特許 6100903 電気エネルギーハーベスティングおよび／または無線通信のための装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6100903

(24)【登録日】2017年3月3日

(45)【発行日】2017年3月22日

(54)【発明の名称】電気エネルギーハーベスティングおよび／または無線通信のための装置および方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 5/02 20060101AFI20170313BHJP

   H01Q 1/40 20060101ALI20170313BHJP

   H01Q 7/00 20060101ALI20170313BHJP

   H01Q 21/28 20060101ALI20170313BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20170313BHJP

   H01G 11/08 20130101ALI20170313BHJP

【ＦＩ】

   H04B5/02

   H01Q1/40

   H01Q7/00

   H01Q21/28

   H02J7/02 A

   H01G11/08

【請求項の数】23

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-527029(P2015-527029)

(86)(22)【出願日】2012年8月15日

(65)【公表番号】特表2015-534738(P2015-534738A)

(43)【公表日】2015年12月3日

(86)【国際出願番号】IB2012054161

(87)【国際公開番号】WO2014027220

(87)【国際公開日】20140220

【審査請求日】2015年3月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】315002955

【氏名又は名称】ノキア テクノロジーズ オーユー

(74)【代理人】

【識別番号】100127188

【弁理士】

【氏名又は名称】川守田 光紀

(72)【発明者】

【氏名】ロウヴァラ マルック アンッティ キュオスティ

(72)【発明者】

【氏名】ラウネル タパニ ヴォン

(72)【発明者】

【氏名】ルーッコネン オッリ ユハニ

【審査官】 前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１５５６３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／０１３９９８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ５／０２

Ｈ０１Ｇ １１／０８

Ｈ０１Ｑ １／４０

Ｈ０１Ｑ ７／００

Ｈ０１Ｑ ２１／２８

Ｈ０２Ｊ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の表面および第２の表面を有し、前記第１の表面が前記第２の表面に対向する電気二重層キャパシタと；
前記第１の表面に隣接して配置された第１の導体であって、少なくとも無線通信用に構成されたアンテナとして動作し、前記電気二重層キャパシタのための電流コレクタとして機能するように構成されており、第１の動作周波数帯域において共振するための第１の電気的長さを有する、前記第１の導体と；
前記第２の表面に隣接して配置された第２の導体であって、アンテナとして動作し、前記電気二重層キャパシタのための電流コレクタとして機能するように構成されている、前記第２の導体と
を備え、前記第１の動作周波数帯域は、アンテナ・リターンロスが動作閾値より少ない周波数範囲である、装置。

【請求項2】

前記第１の動作周波数帯域は、近距離無線通信（ＮＦＣ）周波数帯域、Ｑｉ周波数帯域、または遠方界周波数帯域を含む、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記第１の導体および前記第２の導体は、少なくとも１ターンを有するコイルである、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

前記装置は、前記第１の導体を含む第１のフレキシブル・プリント回路、および前記第２の導体を含む第２のフレキシブル・プリント回路をさらに備え、前記電気二重層キャパシタは、前記第１のフレキシブル・プリント回路と、前記第２のフレキシブル・プリント回路との間に挟み込まれる、先行する請求項のいずれかに記載の装置。

【請求項5】

前記第１の導体へ信号を供給し、かつ／または前記第１の導体から信号を受信するように構成された無線周波数回路をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の装置。

【請求項6】

前記第１の導体および前記第２の導体を通じて前記電気二重層キャパシタを充電するように構成された充電回路をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の装置。

【請求項7】

前記第２の導体は、第２の動作周波数帯域において共振するための第２の電気的長さを有し、前記第２の動作周波数帯域は、アンテナ・リターンロスが動作閾値より少ない周波数範囲である、先行する請求項のいずれかに記載の装置。

【請求項8】

前記第１の動作周波数帯域および前記第２の動作周波数帯域は、周波数が少なくとも部分的に重なる、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

前記第１の動作周波数帯域および前記第２の動作周波数帯域は、周波数が重ならない、請求項７に記載の装置。

【請求項10】

前記第２の導体へ信号を供給し、かつ／または前記第２の導体から信号を受信するように構成された無線周波数回路をさらに備える、請求項７から９のいずれかに記載の装置。

【請求項11】

先行する請求項のいずれかに記載の装置を備える、携帯用電子デバイス。

【請求項12】

前記携帯用電子デバイスは、フレキシブルである、請求項１０に記載の携帯用電子デバイス。

【請求項13】

請求項１から１０のいずれかに記載の装置を備えるモジュール。

【請求項14】

第１の表面および第２の表面を有し、前記第１の表面が前記第２の表面に対向する電気二重層キャパシタを設けることと；
前記第１の表面に隣接して配置された第１の導体であって、少なくとも無線通信用に構成されたアンテナとして動作し、前記電気二重層キャパシタのための電流コレクタとして機能するように構成されており、第１の動作周波数帯域において共振するための第１の電気的長さを有する、前記第１の導体を設けることと；
前記第２の表面に隣接して配置された第２の導体であって、アンテナとして動作し、前記電気二重層キャパシタのための電流コレクタとして機能するように構成されている、前記第２の導体を設けることと
を含み、前記第１の動作周波数帯域は、アンテナ・リターンロスが動作閾値より少ない周波数範囲である、方法。

【請求項15】

前記第１の動作周波数帯域は、近距離無線通信（ＮＦＣ）周波数帯域、Ｑｉ周波数帯域、または遠方界周波数帯域を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記第１の導体および前記第２の導体は、少なくとも１ターンを有するコイルである、請求項１４または１５に記載の方法。

【請求項17】

前記方法は、前記第１の導体を含む第１のフレキシブル・プリント回路を設けることと、前記第２の導体を含む第２のフレキシブル・プリント回路を設けることとをさらに含み、前記電気二重層キャパシタは、前記第１のフレキシブル・プリント回路と、前記第２のフレキシブル・プリント回路との間に挟み込まれる、請求項１４から１６のいずれかに記載の方法。

【請求項18】

前記第１の導体へ信号を供給し、かつ／または前記第１の導体から信号を受信するように構成された無線周波数回路を設けることをさらに含む、請求項１４から１７のいずれかに記載の方法。

【請求項19】

前記第１の導体および前記第２の導体を通じて前記電気二重層キャパシタを充電するように構成された充電回路を設けることをさらに含む、請求項１４から１８のいずれかに記載の方法。

【請求項20】

前記第２の導体は、第２の動作周波数帯域において共振するための第２の電気的長さを有し、前記第２の動作周波数帯域は、アンテナ・リターンロスが動作閾値より少ない周波数範囲である、請求項１４から１９のいずれかに記載の方法。

【請求項21】

前記第１の動作周波数帯域および前記第２の動作周波数帯域は、周波数が少なくとも部分的に重なる、請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

前記第１の動作周波数帯域および前記第２の動作周波数帯域は、周波数が重ならない、請求項２０に記載の方法。

【請求項23】

前記第２の導体へ信号を供給し、かつ／または前記第２の導体から信号を受信するように構成された無線周波数回路を設けることをさらに含む、請求項２０から２２のいずれかに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の諸実施形態は、電気エネルギーハーベスティングおよび／または無線通信のための装置および方法に関する。特に、それらの実施形態は、携帯用電子デバイスにおける装置に関する。

【背景】

【0002】

携帯用電子デバイスのような装置は、通常、無線通信のための１つ以上のアンテナ、および装置に電気エネルギーを供給するための電気エネルギー貯蔵デバイス（例えば、リチウムイオン電池）を含む。１つ以上のアンテナのデータ転送速度および範囲は、電気エネルギー貯蔵デバイスから利用できる電気エネルギーによって制約されることがある。例えば、１つ以上のアンテナが近距離無線通信（ＮＦＣ：ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）用である場合、データ速度および読み取り距離は、利用できる電気エネルギーに起因して相対的に制限されることがある。

【0003】

それゆえに、代わりとなる装置を提供することが望ましいであろう。

【摘要】

【0004】

本発明の様々な、必ずしもすべてではない諸実施形態によれば、装置が提供され、本装置は、第１の表面および第２の表面を有し、第１の表面が第２の表面に対向する電気二重層キャパシタと；第１の表面に隣接して配置された第１の導体であって、電気二重層キャパシタのための電流コレクタとして機能するように構成されており、第１の動作周波数帯域において共振するための第１の電気的長さを有する、第１の導体と；第２の表面に隣接して配置された第２の導体であって、電気二重層キャパシタのための電流コレクタとして機能するように構成されている、第２の導体とを備える。

【0005】

第１の動作周波数帯域は、近距離無線通信（ＮＦＣ：ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）周波数帯域、Ｑｉ周波数帯域、または遠方界周波数帯域を含んでもよい。

【0006】

第１の導体および第２の導体は、少なくとも１ターンを有するコイルであってもよい。

【0007】

本装置は、第１の導体を含む第１のフレキシブル・プリント回路、および第２の導体を含む第２のフレキシブル・プリント回路をさらに備えてもよく、電気二重層キャパシタは、第１のフレキシブル・プリント回路と、第２のフレキシブル・プリント回路との間に挟み込まれる。

【0008】

本装置は、第１の導体へ信号を供給し、かつ／または第１の導体から信号を受信するように構成された無線周波数回路をさらに備えてもよい。

【0009】

本装置は、第１の導体および第２の導体を通じて電気二重層キャパシタを充電するように構成された充電回路をさらに備えてもよい。

【0010】

第２の導体は、第２の動作周波数帯域において共振するための第２の電気的長さを有してもよい。

【0011】

第１の動作周波数帯域および第２の動作周波数帯域は、周波数が少なくとも部分的に重なってもよい。

【0012】

第１の動作周波数帯域および第２の動作周波数帯域は、周波数が重ならなくてもよい。

【0013】

本装置は、第２の導体へ信号を供給し、かつ／または第２の導体から信号を受信するように構成された無線周波数回路をさらに備えてもよい。

【0014】

本発明の様々な、必ずしもすべてではない諸実施形態によれば、前段落のいずれかに記載されるような装置を備える携帯用電子デバイスが提供される。

【0015】

携帯用電子デバイスは、フレキシブルとすることができる。

【0016】

本発明の様々な、必ずしもすべてではない諸実施形態によれば、前段落のいずれかに記載されるような装置を備えるモジュールが提供される。

【0017】

本発明の様々な、必ずしもすべてではない諸実施形態によれば、方法が提供され、本方法は、第１の表面および第２の表面を有し、第１の表面が第２の表面に対向する電気二重層キャパシタを設けることと；第１の表面に隣接して配置された第１の導体であって、電気二重層キャパシタのための電流コレクタとして機能するように構成されており、第１の動作周波数帯域において共振するための第１の電気的長さを有する、第１の導体を設けることと；第２の表面に隣接して配置された第２の導体であって、電気二重層キャパシタのための電流コレクタとして機能するように構成されている、第２の導体を設けることとを含む。

【0018】

第１の動作周波数帯域は、近距離無線通信（ＮＦＣ）周波数帯域、Ｑｉ周波数帯域、または遠方界周波数帯域を含んでもよい。

【0019】

第１の導体および第２の導体は、少なくとも１ターンを有するコイルであってもよい。

【0020】

本方法は、第１の導体を含む第１のフレキシブル・プリント回路を設けることと、第２の導体を含む第２のフレキシブル・プリント回路を設けることとをさらに含んでもよく、電気二重層キャパシタは、第１のフレキシブル・プリント回路と、第２のフレキシブル・プリント回路との間に挟み込まれる。

【0021】

本方法は、第１の導体へ信号を供給し、かつ／または第１の導体から信号を受信するように構成された無線周波数回路を設けることをさらに含んでもよい。

【0022】

本方法は、第１の導体および第２の導体を通じて電気二重層キャパシタを充電するように構成された充電回路を設けることをさらに含んでもよい。

【0023】

第２の導体は、第２の動作周波数帯域において共振するための第２の電気的長さを有してもよい。

【0024】

第１の動作周波数帯域および第２の動作周波数帯域は、周波数が少なくとも部分的に重なってもよい。

【0025】

第１の動作周波数帯域および第２の動作周波数帯域は、周波数が重ならなくてもよい。

【0026】

本方法は、第２の導体へ信号を供給し、かつ／または第２の導体から信号を受信するように構成された無線周波数回路を設けることをさらに含んでもよい。

【0027】

本発明の実施形態の様々な例をさらによく理解するために、単に例を示すものとして添付図面が参照される。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の様々な実施形態による携帯用電子デバイスの概略図を示す。

【図2】本発明の様々な実施形態による装置の断面図を示す。

【図3A】本発明の様々な実施形態による装置の第１の導体の平面図を示す。

【図3B】本発明の様々な実施形態による装置の第２の導体の平面図を示す。

【図4】図３Ａおよび３Ｂに示される第１および第２の導体を含む装置の斜視図を示す。

【図5】本発明の様々な実施形態による方法のフロー図を示す。

【詳細説明】

【0029】

以下の記載において、表現「接続する（ｃｏｎｎｅｃｔ）」および「結合する（ｃｏｕｐｌｅ）」ならびにそれらの派生語は、動作可能なように接続または結合されることを意味する。当然のことながら、介在する構成要素は（介在する構成要素が何もない場合も含め）任意の数または組み合わせで存在できる。さらに、当然のことながら、接続または結合は、物理的ガルバーニ接続および／または電磁接続であってもよい。

【0030】

さらに詳しくは、図１は、携帯用電子デバイス（例えば、移動セルラ電話、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末またはハンドヘルドコンピュータ）、据え置き型電子デバイス（例えば、パーソナルコンピュータまたはセルラネットワーク用基地局）またはかかるデバイスのためのモジュールなどのいずれかの装置であってもよい電子デバイス１０を示す。本明細書では、「モジュール」は、末端製造業者またはユーザによって追加されるであろういくつかのパーツまたは構成要素を除くユニットまたは装置を指す。電子デバイス１０は、フレキシブルとすることができ（すなわち、ユーザの手で曲げやすく）、それゆえに通常の電子デバイスより低いヤング率を有する。

【0031】

電子デバイス１０は、コントローラ１２、他の回路１４、装置１６、無線周波数回路１８および充電回路２０を含む。電子デバイス１０は、装置１６と、無線周波数回路１８との間に１つ以上の整合回路を任意に含んでもよい。

【0032】

コントローラ１２の実装は、ハードウェアのみ（例えば、回路、プロセッサなど）におけるものとすることができ、ファームウェアのみを含んだソフトウェアにおけるいくらかの態様を有するか、あるいは、ハードウェアおよび（ファームウェアを含んだ）ソフトウェアの組み合わせとすることができる。

【0033】

コントローラ１２は、ハードウェア機能を有効にする命令を用いて実装されてもよい。コントローラ１２は、例えば、汎用または専用プロセッサ２２により実行されるようにコンピュータ可読記憶媒体２４（ディスク、メモリなど）に記憶されうる実行可能なコンピュータプログラム命令を、かかるプロセッサ２２において用いることによって実装されてもよい。

【0034】

プロセッサ２２は、メモリ２４から読み出し、かつメモリ２４へ書き込むように構成される。プロセッサ２２は、データおよび／またはコマンドが通過してプロセッサ２２により出力される出力インターフェース、および、データおよび／またはコマンドが通過してプロセッサ２２へ入力される入力インターフェースも備えてもよい。

【0035】

メモリ２４は、プロセッサ２２にロードされたときに電子デバイス１０の動作を制御するコンピュータプログラム命令を備えるコンピュータプログラム２６を記憶する。コンピュータプログラム命令２６は、以下の段落に記載される方法を電子デバイス１０が行うことを可能にするロジックおよびルーチンを提供する。プロセッサ２２は、メモリ２４を読み取ることによりコンピュータプログラム２６をロードして実行することが可能である。

【0036】

コンピュータプログラム２６は、任意の適切な配信メカニズム２８を通じて電子デバイス１０に到達してもよい。配信メカニズム２８は、例えば、非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体、コンピュータプログラム製品、メモリデバイス、記録媒体、例えば、コンパクトディスク・リードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ：ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ）、コンピュータプログラム２６を有形に具現した製造品であってもよい。配信メカニズム２８は、コンピュータプログラム２６を確実に転送するように構成された信号であってもよい。電子デバイス１０は、コンピュータプログラム２６をコンピュータデータ信号として伝搬または送信してもよい。

【0037】

メモリ２４は、単一の構成要素として示されるが、１つ以上の個別の構成要素として実装されてもよく、そのいくつかまたはすべてが、一体型／リムーバブルであってもよく、および／または永久／半永久／動的／キャッシュ記憶装置を提供してもよい。

【0038】

「コンピュータ可読記憶媒体」、「コンピュータプログラム製品」、「有形に具現されたコンピュータプログラム」など、または「コントローラ」、「コンピュータ」、「プロセッサ」などへの言及は、種々のアーキテクチャ、例えば、シングル／マルチプロセッサ・アーキテクチャおよび逐次（Ｖｏｎ Ｎｅｕｍａｎｎ）／並列アーキテクチャを有するコンピュータだけでなく、専用回路、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、特定用途向け回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ）、信号処理デバイスおよび他の処理回路も包含すると理解すべきである。コンピュータプログラム、命令、コードなどへの言及は、プログラマブル・プロセッサのためのソフトウェア、またはファームウェアを包含すると理解すべきであり、ファームウェアとは、例えば、プロセッサのための命令であるか、固定機能デバイス、ゲートアレイもしくはプログラマブル論理デバイスなどの構成設定であるかを問わない、ハードウェアデバイスのプログラマブル・コンテンツなどである。

【0039】

本出願では、用語「回路」は、次のすべてを指す：
（ａ）ハードウェアのみの回路実装（例えば、アナログおよび／またはデジタル回路のみでの実装）、ならびに
（ｂ）回路およびソフトウェア（および／またはファームウェア）の組み合わせ、例えば（場合に応じて）、（ｉ）プロセッサ（単数または複数）の組み合わせ、もしくは（ｉｉ）プロセッサ（単数または複数）／ ソフトウェアの複数部分（携帯電話またはサーバのような装置に様々な機能を行わせるために一緒に作動するデジタル信号プロセッサ（単数または複数）、ソフトウェアおよびメモリ（単数または複数）を含む）、ならびに
（ｃ）ソフトウェアまたはファームウェアが物理的に存在しないとしても、動作のためにはソフトウェアまたはファームウェアを必要とする回路、例えば、マイクロプロセッサ（単数または複数）もしくはマイクロプロセッサ（単数または複数）の部分。

【0040】

「回路」のこの定義は、任意の請求項を含めて、本出願におけるこの用語のすべての使用に適用される。さらなる例として、本出願では、用語「回路」は、単なるプロセッサ（または複数のプロセッサ）またはプロセッサの部分、およびその（またはそれらの）付随するソフトウェアおよび／またはファームウェアの実装も包含することになろう。用語「回路」は、例えば、特定の請求項の要素に当てはまる場合、携帯電話のためのベースバンド集積回路もしくはアプリケーション・プロセッサ集積回路、またはサーバ、セルラネットワークデバイスもしくは他のネットワークデバイスにおける同様の集積回路も包含することになろう。

【0041】

他の回路１４は、電子デバイス１０の他の電子部品を含む。例えば、他の回路１４は、（タッチスクリーン表示および／または１つ以上のボタンのような）ユーザ入力デバイス、オーディオ入力デバイス（例えば、マイクロフォン）、オーディオ出力デバイス（例えば、スピーカ）、および電気エネルギー貯蔵デバイス（例えば、リチウムイオン電池）を含んでもよい。コントローラ１２は、他の回路１４を制御し、また、他の回路１４から信号を受信するように構成される。

【0042】

装置１６は、電気二重層キャパシタ３０、第１の導体３２および第２の導体３４を含む。（スーパーキャパシタ、スーパーコンデンサ、電気化学二重層キャパシタ、およびウルトラキャパシタとも呼ばれる）電気二重層キャパシタ３０は、電気エネルギーを貯蔵するように構成され、電気二重層キャパシタ３０の構造は、以下の段落において図２を参照してさらに詳細に記載される。

【0043】

第１の導体３２および／または第２の導体３４は、任意の適切な導電材料を含んでもよく、例えば、銅を含んでもよい。第１の導体３２および第２の導体３４は、任意の適切な形状を有してもよく、例えば、らせん形状または矩形形状を有してもよい。第１の導体３２および第２の導体３４は、平面で見たときに共通エリアを共有する。第１の導体３２および第２の導体３４は、平面状または非平面状であってもよい。

【0044】

当然のことながら、いくつかの実施形態において、第１の導体３２および第２の導体３４は、（例えば、第１および第２の導体３２、３４が正方形または矩形形状を有する場合）１つ以上のターンを必要としないこともある。これらの実施形態では、自己／相互インダクタンスは、比較的短い（すなわち、ターンを有するコイルより短い）導体長に対して実現されうる。

【0045】

第１の導体３２および／または第２の導体３４は、第１の導体３２および／または第２の導体３４を動作周波数帯域において共振させる電気的長さを有する。第１の導体３２および／または第２の導体３４の電気的長さは、第１の導体３２および／または第２の導体３４を共振するように調整する付加的な整合回路を含んでもよい。言い換えれば、第１の導体３２および／または第２の導体３４は、所望の動作周波数帯域において非共振であるかもしれないが、導体上または導体へのフィードバックに１つ以上の付加的なインダクタ（単数または複数）および／またはキャパシタ（単数または複数）を有することにより、所望の動作周波数帯域において強制的に共振する。電気二重層キャパシタ３０は、第１の導体３２と、第２の導体３４との間に配置され、第１および第２の導体３２、３４は、電気二重層キャパシタ３０のための電流コレクタとして機能するように構成される。

【0046】

無線回路１８は、装置１６と、コントローラ１２との間に接続され、受信機および／または送信機および／またはトランシーバを含んでもよい。装置１６および無線回路１８は、１つ以上の動作周波数帯域において動作するように構成される。例えば、動作周波数帯域は、（以下には限定されないが）ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ：Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）７００（米国）（６９８．０〜７１６．０ＭＨｚ，７２８．０〜７４６．０ＭＨｚ）、ＬＴＥ１５００（日本）（１４２７．９〜１４５２．９ ＭＨｚ，１４７５．９〜１５００．９ＭＨｚ）、ＬＴＥ２６００（欧州）（２５００〜２５７０ＭＨｚ，２６２０〜２６９０ＭＨｚ）、振幅変調（ＡＭ：ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）無線（０．５３５〜１．７０５ＭＨｚ）；周波数変調（ＦＭ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）無線（７６〜１０８ＭＨｚ）；Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（２４００〜２４８３．５ＭＨｚ）；ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）（２４００〜２４８３．５ＭＨｚ）；高性能ローカルエリアネットワーク（ＨＬＡＮ：ｈｉｐｅｒ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）（５１５０〜５８５０ＭＨｚ）；全地球測位システム（ＧＰＳ：ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）（１５７０．４２〜１５８０．４２ＭＨｚ）；米国移動体通信用グローバル・システム（ＵＳ−ＧＳＭ：ＵＳ−Ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）８５０（８２４−８９４ＭＨｚ）および１９００（１８５０〜１９９０ＭＨｚ）；欧州移動体通信用グローバル・システム（ＥＧＳＭ：Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｇｌｏｂａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）９００（８８０〜９６０ＭＨｚ）および１８００（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）；欧州広帯域符号分割多重接続（ＥＵ−ＷＣＤＭＡ：Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｗｉｄｅｂａｎｄ ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）９００（８８０〜９６０ＭＨｚ）；パーソナル通信ネットワーク（ＰＣＮ：ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｎｅｔｗｏｒｋ／ＤＣＳ）１８００（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）；米国広帯域符号分割多重接続（ＵＳ−ＷＣＤＭＡ）１７００（送信：１７１０〜１７５５ＭＨｚ，受信：２１１０〜２１５５ＭＨｚ）および１９００（１８５０〜１９９０ＭＨｚ）； 広帯域符号分割多重接続（ＷＣＤＭＡ）２１００（送信：１９２０〜１９８０ＭＨｚ，受信：２１１０〜２１８０ＭＨｚ）；パーソナル通信サービス（ＰＣＳ：ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｅｒｖｉｃｅ）１９００（１８５０〜１９９０ＭＨｚ）；時分割同期符号分割多重接続（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ：ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）（１９００ＭＨｚ〜１９２０ＭＨｚ，２０１０ＭＨｚ〜２０２５ＭＨｚ）；超広帯域（ＵＷＢ：ｕｌｔｒａ ｗｉｄｅｂａｎｄ）低域側（３１００〜４９００ＭＨｚ）；ＵＷＢ高域側（６０００〜１０６００ＭＨｚ）；デジタル・ビデオ・ブロードキャスト−ハンドヘルド（ＤＶＢ−Ｈ：ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−ｈａｎｄｈｅｌｄ）（４７０〜７０２ＭＨｚ）；ＤＶＢ−Ｈ米国（１６７０〜１６７５ＭＨｚ）； デジタル・ラジオ・モンディエール（ＤＲＭ：ｄｉｇｉｔａｌ ｒａｄｉｏ ｍｏｎｄｉａｌｅ）（０．１５〜３０ＭＨｚ）；ワールドワイド・インターオペラビリティ・フォー・マイクロ ウェーブ・アクセス（ＷｉＭａｘ：Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｃｃｅｓｓ）（２３００〜２４００ＭＨｚ，２３０５〜２３６０ＭＨｚ，２４９６〜２６９０ＭＨｚ，３３００〜３４００ＭＨｚ，３４００〜３８００ＭＨｚ，５２５０〜５８７５ＭＨｚ）；デジタルオーディオ放送（ＤＡＢ：ｄｉｇｉｔａｌ ａｕｄｉｏ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）（１７４．９２８〜２３９．２ＭＨｚ，１４５２．９６〜１４９０．６２ＭＨｚ）；無線自動識別低周波（ＲＦＩＤ ＬＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（０．１２５〜０．１３４ＭＨｚ）；無線自動識別高周波（ＲＦＩＤ ＨＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（１３．５６ＭＨｚ）；無線自動識別超高周波（ＲＦＩＤ ＵＨＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（４３３ＭＨｚ，８６５〜９５６ＭＨｚ，２４５０ＭＨｚ）；ワイヤレス充電に関するワイヤレスパワーコンソーシアム規格Ｑｉ（１００ｋＨｚ）を含むことができる。

【0047】

アンテナが効率的に動作しうる周波数帯域は、アンテナ・リターンロスが動作閾値より少ない周波数範囲である。例えば、効率的な動作は、装置のリターンロスが−４ｄＢまたは−６ｄＢより良好な（すなわち、より少ない）ときに生じうる。

【0048】

充電回路２０は、装置１６と、コントローラ１２との間に接続される。充電回路２０は、電気二重層キャパシタ３０を充電するために、（例えば）電気エネルギー貯蔵デバイス１４から電気エネルギーを受け取って、電気二重層キャパシタ３０に電気エネルギーを供給するように構成される。充電回路２０は、また、電気二重層キャパシタ３０から電気エネルギーを受け取って、電子デバイス１０の１つ以上の電子部品に電気エネルギーを供給するように構成される。

【0049】

いくつかの実施形態において、無線周波数回路１８は、装置１６に接続されず、その代わりに装置１６とは分離した１つ以上のアンテナに接続される。これらの実施形態において、装置１６は、エネルギーハーベスティングのためにのみ用いられ、１つ以上の他のアンテナが装置１６とは異なる周波数帯域において動作する。

【0050】

図２は、本発明の様々な実施形態による装置１６の概略断面図を示す。装置１６は、電気二重層キャパシタ３０、第１のフレキシブル・プリント回路（ＦＰＣ：ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）３６および第２のフレキシブル・プリント回路（ＦＰＣ）３８を含む。電気二重層キャパシタ３０は、第１の表面４０および第２の対向表面４２を有し、第１のフレキシブル・プリント回路３６は、第１の表面４０に隣接して配置され、第２のフレキシブル・プリント回路３８は、第２の表面４２に隣接して配置される。結果として、電気二重層キャパシタ３０は、第１のフレキシブル・プリント回路３６と、第２のフレキシブル・プリント回路３８との間に挟み込まれる。

【0051】

電気二重層キャパシタ３０は、第１の活性炭層４４、電解質層４６をもつセパレータおよび第２の活性炭層４８を含む。電解質層４６をもつセパレータは、第１の活性炭層４４と、第２の活性炭層４８との間に挟み込まれる。

【0052】

第１のフレキシブル・プリント回路３６は、（ラミネート順に）第１のカバー層５０、第１の導体３２、コア層５２、導電層５４および第２のカバー層５６を含む。第１のカバー層５０は、第１の活性炭層４４に隣接して配置され、第２のカバー層５６は、例えば、表面実装技術を用いて回路５８を第２のカバー層５６上に受けるように配設される。第１のフレキシブル・プリント回路３６は、第１の活性炭層４４および第１の導体３２を接続する第１のカバー層５０内に配置されたカーボン・コネクタ６０、第１の導体３２および導電層５４を接続するための第１の導電コネクタ６２、ならびに導電層５４を回路５８と接続するための第２の導電コネクタ６４をさらに含む。回路５８は、充電回路２０に接続され、さらに無線周波数回路１８にも接続されてもよい。

【0053】

第２のフレキシブル・プリント回路３８は、（ラミネート順に）第１のカバー層６６、第２の導体３４、コア層６８、導電層７０および第２のカバー層７２を含む。第１のカバー層６６は、第２の活性炭層４８に隣接して配置され、第２のカバー層７２は、例えば、表面実装技術を用いて回路５８を第２のカバー層７２上に受けるように配設される。第２のフレキシブル・プリント回路３８は、第２の活性炭層４８および第２の導体３４を接続する第１のカバー層６６内に配置されたカーボン・コネクタ７４、第２の導体３４および導電層７０を接続するための第１の導電コネクタ７６、ならびに導電層７０を回路５８と接続するための第２の導電コネクタ７８をさらに含む。回路５８は、充電回路２０に接続され、さらに無線周波数回路１８にも接続されてもよい。

【0054】

第１の導体３２および第２の導体３４は、それぞれカーボン・コネクタ６０および７４を通じて第１および第２の活性炭層４４、４８に結合されるので、電気二重層キャパシタ３０の電流コレクタとして機能する。加えて、第１の導体３２および／または第２の導体３４は、（第１の導体３２および／または第２の導体３４を共振するように調整する整合回路を含みうる）１つ以上の動作周波数帯域において共振することが可能な電気的長さを有するので、第１の導体３２および／または第２の導体３４は、アンテナとして動作することができ、動作周波数帯域における無線通信を可能にする。

【0055】

いくつかの実施形態において、第１および第２の導体３２、３４のうちの一方は、給電点を介して無線周波数回路１８に結合されてもよく（すなわち、この導体は、被駆動アンテナであり）、第１および第２の導体３２、３４のうちの他方の導体は、第１および第２の導体３２、３４のうちの他方の導体へ／から電磁的に結合されるが、他方の導体の少なくとも一端は、接地面にさらに結合される（すなわち、他方の導体は、寄生アンテナである）。他の実施形態では、第１および第２の導体３２、３４は、いずれも給電点を介して無線周波数回路１８に結合されてもよい（すなわち、両方の導体３２、３４が被駆動アンテナである）。他の実施形態では、第１および第２の導体３２、３４の少なくとも１方は、１つ以上の給電点を介して無線周波数回路１８に結合されるのに加えて、接地面にも結合されてもよい。

【0056】

電気二重層キャパシタ３０はイオン輸送によって充放電し、一方でアンテナは電流（電子流）の共振によって機能するため、電気二重層キャパシタ３０に関する動作周波数領域は、アンテナの周波数領域とは異なるので、第１の導体３２および第２の導体３４は、アンテナとして、および電気二重層キャパシタ３０のための電流コレクタとして同時に機能することが可能である。

【0057】

電気二重層キャパシタ３０の共振周波数領域は、第１および第２の導体３２、３４の無線周波数領域における共振周波数領域とは異なるので、第１の導体３２および第２の導体３４間の電気二重層キャパシタ３０の位置調節によって、第１および第２の導体３２、３４間の容量性結合が低減される。結果として、電気二重層キャパシタ３０は、第１および第２の導体３２、３４間の高周波結合素子としてではなく、電気エネルギー貯蔵部として機能することができる。これは、有利なことに、第１および第２の導体３２、３４を互いに比較的接近して（例えば、５０マイクロメートル離して）配置することを可能にしうる。

【0058】

本発明の様々な実施形態は、無線データ速度および通信距離を改善すべく電気エネルギーを供給するための電気二重層キャパシタ３０を、電子デバイス１０が含むという利点を提供する。加えて、電気二重層キャパシタ３０は、電子デバイス１０の外部の付加的な回路（例えば、センサ）に電気エネルギーを供給するように構成されてもよい。結果として、電気二重層キャパシタ３０は、複数のデバイスのシステム電源として機能することができる。そのうえ、電気二重層キャパシタ３０は、第１および第２の導体３２、３４間に挟み込まれるので、電気二重層キャパシタ３０が占める体積を比較的小さくすることができ、それゆえに電子デバイス１０のサイズを著しく増加させることがない。

【0059】

加えて、装置１６は、比較的薄く、フレキシブルであり、それゆえにフレキシブルな携帯用電子デバイスに用いるのに適している。第１および第２の導体３２、３４は、フレキシブル・プリント回路内に形成されるので、装置１６は、製造が比較的容易であり（例えば、半田付けを必要としない場合もあり）、電子デバイス１０の他の構成要素と同じ製造プロセス（すなわち、ラミネート加工、エッチングおよび印刷プロセス）を用いて形成されることもできる。装置１６は、個別の構成要素の一体化を必要とすることなくエネルギーを貯蔵することが可能であり、装置１６の構成要素を、非常に薄い構造で同時に印刷またはラミネートすることができる。

【0060】

そのうえ、第１および第２の導体３２、３４は、無線周波数または誘導エネルギーの収集と、データビットの無線転送との両方に、有利に用いられてもよい。電気エネルギーは、すぐ近くにあることも遠くに離れていることもあるリーダもしくはアンテナから転送でき、転送されるエネルギーは、受信されるエネルギーレベルに関連する。アンテナは、エネルギー転送情報に用いるデータもしくは信号も、または単に何かデータを送信するためのデータもしくは信号も、いずれも同じアンテナ（例えば、スパイラルＮＦＣのような素子）で転送できる。このデータは、電力信号に埋め込むか、または電力（エネルギー）を送るバーストとバーストとの間に送ることができる。スーパーキャパシタ素子３０を内部に有する装置１６は、エネルギーを受け取り、それを自ら貯蔵して、周りのインフラストラクチャと通信することができる。装置１６は、あるデバイスから収集されたエネルギーを貯蔵でき、その同じデバイスと通信することもできる完全なタグまたは民生用電子機器コンセプトであってもよい。装置１６は、結果として小型化および二重機能性を提供することができる。

【0061】

図３Ａは、本発明の様々な実施形態による装置１６の第１の導体３２の平面図を示す。第１の導体３２は、第１の端部８０および第２の端部８２を有し、１ターンを有するらせん形状を画定する。第１の端部８０および第２の端部８２は、無線周波数回路１８に結合される。加えて、第１の端部８０および第２の端部８２は、充電回路２０に結合される（すなわち、端部８０、８２は、図４に示されるように充電回路２０に接続され、無線周波数回路１８にも並列に接続される）。第１の導体３２は、第１の電気的長さを有し、無線自動識別高周波（ＲＦＩＤ ＨＦ）の動作周波数帯域において共振する。当然のことながら、第１の電気的長さは、第１の導体３２の物理長に加えて、インダクタのような１つ以上の無効成分を含んでもよい。

【0062】

図３Ｂは、本発明の様々な実施形態による装置１６の第２の導体３４の平面図を示す。第２の導体３４は、第１の端部８４および第２の端部８６を有し、３ターンを有するらせん形状を画定する。（図４に示されるように）第１の端部８４および第２の端部８６は、充電回路２０に結合される。第２の導体３４は、第１の導体３２へ／から電磁的に結合されてもよく、一方で第２の導体３４の少なくとも一端は、接地面に結合される（すなわち、第２の導体３４は、第１の導体３２に寄生的に結合する）。第２の導体３４は、第２の電気的長さを有し、無線自動識別高周波（ＲＦＩＤ ＨＦ）（１３．５６ＭＨｚ）の動作周波数帯域において共振する。当然のことながら、第２の電気的長さは、第２の導体３４の物理長に加えて、１つ以上の無効成分を含んでもよい。

【0063】

第１の導体３２および／または第２の導体３４は、ＲＦＩＤ結合素子として用いられてもよく、エネルギーを電磁気的に取り込むために用いられてもよい。第１および第２の導体３２、３４は、両方の導体が同じ動作周波数帯域（例えば、ＲＦＩＤ ＨＦ １３．５６ＭＨｚまたはＱｉ １００ｋＨｚ）で動作するように構成された近距離無線通信のための装置１６のエネルギーハーベスティング能力を向上させうる。図３Ａおよび３Ｂに示されるような第１の導体３２および第２の導体３４が装置１６において一緒に用いられる場合、これらの導体は、第２の導体３４の内側ターンが第１の導体３２と少なくとも部分的に重なるように配置される。

【0064】

当然のことながら、第１の導体３２および第２の導体３４は、いくらかの固有および相互インダクタンスを有する導体である。例えば、第２の導体３４は、前段落に記載されるように機能するために十分な固有インダクタンスを有し、第１および第２の導体３２、３４の間には、これらの導体が前段落に記載されるように機能することを可能にするために十分な相互インダクタンスが存在する。

【0065】

図４は、図３Ａおよび３Ｂに示される第１および第２の導体３２、３４を含む装置の斜視図を示す。図２に示される装置と同様に、電解質層４６は、第１および第２の導体３２、３４の間に挟み込まれる。充電回路２０のＤＣ出力は、負荷回路または電気二重層キャパシタ３０としてもよい。

【0066】

いくつかの例では、装置１６は、Ｑｉ（１００ｋＨｚ）充電システムを用いてエネルギーを取り込むように構成される。導体３２は、高周波アンテナを付加的に形成してもよく、遠方界動作周波数帯域、例えば、ＷＬＡＮ／ＢＴ（２．４ＧＨｚ）において動作するように構成されてもよく、またはＬＴＥ Ｒｘダイバーシティアンテナであってもよい。

【0067】

図５は、本発明の様々な実施形態による方法のフロー図を示す。ブロック８８において、本方法は、電気二重層キャパシタ３０を設けることを含む。

【0068】

ブロック９０において、本方法は、電気二重層キャパシタ３０の第１の表面４０に隣接して第１の導体３２を設けることを含む。いくつかの実施形態において、ブロック９０は、第１の導体３２を含む第１のフレキシブル・プリント回路３６を設けることをさらに含んでもよい。

【0069】

ブロック９２において、本方法は、電気二重層キャパシタ３０の第２の表面４２に隣接して第２の導体３４を設けることを含む。いくつかの実施形態において、ブロック９２は、第２の導体３４を含む第２のフレキシブル・プリント回路３８を設けることをさらに含んでもよい。

【0070】

ブロック９４において、本方法は、無線周波数回路１８を設けること、ならびに、無線周波数回路１８を第１の導体３２および／または第２の導体３４に接続することを含む。

【0071】

ブロック９６において、本方法は、充電回路２０を設けること、ならびに、充電回路２０を第１の導体３２および第２の導体３４に接続することを含む。

【0072】

図５に示されるブロックは、方法におけるステップおよび／またはコンピュータプログラムにおけるコード区分を表してもよい。例えば、コントローラは、図４に示される方法を行うべく機構を制御するためにコンピュータプログラムを用いてもよい。ブロックへの特定の順序の例示は、ブロックに必要とされる、またはブロックにとって好ましい順序があることを必ずしも示唆するものではなく、ブロックの順序および配列は、変更されてもよい。そのうえ、いくつかのブロックを省略することが可能である。

【0073】

前段落では本発明の実施形態が様々な例を参照して記載されたが、当然のことながら、請求される本発明の範囲から逸脱することなく、示された例に対する修正を行うことができる。例えば、第１の導体３２および第２の導体３４は、非平面状であってもよく、それらがらせん形状を有する場合、スパイラルの各ターンが異なる平面に配置されてもよい。

【0074】

前述の説明に記載された特徴は、明示的に記載された組み合わせ以外の組み合わせで用いられてもよい。

【0075】

いくつかの特徴を参照して複数の機能が記載されたが、それらの機能は、記載されるか否かに係わらず、他の特徴によって行われてもよい。

【0076】

いくつかの実施形態を参照して複数の特徴が記載されたが、それらの特徴は、記載されるか否かに係わらず、他の実施形態にも存在しうる。

【0077】

前述の明細書において特に重要と思われる本発明の特徴に注目を喚起するように務めたが、図面において先に参照されたおよび／または示された任意の特許取得可能な特徴または特徴の組み合わせについては、特に強調されたか否かに係わらず、本出願人は保護を請求することを理解すべきである。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】