特許 6857735 電力を無線で伝送するためのシステム

(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】6857735

(24)【登録日】2021年3月24日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】電力を無線で伝送するためのシステム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/05 20160101AFI20210405BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20210405BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20210405BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20210405BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20210405BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/05

   H02J50/12

   H02J50/40

   H02J50/80

   H02J7/00 301D

【請求項の数】19

【全頁数】42

(21)【出願番号】特願2019-534239(P2019-534239)

(86)(22)【出願日】2017年10月18日

(65)【公表番号】特表2020-502986(P2020-502986A)

(43)【公表日】2020年1月23日

(86)【国際出願番号】IB2017056472

(87)【国際公開番号】WO2018115990

(87)【国際公開日】20180628

【審査請求日】2020年10月12日

(31)【優先権主張番号】102016000130095

(32)【優先日】2016年12月22日

(33)【優先権主張国】IT

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】517426362

【氏名又は名称】エッグトロニック エンジニアリング エス．アール．エル．

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100163050

【弁理士】

【氏名又は名称】小栗 眞由美

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】イゴール スピネッラ

【審査官】 早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０２７２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１１８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３４２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５２１０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５３６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０４６４５３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ５０／００−５０／９０

Ｈ０２Ｊ７／００−７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４−７／３６

Ｈ０２Ｊ５／００

Ｈ０４Ｂ５／００−５／０６

Ｂ６０Ｌ１／００−３／１２

Ｂ６０Ｌ５／００−５／４２

Ｂ６０Ｌ７／００−１３／００

Ｂ６０Ｌ１５／００−５８／４０

Ｂ６０Ｍ１／００−７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力を電気負荷に無線で伝送するためのシステムであって、
給電機器と、
該給電機器から物理的に離れて独立した受電機器と、
を備え、
前記受電機器が、
給電される前記電気負荷と、
クロック信号を生成する制御回路と、
前記電気負荷に接続された前記電力の受信装置と、
を備え、
前記給電機器が、
前記受電機器の前記受信装置と非導電性の磁気および／または電気結合を形成する送信装置と、
前記受電機器の前記制御回路によって生成された前記クロック信号を受信するとともに、該クロック信号の周波数に比例した周波数を有するパイロット信号を生成する信号管理回路と、
該信号管理回路によって生成された前記パイロット信号を受信するとともに、前記送信装置に該パイロット信号の前記周波数に等しい周波数で、経時的に周期的に可変の電圧波を印加する電源回路と、
を備える少なくとも１つの前記電力の送信グループを備えるシステム。

【請求項2】

前記給電機器が、複数の送信グループを備える請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

各送信グループの前記送信装置が、前記対応する電源回路および前記対応する信号管理回路に接続された少なくとも１つの送信電機子を備え、
前記受電機器の前記受信装置が、
第１の送信グループの前記送信電機子に対向して第１の電気容量を形成する第１の受信電機子と、
第２の送信グループの前記送信電機子に対向して第２の電気容量を形成する第２の受信電機子と、
を備える請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記受電機器の前記制御回路が、前記第１の受信電機子に接続されて前記クロック信号を前記第１の受信電機子に印加し、各送信グループの前記信号管理回路が、前記クロック信号を受信可能に前記対応する送信電機子に接続される請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記受電機器が、
前記第１の受信電機子と前記電気負荷との間に直列に接続されたインダクタンスと、
前記第１の受信電機子と前記制御回路との間に直列に接続された容量と、
を備える請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記給電機器の各送信グループが、前記対応する電源回路と前記対応する送信電機子との間に直列に接続されたインダクタンスを備える請求項４または請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

前記給電機器の各送信グループが、前記送信電機子を前記対応する電源回路および前記対応する信号管理回路に、または、基準電位に選択的に接続する作動スイッチを備える請求項３から請求項６のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項8】

前記給電機器の各送信グループが、同一の電源回路および同一の信号管理回路に接続された複数の送信電機子を備える請求項３から請求項７のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項9】

各送信グループの前記送信装置が、前記電源回路に接続された少なくとも１つの送信誘導性素子を備え、
前記受電機器の前記受信装置が、前記電気負荷に接続されるとともに、前記送信グループの前記送信誘導性素子と誘導結合を形成する少なくとも１つの受信誘導性素子を備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項10】

各送信グループの前記電源回路が、前記信号管理回路によって生成された前記パイロット信号を受信するとともに、該パイロット信号の前記周波数に等しい周波数で、断続的および周期的に前記送信装置を電圧発生器に接続する少なくとも１つのスイッチング回路を備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

前記スイッチング回路が、前記電圧発生器と基準電位との間に直列に接続された１対の電気スイッチを備え、前記送信装置に接続された中央ノードが、前記スイッチ間に備えられる請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記スイッチング回路が、前記電圧発生器と基準電位との間に直列に接続されたインダクタンスおよびスイッチを備え、前記送信装置に接続された中央ノードが、前記インダクタンスと前記スイッチとの間に備えられる請求項１０に記載のシステム。

【請求項13】

前記信号管理回路が、高域通過フィルタを備えて前記クロック信号をフィルタする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項14】

前記信号管理回路が、分周器を備えて前記クロック信号の前記周波数を低減させる請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項15】

前記受電機器の前記制御回路が、第２のクロック信号を生成し、前記第２の受信電機子に印加する請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項16】

各送信グループの前記信号管理回路が、
前記クロック信号に対して逆位相の信号を生成するモジュールと、
パイロット信号として前記クロック信号または前記逆位相の信号を選択する制御モジュールと、
を備える請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記制御モジュールが、前記受電機器の相対位置を示す位置信号を生成するセンサに接続され、前記位置信号に基づいて、前記パイロット信号を選択するように構成される請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記制御モジュールが、前記クロック信号の特徴的な大きさを示すパラメータの値を測定して、該測定された値を前記パラメータの基準値と比較し、前記基準値が該基準値よりも高いかまたは低いかに応じて前記パイロット信号を選択するように構成される請求項１６に記載のシステム。

【請求項19】

前記クロック信号の前記特徴的な大きさが、該クロック信号のデューティ・サイクル、該クロック信号の振幅、および該クロック信号の前記周波数からなる一群から選択される請求項１８に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、１つまたは複数の電気負荷に無線で給電および／または再充電するためのシステムに関する。そのような電気負荷は、例えば、機器の動作を可能にするためにおよび／または機器自体の内蔵電池を充電するために電気的に給電されなければならない電気／電子機器である場合がある。このタイプの電気／電子機器の古典的な例には、携帯電話、タブレット、コンピュータ、テレビ、例えばＬＥＤを使用する照明システム、および他の多くのものがある。

【背景技術】

【0002】

無線モードで負荷に電力を伝送するための現在知られているシステムは、一般に、給電／再充電される機器上に配置された受信装置と、対応する給電機器上に配置された送信装置との間で誘導結合または容量結合を形成することに基づく。

【0003】

誘導結合に基づくシステムでは、送信アンテナが、典型的には、給電機器上に配置されて使用され、例えば、リールまたはコイルの形状を有し、受信アンテナが受電機器上に配置されて使用される。このようにして、送信装置と受信装置との間にガルバニック接続がなくても、様々な種類の電気および電子機器に給電することが可能である。

【0004】

容量結合に基づくシステムに関する限り、送信電機子が、給電機器上に配置されて使用され、例えば、場合によっては、誘電体材料を介して外部から絶縁された導電性領域によって作られ、この送信電機子が、受電機器上に配置された類似の受信電機子に面し、したがって、少なくとも２つの電気容量を構成する。十分に高い周波数を有する電圧波をそのような電気容量に入力で印加することによって、負荷に給電するのに十分な電力を負荷に送信することが可能である。

【0005】

短距離の給電／再充電システムにおける共通の問題は、誘導型および容量型の両方ともが、給電／再充電される機器を関連する給電機器に対して正確な位置に位置決めしなければならないことにある。

【0006】

誘導性システムの場合、この問題は、非常に広い空間領域に誘導磁場を生成することができる（例えば比較的大きな寸法のリールを有する）送信アンテナを作製することによって解決することができるが、そのような手法は、システムのエネルギー効率を実質的に悪化させ、伝送可能な電力を減少させ、電磁汚染を増加させる。

【0007】

これらの問題は、それぞれが他から独立した電源回路によって給電される、場合によっては複数のアンテナによって生成された磁場間の部分的な重なりを確実にするように配置された、比較的小さな寸法を有する複数のアンテナを給電機器に備えることによって部分的に軽減することができる。しかしながら、この解決手段は、コスト、およびシステムの容積の実質的な悪化を引き起こし、いずれにせよ誘導性システムを特徴付ける低いエネルギー効率の問題を排除するわけではない。

【0008】

容量性システムは、比較的大きなエネルギー効率を保証するが、受電機器と給電機器との間の正しい位置合わせを必要とし、さもなければ、一般に性能の実質的な劣化がある。

【0009】

少なくとも部分的にこの欠点に取り組むために、それぞれが他から独立して、対応する電源回路に接続されているマトリックス設計に従って配置された複数の小さな電機子を使用することが可能である。

【0010】

それにもかかわらず、送信素子の（誘導型（コイル）および容量型（電機子）の両方の）複数化に基づくそれぞれの解決手段は、各送信素子の電源回路を効果的に駆動することを可能にする、典型的には高周波（例えば、容量性電機子およびＲＦ誘導性システムの場合、ＭＨｚ、数十ＭＨｚ、または数百ＭＨｚ）のクロック信号の生成を必要とするという欠点を有する。

【0011】

そのような要求を満たすために、各送信素子の各電源回路に対してクロック発生器（例えば発振器）を設けることが可能であるが、これは、特に給電機器が非常に大きな伝送面積を提供しなければならない場合、および／または非常に多数の送信素子を備えている場合は、特にコストの大幅な悪化をもたらす。

【0012】

あるいは、送信素子の電源回路の全てによって共有される単一のクロック発生器（または、いずれにせよ電源回路の数よりも少ない数のクロック発生器）を使用して、適切なバスを介してクロック信号を分配することが可能である。しかしながら、これは、特に、長距離にわたって、典型的には伝送線路を介して高周波信号を送信する必要性を含む一連の欠点を含み、したがって、インピーダンス整合、減衰および反射、線路の特性インピーダンスに関連した速度低下、信号を再生するためのバッファ要件、ならびに損失の増大という問題を伴う。次いで、これらの問題には、各送信素子が他の送信素子から完全に独立した給電機器を作り出すことができないという実質的な欠点が追加される。

【0013】

したがって、本発明の目的は、強調された制限を克服すること、特に、給電機器の近くに無作為に配置された機器に独立して給電することができる、電力を無線で送信するためのシステムを作ることであり、送信素子の容易な制御を保証し、特に、給電機器に複数のクロック発生器を配置する必要なしに、各送信素子を他から独立して駆動することができるシステムを予測すること、したがって、無線電力伝送技術のコストを劇的に下げることである。

【0014】

このおよび他の目的は、独立請求項において与えられるような本発明の特性によって達成される。従属請求項は、本発明の様々な実施形態の好ましいおよび／または特に有利な態様を概説する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0015】

概説したことを考慮して、本発明は、電力を電気負荷に無線で伝送するためのシステムを提供し、このシステムの基本的なスキームは、
給電機器と、
給電機器から物理的に離れて独立した受電機器と、
を備える。

【0016】

一般に、受電機器は、給電機器から独立して空間内を自由に移動させることができる任意の機器であり、例えば、２つの機器間でいかなるタイプの物理的制約もなしに、給電機器に近付けたり、給電機器から離したりすることができる。言いかえれば、受電機器は、例えば、ケーブルまたは固定のもしくは取外し可能な機械的接続システムのような、いかなる機械的構成要素によっても給電機器に接続されていない。例として、受電機器は、携帯電話、タブレット、コンピュータ、テレビ、例えばＬＥＤを使用する照明システム、家電機器、ウェアラブル機器、ＩＯＴ機器、または電力供給を必要とする任意の他の電気／電子機器であってもよい。

【0017】

本発明によると、受電機器は、
−給電される電気負荷と、
−クロック信号を生成する制御回路と、
−電気負荷に接続された電力の受信装置と、
を備える。

【0018】

給電機器は、
−受電機器の受信装置との非導電性の磁気および／または電気結合、例えば、誘導性、容量性、または誘導性と容量性のハイブリッド結合を形成する送信装置と、
−受電機器の制御回路によって生成されたクロック信号を受信するとともに、クロック信号の周波数に比例した周波数を有するパイロット信号を生成する信号管理回路と、
−信号管理回路によって生成されたパイロット信号を受信するとともに、送信装置にパイロット信号の周波数に等しい周波数で、経時的に周期的に可変の電圧波を印加する電源回路と、
を備える少なくとも１つの電力の送信グループを備える。

【0019】

この解決手段により、給電機器の各電源回路の駆動は、受電機器上に配置された制御回路によって生成されたクロック信号を利用することによって効果的に得られ、その結果、給電機器は、クロック信号の発生器を必要としない。述べたように、携帯電話、タブレット、コンピュータなどであってもよい受電機器は、一般に、受電機器の動作のために高周波クロック信号を生成する制御回路を既に備えているため、結果として、この解決手段により、無線電力送信技術を実施するために必要なコストの劇的な低減が達成される。

【0020】

本発明の一態様によると、給電機器は、それぞれが、対応する送信装置、または信号管理回路および電源回路を備えた複数の送信グループを備えることができる。

【0021】

この解決手段により、高い使用柔軟性が有利には得られる。例えば、多数の送信グループがある場合に、送信装置を、給電機器に対する受電機器の異なる相対位置に対して負荷に給電することができるように配置することが有利には可能である。特に、送信装置をマトリックス分布に従って配置して、給電機器に作動面を形成することが可能であり、この作動面上に、受電機器を複数の位置および異なる向きに戴置させることができる。これらの位置のそれぞれにおいて、受電機器に近い送信装置は、したがって効果的に負荷に給電することができるのに対して、電力の伝送に関与しない送信装置は、スイッチがオフにされたままにすることができ、電気的損失および電磁汚染を低減させる。この解決手段の別の利点は、同じ給電機器の前述の作動面上に様々に配置することができる複数の機器に同時に独立して給電することができることにある。また、各送信装置が、それ自身の信号管理回路およびそれ自身の電源回路に接続されているという事実は、局所的損傷に対して給電機器を耐性にし、これにより、せいぜい単一の送信グループだけが破壊され、全体的なシステムを完全に動作可能状態にしておくことができる。この特定の特徴のおかげで、給電機器は、場合によっては、使用に有用な任意の形状を与えるように必要に応じて切断することができるマットの形態で作ることができる。例えば、前述のマットを切断して、机または壁に貼り付けることができ、マットの機能性を損なうことなく、任意の公知のシステムを用いて固定することができる。

【0022】

本発明の一実施形態によると、各送信グループの送信装置は、
−対応する電源回路および対応する信号管理回路に接続された少なくとも１つの送信電機子
を備えることができ、
受電機器の受信装置は、
−第１の電気容量を形成するために、第１の送信グループの送信電機子に面する第１の受信電機子と、
−第２の電気容量を形成するために、第２の送信グループの送信電機子に面する第２の受信電機子と、
を備えることができる。

【0023】

この解決手段により、給電機器と受電機器との間で電力を伝送することを可能にする効果的な容量結合が形成される。電力のこの伝送を可能にするために、以降単に「第１の送信電機子」と呼ばれる第１の送信グループの送信電機子に接続された電源回路を、そのような電機子に、受電機器によって受信されたクロック信号に比例した周波数を有する電圧波を印加するように駆動することができるのに対して、以降単に「第２の送信電機子」と呼ばれる第２の送信グループの送信電機子は、基準電位（例えば接地）を参照することができる。このようにして、第１の結合容量と第２の結合容量との間に、受電機器上に配置された負荷に給電することができる経時的に可変の電圧差が形成される。あるいは、電力の伝送は、第１の送信電機子の電源回路を駆動して前述の電圧波を生成すること、および第２の送信電機子の電源回路を駆動して、第１の送信電機子に印加されたものに対して同じ周波数を有するが、位相のずれた電圧波、好ましくは第１の送信電機子に印加されたものに対して逆位相の電圧波を生成することによって得ることができる。

【0024】

本発明の本実施形態の一態様によると、受電機器の制御回路は、第１の受信電機子に接続されて、クロック信号を前記第１の受信電機子に印加することができ、給電機器の各送信装置の信号管理回路は、対応する送信電機子に接続されて、クロック信号を受信することができる。

【0025】

このようにして、受電機器によって生成されたクロック信号は、電力の伝送も可能にする同じ容量結合を介して有利には捕捉され、給電機器を簡略化および合理化することができる。実際には、電圧波は、給電機器から受電機器に向けて容量結合を横切るのに対して、一般に電圧波よりもはるかに高い周波数を有するクロック信号は、受電機器から給電機器に向けて容量結合または逆結合を横切り、電源回路を駆動するために使用され得る。

【0026】

しかしながら、このことは、他の実施形態において、電圧波をクロック信号から分離するために、主電機子の近くに配置された小さな電機子によって独立した容量結合を作り出すこと、したがって可能性のあるフィルタリング動作を簡略化することが可能であるという可能性を排除するものではない。

【0027】

クロック信号の捕捉は、電圧波の生成および印加と同時に行われてもよく、または電圧波の生成が中断された、したがって、電力の送信がない短いステップの間に行われてもよい。この最後の場合では、クロック信号を使用して、その後の電力送信ステップの間に、予め捕捉されたクロック信号に比例した周波数を有するパイロット信号を生成することができる適切なバッファを充電することができる。

【0028】

本発明の一態様によると、受電機器は、
−第１の受信電機子と電気負荷との間に直列に接続されたインダクタンスと、
−第１の受信電機子と制御回路との間に直列に接続された容量と、
を備えることもできる。

【0029】

インダクタンスは、給電機器から来る電圧波が電気負荷に到達することを可能にするが、制御回路によって生成されたクロック信号の通過を阻止する低域通過フィルタとして実質的に動作するため、クロック信号は、受電機器から給電機器の方に通過するように強いられる。一方、容量は、クロック信号が第１の受信電機子に到達することを可能にするが、電圧波の通過を阻止する高域通過フィルタとして動作するため、電圧波は、制御回路に到達することができない。

【0030】

給電機器の各送信グループは、対応する電源回路と対応する送信電機子との間に直列に接続されたインダクタンスを備えることができる。

【0031】

実質的に低域通過フィルタとして動作するこのインダクタンスは、電圧波が送信電機子に到達することを可能にするが、再充電される機器から来るクロック信号が電源回路に到達するのを阻止する。

【0032】

本発明のさらなる態様は、給電機器の各送信グループが送信電機子を対応する電源回路および対応する信号管理回路に、または基準電位（例えば接地）に選択的に接続する作動スイッチを備えることができることを予測する。

【0033】

言いかえれば、この作動スイッチは、送信電機子を接地または別の基準電位に接続する閉構成と、送信電機子を関連する電源回路および関連する信号管理回路に接続する開構成との間で選択的に切り替えることができる。

【0034】

この解決手段により、作動スイッチを有利に使用して、対応する送信電機子が受電機器の第１の受信電機子と結合する瞬間に各送信グループを自動的に作動させることができる。

【0035】

例えば、作動スイッチは、送信電機子が電源回路および信号管理回路の両方から完全に絶縁されるように、通常、閉位置に保持することができる。この構成では、信号管理回路は、電源回路の偶発的な作動を引き起こす可能性があるいかなるクロック信号も、起こり得る外乱も受信することができないため、完全にスイッチがオフにされたままであり、給電機器のエネルギー消費および電磁汚染を低減させる。この構成から、スイッチを周期的に短期間、開構成にして、送信電機子を電源回路および信号管理回路に接続することができる。これらの短期間の間に、送信電機子が、再充電される機器の第１の受信電機子に面していない（すなわち、受電機器が存在しない）場合は、信号管理回路は、いかなる場合も、いかなるクロック信号も受信せず、その結果、電源回路は、スイッチがオフにされたままであり、作動スイッチは、閉構成にされ得る。逆に、作動スイッチの開放時に、送信電機子が受電機器の第１の受信電機子に面している場合、信号管理回路は、クロック信号を自動的に受信し、送信電機子に、したがって負荷に給電するように電源回路に命令する。この場合、作動スイッチは、信号管理回路がクロック信号を受信し続ける限り、開構成に維持され得る。

【0036】

本発明の別の態様によると、給電機器の各送信グループは、同一の電源回路および同一の信号管理回路に接続された複数の送信電機子を備えることができる。

【0037】

この解決手段により、電源回路および信号管理回路を過度に増加させることなく、送信電機子の数を著しく増加させることが有利には可能であり、これによって、コストを抑えることができる。送信電機子の数のそのような複数化は、ひいては送信電機子それぞれのサイズの低下を可能にするという利点を有するため、送信電機子を、受信電機子との非常に精密な容量結合を得ることを可能する非常に密に分割された送信面を形成するように配置することができ、受電機器のいかなる位置に対しても電力の伝送を実質的に可能にし、電磁放射を低減させる。

【0038】

本発明の別の実施形態によると、各送信グループの送信装置は、
−電源回路に接続された少なくとも１つの送信誘導性素子を備える
ことができる一方、
受電機器の受信装置は、
−電気負荷に接続された、給電機器の送信インダクタとの誘導結合を形成する少なくとも１つの誘導性受信素子を備える
ことができる。

【0039】

この解決手段により、給電機器と受電機器との間の電力の伝送を効果的に誘導的に行うことができる。

【0040】

これに関して、給電機器の各送信装置は、誘導型の送信素子（１つまたは複数の誘導性送信素子）のみを備えることができ、このようにして電力の純粋な誘導性伝送を行うことが明記されるべきである。

【0041】

あるいは、給電機器の各送信装置は、容量性送信素子のみ（１つまたは複数の送信電機子）を備えることができ、このようにして電力の純粋に容量性伝送を行う。

【0042】

最後に、別の代替形態は、給電機器の各送信装置が、誘導性と容量性のハイブリッドの電力の伝送を行うように誘導性送信素子（１つまたは複数の誘導性送信素子）および容量性送信素子（１つまたは複数の送信電機子）の両方を備えることができ、これらの２つの技術を代わりにまたは同時に使用して、受電機器上に配置された負荷に給電することができることを予測する。

【0043】

上で概説された実施形態の全てに共通の、本発明の異なる態様によると、各送信グループの電源回路は、信号管理回路によって生成されたパイロット信号を受信するように、ならびにパイロット信号の周波数に等しい周波数で、断続的および周期的なやり方で送信装置を電圧発生器に接続する少なくとも１つのスイッチング回路を備えることができる。

【0044】

この解決手段により、比較的単純で、合理的で、非常に低コストのやり方で、負荷に給電する電圧波を生成することが有利には可能である。

【0045】

送信装置が誘導性送信素子（１つまたは複数の誘導性送信素子）および容量性送信素子（１つまたは複数の送信電機子）の両方を備える場合、対応する電源回路は、それぞれが少なくとも１つのそれぞれの送信素子（容量性または誘導性）に接続されているが、全てが信号管理回路によって生成された同じパイロット信号で制御される複数の前述のスイッチング回路を備えることができる。

【0046】

特にシステムが容量結合を使用する場合、電力の伝送において高性能および高効率を得るために、スイッチング回路が（例えばＭＨｚ、数十ＭＨｚ、または数百ＭＨｚ程度の）非常に高い周波数を有する電圧波を生成することができることが好ましい。

【0047】

この結果を得る特に有利なやり方は、全共振スキームに従って作られたスイッチング回路を使用することにあり、このスキームでは、回路トポロジーおよびパイロット・システムは、スイッチの動的な損失をほぼ完全に排除することを可能にし、したがって高いスイッチング周波数および低損失を可能にする。これらの目的を有利に達成するスイッチング回路のカテゴリーは、クラスＤ、Ｅ、Ｆ、またはＥ／Ｆの増幅器の適切な修正から導出される。

【0048】

これに関して、本発明の一態様は、スイッチング回路が電圧発生器と基準電位（例えば接地）との間に直列に接続された１対の電気スイッチを備えることができ、送信装置に接続された中央ノードが前記スイッチ間に備えられていることを予測する。

【0049】

このようにして、単に２つのスイッチをパイロット信号の周波数で交互にオンおよびオフすることによって、電圧波を生成することが有利には可能である。

【0050】

あるいは、スイッチング回路は、（チョークと呼ばれる）インダクタンス、および電圧発生器と基準電位（例えば接地）との間に直列に接続されたスイッチを備えることができ、送信装置に電気的に接続された中央ノードが前記インダクタンスと前記インダクタとの間に備えられる。

【0051】

この解決手段により、単一のスイッチを使用して電圧波を生成することが可能であり、したがってシステムのコストを下げることができる。

【0052】

両方の場合とも、スイッチは、能動スイッチ、例えばＢＪＴおよびＩＧＢＴトランジスタ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ、ＣＭＯＳ、ＧａＮをベースとする高性能のＦＥＴ、ＧａＡｓ、または他のスイッチとすることができる。

【0053】

したがって、回路の共振部分は、電圧波およびクロックを正しく方向付けして、これらを無関係にしておくこと、ならびにスイッチング回路を共振させて、効率および性能を向上させることの二重の機能を有することができる回路において、既に前述したものを備えるインダクタおよび／または容量から効果的に構成することができる。

【0054】

本発明の異なる態様によると、信号管理回路は、クロック信号をフィルタするために高域通過フィルタを備えることができる。

【0055】

このようにして、受電機器の制御回路から来るクロック信号は、クロック信号の品質を悪化させる可能性がある、起こり得る外乱から効果的にフィルタされ得る。特に、高域通過フィルタは、クロック信号を電圧波によって生成された外乱からフィルタして浄化することができるため、クロック信号が容量結合システムの送信電機子を介して捕捉される場合、特にそのような捕捉が電力の伝送と同時に起きる場合に、この規定は、非常に重要である。

【0056】

本発明の別の態様によると、信号管理回路は、クロック信号の周波数を低減させるための分周器を備えることができる。

【0057】

分周器の使用は、受電機器上に配置された制御回路が、最新世代のコンピュータまたは携帯電話の場合のように、周波数が一般に電源回路を効果的に駆動するのに必要な周波数よりも大きい非常に高い周波数のクロック信号を生成するように構成されている場合に有用である。後で分周器によって低減される、特に高い周波数を使用することの利点は、主にクロック信号の搬送波の周波数を電源信号の搬送波から遠ざけることにあり、結果として、分周器に送られるクロック信号から電源波に関連した高調波成分を極めて容易に排除することができるフィルタリング段を簡易化および小型化する。

【0058】

前述の分周器は、例えば、ＤＱフリップフロップ、ＪＫフリップフロップ、Ｔフリップフロップ、または分周器として構成することができる他の回路のような論理ゲートのカスケードを備えることができる。

【0059】

前述したように、システムが容量結合を使用する場合、電力の伝送は、第１の送信電機子の電源回路を駆動して電圧波を生成すること、および第２の送信電機子の電源回路を駆動して、第１の送信電機子に印加されたものに対して同じ周波数を有するが、位相のずれた、好ましくは逆位相の電圧波を生成することによって得ることができる。

【0060】

この動作を可能にするために、本発明の一態様は、第１に、受電機器の制御回路が第２のクロック信号を生成して第２の受信電機子に印加することができることを予測する。

【0061】

このようにして、第２の送信電機子に接続された電源回路も、前記第２の電機子に関連する電圧波を印加するように効果的に作動させることができる。

【0062】

第２の送信電機子に印加される電圧波は、第１の送信電機子に印加される電圧波に対して、好ましくは逆位相で位相がずれていなければならないため、解決手段は、第２のクロック信号が、第１の受信電機子に印加されるクロック信号に対して同じ周波数を有するが、位相が例えば逆位相でずれているということであってもよい。

【0063】

しかしながら、この解決手段は、例えば、ＤＱフリップフロップのカスケードに基づくもののような一部の分周器が、所定のクロック信号およびこのクロック信号の反転信号（すなわち、等しい周波数であるが逆位相のクロック信号）の両方から開始する同一位相を有する出力信号を返し、したがってどちらの場合とも、結果として生じる電圧波が、同じ位相を有し、非常に高い周波数を有するクロックの１周期に等しい値しか遅延されていないため、必ずしも使用できるとは限らない。

【0064】

この欠点を克服するために、本発明の実施形態は、各送信グループの信号管理回路が、
− クロック信号に対して逆位相の信号を生成するためのモジュールと、
− パイロット信号としてクロック信号または逆位相の信号を選択する制御モジュールと、
を備えることができることを予測する。

【0065】

この解決手段により、各信号管理回路は、受電機器から来る（場合によっては分周された）クロック信号と、反転クロック信号（すなわち逆位相の）と、を常に有し、対応する送信電機子が受電機器の第１の受信電機子に面しているか、それとも第２の受信電機子に面しているかに応じて、電源回路をクロック信号によって駆動すべきか、それともクロック信号の反転信号によって駆動すべきかを選択することができる。

【0066】

これに関して、制御モジュールは、受電機器の相対位置を示す位置信号を生成するセンサに接続することができ、前記位置信号に基づいてパイロット信号を選択するように構成することができる。

【0067】

言いかえれば、制御モジュールは、制御モジュールが受信電機子の１つまたは両方の相対位置を決定することを可能にする信号を生成するように、受電機器上に配置された１つまたは複数の基準素子と相互作用する（例えば、磁気、ホール効果、電界、光、音、ＲＦＩＤ送信器、ＮＦＣ、アンテナなどに基づく）能動または受動センサに接続することができ、どの受信電機子が実際に送信電機子に面しているかを理解し、したがって、電源回路をクロック信号に基づいて駆動すべきか、それともクロック信号の反転信号に基づいて駆動すべきかを選択する。

【0068】

あるいは、制御モジュールは、クロック信号の特徴的な大きさを示すパラメータの値を測定して、測定された値を前記パラメータの基準値と比較して、基準値が基準値よりも高いかまたは低いかに応じて、パイロット信号を選択するように構成することができる。

【0069】

この解決手段により、受電機器の受信電機子に前述の特徴的な大きさに対して異なる値を有する２つのクロック信号を印加することによって、各制御モジュールは、関連する送信電機子が第１の受信電機子に面しているか、それとも第２の受信電機子に面しているかを効果的に自動的に理解することができ、したがって電源回路をクロック信号に基づいて駆動すべきか、それともクロック信号の反転信号に基づいて駆動すべきかを適切に選択することができる。

【0070】

前述の特徴的な大きさは、例えば、クロック信号のデューティ・サイクル、クロック信号の振幅、およびクロック信号の周波数から構成されるグループから選択することができる。

【0071】

これらの特徴的な大きさは、実際に、分周器の下流でも識別することができるという利点を有する。

【0072】

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の表に示す図の助けを借りて、非限定的な例として提供される以下の説明を読むことから明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0073】

【図1】本発明による電力を伝送するためのシステムの一般的なスキームである。

【図2】図１のシステムの異なる実施形態である。

【図3】本発明の異なる実施形態による給電機器の作動面の上方からの図である。

【図4】本発明の異なる実施形態による電力の送信グループの回路図である。

【図5】本発明の実施形態による分圧器の回路図である。

【図6】送信グループのための可能なスイッチング回路の回路図である。

【図7】送信グループのための可能なスイッチング回路の回路図である。

【図8】図１のシステムの異なる実施形態である。

【図9】本発明の実施形態による分圧器の回路図である。

【図10】本発明の異なる実施形態による電力の送信グループの回路図である。

【図11】本発明の実施形態による制御モジュールのスキームを示す。

【図12】本発明の実施形態による分圧器の回路図である。

【図13】本発明の実施形態による制御モジュールのスキームを示す。

【図14】本発明の異なる実施形態による電力の送信グループの回路図である。

【図15】図１のシステムの異なる実施形態である。

【図16】本発明の異なる実施形態による電力の送信グループの回路図である。

【図17】本発明の異なる実施形態による給電機器の作動面の上方からの図である。

【図18】本発明の異なる実施形態による電力の送信グループの回路図である。

【図19】本発明の異なる実施形態による給電機器の作動面の上方からの図である。

【図20】図１のシステムの異なる実施形態である。

【図21】本発明の実施形態による受電機器の受信面の下方からの平面図である。

【図22】図１のシステムの異なる実施形態である。

【図23】図１のシステムの異なる実施形態である。

【図24】本発明の実施形態による受電機器の受信面の下方からの平面図である。

【図25】図１のシステムの異なる実施形態である。

【図26】本発明の異なる実施形態による電力の送信グループの回路図である。

【図27】本発明の異なる実施形態による給電機器の作動面の上方からの図である。

【発明を実施するための形態】

【0074】

図１の一般的なスキームを参照すると、電力を無線で伝送するためのシステム１００は、給電機器１０５と、受電機器１１０とを備え、受電機器１１０が給電機器１０５から物理的に離れて独立している。言いかえれば、受電機器１１０は、給電機器１０５から独立して空間内を自由に移動させることができる任意の機器であり、例えば、２つの機器間のいかなるタイプの物理的制約もなしに、給電機器１０５に近付けたり、または離したりすることができる。

【0075】

例として、受電機器１１０は、携帯電話、タブレット、コンピュータ、テレビ、例えばＬＥＤを使用する照明システム、家電機器、ウェアラブル機器、ＩＯＴ機器、車両、あるいは内蔵電池を動作させるためにおよび／または場合によっては再充電するために電力供給を必要とする任意の他の電気／電子機器である。

【0076】

受電機器１１０は、概略的に、給電される少なくとも１つの電気負荷１１５（例えば電池）と、電気負荷１１５に接続された電力の受信装置１２０と、電気負荷１１５によって給電されることができ、電気負荷１１５に印加される電圧および／または電流あるいは他の電気測定値を読み取ることができ、クロック信号を生成することができる制御回路１２５と、を備えている。

【0077】

制御回路１２５によって生成されるクロック信号は、典型的には、所定の周波数値およびデューティ・サイクルを有する矩形波電圧信号である。特に、そのようなクロック信号は、例えば数百ＭＨｚ、さらにはＧＨｚ程度の高周波／超高周波である場合がある。

【0078】

受電機器１１０は、場合によっては、受信装置１２０に印加される交流電圧を、電気負荷１１５に給電するのに有用な直流電圧に変換することができるように、受信装置１２０と電気負荷１１５との間に直列に接続された整流器１３０を備えることもできる。

【0079】

給電機器１０５は、電圧発生器１４０によって給電可能な複数の電力の送信グループ１３５を備えている。

【0080】

ここで、電圧発生器１４０は、経時的に実質的に一定のままの電位差（電圧）を発生させることができる任意の電気機器を意味すると解釈されるべきであることが直ちに明記されるべきである。したがって、そのような機器は、例えば電池のような、機器の両端に一定の電圧を直接発生させる機器であってもよいが、例えば通常の家庭の配電網から来る交流電圧を直流電圧に変換する整流器であってもよく、あるいは開始直流電圧を送信グループ１３５に給電する適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

【0081】

各送信グループ１３５は、概略的に、電力の送信装置１４５と、信号管理回路１５０と、電源回路１５５と、を備えている。

【0082】

一般に、送信装置１４５は、受電機器１１０の受信装置１２０と、例えば、誘導性、容量性、または誘導性と容量性のハイブリッドの非導電性電気結合を形成することができる装置である。

【0083】

信号管理回路１５０は、一般に、受電機器１１０の制御回路１２５によって生成されたクロック信号を受信するように、および受信したクロック信号の周波数に比例した周波数を有するパイロット信号を生成する回路である。

【0084】

パイロット信号は、所定の周波数値およびデューティ・サイクルを有する矩形波電圧信号とすることもできる。パイロット信号は、例えば、ＭＨｚ、数十ＭＨｚ、または数百ＭＨｚ程度の非常に高い周波数を有することもできる。

【0085】

最後に、電源回路１５５は、信号管理回路１５０によって生成されたパイロット信号を受信するように、ならびにパイロット信号の周波数に等しい周波数で、経時的に周期的に可変の、電気負荷１１５に効果的に給電するのに必要な電力を提供するのに十分な振幅を有する電圧波を送信装置１４５に印加する回路である。

【0086】

そのような電圧波は、一般に、対応する送信装置１４５をパイロット信号の周波数に等しい周波数で、断続的および周期的に電圧発生器１４０に接続することによって、電源回路１５５によって得られる。

【0087】

このようにして、送信装置１４５と受信装置１２０との間に形成された電気および／または磁気結合によって、電圧波は、給電機器１０５と受電機器１１０との間にいかなる導電性電気接続も必要とせずに、電気負荷１１５に到達し給電することができる。

【0088】

複数の送信グループ１３５によって、給電機器１０５に対する受電機器１１０の異なる相対位置に対してこの電力の伝送を得ることができる。特に、異なる送信グループ１３５の送信装置１４５をマトリックス分布に従って配置して、給電機器１０５の作動面１６０を形成することが可能であり、この作動面上に、受電機器１１０を複数の位置および異なる向きに戴置させることができ、それぞれの位置および向きにおいて、受電機器１１０に近い送信装置１４５が電気負荷１１５に効果的に給電することができるのに対して、電力の伝送に関与する送信装置１４５は、スイッチがオフにされたまにすることができ、電気的損失および電磁汚染を低減させる。

【0089】

この解決手段の別の利点は、給電機器１０５の前述の作動面１６０上に様々に配置することができる複数の機器１１０を同時に給電することができることにある。

【0090】

また、各送信装置１４５がそれ自身の信号管理回路１５０およびそれ自身の電源回路１５５に接続されているという事実は、局所的な損傷に対して給電機器１０５を耐性にし、これにより、せいぜい単一の送信グループ１３５だけが破壊され、全体的なシステムを完全に動作可能にしておくことができる。

【0091】

この特定の特徴のおかげで、場合によっては、給電機器１０５は、使用に適した任意の形状が与えられるように、必要に応じて切断することができるマットまたはシートの形態で作ることができる。例えば、前述のマットまたはシートを切断して、机または壁に貼り付けることができ、マットの機能性を損なうことなく、例えばテレビ受像機、ブラケット、フレーム、および照明装置のねじまたは他の固定システムのためのスペースを作るために穴を開けることができる。

【0092】

前述の利点だけでなく、各電源回路１５５の駆動は、常に、受電機器１１０上に配置された制御回路１２５によって生成されるクロック信号を利用することによって得られるため、給電機器１０５は、クロック信号のいかなる他の発生器（例えば発振器）も備える必要はない。

【0093】

この最後の特徴は、受電機器１１０（例えば、携帯電話、タブレット、またはコンピュータ）が、一般に、受電機器１１０の動作のために高周波クロック信号を生成する制御回路１２５を既に備えているという事実と共に、明らかに無線電力送信技術を実施するのに必要なコストの劇的な低減をもたらす。実際、どの送信グループ１３５を作動させるべきか、どれをオフにしておくべきかを決定するために使用される複雑な通信システムを有する必要がないため、各送信グループ１３５に独自のクロック発生回路を備える必要がない。提案されたシステムは、確かに、各送信グループ１３５のコストを下げ、同時に、受電機器１１０の近くに配置された送信グループ１３５のみを作動させるための簡単なやり方を保証する。

【0094】

この一般的なスキームから開始して、システム１００の第１の実施形態が図２に示されており、各送信グループ１３５の送信装置１４５が、適切な電気分枝１７０によって対応する電源回路１５５に接続することができる少なくとも１つの送信電機子１６５を備えることができることを予測する。

【0095】

送信電機子１６５は、例えば、プレート、薄片、シートから、または他の任意の形態の導電性材料から作ることができる。送信電機子１６５は、例えば三角形、円形、六角形などの他の形状を除外することなく、例えば矩形または正方形の形状とすることができる。

【0096】

様々な送信グループ１３５の送信電機子１６５は、前述の作動面１６０を全体的に画定するように、例えば同一平面上に互いに並んで配置することができ、作動面１６０を要求に応じて任意の形状およびサイズとすることができる。

【0097】

特に、送信電機子１６５は、場合によっては、誘電体材料の好ましくは薄い層によって覆われた作動面１６０と実質的に同一平面上にあってもよい。

【0098】

また、送信電機子１６５は、互いに近接して、または離れて、多かれ少なかれ規則的なやり方で空間内に相互に（ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌｌｙ）配置されてもよい。例えば、送信電機子１６５は、一次元分布に従って配置され、すなわち互いに整列して単一の列を形成することができ、または例えばマトリックス構造に従って多次元にわたって分布することができ、送信電機子１６５が、例えば図３に示すように、実質的にマトリックスのノードのように行および列に整列する。

【0099】

既に述べたように、送信電機子１６５は、様々なサイズおよび／または幾何学的形状とすることができる。特に、送信電機子１６５の形状および／またはサイズは、給電機器１０５の異なるモデル間および給電機器１０５の同じモデル内の両方で異なっていてもよい。送信電機子１６５は、任意の形状、厚さ、またはサイズの、剛性もしくは可撓性の、柔らかいもしくは硬い、平面もしくは非平面の支持体上に配置することができる。例えば、送信電機子１６５は、局所的に導電性となるように、厚いもしくは薄い誘電体基板上に導電性の薄片を貼り付けることによって、または２層の誘電体材料間に前記導電性の薄片を入れることによって、あるいはさらに非導電性材料の電気的特性を修正することによって作ることができる。

【0100】

受電機器１１０の受信装置１２０は、上で概説された送信グループ１３５と電気的に結合するために、第１の受信電機子１７５および第２の受信電機子１８０を備える少なくとも１対の受信電機子を備えることができる。

【0101】

受信電機子１７５および１８０は、１８５および１９０でそれぞれ示されるそれぞれの電気分枝を介して電気負荷１１５に接続されており、これらの電気分枝は、整流器１３０によって遮断されてもよい。

【0102】

また、受信電機子１７５および１８０は、プレート、薄片、シート、または他の形態の導電性材料として作ることができ、全体に送信電機子１６５よりもはるかに大きな寸法のものである。場合によっては、各受信電機子１７５および１８０は、例えば電磁汚染の問題を最小限に抑えるために、互いに適切に接続された多くのサイズの小さなプレートから作ることができる。受信電機子１７５および１８０は、給電機器１０５の作動面１６０と一致する形状を有する受信面１９５を受電機器１１０において全体的に画定するように、例えば同一平面上に互いに並んで配置することができる。受信電機子１７５および１８０は、場合によっては、好ましくは薄い厚さの誘電体層で覆われた受信面１９５と実質的に同一平面上に配置される。受信電機子１７５および１８０のサイズならびに／または形状は、例えば、機器のサイズ、機器自体に存在する幾何学的な制約、ならびに機器自体の適切な動作に必要な電力に応じて、異なる受電機器１１０ごとに、およびそれぞれの単一の受電機器１１０内の両方で異なっていてもよい。

【0103】

重要なことは、受電機器１１０上の受信電機子１７５および１８０の形状、サイズならびに配置と、給電機器１０５上の送信電機子１６５の数、形状、サイズおよび配置とが、受電機器１１０の受信面１９５を給電機器１０５の作動面１６０に向けて戴置させるまたは近付けることによって、給電機器１０５に対する受電機器１１０の複数の位置および／または相対的な向きに対して、好ましくは受電機器１１０の任意の位置および／または向きに対して、第１の受信電機子１７５が少なくとも１つの第１の送信グループ１３５の送信電機子１６５に面し、第２の受信電機子１８０が第２の送信グループ１３５の送信電機子１６５に面するようになっていることである。

【0104】

このようにして、受電機器１１０の前述の位置および／または向きの全てにおいて、第１の受信電機子１７５および第２の受信電機子１８０は、これらに面する送信電機子１６５と共に、給電機器１０５と受電機器１１０との間に容量性無線接続を形成するインピーダンスを構成する少なくとも１対の電気容量を形成する。

【0105】

この容量結合を介して電力の伝送を可能にするために、第１の受信電機子１７５に面する送信電機子１６５に接続された電源回路１５５は、受電機器１１０から受信したクロック信号に比例した周波数を有する電圧波をそのような電機子に印加するように駆動され得るのに対して、第２の受信電機子１８０に面する送信電機子１６５は、基準電位（例えば接地）を参照することができる。

【0106】

このようにして、第１の結合容量と第２結合容量との間には、受電機器１１０上に配置された電気負荷１１５に給電することが可能な経時的に可変の電圧差が形成される。

【0107】

したがって、この解決手段によると、受電機器の制御回路１２５が単一のクロック信号を生成して給電機器１０５に送信するだけで十分である。

【0108】

このクロック信号は、２つの回路間の任意の非導電性の通信システムを介して、例えば誘導的に、場合によっては小さな独立したアンテナを使用して、第１の受信電機子１７５に面する送信電機子１６５に接続された信号管理回路１５０によって受信され得る。

【0109】

しかしながら、本システムの好ましい態様によると、受電機器１１０の制御回路１２５は、第１の受信電機子１７５にクロック信号を直接印加することができ、各信号管理回路１５０は、対応する送信電機子１６５からクロック信号を直接受信することができる。

【0110】

特に、制御回路１２５は、クロック信号を、第１の受信電機子１７５と整流器１３０との間に備えられる接続ノードに一緒に流れ込む例えば電気分枝２００（存在する場合は）を介して、第１の受信電機子１７５を電気負荷１１５に接続する電気分枝１８５に印加することができる。

【0111】

典型的には高い値（例えば数十または数百ｎＨ程度）のインダクタンス２０５を、制御回路１２５の前述の接続ノードと電気負荷１１５との間に、例えば接続ノードと整流器１３０との間に電気分枝１８５に沿って直列に接続することができ、これにより、給電機器１０５からの電圧波を電気負荷１１５に到達させることはできるが、制御回路１２５によって生成されたクロック信号が通過するのを阻止することができ、したがってクロック信号は、受電機器１１０から給電機器１０５の方に通過するように強いられる。

【0112】

典型的には小さな値（例えば数十または数百ｐＦ程度）の電気容量２１０を、接続ノードと制御回路１２５との間に電気分枝２００に沿って直列に接続することもでき、これにより、クロック信号を第１の受信電機子１７５に到達させることはできるが、電圧波が通過するのを阻止し、したがって電圧波は、制御回路１２５に到達することができない。

【0113】

最後に、受電機器１１０上に、基準電位（例えば接地）に接続された第３の電機子２１１があってもよく、この第３の電機子２１１は、少なくともクロック信号の送信周波数において、受電機器１１０上に配置された回路の接地と給電機器１０５上に配置された回路の接地との間に低インピーダンス経路を生成するのに有用である。

【0114】

図４でより詳細に示すように、各送信グループ１３５の信号管理回路１５０は、電源回路１５５を送信電機子１６５に接続する電気分枝１７０から、例えば前記電気分枝１７０から直接分岐する電気分枝２１５を介して、クロック信号を捕捉してもよい。

【0115】

インダクタンス２２０は、電源回路１５５と、電気分枝２１５が分岐するノードとの間に電気分枝１７０に沿って配置することができ、このインダクタンス２２０は、受電機器１１０上に配置された制御回路１２５から来るクロック信号が、電源回路１５５と相互作用することができないようにするのに十分に高い値（例えば数十ｎＨまたは数百ｎＨ程度）を有することができ、電圧波が送信電機子１６５の方に通過することを可能にする。

【0116】

このようにして、受電機器１１０によって生成されたクロック信号は、電力の伝送も可能にする同じ容量結合を介して、第１の受信電機子１７５に面する送信電機子１６５からの信号管理回路１５０によって有利には捕捉することができ、給電機器１０５を簡略化および合理化することができる。

【0117】

したがって、そのような送信電機子１６５のそれぞれは、電気負荷１１５に印加される電力を電気負荷１１５に伝送する電圧波を有することができるのに対して、給電機器１０５の他の送信電機子１６５は全て、スイッチがオフにされたままか、または基準電位（例えば接地）を参照したままである。

【0118】

これに関して、各送信グループ１３５は、信号管理回路１５０と送信電機子１６５との間に電気分枝１７０に沿って配置された作動スイッチ２２５を備えることができ、この作動スイッチ２２５は、送信電機子１６５を対応する電源回路１５５および対応する信号管理回路１５０に、または基準電位（例えば接地）に選択的に接続する。

【0119】

言いかえれば、この作動スイッチ２２５は、送信電機子１６５を、接地または別の基準電位を参照する電気分枝２３０に接続する閉構成と、送信電機子１６５を、関連する電源回路１５５および関連する信号管理回路１５０に接続する電気分枝１７０に接続する開構成との間で選択的に切り替えることができる。

【0120】

電気容量２３５は、電気分枝２３０上に配置されて、例えば、給電機器１０５上に配置されたデータ回路と受電機器１１０上に配置されたデータ回路との間の接地接続を生成することができる。

【0121】

この解決手段によれば、作動スイッチ２２５は、給電機器１０５の制御回路によって有利に使用されて、対応する送信電機子１６５が受電機器１１０の第１の受信電機子１７５と結合する瞬間に各送信グループ１３５を自動的に作動させることができる。

【0122】

例えば、各送信グループ１３５の作動スイッチ２２５は、通常閉位置に保持されることができ、これにより、送信電機子１６５は、電源回路１５５および信号管理回路１５０の両方から完全に絶縁される。この構成では、信号管理回路１５０は、電源回路１５５の偶発的な作動を引き起こす可能性がある、いかなるクロック信号も、起こり得る妨害も受信することができず、したがって、信号管理回路１５０は、完全にスイッチがオフにされたままであり、給電機器のエネルギー消費および電磁汚染を低減させ、同時に送信回路１０５の接地と受電機器１１０の接地との間の信号接続を確実にする。

【0123】

この構成から開始して、作動スイッチ２２５は、タイマーまたは適切なカウンタの助けを借りて、周期的に短期間の間、開構成にされ、例えば送信電機子１６５を電源回路１５５および信号管理回路１５０に接続することができる。これらの短期間の間、送信電機子１６５が受電機器１１０の第１の受信電機子１７５に面していない場合、信号管理回路１５０は、いかなる場合もいかなるクロック信号も受信せず、その結果、電源回路１５５は、スイッチがオフにされたままであり、作動スイッチ２２５は、閉構成に戻され得る。その逆に、作動スイッチ２２５の開放時に、送信電機子１６５が受電機器１１０の第１の受信電機子１７５に面している場合、信号管理回路１５０は、クロック信号を自動的に受信し、送信電機子１６５に、したがって電気負荷１１５に給電するように電源回路１５５に命令する。この場合、作動スイッチ２２５は、信号管理回路１５０がクロック信号を受信し続ける限り、開構成に維持され得る。

【0124】

同時に、受電機器１１０の第２の受信電機子１８０に面する送信電機子１６５に接続された作動スイッチ２２５は、関連する信号管理回路１５０がいかなるクロック信号も受信しないため、常に閉構成のままであり、第２の送信電機子１６５を基準電位（例えば接地）に接続されたままにする。

【0125】

システム１００の実施形態によると、受電機器１１０の制御回路１２５によるクロック信号の生成、したがって信号管理回路１５０によるクロック信号の捕捉は、電圧波の生成が一時的に停止され、したがって電力の送信がない短いステップの間に行うことができる。この場合、クロック信号を使用して、その後の電力送信ステップの間に電源回路１５５を駆動するのに必要なパイロット信号を生成することができる適切なバッファ（図示せず）を充電することができる。

【0126】

言いかえれば、傾向的に短いアイドル時間を利用することが可能であり、その間に電源回路１５５のスイッチがオフに保持されて、クロック信号をバッファに格納することが可能であり、続いて、このバッファを使用して続く電力送信ステップにおいてパイロット信号を生成し、これが終了すると電源回路１５５のスイッチが再びオフにされて制御信号を再生する。制御信号を再生する必要性は、第１の受信電機子１７５に面する送信電機子１６５の全てが、誤動作あるいは電力および／または効率の損失を回避するために互いに同相で電源波を伝送しなければならないため、信号の位相の不変性が保証される精度に由来する。

【0127】

この規定は、クロック信号と電圧波との間に干渉がないため、信号管理回路１５０および可能性のあるフィルタリング段の設計を簡略化する。一方、この手法では、データ（制御データだけでなく、他の目的のために、例えば、音楽、ビデオ、ファイルなどを送信面に近い多くの機器間で共有するためにユーザが使用することができるデータ）および電力の同時伝送を行うことができず、さらに、バッファを必要とし、レイテンシを増加させ、システムの理論上の最大通過帯域を減少させる。

【0128】

このため、システム１００の好ましい実施形態は、クロック信号の生成および捕捉が電圧波の生成および印加と同時に行われることを予測する。

【0129】

この場合、各送信グループ１３５の信号管理回路１５０は、好ましくは、送信電機子１６５に直接接続された電気分枝２１５上に配置された、クロック信号をフィルタするフィルタ２４０を備える。

【0130】

特に、フィルタ２４０は、電源波を阻止または大幅に減衰させることができ、一方で、受電機器１１０上に配置された制御回路１２５から来るクロック信号を通過させることができる高域通過特性（例えば数十または数百ＭＨｚ）を有することができる。

【0131】

また、フィルタ２４０は、電源回路によって生成された電源波をさらに減衰させるために、適切な低域遮断または帯域遮断特性を有することができる。

【0132】

容量結合を介してデータおよび電力を同時に送信しなければならない場合、フィルタ２４０は、システム１００の本質的な部分を構成することが強調されるべきである。この場合、フィルタ２４０を簡略化するために、クロック信号の周波数と電圧波の基本高調波の周波数を可能な限り離しておくことが適切な場合がある。

【0133】

一部の実施形態では、フィルタ２４０は、可能な限りクリーンなクロック信号を受電機器１１０から得るために、例えば、ベッセル、チェビシェフ、バターワース、楕円、逆チェビシェフフィルタ、または可能な限り電圧波の寄与を減衰させることを目的とした他の適切なフィルタのような、１次よりも高次のフィルタとすることができる。

【0134】

信号管理回路１５０は、フィルタ２４０の下流に、クロック信号の周波数を低減させる適切な分周器２４５も備えることができる。

【0135】

この周波数低減器２４５の使用は、受電機器１１０上に配置された制御回路１２５が、最新世代のコンピュータまたは携帯電話の場合のように、周波数が電源回路１５５を効果的に駆動するのに必要な周波数よりも一般に大きい非常に高い周波数のクロック信号を生成するように構成されている場合に特に有用である。また、このことは、電源段の周波数とクロック信号の周波数とが非常に離れているため、フィルタ２４０を実質的に簡略化することを可能にし、したがって、非常に高い周波数のクロック信号のみを分周器２４５に到達させることが単純な高域通過フィルタ（例えば数ｐＦの容量）で容易である。

【0136】

図５に示すように、分周器２４５は、例えば、それぞれがデータ（Ｄ）用の入力、２つの相補出力（Ｑ、Ｑ’）、および同期入力（ＣＬＫ）を有するＤＱフリップフロップのような論理ゲートのカスケードを備えることができる。

【0137】

例えば、ＤＱフリップフロップの使用法を参照すると、これらのフリップフロップは、「元の」クロック信号、すなわちフィルタ２４０から出力されたものが、第１のＤＱフリップフロップの同期入力に入るように互いに接続することができる。第１のＤＱフリップフロップの出力信号Ｑの反転信号Ｑ’が同じＤＱフリップフロップの入力ゲートＤに接続されているのに対して、出力信号Ｑは、次のＤＱフリップフロップの同期ゲートＣＬＫに接続されているなどである。

【0138】

カスケードの第１のＤＱフリップフロップは、「元の」クロック信号のデューティ・サイクルを修正して、「元の」クロック信号のデューティ・サイクルにかかわらず５０％に等しいデューティ・サイクルを有する新しい矩形波クロック信号を出力に供給することに留意されたい。

【0139】

このようにして、カスケードの各ＤＱフリップフロップの出力Ｑは、デューティ・サイクルが５０％に等しく、入力で受信したクロック信号に対して周波数が半分になった矩形波クロック信号である。

【0140】

したがって、分周器２４５の出力において、電源回路１５５のパイロット信号として効果的に使用することができるクロック信号を得るために、ＤＱフリップフロップのカスケードの数を適切に選択することによって、「元の」クロック信号の周波数を分割することが可能である。

【0141】

しかしながら、これは、他の実施形態において、分周器２４５がＪＫフリップフロップ、Ｔフリップフロップ、または分周器として構成することができる他の回路に基づくことができるという可能性を排除するものではない。各送信グループ１３５の電源回路１５５に関する限り、この回路は、対応する信号管理回路１５０によって生成されたパイロット信号を、この場合、分周器２４５から出力された信号を受信するように、ならびにパイロット信号の周波数に等しい周波数で、対応する送信電機子１６５を電圧発生器１４０に断続的および周期的に接続する少なくとも１つのスイッチング回路２５０（図６および図７参照）を備えることができる。

【0142】

電力の伝送において高い性能および効率を得るために、スイッチング回路２５０は、非常に高い周波数（例えばＭＨｚ、数十ＭＨｚ、または数百ＭＨｚ程度）と、電気負荷１１５に給電するのに十分な振幅と、を有する電圧波を生成できることが好ましい。

【0143】

この結果を得る特に有利なやり方は、ソフトスイッチング、準共振、または全共振スキームに従って作られたスイッチング回路２５０を使用することにあり、このスキームでは回路トポロジーおよび駆動システムは、スイッチの動的損失をほぼ完全に排除することを可能にし、したがって高いスイッチング周波数２５０および低損失を可能にする。これらの目的を有利に達成するスイッチング回路２５０のカテゴリーは、クラスＤ、Ｅ、Ｆ、またはＥ／Ｆの増幅器の適切な修正から導出される。

【0144】

一例として、スイッチング回路２５０は、図６のスキームに示すように、電圧発生器１４０と基準電位（例えば接地）との間に直列に接続された１対のスイッチ２５５および２６０を備えることができる。

【0145】

特に、第１のスイッチ２５５は、電圧発生器１４０に接続されているのに対して、第２のスイッチ２６０は、（電圧発生器１４０の電位とは明らかに異なる）基準電位、例えば接地電位に接続されている。

【0146】

第１のスイッチ２５５と第２のスイッチ２６０との間には、中央ノード２６５があり、このノードは、電気分枝１７０を介して対応する送信電機子１６５に接続されている。

【0147】

この１対のスイッチ２５５および２６０は、本質的に、送信電機子１６５に給電する高周波電圧波を生成するために使用されるブリッジ手段Ｈを構成する。

【0148】

１対のスイッチ２５５および２６０は、例えば、１対のＢＪＴまたはＩＧＢＴトランジスタ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ、ＣＭＯＳペア、ＧａＮをベースとする高性能ＦＥＴ、ＧａＡｓ、または他のスイッチとすることができる。

【0149】

このようにして、２つのスイッチ２５５および２６０を、パイロット信号の周波数で単に交互にオンおよびオフに切り替えることによって電圧波を生成することが有利には可能である。

【0150】

２つのスイッチ（例えばＭＯＳＦＥＴ）を駆動するために、信号管理回路１５０から出力されたパイロット信号を受信して、そのような信号を、２つの典型的には高周波のスイッチを交互にオンおよびオフに切り替えるのに十分な（典型的には電圧および／または電流で増幅された）適切な波に変換する適切なドライバ２７０を有することが必要な場合がある。

【0151】

インダクタンス２２０、電機子１７５に近接させた電機子１６５から構成される容量、インダクタンス２０５、および回路の適切な調整のためにシステムに挿入される可能性のある他のリアクタンス素子などの、回路内に分散されたリアクタンス素子を備えるシステムが、全システムが直列または並列のＬＣ共振器を構成するように、調整される場合、回路全体を、実質的に損失を制限し、動作周波数を大幅に増加させことができるゼロ電圧スイッチ（ＺＶＳ）またはゼロ電流スイッチ（ＺＣＳ）タイプの共振回路のようにすることができ、したがって回路の低コストおよび低容積、ならびに送信される高電力密度を確実にする。

【0152】

そのような目的は、送信電気分枝１７０上の適切な整合回路網、場合によってはさらなるリアクタンス素子の追加の両方によって追求することができる。

【0153】

しかしながら、このタイプのスイッチング回路２５０は、典型的には高周波で動作する２つのスイッチ２５５および２６０の存在によってペナルティが課せられる。これらのスイッチのうち、スイッチ２５５は、典型的にはフローティングノードを参照し、したがって高周波であまり機能的でも高価でもないブートストラップ回路を必要とするため、最も重要である。あるいは、第１のスイッチ２５５は、例えばＰ−ＭＯＳから構成することができるが、この場合、性能が典型的には低下し、Ｐ−ＭＯＳによって占有される面積は、同様の性能のＮ−ＭＯＳよりも大きい。

【0154】

この欠点を回避し、システム１００をさらに簡略化するために（図７参照）、スイッチング回路２５０は、電圧発生器１４０と基準電位（例えば接地）との間に直列に接続されたインダクタンス２７５（チョークと呼ばれる）およびスイッチ２８０を備えることができ、ここでインダクタンスは、電圧発生器１４０に直接接続されているのに対して、スイッチ２８０は、基準電位に接続されている。

【0155】

実際には、インダクタンス２７５は、前の実施形態の第１のスイッチ２５５を置き換えている。

【0156】

この場合も、スイッチ２８０は、例えば、ＢＪＴもしくはＩＧＢＴトランジスタ、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ、ＣＭＯＳ、ＧａＮをベースとする高性能ＦＥＴ、ＧａＡｓ、または別のスイッチとすることができる。

【0157】

インダクタンス２２０が存在することができる電気分枝１７０を介して送信電機子１６５に接続される中央ノード２８５は、前記インダクタンス２７５とインダクタ２８０との間に備えられている。

【0158】

スイッチ２８０と並列に、適切な値の容量２９０がさらに導入されてもよく、この容量は、スイッチ２８０の寄生容量の全てまたは一部から構成することもできる。

【0159】

このようにして、パイロット信号の周波数で単一のスイッチ２８０を単にオンおよびオフに切り替えることによって、電圧波を生成することが有利には可能である。

【0160】

スイッチを駆動するために、信号管理回路１５０から出力されたパイロット信号を受信して、そのような信号を、スイッチ２８０を高周波でオンおよびオフに切り替えるのに適した適切な波に変換する適切なドライバ２９５を有することが必要な場合がある。

【0161】

スイッチング回路２５０のこの第２の実施態様は、適切に調整される場合は、特に効率的なＺＶＳまたはＺＣＳ回路を構成することができ、したがって損失が極めて限られ、非常に高い周波数でさえ駆動することが容易であるという特徴がある。

【0162】

本実施態様では、それぞれが対応する送信電機子１６５に、場合によってはインダクタンス２２０を介して接続された複数のスイッチング回路２５０が並列に存在しているため、上で提案されたスイッチング回路は両方とも、例えばクラスＤ（場合によっては共振）またはクラスＥもしくはＦの古典的な増幅器とどのように区別されるかが強調されるべきである。したがって、提案された回路の解析的モデリングおよびサイズ設定は、公知のスキームとは実質的に異なるが、それでもなお、全体的にプラスの効果（特に、共振スキームに典型的な低損失および高周波）を再現する。

【0163】

提案された実施態様は、最新技術に対して実質的な利点を有し、特に、提案された実施態様は、クラスＥもしくはＦの公知の増幅器または他の公知のＺＶＳもしくはＺＣＳ共振回路と区別される一方で、いかなる場合も、実質的に損失なしに、または極めて限られた損失で、スイッチのオンからオフへのおよびその逆の遷移を可能にするアーキテクチャを利用するため、特に有効である。

【0164】

複数のスイッチング回路２５０が並列に存在することは、出力電力が複数のスイッチ間に、例えばＮ型ＭＯＳＦＥＴ間に割り振られ、したがって、スイッチのそれぞれが総電力の割合しか管理せず、したがってより小さなサイズにすることができ、こうして、例えば集積回路に集積することがより容易になり、高い動作周波数にすることがより容易になり、提案された無線システムによって送信される電力を最大化するのと同時にリアクタンス素子を小型化するのに有用なため、さらなる利点を構成する。

【0165】

システムが容量結合を使用する場合、電気負荷１１５への電力の伝送は、前述したことに対する代替のやり方で、例えば第１の受信電機子１７５に面する送信電機子１６５に所定の電圧波を印加し、同時に第２の受信電機子１８０に面する送信電機子に、送信電機子１６５に印加される電圧波に対して同じ周波数を有するが、位相のずれた、好ましく逆位相の電圧波を印加することよっても得ることができる。

【0166】

この動作を得るために、他の全ての特性を実質的に変わらないままにして、前述のシステム１００を以下に示すように修正することができる。

【0167】

特に、図８の回路図に示すように、受電機器１１０の制御回路１２５が第２のクロック信号を生成して第２の受信電機子１８０に印加することができることが予測される。

【0168】

例えば、制御回路１２５は、第１の受信電機子１７５に対して予測されたものと実質的に類似したやり方で、第２のクロック信号を、第２の受信電機子１８０と整流器１３０との間に備えられる接続ノードに一緒に流れ込む例えば電気分枝３００を介して、第２の受信電機子１８０を電気負荷１１５に接続する電気分枝１９０に印加することができる。

【0169】

特に、典型的には高い値（例えば数十または数百ｎＨ程度）のさらなるインダクタンス３０５を、制御回路１２５の前述の接続ノードと電気負荷１１５との間、例えば接続ノードと整流器１３０との間に電気分枝１９０に沿って直列に接続でき、このインダクタンス３０５は、給電機器１０５から来る電圧波が電気負荷１１５に到達することを可能にするが、制御回路１２５によって生成された第２のクロック信号の通過を阻止し、したがってこの第２のクロック信号は、受電機器１１０から給電機器１０５の方に通過するように強いられる。

【0170】

インダクタンス２０５および３０５は、受信容量と共に共振器を構成し、したがって電気負荷１１５へのより大きな電力伝送を可能にするばかりでなく、例えばＺＶＳまたはＺＣＳタイプのコンバータを作るのに有用なインピーダンス整合の目的も有する（したがってこれにより、損失を最小限に抑え、極めて高い周波数で動作することができる）。

【0171】

インダクタンス２０５および３０５は、制御回路１２５から見込んだ、通常は制限されている電気負荷１１５のインピーダンスを実質的に増加させるさらなる目的も有し、制御回路１２５は、負荷と実質的に相互作用しないため、このようにして高周波で動作することができる。

【0172】

次に、典型的には小さな値（例えば数十または数百ｐＦ程度）の電気容量３１０を接続ノードと制御回路１２５との間に電気分枝３００に沿って直列に接続することができ、この電気容量３１０は、クロック信号が第２の受信電機子１８０に到達することを可能にするが、電圧波の通過を阻止し、したがって電圧波は、制御回路１２５に達することができない。

【0173】

本システムは、電気負荷１１５に給電する電圧波と、制御回路１２５によって注入される信号の搬送波との間の周波数の差が増大するとともに、ますます良好に動作する。

【0174】

第２の受信電機子１８０が１つまたは複数の送信電機子１６５に面しているとき、第２のクロック信号は、対応する信号管理回路１５０によって捕捉され、第１の受信電機子１７５に面する送信電機子１６５に印加されたもの対して等しい周波数であるが、位相のずれた、好ましくは逆位相の電圧波を前記送信電機子１６５に印加するように、対応する電源回路１５５を適切に駆動するために使用される。

【0175】

この効果は、受電機器１１０の制御回路１２５が、第１の受信電機子１７５に印加されるクロック信号に対して同じ周波数を有するが、好ましくは逆位相でずれた第２のクロック信号を生成して、第２の受信電機子１８０に印加するように受電機器１１０の制御回路１２５を構成することによって理論上得ることができる。

【0176】

しかしながら、この解決手段は、例えば、ＤＱフリップフロップのカスケードに基づくもののような一部の分周器２４５は、所定のクロック信号およびこのクロック信号の反転信号（すなわち、等しい周波数であるが逆位相のクロック信号）の両方から、同一位相を有する出力信号を返し、したがってどちらの場合とも、結果として生じる電圧波が、同じ位相を有し、非常に高い周波数波の１サイクルしか遅延されていないため、必ずしも使用できるとは限らない。

【0177】

この欠点を克服するために、分周器２４５の出力信号が図９に示すように２つの独立したチャネルに印加されるように、各送信グループ１３５の信号管理回路１５０を修正することができ、出力信号のうちの１つが分周器２４５から来るクロック信号をネゲートするモジュール３１５に接続され、等しいが逆位相のクロック信号を得ることができる。モジュール３１５は、例えば、入力で受信した信号をネゲートする単純なＮＯＴ論理ゲートを備えている。

【0178】

このようにして、分周器２４５は、常に２つの潜在的なパイロット信号を供給し、そのうちの１つは、元のクロック信号の周波数を単に低減させることによって得られる「直接」パイロット信号であり、その１つは、元のクロック信号の周波数を低減させて、元のクロック信号の位相を反転することによって得られる「逆位相の」パイロット信号である。

【0179】

この場合、各送信グループ１３５の信号管理回路１５０は、図１０に示すように、セレクタ３２０をさらに備えることができ、このセレクタ３２０は、分周器２４５に接続されて、対応する送信電機子１６５が第１の受信電機子１７５に面しているか、それとも第２の受信電機子１８０に面しているかに応じて、それぞれ、「直接」パイロット信号または「逆位相の」パイロット信号を電源回路１５５に選択的に送信する。

【0180】

セレクタ３２０は、送信電機子１６５が第１の受信電機子１７５に面しているか、それとも第２の受信電機子１８０に面しているかを理解するために、異なる方策を実施することができる適切な制御モジュール３２５によって命令されてもよい。

【0181】

第１の方策は、受電機器１１０の制御回路１２５が、著しく異なるデューティ・サイクル（例えば、２０％および８０％にそれぞれ等しい）を有する２つの矩形波クロック信号を第１の受信電機子１７５および第２の受信電機子１８０に印加することを予測する。例えば、デューティ・サイクルの第１の値（例えば２０％）を「第１の受信電機子１７５」の情報に関連付けることができるのに対して、デューティ・サイクルの第２の値（例えば８０％）を「第２の受信電機子１８０」の情報に関連付けることができる。

【0182】

この情報を利用することによって、制御モジュール３２５は、図１１で与えられるスキームに示すように、クロック信号の電圧の実効値の検出回路として効果的かつ簡単に形成することができ、例えば、そのような信号の二乗平均ＲＭＳを測定または検出する。

【0183】

特に、制御モジュール３２５は、フィルタ２４０から出力されたクロック信号を、例えば分周器２４５の上流で受信し、出力されたクロック信号のＲＭＳ値を検出する初段３３０を備えることができる。

【0184】

例えば、そのような初段３３０は、フィルタ２４０の出力をダイオード３３５のアノードに接続することによって十分迅速に作ることができる。一方、ダイオード３３５のカソードは、コンデンサ３４０の一端部に接続されてもよく、コンデンサ３４０のもう一方の端部は、基準電圧（例えば接地）に接続されている。初段３３０は、コンデンサ３４０と並列に、入力信号が停止すると、コンデンサ３４０自体を放電するのに有用な抵抗３４５を備えることもできる。

【0185】

したがって、この初段３３０の出力は、入力信号のＲＭＳ値に比例した電圧信号であり、このＲＭＳ値は、デューティ・サイクル、したがって「第１の受信電機子１７５」または「第２の受信電機子１８０」の情報に応じて変化し、送信電機子１６５の適切なパイロット位相を選択することを可能にする。

【0186】

したがって、制御モジュール３２５は、初段３３０から出力された信号を受信して、出力された信号のＲＭＳ電圧値を基準電圧と比較するコンパレータ３５０を備えることができる。初段３３０から出力されたＲＭＳ電圧が、基準値よりも小さい場合、これは、クロック信号のデューティ・サイクルが小さかったこと（例えば２０％）、またはその逆の場合は、クロック信号のデューティ・サイクルが大きかったこと（例えば８０％）を意味する。実際に、クロック信号のデューティ・サイクルが増大するとともに、出力された信号のＲＭＳ値が、第１の基準電圧によって課されたしきい値を超えるまで、増加することは明らかである。

【0187】

初段３３０から出力された信号は、ＲＭＳ電圧値を、典型的には接地電圧に近い第２の基準電圧と比較する第２のコンパレータ３５５にも印加され得る。初段３３０から出力されたＲＭＳ電圧が第２の基準値よりも小さい場合、これは、送信電機子１６５がクロック信号を受信していないこと、したがって、受電機器１１０の受信電機子１７５または１８０が接近していないことを意味する。

【0188】

また、第１のコンパレータ３５０および第２のコンパレータ３５５の出力は、セレクタ３２０のパイロット信号を生成することができる、典型的には、必ずしもそうとは限らないが、組合せ論理を有する極めて単純な論理モジュール３６０に送信され得る。

【0189】

このようにして、ＲＭＳ信号が第１の基準値よりも大きい場合は、セレクタ３２０は、「直接」パイロット信号を用いて電源回路１５５を駆動するように命令され、ＲＭＳ信号が第１の基準値と第２の基準値との間に含まれる場合は、セレクタ３２０は、逆位相のクロック信号を用いて電源回路１５５を駆動するように命令され、最後に、ＲＭＳ信号が第２の基準値よりも小さい場合は、セレクタ３２０は、電源回路１５５を駆動せず、論理回路も、送信電機子１６５を電気分枝２３０に、したがって基準電位（例えば接地）に接続するように、作動スイッチ２２５を開構成にするように処理する。

【0190】

送信電機子１６５が第１の受信電機子１７５に面しているか、それとも第２の受信電機子１８０に面しているかを理解するための第２の方策は、受電機器１１０の制御回路１２５が、同じデューティ・サイクルであるが異なる振幅を有する２つのクロック信号を、第１の受信電機子１７５および第２の受信電機子１８０に印加するように構成されることを予測することができる。

【0191】

この場合、各送信グループ１３５の信号管理回路１５０のアーキテクチャは、信号の振幅が、信号電圧の実効値、したがって信号電圧のＲＭＳにも直接影響を与えるため、前述した、図１０および図１１に示したものと厳密に等しくてもよい。

【0192】

送信電機子１６５が第１の受信電機子１７５に面しているか、それとも第２の受信電機子１８０に面しているかを理解するための第３の方策は、受電機器１１０の制御回路１２５が、異なる周波数を有する２つのクロック信号を第１の受信電機子１７５および第２の受信電機子１８０に印加するように構成されることを予測することができる。

【0193】

好ましくは（必ずしもそうとは限らないが）、第２の受信電機子１８０に印加されるクロック信号の周波数は、第１の受信電機子１７５に印加されるクロック信号の２倍に等しくなければならず、またはその逆でなければならない。

【0194】

どの受信電機子１７５または１８０が送信電機子１６５に近いかの表示を送信する周波数の使用は、電圧制御信号（デューティ・サイクル、または振幅の変調）に基づくシステムに比べて外乱からのより良好な耐性を保証するが、各送信グループ１３５の信号管理回路１５０は、異なっていなければならない。

【0195】

まず第１に、分周器２４５は、セレクタ３２０に送信される「直接」パイロット信号および「逆位相の」パイロット信号を供給するように構成されていなければならず、図１２に示すようにこれらのパイロット信号を２つの異なる段から取得する。例えば、第２の受信電機子１８０に印加されるクロック信号の周波数が、第１の受信電機子１７５に印加されるクロック信号の周波数の２倍である場合を考えると、「直接」パイロット信号は、分周器２４５の最終段から取得されなければならないのに対して、「逆位相の」パイロット信号は、例えばＮＯＴ論理ゲート３１５を用いて、分周器の最後から２番目の段から出て来る信号を「ネゲートする」ことによって取得されなければならない。このようにして、「直接」パイロット信号および「逆位相の」パイロット信号は、両方とも、同じ周波数を有し、電源回路１５５を駆動するために使用することができる。もちろん、第２の受信電機子１８０に印加されるクロック信号の周波数が、第１の受信電機子１７５に印加されるクロック信号の周波数の半分である場合は、接続は、逆になる。

【0196】

同時に、セレクタ３２０の制御モジュール３２５は、図１３に示すように修正することができ、送信電機子１６５から来るクロック信号を入力で受信する積分回路３６５（例えば単純なＲＣフィルタ、または任意の能動もしくは受動積分回路）を備えることができる。

【0197】

入力での波は、典型的には矩形波であるため、積分回路３６５から出力された、入力での波の積分された信号は、三角波であり、この三角波は、入力での波の周波数が小さいほど、ますます大きなピーク値を有する。前の例によると、捕捉されたクロック信号が第１の受信電機子１７５に関連付けられた低周波クロック信号である場合は、積分された信号は、したがって、捕捉されたクロック信号が第１の受信電機子１７５に関連付けられた高周波クロック信号であった場合に存在したであろうものと比べてより大きなピーク値を有する。もちろん、第２の受信電機子１８０に印加されるクロック信号の周波数が、第１の受信電機子１７５に印加されるクロック信号の周波数の半分である場合は、対応は、逆になる。

【0198】

この特性を利用することによって、積分回路３６５から出力された信号は、したがって、この信号のピーク電圧を基準電圧と比較するコンパレータ３７０に入力で印加されてもよい。次いで、コンパレータ３７０の出力は、例えば、より高い周波数波に対してはコンパレータ３７０から出力されたインパルスを検出せず、より低い周波数波に対して一連の等間隔インパルスを検出する論理モジュール３７５によって処理される。典型的には、必ずしもそうとは限らないが、組合せ論理を有する論理モジュール３７５は、セレクタ３２０を駆動する信号を生成する。

【0199】

例えば、積分された信号のピーク値が基準値よりも大きい場合は、セレクタ３２０は、「直接」パイロット信号、すなわち、受電機器１１０上に配置された制御回路１２５によって生成されたものと同じ位相を有する信号を用いて電源回路１５５を駆動するように命令されるが、一方、積分された信号のピーク値が基準値よりも小さい場合は、セレクタ３２０は、「逆位相の」パイロット信号を用いて電源回路１５５を駆動するように命令される。もちろん、動作は、逆のやり方で行うこともできる。

【0200】

最後に、積分された信号のピーク値が実質的にゼロの場合（クロック信号がない場合）、セレクタ３２０は、電源回路１５５を駆動せず、論理回路３７５も、前の回路と同様のやり方で、送信電機子１６５を電気分枝２３０に、したがって基準電位（例えば接地）に接続するように、作動スイッチ２２５を開構成にするように処理する。

【0201】

ここで、制御モジュール３２５の積分回路３６５は、フィルタ２４０の出力から、またはより有利には分周器２４５の適切な段の出力から直接、クロック信号を受信するように構成されてもよく、これによりシステムが概念的に修正されることはないことが強調されるべきである。

【0202】

また、提案されたシステムは、情報が、デューティ・サイクルの値、または分周段によって失われる振幅の値によるではなく、１つの受信電機子を示す信号ともう１つの受信電機子を示す信号との間の周波数の差から与えられるため、分割された信号を使用して動作する。

【0203】

既に分周された周波数で積分回路３６５に入る信号の使用に関連した利点は、その場合、本質的に、元の信号を処理するのに必要なものに比べて、より遅いコンパレータ３７０を使用することができ、したがって、費用対効果がより大きいことにある。積分回路３６５に入る前に信号が受ける周波数の分割が大きいほど、三角波を基準電圧と比較するために使用されるコンパレータ３７０の必要な速度がより遅くなり、コンパレータのコストを大幅に下げる。正確には、制御回路のコストをさらに下げるために、セレクタ３２０に至る出力の後にさらなる分割段を予測することも可能である。さらなる利点は、フィルタから出力されたものに比べて、分周段から出力された信号の品質がより高いことに関連する。

【0204】

送信電機子１６５が第１の受信電機子１７５に面しているか、それとも第２の受信電機子１８０に面しているかを理解するための第４の方策が図１４に示されており、この方策は、受信電機子１７５および１８０の１つまたは両方の相対位置を示す位置信号を生成するように、受電機器１１０上に配置された１つまたは複数の基準素子３８５と相互作用する（例えば、磁気、ホール効果、電界、光、音、ＲＦＩＤ送信器、ＮＦＣ、アンテナなどに基づく）能動または受動の独立したセンサ３８０を各送信グループ１３５に備えることにある。また、各送信グループ１３５は、対応する送信電機子１６５が第１の受信電機子１７５に近いのか、第２の受信電機子１８０に近いのか、それともどちらでもないのかを理解し、次いで、結果としてセレクタ３２０に命令するように、センサ３８０によって生成された位置信号を受信する論理モジュール３９０を備えることができる。

【0205】

この場合、「直接」パイロット信号または「逆位相の」パイロット信号の選択に基づく原理は、制御回路１２５によって送信されるクロック信号に対して独立していることは明らかである。したがって、この場合の後者の信号は、クロックを送信するために、場合によってはユーザ・データを独立して転送するために使用されるだけである。

【0206】

送信電機子１６５が第１の受信電機子１７５に面しているか、それとも第２の受信電機子１８０に面しているかに応じて、位相のずれた（典型的には逆位相の）電圧波を送信電機子１６５に印加することを可能にする上で提案したスキームは、電力の伝送をより効果的にし、効率の点で多くの利益を得るという利点を有する。

【0207】

例えば、電源回路１５５が図７のスキームを使用する場合、各スイッチング回路２５０のチョーク・インダクタンス２７５の寸法を、例えばクラスＥまたはＦの共振増幅器のサイズ設定に関して文献に記載されているものに比べて、実質的に低減させる可能性がある。

【0208】

実際に、通常、チョーク・インダクタンスが電流発生器を理想的に構成するために特に高い値のものでなければならない場合、提案されたスイッチング回路２５０では、チョーク・インダクタンス２７５のサイズを実質的に小さくすることが可能であり、電流の符号を反転することさえ可能にする。

【0209】

実際に、全体として、回路全体は、プッシュプル方式を構成し、これにより、受電機器１１０の給電分岐における各反転電流が、ミラーリング分岐における（例えば、第２の受信電機子に面するプレートを駆動する）類似しているが反転した反転電流に対応する。

【0210】

このようにして、送信回路に給電する電圧発生器１４０は、全体として、実質的に抵抗性の挙動を有する回路を見込むことになり、したがって力率の補正段を必要とすることなく最適化された力率を有する。これは、特に、必要とされる小型化が、入力において大きな値および大きな容積のフィルタ容量の使用を許容しないようなものである場合に、スイッチング回路が存在する状態では自動的でない、特に実質的な利点を構成する。

【0211】

図１５に示すように、給電機器１０５を修正して、多くの受電機器１１０間に高速通信チャネルを構成することもできる。

【0212】

特に、各受電機器１１０の制御回路１２５は、受信電機子１７５および／または１８０にクロック信号だけでなく、受電機器１１０から来る他のデータ（図１５に矢印で概略的に示す）も含む信号を印加するエンコーダ３９５を備えることができる。

【0213】

エンコーダ３９５は、例えば、マンチェスター差動、バイフェーズマーク符号（ＢＭＣ）、８ｂ／１０ｂ符号化、６４ｂ／６６ｂ符号化、６４ｂ／６７ｂ符号化などの符号化によってデータを符号化することができる。線路上で厳密にゼロの平均電圧値を保証する符号化が特に有利である。

【0214】

同時に、給電機器１０５の各送信グループ１３５の制御モジュール３２５は、前述したように電源回路１５５を駆動するためのクロック信号を処理するだけでなく、受電機器１１０の制御回路１２５によって生成された信号によって運ばれる他のデータを復号するデコーダ４００を備えることができ、このデータが共有バス４１０、例えばＵＳＢ３．０バス、ＨＤＭＩ（登録商標）バスにおいてアドレスされ得る。

【0215】

また、給電機器１０５上に第２のデータエンコーダ、および受電機器１１０上に第２のデコーダを導入することによって、通信を明らかに双方向にすることができる。

【0216】

システムのコストが過度に悪化するのを回避するために、給電機器１０５の一部の送信グループ１３５のみがデータ信号を受信および／または送信することができ、これにより、送信グループ１３５の大半が低コストのままであり、電力の伝送の管理のみが可能なままであることを予測することが可能である。データは、非常に高い周波数（数十ＭＨｚ、数百ＭＨｚ、さらにはＧＨｚ）で伝搬するため、実際には、いくつかの送信電機子１６５（理想的には１つだけ）の容量結合がデータ信号を送信するのに十分であり、その場合、このデータ信号は、復号されて、作動面１６０上に配置された受電機器１１０の全てに対してデータを利用可能にする適切な通信バス４１０上でルーティングされ得る。

【0217】

電磁汚染を回避するために、通信バス４１０は、放射を制限するような形状およびサイズのものとすることができ（したがって、貧弱なアンテナとして動作するようにサイズ調整されなければならず）、ならびに差動とすることができ、例えば２つの並置された近接したデータプレーンから構成され、このプレーン上を差動信号が伝搬し、このプレーンにユーザデータ・インターフェースを備えた主要な回路の全てが接続され、したがって、受電機器１１０上に配置されたコントローラによって送信されたデータを受信電機子から読み取ること、および受信電機子によって捕捉され、受電機器１１０上に配置されたコントローラによって復号されるのに有用なデータを送信電機子に送信することの両方を行うことができる。

【0218】

前述した実施形態の全てに共通の態様によると、各送信グループ１３５の送信電機子１６５は、例えば、作動面１６０の単位面積当たりのコストを下げるために、同じ電源回路１５５および同じ信号管理回路１５０に接続された複数の送信電機子１６５Ａに分割されてもよい。

【0219】

この場合、各送信グループ１３５の回路図は、実質的に変わらないままであるが、各送信電機子１６５Ａは、例えば図１６に示すように、それぞれの作動スイッチ２２５Ａを介して電気分枝１７０に接続され得る。

【0220】

各作動スイッチ２２５Ａは、それぞれの送信電機子１６５Ａを、接地または別の基準電位を参照した電気分枝２３０Ａに接続する閉構成と、送信電機子１６５Ａを、関連する電源回路１５５および関連する信号管理回路１５０に接続する電気分枝１７０に接続する開構成との間で選択的に切り替えることができる。

【0221】

場合によっては、電気容量２３５Ａを各電気分枝２３０Ａ上に配置して、例えば、給電機器１０５上に配置されたデータ回路と受電機器上に配置されたデータ回路との間の接地接続を生成すること、ならびに／または回路のインピーダンスを制御し、電気負荷１１５と電圧発生器１４０との間の動的インピーダンス整合を生成することができる。

【0222】

各作動スイッチ２２５Ａは、給電機器１０５の制御回路によって制御することができ、この制御回路は、前述したものと同様の論理回路を使用して、受電機器１１０の電機子によって受信された信号に応じてどの送信電機子１６５Ａを電気分枝１７０に接続するかを選択する。

【0223】

例えば、スイッチは、通常、閉位置に保持され、例えばタイマーまたはカウンタの助けを借りて、周期的に、次々と順番に開位置にすることができる。このようにして、サブグループのどの送信電機子１６５Ａが受電機器１１０の第１の受信電機子１７５に面しているかを識別することが可能であり、その後識別されたものだけに電圧波を印加するのに対して、他は全てスイッチをオフにしておくか、または電気分枝２３５Ａに接続しておくことができる。

【0224】

この解決手段により、給電機器１０５の作動面１６０の同じ全体的な寸法に対して、送信電機子１６５Ａの数を増やして、その寸法を減らし、これによって、受電機器の受信電機子１７５および１８０との非常に精密な容量結合を得ることが有利には可能である。

【0225】

一方、送信電機子の同じ全体的な数に対して、信号管理回路１５０および電源回路１５５の数を実質的に減らすことが有利には可能であり、これによって、システム１００の全体的なコストを下げる。

【0226】

もちろん、送信電機子１６５Ａは、場合によっては、規則的でさえない任意の形状を有することができる。しかしながら、三角形、円、矩形、正方形、または六角形などの規則的な幾何学形状は、特に単純で効果的である可能性がある。

【0227】

特に、（限定されないが）特に有利な実施形態は、図３に示す送信電機子１６５のそれぞれを、例えば図１７に示すように、三角形の形状であるが、送信電機子１６５の正方形／矩形の形状を再現するように、相互に配置された送信電機子１６５Ａのグループで置き換えることを実質的に予測し、この図では、各送信電機子１６５が対角線および二等分線に沿って８つの送信電機子１６５Ａのグループに分割されている。

【0228】

送信電機子１６５Ａのグループそれぞれに接続された信号管理回路１５０および電源回路１５５は、グループの各送信電機子１６５Ａから実質的に等距離になるように、したがって、分布寄生リアクタンスに関連した問題を最小限に抑えるように、矩形／正方形の中心に配置されたチップ４１５の形態で作ることができる。

【0229】

送信電機子１６５Ａの三角形の形状により、受電機器１１０の形状（典型的には矩形）をより良く近似することが可能になり、受電機器１１０は、作動面１６０上にランダムに配置され、したがって正方形の辺に対して位置合わせされない可能性がある。４５度の対角線のおかげで、受信電機子１７５および１８０をより良く近似する送信電機子１６５Ａの構成を見つけることが確かにより可能性が高い。したがって、この構成は、図３の送信電機子１６５の一部が受信電機子１７５または１８０によって完全に覆われていない間に作動するのを防止し、損失を低減させる。

【0230】

前述した実施形態の全てに共通の別の態様は、例えば図１８に示すように、各送信グループ１３５の送信装置１４５が、それぞれが対応する送信電機子１６５の同じ信号管理回路１５０および同じ電源回路１５５に接続されている１つまたは複数の誘導性送信素子４２０をさらに備えることができることを予測する。

【0231】

このようにして、ハイブリッドの容量性および誘導性の電力送信システムを得ることが実際に可能である。

【0232】

各送信誘導性素子４２０は、例えば、送信電機子１６５のそばに同一平面上に配置することができる１つまたは複数の直線誘導性ストリップのような、主に誘導性の挙動を有する１つまたは複数の導電性素子から作ることができる。

【0233】

例えば、送信電機子１６５が矩形もしくは正方形の形状を有しているか、または正方形もしくは矩形を形成するように配置された送信電機子１６５Ａに分割されている場合を考えると、各送信グループ１３５は、例えば図１９に示すように、正方形または矩形の辺のそばに同一平面上に配置された、辺に平行に延在する誘導性ストリップ４２０Ａを備えることができる。このようにして、連続する送信電機子１６５の各対（または送信電機子１６５Ａのグループ）間に、少なくとも１つの誘導性ストリップ４２０Ａも配置され、各送信電機子１６５（または送信電機子１６５Ａのグループ）は、一組の誘導性ストリップ４２０Ａによって全ての辺で囲まれる。可能性のあるもののうちの１つに過ぎない、示された特定の実施態様が、作動面１６０上に誘導性ストリップ４２０Ａの均一のマトリックス分布も形成するという利点をどのように達成するかが強調されるべきである。

【0234】

しかしながら、もちろん、これは、誘導性送信素子４２０を、コイルまたは送信アンテナの形状を有する誘導性導体、例えば対応する送信電機子１６５（または送信電機子１６５Ａのグループ）を取り囲む単一のコイルから作ることができるという可能性を排除するものではない。

【0235】

図１８に戻ると、電源回路１５５は、各送信インダクタ４２０に対して、送信電機子１６５に関連付けられたスイッチング回路２５０と実質的に同じタイプのさらなる２つのスイッチング回路４２５を備えることができ、この２つのスイッチング回路４２５は、電圧発生器１４０を送信インダクタ４２０に接続する。

【0236】

これらのスイッチング回路４２５は、電圧発生器１４０によって生成された給電電圧を、送信誘導性素子４２０に印加される典型的には高周波（数百ｋＨｚ、ＭＨｚ、数十ＭＨｚ、さらには数百ＭＨｚ）の交流電圧波に変換するように、信号管理回路１５０から出て来るパイロット信号によって駆動される。適切な整合回路網をスイッチング回路４２５と送信インダクタ４２０との間に配置することができる。

【0237】

図２０に示すように、受電機器１１０の受信装置１２０は、受電機器１１０の１つまたは複数の誘導性送信素子４２０と誘導結合を行う少なくとも１つの誘導性受信素子４３５を対応して備えることができる。

【0238】

一般に、誘導性受信素子４３５の数、形状、サイズ、および配置は、受電機器１１０の受信面１９５を給電機器１０５の作動面１６０に向けて戴置させるまたは近付けることによって、少なくとも１つの誘導性受信素子４３５と給電機器１０５の少なくとも１つの送信誘導性素子４２０との間に、好ましくは、各誘導性受信素子４３５と、受電機器１１０の給電機器１０５に対する複数の位置および／または相対的な向きについて、好ましくは、受電機器１１０の任意の位置および／または向きについて、形状およびサイズを良好な近似で再現するように配置された複数の誘導性送信素子４２０との間に、誘導結合を生成することが可能になるように選択されなければならない。

【0239】

一実施形態によると、誘導性受信素子４３５は、コイルまたは受信アンテナの形状を有する誘導性導体から作ることができる。例えば、受信装置１２０は、図２１に示すように、受信電機子１７５および１８０の両方の周りに同一平面上に延在するコイルのように成形された誘導性受信素子４３５を備えることができる。

【0240】

この誘導性受信素子４３５は、例えば第２の整流器４４０を介して、受信電機子１７５および１８０に対して独立に、電気負荷１１５に接続することができる（図２０参照）。

【0241】

受信インダクタ４３５と第２の整流器４４０との間に直列に、誘導性受信部分をＺＶＳ（ゼロ電圧スイッチング）またはＺＣＳ（ゼロ電流スイッチング）モードで動作させることもできる共振器を生成するのに有用な容量４４５を挿入することが可能である。

【0242】

あるいは、直列の容量４４５の代わりに、直列共振回路に比べて送信誘導性素子４２０と受信器４３５との間の距離がより大きくても、共振主誘導性回路との結合を容易にすることができる共振タンクを形成するのに有用な容量４５０を誘導性受信素子４３５と並列に挿入することが可能である（図２２参照）。

【0243】

誘導性受信素子４３５と、これに関係する各送信誘導性素子４２０との間の誘導結合を介して電力を伝送するためには、送信誘導性素子４２０の端部に配置された２つのスイッチング回路４２５が、信号管理回路１５０によって生成されたパイロット信号によって、同じ周波数で、しかし互いに逆位相で駆動されれば十分である。

【0244】

この解決手段は、受信インダクタ４３５のスイッチング回路４２５を、送信電機子１６５のスイッチング回路２５０を駆動するために既に利用可能な同じ信号によって、したがって、特に有利で、単純で、機能的な制御システムで駆動することができるため、信号管理回路１５０が、例えば図１０の解決手段のように、逆位相の２つのクロック信号を供給するように既に構成されている場合は、特に有利である。

【0245】

あるいは、スイッチング回路４２５の一方が任意の位相で駆動され、もう一方が、送信誘導性素子４２０の第２の端部を基準電位、例えば適切な接地に常に接続しておくように命令されれば十分である。

【0246】

提案された両方の解決手段のおかげで、送信誘導性素子４２０は、磁気誘導的なやり方で誘導性受信素子４３５に伝送される電圧波によって横切られ、したがって整流器４４０を介して電気負荷１１５に給電するために使用され得る。

【0247】

２つの整流器１３０および４４０の出力は、電気負荷１１５に独立して給電し、誘導性受信部分および容量性受信部分の実質的に自律した動作を保証する。

【0248】

電気負荷１１５に必要な電力、回路の簡単さ、効率、送信器からの距離および受電機器の形状に関する要求事項に応じて、もっぱら誘導性またはもっぱら容量性の受信器を実装することができ、これにより提案された解決手段の実質的な修正が構成されることはないことが強調されるべきである。

【0249】

提案された回路の特に有利な変形形態が図２３に与えられている。この特定の実施態様では、受電機器１１０は、誘導性部分および容量性部分の両方が相乗的に作用する整流器１３０のみを備える。

【0250】

これは、誘導性受信素子４３５を２つの別個の誘導性受信素子４３５Ａで置き換えることによって得られ、その一方が、第１の受信電機子１７５と整流器１３０との間に直列に電気分枝１８５上に挿入されるのに対して、もう一方が、整流器１３０と第２の受信電機子１８０との間に直列に電気分枝１９０上に挿入されている。

【0251】

これらの誘導性受信素子４３５Ａのそれぞれは、例えば図２４に示すように、第１の受信電機子１７５および第２の受信電機子１８０の周りに、それぞれ、例えば同一平面上に延在するコイルのように構成され得る。

【0252】

このようにして、誘導性受信素子４３５Ａは、複数の機能、すなわち、電源回路のＬＣ共振器を形成するのに有用な直列インダクタンス、容量性のやり方での電力受信に誘導性のやり方で受信された電力を加えて、電気負荷１１５に送信される電力を増加させるのに有用な誘導性受信素子、および制御回路によって注入された信号が負荷と相互作用するのを防止するのに有用な低域通過フィルタ、の機能を有する。

【0253】

本実施態様は、受電機器１１０に接続される必要な構成要素の数、容積およびコストを最小限に抑え、同時にシステムの多用性および送信可能な電力を増加させるため、特に有利である。

【0254】

誘導性受信素子４３５Ａとこれらに関係する各送信誘導性素子４２０との間の誘導結合を介して電力を伝送するために、送信誘導性素子４２０の端部に配置された２つのスイッチング回路４２５を、前述と同じやり方で駆動することができる。

【0255】

しかしながら、そのようなシステムが正しく動作するような条件は、受信電機子１７５および１８０によって受信される電圧波と、誘導性送信素子４２０と誘導性受信素子４３５Ａとの間の磁気結合によって誘導される電圧波とが、適切な位相およびインピーダンスを有することである。

【0256】

特に、誘導性受信素子４３５Ａならびに受信電機子１７５および１８０が全て、同じ整流器１３０に接続されているため、誘導性送信素子４２０の励起電圧は、誘導性受信素子４３５Ａに誘起される波と受信電機子１７５に誘起される波との相乗動作を確実にするように選択されなければならない。

【0257】

もちろん、この場合も、送信グループ１３５の選択的な作動は、作動スイッチ２２５の適切な制御によって制御され得る。

【0258】

この方法に対する代替として、誘導性分枝上および容量性分岐上の両方で相乗的なデータ交換を予測することができ、典型的には、誘導結合に基づく分岐は、低域通過特性、または比較的低い周波数（電力伝送の周波数）に帯域中心を有する帯域通過特性を有するため、誘導性分岐は、受電機器１１０上に配置された制御回路１２５による、送信グループ１３５上に配置された制御回路１２５への単純な最初のハンドシェイクの送信を可能にする。誘導性回路を介してハンドシェイクを受信すると、制御モジュール３２２は、送信電機子１６５を信号管理回路１５０に接続する作動スイッチ２２５を開くことができ、したがって、容量性チャネル上で非常に高い周波数で、したがって高いビットレートでデータを受信することを可能にする。場合によっては、電力伝送を誘導結合に委ねて、容量結合をもっぱらデータ・ストリームに使用することが有利な場合がある。

【0259】

図２５は、受電機器１１０が、誘導性部分および容量性部分の両方が相乗的に作用する単一の整流器１３０を備えることを可能にする別の変形形態を示す。

【0260】

このさらなる変形形態は、誘導性受信素子４３５を受信電機子１７５および１８０に並列に接続すること、例えば、誘導性素子４３５の第１の端部を、整流器１３０を第１の受信電機子１７５に接続する電気分枝１８５に接続し、かつ誘導性素子４３５の第２の端部を、整流器１３０を第２の受信電機子１８０に接続する電気分枝１９０に接続することを予測する。

【0261】

この場合、データ交換システム１２５が負荷１１５と相互作用するのを防止するのに有用な直列インダクタ２０５および３０５を挿入することも有利な場合があり、インダクタ２０５は、整流器１３０と誘導性受信素子４３５との接続ノードとの間の電気分枝１８５に挿入することができるのに対して、インダクタ３０５は、整流器１３０と誘導性受信素子４３５との接続ノードとの間の電気分枝１９０に挿入することができる。

【0262】

一部の実施形態は、図２２に示されたものと図２４に示されたものとの中間のハイブリッド解決手段、すなわち、受電機器１１０が、図２２に示される直列の誘導性素子４３５Ａ、さらに図２４に示される並列の誘導性素子４３５の両方を備える解決手段を予測することができることも明記されるべきである。

【0263】

上述した実施形態の全てに、または少なくともハイブリッド誘導／容量結合を形成することができることを予測する実施形態の全てに適用可能な変形形態によると、各送信グループ１３５は、図２６に示すように作られてもよい。

【0264】

図４以降に示す実施形態に対して、本実施形態は、送信誘導性素子４２０が、関連するスイッチング回路２５０と関連する送信電機子１６５との間に直列に電気分枝１７０上に配置されていることを予測する。

【0265】

実際には、本実施形態は、図４以降の実施形態で既に予測されていたインダクタンス２２０を誘導性素子４２０で直接置き換えることを予測する。

【0266】

図２６の回路解決手段を利用することによって、システム１００の好ましい実施形態は、最終的に、例えば、図３に示す送信電機子１６５のそれぞれが、送信電機子１６５Ｂのグループ、例えば図２７に示すような実質的に三角形の形状を有する４つの送信電機子１６５Ｂのグループによって置き換えられ得ることを予測し、各送信電機子１６５Ｂは、それぞれの送信誘導性素子４２０に、例えば各送信電機子１６５Ｂに隣接するものに関連付けられて、それぞれの送信誘導性素子４２０と共に単一の送信グループ１３５の送信装置１４５を画定する。

【0267】

もちろん、送信電機子１６５のこの分割は、送信グループが図４以降の実施形態に従って作られている場合にも採用することができる。

【0268】

ハイブリッド容量性／誘導性タイプの送信装置１４５を有する送信グループ１３５を使用する実施形態がどのようにして多用途の使用を可能にするかに留意されたい。

【0269】

特に、単一の給電機器１０５を用いて、例えば容量性、誘導性、磁気、共振、ＲＦなどの異なる受信原理に基づいて、異なる独立した動作周波数で、さらに適切な受動もしくは能動整合回路網を給電機器１０５の二次回路および／または回路に挿入することができることによって、異なる距離に配置された複数の異なる受電機器１１０との多くの再充電結合を生成することが可能である。

【0270】

例えば、給電機器１０５と受電機器１１０との間の距離が非常に短い（例えば、ラップトップまたは携帯電話が給電機器１０５の作動面１６０上に直接戴置されている）場合、システムは、有利にはおよび好ましくは、容量結合を利用することができ、場合によっては、さらなる電力の寄与としてのみ誘導結合を利用することができる。

【0271】

その逆に、より大きな距離にわたっては、誘導結合が有利である可能性があり、距離が増加するにつれ、磁気共鳴結合を介して動作するように、さらにより長い距離では１つまたは複数の受信アンテナと結合された送信アンテナとして作用するように、システムを動的に再構成することが有用な場合がある。

【0272】

したがって、これにより、作動面１６０上の受電機器１１０の任意の位置に対してだけでなく、直交／垂直方向の様々な距離（数ｃｍ〜数メートル）に対しても電力伝送を行うことが可能になり、容量性、誘導性、磁気共鳴性および／またはアンテナに基づくものとの間で優先的に結合されるタイプを動的に変化させることもできる。

【0273】

誘導性および容量性の両方の送信素子は、例えば、特に精密な指向性ビームを用いてターゲット・アンテナに到達するのに有用な空間内で強め合う干渉および弱め合う干渉を生成するように、高周波（例えばＲＦ）で駆動される多重アンテナとして、特に長距離において、利用することができることも強調されるべきである。

【0274】

送信グループ１３５を制御するためのシステムが、受信電機子１７５および１８０ならびに受信インダクタ４３５／４３５Ａに近接する、受電機器１１０の形状を極めて効果的に近似する送信電機子１６５および誘導性送信素子４２０のみをどのように作動させることができるかも強調されるべきである。

【0275】

また、ハイブリッド容量性／誘導性タイプの送信装置１４５を有する送信グループ１３５の存在が誘導性受信装置のみまたは容量性受信装置のみを有する受電機器１１０とどのように両立することができるかということ、そして送信器ならびに受信器のサイズおよび数に応じて、システムの動作周波数を数百ｋＨｚから最大ＧＨｚまで変化させることが可能であることも強調されるべきである。

【0276】

したがって、提案されたシステムは、容量性／誘導結合に基づいて、アンテナまたはハイブリッドに基づいて、作動面１６０を介して高速に、高電力および信号を無線で送信するのに特に適している。作動面１６０は、適切な電源回路１５５ならびに信号管理回路１５０によって命令される送信電機子１６５および誘導性送信素子４２０から構成される送信装置１４５のマトリックスから構築することができる。受電機器１１０、例えば、スマートフォン、ラップトップ、ディスプレイ、コンピュータ、およびテレビを作動面１６０に近付けると、受電機器１１０に挿入された、典型的には送信電機子１６５よりも大きなサイズの受信電機子１７５および１８０が送信電機子１６５との容量を決定し、この容量を介して、電力およびデータを同時に送信することさえできる。同時に、誘導性送信のために、誘導性受信回路の形状およびインピーダンスに応じて動的に再構成することができる送信回路を生成することもできるという、公知の技法に対する利点によって、対応する誘導性受信素子４３５／４３５Ａと送信素子４２０との間に誘導結合も生成することができる。

【0277】

工業化コストをさらに下げるために、ＬＣＤディスプレイの世界で首尾よく利用されているような薄膜（ＴＦＴ）に基づく技法を使用して、上述した給電機器１０５の任意の実施形態をどのように作ることができるかを強調することは、特に重要である。そのような技法によって、能動部品、特に各電機子を駆動するのに有用な電力スイッチ、例えばＮ型ＭＯＳＦＥＴを基板上に直接設計して、システムのコストを実質的に下げることが可能である。

【0278】

同様に、受動部品（特にインダクタンスおよび容量）を膜が構成される導電層中に直接設計することが可能である。このようにして、電源回路（スイッチおよび受動素子）全体ならびに多くの信号回路（特に、限定されないが受動素子およびフィルタ）を、実質的にコストゼロで導電層上に設計することができるため、給電機器１０５は、供給するのが極めて単純で、切断可能で、可撓性があり、極めて費用対効果が大きい集積回路によって命令される一種のマットまたは薄膜になる。

【0279】

したがって、このマットまたは薄膜は、テーブル、壁、机、種々雑多な家具、または床などの家具のアイテムに挿入するのが容易であり、費用対効果が大きく効率的なやり方で、ディスプレイ、テレビ、コンピュータ、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、ウェアラブル機器、家電、ならびに他の電気および電子機器などの機器に無線で給電ならびに相互接続することを可能にする。

【0280】

もちろん、当業者は、上述したものに対して多くの技術的／応用的変更をもたらすことができるが、この理由のために以下で特許請求される本発明の範囲から逸脱することはできない。

【図1】

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