JP6472818B2 - 電力を伝送するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力を１つまたは複数の電気負荷に伝送するための方法および装置に関する。１つまたは複数の電気負荷とは例えば、自体が機能できるようにおよび／または自体の内部電池を充電するために電気の供給を受ける電気デバイスまたは電子デバイスである。この種の電気デバイス／電子デバイスの例としては、携帯電話や、タブレット、テレビ、例えばＬＥＤのような照明システム等である。

現在、負荷に電力を伝送するためによく用いられる方法は、例えば一般的な配電ネットワークによって生成される交流（ＡＣ）を、充電を行うことのできる直流（ＤＣ）へと変換可能なＡＣ／ＤＣ変換器を使用するものである。充電されるべき負荷は、例えば通常の接続ワイヤを介して、ＡＣ／ＤＣ変換器に直接接続される。より具体的には、充電されるべき負荷とＡＣ／ＤＣ変換器との間の接続は、適切な形態を有する電気的コンタクトの機械的システム、例えば、変換器に接続されるとともに、負荷に接続された対応する電気的コンタクトと接触して設置可能な導電プレート等によって実現される。このコンタクトのシステムは、異なる電位を有する少なくとも２つの点の電気的な接続を常に保証すると同時に、有害な短絡を防止するような適切な幾何学形状によって実現される。

負荷に電力を伝送するための別の方法としては、電圧を起点として、例えば送信システムと受信システムとの間の誘導結合または容量結合に基づく、ワイヤレスエネルギー送信システムの使用を基礎としたものがある。このとき、送信システムは充電器デバイスに設けられ、一方、受信システムは、供給装置／充電器デバイスから分離独立し、供給を受けるべき／充電されるべき使用者デバイスに設けられている。

典型的には、誘導結合に基づくシステムの分野では、給電されるべき使用者デバイスに設けられた、例えばリール、または、らせんの形態の伝達アンテナが使用される。このようにして、１次回路と２次回路との間の電気的な接続がない場合でさえも、様々な性質の電気デバイスおよび電子デバイスに供給を行うことが可能である。

他方で、容量結合に基づくシステムでは、例えば誘電性材料によって環境から絶縁可能な導電領域で作成される送信電機子が使用される。送信電機子は、受信電機子に対向し、少なくとも２つの電気キャパシタを構成する。電気キャパシタへの入口において電圧波を用いることによって電力を送信することができる。電圧波が供給される電気キャパシタのそれぞれは、インピーダンスと見なすことができる。したがって、十分に高い電圧波の周波数により、および／または、十分に大きい電気キャパシタにより、および／または、十分に高い電圧を有する電圧波により、電気キャパシタ対からの出口において、負荷を充電するのに十分高くかつ有用な電圧波を得ることができるという利点がある。

ワイヤレス供給および／または充電デバイスのこの第２の機能スキームを実現するためには、それぞれのキャパシタの第１の電機子が、供給を受けるべき使用者デバイス（例えば、携帯電話や、コンピュータ、テレビ等）に取り付けられ、それぞれのキャパシタの第２の電機子が、充電デバイスに取り付けられて、適切な供給表面とするのがよい。このように、使用者デバイスを充電デバイスに近付ける、またはその逆を行うことにより、それぞれのデバイスに取り付けられた電機子は、上述の結合および電気エネルギーの送信キャパシタを実現する。

上述したように、容量式のシステムから高い性能を得るためには、送信電機子に適用される電圧の周波数および／もしくは電機子の面積を大きくすること、ならびに／または、電機子に十分に高い振幅を有する電圧波を適用することが、一般に可能である。

電機子の面積は通常、使用者デバイスおよび充電デバイスの充電表面の幾何学形状に合わせて制約される。また、電圧の振幅を大きく増加させることは（例えば動作時の変圧器による必要な高電圧のため）、システムの寸法およびコストの増加とともに、安全上の問題を左右することになる。そのため、容量式のシステムにおいて高い性能を得るための最良の方法は、送信電機子に適用される電圧波の周波数を著しく高めることだということになる。

この結果を得るための極めて有利な方法は、完全に共振するレイアウトに従って実現される電気回路の使用を基礎とする。この場合、回路のトポロジーおよび操作システムにより、スイッチにおける動的損失をほぼ完全に排除することが可能となり、高い切り替え周波数および低い損失が可能となる。これらの目的を有利に達成するワイヤレス回路の範疇は、Ｅ級、Ｆ級、またはＥ／Ｆ級の増幅器を適切に修正することから得られる。

このワイヤレス供給／再充電システムの例は、例えば、２０１３年１０月１０日に出願された特許文献１に記載されている。

しかしながら、誘導式および容量式の両方に関して、短距離ワイヤレス供給／再充電システムにおける典型的な問題は、供給を受けるべき／充電されるべき使用者デバイスを、充電デバイスに対して精確な位置に位置付けなければならないことにある。

誘導式のシステムの場合、この問題は、（例えばより大きい寸法のソレノイドを用いて）非常に大きい空間区域内で磁気誘導場を生成可能な伝達アンテナを作り出すことによって回避することができる。一方でこの手法は、システムのエネルギー効率をかなり悪化させ、電磁的な汚染を増大し、送信されたエネルギーによって供給を受ける単一のデバイスの制御を行うことができず、生成される磁場によって覆われる空間の一部分の内部でのエネルギーの選択的な送信を不可能にする。これらの問題は、生成される場同士の部分的な重畳が保証されるように、より小さい寸法の複数のソレノイドを使用することによって緩和することができる。しかしこのことは、システムのコストおよび寸法の大幅な増加につながり、またいずれにしても、あらゆる誘導式のシステムの特徴である低エネルギー効率の問題を排除することはできない。

容量式のシステムも、より高いエネルギー効率を保証するものの、使用者デバイスと充電デバイスとの間の適正な位置合わせを必要とする。実際には、容量式のシステムは、ある限度内においては、送信電機子と受信電機子との間の位置のずれを許容するが、限度を超えると、性能の著しい低下を示す。

この欠点を少なくとも部分的に緩和するために、送信電機子および／または受信電機子の適切な設計が考えられる。例えば、放射対称なデザインを有する電機子を使用することにより、容量式のシステムの適正な機能性を、使用者デバイスと充電デバイスとの間の角度とは無関係に保証されるようにすることができる。同様に、例えば１次元の周期型または２次元の周期型を有する電機子を使用することにより、使用者デバイスの垂直方向への移動とは無関係に容量の供給の機能を保証することができる。

対照的に、電機子をどのようにデザインしても、送信電機子に対する受信電機子の移動および回転から、電力の送信を独立させることはできない。したがって、充電されるべきデバイスを充電デバイス上に位置付け、電機子間の結合により、過剰な損失が存在することなく十分なエネルギーの送信を可能とすることを常に保証するのは、いかなる方法においても一般に可能ではない。

このことに加え、現在利用可能な方法では、１つまたは複数の充電されるべき使用者デバイスを、充電表面における任意の位置や方向で横に並べることができない。また、現在利用可能な方法では、この表面が、他では作動しない所定のデバイスのみを充電することを保証することはできず、また、充電表面上の何も載置されていない区域においては電磁波を放射しないことを保証することはできない。

国際公開第２０１３／１５０３５２号パンフレット

本発明の目的はしたがって、上述した問題を回避すること、特に、充電表面に近接して無作為に配設されたデバイスを充電可能な、容量結合による電気エネルギーのワイヤレス送信システムを実現することである。

本発明のさらなる目的は、同時に複数のデバイスを充電することを可能にする、容量結合によるエネルギーのワイヤレス送信システムを実現することである。

本発明のさらなる目的は、供給を受けるべきデバイスに近接していない送信領域における放射を、回避または最小化することである。

本発明のさらなる目的は、供給表面全体の電力密度にとって有利になるように、結合キャパシタに適用される電圧波の周波数をさらに高めることを可能にし、これにより、低いシステムコストおよびスケーラビリティを保証し、この結果、小さなまたは大きな供給表面が再現可能となる。

これらのおよび他の目的は、独立請求項に記載される特徴によって達成される。従属請求項には、本発明の好ましいおよび／または特定の有利な態様が記載される。

特に、本発明の実施形態は、
少なくとも３つの送信電機子の組立体と、送信電機子のそれぞれを電圧生成器に（相互に独立させて）接続可能な１次回路とを備える充電デバイスと、
電気負荷と、少なくとも１対の受信電機子と、受信電機子を電気負荷に接続可能な２次回路とを備え、１対の受信電機子が充電デバイスの少なくとも１対の送信電機子に対向可能であり、これにより、少なくとも２つの個別の電気キャパシタを実現する、充電デバイスから分離独立した使用者デバイスと、
充電デバイスの１次回路に接続され、使用者デバイスの受信電機子のうちの１つに対向する（少なくとも１つの）送信電機子の第１の下位組立体を識別するように、および、使用者デバイスの受信電機子のうちの他の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子の第２の下位組立体を識別するように構成される、監視および選択を行うための電子システムと、
第１の下位組立体および第２の下位組立体の送信電機子間において、時間の経過とともに定期的に変動可能な電圧の差を適用することを、１次回路に命令するように構成され、充電デバイスの１次回路に接続された電子命令システムと、を備える、電力を電気負荷に伝送するための装置を開示する。

制御システムが、監視および選択システムに依存し得るか、または、これに組み込まれ得る。

監視および選択システムが、使用者デバイスのいずれの受信電機子とも対向していない、送信電機子の第３の下位組立体（存在しない場合もある）を識別するようにも構成され得る。ゼロまたは一定である異なる電圧を第３の下位の群に適用するように、制御システムを構成することもできる。

監視および選択システムが、使用者デバイスのそれぞれに伝送される電圧および／または電流および／または電力を測定するように構成することもできる。これに合わせて、命令システムを、第１の下位組立体および第２の下位組立体の送信電機子間において、使用者デバイスのそれぞれに適正な電圧および／または電流および／または電力を伝送するために、第１の下位組立体および第２の下位組立体の送信電機子間で時間の経過とともに定期的に変動可能な電圧差を適用することを、１次回路に命令するように構成することができる。

この方法を用いれば、送信電機子は実質的に、多くの異なる位置または方向において使用者デバイスを支持可能な供給表面を提供することになる。これらの位置または方向のそれぞれにおいて、受信電機子の１つ１つが、少なくとも１つの送信電機子の上に置かれ、少なくとも２つの個別の電気キャパシタを実現するのを常に保証することが可能となる。このように、受信電機子に対向する送信電機子を識別し、これらに時間の経過とともに変動可能な電圧差を適用することにより、１次回路は、上記のように実現された電気キャパシタに電圧波を適用し、この電圧波は、使用者デバイスの２次回路に、つまり、負荷に送信される。

十分に多数の送信電機子を使用して、１つまたは複数の使用者デバイスを収容するのに十分に大きな表面を提供することがさらに可能である。使用者デバイスのぞれぞれの受信電機子は、供給装置の少なくともそれぞれの送信電機子上に常に１つずつ置かれることになる。

いずれの受信電機子にも対向しない送信電機子は、スイッチオフの状態に保つことができ、これにより、使用者デバイスを支持していない供給表面においては、放射が無視できる程度であることが保証される。

本発明の態様では、使用者デバイスの受信電機子は、その機能原理を修正することなく、複数の小さな寸法のプレートへとさらに分割することが可能である。受信電機子の寸法および形態は、例えば、デバイスの寸法およびデバイスに対して存在する幾何学的な制約、ならびに使用者デバイスが機能するために必要な電力に応じ、異なる使用者デバイスに関して、および、使用者デバイスそれぞれの内部で受信電機子のそれぞれに関して、異なっていてよい。

本発明のさらなる態様では、供給装置の送信電機子を、多少の規則的な方法で、互いに連続してまたは互いから離れて、空間内で相互に配置することができる。例えば、送信電機子を、１次元の分散で配置する、すなわち単一の行を形成するように相互に整列させることができる。他の方法としては、送信電機子を、複数の次元で分散させることができ、例えばこれらを、マトリックス構造で分散させることができる。この場合、送信電機子は、実質的にマトリックスまたはグリッドのノードのように、行および列の上に整列される。送信電機子は、様々な寸法および／または幾何学形状を取り得るが、このことによって装置の機能原理が変わることはない。相互に異なる形態および／または寸法を有する送信電機子が、同じデバイス上に存在し得る。送信電機子はさらに、硬いまたは柔らかい、平面状のまたは平面状でない、任意の形状、厚さ、または寸法の、剛性のまたは可撓性の支持材上に分散され得る。例えば、供給装置の送信電機子は、プレート、シート、箔、もしくは他の形式の形態の導体を、硬いもしくは柔らかい、厚いもしくは薄い誘電体基板上に適用することにより、または、誘電性材料の２つの層の間にこれらの導体を埋め込むことにより、または非導電性材料の電気特性をこれが局所的に導電性となるように修正することによって実現され得る。

本発明の態様では、使用者デバイスの２次回路は、受信電機子に直列に接続された電気インダクタを少なくとも備え得る。２次回路はさらに、受信電機子と負荷との間に接続された電圧整流器、および、場合によっては負荷の適合回路（例えばＤＣ／ＤＣ回路または他の類似の回路）を備え得る。

供給装置の１次回路に関し、本発明の態様は、
一定の電圧差で電圧生成器に電気的に接続される（例えば、第１の導電体を電圧生成器に接続でき、第２の導電体を接地することができる）、第１の導電体および第２の導電体と、
送信電機子のそれぞれを第１の導電体または第２の導電体と選択的に電気的に接続することのできる複数の電気スイッチとを備え得る。

この方法を用いれば、電気スイッチの操作により、使用者デバイスの受信電機子のうちの１つに対向する（少なくとも１つの）送信電機子が、２つの導電体の一方、例えば電位が最低の導電体（例えば接地を指す）に常に接続された状態に維持され、一方、使用者デバイスの受信電機子のうちの他の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子が、電位が最高の導電体と電位が最低の導電体とに交互に周期的に接続されるように、電子命令システムを構成することができる。

別の方法として、電気スイッチの操作により、使用者デバイスの受信電機子のうちの第１の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子が、電位が最高の導電体と電位が最低の導電体とに交互に周期的に接続されるとともに、使用者デバイスの受信電機子のうちの他の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子が同様に、電位が最高の導電体と電位が最低の導電体とに交互に周期的に、ただし逆位相で（ベクトル表記で１８０°シフトされて）接続されるように、または、電気スイッチの操作により、使用者デバイスの第１の受信電機子に対向する送信電機子に対して適切なステップを実行することにより、電子命令システムを構成することができる。

このようにして、電圧波は、互いに重ね合わされた送信電機子および受信電機子によって実現された電気キャパシタの対の全体に作用し、これにより、使用者デバイス上に設置された負荷に伝達される。

電圧波が使用者デバイスに設けられた負荷の全体に作用することを保証するための他の制御モードは全て、すでに述べたものと実質的に類似しており、すでに述べたものを有効に代替できるものである。

実際にはこの方法は、電圧波を生成する機能および送信電機子を選択的に作動させる機能を有するスイッチを含む。

代替の実施形態において１次回路は、
第２の導電体を一定の電圧に維持しつつ（例えば接地される）、時間変動可能電圧を生成して第１の導電体に適用できるインバータシステムを介して、電圧生成器に電気的に接続される第１の導電体および第２の導電体と、送信電機子のそれぞれを第１の導電体または第２の導電体と選択的に電気的に接続する複数の電気スイッチとを備え得る。

上述した方法の変形例として構成されるこの方法を用いれば、電気スイッチの操作により、使用者デバイスの受信電機子のうちの１つに対向する（少なくとも１つの）送信電機子が、第２の導電体、例えば電位が最低の導電体（例えば接地される）に常に接続された状態に維持され、一方、使用者デバイスの他の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子が、第１の導電体に常に接続された状態に保たれ、インバータシステムによって生み出された電圧波を受信するように、電子命令システムを構成することができる。

実際にはこの方法では、電圧波の生成はインバータシステムによって実行され、スイッチは送信電機子を選択的に作動させる機能のみを有する。

本発明のこれらの最初の２つの実施形態において使用されるスイッチは例えば、少なくともバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＭＳスイッチ、リレーもしくは固体リレー、ＣＭＯＳ対、または任意の他の種類の電圧切り替えシステムを用いて作成することができる。

本発明の第３の実施形態では、供給装置の１次回路は、
一定の電圧差で電圧生成器に電気的に接続される（例えば、第１の導電体を電圧生成器に接続し、第２の導電体を接地する）第１の導電体および第２の導電体と、
第１の導電体と第２の導電体との間に並列に接続されるとともに、送信電機子のそれぞれに１つずつ接続された複数の励起モジュールであって、直列に接続されるとともに、送信電機子のそれぞれに電気的に接続された中心ノードをその間に有する１対のスイッチをそれぞれが備える複数の励起モジュールとを備え得る。

実際には、複数の励起モジュールのそれぞれは、電位が最高の（例えば第１の）導電体に接続された高電圧スイッチ、および、電位が最低の（例えば第２の）導電体に直接接続された低電圧スイッチを有し、これらの間から、それぞれの送信電機子への電気的接続が引き出される。

この方法を用いれば、以下のように、励起モジュールのスイッチを操作するように、装置の電子命令信号を構成することができる。

使用者デバイスの第１の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、高電圧スイッチは固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、低電圧スイッチは高周波数において周期的にオンおよびオフとなるように操作され、このようにして、送信電機子およびこれに対向する受信電機子を高周波数の電圧波で励起する。

使用者デバイスの他の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、低電圧スイッチは固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、高電圧スイッチは固定的にオンのまま（常にオン）となるように操作され、または別の方法として、高周波数において周期的にオンおよびオフとなるように操作される。このとき、使用者デバイスの第１の受信電機子に対向する送信電機子に接続された励起モジュールの低電圧スイッチに関して適切な周波数および位相は、例えば第１の受信電機子に対向する送信電機子と同調している。

異なる方法としては、以下のように、励起モジュールのスイッチを操作するように、装置の電子命令システムを構成することができる。

使用者デバイスの受信電機子のうちの第１の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、低電圧スイッチは固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、高電圧スイッチは高周波数において周期的にオンおよびオフとなるように操作され、このようにして、送信電機子およびこれに対向する受信電機子を高周波数の電圧波で励起する。

使用者デバイスの受信電機子のうちの他の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、高電圧スイッチは固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、低電圧スイッチは固定的にオンのまま（常にオン）となるように操作され、または別の方法として、高周波数において周期的にスイッチオンおよびオフとなるように操作される。このとき、使用者デバイスの第１の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールの高電圧スイッチに関して適切な周波数および位相は、例えば第１の受信電機子に対向する送信電機子と同調している。

第３の方法としては、第１の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された高電圧スイッチおよび低電圧スイッチが、高周波数において交互にスイッチオンおよびオフとなるように操作され、一方、他の受信電機子に対向する送信電機子に接続された高電圧スイッチおよび低電圧スイッチが、高周波数において交互にスイッチオンおよびオフとなるように操作される。このとき、使用者デバイスの第１の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールの高電圧スイッチに関して適切な周波数および位相は、例えば第１の受信電機子に対向する送信電機子と同調している。

第４の方法としては、第１の受信電機子に対向する送信電機子に接続された高電圧スイッチおよび低電圧スイッチが、高周波数において交互にスイッチオンおよびオフとなるように操作され、一方、他の受信電機子に対向する送信電機子に接続された高電圧スイッチおよび低電圧スイッチが、固定的に操作される。例えば、高電圧スイッチが固定的にスイッチオン（常にオン）され、低電圧スイッチが固定的にスイッチオフ（常にオフ）され、または別の方法として、低電圧スイッチが固定的にスイッチオン（常にオン）され、高電圧スイッチが固定的にスイッチオフ（常にオフ）される。

いずれの場合も、代替として有効なものは、より高い電位にある導体とより低い電位にある導体との間の短絡を防止することが可能なであるとともに、受信電機子上に負荷を充電可能な電圧波を生成することが可能な任意の操作である。

第３の実施形態において、充電器の１次回路は、電圧生成器と第１の導電体との間に直列に接続されたインダクタ（チョークとして知られる）、および、場合によっては、第１の導電体と第２の導電体との間に接続されたキャパシタ（タンクとして知られる）を備え得る。

しかしながら、タンクキャパシタは、例えば励起モジュールのスイッチ（例えばＭＯＳＦＥＴ）の寄生キャパシタンスを活用することにより、部分的にまたは完全に排除され得る。

この第３の実施形態のさらなる態様においては、それぞれの励起モジュールが、中心ノードとそれぞれの送信電機子との間に接続されたインダクタを備え得る。

このようにして、２次回路の電機子と直列の１つまたは複数のインダクタを部分的に排除して、例えば、送信装置を概念上変更することなく使用者デバイスのサイズを低減することができる。

この第３の実施形態のさらなる態様においては、それぞれの励起モジュールが、中心ノードと１次回路の第２の導電体との間に接続された電気キャパシタを備え得る。

このようにして、タンクキャパシタも、部分的にまたは完全に排除することができる。

これらの無効構成要素の存在は、それぞれの励起モジュールの高電圧スイッチおよび低電圧スイッチの両方がオンである過渡期間の場合にさえ、高電圧導体と低電圧導体との間の短絡を防止できるものであり、命令システムが以下の動作を行うように構成可能であることを意味する。

使用者デバイスの第１の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、高電圧スイッチは固定的にスイッチオンの状態のまま（常にオン）であるように操作され、一方、低電圧スイッチは高周波数において周期的にオンおよびオフとなるように操作され、このようにして、送信電機子およびこれに対向する受信電機子を高周波数の電圧波で励起する。

使用者デバイスの他の（第２の）受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、高電圧スイッチは固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、低電圧スイッチ３１０は固定的にスイッチオンの状態のまま（常にオン）であるように操作される。

別の方法として、第２の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、低電圧スイッチは、第１の受信電機子に対向する送信電機子に接続された励起モジュールの低電圧スイッチに対して同期し、または、どのような場合にも電流の循環を可能とするようなシフトおよび／もしくは周波数で操作され得る。

他の方法としては、以下のように、励起モジュールのスイッチを操作するように、装置の電子命令システムを構成することができる。

第１の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、高電圧スイッチおよび低電圧スイッチは高周波数において周期的にオンおよびオフ（同時にオンまたはオフの両方）となるように同期して操作され、このようにして、送信電機子およびこれに対向する受信電機子を高周波数の電圧波で励起する。

第２の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、高電圧スイッチおよび低電圧スイッチは、第１の受信電機子に対向する送信電機子に接続された励起モジュールの高電圧スイッチおよび低電圧スイッチに対して位相を逆にして（ベクトル表記で１８０°シフトされて）操作される。

つまり、第１の受信電機子に対向する送信電機子に接続された励起モジュールの高電圧スイッチがスイッチオンされる場合、他の受信電機子に対向する送信電機子に接続された励起モジュールの高電圧スイッチがスイッチオフされる。同様に、第１の受信電機子に対向する送信電機子に接続された励起モジュールの低電圧スイッチがスイッチオンされる場合、他の受信電機子に対向する励起モジュールの低電圧スイッチがスイッチオフされ、その逆の関係も成り立つ。

操作システムは、例示したいずれの代替形態にも変更することができる。これは、いずれの代替形態も、負荷を充電可能な電位差が受信電機子間に与えられることを保証することができるからである。

上述した全ての場合において、いずれの受信電機子にも対向していない送信電機子に接続された励起モジュールに関し、高電圧スイッチは、固定的にオフの状態（常にオフ）に保たれ、一方、低電圧スイッチは、オンまたはオフのいずれかの状態に保たれ、この結果、それぞれの送信電機子が、低電位導体（例えば接地される）に接続されるか、または、浮動状態のままとなる。

上述した全ての場合におけるスイッチの対を、ｐｎｐまたはｎｐｎ型のバイポーラトランジスタまたはＩＧＢＴの対として任意の組み合わせで（例えばｎｐｎ型のみ、ｐｎｐ型のトランジスタのみ、またはｐｎｐトランジスタおよびｎｐｎトランジスタ）作成することができる。また、任意の組み合わせ（ｐ−ＭＯＳのみ、ｎ−ＭＯＳおよびｐ−ＭＯＳによって構成されるＣＭＯＳ対）のＭＯＳＦＥＴを、リレー、固体リレー、ＭＥＭＳスイッチ、または任意の他のスイッチとともに使用して実現することができる。

例えば、それぞれの励起モジュールは、高電圧スイッチとしてｐ−ＭＯＳを使用して、低電圧スイッチとしてｎ−ＭＯＳを使用して実現することができる。

この構造は、低コストで、現在の半導体技術を用いて単一のチップ内にさえも組み込みが容易な、容易に操作可能なＣＭＯＳ対を構成し、送信電機子の特定の延在する表面を管理することが可能な装置を極めて低いコストで実現する。

この第３の実施形態の（その全ての変形例における）無効電気構成要素（スイッチおよび回路自体の寄生的要素を含め、送信電機子、受信電機子、ならびに、場合によってはコンデンサおよびインダクタ）の組立体は、それぞれの励起モジュールのスイッチのうちの少なくとも１つと同じ操作周波数または近い操作周波数で共振するように微調整され得る。さらに、これらの電気構成要素を適切な寸法とすることにより、送信電機子および受信電機子によって結合された１次回路および２次回路で構成される送信装置の完成した回路は、共振型の増幅回路、例えば、Ｅ級、Ｆ級、Ｅ／Ｆ級等の増幅器になぞらえることができる。このようにして、上述した回路における損失を非常に低く、実効上ほぼゼロにすることができる。これは、共振する回路（例えば、Ｅ級、Ｆ級、Ｅ／Ｆ級等）が全ての損失を排除または少なくとも最小化するように微調整され、この結果、性能が、共振しない誘導式または容量式のどのシステムの性能よりも、はるかに良好となるからである。

さらに、実現可能な多数の寸法の小さな電機子、および、その結果として得られるそれぞれの励起モジュールの単一のスイッチを通過する低電流により、負荷に伝送される全電力を管理するスイッチによって操作されるただ２つの寸法の大きな電機子によって構成されるシステムに関する作動周波数を、大きく高めることが容易である。これは、通常小電流を管理するのに適しているスイッチが、無視できる寄生現象（例えばＭＯＳＦＥＴに関する低い寄生ゲートキャパシタンス）によって特徴付けられ、したがってこれらが、高電流を管理するのに適したスイッチに関し、非常に高い周波数に到達するのにもより適しているからである。

本発明の第４の実施形態では、供給装置の１次回路は、
一定の電圧差で電圧生成器に電気的に接続される（例えば、第１の導電体を電圧生成器に接続し、第２の導電体を接地に接続する）第１の導電体および第２の導電体と、
第１の導電体と第２の導電体との間に並列に接続されるとともに、送信電機子のそれぞれに１つずつ接続された複数の励起モジュールであって、直列に接続されるとともに、送信電機子のそれぞれに電気的に接続された中心ノードをその間に有する１対のスイッチをそれぞれが備える複数の励起モジュールとを備え得る。

実際にはこの実施形態は、既に述べた実施形態に似ており、この実施形態が、それぞれの励起モジュールの２つのスイッチのうちの一方（好ましくは高電圧のもの）を、適切なインダクタで置き換えるという点においてのみ既に説明した実施形態と異なる。

この方法を用いれば、以下のように、励起モジュールのスイッチを操作するように、装置の電子命令信号を構成することができる。

使用者デバイスの第１の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、ただ１つのスイッチのみが、高周波数において周期的にスイッチオンおよびオフとなるように操作される。

使用者デバイスの他の受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子に接続された励起モジュールに関し、第１の受信電機子に対向する送信電機子に接続されている励起モジュールに対して、ただ１つのスイッチのみが、第１の下位組立体の励起モジュールのスイッチに対して同調するが、逆位相で（ベクトル表記で１８０°シフトされて）高周波数において周期的にスイッチオンおよびオフとなるように操作される。

このようにして、第１の群の電機子は定期的な電圧波で励起されることになり、一方、第２の群の電機子は、同じ電圧波で、ただし周期の半分（ベクトル表記で１８０°）だけシフトされて励起されることになる。この操作により、第１の群および第２の群の送信電機子間で最大電位差を常に有することが可能になり、この結果、受信電機子の下流で、負荷を充電するために有用なエネルギーを収集することが可能になる。

例えば励起のシフトおよび／または周波数を変動させることにより、および／または操作の形態を変動させることにより、システムの操作を修正することが可能であり、いずれの場合も、受信電機子の下流で負荷を充電するために有用なエネルギーの受信があることが保証される。

いずれの受信電機子にも対向していない送信電機子に接続された励起モジュールに関しては、ただ１つのスイッチのみを固定的にオフの状態（常にオフ）に保つことができる。

この第４の実施形態においても、充電器の１次回路は、電圧生成器と第１の導電体との間に直列に接続されたインダクタ（チョークとして知られる）、および、場合によっては、第１の導電体と第２の導電体との間に接続されたキャパシタ（タンクとして知られる）を備え得る。

しかしながら、タンクキャパシタは、例えば励起モジュールのスイッチの寄生キャパシタンスを活用することにより、部分的にまたは完全に排除することができる。

チョークインダクタも、それぞれの励起モジュールのインダクタを適切な寸法とすることや、スイッチおよび回路の寄生インダクタンス活用することで、部分的にまたは完全に排除することができる。

チョークインダクタの排除により、例えば、スイッチオフの状態に保たれた送信電機子が、連続的な電圧に設定され、これにより、電磁的汚染または損失を生成せず、また周囲環境とどのような方法でも相互作用しないことを保証することができる。

この第４の実施形態のさらなる態様においては、それぞれの励起モジュールが、中心ノードとそれぞれの送信電機子との間に接続されたインダクタ、および／または、中心ノードと１次回路の第２の導電体との間に接続された電気キャパシタを備え得る。

任意の励起モジュールにおけるスイッチを、ｐｎｐもしくはｎｐｎ型のバイポーラトランジスタもしくはＩＧＢＴとすることができ、または、ＭＯＳＦＥＴ（ｎ−ＭＯＳ、ｐ−ＭＯＳ）、ＭＥＭＳスイッチ、リレー、固体リレー、もしくは任意の他のスイッチとすることができる。

この第４の実施形態の無効電気構成要素（送信電機子、受信電機子、および、場合によってはインダクタ）の組立体は、それぞれの励起モジュールのスイッチと同じ操作周波数または類似の操作周波数で共振するように微調整され得る。さらに、これらの電気構成要素を適切な寸法とすることにより、送信電機子および受信電機子によって結合された１次回路および２次回路で構成される送信装置の回路は、共振型の増幅回路、例えば、Ｅ級、Ｆ級、Ｅ／Ｆ級等の増幅器になぞらえることができる。このようにして、上述した回路における損失を非常に低く、実効上ほぼゼロにすることができる。これは、共振する回路（例えば、Ｅ級、Ｆ級、Ｅ／Ｆ級等）が全ての損失を排除または少なくとも最小化するように微調整され、この結果、性能が、共振しない誘導式または容量式のどのシステムの性能よりも、はるかに良好となるからである。

さらに、実現可能な多数の寸法の小さな電機子、および、その結果として得られるそれぞれの励起モジュールの単一のスイッチを通過する低電流により、負荷に伝送される全電力を管理するスイッチによって操作されるただ２つの寸法の大きな電機子によって構成されるシステムに関する作動周波数を、大きく高めることが容易である。これは、通常小電流を管理するのに適しているスイッチが、無視できる寄生現象（例えばＭＯＳＦＥＴに関する低い寄生ゲートキャパシタンス）によって特徴付けられ、したがってこれらが、高電流を管理するのに適したスイッチに関し、非常に高い周波数に到達するのにも、より適しているからである。

さらに、この第４の実施形態は、操作を単純化しており、そのため、さらに性能を高めることができ、上述した他の実施形態に比べて特に有利である。これは、それぞれの励起モジュール内に存在するただ１つのスイッチのみが、より低い電位（例えば接地）を参照し、したがって、極めて高性能かつ効率的なドライバによって操作されることを可能にするからである。

上述した全ての実施形態に共通の態様において、送信電機子を操作する１次回路は、ケーブル配線によって送信電機子に接続可能な別個の電子カードによって実現されてもよい。

別の方法として、１次回路は、例えば、上述した概念的なレイアウトのうちのいずれか１つを実現可能であり、それぞれが適切な導電経路を実現するように特別に加工された、場合によっては絶縁層によって分離されかつ層間導電経路によって互いに適切に接続された、１つまたは複数の重ねられた導電層（多層）を使用して、例えば送信電機子が表面に適用される下位の層上に直接、部分的にまたは完全に分散されて実現されていてもよい。

例えば、剛性のまたは可撓性の、硬いまたは柔らかい誘電性下位層を用いて、多層プリント回路が実現され得る。この場合、送信電機子は第１の導電層上に実現され、またこの場合、電子構成要素は、最終導電層上に装着および／または設計され、例えば導電層間の共通のビアによって送信電機子に接続される。

このようにして、薄い厚さを有し、機能性の観点から損失を生じることなく任意の形状に切断することも可能であり、局所的な損傷に対して非常に丈夫であり、比較的低コストの十分に小さな充電マットが得られる。

本発明のさらなる態様では、例えば平坦なスクリーンまたはＯＦＥＴ（有機電界効果トランジスタ）の形態で従来から用いられているＴＦＴ（薄膜トランジスタ）技術により、受動的な構成要素（インダクタ、キャパシタ、任意のレジスタ等）だけではなく、１次回路の能動的な電子構成要素（例えばＭＯＳＦＥＴ、他のトランジスタ、または他の構成要素）をも、薄層上に直接実現することが可能である。

本発明のさらなる態様においては、上記の全ての実施形態に共通して、電子的な監視および選択システムが、充電デバイスのそれぞれの送信電機子を監視する監視ステップを実行するように構成されていてもよい。

この監視ステップは、それぞれの送信電機子に所定の試験信号を供給すること、および、回路のパラメータ（例えば構成要素または回路の一部のインピーダンス、１つまたは複数の箇所における電圧、１つもしくは複数の構成要素における電流、または送信回路の別の物理的および／もしくは電気的特性）を測定することを含んでいてもよい。このパラメータの値は既知であり、この場合、送信電機子が受信電機子に対向しているかもしくは何にも対向していないか、またはこの場合、状態に応じて挙動が予測可能である。

監視および選択システムは、測定された値と既知のパラメータの値とを比較し、その結果、それぞれの送信電機子の状態を識別することができる。

この監視ステップは、単一の診断手順で、充電デバイスの全ての送信電機子に対して同時にまたは連続して実行することができる。この診断手順は、連続的におよび定期的に、または、重要な事象の発生時に繰り返して実行することができる。

別の方法として、監視ステップは、連続モード、定期モードで、および／または重要な事象の発生時に、それぞれの送信電機子に対して個別に行うことができる。

別の方法として、監視ステップは、所定の試験信号を用いずに行うことができ、システムが有する監視の機能を直接使用して、それぞれの電機子の状態を実時間で判定することにより、システムの操作を修正することができる。

既に述べたように、監視システムは、それぞれの負荷に送信された電力を判定し、これにより、負荷に送信される電力の制御に有用な遡及的なシステムを制御システムに提供することができる。

制御システムは、例えばそれぞれの受信電機子に対向したより多数のもしくはより少数の送信電機子を起動することにより、負荷に送信される電力を調整することができ、ならびに／または、システムは、送信電機子のうちのいくつかの操作信号の周波数および／もしくは位相および／もしくは形状を変動させて、負荷に送信される電力を修正することができる。

最後に、本発明の別の実施形態は、電力を電気負荷に伝送するための方法であって、
少なくとも３つの送信電機子の組立体と、送信電機子のそれぞれを電圧生成器に（他から独立させて）接続可能な１次回路とを備える充電デバイスを用意するステップと、
電気負荷と、少なくとも１対の受信電機子と、受信電機子を電気負荷に接続可能な２次回路とを備え、１対の受信電機子が充電デバイスの少なくとも１対の送信電機子に対向可能であり、これにより、少なくとも２つの個別の電気キャパシタを実現する、充電デバイスから分離独立した使用者デバイスを用意するステップと、
使用者デバイスの受信電機子のうちの１つの受信電機子に対向する（少なくとも１つの）送信電機子の第１の下位組立体を識別するステップと、
使用者デバイスの受信電気子のうちの他の受信電機子に対向する送信電機子の第２の下位組立体を識別するステップと、
第１の下位組立体および第２の下位組立体の送信電機子間において、時間の経過とともに定期的に変動可能な電圧差を適用することを、１次回路に命令するステップと、を含む方法を提供する。

この電力送信方法は、上述した装置と同じ概念を採用しており、これらと実質的に同じ利点を有する。

つまり、本発明の装置における全ての態様および特徴は、電力送信方法にも適用可能である。特に、電子的な監視および選択システムによっておよび電子制御システムによって実行される全ての動作は、本発明の方法のステップとして見なされることになる。

本発明のさらなる特徴および利点は、付属の図面の一覧において示される図の助けによって非限定的な例として提供される以下の説明で明らかになるであろう。

本発明の実施形態によるワイヤレス供給装置の概略図である。 ３つの代替の実施形態における図１の装置の送信表面の上方からの平面図である。 ３つの代替の実施形態における図１の装置の送信表面の上方からの平面図である。 ３つの代替の実施形態における図１の装置の送信表面の上方からの平面図である。 第１の実施形態における図１の装置の回路図である。 第２の実施形態における図１の装置の回路図である。 第３の実施形態における図１の装置の回路図である。 図７の回路図の変形例である。 図７の回路図の変形例である。 第４の実施形態における図１の装置の回路図である。 図１０の回路図の変形例である。 本発明の装置において使用される充電デバイスを実現する多層プリント基板の下方からの図である。 図１２の側面図である。

図１の全体に示すように、本発明は、充電デバイス１０５から１つまたは複数の使用者デバイス１１０への電力のワイヤレス伝送のための装置１００に関するものである。使用者デバイス１１０のそれぞれは、充電デバイス１０５から物理的に分離され独立しており、充電を要する電気負荷１１５を備える。

使用者デバイス１１０は例えば、電話機や、コンピュータ、キーボード、マウス、タブレット、テレビ、照明システム、インプラント可能な生体医療システム、または、電気供給および／もしくは内部バッテリのための再充電を要する任意の他の電気および電子デバイスとすることができる。

以下の説明によって明らかになるように、充電デバイス１０５は、例えば専用のケーシングを備えた独立した物体としたり、例えば机や、テーブル、壁、ダッシュボード、グローブボックス、床等の既知の構造に組み込まれたり、既知の構造に適用されたりすることが可能なものである。

より詳細には、充電デバイス１０５は、例えばプレート、シート、箔、または別の導電素子形式のものから作成される送信電機子１２０の組立体を備えている。送信電機子１２０の数は、３以上でなければならないが、より多い方がよい。送信電機子１２０は、相互に並ぶように、例えば同一平面上に配置される。これにより、必要に応じて決まる任意の形状および寸法の送信表面１２５が全体として充電デバイス１０５に画定される。

図において送信電機子１２０は、送信表面１２５から離れて示されているが、これは、説明をわかりやすくするためである。実際には、送信電機子１２０が、送信表面１２５と実質的に同一面上にあり、場合によっては誘電性材料の好ましくは薄層によって覆われることが、必須ではないが望ましい。

送信電機子１２０は、基本的に規則的な方法により、連続してまたは相互に離間して、空間内に配置される。例えば、送信電機子を、１次元の分散で配置する（図２参照）、すなわち単一の行を形成するように相互に整列させることができる。または、これらを、複数の次元で分散させることができ、例えばこれらを、マトリクス構造で分散させることができる（図３および図４参照）。この場合、送信電機子１２０は、実質的にマトリクスのノードのように、行および列の上に整列される。

図に示すように、送信電機子１２０は、様々な寸法および／または幾何学形状を有することができる。特に、送信電機子１２０の形状および／または寸法は、充電デバイス１０５の様々なモデル間で異なるものとすることもできるし、充電デバイス１０５の同じモデルの内部で異なるものとすることもできる。

送信電機子１２０はさらに、硬いまたは柔らかい、平面状または平面状でない、任意の形状、厚さ、または寸法の、剛性または可撓性の支持材上に分散して配置される。例えば、供給装置の送信電機子１２０は、厚いもしくは薄い誘電体基板上に導電性シートを適用することにより、または、誘電性材料の２つの層の間に導電性シートを埋め込むことにより、または、局所的に導電性となるように非導電性材料の電気特性を修正することにより、実現することができる。

再度、図１を参照すると、充電デバイス１０５はさらに、少なくとも１つの電圧生成器１３０の組立体、および、参照符号１３５によって模式的に示される、それぞれの送信電機子１２０を個別に電圧生成器１３０に接続可能にする１次回路を備える。

電圧生成器１３０は、本明細書においては、時間の経過に対して実質的に一定の電位差（電圧）を生成可能な任意の電気デバイスである。この構成はしたがって、一定の電圧をその先頭において直接生成することを目的としたもの、例えば電気バッテリ等でもよく、また、例えば一般の家庭用配電グリッドからの交流を直流に変換可能な整流器でもよく、または、当初の直流を１次回路１３５に供給を行うことのできる適切な電圧に変換可能なＤＣ／ＤＣ変換器でもよい。

使用者デバイス１１０は、少なくとも１対の受信電機子１４０，１４１、および、その全体が参照符号１４５によって示される、受信電機子１４０，１４１を電気負荷１１５に接続可能な２次回路を備える。

いくつかの可能な実施形態では、使用者デバイス１１０の２次回路１４５は、受信電機子１４０，１４１と負荷１１５との間に接続された電圧整流器１５５、および、場合によっては負荷の適合回路（例えばＤＣ／ＤＣ回路または別の同様の回路）を備え得る。

受信電機子１４０，１４１もまた、プレート、シート、箔、または導体素子形式のものとして実現される。受信電機子１４０，１４１は、場合によっては、互いに適切に接続された複数の寸法の小さなプレートから作成されてもよい。

受信電機子１４０，１４１は、相互に並ぶように、例えば同一平面上に配置される。これにより、充電デバイス１０５の送信表面１２５と相補的な形状を有する受信表面１６０が全体として充電デバイス１１０に画定される。

図において受信電機子１４０，１４１は、送信表面１２５から離れて示されているが、これは、説明をわかりやすくするためである。実際には、受信電機子１４０，１４１は好ましくは、放射表面１２５に近接しており、場合によっては、好ましくは薄い厚さを有する誘電体層によって覆われる。

受信電機子１４０，１４１の寸法および／または形態は、例えばデバイスの寸法およびデバイスに対して存在する幾何学的な制約、ならびに、使用者デバイスが機能するのに必要な電力に応じ、１つの使用者デバイス１１０の内部で異なっていてもよいし、受信電機子１１０毎に異なっていてもよい。

重要なことは、使用者デバイス１１０の受信電機子１４０，１４１の形状、寸法、ならびに配置、および、充電デバイス１０５の送信電機子１２０の数、形状、寸法、および配置が、充電デバイス１０５の送信表面１２５上で静止するか、または、この上に使用者デバイス１００の受信表面１６０を近付けることにより、充電デバイス１０５に対する使用者デバイス１１０の複数の位置および／または配向に関し、好ましくは使用者デバイス１１０のどのような位置および／または配向に関しても、使用者デバイス１１０の受信電機子１４０，１４１の対が充電デバイス１０５の少なくとも１対の送信電機子１２０に対向しているようなものでなければならないということである。

図において、送信表面１２５と受信表面とは相互に離れて示されているが、これは、説明をわかりやすくするためである。実際には、これらは好ましくは相互に接触しているか、または、互いに近接している。

このようにして、使用者デバイス１００の上述した全ての位置および／または配向において、それぞれの受信電機子１４０，１４１は、これに対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０のそれぞれの下位組立体とともに、電気キャパシタ１６５，１６６をそれぞれ実現することになる。電気キャパシタ１６５，１６６の対はしたがって、充電デバイス１０５の１次回路１３５と使用者デバイス１１０の２次回路１４５との間のワイヤレス接続を実現可能なインピーダンスを構成することになる。

装置１００はしたがって、参照符号１７０によって模式的に示される、監視および選択を行うための電子システム、例えば、適切なアナログまたはデジタル信号調整回路を場合によっては有する、マイクロプロセッサや、プログラマブル論理、配線による論理、集積回路等に基づくシステムを備える。このシステムは、充電デバイス１０５の１次回路１３５に接続され、また、受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０の第１の下位組立体を識別するように、ならびに、使用者デバイス１１０の他の受信電機子１４１に対向する送信電機子１２０の第２の下位組立体を識別するように、ならびに、場合によっては使用者デバイス１１０のいずれの受信電機子１４０，１４１にも対向していない送信電機子１２０の第３の下位組立体を識別するように構成される。

監視および選択システム１７０は、それぞれの使用者デバイス１１０に伝送される電圧および／または電流および／または電力を測定するように構成することもできる。

また、装置１００は、参照符号１７５によって模式的に示される、電子命令システムを備える。この命令システム１７５は、マイクロプロセッサ、プログラマブル論理、配線による論理、集積回路等に基づいたものとすることもできるし、（図１において模式的に示されるような）監視および選択システム１７０とは別個のシステムとすることもできる。または、監視および選択システム１７０を含む単一の電子制御システム内に組み込むこともできる。

いずれの場合も、命令システム１７５は、充電デバイス１０５の１次回路１３５に接続され、監視および選択システム１７０によって識別された第１の下位組立体の送信電機子１２０と第２の下位組立体の送信電機子１２０との間において、時間の経過とともに定期的に変動可能な電圧の差を適用することを、１次回路に命令するように構成される。

この時間の経過とともに変動可能な電圧差を、受信電機子１４０，１４１に対向する送信電機子１２０に適用することにより、電気キャパシタ１６５，１６６に適用される１次回路１３５は、使用者デバイス１１０の２次回路１４５に送信される電圧波を実現し、したがって負荷１１５に送信される電圧波を実現する。

起動される送信電機子１２０の数、ならびに／または、それぞれの送信電機子１２０の操作信号の周波数および／もしくは形態を変動させることにより、命令システム１７５は、それぞれの負荷１１５に伝送される電圧および／または電流および／または電力を効果的に調整することができる。

同時に、いずれの受信電機子にも対向していない全ての送信電機子１２０を、スイッチオフの状態に保つことができ、これにより、送信表面１２５のうち使用者デバイス１１０が上で支持されていない全ての部分において、放射が無視できる程度であることを保証する。

十分に多い数の送信電機子１２０を使用することにより、（図において示すように）他の使用者デバイス１１０も収容可能とするのに十分に大きな送信表面１２５を画定することが可能である。これらの使用者デバイス１１０は、第１のものと同時にかつ上述したのと同様に充電される。

一般的なプラントを始めとして、装置１００は、様々な実施形態において適用することができる。これらの実施形態は主に、充電デバイス１０５の１次回路１３５のレイアウトに関し、その結果、命令システム１７５が電圧波を実現し、これを送信電機子１２０に適用するように１次回路１３５に命令する形式に関して異なる。

図５に示すように、第１の実施形態は例えば、電圧生成器１３０の正のクランプに直接接続された第１の導電体２００と、電圧生成器１３０の負のクランプに接続された第２の導電体２０５とを有する１次回路１３５を含むことができる。このようにして、電圧生成器は、第１の導電体２００と第２の導電体２０５との間に、実質的に一定であり、第１の導電体２００においてより大きく第２の導電体２０５においてより小さな電圧差を与える。

この例でも、第２の導電体２０５は接地であり、したがって、電圧生成器１３０の少なくとも負のクランプは、接地される。ただし、第２の導電体２０５が異なる電位を有することも可能である。

１次回路１３５はさらに、送信電機子１２０の数と等しい数の複数の励起モジュール（スイッチ）２１０を備え得る。それぞれの送信電機子１２０は、これらのスイッチ２１０のうちの１つに接続され、これらのスイッチ２１０のそれぞれは、それぞれの送信電機子１２０を、第１の導電体２００または第２の導電体２０５（この場合接地される）と選択的に電気的に接続することができる。スイッチは例えば、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＭＥＭＳスイッチ、リレーもしくは固体リレー、ＣＭＯＳ対、または任意の他の種類の電圧遮断システムとすることができる。

この単純な回路レイアウトを用いれば、それぞれの使用者デバイス１１０の負荷１１５に供給を行うために、スイッチ２１０の操作により、第１の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち受信電機子１４０に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０が、２つの導電体２００，２０５の一方、例えば第２の導電体（例では接地を指す）に常に接続された状態に維持され、一方、第２の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち他方の受信電機子１４１に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０が、最高の電位を有する第１の導電体２００と最低の電位を有する第２の導電体２０５（逆の関係もあり得る）とに交互に周期的に接続されるように電子命令システム１７５を構成することができる。

別の方法として、スイッチ２１０の操作により、第１の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち受信電機子１４０に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０が、より高い電位を有する第１の導電体２００とより低い電位を有する第２の導電体２０５とに周期的に接続された状態に維持され、一方、第２の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち他の受信電機子１４１に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０が同様に、最高の電位を有する第１の導電体２００と最低の電位を有する第２の導電体２０５（逆の関係もあり得る）とに交互に周期的に、ただし受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０に対して逆位相で（ベクトル表記で１８０°のシフト）接続されるように電子命令システムを構成することができる。

このようにして、電圧波は、互いに重ねられた送信電機子１２０ならびに受信電機子１４０，１４１によって実現された電気キャパシタ１６５，１６６の対の全体に適用され、これにより、使用者デバイス１１０に設置された負荷１１５に伝達される。

装置１００の第２の実施形態を図６に示す。第２の実施形態の１次回路１３５は、第１の実施形態のものと全体的に似ており、第１の実施形態との違いは、参照符号２１５によって示されるインバータシステムを含むことだけである。このインバータシステムは、電圧生成器１３０からの出力における直流を、第１の導電体２００に適用される電圧波に変換するように構成される。

インバータシステム２１５は例えば、相互に直列に配置された２つのスイッチ（例えばトランジスタ）２２０を有する電気分岐部を備え得る。この電気分岐部は、電圧生成器１３０の正のクランプに接続された端部ノード、電圧生成器１３０の負のクランプに接続された反対側の端部ノード（この場合接地される）、および、第１の導電体２００に接続された２つのスイッチ２１０間の中心ノードとなる。

このようにして、２つのスイッチ２１０を適切に操作することにより、インバータシステム２１５は、第１の導電体２００に電圧波を適用し、同時に第２の導電体２０５を、一定の基準電圧（この例では接地されている）に保つことができる。

この形態の場合、電圧波がこうして、送信電機子を起動するかしないかの機能のみを有するスイッチ２１０の上流に生成される。

結果的に、それぞれの使用者デバイス１１０の負荷１１５を充電するために、スイッチ２１０の操作により、第１の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち受信電機子１４０に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０が、第２の導電体２０５（例では接地される）に常に接続された状態に維持され、一方、第２の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち他の受信電機子１４１に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０が、第１の導電体２００に常に接続された状態に保たれて、インバータシステム２１５によって生成された電圧波を受信するように、電子命令システム１７５を単純に構成することができる。

図７に示す本発明の第３の実施形態において、充電デバイス１０５の１次回路１３５は、第１の実施形態と同様に、電圧生成器１３０の正のクランプに直接接続された第１の導電体２００と、電圧生成器１３０の負のクランプに接続された第２の導電体２０５とを備え得る。この結果、電圧生成器１３０は、第１の導電体２００と第２の導電体２０５との間に、実質的に一定であり、第１の導電体２００においてより大きく第２の導電体２０５においてより小さな電圧差を与える。

この例でも、第２の導電体２０５は接地であり、したがって、電圧生成器１３０の少なくとも負のクランプは、接地される。ただし、第２の導電体２０５が異なる電位を有することも可能である。

１次回路１３５はさらに、送信電機子１２０の数と等しい数の複数の励起モジュール３００を備える。それぞれの送信電機子１２０は、励起モジュール３００のうちの１つに接続され、これらの励起モジュール３００は、第１の導電体２００と第２の導電体２０５との間に並列に接続される。

特に、それぞれの励起モジュール３００は、第１の導電体２００に接続された端部ノードおよび第２の導電体２０５（この場合接地される）と接続された反対側の端部ノードを有する電気分岐部を備える。分岐部は、２つの端部ノード間に直列に接続された１対のスイッチを備える。このうち、高電圧スイッチ３０５は、（より大きい電圧が適用される）第１の導電体２００に直接接続され、低電圧スイッチ３１０は、（この場合接地される）第２の導電体２０５に直接接続される。電気分岐部は、これらの２つのスイッチ３０５，３１０の間において、それぞれの送信電機子１２０と接続された中心ノードとなる。

スイッチ３０５，３１０は、任意の組み合わせ（例えばｎｐｎ型のみ、ｐｎｐ型のトランジスタのみ、または、ｐｎｐトランジスタ、および、ｎｐｎトランジスタ）の、ｐｎｐまたはｎｐｎ型のバイポーラトランジスタまたはＩＧＢＴの対とすることができ、また、リレー、固体リレー、ＭＥＭＳスイッチ、または、任意の他のスイッチを含む任意の組み合わせ（ｐ−ＭＯＳのみ、ｎ−ＭＯＳおよびｐ−ＭＯＳによって構成されるＣＭＯＳ対）のＭＯＳＦＥＴの対とすることもできる。例えば、それぞれの励起モジュール３００は、高電圧スイッチ３０５としてｐ−ＭＯＳを使用し、低電圧スイッチ３１０としてｎ−ＭＯＳを使用して有利に実現することができる。この構造は、低コストで、現在の半導体技術を用いて単一のチップ内にさえも組み込みが容易な、容易に操作可能なＣＭＯＳ対を構成する。

この回路レイアウトを用いれば、それぞれの使用者デバイス１１０の負荷１１５を充電するために、第３の実施形態の電子命令システム１７５を、以下のように、励起モジュール３００のスイッチ３０５，３１０を操作するように構成することができる。

受信電機子１４０に対向する（少なくとも１つの）第１の下位組立体の送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、高電圧スイッチ３０５は固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、低電圧スイッチ３１０は高周波数において周期的にオンおよびオフとなるように操作され、このようにして、それぞれの送信電機子１２０およびこれに対向する受信電機子１４０を高周波数の電圧波で励起する。

他の受信電機子１４１に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、低電圧スイッチ３１０は固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、高電圧スイッチ３０５は固定的にオンのまま（常にオン）となるように操作され、または、別の方法として、高周波数において周期的にオンおよびオフとなるように操作される。このとき、使用者デバイスの第１の受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０に接続された励起モジュールの低電圧スイッチに関して適切な波数および位相は、例えば第１の受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０と同調している。

異なる方法としては、以下のように、励起モジュールのスイッチ３０５，３１０を操作するように、装置の電子命令システム１７５を構成することができる。

使用者デバイスの受信電機子１４０に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、低電圧スイッチ３１０は固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、高電圧スイッチ３０５は高周波数において周期的にオンおよびオフとなるように操作され、このようにして、それぞれの送信電機子１２０およびこれに対向する受信電機子１４０を高周波数の電圧波で励起する。

他の受信電機子１４１に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、高電圧スイッチ３０５は固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、低電圧スイッチ３１０は固定的にオンのまま（常にオン）であるように操作され、または、別の方法として、高周波数において周期的にオンおよびオフとなるように操作される。このとき、使用者デバイスの第１の受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００の高電圧スイッチ３０５に関して適切な周波数および位相は、例えば第１の受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０と同調している。

第３の方法では、第１の受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０に接続された高電圧スイッチ３０５および低電圧スイッチ３１０は、高周波数において交互にスイッチオンおよびオフとなるように操作され、また、他の受信電機子１４１に対向する送信電機子１２０に接続された高電圧スイッチ３０５および低電圧スイッチ３１０は、同じく高周波数において交互にスイッチオンおよびオフとなるように操作される。このとき、第１の受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０に接続された高電圧スイッチ３０５および低電圧スイッチ３１０に関して適切な周波数および位相は、例えば第１の受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０と同調している。

第４の方法では、第１の受信電機子１４０に対向する送信電機子１２０に接続された高電圧スイッチ３０５および低電圧スイッチ３１０は、高周波数において交互にスイッチオンおよびオフとなるように操作され、一方、他の受信電機子１４１に対向する送信電機子１２０に接続された高電圧スイッチ３０５および低電圧スイッチ３１０は、固定的に操作される。例えば、高電圧スイッチ３０５が固定的にスイッチオン（常にオン）され、低電圧スイッチ３１０が固定的にスイッチオフ（常にオフ）され、または別の方法として、低電圧スイッチ３１０が固定的にスイッチオン（常にオン）され、高電圧スイッチ３０５が固定的にスイッチオフ（常にオフ）される。

図８に示す第３の実施形態の変形例において、使用者デバイス１１０の２次回路１４５は、受信電機子１４０，１４１のそれぞれと直列に接続された電気インダクタ１５０を少なくとも備え得る。

充電器の１次回路はさらに、電圧生成器１３０と第１の導電体２００との間に直列に、すなわち励起モジュール３００と直列に接続された、チョークインダクタ３１５、および、場合によっては、第１の導電体２００と第２の導電体２０５との間に接続された、電気タンクキャパシタ３２０を備え得る。

しかしながら、タンクキャパシタ３２０は、例えば励起モジュール３００のスイッチ３０５，３１０の寄生キャパシタンスを活用することにより、部分的にまたは完全に排除することができる。

この回路レイアウトを用いれば、それぞれの使用者デバイス１１０の負荷１１５を充電するために、以下のように、励起モジュール３００のスイッチ３０５，３１０を操作するように、第３の実施形態のこの変形例の電子命令システム１７５を構成することができる。

受信電機子１４０に対向する、第１の下位組立体の（少なくとも１つの）送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、高電圧スイッチ３０５は固定的にスイッチオンの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、低電圧スイッチ３１０は高周波数において周期的にオンおよびオフとなるように操作され、このようにして、それぞれの送信電機子１２０およびこれに対向する受信電機子１４０を高周波数の電圧波で励起する。

第２の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち他の受信電機子１４１に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、高電圧スイッチ３０５は固定的にスイッチオフの状態のまま（常にオフ）となるように操作され、一方、低電圧スイッチ３１０は固定的にスイッチオンの状態のまま（常にオン）となるように操作され、送信電機子１２０を、より低い電位を有する第２の導電体２０５（例では接地される）に接続する。

別の方法として、第２の下位組立体の送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００の低電圧スイッチ３１０は、第１の下位組立体の送信電機子１２０に接続される励起モジュールの低電圧スイッチ３０５と同位相で、高周波数においてスイッチオンおよびオフとなるように、どのような場合にも負荷上での電流の循環を可能とするようなシフトおよび／もしくは周波数で操作され得る。

異なる方法としては、以下のように装置の電子命令システム１７５を構成することができる。

第１の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち他の受信電機子１４０に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、高電圧スイッチ３０５および低電圧スイッチ３１０はいずれも、互いに同位相で高周波数において周期的にスイッチオンおよびオフとなるように操作され得る。

第２の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち他の受信電機子１４１に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、高電圧スイッチ３０５および低電圧スイッチ３１０はやはりいずれも、互いに同位相（いずれも同時にオンまたはオフ）だが、第１の下位組立体の送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００のスイッチ３０５，３１０に対して逆位相で（すなわちベクトル表記で１８０°シフトされて）、高周波数において周期的にスイッチオンおよびオフとなるように操作され得る。

この方法を用いれば、第１の下位組立体および第２の下位組立体のそれぞれの送信電機子１２０は、電流のための、外向きのおよび戻りの両方の伝播経路として機能する。対照的に、高周波数スイッチ３０５は高圧で操作されることになり、結果的にスイッチの駆動システムの複雑化をもたらす。

上述した全ての場合において、いずれの使用者デバイス１１０のいずれの受信電機子１４０，１４１にも対向していない送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、高電圧スイッチ３０５は、固定的にオフの状態（常にオフ）に保たれ、一方、低電圧スイッチ３１０は、オンまたはオフのいずれかの状態に保たれ、この結果、それぞれの送信電機子１２０が、第２の低電位導体１２０（例えば接地される）に接続されるか、または、浮動状態のままとなる。

図９に示す第３の実施形態のさらなる変形例では、それぞれの励起モジュール３００は、中心ノードならびに２つの直列のスイッチ３０５，３１０と、それぞれの送信電機子１２０との間に接続されたインダクタ３２５を備え得る。

このようにして、使用者デバイス１１０の受信電機子１４０と直列の１つまたは複数のインダクタ１５０を部分的にまたは完全に排除して、例えば使用者デバイスの寸法を低減することができる。

それぞれの励起モジュール３００は、中心ノードならびに２つの直列のスイッチ３０５，３１０と、１次回路１３５の第２の導電体２０５（例では接地される）との間に接続された電気キャパシタ３３０も備え得る。

このようにして、送信装置１００を概念上変更することなく、タンク３２０キャパシタを、部分的にまたは完全に排除することもできる。

この第３の実施形態の（その全ての変形例における）無効電気構成要素（送信電機子、受信電機子、およびインダクタ）の組立体は、それぞれの励起モジュール３００のスイッチ３０５，３１０の少なくとも一方と同じ操作周波数または類似の操作周波数で共振するように微調整され得る。さらに、これらの電気構成要素を適切な寸法とすることにより、送信電機子１２０および受信電機子１４０，１４１によって結合された１次回路１３５および２次回路１４５で構成される送信装置の完成した回路は、共振回路、例えば、Ｅ級、Ｆ級、Ｅ／Ｆ級等の増幅器になぞらえることができる。

このようにして、上述の回路における損失を非常に低く、実効上ほぼゼロにすることができる。これは、共振する回路（例えば、Ｅ級、Ｆ級、Ｅ／Ｆ級等）が全ての損失を排除または少なくとも最小化するように微調整され、この結果、性能が、どのような誘導式のシステムの性能よりも、はるかに良好となるからである。

図１０に示す、本発明の第４の実施形態では、充電デバイス１０５の１次回路１３５は、上述した実施形態と同様に、電圧生成器１３０の正のクランプに直接接続された第１の導電体２００と、電圧生成器１３０の負のクランプに接続された第２の導電体２０５とを備え得る。この結果、電圧生成器１３０は、第１の導電体２００と第２の導電体２０５との間に、実質的に一定であり、第１の導体２００においてより大きく第２の導体２０５においてより小さな電圧差を与える。

この例でも、第２の導電体２０５は接地であり、したがって、電圧生成器１３０の少なくとも負のクランプは、接地される。ただし、第２の導体２０５が異なる電位を有することも可能である。

１次回路１３５はやはり、送信電機子１２０の数と等しい数の、複数の励起モジュール３００を備える。それぞれの送信電機子１２０は、励起モジュール３００のうちのただ１つに接続され、これらの励起モジュール３００は、第１の導電体２００と第２の導電体２０５との間に相互に並列に接続される。

それぞれの励起モジュール３００は、第１の導体２００に接続された端部ノードおよび第２の導体２０５（この場合接地される）と接続された反対側の端部ノードを有する電気分岐部を備える。分岐部は、２つの端部ノード間に直列に接続されたインダクタ３３５およびスイッチ３４０を備える。この場合、インダクタ３３５は、（より大きい電圧が適用される）第１の導体２００に直接接続され、一方、スイッチ３４０は、（この場合接地される）第２の導体２０５に直接接続される。中心ノードは、インダクタ３３５とスイッチ３４０との間に含まれ、それぞれの送信電機子１２０に電気的に接続される。

それぞれの励起モジュール３００のスイッチ３４０は、ｐｎｐもしくはｎｐｎ型のバイポーラトランジスタもしくはＩＧＢＴとすることができ、または、ＭＯＳＦＥＴ（ｎ−ＭＯＳ、ｐ−ＭＯＳ）、ＭＥＭＳスイッチ、リレー、固体リレー、もしくは任意の他のスイッチとすることができる。

この実施形態でも、使用者デバイス１１０の２次回路１４５は、受信電機子１４０，１４１のそれぞれと直列に接続された電気インダクタ１５０を少なくとも備え得る。

この実施形態でも、１次回路１３５はさらに、電圧生成器１３０と第１の導電体２００との間に直列に、すなわち励起モジュール３００と直列に接続された、チョークインダクタ３１５、および、場合によっては、第１の導電体２００と第２の導電体２０５との間に接続された電気タンクキャパシタ３２０を備え得る。

しかしながら、電気タンクキャパシタ３２０は、例えば励起モジュール３００のスイッチ３４０の寄生キャパシタンスを活用することにより、部分的にまたは完全に排除することができる。

チョークインダクタ３１５も、それぞれの励起モジュールのインダクタを適切な寸法とすることにより、部分的にまたは完全に排除することができる。

チョークインダクタ３１５の排除により、例えば、スイッチオフの状態に保たれた送信電機子１２０が、連続的な電圧に設定され、これにより、電磁的汚染または損失を生成せず、また周囲環境とどのような方法でも相互作用しないことを保証することができる。

実際には、この第４の実施形態は第３の実施形態に類似しており、この第４の実施形態は、高電圧スイッチ３０５を適切なインダクタ３３５で置き換えるという点においてのみ第３の実施形態と異なる。

この方法を用いれば、それぞれの使用者デバイス１１０の負荷１１５を充電するために、以下のように、励起モジュール３００のスイッチ３４０を操作するように、装置１００の電子命令システム１７５を構成することができる。

第１の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち受信電機子１４０に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、ただ１つのスイッチ３４０のみが、高周波数において周期的にスイッチオンおよびオフとなるように操作される。

第２の下位組立体の送信電機子１２０、すなわち他の受信電機子１４１に対向する（少なくとも１つの）送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関し、ただ１つのスイッチ３４０のみが、第１の下位組立体の励起モジュール３００のスイッチ３４０に対して同調するが、逆位相で（ベクトル表記で１８０°シフトされて）高周波数において周期的にスイッチオンおよびオフとなるように操作される。

このようにして、第１の下位組立体の送信電機子１２０は、定期的な電圧波で励起されることになり、一方、第２の下位組立体の送信電機子は、同じ電圧波で、ただし周期の半分（ベクトル表記で１８０°）だけシフトされて励起されることになる。この操作により、第１の下位組立体および第２の下位組立体の送信電機子１２０間で最大電位差を常に有することが可能になり、この結果、受信電機子１４０，１４１の下流で、負荷１１５を充電するために有用なエネルギーを収集することが可能になる。ただし、スイッチ３４０の励起信号の周波数、位相、および形態を変動させることによって得られる操作による他の解決法も可能であり、受信電機子１４０，１４１の下流で負荷１１５を充電するために有用なエネルギーの収集が可能であれば、全て有効である。

同時に、送信電機子１２０の数の変更、および、スイッチ３４０の励起信号の周波数や、位相、形状の変動を適切に活用して、負荷１１５に伝送される電圧および／または電流および／または電力を制御することができる。

いずれの使用者デバイス１１０のいずれの受信電機子１４０，１４１にも対向していない送信電機子１２０に接続された励起モジュール３００に関しては、ただ１つのスイッチ３４０のみが固定的にオフの状態（常にオフ）に保たれ得る。

図１０に例示するように、それぞれの励起モジュール３００は、インダクタ３３５とスイッチ３４０との間の電気分岐部の中心ノードと、１次回路１３５の第２の導電体２０５（例では接地される）との間に接続された電気キャパシタ３４５も備え得る。

このようにして、送信装置１００を概念上変更することなく、タンク３２０キャパシタを、部分的にまたは完全に排除することもできる。

図１１は、それぞれの励起モジュール３００が、インダクタ３３５とスイッチ３４０との間の電気分岐部の中心ノードと、送信電機子１２０との間に接続されたインダクタ３５０も備えるという点においてのみ上述したものとは異なる第４の実施形態の変形例を示す。

このようにして、使用者デバイス１１０の受信電機子１４０，１４１と直列の１つまたは複数のインダクタ１５０を部分的にまたは完全に排除して、例えば使用者デバイス１１０の寸法を低減することができる。

この第４の実施形態の無効電気構成要素（送信電機子、受信電機子、および、場合によってはインダクタ）の組立体は、それぞれの励起モジュール３００のスイッチ３４０と同じ操作周波数または類似の操作周波数で共振するように微調整され得る。さらに、これらの電気構成要素を適切な寸法とすることにより、送信電機子１２０および受信電機子１４０，１４１によって結合された１次回路１３５および２次回路１４５で構成される送信装置の完成した回路は、共振回路、例えば、Ｅ級、Ｆ級、Ｅ／Ｆ級等の増幅器になぞらえることができる。

上述した全ての実施形態に共通の態様において、送信電機子１２０を操作する１次回路１３５は、ケーブル配線によって送信電機子に接続可能な専用の電子カードによって実現されていてもよい。

別の方法として、１次回路は、上述した概念的なレイアウトのうちのいずれか１つを実現可能であり、それぞれが適切な導電経路を実現するように特別に加工された、１つまたは複数の重ねられた導電層（多層）を使用して、例えば送信電機子１２０が表面に適用される下位の層上に直接、部分的にまたは完全に分散されて実現されていてもよい。

例えば、剛性のまたは可撓性の、硬いまたは柔らかい誘電性下位層を用いて、多層プリント回路が実現され得る。この場合、送信電機子は第１の導電層上に実現され、またこの場合、電子構成要素は、最終導電層上に装着および／または設計され、共通のビアによって送信電機子に接続される。

特に、このシステムは、伝達システムを構成するシート上に離散的なインダクタンスおよびキャパシタンスを直接実現することにより、これらの最小化または排除を可能とし得る。

このような解決法の例を図１２および図１３に示す。この場合、送信電機子１２０は、誘電体層５００上に適用され、その電機子自体の上方に配設されたさらなる誘電体層によって周囲環境から最終的に隔離される。導電層５０５が、誘電体層５００の下方に設けられて例えば接地され、その後にさらなる誘電体層５１０、そして最後に電圧生成器１３０に接続されたさらなる導電層５１５が続く。１次回路１３５の受動的な電気構成要素（例えばキャパシタ、インダクタ、存在する場合はレジスタ、等）が、能動的な電気構成要素（例えばトランジスタ、スイッチ）のトラックおよび部位とともに、導電層５１５上に装着され得、これらが全体に参照符号５２５によって示されている。これらは最終的に接地に、および、様々な層間のビア５２０を介して送信電機子１２０に接続される。ただし当然ながら、必要に応じて、これらのシステムを変更することなく、層の数および配置構成を修正することができる。

このようにして、薄い厚さを有し、機能性の観点から損失を生じることなく任意の形状に切断することも可能であり、局所的な損傷に対して非常に丈夫であり、比較的低コストの十分に小さな充電マットが得られる。

したがって、この充電マットは、例えば既存のテーブル表面や、家具、壁、自動車の内側、多くの他の場所に、容易に拡縮可能な技術を用いて低コストで適用されて、これをワイヤレス供給および再充電システムへと変えることができる。

本発明のさらなる態様では、例えばＯＦＥＴ（有機電界効果トランジスタ）の平坦なスクリーンの形態で従来から用いられているＴＦＴ（薄膜トランジスタ）技術により、受動的な構成要素（インダクタ、キャパシタ、任意のレジスタ等）だけではなく、１次回路の能動的な電子構成要素（例えばＭＯＳＦＥＴ、他のトランジスタまたはスイッチ）をも、薄層上に直接実現することが可能である。

ＴＦＴ技術は例えば、それぞれの送信電機子の操作のために必要な全ての構成要素が、例えばポリマー製の単一の下位層上に非常に多数で直接実現されるような薄層を作り出すために使用され得る。

これらの薄層はしたがって、図１２の多層要素に直接用いられ、主として厚さの低減、コストの改善、および、操作の単純化の観点から、品質をさらに改善することができる。

実際には、ＴＦＴ技術のおかげで、マトリクスの単一の送信電機子１２０に関連付けられるスイッチは、平坦なスクリーンの場合に行われるように、行および列のスキャンによって操作され得、制御カードの複雑さを劇的に低減する。

別の方法として、自律型制御システムをそれぞれの操作システムに装備することにより、その操作システムを自律型とすることが可能である。この自律型制御システムは、どのようなシステムまたは外部の制御カードも何ら必要とすることなく、単一の電機子の（電気的なまたはその他の）特性、例えばインピーダンス、電圧、電流、あるいは、単一の独立した電機子にシステムもしくはその一部の全体的な状態または単一の電機子が置かれることになる状態を知らせることを目的とする適切な電機子間通信プロトコルを決定するために電機子間で送信される特定の信号の測定に応じ、単一の送信電機子１２０が決められた状態（第１の電機子の操作に関するオフ、オン、第２の電機子の操作に関するオン）になるのを可能にする。通信は、送信電機子と受信電機子との間での操作信号の注入および読み取りによって行われ得る。または、受信電機子は、自身の存在を、個々の送信電機子に読み取られる操作信号によって知らせることができる。

コンピュータや、キーボード、マウス、タブレット、電話機、ｍｐ３リーダ、テレビ、ステレオセット、照明システム等のような、多くの使用者デバイス１１０のワイヤレス充電が同時に成功するように、非常に高い周波数、および、したがって送信電力に到達する可能性を有して構成されたワイヤレス電力エネルギーの送信シートを実現することが、非常に経済的であることは、留意に値する。

本発明のさらなる態様では、上記の全ての実施形態に共通して、充電デバイスの送信電機子１２０が、受信電機子１４０，１４１に対向しているかどうかを、または、これが何にももしくは異なる物体に対向していないかどうかを識別するため、電子的な監視および選択システムが、監視の予備ステップを実行するように構成され得る。

一般的には、この監視のステップは、それぞれの送信電機子１２０に所定の試験信号を供給すること、および、回路のパラメータ（例えば送信電機子１２０の別の物理的および／または電気的特性のインピーダンス）を測定することを含み得る。このパラメータの値は事前に知られており、この場合、送信電機子１２０は、受信電機子１４０，１４１に対向しているか、または、何にも対向していない。

監視および選択システムは、測定された値を監視されたパラメータの知られている値と比較し、それぞれの送信電機子１２０の特定の状態を識別することができる。

例えば、監視のステップは、それぞれの送信電機子１２０に所定の操作電気信号を供給すること、および、送信電機子１２０の電圧または回路の分岐部における電流を測定することを含み得る。監視するステップ中に、送信電機子１２０は、例えば何らかの電磁的汚染の発生源を排除するために、または、監視をより迅速に行うために、負荷１２０の充電中の作動電圧とは異なる電圧を供給され得る。

送信電機子１２０が受信電機子１４０または受信電機子１４１に対向するとき、受信電機子１４０，１４１のインピーダンスおよび（知られているパラメータである）回路の特定の微調整により、測定される電圧または電流は、送信電機子１２０が何にも対向していない場合に、または別の物体に対向している場合に生じるであろう波形とは非常に異なる所定の特徴的な波形を有することになる。

その結果、測定された波形が上記の特徴的な波形のうちの１つと一致するか否かに応じ、監視段階では、送信電機子１２０が、受信電機子１４０または受信電機子１４１にまたは異なる物体に対向しているかどうか、あるいは何にも対向していないかどうかを判定し得る。

送信電機子１２０が受信電機子に対向していると判定されたした場合、監視ステップは、これが受信電機子１４０であるか受信電機子１４１であるかを、例えば送信電機子１２０に適用された操作信号が、受信電機子１４０または受信電機子１４１の存在を通して付近の送信電機子１２０にどのような影響を与えるかを測定することによって識別することができる。

この監視ステップは、単一の診断手順で、充電デバイスの全ての送信電機子１２０に対して同時にまたは連続して実行することができる。この診断手順は、連続的におよび定期的に、または、重要な事象の発生時に実行することができる。

別の方法として、監視ステップは、連続モード、定期モードで、および／または重要な事象の発生時に、それぞれの送信電機子に対して個別に行うことができる。

上述したように、送信電機子１２０の選択および命令は、突出した量を読み取ることができ、１次回路１３５の全てのスイッチを適切に操作することができる電子制御システムによって実行され得るか、または、複数の電子制御システム（例えば電機子の各群に対して１つ、または、それぞれの電機子に対して１つまたは複数）によって実行され得る。このようにして、ケーブル配線が行われないようにし、それぞれの送信電機子１２０を自律型とし、システムを堅牢かつ極めて汎用性のある（例えば任意の形態に分割可能であり、したがって任意の表面に容易に適用可能である）ものとすることができる。

また、様々な制御システム間でデータを共有するために有用な、場合によっては受動的に反応する受信電機子を介する、通常なら独立した、送信電機子１２０間の通信システム、または、（能動的にまたは受動的に自体の存在を信号で知らせる）受信電機子と（第１の受信電機子または第２の受信電機子の近接の知らせを受ける）送信電機子間の通信システムが含まれ得る。通信のプロトコルに関係なく、例えば付近の電機子が起動中かどうかを理解する際に、電機子を同期させるため、単一の電機子を正確に起動させるため等において有用なデータを、制御システム間で交換するために、送信電機子１２０に入力される信号を活用することが可能である。または、受信電機子に接続された充電されるべきデバイス上の適切な回路によって生成された信号が活用できる。

当業者は、装置およびその変形例に対する技術的適用の性質に関し、特許請求の範囲に記載される本願発明の範囲を逸脱することなく、修正を行えることが明らかである。

Claims (8)

1. 少なくとも３つの送信電機子（１２０）の組立体と、前記送信電機子（１２０）のそれぞれを電圧生成器（１３０）に接続可能な１次回路（１３５）とを備える充電デバイス（１０５）と、
   電気負荷（１１５）と、少なくとも１対の受信電機子（１４０，１４１）と、該受信電機子（１４０，１４１）を前記電気負荷（１１５）に接続可能な２次回路（１４５）とを備え、前記１対の受信電機子が前記充電デバイス（１０５）の少なくとも１対の送信電機子（１２０）に対向可能であり、これにより、少なくとも２つの個別の電気キャパシタ（１６５，１６６）を実現する、前記充電デバイス（１０５）から分離独立した使用者デバイス（１１０）と、
   前記充電デバイス（１０５）の前記１次回路（１３５）に接続され、前記使用者デバイス（１１０）の前記受信電機子のうちの１つの受信電機子（１４０）に対向する送信電機子（１２０）の第１の下位組立体を識別するように、および、前記使用者デバイス（１１０）の前記受信電機子のうちの他の受信電機子（１４１）に対向する送信電機子（１２０）の第２の下位組立体を識別するように構成される、監視および選択を行うための電子システム（１７０）と、
   前記第１の下位組立体および前記第２の下位組立体の前記送信電機子（１２０）間において、時間の経過とともに定期的に変動可能な電圧差を適用することを、前記１次回路（１３５）に命令するように構成され、前記充電デバイス（１０５）の前記１次回路（１３５）に接続された電子命令システム（１７５）と、を備え、
   前記充電デバイス（１０５）の前記１次回路（１３５）が、
   一定の電圧差で前記電圧生成器（１３０）に電気的に接続される、第１の導電体（２００）および第２の導電体（２０５）と、
   前記第１の導電体（２００）と前記第２の導電体（２０５）との間に並列に接続されるとともに、前記送信電機子（１２０）のそれぞれに１つずつ接続された複数の励起モジュール（３００）と、を備え、
   前記複数の励起モジュール（３００）のそれぞれは、直列に接続されるとともに、前記送信電機子（１２０）のそれぞれに電気的に接続された中心ノードをその間に有するインダクタ（３３５）とスイッチ（３４０）とを備える、電力を前記電気負荷（１１５）に伝送するための装置（１００）。
2. 前記２次回路（１４５）が、前記受信電機子（１４０，１４１）と直列に接続された電気インダクタ（１５０）を備える請求項１に記載の装置（１００）。
3. 前記２次回路（１４５）が、前記受信電機子（１４０，１４１）と前記電気負荷（１１５）との間に接続された電圧整流器（１５５）を備える請求項１または請求項２に記載の装置（１００）。
4. 前記充電デバイス（１０５）の前記１次回路（１３５）が、前記電圧生成器（１３０）と前記第１の導電体（２００）との間に直列に接続されたインダクタ（３１５）を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の装置（１００）。
5. 前記充電デバイス（１０５）の前記１次回路（１３５）が、前記第１の導電体（２００）と前記第２の導電体（２０５）との間に接続されたキャパシタ（３２０）を備える請求項４に記載の装置（１００）。
6. 前記複数の励起モジュール（３００）のそれぞれが、前記中心ノードと前記送信電機子（１２０）のそれぞれとの間に接続されたインダクタ（３２５，３５０）を備える請求項１から５のいずれか１項に記載の装置（１００）。
7. 前記複数の励起モジュール（３００）のそれぞれが、前記中心ノードと前記１次回路（１３５）の前記第２の導電体（２０５）との間に接続された電気キャパシタ（３３０，３４５）を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の装置（１００）。
8. 少なくとも３つの送信電機子（１２０）の組立体と、前記送信電機子（１２０）のそれぞれを電圧生成器（１３０）に接続可能な１次回路（１３５）とを備える充電デバイス（１０５）を用意するステップと、
   電気負荷（１１５）と、少なくとも１対の受信電機子（１４０，１４１）と、該受信電機子（１４０，１４１）を前記電気負荷（１１５）に接続可能な２次回路（１４５）とを備え、前記１対の受信電機子が前記充電デバイス（１０５）の少なくとも１対の送信電機子（１２０）に対向可能であり、これにより、少なくとも２つの個別の電気キャパシタ（１６５，１６６）を実現する、前記充電デバイス（１０５）から分離独立した使用者デバイス（１１０）を用意するステップと、
   前記使用者デバイス（１１０）の前記受信電機子のうちの１つの受信電機子（１４０）に対向する送信電機子（１２０）の第１の下位組立体を識別するステップと、
   前記使用者デバイス（１１０）の前記受信電機子のうちの他の受信電機子（１４１）に対向する送信電機子（１２０）の第２の下位組立体を識別するステップと、
   前記第１の下位組立体および前記第２の下位組立体の前記送信電機子（１２０）間において、時間の経過とともに定期的に変動可能な電圧差を適用することを、前記１次回路（１３５）に命令するステップと、を含み、
   前記充電デバイス（１０５）の前記１次回路（１３５）が、
   一定の電圧差で前記電圧生成器（１３０）に電気的に接続される、第１の導電体（２００）および第２の導電体（２０５）と、
   前記第１の導電体（２００）と前記第２の導電体（２０５）との間に並列に接続されるとともに、前記送信電機子（１２０）のそれぞれに１つずつ接続された複数の励起モジュール（３００）と、を備え、
   前記複数の励起モジュール（３００）のそれぞれは、直列に接続されるとともに、前記送信電機子（１２０）のそれぞれに電気的に接続された中心ノードをその間に有するインダクタ（３３５）とスイッチ（３４０）とを備える、電力を前記電気負荷（１１５）に伝送するための方法。

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