するＤＣ線形電圧レギュレーターとして機能することができる。マイクロコントローラーは、受信機３３２０の動作および監視に関するデータを記憶するようにＥＥＰＲＯＭに作動的に結合することができる。マイクロコントローラーは、クロック（CLK）入力および汎用入力／出力（GPIO）も含むことができる。
[0452] １つの実施形態において、マイクロコントローラーは、ＥＥＰＲＯＭと合わせて、負荷要件に従って入力ブースト変換器および出力ブースト変換器の動作を制御するためのアルゴリズムを実行することができる。マイクロコントローラーは、異なるノードにおいて１つ以上の電力測定値３３８８（ADC）を取得することによって、受信機３３２０の全体動作を能動的に監視することができる。例えば、マイクロコントローラーは、どれだけ多くの電圧または電力が整流器３３２６、入力ブースト変換器、電池３３９２、出力ブースト変換器、通信サブシステムおよび／または負荷に送達されているかを測定することができる。マイクロコントローラーは、これらの電力測定値３３８８を負荷に通信することができ、電子デバイスが、どれだけ多くの電力を受信機３３２０から引き出すことができるかを知ることができるようにする。別の実施形態では、マイクロコントローラーは、電力測定値３３８８に基づいて、出力ブースト変換器における負荷電流制限を調整することによって、負荷において送達される電力または電圧を制御することができる。更に別の実施形態において、マイクロコントローラーによって、最大電力点追跡（MPPT）アルゴリズムを実行して、入力ブースト変換器がアンテナアレイ３３８６から引き出すことができる電力量を制御し最適化することができる。
[0453] 別の実施形態において、マイクロコントローラーは、電力測定値３３８８の監視に基づいて、ストレージ要素３３５２からドレインすることができる電力またはエネルギーを調節することができる。例えば、入力ブースト変換器における電力または電圧が低すぎる場合、マイクロコントローラーは、負荷に電力供給するために、電池３３９２をドレインするように出力ブースト変換器に指示することができる。
[0454] 受信機３３２０は、負荷において送達される電力を再開するかまたは中断するためのスイッチ３３９０を含むことができる。１つの実施形態では、マイクロコントローラーは、ワイヤレス電力伝送の１つ以上のユーザーによって契約されるサービスの条項に従って、または管理者ポリシーに従って、スイッチ３３９０の動作を制御することができる。
[0455] 図３４は、ワイヤレス電力伝送中に受信機において実施することができる電力変換プロセス３４００を示す。この実施形態のいくつかの態様によれば、電力変換プロセス３４００は、受信機１０８および電子デバイスの内部コンポーネントに適切な電圧または電力を提供するために、ＲＦ波および／またはエネルギーポケットからの電力抽出を可能にすることができる。
[0456] 電力変換プロセス３４００は、アンテナ素子３３２４が、ＲＦ波および／またはエネルギーポケットをＡＣ電圧またはＡＣ電力に変換することができるときに開始することができる。ステップ３４５１において、整流器は、このＡＣ電圧またはＡＣ電力をＤＣ電圧またはＤＣ電力に整流することができる。この段階において、整流器において生成されたＤＣ電圧またはＤＣ電力は、ＲＦ波および／またはエネルギーポケットから電力を抽出するための条件に依拠して可変とすることができる。その後、ステップ３４５３において、入力ブースト変換器は、整流器から得られたＤＣ電圧またはＤＣ電力を、受信機のストレージ要素または他の内部コンポーネントによって用いることができる電圧または電力レベルに増大させることができる。１つの実施形態では、入力ブースト変換器は、アンテナアレイから引き出すことができる電力量の調整および最適化のためにマイクロコントローラーから（MPPTアルゴリズムに基づいて）入力を受信することができる。この段階において、入力ブースト変換器において安定化され増大された電圧を負荷によって直接利用することができるが、この電圧は、ＲＦ波の固有の特性を受けると、常に連続しているとは限らない場合がある。
[0457] 入力ブースト変換器によって生成される安定化されたＤＣ電圧を用いて、ストレージ要素を充電することができ、ここで、ストレージ要素は、ステップ３４５５において、電池またはキャパシタの形態をとることができる。ストレージ要素は、連続した電力を負荷に送達するために常に適切な充電レベルを維持することができる。更に、ストレージ要素は、適切な電力または電圧を通信サブシステムに提供することができる。
[0458] ステップ３４５７において、ストレージ要素によって生成される電圧または電力は、出力ブースト変換器によって、負荷のインピーダンスおよび電力要件に合致するように増大させることができる。１つの実施形態では、マイクロコントローラーは、出力ブースト変換器において電流制限をセットアップし、用途に従って負荷に送達される電力量を調整することができる。
[0459] 第２のブースト変換後、ステップ３４５９において、出力ブースト変換器は、ここで、受信機に作動的に結合することができる電子デバイスを充電するかまたはこれに電力供給するための適切な電気規格範囲内で、安定し連続した電力または電圧を負荷に供給することができる。
[0460] マイクロコントローラーは、ワイヤレス電力伝送のユーザーによって契約されたサービス条項に従って負荷における電力または電圧の送達を中断または再開させるためのスイッチを制御することができる。例えば、ワイヤレス電力伝送が、受信機のユーザーに提供されるサービスである場合、マイクロコントローラーは、スイッチの使用を通じて、ユーザーの契約のステータスに従って電子デバイスの電力供給または充電を中断または再開することができる。更に、マイクロコントローラーは、１つ以上の電子デバイスのために確立された充電または電力供給の優先度に基づいてスイッチの動作を調節することができる。例えば、マイクロコントローラーは、受信機に結合された電子デバイスが、充電を必要とする場合があり、充電のより高い優先度を有する場合がある適切な受信機に結合された電子デバイスと比較して、低い電力供給または充電優先度を有する場合、スイッチを開くことができる。この場合、送信機は、ＲＦ波を、より高い充電または電力供給優先度を有する電子デバイスに結合された受信機に向かって方向付けることができる。
６．組込み受信機
[0461] 図２０Ａは、通常の電話、コンピューターまたは他のデバイスを表すことができるデバイス２０００Ａが組込み受信機２０２０Ａを含むことができる実施方式を示す。デバイス２０００Ａはまた、電源と、通信コンポーネント２０３０Ａと、プロセッサとを含むことができる。受信機２０２０Ａは、デバイス２０００Ａからの電源に電力を提供するためのポケット形成を利用することができる。更に、受信機２０２０Ａは、電池レベル、ユーザーが予め定義した充電プロファイル等のプロセッサによって提供される要件に基づいて所与の送信機に通信するためのデバイス２０００Ａの内蔵通信コンポーネント２０３０Ａ（例えば、Bluetooth（登録商標））を用いることができる。
７．組込み受信機を有する電池
[0462] 図２０Ｂは、デバイス２０００Ｂが組込み受信機２０２０Ｂを有する電池を含むことができる別の実施方式を示す。電池は、ポケット形成を通じて電力をワイヤレスで受信することができ、自身の組込み受信機２０２０Ｂを通じて充電することができる。電池は、電源のための供給部として機能することもできるし、またはバックアップ供給部として機能することもできる。この構成は、電池が充電のために取り除かれる必要がないという点で有利とすることができる。これは、ゲームコントローラーにおいて、または電池、特にＡＡもしくはＡＡＡを継続的に交換することができるゲーム機器において特に有用とすることができる。
８．外部通信コンポーネント
[0463] 図２０Ｃは、受信機２０２０Ｃおよび通信コンポーネント２０３０Ｃを、デバイスに取り付けることができる外付けハードウェアに含めることができる代替的な実施方式２０００Ｃを示す。ハードウェアは、電話、コンピューター、リモートコントローラー等に配置することができるケース等の適切な形態をとることができ、これらは、ユニバーサルシリアルバス（USB）等の適切なインターフェースを通じて接続することができる。他の実施形態では、ハードウェアは可撓性フィルム上にプリントすることができ、これは次に、電子機器に貼り付けるかまたは他の形で取り付けることができる。このオプションは、低いコストで生成することができ、様々なデバイスに容易に一体化することができるため、有利とすることができる。以前の実施形態におけるように、通信コンポーネント２０３０Ｃは、送信機または電子機器一般に通信を提供することができるハードウェアに含めることができる。
９．ＵＳＢに接続する受信機のケーシングまたはハウジング
[0464] 図２１Ａは、フレックスケーブルまたはＵＳＢを通じてスマートフォンおよび／または任意の他の電子デバイスに接続することができる受信機２１０２Ａを含むケースの形態をとるハードウェアを示す。他の実施形態では、ハウジングまたはケースは、数あるそのようなオプションの中でも、コンピューターケース、電話ケースおよび／またはカメラケースとすることができる。
１０．プリントフィルム上のＰＣＢ
[0465] 図２１Ｂは、複数のプリント受信機２１０２Ｂを含むことができるプリントフィルムまたはプリントフレキシブル回路基板（PCB）の形態でハードウェアを示す。プリントフィルムは、電子デバイスに貼り付けるかまたは他の形で取り付けることができ、ＵＳＢ等の適切なインターフェースを通じて接続することができる。プリントフィルムは、特定の電子デバイスサイズおよび／または要件を満たすようにセクションをそこから切り取ることができるという点で有利である場合がある。ワイヤレス電力伝送の効率および（ポケット形成を用いて）送達することができる電力量は、所与の受信機および送信機システムにおいて用いられるアンテナ素子の総数の関数とすることができる。例えば、約１５フィートで約１ワットを送達するために、受信機は約８０個のアンテナ素子を含むことができるのに対し、送信機は約２５６個のアンテナ素子を含むことができる。別の同一のワイヤレス電力伝送システム（約１５フィートで約１ワット）は、約４０個のアンテナ素子を有する受信機と、約５１２個のアンテナ素子を有する送信機とを含むことができる。受信機におけるアンテナ素子の数が半分に減ることは、送信機におけるアンテナ数が二倍になることを必要とする場合がある。いくつかの場合、受信機よりも送信機において多くの数のアンテナ素子を置くことが、コスト効率が良い場合がある。一方、送信機に少なくとも２つのアンテナ素子がある限り（送信機よりも受信機により多くのアンテナ素子を配置することによって）、反対のことが達成され得る。
ＩＩ．アンテナハードウェアおよび機能
Ａ．間隔構成
[0466] 図２２は、電子デバイス２２５２（例えば、スマートフォン）においてワイヤレス電力伝送を受信するために受信機２２２０を用いることができる内部ハードウェアを示す。いくつかの実施態様では、電子デバイス２２５２は、電子デバイス２２５２のケース２２５４（例えば、スマートフォンケース）の内部エッジの周りに組み込むことができる受信機２２２０を含むことができる。他の実施形態では、受信機２２２０は、ケース２２５４の背面を覆うように実装することができる。ケース２２５４は、数あるそのようなオプションの中でも、スマートフォンカバー、ラップトップカバー、カメラカバー、ＧＰＳカバー、ゲームコントローラーカバーおよび／またはタブレットカバーのうちの１つ以上とすることができる。ケース２２５４は、プラスチック、ゴムおよび／または任意の他の適切な材料から作製することができる。
[0467] 受信機２２２０は、図２２に示されるグリッドエリア上に戦略的に分布されたアンテナ素子２２２４のアレイを含むことができる。ケース２２５４は、最適な受信のためにエッジの周り、および／またはケース２２５４の背面に沿って位置するアンテナ素子２２２４のアレイを含むことができる。アンテナ素子２２２４の数、間隔およびタイプは、電子デバイス２２５２の設計、サイズおよび／またはタイプに従って計算することができる。いくつかの実施形態では、アンテナ素子２２２４を含むケース２２５４と電子デバイス２２５２との間に間隔（例えば、１ｍｍ〜４ｍｍ）および／またはメタマテリアルが存在することができる。間隔および／またはメタマテリアルは、ＲＦ信号のための更なる利得を提供することができる。いくつかの実施態様では、ケース２２５４内に実装する多層ＰＣＢを作成する際にメタマテリアルを用いることができる。
Ｂ．メタマテリアル
[0468] 内部ハードウェアは、プリントフィルム２２５６の形態をとることができ、および／または可撓性ＰＣＢは、複数のプリントアンテナ素子２２２４（互いに直列に、並列に、または組み合わせて接続される）、整流器および電力変換器要素等の異なるコンポーネントを含むことができる。プリントフィルム２２５６は、電子デバイス２２５２および／またはタブレット等の任意の適切な電子デバイスに貼り付けるかまたは他の形で取り付けることができる。プリントフィルム２２５６は、可撓性ケーブル２２５８等の任意の適切なインターフェースを通じて接続することができる。プリントフィルム２２５６は、いくつかの利点を呈することができ、これらの利点のうちの１つは、特定のスマートモバイルデバイスサイズおよび／または要件を満たすようにプリントフィルム２２５６からセクションを切り取ることができることとすることができる。１つの実施形態によれば、受信機２２２０のためのアンテナ素子２２２４間の間隔は、約２ｎｍ〜約１２ｎｍの範囲を取ることができ、最も適切なのは約７ｎｍである。更に、いくつかの実施態様では、スマートフォン等の電子デバイス２２５２のための受信機２２２０において用いることができるアンテナ素子２２２４の最適な量は、約２０個〜約３０個の範囲をとることができる。一方、受信機２２２０内のアンテナ素子２２２４の量は、電子デバイス２２５２の設計およびサイズに従って変動することができる。アンテナ素子２２２４は、数ある中でも、銅、金および銀等の異なる導電材料から作製することができる。更に、アンテナ素子２２２４は、数ある中でも、可撓性ＰＣＢ等の任意の適切な非導電性可撓性基板上にプリント、エッチングまたは積層することができる。アンテナ素子２２２４の開示される構成および向きは、ワイヤレス充電のより良好な受信、効率および性能を呈することができる。
Ｃ 内部ハードウェア
[0469] 図３２は内部ハードウェア３２００を示し、ここで、受信機３２２０は、スマートフォン３２５２におけるワイヤレス電力伝送のために用いることができる。図３２は、スマートフォン３２５２がスマートフォン３２５２のケースの内部エッジの周りに組み込まれた受信機３２２０を含むことができる第１の実施形態を示す。受信機３２２０は、グリッドエリア上に戦略的に分布されたアンテナ素子３２２４のアレイを含むことができる。受信機とは、クライアントデバイスの電力供給または充電のためにエネルギーポケットを利用することができる、少なくとも１つのアンテナ素子、少なくとも１つの整流回路、および少なくとも１つの電力変換器を含むデバイスを指すことができる。
[0470] アンテナ素子３２２４の数およびタイプは、スマートフォン３２５２の設計に従って計算することができる。電子デバイス、例えば、電話（スマートフォン）またはラップトップコンピューターを充電するとき、電子切り替えモードＤＣ／ＤＣ変換器の動作を起動するのに必要な最小電圧を超え得る初期高電流が必要とされる場合がある。そのような場合、キャパシタ（図示せず）を受信機３２２０の出力に付加して、必要とされる追加のエネルギーを提供することができる。その後、電話またはラップトップにまだ電荷を蓄積させている間に、低電力、例えば、総初期電力の１／８０を提供することができる。充電とは、アンテナを用いて受信機によってＲＦエネルギーを電気エネルギーに変換することを指すことができる。ここで、電気エネルギーは、受信機からの電気回路接続を通じて電気的に接続されたクライアントデバイスに送信することができ、ここで、送信されるエネルギーは、デバイスによって、自身の電池を充電するか、自身の機能に電力供給するか、および／または任意の組合せを行うために用いることができる。クライアントデバイスとは、ワイヤレス電力伝送システムにおいて、ワイヤレス送信機から、ワイヤレス電力受信機との電気的接続を通じてワイヤレス電力を受信する任意のデバイスを指すことができる。クライアントデバイスは、コンピューター、ラップトップコンピューター、スマートフォン等のモバイル電子デバイス、電子玩具、テレビもしくは他の消費者デバイスのためのリモートコントロール、またはワイヤレスで電力供給される任意の電子デバイスもしくは電気デバイスとすることができる。
[0471] 最後に、通信コンポーネントは、送信機または他の電子機器と通信するために受信機３２２０に含めることができる。送信機とは、２つ以上のＲＦ信号を生成することができるチップを含むデバイスを指すことができ、少なくとも１つのＲＦ信号は、他のＲＦ信号に対して位相シフトされ利得調整されており、それらのうちの実質的に全てが１つ以上のＲＦアンテナを通過し、それによって、焦点を合わせられたＲＦ信号がターゲットに方向付けされる。
[0472] 以下の実施形態において説明されるように、受信機のための異なるアンテナ、整流器または電力変換器配置が可能である。特に、プリントフィルム３２５６または可撓性プリント回路基板（PCB）の形態の内部ハードウェア３２００は、複数のプリントアンテナ素子３２２４（互いに、直列に、並列にまたは組み合わせて接続される）、整流器２０６および電力変換器３２２９要素等の異なるコンポーネントを含むことができる。プリントフィルム３２５６は、スマートフォン３２５２またはタブレット等の任意の電子デバイスに貼り付けるかまたは他の形で取り付けることができ、可撓性ケーブル等の任意のインターフェースを通じて接続することができる。プリントフィルム３２５６はいくつかの利点を呈することができ、これらの利点のうちの１つは、特定のスマートモバイルデバイスサイズおよび／または要件を満たすようにセクションをそこから切り取ることができることである。
[0473] １つの上記によれば、受信機３２２０のためのアンテナ素子３２２４間の間隔は、５ｎｍ〜１２ｎｍの範囲をとることができる。一方、受信機３２２０内のアンテナの量は、スマートフォン３２５２の設計およびサイズに応じて変動することができる。アンテナ素子３２２４は、数ある中でも、銅、金および銀等の異なる導電性材料から作製することができる。更に、アンテナ素子３２２４は、数ある中でも、可撓性プリント回路基板（PCB）等の任意の非導電性可撓性基板上にプリント、エッチングまたは積層することができる。アンテナ素子３２２４の開示される構成および向きは、ワイヤレス充電のより良好な受信、効率および性能を呈することができる。
[0474] 上記の方法記述およびプロセスフロー図は、単なる説明的な例として提供され、様々な実施形態のステップが提示される順序で実行されなくてはならないことを必要とするかまたは暗に意味するように意図されていない。当業者によって理解されるように、上記の実施形態におけるステップは任意の順序において実行することができる。「次に、」「次いで、」等の語は、ステップの順序を限定することを意図しておらず、これらの語は、単に、本方法の記述を通じて読み手を誘導するために用いられる。プロセスフロー図は、動作を連続したプロセスとして説明する場合があるが、動作の多くは、並列にまたは同時に実行することができる。更に、動作の順序は再配列することができる。プロセスは、方法、機能、手順、サブルーチン、サブプログラム等に対応することができる。プロセスが機能に対応するとき、その終了は、呼び出し機能またはメイン機能に機能が戻ることに対応することができる。
[0475] 本明細書に開示される実施形態に関連して説明される様々な説明的な論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピューターソフトウェア、または双方の組合せとして実施することができる。ハードウェアおよびソフトウェアのこの交換可能性を明確に示すために、様々な説明的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路およびステップが、通常、それらの機能の観点で説明された。そのような機能がハードウェアとして実施されるかまたはソフトウェアとして実施されるかは、システム全体に課される特定の用途および設計制約に依拠する。当業者は、説明された機能を、特定の用途ごとに様々な方法で実施することができるが、そのような実施の決定は、本発明の範囲からの逸脱を生じるものとして解釈されるべきではない。
[0476] コンピューターソフトウェアにおいて実施される実施形態は、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語またはそれらの任意の組合せで実施することができる。コードセグメントまたは機械実行可能命令は、プロシージャ、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラス、または命令、データ構造もしくはプログラム文の任意の組合せを表すことができる。コードセグメントは、情報、データ、引数、パラメーターまたはメモリコンテンツを渡すおよび／または受信することによって別のコードセグメントまたはハードウェア回路に結合することができる。情報、引数、パラメーター、データ等は、メモリ共有、メッセージ共有、トークンパッシング、ネットワーク送信等を含む任意の適切な手段を介して渡すか、転送するか、または送信することができる。
[0477] これらのシステムおよび方法を実施するのに用いられる実際のソフトウェアコードまたは特殊化された制御ハードウェアは、本発明を限定するものではない。このため、システムおよび方法の動作および挙動は、特定のソフトウェアコードを参照することなく説明され、ソフトウェアおよび制御ハードウェアは、本明細書における説明に基づいてシステムおよび方法を実施するように設計することができると理解される。
[0478] ソフトウェアで実施されるとき、機能は、非一時的コンピューター可読ストレージ媒体またはプロセッサ可読ストレージ媒体における１つ以上の命令またはコードとして記憶することができる。本明細書に開示される方法またはアルゴリズムのステップは、コンピューター可読ストレージ媒体またはプロセッサ可読ストレージ媒体上に存在することができるプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールに埋め込むことができる。非一時的コンピューター可読媒体またはプロセッサ可読媒体は、１つの場所から別の場所へのコンピュータープログラムの転送を容易にするコンピューターストレージ媒体および有形ストレージ媒体の双方を含む。非一時的プロセッサ可読ストレージ媒体は、コンピューターによってアクセス可能とすることができる任意の利用可能な媒体とすることができる。限定ではなく例として、そのような非一時的プロセッサ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または、命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶することができ、コンピューターもしくはプロセッサによってアクセスすることができる、任意の他の有形ストレージ媒体を含むことができる。ディスク（disk）およびディスク（disc）は、本明細書において用いられるとき、コンパクトディスク（CD）、レーザーディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（DVD）、フロッピーディスクおよびブルーレイディスクを含み、ここで、ディスク（disk）は通例、磁気的にデータを再生し、ディスク（disc）はレーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組合せもコンピューター可読媒体の範囲内に含まれるべきである。更に、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータープログラム製品に組み入れることができる、非一時的プロセッサ可読媒体および／またはコンピューター可読媒体上のコードおよび／または命令の１つまたは任意の組合せまたは組として存在することができる。
[0479] 開示された実施形態の上記の説明は、任意の当業者が本発明を作成または使用することを可能にするように提供される。これらの実施形態に対する様々な変更が当業者には容易に明らかとなり、本明細書に定義される一般的な原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用することができる。このため、本発明は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図しておらず、添付の特許請求の範囲ならびに本明細書に開示される原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられる。
[0480] 様々な態様および実施形態が開示されたが、他の態様および実施形態が予期される。開示される様々な態様および実施形態は、説明を目的としており、限定を意図しておらず、真の範囲および趣旨は添付の特許請求の範囲によって示される。

Claims (18)

  1. ワイヤレス電力伝送のための方法であって、
    送信機によって、第１の受信機に結合された第１の電子デバイスから第１の通信信号を受信することであって、前記第１の通信信号は、前記第１の電子デバイスに関連付けられた位置を含むことと、
    前記送信機によって、前記第１の電子デバイスに複数のアンテナを割り当てることと、
    前記送信機によって、前記第１の受信機に、複数のアンテナのうちの第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで第１の位相で第１の電力伝送信号を送信することと、
    前記送信機によって、前記第１の受信機から、前記第１の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    前記送信機によって、前記第１の受信機に、前記第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで第２の位相で第２の電力伝送信号を送信することと、
    前記送信機によって、前記受信機から、前記第２の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    前記送信機によって、第２の受信機に結合された第２の電子デバイスから第２の通信信号を受信することであって、前記第２の通信信号は、前記第２の電子デバイスに関連付けられた第２の位置を含むことと、
    前記送信機によって、前記複数のアンテナを第１のグループおよび第２のグループに分割することと、
    前記送信機によって、前記複数のアンテナの前記第１のグループを前記第１の電子デバイスに割り当て、前記複数のアンテナの前記第２のグループを前記第２の電子デバイスに割り当てることと、
    を含む、方法。
  2. 前記送信機によって、前記第２の受信機に、前記複数のアンテナの前記第２のグループの第１のアンテナから前記第２の電子デバイスの前記位置まで第１の位相で第１の電力伝送信号を送信することと、
    前記送信機によって、前記第２の受信機から、前記アンテナの前記第２のグループからの前記第１の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    前記送信機によって、前記第２の受信機に、前記アンテナの第２のグループからの前記第１のアンテナから前記第２の電子デバイスの前記位置まで第２の位相で第２の電力伝送信号を送信することと、
    前記送信機によって、前記第２の受信機から、前記アンテナの第２のグループからの前記第２の電力伝送に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記送信機によって、前記第１の受信機に、前記複数のアンテナの前記第１のグループの第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで第１の位相で第１の電力伝送信号を送信することと、
    前記送信機によって、前記第１の受信機から、前記アンテナの第１のグループからの前記第１の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    前記送信機によって、前記第１の受信機に、前記アンテナの第１のグループからの前記第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで第２の位相で第２の電力伝送信号を送信することと、
    前記送信機によって、前記第１の受信機から、前記アンテナの第１のグループからの前記第２の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    を更に含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記送信機によって、前記アンテナの第１のグループからの前記第１の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータと、前記第２の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータとを比較することと、
    前記第１の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータが前記第２の電力伝送信号よりも大きいと判断すると、前記第１の電力伝送信号を、前記アンテナの第１のグループからの前記第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで前記第１の位相で継続的に送信することと、
    前記第２の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータが前記第１の電力伝送信号よりも大きいと判断すると、前記第２の電力伝送信号を、前記アンテナの第１のグループからの前記第１のアンテナから前記電子デバイスの前記位置まで前記第２の位相で継続的に送信することと、
    を更に含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記送信機によって、前記アンテナの第２のグループからの前記第１の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータと、前記第２の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータとを比較することと、
    前記第１の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータが前記第２の電力伝送信号よりも大きいと判断すると、前記第１の電力伝送信号を、前記アンテナの第２のグループからの前記第１のアンテナから前記第２の電子デバイスの前記位置まで前記第１の位相で継続的に送信することと、
    前記第２の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータが前記第１の電力伝送信号よりも大きいと判断すると、前記第２の電力伝送信号を、前記アンテナの第２のグループからの前記第１のアンテナから前記第２の電子デバイスの前記位置まで前記第２の位相で継続的に送信することと、
    を更に含む、請求項２に記載の方法。
  6. 前記複数のアンテナは、平面アンテナ、パッチアンテナまたはダイポールアンテナである、請求項１に記載の方法。
  7. 前記複数のアンテナは、９００ＭＨｚ、２．５ＧＨｚまたは５．８ＧＨｚ帯域の周波数帯域で動作するように構成される、請求項１に記載の方法。
  8. 前記複数のアンテナは、垂直極、水平極、円偏波、左偏波、右偏波または偏波の組合せを含む、少なくとも１つの偏波または１つの偏波を有する、請求項１に記載の方法。
  9. 前記電力伝送信号は、電磁波、電波、マイクロ波、音波、超音波および磁気共鳴からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  10. ワイヤレス電力伝送のためのシステムであって、
    送信機を備え、前記送信機は、
    第１の受信機に結合された第１の電子デバイスから第１の通信信号を受信することであって、前記第１の通信信号は、前記第１の電子デバイスに関連付けられた位置を含むことと、
    前記第１の電子デバイスに複数のアンテナを割り当てることと、
    前記第１の受信機に、複数のアンテナのうちの第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで第１の位相で第１の電力伝送信号を送信することと、
    前記第１の受信機から、前記第１の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    前記第１の受信機に、前記第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで第２の位相で第２の電力伝送信号を送信することと、
    前記受信機から、前記第２の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    第２の受信機に結合された第２の電子デバイスから第２の通信信号を受信することであって、前記第２の通信信号は、前記第２の電子デバイスに関連付けられた第２の位置を含むことと、
    前記複数のアンテナを第１のグループおよび第２のグループに分割することと、
    前記複数のアンテナの前記第１のグループを前記第１の電子デバイスに割り当て、前記複数のアンテナの前記第２のグループを前記第２の電子デバイスに割り当てることと、
    を行うように構成される、システム。
  11. 前記送信機は、
    前記第２の受信機に、前記複数のアンテナの前記第２のグループの第１のアンテナから前記第２の電子デバイスの前記位置まで第１の位相で第１の電力伝送信号を送信することと、
    前記第２の受信機から、前記アンテナの前記第２のグループからの前記第１の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    前記第２の受信機に、前記アンテナの第２のグループからの前記第１のアンテナから前記第２の電子デバイスの前記位置まで第２の位相で第２の電力伝送信号を送信することと、
    前記第２の受信機から、前記アンテナの第２のグループからの前記第２の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    を行うように更に構成される、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記送信機は、
    前記第１の受信機に、前記複数のアンテナの前記第１のグループの第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで第１の位相で第１の電力伝送信号を送信することと、
    前記第１の受信機から、前記アンテナの第１のグループからの前記第１の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    前記第１の受信機に、前記アンテナの第１のグループからの前記第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで第２の位相で第２の電力伝送信号を送信することと、
    前記第１の受信機から、前記アンテナの第１のグループからの前記第２の電力伝送信号に基づく電圧レベルデータを受信することと、
    を行うように更に構成される、請求項１０に記載のシステム。
  13. 前記送信機は、
    前記アンテナの第１のグループからの前記第１の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータと、前記第２の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータとを比較することと、
    前記第１の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータが前記第２の電力伝送信号よりも大きいと判断すると、前記第１の電力伝送信号を、前記アンテナの第１のグループからの前記第１のアンテナから前記第１の電子デバイスの前記位置まで前記第１の位相で継続的に送信することと、
    前記第２の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータが前記第１の電力伝送信号よりも大きいと判断すると、前記第２の電力伝送信号を、前記アンテナの第１のグループからの前記第１のアンテナから前記電子デバイスの前記位置まで前記第２の位相で継続的に送信することと、
    を行うように更に構成される、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記送信機は、
    前記アンテナの第２のグループからの前記第１の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータと、前記第２の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータとを比較することと、
    前記第１の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータが前記第２の電力伝送信号よりも大きいと判断すると、前記第１の電力伝送信号を、前記アンテナの第２のグループからの前記第１のアンテナから前記第２の電子デバイスの前記位置まで前記第１の位相で継続的に送信することと、
    前記第２の電力伝送信号に基づく前記電圧レベルデータが前記第１の電力伝送信号よりも大きいと判断すると、前記第２の電力伝送信号を、前記アンテナの第２のグループからの前記第１のアンテナから前記第２の電子デバイスの前記位置まで前記第２の位相で継続的に送信することと、
    を行うように更に構成される、請求項１１に記載のシステム。
  15. 前記複数のアンテナは、平面アンテナ、パッチアンテナまたはダイポールアンテナである、請求項１０に記載のシステム。
  16. 前記複数のアンテナは、９００ＭＨｚ、２．５ＧＨｚまたは５．８ＧＨｚ帯域の周波数帯域で動作するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
  17. 前記複数のアンテナは、垂直極、水平極、円偏波、左偏波、右偏波または偏波の組合せを含む、少なくとも１つの偏波または１つの偏波を有する、請求項１０に記載のシステム。
  18. 前記電力伝送波は、電磁波、電波、マイクロ波、音波、超音波および磁気共鳴からなる群から選択される、請求項１０に記載のシステム。
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